JP4877947B2 - リリーフ弁及び燃料電池システム - Google Patents

Description

本発明はリリーフ弁及びリリーフ弁を備えた燃料電池システムに関する。リリーフ弁とは、流体経路の圧力が所定の圧力値以上になった場合、流体経路内の流体を流体経路外へ放出させることで流体経路の圧力を低下させるものである。

従来のリリーフ弁としては、特許文献１に開示されたリリーフ弁が知られている。特許文献１に開示されたリリーフ弁は、１次圧力ポートと２次圧力ポートと１次圧力ポートと２次圧力ポートとを連通するピストン孔を有するハウジングと、ピストン孔に収容されたピストンと、ピストンを１次圧力ポート側に設けられた弁座に向かって付勢するスプリングとで構成されている。１次圧力ポートに導入される流体の圧力が低いと、ピストンはスプリングの付勢力により弁座と当接し、１次圧力ポートと２次圧力ポートを遮断している。１次圧力ポートに導入される流体の圧力が上昇し、スプリングの付勢力よりピストンにかかる流体の圧力が高くなると、ピストンが弁座から離間する。これにより、１次圧力ポートと２次圧力ポートが連通する。１次圧力ポートと２次圧力ポートが連通すると、１次圧力ポート側の流体が２次圧力ポートから外部に放出され、１次圧力ポート側の流体の圧力が低下する。そのため、１次圧力ポート側の流体からピストンに作用する力よりもスプリングの付勢力が大きくなり、ピストンは弁座に当接して１次圧力ポートと２次圧力ポートを遮断する。これによって、１次圧力ポート側の流体の圧力が上昇し過ぎることが防止される。

特開２００５−１６３８６１号

特許文献１のリリーフ弁では、１次圧力ポート側の流体の圧力が高くなると、ピストンが弁座から離間する。ピストンが弁座から離れて１次圧力ポート側の流体が外部に流出して圧力が低下すると、ピストンはスプリングの付勢力によって弁座に当接する。そのため、流体経路内の流体の圧力が上昇し続ける場合（例えば、タンク等に貯留されている流体が流体経路に過剰に流出し続ける場合）、ピストンが弁座から離れて流体経路から流体を放出しても（圧力が低下しても）、ピストンが弁座に当接する位置に戻ると再び流体経路内の流体の圧力が上昇してしまう。これによって、ピストンが弁座に当接する状態と弁座から離間する状態とが繰返されてしまう（いわゆる、ハンチングが発生する）。また、異常時にはリリーフ弁の一回の開放で流体経路内の流体の全てを放出することが好ましいが、上述したリリーフ弁では流体経路内の流体の圧力が一旦低下するとピストンは閉じてしまうため、流体経路内の流体を全て放出することができない。

本発明は上述した事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、流体経路内の流体の圧力が上昇して、一旦リリーフ弁が開くと、リリーフ弁を開いた状態に維持することができる技術を提供することである。

本発明のリリーフ弁は、第１の流体が導入される第１圧力室と、第２の流体が導入される第２圧力室と、を有するハウジングと、ハウジング内に収容されると共に第1圧力室と第２圧力室の間に配され、第１圧力室と第２圧力室とを連通する連通孔を有するバルブシートと、ハウジング内に収容され、バルブシートに当接して連通孔を閉じる閉位置と、バルブシートから所定の距離だけ離間して連通孔を開く開位置との間を移動可能に配されたバルブと、バルブを開位置から閉位置に向かって付勢する付勢手段と、バルブが開位置に移動したときにバルブを開位置で保持する保持手段を有する。
保持手段は、ハウジングに設けられたストッパと、バルブに取付けられた保持部材とを有しており、保持部材は、バルブに対して、バルブの移動方向に沿って移動不能に取付けられており、バルブが開位置に移動すると、保持部材がストッパに対してバルブシートと反対側から当接することによって、バルブが開位置に保持される。
このリリーフ弁では、第１圧力室に導入される第１の流体の圧力が所定値より低いと、付勢手段の付勢力によってバルブがバルブシートと当接し、第１圧力室と第２圧力室とが遮断される。第１圧力室に導入される第１の流体の圧力が所定値を超え、バルブに作用する流体の圧力が付勢手段の付勢力よりも大きくなると、バルブがバルブシートから離間し、バルブは閉位置から開位置に向かって移動する。バルブが開位置に移動すると、保持手段によってバルブは開位置に保持される。バルブがバルブシートから離間して第１圧力室と第２圧力室とが連通すると、第１圧力室に導入される第１の流体は連通孔を通過して第２圧力室に流れ、第１圧力室内の流体の圧力が低下する。第１圧力室内の流体の圧力が所定値より低くなっても、保持手段によってバルブが開位置に保持されているため、第１圧力室と第２圧力室は連通された状態まま維持される。これにより、第１圧力室側の流体は第２圧力室に流れ続けることができる。したがって、第１圧力室に流体が流入し続ける場合でもリリーフ弁が開閉を繰返すことが防止され、また、異常時には第１圧力室に接続された流体経路内の流体を全て排出することができる。

上述したリリーフ弁の保持手段は、ハウジングに設けられたストッパと、バルブに取付けられた保持部材とを有しており、バルブが開位置に移動すると保持部材がストッパに当接してバルブを開位置に保持することが好ましい。
この構成では、バルブが閉位置から開位置まで移動すると、バルブがストッパによって機械的に保持される。そのため、リリーフ弁にバルブ位置を制御する制御手段等を備える必要がない。

上記保持部材には、バルブが閉位置から開位置まで移動する際に、第１圧力室から連通孔を通って流れる流体の圧力を受ける受圧面が形成されていることが好ましい。
この構成では、バルブがバルブシートから離間して第１圧力室から連通孔を通って流体が流れると、その流体の圧力が保持部材の受圧面に作用する。保持部材はバルブに取付けられていることから、流体の圧力は保持部材を介してバルブに伝達される。そのため、バルブは速やかに開位置まで移動することができる。

上記リリーフ弁では、ハウジングは、バルブシートの連通孔を通過した流体を第２圧力室に導く流体通路をさらに有することができる。この場合、バルブは、その流体通路内を開位置と閉位置の間を移動可能に配置することができる。そして、保持部材は、バルブの外周部に取付けられた環状の弾性部材であり、バルブが開位置から閉位置まで移動する際に流体通路の壁と接触した状態を維持することが好ましい。
この構成では、保持部材が環状の弾性部材であり、バルブが閉位置から開位置まで移動する間、流体通路の壁と接触した状態を維持する。このため、第１圧力室から連通孔を通って第２圧力室に流れる流体の圧力が保持部材に効果的に作用する。これによって、バルブは速やかに閉位置から開位置に移動することができる。
なお、環状の保持部材は、周方向の少なくとも１箇所が軸方向に傾斜する方向に切断されていることが好ましい。この場合、バルブが開位置に到達すると切断部が開き、これによって、保持部材とストッパが当接するように構成することができる。

また、流体通路の壁には、流体通路内と第２圧力室とを連通する排出口が形成することができる。すなわち、第１圧力室は、バルブシートの連通孔、流体通路及び排出口を介して第２圧力室に連通している。この場合、保持部材は、バルブが閉位置にある場合に、流体通路の排出口を閉じることが好ましい。
この構成では、バルブが閉位置にある場合、バルブシートの連通孔がバルブで閉じられ、流体通路の排出口が保持部材によって閉じられる。このため、第１圧力室内の流体が第２圧力室に流れることをより確実に防止することができる。
また、保持部材は、バルブの外周部に取付けられた環状の弾性部材であってもよい。保持部材に力が付与されていない状態では、保持部材の外径は、ストッパの内径よりも大きく、バルブが閉位置にある状態では、保持部材は、半径方向内側向きの力がストッパから付与されることによって、保持部材の外周面がストッパの内周面に接触した状態でストッパの内側に配置されており、バルブが開位置にある状態では、保持部材は、ストッパの外側に配置されることによって、ストッパからの力が開放された状態でストッパに対してバルブシートと反対側から当接してもよい。

上記リリーフ弁は、ハウジングに着脱可能に取付けられ、ハウジングの第２圧力室の一端を閉じる蓋部材を有することが好ましい。
この構成では、蓋部材を取り外すことで、ハウジング内に収容されたバルブ等に作業を行うことができる。したがって、保持手段によって開位置に保持されたバルブを閉位置に戻すことができ、リリーフ弁を再利用することができる。

上記リリーフ弁は、燃料電池自動車等に用いられる燃料電池システムに使用することができる。
すなわち、本発明の燃料電池システムは、燃料タンクと、燃料タンクから供給される燃料で発電する燃料電池と、燃料タンクと燃料電池とを接続し、燃料タンクから燃料電池に燃料を供給する燃料供給路と、燃料供給路の中間部に取付けられた上述したリリーフ弁によって構成することができる。そして、リリーフ弁の第１圧力室には燃料供給路内の燃料が導入され、リリーフ弁の第２圧力室は大気に開放されている。
この燃料電池システムでは、燃料供給路内の圧力が上昇すると、リリーフ弁が開いて燃料供給路内の燃料が大気に放出される。そのため、燃料電池には所定の圧力以上の燃料が供給されることはなく、燃料電池の故障を防止することができる。また、万が一燃料電池システムに異常が発生しても、リリーフ弁が一旦開くと燃料を燃料供給路から大気に放出し続けるため、燃料電池に昇圧された燃料が供給されることをなくすことができる。

下記の実施例に記載の技術の主要な特徴について列記する。
（形態１） 保持部材は弾性変形率の高い材料（例えば、ゴム）で製作されている。
（形態２） 蓋部材のハウジング側の面は、付勢手段を保持する保持手段を有する。

本発明を具現化した一実施例に係るリリーフ弁１０を図面に基づいて説明する。図１はリリーフ弁１０の縦断面図である。リリーフ弁１０は、ハウジング２０と、ハウジング２０内に収容されたバルブ５０やスプリング５３等を備えている。なお、以下においては、説明の便宜上、図１の上下左右をリリーフ弁１０の上下左右とする。
ハウジング２０は、第１圧力室２２と、第１圧力室２２の上方に形成された収容室２１と、収容室２１の左右両側に形成された第２圧力室２３を有している。第１圧力室２２は、断面円形で、ハウジング２０内を上下方向に伸びている。第１圧力室２２の図示省略した下端には、流体（例えば、燃料ガス）が流れる流体流路（図示省略）が接続されている。流体流路内を流れる流体は第１圧力室２２内に導入され、第１圧力室２２内は流体流路を流れる流体で満たされている。このため、第１圧力室２２内の流体の圧力は、流体流路を流れる流体の圧力と同一となっている。第１圧力室２２の上端は、収容室２１に接続されている。

収容室２１は、下方から順にバルブシート取付部２４、ストッパ取付部２９及びバルブ収容部３３が設けられている。
バルブシート取付部２４は、断面円形の凹所であり、その径は第１圧力室２２の径よりも大きくされている。バルブシート取付部２４には、樹脂製のバルブシート２６が取付けられている。バルブシート２６の中央には、バルブシート２６を上下方向に貫通する断面円形の連通孔２７が形成されている。連通孔２７の径は、第１圧力室２２の径と同一とされている。連通孔２７の上端には、上側に向かうに従って半径方向外側に広がるシール面２７ａ（すなわち、テーパ状のシール面）が形成されている。
バルブシート２６は、バルブシート取付部２４と略同一の外形を有している。すなわち、バルブシート２６の外径はバルブシート取付部２４の径と略同一であり、バルブシート２６の上下方向の寸法はバルブシート取付部２４の高さと略同一となっている。バルブシート２６がバルブシート取付部２４に取付けられた状態では、バルブシート２６の底面２６ａがバルブシート取付部２４の下面２４ａに当接し、バルブシート２６の外周面２６ｂがバルブシート取付部２４の縦壁２４ｂに当接する。
なお、バルブシート２６の外周面２６ｂとバルブシート取付部２４の縦壁２４ｂの間には、Ｏリング２６ｄが配されている。これによって、第１圧力室２２内の流体が、バルブシート２６とバルブシート取付部２４の接触面の隙間を通って収容室２１側に漏れ出ることが防止されている。

ストッパ取付部２９は、断面円形の凹所であり、その径はバルブシート取付部２４よりも大きくされている。ストッパ取付部２９には、金属製のストッパ２８が取付けられている。ストッパ２８は、ストッパ取付部２９の縦壁２９ａに取付けられる下段部２８ａと、下段部２８ａより小さい外径を有する上段部２８ｂで構成されている。下段部２８ａの内径と上段部２８ｂの内径は同一であり、第１圧力室２２の径よりも大きくされている。
下段部２８ａの外周面には雄ネジ（図示省略）が形成されている。下段部２８ａの雄ネジは、ストッパ取付部２９の縦壁２９ａに形成された雌ネジ（図示省略）と螺合している。これによって、ストッパ２８がストッパ取付部２９に取付けられている。ストッパ２８がストッパ取付部２９に取付けられた状態では、ストッパ２８の底面２８ｄがバルブシート２６の上面２６ｃと当接する。バルブシート２６は、その上面２６ｃがストッパ２８の底面２８ｄと当接することで上方向への移動が規制されている。
上段部２８ｂは、下段部２８ａの上端面から上方に伸び、その全体がバルブ収容部３３内に位置している。上段部２８ｂには、内周側から外周側に貫通する排出口２８ｃが形成されている。排出口２８ｃは、第２圧力室２３に対応して左右に二箇所設けられている。

バルブ収容部３３も、断面円形の凹所であり、その径はストッパ取付部２９の径よりも大きくされている。バルブ収容部３３には、後で詳述するバルブ５０が収容されている。バルブ収容部３３の上端は、ハウジング２０の上面まで伸びており、ハウジング２０の上面に開口している。バルブ収容部３３（すなわち、収容室２１）の上端の開口は、蓋部材３１によって閉じられている。蓋部材３１は、ボルト３０によってハウジング２０に着脱可能となっている。蓋部材３１の底面中央には、スプリング５３の上端を保持するバネ受け部３１ａが形成されている。バネ受け部３１ａは、蓋部材３１の底面から下方に突出している。

バルブ収容部３３の縦壁３３ａには、第２圧力室２３の一端が接続されている。第２圧力室２３は、断面円形で、ハウジング２０内を左右方向に伸びている。第２圧力室２３は、ストッパ２８の排出口２８ｃと対応する位置に設けられている。第２圧力室２３の他端は大気に開放されている。したがって、第２圧力室２３内には大気が導入され、第２圧力室２３内は大気で満たされている。

バルブ５０は、ストッパ２８の内側で、ストッパ２８と同心状に配されている。バルブ５０は、弁体５１と、弁体５１から上方に伸びる円筒部５４とを備えている。
弁体５１は、下方向に向かって断面が徐々に小さくなる略円錐台形状に形成されている。弁体５１の下端の径は、バルブシート２６の連通孔２７の径よりも小さくされている。弁体５１の上端の径は、円筒部５４の径と同一であり、バルブシート２６の連通孔２７の径より大きく、かつ、ストッパ２８の内径より小さくされている。弁体５１の側面５１ａの傾斜角度は、バルブシート２６のシール面２７ａの傾斜角度よりも小さくされている。したがって、バルブ５０がバルブシート２６と当接する状態（図１の状態）では、弁体５１の下端が連通孔２７内に位置し、弁体５１の側面５１ａがシール面２７ａと線接触（線シール）している（正確には、弁体５１の側面５１ａとシール面２７ａは面シールであるが、そのシール面幅が小さくされている）。弁体５１とバルブシート２６が線接触することによって、シール面圧を高く設定することができる。これによって、スプリング５３の荷重を小さく設定することができ、リリーフ弁１０の小型化を図ることができる。

円筒部５４の中間には、半径方向外向きに中フランジ５５が凸設されている。中フランジ５５は、円筒部５４の外周面を一巡するように形成されている（ただし、中フランジ５５は、周方向に断続的に形成してもよい。）。中フランジ５５の外径は、ストッパ２８の内周面と接触しないように設定されている。また、円筒部５４の上端には、半径方向外向きに上フランジ５６が凸設されている。上フランジ５６も、円筒部５４の外周面を一巡するように形成されている（ただし、中フランジ５５と同様に、周方向に断続的に形成してもよい。）。上フランジ５６の外径は、ストッパ２８の上段部２８ｂの外径と略同一とされている。
円筒部５４の外周面に形成された中フランジ５５と上フランジ５６の間にはリング６０が嵌め込まれている。リング６０が円筒部５４に嵌め込まれた状態では、リング６０が円筒部５４の外周面を一巡している。リング６０は、弾性変形率の大きな材料（例えば、ゴム）によって形成されている。リング６０は、図２に示すように、略円筒形状に形成されており、外部から圧力が付与されていない状態で、その内径６０ｂは円筒部５４の外径と略同一であり、その外径６０ａはストッパ２８の内径よりも若干大きくなるように作製されている。したがって、リング６０がストッパ２８の内側に位置している状態では、リング６０の外周面６０ａにストッパ２８から内向きの力が作用する。また、リング６０は、周方向の一箇所で軸方向に傾斜する向きの切断部６０ｃが形成されている。
なお、円筒部５４の内部５８には、スプリング５３を収容する収容空間が形成されており、その底面にはバネ受け面５６ｂが形成されている。

スプリング５３は、バルブ５０と蓋部材３１の間に圧縮された状態で配されている。このため、バルブ５０はスプリング５３によって下方向に付勢されている。スプリング５３は、バルブ５０の円筒部５４の内部空間に収容されており、その下端は円筒部５４の底面に形成されたバネ受け面５６ｂに保持されている。スプリング５３の上端は、蓋部材３１の下面に形成されたバネ受け部３１ａに保持されている。

上述したリリーフ弁１０の作用について説明する。リリーフ弁１０では、スプリング５３が圧縮された状態でバルブ５０と蓋部材３１の間に配されている。このため、第１圧力室２２内の流体の圧力が所定値より低いときは、バルブ５０の弁体５１がバルブシート２６のシール面２７ａに当接し、バルブシート２６の連通孔２７が閉じられている（図１に示す状態）。このとき、バルブ５０の弁体５１とバルブシート２６のシール面２７ａが線シールされるため、両者の間が効果的にシールされ、第１圧力室２２内の流体が連通孔２７から漏れ出ることが防止されている。
バルブ５０がバルブシート２６と当接する位置（即ち、閉位置）にあると、バルブ５０はストッパ２８の内部に位置し、リング６０の外周面６０ａがストッパ２８の内周面２８ｄに接触し、リング６０によってストッパ２８の上段部２８ｂに形成された排出口２８ｃが閉じられる。これにより、仮にバルブ５０とバルブシート２６との隙間から第１圧力室２２内の流体が漏れ出たとしても、その流体はリング６０で遮断され、流体が第２圧力室２３へ流出することを抑制することができる。

第１圧力室２２に接続された流体流路内の圧力が上昇すると（すなわち、第１圧力室２２内の流体の圧力が上昇すると）、第１圧力室２２内の流体によるバルブ５０を上向きに押し上げる力がスプリング２８の付勢力よりも大きくなる。そのため、バルブ５０は、バルブシート２６から離れ上昇する（図１に示す状態から上昇する）。
バルブ５０が閉位置から上昇すると、第１圧力室２２内の流体は、連通孔２７を介してストッパ２８の内部空間Ｓ（詳細には、ストッパ２８とバルブ５０との間に形成された空間）に流入する。第１圧力室２２から内部空間Ｓに流入した流体は、バルブ５０の弁体５１の下面にスプリング２８の付勢力に抗する方向の力、即ち上向きの力を付与する。また、内部空間Ｓに流入した流体の圧力は、リング６０の下面にも作用する。リング６０は弾性変形率の高い材料で形成されているため、内部空間Ｓに流入した流体の圧力がリング６０に作用すると、リング６０は上下方向に押し潰されて、リング６０の外周面６０ａはストッパ２８の内面と密着する。このため、リング６０とストッパ２８の接触面から流体が漏れ出ることが抑制される。そのため、リング６０には、流体から上向きの圧力が効率的に作用する。これによって、バルブ５０は、リング６０がストッパ２８の排出口２８ｃを開く位置まで速やかに上昇する。
図３は、バルブ５０が閉位置から上昇して開位置（図４に図示する位置）に至る途中の状態を示しており、リング６０が排出口２８ｃを部分的に開いている。リング６０が排出口２８ｃを開く位置までバルブ５０が上昇すると、内部空間Ｓ内の流体が排出口２８ｃからバルブ収容部２１に流れ、バルブ収容部２１から第２圧力室２３を通って大気中に放出される。これによって、内部空間Ｓ内の流体の圧力は低下するが、リング６０の外周面６０ａはストッパ２８の内面と密着しているため、内部空間Ｓの流体圧力の低下が抑えられている。このため、排出口２８ｃが開いた後もバルブ５０に作用する流体の圧力の低下が抑制され、バルブ５０は開位置までスムーズに上昇することができる。

バルブ５０が図３の状態からさらに上昇し、図４に示す開位置に到達すると、リング６０の下端がストッパ２８の上端よりも上方に位置する。リング６０の下端がストッパ２８の上端よりも上方に位置すると、リング６０は、ストッパ２８から作用していた力（リング６０の半径方向内側向きの力）から開放される。また、リング６０は、周方向の一箇所において軸方向に傾斜する向きに切断されており、この切断面に流体の圧力が作用する。そのため、リング６０は半径方向外側に向かって広がる。リング６０が半径方向外側に広がると、ストッパ２８の内径よりも大きくなる。したがって、バルブ５０が閉位置に移動しようとしても、リング６０の下面がストッパ２８の上面に当接し、リング６０の下降を阻止する。バルブ５０の上フランジ５６は、リング６０の上面に引っかかることでバルブ５０の下降を止め、バルブ５０を開位置に保持することとなる。第１圧力室２２内の流体（内部空間Ｓ内の流体）が第２圧力室２３から放出されると、第１圧力室２２内の流体の圧力は徐々に低下する。第１圧力室２２内の流体の圧力が低下すると、バルブ５０に作用する上向きの力も低下する。バルブ５０に作用する上向きの力が低下し、スプリング５３による下向きの付勢力の方が高くなると、バルブ５０は閉位置に移動しようとする。しかしながら、リング６０がストッパ２８に当接しているため、バルブ５０は閉位置に移動することなく開位置に保持される。

上述したことから明らかなように、本実施例のリリーフ弁１０では、バルブ５０が開位置まで移動すると、リング６０がストッパ２８に当接してバルブ５０が開位置に保持される。バルブ５０が開位置に保持されると、第１圧力室２２（即ち、流体経路）内の流体は外部に流出し続ける。したがって、第１圧力室２２に接続された流体経路内に流体が過剰に流入し続ける状況であっても、流体経路内の圧力の上昇を防止することができる。
また、バルブ５０が一旦開位置に保持されても、ハウジング２０から蓋部材３１を取り外し、リング６０をストッパ２８内に戻すことによって、バルブ５０を再度閉位置にセットすることができる。したがって、リリーフ弁１０は、バルブ５０が開位置に保持されても、簡単なメンテナンスをすることで何度でも使用することができる。

次に、上述したリリーフ弁１０を燃料電池システムに適用した具体例を図面を参照して説明する。図５は、水素燃料電池自動車に適用される燃料電池システム１００の概略構成を示すブロック図である。
燃料電池システム１００は、水素タンク１０１と、水素タンク１０１から供給される水素で発電する燃料電池１０２を備える。水素タンク１０１のガス出口には遮断弁１０４が配され、遮断弁１０４と燃料電池１０２は水素供給路１０３によって接続されている。水素タンク１０１は、高圧の水素を貯留している。水素タンク１０１内の水素は、遮断弁１０４及び水素供給路１０３を介して燃料電池１０２に供給される。燃料電池１０２は、水素タンク１０１から供給された水素を用いて発電する。水素供給路１０３は、その途中で分岐され、分岐された流路の一端にリリーフ弁１０が取付けられている。燃料電池システム１０１では、遮断弁１０４が開くと、水素タンク１０１から水素供給路１０３を介して燃料電池１０２に水素が供給される。水素供給路１０３内の水素ガスの圧力が所定値より低いときは、リリーフ弁１０のバルブ５０は閉位置に位置している。

水素供給路１０３内の圧力が所定値を超えると（例えば、水素タンク１０１から過剰な水素が水素供給路１０３に流出すると）、遮断弁１０４が閉じられ、水素タンク１０１からの水素の流出を遮断する。これと同時に、リリーフ弁１０のバルブ５０がバルブシート２６から離間して開位置に移動することで、水素供給路１０３内の水素を外部へ放出し、燃料電池１０３に高圧の水素が供給されることを防止する。また、水素供給路１０３内の水素圧力が上昇し続ける場合でも、リリーフ弁１０が開位置に保持されているため、燃料電池１０２に高圧の水素が供給されることはない。

以上、本発明のいくつかの具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば、バルブを開位置に保持する保持手段と、バルブが閉位置から開位置へ移動する際に流体から圧力を受ける受圧手段とを別部材としてもよい。実施例のリリーフ弁１０では、リング６０が保持手段及び受圧手段として機能していた。しかしながら、図６に示すように、これら保持手段と受圧手段とを別部材としてもよい。図６は、リリーフ弁２００のバルブ５０が開位置に保持された状態を示している。リリーフ弁２００では、バルブに一巡するように取付けられた断面円形状のリング２０１が受圧面を有する部材となる。リング２０１は、ゴム等弾性材料で作製されていることが好ましい。また、バルブ５０の外周部には保持部材２０２が取付けられている。保持部材２０２は、外力が作用しない状態では、図示しないバネ等の付勢手段によってバルブ５０の半径方向外向きに広がるようになっている。バルブ５０が開位置に移動されると、保持部材２０２は付勢力によって広がり、ストッパ２８の上端に当接することでバルブ５０を開位置に保持する。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は、複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

本実施例に係るリリーフ弁のバルブが閉位置にある場合の縦断面図。 同、リングの正面図及び側面図。 同、バルブが閉位置から開位置に移動する途中の縦断面図。 同、バルブが開位置にある場合の縦断面図。 本実施例に係る燃料電池システムの構成ブロック図。 本実施例に係るその他のリリーフ弁の縦断面図。

符号の説明

１０：リリーフ弁
２０：ケーシング部
２２：第１圧力室
２３：第２圧力室
２６：バルブシート
２７：連通孔
２８：ストッパ
３１：蓋部材
５０：バルブ
５３：スプリング
６０：リング
１００：燃料電池システム
１０３：水素供給路

Claims (8)

1. 第１の流体が導入される第１圧力室と、第２の流体が導入される第２圧力室と、を有するハウジングと、
   ハウジング内に収容されると共に第１圧力室と第２圧力室の間に配され、第１圧力室と第２圧力室とを連通させる連通孔を有するバルブシートと、
   ハウジング内に収容され、バルブシートに当接して連通孔を閉じる閉位置と、バルブシートから所定の距離だけ離間して連通孔を開く開位置との間を移動可能に配されたバルブと、
   そのバルブを開位置から閉位置に向かって付勢する付勢手段と、
   そのバルブが開位置に移動したときにバルブを開位置で保持する保持手段と、を有しており、
   保持手段は、ハウジングに設けられたストッパと、バルブに取付けられた保持部材とを有しており、
   保持部材は、バルブに対して、バルブの移動方向に沿って移動不能に取付けられており、
   バルブが開位置に移動すると、保持部材がストッパに対してバルブシートと反対側から当接することによって、バルブが開位置に保持される、リリーフ弁。
2. 保持部材には、バルブが閉位置から開位置まで移動する際に、第１の圧力室から連通孔を通って流れる流体の圧力を受ける受圧面が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のリリーフ弁。
3. ハウジングは、バルブシートの連通孔を通過した流体を第２圧力室に導く流体通路をさらに有しており、
   バルブは、その流体通路内を開位置と閉位置の間を移動可能に配置されており、
   保持部材は、バルブの外周部に取付けられた環状の弾性部材であり、バルブが閉位置から開位置まで移動する際に流体通路の壁と接触した状態を維持することを特徴とする請求項２に記載のリリーフ弁。
4. 流体通路の壁には、流体通路内と第２圧力室とを連通する排出口が形成されており、
   保持部材は、バルブが閉位置にある場合に、流体通路の排出口を閉じることを特徴とする請求項３に記載のリリーフ弁。
5. 保持部材は、バルブの外周部に取付けられた環状の弾性部材であり、
   保持部材に力が付与されていない状態では、保持部材の外径は、ストッパの内径よりも大きく、
   バルブが閉位置にある状態では、保持部材は、半径方向内側向きの力がストッパから付与されることによって、保持部材の外周面がストッパの内周面に接触した状態でストッパの内側に配置されており、
   バルブが開位置にある状態では、保持部材は、ストッパの外側に配置されることによって、ストッパからの力が開放された状態でストッパに対してバルブシートと反対側から当接する、請求項１から４のいずれか一項に記載のリリーフ弁。
6. 保持部材は、周方向の少なくとも１箇所が軸方向に傾斜する方向に切断されていることを特徴とする請求項３から５のいずれか一項に記載のリリーフ弁。
7. ハウジングに着脱可能に取付けられ、ハウジングの第２圧力室の一端を閉じる蓋部材を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のリリーフ弁。
8. 燃料タンクと、
   燃料タンクから供給される燃料で発電する燃料電池と、
   燃料タンクと燃料電池とを接続し、燃料タンクから燃料電池に燃料を供給する燃料供給路と、
   燃料供給路の中間部に取付けられた請求項１から７のいずれか一項に記載のリリーフ弁と、を有しており、
   リリーフ弁の第１圧力室には燃料供給路内の燃料が導入され、リリーフ弁の第２圧力室は大気に開放されていることを特徴とする燃料電池システム。

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