气阀和使用了该气阀的燃料电池系统技术方案

气阀设于燃料电池堆的空气系统，用于控制向燃料电池堆供给的空气气体的流动。气阀包括：供给阀，其开闭供自外部向燃料电池堆供给的空气经过的空气供给通路；切换阀，其用于切换为自外部供给来的空气经过空气供给通路的状态、和经过自空气供给通路分支的旁路通路的状态；以及连杆机构，其连接于供给阀和切换阀，用于驱动这两者。连杆机构包括：臂部，其固定于供给阀；以及凸轮盘，其固定于切换阀，设有供臂部接触的引导部。部接触的引导部。部接触的引导部。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】气阀和使用了该气阀的燃料电池系统


[0001]本申请基于2019年4月17日申请的日本特许申请第2019－078708号主张优先权。该申请的全部内容通过参照被引用到本说明书中。本说明书涉及气阀和使用了该气阀的燃料电池系统。

技术介绍

[0002]在燃料电池系统中，通过向燃料电池堆供给氧源(空气气体)和氢源(氢气)而进行发电。发电中未被使用的气体作为空气废气和氢气废气向燃料电池系统的外部排出。在日本特开2018－137150号公报(以下称作专利文献1)中，公开了一种燃料电池系统的空气系统(将空气气体向燃料电池堆供给的路径)的构造。在专利文献1的燃料电池系统中，使用压缩机向燃料电池堆供给空气气体(外部空气)。在连接压缩机和燃料电池堆的空气供给通路上配置阀(入口密封阀)，而对向燃料电池堆供给的空气气体的流量进行调整。另外，在排出空气废气的空气排出通路上也配置阀(出口整合阀)，而对空气废气的流量进行调整。此外，利用旁路通路连接空气供给通路和空气排出通路，在旁路通路上也配置有阀(旁通阀)。在专利文献1中，经由旁路通路自空气供给通路向空气排出通路供给空气气体，而进行空气供给通路内的压力的调整(入口密封阀的前后压差的调整)。

技术实现思路

[0003]专利技术要解决的问题
[0004]如专利文献1所公开的那样，通过在空气供给通路连接旁路通路，不仅将空气供给通路内的空气气体向燃料电池堆供给，还能够将空气供给通路内的空气气体向燃料电池堆以外的构件供给。然而，在将空气供给通路内的空气气体向多个部位(燃料电池堆和燃料电池堆以外的构件)供给的情况下，需要在旁路通路上配置阀，还需要用于驱动该阀的致动器(马达等)。其结果，构成燃料电池系统的零部件数量增加，燃料电池系统的尺寸也增大。本说明书提供一种能够实现紧凑的燃料电池系统的阀(气阀)。
[0005]用于解决问题的方案
[0006]本说明书中公开的第1技术方案为一种气阀，其设于燃料电池堆的空气系统，用于控制向燃料电池堆供给的空气气体的流动。也可以是，该气阀包括：供给阀，其开闭供自外部向燃料电池堆供给的空气气体经过的空气供给通路；切换阀，其用于切换为自外部供给来的空气气体经过空气供给通路的状态、和经过自空气供给通路分支并绕过配置于气阀的下游的构件的旁路通路的状态；以及连杆机构，其连接于供给阀和切换阀，用于驱动这两者。另外，也可以是，连杆机构包括：臂部，其固定于供给阀；以及凸轮盘，其固定于切换阀，设有供臂部接触的引导部。对于该气阀，也可以是，引导部包括供臂部移动以进行供给阀的开闭动作的第1区域和供臂部移动以进行切换阀的开闭动作且相对于第1区域独立的第2区域。
[0007]本说明书中公开的第2技术方案基于上述第1技术方案的气阀，也可以是，在第1区
域与第2区域之间设有不进行供给阀和切换阀这两者的开闭动作的第3区域。
[0008]本说明书中公开的第3技术方案基于上述第1或第2技术方案的气阀，也可以是，凸轮盘固定于与马达连结的凸轮齿轮。另外，也可以是，凸轮齿轮被向使供给阀开阀时凸轮齿轮旋转的方向施力，从而在供给阀闭阀时使臂部与第1区域接触。
[0009]本说明书中公开的第4技术方案基于上述第1～第3技术方案中的任一者的气阀，也可以是，第2区域为距凸轮盘的旋转中心的距离一定的圆弧状，该第2区域包括在切换阀驱动的期间内供臂部一边接触一边移动的接触部。
[0010]本说明书中公开的第5技术方案基于上述第1～第4技术方案中的任一者的气阀，也可以是，凸轮盘包括嵌合部，该嵌合部在供给阀闭阀时与臂部嵌合。另外，也可以是，嵌合部为向凸轮盘的径向内侧凹陷而成的槽。
[0011]本说明书中公开的第6技术方案基于上述第1～第5技术方案中的任一者的气阀，也可以是，第1区域包括直线部，该直线部在供给阀闭阀的状态下与臂部接触，并从供给阀的开阀开始时起的规定时期维持与臂部接触的接触状态。
[0012]本说明书中公开的第7技术方案基于上述第1～第5技术方案中的任一者的气阀，也可以是，第2区域的长度长于第1区域的长度。
[0013]本说明书中公开的第8技术方案为包括上述第1～第7技术方案中的任一者的气阀的燃料电池系统。在该燃料电池系统中，也可以是，在气阀与燃料电池堆之间设有加湿器，旁路通路以绕过加湿器的方式连接于空气供给通路。另外，也可以是，在供给阀闭阀时，切换阀与空气供给通路的内壁接触，以阻断空气供给通路的处于供给阀与加湿器之间的部分。
[0014]本说明书中公开的第9技术方案基于上述第8技术方案的燃料电池系统，也可以是，气阀包括：筒状的第1流通部，其与空气供给通路的比供给阀靠上游的部分连接；以及空气流通部，其一端与空气供给通路的比供给阀靠下游的部分连接，并且另一端与旁路通路连接，在其中间部分连接有第1流通部。另外，也可以是，在供给阀全开时，供给阀的下游侧的端部相比于上游侧的端部位于空气流通部那一端侧。
[0015]专利技术的效果
[0016]根据第1技术方案，能够利用一个气阀控制在空气供给通路流动的流体的流量和在旁路通路流动的流体的流量这两者。即，与在空气供给通路和旁路通路分别设置阀(阀芯和驱动各阀的致动器)的形态相比，能够减少致动器数量。能够减少构成燃料电池系统的零部件数量，而实现燃料电池系统的小型化。此外，旁路通路只要一端与空气供给通路连接(自空气供给通路分支)，就能够适当选择另一端的连接位置。例如，在空气供给通路的处于气阀与燃料电池堆之间的部分上连接有设备等的情况下，旁路通路的另一端可以连接于设备等的下游(空气供给通路的处于设备等与燃料电池堆之间的部分)。即，旁路通路可以是绕过配置于空气供给通路的处于气阀与燃料电池堆之间的部分上的设备等的通路。或者，旁路通路的另一端可以连接于燃料电池堆的下游(空气排出通路)。即，旁路通路可以是绕过燃料电池堆的通路。
[0017]根据第2技术方案，能够可靠地防止供给阀和切换阀同时驱动。其结果，能够在自外部向空气供给通路导入的空气气体量稳定了之后，调整经过空气供给通路而向燃料电池堆移动的空气气体量和经过旁路通路的空气气体量。
[0018]根据第3技术方案，能够在供给阀闭阀时使臂部可靠地与凸轮盘接触。换言之，根据第3技术方案，臂部与凸轮盘之间的间隙(游隙)消失，能够高精度地检测阀(供给阀、切换阀)的开度。此外，凸轮齿轮的旋转方向(供给阀开阀时凸轮齿轮旋转的方向)上的施力既可以利用螺旋弹簧等施力构件进行施力，也可以利用马达输出进行施力。即，在供给阀闭阀的期间内，马达可以向凸轮齿轮的旋转方向施加转矩。
[0019]根据第4技术方案，能够使气阀(凸轮盘)的构造简化。如上所述，在本说明书中公开的技术中，供给阀和切换阀在不同的时刻驱动(不同时驱动)。因此，在供给阀不驱动的时刻(臂部沿第2区域移动的期间)，仅维持臂部的姿势即可。若第2区域的形状为距凸轮盘的旋转中心的距离一定的圆弧状，则臂部不改变姿势地沿第2区域移动。由于臂部的姿势不变，因此，能够省略用于在臂部沿第2区域移动时维持臂部与凸轮盘的卡合的构造本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种气阀，其设于燃料电池堆的空气系统，用于控制向燃料电池堆供给的空气气体的流动，其中，气阀包括：供给阀，其开闭供自外部向燃料电池堆供给的空气气体经过的空气供给通路；切换阀，其用于切换为自外部供给来的空气气体经过空气供给通路的状态、和经过自空气供给通路分支并绕过配置于气阀的下游的构件的旁路通路的状态；以及连杆机构，其连接于供给阀和切换阀，用于驱动这两者，连杆机构包括：臂部，其固定于供给阀；以及凸轮盘，其固定于切换阀，设有供臂部接触的引导部，引导部包括供臂部移动以进行供给阀的开闭动作的第1区域和供臂部移动以进行切换阀的开闭动作且相对于第1区域独立的第2区域。2.根据权利要求1所述的气阀，其中，在第1区域与第2区域之间设有不进行供给阀和切换阀这两者的开闭动作的第3区域。3.根据权利要求1或2所述的气阀，其中，凸轮盘固定于与马达连结的凸轮齿轮，凸轮齿轮被向使供给阀开阀时凸轮齿轮旋转的方向施力，从而在供给阀闭阀时使臂部与第1区域接触。4.根据权利要求1～3中任一项所述的气阀，其中，第2区域为距凸轮盘的旋转中心的距离一定的圆弧状，该第2区域包括在切换阀驱动的期间内供臂部一边接触...

【专利技术属性】
技术研发人员：福井诚，石原昇，山中翔太，
申请(专利权)人：爱三工业株式会社，
类型：发明
国别省市：