JP2009068648A

JP2009068648A - Reactant gas-supplying device of fuel cell

Info

Publication number: JP2009068648A
Application number: JP2007239818A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Sugawara; 竜也菅原; Satoshi Inoue; 聡井上
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2007-09-14
Filing date: 2007-09-14
Publication date: 2009-04-02

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a reactant gas-supplying device of a fuel cell provided with a regulator capable of shutting off a passage of a fuel gas over a long time without arranging a cutoff valve. <P>SOLUTION: A shaft 51 energized upward by a fuel cutoff spring 52 is arranged below a stem 26 vertically moving integrally with diaphragms 22. A valve element 27 fixed to the stem 26 shuts off a hydrogen passage 24 over a long time by energizing the stem 26 upward by the shaft 51. When a reactant gas-supplying device 1 is used, the shaft 51 is magnetized by supplying a current to a coil 53, and attracted to a fixed iron core 54 on the lower side to release the vertical movement of the stem 26. The stem 26 vertically moves integrally with the diaphragms 22, and opens/closes the hydrogen passage 24. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、車両の燃料電池に備わる、燃料電池の反応ガス供給装置に関する。 The present invention relates to a fuel cell reactive gas supply device provided in a fuel cell of a vehicle.

車両の燃料電池システムにおいては、酸化ガス（エア）が供給されるアノード極と燃料ガス（水素）が供給されるカソード極との圧力差（極間差圧）を一定以内の範囲に保持する必要がある。そこで、カソード極の入り口圧力を基準圧として、燃料電池のアノード供給圧力を調整するレギュレータを有するシステムがある。 In a fuel cell system of a vehicle, it is necessary to maintain a pressure difference (interelectrode differential pressure) within a certain range between an anode electrode supplied with oxidizing gas (air) and a cathode electrode supplied with fuel gas (hydrogen). There is. Therefore, there is a system having a regulator that adjusts the anode supply pressure of the fuel cell using the inlet pressure of the cathode electrode as a reference pressure.

そして、例えば特許文献１には、車両の運転状態に応じて、アノード供給圧力をカソード極の入り口圧力に対する最適な値に、感度よく制御するレギュレータの技術が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a regulator technique for controlling the anode supply pressure to an optimum value for the inlet pressure of the cathode electrode with high sensitivity in accordance with the driving state of the vehicle.

しかしながら、例えばイグニッションスイッチをＯＦＦしたときなど、燃料電池への燃料ガスの流路を長期的に遮断する必要がある。レギュレータに備わるバルブを閉じることでも燃料ガスの流路を遮断できるが、例えば特許文献１に開示されたごとく、レギュレータには高い調圧精度が要求されることから、レギュレータに備わるバルブのシート力を高めることができず、燃料ガスの流路を長期的に遮断することはできない。
そのため、例えば燃料ガスの供給源（燃料タンク等）とレギュレータとの間に、燃料ガスの流路を長期的に遮断するための遮断弁を備え、この遮断弁を閉じることで燃料ガスの流路を長期的に遮断する。
特開２００５−１８３３５７号公報（段落００１８〜００２４、図２参照） However, for example, when the ignition switch is turned off, the flow path of the fuel gas to the fuel cell needs to be blocked for a long time. Although the flow path of the fuel gas can also be shut off by closing the valve provided in the regulator, for example, as disclosed in Patent Document 1, since the regulator requires high pressure adjustment accuracy, the seat force of the valve provided in the regulator is reduced. The fuel gas flow path cannot be blocked for a long time.
Therefore, for example, a shutoff valve for shutting off the fuel gas flow path for a long period of time is provided between the fuel gas supply source (fuel tank or the like) and the regulator, and the fuel gas flow path is closed by closing the shutoff valve. Shut off in the long term.
Japanese Patent Laying-Open No. 2005-183357 (see paragraphs 0018 to 0024, FIG. 2)

しかしながら、レギュレータのほかに遮断弁を備えることで、燃料電池システムが複雑化、かつ、大型化するという問題があり、改善の余地がある。
そこで、本発明は、応答性に優れ、遮断弁を備えることなく燃料ガスの流路を長期的に遮断できるレギュレータを備えた燃料電池の反応ガス供給装置を提供することを課題とする。 However, the provision of the shut-off valve in addition to the regulator has a problem that the fuel cell system becomes complicated and large, and there is room for improvement.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a reaction gas supply device for a fuel cell having a regulator that is excellent in responsiveness and that can shut off the flow path of the fuel gas for a long time without providing a shut-off valve.

前記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、燃料電池のカソード極に加圧されたエアを供給するコンプレッサと、前記燃料電池のアノード極に水素を供給する水素供給手段と、前記燃料電池の運転状態に応じて前記コンプレッサ及び／又はカソード極の背圧弁を制御して前記カソード極のエア圧力を調整するカソード圧力制御装置と、前記カソード極のエア圧力を基準圧として印加し、このエア圧力に基づいて前記アノード極への供給圧力を調整するレギュレータと、前記レギュレータに印加するエア圧力をエア流路から排出することにより、前記レギュレータに印加される基準圧を調整可能な圧力調整器と、を備えた燃料電池の反応ガス供給装置とした。そして、前記レギュレータに印加されるエア圧力に抗して、前記レギュレータに形成される水素流路を遮断可能とする水素遮断手段を備えたことを特徴とした。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 includes a compressor for supplying pressurized air to the cathode electrode of a fuel cell, a hydrogen supply means for supplying hydrogen to the anode electrode of the fuel cell, A cathode pressure control device for adjusting the air pressure of the cathode electrode by controlling the back pressure valve of the compressor and / or the cathode electrode according to the operating state of the fuel cell; and applying the air pressure of the cathode electrode as a reference pressure, A regulator that adjusts the supply pressure to the anode electrode based on the air pressure, and a pressure regulator that can adjust the reference pressure applied to the regulator by discharging the air pressure applied to the regulator from the air flow path. And a reaction gas supply device for a fuel cell. In addition, the present invention is characterized in that hydrogen blocking means is provided that can block a hydrogen flow path formed in the regulator against air pressure applied to the regulator.

請求項１に係る発明によると、レギュレータに印加されるエア圧力に抗して、水素流路を遮断することができる。 According to the invention which concerns on Claim 1, a hydrogen flow path can be interrupted | blocked against the air pressure applied to a regulator.

また、請求項２に係る発明は、前記レギュレータの内部空間は、ダイヤフラムによって、前記水素流路が形成される領域と、前記エア圧力が印加される信号圧室が形成される領域とに仕切られ、前記水素流路には、この水素流路を遮断するように前記ダイヤフラムに付勢されるとともに、前記信号圧室に印加されるエア圧力の上昇に伴って前記水素流路を開放するように動作する遮断弁が備わる構成とした。そして、前記水素遮断手段は、前記信号圧室に印加されるエア圧力に抗して前記水素流路を遮断するように、前記遮断弁に付勢力を与える付勢手段と、前記付勢手段が前記遮断弁に与える付勢力の伝達を遮断する付勢力遮断手段と、を備えることを特徴とした。 According to a second aspect of the present invention, the internal space of the regulator is partitioned by a diaphragm into a region where the hydrogen flow path is formed and a region where a signal pressure chamber to which the air pressure is applied is formed. The hydrogen flow path is urged by the diaphragm so as to block the hydrogen flow path, and the hydrogen flow path is opened as the air pressure applied to the signal pressure chamber increases. It was configured with an operating shut-off valve. The hydrogen blocking means includes an urging means for applying an urging force to the shutoff valve so as to block the hydrogen flow path against an air pressure applied to the signal pressure chamber, and the urging means includes: Biasing force blocking means for blocking transmission of biasing force applied to the shutoff valve.

請求項２に係る発明によると、水素流路を遮断する遮断弁に、付勢手段から付勢力を与え、この付勢力でレギュレータに印加されるエア圧力に抗して、水素流路を遮断するとともに、遮断弁への付勢力の伝達を遮断することができる。 According to the second aspect of the present invention, a biasing force is applied from the biasing means to the shutoff valve that shuts off the hydrogen flow path, and the hydrogen flow path is shut off against the air pressure applied to the regulator by this biasing force. At the same time, transmission of the urging force to the shutoff valve can be shut off.

また、請求項３に係る発明は、前記付勢力遮断手段は、前記付勢手段と前記遮断弁との間に介在して、前記付勢手段の付勢力を前記遮断弁に伝達する可動鉄心と、前記可動鉄心を磁化させる磁場を発生するコイルと、前記コイルに電流を供給する電流供給手段と、前記可動鉄心が磁化したときに、前記可動鉄心を吸引する固定鉄心と、を含んだ構成とした。そして、前記電流供給手段が前記コイルに電流を供給することで、前記可動鉄心を磁化し、前記固定鉄心が、前記付勢手段の付勢力に抗して、磁化した前記可動鉄心を吸引し、前記可動鉄心が前記遮断弁から離反することで、前記付勢手段が前記遮断弁に与える付勢力の伝達を遮断することを特徴とした。 According to a third aspect of the present invention, the biasing force blocking means is interposed between the biasing means and the cutoff valve, and the movable iron core transmits the biasing force of the biasing means to the cutoff valve. A structure that includes a coil that generates a magnetic field that magnetizes the movable core, a current supply unit that supplies current to the coil, and a fixed core that attracts the movable core when the movable core is magnetized. did. The current supply means supplies current to the coil to magnetize the movable iron core, and the fixed iron core attracts the magnetized movable iron core against the urging force of the urging means, When the movable iron core is separated from the shut-off valve, transmission of the urging force applied to the shut-off valve by the urging means is cut off.

請求項３に係る発明によると、コイルに電流を供給することで可動鉄心を磁化し、その磁力によって、付勢手段から遮断弁に与えられる付勢力の伝達を遮断することができる。 According to the invention which concerns on Claim 3, a movable iron core is magnetized by supplying an electric current to a coil, and transmission of the urging | biasing force given to an isolation | separation valve from an urging means can be interrupted | blocked with the magnetic force.

本発明によると、応答性に優れ、遮断弁を備えることなく燃料ガスの流路を長期的に遮断できるレギュレータを備えた燃料電池の反応ガス供給装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the reactive gas supply apparatus of the fuel cell provided with the regulator which is excellent in responsiveness and can interrupt | block the flow path of fuel gas for a long term without providing a cutoff valve can be provided.

以下、本発明を実施するための最良の形態について、適宜図を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施形態にかかる燃料電池の反応ガス供給装置の構成の一例を示すブロック図、図２は、本実施形態にかかるレギュレータの断面図である。
図１に示すように、燃料電池の反応ガス供給装置１は、燃料電池２、燃料電池２にエアを供給するコンプレッサ３、及び燃料電池２から排出される空気オフガスを外部に排出する背圧制御弁４を含んで構成される。
さらに、燃料電池の反応ガス供給装置１は、燃料電池２に供給される水素が加圧状態で充填される水素タンク９、水素タンク９から放出される水素を再循環するエゼクタ６、及び燃料電池２に供給する水素の圧力を調整するレギュレータ５が備わる。
そして、燃料電池２に要求されている出力（以下、要求出力）に応じて、コンプレッサ３を駆動して所定量のエアを燃料電池２に供給するとともに、背圧制御弁４を制御してカソード極でのエアの供給圧を燃料電池２の要求出力に応じた圧力に調整するＥＣＵ（Electric Control Unit）１０が備わる。なお、カソード極のエアの供給圧力の調整は、コンプレッサの出力の制御及び／又は、背圧制御弁４の制御により可能である。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a reactive gas supply device for a fuel cell according to this embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view of a regulator according to this embodiment.
As shown in FIG. 1, a reaction gas supply device 1 for a fuel cell includes a fuel cell 2, a compressor 3 that supplies air to the fuel cell 2, and a back pressure control that discharges air off-gas discharged from the fuel cell 2 to the outside. A valve 4 is included.
Further, the reaction gas supply device 1 of the fuel cell includes a hydrogen tank 9 in which hydrogen supplied to the fuel cell 2 is filled in a pressurized state, an ejector 6 that recirculates hydrogen released from the hydrogen tank 9, and a fuel cell. 2 is provided with a regulator 5 for adjusting the pressure of hydrogen supplied to 2.
Then, the compressor 3 is driven to supply a predetermined amount of air to the fuel cell 2 in accordance with the output required for the fuel cell 2 (hereinafter referred to as the required output), and the back pressure control valve 4 is controlled to control the cathode. An ECU (Electric Control Unit) 10 for adjusting the air supply pressure at the poles to a pressure corresponding to the required output of the fuel cell 2 is provided. The supply pressure of the cathode electrode air can be adjusted by controlling the output of the compressor and / or controlling the back pressure control valve 4.

燃料電池２は、固体高分子電解質膜の両側にアノード極とカソード極が設けられ、各電極の外側に反応ガス（水素及びエア）を供給するためのガス通路が設けられてなるセルを多数積層して構成されるスタックからなる。
燃料電池２には、アノード極に燃料ガスとしての水素が供給され、カソード極に酸化剤ガスとしてのエアが供給され、アノード極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極まで移動して、カソード極でエアに含まれる酸素と電気化学反応を起こして発電する。 The fuel cell 2 includes a plurality of cells in which an anode electrode and a cathode electrode are provided on both sides of a solid polymer electrolyte membrane, and gas passages for supplying a reaction gas (hydrogen and air) are provided outside each electrode. It consists of a stack composed of
In the fuel cell 2, hydrogen as a fuel gas is supplied to the anode electrode, air as an oxidant gas is supplied to the cathode electrode, and hydrogen ions generated by a catalytic reaction at the anode electrode pass through the solid polymer electrolyte membrane. Then, it moves to the cathode and generates electricity by causing an electrochemical reaction with oxygen contained in the air at the cathode.

コンプレッサ３は大気中の空気（エア）を加圧する機能を有し、加圧されたエアは燃料電池２のカソード極に供給される。そして、エアに含まれる酸素が酸化剤として作用した後、燃料電池２から空気オフガスとして排出され、背圧制御弁４を介して大気に放出される。 The compressor 3 has a function of pressurizing air (air) in the atmosphere, and the pressurized air is supplied to the cathode electrode of the fuel cell 2. Then, after oxygen contained in the air acts as an oxidant, it is discharged from the fuel cell 2 as air off-gas and released to the atmosphere via the back pressure control valve 4.

一方、水素タンク９には、燃料ガスである水素が加圧状態で充填されている。水素タンク９から放出された加圧状態の水素は、レギュレータ５によって減圧されて、エゼクタ６で流量が調整された後、燃料電池２のアノード極に供給される。
水素は、発電に供された後、燃料電池２から水素オフガスとして排出され、水素オフガス回収路１１を通ってエゼクタ６に吸引され、水素タンク９から供給される水素と合流して再び燃料電池２に供給される。 On the other hand, the hydrogen tank 9 is filled with hydrogen as a fuel gas in a pressurized state. The pressurized hydrogen released from the hydrogen tank 9 is depressurized by the regulator 5, the flow rate is adjusted by the ejector 6, and then supplied to the anode electrode of the fuel cell 2.
After being supplied for power generation, the hydrogen is discharged from the fuel cell 2 as hydrogen off-gas, sucked into the ejector 6 through the hydrogen off-gas recovery path 11, merged with hydrogen supplied from the hydrogen tank 9, and again fuel cell 2. To be supplied.

ＥＣＵ１０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えるマイクロコンピュータ及び周辺回路などから構成され、例えばＲＯＭに格納されるプログラムによって駆動する。ＥＣＵ１０は、燃料電池２に要求されている出力に応じて、コンプレッサ３を駆動して所定量のエアを燃料電池２に供給するとともに、背圧制御弁４を制御してカソード極におけるエアの供給圧を燃料電池２の要求出力に応じた圧力に調整する機能を有する。前記したように、カソード極におけるエア供給圧力の調整は、コンプレッサの制御及び／又は、背圧制御弁４の制御により可能である。このことから、ＥＣＵ１０は、請求項に記載のカソード圧力制御装置に相当する。さらに、後記するレギュレータ５のコイル５３（図２参照）に電流を供給する機能を有する。このことから、ＥＣＵ１０は、請求項に記載の電流供給手段となる。 The ECU 10 includes a microcomputer including a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like (not shown) and peripheral circuits, and is driven by a program stored in the ROM, for example. The ECU 10 drives the compressor 3 according to the output required for the fuel cell 2 to supply a predetermined amount of air to the fuel cell 2 and controls the back pressure control valve 4 to supply air at the cathode electrode. It has a function of adjusting the pressure to a pressure corresponding to the required output of the fuel cell 2. As described above, the air supply pressure at the cathode electrode can be adjusted by controlling the compressor and / or the back pressure control valve 4. Therefore, the ECU 10 corresponds to the cathode pressure control device described in the claims. Further, it has a function of supplying a current to a coil 53 (see FIG. 2) of the regulator 5 described later. From this, ECU10 becomes the electric current supply means as described in a claim.

エゼクタ６は、水素を再循環させる機能を有する部材である。本実施形態においては、水素の流量を調整する機能も有し、例えば水素供給流路の径が多段に切り換わるものが考えられる。具体的には、径の異なる複数のノズルを備えたスライド部材がスライドすることにより、ノズルのいずれかが水素ガス供給流路に接続される。これにより、エゼクタ６に供給されるガス（この場合は水素）の流量が制御される。そして、水素タンク９から放出され、燃料電池２に供給する水素の流量を調整することができる。 The ejector 6 is a member having a function of recirculating hydrogen. In the present embodiment, there is also a function of adjusting the flow rate of hydrogen, and for example, it is conceivable that the diameter of the hydrogen supply channel is switched in multiple stages. Specifically, one of the nozzles is connected to the hydrogen gas supply channel by sliding a slide member including a plurality of nozzles having different diameters. Thereby, the flow rate of the gas (in this case, hydrogen) supplied to the ejector 6 is controlled. The flow rate of hydrogen discharged from the hydrogen tank 9 and supplied to the fuel cell 2 can be adjusted.

レギュレータ５は、例えば空気式の比例圧力制御弁からなり、一例として図２に示す構成を有する。
図２に示すように、レギュレータ５の外形を形成するボディ２１の内部空間は、上下に配置される２つのダイヤフラム２２ａ、２２ｂ（２２）によって上下に仕切られている。 The regulator 5 is composed of, for example, a pneumatic proportional pressure control valve, and has a configuration shown in FIG. 2 as an example.
As shown in FIG. 2, the internal space of the body 21 that forms the outer shape of the regulator 5 is vertically divided by two diaphragms 22 a and 22 b (22) arranged vertically.

ダイヤフラム２２は、ボディ２１の内部空間を上下に仕切るように備わる膜状の部材であって、ゴムなど弾性部材や金属板などで形成される。ダイヤフラム２２の外周端近傍には、ダイヤフラム２２の外周に沿った凹部からなる折り返し２２０が形成され、ダイヤフラム２２のばね効果を高めている。そして、折り返し２２０の内側には、ダイヤフラム２２を上下に挟むように補強ボス２２１が固定される。 The diaphragm 22 is a film-like member provided so as to partition the internal space of the body 21 vertically, and is formed of an elastic member such as rubber or a metal plate. In the vicinity of the outer peripheral end of the diaphragm 22, a fold 220 including a concave portion along the outer periphery of the diaphragm 22 is formed to enhance the spring effect of the diaphragm 22. A reinforcement boss 221 is fixed inside the turn-back 220 so as to sandwich the diaphragm 22 vertically.

ボディ２１には２つのダイヤフラム２２ａ、２２ｂが上下に、かつ、略平行に備わり、図２に示すようにボディ２１の内部空間を上下に仕切っている。そして、上側に配置されるダイヤフラム２２ａの上側の空間には、信号圧室２３が形成され、下側に配置されるダイヤフラム２２ｂよりも下側の空間には、水素流路２４が形成される。信号圧室２３は空気導入孔２５を備えた密閉空間であり、コンプレッサ３で加圧されたエアが空気信号導入路１５を介して空気導入孔２５から導入される。 The body 21 is provided with two diaphragms 22a and 22b vertically and substantially parallel to partition the internal space of the body 21 vertically as shown in FIG. A signal pressure chamber 23 is formed in a space above the diaphragm 22a disposed on the upper side, and a hydrogen flow path 24 is formed in a space below the diaphragm 22b disposed on the lower side. The signal pressure chamber 23 is a sealed space having an air introduction hole 25, and air pressurized by the compressor 3 is introduced from the air introduction hole 25 through the air signal introduction path 15.

また、水素流路２４は、水素タンク９（図１参照）から放出された水素が通過する流路となる。本実施形態にかかるレギュレータ５においては、水素流路２４は側面視で略Ｓ字型であって、垂直部分には、流路を狭めるように周囲が突出したバルブシート部２８が形成されている。そして、バルブシート部２８の中央部分は後記する弁体２７の移動により開口して、水素流路２４より狭い流通孔３３が形成される。 The hydrogen flow path 24 is a flow path through which hydrogen released from the hydrogen tank 9 (see FIG. 1) passes. In the regulator 5 according to this embodiment, the hydrogen flow path 24 is substantially S-shaped in a side view, and a valve seat 28 whose periphery protrudes so as to narrow the flow path is formed in the vertical portion. . A central portion of the valve seat portion 28 is opened by movement of a valve body 27 described later, and a flow hole 33 narrower than the hydrogen flow path 24 is formed.

ダイヤフラム２２ａ、２２ｂには、棒状のステム２６がダイヤフラム２２ａ、２２ｂの略中心を貫通するように固定され、ステム２６には弁体２７が固定される。弁体２７は、底部が流通孔３３より大きな径を有する円錐台状の部材であって、ステム２６と一体に水素ガス流路２４の垂直部分のバルブシート部２８より下方側を上下動し、バルブシート部２８に対して下側から着座離反する。そして、弁体２７は、ダイヤフラム２２ａ、２２ｂの弾性復元力によって、バルブシート部２８に下方から圧接され先端部が流通孔３３に嵌り込んで流通孔３３を閉鎖し、水素流路２４を遮断する。このように、ステム２６に固定される弁体２７が水素流路２４を遮断することから、ステム２６及び弁体２７が請求項に記載の遮断弁となる。以降、弁体２７が流通孔３３を閉鎖して水素流路２４を遮断する状態を、水素遮断状態と称する。
なお、弁体２７は、薄い円柱状であってもよい。そして、水素遮断状態のときには、バルブシート部２８の下方から圧接して、水素流路２４を遮断する構成であってもよい。 A rod-shaped stem 26 is fixed to the diaphragms 22a and 22b so as to pass through substantially the centers of the diaphragms 22a and 22b, and a valve body 27 is fixed to the stem 26. The valve body 27 is a frustoconical member having a diameter larger than that of the flow hole 33 at the bottom, and moves vertically below the valve seat portion 28 in the vertical portion of the hydrogen gas flow path 24 integrally with the stem 26. The seat is separated from the valve seat portion 28 from below. Then, the valve body 27 is pressed against the valve seat portion 28 from below by the elastic restoring force of the diaphragms 22 a and 22 b, and the distal end portion fits into the flow hole 33 to close the flow hole 33 and block the hydrogen flow path 24. . Thus, since the valve body 27 fixed to the stem 26 blocks the hydrogen flow path 24, the stem 26 and the valve body 27 serve as a shutoff valve according to the claims. Hereinafter, a state in which the valve body 27 closes the flow hole 33 and blocks the hydrogen flow path 24 is referred to as a hydrogen blocking state.
The valve body 27 may be a thin cylinder. In the hydrogen shut-off state, the hydrogen flow path 24 may be shut off by being pressed from below the valve seat portion 28.

信号圧室２３には、ダイヤフラム２２ａを下方に付勢するバイアス設定用スプリング（弾性体）２９が設けられている。バイアス設定用スプリング２９には、図示しない付勢力調整手段が備わり、ダイヤフラム２２ａに与える付勢力を調整することができる。 The signal pressure chamber 23 is provided with a bias setting spring (elastic body) 29 that urges the diaphragm 22a downward. The bias setting spring 29 is provided with an urging force adjusting means (not shown) and can adjust the urging force applied to the diaphragm 22a.

バイアス設定用スプリング２９の付勢力調整手段は図示しないが、例えば、ボディ２１に対するバイアス設定用スプリング２９の固定位置が上下に調整できるように、バイアス設定用スプリング２９をボディ２１に固定すればよい。固定位置を下方に調整すると、バイアス設定用スプリング２９の圧縮量が大きくなって、ダイヤフラム２２ａに与える付勢力が大きくなる。一方、固定位置を上方に調整すると、バイアス設定用スプリング２９の圧縮量が小さくなって、ダイヤフラム２２ａに与える付勢力が小さくなる。 Although biasing force adjusting means for the bias setting spring 29 is not shown, the bias setting spring 29 may be fixed to the body 21 so that the fixing position of the bias setting spring 29 relative to the body 21 can be adjusted up and down, for example. When the fixing position is adjusted downward, the amount of compression of the bias setting spring 29 increases, and the urging force applied to the diaphragm 22a increases. On the other hand, when the fixing position is adjusted upward, the amount of compression of the bias setting spring 29 decreases, and the urging force applied to the diaphragm 22a decreases.

また、ボディ２１には、弁体２７が配置されている側の水素流路２４ａに連通する水素ガス入口３１と、弁体２７が配置されていない側の水素流路２４ｂに連通する水素ガス出口３２が設けられていて、水素ガス入口３１、水素ガス出口３２は水素供給管１３に接続されている。 The body 21 has a hydrogen gas inlet 31 communicating with the hydrogen flow path 24a on the side where the valve element 27 is disposed, and a hydrogen gas outlet communicating with the hydrogen flow path 24b on the side where the valve element 27 is not disposed. The hydrogen gas inlet 31 and the hydrogen gas outlet 32 are connected to the hydrogen supply pipe 13.

そして、ダイヤフラム２２ａとダイヤフラム２２ｂの間に形成される領域には、大気に開放されたエア流路２３ａが開口し、このエア流路２３ａによって、ダイヤフラム２２ａとダイヤフラム２２ｂの間に形成される領域は常に大気圧に保持される。すなわち、ダイヤフラム２２ａの下方とダイヤフラム２２ｂの上方には大気圧が作用する。したがって、大気圧を基準としてダイヤフラム２２ａ及びダイヤフラム２２ｂを動作することができる。このことは、大気圧をレギュレータ５に印加されるエア圧力の基準圧として調整できることになり、レギュレータ５は請求項に記載の圧力調整器を備えることになる。 In the region formed between the diaphragm 22a and the diaphragm 22b, an air channel 23a opened to the atmosphere is opened, and the region formed between the diaphragm 22a and the diaphragm 22b by the air channel 23a is Always kept at atmospheric pressure. That is, atmospheric pressure acts below the diaphragm 22a and above the diaphragm 22b. Therefore, the diaphragm 22a and the diaphragm 22b can be operated with reference to the atmospheric pressure. This means that the atmospheric pressure can be adjusted as the reference pressure of the air pressure applied to the regulator 5, and the regulator 5 includes the pressure regulator described in the claims.

このように構成されるレギュレータ５では、信号圧室２３内にエアが導入されて、信号圧室２３内のエア圧力が大気圧より高くなり、さらに信号圧室２３内のエア圧力がダイヤフラム２２ａを下動させる力がダイヤフラム２２ａの弾性復元力を上回ると、ダイヤフラム２２ａは下動する。そして、信号圧室２３内のエア圧力がダイヤフラム２２ａを下動させる力が、ダイヤフラム２２ａの弾性復元力とダイヤフラム２２ｂの弾性復元力の合力よりも大きい場合は、ステム２６を下動する。弁体２７はステム２６と一体に下動するので、バルブシート部２８から離反して、流通孔３３が開放されて水素が通流する。以降、流通孔３３が開放されて水素が通流する状態を水素通流状態と称する。 In the regulator 5 configured as described above, air is introduced into the signal pressure chamber 23 so that the air pressure in the signal pressure chamber 23 becomes higher than the atmospheric pressure, and the air pressure in the signal pressure chamber 23 causes the diaphragm 22a to flow. When the downward force exceeds the elastic restoring force of the diaphragm 22a, the diaphragm 22a moves downward. When the force that causes the air pressure in the signal pressure chamber 23 to move down the diaphragm 22a is larger than the resultant force of the elastic restoring force of the diaphragm 22a and the elastic restoring force of the diaphragm 22b, the stem 26 is moved down. Since the valve body 27 moves downward integrally with the stem 26, the valve body 27 is separated from the valve seat portion 28, and the flow hole 33 is opened to allow hydrogen to flow therethrough. Hereinafter, a state in which the flow hole 33 is opened and hydrogen flows is referred to as a hydrogen flow state.

一方、信号圧室２３内のエア圧力が低くなって、信号圧室２３内のエア圧力がダイヤフラム２２ａを下動させる力が、ダイヤフラム２２ａの弾性復元力を下回ると、ダイヤフラム２２ａの補強ボス２２１ａは、ダイヤフラム２２ａの弾性復元力によって上動する。ステム２６は、補強ボス２２１ａの上動とダイヤフラム２２ｂの弾性復元力によって上動し、水素遮断状態となる。 On the other hand, when the air pressure in the signal pressure chamber 23 becomes low and the force by which the air pressure in the signal pressure chamber 23 moves down the diaphragm 22a is less than the elastic restoring force of the diaphragm 22a, the reinforcing boss 221a of the diaphragm 22a It is moved up by the elastic restoring force of the diaphragm 22a. The stem 26 is lifted by the upward movement of the reinforcing boss 221a and the elastic restoring force of the diaphragm 22b, and enters a hydrogen-blocking state.

なお、水素通流状態においては、弁体２７とバルブシート部２８との距離が小さいほど、すなわち通流孔３３の開度が小さいほど、流通孔３３での圧力損失が大きく、水素ガス出口３２における水素の圧力が小さくなる。一方、通流孔３３の開度が充分に大きいときは、流通孔３３での圧力損失が小さく、水素ガス入口３１における水素の圧力と略同等の圧力の水素が、水素ガス出口３２から出力される。このことから、弁体２７とバルブシート部２８との距離、すなわち通流孔３３の開度によって、水素ガス出口３２に出力される水素の圧力を調整することができる。 In the hydrogen flow state, the smaller the distance between the valve body 27 and the valve seat portion 28, that is, the smaller the opening of the flow hole 33, the greater the pressure loss in the flow hole 33, and the hydrogen gas outlet 32. The hydrogen pressure at becomes small. On the other hand, when the opening degree of the flow hole 33 is sufficiently large, the pressure loss at the flow hole 33 is small, and hydrogen having a pressure substantially equal to the hydrogen pressure at the hydrogen gas inlet 31 is output from the hydrogen gas outlet 32. The From this, the pressure of hydrogen output to the hydrogen gas outlet 32 can be adjusted by the distance between the valve body 27 and the valve seat portion 28, that is, the opening degree of the flow hole 33.

このように、ステム２６を上下動して水素ガス出口３２に出力される水素の圧力を調整することから、水素ガス出口３２に出力される水素の圧力を精度よく調整するためには、ステム２６を精度よく上下動する必要がある。そして、ステム２６はダイヤフラム２２ａの上下動とダイヤフラム２２ａ、２２ｂの弾性復元力によって上下動することから、それによって、ステム２６は感度よく下動する必要がある。 Thus, since the stem 26 is moved up and down to adjust the pressure of hydrogen output to the hydrogen gas outlet 32, in order to accurately adjust the pressure of hydrogen output to the hydrogen gas outlet 32, the stem 26 is adjusted. Must be moved up and down accurately. Since the stem 26 moves up and down by the vertical movement of the diaphragm 22a and the elastic restoring force of the diaphragms 22a and 22b, the stem 26 needs to move down with high sensitivity.

しかしながら、ステム２６が固定されるダイヤフラム２２ａ、２２ｂの弾性復元力を大きくした場合、もしくはシール性を高めるために図示しないスプリング等によって付加力を付与した場合、その弾性復元力もしくはスプリング等の付加力に抗してステム２６を下動するためには、信号圧室２３に導入するエアのエア圧力も高くする必要があり、微小な圧力差ではステム２６が下動しない。すなわち、信号圧室２３におけるエア圧力の微小な圧力差ではステム２６が下動しないことになる。換言すると、信号圧室２３におけるエア圧力の微小な圧力差に感度よく反応しない。したがって、信号圧室２３に導入されるエアのエア圧力の変動に対する、レギュレータ５の精度の高い調圧性を求めると、ダイヤフラム２２ａ、２２ｂの弾性復元力もしくはスプリング等の付加力は、あまり大きくすることができない。 However, when the elastic restoring force of the diaphragms 22a and 22b to which the stem 26 is fixed is increased, or when an additional force is applied by a spring or the like not shown in order to improve the sealing performance, the elastic restoring force or the additional force such as the spring In order to move down the stem 26 against this, the air pressure of the air introduced into the signal pressure chamber 23 also needs to be increased, and the stem 26 does not move down with a small pressure difference. That is, the stem 26 does not move down due to a small pressure difference in the air pressure in the signal pressure chamber 23. In other words, it does not respond sensitively to a minute pressure difference in the air pressure in the signal pressure chamber 23. Therefore, when the highly precise pressure regulation of the regulator 5 with respect to fluctuations in the air pressure of the air introduced into the signal pressure chamber 23 is obtained, the elastic restoring force of the diaphragms 22a and 22b or the additional force such as a spring should be increased too much. I can't.

例えば、燃料電池の反応ガス供給装置１（図１参照）を停止するときなどは、燃料電池２（図１参照）に水素が供給されないように、長期的に水素の流路を遮断することが必要である。図２に示すレギュレータ５に備わる弁体２７でも、ダイヤフラム２２ａ、２２ｂの弾性復元力によって、流通孔３３を閉鎖できることから、水素流路２４を遮断することができる。水素流路２４が遮断されると、反応ガス供給装置１における水素の流路は遮断されることになる。しかしながら前記の理由によって、ダイヤフラム２２ａ、２２ｂの弾性復元力、もしくはスプリング等の付加力は、レギュレータ５として精度の高い調圧性を求めると、あまり大きくできない。したがって、流通孔３３を閉鎖する力もあまり強くなく、経年変化等によって長期的に水素の流路を遮断することが困難となることが考えられる。 For example, when the reaction gas supply device 1 (see FIG. 1) of the fuel cell is stopped, the hydrogen flow path may be blocked for a long time so that hydrogen is not supplied to the fuel cell 2 (see FIG. 1). is necessary. Also in the valve body 27 provided in the regulator 5 shown in FIG. 2, the flow passage 33 can be closed by the elastic restoring force of the diaphragms 22a and 22b, so that the hydrogen flow path 24 can be blocked. When the hydrogen flow path 24 is blocked, the hydrogen flow path in the reactive gas supply apparatus 1 is blocked. However, for the reasons described above, the elastic restoring force of the diaphragms 22a and 22b or the additional force such as a spring cannot be increased so much as the regulator 5 requires highly precise pressure regulation. Accordingly, the force for closing the flow hole 33 is not so strong, and it is considered that it is difficult to shut off the hydrogen flow path for a long time due to secular change or the like.

このため、長期的に水素の流路を遮断するように、図１に示す燃料電池の反応ガス供給装置１において、例えばレギュレータ５の上流側に、水素の流路を遮断する遮断弁を備えることが考えられる。しかしながら、遮断弁を備えると燃料電池の反応ガス供給装置１が、複雑化、かつ、大型化してしまう。さらに、遮断弁を備えることで生産コストも上昇してしまうことになる。
そこで、本実施形態においては、レギュレータ５（図２参照）に例えばソレノイドを利用した水素遮断手段を備えることで、長期的に水素流路２４（図２参照）を遮断できる構成とした。 For this reason, in the reactive gas supply device 1 of the fuel cell shown in FIG. 1, for example, a shutoff valve for shutting off the hydrogen flow path is provided on the upstream side of the regulator 5 so as to shut off the hydrogen flow path for a long time. Can be considered. However, if the shut-off valve is provided, the reaction gas supply device 1 of the fuel cell becomes complicated and large. Furthermore, the production cost is increased by providing the shut-off valve.
Thus, in the present embodiment, the hydrogen flow path 24 (see FIG. 2) can be blocked for a long time by providing the regulator 5 (see FIG. 2) with a hydrogen blocking means using, for example, a solenoid.

図２に示すように、ボディ２１には、バルブシート部２８の鉛直下方に貫通孔２１ａが開口していて、ステム２６が貫通孔２１を貫通するように、ガイド部材２６ａを介して上下動自在に保持される。
さらに、貫通孔２１ａの下方には、上方が開口したカップ状のシャフトケース５６が固定される。このとき、シャフトケース５６の開口部が貫通孔２１ａと連通するように、シャフトケース５６は固定される。 As shown in FIG. 2, the body 21 has a through hole 21 a opened vertically below the valve seat portion 28, and can move up and down via the guide member 26 a so that the stem 26 penetrates the through hole 21. Retained.
Further, a cup-shaped shaft case 56 having an open top is fixed below the through hole 21a. At this time, the shaft case 56 is fixed so that the opening of the shaft case 56 communicates with the through hole 21a.

シャフトケース５６の開口部内には、鉄などの磁性体で形成されるシャフト（可動鉄心）５１が上下動可能に収納されている。シャフト５１は、例えばシャフトケース５６の開口部の内径よりわずかに外径の小さな略円柱状の部材で、シャフトケース５６の開口部内を緩く上下動するように備わる。さらに、シャフトケース５６の底部には、鉄などの磁性体からなる固定鉄心５４が固定される。そして、シャフト５１と固定鉄心５４の間には、例えばコイルばねからなる燃料遮断ばね（付勢手段）５２が圧縮状態で備わり、シャフト５１を上向きに付勢している。 A shaft (movable iron core) 51 formed of a magnetic material such as iron is accommodated in the opening of the shaft case 56 so as to be movable up and down. The shaft 51 is a substantially cylindrical member having an outer diameter slightly smaller than the inner diameter of the opening of the shaft case 56, for example, and is provided so as to move up and down loosely in the opening of the shaft case 56. Further, a fixed iron core 54 made of a magnetic material such as iron is fixed to the bottom of the shaft case 56. Between the shaft 51 and the fixed iron core 54, a fuel cutoff spring (biasing means) 52 made of, for example, a coil spring is provided in a compressed state, and the shaft 51 is biased upward.

シャフト５１の上端部は、ステム２６の下端部に当接するように配置される。すなわち、燃料遮断ばね５２によって上向きに付勢されるシャフト５１が、ステム２６を上向きに付勢する構造である。このような構造によって、ステム２６に固定される弁体２７が上向きに付勢され、バルブシート部２８に圧接される。すなわち、燃料遮断ばね５２とステム２６の間にシャフト５１が介在し、燃料遮断ばね５２の付勢力をステム２６に伝達している。 The upper end portion of the shaft 51 is disposed so as to contact the lower end portion of the stem 26. That is, the shaft 51 that is biased upward by the fuel cutoff spring 52 biases the stem 26 upward. With such a structure, the valve body 27 fixed to the stem 26 is urged upward and pressed against the valve seat portion 28. That is, the shaft 51 is interposed between the fuel cutoff spring 52 and the stem 26, and the urging force of the fuel cutoff spring 52 is transmitted to the stem 26.

シャフトケース５６の周囲には、絶縁材料で形成されたボビン５５に巻かれたコイル５３が備わる。そして、コイル５３には、反応ガス供給装置１（図１参照）に備わるＥＣＵ１０から電流が供給される構成とする。すなわち、固定鉄心５４、可動鉄心であるシャフト５１、コイル５３、及びＥＣＵ１０とで、図２に破線で囲んで示されるソレノイド５０を形成する。そして、ソレノイド５０が請求項に記載の付勢力遮断手段となる。 A coil 53 wound around a bobbin 55 made of an insulating material is provided around the shaft case 56. And it is set as the structure by which the electric current is supplied to the coil 53 from ECU10 with which the reactive gas supply apparatus 1 (refer FIG. 1) is equipped. That is, the fixed iron core 54, the shaft 51, which is a movable iron core, the coil 53, and the ECU 10 form a solenoid 50 surrounded by a broken line in FIG. And the solenoid 50 becomes the urging | biasing force interruption | blocking means as described in a claim.

図３は、ソレノイドの拡大図であって、（ａ）は、シャフトが下動したことを示す図、（ｂ）は、シャフトが上動したことを示す図である。
ＥＣＵ１０からコイル５３に電流が供給されると、シャフト５１の周囲に磁場が発生する。そして、磁性体であるシャフト５１は磁場によって磁化され、固定鉄心５４に吸引されて、図３の（ａ）に示すように下動する。
ステム２６は、ダイヤフラム２２ａ、２２ｂ（図２参照）の弾性復元力によって上動していることから、シャフト５１が下動すると、ステム２６からシャフト５１が離反し、ステム２６の下端部とシャフト５１の上端部との間にクリアランスが形成される。したがって、燃料遮断ばね５２がステム２６に与える付勢力の伝達が遮断され、ステム２６はダイヤフラム２２ａ、２２ｂの上下動に伴って上下動できるようになる。 FIGS. 3A and 3B are enlarged views of the solenoid, in which FIG. 3A shows that the shaft has moved down, and FIG. 3B shows that the shaft has moved up.
When a current is supplied from the ECU 10 to the coil 53, a magnetic field is generated around the shaft 51. And the shaft 51 which is a magnetic body is magnetized by the magnetic field, attracted to the fixed iron core 54, and moves downward as shown in FIG.
Since the stem 26 is moved upward by the elastic restoring force of the diaphragms 22a and 22b (see FIG. 2), when the shaft 51 is moved downward, the shaft 51 is separated from the stem 26, and the lower end portion of the stem 26 and the shaft 51 are separated. A clearance is formed between the upper end of each of the two. Therefore, the transmission of the urging force applied to the stem 26 by the fuel cutoff spring 52 is cut off, and the stem 26 can be moved up and down as the diaphragms 22a and 22b move up and down.

なお、磁化したシャフト５１が燃料遮断ばね５２に抗して、固定鉄心５４に吸引されるためには、シャフト５１に発生する磁力が固定鉄心５４を吸引する力が、燃料遮断ばね５２の付勢力より大きい必要がある。
シャフト５１に発生する磁力は、シャフト５１の周囲に発生する磁場の大きさに対応し、磁場の大きさはコイル５３の直径および巻き数に対応する。したがって、コイル５３の直径および巻き数は、燃料遮断ばね５２の付勢力を考慮して設定すればよいことになる。 In order for the magnetized shaft 51 to be attracted to the fixed iron core 54 against the fuel cutoff spring 52, the force by which the magnetic force generated in the shaft 51 attracts the fixed iron core 54 is the biasing force of the fuel cutoff spring 52. Need to be bigger.
The magnetic force generated in the shaft 51 corresponds to the magnitude of the magnetic field generated around the shaft 51, and the magnitude of the magnetic field corresponds to the diameter and the number of turns of the coil 53. Therefore, the diameter and the number of turns of the coil 53 may be set in consideration of the urging force of the fuel cutoff spring 52.

一方、反応ガス供給装置１（図１参照）が停止してＥＣＵ１０からコイル５３への電流供給が停止されると、シャフト５１は消磁し、図３の（ｂ）に示すように、燃料遮断ばね５２の付勢力によって上動する。そして、シャフト５１の上端部がステム２６の下端部に当接し、ステム２６を上向きに付勢する。 On the other hand, when the reaction gas supply device 1 (see FIG. 1) is stopped and the current supply from the ECU 10 to the coil 53 is stopped, the shaft 51 is demagnetized, and as shown in FIG. It is moved up by the urging force of 52. Then, the upper end portion of the shaft 51 comes into contact with the lower end portion of the stem 26 and urges the stem 26 upward.

なお、燃料遮断ばね５２の付勢力は、反応ガス供給装置１（図１参照）が停止したときに、信号圧室２３に残留するエアのエア圧力がダイヤフラム２２ａを下方に押し下げる力より大きなことが好ましい。このことによって、信号圧室２３（図２参照）にエアが残留する場合であっても、シャフト５１を介して弁体２７（図２参照）をバルブシート部２８（図２参照）に確実に圧接することができ、水素流路２４（図２参照）を確実に遮断することができる。すなわち、信号圧室２３にエアが残留する場合であっても水素流路２４を完全に遮断するのに必要な圧接力が得られるように、燃料遮断ばね５２の強さ（ばね定数と圧縮量）を決定することで、水素流路２４を長期的に遮断することができる。
また、ステム２６は、磁化したシャフト５１に吸引されないように、例えばアルミニウムや銅など非磁性体の素材で形成されることが好ましい。 The urging force of the fuel cutoff spring 52 may be greater than the force that pushes down the diaphragm 22a when the reaction gas supply device 1 (see FIG. 1) stops. preferable. As a result, even when air remains in the signal pressure chamber 23 (see FIG. 2), the valve body 27 (see FIG. 2) can be securely attached to the valve seat portion 28 (see FIG. 2) via the shaft 51. The hydrogen flow path 24 (refer FIG. 2) can be interrupted | blocked reliably. That is, even if air remains in the signal pressure chamber 23, the strength (spring constant and compression amount) of the fuel cutoff spring 52 is obtained so as to obtain a pressure contact force necessary to completely shut off the hydrogen flow path 24. ) Can be shut off for a long time.
The stem 26 is preferably formed of a non-magnetic material such as aluminum or copper so as not to be attracted to the magnetized shaft 51.

以上、図１〜図３を参照して、反応ガス供給装置１の動作について説明したが、ソレノイド５０の形態は、図２に示す形態に限定されるものではなく、例えば図４に示すような形態であってもよい。図４はソレノイドの別の形態を示す図である。
なお、図４においては、図２に示すソレノイドと同じ部材には同じ符号を付し、説明は適宜省略する。 The operation of the reactive gas supply device 1 has been described above with reference to FIGS. 1 to 3, but the form of the solenoid 50 is not limited to the form shown in FIG. 2, for example, as shown in FIG. 4. Form may be sufficient. FIG. 4 is a diagram showing another form of the solenoid.
In FIG. 4, the same members as those of the solenoid shown in FIG.

シャフトケース５６の開口部内に、上下動可能に収納されるシャフト５１は、鉄などの磁性体からなる部材であって、図４に示すように下端側が細くなった円錐状に形成される。そしてその上方には、外側に広がったフランジ部５１ａが形成される。
なお、フランジ部５１ａの外径は、シャフトケース５６の開口部の内径よりわずかに小さいことが好ましい。このことによって、シャフト５１はシャフトケース５６の開口部内を緩やかに上下動することができる。 The shaft 51 accommodated in the opening of the shaft case 56 so as to be movable up and down is a member made of a magnetic material such as iron, and is formed in a conical shape with a narrowed lower end side as shown in FIG. Above that, a flange portion 51a that spreads outward is formed.
The outer diameter of the flange portion 51 a is preferably slightly smaller than the inner diameter of the opening of the shaft case 56. Thus, the shaft 51 can gently move up and down within the opening of the shaft case 56.

シャフトケース５６の底部には、鉄などの磁性体からなる固定鉄心５４が固定される。固定鉄心５４の中央部には、円錐形の吸引孔５４ａが形成され、シャフト５１の先端部が吸引孔５４ａに嵌りこむように、シャフト５１は下動する。 A fixed iron core 54 made of a magnetic material such as iron is fixed to the bottom of the shaft case 56. A conical suction hole 54a is formed at the center of the fixed iron core 54, and the shaft 51 moves downward so that the tip of the shaft 51 fits into the suction hole 54a.

固定鉄心５４の上側には、例えばコイルばねを用いた燃料遮断ばね５２が上下方向に圧縮するように備わり、シャフト５１は燃料遮断ばね５２の中心を貫通するように備わる。そして、燃料遮断ばね５２は、シャフト５１のフランジ部５１ａと固定鉄心５４の間で圧縮状態に保持され、シャフト５１を上向きに付勢している。 On the upper side of the fixed iron core 54, for example, a fuel cutoff spring 52 using a coil spring is provided so as to be compressed in the vertical direction, and the shaft 51 is provided so as to penetrate the center of the fuel cutoff spring 52. The fuel cutoff spring 52 is held in a compressed state between the flange portion 51a of the shaft 51 and the fixed iron core 54, and urges the shaft 51 upward.

このように形成されるソレノイド５０においては、ＥＣＵ１０からコイル５３に電流が供給され、シャフト５１が磁化されると、先端の円錐形状の傾斜部分において吸引力が発生して固定鉄心５４に吸引される。このことは、吸引力が発生する面積が大きいことを示し、ＥＣＵ１０からコイル５３に供給する電流が少なくてもシャフト５１を吸引できるという優れた効果を奏する。 In the solenoid 50 formed in this way, when an electric current is supplied from the ECU 10 to the coil 53 and the shaft 51 is magnetized, a suction force is generated at the conical inclined portion at the tip and is attracted to the fixed iron core 54. . This indicates that the area where the suction force is generated is large, and the shaft 51 can be sucked even if the current supplied from the ECU 10 to the coil 53 is small.

図２に示すように構成されるレギュレータ５においては、燃料電池の反応ガス供給装置１（図１参照）を動作する間は、ＥＣＵ１０からコイル５３に電流を供給し続けて、シャフト５１を下動させておく。シャフト５１が下動すると、ステム２６は上下動の拘束が解除され、ステム２６は信号圧室２３に導入されるエアのエア圧力に対応して上下動し、流通孔３３の開度を調整できる。したがって、信号圧室２３に導入されるエアのエア圧力に対応して水素ガス出口３２から出力される水素の圧力を精度よく調整できる。 In the regulator 5 configured as shown in FIG. 2, while the reaction gas supply device 1 (see FIG. 1) of the fuel cell is operated, current is continuously supplied from the ECU 10 to the coil 53 to move the shaft 51 downward. Let me. When the shaft 51 moves downward, the stem 26 is released from the restriction of the vertical movement, and the stem 26 moves up and down in response to the air pressure of the air introduced into the signal pressure chamber 23, so that the opening degree of the flow hole 33 can be adjusted. . Therefore, the pressure of hydrogen output from the hydrogen gas outlet 32 can be accurately adjusted in accordance with the air pressure of the air introduced into the signal pressure chamber 23.

そして、燃料電池の反応ガス供給装置１（図１参照）が停止すると、ＥＣＵ１０からコイル５３に供給される電流が停止されてシャフト５１は消磁し、燃料遮断ばね５２の付勢力で上動して、ステム２６を上方向に付勢する。したがって、ステム２６に固定される弁体２７も上向きに付勢され、燃料遮断ばね５２の付勢力でバルブシート部２８に圧接される。弁体２７がバルブシート部２８に圧接されると、弁体２７は流通孔３３を閉鎖することから、水素流路２４が遮断される。 When the fuel cell reactive gas supply device 1 (see FIG. 1) is stopped, the current supplied from the ECU 10 to the coil 53 is stopped, the shaft 51 is demagnetized, and is moved upward by the biasing force of the fuel cutoff spring 52. The stem 26 is urged upward. Accordingly, the valve body 27 fixed to the stem 26 is also urged upward, and is pressed against the valve seat portion 28 by the urging force of the fuel cutoff spring 52. When the valve body 27 is pressed against the valve seat portion 28, the valve body 27 closes the flow hole 33, so that the hydrogen flow path 24 is blocked.

このように、弁体２７は、燃料遮断ばね５２の付勢力で流通孔３３を閉鎖することになり、長期的に水素流路２４を遮断できる。したがって、水素の流路を遮断する遮断弁を備えることなく、長期的に水素の流路を遮断できるという優れた効果を奏する。 Thus, the valve body 27 closes the flow hole 33 by the urging force of the fuel cutoff spring 52, and can shut off the hydrogen flow path 24 in the long term. Therefore, there is an excellent effect that the hydrogen flow path can be blocked for a long time without providing a shut-off valve for blocking the hydrogen flow path.

さらに、図２に示すように、本実施形態にかかるレギュレータ５は、従来使用されるダイヤフラム式のレギュレータ５をベースに構成することができ、大幅な変更が必要なく構成できるという優れた効果を奏する。 Further, as shown in FIG. 2, the regulator 5 according to the present embodiment can be configured based on a conventionally used diaphragm type regulator 5, and has an excellent effect that it can be configured without requiring a significant change. .

なお、本実施形態においては図２に示すように、シャフト５１をソレノイド５０と燃料遮断ばね５２で上下動する構成としたが、この構成に限定されるものではない。例えばシャフトケース５６の内側とシャフト５１の外側にねじを切って螺合し、シャフト５１を図示しないモータなどで回転してシャフト５１を上下動するような構成など、他の構成であってもよい。 In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the shaft 51 is moved up and down by the solenoid 50 and the fuel cutoff spring 52, but is not limited to this configuration. For example, other configurations such as a configuration in which the inside of the shaft case 56 and the outside of the shaft 51 are cut and screwed and the shaft 51 is rotated by a motor (not shown) to move the shaft 51 up and down may be used. .

本実施形態にかかる燃料電池の反応ガス供給装置の構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of the reactive gas supply apparatus of the fuel cell concerning this embodiment. 本実施形態にかかるレギュレータの断面図である。It is sectional drawing of the regulator concerning this embodiment. ソレノイドの拡大図であって、（ａ）は、シャフトが下動したことを示す図、（ｂ）は、シャフトが上動したことを示す図である。It is an enlarged view of a solenoid, (a) is a figure which shows that a shaft moved down, (b) is a figure which shows that a shaft moved up. ソレノイドの別の形態を示す図である。It is a figure which shows another form of a solenoid.

Explanation of symbols

１反応ガス供給装置
２燃料電池
３コンプレッサ
５レギュレータ
９水素タンク（水素供給手段）
１０ＥＣＵ（カソード圧力制御装置、電流供給手段）
２２（２２ａ、２２ｂ）ダイヤフラム
２３信号圧室
２３ａエア流路
２４水素流路
２６ステム（遮断弁）
２７弁体（遮断弁）
５０ソレノイド（付勢力遮断手段）
５１シャフト（可動鉄心）
５２燃料遮断ばね（付勢手段）
５３コイル
５４固定鉄心 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reaction gas supply apparatus 2 Fuel cell 3 Compressor 5 Regulator 9 Hydrogen tank (hydrogen supply means)
10 ECU (cathode pressure control device, current supply means)
22 (22a, 22b) Diaphragm 23 Signal pressure chamber 23a Air flow path 24 Hydrogen flow path 26 Stem (shutoff valve)
27 Valve body (shutoff valve)
50 Solenoid (biasing force blocking means)
51 Shaft (movable iron core)
52 Fuel cutoff spring (biasing means)
53 Coil 54 Fixed iron core

Claims

A compressor for supplying pressurized air to the cathode of the fuel cell;
Hydrogen supply means for supplying hydrogen to the anode of the fuel cell;
A cathode pressure control device for adjusting the air pressure of the cathode electrode by controlling the back pressure valve of the compressor and / or the cathode electrode according to the operating state of the fuel cell;
A regulator that applies the air pressure of the cathode electrode as a reference pressure, and adjusts the supply pressure to the anode electrode based on the air pressure;
A pressure regulator capable of adjusting a reference pressure applied to the regulator by discharging air pressure applied to the regulator from an air flow path;
A reactive gas supply device for a fuel cell, comprising: a hydrogen shut-off means capable of shutting off a hydrogen flow path formed in the regulator against an air pressure applied to the regulator.

The internal space of the regulator is partitioned by a diaphragm into a region where the hydrogen flow path is formed and a region where a signal pressure chamber to which the air pressure is applied is formed. The diaphragm is urged by the diaphragm to shut off the flow path, and has a shut-off valve that operates to open the hydrogen flow path as the air pressure applied to the signal pressure chamber increases.
The hydrogen shut-off means for biasing the shut-off valve so as to shut off the hydrogen flow path against air pressure applied to the signal pressure chamber;
2. The reaction gas supply device for a fuel cell according to claim 1, further comprising: an urging force blocking unit that blocks transmission of the urging force that the urging unit applies to the cutoff valve. 3.

The biasing force blocking means is interposed between the biasing means and the cutoff valve, and a movable iron core that transmits the biasing force of the biasing means to the cutoff valve;
A coil for generating a magnetic field for magnetizing the movable iron core;
Current supply means for supplying current to the coil;
When the movable iron core is magnetized, the fixed iron core is configured to attract the movable iron core,
The current supply means magnetizes the movable iron core by supplying current to the coil,
The fixed iron core attracts the magnetized movable iron core against the urging force of the urging means, and the movable iron core is separated from the shut-off valve so that the urging means applies to the shut-off valve. 3. The reaction gas supply device for a fuel cell according to claim 2, wherein transmission of power is cut off.