[发明专利]流体控制阀及燃料电池系统

说明书

技术领域

本发明涉及到一种流体控制阀及具有流体控制阀的燃料电池系 统，上述流体控制阀包括具有驱动轴的阀芯，通过驱动轴的轴方向的 位移对流路内进行切断或连接。

背景技术

燃料电池系统具有：燃料电池，通过燃料气体和氧化气体的反应 气体的电化学反应发电；气体供给流路，用于向燃料电池供给反应气 体；气体排出流路，用于从燃料电池排出反应气体。并且，在这种气 体供给流路、气体排出流路上也考虑到设置与流体控制阀对应的燃料 电池用开关阀。

例如，日本国特开2004-183713号公报所述的燃料电池用开关阀 中，具有设置了柱部的阀芯，通过柱部在轴方向的位移，可切断或连 接气体流路内部。该燃料电池用开关阀通过隔板分割成两个室。这种 开关阀设置在从燃料电池排出废氢的氢排出部上，使得从用于向燃料 电池供给气体的气体供给用路径分支的路径与开关阀的两个室中的一 个室连通。两个室中的另一个室中设置螺旋弹簧，螺旋弹簧使阀芯施 力，以使另一个室打开，排出废氢。在使用时，空气供给到一个室时， 压力作用于隔板，阀芯抵抗螺旋弹簧的弹力抵达阀座，另一个室关闭。

并且，日本国特开2004-150090号公报所述的燃料电池用氢调压 阀中，通过与阀芯连接的两个隔板将外壳内部分割为三个室，根据导 入到三个室中的调压室的供给空气压力、弹簧产生的压力、氢气的压 力可调整阀的开度。

上述日本国特开2004-183713号公报所述的燃料电池用开关阀 中，在两个室中向一个室供给空气，从而关闭用于排出废氢的流路。 即，通过两个室的压力室切断流路。并且，在开阀时，仅通过两个室 的压力差和弹簧的弹力驱动阀以连接流路。因此，阀的驱动响应性方 面有提高的余地。

例如，在水分流动的环境下使用燃料电池用开关阀时，关闭时附 着到阀芯部分的水分冻结时，存在开阀需要较大的力的情况。与之相 对，仅通过两个室的压力差和弹簧的弹力切断或连接流路时，驱动阀 的力有可能变小。因此，要求采用提高了相对用于驱动阀的输入信号 的、阀驱动的响应性的构成。

并且，日本国特开2004-150090号公报所述的燃料电池用开关阀 中，设置三个室，但中央的室为大气压力室，两侧的两个室作用正压， 所以通过将供给空气压力导入到两个室中的调压室而驱动阀芯的力、 与通过两个室中的废氢排出用的室中存在的氢气的压力驱动阀芯的力 相互向相反的方向作用。因此，阀驱动的响应性方面还有改善的余地。

本发明的目的在于，在流体控制阀及燃料电池系统中，提高对阀 的驱动的响应性。

发明内容

本发明涉及一种流体控制阀，包括具有驱动轴的阀芯，通过驱动 轴的轴方向的位移对流路内进行切断或连接，其特征在于，驱动轴通 过第一力和第二力这两个力进行驱动，上述第一力通过相互分离的第 一压力室和第二压力室的压力差进行作用；上述第二力是向与第一力 相同的方向作用的力，通过相互分离的第三压力室和第四压力室的压 力差进行作用。

并且优选：第一压力室、第二压力室、第三压力室和第四压力室 中的一个压力室是通过阀芯切断或连接的流路。

并且优选：第一压力室及第二压力室中的一个压力室、和第三压 力室及第四压力室中的一个压力室相互连通，或分别向大气开放。

并且，在本发明涉及的流体控制阀中优选：第一压力室、第二压 力室、第三压力室和第四压力室中的任意两个压力室均在内部相互不 连通。

并且，在本发明涉及的流体控制阀中优选：第一压力室及第二压 力室中的一个压力室是通过阀芯切断或连接的流路，第一压力室及第 二压力室中的另一个压力室向大气开放，第三压力室及第四压力室中 的一个压力室通过与在流路内流动的流体同种的流体被加压，第三压 力室及第四压力室中的另一个压力室向大气开放。

并且，本发明涉及的流体控制阀优选为常开型的截止阀，在第一 压力室、第二压力室、第三压力室和第四压力室全部为相同压力的通 常状态下为开阀状态。

并且，本发明涉及的流体控制阀优选为常闭型的截止阀，在第一 压力室、第二压力室、第三压力室和第四压力室全部为相同压力的通 常状态下，通过弹力施加单元的弹力变为关阀状态，通过向彼此相同 的方向作用的第一力和第二力，驱动轴向变为开阀状态的方向驱动。