JP5565464B2 - 順止バルブ、燃料電池システム - Google Patents
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Description
そこで、特許文献1の減圧弁の各部材を、メタノールによる腐食に強いシリコンで一体形成する方法が考えられる。しかし、この方法では、高価な半導体プロセスを使用する必要があるため、製造コストが増大してしまう。
周縁部が前記バルブ筐体に載置されて前記バルブ筐体とともにバルブ室を構成し、前記バルブ室の流体の圧力によって前記周縁部の内側の中央部が変位するダイヤフラムと、を備え、
前記バルブ筐体には、前記バルブ室へ流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流体の吸引圧力によって前記バルブ室から流体が流出する流出孔と、前記ダイヤフラムの前記周縁部が載置される載置部と、が形成された、順止バルブであって、
前記流入孔に配置され、前記ダイヤフラムの変位によって前記流入孔から前記バルブ室への流体の流入を遮断または開放させる弁体と、
前記バルブ筐体に接合され、前記ダイヤフラムの前記周縁部を押圧して前記載置部とともに前記周縁部を挟持するキャップ部と、を備える。
そのため、流体がダイヤフラムの周縁部と載置部との間を通過して当該周縁部の外側へ漏れるのを防ぐことができる。即ち、この構成における順止バルブでは、キャップ部とバルブ筐体との接合部を含む各部材の接合部が流体に接触しない。よって、活性の高い流体を順止バルブに使用しても、各部材の接合部の界面が流体により劣化して接合強度低下を招くことがなく、各部材が剥離して流体が各部材の間から漏洩してしまうこともない。
なお、液体を流体として順止バルブに使用した場合、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、この構成の順止バルブではダイヤフラムの材質がゴムであるため、ダイヤフラム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の可動範囲が大きくなる。そのため、この構成の順止バルブでは、十分な流体の流路を確保できる。
前記バルブ筐体の前記流体と接する部分の材質は樹脂であり、前記バルブ筐体の前記流体と接しない部分の材質は金属であり、
前記キャップ部は前記バルブ筐体のうち前記流体と接しない部分に接合されることが好ましい。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
図7は、本発明の第2の実施形態に係る順止バルブ201に備えられるキャップ部210の上面図である。図8は、図7のT−T線における断面図である。この実施形態における順止バルブ201が上記順止バルブ101と相違する点は、キャップ部210とバルブ筐体230の接合方法である。
詳述すると、バルブ筐体230は、全てが耐メタノール性の高い樹脂で形成され、ダイヤフラム120の周縁部121の厚みより厚い環状の縁部232を当該周縁部121の外側に有する点で、図6に示すバルブ筐体130と異なる。
図9は、本発明の第3の実施形態に係る順止バルブ301に備えられるキャップ部310の上面図である。図10は、図9のU−U線における断面図である。この実施形態における順止バルブ301が上記順止バルブ101と相違する点は、キャップ部310とバルブ筐体330の接合方法である。
以上の実施形態では活性の高い流体としてメタノールを用いているが、当該流体が、気体や、液体、気液混合流、固液混合流、固気混合流などのいずれであっても適用できる。
2 ピストン
3 弁座部
4 弁体部
5 支持部
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、210、310 キャップ部
111 穴
113 中央部位
114 周縁部位
115 孔部
116 縁部
120 ダイヤフラム
121 周縁部
122 中央部
123 プッシャ
125 受圧板
130、230、330 バルブ筐体
131 穴
132 縁部
134 載置部
140 バルブ室
141 底面
143 流入孔
144 突出部
145 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 リング
163 流入路
165 流出路
214 周縁部位
216 縁部
232 縁部
313 中央部位
314 周縁部位
332 縁部
Claims (7)
- バルブ筐体と、
周縁部が前記バルブ筐体に載置されて前記バルブ筐体とともにバルブ室を構成し、前記バルブ室の流体の圧力によって前記周縁部の内側の中央部が変位するダイヤフラムと、を備え、
前記バルブ筐体には、前記バルブ室へ流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流体の吸引圧力によって前記バルブ室から流体が流出する流出孔と、前記ダイヤフラムの前記周縁部が載置される載置部と、が形成された、順止バルブであって、
前記流入孔に配置され、前記ダイヤフラムの変位によって前記流入孔から前記バルブ室への流体の流入を遮断または開放させる弁体と、
前記バルブ筐体に接合され、前記ダイヤフラムの前記周縁部を押圧して前記載置部とともに前記周縁部を挟持するキャップ部と、を備え、
前記キャップ部の材質は金属であり、
前記バルブ筐体の前記流体と接する部分の材質は樹脂であり、前記バルブ筐体の前記流体と接しない部分の材質は金属であり、
前記キャップ部は前記バルブ筐体のうち前記流体と接しない部分に接合され、
前記キャップ部は、中央部において、前記ダイヤフラムと離間した対向面を有し、
前記対向面には、孔部が設けられている順止バルブ。 - 前記ダイヤフラムの材質はゴムである、請求項1に記載の順止バルブ。
- 前記ダイヤフラムは、前記周縁部が前記中央部より厚みの厚い形状に形成された、請求項1又は2に記載の順止バルブ。
- 前記キャップ部と前記バルブ筐体とは、溶接により接合される、請求項1から3のいずれかに記載の順止バルブ。
- 前記キャップ部と前記バルブ筺体とは、前記バルブ室および前記載置部よりも外周側で接合される、請求項1から4のいずれかに記載の順止バルブ。
- 前記流体はメタノールである、請求項1から5のいずれかに記載の順止バルブ。
- 請求項1から6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。
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