專利名稱：燃料電池系統(tǒng)的氫氣供給裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及向燃料電池組供給氫氣的燃料電池系統(tǒng)的氫氣供給裝置。
背景技術(shù)：
在專利文獻I中公開了能夠以高精度控制向燃料電池組的氫氣的流量(或者壓力)的電磁式調(diào)壓閥?，F(xiàn)有技術(shù)文獻:
專利文獻1:日本特開2002-295712號公報。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題:
專利文獻I中記載的電磁式調(diào)壓閥具備氣密分離一次側(cè)端口和壓力返回室的滑動密封部，并且上游側(cè)壓力對閥體的作用力大致全部被消除。因此，不受電磁式調(diào)壓閥的上游側(cè)壓力的影響，而能夠以高精度控制向燃料電池組的氫氣的流量(或者壓力)。但是，在滑動密封部上采用隔膜(diaphragm)密封方式的情況下，隔膜一般不具有充分的耐壓強度，因此上游側(cè)壓力達到高壓時可能導(dǎo)致破損。又，也可以考慮代替隔膜密封方式而采用O形環(huán)密封方式。此時，電磁式調(diào)壓閥工作中上游側(cè)壓力達到高壓時，因意想不到的外部因素而可能導(dǎo)致氫氣泄露。因此本發(fā)明的目的在于提供具有即使上游側(cè)壓力處于高壓狀態(tài)也能夠以高精密度控制向燃料電池組的氫氣的流量(或者壓力)，并且能夠防止向大氣中的氫氣泄露的電磁式調(diào)壓閥的氫氣供給裝置。解決問題的手段:
本發(fā)明的氫氣供給裝置是向燃料電池組供給氫氣的燃料電池系統(tǒng)的氫氣供給裝置，具備:連接貯藏高壓氫氣的氫氣箱和消耗低壓氫氣的燃料電池組的氫氣通路；和設(shè)置于所述氫氣通路中，并且調(diào)節(jié)從所述氫氣箱流出的氫氣的壓力以向所述燃料電池組供給的調(diào)壓閥；所述調(diào)壓閥具備:具有將與所述氫氣箱連接的一次側(cè)端口及與所述燃料電池組連接的二次側(cè)端口相連接的閥通路的外殼；設(shè)置于所述外殼內(nèi)，在關(guān)閉所述閥通路的關(guān)閉位置和打開所述閥通路的打開位置之間移動以控制所述閥通路的開度的閥體；和配置在所述閥體的外周的第一密封構(gòu)件及第二密封構(gòu)件；所述閥體的一端側(cè)位于所述閥通路側(cè)，所述閥體的另一端側(cè)位于形成于所述外殼內(nèi)的壓力返回室內(nèi)；所述第一密封構(gòu)件及第二密封構(gòu)件從所述閥體的一端側(cè)向所述閥體的另一端側(cè)以所述第一密封構(gòu)件及第二密封構(gòu)件的順序配置；所述調(diào)壓閥還具備連接形成在所述第一密封構(gòu)件和所述第二密封構(gòu)件之間的第一空間和二次側(cè)端口的第一均壓通路。根據(jù)本發(fā)明，高壓氫氣從氫氣箱通過氫氣通路導(dǎo)入至燃料電池組，并在燃料電池組中消耗。氫氣通路中設(shè)置有調(diào)壓閥，并且通過該調(diào)壓閥調(diào)節(jié)氫氣的壓力。在調(diào)壓閥中，氫氣箱的氫氣供給至一次側(cè)端口中，并通過閥通路從二次側(cè)端口排出而導(dǎo)入至燃料電池組。此時，閥體控制閥通路的開度以將氫氣的壓力調(diào)節(jié)為低壓。借助于此，調(diào)節(jié)為低壓的氫氣導(dǎo)入至燃料電池組。像這樣，調(diào)節(jié)氫氣的壓力的調(diào)壓閥中，第一密封構(gòu)件配置在一次側(cè)端口側(cè)，第二密封構(gòu)件配置在壓力返回室側(cè)，并且在其之間形成有第一空間。因此，調(diào)壓閥在工作中，即使因意想不到的外部因素而位于一次側(cè)端口側(cè)的高壓氫氣從第一密封構(gòu)件泄漏，也使其流向第一空間。該第一空間通過均壓通路與二次側(cè)端口連接，因此流向第一空間的氫氣通過均壓通路返回至二次側(cè)端口。即，調(diào)壓閥設(shè)置為流向第一空間的氫氣從二次側(cè)端口排出并在燃料電池組中消耗的安全結(jié)構(gòu)。因此，可以防止位于一次側(cè)端口側(cè)的高壓氫氣泄漏至大氣中的情況。在上述發(fā)明中，優(yōu)選的是所述調(diào)壓閥具備連接所述二次側(cè)端口和所述壓力返回室的第二均壓通路；所述閥體具有以所述閥體向打開位置行進的打開位置方向作用著二次側(cè)端口的壓力的二次側(cè)受壓部、和以所述閥體向關(guān)閉位置行進的關(guān)閉位置方向作用著所述壓力返回室的壓力的壓力返回室側(cè)受壓部。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，將二次側(cè)端口的壓力、即二次側(cè)壓通過第二均壓通路導(dǎo)入至壓力返回室，以此可以使從閥體的一端側(cè)起作用的二次側(cè)端口內(nèi)的壓力引起的力和從閥體的另一端側(cè)起作用的壓力返回室內(nèi)的壓力引起的力相對抗。在上述發(fā)明中，優(yōu)選的是所述調(diào)壓閥還具有:在所述閥體的外周，配置在比所述第二密封構(gòu)件更靠近所述閥體的另一端側(cè)的位置上的第三密封構(gòu)件；形成在所述第三密封構(gòu)件和所述第二密封構(gòu)件之間的第二空間；容納于所述第二空間內(nèi)的軸承構(gòu)件；以及連接所述第二空間和大氣的大氣連通路。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，可以從大氣連通路向軸承構(gòu)件容易地供給潤滑劑。又，潤滑劑不混入至流入二次側(cè)端口的氫氣內(nèi)，因此不會對下游側(cè)的器械帶來影響。在上述發(fā)明中，優(yōu)選的是所述壓力返回室側(cè)受壓部的受壓面積大于所述二次側(cè)受壓部的受壓面積。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，通過使力作用為能夠向關(guān)閉方向按壓閥體，以此構(gòu)成常閉型閥。在上述發(fā)明中，優(yōu)選的是所述第三密封構(gòu)件是隔膜密封件；所述隔膜密封件設(shè)置在所述閥體的另一端側(cè)，并且與該另一端部一起構(gòu)成所述壓力返回室側(cè)受壓部。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，通過在第三密封構(gòu)件上采用隔膜密封件，以此可以消除因第三密封構(gòu)件而引起的滑動摩擦，并且可以將作用于隔膜密封件的力傳遞至閥體。在上述發(fā)明中，優(yōu)選的是所述閥體具有向所述打開位置方向受到導(dǎo)入至所述一次側(cè)端口的一次側(cè)壓的第一受壓面、和向關(guān)閉位置方向受到所述一次側(cè)壓的第二受壓面；所述第一受壓面的受壓面積與所述第二受壓面的受壓面積相同。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，可以通過在第二受壓面上受到的壓力抵消閥體在第一受壓面上受到的一次側(cè)壓。借助于此，可以消除因一次側(cè)壓的變化而引起的二次側(cè)壓的變化，并且可以進一步改善二次側(cè)壓的壓力控制性。又，可以減小驅(qū)動閥體的力，可以使調(diào)壓閥實現(xiàn)小型化。在上述發(fā)明中，優(yōu)選的是所述閥體具有向所述打開位置方向受到導(dǎo)入至所述一次側(cè)端口的一次側(cè)壓的第一受壓面、和向關(guān)閉位置方向受到所述一次側(cè)壓的第二受壓面；所述第一受壓面的受壓面積小于所述第二受壓面的受壓面積。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，作用于第二受壓面的作用力大于作用于第一受壓面的作用力。因此，與一次側(cè)壓相對應(yīng)的力向關(guān)閉方向作用于閥體，即使一次側(cè)壓急劇變化而增高，閥體也向關(guān)閉位置的一側(cè)被按壓。因此，閥通路不會在不期望的情況下打開，可以確實地關(guān)閉閥通路以不使氫氣從一次側(cè)泄漏至二次側(cè)。在上述發(fā)明中，優(yōu)選的是所述調(diào)壓閥具有:對所述閥體向所述關(guān)閉位置方向施力的復(fù)位用彈簧；和對所述閥體施加與外加的外加電壓或外加電流相對應(yīng)的驅(qū)動力以對抗所述復(fù)位用彈簧的施力，從而使該閥體向所述打開位置方向移動的閥體驅(qū)動單元；所述調(diào)壓閥是停止向所述閥體驅(qū)動單元施加外加電壓或外加電流時，通過所述復(fù)位用彈簧使所述閥體向所述關(guān)閉位置方向移動的常閉型閥。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，通過停止向調(diào)壓閥施加外加電壓或外加電流，以此可以緊急阻斷閥通路。在上述發(fā)明中，優(yōu)選的是還具備:在所述氫氣通路中設(shè)置在所述調(diào)壓閥的下游側(cè)，并且檢測向所述燃料電池組供給的所述氫氣的壓力的壓力檢測單元；以及根據(jù)用所述壓力檢測單元檢測的壓力控制外加在所述閥體驅(qū)動單元的外加電壓或者外加電流以使二次側(cè)壓達到所述燃料電池組的目標壓力的控制單元。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，控制單元根據(jù)用壓力檢測單元檢測到的壓力控制外加在閥體驅(qū)動單元的外加電壓或外加電流，以將供給至燃料電池組的氫氣的壓力調(diào)節(jié)為目標壓力。借助于此，不管氫氣供給裝置內(nèi)的壓力損失，而能夠?qū)⒛繕藟毫Φ臍錃夤┙o至燃料電池組。在上述發(fā)明中，優(yōu)選的是所述控制單元在用所述壓力檢測單元檢測到的壓力達到預(yù)先設(shè)定的規(guī)定壓力以上時，控制外加在所述閥體驅(qū)動單元的外加電壓或者外加電流以使所述閥體向所述關(guān)閉位置移動。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，燃料電池組的氫氣的壓力急劇上升時，可以停止向燃料電池組的氫氣的供給。借助于此，可以防止燃料電池組中的氫氣的壓力上升為規(guī)定壓力(高于常用的壓力，且低于燃料電池組的耐壓的壓力)以上的異常壓力的情況。在上述發(fā)明中，優(yōu)選的是所述調(diào)壓閥是所述閥體驅(qū)動單元設(shè)置在所述高壓箱的供給口的置于箱內(nèi)型或者置于箱上型的容器閥。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，由于調(diào)壓閥配置在氫氣的供給口，因此來自于氫氣箱的輸出壓力水平達到低壓水平，以改善系統(tǒng)的安全性。在上述發(fā)明中，優(yōu)選的是還具備在所述氫氣通路中設(shè)置在所述調(diào)壓閥的上游側(cè)，能阻斷氫氣向所述調(diào)壓閥供給的電磁式截止閥。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在氫氣箱和燃料電池組之間設(shè)置有具有阻斷功能的調(diào)壓閥及電磁式截止閥的兩個閥，并且通過這些兩個閥可以在氫氣箱和燃料電池組之間進行阻斷。借助于此，改善系統(tǒng)的安全性。在上述發(fā)明中，優(yōu)選的是還具備在所述氫氣通路中設(shè)置在所述調(diào)壓閥的下游側(cè)，能阻斷向所述燃料電池組的氫氣的供給的電磁式截止閥。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在氫氣箱和燃料電池組之間設(shè)置有具有阻斷功能的調(diào)壓閥及電磁式截止閥的兩個閥，并且通過這兩個閥可以在氫氣箱和燃料電池組之間進行阻斷。借助于此，改善系統(tǒng)的安全性。又，通過將電磁式截止閥設(shè)置在調(diào)壓閥的下游側(cè)，以此電磁式截止閥可以是低壓用的電磁閥，并且與設(shè)置在上游側(cè)的情況相比可以使電磁式截止閥的制造成本低廉。又，理想的是該低壓用的電磁式截止閥例如為僅在燃料電池組的壓力在所述規(guī)定壓力以下時開閥的制造成本的低廉的直接驅(qū)動方式的閥(減小電磁螺線管的推力，以在燃料電池組的壓力超過所述規(guī)定壓力時閥體不打開的一段型的電磁閥)。因為，車輛(燃料電池系統(tǒng))在停止中，假設(shè)調(diào)壓閥中發(fā)生某些異常，調(diào)壓閥工作中因意想不到的外部因素而高壓氫氣泄漏至二次側(cè)端口側(cè)的情況下，電磁式截止閥的上游側(cè)壓力增高。而且，其上游側(cè)壓力超過燃料電池組的規(guī)定壓力時，下次車輛起動時電磁式截止閥不開閥。因此，采用直接驅(qū)動方式的電磁式截止閥時，可以防止超過規(guī)定壓力的高壓氫氣流入燃料電池組的情況。借助于此，可以保護燃料電池組。又，由于電磁式截止閥不開閥，因此即使不使用壓力傳感器也可以推斷檢測調(diào)壓閥的異常。發(fā)明效果:
根據(jù)本發(fā)明，可以提供具備即使上游側(cè)壓力為高壓狀態(tài)，也能夠以高精度控制向燃料電池組的氫氣的流量(或者壓力)，并且能夠防止氫氣泄漏至大氣中的調(diào)壓閥的燃料電池系統(tǒng)的氫氣供給裝置。


圖1是示出具備第一實施形態(tài)及第二實施形態(tài)的氫氣供給裝置的燃料電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的回路 圖2是示出第一實施形態(tài)的氫氣供給裝置所具備的電磁式調(diào)壓閥的結(jié)構(gòu)的剖視 圖3是示出第二實施形態(tài)的氫氣供給裝置所具備的電磁式調(diào)壓閥的結(jié)構(gòu)的剖視 圖4是示出具備第三實施形態(tài)的氫氣供給裝置的燃料電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的回路 圖5是示出具備第四實施形態(tài)的氫氣供給裝置的燃料電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的回路 圖6是示出具備第五實施形態(tài)的氫氣供給裝置的燃料電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的回路 圖7是示出具備第六實施形態(tài)的氫氣供給裝置的燃料電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的回路 圖8是將第七實施形態(tài)的氫氣供給裝置所具備的調(diào)壓閥的結(jié)構(gòu)的一部分放大示出的首丨J視圖;
圖9是將第八實施形態(tài)的氫氣供給裝置所具備的調(diào)壓閥的結(jié)構(gòu)的一部分放大示出的剖視圖。
具體實施例方式以下參照上述

根據(jù)本發(fā)明的第一實施形態(tài)至第八實施形態(tài)的氫氣供給裝置1、IA IG以及具備該氫氣供給裝置1、IA IG的燃料電池系統(tǒng)2、2B 2G。另外，以下說明的氫氣供給裝置1、1A IG及燃料電池系統(tǒng)2、2B 2G只是本發(fā)明的一個實施形態(tài)，本發(fā)明并不限于實施形態(tài)，而在不脫離發(fā)明的要旨的范圍內(nèi)可以進行增加、刪除、變更。[第一實施形態(tài)]
<燃料電池系統(tǒng)>
燃料電池系統(tǒng)2設(shè)置于燃料電池汽車等的車輛中，并且向驅(qū)動車輛的驅(qū)動輪的驅(qū)動源例如馬達供給電力。燃料電池系統(tǒng)2具備燃料電池組3、空氣供給裝置4和氫氣供給裝置
I。燃料電池組3具有陰極3a和陽極3b，并且通過向陰極3a及陽極3b供給空氣及氫氣以發(fā)電。又，燃料電池組3通過調(diào)節(jié)向陽極3b供給的氫氣的供給壓，以此可以調(diào)節(jié)其發(fā)電量。像這樣構(gòu)成燃料電池組3的陰極3a與空氣供給裝置4連接，陽極3b與氫氣供給裝置I連接。<空氣供給裝置>
空氣供給裝置4向陰極3a供給大氣中的空氣，并且具備壓縮器5、空氣供給通路6、空氣排出通路7和空氣調(diào)壓閥8。壓縮器5通過空氣供給通路6與陰極3a連接，并加壓大氣中的空氣并向陰極3a供給。又，陰極3a與空氣排出通路7連接，并且該空氣排出通路7通過空氣調(diào)壓閥8向大氣開放?？諝庹{(diào)壓閥8具有與空氣壓縮器5聯(lián)動地調(diào)節(jié)向陰極3a供給的空氣的供給壓的功能。又，在空氣供給通路6及空氣排出通路7中設(shè)置有加濕器9，加濕器9從在空氣排出通路7流動的空氣中吸濕，并通過該吸濕而得到的水分對空氣供給通路6中流動的空氣進行加濕?！礆錃夤┙o裝置〉
氫氣供給裝置I能夠向陽極3b供給氫氣，并且具備氫氣箱11、氫氣通路12、箱用壓力傳感器13、電磁式調(diào)壓閥14、電磁式截止閥15、安全泄壓閥16、通路用壓力傳感器17和控制器18。氫氣箱11是所謂的高壓箱，能夠貯藏例如35MPa或70MPa的高壓氫氣，并且與其內(nèi)壓相對應(yīng)的信號從箱用壓力傳感器13輸出。又，氫氣箱11通過氫氣通路12與陽極3b連接，在該氫氣通路12中設(shè)置有電磁式調(diào)壓閥14。電磁式調(diào)壓閥14的具體結(jié)構(gòu)將在下文說明，電磁式調(diào)壓閥14具有將從氫氣箱11中流出的高壓氫氣調(diào)節(jié)為低壓后向燃料電池組3供給的功能。又，在氫氣通路12中的電磁式調(diào)壓閥14的上游側(cè)設(shè)置有電磁式截止閥15。電磁式截止閥15具有開閉氫氣通路12的功能，并且用未圖示的操作單元操作時，開閉氫氣通路12。又，電磁式截止閥15在電磁式調(diào)壓閥14的下游側(cè)的壓力達到規(guī)定壓力(例如高于常用的壓力且低于燃料電池組3的耐壓的壓力)時，其上流入的電流被切斷而阻斷氫氣通路12。像這樣，通過在電磁式調(diào)壓閥14的上游側(cè)設(shè)置電磁式截止閥15，以此通過具有阻斷功能的兩個閥14、15可以在氫氣箱11和燃料電池組3之間進行阻斷。因此，氫氣通路12被阻斷，從而可以更加改善氫氣供給裝置I的安全性。又，氫氣通路12中電磁式調(diào)壓閥14的下游側(cè)與安全泄壓閥16連接。安全泄壓閥16是所謂的泄壓閥，在氫氣通路12中電磁式調(diào)壓閥14的下游側(cè)的壓力高于所述規(guī)定壓力時，安全泄壓閥16工作。此外，在氫氣通路12中，在安全泄壓閥16的下游側(cè)設(shè)置有通路用壓力傳感器17。優(yōu)選的是通路用壓力傳感器17形成為能夠檢測在氫氣通路12中流動的氫氣的壓力的結(jié)構(gòu)，并且在氫氣通路12中設(shè)置在燃料電池組3的附近。通路用壓力傳感器17與控制器18電氣連接，從而將檢測的壓力發(fā)送至控制器18。作為控制單元的控制器18與未圖示的EQJ (Electronic Control Unit;電子控制單元)連接，從該ECU接收根據(jù)車輛中具備的操作單元、例如加速器踏板的開度(踏下量)而決定的目標壓力?？刂破?8基于目標壓力和檢測到的壓力使電流流入下述的電磁式調(diào)壓閥14的電磁比例螺線管37中，并且反饋控制檢測到的壓力以使其達到目標壓力。因此，通過在燃料電池組3的附近設(shè)置通路用壓力傳感器17，以此即使在氫氣通路12中產(chǎn)生壓力損失，也可以將目標壓力的氫氣供給至燃料電池組中。又，控制器18在檢測到的壓力達到上述規(guī)定壓力時，使電磁式調(diào)壓閥14工作以阻斷氫氣通路12。另外，本實施形態(tài)中，如下文所述電磁式調(diào)壓閥14為常閉型的閥，因此通過切斷從控制器18到電磁式調(diào)壓閥14的電流以阻斷氫氣通路12。借助于此，可以防止向燃料電池組3中流入超過耐壓壓力的高壓的氫氣的情況。以下詳細說明像這樣控制的電磁式調(diào)壓閥14的結(jié)構(gòu)。另外，以下說明中上下、左右及前后等的方向的概念是便于說明而使用的，關(guān)于電磁式調(diào)壓閥14并不是用于啟示將其結(jié)構(gòu)的配置及朝向等限定在其方向上。又，以下說明的電磁式調(diào)壓閥14只是電磁式調(diào)壓閥的一個實施形態(tài)，并不限于下述形態(tài)，在不脫離發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)可以增加、刪除、變更。<電磁式調(diào)壓閥>
電磁式調(diào)壓閥14如圖2所示具備外殼21。在外殼21上形成有一次側(cè)端口 21a、閥體孔21b及二次側(cè)端口 21c。一次側(cè)端口 21a與電磁式截止閥15 (參照圖1)連接，并且通過形成在外殼21中的一次側(cè)通路21d與閥體孔21b連接。閥體孔21b沿著上下延伸的軸線LI延伸。閥體孔21b的斷面形成為圓形，在其中間部分具有比剩余部直徑大的閥空間21e。一次側(cè)通路21d與該閥空間21e連接。又，閥體孔21b通過形成在外殼21上的二次側(cè)通路21f與二次側(cè)端口 21c連接。二次側(cè)通路21f通過所述閥空間21e的上側(cè)的二次側(cè)區(qū)域21g與所述閥體孔21b連接。而且，二次側(cè)端口21c通過氫氣通路12 (參照圖1)與燃料電池組3連接。像這樣一次側(cè)端口 21a和二次側(cè)端口 21c通過一次側(cè)通路21d、閥空間21e、二次側(cè)區(qū)域21g及二次側(cè)通路21f相連接。由這些一次側(cè)通路21d、閥空間21e、二次側(cè)區(qū)域21g及二次側(cè)通路21f構(gòu)成連接一次側(cè)端口21a和二次側(cè)端口 21c的閥通路22。又，外殼21具有座部23。座部23位于連接二次側(cè)區(qū)域21g和閥空間21e的開口附近，并且包圍該開口地形成。又，在外殼21中沿著閥體孔21b的軸線LI插入有閥體24，閥體24以將作為其一端部的上端部24a插入至二次側(cè)區(qū)域21g中的狀態(tài)就坐在座部23上。閥體24大致形成為圓柱狀，并且上端部24a位于在閥通路22中、即閥通路22的二次側(cè)端口 21a側(cè)的二次側(cè)通路21f中。又，閥體24在其上端部24a側(cè)具有錐體部24b。錐體部24b形成為隨著向上側(cè)行進而梢端變細的錐體形狀，閥體24如圖2所示位于關(guān)閉位置時就坐于座部23上，并堵塞閥通路22。又，外殼21在閥空間21e的下側(cè)具有密封件安裝部25。密封件安裝部25在外殼21的內(nèi)表面在周方向全周上形成。密封件安裝部25的內(nèi)徑與二次側(cè)區(qū)域21g的孔徑及閥體24的外徑大致一致。又,夕卜殼21中密封件安裝部25的下側(cè)的內(nèi)徑大于密封件安裝部25的內(nèi)徑。借助于此，在外殼21和閥體24之間形成有大致圓環(huán)狀的軸承構(gòu)件容納空間26，在軸承構(gòu)件容納空間26中容納軸承構(gòu)件27。軸承構(gòu)件27大致形成為圓筒狀，例如由滾珠導(dǎo)軌(ball guide)、滾珠軸承或者滑動軸承構(gòu)成。軸承構(gòu)件27外設(shè)在閥體24上并介于閥體24和外殼21之間，并且支持閥體24。通過該軸承構(gòu)件27，閥體24可以沿著軸線LI以上下方向在外殼21內(nèi)順滑地移動。另夕卜，軸承構(gòu)件27為了進一步使閥體24的運動變得順滑，且改善耐用性而用潤滑油潤滑。在像這樣配置有軸承構(gòu)件27的軸承構(gòu)件容納空間26的上側(cè)，為了堵塞該處而設(shè)置有高壓密封構(gòu)件28。作為第一密封構(gòu)件的高壓密封構(gòu)件28是摩擦阻力小且始動阻力和滑動阻力之差小的高壓密封件，例如是通過氟樹脂等表面處理的O形環(huán)。高壓密封構(gòu)件28安裝為嵌入至密封件安裝部25的內(nèi)周部，并且配置在閥體24的外周。像這樣配置的高壓密封構(gòu)件28密封閥體24和密封件安裝部25之間的間隙。又，在密封件安裝部25上設(shè)置有低壓密封構(gòu)件29。 作為第二密封構(gòu)件的低壓密封構(gòu)件29是大致圓環(huán)狀的O形環(huán)，并且為了減小摩擦阻力而通過樹脂等進行表面處理。低壓密封構(gòu)件29位于比高壓密封構(gòu)件28更靠近軸承構(gòu)件27側(cè)的位置上，并且安裝為嵌入至密封件安裝部25的內(nèi)周部中。借助于此，高壓密封構(gòu)件28及低壓密封構(gòu)件29從閥體24的上端側(cè)向下端側(cè)(即，從一端側(cè)向另一端側(cè))以該順序配置在閥體24的外周。低壓密封構(gòu)件29密封密封件安裝部25和閥體24之間的間隙，并且在高壓密封構(gòu)件28和低壓密封構(gòu)件29之間形成有緩沖室30。在作為第一空間的緩沖室
30中導(dǎo)入從高壓密封構(gòu)件28處泄露的氫氣。另外，高壓密封構(gòu)件28及低壓密封構(gòu)件29也可以安裝為嵌入至閥體24的外周部。又，在軸承構(gòu)件容納空間26的下側(cè)，為了堵塞此處而設(shè)置有隔膜密封件31。作為第三密封構(gòu)件的隔膜密封件31是大致形成為圓環(huán)狀的隔膜，配置在閥體24的外周。隔膜密封件31的內(nèi)邊緣部安裝在閥體24上，外邊緣部安裝在外殼21上。具體地說，隔膜密封件31的內(nèi)邊緣部由閥體24的下端部和安裝在其上的安裝構(gòu)件24c夾持，以此安裝于閥體24上。又，外殼21上下可分割成兩個地構(gòu)成，并且隔膜密封件31的外邊緣部夾在這些兩個部分之間，以此安裝在外殼21。像這樣上下兩側(cè)被堵塞的軸承構(gòu)件容納空間26通過兩個密封構(gòu)件31、29從形成于外殼21內(nèi)的其他空間(例如閥空間21e和二次側(cè)區(qū)域21g等)阻斷而被隔開。作為第二空間的軸承構(gòu)件容納空間26通過形成于外殼21內(nèi)的大氣連通路32向大氣開放。因此，潤滑軸承構(gòu)件27的潤滑油不暴露于氫氣中，或者不泄漏至外殼21內(nèi)的其他空間、例如閥空間21e和二次側(cè)端口 21c等。因此，可以防止?jié)櫥突烊胫翚錃鈨?nèi)以防止波及到下游側(cè)器械的影響，并且可以抑制潤滑油的耗盡，維持軸承構(gòu)件27的潤滑狀態(tài)。借助于此，能夠改善軸承構(gòu)件27的耐用性，并且可以使閥體24順滑地移動。又，在閥體孔21b的隔膜密封件31的下側(cè)形成有壓力返回室33。壓力返回室33是由外殼21的底部、及隔膜密封件31包圍的大致圓盤狀的空間。作為閥體24的另一端部的下端部位于像這樣形成于外殼21內(nèi)的壓力返回室33內(nèi)。該壓力返回室33和軸承構(gòu)件容納空間26之間的間隙由隔膜密封件31堵塞，壓力返回室33通過形成于外殼21內(nèi)的外殼側(cè)均壓通路34 (第二均壓通路)與二次側(cè)通路21f連接。又，在閥體24內(nèi)形成有閥側(cè)均壓通路35。作為第一均壓通路的閥側(cè)均壓通路35具有二次側(cè)連通部35a、返回部35b和連通部35c。二次側(cè)連通部35a在閥體24的上端部24a中向其半徑方向貫通地延伸，其兩端向二次側(cè)區(qū)域21g開口。又，返回部35b向半徑方向貫通閥體24地延伸，并且其兩端向緩沖室30開口。這些二次側(cè)連通部35a及返回部35b通過沿著閥體24的軸線(本實施形態(tài)中，大致與軸線LI 一致)而形成的連通部35c相連接。借助于此，緩沖室30通過閥側(cè)均壓通路35與二次側(cè)區(qū)域21g連接。像這樣，外殼側(cè)均壓通路34連接二次側(cè)端口 21c和壓力返回室33，并且將導(dǎo)入至二次側(cè)端口 21c的二次側(cè)壓P2導(dǎo)入至壓力返回室33。又，閥側(cè)均壓通路35連接二次側(cè)端口 21c和緩沖室30，并且將泄漏至緩沖室30的氫氣導(dǎo)入至二次側(cè)端口 21c。借助于此，電磁式調(diào)壓閥14成為不使從一次側(cè)泄漏的氫氣向外側(cè)泄漏而返回至二次側(cè)的安全結(jié)構(gòu)的調(diào)壓閥。
又，閥體24具有法蘭24e。法蘭24e在錐形部24b的下側(cè)，周方向全周上形成，并且從錐形部24b進一步向半徑方向外側(cè)突出。法蘭24e在密封件安裝部25的上端相對地配置。在法蘭24e和密封件安裝部25的上端之間配置有復(fù)位用彈簧36。復(fù)位用彈簧36是所謂的壓縮螺旋彈簧，并且以壓縮的狀態(tài)外設(shè)在閥體24上，對閥體24向關(guān)閉位置方向(閥體24向關(guān)閉位置行進的方向)施力。受力的閥體24就坐于座部23上，并堵塞閥通路22。在外殼21的開口端部(即，上端部)上，為了向閥體24施加與復(fù)位用彈簧36的施力相對抗的力，而設(shè)置有電磁比例螺線管37。作為閥體驅(qū)動單元的電磁比例螺線管37與外殼21的開口端部的外周螺紋結(jié)合并固定。電磁比例螺線管37具有螺線管線圈38。螺線管線圈38大致形成為圓筒狀，其下端側(cè)與外殼21螺紋結(jié)合。螺線管線圈38具有大致圓筒狀的殼體38a，其中設(shè)置有線軸38b和線圈線38c。線軸38b也形成為大致圓筒狀，在該線軸38b上卷繞有線圈線38c以此構(gòu)成螺線管線圈38。線圈線38c與控制器18電氣連接。又，在螺線管線圈38內(nèi)，在下端部設(shè)置有磁軛39，上端部由蓋40堵塞。而且，在磁軛39和蓋40之間設(shè)置有可動構(gòu)件41?？蓜訕?gòu)件41由磁性材料構(gòu)成，大致形成為圓柱狀,并且沿著軸線LI配置。可動構(gòu)件41的外徑小于螺線管線圈38的內(nèi)徑。圓環(huán)狀的引導(dǎo)構(gòu)件42介于可動構(gòu)件41和螺線管線圈38之間。引導(dǎo)構(gòu)件42由非磁性體形成，并且將可動構(gòu)件41沿著軸線LI上下方向上可滑動地支持。磁軛39在可動構(gòu)件41的下端部以上下方向相對且相互隔著間隔的狀態(tài)配置。磁軛39由磁性材料、例如電磁不銹鋼材料形成，并形成為大致圓環(huán)狀。磁軛39和可動構(gòu)件41設(shè)置為通過使電流流過螺線管線圈38以進行磁化，并且磁軛39吸引可動構(gòu)件41。又，在可動構(gòu)件41的上端部和蓋40之間設(shè)置有壓縮螺旋彈簧43，通過壓縮螺旋彈簧43對可動構(gòu)件41向閥體24側(cè)施力。在可動構(gòu)件41的下端部設(shè)置有按壓構(gòu)件44。按壓構(gòu)件44沿著軸線LI延伸，并且插通在磁軛39內(nèi)。按壓構(gòu)件44的基端部固定于可動構(gòu)件41上。按壓構(gòu)件44的梢端形成為部分球面狀，并且通過可動構(gòu)件41受到壓縮螺旋彈簧43的施力而被按壓在閥體24的上端部24a上。像這樣配置的按壓構(gòu)件44設(shè)置為通過使電流流過螺線管線圈38以使可動構(gòu)件41吸引至磁軛39的一側(cè)，以此利用與電流相對應(yīng)的力向打開位置方向按壓閥體24以打開閥通路22。像這樣構(gòu)成的電磁式調(diào)壓閥14在閥體24的錐形部24b及法蘭24e的上表面(相當于第一受壓面的受壓面Pl)上，向打開位置方向受到從氫氣箱11導(dǎo)入至閥空間21e中的一次側(cè)Sp1，在法蘭24e的下表面(相當于第二受壓面的受壓面P2)上，向關(guān)閉位置方向受到所述一次側(cè)壓Pl。另外，受壓面Pl是錐形面的一部分的區(qū)域，在俯視下為比二次側(cè)區(qū)域21g更靠近半徑方向外側(cè)的區(qū)域。在各受壓面P1、P2上，一次側(cè)壓P1以相互對抗的方向作用著，并且相互抵消。由于閥體24中相對于法蘭24e的下端24d側(cè)和二次側(cè)區(qū)域21g的內(nèi)徑(即，座徑)具有大致相同的外徑，因此受壓面P1、P2的受壓面積大致相同。因此，在受壓面Pl上受到的一次側(cè)壓P1引起的作用力、和在受壓面P2上受到的一次側(cè)壓P1引起的作用力相互抵消，從而可以防止在閥體24中因一次側(cè)壓P1的變化而引起的影響。又，電磁式調(diào)壓閥14在閥體24的上端及錐形部24b的錐形面(受壓面P3)上，向打開位置方向受到在二次側(cè)區(qū)域21g中流動的二次側(cè)壓p2，并且在隔膜密封件31及閥體24的下端24d (受壓面P4)上，向關(guān)閉位置方向受到導(dǎo)入至壓力返回室33中的二次側(cè)壓p2。另外，受壓面P4是在俯視下與二次側(cè)區(qū)域21g重疊的區(qū)域。在受壓面P3、P4上受到的二次側(cè)壓P2向相互對抗的方向作用著。但是，閥體24具有與座徑Γι大致相同的外徑r2，相對于此，隔膜密封件31的有效徑r3大于所述座徑η及閥體24的外徑r2。因此，與受壓面P3相比，受壓面P4的受壓面積增大隔膜密封件31的有效面積的量。借助于此，在閥體24上，在各受壓面P3、P4上受到的二次側(cè)壓P2引起的作用力不完全抵消，而向關(guān)閉位置方向作用著與各受壓面P3、P4的受壓面積之差相對應(yīng)的作用力。又，閥體24通過復(fù)位用彈簧36向關(guān)閉位置方向受力并就坐于座部23上。像這樣，閥體24通過由二次側(cè)壓P2引起的作用力及復(fù)位用彈簧36向關(guān)閉位置方向受力，并且電磁式調(diào)壓閥14形成為常閉型閥的結(jié)構(gòu)。借助于此，通過切斷流入螺線管線圈38的電流以此可以緊急阻斷閥通路22。<電磁式調(diào)壓閥的動作>
以下參照圖2說明電磁式調(diào)壓閥14的動作。操作車輛的加速器踏板時，與其操作量相對應(yīng)的電流(即，與目標壓力相對應(yīng)的電流)從控制器18流入螺線管線圈38。此時，勵磁力作用于可動構(gòu)件41，并且可動構(gòu)件41向磁軛39的一側(cè)吸引。借助于此，通過按壓構(gòu)件44向打開位置方向按壓閥體24以使閥體24從座部23分離。此時，閥通路22被打開，閥空間21e的氫氣向二次側(cè)區(qū)域21g流入。此時，通過形成于閥體24和座部23之間的孔(未圖示)從閥空間21e流入至二次側(cè)區(qū)域21g的氫氣減壓為二次側(cè)壓p2。像這樣，電磁式調(diào)壓閥14形成為在電流流過螺線管線圈38時，閥體24被按壓構(gòu)件44按壓而打開閥通路的結(jié)構(gòu)(即，為推桿型的電磁式調(diào)壓閥)。二次側(cè)區(qū)域21g的氫氣通過二次側(cè)通路21f從二次側(cè)端口 21c排出，并且通過外殼側(cè)均壓通路34導(dǎo)入至壓力返回室33內(nèi)。隔膜密封件31受到導(dǎo)入至壓力返回室33內(nèi)的氫氣的二次側(cè)壓P2。閥體24移動至可動構(gòu)件41受到的勵磁力、在受壓面P3、P4上分別受到的二次側(cè)壓P2引起的作用力、壓縮螺旋彈簧43的彈簧力、以及復(fù)位用彈簧36的彈簧力相平衡的位置。即，調(diào)節(jié)閥通路22的開度(即，孔(orifice)的開度)以使上述力相平衡，從而調(diào)節(jié)流入二次側(cè)區(qū)域21g的氫氣的二次側(cè)壓p2。借助于此，二次側(cè)壓P2控制為與加速器踏板的操作量相對應(yīng)的壓力、即目標壓力。`關(guān)于調(diào)節(jié)二次側(cè)壓P2的情況，具體地說，例如二次側(cè)壓P2低于目標壓力的情況下，勵磁力大于由二次側(cè)壓P2引起的作用力，閥體24從座部23分離地向打開位置方向移動。閥體24移動至二次側(cè)壓p2引起的作用力、勵磁力、壓縮螺旋彈簧43的彈簧力以及復(fù)位用彈簧36的彈簧力相平衡的位置，伴隨著閥通路22的開度擴大二次側(cè)壓P2上升。借助于此，二次側(cè)壓P2調(diào)節(jié)至目標壓力。因此，電磁式調(diào)壓閥14即使一次側(cè)壓P1發(fā)生變化也可以與此相對應(yīng)地控制閥通路22的開度，可以將二次側(cè)壓P2調(diào)節(jié)為目標壓力。因此，用單個電磁式調(diào)壓閥14可以將高壓的氫氣以高精度調(diào)節(jié)至低壓的目標壓力。又，在加速器踏板被操作而其操作量發(fā)生變化，并且控制器18所接收的目標壓力發(fā)生變化的情況下也是同樣的。即，因目標壓力發(fā)生變化而通過控制器18流入至螺線管線圈38的電流發(fā)生增減變化以使勵磁力發(fā)生增減變化，閥體24移動至二次側(cè)壓P2引起的作用力、壓縮螺旋彈簧43的彈簧力、及復(fù)位用彈簧36的彈簧力與其勵磁力相平衡的位置以調(diào)節(jié)閥通路22的開度。借助于此，將二次側(cè)壓P2能夠適合變化的目標壓力地進行調(diào)節(jié)。像這樣，電磁式調(diào)壓閥14根據(jù)變化的目標壓力而調(diào)節(jié)二次側(cè)壓p2，并且進一步可以保持在目標壓力。
在像這樣構(gòu)成的電磁式調(diào)壓閥14中，使受壓面Pl及受壓面P2的受壓面積大致相同，因此可以抵消閥體24從一次側(cè)壓P1受到的作用力。借助于此，可以抑制因一次側(cè)壓P1的變化而引起的二次側(cè)壓P2的變化。因此，可以改善針對高壓氫氣的壓力控制性，并且與現(xiàn)有的電磁式調(diào)壓閥相同地可以以高精度控制二次側(cè)壓P2。又，通過抵消從一次側(cè)壓P1受到的作用力，以此可以減小電磁比例螺線管37的勵磁力，可以使電磁式調(diào)壓閥14實現(xiàn)小型化。又，在電磁式調(diào)壓閥14中，由于一次側(cè)壓P1和二次側(cè)壓P2的壓差較大，因此電磁式調(diào)壓閥14工作中，因意想不到的外部因素而在高壓密封構(gòu)件28上存在少量氫氣從閥空間21e泄漏至緩沖室30的情況。但是，緩沖室30通過閥側(cè)均壓通路35與二次側(cè)區(qū)域21g連接，并且電磁式調(diào)壓閥14設(shè)置為在高壓密封構(gòu)件28中泄漏的氫氣從二次側(cè)端口排出而導(dǎo)入至燃料電池組的安全結(jié)構(gòu)。又，電磁式調(diào)壓閥14設(shè)置為緩沖室30與二次側(cè)區(qū)域21g連接，因此緩沖室30的內(nèi)壓降低。因此，即使氫氣從高壓密封構(gòu)件28泄漏至緩沖室30，緩沖室30的內(nèi)壓也不容易上升。因此，即使氫氣從一次側(cè)泄漏至緩沖室30，也可以利用低壓密封構(gòu)件29充分防止該氫氣泄漏至軸承構(gòu)件容納空間26的情況。即，可以通過軸承構(gòu)件容納空間26防止氫氣泄漏至大氣中的情況。又，通過采用隔膜密封件31，以此可以消除閥體24移動時的滑動摩擦。又，通過采用摩擦阻力小的低壓密封構(gòu)件29，以此可以盡量抑制滑動摩擦。像這樣，通過抑制作用于閥體24的滑動摩擦，以此可以使閥體24順滑地移動。借助于此，可以將二次側(cè)壓迅速地調(diào)節(jié)為目標壓力，以改善二次側(cè)壓的響應(yīng)性。此外，通過采用高壓密封構(gòu)件28，以此改善電磁式調(diào)壓閥14針對一次側(cè)壓P1的耐壓性能。[第二實施形態(tài)]
根據(jù)第二實施形態(tài)的氫氣供給裝置IA的結(jié)構(gòu)與根據(jù)第一實施形態(tài)的氫氣供給裝置I的結(jié)構(gòu)相類似，但是氫氣供給裝置IA在其中所具備的電磁式調(diào)壓閥14的受壓面積Al及受壓面積A2如圖3所示不同的這一點上，與根據(jù)第一實施形態(tài)的氫氣供給裝置I不同。以下具體說明這一點。在根據(jù)第二實施形態(tài)的氫氣供給裝置IA的電磁式調(diào)壓閥14A中，閥體14A的外徑r2小于座徑因此,受壓面Pl的受壓面積小于受壓面P2的受壓面積。因此,在閥體24上，向關(guān)閉位置方向作用著與受壓面Pl的受壓面積和受壓面P2的受壓面積之差相對應(yīng)的一次側(cè)Sp1引起的作用力。因此切斷流入螺線管線圈38的電流時閥體24A向關(guān)閉位置行進的速度變快，以改善阻斷性能。又，由于向關(guān)閉位置方向作用著由一次側(cè)壓P1引起的作用力，因此閥體24A和座部23的就坐部分的密封面壓力增高。因此，電磁式調(diào)壓閥14A可以確實地關(guān)閉閥通路22不使燃料氣體從一次側(cè)泄漏至二次側(cè)。除此之外，根據(jù)第二實施形態(tài)的氫氣供給裝置IA發(fā)揮與根據(jù)第一實施形態(tài)的氫氣供給裝置I相同的作用效果。[第三實施形態(tài)]
根據(jù)第三實施形態(tài)的氫氣供給裝置IB的結(jié)構(gòu)與根據(jù)第一實施形態(tài)的氫氣供給裝置I的結(jié)構(gòu)相類似。因此關(guān)于根據(jù)第三實施形態(tài)的氫氣供給裝置IB的結(jié)構(gòu)僅說明與根據(jù)第一實施形態(tài)的氫氣供給裝置I不同之處。
燃料電池系統(tǒng)2B中所具備的氫氣供給裝置IB具備電磁式調(diào)壓閥14B。電磁式調(diào)壓閥14B是置于箱上型的調(diào)壓閥，并且配置在氫氣箱11的開口部上。電磁式調(diào)壓閥14B具有與第一實施形態(tài)的電磁式調(diào)壓閥14相同的結(jié)構(gòu),并且具備與閥組(valve block)50—體地成型的外殼21 (參照圖2)。閥組50以實現(xiàn)密封的狀態(tài)安裝于氫氣箱11 (參照圖4)的開口部內(nèi)。電磁式調(diào)壓閥14B與第一實施形態(tài)的電磁式調(diào)壓閥14相同地具有將從氫氣箱11流出的高壓的氫氣調(diào)節(jié)為低壓并向燃料電池組3供給的功能。因此，通過設(shè)置在氫氣箱11的開口部，以此來自于氫氣箱11的輸出壓力水平達到低壓水平，大幅度改善氫氣供給裝置IB的安全性。在電磁式調(diào)壓閥14B的上游側(cè)設(shè)置有電磁式截止閥15。電磁式截止閥15與電磁式調(diào)壓閥14B —起一體地設(shè)置于閥組50上，并且由電磁式截止閥15和電磁式調(diào)壓閥14B構(gòu)成電磁式容器閥51。又，在電磁式調(diào)壓閥14B的下游側(cè)設(shè)置有電磁式截止閥15B。電磁式截止閥15B是與電磁式截止閥15相同地具有開閉氫氣通路12的功能的低壓用的電磁閥。在電磁式截止閥15B上可以采用低壓用的電磁閥，因此可以使電磁式截止閥15B的制造成本與電磁式截止閥15相比較為低廉。此外，理想的是電磁式截止閥15B例如為僅在規(guī)定壓力以下的情況下開閥的制造成本低廉的直接驅(qū)動方式的電磁閥(減小電磁螺線管的推力，以達到超過規(guī)定壓力的壓力時不開閥的一段型的電磁閥)。因為，車輛(燃料電池系統(tǒng)2B)在停止中，如果電磁式調(diào)壓閥14B中發(fā)生某些異常(例如，工作中因意想不到的外部因素而高壓氫氣泄漏)，則電磁式截止閥15B的上游側(cè)的壓力增高，其上游側(cè)壓力超過上述規(guī)定壓力時，在下次的車輛起動時電磁式截止閥15B不開閥。因此，在電磁式截止閥15B上采用直接驅(qū)動方式的電磁閥時，可以防止超過規(guī)定壓力的氫氣流入燃料電池組3的情況。借助于此，可以保護燃料電池組3。又，由于電磁式截止閥15B不開閥，因此即使不使用壓力傳感器也可以推斷檢測電磁式調(diào)壓閥的異常。除此之外，根據(jù)第三實施形態(tài)的氫氣供給裝置IB發(fā)揮與根據(jù)第一實施形態(tài)的氫氣供給裝置I相同的作用效果。[第四實施形態(tài)]
根據(jù)第四實施形態(tài)的氫氣供給裝置IC的結(jié)構(gòu)與根據(jù)第三實施形態(tài)的氫氣供給裝置IB的結(jié)構(gòu)相類似。因此，關(guān)于根據(jù)第四實施形態(tài)的氫氣供給裝置IC的結(jié)構(gòu)，僅說明與第三實施形態(tài)的氫氣供給裝置IB不同之處。在燃料電池系統(tǒng)2C所具備的氫氣供給裝置IC中，如圖5所示電磁式截止閥15B被拆卸。電磁式調(diào)壓閥14B是常閉型的閥，其下游側(cè)的壓力達到規(guī)定壓力以上時，阻斷氫氣通路12。因此，即使是如氫氣供給裝置IC 一樣電磁式截止閥15B被拆卸的結(jié)構(gòu)，也可以防止超過規(guī)定壓力的氫氣流入燃料電池組3中的情況。除此之外，根據(jù)第四實施形態(tài)的氫氣供給裝置IC發(fā)揮與根據(jù)第三實施形態(tài)的氫氣供給裝置IB相同的作用效果。[第五實施形態(tài)]
根據(jù)第五實施形態(tài)的氫氣供給裝置ID的結(jié)構(gòu)與根據(jù)第一實施形態(tài)的氫氣供給裝置I的結(jié)構(gòu)相類似。因此，關(guān)于根據(jù)第五實施形態(tài)的氫氣供給裝置ID的結(jié)構(gòu)，僅說明與第一實施形態(tài)的氫氣供給裝置I不同之處。燃料電池系統(tǒng)2D所具備的氫氣供給裝置ID如圖6所示具備電磁式調(diào)壓閥14D。電磁式調(diào)壓閥14D是置于箱內(nèi)型的調(diào)壓閥，并且設(shè)置于氫氣箱11的開口部內(nèi)。電磁式調(diào)壓閥14D與第一實施形態(tài)的電磁式調(diào)壓閥14相同地具有將從氫氣箱11中流出的高壓氫氣調(diào)節(jié)為低壓并向燃料電池組3供給的功能。實現(xiàn)電磁式調(diào)壓閥14D在氫氣箱11中的箱內(nèi)化，并且來自于氫氣箱11的輸出壓力水平達到低壓水平，以大幅度改善氫氣供給裝置ID的安全性。又，在氫氣供給裝置ID中相對于電磁式調(diào)壓閥14D的下游側(cè)配置有電磁式截止閥15D。因此，電磁式截止閥15D可以使用低壓用的電磁式截止閥。因此，根據(jù)第五實施形態(tài)的氫氣供給裝置ID發(fā)揮與根據(jù)第一實施形態(tài)的氫氣供給裝置I相同的作用效果。[第六實施形態(tài)]
根據(jù)第六實施形態(tài)的氫氣供給裝置IE的結(jié)構(gòu)與根據(jù)第五實施形態(tài)的氫氣供給裝置ID的結(jié)構(gòu)相類似。因此，關(guān)于根據(jù)第六實施形態(tài)的氫氣供給裝置IE的結(jié)構(gòu)僅說明與第五實施形態(tài)的氫氣供給裝置ID不同之處。在燃料電池系統(tǒng)2E所具備的氫氣供給裝置IE中，如圖7所示電磁式截止閥15D被拆卸。電磁式調(diào)壓閥14D是常閉型的閥，并且其下游側(cè)的壓力達到規(guī)定壓力以上時阻斷氫氣通路12。因此，即使是如氫氣供給裝置IE —樣電磁式截止閥KD被拆卸的結(jié)構(gòu)，也可以防止超過規(guī)定壓力的氫氣流入燃料電池組3的情況。除此之外，根據(jù)第六實施形態(tài)的氫氣供給裝置IE發(fā)揮與根據(jù)第五實施形態(tài)的氫氣供給裝置ID相同的作用效果。[第七實施形態(tài)]
根據(jù)第七實施形態(tài)的氫氣供給裝置IF具有如圖8所示的調(diào)壓閥14F。調(diào)壓閥14F代替電磁比例螺線管37而具備壓電執(zhí)行器37F。壓電執(zhí)行器37F由壓電兀件(piezoelectricelement)(例如,壓電兀件(piezo element))構(gòu)成,并且設(shè)置為產(chǎn)生與外加的外加電壓相對應(yīng)的驅(qū)動力，以通過按壓構(gòu)件44使閥體24向打開位置方向移動而打開閥通路22。此時，閥通路22能夠以與產(chǎn)生的驅(qū)動力相對應(yīng)的開度打開，電磁式調(diào)壓閥14F也能夠?qū)⒍蝹?cè)壓p2調(diào)節(jié)為與外加在壓電執(zhí)行器37F的外加電壓相對應(yīng)的壓力。除此之外，根據(jù)第七實施形態(tài)的氫氣供給裝置IF具有與根據(jù)第一實施形態(tài)的氫氣供給裝置I相同的結(jié)構(gòu)，并且發(fā)揮相同的作用效果。[第八實施形態(tài)]
根據(jù)第八實施形態(tài)的氫氣供給裝置IG具有如圖9所示的調(diào)壓閥14G。調(diào)壓閥14G代替電磁比例螺線管37而具備力馬達(force motor)37G0力馬達37G設(shè)置為在圓筒狀的永久磁鐵61中插入有可動線圈62，電流流過可動線圈62時產(chǎn)生與電流相對應(yīng)的勵磁力，通過該勵磁力可動線圈62在磁軛63內(nèi)向下方移動。通過可動線圈62向下方移動，與可動線圈62一體地設(shè)置的按壓構(gòu)件44向打開位置方向按壓閥體24，從而打開閥通路22。此時，閥通路22能夠以與產(chǎn)生的勵磁力相對應(yīng)的開度打開，調(diào)壓閥14G也能夠?qū)⒍蝹?cè)壓p2調(diào)節(jié)為與流入力馬達37G的電流相對應(yīng)的壓力。除此之外，根據(jù)第八實施形態(tài)的氫氣供給裝置IG具有與根據(jù)第一實施形態(tài)的氫氣供給裝置I相同的結(jié)構(gòu)，并且發(fā)揮相同的作用效果。
[關(guān)于其他形態(tài)]
在本實施形態(tài)中，盡管用隔膜密封件31承受壓力返回室33的二次側(cè)壓p2，但是并不一定是隔膜密封件，也可以是O形環(huán)等的低壓密封構(gòu)件。此時，通過使閥體24的下端側(cè)的外徑大于座徑，以此可以實現(xiàn)與第一實施形態(tài)的電磁式調(diào)壓閥14相同的作用效果。又，本實施形態(tài)的電磁式調(diào)壓閥14是推動型的電磁式調(diào)壓閥，但是也可以是拉動型電磁式調(diào)壓閥。又，在本實施形態(tài)中，兩個均壓通路34、35分別形成在外殼21及閥體24上，但是兩個均壓通路34、35也可以一起形成在閥體24及外殼21中的任意一個上；
又，電磁式調(diào)壓閥14、14A、14B、14D通過調(diào)節(jié)流入作為閥體驅(qū)動單元的電磁比例螺線管37的電流，以此可以控制閥通路22的開度，但是也可以通過調(diào)節(jié)外加在電磁比例螺線管37上的電壓，以此控制閥通路22的開度。其他的閥體驅(qū)動單元的情況下也是同樣的。工業(yè)應(yīng)用性:
本發(fā)明可以適用于向燃料電池組供給氫氣的燃料電池系統(tǒng)的氫氣供給裝置中。符號說明:
1、1A IG氫氣供給裝置；
2、2B 2G燃料電池系統(tǒng)；
3燃料電池組；
11氫氣箱；
12氫氣通路；
14、14A、14B、14D電磁式調(diào)壓閥；
14FU4G 調(diào)壓閥；
15、15B、15D電磁式截止閥；
17通路用壓力傳感器；
18控制器；
21外殼；
21a一次側(cè)端口 ；
21c二次側(cè)端口 ；
22閥通路；
24、24A閥體；
24a上端部；
26軸承構(gòu)件容納空間；
28高壓密封構(gòu)件；
29低壓密封構(gòu)件；
30緩沖室；
31隔膜密封件；
32大氣連通路；
33壓力返回室；
34外殼側(cè)均壓通路；
35閥側(cè)均壓通路；
37電磁比例螺線管；37F 壓力執(zhí)行器37G 力馬達
權(quán)利要求
1.一種燃料電池系統(tǒng)的氫氣供給裝置，是向燃料電池組供給氫氣的燃料電池系統(tǒng)的氫氣供給裝置；具備: 連接貯藏高壓氫氣的氫氣箱和消耗低壓氫氣的燃料電池組的氫氣通路；以及設(shè)置于所述氫氣通路中，并且調(diào)節(jié)從所述氫氣箱流出的氫氣的壓力以向所述燃料電池組供給的調(diào)壓閥； 所述調(diào)壓閥具備: 具有將與所述氫氣箱連接的一次側(cè)端口及與所述燃料電池組連接的二次側(cè)端口相連接的閥通路的外殼； 設(shè)置于所述外殼內(nèi)，在關(guān)閉所述閥通路的關(guān)閉位置和打開所述閥通路的打開位置之間移動以控制所述閥通路的開度的閥體；和 配置在所述閥體的外周的第一密封構(gòu)件及第二密封構(gòu)件； 所述閥體的一端側(cè)位于所述閥通路側(cè)，所述閥體的另一端側(cè)位于形成于所述外殼內(nèi)的壓力返回室內(nèi)； 所述第一密封構(gòu)件及第二密封構(gòu)件從所述閥體的一端側(cè)向所述閥體的另一端側(cè)以所述第一密封構(gòu)件及第二密封構(gòu)件的順序配置； 所述調(diào)壓閥還具備連接形成在所述第一密封構(gòu)件和所述第二密封構(gòu)件之間的第一空間和二次側(cè)端口的第一均壓通路。
2.根據(jù)權(quán)利 要求1所述的燃料電池系統(tǒng)的氫氣供給裝置，其特征在于， 所述調(diào)壓閥具備連接所述二次側(cè)端口和所述壓力返回室的第二均壓通路； 所述閥體具有以所述閥體向打開位置行進的打開位置方向作用著所述二次側(cè)端口的壓力的二次側(cè)受壓部、和以所述閥體向關(guān)閉位置行進的關(guān)閉位置方向作用著所述壓力返回室的壓力的壓力返回室側(cè)受壓部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃料電池系統(tǒng)的氫氣供給裝置，其特征在于， 所述調(diào)壓閥還具有: 在所述閥體的外周，配置在比所述第二密封構(gòu)件更靠近所述閥體的另一端側(cè)的位置上的第三密封構(gòu)件； 形成在所述第三密封構(gòu)件和所述第二密封構(gòu)件之間的第二空間； 容納于所述第二空間內(nèi)的軸承構(gòu)件；和 連接所述第二空間和大氣的大氣連通路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃料電池系統(tǒng)的氫氣供給裝置，其特征在于，所述壓力返回室側(cè)受壓部的受壓面積大于所述二次側(cè)受壓部的受壓面積。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的燃料電池系統(tǒng)的氫氣供給裝置，其特征在于， 所述第三密封構(gòu)件是隔膜密封件； 所述隔膜密封件設(shè)置在所述閥體的另一端側(cè)，并且與該另一端部一起構(gòu)成所述壓力返回室側(cè)受壓部。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一項所述的燃料電池系統(tǒng)的氫氣供給裝置，其特征在于， 所述閥體具有向所述打開位置方向受到導(dǎo)入至所述一次側(cè)端口的一次側(cè)壓的第一受壓面、和向所述關(guān)閉位置方向受到所述一次側(cè)壓的第二受壓面； 所述第一受壓面的受壓面積與所述第二受壓面的受壓面積相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一項所述的燃料電池系統(tǒng)的氫氣供給裝置，其特征在于， 所述閥體具有向所述打開位置方向受到導(dǎo)入至所述一次側(cè)端口的一次側(cè)壓的第一受壓面、和向所述關(guān)閉位置方向受到所述一次側(cè)壓的第二受壓面； 所述第一受壓面的受壓面積小于所述第二受壓面的受壓面積。
8.根據(jù)權(quán)利要求3至7中任一項所述的燃料電池系統(tǒng)的氫氣供給裝置，其特征在于， 所述調(diào)壓閥具有: 對所述閥體向所述關(guān)閉 位置方向施力的復(fù)位用彈簧；和 對所述閥體施加與外加的外加電壓或外加電流相對應(yīng)的驅(qū)動力以對抗所述復(fù)位用彈簧的施力，從而使該閥體向所述打開位置方向移動的閥體驅(qū)動單元； 所述調(diào)壓閥是停止向所述閥體驅(qū)動單元施加外加電壓或外加電流時，通過所述復(fù)位用彈簧使所述閥體向所述關(guān)閉位置方向移動的常閉型閥。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的燃料電池系統(tǒng)的氫氣供給裝置，其特征在于， 還具備:在所述氫氣通路中設(shè)置在所述調(diào)壓閥的下游側(cè)，并且檢測向所述燃料電池組供給的所述氫氣的壓力的壓力檢測單元；和 根據(jù)用所述壓力檢測單元檢測的壓力控制外加在所述閥體驅(qū)動單元的外加電壓或者外加電流以使二次側(cè)壓達到所述燃料電池組的目標壓力的控制單元。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的燃料電池系統(tǒng)的氫氣供給裝置，其特征在于，所述控制單元在用所述壓力檢測單元檢測到的壓力達到預(yù)先設(shè)定的規(guī)定壓力以上時，控制外加在所述閥體驅(qū)動單元的外加電壓或者外加電流以使所述閥體向所述關(guān)閉位置移動。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至10中任一項所述的燃料電池系統(tǒng)的氫氣供給裝置，其特征在于，所述調(diào)壓閥是所述閥體驅(qū)動單元設(shè)置在所述高壓箱的供給口的置于箱內(nèi)型或者置于箱上型的容器閥。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項所述的燃料電池系統(tǒng)的氫氣供給裝置，其特征在于，還具備在所述氫氣通路中設(shè)置在所述調(diào)壓閥的上游側(cè)，能阻斷氫氣向所述調(diào)壓閥供給的電磁式截止閥。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項所述的燃料電池系統(tǒng)的氫氣供給裝置，其特征在于，還具備在所述氫氣通路中設(shè)置在所述調(diào)壓閥的下游側(cè)，能阻斷氫氣向所述燃料電池組供給的電磁式截止閥。
全文摘要
本發(fā)明目的是提供具有即使上游側(cè)壓力為高壓狀態(tài)，也能夠以高精度控制向燃料電池組的氫氣的流量(或者壓力)，并且能夠防止氫氣泄漏至大氣中的調(diào)壓閥的燃料電池系統(tǒng)的氫氣供給裝置。向燃料電池組(3)供給氫氣的氫氣供給裝置(1)具有將氫氣的壓力調(diào)節(jié)為低壓的電磁式調(diào)壓閥(14)。電磁式調(diào)壓閥(14)具備外殼(21)，在其中形成有連接一次側(cè)端口(21a)和二次側(cè)端口(21c)的閥通路(22)。又，在外殼(21)內(nèi)設(shè)置有控制所述閥通路的開度的閥體(24)，在該閥體(24)的外周配置有高壓密封構(gòu)件(28)和低壓密封構(gòu)件(29)。高壓密封構(gòu)件(28)及低壓密封構(gòu)件(29)從閥體(24)的一端側(cè)向另一端側(cè)以該順序配置，并且還具備連接在其之間形成的緩沖室(30)和二次側(cè)端口(21c)的外殼側(cè)均壓通路(34)。
文檔編號H01M8/04GK103180645SQ20118003724
公開日2013年6月26日 申請日期2011年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月6日
發(fā)明者野道薰, 鈴木豐, 二宮誠, 筱原干彌, 小田島真人 申請人:川崎重工業(yè)株式會社, 日產(chǎn)自動車株式會社