(57)【要約】【課題】開弁時において入口ポートから弁ポートを介して出口ポートに流体を案内させ得るバルブ装置を提供する。【解決手段】弁体２は、開弁方向および閉弁方向に移動可能にバルブの弁室１６内に設けられており、閉弁時に弁座１５に着座する着座面２５と、閉弁時に着座面２５よりも弁ポート１４内に進入する突起部２６とを有する。弁体２の突起部２６は、弁体２に設けられた入口ポート１２から弁ポート１４を介して出口ポート１３に流体を案内させて乱流化を抑制する整流案内面２７を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口ポートと、出口ポートと、前記入口ポートと前記出口ポートとの間に位置する弁ポートを形成する弁座と、弁室とを有するボディと、
開弁方向および閉弁方向に移動可能に前記バルブの前記弁室内に設けられ、閉弁時に前記弁座に着座する着座面と、閉弁時に前記着座面よりも前記弁ポート内に進入する突起部とを有する弁体とを具備しており、
前記弁体の前記突起部は、前記弁体に設けられ開弁時に前記入口ポートから前記弁ポートを介して前記出口ポートに流体を案内させて乱流化を抑制する整流案内面を有することを特徴とするバルブ装置。
【請求項２】
請求項１において、前記弁体の前記突起部は、開弁時において前記入口ポートから前記弁体を超えて前記弁室の内壁面で跳ね返る流体が、前記入口ポート、前記出口ポートおよび前記弁ポートのうちの少なくとも一方に向かうことを抑える抑制面を有することを特徴とするバルブ装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記弁室内において前記弁体の前記着座面と反対側に位置する空間に進入した流体を前記空間から、前記入口ポート、前器出口ポートおよび前記弁ポートのうちの少なくとも一方に吸引させる吸引通路が、前記弁体の外縁部の側に形成されていることを特徴とするバルブ装置。
【請求項４】
請求項１〜３のうちの一項において、前記入口ポートの入口中心軸線と前記出口ポートの出口中心軸線とは互いに延長線上または実質的に平行に配置されており、
開弁時において、前記弁体の前記突起部の前記整流案内面は、前記入口ポートの入口内壁面と前記出口ポートの出口内壁面とを結ぶ仮想延長線に沿って延設されていることを特徴とするバルブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は弁ポートを開閉する弁体を有するバルブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
バルブ装置として、ボディと、開弁方向および閉弁方向に移動可能にバルブの弁室内に設けられた弁体とを有するものが知られている（特許文献１，２）。ボディは、入口ポートと出口ポートとの間に位置する弁ポートを有する。弁ポートを弁体が閉鎖する閉弁時には、弁体の着座面は、弁ポートを形成する弁座に着座する。弁ポートが開放されている開弁時には、流体は、入口ポートから弁ポートを介して出口ポートに向けて流れる。このような開弁時には、弁体の着座面は、弁座に離間する位置に退避している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１６７３４２号公報
【特許文献２】特開２００７−７８０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
かかるバルブ装置では、開弁時における流体の流れを更に円滑にし、開弁時における圧力損失を低減させるべく、更なる改良が要請されている。
【０００５】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、開弁時において入口ポートから弁ポートを介して出口ポートに流体の流れを円滑にさせ得、開弁時における圧力損失を抑えるのに有利なバルブ装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るバルブ装置は、（ｉ）入口ポートと、出口ポートと、入口ポートと出口ポートとの間に位置する弁ポートを形成する弁座と、弁室とを有するボディと、（ｉｉ）開弁方向および閉弁方向に移動可能にバルブの弁室内に設けられ、閉弁時に弁座に着座する着座面と、閉弁時に着座面よりも弁ポート内に進入する突起部とを有する弁体とを具備しており、（ｉｉｉ）弁体の突起部は、弁体に設けられ開弁時に入口ポートから弁ポートを介して出口ポートに流体を案内させて乱流化を抑制する整流案内面を有することを特徴とする。
【０００７】
弁ポートを弁体が閉鎖する閉弁時には、弁体の着座面は、弁ポートを形成する弁座に着座する。これに対して、弁ポートが開放されている開弁時には、流体は、入口ポートから弁ポートを介して出口ポートに向けて流れる。このような開弁時には、弁体の着座面は、弁座に離間する位置に退避している。弁体の突起部に設けられた整流案内面は、開弁時に、入口ポートからの流体を弁ポートおよび出口ポートに向かうように案内させて乱流化を抑制する。これにより開弁時における流体の乱流化が抑制され、圧力損失が抑制される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るバルブ装置によれば、開弁時において、弁体に設けられた整流案内面の作用により、入口ポートから弁ポートを介して出口ポートに向かう流体の流れを円滑にでき、流体の乱流化が抑制され、圧力損失が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１に係り、バルブ装置の開弁状態を示す断面図である。
【図２】実施例１に係り、バルブ装置の閉弁状態を示す断面図である。
【図３】実施例２に係り、バルブ装置の開弁状態を示す断面図である。
【図４】実施例３に係り、バルブ装置の開弁状態を示す断面図である。
【図５】実施例４に係り、バルブ装置における突起部を示す斜視図である。
【図６】実施例４に係り、バルブ装置の開弁状態を示す断面図である。
【図７】実施例５に係り、バルブ装置の開弁状態を示す断面図である。
【図８】実施例６に係り、バルブ装置の閉弁状態を示す断面図である。
【図９】実施例６に係り、バルブ装置の開弁状態を示す断面図である。
【図１０】実施例７に係り、バルブ装置の閉弁状態を示す断面図である。
【図１１】実施例７に係り、バルブ装置の開弁状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に係るバルブ装置のボディは、入口ポートと、出口ポートと、入口ポートと出口ポートとの間に位置する弁ポートを形成する弁座と、弁室とを有する。弁体は、開弁方向および／または閉弁方向に移動可能にバルブの弁室内に設けられている。弁体を開弁方向および閉弁方向に移動させるアクチュエータが設けられていることが好ましい。
【００１１】
バルブ装置が取り付けられる機器が負圧を発生させる場合には、負圧により弁体を開弁方向および／または閉弁方向に移動させることにしても良い。弁体は、閉弁時に弁座に着座する着座面と、閉弁時に着座面よりも弁ポート内に進入する突起部とを有する。
【００１２】
弁体の突起部は、開弁時において、入口ポートから弁ポートを介して出口ポートに流体を案内させて乱流化を抑制する整流案内面を有する。弁体の弁体中心軸線に沿って弁体中心軸線を通る断面において、整流案内面は円弧凹状面とすることが好ましい。この場合、流体の流れの円滑化に貢献できる。円弧凹状面としては、凹状の球状面の一部で形成されていることが好ましい。
【００１３】
本発明の一視点によれば、好ましくは、弁体の突起部は、開弁時において入口ポートから弁体を超えて弁室の内壁面で跳ね返る流体が、入口ポート、出口ポートおよび弁ポートのうちの少なくとも一方に向かうことを抑える抑制面を有する。これにより入口ポートから弁ポートを介して出口ポートに流れる流体の乱れが抑制され、圧力損失が更に抑制される。
【００１４】
本発明の一視点によれば、好ましくは、弁室内において弁体の着座面と反対側に位置する空間に進入した流体を空間から、入口ポート、出口ポートおよび弁ポートのうちの少なくとも一方に吸引させる吸引通路が、弁体の外縁部の側に形成されている。この場合、弁体の着座面と反対側に位置する空間に、流体および／または流体に含まれる物質（例えば水）が過剰に残留することが抑制される。これにより物質の堆積、物質の凍結等が抑制される。
【００１５】
本発明の一視点によれば、入口ポートの入口中心軸線と出口ポートの出口中心軸線とは互いに延長線上または実質的に平行に配置されていることが好ましい。この場合、開弁時において、弁体の突起部の整流案内面は、入口ポートの入口内壁面と出口ポートの出口内壁面とを結ぶ仮想延長線に沿って延設されていることが好ましい。これにより開弁時において入口ポートから弁ポートを通過して出口ポートに向かう流体の整流性が確保され易い。
【実施例１】
【００１６】
以下、本発明の実施例１について図１および図２を参照して具体的に説明する。本実施例に係るバルブ装置は、ボディ１と、弁体２とを備えている。ボディ１は、流体供給機器６０側に繋がる入口ポート１２と、流体受入機器６２に繋がる出口ポート１３と、入口ポート１２と出口ポート１３との間に位置する弁ポート１４と、弁ポート１４を形成するリング状をなす弁座１５と、弁室１６とを有する。ボディ１は、入口ポート１２、出口ポート１３、弁ポート１４を形成する通路ボディ部１０と、作動機構を収容する作動ボディ部１１とを有する。入口ポート１２および出口ポート１３は、互いに交差するように形成されており、Ｌ字型通路を形成している。
【００１７】
弁体２は、開弁方向（矢印Ｗ１方向）および閉弁方向（矢印Ｗ２方向）に移動可能となるように、ボディ１の弁室１６内に設けられている。弁体２は、開弁方向に延びる弁軸２０と、弁軸２０の先端部に鍔状に設けられた円盤状をなす弁部２２とを有する。弁軸２０は、ボディ１に設けられている軸受部材２３により摺動可能に設けられている。軸受部材２３は軸受作用およびシール作用を果たす。軸受部材２３の軸長Ｍ１は、弁体２の開閉時に弁体２の傾きを抑制すべく設定されている。弁部２２は、弁体中心軸線２ｃの回りを１周するリング形状をなす着座シール部２４を有する。着座シール部２４は、シール性を高めるべくシール材料で形成されており、弁座１５に着座するためのリング形状をなす着座面２５を形成する。シール材料としてはゴムが好ましいが、場合によっては樹脂や金属でも良い。シール性を考慮すると、樹脂や金属の着座面２５は面粗度が小さいほど良い。
【００１８】
すなわち、弁体２は、閉弁時に弁座１５に着座する着座面２５と、出口ポート１３に向けて突出する突起部２６とを有する。着座面２５は、弁体２の弁体中心軸線２ｃを１周するように弁体中心軸線２ｃの回りにリング状に設けられている。突起部２６は着座面２５により包囲されている。開弁時において図１に示すように、突起部２６は弁ポート１４から離間する。これに対して、閉弁時においては、図２に示すように、突起部２６は、着座面２５よりも弁ポート１４内に進入する。
【００１９】
弁体２の突起部２６は整流案内面２７を有する。整流案内面２７は出口ポート１３に対向しており、開弁時において弁体２に設けられた入口ポート１２から弁ポート１４を介して出口ポート１３に流体を案内させて乱流化を抑制するための整流作用を奏する。図１は、弁体中心軸線２ｃに沿って弁体中心軸線２ｃを通過するように切断した断面を模式的に示す。図１において、整流案内面２７は、入口ポート１２側の一端２７ｅから、出口ポート１３側の他端２７ｆに向けて、円弧凹状面で形成されている。円弧凹状面は、弁部２２のうち着座面２５と反対側の背面２８に向けて窪んでいる。ここで、整流案内面２７の一端２７ｅは、着座面２５とほぼ同一の高さとされていることが好ましいが、必ずしもこれに限定されない。整流案内面２７の他端２７ｆは、弁体２の着座面２５から遠ざかるように最も突出している。従って、整流案内面２７の他端２７ｆは、図２に示すように閉弁時において、弁ポート１４に進入する進入量が最も大きくされている。
【００２０】
弁体２を開弁方向および閉弁方向に移動させるアクチュエータ４がボディ１の作動ボディ部１１内に設けられている。アクチュエータ４としては、弁体２を電動モータの駆動力で移動させる方式、弁体２を空気圧や油圧等の流体圧で移動させる方式、弁体２を負圧で移動させる方式等が例示される。
【００２１】
本実施例によれば、弁体２の突起部２６は抑制面３０を有する。抑制面３０は弁体２の弁体中心軸線２ｃとほぼ平行に沿うように、弁体中心軸線２ｃに沿って延設されており、弁体中心軸線２ｃの回りに形成されている。抑制面３０は、突起部２６の整流案内面２７と他端２７ｆで交差する。抑制面３０は、開弁時において、入口ポート１２から弁体２を超えて弁室１６の内壁面１ｗで矢印Ｘ４方向に跳ね返る流体が入口ポート１２や出口ポート１３に向かうことを抑えることができる。これにより矢印Ｘ４方向に流れる流体と、入口ポート１２から弁ポート１４および出口ポート１３に向けて矢印Ｘ１方向に流れる流体とが正面衝突することができるだけ抑制される。この結果、入口ポート１２から弁ポート１４および出口ポート１３に向けて矢印Ｘ１方向に流れる流体の乱れが抑制される。なお閉弁するとき、図２に示すように、突起部２６の抑制面３０は、出口ポート１３の出口内壁面１３ｃに重なるように接近しているため、弁体２の閉弁動作を案内させて乱流化を抑制するガイド機能を果たすことができる。なお、バルブ装置の内部を流れる流体としては、気体でも良いし、液体でも良い。気体としては、空気、窒素ガス、酸素ガス、酸素含有ガス等が例示される。バルブ装置が燃料電池のスタックに適用される場合には、カソードガス、アノードガスが例示される。
【００２２】
流体供給機器６０は流体を流体受入機器６２に供給できるものであれば、何でも良く、ポンプ、コンプレッサ、ブロアが例示される。流体受入機器６２は流体を受け入れることができるものであれば、何でも良い。流体受入機器６２としては例えば燃料電池のスタックとすることができる。この場合、バルブ装置は、スタックの内部に反応ガスを供給したり、反応ガスの供給を遮断したりするバルブとなる。反応ガスとしてはカソードガス（例えば酸素ガス、酸素含有ガス）、アノードガス（例えば水素ガス、水素含有ガス）が挙げられる。ここで、スタックは発電時には発電反応に伴い発熱するため、常温領域を超える温度域に保持される。スタックの発電運転が終了すると、発電反応に基づく発熱が停止されるため、スタックは常温領域付近まで冷却される。このため、スタックの発電停止から所定時間経過すると、冷却に伴いスタックの内部に封入されている水蒸気が凝縮して液化するため、スタックの内部は負圧化されることがある。負圧化が一定以上であれば、負圧に基づく吸引作用により、弁体２をスタック（流体受入機器６２）の入口側に向けて矢印Ｘ３方向に吸引させる吸引力が増加するため、弁体２が弁ポート１４を閉鎖する閉弁状態に良好に維持される。
【００２３】
図１に示すように、弁体２が開弁しているとき、流体供給機器６０から吐出された流体は、入口ポート１２から矢印Ｘ１方向に通過し、更に弁ポート１４および出口ポート１３を介して、流体受入機器６２の入口に向けて矢印Ｘ２，Ｘ３方向に流れる。この場合、弁体２の突起部２６の整流案内面２７が流体に対面するため、流体が弁体２の突起部２６の整流案内面２７に沿って円滑に流れ、乱流化が抑制され、ひいては圧力損失が低減される。このため、Ｌ字通路を構成する入口ポート１２から出口ポート１３に向けて流体を円滑に方向転換させて良好に流すことを期待できる。特に、整流案内面２７は背面２８側に窪んでいる円弧凹状面であるため、流体が整流案内面２７に沿って円滑に流れる。
【００２４】
更に本実施例によれば、入口ポート１２から弁体２の他端２７ｆ側を超えて弁室１６のうち突起部２６の抑制面３０に対向する空間２９に流体が進入することがある。この場合、ボディ１の弁室１６を形成する内壁面１ｗで、流体が逆方向（矢印Ｘ４方向）に跳ね返り、乱流化の要因となり得るおそれがある。この点本実施例によれば、弁体２の突起部２６には、開弁時に内壁面１ｗに対向する抑制面３０が突設されている。このため、内壁面１ｗで矢印Ｘ４方向に跳ね返った流体が再び入口ポート１２側に向かうことを抑えることができる。このように本実施例によれば、矢印Ｘ４方向に流れる流体と、入口ポート１２から弁ポート１４および出口ポート１３に向けて矢印Ｘ１方向に流れる流体とが衝突することができるだけ抑制される。従って、流体の乱れが一層抑制される利点が得られる。更に、内壁面１ｗで矢印Ｘ４方向に跳ね返った流体が出口ポート１３側に向かうことも抑えることができる。
【００２５】
本実施例によれば、整流案内面２７および抑制面３０を形成する突起部２６は、着座シール部２４と一体的に成形されており、弁体２の弁部２２の表面２２ｆに接着または螺子止め等の固定要素により取り付けられている。このため、弁体２の弁部２２の構造や材質等に大きく影響させることなく、整流案内面２７および抑制面３０の形状や材質を任意に選択できる利点が得られる。更に、整流案内面２７および抑制面３０が損傷した場合には、新しい突起部２６を弁体２の弁部２２に接着または螺子止め等の固定要素により取り付けて交換させることも期待できる。また、バルブ装置の用途、種類、使用環境等に応じて、整流案内面２７および抑制面３０を形成する突起部２６を成形し、その突起部２６を接着または螺子止め等の固定要素により弁体２の弁部２２に取り付けることにすれば、バルブ装置の用途、種類、使用環境等に応じて、整流案内面２７ばかりか抑制面３０の形状、高さ、サイズ等を変更できる利点が挙げられる。勿論、整流案内面２７および抑制面３０は弁体２の弁部２２と同材質または同系材質で一体的に成形されていても良い。
【００２６】
本実施例によれば、流体がバルブ装置の内部を流れるとき、弁室１６内において弁体２の着座面２５と反対側の背面２８側に位置する空間２９に流体が進入するおそれがある。そこで、図１に示すように、空間２９内の流体を入口ポート１２側に吸引させる吸引通路５が、弁体２の外縁部の側、つまり整流案内面２７の一端２７ｅ側に形成されている。この場合、入口ポート１２側を矢印Ｘ１方向に流れる流体の速度が速ければ、いわゆるエゼクタ作用により、吸引通路５内を矢印ＰＡ方向に吸引させる吸引力を大きくできる。従って、弁部２２の背面２８側に位置する空間２９に残留する流体を弁ポート１４や出口ポート１３側に向けて矢印ＰＡ方向に効果的に吸引させることを期待できる。この結果、弁部２２の背面２８側の位置する空間２９に流体が残留することが抑制される。従って、流体に含まれる物質（水等）が空間２９に残留することが抑制される。これにより物質（水等）の過剰な堆積、寒冷等に起因する物質（水等）の過剰な凍結等が抑制され、弁体２の開閉動作の円滑性が確保される。
【００２７】
図２に示すように、弁体２が閉弁している状態のとき、整流案内面２７の他端２７ｆ側は、出口ポート１３に進入している。これに対して、整流案内面２７の一端２７ｅ側については、すなわち、弁体２の入口ポート１２側については、出口ポート１３に進入していないか、ほとんど進入していない。このため寒冷地等において閉弁時に凍結が発生するようなときであっても、整流案内面２７の一端２７ｅ側の凍結状態は、整流案内面２７の他端２７ｆ側の凍結状態に比較して少ないと考えられる。このため凍結が発生したとしても、弁体２の弁部２２が全面的に凍結することが抑制される。故に、仮に弁体２の弁部２２の凍結が発生していたとしても、アクチュエータ４の開弁駆動力により弁体２を開弁させるのに有利となる。
【実施例２】
【００２８】
図３は実施例２を示す。本実施例は実施例１と基本的には共通の構成、共通の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図３に示すように、弁体２の弁体中心軸線２ｃの先方に流体供給機器６０が配置されている。弁体２の弁体中心軸線２ｃに対して交差する交差線２ｈの先方に流体受入機器６２が配置されている。
【００２９】
図３に示すように、弁体２が開弁しているときには、入口ポート１２Ｂから矢印Ｙ１方向に供給された流体が弁ポート１４および出口ポート１３Ｂを介して流体受入機器６２の入口に向けて矢印Ｙ２，Ｙ３方向に流れる。この場合、流体が弁体２の突起部２６の整流案内面２７に沿って流れるため、流体の流れは円滑となり、乱流化が抑制され、ひいては圧力損失が低減される。
【００３０】
ところで、突起部２６の整流案内面２７の他端２７ｆ側から弁室１６に矢印Ｙ５方向に進入した流体は、弁室１６の内壁面１ｗで矢印Ｘ４方向に跳ね返るおそれがある。この場合、開弁時において弁体２の突起部２６に抑制面３０が内壁面１ｗに対向するように突設されている。このため、矢印Ｘ４方向に跳ね返った流体が入口ポート１２Ｂや出口ポート１３Ｂ等に向かうことを抑えることができる。これにより矢印Ｘ４方向に流れる流体と、入口ポート１２Ｂから弁ポート１４および出口ポート１３Ｂに向けて矢印Ｙ１方向に流れる流体とが衝突することができるだけ抑制される。この結果、入口ポート１２Ｂから弁ポート１４および出口ポート１３Ｂに向けて矢印Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３方向に流れる流体の乱れが一層抑制される利点が得られる。
【００３１】
本実施例においても、弁室１６内において、弁体２の着座面２５と反対側の背面２８側に位置する空間２９に流体が進入するおそれがある。そこで、空間２９内の流体から吸引させる吸引通路５が、弁体２の外縁部の側、つまり整流案内面２７の一端２７ｅ側に形成されている。この場合、整流案内面２７に案内されて出口ポート１３Ｂ内を矢印Ｙ３方向に流れる流体の速度が速ければ、吸引通路５に対する吸引力を大きくできる。従って、弁部２２の背面２８側に位置する空間２９に残留する流体を出口ポート１３Ｂ側に吸引させることができる。この結果、空間２９に流体が過剰に残留することが抑制される。従って、流体に含まれる物質（水等）が空間２９に過剰に残留することが抑制される。これにより物質（水等）の過剰な堆積、寒冷地等において物質（水等）の過剰な凍結等が抑制され、弁体２の開閉動作の円滑性が確保される。
【００３２】
本実施例によれば、着座シール部２４はシール性を高めるべく、ゴムまたは樹脂等のシール材料を基材として形成されている。突起部２６は着座シール部２４と別の材質（金属等）で形成されている。但し、突起部２６は弁部２２と一体成形されていても良いし、接着または螺子止め等の固定要素で弁部２２に固定されていても良い。
【実施例３】
【００３３】
図４は実施例３を示す。本実施例は実施例１と基本的には共通の構成、共通の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図４に示すように、突起部２６の整流案内面２７Ｃは、これの一端２７ｅから他端２７ｆに向かうにつれて、弁体中心軸線２ｃに沿った断面で、弁体中心軸線２ｃに対して傾斜しつつ直線状に設定されている。図４から理解できるように、弁体２が開弁しているとき、流体供給機器６０から吐出された流体は、入口ポート１２から矢印Ｘ１方向に通過し、更に弁ポート１４および出口ポート１３を介して、流体受入機器６２の入口に向けて矢印Ｘ２，Ｘ３方向に流れる。この場合、弁体２の突起部２６の整流案内面２７Ｃが流体に対面するため、流体が弁体２の突起部２６の整流案内面２７に沿って円滑に流れる。このため、流体の流れは円滑となり、圧力損失が低減される。
【実施例４】
【００３４】
図５および図６は実施例４を示す。本実施例は実施例１と基本的には共通の構成、共通の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図５に示すように、整流案内面２７は、これの一端２７ｅから他端２７ｆに向かうにつれて延設されている。整流案内面２７は、断面で、三次元的に曲率を有する凹状の球状面で形成されている。図６に示すように、整流案内面２７のうち深さが最も深い部位２７ｈが、着座シール部２４の着座面２５を延長させた仮想延長線ＷＡよりも弁部２２の背面２８側に位置するように、整流案内面２７は三次元的に窪んでいる。この場合、流体の流れの円滑性が確保され、乱流化が抑制され、ひいては圧力損失が低減される。殊に、整流案内面２７のうち最も深い部位２７ｈに回り込んだ流体を、凹状の球状面である整流案内面２７に沿って流し得る。このため、Ｌ字通路を構成する入口ポート１２から出口ポート１３に向けて流体を円滑に方向転換させて流すことを期待できる。
【００３５】
本実施例によれば、整流案内面２７および抑制面３０を有する突起部２６は、着座シール部２４の別の材質で形成されている。但しこれに限らず、突起部２６は、着座シール部２４と同一または同系の材質で形成しても良い。着座シール部２４の材質はシール性を高めるべく、弾性変形容易なゴムや樹脂で形成されている。整流案内面２７および抑制面３０を有する突起部２６は、弾性変形しないように高い剛性を有する金属またはセラミックスで形成しても良い。
【実施例５】
【００３６】
図７は実施例５を示す。本実施例は実施例１と基本的には共通の構成、共通の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図７に示すように、入口ポート１２Ｆおよび出口ポート１３Ｆの位置関係は、図６に示す形態に対して逆とされている。弁体２の弁体中心軸線２ｃの先方に流体供給機器６０が配置されている。弁体２の弁体中心軸線２ｃに対して交差する交差線２ｈの先方に流体受入機器６２が配置されている。
【００３７】
図７に示すように、弁体２が開弁しているときには、入口ポート１２Ｆから供給された流体が弁ポート１４および出口ポート１３Ｆを介して流体受入機器６２の入口に向けて矢印Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３方向に流れる。この場合、流体が弁体２の突起部２６の整流案内面２７に沿って流れるため、流体の流れは円滑となり、乱流化が抑制され、圧力損失が低減される。
【００３８】
殊に、整流案内面２７は、断面で、三次元的に曲率を有する凹状の球状面で形成されている。整流案内面２７のうち深さが最も深い部位２７ｈは、着座シール部２４の着座面２５を延長させた仮想延長線ＷＡよりも背面２８側に位置している。この場合、整流案内面２７における流体の流れの円滑性が確保される。殊に、最も深い部位に回り込んだ流体を凹状の球状面に沿って流し得るため、Ｌ字通路を構成する入口ポート１２Ｆから出口ポート１３Ｆに向けて流体を円滑に方向転換させて流すことを期待できる。
【実施例６】
【００３９】
図８および図９は実施例６を示す。本実施例は実施例１と基本的には共通の構成、共通の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図８および図９は、弁体中心軸線２ｃに沿って弁体中心軸線２ｃを通過するように切断した断面を模式的に示す。図８および図９に示すように、バルブ装置は、ボディ１と弁体２とを備えている。ボディ１は、流体供給機器６０側に繋がる入口ポート１２Ｈと、流体受入機器６２に繋がる出口ポート１３Ｈと、入口ポート１２Ｈと出口ポート１３Ｈとの間に位置する弁ポート１４を形成するリング状をなすリング形状の弁座１５と、弁室１６とを有する。ここで、図８に示すように、ボディ１は、入口ポート１２Ｈ、出口ポート１３Ｈ、弁ポート１４を形成する通路ボディ部１０と、アクチュエータ４を収容する作動ボディ部１１とを有する。弁座１５は、弁体２の弁体中心軸線２ｃの回りを１周するようにリング状に形成されている。弁座１５の頂面で形成される仮想面ＳＡは、弁体２の弁体中心軸線２ｃに対してほぼ直交しているものの、入口ポート１２Ｈの入口中心軸線１２ｋ、出口ポート１３Ｈの出口中心軸線１３ｋに対して傾斜している。
【００４０】
図８および図９に示すように、入口ポート１２Ｈの入口中心軸線１２ｋと、出口ポート１３Ｈの出口中心軸線１３ｋとは、互いに延長線上または実質的に平行に配置されている。このため流体は入口ポート１２Ｈから出口ポート１３Ｈに向けて実質的にストレートに流れるため、バルブ装置における圧力損失が低減されている。弁体中心軸線２ｃは、入口ポート１２Ｈの入口中心軸線１２ｋと出口ポート１３Ｈの出口中心軸線１３ｋに対してθ１で傾斜している。弁ポート１４は、互いに逆方向に下り坂となる第１傾斜面１４ｆと第２傾斜面１４ｓとの境界域に配置されている。このため弁ポート１４、弁座１５付近には水が残留しにくくなり、耐凍結性が高められている。
【００４１】
弁体２は、開弁方向（矢印Ｗ１方向）および閉弁方向（矢印Ｗ２方向）に移動可能となるように、ボディ１の弁室１６内に設けられている。弁体２は、開弁方向に延びる弁軸２０と、弁軸２０の先端部に径外方向に向けて鍔状に設けられた円盤状をなす弁部２２とを有する。弁軸２０は、ボディ１に設けられている軸受部材２３により摺動可能に設けられている。軸受部材２３は軸受作用およびシール作用を果たす。シール作用および軸受作用を併有する軸受部材２３の軸長Ｍ１は、弁体２の開閉時に弁体２の傾きを抑制すべく設定されている。弁部２２は、弁座１５に着座するためのリング形状をなす着座面２５を形成する。
【００４２】
すなわち、図８および図９に示すように、弁体２の弁部２２は、閉弁時に弁座１５に着座する着座面２５と、閉弁時に出口ポート１３Ｈに向けて突出する突起部２６とを有する。ここで、着座面２５は、弁体２の弁体中心軸線２ｃを１周するように弁体中心軸線２ｃの回りにリング状に設けられている。突起部２６はリング状の着座面２５により包囲されている。図８に示すように、閉弁時において、突起部２６は、弁部２２の着座面２５よりも弁ポート１４内に進入する。この場合、図８に示すように、閉弁時には、突起部２６の整流案内面２７は弁座１５に干渉、接触せず、弁座１５と着座面２５との閉弁接触を邪魔しないため、閉弁シール性が良好に維持される。
【００４３】
図８および図９に示すように、弁体２の突起部２６は整流案内面２７を有する。整流案内面２７は、断面で直線状とされており、入口ポート１２Ｈの入口中心軸線１２ｋ、出口ポート１３Ｈの出口中心軸線１３ｋに対して実質的に平行に配置されている。換言すると、整流案内面２７は、入口ポート１２Ｈ側の一端２７ｅから、出口ポート１３Ｈ側の他端２７ｆに向けて直線状に延設されている。
【００４４】
換言すると、開弁時において、図９に示すように、弁体２の突起部２６の整流案内面２７は、入口ポート１２Ｈの入口内壁面１２ｃと出口ポート１３Ｈの出口内壁面１３ｃとを結ぶ仮想延長線に沿って延設されている。整流案内面２７は、入口ポート１２Ｈから弁ポート１４を介して出口ポート１３Ｈに向けて流れる流体を円滑に案内させて乱流化を抑制するための整流作用を奏するものであり、前述したように入口ポート１２Ｈから出口ポート１３Ｈに向けて直状に延設されている。このため流体が弁ポート１４を通過する際、流体の乱流化が抑制され、ひいては圧力損失が低減される。
【００４５】
弁体２の突起部２６は交差面３０Ｍを有する。交差面３０Ｍは、突起部２６の整流案内面２７に対してこれの出口ポート１３Ｈ側の他端２７ｆで交差する。流体が流れる開弁時には、図９に示すように、交差面３０Ｍ、突起部２６は弁ポート１４および出口ポート１３Ｈから弁室１６内に退避されているため、バルブ装置の内部を流れる流体の乱流化が抑制される。なお、図８に示すように、閉弁時には交差面３０Ｍは、弁座１５の内周面１５ｉに隙間を介して対面するものの、弁座１５の内周面１５ｉに干渉、接触しないため、開弁性が良好に維持される。
【００４６】
流体供給機器６０は流体を供給されるものであれば、何でも良い。流体受入機器６２は流体を受け入れることができるものであれば、何でも良い。流体受入機器６２としては例えば燃料電池のスタックとすることができる。この場合、バルブ装置は、スタックの内部に反応ガスを供給したり、供給を遮断したりするバルブとなる。前述したように、スタックは発電時には発電反応に伴い発熱するため、常温領域を超える温度域に保持される。スタックの発電運転が終了すると、発電反応に基づく発熱が停止されるため、スタックは常温領域付近まで冷却される。このような過程を経るスタックの場合には、スタックの発電停止から所定時間経過すると、スタックの内部は負圧になることがある。スタック（流体受入機器６２）の内部が負圧になれば、負圧に基づく吸引作用により、弁体２をスタック（流体受入機器６２）の入口側に向けて矢印Ｋ３に吸引する吸引力が増加するため、弁体２が弁ポート１４を閉鎖する閉弁状態に良好に維持される。
【００４７】
図８に示すように、弁体２が開弁するときには、入口ポート１２Ｈから矢印Ｋ１方向に供給された流体が弁ポート１４および出口ポート１３Ｈを介して、流体受入機器６２に向けて矢印Ｋ２，Ｋ３方向に流れる。この場合、流体が弁体２の突起部２６の断面直状の整流案内面２７に沿って流れるため、流体の流れは円滑となり、圧力損失が低減される。
【００４８】
本実施例によれば、整流案内面２７および交差面３０Ｍを形成する突起部２６は、弁体２の弁部２２に接着または螺子止め等の固定要素により取り付けられていても良いし、あるいは、弁体２の弁部２２と共に一体成形品として成形されていても良い。前者の場合には、弁体２の弁部２２に対して、突起部２６の整流案内面２７および交差面３０Ｍの形状を、任意に選択できる利点が得られる。更には突起部２６が損傷した場合には、新しい突起部２６を弁体２の弁部２２に接着または螺子止め等の固定要素により取り付けることができる。また、バルブ装置の用途、種類、使用環境等に応じて、整流案内面２７および交差面３０Ｍを形成する突起部２６を成形し、その突起部２６を接着または螺子止め等の固定要素により弁体２の弁部２２に取り付けることにすれば、バルブ装置の用途、種類、使用環境等に応じて整流案内面２７ばかりか抑制面３０の形状、高さ、サイズ等変更できる利点が挙げられる。勿論、突起部２６は弁体２の弁部２２と同材質で一体的に成形されていても良い。
【００４９】
ところで本実施例によれば、弁室１６内において弁部２２の着座面２５と反対側の背面２８側に位置する空間２９に流体が進入するおそれがある。そこで、図９示すように開弁時において、背面２８側の空間２９内の流体を入口ポート１２Ｈ側に吸引させるための吸引通路５が、弁体２の外縁部の側、つまり整流案内面２７の他端２７ｆ側に形成されている。この場合、出口ポート１３Ｈ側を矢印Ｋ３方向に流れる流体の速度が速ければ、いわゆるエゼクタ作用により、吸引通路５内を矢印ＰＡ方向に吸引させる吸引力を大きくできる。殊に、弁ポート１４では入口ポート１２Ｈ、出口ポート１３Ｈよりも流路断面積が小さく設定されているため、弁ポート１４付近における流速が増加し、いわゆるエゼクタ作用が増加し、弁室１６内を弁ポート１４や出口ポート１３Ｈに吸引させる吸引力を大きくできる利点が挙げられる。
【００５０】
従って、弁部２２の背面２８側に位置する空間２９に残留する流体を、弁ポート１４および出口ポート１３Ｈ側に効果的に吸引させることを期待できる。この結果、空間２９に流体が残留することが抑制される。従って、残留する流体に含まれる物質（水等）が背面２８側の空間２９に残留することが抑制される。これにより空間２９において物質（水等）が過剰に堆積したり、寒冷等に起因して物質（水等）が過剰に凍結したりすることが抑制され、弁体２の開閉動作の円滑性が確保される。
【実施例７】
【００５１】
図１０および図１１は実施例７を示す。本実施例は実施例６と基本的には共通の構成、共通の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図１０および図１１は、弁体２の弁体中心軸線２ｃに沿って弁体中心軸線２ｃを通過するように切断した断面を模式的に示す。図１０および図１１に示すように、入口ポート１２Ｈと出口ポート１３Ｈとの関係は、実施例６とは逆の関係とされている。図１０に示すように、閉弁時において、突起部２６は、弁部２２の着座面２５よりも入口ポート１２Ｈに向けて進入する。弁体２の突起部２６は整流案内面２７を有する。
【００５２】
図１１に示すように、突起部２６の整流案内面２７は、入口ポート１２Ｈ側の一端２７ｅから、出口ポート１３Ｈ側の他端２７ｆに向けて断面で直線状に延設されている。具体的には、入口ポート１２Ｈの入口中心軸線１２ｋ、出口ポート１３Ｈの出口中心軸線１３ｋに対して、突起部２６の整流案内面２７は、延長線上または実質的に平行に配置されている。更に換言すると、図１１に示すように、整流案内面２７は、開弁時において、入口ポート１２Ｈの入口内壁面１２ｃと出口ポート１３Ｈの出口内壁面１３ｃとを結ぶ仮想延長線に沿って延設されている。このため、流体が流れるとき、流体の乱流化が抑制され、ひいては圧力損失を低減させることができる。
【００５３】
突起部２６は、整流案内面２７と共に交差面３０Ｍを有する。交差面３０Ｍは、弁体２の弁体中心軸線２ｃとほぼ平行に沿っており、突起部２６の整流案内面２７と一端２７ｅで交差する。
【００５４】
本実施例においても、開弁時には、弁室１６内において弁体２の着座面２５と反対側に位置する背面２８側に位置する空間２９に流体が進入するおそれがある。そこで、開弁時に空間２９内の流体から吸引させる吸引通路５が、弁体２の外縁部の側、つまり整流案内面２７のうち入口ポート１２Ｈに近い一端２７ｅ側に形成されている。この場合、開弁時においては、入口ポート１２Ｈ側を矢印Ｋ１方向に流れる流体の速度が速ければ、いわゆるエゼクタ作用により、吸引通路５内を矢印ＰＡ方向に吸引させる吸引力を大きくできる。従って、空間２９に残留する水や異物等を含む流体を入口ポート１２Ｈおよび弁ポート１４側に効果的に吸引させることを期待できる。この結果、空間２９に流体が過剰に残留することが抑制される。これにより物質（水等）の過剰な堆積、寒冷に起因する物質（水等）の過剰な凍結等が抑制され、弁体２の開閉動作の円滑性が確保される。
【実施例８】
【００５５】
その他、本発明は上記した実施例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。アクチュエータが設けられているが、手動操作で弁体を開弁させる方式とすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は例えば燃料電池システム、加湿システム、水素生成シテスム等の各種流体機器に利用することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１はボディ、１２は入口ポート、１３は出口ポート、１４は弁ポート、１５は弁座、１６は弁室、２は弁体、２０は弁軸、２２は弁部、２４は着座シール部、２６は突起部、２７は整流案内面、２８は背面、２９は空間、３０は抑制面、４はアクチュエータ４、５は吸引通路、６０は流体供給機器、６２は流体受入機器を示す。
【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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【図１１】
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