JP2012042001A - Forward check valve and fuel cell system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a forward check valve that can prevent the adhesion of a diaphragm and the bottom of a valve chamber even if the valve is low in height, and a fuel cell system having the forward check valve.SOLUTION: In a valve case 130, there are formed, around a flow-in hole 143 on the bottom 141 of the valve chamber 140, a semi-circular protrusion 144 to which the diaphragm 120 abuts on when a valve 150 is released, and a passage for making methanol pass from the inside of the protrusion 144 to the outside. Furthermore, the protrusion 144 is formed into a shape which satisfies a relationship of h>2γSb/Fs. By this arrangement, in the forward check valve 101 in this embodiment, the diaphragm 120 contacts with the protrusion 144 and does not contact with the bottom 141 of the valve chamber 140 at the release of the valve 150, and its lowering amount is regulated. Furthermore, when the diaphragm 120 contacts with the protrusion 144, the methanol passes to the outside of the protrusion 144 via a passage from the inside of the protrusion 144.

Description

本発明は、流体の順方向の流れを制御する順止バルブ、及びこの順止バルブを備える燃料電池システムに関するものである。   The present invention relates to a stop valve that controls the forward flow of a fluid, and a fuel cell system including the stop valve.

小型の燃料電池に用いられるパッシブ駆動の減圧弁が特許文献１に開示されている。この減圧弁は、流体の圧力が設定圧力になると、圧力差を利用してバルブが自動的に開閉するように構成されている。   Patent Document 1 discloses a passively driven pressure reducing valve used for a small fuel cell. The pressure reducing valve is configured to automatically open and close using the pressure difference when the fluid pressure reaches a set pressure.

図１（Ａ），図１（Ｂ）に、特許文献１に開示されている減圧弁の断面図を示す。この減圧弁は、可動部となるダイヤフラム１、伝達機構であるピストン２、バルブ筐体７、および、弁部を形成する弁座部３、弁体部４、および、支持部５からなる。弁体部４は支持部５によって周囲に支持されている。支持部５は、弾性を有する梁によって形成されている。また、バルブ筐体７は、ダイヤフラム１とともにバルブ室８を構成する。   1A and 1B are cross-sectional views of a pressure reducing valve disclosed in Patent Document 1. FIG. The pressure reducing valve includes a diaphragm 1 serving as a movable portion, a piston 2 serving as a transmission mechanism, a valve housing 7, a valve seat portion 3 that forms a valve portion, a valve body portion 4, and a support portion 5. The valve body portion 4 is supported around the support portion 5. The support part 5 is formed of an elastic beam. The valve housing 7 constitutes a valve chamber 8 together with the diaphragm 1.

ダイヤフラム（可動部）１上部の圧力をＰ０、バルブ上流の１次圧力をＰ１、バルブ下流の圧力をＰ２とし、弁体部４の面積をＳ１、ダイヤフラム（可動部）１の面積をＳ２とする。このとき、圧力の釣り合いから、図１（Ｂ）のようにバルブが開く条件は、（Ｐ１−Ｐ２）Ｓ１＜（Ｐ０−Ｐ２）Ｓ２となる。Ｐ２がこの条件の圧力より高いとバルブは閉じ、低いとバルブは開く。これによって、Ｐ２を一定に保つことができる。   The upper pressure of the diaphragm (movable part) 1 is P0, the primary pressure upstream of the valve is P1, the pressure downstream of the valve is P2, the area of the valve body part 4 is S1, and the area of the diaphragm (movable part) 1 is S2. . At this time, from the balance of pressure, the condition for opening the valve as shown in FIG. 1B is (P1-P2) S1 <(P0-P2) S2. If P2 is higher than the pressure in this condition, the valve is closed, and if P2 is lower, the valve is opened. Thereby, P2 can be kept constant.

特開２００８−５９０９３号公報JP 2008-59093 A

例えば、ダイレクトメタノール型燃料電池(DMFC)においては、燃料（メタノール）の輸送を行うポンプを備えている。一般に、弁方式のポンプには弁による逆止機能はあるが、順止機能（順方向の流れを止める機能）は無い。順止機能の無いポンプを用いると、上流側の圧力（順方向の圧力）が燃料に印加される場合に、ポンプの非作動時にも燃料が流れてしまう。   For example, a direct methanol fuel cell (DMFC) includes a pump for transporting fuel (methanol). In general, a valve-type pump has a check function by a valve, but does not have a stop function (a function to stop a forward flow). When a pump without a stop function is used, when upstream pressure (forward pressure) is applied to the fuel, the fuel flows even when the pump is not operating.

また、燃料電池システム内に組み込まれる燃料カートリッジが、外環境によっては高温になることがあり、高圧の流体が吐出されることがある。これにより、過剰な流体が燃料セルに供給されたり、場合によってはポンプを破壊してしまうおそれがある。そこで、高圧な流体が万が一加わった時に、順方向の流れを止めるバルブ（以下、順止バルブという）が求められている。   In addition, the fuel cartridge incorporated in the fuel cell system may become hot depending on the external environment, and high-pressure fluid may be discharged. As a result, excessive fluid may be supplied to the fuel cell or the pump may be destroyed in some cases. Therefore, there is a need for a valve that stops forward flow (hereinafter referred to as a stop valve) when a high-pressure fluid is added.

例えば、特許文献１の減圧弁を、順止バルブとして用いようとしたとしても機能し得ない。また、燃料電池システムとして低背化が求められているが、ダイヤフラム１と対向するバルブ室８の底面９とダイヤフラム１との距離を狭くし、特許文献１の減圧弁を低背化すると、ダイヤフラム１が、弁の開放時にバルブ室８の底面９に接触するおそれがある。そして、メタノールのような液体を流体として当該減圧弁に使用した場合、ダイヤフラム１とバルブ室８の底面９とが接触した時に、当該液体の表面張力によりダイヤフラム１とバルブ室８の底面９とが貼り付くおそれがある。そのため、特許文献１の減圧弁を低背化した構造では、ダイヤフラム１とバルブ室８の底面９との貼付によりダイヤフラム１が元の位置に戻らなくなってしまい、弁が閉じなくなってしまうことがある。   For example, even if it tries to use the pressure-reduction valve of patent document 1 as a stop valve, it cannot function. Further, the fuel cell system is required to have a low profile, but if the distance between the bottom surface 9 of the valve chamber 8 facing the diaphragm 1 and the diaphragm 1 is reduced and the pressure reducing valve of Patent Document 1 is reduced, the diaphragm is reduced. 1 may contact the bottom surface 9 of the valve chamber 8 when the valve is opened. When a liquid such as methanol is used as the fluid for the pressure reducing valve, when the diaphragm 1 and the bottom surface 9 of the valve chamber 8 come into contact with each other, the diaphragm 1 and the bottom surface 9 of the valve chamber 8 are brought into contact by the surface tension of the liquid. There is a risk of sticking. Therefore, in the structure in which the pressure reducing valve of Patent Document 1 has a low profile, the diaphragm 1 may not return to the original position due to the attachment of the diaphragm 1 and the bottom surface 9 of the valve chamber 8, and the valve may not close. .

従って、上記特許文献１の減圧弁を低背化した構造を備える従来の順止バルブでは、その順止バルブに流体として液体を使用する場合、流体制御の十分な信頼性が得られないという問題があった。   Therefore, in the conventional stop valve having a structure in which the pressure reducing valve of Patent Document 1 has a low profile, when a liquid is used as the fluid for the stop valve, sufficient reliability of fluid control cannot be obtained. was there.

そこで本発明は、低背な構造でも、ダイヤフラムとバルブ室の底面とが貼り付くのを防ぐことができる順止バルブ、及びこの順止バルブを備える燃料電池システムの提供を目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a stop valve capable of preventing the diaphragm and the bottom surface of the valve chamber from sticking even with a low-profile structure, and a fuel cell system including the stop valve.

本発明の順止バルブは、前記課題を解決するために以下の構成を備えている。   In order to solve the above-mentioned problems, the stop valve of the present invention has the following configuration.

（１）バルブ筐体と、
前記バルブ筐体とともにバルブ室を構成し、前記バルブ室内の液体の圧力によって変位するダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムの変位によって前記バルブ室への流体の流入を遮断又は開放させる弁部と、
前記バルブ筐体に接合され、前記ダイヤフラムに対向するキャップ部と、を備え
前記バルブ筐体には、前記バルブ室へ液体が流入する流入孔と、ポンプが接続されて前記ポンプによる液体の吸引圧力によって前記バルブ室から液体が流出する流出孔と、前記流入孔の周縁に位置する弁座と、が形成された、順止バルブであって、
前記弁部は、前記ダイヤフラムが下降して前記ダイヤフラムに押し下げられることによって前記弁座から離間し、前記バルブ室への液体の流入を開放させる弁体と、前記弁体が前記弁座に対して接近および離間する方向へ可動自在に前記弁体を支持し、前記弁体が前記弁座に接近する方向へ前記弁体を附勢する支持部と、を有し、
前記バルブ筐体または前記キャップ部には、前記ダイヤフラムの下降量を規制する規制部が形成された。 (1) a valve housing;
A valve chamber is configured together with the valve housing, and a diaphragm that is displaced by the pressure of the liquid in the valve chamber;
A valve portion for blocking or opening inflow of fluid into the valve chamber by displacement of the diaphragm;
A cap portion joined to the valve housing and facing the diaphragm; and an inlet hole through which liquid flows into the valve chamber and a pump connected to the valve housing, and a suction pressure of the liquid by the pump A stop valve in which an outflow hole through which liquid flows out of the valve chamber and a valve seat located at the periphery of the inflow hole are formed,
The valve portion is separated from the valve seat when the diaphragm is lowered and pushed down by the diaphragm, and the valve body opens the inflow of liquid into the valve chamber. A support portion that supports the valve body so as to be movable in a direction toward and away from the valve body, and biases the valve body in a direction in which the valve body approaches the valve seat;
The valve housing or the cap portion is formed with a restricting portion that restricts the amount of the diaphragm descending.

この構成では、ダイヤフラムの下降量が、弁開放時に規制部により規制される。そのため、この構成ではダイヤフラムの下降量を規制部によって調整することで、液体の表面張力によりダイヤフラムとバルブ室の底面とが貼り付くこと無く、ダイヤフラムが元の位置に戻り、弁が閉じる。
従って、この構成によれば、低背な構造でも、ダイヤフラムとバルブ室の底面とが貼りつくことを防ぐことができる。従って、流体制御の信頼性を向上できる。 In this configuration, the lowering amount of the diaphragm is regulated by the regulating unit when the valve is opened. For this reason, in this configuration, by adjusting the lowering amount of the diaphragm by the restricting portion, the diaphragm returns to the original position and the valve closes without the diaphragm and the bottom surface of the valve chamber sticking due to the surface tension of the liquid.
Therefore, according to this configuration, it is possible to prevent the diaphragm and the bottom surface of the valve chamber from sticking even with a low-profile structure. Therefore, the reliability of fluid control can be improved.

（２）前記規制部は、前記ダイヤフラムが前記規制部に規制されて下死点に位置する時の前記バルブ室の高さをｈとし、前記液体の表面張力係数をγとし、前記バルブ室の底面積をＳｂとし、前記支持部の附勢力をＦｓとしたとき、ｈ＞２γＳｂ／Ｆｓの関係を満たすよう形成されることが好ましい。 (2) The restricting portion is configured such that the height of the valve chamber when the diaphragm is restricted by the restricting portion and located at the bottom dead center is h, the surface tension coefficient of the liquid is γ, When the bottom area is Sb and the urging force of the support portion is Fs, it is preferable that it is formed so as to satisfy the relationship of h> 2γSb / Fs.

この構成では、弁部の支持部の附勢力が液体の表面張力による貼り付き力より強くなる。そのため、ダイヤフラムは液体の表面張力に打ち勝って元に戻り、弁部が閉じる。即ち、ダイヤフラムがバルブ室の底面に表面張力により貼り付くことがない。   In this configuration, the urging force of the support portion of the valve portion is stronger than the sticking force due to the surface tension of the liquid. Therefore, the diaphragm overcomes the surface tension of the liquid and returns to its original state, and the valve portion closes. That is, the diaphragm does not stick to the bottom surface of the valve chamber due to surface tension.

（３）前記規制部は、前記弁体が前記流入孔から前記バルブ室への液体の流入を開放させたときに、前記ダイヤフラムが当接する突出部と、当該液体を前記突出部の内側から外側へ通過させる流路と、からなり、前記ダイヤフラムと対向する前記バルブ室の底面上における前記流入孔の周囲に形成されることが好ましい。 (3) The restricting portion includes a projecting portion with which the diaphragm comes into contact when the valve body releases the inflow of the liquid from the inflow hole to the valve chamber, and the liquid is disposed outside the projecting portion from the inside to the outside. And is formed around the inflow hole on the bottom surface of the valve chamber facing the diaphragm.

この構成では、突出部によりダイヤフラムの下降量を規制する。詳述すると弁開放時、ダイヤフラムは、バルブ室の底面でなく突出部に接触する。さらに、ダイヤフラムが突出部に接触した時、流体は突出部の内側から流路を介して突出部の外側へ通過する。   In this configuration, the amount of lowering of the diaphragm is regulated by the protruding portion. More specifically, when the valve is opened, the diaphragm comes into contact with the protruding portion instead of the bottom surface of the valve chamber. Further, when the diaphragm comes into contact with the protruding portion, the fluid passes from the inside of the protruding portion to the outside of the protruding portion through the flow path.

（４）前記規制部は、前記ダイヤフラムに接合されて大気圧と前記バルブ室の内圧との差圧を受ける受圧板と、前記キャップ部に接合されて前記受圧板の周縁部が載置される載置部と、からなることが好ましい。 (4) The restricting portion is joined to the diaphragm and receives a pressure difference between the atmospheric pressure and the internal pressure of the valve chamber, and is joined to the cap portion and a peripheral portion of the pressure receiving plate is placed thereon. It is preferable to consist of a mounting part.

この構成では、受圧板と載置部とによりダイヤフラムの下降量を規制する。詳述すると弁開放時、ダイヤフラムはバルブ室の底面に接触せず、ダイヤフラムの下死点がバルブ室の底面の上方にくる。   In this configuration, the lowering amount of the diaphragm is regulated by the pressure receiving plate and the mounting portion. Specifically, when the valve is opened, the diaphragm does not contact the bottom surface of the valve chamber, and the bottom dead center of the diaphragm is located above the bottom surface of the valve chamber.

（５）前記液体はメタノールであることが好ましい。 (5) The liquid is preferably methanol.

また、本発明の燃料電池システムは、前記課題を解決するために以下の構成を備えている。   The fuel cell system of the present invention has the following configuration in order to solve the above problems.

（６）上記（１）〜（５）のいずれかに記載の順止バルブと、
前記順止バルブの前記流入孔に接続される燃料貯蔵部と、
前記順止バルブの前記流出孔に接続されるポンプと、を備える。 (6) The stop valve according to any one of (1) to (5) above,
A fuel reservoir connected to the inflow hole of the stop valve;
And a pump connected to the outflow hole of the stop valve.

この構成により、上記（１）〜（５）のうちいずれかに記載の順止バルブを用いることで、当該順止バルブを備える燃料電池システムにおいても同様の効果を奏する。   With this configuration, by using the stop valve according to any one of the above (1) to (5), the same effect can be obtained in a fuel cell system including the stop valve.

この発明によれば、低背な構造でも、ダイヤフラムとバルブ室の底面とが貼り付くのを防ぐことができる。従って、流体制御の信頼性を向上できる。   According to the present invention, it is possible to prevent the diaphragm and the bottom surface of the valve chamber from sticking even with a low-profile structure. Therefore, the reliability of fluid control can be improved.

特許文献１の順止バルブの構造を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the structure of the stop valve of patent document 1. FIG. 順止バルブの動作原理を説明する順止バルブの模式断面図である。It is a schematic cross section of a stop valve for explaining the operating principle of the stop valve. 本発明の第１の実施形態に係る順止バルブ１０１を備える燃料電池システムのシステム構成図である。1 is a system configuration diagram of a fuel cell system including a stop valve 101 according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施形態に係る順止バルブ１０１の構造を説明する分解斜視図である。It is a disassembled perspective view explaining the structure of the stop valve 101 which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図５（Ａ）は、図４の順止バルブ１０１に備えられるキャップ部１１０の上面図である。図５（Ｂ）は、図４の順止バルブ１０１に備えられるバルブ筐体１３０の下面図である。FIG. 5A is a top view of the cap part 110 provided in the stop valve 101 of FIG. FIG. 5B is a bottom view of the valve housing 130 provided in the stop valve 101 of FIG. 図５（Ａ）のＳ−Ｓ線における断面図である。It is sectional drawing in the SS line | wire of FIG. 5 (A). 本発明の第１の実施形態に係る順止バルブ１０１の弁開放時の模式断面図である。It is a schematic cross section at the time of valve opening of the stop valve 101 which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態に係る順止バルブ２０１に備えられるバルブ筐体２３０の斜視図である。It is a perspective view of the valve housing | casing 230 with which the stop valve 201 which concerns on the 2nd Embodiment of this invention is equipped. 本発明の第２の実施形態に係る順止バルブ２０１の弁開放時の模式断面図である。It is a schematic cross section at the time of valve opening of the stop valve 201 which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施形態に係る順止バルブ３０１の弁開放時の模式断面図である。It is a schematic cross section at the time of valve opening of the stop valve 301 which concerns on the 3rd Embodiment of this invention.

《順止バルブの動作原理》
まず、小型の燃料電池に用いられるパッシブ駆動の順止バルブの動作原理について説明する。
図２（Ａ）は、弁が閉じた状態における順止バルブ９０の模式断面図であり、図２（Ｂ）は、弁が開いた状態における順止バルブ９０の模式断面図である。順止バルブ９０は、可動部となるダイヤフラム２０、ダイヤフラム２０とともにバルブ室４０を構成するバルブ筐体３０、バルブ筐体３０に接合されたキャップ部１０、および、弁体部５１を有する弁部５０からなる。 《Operation principle of stop valve》
First, the operation principle of a passively driven stop valve used in a small fuel cell will be described.
2A is a schematic cross-sectional view of the stop valve 90 in a state where the valve is closed, and FIG. 2B is a schematic cross-sectional view of the stop valve 90 in a state where the valve is open. The stop valve 90 includes a diaphragm 20 serving as a movable portion, a valve housing 30 that forms a valve chamber 40 together with the diaphragm 20, a cap portion 10 joined to the valve housing 30, and a valve portion 50 having a valve body portion 51. Consists of.

バルブ筐体３０には、バルブ室４０へ流体が流入する流入孔４３と、ポンプが接続されてポンプによる流体の吸引圧力によってバルブ室４０から流体が流出する流出孔４９とが形成されている。   The valve housing 30 is formed with an inflow hole 43 through which the fluid flows into the valve chamber 40 and an outflow hole 49 through which the fluid flows out of the valve chamber 40 due to the suction pressure of the fluid by the pump.

ダイヤフラム２０は、伝達機構であるプッシャ２３を有し、バルブ室４０の流体の圧力によって変位する。ダイヤフラム２０が弁部５０に近づく方向へ変位した時、プッシャ２３が弁体部５１を押下する。   The diaphragm 20 has a pusher 23 as a transmission mechanism, and is displaced by the pressure of the fluid in the valve chamber 40. When the diaphragm 20 is displaced in a direction approaching the valve unit 50, the pusher 23 presses the valve body unit 51.

弁部５０は、弁体部５１の流入孔４３側にリング状の弁突起５５が形成されており、弁突起５５が流入孔４３の周縁に位置する弁座４８に当接するよう配置される。そして、弁体部５１は、ダイヤフラム２０の変位によって弁座４８に対して当接または離間し、流入孔４３からバルブ室４０への流体の流入を遮断または開放させる。   The valve part 50 has a ring-shaped valve protrusion 55 formed on the inflow hole 43 side of the valve body part 51, and the valve protrusion 55 is disposed so as to abut on a valve seat 48 positioned at the periphery of the inflow hole 43. The valve body 51 abuts or separates from the valve seat 48 due to the displacement of the diaphragm 20 to block or open the inflow of fluid from the inflow hole 43 to the valve chamber 40.

キャップ部１０には、外気と通じる孔部１５が上面に形成されている。この結果、ダイヤフラム２０の上部に大気圧が加わる。   The cap portion 10 is formed with a hole portion 15 communicating with outside air on the upper surface. As a result, atmospheric pressure is applied to the upper part of the diaphragm 20.

順止バルブ９０は、流体の圧力が設定圧力になると、圧力差を利用して弁部５０が自動的に開閉するように構成されている。詳述すると、ダイヤフラム２０上部の大気の圧力をＰ０、バルブ上流の１次圧力をＰ１、バルブ下流の圧力をＰ２とし、弁体部５１の面積（ここでは、弁体部５１にリング状の弁突起５５が形成されているため弁突起５５で囲まれた領域の径で決まる面積）をＳ１、ダイヤフラム２０の面積をＳ２、弁体部５１が上向きに付勢する力をＦｓとする。このとき、圧力の釣り合いから、図２（Ｂ）のように弁部５０が開く条件は、（Ｐ１−Ｐ２）Ｓ１＋Ｆｓ＜（Ｐ０−Ｐ２）Ｓ２となる。Ｐ２がこの条件の圧力より高いと弁部５０は閉じ、低いと弁部５０は開く。これによって、Ｐ２を一定に保つことができる。   The stop valve 90 is configured such that when the fluid pressure reaches a set pressure, the valve unit 50 automatically opens and closes using the pressure difference. More specifically, the pressure of the atmosphere above the diaphragm 20 is P0, the primary pressure upstream of the valve is P1, and the pressure downstream of the valve is P2, and the area of the valve body 51 (here, the valve body 51 includes a ring-shaped valve). S1 is the area determined by the diameter of the region surrounded by the valve protrusion 55 because the protrusion 55 is formed, S2 is the area of the diaphragm 20, and Fs is the force that the valve body 51 is biased upward. At this time, from the balance of pressure, the condition for opening the valve unit 50 as shown in FIG. 2B is (P1−P2) S1 + Fs <(P0−P2) S2. When P2 is higher than the pressure under this condition, the valve unit 50 is closed, and when P2 is low, the valve unit 50 is opened. Thereby, P2 can be kept constant.

《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態に係る順止バルブ１０１について説明する。
図３は、本発明の第１の実施形態に係る順止バルブ１０１を備える燃料電池システム１００のシステム構成図である。燃料電池システム１００は、燃料であるメタノールを貯蔵する燃料カートリッジ１０２と、順止バルブ１０１と、メタノールを輸送するポンプ１０３と、ポンプ１０３からメタノールの供給を受けて発電する発電セル１０４と、を備える。 << First Embodiment >>
Hereinafter, the stop valve 101 according to the first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 3 is a system configuration diagram of the fuel cell system 100 including the stop valve 101 according to the first embodiment of the present invention. The fuel cell system 100 includes a fuel cartridge 102 that stores methanol as a fuel, a stop valve 101, a pump 103 that transports methanol, and a power generation cell 104 that receives the supply of methanol from the pump 103 and generates power. .

ダイレクトメタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ）においては、燃料であるメタノールの輸送を行うポンプ１０３を備えている。一般に、弁方式のポンプ１０３には弁による逆止機能はあるが、順止機能は無い。順止機能の無いポンプ１０３を用いると、上流側の圧力（順方向の圧力）がメタノールに印加される場合に、ポンプ１０３の非作動時にもメタノールが流れてしまう。
そのため、ポンプ１０３と組み合わせて使用し、ポンプ圧力を利用して弁の開閉を行う順止バルブ１０１を設ける方が好ましい。 A direct methanol fuel cell (DMFC) includes a pump 103 that transports methanol as a fuel. In general, the valve-type pump 103 has a check function by a valve, but does not have a stop function. When the pump 103 without the stop function is used, when the upstream pressure (forward pressure) is applied to the methanol, the methanol flows even when the pump 103 is not operated.
Therefore, it is preferable to provide a stop valve 101 that is used in combination with the pump 103 and opens and closes the valve using the pump pressure.

順止バルブ１０１は、詳細を後述するが、ダイヤフラム１２０とともにバルブ室１４０を構成するバルブ筐体１３０を備える。バルブ筐体１３０には、燃料カートリッジ１０２が流入路１６３を介して接続される流入孔１４３と、ポンプ１０３が流出路１６５を介して接続される流出孔１４９とが形成されている。順止バルブ１０１は、流入路１６３と流出路１６５とが形成されたポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂製のシステム筐体１６０に、流漏れを防ぐＯリング１６１、１６２を介して表面実装される。   As will be described in detail later, the stop valve 101 includes a valve housing 130 that forms a valve chamber 140 together with the diaphragm 120. The valve housing 130 is formed with an inflow hole 143 to which the fuel cartridge 102 is connected via the inflow path 163 and an outflow hole 149 to which the pump 103 is connected via the outflow path 165. The stop valve 101 is mounted on the surface of a system housing 160 made of polyphenylene sulfide (PPS) resin, in which an inflow path 163 and an outflow path 165 are formed, through O-rings 161 and 162 that prevent leakage.

燃料電池システム１００では、メタノールが燃料カートリッジ１０２から流入路１６３と流入孔１４３を介してバルブ室１４０へ流入する。そして、ポンプ１０３によるメタノールの吸引圧力によってバルブ室１４０から流出路１６５と流出孔１４９を介してポンプ１０３へメタノールが流出する。そして、メタノールはポンプ１０３によって発電セル１０４へ供給される。   In the fuel cell system 100, methanol flows from the fuel cartridge 102 into the valve chamber 140 through the inflow path 163 and the inflow hole 143. Then, methanol flows out from the valve chamber 140 to the pump 103 through the outflow passage 165 and the outflow hole 149 by the suction pressure of methanol by the pump 103. Then, methanol is supplied to the power generation cell 104 by the pump 103.

図４は、第１の実施形態に係る順止バルブ１０１の分解斜視図である。図５（Ａ）は、図４の順止バルブ１０１に備えられるキャップ部１１０の上面図である。図５（Ｂ）は、図４の順止バルブ１０１に備えられるバルブ筐体１３０の下面図である。図６は、図５（Ａ）のＳ−Ｓ線における断面図である。   FIG. 4 is an exploded perspective view of the stop valve 101 according to the first embodiment. FIG. 5A is a top view of the cap part 110 provided in the stop valve 101 of FIG. FIG. 5B is a bottom view of the valve housing 130 provided in the stop valve 101 of FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line S-S in FIG.

順止バルブ１０１は、図４に分解斜視するように、キャップ部１１０と、可動部となるダイヤフラム１２０と、バルブ筐体１３０と、弁部１５０と、を備える。   As shown in an exploded perspective view in FIG. 4, the stop valve 101 includes a cap part 110, a diaphragm 120 that serves as a movable part, a valve housing 130, and a valve part 150.

バルブ筐体１３０は、略正方形板状である。バルブ筐体１３０には、バルブ室１４０へ流体が流入する流入孔１４３と、ポンプ１０３が接続されてポンプ１０３による流体の吸引圧力によってバルブ室１４０から流体が流出する流出孔１４９と、が形成されている。また、バルブ筐体１３０には、キャップ部１１０とバルブ筐体１３０をシステム筐体１６０に固定するためのネジ止め用の穴１３１と、ダイヤフラム１２０の周縁部１２１が載置される載置部１３４と、が形成されている。   The valve housing 130 has a substantially square plate shape. The valve housing 130 is formed with an inflow hole 143 through which the fluid flows into the valve chamber 140 and an outflow hole 149 through which the fluid flows out from the valve chamber 140 due to the suction pressure of the fluid by the pump 103. ing. Further, the valve casing 130 has a cap section 110 and a screw fixing hole 131 for fixing the valve casing 130 to the system casing 160 and a mounting section 134 on which the peripheral edge 121 of the diaphragm 120 is mounted. And are formed.

また、バルブ筐体１３０には、図４、図６及び図７に示すように、弁部１５０が流入孔１４３からバルブ室１４０へのメタノールの流入を開放させたときに、ダイヤフラム１２０が当接する突出部１４４と、メタノールを突出部１４４の内側から外側へ通過させる流路１４５とが、ダイヤフラム１２０と対向するバルブ室１４０の底面１４１上における流入孔１４３の周囲に形成されている。ここで、突出部１４４は、本発明の「規制部」に相当する。   Further, as shown in FIGS. 4, 6, and 7, the diaphragm 120 contacts the valve housing 130 when the valve unit 150 releases the inflow of methanol from the inflow hole 143 to the valve chamber 140. A protrusion 144 and a flow path 145 that allows methanol to pass from the inside to the outside of the protrusion 144 are formed around the inflow hole 143 on the bottom surface 141 of the valve chamber 140 facing the diaphragm 120. Here, the protruding portion 144 corresponds to a “regulating portion” of the present invention.

上記突出部１４４は、ダイヤフラム１２０が突出部１４４に規制されて下死点に位置する時のバルブ室１４０の高さをｈとし、液体の表面張力係数をγとし、バルブ室１４０の底面積をＳｂとし、詳細を後述する弁部１５０の支持部１５２の附勢力をＦｓとしたとき、ｈ＞２γＳｂ／Ｆｓの関係を満たす形状に形成されている。この実施形態では、当該高さｈを０．１５（ｍｍ）に、当該底面積Ｓｂを１１５（ｍｍ２）に設定している。当該底面積Ｓｂは、突出部１４４の上面の面積も含む。また、この実施形態で使用するメタノールの表面張力係数γは２２．６（ｍ・Ｎ／ｍ）である。 The protruding portion 144 has a height h of the valve chamber 140 when the diaphragm 120 is regulated by the protruding portion 144 and positioned at the bottom dead center, h is a surface tension coefficient of the liquid, and a bottom area of the valve chamber 140 is When Sb is set and Fs is an urging force of the support portion 152 of the valve unit 150, the details of which will be described later, the shape satisfies the relationship of h> 2γSb / Fs. In this embodiment, the height h is set to 0.15 (mm), and the bottom area Sb is set to 115 (mm 2 ). The bottom area Sb includes the area of the upper surface of the protruding portion 144. The surface tension coefficient γ of methanol used in this embodiment is 22.6 (m · N / m).

また、バルブ筐体１３０には、図５（Ｂ）及び図６に示すように、弁部１５０をバルブ筐体１３０の実装面側から嵌めこむことにより弁部１５０を収納する開口部１４７と、流入孔１４３の周縁に位置する弁座１４８と、が形成されている。   Further, as shown in FIGS. 5B and 6, the valve housing 130 is fitted with the valve portion 150 from the mounting surface side of the valve housing 130 to accommodate the valve portion 150, and A valve seat 148 positioned at the periphery of the inflow hole 143 is formed.

なお、バルブ筐体１３０の材質については、バルブ筐体１３０のメタノールと接する部分１３４、１４１、１４４、１４５、１４８の材質は耐メタノール性の高い樹脂、例えばＰＰＳ（Ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅｓｕｌｆｉｄｅ）樹脂等からなり、バルブ筐体１３０のメタノールと接しない縁１３２の材質は金属からなる。バルブ筐体１３０は、金属部分の縁１３２をモールド金型にインサートして射出成形するインサートモールドにより形成される。   As for the material of the valve housing 130, the materials 134, 141, 144, 145, and 148 that contact the methanol of the valve housing 130 are made of a resin having high methanol resistance, such as PPS (Polyphenylene sulfide) resin. The material of the edge 132 that does not contact the methanol of the housing 130 is made of metal. The valve housing 130 is formed by an insert mold in which an edge 132 of a metal part is inserted into a mold and is injection-molded.

ダイヤフラム１２０は、図４及び図６に示すように、伝達機構であるプッシャ１２３を中心に有し、周縁部１２１の厚みが中央部１２２より厚い円板状に形成されている。ダイヤフラム１２０の材質は、耐メタノール性の高いゴム、例えばエチレンプロピレンゴムまたはシリコーンゴムである。ダイヤフラム１２０は、周縁部１２１がバルブ筐体１３０に載置されてバルブ筐体１３０とともにバルブ室１４０を構成する。ダイヤフラム１２０は、バルブ室１４０の流体の圧力によって周縁部１２１の内側の中央部１２２が変位する。ダイヤフラム１２０の中央部１２２が弁部１５０に近づく方向へ変位した時、プッシャ１２３が弁体部１５１を押下する。   As shown in FIGS. 4 and 6, the diaphragm 120 has a pusher 123 as a transmission mechanism at the center, and the peripheral portion 121 is formed in a disk shape that is thicker than the central portion 122. The material of the diaphragm 120 is a rubber having high methanol resistance, such as ethylene propylene rubber or silicone rubber. Diaphragm 120 constitutes valve chamber 140 together with valve casing 130 with peripheral edge 121 placed on valve casing 130. In the diaphragm 120, the central part 122 inside the peripheral part 121 is displaced by the pressure of the fluid in the valve chamber 140. When the central portion 122 of the diaphragm 120 is displaced in a direction approaching the valve portion 150, the pusher 123 presses the valve body portion 151.

なお、液体を流体として順止バルブ１０１に使用した場合、液体の表面張力が大きいため、気体を流体として順止バルブ１０１に使用した場合より大きな流体の流路が必要となる。しかし、この実施形態の順止バルブ１０１ではダイヤフラム１２０の材質がゴムであるため、ダイヤフラム１２０をシリコンや金属で形成した場合に比べてダイヤフラム１２０の可動範囲が大きくなる。そのため、この実施形態の順止バルブ１０１では、十分なメタノールの流路を確保できる。   When the liquid is used as the fluid for the stop valve 101, the liquid has a large surface tension. Therefore, a larger fluid flow path is required than when the gas is used as the fluid for the stop valve 101. However, in the stop valve 101 of this embodiment, since the material of the diaphragm 120 is rubber, the movable range of the diaphragm 120 is larger than when the diaphragm 120 is formed of silicon or metal. Therefore, the stop valve 101 of this embodiment can secure a sufficient methanol flow path.

弁部１５０は、図４及び図６に示すように、略円形状であり、耐メタノール性の高いゴム、例えばシリコーンゴムからなる。弁部１５０は、ダイヤフラム１２０の変位によって弁座１４８に対して当接または離間し、流入孔１４３からバルブ室１４０への流体（メタノール）の流入を遮断または開放させる弁体部１５１と、弁体部１５１が弁座１４８に対して接近および離間する方向へ可動自在に弁体部１５１を支持する支持部１５２と、メタノールを通過させる孔部１５３と、弁部１５０が開口部１４７に収納されたときにバルブ筐体１３０の開口部１４７の内周面に当接し、支持部１５２を固定する固定部１５４と、を有する。
なお、弁体部１５１には、弁座１４８とのシール性を高めるため、流入孔４３側にリング状の弁突起１５５が形成されているが、弁突起１５５は必ずしも形成される必要はない。 As shown in FIGS. 4 and 6, the valve portion 150 has a substantially circular shape and is made of a rubber having high methanol resistance, such as silicone rubber. The valve unit 150 contacts or separates from the valve seat 148 due to the displacement of the diaphragm 120, and a valve body unit 151 that blocks or releases the inflow of fluid (methanol) from the inflow hole 143 to the valve chamber 140. The support part 152 that supports the valve body part 151 movably in the direction in which the part 151 approaches and separates from the valve seat 148, the hole part 153 that allows methanol to pass through, and the valve part 150 are accommodated in the opening part 147. And a fixing portion 154 that contacts the inner peripheral surface of the opening 147 of the valve housing 130 and fixes the support portion 152.
In addition, in order to improve the sealing performance with the valve seat 148, the valve body portion 151 is formed with a ring-shaped valve protrusion 155 on the inflow hole 43 side, but the valve protrusion 155 is not necessarily formed.

弁体部１５１は、弁部１５０が開口部１４７に収納されたときに弁体部１５１の弁突起１５５が弁座１４８に当接し、弁体部１５１が流入孔１４３からバルブ室１４０への流体の流入を遮断する方向へ弁座１４８を弁閉時に与圧する。そして、弁体部１５１は、ダイヤフラム１２０が下降してダイヤフラム１２０に押し下げられることによって弁座１４８から離間し、流入孔１４３と孔部１５３が連通して、バルブ室１４０へのメタノールの流入を開放させる。
この弁開放時、支持部１５２は、弁体部１５１が弁座１４８に対して接近する方向へ弁体部１５１を附勢力Ｆｓで附勢する。 In the valve body 151, the valve protrusion 155 of the valve body 151 comes into contact with the valve seat 148 when the valve 150 is housed in the opening 147, and the valve body 151 flows from the inlet hole 143 to the valve chamber 140. When the valve is closed, the valve seat 148 is pressurized in a direction to block the inflow of the valve. The valve body 151 is separated from the valve seat 148 when the diaphragm 120 is lowered and pushed down by the diaphragm 120, and the inflow hole 143 and the hole 153 communicate with each other to release the inflow of methanol into the valve chamber 140. Let
When the valve is opened, the support portion 152 urges the valve body portion 151 with the urging force Fs in a direction in which the valve body portion 151 approaches the valve seat 148.

キャップ部１１０は、図４、図５（Ａ）及び図６に示すように、略正方形板状であり、例えば、ステンレススチールの板を用いて金型成形により形成される。キャップ部１１０には、キャップ部１１０とバルブ筐体１３０をシステム筐体１６０に固定するためのネジ止め用の穴１１１が形成されている。ここで、金属製のキャップ部１１０の縁１１６は、ダイヤフラム１２０が載置部１３４に載置された状態で、バルブ筐体１３０の金属製の縁１３２と溶接により接合される。キャップ部１１０の周縁部位１１４は、接合されると、ダイヤフラム１２０の周縁部１２１を押圧して載置部１３４とともに周縁部１２１を挟持する。   As shown in FIGS. 4, 5 (A) and 6, the cap portion 110 has a substantially square plate shape, and is formed, for example, by molding using a stainless steel plate. The cap part 110 is formed with a screw hole 111 for fixing the cap part 110 and the valve casing 130 to the system casing 160. Here, the edge 116 of the metal cap portion 110 is joined to the metal edge 132 of the valve housing 130 by welding in a state where the diaphragm 120 is placed on the placement portion 134. When the peripheral part 114 of the cap part 110 is joined, the peripheral part 121 of the diaphragm 120 is pressed to hold the peripheral part 121 together with the mounting part 134.

また、キャップ部１１０の中央部位１１３には、外気と通じる孔部１１５が形成されている。この結果、ダイヤフラム１２０の上部に大気圧が加わる。
ダイヤフラム１２０には、この大気圧とバルブ室１４０の内圧との差圧を受ける円形の金属からなる受圧板１２５が接合されている。 In addition, a hole 115 communicating with outside air is formed in the central portion 113 of the cap portion 110. As a result, atmospheric pressure is applied to the upper part of the diaphragm 120.
A pressure receiving plate 125 made of a circular metal that receives a differential pressure between the atmospheric pressure and the internal pressure of the valve chamber 140 is joined to the diaphragm 120.

順止バルブ１０１は、上述した順止バルブ９０（図２参照）と同じように、流体の圧力が設定圧力になると、圧力差を利用して弁部１５０が自動的に開閉するように構成されている。   Similar to the above-described stop valve 90 (see FIG. 2), the stop valve 101 is configured to automatically open and close the valve unit 150 using the pressure difference when the fluid pressure reaches the set pressure. ing.

以上の構成では、バルブ室１４０の底面１４１とダイヤフラム１２０との距離を狭くし、順止バルブ１０１を低背化している。しかし、この実施形態のバルブ筐体１３０には、図４、図６及び図７に示すように、弁部１５０を開放させたときに、ダイヤフラム１２０が当接する半円状の突出部１４４と、メタノールを突出部１４４の内側から外側へ通過させる流路１４５とが、バルブ室１４０の底面１４１上における流入孔１４３の周囲に形成されている。   In the above configuration, the distance between the bottom surface 141 of the valve chamber 140 and the diaphragm 120 is narrowed, and the stop valve 101 is made low-profile. However, in the valve housing 130 of this embodiment, as shown in FIGS. 4, 6, and 7, when the valve portion 150 is opened, a semicircular protruding portion 144 with which the diaphragm 120 abuts, A flow path 145 that allows methanol to pass from the inside to the outside of the protrusion 144 is formed around the inflow hole 143 on the bottom surface 141 of the valve chamber 140.

そのため、この実施形態の順止バルブ１０１では、ダイヤフラム１２０が、弁部１５０の開放時にバルブ室１４０の底面１４１でなく突出部１４４に接触し、その下降量が規制される（後述の図７参照）。さらに、ダイヤフラム１２０が突出部１４４に接触した時、メタノールは突出部１４４の内側から流路１４５を介して突出部１４４の外側へ通過する。   Therefore, in the stop valve 101 of this embodiment, the diaphragm 120 comes into contact with the protruding portion 144 instead of the bottom surface 141 of the valve chamber 140 when the valve portion 150 is opened, and the lowering amount is regulated (see FIG. 7 described later). ). Further, when the diaphragm 120 comes into contact with the protruding portion 144, methanol passes from the inside of the protruding portion 144 to the outside of the protruding portion 144 via the flow path 145.

また、この突出部１４４は、上述したように、ｈ＞２γＳｂ／Ｆｓの関係を満たす形状に形成されている。そのため、この実施形態の順止バルブ１０１では、メタノールの表面張力によりダイヤフラム１２０とバルブ室１４０の底面１４１とが貼り付くこと無く、ダイヤフラム１２０が元の位置に戻り、弁が閉じる。   Further, as described above, the protruding portion 144 is formed in a shape that satisfies the relationship of h> 2γSb / Fs. Therefore, in the stop valve 101 of this embodiment, the diaphragm 120 returns to the original position without the diaphragm 120 and the bottom surface 141 of the valve chamber 140 sticking due to the surface tension of methanol, and the valve is closed.

ここで、弁開放時における液体の表面張力について図７、８を用いて詳述する。
図７は、本発明の第１の実施形態に係る順止バルブ１０１の弁開放時の模式断面図である。図７は、バルブ室１４０内にのみ液体が満たされている場合の表面張力を説明する図である。
なお、図７では説明を簡略化するためダイヤフラム１２０を全体的に下降させているが、実際は、ダイヤフラム１２０の周縁部１２１が載置部１３４と周縁部１２１に挟持されているため、ダイヤフラム１２０における周縁部１２１より内側の中央部のみが僅かに下降する。 Here, the surface tension of the liquid when the valve is opened will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the stop valve 101 according to the first embodiment of the present invention when the valve is opened. FIG. 7 is a view for explaining the surface tension when the liquid is filled only in the valve chamber 140.
In FIG. 7, the diaphragm 120 is lowered as a whole to simplify the description. However, since the peripheral portion 121 of the diaphragm 120 is actually sandwiched between the mounting portion 134 and the peripheral portion 121, the diaphragm 120 Only the central part inside the peripheral part 121 is slightly lowered.

図７に示すようにバルブ室１４０内にのみ液体が満たされている場合、液体内部のラプラス圧ΔＰはΔＰ＝２γ/ｈの式で表わされる。ここで、この実施形態では突出部１４４の高さｈが０．１５（ｍｍ）、メタノールの表面張力係数γが約２２．６（ｍ・Ｎ／ｍ）、バルブ室１４０の底面１４１の面積Ｓｂが１１５（ｍｍ２）であるため、ダイヤフラム１２０にはメタノールの表面張力によって貼り付き力Ｆｈ＝２γＳｂ/ｈ≒０．０３（Ｎ）が作用する。しかし、この実施形態では、弁部１５０の附勢力Ｆｓ（約０．１Ｎ）がＦｓ＞Ｆｈであるため、ダイヤフラム１２０は表面張力に打ち勝って元に戻り、弁部１５０が閉じる。このように、この実施形態の順止バルブ１０１では、突出部１４４がｈ＞２γＳｂ/Ｆｓ≒０．０５（ｍｍ）の関係を満たすよう形成されているため、ダイヤフラム１２０がバルブ室１４０の底面１４１に表面張力により貼り付くことがない。 As shown in FIG. 7, when the liquid is filled only in the valve chamber 140, the Laplace pressure ΔP inside the liquid is expressed by the equation: ΔP = 2γ / h. Here, in this embodiment, the height h of the protrusion 144 is 0.15 (mm), the surface tension coefficient γ of methanol is about 22.6 (m · N / m), and the area Sb of the bottom surface 141 of the valve chamber 140 is Sb. Is 115 (mm 2 ), the sticking force Fh = 2γSb / h≈0.03 (N) acts on the diaphragm 120 due to the surface tension of methanol. However, in this embodiment, since the urging force Fs (about 0.1 N) of the valve unit 150 is Fs> Fh, the diaphragm 120 overcomes the surface tension and returns to its original state, and the valve unit 150 is closed. Thus, in the stop valve 101 of this embodiment, since the protrusion 144 is formed to satisfy the relationship of h> 2γSb / Fs≈0.05 (mm), the diaphragm 120 is the bottom surface 141 of the valve chamber 140. It will not stick to the surface due to surface tension.

以上より、この実施形態の順止バルブ１０１によれば、低背な構造でも、メタノールの表面張力によりダイヤフラム１２０とバルブ室１４０の底面１４１とが貼り付くのを防ぐことができる。従って、流体制御の信頼性を向上できる。   As described above, according to the stop valve 101 of this embodiment, it is possible to prevent the diaphragm 120 and the bottom surface 141 of the valve chamber 140 from sticking due to the surface tension of methanol even in a low-profile structure. Therefore, the reliability of fluid control can be improved.

また、以上の構成において、バルブ筐体１３０のメタノールと接する部分１３４、１４１、１４４、１４５、１４８の材質は全て樹脂であり、ダイヤフラム１２０と弁部１５０の材質もゴムであるため、金属イオンがメタノール中に溶出することがない。そのため、この実施形態の順止バルブ１０１では、金属イオンの溶出によるＤＭＦＣの特性の劣化も起こらない。
従って、この実施形態の順止バルブ１０１を用いることで、当該順止バルブ１０１を備える燃料電池システム１００においても同様の効果を奏する。 In the above configuration, the parts 134, 141, 144, 145 and 148 in contact with methanol of the valve housing 130 are all made of resin, and the material of the diaphragm 120 and the valve part 150 is also rubber, so that metal ions It does not elute in methanol. Therefore, in the stop valve 101 of this embodiment, the DMFC characteristic does not deteriorate due to elution of metal ions.
Therefore, by using the stop valve 101 of this embodiment, the same effect can be obtained in the fuel cell system 100 including the stop valve 101.

《第２の実施形態》
図８は、本発明の第２の実施形態に係る順止バルブ２０１に備えられるバルブ筐体２３０の斜視図である。図９は、バルブ室２４０内にのみ液体が満たされている場合の表面張力を説明する、順止バルブ２０１の弁開放時の模式断面図である。
なお、図９では説明を簡略化するためダイヤフラム１２０を全体的に下降させているが、実際は、ダイヤフラム１２０の周縁部１２１が載置部１３４と周縁部１２１に挟持されているため、ダイヤフラム１２０における周縁部１２１より内側の中央部のみが僅かに下降する。 << Second Embodiment >>
FIG. 8 is a perspective view of the valve housing 230 provided in the stop valve 201 according to the second embodiment of the present invention. FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of the stop valve 201 when the valve is opened, illustrating the surface tension when the liquid is filled only in the valve chamber 240.
In FIG. 9, the diaphragm 120 is lowered as a whole to simplify the explanation. However, since the peripheral portion 121 of the diaphragm 120 is actually sandwiched between the mounting portion 134 and the peripheral portion 121, the diaphragm 120 Only the central part inside the peripheral part 121 is slightly lowered.

この実施形態の順止バルブ２０１が上記順止バルブ１０１と相違する点は、突出部２４４であり、その他の構成については上記順止バルブ１０１と同じである。突出部２４４は、環状に形成されている点で、図４に示す突出部１４４と異なる。   The stop valve 201 of this embodiment is different from the stop valve 101 in the protruding portion 244, and the other configuration is the same as that of the stop valve 101. The protruding portion 244 is different from the protruding portion 144 shown in FIG. 4 in that it is formed in an annular shape.

この実施形態における順止バルブ２０１においても、図８及び図９に示すように、弁部１５０を開放させたときに、ダイヤフラム１２０が当接する環状の突出部２４４と、メタノールを突出部２４４の内側から外側へ通過させる流路２４５とが、バルブ室１４０の底面１４１上における流入孔１４３の周囲に形成されている。また、この突出部２４４も、上述した、ｈ＞２γＳｂ／Ｆｓの関係を満たす形状に形成されている。   Also in the stop valve 201 in this embodiment, as shown in FIGS. 8 and 9, when the valve portion 150 is opened, an annular protrusion 244 with which the diaphragm 120 abuts and methanol inside the protrusion 244. A flow path 245 that passes from the outside to the outside is formed around the inflow hole 143 on the bottom surface 141 of the valve chamber 140. Further, the protruding portion 244 is also formed in a shape that satisfies the relationship of h> 2γSb / Fs described above.

従って、この実施形態の順止バルブ２０１においても順止バルブ１０１と同様の効果を奏する。また、この実施形態の順止バルブ２０１を用いることで、当該順止バルブ２０１を備える燃料電池システムにおいても同様の効果を奏する。   Therefore, the stop valve 201 of this embodiment has the same effect as the stop valve 101. Further, by using the stop valve 201 of this embodiment, the same effect can be obtained in a fuel cell system including the stop valve 201.

《第３の実施形態》
図１０は、本発明の第３の実施形態に係る順止バルブ３０１の弁開放時の模式断面図である。図１０は、同順止バルブ３０１に備えられるバルブ室２４０内にのみ液体が満たされている場合の表面張力を説明する図である。
なお、図１０では説明を簡略化するためダイヤフラム１２０を全体的に下降させているが、実際は、ダイヤフラム１２０の周縁部１２１が載置部１３４と周縁部１２１に挟持されているため、ダイヤフラム１２０における周縁部１２１より内側の中央部のみが僅かに下降する。 << Third Embodiment >>
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of the stop valve 301 according to the third embodiment of the present invention when the valve is opened. FIG. 10 is a diagram illustrating the surface tension when the liquid is filled only in the valve chamber 240 provided in the stop valve 301.
In FIG. 10, the diaphragm 120 is lowered as a whole to simplify the description. However, in actuality, the peripheral portion 121 of the diaphragm 120 is sandwiched between the mounting portion 134 and the peripheral portion 121. Only the central part inside the peripheral part 121 is slightly lowered.

この実施形態の順止バルブ３０１が上記順止バルブ１０１と相違する点は、突出部１４４でなく、受圧板３２５と、載置部３２６と、でダイヤフラム１２０の下降量を規制する点である。その他の構成については上記順止バルブ１０１と同じである。受圧板３２５は受圧板１２５と形状のみが異なり、周縁部の内側の中央部がダイヤフラム１２０に接合され、周縁部が載置部３２６に載置される。   The difference between the stop valve 301 of this embodiment and the stop valve 101 is that the lowering amount of the diaphragm 120 is regulated by the pressure receiving plate 325 and the mounting portion 326 instead of the protruding portion 144. Other configurations are the same as those of the stop valve 101. The pressure receiving plate 325 is different only in shape from the pressure receiving plate 125, the central portion inside the peripheral edge is joined to the diaphragm 120, and the peripheral edge is mounted on the mounting portion 326.

そのため、この実施形態の順止バルブ３０１では、弁部１５０の開放時、ダイヤフラム１２０はバルブ室１４０の底面１４１に接触せず、ダイヤフラム１２０の下死点がバルブ室１４０の底面１４１の上方にくる。   Therefore, in the stop valve 301 of this embodiment, when the valve portion 150 is opened, the diaphragm 120 does not contact the bottom surface 141 of the valve chamber 140, and the bottom dead center of the diaphragm 120 is above the bottom surface 141 of the valve chamber 140. .

また、この実施形態の順止バルブ３０１においても、図１０に示すように、上述した、ｈ＞２γＳｂ／Ｆｓの関係を満たすように、受圧板３２及び載置部３２６が形成されている。そのため、この実施形態の順止バルブ３０１においても、メタノールの表面張力によりダイヤフラム１２０とバルブ室１４０の底面１４１とが貼り付くこと無く、ダイヤフラム１２０が元の位置に戻り、弁が閉じる。   Also in the stop valve 301 of this embodiment, as shown in FIG. 10, the pressure receiving plate 32 and the mounting portion 326 are formed so as to satisfy the relationship of h> 2γSb / Fs described above. Therefore, also in the stop valve 301 of this embodiment, the diaphragm 120 returns to the original position without the diaphragm 120 and the bottom surface 141 of the valve chamber 140 sticking due to the surface tension of methanol, and the valve is closed.

従って、この実施形態の順止バルブ３０１においても順止バルブ１０１と同様の効果を奏する。また、この実施形態の順止バルブ３０１を用いることで、当該順止バルブ３０１を備える燃料電池システムにおいても同様の効果を奏する。   Therefore, the stop valve 301 of this embodiment has the same effect as the stop valve 101. Further, by using the stop valve 301 of this embodiment, the same effect can be obtained in a fuel cell system including the stop valve 301.

《その他の実施形態》
以上の実施形態では流体としてメタノールを用いているが、当該流体が、エタノール等の他の液体、気液混合流、固液混合流などのいずれであっても適用できる。 << Other Embodiments >>
In the above embodiment, methanol is used as the fluid. However, the fluid may be any other liquid such as ethanol, a gas-liquid mixed flow, a solid-liquid mixed flow, or the like.

なお、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   In addition, it should be thought that description of the above-mentioned embodiment is an illustration in all the points, Comprising: It is not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above embodiments but by the claims. Furthermore, the scope of the present invention is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims.

１…ダイヤフラム
２…ピストン
３…弁座部
４…弁体部
５…支持部
７…バルブ筐体
８…バルブ室
９…底面
１０…キャップ部
１５…孔部
２０…ダイヤフラム
２３…プッシャ
３０…バルブ筐体
４０…バルブ室
４３…流入孔
４８…弁座
４９…流出孔
５０…弁部
５１…弁体部
５５…弁突起
９０…順止バルブ
１００…燃料電池システム
１０１、２０１、３０１…順止バルブ
１０２…燃料カートリッジ
１０３…ポンプ
１０４…発電セル
１１０…キャップ部
１１１…穴
１１３…中央部位
１１４…周縁部位
１１５…孔部
１１６…縁
１２０…ダイヤフラム
１２１…周縁部
１２２…中央部
１２３…プッシャ
１２５、３２５…受圧板
３２６…載置部
１３０、２３０、３３０…バルブ筐体
１３１…穴
１３２…縁
１３４…載置部
１４０…バルブ室
１４１…底面
１４３…流入孔
１４４、２４４…突出部
１４５、２４５…流路
１４７…開口部
１４８…弁座
１４９…流出孔
１５０…弁部
１５１…弁体部
１５２…支持部
１５３…孔部
１５４…固定部
１５５…弁突起
１６０…システム筐体
１６１、１６２…Ｏリング
１６３…流入路
１６５…流出路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Diaphragm 2 ... Piston 3 ... Valve seat part 4 ... Valve body part 5 ... Support part 7 ... Valve housing 8 ... Valve chamber 9 ... Bottom 10 ... Cap part 15 ... Hole part 20 ... Diaphragm 23 ... Pusher 30 ... Valve housing Body 40 ... Valve chamber 43 ... Inflow hole 48 ... Valve seat 49 ... Outflow hole 50 ... Valve part 51 ... Valve body part 55 ... Valve projection 90 ... Stop valve 100 ... Fuel cell system 101, 201, 301 ... Stop valve 102 ... fuel cartridge 103 ... pump 104 ... power generation cell 110 ... cap part 111 ... hole 113 ... center part 114 ... peripheral part 115 ... hole part 116 ... edge 120 ... diaphragm 121 ... peripheral part 122 ... center part 123 ... pushers 125, 325 ... Pressure receiving plate 326... Placement part 130, 230, 330... Valve casing 131... Hole 132 ... Edge 134. Chamber 141 ... Bottom 143 ... Inflow hole 144, 244 ... Projection part 145, 245 ... Flow path 147 ... Opening part 148 ... Valve seat 149 ... Outflow hole 150 ... Valve part 151 ... Valve body part 152 ... Support part 153 ... Hole part 154 ... Fixing part 155 ... Valve protrusion 160 ... System housing 161, 162 ... O-ring 163 ... Inflow path 165 ... Outflow path

Claims (6)

バルブ筐体と、
前記バルブ筐体とともにバルブ室を構成し、前記バルブ室内の液体の圧力によって変位するダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムの変位によって前記バルブ室への流体の流入を遮断又は開放させる弁部と、
前記バルブ筐体に接合され、前記ダイヤフラムに対向するキャップ部と、を備え
前記バルブ筐体には、前記バルブ室へ液体が流入する流入孔と、ポンプが接続されて前記ポンプによる液体の吸引圧力によって前記バルブ室から液体が流出する流出孔と、前記流入孔の周縁に位置する弁座と、が形成された、順止バルブであって、
前記弁部は、前記ダイヤフラムが下降して前記ダイヤフラムに押し下げられることによって前記弁座から離間し、前記バルブ室への液体の流入を開放させる弁体と、前記弁体が前記弁座に対して接近および離間する方向へ可動自在に前記弁体を支持し、前記弁体が前記弁座に接近する方向へ前記弁体を附勢する支持部と、を有し、
前記バルブ筐体または前記キャップ部には、前記ダイヤフラムの下降量を規制する規制部が形成された、順止バルブ。 A valve housing;
A valve chamber is configured together with the valve housing, and a diaphragm that is displaced by the pressure of the liquid in the valve chamber;
A valve portion for blocking or opening inflow of fluid into the valve chamber by displacement of the diaphragm;
A cap portion joined to the valve housing and facing the diaphragm; and an inlet hole through which liquid flows into the valve chamber and a pump connected to the valve housing, and a suction pressure of the liquid by the pump A stop valve in which an outflow hole through which liquid flows out of the valve chamber and a valve seat located at the periphery of the inflow hole are formed,
The valve portion is separated from the valve seat when the diaphragm is lowered and pushed down by the diaphragm, and the valve body opens the inflow of liquid into the valve chamber. A support portion that supports the valve body so as to be movable in a direction toward and away from the valve body, and biases the valve body in a direction in which the valve body approaches the valve seat;
A stop valve, wherein the valve housing or the cap portion is formed with a restricting portion for restricting a descending amount of the diaphragm. 前記規制部は、前記ダイヤフラムが前記規制部に規制されて下死点に位置する時の前記バルブ室の高さをｈとし、前記液体の表面張力係数をγとし、前記バルブ室の底面積をＳｂとし、前記支持部の附勢力をＦｓとしたとき、ｈ＞２γＳｂ／Ｆｓの関係を満たすよう形成された、請求項１に記載の順止バルブ。   The restricting portion has a height of the valve chamber when the diaphragm is restricted by the restricting portion and located at a bottom dead center, h is a surface tension coefficient of the liquid, and a bottom area of the valve chamber is The stop valve according to claim 1, wherein the stop valve is formed to satisfy a relationship of h> 2γSb / Fs, where Sb is set and Fs is an urging force of the support portion. 前記規制部は、前記弁体が前記流入孔から前記バルブ室への液体の流入を開放させたときに、前記ダイヤフラムが当接する突出部と、当該液体を前記突出部の内側から外側へ通過させる流路と、からなり、前記ダイヤフラムと対向する前記バルブ室の底面上における前記流入孔の周囲に形成された、請求項１又は２に記載の順止バルブ。   The restricting portion causes the protrusion to contact the diaphragm when the valve body releases the inflow of the liquid from the inflow hole to the valve chamber, and allows the liquid to pass from the inside to the outside of the protrusion. The stop valve according to claim 1, wherein the stop valve is formed around the inflow hole on a bottom surface of the valve chamber facing the diaphragm. 前記規制部は、前記ダイヤフラムに接合されて大気圧と前記バルブ室の内圧との差圧を受ける受圧板と、前記キャップ部に接合されて前記受圧板の周縁部が載置される載置部と、からなる、請求項１又は２に記載の順止バルブ。   The regulating portion is joined to the diaphragm and receives a pressure difference between the atmospheric pressure and the internal pressure of the valve chamber, and a mounting portion that is joined to the cap portion and on which a peripheral portion of the pressure receiving plate is placed The stop valve according to claim 1, comprising: 前記液体はメタノールである、請求項１から４のいずれかに記載の順止バルブ。   The stop valve according to claim 1, wherein the liquid is methanol. 請求項１から５のいずれかに記載の順止バルブと、
前記順止バルブの前記流入孔に接続される燃料貯蔵部と、
前記順止バルブの前記流出孔に接続されるポンプと、を備える燃料電池システム。 A stop valve according to any one of claims 1 to 5,
A fuel reservoir connected to the inflow hole of the stop valve;
And a pump connected to the outflow hole of the stop valve.
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