JP5948792B2 - 燃料電池用排気排水弁 - Google Patents
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Description
また、第1嵌合部の外周に設けられた第1軸シール部材により第1嵌合部の外周面及び取付部材の第1嵌合穴の内周面間を組付けながらシールすることができ、第2嵌合部の外周に設けられた第2軸シール部材により第2嵌合部の外周面及び取付部材の第2嵌合穴の内周面間を組付けながらシールすることができる。また、第1嵌合部と第2嵌合部とを同軸としておくことで、第1嵌合部の軸及び第2嵌合部の軸の一方を第1嵌合穴及び第2嵌合穴の一方に合わせると、第1嵌合部の軸及び第2嵌合部の軸の他方が第1嵌合穴及び第2嵌合穴の他方に合致するので、第1嵌合部及び第2嵌合部を取付部材に対して同時にかつ簡単に組付けることができる。
図1に示すように、燃料電池システム1は、酸素系2、燃料系5、電池スタック(燃料電池)6、動力系7、冷却系8および制御装置9とから形成されている。
また、冷却系8は水冷ポンプ81を備え、電池スタック6内に冷却水を循環させて電池スタック6を冷却している。
制御装置(コントローラ)9は、コンプレッサ23、三方弁3、エア調圧弁4、排気排水弁55、調圧弁53、循環ポンプ57および冷却ポンプ81と電気的に接続されている。制御装置9は車両の走行状態に応じて算出された電池スタック6の必要な発電量に基づき、これらの各構成要素の作動を制御している。
酸素系2において、エアフィルタ22を介して吸引された酸素を含んだ空気は、コンプレッサ23において圧縮された後、インタークーラ24によって冷却される。三方弁3は、電池スタック6の発電量に応じてバルブ部材の位置を変位させ、インタークーラ24から供給された空気を分流してバイパス配管21cへ逃すことにより、電池スタック6への空気の流量を制御している。
気液分離器54からは、発電によって生成された水と残存した水素ガスの一部が、排気排水弁55を介して排出される。排気排水弁55から排出された水素ガスは、希釈装置56において、酸素系排出配管21bから供給された空気により希釈化された後、水とともに外部へと放出される。
弁体97は、例えばゴム製で、弁座95に接離する弁部97aと、弁部97aの周囲に一体に形成されたダイヤフラム部97bと、弁部97aの裏側に形成された係止部97cとを有し、弁収納部94に収納されている。
ダイヤフラム部97bの周縁は前述の固定溝96に嵌入固定され、これらの弁部97a及びダイヤフラム部97bによって、弁収納部94は1次流通路88aの開口側及び2次流通路89aの開口側が外気に対して気密状態で隔離される。
スリーブ99は、例えば非磁性体であるオーステナイト系ステンレス鋼製で、有底円筒状のガイド部99aとガイド部99aの開口端部にガイド部99aの軸方向に対して直角な半径方向に延在する取付フランジ部99bとを有している。取付フランジ部99bは、弁収納部94の周縁に弁体97のダイヤフラム部97bを介して密着するように設けられる。ガイド部99aには弁体97が固定されたプランジャ98が摺動可能に設けられ、弁体97の弁部97aが弁座95に対して接離するようになっている。また、前記ばね収納穴98bに圧縮されて収納されたばね部材102の先端部がスリーブ99の底部分に当接するとともに、ばね部材102の基端部がばね収納穴98bの底部分に当接することで、プランジャ98及び弁体97を弁座95に向かって付勢している。
図2及び図5に示すように、ばね部材102によって弁座95方向にプランジャ98及び弁体97が付勢され、弁体97の弁部97aが弁座95に当接した状態になっている。1次流通路88aと2次流通路89aが開口する弁収納部94とは、弁部97aによって流通が遮断された状態となっている。1次流通路88aは例えば300kPaの高濃度の水素ガス及び生成水などが貯留され、2次流通路89aは水素ガス及び生成水で、例えば20kPaとなっている。1次流通路88aの圧力は2次流通路89aよりも高い。この場合、万一第1気液流通部88の壁面に亀裂等が入って水素ガスが漏れ出しても、漏れ出した水素ガスは2次流通路89aに漏れることになるので、水素ガスが直接外気に漏れるのを抑制することができる。
Claims (4)
- 燃料電池の燃料ガス排出口に連通され、前記燃料ガス排出口から排出された燃料ガスや生成水が燃料ガスを希釈する希釈装置側に流出するのを遮断或いは許容する排気排水弁であって、
前記排気排水弁は、
弁ケーシングに設けられ、前記燃料ガス排出口に連通し前記燃料ガス排出口から排出された燃料ガスや生成水が流通する1次流通路が形成された第1気液流通部と、
前記弁ケーシングに設けられ、前記第1気液流通部の周囲に形成され、前記希釈装置側に連通する2次流通路が前記第1気液流通部を包囲するように形成された第2気液流通部と、
前記第1気液流通部と前記第2気液流通部とを相互に固定する前記第1気液流通部が突設された方向に沿って延在する支持壁と、
前記第1気液流通部に設けられ、前記第1気液流通部と前記排気排水弁が取り付けられる取付部材との間をシールする第1シール部材が設けられる第1シール部と、
前記第2気液流通部に設けられ、前記第2気液流通部と前記取付部材との間をシールする第2シール部材が設けられる第2シール部と、
前記1次流通路と前記2次流通路との間に介在し環状に形成された弁座と、
前記弁座に対して進退移動し、前記弁座と接離可能な弁部が形成された弁体と、
前記弁部が前記弁座と当接する閉鎖位置と前記弁部が前記弁座から離間する離間位置との間で前記弁体を移動させる弁体作動装置と、
を備え、
前記第1シール部は、前記第1シール部材が設けられる段部が周設されるとともに、前記取付部材に形成された第1嵌合穴に嵌合する円筒状の第1嵌合部であり、
前記第2シール部は、前記第2シール部材が設けられる段部が周設されるとともに、前記第1嵌合部よりも大径で同軸に形成され、前記取付部材に形成された第2嵌合穴に嵌合する円筒状の第2嵌合部であり、
前記第1シール部材は、前記第1嵌合部の外周に設けられ前記第1嵌合部の外周面と前記取付部材の前記第1嵌合穴の内周面との間を軸シールするとともに、前記第1嵌合穴の段部と前記第1嵌合部の段部とにより軸方向に挟持押圧されて前記第1嵌合穴の段部と前記第1嵌合部の段部との間をシールする第1軸シール部材であり、
前記第2シール部材は、前記第2嵌合部の外周に設けられ前記第2嵌合部の外周面と前記取付部材の前記第2嵌合穴の内周面との間を軸シールするとともに、前記第2嵌合穴の段部と前記第2嵌合部の段部とにより軸方向に挟持押圧されて前記第2嵌合穴の段部と前記第2嵌合部の段部との間をシールする第2軸シール部材である燃料電池用排気排水弁。 - 請求項1において、前記弁ケーシングは、樹脂製である燃料電池用排気排水弁。
- 請求項1又は2において、前記1次流通路の前記第1気液流通部の先端部には前記燃料電池の前記燃料ガス排出口に連通する導入開口部が設けられ、
前記1次流通路の周囲に配された前記第2気液流通部の先端部には前記希釈装置側に連通する排出開口部が設けられ、
前記第1シール部材及び前記第2シール部材のすくなくとも一方は、前記導入開口部の端面と前記取付部材との間又は前記排出開口部の端面と前記取付部材との間をシールする面シール部材である燃料電池用排気排水弁。 - 請求項1乃至請求項3のいずれか1項において、前記取付部材は、前記燃料電池の燃料ガス排出流口と前記排気排水弁との間に設けられる気液分離器の筐体である燃料電池用排気排水弁。
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