(57)【要約】【課題】燃料電池システム用のレギュレータであって、背圧室側のダイアフラムと調圧室側のダイアフラムを有し、背圧室内の背圧により調圧室内の圧力を調圧するものにおいて、背圧室の圧力よりも高い圧力範囲で調圧できるようにする。【解決手段】背圧室１３側の圧力が作用する第１のダイアフラム６と調圧室１４側の圧力が作用する第２のダイアフラム７とを有し、前記両圧力の関係による両ダイアフラム６，７の移動によって調圧弁３２を作動して調圧室１４側の圧力を調圧する燃料電池システム用のレギュレータにおいて、前記第１のダイアフラム６の有効面積と前記第２のダイアフラム７の有効面積とを相違させる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
背圧室側の圧力が作用する第１のダイアフラムと調圧室側の圧力が作用する第２のダイアフラムとを有し、前記両圧力の関係による両ダイアフラムの移動によって調圧弁を作動して調圧室側の圧力を調圧する燃料電池システム用のレギュレータにおいて、前記第１のダイアフラムの有効面積と前記第２のダイアフラムの有効面積とを相違させたことを特徴とする燃料電池システム用レギュレータ。
【請求項２】
前記第２のダイアフラムの有効面積を前記第１のダイアフラムの有効面積よりも小さく設定した請求項１記載の燃料電池システム用レギュレータ。
【請求項３】
前記第１のダイアフラムの有効面積を前記第２のダイアフラムの有効面積よりも小さく設定した請求項１記載の燃料電池システム用レギュレータ。
【請求項４】
加圧された空気を前記背圧室に供給し、加圧された水素ガスを前記調圧弁を介して調圧室に供給するようにした請求項１又は２又は３記載の燃料電池システム用レギュレータ。
【請求項５】
前記第１のダイアフラムと第２のダイアフラムとの間に大気室を設けるとともに該大気室を大気へ開放した請求項１乃至４のいずれかに記載の燃料電池システム用レギュレータ。
【請求項６】
前記大気室から大気への流路に水素ガス検知器を設けた請求項５記載の燃料電池システム用レギュレータ。
【請求項７】
加圧された空気が供給される背圧室（１３）と、該背圧室（１３）の圧力を受圧する第１のダイアフラム（６）と、加圧された水素ガスを調圧室（１４）に供給する通路（２０ａ）と、該通路（２０ａ）に設けた調圧弁（３２）と、前記調圧室（１４）の圧力を受圧する第２のダイアフラム（７）と、該第２のダイアフラム（７）と前記第１のダイアフラム（６）との間に設けた大気室（１５）と、前記両ダイアフラム（６）（７）を連結するとともに前記調圧弁（３２）に関連させた連結軸（１１）とを有し、前記第２のダイアフラム（７）の有効面積を前記第１のダイアフラム（６）の有効面積より小さく設定し、背圧室（１３）の空気圧値より高い圧力値で前記調圧弁（３２）が開閉して調圧されるようにしたことを特徴とする燃料電池システム用レギュレータ。
【請求項８】
前記調圧弁（３２）は、その上側に弁部（３２ａ）を形成し下側に軸部（３２ｂ）を形成して有底中空状のハウジング（２７）内に昇降可能に設けられ、その弁部（３２ａ)の上方には通路（４１）を有する固定のシート（３８）を付設し、ハウジング（２７）内には、前記の調圧弁（３２）をシート（３８）側へ付勢するスプリング（３７）と、調圧弁の軸部（３２ｂ）とハウジング（２７）間をシールする１個のＯリング（３３）を介在し、前記ハウジング（２７）はレギュレータ（１）のボデー（２）に形成されたハウジング収納室（２６）内に螺合され、該ハウジング（２７）とボデー（２）との間に上下に位置して２個のＯリング（２９）（３０）を介在した請求項７記載の燃料電池システム用レギュレータ。
【請求項９】
背圧室と調圧室とをダイアフラムで仕切り、該ダイアフラムの移動により調圧弁を作動して調圧室内の圧力を調圧する燃料電池システム用レギュレータにおいて、
レギュレータのボデー（２）に下方が開口するハウジング収納室（２６）を形成し、該ハウジング収納室（２６）内に有底中空状のハウジング（２７）を螺合し、該ハウジング（２７）とボデー（２）との間に上下に位置して２個のＯリング（２９）（３０）を介在し、前記ハウジング（２７）内には調圧弁（３２）を昇降可能に収納するとともに該調圧弁（３２）とハウジング（２７）との間に１個のＯリング（３３）を介在し、更に調圧弁（３２）を上方へ付勢するスプリング（３７）を設け、調圧弁（３２）の上方には通路（４１）を有する固定のシート（３８）を設けてなるバルブ機構（２２）を有することを特徴とする燃料電池システム用レギュレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システム用のレギュレータに関するもので、より詳しくは、燃料ガスと酸化剤ガスとが供給されて電気を発生させる燃料電池を備える燃料電池システムにおいて、燃料電池へ供給される燃料ガスの圧力値を調圧するレギュレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、前記のような燃料電池システムに使用されるレギュレータとして、図３に示すよな構造のレギュレータが知られている（特許文献１参照）。この従来のレギュレータについて説明する。
【０００３】
ボデー１０１内には２枚の調圧用ダイアフラム１０２，１０３が、これらの間に空間１０４を設けて対峙して配置され、一方の調圧ダイアフラム１０２よりも上側の空間が信号圧室１０５に形成され、他方の調圧ダイアフラム１０３よりも下側の空間が水素ガス通路１０６（調圧室）に形成されている。
【０００４】
前記信号圧室１０５には空気導入孔１０７が設けられ、図示しないコンプレッサで加圧された空気が空気導入孔１０７から信号圧室１０５に導入されるようになっている。また、前記水素ガス通路１０６はその中間部に弁座１０８を備えており、該弁座１０８よりも上流側の水素ガス通路１０９には、図示しない高圧水素タンクから放出された水素ガスが、水素ガス入口１１０を介して供給されるようになっている。更に、弁座１０８よりも下流側の水素ガス通路１１１は水素ガス出口１１２を介して図示しない燃料電池へ水素ガスを供給するようになっている。
【０００５】
また、前記一方のダイアフラム１０２における信号圧（空気圧）が作用する有効面積（受圧面積）と、他方のダイアフラム１０３における水素ガス圧が作用する有効面積（受圧面積）は同一値に設定、すなわち両ダイアフラム１０２，１０３が同径サイズに形成されている。
【０００６】
更に、前記両ダイアフラム１０２，１０３はステム１１３によって連結されて連動するようになっていて、該ステム１１３の水素ガス通路１０９へ突出した先部には前記弁座１０８に接離する弁体１１４を備えている。図中１１５はスプリングである。
【０００７】
前記の構造において、一方の調圧ダイアフラム１０２の上面には加圧された空気圧とスプリング１１５の押圧力による第１の推力が作用し、他方の調圧ダイアフラム１０３の下面には加圧された水素ガスの圧力による第２の推力が作用し、この両推力の差圧により弁体１１４が弁座１０８に接離する。すなわち、水素ガス通路１０６内の圧力値が信号圧室１０５内に供給される空気圧値よりも低下すると弁体１１４が開弁し、水素ガス通路１０６内の圧力値が信号圧室１０５内に供給される空気圧値と同一値になると閉弁し、水素ガス通路１０６内を所定圧に制御する。
【０００８】
このとき、両ダイアフラム１０２と１０３の有効面積が同一値に設定されているため、水素ガス通路１０６内の水素ガスの調圧値は、信号圧室１０５に供給される空気圧値と同等に制御される。すなわち、水素ガスの調圧値は図４の特性Ｂに示すように空気圧値と等倍となる。
【０００９】
ところで、燃料電池システムにおいて、水素タンクから高圧の水素ガスを前記のようなレギュレータで調圧した後に配管を通じて燃料電池へ供給する際に、そのレギュレータと燃料電池との間の配管に遮断弁などの圧力損失を伴う機器を配置することがある。このような場合には、圧力損失を見込んでレギュレータ部における水素ガスの調圧値を高く設定する必要がある。
【００１０】
しかし、前記従来構造における信号圧室１０５に印加される空気圧が、この空気圧を生成するコンプレッサの能力の制約等により、限られた低圧値しか供給できない場合には、前記のように水素ガスの調圧値が空気圧と等倍にしか調圧できないことから、水素ガスを、前記のように圧力損失を見込んで高い圧力値、すなわち前記の空気圧より過大な圧力値に調圧して供給することができず、燃料電池が必要とする水素ガス圧力値を確保できなくなり、燃料電池の性能低下を招くおそれがある。
【００１１】
また、前記の両ダイアフラム１０２，１０３で形成された空間１０４を密閉された空間にした場合には、環境条件、例えば環境温度によって空間１０４内の空気が熱膨脹と熱収縮を繰り返すため、これが信号圧室１０５と水素ガス通路（調圧室）１０６の相互の伝達荷重に影響を与え、調圧の安定化を確保できない問題もある。
【００１２】
更に、前記のダイアフラム１０２，１０３が破損した場合に、空間１０４が密閉状態であると、水素と加圧空気がレギュレータ内で結合して燃焼反応を招く問題がある。
【特許文献１】特開２００３−６８３３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は前記の問題点を解決するとともに、更に、従来構造に比べてレギュレータの小型化、低コスト化も図ることができる燃料電池システム用レギュレータを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、背圧室側の圧力が作用する第１のダイアフラムと調圧室側の圧力が作用する第２のダイアフラムとを有し、前記両圧力の関係による両ダイアフラムの移動によって調圧弁を作動して調圧室側の圧力を調圧する燃料電池システム用のレギュレータにおいて、前記第１のダイアフラムの有効面積と前記第２のダイアフラムの有効面積とを相違させたことを特徴とするものである。
【００１５】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記第２のダイアフラムの有効面積を前記第１のダイアフラムの有効面積よりも小さく設定したものである。
【００１６】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記第１のダイアフラムの有効面積を前記第２のダイアフラムの有効面積よりも小さく設定したものである。
【００１７】
請求項４記載の発明は、請求項１又は２又３記載の発明において、加圧された空気を前記背圧室に供給し、加圧された水素ガスを前記調圧弁を介して調圧室に供給するようにしたものである。
【００１８】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明において、前記第１のダイアフラムと第２のダイアフラムとの間に大気室を設けるとともに該大気室を大気へ開放したものである。
【００１９】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記大気室から大気への流路に水素ガス検知器を設けたものである。
【００２０】
請求項７記載の発明は、加圧された空気が供給される背圧室（１３）と、該背圧室（１３）の圧力を受圧する第１のダイアフラム（６）と、加圧された水素ガスを調圧室（１４）に供給する通路（２０ａ）と、該通路（２０ａ）に設けた調圧弁（３２）と、前記調圧室（１４）の圧力を受圧する第２のダイアフラム（７）と、該第２のダイアフラム（７）と前記第１のダイアフラム（６）との間に設けた大気室（１５）と、前記両ダイアフラム（６）（７）を連結するとともに前記調圧弁（３２）に関連させた連結軸（１１）とを有し、前記第２のダイアフラム（７）の有効面積を前記第１のダイアフラム（６）の有効面積より小さく設定し、背圧室（１３）の空気圧値より高い圧力値で前記調圧弁（３２）が開閉して調圧されるようにしたことを特徴とするものである。
【００２１】
請求項８記載の発明は、請求項７記載の発明において、前記調圧弁（３２）は、その上側に弁部（３２ａ）を形成し下側に軸部（３２ｂ）を形成して有底中空状のハウジング（２７）内に昇降可能に設けられ、その弁部（３２ａ)の上方には通路（４１）を有する固定のシート（３８）を付設し、ハウジング（２７）内には、前記の調圧弁（３２）をシート（３８）側へ付勢するスプリング（３７）と、調圧弁の軸部（３２ｂ）とハウジング（２７）間をシールする１個のＯリング（３３）を介在し、前記ハウジング（２７）はレギュレータ（１）のボデー（２）に形成されたハウジング収納室（２６）内に螺合され、該ハウジング（２７）とボデー（２）との間に上下に位置して２個のＯリング（２９）（３０）を介在したものである。
【００２２】
請求項９記載の発明は、背圧室と調圧室とをダイアフラムで仕切り、該ダイアフラムの移動により調圧弁を作動して調圧室内の圧力を調圧する燃料電池システム用レギュレータにおいて、
レギュレータのボデー（２）に下方が開口するハウジング収納室（２６）を形成し、該ハウジング収納室（２６）内に有底中空状のハウジング（２７）を螺合し、該ハウジング（２７）とボデー（２）との間に上下に位置して２個のＯリング（２９）（３０）を介在し、前記ハウジング（２７）内には調圧弁（３２）を昇降可能に収納するとともに該調圧弁（３２）とハウジング（２７）との間に１個のＯリング（３３）を介在し、更に調圧弁（３２）を上方へ付勢するスプリング（３７）を設け、調圧弁（３２）の上方には通路（４１）を有する固定のシート（３８）を設けてなるバルブ機構（２２）を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１記載の発明によれば、２つのダイアフラムの有効面積比を所望に設定することで、調圧弁による調圧値を、背圧室に作用する圧力値と相違する所望の圧力値に容易に設定することができ、請求項２記載の発明のように、第２のダイアフラムの有効面積を第１のダイアフラムの有効面積よりも小さく設定することにより、背圧室側の圧力値よりも大きな圧力値で調圧できる。請求項３記載の発明のように、第１のダイアフラムの有効面積を第２のダイアフラムの有効面積よりも小さく設定することにより、背圧室側の圧量値よりも小さい圧力値で調圧することができる。
【００２４】
したがって、請求項２記載の発明によれば、燃料電池システムにおいて、前記のように燃料電池側へ供給する水素ガスを高い圧力値で調圧する必要があるけれどもこの調圧のための空気圧が、調圧値よりも低い限られた低圧しか供給できない制約がある場合においても、この低圧の空気圧によって水素ガスを高圧値で調圧することができる。
【００２５】
また、請求項４記載の発明によれば、水素ガスを上記のように調圧することができる。
更に、前記のように、一方のダイアフラムの有効面積を小さくすることはそのダイアフラムを小径に形成できるため、レギュレータの小型化、コスト低減にも寄与することができる。
【００２６】
また、請求項５記載の発明によれば、水素ガスを調圧するものにおいて、ダイアフラムの破損により水素ガスが大気室に漏れても、その漏れた水素ガスを大気へ放出して安全性を確保できる。
【００２７】
また、請求項６記載の発明によれば、前記のように漏れた水素ガス中の水素を検知してより安全性を確保できる。
【００２８】
また、請求項７記載の発明においても前記と同様の効果を発揮できる。
また、請求項８記載の発明においては、前記のように調圧する調圧弁を有するバルブ機構の小型化、コスト低減化を図ることができ、前記のダイアフラムの小型化と相まって、レギュレータの小型化、コスト低減を図ることができる。
【００２９】
更に、請求項９記載の発明においては、前記請求項１〜８の構成を有しないレギュレータにおいても、バルブ機構の小型化、コスト低減を図って、前記請求項の発明と同様の小型化、コスト低減の課題を解決することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図１は本発明を実施するための最良の形態を示す燃料電池システム用レギュレータの縦断面図である。
【００３１】
図１において、レギュレータ１は、下部ボデー２、上部ボデー３、カバー４を有し、これらはボルト５等により一体に連結されている。
【００３２】
前記上部ボデー３と、この上部ボデー３の上側に配置されたカバー４との間には、背圧室側ダイアフラムである第１のダイアフラム６が配設されており、該第１のダイアフラム６の周縁が上部ボデー３とカバー４とで挟持されている。
【００３３】
前記上部ボデー３と、この上部ボデー３の下側に配置された下部ボデー２との間には調圧室側ダイアフラムである第２のダイアフラム７が配設されており、該第２のダイアフラム７の周縁が上部ボデー３と下部ボデー２とで挟持されている。したがって、両ダイアフラム６，７は、相互に対面した状態の２重化構造になっている。更に、第２のダイアフラム７の直径は第１のダイアフラム６の直径よりも小さく設定されている。
【００３４】
前記第１のダイアフラム６の中央部は第１のプレート８と第２のプレート９で挟持され前記第２のダイアフラム７の中央部は第２のプレート９とホルダ１０で挟持されており，更に、前記第１のプレート８と第２のプレート９は、前記ホルダ１０に一体形成された連結軸１１とナット１２により保持されている。
【００３５】
前記カバー４内には、前記第１のダイアフラム６の上面に開口した背圧室１３が設けられている。前記下部ボデー２内には、前記第２のダイアフラム７の下面に開口した調圧室１４が設けられている。更に、前記背圧室１３の直径、すなわち、第１のダイアフラム６に対する開口直径Ｒ１と、前記調圧室１４の直径、すなわち第２のダイアフラム７に対する開口直径Ｒ２は、Ｒ１＞Ｒ２に設定されており、調圧室１４の直径値に対して背圧室１３の直径値が等倍以上に設定されている。
【００３６】
前記上部ボデー３内の中央部には大気室１５が上下に貫通して設けられているとともに、該大気室１５は、その前記第１のダイアフラム６に開口する上部室１５ａを前記背圧室１３の直径と同径にし、前記第２のダイアフラム７に開口する下部室１５ｂを前記調圧室１４と同径にして形成されている。
【００３７】
前記のように、第２のダイアフラム７の直径を第１のダイアフラム６の直径よりも小さくし、かつ、調圧室１４と下部室１５ｂの直径を背圧室１３と上部室１５ａの直径よりも小さくしたことにより、第２のダイアフラム７の有効面積（受圧面積）が第１のダイアフラム６の有効面積（受圧面積）よりも小さくなる。
【００３８】
前記カバー４内にはスプリング室１６が形成されており、該スプリング室１６は前記背圧室１３に連通している。該スプリング室１６には前記両ダイアフラム６，７を下方へ、すなわち、調圧室１４側へ所定荷重で付勢する調圧スプリング１７が備えられている。該調圧スプリング１７は、調整ねじ１８により調圧できるようになっている。
【００３９】
更に、カバー４内には加圧空気を導入する背圧室入口１９が設けられており、該背圧室入口１９から導入された加圧空気がスプリング室１６を通じて背圧室１３に導かれ、第１のダイアフラム６の上面に作用するようになっている。また、該背圧室入口１９の外端側は、図示しないコンプレッサ等の加圧空気の発生源からの配管に接続される。
【００４０】
前記下部ボデー２には調圧室入口２０が設けられており、該調圧室入口２０の外端側は、図示しない水素タンクからの配管に接続される。また、該調圧室入口２０にはフィルタ２１が設けられ、その下流側（内側）は、通路２０ａとバルブ機構２２を介して前記調圧室１４に連通している。
【００４１】
また、下部ボデー２には調圧室出口２３が設けられており、該調圧室出口２３の内端側は前記調圧室１４に連通し、外端側は図示しない燃料電池のアノード側への配管に接続される。
【００４２】
前記上部ボデー３には大気ポート２４が、前記大気室１５に連通して設けられている。該大気ポート２４の外端側は大気に開放されている。また、該大気ポート２４部には、チューブ等を介して水素ガス中の水素を検知する水素ガス検知器（ディテクタ）２５を接続し、第２のダイアフラム７の破損時に、大気室１５内に漏洩した水素ガスを大気ポート２４から大気へ放出するとともにその大気ポート２２内を流通する水素ガスを水素ガス検知器２５で検知するようになっている。
【００４３】
次に前記バルブ機構２２について説明する。
下部ボデー２における前記調圧室１４の下部には、下端が開口した円筒状のハウジング収納室２６が形成され、該ハウジング収納室２６内に、その下端から有底中空状のハウジング２７が挿入され、ねじ２８により螺着されている。このように、ハウジング２７を有底状に形成することにより、ハウジング収納室２６の下端開口部を、ハウジング２７とは別個のプラグで閉塞する必要がない。前記のように挿入されたハウジング２７の外周面と下部ボデー２との間には、ハウジング２７の軸方向の下部に位置して弾性材料からなる第１のＯリング２９が介在設置され、ハウジング２７の軸方向の略中央部に位置して弾性材料からなる第２のＯリング３０が介在設置されている。
【００４４】
前記ハウジング２７は、その上側が開口する中空状に形成されて、この中空部でバルブ収納室３１が形成されており、該バルブ収納室３１に金属製の調圧弁３２が昇降可能に備えられている。前記調圧弁３２は、上側に弁部３２ａを有し、下側に軸部３２ｂを有し、その軸部３２ｂの下部とハウジング２７との間に弾性材料からなる第３のＯリング３３が介在設置され、該第３のＯリング３３の上部における軸部３２ｂとハウジング２７との間にプレート３４が介在されている。更に、前記第３のＯリング３３の下面と前記バルブ収納室３１の底面との間には、軸部３２ｂとハウジング２７の間において第１のリング３５と第２のリング３６が重合状態で介在されている。
【００４５】
前記プレート３４はハウジング２７に形成した段部に係止されてその下動が阻止されており、該プレート３４と調圧弁３２の弁部３２ａ間にスプリング３７が圧縮介在され、該スプリング３７の所定の付勢力（荷重）により調圧弁３２が上方へ付勢されている。
【００４６】
前記下部ボデー２における前記調圧弁３２の上方には金属製のシート３８が固設されており、調圧弁３２の昇降により、その弁部３２ａがシート３８の下面に接離するようになっている。なお、弁部３２ａの上面には弾性材料からなるシール材３９が突設されており、調圧弁３２とシート３８が金属製で強度が高められたものであってもこれらの間でのシール性を高めている。更に、前記シート３８と下部ボデー２間には第４のＯリング４０が介在されている。
【００４７】
前記シート３８は環状に形成されてその中央部に通路４１を有し、また下部ボデー２における前記通路４１と同一部には、通路４１と調圧室１４とを連通する通路４２が形成されている。
【００４８】
前記調圧弁３２の弁部３２ａの上面にはロッド３２ｃが一体的に突設されており、該ロッド３２ｃが前記両通路４１，４２を貫通し、その上端を前記連結軸１１の下面に当接したり、連結して、ロッド３２ｃと連結軸１１が連動するようになっている。
【００４９】
次に前記実施例における作用について説明する。
図示しないコンプレッサ等からの加圧空気が背圧室入口１９から背圧室１３内に導入されると、第１のダイアフラム６に作用する下方への押し荷重は、第１のダイアフラム６に印加された空気圧値Ｐ１と第１のダイアフラム６の有効面積（受圧面積）Ｗ１との積、Ｐ１×Ｗ１となる。
【００５０】
また、弁部３２ａが開口し、水素タンクから供給された水素ガスが調圧室入口２０から弁部３２ａを流通して調圧室１４内に導入される状態において、第２のダイアフラム７に作用する上方への押し荷重は、第２のダイアフラム７に印加された水素ガスの圧力値Ｐ２と第２のダイアフラム７の有効面積（受圧面積）Ｗ２との積、Ｐ２×Ｗ２となる。
【００５１】
したがって、両ダイアフラム６と７が平衡する荷重は、Ｐ１×Ｗ１＝Ｐ２×Ｗ２となる。
【００５２】
本発明の実施例においては、第２のダイアフラム７の有効面積（受圧面積）Ｗ１を第１のダイアフラム６の有効面積（受圧面積）Ｗ２よりも小さく設定したので、両ダイアフラム６，７が平衡する荷重は、調圧室１４内の水素ガス圧が背圧室１３内の空気圧値に比べて大きい圧力値となる。
【００５３】
すなわち、調圧室１４側の第２のダイアフラム７の有効面積と背圧室側の第１のダイアフラム６の有効面積の有効面積比を１：ｎとした場合には、図４の特性Ａに示すように、背圧室印加圧力１に対してｎ倍の調整圧力が得られる。
【００５４】
例えば、第１のダイアフラム６の有効面積（受圧面積）を４ｍｍ2に設定し、第２のダイアフラム７の有効面積（受圧面積）を１ｍｍ2に設定し、背圧室１３に５０ｋＰａの空気圧を導入した場合には、調圧室１４内の水素ガス圧値が２００ｋＰａで平衡することになる。
【００５５】
したがって、調圧室１４内の水素ガス圧値が２００ｋＰａ以下になると、両ダイアフラム６，７が下降して連動軸１１により弁部３２ａをシート３８より離間させ、調圧室入口２０から高圧の水素ガスを調圧室１４内に供給して調圧室１４内の水素ガス圧を昇圧する。また、このように調圧室１４内の水素ガス圧が昇圧すると両ダイアフラム６，７が上動し、これに伴い弁部３２ａも上動し、調圧室１４内の水素ガス圧値が２００ｋＰａに達すると弁部３２ａがシート３８に接して閉弁する。このような調圧作動により、調圧室１４内の水素ガス圧値は２００ｋＰａに維持され、調圧室出口２３から燃料電池側へ供給される水素ガスの２次圧は、２００ｋＰａに維持される。
【００５６】
なお、前記の両ダイアフラム６，７の有効面積と空気圧と水素ガス圧の値は説明のための１例であり、本発明はこの値に限定するものではなく、所望に設定するものである。したがって、第１のダイアフラム６と第２のダイアフラム７の有効面積比は所望に設定するものであり、この有効面積比に比例した水素圧力値を所望に設定することができる。
【００５７】
以上の作動により、燃料電池システムにおいて、背圧室１３内に供給される空気圧が、この空気圧を生成するコンプレッサの性能等の制約によって限られた低圧値しか得られない場合であっても、その低圧値の空気圧によって調圧室１４内の水素ガス圧値を空気圧値よりも高圧の範囲で調圧して燃料電池側へ供給することができ、例えば前記のように燃料電池への水素ガス配管に圧力損失を伴う機器を配置する場合に、この圧力損失を見込んだ高圧の水素ガスを供給することができる。
【００５８】
また、本発明の前記実施例のように、両ダイアフラム６,７間の大気室１５を大気ポート２４により大気へ開放したことにより、前記従来構造のような密閉された空気室内での熱膨脹、熱収縮から生じる調圧の不安定化を防止でき、背圧室１３側と調圧室１４側の相互伝達荷重の安定化を図ることができる。
【００５９】
また、仮に両ダイアフラム６，７が破損して水素と加圧空気が大気室１５内に漏洩した場合には、その水素が大気ポート２４から大気へ放出されるので、大気室１４内で水素と加圧空気が結合して燃焼反応を招くことを防止できる。
【００６０】
また、大気ポート２４から流出する水素を検知する水素ガス検知器２５を設けることにより、前記のような水素漏れを検知して、フェイルセーフ機能を図り、車両に適用した場合には車両の安全性を確保することができる。
【００６１】
また、本発明の実施例のように調圧室側の第２のダイアフラム７を、背圧室側の第１のダイアフラム６よりも小径に形成したことにより、この第２のダイアフラム７の小型化および調圧室１４の占有空間を小さくすることができ、レギュレータ１の小型化およびコスト低減を図ることができる。
【００６２】
また、燃料電池システムにおいて、水素タンクから燃料電池に水素を供給する際に、水素タンク内の極めて高い圧力の水素ガスを、一次減圧、二次減圧等、複数段階に減圧し、かつ、所定の高圧値で燃料電池へ供給することがある。
【００６３】
このように、所定値に減圧された高圧の水素ガスの配管に前記本発明のレギュレータ１を使用する場合には、調圧室入口２０から供給される水素ガス圧値は、水素タンク内の極めて高い水素ガス圧値よりは減圧された高圧水素ガスである。したがって、水素タンクの直下流に配置される一次減圧用のレギュレータに比べて、バルブ機構２２部における気密性は低くて良い。
【００６４】
そこで本発明の実施例では、極めて高いガス圧を調圧するものとして一般に使用されている図５に示すようなバルブ機構に比べて、部品点数の低減とバルブ機構部の小型化を図り、前記ダイアフラム７および調圧室１４の小型化と相まって、レギュレータの小型化、低コスト化を図っている。
【００６５】
すなわち、図５に示す従来構造の概略は、ボデー２０１に設けたシート２０２、ボデー２０１に嵌合されたハウジング２０３、ボデー２０１とハウジング２０３間に介在された２個のＯリング２０４，２０５と２個のリング２０６，２０７、ハウジング２０３内に設けられて前記シート２０２に接離する弁部２０８、弁部２０８の軸部２０９とハウジング２０３間に介在された２個のＯリング２１０，２１１および４個のリング２１２〜２１５と、プレート２１６と、弁部２０８を付勢するスプリング２１７と、ハウジング２０３の下部に設けた２個のプラグ２１８，２１９と、シート２０２に設けたＯリング２２０と、プラグ２１９に設けたＯリング２２１とからなる。
【００６６】
これに対し、本発明の実施例におけるバルブ機構２２は前記のように構成されているため、本実施例では、前記図５の従来構造における４個のリング２０６，２０７，２１２，２１５と２個のＯリング２１１，２２１が廃止され、ハウジング２０３と２個のプラグ２１８，２１９を一体化して２個のプラグ２１８，２１９が廃止されている。
【００６７】
これにより、本発明の実施例では前記従来構造に比べて小型化、低コスト化が図られた。
【００６８】
なお、前記の実施例は、調圧室１４側の第２のダイアフラム７の有効面積を背圧室１３側の第１のダイアフラム６の有効面積よりも小さくして、背圧の圧力源からの圧力が小さくてもその圧力値より増幅された圧力値に水素ガス圧値を調圧する場合であるが、例えば、背圧の圧力源の圧力値が大きく、水素ガスの要求調圧値が背圧の圧力源の圧力値より小さい場合には、前記の背圧室側の第１のダイアフラム６の有効面積（受圧面積）を調圧室側の第２のダイアフラム７の有効面積（受圧面積）よりも小さく設定して、その要求に対応するようにしてもよい。
【００６９】
すなわち、例えば、背圧の圧力源の空気圧値が２００ｋＰａで、水素ガスの要求調圧値が５０ｋＰａの場合は、背圧室側の第１のダイアフラム６の有効面積を１ｍｍ2とし、調圧室側の第２のダイアフラム７の有効面積を４ｍｍ2に設定する。
【００７０】
また、前記実施例では、調圧されるガスを水素ガスとしたが、この水素ガス以外の燃料ガスを使用する燃料電池に適用する場合には、この水素ガス以外の燃料ガスを調圧室へ供給して調圧するようにしてもよい。
【００７１】
更に本発明のレギュレータは、自動車に搭載される自動車用の燃料電池システムに適用してもよく、自動車以外の燃料電池システムに適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施例を示す縦断面図。
【図２】図１におけるバルブ機構部の拡大縦断面図。
【図３】従来のレギュレータを示す略縦断面図。
【図４】本発明のレギュレータと従来のレギュレータにおける背圧室への印加圧力と調整圧力との関係を示す特性図。
【図５】従来のレギュレータにおけるバルブ機構を示す部分断面図。
【符号の説明】
【００７３】
１    レギュレータ
２，３    ボデー
４    カバー
６    第１のダイアフラム
７    第２のダイアフラム
１１    連結軸
１３    背圧室
１４    調圧室
１５    大気室
１９    背圧室入口
２０    調圧室入口
２０ａ    通路
２２    バルブ機構
２３    調圧室出口
２４    大気ポート
２５    水素ガス検知器
２６    ハウジング収納室
２７    ハウジング
２８    ねじ
２９，３０，３３    Ｏリング
３１    バルブ収納室
３２    調圧弁
３２ａ    弁部
３２ｂ    軸部
３７    スプリング
４１  通路
【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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