JP2007004582A - Pressure adjusting valve and fuel cell power generation system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ダイヤフラムを有する圧力調整バルブ、および、その圧力調整バルブを有する燃料電池発電システムに関する。 The present invention relates to a pressure regulating valve having a diaphragm and a fuel cell power generation system having the pressure regulating valve.
従来、圧力調整バルブとして、ダイヤフラム室をもつボディと、ボディのダイヤフラム室を第1室と第2室とに区画する変形可能なダイヤフラムと、ガスが供給される1次側通路である高圧通路と、2次側通路である低圧通路と、高圧通路と低圧通路との間に設けられた絞り孔をもち絞り孔の絞り開度を調整する絞り開度調整機構と、絞り開度調整機構の絞り開度を増加させる方向にダイヤフラムを付勢する付勢力を発揮するコイルバネとを備えているものが知られている(特許文献1)。この圧力調整バルブによれば、高圧通路のガスが絞り孔で絞られて低圧通路に至る。低圧通路の圧力が増加すると、絞り孔の絞り開度を減少させる方向にダイヤフラムが変形し、低圧通路の圧力の増加が抑制される。 Conventionally, as a pressure regulating valve, a body having a diaphragm chamber, a deformable diaphragm that divides the diaphragm chamber of the body into a first chamber and a second chamber, and a high-pressure passage that is a primary-side passage to which gas is supplied, A throttle opening adjustment mechanism that has a low-pressure passage that is a secondary side passage, a throttle hole provided between the high-pressure passage and the low-pressure passage, and that adjusts a throttle opening of the throttle hole; and a throttle of the throttle opening adjustment mechanism There has been known one provided with a coil spring that exerts an urging force for urging the diaphragm in the direction of increasing the opening (Patent Document 1). According to this pressure regulating valve, the gas in the high-pressure passage is throttled by the throttle hole and reaches the low-pressure passage. When the pressure in the low pressure passage increases, the diaphragm is deformed in a direction to decrease the throttle opening of the throttle hole, and an increase in the pressure in the low pressure passage is suppressed.
また、ガス用減圧弁として、弁座から弁体を離座させる方向にダイヤフラムを付勢するコイルバネを設けるとともに、ダイヤフラムの自励振動に対向する摺動抵抗をダイヤフラムに付与させるリーフバネをダイヤフラムに設けたものが知られている(特許文献1)。
上記した特許文献1に係る圧力調整バルブによれば、使用条件によっては、ダイヤフラムが振動するおそれがある。ダイヤフラムが振動すると、ガス用減圧弁における圧力−流量の特性が変動するおそれがある。場合によっては異音が発生することがある。また、上記した特許文献2に係るガス用減圧弁によれば、リーフバネによる摺動抵抗をダイヤフラムに付与させ、ダイヤフラムの振動を抑制しようとしてるが、必ずしも充分ではない。
According to the pressure regulating valve according to Patent Document 1 described above, the diaphragm may vibrate depending on use conditions. When the diaphragm vibrates, the pressure-flow rate characteristic in the gas pressure reducing valve may change. In some cases, abnormal noise may occur. Further, according to the gas pressure reducing valve according to
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、ダイヤフラムの振動を抑制するのに有利な圧力調整バルブおよび燃料電池発電システムを提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a pressure regulating valve and a fuel cell power generation system that are advantageous for suppressing vibration of the diaphragm.
本発明に係る圧力調整バルブは、ダイヤフラム室をもつハウジングと、ダイヤフラム室を第1室と第2室とに区画すると共に第1室のガス圧を受圧する変形可能な受圧部をもつダイヤフラムと、ハウジングに形成されガスが供給される1次側通路と、ハウジングに形成され第1室を介して下流のガス消費源に繋がる2次側通路と、1次側通路と2次側通路との間に設けられ1次側通路を流れるガスの流量を絞って1次側通路のガスを第1室を経て2次側通路に供給する絞り開度調整機構とを具備する圧力調整バルブにおいて、ダイヤフラムの受圧部は、ダイヤフラムの振動を抑制する振動抑制部を備えており、振動抑制部は、弾性率または単位投影面積あたりの質量が相対的に低い第1部分と、第1部分よりも弾性率または単位投影面積あたりの質量が相対的に高い第2部分とを備えていることを特徴とするものである。 A pressure regulating valve according to the present invention includes a housing having a diaphragm chamber, a diaphragm having a deformable pressure receiving portion that partitions the diaphragm chamber into a first chamber and a second chamber and receives the gas pressure of the first chamber, Between the primary side passage formed in the housing and supplied with gas, the secondary side passage formed in the housing and connected to the downstream gas consumption source through the first chamber, and between the primary side passage and the secondary side passage And a throttle opening adjustment mechanism that restricts the flow rate of the gas flowing in the primary passage and supplies the gas in the primary passage to the secondary passage through the first chamber. The pressure receiving unit includes a vibration suppressing unit that suppresses vibration of the diaphragm, and the vibration suppressing unit includes a first part having a relatively low elastic modulus or mass per unit projected area, and an elastic modulus or higher than the first part. Unit projected area Is characterized in that the mass and a relatively high second portion.
本発明に係る燃料電池発電システムは、燃料極及び酸化剤極を有する燃料電池と、燃料電池の燃料極に燃料ガスを供給する燃料用のガス供給通路と、燃料電池の酸化剤極に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス用のガス供給通路と、燃料用のガス供給通路及び酸化剤ガス用のガス供給通路のうちの少なくとも一方において燃料電池の上流に設けられた燃料電池発電システム用圧力調整バルブとを具備する燃料電池発電システムにおいて、燃料電池発電システム用圧力調整バルブは、ダイヤフラム室をもつハウジングと、ダイヤフラム室を第1室と第2室とに区画すると共に第1室のガス圧を受圧する変形可能な受圧部をもつダイヤフラムと、ハウジングに形成されガスが供給される1次側通路と、ハウジングに形成され第1室を介して下流の燃料電池の燃料極または酸化剤極に繋がる2次側通路と、1次側通路と2次側通路との間に設けられ1次側通路を流れる燃料ガスまたは酸化剤ガスの流量を絞って1次側通路のガスを第1室を経て2次側通路に供給する絞り開度調整機構とを具備しており、ダイヤフラムの受圧部は、ダイヤフラムの振動を抑制する振動抑制部を備えており、振動抑制部は、弾性率または単位投影面積あたりの質量が相対的に低い第1部分と、第1部分よりも弾性率または単位投影面積あたりの質量が相対的に高い第2部分とを備えていることを特徴とするものである。なお、単位投影面積当たりの質量とは、ダイヤフラムの中心線に対して平行な方向から投影したときにおけるダイヤフラムの受圧部の単位投影面積当たりの質量をいう。 A fuel cell power generation system according to the present invention includes a fuel cell having a fuel electrode and an oxidant electrode, a gas supply passage for fuel that supplies fuel gas to the fuel electrode of the fuel cell, and an oxidant in the oxidant electrode of the fuel cell. Pressure adjustment for a fuel cell power generation system provided upstream of the fuel cell in at least one of a gas supply passage for oxidant gas for supplying gas, a gas supply passage for fuel, and a gas supply passage for oxidant gas In the fuel cell power generation system comprising the valve, the pressure regulating valve for the fuel cell power generation system divides the diaphragm chamber into a first chamber and a second chamber, and adjusts the gas pressure in the first chamber. A diaphragm having a deformable pressure receiving portion for receiving pressure, a primary passage formed in the housing and supplied with gas, and a fuel formed in the housing and downstream through the first chamber The secondary side passage connected to the fuel electrode or oxidant electrode of the pond and the primary side by reducing the flow rate of the fuel gas or oxidant gas provided between the primary side passage and the secondary side passage and flowing through the primary side passage A throttle opening adjustment mechanism that supplies the gas in the side passage to the secondary side passage through the first chamber, and the pressure receiving portion of the diaphragm includes a vibration suppressing portion that suppresses vibration of the diaphragm. The suppressing unit includes a first portion having a relatively low elastic modulus or mass per unit projected area, and a second portion having a relatively higher elastic modulus or mass per unit projected area than the first portion. It is characterized by this. The mass per unit projected area refers to the mass per unit projected area of the pressure receiving portion of the diaphragm when projected from a direction parallel to the center line of the diaphragm.
本発明によれば、1次側通路のガスのガス流量が絞り開度調整機構の絞り開度により絞られる。よって、2次側通路のガスの2次圧は1次側通路のガスの1次圧よりも減圧される。燃料電池等のガス消費部につながる2次側通路におけるガスのガス流量−圧力の特性を調整するのに有利となる。第1室のガスの圧力はダイヤフラムの受圧部に作用する。ここで、ダイヤフラムが振動するおそれがあるが、ダイヤフラムの受圧部の振動抑制部は、弾性率または単位投影面積あたりの質量が相対的に低い第1部分と、第1部分よりも弾性率または単位投影面積あたりの質量が相対的に高い第2部分とを備えている。このためダイヤフラムの受圧部における振動周波数が部位により異なり、ダイヤフラムの受圧部における一様な振動が発生しにくくなる。結果として、ダイヤフラムの自励振動が抑制または防止される。 According to the present invention, the gas flow rate of the gas in the primary passage is throttled by the throttle opening of the throttle opening adjustment mechanism. Therefore, the secondary pressure of the gas in the secondary passage is reduced more than the primary pressure of the gas in the primary passage. This is advantageous for adjusting the gas flow rate-pressure characteristics of the gas in the secondary passage connected to the gas consuming part such as a fuel cell. The pressure of the gas in the first chamber acts on the pressure receiving portion of the diaphragm. Here, there is a possibility that the diaphragm may vibrate, but the vibration suppressing portion of the pressure receiving portion of the diaphragm includes a first portion having a relatively low elastic modulus or mass per unit projected area, and an elastic modulus or unit higher than the first portion. A second portion having a relatively high mass per projected area. For this reason, the vibration frequency in the pressure receiving part of the diaphragm varies depending on the part, and uniform vibration in the pressure receiving part of the diaphragm is less likely to occur. As a result, the self-excited vibration of the diaphragm is suppressed or prevented.
本発明によれば、ダイヤフラムの受圧部は振動抑制部を備えており、振動抑制部は、弾性率または単位投影面積あたりの質量が相対的に低い第1部分と、第1部分よりも弾性率または単位投影面積あたりの質量が相対的に高い第2部分とを備えている。このため、ダイヤフラムの受圧部における振動周波数が部位により異なり、ダイヤフラムの受圧部における一様な振動が発生しにくくなる。結果として、ダイヤフラムの自励振動が抑制または防止される。 According to the present invention, the pressure receiving part of the diaphragm includes the vibration suppressing part, and the vibration suppressing part includes a first part having a relatively low elastic modulus or mass per unit projected area, and an elastic modulus higher than that of the first part. Alternatively, a second portion having a relatively high mass per unit projected area is provided. For this reason, the vibration frequency in the pressure receiving part of the diaphragm varies depending on the part, and uniform vibration in the pressure receiving part of the diaphragm is less likely to occur. As a result, the self-excited vibration of the diaphragm is suppressed or prevented.
ダイヤフラムの振動抑制部は、弾性率または単位投影面積あたりの質量が相対的に低い第1部分と、第1部分よりも弾性率が相対的に高い第2部分とを備えている。第2部分と第1部分とで弾性率の差(または単位投影面積当たりの質量の差)が大きいときには、ダイヤフラムの応答性が低下するものの、減衰効果を期待できる。第2部分と第1部分とで弾性率の差(または単位投影面積当たりの質量の差)が小さいときには、減衰効果が低下するものの、ダイヤフラムの応答性を期待できる。 The diaphragm vibration suppression unit includes a first portion having a relatively low elastic modulus or mass per unit projected area, and a second portion having a relatively higher elastic modulus than the first portion. When the difference in elastic modulus between the second part and the first part (or the difference in mass per unit projected area) is large, the response of the diaphragm is lowered, but a damping effect can be expected. When the difference in elastic modulus between the second part and the first part (or the difference in mass per unit projected area) is small, the damping effect is reduced, but the responsiveness of the diaphragm can be expected.
ダイヤフラムの振動抑制部を構成する第1部分および/または第2部分は、ダイヤフラムの周方向または半径方向に間隔を隔てて配置されている形態を例示することができる。従って、第1部分および第2部分は、ダイヤフラムの周方向または半径方向において互いに隣接していることができる。この場合、ダイヤフラムにおける振動周波数が部位により異なり易くなり、ダイヤフラムの受圧部における一様な振動が一層発生しにくくなる。 The form which the 1st part and / or 2nd part which comprise the vibration suppression part of a diaphragm are arrange | positioned at intervals in the circumferential direction or radial direction of a diaphragm can be illustrated. Accordingly, the first portion and the second portion can be adjacent to each other in the circumferential direction or radial direction of the diaphragm. In this case, the vibration frequency in the diaphragm is likely to vary depending on the part, and uniform vibration in the pressure receiving portion of the diaphragm is more unlikely to occur.
また、ダイヤフラムの振動抑制部を構成するために積層される部分は、ダイヤフラムの受圧部の受圧面側に配置されている形態を例示することができる。また、ダイヤフラムの振動抑制部を構成するためな積層される部分は、ダイヤフラムの受圧部の受圧面と反対側に配置されている形態を例示することができる。 Moreover, the part laminated | stacked in order to comprise the vibration suppression part of a diaphragm can illustrate the form arrange | positioned at the pressure receiving surface side of the pressure receiving part of a diaphragm. Moreover, the laminated | stacked part for comprising the vibration suppression part of a diaphragm can illustrate the form arrange | positioned on the opposite side to the pressure receiving surface of the pressure receiving part of a diaphragm.
また、第1部分の厚みをt1とし、第2部分の厚みをt2とすると、t2=(1.0〜4.0)×t1である形態を例示できる。この場合、ダイヤフラムの厚みの過剰化が抑制され、ダイヤフラムの応答性が確保される。第2部分と第1部分とで厚み差が大きいときには、ダイヤフラムの応答性が低下するものの、減衰効果を期待できる。第2部分と第1部分とで厚み差が小さいときには、減衰効果が低下するものの、ダイヤフラムの応答性が高まる。ここで、t2=(1.0〜3.5)×t1、あるいは、t2=(1.1〜2.0)×t1、あるいは、t2=(1.1〜1.5)×t1とすることができる。なお、第2部分の厚みは、第1部分の厚みと同一とすることができる。この場合、ダイヤフラムの応答性が一層確保される。なお、場合によっては、第2部分に埋設する芯層の弾性率を、低い弾性率部分に埋設する芯層の弾性率よりも高いものにすれば、第2部分の厚みを第1部分の厚みよりも薄くすることもできる。 Further, when the thickness of the first portion is t1, and the thickness of the second portion is t2, a form of t2 = (1.0 to 4.0) × t1 can be exemplified. In this case, excessive thickness of the diaphragm is suppressed, and the responsiveness of the diaphragm is ensured. When the thickness difference between the second part and the first part is large, the responsiveness of the diaphragm is lowered, but a damping effect can be expected. When the thickness difference between the second portion and the first portion is small, the damping effect is reduced, but the responsiveness of the diaphragm is increased. Here, t2 = (1.0 to 3.5) × t1, or t2 = (1.1 to 2.0) × t1, or t2 = (1.1 to 1.5) × t1. be able to. The thickness of the second part can be the same as the thickness of the first part. In this case, the responsiveness of the diaphragm is further ensured. In some cases, if the elastic modulus of the core layer embedded in the second portion is higher than the elastic modulus of the core layer embedded in the low elastic modulus portion, the thickness of the second portion is reduced to the thickness of the first portion. It can also be made thinner.
本発明によれば、絞り開度調整機構の絞り開度を増加または減少させる方向にダイヤフラムを付勢する付勢力を発揮する付勢部材と、付勢部材の付勢力を調整するアクチュエータとを備える形態を例示することができる。この場合、アクチュエータを作動させて付勢部材の付勢力を調整することができる。これによりガス消費部に供給されるガスのガス流量−圧力の特性を複数の形態に設定するのに有利となる。付勢部材としては、コイルバネや板バネ等のバネ、ゴムや樹脂等の有機系材料、発泡材料、空気バネ等の気体バネを例示できる。アクチュエータとしてはモータまたはソレノイドを例示できる。 According to the present invention, there is provided a biasing member that exerts a biasing force that biases the diaphragm in a direction that increases or decreases the throttle opening of the throttle opening adjustment mechanism, and an actuator that adjusts the biasing force of the biasing member. The form can be exemplified. In this case, the urging force of the urging member can be adjusted by operating the actuator. This is advantageous in setting the gas flow rate-pressure characteristics of the gas supplied to the gas consuming unit in a plurality of forms. Examples of the urging member include springs such as coil springs and leaf springs, organic materials such as rubber and resin, foam materials, and gas springs such as air springs. Examples of the actuator include a motor or a solenoid.
絞り開度調整機構は、1次側通路と2次側通路との間に設けられた絞り孔と、バルブ室と、バルブ室に設けられ絞り孔に対面する可動バルブと、絞り孔を閉じる方向に可動バルブを付勢する可動バルブ用付勢部材とを備える形態を例示することができる。この場合、バルブ用付勢部材としては、コイルバネや板バネ等のバネ、ゴムや樹脂等の有機系材料、発泡材料、空気バネ等の気体バネを例示できる。 The throttle opening adjusting mechanism includes a throttle hole provided between the primary side passage and the secondary side passage, a valve chamber, a movable valve provided in the valve chamber and facing the throttle hole, and a direction in which the throttle hole is closed. And a movable valve biasing member for biasing the movable valve. In this case, examples of the urging member for the valve include a spring such as a coil spring and a leaf spring, an organic material such as rubber and resin, a foam material, and a gas spring such as an air spring.
本発明に係る実施例1を図1〜図4を参照して具体的に説明する。圧力調整バルブ1は、図1に示すように、ダイヤフラム室20をもつと共にダイヤフラム室20の下方に壁部で仕切られたバルブ室23をもつボディ2と、ボディ2のダイヤフラム室20を第1室21と第2室22とに区画する変形可能なダイヤフラム3と、ガス消費源100で使用されるガスが供給される1次側通路である高圧通路61と、ガス消費源100に繋がる2次側通路である低圧通路71と、高圧通路61と低圧通路71との間に設けられた絞り孔40をもちダイヤフラム3の変形に伴い絞り孔40の絞り開度Lを調整とする絞り開度調整機構4とを備えている。
A first embodiment according to the present invention will be specifically described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the pressure regulating valve 1 includes a
高圧通路61はガス供給源65(例えばガスタンク)に繋がる。ガス供給源65の高圧のガスが高圧通路61に供給される。ガスとしては燃料電池用の燃料ガスを使用でき、純水素ガスまたは水素含有ガス等を例示できる。低圧通路71はガス消費源100に繋がる。ここで、高圧及び低圧はガスの相対的な高低の意味である。従って、高圧とは低圧通路71のガス圧力よりも高圧という意味である。低圧とは高圧通路61のガス圧力よりも低圧という意味である。例えば、高圧通路61のガスの圧力PHは1〜3MPaにすることができ、低圧通路71のガスの圧力PLは10〜900kPa、100〜400kPaにすることができる。但しこれらに限定されるものではない。
The high-
高圧通路61は絞り孔40の上流に設けられており、低圧通路71は絞り孔40の下流に設けられている。絞り孔40は、ガス消費源100において使用される高圧通路61のガスの流量を制限して減圧し、低圧通路71に供給する。
The
図1に示すように、ボディ2のダイヤフラム室20には、ダイヤフラム3が配置されている。ダイヤフラム3は、第1室21および第2室22に対面する受圧面31を有する受圧部30と、外縁部に形成されたリング突起状の外シール部33と、ダイヤフラム3の中央孔34の内縁部に形成されたリング突起状の内シール部35とを有する。ダイヤフラム3は、ボディ2のダイヤフラム室20を、ガスが流入する第1室21と、ガスが流入されない第2室22とに仕切って区画する。第2室22は高圧通路61および低圧通路71に連通しないものの、大気開放ポート(図示せず)を介して大気に連通する。このように第2室22は大気開放とされるため、高圧状態にならない。ダイヤフラム3の受圧部30は、第1室21側から見て第1室21において凹んでいる受圧面31と、受圧面31と反対側に位置し第2室22側に膨出する面32とをもつ。ダイヤフラム3の外縁部の外シール部33は、ボディ2に挟持されて保持されている。ダイヤフラム3の受圧部30は、第1室21及び第2室22の差圧に応じて、矢印Y2(上方向)、矢印Y1方向(下方向)に変形可能とされている。矢印Y2方向は第1室21の容積を増加させる方向、絞り孔40の絞り開度Lを減少させる方向を意味する。矢印Y1方向は第1室21の容積を減少させる方向、絞り孔40の絞り開度Lを増加させる方向を意味する。図1から理解できるように、絞り孔40の下流に位置する第1室21(低圧通路71を経てガス消費源100に繋がる)の圧力がダイヤフラム3の受圧部30の受圧面31に作用する。
As shown in FIG. 1, the
図1に示すように、絞り開度調整機構4は、ガス消費源100に供給されるガスの流量を制限するようにボディ2に形成された絞り孔40と、絞り孔40を開閉するピストン状の可動バルブ41と、ダイヤフラム3の中央域を挟持するように設けられた第1支持部42及び第2支持部43とを有する。可動バルブ41は互いに背向する受圧面47及びバルブ面44をもつ。なお本実施例によれば、受圧面47は可動バルブ41の図示下面とされている。バルブ面44は可動バルブ41の図示上面とされている。絞り孔40は、ボディ2に固定された固定スリーブ2mに設けられ絞り孔40を1周するリング形状の弁座部49で形成されている。第2支持部43の軸部48は、第2支持部43から遠ざかるように下方に向けて延設されており、絞り孔40に挿通されている。
As shown in FIG. 1, the throttle
後述するダイヤフラムバネ7及びバルブバネ8の付勢力により、第2支持部43の軸部48の先端部(下端部)は、可動バルブ41のバルブ面44に当接する。ここで、弁座部49と可動バルブ41のバルブ面44との間は、絞り孔40の絞り開度Lとされる。図1において絞り開度Lの隙間幅は強調されているが、実際には小さいものである。可動バルブ41のバルブ面44は、絞り孔40の全閉時において、絞り孔40の弁座部49に着座できるように弁座部49に対面する。
The distal end portion (lower end portion) of the
可動バルブ41はボディ2のバルブ室23に矢印Y2、Y1方向(上下方向)に移動可能に嵌合されている。可動バルブ41はダイヤフラム3の図示下方に配置されており、これの横断面が円形状をなす円柱形状とされているが、角柱形状でも良い。可動バルブ41は金属製であり、実質的に剛体として機能する。可動バルブ41のバルブ面44は絞り孔40に対面する。
The
図1に示すように、ボディ2のダイヤフラム室20の第2室22には、コイルバネで形成された付勢部材として機能することができるダイヤフラムバネ7(付勢部材)がほぼ同軸的に設けられている。ダイヤフラムバネ7の一端部7aは、絞り開度調整機構4の第1支持部42の着座面42hに着座し、ダイヤフラムバネ7の他端部7bは後述の可動体92のリング状の着座面92hに着座する。この結果、ダイヤフラムバネ7は、ダイヤフラム3を矢印Y1方向(図示下方向)に付勢しており、ひいては可動バルブ41を弁座部49から離間させるように付勢する。即ち、ダイヤフラムバネ7は絞り孔40の絞り開度Lを増加させる方向に可動バルブ41を付勢する。
As shown in FIG. 1, in the
図1に示すように、可動バルブ41とボディ2の壁面2fとの間には、コイルバネで形成された可動バルブ用の付勢部材として機能するバルブバネ8が設けられている。バルブバネ8により可動バルブ41は矢印Y2方向に付勢されており、つまり、可動バルブ41のバルブ面44が弁座部49に接近する方向に付勢されている。即ち、バルブバネ8は絞り孔40の絞り開度Lを減少させる方向に可動バルブ41を付勢する。
As shown in FIG. 1, between the
バルブバネ8及びダイヤフラムバネ7は、互いに逆向きの付勢力を発揮する。このため可動バルブ41のバルブ面44と第2支持部43の軸部48の先端部48aとの接触性は、確保されている。本実施例によれば、ダイヤフラムバネ7のバネ荷重はバルブバネ8のバネ荷重よりも大きく設定されている。これはガスが導入されていないとき、絞り孔40を開放状態に維持するためである。
The
上記した本実施例に係る圧力調整バルブ1を使用する際には、相対的に高圧のガスがガス供給源65から高圧通路61に供給される。絞り孔40の絞り開度Lによりガスの流量は制限される。このため、絞り孔40の下流に位置する第1室21の圧力は、高圧通路61の圧力よりも減圧される。絞り孔40の絞り開度Lにより減圧されて設定圧に低圧化されたガスは、第1室21を通過し、ポート2kを介して低圧通路71に至り、更にガス消費源100に供給される。絞り孔40により減圧された第1室21の圧力と第2室22の圧力との差圧に基づいて、ダイヤフラム3の受圧部30が受ける矢印Y2方向(上向き、絞り孔40の閉鎖方向)に向かう力をF1とする。更に、バルブバネ8が可動バルブ41を矢印Y2方向(上向き,絞り孔40の閉鎖方向)に付勢する力をF2とする。可動バルブ41のバルブ面44が矢印Y1方向に向かう下向きの圧力と、可動バルブ41の受圧面47がバルブ室23のガス圧により上向きに受圧する圧力との差を力F3(上向きと仮定する)とする。また、ダイヤフラムバネ7がこれのバネ荷重(付勢力)により、ダイヤフラム3、第1支持部42及び第2支持部43を介して可動バルブ41を矢印Y1方向に向かう(下向き,絞り孔40の開放方向)に付勢する力をF4とする。
When the pressure regulating valve 1 according to this embodiment described above is used, a relatively high pressure gas is supplied from the
基本的には、矢印Y2方向に向かう上向きの力F1+力F2+力F3の合計と、矢印Y1方向に向かう下向きの力F4とが均衡した時点において、可動バルブ41の位置が保持される。この均衡により基本的には絞り孔40の絞り開度Lは決定される。矢印Y2方向に向かう上向きの力F1+力F2+力F3の合計、または、矢印Y1方向に向かう下向きの力F4の大きさが変化すると、可動バルブ4の均衡する位置が変化するため、絞り孔40の絞り開度Lが変化する。
Basically, the position of the
ここで、図2は低圧通路71のガス流量と低圧通路71の2次圧P2との関係を示す。図2の特性線によれば、ガス流量が増加すれば、低圧通路71の2次圧P2が次第に低下している。
Here, FIG. 2 shows the relationship between the gas flow rate in the
さて本実施例によれば、ダイヤフラム3は、ゴム等の膜状の軟質材料部300と、軟質材料部300の内部に埋設された芯層320とで形成されている。芯層320としては、樹脂、金属等を基材として利用することにより形成できる。これらの基材の形態としては、粒子状、繊維状、シート状など適宜選択できる。ダイヤフラム3はガスバリヤ性を有することが好ましい。図3において、ダイヤフラム3の受圧部30は、ダイヤフラム3の中心線PAの回りに描かれる仮想線M1,M2で区画される領域であり、中心線PAの回りにおいてリング形状をなしている。図4はダイヤフラム3の受圧部30を示す断面(複雑化を避けるため、一部ハッチングを省略)を示す。
Now, according to the present embodiment, the
図4において、ダイヤフラム3の受圧部30は振動抑制部36を備えている。具体的には、振動抑制部36は、第1部分37と第2部分38とを備えている。第2部分38の弾性率(または単位投影面積あたりの質量)は、第1部分37の弾性率(単位投影面積あたりの質量)よりも相対的に高く設定されている。第2部分38は図3においてハッチングで示す領域に相当するものであり、ダイヤフラム3の周方向において間隔を隔てて配置されている。従って、当該周方向において、第1部分37および第2部分38は互いに隣接する。なお、図3において、周方向における第2部分38の一端38aと他端38cとの角度(中心線PAに対する角度)は、θ1として示される。ダイヤフラム3の直径はD1として示され、第2部分38の半径方向の中心間の直径はD2として示され、第2部分38の幅はDaとして示される。
In FIG. 4, the
図4に示すように、第2部分38に相当する部分に積層部39を、ダイヤフラム3の受圧面31と反対側の面32に一体的に積層させることにより、第2部分38における厚み方向の弾性率(または単位投影面積あたりの質量)は、第1部分37における厚み方向の弾性率(または単位投影面積あたりの質量)よりも高く設定されている。このためダイヤフラム3の受圧部30における振動周波数が第1部分37および第2部分38により異なり、ダイヤフラム3における一様な振動が発生しにくくなる。結果として、第1部分37および第2部分38とで相殺効果が発揮され易くなり、ダイヤフラム3の自励振動が抑制または防止される。なお、積層部39はゴム等の軟質材料部300rで形成されている。場合によっては、積層部39は、ゴム等の軟質材料部300rと、軟質材料部300rの内部に埋設された基布等で形成された芯層320rとで形成されていても良い。
As shown in FIG. 4, a
更に、ダイヤフラム3の受圧部30の周方向において、第2部分38および第1部分37は、均等配置またはほぼ均等配置となるように交互に分散して配置されている。このため、ダイヤフラム3の周方向におけるバランスが確保される。故に、圧力調整バルブ1における圧力−流量の特性に影響を与えることが抑制されている。
Furthermore, in the circumferential direction of the
ところで、ダイヤフラム3の受圧部30における振動減衰効果を高めるためには、ダイヤフラム3の受圧部30の全体の剛性を高め、減衰力を増加させることも考えられる。しかしながらこの場合、発生している振動レベルによってはその減衰効果が充分ではない。更に、ダイヤフラム3の受圧部30の全体の剛性を高め過ぎると、ダイヤフラム3の受圧部30の可動許容範囲が極端に小さくなるおそれがある。この点本実施例においては、ダイヤフラム3の受圧部30において、第2部分38と第1部分37とが交互に配置されているため、ダイヤフラム3の受圧部30の剛性が過剰になることが抑制され、受圧部30における撓み性および可動許容性を確保しつつ、ダイヤフラム3の振動を抑えることができる。
By the way, in order to enhance the vibration damping effect in the
上記した場合には、第2部分38の弾性率(または単位投影面積あたりの質量)は、第1部分37の弾性率(単位投影面積あたりの質量)よりも相対的に高く設定されているが、これに限らず、第2部分38の弾性率(または単位投影面積あたりの質量)は、第1部分37の弾性率(単位投影面積あたりの質量)よりも相対的に低く設定されている形態としても良い。
In the case described above, the elastic modulus (or mass per unit projected area) of the
(試験例)
試験例として、図3および図4に示す形態のダイヤフラム3を用い、ダイヤフラム3の振動を肉眼により観察する試験を行った。但し、第2部分38は周方向において180度位相間隔で、合計2個配置されている。ダイヤフラム3の軟質材料部300の材質をエチレンプロピレンゴム(EPDM)とし、芯層320の材質をアラミド織布とした。ダイヤフラム3の直径D1を36ミリメートルとし、第2部分38間の直径D2を20ミリメートルとし、θ1を60度とした。この場合、図4に示すように、ダイヤフラム3のベースとなる部分(弾性率が相対的に低い部分)の厚みをt1とし、第2部分38の厚みをt2とした。そして、高圧通路61における1次圧を0.5〜0.1MPa内で変化させ、低圧通路71における2次圧を120〜300kPa内で変化させ、高圧通路61に供給する空気流量を0〜500NL/minの範囲内とした。比較例(t2=t1)のときには、ダイヤフラム3の振動は発生していた。これに対してt2=1.3×t1に設定した試験例1のとき、t2=1.5×t1に設定した試験例2のとき、t2=1.7×t1に設定した試験例3のときには、ダイヤフラム3の振動は発生しなかった。t2=3.0×t1、t2=4.0×t1のときにも同様と推察される。
(Test example)
As a test example, the
図5は実施例2を示す。図1〜図3を準用できる。本実施例は実施例1と基本的には同様の構成、作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図5(複雑化を避けるため、一部ハッチングを省略)に示すように、第2部分38に相当する部分に積層部39を、ダイヤフラム3の受圧部30の受圧面31に一体的に積層させることにより、第2部分38における厚み方向の弾性率(単位面積当たりの質量)は、第1部分37における厚み方向の弾性率(単位面積当たりの質量)よりも高く設定されている。このためダイヤフラム3の受圧部30における振動周波数が部位により異なり、ダイヤフラム3における一様な振動が発生しにくくなる。結果として、ダイヤフラム3の自励振動が抑制または防止される。積層部39はゴム等の軟質材料部300rで形成されている。場合によっては、積層部39は、ゴム等の軟質材料部300rと、軟質材料部300rの内部に埋設された基布等で形成された芯層320rとで形成されていてもよい。
FIG. 5 shows a second embodiment. 1 to 3 can be applied mutatis mutandis. The present embodiment basically has the same configuration and operational effects as the first embodiment. Hereinafter, the description will focus on the different parts. As shown in FIG. 5 (a part of hatching is omitted to avoid complication), a
図6は実施例2を示す。本実施例は実施例1と基本的には同様の構成、作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図6に示すように、ダイヤフラムバネ7の付勢力を調整するアクチュエータ9がボディ2に設けられている。アクチュエータ9は、モータ(例えば直流モータ)で形成されたアクチュエータ本体90と、アクチュエータ本体90から突出する回転可能な駆動軸91とをもつ。アクチュエータ9とダイヤフラム3との間には、つまり、アクチュエータ9とダイヤフラムバネ7との間には、ピストン状の可動体92が設けられている。可動体92は、図6に示す矢印Y1,Y2方向(絞り孔40の開放方向、閉鎖方向)に直動できる。アクチュエータ本体90と可動体92との間には、アクチュエータ本体90の回転運動を可動体92の直進運動として変換する変換機構93が設けられている。図6に示すように、この変換機構93は、駆動軸91にジョイント部93aで結合された回転体93cと、回転体93cの外周面を回転可能に支持する軸受93dと、回転体93cの雌ネジ部93bに螺合する雄ネジ部93eを有する作動軸93fとを有する。作動軸93fは回転止め部93hによって回転しないものの、矢印Y1,Y2方向に可動体92と共に直進することができる。アクチェエータ本体90の駆動軸91がこれの軸芯91pの回りで回転されると、この回転は、変換機構93により可動体92の直進運動として変換される。従って、アクチュエータ本体90が一方向に駆動して駆動軸91がこれの軸芯91pの周りで一方向に回転すると、可動体92が矢印Y1方向に移動し、ダイヤフラムバネ7の長さKAが縮み、ダイヤフラムバネ7の付勢力が大きくなる。これに対して、アクチュエータ本体90が他方向に駆動して駆動軸91がこれの軸芯91pの周りで他方向に回転すると、可動体92が矢印Y2方向に向けて移動し、ダイヤフラムバネ7の長さKAが拡張し、ダイヤフラムバネ7の付勢力が小さくなる。ここで、アクチュエータ本体90の駆動量を調整すれば、矢印Y1,Y2方向における可動体92の移動位置を調整することができ、ひいてはダイヤフラムバネ7の付勢力を増加させる方向または減少させる方向に調整することができる。これによりダイヤフラム3、第1支持部42及び第2支持部43を介して可動バルブ41を矢印Y1方向に向かう(下向き,絞り孔40の開放方向)ように付勢する力F4を調整することができる。それに応じて絞り孔40の絞り開度Lが調整される。本システムによれば、低圧通路71における設定圧力を頻繁に変化させる傾向がある。殊に、車載の燃料電池発電システムによれば、車両負荷に応じて、低圧通路71における設定圧力(2次圧)を頻繁に変化させる傾向がある。この点本実施例によれば、ダイヤフラムバネ7の付勢力の増減をアクチュエータ9の駆動により行うため、応答性が良好であり、ダイヤフラムバネ7の付勢力を速い速度で増減させることができる。従って、絞り孔40の絞り開度Lを迅速に調整することができ、ひいては低圧通路71に係るガス流量−設定圧力の特性を迅速に調整することができる。よって、車載の燃料電池発電システムに適する。殊に、ダイヤフラムバネ7の付勢力を調整するのはアクチュエータ9であり、パイロット弁を介さないため、応答性を高めることができる。
FIG. 6 shows a second embodiment. The present embodiment basically has the same configuration and operational effects as the first embodiment. Hereinafter, the description will focus on the different parts. As shown in FIG. 6, an
本実施例によれば、上記したようにアクチュエータ9の駆動量を調整すれば、可動体92の位置を調整でき、ひいてはダイヤフラムバネ7の付勢力を調整でき、これにより絞り孔40の絞り開度Lを適宜調整することができる。これにより低圧通路71の燃料ガスの流量−設定圧力(2次圧)の特性を変化させることができる。
According to this embodiment, if the drive amount of the
本実施例によれば、ダイヤフラム3は、ゴム等の膜状の軟質材料部300と、軟質材料部300の内部に埋設された基布等で形成された芯層320とで形成されている。ダイヤフラム3の受圧部30は振動抑制部36を備えている。具体的には、ダイヤフラム3の振動抑制部36は、弾性率または単位投影面積あたりの質量が低い第1部分37と、第1部分37よりも弾性率または単位投影面積あたりの質量が相対的に高い第2部分38とを備えている。このためダイヤフラム3の受圧部30における振動周波数がその部位により異なり、ダイヤフラム3における一様な振動が発生しにくくなる。結果として、ダイヤフラム3の自励振動が抑制または防止される。なお、変換機構93は上記した構造に限定されるものではない。
According to the present embodiment, the
図7および図8は実施例4を示す。本実施例は実施例1、2と基本的には同様の構成、作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図8に示すように、ダイヤフラム3は、ゴム等の膜状の軟質材料部300と、軟質材料部300の内部に埋設された基布等で形成された芯層320とで形成されている。ダイヤフラム3は振動抑制部36を備えている。具体的には、ダイヤフラム3の振動抑制部36は、弾性率(または単位投影面積あたりの質量が低い)第1部分37と、第1部分37よりも弾性率(または単位投影面積あたりの質量)が相対的に高い第2部分38とを備えている。図8に示すように、第2部分38に相当する部分に埋設する芯層320xの材質を、第1部分37に相当する部分に埋設する芯層320の材質に対して、高弾性率の材質に変えている。これにより第2部分38における厚み方向の弾性率は、第1部分37における厚み方向の弾性率よりも高く設定されている。このため実施例1と同様に、ダイヤフラム3の受圧部30における振動周波数がその部位により異なり、ダイヤフラム3における一様な振動が発生しにくくなる。結果として、ダイヤフラム3の自励振動が抑制または防止される。この場合には、図8に示すように、ダイヤフラム3のうち第1部分37の厚みと第2部分38の厚みとは同一または実質的に同一であるため、ダイヤフラム3の厚みの過剰化が抑制され、ダイヤフラム3の応答性を高めるのに有利である。
7 and 8 show a fourth embodiment. The present embodiment basically has the same configuration and effect as the first and second embodiments. Hereinafter, the description will focus on the different parts. As shown in FIG. 8, the
図9は実施例5を示す。本実施例は実施例1と基本的には同様の構成、作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図9に示すように、第2部分38に相当する部分には、芯層320が埋設されている。しかし第1部分37に相当する部分には、芯層320が埋設されていない。この結果、ダイヤフラム3の受圧部30は、ダイヤフラム3の他の部分よりも弾性率または単位投影面積あたりの質量が相対的に高い第2部分38を備える。このため実施例1と同様に、ダイヤフラム3の受圧部30における振動周波数が部位により異なり、ダイヤフラム3の受圧部30における一様な振動が発生しにくくなる。結果として、ダイヤフラム3の自励振動が抑制または防止される。この場合、ダイヤフラム3の厚みは全体にわたり同一または実質的に同一であるため、ダイヤフラム3の厚みの過剰化が抑制され、ダイヤフラム3の応答性を高めるのに有利である。
FIG. 9 shows a fifth embodiment. The present embodiment basically has the same configuration and operational effects as the first embodiment. Hereinafter, the description will focus on the different parts. As shown in FIG. 9, a
図10は実施例6を示す。本実施例は実施例1と基本的には同様の構成、作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図10に示すように、ダイヤフラム3の振動抑制部36は、弾性率または単位投影面積あたりの質量が低い第1部分37と、第1部分37よりも弾性率または単位投影面積あたりの質量が相対的に高い第2部分38とを備えている。第2部分38は、ダイヤフラム3の周方向において間隔を隔てて、つまり、周方向において約180度の位相で合計2個配置されている。図10に示すように、ダイヤフラム3の周方向において、第2部分38の合計周長は、第1部分37の合計周長よりも短くされている。本実施例においても、ダイヤフラム3の周方向において第2部分38および第1部分37は均等配置またはほぼ均等配置となるように交互に分散して配置されている。このためダイヤフラム3の周方向におけるバランスが確保され、圧力−流量の特性に影響を与えることが抑制されている。さらに、第2部分38と第1部分37とが交互に配置されているため、ダイヤフラム3の受圧部30に可動許容性を確保しつつ、ダイヤフラム3の振動を抑えることができる。なお、第2部分38の厚みは第1部分37よりも厚くてもよいし、第1部分37と同一でもよい。
FIG. 10 shows a sixth embodiment. The present embodiment basically has the same configuration and operational effects as the first embodiment. Hereinafter, the description will focus on the different parts. As shown in FIG. 10, the
図11は実施例7を示す。本実施例は実施例1と基本的には同様の構成、作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図11に示すように、ダイヤフラム3の振動抑制部36は、弾性率または単位投影面積あたりの質量が低い第1部分37と、第1部分37よりも弾性率または単位投影面積あたりの質量が相対的に高い第2部分38とを備えている。第2部分38は、ダイヤフラム3の周方向において間隔を隔てて、つまり、周方向において約120度の位相で合計3個配置されている。周方向において、第2部分38の合計周長は、第1部分37の合計周長よりも短くされている。なお、第2部分38の厚みは第1部分37よりも厚くてもよいし、第1部分37と同一でもよい。
FIG. 11 shows a seventh embodiment. The present embodiment basically has the same configuration and operational effects as the first embodiment. Hereinafter, the description will focus on the different parts. As shown in FIG. 11, the
図12は実施例8を示す。本実施例は実施例1と基本的には同様の構成、作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図12に示すように、ダイヤフラム3の受圧部30は仮想線M1,M2で区画される領域である。ダイヤフラム3の振動抑制部36は、弾性率または単位投影面積あたりの質量が低い第1部分37と、第1部分37よりも弾性率または単位投影面積あたりの質量が相対的に高い第2部分38とを備えている。
FIG. 12 shows an eighth embodiment. The present embodiment basically has the same configuration and operational effects as the first embodiment. Hereinafter, the description will focus on the different parts. As shown in FIG. 12, the
図12に示すように、第2部分38は、ダイヤフラム3の外縁部に周方向に沿って延設されたリング形状の外周部38fと、ダイヤフラム3の内縁部に周方向に沿って延設されたリング形状の内周部38sと、外周部38fと内周部38sとをダイヤフラム3の径方向につなぐ複数の連結部38tとを有する。仮想線M1,M2で区画される領域には複数の連結部38tが存在する。
As shown in FIG. 12, the
本実施例によれば、実施例1と同様に、ダイヤフラム3の受圧部30における振動周波数がその部位により異なり、ダイヤフラム3における一様な振動が発生しにくくなる。結果として、ダイヤフラム3の自励振動が抑制または防止される。なお、第2部分38の厚みは第1部分37よりも厚くてもよいし、第1部分37と同一でもよい。
According to the present embodiment, as in the first embodiment, the vibration frequency in the
図13は実施例9を示す。本実施例は実施例1と基本的には同様の構成、作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図13に示すように、ダイヤフラム3の受圧部30は仮想線M1,M2で区画される領域である。ダイヤフラム3の振動抑制部36は、弾性率または単位投影面積あたりの質量が低い第1部分37と、第1部分37よりも弾性率または単位投影面積あたりの質量が相対的に高い第2部分38とを備えている。第2部分38は、仮想線M1と仮想線M2との間においてリング形状に延設されている。第1部分37(37a,37b)は、ダイヤフラム3の径方向において第2部分38の外周側と内周側とにリング形状に設けられている。なお、第2部分38の厚みは第1部分37(37a,37b)よりも厚くてもよいし、第1部分37(37a,37b)と同一でもよい。
FIG. 13 shows a ninth embodiment. The present embodiment basically has the same configuration and operational effects as the first embodiment. Hereinafter, the description will focus on the different parts. As shown in FIG. 13, the
図14は実施例10を示す。本実施例は実施例1と基本的には同様の構成、作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図14に示すように、ダイヤフラム3の受圧部30は仮想線M1,M2で区画される領域である。第2部分38は複数個設けられており、ダイヤフラム3の周方向において間隔を隔てて散点状にリング形状に配置されている。なお、第2部分38の厚みは第1部分37よりも厚くてもよいし、第1部分37と同一でもよい。
FIG. 14 shows a tenth embodiment. The present embodiment basically has the same configuration and operational effects as the first embodiment. Hereinafter, the description will focus on the different parts. As shown in FIG. 14, the
図15は実施例11を示す。本実施例は実施例1と基本的には同様の構成、作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図15はダイヤフラム3の厚みを示す断面図である。図15に示すように、受圧部30は、径外方向に向かうにつれて上昇するように円錐面形状に傾斜している。直接的な図示はしないものの、ダイヤフラム3の受圧部30の振動抑制部は、弾性率または単位投影面積あたりの質量が低い第1部分と、第1部分よりも弾性率または単位投影面積あたりの質量が相対的に高い第2部分とを備えている。
FIG. 15 shows Example 11. The present embodiment basically has the same configuration and operational effects as the first embodiment. Hereinafter, the description will focus on the different parts. FIG. 15 is a cross-sectional view showing the thickness of the
図16は実施例12を示す。本実施例は実施例1と基本的には同様の構成、作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図16はダイヤフラム3の厚みを示す断面図である。図16に示すように、受圧面部30は、径外方向に向かうにつれて下降するように円錐面形状に傾斜している。直接的な図示はしないものの、ダイヤフラム3の振動抑制部の受圧部30は、弾性率または単位投影面積あたりの質量が低い第1部分と、第1部分よりも弾性率または単位投影面積あたりの質量が相対的に高い第2部分とを備えている。
FIG. 16 shows a twelfth embodiment. The present embodiment basically has the same configuration and operational effects as the first embodiment. Hereinafter, the description will focus on the different parts. FIG. 16 is a cross-sectional view showing the thickness of the
図17は適用例を示す。本実施例は上記した各実施例と基本的には同様の構成、作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。この適用形態によれば、燃料電池発電システムは、車載用または定置用であり、図17に示すように、燃料極101及び酸化剤極102を有する燃料電池100Wと、発電前の燃料ガスを燃料電池100Wの燃料極101に供給する燃料用のガス供給通路5と、発電前の酸化剤ガス(一般的には空気)を燃料電池100Wの酸化剤極102に供給する酸化剤ガス用のガス供給通路103と、発電後の燃料オフガスを弁104を介して通過させる燃料オフガス用のガス排出通路105と、発電後の酸化剤オフガスを通過させる酸化剤オフガス用のガス排出通路106とを備えている。
FIG. 17 shows an application example. This embodiment basically has the same configuration and function as each of the embodiments described above. Hereinafter, the description will focus on the different parts. According to this application mode, the fuel cell power generation system is for in-vehicle use or stationary use, and as shown in FIG. 17, the
ガス供給通路5は燃料電池100Wの燃料極101のガス入口の上流に位置する。酸化剤ガス用のガス供給通路103には、酸化剤ガスを燃料電池100Wの酸化剤極102に供給するガス供給源であるコンプレッサ107が設けられている。燃料用のガス供給通路5において、高圧燃料ガス源であるガス供給源65側に減圧弁108が設けられ、更に、減圧弁108の下流に位置するように前記した各実施例に係る圧力調整バルブ1が設けられている。
The
ガス供給源65から吐出される相対的に高圧の燃料ガスは減圧弁108で減圧され、更に圧力調整バルブ1を介して所定の設定圧力まで減圧され、燃料電池100Wの燃料極101に供給され、発電反応に使用される。また酸化剤ガス(一般的には空気)はコンプレッサ107の駆動により燃料電池100Wの酸化剤極102に供給され、発電反応に使用される。
The relatively high pressure fuel gas discharged from the
(その他)
上記した適用例によれば、圧力調整バルブ1は燃料電池100Wの燃料極101に送られる燃料ガスの圧力調整バルブとして使用されているが、これに限らず、燃料電池100Wの酸化剤極(空気極)102に送られる酸化剤ガスの圧力調整バルブとして使用しても良い。上記した実施例によれば、ダイヤフラムバネ7及びバルブバネ8はコイルバネとされているが、これに限らず、板バネなどの他の種類のバネとしても良く、あるいは、ゴムや軟質樹脂等で形成しても良い。ダイヤフラム3において第2部分38の個数は適宜変更することができる。その他、本発明は上記し且つ図面に示した実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できるものである。
(Other)
According to the application example described above, the pressure adjustment valve 1 is used as a pressure adjustment valve for fuel gas sent to the
本発明は例えば車両用、定置用、電気機器用、電子機器用、携帯用等の用途に使用される燃料電池発電システムに利用することができ、更には、ガスを流す他のガスシステムにも利用することができる。 The present invention can be used for a fuel cell power generation system used for, for example, a vehicle, stationary use, electric equipment, electronic equipment, portable use, and other gas systems for flowing gas. Can be used.
図中、1は圧力調整バルブ、20ダイヤフラム室、23はバルブ室、3はダイヤフラム、30は受圧部、31は受圧面、36は振動抑制部、37は第1部分、38は第2部分、61は高圧通路(1次側通路)、71は低圧通路(2次側通路)、4は絞り開度調整機構、40は絞り孔、41は可動バルブ、6は高圧通路(1次側通路)、7はダイヤフラムバネ(付勢部材)、8はバルブバネ(可動バルブ用付勢部材)、100Wは燃料電池(ガス消費源)、101は燃料極、102は酸化剤極を示す。 In the figure, 1 is a pressure regulating valve, 20 diaphragm chamber, 23 is a valve chamber, 3 is a diaphragm, 30 is a pressure receiving portion, 31 is a pressure receiving surface, 36 is a vibration suppressing portion, 37 is a first portion, 38 is a second portion, 61 is a high pressure passage (primary side passage), 71 is a low pressure passage (secondary side passage), 4 is a throttle opening adjusting mechanism, 40 is a throttle hole, 41 is a movable valve, and 6 is a high pressure passage (primary side passage). , 7 is a diaphragm spring (biasing member), 8 is a valve spring (moving valve biasing member), 100W is a fuel cell (gas consumption source), 101 is a fuel electrode, and 102 is an oxidant electrode.
Claims (9)
前記ダイヤフラム室を第1室と第2室とに区画すると共に前記第1室のガス圧を受圧する変形可能な受圧部をもつダイヤフラムと、
前記ハウジングに形成されガスが供給される1次側通路と、
前記ハウジングに形成され前記第1室を介して下流のガス消費源に繋がる2次側通路と、
前記1次側通路と前記2次側通路との間に設けられ前記1次側通路を流れるガスの流量を絞って前記1次側通路のガスを前記第1室を経て前記2次側通路に供給する絞り開度調整機構とを具備する圧力調整バルブにおいて、
前記ダイヤフラムの前記受圧部は、前記ダイヤフラムの振動を抑制する振動抑制部を備えており、
前記振動抑制部は、弾性率または単位投影面積あたりの質量が相対的に低い第1部分と、前記第1部分よりも弾性率または単位投影面積あたりの質量が相対的に高い第2部分とを備えていることを特徴とする圧力調整バルブ。 A housing having a diaphragm chamber;
A diaphragm having a deformable pressure receiving portion that divides the diaphragm chamber into a first chamber and a second chamber and receives the gas pressure of the first chamber;
A primary passage formed in the housing and supplied with gas;
A secondary passage formed in the housing and connected to a downstream gas consumption source through the first chamber;
A flow rate of gas that is provided between the primary side passage and the secondary side passage and that flows through the primary side passage is reduced, and the gas in the primary side passage passes through the first chamber to the secondary side passage. In a pressure adjustment valve having a throttle opening adjustment mechanism to be supplied,
The pressure receiving portion of the diaphragm includes a vibration suppressing portion that suppresses vibration of the diaphragm,
The vibration suppressing unit includes a first part having a relatively low elastic modulus or mass per unit projected area, and a second part having a relatively high elastic modulus or mass per unit projected area than the first part. A pressure regulating valve characterized by comprising.
前記燃料電池の前記燃料極に燃料ガスを供給する燃料用のガス供給通路と、
前記燃料電池の前記酸化剤極に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス用のガス供給通路と、
前記燃料用のガス供給通路及び前記酸化剤ガス用のガス供給通路のうちの少なくとも一方において前記燃料電池の上流に設けられた燃料電池発電システム用圧力調整バルブとを具備する燃料電池発電システムにおいて、
前記燃料電池発電システム用圧力調整バルブは、
ダイヤフラム室をもつハウジングと、
前記ダイヤフラム室を第1室と第2室とに区画すると共に前記第1室のガス圧を受圧する変形可能な受圧部をもつダイヤフラムと、
前記ハウジングに形成されガスが供給される1次側通路と、
前記ハウジングに形成され前記第1室を介して下流の燃料電池の燃料極または酸化剤極に繋がる2次側通路と、
前記1次側通路と前記2次側通路との間に設けられ前記1次側通路を流れる燃料ガスまたは酸化剤ガスの流量を絞って前記1次側通路のガスを前記第1室を経て前記2次側通路に供給する絞り開度調整機構とを具備しており、
前記ダイヤフラムの前記受圧部は、前記ダイヤフラムの振動を抑制する振動抑制部を備えており、前記振動抑制部は、弾性率または単位投影面積あたりの質量が相対的に低い第1部分と、前記第1部分よりも弾性率または単位投影面積あたりの質量が相対的に高い第2部分とを備えていることを特徴とする燃料電池発電システム。 A fuel cell having a fuel electrode and an oxidant electrode;
A fuel gas supply passage for supplying fuel gas to the fuel electrode of the fuel cell;
A gas supply passage for an oxidant gas for supplying an oxidant gas to the oxidant electrode of the fuel cell;
A fuel cell power generation system comprising a pressure adjustment valve for a fuel cell power generation system provided upstream of the fuel cell in at least one of the gas supply passage for fuel and the gas supply passage for oxidant gas;
The pressure regulating valve for the fuel cell power generation system is:
A housing having a diaphragm chamber;
A diaphragm having a deformable pressure receiving portion that divides the diaphragm chamber into a first chamber and a second chamber and receives the gas pressure of the first chamber;
A primary passage formed in the housing and supplied with gas;
A secondary passage formed in the housing and connected to a fuel electrode or an oxidant electrode of a downstream fuel cell through the first chamber;
A flow rate of a fuel gas or an oxidant gas that is provided between the primary side passage and the secondary side passage and flows through the primary side passage is reduced to allow the gas in the primary side passage to pass through the first chamber. A throttle opening adjustment mechanism for supplying to the secondary passage,
The pressure receiving portion of the diaphragm includes a vibration suppressing portion that suppresses vibration of the diaphragm, and the vibration suppressing portion includes a first portion having a relatively low elastic modulus or mass per unit projected area, and the first portion. A fuel cell power generation system comprising: a second portion having a higher modulus of elasticity or a mass per unit projected area than that of the first portion.
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- 2005-06-24 JP JP2005185153A patent/JP2007004582A/en active Pending
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