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JP2010065799A - Flow passage structure - Google Patents

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JP2010065799A
JP2010065799A JP2008234412A JP2008234412A JP2010065799A JP 2010065799 A JP2010065799 A JP 2010065799A JP 2008234412 A JP2008234412 A JP 2008234412A JP 2008234412 A JP2008234412 A JP 2008234412A JP 2010065799 A JP2010065799 A JP 2010065799A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
flow path
flow
region
water
slit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2008234412A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naotada Ogura
直嗣 小椋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Casio Computer Co Ltd
Original Assignee
Casio Computer Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Casio Computer Co Ltd filed Critical Casio Computer Co Ltd
Priority to JP2008234412A priority Critical patent/JP2010065799A/en
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

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  • Fuel Cell (AREA)
  • Pipeline Systems (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent breakage of a multilayer substrate even when a liquid is expanded by freezing. <P>SOLUTION: A slit 121 is formed in a thin plate 102, and the slit 121 is sealed by bonding the thin plate 102 to a thin plate 101 and a thin plate 103 while being held between them. An elastic film 104 is held between the thin plate 102 and the thin plate 103. The elastic film 104 is bent in the slit 121, and the bent part 141 is protruded to the slit 121. The internal space of the slit 121 is divided into two upper and lower areas 122 and 123 by the elastic film 104. One area 122 is a flow passage for carrying water. The other area 123 is filled with a gas such as air. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、流路構造に関する。   The present invention relates to a channel structure.

近年では、携帯電話機、ノート型パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、腕時計、PDA(Personal Digital Assistance)、電子手帳等といった小型電子機器がめざましい進歩・発展を遂げている。電子機器の電源として一次電池又は二次電池を用いるのが一般的であるが、エネルギー利用効率のよい燃料電池を電子機器の電源に用いるための研究開発が行われている。   In recent years, small electronic devices such as mobile phones, notebook personal computers, digital cameras, watches, PDAs (Personal Digital Assistance), and electronic notebooks have made remarkable progress and development. In general, a primary battery or a secondary battery is used as a power source of an electronic device. However, research and development for using a fuel cell with high energy utilization efficiency as a power source of the electronic device has been performed.

また、燃料電池を使用するためには、各種の周辺機器が必要となる。周辺機器としては、改質器、一酸化炭素除去器、燃焼器、水冷器、ポンプ等がある。燃料電池及び各種の周辺機器の間を燃料、水、反応物、生成物等が流れるようにするために、流路が必要となる。流路には、多層基板が用いられる。即ち、多層基板の各薄板には、一又は複数のスリット及び一又は複数の貫通孔が形成され、これら薄板が積層されることによってスリット及び貫通孔が連なって、所定の流路が構成されている。燃料電池や各種の周辺機器は多層基板に搭載され、多層基板の内部の流路によって燃料、水、反応物、生成物等が燃料電池または各種の周辺機器の間を送られる。
特開2005−32609号公報
In order to use the fuel cell, various peripheral devices are required. Peripheral devices include reformers, carbon monoxide removers, combustors, water coolers, and pumps. In order to allow fuel, water, reactants, products, etc. to flow between the fuel cell and various peripheral devices, a flow path is required. A multilayer substrate is used for the flow path. That is, each thin plate of the multilayer substrate is formed with one or a plurality of slits and one or a plurality of through holes, and by laminating these thin plates, the slits and the through holes are connected to form a predetermined flow path. Yes. A fuel cell and various peripheral devices are mounted on a multilayer substrate, and fuel, water, reactants, products, and the like are sent between the fuel cell and various peripheral devices by a flow path inside the multilayer substrate.
JP 2005-32609 A

ところで、燃料電池、各種周辺機器及び多層基板を用いた燃料電池システムが氷点下の環境で使用されると、多層基板の内部に残留した水が凍結する。水は凍結により膨張するから、膨張による荷重が多層基板の内部から多層基板に作用し、多層基板が破損するおそれがある。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、液体が凍結により膨張したものとしても多層基板の破損を抑えられるようにすることである。
By the way, when a fuel cell, various peripheral devices, and a fuel cell system using a multilayer substrate are used in a sub-freezing environment, water remaining inside the multilayer substrate is frozen. Since water expands due to freezing, a load due to expansion acts on the multilayer substrate from the inside of the multilayer substrate, and the multilayer substrate may be damaged.
Therefore, the problem to be solved by the present invention is to prevent damage to the multilayer substrate even if the liquid expands due to freezing.

以上の課題を解決するため、本発明の一の態様によれば、
流体を流す空間内に弾性膜が配置され、前記空間が前記弾性膜によって2つの領域に区切られ、前記2つの領域のうち一方の領域にガスが満たされ、他方の領域に液体が流れることを特徴とする流路構造が提供される。
In order to solve the above problems, according to one aspect of the present invention,
An elastic membrane is disposed in a space for flowing fluid, the space is divided into two regions by the elastic membrane, gas is filled in one of the two regions, and liquid flows in the other region. A feature channel structure is provided.

本発明の他の態様によれば、
流体を流す空間内に蛇腹状膜が配置され、前記空間が蛇腹状膜によって2つの領域に区切られ、前記2つの領域のうち一方の領域にガスが満たされ、他方の領域に液体が流れることを特徴とする流路構造が提供される。
According to another aspect of the invention,
A bellows-like membrane is disposed in a space for flowing a fluid, the space is divided into two regions by the bellows-like membrane, one of the two regions is filled with gas, and a liquid flows in the other region. Is provided.

本発明の他の態様によれば、
液体が流れる液体流路、ガスが流れるガス流路及び前記ガス流路から前記液体流路に通じる連通路が形成され、
前記連通路に電磁弁が設けられていることを特徴とする流路構造が提供される。
According to another aspect of the invention,
A liquid flow path through which a liquid flows, a gas flow path through which a gas flows, and a communication path from the gas flow path to the liquid flow path are formed;
A flow path structure is provided in which an electromagnetic valve is provided in the communication path.

本発明によれば、流路の内部に残存する液体が凍結したものとしても、流路構造の破損を抑えることができる。   According to the present invention, even if the liquid remaining inside the flow path is frozen, damage to the flow path structure can be suppressed.

以下に、本発明を実施するための好ましい形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。   Hereinafter, preferred embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. However, although various technically preferable limitations for implementing the present invention are given to the embodiments described below, the scope of the invention is not limited to the following embodiments and illustrated examples.

図1は、燃料電池システム1の概略構成を示したブロック図である。
この燃料電池システム1は、携帯電話機、パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、PDA(Personal Digital Assistance)、電子手帳、携帯無線機その他の電子機器に取り付けられるものである。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the fuel cell system 1.
The fuel cell system 1 is attached to a mobile phone, a personal computer, a digital camera, a PDA (Personal Digital Assistance), an electronic notebook, a portable radio, and other electronic devices.

燃料電池システム1は、本体モジュール2と、カートリッジ3と、を有する。本体モジュール2は電子機器に搭載されている。カートリッジ3は電子機器に対して着脱可能とされ、カートリッジ3が電子機器に装着されるとカートリッジ3が本体モジュール2に接続される。   The fuel cell system 1 includes a main body module 2 and a cartridge 3. The main body module 2 is mounted on an electronic device. The cartridge 3 can be attached to and detached from the electronic device. When the cartridge 3 is attached to the electronic device, the cartridge 3 is connected to the main body module 2.

カートリッジ3は、燃料貯蔵部4、水貯蔵部5、気液分離膜6及び濾過部7を有する。
燃料貯蔵部4には、燃料(例えば、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル等)が貯蔵されている。水貯蔵部5には、水が貯蔵されている。
気液分離膜6が水貯蔵部5に設けられ、カートリッジ3外から水貯蔵部5内に導入された気体が気液分離膜6を透過するが、水貯蔵部5内の液体が気液分離膜6を透過しない。気液分離膜6を透過した気体は外部に排出される。気液分離膜6としては、多孔質の4フッ化エチレン樹脂を用いるとよい。
濾過部7は、水貯蔵部5から排出される水を濾過して、その水に含まれる異物を捕捉するものである。濾過部7は、イオン交換樹脂及び多孔質膜を有する。
The cartridge 3 includes a fuel storage unit 4, a water storage unit 5, a gas-liquid separation membrane 6, and a filtration unit 7.
The fuel storage unit 4 stores fuel (for example, methanol, ethanol, dimethyl ether, etc.). Water is stored in the water storage unit 5.
A gas-liquid separation membrane 6 is provided in the water storage unit 5, and a gas introduced from outside the cartridge 3 into the water storage unit 5 passes through the gas-liquid separation membrane 6, but the liquid in the water storage unit 5 is gas-liquid separated. It does not pass through the membrane 6. The gas that has passed through the gas-liquid separation membrane 6 is discharged to the outside. As the gas-liquid separation membrane 6, a porous tetrafluoroethylene resin may be used.
The filtering unit 7 filters water discharged from the water storage unit 5 and captures foreign matters contained in the water. The filtration part 7 has an ion exchange resin and a porous membrane.

本体モジュール2は、水供給ポンプ11、流量制御バルブ12,13、加湿器14,15、エアポンプ31、流量制御バルブ32〜34、燃料供給ポンプ51、気化器52、改質器53、CO除去器54、触媒燃焼器55、断熱容器56、燃料電池57、触媒燃焼器58及び熱交換器59等を有する。   The main body module 2 includes a water supply pump 11, flow control valves 12, 13, humidifiers 14, 15, air pump 31, flow control valves 32-34, fuel supply pump 51, vaporizer 52, reformer 53, and CO remover. 54, a catalytic combustor 55, a heat insulating container 56, a fuel cell 57, a catalytic combustor 58, a heat exchanger 59, and the like.

カートリッジ3が本体モジュール2に装着されると、濾過部7が水供給ポンプ11に接続され、燃料貯蔵部4が燃料供給ポンプ51に接続され、水貯蔵部5が流路67を介して熱交換器59に接続される。   When the cartridge 3 is attached to the main body module 2, the filtration unit 7 is connected to the water supply pump 11, the fuel storage unit 4 is connected to the fuel supply pump 51, and the water storage unit 5 performs heat exchange via the flow path 67. Connected to the instrument 59.

燃料供給ポンプ51は流路60を介して気化器52に接続され、気化器52が流路61を介して改質器53に接続されている。改質器53の下流にCO除去器54が設けられ、これら改質器53及びCO除去器54が大気圧より十分低圧の断熱容器56内に収容されている。断熱容器56内においては改質器53の下流にCO除去器54が接続されている。断熱容器56内には触媒燃焼器55も収容され触媒燃焼器55の燃焼熱が断熱容器56外に放出することを抑制している。CO除去器54は流路62を介して加湿器14に接続されている。加湿器14は流路63を介して燃料電池57のアノードに接続されている。燃料電池57のアノードは流路64を介して触媒燃焼器55に接続されている。触媒燃焼器55は流路65を介して触媒燃焼器58に接続されている。触媒燃焼器58は流路66を介して熱交換器59に接続されている。   The fuel supply pump 51 is connected to the carburetor 52 via the flow path 60, and the carburetor 52 is connected to the reformer 53 via the flow path 61. A CO remover 54 is provided downstream of the reformer 53, and the reformer 53 and the CO remover 54 are accommodated in a heat insulating container 56 having a pressure sufficiently lower than the atmospheric pressure. In the heat insulating container 56, a CO remover 54 is connected downstream of the reformer 53. A catalyst combustor 55 is also accommodated in the heat insulating container 56 to prevent the combustion heat of the catalyst combustor 55 from being released outside the heat insulating container 56. The CO remover 54 is connected to the humidifier 14 via a flow path 62. The humidifier 14 is connected to the anode of the fuel cell 57 via the flow path 63. The anode of the fuel cell 57 is connected to the catalytic combustor 55 via the flow path 64. The catalytic combustor 55 is connected to the catalytic combustor 58 via the flow path 65. The catalytic combustor 58 is connected to a heat exchanger 59 via a flow path 66.

エアポンプ31は流路35を介して流量制御バルブ32に接続されている。流量制御バルブ32は流路36を介してCO除去器54に接続されている。また、エアポンプ31は流路37を介して流量制御バルブ34に接続されている。流量制御バルブ34は流路40を介して加湿器15に接続されている。加湿器15は流路41を介して燃料電池57のカソードに接続されている。燃料電池57のカソードの下流の流路42は、流路65に合流している。また、エアポンプ31は流路38を介して流量制御バルブ33に接続されている。流量制御バルブ33の下流の流路39は流路64に合流している。   The air pump 31 is connected to the flow rate control valve 32 via a flow path 35. The flow control valve 32 is connected to the CO remover 54 via the flow path 36. The air pump 31 is connected to the flow rate control valve 34 via a flow path 37. The flow control valve 34 is connected to the humidifier 15 via the flow path 40. The humidifier 15 is connected to the cathode of the fuel cell 57 via the flow path 41. The flow path 42 downstream of the cathode of the fuel cell 57 joins the flow path 65. The air pump 31 is connected to the flow rate control valve 33 via a flow path 38. The flow path 39 downstream of the flow control valve 33 joins the flow path 64.

水供給ポンプ11は流路16を介して流量制御バルブ12に接続されているとともに、流路17を介して流量制御バルブ13に接続されている。流量制御バルブ12の下流の流路18は、流路60に合流している。流量制御バルブ13は、流路19を介して加湿器14に接続されているとともに、流路21を介して加湿器15に接続されている。加湿器14、15のそれぞれの下流の流路20,22は流路67に合流している。   The water supply pump 11 is connected to the flow control valve 12 through a flow path 16 and is connected to the flow control valve 13 through a flow path 17. The flow path 18 downstream of the flow control valve 12 merges with the flow path 60. The flow control valve 13 is connected to the humidifier 14 via the flow path 19 and is connected to the humidifier 15 via the flow path 21. The downstream flow paths 20 and 22 of the humidifiers 14 and 15 merge with the flow path 67.

水供給ポンプ11は、水貯蔵部5内の水を気化器52及び加湿器14,15に向けて送液するものである。流量制御バルブ12は、水供給ポンプ11から気化器52に流れる水の流量を制御するものである。流量制御バルブ13は、水供給ポンプ11から加湿器14,15に流れる水の流量を制御するものである。流量制御バルブ12,13には、流量センサが併設され、流量センサによって水の流量が検出される。   The water supply pump 11 feeds water in the water storage unit 5 toward the vaporizer 52 and the humidifiers 14 and 15. The flow rate control valve 12 controls the flow rate of water flowing from the water supply pump 11 to the vaporizer 52. The flow rate control valve 13 controls the flow rate of water flowing from the water supply pump 11 to the humidifiers 14 and 15. The flow rate control valves 12 and 13 are provided with a flow rate sensor, and the flow rate of water is detected by the flow rate sensor.

エアポンプ31は、外部の空気をCO除去器54、加湿器15及び触媒燃焼器55に向けて送るものである。流量制御バルブ32は、エアポンプ31からCO除去器54に流れる空気の流量を制御するものである。流量制御バルブ33は、エアポンプ31から触媒燃焼器55に流れる空気の流量を制御するものである。流量制御バルブ34は、エアポンプ31から加湿器14に流れる空気の流量を制御するものである。流量制御バルブ32〜34には流量センサが併設され、流量センサによって空気の流量が検出される。   The air pump 31 sends external air toward the CO remover 54, the humidifier 15, and the catalytic combustor 55. The flow rate control valve 32 controls the flow rate of air flowing from the air pump 31 to the CO remover 54. The flow rate control valve 33 controls the flow rate of air flowing from the air pump 31 to the catalytic combustor 55. The flow control valve 34 controls the flow rate of air flowing from the air pump 31 to the humidifier 14. The flow rate control valves 32 to 34 are provided with a flow rate sensor, and the flow rate of air is detected by the flow rate sensor.

燃料供給ポンプ51は、燃料貯蔵部4内の燃料を気化器52に向けて送液するものである。燃料がメタノールの場合、燃料供給ポンプ51によって気化器52に送られる燃料と、水供給ポンプ11によって気化器52に送られる水との混合比(モル比)は、燃料が1に対して、水が1.2〜1.8である。そのような混合比になるよう、流量制御バルブ12によって水の流量が調整される。   The fuel supply pump 51 feeds the fuel in the fuel storage unit 4 toward the vaporizer 52. When the fuel is methanol, the mixing ratio (molar ratio) of the fuel sent to the vaporizer 52 by the fuel supply pump 51 and the water sent to the vaporizer 52 by the water supply pump 11 is 1 Is 1.2 to 1.8. The flow rate of water is adjusted by the flow rate control valve 12 so as to obtain such a mixing ratio.

気化器52は、燃料と水を加熱して気化させるものである。気化器52で気化した燃料と水の混合気が、改質器53に流れる。
改質器53は、気化器52から送られた燃料を水素に改質するものである。具体的には、気化器52から送られた燃料と水の混合気が改質器53の内部を流れて、燃料と水が触媒層によって反応し、水素、二酸化炭素等が生成される。また、微量な一酸化炭素も数千から数万ppmの濃度で生成される。燃料貯蔵部4に貯蔵された燃料がメタノールである場合、改質器53では、次式(1)、(2)のような反応が起こる。
CH3OH+H2O→3H2+CO2 …(1)
2+CO2→H2O+CO …(2)
改質器53で生成された生成ガスがCO除去器54に送出される。
The vaporizer 52 heats and vaporizes fuel and water. The fuel / water mixture vaporized by the vaporizer 52 flows to the reformer 53.
The reformer 53 reforms the fuel sent from the vaporizer 52 into hydrogen. Specifically, a mixture of fuel and water sent from the vaporizer 52 flows through the reformer 53, and the fuel and water react with each other through the catalyst layer to generate hydrogen, carbon dioxide, and the like. A trace amount of carbon monoxide is also produced at a concentration of several thousand to several tens of thousands ppm. When the fuel stored in the fuel storage unit 4 is methanol, in the reformer 53, reactions such as the following expressions (1) and (2) occur.
CH 3 OH + H 2 O → 3H 2 + CO 2 (1)
H 2 + CO 2 → H 2 O + CO (2)
The product gas generated by the reformer 53 is sent to the CO remover 54.

CO除去器54においては、改質器53から送られた生成ガスと、エアポンプ31から送られた空気が混合される。CO除去器54は、生成ガスのうち一酸化炭素を選択的に酸化させ、それにより一酸化炭素を除去するものである。CO除去器54を経た生成ガスは加湿器14に送出される。加湿器14は、CO除去器54から流れてきた生成ガスを、水供給ポンプ11から流れてきた水によって加湿するものである。加湿器14を経た生成ガスは燃料電池57のアノードに送出される。加湿器14を経た水は流路20、流路67を順に通って水貯蔵部5に送出される。   In the CO remover 54, the product gas sent from the reformer 53 and the air sent from the air pump 31 are mixed. The CO remover 54 selectively oxidizes carbon monoxide in the generated gas, thereby removing the carbon monoxide. The product gas that has passed through the CO remover 54 is sent to the humidifier 14. The humidifier 14 humidifies the generated gas flowing from the CO remover 54 with water flowing from the water supply pump 11. The generated gas that has passed through the humidifier 14 is sent to the anode of the fuel cell 57. The water that has passed through the humidifier 14 passes through the flow path 20 and the flow path 67 in order, and is sent to the water storage unit 5.

加湿器15は、エアポンプ31から流れてきた空気を、水供給ポンプ11から流れてきた水によって加湿するものである。加湿器15を経た空気は燃料電池57のカソードに送出される。加湿器15を経た水は流路22、流路67を順に通って水貯蔵部5に送出される。   The humidifier 15 humidifies the air flowing from the air pump 31 with the water flowing from the water supply pump 11. The air that has passed through the humidifier 15 is sent to the cathode of the fuel cell 57. The water that has passed through the humidifier 15 passes through the flow path 22 and the flow path 67 in order, and is sent to the water storage unit 5.

燃料電池57は、アノード、電解質膜及びカソード等を有する。この燃料電池57は、アノードに供給された生成ガス中の水素と、カソードに供給された空気中の酸素とを電気化学反応させて、電気を生成するものである。電解質膜が固体高分子型電解質膜である場合、アノードでは次式(3)のような反応が起こり、カソードでは次式(4)のような反応が起こる。
2→2H++2e- ・・・(3)
2H++1/2O2+2e-→H2O ・・・(4)
カソードを通過した空気は流路42、流路65を順に通って触媒燃焼器58に送られる。アノードでは生成ガス中の全ての水素が反応するのではなく、未反応の水素もあり、アノードに供給された水素の20%程度が未反応である。アノードを通過した生成ガスは、触媒燃焼器55に送られる。
The fuel cell 57 includes an anode, an electrolyte membrane, a cathode, and the like. This fuel cell 57 generates electricity by causing an electrochemical reaction between hydrogen in the product gas supplied to the anode and oxygen in the air supplied to the cathode. When the electrolyte membrane is a solid polymer electrolyte membrane, a reaction such as the following equation (3) occurs at the anode, and a reaction such as the following equation (4) occurs at the cathode.
H 2 → 2H + + 2e (3)
2H + + 1 / 2O 2 + 2e - → H 2 O ··· (4)
The air that has passed through the cathode is sent to the catalyst combustor 58 through the flow path 42 and the flow path 65 in this order. At the anode, not all hydrogen in the product gas reacts, but there is also unreacted hydrogen, and about 20% of the hydrogen supplied to the anode is unreacted. The product gas that has passed through the anode is sent to the catalytic combustor 55.

触媒燃焼器55は、生成ガス中の水素等の酸化・燃焼をさせ、それにより燃焼熱を生成するものである。触媒燃焼器55で生成された熱は、改質器53及びCO除去器54の加熱に用いられる。改質器53及びCO除去器54の加熱効率を高めるべく、また、改質器53及びCO除去器54の温度分布を適切に保つべく、改質器53、CO除去器54及び触媒燃焼器55は剛性を有する断熱容器56内に収容されている。断熱容器56内が真空圧に保たれ、それにより断熱がなされる。また、改質器53、CO除去器54及び触媒燃焼器55は、電熱ヒータ73によって加熱される。電熱ヒータ73は、金属薄膜(例えば、金、白金)からなる。電熱ヒータ73の電気抵抗と温度の関係には線形性があり、電熱ヒータ73がサーミスタとしても機能する。電熱ヒータ73は、起動時に触媒燃焼器55が改質器53及びCO除去器54を所望の温度に加熱できない場合の加熱手段や、触媒燃焼器55が安定して加熱している定常運転時の温度の微調整を行うための補助加熱手段として用いられる。   The catalytic combustor 55 oxidizes and burns hydrogen and the like in the product gas, thereby generating combustion heat. The heat generated by the catalytic combustor 55 is used for heating the reformer 53 and the CO remover 54. In order to increase the heating efficiency of the reformer 53 and the CO remover 54 and to keep the temperature distribution of the reformer 53 and the CO remover 54 appropriately, the reformer 53, the CO remover 54, and the catalytic combustor 55 Is housed in a rigid insulated container 56. The inside of the heat insulation container 56 is kept at a vacuum pressure, and thereby heat insulation is performed. Further, the reformer 53, the CO remover 54 and the catalytic combustor 55 are heated by an electric heater 73. The electric heater 73 is made of a metal thin film (for example, gold or platinum). The relationship between the electric resistance and temperature of the electric heater 73 is linear, and the electric heater 73 also functions as a thermistor. The electric heater 73 is a heating means when the catalytic combustor 55 cannot heat the reformer 53 and the CO remover 54 to a desired temperature at the start-up, or during steady operation when the catalytic combustor 55 is stably heated. Used as auxiliary heating means for fine adjustment of temperature.

触媒燃焼器55を経た生成ガスは、流路65を通って触媒燃焼器58に送られる。触媒燃焼器58は、生成ガス中の水素等の酸化・燃焼をさせ、それにより水素を問題がない程度の低濃度となるように除去するものである。   The product gas that has passed through the catalytic combustor 55 is sent to the catalytic combustor 58 through the flow path 65. The catalytic combustor 58 oxidizes and burns hydrogen or the like in the product gas, thereby removing the hydrogen so as to have a low concentration that does not cause a problem.

触媒燃焼器58を経た生成ガスは、流路66を通って熱交換器59に送られる。熱交換器59は、外部と燃焼によって加熱された生成ガスの熱交換を行うことによって、生成ガスを冷却するものである。これにより、生成ガス中の水(水蒸気)が液化する。液化した水と生成ガスは、流路67を通って水貯蔵部5に送られる。熱交換器59から水貯蔵部5に送られる水と生成ガスには、加湿器14,15から送られてきた水が混合される。   The product gas that has passed through the catalytic combustor 58 is sent to the heat exchanger 59 through the flow path 66. The heat exchanger 59 cools the product gas by exchanging heat with the product gas heated by combustion with the outside. Thereby, water (steam) in the generated gas is liquefied. The liquefied water and produced gas are sent to the water storage unit 5 through the flow path 67. The water sent from the humidifiers 14 and 15 is mixed with the water and the product gas sent from the heat exchanger 59 to the water storage unit 5.

水貯蔵部5においては液化した水が貯蔵される。一方、生成ガス(液化しなかった水、二酸化炭素等)は、気液分離膜6を通過して外部に排出される。   In the water storage unit 5, liquefied water is stored. On the other hand, the product gas (water that has not been liquefied, carbon dioxide, etc.) passes through the gas-liquid separation membrane 6 and is discharged to the outside.

本体モジュール2には制御回路70、蓄電部71及びインターフェース72が設けられている。制御回路70は、水供給ポンプ11、燃料供給ポンプ51及び流量制御バルブ12,13,32,33,34等を制御するものである。蓄電部71は、燃料電池57で生成された電気を蓄電するものである。インターフェース72は、制御回路70と電子機器の制御部との間でデータ転送を行うものである。   The main body module 2 is provided with a control circuit 70, a power storage unit 71, and an interface 72. The control circuit 70 controls the water supply pump 11, the fuel supply pump 51, the flow control valves 12, 13, 32, 33, 34, and the like. The power storage unit 71 stores electricity generated by the fuel cell 57. The interface 72 performs data transfer between the control circuit 70 and the control unit of the electronic device.

図1において、流路16〜22には、液体状の水が流れる。流路35〜42には、空気が流れる。流路60〜66には、燃料、水、生成物又は空気が流れる。流路67には、液体状の水、気体状の生成物及び空気等が流れる。   In FIG. 1, liquid water flows through the flow paths 16 to 22. Air flows through the flow paths 35 to 42. Fuel, water, a product, or air flows through the flow paths 60-66. In the flow path 67, liquid water, gaseous products, air, and the like flow.

図2は、燃料電池システム1の外観を示した斜視図である。
図2に示すように、この燃料電池システム1は多層基板100を有する。多層基板100の上に流量制御バルブ12,13,32,33,34、断熱容器56及び燃料電池57が搭載されている。上述したように、断熱容器56の内部に改質器53、CO除去器54及び触媒燃焼器55が収容されている。
FIG. 2 is a perspective view showing the appearance of the fuel cell system 1.
As shown in FIG. 2, the fuel cell system 1 has a multilayer substrate 100. On the multilayer substrate 100, flow control valves 12, 13, 32, 33, 34, a heat insulating container 56 and a fuel cell 57 are mounted. As described above, the reformer 53, the CO remover 54, and the catalytic combustor 55 are accommodated in the heat insulating container 56.

多層基板100の下面にはエアポンプ31及び2つのカートリッジ3が取り付けられている。エアポンプ31は多層基板100に対して固定されているが、カートリッジ3は多層基板100から取り外すことができる。   An air pump 31 and two cartridges 3 are attached to the lower surface of the multilayer substrate 100. Although the air pump 31 is fixed to the multilayer substrate 100, the cartridge 3 can be detached from the multilayer substrate 100.

図1に示された燃料供給ポンプ51、気化器52、加湿器14,15、触媒燃焼器58、熱交換器59及び水供給ポンプ11も多層基板100に取り付けられている。   The fuel supply pump 51, the vaporizer 52, the humidifiers 14 and 15, the catalyst combustor 58, the heat exchanger 59, and the water supply pump 11 shown in FIG. 1 are also attached to the multilayer substrate 100.

多層基板100は、複数枚のセラミック等の薄板を積層してこれらを接合したものである。ここで、図1に示された流路16〜22、流路35〜42及び流路60〜67は、図2に示された多層基板100に形成されている。即ち、多層基板100の各薄板には、一又は複数のスリット及び一又は複数の貫通孔が形成され、これら薄板が積層されるとこれらスリット及び貫通孔が連なって、これらスリット及び貫通孔が流路16〜22、流路35〜42及び流路60〜67になって、図1に示すような経路が多層基板100に形成される。   The multilayer substrate 100 is obtained by laminating a plurality of thin plates such as ceramics and bonding them. Here, the flow paths 16 to 22, the flow paths 35 to 42, and the flow paths 60 to 67 shown in FIG. 1 are formed in the multilayer substrate 100 shown in FIG. 2. That is, each thin plate of the multilayer substrate 100 is formed with one or more slits and one or more through holes. When these thin plates are stacked, the slits and the through holes are connected, and the slits and the through holes flow. The paths 16 to 22, the flow paths 35 to 42, and the flow paths 60 to 67 are formed in the multilayer substrate 100 as shown in FIG.

以下、多層基板100を用いた流路構造の各例について具体的に説明する。   Hereinafter, each example of the channel structure using the multilayer substrate 100 will be specifically described.

<第一例>
図3は、多層基板100のうち連続して積層された三枚の薄板101,102,103を示した断面図である。
図3に示すように、薄板102にはスリット121が形成され、薄板102が薄板101と薄板103との間に挟持された状態でこれらに接合されることで、スリット121が塞がれている。薄板102と薄板103との間には弾性膜104が挟まれている。弾性膜104はスリット121の部分において撓んでおり、その撓んだ部分141がスリット121に張り込んでいる。そのため、スリット121による内部空間が弾性膜104によって上下2つの領域122,123に区切られている。弾性膜104は、氷点下においても弾性力を失わない材料で構成されている。領域123の容積は、内部に液体が満たされている状態の領域122の容積の10%以上、好ましくは25%以上である。
<First example>
FIG. 3 is a cross-sectional view showing three thin plates 101, 102, and 103 that are continuously stacked in the multilayer substrate 100.
As shown in FIG. 3, slits 121 are formed in the thin plate 102, and the slits 121 are blocked by being joined to the thin plate 102 while being sandwiched between the thin plates 101 and 103. . An elastic film 104 is sandwiched between the thin plate 102 and the thin plate 103. The elastic film 104 is bent at the slit 121, and the bent portion 141 sticks to the slit 121. Therefore, the internal space by the slit 121 is divided into two upper and lower regions 122 and 123 by the elastic film 104. The elastic film 104 is made of a material that does not lose its elastic force even below freezing point. The volume of the region 123 is 10% or more, preferably 25% or more of the volume of the region 122 in a state where the liquid is filled therein.

一方の領域122は、水等の液体が流れる流路である。つまり、図1に示された流路16〜22、60は、いずれも領域122と同じ構造になっている。他方の領域123には、空気等の気体が満たされ、液体は混入されていない。   One region 122 is a channel through which a liquid such as water flows. That is, the flow paths 16 to 22 and 60 shown in FIG. The other region 123 is filled with a gas such as air and no liquid is mixed therein.

図1に示された燃料電池システム1の停止時においては、水供給ポンプ11、燃料供給ポンプ51等が停止する。水供給ポンプ11が停止すると、流路16〜22に流れていた水が流路16〜22内に滞留し、燃料供給ポンプ51が停止すると、流路60に流れていた燃料が流路16〜22内に滞留する。流路20、22は、流路67に連結している。カートリッジ3が本体モジュール2から取り外されたとき、水貯蔵部5に連結していた流路67の一端が開放されるが、より外側に位置する流路67の開放された一端から冷気が伝搬しはじめるため、流路67もしくは流路20、22では、まず先に開放された一端側から内部の水が氷結してしまい、一端が閉塞された後からより内側が氷結し膨張してしまう恐れがある。したがってカートリッジ3が本体モジュール2から外れた状態でも、外れていない状態でも、周囲の気温が氷点下まで低下すると、流路16〜22、60内の液体が凍結して膨張する。液体が水の場合、凍結に伴って約9%だけ膨張する。そうすると、弾性膜104が伸び、領域122の体積が大きくなるが、領域123内の気体が圧縮して領域123内の体積が小さくなる。領域123の小さくなる量は領域123の全体の体積の一部に過ぎないので、圧縮された気体は三枚の薄板101,102,103を破損するだけの応力が生じない。流路16〜22、60内の液体が温度上昇によって膨張する場合にも同様の作用が生じる。このように、領域123が隙間としてスリット121に存在しているから、領域123内に滞留した液体が凍結による膨張又は温度上昇による熱膨張をしても、部分141が伸張し領域123内の体積を拡張するので、薄板101〜103に大きな負荷を与えないようにすることができる。そのため、多層基板100の破損を抑えることができる。それゆえ、燃料電池システム1の停止時において、領域122に不凍液等を投入しなくても済む。   When the fuel cell system 1 shown in FIG. 1 is stopped, the water supply pump 11, the fuel supply pump 51, and the like are stopped. When the water supply pump 11 stops, the water flowing in the flow paths 16 to 22 stays in the flow paths 16 to 22, and when the fuel supply pump 51 stops, the fuel flowing in the flow path 60 flows to the flow paths 16 to 16. 22 stays inside. The flow paths 20 and 22 are connected to the flow path 67. When the cartridge 3 is removed from the main body module 2, one end of the flow path 67 connected to the water storage unit 5 is opened, but cold air propagates from one open end of the flow path 67 located on the outer side. In order to begin, in the flow path 67 or the flow paths 20 and 22, first, the water inside freezes from the one end side opened first, and the inner side freezes and expands after one end is closed. is there. Accordingly, whether the cartridge 3 is detached from the main body module 2 or not, when the ambient temperature falls below the freezing point, the liquid in the flow paths 16 to 22 and 60 freezes and expands. If the liquid is water, it will expand by about 9% upon freezing. Then, the elastic film 104 is stretched and the volume of the region 122 is increased, but the gas in the region 123 is compressed and the volume in the region 123 is decreased. Since the smaller amount of the region 123 is only a part of the entire volume of the region 123, the compressed gas does not generate a stress sufficient to damage the three thin plates 101, 102, and 103. A similar effect occurs when the liquid in the channels 16 to 22 and 60 expands due to a temperature rise. Thus, since the region 123 exists in the slit 121 as a gap, even if the liquid staying in the region 123 expands due to freezing or thermal expansion due to a temperature rise, the portion 141 expands and the volume in the region 123 increases. Therefore, it is possible to prevent a large load from being applied to the thin plates 101 to 103. Therefore, damage to the multilayer substrate 100 can be suppressed. Therefore, when the fuel cell system 1 is stopped, it is not necessary to put antifreeze or the like into the region 122.

なお、領域123は密閉された空間であってもよいし、多層基板100の表面から外部に通じていてもよい。また、領域123が、図1に示された流路35〜42、流路61〜67の何れかであってもよい。   The region 123 may be a sealed space, or may be communicated to the outside from the surface of the multilayer substrate 100. Further, the region 123 may be any of the flow paths 35 to 42 and the flow paths 61 to 67 shown in FIG.

<第二例>
図4は、多層基板100のうち連続して積層された三枚の薄板201,202,203を示した断面図である。
図4に示すように、薄板202にはスリット221が形成され、薄板202が薄板201と薄板203との間に挟持された状態でこれらに接合されることで、スリット221が塞がれている。スリット221の内側には弾性膜204が設けられている。弾性膜204の両側が固着材205によってスリット221の内壁に固着されている。スリット221は、弾性膜204によって薄板203側の領域222と薄板201側の領域223に区切られている。図1に示された流路16〜22、60は、いずれも領域222と同じ構造になっており、その領域222には水等の液体が流れる。他方の領域223には、空気等の気体が満たされている。領域223が隙間として存在しているから、領域222内の水等の液体の凍結による膨張又は液体の熱膨張が生じても、薄板201〜203に大きな負荷を与えないようにすることができる。そのため、氷点下や高温の環境に燃料電池システム1または本体モジュール2を曝しても、多層基板100の破損を抑えることができる。それゆえ、燃料電池システム1の停止時において、領域222に不凍液等を投入しなくても済む。
<Second example>
FIG. 4 is a cross-sectional view showing three thin plates 201, 202, and 203 that are continuously stacked in the multilayer substrate 100.
As shown in FIG. 4, slits 221 are formed in the thin plate 202, and the thin plate 202 is joined to the thin plate 201 while being sandwiched between the thin plate 201 and the thin plate 203, thereby closing the slit 221. . An elastic film 204 is provided inside the slit 221. Both sides of the elastic film 204 are fixed to the inner wall of the slit 221 by the fixing material 205. The slit 221 is divided by the elastic film 204 into a region 222 on the thin plate 203 side and a region 223 on the thin plate 201 side. Each of the flow paths 16 to 22 and 60 shown in FIG. 1 has the same structure as the region 222, and a liquid such as water flows through the region 222. The other region 223 is filled with a gas such as air. Since the region 223 exists as a gap, even if expansion due to freezing of a liquid such as water in the region 222 or thermal expansion of the liquid occurs, it is possible to prevent a large load from being applied to the thin plates 201 to 203. Therefore, even if the fuel cell system 1 or the main body module 2 is exposed to a freezing point or a high temperature environment, damage to the multilayer substrate 100 can be suppressed. Therefore, when the fuel cell system 1 is stopped, it is not necessary to put antifreeze or the like into the region 222.

なお、領域223は密閉された空間であってもよいし、多層基板100の表面から外部に通じていてもよい。また、領域223が、図1に示された流路35〜42、流路61〜67の何れかであってもよい。   Note that the region 223 may be a sealed space or may be communicated to the outside from the surface of the multilayer substrate 100. Further, the region 223 may be any of the flow paths 35 to 42 and the flow paths 61 to 67 shown in FIG.

<第三例>
図5は、多層基板100のうち連続して積層された四枚の薄板301,302,303,304を示した断面図である。
図5に示すように、薄板302にはスリット321が形成され、薄板303にもスリット331が形成されている。スリット321とスリット331が重なるようにして薄板302,303が接合されている。薄板302,303が薄板301と薄板304との間に挟持された状態でこれらに接合されることで、スリット321,331が塞がれている。
<Third example>
FIG. 5 is a cross-sectional view showing four thin plates 301, 302, 303, and 304 that are continuously stacked in the multilayer substrate 100.
As shown in FIG. 5, slits 321 are formed in the thin plate 302, and slits 331 are also formed in the thin plate 303. The thin plates 302 and 303 are joined so that the slit 321 and the slit 331 overlap. The slits 321 and 331 are closed by joining the thin plates 302 and 303 to each other while being sandwiched between the thin plates 301 and 304.

スリット331の幅がスリット321の幅よりも狭く、スリット321,331の両側が段325となっている。スリット331の内側において、弾性膜304がスリット321を覆っている。弾性膜304はスリット331の両側の段325に接合されている。弾性膜304によって、スリット321による内部領域322とスリット331による内部領域323が仕切られている。図1に示された流路16〜22、60は、いずれも内部領域322と同じ構造になっており、その領域322には水等の液体が流れる。他方の領域323には、空気等の気体が満たされている。領域323が隙間として存在しているから、図6に示すように領域322内の水等の液体の凍結による膨張又は液体の熱膨張が生じても、薄板301〜304に大きな負荷を与えないようにすることができる。そのため、氷点下や高温の環境に燃料電池システム1または本体モジュール2を曝しても、多層基板100の破損を抑えることができる。それゆえ、燃料電池システム1の停止時において、領域322に不凍液等を投入しなくても済む。   The width of the slit 331 is narrower than the width of the slit 321, and both sides of the slits 321 and 331 are steps 325. The elastic film 304 covers the slit 321 inside the slit 331. The elastic film 304 is bonded to the steps 325 on both sides of the slit 331. The elastic film 304 partitions the internal region 322 formed by the slits 321 and the internal region 323 formed by the slits 331. Each of the flow paths 16 to 22 and 60 shown in FIG. 1 has the same structure as the internal region 322, and a liquid such as water flows through the region 322. The other region 323 is filled with a gas such as air. Since the region 323 exists as a gap, even if expansion due to freezing of a liquid such as water in the region 322 or thermal expansion of the liquid occurs as shown in FIG. 6, a large load is not applied to the thin plates 301 to 304. Can be. Therefore, even if the fuel cell system 1 or the main body module 2 is exposed to a freezing point or a high temperature environment, damage to the multilayer substrate 100 can be suppressed. Therefore, when the fuel cell system 1 is stopped, it is not necessary to put antifreeze or the like into the region 322.

なお、領域323は密閉された空間であってもよいし、多層基板100の表面から外部に通じていてもよい。また、領域323が、図1に示された流路35〜42、流路61〜67の何れかであってもよい。   Note that the region 323 may be a sealed space or may communicate with the outside from the surface of the multilayer substrate 100. Further, the region 323 may be any of the flow paths 35 to 42 and the flow paths 61 to 67 shown in FIG.

<第四例>
図7は、多層基板100のうち連続して積層された四枚の薄板401,402,403,404を示した断面図である。
図7に示すように、薄板402にはスリット421が形成され、薄板403にもスリット431が形成されている。スリット421とスリット431が重なるようにして薄板402,403が接合されている。薄板402,403が薄板401と薄板404との間に挟持された状態でこれらに接合されることで、スリット421,431が塞がれている。
<Fourth example>
FIG. 7 is a cross-sectional view showing four thin plates 401, 402, 403, and 404 that are continuously stacked in the multilayer substrate 100.
As shown in FIG. 7, slits 421 are formed in the thin plate 402, and slits 431 are also formed in the thin plate 403. The thin plates 402 and 403 are joined so that the slit 421 and the slit 431 overlap. The slits 421 and 431 are closed by joining the thin plates 402 and 403 to each other while being sandwiched between the thin plates 401 and 404.

スリット431の幅がスリット421の幅よりも狭く、スリット421,431の両側が段425となっている。スリット431の内側において、蛇腹状膜404がスリット421を覆っている。蛇腹状膜404はスリット431の両側の段425に接合されている。蛇腹状膜404によって、スリット421による内部領域422とスリット431による内部領域423が仕切られている。図1に示された流路16〜22、60は、いずれも領域422と同じ構造になっており、その領域422には水等の液体が流れる。他方の領域423には、空気等の気体が満たされている。領域423が隙間として存在しているから、図8に示すように領域422内の水等の液体の凍結による膨張又は液体の熱膨張が生じても、薄板401〜404に大きな負荷を与えないようにすることができる。そのため、氷点下や高温の環境に燃料電池システム1または本体モジュール2を曝しても、多層基板100の破損を抑えることができる。それゆえ、燃料電池システム1の停止時において、内部領域422に不凍液等を投入しなくても済む。   The width of the slit 431 is narrower than the width of the slit 421, and the sides of the slits 421 and 431 are steps 425. A bellows-like film 404 covers the slit 421 inside the slit 431. The bellows-like film 404 is bonded to the steps 425 on both sides of the slit 431. The bellows-like film 404 partitions the internal region 422 by the slit 421 and the internal region 423 by the slit 431. Each of the flow paths 16 to 22 and 60 shown in FIG. 1 has the same structure as the region 422, and a liquid such as water flows through the region 422. The other region 423 is filled with a gas such as air. Since the region 423 exists as a gap, even if expansion due to freezing of liquid such as water in the region 422 or thermal expansion of the liquid occurs as shown in FIG. 8, a large load is not applied to the thin plates 401 to 404. Can be. Therefore, even if the fuel cell system 1 or the main body module 2 is exposed to a freezing point or a high temperature environment, damage to the multilayer substrate 100 can be suppressed. Therefore, when the fuel cell system 1 is stopped, it is not necessary to put antifreeze or the like into the internal region 422.

なお、領域423は密閉された空間であってもよいし、多層基板100の表面から外部に通じていてもよい。また、領域423が、図1に示された流路35〜42、流路61〜67の何れかであってもよい。   Note that the region 423 may be a sealed space or may communicate with the outside from the surface of the multilayer substrate 100. Further, the region 423 may be any of the flow paths 35 to 42 and the flow paths 61 to 67 shown in FIG.

<第五例>
図9は、多層基板100を示した断面図である。
図9に示すように、多層基板100には流路501が形成されている。この流路501は、多層基板100の何れかの薄板(最上層、最下層の薄板を除く。)に形成されたスリットからなるものである。流路501は図1に示された流路16〜22の何れかであり、その流路501には水等の液体が流れる。
<Fifth example>
FIG. 9 is a cross-sectional view showing the multilayer substrate 100.
As shown in FIG. 9, a flow path 501 is formed in the multilayer substrate 100. The flow path 501 is formed of a slit formed in any thin plate (excluding the uppermost layer and the lowermost thin plate) of the multilayer substrate 100. The channel 501 is one of the channels 16 to 22 shown in FIG. 1, and a liquid such as water flows through the channel 501.

また、流路502の層とは別の層において、流路502が多層基板100に形成されている。この流路502は、多層基板100の何れかの薄板(最上層、最下層の薄板を除く。)に形成されたスリットからなるものである。流路502は図1に示された流路35〜40の何れかであり、その流路502には空気が流れる。   Further, the channel 502 is formed in the multilayer substrate 100 in a layer different from the layer of the channel 502. The flow path 502 is formed of a slit formed in any thin plate (excluding the uppermost layer and the lowermost thin plate) of the multilayer substrate 100. The flow path 502 is one of the flow paths 35 to 40 shown in FIG. 1, and air flows through the flow path 502.

多層基板100には連通路503が形成され、連通路503が流路501,502に通じている。連通路503は、流路501の層と流路502の層との間の薄板を貫通した貫通孔からなる。多層基板100の内部にはマイクロバルブ510が設けられ、連通路503がマイクロバルブ510によって開閉される。マイクロバルブ510はノーマリークローズ型のバルブである。   A communication path 503 is formed in the multilayer substrate 100, and the communication path 503 communicates with the flow paths 501 and 502. The communication path 503 includes a through hole penetrating a thin plate between the layer of the flow channel 501 and the layer of the flow channel 502. A micro valve 510 is provided inside the multilayer substrate 100, and the communication path 503 is opened and closed by the micro valve 510. The micro valve 510 is a normally closed type valve.

また、マイクロバルブ510は電磁弁であり、特に電磁ソレノイド式の弁である。
具体的には、マイクロバルブ510は、弁体511、バネ512、ロッド513、プランジャ514及びコイル515等を有する。弁体511とプランジャ514がロッド513によって連結され、プランジャ514の周囲にコイル515が巻装されている。バネ512によって弁体511、プランジャ514及びロッド513が付勢され、弁体511が連通路503に押し出され、連通路503が弁体511によって閉塞されている。
The microvalve 510 is an electromagnetic valve, particularly an electromagnetic solenoid type valve.
Specifically, the micro valve 510 includes a valve body 511, a spring 512, a rod 513, a plunger 514, a coil 515, and the like. A valve body 511 and a plunger 514 are connected by a rod 513, and a coil 515 is wound around the plunger 514. The valve body 511, the plunger 514, and the rod 513 are urged by the spring 512, the valve body 511 is pushed out to the communication path 503, and the communication path 503 is closed by the valve body 511.

図1に示された燃料電池システム1の動作時においては、水供給ポンプ11、燃料供給ポンプ51等が作動している。この際、コイル515には電流が流れず、弁体511がバネ512によって押し出されて、図9に示すように、連通路503が閉塞されている。   During the operation of the fuel cell system 1 shown in FIG. 1, the water supply pump 11, the fuel supply pump 51, and the like are operating. At this time, no current flows through the coil 515, the valve body 511 is pushed out by the spring 512, and the communication path 503 is closed as shown in FIG.

図1に示された燃料電池システム1がその後停止する際には、水供給ポンプ11、燃料供給ポンプ51が停止するが、エアポンプ31は未だ停止しない。そして、コイル515に電流が流れると、図10に示すように、弁体511が引き込み、連通路503が開放される。そうすると、エアポンプ31によって送風された空気が連通路503を通って流路502に流れ込み、液体520に気泡521が生じる。   When the fuel cell system 1 shown in FIG. 1 is subsequently stopped, the water supply pump 11 and the fuel supply pump 51 are stopped, but the air pump 31 is not yet stopped. When a current flows through the coil 515, as shown in FIG. 10, the valve body 511 is drawn and the communication passage 503 is opened. Then, air blown by the air pump 31 flows into the flow path 502 through the communication path 503, and bubbles 521 are generated in the liquid 520.

その後、コイル515の電流が止まると、バネ512によって弁体511が押し出されて、再び図9に示すように、連通路503が弁体511によって閉塞される。そして、エアポンプ31も停止する。   Thereafter, when the current of the coil 515 stops, the valve body 511 is pushed out by the spring 512, and the communication path 503 is closed by the valve body 511 again as shown in FIG. And the air pump 31 also stops.

この状態において、周囲の気温が低下し、液体520が凍結する。液体520が凍結に伴って膨張すると、気泡521が圧縮されるから、多層基板100に大きな負荷を与えないようにすることができる。そのため、液体520が凍結等によって膨張しても、多層基板100の破損を抑えることができる。それゆえ、燃料電池システム1の停止時において、流路501に不凍液等を投入しなくても済む。   In this state, the ambient temperature decreases and the liquid 520 freezes. When the liquid 520 expands with freezing, the bubbles 521 are compressed, so that a large load can be prevented from being applied to the multilayer substrate 100. Therefore, even if the liquid 520 expands due to freezing or the like, damage to the multilayer substrate 100 can be suppressed. Therefore, when the fuel cell system 1 is stopped, it is not necessary to put antifreeze or the like into the flow path 501.

なお、マイクロバルブ510がノーマリーオープン型である場合でも、マイクロバルブ510の開閉タイミングは上記の場合と同様である。   Even when the microvalve 510 is of a normally open type, the opening / closing timing of the microvalve 510 is the same as that described above.

また、図11、図12に示すようにマイクロバルブ510の弁体511が連通路503に対して平行な方向に進退するように、マイクロバルブ510が縦置きになって多層基板100に設けられていてもよい。この場合、弁体511の横断面積が連通路503の横断面積よりも大きいので、弁体511が押し出された場合に連通路503が弁体511によって閉塞される。また、弁体511の縦断面積が流路502の縦断面積よりも小さいので、弁体511が押し出された場合に流路502は弁体511によって完全には閉塞されない。   Further, as shown in FIGS. 11 and 12, the microvalve 510 is provided vertically on the multilayer substrate 100 so that the valve element 511 of the microvalve 510 advances and retreats in a direction parallel to the communication path 503. May be. In this case, since the cross-sectional area of the valve body 511 is larger than the cross-sectional area of the communication path 503, the communication path 503 is closed by the valve body 511 when the valve body 511 is pushed out. Further, since the vertical cross-sectional area of the valve body 511 is smaller than the vertical cross-sectional area of the flow path 502, the flow path 502 is not completely blocked by the valve body 511 when the valve body 511 is pushed out.

なお、領域123,223,323,423は密閉された空間であってもよいし、多層基板100の表面から外部に通じていてもよい。また、領域123,223,323,423が、図1に示された流路35〜42、流路60〜67の何れかであってもよい。   Note that the regions 123, 223, 323, and 423 may be sealed spaces or may communicate with the outside from the surface of the multilayer substrate 100. Further, the regions 123, 223, 323, and 423 may be any one of the flow paths 35 to 42 and the flow paths 60 to 67 shown in FIG.

燃料電池システムの概略構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed schematic structure of the fuel cell system. 燃料電池システムを示した斜視図である。It is the perspective view which showed the fuel cell system. 本発明の実施形態における流路構造を示した概略断面図である。It is the schematic sectional drawing which showed the flow-path structure in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における流路構造を示した概略断面図である。It is the schematic sectional drawing which showed the flow-path structure in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における流路構造を示した概略断面図である。It is the schematic sectional drawing which showed the flow-path structure in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における流路構造を示した概略断面図である。It is the schematic sectional drawing which showed the flow-path structure in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における流路構造を示した概略断面図である。It is the schematic sectional drawing which showed the flow-path structure in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における流路構造を示した概略断面図である。It is the schematic sectional drawing which showed the flow-path structure in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における流路構造を示した概略断面図である。It is the schematic sectional drawing which showed the flow-path structure in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における流路構造を示した概略断面図である。It is the schematic sectional drawing which showed the flow-path structure in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における流路構造を示した概略断面図である。It is the schematic sectional drawing which showed the flow-path structure in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における流路構造を示した概略断面図である。It is the schematic sectional drawing which showed the flow-path structure in embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 燃料電池システム
16〜22 流路
35〜42 流路
100 多層基板
101〜103、201〜203、301〜304、401〜404 薄板
104、204、304 弾性膜
121、221、321、331、421、431 スリット
122、222、322、423 領域
123、223、323、423 領域
404 蛇腹状膜
501 流路
502 流路
503 連通路
510 マイクロバルブ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell system 16-22 Flow path 35-42 Flow path 100 Multilayer substrate 101-103, 201-203, 301-304, 401-404 Thin plate 104,204,304 Elastic film 121,221,321,331,421, 431 slit 122, 222, 322, 423 region 123, 223, 323, 423 region 404 bellows-like membrane 501 channel 502 channel 503 communication channel 510 microvalve

Claims (3)

流体を流す空間内に弾性膜が配置され、前記空間が前記弾性膜によって2つの領域に区切られ、前記2つの領域のうち一方の領域にガスが満たされ、他方の領域に液体が流れることを特徴とする流路構造。   An elastic membrane is disposed in a space for flowing fluid, the space is divided into two regions by the elastic membrane, gas is filled in one of the two regions, and liquid flows in the other region. Characteristic channel structure. 流体を流す空間内に蛇腹状膜が配置され、前記空間が蛇腹状膜によって2つの領域に区切られ、前記2つの領域のうち一方の領域にガスが満たされ、他方の領域に液体が流れることを特徴とする流路構造。   A bellows-like membrane is disposed in a space for flowing a fluid, the space is divided into two regions by the bellows-like membrane, one of the two regions is filled with gas, and a liquid flows in the other region. A flow path structure characterized by 液体が流れる液体流路、ガスが流れるガス流路及び前記ガス流路から前記液体流路に通じる連通路が形成され、
前記連通路に電磁弁が設けられていることを特徴とする流路構造。
A liquid flow path through which a liquid flows, a gas flow path through which a gas flows, and a communication path from the gas flow path to the liquid flow path are formed;
A flow path structure, wherein an electromagnetic valve is provided in the communication path.
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