JP2013213527A - Control valve, and fuel cell system using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、流体を制御する制御弁に関し、例えば、燃料電池システムの湿潤流体流路に配置され、湿潤流体を制御するのに好適な制御弁、および制御弁を用いた燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a control valve for controlling a fluid, for example, a control valve disposed in a wetting fluid flow path of a fuel cell system and suitable for controlling a wetting fluid, and a fuel cell system using the control valve.
従来、例えば、燃料電池自動車の燃料電池システムにおける湿潤流体流路に配置される排出弁など、水蒸気などの多量の水分を含有する湿潤流体を制御する制御弁では、湿潤流体中の水分が、プランジャーの先端に形成した弁体と、弁座部に形成した弁ポートなどに付着することがある。 Conventionally, for example, in a control valve that controls a wetting fluid containing a large amount of moisture such as water vapor such as a discharge valve disposed in a wetting fluid passage in a fuel cell system of a fuel cell vehicle, the moisture in the wetting fluid is reduced by the plan. It may adhere to the valve body formed at the tip of the jar and the valve port formed in the valve seat.
この場合に、システム停止後に低温下に放置した場合には、弁体と、弁座部に形成した弁ポートなどに付着した水分が凍結することにより、流路を閉塞したり、プランジャーが駆動部の通常の駆動力では駆動できなくなる。その結果、制御弁内部の流体の流れが阻害されたり、弁体が、弁座部に形成した弁ポートに対して離接することができず、作動不能となるおそれがある。このため、制御弁が機能しなくなり、システム全体が影響を受けるおそれがある。 In this case, if the system is left at a low temperature after the system is stopped, the water adhering to the valve body and the valve port formed on the valve seat will freeze, closing the flow path and driving the plunger. It cannot be driven by the normal driving force of the part. As a result, the flow of fluid inside the control valve may be hindered, or the valve body may not be able to be separated from or connected to the valve port formed in the valve seat portion, and may not be operable. For this reason, a control valve stops functioning and the entire system may be affected.
このため、特許文献1(特開平2−283987号公報)では、制御弁の周囲に温媒流体を流すための温媒流路を構成するジャケットを形成して、制御弁全体を暖める方法が開示されている。 For this reason, Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 2-283987) discloses a method of warming the entire control valve by forming a jacket that forms a heating medium flow path for flowing a heating medium fluid around the control valve. Has been.
また、特許文献2(特開2006−153223号公報)では、制御弁の弁ハウジングに、システム流体用の流路に加え、弁ハウジングを加温可能な温媒流体を流す温媒流路を設けている。 Moreover, in patent document 2 (Unexamined-Japanese-Patent No. 2006-153223), in addition to the flow path for system fluids, the valve housing of the control valve is provided with a heat medium flow path for flowing a heat medium fluid that can heat the valve housing. ing.
しかしながら、特許文献1の制御弁では、弁全体を暖めるために効率が悪く、弁座を効果的に暖めることができない。また、制御弁の周囲に温媒流体を流すための温媒流路を構成するジャケットを形成しなければならず、複雑な構成となるとともに、制御弁自体が大型化してしまうことにもなる。 However, the control valve of Patent Document 1 is inefficient because it warms the entire valve, and the valve seat cannot be warmed effectively. In addition, a jacket that constitutes a heating medium flow path for flowing a heating medium fluid around the control valve must be formed, resulting in a complicated configuration and an increase in the size of the control valve itself.
また、特許文献2の制御弁では、制御弁の弁座部と温媒流路とが離れているため、温媒流体の熱が、ハウジングを介して、弁座部に伝熱するので、温媒流路を流れる温媒流体の熱が、ハウジング側に逃げるので、温媒流体の熱を効率良く弁座部に伝えることができなかった。その結果、弁座部を温めるために、時間を要することになり、例えば、制御弁の弁座部を速やかに温めることができず、弁の作動に時間を要することになる。その結果、制御弁を用いているシステムの作動に影響を及ぼすことになる。そのため、最悪の場合、システムの起動ができなくなるおそれがあった。 Further, in the control valve of Patent Document 2, since the valve seat portion of the control valve and the heating medium flow path are separated from each other, the heat of the heating medium fluid is transferred to the valve seat portion through the housing. Since the heat of the heat medium fluid flowing through the medium flow channel escapes to the housing side, the heat of the heat medium fluid cannot be efficiently transmitted to the valve seat portion. As a result, it takes time to warm the valve seat. For example, the valve seat of the control valve cannot be warmed quickly, and it takes time to operate the valve. As a result, the operation of the system using the control valve is affected. Therefore, in the worst case, there is a possibility that the system cannot be started.
本発明は、このような現状に鑑み、弁体と、弁座部に形成した弁ポートなどに付着した水分が凍結して、弁機能が阻害されるのを効果的に防止することができるとともに、制御弁の弁座部を温めたい時に、速やかに弁座部を温めることができ、弁の作動を瞬時に行え、その結果、制御弁を用いているシステムも瞬時に起動できる制御弁、および制御弁を用いた燃料電池システムを提供することを目的とする。 In view of such a current situation, the present invention can effectively prevent water adhering to the valve body and the valve port formed on the valve seat portion from being frozen and inhibiting the valve function. When the valve seat of the control valve is to be warmed, the valve seat can be quickly warmed, the valve can be operated instantaneously, and as a result, the system using the control valve can be instantly started, and It is an object of the present invention to provide a fuel cell system using a control valve.
本発明は、前述したような従来技術における課題及び目的を達成するために発明されたものであって、本発明の制御弁は、
流体が通過する弁ポートが形成された弁座部と、
流体を制御弁に供給するための流体供給流路と、流体を制御弁から排出するための流体排出流路とから構成される流体流路が形成された弁ハウジングとを備え、
前記弁座部に対して弁体が離接する方向に移動して、弁体が弁座部の弁ポートを開閉するように構成された制御弁であって、
前記弁ハウジングと弁座部との間に形成された加温空間であって、温媒流体によって、加温空間内に一部が露出する弁座部を直接加温する加温空間と、
前記弁ハウジングに形成され、前記加温空間に温媒流体を供給する温媒流体供給流路と、
前記弁ハウジングに形成され、前記加温空間から温媒流体を排出する温媒流体排出流路とを備え、
前記流体流路と加温空間とを気密に分離するシール部が形成されていることを特徴とする。
The present invention has been invented in order to achieve the problems and objects in the prior art as described above.
A valve seat formed with a valve port through which fluid passes;
A valve housing formed with a fluid flow path formed from a fluid supply flow path for supplying fluid to the control valve and a fluid discharge flow path for discharging fluid from the control valve;
A control valve configured to move in a direction in which the valve body separates from and contacts the valve seat portion, and the valve body opens and closes a valve port of the valve seat portion;
A heating space formed between the valve housing and the valve seat portion, wherein the heating seat fluid directly heats the valve seat portion, a part of which is exposed in the heating space, with a heating medium fluid;
A heating medium fluid supply passage formed in the valve housing for supplying a heating medium fluid to the heating space;
A heating medium fluid discharge passage formed in the valve housing and discharging the heating medium fluid from the heating space;
A seal portion that hermetically separates the fluid flow path and the heating space is formed.
このように構成することによって、弁ハウジングに形成された温媒流体供給流路を介して、弁ハウジングと弁座部との間に形成された加温空間に、温媒流体が供給され、この温媒流体により弁座部を直接速やかに加温することができる。 With this configuration, the heating medium fluid is supplied to the heating space formed between the valve housing and the valve seat portion via the heating medium fluid supply passage formed in the valve housing. The valve seat can be directly and quickly heated by the heating medium fluid.
従って、加温空間に供給された温媒流体により、弁座部を直接速やかに加温するので、弁体と、弁座部に形成した弁ポートなどに付着した水分が凍結して、流路を閉塞したり、プランジャーが駆動できなくなるなどの弁機能が阻害されるのを効果的に防止することができる。 Accordingly, the valve seat portion is directly heated directly by the heating medium fluid supplied to the heating space, so that water adhering to the valve body and the valve port formed in the valve seat portion freezes, and the flow path It is possible to effectively prevent obstruction of the valve function such as blocking the valve or preventing the plunger from being driven.
これにより、確実に作動が可能な制御弁、および制御弁を用いた燃料電池システムを提供することができる。 Thereby, the control valve which can operate | move reliably and the fuel cell system using a control valve can be provided.
また、流体流路と加温空間とを気密に分離するシール部が形成されているので、加温空間を流れる温媒流体が、例えば、弁ハウジングに形成された、流体を制御弁に供給するための流体供給流路、弁ハウジングに形成された、流体を制御弁から排出するための流体排出流路などに漏洩することがない。 In addition, since a seal portion that hermetically separates the fluid flow path and the heating space is formed, the heating medium fluid that flows through the heating space supplies the fluid that is formed in, for example, the valve housing to the control valve. Therefore, it does not leak into a fluid supply channel for discharging the fluid, a fluid discharge channel for discharging the fluid from the control valve, and the like formed in the valve housing.
これにより、加温空間を流れる温媒流体による弁座部に対する伝熱効果が低下することがなく、しかも、制御弁を使用しているシステムの流体に温媒流体が混入するのを防止することができる。 As a result, the heat transfer effect on the valve seat by the heating medium fluid flowing in the heating space is not reduced, and the heating medium fluid is prevented from being mixed into the fluid of the system using the control valve. Can do.
また、本発明の制御弁は、前記加温空間が、弁座部の弁ポートの近傍まで延設されていることを特徴とする。 The control valve according to the present invention is characterized in that the heating space extends to the vicinity of a valve port of the valve seat portion.
このように構成することによって、弁座部の弁ポートの近傍まで加温空間が延設されているので、弁座部の中でも最も温めたい弁ポートを効率良く、短時間で加温することができる。 By configuring in this way, the heating space is extended to the vicinity of the valve port of the valve seat portion, so that the valve port that is most warmed in the valve seat portion can be heated efficiently and in a short time. it can.
また、本発明の制御弁は、前記加温空間の弁座側の伝熱面が、弁ポートに向かって傾斜したテーパー面形状であることを特徴とする。 In the control valve of the present invention, the heat transfer surface on the valve seat side of the heating space has a tapered surface shape inclined toward the valve port.
このように構成することによって、加温空間の弁座側の伝熱面が、弁ポートに向かって傾斜したテーパー面形状であるので、伝熱面積が大きくなり、温媒流体の熱を弁座部に効率良く伝熱することができる。 With this configuration, the heat transfer surface on the valve seat side of the heating space has a tapered surface shape that is inclined toward the valve port, so the heat transfer area is increased and the heat of the heating medium fluid is transferred to the valve seat. Heat can be efficiently transferred to the part.
また、本発明の制御弁は、前記加温空間の伝熱面が、凹凸形状であることを特徴とする。 Moreover, the control valve of the present invention is characterized in that the heat transfer surface of the heating space has an uneven shape.
このように構成することによって、加温空間の伝熱面が、例えば、蛇腹形状、エンボス形状などの凹凸形状であるので、伝熱面積が大きくなり、温媒流体の熱を弁座部に効率良く伝熱することができる。 With this configuration, the heat transfer surface of the heating space has an uneven shape such as an accordion shape or an emboss shape, so that the heat transfer area is increased and the heat of the heating fluid is efficiently transferred to the valve seat portion. Heat can be transferred well.
また、本発明の制御弁は、前記温媒流体供給流路の加温空間に開口する開口端が、前記弁座部に対向するように配置されていることを特徴とする。 Further, the control valve of the present invention is characterized in that an opening end that opens to a heating space of the heating medium fluid supply channel is disposed so as to face the valve seat portion.
このように構成することによって、温媒流体供給流路を介して、加温空間に供給された温媒流体が弁座部に向かって流れやすくなるため、温媒流体の熱を弁座部に効率良く伝熱することができる。 With this configuration, the heating medium fluid supplied to the heating space can easily flow toward the valve seat portion via the heating medium fluid supply flow path, so that the heat of the heating medium fluid is transferred to the valve seat portion. Heat can be transferred efficiently.
また、本発明の制御弁は、前記シール部が、加温空間を形成する弁ハウジングと弁座部との間に形成されていることを特徴とする。 The control valve according to the present invention is characterized in that the seal portion is formed between a valve housing and a valve seat portion that form a heating space.
このように構成することによって、加温空間を形成する弁ハウジングと弁座部との間から、加温空間を流れる温媒流体が、例えば、弁ハウジングに形成された、流体を制御弁に供給するための流体供給流路、弁ハウジングに形成された、流体を制御弁から排出するための流体排出流路、弁室などに漏洩することがない。 With this configuration, the heating medium fluid that flows through the heating space from between the valve housing that forms the heating space and the valve seat portion, for example, supplies the fluid that is formed in the valve housing to the control valve. It does not leak into the fluid supply flow path, the fluid discharge flow path formed in the valve housing for discharging the fluid from the control valve, the valve chamber, and the like.
これにより、加温空間を流れる温媒流体による弁座部に対する伝熱効果が低下することがなく、しかも、制御弁を使用しているシステムの流体に温媒流体が混入するのを防止することができる。 As a result, the heat transfer effect on the valve seat by the heating medium fluid flowing in the heating space is not reduced, and the heating medium fluid is prevented from being mixed into the fluid of the system using the control valve. Can do.
また、本発明の制御弁は、前記シール部が、流体供給流路側に配置されたシール部材から構成されていることを特徴とする。 Moreover, the control valve of the present invention is characterized in that the seal portion is composed of a seal member disposed on the fluid supply channel side.
このようにシール部が、流体供給流路側に配置されたシール部材から構成されているので、加温空間を形成する弁ハウジングと弁座部との間から加温空間を流れる温媒流体が、弁ハウジングに形成された、流体を制御弁に供給するための流体供給流路に漏洩することがない。 As described above, since the seal portion is composed of the seal member disposed on the fluid supply flow path side, the heating medium fluid flowing in the heating space from between the valve housing and the valve seat portion forming the heating space is There is no leakage into the fluid supply passage formed in the valve housing for supplying fluid to the control valve.
これにより、加温空間を流れる温媒流体による弁座部に対する伝熱効果が低下することがなく、しかも、制御弁を使用しているシステムの流体に温媒流体が混入するのを防止することができる。 As a result, the heat transfer effect on the valve seat by the heating medium fluid flowing in the heating space is not reduced, and the heating medium fluid is prevented from being mixed into the fluid of the system using the control valve. Can do.
また、シール部材によって、弁座部と弁ハウジングの間に隙間が形成されることになるので、この隙間において熱伝達率が小さくなり、弁座部から弁ハウジングへの伝熱が少なくなり、(すなわち、熱が弁ハウジング側に逃げることが少なくなり)その結果、弁座部を効率的に加温することができる。 In addition, since a gap is formed between the valve seat portion and the valve housing by the seal member, the heat transfer coefficient is reduced in this gap, and heat transfer from the valve seat portion to the valve housing is reduced. That is, heat is less likely to escape to the valve housing side), and as a result, the valve seat can be efficiently heated.
また、シール部材が、例えば、ゴム、耐熱性を有するフッ素樹脂などの熱伝導率の低いOリングなどのシール部材で構成されていれば、弁座部と弁ハウジングの間に隙間が形成されるだけでなく、シール部材の熱伝導率の低さに起因して、弁座部と弁ハウジングが熱的に分離される。その結果、弁座部をより効率的に加温することができる。 Further, if the seal member is constituted by a seal member such as an O-ring having a low thermal conductivity such as rubber or heat-resistant fluororesin, a gap is formed between the valve seat portion and the valve housing. In addition, the valve seat and the valve housing are thermally separated due to the low thermal conductivity of the seal member. As a result, the valve seat can be heated more efficiently.
また、本発明の制御弁は、前記シール部が、流体排出流路側に配置されたシール部材から構成されていることを特徴とする。 Moreover, the control valve of the present invention is characterized in that the seal portion is composed of a seal member disposed on the fluid discharge channel side.
このようにシール部が、流体排出流路側に配置されたシール部材から構成されているので、加温空間を形成する弁ハウジングと弁座部との間から加温空間を流れる温媒流体が、弁ハウジングに形成された、流体を制御弁から排出するための流体排出流路に漏洩することがない。 Thus, since the seal portion is composed of a seal member arranged on the fluid discharge channel side, the heating medium fluid flowing through the heating space from between the valve housing and the valve seat portion forming the heating space is There is no leakage to the fluid discharge passage formed in the valve housing for discharging the fluid from the control valve.
これにより、加温空間を流れる温媒流体による弁座部に対する伝熱効果が低下することがなく、しかも、制御弁を使用しているシステムの流体に温媒流体が混入するのを防止することができる。 As a result, the heat transfer effect on the valve seat by the heating medium fluid flowing in the heating space is not reduced, and the heating medium fluid is prevented from being mixed into the fluid of the system using the control valve. Can do.
また、シール部材によって、弁座部と弁ハウジングの間に隙間が形成されることになるので、この隙間において熱伝達率が小さくなり、弁座部から弁ハウジングへの伝熱が少なくなり、(すなわち、熱が弁ハウジング側に逃げることが少なくなり)その結果、弁座部を効率的に加温することができる。 In addition, since a gap is formed between the valve seat portion and the valve housing by the seal member, the heat transfer coefficient is reduced in this gap, and heat transfer from the valve seat portion to the valve housing is reduced. That is, heat is less likely to escape to the valve housing side), and as a result, the valve seat can be efficiently heated.
また、シール部材が、例えば、ゴム、耐熱性を有するフッ素樹脂などの熱伝導率の低いOリングなどのシール部材で構成されていれば、弁座部と弁ハウジングの間に隙間が形成されだけでなく、シール部材の熱伝導率の低さに起因して、弁座部と弁ハウジングが熱的に分離される。その結果、弁座部をより効率的に加温することができる。 Further, if the seal member is made of a seal member such as an O-ring having a low thermal conductivity such as rubber or heat-resistant fluororesin, a gap is only formed between the valve seat portion and the valve housing. Instead, the valve seat portion and the valve housing are thermally separated due to the low thermal conductivity of the seal member. As a result, the valve seat can be heated more efficiently.
また、本発明の制御弁は、前記弁ハウジングが、弁座部より熱伝導率の低い材料から形成されていることを特徴とする。 The control valve according to the present invention is characterized in that the valve housing is formed of a material having a lower thermal conductivity than the valve seat portion.
このように、弁ハウジングが、弁座部より熱伝導率の低い材料から形成されているので、温媒流体の熱が、弁ハウジングへ伝熱し難くなるため、温媒流体の熱を効率良く弁座部に伝熱することができる。 As described above, since the valve housing is formed of a material having a lower thermal conductivity than the valve seat portion, it is difficult for the heat transfer fluid to transfer heat to the valve housing. Heat can be transferred to the seat.
また、本発明の制御弁は、前記温媒流体が、不凍液から構成されていることを特徴とする。 The control valve according to the present invention is characterized in that the heating medium fluid is composed of an antifreeze liquid.
このように温媒流体が、不凍液から構成されているので、低温下でも温媒流体は凍結しないので、低温環境下においても温媒流体を加温空間に流すことができ、温媒流体の熱を弁座部に効率良く伝熱することができる。 Since the heating medium fluid is composed of the antifreeze liquid in this way, the heating medium fluid does not freeze even at a low temperature. Therefore, the heating medium fluid can flow into the heating space even in a low temperature environment, and the heating medium fluid is heated. Can be efficiently transferred to the valve seat.
また、本発明の燃料電池システムは、前述のいずれかに記載の制御弁を、燃料電池システムの湿潤流体流路の排出流路に配置したことを特徴とする。 Moreover, the fuel cell system of the present invention is characterized in that the control valve according to any one of the foregoing is disposed in the discharge channel of the wet fluid channel of the fuel cell system.
このように構成することによって、低温下でも確実に作動が可能な制御弁を用いた燃料電池システムを提供することができる。 By comprising in this way, the fuel cell system using the control valve which can operate | move reliably even at low temperature can be provided.
また、加温空間に供給された温媒流体により、弁座部を直接速やかに加温するので、制御弁の弁座部を温めたい時に、速やかに弁座部を温めることができ、弁の作動を瞬時に行え、その結果、制御弁を用いているシステムも瞬時に起動できる。 In addition, since the valve seat is heated directly and quickly by the heating medium fluid supplied to the heating space, when the valve seat of the control valve is to be warmed, the valve seat can be quickly heated. The operation can be performed instantaneously, and as a result, the system using the control valve can be activated instantly.
すなわち、低温起動時には、弁作動をシステム起動後の限られた時間内に行わなければならないが、システム起動直後は、温媒流体の熱量が限られている。しかしながら、加温空間に供給された温媒流体により、弁座部を直接速やかに加温するので、この限られた熱量を主要部である弁座部に集中させることが可能となり、弁座部周辺で凍結が生じていても、速やかに制御弁を作動することができる。 That is, at the time of low temperature startup, the valve operation must be performed within a limited time after the system startup, but immediately after the system startup, the amount of heat of the heating medium fluid is limited. However, since the valve seat part is heated directly and quickly by the heating medium fluid supplied to the heating space, this limited amount of heat can be concentrated on the valve seat part, which is the main part. Even if freezing occurs in the vicinity, the control valve can be operated quickly.
本発明によれば、弁ハウジングに形成された温媒流体供給流路を介して、弁ハウジングと弁座部との間に形成された加温空間に、温媒流体が供給され、この温媒流体により弁座部を直接速やかに加温することができる。 According to the present invention, the heating medium fluid is supplied to the heating space formed between the valve housing and the valve seat portion via the heating medium fluid supply passage formed in the valve housing. The valve seat can be directly heated by the fluid.
従って、加温空間に供給された温媒流体により、弁座部を直接速やかに加温するので、弁体と、弁座部に形成した弁ポートなどに付着した水分が凍結して、流路を閉塞したり、プランジャーが駆動できなくなるなどの弁機能が阻害されるのを効果的に防止することができる。 Accordingly, the valve seat portion is directly heated directly by the heating medium fluid supplied to the heating space, so that water adhering to the valve body and the valve port formed in the valve seat portion freezes, and the flow path It is possible to effectively prevent obstruction of the valve function such as blocking the valve or preventing the plunger from being driven.
また、流体流路と加温空間とを気密に分離するシール部が形成されているので、加温空間を流れる温媒流体が、例えば、弁ハウジングに形成された、流体を制御弁に供給するための流体供給流路、弁ハウジングに形成された、流体を制御弁から排出するための流体排出流路、弁室などに漏洩することがない。 In addition, since a seal portion that hermetically separates the fluid flow path and the heating space is formed, the heating medium fluid that flows through the heating space supplies the fluid that is formed in, for example, the valve housing to the control valve. Therefore, it does not leak into the fluid supply flow path, the fluid discharge flow path for discharging the fluid from the control valve, the valve chamber, etc. formed in the valve housing.
これにより、加温空間を流れる温媒流体による弁座部に対する伝熱効果が低下することがなく、しかも、制御弁を使用しているシステムの流体に温媒流体が混入するのを防止することができる。 As a result, the heat transfer effect on the valve seat by the heating medium fluid flowing in the heating space is not reduced, and the heating medium fluid is prevented from being mixed into the fluid of the system using the control valve. Can do.
さらには、制御弁の弁座部を温めたい時に、速やかに弁座部を温めることができ、弁の作動を瞬時に行え、その結果、制御弁を用いているシステムも瞬時に起動できる。 Furthermore, when it is desired to warm the valve seat portion of the control valve, the valve seat portion can be quickly warmed up, and the valve can be operated instantaneously. As a result, the system using the control valve can be instantly started.
すなわち、低温起動時には、弁作動をシステム起動後の限られた時間内に行わなければならないが、システム起動直後は、温媒流体の熱量が限られている。しかしながら、加温空間に供給された温媒流体により、弁座部を直接速やかに加温するので、この限られた熱量を主要部である弁座部に集中させることが可能となり、弁座部周辺で凍結が生じていても、速やかに制御弁を作動することができる。 That is, at the time of low temperature startup, the valve operation must be performed within a limited time after the system startup, but immediately after the system startup, the amount of heat of the heating medium fluid is limited. However, since the valve seat part is heated directly and quickly by the heating medium fluid supplied to the heating space, this limited amount of heat can be concentrated on the valve seat part, which is the main part. Even if freezing occurs in the vicinity, the control valve can be operated quickly.
これにより、確実に作動が可能な制御弁、および制御弁を用いた燃料電池システムを提供することができる。 Thereby, the control valve which can operate | move reliably and the fuel cell system using a control valve can be provided.
以下、本発明の実施の形態(実施例)を図面に基づいてより詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments (examples) of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の制御弁の縦断面図、図2は、図1の制御弁のA−A線での縦断面図、図3は、図2のB部分の部分拡大断面図、図4は、温媒流体供給流路96、温媒流体排出流路98の別の配置を説明する縦断面図、図5は、温媒流体供給流路96、温媒流体排出流路98の別の配置を説明する概略平面図、図6は、本発明の制御弁が適用される燃料電池システムの概略図である。
1 is a longitudinal sectional view of the control valve of the present invention, FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the control valve of FIG. 1 taken along line AA, and FIG. 3 is a partially enlarged sectional view of a portion B in FIG. 4 is a longitudinal sectional view for explaining another arrangement of the heating medium
図1〜図3において、符号10は、全体で本発明の制御弁を示している。
1-3, the code |
なお、この実施例の制御弁10は、電磁弁を示しており、例えば、後述するように、燃料電池システムの湿潤流体流路に配置され、湿潤流体を制御する制御弁などに用いられるものである。
The
この実施例の制御弁10は、弁本体12を備えており、この弁本体12は、上本体14と下本体16とから構成されている。そして、これらの上本体14と下本体16とは、かしめ加工などによって相互に固着されている。
The
また、下本体16には、流体が流入する第1のポート18と、流体が流出する第2のポート20と、この第1のポート18から流入した流体が通過する弁ポート22が形成された弁座部24と、弁室26とが形成されている。
The
なお、この実施例では、第1のポート18から流体が流入し、第2のポート20から流体が流出するように構成したが、逆に、第2のポート20から流体が流入し、第1のポート18から流体が流出するように構成することも可能である。
In this embodiment, the fluid flows in from the
この弁本体12の上本体14の上部には、駆動部28が、固定されており、この駆動部28は、プランジャーチューブ30を備えており、プランジャーチューブ30の下端を上本体14の内径部に、例えば、ろう付け、溶着などにより固定している。
A
そして、このプランジャーチューブ30の内部に、プランジャー32が軸方向に移動自在に収容されており、プランジャーチューブ30の上端部には、吸引子34が装着されている。
A
また、プランジャー32と吸引子34との間に、プランジャーバネ36が圧縮状態で介装され、プランジャー32を吸引子34から離間する方向に付勢するように構成されている。
Further, a
さらに、プランジャー32の下端には、インサート金具38と一体の弁棒部材40が固着されている。
Further, a
一方、プランジャーチューブ30の外周には、吸引子34の上部に形成された締結ネジ42に、ナット44を締め付けることによって、電磁コイル46が外函部材48とともに固定されている。
On the other hand, on the outer periphery of the
さらに、弁棒部材40の下端には、弁室26と駆動部28に形成された駆動空間50との間を気密に分離するための分離膜部材であり、弁体を構成するダイアフラム弁体52が装着されている。このダイアフラム弁体52は、分離膜部54と、弁体部56とを備えており、分離膜部54の外周部に形成した固定部58を、弁本体12の上本体14と下本体16との間に介装した略リング形状の固定部材60と下本体16との間で挟持することによって固定されている。
Further, the lower end of the
なお、ダイアフラム弁体52を構成する材料としては、特に限定されるものではなく、耐熱性、耐圧性などを考慮して、例えば、ゴム、フッ素樹脂などの樹脂を適宜変更して用いることができる。
The material constituting the
また、弁本体12は、弁ハウジング62に形成した弁本体装着凹部64に装着され、外函部材48に形成した締結用フランジ66により、締結ボルト68によって、弁ハウジング62に固定されている。
The
すなわち、弁本体装着凹部64は、上方に上方凹部70を備えており、この上方凹部70に、弁本体12の上本体14が装着されている。そして、この弁ハウジング62の上方凹部70と、弁本体12の上本体14との間には、上本体14に形成されたシール溝14a内に、Oリングなどのシール部材72が装着されている。
That is, the valve
また、弁本体装着凹部64は、下方に下方凹部74を備えており、この下方凹部74に、弁座部24の弁ポート22から半径方向外側に延設された側方延設部76が装着されている。この弁ハウジング62の下方凹部74と、弁座部24の側方延設部76との間には、弁座部24の側方延設部76の外周に形成されたシール溝76a内に、Oリングなどのシール部材76bが装着されている。これにより、流体排出流路90の側に配置された第1のシール部78を構成している。
Further, the valve
さらに、弁本体装着凹部64は、底部に底部凹部80を備えており、この底部凹部80に、弁座部24の第1のポート18を形成する下方延設部82が装着されている。この弁ハウジング62の底部凹部80と、弁座部24の下方延設部82との間には、この弁座部24の下方延設部82の外周に形成されたシール溝82a内に、Oリングなどのシール部材82bが装着されている。これにより、流体供給流路86の側に配置された第2のシール部84を構成している。
Furthermore, the valve
また、弁ハウジング62には、下本体16に形成された流体を流入するための第1のポート18に連通して、流体を制御弁10に供給するための流体供給流路86が形成されている。
Further, the
さらに、弁ハウジング62には、弁本体装着凹部64に形成された弁室88に連通するとともに、下本体16に形成された流体を流出するための第2のポート20に連通して、流体を制御弁10から排出するための流体排出流路90が形成されている。これらの流体供給流路86、流体排出流路90とで流体流路が構成されている。
Further, the
このように、第1のシール部78と第2のシール部84とが構成されていることによって、加温空間92を形成する弁ハウジング62と弁座部24との間から、後述するように、加温空間92を流れる温媒流体が、例えば、弁ハウジング62に形成された流体を制御弁10に供給するための流体供給流路86、弁ハウジング62に形成された流体を制御弁10から排出するための流体排出流路90、弁室88などに漏洩することがない。
As described above, since the
これにより、加温空間92を流れる温媒流体による弁座部24に対する伝熱効果が低下することがなく、しかも、制御弁10を使用しているシステムの流体に温媒流体が混入するのを防止することができる。
Thereby, the heat transfer effect on the
なお、シール部84の形成の方法は、特に限定されるものではないが、例えば、圧入、溶着、ろう付け、接着、または、金属製のシール部材により形成することもできる。
The method for forming the
また、第1のシール部78が、弁ハウジング62に形成された、流体を制御弁10から排出するための流体排出流路90と、加温空間92との間をシールするためのシール部を構成している。すなわち、第1のシール部78が、流体排出流路90側に配置されたシール部材76bから構成されている。
In addition, the
このように構成することによって、加温空間92を形成する弁ハウジング62と弁座部24との間から加温空間92を流れる温媒流体が、弁ハウジング62に形成された流体を制御弁10から排出するための流体排出流路90に漏洩することがない。
With this configuration, the heating medium fluid that flows through the
これにより、加温空間92を流れる温媒流体による弁座部24に対する伝熱効果が低下することがなく、しかも、制御弁10を使用しているシステムの流体に温媒流体が混入するのを防止することができる。
Thereby, the heat transfer effect on the
また、第2のシール部84が、弁ハウジング62に形成された、流体を制御弁10に供給するための流体供給流路86と、加温空間92との間をシールするためのシール部を構成している。すなわち、第2のシール部84が、流体供給流路86側に配置されたシール部材82bから構成されている。
Further, the
このように構成することによって、加温空間92を形成する弁ハウジング62と弁座部24との間から加温空間92を流れる温媒流体が、弁ハウジング62に形成された、流体を制御弁に供給するための流体供給流路86に漏洩することがない。
With this configuration, the heating medium fluid that flows through the
これにより、加温空間92を流れる温媒流体による弁座部24に対する伝熱効果が低下することがなく、しかも、制御弁10を使用しているシステムの流体に温媒流体が混入するのを防止することができる。
Thereby, the heat transfer effect on the
また、シール部材76b、シール部材82bが、例えば、ゴム、耐熱性を有するフッ素樹脂などの熱伝導率の低いOリングなどのシール部材で構成されていれば、弁座部24と弁ハウジング62の間に隙間が形成されることになる。従って、弁座部24と弁ハウジング62とが熱的に分離されるだけでなく、この隙間において熱伝達率が小さくなり、弁座部24から弁ハウジング62への伝熱が少なくなる(すなわち、熱が弁ハウジング62側に逃げることが少なくなる)。その結果、弁座部24を効率的に加温することができる。
Further, if the sealing
また、図1、図2に示したように、弁ハウジング62と弁座部24との間には、温媒流体によって弁座部24を加温するための加温空間92が形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, a
すなわち、この加温空間92は、図3の拡大図に示したように、弁ハウジング62の弁本体装着凹部64の底部凹部80の側壁を構成する外周壁80aと、弁ハウジング62の弁本体装着凹部64の下方凹部74の内周壁74aと、弁座部24の側方延設部76の内周側に形成された加温空間用凹部94とから形成されている。
That is, as shown in the enlarged view of FIG. 3, the
さらに、加温空間92は、弁座部24の弁ポート22の近傍を、図示しないが、平面視で環状に取り囲むように形成されている。また、図3の拡大図に示したように、弁座部24の加温空間用凹部94の外周側壁94aと、上部壁94bと、内周側壁94cとで、温媒流体によって弁座部24を加温する伝熱面を形成している。
Further, the
また、図3の拡大図に示したように、加温空間92は、弁座部24の弁ポート22の近傍まで延設されているとともに、加温空間92の弁座部24の側の伝熱面である外周側壁94aが、弁ポート22に向かって傾斜したテーパー面形状となるように構成されている。
Further, as shown in the enlarged view of FIG. 3, the
このように構成することによって、弁座部24の弁ポート22の近傍まで加温空間92が延設されているので、弁座部24の中でも最も温めたい弁ポート22を効率良く、短時間で加温することができる。また、加温空間92の弁座部24の側の伝熱面である外周側壁94aが、弁ポート22に向かって傾斜したテーパー面形状であるので、伝熱面積が大きくなり、温媒流体の熱を弁座部24に効率良く伝熱することができる。
With this configuration, since the
なお、図3の拡大図に示したように、加温空間92の弁座部24の側の伝熱面である外周側壁94aの傾斜したテーパー面と、弁ハウジング62の弁本体装着凹部64の底部凹部80の側壁を構成する外周壁80aとは、略同じ角度に傾斜したテーパー面となっている。
As shown in the enlarged view of FIG. 3, the inclined tapered surface of the outer
これにより、温媒流体供給流路96を介して、加温空間92に供給された温媒流体が、これらのテーパー面に沿って、弁座部24の弁ポート22の近傍まで流れやすくなっており、その結果、弁座部24の中でも最も温めたい弁ポート22を効率良く、短時間で伝熱することができるように構成されている。
As a result, the heating medium fluid supplied to the
なお、加温空間92の弁座部24の側の伝熱面である外周側壁94aが、弁ポート22に向かって傾斜する角度αとしては、特に限定されるものではないが、上記の弁座部24の弁ポート22の近傍まで温媒流体が流れやすくするためには、15°〜45°、好ましくは、25°〜35°とするのが望ましい。
The angle α at which the outer
以上のように、加温空間92は、弁ハウジング62と弁座部24との間に形成された加温空間であって、温媒流体によって、加温空間92内に一部が露出する弁座部24を直接加温する加温空間を形成している。
As described above, the
一方、図2に示したように、弁ハウジング62には、流体を制御弁10に供給するための流体供給流路86と、流体を制御弁10から排出するための流体排出流路90と交差するように、加温空間92に連通して、加温空間92に温媒流体を供給する温媒流体供給流路96と、加温空間92に連通して、加温空間92から温媒流体を排出する温媒流体排出流路98とが形成されている。
On the other hand, as shown in FIG. 2, the
なお、流体を供給、排出する流体供給流路86、流体排出流路90と、温媒流体を供給、排出する温媒流体供給流路96、温媒流体排出流路98とは、相互に連通しない位置に形成されている。
Note that the
また、図2、図3に示したように、温媒流体供給流路96の加温空間92に開口する開口端96aが、弁座部24に対向するように配置されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the opening
このように構成することによって、温媒流体供給流路96を介して、加温空間92に供給された温媒流体が弁座部24に向かって流れやすくなるため、温媒流体の熱を弁座部24に効率良く伝熱することができる。
With this configuration, the heating medium fluid supplied to the
なお、弁ハウジング62は、弁座部24より熱伝導率の低い材料から形成されているのが望ましい。
The
このように、弁ハウジング62が、弁座部24より熱伝導率の低い材料から形成されているので、温媒流体の熱が、弁ハウジング62へ伝熱し難くなるため、温媒流体の熱を効率良く弁座部24に伝熱することができる。
Thus, since the
このように、弁ハウジング62を、弁座部24より熱伝導率の低い材料から形成する組み合わせとしては、特に限定されるものではないが、例えば、下記のような材料の組み合わせが考えられる。
(1)弁座部24を、アルミニウム、弁ハウジング62を、例えば、ステンレス鋼とする組み合わせ、
(2)弁座部24を、アルミニウム、弁ハウジング62を、樹脂とする組み合わせ、
この場合、使用する樹脂としては、特に限定されるものではないが、例えば、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、PA(ポリアミド)、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)といったエンジニアリングプラスチックなどが使用可能である。
(3)弁座部24を、アルミニウム、弁ハウジング62を、ゴムとする組み合わせ、
この場合、使用するゴムとしては、特に限定されるものではないが、例えば、NBR(ニトリルゴム)、H−NBR(水素添加ニトリルゴム)などが使用可能である。
As described above, the combination of forming the
(1) A combination in which the
(2) A combination in which the
In this case, the resin to be used is not particularly limited. For example, engineering plastics such as PPS (polyphenylene sulfide), PA (polyamide), and PEEK (polyether ether ketone) can be used.
(3) A combination in which the
In this case, the rubber to be used is not particularly limited. For example, NBR (nitrile rubber), H-NBR (hydrogenated nitrile rubber) and the like can be used.
(4)弁座部24を、アルミニウム、弁ハウジング62を、セラミックスとする組み合わせ、
この場合、使用するセラミックスとしては、特に限定されるものではないが、例えば、炭化ケイ素、窒化ケイ素、アルミナ、ジルコニアなどが使用可能である。
(4) A combination in which the
In this case, the ceramic to be used is not particularly limited. For example, silicon carbide, silicon nitride, alumina, zirconia and the like can be used.
(5)弁座部24を、アルミニウム、弁ハウジング62を、繊維強化プラスチック(FRP(Fiber Reinforced Plastic))とする組み合わせ、
この場合、使用する繊維強化プラスチックとしては、特に限定されるものではないが、
例えば、炭素繊維強化プラスチック(CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic))、ガラス繊維強化プラスチック(GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastic))、ガラス長繊維強化プラスチック(GMT)、アラミド繊維強化プラスチック(AFRP(Aramid Fiber Reinforced Plastic))、ボロン繊維強化プラスチック(BFRP)、ポリエチレン繊維強化プラスチック(DFRP)、ポリ(パラフェニレンベンゾビスオキサゾール)強化プラスチックなどの繊維強化プラスチックが使用可能である。
(5) A combination in which the
In this case, the fiber reinforced plastic used is not particularly limited,
For example, Carbon Fiber Reinforced Plastic (CFRP), Glass Fiber Reinforced Plastic (GFRP), Long Fiber Reinforced Plastic (GMT), Aramid Fiber Reinforced Plastic (AFRP) )), Fiber reinforced plastics such as boron fiber reinforced plastic (BFRP), polyethylene fiber reinforced plastic (DFRP), and poly (paraphenylenebenzobisoxazole) reinforced plastic can be used.
(6)弁座部24を、例えば、ステンレス鋼、弁ハウジング62を、樹脂とする組み合わせ、
この場合、使用する樹脂としては、特に限定されるものではないが、例えば、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、PA(ポリアミド)、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)といったエンジニアリングプラスチックなどが使用可能である。
(6) A combination in which the
In this case, the resin to be used is not particularly limited. For example, engineering plastics such as PPS (polyphenylene sulfide), PA (polyamide), and PEEK (polyether ether ketone) can be used.
なお、加温空間92に供給される温媒流体としては、液体、気体などの流体であれば、特に限定されるものではないが、弁座部24の弁ポート22、弁体を構成するダイアフラム弁体52の弁体部56の凍結を防止、暖めるためには、温媒流体が、不凍液から構成されているのが望ましい。
The heating medium fluid supplied to the
このように温媒流体が、例えば、エチレングリコール水溶液などの不凍液から構成されているので、低温下でも温媒流体は凍結しないので、低温環境下においても温媒流体を加温空間に流すことができ、温媒流体の熱を弁座部24に効率良く伝熱することができる。
In this way, since the heating medium fluid is composed of, for example, an antifreeze liquid such as an ethylene glycol aqueous solution, the heating medium fluid does not freeze even at low temperatures, and therefore the heating medium fluid can be passed through the heating space even in a low temperature environment. The heat of the heating medium fluid can be efficiently transferred to the
このように構成される本発明の制御弁10では、電磁コイル46に通電することによって、プランジャーバネ36の付勢力に抗して、プランジャー32が吸引子34の方向に移動し、プランジャー32に固着された弁棒部材40が上方に移動して、弁棒部材40の下端に装着されたダイアフラム弁体52の弁体部56が、弁座部24から離間して、弁座部24に形成された弁ポート22が開放されるようになっている。
In the
一方、電磁コイル46への通電を停止することによって、プランジャーバネ36の付勢力によって、プランジャー32が吸引子34から離間する方向に移動し、プランジャー32に固着された弁棒部材40が下方に移動して、図1、図2に示したように、弁棒部材40の下端に装着されたダイアフラム弁体52の弁体部56が、弁座部24に当接して、弁座部24に形成された弁ポート22が閉止されるようになっている。
On the other hand, when the energization of the
本発明の制御弁10では、上記のように構成することによって、弁ハウジング62に形成された温媒流体供給流路96を介して、弁ハウジング62と弁座部24との間に形成された加温空間92に、温媒流体が供給され、この温媒流体により弁座部24を直接速やかに加温することができる。
In the
従って、加温空間92に供給された温媒流体により、弁座部24を直接速やかに加温するので、弁体を構成するダイアフラム弁体52の弁体部56と、弁座部24に形成した弁ポート22などに付着した水分が凍結して、流路を閉塞したり、プランジャー32が駆動できなくなるなどの弁機能が阻害されるのを効果的に防止することができる。
Therefore, since the
これにより、低温下でも確実に作動が可能な制御弁10、および制御弁を用いた燃料電池システムを提供することができる。
Thereby, it is possible to provide the
なお、この実施例では、それぞれ1本の温媒流体供給流路96、温媒流体排出流路98が、加温空間92に連通するようにしたが、図4に示したように、上下方向に複数本の温媒流体供給流路96、温媒流体排出流路98をそれぞれ、加温空間92に連通するようにして、例えば、弁座部24の弁ポート22に近い方の温媒流体供給流路96、温媒流体排出流路98の中を流れる温媒流体の温度を、その他の温媒流体供給流路96、温媒流体排出流路98の中を流れる温媒流体の温度よりも、高く設定して、弁座部24の弁ポート22の凍結をより効果的に防止することも可能である。
In this embodiment, one heating medium
また、図5(A)に示したように、水平方向に複数本の温媒流体供給流路96、温媒流体排出流路98をそれぞれ、加温空間92に連通するようにすることも可能である。また、図5(B)に示したように、水平方向に複数本の温媒流体供給流路96、温媒流体排出流路98をそれぞれ、連通孔24bで相互に連通された隔壁24aで、複数に区画された加温空間92に連通するようにすることも可能である。
In addition, as shown in FIG. 5A, a plurality of heating medium
さらには、図示しないが、上下方向に複数本の温媒流体供給流路96、温媒流体排出流路98、水平方向に複数本の温媒流体供給流路96、温媒流体排出流路98をそれぞれ、加温空間92に連通するようにすることも可能である。
Further, although not shown, a plurality of heating medium
図6は、このように構成される本発明の制御弁10を用いた燃料電池システム100の概略図を示している。
FIG. 6 shows a schematic diagram of a
図6に示したように、燃料電池システム100では、固体高分子型燃料電池本体である燃料電池スタック102を備えている。
As shown in FIG. 6, the
この燃料電池スタック102には、燃料ガス供給源である水素タンク104から、燃料ガスである水素ガスが供給されるアノード(水素極)106を備えている。また、燃料電池スタック102には、酸化剤ガスである空気が、コンプレッサー108を介して供給されるカソード(空気極)110が備えられている。
The
燃料ガスである水素ガスは、高圧水素ガスとして、水素タンク104に貯留されており、水素タンク104から供給される高圧水素ガスは、水素圧力調整弁112によって、燃料電池の運転圧力まで減圧され、水素供給流路114を介して、アノード106へ供給される。
Hydrogen gas, which is a fuel gas, is stored in the
アノード106で消費されなかった余剰の水素ガスは、水素循環ポンプ116を介して、水素循環流路118によって、水素供給流路114に還流されて、水素タンク104から供給される水素ガスと混合され、アノード106へ供給されるようになっている。
Excess hydrogen gas that has not been consumed by the
一方、酸化剤ガスとしての空気は、図示しないエアフィルターを介して、コンプレッサー108を介して圧縮され、圧縮した空気が、空気供給流路120を介して、カソード110へ供給されるようになっている。
On the other hand, the air as the oxidant gas is compressed via the
そして、カソード110で、空気中の酸素が反応に使用され、残りの空気は、空気圧を調整する空気圧力調整弁122を介して排出されるようになっている。
At the
また、燃料電池スタック102には、燃料電池スタック102の温度を所定の温度に保つために、冷却水などの冷却流体を循環する冷却系が設けられている。すなわち、ラジエーター124で冷却された冷却流体が、冷却水ポンプ126を介して、冷却流体循環経路128、130を介して、燃料電池スタック102を冷却するように循環される。
The
また、水素循環流路118には、アノード106から排出された燃料排ガスを外部に排出するための排出経路132が分岐されており、この排出経路132を開閉するための、例えば、電磁弁を用いたパージ弁134が配置されている。
Further, a
なお、図中、符号136は、水捨弁、138は、コントロールユニットを示している。 In the figure, reference numeral 136 denotes a water drain valve, and 138 denotes a control unit.
このコントロールユニットは、例えば、CPUなどの演算処理装置から構成され、予め記憶装置に別途記憶された種々のデーター、プログラムに基づいて、コンプレッサー108、水素圧力調整弁112、水素循環ポンプ116、空気圧力調整弁122、ラジエーター124、冷却水ポンプ126、パージ弁134、水捨弁136などの作動を制御するように構成されている。
This control unit is composed of, for example, an arithmetic processing unit such as a CPU, and based on various data and programs separately stored in the storage device in advance, the
本発明の制御弁10は、このように構成される燃料電池システム100において、例えば、パージ弁134、水捨弁136などに適用することができる。
In the
このように構成することによって、加温空間に供給された温媒流体により、弁座部24を直接速やかに加温するので、制御弁10の弁座部24を温めたい時に、速やかに弁座部24を温めることができ、弁の作動を瞬時に行え、その結果、制御弁10を用いているシステムも瞬時に作動できる。
With this configuration, the
すなわち、低温起動時には、弁作動をシステム起動後の限られた時間内に行わなければならないが、システム起動直後は、温媒流体の熱量が限られている。しかしながら、加温空間に供給された温媒流体により、弁座部24を直接速やかに加温するので、この限られた熱量を主要部である弁座部に集中させることが可能となり、弁座部24の周辺で凍結が生じていても、速やかに制御弁10を作動することができる。
That is, at the time of low temperature startup, the valve operation must be performed within a limited time after the system startup, but immediately after the system startup, the amount of heat of the heating medium fluid is limited. However, since the
図7は、本発明の制御弁の別の実施例の縦断面図、図8は、図7の制御弁のA−A線での縦断面図、図9は、図8のB部分の部分拡大断面図である。 FIG. 7 is a longitudinal sectional view of another embodiment of the control valve of the present invention, FIG. 8 is a longitudinal sectional view of the control valve of FIG. 7 taken along line AA, and FIG. It is an expanded sectional view.
この実施例の制御弁10は、図1〜図3に示した制御弁10と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には、同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。
The
この実施例の制御弁10では、流体供給流路86から制御弁10に流入する流体中には、異物などの不純物が含まれる場合があるため、下本体16に形成された流体を流入するための第1のポート18の上流側に、フィルター装置11が装着されている。
In the
すなわち、弁ハウジング62の弁本体装着凹部64の底部凹部80の下方には、フィルター部材用凹部13が延設されて形成されており、このフィルター部材用凹部13に、フィルター装置11が装着されている。
That is, the
フィルター装置11は、流体供給流路86から供給された流体を透過させて、流体中の、例えば、ゴミなどの異物を除去するためのフィルター15が収容されている。
The
フィルター15は、図7、図8に示したように、有底で略円筒形状のフィルター本体17を備えている。そして、このフィルター本体17には、図示しないが、複数本の縦枠部材を備えており、これらの縦枠部材の間に形成された開口部19を覆うようにフィルター本体17の側周部に装着された、例えば、メッシュなどのフィルター部材21を備えている。
As shown in FIGS. 7 and 8, the
なお、フィルター本体17と下本体16との間には、シール部材23が介装されている。
A
また、この実施例のフィルター15では、図7、図8に示したように、フィルター15の内側底面、すなわち、フィルター本体17の底部25の内側底面27が、外側に向かって下方に傾斜するように形成されている。
Further, in the
このようにフィルター本体17の底部25の内側底面27が、外側に向かって下方に傾斜するように形成されているので、フィルター本体17の底部25の内側底面27の傾斜で、水がフィルター15の内側底面から外に抜けやすくなるように構成されている。
As described above, the
また、フィルター装置11は、フィルター部材用凹部13の底部の開口部に、固定用蓋部材29を装着することによって、弁ハウジング62に固定されている。なお、図中、31は、Oリングなどのシール部材を示している。
The
また、この実施例の制御弁10では、図7〜図9に示したように、加温空間92は、弁ハウジング62の弁本体装着凹部64の下方凹部74の内周壁74aと、弁座部24の下方に形成されたフランジ部33の上面35と、弁座部24の弁ポート22が形成された部分から底部のフランジ部33に至る中央部分37とから形成されている。
Further, in the
また、この弁座部24の中央部分37が、弁座部24を加温する伝熱面を形成しており、この伝熱面37が、図9に示したように、縦断面において、例えば、蛇腹形状などの凹凸形状となっている。
Further, the
このように構成することによって、加温空間92の伝熱面である中央部分37が、蛇腹形状などの凹凸形状であるので、伝熱面積が大きくなり、温媒流体の熱を弁座部24に効率良く伝熱することができるように構成されている。
With this configuration, since the
なお、この実施例では、弁座部24の中央部分37のみを蛇腹形状などの凹凸形状としたが、伝熱面である弁座部24のフランジ部33の上面35も、蛇腹形状などの凹凸形状とすることも可能である。
In this embodiment, only the
また、上記の実施例1の場合に、弁座部24の側方延設部76の内周側に形成された加温空間用凹部94の伝熱面、すなわち、弁座部24の加温空間用凹部94の外周側壁94aと、上部壁94bと、内周側壁94cのうち、少なくとも1つを蛇腹形状などの凹凸形状とすることも可能である。
In the case of the first embodiment, the heat transfer surface of the warming
また、この実施例では、伝熱面を、蛇腹形状などの凹凸形状を縦断面において、蛇腹形状などの凹凸形状としたが、図示しないが、伝熱面を、水平断面において、蛇腹形状などの凹凸形状とすることも、さらには、縦断面および水平断面において組み合わせて、蛇腹形状などの凹凸形状とすることも可能である。 Further, in this embodiment, the heat transfer surface has a concave and convex shape such as a bellows shape in a vertical cross section, and a concave and convex shape such as a bellows shape. It is also possible to form an uneven shape, or to form an uneven shape such as a bellows shape by combining in a vertical cross section and a horizontal cross section.
さらに、この凹凸形状の数、突設距離、凹凸の形状などは、蛇腹形状以外にも、例えば、エンボス形状などが可能であり、特に限定されるものではなく、伝熱効果を考慮して、適宜変更可能である。 Furthermore, the number of the uneven shapes, the projecting distance, the uneven shape, etc., other than the bellows shape, for example, can be an embossed shape, is not particularly limited, considering the heat transfer effect, It can be changed as appropriate.
図10は、本発明の制御弁の別の実施例の縦断面図、図11は、図10の制御弁のA−A線での縦断面図である。 10 is a longitudinal sectional view of another embodiment of the control valve of the present invention, and FIG. 11 is a longitudinal sectional view of the control valve of FIG.
この実施例の制御弁10は、図1〜図3に示した制御弁10と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には、同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。
The
上記実施例1、実施例2の制御弁10では、弁ハウジング62と弁座部24とを別体の別の部材から構成したが、この実施例では、弁ハウジング62と弁座部24とを一体化した一体の部材から構成した実施例を示している。
従って、後述するように、弁座部24と弁ハウジング62との間は、この一体化された弁ハウジング62でシールされ、弁ハウジング62自体でシール部を形成し、これにより、第2のシール部84を形成していることになる。
In the
Therefore, as will be described later, the
また、弁ハウジング62に形成した下方凹部74に、加温空間92と流体排出流路90との間を気密に分離するための固定部材41が装着されている。
In addition, a fixing
すなわち、固定部材41の内周側には、内周側シール溝43が形成され、この内周側シール溝43に、Oリングなどの内周側シール部材45が装着されている。同様に、固定部材41の外周側には、外周側シール溝47が形成され、この外周側シール溝47に、Oリングなどの外周側シール溝49が装着されている。
That is, an inner peripheral
これらの内周側シール溝43、内周側シール部材45と、外周側シール溝47、外周側シール溝49とで、流体排出流路90の側に配置された第1のシール部78を構成している。
The inner peripheral
また、この固定部材41は、弁ハウジング62に形成した下方凹部74の内周壁74aの上端74bを、かしめ加工することによって、弁ハウジング62に固定されている。
The fixing
以上、本発明の好ましい実施の態様を説明してきたが、本発明はこれに限定されることはなく、例えば、上記実施例では、弁体をダイアフラム弁体52の弁体部56として構成したが、通常の弁体にも適用することが可能である。
The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to this. For example, in the above embodiment, the valve body is configured as the
また、この実施例では、電磁弁に適用した実施例について説明したが、電動弁などその他の駆動形式の制御弁にも適用することができる。 In this embodiment, the embodiment applied to the electromagnetic valve has been described. However, the present invention can also be applied to other drive type control valves such as an electric valve.
また、実施例2の制御弁10において、フィルター装置11を設けないようにすることも可能であり、逆に、実施例1の制御弁10において、フィルター装置11を設けるようにすることも可能であるなど本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
Further, it is possible not to provide the
本発明は、流体を制御する制御弁に関し、例えば、燃料電池システムの湿潤流体流路に配置され、湿潤流体を制御するのに好適な制御弁、および制御弁を用いた燃料電池システムに適用することができる。 The present invention relates to a control valve that controls a fluid, and is applied to, for example, a control valve that is disposed in a wetting fluid flow path of a fuel cell system and is suitable for controlling the wetting fluid, and a fuel cell system using the control valve. be able to.
10 制御弁
11 フィルター装置
12 弁本体
13 フィルター部材用凹部
14 上本体
14a シール溝
15 フィルター
16 下本体
17 フィルター本体
18 第1のポート
19 開口部
20 第2のポート
21 フィルター部材
22 弁ポート
23 シール部材
24 弁座部
24a 隔壁
24b 連通孔
25 底部
26 弁室
27 内側底面
28 駆動部
29 固定用蓋部材
30 プランジャーチューブ
31 シール部材
32 プランジャー
33 フランジ部
34 吸引子
35 上面
36 プランジャーバネ
37 中央部分(伝熱面)
38 インサート金具
40 弁棒部材
41 固定部材
42 締結ネジ
43 内周側シール溝
44 ナット
45 内周側シール部材
46 電磁コイル
47 外周側シール溝
48 外函部材
49 外周側シール溝
50 駆動空間
52 ダイアフラム弁体
54 分離膜部
56 弁体部
58 固定部
60 固定部材
62 弁ハウジング
64 弁本体装着凹部
66 締結用フランジ
68 締結ボルト
70 上方凹部
72 シール部材
74 下方凹部
74a 内周壁
74b 上端
76 側方延設部
76a シール溝
76b シール部材
78 第1のシール部
80 底部凹部
80a 外周壁
82 下方延設部
82a シール溝
82b シール部材
84 第2のシール部
86 流体供給流路
88 弁室
90 流体排出流路
92 加温空間
94 加温空間用凹部
94a 外周側壁
94b 上部壁
94c 内周側壁
96 温媒流体供給流路
96a 開口端
98 温媒流体排出流路
100 燃料電池システム
102 燃料電池スタック
104 水素タンク
106 アノード
108 コンプレッサー
110 カソード
112 水素圧力調整弁
114 水素供給流路
116 水素循環ポンプ
118 水素循環流路
120 空気供給流路
122 空気圧力調整弁
124 ラジエーター
126 冷却水ポンプ
128 冷却流体循環経路
132 排出経路
134 パージ弁
136 水捨弁
138 コントロールユニット
DESCRIPTION OF
38 Insert metal fitting 40
Claims (11)
流体を制御弁に供給するための流体供給流路と、流体を制御弁から排出するための流体排出流路とから構成される流体流路が形成された弁ハウジングとを備え、
前記弁座部に対して弁体が離接する方向に移動して、弁体が弁座部の弁ポートを開閉するように構成された制御弁であって、
前記弁ハウジングと弁座部との間に形成された加温空間であって、温媒流体によって、加温空間内に一部が露出する弁座部を直接加温する加温空間と、
前記弁ハウジングに形成され、前記加温空間に温媒流体を供給する温媒流体供給流路と、
前記弁ハウジングに形成され、前記加温空間から温媒流体を排出する温媒流体排出流路とを備え、
前記流体流路と加温空間とを気密に分離するシール部が形成されていることを特徴とする制御弁。 A valve seat formed with a valve port through which fluid passes;
A valve housing formed with a fluid flow path formed from a fluid supply flow path for supplying fluid to the control valve and a fluid discharge flow path for discharging fluid from the control valve;
A control valve configured to move in a direction in which the valve body separates from and contacts the valve seat portion, and the valve body opens and closes a valve port of the valve seat portion;
A heating space formed between the valve housing and the valve seat portion, wherein the heating seat fluid directly heats the valve seat portion, a part of which is exposed in the heating space, with a heating medium fluid;
A heating medium fluid supply passage formed in the valve housing for supplying a heating medium fluid to the heating space;
A heating medium fluid discharge passage formed in the valve housing and discharging the heating medium fluid from the heating space;
A control valve characterized in that a seal portion for hermetically separating the fluid flow path and the heating space is formed.
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