JP2005207271A - Fluid control valve and fuel cell power generation system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は駆動モータ等の駆動部の駆動力を弁体に伝達して弁体を開閉する機械的伝達要素を有する流体制御バルブに関する。 The present invention relates to a fluid control valve having a mechanical transmission element that opens and closes a valve body by transmitting a driving force of a drive unit such as a drive motor to the valve body.
従来、特許文献1には、絞り弁の開度を調整して吸気通路の空気量を制御する電動アクチュエータと、絞り弁の開度を検出する絞り弁開度センサとを有し、絞り弁開度センサの出力を取り込んで電動アクチュエータを制御する内燃機関の電子制御絞り弁装置において、絞り弁の開度が小さいアイドル開度域では絞り弁の高開度域よりも小さい最小開度変位量で電動アクチュエータを駆動させるものが開示されている。
Conventionally,
また、特許文献2には、スロットル開度を検出するスロットルセンサを有し、スロットルグリップの操作量が小さいほど当該操作量を大きく増幅して出力する増幅機構と、増幅機構の出力ギヤ軸の回転角度を検出するスロットル操作量センサとを有する自動二輪車のスロットル制御装置が開示されている。このものによれば、スロットル開度を検出するスロットルセンサの分解能が充分でないことに着目し、スロットルグリップの操作量が小さい低スロットル操作量域において、当該スロットル操作量を大きく増幅することにより、スロットル弁開度の検出精度を高め、走行フィーリングを向上させることにしている。
上記した特許文献1,2に係る従来技術によれば、絞り開度センサ、スロットルセンサが必要され、絞り開度センサ、スロットルセンサで検出された電気信号に基づいて、小流量域において高分解能化を図るものである。
According to the related arts disclosed in
本発明は上記した従来技術を更に進めたものであり、小流量域において、弁体の開閉移動量を機械的構造により高分解能化することができ、小流量域における弁体の開閉制御を高精度化するのに有利な流体制御バルブ及び燃料電池発電システムを提供することを課題とする。 The present invention is a further advancement of the above-described conventional technique, and in a small flow rate range, the opening / closing movement amount of the valve body can be increased by a mechanical structure, and the opening / closing control of the valve body in the small flow rate region is enhanced. It is an object of the present invention to provide a fluid control valve and a fuel cell power generation system that are advantageous in improving accuracy.
様相1に係る流体制御バルブは、弁口をもつボディと、弁口の開口量を調整する弁体と、ボディに保持された駆動部と、駆動部と弁体との間に設けられ駆動部の駆動力を弁体に伝達する機械的伝達要素とを具備しており、
機械的伝達要素において、(弁体の動作量/駆動部の動作量)の値をαとしたとき、弁口の開口量が相対的に小流量域のときのα1は、開口量が相対的に大流量域のときのα2よりも小さく設定されており、
駆動部が同一動作量駆動するとき、小流量域における弁体の開閉移動量は、大流量域における弁体の開閉移動量よりも相対的に小さく設定されていることを特徴とするものである。
A fluid control valve according to
In the mechanical transmission element, when the value of (the amount of movement of the valve body / the amount of movement of the drive unit) is α, α1 when the opening amount of the valve port is a relatively small flow rate range is relatively large. Is set to be smaller than α2 when the flow rate is large,
When the drive unit drives the same amount of operation, the opening / closing movement amount of the valve body in the small flow rate range is set to be relatively smaller than the opening / closing movement amount of the valve body in the large flow rate range. .
上記した様相1に係る流体制御バルブによれば、(弁体の動作量/駆動部の動作量)の値をαとしたとき、弁口の開口量が相対的に小流量域のときのα1は、開口量が相対的に大流量域のときのα2よりも小さく設定されている。従って、駆動部が駆動するとき、駆動部の動作量が同一であっても、小流量域における弁体の開閉移動量は、大流量域における弁体の開閉移動量よりも小さく設定されている。この結果、大流量域の場合よりも、小流量域においては弁体の開閉移動量を高分解能化することができる。よって、流体制御バルブの小流量域における開閉制御が高精度化される。小流量域及び大流量域は、相対的な流量割合を意味する。従って小流量域は大流量域よりも流体流量が小さい領域を意味し、全閉状態、ほぼ全閉状態、アイドリング状態を含む。大流量域は小流量域よりも流体流量が大きい領域を意味し、全開状態を含む。例えば、小流量域は全開状態の開口面積を100%としたとき、40%以下あるいは30%以下とすることができる。大流量域は全開状態の開口面積を100%としたとき、60%以上あるいは70%以上とすることができる。
According to the fluid control valve according to
様相1に係る流体制御バルブによれば、機械的伝達要素において、弁体の駆動トルクをβとしたとき、弁口の開口量が相対的に小流量域のときの駆動トルクβ1は、開口量が相対的に大流量域のときの駆動トルクβ2よりも大きく設定されていることができる。このため、弁体が全閉状態,ほぼ全閉状態のとき、あるいは、弁体の開口量が相対的に小さいとき、弁体の駆動トルクβが大きくなる。このため使用環境によって弁体が全閉状態またはほぼ全閉状態で凍結していたり、全閉状態またはほぼ全閉状態の弁体に異物が噛み込んでいるときであっても、弁体を開放させる方向に作動させるのに有利となり、弁体の凍結、弁体への異物の噛み込みに良好に対処することができる。なお、駆動部としては駆動モータ、流体圧シリンダ装置等を例示できる。駆動モータとしては、ステッピングモータ、直流モータ、交流モータ、超音波モータ等を例示できる。直流モータとしては、センサ付きブラシレスモータ、センサレスブラシレスモータを例示できる。
According to the fluid control valve according to
様相1に係る流体制御バルブによれば、燃料電池発電システムにおいて燃料電池に酸化剤ガスや燃料ガスを供給するバルブ、あるいは、発電後の酸化剤オフガスや燃料オフガスを排出するバルブに適用することができる。更に、これらに限らず、内燃機関、外燃機関、燃焼器等の装置へ空気やガス等の気体を供給する気体供給系に用いられるバルブに用いることができる。なお、流体制御バルブとしては、流体の流れを制御できるバルブの意味であり、流量制御バルブ、減圧バルブ等を例示することができる。
The fluid control valve according to
様相2に係る流体制御バルブは、弁口をもつボディと、弁口の開口量を調整する弁体と、前記ボディに保持された駆動部と、駆動部と弁体との間に設けられ駆動部の駆動力を弁体に伝達する機械的伝達要素とを具備しており、
機械的伝達要素において、弁体の駆動トルクをβとしたとき、弁口の開口量が相対的に小流量域のときの駆動トルクβ1は、開口量が相対的に大流量域のときの駆動トルクβ2よりも大きく設定されていることを特徴とするものである。
The fluid control valve according to
In the mechanical transmission element, when the driving torque of the valve body is β, the driving torque β1 when the opening amount of the valve opening is a relatively small flow rate region is the driving torque β1 when the opening amount is a relatively large flow rate region. It is characterized by being set larger than the torque β2.
このように弁口の開口量が相対的に小流量域のときの駆動トルクβ1は、開口量が相対的に大流量域のときの駆動トルクβ2よりも大きく設定されている。このため、弁体が全閉状態,ほぼ全閉状態のとき、あるいは、弁体の開口量が相対的に小さいとき、弁体の駆動トルクβが大きくなる。このため使用環境によって弁体が全閉状態またはほぼ全閉状態で凍結していたり、全閉状態またはほぼ全閉状態の弁体に異物が噛み込んでいるときであっても、弁体を開放させる方向に作動させるのに有利となり、弁体の凍結、弁体への異物の噛み込みに良好に対処することができる。 As described above, the driving torque β1 when the opening amount of the valve opening is in a relatively small flow rate region is set to be larger than the driving torque β2 when the opening amount is in a relatively large flow rate region. For this reason, when the valve body is in the fully closed state, almost fully closed state, or when the opening amount of the valve body is relatively small, the drive torque β of the valve body increases. Therefore, even if the valve body is frozen in the fully closed state or almost fully closed state depending on the usage environment, or when foreign matter is caught in the fully closed or almost fully closed valve body, the valve body is opened. Therefore, it is possible to cope with freezing of the valve body and biting of foreign matter into the valve body.
様相3に係る流体制御バルブによれば、上記した特徴に加えて、機械的伝達要素は、リンク機構及びカム機構のうちの少なくとも一種を有することを特徴とする。この場合、大流量域のときよりも小流量域において、弁体の開閉移動量を機械的構造により高分解能化することができる。 According to the fluid control valve according to aspect 3, in addition to the above-described features, the mechanical transmission element has at least one of a link mechanism and a cam mechanism. In this case, the opening / closing movement amount of the valve body can be increased in resolution by a mechanical structure in a small flow rate region than in a large flow rate region.
様相4に係る流体制御バルブによれば、上記した特徴に加えて、弁体は、揺動可能なバタフライ弁であることを特徴とする。この場合、弁口の開放量を可変とするのに有利である。 According to the fluid control valve according to aspect 4, in addition to the above-described features, the valve body is a swingable butterfly valve. In this case, it is advantageous to make the opening amount of the valve opening variable.
様相5に係る燃料電池発電システムは、燃料電池と、燃料電池に燃料を供給する燃料供給通路と、燃料電池に酸化剤を供給する酸化剤供給通路と、燃料電池の酸化剤極からの酸化剤オフガスを排出する酸化剤オフガス通路と、燃料電池の燃料極からの燃料オフガスを排出する燃料オフガス通路と、酸化剤供給通路、燃料供給通路、酸化剤オフガス通路、燃料オフガス通路のうちの少なくとも一方に設けられた流体制御バルブとを具備する燃料電池発電システムにおいて、流体制御バルブは、上記した請求項のうちのいずれか一項で構成されていることを特徴とするものである。
A fuel cell power generation system according to
この場合、(弁体の動作量/駆動部の動作量)の値をαとしたとき、弁口の開口量が相対的に小流量域のときのα1は、開口量が相対的に大流量域のときのα2よりも小さく設定されているときには、流体制御バルブの駆動部が同一動作量駆動するとき、小流量域における弁体の開閉移動量は、大流量域における弁体の開閉移動量よりも相対的に小さく設定されている。この結果、流体制御バルブの小流量域においては、弁体の開閉移動量を高分解能化することができる。よって、流体制御バルブの小流量域において開閉制御が高精度化される。 In this case, when the value of (the amount of movement of the valve body / the amount of movement of the drive unit) is α, α1 when the opening amount of the valve port is a relatively small flow rate range is a relatively large opening amount. When the fluid control valve drive unit is driven by the same operating amount, the opening / closing movement amount of the valve element in the small flow rate range is the opening / closing movement amount of the valve element in the large flow rate range. It is set relatively smaller than. As a result, in the small flow rate region of the fluid control valve, the amount of opening and closing movement of the valve element can be increased. Therefore, the opening / closing control is highly accurate in the small flow rate region of the fluid control valve.
また、弁口の開口量が相対的に小流量域のときの駆動トルクβ1は、開口量が相対的に大流量域のときの駆動トルクβ2よりも、相対的に大きく設定されているときには、弁体が全閉状態,ほぼ全閉状態のとき、あるいは、弁体の開口量が小さいとき、弁体の駆動トルクβを大きくすることができる。従って、燃料電池で生成される水が滞留したまま凍結するような環境において流体制御バルブが使用されるときであっても、全閉状態またはほぼ全閉状態で凍結している弁体を、開放させる方向に作動させるのに有利となる。 Further, when the opening amount of the valve opening is set to be relatively larger than the driving torque β2 when the opening amount is relatively small, the driving torque β1 is set to be relatively large. When the valve body is in the fully closed state, almost fully closed state, or when the opening amount of the valve body is small, the driving torque β of the valve body can be increased. Therefore, even when the fluid control valve is used in an environment where the water generated in the fuel cell freezes while remaining, the valve body frozen in the fully closed state or almost fully closed state is opened. It is advantageous to actuate in the direction of movement.
なお、流体制御バルブは、酸化剤供給通路、燃料供給通路、酸化剤オフガス通路、燃料オフガス通路のうちの少なくとも一方に設けることができる。殊に、流体制御バルブは、燃料電池の酸化剤極の調圧等を図るため、酸化剤オフガス通路に設けることができる。 The fluid control valve can be provided in at least one of the oxidant supply passage, the fuel supply passage, the oxidant offgas passage, and the fuel offgas passage. In particular, the fluid control valve can be provided in the oxidant off-gas passage in order to regulate the pressure of the oxidant electrode of the fuel cell.
様相1に係る本発明によれば、(弁体の動作量/駆動部の動作量)の値をαとしたとき、弁口の開口量が相対的に小流量域のときのα1は、開口量が相対的に大流量域のときのα2よりも小さく設定されている。このため 駆動部の動作量が同一であるとき、小流量域における弁体の開閉移動量は、大流量域における弁体の開閉移動量よりも相対的に小さく設定されている。この結果、流体制御バルブの大流量域よりも小流量域において、弁体の開閉移動量を高分解能化することができる。従って、流体制御バルブの小流量域における開閉制御を高精度化することができる。上記したように本発明によれば、小流量域において弁体の開閉移動量を機械的構造により高分解能化することができ、小流量域における弁体の開閉制御を高精度化するのに有利となる。
According to the present invention relating to
様相2に係る本発明によれば、弁口の開口量が相対的に小流量域のときの駆動トルクβ1は、開口量が相対的に大流量域のときの駆動トルクβ2よりも大きく設定されているため、使用環境によって、弁体が全閉状態またはほぼ全閉状態で凍結していたり、全閉状態またはほぼ全閉状態の弁体に異物が噛み込んでいるときであっても、弁体を開放させる方向に作動させるのに有利となり、弁体の凍結、弁体への異物の噛み込みに良好に対処することができる。
According to the present invention relating to
(実施形態1)
以下、本発明の実施形態1について図1〜図4を参照しつつ具体的に説明する。本実施形態に係る流体制御バルブとしての流量制御バルブ1は、図1に示すように、流体としてのガスが流れる弁口20をもつボディ2と、弁口20の開口量を調整するバタフライ弁で形成された弁体3と、ボディ2に保持された駆動部としての駆動モータ4と、駆動モータ4と弁体3との間に設けられ駆動モータ4の駆動力を弁体3に伝達する機械的伝達要素としてのリンク機構5とを備えている。駆動モータ4はステッピングモータとされている。
(Embodiment 1)
Hereinafter,
図1に示すように、ボディ2のモータ取付部22にはモータ軸40が回動可能に保持されている。ボディ2の弁口20には弁軸30がボディ2内において架設状態で回動可能に保持されている。モータ軸40及び弁軸30は並設されており、互い平行とされている。
As shown in FIG. 1, a
図1に示すように、リンク機構5はボディ2の片面5e側に配設されている。リンク機構5は、第1リンク51と第2リンク52と第3リンク53とを有する。第1リンク51の一端部51aは弁軸30に接続されており、弁軸30に一体化されている。第3リンク53の一端部53aはボディ2のモータ軸40に接続されており、モータ軸40と一体化されている。第2リンク52の一端部52aは第1リンク51の他端部51bに揺動可能に枢支されていると共に、第2リンク52の他端部52bは第1リンク51の他端部51bに揺動可能に枢支されている。ここで、駆動モータ4が回転駆動してモータ軸40がこれの軸芯回りで所定角度回動すると、その駆動力は第3リンク、第2リンク、第1リンクを介して弁軸30に伝達される。これにより弁軸30が回動し、弁軸30と一体的な弁体3がボディ2内において回動する。
As shown in FIG. 1, the
図2,図3はリンク機構5の作動を示す。弁口20の開口量が相対的に大流量域のときには、リンク機構5は図2の形態Aに設定されている。弁口20の開口量が相対的に小流量域のときには、リンク機構5は図3の形態Bに設定されている。
2 and 3 show the operation of the
モータ軸40の回転角θAは、第3リンク53の中心線がX軸と145度傾いた初期位置(形態Aでの角度)から矢印A1方向へ進行する進行角度を意味する。弁軸30の動作角θBは、第1リンク51の初期位置(形態Aでの角度)から矢印A2方向へ進行する進行角度を意味する。駆動モータ4を駆動させてモータ軸40の回転角θAを初期位置から次第に矢印A1方向に120度付近まで増加していくと、弁軸30の動作角θBは矢印A2方向に次第に増加していく。
The rotation angle θA of the
図4は本実施形態に係る流量制御バルブ1に係り、モータ軸40の回転角θAと弁軸30の動作角θB及び減速比との関係を示す。図4の特性は計算に基づいている。図4の横軸はモータ軸40の回転角θAを示す。図4の縦軸の一方は弁軸30の動作角θBを示す。図4の縦軸の他方は減速比を示す。ここで、減速比は、(弁体3の動作量/駆動モータ4の動作量)の値であるαを意味する。
FIG. 4 relates to the
図4の特性線に示すように、弁軸30の動作角θB及び減速比は、モータ軸40の回転角θAに基づいて可変とされている。ここで、モータ軸40の回転角θAが小さいときには、流量制御バルブ1の大流量域(大出力域)に相当する。モータ軸40の回転角θAが大きいときには、流量制御バルブ1の小流量域(例えばアイドリング時等の小出力域)に相当する。
As shown by the characteristic line in FIG. 4, the operating angle θB and the reduction ratio of the
図4に示すように、モータ軸40の回転角θAが次第に増加すると、弁軸30の動作角θBが次第に増加すると共に、減速比が次第に低下する。ここで、図4において、弁軸30の動作角θBを示す特性線の接線の傾きについてみる。モータ軸40の回転角θAが小さいとき(流量制御バルブ1の大流量域)の接線の傾きをM2とする。モータ軸40の回転角θAが大きいとき(流量制御バルブ1の小流量域)の接線の傾きをM1とする。図4の特性線によれば、傾きM1は傾きM2よりもかなり小さく設定されている(M1<M2)。
As shown in FIG. 4, when the rotation angle θA of the
換言すると、弁体3の動作量/駆動モータ4の動作量の値をαとしたとき、弁口20の開口量が相対的に小流量域(例えばアイドリング時等の小出力域)のときのα1は、開口量が相対的に大流量域のときのα2よりもかなり小さく設定されている。この結果、本実施形態によれば、駆動モータ4が作動するとき、例えば、駆動モータ4がこれの最小動作量ぶん作動するとき、小流量域における弁体3の開閉移動量は、大流量域における弁体3の開閉移動量よりも小さく設定されている。この結果、大流量域のときよりも、流量制御バルブ1の小流量域(例えばアイドリング時等の小出力域)においては、弁体3の開閉移動量を高分解能化することができる。故に、小流量域における弁体3の開閉制御が高精度化される。
In other words, when the value of the operation amount of the valve body 3 / the operation amount of the drive motor 4 is α, the opening amount of the
上記したように本実施形態によれば、上記した特許文献1,2とは異なり、小流量域において高分解能化を図るにあたり、絞り開度センサ、スロットルセンサを必要とせずに行うことができ、電気的故障に対して有利となる。
As described above, according to the present embodiment, unlike the above-described
更に、α1<α2の関係に設定されている本実施形態によれば、弁体3の駆動トルクをβとしたとき、弁口20の開口量が相対的に小流量域のときの駆動トルクβ1は、開口量が相対的に大流量域のときの駆動トルクβ2よりも大きく設定されていることになる。従って、弁体3が全閉状態,ほぼ全閉状態、あるいは小流量域のときには、大流量域の場合よりも、弁体3の駆動トルクβを大きくすることができる。故に、使用環境によって弁体3が全閉状態ほぼ全閉状態のまま凍結していたり、全閉状態ほぼ全閉状態の弁体3に異物が噛み込んでいるときであっても、その弁体3を開放させる方向に作動させるのに有利となり、凍結時における流量制御バルブ1の作動、異物噛み込み時における流量制御バルブ1の作動に有利となる。
Furthermore, according to the present embodiment in which the relationship of α1 <α2 is set, when the driving torque of the valve body 3 is β, the driving torque β1 when the opening amount of the
(実施形態2)
図5及び図6は本発明の実施形態2を示す。本実施形態は前記した実施形態1と基本的には同様の構成、作用効果を有する。以下、異なる部分を中心として説明する。共通の機能を奏する部位には共通の符号を付する。本実施形態によれば、流量制御バルブ1Bによれば、リンク機構5に代えてカム機構7が機械的伝達要素として設けられている。カム機構7は、モータ軸40に偏芯して一体的に接続されプロフィール面71をもつ円形状のカム体70と、弁軸30に一体的に接続されたアーム状の従節72と、従節72とボディ2の着座部25との間に介装され従節72の端部72cを矢印W1方向(引張方向)に付勢してカム体70のプロフィール面71に当接状態に付勢する付勢バネ73とを有する。付勢バネ73はコイルバネで形成されている。図5において、実線で表されているカム体70、アーム状の従節72は初期位置を示す。駆動モータ4が回転駆動してモータ軸40がこれの軸芯回りで矢印E1方向に回動すると、その駆動力によりカム体70がモータ軸40を中心として回動し、従節72が弁軸30を中心として初期位置から矢印E2方向に回動し、ひいては弁軸30と一体的な弁体3が同方向に回動する。
(Embodiment 2)
5 and 6
図6は、本実施形態に係る流量制御バルブ1Bに係り、モータ軸40の回転角θAと弁軸30の動作角θB及び減速比との関係を示す。図6の特性は計算に基づいている。図6の横軸はモータ軸40の回転角θAを示す。図6の縦軸の一方は弁軸30の動作角θBを示す。図6の縦軸の他方は減速比を示す。減速比は、(弁体3の動作量/駆動モータ4の動作量)の値であるαを意味する。
FIG. 6 relates to the
図6の特性線に示すように、弁軸30の動作角θB及び減速比はモータ軸40の回転角θAに基づいて可変とされている。即ち、図6の特性線に示すように、モータ軸40の回転角θAがこれの初期位置から次第に増加すると、弁軸30の動作角θBが次第に増加すると共に、減速比が次第に低下する。
As shown by the characteristic line in FIG. 6, the operating angle θB and the reduction ratio of the
図6において、弁軸30の動作角θBを示す特性線の接線の傾きをみる。モータ軸40の回転角θAが小さいとき(大流量域)における接線の傾きをM2とする。モータ軸40の回転角θAが大きいとき(小流量域)における接線の傾きをM1とする。ここで、小流量域における傾きM1は、大流量域における傾きM2よりもかなり小さく設定されている(M1<M2)。
In FIG. 6, the inclination of the tangent line of the characteristic line indicating the operating angle θB of the
換言すると、弁体3の動作量/駆動モータ4の動作量の値をαとしたとき、弁口20の開口量が相対的に小流量域のときのα1は、開口量が相対的に大流量域のときのα2よりもかなり小さく設定されている。
In other words, when the value of the operation amount of the valve body 3 / the operation amount of the drive motor 4 is α, α1 when the opening amount of the
この結果、駆動モータ4が駆動するとき、例えば駆動モータ4がこれの最小動作量ぶん駆動するとき、小流量域における弁体3の開閉移動量は、大流量域における弁体3の開閉移動量よりも相対的に小さく設定されている。この結果、流量制御バルブ1の小流量域においては、大流量域の場合よりも、弁体3の開閉移動量を高分解能化することができる。よって、流量制御バルブ1の小流量域における開閉制御が大流量域よりも高精度化される。
As a result, when the drive motor 4 is driven, for example, when the drive motor 4 is driven by the minimum operation amount thereof, the opening / closing movement amount of the valve body 3 in the small flow rate range is the opening / closing movement amount of the valve body 3 in the large flow rate range. It is set relatively smaller than. As a result, in the small flow rate region of the
上記したようにα1<α2の関係に設定されている本実施形態によれば、弁体3の駆動トルクをβとしたとき、弁口20の開口量が相対的に小流量域のときの駆動トルクβ1は、開口量が相対的に大流量域のときの駆動トルクβ2よりも相対的に大きく設定されていることになる。従って、弁体3が全閉状態またはほぼ全閉状態のときには、弁口20の開口度が大きいときよりも、弁体3の駆動トルクβを相対的に大きくすることができる。故に、流量制御バルブ1の使用環境によって弁体3が全閉状態またはほぼ全閉状態のまま凍結していたり、全閉状態またはほぼ全閉状態の弁体3に異物が噛み込んでいるときであっても、その弁体3を開放させる方向に作動させるのに有利となる。
As described above, according to the present embodiment in which the relationship of α1 <α2 is set, when the drive torque of the valve body 3 is β, the drive when the opening amount of the
(適用形態)
図7は燃料電池発電システムに適用した適用形態を示す。本適用形態によれば、燃料電池発電システムは、固体電解質膜80を挟持する燃料極81及び酸化剤極82を有する燃料電池83で組み立てられたスタック84と、燃料電池83の燃料極81に燃料ガス源85からバルブ86を介して燃料ガス(水素ガスまたは水素含有ガス等)を供給する燃料供給通路87と、燃料電池83の酸化剤極82に酸化剤ガス(一般的には空気)を供給する酸化剤供給通路88と、酸化剤極82からの発電後の酸化剤オフガスを排出する酸化剤オフガス通路89と、燃料極81からの発電後の燃料オフガスを排出する燃料オフガス通路90と、酸化剤オフガス通路89に設けられた流体制御バルブとしての流量制御バルブ1とを有する。
(Application form)
FIG. 7 shows an application mode applied to a fuel cell power generation system. According to this application mode, the fuel cell power generation system includes a
酸化剤供給通路88には、ファン、ブロア、コンプレッサ等の送風手段92が設けられ、更に、酸化剤ガス(一般的には空気)を加湿する加湿部93が設けられている。流量制御バルブ1は、実施形態1または実施形態2の流量制御バルブ1で構成されている。酸化剤供給通路88から加湿部93を介して燃料電池83の酸化剤極82に供給される酸化剤ガスは、発電に使用された後に、流量制御バルブ1を介して酸化剤オフガス通路89から排出される。このとき流量制御バルブ1の開閉により、燃料電池83の酸化剤極82の圧力を調整することができる。よって流量制御バルブ1は燃料電池83の酸化剤極82の調圧バルブとして機能することができる。燃料電池発電システムでは、発電反応により燃料電池83の酸化剤極82で水が生成される。この水が酸化剤オフガス通路89で残留し、寒冷により凍結したりするおそれがある。この場合、弁体3が全閉状態またはほぼ全閉状態のまま凍結したときであっても、弁体3を開放させる方向に作動させるのに有利となる。前述したように、大流量域よりも小流量域において駆動トルクβが大きくされているためである。
The
(他の例)
上記した実施形態1,2によれば、弁体3はバタフライ弁とされているが、これに限らず、他の弁体でも良い。上記した適用形態によれば、燃料電池発電システムの燃料電池83の酸化剤極82に酸化剤ガス(一般的には空気)を供給するバルブに適用されているが、これに限らず、燃料電池発電システムの燃料極81に燃料ガスを供給するバルブに適用しても良い。また上記した適用形態によれば、燃料電池発電システムに適用されているが、これに限らず、内燃機関、外燃機関、燃焼器等の装置へ空気やガス等の気体を供給する気体供給系に用いられる流体制御バルブに適用することもできる。その他、本発明は上記し且つ図面に示した実施形態、適用形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できるものである。
(Other examples)
According to the first and second embodiments, the valve body 3 is a butterfly valve. However, the valve body 3 is not limited to this but may be another valve body. According to the application mode described above, the present invention is applied to a valve that supplies an oxidant gas (generally air) to the
本発明はガス等の流体経路に使用される流量制御バルブ等の流体制御バルブに利用することができる。 The present invention can be used for a fluid control valve such as a flow control valve used in a fluid path of gas or the like.
図中、1は流量制御バルブ(流体制御バルブ)、2はボティ、20は弁口、3は弁体、30は弁軸、4は駆動モータ(駆動部)、40はモータ軸、5はリンク機構(機械的伝達要素)、51は第1リンク、52は第2リンク、53は第3リンク、7はカム機構(機械的伝達要素)、70はカム体、72は従節、73は付勢バネ、81は燃料極、82は酸化剤極、83は燃料電池、88は酸化剤供給通路、89は酸化剤オフガス通路を示す。 In the figure, 1 is a flow control valve (fluid control valve), 2 is a body, 20 is a valve port, 3 is a valve body, 30 is a valve shaft, 4 is a drive motor (drive unit), 40 is a motor shaft, and 5 is a link. Mechanism (mechanical transmission element), 51 is a first link, 52 is a second link, 53 is a third link, 7 is a cam mechanism (mechanical transmission element), 70 is a cam body, 72 is a follower, and 73 is attached. A bias spring, 81 is a fuel electrode, 82 is an oxidant electrode, 83 is a fuel cell, 88 is an oxidant supply passage, and 89 is an oxidant off-gas passage.
Claims (5)
前記機械的伝達要素において、(前記弁体の動作量/前記駆動部の動作量)の値をαとしたとき、前記弁口の開口量が相対的に小流量域のときのα1は、開口量が相対的に大流量域のときのα2よりも小さく設定されており、
前記駆動部が同一動作量駆動するとき、前記小流量域における前記弁体の開閉移動量は、前記大流量域における前記弁体の開閉移動量よりも相対的に小さく設定されていることを特徴とする流体制御バルブ。 A body having a valve port; a valve body for adjusting an opening amount of the valve port; a drive unit held by the body; and a driving force of the drive unit provided between the drive unit and the valve body. A mechanical transmission element that transmits to the valve body,
In the mechanical transmission element, when the value of (the amount of movement of the valve body / the amount of operation of the driving unit) is α, α1 when the opening amount of the valve port is a relatively small flow rate region is The amount is set smaller than α2 when the flow rate is relatively large,
When the drive unit drives the same amount of operation, the opening / closing movement amount of the valve body in the small flow rate range is set to be relatively smaller than the opening / closing movement amount of the valve body in the large flow rate range. Fluid control valve.
前記機械的伝達要素において、前記弁体の駆動トルクをβとしたとき、
前記弁口の開口量が相対的に小流量域のときの駆動トルクβ1は、開口量が相対的に大流量域のときの駆動トルクβ2よりも大きく設定されていることを特徴とする流体制御バルブ。 A body having a valve port; a valve body for adjusting an opening amount of the valve port; a drive unit held by the body; and a driving force of the drive unit provided between the drive unit and the valve body. A mechanical transmission element that transmits to the valve body,
In the mechanical transmission element, when the driving torque of the valve body is β,
The driving torque β1 when the opening amount of the valve opening is in a relatively small flow rate region is set to be larger than the driving torque β2 when the opening amount is in a relatively large flow rate region. valve.
前記流体制御バルブは、請求項1〜請求項4のうちのいずれか一項で構成されていることを特徴とする燃料電池発電システム。 A fuel cell, a fuel supply passage for supplying fuel to the fuel cell, an oxidant supply passage for supplying oxidant to the fuel cell, and an oxidant off-gas for discharging oxidant off-gas from the oxidant electrode of the fuel cell A fluid provided in at least one of a passage, a fuel off-gas passage for discharging fuel off-gas from the fuel electrode of the fuel cell, and the oxidant supply passage, the fuel supply passage, the oxidant off-gas passage, and the fuel off-gas passage In a fuel cell power generation system comprising a control valve,
5. The fuel cell power generation system according to claim 1, wherein the fluid control valve is configured by any one of claims 1 to 4.
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JP2004013035A JP2005207271A (en) | 2004-01-21 | 2004-01-21 | Fluid control valve and fuel cell power generation system |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008035670A1 (en) * | 2006-09-21 | 2008-03-27 | Taiho Kogyo Co., Ltd. | Valve assembly |
JP2009250088A (en) * | 2008-04-03 | 2009-10-29 | Yanmar Co Ltd | Fuel supply device of engine |
-
2004
- 2004-01-21 JP JP2004013035A patent/JP2005207271A/en active Pending
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