(57)【要約】【課題】熱の影響を受けても適切な流量で燃料ガスを供給すること。【解決手段】エジェクタ（３）は、新規の燃料ガスとＳＯＦＣ（２）から排出された未反応の燃料ガス（再循環ガス）とを混合して燃料電池モジュールに供給するものである。エジェクタは、新規の燃料ガスを噴射するノズル（３６）と、ノズルの中心軸上で軸方向に進退可能に配置され、ノズルから噴射される新規の燃料ガスの流量を調整するニードル（３７）と、再循環ガスを吸引し、ノズルから噴射された新規の燃料ガスと混合する混合昇圧部（３１）と、を備える。混合昇圧部は、ノズルの外周を覆う円筒部（３２ｂ）を有する。円筒部の外周面には、再循環ガス導入口（３５ｅ）が形成されている。再循環ガス導入口は、円筒部の周方向に沿って等間隔に複数配置される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
新規の燃料ガスと燃料電池モジュールから排出された未反応の燃料ガスとを混合して前記燃料電池モジュールに供給するエジェクタであって、
前記新規の燃料ガスを噴射するノズルと、
前記ノズルの中心軸上で軸方向に進退可能に配置され、前記ノズルから噴射される前記新規の燃料ガスの流量を調整するニードルと、
前記未反応の燃料ガスを吸引し、前記ノズルから噴射された前記新規の燃料ガスと混合する混合昇圧部と、を備え、
前記混合昇圧部は、前記ノズルの外周を覆う筒状部を有し、
前記筒状部の外周面には、前記未反応の燃料ガスの導入口が形成されており、
前記導入口は、前記筒状部の周方向に沿って等間隔に複数配置されることを特徴とするエジェクタ。
【請求項２】
複数の前記導入口は、前記ノズルの中心軸を挟んで対称に配置されることを特徴とする請求項１に記載のエジェクタ。
【請求項３】
前記導入口は、軸方向で前記ノズルに重なる位置に配置されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエジェクタ。
【請求項４】
複数の前記導入口は、軸方向で同じ位置に配置されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のエジェクタ。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載のエジェクタと、
前記燃料電池モジュールと、
前記未反応の燃料ガスの再循環ラインを構成し、前記混合昇圧部に接続されるバイパス配管と、を備えることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項６】
前記バイパス配管は、前記未反応の燃料ガスの流路を複数に分岐する分岐部を有することを特徴とする請求項５に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記分岐部から延びる複数の前記流路は、前記混合昇圧部に至るまで同一の長さであることを特徴とする請求項６に記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記混合昇圧部には、複数の前記導入口を覆うダクトが設けられ、
前記バイパス配管は、前記ダクトに接続されることを特徴とする請求項５に記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エジェクタ及び燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ：Solid  Oxide  Fuel  Cell）の開発が進められている。ＳＯＦＣは、空気極で生成された酸化物イオンが電解質を透過して燃料極に移動し、燃料極で酸化物イオンが水素又は一酸化炭素と反応することにより電気エネルギーを発生する発電メカニズムである。ＳＯＦＣは、現在知られている燃料電池の形態の中では、発電の動作温度が最も高く（例えば９００℃〜１０００℃）、発電効率が最も高いという特性を持つ。
【０００３】
このようなＳＯＦＣを用いた燃料電池システムにおいては、燃料電池スタックから排出される未反応燃料（水蒸気を含む水素リッチガス）を再循環して高効率化を図っている。未反応燃料の再循環の方式として、例えばエジェクタ（エゼクタ）が採用されている（特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１では、エジェクタ本体の内部にノズルが設けられており、ノズルの先端に筒状のディフューザ（混合昇圧部）が設けられている。ノズルの上流には、燃料電池の燃料ガスである水素が充填された水素タンクが接続されている。ノズルは、中空の内部に設けられたニードルを軸方向に変位させることで先端からディフューザに向かって導入される水素の流量を調整する。また、ディフューザには、水素オフガスの循環通路に連なる吸引ポートが接続されている。ノズルから導入される水素と循環通路を経由した水素オフガスは、ディフューザ内で混合される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２９９５８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、燃料電池から排出される未反応の水素（上記した水素オフガス）は、比較的高温であるため、循環通路からエジェクタ内に水素オフガスが還流すると、その熱によりエジェクタ内の構成（ノズルやニードル）に変形が生じるおそれがある。特に特許文献１では、エジェクタに対する水素オフガスの導入口である吸引ポートが１箇所であるため、エジェクタの熱変形に偏りが生じ得る。この結果、適切な流量で水素を供給できなくなるという問題が発生し得る。
【０００７】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、熱の影響を受けても適切な流量で燃料ガスを供給することができるエジェクタ及び燃料電池システムを提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様のエジェクタは、新規の燃料ガスと燃料電池モジュールから排出された未反応の燃料ガスとを混合して前記燃料電池モジュールに供給するエジェクタであって、前記新規の燃料ガスを噴射するノズルと、前記ノズルの中心軸上で軸方向に進退可能に配置され、前記ノズルから噴射される前記新規の燃料ガスの流量を調整するニードルと、前記未反応の燃料ガスを吸引し、前記ノズルから噴射された前記新規の燃料ガスと混合する混合昇圧部と、を備え、前記混合昇圧部は、前記ノズルの外周を覆う筒状部を有し、前記筒状部の外周面には、前記未反応の燃料ガスの導入口が形成されており、前記導入口は、前記筒状部の周方向に沿って等間隔に複数配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、アノード循環ガスの熱の影響を受けても適切な流量で燃料ガスを供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施の形態に係る燃料電池システムの概念図である。
【図２】本実施の形態に係るエジェクタの斜視図である。
【図３】図１に示すエジェクタの軸方向に沿う断面図である。
【図４】比較例に係るエジェクタのノズル周辺の断面図である。
【図５】変形例に係るエジェクタの斜視図である。
【図６】図５に示すエジェクタの軸方向に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を適用可能な燃料電池システムについて説明する。図１は、本実施の形態に係る燃料電池システムの概念図である。なお、以下に示す燃料電池システムはあくまで一例にすぎず、これに限定されることなく適宜変更が可能である。また、図１では説明の便宜上、各種ガスの流れを矢印で示している。当該矢印の向きは、ガスの流れる方向を示している。
【００１２】
図１に示すように、燃料電池システム１は、固体酸化物形燃料電池モジュール（ＳＯＦＣ：Solid  Oxide  Fuel  Cellモジュール）２を有している。ＳＯＦＣモジュール（以下、単に「ＳＯＦＣ」という）２は、複数のセルを積層または集合体として構成したセルスタックを有している。各セルは、空気極と燃料極で電解質を挟んだ基本構成を有している。セルスタックの各セルは、電気的に直列に接続されている。ＳＯＦＣ２は、空気極で生成された酸化物イオンが電解質を透過して燃料極に移動し、燃料極で酸化物イオンが水素又は一酸化炭素と反応することにより電気エネルギーを発生する発電メカニズムである。なお、本実施の形態では、ＳＯＦＣ２を燃料電池モジュールの一例として挙げているが、この構成に限定されない。ＳＯＦＣ２は、他のタイプの燃料電池モジュールで構成されてもよい。
【００１３】
ＳＯＦＣ２は、アノードガス流路２ａとカソードガス流路２ｂとを有している。アノードガス流路２ａの上流端側（入口側又は吸気側）には、図示しない配管を介してエジェクタ３及び脱硫器４が接続されている。エジェクタ３の上流側に脱硫器４が配置されている。脱硫器４には、図示しない燃料源から燃料ガスであるアノードガス（駆動ガスと呼ばれてもよい）が供給される。燃料ガスは、例えば都市ガスが挙げられる。なお、燃料ガスはこれに限らず適宜変更が可能である。脱硫器４は、炭化水素を含む燃料ガスから硫黄成分を除去するものである。エジェクタ３については後述する。
【００１４】
アノードガス流路２ａの下流端側（出口側又は排気側）には、図示しない配管を介して排熱回収熱交換器５が接続されている。当該配管は途中で分岐しており、アノードガスのバイパス流路Ｌを形成している。当該バイパス流路Ｌの下流端はエジェクタ３に接続される。詳細は後述するが、バイパス流路Ｌは、ＳＯＦＣ２から排出される未反応のアノードガスを再循環させるための再循環ラインを構成する。
【００１５】
カソードガス流路２ｂの上流端側（入口側又は吸気側）には、図示しない配管を介して空気ブロワ６が接続されている。空気ブロワ６には、図示しない空気源からカソードガスである空気（酸化剤ガスと呼ばれてもよい）が供給される。なお、酸化剤ガスは、空気に他のガスを混合してもよい。空気ブロワ６は、空気をＳＯＦＣ２に送り込む役割を果たす。
【００１６】
空気ブロワ６の下流側に接続される配管は途中で分岐している。分岐した配管の途中には、昇温器７が設けられている。昇温器７は、例えば電気ヒータで構成され、燃料電池システム１の起動用に空気を加熱する役割を果たす。昇温器７で加熱された空気は、図示しない配管を通じてＳＯＦＣ２（のカソードガス流路２ｂ）に供給される。
【００１７】
カソードガス流路２ｂの下流端側（出口側又は排気側）には、図示しない配管を介して排熱回収熱交換器５が接続されている。
【００１８】
このように構成される燃料電池システム１では、燃料源から脱硫器４に燃料ガスが供給される。脱硫器４では、燃料ガスが脱硫される。脱硫された燃料ガスは、エジェクタ３を通じてＳＯＦＣ２に供給される。一方、空気源から供給される空気は、空気ブロワ６を通じてＳＯＦＣ２に供給される。上記したようにＳＯＦＣ２内で燃料ガス及び空気が化学反応を起こすことにより、電気エネルギー（直流電力）が発生する。発生した直流電力は、インバータ８によって交流電力に変換される。
【００１９】
ＳＯＦＣ２内で化学反応した後の燃料ガス（水素ガス）及び空気（水蒸気）は、ＳＯＦＣ２の外に排出される。具体的に燃料ガスの一部及び空気は、排熱回収熱交換器５を通じて外に排出される。このとき、排熱回収熱交換器５では排気の熱（排熱）が回収され、熱出力として取り出すことが可能である。一方、燃料ガスの一部、すなわち未反応の燃料ガス（再循環ガスと呼ばれてもよい）は、バイパス流路Ｌを通じてエジェクタ３に還流される。再循環ガスは、エジェクタ３において新たな燃料ガスと混合され、再びＳＯＦＣ２に供給される。このようにして、未反応の燃料ガスが再循環されている。
【００２０】
次に、図２及び図３を参照して、本実施の形態に係るエジェクタについて説明する。図２は、本実施の形態に係るエジェクタの斜視図である。図３は、図１に示すエジェクタの軸方向に沿う断面図である。なお、エジェクタは、以下に示す構成に限定されず、適宜変更が可能である。また、図２及び図３では、エジェクタの軸方向が鉛直方向に向けられているが、据付け箇所に応じてエジェクタの軸方向は適宜変更が可能である。
【００２１】
図２及び図３に示すように、エジェクタ３は、新規の燃料ガス（以下、単に燃料ガスと呼ぶ）とＳＯＦＣ２から排出された未反応の燃料ガス（以下、再循環ガスと呼ぶ、アノードオフガスと呼ばれてもよい）を混合してＳＯＦＣ２に供給するものである。具体的にエジェクタ３は、ステンレス等の金属材料によって形成され、燃料ガスが導入される導入部３０と、再循環ガスが導入される混合昇圧部３１とを含んで構成される。
【００２２】
導入部３０は、上下に延びる円形の筒状部３０ａの外面に燃料ガス導入口３０ｂを取り付けて構成される。筒状部３０ａの上下端部には、中央が開口されたフランジ部３０ｃ、３０ｄが溶接されている。フランジ部３０ｃの下面中央には、後述するノズル３６に連通する連通部３０ｅが溶接されている。連通部３０ｅは、中央の開口を塞ぐように有底円筒形状を有する。連通部３０ｅの円筒面には、貫通孔３０ｆが形成されている。貫通孔３０ｆは、導入部３０とノズル３６とを連通する連通穴を構成する。貫通孔３０ｆは、円筒面の周方向に所定間隔で並んで複数形成されている。
【００２３】
導入部３０のガスの下流側には、混合昇圧部３１が配置されている。混合昇圧部３１は、例えば筒状体で形成される。具体的に混合昇圧部３１は、上流側（下側）から順に、再循環ガスを吸引する吸引部３２と、燃料ガスと再循環ガスとを混合する混合部３３と、混合されたガス（以下、混合ガスと呼ぶ）を拡大する拡大部３４と、を配置し、それぞれを溶接結合して構成される。
【００２４】
吸引部３２は、後述するノズル３６の外周を覆うような筒状体で形成される。より具体的に吸引部３２は、導入部３０のフランジ部３０ｃに対向配置されるフランジ部３２ａと、フランジ部３２ａの上面から一様な外径及び内径で上方に延びる円筒部３２ｂと、円筒部３２ｂの上流端から下流（上側）に向かうに従って内径が縮径する縮径部３２ｃと、によって構成される。フランジ部３２ａと円筒部３２ｂの下端は溶接結合されている。円筒部３２ｂの上端と縮径部３２ｃの下端は溶接結合されている。すなわち、縮径部３２ｃの上流端である下端は、円筒部３２ｂに連なる外径及び内径を有している。フランジ部３０ｃ及びフランジ部３２ａをボルトＢとナットＮとで締結することにより、導入部３０と混合昇圧部３１が一体化される。
【００２５】
詳細は後述するが、円筒部３２ｂの外面には、再循環ガスのバイパス流路Ｌ（再循環ライン）の一部を構成するバイパス配管３５が接続される。バイパス配管３５は、混合昇圧部３１に対向配置されるフランジ部３５ａと、フランジ部３５ａからＬ字状に延びるエルボー部３５ｂと、エルボー部３５ｂの下流端からＴ字状に分岐するＴ字部３５ｃと、Ｔ字部３５ｃの各下流端から混合昇圧部３１に向かって屈曲する一対のＬ字部３５ｄと、によって構成される。
【００２６】
エルボー部３５ｂは、フランジ部３５ａから混合昇圧部３１に向かって突出した後、下方に向かって屈曲している。Ｔ字部３５ｃは、混合昇圧部３１に対向する方向を正面として左右方向に分岐している。すなわち、Ｔ字部３５ｃは、バイパス流路Ｌを左右の２つに分岐している。一対のＬ字部３５ｄは、円筒部３２ｂを左右から挟み込むように混合昇圧部３１の軸方向から見てＬ字状に湾曲している。一対のＬ字部３５ｄの端部は、それぞれ円筒部３２ｂの外周面に連結されている。Ｌ字部３５ｄと円筒部３２ｂとの接続箇所は、再循環ガス導入口３５ｅを構成する（図３参照）。
【００２７】
混合部３３は、縮径部３２ｃの下流端に連なり一様な外径及び内径で上方に延びる筒状体で形成される。混合部３３は、ストレート部と呼ばれてもよい。
【００２８】
拡大部３４は、混合部３３の下流端に連なり、内径が下流（上側）に向かうに従って拡径するように上方に延びている。拡大部３４は、拡径部と呼ばれてもよい。また、拡大部３４の上端には、据付け用のフランジ部３４ａが溶接されている。
【００２９】
吸引部３２、混合部３３、及び拡大部３４の外面には、それぞれ内部に連通する細い配管が接続されている。３つの配管は、それぞれ圧力ポート３２ｄ、３３ａ、３４ｂを構成し、内部の圧力をサンプリングすることが可能である。
【００３０】
吸引部３２内には、燃料ガスを噴射するノズル３６が配置されている。ノズル３６は、吸引部３２の中心軸上で鉛直方向に延びる中空の円筒形状を有している。ノズル３６は、下流である先端に向かうに従って先細りとなるように形成されている。
【００３１】
具体的にノズル３６は、外形及び内径が一様に延びるストレート部３６ａと、ストレート部３６ａから上方に向かうに従って外径及び内径が縮径する縮径部３６ｂと、を有している。ストレート部３６ａの先端は、吸引部３２の縮径部３２ｃ内まで延びている。
【００３２】
ストレート部３６ａの下端には、径方向外側に突出する突出部３６ｃが形成されている。突出部３６ｃは、フランジ部３２ａの下面に形成された凹部３２ｅに受容されている。すなわちノズル３６は、フランジ部３０ｃとフランジ部３２ａとの間に挟持されている。
【００３３】
また、ノズル３６の内部には、軸方向（上下方向）に進退可能なニードル３７が配置されている。ニードル３７は、ノズル３６の中心軸上に配置されている。ニードル３７は、先端に向かうに従って縮径する先細り形状を有する。ニードル３７の下端は、フランジ部３０ｃ及び連通部３０ｅを貫通して筒状部３０ａの中央あたりまで延びている。ニードル３７の下端には、後述するアクチュエータ３８が接続されている。
【００３４】
アクチュエータ３８は、導入部３０の下方に配置されている。アクチュエータ３８は、ニードル３７を進退可能な駆動部３８ａと、固定用のフランジ部３８ｂと、フランジ部３８ｂと駆動部３８ａとを連結する連結部３８ｃと、によって構成される。
【００３５】
フランジ部３８ｂは、導入部３０のフランジ部３０ｄに対向配置される。フランジ部３０ｃ及びフランジ部３８ｂをボルトＢとナットＮとで締結することにより、導入部３０とアクチュエータ３８が一体化される。
【００３６】
駆動部３８ａは、軸方向に進退可能なロッド３８ｄを有する。ロッド３８ｄは、フランジ部３８ｂ、３０ｄを貫通し、導入部３０に入り込んでいる。ロッド３８ｄの先端には、ニードル３７の下端が接続される。駆動部３８ａは、例えばエアや電気を動力源にしてロッド３８ｄを駆動する。これにより、ニードル３７が上下に進退可能に構成される。ノズル３６に対してニードル３７が軸方向に移動することで、ノズル３６とニードル３７との間の開口面積、すなわち燃料ガスの流路面積が変化する。これにより、ノズル３６の先端から噴射される燃料ガスの流量を調整することが可能である。
【００３７】
このように構成されるエジェクタ３では、燃料ガス導入口３０ｂから導入される燃料ガスが貫通孔３０ｆを通じてノズル３６に流入する。ノズル３６とニードル３７の隙間は所定の流路面積を確保するように調整されており、燃料ガスは、ノズル３６の先端から混合部に向かって噴射される。また、再循環ガスは、バイパス配管３５を通じて吸引部３２（円筒部３２ｂ）に流れ込む。そして、再循環ガスは、縮径部３２ｃにおいて流速が上昇されながら混合部３３に向かって流れ込む。混合部３３においては、燃料ガスと再循環ガスが混合される。拡大部３４においては、流路径が徐々に大きくなることで混合ガスの流速が緩やかに減少して昇圧する。その後、混合ガスは、ＳＯＦＣ２（図１参照）に供給される。
【００３８】
ところで、ＳＯＦＣを用いた従来の燃料電池システムにおいては、燃料電池スタックから排出される未反応燃料（水蒸気を含む水素リッチガス）を再循環ブロワで再循環することにより、システムの高効率化を図っていた。
【００３９】
しかしながら、燃料電池スタックから排出される未反応燃料は比較的高温である（例えば４５０度）ため、再循環ブロワを高温に耐え得る素材で構成する必要がある。また、再循環ブロワのインペラは特殊形状であり、高速回転モータや高周波インバータ等の構成が必要であることから、全体としてかなり高価なものとなっていた。
【００４０】
そのため、比較的簡素な構造で再循環ブロワよりも低価格なエジェクタを用いて、未反応燃料を再循環させることが提案されている。エジェクタは、都市ガスのライン圧力を動力とするため、再循環ブロワのように電力を必要とすることなく、効率的である。
【００４１】
ところで上記したように、再循環ガスは高温である。このため、再循環ガスがバイパス流路を通じて混合昇圧部内に吸引され、ノズルの側面に衝突するとノズルが局所的に加熱される。通常、エジェクタの構成部品（ノズル及びニードルを含む）は、熱膨張対策として同一素材（例えばステンレス）で形成されているため、構成部品の熱膨張係数は一様である。しかしながら、再循環ガスの熱によりノズルの熱分布が局所的に偏ることで、熱膨張係数も局所的に差異が生じてしまう。この結果、ノズルが局所的に変形してしまい、適切な流量で再循環ガスを噴射できなくなるおそれがある。特に混合昇圧部に対する再循環ガスの導入口が一箇所であると、ノズルの熱分布の偏りがより顕著に現れる可能性がある。
【００４２】
ここで、上記現象を図４を参照して具体的に説明する。図４は、比較例に係るエジェクタのノズル周辺の断面図である。図４に示すノズル及びニードルは、図３に示す構成と同じため、同じ符号を付している。図４Ａ及び図４Ｂは再循環ガスの熱によるノズルの経時変化を示す図である。
【００４３】
図４Ａに示すように、再循環ガスの導入口がノズル３６の側方に一箇所だけ設けられている場合、導入口から混合昇圧部内に吸引された再循環ガスは、ストレート部３６ａの軸方向略中央の側面に衝突する。衝突した再循環ガスは、ノズル３６の先端である縮径部３６ｂに向かって流れる。
【００４４】
この結果、再循環ガスが衝突したストレート部３６ａの側面には熱の集中箇所、いわゆるホットスポットが発生する（図４Ａの破線楕円で囲まれた部分を参照）。このように、ノズル３６の温度分布に偏りが生じると、ノズルの変形量（伸び量）が面方向で異なり、ノズル３６が軸方向に歪んでしまうことが考えられる。
【００４５】
具体的には、図４Ｂに示すように、ノズル３６の軸心がずれることで、ノズル３６の中心とニードル３７の中心がずれてしまう。ノズル３６の変形量が大きくなると、ニードル３７の先端がノズル３６（縮径部３６ｂ）の内面に干渉して変形するおそれがある。ニードル３７とノズル３６が干渉した状態でアクチュエータ３８が駆動されると、ニードル３７とノズル３６が摺動摩耗によって削られ、流路面積が理論値と異なってしまうことが懸念される。
【００４６】
そこで、本件発明者等は、再循環ガスの導入口と再循環ガスの熱によるノズルの熱分布に着目し、本発明に想到した。具体的に本実施の形態では、バイパス配管３５がＴ字部３５ｃによって２つに分岐されており、分岐された先の一対のＬ字部３５ｄが円筒部３２ｂにそれぞれ接続されている（図２参照）。
【００４７】
そして、図３に示すように、Ｌ字部３５ｄの接続先である２つの再循環ガス導入口３５ｅが円筒部３２ｂの周方向に沿って等間隔に配置されている。より具体的に２つの再循環ガス導入口３５ｅは、ノズル３６（ストレート部３６ａ）の中心軸を挟んで対称に配置される。また、再循環ガス導入口３５ｅは、軸方向でストレート部３６ａに重なる位置に配置されている。更にストレート部３６ａを挟んで対向する２つの再循環ガス導入口３５ｅは、軸方向で同じ位置（ストレート部３６ａの軸方向略中央）に配置されている。
【００４８】
これらの構成によれば、図３に示すように、各再循環ガス導入口３５ｅから吸引部３２内に吸引された再循環ガスは、ストレート部３６ａの軸方向略中央の側面に衝突する。衝突した再循環ガスは、ノズル３６の先端である縮径部３６ｂに向かって流れる。
【００４９】
この結果、再循環ガスが衝突したストレート部３６ａの側面には、熱の集中箇所が再循環ガス導入口３５ｅに対応して２つ設けられることになる。この場合、ストレート部３６ａの熱分布を均一にすることができ、ノズル３６の膨張も均一にすることが可能である。よって、ノズル３６の中心とニードル３７の中心がずれることで生じる燃料ガスの噴射量の偏りや、ノズル３６とニードル３７の干渉及びニードル３７の変形、更には流路面積が理論値と異なる等の不具合を事前に回避することが可能である。また、Ｔ字部３５ｃから延びる複数のバイパス流路Ｌを吸引部３２に至るまで同一の長さとすることができる。この結果、ノズル３６の熱分布をより均一にコントロールすることが可能である。
【００５０】
以上説明したように、本実施の形態によれば、再循環ガス導入口３５ｅを円筒部３２ｂの周方向に沿って等間隔に複数配置したことで、再循環ガスの熱の影響を受けても適切な流量で燃料ガスを供給することができる。
【００５１】
次に、図５及び図６を参照して、変形例に係るエジェクタ及び燃料電池システムについて説明する。図５は、変形例に係るエジェクタの斜視図である。図６は、図５に示すエジェクタの軸方向に沿う断面図である。変形例においては、バイパス流路Ｌ（図１参照）を構成するバイパス配管３５の構成のみが上記の実施形態と相違し、それ以外の構成は上記の実施形態と同じである。このため、相違部分についてのみ説明し、共通する構成は適宜説明を省略する。
【００５２】
図２及び図３に示す実施形態では、バイパス流路Ｌ（図１参照）をＴ字部３５ｃで左右に２分岐させる構成としていた。この場合、バイパス流路Ｌを構成するバイパス配管３５の取り回しが混合昇圧部３１の周囲を囲うように複雑となるため、コストアップの要因となりうる。また、バイパス流路Ｌが複雑になることで、再循環ガスが混合昇圧部３１に到達するまでの圧力損失が増加するおそれがあり、場合によってはエジェクタ３の性能に影響を与える可能性がある。
【００５３】
そこで、図５及び図６に示す変形例においては、混合昇圧部３１に外周に２つの再循環ガス導入口３５ｅを覆うダクト３９を設け、バイパス配管３５をダクト３９に接続する構成とした。
【００５４】
具体的にダクト３９は、円筒部３２ｂの外周を覆うように円筒形状を有する。バイパス配管３５は、円筒部３２ｂに対向配置されるフランジ部３５ａと、フランジ部３５ａから円筒部３２ｂに向かって延びる直管部３５ｆと、によって構成される。
【００５５】
これらの構成によれば、バイパス配管３５を単純なストレート形状とすることができ、バイパス配管３５の取り回しを簡略化することが可能である。よって、ノズル３６に対しては上記実施形態と同一の作用効果が得られると共に、バイパス流路Ｌにおける圧力損失を低減することも可能である。
【００５６】
ここで、変形例における再循環ガスの流れについて説明する。図５及び図６に示すように、ＳＯＦＣ２からの再循環ガスは、バイパス配管３５を通じてダクト３９に流れ込む。再循環ガスは、ダクト３９内で、円筒部３２ｂの周囲を囲うように左右へ二手に分かれながら流れる。このとき、再循環ガスは、円筒部３２ｂの外周を回り込みながら、円筒部３２ｂの外周面に等間隔で形成された複数の再循環ガス導入口３５ｅを通じて、円筒部３２ｂ内に流れ込む。これ以降の再循環ガスの流れは、上記した図２及び図３の実施形態と同じであるため省略する。
【００５７】
また、上記の各実施形態では、再循環ガス導入口３５ｅが２つ設けられる場合について説明したが、この構成に限定されない。再循環ガス導入口３５ｅの数は、３つ以上であってもよい。
【００５８】
また、上記の各実施形態では、ノズル３６の外周を覆う筒状部として円筒部３２ｂを例にして説明したが、この構成に限定されない。筒状部は、角筒状に形成されてもよい。
【００５９】
また、上記の各実施形態では、２つの再循環ガス導入口３５ｅが軸方向で同じ位置に配置される場合について説明したが、この構成に限定されない。複数の再循環ガス導入口３５ｅは、軸方向にずれて配置されてもよい。
【００６０】
また、本実施の形態及び変形例を説明したが、他の実施の形態として、上記実施の形態及び変形例を全体的又は部分的に組み合わせたものでもよい。
【００６１】
また、本実施の形態は上記の実施の形態及び変形例に限定されるものではなく、技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらに、技術の進歩又は派生する別技術によって、技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施態様をカバーしている。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上説明したように、本発明は、熱の影響を受けても適切な流量で燃料ガスを供給することができるという効果を有し、特に、エジェクタ及び燃料電池システムに有用である。
【符号の説明】
【００６３】
１      ：燃料電池システム
２      ：ＳＯＦＣ（燃料電池モジュール）
２ａ    ：アノードガス流路
２ｂ    ：カソードガス流路
３      ：エジェクタ
４      ：脱硫器
５      ：排熱回収熱交換器
６      ：空気ブロワ
７      ：昇温器
８      ：インバータ
３０    ：導入部
３０ａ  ：筒状部
３０ｂ  ：燃料ガス導入口
３０ｃ  ：フランジ部
３０ｄ  ：フランジ部
３０ｅ  ：連通部
３０ｆ  ：貫通孔
３１    ：混合昇圧部
３２    ：吸引部
３２ａ  ：フランジ部
３２ｂ  ：円筒部（筒状部）
３２ｃ  ：縮径部
３２ｄ  ：圧力ポート
３２ｅ  ：凹部
３３    ：混合部
３３ａ  ：圧力ポート
３４    ：拡大部
３４ａ  ：フランジ部
３４ｂ  ：圧力ポート
３５    ：バイパス配管
３５ａ  ：フランジ部
３５ｂ  ：エルボー部
３５ｃ  ：Ｔ字部（分岐部）
３５ｄ  ：Ｌ字部
３５ｅ  ：再循環ガス導入口（導入口）
３５ｆ  ：直管部
３６    ：ノズル
３６ａ  ：ストレート部
３６ｂ  ：縮径部
３６ｃ  ：突出部
３７    ：ニードル
３８    ：アクチュエータ
３８ａ  ：駆動部
３８ｂ  ：フランジ部
３８ｃ  ：連結部
３８ｄ  ：ロッド
３９    ：ダクト
Ｂ      ：ボルト
Ｌ      ：バイパス流路
Ｎ      ：ナット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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