JP2006153215A - Solenoid valve for fuel cell - Google Patents

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JP2004347455A
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Hiroto Omori
寛人 大森
Takahide Kato
隆秀 加藤
Yukinobu Hikichi
幸悦 引地
Katsuichi Murai
勝一 村井
Minoru Matsunaga
稔 松永
Shigehiro Takagi
成裕 高木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Keihin Corp
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Honda Motor Co Ltd
Keihin Corp
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    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve durability of a solenoid valve for a fuel cell discharging reaction gas and/or remaining water to outside and to facilitate replacement of a valve element in a fuel cell system. <P>SOLUTION: The solenoid valve for the fuel cell (discharge valve) 10 includes a movable member 30 displacing under excitation action of a solenoid part 26, and a valve element member 32 provided with a disk part 40 seated on/separated from a seating part 36 provided on a valve body 16 is connected to a tip part of a movable member 30 by a screw. The movable member 30 is made of magnetic metal and the valve element member 32 is made of, in an embodiment, material excellent in corrosion resistance such as stainless steel. A V-groove 96 is provided on a side circumference wall of the movable member 39 along an axial direction. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、例えば、燃料電池システムにおいて、燃料電池に供給される反応ガス及び/又は残留水を外部へと排出する燃料電池用電磁弁に関する。   The present invention relates to a solenoid valve for a fuel cell that discharges reaction gas and / or residual water supplied to the fuel cell to the outside, for example, in a fuel cell system.

固体高分子膜型燃料電池は、固体高分子電解質膜をアノードとカソードとで両側から挟み込んで形成されたセルが複数個積層されたスタックを備えている。このように構成されたスタックを運転するに際しては、前記セルの各アノードに燃料として水素が供給される一方、各カソードに酸化剤としてエアーが供給される。そして、アノードで触媒反応により発生した水素イオンが、固体高分子電解質膜を通過してカソードまで移動して、カソードで電気化学反応を起こして発電するようになっている。   A solid polymer membrane fuel cell includes a stack in which a plurality of cells formed by sandwiching a solid polymer electrolyte membrane between an anode and a cathode from both sides are stacked. When operating the stack thus configured, hydrogen is supplied as fuel to each anode of the cell, while air is supplied as oxidant to each cathode. Then, hydrogen ions generated by a catalytic reaction at the anode move through the solid polymer electrolyte membrane to the cathode and cause an electrochemical reaction at the cathode to generate power.

このスタックを含む燃料電池システムは、例えば、カソード側にエアーを供給するためのエアーコンプレッサ等を備え、さらに、このエアーの圧力を信号圧として、該エアーの圧力に応じた圧力でアノード側に水素を供給する圧力制御弁を備え、燃料電池のカソード側に対するアノード側の反応ガスの圧力を所定圧に調圧して所定の発電効率を確保するとともに、燃料電池に供給される反応ガスの流量を制御することで所定の出力が得られるように設定されている。   The fuel cell system including the stack includes, for example, an air compressor for supplying air to the cathode side, and further uses the air pressure as a signal pressure to supply hydrogen to the anode side at a pressure corresponding to the air pressure. A pressure control valve is provided to adjust the pressure of the reaction gas on the anode side relative to the cathode side of the fuel cell to a predetermined pressure to ensure a predetermined power generation efficiency and control the flow rate of the reaction gas supplied to the fuel cell By doing so, a predetermined output is set.

この技術に関連し、本出願人は、エアー排出口とエアー排出部とを接続するエアー排出用通路、又は、水素排出部と水素排出口との間の通路の適宜の位置に設けられ、反応ガス及び/又は残留水を排出するための燃料電池用排出弁を提案している(特許文献1参照)。   In connection with this technology, the present applicant is provided with an air discharge passage connecting the air discharge port and the air discharge portion or an appropriate position in the passage between the hydrogen discharge portion and the hydrogen discharge port. A fuel cell discharge valve for discharging gas and / or residual water has been proposed (see Patent Document 1).

特開2004−183681号公報JP 2004-183681 A

本発明は、前記提案に関連してなされたものであり、耐久性に優れるとともに製造歩留まりが良好であり、しかも、コストの低減を図ることが可能な燃料電池用電磁弁を提供することを目的とする。   The present invention has been made in connection with the above proposal, and an object thereof is to provide a solenoid valve for a fuel cell that is excellent in durability, has a good manufacturing yield, and can reduce costs. And

前記の目的を達成するために、本発明は、燃料電池における反応ガス及び/又は残留水を排出する燃料電池用電磁弁であって、
前記反応ガス及び/又は残留水が導入される導入ポートと、前記導入ポートから導入された反応ガス及び/又は残留水が排出される導出ポートとを有するバルブボディと、
前記バルブボディに連結されるハウジングの内部に設けられ、電流により励磁作用を伴うソレノイド部と、
一端部が前記ソレノイド部の内部に設けられる固定部材に対向するとともに、前記ソレノイド部の励磁作用下に前記固定部材に接近する方向又は前記固定部材から離間する方向に変位する可動部材と、
前記可動部材の他端部に連結されるとともに、前記可動部材が変位することに伴って弁座に対して着座又は離間する弁体部材と、
前記バルブボディと前記ソレノイド部との内部に配設されて前記可動部材が挿入され、前記弁体部材が前記弁座から離間する方向の変位を規制する係止部を有するガイド部材と、
を備えることを特徴とする。
To achieve the above object, the present invention provides a solenoid valve for a fuel cell that discharges a reaction gas and / or residual water in the fuel cell,
A valve body having an introduction port through which the reaction gas and / or residual water is introduced, and a lead-out port through which the reaction gas and / or residual water introduced from the introduction port is discharged;
A solenoid portion provided inside the housing connected to the valve body, and having an exciting action by an electric current;
One end portion faces a fixed member provided inside the solenoid portion, and a movable member that is displaced in a direction approaching the fixed member or a direction away from the fixed member under the excitation action of the solenoid portion,
A valve body member connected to the other end of the movable member and seated or separated from the valve seat as the movable member is displaced;
A guide member that is disposed inside the valve body and the solenoid part and has a locking part for restricting displacement in a direction in which the movable member is inserted and the valve body member is separated from the valve seat;
It is characterized by providing.

弁体は、通常、可動部材と同一部材として一体成形される。可動部材は、励磁によって変位可能とするべく磁性金属で構成されるので、必然的に、弁体も磁性金属で構成される。   The valve body is usually integrally formed as the same member as the movable member. Since the movable member is made of magnetic metal so as to be displaceable by excitation, the valve body is inevitably also made of magnetic metal.

これに対し、本発明においては、可動部材と弁体部材とが別部材として構成される。従って、弁体部材を安価な金属材で構成することができ、これによりコストを低廉化することができる。   On the other hand, in this invention, a movable member and a valve body member are comprised as a separate member. Therefore, the valve body member can be made of an inexpensive metal material, thereby reducing the cost.

また、弁体部材を、例えば、耐食性に優れる金属材から構成することにより、この燃料電池用電磁弁を燃料電池システムから残留水を排出する用途に用いた場合であっても、十分な耐久性を確保することができる。すなわち、燃料電池用電磁弁の寿命を長期化させることができる。   In addition, by configuring the valve body member from, for example, a metal material having excellent corrosion resistance, even when this fuel cell solenoid valve is used for the purpose of discharging residual water from the fuel cell system, sufficient durability is achieved. Can be secured. That is, the life of the fuel cell solenoid valve can be extended.

なお、このような金属材の好適な例としてはステンレス鋼が挙げられるが、特にこれに限定されるものではない。   In addition, although a stainless steel is mentioned as a suitable example of such a metal material, it is not specifically limited to this.

しかも、可動部材は、例えば、円柱体形状等の比較的単純な形状をなし、このため、複雑な形状の弁体部と同一部材として一体成形された従来からの可動部材に比してハンドリングが容易である。従って、例えば、可動部材の側周壁にフッ素コーティングを行う場合等、打痕や傷が発生することを回避することが容易となる。このため、燃料電池用電磁弁の製造歩留まりも向上する。   In addition, the movable member has a relatively simple shape, such as a cylindrical body, and is therefore handled more easily than a conventional movable member integrally formed as the same member as the valve body portion having a complicated shape. Easy. Therefore, for example, when the side peripheral wall of the movable member is coated with fluorine, it becomes easy to avoid the occurrence of dents and scratches. For this reason, the manufacturing yield of the fuel cell solenoid valve is also improved.

可動部材と弁体部材とは、ねじを介して連結することが好ましい。この場合、弁体部材に経年変化が生じて該弁体部材の交換が必要になった際、交換を容易に行うことができるからである。   The movable member and the valve body member are preferably connected via a screw. In this case, when the valve body member changes over time and the valve body member needs to be replaced, the replacement can be easily performed.

また、可動部材の側周壁に、該可動部材の軸線方向に沿って溝を設けることが好ましい。これにより、可動部材が固定部材に接近する方向に変位する際には、可動部材と固定部材の間のクリアランスに存在する流体が溝を介して迅速に導出される。その一方で、可動部材が固定部材から離間する方向に変位する際には、可動部材と固定部材の間のクリアランスに流体が溝を介して迅速に導入される。このため、可動部材の変位速度が大きくなり、結局、燃料電池用電磁弁の応答速度を大きくすることができる。   Moreover, it is preferable to provide a groove in the side wall of the movable member along the axial direction of the movable member. Thereby, when the movable member is displaced in the direction approaching the fixed member, the fluid existing in the clearance between the movable member and the fixed member is quickly led out through the groove. On the other hand, when the movable member is displaced in a direction away from the fixed member, the fluid is rapidly introduced into the clearance between the movable member and the fixed member via the groove. For this reason, the displacement speed of the movable member is increased, and eventually the response speed of the fuel cell solenoid valve can be increased.

本発明によれば、可動部材と弁体部材とが別部材として構成される。従って、弁体部材を、例えば、安価で耐食性に優れる金属材で構成することができ、これにより、十分な耐久性を示す燃料電池用電磁弁を低コストで得ることができる。   According to the present invention, the movable member and the valve body member are configured as separate members. Therefore, the valve body member can be made of, for example, a metal material that is inexpensive and excellent in corrosion resistance, and thus a fuel cell electromagnetic valve exhibiting sufficient durability can be obtained at low cost.

また、弁体部材が可動部材と別体であるので、弁体部材に経時変化が生じたとしても、該弁体部材のみを交換することができる。このため、ランニングコストも低廉化することができる。   Further, since the valve body member is separate from the movable member, even if the valve body member changes with time, only the valve body member can be replaced. For this reason, running cost can also be reduced.

しかも、可動部材と弁体部材とが別体であるので可動部材のハンドリングが容易であり、このため、例えば、可動部材の側周壁にフッ素コーティング等を行う場合、同一部材内に弁体部が設けられた可動部材に比して、打痕や傷が発生することを容易に回避することができる。このため、燃料電池用電磁弁の製造歩留まりも向上する。   In addition, since the movable member and the valve body member are separate, the movable member is easy to handle.For this reason, for example, when fluorine coating or the like is performed on the side peripheral wall of the movable member, the valve body portion is provided in the same member. As compared with the provided movable member, it is possible to easily avoid the occurrence of dents and scratches. For this reason, the manufacturing yield of the solenoid valve for fuel cells is also improved.

以下、本発明に係る燃料電池用電磁弁につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of a solenoid valve for a fuel cell according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1に、本実施の形態に係る燃料電池用電磁弁が組み込まれた燃料電池システム200を示す。なお、この燃料電池システム200は、例えば、自動車等の車両に搭載される。   FIG. 1 shows a fuel cell system 200 incorporating a fuel cell solenoid valve according to the present embodiment. The fuel cell system 200 is mounted on a vehicle such as an automobile.

燃料電池システム200は、例えば、高分子を素材としたイオン交換膜等からなる固体高分子電解質膜をアノードとカソードとで両側から挟み込むことによって形成されたセルが複数個積層されることによって設けられた燃料電池スタック202を含む。   The fuel cell system 200 is provided, for example, by stacking a plurality of cells formed by sandwiching a polymer electrolyte membrane made of an ion exchange membrane or the like made of a polymer from both sides between an anode and a cathode. A fuel cell stack 202.

前記セルの各カソードには、酸化剤として酸素を含むエアーが供給され、一方、各アノードには、燃料として水素が供給される。すなわち、カソード側には、酸化剤供給部204からのエアーが供給されるエアー供給口206と、該カソード内のエアーを外部に排出するためのエアー排出部208が接続されたエアー排出口210が設けられる。その一方で、アノード側には、燃料供給部212からの水素が供給される水素供給口214と、水素排出部216が接続された水素排出口218とが設けられる。なお、本実施の形態で用いられる反応ガスには、水素、エアー、余剰水素が含まれるものとする。   Each cathode of the cell is supplied with air containing oxygen as an oxidant, while each anode is supplied with hydrogen as a fuel. That is, on the cathode side, there is an air discharge port 210 to which an air supply port 206 for supplying air from the oxidant supply unit 204 and an air discharge unit 208 for discharging the air in the cathode to the outside are connected. Provided. On the other hand, a hydrogen supply port 214 to which hydrogen from the fuel supply unit 212 is supplied and a hydrogen discharge port 218 to which a hydrogen discharge unit 216 is connected are provided on the anode side. Note that the reaction gas used in this embodiment includes hydrogen, air, and surplus hydrogen.

エアー供給口206に接続されたエアー供給用通路219においては、前記酸化剤供給部204と、放熱部220と、カソード加湿部222とが上流側からこの順序で介装されている。   In the air supply passage 219 connected to the air supply port 206, the oxidant supply unit 204, the heat dissipation unit 220, and the cathode humidification unit 222 are interposed in this order from the upstream side.

酸化剤供給部204は、例えば、図示しないスーパーチャージャ(圧縮機)及びこれを駆動するモータ等から構成され、燃料電池スタック202で酸化剤ガスとして使用される酸素を含有するエアーを断熱圧縮して圧送する。この断熱圧縮の際にエアーが加熱される。このように加熱された圧縮エアーが、燃料電池スタック202の暖機に貢献する。   The oxidant supply unit 204 includes, for example, a supercharger (compressor) (not shown) and a motor that drives the oxidant, and adiabatically compresses air containing oxygen used as an oxidant gas in the fuel cell stack 202. Pump. Air is heated during this adiabatic compression. The compressed air thus heated contributes to warming up the fuel cell stack 202.

放熱部220は、例えば、図示しないインタークーラ等から構成される。酸化剤供給部204から供給されたエアーは、該放熱部220に設けられた流路に沿って流通する冷却水と熱交換することによって冷却される。すなわち、エアーは、所定温度に冷却された後、カソード加湿部222に導入される。   The heat radiating unit 220 is constituted by, for example, an intercooler (not shown). The air supplied from the oxidant supply unit 204 is cooled by exchanging heat with the cooling water flowing along the flow path provided in the heat dissipation unit 220. That is, the air is cooled to a predetermined temperature and then introduced into the cathode humidification unit 222.

カソード加湿部222は、例えば、水透過膜を備えて構成され、該水透過膜の一端面から他端面に水分を透過させることにより、放熱部220によって所定の温度に冷却されたエアーを所定の湿度に加湿して燃料電池スタック202のエアー供給口206へと供給する。加湿されたエアーは燃料電池スタック202に供給され、これに伴って該燃料電池スタック202の固体高分子電解質膜に水分が付与されることによって、該膜のイオン伝導度が一定値以上に確保される。   The cathode humidification unit 222 is configured to include, for example, a water permeable membrane, and allows air that has been cooled to a predetermined temperature by the heat radiating unit 220 to pass through a predetermined temperature by transmitting moisture from one end surface to the other end surface of the water permeable membrane. The humidity is humidified and supplied to the air supply port 206 of the fuel cell stack 202. The humidified air is supplied to the fuel cell stack 202, and as a result, moisture is applied to the solid polymer electrolyte membrane of the fuel cell stack 202, so that the ionic conductivity of the membrane is secured to a certain value or more. The

一方、前記水素供給口214に接続された水素供給通路223には、前記燃料供給部212と、圧力制御部224と、エゼクタ226と、アノード加湿部228とが上流側からこの順序で介装されている。また、水素排出口218には、循環用通路230を介して水素排出部216が接続される。   On the other hand, in the hydrogen supply passage 223 connected to the hydrogen supply port 214, the fuel supply unit 212, the pressure control unit 224, the ejector 226, and the anode humidification unit 228 are interposed in this order from the upstream side. ing. In addition, a hydrogen discharge portion 216 is connected to the hydrogen discharge port 218 via a circulation passage 230.

燃料供給部212は、例えば、燃料電池に対する燃料として水素を供給する図示しない水素ガスボンベからなり、燃料電池スタック202のアノード側に供給される水素が貯蔵される。   The fuel supply unit 212 includes, for example, a hydrogen gas cylinder (not shown) that supplies hydrogen as fuel for the fuel cell, and stores hydrogen supplied to the anode side of the fuel cell stack 202.

圧力制御部224は、例えば、空気式の比例圧力制御弁からなる。   The pressure control unit 224 includes, for example, a pneumatic proportional pressure control valve.

ここで、この圧力制御部224には、圧力制御用バイパス通路232を介してエアーが供給される。すなわち、前記酸化剤供給部204から供給されるエアーは、例えば、燃料電池スタック202の負荷や図示しないアクセルペダルの操作量等に応じて所定の圧力に設定されて燃料電池スタック202に導入される。これに伴い、水素の圧力を調整する必要が生じる。このため、圧力制御用バイパス通路232からのエアーの圧力をパイロット圧(信号圧)として、圧力制御部224の出口側圧力である二次側圧力を前記パイロット圧に対応した所定範囲の圧力に設定している。   Here, air is supplied to the pressure control unit 224 via the pressure control bypass passage 232. That is, the air supplied from the oxidant supply unit 204 is set to a predetermined pressure and introduced into the fuel cell stack 202 according to, for example, the load of the fuel cell stack 202 or the operation amount of an accelerator pedal (not shown). . Along with this, it is necessary to adjust the pressure of hydrogen. Therefore, the pressure of the air from the pressure control bypass passage 232 is set as a pilot pressure (signal pressure), and the secondary side pressure that is the outlet side pressure of the pressure control unit 224 is set to a pressure within a predetermined range corresponding to the pilot pressure. is doing.

なお、図1から諒解されるように、圧力制御部224には、放熱部220によって冷却されたエアーが供給される。   As understood from FIG. 1, the air cooled by the heat radiating unit 220 is supplied to the pressure control unit 224.

エゼクタ226は、図示しないノズル部とディフューザ部とから構成され、圧力制御部224から供給された水素は、ノズル部を通過する際に加速されてディフューザ部に向かって噴射される。ノズル部からディフューザ部に向かって水素が高速で流通する際、ノズル部とディフューザ部との間に設けられた副流室内で負圧が発生し、循環用通路230を介してアノード側の排出水素が吸引される。エゼクタ226で混合された水素及び排出水素はアノード加湿部228へと供給され、燃料電池スタック202から排出された排出水素は、エゼクタ226を介して循環するように設けられている。   The ejector 226 includes a nozzle unit and a diffuser unit (not shown), and the hydrogen supplied from the pressure control unit 224 is accelerated and injected toward the diffuser unit when passing through the nozzle unit. When hydrogen flows from the nozzle portion toward the diffuser portion at a high speed, a negative pressure is generated in the side flow chamber provided between the nozzle portion and the diffuser portion, and discharged hydrogen on the anode side through the circulation passage 230. Is sucked. Hydrogen and exhaust hydrogen mixed by the ejector 226 are supplied to the anode humidification unit 228, and the exhaust hydrogen discharged from the fuel cell stack 202 is provided to circulate through the ejector 226.

このように、燃料電池スタック202の水素排出口218から排出された未反応の排出水素は、循環用通路230を介してエゼクタ226に導入され、圧力制御部224から供給された水素と、燃料電池スタック202から排出された排出水素とが混合されて燃料電池スタック202に再び供給されるように設けられている。   As described above, the unreacted discharged hydrogen discharged from the hydrogen discharge port 218 of the fuel cell stack 202 is introduced into the ejector 226 through the circulation passage 230, and the hydrogen supplied from the pressure control unit 224 and the fuel cell. The exhaust hydrogen discharged from the stack 202 is mixed and supplied to the fuel cell stack 202 again.

アノード加湿部228は、例えば、水透過膜を備えて構成され、該水透過膜の一端面から他端面に水分を透過させることにより、エゼクタ226から導出された燃料を所定の湿度に加湿して燃料電池スタック202の水素供給口214へと供給している。すなわち、水素もエアー同様に加湿された状態で燃料電池スタック202に供給され、これにより、前記固体高分子電解質膜のイオン伝導度が一定値以上に確保される。   The anode humidifying unit 228 is configured to include, for example, a water permeable membrane, and permeates moisture from one end surface to the other end surface of the water permeable membrane to humidify the fuel derived from the ejector 226 to a predetermined humidity. This is supplied to the hydrogen supply port 214 of the fuel cell stack 202. That is, hydrogen is supplied to the fuel cell stack 202 in a humidified state like air, and thereby the ionic conductivity of the solid polymer electrolyte membrane is ensured to be a certain value or more.

水素排出口218には、例えば、図示しない排出制御弁を有する水素排出部216が循環用通路230を介して接続される。前記排出制御弁は、燃料電池スタック202の運転状態に応じて開閉動作が制御され、例えば、図示しない貯留タンクによって分離された排出ガス中の過剰な水分(主に液体水)等が車両外部に排出される。   For example, a hydrogen discharge portion 216 having a discharge control valve (not shown) is connected to the hydrogen discharge port 218 via a circulation passage 230. The discharge control valve is controlled to open and close in accordance with the operating state of the fuel cell stack 202. For example, excessive moisture (mainly liquid water) in the exhaust gas separated by a storage tank (not shown) is exposed to the outside of the vehicle. Discharged.

このように構成された燃料電池スタック202では、アノードで触媒反応により発生した水素イオンが、固体高分子電解質膜を通過してカソードまで移動し、カソードで酸素と電気化学反応を起こして発電するように設定されている。   In the fuel cell stack 202 configured as described above, hydrogen ions generated by a catalytic reaction at the anode move to the cathode through the solid polymer electrolyte membrane, and generate an electric power by causing an electrochemical reaction with oxygen at the cathode. Is set to

そして、本実施の形態に係る燃料電池用電磁弁は、以上のような構成の燃料電池システム200において、エアー排出口210とエアー排出部208とを接続するエアー排出用通路、及び/又は、水素排出部216と水素排出口218との間の通路の適宜の位置に接続され、反応ガス及び/又は残留水を排出する。勿論、エアー排出部208及び/又は水素排出部216に組み込んでもよい。   In the fuel cell system 200 configured as described above, the solenoid valve for a fuel cell according to the present embodiment includes an air discharge passage that connects the air discharge port 210 and the air discharge unit 208, and / or hydrogen. It is connected to an appropriate position in the passage between the discharge unit 216 and the hydrogen discharge port 218, and discharges the reaction gas and / or residual water. Of course, the air discharge unit 208 and / or the hydrogen discharge unit 216 may be incorporated.

本実施の形態に係る燃料電池用電磁弁(以下、排出弁ともいう)の概略全体縦断面図を図2に示す。この排出弁10は、導入ポート12及び導出ポート14が設けられたバルブボディ16と、該バルブボディ16の上部にガイド部材18、プレート部材20、カバー部材22を介して連結された断面略逆U字状のハウジング24と、該ハウジング24の内部に設けられたソレノイド部26と、このソレノイド部26の内部に設けられた固定部材28と、該固定部材28に対して接近又は離間するとともに前記ガイド部材18に変位自在に挿入された可動部材30と、該可動部材30の一端部に連結された弁体部材32とを有する。このうち、ガイド部材18は、後述するように、弁体部材32の変位量を規制する。   FIG. 2 shows a schematic overall vertical cross-sectional view of a fuel cell solenoid valve (hereinafter also referred to as a discharge valve) according to the present embodiment. The discharge valve 10 includes a valve body 16 provided with an introduction port 12 and a lead-out port 14, and a substantially inverted U-shaped cross section connected to the upper portion of the valve body 16 via a guide member 18, a plate member 20, and a cover member 22. A character-shaped housing 24, a solenoid portion 26 provided inside the housing 24, a fixing member 28 provided inside the solenoid portion 26, and approaching or separating from the fixing member 28 and the guide The movable member 30 is movably inserted into the member 18, and the valve body member 32 is connected to one end of the movable member 30. Among these, the guide member 18 regulates the amount of displacement of the valve body member 32 as will be described later.

バルブボディ16は金属製材料から形成され、上流側の前記導入ポート12から下流側の前記導出ポート14に至るまでの間に、これら導入ポート12と導出ポート14とを連通する連通室34と、弁座部36とが設けられている。カソード加湿部222又はアノード加湿部228(図1参照)のエアー供給用通路又は水素供給通路を通過した反応ガス及び/又は残留水は、導入ポート12から連通室34を経由して、導出ポート14から外部へと排出される。   The valve body 16 is made of a metal material, and communicates between the introduction port 12 and the lead-out port 14 between the introduction port 12 on the upstream side and the lead-out port 14 on the downstream side, A valve seat portion 36 is provided. The reaction gas and / or residual water that has passed through the air supply passage or the hydrogen supply passage of the cathode humidification section 222 or the anode humidification section 228 (see FIG. 1) passes from the introduction port 12 through the communication chamber 34 to the outlet port 14. Discharged from the outside.

導入ポート12は、バルブボディ16の側面に半径方向外方へ突出するように形成され、該導入ポート12の内部には、底部が連通室34側を臨むようにしてフィルタ38が装着されている。導入ポート12から導入される反応ガス及び/又は残留水に塵埃等が含まれていた場合、フィルタ38によって塵埃等が除去され、これにより、該塵埃等が排出弁10の連通室34に進入することが防止される。   The introduction port 12 is formed on the side surface of the valve body 16 so as to protrude outward in the radial direction, and a filter 38 is mounted inside the introduction port 12 so that the bottom portion faces the communication chamber 34 side. When dust or the like is contained in the reaction gas and / or residual water introduced from the introduction port 12, the dust or the like is removed by the filter 38, whereby the dust or the like enters the communication chamber 34 of the discharge valve 10. It is prevented.

導出ポート14は、前記導入ポート12に対して略180°離間する位置でバルブボディ16の側面に突出するように形成される。この導出ポート14には、例えば、継手部材を介してチューブ(いずれも図示せず)等が接続される。   The lead-out port 14 is formed so as to protrude from the side surface of the valve body 16 at a position spaced apart from the introduction port 12 by approximately 180 °. For example, a tube (not shown) or the like is connected to the lead-out port 14 via a joint member.

弁座部36は、連通室34の下面から上方に向かって所定長だけ突出するように形成されている。この弁座部36に対しては、後述するように、前記弁体部材32を構成する円盤部40が着座・離間する。   The valve seat portion 36 is formed so as to protrude upward from the lower surface of the communication chamber 34 by a predetermined length. As will be described later, the disc portion 40 constituting the valve body member 32 is seated and separated from the valve seat portion 36.

ガイド部材18は、バルブボディ16の上部に連結されたフランジ部42を有し、該フランジ部42の下端面には、ストッパ部(係止部)44とインロー部46が内周側からこの順序で設けられている。これらストッパ部44及びインロー部46は、所定間隔で互いに離間した円筒体であり、下方に向かって突出形成されている。   The guide member 18 has a flange portion 42 connected to the upper portion of the valve body 16, and a stopper portion (locking portion) 44 and an inlay portion 46 are arranged in this order from the inner peripheral side on the lower end surface of the flange portion 42. Is provided. The stopper portion 44 and the spigot portion 46 are cylindrical bodies that are separated from each other at a predetermined interval, and are formed to protrude downward.

ここで、ストッパ部44は、フランジ部42の下面側に下方に向かって延在するように形成され、弁体部材32が可動部材30とともにソレノイド部26の変位作用下に軸線方向に沿って上方へと変位した際、前記円盤部40の上面がストッパ部44の下端面に当接して係止され、変位終端位置となる。なお、ストッパ部44の軸線方向に沿う長さは、円盤部40の上面がストッパ部44の下面に当接した際、固定部材28の凹部48に挿入される可動部材30の突出部50が、該凹部48の天井面に接触しないように設定される。   Here, the stopper portion 44 is formed so as to extend downward on the lower surface side of the flange portion 42, and the valve body member 32 moves upward along the axial direction under the displacement action of the solenoid portion 26 together with the movable member 30. When the disc portion is displaced, the upper surface of the disk portion 40 comes into contact with and is locked against the lower end surface of the stopper portion 44, and becomes the displacement end position. The length of the stopper portion 44 along the axial direction is such that the protruding portion 50 of the movable member 30 inserted into the concave portion 48 of the fixed member 28 when the upper surface of the disk portion 40 contacts the lower surface of the stopper portion 44. It is set so as not to contact the ceiling surface of the recess 48.

インロー部46の外周径は、バルブボディ16の連通室34の内周径と略同一径となるように形成されている。このため、ガイド部材18をバルブボディ16の上部へと組み付ける際、インロー部46を連通室34の内周面に当接するように挿入することにより、ガイド部材18をバルブボディ16に対して容易に位置決めして組み付けることができる。また、ガイド部材18の内部に設けられる可動部材30とバルブボディ16の弁座部36との軸心を容易に一致させることができる。   The outer diameter of the spigot portion 46 is formed to be substantially the same as the inner diameter of the communication chamber 34 of the valve body 16. For this reason, when the guide member 18 is assembled to the upper portion of the valve body 16, the guide member 18 can be easily attached to the valve body 16 by inserting the spigot portion 46 so as to contact the inner peripheral surface of the communication chamber 34. Can be positioned and assembled. Further, the axis of the movable member 30 provided inside the guide member 18 and the valve seat portion 36 of the valve body 16 can be easily aligned.

このように構成されたストッパ部44とインロー部46との間には、前記ガイド部材18と、弁体部材32の円盤部40との間に介装されるコイルスプリング52の一端部が挟持されている。   One end portion of a coil spring 52 interposed between the guide member 18 and the disc portion 40 of the valve body member 32 is sandwiched between the stopper portion 44 and the spigot portion 46 thus configured. ing.

なお、バルブボディ16の上面には環状溝が設けられており、該環状溝にはシール部材54aが挿入されている。このシール部材54aにより、バルブボディ16とフランジ部42との間がシールされている。   An annular groove is provided on the upper surface of the valve body 16, and a seal member 54a is inserted into the annular groove. The seal member 54a provides a seal between the valve body 16 and the flange portion 42.

フランジ部42の上端面には、軸線方向に沿って薄板円筒状に延在するとともに、後述するボビン56の内部に挿入される比較的長尺なガイド部58が設けられている。このガイド部58は、前記ストッパ部44に比して若干小径に形成されている。   A relatively long guide portion 58 is provided on the upper end surface of the flange portion 42 and extends in a thin cylindrical shape along the axial direction, and is inserted into a bobbin 56 described later. The guide portion 58 is formed to have a slightly smaller diameter than the stopper portion 44.

このガイド部58の内部には、前記可動部材30が軸線方向に沿って変位する際にガイドするガイド孔60が形成されている。また、ガイド部58は、外周壁面がボビン56の内周面及びプレート部材20の貫通孔62に当接するように挿入されるとともに、先端部が固定部材28に設けられた大径部64の下端面に当接している。   A guide hole 60 for guiding the movable member 30 when the movable member 30 is displaced along the axial direction is formed in the guide portion 58. The guide portion 58 is inserted so that the outer peripheral wall surface is in contact with the inner peripheral surface of the bobbin 56 and the through hole 62 of the plate member 20, and the tip portion is below the large-diameter portion 64 provided in the fixing member 28. It is in contact with the end face.

また、プレート部材20の上面、ガイド部58が挿入されるカバー部材22の装着孔66、及びガイド部58の外周壁面によって囲繞される空間には、環状のシール部材54bが装着されている。このシール部材54bによって、ソレノイド部26の内部の気密が保持されている。   An annular seal member 54 b is mounted in the space surrounded by the upper surface of the plate member 20, the mounting hole 66 of the cover member 22 into which the guide portion 58 is inserted, and the outer peripheral wall surface of the guide portion 58. The sealing member 54b keeps the airtightness of the solenoid portion 26 inside.

プレート部材20は磁性金属製材料によって環状に形成され、ガイド部材18の上部に一体的に連結されている。そして、プレート部材20の略中央部には、軸線方向に沿って貫通した貫通孔62が形成され、該貫通孔62には、ガイド部材18のガイド部58が挿通されている。   The plate member 20 is formed in an annular shape from a magnetic metal material, and is integrally connected to the upper portion of the guide member 18. A through hole 62 penetrating along the axial direction is formed in a substantially central portion of the plate member 20, and the guide portion 58 of the guide member 18 is inserted into the through hole 62.

プレート部材20の上部に連結されたカバー部材22の側面には、ソレノイド部26に電流を供給するための図示しない電源に接続されるコネクタ部70が設けられている。前記コネクタ部70には、その内部に一端部が露呈するように金属材からなる端子72が設けられ、該端子72は、カバー部材22の内部を介してソレノイド部26のボビン56に接続されている。なお、この端子72は、図示しないリード線を介して前記電源に接続されている。   On the side surface of the cover member 22 connected to the upper portion of the plate member 20, a connector portion 70 connected to a power source (not shown) for supplying current to the solenoid portion 26 is provided. The connector portion 70 is provided with a terminal 72 made of a metal material so that one end portion is exposed inside the connector portion 70, and the terminal 72 is connected to the bobbin 56 of the solenoid portion 26 via the inside of the cover member 22. Yes. The terminal 72 is connected to the power source via a lead wire (not shown).

また、カバー部材22の上端面には、半径方向内側に突出した張出部74が形成され、該張出部74の上端面に形成された環状溝には、シール部材54cが装着されている。このシール部材54cにより、カバー部材22とハウジング24との間のシールがなされる。換言すれば、ハウジング24の内部の気密が保持される。   Further, a protruding portion 74 protruding radially inward is formed on the upper end surface of the cover member 22, and a seal member 54 c is attached to the annular groove formed on the upper end surface of the protruding portion 74. . The seal member 54c provides a seal between the cover member 22 and the housing 24. In other words, the airtightness inside the housing 24 is maintained.

ソレノイド部26は、その外周面にコイル76が巻回されるとともにカバー部材22の内周壁に当接するように環状に配設された前記ボビン56と、該ボビン56の内部を軸線方向に沿って変位自在に設けられる可動部材30と、前記ハウジング24の上部にキャップナット78を介して一体的に連結され、可動部材30と対向するように配設される固定部材28とを有する。   The solenoid portion 26 has a coil 76 wound around an outer peripheral surface thereof and an annularly disposed bobbin 56 so as to contact the inner peripheral wall of the cover member 22, and the inside of the bobbin 56 along the axial direction. The movable member 30 is provided so as to be displaceable, and the fixed member 28 is integrally connected to the upper portion of the housing 24 via a cap nut 78 and is disposed so as to face the movable member 30.

ボビン56の下端部及び上端部には、それぞれ、半径方向外方へと拡径するように第1拡径部80及び第2拡径部82が形成されている。   A first enlarged-diameter portion 80 and a second enlarged-diameter portion 82 are formed at the lower end portion and the upper end portion of the bobbin 56 so as to increase the diameter outward in the radial direction, respectively.

第1拡径部80には環状溝84が設けられており、該環状溝84には、カバー部材22の下端面に設けられた凸部86が係合されている。一方、第2拡径部82の上端面は、前記張出部74の下端面に当接している。すなわち、カバー部材22の内部においては、コイル76が巻回されたボビン56が一体的に係合されており、これによりボビン56全体がカバー部材22によって囲繞されている状態にある。   An annular groove 84 is provided in the first enlarged diameter portion 80, and a convex portion 86 provided on the lower end surface of the cover member 22 is engaged with the annular groove 84. On the other hand, the upper end surface of the second enlarged diameter portion 82 is in contact with the lower end surface of the overhang portion 74. That is, inside the cover member 22, the bobbin 56 around which the coil 76 is wound is integrally engaged, whereby the entire bobbin 56 is surrounded by the cover member 22.

ボビン56の略中央部には、軸線方向に沿って貫通した挿入孔88が形成されている。この挿入孔88には、その上部に前記固定部材28が挿入されるとともに、下部にガイド部材18のガイド部58が挿入される。上記したように、ガイド部58の先端部は、固定部材28に設けられた大径部64の下端面に当接している。   An insertion hole 88 penetrating along the axial direction is formed in a substantially central portion of the bobbin 56. The fixing member 28 is inserted into the insertion hole 88 at the upper portion thereof, and the guide portion 58 of the guide member 18 is inserted into the lower portion thereof. As described above, the distal end portion of the guide portion 58 is in contact with the lower end surface of the large diameter portion 64 provided in the fixing member 28.

固定部材28は、磁性金属製材料によって円筒状に形成されており、上部の略中央部には、ねじ部90が上方に向かって突出するように形成されている。ハウジング24の上方略中央部に設けられた孔部92に挿通されるとともに突出したこのねじ部90の上方には、ワッシャ94を介して前記キャップナット78が螺合される。これにより、固定部材28がハウジング24に対して一体的に連結される。   The fixing member 28 is formed in a cylindrical shape from a magnetic metal material, and a threaded portion 90 is formed so as to protrude upward at a substantially central portion of the upper portion. The cap nut 78 is screwed through a washer 94 above the threaded portion 90 that is inserted into and protrudes through a hole 92 provided in the substantially central portion above the housing 24. As a result, the fixing member 28 is integrally connected to the housing 24.

また、固定部材28の下面の略中央部には、上方に向かって所定深さだけ陥没した凹部48が形成されている。   In addition, a concave portion 48 that is depressed upward by a predetermined depth is formed in a substantially central portion of the lower surface of the fixing member 28.

可動部材30は略円柱体形状であり、側周壁には、軸線方向に沿って2本のV溝96が互いに180°離間する位置に設けられている。該V溝96が存在することにより、可動部材30と固定部材28の間のクリアランスと、連通室34とが連通する。   The movable member 30 has a substantially cylindrical shape, and two V grooves 96 are provided on the side peripheral wall at positions spaced apart from each other by 180 ° along the axial direction. Due to the presence of the V-groove 96, the clearance between the movable member 30 and the fixed member 28 and the communication chamber 34 communicate with each other.

この可動部材30も、固定部材28と同様に磁性金属製材料によって形成されており、ガイド部58の内部を変位自在である。なお、この可動部材30において、固定部材28側を臨む上端面略中央部には、突出部50が突出形成されている。   The movable member 30 is also made of a magnetic metal material like the fixed member 28 and can be displaced within the guide portion 58. In the movable member 30, a protruding portion 50 is formed to protrude from the substantially central portion of the upper end surface facing the fixed member 28 side.

この突出部50は、可動部材30の本体に比して若干小径に形成されるとともに、可動部材30が上方へ変位した際、固定部材28の凹部48に挿入される。なお、突出部50の軸線方向に沿った高さは、凹部48の軸線方向に沿った深さと略同等もしくは若干小さい程度に設定されている。   The protruding portion 50 is formed to have a slightly smaller diameter than the main body of the movable member 30 and is inserted into the concave portion 48 of the fixed member 28 when the movable member 30 is displaced upward. The height along the axial direction of the protrusion 50 is set to be approximately equal to or slightly smaller than the depth along the axial direction of the recess 48.

また、可動部材30の下端部側には小径部100が設けられており、この小径部100の先端面(可動部材30の下端面)からプレート部材20の軸線方向略中央に至るまで、ねじ孔102が設けられている。   Further, a small diameter portion 100 is provided on the lower end portion side of the movable member 30, and the screw hole extends from the distal end surface of this small diameter portion 100 (the lower end surface of the movable member 30) to the approximate center in the axial direction of the plate member 20. 102 is provided.

弁体部材32は、可動部材30に比して小径のシャフト部104を有し、該シャフト部104には、ねじ部106が形成されている。このねじ部106が前記ねじ孔102に螺合されることにより、弁体部材32が可動部材30に連結されている。   The valve body member 32 has a shaft portion 104 having a smaller diameter than the movable member 30, and a screw portion 106 is formed on the shaft portion 104. The valve body member 32 is connected to the movable member 30 by screwing the screw portion 106 into the screw hole 102.

また、弁体部材32は、シャフト部104の下部から下方に向かって徐々に拡径するテーパ部108を有し、前記円盤部40は、該テーパ部108の先端(図2における下端)に形成されている。上記したように、この円盤部40の下端面が、弁座部36に対して着座又は離間する。なお、円盤部40は、連通室34の内周面との間に所定のクリアランスが生じた状態で該連通室34に挿入されている。   Further, the valve body member 32 has a tapered portion 108 that gradually increases in diameter from the lower portion of the shaft portion 104 downward, and the disk portion 40 is formed at the tip (lower end in FIG. 2) of the tapered portion 108. Has been. As described above, the lower end surface of the disk portion 40 is seated or separated from the valve seat portion 36. The disk portion 40 is inserted into the communication chamber 34 with a predetermined clearance between the disk portion 40 and the inner peripheral surface of the communication chamber 34.

また、円盤部40の上端面には、上方に向かって所定長だけ突出したばね受部110が形成されている。   Further, the upper end surface of the disk part 40 is formed with a spring receiving part 110 protruding upward by a predetermined length.

このように構成される弁体部材32は、例えば、ステンレス鋼等の安価で耐食性に優れる金属材から作製されている。   The valve body member 32 configured as described above is made of a metal material that is inexpensive and excellent in corrosion resistance, such as stainless steel.

円盤部40の下面には、該下面から所定深さだけ窪んだ環状の第1装着溝112が設けられており、該第1装着溝112には、弾性部材からなる第1シート114が装着される。円盤部40の上面にも同様に、該上面から所定深さだけ窪んだ環状の第2装着溝116が設けられ、この第2装着溝116に弾性部材からなる第2シート118が装着される。これら第1シート114及び第2シート118の好適な材質としては、ゴムが例示される。   An annular first mounting groove 112 that is recessed from the lower surface by a predetermined depth is provided on the lower surface of the disk portion 40, and a first sheet 114 made of an elastic member is mounted on the first mounting groove 112. The Similarly, an annular second mounting groove 116 that is recessed from the upper surface by a predetermined depth is provided on the upper surface of the disk portion 40, and a second sheet 118 made of an elastic member is mounted in the second mounting groove 116. A suitable material for the first sheet 114 and the second sheet 118 is exemplified by rubber.

第1シート114は、円盤部40が弁座部36に着座した際に該弁座部36に当接する位置に装着され、一方、第2シート118は円盤部40が上方に変位して上端面がストッパ部44に当接した際に、前記ストッパ部44の先端面に当接する位置に装着されている。   The first seat 114 is mounted at a position where it comes into contact with the valve seat portion 36 when the disc portion 40 is seated on the valve seat portion 36, while the second seat 118 is displaced from the upper end surface when the disc portion 40 is displaced upward. Is mounted at a position where it comes into contact with the front end surface of the stopper portion 44 when it comes into contact with the stopper portion 44.

第1装着溝112及び第2装着溝116は、円盤部40の内部に軸線方向に沿って形成される連通孔120を介して連通している。そして、第1シート114及び第2シート118は、連通孔120の内部に装填される弾性材料からなる連結シート122によって一体的に連結されている。すなわち、第1シート114及び第2シート118は、第1装着溝112及び第2装着溝116に弾性材料を充填して固化させることにより形成されている。その際、例えば、第1装着溝112に弾性材料を充填することによって、該弾性材料が連通孔120を介して第2装着溝116にも充填される。このため、第1シート114、連結シート122、及び第2シート118を容易に一体成形して簡便且つ効率的に装着することができる。   The first mounting groove 112 and the second mounting groove 116 communicate with each other through a communication hole 120 formed in the disk portion 40 along the axial direction. And the 1st sheet | seat 114 and the 2nd sheet | seat 118 are integrally connected by the connection sheet | seat 122 which consists of an elastic material with which the inside of the communicating hole 120 is loaded. That is, the first sheet 114 and the second sheet 118 are formed by filling the first mounting groove 112 and the second mounting groove 116 with an elastic material and solidifying them. At this time, for example, by filling the first mounting groove 112 with an elastic material, the elastic material is also filled into the second mounting groove 116 through the communication hole 120. For this reason, the 1st sheet | seat 114, the connection sheet | seat 122, and the 2nd sheet | seat 118 can be easily integrally formed, and can be mounted | worn simply and efficiently.

また、この一体形成により、第1シート114及び第2シート118がそれぞれ第1装着溝112及び第2装着溝116から脱落することが防止される。   In addition, the integral formation prevents the first sheet 114 and the second sheet 118 from dropping from the first mounting groove 112 and the second mounting groove 116, respectively.

円盤部40の上端面とガイド部材18のフランジ部42の下端面との間に介装された前記コイルスプリング52は、その弾発力によって弁体部材32を弁座部36に着座させる方向に付勢している。なお、コイルスプリング52は、ガイド部材18のストッパ部44の外周面によって軸線方向に沿ってガイドされている。このため、コイルスプリング52は、ストッパ部44によって確実にガイドされながら、換言すれば、位置ずれを起こすことなく、軸線方向に沿って伸縮する。   The coil spring 52 interposed between the upper end surface of the disc portion 40 and the lower end surface of the flange portion 42 of the guide member 18 is in a direction in which the valve body member 32 is seated on the valve seat portion 36 by its elastic force. Energized. The coil spring 52 is guided along the axial direction by the outer peripheral surface of the stopper portion 44 of the guide member 18. For this reason, the coil spring 52 is expanded and contracted along the axial direction without causing positional displacement while being reliably guided by the stopper portion 44.

また、コイルスプリング52は、一端部がストッパ部44とインロー部46との間に挟持されることにより、フランジ部42の下端面から脱落することが防止されている。その一方で、他端部が円盤部40の上端面に設けられたばね受部110に堰止されており、これにより、コイルスプリング52が円盤部40から脱落することが防止される。   The coil spring 52 is prevented from falling off from the lower end surface of the flange portion 42 by having one end portion sandwiched between the stopper portion 44 and the spigot portion 46. On the other hand, the other end portion is blocked by a spring receiving portion 110 provided on the upper end surface of the disc portion 40, thereby preventing the coil spring 52 from falling off the disc portion 40.

ハウジング24は、磁性金属製材料により形成され、カバー部材22を上部から囲繞するように装着されている。   The housing 24 is made of a magnetic metal material and is mounted so as to surround the cover member 22 from above.

本発明の実施の形態に係る燃料電池用電磁弁(排出弁)10は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その動作並びに作用効果について説明する。   The fuel cell solenoid valve (discharge valve) 10 according to the embodiment of the present invention is basically configured as described above. Next, the operation and effects thereof will be described.

図1に示される燃料電池システム200において、排出弁10は、エアー排出口210とエアー排出部208とを接続するエアー排出用通路、又は水素排出口218と水素排出部216との間の通路の適宜の位置に設けられ、排出弁10の導入ポート12(図2参照)には、前記エアー排出用通路又は前記通路に接続されている。そして、導出ポート14(図2参照)には、図示しないチューブ等が接続されている。   In the fuel cell system 200 shown in FIG. 1, the discharge valve 10 is an air discharge passage connecting the air discharge port 210 and the air discharge portion 208 or a passage between the hydrogen discharge port 218 and the hydrogen discharge portion 216. Provided at an appropriate position, the introduction port 12 (see FIG. 2) of the discharge valve 10 is connected to the air discharge passage or the passage. And the tube etc. which are not shown in figure are connected to the derivation | leading-out port 14 (refer FIG. 2).

図2は、コイル76に対して電流を供給していない状態、すなわち、非励磁状態にあり、可動部材30の先端部に連結された弁体部材32の円盤部40(第1シート114)が弁座部36に着座して導入ポート12と導出ポート14との連通が遮断された弁閉状態を示している。   FIG. 2 shows a state in which no current is supplied to the coil 76, that is, a non-excited state, and the disc portion 40 (first sheet 114) of the valve body member 32 connected to the distal end portion of the movable member 30. A valve closed state is shown in which the communication between the introduction port 12 and the outlet port 14 is blocked by being seated on the valve seat portion 36.

このようなオフ状態において、図示しない電源を付勢してコネクタ部70の端子72を介してコイル76に通電することにより該コイル76が励磁され、その励磁作用下に磁束がコイル76から可動部材30へと向かい、再びコイル76へと復帰して周回するように発生する。   In such an off state, a power source (not shown) is energized to energize the coil 76 through the terminal 72 of the connector unit 70, thereby exciting the coil 76, and the magnetic flux is moved from the coil 76 to the movable member under the excitation action. It is generated so that it goes to 30 and returns to the coil 76 again to circulate.

これにより、可動部材30がコイルスプリング52の弾発力に抗して軸線方向に沿って上方へと変位し、これに伴い、該可動部材30の先端部に連結された弁体部材32も上方に変位して、最終的に、弁体部材32を構成する円盤部40(第1シート114)が弁座部36から離間する。   As a result, the movable member 30 is displaced upward along the axial direction against the elastic force of the coil spring 52, and accordingly, the valve body member 32 connected to the distal end portion of the movable member 30 is also upward. Finally, the disc part 40 (first seat 114) constituting the valve body member 32 is separated from the valve seat part 36.

そして、円盤部40に装着された第2シート118がガイド部材18のストッパ部44に当接して変位終端位置となる。なお、この際、弾性材料からなる第2シート118によって円盤部40が変位終端位置まで変位した際の当接が緩和されるとともに、その当接音が低減される。   Then, the second sheet 118 mounted on the disk portion 40 comes into contact with the stopper portion 44 of the guide member 18 and reaches the displacement end position. At this time, the contact when the disk portion 40 is displaced to the displacement end position is relieved by the second sheet 118 made of an elastic material, and the contact sound is reduced.

同時に、可動部材30の突出部50が固定部材28の凹部48に挿入される。   At the same time, the protrusion 50 of the movable member 30 is inserted into the recess 48 of the fixed member 28.

このようにして円盤部40が弁座部36から離間することにより、排出弁10が弁開状態となる。これに伴って反応ガス及び/又は残留水が導入ポート12から導入され、円盤部40と連通室34の内周面との間のクリアランスを介してバルブボディ16の内部に進入し、導出ポート14を介して外部へと排出される。   Thus, when the disc part 40 is separated from the valve seat part 36, the discharge valve 10 will be in a valve open state. Along with this, the reaction gas and / or residual water is introduced from the introduction port 12 and enters the inside of the valve body 16 through the clearance between the disk portion 40 and the inner peripheral surface of the communication chamber 34, and the outlet port 14. It is discharged to the outside through.

反応ガス及び/又は残留水の外部への排出を停止する場合には、図示しない電源からコイル76への通電を停止することにより、該コイル76を非励磁状態とする。これにより可動部材30に付勢されていた上方への変位力が喪失し、同時に、可動部材30がコイルスプリング52によって下方へと弾発付勢され、弁体部材32の円盤部40における第2シート118がストッパ部44の下端面から離間する。その結果、円盤部40が弁座部36に着座して導入ポート12と導出ポート14との連通が遮断される。すなわち、図2に示す状態に戻る。   When stopping the discharge of the reaction gas and / or residual water to the outside, the coil 76 is brought into a non-excited state by stopping energization of the coil 76 from a power source (not shown). As a result, the upward displacement force urged by the movable member 30 is lost, and at the same time, the movable member 30 is elastically urged downward by the coil spring 52, and the second part of the disc part 40 of the valve body member 32. The sheet 118 is separated from the lower end surface of the stopper portion 44. As a result, the disc part 40 is seated on the valve seat part 36 and the communication between the introduction port 12 and the outlet port 14 is blocked. That is, the state returns to the state shown in FIG.

この際、円盤部40の第1装着溝112に装着された第1シート114が弁座部36の上面に密着し、これにより、連通室34の気密が一層確実に保持される。   At this time, the first seat 114 mounted in the first mounting groove 112 of the disk portion 40 is in close contact with the upper surface of the valve seat portion 36, and thereby the airtightness of the communication chamber 34 is more reliably maintained.

以上により、エアー供給用通路又は水素供給通路からの反応ガス及び/又は残留水の排出弁10を介しての排出が停止される。   Thus, the discharge of the reaction gas and / or the residual water from the air supply passage or the hydrogen supply passage through the discharge valve 10 is stopped.

可動部材30及び弁体部材32が上方に変位する間、固定部材28と可動部材30の間のクリアランスに存在する流体は、可動部材30の側周壁に設けられたV溝96を介して連通室34へと速やかに流通する。このため、流体が固定部材28と可動部材30との間のクリアランスに滞留することがなく、従って、滞留した気体によって可動部材30が押圧されて変位が抑制されることもない。   While the movable member 30 and the valve body member 32 are displaced upward, the fluid existing in the clearance between the fixed member 28 and the movable member 30 communicates with the communication chamber via the V groove 96 provided on the side peripheral wall of the movable member 30. 34 quickly distributed. For this reason, the fluid does not stay in the clearance between the fixed member 28 and the movable member 30, and therefore, the movable member 30 is not pressed by the staying gas and the displacement is not suppressed.

一方、可動部材30及び弁体部材32が下方に変位する間、固定部材28と可動部材30の間のクリアランスには、連通室34から、可動部材30の側周壁に設けられたV溝96を介して流体が速やかに流通する。このため、可動部材30及び弁体部材32は、前記クリアランスに導入された流体に押圧されて下方に迅速に変位する。   On the other hand, while the movable member 30 and the valve body member 32 are displaced downward, the clearance between the fixed member 28 and the movable member 30 is provided with a V groove 96 provided on the side peripheral wall of the movable member 30 from the communication chamber 34. Through the fluid quickly. For this reason, the movable member 30 and the valve body member 32 are pressed by the fluid introduced into the clearance and rapidly displaced downward.

すなわち、可動部材30の側周壁にV溝96を設けることによって可動部材30及び弁体部材32の変位、ひいては弁体部材32の円盤部40の弁座部36への着座・離間が迅速に行われる。結局、排出弁10の応答速度を向上させることができる。   That is, by providing the V-groove 96 in the side peripheral wall of the movable member 30, the displacement of the movable member 30 and the valve body member 32, and consequently the seating / separation of the disc portion 40 of the valve body member 32 with respect to the valve seat portion 36 can be performed quickly. Is called. As a result, the response speed of the discharge valve 10 can be improved.

ここで、本実施の形態においては、弁体部材32を可動部材30と別部材とするとともに、該弁体部材32を、例えば、ステンレス鋼等の耐食性に優れた材質で構成するようにしている。従って、排出弁10が上記のように動作することに伴い、該排出弁10の内部に湿潤反応ガスや残留水が通過しても、弁体部材32が腐食することが著しく抑制される。このため、排出弁10の耐久性が向上し、寿命が長期化する。   Here, in the present embodiment, the valve body member 32 is a separate member from the movable member 30, and the valve body member 32 is made of a material having excellent corrosion resistance such as stainless steel, for example. . Therefore, as the discharge valve 10 operates as described above, even if wet reaction gas or residual water passes through the discharge valve 10, the valve body member 32 is remarkably suppressed from corroding. For this reason, the durability of the discharge valve 10 is improved and the life is prolonged.

また、弁体部材32を安価なステンレス鋼等で構成することができるので、コスト的に有利である。   Moreover, since the valve body member 32 can be comprised with cheap stainless steel etc., it is advantageous in cost.

さらに、長期間にわたる運転によって弁体部材32が経年変化し、交換が必要となった場合であっても、ねじを介して弁体部材32と可動部材30とを連結しているので、交換を著しく容易に行うことができる。しかも、弁体部材32のみを交換すればよいので、弁体部が一体成形された可動部材を交換する場合に比して、排出弁10のランニングコストが低廉化する。   Furthermore, even if the valve body member 32 has changed over time due to operation over a long period of time and needs to be replaced, the valve body member 32 and the movable member 30 are connected via screws, so replacement is necessary. It can be done very easily. In addition, since only the valve body member 32 needs to be replaced, the running cost of the discharge valve 10 is reduced as compared with the case where the movable member in which the valve body portion is integrally formed is replaced.

その上、この場合、可動部材30は、比較的単純な円柱体形状であり、このため、弁体部材32と同様の複雑な形状の弁体部と同一部材である従来からの可動部材に比してハンドリングが著しく容易となる。従って、例えば、可動部材30の側周壁にフッ素コーティングを行う場合等において、可動部材30に打痕や傷が発生することを容易に回避することができる。   In addition, in this case, the movable member 30 has a relatively simple cylindrical body shape. Therefore, compared to a conventional movable member that is the same member as the valve body portion having a complicated shape similar to the valve body member 32. Thus, handling becomes extremely easy. Therefore, for example, when a fluorine coating is applied to the side peripheral wall of the movable member 30, it is possible to easily avoid a dent or a scratch on the movable member 30.

また、本実施の形態では、ストッパ部44、インロー部46、フランジ部42及びガイド部58をガイド部材18、すなわち、同一部材として一体的に形成しているため、それぞれを別体に設けた場合と比較して部品点数を削減することができるとともに、ガイド部材18をカバー部材22、バルブボディ16及びプレート部材20の内部に組み付ける際の組み付け作業性を向上させることができ、それに伴って組み付け作業工数を低減することができる。   In the present embodiment, since the stopper portion 44, the spigot portion 46, the flange portion 42, and the guide portion 58 are integrally formed as the guide member 18, that is, the same member, each is provided separately. The number of parts can be reduced as compared with the guide member 18, and the assembly workability when the guide member 18 is assembled into the cover member 22, the valve body 16 and the plate member 20 can be improved. Man-hours can be reduced.

そして、弁体部材32の円盤部40の上端面とガイド部材18のフランジ部42との間にコイルスプリング52を介装し、該コイルスプリング52の内周側をストッパ部44の外周面に当接するように配設することにより、このストッパ部44がコイルスプリング52をガイドする役割を営む。このため、別個にコイルスプリング52をガイドする部材を設ける必要がないので、部品点数が増大することもない。   A coil spring 52 is interposed between the upper end surface of the disc portion 40 of the valve body member 32 and the flange portion 42 of the guide member 18, and the inner peripheral side of the coil spring 52 is brought into contact with the outer peripheral surface of the stopper portion 44. The stopper portion 44 serves to guide the coil spring 52 by being disposed so as to contact. For this reason, there is no need to separately provide a member for guiding the coil spring 52, so that the number of parts does not increase.

さらにまた、ガイド部材18のフランジ部42の下端面にインロー部46を一体的に設け、その外周面をバルブボディ16の内部に形成される連通室34の内周面に当接するように挿入することにより、バルブボディ16に対するガイド部材18の位置決めを確実に行うことができる。そのため、ガイド部材18の内部を軸線方向に沿って変位する可動部材30の軸心と、バルブボディ16において円盤部40に対向する位置に形成される弁座部36の軸心とを容易に一致させて組み付け精度を向上させることができる。従って、組み付け作業性を向上させることができ、それに伴って組み付け作業工数を低減することができる。しかも、このインロー部46もガイド部材18に一体的に設けられているので、部品点数を一層削減することができる。   Furthermore, an inlay portion 46 is integrally provided on the lower end surface of the flange portion 42 of the guide member 18, and the outer peripheral surface thereof is inserted so as to contact the inner peripheral surface of the communication chamber 34 formed inside the valve body 16. Accordingly, the guide member 18 can be reliably positioned with respect to the valve body 16. Therefore, the axis of the movable member 30 that is displaced along the axial direction in the guide member 18 and the axis of the valve seat portion 36 formed at a position facing the disc portion 40 in the valve body 16 are easily matched. As a result, the assembly accuracy can be improved. Therefore, the assembly workability can be improved, and the number of assembly work steps can be reduced accordingly. In addition, since the spigot part 46 is also provided integrally with the guide member 18, the number of parts can be further reduced.

また、ガイド部材18のフランジ部42の上部に、ボビン56の内部に挿入される円筒状のガイド部58が形成され、その内部のガイド孔60に可動部材30を変位自在に挿入している。このため、ガイド孔60で可動部材30が軸線方向に沿ってガイドされるので、可動部材30の変位を確実に軸線方向とすることができる。   Further, a cylindrical guide portion 58 to be inserted into the bobbin 56 is formed on the upper portion of the flange portion 42 of the guide member 18, and the movable member 30 is inserted into the guide hole 60 inside the guide member 60 so as to be displaceable. For this reason, since the movable member 30 is guided along the axial direction by the guide hole 60, the displacement of the movable member 30 can be reliably set in the axial direction.

なお、上記した実施の形態においては、可動部材30の側周壁にV溝96を設けるようにしているが、溝の形状は特にこれに限定されないことはいうまでもない。   In the above-described embodiment, the V-groove 96 is provided on the side peripheral wall of the movable member 30, but it goes without saying that the shape of the groove is not particularly limited thereto.

また、V溝96等の溝の本数も2本に限定されるものではなく、1本であってもよいし、3本以上であってもよい。   Further, the number of grooves such as the V groove 96 is not limited to two, and may be one or three or more.

本実施の形態に係る排出弁(燃料電池用電磁弁)が組み込まれる燃料電池システムの構成図である。1 is a configuration diagram of a fuel cell system in which a discharge valve (a solenoid valve for a fuel cell) according to the present embodiment is incorporated. 本実施の形態に係る排出弁(弁閉状態)を示す概略全体縦断面図である。It is a schematic whole longitudinal cross-sectional view which shows the discharge valve (valve closed state) which concerns on this Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10…燃料電池用電磁弁(排出弁) 12…導入ポート
14…導出ポート 16…バルブボディ
18…ガイド部材 20…プレート部材
22…カバー部材 24…ハウジング
26…ソレノイド部 28…固定部材
30…可動部材 32…弁体部材
34…連通室 36…弁座部
40…円盤部 42…フランジ部
44…ストッパ部(係止部) 46…インロー部
52…コイルスプリング 56…ボビン
58…ガイド部 70…コネクタ部
72…端子 76…コイル
96…V溝 98…緩衝材
102…ねじ孔 106…ねじ部
114、118、122…シート
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel cell solenoid valve (discharge valve) 12 ... Introducing port 14 ... Deriving port 16 ... Valve body 18 ... Guide member 20 ... Plate member 22 ... Cover member 24 ... Housing 26 ... Solenoid part 28 ... Fixed member 30 ... Movable member 32 ... Valve body member 34 ... Communication chamber 36 ... Valve seat part 40 ... Disk part 42 ... Flange part 44 ... Stopper part (locking part) 46 ... Inlay part 52 ... Coil spring 56 ... Bobbin 58 ... Guide part 70 ... Connector part 72 ... Terminal 76 ... Coil 96 ... V groove 98 ... Buffer material 102 ... Screw hole 106 ... Screw part 114, 118, 122 ... Sheet

Claims (3)

燃料電池における反応ガス及び/又は残留水を排出する燃料電池用電磁弁であって、
前記反応ガス及び/又は残留水が導入される導入ポートと、前記導入ポートから導入された反応ガス及び/又は残留水が排出される導出ポートとを有するバルブボディと、
前記バルブボディに連結されるハウジングの内部に設けられ、電流により励磁作用を伴うソレノイド部と、
一端部が前記ソレノイド部の内部に設けられる固定部材に対向するとともに、前記ソレノイド部の励磁作用下に前記固定部材に接近する方向又は前記固定部材から離間する方向に変位する可動部材と、
前記可動部材の他端部に連結されるとともに、前記可動部材が変位することに伴って弁座に対して着座又は離間する弁体部材と、
前記バルブボディと前記ソレノイド部との内部に配設されて前記可動部材が挿入され、前記弁体部材が前記弁座から離間する方向の変位を規制する係止部を有するガイド部材と、
を備えることを特徴とする燃料電池用電磁弁。
A fuel cell solenoid valve for discharging a reaction gas and / or residual water in a fuel cell,
A valve body having an introduction port through which the reaction gas and / or residual water is introduced, and a lead-out port through which the reaction gas and / or residual water introduced from the introduction port is discharged;
A solenoid portion provided inside the housing connected to the valve body, and having an exciting action by an electric current;
One end portion faces a fixed member provided inside the solenoid portion, and a movable member that is displaced in a direction approaching the fixed member or a direction away from the fixed member under the excitation action of the solenoid portion,
A valve body member connected to the other end of the movable member and seated or separated from the valve seat as the movable member is displaced;
A guide member that is disposed inside the valve body and the solenoid part and has a locking part for restricting displacement in a direction in which the movable member is inserted and the valve body member is separated from the valve seat;
A solenoid valve for a fuel cell, comprising:
請求項1記載の燃料電池用電磁弁において、前記可動部材と前記弁体部材とがねじを介して互いに連結されていることを特徴とする燃料電池用電磁弁。   2. The electromagnetic valve for a fuel cell according to claim 1, wherein the movable member and the valve body member are connected to each other via a screw. 請求項1又は2記載の燃料電池用電磁弁において、前記可動部材の側周壁に、該可動部材の軸線方向に沿って溝が設けられていることを特徴とする燃料電池用電磁弁。   3. The fuel cell solenoid valve according to claim 1, wherein a groove is provided in a side wall of the movable member along an axial direction of the movable member. 4.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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