JP4017969B2 - Regulator unit for fuel cell - Google Patents

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    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池に適用され、酸化剤（エアー）の圧力を信号圧として該酸化剤（エアー）の圧力に応じた圧力で燃料電池のアノード側に反応ガスとして燃料（水素）を供給することが可能な燃料電池用レギュレータユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、固体高分子膜型燃料電池は、固体高分子電解質膜をアノードとカソードとで両側から挟み込んで形成されたセルに対し、複数のセルを積層して構成されたスタック（以下において燃料電池という）を備えており、アノードに燃料として水素が供給され、カソードに酸化剤としてエアーが供給されて、アノードで触媒反応により発生した水素イオンが、固体高分子電解質膜を通過してカソードまで移動して、カソードで電気化学反応を起こして発電するようになっている。
【０００３】
このような燃料電池装置は、例えば、燃料電池のカソード側に反応ガスとしてエアーを供給するためのエアーコンプレッサ等を備え、さらに、このエアーの圧力を信号圧として、エアーの圧力に応じた圧力で燃料電池のアノード側に反応ガスとして水素を供給する圧力制御弁を備え、燃料電池のカソード側に対するアノード側の反応ガスの圧力を所定圧に調圧して所定の発電効率を確保するとともに、燃料電池に供給される反応ガスの流量を制御することで所定の出力が得られるように設定されている。
【０００４】
ところで、本出願人は、特許文献１および特許文献２に示されるように、燃料ガス供給装置等において使用することが可能なガス用減圧弁を提案している。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１８２７５１号公報（図３〜図７参照）
【特許文献２】
特開平１１−２７０７１７号公報（図２〜図５参照）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記提案に関連してなされたものであり、燃料電池において好適に使用することが可能な燃料電池用レギュレータユニットを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、燃料電池システムを構成する圧力制御部へ供給されるパイロットエアーの圧力を調圧するとともに、パイロット圧に対応して燃料供給部から燃料電池に対して供給される燃料ガスの圧力を調圧する燃料電池用レギュレータユニットであって、
一次側ポートから供給された燃料ガスをパイロット圧に対応して調圧し、二次側ポートから導出するレギュレータと、
前記レギュレータのボデイに形成された孔部内に挿入され、ソレノイド部の励磁作用下に弁体を変位させることにより導入ポートから供給されたパイロットエアーを導出ポートから排出する電磁弁と、
を備え、
前記レギュレータと前記電磁弁とが一体的にユニット本体に設けられるとともに、該電磁弁のバルブボデイと前記孔部との間には、レギュレータのパイロットポートと電磁弁の導入ポートとにそれぞれ連通する環状室が設けられることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、レギュレータのボデイに形成された孔部内に電磁弁を挿入し、ユニット本体に対して前記レギュレータと前記電磁弁とを一体的に設けることにより、例えば、レギュレータと電磁弁とを別体で構成して配管用チューブで接続した場合と比較して、前記配管用チューブ内に残存するエアーのボリュームに影響されることがないため、電磁弁から排出されるパイロットエアーのボリュームを小さくすることができる。この結果、レギュレータの良好な応答特性を得ることができる。また、電磁弁のバルブボデイと孔部との間に、レギュレータのパイロットポートと電磁弁の導入ポートとにそれぞれ連通する環状室を設けることにより、配管用チューブ等の部品点数を削減することができるとともに、配管作業を不要とすることができる。
【０００９】
さらに、本発明は、燃料電池システムを構成する圧力制御部へ供給されるパイロットエアーの圧力を調圧するとともに、パイロット圧に対応して燃料供給部から燃料電池に対して供給される燃料ガスの圧力を調圧する燃料電池用レギュレータユニットであって、
一次側ポートから供給された燃料ガスをパイロット圧に対応して調圧し、二次側ポートから導出するレギュレータと、
ソレノイド部の励磁作用下に弁体を変位させることにより導入ポートから供給されたパイロットエアーを導出ポートから排出する電磁弁と、
を備え、
前記レギュレータと前記電磁弁とが一体的にユニット本体に設けられ、前記ユニット本体には、前記レギュレータに対して燃料ガスを供給し、または燃料ガスの供給を停止する遮断弁が連設され、前記遮断弁には、該レギュレータの一次側ポートに対して直接的に接続される通路が設けられることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、ユニット本体に対してレギュレータと電磁弁とを一体的に設けることにより、例えば、レギュレータと電磁弁とを別体で構成して配管用チューブで接続した場合と比較して、前記配管用チューブ内に残存するエアーのボリュームに影響されることがないため、電磁弁から排出されるパイロットエアーのボリュームを小さくすることができる。この結果、レギュレータの良好な応答特性を得ることができる。また、レギュレータに対して燃料ガスを供給し、または燃料ガスの供給を停止する遮断弁をユニット本体に連設し、前記遮断弁に該レギュレータの一次側ポートに対して直接的に接続される通路を設けることにより、レギュレータの一次側ポートと、遮断弁とを連通させる通路の管路容積を小さくすることができる。この結果、遮断弁の良好な応答特性を得ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明に係る燃料電池用レギュレータユニットについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１２】
図１において参照数字２００は、本発明の実施の形態に係る燃料電池用レギュレータユニットが組み込まれた燃料電池システムを示す。なお、前記燃料電池システム２００は、例えば、自動車等の車両に搭載される。
【００１３】
この燃料電池システム２００は、例えば、固体ポリマーイオン交換膜等からなる固体高分子電解質膜をアノードとカソードとで両側から挟み込んで形成されたセルに対し、複数のセルを積層して設けた燃料電池スタック２０２を含む。前記燃料電池スタック２０２には、燃料ガス（以下、必要に応じて燃料という）として、例えば、主に水素を含有するガス（以下、水素という）が供給されるアノードと、酸化剤として、例えば、酸素を含むエアーが供給されるカソードとが設けられる。
【００１４】
前記カソードには、酸化剤供給部２０４からエアーが供給されるエアー供給口２０６と、前記カソード内のエアーを外部に排出するためのエアー排出部２０８が接続されたエアー排出口２１０が設けられる。一方、アノードには、燃料供給部２１２から水素が供給される水素供給口２１４と、前記水素排出部２１６が接続された水素排出口２１８とが設けられる。
【００１５】
前記燃料電池スタック２０２では、アノードで触媒反応により発生した水素イオンが、固体高分子電解質膜を通過してカソードまで移動し、カソードで酸素と電気化学反応を起こして発電するように設定されている。
【００１６】
前記エアー供給口２０６には、エアー供給用通路を介して、酸化剤供給部２０４と、放熱部２２０と、カソード加湿部２２２とがそれぞれ接続され、また、前記エアー排出口２１０には、エアー排出用通路を介してエアー排出部２０８が接続される。
【００１７】
前記水素供給口２１４には、水素供給通路を介して、燃料供給部２１２と、圧力制御部２２４と、エゼクタ２２６と、アノード加湿部２２８とがそれぞれ接続され、また、前記水素排出口２１８には、循環用通路２３０を介して水素排出部２１６が接続される。
【００１８】
酸化剤供給部２０４は、例えば、図示しないスーパーチャージャ（圧縮機）およびこれを駆動するモータ等から構成され、燃料電池スタック２０２で酸化剤ガスとして使用される供給エアーを断熱圧縮して燃料電池スタック２０２に圧送する。この断熱圧縮の際に供給エアーが加熱される。このように加熱された供給エアーが、燃料電池スタック２０２の暖機に貢献する。
【００１９】
また、前記酸化剤供給部２０４から供給されるエアーは、例えば、燃料電池スタック２０２の負荷や図示しないアクセルペダルの操作量等に応じて所定の圧力に設定されて燃料電池スタック２０２に導入されるとともに、後述する放熱部２２０によって冷却された後、バイパス通路２３２を介して圧力制御部２２４にパイロット圧として供給される。
【００２０】
放熱部２２０は、例えば、図示しないインタークーラ等から構成され、流路に沿って流通する冷却水と熱交換することによって、燃料電池スタック２０２の通常運転時において前記酸化剤供給部２０４から供給される供給エアーを冷却する。このため、供給エアーは、所定温度に冷却された後、カソード加湿部２２２に導入される。
【００２１】
前記カソード加湿部２２２は、例えば、水透過膜を備えて構成され、水分を水透過膜の一方の側から他方の側へ透過させることにより、前記放熱部２２０によって所定の温度に冷却されたエアーを所定の湿度に加湿して燃料電池スタック２０２のエアー供給口２０６へと供給している。前記加湿されたエアーは燃料電池スタック２０２に供給され、該燃料電池スタック２０２の固体高分子電解質膜のイオン導電性が所定の状態に確保される。
【００２２】
なお、燃料電池スタック２０２のエアー排出口２１０には、エアー排出部２０８が接続され、前記エアー排出部２０８に設けられた図示しない排出弁を通じてエアーが大気中に排気される。
【００２３】
燃料供給部２１２は、例えば、燃料電池に対する燃料として水素を供給する図示しない水素ガスボンベからなり、燃料電池スタック２０２のアノード側に供給する供給水素が貯蔵される。
【００２４】
圧力制御部２２４には、後述する燃料電池用レギュレータユニット１０が設けられ、バイパス通路２３２を介して供給されるエアーの圧力をパイロット圧（パイロット信号圧）として、前記圧力制御部２２４の出口側圧力である二次側圧力を前記パイロット圧に対応した所定範囲の圧力に設定している。
【００２５】
エゼクタ２２６は、図示しないノズル部とディフューザ部とから構成され、圧力制御部２２４から供給された燃料（水素）はノズル部を通過する際に加速されてディフューザ部に向かって噴射される。前記ノズル部からディフューザ部に向かって燃料が高速で流通する際、ノズル部とディフューザ部との間に設けられた副流室内で負圧が発生し、循環用通路２３０を介してアノード側の排出燃料が吸引される。前記エゼクタ２２６で混合された燃料および排出燃料はアノード加湿部２２８へと供給され、燃料電池スタック２０２から排出された排出燃料は、前記エゼクタ２２６を介して循環するように設けられている。
【００２６】
従って、燃料電池スタック２０２の水素排出口２１８から排出された未反応の排出ガスは、循環用通路２３０を介してエゼクタ２２６に導入され、圧力制御部２２４から供給された水素と、燃料電池スタック２０２から排出された排出ガスとが混合されて燃料電池スタック２０２に再び供給されるように設けられている。
【００２７】
アノード加湿部２２８は、例えば、水透過膜を備えて構成され、水分を水透過膜の一方の側から他方の側へと透過させることにより、エゼクタ２２６から導出された燃料を所定の湿度に加湿して燃料電池スタック２０２の水素供給口２１４へと供給している。前記加湿された水素は燃料電池スタック２０２に供給され、該燃料電池スタック２０２の固体高分子電解質膜のイオン導電性が所定の状態に確保される。
【００２８】
燃料電池スタック２０２の水素排出口２１８には、例えば、図示しない排出制御弁を有する水素排出部２１６が循環用通路２３０を介して接続される。前記排出制御弁は、燃料電池スタック２０２の運転状態に応じて開閉動作が制御され、例えば、図示しない貯留タンクによって分離された排出ガス中の過剰な水分（主に液体水）等が車両外部に排出される。
【００２９】
次に、燃料電池システム２００の圧力制御部２２４に設けられた本実施の形態に係る燃料電池用レギュレータユニット１０を図２および図３に示す。
【００３０】
この燃料電池用レギュレータユニット１０は、レギュレータ１１、エア排出弁（電磁弁）３１０および遮断弁（CUT-OFF VALVE）４００とを含み、前記レギュレータ１１とエア排出弁３１０とが一体的に形成されたユニット本体１３に対して遮断弁４００が連設されて構成される。
【００３１】
以下、レギュレータ１１、エア排出弁３１０および遮断弁４００の順序で詳細に説明する。
【００３２】
レギュレータ１１は、図４に示されるように、燃料供給部２１２から供給された水素がユニット本体１３に連設された遮断弁４００を介して導入される一次側ポート１２と、該一次側ポート１２から導入された水素を所定の圧力に調圧してエゼクタ２２６側に導出する二次側ポート１４とが設けられたボデイ１６とを含む。前記ボデイ１６は、相互に積層されて一体的に連結された第１ブロック体１８ａ、第２ブロック体１８ｂおよび第３ブロック体１８ｃによって構成される。前記ボデイ１６の内部には空間部２０が形成され、前記空間部２０には、前記一次側ポート１２と二次側ポート１４とを連通させる流体通路２２を開閉する弁機構部２４が設けられる。
【００３３】
前記第１ブロック体１８ａの底面部に形成された孔部には、Ｏリング２６によって弁体ガイド部材２８がボルト３０を介して連結され、前記弁体ガイド部材２８には、前記空間部２０の軸線方向に沿って長尺状に所定長だけ突出する円筒状のガイド用筒部３２が一体的に形成される。前記弁体ガイド部材２８の中央部の孔部には、後述する背圧室３４を閉塞する閉塞部材３６がＯリング３８を介して螺入される。なお、前記閉塞部材３６の端部には、図示しない工具等を介して外部から該閉塞部材３６をねじ込むための断面矩形状の凹部４０が形成される。
【００３４】
前記弁体ガイド部材２８を第１ブロック体１８ａと別個独立に形成し、ボルト３０を介して簡便に組み付けることにより組み付け性を向上させることができる。また、前記弁体ガイド部材２８と第１ブロック体１８ａとを別部材で構成することにより、ボデイ１６側（第１ブロック体１８ａ）の材質および表面処理に影響を与えることがなく弁体ガイド部材２８に対してフッ素樹脂コーティングを施すことができる。例えば、弁体ガイド部材２８と第１ブロック体１８ａとが一体形成されたものに対してフッ素樹脂コーティングを施した後に焼成した場合、ボデイ１６側の第１ブロック体１８ａの表面に被覆されたアルマイト被膜が破壊されてしまうからである。
【００３５】
また、弁体ガイド部材２８の略中央部に孔部を形成し、前記孔部を閉塞部材３６によって閉塞するという構成を採用することにより、前記弁体ガイド部材２８のガイド用筒部３２の内壁面に対してスプレー挿入方式によるフッ素樹脂コーティング処理を容易に施すことが可能となり、コーティング膜の均一化および安定化を図ることができる。前記スプレー挿入方式によるフッ素樹脂コーティング処理を施した後、前記弁体ガイド部材２８の孔部に対して閉塞部材３６を簡便に取り付けることができる。
【００３６】
前記弁機構部２４は、ボデイ１６の軸線方向に沿って延在するロッド部材４２と、前記ロッド部材４２に外嵌され、半径外方向に向かって突出する弁体４４が一体的に形成されたガイド部材４６と含む。
【００３７】
さらに、弁機構部２４は、第１保持機構４８を介して前記ロッド部材４２の他端部に連結された大径な第１ダイヤフラム５０と、前記第１ダイヤフラム５０と弁体４４との間に設けられ、第２保持機構５２を介してロッド部材４２に連結された小径な第２ダイヤフラム５４とを有する。
【００３８】
前記ロッド部材４２の中間部には、断面Ｌ字状に屈曲し周方向に沿って約９０度離間する４個の爪部によって形成されたストッパ部５８が一体的に形成され、前記ストッパ部５８は第２保持機構５２を構成するものである。
【００３９】
ガイド部材４６は内部の中空部６０に連通する第１連通孔６２が形成された長尺な円筒体からなり、前記円筒体の端部には半径外方向に向かって所定長だけ膨出する弁体４４が一体的に形成される。前記ガイド部材４６において、弁体４４の下部側に設けられたガイド機能を営む部位を長尺に形成することにより、弁体４４が弁座６４に着座する際のシート倒れを防止することができる。
【００４０】
また、ガイド部材４６に中空部６０および第１連通孔６２を形成して肉抜きすることにより該ガイド部材４６が軽量化され、自励振動を減少させるとともに、摺動抵抗を減少させることができる。この場合、ガイド部材４６のガイド機能を営む部位およびガイド用筒部３２に対してそれぞれフッ素樹脂コーティングを施すことにより、前記ガイド部材４６とガイド用筒部３２との摺動部分における良好な摺動性が得られ、耐久性を向上させることができる。なお、後述する弁座部材６６の弁座６４に着座する前記弁体４４の着座部位には、環状のシート用ゴム６８が貼着される。
【００４１】
また、前記ガイド部材４６の外周面には、弁体４４に近接する側のＯリング７０と、前記Ｏリング７０から所定間隔離間し弁体４４から離間する側のＹパッキン７２とが、環状溝を介してそれぞれ装着される。ガイド用筒部３２に接触してシール機能を営むＯリング７０およびＹパッキン７２を所定間隔離間して配設することにより、所望の摺動抵抗が営まれて自励振動を抑制することができる。
【００４２】
この場合、前記Ｏリング７０およびＹパッキン７２との摺動作用下に前記ガイド部材４６がガイド用筒部３２に沿って変位することにより、ロッド部材４２と一体的に変位するガイド部材４６を直線状に案内し、シート倒れを防止して前記ガイド部材４６の弁体４４が弁座６４に対して好適に着座するように設けられる。
【００４３】
なお、弁体４４から離間する側にＹパッキン７２を装着することにより、例えば、前記Ｙパッキン７２に代替してＯリングを装着した場合と比較して僅かに摺動抵抗を減少させることができ、弁体４４に近接する側のＯリング７０と弁体４４から離間する側のＹパッキン７２との共働作用によって所望の摺動抵抗が得られる。
【００４４】
さらに、前記Ｏリング７０とＹパッキン７２との間のガイド部材４６の外周面には、環状凹部が形成され、前記環状凹部と弁体ガイド部材２８のガイド用筒部３２との間で環状空間部７４が形成される。前記環状空間部７４は、軸線方向に沿って延在する第１連通孔６２と略直交する孔部７６によって連通するように設けられる。
【００４５】
このように所定間隔離間するＯリング７０とＹパッキン７２との間に第１連通孔６２に連通する環状空間部７４を形成することにより、Ｏリング７０とＹパッキン７２との間が負圧となってＯリング７０およびＹパッキン７２がガイド用筒部３２の内壁面にはりつくこと（密封作用による吸着）を防止することができる。従って、弁体ガイド部材２８のガイド用筒部３２に対するガイド部材４６の良好な摺動性が得られる。なお、第１連通孔６２に連通させる孔部７６を形成しているがこれに限定されるものではなく、弁体ガイド部材２８のガイド用筒部３２に図示しない孔部を形成してＯリング７０とＹパッキン７２との間の密封化を阻止してもよい。
【００４６】
Ｏリング７０およびＹパッキン７２によって外周面がシールされたガイド部材４６の端部側には、ガイド用筒部３２と閉塞部材３６とによって囲繞された背圧室３４が形成される。前記背圧室３４を設けることにより弁体４４に付与される圧力が軽減され、圧力−流量特性を向上させることができる。換言すると、調圧された二次側圧力によって弁体４４を弁座６４から離間する方向に付勢する力と、背圧室３４内に進入した圧力流体によって弁体４４を弁座６４に向かって着座させる方向に付勢する力とが相殺（キャンセル）されることにより、弁体４４に付与される圧力を軽減することができるからである。
【００４７】
なお、前記背圧室３４は、ロッド部材４２に軸線方向に沿って所定長だけ延在する第１連通孔６２および前記第１連通孔６２に略直交して交差する第２連通孔７８を介して後述するアスピレータ室８０に連通するように設けられる。
【００４８】
前記ガイド部材４６の外周側には、一端部が弁体４４に係着され、他端部が弁体ガイド部材２８の環状凹部内に係着されたコイル状の第１ばね部材５６が設けられる。前記第１ばね部材５６のばね力によって弁体４４は、常時、弁座６４に向かって着座するように付勢されている。前記第１ばね部材５６のばね力は、後述するパイロット室８２に配設されたコイル状の第２ばね部材８４のばね力と比較して大きく設定されている。
【００４９】
従って、弁体４４を弁座６４から離間させる方向に付勢する第２ばね部材８４のばね力に対して第１ばね部材５６のばね力が打ち勝っているため、パイロット圧が付与されない平常時において弁体４４が弁座６４に着座した状態にあるノーマルクローズタイプに設定されている。このようにノーマルクローズタイプに設定することにより、不必要な時に水素が二次側ポート１４から導出することがなく、水素の浪費を防止して省力化することができる。
【００５０】
第１ブロック体１８ａの内壁面には、前記ガイド部材４６に形成された弁体４４が着座する弁座６４が形成された弁座部材６６が設けられ、前記弁座部材６６と第１ブロック体１８ａの内壁面との間には、シール機能を有するＯリング８６が装着される。前記弁座部材６６は、第１ブロック体１８ａに形成された環状の凸部に対して加締めて固定される。また、前記弁座部材６６には、弁体４４から離間する方向に向かって徐々に拡径し、且つ非接触状態でロッド部材４２を囲繞するテーパ面８８が形成される。
【００５１】
前記ロッド部材４２の外周面と前記弁座部材６６のテーパ面８８との間の空間は、流体通路２２として機能するものであり、弁座６４から離間する上方に向かって徐々に拡径する前記テーパ面８８によって流体通路２２の断面積が徐々に拡大して形成されることにより、急激な断面積の変化がなく自励振動を抑制することができる。
【００５２】
第１ブロック体１８ａの上部に形成された段部には、ロッド部材４２が挿通する貫通孔を有するアスピレータ用保持部材９０がねじ止めされる。前記アスピレータ用保持部材９０と第２ダイヤフラム５４との間には、アスピレータ室８０が設けられ、前記アスピレータ用保持部材９０には、前記アスピレータ室８０に連通するとともに、二次側ポート１４側に向かって吸引孔９２が臨むノズル９４が連結される。
【００５３】
前記アスピレータ用保持部材９０の傾斜面９６と弁座部材６６のテーパ面８８との間には、二次側ポート１４側に向かって徐々に拡大する流体通路２２が形成されている。従って、流体通路２２の急激な断面積の変化を発生させることがなく自励振動の抑制機能を発揮させることができる。
【００５４】
なお、ロッド部材４２の外周面には、環状溝を介してＯリング９８が装着され、前記Ｏリング９８がアスピレータ用保持部材９０の貫通孔と接触してシール機能が営まれることにより前記アスピレータ室８０の気密性が保持される。前記アスピレータ室８０は、ロッド部材４２の軸線方向に沿って延在する第１連通孔６２に連通し、且つロッド部材４２の軸線と直交する第２連通孔７８を介してガイド部材４６側の背圧室３４と連通するように設けられている。
【００５５】
第１保持機構４８は、第１ダイヤフラム５０の上面に接触する第１上部側リテーナ１００と第１ダイヤフラム５０の下面に接触する第１下部側リテーナ１０２とから構成され、前記第１上部側および第１下部側リテーナ１００、１０２は、それぞれ、中心孔を介してロッド部材４２に軸着される。前記第１上部側および第１下部側リテーナ１００、１０２によって保持されない第１ダイヤフラム５０の外周縁部は、第２ブロック体１８ｂと第３ブロック体１８ｃとの間で挟持される。
【００５６】
第２保持機構５２は、第２ダイヤフラム５４の上面に接触する第２上部側リテーナ１０４と第２ダイヤフラム５４の下面に接触する第２下部側リテーナ１０６とから構成され、前記第２上部側リテーナ１０４のみがロッド部材４２に軸着され、第２下部側リテーナ１０６はロッド部材４２と一体的に形成される。前記第２上部側および第２下部側リテーナ１０４、１０６によって保持されない第２ダイヤフラム５４の外周縁部は、第１ブロック体１８ａと第２ブロック体１８ｂとの間で挟持される。
【００５７】
この場合、ロッド部材４２に一体的に形成された第２下部側リテーナ１０６に対して第２上部側リテーナ１０４、第１下部側リテーナ１０２および第１上部側リテーナ１００を順次積層した後、ウエーブワッシャ１１０およびナット１１２によってロッド部材４２にねじ締結される。
【００５８】
前記第２下部側リテーナ１０６の外周縁部には、下方側に向かって断面Ｌ字状に屈曲するストッパ部５８が形成され、前記ストッパ部５８は、周方向に沿って約９０度離間する４個の爪部によって構成される。パイロット室８２に供給されたパイロット圧の作用下に第１ダイヤフラム５０、第２ダイヤフラム５４およびロッド部材４２が下方側に向かって一体的に変位した際、前記ストッパ部５８がアスピレータ用保持部材９０の上面に当接することにより、前記ロッド部材４２の変位量が規制されてストッパ機能が発揮される。
【００５９】
第１ダイヤフラム５０および第２ダイヤフラム５４との間には、第２ブロック体１８ｂの内壁面によって閉塞された大気室１１４が設けられ、前記大気室１１４は、図示しない通路を介して大気と連通するように設けられている。なお、前記第２ブロック体１８ｂの内壁面に前記第１下部側リテーナ１０２の外周屈曲縁部１１６が進入可能な環状凹部１１８を形成することにより、前記外周屈曲縁部１１６が環状凹部１１８内に進入した部分の寸法を短縮して軸方向の小型化を図ることができる。
【００６０】
第３ブロック体１８ｃの内部には、図５に示されるように、エア排出弁３１０の一部が挿入される孔部１２３が形成される。ユニット本体１３には、外部に向かって突出する一組の管体１１９ａ、１１９ｂを有する継手部材１２１が連結され、一方の管体１１９ａは図示しないチューブを介してバイパス通路２３２に接続され、他方の管体１１９ｂは図示しないチューブを介してサイレンサ（図示せず）に接続される。
【００６１】
前記管体１１９ａの入口部１２５を通じて導入されたパイロットエアーは、前記エア排出弁３１０のバルブボデイ３２２と前記孔部１２３の内周面との間に形成された環状室１２７に供給され、前記環状室１２７は、レギュレータ１１のパイロットポート１２９と連通するとともに、エア排出弁３１０の導入ポート３７８とそれぞれ連通するように設けられている。
【００６２】
従って、前記管体１１９ａを介してバイパス通路２３２から導入されたパイロットエアーは、環状室１２７を経由してレギュレータ１１のパイロット室８２に供給されるとともに、前記環状室１２７を経由してエア排出弁３１０の導入ポート３７８に供給される。
【００６３】
換言すると、前記レギュレータ１１のパイロット室８２は、環状室１２７を経由してエア排出弁３１０の導入ポート３７８に連通するように設けられている。従って、前記レギュレータ１１のパイロット室８２内のパイロット圧を減少させる必要がある場合、ソレノイド部３１４を励磁してエア排出弁３１０をオン状態とすることにより、前記パイロット室８２のパイロットエアーをエア排出弁３１０の導出ポート３８０から、例えば、図示しないサイレンサを経由して外部に排出し前記パイロット圧を好適に減圧することができる。
【００６４】
なお、前記パイロットポート１２９には、パイロットエアー中に含有された塵埃等を除去するためにフィルタ１３１が配設される。
【００６５】
前記第１ダイヤフラム５０の上部には、前記第３ブロック体１８ｃの内壁面によって囲繞され、パイロットポート１２９を介してパイロット圧が供給されるパイロット室８２が設けられる。前記パイロット室８２は、Ｏリング１２０を介して第３ブロック体１８ｃのねじ孔に螺入される大径な第１調整ねじ部材１２２と、Ｏリング１２４を介して前記第１調整ねじ部材１２２の中心に形成されたねじ孔に螺入される小径な第２調整ねじ部材１２６とによって閉塞される。
【００６６】
なお、前記第１調整ねじ部材１２２には、断面六角形状の調整用凸部１２８が形成され、前記第２調整ねじ部材１２６には、断面六角形状の調整用凹部１３０が形成される。
【００６７】
また、前記パイロット室８２には第２ばね部材８４が配設され、前記第２ばね部材８４の一端部は、ばね受けリテーナ１３２に係着され、他端部は、後述するリーフばね１３４に係着される。この場合、第１調整ねじ部材１２２によって前記第２ばね部材８４のばね力を大きく調整することができるとともに、第２調整ねじ部材１２６によって前記第２ばね部材８４のばね力を微調整することができる。
【００６８】
このように第１および第２調整ねじ部材１２２、１２６によって第２ばね部材８４のばね力を２段階にわたって調整することにより、第２ばね部材８４のばね力の調整レンジが大きくなるとともに、ばね荷重の変化量が小さい良好なばね荷重性能を得ることができる。
【００６９】
さらに、前記パイロット室８２を形成する第３ブロック体１８ｃの内壁面には、ステンレス鋼からなる円筒状のブッシュ１３６が装着され、前記ブッシュ１３６の内周面に摩擦接触することにより第１ダイヤフラム５０に対して摺動抵抗を付与するリーフばね１３４が設けられる。
【００７０】
前記リーフばね１３４は、第１上部側リテーナ１００の環状凸部に装着される環状部１３４ａと、前記環状部１３４ａと直交する上方向に立ち上がり且つ周方向に沿って所定間隔離間する複数の脚部１３４ｂと、前記脚部１３４ｂの先端部に形成された湾曲部１３４ｃとから構成される。前記リーフばね１３４に対して、例えば、ダイヤモンドライクカーボンコーティング等の被膜処理を施すことにより、ブッシュ１３６と湾曲部１３４ｃとの接触抵抗を適性に保持し、良好な摺動抵抗が得られる。
【００７１】
この場合、第３ブロック体１８ｃの内壁面にステンレス鋼からなるブッシュ１３６を設け、前記ブッシュ１３６の内周面とリーフばね１３４の湾曲部１３４ｃとを接触させることにより、第３ブロック体１８ｃの内壁面を保護して耐久性を向上させることができる。
【００７２】
次に、前記レギュレータ１１の第３ブロック体１８ｃの孔部１２３内にその一部が挿入されて該レギュレータ１１と一体的に設けられたエア排出弁３１０について以下詳細に説明する。
【００７３】
このエア排出弁３１０は、図６に示されるように、金属製材料によって形成されるケーシング３１２と、前記ケーシング３１２の内部に配設されるソレノイド部３１４と、前記ケーシング３１２とソレノイド部３１４との間に係合されるように配設され、図示しない電源と接続されるコネクタ部３１６を有する接続ボデイ３１８と、前記ケーシング３１２に固定コア３２０を介して連結される金属製材料からなるバルブボデイ３２２と、前記バルブボデイ３２２の内部に配設され、前記ソレノイド部３１４の励磁作用下にバイパス通路２３２を介して供給されるパイロットエアーの連通状態を切り換える弁機構部３２４とからなる。
【００７４】
なお、前記ケーシング３１２は、ユニット本体１３から外部に露呈するのに対し、前記バルブボデイ３２２は、所定間隔離間する一組のＯリング３６３を介してレギュレータ１１の第３ブロック体１８ｃの孔部１２３内に気密に挿入される。
【００７５】
ケーシング３１２は、断面略コ字状に形成される円筒部３２６と、前記円筒部３２６の内部にバルブボデイ３２２側へと所定長だけ突出して環状に形成される第１ヨーク３２７と、前記円筒部３２６の側面に半径外方向へと突出して形成される略長方形状の取付部３２８とからなる。
【００７６】
ソレノイド部３１４は、前記第１ヨーク３２７の略中央部に形成されるガイド穴３３０に軸線方向に沿って変位自在に設けられる可動コア３３２と、前記ガイド穴３３０の外周側に環状に形成される装着穴３３４に設けられるとともに、第１ヨーク３２７の外周面に当接するように挿入されるコイル３３６が巻回されたボビン３３８と、前記可動コア３３２をバルブボデイ３２２側へと付勢する第１ばね部材３４０と、前記可動コア３３２のバルブボデイ３２２側の端面に装着される緩衝部材３４２とからなる。
【００７７】
可動コア３３２は断面略Ｈ字状に形成され、そのバルブボデイ３２２側の一端部には、軸線方向に沿って形成される挿入穴３４４を介して長尺なシャフト３４６の一端部側の挿入部３４８が挿入されている。
【００７８】
前記シャフト３４６は、一端部側に形成され、可動コア３３２の挿入穴３４４に挿入される挿入部３４８と、軸線に沿った略中央部に前記挿入部３４８より半径外方向に拡径して形成されるとともに、固定コア３２０の後述する貫通孔３６６に挿通自在に設けられるガイド部３５０と、他端部側に挿入部３４８よりさらに半径内方向へと縮径して形成され、その端面が後述する弁体３８８に当接するように設けられるピン部３５２とからなる。前記ガイド部３５０の外周面には、フッ素樹脂コーティング処理が施されている。すなわち、ソレノイド部３１４の励磁作用下にシャフト３４６が軸線方向に沿って変位する際、ガイド部３５０の外周面と貫通孔３６６の内周面との間に生じる摺動抵抗を低減することができるため、前記シャフト３４６の耐久性を向上させることができる。
【００７９】
また、シャフト３４６のガイド部３５０は、貫通孔３６６の内周面によって軸線方向に沿ってガイドされている。そのため、シャフト３４６全体の軸線方向の長さＡに対するガイド部３５０の軸線方向の長さＢを長くするのに比例して、前記固定コア３２０の貫通孔３６６によってガイドされるシャフト３４６の部位が増大するため、より一層確実にシャフト３４６が軸線方向に沿ってガイドされる。その結果、シャフト３４６に対して別個に軸受等を設けることなく確実かつ高精度に軸線方向に沿って変位させることができる。
【００８０】
さらに、可動コア３３２の他端部側には、所定長だけ窪んだばね受穴３５４が形成され、第１ばね部材３４０の一端部側が装着されるとともに、前記第１ばね部材３４０の他端部側は、円筒部３２６の略中央部に所定長だけ窪んで形成されるばね受凹部３５６に装着されている。すなわち、第１ばね部材３４０は、前記ばね受穴３５４とばね受凹部３５６との間に介装され、可動コア３３２をバルブボデイ３２２側へ変位するように付勢している。
【００８１】
一方、前記可動コア３３２の略中央部には、挿入穴３４４とばね受穴３５４とを連通する連通路３５８が形成されている。
【００８２】
ボビン３３８は略円筒状に形成され、その外周面にコイル３３６が巻回された状態で装着穴３３４の内周面に当接するように挿入されている。そして、装着穴３３４に挿入された前記ボビン３３８の外周側には、接続ボデイ３１８の後述するカバー部３６０によって囲繞される。
【００８３】
緩衝部材３４２は弾性材料によって環状に形成され、可動コア３３２の後述する固定コア３２０側の端面に一体的に装着されている。すなわち、前記ソレノイド部３１４の励磁作用下に前記可動コア３３２がバルブボデイ３２２側（矢印Ｘ２方向）へと変位して、前記緩衝部材３４２が前記固定コア３２０の端面に当接した際、前記可動コア３３２に生じる衝撃が緩和されるとともに、当接時に発生する衝撃音を低減することができる。
【００８４】
接続ボデイ３１８は樹脂製材料からなり、円筒状に形成されるカバー部３６０が円筒部３２６の内部の装着穴３３４に挿入され、コイル３３６が巻回されたボビン３３８の外周側を囲繞している。そして、前記カバー部３６０には環状溝を介してシール部材３６２が装着され、前記シール部材３６２が装着穴３３４の内壁面に当接することによりソレノイド部３１４の内部の気密が保持される。
【００８５】
また、接続ボデイ３１８の側面には、ソレノイド部３１４に電流を供給するための図示しない電源に接続されるコネクタ部３１６が設けられている。前記コネクタ部３１６には、その内部に一端部が露呈するように金属製材料からなる端子３６４が設けられ、前記端子３６４はコネクタ部３１６の内部で略直角に折曲してソレノイド部３１４のボビン３３８へと接続されている。なお、前記端子３６４は図示しないリード線を介して前記電源と接続されている。
【００８６】
固定コア３２０は、略中央部に軸線方向に沿って貫通した貫通孔３６６が形成され、その内部にはシャフト３４６のガイド部３５０が挿通自在に設けられている。
【００８７】
また、固定コア３２０のケーシング３１２側の一端部が、ボビン３３８の内周面に当接するように挿入されるとともに、その一端面にはケーシング３１２の第１ヨーク３２７に対向するように第２ヨーク３６７がケーシング３１２の方向（矢印Ｘ１方向）に環状に突出している。
【００８８】
一方、固定コア３２０のバルブボデイ３２２側の他端部が、前記バルブボデイ３２２の穴部３７０（後述する）に挿入されている。
【００８９】
さらに、軸線方向に沿った略中央部に半径外方向に拡径したフランジ部３６８が形成され、前記フランジ部３６８の一端面側に接続ボデイ３１８が当接するとともに、他端面側にバルブボデイ３２２が当接するようにして挟持されている。すなわち、固定コア３２０はその一端部がボビン３３８の内部に挿入され、その他端部が前記穴部３７０に挿入されるとともに、フランジ部３６８が接続ボデイ３１８とバルブボデイ３２２との間に挟持されているため、接続ボデイ３１８およびバルブボデイ３２２と一体的に連結されている状態にある。
【００９０】
そして、固定コア３２０のケーシング３１２側の外周面と接続ボデイ３１８の内周面との間には、環状のシール部材３６２が挟持され、ソレノイド部３１４の内部の気密を保持している。
【００９１】
略円筒状に形成されるバルブボデイ３２２は、固定コア３２０と連結される一端部側に形成され、前記固定コア３２０の他端部側が挿入される穴部３７０と、前記バルブボデイ３２２の他端部側に形成され、その内部に後述する弁体３８８が変位自在に設けられるシリンダ室３７２と、前記穴部３７０とシリンダ室３７２とを連通する連通孔３７４と、前記シリンダ室３７２の連通孔３７４側の端面より所定長だけ突出する弁座３７６と、前記バルブボデイ３２２の外周側に形成され、バイパス通路２３２に連通してパイロットエアーが供給される導入ポート３７８と、前記パイロットエアーを外部へと導出する導出ポート３８０とからなる。
【００９２】
シリンダ室３７２の内部には、円筒状の薄板材からなるカラー部材３８２が一体的に挿入されている。なお、前記カラー部材３８２は、金属製材料（例えば、ＳＵＳ材）から形成されている。
【００９３】
そして、バルブボデイ３２２の開口部３８３側の内周面には、環状溝を介して断面略Ｃ字状のクリップ３８４が係合されている。そのため、シリンダ室３７２の内部にカラー部材３８２を挿入した後、前記クリップ３８４を環状溝に装着することにより前記カラー部材３８２が軸線方向に係止される。なお、断面コ字状に形成されるカラー部材３８２の軸線方向に沿った長さは、シリンダ室３７２の内部に挿入して前記クリップ３８４で係止した状態において、導入ポート３７８を覆うことがない長さに設定されている。
【００９４】
また、カラー部材３８２におけるケーシング３１２側の略中央部には、所定長だけ突出したばね受部３８６が形成され、後述する第２ばね部材３９０の一端部が係合される。
【００９５】
さらに、弁座３７６は、開口部３８３に向って突出した先端部が円弧状に丸みを帯びて形成されている。
【００９６】
さらにまた、前記導入ポート３７８は、バルブボデイ３２２におけるシリンダ室３７２の外周面に形成されている。そして、バイパス通路２３２（図１参照）を介してパイロット圧が導入された前記導入ポート３７８は、前記シリンダ室３７２の内部と連通するように設けられている。
【００９７】
導出ポート３８０は、前記導入ポート３７８より軸線方向に所定間隔離間した穴部３７０の外周面に形成され、前記シリンダ室３７２の内部に導入された圧力流体が連通孔３７４および穴部３７０を介して外部へと導出される。なお、前記導入ポート３７８および導出ポート３８０は、バルブボデイ３２２の外周面に周方向に２箇所ずつ一対となるように設けられている。なお、前記導出ポート３８０には、図示しないサイレンサが接続され、前記サイレンサの消音機能によって排気音が抑制される。
【００９８】
なお、バルブボデイ３２２の外周面には、導出ポート３８０から接続ボデイ３１８側および導入ポート３７８側にそれぞれ所定間隔離間してＯリング３６３が環状溝を介して装着され、ケーシング３１２を除いたバルブボデイ３２２の一部がレギュレータ１１の第３ブロック体１８ｃの孔部１２３内に挿入される。この場合、前記Ｏリング３６３が第３ブロック体１８ｃの孔部１２３の内壁面に接触してシール機能が発揮される。
【００９９】
また、バルブボデイ３２２の固定コア３２０との当接面には、環状溝を介してシール部材３６２が装着され、前記固定コア３２０とバルブボデイ３２２との間の気密を保持している。
【０１００】
弁機構部３２４は、シリンダ室３７２に挿入されたカラー部材３８２の内部を軸線方向に沿って挿通自在に設けられる弁体３８８と、前記カラー部材３８２と弁体３８８の内部との間に介装され、前記弁体３８８を弁座３７６に着座させる方向に付勢する第２ばね部材３９０とからなる。
【０１０１】
なお、ケーシング３１２の内部に介装される第１ばね部材３４０と、前記第２ばね部材３９０とは、略同軸状となるように設けられている。
【０１０２】
弁体３８８は金属製材料（例えば、アルミニウム）から断面略コ字状に形成され、その弁座３７６に対向する略平面状の端面には、環状溝を介して弾性材料からなるシート部材３９２が装着されている。なお、前記弁体３８８をアルミニウム材料により形成することにより軽量化を図ることができるため、より一層円滑に延在を変位させることができる。
【０１０３】
また、前記弁体３８８の外周面は、前記弁座３７６より軸線方向に沿って所定長だけ離間した位置から半径外方向に拡径した拡径部３９４が形成されている。そして、前記拡径部３９４の外周面にフッ素樹脂コーティング処理を施している。その結果、前記拡径部３９４の外周面をカラー部材３８２の内周面に沿って摺動させることにより、前記弁体３８８がカラー部材３８２によって軸線方向に沿ってガイドされるとともに、フッ素樹脂コーティングによって弁体３８８とカラー部材３８２との間に生じる摺動抵抗を低減することができるため、前記弁体３８８の耐久性を向上させることができる。
【０１０４】
さらに、前記拡径部３９４の軸線方向に沿った長さＣは、弁体３８８が着座する弁座３７６の最も先端部における直径Ｄの１．５倍もしくはそれ以上となるように形成されている（Ｃ≧１．５Ｄ）。すなわち、拡径部３９４の軸線方向に沿った長さＣを、弁体３８８の着座する弁座３７６の直径Ｄに対して軸線方向に沿ってガイドされる拡径部３９４の長さを１．５倍以上大きく設定することにより、前記弁体３８８がより一層確実に軸線方向に沿ってガイドされる。換言すると、弁体３８８の軸線に対する傾き（倒れ）を防止することができる。その結果、前記弁体３８８を確実かつ安定して弁座３７６に着座させることができる。
【０１０５】
また、第２ばね部材３９０は、ケーシング３１２側へと突出したカラー部材３８２のばね受部３８６に係合されているため、半径方向へ移動することがなく脱抜することが防止される。
【０１０６】
次に、レギュレータ１１の一次側ポート１２に近接して連設される遮断弁４００について以下詳細に説明する。
【０１０７】
この遮断弁４００は、図７に示されるように、Ｏリング４０２を介してユニット本体１３に連結されたボデイ４０４と、前記ボデイ４０４と一体的に連結された有底円筒状のハウジング４０６と、前記ボデイ４０４とハウジング４０６との間に介装された磁性体からなるエンドプレート４０８と、前記ハウジング４０６内に設けられ、巻回されたコイル４１０を有するソレノイド部４１２とを含む。なお、前記ボデイ４０４の内部には室４１４が設けられ、前記室４１４は、屈曲する通路４１６を介してレギュレータ１１の一次側ポート１２と直接接続されるように形成されている。
【０１０８】
さらに、遮断弁４００は、前記ハウジング４０６に固定された固定鉄心４１８と、前記固定鉄心４１８と同軸に配設され前記ソレノイド部４１２の励磁作用下に固定鉄心４１８側に向かって変位するプランジャ４２０と、前記プランジャ４２０の一端部に連結されて該プランジャ４２０と一体的に変位する弁体４２２と、ボデイ４０４に形成された弁座４２４と、前記プランジャ４２０とカラー部材４２６との間に係着され、前記弁体４２２が弁座４２４に着座する方向に向かって付勢するばね部材４２８とを有する。
【０１０９】
なお、前記弁体４２２が弁座４２４に着座するシート面には、ゴム等の弾性部材４３０が装着され、前記シート面と反対側の面には、弁体４２２が固定鉄心４１８側に変位した際にその変位量を規制するストッパ４３２に当接するゴム等の緩衝部材４３４が装着される。
【０１１０】
前記ボデイ４０４には、弁体４２２が無摺動にて変位する室４１４が設けられ、前記室４１４は、燃料供給部２１２から燃料（水素）が供給される燃料導入ポート４３６に連通するように設けられる。前記燃料導入ポート４３６と前記室４１４との間には、該燃料導入ポート４３６から導入された水素中に含有される塵埃等を除去するためのフィルタ４３８が配設される。
【０１１１】
本発明の実施の形態に係る燃料電池用レギュレータユニット１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その動作並びに作用効果について説明する。
【０１１２】
先ず、図示しない制御部から制御信号に基づいて遮断弁４００のソレノイド部４１２が励磁されることにより吸引力が発生し、プランジャ４２０が固定鉄心４１８側に向かって吸引される。従って、プランジャ４２０に連結された弁体４２２が弁座４２４から離間して遮断弁４００が弁開状態となる。この結果、燃料導入ポート４３６から導入された水素は室４１４および通路４１６を経由してレギュレータ１１の一次側ポート１２に供給される。この場合、前記レギュレータ１１は、パイロット圧が供給されていない平常時において弁体４４が弁座６４に着座した状態に設定されているため、一次側ポート１２から導入された水素が二次側ポート１４に向かって流通することが遮断されている。
【０１１３】
一方、バイパス通路２３２に接続された管体１１９ａの入口部１２５を通じて導入されたパイロットエアーは、エア排出弁３１０のバルブボデイ３２２とレギュレータの第３ブロック体の孔部１２３の内周面との間に形成された環状室１２７に供給される。この場合、前記環状室１２７は、レギュレータ１１のパイロットポート１２９と連通するとともに、エア排出弁３１０の導入ポート３７８とそれぞれ連通するように設けられている。換言すると、前記レギュレータ１１のパイロット室８２は、環状室１２７を経由してエア排出弁３１０の導入ポート３７８に連通するように設けられている。
【０１１４】
従って、前記管体１１９ａを介してバイパス通路２３２から導入されたパイロットエアーは、環状室１２７を経由してレギュレータ１１のパイロット室８２に供給されるとともに、前記環状室１２７を経由してエア排出弁３１０の導入ポート３７８に供給される。
【０１１５】
パイロットポート１２９を介してレギュレータ１１のパイロット室８２に導入されたパイロットエアーは、第１ダイヤフラム５０を下方側に向かって押圧するように作用する。この場合、ロッド部材４２を介して連結されている第１ダイヤフラム５０、第２ダイヤフラム５４および弁体４４が一体的に下方側に向かって変位し、弁体４４が弁座６４から離間する。従って、一次側ポート１２から供給された水素は、弁体４４と弁座６４との間隙を通過する際にパイロット圧に対応する所望の圧力に減圧され、調圧された前記水素は流体通路２２に沿って流通した後、二次側ポート１４からエゼクタ２２６側に向かって導出される。
【０１１６】
ところで、前記レギュレータ１１のパイロット室８２内のパイロット圧を減少させる必要がある場合がある。その際、図示しない制御部からの制御信号に基づいてソレノイド部３１４を励磁してエア排出弁３１０をオン状態とする。
【０１１７】
すなわち、前記エア排出弁３１０の弁体３８８が弁座３７６から離間してオン状態となることにより、レギュレータ１１のパイロット室８２のパイロットエアーは、パイロットポート１２９、環状室１２７、エア排出弁３１０の導入ポート３７８および弁体３８８と弁座３７６との間隙を経由して導出ポート３８０から、例えば、図示しないサイレンサを介して外部に排出される。このようにして前記レギュレータ１１のパイロット圧を好適に減圧することができる。
【０１１８】
本実施の形態では、第３ブロック体１８ｃに形成された孔部１２３内にエア排出弁３１０の一部を挿入し、環状室１２７を介してレギュレータ１１のパイロットポート１２９とエア排出弁３１０の導入ポート３７８とが連通するように構成している。このようにレギュレータ１１とエア排出弁３１０とを一体的に形成することにより、該レギュレータ１１とエア排出弁３１０とを別体で構成した場合と比較して、配管用チューブ等の部品点数が削減されるとともに、配管作業を不要とすることができる。この結果、配管スペースが不要となり設置スペースを有効に利用することができる。
【０１１９】
また、本実施の形態では、レギュレータ１１とエア排出弁３１０とをユニット本体１３に一体的に形成することにより、配管用チューブ内に残存するエアーのボリュームに影響されることがないため、エア排出弁３１０から排出されるパイロットエアーのボリュームを小さくすることができる。この結果、レギュレータ１１の良好な応答特性を得ることができる。
【０１２０】
さらに、本実施の形態では、レギュレータ１１とエア排出弁３１０とが一体的に形成されたユニット本体１３に対して遮断弁４００を連設することにより、レギュレータ１１の一次側ポート１２と、遮断弁４００の室４１４とを連通させる通路４１６の管路容積を小さくすることができる。この結果、遮断弁４００の良好な応答特性を得ることができる。
【０１２１】
さらにまた、本実施の形態では、レギュレータ１１、エア排出弁３１０および遮断弁４００から構成される三者をユニット化することにより、個々の構成要素の機能・特性を維持しながら小型化することができる。
【０１２２】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【０１２３】
すなわち、レギュレータのボデイに形成された孔部内に電磁弁を挿入し、前記レギュレータと前記電磁弁とをユニット本体に一体的に形成することにより、配管用チューブ内に残存するエアーのボリュームに影響されることがないため、電磁弁から排出されるパイロットエアーのボリュームを小さくすることができる。この結果、レギュレータの良好な応答特性を得ることができる。また、電磁弁のバルブボデイと孔部との間に、レギュレータのパイロットポートと電磁弁の導入ポートとにそれぞれ連通する環状室を設けることにより、配管用チューブ等の部品点数を削減することができるとともに配管作業を不要とすることができる。さらに、ユニット本体に遮断弁を連設し、前記遮断弁にレギュレータの一次側ポートに対して直接的に接続される通路を設けることにより、前記レギュレータの一次側ポートと、遮断弁とを連通させる通路の管路容積を小さくすることができる。この結果、遮断弁の良好な応答特性を得ることができる。
【０１２４】
また、本発明では、レギュレータと電磁弁とを別体で構成した場合と比較して、配管用チューブ等の部品点数が削減されるとともに、配管作業を不要とすることができる。この結果、配管スペースが不要となり設置スペースを有効に利用することができる。
【０１２５】
さらに、本発明では、ユニット本体に対して遮断弁を連設して、レギュレータ、電磁弁および遮断弁から構成される三者をユニット化することにより、個々の構成要素の機能・特性を維持しながら小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る燃料電池用レギュレータユニットが組み込まれた燃料電池システムの概略ブロック構成図である。
【図２】前記燃料電池用レギュレータユニットの正面図である。
【図３】前記燃料電池用レギュレータユニットの平面図である。
【図４】前記燃料電池用レギュレータユニットを構成するレギュレータの縦断面構成図である。
【図５】前記レギュレータのボデイの孔部内にエア排出弁が挿入された状態を示す一部省略縦断面拡大図である。
【図６】前記燃料電池用レギュレータユニットを構成するエア排出弁の軸線方向に沿った縦断面図である。
【図７】前記燃料電池用レギュレータユニットを構成する遮断弁の縦断面図である。
【符号の説明】
１０…燃料電池用レギュレータユニット １１…レギュレータ
１２…一次側ポート １３…ユニット本体
１４…二次側ポート １６、４０４…ボデイ
１８ａ〜１８ｃ…ブロック体 ２４、３２４…弁機構部
７６、１２３…孔部 ８２…パイロット室
１１９ａ、１１９ｂ…管体 １２７…環状室
１２９…パイロットポート ２００…燃料電池システム
２０２…燃料電池スタック ２０４…酸化剤供給部
２１２…燃料供給部 ２２４…圧力制御部
２３２…バイパス通路 ３１０…エア排出弁
３１４…ソレノイド部 ３２２…バルブボデイ
３７８…導入ポート ３８０…導出ポート
４００…遮断弁 ４１４…室
４１６…通路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is applied to a fuel cell and supplies fuel (hydrogen) as a reaction gas to the anode side of the fuel cell at a pressure corresponding to the pressure of the oxidant (air) using the pressure of the oxidant (air) as a signal pressure. The present invention relates to a fuel cell regulator unit.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a solid polymer membrane fuel cell is a stack formed by stacking a plurality of cells with respect to a cell formed by sandwiching a solid polymer electrolyte membrane between an anode and a cathode from both sides (hereinafter referred to as a fuel cell). ), Hydrogen is supplied to the anode as fuel, air is supplied to the cathode as oxidant, and hydrogen ions generated by catalytic reaction at the anode move through the solid polymer electrolyte membrane to the cathode. As a result, an electrochemical reaction occurs at the cathode to generate electricity.
[0003]
Such a fuel cell device includes, for example, an air compressor or the like for supplying air as a reaction gas to the cathode side of the fuel cell, and further uses the air pressure as a signal pressure at a pressure corresponding to the air pressure. A pressure control valve for supplying hydrogen as a reaction gas to the anode side of the fuel cell is provided, the pressure of the reaction gas on the anode side with respect to the cathode side of the fuel cell is regulated to a predetermined pressure, and a predetermined power generation efficiency is ensured. It is set so that a predetermined output can be obtained by controlling the flow rate of the reaction gas supplied to.
[0004]
By the way, as shown in Patent Document 1 and Patent Document 2, the present applicant has proposed a gas pressure reducing valve that can be used in a fuel gas supply device or the like.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-182751 (see FIGS. 3 to 7)
[Patent Document 2]
JP-A-11-270717 (see FIGS. 2 to 5)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in connection with the above proposal, and an object thereof is to provide a regulator unit for a fuel cell that can be suitably used in a fuel cell.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above-mentioned object, the present invention regulates the pressure of pilot air supplied to the pressure control unit constituting the fuel cell system and responds to the pilot pressure from the fuel supply unit to the fuel cell. A fuel cell regulator unit that regulates the pressure of the supplied fuel gas,
  A regulator that regulates the fuel gas supplied from the primary side port according to the pilot pressure and derives it from the secondary side port;
  Inserted into the hole formed in the body of the regulator.A solenoid valve for discharging pilot air supplied from the introduction port by displacing the valve body under the excitation action of the solenoid part, from the outlet port;
  With
  The regulator and the solenoid valve are integrally provided in the unit body.In addition, an annular chamber communicating with the pilot port of the regulator and the introduction port of the solenoid valve is provided between the valve body of the solenoid valve and the hole.It is characterized by that.
[0008]
  According to the present invention,Insert the solenoid valve into the hole formed in the regulator body,For the unit bodySaidWith regulatorSaidBy providing the solenoid valve in an integrated manner, for example, the volume of air remaining in the piping tube is affected as compared with the case where the regulator and the solenoid valve are configured separately and connected by a piping tube. Therefore, the volume of pilot air discharged from the solenoid valve can be reduced. As a result, good response characteristics of the regulator can be obtained.In addition, by providing an annular chamber that communicates with the pilot port of the regulator and the introduction port of the solenoid valve between the valve body and the hole of the solenoid valve, the number of parts such as piping tubes can be reduced. Piping work can be eliminated.
[0009]
  Further, the present invention regulates the pressure of pilot air supplied to the pressure control unit constituting the fuel cell system, and the pressure of the fuel gas supplied from the fuel supply unit to the fuel cell corresponding to the pilot pressure. A fuel cell regulator unit that regulates pressure,
  A regulator that regulates the fuel gas supplied from the primary side port according to the pilot pressure and derives it from the secondary side port;
  A solenoid valve that discharges pilot air supplied from the introduction port by displacing the valve body under the excitation action of the solenoid unit from the outlet port;
  With
  The regulator and the solenoid valve are integrally provided in a unit main body, and the unit main body is provided with a shutoff valve for supplying fuel gas to the regulator or stopping the supply of fuel gas, The shut-off valve is provided with a passage directly connected to the primary port of the regulator.
[0010]
  According to the present invention, by providing the regulator and the solenoid valve integrally with the unit body, for example, as compared with the case where the regulator and the solenoid valve are configured separately and connected by a tube for piping, Since the volume of air remaining in the piping tube is not affected, the volume of pilot air discharged from the solenoid valve can be reduced. As a result, good response characteristics of the regulator can be obtained. Also,A shutoff valve for supplying fuel gas to the regulator or stopping the supply of fuel gas is connected to the unit main body, and a passage directly connected to the primary port of the regulator is provided in the shutoff valve. As a result, it is possible to reduce the pipe volume of the passage for communicating the primary port of the regulator and the shutoff valve. As a result, good response characteristics of the shut-off valve can be obtained.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A preferred embodiment of a regulator unit for a fuel cell according to the present invention will be described below and described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0012]
In FIG. 1, reference numeral 200 indicates a fuel cell system in which a fuel cell regulator unit according to an embodiment of the present invention is incorporated. The fuel cell system 200 is mounted on a vehicle such as an automobile, for example.
[0013]
This fuel cell system 200 is, for example, a fuel cell in which a plurality of cells are stacked on a cell formed by sandwiching a solid polymer electrolyte membrane made of a solid polymer ion exchange membrane or the like from both sides between an anode and a cathode. A stack 202 is included. The fuel cell stack 202 is supplied with, for example, an anode mainly containing a gas containing hydrogen (hereinafter referred to as hydrogen) as a fuel gas (hereinafter referred to as fuel as needed), and an oxidant as, for example, And a cathode to which air containing oxygen is supplied.
[0014]
The cathode is provided with an air discharge port 210 to which an air supply port 206 for supplying air from the oxidant supply unit 204 and an air discharge unit 208 for discharging the air in the cathode to the outside are connected. On the other hand, the anode is provided with a hydrogen supply port 214 to which hydrogen is supplied from the fuel supply unit 212 and a hydrogen discharge port 218 to which the hydrogen discharge unit 216 is connected.
[0015]
In the fuel cell stack 202, hydrogen ions generated by a catalytic reaction at the anode pass through the solid polymer electrolyte membrane and move to the cathode, and cause an electrochemical reaction with oxygen at the cathode to generate electricity. .
[0016]
The air supply port 206 is connected to an oxidant supply unit 204, a heat radiating unit 220, and a cathode humidification unit 222 through an air supply passage, and the air discharge port 210 has an air discharge. An air discharge unit 208 is connected through the service passage.
[0017]
A fuel supply unit 212, a pressure control unit 224, an ejector 226, and an anode humidification unit 228 are connected to the hydrogen supply port 214 via a hydrogen supply passage, respectively. The hydrogen discharge unit 216 is connected through the circulation passage 230.
[0018]
The oxidant supply unit 204 includes, for example, a supercharger (compressor) (not shown), a motor that drives the oxidant, and the like. The fuel cell stack 202 adiabatically compresses supply air used as an oxidant gas in the fuel cell stack 202. Pump to 202. Supply air is heated during the adiabatic compression. The supply air thus heated contributes to warming up the fuel cell stack 202.
[0019]
In addition, the air supplied from the oxidant supply unit 204 is set to a predetermined pressure according to the load of the fuel cell stack 202, the operation amount of an accelerator pedal (not shown), and the like, and is introduced into the fuel cell stack 202. At the same time, after being cooled by a heat radiating section 220 described later, it is supplied as a pilot pressure to the pressure control section 224 via the bypass passage 232.
[0020]
The heat radiating unit 220 is constituted by, for example, an intercooler (not shown), and is supplied from the oxidant supply unit 204 during normal operation of the fuel cell stack 202 by exchanging heat with cooling water flowing along the flow path. Cool the supplied air. For this reason, the supply air is cooled to a predetermined temperature and then introduced into the cathode humidification unit 222.
[0021]
The cathode humidification unit 222 includes, for example, a water permeable membrane, and allows air to be cooled to a predetermined temperature by the heat radiating unit 220 by allowing moisture to permeate from one side of the water permeable membrane to the other side. Is humidified to a predetermined humidity and supplied to the air supply port 206 of the fuel cell stack 202. The humidified air is supplied to the fuel cell stack 202, and the ionic conductivity of the solid polymer electrolyte membrane of the fuel cell stack 202 is ensured in a predetermined state.
[0022]
An air discharge unit 208 is connected to the air discharge port 210 of the fuel cell stack 202, and air is exhausted to the atmosphere through a discharge valve (not shown) provided in the air discharge unit 208.
[0023]
The fuel supply unit 212 includes, for example, a hydrogen gas cylinder (not shown) that supplies hydrogen as fuel to the fuel cell, and stores supply hydrogen to be supplied to the anode side of the fuel cell stack 202.
[0024]
The pressure control unit 224 is provided with a fuel cell regulator unit 10 which will be described later. The pressure of the air supplied through the bypass passage 232 is used as a pilot pressure (pilot signal pressure), and the outlet side pressure of the pressure control unit 224 Is set to a pressure in a predetermined range corresponding to the pilot pressure.
[0025]
The ejector 226 includes a nozzle unit and a diffuser unit (not shown), and fuel (hydrogen) supplied from the pressure control unit 224 is accelerated and injected toward the diffuser unit when passing through the nozzle unit. When fuel flows from the nozzle portion toward the diffuser portion at a high speed, negative pressure is generated in the side flow chamber provided between the nozzle portion and the diffuser portion, and the anode side discharge is performed via the circulation passage 230. Fuel is aspirated. The fuel mixed in the ejector 226 and the discharged fuel are supplied to the anode humidifying unit 228, and the discharged fuel discharged from the fuel cell stack 202 is provided so as to circulate through the ejector 226.
[0026]
Accordingly, the unreacted exhaust gas discharged from the hydrogen discharge port 218 of the fuel cell stack 202 is introduced into the ejector 226 through the circulation passage 230, and the hydrogen supplied from the pressure control unit 224 and the fuel cell stack 202. The exhaust gas discharged from the fuel cell is mixed and supplied to the fuel cell stack 202 again.
[0027]
The anode humidification unit 228 is configured to include, for example, a water permeable membrane, and permeates moisture from one side of the water permeable membrane to the other side, thereby humidifying the fuel derived from the ejector 226 to a predetermined humidity. Then, it is supplied to the hydrogen supply port 214 of the fuel cell stack 202. The humidified hydrogen is supplied to the fuel cell stack 202, and the ionic conductivity of the solid polymer electrolyte membrane of the fuel cell stack 202 is ensured in a predetermined state.
[0028]
For example, a hydrogen discharge portion 216 having a discharge control valve (not shown) is connected to the hydrogen discharge port 218 of the fuel cell stack 202 via a circulation passage 230. The discharge control valve is controlled to open and close in accordance with the operating state of the fuel cell stack 202. For example, excessive moisture (mainly liquid water) in the exhaust gas separated by a storage tank (not shown) is exposed to the outside of the vehicle. Discharged.
[0029]
Next, the fuel cell regulator unit 10 according to the present embodiment provided in the pressure control unit 224 of the fuel cell system 200 is shown in FIGS.
[0030]
The fuel cell regulator unit 10 includes a regulator 11, an air discharge valve (electromagnetic valve) 310, and a shut-off valve (CUT-OFF VALVE) 400. The regulator 11 and the air discharge valve 310 are integrally formed. A shutoff valve 400 is connected to the unit main body 13.
[0031]
Hereinafter, the regulator 11, the air discharge valve 310, and the shutoff valve 400 will be described in detail in the order.
[0032]
As shown in FIG. 4, the regulator 11 includes a primary side port 12 into which hydrogen supplied from the fuel supply unit 212 is introduced via a shutoff valve 400 connected to the unit body 13, and the primary side port 12. And a body 16 provided with a secondary port 14 for adjusting the hydrogen introduced from the pressure to a predetermined pressure and leading it to the ejector 226 side. The body 16 is composed of a first block body 18a, a second block body 18b, and a third block body 18c that are laminated and integrally connected. A space portion 20 is formed inside the body 16, and a valve mechanism portion 24 that opens and closes a fluid passage 22 that communicates the primary side port 12 and the secondary side port 14 is provided in the space portion 20.
[0033]
A valve body guide member 28 is connected to a hole formed in the bottom surface portion of the first block body 18a through a bolt 30 by an O-ring 26, and the valve body guide member 28 includes A cylindrical guide cylinder portion 32 that protrudes by a predetermined length along the axial direction is integrally formed. A closing member 36 for closing a back pressure chamber 34 (described later) is screwed into the hole at the center of the valve body guide member 28 via an O-ring 38. A recess 40 having a rectangular cross section for screwing the closing member 36 from the outside through a tool or the like (not shown) is formed at the end of the closing member 36.
[0034]
The valve body guide member 28 is formed separately from the first block body 18 a and can be easily assembled via the bolt 30 to improve the assemblability. Further, by configuring the valve body guide member 28 and the first block body 18a as separate members, the valve body guide member does not affect the material and surface treatment on the body 16 side (first block body 18a). Fluorine resin coating can be applied to 28. For example, when the body in which the valve body guide member 28 and the first block body 18a are integrally formed is fired after being coated with a fluororesin coating, the alumite coated on the surface of the first block body 18a on the body 16 side This is because the coating is destroyed.
[0035]
Further, by adopting a configuration in which a hole is formed in a substantially central portion of the valve body guide member 28 and the hole is closed by the closing member 36, the inside of the guide cylinder portion 32 of the valve body guide member 28 is provided. It is possible to easily apply a fluororesin coating treatment to the wall surface by a spray insertion method, and to achieve uniform and stable coating film. After performing the fluororesin coating process by the spray insertion method, the closing member 36 can be easily attached to the hole portion of the valve element guide member 28.
[0036]
The valve mechanism portion 24 is integrally formed with a rod member 42 extending along the axial direction of the body 16 and a valve body 44 that is externally fitted to the rod member 42 and protrudes radially outward. And a guide member 46.
[0037]
Further, the valve mechanism 24 includes a large-diameter first diaphragm 50 connected to the other end of the rod member 42 via a first holding mechanism 48, and the first diaphragm 50 and the valve body 44 between the first diaphragm 50 and the valve body 44. And a small-diameter second diaphragm 54 connected to the rod member 42 via the second holding mechanism 52.
[0038]
A stopper portion 58 is integrally formed at the intermediate portion of the rod member 42 by four claw portions that are bent in an L-shaped cross section and spaced apart by about 90 degrees along the circumferential direction. Constitutes the second holding mechanism 52.
[0039]
The guide member 46 comprises a long cylindrical body in which a first communication hole 62 communicating with the hollow portion 60 is formed, and a valve that bulges by a predetermined length radially outward at the end of the cylindrical body. The body 44 is integrally formed. In the guide member 46, by forming a long portion of the guide member 46 that performs the guide function provided on the lower side of the valve body 44, it is possible to prevent the seat from collapsing when the valve body 44 is seated on the valve seat 64. .
[0040]
Further, by forming the hollow portion 60 and the first communication hole 62 in the guide member 46 to reduce the thickness, the guide member 46 can be reduced in weight, and the self-excited vibration can be reduced and the sliding resistance can be reduced. . In this case, good sliding at the sliding portion between the guide member 46 and the guide cylinder portion 32 can be achieved by applying the fluororesin coating to the guide member 46 and the guide cylinder portion 32 respectively. Property can be obtained and durability can be improved. An annular seat rubber 68 is attached to a seating portion of the valve body 44 that is seated on a valve seat 64 of a valve seat member 66 described later.
[0041]
Further, on the outer peripheral surface of the guide member 46, an O-ring 70 on the side close to the valve body 44 and a Y packing 72 on the side spaced apart from the O-ring 70 by a predetermined distance and separated from the valve body 44 are annular grooves. Each is mounted via. By arranging the O-ring 70 and the Y packing 72 that are in contact with the guide cylinder portion 32 to perform a sealing function and are spaced apart from each other by a predetermined distance, a desired sliding resistance is provided and self-excited vibration can be suppressed. .
[0042]
In this case, when the guide member 46 is displaced along the guide cylinder portion 32 under the sliding action of the O-ring 70 and the Y packing 72, the guide member 46 that is integrally displaced with the rod member 42 is linearly moved. The valve body 44 of the guide member 46 is provided so as to be preferably seated on the valve seat 64 while preventing the seat from collapsing.
[0043]
By attaching the Y packing 72 on the side away from the valve body 44, for example, the sliding resistance can be slightly reduced as compared with the case where an O-ring is attached instead of the Y packing 72. The desired sliding resistance is obtained by the cooperative action of the O-ring 70 on the side close to the valve body 44 and the Y packing 72 on the side away from the valve body 44.
[0044]
Further, an annular recess is formed on the outer peripheral surface of the guide member 46 between the O-ring 70 and the Y packing 72, and an annular space is formed between the annular recess and the guide cylinder portion 32 of the valve element guide member 28. A portion 74 is formed. The annular space 74 is provided so as to communicate with the first communicating hole 62 extending along the axial direction by a hole 76 that is substantially orthogonal to the first communicating hole 62.
[0045]
By forming the annular space portion 74 communicating with the first communication hole 62 between the O-ring 70 and the Y packing 72 that are spaced apart by a predetermined distance in this manner, a negative pressure is generated between the O-ring 70 and the Y packing 72. Thus, the O-ring 70 and the Y packing 72 can be prevented from sticking to the inner wall surface of the guide cylinder portion 32 (adsorption by the sealing action). Therefore, good slidability of the guide member 46 with respect to the guide cylinder portion 32 of the valve body guide member 28 is obtained. In addition, although the hole part 76 connected to the 1st communicating hole 62 is formed, it is not limited to this, The hole part which is not illustrated is formed in the cylinder part 32 for a guide of the valve body guide member 28, and O-ring Sealing between 70 and the Y packing 72 may be prevented.
[0046]
On the end side of the guide member 46 whose outer peripheral surface is sealed by the O-ring 70 and the Y packing 72, a back pressure chamber 34 surrounded by the guide cylinder portion 32 and the closing member 36 is formed. By providing the back pressure chamber 34, the pressure applied to the valve body 44 is reduced, and the pressure-flow rate characteristic can be improved. In other words, the valve body 44 is moved toward the valve seat 64 by the force that urges the valve body 44 in the direction away from the valve seat 64 by the regulated secondary pressure and the pressure fluid that has entered the back pressure chamber 34. This is because the pressure applied to the valve body 44 can be reduced by canceling (cancelling) the force urging in the seating direction.
[0047]
The back pressure chamber 34 is connected to the rod member 42 through a first communication hole 62 extending a predetermined length along the axial direction and a second communication hole 78 intersecting the first communication hole 62 substantially orthogonally. Are provided so as to communicate with an aspirator chamber 80 to be described later.
[0048]
On the outer peripheral side of the guide member 46, a coil-shaped first spring member 56 having one end engaged with the valve body 44 and the other end engaged with the annular recess of the valve body guide member 28 is provided. . The valve element 44 is always biased toward the valve seat 64 by the spring force of the first spring member 56. The spring force of the first spring member 56 is set larger than the spring force of the coiled second spring member 84 disposed in the pilot chamber 82 described later.
[0049]
Accordingly, since the spring force of the first spring member 56 overcomes the spring force of the second spring member 84 that urges the valve body 44 in the direction of separating from the valve seat 64, the pilot pressure is not normally applied. The valve body 44 is set to a normally closed type in which the valve body 44 is seated on the valve seat 64. By setting the normally closed type in this way, hydrogen is not led out from the secondary side port 14 when unnecessary, so that waste of hydrogen can be prevented and labor can be saved.
[0050]
A valve seat member 66 having a valve seat 64 on which the valve body 44 formed on the guide member 46 is seated is provided on the inner wall surface of the first block body 18a. The valve seat member 66 and the first block body An O-ring 86 having a sealing function is mounted between the inner wall surface 18a. The valve seat member 66 is fixed by caulking against an annular convex portion formed on the first block body 18a. The valve seat member 66 is formed with a tapered surface 88 that gradually increases in diameter in a direction away from the valve body 44 and surrounds the rod member 42 in a non-contact state.
[0051]
The space between the outer peripheral surface of the rod member 42 and the tapered surface 88 of the valve seat member 66 functions as the fluid passage 22 and gradually increases in diameter toward the upper side away from the valve seat 64. Since the cross-sectional area of the fluid passage 22 is gradually enlarged by the taper surface 88, the self-excited vibration can be suppressed without a sudden change in the cross-sectional area.
[0052]
An aspirator holding member 90 having a through-hole through which the rod member 42 is inserted is screwed to the step formed in the upper portion of the first block body 18a. An aspirator chamber 80 is provided between the aspirator holding member 90 and the second diaphragm 54. The aspirator holding member 90 communicates with the aspirator chamber 80 and faces the secondary port 14 side. The nozzle 94 facing the suction hole 92 is connected.
[0053]
Between the inclined surface 96 of the aspirator holding member 90 and the tapered surface 88 of the valve seat member 66, a fluid passage 22 that gradually expands toward the secondary port 14 side is formed. Accordingly, the function of suppressing self-excited vibration can be exhibited without causing a sudden change in the cross-sectional area of the fluid passage 22.
[0054]
An O-ring 98 is attached to the outer peripheral surface of the rod member 42 via an annular groove, and the O-ring 98 comes into contact with the through-hole of the aspirator holding member 90 to perform a sealing function, thereby the aspirator chamber. 80 airtightness is maintained. The aspirator chamber 80 communicates with the first communication hole 62 extending along the axial direction of the rod member 42 and through the second communication hole 78 orthogonal to the axis of the rod member 42, the back of the guide member 46 side. It is provided so as to communicate with the pressure chamber 34.
[0055]
The first holding mechanism 48 includes a first upper retainer 100 that contacts the upper surface of the first diaphragm 50 and a first lower retainer 102 that contacts the lower surface of the first diaphragm 50. The 1 lower retainers 100 and 102 are each pivotally attached to the rod member 42 through a center hole. The outer peripheral edge portion of the first diaphragm 50 that is not held by the first upper side retainer 100 and the first lower side retainer 100 is sandwiched between the second block body 18b and the third block body 18c.
[0056]
The second holding mechanism 52 includes a second upper retainer 104 that contacts the upper surface of the second diaphragm 54 and a second lower retainer 106 that contacts the lower surface of the second diaphragm 54, and the second upper retainer 104. Only the second lower retainer 106 is integrally formed with the rod member 42. The outer peripheral edge portion of the second diaphragm 54 that is not held by the second upper side retainer 104 and the second lower side retainer 104 is sandwiched between the first block body 18a and the second block body 18b.
[0057]
In this case, the second upper retainer 104, the first lower retainer 102, and the first upper retainer 100 are sequentially stacked on the second lower retainer 106 formed integrally with the rod member 42, and then the wave washer. 110 and the nut 112 are screwed to the rod member 42.
[0058]
A stopper portion 58 that is bent in an L-shaped cross section toward the lower side is formed on the outer peripheral edge portion of the second lower side retainer 106, and the stopper portion 58 is separated by about 90 degrees along the circumferential direction. It is comprised by the nail | claw part. When the first diaphragm 50, the second diaphragm 54, and the rod member 42 are integrally displaced downward under the action of the pilot pressure supplied to the pilot chamber 82, the stopper portion 58 of the aspirator holding member 90 is By contacting the upper surface, the amount of displacement of the rod member 42 is restricted and a stopper function is exhibited.
[0059]
An atmospheric chamber 114 is provided between the first diaphragm 50 and the second diaphragm 54, which is closed by the inner wall surface of the second block body 18b. The atmospheric chamber 114 communicates with the atmosphere through a passage (not shown). It is provided as follows. In addition, by forming an annular recess 118 into which the outer peripheral bent edge 116 of the first lower side retainer 102 can enter on the inner wall surface of the second block body 18b, the outer peripheral bent edge 116 is formed in the annular recess 118. The size of the part that has entered can be shortened to reduce the axial size.
[0060]
As shown in FIG. 5, a hole 123 into which a part of the air discharge valve 310 is inserted is formed in the third block body 18c. The unit main body 13 is connected to a joint member 121 having a pair of pipe bodies 119a and 119b protruding outward, and one pipe body 119a is connected to the bypass passage 232 via a tube (not shown), The tube body 119b is connected to a silencer (not shown) through a tube (not shown).
[0061]
Pilot air introduced through the inlet portion 125 of the tube body 119a is supplied to an annular chamber 127 formed between the valve body 322 of the air discharge valve 310 and the inner peripheral surface of the hole portion 123, and the annular chamber 127 is provided so as to communicate with the pilot port 129 of the regulator 11 and also communicate with the introduction port 378 of the air exhaust valve 310.
[0062]
Accordingly, the pilot air introduced from the bypass passage 232 via the tube body 119a is supplied to the pilot chamber 82 of the regulator 11 via the annular chamber 127, and is also supplied to the air discharge valve via the annular chamber 127. 310 is supplied to the introduction port 378 of 310.
[0063]
In other words, the pilot chamber 82 of the regulator 11 is provided so as to communicate with the introduction port 378 of the air exhaust valve 310 via the annular chamber 127. Therefore, when it is necessary to reduce the pilot pressure in the pilot chamber 82 of the regulator 11, the pilot air in the pilot chamber 82 is discharged by exciting the solenoid unit 314 and turning on the air discharge valve 310. From the outlet port 380 of the valve 310, for example, the pilot pressure can be suitably reduced by discharging to the outside via a silencer (not shown).
[0064]
The pilot port 129 is provided with a filter 131 for removing dust contained in the pilot air.
[0065]
A pilot chamber 82 surrounded by the inner wall surface of the third block body 18 c and supplied with a pilot pressure via a pilot port 129 is provided on the upper portion of the first diaphragm 50. The pilot chamber 82 includes a large-diameter first adjustment screw member 122 that is screwed into the screw hole of the third block body 18 c through the O-ring 120, and the first adjustment screw member 122 through the O-ring 124. The second adjustment screw member 126 having a small diameter is screwed into a screw hole formed at the center.
[0066]
The first adjustment screw member 122 is formed with an adjustment convex portion 128 having a hexagonal cross section, and the second adjustment screw member 126 is formed with an adjustment concave portion 130 having a hexagonal cross section.
[0067]
A second spring member 84 is disposed in the pilot chamber 82, one end of the second spring member 84 is engaged with a spring receiving retainer 132, and the other end is engaged with a leaf spring 134 described later. Worn. In this case, the spring force of the second spring member 84 can be greatly adjusted by the first adjustment screw member 122, and the spring force of the second spring member 84 can be finely adjusted by the second adjustment screw member 126. it can.
[0068]
Thus, by adjusting the spring force of the second spring member 84 in two stages by the first and second adjustment screw members 122 and 126, the adjustment range of the spring force of the second spring member 84 is increased and the spring load is increased. Good spring load performance with a small change amount of can be obtained.
[0069]
Further, a cylindrical bush 136 made of stainless steel is mounted on the inner wall surface of the third block body 18c forming the pilot chamber 82, and the first diaphragm 50 is brought into frictional contact with the inner peripheral surface of the bush 136. A leaf spring 134 that provides sliding resistance is provided.
[0070]
The leaf spring 134 includes an annular portion 134a attached to the annular convex portion of the first upper retainer 100, and a plurality of leg portions that rise upward in a direction orthogonal to the annular portion 134a and are spaced apart from each other by a predetermined distance in the circumferential direction. 134b and a curved portion 134c formed at the tip of the leg portion 134b. By applying a film treatment such as diamond-like carbon coating to the leaf spring 134, for example, the contact resistance between the bush 136 and the curved portion 134c is appropriately maintained, and good sliding resistance is obtained.
[0071]
In this case, a bush 136 made of stainless steel is provided on the inner wall surface of the third block body 18c, and the inner peripheral surface of the bush 136 and the curved portion 134c of the leaf spring 134 are brought into contact with each other, so Durability can be improved by protecting the wall surface.
[0072]
Next, the air discharge valve 310, which is partly inserted into the hole 123 of the third block body 18c of the regulator 11 and provided integrally with the regulator 11, will be described in detail below.
[0073]
As shown in FIG. 6, the air discharge valve 310 includes a casing 312 formed of a metal material, a solenoid part 314 disposed inside the casing 312, and the casing 312 and the solenoid part 314. A connection body 318 having a connector portion 316 which is disposed so as to be engaged between the two and connected to a power source (not shown); and a valve body 322 made of a metal material connected to the casing 312 via a fixed core 320; And a valve mechanism portion 324 that is disposed inside the valve body 322 and switches the communication state of pilot air supplied through the bypass passage 232 under the excitation action of the solenoid portion 314.
[0074]
The casing 312 is exposed to the outside from the unit main body 13, while the valve body 322 is disposed in the hole 123 of the third block body 18 c of the regulator 11 via a pair of O-rings 363 that are spaced apart by a predetermined distance. Is inserted airtight.
[0075]
The casing 312 includes a cylindrical portion 326 having a substantially U-shaped cross section, a first yoke 327 that is formed in an annular shape projecting toward the valve body 322 inside the cylindrical portion 326, and the cylindrical portion 326. And a mounting portion 328 having a substantially rectangular shape that protrudes outward in the radial direction.
[0076]
The solenoid portion 314 is formed in a ring shape on the outer peripheral side of the guide hole 330 and a movable core 332 that is provided in a guide hole 330 formed substantially at the center of the first yoke 327 so as to be displaceable along the axial direction. A bobbin 338 around which a coil 336 inserted so as to contact the outer peripheral surface of the first yoke 327 is wound, and a first spring that biases the movable core 332 toward the valve body 322. It consists of a member 340 and a buffer member 342 mounted on the end surface of the movable core 332 on the valve body 322 side.
[0077]
The movable core 332 has a substantially H-shaped cross section, and an insertion portion 348 on one end portion side of the long shaft 346 is inserted into one end portion on the valve body 322 side through an insertion hole 344 formed along the axial direction. Has been inserted.
[0078]
The shaft 346 is formed at one end, and is inserted into the insertion hole 344 of the movable core 332, and is formed at a substantially central portion along the axis extending radially outward from the insertion portion 348. In addition, a guide part 350 provided to be able to be inserted through a through-hole 366 described later of the fixed core 320 and a diameter of the guide part 350 that is further reduced radially inward from the insertion part 348 on the other end side are formed. And a pin portion 352 provided so as to contact the valve body 388. A fluororesin coating process is performed on the outer peripheral surface of the guide portion 350. In other words, when the shaft 346 is displaced along the axial direction under the excitation action of the solenoid portion 314, the sliding resistance generated between the outer peripheral surface of the guide portion 350 and the inner peripheral surface of the through hole 366 can be reduced. Therefore, the durability of the shaft 346 can be improved.
[0079]
Further, the guide portion 350 of the shaft 346 is guided along the axial direction by the inner peripheral surface of the through hole 366. Therefore, the portion of the shaft 346 guided by the through-hole 366 of the fixed core 320 increases in proportion to increasing the axial length B of the guide portion 350 with respect to the axial length A of the entire shaft 346. Therefore, the shaft 346 is guided along the axial direction more reliably. As a result, the shaft 346 can be reliably displaced along the axial direction without providing a bearing or the like separately.
[0080]
Furthermore, a spring receiving hole 354 that is depressed by a predetermined length is formed on the other end portion side of the movable core 332, and one end portion side of the first spring member 340 is attached, and the other end portion of the first spring member 340 is attached. The side is attached to a spring receiving recess 356 formed in a substantially central portion of the cylindrical portion 326 by being depressed by a predetermined length. That is, the first spring member 340 is interposed between the spring receiving hole 354 and the spring receiving recess 356, and urges the movable core 332 to displace to the valve body 322 side.
[0081]
On the other hand, a communication passage 358 that connects the insertion hole 344 and the spring receiving hole 354 is formed in a substantially central portion of the movable core 332.
[0082]
The bobbin 338 is formed in a substantially cylindrical shape, and is inserted in contact with the inner peripheral surface of the mounting hole 334 in a state where the coil 336 is wound around the outer peripheral surface. Then, the outer periphery of the bobbin 338 inserted into the mounting hole 334 is surrounded by a cover 360 described later of the connection body 318.
[0083]
The buffer member 342 is formed in an annular shape by an elastic material, and is integrally attached to an end surface of the movable core 332 on the fixed core 320 side described later. That is, when the movable core 332 is displaced toward the valve body 322 (in the direction of the arrow X2) under the excitation action of the solenoid unit 314 and the buffer member 342 comes into contact with the end surface of the fixed core 320, the movable core The impact generated at 332 is alleviated, and the impact sound generated at the time of contact can be reduced.
[0084]
The connection body 318 is made of a resin material, and a cover portion 360 formed in a cylindrical shape is inserted into the mounting hole 334 inside the cylindrical portion 326 and surrounds the outer peripheral side of the bobbin 338 around which the coil 336 is wound. . A seal member 362 is attached to the cover portion 360 via an annular groove, and the seal member 362 abuts against the inner wall surface of the attachment hole 334 so that the airtightness of the solenoid portion 314 is maintained.
[0085]
Further, a connector portion 316 connected to a power source (not shown) for supplying a current to the solenoid portion 314 is provided on the side surface of the connection body 318. The connector portion 316 is provided with a terminal 364 made of a metal material so that one end is exposed inside the connector portion 316, and the terminal 364 is bent at a substantially right angle inside the connector portion 316 to be a bobbin of the solenoid portion 314. 338. The terminal 364 is connected to the power supply via a lead wire (not shown).
[0086]
The fixed core 320 is formed with a through hole 366 penetrating along the axial direction in a substantially central portion, and a guide portion 350 of the shaft 346 is provided therein so as to be freely inserted.
[0087]
Further, one end of the fixed core 320 on the casing 312 side is inserted so as to contact the inner peripheral surface of the bobbin 338, and the second yoke is disposed on the one end surface so as to face the first yoke 327 of the casing 312. 367 protrudes annularly in the direction of the casing 312 (arrow X1 direction).
[0088]
On the other hand, the other end portion of the fixed core 320 on the valve body 322 side is inserted into a hole 370 (described later) of the valve body 322.
[0089]
Further, a flange portion 368 having a radially increased diameter is formed at a substantially central portion along the axial direction, and the connection body 318 abuts on one end surface side of the flange portion 368 and the valve body 322 contacts the other end surface side. It is pinched so as to touch. That is, one end of the fixed core 320 is inserted into the bobbin 338, the other end is inserted into the hole 370, and the flange 368 is sandwiched between the connection body 318 and the valve body 322. Therefore, the connection body 318 and the valve body 322 are integrally connected.
[0090]
An annular seal member 362 is sandwiched between the outer peripheral surface of the fixed core 320 on the casing 312 side and the inner peripheral surface of the connection body 318 to keep the inside of the solenoid portion 314 airtight.
[0091]
A valve body 322 formed in a substantially cylindrical shape is formed on one end side connected to the fixed core 320, a hole 370 into which the other end side of the fixed core 320 is inserted, and the other end side of the valve body 322. A cylinder chamber 372 in which a later-described valve body 388 is displaceable, a communication hole 374 that communicates the hole 370 and the cylinder chamber 372, and a communication hole 374 side of the cylinder chamber 372. A valve seat 376 protruding from the end face by a predetermined length, an introduction port 378 formed on the outer peripheral side of the valve body 322 and connected to the bypass passage 232 and supplied with pilot air, and a lead-out for leading the pilot air to the outside Port 380.
[0092]
A collar member 382 made of a cylindrical thin plate material is integrally inserted into the cylinder chamber 372. The collar member 382 is made of a metal material (for example, SUS material).
[0093]
A clip 384 having a substantially C-shaped cross section is engaged with the inner peripheral surface of the valve body 322 on the opening 383 side via an annular groove. Therefore, after the collar member 382 is inserted into the cylinder chamber 372, the collar member 382 is locked in the axial direction by mounting the clip 384 in the annular groove. The length of the collar member 382 formed in a U-shaped cross section along the axial direction does not cover the introduction port 378 when inserted into the cylinder chamber 372 and locked by the clip 384. It is set to length.
[0094]
A spring receiving portion 386 that protrudes by a predetermined length is formed at a substantially central portion of the collar member 382 on the casing 312 side, and one end portion of a second spring member 390 described later is engaged therewith.
[0095]
Further, the valve seat 376 is formed such that a tip portion protruding toward the opening 383 is rounded in an arc shape.
[0096]
Furthermore, the introduction port 378 is formed on the outer peripheral surface of the cylinder chamber 372 in the valve body 322. The introduction port 378 into which the pilot pressure is introduced via the bypass passage 232 (see FIG. 1) is provided so as to communicate with the inside of the cylinder chamber 372.
[0097]
The outlet port 380 is formed on the outer peripheral surface of the hole 370 that is spaced apart from the introduction port 378 in the axial direction by a predetermined distance, and the pressure fluid introduced into the cylinder chamber 372 passes through the communication hole 374 and the hole 370. Derived outside. The introduction port 378 and the lead-out port 380 are provided on the outer peripheral surface of the valve body 322 so as to form a pair at two locations in the circumferential direction. Note that a silencer (not shown) is connected to the outlet port 380, and exhaust noise is suppressed by a silencer function of the silencer.
[0098]
An O-ring 363 is mounted on the outer peripheral surface of the valve body 322 from the lead-out port 380 to the connection body 318 side and the introduction port 378 side with a predetermined distance therebetween via an annular groove, and the valve body 322 excluding the casing 312 is attached. A part is inserted into the hole 123 of the third block body 18 c of the regulator 11. In this case, the O-ring 363 comes into contact with the inner wall surface of the hole 123 of the third block body 18c and exhibits a sealing function.
[0099]
Further, a sealing member 362 is mounted on the contact surface of the valve body 322 with the fixed core 320 via an annular groove, and the airtightness between the fixed core 320 and the valve body 322 is maintained.
[0100]
The valve mechanism portion 324 is provided between a valve body 388 provided so as to be able to be inserted through the inside of the collar member 382 inserted into the cylinder chamber 372 along the axial direction, and between the collar member 382 and the inside of the valve body 388. And a second spring member 390 that urges the valve body 388 in a direction in which the valve body 388 is seated on the valve seat 376.
[0101]
The first spring member 340 interposed in the casing 312 and the second spring member 390 are provided so as to be substantially coaxial.
[0102]
The valve body 388 is formed of a metal material (for example, aluminum) so as to have a substantially U-shaped cross section. It is installed. In addition, since weight reduction can be achieved by forming the said valve body 388 with an aluminum material, extension can be displaced much more smoothly.
[0103]
Further, the outer peripheral surface of the valve body 388 is formed with a diameter-enlarged portion 394 that expands radially outward from a position spaced apart from the valve seat 376 in the axial direction by a predetermined length. And the fluororesin coating process is given to the outer peripheral surface of the said enlarged diameter part 394. FIG. As a result, the valve body 388 is guided along the axial direction by the collar member 382 by sliding the outer peripheral surface of the enlarged diameter portion 394 along the inner peripheral surface of the collar member 382, and the fluororesin coating As a result, the sliding resistance generated between the valve body 388 and the collar member 382 can be reduced, so that the durability of the valve body 388 can be improved.
[0104]
Further, the length C along the axial direction of the enlarged diameter portion 394 is formed to be 1.5 times or more than the diameter D at the most distal end portion of the valve seat 376 on which the valve body 388 is seated. (C ≧ 1.5D). That is, the length C of the expanded diameter portion 394 is guided along the axial direction with respect to the diameter D of the valve seat 376 on which the valve body 388 is seated. By setting the value 5 times or more larger, the valve body 388 is more reliably guided along the axial direction. In other words, the inclination (falling) of the valve body 388 relative to the axis can be prevented. As a result, the valve body 388 can be seated on the valve seat 376 reliably and stably.
[0105]
Further, since the second spring member 390 is engaged with the spring receiving portion 386 of the collar member 382 protruding toward the casing 312 side, the second spring member 390 is prevented from being pulled out without moving in the radial direction.
[0106]
Next, the shutoff valve 400 that is provided adjacent to the primary port 12 of the regulator 11 will be described in detail below.
[0107]
As shown in FIG. 7, the shut-off valve 400 includes a body 404 connected to the unit main body 13 via an O-ring 402, a bottomed cylindrical housing 406 integrally connected to the body 404, It includes an end plate 408 made of a magnetic material interposed between the body 404 and the housing 406, and a solenoid part 412 provided in the housing 406 and having a wound coil 410. A chamber 414 is provided inside the body 404, and the chamber 414 is formed so as to be directly connected to the primary port 12 of the regulator 11 through a bent passage 416.
[0108]
Further, the shut-off valve 400 includes a fixed iron core 418 fixed to the housing 406 and a plunger 420 that is disposed coaxially with the fixed iron core 418 and is displaced toward the fixed iron core 418 under the excitation action of the solenoid part 412. The valve body 422 connected to one end of the plunger 420 and displaced integrally with the plunger 420, the valve seat 424 formed on the body 404, and the plunger 420 and the collar member 426 are engaged. And a spring member 428 that urges the valve body 422 toward a direction in which the valve body 422 is seated on the valve seat 424.
[0109]
An elastic member 430 such as rubber is mounted on the seat surface on which the valve body 422 is seated on the valve seat 424, and the valve body 422 is displaced toward the fixed iron core 418 on the surface opposite to the seat surface. At this time, a cushioning member 434 such as a rubber that comes into contact with a stopper 432 that restricts the amount of displacement is attached.
[0110]
The body 404 is provided with a chamber 414 in which the valve body 422 is displaced without sliding, and the chamber 414 communicates with a fuel introduction port 436 to which fuel (hydrogen) is supplied from the fuel supply unit 212. Provided. Between the fuel introduction port 436 and the chamber 414, a filter 438 for removing dust and the like contained in hydrogen introduced from the fuel introduction port 436 is disposed.
[0111]
The fuel cell regulator unit 10 according to the embodiment of the present invention is basically configured as described above. Next, the operation and effects thereof will be described.
[0112]
First, a solenoid unit 412 of the shutoff valve 400 is excited based on a control signal from a control unit (not shown) to generate a suction force, and the plunger 420 is sucked toward the fixed iron core 418 side. Therefore, the valve body 422 connected to the plunger 420 is separated from the valve seat 424, and the shutoff valve 400 is opened. As a result, hydrogen introduced from the fuel introduction port 436 is supplied to the primary side port 12 of the regulator 11 via the chamber 414 and the passage 416. In this case, since the regulator 11 is set in a state in which the valve body 44 is seated on the valve seat 64 in a normal state where no pilot pressure is supplied, the hydrogen introduced from the primary side port 12 is transferred to the secondary side port. Distribution to 14 is blocked.
[0113]
On the other hand, the pilot air introduced through the inlet portion 125 of the pipe body 119a connected to the bypass passage 232 is between the valve body 322 of the air discharge valve 310 and the inner peripheral surface of the hole portion 123 of the third block body of the regulator. It is supplied to the formed annular chamber 127. In this case, the annular chamber 127 is provided so as to communicate with the pilot port 129 of the regulator 11 and also communicate with the introduction port 378 of the air discharge valve 310. In other words, the pilot chamber 82 of the regulator 11 is provided so as to communicate with the introduction port 378 of the air exhaust valve 310 via the annular chamber 127.
[0114]
Accordingly, the pilot air introduced from the bypass passage 232 via the tube body 119a is supplied to the pilot chamber 82 of the regulator 11 via the annular chamber 127, and is also supplied to the air discharge valve via the annular chamber 127. 310 is supplied to the introduction port 378 of 310.
[0115]
The pilot air introduced into the pilot chamber 82 of the regulator 11 via the pilot port 129 acts to press the first diaphragm 50 downward. In this case, the first diaphragm 50, the second diaphragm 54 and the valve body 44 connected via the rod member 42 are integrally displaced downward, and the valve body 44 is separated from the valve seat 64. Accordingly, the hydrogen supplied from the primary side port 12 is reduced to a desired pressure corresponding to the pilot pressure when passing through the gap between the valve body 44 and the valve seat 64, and the adjusted hydrogen is supplied to the fluid passage 22. , And then is led out from the secondary port 14 toward the ejector 226 side.
[0116]
Incidentally, it may be necessary to reduce the pilot pressure in the pilot chamber 82 of the regulator 11. At that time, the solenoid unit 314 is excited based on a control signal from a control unit (not shown) to turn on the air discharge valve 310.
[0117]
That is, when the valve body 388 of the air discharge valve 310 is separated from the valve seat 376 and turned on, the pilot air in the pilot chamber 82 of the regulator 11 is supplied to the pilot port 129, the annular chamber 127, and the air discharge valve 310. The air is discharged from the lead-out port 380 through a clearance between the introduction port 378 and the valve body 388 and the valve seat 376, for example, via a silencer (not shown). In this way, the pilot pressure of the regulator 11 can be suitably reduced.
[0118]
In the present embodiment, a part of the air discharge valve 310 is inserted into the hole 123 formed in the third block body 18c, and the pilot port 129 of the regulator 11 and the air discharge valve 310 are introduced via the annular chamber 127. The port 378 is configured to communicate with the port 378. By integrally forming the regulator 11 and the air discharge valve 310 in this way, the number of parts such as a tube for piping is reduced as compared with the case where the regulator 11 and the air discharge valve 310 are configured separately. In addition, piping work can be eliminated. As a result, no piping space is required and the installation space can be used effectively.
[0119]
In the present embodiment, the regulator 11 and the air discharge valve 310 are formed integrally with the unit body 13 so that the air volume remaining in the piping tube is not affected. The volume of pilot air discharged from the valve 310 can be reduced. As a result, good response characteristics of the regulator 11 can be obtained.
[0120]
Further, in the present embodiment, by connecting the shutoff valve 400 to the unit body 13 in which the regulator 11 and the air discharge valve 310 are integrally formed, the primary port 12 of the regulator 11 and the shutoff valve The duct volume of the passage 416 communicating with the 400 chambers 414 can be reduced. As a result, good response characteristics of the shutoff valve 400 can be obtained.
[0121]
Furthermore, in the present embodiment, the three components including the regulator 11, the air discharge valve 310, and the shut-off valve 400 are unitized, so that the size and size can be reduced while maintaining the functions and characteristics of the individual components. it can.
[0122]
【The invention's effect】
According to the present invention, the following effects can be obtained.
[0123]
  That is,Insert a solenoid valve into the hole formed in the body of the regulator,With regulatorSaidBy integrally forming the solenoid valve with the unit body, it is not affected by the volume of air remaining in the piping tube, so the volume of pilot air discharged from the solenoid valve can be reduced. . As a result, good response characteristics of the regulator can be obtained.In addition, by providing an annular chamber communicating with the pilot port of the regulator and the introduction port of the solenoid valve between the valve body and the hole of the solenoid valve, the number of parts such as piping tubes can be reduced. Piping work can be eliminated. Further, a shut-off valve is connected to the unit body, and a passage that is directly connected to the primary port of the regulator is provided in the shut-off valve so that the primary port of the regulator communicates with the shut-off valve. The pipe volume of the passage can be reduced. As a result, good response characteristics of the shut-off valve can be obtained.
[0124]
Moreover, in this invention, compared with the case where a regulator and a solenoid valve are comprised separately, the number of parts, such as a tube for piping, is reduced, and piping work can be made unnecessary. As a result, no piping space is required and the installation space can be used effectively.
[0125]
Furthermore, in the present invention, the functions and characteristics of the individual components are maintained by uniting a tripod composed of a regulator, a solenoid valve and a shut-off valve by connecting a shut-off valve to the unit body. However, it can be downsized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic block diagram of a fuel cell system incorporating a fuel cell regulator unit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view of the fuel cell regulator unit.
FIG. 3 is a plan view of the fuel cell regulator unit.
FIG. 4 is a longitudinal sectional configuration diagram of a regulator constituting the fuel cell regulator unit.
FIG. 5 is a partially omitted vertical cross-sectional enlarged view showing a state in which an air discharge valve is inserted into a hole of a body of the regulator.
FIG. 6 is a longitudinal sectional view along an axial direction of an air discharge valve constituting the fuel cell regulator unit.
FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a shut-off valve constituting the fuel cell regulator unit.
[Explanation of symbols]
10 ... Regulator unit for fuel cell 11 ... Regulator
12 ... Primary port 13 ... Unit body
14 ... Secondary port 16, 404 ... Body
18a to 18c: Block body 24, 324: Valve mechanism
76, 123 ... hole 82 ... pilot room
119a, 119b ... Tube 127 ... Annular chamber
129 ... Pilot port 200 ... Fuel cell system
202 ... Fuel cell stack 204 ... Oxidant supply unit
212 ... Fuel supply unit 224 ... Pressure control unit
232 ... Bypass passage 310 ... Air discharge valve
314 ... Solenoid part 322 ... Valve body
378 ... Introducing port 380 ... Deriving port
400 ... Shut-off valve 414 ... Chamber
416 ... passage

Claims (2)

燃料電池システムを構成する圧力制御部へ供給されるパイロットエアーの圧力を調圧するとともに、パイロット圧に対応して燃料供給部から燃料電池に対して供給される燃料ガスの圧力を調圧する燃料電池用レギュレータユニットであって、
一次側ポートから供給された燃料ガスをパイロット圧に対応して調圧し、二次側ポートから導出するレギュレータと、
前記レギュレータのボデイに形成された孔部内に挿入され、ソレノイド部の励磁作用下に弁体を変位させることにより導入ポートから供給されたパイロットエアーを導出ポートから排出する電磁弁と、
を備え、
前記レギュレータと前記電磁弁とが一体的にユニット本体に設けられるとともに、該電磁弁のバルブボデイと前記孔部との間には、レギュレータのパイロットポートと電磁弁の導入ポートとにそれぞれ連通する環状室が設けられることを特徴とする燃料電池用レギュレータユニット。For a fuel cell that regulates the pressure of pilot air supplied to the pressure control unit constituting the fuel cell system and regulates the pressure of fuel gas supplied from the fuel supply unit to the fuel cell in response to the pilot pressure A regulator unit,
A regulator that regulates the fuel gas supplied from the primary side port according to the pilot pressure and derives it from the secondary side port;
An electromagnetic valve that is inserted into a hole formed in the body of the regulator and discharges pilot air supplied from the introduction port by displacing the valve body under the excitation action of the solenoid part, from the outlet port;
With
The regulator and the solenoid valve are integrally provided in the unit main body , and an annular chamber communicating with the pilot port of the regulator and the introduction port of the solenoid valve is provided between the valve body of the solenoid valve and the hole. A regulator unit for a fuel cell, comprising: 燃料電池システムを構成する圧力制御部へ供給されるパイロットエアーの圧力を調圧するとともに、パイロット圧に対応して燃料供給部から燃料電池に対して供給される燃料ガスの圧力を調圧する燃料電池用レギュレータユニットであって、
一次側ポートから供給された燃料ガスをパイロット圧に対応して調圧し、二次側ポートから導出するレギュレータと、
ソレノイド部の励磁作用下に弁体を変位させることにより導入ポートから供給されたパイロットエアーを導出ポートから排出する電磁弁と、
を備え、
前記レギュレータと前記電磁弁とが一体的にユニット本体に設けられ、前記ユニット本体には、前記レギュレータに対して燃料ガスを供給し、または燃料ガスの供給を停止する遮断弁が連設され、前記遮断弁には、該レギュレータの一次側ポートに対して直接的に接続される通路が設けられることを特徴とする燃料電池用レギュレータユニット。 For a fuel cell that regulates the pressure of pilot air supplied to the pressure control unit constituting the fuel cell system and regulates the pressure of fuel gas supplied from the fuel supply unit to the fuel cell in response to the pilot pressure A regulator unit,
A regulator that regulates the fuel gas supplied from the primary side port according to the pilot pressure and derives it from the secondary side port;
A solenoid valve that discharges pilot air supplied from the introduction port by displacing the valve body under the excitation action of the solenoid unit from the outlet port;
With
The regulator and the solenoid valve are integrally provided in a unit main body, and the unit main body is provided with a shutoff valve for supplying fuel gas to the regulator or stopping the supply of fuel gas, A fuel cell regulator unit , wherein the shutoff valve is provided with a passage directly connected to the primary port of the regulator.
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