JP6868371B2 - 高圧流体制御弁および燃料電池システム - Google Patents
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Description
図1は、本発明の第1実施形態に係る高圧流体制御弁5を適用した燃料電池システム1の構成を、アノード系を中心に示している。
本実施形態において、燃料電池10の運転は、コントロールユニット101により制御される。コントロールユニット101は、中央演算装置、記憶装置および入出力インターフェース等を備えた電子制御ユニットとして構成され、燃料電池10の運転制御のため、燃料電池システム1に対する運転要求および燃料電池10の実際の運転状態を検出する各種センサ111〜117等から信号を入力する。
図2は、本実施形態に係る高圧流体制御弁である統合主止弁5の全体構成を示す断面図である。統合主止弁5は、開閉機能と調圧機能とを兼ね備えており、高圧水素タンク141のガス取出口に取り付けられる。図2を参照して、統合主止弁5の全体的な構成について説明する。
図3は、統合主止弁5の要部構成を弁体52の中心軸に平行な断面で示しており、図4は、統合主止弁5の全閉からの開弁動作を、図3と同じ断面により概略的に示している。図3および4を参照して、本実施形態で採用する遮断シート部511および調圧シート部512についてさらに説明する。
以上が統合主止弁5に関する説明であり、以下、本実施形態により得られる効果をまとめる。
図7は、本発明の第2実施形態に係る統合主止弁5の構成を、遮断シート部511を中心に示している。
5…統合主止弁(高圧流体制御弁)
51…ハウジング
51a…弁体案内孔
511…遮断シート部
512…調圧シート部
Ch…高圧室
Cm…中間室
Cl…低圧室
52…弁体
521…主軸部
524…遮断部
525…調圧部
526…環状シール部材
53…ソレノイド
531…電磁コイル
532…プランジャ
54…弁戻し機構
p1…第1ポート
p2…第2ポート
12…カソードガス給排機構
121…カソードガス供給通路
122…カソードオフガス排出通路
14…アノードガス給排機構
141…高圧水素タンク(燃料タンク)
142…アノードガス供給通路
143…アノードオフガス循環通路
101…コントロールユニット
Claims (6)
- 高圧側の第1ポートと、低圧側の第2ポートと、を有し、
前記第1ポートを通じて導入した高圧流体を減圧して、前記第2ポートから送出する高圧流体制御弁であって、
ハウジングと、前記ハウジングに収容され、前記第1ポートから前記第2ポートへ向かう前記高圧流体の流れを制御する弁体と、前記弁体を駆動するソレノイドと、を備え、
前記ハウジングは、前記第1ポートと連通する高圧室と、前記第2ポートと連通する低圧室と、前記高圧室および前記低圧室の間の中間室と、が形成されるとともに、
前記高圧室と前記中間室との間に形成された遮断シート部と、前記中間室と前記低圧室との間に形成された調圧シート部と、を有し、
前記弁体は、前記高圧室から前記中間室にかけて延在する一方、前記ハウジングの弁体案内孔に摺動可能に挿入されて、前記高圧室を外部に対して密封するための摺動シール部を形成し、さらに、全閉時に前記遮断シート部と当接し、前記高圧室と前記中間室との連通を遮断する遮断部と、全閉時に前記調圧シート部と当接し、前記中間室と前記低圧室との連通を遮断する調圧部と、を有し、
前記調圧シート部は、全閉からの開弁動作時に前記弁体の移動に対して所定の距離だけ追従して変位または変形可能であり、
前記遮断シート部は、そのシート径である遮断シート径が、前記調圧シート部のシート径である調圧シート径よりも大きく、前記摺動シール部における前記弁体の外径よりも大きい、
高圧流体制御弁。 - 前記調圧シート径は、前記摺動シール部における前記弁体の外径と等しい、請求項1に記載の高圧流体制御弁。
- 全閉時に前記弁体の調圧部に当接するとともに、前記ハウジングに対して前記所定の距離に相当する隙間が形成されるように、前記低圧室に配置された可動体と、前記可動体を前記弁体の開方向に付勢する弾性体と、をさらに備え、
前記調圧シート部は、前記可動体の前記調圧部に対する当接部として形成される、請求項1または2に記載の高圧流体制御弁。 - 前記弁体の遮断部は、開方向に対して傾斜して形成され、
前記遮断シート部は、前記遮断部に対して全閉時に面接触し、
前記遮断シート部の接触面は、最大径が前記摺動シール部における前記弁体の外径よりも大きく、最小径が前記調圧シート径に等しい、請求項1〜3のいずれか一項に記載の高圧流体制御弁。 - 前記遮断シート部は、開方向への投影面積が一定になるように開方向に突出する突出部を有する、請求項4に記載の高圧流体制御弁。
- 燃料と酸化剤との供給を受けて発電する燃料電池と、
前記燃料を貯蔵する燃料タンクと、
前記燃料タンクと前記燃料電池との間に介装され、前記第1ポートを通じて前記燃料を導入し、減圧後の燃料を前記第2ポートから送出する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の高圧流体制御弁と、
前記高圧流体制御弁の前記第2ポートと前記燃料電池のアノード極とを接続する燃料供給管と、
前記燃料電池の運転状態を検出する運転状態センサと、
前記運転状態センサの出力信号を入力し、前記ソレノイドに対する駆動信号を出力する
コントローラと、
を備える、燃料電池システム。
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