JP2005327665A - Vapor-liquid separation system - Google Patents

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Goji Katano
剛司 片野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vapor-liquid separation system preventing a sliding part inside a drain valve for exhaustion from being frozen and restraining a fitting height of the valve. <P>SOLUTION: The vapor-liquid separation system is provided with: a vapor-liquid separator separating vapor from liquid; and a top feed valve arranged at the vapor-liquid separator and draining outside the liquid separated by the separator by opening and closing of a movable piece. The top feed valve is supplied with liquid to be drained from a direction parallel with an operating direction, and is installed to the vapor liquid separator so that a flow channel of the liquid separated gets almost vertical to a gravity direction. With this, the vapor liquid separation system as a whole can be made lower in height. Further, a plurality of concave parts are formed on a sliding face of the movable piece fitted to the top feed valve and a valve structure. With this, when a movable part is in a closed state, the concave parts pushes out the liquid in the sliding part to the exhaustion direction. The liquid is hence prevented from remaining in the sliding part where the liquid tends to collect, so that freezing of the sliding part is prevented. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、燃料電池システムなどに搭載される気液分離システムに関する。   The present invention relates to a gas-liquid separation system mounted on a fuel cell system or the like.

従来より、気体と液体を分離する気液分離器が知られている。例えば、特許文献１には、サイドフィード弁を排出弁として用いた気液分離器が開示されている。サイドフィード弁とは、弁を構成する可動子の横、即ち可動子の稼働方向に垂直な方向から流体を供給するタイプの弁である。   Conventionally, a gas-liquid separator that separates a gas and a liquid is known. For example, Patent Literature 1 discloses a gas-liquid separator using a side feed valve as a discharge valve. The side feed valve is a type of valve that supplies fluid from the side of the mover constituting the valve, that is, from the direction perpendicular to the operating direction of the mover.

ところで、自動車等に用いられている電磁弁では、外気温が氷点下であるときに電磁弁の摺動部付近が凍結してしまう場合がある。特許文献２には、このような電磁弁の凍結を防止する技術が開示されている。具体的には、車両のブレーキ装置に使用される電磁弁において、環境温度が所定温度以下のときに電子弁が作動するよりも小さい電流をソレノイドに流して加温し、電磁弁の凍結を防止するといった技術である。   By the way, in the solenoid valve used for the motor vehicle etc., when the outside temperature is below freezing point, the sliding part vicinity of a solenoid valve may freeze. Patent Document 2 discloses a technique for preventing such a freezing of the electromagnetic valve. Specifically, in a solenoid valve used in a vehicle brake device, the solenoid valve is heated by flowing a current that is smaller than the electronic valve that operates when the environmental temperature is below a predetermined temperature, thereby preventing the solenoid valve from freezing. Technology.

上記のような電磁弁を用いた気液分離器は、車両用の燃料電池システムにも適用されている。車両用の燃料電池システムにおいては、気液分離器を車両の床下に搭載することが好ましいため、気液分離器の取り付け高さを低くしたいという要望がある。しかし、前述した特許文献１に記載されているトップフィード弁を気液分離器に採用し、この気液分離器を燃料電池車両に搭載した場合、取り付け高さが高くなってしまうといった問題があった。したがって、車両の客室の床が高くなり、運動性や商品性などから、そのような燃料電池システムを搭載可能な車両が限定されてしまっていた。これは、特許文献１に示されたサイドフィード弁では、流体の流れが弁の入口と出口で略直角に折れ曲がるため、気液分離器の取り付け高さが高くなってしまうからである。   The gas-liquid separator using the electromagnetic valve as described above is also applied to a fuel cell system for a vehicle. In a fuel cell system for a vehicle, since it is preferable to mount the gas-liquid separator under the floor of the vehicle, there is a demand for reducing the mounting height of the gas-liquid separator. However, when the top feed valve described in Patent Document 1 described above is used in a gas-liquid separator and this gas-liquid separator is mounted on a fuel cell vehicle, there is a problem that the mounting height becomes high. It was. Therefore, the floor of the passenger compartment of the vehicle has become high, and vehicles that can be equipped with such a fuel cell system have been limited due to mobility and commerciality. This is because, in the side feed valve disclosed in Patent Document 1, the flow of fluid is bent at a substantially right angle at the inlet and outlet of the valve, so that the mounting height of the gas-liquid separator is increased.

特開昭６２−７５３９３号公報JP-A-62-75393 特開平９−１３７８７８号公報JP-A-9-137878

本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、排出用の弁の摺動部の凍結を防止し、且つ弁の取り付け高さを抑えることが可能な気液分離システムを提供することにある。   The present invention has been made to solve such problems, and the object of the present invention is to prevent the sliding portion of the discharge valve from freezing and to suppress the mounting height of the valve. It is to provide a possible gas-liquid separation system.

本発明の１つの観点では、気液分離システムは、気体と液体を分離する気液分離器と、前記気液分離器に配設され、前記気液分離器が分離した流体を可動子の開閉によって外部に排出するトップフィード弁と、を備え、前記トップフィード弁は、前記分離された流体の流路が重力方向に対して略垂直になるように配設されている。   In one aspect of the present invention, a gas-liquid separation system includes a gas-liquid separator that separates a gas and a liquid, and a fluid that is disposed in the gas-liquid separator and opens and closes a movable element that is separated by the gas-liquid separator. A top feed valve that discharges to the outside, and the top feed valve is disposed so that the flow path of the separated fluid is substantially perpendicular to the direction of gravity.

上記の気液分離システムは、気体と液体を分離する気液分離器と、気液分離器に配設され、気液分離器が分離した流体（気体又は／及び液体）を可動子の開閉によって外部に排出するトップフィード弁とを備えている。トップフィード弁は、弁が稼動する方向と平行な方向から排出すべき流体が供給される弁である。更に、トップフィード弁は、分離された流体の流路が重力方向に対して略垂直になるように気液分離器に配設されている。これにより、気液分離システム全体の高さを低く構成することができる。   The gas-liquid separation system described above includes a gas-liquid separator that separates gas and liquid, and a fluid (gas or / and liquid) separated by the gas-liquid separator by opening and closing the mover. And a top feed valve for discharging to the outside. The top feed valve is a valve to which a fluid to be discharged is supplied from a direction parallel to the direction in which the valve operates. Further, the top feed valve is disposed in the gas-liquid separator so that the flow path of the separated fluid is substantially perpendicular to the direction of gravity. Thereby, the height of the whole gas-liquid separation system can be comprised low.

上記の気液分離システムの一態様では、前記トップフィード弁は、前記可動子の周りに配設され、前記可動子と摺動する弁構成体を有し、前記可動子及び前記弁構成体の少なくとも一方は、当該可動子と当該弁構成体の摺動部に、前記可動子が閉状態に移行していくときに前記摺動部に存在する流体を排出する方向に押し出す排出構造と、を備える。   In one aspect of the gas-liquid separation system, the top feed valve has a valve structure that is disposed around the mover and slides with the mover. At least one of the movable member and the sliding portion of the valve component has a discharge structure that pushes out the fluid present in the sliding portion when the movable member moves to a closed state. Prepare.

この態様では、可動子と弁構成体との摺動部に、可動子が閉状態に移行していくときに前記摺動部に存在する流体を排出する方向に押し出す排出構造を設けることにより、流体が溜まりやすい可動子と弁構成体との摺動部に流体が残存してしまうことを防ぐことができる。したがって、残存した流体が凍結して気液分離システムが作動しなくなることを防止することができる。   In this aspect, by providing the sliding portion between the mover and the valve component, a discharge structure that pushes out the fluid present in the sliding portion when the mover moves to the closed state, It is possible to prevent the fluid from remaining in the sliding portion between the movable element and the valve component, in which the fluid tends to accumulate. Therefore, it can be prevented that the remaining fluid freezes and the gas-liquid separation system does not operate.

上記の気液分離システムの好適な例では、前記排出手段は、前記可動子及び前記弁構成体の少なくとも一方の前記摺動部に形成された凹部とすることができる。これにより、可動部が閉状態に移行するとき、凹部は、摺動部にある流体を排出する方向に押し出すことができる。また、凹部は簡便に作成することができるため、気液分離システムの凍結対策を低コストにて実現することができる。   In a preferred example of the gas-liquid separation system, the discharge means may be a recess formed in at least one of the sliding portions of the mover and the valve component. Thereby, when a movable part transfers to a closed state, a recessed part can be extruded in the direction which discharges the fluid in a sliding part. In addition, since the concave portion can be easily created, it is possible to realize a measure for freezing the gas-liquid separation system at a low cost.

上記の気液分離システムの他の一態様は、前記流体の温度に関連するパラメータを検出するパラメータ検出手段と、前記流体の排出に関わらず、前記可動子を稼働する可動子稼動手段と、を備え、前記可動子稼動手段は、前記パラメータ検出手段が検出したパラメータに対応する温度が所定温度以下である場合に、前記可動子を稼働する。   Another aspect of the gas-liquid separation system includes: a parameter detection unit that detects a parameter related to the temperature of the fluid; and a mover operating unit that operates the mover regardless of the discharge of the fluid. The mover operating means operates the mover when a temperature corresponding to the parameter detected by the parameter detecting means is equal to or lower than a predetermined temperature.

この態様では、パラメータ検出手段は、外気温などの気液分離システムが分離した流体の温度に関連するパラメータを検出する。また、可動子稼動手段は、流体の排出に関わらず可動子を稼働することができる。所定温度とは、気液分離システムが分離した流体が凍結する温度などに相当する。即ち、可動子稼動手段は流体の排出に関わらず、流体が凍結してしまうような温度であった場合に可動子を稼動させる。これにより、気液分離システム内の凍結を確実に防止することができる。   In this aspect, the parameter detection means detects a parameter related to the temperature of the fluid separated by the gas-liquid separation system, such as the outside air temperature. Further, the mover operating means can operate the mover regardless of the discharge of the fluid. The predetermined temperature corresponds to a temperature at which the fluid separated by the gas-liquid separation system freezes. That is, the mover operating means operates the mover when the temperature is such that the fluid freezes regardless of the discharge of the fluid. Thereby, the freezing in a gas-liquid separation system can be prevented reliably.

上記の気液分離システムの他の一態様では、前記可動子稼動手段は、前記可動子を稼働した時間が所定時間を超えた場合、前記可動子の稼働を停止する。   In another aspect of the gas-liquid separation system, the mover operating unit stops the operation of the mover when the time for operating the mover exceeds a predetermined time.

この態様では、可動子を稼働した時間が所定時間を超えた場合には、可動子などの構成部分の損傷を防止し、バッテリーを無駄に消費させないために、可動子稼動手段は可動子の稼働を停止する。   In this aspect, when the mover has been operated for a predetermined time, the mover operating means operates the mover in order to prevent damage to the components such as the mover and not to waste the battery. To stop.

上記の気液分離システムにおいて、好ましくは、前記分離された流体は、水である。この場合、上記の所定温度は例えば０℃とされ、可動子稼動手段は温度が氷点下である場合に可動子を稼働する。また、確実に凍結を防ぐために、所定温度を０℃よりやや高温に設定しておくことが好ましい。   In the gas-liquid separation system, preferably, the separated fluid is water. In this case, the predetermined temperature is set to 0 ° C., for example, and the mover operating means operates the mover when the temperature is below freezing point. In order to reliably prevent freezing, it is preferable to set the predetermined temperature slightly higher than 0 ° C.

更に、上記の気液分離システムは、好ましくは、燃料電池システムに備えられている。上記のように高さが低くなるように構成された気液分離システムを燃料電池システムに適用し、この気液分離システムを車両の床下などに搭載する場合、取り付け高さを低くすることができる。よって、車両の客室の床が高くなって運動性や商品性などから搭載可能な車両が限定されることはない。   Furthermore, the gas-liquid separation system is preferably provided in a fuel cell system. When the gas-liquid separation system configured to have a low height as described above is applied to a fuel cell system and the gas-liquid separation system is mounted under the floor of a vehicle, the mounting height can be reduced. . Therefore, the floor of the passenger compartment of the vehicle becomes high, and the vehicle that can be mounted is not limited from the viewpoint of mobility and merchandise.

また、上記の気液分離システムは、前記燃料電池システムの停止前、及び／又は停止後に、前記可動子を所定時間稼動すること好ましい。燃料電池システムの停止前、及び／又は停止後には、凍結が生じる可能性があるため、可動子を所定時間稼動する。これにより、燃料電池システムが備える気液分離システム内の凍結を確実に防止することができる。   The gas-liquid separation system preferably operates the movable element for a predetermined time before and / or after the fuel cell system is stopped. Since the freezing may occur before and / or after the fuel cell system is stopped, the movable element is operated for a predetermined time. Thereby, the freezing in the gas-liquid separation system with which a fuel cell system is provided can be prevented reliably.

以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。   Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

［気液分離システムの構成］
図１は、本発明の１つの実施形態に係る気液分離システムを示す概略構成図である。 [Configuration of gas-liquid separation system]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a gas-liquid separation system according to one embodiment of the present invention.

図１において気液分離システム１０は、主に、気液分離器１と、トップフィード弁７とを備える。気液分離システム１０は、気体と液体とを分離するシステムである。   In FIG. 1, the gas-liquid separation system 10 mainly includes a gas-liquid separator 1 and a top feed valve 7. The gas-liquid separation system 10 is a system that separates gas and liquid.

気液分離器１は、入口１ａと、排出口１ｂ、１ｃとを有する。入口１ａには矢印２１で示すように気体と液体（気液）が流入し、気液分離器１内部には符号８で示すように液体などが貯蔵される。排出口１ｂにはトップフィード弁７が配設されている。なお、トップフィード弁７は、気液分離器１内の液体を外部へ排出するためのドレイン弁として機能する。よって、排出口１ｂからは、矢印２２で示すように液体（例えば、水など）が排出される。そして、排出口１ｃからは、矢印２３で示すように気体が排出される。   The gas-liquid separator 1 has an inlet 1a and outlets 1b and 1c. Gas and liquid (gas-liquid) flow into the inlet 1a as indicated by an arrow 21, and liquid or the like is stored in the gas-liquid separator 1 as indicated by reference numeral 8. A top feed valve 7 is disposed at the discharge port 1b. The top feed valve 7 functions as a drain valve for discharging the liquid in the gas-liquid separator 1 to the outside. Accordingly, liquid (for example, water) is discharged from the discharge port 1b as indicated by the arrow 22. And gas is discharged | emitted from the discharge port 1c as shown by the arrow 23. FIG.

トップフィード弁７は、ソレノイドコイル２と、弁構成体３と、可動子４と、バネ５とを備える。弁構成体３は、気液分離器１の排出口１ｂに配設されている。弁構成体３は、中空となっており、この中空部分に可動子４を備える。   The top feed valve 7 includes a solenoid coil 2, a valve component 3, a mover 4, and a spring 5. The valve structure 3 is disposed at the discharge port 1 b of the gas-liquid separator 1. The valve structure 3 is hollow, and a movable element 4 is provided in the hollow portion.

ソレノイドコイル２は、弁構成体３の外側面に配設されている。ソレノイドコイル２は通電されると、可動子４に電磁吸引力を作用させる。これにより、可動子４が矢印２６の方向へ稼動する。また、ソレノイドコイル２は通電されると熱を発する。ソレノイドコイル２は、弁構成体３と可動子４の摺動部の付近に配設されているため、摺動部が凍結した場合にソレノイドコイル２が発する熱にて凍結箇所を溶かすこともできる。なお、ソレノイドコイル２は、図示しないコントローラなどによって、電流が流される。この場合、コントローラがソレノイドコイル２に流す電流の大きさによって、可動子４の開度は調節される。   The solenoid coil 2 is disposed on the outer surface of the valve component 3. When the solenoid coil 2 is energized, an electromagnetic attractive force is applied to the mover 4. As a result, the mover 4 operates in the direction of the arrow 26. The solenoid coil 2 generates heat when energized. Since the solenoid coil 2 is disposed in the vicinity of the sliding portion of the valve component 3 and the mover 4, the frozen portion can be melted by the heat generated by the solenoid coil 2 when the sliding portion freezes. . The solenoid coil 2 is supplied with a current by a controller (not shown). In this case, the opening degree of the mover 4 is adjusted by the magnitude of the current that the controller passes through the solenoid coil 2.

可動子４は、ソレノイドコイル２への通電により矢印２６及び２７に示す方向に稼動する。可動子４は端部にバネ５が接続されており、ソレノイドコイル２が通電されていないとき又は通電量（即ち、電流値）が小さいときは、バネ５の作用力により可動子４は弁構造体３の内壁に対して矢印２７の方向へ押し当てられて静止している。つまり、トップフィード弁７は閉状態であり、液体は排出されない。一方、ソレノイドコイル２の通電量が所定量以上になったとき、可動子４は矢印２６の方向へ稼動する。これにより、トップフィード弁７は開状態となり、矢印２４で示すように液体が排出流路６へ排出される。   The mover 4 operates in the direction indicated by the arrows 26 and 27 when the solenoid coil 2 is energized. The mover 4 has a spring 5 connected to the end thereof, and when the solenoid coil 2 is not energized or when the energization amount (that is, the current value) is small, the mover 4 has a valve structure due to the acting force of the spring 5. It is pressed against the inner wall of the body 3 in the direction of arrow 27 and is stationary. That is, the top feed valve 7 is closed, and no liquid is discharged. On the other hand, when the energization amount of the solenoid coil 2 exceeds a predetermined amount, the mover 4 operates in the direction of the arrow 26. As a result, the top feed valve 7 is opened, and the liquid is discharged to the discharge flow path 6 as indicated by the arrow 24.

以上のように、本実施形態では、液体の排出を制御する弁として、可動子４が稼動する方向に対して平行な方向から液体が供給されるトップフィード弁７を用いている。また、本実施形態では、トップフィード弁７は、排出する液体の流路が重力方向に対して略垂直になるように配設されている。したがって、弁による排出流路と弁座を同じ高さに構成することができるので、気液分離システム１０の全体の高さを低く構成することが可能になる。   As described above, in the present embodiment, the top feed valve 7 that supplies liquid from a direction parallel to the direction in which the mover 4 operates is used as a valve that controls the discharge of the liquid. In the present embodiment, the top feed valve 7 is disposed so that the flow path of the liquid to be discharged is substantially perpendicular to the direction of gravity. Therefore, since the discharge flow path by the valve and the valve seat can be configured at the same height, the entire height of the gas-liquid separation system 10 can be configured to be low.

次に、トップフィード弁７の詳細について、図２及び図３を用いて説明する。   Next, details of the top feed valve 7 will be described with reference to FIGS. 2 and 3.

図２は、トップフィード弁７の図１における下側の一部を拡大して示した断面図である。図２は、可動子４が矢印２６の方向に稼動し、トップフィード弁７が開いた状態を示している。この場合、液体は排出流路６へ排出される。具体的に、液体の流れていく方向について説明する。図２の破線の矢印に示すように、液体は可動子４と弁構成体３との摺動部（破線領域Ｃで示す部分）、及び、可動子４に存在する穴４ａを通じて、可動子４の周囲の空間７１へ流出する。   2 is an enlarged cross-sectional view of a part of the lower side of the top feed valve 7 in FIG. FIG. 2 shows a state in which the mover 4 operates in the direction of the arrow 26 and the top feed valve 7 is opened. In this case, the liquid is discharged to the discharge channel 6. Specifically, the direction in which the liquid flows will be described. As indicated by the broken line arrows in FIG. 2, the liquid moves through the sliding portion (the portion indicated by the broken line region C) between the movable element 4 and the valve component 3 and the hole 4 a existing in the movable element 4. It flows out to the space 71 around.

ソレノイドコイル２は摺動部Ｃの近傍に配置されているので、ソレノイドコイル２の発する熱により、摺動部Ｃの凍結を抑制する効果がある。   Since the solenoid coil 2 is disposed in the vicinity of the sliding portion C, there is an effect of suppressing freezing of the sliding portion C by heat generated by the solenoid coil 2.

弁構成体３は、可動子４の底面４ｃと対向する座面３ｂの外周縁に、液体の排出方向（図中右方向）に向かって径が細くなるテーパー形状部３ａを備える。テーパー形状部３ａにより、破線矢印４０で示すように液体を円滑に出口方向に誘導することができる。即ち、液体が排出され易くなる。   The valve structure 3 includes a tapered portion 3a having a diameter that decreases in the liquid discharge direction (right direction in the drawing) on the outer peripheral edge of the seat surface 3b facing the bottom surface 4c of the movable element 4. The taper-shaped portion 3a can smoothly guide the liquid in the outlet direction as indicated by the dashed arrow 40. That is, the liquid is easily discharged.

図３は、図２の矢印Ｂ方向から可動子４を見た側面図である。図３に示すように、上記の穴４ａは可動子４の中心から外周に向かって複数形成されている。このように複数形成された穴４ａ内を液体は矢印４４で示すように流れていく。なお、可動子４の穴４ａの数や形態は、上記したものに限定はされない。   FIG. 3 is a side view of the mover 4 seen from the direction of arrow B in FIG. As shown in FIG. 3, a plurality of the holes 4 a are formed from the center of the mover 4 toward the outer periphery. The liquid flows in the holes 4 a formed in this way as indicated by arrows 44. The number and form of the holes 4a of the mover 4 are not limited to those described above.

また、図１及び図２に示すように、可動子４は底面４ｃ上にリング形状のシール部材４ｂを有している。リング形状のシール部材４ｂの中心は可動子４ｂの中心軸と一致している。図３に示すように、シール部材４ｂは可動子４の底面４ｃ上に設けられている。シール部材４ｂ、及び、そのシール部材４ｂと接触する弁構成体３の座面３ｂは、可動子４と弁構成体３との接触部に生じる衝撃を吸収するとともに、可動子４と弁構成体３の座面３ｂとの密着性を確保するため、ゴムなどの弾性体で構成されることが好ましい。   As shown in FIGS. 1 and 2, the mover 4 has a ring-shaped seal member 4b on the bottom surface 4c. The center of the ring-shaped seal member 4b coincides with the central axis of the mover 4b. As shown in FIG. 3, the seal member 4 b is provided on the bottom surface 4 c of the mover 4. The seal member 4b and the seating surface 3b of the valve component 3 in contact with the seal member 4b absorb impact generated at the contact portion between the mover 4 and the valve component 3, and the mover 4 and the valve component. 3 is preferably made of an elastic body such as rubber in order to ensure adhesion with the seating surface 3b.

また、シール部材４ｂは、弁構成体３の座面３ｂ側ではなく、図２に示すように可動子４側に設けることが好ましい。理由は以下の通りである。図２に示すように、摺動部Ｃ又は穴４ａを通過した液体は、破線の矢印４０及び４１に示すように弁構成体３の座面３ｂに沿って上昇し、排出流路６の方向へ進む。従って、弁構成体３の座面３ｂ上に、シール部材４ｂの如きシール部材を設けると、そのシール部材が矢印４０及び４１に示す液体の円滑な流れを妨げることになる。これに対し、図２のように、シール部材４ｂを可動子４の底面４ｃ側に設ければ、それが矢印４０及び４１に沿った液体の流れを妨げることはない。   The seal member 4b is preferably provided not on the seat surface 3b side of the valve component 3 but on the movable element 4 side as shown in FIG. The reason is as follows. As shown in FIG. 2, the liquid that has passed through the sliding portion C or the hole 4 a rises along the seating surface 3 b of the valve component 3 as indicated by broken arrows 40 and 41, and the direction of the discharge flow path 6. Proceed to Therefore, when a sealing member such as the sealing member 4b is provided on the seating surface 3b of the valve structure 3, the sealing member prevents the smooth flow of liquid indicated by arrows 40 and 41. On the other hand, if the seal member 4b is provided on the bottom surface 4c side of the mover 4 as shown in FIG. 2, it does not hinder the flow of liquid along the arrows 40 and 41.

また、弁構成体３は、摺動部Ｃで示す可動子４の摺動面４ｆ（弁構成体３と摺動する外側面）に複数の凹部４ｄが設けられている。凹部４ｂは排出構造として機能する。図４は、可動子４と弁構成体３との摺動部Ｃを拡大して示した図である。可動子４の摺動面には、複数の凹部４ｄが形成されている。複数の凹部４ｄは、可動子４の全周にわたって形成してもよいし、可動子４の摺動面４ｆの所定角分のみに形成してもよい。但し、少なくともトップフィード弁７が配設されたときに下側（重力方向）に所定の円弧に相当する長さ、即ち、摺動部Ｃにおいて液体が残留し得る範囲の一部に形成されることが必要である。   Further, the valve component 3 is provided with a plurality of recesses 4d on a sliding surface 4f (an outer surface sliding with the valve component 3) of the mover 4 indicated by the sliding portion C. The recess 4b functions as a discharge structure. FIG. 4 is an enlarged view of the sliding portion C between the mover 4 and the valve component 3. A plurality of recesses 4 d are formed on the sliding surface of the mover 4. The plurality of recesses 4 d may be formed over the entire circumference of the mover 4 or may be formed only for a predetermined angle of the sliding surface 4 f of the mover 4. However, at least when the top feed valve 7 is disposed, it is formed in a length corresponding to a predetermined arc on the lower side (in the direction of gravity), that is, in a part of a range where the liquid can remain in the sliding portion C. It is necessary.

また、凹部４ｄは、その断面形状において、液体が排出される方向に存在する面が傾斜した形状を有している。具体的には、図４において、凹部４ｄを構成する２つの面４ｇ及び４ｈのうち、面４ｇは可動子４の半径方向（図４における下方）にほぼ平行であるのに対し、面４ｈは可動子４の半径方向に対して傾斜している。この形状により、可動子４が弁構成体３に対して相対的に矢印２７方向へ移動するときには、各凹部４ｄはその壁４ｇにより摺動部Ｃに存在する流体を保持し、矢印２７の方向、即ち排出流路６の方向へと移動させる。一方、可動子４が弁構成体３に対して相対的に矢印２６方向へ移動するときには、壁４ｈは傾斜しているため、凹部４ｄの移動により矢印２６方向へ移動する液体の量は少ない。   In addition, the recess 4d has a shape in which the surface existing in the direction in which the liquid is discharged is inclined in the cross-sectional shape thereof. Specifically, in FIG. 4, of the two surfaces 4g and 4h constituting the recess 4d, the surface 4g is substantially parallel to the radial direction of the movable element 4 (downward in FIG. 4), whereas the surface 4h is The mover 4 is inclined with respect to the radial direction. With this shape, when the mover 4 moves in the direction of the arrow 27 relative to the valve component 3, each recess 4d retains the fluid present in the sliding portion C by its wall 4g, and the direction of the arrow 27 That is, it is moved in the direction of the discharge channel 6. On the other hand, when the mover 4 moves in the direction of the arrow 26 relative to the valve component 3, the wall 4h is inclined, so that the amount of liquid that moves in the direction of the arrow 26 due to the movement of the recess 4d is small.

即ち、凹部４ｄは、可動子４が開状態に移行していくときに凹部４ｄが矢印２６の方向へ移動させる液体の量よりも、可動子４が閉状態に移行していくときに凹部４ｄが矢印２７の方向へ移動させる液体の量の方が多くなるような排出構造を有している。これにより、可動部４が矢印２７に示すように閉状態に移行するとき、凹部４ｂは摺動部にある液体を矢印２９に示すように排出流路６の方向に効率的に押し出すことができる。   That is, the concave portion 4d has a concave portion 4d when the movable member 4 moves to the closed state rather than the amount of liquid that the concave portion 4d moves in the direction of the arrow 26 when the movable member 4 moves to the open state. Has a discharge structure in which the amount of liquid moved in the direction of arrow 27 is larger. Thereby, when the movable part 4 shifts to the closed state as shown by the arrow 27, the recess 4 b can efficiently push out the liquid in the sliding part in the direction of the discharge channel 6 as shown by the arrow 29. .

このように、可動子４の外周に複数の凹部４ｄを形成することにより、トップフィード弁７を閉状態としたときに、可動子４と弁構成体３との摺動部Ｃに液体が残留することが防止できる。よって、気液分離システム１０が氷点下に置かれた場合でも、摺動部Ｃにおいて可動子４と弁構成体３が凍結して動かなくなることを防止することができる。なお、複数の凹部４ｄにより、摺動部Ｃに存在する液体は図２における空間７１に排出される。よって、空間７１内に多少の液体や水滴などが残留した状態で気液分離システム１０が氷点下に置かれた場合には、空間７１内で液体が凍結することは起こりうる。しかし、空間７１内において多少の液体が凍結しても、その量が可動子４の位置に達する水位以下であれば、可動子４の稼働を直接的に妨げるものではなく、摺動部Ｃが凍結することに比べて問題は少ない。よって、凹部４ｄを設けて摺動部Ｃにおける凍結を回避することは、氷点下における弁の凍結による動作不能を防止するために有効である。   Thus, by forming a plurality of recesses 4 d on the outer periphery of the mover 4, when the top feed valve 7 is closed, liquid remains in the sliding portion C between the mover 4 and the valve component 3. Can be prevented. Therefore, even when the gas-liquid separation system 10 is placed below the freezing point, it is possible to prevent the movable element 4 and the valve component 3 from being frozen and stopped moving in the sliding portion C. In addition, the liquid which exists in the sliding part C is discharged | emitted by the some recessed part 4d to the space 71 in FIG. Therefore, when the gas-liquid separation system 10 is placed below the freezing point with some liquid or water droplets remaining in the space 71, the liquid may freeze in the space 71. However, even if some liquid freezes in the space 71, if the amount is below the water level that reaches the position of the movable element 4, it does not directly hinder the operation of the movable element 4, and the sliding portion C There are few problems compared to freezing. Therefore, providing the recess 4d to avoid freezing at the sliding portion C is effective for preventing inoperability due to freezing of the valve below freezing point.

なお、上記では凹部４ｂを可動子４のみに形成するものについて説明したが、本発明の適用はこれに限定はされない。例えば、複数の凹部を、可動子４側ではなく、弁構成体３の摺動部Ｃの内側面に形成してもよい。また、可動子４と弁構成体３の両方に凹部を形成してもよい。更に、凹部４ｂの形状及び数も上記したものに限定はされない。凹部４ｂは、可動部４が閉状態に移行するときに摺動部Ｃに存在する液体を排出方向へ押し出すことが可能な形状であればよい。   In addition, although what demonstrated the recessed part 4b only to the needle | mover 4 was demonstrated above, application of this invention is not limited to this. For example, you may form a some recessed part in the inner surface of the sliding part C of the valve structure 3 instead of the needle | mover 4 side. Moreover, you may form a recessed part in both the needle | mover 4 and the valve structure 3. FIG. Further, the shape and number of the recesses 4b are not limited to those described above. The recessed part 4b should just be a shape which can extrude the liquid which exists in the sliding part C to the discharge direction, when the movable part 4 transfers to a closed state.

以上のように、本実施形態に係る気液分離システム１０は、トップフィード弁７を用い、その流路が横方向、即ち重力方向に対して略垂直方向となるように配設されているので、気液分離システム１０全体の高さを低くすることができる。これにより、気液分離システム１０を車両の床下などに搭載する場合、気液分離システム１０の取り付け高さを低くすることができる。更に、本実施形態に係る気液分離システム１０のトップフィード弁７は、液体が排出されやすい排出構造、即ち摺動部に液体が残存しないような形状を有している。これにより、トップフィード弁７内において残存した液体の凍結を防止することができる。   As described above, the gas-liquid separation system 10 according to the present embodiment uses the top feed valve 7 and is disposed so that the flow path is in the lateral direction, that is, substantially perpendicular to the direction of gravity. The overall height of the gas-liquid separation system 10 can be reduced. Thereby, when installing the gas-liquid separation system 10 under the floor of a vehicle, the attachment height of the gas-liquid separation system 10 can be made low. Furthermore, the top feed valve 7 of the gas-liquid separation system 10 according to the present embodiment has a discharge structure in which liquid is easily discharged, that is, a shape in which no liquid remains in the sliding portion. Thereby, freezing of the liquid remaining in the top feed valve 7 can be prevented.

［実施例］
以下では、本発明の気液分離システム１０を適用した好適な実施例について説明する。 [Example]
Below, the suitable Example to which the gas-liquid separation system 10 of this invention is applied is described.

（燃料電池システムの構成）
図５は、本発明の気液分離システム１０を適用した燃料電池システム５０の概略構成図である。燃料電池システム５０は、燃料電池（燃料電池スタック）１１と、気液分離システム１０と、コントローラ１３と、供給流路３１、３２と、排出流路６、３３、３４、３５と、を備える。燃料電池システム５０は、燃料電池自動車（以下、単に「車両」と呼ぶ）などに搭載されるシステムである。 (Configuration of fuel cell system)
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a fuel cell system 50 to which the gas-liquid separation system 10 of the present invention is applied. The fuel cell system 50 includes a fuel cell (fuel cell stack) 11, a gas-liquid separation system 10, a controller 13, supply channels 31 and 32, and discharge channels 6, 33, 34, and 35. The fuel cell system 50 is a system mounted on a fuel cell vehicle (hereinafter simply referred to as “vehicle”).

燃料電池１１は、電解質膜の両面に、ガスが拡散可能な多孔質層等の構造を有する電極を成膜した電池セルを、層間に導電性のセパレータを挟んで積層したもので、積層数に応じた出力電圧を取り出すことができる。図中には、説明の便宜のため電解質膜面にカソード極（空気極）１１ａと、アノード極（燃料極）１１ｂが形成された電池セルの構造のみを示している。カソード極１１ａには供給流路３１よりエア（空気）が供給される。また、アノード極１１ｂには供給流路３２より燃料（水素）が供給される。以上により、電力が生成される。   The fuel cell 11 is a battery cell in which electrodes having a structure such as a porous layer capable of diffusing gas are formed on both surfaces of an electrolyte membrane, with a conductive separator interposed between the layers. A corresponding output voltage can be taken out. In the drawing, for convenience of explanation, only the structure of a battery cell in which a cathode electrode (air electrode) 11a and an anode electrode (fuel electrode) 11b are formed on the electrolyte membrane surface is shown. Air (air) is supplied from the supply flow path 31 to the cathode 11a. Further, fuel (hydrogen) is supplied to the anode 11b from the supply flow path 32. Thus, electric power is generated.

燃料電池１１は、車両駆動用のモータの給電源であり、３００Ｖ程度の直流の高電圧を発生する。燃料電池１１の発電電圧は、モータに指令トルク等に応じた電流を供給する図示しないインバータなどに出力される。また、燃料電池１１の発電電圧は、ＤＣ−ＤＣコンバータで降圧されて、車両に搭載される種々の補機や、これらへの給電用の二次電池であるバッテリーに出力される。   The fuel cell 11 is a power supply for a motor for driving the vehicle, and generates a DC high voltage of about 300V. The generated voltage of the fuel cell 11 is output to an inverter (not shown) that supplies a current corresponding to a command torque or the like to the motor. Further, the power generation voltage of the fuel cell 11 is stepped down by a DC-DC converter and output to various auxiliary machines mounted on the vehicle and a battery as a secondary battery for supplying power to them.

燃料電池１１にて電力生成のために用いられなかった水素や燃料電池１１内の不純物などは、排出流路３３、３４から排出される。排出流路３３は、カソード極１１ａから排出される空気などが流通する。排出流路３４は、アノード極１１ｂから排出される水素や水（水蒸気を含む）や不純物が流通する。排出流路３４は、前述した気液分離システム１０に接続される。よって、アノード極１１ｂから排出される水素や水や不純物は、気液分離システム１０にて処理される。   Hydrogen that has not been used to generate power in the fuel cell 11 and impurities in the fuel cell 11 are discharged from the discharge passages 33 and 34. In the discharge channel 33, air discharged from the cathode 11a circulates. In the discharge channel 34, hydrogen, water (including water vapor), and impurities discharged from the anode 11b circulate. The discharge channel 34 is connected to the gas-liquid separation system 10 described above. Therefore, hydrogen, water, and impurities discharged from the anode 11b are processed by the gas-liquid separation system 10.

気液分離システム１０は、排出流路３４から流入した水素や水や不純物を気体と液体に分離する。即ち、気液分離システム１０は、水素と、水及び不純物とを分離する。これにより、排出流路３５からは水素３５が排出される。更に、排出流路６からは水及び不純物が排出される。この場合、気液分離システム１０は、水及び不純物を前述したトップフィード弁７を用いて排出する。トップフィード弁７は、弁構成体３と可動子４を備える。トップフィード弁７は、ソレノイドコイル２が通電されることにより開になる。ソレノイドコイル２への通電は、電流制御ドライバとしての機能を有するコントローラ１３からの制御信号Ｓ１により制御される。   The gas-liquid separation system 10 separates hydrogen, water, and impurities that have flowed from the discharge channel 34 into gas and liquid. That is, the gas-liquid separation system 10 separates hydrogen from water and impurities. Thereby, the hydrogen 35 is discharged from the discharge flow path 35. Further, water and impurities are discharged from the discharge channel 6. In this case, the gas-liquid separation system 10 discharges water and impurities using the top feed valve 7 described above. The top feed valve 7 includes a valve structure 3 and a mover 4. The top feed valve 7 is opened when the solenoid coil 2 is energized. Energization of the solenoid coil 2 is controlled by a control signal S1 from a controller 13 having a function as a current control driver.

トップフィード弁７は、前述したように流路が重力方向に対して垂直、即ち横方向となるように気液分離システム１０に配設されている。したがって、気液分離システム１０全体の高さを低く構成することができる。これにより、気液分離システム１０を車両の床下などに搭載する場合、気液分離システム１０の取り付け高さを低くすることができる。   As described above, the top feed valve 7 is disposed in the gas-liquid separation system 10 so that the flow path is perpendicular to the direction of gravity, that is, in the lateral direction. Therefore, the overall height of the gas-liquid separation system 10 can be reduced. Thereby, when installing the gas-liquid separation system 10 under the floor of a vehicle, the attachment height of the gas-liquid separation system 10 can be made low.

コントローラ１３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器及び入出力インタフェイスなどを含んで構成される。本実施例では、コントローラ１３は、外気温や燃料電池１１の温度などに基づいて、トップフィード弁７内のソレノイドコイル２へ流す電流（制御信号Ｓ１により示される）を調節することで、トップフィード弁７が良好に作動する（即ち、可動子４が稼動する）ように制御する。なお、コントローラ１３は、燃料電池１１からの気液の排出の有無に拘わらず可動子を稼働させることができる。よって、例えば気液の排出の有無に拘わらず、外気温や燃料電池１１内で検出される温度が液体の凍結を生じさせる温度である場合などに可動子４を稼働させ、トップフィード弁７の凍結などを防止することができる。以上のように、コントローラ１３は、可動子４を稼動させる可動子稼動手段として機能する。   The controller 13 includes a CPU, a ROM, a RAM, an A / D converter, an input / output interface, and the like. In the present embodiment, the controller 13 adjusts the current (indicated by the control signal S1) that flows to the solenoid coil 2 in the top feed valve 7 based on the outside air temperature, the temperature of the fuel cell 11, and the like, so that the top feed is achieved. Control is performed so that the valve 7 operates well (that is, the movable element 4 operates). Note that the controller 13 can operate the mover regardless of whether or not the gas-liquid is discharged from the fuel cell 11. Therefore, for example, regardless of whether or not the gas liquid is discharged, the movable element 4 is operated when the outside air temperature or the temperature detected in the fuel cell 11 is a temperature that causes the liquid to freeze, and the top feed valve 7 Freezing and the like can be prevented. As described above, the controller 13 functions as a mover operating unit that operates the mover 4.

（通電量の制御方法）
以下では、上記したコントローラ１３が行うソレノイドコイル２への通電制御について図６及び図７を用いて説明する。 (Control method of energization amount)
Hereinafter, energization control to the solenoid coil 2 performed by the controller 13 will be described with reference to FIGS. 6 and 7.

図６は、燃料電池１１の起動時におけるソレノイドコイル２への通電制御を示すフローチャートである。   FIG. 6 is a flowchart showing energization control to the solenoid coil 2 when the fuel cell 11 is started.

まず、ステップＳ１１では、コントローラ１３は、図示しない温度センサなどから外気温Ｔを取得し、外気温Ｔが所定温度Ｔ０以下であるか否かを判定する。なお、この処理はトップフィード弁７が凍結している可能性があるか否かを判定するものであり、所定温度Ｔ０は０℃未満の温度に設定される。即ち、ステップＳ１１では、外気温Ｔが水の凍結を生じる温度（氷点下）であるか否かを判定している。 First, in step S11, the controller 13 obtains the outside air temperature T from the temperature sensor or the like (not shown), the outside air temperature T is equal to or less than a predetermined temperature T 0. This process determines whether or not the top feed valve 7 may be frozen, and the predetermined temperature T 0 is set to a temperature lower than 0 ° C. That is, in step S11, it is determined whether or not the outside air temperature T is a temperature at which water freezes (below freezing point).

外気温Ｔが所定温度Ｔ０より高かった場合は（ステップＳ１１；Ｎｏ）、処理はステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では、コントローラ１３は、通常起動モードで通電を行う。即ち、外気温Ｔが氷点下より高く水の凍結が生じていない可能性が高いため、コントローラ１３は通常量の電流をソレノイドコイル２に流す。なお、このソレノイドコイル２に流す電流値は、可動子４がバネ５の作用力を超えて稼動し始めるための電流値と、稼動後に可動子４を一定の位置にて静止状態に維持するための電流値を含むものとする。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ１３に進む。 If the air temperature T is higher than the predetermined temperature T 0 (step S11; No), the process proceeds to step S12. In step S12, the controller 13 energizes in the normal startup mode. That is, since the outside temperature T is lower than the freezing point and there is a high possibility that the water is not frozen, the controller 13 causes a normal amount of current to flow through the solenoid coil 2. Note that the current value that flows through the solenoid coil 2 is such that the mover 4 starts operating beyond the acting force of the spring 5 and the mover 4 is kept stationary at a fixed position after operation. The current value of When the above process ends, the process proceeds to step S13.

ステップＳ１３では、コントローラ１３は、可動子４が稼動（作動）したか否かを判定する。可動子４が稼動した場合は（ステップＳ１３；Ｙｅｓ）、ソレノイドコイル２と可動子４の摺動部には凍結が生じておらず、トップフィード弁７は正常に動作したので、処理は当該フローを抜ける。一方、可動子４が稼動しなかった場合は（ステップＳ１３；Ｎｏ）、ソレノイドコイル２と可動子４の摺動部に凍結が生じている可能性があるため、処理はステップＳ１４に進む。   In step S <b> 13, the controller 13 determines whether or not the mover 4 is operated (actuated). When the mover 4 is activated (step S13; Yes), the sliding portion between the solenoid coil 2 and the mover 4 is not frozen, and the top feed valve 7 operates normally. Exit. On the other hand, when the mover 4 has not been operated (step S13; No), there is a possibility that the sliding portion between the solenoid coil 2 and the mover 4 is frozen, so the process proceeds to step S14.

外気温Ｔが所定温度Ｔ０以下であった場合（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）は、処理はステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では、コントローラ１３は、氷点下起動モードにおける電流値をソレノイドコイル２に流す。即ち、コントローラ１３は、微小時間（例えば、２msec）に限りソレノイドコイル２に流す電流値を通常起動モードにて流す電流値よりも大きくする。外気温Ｔが氷点下であるので、摺動部などにて可動子４と弁構成体３とが凍結している場合がある。したがって、ステップＳ１４では、可動子４が及ぼす力により摺動部などの凍結を引き剥がすために、ソレノイドコイル２に流す電流を大きくしている。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ１５に進む。 When the outside air temperature T is equal to or less than the predetermined temperature T 0 (step S11; Yes), the process proceeds to step S14. In step S <b> 14, the controller 13 causes the current value in the sub-freezing start mode to flow through the solenoid coil 2. That is, the controller 13 makes the current value flowing through the solenoid coil 2 larger than the current value flowing in the normal activation mode only for a very short time (for example, 2 msec). Since the outside air temperature T is below freezing point, the mover 4 and the valve component 3 may be frozen at the sliding portion or the like. Therefore, in step S14, the current passed through the solenoid coil 2 is increased in order to peel off the freezing of the sliding portion or the like by the force exerted by the mover 4. When the above process ends, the process proceeds to step S15.

ステップＳ１５では、コントローラ１３は、可動子４が作動したか否かを判定する。可動子４が作動した場合は（ステップＳ１５；Ｙｅｓ）、処理は当該フローを抜ける。この場合、可動子４の凍結が引き剥がされたか又は元々凍結していなかったことになり、いずれもしてもトップフィード弁７が正常に動作したので、処理を終了する。一方、可動子４が作動しなかった場合は（ステップＳ１５；Ｎｏ）、可動子４が未だ凍結している可能性があるため、処理はステップＳ１６に進む。   In step S15, the controller 13 determines whether or not the mover 4 is operated. If the mover 4 is activated (step S15; Yes), the process exits the flow. In this case, the freezing of the movable element 4 has been peeled off or has not been originally frozen. In any case, the top feed valve 7 operates normally, so the processing is terminated. On the other hand, if the mover 4 has not been operated (step S15; No), the mover 4 may still be frozen, so the process proceeds to step S16.

ステップＳ１６では、コントローラ１３は、ソレノイドコイル２の温度が上限温度以上であるか否かを判定する。ソレノイドコイル２の温度は、ソレノイドコイル２に流している電流に対応して変化し、ソレノイドコイル２への通電量が大きいほど温度は上昇する。即ち、コントローラ１３は、ソレノイドコイル２に流した電流値が許容範囲内か否かを判定している。ソレノイドコイル２に流す電流の上限値を設定しているのは、ソレノイドコイル２の損傷（焼き切れなど）を防ぐため、及び、燃料電池システム５０内のバッテリー等を無駄に消費させないためである。   In step S16, the controller 13 determines whether or not the temperature of the solenoid coil 2 is equal to or higher than the upper limit temperature. The temperature of the solenoid coil 2 changes corresponding to the current flowing through the solenoid coil 2, and the temperature increases as the energization amount to the solenoid coil 2 increases. That is, the controller 13 determines whether or not the value of the current passed through the solenoid coil 2 is within an allowable range. The reason why the upper limit value of the current flowing through the solenoid coil 2 is set is to prevent damage (burnout, etc.) of the solenoid coil 2 and to prevent the battery in the fuel cell system 50 from being wasted.

ソレノイドコイル２の温度が上限温度以上である場合は（ステップＳ１６；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１８に進む。この場合、トップフィード弁７は凍結している又は故障しているなどの理由により作動しないが、ソレノイドコイル２の損傷などを防止するためにそれ以上通電量を増加させることはできない。よって、ステップＳ１８では、ソレノイドコイル２等の損傷を防ぎ、燃料電池システム５０内のバッテリー等を無駄に消費させないために、ソレノイドコイル２への通電を終了し、トップフィード弁７の異常状態を示すフェール信号を発信する。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。   If the temperature of the solenoid coil 2 is equal to or higher than the upper limit temperature (step S16; Yes), the process proceeds to step S18. In this case, the top feed valve 7 does not operate for reasons such as freezing or failure, but the energization amount cannot be increased any more in order to prevent damage to the solenoid coil 2 or the like. Therefore, in step S18, in order to prevent damage to the solenoid coil 2 and the like, and to prevent wasteful consumption of the battery and the like in the fuel cell system 50, the energization to the solenoid coil 2 is terminated and an abnormal state of the top feed valve 7 is indicated. Send a fail signal. When the above process ends, the process exits the flow.

一方、ソレノイドコイル２の温度が上限温度未満である場合は（ステップＳ１６；Ｎｏ）、処理はステップＳ１７に進む。ステップ１７では、コントローラ１３は、ソレノイドコイル２への通電を行った時間（以下、「通電時間」と呼ぶ）が所定時間（ＮＧ確定時間）を超えたか否かを判定する。この場合は、ソレノイドコイル２の温度が上限温度を超えているわけではないのでソレノイドコイル２の損傷の恐れはないが、所定のＮＧ確定時間にわたって通常より大電流を通電しても可動子４が稼動しないので、その理由は凍結よりはシステムの故障の可能性が高いと判断できる。例えば、トップフィード弁７の開閉構造の故障や、温度センサの不調などが考えられる。そこで、燃料電池システム内のバッテリーを無駄に消費させないために、ソレノイドコイル２への通電時間の上限値を設定している。即ち、ソレノイドコイル２への通電時間がＮＧ確定時間を超えた場合は（ステップＳ１７；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１８に進み、コントローラ１３はソレノイドコイル２への通電を終了して、トップフィード弁の異常状態を示すフェール信号を発信する。そして、処理は当該フローを抜ける。   On the other hand, when the temperature of the solenoid coil 2 is lower than the upper limit temperature (step S16; No), the process proceeds to step S17. In step 17, the controller 13 determines whether or not the time during which the solenoid coil 2 is energized (hereinafter referred to as “energization time”) exceeds a predetermined time (NG determination time). In this case, since the temperature of the solenoid coil 2 does not exceed the upper limit temperature, there is no risk of damage to the solenoid coil 2. However, even if a larger current than usual is applied for a predetermined NG determination time, Since it does not operate, the reason can be determined that the possibility of system failure is higher than freezing. For example, a failure of the opening / closing structure of the top feed valve 7 or a malfunction of the temperature sensor can be considered. Therefore, in order not to waste the battery in the fuel cell system, an upper limit value of the energization time to the solenoid coil 2 is set. That is, when the energization time of the solenoid coil 2 exceeds the NG determination time (step S17; Yes), the process proceeds to step S18, the controller 13 ends the energization of the solenoid coil 2, and the top feed valve A fail signal indicating an abnormal state is transmitted. Then, the process exits the flow.

一方、ソレノイドコイル２への通電時間がＮＧ確定時間を超えていない場合は（ステップＳ１７；Ｎｏ）は、処理はステップＳ１４に戻る。即ち、可動子４が作動し始めるか（ステップＳ１５；Ｙｅｓ）、ソレノイドコイル２の温度が上限温度以上となるか（ステップＳ１６；Ｙｅｓ）、又は、通電がＮＧ確定時間を超える（ステップＳ１７；Ｙｅｓ）まで、氷点下起動モードでの通電を継続する。   On the other hand, when the energization time for the solenoid coil 2 does not exceed the NG determination time (step S17; No), the process returns to step S14. That is, whether the mover 4 starts to operate (step S15; Yes), whether the temperature of the solenoid coil 2 exceeds the upper limit temperature (step S16; Yes), or the energization exceeds the NG determination time (step S17; Yes). ) Continue energizing in the below freezing start mode.

以上のように、本実施例に係るソレノイドコイル２への起動時の通電制御では、外気温Ｔが氷点下にある場合には、ソレノイドコイル２に通常通電量よりも大きな電流を所定時間流すことにより、可動子４が凍結している場合でも、トップフィード弁７を開閉することを可能とする。この起動時の通電制御は、燃料電池システム５０の起動時に１回のみ行われるものであり、定常的に行われるわけではないので、大電流の通電は一時的に行われるだけである。よって、そのために耐久性のあるソレノイドコイル２へ変更する必要はなく、既存のソレノイドコイル２をそのまま用いることができる。また、ソレノイドコイル２に流す電流値及びソレノイドコイル２への通電時間に上限値を設けて制御を行っているので、大電流の通電によるソレノイドコイル２やトップフィード弁７の故障を防止し、且つバッテリーの無駄な消費も防ぐこともできる。   As described above, in the energization control when starting up the solenoid coil 2 according to the present embodiment, when the outside air temperature T is below the freezing point, a current larger than the normal energization amount is caused to flow through the solenoid coil 2 for a predetermined time. Even when the mover 4 is frozen, the top feed valve 7 can be opened and closed. This energization control at the time of activation is performed only once at the time of activation of the fuel cell system 50, and is not performed constantly, so that energization with a large current is only performed temporarily. Therefore, it is not necessary to change to the durable solenoid coil 2 for that purpose, and the existing solenoid coil 2 can be used as it is. Moreover, since the upper limit value is set for the value of the current flowing through the solenoid coil 2 and the energization time of the solenoid coil 2, the failure of the solenoid coil 2 and the top feed valve 7 due to energization of a large current is prevented, and It can also prevent wasted battery consumption.

図７は、燃料電池１１の起動後におけるソレノイドコイル２への通常時の通電制御を示すフローチャートである。この制御は、燃料電池１１の起動後間もない時において、外気が低温で且つ燃料電池１１の温度も低温である場合に、トップフィード弁７内の再凍結を防止するために行われる。なお、「再凍結」とは、燃料電池１１の昇温前に、燃料電池１１内の低温の結露水が外気温が低温である場合に凍結することをいう。再凍結が生じることによりトップフィード弁７内で閉塞が生じて運転停止に至る場合があるので、以下の通電制御によりこれを防止する。   FIG. 7 is a flowchart showing normal energization control of the solenoid coil 2 after the fuel cell 11 is started. This control is performed to prevent refreezing of the top feed valve 7 when the outside air is at a low temperature and the temperature of the fuel cell 11 is also low immediately after the fuel cell 11 is started. “Refreezing” refers to freezing of low-temperature dew condensation water in the fuel cell 11 when the outside air temperature is low before the temperature of the fuel cell 11 is raised. Since re-freezing occurs, the top feed valve 7 may be blocked and the operation may be stopped. This is prevented by the following energization control.

まず、ステップＳ２１では、コントローラ１３は、図示しない温度センサなどにより外気温Ｔを取得し、外気温Ｔが所定温度Ｔ１以下であるか否かを判定する。所定温度Ｔ１は、例えば０℃である。即ち、コントローラ１３は、外気温Ｔが水が凍結する程度の低温であるか否かを判定している。 First, in step S21, the controller 13 obtains the outside air temperature T due temperature sensor (not shown), the outside air temperature T is equal to or less than a predetermined temperature T 1. Predetermined temperatures T 1 is, for example, 0 ° C.. That is, the controller 13 determines whether or not the outside air temperature T is low enough to freeze water.

外気温Ｔが所定温度Ｔ１より高かった場合は（ステップＳ２１；Ｎｏ）、処理は当該フローを抜ける。この場合は、弁構成体３と可動子４が再凍結することがないためである。 If the air temperature T is higher than the predetermined temperature T 1 (step S21; No), the routine immediately ends. In this case, the valve component 3 and the mover 4 are not frozen again.

一方、外気温Ｔが所定温度Ｔ１以下である場合は（ステップＳ２１；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２２に進む。ステップＳ２２では、コントローラ１３は、燃料電池１１の入口の水温Ｔ’を取得し、この水温Ｔ’が所定温度Ｔ２以下であるか否かを判定する。こうするのは、外気温Ｔが低温であるので、燃料電池１１の起動後間もないときは、燃料電池１１の入口の水温Ｔ’が低温（氷点下）である場合があるからである。また、所定温度Ｔ２には、０℃以上の温度を用いる。 On the other hand, when the outside air temperature T is equal to or less than the predetermined temperature T 1 (step S21; Yes), the process proceeds to step S22. In step S22, the controller 13 'obtains a coolant temperature T' temperature T of the inlet of the fuel cell 11 is equal to or less than a predetermined temperature T 2. This is because, since the outside air temperature T is low, the water temperature T ′ at the inlet of the fuel cell 11 may be low (below the freezing point) when the fuel cell 11 has just started. Further, the predetermined temperature T 2, using a temperature of more than 0 ° C..

上記の水温Ｔ’が所定温度Ｔ２より高かった場合は（ステップＳ２２；Ｎｏ）、処理は当該フローを抜ける。外気温Ｔは低温であるが、燃料電池１１の入口の水温Ｔ’は低温でないため、弁構成体３と可動子４が再凍結することがないためである。 If the above temperature T 'is higher than the predetermined temperature T 2 (step S22; No), the routine immediately ends. This is because the outside air temperature T is a low temperature, but the water temperature T ′ at the inlet of the fuel cell 11 is not a low temperature, so that the valve component 3 and the mover 4 do not freeze again.

一方、燃料電池１１の入口の水温Ｔ’が所定温度Ｔ２以下であった場合は（ステップＳ２２；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２３に進む。ステップＳ２３では、コントローラ１３は、保温通電モードにおける電流値をソレノイドコイル２に流す。この場合、コントローラ１３は、可動子４が稼動しない程度、即ちトップフィード弁７が開弁しない程度の電流値をソレノイドコイル２に流す。具体的には、コントローラ１３は、トップフィード弁７の上流圧とセット荷重の合計値に基づいてソレノイドコイル２の吸引力の上限値を算出し、その範囲に基づいて電流値を選択する。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ２４に進む。 On the other hand, if the inlet water temperature T of the fuel cell 11 'is equal to or less than the predetermined temperature T 2 (step S22; Yes), the process proceeds to step S23. In step S <b> 23, the controller 13 causes the current value in the heat insulation energization mode to flow through the solenoid coil 2. In this case, the controller 13 supplies the solenoid coil 2 with a current value that does not allow the mover 4 to operate, that is, does not open the top feed valve 7. Specifically, the controller 13 calculates the upper limit value of the attractive force of the solenoid coil 2 based on the total value of the upstream pressure of the top feed valve 7 and the set load, and selects the current value based on the range. When the above process ends, the process proceeds to step S24.

ステップＳ２４では、コントローラ１３は、ソレノイドコイル２の温度が設定温度以上であるか否かを判定する。この設定温度は、ソレノイドコイル２が凍結する心配が無い温度に設定される。   In step S24, the controller 13 determines whether or not the temperature of the solenoid coil 2 is equal to or higher than a set temperature. This set temperature is set to a temperature at which there is no concern that the solenoid coil 2 will freeze.

ソレノイドコイル２の温度が設定温度以上である場合は（ステップＳ２４；Ｙｅｓ）、可動子４と弁構成体３の再凍結は生じないので、処理は当該フローを抜ける。一方、ソレノイドコイル２の温度が設定温度未満である場合は（ステップＳ２４；Ｎｏ）、処理はステップＳ２３に戻り、保温通電モードでの通電を継続する。即ち、ソレノイドコイル２は未だ凍結の心配が無くなる温度まで温まっていないので、コントローラ１３は、ソレノイドコイル２に更に通電して、ソレノイドコイル２の温度を上昇させる。   When the temperature of the solenoid coil 2 is equal to or higher than the set temperature (step S24; Yes), the mover 4 and the valve component 3 are not re-frozen, so that the process goes out of the flow. On the other hand, when the temperature of the solenoid coil 2 is lower than the set temperature (step S24; No), the process returns to step S23, and energization in the heat insulation energization mode is continued. That is, since the solenoid coil 2 has not yet been heated to a temperature at which there is no fear of freezing, the controller 13 further energizes the solenoid coil 2 to increase the temperature of the solenoid coil 2.

以上のように、本実施例に係るソレノイドコイル２への通常時の通電制御では、燃料電池１１の起動後に、外気が低温で且つ燃料電池１１の水温も低温である場合において、トップフィード弁７内の可動子４と弁構成体３の再凍結を確実に防止することができる。   As described above, in the normal energization control to the solenoid coil 2 according to the present embodiment, after the fuel cell 11 is started, when the outside air is at a low temperature and the water temperature of the fuel cell 11 is also a low temperature, the top feed valve 7 The refreezing of the inner movable element 4 and the valve component 3 can be reliably prevented.

本発明の実施形態に係る気液分離システムの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the gas-liquid separation system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るトップフィード弁を拡大して示した図である。It is the figure which expanded and showed the top feed valve which concerns on embodiment of this invention. 可動子の底面の拡大図である。It is an enlarged view of the bottom face of a needle | mover. 可動子と弁構成体との摺動部の近傍を拡大して示した図である。It is the figure which expanded and showed the vicinity of the sliding part of a needle | mover and a valve structure. 本発明の実施例に係る燃料電池システムの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the fuel cell system based on the Example of this invention. 燃料電池の起動時におけるソレノイドコイルへの通電制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the electricity supply control to the solenoid coil at the time of starting of a fuel cell. 燃料電池の起動後におけるソレノイドコイルへの通電制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the electricity supply control to the solenoid coil after starting of a fuel cell.

符号の説明Explanation of symbols

１ 気液分離器
２ ソレノイドコイル
３ 弁構成体
４ 可動子
５ バネ
６ 排出流路
７ トップフィード弁
１０ 気液分離システム
１１ 燃料電池
１３ コントローラ
５０ 燃料電池システム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas-liquid separator 2 Solenoid coil 3 Valve structure 4 Movable element 5 Spring 6 Discharge flow path 7 Top feed valve 10 Gas-liquid separation system 11 Fuel cell 13 Controller 50 Fuel cell system

Claims (8)

気体と液体を分離する気液分離器と、
前記気液分離器に配設され、前記気液分離器が分離した流体を可動子の開閉によって外部に排出するトップフィード弁と、を備える気液分離システムであって、
前記トップフィード弁は、前記分離された流体の流路が重力方向に対して略垂直になるように配設されていることを特徴とする気液分離システム。 A gas-liquid separator that separates gas and liquid;
A gas-liquid separation system comprising: a top feed valve disposed in the gas-liquid separator and discharging fluid separated by the gas-liquid separator to the outside by opening and closing of a mover;
The gas-liquid separation system, wherein the top feed valve is disposed so that the flow path of the separated fluid is substantially perpendicular to the direction of gravity. 前記トップフィード弁は、前記可動子の周りに配設され、前記可動子と摺動する弁構成体を有し、
前記可動子及び前記弁構成体の少なくとも一方は、当該可動子と当該弁構成体の摺動部に、前記可動子が閉状態に移行していくときに前記摺動部に存在する流体を排出する方向に押し出す排出構造と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の気液分離システム。 The top feed valve has a valve structure disposed around the mover and sliding with the mover,
At least one of the mover and the valve component discharges the fluid present in the sliding part to the sliding part of the movable element and the valve component when the movable element moves to the closed state. The gas-liquid separation system according to claim 1, further comprising: a discharge structure that extrudes in a direction to perform the operation. 前記排出構造は、前記可動子及び前記弁構成体の少なくとも一方の前記摺動部に形成された凹部であることを特徴とする請求項２に記載の気液分離システム。 The gas-liquid separation system according to claim 2, wherein the discharge structure is a recess formed in the sliding portion of at least one of the mover and the valve component. 前記流体の温度に関連するパラメータを検出するパラメータ検出手段と、
前記流体の排出に関わらず、前記可動子を稼働する可動子稼動手段と、を備え、
前記可動子稼動手段は、前記パラメータ検出手段が検出したパラメータに対応する温度が所定温度以下である場合に、前記可動子を稼働することを特徴とする請求項２又は３に記載の気液分離システム。 Parameter detecting means for detecting a parameter related to the temperature of the fluid;
Mover operating means for operating the mover regardless of the discharge of the fluid, and
The gas-liquid separation according to claim 2 or 3, wherein the mover operating means operates the mover when a temperature corresponding to the parameter detected by the parameter detecting means is equal to or lower than a predetermined temperature. system. 前記可動子稼動手段は、前記可動子を稼働した時間が所定時間を超えた場合、前記可動子の稼働を停止することを特徴とする請求項４に記載の気液分離システム。 5. The gas-liquid separation system according to claim 4, wherein the mover operating unit stops the operation of the mover when a time during which the mover is operated exceeds a predetermined time. 前記分離された流体は、水であることを特徴とする請求項１及至５のいずれか一項に記載の気液分離システム。 The gas-liquid separation system according to any one of claims 1 to 5, wherein the separated fluid is water. 燃料電池システムに備えられていることを特徴とする請求項１及至６のいずれか一項に記載の気液分離システム。 The gas-liquid separation system according to any one of claims 1 to 6, wherein the gas-liquid separation system is provided in a fuel cell system. 前記燃料電池システムの停止前、及び／又は停止後に、前記可動子を所定時間稼動することを特徴とする請求項７に記載の気液分離システム。
The gas-liquid separation system according to claim 7, wherein the movable element is operated for a predetermined time before and / or after the fuel cell system is stopped.
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