用于燃料电池系统的喷射器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于燃料电池系统的喷射器，更具体地，涉及用于向燃料电池系统中的电池堆供应燃料(例如氢)的喷射器。
【背景技术】
[0002]通常，燃料电池系统是一种将燃料的化学能转化为电能的发电系统。
[0003]这样的燃料电池系统包括燃料电池堆、用于向燃料电池堆供应燃料(例如氢)的燃料供应系统、用于向燃料电池堆供应空气中的氧(其是电化学反应所需的氧化剂)的空气供应系统、以及用于将燃料电池堆的反应热排出到系统外侧并且控制燃料电池堆的驱动温度的冷却系统。
[0004]如图5(相关技术)中所示，常规燃料电池系统中的燃料供应和再循环系统基本上包括与储氢罐100连接的氢供应管线110、燃料电池堆170的未反应氢再循环所经过的氢再循环管线120、安装在电池组入口 130与氢再循环管线120交会的结点处以朝向燃料电池堆的阳极栗送新的氢和再循环的氢的喷射器140a和140b、安装在氢供应管线110上以测量氢和空气的压力的电池组入口压力传感器150、以及安装在氢供应管线110上的调节器160。
[0005]在此情况下，喷射器140a和140b通过喷嘴喷射从高压罐供应的经压缩的氢从而产生真空，使得燃料电池堆中的排气被吸收以使氢气再循环。
[0006]鼓风机可以用作上文所描述的燃料电池系统的再循环装置，但是作为基于电动机的致动器的鼓风机较为昂贵，并且例如轴承的部件可能由于再循环气体的冷凝物而容易腐蚀。另外，当旋转部件因冷凝物而被卡住时，可通过使用加热器来使旋转部件解冻，这会不令人期望地增加此类布置的复杂度。
[0007]用作上述问题的简单解决方案的喷射器通过使用高压调节器后端的约100巴的氢经喷嘴喷射射流，以产生同时供应和再循环燃料所需的动量。
[0008]然而，当喷嘴的直径增大时，射流速度减小，使得喷射器的吸收性能劣化。
[0009]出于此原因，尽管减小喷射器喷嘴的尺寸在性能上是有利的，但是仍需要增大喷嘴的喉部面积以便对于较大负载供应大量流体。
[0010]作为可能的解决方案，已经提出布置大喷射器140b和小喷射器140a的技术。
[0011]如图5中所示，当设置大喷射器时，喷射器必须根据负载量使用大喷嘴或小喷嘴，使得将大喷嘴用于大量负载而将小喷嘴用于少量负载。
[0012]喷射器的性能可以通过燃料供应和栗送根据再循环性能来进行分类。喷嘴的尺寸越大，在相同压力下可供应的燃料流量就越大。然而，当喷嘴较大时，栗送性能因对于少量流体的射流速度低而劣化。尽管小尺寸喷嘴具有较好的气动性能因为小尺寸喷嘴即使在低水平供应中也具有高流速，但是小尺寸喷嘴不能满足供应大量流体的需求。
[0013]考虑到以上，在韩国未审查专利公开第10-2012-0136708号中已经提出一种用于控制燃料电池系统的氢燃料供应的装置。
[0014]如图6(相关技术)中所示，用于控制燃料电池系统的氢燃料供应的装置包括安装在燃料电池堆入口处以向燃料电池堆供应氢并且形成再循环流的喷射器200、与氢供应管线连接以与喷射器200的喷嘴入口 210连通从而控制氢供应的比例控制电磁阀220、以及根据燃料电池系统的输出控制比例控制电磁阀220的驱动的阀控制器(未示出)。
[0015]在此情况下，阀控制器在当前状态下的输出小于预设的参考输出的低输出区段中在脉冲流控制方案下控制比例控制电磁阀的驱动。
[0016]附图标记230是喷射器喷嘴，并且附图标记240和250分别表不喷射器出口和阀体。
[0017]根据以上技术，通过脉冲氢供应改进了低负载喷射器的性能。控制脉冲氢供应的阀为比例控制阀，其在低负载下通过快速开/关操作向喷嘴供应脉冲流。另外，在作为燃料供应条件的大负载条件下，通过活塞的上下移动可以实现静驱动(quiet driving)。
[0018]然而，在以上技术中，必须设定低负载驱动范围，并且该范围越大，开/关操作的次数就越多，使得对阀产生苛刻的要求。
[0019]特别地，如有可能，则需要通过小范围内的最少位移执行脉冲流。最理想的是在没有任何脉冲流的情况下获得所需的气动性能。
[0020]换句话说，改进喷射器的栗送效率，使得可以保证阀耐久性并且可以抑制噪声产生。
【发明内容】
[0021]本发明的目的是提供一种喷射器，其能够根据系统负载的增大或减小自动地移动喷嘴的位置，能够通过选择在使用喷射器的燃料电池系统中的喷嘴喉部面积来控制氢的必要供应和再循环流量，并且具体地说，能够经自动地控制以在低负载下通过小喷嘴供应氢使得再循环量增加。
[0022]为了实现以上目的，根据本发明，提供一种具有以下特征的用于燃料电池系统的喷射器。
[0023]安装在燃料电池的再循环流动路径上以向燃料电池堆的阳极栗送并且供应新的氢和再循环气体的燃料电池系统用喷射器包括:喷射器主体，在前端具有氢出口且在后端具有再循环氢入口 ；喷嘴，安装在喷射器主体中以与用于控制氢供应的流量控制阀连通；喷嘴主体，具有氢流动路径；以及喷嘴装置，安装在喷嘴主体处并且配置成提供氢流动路径，喷嘴主体根据系统负载的增大或减小改变喷嘴喉部面积，使得氢供应和再循环流量得到控制。
[0024]具体地说，喷嘴装置包括:喷嘴盖，安装在喷嘴主体的前端；阀喷嘴，配置成提供氢流动路线，与喷嘴盖的内轴线平行地布置，并且在由弹簧弹性地支承以移动的同时打开或关闭喷嘴盖的内侧和氢流动路径；以及衬套，配置成在同心地介于喷嘴盖与阀喷嘴之间的同时，通过使用多个孔提供氢弓I入到喷嘴盖中的流动路线。
[0025]因此，用于燃料电池系统的喷射器能够当系统在低负载或中等或高负载下驱动时根据系统负载的增大或减小自动地移动喷嘴的位置，并且能够改变喷嘴喉部面积使得氢供应和再循环流量可以得到调整。
[0026]优选地，在阀喷嘴的后端形成阀片，该阀片用于在选择性地关闭喷嘴主体中的氢流动路径的孔口的同时打开或关闭喷嘴盖的内侧和氢流动路径。
[0027]还优选地，在阀喷嘴的后端形成突起，该突起比阀片的后表面更向后突出，使得可以引起氢的涡流和压降。
[0028]用于燃料电池系统的喷射器可以根据系统负载的增大或减小自动地移动喷嘴的位置，通过选择在使用喷射器的燃料电池系统中的喷嘴喉部面积来控制氢的必要供应和再循环流量，并且具体地说，经自动控制以在低负载下通过小喷嘴供应氢使得再循环量增加，从而改进喷射器的栗送效率、保证阀中的配置并且抑制噪声产生。
【附图说明】
[0029]现在将参考附图图示的本发明的某些示例性实施方式来详细地描述本发明的上述和其它特征，下文给出的这些实施方式仅仅用于示例说明，因此不是对本发明的限制，其中:
[0030]图1是示出根据本发明实施方式的用于燃料电池系统的喷射器的截面视图；
[0031]图2是示出根据本发明实施方式的当用于燃料电池系统的喷射器在低负载下驱动时的喷射器状态的截面视图；
[0032]图3是示出根据本发明实施方式的当用于燃料电池系统的喷射器在中等或高负载下驱动时的喷射器状态的截面视图；
[0033]图4是示出根据本发明实施方式的当用于燃料电池系统的喷射器在中等负载下(在过渡区中)驱动时喷射器状态的截面视图；
[0034]图5(相关技术)是示出燃料电池系统中的燃料供应和再循环系统的基础配置的示意图；并且
[0035]图6(相关技术)是示出根据相关技术的用于调整燃料电池系统的氢燃料供应的装置的截面视图。
[0036]应当理解到，所附的附图并非必然是按比例的，其说明了本发明基本原理的各种优选特征的一定程度上简化的代表。本文公开的本发明的具体设计特征，包括，例如，具体大小、方向、位置和形状将部分取决于具体的既定用途和使用环境。
[0037]在附图中，附图标记在几张图中通篇指代本发明的相同或等同部件。
【具体实施方式】
[0038]下文中，将参考附图详细地描述本发明。
[0039]应理解，本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括通常的机动车，例如，包括多功能运动车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商务车的客车，包括各种船只和船舶的水运工具，飞行器等等，并且包括混合动力车、电动车、插入式混合电动车、氢动力车和其它代用燃料车(例如，来源于石油以外的资源的燃料)。如本文所提到的，混合动力车是具有两种或多种动力源的车辆，例如，具有汽油动力和电动力的车辆。
[0040]本文使用的术语仅仅是为了说明【具体实施方式】的目的而不是意在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一个、一种(a、an)”和“该(the) ”也意在包括复数形式，除非上下文中清楚指明。还可以理解的是，在说明书中使用的术语“包括(comprises和/或comprising) ”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群组。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。
[0041]此外，本发明的控制逻辑可实施为含有通过处理器、控制器等执行的可执行程序指令的非暂时性计算机可读介质。计算机可读介质的例子包括但不限于，ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、优盘、智能卡和光学数据存储装置。还能够在网络耦合的计算机系统中分布计算机可读记录介质，使得例如通过远程信息处理服务器或控制器局域网(CAN)以分散的方式存储并且执行计算机可读介质。
[0042]图1是示出根据本发明实施方式的用于燃料电池系统的喷射器的截面视图。
[0043]如图1中所示，喷射器安装在燃料电池堆的入口以通过栗送向燃料电池堆供应新的氢和再循环的氢。
[0044]流量控制阀13与喷射器的后端连接，使得氢(新的氢)传送到喷射器，从而以通过流量控制阀13控制的流量供应到电池堆。
[0045]在此情况下，例如与在韩国未审查专利公开第10-2012-0136708号中公开的流量控制阀具有相同结构的常规流量控制阀可以用作为流量控制阀13，并且将省略其详述。
[0046]喷射器包括喷射器主体12。喷射器主体12具有以下结构，其中引起氢通过喷嘴14向电池堆喷洒的混合器和扩散器与容纳喷嘴14的主体相继连