(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項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た、請求項１又は２に記載の順止バルブ。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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７】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の順方向の流れを制御する順止バルブ、及びこの順止バルブを備える燃料電池システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。【０００３】
図１（Ａ），図１（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、および、弁部を形成する弁座部３、弁体部４、および、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いる。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製造している。【０００４】
ダイヤフラム（可動部）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、ダイヤフラム（可動部）１の面積をＳ２とする。このとき、圧力の釣り合いから、図１（Ｂ）のように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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−５９０９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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（メタノール）の輸送を行うポンプを備えている。一般に、弁方式のポンプには弁による逆止機能はあるが、順止機能（順方向の流れを止める機能）は無い。順止機能の無いポンプを用いると、上流側の圧力（順方向の圧力）が燃料に印加される場合に、ポンプの非作動時にも燃料が流れてしまう。【０００７】
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、外環境によっては高温になることがあり、高圧の流体が吐出されることがある。これにより、過剰な流体が燃料セルに供給されたり、場合によってはポンプを破壊してしまうおそれがある。そこで、高圧な流体が万が一加わった時に、順方向の流れを止めるバルブ（以下、順止バルブという）が求められている。【０００８】
ところが、図１（Ａ），図１（Ｂ）に示した特許文献１の減圧弁では、各部材の接合部が流体に接している。そのため、メタノールのような活性の高い流体を当該減圧弁に使用した場合、各部材の接合部の界面がメタノールにより劣化して接合強度低下を招くおそれがあり、最悪の場合、各部材が剥離してメタノールが各部材の間から漏洩してしまうおそれがある。【０００９】
具体的には、特許文献１の減圧弁の各部材を接着剤で接着した場合、当該接着剤がメタノールにより劣化し、各部材が剥離してメタノールが各部材の間から漏洩してしまう。また、特許文献１の減圧弁の各部材を金属材料で形成し、各部材を拡散接合した場合でも、各部材の接合部の界面に残る微小な隙間にメタノールが侵入し、各部材の接合部の界面が腐食する。
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。【００１０】
従って、上記特許文献１の減圧弁の構造を備える従来の順止バルブでは、製造コストを考慮して順止バルブを製造し、その順止バルブに活性の高い流体を使用する場合、流体制御の十分な信頼性が得られないという問題があった。【００１１】
そこで本発明は、活性の高い流体を使用する場合における流体制御の信頼性を向上させた順止バルブ、及びこの順止バルブを備える燃料電池システムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の順止バルブは、前記課題を解決するために以下の構成を備えている。【００１３】
（１）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、を備える。【００１４】
この構成では、キャップ部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部と載置部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部と載置部によって圧縮され、ダイヤフラムの周縁部と載置部との当接部分の密着性が高くなる。
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。【００１５】
従って、この構成によれば、活性の高い流体を使用する場合における流体制御の信頼性を向上させることができる。また、この構成における順止バルブは、材質にシリコンを用いておらず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。【００１６】
（２）前記ダイヤフラムの材質はゴムであることが好ましい。【００１７】
この構成では、ダイヤフラムの周縁部がキャップ部と載置部とに押圧されて挟持されるときにおける、ダイヤフラムの周縁部の圧縮量が大きい。そのため、ダイヤフラムの周縁部と載置部との当接部分の密着性が極めて高くなる。よって、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一層防ぐことができる。従って、上記流体制御の信頼性を一層向上させることができる。
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。
【００１８】
（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。【００１９】
上記（１）（２）で説明したように、ダイヤフラムの周縁部はキャップ部と載置部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ことが好ましい。【００２０】
（４）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ることが好ましい。【００２１】
この構成では、流体がバルブ室を通過しても、金属イオンが流体中に溶出することがない。そのため、この構成によれば、金属イオンの溶出によるＤＭＦＣの特性の劣化が起こらない。【００２２】
（５）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溶接により接合されることが好ましい。【００２３】
（６）前記キャップ部と前記バルブ筺体とは、前記載置部よりも外周側であって、前記流体と接しない部分で接合されることが好ましい。【００２４】
この構成によれば、キャップ部とバルブ筺体との接合部が、ダイヤフラムの周縁部が載置される載置部よりも外周側に位置しているため、流体が存在する位置から構造的に離れている。そのため、キャップ部とバルブ筐体との接合部がより流体に接触しにくくなる。従って、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を確実に防ぐことができる。【００２５】
（７）前記流体はメタノールであることが好ましい。【００２６】
メタノールは他の流体に比べて活性が高い流体である。そのため、上記（１）の構成は、メタノールを流体として使用するこの構成において好適である。【００２７】
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。【００２８】
（８）上記（１）〜（７）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。【００２９】
この構成により、上記（１）〜（７）のうちいずれかに記載の順止バルブを用いることで、当該順止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。
【発明の効果】
【００３０】
この発明によれば、活性の高い流体を使用する場合における流体制御の信頼性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】特許文献１の順止バルブの構造を説明する断面図である。
【図２】順止バルブの動作原理を説明する順止バルブの模式断面図である。
【図３】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のシステム構成図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る順止バルブ１０１の構造を説明する分解斜視図である。
【図５】図５（Ａ）は、図４の順止バルブ１０１に備えられるキャップ部１１０の上面図である。図５（Ｂ）は、図４の順止バルブ１０１に備えられるバルブ筐体１３０の下面図である。
【図６】図５（Ａ）のＳ−Ｓ線における断面図である。
【図７】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】図７のＴ−Ｔ線における断面図である。
【図９】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】図９のＵ−Ｕ線における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
《順止バルブの動作原理》
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。
【００３３】
バルブ筐体３０には、バルブ室４０へ流体が流入する流入孔４３と、ポンプが接続されてポンプによる流体の吸引圧力によってバルブ室４０から流体が流出する流出孔４９とが形成されている。
【００３４】
ダイヤフラム２０は、伝達機構であるプッシャ２３を有し、バルブ室４０の流体の圧力によって変位する。ダイヤフラム２０が弁部５０に近づく方向へ変位した時、プッシャ２３が弁体部５１を押下する。
【００３５】
弁部５０は、弁体部５１の流入孔４３側にリング状の弁突起５５が形成されており、弁突起５５が流入孔４３の周縁に位置する弁座４８に当接するよう配置される。そして、弁体部５１は、ダイヤフラム２０の変位によって弁座４８に対して当接または離間し、流入孔４３からバルブ室４０への流体の流入を遮断または開放させる。
【００３６】
キャップ部１０には、外気と通じる孔部１５が上面に形成されている。この結果、ダイヤフラム２０の上部に大気圧が加わる。
【００３７】
順止バルブ９０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５０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２０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５１の面積（ここでは、弁体部５１にリング状の弁突起５５が形成されているため弁突起５５で囲まれた領域の径で決まる面積）をＳ１、ダイヤフラム２０の面積をＳ２、弁体部５１が上向きに付勢する力をＦｓとする。このとき、圧力の釣り合いから、図２（Ｂ）のように弁部５０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５０は閉じ、低いと弁部５０は開く。これによって、Ｐ２を一定に保つことができる。
【００３８】
《第１の実施形態》
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。
【００３９】
ダイレクトメタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ）においては、燃料であるメタノールの輸送を行うポンプ１０３を備えている。一般に、弁方式のポンプ１０３には弁による逆止機能はあるが、順止機能は無い。順止機能の無いポンプ１０３を用いると、上流側の圧力（順方向の圧力）がメタノールに印加される場合に、ポンプ１０３の非作動時にもメタノールが流れてしまう。
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。
【００４０】
順止バルブ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。順止バルブ１０１は、流入路１６３と流出路１６５とが形成された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。
【００４１】
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と流入孔１４３を介してバルブ室１４０へ流入する。そして、ポンプ１０３によるメタノールの吸引圧力によってバルブ室１４０から流出路１６５と流出孔１４９を介してポンプ１０３へメタノールが流出する。そして、メタノールはポンプ１０３によって発電セル１０４へ供給される。
【００４２】
図４は、第１の実施形態に係る順止バルブ１０１の分解斜視図である。図５（Ａ）は、図４の順止バルブ１０１に備えられるキャップ部１１０の上面図である。図５（Ｂ）は、図４の順止バルブ１０１に備えられるバルブ筐体１３０の下面図である。図６は、図５（Ａ）のＳ−Ｓ線における断面図である。
【００４３】
順止バルブ１０１は、図４に分解斜視するように、キャップ部１１０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。
【００４４】
バルブ筐体１３０は、略正方形板状である。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、キャップ部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４及び図６に示すように、弁部１５０が流入孔１４３からバルブ室１４０へのメタノールの流入を開放させたときに、ダイヤフラム１２０が当接する突出部１４４と、メタノールを突出部１４４の内側から外側へ通過させる流路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５（Ｂ）及び図６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。
【００４５】
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（Ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅｓｕｌｆｉｄｅ）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。
【００４６】
ダイヤフラム１２０は、図４及び図６に示すように、伝達機構であるプッシャ１２３を中心に有し、周縁部１２１の厚みが中央部１２２より厚い円板状に形成されている。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。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より内側の中央部１２２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時、プッシャ１２３が弁体部１５１を押下する。
【００４７】
なお、液体を流体として順止バルブ１０１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１０１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、この実施形態の順止バルブ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、この実施形態の順止バルブ１０１では、十分なメタノールの流路を確保できる。
【００４８】
弁部１５０は、図４及び図６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への流体（メタノール）の流入を遮断または開放させる弁体部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。
【００４９】
弁体部１５１は、弁部１５０が開口部１４７に収納されたときに弁体部１５１の弁突起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方向へ弁座１４８を弁閉時に与圧する。そして、弁体部１５１は、ダイヤフラム１２０が下降してダイヤフラム１２０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。
【００５０】
キャップ部１１０は、図４、図５（Ａ）及び図６に示すように、略正方形板状であり、例えば、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。キャップ部１１０には、キャップ部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、金属製のキャップ部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の金属製の縁部１３２と溶接により接合される。キャップ部１１０の周縁部位１１４は、接合されると、ダイヤフラム１２０の周縁部１２１を押圧して載置部１３４とともに周縁部１２１を挟持する。
【００５１】
また、キャップ部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。
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。
【００５２】
順止バルブ１０１は、上述した順止バルブ９０（図２参照）と同じように、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。
【００５３】
以上の構成において、上述のレーザ溶接によりキャップ部１１０の縁部１１６がバルブ筐体１３０の縁部１３２に接合されると、ダイヤフラム１２０の周縁部１２１がキャップ部１１０の周縁部位１１４と載置部１３４により押圧されて挟持される。さらに、ダイヤフラム１２０の材質はゴムである。この結果、ダイヤフラム１２０の周縁部１２１がキャップ部１１０の周縁部位１１４と載置部１３４によって圧縮され、ダイヤフラム１２０の周縁部１２１と載置部１３４との当接部分の密着性が極めて高くなる。
【００５４】
そのため、メタノールがダイヤフラム１２０の周縁部１２１と載置部１３４との間を通過してバルブ筐体１３０から外側へ漏れることもない。また、キャップ部１１０とバルブ筺体１３０との接合部が、ダイヤフラム１２０の周縁部１２１が載置される載置部１３４よりも外周側に位置しているため、流体が存在する位置から構造的に離れている。そのため、この実施形態における順止バルブ１０１では、キャップ部１１０の縁部１１６とバルブ筐体１３０の縁部１３２との接合部を含む各部材の接合部がメタノールに接触しない。よって、メタノールのような活性の高い流体を順止バルブ１０１に使用しても、各部材の接合部の界面がメタノールにより劣化して接合強度低下を招くことがなく、各部材が剥離してメタノールが各部材の間から漏洩してしまうこともない。
【００５５】
従って、この実施形態における順止バルブ１０１によれば、活性の高い流体を使用する場合における流体制御の信頼性を向上させることができる。また、この実施形態における順止バルブ１０１は、材質にシリコンを用いておらず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。
【００５６】
また、以上の構成において、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、この実施形態の順止バルブ１０１では、金属イオンの溶出によるＤＭＦＣの特性の劣化も起こらない。
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。
【００５７】
《第２の実施形態》
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。
【００５８】
さらに、金属製のキャップ部２１０は、ダイヤフラム１２０が載置部１３４に載置された状態で、樹脂製のバルブ筐体２３０の縁部２３２を包むよう、キャップ部２１０の縁部２１６をカシメてバルブ筺体２３０の縁部２３２に接合固定される。キャップ部２１０の周縁部位２１４は、接合されると、ゴム製のダイヤフラム１２０の周縁部１２１を押圧して載置部１３４とともに周縁部１２１を挟持し、且つバルブ筐体２３０の縁部２３２を押圧してキャップ部２１０の縁部２１６とともに縁部２３２を挟持する。また、キャップ部２１０とバルブ筺体２３０との接合部が、ダイヤフラム１２０の周縁部１２１が載置される載置部１３４よりも外周側に位置しているため、流体が存在する位置から構造的に離れている。
【００５９】
そのため、この実施形態における順止バルブ２０１においても、キャップ部２１０の縁部２１６とバルブ筐体２３０の縁部２３２との接合部を含む各部材の接合部がメタノールに接触しない。よって、メタノールのような活性の高い流体を順止バルブ２０１に使用しても、各部材の接合部の界面がメタノールにより劣化して接合強度低下を招くことがなく、各部材が剥離してメタノールが各部材の間から漏洩してしまうこともない。
【００６０】
従って、この実施形態における順止バルブ２０１も上記順止バルブ１０１と同様の効果を奏する。また、この実施形態の順止バルブ２０１を用いることで、当該順止バルブ２０１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。
【００６１】
《第３の実施形態》
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。
【００６２】
詳述すると、バルブ筐体３３０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３３２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。
【００６３】
さらに、キャップ部３１０も、全てが耐メタノール性の高い樹脂で形成される点で、図５（Ａ）、図６に示すキャップ部１１０と異なる。キャップ部３１０は、周縁部位３１４の厚みが中央部位３１３の厚みより厚い形状となっている。
【００６４】
樹脂製のキャップ部３１０の周縁部位３１４は、ダイヤフラム１２０が載置部１３４に載置された状態で、樹脂製のバルブ筐体３３０の縁部３３２の上面に溶着または接着される。キャップ部３１０の周縁部位３１４は、接合されると、ゴム製のダイヤフラム１２０の周縁部１２１を押圧して載置部１３４とともに周縁部１２１を挟持する。また、キャップ部３１０とバルブ筺体３３０との接合部が、ダイヤフラム１２０の周縁部１２１が載置される載置部１３４よりも外周側に位置しているため、流体が存在する位置から構造的に離れている。
【００６５】
そのため、この実施形態における順止バルブ３０１においても、キャップ部３１０の周縁部位３１４とバルブ筐体３３０の縁部３３２との接合部を含む各部材の接合部が、メタノールに接触しない。よって、メタノールのような活性の高い流体を順止バルブ３０１に使用しても、各部材の接合部の界面がメタノールにより劣化して接合強度低下を招くことがなく、各部材が剥離してメタノールが各部材の間から漏洩してしまうこともない。
【００６６】
従って、この実施形態における順止バルブ３０１も上記順止バルブ１０１と同様の効果を奏する。また、この実施形態の順止バルブ３０１を用いることで、当該順止バルブ３０１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。
【００６７】
《その他の実施形態》
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。
【００６８】
また、以上の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、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。
【００６９】
なお、上述の実施形態の説明は、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。
【符号の説明】
【００７０】
１    ダイヤフラム
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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