(57)【要約】【課題】  圧力制御システム及びその圧力調整弁を提供する。【解決手段】  圧力調整弁を含む圧力制御システムであって、圧力調整弁は、チャンバーを有し、前記チャンバーは、入口端及び出口端を有するバルブ本体を含み、移動できる方式で前記チャンバーに設置し、前記入口端と相対応し、且つ第一接触表面を有する第一ピストンと、前記第一ピストンと接続し、且つ前記出口端と相対応し、第二接触表面を有し、前記第一ピストンと同時に移動し、且つ前記第一接触表面は、前記第二接触表面より小さい第二ピストンとを含むピストンアセンブリを含む圧力制御システム。【選択図】  図２Ａ
2010186463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力調整弁を含む圧力制御システムであって、
圧力調整弁は、バルブ本体とピストンアセンブリとを含み、
前記バルブ本体は、入口端及び出口端を有するチャンバーを含み、
前記ピストンアセンブリは、移動できる方式で前記チャンバーに設置され、
前記入口端と相対応し、且つ第一接触表面を有する第一ピストンと、
前記第一ピストンと接続し、且つ前記出口端と相対応し、第二接触表面を有し、前記第一ピストンと同時に移動する第二ピストンとを有し、
且つ前記第一接触表面は、前記第二接触表面より小さい圧力制御システム。
【請求項２】
前記圧力調整弁は、気密部品を更に含み、前記ピストンアセンブリと接続し、前記ピストンアセンブリが移動した時、前記気密部品と前記ピストンアセンブリは、連動する請求項１に記載の圧力制御システム。
【請求項３】
前記ピストンアセンブリは、第一位置と第二位置との間に移動することができ、前記ピストンアセンブリが前記第一位置に位置する時、前記気密部品は前記入口端と接し、且つ前記入口端を閉じ、前記ピストンアセンブリが前記第二位置に位置する時、前記気密部品は前記入口端から離れる請求項２に記載の圧力制御システム。
【請求項４】
ピストンアセンブリは、接続部品を更に含み、前記第一ピストンと前記第二ピストンを接続する請求項２または３に記載の圧力制御システム。
【請求項５】
前記気密部品は、前記接続部品の一端に設置される請求項４に記載の圧力制御システム。
【請求項６】
前記圧力調整弁は、弾性部品を更に含み、前記接続部品に設置され、且つ前記チャンバーの内壁と前記ピストンアセンブリとそれぞれ接する請求項４または５に記載の圧力制御システム。
【請求項７】
前記ピストンアセンブリは、前記チャンバーを第一サブチャンバーと第二サブチャンバーに分け、前記第一サブチャンバーと前記入口端は連通し、前記第二サブチャンバーと前記出口端は連通し、且つ前記第一サブチャンバーと前記第二サブチャンバーは、互いに連通している請求項１〜３のいずれかに記載の圧力制御システム。
【請求項８】
前記ピストンアセンブリは、接続部品を更に含み、前記第一ピストンと前記第二ピストンを接続し、且つ前記接続部品は、通路を有し、前記第一サブチャンバーと前記第二サブチャンバーをつながる請求項７に記載の圧力制御システム。
【請求項９】
前記圧力調整弁は、弾性部品を更に含み、前記チャンバーに設置され、且つ前記チャンバーの内壁及び前記第一ピストンとそれぞれ接する請求項１〜５のいずれかに記載の圧力制御システム。
【請求項１０】
スロットルバルブを更に含み、前記圧力調整弁と接続し、且つ前記バルブ本体の前記出口端に設置される請求項１〜９に記載の圧力制御システム。
【請求項１１】
安全弁を更に含み、前記圧力調整弁と接続し、前記バルブ本体の前記入口端に設置される請求項１〜１０に記載の圧力制御システム。
【請求項１２】
バルブ本体とピストンアセンブリとを含む圧力調整弁であって、
前記バルブ本体は、入口端と出口端を有するチャンバーを有し、
前記ピストンアセンブリは移動できる方式で前記チャンバーに設置され、
前記入口端と相対応し、且つ第一接触表面を有する第一ピストンと、
前記第一ピストンと接続し、且つ前記出口端と相対応し、第二接触表面を有し、前記第一ピストンと同時に移動する第二ピストンとを有し、
且つ前記第一接触表面は、前記第二接触表面より小さい圧力調整弁。
【請求項１３】
気密部品を更に含み、前記ピストンアセンブリと接続し、前記ピストンアセンブリが移動した時、前記気密部品と前記ピストンアセンブリが連動する請求項１２に記載の圧力調整弁。
【請求項１４】
前記ピストンアセンブリは、第一位置と第二位置との間に移動することができ、前記ピストンアセンブリは、前記第一位置に位置した時、前記気密部品と前記入口端が接し、且つ前記入口端を閉じ、前記ピストンアセンブリは、前記第二位置に位置した時、前記気密部品は前記入口端から離れる請求項１３に記載の圧力調整弁。
【請求項１５】
前記ピストンアセンブリは、接続部品を更に含み、前記第一ピストンと前記第二ピストンを接続する請求項１３または１４に記載の圧力調整弁。
【請求項１６】
前記気密部品は、前記接続部品の一端に設置される請求項１５に記載の圧力調整弁。
【請求項１７】
弾性部品を更に含み、前記接続部品に設置され、且つ前記チャンバーの内壁と前記ピストンアセンブリとそれぞれ接する請求項１５または１６に記載の圧力調整弁。
【請求項１８】
前記ピストンアセンブリは、前記チャンバーを第一サブチャンバーと第二サブチャンバーに分け、前記第一サブチャンバーと前記入口端は連通し、前記第二サブチャンバーと前記出口端は連通し、且つ前記第一サブチャンバーと前記第二サブチャンバーは、互いに連通している請求項１２〜１４に記載の圧力調整弁。
【請求項１９】
前記ピストンアセンブリは、接続部品を更に含み、前記第一ピストンと前記第二ピストンを接続し、且つ前記接続部品は、通路を有し、前記第一サブチャンバーと前記第二サブチャンバーをつながる請求項１８に記載の圧力調整弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力制御システムに関し、特に、体積の軽い圧力調整弁を有する圧力制御システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１に示すように、従来の圧力調整弁１０は、チャンバーに包まれ、バルブロッド１１、気密パッド１３、ダイヤフラム１５、二つのスプリングＳ、Ｓ’、及び調整ネジ１７を有する。気密パッド１３とダイヤフラム１５は、バルブロッド１１の両端にそれぞれ設置され、気密パッド１３は、チャンバーの入口端に位置され、入口端を密閉することができる。スプリングＳ、Ｓ’は、気密パッド１３とダイヤフラム１５の両側にそれぞれ設置され、気密パッド１３とダイヤフラム１５をその中に挟み、且つ気密パッド１３とダイヤフラム１５に作用力をそれぞれ提供し、スプリングＳは、緩衝として振動を防止するのに用いられ、スプリングＳ’の作用力は、調整ネジ１７によって調整することができる。
【０００３】
圧縮気体が圧力調整弁１０に流れ（図１の矢印に示されるように）、圧縮気体の圧力は、チャンバーにおいて、ダイヤフラム１５に対して作用する。スプリングＳ’は、ダイヤフラム１５のもう一つの側においてダイヤフラム１５に対して作用する。もし、ダイヤフラム１５にかかる圧縮気体の圧力がスプリングＳ’の圧縮力より大きい場合、ダイヤフラム１５は下に押され、バルブロッド１１の反対側の気密パッド１３を押し下げ、入口端を閉鎖する。調整ネジ１７はスプリングＳ’の圧縮力を高めるように調整する。スプリングＳ’の圧縮力が圧縮気体の圧力より大きい場合、バルブロッド１１の反対側の気密パッド１３は上に移動し、入口端から離れることになる。これにより、圧縮気体は入口端から出口に流れ、且つ平衡状態に達する前に、持続的にチャンバーに流入する。
【０００４】
しかしながら、従来の圧力調整弁に使用される部品の体積が大きいため、圧力調整弁の設計が微小化できず、体積が微小の燃料電池システムに適用できない（たとえば、特許文献１など）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４０９９７２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、圧力制御システム及びその圧力調整弁を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、圧力制御システム及びその圧力調整弁を提供する。圧力制御システムは、前記圧力調整弁、スロットルバルブ、及び安全弁を含む。圧力調整弁は、バルブ本体とピストンアセンブリを含み、バルブ本体は、チャンバーを有し、チャンバーは、入口端及び出口端を有する。ピストンアセンブリは、移動できる方式でチャンバーに設置され、且つ第一ピストンと第二ピストンを含む。第一ピストンは入口端と相対応し、且つ第一接触表面を有する。第二ピストンは出口端と相対応し、且つ第二接触表面を有する。第一ピストンと第二ピストンは、同時に移動し、且つ第一接触表面は、第二接触表面より小さい。圧力調整弁に接続されたスロットルバルブは、バルブ本体の出口端に設置される。圧力調整弁に接続された安全弁は、バルブ本体の入口端に設置される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の圧力制御システム及びその圧力調整弁によれば、体積の小さい燃料電池と直接接続することができ、組立ての利便性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】従来の圧力調整弁の概略図である。
【図２Ａ】本発明の圧力制御システムの概略図である。
【図２Ｂ】本発明の圧力制御システムの概略図である。
【図３】本発明の圧力制御システムの力関係概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の目的、特徴、長所が一層明確に理解されるよう、以下に実施形態を例示し、図面を参照にしながら、詳細に説明する。
【実施例】
【００１１】
図２Ａと図２Ｂに示すように、本発明の圧力制御システム１００は、圧縮気体の圧力を制御、且つ調節するのに用いられる。通常は、燃料電池に応用され、圧縮気体の圧力を燃料電池に入力できるように調整する。圧力制御システム１００は、圧力調整弁１１０、スロットルバルブ１２０、及び安全弁１３０を含む。圧力調整弁１１０は、スロットルバルブ１２０と安全弁１３０にそれぞれ接続される。
【００１２】
圧力調整弁１１０は、バルブ本体１１１、ピストンアセンブリ１１２、気密部品１１３、及び弾性部品１１４を含む。バルブ本体１１１は、チャンバー１１１Ｃを有し、且つチャンバー１１１Ｃは、入口端Ｉと出口端Ｏを有する。
【００１３】
ピストンアセンブリ１１２は、第一ピストン１１２Ａ、第二ピストン１１２Ｂ、及び接続部品１１２Ｒを含む。第一ピストン１１２Ａは、第一接触表面Ｓ１を有し、圧縮気体と接続する。第二ピストン１１２Ｂは、第二接触表面Ｓ２を有し、圧縮気体と接続し、且つ第一接触表面Ｓ１は、第二接触表面Ｓ２より小さい。好ましくは、Ｓ１／Ｓ２＝０．４〜０．６である。第一ピストン１１２Ａと第二ピストン１１２Ｂは、接続部品１１２Ｒに設置され、且つ接続部品１１２Ｒによって、第一ピストン１１２Ａと第二ピストン１１２Ｂを接続させる。
【００１４】
また、ピストンアセンブリ１１２は、移動できる方式でチャンバー１１１Ｃに設置される。ピストンアセンブリ１１２がチャンバー１１１Ｃに設置されると、チャンバー１１１Ｃが第一サブチャンバーＣ１と第二サブチャンバーＣ２に分けられる。第一サブチャンバーＣ１と入口端Ｉは連通し、第二サブチャンバーＣ２と出口端Ｏは連通し、且つ第一サブチャンバーＣ１と第二サブチャンバーＣ２は、接続部品１１２Ｒ内の通路Ｄによって、互いに連通している。第一ピストン１１２Ａは入口端Ｉと相対応し、且つ第一サブチャンバーＣ１に移動することができ、第二ピストン１１２Ｂは出口端Ｏと相対応し、且つ第二サブチャンバーＣ２に移動することができ、且つ第一ピストン１１２Ａと第二ピストン１１２Ｂは、同時に移動する。
【００１５】
気密部品１１３は、ピストンアセンブリ１１２に接続し、且つ接続部品１１２Ｒの一端に設置される。ピストンアセンブリ１１２が移動した時、気密部品１１３とピストンアセンブリ１１２は、連動することができ、且つピストンアセンブリ１１２は、第一位置と第二位置との間を移動することができる。ピストンアセンブリ１１２が第一位置に位置する時、気密部品１１３は入口端Ｉに接し、且つ入口端Ｉを閉鎖する（図２Ａ参照）。ピストンアセンブリ１１２が第二位置に位置する時、気密部品１１３は、入口端Ｉから遠く離れ、入口端Ｉを開く（図２Ｂ参照）。
【００１６】
弾性部品１１４は接続部品１１２Ｒに設置され、チャンバー１１１Ｃの内壁とピストンアセンブリ１１２にそれぞれ接し、弾性部品１１４がピストンアセンブリ１１２に加圧して、ピストンアセンブリ１１２を出口端Ｏの方向に押すことができる。
【００１７】
スロットルバルブ１２０は、チャンバー１１１Ｃの出口端Ｏに設置され、スロットルバルブ１２０を調整することによって、出口端Ｏから流れる圧縮気体の流量を制御することができる。圧縮気体がチャンバー１１１Ｃに流入すると、スロットルバルブ１２０は流れる圧縮気体の流量を制御して、チャンバー１１１Ｃの背圧を調節することができる。
【００１８】
安全弁１３０は、チャンバー１１１Ｃの入口端Ｉに設置され、圧力が一定値より大きい時、自動的に開くことができる。圧縮気体が入口端Ｉからチャンバー１１１Ｃに入る前に、圧縮気体の一部を放出し、空気源を保護する。
【００１９】
圧縮気体は、入口端Ｉから第一サブチャンバーＣ１に入り、接続部品１１２Ｒの通路Ｄを介して、第二サブチャンバーＣ２に流れ、最終的には、出口端Ｏから排出される（図２Ｂの矢印を参照）。
【００２０】
スロットルバルブ１２０を調整することで、チャンバー１１１Ｃに背圧Ｐが発生する。図３に示すように、第一サブチャンバーＣ１の圧縮気体が第一接触表面Ｓ１に対して、第一力Ｆ１を加え、第二サブチャンバーＣ２の圧縮気体が第二接触表面Ｓ２に対して、第二力Ｆ２を加える。第一接触表面Ｓ１は、第一表面積Ａ１を有し、第二接触表面Ｓ２は、第二表面積Ａ２を有する。第一サブチャンバーＣ１と第二サブチャンバーＣ２はつながっていることから、第一サブチャンバーＣ１と第二サブチャンバーＣ２の背圧Ｐは同じである。
【００２１】
Ｐ＝Ｆ／Ａの条件において、Ｆ１＝Ｐ×Ａ１、Ｆ２＝Ｐ×Ａ２である。背圧Ｐが同じことから、第二表面積Ａ２が第一表面積Ａ１より大きい時、第二力Ｆ２は第一力Ｆ１より大きく、ピストンアセンブリ１１２を入口端Ｉの方向に押すことができる。逆に、スロットルバルブ１２０を調整して背圧Ｐを放出すれば、圧縮気体が入口端Ｉからピストンアセンブリを押し、ピストンアセンブリ１１２を出口端Ｏの方向に向け移動させる。
【００２２】
なお、上記では、第一力Ｆ１と第二力Ｆ２の関係をはっきりと説明するために、弾性部品１１４が提供する力を省略している。弾性部品１１４の設置により、ピストンアセンブリ１１２を出口端Ｏの方向に向け押すことができ、たとえ、入口端Ｉでの圧縮気体の圧力が小さすぎる場合でも、ピストンアセンブリ１１２を動かすことが可能となる。圧力調整弁１１０を設計する際には、弾性部品１１４が提供する力を考量する必要がある。すなわち、ピストンアセンブリ１１２を入口端Ｉの方向に押すには、第二力Ｆ２は、第一力Ｆ１と弾性部品１１４が提供する力の和より大きくなければならない。
【００２３】
本発明の圧力制御システム１００の圧力調整弁１１０は、チャンバー１１１Ｃの背圧を調整することによって、ピストンアセンブリ１１２の移動方向を制御し、圧縮気体の流出圧力を変更する。出口端Ｏが閉鎖した時、出口端Ｏにおける圧縮気体の圧力の上昇は、一定の圧力に達すると止まる。圧力制御システム１００を小型化することで、小型の燃料電池と直接接続することができ、組立ての利便性を高めることができる。
【００２４】
以上、本発明の好適な実施例を例示したが、これは本発明を限定するものではなく、本発明の精神及び範囲を逸脱しない限りにおいては、当業者であれば行い得る少々の変更や修飾を付加することは可能である。従って、本発明が保護を請求する範囲は、特許請求の範囲を基準とする。
【符号の説明】
【００２５】
１０  圧力調整弁
１００  圧力制御システム
１１  バルブロッド
１１０  圧力調整弁
１１１  バルブ本体
１１１Ｃ  チャンバー
１１２  ピストンアセンブリ
１１２Ａ  第一ピストン
１１２Ｂ  第二ピストン
１１２Ｒ  接続部品
１１３  気密部品
１１４  弾性部品
１２０  スロットルバルブ
１３  気密パッド
１３０  安全弁
１５  ダイヤフラム
１７  調整ネジ
Ａ１  第一表面積
Ａ２  第二表面積
Ｃ１  第一サブチャンバー
Ｃ２  第二サブチャンバー
Ｄ  通路
Ｆ１  第一力
Ｆ２  第二力
Ｉ  入口端
Ｏ  出口端
Ｐ  背圧
Ｓ、Ｓ’  スプリング
Ｓ１  第一接触表面
Ｓ２  第二接触表面
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
2010186463.tif 000005
【図３】
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