JP5790786B2 - バルブ、燃料電池システム - Google Patents
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Description
本発明は、流体の順方向の過剰な流れを制御するバルブ、及びこのバルブを備える燃料電池システムに関するものである。
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。
図9(A),図9(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、弁座部3、及び、弁部を形成する弁体部4及び支持部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おり、弁閉時には弁座部3に当接している(図9(A)参照)。支持部5は、弾性を有する梁によって形成されている。
ここで、これらの各部材は板状の部材で構成されており、当該減圧弁は各部材を接合することにより形成されている。そして、ダイヤフラム1の周縁部はバルブ筐体7及びキャップ8に挟持されており、バルブ筐体7はダイヤフラム1とともにバルブ室6を構成している。
ダイヤフラム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、バルブ室6に接するダイヤフラム1の部分の面積(以下、受圧面積と称する。)をS2とする。このとき、圧力の釣り合いから、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。
例えば、ダイレクトメタノール型燃料電池(DMFC)においては、燃料カートリッジ(ポンプの上流側)から発電セル(ポンプの下流側)へ液体燃料(メタノール)の輸送を行うポンプを備えている。ポンプが弁方式である場合、弁によってポンプの下流側からポンプの上流側への流体の流れを遮断する逆止機能を備えている。しかし、ポンプの上流側からポンプの下流側への液体燃料の過剰な流れを遮断する機能、すなわち順止機能は備えていないものが一般的である。
例えば、ダイレクトメタノール型燃料電池システムにおいて、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、発熱部品によって高温になることがある。燃料カートリッジが高温になると燃料カートリッジの内部の液体燃料が膨張する。このため、高圧となった液体燃料が燃料カートリッジから吐出されることがある。順止機能を備えていない弁方式のポンプでは、これにより、過剰な量の液体燃料が発電セルに供給され、ポンプの非作動時にも、燃料カートリッジから発電セルへ液体燃料が輸送されてしまう。また、場合によってはポンプを破壊してしまうおそれがある。
このような問題を解消するために、高圧の液体燃料が万が一加わった場合などに、順方向の流れを止めるバルブが求められている。そこで、本願の発明者は、高圧の液体燃料が万が一加わった場合などに、順方向の流れを止めるバルブであって、ポンプの圧力によって開閉が行われるバルブを燃料カートリッジとポンプとの間に設けるという方策を用いた。図9(A)に示した特許文献1の減圧弁では、例えばダイヤフラム1はゴムからなる。バルブ室6の密閉性を確保するために、一般的な方法として、ダイヤフラム1の周縁部の両主面を押圧する方法が用いられている。特許文献1の減圧弁では、ダイヤフラム1の周縁部はバルブ筐体7及びキャップ8に挟持されている。
しかしながら、特許文献1に記載の減圧弁では、ダイヤフラム1の周縁部が押圧されると、ダイヤフラム1に撓みが生じ、ピストン2が弁体部4側に変位してしまうという問題があった。特許文献1に記載の減圧弁では、最悪の場合、図9(B)に示すようにポンプの非作動時に意図せずピストン2が弁体部4を押し下げてバルブを開いてしまうおそれがある。
そこで本発明は、ダイヤフラムの周縁部が押圧されたとしても、従来よりも弁体部側への変位を抑制可能である、流体の順方向の過剰な流れを遮断するバルブ、及びこのバルブを備える燃料電池システムを提供することを目的とする。
本発明のバルブは、前記課題を解決するために以下の構成を備えている。
(1)流体の流入孔と前記流体の流出孔とを有するバルブ筐体と、
中央部と前記中央部より外側に位置する周縁部と前記中央部および前記周縁部の間を繋ぐ連結部とを有し、前記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、前記バルブ室の前記流体の圧力によって前記中央部および前記連結部が変位するダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムの前記中央部に載置されている受圧板と、
前記流入孔に配置され、前記ダイヤフラムの変位に連動して変形し、前記流入孔から前記バルブ室への前記流体の流入を遮断または開放させる弁体と、
前記ダイヤフラムの前記周縁部を前記バルブ筐体とともに挟持するキャップと、を備え、
前記ダイヤフラムの前記連結部は、前記周縁部側から前記中央部側にかけて、前記弁体側に凸となってから前記キャップ側に凸となる波形状である。
中央部と前記中央部より外側に位置する周縁部と前記中央部および前記周縁部の間を繋ぐ連結部とを有し、前記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、前記バルブ室の前記流体の圧力によって前記中央部および前記連結部が変位するダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムの前記中央部に載置されている受圧板と、
前記流入孔に配置され、前記ダイヤフラムの変位に連動して変形し、前記流入孔から前記バルブ室への前記流体の流入を遮断または開放させる弁体と、
前記ダイヤフラムの前記周縁部を前記バルブ筐体とともに挟持するキャップと、を備え、
前記ダイヤフラムの前記連結部は、前記周縁部側から前記中央部側にかけて、前記弁体側に凸となってから前記キャップ側に凸となる波形状である。
この構成では、キャップがバルブ筐体に接合されると、ダイヤフラムの周縁部がキャップとバルブ筐体とに押圧されて挟持される。この結果、ダイヤフラムの周縁部がキャップとバルブ筐体によって圧縮され、ダイヤフラムの周縁部とバルブ筐体との当接部分の密着性が高くなり、バルブ室の密閉性を確保できる。
また、この構成では、ダイヤフラムが前記波形状の連結部を有する。そのため、ダイヤフラムの周縁部がキャップとバルブ筐体によって圧縮されると、連結部と繋がっているダイヤフラムの中央部には、キャップ側(具体的には弁体から離れる方向)へ変位させようとする力のモーメントが働く。
従って、この構成によれば、ダイヤフラムの中央部を弁体から離れる方向へ変位させようとする力のモーメントが働くため、ダイヤフラムの周縁部が押圧されたとしても、従来よりも弁体部側への変位を抑制可能である。
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、発熱部品によって高温になり膨張したとしても、この構成によればポンプの非作動時にバルブが開くことを防止できるため、過剰な量の燃料が発電セルに供給されることも防止できる。
(2)前記ダイヤフラムの前記連結部は、前記弁体側に凸となる波の谷と前記キャップ側に凸となる波の山とが交互に複数設けられ、前記波の谷の個数と前記波の山の個数とが同じ形状であってもよい。
この構成において連結部は、複数の波を含む形状である。この構成においてもダイヤフラムが前記波形状の連結部を有するため、連結部と繋がっているダイヤフラムの中央部を、キャップ側(具体的には弁体から離れる方向)へ変位させようとする力のモーメントが働く。従って、この構成においても、ダイヤフラムの周縁部が押圧されたとしても、従来よりも弁体部側への変位を抑制可能である。
(3)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ることが好ましい。
前述したように、ダイヤフラムの周縁部はキャップとバルブ筐体によって圧縮されるため、この構成のように周縁部の厚みが中央部の厚みより厚いと、周縁部をより確実に保持することができるため好ましい。
(4)前記ダイヤフラムの波形状の全振幅の大きさは、前記ダイヤフラムの周縁部の厚み以下となるように形成されていることが好ましい。
この構成によれば、ダイヤフラムを低背に構成することができるため、バルブをより低背化することができる。
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。
(5)上記(1)〜(4)のいずれかに記載のバルブと、
前記バルブの前記流入孔に接続される燃料貯蔵部と、
前記バルブの前記流出孔に接続されるポンプと、を備える。
前記バルブの前記流入孔に接続される燃料貯蔵部と、
前記バルブの前記流出孔に接続されるポンプと、を備える。
この構成により、上記(1)〜(4)のうちいずれかに記載のバルブを用いることで、当該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。
この発明によれば、ポンプの非作動時に意図せずバルブが開くことを防止できる。
《第1の実施形態》
以下、本発明の第1の実施形態に係るバルブ101について説明する。
以下、本発明の第1の実施形態に係るバルブ101について説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係るバルブ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、液体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、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。
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へ流入する。そして、ポンプ103を作動させることによって、メタノールが流入孔143を介してバルブ室140へ流入する。そして、メタノールはバルブ室140から流出路165と流出孔149とポンプ103を介して発電セル104へ供給される。
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。バルブ101は、流入路163と流出路165とが形成された例えば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。
図2は、第1の実施形態に係るバルブ101の分解斜視図である。図3(A)は、図2のバルブ101の上面図である。図3(B)は、図2のバルブ101の底面図である。図4は、図3(A)のS−S線における断面図である。
バルブ101は、図2に分解斜視するように、キャップ110と、受圧板125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。
バルブ筐体130は、例えば略正方形板状である。バルブ筐体130は、例えば金属からなり、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。
また、バルブ筐体130には、図2及び図4に示すように、弁部150が流入孔143とバルブ室140とを連通させたときに、ダイヤフラム120が当接する突起部144と、メタノールを突起部144の内側から外側へ流入させる流路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。
また、バルブ筐体130には、図3(B)及び図4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。
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樹脂等からなり、バルブ筐体130のメタノールと接しない部分である縁部132の材質は金属からなる。バルブ筐体130は、金属部分の縁部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。
ダイヤフラム120は、図2に示すように、周縁部121と、周縁部121より内側に位置する中央部122と、周縁部121と中央部122との間を繋ぐ連結部124と、を有する。ダイヤフラム120は、周縁部121の厚みが中央部122よりも厚い円板状に形成されている。中央部122は、第1の面と第1の面に対向する第2の面とを備える平板状である。ダイヤフラム120は、中央部122の第1の面の中心部分から突出し、例えば円柱状に形成されているプッシャ123を有する。中央部122の第1の面がバルブ筺体130に対向しており、中央部122の第2の面が受圧板125に対向している。中央部122の前記第2の面の面積は、プッシャ123の中央部122との接続面の面積よりも大きい。
連結部124は、周縁部121側から中央部122側にかけて、弁体部151側に凸となってからキャップ110側に凸となる波形状である。連結部124の波形状は、例えば正弦波形状である。連結部124の厚みは、中央部122の厚みと略同じであり、例えば200μmである。連結部124の厚みは、100μm以上かつ、ダイヤフラム120の周縁部121の厚み以下となるように形成されている。
なお、図4に示すダイヤフラム120の周縁部121の厚みaは、500μmであり、ダイヤフラム120の周縁部121の幅bは、400μmである。連結部124の波形状の全振幅の大きさは、ダイヤフラム120の周縁部121の厚み以下となるように形成されている。
ダイヤフラム120が前述の波形状の連結部124を有するため、ダイヤフラム120の中央部122は、連結部124によって周縁部121に対して柔軟に弾性支持される。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。
また、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及び連結部124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とき、プッシャ123が弁体部151を押下する。
なお、バルブ101に流体として液体を使用した場合、液体の表面張力が大きいため、バルブ101に気体を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、この実施形態のバルブ101では、十分なメタノールの流路を確保できる。
弁部150は、図2及び図4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との連通を遮断または開放して流体(メタノール)の流入を制御する弁体部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。
なお、弁部150が、本発明の「弁体」に相当する。
弁体部151は、弁部150がプッシャ123に対向して開口部147に配置されている。弁体部151は、弁閉時に、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ように弁座148の方向に与圧がなされている。そして、弁体部151は、ダイヤフラム120のプッシャ123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。
キャップ110は、図2、図3(A)及び図4に示すように、例えば略正方形板状である。キャップ110は、例えば金属からなり、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110には、キャップ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、キャップ110の縁部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の縁部132と溶接により接合される。このとき、キャップ110の周縁部位114は、載置部134とともに、ダイヤフラム120の周縁部121を押圧して挟持する。
また、キャップ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。
受圧板125は、円板状であり、ダイヤフラム120における中央部122の第2の面に設けられている。受圧板125の面積とダイヤフラム120の中央部122の面積とは略同一である。受圧板125の剛性はダイヤフラム120の剛性より高いことが好ましく、受圧板125は、例えば金属で構成される。受圧板125は、ダイヤフラム120の第2の面に加わる前述の大気圧とバルブ室140の内圧との差圧を受ける。
プッシャ123とダイヤフラム120との接続面の面積は、ダイヤフラム120の第2の面の面積よりも小さい。プッシャ123の突出方向の先端は、バルブ筐体130の流入孔143を介して弁部150に非接着状態で当接している。
なお、プッシャ123と弁部150は、必ずしも当接する必要はなく、互いに対向していてもよい。ただし、プッシャ123の突出方向の先端から弁部150までの距離は、ダイヤフラム120の非動作時の状態から、ダイヤフラム120が弁部150に当接するまでの距離である動作距離よりも大きい必要がある。
次に、バルブ101の動作について説明する。
図5(A)は、本発明の実施形態に係るバルブ101の弁閉時の模式断面図であり、図5(B)は、本発明の実施形態に係るバルブ101の弁開時の模式断面図である。
バルブ101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150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120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151の面積(ここでは、弁体部151にリング状の弁突起155が形成されているため弁突起155で囲まれた領域の径で決まる面積)をS1、バルブ室140に接するダイヤフラム120の中央部122の面積(以下、「受圧面積」と称する。)をS2、弁体部151が弁座148を付勢する力をFsとする。
このとき、圧力の釣り合いから、図5(B)のように弁部150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150は閉じ、低いと弁部150は開く。
そのため、バルブ101では、ポンプ103によるメタノールの吸引によってバルブ室140の圧力が低下した時、ダイヤフラム120の中央部122が変位してプッシャ123が弁部150を押下する(図5(B)参照)。これにより、流入孔143とバルブ室140とが連通状態となり、メタノールが流入孔143からバルブ室140へ流入する。
次に、ポンプの非作動時における、ダイヤフラムの周縁部が押圧されたときの、ダイヤフラムが弁体部を押し下げる力について、本実施形態のバルブ101と、第1の比較例に係るバルブ11と、第2の比較例に係るバルブ21とを比較する。
図6(A)は、図4に示すバルブ101の一部拡大断面図であり、図6(B)は、第1の比較例に係るバルブ11の一部拡大断面図であり、図6(C)は、第2の比較例に係るバルブ21の一部拡大断面図である。図7は、ダイヤフラムの周縁部が押圧されたときに、図6(A)〜(C)に示す各ダイヤフラムが各弁体部を押し下げる力を示す棒グラフである。
ここで、図6(B)に示す第1の比較例に係るバルブ11が本実施形態のバルブ101と相違する点は、ダイヤフラム20の連結部14の波数が0.5波である点であり、その他の構成については同じである。同様に、図6(C)に示す第2の比較例に係るバルブ21が本実施形態のバルブ101と相違する点は、ダイヤフラム220の連結部34の波数が1.5波である点であり、その他の構成については同じである。
本実験では、ポンプ103の非作動時における各バルブ101、11、21について、各ダイヤフラムの厚み方向におけるプッシャ123の先端が、バルブ筐体130の開口部147に挿入された弁部150の弁体部151のプッシャ123側の主面に当接する位置で、各ダイヤフラムの周縁部121をキャップ110及びバルブ筐体130で挟持して圧縮した条件で、各ダイヤフラムのプッシャ123が弁体部151を押し下げる力(以下、プッシャ123の押下力)を算出した。
図7に示すように、第1の比較例の0.5波のダイヤフラム20と第2の比較例の1.5波のダイヤフラム220ではプッシャ123の押下力がそれぞれ5.3[gf]と1.8[gf]であるのに対し、本実施形態の1波のダイヤフラム120ではプッシャ123の押下力が0.0[gf]であることが明らかとなった。
この結果となった理由は、第1、第2の比較例のバルブ11、21では、ダイヤフラム20、220の中央部122を弁体部151に近づく方向へ変位させようとする力のモーメントが加わったためであると考えられる。
また、本実施形態のバルブ101では、ダイヤフラム120の中央部122を弁体部151から離間する方向へ変位させようとする力のモーメントが加わったためであると考えられる。
以上のことから、本実施形態のバルブ101では、連結部124の波数が整数であるので、ダイヤフラム120の中央部122を弁体部151から離れる方向へ変位させようとする力のモーメントが働く。このため、ダイヤフラム120の周縁部121が押圧されたとしても、従来よりも弁体部151側への変位を抑制可能である。
なお、本実施形態においてダイヤフラム120の連結部124は、波数が1である波形状であるが、実施の際は、波数が2以上である波形状であっても構わない。この複数の波数の波形状においても、ダイヤフラム120の中央部122を、弁体部151から離間する方向へ変位させようとする力のモーメントが加わるためである。
次に、本実施形態のバルブ101と、第3の比較例に係るバルブ31とを比較する。
図8は、第3の比較例に係るバルブ31に備えられるダイヤフラム320の一部拡大断面図である。
ここで、第3の比較例に係るバルブ31が本実施形態のバルブ101と相違する点は、ダイヤフラム320の連結部24が、周縁部121側から中央部122側にかけて、キャップ110側に凸となってから弁体部151側に凸となる波形状である点であり、その他の構成については同じである。
実験より、第3の比較例のバルブ31ではポンプ103の非作動時、ダイヤフラムの周縁部121をキャップ110及びバルブ筐体130で挟持して押圧した場合、図8に示すように、ダイヤフラム320の中央部122が弁体部151に近づく方向へ変位することが明らかとなっている。
この結果となった理由は、ダイヤフラム320の連結部24の波形状が、ダイヤフラム120の連結部24の波形状とは位相が逆であるので、ダイヤフラム320の中央部122を、弁体部151に近づく方向へ変位させようとする力のモーメントが加わったためであると考えられる。この結果より、第3の比較例のバルブ31では、ポンプ103の非作動時に意図せずプッシャ123が弁体部151を押し下げてバルブを開いてしまうおそれがある。
以上の結果から、連結部124が、周縁部121側から中央部122側にかけて、弁体部151側に凸となってからキャップ110側に凸となる波形状であるダイヤフラム120を備える本実施形態のバルブ101が最も好適なバルブであるといえる。
バルブ101では、前述したようにダイヤフラム120が、周縁部121側から中央部122側にかけて、弁体部151側に凸となってからキャップ110側に凸となる波形状の連結部124を有する(図4参照)。
そのため、キャップ110の縁部116がバルブ筐体130の縁部132に接合され、ダイヤフラム120の周縁部121がキャップ110の周縁部位114と載置部134によって圧縮されるとき、連結部124と繋がっているダイヤフラム120の中央部122を、キャップ110側(具体的には弁体部151から離れる方向)へ変位させようとする力のモーメントが働く。
従って、バルブ101によれば、ダイヤフラム120の周縁部121が押圧されたとしても、従来よりも弁体部151側への変位を抑制可能である。
また、燃料電池システム100内に組み込まれる燃料カートリッジ102が、発熱部品によって高温になり膨張したとしても、この構成によればポンプ103の非作動時にバルブが開くことを防止できるため、過剰な量の燃料が発電セル104に供給されることが防止できる。
また、前述したようにダイヤフラム120の連結部124の波形状の全振幅の大きさは、ダイヤフラム120の周縁部121の厚み以下となるように形成されているため、ダイヤフラム120を低背に構成することができる。よって、このダイヤフラム120を備えるバルブ101をより低背化することができる。
また、バルブ101は、材質にシリコンを用いていない。半導体プロセスを使用せずに製造できるため、低コストで製造できる。
また、バルブ101を用いることで、当該バルブ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。
また、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、バルブ101では、金属イオンの溶出による燃料電池システム100の特性の劣化も起こらない。
《その他の実施形態》
前記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。
前記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。
また、前記実施形態においてダイヤフラム120は、周縁部121の厚みが中央部122より厚い形状に形成されているが、実施の際は、これに限らない。例えば、ダイヤフラム120が、周縁部121の厚みが中央部122より薄い形状や周縁部121の厚みと中央部122の厚みとが同じ形状に形成されていても構わない。
また、前記実施形態では、ダイヤフラム120の連結部124の波形状は、正弦波形状に形成されているが、これに限らない。実施の際は、例えば、三角波形状に形成されていてもよい。
また、前記実施形態では、受圧板125は円板状に形成されているが、これに限るものではない。例えば、多角形に形成されていてもよい。また、前記実施形態では、受圧板125の面積とダイヤフラム120の中央部122との面積とは略同一に形成されているが、これに限るものではない。ただし、略同一であるとより好ましい。
最後に、前記実施形態の説明は、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。
1 ダイヤフラム
2 ピストン
3 弁座部
4 弁体部
5 支持部
6 バルブ室
7 バルブ筐体
8 キャップ
11、21、31、41 バルブ
14、24、34 連結部
20、220、320、420 ダイヤフラム
43 流入孔
100 燃料電池システム
101 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
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
124 連結部
125 受圧板
130 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 突起部
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、162 Oリング
163 流入路
165 流出路
2 ピストン
3 弁座部
4 弁体部
5 支持部
6 バルブ室
7 バルブ筐体
8 キャップ
11、21、31、41 バルブ
14、24、34 連結部
20、220、320、420 ダイヤフラム
43 流入孔
100 燃料電池システム
101 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
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
124 連結部
125 受圧板
130 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 突起部
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、162 Oリング
163 流入路
165 流出路
Claims (5)
- 流体の流入孔と前記流体の流出孔とを有するバルブ筐体と、
中央部と、前記中央部より外側に位置する周縁部と、前記中央部および前記周縁部の間を繋ぐ連結部と、を有し、前記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、前記バルブ室の前記流体の圧力によって前記中央部および前記連結部が変位するダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムの前記中央部に載置されている受圧板と、
前記流入孔に配置され、前記ダイヤフラムの変位に連動して変形し、前記流入孔から前記バルブ室への前記流体の流入を遮断または開放させる弁体と、
前記ダイヤフラムの前記周縁部を前記バルブ筐体とともに挟持するキャップと、を備え、
前記ダイヤフラムの前記連結部は波形状を有し、前記連結部の最外周の形状は、前記弁体を開放する際の前記ダイヤフラムの変位方向と同じ向きに凸となっている、バルブ。 - 前記ダイヤフラムの前記連結部では、前記弁体側に凸となる波の谷と前記キャップ側に凸となる波の山とが交互に複数設けられ、前記波の谷の個数と前記波の山の個数とが同じである、請求項1に記載のバルブ。
- 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である、請求項1又は2に記載のバルブ。
- 前記ダイヤフラムの波形状の全振幅の大きさは、前記ダイヤフラムの周縁部の厚み以下となるように形成されている、請求項1から3のいずれかに記載のバルブ。
- 請求項1から4のいずれかに記載のバルブと、
前記バルブの前記流入孔に接続される燃料貯蔵部と、
前記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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