(57)【要約】【課題】  低温環境下での作動信頼性の高いエジェクタポンプおよびそれを用いた燃料電池システムを提供する。【解決手段】  主流口５１５から導入された主流体をノズル部５１２から噴出する際のエネルギ交換作用によって、吸引口５１６から副流体を吸引するエジェクタポンプにおいて、吸引口５１６を、ノズル部５１２よりも主流体流れ下流側に開口させる。これによると、副流体は最も低温になるノズル部５１２を通過しないため、副流体中の水分の凍結を抑制することができる。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主流口（５１５）から導入された主流体をノズル部（５１２）から噴出する際のエネルギ交換作用によって、吸引口（５１６）から副流体を吸引するエジェクタポンプにおいて、前記吸引口（５１６）は、前記ノズル部（５１２）よりも主流体流れ下流側に開口していることを特徴とするエジェクタポンプ。
【請求項２】
前記主流口（５１５）と前記ノズル部（５１２）との間を連通させる主流通路（５１１）と、前記ノズル部（５１２）から噴出された主流体と前記吸引口（５１６）から吸引された副流体とを混合させる混合部（５１３）と、前記混合部（５１３）にて混合された混合流体の速度エネルギーを圧力エネルギーに変換して混合流体の圧力を昇圧させるディフューザ部（５１４）とを備え、
前記主流口（５１５）、前記ノズル部（５１２）、前記吸引口（５１６）、前記主流通路（５１１）、前記混合部（５１３）、および前記ディフューザ部（５１４）が、１つのボディ（５１）に一体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のエジェクタポンプ。
【請求項３】
前記ボディ（５１）における前記ノズル部（５１２）の外周側に、前記ノズル部（５１２）を加熱する加熱手段（６０、７０）を設けたことを特徴とする請求項２に記載のエジェクタポンプ。
【請求項４】
前記加熱手段は、ＰＴＣヒータ（６０）であることを特徴とする請求項３に記載のエジェクタポンプ。
【請求項５】
前記加熱手段は、温熱流体が流通する熱流体流路（７０）であることを特徴とする請求項３に記載のエジェクタポンプ。
【請求項６】
前記ノズル部（５１２）に対して相対的に移動して、前記ノズル部（５１２）の開口面積を可変するニードル（５２）を備えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載のエジェクタポンプ。
【請求項７】
水素と酸素との化学反応により電気エネルギを発生させる燃料電池（１０）を有する燃料電池システムであって、
水素供給装置（３１）から前記燃料電池（１０）に水素を供給するための水素供給経路（３０）と、
前記燃料電池（１０）に供給された前記水素のうち前記化学反応に用いられなかった未反応水素を含んで前記燃料電池（１０）から排出されるオフガスを前記水素供給経路（３０）に合流させ、前記燃料電池（１０）に再循環させるオフガス循環経路（３４）と、
請求項１ないし６のいずれか１つに記載のエジェクタポンプ（５０）とを備え、
前記エジェクタポンプ（５０）は、前記水素供給経路（３０）と前記オフガス循環経路（３４）との合流部に設置され、前記水素供給装置（３１）からの水素を前記主流口（５１５）から導入し、前記ノズル部（５１２）から噴出させて前記オフガスを吸引し、吸引した前記オフガスを前記ノズル部（５１２）から噴出される水素に混合させることを特徴とする燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主流体をノズル部から噴出させる際のエネルギ交換作用によって副流体を吸引するエジェクタポンプおよびそれを用いた燃料電池システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池の燃料利用率と発電効率の低下防止のため、燃料電池の燃料極から排出されるオフガスをポンプ装置により吸引し、そのオフガスを供給燃料に混合して燃料電池に再循環させる燃料電池システムが知られている。
【０００３】
オフガスを再循環させるためのポンプ装置には、供給燃料の流体エネルギを利用して省動力化を図ることができるため、ノズル部を備えるエジェクタポンプが主に用いられており、吸引されたオフガスはノズル部の外周側を通過してノズル部下流に流れるようになっている（例えば、特許文献１参照）。    
【０００４】
また、エジェクタポンプを用いたシステムでは、広範囲な作動領域を確保するため、多段エジェクタや多段ノズル方式などが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−２２７７９９号公報
【特許文献２】特開２００４−１４６０９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した従来の燃料電池システムでは、水素タンクより供給された水素はエジェクタのノズル部より噴出するときに減圧膨張するため温度が低下し、この温度が低下した水素ガスにより、ノズル部近傍およびノズル部下流域が冷却される。
【０００６】
そして、オフガスは、エジェクタの吸引口より吸引され、水素タンクからの水素と混合されて再度燃料電池へ供給されるが、オフガスには水分が含まれていることから、オフガスがノズル部の外周側およびノズル部下流域を通過する際に冷却されて、オフガス中の水分が凍結し、流体通路を閉塞することが想定される。
【０００７】
そして、ノズル部の外周側の流体通路が閉塞された場合は、オフガスが吸引されなくなる。また、ノズル部下流域の流体通路が閉塞された場合は、水素タンクからの水素供給も阻害される。また、ノズル部内部の凍結により、水素タンクからの水素が供給不能になる可能性がある。
【０００８】
一方、多段エジェクタや多段ノズル部方式のシステムでは、エジェクタ構造の複雑化やシステム構成の複雑化を伴うという問題がある。
【０００９】
特に、エジェクタポンプを用いたシステムが車両に搭載されることを想定した場合、システムは簡素・堅牢・低コストが要求される。また、低温環境下においては、作動信頼性が要求される。
【００１０】
本発明は上記点に鑑みて、低温環境下での作動信頼性の高いエジェクタポンプおよびそれを用いた燃料電池システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、主流口（５１５）から導入された主流体をノズル部（５１２）から噴出する際のエネルギ交換作用によって、吸引口（５１６）から副流体を吸引するエジェクタポンプにおいて、吸引口（５１６）は、ノズル部（５１２）よりも主流体流れ下流側に開口していることを特徴とする。
【００１２】
これによると、副流体は最も低温になるノズル部を通過しないため、副流体中の水分の凍結を抑制することができる。また、吸引口が開口した部位は流体通路が広くなっているため、副流体中の水分の凍結が抑制されることと相俟って、流体通路が閉塞されることを抑制することができる。したがって、低温環境下での作動信頼性の高いエジェクタポンプを得ることができる。
【００１３】
因みに、請求項１に記載のエジェクタポンプを、請求項７に記載の発明のように燃料電池システムに適用した場合、吸引されたオフガスがノズル部の外周側を通過する場合の問題点、すなわち、オフガス中の水分凍結による流体通路閉塞という問題を解消することができる。したがって、低温環境下での作動信頼性の高い燃料電池システムを得ることができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のエジェクタポンプにおいて、主流口（５１５）とノズル部（５１２）との間を連通させる主流通路（５１１）と、ノズル部（５１２）から噴出された主流体と吸引口（５１６）から吸引された副流体とを混合させる混合部（５１３）と、混合部（５１３）にて混合された混合流体の速度エネルギーを圧力エネルギーに変換して混合流体の圧力を昇圧させるディフューザ部（５１４）とを備え、主流口（５１５）、ノズル部（５１２）、吸引口（５１６）、主流通路（５１１）、混合部（５１３）、およびディフューザ部（５１４）が、１つのボディ（５１）に一体に形成されていることを特徴とする。
【００１５】
従来は、主流口、ノズル部、吸引口、主流通路、混合部、およびディフューザ部は、複数の部材に形成されていたが、請求項２に記載の発明では、それらを１つのボディに一体に形成しているため、部品点数の削減による低コスト化および小型・軽量化を図ることができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載のエジェクタポンプにおいて、ボディ（５１）におけるノズル部（５１２）の外周側に、ノズル部（５１２）を加熱する加熱手段（６０、７０）を設けたことを特徴とする。
【００１７】
従来は、ノズル部が形成された部材の外側に、吸引口が形成された部材が配置され、ノズル部が形成された部材と吸引口が形成された部材との間に断熱境界層が存在するため、吸引口が形成された部材の外側からノズル部を加熱しても、ノズル部を効率よく加熱することができなかった。
【００１８】
これに対し、請求項３に記載の発明では、主流口、ノズル部、吸引口、主流通路、混合部、およびディフューザ部が、１つのボディに一体に形成されているため、加熱手段とノズル部との間に断熱境界層が存在せず、したがって、加熱手段によりノズル部を効率よく加熱することができる。
【００１９】
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載のエジェクタポンプにおいて、加熱手段は、ＰＴＣヒータ（６０）であることを特徴とする。
【００２０】
これによると、ＰＴＣヒータ自身により自動的にその温度が略一定に調整されるため、温度制御のための通電制御を不要とすることができ、したがって、熱線式ヒータを用いる場合よりもシンプルな構成にすることができる。
【００２１】
請求項５に記載の発明のように、請求項３に記載のエジェクタポンプにおいて、加熱手段は温熱流体が流通する熱流体流路（７０）であってもよい。
【００２２】
請求項６に記載の発明では、請求項１ないし５のいずれか１つに記載のエジェクタポンプにおいて、ノズル部（５１２）に対して相対的に移動して、ノズル部（５１２）の開口面積を可変するニードル（５２）を備えることを特徴とする。
【００２３】
これによると、ノズル部の開口面積を調整して主流体の流量を制御することができる。
【００２４】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
（第１実施形態）
以下、本発明の実施形態について図１〜図３に基づいて説明する。本実施形態の燃料電池システムは、燃料電池を電源として走行する電気自動車（燃料電池車両）に適用したものである。図１は、本発明の実施形態に係る燃料電池システムの全体構成を示す概念図である。本実施形態の燃料電池システムは、図１に示すように、燃料電池１０、空気供給装装置２１、エジェクタポンプ５０、制御部４０、４１などを備えている。
【００２６】
燃料電池（ＦＣスタック）１０は、燃料としての水素と酸化剤としての酸素との電気化学反応を利用して電力を発生するものである。本実施形態では、燃料電池１０として固体高分子電解質型燃料電池（ＰＥＦＣ）を用いており、基本単位となるセルが複数積層されて構成されている。各セルは、電解質膜が一対の電極で挟まれた構成となっている。そして、燃料電池１０は、図示しない走行用電動モータや２次電池などの電気機器に電力を供給するように構成されている。また、燃料電池１０には、その出力電圧を検出するための電圧センサ１１が設けられている。
【００２７】
燃料電池１０では、水素および空気（酸素）が供給されることにより、以下の水素と酸素の電気化学反応が起こり、電気エネルギーが発生する。
（水素極側）Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ−＋Ｑ（発熱）
（酸素極側）１／２Ｏ２＋２Ｈ＋＋２ｅ−→Ｈ２Ｏ＋Ｑ（発熱）
この電気化学反応により生成水が発生する共に、燃料電池１０には加湿された水素と空気が供給され、燃料電池１０内部で凝縮水が発生する。
【００２８】
燃料電池システムには、燃料電池１０の酸素極（正極）側に空気（酸素）を供給するための空気供給経路２０と、燃料電池１０の水素極（負極）側に水素を供給するための水素供給経路３０が設けられている。
【００２９】
空気供給経路２０の最上流部には空気供給装置２１が設けられ、水素供給経路３０の最上流部には水素供給装置３１が設けられている。本実施形態では、空気供給装置２１としてコンプレッサを用い、水素供給装置３１として水素ガスが充填された高圧水素タンクを用いている。
【００３０】
水素供給経路３０には、水素供給装置３１からの水素供給量、および水素供給圧力を調整するためのレギュレータ（水素供給圧力制御手段）３２が設けられている。また、空気供給経路２０における燃料電池１０入口付近には、空気供給圧を検出するための空気供給圧検出センサ２２が設けられ、水素供給経路３０における燃料電池１０入口付近には、水素供給圧を検出するための水素供給圧検出センサ３３が設けられている。尚、燃料電池１０への水素供給圧は、エジェクタポンプ５０の吐出圧（出口圧力）となっている。
【００３１】
燃料電池１０から排出される未反応水素を含んだオフガスを、水素供給装置３１からの主供給水素に合流させて燃料電池１０に再供給するためのオフガス循環経路３４が設けられている。オフガス循環経路３４は、燃料電池１０の水素極出口側と水素供給経路３０におけるレギュレータ３２の下流側とを接続している。
【００３２】
オフガス循環経路３４には、オフガス中に含まれる水分を分離除去するための気液分離器３５、オフガスを外部に排出するための排出バルブ３６、オフガスの外部排出時にオフガスの逆流を防ぐための逆止弁３７が設けられている。尚、気液分離器３５にて分離された水は、下方に設けられたバルブを開放することにより排出される。
【００３３】
水素供給経路３０におけるオフガス循環経路３４の合流点には、オフガスを循環させるためのポンプ手段としてエジェクタポンプ５０が設けられている。エジェクタポンプ５０は、高速で噴出する作動流体のエネルギー交換作用によって流体輸送を行う運動量輸送式ポンプであり、具体的には、水素供給装置３１から供給される主供給水素の流体エネルギーを利用してオフガスを吸引して循環させるものである。エジエクタポンプ５０の詳細については後述する。なお、水素供給装置３１から供給される主供給水素は本発明の主流体に相当し、オフガスは本発明の副流体に相当する。
【００３４】
燃料電池システムには、２つの制御部（ＥＣＵ）４０、４１が設けられている。第１制御部４０は、アクセル開度センサ４３にて検出したアクセル４２の開度などが入力されると共に、アクセル開度などに基づいて燃料電池１０の要求発電量を演算する。さらに第１制御部４０は、燃料電池１０が要求発電量を発電するために必要な水素供給量、必要なオフガス循環量、必要な水素供給圧力（エジェクタポンプ吐出圧）を演算し、第２制御部４１に指令を与える。
【００３５】
第１制御部４０は、燃料電池１０が要求発電量を発電するために必要な空気供給量を演算し、コンプレッサ２１の回転数制御を行う。このとき第１制御部４０は、空気供給圧検出センサ２２からのセンサ信号に基づいてコンプレッサ２１の回転数のフィードバック制御を行う。尚、第１制御部４０は、電圧センサ１１からのセンサ信号に基づいて燃料電池１０の発電状態を管理する。
【００３６】
また、第２制御部４１には、第１制御部４０からの制御信号と水素供給圧検出センサ３３からのセンサ信号が入力される。第２制御部４１は、必要水素供給量に基づいてレギュレータ３２のバルブ開度を演算し、必要オフガス循環量に基づいてエジェクタポンプ５０のノズル部開度を演算すると共に、レギュレータ３２およびエジェクタポンプ５０に制御信号を出力する。さらに、第２制御部４１は、気液分離器３５に設けられたバルブ、および排出バルブ３６に制御信号を出力する。
【００３７】
次に、エジェクタポンプ５０の構成について図２、図３に基づいて説明する。なお、図２は図１のエジェクタポンプ５０の正面図、図３は図２のＡ−Ａ線に沿う一部断面図である。
【００３８】
エジェクタポンプ５０は、主に、ノズルボディ５１、ニードル５２、ベローズ５３、駆動ユニット５４、および板ばね５５から構成されており、それらは別体に形成された後、適宜の締結手段により結合されている。
【００３９】
ノズルボディ５１は、後述する主流口とノズル部との間を連通させる円柱状の主流通路５１１と、水素供給装置３１から供給される主供給水素を高速にて噴出させ、主供給水素の圧力エネルギーを速度エネルギーに変換して主供給水素を等エントロピ的に減圧膨張させるノズル部５１２と、後述する吸引口より吸引されたオフガスとノズル部５１２より噴出された主供給水素を混合するための概ねストレートの円柱形状を有する混合部５１３と、混合部５１３にて混合された混合ガスの速度エネルギーを圧力エネルギーに変換して混合ガスの圧力を昇圧するための、テーパ状（もしくはラッパ状）に拡管した形状を有するディフューザ部５１４が、ノズルボディ５１の軸方向に沿って順に形成されている。
【００４０】
ノズルボディ５１には、主流通路５１１と連通する主流口５１５が形成されている。主流口５１５には水素供給経路３０が接続され、水素供給装置３１からの主供給水素が主流口５１５を介して主流通路５１１に導入されるようになっている。      
【００４１】
ノズルボディ５１には、ノズル部５１２よりも主供給水素流れ下流側、より詳細にはノズル部５１２の直下に開口して混合部５１３と連通する吸引口５１６が形成されている。吸引口５１６にはオフガス循環経路３４が接続され、主供給水素をノズル部５１２から噴出する際のエネルギ交換作用によって、オフガスが吸引口５１６を介して混合部５１３に吸引されるようになっている。
【００４２】
ニードル５２は、主流通路５１１内において主流通路５１１と同軸に配置されている。ニードル５２は、先細ノズルであって、円筒形状のニードル本体部５２１を有し、ニードル本体部５２１の一端側には、先端部に向かって径が小さくなるテーパ状のシート部５２２が形成されている。そして、ニードル５２を軸方向に変位させて、シート部５２２によりノズル部５１２の開口面積を調整するようになっている。また、ニードル本体部５２１の他端側には雌ねじ５２３が形成されている。      
【００４３】
なお、ノズルボディ５１、ニードル５２は、耐食性に優れるオーステナイト系ステンレス鋼によって構成される。このため、オーステナイト系ステンレスの強度向上が必要な場合においては、パイオナイト処理、もしくは、軟窒化処理を行うことが可能である。さらに、ニードル５２のシート部５２２により強度を与えるためにＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）処理を行っても良い。
【００４４】
ニードル本体部５２１の外周部にはベローズ５３が装着されており、ベローズ５３により、ノズルボディ５１における駆動ユニット５４装着側の開口部が閉塞されている。
【００４５】
駆動ユニット５４は、電動モータであって、駆動軸に雄ねじ５４１が形成されている。雄ねじ５４１はニードル５２の雌ねじ５２３と螺合されており、雄ねじ５４１と雌ねじ５２３とのねじ機構により駆動ユニット５４の回転運動が軸方向運動に変換される。したがって、駆動ユニット５４により、ニードル５２を軸方向に変位させることができる。
【００４６】
なお、駆動ユニット５４の電動モータとしては、作動角の制御が可能かつ安価なステップモータが本構成に適している。雄ねじ５４１と雌ねじ５２３の螺合部には、仕様条件に合わせて潤滑剤が塗布、もしくは、注入されている。
【００４７】
ニードル５２は、駆動ユニット５４の駆動軸と、板ばね５５とによって、軸方向に変位可能に保持されている。このため、ニードル５２は、軸方向への摺動部を持つことがない。
【００４８】
板ばね５５は、ばね鋼よりなり、薄板円盤状で、主供給水素が通過する開口部（図示せず）を多数備え、内周部にニードル５２のシート部５２２近傍が嵌合され、外周部は、ノズルボディ５１に圧入されるリング５６と、ノズルボディ５１とに狭持されて、ノズルボディ５１に固定されている。
【００４９】
次に、上記構成の燃料電池システムの作動について説明する。燃料電池１０にて水素が消費されている状況では、水素供給装置３１から水素供給経路３０、およびエジェクタポンプ５０を介して燃料電池１０に水素が供給される。この主供給水素がエジェクタポンプ５０内を通過する際、主供給水素はノズル部５１２から高速のガス流として流出する。
【００５０】
この時、主供給水素の流体エネルギーがオフガス循環の運動エネルギーとしてエネルギー交換が成される。このため、高速ガス流となった主供給水素は、ノズル部５１２近傍に存在するオフガスを引き込むようにして混合部５１３からディフューザ部５１４へと流れる。この結果、ノズル部５１２には負圧が発生することとなり、オフガス循環経路３４を流れるオフガスが吸引口５１６から吸引されて混合部５１３からディフューザ部５１４へと導かれる。混合された主供給水素とオフガスは、水素供給経路３０を介して燃料電池１０に供給される。
【００５１】
この時、混合部５１３においては、駆動流（主供給水素）の運動量と吸引流（オフガス）の運動量との和が保存されるように駆動流と吸引流とが混合するので、混合部５１３においても混合流体の圧力（静圧）が上昇する。一方、ディフューザ部５１４においては、通路断面積を徐々に拡大することにより混合流体の速度エネルギー（動圧）を圧力エネルギー（静圧）に変換するので、エジェクタポンプ５０においては、混合部５１３およびディフューザ部５１４の両者にて混合流体圧力を昇圧する。
【００５２】
そして、第２制御部４１からの制御信号に基づいて駆動ユニット５４を作動させてニードル５２を軸方向に変位させることにより、ノズル部５１２の開口面積（開度）を調整して、燃料電池１０に供給される主供給水素量を制御する。
【００５３】
次に、本実施形態の特徴を説明する。
【００５４】
本実施形態では、吸引口５１６を、ノズル部５１２よりも主供給水素流れ下流側に開口させて、最も低温になるノズル部５１２をオフガスが通過しないようにしているため、オフガス中の水分の凍結を抑制することができる。また、吸引口５１６が開口した混合部５１３は、ノズル部５１２よりも流体通路が広くなっているため、オフガス中の水分の凍結が抑制されることと相俟って、流体通路が閉塞されることを抑制することができる。したがって、低温環境下での作動信頼性の高いエジェクタポンプ５０を得ることができ、ひいては、低温環境下での作動信頼性の高い燃料電池システムを得ることができる。
【００５５】
また、主流口５１５、ノズル部５１２、吸引口５１６、主流通路５１１、混合部５１３、およびディフューザ部５１４は、ノズルボディ５１に一体に形成されているため、部品点数の削減による低コスト化および小型・軽量化を図ることができ、ひいては、車両搭載性を向上することができる。
【００５６】
また、エジェクタポンプ５０内部の可動部、すなわち、ニードル５２は、駆動ユニット５４の駆動軸と板ばね５５とによって保持されていることから、摺動部を有しない。このため、摺動による固着、凝着、摩耗、および、凍結による固着が発生しない。さらに、保持機構である板ばね５５は、径方向への剛性が高いため、車両走行にともなう振動等の外乱にも強い。このため、ニードル５２の軸ズレが発生し難いため安定した主供給水素の流量制御が実現できる。
【００５７】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。図４は第２実施形態に係る燃料電池システムにおけるエジェクタポンプ５０の一部断面図である。なお、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００５８】
本実施形態は、図４に示すように、ノズルボディ５１におけるノズル部５１２の外周側に、低温環境下のエジェクタポンプ５０内部における水分凍結を防止するためのＰＴＣヒータ６０を設けている。そして、水分の凍結が想定されるような低温時には、ＰＴＣヒータ６０に通電してノズルボディ５１を加熱するようになっている。なお、ＰＴＣヒータ６０は、本発明の加熱手段に相当する。
【００５９】
本実施形態では、低温時にはＰＴＣヒータ６０にてノズルボディ５１を加熱することによりノズル部５１２が加熱されるため、ノズル部５１２で水分が凍結することを防止できる。同様に、ＰＴＣヒータ６０作動時には混合部５１３やディフューザ部５１４も加熱されため、混合部５１３やディフューザ部５１４で水分が凍結することを防止できる。
【００６０】
また、ＰＴＣヒータ６０に用いられるＰＴＣ素子は、周知のように自己温度制御機能を有する定温発熱体として働くため、温度制御のための通電制御を不要とすることができる。このため、熱線式ヒータを用いる場合よりもシンプルな構成にすることができる。
【００６１】
ところで、従来は、ノズル部５１２が形成された部材の外側に、吸引口５１６が形成された部材が配置され、ノズル部５１２が形成された部材と吸引口５１６が形成された部材との間に断熱境界層が存在するため、吸引口５１６が形成された部材の外側からノズル部５１２を加熱しても、ノズル部５１２を効率よく加熱することができなかった。
【００６２】
これに対し、本実施形態では、主流口５１５、ノズル部５１２、吸引口５１６、主流通路５１１、混合部５１３、およびディフューザ部５１４は、ノズルボディ５１に一体に形成されているため、ＰＴＣヒータ６０とノズル部５１２との間に断熱境界層が存在せず、したがって、ＰＴＣヒータ６０によりノズル部５１２を効率よく加熱することができる。
【００６３】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。図５は第３実施形態に係る燃料電池システムにおけるエジェクタポンプ５０の一部断面図である。なお、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００６４】
本実施形態は、第２実施形態におけるＰＴＣヒータ６０の代わりに、図５に示すように、ノズルボディ５１におけるノズル部５１２の外周側に、温熱流体が流通する熱流体流路７０を設けている。因みに、温熱流体としては、燃料電池１０（図１参照）を暖機するためのＬＬＣ、水素を燃料とする燃焼式ヒータの燃焼ガス等を用いることができる。
【００６５】
そして、水分の凍結が想定されるような低温時には、熱流体流路７０に温熱流体を流通させてノズルボディ５１を加熱するようになっている。なお、熱流体流路７０は、本発明の加熱手段に相当する。
【００６６】
本実施形態では、低温時には、熱流体流路７０を流れる温熱流体にてノズルボディ５１を加熱することによりノズル部５１２が加熱されるため、ノズル部５１２で水分が凍結することを防止できる。同様に、温熱流体流通時には混合部５１３やディフューザ部５１４も加熱されため、混合部５１３やディフューザ部５１４で水分が凍結することを防止できる。
【００６７】
また、主流口５１５、ノズル部５１２、吸引口５１６、主流通路５１１、混合部５１３、およびディフューザ部５１４は、ノズルボディ５１に一体に形成されているため、熱流体流路７０とノズル部５１２との間に断熱境界層が存在せず、したがって、温熱流体によりノズル部５１２を効率よく加熱することができる。
【００６８】
（他の実施形態）
上記各実施形態では、エジェクタポンプ５０における駆動ユニット５４として電動モータを用いたが、駆動ユニットとして直動機構のリニアソレノイドを用いても良い。この場合、部品点数の更なる削減と低コスト化が実現できる。
【００６９】
また、上述の実施形態では、固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）１０において、供給する水素ガスを駆動流として、燃料電池１０を通過したオフガスを吸引し、主流の水素ガスに混合させて再利用するための循環ポンプとしてのエジェクタポンプ５０について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、冷凍サイクルにおいて冷媒凝縮器で凝縮された冷媒の減圧手段になるとともに、その冷媒流を駆動流として、冷媒蒸発器で蒸発した冷媒ガスを吸引し、主流の冷媒流に混合させるための循環ポンプとしてのエジェクタポンプに本発明を適用しても良い。
【００７０】
また、上述の実施形態では、先細ノズルのノズル部５１２を採用しているが、ノズル部５１２から噴出する主供給水素の速度を音速以上まで加速するために、通路途中に通路面積が最も縮小した喉部を有するラハールノズル（流体工学（東京大学出版会）参照）を採用しても良いことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る燃料電池システムの全体構成を示す概念図である。
【図２】図１のエジェクタポンプの正面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う一部断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る燃料電池システムにおけるエジェクタポンプを一部断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る燃料電池システムにおけるエジェクタポンプを一部断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
５１２…ノズル部、５１５…主流口、５１６…吸引口。
【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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