JP2012202548A - Gas passage blocking device - Google Patents

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Hiroyuki Fuwa
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas passage blocking device capable of blocking a gas passage with a simple structure.SOLUTION: The gas passage blocking device 22A includes a storage chamber 22a extended to the lower side in a gravity direction on the way of a gas passage, and a partition plate 22b provided hanging into the storage chamber 22a from a top face 22a1 of the storage chamber 22a. The gas passage blocking device 22A is constituted such that gas flowing from the upstream side of the gas passage flows downstream in the gas passage through the bottom part of the storage chamber 22a.

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気体の流路及び燃料電池から排出される気体の流路を閉塞可能な気体流路閉塞装置に関する。   The present invention relates to a gas flow path closing device capable of closing a flow path of a gas supplied to a fuel cell and a flow path of a gas discharged from the fuel cell in a fuel cell system, for example.

例えば、特許文献1には、エンジンの始動時に、2次空気流路管内に発生する2次空気を三元触媒コンバータに導入して三元触媒の暖機を促進させる2次空気供給システムに組み込まれた流体制御弁装置が開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses that secondary air generated in a secondary air flow path pipe is introduced into a three-way catalytic converter when the engine is started, and is incorporated into a secondary air supply system that promotes warm-up of the three-way catalyst. An improved fluid control valve device is disclosed.

この流体制御弁装置は、電動モータと、電動モータの回転速度を減速する減速機構と、減速機構中の最終ギヤと噛合する複数のラック歯が外周面に設けられ前記最終ギヤの回転運動を直線運動に変換して弁体と一体的に変位するバルブシャフト(弁ロッド)とを備えている。この場合、電動モータを正転又は逆転させて最終ギヤとラック歯とを噛合させることにより、ラック歯を有するバルブシャフトと一体的に弁体を変位させて流体通路を開閉するようにしている。   This fluid control valve device is provided with an electric motor, a speed reduction mechanism for reducing the rotational speed of the electric motor, and a plurality of rack teeth that mesh with a final gear in the speed reduction mechanism. A valve shaft (valve rod) that is converted into motion and displaced integrally with the valve body is provided. In this case, the electric motor is rotated forward or backward so that the final gear and the rack teeth mesh with each other, whereby the valve body is displaced integrally with the valve shaft having the rack teeth to open and close the fluid passage.

特開2007−24242号公報JP 2007-24242

ところで、前記特許文献1に開示された流体制御弁装置では、最終ギヤのギヤ歯と噛合するラック歯がバルブシャフトの外周面に設けられ、弁体と一体的に変位するバルブシャフトとギヤ歯とが直接的に噛合するように構成されているため、最終ギヤの回転力の影響によってバルブシャフトの傾動や磨耗が発生するおそれがある。   By the way, in the fluid control valve device disclosed in Patent Document 1, rack teeth that mesh with the gear teeth of the final gear are provided on the outer peripheral surface of the valve shaft, and the valve shaft and gear teeth that are displaced integrally with the valve body are provided. Is configured to directly mesh with each other, the valve shaft may be tilted or worn by the influence of the rotational force of the final gear.

また、前記特許文献1に開示された流体制御弁装置では、着座部(弁座)に着座して流体通路を開閉する弁体が1本のバルブシャフトのみで変位可能に支持されているため、圧力流体が弁体と弁座との離間空間を流通することによって弁体に対して周方向回りの力が付与され、前記弁体に結合されたバルブシャフトが周方向に回動し又は傾動するおそれがある。この結果、着座部に対する弁体の着座が不安定となるおそれがある   Further, in the fluid control valve device disclosed in Patent Document 1, the valve body that is seated on the seat portion (valve seat) and opens and closes the fluid passage is supported so as to be displaceable by only one valve shaft. When the pressure fluid flows through the space between the valve body and the valve seat, a circumferential force is applied to the valve body, and the valve shaft coupled to the valve body rotates or tilts in the circumferential direction. There is a fear. As a result, the seating of the valve body on the seating portion may become unstable.

本願出願人は、前記事情に鑑み、弁ロッドの傾動や磨耗を防止して、着座部に対して弁体を安定して着座させることが可能な開閉バルブを発明した(特願2009−229065、本願出願時に未公開)。   In view of the above circumstances, the applicant of the present application has invented an on-off valve capable of preventing the valve rod from tilting and wearing and stably seating the valve body on the seating portion (Japanese Patent Application Nos. 2009-229065, (Not disclosed at the time of filing this application).

かかる開閉バルブは、圧力流体が導入されるインレットポート及び圧力流体が導出されるアウトレットポートがそれぞれ形成されたバルブ本体と、バルブ本体内に変位可能に設けられた弁ロッドを有し、着座部に着座することによりインレットポートとアウトレットポートとの連通を遮断し、着座部から離間することによりインレットポートとアウトレットポートとを連通させる弁体と、回転駆動源と、回転駆動源の回転駆動力が伝達されるギヤと、弁体と別個の部材からなり、ギヤと噛合するラック歯が設けられてギヤの回転運動を直線運動に変換するラック部材と、ラック部材に設けられ、弁体の弁ロッドを固定支持してラック部材の直線運動を弁体に伝達する支持部と、ラック部材の傾動を防止する傾動防止部材とを備える。   Such an open / close valve has a valve body in which an inlet port into which pressure fluid is introduced and an outlet port from which pressure fluid is derived is formed, and a valve rod that is displaceably provided in the valve body. The communication between the inlet port and the outlet port is blocked by sitting, and the valve body that connects the inlet port and the outlet port by separating from the seating portion, the rotational driving source, and the rotational driving force of the rotational driving source are transmitted. And a rack member that is provided with a rack tooth that meshes with the gear and converts the rotational motion of the gear into a linear motion, and is provided on the rack member. A support portion that is fixedly supported and transmits the linear motion of the rack member to the valve body, and a tilt prevention member that prevents the rack member from tilting.

このように、燃料電池用の開閉バルブの高性能化が図られる一方で、簡易な構造で流路を閉塞可能な技術も求められている。   As described above, while improving the performance of the open / close valve for the fuel cell, a technique capable of closing the flow path with a simple structure is also required.

本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、簡易な構造で気体流路を閉塞可能な気体流路閉塞装置を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of the said point, and it aims at providing the gas flow-path obstruction | occlusion apparatus which can obstruct | occlude a gas flow path with a simple structure.

前記の目的を達成するために、本発明は、気体流路の途中において、重力方向下側に延設された貯留室と、前記貯留室の天面から前記貯留室内部に垂設された仕切板と、を備え、前記気体流路の上流側から流れてきた気体が、前記貯留室の底部を介して前記気体流路の下流側へと流れるように構成されていることを特徴とする。   In order to achieve the above-described object, the present invention provides a storage chamber extending downward in the direction of gravity in the middle of a gas flow path, and a partition suspended from the top surface of the storage chamber to the storage chamber. And a gas flowing from the upstream side of the gas flow path is configured to flow to the downstream side of the gas flow path through the bottom of the storage chamber.

本発明によれば、貯留室内部に液体を供給し、液体の水位が仕切板の下端を超えることにより、簡易な構成で気体流路を閉塞することができる。   According to the present invention, it is possible to close the gas flow path with a simple configuration by supplying liquid to the inside of the storage chamber and the liquid level exceeding the lower end of the partition plate.

また、本発明では、貯留室に液体を供給する液体供給機構と、貯留室から前記液体を排出する液体排出機構と、を備えることにより、簡易な構成で気体流路を閉塞したり開放したりすることができる。   In the present invention, the gas flow path can be closed or opened with a simple configuration by including a liquid supply mechanism for supplying liquid to the storage chamber and a liquid discharge mechanism for discharging the liquid from the storage chamber. can do.

さらに、本発明では、液体供給機構が、液体が貯蔵されるタンクと、タンクと貯留室とを連通させる供給流路と、供給流路を開閉させる供給制御弁と、を備え、液体排出機構が、貯留室と連通する排出流路と、排出流路を開閉させる排出制御弁と、を備えることにより、供給制御弁及び排出制御弁の開閉によって気体流路を閉塞したり開放したりすることができる。   Furthermore, in the present invention, the liquid supply mechanism includes a tank that stores the liquid, a supply flow path that connects the tank and the storage chamber, and a supply control valve that opens and closes the supply flow path. The gas flow path can be closed or opened by opening and closing the supply control valve and the discharge control valve by providing the discharge flow path communicating with the storage chamber and the discharge control valve for opening and closing the discharge flow path. it can.

さらにまた、本発明では、気体流路が、燃料電池に接続されており、液体は、燃料電池で発生した生成水である構成とすることにより、生成水を有効活用することができ、気体流路を閉塞するための液体を別途用意する必要を無くすことができる。   Furthermore, in the present invention, the gas flow path is connected to the fuel cell, and the liquid is generated water generated in the fuel cell, so that the generated water can be used effectively, and the gas flow It is possible to eliminate the need to separately prepare a liquid for closing the passage.

さらにまた、本発明では、気体流路閉塞装置が、燃料電池のカソード流路の入口に接続された気体流路と、燃料電池のカソード流路の出口に接続された気体流路と、にそれぞれ設けられていることにより、簡易な構成で燃料電池のいわゆるカソード系の気体流路を閉塞したり開放したりすることができるとともに、燃料電池のカソードを封止することによって燃料電池の耐久性を向上することができる。   Furthermore, in the present invention, the gas flow path blocking device includes a gas flow path connected to the inlet of the cathode flow path of the fuel cell and a gas flow path connected to the outlet of the cathode flow path of the fuel cell, respectively. By being provided, the so-called cathode gas flow path of the fuel cell can be closed or opened with a simple configuration, and the durability of the fuel cell can be improved by sealing the cathode of the fuel cell. Can be improved.

さらにまた、本発明では、タンクには、燃料電池で発生した生成水が貯蔵されており、燃料電池の停止時に、供給制御弁が開弁して生成水が貯留室に供給されることによって、気体流路が遮断されることにより、燃料電池のいわゆるカソード系の気体流路を閉塞することができる。   Furthermore, in the present invention, the generated water generated in the fuel cell is stored in the tank, and when the fuel cell is stopped, the supply control valve is opened and the generated water is supplied to the storage chamber. By shutting off the gas flow path, a so-called cathode gas flow path of the fuel cell can be closed.

さらにまた、本発明では、燃料電池の始動時と、0℃以下の時に、排出制御弁が開弁して生成水が貯留室から排出されることにより、燃料電池のいわゆるカソード系を開放して酸化剤ガスの供給及び排出を可能としたり、貯留室内での生成水の凍結を防止したりすることができる。   Furthermore, in the present invention, when the fuel cell is started and when the temperature is 0 ° C. or lower, the discharge control valve is opened and the generated water is discharged from the storage chamber, thereby opening the so-called cathode system of the fuel cell. It is possible to supply and discharge the oxidant gas and to prevent the generated water from freezing in the storage chamber.

本発明によれば、簡易な構造で気体流路を閉塞することができる。   According to the present invention, the gas channel can be closed with a simple structure.

本発明の実施形態に係る気体流路閉塞装置が組み込まれた燃料電池システムの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a fuel cell system incorporating a gas flow path blocking device according to an embodiment of the present invention. 気体流路閉塞装置の概略縦断面図であり、(a)は開放状態、(b)は閉塞状態を示す図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view of a gas flow-path obstruction | occlusion apparatus, (a) is an open state, (b) is a figure which shows a obstruction | occlusion state. 気体流路閉塞装置の概略縦断面図であり、閉塞状態から開放状態への切換状態を示す図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view of a gas flow-path obstruction | occlusion apparatus, and is a figure which shows the switching state from an obstruction | occlusion state to an open state.

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、本発明の実施形態に係る気体流路閉塞装置が組み込まれた燃料電池システムの概略構成図である。なお、本実施形態では、車両に搭載された燃料電池に組み込まれる気体流路閉塞装置を以下に例示して説明しているが、これに限定されるものでなく、例えば、船舶や航空機等、又は業務用や家庭用の定置式の燃料電池等に組み込まれる各種気体流路閉塞装置に適用することができる。   Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fuel cell system incorporating a gas flow path closing device according to an embodiment of the present invention. In the present embodiment, the gas flow path closing device incorporated in the fuel cell mounted on the vehicle is exemplified and described below, but is not limited thereto, for example, a ship, an aircraft, etc. Alternatively, the present invention can be applied to various gas flow path closing devices incorporated in a stationary fuel cell for business use or household use.

図1に示すように、本実施形態に係る気体流路閉塞装置が組み込まれた燃料電池システム1は、燃料電池10、図示しないアノード系、カソード系20、制御装置30(図2(a)参照)を備えて構成されている。   As shown in FIG. 1, a fuel cell system 1 incorporating a gas flow path closing device according to this embodiment includes a fuel cell 10, an anode system (not shown), a cathode system 20, and a control device 30 (see FIG. 2 (a)). ).

<燃料電池>
燃料電池10は、固体高分子型燃料電池(Polymer Electrolyte Fuel Cell:PEFC
)からなり、MEA(Membrane Electrode Assembly、膜電極接合体)を図示しないセパ
レータで挟持してなる単セルが複数積層されて構成されている。MEAは、電解質膜(固体高分子膜)、これを挟持するカソード及びアノード等を備える。カソード及びアノードは、例えば、白金等の触媒がカーボンブラック等の触媒担体に担持された電極触媒層からなる。また、各セパレータには、溝や貫通孔からなるアノード流路及びカソード流路11が形成されている。
<Fuel cell>
The fuel cell 10 is a polymer electrolyte fuel cell (PEFC).
), And a plurality of single cells formed by sandwiching an MEA (Membrane Electrode Assembly) with a separator (not shown). The MEA includes an electrolyte membrane (solid polymer membrane), a cathode and an anode that sandwich the membrane. The cathode and the anode are each composed of an electrode catalyst layer in which a catalyst such as platinum is supported on a catalyst carrier such as carbon black. Each separator is formed with an anode flow path and a cathode flow path 11 including grooves and through holes.

このような燃料電池10では、アノードに水素(反応ガス、燃料ガス)が供給され、一方、カソードに酸素を含むエア(反応ガス、酸化剤ガス)が供給されると、アノード及びカソードに含まれる触媒上で電極反応が起こり、燃料電池10が発電可能な状態となる。   In such a fuel cell 10, when hydrogen (reaction gas, fuel gas) is supplied to the anode, and oxygen-containing air (reaction gas, oxidant gas) is supplied to the cathode, it is included in the anode and cathode. An electrode reaction occurs on the catalyst, and the fuel cell 10 is in a state capable of generating power.

前記燃料電池10は、図示しない外部負荷と電気的に接続され、前記外部負荷によって電流が取り出されると、燃料電池10が発電するようになっている。なお、前記外部負荷とは、走行用のモータ、バッテリやキャパシタ等の蓄電装置、後記するエアポンプ21等である。   The fuel cell 10 is electrically connected to an external load (not shown). When a current is taken out by the external load, the fuel cell 10 generates power. The external load includes a traveling motor, a power storage device such as a battery or a capacitor, an air pump 21 described later, and the like.

<アノード系>
アノード系は、図示しない水素タンク、遮断弁、パージ弁、配管等によって構成される。水素タンクは、高純度の水素を高圧で貯蔵するものであり、配管を介して下流側の遮断弁と接続されている。遮断弁は、例えば、電磁弁からなり、配管を介して下流側の燃料電池のアノード流路の入口と接続されている。パージ弁は、例えば、電磁弁からなり、配管を介して上流側の燃料電池のアノード流路の出口と接続されている。
<Anode system>
The anode system includes a hydrogen tank, a shut-off valve, a purge valve, piping, and the like (not shown). The hydrogen tank stores high-purity hydrogen at a high pressure, and is connected to a downstream shut-off valve via a pipe. The shut-off valve is composed of, for example, an electromagnetic valve, and is connected to the inlet of the anode flow path of the downstream fuel cell via a pipe. The purge valve is composed of, for example, an electromagnetic valve, and is connected to the outlet of the anode flow path of the upstream fuel cell via a pipe.

<カソード系>
カソード系20は、エアポンプ21、上流側の気体流路閉塞装置22A、加湿器23、下流側の気体流路閉塞装置22B、背圧弁24、希釈器25、配管(気体流路)c1〜c7等によって構成されている。
<Cathode system>
The cathode system 20 includes an air pump 21, an upstream gas flow path closing device 22A, a humidifier 23, a downstream gas flow path closing device 22B, a back pressure valve 24, a diluter 25, pipes (gas flow paths) c1 to c7, and the like. It is constituted by.

エアポンプ21は、例えば、図示しないモータで駆動される機械式の過給器であり、取り込んだ外気(エア)を圧縮し、酸化剤ガスとして燃料電池12に供給する。   The air pump 21 is, for example, a mechanical supercharger driven by a motor (not shown), compresses the taken outside air (air), and supplies the compressed air to the fuel cell 12 as an oxidant gas.

上流側の気体流路閉塞装置22Aは、酸化剤ガスの供給側に設けられ、配管c1を介して上流側のエアポンプ21と接続されると共に、配管c2を介して下流側の加湿器23の入口と接続されている。   The upstream side gas flow path closing device 22A is provided on the supply side of the oxidant gas, is connected to the upstream side air pump 21 via the pipe c1, and is connected to the downstream side humidifier 23 via the pipe c2. Connected with.

加湿器23は、エアポンプ21から供給されたエアを、燃料電池12から排出された酸化剤ガスを用いて加湿するものであって、配管c3を介して燃料電池10のカソード流路11の入口と接続されると共に、配管c4を介して燃料電池10のカソード流路11の出口と接続されている。   The humidifier 23 humidifies the air supplied from the air pump 21 using the oxidant gas discharged from the fuel cell 12, and is connected to the inlet of the cathode channel 11 of the fuel cell 10 via the pipe c3. In addition to being connected, it is connected to the outlet of the cathode channel 11 of the fuel cell 10 via the pipe c4.

下流側の気体流路閉塞装置22Bは、酸化剤ガスの排出側に設けられ、配管c5を介して上流側の加湿器23の出口と接続されると共に、配管c6を介して下流側の背圧弁24の入口と接続されている。   The downstream gas flow path closing device 22B is provided on the oxidant gas discharge side, is connected to the outlet of the upstream humidifier 23 via the pipe c5, and is connected to the downstream back pressure valve via the pipe c6. 24 inlets are connected.

背圧弁24は、燃料電池10のカソードの圧力を調整する機能を有し、弁開度の調節が可能なバタフライ弁(常開型)等で構成されているものであって、配管c6を介して上流側の気体流路閉塞装置22Bの出口と接続されると共に、配管c7を介して下流側の希釈器25の入口と接続されている。   The back pressure valve 24 has a function of adjusting the pressure of the cathode of the fuel cell 10 and is configured by a butterfly valve (normally open type) or the like capable of adjusting the valve opening degree. And connected to the outlet of the upstream side gas flow path closing device 22B and to the inlet of the downstream diluter 25 via the pipe c7.

希釈器25は、燃料電池10から排出された水素ガスを、燃料電池10から排出された酸化剤ガスによって希釈するものであって、配管c7を介して上流側の背圧弁24の出口と接続されると共に、配管b1を介して燃料電池10のアノード流路の出口と接続されている。すなわち、希釈器25は、カソード系20の一部であると共に、アノード系の一部であるともいえる。希釈器25内で希釈された水素ガスは、外部へ排気される。   The diluter 25 dilutes the hydrogen gas discharged from the fuel cell 10 with the oxidant gas discharged from the fuel cell 10, and is connected to the outlet of the upstream back pressure valve 24 via the pipe c7. And connected to the outlet of the anode flow path of the fuel cell 10 via the pipe b1. That is, the diluter 25 is part of the cathode system 20 and part of the anode system. The hydrogen gas diluted in the diluter 25 is exhausted to the outside.

また、希釈器25は、燃料電池10で発生した生成水が貯蔵されるタンクでもある。かかる生成水は、燃料電池10のアノード流路における生成水が配管b1を介して希釈器25へ排出されるドレイン時、及び、燃料電池10のアノード流路に残留した水素ガスが生成水と共に配管b1を介して希釈器25へパージされる水素パージ時に、燃料電池10のアノード流路から希釈器25へ供給されて貯蔵される。また、燃料電池10のカソード流路11から排出された酸化剤ガスに含まれる水分のうち、加湿器23において加湿に用いられなかった水分も、希釈器25へ供給されて生成水として貯蔵される。   The diluter 25 is also a tank in which the generated water generated in the fuel cell 10 is stored. The generated water is drained when the generated water in the anode flow path of the fuel cell 10 is discharged to the diluter 25 via the pipe b1, and the hydrogen gas remaining in the anode flow path of the fuel cell 10 is piped together with the generated water. At the time of hydrogen purge purged to the diluter 25 via b1, the fuel cell 10 is supplied to the diluter 25 from the anode flow path and stored. Of the moisture contained in the oxidant gas discharged from the cathode channel 11 of the fuel cell 10, the moisture that has not been used for humidification in the humidifier 23 is also supplied to the diluter 25 and stored as generated water. .

≪気体流路閉塞装置≫
本発明の実施形態に係る気体流路閉塞装置22A,22Bは、同一構成からなるため、以下、気体流路閉塞装置22Aの構成を詳細に説明して、気体流路閉塞装置22Bの説明を省略する。
≪Gas flow path blocker≫
Since the gas flow path closing devices 22A and 22B according to the embodiment of the present invention have the same configuration, the configuration of the gas flow path closing device 22A will be described in detail below, and the description of the gas flow path closing device 22B will be omitted. To do.

図2(a)は、本発明の実施形態に係る気体流路閉塞装置の概略縦断面図である。図2(a)に示すように、気体流路閉塞装置22は、貯留室22a及び仕切板22bと、タンク22c、供給流路22d及び供給制御弁22eから構成された液体供給機構と、排出流路22f及び排出制御弁22gから構成された液体排出機構と、を備える。   Fig.2 (a) is a schematic longitudinal cross-sectional view of the gas flow-path obstruction | occlusion apparatus which concerns on embodiment of this invention. As shown in FIG. 2A, the gas flow path closing device 22 includes a storage chamber 22a and a partition plate 22b, a liquid supply mechanism including a tank 22c, a supply flow path 22d, and a supply control valve 22e, and a discharge flow. A liquid discharge mechanism including a passage 22f and a discharge control valve 22g.

≪貯留室及び仕切板≫
貯留室22aは、略水平方向に配設された配管c1,c2間において、重力方向下方に延設されている。
≪Storage chamber and partition plate≫
The storage chamber 22a extends downward in the gravitational direction between the pipes c1 and c2 arranged in a substantially horizontal direction.

仕切板(遮断板ともいう)22bは、貯留室22aの天面22a1の下面から、貯留室22a内部に垂設されている。仕切板22bの上端は、貯留室22aの天面22aに気密に取り付けられており、仕切板22bの両側端は、貯留室22aの側面に気密に取り付けられている。仕切板22bの下端は、配管c1,c2の下端よりも下方に位置している共に、仕切板22bの下端と貯留室22aの底面22a2との間には空隙が設けられており、開放時において、配管c1から貯留室22a内部に流れてきた気体は、貯留室22aの底部を介して配管c2へと流れるように構成されている。   The partition plate (also referred to as a blocking plate) 22b is suspended inside the storage chamber 22a from the lower surface of the top surface 22a1 of the storage chamber 22a. The upper end of the partition plate 22b is airtightly attached to the top surface 22a of the storage chamber 22a, and both side ends of the partition plate 22b are airtightly attached to the side surface of the storage chamber 22a. The lower end of the partition plate 22b is located below the lower ends of the pipes c1 and c2, and a gap is provided between the lower end of the partition plate 22b and the bottom surface 22a2 of the storage chamber 22a. The gas flowing from the pipe c1 into the storage chamber 22a is configured to flow to the pipe c2 through the bottom of the storage chamber 22a.

≪液体供給機構≫
液体供給機構は、貯留室22aに液体Lを供給するものであって、タンク22c、供給流路22d及び供給制御弁22eを備える。タンク22cは、貯留室22aの重力方向上方に設けられており、その内部には、液体Lが貯蔵される。供給流路22dは、タンク22cの底部と貯留室22aの上部とを連通させる配管である。供給流路22dの貯留室22a側開口は、貯留室22aの天面22a1における仕切板22b近傍に形成されている。供給制御弁22eは、供給流路22dを開閉させる常閉型の電磁弁である。本実施形態において、タンク22cとして前記した希釈器25が用いられており、液体Lとして燃料電池10の生成水が用いられる。
≪Liquid supply mechanism≫
The liquid supply mechanism supplies the liquid L to the storage chamber 22a, and includes a tank 22c, a supply flow path 22d, and a supply control valve 22e. The tank 22c is provided above the storage chamber 22a in the gravity direction, and the liquid L is stored therein. The supply flow path 22d is a pipe that communicates the bottom of the tank 22c with the top of the storage chamber 22a. An opening on the storage chamber 22a side of the supply flow path 22d is formed in the vicinity of the partition plate 22b on the top surface 22a1 of the storage chamber 22a. The supply control valve 22e is a normally closed electromagnetic valve that opens and closes the supply flow path 22d. In the present embodiment, the diluter 25 described above is used as the tank 22c, and the generated water of the fuel cell 10 is used as the liquid L.

≪液体排出機構≫
液体排出機構は、貯留室22aから液体Lを排出するものであって、排出流路22f及び排出制御弁22gを備える。排出流路22fは、貯留室22aの底部と連通する配管である。排出制御弁22gは、排出流路22fを開閉させる常閉型の電磁弁である。
≪Liquid discharge mechanism≫
The liquid discharge mechanism discharges the liquid L from the storage chamber 22a, and includes a discharge flow path 22f and a discharge control valve 22g. The discharge flow path 22f is a pipe that communicates with the bottom of the storage chamber 22a. The discharge control valve 22g is a normally closed electromagnetic valve that opens and closes the discharge flow path 22f.

<制御装置>
制御装置30は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read-Only Memory)、入出力回路等から構成されており、供給制御弁22e及び排出制御弁22gの駆動を制御する。
<Control device>
The control device 30 includes a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read-Only Memory), an input / output circuit, and the like, and controls driving of the supply control valve 22e and the discharge control valve 22g. To do.

<動作例>
続いて、気体流路閉塞装置22Aの動作例について、図2,3を参照して説明する。なお、初期状態として、燃料電池10が運転中であり、図2(a)に示すように、供給制御弁22e及び排出制御弁22gがともに閉弁状態で貯留室22a内に液体Lが存在していないものとする。
<Operation example>
Subsequently, an operation example of the gas flow path closing device 22A will be described with reference to FIGS. As an initial state, the fuel cell 10 is in operation, and as shown in FIG. 2A, the supply control valve 22e and the discharge control valve 22g are both closed, and the liquid L exists in the storage chamber 22a. Shall not.

≪閉塞動作≫
燃料電池10が停止すると、制御装置30は、供給制御弁22eを第一の所定時間だけ開弁させた後、閉弁させる。ここで、第一の所定時間は、貯留室22a内の液体(生成水)Lの水位が仕切板22bの下端を超え、かつ、貯留室22a内の液体Lが配管c1,c2に流れ込まないような時間に設定されている。これにより、図2(b)に示すように、所定量の液体Lがタンク22cから供給流路22dを介して貯留室22a内に供給される。貯留室22a内に供給された液体Lは、仕切板22bの表面を伝わって落下し、貯留室22aの底部に貯められる。液体Lの供給が終了した状態において、仕切板22bの下端が液体Lに浸かっているため、気体流路は閉塞され、配管c1から配管c2への酸化剤ガスの流れは遮断される。これにより、簡易な構成で、気体流路閉塞装置22Aにおいて燃料電池10への酸化剤ガスの供給を防ぐとともに、気体流路閉塞装置22Bにおいて燃料電池10からの酸化剤ガスの排出を防ぐことができる。
≪Blocking operation≫
When the fuel cell 10 stops, the control device 30 opens the supply control valve 22e for a first predetermined time and then closes the valve. Here, for the first predetermined time, the water level of the liquid (product water) L in the storage chamber 22a exceeds the lower end of the partition plate 22b, and the liquid L in the storage chamber 22a does not flow into the pipes c1 and c2. The time is set. Thereby, as shown in FIG. 2B, a predetermined amount of the liquid L is supplied from the tank 22c into the storage chamber 22a via the supply flow path 22d. The liquid L supplied into the storage chamber 22a falls along the surface of the partition plate 22b and is stored at the bottom of the storage chamber 22a. In a state where the supply of the liquid L is completed, the lower end of the partition plate 22b is immersed in the liquid L. Therefore, the gas flow path is closed, and the flow of the oxidant gas from the pipe c1 to the pipe c2 is blocked. This prevents the supply of oxidant gas to the fuel cell 10 in the gas flow path closing device 22A with a simple configuration and prevents discharge of the oxidant gas from the fuel cell 10 in the gas flow path closing device 22B. it can.

≪開放動作≫
続いて、燃料電池10が始動すると、制御装置30は、排出制御弁22gを第二の所定時間だけ開弁させた後、閉弁させる。ここで、第二の所定時間は、貯留室22a内及び排出流路22fの排出制御弁22gよりも上流側の液体Lが排出されるのに十分な時間に設定されている。これにより、図3に示すように、貯留室22a内の液体Lが排出流路22fを介して外部へ排出され、図2(a)に示すように、貯留室22a内及び排出流路22fの排出制御弁22gよりも上流側に液体Lが存在していない状態となる。かかる状態において、気体流路は開放され、配管c1から配管c2への酸化剤ガスの流れは許容される。これにより、簡易な構成で、気体流路閉塞装置22Aにおいて燃料電池10への酸化剤ガスの供給が可能となるとともに、気体流露閉塞装置22Bにおいて燃料電池10からの酸化剤ガスの排出が可能となる。
≪Opening action≫
Subsequently, when the fuel cell 10 is started, the control device 30 opens the discharge control valve 22g for a second predetermined time, and then closes the valve. Here, the second predetermined time is set to a time sufficient for the liquid L upstream of the discharge control valve 22g in the storage chamber 22a and the discharge flow path 22f to be discharged. Thereby, as shown in FIG. 3, the liquid L in the storage chamber 22a is discharged to the outside through the discharge flow path 22f, and as shown in FIG. 2A, the liquid L in the storage chamber 22a and the discharge flow path 22f. The liquid L does not exist upstream of the discharge control valve 22g. In this state, the gas flow path is opened, and the flow of the oxidant gas from the pipe c1 to the pipe c2 is allowed. Thereby, it is possible to supply the oxidant gas to the fuel cell 10 in the gas flow path closing device 22A with a simple configuration, and it is possible to discharge the oxidant gas from the fuel cell 10 in the gas flow blockage device 22B. Become.

また、外気温度を検出する温度センサ40によって検出された温度が0℃以下である場合にも、制御装置30は、排出制御弁22gを第二の所定時間だけ開弁させた後閉弁させる。これにより、液体(生成水)Lが貯留室22a内において凍結することを防止することができる。   Even when the temperature detected by the temperature sensor 40 that detects the outside air temperature is 0 ° C. or less, the control device 30 opens the discharge control valve 22g for a second predetermined time and then closes it. Thereby, it can prevent that the liquid (product water) L freezes in the storage chamber 22a.

本発明の実施形態に係る気体流路閉塞装置22A,22Bは、簡易な構成で気体流路を閉塞することができる。また、気体流路閉塞装置22A,22Bは、モータ駆動式ポペット弁を用いずに済むので、燃料電池システム1の軽量化及び低コスト化を実現することができる。また、気体流路閉塞装置22A,22Bは、燃料電池10のカソードを封止することによって燃料電池10の耐久性を向上することができる。また、気体流路閉塞装置22A,22Bは、高低差を用いて液体Lを移動させるので、液体Lを移動させるためのポンプ等が不要である。また、気体流路閉塞装置22A,22Bは、燃料電池10で発生した生成水を有効活用することができ、気体流路を閉塞するための液体Lを別途用意する必要が無い。また、気体流路閉塞装置22A,22Bは、貯留室22a内での生成水の凍結を防止することができる。   The gas flow path closing devices 22A and 22B according to the embodiment of the present invention can close the gas flow path with a simple configuration. Further, since the gas flow path closing devices 22A and 22B do not use a motor-driven poppet valve, the fuel cell system 1 can be reduced in weight and cost. Further, the gas flow path closing devices 22A and 22B can improve the durability of the fuel cell 10 by sealing the cathode of the fuel cell 10. Further, since the gas flow path closing devices 22A and 22B move the liquid L using the height difference, a pump or the like for moving the liquid L is unnecessary. Further, the gas flow path closing devices 22A and 22B can effectively utilize the generated water generated in the fuel cell 10, and it is not necessary to separately prepare the liquid L for closing the gas flow path. Further, the gas flow path closing devices 22A and 22B can prevent the generated water from freezing in the storage chamber 22a.

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更可能である。例えば、排出制御弁22gは、常開型の電磁弁であってもよい。また、仕切板22bは、前記したものに限定されず、上下端及び両側端が貯留室22aに気密に取り付けられていると共に、配管c1,c2(又は配管c5,c6)の貯留室22aとの接続部の内面下端よりも下方に穴が形成されている構成であってもよい。この場合には、貯留室22a内に液体Lが供給されて穴が塞がれることによって、気体流路が閉塞される。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described in detail, this invention is not limited to the said embodiment, A design change is possible suitably in the range which does not deviate from the summary of this invention. For example, the discharge control valve 22g may be a normally open type electromagnetic valve. Further, the partition plate 22b is not limited to the above-described one, and upper and lower ends and both side ends thereof are airtightly attached to the storage chamber 22a, and the partition plate 22b is connected to the storage chamber 22a of the pipes c1 and c2 (or pipes c5 and c6). The structure in which the hole is formed below the inner surface lower end of the connecting portion may be used. In this case, the gas flow path is closed by supplying the liquid L into the storage chamber 22a and closing the hole.

10 燃料電池 11 カソード流路
22A,22B 気体流路閉塞装置 22a 貯留室
22b 仕切板 22c タンク
22d 供給流路 22e 供給制御弁
22f 排出流路 22g 排出制御弁
c1,c2 配管(気体流路) L 液体(生成水)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fuel cell 11 Cathode flow path 22A, 22B Gas flow path blocker 22a Reservoir chamber 22b Partition plate 22c Tank 22d Supply flow path 22e Supply control valve 22f Discharge flow path 22g Discharge control valve c1, c2 Piping (gas flow path) L Liquid (Generated water)

Claims (7)

気体流路の途中において、重力方向下側に延設された貯留室と、
前記貯留室の天面から前記貯留室内部に垂設された仕切板と、を備え、
前記気体流路の上流側から流れてきた気体が、前記貯留室の底部を介して前記気体流路の下流側へと流れるように構成されている
ことを特徴とする気体流路閉塞装置。
In the middle of the gas flow path, a storage chamber extended downward in the direction of gravity,
A partition plate suspended from the top surface of the storage chamber to the inside of the storage chamber,
The gas flow path closing device is configured such that the gas flowing from the upstream side of the gas flow path flows to the downstream side of the gas flow path through the bottom of the storage chamber.
前記貯留室に液体を供給する液体供給機構と、
前記貯留室から前記液体を排出する液体排出機構と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の気体流路閉塞装置。
A liquid supply mechanism for supplying liquid to the storage chamber;
A liquid discharge mechanism for discharging the liquid from the storage chamber;
The gas flow path closing device according to claim 1, comprising:
前記液体供給機構は、
前記液体が貯蔵されるタンクと、
前記タンクと前記貯留室とを連通させる供給流路と、
前記供給流路を開閉させる供給制御弁と、
を備え、
前記液体排出機構は、
前記貯留室と連通する排出流路と、
前記排出流路を開閉させる排出制御弁と、
を備えることを特徴とする請求項2に記載の気体流路閉塞装置。
The liquid supply mechanism is
A tank in which the liquid is stored;
A supply flow path for communicating the tank and the storage chamber;
A supply control valve for opening and closing the supply flow path;
With
The liquid discharge mechanism is
A discharge channel communicating with the storage chamber;
A discharge control valve for opening and closing the discharge flow path;
The gas flow path closing device according to claim 2, comprising:
前記気体流路は、燃料電池に接続されており、
前記液体は、前記燃料電池で発生した生成水である
ことを特徴とする請求項3に記載の気体流路閉塞装置。
The gas flow path is connected to a fuel cell;
The gas flow path blocking device according to claim 3, wherein the liquid is generated water generated in the fuel cell.
前記燃料電池のカソード流路の入口に接続された前記気体流路と、前記燃料電池の前記カソード流路の出口に接続された前記気体流路と、にそれぞれ設けられている
ことを特徴とする請求項4に記載の気体流路閉塞装置。
The gas channel connected to the inlet of the cathode channel of the fuel cell and the gas channel connected to the outlet of the cathode channel of the fuel cell, respectively. The gas flow path closing device according to claim 4.
前記タンクには、前記燃料電池で発生した前記生成水が貯蔵されており、
前記燃料電池の停止時に、前記供給制御弁が開弁して前記生成水が前記貯留室に供給されることによって、前記気体流路が遮断される
ことを特徴とする請求項5に記載の気体流路閉塞装置。
The generated water generated in the fuel cell is stored in the tank,
6. The gas according to claim 5, wherein when the fuel cell is stopped, the gas flow path is blocked by opening the supply control valve and supplying the generated water to the storage chamber. Channel blocker.
前記燃料電池の始動時と、0℃以下の時に、前記排出制御弁が開弁して前記生成水が前記貯留室から排出される
ことを特徴とする請求項5に記載の気体流路閉塞装置。
The gas flow path closing device according to claim 5, wherein the discharge control valve is opened and the generated water is discharged from the storage chamber when the fuel cell is started and when the temperature is 0 ° C or lower. .
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