(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に流体の流入口と流出口とが形成されたバルブハウジングと、
前記バルブハウジングに取り付けられた駆動源と、
前記駆動源によって、前記バルブハウジング中において軸方向に移動する弁軸と、
前記弁軸の軸心に対し半径方向に延びるように取り付けられ、前記弁軸とともに移動することにより、一側の面において、前記バルブハウジング内に形成された弁座に対して着座あるいは離間し、前記流入口と前記流出口との間を断続するバルブ部材と、
を備え、
前記バルブ部材は、
前記弁軸との間に半径方向隙間を有した状態で前記弁軸が挿入される筒状部と、前記筒状部から前記弁軸に対し半径方向に拡がった延在部と、一端が前記筒状部または前記延在部に連続するとともに、他端が袋状に閉じ、内部に前記弁軸の先端を収容した取付部と、を有するバルブフレームと、
前記延在部に取り付けられ、前記弁座に対して当接可能なシール部材と、
により形成されており、
前記弁軸の前記取付部内に収容された部位には、軸心に直交する方向に貫通孔を設け、前記貫通孔内には回転可能な球体が配置されており、
前記取付部は、前記球体に対しかしめ部において固定されている流体制御弁。
【請求項２】
前記弁軸において前記貫通孔が形成された部位は、前記筒状部内に挿入された部位に比べて小径に形成され、前記球体は前記貫通孔の両端部から突出している請求項１記載の流体制御弁。
【請求項３】
前記弁軸において前記貫通孔が形成された部位は、外周面において対向する一対の平坦面を有する二面幅形状に形成され、前記貫通孔の両端部は、対向した前記平坦面に直交するようにそれぞれ開口する請求項２記載の流体制御弁。
【請求項４】
前記弁軸の外周面と前記筒状部の内周面との間には、リング状のシール部材が介装されている請求項１乃至３のうちのいずれか一項に記載の流体制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の流れを制御する流体制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
弁軸に円形のバルブ体が垂直に取り付けられ、バルブ体が弁軸とともに軸方向に作動することにより、真円状の弁座に着座するポペットバルブ式の開閉弁は、従来より内燃機関の吸排気弁等において広く使用されている。
特許文献１に開示された開閉弁は、燃料電池システムの酸化ガス供給路上に設けられ、ダイヤフラムで互いに区分けされた一対の圧力室に選択的にエアを導入している。これにより、ダイヤフラムに接続されたバルブ体を、供給路上に形成された弁座に対して当接あるいは離間させて供給路を断続している。
この従来技術に開示されたポペットバルブ式の開閉弁は、閉弁時に一方向からの高圧に対する耐力が高く、エアコンプレッサから吐出された高圧の酸化ガスを十分にシールすることができる。
【０００３】
しかしながら、その一方、上述したポペットバルブ式の開閉弁においては、その設計上あるいは製造上の誤差に起因して、バルブ体の平面方向と弁座のシール面との間の平行度において精度のばらつきが発生することがある。互いに当接するバルブ体と弁座のシール面との間の平行度に、精度上のばらつきがあった場合、開閉弁のシール不良につながることがあり、これを回避するための対策が必要であった。
【０００４】
このためには、これまで、バルブ体が弁座に着座する際に、バルブ体と弁座との間の平行度のばらつきを、弾性材料にて形成されたシール部材を部分的に潰すことによって吸収してきた。これによって、バルブ体と弁座のシール面とが平行でなくても、弁座の全面にシール部材が当接するようになり、開閉弁のシール不良を防止することができる。
【０００５】
ところが、特許文献１に開示されたような開閉弁は、所定量の流体の通過を許容しなければならず、そのシール部材が一定のシール径を備えていなければならない。したがって、シール径が大きくなった場合、シール部材の潰し代を大きくする必要があり、バルブ体を押圧する荷重も増大させる必要がある。このため、開閉弁自体が大型化し、高コスト化するという問題が発生する。
【０００６】
これに対して、特許文献２に開示された開閉弁においては、弁座に着座するバルブ体が取り付けられた弁体取付軸の上部と主軸の下部とを、双方の軸に垂直な方向に挿入した連結ピンを介して接続したものである。これによれば、主軸に対して弁体取付軸が首振り可能に連結されているため、弁座のシール面に対して主軸が垂直でなくても、バルブ体を弁座のシール面に倣った方向に向かせ、双方の間においてシール力を確保することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１４６９２４号公報
【特許文献２】実開昭６２−８７２７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２に開示された開閉弁においては、弁体取付軸と主軸とが連結ピンを介して接続されたものであり、弁体取付軸と主軸との間のガタは、弁体取付軸、主軸および連結ピンの３部品の寸法によって決定されるため、双方の間のガタが増大する恐れがある。弁体取付軸と主軸との間のガタが大きいと、バルブ体の振動および振動に伴う騒音が増大し、開閉弁を通過する流体においても流量変動が発生する。
特に、弁体取付軸と主軸との間の軸方向のガタが大きい場合には、開閉弁の流量特性にヒステリシスが発生する。このため、開閉弁を流体の流量を制御する流体制御弁に使用した場合、流体の流量を精度よく制御することに困難を伴う。
【０００９】
これに対して、弁体取付軸と主軸との間のガタを低減しようとすれば、各部品の寸法精度を向上させなければならず、コストの増大を余儀なくされていた。
さらに、開閉弁内に水分や異物が浸入する恐れがある場合、これらから開閉弁の首振り機構を保護するために首振り機構全体を覆うシール部材を必要とする。このため、シール部材によって開閉弁が一層大型化し、さらなるコスト高を招いていた。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、閉弁時にバルブ部材と弁座との間において確実にシール力を発生することができる小型で低コストの流体制御弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するために、請求項１に係る流体制御弁の発明の構成は、内部に流体の流入口と流出口とが形成されたバルブハウジングと、バルブハウジングに取り付けられた駆動源と、駆動源によって、バルブハウジング中において軸方向に移動する弁軸と、弁軸の軸心に対し半径方向に延びるように取り付けられ、弁軸とともに移動することにより、一側の面においてバルブハウジング内に形成された弁座に対して着座あるいは離間し、流入口と流出口との間を断続するバルブ部材と、を備え、バルブ部材は、弁軸との間に半径方向隙間を有した状態で弁軸が挿入される筒状部と、筒状部から弁軸に対し半径方向に拡がった延在部と、一端が筒状部または延在部に連続するとともに、他端が袋状に閉じ、内部に弁軸の先端を収容した取付部と、を有するバルブフレームと、延在部に取り付けられ、弁座に対して当接可能なシール部材と、により形成されており、弁軸の取付部内に収容された部位には、軸心に直交する方向に貫通孔を設け、貫通孔内には回転可能な球体が配置されており、取付部は球体に対しかしめ部において固定されていることである。
【００１１】
請求項２に係る発明の構成は、請求項１の流体制御弁において、弁軸において貫通孔が形成された部位は、筒状部内に挿入された部位に比べて小径に形成され、球体は貫通孔の両端部から突出していることである。
【００１２】
請求項３に係る発明の構成は、請求項２の流体制御弁において、弁軸において貫通孔が形成された部位は、外周面において対向する一対の平坦面を有する二面幅形状に形成され、貫通孔の両端部は、対向した平坦面に直交するようにそれぞれ開口することである。
【００１３】
請求項４に係る発明の構成は、請求項１乃至３のうちのいずれかの流体制御弁において、弁軸の外周面と筒状部の内周面との間には、リング状のシール部材が介装されていることである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る流体制御弁によれば、バルブ部材は、弁軸との間に半径方向隙間を有した状態で弁軸が挿入される筒状部と、筒状部から弁軸に対し半径方向に拡がった延在部と、一端が筒状部または延在部に連続するとともに、他端が袋状に閉じ、内部に弁軸の先端を収容した取付部と、を有するバルブフレームと、延在部に取り付けられ、弁座に対して当接可能なシール部材と、により形成されており、弁軸の取付部内に収容された部位には、軸心に直交する方向に貫通孔を設け、貫通孔内には回転可能な球体が配置されており、取付部は球体に対しかしめ部において固定されていることにより、バルブ部材の平面方向と弁座のシール面との間の平行度に精度のばらつきがあった場合、球体が回転して、バルブ部材が弁軸に対して半径方向隙間が埋まるまで傾くことができ、構成部品の寸法精度を向上させたり流体制御弁を大型化せずに、バルブ部材と弁座との間のシール性を確保することができる。
【００１５】
また、弁軸とバルブ部材との間の軸方向の隙間は、球体と貫通孔との間の隙間以上には増大しないため、流体制御弁の流量特性においてヒステリシスを低減し、流量制御の精度を向上させることができる。
さらに、弁軸の先端部を収容した取付部は袋状に形成されているため、特別のシール部材を使用せずに流体制御弁を大型化することもなく、取付部内への水分や異物の浸入を低減することができる。
【００１６】
請求項２に係る流体制御弁によれば、弁軸において貫通孔が形成された部位は、筒状部内に挿入された部位に比べて小径に形成され、球体は貫通孔の両端部から突出していることにより、取付部の内周面が弁軸に当接することなく、取付部を球体に対して強固にかしめることができる。
【００１７】
請求項３に係る流体制御弁によれば、弁軸において貫通孔が形成された部位は、外周面において対向する一対の平坦面を有する二面幅形状に形成されていることにより、取付部内に収容された弁軸において、容易に小径の部位を形成することができる。
【００１８】
請求項４に係る流体制御弁によれば、弁軸の外周面と筒状部の内周面との間には、リング状のシール部材が介装されていることにより、取付部のシール性をさらに向上させ、取付部内への水分や異物の浸入をいっそう低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態１による燃料電池システムを示したブロック図
【図２】図１に示したエア調圧弁の部分断面図
【図３】図２に示したエア調圧弁の閉弁時の部分断面図
【図４】図２に示したエア調圧弁に含まれたステッピングモータの出力シャフトとバルブシャフトとの係合状態を示した簡略的な断面図
【図５】図４のＡ−Ａ断面図
【図６】バルブシャフトをバルブフレームの取付部に挿入する時の状態を示した斜視図
【図７】バルブ部材がボール孔の軸方向に傾く場合を説明するための拡大図
【図８】バルブ部材がボール孔の軸中心に傾く場合を説明するための拡大図
【図９】実施形態１によるエア調圧弁の変形実施形態を説明するための断面図
【図１０】本発明の実施形態２による三方弁を示した部分断面図
【図１１】図１０に示した三方弁のバイパス弁座が閉じた時の部分断面図
【図１２】図１０に示した三方弁の制御弁座が閉じた時の部分断面図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
＜実施形態１＞
図１乃至図９に基づき、本発明の実施形態１によるエア調圧弁４について説明する。
【００２１】
図１に示すように、本実施形態によるエア調圧弁４（流体制御弁に該当する）は、車両に搭載された燃料電池システム１の酸素系２に適用されている。しかしながら、本発明はこれに限定されるべきものではなく、燃料供給系システムあるいは油圧ブレーキシステムといった、車両用流体制御弁として広範囲に使用することが可能であり、また、家庭用機器もしくは一般産業機械用の流体制御弁としても適用することが可能である。
【００２２】
また、以下、図２における上方および下方を、それぞれエア調圧弁４の上方および下方とし、図２における右方および左方を、それぞれエア調圧弁４の右方および左方として説明しているが、車両におけるエア調圧弁４の実際の取付方向とは無関係である。
図１に示すように、燃料電池システム１は、酸素系２、燃料系５、電池スタック６、動力系７、冷却系８および制御装置９とから形成されている。
【００２３】
電池スタック６は、これに限定されるべきものではないが、複数の固体高分子型の単セルが積層されることで形成されている。複数の単セルは電気的に直列に接続されており、各々の単セルは電解質膜と、これを挟むアノード極およびカソード極（いずれも図示せず）を含んでいる。また、単セルのアノードセパレータ（図示せず）には、アノード極に対して水素ガスを供給するためのアノード流路６１が形成されており、カソードセパレータ（図示せず）には、カソード極に対して空気を供給するためのカソード流路６２が形成されている。
【００２４】
酸素系２は酸素系供給配管２１ａを備えており、酸素系供給配管２１ａは電池スタック６内のカソード流路６２の一端と接続されている。酸素系供給配管２１ａ上には、電池スタック６に向けて順に、エアフィルタ２２、エアコンプレッサ２３、インタークーラ２４および三方弁３が形成されている。
カソード流路６２の他端には酸素系排出配管２１ｂの一端が接続されており、酸素系排出配管２１ｂ上には、２ポートの流体制御弁であるエア調圧弁４が設けられている。また、前述した三方弁３は３ポートの流体制御弁であって、バイパス管路２１ｃの一端が接続されており、バイパス管路２１ｃの他端は、酸素系排出配管２１ｂのエア調圧弁４よりも下流側部位（電池スタック６が接続されていない側）に接続されている。
【００２５】
一方、燃料系５は、燃料系供給配管５１ａの一端に水素タンク５２が接続されており、燃料系供給配管５１ａ上には遮断弁５３が形成されている。燃料系供給配管５１ａの他端は、電池スタック６内のアノード流路６１の一端と接続されている。アノード流路６１の他端には、燃料系排出配管５１ｂが接続されており、燃料系排出配管５１ｂ上には、電池スタック６に近い側から順に、気液分離器５４、排気排水弁５５および排出ガス希釈器５６が形成されている。排出ガス希釈器５６には、上述した酸素系排出配管２１ｂの他端が接続されている。
【００２６】
また、気液分離器５４は燃料系循環路５１ｃを介して、燃料系供給配管５１ａ上の遮断弁５３とアノード流路６１との接続部との間の部位に接続されている。燃料系循環路５１ｃ上には循環ポンプ５７が設けられており、気液分離器５４からアノード流路６１に向けて水素ガスを循環させている。
動力系７は、車両を走行させるための電動モータ７１を備えている。電動モータ７１は電池スタック６の正極および負極と接続されており、電池スタック６の発電によって駆動される。
【００２７】
また、冷却系８は水冷ポンプ８１を備え、電池スタック６内に冷却水を循環させて電池スタック６を冷却している。
制御装置９は、エアコンプレッサ２３、三方弁３、エア調圧弁４、遮断弁５３、循環ポンプ５７および冷却ポンプ８１と電気的に接続されている。制御装置９は車両の走行状態に応じて算出された電池スタック６の必要な発電量に基づき、これらの各構成要素の作動を制御している。
上述した構成により、車両が運転開始すると、制御装置９はエアコンプレッサ２３を作動させてカソード流路６２へ空気を供給するとともに、遮断弁５３および循環ポンプ５７を作動させてアノード流路６１へ水素ガスを供給し、電池スタック６において発電を行う。
【００２８】
酸素系２において、エアフィルタ２２を介して吸引された酸素を含んだ空気は、エアコンプレッサ２３において圧縮された後、インタークーラ２４によって冷却される。三方弁３は、電池スタック６の発電量に応じてバルブ部材の位置を変位させ、インタークーラ２４から供給された空気を分流してバイパス配管２１ｃへ逃すことにより、電池スタック６への空気の流量を制御している。
また、エア調圧弁４は、その開度を調整し電池スタック６内に残存した空気の排出量を調整することにより、電池スタック６内の圧力を制御している。
【００２９】
アノード流路６１から排出される水素オフガス（燃料ガスオフガス）には発電に使用されなかった水素ガスと発電によって生成された水（水蒸気）が含まれている。気液分離器５４は水素ガスと水を分離する機能を有している。気液分離器５４で分離された水素ガスは循環ポンプ５７により燃料系循環路５１ｃを介して燃料系供給配管５１ａに供給され循環される。気液分離器５４で分離された水（液状）は排気排水弁５５が開状態になったとき、水素ガスとともに排出ガス希釈器５６に送られる。気液分離器５４から排出ガス希釈器５６に排出された水素ガスは、排出ガス希釈器５６において、酸素系排出配管２１ｂから供給された空気により希釈化された後、水とともに外部へと放出される。
【００３０】
次に、エア調圧弁４の構造について詳細に説明する。図２に示したように、エア調圧弁４は、バルブハウジング４１の外周面にモータアッセンブリ４２（駆動源に該当する）が取り付けられて形成されている。バルブハウジング４１は、ポリフェニレンサルファイド等の合成樹脂材料にて形成されたバルブボデー４１１と、金属板により一体に形成されたバルブカバー４１２とを互いに結合させて形成されている。尚、本実施形態においては、駆動源として電動モータを使用したモータアッセンブリ４２を使用しているが、ソレノイドアクチュエータやガス圧によって駆動されるアクチュエータなどを使用してもよい。
【００３１】
バルブボデー４１１には、バルブカバー４１２の取り付け用の金属製のカバー取付スリーブ４１１ａがインサートされている。また、バルブボデー４１１のフランジ部４１１ｂには、エア調圧弁４を車両に取り付けるための金属スリーブ４１１ｃがインサートされている。カバー取付スリーブ４１１ａおよび金属スリーブ４１１ｃの内周面には、雌螺子が形成されている。
【００３２】
バルブボデー４１１には、図２において右方に開口する調圧弁インレット４１１ｄ（流入口に該当する）が形成されている。調圧弁インレット４１１ｄは、上述した酸素系排出配管２１ｂを介して、電池スタック６のカソード流路６２の他端に接続されている（図１示）。また、バルブボデー４１１には、調圧弁インレット４１１ｄに対し垂直方向に開口（図２において下方に開口）する調圧弁アウトレット４１１ｅ（流出口に該当する）が形成されている。調圧弁アウトレット４１１ｅは、上述した酸素系排出配管２１ｂを介して、排出ガス希釈器５６に接続されている。
さらに、バルブボデー４１１の内周面において、調圧弁インレット４１１ｄと調圧弁アウトレット４１１ｅとの間には調圧弁座４１１ｆ（弁座に該当する）が形成されている。調圧弁座４１１ｆは平坦な円環状に形成されている。
【００３３】
バルブカバー４１２は、貫通させた取付ボルト４１３をカバー取付スリーブ４１１ａに締め付けることによって、バルブボデー４１１の上端面に取り付けられている。バルブカバー４１２は、バルブボデー４１１への取付面４１２ａと、取付面４１２ａから上方へと突出したモータ取付部４１２ｂと、モータ取付部４１２ｂの中央部において段付状に下降し、下端部が開口したシャフト収容部４１２ｃとにより形成されている。また、モータ取付部４１２ｂの上面には、複数の雌螺子穴４１２ｄが設けられている。バルブカバー４１２は、金属板をプレス成型することにより、上述した取付面４１２ａ、モータ取付部４１２ｂおよびシャフト収容部４１２ｃが一体に形成されている。
【００３４】
モータ取付部４１２ｂの上面には、上述したモータアッセンブリ４２が取り付けられている。モータアッセンブリ４２は、モータケース４２１の機構収容部４２１ａの外周面を、シャフト収容部４１２ｃの内周面に嵌合させた状態で、取付フランジ４２１ｂに貫通させた複数の取付スクリュー４３を、モータ取付部４１２ｂの雌螺子穴４１２ｄに締め付けることによってバルブカバー４１２に固定される。取付スクリュー４３は取付フランジ４２１ｂに形成された貫通孔（図示せず）に対して遊嵌しており、バルブカバー４１２は、シャフト収容部４１２ｃの内周面が機構収容部４２１ａの外周面に当接することにより、その位置決めが行われる。
【００３５】
図４に示したように、モータケース４２１の内壁には、ステッピングモータ４２２が固定されている。ステッピングモータ４２２の出力シャフト４２２ａの先端は円筒形状を呈しており、その軸心部には駆動孔４２２ｂが形成されている。駆動孔４２２ｂの内周面には所定の長さの雌螺子が形成されており、バルブシャフト４４（弁軸に該当する）の端部外周面に形成された雄螺子部４４１と螺合している。
【００３６】
バルブシャフト４４はステンレス等の金属材料にて形成され、その雄螺子部４４１の下方には二面幅部４４２が形成されている。二面幅部４４２は、モータケース４２１の下端部に形成された一対の対向面４２１ｃと係合しており、これによって、バルブシャフト４４はモータケース４２１に対して回転不能となっている（図５示）。したがって、ステッピングモータ４２２の出力シャフト４２２ａが一方向に回転すると、バルブシャフト４４がバルブハウジング４１内において軸方向に下降し、出力シャフト４２２ａが反対方向に回転すると、バルブシャフト４４は上昇する。
【００３７】
上述したバルブシャフト４４の雄螺子部４４１と、出力シャフト４２２ａの雌螺子とは、ともに台形ネジにより形成されており、バルブシャフト４４と出力シャフト４２２ａとの間の逆効率がほぼ０に設定されていることが望ましい。これにより、バルブシャフト４４と出力シャフト４２２ａとの間の動作の伝達が不可逆的に形成され、エア調圧弁４が閉じられている状態で、バルブシャフト４４から出力シャフト４２２ａに向けて戻し荷重が働いた場合に、出力シャフト４２２ａは開弁する方向に回転せず、不用意にエア調圧弁４が開弁することがない。
【００３８】
図２に示したように、バルブシャフト４４の二面幅部４４２の下方には、モータケース４２１から突出し一定の径により軸方向に延びた円柱部４４３が形成されている。円柱部４４３の外周面は、バルブカバー４１２のシャフト収容部４１２ｃの下端に形成されたシャフトリテーナ部４１２ｅにより、軸方向に移動可能に支持されている。互いに当接する円柱部４４３の外周面またはシャフトリテーナ部４１２ｅには無電解ニッケルメッキ等が施され、その摺動面の耐摩耗性を向上させている。
【００３９】
さらに、円柱部４４３の先端部には、円柱部４４３よりも小径に形成された連結部４４４（取付部内に収容された部位に該当する）が一体に形成されている。連結部４４４は、外周面において対向する一対の平坦面４４４ａ（図６において１面のみ示す）を有する二面幅形状に形成されている。また、平坦面４４４ａは、互いに対向した一対の側面部４４４ｂ（図６において１面のみ示す）によって互いに接続されている。
【００４０】
連結部４４４には、軸心に直交する方向にボール孔４４５（貫通孔に該当する）が貫通しており、ボール孔４４５の両端部は、対向した平坦面４４４ａに直交するようにそれぞれ開口している。ボール孔４４５内には、鋼球４４６（球体に該当する）が配置されている。鋼球４４６の直径は、平坦面４４４ａ同士の距離（二面幅の厚み）よりも大きく設定されており、鋼球４４６はボール孔４４５の両端部から突出している。また、鋼球４４６の直径は、ボール孔４４５の直径よりも僅かに小さく、鋼球４４６はボール孔４４５内において回転可能、かつ、ボール孔４４５内をボール孔４４５の軸方向に移動可能に収容されている。
【００４１】
バルブシャフト４４の先端部に設けられた鋼球４４６には、バルブシャフト４４の軸心に対し半径方向に延びるように、バルブ部材４５が取り付けられている。バルブ部材４５のバルブフレーム４５１は、ステンレス等の金属板がプレス成形されて形成されている。バルブフレーム４５１は、バルブシャフト４４の軸心に対し、半径方向に円板状に延びた平板部４５１ａを有しており、平板部４５１ａには外周縁を覆うようにシール部材４５２が固着されている。
【００４２】
シール部材４５２は、ＳＢＲ（スチレン−ブタジエンゴム）またはＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエン共重合体）といった耐熱性を有する合成ゴム材料にて形成されている。シール部材４５２の下面には、バルブ部材４５の下降により、バルブボデー４１１に形成された調圧弁座４１１ｆと当接可能なシールリップ４５２ａが突出している。図２に示したように、シールリップ４５２ａは、発電停止時に、電池スタック６内に残留した水素ガスと酸素の反応や電池スタック６の温度低下による残留水蒸気の凝縮などによって発生する負圧によりセルフシールするように、半径方向内向き（調圧弁アウトレット４１１ｅに向いて）に形成されている。
【００４３】
バルブフレーム４５１には、平板部４５１ａの半径方向中心部に連続した段部４５１ｂ（平板部４５１ａおよび段部４５１ｂを包括した構成が延在部に該当する）が形成されている。段部４５１ｂはバルブシャフト４４の軸方向に延びており、径方向の段差が軸方向に並ぶように２箇所に形成されている。
また、バルブフレーム４５１は、一端が段部４５１ｂに連続した円筒部４５１ｃ（筒状部に該当する）を有している。円筒部４５１ｃは、平板部４５１ａに対して垂直方向に延び、バルブシャフト４４の円柱部４４３が挿入されている。さらに、バルブフレーム４５１は、円筒部４５１ｃの他端に連続して形成され、先端が袋状に閉じていることにより、バルブシャフト４４の連結部４４４を収容することが可能な取付部４５１ｄを有している。
【００４４】
図６に示したように、取付部４５１ｄは、バルブシャフト４４の連結部４４４が収容された場合に、それぞれ連結部４４４の平坦面４４４ａと対向するように一対の固定壁４５１ｅを有している。各々の固定壁４５１ｅからは、取付部４５１ｄ内に連結部４４４を挿入した際に、鋼球４４６を収容可能な嵌合部４５１ｆが突出している。また、取付部４５１ｄには、固定壁４５１ｅ同士を繋ぐように、対向した一対の接続面部４５１ｇが形成されている。
【００４５】
双方の固定壁４５１ｅの内周面間の距離は、連結部４４４の平坦面４４４ａ同士の距離（二面幅の厚み）よりも大きく、双方の接続面部４５１ｇの内周面間の距離は、連結部４４４の側面部４４４ｂ同士の距離よりも大きく設定されている。
バルブシャフト４４にバルブ部材４５１を取り付ける場合、ボール孔４４５内に鋼球４４６を配置した状態で、平坦面４４４ａから突出した鋼球４４６が嵌合部４５１ｆ内に収容されるように、連結部４４４を取付部４５１ｄ内に挿入する（図６示）。その後、鋼球４４６に対して、双方の固定壁４５１ｅをかしめることによりかしめ部４５１ｈが形成され、取付部４５１ｄが鋼球４４６に固定される（図７示）。
【００４６】
連結部４４４を取付部４５１ｄ内に挿入する際、嵌合部４５１ｆによって鋼球４４６の位置決めが行われるため、連結部４４４を取付部４５１ｄ内に円滑に挿入することができる。図７に示すように、鋼球４４６に対するかしめは、ボール孔４４５の開口部において、それぞれ上下２か所において行われる。固定壁４５１ｅをかしめた後、鋼球４４６は、バルブシャフト４４のバルブ部材４５からの抜け止めとして機能する。
図７に示したように、バルブフレーム４５１がバルブシャフト４４に取り付けられた状態において、鋼球４４６と連結部４４４のボール孔４４５との間においては、軸方向に僅かな隙間しか存在せず、双方の間には、図７における上下方向に実質的ながたは発生しない。
【００４７】
また、バルブフレーム４５１がバルブシャフト４４に取り付けられた状態において、円筒部４５１ｃの内周面と、挿入されたバルブシャフト４４の円柱部４４３の外周面との間には、バルブシャフト４４の軸心に対する半径方向の隙間ε（以下、半径方向隙間εという）が形成されている。図７に示したように、半径方向隙間εは、円筒部４５１ｃの内周面と円柱部４４３の外周面との間において全周に渡って形成されている。半径方向隙間εを設けたことによって、バルブ部材４５はバルブシャフト４４に対し傾き可能に形成されている。
【００４８】
バルブシャフト４４に取り付けられたバルブ部材４５が、ボール孔４４５の貫通方向（図７において、時計回りまたは反時計回り）に傾く場合、バルブフレーム４５１と一体となった鋼球４４６は、ボール孔４４５内において回転可能であるとともに、ボール孔４４５内をボール孔４４５の軸方向左右に移動することができる。
したがって、バルブ部材４５が、図７において左方に傾く場合、バルブフレーム４５１の内周面下方が、連結部４４４の下端部の左隅（左端）と当接した状態で、円筒部４５１ｃの右側内周面と円柱部４４３の右側外周面との間の隙間εが埋まるまで左方に傾くことができる（図７において破線にて示す）。
【００４９】
また、バルブ部材４５が、図７において右方に傾く場合、バルブフレーム４５１の内周面下方が、連結部４４４の下端部の右隅（右端）と当接した状態で、円筒部４５１ｃの左側内周面と円柱部４４３の左側外周面との間の隙間εが埋まるまで右方に傾くことができる（図７において二点鎖線にて示す）。
したがって、バルブ部材４５が図７において左右方向に傾く場合、バルブ部材４５の最大傾き角度は、半径方向隙間εと連結部４４４の下端部の隅を中心とした回転半径に基づいて規制される。
【００５０】
一方、バルブ部材４５が連結部４４４の平坦面４４４ａが延びる方向（図８において、時計回りまたは反時計回り）に傾く場合、ボール孔４４５の軸心（鋼球４４６の中心）を中心として回動することができる。すなわち、バルブフレーム４５１と一体となった鋼球４４６が、ボール孔４４５内で回転することにより、円筒部４５１ｃの内周面と円柱部４４３の外周面との間の隙間εが埋まるまで、バルブ部材４５が左右に傾いていく（図８において、それぞれ破線および二点鎖線にて示す）。したがって、この場合、バルブ部材４５の最大傾き角度は、半径方向隙間εとボール孔４４５の軸心を中心とした回転半径に基づいて規制される。
【００５１】
このように、いずれの方向に傾く場合でも、半径方向隙間εにより、バルブ部材４５のバルブシャフト４４に対する傾き角度が規制されている。
半径方向隙間εの大きさは、バルブ部材４５がバルブボデー４１１の調圧弁座４１１ｆに着座する際にシール可能なように、調圧弁座４１１ｆに倣って、バルブ部材４５がバルブシャフト４４に対して所定量だけ傾くように、シール部材４５２の調圧弁座４１１ｆに対するシール部の直径に基づいて設定されている。
【００５２】
図２に戻って、バルブフレーム４５１の段部４５１ｂの内周面には、上方からスプリングリテーナ４５３が圧入固定されている。スプリングリテーナ４５３は、金属板がプレス工程にて絞られて形成されている。スプリングリテーナ４５３は、段部４５１ｂの下方に形成された段差と円柱部４４３との間に位置する円筒状の固定部４５３ａと、固定部４５３ａから半径方向外方へと拡がった肩部４５３ｂとを有している。
【００５３】
スプリングリテーナ４５３の固定部４５３ａは、肩部４５３ｂがバルブフレーム４５１の平板部４５１ａの上面に当接するまで、バルブフレーム４５１の段部４５１ｂの内周面に圧入されている。段部４５１ｂに圧入された固定部４５３ａは、バルブシャフト４４の円柱部４４３の外周面との間には隙間を有しているため、バルブ部材４５のバルブシャフト４４に対する傾きを妨げることはない。
【００５４】
また、段部４５１ｂの上方に形成された段差と固定部４５３ａとの間には、シール部材であるＯリング４５４が介装されている。Ｏリング４５４は、バルブフレーム４５１と固定部４５３ａとの間においてシール機能を発揮し、エア調圧弁４内に浸入した水分または異物等が、バルブフレーム４５１の取付部４５１ｄあるいは後述するダイヤフラム４６で区分けされた空気室４１５まで浸入することを防止している。
さらに、スプリングリテーナ４５３は、肩部４５３ｂから上方へと延びた連結部４５３ｃと、連結部４５３ｃから半径方向外方へと拡がる締付部４５３ｄとを備えている。
【００５５】
また、ダイヤフラム保持体４５５は、半径方向内端にバルブシャフト４４の軸方向に延びる係合部４５５ａを有し、係合部４５５ａの上端からは、押圧部４５５ｂが半径方向に延びている。押圧部４５５ｂの下面がスプリングリテーナ４５３の連結部４５３ｃの上端に当接するまで、係合部４５５ａが連結部４５３ｃの内周面に圧入されることにより、スプリングリテーナ４５３とダイヤフラム保持体４５５は一体化されている。
【００５６】
スプリングリテーナ４５３の締付部４５３ｄとダイヤフラム保持体４５５の押圧部４５５ｂとの間には、ダイヤフラム４６の内周縁が固定されている。ダイヤフラム４６は合成ゴム材料にて一体的に形成されており、略中央部には表裏を貫通する装着孔４６１が形成されている。装着孔４６１の周縁は、締付部４５３ｄと押圧部４５５ｂとにより上下方向に挟圧され、双方の間において液密的に固定されている。
【００５７】
ダイヤフラム４６の外周縁は、前述したバルブボデー４１１の上端面とバルブカバー４１２のモータ取付部４１２ｂの下端との間において挟圧され、液密的に固定されている。このように、ダイヤフラム４６がバルブハウジング４１の内周面とバルブ部材４５とに取り付けられることにより、ダイヤフラム４６およびバルブ部材４５によって、バルブハウジング４１の内部が２つに区分けされている。すなわち、バルブハウジング４１の内部は、調圧弁インレット４１１ｄ、調圧弁アウトレット４１１ｅおよび調圧弁座４１１ｆを含み供給された流体が通過する流体室４１４と、流体等の進入が防止され空気が充填されている空気室４１５とが形成されている。空気室４１５は、バルブカバー４１２に設けられた図示しない通気孔により外気に連通している。
【００５８】
スプリングリテーナ４５３の肩部４５３ｂと、バルブカバー４１２のシャフト収容部４１２ｃの段部との間には、バルブシャフト４４を円周方向に取り囲むようにコイルスプリング４７が介装されている。コイルスプリング４７は、スプリングリテーナ４５３とバルブカバー４１２との間に弾発的に装着され、バルブ部材４５をバルブシャフト４４の先端方向に向けて付勢している。
【００５９】
調圧弁インレット４１１ｄからバルブハウジング４１の内部に、空気等の所定の圧力を有した流体が供給されると、上述したダイヤフラム４６が流体から圧力を受けて、バルブ部材４５の上部は、ダイヤフラム４６により円周上を均等に引っ張られて、バルブシャフト４４の軸心からずれずに（センタリング）、バルブシャフト４４の軸心に対して傾かずに保持される。
【００６０】
また、上述したコイルスプリング４７のバルブシャフト４４の先端方向に向けた付勢力により、バルブ部材４５の下方部も、バルブシャフト４４の軸心からずれずに（センタリング）、バルブシャフト４４の軸心に対して傾かずに保持される。また、コイルスプリング４７の付勢力により、エア調圧弁４の開弁状態における鋼球４４６とボール孔４４５との間の上下方向の隙間が埋まり、バルブ部材４５の振動およびそれに伴う騒音の発生を防止することができる。
【００６１】
このようなダイヤフラム４６およびコイルスプリング４７の保持力によって、エア調圧弁４の作動時における、バルブ部材４５の振動およびそれに伴う騒音の発生が防止され、エア調圧弁４の内部を通過する流体の流量変動を低減することができる。尚、コイルスプリング４７は、スプリングリテーナ４５３とバルブカバー４１２との間に設ける代わりに、ダイヤフラム保持体４５５の押圧部４５５ｂとバルブカバー４１２との間に介装されていてもよい。
【００６２】
次に、エア調圧弁４の作動方法について簡単に説明する。バルブシャフト４４が上方にあり、バルブ部材４５のシール部材４５２が調圧弁座４１１ｆから離間している時、エア調圧弁４は開状態にある（図２示）。この状態において、調圧弁インレット４１１ｄと調圧弁アウトレット４１１ｅとが連通しており、双方の間の空気等の流体の流通は許容されている。
【００６３】
制御装置９からの駆動信号により、ステッピングモータ４２２が一方向に回転すると、バルブ部材４５がバルブシャフト４４とともに軸方向に下降し、シール部材４５２が調圧弁座４１１ｆに着座する（図３示）。これにより、エア調圧弁４は閉状態となり、調圧弁インレット４１１ｄと調圧弁アウトレット４１１ｅとの間の連通が遮断され、双方の間の流体の流通は断たれる。
【００６４】
シール部材４５２が調圧弁座４１１ｆに対して着座する時に、シール部材４５２と調圧弁座４１１ｆの双方のシール面の間において平行度の精度にばらつきがあった場合、調圧弁座４１１ｆのシール面に倣って、バルブ部材４５が、コイルスプリング４７を撓ませながらバルブシャフト４４に対して傾き、バルブ部材４５と調圧弁座４１１ｆとの間のシール性を確保することができる。
【００６５】
本実施形態によれば、バルブ部材４５は、バルブシャフト４４との間に半径方向隙間εを有した状態でバルブシャフト４４が挿入される円筒部４５１ｃと、円筒部４５１ｃからバルブシャフト４４に対し半径方向に拡がった平板部４５１ａと、一端が円筒部４５１ｃに連続するとともに、他端が袋状に閉じ、内部にバルブシャフト４４の先端を収容した取付部４５１ｄと、を有するバルブフレーム４５１と、平板部４５１ａの外周面を覆うように取り付けられ、調圧弁座４１１ｆに対して当接可能なシール部材４５２と、により形成されており、バルブシャフト４４の取付部内に収容された部位である連結部４４４には、軸心に直交する方向にボール孔４４５を設け、ボール孔４４５内には回転可能な鋼球４４６が配置されており、取付部４５１ｄは鋼球４４６に対しかしめにより固定されていることにより、バルブ部材４５１の平面方向と調圧弁座４１１ｆのシール面との間の平行度に精度のばらつきがあった場合、鋼球４４６が回転することにより、バルブ部材４５１がバルブシャフト４４に対して半径方向隙間が埋まるまで傾くことができ、構成部品の寸法精度を向上させたりエア調圧弁４を大型化せずに、バルブ部材４５１と調圧弁座４１１ｆとの間のシール性を確保することができる。
【００６６】
また、バルブシャフト４４とバルブ部材４５１との間の軸方向の隙間は、鋼球４４６とボール孔４４５との間の隙間以上には増大しないため、エア調圧弁４の流量特性においてヒステリシスを低減し、流量制御の精度を向上させることができる。
また、バルブ部材４５は、鋼球４４６の中心または連結部４４４の下端を中心に規則的に傾き、半径方向隙間εで規制される所定角度以上には傾かないため、バルブ部材４５の振動およびそれに伴う騒音の発生が防止され、エア調圧弁４の内部を通過する空気の流量変動を低減することができ、エア調圧弁４の流量制御性能を向上させことができる。
また、バルブシャフト４４の連結部４４４を挿入した後、取付部４５１ｄをかしめてバルブ部材４５とバルブシャフト４４とを接続することにより、簡単な構成で低コストに、所定量だけバルブ部材４５がバルブシャフト４４に対して傾くことができるエア調圧弁４を形成することができる。
【００６７】
また、バルブシャフト４４の先端部を収容した取付部４５１ｄは袋状に形成されているため、特別のシール部材を使用せずにエア調圧弁４を大型化することもなく、取付部４５１ｄ内への水分や異物の浸入を低減することができる。特に、車両において、エア調圧弁４が図２に示したような上下方向に搭載されている場合、下方からの取付部４５１ｄ内への水等の浸入を十分に防止することができる。
【００６８】
また、バルブシャフト４４においてボール孔４４５が形成された連結部４４４は、円筒部４５１ｃ内に挿入された円柱部４４３に比べて小径に形成され、鋼球４４６はボール孔４４５の両端部から突出していることにより、取付部４５１ｄの内周面がバルブシャフト４４に当接することなく、取付部４５１ｄを鋼球４４６に対して強固にかしめることができる。
【００６９】
また、連結部４４４は、外周面において対向する一対の平坦面４４４ａを有する二面幅形状に形成されていることにより、取付部４５１ｄ内に収容されたバルブシャフト４４において、容易に小径の部位を形成することができる。
また、バルブ部材４５をバルブシャフト４４に取り付ける際、鋼球４４６をボール孔４４５に配置した状態で、連結部４４４を取付部４５１ｄ内に挿入するため、組付作業性のよいエア調圧弁４にすることができる。
【００７０】
また、バルブ部材４５の傾き機構は、鋼球４４６とボール孔４４５とにより形成されているため、傾き機構自体を小型化することができる。
また、モータアッセンブリ４２の駆動力は、鋼球４４６とボール孔４４５との接触点を介してバルブ部材４５に伝達されるため、荷重の伝達部位が常に一定箇所にあることにより、バルブ部材４５を調圧弁座４１１ｆに押し付けて流体を遮断する場合、より安定したシール性能を得ることができる。
【００７１】
次に、図９に基づいて、実施形態１の変形実施形態について説明する。尚、説明中において、実施形態１によるエア調圧弁４と同様の構成には同じ符号を用いて説明する。本変形実施形態においても実施形態１の場合と同様に、連結部４４４には軸心に直交する方向にボール孔４４５が貫通しており、ボール孔４４５内には、鋼球４４７（球体に該当する）が配置されている。鋼球４４７の直径は、ボール孔４４５の直径よりも僅かに小さく、鋼球４４７はボール孔４４５内において回転可能、かつ、ボール孔４４５内をボール孔４４５の軸方向に移動可能に収容されている。しかしながら、鋼球４４７の直径は、平坦面４４４ａ同士の距離（二面幅の厚み）よりも小さく設定されており、鋼球４４７はボール孔４４５の両端から突出することはない。
【００７２】
一方、バルブフレーム４５１は、実施形態１の場合と同様に、先端が袋状に閉じていることにより、バルブシャフト４４の連結部４４４を収容することが可能な取付部４５１ｄを有している。本変形実施形態の場合、双方の固定壁４５１ｅ上に嵌合部４５１ｆは形成されていない。
バルブシャフト４４にバルブ部材４５１を取り付ける場合、ボール孔４４５内に鋼球４４７が収容された状態で、取付部４５１ｄ内に連結部４４４を挿入する。その後、双方の固定壁４５１ｅをボール孔４４５内に進入させ、鋼球４４７に対してかしめることにより、取付部４５１ｄが鋼球４４７に固定される。尚、本変形実施形態の場合、双方の固定壁４５１ｅ上において、かしめ部４５１ｈはそれぞれ１か所のみに形成されている。
本変形実施形態においても、バルブフレーム４５１の円筒部４５１ｃとバルブシャフト４４の円柱部４４３との間の半径方向隙間εに基づいて、バルブ部材４５がバルブシャフト４４に対し傾くことが可能であることは言うまでもない。
【００７３】
＜実施形態２＞
次に、本発明を適用した実施形態２による三方弁３（流体制御弁に該当する）の構造について、図１０乃至図１２に基づき詳細に説明する。尚、以下、図１０における上方および下方を、それぞれ三方弁３の上方および下方とし、図１０における右方および左方を、それぞれ三方弁３の右方および左方として説明しているが、車両における三方弁３の実際の取付方向とは無関係である。
【００７４】
図１０に示したように、三方弁３も実施形態１によるエア調圧弁４と同様に、バルブハウジング３１の外周面にモータアッセンブリ３２（駆動源に該当する）が取り付けられて形成されている。バルブハウジング３１は、ともにポリフェニレンサルファイド等の合成樹脂材料にて形成された第１ボデー３１１と第２ボデー３１２とを、互いに液密的に嵌合させて形成している。
【００７５】
第１ボデー３１１には、図１０において右方に開口する三方弁インレット３１１ａ（流入口に該当する）が形成されている。三方弁インレット３１１ａは、上述した酸素系供給配管２１ａを介して、インタークーラ２４に接続されている（図１示）。また、第２ボデー３１２には、三方弁インレット３１１ａに対し垂直方向に開口（図１０において下方に開口）する三方弁アウトレット３１２ａ（流出口に該当する）が形成されている。三方弁アウトレット３１２ａは、上述した酸素系供給配管２１ａを介して、電池スタック６のカソード流路６２の一端に接続されている（図１示）。また、第１ボデー３１１には、図１０において左方に開口するバイパス口３１１ｂが形成されている。バイパス口３１１ｂは、上述したバイパス配管２１ｃを介して、排出ガス希釈器５６に接続されている（図１示）。
【００７６】
また、第２ボデー３１２の内周面において、三方弁インレット３１１ａと三方弁アウトレット３１２ａとの間には制御弁座３１２ｂ（弁座に該当する）が形成されている。制御弁座３１２ｂは平坦な円環状に形成されている。
また、第１ボデー３１１の内部上面からは、円筒状の着座体３１１ｃが下方に延びている。着座体３１１ｃの下端は平坦に形成され、三方弁インレット３１１ａおよび三方弁アウトレット３１２ａと、バイパス口３１１ｂとの間に位置するバイパス弁座３１１ｄが形成されている。また、第１ボデー３１１の内周上面からは、着座体３１１ｃの半径方向内方に位置するように、円筒形のシャフト支持部３１１ｅが突出している。
【００７７】
実施形態１によるエア調圧弁４と同様に、バルブハウジング３１の上面には、上述したモータアッセンブリ３２が取り付けられている。モータアッセンブリ３２は、モータケース３２１の機構収容部３２１ａの外周面を、第１ボデー３１１の上端部に形成されたモータ取付ボス３１１ｆの内周面に嵌合させた状態で、モータケース３２１に貫通させた図示しない複数の取付スクリューを、第１ボデー３１１に締め付けることによって第１ボデー３１１に固定される。取付スクリューはモータケース３２１に形成された貫通孔（図示せず）に対して遊嵌しており、モータアッセンブリ３２は、機構収容部３２１ａの外周面がモータ取付ボス３１１ｆの内周面に当接することにより、その位置決めが行われる。
【００７８】
エア調圧弁４と同様に、モータケース３２１内には、ステッピングモータ４２２が固定されており、ステッピングモータ４２２の出力シャフト４２２ａの回転運動は直進運動に変換され、バルブシャフト３３（弁軸に該当する）に伝達される。バルブシャフト３３は、上述したシャフト支持部３１１ｅの内周面において、その軸方向に移動可能に支持されている。
【００７９】
バルブシャフト３３の長さ方向の略中央部には、一定の径により軸方向に延びた円柱部３３１が形成されている。また、円柱部３３１の上方には、円柱部３３１と同径の第１ランド部３３２が設けられており、円柱部３３１と第１ランド部３３２との間には、第１シール溝３３３が円周上に形成されている。第１シール溝３３３内には、合成ゴム材料にて形成されたシールパッキン３４が装着されている。シールパッキン３４は、バルブシャフト３３の外周面とシャフト支持部３１１ｅの内周面との間でシール性能を発揮し、モータアッセンブリ３２内への水、異物等の浸入を防止している。
【００８０】
バルブシャフト３３の先端部には、円柱部３３１よりも小径の連結部３３４（取付部内に収容された部位に該当する）が一体に形成されている。エア調圧弁４と同様に、連結部３３４は、外周面において対向する一対の平坦面３３４ａを有する二面幅形状に形成されている。
連結部３３４には、軸心に直交する方向にボール孔３３５（貫通孔に該当する）が貫通しており、ボール孔３３５の両端部は、対向した平坦面３３４ａに直交するようにそれぞれ開口している。ボール孔３３５内には、鋼球３３６（球体に該当する）が回転可能、かつ、ボール孔３３５の軸方向に移動可能に配置されている。連結部３３４、ボール孔３３５および鋼球３３６の寸法関係は、実施形態１によるエア調圧弁４の場合と同様に設定されている。
【００８１】
エア調圧弁４と同様に、連結部３３４にはバルブ部材３５が取り付けられている。バルブ部材３５のバルブフレーム３５１は、バルブシャフト３３の軸心に対し、半径方向に円板状に延びた平板部３５１ａを有しており、平板部３５１ａにはその外周面（上面および外周縁）を覆うように、合成ゴム材料にて形成されたシール部材３５２が被覆されている。
シール部材３５２の下面には、バルブ部材３５の下降により、第２ボデー３１２に形成された制御弁座３１２ｂと当接可能なシールリップ３５２ａが突出している。図１０に示したように、シールリップ３５２ａは、電池スタック６内に残留した水素ガスと酸素の反応によって発生する負圧によりセルフシールするように、半径方向外向きに形成されている。また、シール部材３５２の上面は平坦に形成され、バルブ部材３５の上昇により、第１ボデー３１１に形成されたバイパス弁座３１１ｄと当接可能となっている。
【００８２】
バルブフレーム３５１には、平板部３５１ａの半径方向中心部において、バルブシャフト３３の先端方向に窪んだ凹部３５１ｂ（平板部３５１ａおよび凹部３５１ｂを包括した構成が延在部に該当する）が形成されている。また、バルブフレーム３５１は、一端が凹部３５１ｂの内周端に連続した円筒部３５１ｃ（筒状部に該当する）を有している。円筒部３５１ｃは、平板部３５１ａに対して垂直方向に延び、バルブシャフト３３の円柱部３３１が挿入されている。
【００８３】
さらに、バルブフレーム３５１は、エア調圧弁４と同様に、円筒部３５１ｃの他端に連続して形成され、バルブシャフト３３の連結部３３４を受け入れる取付部３５１ｄを有している。取付部３５１ｄはボール孔３３５から突出した鋼球３３６に対しかしめられ、鋼球３３６に対し脱落不能に固定されている。
尚、図１０において、バルブ部材３５をバルブシャフト３３に取り付けるために、取付部３５１ｄに形成される構成のうち、エア調圧弁４と同様の構成については、あえて符号を省略している。
【００８４】
エア調圧弁４と同様に、バルブフレーム３５１はバルブシャフト３３に取り付けられた状態において、円筒部３５１ｃの内周面と、バルブシャフト３３の円柱部３３１の外周面との間には、バルブシャフト３３の軸心に対する半径方向隙間εが全周上に形成されている。
バルブシャフト３３において、上述した連結部３３４の上方には円柱部３３１と同径の第２ランド部３３７が設けられており、円柱部３３１の下端と第２ランド部３３７との間には、第２シール溝３３８が円周上に形成されている。第２シール溝３３８内には、合成ゴム材料にて形成されたリング状のシャフトシール３６（リング状のシール部材に該当する）が装着されている。シャフトシール３６は、バルブシャフト３３の外周面とバルブフレーム３５１の円筒部３５１ｃの内周面との間でシール性能を発揮し、バルブフレーム３５１の円筒部３５１ｃおよび取付部３５１ｄ内への水、異物等の浸入を防止している。
【００８５】
シャフトシール３６は、バルブシャフト３３の外周面とバルブフレーム３５１の円筒部３５１ｃの内周面との間に弾発的に設けられ、双方の間において所定の摺動抵抗を発生させている。このため、シャフトシール３６によって、バルブ部材３５は、バルブシャフト３３の軸心を中心として保持され（センタリング）、バルブ部材３５のバルブシャフト３３に対する振動および振動に伴う騒音を低減することができ、三方弁３の内部を通過する流体の流量変動を低減することができる。
【００８６】
また、バルブフレーム３５１の凹部３５１ｂと、第１ボデー３１１の内部上面との間には、バルブスプリング３７が介装されている。バルブスプリング３７の内周面は、上述したシャフト支持部３１１ｅの外周面に嵌着している。バルブスプリング３７は、バルブフレーム３５１と第１ボデー３１１との間に弾発的に装着され、バルブ部材３５をバルブシャフト３３の先端方向に向けて付勢している。バルブスプリング３７の付勢力により、バルブ部材３５はバルブシャフト３３の軸心からずれずに（センタリング）、バルブシャフト３３の軸心を中心として傾かずに保持される。
【００８７】
次に、三方弁３の作動方法について簡単に説明する。バルブシャフト３３が上方にある時、バルブ部材３５のシール部材３５２の上面がバイパス弁座３１１ｄに着座するとともに、制御弁座３１２ｂから離間している（図１１示）。この時、三方弁インレット３１１ａと三方弁アウトレット３１２ａとは連通し、双方の間の空気等の流体の流通が許容されるとともに、三方弁インレット３１１ａおよび三方弁アウトレット３１２ａと、バイパス口３１１ｂとの間の連通は遮断され、これらの間の流体の流通は断たれる。
【００８８】
シール部材３５２がバイパス弁座３１１ｄに対して着座する時に、シール部材３５２とバイパス弁座３１１ｄのシール面との間において平行度の精度にばらつきがあった場合、鋼球３３６が回転することにより、バイパス弁座３１１ｄのシール面に倣って、バルブ部材３５が、バルブスプリング３７を撓ませながらバルブシャフト３３に対して傾き、バルブ部材３５とバイパス弁座３１１ｄとの間のシール性を確保することができる。
【００８９】
制御装置９からの駆動信号により、ステッピングモータが一方向に回転すると、バルブ部材３５がバルブシャフト３３とともに軸方向に下降し、シール部材３５２の上面がバイパス弁座３１１ｄから離間するとともに、シールリップ３５２ａが制御弁座３１２ｂに着座する（図１２示）。この時、三方弁インレット３１１ａとバイパス口３１１ｂとが連通し、双方の間の空気等の流体の流通が許容されるとともに、三方弁インレット３１１ａおよびバイパス口３１１ｂと、三方弁アウトレット３１２ａとの間の連通は遮断され、これらの間の流体の流通は断たれる。
【００９０】
シール部材３５２が制御弁座３１２ｂに対して着座する時に、シール部材３５２と制御弁座３１２ｂの双方のシール面の間において平行度の精度にばらつきがあった場合、鋼球３３６が回転することにより、制御弁座３１２ｂのシール面に倣って、バルブ部材３５が、バルブスプリング３７を撓ませながらバルブシャフト３３に対して傾き、バルブ部材３５と制御弁座３１２ｂとの間のシール性を確保することができる。
三方弁３において、バルブ部材３５は、制御弁座３１２ｂとバイパス弁座３１１ｄとの間において任意の位置をとることにより、三方弁インレット３１１ａから供給された流体の、三方弁アウトレット３１２ａおよびバイパス口３１１ｂへそれぞれ分流される流量を、流体が通過する通路の断面積に基づき制御することができる（図１０示）。
【００９１】
本実施形態によれば、バルブシャフト３３の外周面と円筒部３５１ｃの内周面との間には、リング状のシャフトシール３６が介装されていることにより、取付部３５１ｄのシール性をさらに向上させ、取付部３５１ｄ内への水分や異物の浸入をいっそう低減することができる。
【００９２】
＜他の実施形態＞
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。
エア調圧弁４のバルブフレーム４５１の内周面とバルブシャフト４４の外周面との間にシール部材を弾発的に介装させることにより、双方の間において発生する摺動抵抗を利用して、バルブシャフト４４の軸心を中心としてバルブ部材４５を保持し（センタリング）、バルブ部材４５のバルブシャフト４４に対する振動および振動に伴う騒音を低減することができる。
【００９３】
また、実施形態１の変形実施形態において、連結部４４４を円柱部４４３に対して小径にせずに、その断面形状を円柱部４４３と同径の真円状としてもよい。
また、図２および図１０に示したバルブ部材３５、４５において、円筒部３５１ｃ、４５１ｃの下方に平板部３５１ａ、４５１ａを形成し、さらに、平板部３５１ａ、４５１ａの下方に、平板部３５１ａ、４５１ａに連続するように取付部３５１ｄ、４５１ｄを形成してもよい。
【符号の説明】
【００９４】
図面中、３は三方弁（流体制御弁）、４はエア調圧弁（流体制御弁）、３１，４１はバルブハウジング、３２，４２はモータアッセンブリ（駆動源）、３３，４４はバルブシャフト（弁軸）、３５，４５はバルブ部材、３６はシャフトシール（リング状のシール部材）、３１１ａは三方弁インレット（流入口）、３１２ａは三方弁アウトレット（流出口）、３１２ｂは制御弁座（弁座）、３３４，４４４は連結部（取付部内に収容された部位）、３３４ａ，４４４ａは平坦面、３３５，４４５はボール孔（貫通孔）、３３６，４４６，４４７は鋼球（球体）、３５１，４５１はバルブフレーム、３５１ａ，４５１ａは平板部（延在部）、３５１ｂは凹部（延在部）、３５１ｃ，４５１ｃは円筒部（筒状部）、３５１ｄ，４５１ｄは取付部、３５２，４５２はシール部材、４１１ｄは調圧弁インレット（流入口）、４１１ｅは調圧弁アウトレット（流出口）、４１１ｆは調圧弁座（弁座）、４５１ｂは段部（延在部）を示している。
【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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【図１２】
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