(57)【要約】    【課題】  自励振動の発生を防止できると共にヒステリシスが小さい調圧特性が実現できるガス制御弁および異音が小さく、かつガス制御特性に優れた燃料電池システムを提供する。    【解決手段】  ダイヤフラム３を内蔵するガス制御弁１において、ダイヤフラム３は複数のシート３１、３２が非接合状態で積層されているガス制御弁１および燃料ガス通路５、燃料オフガス通路１０５、酸化剤ガス通路１０３、酸化剤オフガス通路１０６の少なくとも一つに上記のガス制御弁１が設けられていることを特徴とする燃料電池システム。【選択図】  図１
2005309983.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイヤフラムを内蔵するガス制御弁において、
前記ダイヤフラムはヤング率が異なる複数のシートが非接合状態で積層されていることを特徴とするガス制御弁。
【請求項２】
前記複数のシートは、金属、樹脂、ゴム、エラストマーのうち少なくとものいずれか２つを選んだ材料の組合せが含まれていることを特徴とする請求項１記載のガス制御弁。
【請求項３】
前記ダイヤフラムによって第１室と第２室とに区画されたダイヤフラム室と、
ガスが供給される１次側通路と、
ガスが排出される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次側通路のガス流量を絞って前記１次側通路のガスを前記第１室を介して前記２次側通路に供給する絞り開度可変機構と、
前記絞り開度可変機構の絞り開度を増加または減少させる方向に前記ダイヤフラムを付勢する弾性部材とが設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガス制御弁。
【請求項４】
前記絞り開度可変機構は、前記１次側通路と前記２次側通路との間に設けられたガス通路と、前記１次側通路の前記ガス通路に接続する部分に設けられたバルブ室と、前記バルブ室に設けられ前記ガス通路に対面し前記ダイヤフラムに連動して可動する可動バルブと、前記ガス通路を閉じる方向に前記可動バルブを付勢する可動バルブ用付勢部材とが設けられていることを特徴とする請求項３記載のガス制御弁。
【請求項５】
燃料極と酸化剤極を有する燃料電池と、
前記燃料電池の燃料極に燃料ガスを供給する燃料ガス通路と、
前記燃料電池の燃料極から燃料オフガスを排出する燃料オフガス通路と、
前記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通路と、
前記燃料電池の酸化剤極から酸化剤オフガスを排出する酸化剤オフガス通路とが設けられた燃料電池システムにおいて、
前記燃料ガス通路、燃料オフガス通路、前記酸化剤ガス通路、前記酸化剤オフガス通路の少なくとも一つに請求項１〜請求項４のいずれかのガス制御弁が設けられていることを特徴とする燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガス制御弁および燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムの燃料ガス減圧用のガス減圧弁（ガス制御弁の１種）として、ダイヤフラムを使用しその受圧力と上下のばねの付勢力によりバルブ開度を調整する減圧弁を使用している。この場合、急激な流量変化が発生すると、バルブ開口部周辺やダイヤフラムが流体エネルギーの影響を受け自励振動する。また、それに伴いバルブやダイヤフラムが発生源となる異音が発生する。
【０００３】
特許文献１には、ダイヤフラムの撓みに応じて弁孔の軸線方向に往復動することを可能として弁ハウジングに摺動自在に嵌合される往復動部材の摺動部に弾発的に摺接する複数のリング部材（Ｏリング）を設けたガス用減圧弁が開示されている。このものは、弁ハウジングの一方に装着された複数のリング部材が往復動部材および弁ハウジングの他方に弾発的に摺接するので、コイルばねによる自励振動に対抗する摺動抵抗を得ることができ、自励振動を極力抑止できるとされている。
【特許文献１】特開平１１−２７０７１５号公報（段落番号〔０００６〕、〔０００７〕）  しかしながら、特許文献１の方法では、摺動抵抗によるヒステリシスが大きくなるという欠点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記課題を解決したもので、自励振動の発生を防止できると共にヒステリシスが小さい調圧特性が実現できるガス制御弁および異音が小さく、かつガス制御特性に優れた燃料電池システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記技術的課題を解決するために、請求項１の発明では、ダイヤフラムを内蔵するガス制御弁において、前記ダイヤフラムはヤング率が異なる複数のシートが非接合状態で積層されていることを特徴とするガス制御弁としている。
【０００６】
請求項２の発明では、前記複数のシートは、金属、樹脂、ゴム、エラストマーのうち少なくとものいずれか２つを選んだ材料の組合せが含まれていることを特徴とする請求項１記載のガス制御弁としている。ここでいう材料の組合せとは、複数のシートのうち、一つのシートが金属、樹脂、ゴム、エラストマーのいずれかの材料であり、そのシート以外の少なくとも一つのシートが金属、樹脂、ゴム、エラストマーのうち前者のシート以外の材料であるということである。金属、樹脂、ゴム、エラストマーの材料というのは、これらの材質を主材料として他の成分が混合しているものも含まれる。
【０００７】
請求項３の発明では、前記ダイヤフラムによって第１室と第２室とに区画されたダイヤフラム室と、ガスが供給される１次側通路と、ガスが排出される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次側通路のガス流量を絞って前記１次側通路のガスを前記第１室を介して前記２次側通路に供給する絞り開度可変機構と、前記絞り開度可変機構の絞り開度を増加または減少させる方向に前記ダイヤフラムを付勢する弾性部材とが設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガス制御弁としている。
【０００８】
請求項４の発明では、前記絞り開度可変機構は、前記１次側通路と前記２次側通路との間に設けられたガス通路と、前記１次側通路の前記ガス通路に接続する部分に設けられたバルブ室と、前記バルブ室に設けられ前記ガス通路に対面し前記ダイヤフラムに連動して可動する可動バルブと、前記ガス通路を閉じる方向に前記可動バルブを付勢する可動バルブ用付勢部材とが設けられていることを特徴とする請求項３記載のガス制御弁としている。
【０００９】
請求項５の発明では、燃料極と酸化剤極を有する燃料電池と、前記燃料電池の燃料極に燃料ガスを供給する燃料ガス通路と、前記燃料電池の燃料極から燃料オフガスを排出する燃料オフガス通路と、前記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通路と、前記燃料電池の酸化剤極から酸化剤オフガスを排出する酸化剤オフガス通路とが設けられた燃料電池システムにおいて、前記燃料ガス通路、燃料オフガス通路、前記酸化剤ガス通路、前記酸化剤オフガス通路の少なくとも一つに請求項１〜請求項４のいずれかのガス制御弁が設けられていることを特徴とする燃料電池システムとしている。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、ダイヤフラムがヤング率の異なる複数のシートが非接合状態で積層されて形成されているので、各シートで振動モードが異なり、かつ互いに独立に振動しようとするため自励振動が抑制できるという効果がある。また自励振動を抑制するために摺動抵抗を使用していないので、ヒステリシスが小さい調圧特性が実現できる。
【００１１】
請求項２の発明によれば、複数のシートが、金属、樹脂、ゴム、エラストマーのうち少なくとものいずれか２つを選んだ材料の組合せから構成されているので、ヤング率の異なる材料を制御弁の目的に合わせて適宜選択できる効果がある。
【００１２】
請求項３の発明によれば、振動を減衰しにくい弾性部材によってダイヤフラムを付勢しているが、上記請求項１または請求項２の効果によりダイヤフラムの振動を効果的に抑制できる。
【００１３】
請求項４の発明によれば、１次側通路と２次側通路との間に設けられたガス通路に対面しダイヤフラムに連動して可動する可動バルブが設けられているが、可動バルブとガス通路の間の空間で流速が速く振動のトリガーになるような開度でも上記請求項１または請求項２の効果によりダイヤフラム、可動バルブの振動を効果的に抑制できる。
【００１４】
請求項５の発明によれば、自励振動が抑止でき異音が小さく、かつヒステリシスが小さい調圧特性を有するガス制御弁を使用しているので、異音が小さく、かつガス制御特性に優れた燃料電池システムができる。これによって、燃料電池システムの発電特性を安定化できる。異音は実質的になくすことができている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（実施形態１）
本発明に係る実施形態１を図面に基づいて説明する。図１は実施形態１の燃料電池システム用のガス減圧弁（ガス制御弁の１種）の説明図である。本実施形態に係る燃料電池発電システム用のガス減圧弁１は、燃料電池１００の燃料極１０１に燃料ガスを供給するためのガス入口１０１ｃの上流側に設けられるものである。ガス減圧弁１は、ダイヤフラム室２０を持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を持つボディ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とに区画するダイヤフラム３と、燃料電池１００の燃料極１０１で使用される活物質を含むガス（燃料ガス）が供給される１次側通路である高圧通路６１と、燃料電池１００の燃料極１０１の燃料極１０１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ガス通路４０をもちダイヤフラム３の変形に伴いガス通路４０の絞り開度を可変とする絞り開度可変機構４とを備えている。
【００１６】
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の高圧の燃料ガスが高圧通路６１に供給される。燃料ガスとしては純水素ガスまたは水素含有ガス等を使用できる。ここで、高圧および低圧は燃料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のガスの圧力は１〜３ＭＰａにすることができ、低圧通路７１のガスの圧力は１０〜９００ｋＰａ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。
【００１７】
高圧通路６１はガス通路４０の上流に設けられている。バルブ室２３は高圧通路６１のガス通路４０に接続する部分に設けられている。低圧通路７１はガス通路４０の下流に設けられている。ガス通路４０は、燃料ガスの流量を制限して減圧し低圧通路７１に供給する。
【００１８】
ダイヤフラム３は、第１シート３１と第２シート３２が非接合状態すなわち第１シート３１と第２シートが互いに接合されていない状態で積層されて形成されおり、ボディ２のダイヤフラム室２０を、燃料ガスが流入する第１室２１と、燃料ガスが流入されない第２室２２とに仕切って区画している。ダイヤフラム３の外周部３ｐは、ボディ２に挟持されて保持されている。図１では第１シート３１、第２シート３２は概略的に平板状で記載しているが、必ずしも平板状だけではなく、ダイヤフラムとして作用しやすいような湾曲などが設けられているのが一般的である。
【００１９】
本実施形態では第１シート３１の材料はＳＵＳ３０４（金属）であり、第２シート３２の材料は布入りのＥＰＤＭゴム（エチレンプロピレンゴム）（ＮＯＫ株式会社製）（ゴム材料）である。第１シートおよび第２シートの外径は４８ｍｍである。ダイヤフラム室２０は略円筒形状であり、その内径は４３ｍｍ、すなわちダイヤフラム３の外周部３ｐの内径は４３ｍｍである。第１シートの厚さは０．２ｍｍ、第２シートの厚さは０．６ｍｍである。
【００２０】
ダイヤフラム室２０の第２室２２は大気開放ポート２２ｍ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。
【００２１】
ダイヤフラム３の中央域は、第１室２１および第２室２２の差圧に応じて、図１の上下方向に変形可能とされている。ガス通路４０の下流に位置する第１室２１（低圧通路７１を経て燃料電池１００に繋がる）の圧力がダイヤフラム３の下面に作用する。
【００２２】
絞り開度可変機構４は、燃料電池１００に供給される燃料ガスの流量を制限するようにボディ２に形成されたガス通路４０と、ガス通路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および第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およびバルブ面４４を持つ。なお本実施形態によれば、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。
【００２３】
ガス通路４０は、ガス通路４０を１周するリング形状の弁座部４９を可動バルブ４１側に持つ。第２支持部４３の軸部４８は第２支持部４３から延設されており、ガス通路４０に挿通され、後述するダイヤフラムバネ７およびバルブバネ８の付勢力により、その先端部（下端部）は、可動バルブ４１のバルブ面４４に当接している。弁座部４９と可動バルブ４１のバルブ面４４との間の隙間によりガス通路４０の絞り開度が決まる。可動バルブ４１のバルブ面４４は、ガス通路４０の全閉時において、ガス通路４０の弁座部４９に着座できるように弁座部４９に対面する。可動バルブ４１はボディ２のバルブ室２３に図１の上下方向に移動可能に設けられている。可動バルブ４１の横断面は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。
【００２４】
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（弾性部材）がほぼ同軸的に設けられている。ダイヤフラムバネ７の一端部は、絞り開度可変機構４の第１支持部４２に着座し、ダイヤフラムバネ７の他端部は後述の可動体９２のリング状の着座面に着座する。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。すなわち、ダイヤフラムバネ７はガス通路４０の絞り開度を増加させる方向に可動バルブ４１を付勢する。
【００２５】
可動バルブ４１とボディ２の壁面との間には、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は図示上方向に付勢しており、ひいては可動バルブ４１のバルブ面４４を弁座部４９に接近させるように付勢する。すなわち、ガス通路４０の絞り開度を減少させる方向に可動バルブ４１を付勢する。バルブバネ８およ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。本実施形態によれば、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、ガス通路４０を開放状態に維持するためである。
【００２６】
本実施形態によれば、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）であり、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とを持つ。アクチュエータ９とダイヤフラムバネ７との間には駆動力伝達機構としてのピストン状の可動体９２が設けられている。
【００２７】
可動体９２の外壁には、ボディ２の図示しない被係合部と係合する係合部が設けられており、可動体９２は図示上下方向に直動できるものの、可動体９２の周方向には回動できないように設定されている。可動体９２の中央域に形成された孔の内周部には雌螺子部が形成され、駆動軸９１の外周部には雄螺子部が形成されており、雌螺子部と雄螺子部とは互いに螺合しており、回転運動を直進運動に変換する変換機構として機能することができる。
【００２８】
アクチュエータ９が一方向に駆動して駆動軸９１が回転すると、可動体９２が図示下方向に移動し、ダイヤフラムバネ７が縮み、ダイヤフラムバネ７の付勢力が大きくなる。アクチュエータ９が他方向に駆動して駆動軸９１が回転すると、可動体９２が図示上方向に移動し、ダイヤフラムバネ７の伸び、ダイヤフラムバネ７の付勢力が小さくなる。
【００２９】
本実施形態に係るガス減圧弁１を使用する際には、高圧の燃料ガスを装填したガス供給源６５から燃料ガスが高圧通路６１に供給される。その燃料ガスはガス通路４０の絞り開度により流量が制限される。このため、ガス通路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。ガス通路４０の絞り開度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を通過して低圧通路７１に至り、さらに燃料電池１００の燃料極１０１に供給され、発電反応に使用される。
【００３０】
このガス減圧弁１を使用し供給するガスとしてエアを用い、流量を急激に変化させる試験を行った。試験条件は、（１）０．１ｍ３／分の流量を流したときの２次圧力を絶対圧力で１４０ｋＰａとし、流量を０ｍ３／分から０．１ｍ３／分に急激に変化させる、（２）０．２ｍ３／分の流量を流したときの２次圧力を絶対圧力で１８０ｋＰａとし、流量を０ｍ３／分から０．２ｍ３／分に急激に変化させる、（３）０．３ｍ３／分の流量を流したときの２次圧力を絶対圧力で２３０ｋＰａとし、流量を０ｍ３／分から０．３ｍ３／分に急激に変化させる、の３つの条件で行った。評価は、第２室２２のボディ２部分に穴を開けておき（第２室２２は大気圧であるので、穴を開けても支障がない。）、その穴から第１支持部４２の上下振動の振幅を測定し、かつ異音の発生の有無で行った。
【００３１】
（実施形態２）
第１シート３１の材料が実施形態１の第２シート３２に使用した布入りＥＰＤＭゴム、第２シート３２の材料が実施形態１の第１シート３１に使用したＳＵＳ３０４である以外は実施形態１と同じガス減圧弁を使用して実施形態１と同様に評価した。
【００３２】
（実施形態３）
第２シート３２の材料が四フッ化エチレン（樹脂）である以外は実施形態２と同じガス減圧弁を使用して実施形態１と同様に評価した。
【００３３】
（実施形態４）
第２シート３２の材料がポリエステル系エラストマー（東レ・デュポン株式会社製：ハイトレル）である以外は実施形態２と同じガス減圧弁を使用して実施形態１と同様に評価した。
【００３４】
（比較形態１）
ダイヤフラム３として一つのシートを使用した以外は実施形態１と同じガス減圧弁を使用して実施形態１と同様に評価した。ダイヤフラム３に使用したシートの材料は実施形態１の第２シート３２に使用した布入りＥＰＤＭゴムであり、シートの厚さは実施形態１の第２シート３２の厚さと同じとした。
【００３５】
（評価結果）
図３に実施形態１〜４および比較形態１の評価結果（表１）を示す。表１における異音の結果は異音がする場合を「有」とし、異音がしない場合を「無」とした。比較形態はいずれの試験条件でも第１支持部４２の振幅が大きい。すなわちダイヤフラム３の振幅が大きい。比較形態はいずれの試験条件でも異音が発生している。
【００３６】
一方、実施形態１〜４のいずれにおいても、いずれの試験条件でも第１支持部４２すなわちダイヤフラム３の振幅が非常に小さくなっている（実施形態３の試験条件（１）の場合のみ振幅がやや大きい。）。実施形態１〜４のいずれにおいても、いずれの試験条件でも異音は発生しなかった。
【００３７】
本発明者はこれらの解析結果を以下のように考察している。  
まず比較形態１の場合について説明する。ガス通路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が受ける図示上方向に向かう力と、バルブバネ８が可動バルブ４１を図示上方向に付勢する力と、可動バルブ４１のバルブ面４４にかかる図示下向きの圧力と可動バルブ４１の受圧面４７がバルブ室２３のガス圧により図示上向きに受圧する圧力との差から生ずる力と、ダイヤフラムバネ７のバネ荷重（付勢力）により、第１支持部４２、ダイヤフラム３、第２支持部４３を介して可動バルブ４１を図示下方向に付勢する力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ガス通路４０の絞り開度は決定される。ここで、アクチュエータ９の駆動量を調整すれば、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。これにより可動バルブ４１を図示下方向に付勢する力を調整することができ、それに応じてガス通路４０の絞り開度が調整される。
【００３８】
ガス通路４０の絞り開度が大きいほど燃料ガス流量が多くなるが、２次圧力（低圧通路７１の圧力）は低くなる。ある２次圧力でバランスしている状態（流量が一定の状態）から、急激に背圧が低下すると、絞り開度が大きくなる方へ移動し流量が増加する。その状態でバランスする２次圧力は前の状態より低下する。このような急激な過渡応答がトリガーとなりダイヤフラム３にかかる圧力がハンチングしたり、可動バルブ４１自体が図示上下方向に振動を継続する現象が発生する。それにより異音が生ずる。それとともに振動が激しくなると２次圧力や流量が安定しない問題も生じている。
【００３９】
燃料電池システムによれば、負荷に応じて燃料ガスの流量を頻繁に変化させる傾向がある。殊に、車載の燃料電池システムによれば、車両負荷に応じて、燃料電池１００の発電量を変化させるために燃料ガスの流量を頻繁に変化させる傾向がある。急激な流量変化が発生すると、上記したように可動バルブ４１やダイヤフラム３が流体エネルギー変化の影響を受け、自励振動し、大きな騒音が発生するとともに燃料電池１００に供給されるガスの２次圧力や流量が安定しなくなる。
【００４０】
実施形態１〜４では自励振動が抑止され異音が発生していない。図４は実施形態１〜４で使用したシートの材料のヤング率を示す表である。直接第１室２１の圧力（制御対象のガス圧力：実施形態では燃料ガスの圧力）を受ける第１シート３１の圧力の変動に伴う伸縮運動を第１シート３１とはヤング率が異なる第２シート３２が抑制するため、振動を減衰させ自励振動が抑制されたものと推察される。すなわち第１シート３１と第２シート３２はヤング率が異なっているため振動モードが異なること、第１シート３１と第２シート３２とは非接合状態で積層されているため互いに独立に振動しようとすることによって自励振動が抑制されたものと推察される。
【００４１】
以上のように、ダイヤフラム３が、ヤング率の異なる複数のシートが非接合状態で積層されて形成されていることによって自励振動が抑制され、異音の発生が防止できる。これによりガスの２次圧力や流量が安定できる。また自励振動抑制に摺動抵抗を使用していないので、ヒステリシスが小さい調圧特性を実現できる。
【００４２】
（適用形態）
図２は燃料電池システムを模式的に示す構成図である。この適用形態によれば、燃料電池システムは、車載用または定置用であり、燃料極１０１および酸化剤極１０２を有する燃料電池１００と、燃料ガスを燃料電池１００の燃料極１０１に供給する燃料ガス通路５と、酸化剤ガス（一般的には空気）を燃料電池１００の酸化剤極１０２に供給する酸化剤ガス通路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通路１０６とを備えている。
【００４３】
燃料ガス通路５は燃料電池１００の燃料極１０１に燃料ガスを供給するためのガス入口の上流に位置する。酸化剤ガス通路１０３には、酸化剤ガスを燃料電池１００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。燃料ガス通路５において、高圧燃料ガス源であるガス供給源５５側に減圧弁１０８が設けられ、さらに、減圧弁１０８の下流に位置するように前記したガス減圧弁１が設けられている。
【００４４】
この適用形態によれば、ガス供給源５５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、さらにガス減圧弁１を介して所定の設定圧力まで減圧され、燃料電池１００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１００の酸化剤極１０２に供給され発電反応に使用される。
【００４５】
本適用形態によれば、振動が抑止でき異音が小さく、ガスの２次圧力や流量が安定で、ヒステリシスが小さい調圧特性を有するガス減圧弁を燃料ガス供給の減圧弁として使用しているので、異音が小さく、かつガス制御特性に優れた燃料電池システムができる。よって、燃料電池システムの発電特性を安定化できる。
【００４６】
（その他）
上記した実施形態によれば、ガス減圧弁１は燃料電池１００の燃料極１０１に送られる燃料ガスの減圧弁として使用されているが、これに限らず、燃料電池１００の酸化剤極（空気極）１０２に送られる酸化剤ガスの減圧弁として使用しても良い。上記した実施形態によれば、ダイヤフラムバネ７およびバルブバネ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。
【００４７】
実施形態ではガス制御弁としてガス減圧弁で説明した。このガス減圧弁は、ダイヤフラムの変形を弁座部に対向する可動バルブ（弁体）に伝え、可動バルブと弁座部までの距離を変えることによってガスの流れを閉止または、調節するものであるが、ダイヤフラムによって直接に流路を開閉する制御弁、駆動部にダイアフラムを用い、ガス圧を動力とする制御弁などダイヤフラムを有するガス制御弁には、すべて適用できる。
【００４８】
実施形態ではダイヤフラムのシートの材料として４種類のものを示したが、特に限定されず、互いにヤング率が異なる材料ならすべて使用できる。またダイヤフラムを２つのシートで構成したが、３つ以上でもかまわない。効果が十分発揮できるなら２つのシートで構成した方が低コストになる。その他、本発明は上記しかつ図面に示した実施形態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。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】実施形態１の燃料電池システム用のガス減圧弁の説明図
【図２】燃料電池システムを模式的に示す構成図
【図３】実施形態１〜４および比較形態１の評価結果（表１）
【図４】実施形態１〜４で使用したシートの材料のヤング率を示す表
【符号の説明】
【００５０】
１…ガス制御弁
３…ダイヤフラム
４…絞り開度可変機構
５…燃料ガス通路
７…ダイヤフラムバネ
８…バルブバネ
２０…ダイヤフラム室
２１…第１室
２２…第２室
３１…第１シート（シート）
３２…第２シート（シート）
４０…ガス通路
４１…可動バルブ
６１…高圧通路（１次側通路）
７１…低圧通路（２次側通路）
１００…燃料電池
１０１…燃料極
１０２…酸化剤極
１０３…酸化剤ガス通路
１０５…燃料オフガス通路
１０６…酸化剤オフガス通路
【図１】
2005309983.tif 000003
【図２】
2005309983.tif 000004
【図３】
2005309983.tif 000005
【図４】
2005309983.tif 000006