JP7002876B2 - Check valve control system and fuel cell system - Google Patents
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Description
本開示は、流路を開閉する封止弁の開閉動作を制御する封止弁制御システム、および、この封止弁制御システムを有する燃料電池システムに関するものである。 The present disclosure relates to a sealing valve control system that controls an opening / closing operation of a sealing valve that opens / closes a flow path, and a fuel cell system having the sealing valve control system.
従来技術として、特許文献1に開示されるような燃料電池システムが存在する。この燃料電池システムは、水素ガスの配管系より供給される水素ガスおよび酸素ガスの配管系より供給される酸素ガスの供給を受けて、電力を発生する燃料電池を備えている。そして、酸素ガスの配管系は、酸素オフガス排気流路と、酸素オフガス排気流路を開閉する電磁バルブを備えている。
As a prior art, there is a fuel cell system as disclosed in
上記した電磁バルブのようにガス流路を開閉する封止弁について、弁座と弁体との間の封止性(シール性)を向上させるため弁座における弁体との接触部分にゴムシール部を備える場合がある。この場合、開弁状態の封止弁が閉弁するときに、弁座に備わるゴムシール部が弁体との間に生じる摺動抵抗により捩れて、ゴムシール部における弁体と接触するシート面にて凹凸が生じて、全閉状態の封止弁においてガス洩れが発生するおそれがある。 For a sealing valve that opens and closes the gas flow path like the above-mentioned solenoid valve, a rubber seal is provided at the contact portion of the valve seat with the valve body in order to improve the sealing property (sealing property) between the valve seat and the valve body. May be provided. In this case, when the sealing valve in the valve open state is closed, the rubber seal portion provided on the valve seat is twisted by the sliding resistance generated between the valve seat and the valve body, and the seat surface in the rubber seal portion is in contact with the valve body. There is a risk that unevenness will occur and gas leakage will occur in the fully closed sealing valve.
そこで、本開示は上記した問題点を解決するためになされたものであり、全閉状態の封止弁においてガス洩れを防ぐことができる封止弁制御システムおよび燃料電池システムを提供することを目的とする。 Therefore, the present disclosure has been made in order to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a sealing valve control system and a fuel cell system capable of preventing gas leakage in a fully closed sealing valve. And.
上記課題を解決するためになされた本開示の一形態は、ガスが流れるガス流路と、前記ガス流路を開閉する封止弁と、前記封止弁の開閉動作を制御する制御部とを備える封止弁制御システムにおいて、前記封止弁は、弁座又は弁体のいずれか一方に、前記弁体と前記弁座との間を封止するシール部材が設けられており、前記制御部は、前記封止弁による封止要求があるときに、前記弁座又は前記弁体と前記シール部材とを摺動させた状態で前記弁体の開弁方向の移動量よりも前記弁体の閉弁方向の移動量を大きくしながら前記弁体を開弁方向と閉弁方向へ移動させる開閉制御を行い、前記弁体を閉弁方向へ移動させる制御を行った際に、前記封止弁が全閉状態における所定の開度未満となったときに、前記開閉制御を完了すること、を特徴とする。 One embodiment of the present disclosure made to solve the above problems includes a gas flow path through which gas flows, a sealing valve for opening and closing the gas flow path, and a control unit for controlling the opening and closing operation of the sealing valve. In the sealing valve control system provided, the sealing valve is provided with a sealing member for sealing between the valve body and the valve seat on either the valve seat or the valve body, and the control unit is provided. Is the amount of movement of the valve body in the valve opening direction in a state where the valve seat or the valve body and the seal member are slid when there is a sealing request by the sealing valve. When the opening / closing control is performed to move the valve body in the valve opening direction and the valve closing direction while increasing the movement amount in the valve closing direction, and the control is performed to move the valve body in the valve closing direction, the sealing is performed. The opening / closing control is completed when the valve becomes less than a predetermined opening degree in the fully closed state .
この態様によれば、開弁状態の封止弁を閉弁させて全閉状態にするまでに、弁体または弁座とシール部材とを摺動させながら、弁体を開弁方向と閉弁方向へ移動させるように制御する。これにより、シール部材の捩れを解消(抑制)させながら、シール部材における弁体または弁座との接触面を平面にして、封止弁を全閉状態にすることができる。そして、これにより、封止弁の全閉状態における弁体または弁座とシール部材の接地状態が安定する。そのため、弁体または弁座とシール部材の間において、シール幅の確保と接地状態の安定化の両立を図ることができる。したがって、封止弁を全閉状態にしたときに、弁体または弁座とシール部材との間において、封止性が向上し、ガス洩れを防ぐことができる。 According to this aspect, the valve body is opened in the valve opening direction and the valve is closed while sliding the valve body or the valve seat and the seal member until the sealing valve in the valve open state is closed to the fully closed state. Control to move in the direction. As a result, the sealing valve can be fully closed by making the contact surface of the sealing member with the valve body or the valve seat flat while eliminating (suppressing) the twist of the sealing member. As a result, the ground contact state between the valve body or the valve seat and the seal member in the fully closed state of the sealing valve is stabilized. Therefore, it is possible to secure the seal width and stabilize the ground contact state between the valve body or the valve seat and the seal member. Therefore, when the sealing valve is fully closed, the sealing property is improved between the valve body or the valve seat and the sealing member, and gas leakage can be prevented.
上記の態様においては、前記開閉制御では、前記弁体を開弁方向と閉弁方向へ繰り返し移動させること、が好ましい。 In the above aspect, in the opening / closing control, it is preferable to repeatedly move the valve body in the valve opening direction and the valve closing direction.
この態様によれば、開弁状態の封止弁を閉弁させて全閉状態にするまでに、弁体または弁座とシール部材とを摺動させながら、弁体を開弁方向と閉弁方向へ繰り返し移動させて、徐々に開度が小さくなるように制御する。これにより、より効果的に、シール部材の捩れを解消させながら、シール部材における弁体または弁座との接触面を平面にして、封止弁を全閉状態にすることができる。そして、これにより、より効果的に、封止弁の全閉状態における弁体または弁座とシール部材の接地状態が安定する。 According to this aspect, the valve body is opened in the valve opening direction and the valve is closed while sliding the valve body or the valve seat and the seal member until the sealing valve in the valve open state is closed to the fully closed state. It is repeatedly moved in the direction and controlled so that the opening gradually decreases. As a result, the sealing valve can be fully closed by making the contact surface of the sealing member with the valve body or the valve seat flat while eliminating the twist of the sealing member more effectively. As a result, more effectively, the ground contact state between the valve body or the valve seat and the seal member in the fully closed state of the sealing valve is stabilized.
上記の態様においては、前記制御部は、前記封止弁を全閉状態にした後に、前記弁体を前記弁座に押し付ける方向に作用させる全閉保持制御と、前記弁体を前記弁座から離す方向に作用させる全閉保持解除制御と、を行うこと、が好ましい。 In the above aspect, the control unit performs a fully closed holding control that causes the valve body to act in a direction of pressing the valve body against the valve seat after the sealing valve is fully closed, and the valve body is moved from the valve seat. It is preferable to perform fully closed holding release control that acts in the direction of separation.
この態様によれば、封止弁を全閉状態にした後に、全閉保持制御と全閉保持解除制御とを行うことで、シール部材の捩れを解消させることができる。これにより、封止弁の全閉状態における弁体または弁座とシール部材の接地状態が安定する。 According to this aspect, the twist of the seal member can be eliminated by performing the fully closed holding control and the fully closed holding release control after the sealing valve is fully closed. As a result, the ground contact state between the valve body or the valve seat and the seal member in the fully closed state of the sealing valve is stabilized.
上記の態様においては、前記制御部は、前記全閉保持制御と前記全閉保持解除制御とを繰り返し行うこと、が好ましい。 In the above aspect, it is preferable that the control unit repeatedly performs the fully closed holding control and the fully closed holding release control.
この態様によれば、全閉保持制御と全閉保持解除制御とを繰り返し行うことで、より効果的に、シール部材の捩れを解消させることができる。これにより、より効果的に、封止弁の全閉状態における弁体または弁座とシール部材の接地状態が安定する。 According to this aspect, the twisting of the seal member can be more effectively eliminated by repeatedly performing the fully closed holding control and the fully closed holding release control. This more effectively stabilizes the ground contact state between the valve body or the valve seat and the seal member in the fully closed state of the sealing valve.
上記課題を解決するためになされた本開示の他の形態は、ガスが流れるガス流路と、前記ガス流路を開閉する封止弁と、前記封止弁の開閉動作を制御する制御部とを備える封止弁制御システムにおいて、前記封止弁は、弁座又は弁体のいずれか一方に、前記弁体と前記弁座との間を封止するシール部材が設けられており、前記制御部は、前記封止弁を全閉状態にした後に、前記弁体を前記弁座に押し付ける方向に作用させる全閉保持制御と、前記弁体を前記弁座から離す方向に作用させる全閉保持解除制御と、を行い、前記全閉保持制御を行って、前記全閉保持制御と前記全閉保持解除制御とからなる制御を完了すること、を特徴とする。 Other embodiments of the present disclosure made to solve the above problems include a gas flow path through which gas flows, a sealing valve for opening and closing the gas flow path, and a control unit for controlling the opening and closing operation of the sealing valve. In the sealing valve control system comprising, the sealing valve is provided with a sealing member for sealing between the valve body and the valve seat on either the valve seat or the valve body, and the control thereof is provided. The unit is a fully closed holding control that acts in the direction of pressing the valve body against the valve seat after the sealing valve is fully closed, and a fully closed holding that acts in the direction of separating the valve body from the valve seat. It is characterized in that the release control is performed, the fully closed holding control is performed, and the control including the fully closed holding control and the fully closed holding release control is completed .
この態様によれば、封止弁を全閉状態にした後に、全閉保持制御と全閉保持解除制御とを行うことで、シール部材の捩れを解消(抑制)させることができる。これにより、封止弁の全閉状態における弁体または弁座とシール部材の接地状態が安定する。そのため、弁体または弁座とシール部材の間において、シール幅の確保と接地状態の安定化の両立を図ることができる。したがって、封止弁を全閉状態にしたときに、弁体または弁座とシール部材の間において、封止性が向上し、ガス洩れを防ぐことができる。 According to this aspect, the twist of the seal member can be eliminated (suppressed) by performing the fully closed holding control and the fully closed holding release control after the sealing valve is fully closed. As a result, the ground contact state between the valve body or the valve seat and the seal member in the fully closed state of the sealing valve is stabilized. Therefore, it is possible to secure the seal width and stabilize the ground contact state between the valve body or the valve seat and the seal member. Therefore, when the sealing valve is fully closed, the sealing property is improved between the valve body or the valve seat and the sealing member, and gas leakage can be prevented.
上記の態様においては、前記制御部は、前記全閉保持制御と前記全閉保持解除制御とを繰り返し行うこと、が好ましい。 In the above aspect, it is preferable that the control unit repeatedly performs the fully closed holding control and the fully closed holding release control.
この態様によれば、全閉保持制御と全閉保持解除制御とを繰り返し行うことで、より効果的に、シール部材の捩れを解消させることができる。これにより、より効果的に、封止弁の全閉状態における弁体または弁座とシール部材の接地状態が安定する。 According to this aspect, the twisting of the seal member can be more effectively eliminated by repeatedly performing the fully closed holding control and the fully closed holding release control. This more effectively stabilizes the ground contact state between the valve body or the valve seat and the seal member in the fully closed state of the sealing valve.
上記課題を解決するためになされた本開示の他の形態は、燃料電池と、前記燃料電池に酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス供給通路と、前記酸化剤ガス供給通路に設けられた上流側弁と、前記燃料電池に供給された酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス排出通路と、前記酸化剤ガス排出通路に設けられた下流側弁と、各種制御を行う制御部と、を有する燃料電池システムにおいて、前記上流側弁と前記下流側弁は、弁座又は弁体のいずれか一方に、前記弁体と前記弁座との間を封止するシール部材が設けられており、前記制御部は、前記上流側弁または前記下流側弁による封止要求があるときに、前記弁座又は前記弁体と前記シール部材とを摺動させた状態で前記弁体の開弁方向の移動量よりも前記弁体の閉弁方向の移動量を大きくしながら前記弁体を開弁方向と閉弁方向へ移動させる開閉制御を行った後に、前記上流側弁または前記下流側弁を全閉状態にし、前記上流側弁における前記弁体の開弁方向または閉弁方向の移動量を、前記下流側弁における前記弁体の開弁方向または閉弁方向の移動量よりも小さくすること、を特徴とする。 Other embodiments of the present disclosure made to solve the above problems are provided in the fuel cell, the oxidant gas supply passage for supplying the oxidant gas to the fuel cell, and the oxidant gas supply passage. An upstream valve, an oxidant gas discharge passage for discharging the oxidant gas supplied to the fuel cell, a downstream valve provided in the oxidant gas discharge passage, and a control unit for performing various controls. In the fuel cell system having the above, the upstream side valve and the downstream side valve are provided with a sealing member for sealing between the valve body and the valve seat on either the valve seat or the valve body. When there is a sealing request from the upstream valve or the downstream valve, the control unit slides the valve seat or the valve body and the seal member in the valve opening direction of the valve body. After performing open / close control to move the valve body in the valve opening direction and the valve closing direction while making the movement amount of the valve body in the valve closing direction larger than the moving amount of the valve body, the upstream side valve or the downstream side valve is operated. In the fully closed state, the amount of movement of the valve body in the valve opening direction or the valve closing direction in the upstream side valve is smaller than the amount of movement of the valve body in the valve opening direction or the valve closing direction in the downstream side valve. , Is characterized.
この態様によれば、例えば乾燥状態になり易い上流側弁について、下流側弁よりも小刻みに開閉させながら徐々に閉弁させて全閉状態にすることができるので、シール部材の捩れを解消(抑制)させることができる。そのため、下流側弁と同様に上流側弁の全閉状態における弁体または弁座とシール部材の接地状態が安定する。したがって、上流側弁と下流側弁について、弁体または弁座とシール部材の間において、シール幅の確保と接地状態の安定化の両立を図ることができる。ゆえに、上流側弁と下流側弁を全閉状態にしたときに、弁体または弁座とシール部材の間において、封止性が向上し、ガス洩れを防ぐことができる。 According to this aspect, for example, the upstream side valve, which tends to be in a dry state, can be gradually closed while opening and closing in smaller steps than the downstream side valve, so that the sealing member can be completely closed (twisting of the seal member). Can be suppressed). Therefore, as with the downstream valve, the ground contact state between the valve body or the valve seat and the seal member in the fully closed state of the upstream valve is stable. Therefore, for the upstream valve and the downstream valve, it is possible to secure the seal width and stabilize the ground contact state between the valve body or the valve seat and the seal member. Therefore, when the upstream valve and the downstream valve are fully closed, the sealing property is improved between the valve body or the valve seat and the seal member, and gas leakage can be prevented.
上記の態様においては、前記制御部は、前記上流側弁にて前記弁体を開弁方向と閉弁方向へ移動させる開閉回数を、前記下流側弁にて前記弁体を開弁方向と閉弁方向へ移動させる開閉回数よりも多くすること、が好ましい。 In the above aspect, the control unit sets the number of times of opening and closing to move the valve body in the valve opening direction and the valve closing direction by the upstream side valve, and closes the valve body in the valve opening direction and the valve closing direction by the downstream side valve. It is preferable to increase the number of times of opening and closing to move in the valve direction.
この態様によれば、上流側弁について、下流側弁よりも多くの回数について弁体または弁座とシール部材を摺動させて全閉状態にすることができるので、より効果的に、下流側弁と同様に上流側弁についてもシール部材の捩れを解消させることができる。そのため、より効果的に、上流側弁と下流側弁の全閉状態における弁体または弁座とシール部材の接地状態が安定する。 According to this aspect, the upstream side valve can be fully closed by sliding the valve body or the valve seat and the seal member more times than the downstream side valve, so that the downstream side can be more effectively closed. As with the valve, the twist of the seal member can be eliminated for the upstream valve. Therefore, more effectively, the ground contact state of the valve body or the valve seat and the seal member in the fully closed state of the upstream side valve and the downstream side valve is stabilized.
上記課題を解決するためになされた本開示の他の形態は、燃料電池と、前記燃料電池に酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス供給通路と、前記酸化剤ガス供給通路に設けられた上流側弁と、前記燃料電池に供給された酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス排出通路と、前記酸化剤ガス排出通路に設けられた下流側弁と、各種制御を行う制御部と、を有する燃料電池システムにおいて、前記上流側弁と前記下流側弁は、弁座又は弁体のいずれか一方に、前記弁体と前記弁座との間を封止するシール部材が設けられており、前記制御部は、前記上流側弁または前記下流側弁による封止要求があるときに、前記弁座又は前記弁体と前記シール部材とを摺動させた状態で前記弁体の開弁方向の移動量よりも前記弁体の閉弁方向の移動量を大きくしながら前記弁体を開弁方向と閉弁方向へ移動させる開閉制御を行った後に、前記上流側弁または前記下流側弁を全閉状態にし、前記上流側弁にて前記弁体を開弁方向と閉弁方向へ移動させる開閉回数を、前記下流側弁にて前記弁体を開弁方向と閉弁方向へ移動させる開閉回数よりも多くすること、を特徴とする。 Other embodiments of the present disclosure made to solve the above problems are provided in the fuel cell, the oxidant gas supply passage for supplying the oxidant gas to the fuel cell, and the oxidant gas supply passage. An upstream valve, an oxidant gas discharge passage for discharging the oxidant gas supplied to the fuel cell, a downstream valve provided in the oxidant gas discharge passage, and a control unit for performing various controls. In the fuel cell system having the above, the upstream side valve and the downstream side valve are provided with a sealing member for sealing between the valve body and the valve seat on either the valve seat or the valve body. When there is a sealing request from the upstream valve or the downstream valve, the control unit slides the valve seat or the valve body and the seal member in the valve opening direction of the valve body. After performing open / close control to move the valve body in the valve opening direction and the valve closing direction while making the movement amount of the valve body in the valve closing direction larger than the moving amount of the valve body, the upstream side valve or the downstream side valve is operated. The number of times the valve body is opened and closed by the upstream valve in the fully closed state and the valve body is moved in the valve opening direction and the valve closing direction, and the opening and closing times in which the valve body is moved in the valve opening direction and the valve closing direction by the downstream side valve. It is characterized by having more than the number of times.
この態様によれば、上流側弁について、下流側弁よりも多くの回数について弁体または弁座とシール部材を摺動させて全閉状態にすることができるので、下流側弁と同様に上流側弁についてもシール部材の捩れを解消させることができる。そのため、上流側弁と下流側弁の全閉状態における弁体または弁座とシール部材の接地状態が安定する。したがって、上流側弁と下流側弁について、弁体または弁座とシール部材の間において、シール幅の確保と接地状態の安定化の両立を図ることができる。ゆえに、上流側弁と下流側弁を全閉状態にしたときに、弁体または弁座とシール部材の間において、封止性が向上し、ガス洩れを防ぐことができる。 According to this aspect, the upstream valve can be fully closed by sliding the valve body or the valve seat and the seal member more times than the downstream valve, so that the upstream valve can be fully closed. The twist of the seal member can be eliminated for the side valve as well. Therefore, the ground contact state of the valve body or the valve seat and the seal member in the fully closed state of the upstream side valve and the downstream side valve is stable. Therefore, for the upstream valve and the downstream valve, it is possible to secure the seal width and stabilize the ground contact state between the valve body or the valve seat and the seal member. Therefore, when the upstream valve and the downstream valve are fully closed, the sealing property is improved between the valve body or the valve seat and the seal member, and gas leakage can be prevented.
上記課題を解決するためになされた本開示の他の形態は、燃料電池と、前記燃料電池に酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス供給通路と、前記酸化剤ガス供給通路に設けられた上流側弁と、前記燃料電池に供給された酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス排出通路と、前記酸化剤ガス排出通路に設けられた下流側弁と、各種制御を行う制御部と、を有する燃料電池システムにおいて、前記上流側弁と前記下流側弁は、弁座又は弁体のいずれか一方に、前記弁体と前記弁座との間を封止するシール部材が設けられており、前記制御部は、前記上流側弁または前記下流側弁を全閉状態にした後に、前記弁体を前記弁座に押し付ける方向に作用させる全閉保持制御と、前記弁体を前記弁座から離す方向に作用させる全閉保持解除制御と、を行い、前記上流側弁にて前記全閉保持制御と前記全閉保持解除制御を行う回数を、前記下流側弁にて前記全閉保持制御と前記全閉保持解除制御を行う回数よりも多くすること、を特徴とする。 Other embodiments of the present disclosure made to solve the above problems are provided in the fuel cell, the oxidant gas supply passage for supplying the oxidant gas to the fuel cell, and the oxidant gas supply passage. An upstream valve, an oxidant gas discharge passage for discharging the oxidant gas supplied to the fuel cell, a downstream valve provided in the oxidant gas discharge passage, and a control unit for performing various controls. In the fuel cell system having the above, the upstream side valve and the downstream side valve are provided with a sealing member for sealing between the valve body and the valve seat on either the valve seat or the valve body. The control unit controls the fully closed holding control in which the upstream valve or the downstream valve is fully closed and then the valve body is pressed against the valve seat, and the valve body is moved from the valve seat to the valve seat. The fully closed holding / releasing control that acts in the direction of separation is performed, and the number of times that the fully closed holding control and the fully closed holding / releasing control are performed by the upstream side valve is referred to as the fully closed holding / releasing control by the downstream side valve. It is characterized in that the number of times the fully closed holding release control is performed is larger than the number of times.
この態様によれば、上流側弁について、下流側弁よりも多くの回数について弁体を弁座に押し付けたり弁体を弁座から離したりするので、下流側弁と同様に上流側弁についてもシール部材の捩れを解消させることができる。そのため、上流側弁と下流側弁の全閉状態における弁体または弁座とシール部材の接地状態が安定する。したがって、上流側弁と下流側弁について、弁体または弁座とシール部材の間において、シール幅の確保と接地状態の安定化の両立を図ることができる。ゆえに、上流側弁と下流側弁を全閉状態にしたときに、弁体または弁座とシール部材の間において、封止性が向上し、ガス洩れを防ぐことができる。 According to this aspect, since the valve body is pressed against the valve seat and the valve body is separated from the valve seat more times than the downstream side valve for the upstream side valve, the upstream side valve is also used as well as the downstream side valve. The twist of the seal member can be eliminated. Therefore, the ground contact state of the valve body or the valve seat and the seal member in the fully closed state of the upstream side valve and the downstream side valve is stable. Therefore, for the upstream valve and the downstream valve, it is possible to secure the seal width and stabilize the ground contact state between the valve body or the valve seat and the seal member. Therefore, when the upstream valve and the downstream valve are fully closed, the sealing property is improved between the valve body or the valve seat and the seal member, and gas leakage can be prevented.
本開示の封止弁制御システムおよび燃料電池システムによれば、全閉状態の封止弁においてガス洩れを防ぐことができる。 According to the sealing valve control system and the fuel cell system of the present disclosure, gas leakage can be prevented in the sealing valve in the fully closed state.
本開示の封止弁制御システムおよび燃料電池システムの実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 The embodiments of the sealing valve control system and the fuel cell system of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings.
<第1実施形態>
本開示に係る実施形態である燃料電池システムについて、図1を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、燃料電池車に搭載され、その駆動用モータ(図示略)に電力を供給する燃料電池システムに、本開示を適用した場合について説明する。
<First Embodiment>
The fuel cell system according to the embodiment of the present disclosure will be described in detail with reference to FIG. In the present embodiment, a case where the present disclosure is applied to a fuel cell system mounted on a fuel cell vehicle and supplying electric power to a drive motor (not shown) thereof will be described.
本実施形態の燃料電池システム101は、図1に示すように、燃料電池スタック(燃料電池)111と、水素系112と、エア系113を有する。
As shown in FIG. 1, the
燃料電池スタック111は、燃料ガスの供給と酸化剤ガスの供給を受けて発電を行う。本実施形態では、燃料ガスは水素ガスであり、酸化剤ガスはエアである。すなわち、燃料電池スタック111は、水素系112からの水素ガスの供給と、エア系113からのエアの供給を受けて発電を行う。そして、燃料電池スタック111で発電された電力は、インバータ(図示略)を介して駆動用モータ(図示略)に供給される。
The
水素系112は、燃料電池スタック111のアノード側に設けられている。この水素系112は、水素供給通路121、水素排出通路122、充填通路123を備えている。水素供給通路121は、水素タンク131から燃料電池スタック111へ水素ガスを供給するための通路である。水素排出通路122は、燃料電池スタック111から排出される水素ガス(以下、適宜、「水素オフガス」という。)を排出するための通路である。充填通路123は、充填口151から水素タンク131に水素ガスを充填するための通路である。
The
水素系112は、水素供給通路121において、水素タンク131側から順に、主止弁132、高圧レギュレータ133、中圧リリーフ弁134、圧力センサ135、インジェクタ部(燃料ガス供給部)136、低圧リリーフ弁137、圧力センサ138を備えている。主止弁132は、水素タンク131から水素供給通路121への水素ガスの供給と遮
断を切り換える弁である。高圧レギュレータ133は、水素ガスを減圧するための圧力調整弁である。中圧リリーフ弁134は、水素供給通路121における高圧レギュレータ133とインジェクタ部136の間の圧力が所定圧力以上になると開弁して圧力を所定圧力未満に調整する弁である。圧力センサ135は、水素供給通路121における高圧レギュレータ133とインジェクタ部136の間の圧力を検出するセンサである。インジェクタ部136は、水素ガスの流量を調節する機構である。低圧リリーフ弁137は、水素供給通路121におけるインジェクタ部136と燃料電池スタック111の間の圧力が所定圧力以上になると開弁して圧力を所定圧力未満に調整する弁である。圧力センサ138は、水素供給通路121におけるインジェクタ部136と燃料電池スタック111の間の圧力を検出するセンサである。
In the
また、水素系112は、水素排出通路122において、燃料電池スタック111側から順に、気液分離器141、排気排水弁142が配置されている。気液分離器141は、水素オフガス内の水分を分離する機器である。排気排水弁142は、気液分離器141からエア系113の希釈器182への水素オフガスや水分の排出と遮断を切り換える弁である。
Further, in the
エア系113は、燃料電池スタック111のカソード側に設けられている。このエア系113は、エア供給通路161、エア排出通路162、バイパス通路163を備えている。エア供給通路161は、エアが流れる流路であり、燃料電池システム101の外部から燃料電池スタック111へ、エアを供給するための通路である。エア排出通路162は、エアが流れる流路であり、燃料電池スタック111から排出されるエア(以下、適宜、「エアオフガス」という。)を排出するための通路である。バイパス通路163は、エア供給通路161から燃料電池スタック111を介さずにエア排出通路162へ、エアを流すための通路である。
The
エア系113は、エア供給通路161において、エアクリーナ171側から順に、コンプレッサ172、インタークーラ173、入口封止弁(上流側弁)174を備えている。エアクリーナ171は、燃料電池システム101の外部から取り込んだエアを清浄化する機器である。コンプレッサ172は、エアを燃料電池スタック111に供給する機器である。インタークーラ173は、エアを冷却する機器である。入口封止弁174は、エア供給通路161を開閉する封止弁であり、燃料電池スタック111へのエアの供給と遮断を切り換える弁である。
The
また、エア系113は、エア排出通路162において、燃料電池スタック111側から順に、出口統合弁(下流側弁)181、希釈器182が配置されている。
Further, in the
出口統合弁181は、エア排出通路162を開閉する封止弁であり、燃料電池スタック111からのエアオフガスの排出と遮断を切り換える弁(封止機能を有する弁)である。また、出口統合弁181は、燃料電池スタック111の背圧を調整して燃料電池スタック111からのエアオフガスの排出量を制御する弁(調圧(流量制御)機能を有する弁)である。
The outlet integrated
希釈器182は、エアオフガス及びバイパス通路163を流れるエアにより、水素排出通路122から排出される水素オフガスを希釈する機器である。
The
また、エア系113は、バイパス通路163において、バイパス弁191を備えている。バイパス弁191は、バイパス通路163におけるエアの流量を制御する弁である。
Further, the
また、燃料電池システム101は、システムの制御を司るコントローラ(制御部)201を備えている。コントローラ201は、燃料電池システム101に備わる各機器を制御するとともに各種判定を行う。本実施形態では、コントローラ201は、入口封止弁174および出口統合弁181の開閉動作も制御する。なお、燃料電池システム101は、その他、燃料電池スタック111の冷却を行う冷却系(不図示)も有する。なお、本実施形態では、コントローラ201は、例えばECUである。
Further, the
以上のような構成の燃料電池システム101において、水素供給通路121から燃料電池スタック111に供給された水素ガスは、燃料電池スタック111にて発電に使用される。その後、水素ガスは、燃料電池スタック111から水素オフガスとして水素排出通路122と希釈器182を介して、燃料電池システム101の外部に排出される。また、エア供給通路161から燃料電池スタック111に供給されたエアは、燃料電池スタック111にて発電に使用された後、燃料電池スタック111からエアオフガスとしてエア排出通路162と希釈器182を介して、燃料電池システム101の外部に排出される。
In the
なお、本実施形態では、エア供給通路161およびエア排出通路162と、入口封止弁174および出口統合弁181と、コントローラ201とによって封止弁制御システムが構成されている。
In the present embodiment, the sealing valve control system is configured by the
図2に、二重偏心弁を備えた電動式の流量制御弁1(「封止弁」の一例)を斜視図により示す。本実施形態では、前記の入口封止弁174および出口統合弁181として、この流量制御弁1を採用している。なお、前記のバイパス弁191についても、流量制御弁1を採用してもよい。
FIG. 2 is a perspective view showing an electric flow rate control valve 1 (an example of a “sealing valve”) provided with a double eccentric valve. In the present embodiment, the flow
流量制御弁1は、二重偏心弁より構成される弁部2と、モータを内蔵したモータ部3と、複数のギヤを内蔵した減速機構部4とを備える。弁部2は、内部に流体が流れる流路11を有する金属製の管部12を含み、流路11の中には弁座13、弁体14及び回転軸15が配置される。流路11の内形、弁座13の外形、弁体14の外形は、それぞれ平面視で円形又はほぼ円形をなしている。回転軸15には、モータの回転力が複数のギヤを介して伝えられるようになっている。この実施形態で、流路11を有する管部12は、ハウジング6の一部に相当し、モータ部3のモータや減速機構部4の複数のギヤは、このハウジング6により覆われる。ハウジング6は、アルミ等の金属により形成される。
The flow
図3と図4に示すように、流路11には段部10が形成され、その段部10に弁座13が組み込まれる。弁座13は、円環状をなし、中央に円形又はほぼ円形の弁孔16を有する。弁孔16の縁部には環状のシート面17が形成される。本実施形態では、弁座13に、弁座13と弁体14との間を封止するためのゴムシール部13a(「シール部材」の一例)が設けられており、このゴムシール部13aにシート面17が形成されている。弁体14は、円板状をなし、その外周には、シート面17に対応する環状のシール面18が形成される。弁体14は回転軸15に固定され、回転軸15と一体的に回動するようになっている。
As shown in FIGS. 3 and 4, a
図3~図6に示すように、回転軸15の軸線L1は、弁体14及び弁孔16の径方向と平行に伸び、弁孔16の中心P1から弁孔16の径方向へ偏心して配置されると共に、弁体14のシール面18が回転軸15の軸線L1から弁体14の軸線L2が伸びる方向へ偏心して配置される。また、弁体14を回転軸15の軸線L1を中心に回動させることにより、弁体14のシール面18が、弁座13のシート面17に面接触する全閉位置(図3参照)とシート面17から最も離れる全開位置(図4参照)との間で移動可能に構成される。
As shown in FIGS. 3 to 6, the axis L1 of the
この実施形態では、図6において、全閉位置から弁体14が開弁方向(図6に示す矢印F1の方向、すなわち図6において時計方向)へ回動し始めると同時に、弁体14のシール面18が弁座13のシート面17から離れ始めると共に回転軸15の軸線L1を中心とする回動軌跡T1,T2に沿って移動し始めるようになっている。
In this embodiment, in FIG. 6, the
図5と図6に示すように、弁体14は、その上側の板面14aから突出し回転軸15に固定される山形状の固定部14bを含む。この固定部14bは回転軸15の軸線L1から回転軸15の径方向へずれた位置にて、回転軸15の先端から突出するピン15aを介して回転軸15に固定される。また、図6に示すように、固定部14bは、弁体14の軸線L2上に配置され、固定部14bを含む弁体14が、弁体14の軸線L2を中心に左右対称形状をなすように形成される。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
図1に示すエア系113において、燃料電池スタック111の上流には、コンプレッサ172等、洗浄しても完全に異物を除去出来ない部品が存在する。そのため、微少な異物(数百μmの大きさの異物)が、入口封止弁174や出口統合弁181における弁座13と弁体14の間に噛み込む可能性がある。したがって、入口封止弁174や出口統合弁181に異物が噛み込まれても弁体14が全閉位置にある全閉状態においてエアの洩れをゼロに維持するためには、弁座13のゴムシール部13aと弁体14が接触する部分の幅であるシール幅を異物の大きさ(数百μm)以上確保する必要がある。すると、必然的に、ゴムシール部13aと弁体14の摺動範囲(摺動抵抗)が大きくなって、図20に示すように、ゴムシール部13aが捩れて、これに伴い、全閉状態におけるゴムシール部13aの変位量は大きくなる。そのため、全閉状態におけるゴムシール部13aと弁体14の接地状態が不安定になる。したがって、全閉状態において、ゴムシール部13aと弁体14の接地不良により、エア洩れ(ガス洩れ)が発生し易くなる。
In the
そこで、本実施形態では、このような全閉状態におけるエア洩れを防ぐために、開弁状態の入口封止弁174が閉弁する時に、コントローラ201は、図7に示す制御フローチャートに基づく制御を実行する。
Therefore, in the present embodiment, in order to prevent air leakage in such a fully closed state, the
まず、図7に示すように、入口封止弁174による封止要求の有無を判断する(ステップS1)。そして、入口封止弁174による封止要求が有る場合(ステップS1:YES)には、入口封止弁174の開度ta_inを取り込む(ステップS2)。開度ta_inは、入口封止弁174の実開度(現在の開度)であり、例えば、入口封止弁174に設けられた開度センサ(不図示)により検出される。
First, as shown in FIG. 7, it is determined whether or not there is a sealing request by the inlet sealing valve 174 (step S1). Then, when there is a sealing request by the inlet sealing valve 174 (step S1: YES), the opening degree ta_in of the
次に、開度ta_inが所定開度αよりも小さいか否かを判断する(ステップS3)。ここで、所定開度αは、弁体14と弁座13のゴムシール部13aとが接触する(摺動する)開度であり、例えば、8°である。
Next, it is determined whether or not the opening degree ta_in is smaller than the predetermined opening degree α (step S3). Here, the predetermined opening degree α is an opening degree at which the
そして、開度ta_inが所定開度αよりも小さい場合(ステップS3:YES)には、後述する開閉繰り返し制御を行うため、開閉繰り返し制御の開始時の入口封止弁174の開度として、現在の開度ta_inを開度TA_IN(i)として記憶する(ステップS5)。
When the opening ta_in is smaller than the predetermined opening α (step S3: YES), the opening / closing repeat control described later is performed, so that the opening of the
一方、開度ta_inが所定開度α以上である場合(ステップS3:NO)には、開度ta_inが所定開度αよりも小さくなるまで、入口封止弁174を閉弁する制御を実施した(ステップS4)後、開度TA_IN(i)を記憶する(ステップS5)。
On the other hand, when the opening ta_in is equal to or greater than the predetermined opening α (step S3: NO), control is performed to close the
次に、開閉繰り返し制御として、まず、入口封止弁174の開弁制御を実施する(ステップS6)ことにより、弁体14とゴムシール部13aとを摺動させながら弁体14を開弁方向へ移動させる。そして、開度ta_inを取り込み(ステップS7)、開度ta_inが開度(TA_IN(i)+A)よりも大きいか否かを判断する(ステップS8)。そして、開度ta_inが開度(TA_IN(i)+A)よりも大きくなる(ステップS8:YES)まで、入口封止弁174の開弁制御を実施して(ステップS6)、開度ta_inを取り込む(ステップS7)。ここで、開度変化量Aは、入口封止弁174における弁体14の開弁方向の移動量であり、すなわち、入口封止弁174の開弁制御を実施して弁体14を開弁方向へ移動させるときの開度変化量(上流側弁の開弁時の開度変化量)である。そして、開度(TA_IN(i)+A)は、入口封止弁174の開弁制御を実施して弁体14を開弁方向へ移動させるときの目標開度である。なお、開度変化量Aは、例えば、2°である。
Next, as the opening / closing repetition control, first, the valve opening control of the
そして、開度ta_inが開度(TA_IN(i)+A)よりも大きくなったら(ステップS8:YES)、入口封止弁174の閉弁制御を実施する(ステップS9)ことにより、弁体14とゴムシール部13aとを摺動させながら弁体14を閉弁方向へ移動させる。このようにして、弁体14を開度変化量A分の開度幅について開弁方向へ移動させたら、弁体14を閉弁方向へ移動させる。
Then, when the opening degree ta_in becomes larger than the opening degree (TA_IN (i) + A) (step S8: YES), the valve closing control of the
また、このとき、以下の数式に示すように、開度TA_IN(i)を更新する(ステップS10)。ここで、開度変化量Bは、入口封止弁174における弁体14の閉弁方向の移動量であり、すなわち、入口封止弁174の閉弁制御を実施して弁体14を閉弁方向へ移動させるときの開度変化量(上流側弁の閉弁時の開度変化量)である。そして、開度(TA_IN(i-1)-B)は、入口封止弁174の閉弁制御を実施して弁体14を閉弁方向へ移動させるときの目標開度である。なお、開度変化量Bは、開度変化量Aよりも大きく、例えば、3°である。
[数1]
TA_IN(i)←TA_IN(i-1)-B
Further, at this time, the opening degree TA_IN (i) is updated as shown in the following mathematical formula (step S10). Here, the opening change amount B is the amount of movement of the
[Number 1]
TA_IN (i) ← TA_IN (i-1) -B
次に、開度TA_IN(i)が0°以上であるか否かを判断する(ステップS11)。すなわち、開度TA_IN(i)が、入口封止弁174の全閉状態における開度よりも大きい否かを判断する。さらに言い換えると、入口封止弁174が全閉状態になったか否かを判断する。
Next, it is determined whether or not the opening degree TA_IN (i) is 0 ° or more (step S11). That is, it is determined whether or not the opening degree TA_IN (i) is larger than the opening degree of the
そして、開度TA_IN(i)が0°以上である場合(ステップS11:YES)には、開閉繰り返し制御を継続させる。そこで、開度ta_inを取り込み(ステップS12)、開度ta_inが開度TA_IN(i)よりも小さくなったら(ステップS13:YES)、ステップS6の処理に戻って、入口封止弁174を開弁する。このようにして、弁体14を開度変化量B分の開度幅について閉弁方向へ移動させたら、弁体14を開弁方向へ移動させる。
Then, when the opening degree TA_IN (i) is 0 ° or more (step S11: YES), the opening / closing repetition control is continued. Therefore, when the opening ta_in is taken in (step S12) and the opening ta_in becomes smaller than the opening TA_IN (i) (step S13: YES), the process returns to step S6 and the
このようにして、本実施形態では、入口封止弁174による封止要求があり入口封止弁174を閉弁するときに、入口封止弁174を全閉状態にする手前で、開閉繰り返し制御(「開閉制御」の一例)を行う。ここで、開閉繰り返し制御は、弁体14とゴムシール部13aとを摺動させた状態で、弁体14を開弁方向と閉弁方向へ繰り返し移動させる制御である。そして、このとき詳しくは、弁体14の開弁方向の移動量(開度変化量A)よりも弁体14の閉弁方向の移動量(開度変化量B)を大きくして、弁体14を閉弁方向に徐々に推移させながら、弁体14を開弁方向と閉弁方向へ繰り返し移動させる。
In this way, in the present embodiment, when there is a sealing request by the
一方、ステップS11において、開度TA_IN(i)が0°未満である場合(ステップS11:NO)には、開閉繰り返し制御を完了させるため、開度ta_inが0以下になったら(ステップS14,ステップS15:YES)、入口封止弁174の封止閉弁制御(開閉繰り返し制御)を完了させる(ステップS16)。このようにして、コントローラ201は、開閉繰り返し制御を行った後に、入口封止弁174を全閉状態にする。
On the other hand, in step S11, when the opening TA_IN (i) is less than 0 ° (step S11: NO), when the opening ta_in becomes 0 or less in order to complete the open / close repetition control (step S14, step). S15: YES), the sealing / closing control (repeated opening / closing control) of the
また、このような入口封止弁174に関する制御は、図8に示すように、出口統合弁181に関する制御においても、適用できる。
Further, as shown in FIG. 8, such a control regarding the
図8に示す制御は、図7に示す制御と異なる点として、開度ta_inが開度ta_outとなり、開度TA_IN(i)が開度TA_OUT(i)となり、所定開度αが所定開度β(例えば、6°)となる。また、開度変化量Aが開度変化量C(下流側弁の開弁時の開度変化量)(例えば、3°)となり、開度変化量Bが開度変化量D(下流側弁の閉弁時の開度変化量)(例えば、5°)となる。なお、α>βであり、A<Cであり、B<Dであり、C<Dである。それ以外については、共通するので、説明を省略する。 The control shown in FIG. 8 differs from the control shown in FIG. 7 in that the opening ta_in is the opening ta_out, the opening TA_IN (i) is the opening TA_OUT (i), and the predetermined opening α is the predetermined opening β. (For example, 6 °). Further, the opening change amount A is the opening change amount C (opening change amount when the downstream side valve is opened) (for example, 3 °), and the opening change amount B is the opening change amount D (downstream side valve). The amount of change in opening when the valve is closed) (for example, 5 °). It should be noted that α> β, A <C, B <D, and C <D. Others are common, so explanations will be omitted.
上記の制御フローチャートに基づく制御が実行されることにより、例えば、図9に示すような制御タイムチャートで表される制御が実行される。図9に示すように、入口封止弁174(図中、一部、点線で示す)について、開度ta_inが所定開度α未満になり、その後、開閉繰り返し制御が行われた後、全閉状態になる。また、出口統合弁181について、開度ta_inが所定開度β未満になり、その後、開閉繰り返し制御が行われた後、全閉状態になる。
By executing the control based on the above control flowchart, for example, the control represented by the control time chart as shown in FIG. 9 is executed. As shown in FIG. 9, for the inlet sealing valve 174 (partially shown by a dotted line in the figure), the opening ta_in becomes less than the predetermined opening α, and then the opening / closing is repeatedly controlled and then fully closed. Become a state. Further, with respect to the outlet integrated
以上のように本実施形態によれば、コントローラ201は、入口封止弁174(出口統合弁181)による封止要求があるときに、開閉繰り返し制御を行った後に、入口封止弁174(出口統合弁181)を全閉状態にする。
As described above, according to the present embodiment, when there is a sealing request by the inlet sealing valve 174 (outlet integrated valve 181), the
このようにして、開弁状態の入口封止弁174(出口統合弁181)を閉弁させて全閉状態にするまでに、弁体14と弁座13のゴムシール部13aとを摺動させながら、弁体14を開弁方向と閉弁方向へ繰り返し移動させて、徐々に開度が小さくなるように制御する。これにより、ゴムシール部13aの捩れを解消(抑制)させて、ゴムシール部13aの変位量を緩和しながら、図10に示すように、シート面17を平面にして、入口封止弁174(出口統合弁181)を全閉状態にすることができる。そして、これにより、入口封止弁174(出口統合弁181)の全閉状態における弁体14とゴムシール部13aの接地状態が安定する。そのため、弁体14とゴムシール部13aの間において、シール幅の確保と接地状態の安定化の両立を図ることができる。したがって、入口封止弁174(出口統合弁181)を全閉状態にしたときに、弁体14とゴムシール部13aとの間において、封止性が向上し、エア洩れを防ぐことができる。
In this way, while sliding the
ここで、入口封止弁174は燃料電池システム101の外部から取り込まれるエアが流れるエア供給通路161に設けられており、エア排出通路162に設けられ燃料電池スタック111で生成された水(生成水)が付着しうる出口統合弁181よりも乾燥状態になり易い。そのため、入口封止弁174において、弁体14とゴムシール部13aとの間の摩擦抵抗(摺動抵抗)は、出口統合弁181に比べて大きくなり易い。
Here, the
そこで、本実施形態では、コントローラ201は、入口封止弁174にて弁体14を開弁方向へ移動させるときの開度変化量Aを、出口統合弁181にて弁体14を開弁方向へ移動させるときの開度変化量Cよりも小さくする。また、コントローラ201は、入口封止弁174にて弁体14を閉弁方向へ移動させるときの開度変化量Bを、出口統合弁181にて弁体14を閉弁方向へ移動させるときの開度変化量Dよりも小さくする。そして、図9に示すように、コントローラ201は、入口封止弁174にて弁体14を開弁方向と閉弁方向へ移動させる開閉回数(上流側弁開閉回数)を、出口統合弁181にて弁体14を開弁方向と閉弁方向へ移動させる開閉回数(下流側弁開閉回数)よりも多くする。
Therefore, in the present embodiment, the
これにより、乾燥状態になり易い入口封止弁174について、出口統合弁181よりも小刻みに開閉させながら徐々に閉弁させて全閉状態にすることができるので、シール部材の捩れを解消(抑制)させることができる。そのため、出口統合弁181と同様に入口封止弁174の全閉状態における弁体14とゴムシール部13aの接地状態が安定する。
As a result, the
<第2実施形態>
次に、第2実施形態について説明するが、第1実施形態と同等の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略し、異なった点を中心に述べる。
<Second Embodiment>
Next, the second embodiment will be described, but the components equivalent to those of the first embodiment are designated by the same reference numerals, the description thereof will be omitted, and the differences will be mainly described.
本実施形態では、前記の第1実施形態の制御とともに、後述する全閉保持Duty制御(「全閉保持制御」の一例)と全閉Duty0%(カット)制御(「全閉保持解除制御」の一例)とを繰り返し行う制御が行われる。具体的には、コントローラ201は、図11に示す制御フローチャートに基づく制御を実行する。
In the present embodiment, in addition to the control of the first embodiment, the fully closed duty control (an example of “fully closed hold control”) and the fully
図11に示すように、入口封止弁174による封止要求の有無を判断する(ステップS201)。そして、入口封止弁174による封止要求が有る場合(ステップS201:YES)には、入口封止弁174について開閉繰り返し制御(前記の図7に示す制御)が完了したか否かを判断する(ステップS202)。
As shown in FIG. 11, it is determined whether or not there is a sealing request by the inlet sealing valve 174 (step S201). Then, when there is a sealing request by the inlet sealing valve 174 (step S201: YES), it is determined whether or not the opening / closing repeated control (control shown in FIG. 7 above) of the
そして、入口封止弁174について開閉繰り返し制御が完了した場合(ステップS202:YES)、すなわち、開閉繰り返し制御が完了して入口封止弁174が全閉状態になった場合には、印加オンオフ回数n(i)が所定回数E以上であるか否かを判断する(ステップS203)。ここで、印加オンオフ回数n(i)とは、入口封止弁174における弁体14の駆動部に対する電圧の印加のオンとオフの回数である。
When the open / close repeat control of the
そして、印加オンオフ回数n(i)が所定回数E未満である場合(ステップS203:NO)には、全閉保持Duty制御を実行した(ステップS204)後に、全閉Duty0%制御を100ms実行する(ステップS205)。ここで、全閉保持Duty制御は、弁体14をゴムシール部13aに押し付ける方向に作用させる制御であり、例えば、弁体14の駆動部(例えば、モータ)に対して電圧がデューティ比(Duty比)100%で100ms(0.1秒)印加される制御である。また、全閉Duty0%制御は、弁体14をゴムシール部13aから離す方向に作用させる制御であり、例えば、弁体14の駆動部に対して電圧が100ms印加されない制御である。
When the number of times of application on / off n (i) is less than the predetermined number of times E (step S203: NO), the fully closed duty cycle control is executed (step S204), and then the fully
次に、印加オンオフ回数n(i)を以下の数式に示すようにして1回分増加させて(ステップS206)、ステップS203の処理に戻る。
[数2]
n(i)←n(i-1)+1
Next, the number of times of application on / off n (i) is increased by one time as shown in the following formula (step S206), and the process returns to step S203.
[Number 2]
n (i) ← n (i-1) +1
そして、印加オンオフ回数n(i)が所定回数E以上になったら(ステップS203:YES)、入口封止弁174の封止閉弁制御を完了する(ステップS207)。
Then, when the number of times of application on / off n (i) becomes equal to or greater than the predetermined number of times E (step S203: YES), the sealing valve closing control of the
なお、ステップS201において入口封止弁174による封止要求が無い場合(ステップS201:NO)には、通常の入口封止弁174の制御ルーチンの処理へ移行する。また、ステップS202において入口封止弁174の開閉繰り返し制御が未完了である場合(ステップS202:NO)には、印加オンオフ回数n(i)を「0」として(ステップS208)、入口封止弁174の開閉繰り返し制御ルーチンの処理へ移行する。
If there is no sealing request by the
上記の制御フローチャートに基づく制御が実行されることにより、例えば、図12に示すような制御タイムチャートで表される制御が実行される。図12に示すように、時刻t1で、開閉繰り返し制御が完了して、その後、時刻t2まで、全閉保持Duty制御と全閉Duty0%制御が所定回数E(図12では一例として、4回)分繰り返し行われる。
By executing the control based on the above control flowchart, for example, the control represented by the control time chart as shown in FIG. 12 is executed. As shown in FIG. 12, the opening / closing repetition control is completed at time t1, and then until time t2, the fully closed holding duty control and the fully
また、このような入口封止弁174に関する制御は、図14に示すように、出口統合弁181に関する制御においても、適用できる。
Further, such control regarding the
図14に示す制御は、図11に示す制御と異なる点として、所定回数Eが所定回数Fとなる。なお、E>Fである。それ以外については、共通するので、説明を省略する。 The control shown in FIG. 14 differs from the control shown in FIG. 11 in that the predetermined number of times E is the predetermined number of times F. In addition, E> F. Others are common, so explanations will be omitted.
上記の制御フローチャートに基づく制御が実行されることにより、例えば、図15に示すような制御タイムチャートで表される制御が実行される。図15に示すように、時刻t1で開閉繰り返し制御が完了して、その後、時刻t2まで、全閉保持Duty制御と全閉Duty0%制御が所定回数F(図15では一例として、3回)分繰り返し行われる。
By executing the control based on the above control flowchart, for example, the control represented by the control time chart as shown in FIG. 15 is executed. As shown in FIG. 15, the opening / closing repetition control is completed at time t1, and then until time t2, the fully closed holding duty control and the fully
以上のように本実施形態によれば、コントローラ201は、入口封止弁174(出口統合弁181)を全閉状態にした後に、全閉保持Duty制御と全閉Duty0%制御とを繰り返し行う。
As described above, according to the present embodiment, the
このようにして、入口封止弁174(出口統合弁181)を全閉状態にした後に、全閉保持Duty制御と全閉Duty0%制御とを繰り返し行うことで、ゴムシール部13aの捩れを解消(抑制)させることができる。これにより、入口封止弁174(出口統合弁181)の全閉状態における弁体14とゴムシール部13aの接地状態が安定する。そのため、弁体14とゴムシール部13aの間において、シール幅の確保と接地状態の安定化の両立を図ることができる。したがって、入口封止弁174(出口統合弁181)を全閉状態にしたときに、弁体14とゴムシール部13aとの間において、封止性が向上し、エア洩れを防ぐことができる。
In this way, after the inlet sealing valve 174 (outlet integrated valve 181) is fully closed, the fully closed holding duty control and the fully
すなわち、図13に示すように、入口封止弁174や出口統合弁181について、全閉状態における弁体14とゴムシール部13aの接地状態が安定し、弁体14とゴムシール部13aの間におけるエア洩れが発生しない。
That is, as shown in FIG. 13, with respect to the
ここで、入口封止弁174は、前記のように、出口統合弁181よりも乾燥状態になり易い。そのため、入口封止弁174において、弁体14とゴムシール部13aとの間の摩擦抵抗(摺動抵抗)は、出口統合弁181に比べて大きくなり易い。そこで、本実施形態では、所定回数Eを所定回数Fよりも多くする。すなわち、入口封止弁174にて全閉保持Duty制御と全閉Duty0%制御を行う回数(上流側弁の全閉保持解除回数)を、出口統合弁181にて全閉保持Duty制御と全閉Duty0%制御を行う回数(下流側弁の全閉保持解除回数)よりも多くする。
Here, the
これにより、入口封止弁174について、出口統合弁181よりも多くの回数について弁体14とゴムシール部13aを摺動させて全閉状態にすることができるので、出口統合弁181と同様に入口封止弁174についてもゴムシール部13aの捩れを解消させることができる。そのため、入口封止弁174と出口統合弁181の全閉状態における弁体14とゴムシール部13aの接地状態が安定する。
As a result, the
<第3実施形態>
次に、第3実施形態について説明するが、第1,2実施形態と同等の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略し、異なった点を中心に述べる。
<Third Embodiment>
Next, the third embodiment will be described, but the components equivalent to those of the first and second embodiments are designated by the same reference numerals, the description thereof will be omitted, and the differences will be mainly described.
本実施形態では、前記の第2実施形態で行う制御のうち、全閉保持Duty制御と全閉Duty0%制御を繰り返し行う制御が単独で行われる。具体的には、コントローラ201は、図16に示す制御フローチャートに基づく制御を実行する。
In the present embodiment, among the controls performed in the second embodiment, the control for repeatedly performing the fully closed duty cycle control and the fully
まず、図16に示すように、入口封止弁174による封止要求の有無を判断する(ステップS401)。そして、入口封止弁174による封止要求が有る場合(ステップS401:YES)には、開弁状態の入口封止弁174を閉弁する制御を行う(ステップS402)。そして、入口封止弁174が全閉状態になった(ステップS403:YES)後に、全閉保持Duty制御と全閉Duty0%制御とを所定回数E分繰り返し行ったら(ステップS404~S407)、入口封止弁174の封止閉弁制御を完了する(ステップS408)。
First, as shown in FIG. 16, it is determined whether or not there is a sealing request by the inlet sealing valve 174 (step S401). Then, when there is a sealing request by the inlet sealing valve 174 (step S401: YES), control is performed to close the
上記の制御フローチャートに基づく制御が実行されることにより、例えば、図17に示すような制御タイムチャートで表される制御が実行される。図17に示すように、時刻t1で入口封止弁174が全閉状態になると、時刻t2から時刻t3まで全閉保持Duty制御と全閉Dutyカット制御が繰り返し行われる。
By executing the control based on the above control flowchart, for example, the control represented by the control time chart as shown in FIG. 17 is executed. As shown in FIG. 17, when the
また、このような入口封止弁174に関する制御は、図18に示すように、出口統合弁181に関する制御においても、適用できる。
Further, as shown in FIG. 18, such control regarding the
図18に示す制御は、図16に示す制御と異なる点として、所定回数Eが所定回数Fとなる。それ以外については、共通するので、説明を省略する。 The control shown in FIG. 18 differs from the control shown in FIG. 16 in that the predetermined number of times E is the predetermined number of times F. Others are common, so explanations will be omitted.
上記の制御フローチャートに基づく制御が実行されることにより、例えば、図19に示すような制御タイムチャートで表される制御が実行される。図19に示すように、時刻t1で出口統合弁181が全閉状態になると、時刻t2から時刻t3まで全閉保持Duty制御と全閉Dutyカット制御が繰り返し行われる。
By executing the control based on the above control flowchart, for example, the control represented by the control time chart as shown in FIG. 19 is executed. As shown in FIG. 19, when the outlet integrated
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本開示を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。 It should be noted that the above-described embodiment is merely an example and does not limit the present disclosure in any way, and it goes without saying that various improvements and modifications can be made without departing from the gist thereof.
例えば、前記のように弁座13にゴムシール部13aが設けられている代わりに、弁体14にゴムシール部が設けられていてもよい。また、前記の制御フローチャートに基づく制御は、バイパス弁191に適用してもよい。また、弁体14と弁座13の位置を入れ替えて、全閉保持Duty制御について弁体14を弁座13のゴムシール部13aから離す方向に作用させる制御とし、全閉Duty0%制御について弁体14を弁座13のゴムシール部13aに押し付ける方向に作用させる制御としてもよい。また、弁体14を開弁方向と閉弁方向へ1回のみ移動させる制御(「開閉制御」の一例)を行うとしてもよい。また、全閉保持Duty制御と全閉Duty0%制御を1回のみ行うとしてもよい。
For example, instead of the
1 流量制御弁
2 弁部
13 弁座
13a ゴムシール部
14 弁体
16 弁孔
17 シート面
18 シール面
101 燃料電池システム
111 燃料電池スタック(燃料電池)
112 水素系
113 エア系
161 エア供給通路
162 エア排出通路
174 入口封止弁
181 出口統合弁
191 バイパス弁
201 コントローラ
ta_in 開度(実開度)
TA_IN(i) 開度
α 所定開度
A 開度変化量
B 開度変化量
ta_out 開度(実開度)
TA_OUT(i) 開度
β 所定開度
C 開度変化量
D 開度変化量
n(i) 印加オンオフ回数
E 所定回数
F 所定回数
t1,t2 時刻
1
112
TA_IN (i) Opening α Predetermined opening A Opening change amount B Opening change amount ta_out Opening (actual opening)
TA_OUT (i) Opening β Predetermined opening C Opening change amount D Opening change amount n (i) Application on / off number E Predetermined number F Predetermined number t1, t2 Time
Claims (10)
前記封止弁は、
弁座又は弁体のいずれか一方に、前記弁体と前記弁座との間を封止するシール部材が設けられており、
前記制御部は、
前記封止弁による封止要求があるときに、
前記弁座又は前記弁体と前記シール部材とを摺動させた状態で前記弁体の開弁方向の移動量よりも前記弁体の閉弁方向の移動量を大きくしながら前記弁体を開弁方向と閉弁方向へ移動させる開閉制御を行い、
前記弁体を閉弁方向へ移動させる制御を行った際に、前記封止弁が全閉状態における所定の開度未満となったときに、前記開閉制御を完了すること、
を特徴とする封止弁制御システム。 In a sealing valve control system including a gas flow path through which gas flows, a sealing valve for opening and closing the gas flow path, and a control unit for controlling the opening and closing operation of the sealing valve.
The sealing valve is
A seal member for sealing between the valve body and the valve seat is provided on either the valve seat or the valve body.
The control unit
When there is a sealing request by the sealing valve,
The valve body is opened while the amount of movement of the valve body in the valve closing direction is larger than the amount of movement of the valve body in the valve opening direction in a state where the valve seat or the valve body and the seal member are slid. Open / close control to move in the valve direction and valve closing direction ,
When the valve body is controlled to move in the valve closing direction and the sealing valve becomes less than a predetermined opening in the fully closed state, the opening / closing control is completed.
A sealing valve control system featuring.
前記開閉制御では、前記弁体を開弁方向と閉弁方向へ繰り返し移動させること、
を特徴とする封止弁制御システム。 In the sealing valve control system of claim 1,
In the opening / closing control, the valve body is repeatedly moved in the valve opening direction and the valve closing direction.
A sealing valve control system featuring.
前記制御部は、
前記封止弁を全閉状態にした後に、前記弁体を前記弁座に押し付ける方向に作用させる全閉保持制御と、前記弁体を前記弁座から離す方向に作用させる全閉保持解除制御と、を行うこと、
を特徴とする封止弁制御システム。 In the sealing valve control system of claim 1 or 2.
The control unit
Fully closed holding control that acts in the direction of pressing the valve body against the valve seat after the sealing valve is fully closed, and fully closed holding release control that acts in the direction of separating the valve body from the valve seat. To do,
A sealing valve control system featuring.
前記制御部は、
前記全閉保持制御と前記全閉保持解除制御とを繰り返し行うこと、
を特徴とする封止弁制御システム。 In the sealing valve control system of claim 3,
The control unit
Repeating the fully closed holding control and the fully closed holding release control,
A sealing valve control system featuring.
前記封止弁は、
弁座又は弁体のいずれか一方に、前記弁体と前記弁座との間を封止するシール部材が設けられており、
前記制御部は、
前記封止弁を全閉状態にした後に、前記弁体を前記弁座に押し付ける方向に作用させる全閉保持制御と、前記弁体を前記弁座から離す方向に作用させる全閉保持解除制御と、を行い、
前記全閉保持制御を行って、前記全閉保持制御と前記全閉保持解除制御とからなる制御を完了すること、
を特徴とする封止弁制御システム。 In a sealing valve control system including a gas flow path through which gas flows, a sealing valve for opening and closing the gas flow path, and a control unit for controlling the opening and closing operation of the sealing valve.
The sealing valve is
A seal member for sealing between the valve body and the valve seat is provided on either the valve seat or the valve body.
The control unit
Fully closed holding control that acts in the direction of pressing the valve body against the valve seat after the sealing valve is fully closed, and fully closed holding release control that acts in the direction of separating the valve body from the valve seat. , Do,
Performing the fully closed holding control to complete the control including the fully closed holding control and the fully closed holding release control.
A sealing valve control system featuring.
前記制御部は、
前記全閉保持制御と前記全閉保持解除制御とを繰り返し行うこと、
を特徴とする封止弁制御システム。 In the sealing valve control system of claim 5,
The control unit
Repeating the fully closed holding control and the fully closed holding release control,
A sealing valve control system featuring.
前記上流側弁と前記下流側弁は、
弁座又は弁体のいずれか一方に、前記弁体と前記弁座との間を封止するシール部材が設けられており、
前記制御部は、
前記上流側弁または前記下流側弁による封止要求があるときに、前記弁座又は前記弁体と前記シール部材とを摺動させた状態で前記弁体の開弁方向の移動量よりも前記弁体の閉弁方向の移動量を大きくしながら前記弁体を開弁方向と閉弁方向へ移動させる開閉制御を行った後に、前記上流側弁または前記下流側弁を全閉状態にし、
前記上流側弁における前記弁体の開弁方向または閉弁方向の移動量を、前記下流側弁における前記弁体の開弁方向または閉弁方向の移動量よりも小さくすること、
を特徴とする燃料電池システム。 The fuel cell, the oxidant gas supply passage for supplying the oxidant gas to the fuel cell, the upstream valve provided in the oxidant gas supply passage, and the oxidant gas supplied to the fuel cell are discharged. In a fuel cell system having an oxidant gas discharge passage for the fuel, a downstream valve provided in the oxidant gas discharge passage, and a control unit for performing various controls.
The upstream side valve and the downstream side valve are
A seal member for sealing between the valve body and the valve seat is provided on either the valve seat or the valve body.
The control unit
When there is a sealing request by the upstream side valve or the downstream side valve, the movement amount of the valve body in the valve opening direction in a state where the valve seat or the valve body and the seal member are slid is described. After performing open / close control to move the valve body in the valve opening direction and the valve closing direction while increasing the amount of movement of the valve body in the valve closing direction, the upstream side valve or the downstream side valve is fully closed.
To make the amount of movement of the valve body in the valve opening direction or valve closing direction in the upstream side valve smaller than the amount of movement of the valve body in the valve opening direction or valve closing direction in the downstream side valve.
A fuel cell system featuring.
前記制御部は、
前記上流側弁にて前記弁体を開弁方向と閉弁方向へ移動させる開閉回数を、前記下流側弁にて前記弁体を開弁方向と閉弁方向へ移動させる開閉回数よりも多くすること、
を特徴とする燃料電池システム。 In the fuel cell system of claim 7,
The control unit
The number of times of opening and closing to move the valve body in the valve opening direction and the valve closing direction by the upstream side valve is larger than the number of times of opening and closing to move the valve body in the valve opening direction and the valve closing direction by the downstream side valve. matter,
A fuel cell system featuring.
前記上流側弁と前記下流側弁は、
弁座又は弁体のいずれか一方に、前記弁体と前記弁座との間を封止するシール部材が設けられており、
前記制御部は、
前記上流側弁または前記下流側弁による封止要求があるときに、前記弁座又は前記弁体と前記シール部材とを摺動させた状態で前記弁体の開弁方向の移動量よりも前記弁体の閉弁方向の移動量を大きくしながら前記弁体を開弁方向と閉弁方向へ移動させる開閉制御を行った後に、前記上流側弁または前記下流側弁を全閉状態にし、
前記上流側弁にて前記弁体を開弁方向と閉弁方向へ移動させる開閉回数を、前記下流側弁にて前記弁体を開弁方向と閉弁方向へ移動させる開閉回数よりも多くすること、
を特徴とする燃料電池システム。 The fuel cell, the oxidant gas supply passage for supplying the oxidant gas to the fuel cell, the upstream valve provided in the oxidant gas supply passage, and the oxidant gas supplied to the fuel cell are discharged. In a fuel cell system having an oxidant gas discharge passage for the fuel, a downstream valve provided in the oxidant gas discharge passage, and a control unit for performing various controls.
The upstream side valve and the downstream side valve are
A seal member for sealing between the valve body and the valve seat is provided on either the valve seat or the valve body.
The control unit
When there is a sealing request by the upstream side valve or the downstream side valve, the movement amount of the valve body in the valve opening direction in a state where the valve seat or the valve body and the seal member are slid is described. After performing open / close control to move the valve body in the valve opening direction and the valve closing direction while increasing the amount of movement of the valve body in the valve closing direction, the upstream side valve or the downstream side valve is fully closed.
The number of times of opening and closing to move the valve body in the valve opening direction and the valve closing direction by the upstream side valve is larger than the number of times of opening and closing to move the valve body in the valve opening direction and the valve closing direction by the downstream side valve. matter,
A fuel cell system featuring.
前記上流側弁と前記下流側弁は、
弁座又は弁体のいずれか一方に、前記弁体と前記弁座との間を封止するシール部材が設けられており、
前記制御部は、
前記上流側弁または前記下流側弁を全閉状態にした後に、前記弁体を前記弁座に押し付ける方向に作用させる全閉保持制御と、前記弁体を前記弁座から離す方向に作用させる全閉保持解除制御と、を行い、
前記上流側弁にて前記全閉保持制御と前記全閉保持解除制御を行う回数を、前記下流側弁にて前記全閉保持制御と前記全閉保持解除制御を行う回数よりも多くすること、
を特徴とする燃料電池システム。 The fuel cell, the oxidant gas supply passage for supplying the oxidant gas to the fuel cell, the upstream valve provided in the oxidant gas supply passage, and the oxidant gas supplied to the fuel cell are discharged. In a fuel cell system having an oxidant gas discharge passage for the fuel, a downstream valve provided in the oxidant gas discharge passage, and a control unit for performing various controls.
The upstream side valve and the downstream side valve are
A seal member for sealing between the valve body and the valve seat is provided on either the valve seat or the valve body.
The control unit
Fully closed holding control that acts in the direction of pressing the valve body against the valve seat after the upstream valve or the downstream side valve is fully closed, and all that acts in the direction of separating the valve body from the valve seat. Close hold release control, and
The number of times the fully closed holding control and the fully closed holding release control are performed by the upstream side valve is larger than the number of times the fully closed holding control and the fully closed holding release control are performed by the downstream side valve.
A fuel cell system featuring.
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