JP2005276576A - Fuel cell device - Google Patents
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Abstract
【課題】 バルブの開口面積が大きく、流体のスムーズな流れを確保することができる燃料電池のバルブ駆動装置を提供すること。
【解決手段】 燃料電池装置において、セル積層体10、ターミナル、インシュレータがエンドプレート20、30によって締結された組立体と、セル積層体の流通路に通ずる開口部を有し、開口部の反対側に貫通穴を有する出入口部材61と、貫通穴を挿通するロッド部を有するとともに、出入口部材の開口部を閉鎖する弁体を有するバルブ62と、回動することによりロッド部の軸方向にバルブを移動させるトーションバー63と、トーションバーと機械的に接続される機構部材64と、回動することにより機構部材を介してトーションバーを回動させる駆動部材65と、を備えることを特徴とする。
【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell valve driving device capable of ensuring a smooth flow of a fluid with a large valve opening area.
In a fuel cell apparatus, an assembly in which a cell stack 10, a terminal, and an insulator are fastened by end plates 20 and 30; and an opening that leads to a flow path of the cell stack, the opposite side of the opening And a valve 62 having a valve body for closing the opening of the inlet / outlet member, and a valve 62 having a valve body for closing the opening of the inlet / outlet member. A torsion bar 63 to be moved, a mechanism member 64 mechanically connected to the torsion bar, and a drive member 65 to rotate the torsion bar via the mechanism member by rotating are provided.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、燃料電池に至る流通路を開閉するバルブを有する燃料電池装置に関し、特に、バルブの開口面積が大きく、流体のスムーズな流れを確保することができる燃料電池のバルブ駆動装置に関する。 The present invention relates to a fuel cell device having a valve that opens and closes a flow passage leading to a fuel cell, and more particularly to a valve drive device for a fuel cell that has a large valve opening area and can ensure a smooth flow of fluid.
燃料電池の発電の停止は、燃料ガスや空気の供給を停止することによって行われる。燃料ガスや空気の供給の停止は、燃料電池に至る流通路に設けられたバルブを制御することによって行われる。バルブの制御により燃料電池の発電を効果的に停止させる燃料電池システムとして、バルブ操作により燃焼器内の圧力を一時的に水素分離膜装置の一次側圧力まで高めた後、昇圧された高圧の燃焼排ガスをパージガスとして用いて、水素分離膜装置の一次側と二次側をパージし、その際、燃焼器の排空気入口で排空気温度をモニタして、排空気温度が所定値以上になるまで燃焼器への空気の供給を継続するものがある。これによれば、システム停止時に行うパージを現実的な構成で効果的に行うことができるというものである(特許文献1参照)。 The power generation of the fuel cell is stopped by stopping the supply of fuel gas and air. The supply of fuel gas or air is stopped by controlling a valve provided in the flow path leading to the fuel cell. As a fuel cell system that effectively stops the power generation of the fuel cell by controlling the valve, the pressure in the combustor is temporarily increased to the primary pressure of the hydrogen separation membrane device by operating the valve, and then the pressurized high-pressure combustion Using the exhaust gas as the purge gas, purge the primary and secondary sides of the hydrogen separation membrane device, and monitor the exhaust air temperature at the exhaust air inlet of the combustor until the exhaust air temperature reaches a predetermined value or more. Some continue to supply air to the combustor. According to this, purging performed when the system is stopped can be effectively performed with a realistic configuration (see Patent Document 1).
また、外部負荷との遮断を行い、燃料極側に燃料ガスを供給した状態で、バルブ操作により密閉しない酸化剤極側の空気の供給を停止し、内部負荷をかける第一のステップと、電池電圧が所定の電圧に低下した時点で、バルブ操作により水素の供給を停止し、内部負荷と遮断し、酸化剤極を密閉する第二のステップとを行う燃料電池の停止方法がある。これによれば、一部の電池の性能劣化を引き起こすことなく触媒能の低下を防止することができるというものである(特許文献2参照)。 A first step of shutting off the external load, supplying fuel gas to the fuel electrode side, stopping the supply of air on the oxidizer electrode side that is not sealed by valve operation, and applying an internal load; There is a fuel cell stopping method in which when the voltage drops to a predetermined voltage, the supply of hydrogen is stopped by valve operation, the internal load is shut off, and the second step of sealing the oxidant electrode is performed. According to this, a decrease in catalytic ability can be prevented without causing performance deterioration of some batteries (see Patent Document 2).
しかしながら、特許文献1及び特許文献2には、バルブの形式、あるいはその駆動方法については何ら記載がない。通常、空気は燃料ガスよりも遥かに多い量を供給する必要がある。高分子電解質型燃料電池を搭載する燃料電池システムでは、システム全体の効率を上げるためには、空気を大量に流す必要があり、かつ、ポンプ動力をできるだけ低く抑えることが必要である。そのため、流通路をできるだけ太くして圧損を下げるように設計される。このような流通路に配設されるバルブは、開口面積が大きく、流体のスムーズな流れが確保されるものでなければならない。
However,
一方、バルブは基本的な機能として流れを遮断する閉鎖機能が必要であるが、これらの性能は、バルブの形式により一長一短がある。例えば、ソレノイドバルブの場合、動作が速く、作動耐久性に優れ、閉鎖性能は順方向は良いという長所があるが、逆方向(バルブを押し上げる方に圧力がかかる場合)に弱く、開状態に保持するために保持電流を流し続けなければならないという短所がある。また、ボールバルブの場合、開状態を保持するための電流が必要なく、比較的大口径で流通抵抗は小さいという長所があるが、ソレノイドバルブに比べ動作が速くなく、作動耐久性に劣るという短所がある。 On the other hand, the valve needs a closing function to block the flow as a basic function, but these performances have advantages and disadvantages depending on the type of the valve. For example, a solenoid valve has the advantages of fast operation, excellent operating durability, and good closing performance, but it is weak in the reverse direction (when pressure is applied to push up the valve) and is kept open. In order to achieve this, there is a disadvantage in that a holding current must be kept flowing. In addition, the ball valve does not require an electric current to maintain the open state, has the advantages of a relatively large diameter and low flow resistance, but has the disadvantage that the operation is not as fast as the solenoid valve and the operation durability is poor. There is.
本発明の第1の目的は、バルブの開口面積が大きく、流体のスムーズな流れを確保することができる燃料電池のバルブ駆動装置を提供することである。 A first object of the present invention is to provide a valve driving device for a fuel cell that has a large valve opening area and can ensure a smooth flow of fluid.
本発明の第2の目的は、バルブの長所を活かすことができる燃料電池のバルブ駆動装置を提供することである。 A second object of the present invention is to provide a valve driving device for a fuel cell that can make use of the advantages of the valve.
本発明の第1の視点においては、燃料電池装置において、流体の流通路を有するセル積層体と、前記セル積層体の両端に積層方向に配される1対のターミナルと、前記ターミナルの外側に配される1対のインシュレータと、前記流通路に通ずる開口部を有するとともに、前記ターミナルの外側から前記ターミナルと絶縁された状態で挟んで締結する1対のエンドプレートと、前記流通路に通ずるとともに、前記開口部を挿通する導管部材と、前記導管部材に通じる流路を有するとともに、前記エンドプレートの外側から前記導管部材に機械的に接続される開口部を有し、前記開口部の反対側に貫通穴を有する出入口部材と、前記貫通穴を挿通するロッド部を有するとともに、前記導管部材の前記開口部を閉鎖する弁体を有するバルブと、前記ロッド部と機械的に接続するとともに、回動することにより前記ロッド部の軸方向に前記バルブを移動させるトーションバーと、前記トーションバーと機械的に接続される機構部材と、前記機構部材と機械的に接続するとともに、回動することにより前記機構部材を介して前記トーションバーを回動させる駆動部材と、を備えることを特徴とする。 In a first aspect of the present invention, in a fuel cell device, a cell stack having a fluid flow path, a pair of terminals arranged in a stacking direction at both ends of the cell stack, and an outer side of the terminal A pair of insulators, an opening that communicates with the flow path, a pair of end plates that are sandwiched and fastened from the outside of the terminal while being insulated from the terminal, and that communicates with the flow path And a conduit member inserted through the opening, a flow path leading to the conduit member, and an opening mechanically connected to the conduit member from the outside of the end plate, opposite to the opening A valve having a valve body for closing the opening of the conduit member, and an inlet / outlet member having a through-hole, a rod portion for inserting the through-hole, A torsion bar that mechanically connects with the head part and moves the valve in the axial direction of the rod part by rotating, a mechanism member mechanically connected to the torsion bar, and the mechanism member And a drive member that mechanically connects and rotates the torsion bar by rotating through the mechanism member.
本発明の第2の視点においては、燃料電池装置において、流体の流通路を有するセル積層体と、前記セル積層体の両端に積層方向に配される1対のターミナルと、前記ターミナルの外側に配される1対のインシュレータと、前記流通路に通ずる開口部を有するとともに、前記インシュレータの外側から挟んで締結する1対のエンドプレートと、前記流通路に通ずるとともに、前記開口部を挿通される導管部材と、前記導管部材に通じる流路を有するとともに、前記エンドプレートの外側から前記導管部材に機械的に接続される開口部を有し、前記開口部の反対側に貫通穴を有する出入口部材と、前記貫通穴を挿通するロッド部を有するとともに、前記出入口部材の前記開口部を閉鎖する弁体を有するバルブと、前記ロッド部と機械的に接続するとともに、回動することにより前記ロッド部の軸方向に前記バルブを移動させるトーションバーと、前記トーションバーと機械的に接続される機構部材と、前記機構部材と機械的に接続するとともに、回動することにより前記機構部材を介して前記トーションバーを回動させる駆動部材と、を備えることを特徴とする。 In a second aspect of the present invention, in the fuel cell device, a cell stack having a fluid flow passage, a pair of terminals arranged in the stacking direction at both ends of the cell stack, and the outside of the terminal A pair of insulators arranged, an opening communicating with the flow passage, a pair of end plates fastened by being sandwiched from the outside of the insulator, and communicating with the flow passage and being inserted through the opening An inlet / outlet member having a conduit member and a flow path leading to the conduit member, having an opening mechanically connected to the conduit member from the outside of the end plate, and having a through hole on the opposite side of the opening And a valve having a rod portion for inserting the through hole and a valve body for closing the opening of the inlet / outlet member, and mechanically connected to the rod portion. And a torsion bar that moves the valve in the axial direction of the rod portion by rotating, a mechanism member mechanically connected to the torsion bar, and mechanically connected to the mechanism member and rotated. And a drive member for rotating the torsion bar via the mechanism member.
本発明の第3の視点においては、燃料電池装置において、流体の流通路を有するセル積層体と、前記セル積層体の両端に積層方向に配される1対のターミナルと、前記ターミナルの外側に配される1対のインシュレータと、前記流通路に通ずる開口部を有するとともに、前記インシュレータの外側から挟んで締結する1対のエンドプレートと、前記流通路に通ずるとともに、前記開口部を挿通される導管部材と、前記導管部材に通じる流路を有するとともに、前記エンドプレートの外側から前記導管部材に機械的に接続される開口部を有し、前記開口部の反対側に貫通穴を有する出入口部材と、前記貫通穴を挿通するロッド部を有するとともに、前記出入口部材の前記開口部を閉鎖する弁体を有するバルブと、前記ロッド部と機械的に接続するとともに、回動することにより前記ロッド部の軸方向に前記バルブを移動させるトーションバーと、前記トーションバーと機械的に接続される機構部材と、前記機構部材と機械的に接続するとともに、摺動することにより前記機構部材を介して前記トーションバーを回動させる駆動部材と、前記トーションバーと機械的に接続するとともに、少なくとも前記駆動部材が駆動しないときに前記トーションバーの回動をアシストするスプリングと、を備えることを特徴とする。 In a third aspect of the present invention, in the fuel cell device, a cell stack having a fluid flow path, a pair of terminals arranged in the stacking direction at both ends of the cell stack, and outside the terminal A pair of insulators arranged, an opening communicating with the flow passage, a pair of end plates fastened by being sandwiched from the outside of the insulator, and communicating with the flow passage and being inserted through the opening An inlet / outlet member having a conduit member and a flow path leading to the conduit member, having an opening mechanically connected to the conduit member from the outside of the end plate, and having a through hole on the opposite side of the opening And a valve having a rod portion for inserting the through hole and a valve body for closing the opening of the inlet / outlet member, and mechanically connected to the rod portion. And a torsion bar that moves the valve in the axial direction of the rod portion by rotating, a mechanical member mechanically connected to the torsion bar, mechanically connected to the mechanical member, and slid A drive member for rotating the torsion bar via the mechanism member, and a spring mechanically connected to the torsion bar and assisting the rotation of the torsion bar at least when the drive member is not driven And.
本発明(請求項1〜3)によれば、開口面積が大きいバルブを採用することができるため、流体のスムーズな流れを確保することができる。
According to the present invention (
本発明(請求項3)によれば、スプリングのアシストにより、押し出し又は引き戻し後において、駆動部材に電力を供給しなくてもよいので、駆動部材(ソレノイド)の長所を活かすことがことができる。 According to the present invention (Claim 3), it is not necessary to supply power to the drive member after pushing or pulling back with the assistance of the spring, so that the advantages of the drive member (solenoid) can be utilized.
本発明の実施形態1に係る燃料電池装置について図面を用いて説明する。図1は、本発明の実施形態1に係る燃料電池装置の構成を模式的に示した斜視図である。図2は、本発明の実施形態1に係る燃料電池装置のバルブ部分の構成を模式的に示した部分断面図である。図3は、本発明の実施形態1に係る燃料電池装置のバルブ部分の構成の変形例を模式的に示した部分断面図である。
A fuel cell device according to
この燃料電池装置1は、固体高分子電解質型燃料電池を有する装置であり、例えば、燃料電池自動車に搭載される。ただし、自動車以外に用いられてもよい。
The
燃料電池装置1は、セル積層体10と、カバープレート12と、ターミナル13と、インシュレータ14と、第1のエンドプレート20と、第2のエンドプレート30と、プレッシャプレート40と、テンションプレート50と、ボルト51と、導管部材60と、出入口部材61と、バルブ62と、トーションバー63と、機構部材64と、駆動部材65と、を有する(図1及び図2参照)。
The
セル積層体10は、電解質膜(図示せず)の両面に電極(燃料極、空気極;図示せず)が配置された膜−電極アッセンブリ(図示せず)の両端にセパレータ(図示せず)が配されたセル11の積層体から構成される(図1参照)。セル11は、電極に流体を供給するための流通溝(図示せず)を有し、流通溝から外部に通ずる流通路(セル積層体の流通路10a)を有する(図2参照)。セル積層体10の積層方向の両端には、セル積層体10に近い方から順にカバープレート12、ターミナル13、インシュレータ14が積層している。なお、図2では第1のエンドプレート20側のみのカバープレート12、ターミナル13、インシュレータ14の積層構造を示しているが、第2のエンドプレート30側についても同様である。
The
カバープレート12は、セル積層体10とターミナル13との間の接触抵抗を下げるための導電性部材であり、セル積層体10の流通路10aと対応する位置に開口部12aを有する。ターミナル13は、セル積層体10から電力を取り出すための金具ないし端子であり、テンションプレート50の孔50aを挿通する端子部13aを有し、第1のエンドプレート20側のターミナル13には導管部材60を収容するための収容部(図示せず)を有する。インシュレータ14は、ターミナル13と第1のエンドプレート20との間を絶縁する絶縁体であり、第1のエンドプレート20側のインシュレータ14には導管部材60を収容するための収容部(図示せず)を有する。
The
第1のエンドプレート20は、プレッシャプレート40と間隔をおいて配置されたプレートであり、第1のエンドプレート20とプレッシャプレート40の間に配された弾性部材(図示せず)の押付圧力を受ける。第1のエンドプレート20の側端には、ボルト51と螺合する複数の孔(図示せず)を有する。第1のエンドプレート20には、導管部材60を挿通するための開口部(図示せず)を有する。第1のエンドプレート20は、所定の位置にトーションバー63の軸部63bを回動自在に支持する支持部20aを有し、所定の位置にスクリュウ64aを回動自在に支持する支持部20bを有し、所定の位置に駆動部材65に支持する支持部20cを有する。
The
第2のエンドプレート30は、セル積層体10側からの押付圧力を受けるプレートであり、インシュレータ(インシュレータ14に相当)と接する。第2のエンドプレート30の側端には、ボルト51と螺合する複数の孔(図示せず)を有する。
The
プレッシャプレート40は、第1のエンドプレート20とプレッシャプレート40の間に配された弾性部材(例えば、圧縮コイルスプリング、皿ばね等;図示せず)の押付けによってセル積層体10を第2のエンドプレート30側に押付けるプレートである。
The
テンションプレート50は、第1のエンドプレート20と第2のエンドプレート30を締結するための平板状のプレートであり、セル積層体10の外側で積層方向に配置され、ボルト51にて第1のエンドプレート20と第2のエンドプレート30の側端に締結するための複数の孔(図示せず)を有する。
The
ボルト51は、テンションプレート50を第1のエンドプレート20と第2のエンドプレート30に取り付けるための取付部材であり、テンションプレート50の孔(図示せず)を貫通し、第1のエンドプレート20と第2のエンドプレート30の側端の孔(図示せず)で螺合する。
The
導管部材60は、外部からセル積層体10の流通路10aに通ずる管状部材であり、第1のエンドプレート20の開口部(図示せず)を挿通し、ターミナル13とインシュレータ14の収容部(図示せず)に収容される。導管部材60は、カバープレート12と接する面であってカバープレート12の開口部の周縁に接するシール部材60aを有する。導管部材60は、先端部が第1のエンドプレート20の開口部(図示せず)から突出しており、先端部近傍に出入口部材61の開口部61aとの間をシールするためのシール部材60bを有する(図2参照)。
The
出入口部材61は、流入された流体(燃料ガス、空気)又は流出される流体(燃料ガス)が流通する筒状部材である(図1参照)。なお、出入口部材61は、入口側及び出口側に適用する場合のみでなく、入口側のみに適用する場合や、出口側のみに適用する場合がある。図1では、空気の出入口部材61が示されており、上段が空気供給口、下段が空気排気口である。なお、図1では、燃料ガスの出入口部材61について省略しているが、第2のエンドプレート30側で空気の出入口部材61と同様な構成にしてもよい。出入口部材61の一端は導管部材60と流路として接続するための開口部61aを有し、多端は流体が流入又は流出するための穴(図示せず)を有する。開口部61aと対向する部分には、バルブ62のロッド部62aが摺動するための貫通穴61bを有し、貫通穴61bとロッド部62aの間をシールするシール部材61cを有する。図2では、シール部材61cにはOリングを用いているが、その他にもベローズ(図3の61c)を用いることができる。Oリングは、低コストであるが、スティックスリップの欠点があり、バルブ62の動きがスムーズではない。ベローズ(図3の61c)は、コストが高いが、動きはスムーズで、信頼性も高い。ベローズ(図3の61c)とバルブ62及び出入口部材61との接合は接着、圧着等により達成される。また、内部と外部の圧力差が大きい場合は、ベローズの材質を通常のゴムではなく、樹脂又は金属にすればよい。出入口部材61は、所定の位置にトーションバー63の軸部63bを回動自在に支持する支持部61dを有する。
The inlet /
バルブ62は、開口部61a(若しくは導管部材60の開口部分)を閉鎖して、燃料ガスや空気の供給を停止させる弁体である。バルブ62には、導管部材60の開口面に対して垂直方向に移動するポペット弁を採用することができる。バルブ62は、出入口部材61の貫通穴61bを摺動するロッド部62aを有し、開口部61a(若しくは導管部材60の開口部分)を閉鎖する弁体62bを有する。ロッド部62aと弁体62bは一体に構成される。ロッド部62aの先端部近傍には、トーションバー63と機械的に接続する接続部62cを有する。弁体62bには、導管部材60を閉鎖した時に開口部61a(若しくは導管部材60の開口部分)と当接するシール部62dを有する。
The
トーションバー63は、バルブ62を摺動させるための部材であり、回動によって揺動する一対の搖動部63aを有し、回動軸となる一対の軸部63bを有し、機構部材64の動作によってトーションバー63全体を回動させるクランク部63cを有する。図1では、1つのトーションバー63で2つのバルブ62を駆動させるが、3つ以上のバルブを駆動させる構成であってもよい。搖動部63aの先端部は、バルブ62の接続部62cと機械的に接続する。軸部63bは、回動自在に第1のエンドプレート20の支持部20a、及び出入口部材61の支持部61dに支持されている。クランク部63cは、搖動部63aが延在する方向に対し所定の角度(0度及び180度を除く)に突出したクランク形状になっており、ナット部材64bに回動自在に接続されている。
The
機構部材64は、トーションバー63を回動させるための機構部材である。機構部材64は、スクリュウ−ナット、ウオーム−ウオームホイル等の逆転しないメカニズムが採用され、図1ではスクリュウ64aと、ナット部材64bと、を有する。スクリュウ64aは、駆動部材65の回動によって回動し、先端部が支持部20bに回動自在に支持されている。ナット部材64bは、スクリュウ64aと螺合し、スクリュウ64aの回動によって位置がスクリュウ64aの軸方向に移動し、トーションバー63のクランク部63cと機械的に接続する。
The
駆動部材65は、スクリュウ64aを回動させる減速機付の電動モータであり、モータ駆動軸(図示せず)とスクリュウ64aとが連結されている。駆動部材65は支持部20cに支持されている。
The
次に、実施形態1に係る燃料電池装置のバルブの開閉動作について説明する。図1を参照すると、駆動部材65が第1の方向に回転すると、これにしたがってスクリュウ64aが回転し、ナット部材64bが駆動部材65から離れる方向にスライドし、これに伴ってトーションバー63の搖動部63aがバルブ62のロッド部62aを引き上げる方向に回転することによってバルブ62が開状態となり、流体が流通し得る状態になる。一方、駆動部材65が第1の方向と反対側の第2の方向に回転すると、これにしたがってスクリュウ64aが回転し、ナット部材64bが駆動部材65に近づく方向にスライドし、これに伴ってトーションバー63の搖動部63aがバルブ62のロッド部62aを押し下げる方向に回転することによってバルブ62と開口部61a(若しくは導管部材60の開口部分)とが当接し、バルブ62が閉状態となり、流体が流通できない状態になる。バルブ62が閉状態のとき、トーションバー63を、バルブ62と開口部61a(若しくは導管部材60の開口部分)とが接した位置から更に必要なだけねじられることにより発生するトルクでバルブ62を押し付ける。押し付け力は、バルブ62が接触した位置からのストロークで、自由に設定することができる。
Next, the opening / closing operation of the valve of the fuel cell device according to
以上のような構成によれば、開口面積が大きいバルブを採用することができるため、流体のスムーズな流れを確保することができる。 According to the above configuration, since a valve having a large opening area can be employed, a smooth fluid flow can be ensured.
本発明の実施形態2に係る燃料電池装置について図面を用いて説明する。図4は、本発明の実施形態2に係る燃料電池装置において用いられるバルブ開閉機構を模式的に示した斜視図である。 A fuel cell device according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a perspective view schematically showing a valve opening / closing mechanism used in the fuel cell apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
実施形態2に係る燃料電池装置は、実施形態1に係る燃料電池装置とトーションバー、機構部材、及び駆動部材の構成が異なり、スプリングを有する点で異なる。トーションバー、機構部材、及び駆動部材以外の構成については、実施形態1に係る燃料電池装置のものと同様である。
The fuel cell device according to the second embodiment is different from the fuel cell device according to the first embodiment in the configuration of the torsion bar, the mechanism member, and the drive member, and has a spring. The configuration other than the torsion bar, the mechanism member, and the drive member is the same as that of the fuel cell device according to
トーションバー73は、バルブ(図1の62に相当)を摺動させるための部材であり、回動によって揺動する一対の搖動部73aを有し、回動軸となる一対の軸部73bを有し、スプリング76の引き寄せる力によってトーションバー73全体を回動させるクランク部73cを有し、機構部材74の動作によってトーションバー73全体を回動させる回動部73dを有する。図4では、1つのトーションバー73で2つのバルブを駆動させることになるが、3つ以上のバルブを駆動させる構成であってもよい。搖動部73aの先端部は、バルブの接続部(図2の62cに相当)と機械的に接続する。軸部73bは、回動自在に第1のエンドプレート(図1の20に相当)に設けられた支持部20a、及び出入口部材に設けられた支持部61dに支持される。クランク部73cは、搖動部73aが延在する方向と反対方向に突出したクランク形状になっており、スプリング76と機械的に接続されている。回動部73dは、先端部で機構部材74と機械的に接続している。
The
機構部材74は、トーションバー73を回動させるためのアーム状の機構部材である。機構部材74の一端はトーションバー73の回動部73dの先端部と折れ曲がり可能に接続されており、機構部材74の他端は駆動部材75の駆動軸75aと折れ曲がり可能に接続されている。
The
駆動部材75は、電磁石の吸引力によって駆動軸75aが軸方向に移動するソレノイドである。駆動軸75の先端部は、機構部材74の他端と折れ曲がり可能に接続されている。駆動部材75は、第1のエンドプレートに設けられた支持部(図1の20cに相当)に支持されている。
The
スプリング76は、トーションバー73の回動をアシストする引張りコイルスプリングである。スプリング76の一端はトーションバー73のクランク部73cに機械的に接続されており(引掛けられており)、スプリング76の他端は第1のエンドプレート(図1の20に相当)に設けられた支持部20dに機械的に接続されている(引掛けられている)。スプリング76は、当該スプリング76とクランク部73cとが平行になったときに伸びきり、クランク部73cと支持部20dを結ぶ線より搖動部73aが第1のエンドプレート(図1の20に相当)側、及びその反対側に回動したときに収縮する。クランク部73cと支持部20dを結ぶ線より搖動部73aが第1のエンドプレート(図1の20に相当)側に回動したときのスプリング76の収縮作用により、バルブ(図2の62)が導管部材(図2の60)の開口部分を押圧して閉状態になる。一方、クランク部73cと支持部20dを結ぶ線より搖動部73aが第1のエンドプレート(図1の20に相当)側と反対方向に回動したときのスプリング76の収縮作用により、バルブ(図2の62)が導管部材(図2の60)の開口部分から離れて開状態になる。これにより、開状態若しくは閉状態のどちらかの位置で安定である。
The
次に、実施形態2に係る燃料電池装置のバルブの開閉動作について説明する。 Next, the opening / closing operation of the valve of the fuel cell device according to Embodiment 2 will be described.
図4を参照すると、クランク部73cと支持部20dを結ぶ線より搖動部73aが第1のエンドプレート(図1の20に相当)側に回動してスプリング76の収縮作用により、バルブ(図2の62)が導管部材(図2の60)の開口部分を押圧して閉状態のときに、駆動部材75が駆動軸75aを押し出すことにより機構部材74が押し出され、機構部材74が押し出されることにより搖動部73aが第1のエンドプレート(図1の20に相当)側と反対方向に回転し、これに伴ってトーションバー73の搖動部73aがバルブのロッド部(図2の61aに相当)を引き上げる方向に回転することによってバルブが開状態となり、流体が流通し得る状態になる。ここで、駆動軸75aの押し出しは、スプリング76とクランク部73cとが平行になった状態の前後で行われ、駆動軸75aの押し出し後は、スプリング76の収縮作用によりトーションバー73の回転がアシストされるので、駆動部材75に電力を供給しなくてもよい。
Referring to FIG. 4, the
一方、クランク部73cと支持部20dを結ぶ線より搖動部73aが第1のエンドプレート(図1の20に相当)側と反対側に回動してスプリング76の収縮作用により、バルブ(図2の62)が導管部材(図2の60)の開口部分から離れた開状態のときに、駆動部材75が駆動軸75aを引き戻すことにより機構部材74が引き戻され、機構部材74が引き戻されることにより搖動部73aが第1のエンドプレート(図1の20に相当)側に回転し、これに伴ってトーションバー73の搖動部73aがバルブのロッド部(図2の61aに相当)を押し下げる方向に回転することによってバルブが閉状態となり、流体が流通し得る状態になる。ここで、駆動軸75aの引き戻しは、スプリング76とクランク部73cとが平行になった状態の前後で行われ、駆動軸75aの引き戻し後は、スプリング76の収縮作用によりトーションバー73の回転がアシストされるので、駆動部材75に電力を供給しなくてもよい。
On the other hand, the swinging
以上のような構成によれば、スプリング76のアシストにより、駆動軸75aの押し出し又は引き戻し後において、駆動部材75に電力を供給しなくてもよいので、駆動部材75(ソレノイド)の長所を活かすことがことができる。
According to the configuration as described above, it is not necessary to supply power to the
1 燃料電池装置
10 セル積層体
10a 流通路
11 セル
12 カバープレート
12a 開口部
13 ターミナル
13a 端子部
14 インシュレータ
20 第1のエンドプレート
20a、20b、20c、20d 支持部
30 第2のエンドプレート
40 プレッシャプレート
50 テンションプレート
50a 孔
51 ボルト
60 導管部材
60a、60b シール部材
61 出入口部材
61a 開口部
61b 貫通穴
61c シール部材
61d 支持部
62 バルブ
62a ロッド部
62b 弁体
62c 接続部
62d シール部
63、73 トーションバー
63a、73a 搖動部
63b、73b 軸部
63c、73c クランク部
64、74 機構部材
64a スクリュウ
64b ナット部材
65、75 駆動部材
73d 回動部
75a 駆動軸
76 スプリング
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記セル積層体の両端に積層方向に配される1対のターミナルと、
前記ターミナルの外側に配される1対のインシュレータと、
前記流通路に通ずる開口部を有するとともに、前記ターミナルの外側から前記ターミナルと絶縁された状態で挟んで締結する1対のエンドプレートと、
前記流通路に通ずるとともに、前記開口部を挿通する導管部材と、
前記導管部材に通じる流路を有するとともに、前記エンドプレートの外側から前記導管部材に機械的に接続される開口部を有し、前記開口部の反対側に貫通穴を有する出入口部材と、
前記貫通穴を挿通するロッド部を有するとともに、前記導管部材の前記開口部を閉鎖する弁体を有するバルブと、
前記ロッド部と機械的に接続するとともに、回動することにより前記ロッド部の軸方向に前記バルブを移動させるトーションバーと、
前記トーションバーと機械的に接続される機構部材と、
前記機構部材と機械的に接続するとともに、回動することにより前記機構部材を介して前記トーションバーを回動させる駆動部材と、
を備えることを特徴とする燃料電池装置。 A cell stack having a fluid flow path;
A pair of terminals arranged in the stacking direction at both ends of the cell stack;
A pair of insulators arranged outside the terminal;
A pair of end plates that have an opening that leads to the flow passage and are clamped in a state of being insulated from the terminal from the outside of the terminal;
A conduit member that communicates with the flow passage and is inserted through the opening;
An inlet / outlet member having a flow path leading to the conduit member, having an opening mechanically connected to the conduit member from the outside of the end plate, and having a through hole on the opposite side of the opening;
A valve having a rod part for inserting the through hole, and a valve body for closing the opening of the conduit member;
A torsion bar that mechanically connects with the rod part and moves the valve in the axial direction of the rod part by rotating;
A mechanical member mechanically connected to the torsion bar;
A drive member that mechanically connects with the mechanism member and rotates the torsion bar via the mechanism member by rotating;
A fuel cell device comprising:
前記セル積層体の両端に積層方向に配される1対のターミナルと、
前記ターミナルの外側に配される1対のインシュレータと、
前記流通路に通ずる開口部を有するとともに、前記ターミナルの外側から前記ターミナルと絶縁された状態で挟んで締結する1対のエンドプレートと、
前記流通路に通ずるとともに、前記開口部を挿通する導管部材と、
前記導管部材に通じる流路を有するとともに、前記エンドプレートの外側から前記導管部材に機械的に接続される開口部を有し、前記開口部の反対側に貫通穴を有する出入口部材と、
前記貫通穴を挿通するロッド部を有するとともに、前記出入口部材の前記開口部を閉鎖する弁体を有するバルブと、
前記ロッド部と機械的に接続するとともに、回動することにより前記ロッド部の軸方向に前記バルブを移動させるトーションバーと、
前記トーションバーと機械的に接続される機構部材と、
前記機構部材と機械的に接続するとともに、回動することにより前記機構部材を介して前記トーションバーを回動させる駆動部材と、
を備えることを特徴とする燃料電池装置。 A cell stack having a fluid flow path;
A pair of terminals arranged in the stacking direction at both ends of the cell stack;
A pair of insulators arranged outside the terminal;
A pair of end plates that have an opening that leads to the flow passage and are clamped in a state of being insulated from the terminal from the outside of the terminal;
A conduit member that communicates with the flow passage and is inserted through the opening;
An inlet / outlet member having a flow path leading to the conduit member, having an opening mechanically connected to the conduit member from the outside of the end plate, and having a through hole on the opposite side of the opening;
A valve having a rod part for inserting the through hole, and a valve body for closing the opening of the inlet / outlet member;
A torsion bar that mechanically connects with the rod part and moves the valve in the axial direction of the rod part by rotating;
A mechanical member mechanically connected to the torsion bar;
A drive member that mechanically connects with the mechanism member and rotates the torsion bar via the mechanism member by rotating;
A fuel cell device comprising:
前記セル積層体の両端に積層方向に配される1対のターミナルと、
前記ターミナルの外側に配される1対のインシュレータと、
前記流通路に通ずる開口部を有するとともに、前記ターミナルの外側から前記ターミナルと絶縁された状態で挟んで締結する1対のエンドプレートと、
前記流通路に通ずるとともに、前記開口部を挿通する導管部材と、
前記導管部材に通じる流路を有するとともに、前記エンドプレートの外側から前記導管部材に機械的に接続される開口部を有し、前記開口部の反対側に貫通穴を有する出入口部材と、
前記貫通穴を挿通するロッド部を有するとともに、前記出入口部材の前記開口部を閉鎖する弁体を有するバルブと、
前記ロッド部と機械的に接続するとともに、回動することにより前記ロッド部の軸方向に前記バルブを移動させるトーションバーと、
前記トーションバーと機械的に接続される機構部材と、
前記機構部材と機械的に接続するとともに、摺動することにより前記機構部材を介して前記トーションバーを回動させる駆動部材と、
前記トーションバーと機械的に接続するとともに、少なくとも前記駆動部材が駆動しないときに前記トーションバーの回動をアシストするスプリングと、
を備えることを特徴とする燃料電池装置。 A cell stack having a fluid flow path;
A pair of terminals arranged in the stacking direction at both ends of the cell stack;
A pair of insulators arranged outside the terminal;
A pair of end plates that have an opening that leads to the flow passage and are clamped in a state of being insulated from the terminal from the outside of the terminal;
A conduit member that communicates with the flow passage and is inserted through the opening;
An inlet / outlet member having a flow path leading to the conduit member, having an opening mechanically connected to the conduit member from the outside of the end plate, and having a through hole on the opposite side of the opening;
A valve having a rod part for inserting the through hole, and a valve body for closing the opening of the inlet / outlet member;
A torsion bar that mechanically connects with the rod part and moves the valve in the axial direction of the rod part by rotating;
A mechanical member mechanically connected to the torsion bar;
A drive member that mechanically connects to the mechanism member and rotates the torsion bar via the mechanism member by sliding;
A spring mechanically connected to the torsion bar and assisting the rotation of the torsion bar at least when the drive member is not driven;
A fuel cell device comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004086716A JP2005276576A (en) | 2004-03-24 | 2004-03-24 | Fuel cell device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004086716A JP2005276576A (en) | 2004-03-24 | 2004-03-24 | Fuel cell device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005276576A true JP2005276576A (en) | 2005-10-06 |
Family
ID=35176017
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004086716A Withdrawn JP2005276576A (en) | 2004-03-24 | 2004-03-24 | Fuel cell device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2005276576A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008016402A (en) * | 2006-07-10 | 2008-01-24 | Toyota Motor Corp | Fuel cell system |
| JP2008130494A (en) * | 2006-11-24 | 2008-06-05 | Toyota Motor Corp | Fuel cell system |
| WO2012007989A1 (en) * | 2010-07-13 | 2012-01-19 | トヨタ自動車株式会社 | Piping unit for use in fuel cell and fuel cell unit provided therewith, and fuel cell system |
| JP2012104409A (en) * | 2010-11-11 | 2012-05-31 | Honda Motor Co Ltd | Fuel cell system |
-
2004
- 2004-03-24 JP JP2004086716A patent/JP2005276576A/en not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008016402A (en) * | 2006-07-10 | 2008-01-24 | Toyota Motor Corp | Fuel cell system |
| JP2008130494A (en) * | 2006-11-24 | 2008-06-05 | Toyota Motor Corp | Fuel cell system |
| WO2012007989A1 (en) * | 2010-07-13 | 2012-01-19 | トヨタ自動車株式会社 | Piping unit for use in fuel cell and fuel cell unit provided therewith, and fuel cell system |
| JP5615363B2 (en) * | 2010-07-13 | 2014-10-29 | トヨタ自動車株式会社 | Piping unit for fuel cell, fuel cell unit including the same, and fuel cell system |
| US9711812B2 (en) | 2010-07-13 | 2017-07-18 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Piping unit for fuel cell, fuel cell unit equipped with piping unit and fuel cell system |
| JP2012104409A (en) * | 2010-11-11 | 2012-05-31 | Honda Motor Co Ltd | Fuel cell system |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20061221 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20091215 |