JP2018066386A - Double-eccentric valve - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、弁体の回動中心である回転軸の軸線が弁体のシール面から離れて配置される（一次偏心）と共に、弁体の軸線から離れて配置される（二次偏心）二重偏心弁に関する。 In the present invention, the axis of the rotary shaft, which is the center of rotation of the valve body, is arranged away from the sealing surface of the valve body (primary eccentricity), and is arranged away from the axis of the valve body (secondary eccentricity). It relates to a heavy eccentric valve.
従来、この種の技術として、例えば、下記の特許文献１に記載される二重偏心弁が知られている。この二重偏心弁は、全閉時におけるシール性向上と、弁体の回動時に弁体と弁座との引き摺りによる摩耗の防止を図るために構成される。すなわち、この二重偏心弁は、弁孔と弁孔の縁部に形成されたシート面を含む弁座と、シート面に対応するシール面が外周に形成された弁体と、弁体を回動させる回転軸と、回転軸を回転駆動させる駆動機構と、回転軸を支持する軸受とを備え、弁座と弁体が流体が流れる流路に配置される。流路は、弁座を境として流体の流れに対する上流側流路と下流側流路に分かれ、弁体は上流側流路に配置される。ここで、この二重偏心弁は、軸受を支点として、弁体と回転軸の弁体側とを弁座の方向へ押圧するために、回転軸の駆動機構側に付勢力が加えられるように構成される。そして、全閉時に弁体と弁座との間に異物が噛み込まれて回転軸がロックされるのを防止するために、回転軸をハウジングにて片持ち支持することにより、弁体と弁座との間で多少の軸受ガタを許容するようになっている。また、全閉時に弁体と弁座との間からのガス漏れを防止するために、軸受ガタを利用し、駆動機構により弁体を弁座に接触させてシールするようになっている。
Conventionally, as this type of technology, for example, a double eccentric valve described in
ところで、特許文献１に記載の二重偏心弁において、弁座と弁体との間のシール性を向上させるために、弁座上に弾性材料よりなるリップシールを設け、全閉時に弁座と弁体との間にリップシールを介在させることが考えられる。ところが、弁体の全閉時に、下流側流路から弁体に圧力が作用すると、弁体がリップシールから浮き上がり、弁体とリップシールとの間から流体が漏れるおそれがある。
By the way, in the double eccentric valve described in
一方、リップシールによるシール性を向上させるために、リップシールの形態を特定することにより、弁体に対するリップシールの面圧を増大させることが考えられる。ところが、このようにリップシールの面圧を増大させると、背反としてリップシールの耐摩耗性が悪化するおそれがある。また、リップシール上の位置によっては、弁体の開弁時又は閉弁時に、弁体との接触によりリップシールの変形が許容量を超えてリップシールが損傷するおそれがある。さらに、全閉時にリップシール又はその付近で残留水等に凍結が生じると、リップシール上の位置によっては、弁体の開弁時又は閉弁時に、弁体との接触によりリップシールが破損するおそれがある。 On the other hand, in order to improve the sealing performance by the lip seal, it is conceivable to increase the surface pressure of the lip seal against the valve body by specifying the form of the lip seal. However, when the surface pressure of the lip seal is increased in this way, the wear resistance of the lip seal may deteriorate as a contradiction. Further, depending on the position on the lip seal, when the valve body is opened or closed, the lip seal may be deformed beyond an allowable amount due to contact with the valve body, and the lip seal may be damaged. Furthermore, if the lip seal freezes at or near the lip seal when fully closed, depending on the position on the lip seal, the lip seal may be damaged by contact with the valve body when the valve body is opened or closed. There is a fear.
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、第１の目的は、全閉時に弁体をリップシールから浮き上がらせる圧力が弁体に作用しても、弁体とリップシールとの間を封止して、弁体とリップシールとの間からの流体の漏れを防止することを可能とした二重偏心弁を提供することにある。この発明の第２の目的は、第１の目的に加え、弁体の開弁時又は閉弁時に、弁体との接触によるリップシールの損傷を抑えることを可能とした二重偏心弁を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and a first object is to provide a valve body and a lip seal even when pressure is applied to the valve body to lift the valve body from the lip seal when fully closed. An object of the present invention is to provide a double eccentric valve that can prevent fluid leakage from between a valve body and a lip seal by sealing the gap. In addition to the first object, the second object of the present invention is to provide a double eccentric valve capable of suppressing damage to the lip seal due to contact with the valve body when the valve body is opened or closed. There is to do.
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、円環状をなし、弁孔を有する弁座と、円板状をなし、環状のシール面が外周に形成され、弁孔を開閉するために弁座に対応して設けられる弁体と、流体が流れる流路を含むハウジングと、弁座と弁体が流路に配置されることと、流路は、弁座を境として上流側流路と下流側流路に分かれ、下流側流路又は前記上流側流路に弁体が配置されることと、弁体を回動させるための回転軸と、回転軸をハウジングにて回転可能に支持するための軸受と、回転軸の軸線が弁体のシール面から離れて配置されると共に、弁体の軸線から離れて配置されることと、弁体は、回転軸の軸線から弁体の軸線が伸びる方向と平行に伸びる仮想面を境とする第１の側部と第２の側部を含み、弁体が弁座に着座した全閉状態から開弁方向へ回動するときに、第１の側部が上流側流路又は下流側流路へ向けて回動し、第２の側部が下流側流路又は上流側流路へ向けて回動することとを備えた二重偏心弁において、全閉状態の弁体に対し、開弁方向とは逆向きの閉弁方向へ向かう回動を規制するために、第１の側部に係合可能に設けられた閉弁ストッパと、全閉状態の弁体を閉弁方向へ回動付勢するための回動付勢手段と、弁座に設けられ、全閉状態の弁座と弁体との間に介在されて弁座と弁体との間をシールするための弾性材料よりなる円環状のリップシールとを備え、リップシールは、弁体が閉弁方向へ回動付勢されることにより、弁体との間で面圧が高められることを趣旨とする。
In order to achieve the above object, the invention described in
上記発明の構成によれば、全閉状態の弁体に対し、開弁方向とは逆向きの閉弁方向へ向かう回動を規制するために、閉弁ストッパが、弁体の第１の側部に係合可能に設けられる。従って、全閉状態の弁体がリップシールから浮き上がろうとしても、弁体の第１の側部が閉弁ストッパに接触して浮き上がりが規制される。また、全閉状態の弁体は、回動付勢手段により、閉弁方向へ回動付勢される。従って、弁体は、第１の側部の閉弁ストッパとの接触部を支点として、閉弁方向へ回動付勢され、弁体が微動してそのシール面がリップシールに圧接し、弁体との間でリップシールの面圧が高められる。 According to the configuration of the invention described above, the valve closing stopper is provided on the first side of the valve body in order to regulate the rotation toward the valve closing direction opposite to the valve opening direction with respect to the fully closed valve body. It is provided to be engageable with the part. Therefore, even when the fully closed valve body is lifted off the lip seal, the first side portion of the valve body comes into contact with the valve closing stopper, and the lifting is restricted. The fully closed valve body is urged to rotate in the valve closing direction by the rotation urging means. Accordingly, the valve body is urged to rotate in the valve closing direction with the contact portion with the valve closing stopper on the first side as a fulcrum, the valve body is finely moved, and the seal surface is pressed against the lip seal. The surface pressure of the lip seal is increased with the body.
上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、弁体が全閉状態となるときに、所定の条件下で弁体を更に閉弁方向へ回動付勢するための別の回動付勢手段を更に備えたことを趣旨とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、弁体が全閉状態となるときに、所定の条件下で、別の回動付勢手段により弁体が更に閉弁方向へ回動付勢される。従って、例えば、弁体が更に強い圧力を受けてリップシールから浮き上がろうとしても、弁体が、その第１の側部の閉弁ストッパとの接触部を支点として、更に閉弁方向へ回動付勢され、弁体との間でリップシールの面圧が更に高められる。
According to the configuration of the invention described above, in addition to the operation of the invention described in
上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、別の回動付勢手段は、流路を流れる流体の温度が高くなるほど閉弁方向への回動付勢力が小さくなるように設定されることを趣旨とする。 In order to achieve the above object, according to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the other rotation urging means moves the valve in the valve closing direction as the temperature of the fluid flowing through the flow path increases. The purpose is to set the rotational biasing force to be small.
上記発明の構成によれば、請求項２に記載の発明の作用に加え、ハウジングの流路を流れる流体の温度が高くなるほど、別の回動付勢手段による弁体の閉弁方向への回動付勢力が小さくなる。従って、流路を流れる流体の温度が高くなって、弾性材料よりなるリップシールが柔らかくなり、変形し易くなっても、弁体の閉弁方向への回動付勢力が小さくなる。
According to the configuration of the invention described above, in addition to the operation of the invention according to
上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の発明において、リップシールは、弁座に固定される円環状のベース部と、ベース部の内周縁から外側へ向けて傾斜するシール部とを含み、リップシールの、弁体の第２の側部が接触する範囲には、シール部の一定以上の変形を規制するための変形規制手段が設けられることを趣旨とする。 To achieve the above object, according to a fourth aspect of the present invention, in the second or third aspect of the present invention, the lip seal includes an annular base portion fixed to the valve seat, and an inner peripheral edge of the base portion. A deformation restricting means for restricting the deformation of the seal portion beyond a certain level is provided in a range where the second side portion of the valve body contacts the lip seal. The purpose is that.
上記発明の構成によれば、請求項２又は３に記載の発明の作用に加え、リップシールにおける、弁体の第２の側部が接触する範囲の一定以上の変形が変形規制手段により規制される。従って、リップシールの、変形規制手段が設けられる範囲の剛性が高くなり、全閉時に弁体が別の回動付勢手段により更に閉弁方向へ回動付勢されても、リップシールの上記範囲が必要以上に変形することがない。
According to the configuration of the above invention, in addition to the operation of the invention according to
上記目的を達成するために、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、変形規制手段は、リップシールの、弁体の第２の側部が接触する範囲において、ベース部とシール部との間に介在するスペーサであることを趣旨とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
上記発明の構成によれば、変形規制手段としてのスペーサにより、第４実施形態と同等の作用が得られる。 According to the structure of the said invention, the effect | action equivalent to 4th Embodiment is acquired by the spacer as a deformation | transformation control means.
上記目的を達成するために、請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、変形規制手段は、リップシールの、弁体の第２の側部が接触する範囲の厚みが、弁体の第１の側部が接触する範囲の厚みよりも大きく設定されることであることを趣旨とする。 In order to achieve the above object, according to a sixth aspect of the present invention, in the fourth aspect of the present invention, the deformation restricting means has a thickness in a range where the second side portion of the valve body contacts the lip seal. The purpose is that the thickness is set to be larger than the thickness of the range in which the first side portion of the valve body contacts.
上記発明の構成によれば、変形規制手段としてのリップシールの厚みの設定により、第４実施形態と同等の作用が得られる。 According to the configuration of the above invention, the same effect as that of the fourth embodiment can be obtained by setting the thickness of the lip seal as the deformation restricting means.
上記目的を達成するために、請求項７に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、リップシールは、ベース部とシール部との間に間隔を置いて配置される複数のリブを更に含み、変形規制手段は、リップシールの、弁体の第２の側部が接触する範囲におけるリブの間隔が、弁体の第１の側部が接触する範囲におけるリブの間隔よりも狭く設定されることを趣旨とする。 To achieve the above object, according to a seventh aspect of the present invention, in the fourth aspect of the present invention, the lip seal includes a plurality of ribs arranged at intervals between the base portion and the seal portion. Further, the deformation regulating means includes a rib spacing in a range where the second side portion of the valve body contacts the lip seal is set to be narrower than a rib spacing in a range where the first side portion of the valve body contacts. The purpose is to be.
上記発明の構成によれば、変形規制手段としてのリップシールのリブの設定により、第４実施形態と同等の作用が得られる。 According to the configuration of the above invention, the same operation as that of the fourth embodiment can be obtained by setting the rib of the lip seal as the deformation restricting means.
上記目的を達成するために、請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７のいずれかに記載の発明において、上流側流路が下流側流路より高くなるように流路が傾斜して設けられ、上流側流路に隣接して上流側流路より上流に水溜まり部が設けられ、弁体の第２の側部又は第１の側部が水溜まり部に隣接して配置され、全閉状態からの弁体の開弁方向が、第２の側部又は前記第１の側部が水溜まり部から離れる方向に設定されることを趣旨とする。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 8 is the invention according to any one of
上記発明の構成によれば、請求項１乃至７のいずれかに記載の発明の作用に加え、上流側流路が下流側流路より高くなるように流路が傾斜して設けられ、上流側流路に隣接して上流側流路より上流に水溜まり部が設けられる。従って、水溜まり部が上流側流路の一部分に隣接することになり、弁体の第２の側部又は第１の側部の一部分が水溜まり部に隣接することになる。また、全閉状態からの弁体の開弁方向が、第２の側部又は前記第１の側部が水溜まり部から離れる方向に設定されるので、開弁時には第２の側部又は第１の側部の一部分が水溜まり部から離れることになる。よって、水溜まり部に溜まった生成水が氷結しているときは、弁体の開弁初期に第２の側部又は第１の側部の一部分を氷塊から切り離すために開弁トルクが増加するだけとなる。
According to the configuration of the invention, in addition to the function of the invention according to any one of
上記目的を達成するために、請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、水溜まり部の中に、水溜まり部に溜まった水の氷塊を係止するための凸部が設けられることを趣旨とする。 In order to achieve the above object, according to a ninth aspect of the present invention, in the eighth aspect of the present invention, a convex portion for locking an ice block of water accumulated in the water reservoir portion is provided in the water reservoir portion. The purpose is to be.
上記発明の構成によれば、請求項８に記載の発明の作用に加え、水溜まり部に凸部が設けられるので、水溜まり部に溜まった水による氷塊が溶け始めても、その氷塊が凸部に係止され、保持される。 According to the configuration of the above invention, in addition to the action of the invention according to claim 8, since the convex portion is provided in the water reservoir portion, even if the ice mass due to the water accumulated in the water reservoir portion starts to melt, the ice mass is related to the convex portion. Stopped and held.
上記目的を達成するために、請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の発明において、凸部からの氷塊の脱落を規制するために凸部の先端部が鈎状に形成されたことを趣旨とする。 In order to achieve the above object, according to a tenth aspect of the present invention, in the invention according to the ninth aspect, the tip end portion of the convex portion is formed in a bowl shape in order to restrict the falling off of the ice mass from the convex portion. The purpose is that.
上記発明の構成によれば、請求項９に記載の発明の作用に加え、凸部から抜けようとする氷塊が、鈎状の先端部に引き掛かる。 According to the configuration of the invention described above, in addition to the action of the invention according to claim 9, the ice block that is about to escape from the convex portion is caught by the bowl-shaped tip portion.
請求項１に記載の発明によれば、全閉時に弁体をリップシールから浮き上がらせる圧力が弁体に作用しても、その浮き上がりを抑えることができ、弁体とリップシールとの間を封止することができ、弁体とリップシールとの間からの流体の漏れを防止することができる、すなわち、リップシールによるシール性を向上させることができる。 According to the first aspect of the present invention, even if the pressure that lifts the valve body from the lip seal acts on the valve body when fully closed, the lift can be suppressed, and the gap between the valve body and the lip seal is sealed. Therefore, fluid leakage from between the valve body and the lip seal can be prevented, that is, the sealing performance by the lip seal can be improved.
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、全閉時に弁体をリップシールから浮き上がらせる圧力が更に大きくなっても、その浮き上がりを抑えることができ、リップシールによるシール性を更に向上させることができる。
According to the invention described in
請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明の効果に加え、弁体が別の回動付勢手段により更に閉弁方向へ回動付勢されても、弁体との接触によりリップシールがその許容変形量を超えて変形し損傷することを防止することができる。
According to the invention of
請求項４に記載の発明によれば、請求項２又は３に記載の発明の効果に加え、弁体が別の回動付勢手段により更に閉弁方向へ回動付勢されても、弁体との接触によりリップシールがその許容変形量を超えて変形し損傷することを防止することができる。
According to the invention described in
請求項５に記載の発明によれば、変形規制手段としてのスペーサにより、請求項４に記載の発明と同等の効果を得ることができる。
According to the invention described in
請求項６に記載の発明によれば、変形規制手段としてのリップシールの厚みの設定によりより、請求項４に記載の発明と同等の効果を得ることができる。
According to the invention described in
請求項７に記載の発明によれば、変形規制手段としてのリップシールのリブの設定により、請求項４に記載の発明と同等の効果を得ることができる。 According to the seventh aspect of the invention, the same effect as that of the fourth aspect of the invention can be obtained by setting the rib of the lip seal as the deformation restricting means.
請求項８に記載の発明によれば、請求項１乃至７のいずれかに記載の発明の効果に加え、生成水の氷結時に、弁体を全閉状態から開弁させるのに必要な開弁トルクを低減することができ、二重偏心弁に必要な駆動エネルギーを低減することができる。
According to the invention described in claim 8, in addition to the effects of the invention described in any one of
請求項９に記載の発明によれば、請求項８に記載の発明の効果に加え、弁体とリップシールとの間へ流れる氷塊が少なくなり、それら両者の間での氷塊の挟み込みを低減することができる。 According to the invention described in claim 9, in addition to the effect of the invention described in claim 8, the ice mass flowing between the valve body and the lip seal is reduced, and the sandwiching of the ice mass between them is reduced. be able to.
請求項１０に記載の発明によれば、請求項９に記載の発明の効果に加え、凸部からの氷塊の抜け落ちをより確実に防止することができる。
According to the invention described in
＜第１実施形態＞
以下、この発明の二重偏心弁を燃料電池システムに使用されるエア出口弁に具体化した第１実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
<First Embodiment>
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment in which a double eccentric valve of the present invention is embodied as an air outlet valve used in a fuel cell system will be described in detail with reference to the drawings.
図１に、この実施形態における燃料電池システムを概略構成図により示す。この燃料電池システムは、電気自動車に搭載され、その駆動用モータ（図示略）に電力を供給するために使用される。燃料電池システムは、燃料としての水素ガスと酸化剤としての空気（エア）の供給を受けて発電を行う燃料電池（ＦＣ）１を備える。燃料電池１で発電した電力は、インバータ（図示略）を介して駆動用モータ（図示略）に供給されるようになっている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a fuel cell system according to this embodiment. This fuel cell system is mounted on an electric vehicle and used to supply electric power to a drive motor (not shown). The fuel cell system includes a fuel cell (FC) 1 that generates power by receiving supply of hydrogen gas as a fuel and air as an oxidant. The electric power generated by the
燃料電池１のアノード側には、燃料電池１に水素ガスを供給するための水素供給システム２が設けられる。水素供給システム２は、複数の水素ボンベ６を備える。複数の水素ボンベ６には、水素充填口７から分流管８、水素充填通路９及び流路切替器１０を介して水素ガスが充填されるようになっている。この水素供給システム２は、複数の水素ボンベ６から燃料電池１へ水素ガスを供給するための水素供給通路１１と、燃料電池１から排出される水素オフガスを水素供給通路１１へ還流するための水素排出通路１２とを備える。
A
流路切替器１０より下流の水素供給通路１１には、その上流側から順に、合流管１３、高圧レギュレータ１４、中圧リリーフ弁１５、水素流量調節装置１６及び低圧リリーフ弁１７等が設けられる。燃料電池１には、各水素ボンベ６から、これら機器１０〜１７等を介して水素ガスが供給される。
The
水素排出通路１２には、気液分離器１８と水素ポンプ１９が設けられる。燃料電池１から排出される水素オフガスは、これら機器１８，１９を介して水素供給通路１１へ戻される。気液分離器１８は、水素排出通路１２を流れる水素オフガスから生成水を分離するようになっている。気液分離器１８の排水側には、排気排水弁２０が設けられる。この排気排水弁２０の出口は、貯水タンク２１に接続される。排気排水弁２０は、電動弁より構成され、開弁されることにより気液分離器１８で分離された生成水を貯水タンク２１へ流すようになっている。この生成水は、燃料電池１にて発電に伴って生成される水である。水素ポンプ１９は、モータにより駆動され、水素オフガスを水素供給通路１１へ圧送するようになっている。
A gas-
一方、燃料電池１のカソード側には、燃料電池１にエアを供給するためのエア供給システム３が設けられる。エア供給システム３は、燃料電池１にエアを供給するためのエア供給通路２２と、燃料電池１から排出されるエアオフガスが流れるエア排出通路２３と、エア供給通路２２とエア排出通路２３との間をバイパスするエアバイパス通路２４とを備える。エア供給通路２２には、その上流側から順に、エアクリーナ２５、エアコンプレッサ２６、インタークーラ２７及びエア入口弁２８が設けられる。外部のエアは、これら機器２２〜２８を介して燃料電池１に供給される。エア入口弁２８は、電磁弁より構成され、燃料電池１へ供給されるエアの流量を調節するようになっている。
On the other hand, an
エア排出通路２３には、その上流側から順に、エア出口弁２９及び貯水タンク２１等が設けられる。燃料電池１からエア排出通路２３へ流れるエアオフガスは、これら機器２９及び２１を介して外部へ排出されるようになっている。エア出口弁２９は、電磁弁より構成され、燃料電池１から排出されるエアオフガスの流量を調節するようになっている。貯水タンク２１は、燃料電池１で生成された生成水を貯めると共に、溢流した生成水をエア排出通路２３へ流すようになっている。エアバイパス通路２４には、エアバイパス弁３０が設けられる。エアバイパス弁３０は電磁弁より構成され、エアバイパス通路２４を流れるエアの流量を調節するようになっている。
In the
上記構成において、水素ボンベ６から水素供給通路１１へ流れ出た水素ガスは、高圧レギュレータ１４で減圧され、水素流量調節装置１６で流量と圧力が調節されてから燃料電池１に供給される。燃料電池１に供給された水素ガスは、同電池１にて発電に使用された後、同電池１から水素オフガスとして水素排出通路１２へ導出され、気液分離器１８及び水素ポンプ１９を介して水素供給通路１１へ戻される。
In the above configuration, the hydrogen gas flowing out from the
また、上記構成において、エアコンプレッサ２６が動作することにより、エアクリーナ２５からエア供給通路２２へ吸入されたエアは、インタークーラ２７で冷やされた後、エア入口弁２８を介して燃料電池１に供給される。燃料電池１に供給されたエアは、同電池１にて発電に使用された後、同電池１からエアオフガスとしてエア排出通路２３へ流れ、貯水タンク２１等を介して外部へ排出される。このとき、貯水タンク２１から溢流した生成水は、エアオフガスと共にエア排出通路２３へ流れる。
Further, in the above configuration, when the
次に、上記した燃料電池システムにおいて、エア出口弁２９の構成について詳しく説明する。この実施形態で、エア出口弁２９は、開度可変な電動弁により構成される。このエア出口弁２９として、大流量、高応答及び高分解能の特性を有することが望ましい。そこで、この実施形態では、エア出口弁２９の構造として、例えば、特許第５７５９６４６号公報に記載される「二重偏心弁」を基本構成として採用することができる。この二重偏心弁は、大流量制御に対応して構成される。
Next, in the fuel cell system described above, the configuration of the
図２に、エア出口弁２９を斜視図により示す。図２に示すように、エア出口弁２９は、二重偏心弁より構成される弁部３１と、モータ４２（図６参照）を内蔵したモータ部３２と、減速機構４３（図６参照）を内蔵した減速機構部３３とを備える。弁部３１は、ガスや水などが流れる流路３６を有する管部３７を含み、流路３６には弁座３８、弁体３９及び回転軸４０の先端部が配置される。回転軸４０には、モータ４２（図６参照）の回転力が減速機構４３（図６参照）を介して伝達されるようになっている。
FIG. 2 is a perspective view showing the
図３に、エア出口弁２９の弁部３１等を断面図により示す。図３は、弁体３９が全閉位置に配置された全閉状態を示す。図３に示すように、エア出口弁２９は、燃料電池１から延びるエア排出通路２３に対し、図２に示す上下が反対になる状態で固定される。図３に示すように、流路３６には段部３６ａが形成され、その段部３６ａに弁座３８が組み込まれる。弁座３８は、円環状をなし、中央に弁孔３８ａを有する。弁体３９は、円板状をなし、環状のシール面３９ａが外周に形成され、弁孔３８ａを開閉するために弁座３８に対応して設けられる。弁体３９は回転軸４０の先端に設けられたピン４０ａに固定され、回転軸４０と一体的に回動するようになっている。図３において、流路３６は、弁座３８を境として上流側流路３６Ａと下流側流路３６Ｂに分かれる。図３においては、弁座３８より上の流路３６がエア等の流れの上流側流路３６Ａを示し、弁座３８より下の流路３６がエア等の流れの下流側流路３６Ｂを示す。そして、弁体３９は、下流側流路３６Ｂに配置される。従って、上流側流路３６Ａは、エア排出通路２３を介して燃料電池１に通じ、下流側流路３６Ｂは、貯水タンク２１に通じる。
FIG. 3 is a sectional view showing the
図３に示すように、弁座３８には、弁体３９との間にリップシール６２が固定される。リップシール６２は、全閉状態の弁座３８と弁体３９との間に介在されて、弁座３８と弁体３９との間をシールするために、弾性材料により円環状に形成される。図４に、リップシール６２を平面図により示す。図５に、リップシール６２を図４のＡ−Ａ線断面図により示す。図４、図５に示すように、リップシール６２は、弁座３８に固定される円環状のベース部６２ａと、ベース部６２ａの内周縁から外側へ向けて断面円弧状に傾斜する円環状のシール部６２ｂとを含む。リップシール６２は、例えば、全体がゴムにより形成される。そして、リップシール６２は、弁体３９が閉弁方向へ回動付勢されることにより、弁体３９との間で面圧が高められる。図３に示すように、弁体３９のシール面３９ａがリップシール６２のシール部６２ｂに接触する全閉状態から、回転軸４０が図３の反時計方向へ回転することにより、弁体３９が開弁方向へ回動して開弁するようになっている。
As shown in FIG. 3, a
図６に、全閉状態のエア出口弁２９を平断面図により示す。図６に示すように、このエア出口弁２９は、主要な構成要素として、弁座３８、弁体３９及び回転軸４０の他に、ハウジング４１、モータ４２、減速機構４３及び戻し機構４４を備える。ハウジング４１は、流路３６と管部３７を含むアルミ製の弁ハウジング４５と、同弁ハウジング４５の開口端を閉鎖する合成樹脂製のエンドフレーム４６とを含む。回転軸４０及び弁体３９は、弁ハウジング４５に設けられる。すなわち、回転軸４０には、その先端に弁体３９を取り付けるためのピン４０ａが設けられる。回転軸４０は、ピン４０ａを含む先端部を自由端とし、先端部が弁体３９と共に下流側流路３６Ｂに配置される。この実施形態では、下流側流路３６Ｂにて、弁体３９と回転軸４０の先端部が配置されると共に、弁体３９が弁座３８に固定されたリップシール６２に着座可能に設けられる。また、回転軸４０は、ピン４０ａの反対側を基端部４０ｂとし、その基端部４０ｂにて弁ハウジング４５に片持ち支持される。また、回転軸４０の基端部４０ｂは、互いに離れて配置された２つの軸受、すなわち第１軸受４７と第２軸受４８を介して弁ハウジング４５に回転可能に支持される。第２軸受４８に隣接して回転軸４０と弁ハウジング４５との間には、ゴムシール６１が設けられる。弁体３９は、その軸線Ｌ２（図７参照）上にて上方（下流側流路３６Ｂ）へ突出する突部３９ｂを含み、この突部３９ｂにピン孔３９ｃが形成される。弁体３９は、このピン孔３９ｃにピン４０ａを圧入し溶接することにより回転軸４０に固定される。この実施形態で、回転軸４０が弁ハウジング４５に対し軸受４７，４８を介して片持ち支持されることにより、弁体３９と弁座３８と間に、構造上不可避なミクロン単位の軸受ガタが許容されるようになっている。
FIG. 6 is a plan view showing the
図６において、エンドフレーム４６は、弁ハウジング４５に対し複数のクリップ（図示略）により固定される。エンドフレーム４６の内側には、回転軸４０の基端に対応して配置され、弁体３９の開度（弁開度）を検出するための開度センサ４９が設けられる。また、回転軸４０の基端部４０ｂには、メインギヤ５１が固定される。メインギヤ５１と弁ハウジング４５との間には、弁体３９を閉弁方向へ回動付勢するためのリターンスプリング５０が設けられる。このリターンスプリング５０の付勢力として、全閉状態の弁体３９を開弁させようとする前後差圧に対向できる程度の力を想定することができる。このリターンスプリング５０は、本発明の回動付勢手段の一例に相当する。メインギヤ５１の裏側には、凹部５１ａが形成され、その凹部５１ａに磁石５６が収容される。この磁石５６は、その上から押さえ板５７により押さえ付けられて固定される。従って、メインギヤ５１が、弁体３９及び回転軸４０と一体的に回転することにより、磁石５６の磁界が変化し、その磁界の変化を開度センサ４９が弁開度として検出するようになっている。
In FIG. 6, the
図６に示すように、モータ４２は、弁ハウジング４５に形成された収容凹部４５ａに収容される。モータ４２は、収容凹部４５ａにて、留め板５８と板ばね５９を介して弁ハウジング４５に固定される。モータ４２は、弁体３９を開閉するために減速機構４３を介して回転軸４０に駆動連結される。すなわち、モータ４２の出力軸（図示略）上に固定されたモータギヤ５３が、中間ギヤ５２を介し、メインギヤ５１に駆動連結される。中間ギヤ５２は、大径ギヤ５２ａと小径ギヤ５２ｂを含む二段ギヤにより構成される。中間ギヤ５２は、ピンシャフト５４を介して弁ハウジング４５に回転可能に支持される。大径ギヤ５２ａには、モータギヤ５３が連結され、小径ギヤ５２ｂには、メインギヤ５１が連結される。この実施形態では、各ギヤ５１〜５３により減速機構４３が構成される。メインギヤ５１と中間ギヤ５２は、軽量化のために樹脂材料により形成される。弁ハウジング４５とエンドフレーム４６との接合部分には、ゴム製のガスケット６０が設けられる。このガスケット６０により、モータ部３２と減速機構部３３の内部が大気に対して密閉される。
As shown in FIG. 6, the
従って、図３に示す全閉状態から、モータ４２が作動し、モータギヤ５３が回転することにより、その回転が中間ギヤ５２により減速されてメインギヤ５１に伝達される。これにより、回転軸４０及び弁体３９が、リターンスプリング５０の付勢力に抗して回動され、流路３６が開かれる。すなわち、弁体３９が開弁される。弁体３９を閉弁させる場合は、モータ４２がモータギヤ５３を逆転させることになる。また、弁体３９をある開度に保持するためには、モータ４２に回転力を発生させ、その回転力を保持力としてモータギヤ５３、中間ギヤ５２及びメインギヤ５１を介して回転軸４０に伝達する。この保持力がリターンスプリング５０の付勢力に均衡することにより、弁体３９がある開度に保持される。
Therefore, when the
ここで、図３に示す全閉状態において、燃料電池１から上流側流路３６Ａに高圧エアが作用することがある。この場合、弁体３９がそのエア圧力に押されてリップシール６２から下方へ離れ（以下、「弁体３９のリップシール６２からの浮き上り」という。）、エアが下流側流路３６Ｂへ漏れるおそれがある。このエア漏れに対処するために、リップシール６２の弁体３９に対する面圧を増大させることが考えられるが、背反としてリップシール６２の耐摩耗性が悪化するおそれがある。一方、極低温時には、燃料電池１から流下してきた生成水がエア出口弁２９の上流側流路３６Ａにて凍結することがある。そして、その凍結状態でエア出口弁２９を開弁する必要があるが、開弁するとリップシール６２が破損するおそれがある。この実施形態で、弁体３９のリップシール６２からの浮き上りは、回転軸４０が軸受４７，４８を介し弁ハウジング４５に支持される構造上の、ミクロン単位の軸受ガタに起因して起こり得るものである。そこで、このエア出口弁２９には、全閉時に高圧エアの作用による弁体３９の浮き上がり等を防止するために、次のような構成が設けられる。
Here, in the fully closed state shown in FIG. 3, high-pressure air may act from the
図７には、全閉状態における弁座３８、弁体３９、リップシール６２及び回転軸４０の関係を断面図により示す。図７において、回転軸４０の軸線（主軸線）Ｌ１は、弁体３９のシール面３９ａから離れて配置されると共に、弁体３９の軸線Ｌ２から離れて配置される。ここで、回転軸４０のピン４０ａの軸線（副軸線Ｌ３）は、主軸線Ｌ１に対し平行に伸びると共に、主軸線Ｌ１から回転軸４０の半径方向へ偏って配置される。弁体３９は、主軸線Ｌ１から弁体３９の軸線Ｌ２が伸びる方向と平行に伸びる仮想面Ｖ１を境とする第１の側部３９Ａ（図７において網掛け（紗）を付して示す部分）と第２の側部３９Ｂ（図７において網掛け（紗）を付さない部分）を含む。そして、弁体３９が全閉状態から、回転軸４０の主軸線Ｌ１を中心にして、開弁方向（図７の時計方向）Ｆ１へ回動するとき、第１の側部３９Ａは上流側流路３６Ａへ向けて回動し、第２の側部３９Ｂは下流側流路３６Ｂへ向けて回動するようになっている。開弁状態から弁体３９を全閉状態へ閉弁するときは、開弁方向Ｆ１とは逆向きの閉弁方向（図７の反時計方向）へ回動するようになっている。
FIG. 7 is a sectional view showing the relationship among the
上記した弁座３８、弁体３９、リップシール６２及び回転軸４０の配置関係を前提として、図３、図７に示すように、弁座３８には、全閉状態の弁体３９に対し、開弁方向Ｆ１とは逆向きの閉弁方向へ向かう回動を規制するための閉弁ストッパ６５が設けられる。閉弁ストッパ６５は、弁体３９の第１の側部３９Ａの上面（図３、図７においては下面。以下において同じ。）に係合可能に設けられる。閉弁ストッパ６５は、Ｌ形状をなし、その長辺部６５ａが弁座３８に固定され、短辺部６５ｂが第１の側部３９Ａの上面に係合可能に配置される。ここで、閉弁ストッパ６５は、例えば、溶接により弁座３８に固定することができる。この実施形態では、弁体３９が全閉状態にあるとき、リターンスプリング５０が弁体３９を閉弁方向へ回動付勢することにより、第１の側部３９Ａの上面が閉弁ストッパ６５の短辺部６５ｂに係合するようになっている。
Assuming the positional relationship of the
次に、この燃料電池システムにおける燃料電池１へのエア供給制御について説明する。図８に、このエア供給制御等に関する電気的構成をブロック図により示す。この燃料電池システムは、その制御を司るコントローラ７０を備える。図８に示すように、コントローラ７０の入力側には、温度センサ７１、回転数センサ７２、圧力センサ７３、アクセルセンサ７４、エア出口弁２９の開度センサ４９（図６参照）、バッテリ４及び補機類５（エアコンやライト等）が接続される。また、コントローラ７０の出力側には、エア入口弁２８、エア出口弁２９及びエアバイパス弁３０（それぞれ図１参照）が接続される。温度センサ７１は、燃料電池１の温度（電池温度）Ｔｆｃを検出し、その検出信号を出力するようになっている。回転数センサ７２は、エアコンプレッサ２６の回転数（コンプレッサ回転数）Ｎｃｐを検出し、その検出値を出力するようになっている。圧力センサ７３は、エアコンプレッサ２６の吐出圧力（コンプレッサ圧力）Ｐｉｎを検出し、その検出値を出力するようになっている。アクセルセンサ７４は、周知のセンサであり、電気自動車の運転者に操作されるアクセルペダルの操作及びその操作量を検出するようになっている。バッテリ４は、その充電状態（電圧、充電容量等）をコントローラ７０へ出力するようになっている。補機類５は、その使用状態をコントローラ７０へ出力するようになっている。コントローラ７０は、これらの検出値に基づいてエア供給制御を実行するために、エア入口弁２８、エア出口弁２９及びエアバイパス弁３０を制御するようになっている。
Next, air supply control to the
図９に、このエア供給制御の内容をフローチャートにより示す。処理がこのルーチンへ移行すると、ステップ１００で、コントローラ７０は、電気自動車が加速運転又は定常運転の状態から減速運転へ移ったか否かを判断する。コントローラ７０は、アクセルセンサ７４の検出値に基づき、この運転の移行を判断することができる。コントローラ７０は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ１１０へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ３００へ移行する。
FIG. 9 is a flowchart showing the contents of this air supply control. When the process proceeds to this routine, in
ステップ１１０では、コントローラ７０は、エア入口弁２８を全開に維持する。また、ステップ１２０で、コントローラ７０は、エア出口弁２９を開弁から全閉に制御する。更に、ステップ１３０で、コントローラ７０は、エアバイパス弁３０を全閉から開弁に制御する。
In
その後、ステップ１４０で、コントローラ７０は、バッテリ充電不可か否かを判断する。コントローラ７０は、バッテリ４の電圧等からこの判断を行うことができる。コントローラ７０は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ１５０へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理を２５０へ移行する。
Thereafter, in
ステップ１５０では、コントローラ７０は、エア出口弁２９が全閉になるのを待って処理をステップ１６０へ移行する。コントローラ７０は、エア出口弁２９の開度センサ４９の検出値に基づきこの判断を行うことができる。
In
ステップ１６０では、コントローラ７０は、エア出口弁２９を全閉電流印加制御する。すなわち、全閉になったエア出口弁２９につき、さらに閉弁方向へ回動付勢するために、エア出口弁２９のモータ４２へ所定電流を印加する。これにより、エア出口弁２９の弁体３９は、リターンスプリング５０による閉弁方向への回動付勢力に加え、更にモータ４２等により閉弁方向へ回動付勢されることになる。ここで、バッテリ４が充電不可のときは、燃料電池１の発電分を放電しなければならず、放電制御が実行される。このとき、燃料電池１からエア排出通路２３へ高圧エアが排出され、その高圧が全閉状態のエア出口弁２９に作用することになる。従って、全閉電流印加制御は、このときのエア出口弁２９で、エア漏れに対処するために実行される制御である。
In
次に、ステップ１７０で、コントローラ７０は、エアバイパス弁３０を全開から閉弁に制御する。
Next, in
次に、ステップ１８０で、コントローラ７０は、コンプレッサ圧力Ｐｉｎ及びコンプレッサ回転数Ｎｃｐを取り込む。コントローラ７０は、これらの検出値を、回転数センサ７２及び圧力センサ７３から取り込む。
Next, in
次に、ステップ１９０で、コントローラ７０は、コンプレッサ圧力Ｐｉｎが所定の放電目標圧力Ｐ１よりも低いか否かを判断する。コントローラ７０は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ２１０へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ２００へ移行する。
Next, in
ステップ２００では、コントローラ７０は、エアバイパス弁３０を開弁制御した後、処理をステップ１９０へ戻す。一方、ステップ２１０では、コントローラ７０は、エアバイパス弁３０を閉弁制御する。
In
次に、ステップ２２０では、コントローラ７０は、コンプレッサ回転数Ｎｃｐが所定の放電目標回転数Ｎ１よりも低いか否かを判断する。コントローラ７０は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ２４０へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ２３０へ移行する。
Next, in
ステップ２３０では、コントローラ７０は、エアコンプレッサ２６を回転減少制御、すなわち、エアコンプレッサ２６の回転数を減少させた後、処理をステップ２２０へ戻す。一方、ステップ２４０では、コントローラ７０は、エアコンプレッサ２６を回転増加制御、すなわち、エアコンプレッサ２６の回転数を増加させた後、処理をステップ１００へ戻す。
In
一方、ステップ１４０からステップ２５０へ移行する場合、すなわち、バッテリ４が充電可能である場合は、ステップ２５０で、コントローラ７０は、回生ブレーキ（モータ逆転によるブレーキ制御）を実行すると共に、バッテリ４への充電を制御する。すなわち、減速時にモータで発電される電気をバッテリ４に充電させるのである。
On the other hand, when the process proceeds from
次に、ステップ２６０で、コントローラ７０は、補機類発電要求が無いか否か、すなわち、補機類５の使用による低発電要求が無いか否かを判断する。コントローラ７０は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ２７０へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ２８０へ移行する。
Next, in
ステップ２７０では、コントローラ７０は、回生ブレーキ要求に応じた回転数にエアコンプレッサ２６を制御し、処理をステップ１００へ戻す。
In
一方、ステップ２８０では、コントローラ７０は、補機類発電要求に応じた開度にエア出口弁２９及びエアバイパス弁３０を制御する。ここで、コントローラ７０は、補機類５が要求する発電量を補機類発電要求として求めることができる。
On the other hand, in
次に、ステップ２９０で、コントローラ７０は、補機類発電要求に応じた回転数にエアコンプレッサ２６を制御し、処理をステップ１００へ戻す。
Next, in
一方、ステップ１００から移行してステップ３００では、電気自動車が加速運転又定常運転であることから、コントローラ７０は、エア入口弁２８を全開に制御する。
On the other hand, in
次に、ステップ３１０で、コントローラ７０は、出力要求に応じた開度にエア出口弁２９及びエアバイパス弁３０を制御する。ここで、コントローラ７０は、アクセルセンサの検出値に基づいて出力要求の程度を求めることができる。
Next, in
次に、ステップ３２０で、コントローラ７０は、出力要求に応じた回転数にエアコンプレッサ２６を制御し、処理をステップ１００へ戻す。
Next, in
上記制御によれば、電気自動車が加速運転又は定常運転である場合は、コントローラ７０は、燃料電池１で必要な発電を行わせるために、エア入口弁２８を全開に制御し、そのときの出力要求に応じて開度でエア出口弁２９とエアバイパス弁３０を制御すると共に、そのときの出力要求に応じた回転数にエアコンプレッサ２６を制御するようになっている。一方、電気自動車が加速運転又は定常運転からの減速運転である場合は、コントローラ７０は、燃料電池１での発電を中断するために、エア入口弁２８を全開に維持し、エア出口弁２９を全閉に制御し、エアバイパス弁３０を開弁に制御するようになっている。そして、バッテリ４への充電が不可能である場合は、エア出口弁２９が全閉になるのを待って、エア出口弁２９の弁体３９を更に閉弁方向へ回動付勢するためにエア出口弁２９を全閉電流印加制御すると共に、エアバイパス弁３０を閉弁に制御する。そして、コンプレッサ圧力Ｐｉｎに応じてエアバイパス弁３０を開弁又は閉弁に制御すると共に、コンプレッサ回転数Ｎｃｐに応じてエアコンプレッサ２６の回転数を増加又は減少に制御するようになっている。一方、減速運転移行時に、バッテリ４への充電が可能である場合は、回生ブレーキ制御とバッテリ充電制御を実行すると共に、補機類５の発電要求の有無に応じてエア出口弁２９、エアバイパス弁３０及びエアコンプレッサ２６を制御するようになっている。
According to the above control, when the electric vehicle is in the acceleration operation or the steady operation, the
ここで、この実施形態では、弁体３９が全閉状態となるときに、リターンスプリング５０による閉弁方向への回動付勢に加え、所定の条件下で弁体３９を更に閉弁方向へ回動付勢するための別の回動付勢手段が設けられる。すなわち、この実施形態では、電気自動車が定常運転又は加速運転から減速運転へ移行するとき、コントローラ７０は、エア出口弁２９に対し全閉電流印加制御を実行するようになっている。ここで、一例として、コントローラ７０、エア出口弁２９のモータ４２及び減速機構４３等により本発明の別の回動付勢手段が構成される。
Here, in this embodiment, when the
次に、この燃料電池システムにおける燃料電池１へのエア供給起動制御について説明する。図１０に、このエア供給起動制御の内容をフローチャートにより示す。処理がこのルーチンへ移行すると、ステップ４００で、コントローラ７０は、電気自動車の起動、すなわち燃料電池１の起動が要求されたか否かを判断する。コントローラ７０は、この判断結果が肯定の場合は処理をステップ４１０へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ５４０へ移行する。
Next, the air supply start control to the
ステップ４１０では、コントローラ７０は、温度センサ７１の検出値に基づいて電池温度Ｔｆｃを取り込む。
In
次に、ステップ４２０で、コントローラ７０は、その電池温度Ｔｆｃが所定値Ｔ１より低いか否か、すなわち冷間時であるか否かを判断する。コントローラ７０は、例えば、所定値Ｔ１として「５℃」を当てはめることができる。コントローラ７０は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ４３０へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ５００へ移行する。
Next, in
ステップ４３０では、コントローラ７０は、全閉電流印加制御の実行フラグＸＣＤＹが「０」であるか否かを判断する。後述するように、コントローラ７０は、この実行フラグＸＣＤＹを、全閉電流印加制御が実行された場合に「１」に、その制御が未実行の場合に「０」に設定するようになっている。コントローラ７０は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ４４０へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ５００へ移行する。全閉電流印加制御の内容は、図９のステップ１６０で説明した内容と同じである。
In
ステップ４４０では、コントローラ７０は、エア入口弁２８の全閉電流印加制御を実行する。また、ステップ４５０で、コントローラ７０は、エア出口弁２９の全閉電流印加制御を実行する。
In
次に、ステップ４６０では、コントローラ７０は、ステップ４４０及び４５０の処理を実行しながら所定時間が経過するのを待って処理をステップ４７０へ移行する。
Next, in
ステップ４７０では、コントローラ７０は、エア入口弁２８の全閉電流印加制御を中止する。また、ステップ４８０で、コントローラ７０は、エア出口弁２９の全閉電流印加制御を中止する。
In
そして、ステップ４９０で、コントローラ７０は、実行フラグＸＣＤＹを「１」に「設定した後、処理をステップ４００へ戻す。つまり、コントローラ７０は、冷間時で全閉電流印加制御が未実行時である場合に、エア入口弁２８及びエア出口弁２９につき、所定時間だけ全閉電流印加制御を実行するのである。
Then, in
一方、ステップ４２０又はステップ４３０から移行してステップ５００〜５３０では、コントローラ７０は、非冷間時又は全閉電流印加制御の実行後であることから、燃料電池１につき通常起動制御を実行する。
On the other hand, from
すなわち、ステップ５００で、コントローラ７０は、エア入口弁２８を全閉に制御する。また、ステップ５１０で、コントローラ７０は、エア出口弁２９を目標開度に制御する。次に、ステップ５２０で、コントローラ７０は、エアバイパス弁３０を、全閉に制御する。更に、ステップ５３０で、コントローラ７０は、エアコンプレッサ２６を目標回転数に制御した後、処理をステップ４００へ戻す。
That is, in
一方、ステップ４００から移行してステップ５４０では、コントローラ７０は、実行フラグＸＣＤＹを「０」に設定し、処理をステップ４００へ戻す。
On the other hand, in
上記制御によれば、コントローラ７０は、冷間時に燃料電池１を起動する場合は、エア入口弁２８及びエア出口弁２９の弁体３９を、リターンスプリング５０による閉弁方向への回動付勢に加え、モータ４２により更に閉弁方向へ回動付勢するために、全閉電流印加制御を実行する。ここで、コントローラ７０は、全閉電流印加制御の実行時間を、エア入口弁２８とエア出口弁２９で同じか、エア出口弁２９の方をエア入口弁２８より長くすることができる。また、コントローラ７０は、全閉電流印加制御の印加電流値（デューティ値）を、エア入口弁２８とエア出口弁２９で同じか、エア出口弁２９の方をエア入口弁２８より大きくすることができる。また、コントローラ７０は、電池温度Ｔｆｃが低いほど印加電流値を大きくしたり、全閉電流印加制御の実行時間を長くしたりすることができる。
According to the above control, when starting the
以上説明したこの実施形態の二重偏心弁を含むエア出口弁２９によれば、燃料電池システムでのエア供給制御において、全閉状態の弁体３９に対し、開弁方向Ｆ１とは逆向きの閉弁方向へ向かう回動を規制するために、閉弁ストッパ６５が、弁体３９の第１の側部３９Ａに係合可能に設けられる。従って、例えば、電気自動車の回生ブレーキ時に、図３に示すように、燃料電池１からエア排出通路２３へ高圧の排気圧力が作用して、全閉状態の弁体３９がリップシール６２から浮き上がろうとしても、弁体３９の第１の側部３９Ａが閉弁ストッパ６５に接触して弁体３９のリップシール６２からの浮き上がりが規制される。また、全閉状態の弁体３９は、リターンスプリング５０により、閉弁方向へ回動付勢される。従って、弁体３９は、その第１の側部３９Ａの閉弁ストッパ６５との接触部を支点として、閉弁方向へ回動付勢され、弁体３９が微動してそのシール面３９ａがリップシール６２に圧接し、弁体３９との間でリップシール６２の面圧が高められる。このため、全閉時に弁体３９をリップシール６２から浮き上がらせる圧力が弁体３９に作用しても、その浮き上がりを抑えることができ、弁体３９とリップシール６２との間を封止することができ、弁体３９とリップシール６２との間からのエア漏れを防止することができる。すなわち、リップシール６２によるシール性を向上させることができる。
According to the
また、この実施形態の構成によれば、エア供給制御及びエア供給起動制御において、弁体３９が全閉状態となるときに、全閉電流印加制御が行われることにより、弁体３９がモータ４２等により更に閉弁方向へ回動付勢される。従って、例えば、弁体３９が、更に強い排気圧力を受けてリップシール６２から浮き上がろうとしても、弁体３９が、その第１の側部３９Ａの閉弁ストッパ６５との接触部を支点として、更に閉弁方向へ回動付勢され、弁体３９との間でリップシール６２の面圧が更に高められる。このため、全閉時に弁体３９をリップシール６２から浮き上がらせる圧力が更に大きくなっても、その浮き上がりを抑えることができ、リップシール６２によるシール性を更に向上させることができる。
Further, according to the configuration of this embodiment, in the air supply control and the air supply activation control, when the
＜第２実施形態＞
次に、この発明の二重偏心弁を燃料電池システムに使用されるエア出口弁に具体化した第２実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
Second Embodiment
Next, a second embodiment in which the double eccentric valve of the present invention is embodied as an air outlet valve used in a fuel cell system will be described in detail with reference to the drawings.
なお、以下の説明において、第１実施形態と同等の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略し、異なった点を中心に説明する。 In the following description, components equivalent to those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and different points are mainly described.
第１実施形態におけるエア供給制御では、加速運転又は定常運転からの減速運転への移行時に、全閉電流印加制御を実行することにより、エア出口弁２９の弁体３９をモータ４２により更に閉弁方向へ回動付勢するようにした。これにより、リップシール６２の面圧が増大し、燃料電池１から高圧のエアがエア出口弁２９の上流側流路３６Ａに作用しても、そのエアの漏れを抑えるようにしている。ところで、この回動付勢の際には、図３に２点鎖線で示すように、弁体３９が閉弁方向はわずかに回動して、弁体３９の第２の側部３９Ｂが接触する範囲でリップシール６２が変形するが、このリップシール６２の変形が許容量を超えると、弁体３９とリップシール６２との間に隙間が生じるおそれがある。また、リップシール６２を構成するゴム材は、温度で硬度が変化し、高温ほど柔らかくなり、変形し易くなる傾向がある。そのため、モータ４２等による弁体３９の回動付勢力は、リップシール６２の硬度の変化に合わせて調整する必要がある。そこで、この実施形態では、コントローラ７０が次のようなエア供給制御を実行するようになっている。
In the air supply control in the first embodiment, the
図１１に、この実施形態のエア供給制御の内容をフローチャートにより示す。図１１のフローチャートは、図９のフローチャートにおけるステップ１６０に替えて、ステップ６００、６１０及び６２０が設けられる点で図９のフローチャートと構成が異なる。
FIG. 11 is a flowchart showing the contents of the air supply control of this embodiment. The flowchart of FIG. 11 differs from the flowchart of FIG. 9 in that steps 600, 610, and 620 are provided instead of
処理がこのルーチンへ移行すると、コントローラ７０は、ステップ１００〜１５０の処理を実行した後、ステップ６００で、燃料電池１の出口温度（電池出口温度）Ｔｆｃｏを取り込む。コントローラ７０は、温度センサ７１の検出値に基づき、この電池出口温度Ｔｆｃｏを求めることができる。
When the process proceeds to this routine, the
次に、ステップ６１０で、コントローラ７０は、電池出口温度Ｔｆｃｏに応じた全閉印加電流ＣＤＹを求める。コントローラ７０は、例えば、図１２に示すような全閉印加電流マップを参照することにより、この電池出口温度Ｔｆｃｏに応じた全閉印加電流ＣＤＹを求めることができる。図１２に示すように、このマップは、電池出口温度Ｔｆｃｏが高くなるに連れて全閉印加電流ＣＤＹが曲線的に小さくなるように設定されている。
Next, in
次に、ステップ６２０で、コントローラ７０は、全閉に制御されているエア出口弁２９を全閉印加電流ＣＤＹに制御する。すなわち、全閉状態においてリターンスプリング５０により閉弁方向へ回動付勢されている弁体３９を、モータ４２を全閉印加電流ＣＤＹにより通電制御することで、更に閉弁方向へ回動付勢するのである。その後、コントローラ７０は、ステップ１７０〜２４０の処理を実行する。
Next, in
上記制御によれば、図９に示す制御に加え、コントローラ７０は、エア出口弁２９につき、加速運転等から減速運転へ移行したときであって、バッテリ４への充電が不可となる場合に、弁体３９が全閉状態となるときに、流路３６を流れるエアの温度に応じた力で弁体３９を更に閉弁方向へ回動付勢するようにモータ４２を制御するようになっている。詳しくは、コントローラ７０は、電池出口温度Ｔｆｃｏ（燃料電池１から排出されるエアの温度）が高くなるほど閉弁方向への回動付勢力が小さくなるようにモータ４２を制御するように設定される。すなわち、コントローラ７０は、電池出口温度Ｔｆｃｏが高くなるほど、すなわち、リップシール６２が流路３６を流れる高温エアにより変形し易くなるほど、モータ４２への全閉印加電流ＣＤＹを小さくし、モータ４２等による弁体３９の閉弁方向への回動付勢力を小さくするようになっている。図１１において、ステップ６００〜６２０で構成される制御は、図９におけるステップ１６０の全閉電流印加制御の一つの変形例である。
According to the above control, in addition to the control shown in FIG. 9, the
以上説明したこの実施形態の燃料電池システムの構成によれば、第１実施形態の作用及び効果に加え、次のような作用及び効果を有する。すなわち、弁ハウジング４５の流路３６を流れるエアの温度が高くなるほど、モータ４２等による弁体３９の閉弁方向への回動付勢力が小さくなる。従って、流路３６を流れるエアの温度が高くなってリップシール６２が柔らかくなり、変形し易くなっても、モータ４２等による弁体３９の閉弁方向への回動付勢力が小さくなる。このため、弁体３９が、モータ４２等により更に閉弁方向へ回動付勢されても、弁体３９との接触によりリップシール６２がその許容変形量を超えて変形し損傷することを防止することができる。この結果、弁体３９とリップシール６２との間からのエアの漏れを抑えることができる。
According to the configuration of the fuel cell system of this embodiment described above, the following actions and effects are provided in addition to the actions and effects of the first embodiment. That is, the higher the temperature of the air flowing through the
＜第３実施形態＞
次に、この発明の二重偏心弁を燃料電池システムに使用されるエア出口弁に具体化した第３実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment in which the double eccentric valve of the present invention is embodied as an air outlet valve used in a fuel cell system will be described in detail with reference to the drawings.
図１３に、この実施形態のエア出口弁２９の主要部を、図３に準ずる断面図により示す。前記第１実施形態では、全閉電流印加制御により、弁体３９が更に閉弁方向へ回動付勢されるときに、弁体３９の第２の側部３９Ｂが接触する範囲のリップシール６２の変形が大きくなり、その変形許容量を超えるおそれがある。そこで、この実施形態では、前記第１実施形態の構成に加え、リップシール６２における、弁体３９の第２の側部３９Ｂが接触する範囲に、シール部６２ｂの一定以上の変形を規制するための変形規制手段が設けられる。この実施形態では、図１３に示すように、リップシール６２における、第２の側部３９Ｂが接触する範囲に、ベース部６２ａとシール部６２ｂとの間に介在するスペーサ６３が固定される。このスペーサ６３は、本発明の変形規制手段の一例に相当し、シール部６２ｂの一定未満の変形は許容し、一定以上の変形を規制するようになっている。ここで、「一定以上」の「一定」とは、リップシール６２の許容変形量に相当する。
FIG. 13 shows a main part of the
この実施形態の構成によれば、前記各実施形態の作用及び効果に加え、次のような作用及び効果を有する。すなわち、エア出口弁２９につき、リップシール６２における、弁体３９の第２の側部３９Ｂが接触する範囲の一定以上の変形が変形規制手段としてのスペーサ６３により規制される。従って、リップシール６２の、スペーサ６３が設けられる範囲の剛性が高くなり、エア出口弁２９の全閉時に、弁体３９がモータ４２等により更に閉弁方向へ回動付勢されても、リップシール６２（シール部６２ｂ）の上記範囲が必要以上に変形することがない。このため、弁体３９がモータ４２等により更に閉弁方向へ回動付勢されても、弁体３９との接触によりリップシール６２がその許容変形量を超えて変形し損傷することを防止することができる。この結果、弁体３９とリップシール６２との間からのエアの漏れを抑えることができる。
According to the configuration of this embodiment, in addition to the operations and effects of the above-described embodiments, the following operations and effects are provided. That is, with respect to the
＜第４実施形態＞
次に、この発明の二重偏心弁を燃料電池システムに使用されるエア出口弁に具体化した第４実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
<Fourth embodiment>
Next, a fourth embodiment in which the double eccentric valve of the present invention is embodied as an air outlet valve used in a fuel cell system will be described in detail with reference to the drawings.
図１４に、この実施形態のエア出口弁２９の主要部を、図３に準ずる断面図により示す。図１５に、リップシール６２の半分を平面図により示す。この実施形態でも、前記第１実施形態の構成に加え、リップシール６２における、弁体３９の第２の側部３９Ｂが接触する範囲に、シール部６２ｂの一定以上の変形を規制するための変形規制手段が設けられる。この実施形態では、図１４、図１５に示すように、リップシール６２の、第２の側部３９Ｂが接触する範囲（図１５において紗を付した範囲）の厚み（ベース部６２ａ及びシール部６２ｂの肉厚）が、第１の側部３９Ａが接触する範囲（図１５において紗を付さない範囲）の厚み（ベース部６２ａ及びシール部６２ｂの肉厚）よりも大きく設定される。この実施形態では、上記厚みの構成が、本発明の変形規制手段の一例に相当する。
FIG. 14 shows a main part of the
この実施形態の構成によれば、第１実施形態の作用及び効果に加え、次のような作用及び効果を有する。すなわち、リップシール６２における、弁体３９の第２の側部３９Ｂが接触する範囲の厚みが、第１の側部３９Ａが接触する範囲の厚みよりも大きく設定される。従って、リップシール６２の、厚みが大きい範囲の剛性が高くなり、エア出口弁２９の全閉時に、弁体３９がモータ４２等により更に閉弁方向へ回動付勢されても、リップシール６２（シール部６２ｂ）の上記範囲が必要以上に変形することがない。このため、弁体３９がモータ４２等により更に閉弁方向へ回動付勢されても、弁体３９との接触によりリップシール６２がその許容変形量を超えて変形し損傷することを防止することができる。この結果、弁体３９とリップシール６２との間からのエアの漏れを抑えることができる。
According to the configuration of this embodiment, in addition to the operations and effects of the first embodiment, the following operations and effects are provided. That is, the thickness of the
＜第５実施形態＞
次に、この発明の二重偏心弁を燃料電池システムに使用されるエア出口弁に具体化した第５実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
<Fifth Embodiment>
Next, a fifth embodiment in which the double eccentric valve of the present invention is embodied as an air outlet valve used in a fuel cell system will be described in detail with reference to the drawings.
図１６に、リップシール６２の半分を図１５に準ずる平面図により示す。この実施形態でも、前記第１実施形態の構成に加え、リップシール６２における、弁体３９の第２の側部３９Ｂが接触する範囲に、シール部６２ｂの一定以上の変形を規制するための変形規制手段が設けられる。この実施形態では、図１６に示すように、このリップシール６２は、ベース部６２ａとシール部６２ｂとの間に複数のリブ６２ｃが間隔をおいて配置される。そして、リップシール６２の、弁体３９の第２の側部３９Ｂが接触する範囲（図１６の左側の範囲）におけるリブ６２ｃの間隔Ｄ１が、第１の側部３９Ａが接触する範囲（図１６の右側の範囲）におけるリブ６２ｃの間隔Ｄ２よりも狭く設定される。この実施形態では、上記リブ６２ｃの構成が、本発明の変形規制手段の一例に相当する。
FIG. 16 shows a half of the
この実施形態の構成によれば、第１実施形態の作用及び効果に加え、次のような作用及び効果を有する。すなわち、リップシール６２における、弁体３９の第２の側部３９Ｂが接触する範囲におけるリブ６２ｃの間隔Ｄ１が、第１の側部３９Ａが接触する範囲におけるリブ６２ｃの間隔Ｄ２よりも狭く設定される。従って、リップシール６２の、間隔Ｄ１が狭い範囲の剛性が高くなり、エア出口弁２９の全閉時に、弁体３９がモータ４２等により更に閉弁方向へ回動付勢されても、リップシール６２（シール部６２ｂ）の上記範囲が必要以上に変形することがない。このため、弁体３９がモータ４２等により更に閉弁方向へ回動付勢されても、弁体３９との接触によりリップシール６２がその許容変形量を超えて変形し損傷することを防止することができる。この結果、弁体３９とリップシール６２との間からのエアの漏れを抑えることができる。
According to the configuration of this embodiment, in addition to the operations and effects of the first embodiment, the following operations and effects are provided. That is, in the
＜第６実施形態＞
次に、この発明の二重偏心弁を燃料電池システムに使用されるエア出口弁に具体化した第６実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
<Sixth Embodiment>
Next, a sixth embodiment in which the double eccentric valve of the present invention is embodied as an air outlet valve used in a fuel cell system will be described in detail with reference to the drawings.
前記各実施形態では、図３に示すように、エア排出通路２３が垂直に配置され、その途中にエア出口弁２９が、流路３６を垂直に配置して設けられる。従って、燃料電池システムの停止中（エア出口弁２９の全閉時でもある。）には、その上流側流路３６Ａに燃料電池１で発生した生成水が溜まり、その生成水が氷点下で凍結することがある。このとき、弁座３８、弁体３９及びリップシール６２が生成水と一緒に凍結することがある。この場合に、エア出口弁２９を全閉状態から開弁するには、弁体３９を凍結に打ち勝って開弁方向へ回動させる必要があり、開弁に必要な駆動トルクが大きくなってしまう。そこで、この実施形態では、前記第１及び第２の実施形態の構成に加え、エア出口弁２９につき、次のような構成を採用している。
In each of the above embodiments, as shown in FIG. 3, the
図１７及び図１８に、エア出口弁２９（弁部３１）とエア排出通路２３の配置状態を断面図により示す。図１７は、エア出口弁２９の全閉状態を示し、図１８は、エア出口弁２９が開弁し始めた状態を示す。図１７、図１８は、エア出口弁２９の上流側に燃料電池１からの生成水が溜まり、その生成水が氷結した状態を示す。この実施形態では、図１７に示すように、エア排出通路２３を左下がりに斜めに配置すると共に、エア出口弁２９の弁部３１につき、上流側流路３６Ａが傾斜の上側に、下流側流路３６Ｂが傾斜の下側に配置される。また、全閉状態からの弁体３９の開弁方向Ｆ１が、生成水の氷塊ＨＫと接する第２の側部３９Ｂが、氷塊ＨＫから離れる方向に設定される。すなわち、エア出口弁２９の上流側流路３６Ａが下流側流路３６Ｂより高くなるように流路３６が傾斜して設けられる。また、上流側流路３６Ａに隣接して上流側流路３６Ａより上流のエア排出通路２３の下側に水溜まり部６４を設けられる。そして、弁体３９の第２の側部３９Ｂが水溜まり部６４に隣接して配置される。そして、全閉状態からの弁体３９の開弁方向Ｆ１が、第２の側部３９Ｂが水溜まり部６４から離れる方向に設定される。
17 and 18 are sectional views showing the arrangement of the air outlet valve 29 (valve portion 31) and the
この実施形態の構成によれば、前記各実施形態の作用及び効果に加え、次のような作用及び効果を有する。すなわち、図１７、図１８に示すように、水溜まり部６４が、位置的に低い上流側流路３６Ａの一部分に隣接することになり、弁体３９の第２の側部３９Ｂの一部分が水溜まり部６４に隣接することになる。また、全閉状態からの弁体３９の開弁方向Ｆ１が、第２の側部３９Ｂが水溜まり部から離れる方向に設定されるので、開弁時には、第２の側部３９Ｂの一部分が水溜まり部６４から離れることになる。従って、水溜まり部６４に溜まった生成水が氷結しているときは、弁体３９の開弁初期に第２の側部３９Ｂの一部分を氷塊ＨＫから切り離すための開弁トルクが増加するだけとなる。これが、仮に、図３において、上流側流路３６Ａの全体に生成水が溜まり、その生成水が氷結した場合には、弁体３９を開弁方向へ回動させるためには、氷塊を破壊しながら弁体３９を開弁させなければならず、大きな開弁トルクが必要になる。これに対し、この実施形態では、生成水の氷結時に、弁体３９を全閉状態から開弁させるのに必要な開弁トルクを低減することができ、エア出口弁２９に必要な駆動エネルギーを低減することができる。
According to the configuration of this embodiment, in addition to the operations and effects of the above-described embodiments, the following operations and effects are provided. That is, as shown in FIGS. 17 and 18, the
＜第７実施形態＞
次に、この発明の二重偏心弁を燃料電池システムに使用されるエア出口弁に具体化した第７実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
<Seventh embodiment>
Next, a seventh embodiment in which the double eccentric valve of the present invention is embodied as an air outlet valve used in a fuel cell system will be described in detail with reference to the drawings.
この実施形態では、エア排出通路２３におけるエア出口弁２９の配置の点で第６実施形態と構成が異なる。図１９及び図２０に、エア出口弁２９（弁部３１）とエア排出通路２３の配置状態を断面図により示す。図１９は、エア出口弁２９の全閉状態を示し、図２０は、エア出口弁２９が開弁し始めた状態を示す。この実施形態では、前記第１及び第２の実施形態の構成に加え、次のような構成を有する、すなわち、図１９、図２０に示すように、エア出口弁２９の弁部３１において、弁座３８を境とする上流側流路３６Ａと下流側流路３６Ｂの配置が、図１７、図１８のそれとは逆になっている。そして、上流側流路３６Ａに弁体３９が配置される。また、エア排出通路２３が右下がりに斜めに配置される。更に、全閉状態からの弁体３９の開弁方向Ｆ１が、水溜まり部６４に隣接して配置された第１の側部３９Ａ（閉弁ストッパ６５と接触する側）が、水溜まり部６４から離れる方向に設定される。
This embodiment is different from the sixth embodiment in the arrangement of the
この実施形態の構成によれば、前記第１及び第２の実施形態の作用及び効果に加え、次のような作用及び効果を有する。すなわち、図１９、図２０に示すように、水溜まり部６４が、位置的に低い上流側流路３６Ａの一部分に隣接することになり、弁体３９の第１の側部３９Ａの一部分が水溜まり部６４に隣接することになる。また、全閉状態からの弁体３９の開弁方向Ｆ１が、第１の側部３９Ａが水溜まり部から離れる方向に設定されるので、開弁時には第１の側部３９Ａの一部分が水溜まり部６４から離れることになる。従って、水溜まり部６４に溜まった生成水が氷結しているときは、弁体３９の開弁初期に第１の側部３９Ａの一部分を氷塊ＨＫから切り離すための開弁トルクが増加するだけとなる。このため、生成水の氷結時に、弁体３９を全閉状態から開弁させるのに必要な開弁トルクを低減することができ、エア出口弁２９に必要な駆動エネルギーを低減することができる。
According to the configuration of this embodiment, in addition to the operations and effects of the first and second embodiments, the following operations and effects are provided. That is, as shown in FIGS. 19 and 20, the
＜第８実施形態＞
次に、この発明の二重偏心弁を燃料電池システムに使用されるエア出口弁に具体化した第８実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
<Eighth Embodiment>
Next, an eighth embodiment in which the double eccentric valve of the present invention is embodied as an air outlet valve used in a fuel cell system will be described in detail with reference to the drawings.
この実施形態では、エア排出通路２３の構成の点で第６実施形態と異なる。図２１に、エア出口弁２９（弁部３１）とエア排出通路２３の配置状態を、図１７、図１８に準ずる断面図により示す。第６実施形態では、図１８に示すように、弁体３９の開弁方向Ｆ１が、その第２の側部３９Ｂが水溜まり部６４から離れる方向に設定される。しかしながら、図２１に示すように、開弁状態の弁体３９が、全閉へ向けて閉弁するとき、すなわち閉弁方向Ｆ２へ回動するときに、溶けた氷塊ＨＫの一部が、弁体３９とリップシール６２との間に挟まれるおそれがある。この場合、挟まれた氷塊ＨＫが小さければ、その氷塊ＨＫを、弁体３９の閉弁トルクにより、弁体３９とリップシール６２との間で破壊することができる。しかし、氷塊ＨＫが大きくなると、弁体３９の閉弁トルクによって氷塊ＨＫを破壊することが難しくなり、リップシール６２を損傷させるおそれがある。そこで、この実施形態では、前記第１及び第２の実施形態の構成に加え、エア出口弁２９につき、次のような構成を採用している。
This embodiment differs from the sixth embodiment in the configuration of the
図２２及び図２３に、エア出口弁２９（弁部３１）とエア排出通路２３の配置状態を断面図により示す。図２２は、図１８に準じ、エア出口弁２９が開弁し始めた状態を示す。図２３は、エア出口弁２９が開弁状態から全閉へ向けて閉弁する状態を示す。図２２、図２３に示すように、この実施形態では、エア出口弁２９の上流側流路３６Ａに隣接するエア排出通路２３の水溜まり部６４の中に、水溜まり部６４に溜まった生成水の氷塊ＨＫを係止するために、配管の内側へ突出する複数の凸部６６が設けられる。この実施形態で、これら凸部６６は、平行に並ぶ板状リブにより構成され、エア排出通路２３の内壁に固定される。
22 and 23 are sectional views showing the arrangement of the air outlet valve 29 (valve portion 31) and the
この実施形態の構成によれば、第６実施形態の作用及び効果に加え、次のような作用及び効果を有する。すなわち、エア出口弁２９の上流側流路３６Ａに隣接したエア排出通路２３の水溜まり部６４に複数の凸部６６が設けられるので、水溜まり部６４に溜まった生成水による氷塊ＨＫが溶け始めても、図２３に示すように、その氷塊ＨＫが凸部６６に係止され、保持される。このため、氷塊ＨＫから溶けた水分のみが弁体３９とリップシール６２との間へ流れ、両者３９，６２の間へ流れる氷塊ＨＫが少なくなり、両者３９，６２の間での氷塊ＨＫの挟み込みを低減することができる。
According to the configuration of this embodiment, in addition to the operations and effects of the sixth embodiment, the following operations and effects are provided. That is, since the plurality of
なお、この発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更して実施することもできる。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and a part of the configuration can be changed as appropriate without departing from the spirit of the invention.
（１）前記第８実施形態では、エア出口弁２９の上流側流路３６Ａに隣接したエア排出通路２３の水溜まり部６４の中に複数の凸部６６を設けた。これに対し、図２４に、エア排出通路２３の一部を断面図で示すように、凸部６６の先端部を鈎状に形成することもできる。すなわち、凸部６６の先端部に下流側へ向けた折り曲げ部６６ａを設ける。この折り曲げ部を上流側へ向けることもできる。これらの場合、凸部６６から抜けようとする氷塊が、鈎状の先端部（折り曲げ部６６ａ）に引き掛かる。そのため、凸部６６からの氷塊ＨＫの抜け落ちをより確実に防止することができる。
(1) In the eighth embodiment, the plurality of
（２）前記各実施形態では、本発明の二重偏心弁を、燃料電池システムのエア排出通路２３に設けられるエア出口弁２９に具体化した。これに対し、本発明の二重偏心弁を、排気還流（ＥＧＲ）装置のＥＧＲ通路に設けられるＥＧＲ弁に具体化することもできる。
(2) In each of the above embodiments, the double eccentric valve of the present invention is embodied in the
（３）前記第６〜第８の実施形態では、傾斜したエア排出通路２３の内周の一部を水溜まり部６４としたが、傾斜したエア排出通路の一部に凹部を設けることにより、水溜まり部の容積を拡大することもできる。
(3) In the sixth to eighth embodiments, a part of the inner periphery of the inclined
この発明は、各種流体を使用するシステムにおいて、その流体の流れを制御するために利用することができる。 The present invention can be used to control the flow of fluid in a system using various fluids.
２９ エア出口弁（二重偏心弁）
３６ 流路
３６Ａ 上流側流路
３６Ｂ 下流側流路
３８ 弁座
３８ａ 弁孔
３９ 弁体
３９Ａ 第１の側部
３９Ｂ 第２の側部
３９ａ シール面
４０ 回転軸
４１ ハウジング
４２ モータ（別の回動付勢手段）
４３ 減速機構（別の回動付勢手段）
４５ 弁ハウジング（ハウジング）
４６ エンドフレーム（ハウジング）
４７ 第１軸受
４８ 第２軸受
５０ リターンスプリング（回動付勢手段）
６２ リップシール
６２ａ ベース部
６２ｂ シール部
６２ｃ リブ（変形規制手段）
６３ スペーサ（変形規制手段）
６４ 水溜まり部
６５ 閉弁ストッパ
６６ 凸部
６６ａ 折り曲げ部
７０ コントローラ（別の回動付勢手段）
29 Air outlet valve (double eccentric valve)
36
43 Deceleration mechanism (another rotation urging means)
45 Valve housing (housing)
46 End frame (housing)
47 First bearing 48
62
63 Spacer (deformation restricting means)
64
Claims (10)
円板状をなし、環状のシール面が外周に形成され、前記弁孔を開閉するために前記弁座に対応して設けられる弁体と、
流体が流れる流路を含むハウジングと、
前記弁座と前記弁体が前記流路に配置されることと、
前記流路は、前記弁座を境として上流側流路と下流側流路に分かれ、前記下流側流路又は前記上流側流路に前記弁体が配置されることと、
前記弁体を回動させるための回転軸と、
前記回転軸を前記ハウジングにて回転可能に支持するための軸受と、
前記回転軸の軸線が前記弁体の前記シール面から離れて配置されると共に、前記弁体の軸線から離れて配置されることと、
前記弁体は、前記回転軸の軸線から前記弁体の軸線が伸びる方向と平行に伸びる仮想面を境とする第１の側部と第２の側部を含み、前記弁体が前記弁座に着座した全閉状態から開弁方向へ回動するときに、前記第１の側部が前記上流側流路又は前記下流側流路へ向けて回動し、前記第２の側部が前記下流側流路又は前記上流側流路へ向けて回動することと
を備えた二重偏心弁において、
前記全閉状態の前記弁体に対し、前記開弁方向とは逆向きの閉弁方向へ向かう回動を規制するために、前記第１の側部に係合可能に設けられた閉弁ストッパと、
前記全閉状態の前記弁体を前記閉弁方向へ回動付勢するための回動付勢手段と、
前記弁座に設けられ、前記全閉状態の前記弁座と前記弁体との間に介在されて前記弁座と前記弁体との間をシールするための弾性材料よりなる円環状のリップシールと
を備え、前記リップシールは、前記弁体が前記閉弁方向へ回動付勢されることにより、前記弁体との間で面圧が高められることを特徴とする二重偏心弁。 A valve seat having an annular shape and having a valve hole;
A disc-like, annular sealing surface is formed on the outer periphery, and a valve body provided corresponding to the valve seat to open and close the valve hole;
A housing including a flow path through which fluid flows;
The valve seat and the valve body are disposed in the flow path;
The flow path is divided into an upstream flow path and a downstream flow path with the valve seat as a boundary, and the valve element is disposed in the downstream flow path or the upstream flow path,
A rotating shaft for rotating the valve body;
A bearing for rotatably supporting the rotating shaft in the housing;
The axis of the rotary shaft is disposed away from the sealing surface of the valve body, and is disposed away from the axis of the valve body;
The valve body includes a first side and a second side with a virtual plane extending in parallel with a direction in which the axis of the valve body extends from the axis of the rotation shaft as a boundary, and the valve body includes the valve seat. When the first side portion rotates from the fully closed state seated on the valve to the valve opening direction, the first side portion rotates toward the upstream channel or the downstream channel, and the second side portion In the double eccentric valve comprising rotating toward the downstream channel or the upstream channel,
A valve closing stopper provided to be engageable with the first side portion in order to restrict rotation of the valve body in the fully closed state in a valve closing direction opposite to the valve opening direction. When,
A rotation urging means for urging and urging the valve body in the fully closed state in the valve closing direction;
An annular lip seal made of an elastic material provided on the valve seat and interposed between the valve seat in the fully closed state and the valve body to seal between the valve seat and the valve body The lip seal is a double eccentric valve characterized in that surface pressure is increased between the lip seal and the valve body when the valve body is urged to rotate in the valve closing direction.
前記リップシールの、前記弁体の前記第２の側部が接触する範囲には、前記シール部の一定以上の変形を規制するための変形規制手段が設けられる
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の二重偏心弁。 The lip seal includes an annular base portion fixed to the valve seat, and a seal portion that is inclined outward from an inner peripheral edge of the base portion,
The deformation control means for restricting the deformation | transformation more than a fixed of the said seal part is provided in the range which the said 2nd side part of the said valve body contacts of the said lip seal. 4. The double eccentric valve according to 3.
前記変形規制手段は、前記リップシールの、前記弁体の前記第２の側部が接触する範囲における前記リブの間隔が、前記弁体の前記第１の側部が接触する範囲における前記リブの間隔よりも狭く設定される
ことを特徴とする請求項４に記載の二重偏心弁。 The lip seal further includes a plurality of ribs arranged with a space between the base portion and the seal portion,
The deformation restricting means is configured such that an interval of the ribs in a range where the second side portion of the valve body contacts the lip seal is set so that the ribs in the range where the first side portion of the valve body contacts. The double eccentric valve according to claim 4, wherein the double eccentric valve is set to be narrower than the interval.
前記全閉状態からの前記弁体の開弁方向が、前記第２の側部又は前記第１の側部が前記水溜まり部から離れる方向に設定される
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の二重偏心弁。 The flow path is provided to be inclined so that the upstream flow path is higher than the downstream flow path, and a water reservoir is provided adjacent to the upstream flow path and upstream from the upstream flow path, The second side of the valve body or the first side is disposed adjacent to the water reservoir,
The valve opening direction of the valve body from the fully closed state is set in a direction in which the second side portion or the first side portion is separated from the water reservoir portion. The double eccentric valve according to any one of the above.
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