JP4544525B2 - バルブおよびそれを用いた燃料電池 - Google Patents
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Description
上記燃料電池のうち、特にポータブル電気機器搭載用の小型燃料電池に注目した場合、このタイプの燃料電池は、リチウム二次電池等の従来の電池に比べ、体積当たり、重量当たりの供給可能なエネルギー量が数倍から十倍近くあることから、電気機器をより長時間連続動作することができる。その為小型燃料電池の分野は実用化への研究・開発が精力的に進められている分野である。
また、本発明は、水素貯蔵室と、該水素貯蔵室と水素流路で結ばれた水素極室とを有する燃料電池であって、該水素流路中に、水素の導入口および導出口と、前記導入口および導出口を結ぶ水素流路と、前記水素流路中に設けられた弁体を有するバルブであって、前記水素流路中の弁体と導出口の間に、前記導出口と連通している水素流路の内部と水素流路の外部とを隔てて配置され、前記水素流路の内部の導出口側の圧力と水素流路の外部の圧力の差圧によって変形するダイアフラムと、前記ダイアフラムに設けられ、かつ前記ダイアフラムを変形させる圧電素子からなるアクチュエータを有し、前記ダイアフラムはバルブ軸を介して弁体と連結し、前記ダイアフラムの変形により弁体が変位して開閉するバルブを有することを特徴とする燃料電池を提供する。その場合、上記バルブにおける流体流路は水素流路となる。
本発明によれば、アクチュエータはバルブの外側から接しているため、従来から知られているダイアフラム型の圧力制御機構とほぼ同じ構造にでき、そのため構造を単純化することができるため小型化が容易になり、それと同時に、アクチュエータが流体と直接接することがなく、弾性体にダイアフラムを用いているため材料をスプリングに比べ自由に選べることができるため腐食性のある流体を流してもバルブが劣化しづらくなる。
て配置され、前記流体流路の内部の導出口側の圧力と流体流路の外部の圧力の差圧によって変形するダイアフラムと、前記ダイアフラムに設けられ、かつ前記ダイアフラムを変形させる圧電素子からなるアクチュエータを有し、前記ダイアフラムはバルブ軸を介して弁体と連結し、前記ダイアフラムの変形により弁体が変位して開閉することを特徴とする。
以下に本発明の好ましい実施形態について述べる。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
ダイアフラム3の材料にはステンレス、ベリリウム、ハステロイ、カンタル、真鍮、アルミニウム、リン青銅などの金属、シリコーンゴム、フッ素ゴム、NBR、EPT、ウレタンゴムなどの非金属材料、シリコンなどの半導体材料のいずれかの材料を用いることができる。
以下、本発明のバルブの有効な実施例として、本発明のバルブをポータブル機器等の電気機器に搭載する小型燃料電池に使用した場合を挙げる。図11は本発明のバルブを燃料電池に用いた場合の一例を示した図である。燃料電池17は、発電部19と、水素貯蔵合金を有している水素貯蔵容器20と、バルブ18と、排気弁21からなる。なお、バルブ18は発電部19と水素貯蔵容器20のコネクタ部25に備え付けられており、排気弁21は発電部19に備え付けられている。
2 導出口
3 ダイアフラム
4 弁体
5 バルブ軸
6 軸穴
7 アクチュエータ
8 外部空間
9 空間
10 空間
11 カバー
12 熱膨張物質
13 蓋
14 棒
15 コイル
16 シール材
17 燃料電池
18 圧力制御機構を備えたオン・オフバルブ
19 発電部
20 水素貯蔵容器
21 排気弁
22 フィルター
23 流路の外部
24 流路の内部
25 コネクタ部
29 流体流路
30 弁座
101 カバー
102 ステータ
103 ボビン
104 コイル
105 コネクタ
106 ターミナル
107 補助磁極
108 ボデー
109 流体通路
110 シート部
111 段差部
112 プランジャ
113 スプリング
114 リテーナ
115 開口孔
116 バルブ体
117 スプリング
118 チェック弁
A ポート
B ポート
Claims (9)
- 流体の導入口および導出口と、前記導入口および導出口を結ぶ流体流路と、前記流体流路中に設けられた弁体を有するバルブであって、前記流体流路中の弁体と導出口の間に、前記導出口と連通している流体流路の内部と流体流路の外部とを隔てて配置され、前記流体流路の内部の導出口側の圧力と流体流路の外部の圧力の差圧によって変形するダイアフラムと、前記ダイアフラムに設けられ、かつ前記ダイアフラムを変形させる圧電素子からなるアクチュエータを有し、前記ダイアフラムはバルブ軸を介して弁体と連結し、前記ダイアフラムの変形により弁体が変位して開閉することを特徴とするバルブ。
- 前記アクチュエータは前記ダイアフラムの流体流路の外部側に設けられていることを特徴とする請求項1に記載のバルブ。
- 前記圧電素子からなるアクチュエータは、バルブ上に直接薄膜を作製することにより形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載のバルブ。
- 前記ダイアフラムは、金属、非金属材料および半導体材料から選ばれた少なくとも1種からなることを特徴とする請求項1に記載のバルブ。
- 水素貯蔵室と、該水素貯蔵室と水素流路で結ばれた水素極室とを有する燃料電池であって、該水素流路中に、水素の導入口および導出口と、前記導入口および導出口を結ぶ水素流路と、前記水素流路中に設けられた弁体を有するバルブであって、前記水素流路中の弁体と導出口の間に、前記導出口と連通している水素流路の内部と水素流路の外部とを隔てて配置され、前記水素流路の内部の導出口側の圧力と水素流路の外部の圧力の差圧によって変形するダイアフラムと、前記ダイアフラムに設けられ、かつ前記ダイアフラムを変形させる圧電素子からなるアクチュエータを有し、前記ダイアフラムはバルブ軸を介して弁体と連結し、前記ダイアフラムの変形により弁体が変位して開閉するバルブを有することを特徴とする燃料電池。
- 前記水素流路の外部は大気であることを特徴とする請求項5に記載の燃料電池。
- 前記アクチュエータは前記ダイアフラムの水素流路の外部側に設けられていることを特徴とする請求項5または6に記載の燃料電池。
- 前記圧電素子からなるアクチュエータは、バルブ上に直接薄膜を作製することにより形成されていることを特徴とする請求項5乃至7のいずれかの項に記載の燃料電池。
- 前記ダイアフラムは、金属、非金属材料および半導体材料から選ばれた少なくとも1種からなることを特徴とする請求項5乃至8のいずれかの項に記載の燃料電池。
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