(57)【要約】 【課題】  可動子の全周に効果的に流体を供給することで、流体の残留による可動子の作動不良を防止可能な弁体を提供する。【解決手段】  弁体は、可動子が収容されるバルブ室と、バルブ室と導通し、バルブ室に流体を供給する供給口と、可動子の開閉によってバルブ室から流体が排出される排出口と、を有する。また、弁体は、流体が可動子の移動方向に対して略直角方向から供給されるように供給口が配設されており、可動子の周辺部の全体に適切に流体を供給する供給構造が設けられている。これにより、可動子の周辺部において、流体の残留を抑制することができる。したがって、低温環境下での起動時に残留した液体などが凍結し、可動子に作動不良が生じることはない。【選択図】      図１
2006132607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動子が収容されるバルブ室と、
前記バルブ室と導通し、前記バルブ室に流体を供給する供給口と、
前記可動子の開閉によって前記バルブ室から前記流体を排出する排出口と、を有する弁体であって、
前記供給口は、前記流体が可動子の移動方向に対して略直角方向から供給されるように配設されており、
前記可動子の周辺部の全体に前記流体を供給する供給構造を更に備えていることを特徴とする弁体。
【請求項２】
前記供給構造は、前記バルブ室内に設けられる分配部によって構成され、
前記分配部は、前記バルブ室内の流体を分配する構造を有していることを特徴とする請求項１に記載の弁体。
【請求項３】
前記分配部は、前記流体が通過可能な部位と通過不可能な部位とを複数備える構成を有することを特徴とする請求項２に記載の弁体。
【請求項４】
前記分配部は、多孔質体によって構成されていることを特徴とする請求項３に記載の弁体。
【請求項５】
前記供給構造は、前記供給口付近に配置されるじゃま板であることを特徴とする請求項１に記載の弁体。
【請求項６】
前記供給構造は、前記可動子の周辺部における前記バルブ室の天井の高さが場所によって異なるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の弁体。
【請求項７】
前記供給構造は、前記可動子の周辺部における前記バルブ室の天井の高さが、前記供給口から離れるほど高くなるように構成されていることを特徴とする請求項６に記載の弁体。
【請求項８】
前記供給口は、複数設けられていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の弁体。
【請求項９】
前記供給口は、前記排出口の中心に対して偏芯した位置に設けられていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の弁体。
【請求項１０】
前記可動子は、略円筒形状を有し、前記流体と接触する部分の径が、前記流体と接触しない部分の径よりも細く構成されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の弁体。
【請求項１１】
前記流体は水を含むことを特徴とする請求項１及至１０のいずれか一項に記載の弁体。
【請求項１２】
燃料電池システムに備えられることを特徴とする請求項１及至１１のいずれか一項に記載の弁体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムなどに用いられる弁体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、流体を排出するためのドレイン弁として機能する弁体が知られている。例えば、特許文献１には、流体が可動子の動方向に対して垂直方向から導入されるように流体供給口が設けられた弁体が記載されている。
【０００３】
しかし、特許文献１に記載された弁体では、可動子の動方向に対して垂直方向から流体が導入されるように流体供給口が配設されているため、流体がそのまま最短距離を通って排出口へ向う流れが強くなる傾向があった。そのため、バルブ室の流体供給口から離れた領域では流体の流れが小さく、流体が一旦その領域に入り込むと排出されにくくなることがある。特に、流体の流れが小さいために可動子の天井部分や側面に付着した流体が排出されずに、残留してしまう。これにより、流体が水などである場合、低温環境下での弁体の起動時に、可動子に付着した水が凍結して可動子が作動不良になる場合があった。
【０００４】
ところで、上記のような構成を有する弁体は、車両用の燃料電池システムにおいて生成水などを排出するために用いられている。この場合も、弁体内に生成水が残留すると、低温環境下での起動時に生成水が凍結し、弁体内の可動子の作動不良が生じてしまう場合があった。更に、車両用の燃料電池システムにおいては、弁体を車両の床下などに搭載することが望ましいため、弁体の取り付け高さを低くしたいという要望があるが、弁体を低く構成すると上記の生成水の残留が顕著になるという問題があった。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−５３１１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、可動子の全周に効果的に流体を供給することで、流体の残留による可動子の作動不良を防止可能な弁体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの観点では、可動子が収容されるバルブ室と、前記バルブ室と導通し、前記バルブ室に流体を供給する供給口と、前記可動子の開閉によって前記バルブ室から前記流体を排出する排出口と、を有する弁体は、前記供給口は、前記流体が可動子の移動方向に対して略直角方向から供給されるように配設されており、前記バルブ室内に設けられ、前記可動子の周辺部の全体に前記流体を供給する供給構造を更に備えている。
【０００８】
上記の弁体は、流体が通過する流路などに設けられ、流体を外部へ排出するためのドレイン弁として機能する。弁体は、供給口より流体を取得し、取得した流体を排出口から排出する。この供給口はバルブ室と導通しており、バルブ室内には可動子が収容される。可動子は移動することによって弁体の開閉を行い、バルブ室から流体を排出する。また、上記の弁体では、可動子の動方向に対して略直角方向から供給されるように可動子が配設されているため、弁体の高さを低く構成することが可能となる。
【０００９】
更に、上記の弁体は、バルブ室内に設けられ、可動子の周辺部の全体に流体を供給する供給構造を有している。ここで、「可動子の周辺部」とは、可動子の摺動部分（例えば、可動子の側面）や天井部分、及びこれらの周辺にある空間をいう。また、可動子は移動するため、「可動子の周辺部」は、この可動子の移動も考慮に入れた空間を意味する。上記の供給構造は、可動子の周辺部の全てに適切に流体を供給するため、このような流体の供給によって、可動子の周辺部に存在する流体は排出される。これにより、可動子の周辺部に存在する流体の残留を抑制することが可能となる。したがって、低温環境下での起動時に、残留した流体中の液体成分、若しくは流体中の気体成分が低温により液体となったもの、の凍結が生じることがないため、可動子に作動不良が生じることはない。また、弁体が供給構造を備えているため、新たな流体の残留を生じさせることなく、弁体の高さを低く構成することができる。
【００１０】
上記の弁体の一態様では、前記供給構造は、前記バルブ室内に設けられる分配部によって構成され、前記分配部は、前記バルブ室内の流体を分配する構造を有している。
【００１１】
この態様では、バルブ室内の流体を分配して可動子の周辺部に供給するような構造を有する分配部が、バルブ室内に配置されている。この分配部は、バルブ室内の流体の流れを適量に分配させることにより、バルブ室内において特定の領域に偏るような流体の流れを生じさせない。即ち、分配部は、バルブ室全体に流体の流れを生じさせることにより、バルブ室内の流体を可動子の周辺部全体に供給する。これにより、可動子の周辺部に存在する流体の残留を抑制することが可能となる。また、分配部は、弁体内に別途配置することが可能であるため、弁体とは別部材にて作成することができる。即ち、既存の弁体の構成を変更することなく、分配部を別に配置することができる。よって、分配部の設計自由度が増し、分配部の生産性も確保することができる。
【００１２】
上記の弁体において、好適には、前記流体が通過可能な部位と通過不可能な部位とを複数備える構成を有する。分配部が通過不可能な部位を有することにより、バルブ室内の流体は、複数設けられた通過不可能な部位を避けて流れるため、バルブ室内において様々な方向への流体の流れが生じる。したがって、バルブ室における流体の流れは、特定の領域に流れるもの、例えば供給口から排出口への最短距離を流れるものに偏ることはない。以上により、分配部は、可動子の周辺部全体に流体を供給することができる。
【００１３】
上記の弁体において、更に好適には、前記分配部は、多孔質体によって構成されている。多孔質体は、流体が通過可能な部位（即ち、「孔」）と通過不可能な部位によって構成されている。したがって、バルブ室内において流体の流れは特定の領域に偏ることはないため、多孔質体で構成された分配部は、多孔質体の孔の様々な箇所から可動子の周辺部全体へ流体を供給することができる。
【００１４】
上記の弁体の他の一態様では、前記供給構造は、前記供給口付近に配置されるじゃま板である。
【００１５】
この態様では、供給口から流入した流体は、じゃま板によって流れが阻害されるため、じゃま板を迂回して流れていく。よって、流体の流速が上昇し、バルブ室内において様々な方向への流体の流れが生じる。特に、じゃま板は、流体の流れを迂回させるため、流体が流れにくい、供給口から離れた領域における流体の流れを確保することができる。したがって、じゃま板は、バルブ室内において特定の領域に偏るような流体の流れを生じさせずに、流体の流れにくい領域からも確実に可動子の周辺部に流体を供給することができる。
【００１６】
上記の弁体の他の一態様では、前記供給構造は、前記可動子の周辺部における前記バルブ室の天井の高さが場所によって異なるように構成されている。
【００１７】
この態様では、可動子の周辺部のバルブ室の天井の高さが一定ではなく、場所によって異なるように構成されている。この場合、バルブ室内の流体は、天井の高さが低い場所よりも天井の高さが高い場所を流れようとするため、バルブ室内において様々な方向への流体の流れが生じる。したがって、バルブ室内において特定の領域に偏るような流体の流れが生じることはなく、可動子の周辺部全体に流体を供給することが可能となる。
【００１８】
上記の弁体において、好適には、前記供給構造は、前記可動子の周辺部における前記バルブ室の天井の高さが、前記供給口から離れるほど高くなるように構成されている。これにより、流体の流れにくい、供給口から離れた領域においても、流体の流れが確保される。したがって、流体の流れが特定の領域に偏って生じずに、流体の流れにくい領域からも確実に可動子の周辺部に流体が供給される。
【００１９】
上記の弁体の他の一態様では、前記供給口は、複数設けられている。この態様では、様々な位置に設けられた複数の供給口からバルブ室に流体を供給する。これにより、バルブ室内において様々な方向への流体の流れが生じ、可動子の周辺部の全体に流体を供給することができる。したがって、可動子の周辺部における流体の残留を抑制することが可能となる。
【００２０】
上記の弁体の他の一態様では、前記供給口は、前記排出口の中心に対して偏芯した位置に設けられている。この態様では、供給口は、排出口の中心、即ちバルブ室の中心に対して偏芯した位置に設けられる。言い換えると、バルブ室と接続される供給流路は、その軸中心が排出口の中心に対して偏芯するように設けられる。このような位置に設けた供給口からバルブ室に流体を供給することにより、バルブ室内では旋回的な、言い換えるとスパイラル状の流体の流れが生じる。このような流れを生じさせることにより、バルブ室内の流体を巻き込んで可動子の周辺部全体に供給することができる。したがって、可動子の周辺部における流体の残留を抑制することが可能となる。
【００２１】
上記の弁体において、好適には、前記可動子は、略円筒形状を有し、前記流体と接触する部分の径が、前記流体と接触しない部分の径よりも細く構成されている。この場合、可動子は、流体の流れに晒される外壁面、即ちバルブ室内の流体と接触する外壁面、によって囲まれた部分が他の部分よりも細く構成されている。このように可動子を細く構成することにより、バルブ室に流入した流体は、可動子付近を流れる際に受ける抵抗が少なくなるため、供給口から離れた、可動子の裏側などの部分にまで確実に流れていく。したがって、バルブ室内において、流体の流れにくい場所を減少させることができる。
【００２２】
上記の弁体において好適には、前記流体は、水を含む。更に好適には、上記の弁体は、燃料電池システムに備えられる。車両等に搭載される燃料電池は、発電により水（生成水）を発生するため、低温環境下での起動時に弁体内において水の凍結が問題となる場合がある。したがって、上記のように構成された弁体を燃料電池システム内に設けることにより、弁体内の可動子の周辺部に水を残留させることなく、適切に水の排出を行うことができる。そのため、低温環境下での起動時に可動子の周辺部に残留した水（水蒸気が状態変化して水（液体）となったものも含む）が凍結し、水の排出が適切に行われないといった現象は生じない。また、弁体が供給構造を備えていることにより、新たな流体の残留を生じさせることなく、弁体の高さを低く構成することができる。したがって、弁体を車両の床下などに搭載する場合、弁体の取り付け高さを低く構成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。
【００２４】
［弁体の構成］
まず、本発明の実施形態に係る弁体９０について説明する。
【００２５】
図１は、本発明の実施形態に係る弁体９０を示す概略構成図であり、流体の流れる方向に平行な切断面に沿った弁体９０の断面図を示す。なお、図１では、説明の便宜のため、分配部７（破線で示す）を透視して表した図を示す。また、図１は、弁体９０が開の状態を示している。
【００２６】
弁体９０は、主に、可動子１と、バネ（コイルバネ）２と、アウターボディ３と、インナーボディ４と、コイル（ソレノイドコイル）５と、を備える。弁体９０は、流体（液体、気体を含む）が流通する流路上に設けられ、流体を外部へ排出するためのドレイン弁として機能する。
【００２７】
アウターボディ３は、弁体９０へ流体を供給する流路及び弁体９０内で流体が流れる流路を形成する。具体的には、アウターボディ３は、弁体９０に流体を供給する供給流路１２、及び弁体９０から流体を排出する排出流路１３を形成する。また、アウターボディ３の内底面３ａには、排出口１１が設けられている。更に、アウターボディ３内部には、インナーボディ４がはめ込まれている。
【００２８】
また、アウターボディ３内の排出口１１の上部にある空間には、可動子１が収容されている。なお、本明細書では、アウターボディ３の内底面３ａと、アウターボディ３の内壁面３ｂと、インナーボディ４の底面４ａとで囲まれた空間を「バルブ室６」と呼ぶ。
【００２９】
インナーボディ４は、アウターボディ３に固定されている。そして、インナーボディ４は、バルブ室６の上部に配置されている。インナーボディ４は、中央の空洞部分に可動子１とバネ２を保持しており、外周にコイル５を保持している。コイル５は通電されると可動子１に電磁吸引力を作用させる。これにより、可動子１が矢印２９の方向へ移動する。なお、コイル５は、図示しないコントローラなどによって電流が流される。この場合、コイル５への通電時間比率などを制御することにより、弁体９０が通過させる流体の流量を制御することができる。
【００３０】
可動子１は、その上部がインナーボディ４の空洞内に収容され、下端部がアウターボディ３の内底面３ａにより支持される。可動子１は、流体が供給される方向と略直角方向に移動する。即ち、弁体９０は、可動子１の移動方向に対して略直角方向から流体を供給する構成を有する。また、可動子１の外周にはバネ２が設けられている。バネ２の上端はインナーボディ４の底面４ａに形成された凹部４ｂにより支持されており、バネ２の下端は可動子１の下端近傍に形成されたフランジ１ｂにより支持されている。
【００３１】
可動子１は、コイル５が通電されていないとき及び通電量（即ち、コントローラより流される電流量）が所定量以下であるときは、バネ２の作用力によりアウターボディ３の内底面３ａに対して矢印３０の方向へ押し当てられて静止している。このとき、弁体９０は閉状態であり、流体は排出されない。一方、コイル５の通電量が所定量以上となったときには、上記の電磁吸引力がバネ２の作用力に打ち勝ち、可動子１は矢印２９の方向へ移動する。これにより、弁体９０は開状態となり、バルブ室６内の流体は排出口１１より排出される。
【００３２】
ここで、図２を用いて、可動子１の形状について説明する。図２は、上図に可動子１の側面図を示し、下図に可動子１の底面図を示す。可動子１は、略円柱の形状を有し、その底面にシール部材１ａを備える。シール部材１ａは、リング形状を有し、その中心は可動子１の中心軸と一致している。シール部材１ａは、可動子１とアウターボディ３の内底面３ａとの接触部に生じる衝撃を吸収するとともに、可動子１と内底面３ａとの密着性を確保するために設けられている。よって、シール部材１ａは、ゴムなどの弾性体で構成されることが好ましい。
【００３３】
図１に戻ると、バルブ室６には、可動子１やバネ２などが収容される。ここで、バルブ室６内の流体の流れについて具体的に説明する。矢印３１で示すように供給口１０を通過した流体は、例えば矢印３２、３３で示すようにバルブ室６内を流れていく。矢印３２で示す流体は、供給口１０を通過してバルブ室６に流入し、そのまま最短距離を通過して排出口１１に到達した流体である。また、矢印３３で示す流体は、アウターボディ３の内壁面３ｂに沿って供給口１０から離れた位置にある可動子１の裏側（破線で示す領域Ｃ）にまで流れていき、排出口１１に到達した流体である。このように排出口１１に到達した流体は、排出口１１を通過して矢印３４で示すように排出される。
【００３４】
なお、弁体９０は、可動子１を電磁的にコイル５によって駆動する構成に限定はされない。例えば、コイル５の代わりに、連続的にストロークするリニアソレノイドを用いてもよいし、或いは、ギア部分によって変位方向を変更させるモータを用いてもよい。また、可動子１にシール部材１ａを設ける構造には限定されず、可動子１にシール部材１ａを設ける代わりに、アウターボディ３の排出口１１付近に別途シール部材を設けて、いわゆるパイロット式に弁体９０の開閉を行ってもよい。
【００３５】
本実施形態に係る弁体９０においては、バルブ室６の流体を可動子１の周辺部の全体に供給する供給構造がバルブ室６内に設けられる点に特徴を有する。なお、図１においては、説明の便宜上、供給構造の一例として後述する第１実施形態に係る分配部７を示している。
【００３６】
ここで、本実施形態に係る供給構造の機能について簡単に説明する。通常は、供給口１０よりバルブ室６に流入した流体は、流れる際の抵抗が少ない場所を流れ、且つ、排出口１１への最短距離を通過するように流れる傾向がある。つまり、供給口１０から離れた場所にある可動子１の側面や可動子１の天井部分などにおいては、流体の流速及び流量は小さい。そのため、弁体９０による流体の排出を停止したときに、上記のような場所に流体が残留し、可動子１の側面などに液体が付着したままとなる場合がある。これにより、低温環境下での起動時に、残留した流体が凍結し、可動子１が作動不良を生じる可能性がある。また、弁体９０の高さを低く構成するとバルブ室６内の流体の流速は上昇するが、より多くの流体が最短距離を流れるようになり、供給口１０から離れた場所にある可動子１の側面や可動子１の天井部分などには流体が流れにくくなり、流体の残留が顕著になる場合もある。
【００３７】
そこで、本実施形態に係る弁体９０は、バルブ室６内に供給構造を設けて、上記したような可動子１の周辺部の流体の残留を防止している。具体的には、バルブ室６内に設けられた供給構造は、バルブ室６内において特定の場所に偏るような流体の流れを生じさせないようにし、バルブ室６内を流れる流体は、可動子１の周辺部全体に供給されるようになる。したがって、可動子１の周辺部に存在する流体は残留することなく全て排出される。以上により、本実施形態に係る弁体９０においては、低温環境下での起動時に、残留した流体中の液体成分、若しくは流体中の気体成分が低温により液体となったもの、の凍結が生じることがないため、可動子１に作動不良が生じることが防止される。
【００３８】
［供給構造の構成］
以下で、本実施形態に係る供給構造の具体的な構成について説明する。
【００３９】
（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態に係る供給構造の構成について、図３〜図５を用いて説明する。第１実施形態に係る供給構造は、分配部７によって構成されている。この分配部７は、図１の破線で示した位置に設けられる。
【００４０】
図３は、第１実施形態に係る分配部７の形状を示す図である。図３は、上図に分配部７の側面図を示し、下図に分配部７の底面図を示す。分配部７は、略円筒状の形状を有しており、その外周壁７ｂに複数のスリット７ａが形成されている。また、分配部７の高さは、バルブ室６の高さとほぼ一致するように構成されている。言い換えると、分配部７の高さは、インナーボディ４の底面４ａとアウターボディ３の内底面３ａとの間の距離に相当する。なお、スリット７ａの形状及び個数などは、図示したものに限定はされない。
【００４１】
また、分配部７の外周壁７ｂの上端には、複数の舌部７ｃが設けられている。舌部７ｃは、側方から見て略Ｌ字型の形状を有しており、本例では分配部７の外周上の４箇所に等間隔で設けられている。この舌部７ｃは、分配部７が、バルブ室６に流入する流体の流れによって動かない（回転しない）ようにする「回転止め」として機能する。具体的には、舌部７ｃは、アウターボディ３の内壁面３ｂに設けられた溝３ｄにはめ込まれる。これにより、分配部７はアウターボディ３に対して固定され、バルブ室６に流入する流体の流れにより回転しなくなる。
【００４２】
図４は、図１中の切断線Ａ１−Ａ１’に沿った断面図を示す。図４に示すように、供給流路１２とバルブ室６の内壁はアウターボディ３によって形成されている。詳しくは、バルブ室６は、アウターボディ３の内底面３ａによって底面が形成され、インナーボディ４の底面４ａによって頂面が形成され、アウターボディ３の内壁面３ｂによって側面が形成されている。また、バルブ室６は、略円形の断面形状を有しており、その中央部付近に破線で示す排出口１１が位置している。この排出口１１の周りには、可動子１のシール部材１ａが配置される。また、分配部７は、可動子１の外側を囲むように設けられる。
【００４３】
次に、バルブ室６に流入した流体が分配部７を通過して排出口１１に到達するまでの流体の流れを、図５を用いて説明する。図５は、図１中の切断線Ａ２−Ａ２’に沿った断面図を示す。切断線Ａ２−Ａ２’は、切断線Ａ１−Ａ１’と異なり、切断線上に可動子１のシール部材１ａが位置しない。図５においては、説明の便宜上、アウターボディ３を省略して供給流路１２とバルブ室６の内壁の外形線のみを示している。更に、図５においては、可動子１は開状態であり、可動子１のシール部材１ａと排出口１１が位置する場所を破線で示している。
【００４４】
図５中の矢印３５で示すように、流体は、供給流路１２を通過して供給口１０からバルブ室６へ流入する。供給口１０から流入した直後の流体は、供給口１０付近に位置する分配部７の外周壁７ｂにより流れが阻害され、その一部のみがスリット７ａを通過する。即ち、供給口１０から流入した流体は、その一部のみが供給口１０から排出口１１へ向かう最短距離を通過して排出口１１に到達する。よって、バルブ室６内における供給口１０から排出口１１へ向かう流体の流れは、供給口１０から排出口１１へ向かう最短距離を通過するものに偏ることはない。言い換えると、可動子１の周辺部に供給される流体は、供給口１０から排出口１１へ向かう最短距離を通過した流体に偏ることはない。このように、分配部７の外周壁７ｂは流体が通過不可能な部位として機能し、スリット７ａは流体が通過可能な部位として機能する。
【００４５】
供給口１０からバルブ室６に流入した流体は、供給口１０付近において、外周壁７ｂによって流れが阻害されるため、バルブ室６内の流体の流速は上昇する。したがって、供給口１０付近のスリット７ａを通過できなかった流体は、供給口１０から流入する後続の流体によって押し出されて、矢印３６ａで示すようにアウターボディ３の内壁面３ｂと分配部７の外周壁７ｂとによって形成された空間を供給口１０から離れる方向へ流れていく。そして、矢印３６ａで示すように流れる流体は、供給口１０から流入する後続の流体により押し出されて、それらの一部が次々と異なるスリット７ａを矢印３６ｂで示すように通過して排出口１１に到達する。これにより、可動子１の周辺部には、異なる箇所にある複数のスリット７ａから流体が供給される。
【００４６】
一方、矢印３６ａで示す流れの中でスリット７ａを通過しなかった流体は、矢印３６ｃで示すように供給口１０から離れた可動子１の裏側（領域Ｃ）にまで回り込んでいき、アウターボディ３の内壁面３ｂに衝突して押し戻されて、スリット７ａを通過して排出口１１に到達する。これにより、供給口１０から離れた部分にある領域Ｃにおいても流体の流れが確保され、可動子１の周辺部には領域Ｃからも適切に流体が供給される。
【００４７】
このように、バルブ室６内に設けられた分配部７は、バルブ室６内の流体を適量に分配することによって、バルブ室６内において特定の領域に偏るような流体の流れを生じさせずに、バルブ室６全体に適切な流体の流れを生じさせる。これにより、可動子１の周辺部全体に流体が供給されるので、可動子１の周辺部（例えば、可動子１の天井や側面など）に存在する流体は残留することなく全て排出される。また、分配部７の壁面に付着した流体は底面に移動するため、可動子１の壁面には流体は付着しにくい。以上により、低温環境下での起動時に、可動子１の周辺部に残留した流体中の液体成分、若しくは流体中の気体成分が低温により液体となったものが凍結して、可動子１に作動不良が生じることはない。
【００４８】
また、弁体９０の高さを低く構成しても、弁体９０内の分配部７がバルブ室６内の流体の流速を更に上昇させることにより、バルブ室６内の全体における流体の流れが確保されるため、適切に可動子１の周辺部に流体を供給することができる。したがって、弁体９０に分配部７を設けることにより、弁体９０の高さを低く構成することができるため、弁体９０の取り付け高さを低く構成することができる。
【００４９】
更に、分配部７は、アウターボディ３とは別部材にて作成することが可能であるため、既存の弁体を変更することなく、分配部７を挿入することのみで弁体９０を作成することができる。したがって、分配部７の設計自由度が増し、生産性も確保することができる。
【００５０】
なお、分配部７は、その内部に「鋳巣」があっても問題はない。分配部７は、流体を完全に遮断する必要がないからである。したがって、分配部７は、流体が通過しないように表面をシール加工する必要もない。例えば、分配部７は、水素などの気体が通過不可なように水素シールなどを施す必要はない。
【００５１】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る供給構造の構成について、図６を用いて説明する。第２実施形態に係る供給構造は、分配部１６によって構成されている。即ち、弁体９０は、供給構造として分配部１６がバルブ室６内に設けられている。
【００５２】
図６（ａ）は、分配部１６の形状を示す斜視図である。図示のように、分配部１６は、略円筒状の形状を有している。また、分配部１６の高さは、バルブ室６の高さとほぼ一致している。
【００５３】
更に、分配部１６は多孔質の材料により多孔質体として構成されている。したがって、分配部１６は、その内部に多数の孔が形成されているため、流体を通過させることができる。つまり、多孔質体内の孔は流体を通過可能な部位として機能し、多孔質体の孔が存在しない部分は流体が通過不可能な部位として機能する。多孔質体の孔の径や気孔率は、弁体９０に流入する流体の種類を考慮して選択することが好適である。
【００５４】
図６（ｂ）は、分配部１６をバルブ室６内に配置したときの図であり、図１中の切断線Ａ２−Ａ２’に沿った断面図を示す。図６（ｂ）においては、説明の便宜上、アウターボディ３を省略して供給流路１２とバルブ室６の内壁の外形線のみを示している。また、可動子１は開状態であり、可動子１のシール部材１ａと排出口１１が位置する場所を破線で示している。図示のように、分配部１６は、可動子１の外側を囲むようにバルブ室６内に配置される。
【００５５】
ここで、分配部１６を通過する流体の流れについて具体的に説明する。図６（ｂ）中の矢印３７で示すように、流体は、供給流路１２を通過して供給口１０よりバルブ室６へ流入する。供給口１０から流入した流体は、分配部１６の全ての部分が通過可能でないため、その一部のみが矢印３８ａで示すように多孔質体の孔を通過する。即ち、供給口１０から流入した流体は、その一部のみが供給口１０から排出口１１へ向かう最短距離を通過して排出口１１に到達する。よって、供給口１０から排出口１１へ向かう流体の流れは、供給口１０から排出口１１へ向かう最短距離を通過するものに偏ることはない。即ち、可動子１の周辺部に供給される流体は、供給口１０から排出口１１へ向かう最短距離を通過した流体に偏ることはない。
【００５６】
供給口１０から流入した流体は、供給口１０付近において、多孔質体の孔がない部分によって流れが阻害されるため、バルブ室６内の流体の流速は上昇する。したがって、供給口１０付近の多孔質体の孔を通過できなかった流体は、供給口１０から流入する後続の流体により押し出されて、矢印３８ｂで示すようにアウターボディ３の内壁面３ｂと分配部１６の外周面とで形成された空間を供給口１０から離れる方向へ流れていく。そして、矢印３８ｂで示すように流れる流体は、供給口１０から流入する後続の流体により押し出されて、それらの一部が次々と異なる箇所にある孔を矢印３８ｃで示すように通過して排出口１１に到達する。これにより、可動子１の周辺部には、多孔質体の全周から流体が供給される。
【００５７】
一方、矢印３８ｂで示す流れの中で多孔質体の孔を通過しなかった流体は、矢印３８ｄで示すように供給口１０から離れた可動子１の裏側（領域Ｃ）にまで回り込んでいき、アウターボディ３の内壁面３ｂに衝突して押し戻されてから、多孔質体の孔を通過して排出口１１に到達する。これにより、供給口１０から離れた部分にある領域Ｃにおいても流体の流れが確保され、可動子１の周辺部には領域Ｃからも適切に流体が供給される。
【００５８】
このように、多孔質体で構成された分配部１６は、効果的に排出口１１に到達させる流体を適量に分配する。よって、分配部１６は、バルブ室６内において特定の領域に偏るような流体の流れを生じさせずに、バルブ室６全体に適切な流体の流れを生じさせる。これにより、可動子１の周辺部全体に流体が供給されるので、可動子１の周辺部に存在する流体は残留することなく全て排出される。また、分配部１６の壁面に付着した流体は底面に移動するため、可動子１の壁面に流体は付着しにくい。以上により、低温環境下での起動時に、可動子１の周辺部に残留した流体中の液体成分、若しくは流体中の気体成分が低温により液体となったものが凍結して、可動子１に作動不良が生じることはない。
【００５９】
なお、分配部１６において、領域Ｃで示す部分に位置する多孔質体の気孔率を、供給口１０付近に位置する多孔質体の気孔率よりも大きく構成することが好適である。これにより、流体が流れにくい領域Ｃ付近にまで、確実に流体を回り込ませることができる。また、第２実施形態に係る分配部１６は多孔質体にて構成することに限定はされず、分配部１６をメッシュデミスタなどで構成してもよい。
【００６０】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る供給構造の構成について、図７を用いて説明する。第３実施形態に係る供給構造は、じゃま板１７によって構成されている。即ち、弁体９０は、供給構造としてじゃま板１７がバルブ室６内に設けられている。
【００６１】
図７（ａ）は、じゃま板１７の形状を示す斜視図である。図示のように、じゃま板１７は、略円筒の一部からなる形状、言い換えると湾曲した平板の形状を有している。また、じゃま板１７の高さは、バルブ室６の高さとほぼ一致しており、アウターボディ３の内壁面３ｂのカーブとその曲率が概ね一致するように構成されている。
【００６２】
図７（ｂ）は、じゃま板１７をバルブ室６内に配置したときの図であり、図１中の切断線Ａ２−Ａ２’に沿った断面図を示す。図７（ｂ）においては、説明の便宜上、アウターボディ３を省略して供給流路１２とバルブ室６の内壁の外形線のみを示している。また、可動子１は開状態であり、可動子１のシール部材１ａと排出口１１が位置する場所を破線で示している。図示のように、じゃま板１７は、供給口１０付近のバルブ室６内に配置される。
【００６３】
ここで、じゃま板１７を通過する流体の流れについて具体的に説明する。図７（ｂ）中の矢印３９で示すように、流体は、供給流路１２を通過して供給口１０からバルブ室６へ流入する。供給口１０から流入した直後の流体は、じゃま板１７に衝突するため、矢印４０ａで示すようにじゃま板１７を迂回して流れる。そして、流体は、じゃま板１７の外周面とアウターボディ３の内壁面３ｂによって形成された空間を通過していく。この場合、じゃま板１７によって流体の流れが阻害されたため、流体の流速は上昇する。そのため、じゃま板１７の外周面と内壁面３ｂによって形成された空間を通過した流体は、供給口１０から流入する後続の流体により押し出されて、流れる方向を転換して、矢印４０ｂで示すようにじゃま板１７を回り込んで排出口１１に到達する。また、流れる方向を転換して矢印４０ｂで示すように排出口１１に到達しなかった流体は、流入する後続の流体により更に押し出されて、アウターボディ３の内壁面３ｂに沿って供給口１０から離れる方向へ流れていく中で、次々と異なる方向から矢印４０ｃで示すように排出口１１へ到達する。一方、このような流れの中で排出口１１に到達しなかった流体は、矢印４０ｄで示すようにアウターボディ３の内壁面３ｂに衝突して押し戻されて排出口１１へ到達する。
【００６４】
このように、バルブ室６内にじゃま板１７を設けることによって、供給口１０から流入した流体の流れを阻害することにより、バルブ室６内において様々な方向への流体の流れを生じさせることができる。特に、じゃま板１７は、流体が流れにくい、領域Ｃにおける流体の流れを確保する。よって、じゃま板１７は、バルブ室６内において特定の領域に偏るような流体の流れを生じさせずに、バルブ室６全体に適切な流体の流れを生じさせる。これにより、可動子１の周辺部全体に流体が供給されるので、可動子１の周辺部に存在する流体は残留することなく全て排出される。したがって、低温環境下での起動時に、可動子１の周辺部に残留した流体中の液体成分、若しくは流体中の気体成分が低温により液体となったものが凍結して、可動子１に作動不良が生じることはない。
【００６５】
なお、じゃま板１７は、単純な形状を有しているので簡便に作成することができ、バルブ室６内にも容易に配置させることができる。
【００６６】
（第４実施形態)
次に、本発明の第４実施形態に係る供給構造の構成について、図８を用いて説明する。第４実施形態に係る供給構造は、天井部材１８によって構成されている。即ち、弁体９０は、供給構造として天井部材１８がバルブ室６内に設けられている。
【００６７】
図８（ａ）は、天井部材１８の形状を示す斜視図である。図示のように、天井部材１８は、略円筒形状を有する部材１８ａ及び円盤状の部材１８ｂが一体形成された形状を有する。略円筒形状の部材１８ａは、その下端が斜めに切り取られたような底面１８ａａを有している。また、天井部材１８は、中央部分に空洞部１８ｃが設けられている。
【００６８】
図８（ｂ）は、天井部材１８をバルブ室６内に配置したときの図であり、弁体９０を流体の流れる方向に平行な面にて切断し、排出口１１付近を拡大して示した断面図である。図示のように、天井部材１８は、バルブ室６の天井部分を構成するように、バルブ室６内に配置される。詳しくは、部材１８ｂがアウターボディ３の溝３ｄにはめ込まれることによって、天井部材１８はアウターボディ３に対して固定される。また、天井部材１８の空洞部１８ｃには、可動子１が収容される。天井部材１８の高さは、バルブ室６の高さよりも低く構成されているため、天井部材１８の底面１８ａａとアウターボディ３の内底面３ａとの間には隙間６０が生じる。よって、供給口１０から流入した流体は、この隙間６０を通過して排出口１１に到達する。
【００６９】
また、天井部材１８の底面１８ａａは円盤状の部材１８ｂに対して斜めに形成されているため、底面１８ａａとアウターボディ３の内底面３ａとの距離（即ち、隙間６０の高さ）は、供給口１０から奥に進むにつれて大きくなる。詳しくは、底面１８ａａとアウターボディ３の内底面３ａとの距離は、供給口１０付近の距離Ｈ１に対して可動子１の裏側付近（領域Ｃ）の距離Ｈ２が大きくなっている。
【００７０】
ここで、弁体９０内に天井部材１８を設けたときの、バルブ室６内の流体の流れについて説明する。通常、流体は流れる際の抵抗が少ない箇所を通過する傾向があるため、バルブ室６内の流体も、流れる際の抵抗が少ない、隙間６０の高さが高くなっている場所を流れて排出口１１に到達する傾向にある。そのため、流体は、隙間６０の高さが高く構成された領域Ｃの方向に向かって流れていく。したがって、供給口１０より流入した流体は、その一部のみが供給口１０から排出口１１へ向かう最短距離を通過して排出口１１に到達する。よって、供給口１０から流入した流体は、適量の流体がバルブ室６の奥（領域Ｃ）の方向に向かって、部材１８ａの外周面とアウターボディ３の内壁面３ｂとによって形成された空間を供給口１０から離れる方向へ流れていく。そして、流体は、部材１８ａの外周面と内壁面３ｂとによって形成された空間を流れていく中で、次々と異なる方向から隙間６０を通過して排出口１１に到達する。また、このような流れの中で隙間６０を通過しなかった流体は、領域Ｃにまで達し、アウターボディ３の内壁面３ｂに衝突して押し戻されてから、隙間６０を通過して排出口１１に到達する。
【００７１】
以上のように、バルブ室６内に天井部材１８を設けることにより、バルブ室６内において特定の領域に偏るような流体の流れを生じさせずに、バルブ室６全体に流体の流れを生じさせることができる。特に、流体が流れにくい、領域Ｃにおける流体の流れが確保される。これにより、可動子１の周辺部全体に流体が供給されるので、可動子１の周辺部に存在する流体は残留することなく全て排出される。したがって、低温環境下での起動時に、可動子１の周辺部に残留した流体中の液体成分、若しくは流体中の気体成分が低温により液体となったものが凍結して、可動子１に作動不良が生じることはない。
【００７２】
なお、上記のように、バルブ室６内に天井部材１８を別途設けることなく、アウターボディ３に天井部材１８を一体形成してもよい。即ち、アウターボディ３がバルブ室６の天井部分を構成し、この天井部分がバルブ室６の奥にいくに従って内底面３ａとの距離が大きくなるような形状を有するようにしてもよい。
【００７３】
また、弁体９０において、上記の天井部材１８を設けると共に、前述した分配部７、１６、及びじゃま板１７のいずれかを更に設けてもよい。これにより、可動子１の天井や側面などの隅々にまで流体が効果的に供給され、可動子１の周辺部に存在する流体の排出性を更に向上させることができる。
【００７４】
なお、天井部材１８は、部材１８ｂをアウターボディ３に形成した溝３ｄにはめ込むことによりアウターボディ３に対して固定することに限定はされない。第１実施形態の分配部７と同様にその外周端に複数の舌部を形成し、その舌部をアウターボディ３に形成した溝３ｄにはめ込むことによりアウターボディ３に対して固定してもよい。
【００７５】
（第５実施形態)
次に、本発明の第５実施形態に係る供給構造の構成について、図９を用いて説明する。第５実施形態に係る弁体９０は、上記したアウターボディ３の代わりにアウターボディ２１を有する。アウターボディ２１の内底面２１ａには、アウターボディ３の内底面３ａとは異なり、複数の凹部２１ｅが設けられている。アウターボディ２１が弁体９０に設けられる位置、弁体９０の各構成要素との位置関係、及びアウターボディ２１の形状などは、アウターボディ３と同様であるため、これらの説明は省略する。
【００７６】
第５実施形態に係る供給構造は、上記の凹部２１ｅ及び天井部材１９によって構成されている。即ち、弁体９０は、供給構造として凹部２１ｅと天井部材１９とがバルブ室６内に設けられている。
【００７７】
図９（ａ）は、天井部材１９の形状を示す斜視図である。図示のように、天井部材１９は、略円筒形状を有する部材１９ａと円盤状の部材１９ｂとが一体形成された形状を有する。この場合、部材１９ａの底面１９ａａは、第４実施形態で示した部材１８ａの底面部１８ａａと異なり部材１９ｂの面と略平行に形成されている。天井部材１９も、バルブ室６内において天井部材１８と同様の位置に配置される。即ち、天井部材１９は、バルブ室６の天井部分を構成するように、バルブ室６内に配置される。詳しくは、部材１９ｂがアウターボディ２１の溝２１ｄにはめ込まれることによって、天井部材１９はアウターボディ２１に対して固定される。更に、天井部材１９の中央部分には空洞部１９ｃが設けられており、空洞部１９ｃには可動子１が収容される。
【００７８】
図９（ｂ）は、アウターボディ２１によって形成されている供給流路１２及びバルブ室６を上部から見た平面図を示す。即ち、供給流路１２及びバルブ室６を構成するアウターボディ２１の内壁面２１ａを示している。なお、図９（ｂ）中においては、破線は天井部材１９の底面１９ａａを示している。また、図９（ｃ）は、図９（ｂ）中の切断線Ｂ１−Ｂ１’に沿ったアウターボディ２１及び天井部材１９の断面図を示しており、図９（ｄ）は、図９（ｂ）中の切断線Ｂ２−Ｂ２’に沿ったアウターボディ２１及び天井部材１９の断面図を示している。図９（ｃ）、（ｄ）に示すように、天井部材１９の高さは、バルブ室６の高さよりも低く構成されているため、天井部材１９の底面１９ａａとアウターボディ２１の内底面２１ａとの間には隙間６１が生じる。よって、供給口１０から流入した流体は、この隙間６１を通過して排出口１１に到達する。
【００７９】
また、図９（ｂ）に示すように、弁体９０のアウターボディ２１は、内底面２１ａに複数の凹部２１ｅが設けられている。複数の凹部２１ｅは、バルブ室６において放射状に設けられており、凹部２１ｅの長さ方向にバルブ室６の中心が概ね位置するように配置されている。また、図９（ｃ）に示すように、凹部２１ｅは、天井部材１９の底面１９ａａと対向する内底面２１ａに設けられている。これにより、底面１９ａａとアウターボディ２１の内底面２１ａとの距離は、図９（ｄ）のように凹部２１ｅが設けられていない部分よりも、図９（ｃ）に示すように凹部２１ｅが設けられた部分のほうが大きくなっている。言い換えると、凹部２１ｅが設けられた部分の隙間６１の高さは、凹部２１ｅが設けられていない部分の隙間６１の高さよりも高くなっている。
【００８０】
ここで、バルブ室６内に天井部材１９を設け、アウターボディ２１に凹部２１ｅを設けたときの、バルブ室６内の流体の流れについて説明する。通常、流体は流れる際の抵抗が少ない箇所を通過する傾向があるため、バルブ室６内の流体も、流れる際の抵抗が少ない、隙間６１の高さが高くなっている場所を流れて排出口１１に到達する傾向にある。言い換えると、バルブ室６内の流体は、凹部２１ｅが設けられていない部分の隙間６１よりも凹部２１ｅが設けられた部分の隙間６１を通過する傾向にある。したがって、供給口１０より流入した流体は、その一部のみが供給口１０から排出口１１へ向かう最短距離を通過して排出口１１に到達する。よって、供給口１０から流入した流体は、適量の流体がバルブ室６の奥（領域Ｃ）の方向に向かって、部材１９ａの外周面とアウターボディ２１の内底面２１ｂとによって形成された空間を流れていく。そして、流体は、部材１９ａの外周面と内壁面２１ｂとによって形成された空間を流れていく中で、次々と異なる方向から隙間６１を通過して排出口１１に到達する。この場合、流体は、凹部２１ｅがある隙間６１をより多く通過し、凹部２１ｅがない隙間６１は少量しか通過せず、隙間６１を通過しなかった流体は、供給口１０から遠い領域Ｃの方に向かって更に流れていく。一方、部材１９ａの外周面と内壁面２１ｂとによって形成された空間を流れていく中で隙間６１を通過しなかった流体は、領域Ｃにまで達し、アウターボディ２１の内壁面２１ｂに衝突して押し戻されてから、隙間６１を通過して排出口１１に到達する。
【００８１】
以上のように、バルブ室６内に天井部材１９を設けて、アウターボディ２１に凹部２１ｅを設けることにより、バルブ室６内において特定の領域に偏るような流体の流れを生じさせずに、バルブ室６全体に流体の流れを生じさせることができる。これにより、可動子１の周辺部全体に流体が供給されるので、可動子１の周辺部に存在する流体は残留することなく全て排出される。したがって、低温環境下での起動時に、可動子１の周辺部に残留した流体中の液体成分、若しくは流体中の気体成分が低温により液体となったものが凍結して、可動子１に作動不良が生じることはない。
【００８２】
なお、凹部２１ｅの形状、設ける個数、及び設ける位置は、図示したものに限定はされない。供給口１０付近よりも領域Ｃ付近に、多くの凹部２１ｅを設けることが好ましい。これは、流体が流れにくい領域Ｃにまで、効果的に流体を回り込ませることができるからである。また、同様の理由から、供給口１０付近よりも領域Ｃ付近の方が凹部２１ｅの深さが深くなるように構成することが好ましい。
【００８３】
なお、上記のように、バルブ室６内に天井部材１９を別途設けることなく、アウターボディ２１に天井部材１９を一体形成してもよい。即ち、アウターボディ２１がバルブ室６の天井部分を構成し、且つ、アウターボディ２１の内底面２１ａに凹部２１ｅを設けてもよい。
【００８４】
更に、弁体９０において、上記の天井部材１９及び凹部２１ｅを設けると共に、前述した分配部７、１６、及びじゃま板１７のいずれかを更に設けてもよい。また、天井部材１９の代わりに、第４実施形態で示した天井部材１８を用いて弁体９０を構成してもよい。このようにすることにより、可動子１の天井や側面などの隅々にまで流体が効果的に供給され、可動子１の周辺部に存在する流体の排出性を更に向上させることができる。
【００８５】
なお、天井部材１９は、部材１９ｂをアウターボディ２１に形成した溝２１ｄにはめ込むことによりアウターボディ２１に対して固定することに限定はされない。第１実施形態の分配部７と同様にその外周端に複数の舌部を形成し、その舌部をアウターボディ２１に形成した溝２１ｄにはめ込むことによりアウターボディ２１に対して固定してもよい。
【００８６】
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態に係る供給構造の構成について、図１０〜図１２を用いて説明する。
【００８７】
図１０は、第６実施形態に係る弁体９１を示す概略構成図であり、流体の流れる方向に平行な切断面に沿った弁体９１の断面図を示す。第６実施形態に係る弁体９１は、上記したアウターボディ３、２１の代わりにアウターボディ２２を有する点で、上記した弁体９０と構成が異なる。また、弁体９１は、第１乃至第５実施形態で示した弁体９０と異なり、バルブ室６内に分配部７、１６やじゃま板１７や天井部材１８、１９などの部材が設けられていない。なお、弁体９１においては、弁体９０と同一の構成要素については同一の符号を付し、それらの説明は省略する。
【００８８】
図１０に示すように、第６実施形態に係る弁体９１においては、前述した第１乃至第５実施形態で示した弁体９０とは異なり、２つの供給口２２ａ、２２ｂからバルブ室６へ流体を供給している。具体的には、弁体９１が有するアウターボディ２２には、２つの供給口２２ａ、２２ｂ、及び２つの供給流路２２ｃ、２２ｄが形成されている。この場合、供給流路２２ｃを流れる流体は矢印４５ａで示すように供給口２２ａを通過してバルブ室６内に流入し、供給流路２２ｄを流れる流体は矢印４５ｂで示すように供給口２２ｂを通過してバルブ室６内に流入する。そして、バルブ室６に流入した流体は、矢印４５ｃ、４５ｄに示すように排出口１１を通過して、矢印４５ｅで示すように排出流路１３を流れていく。
【００８９】
次に、図１１を用いて、バルブ室６内の流体の流れについて具体的に説明する。図１１は、図１０中の切断線Ｄ１−Ｄ１’に沿ったアウターボディ２２の断面図を示す。図示のように、供給口２２ａ、２２ｂは、バルブ室６上において対面する位置に、即ち供給流路２２ｃ、２２ｄの中心軸が同一直線上に位置するように設けられている。なお、図１１においては、可動子１は開状態であり、可動子１のシール部材１ａと排出口１１が位置する場所を破線で示している。
【００９０】
図１１に示すように、供給流路２２ｃを流れる流体は矢印４５ａで示すように供給口２２ａを通過してバルブ室６内に流入し、供給流路２２ｄを流れる流体は矢印４５ｂで示すように供給口２２ｂを通過してバルブ室６内に流入する。この場合、２つの供給口２２ａ、２２ｂは、バルブ室６上において対面する位置に設けられているため、バルブ室６には逆方向から流体が供給される。言い換えると、図１１において、上方向からと下方向から流体が供給される。バルブ室６へ流入した流体は、矢印４５ｆａ、４５ｆｂで示すように、供給口２２ａ、２２ｂから排出口１１へ向かう最短距離を通過して排出口１１に到達するものや、矢印４５ｈａ、４５ｈｂで示すように、アウターボディ２２の内壁面２２ｅに沿って流れて排出口１１に到達するものなどがある。以上から、２つの供給口２２ａ、２２ｂからバルブ室６に流体を供給することにより、バルブ室６において様々な方向への流体の流れが生じていることがわかる。これにより、バルブ室６全体において流体の流れが生じ、流体の流れが小さい場所が生じない。
【００９１】
このように、バルブ室６に２つの供給口２２ａ、２２ｂから流体を供給することによって、バルブ室６内において特定の領域に偏るような流体の流れが生じることなく、バルブ室６全体に適切な流体の流れが生じる。これにより、可動子１の周辺部全体に流体が供給されるので、可動子１の周辺部に存在する流体は残留することなく全て排出される。したがって、低温環境下での起動時に、可動子１の周辺部に残留した流体中の液体成分、若しくは流体中の気体成分が低温によって液体となったものが凍結して、可動子１に作動不良が生じることはない。
【００９２】
なお、上記では、２つの供給口２２ａ、２２ｂからバルブ室６に流体を供給するものを示したが、３つ以上の供給口からバルブ室６に流体を供給してもよい。第６実施形態の変形例では、３つの供給口からバルブ室６に流体を供給する例と、４つの供給口からバルブ室６に流体を供給する例を示す。図１２に、３つの供給口からバルブ室６に流体を供給するように構成されたアウターボディ２３と、４つの供給口からバルブ室６に流体を供給するように構成されたアウターボディ２４と、を示す。これらの場合、弁体９１は、上記したアウターボディ２２の代わりに、アウターボディ２３又はアウターボディ２４を備えている。それ以外の構成要素は、上記した弁体９１のものと同一であるため説明は省略する。
【００９３】
図１２（ａ）は、図１０に示した切断線Ｄ１−Ｄ１’と同一の切断線を用いた、アウターボディ２３の断面図を示す。図１２（ａ）に示すように、アウターボディ２３には、３つの供給流路２３ｄ、２３ｅ、２３ｆ、及び３つの供給口２３ａ、２３ｂ、２３ｃが形成されている。この場合、供給流路２３ｄ、２３ｅ、２３ｆを流れた流体は、それぞれ供給口２３ａ、２３ｂ、２３ｃを通過して、バルブ室６内に流入する。このようにアウターボディ２３を構成することにより、３方向からバルブ室６に流体を供給することができる。
【００９４】
図１２（ｂ）は、図１０に示した切断線Ｄ１−Ｄ１’と同一の切断線を用いた、アウターボディ２４の断面図を示す。図１２（ｂ）に示すように、アウターボディ２４には、４つの供給流路２４ｅ、２４ｆ、２４ｇ、２４ｈ、及び４つの供給口２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄが形成されている。この場合、供給流路２４ｅ、２４ｆ、２４ｇ、２４ｈを流れた流体は、それぞれ供給口２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄを通過して、バルブ室６内に流入する。このようにアウターボディ２４を構成することにより、４方向からバルブ室６に流体を供給することができる。
【００９５】
以上のように、バルブ室６に流体を供給する供給口を３つ以上設けても、バルブ室６内において特定の領域に偏るような流体の流れを生じさせずに、バルブ室６全体に適切な流体の流れを生じさせることができる。このように、第６実施形態においては、複数設けられた供給口が、可動子１の周辺部全体に流体を供給する供給構造を構成する。
【００９６】
なお、弁体９１において、バルブ室６に流体を供給する供給口を複数設けると共に、バルブ室６内に分配部７、１６、又はじゃま板１７、若しくは天井部材１８、１９の少なくともいずれかの部材を設けてもよい。これにより、可動子１の天井や側面などの隅々にまで流体が効果的に供給され、可動子１の周辺部に存在する流体の排出性を更に向上させることができる。
【００９７】
なお、バルブ室６に流体を供給する供給口を３つ以上設けた場合、その構造から角部が増えるため、表面張力によって残留する流体が増加する場合がある。また、供給口を３つ以上設けると供給流路の体積が大きくなるため、流体が残留可能な空間が増加してしまう場合がある。また、供給口を３つ以上設けると流体の流量や流速の低下が生じるため、流体の排出性が低下する場合がある。以上から、供給口を３つ以上設けた場合には、バルブ室６内に分配部７、１６や、じゃま板１７や、天井部材１８、１９などを更に設けることが好ましい。更に、供給口を３つ以上設けた場合には、複数の供給流路へ供給する流体を均等分配する必要がある。
【００９８】
（第７実施形態）
次に、本発明の第７実施形態に係る供給構造の構成について、図１３及び図１４を用いて説明する。
【００９９】
第７実施形態においては、弁体９１は、第６実施形態で示したアウターボディ２２の代わりにアウターボディ２５を有している。それ以外の構成要素は、上記した弁体９１のものと同一であるため説明は省略する。また、第７実施形態に係る弁体９１は、第１乃至第５実施形態で示した弁体９０と異なり、バルブ室６内に分配部７、１６やじゃま板１７や天井部材１８、１９などの部材が設けられていない。
【０１００】
図１３は、図１０に示した切断線Ｄ１−Ｄ１’と同一の切断線を用いた、アウターボディ２５の断面図を示す。ここでは、排出口１１が位置する場所を破線で示している。アウターボディ２５には、供給口２５ａ及び供給流路２５ｂが形成されている。第７実施形態に係るアウターボディ２５には、第６実施形態で示したアウターボディ２２〜２４とは異なり、１つの供給口２５ａ及び１つの供給流路２５ｂのみが形成されている。更に、第７実施形態に係るアウターボディ２５においては、供給流路２５ｂは、排出口１１の中心Ｅ１に対して偏芯した位置に設けられている。言い換えると、供給流路２５ｂは、供給流路２５ｂの中心軸Ｅ２が排出口１１の中心Ｅ１と交わらない位置に設けられている。
【０１０１】
次に、アウターボディ２５を上記のように構成した場合における、バルブ室６の流体の流れについて説明する。供給口２５ａからバルブ室６に流入した流体は、図１３中の実線矢印で示すように、バルブ室６内において旋回的に流れていることがわかる。言い換えると、バルブ室６内において、スパイラル状の流体の流れが生じている。このような流れを生じさせることにより、バルブ室６内の流体を巻き込んで可動子１の周辺部全体に供給することができる。
【０１０２】
このように、供給流路２５ｂを排出口１１の中心Ｅ１に対して偏芯した位置に設けることにより、バルブ室６内において旋回的な流体の流れが生じるため、バルブ室６全体に適切な流体の流れを生じさせることができる。これにより、可動子１の周辺部全体に流体が供給されるので、可動子１の周辺部に存在する流体は残留することなく全て排出される。したがって、低温環境下での起動時に、可動子１の周辺部に残留した流体中の液体成分、若しくは流体中の気体成分が低温によって液体となったものが凍結して、可動子１に作動不良が生じることはない。このように、第７実施形態においては、供給口２５ａを排出口１１の中心Ｅ１に対して偏芯させた位置に設けることによって、可動子１の周辺部全体に流体を供給する供給構造を構成する。
【０１０３】
なお、上記では、１つの供給口２５ａからバルブ室６に流体を供給するものを示したが、複数の供給口からバルブ室６に流体を供給してもよい。図１４に、第７実施形態の変形例に係るアウターボディ２６を示す。第７実施形態の変形例に係る弁体９１は、アウターボディ２５の代わりに、アウターボディ２６を備えている。それ以外の構成要素は、上記した弁体９１のものと同一であるため説明は省略する。
【０１０４】
図１４は、図１０に示した切断線Ｄ１−Ｄ１’と同一の切断線を用いた、アウターボディ２６の断面図を示す。図１４に示すように、アウターボディ２６には２つの供給流路２６ｃ、２６ｄ、及び２つの供給口２６ａ、２６ｂが形成されている。この場合、供給流路２６ｃ、２６ｄは、共に、排出口１１の中心Ｅ１に対して偏芯した位置に設けられている。言い換えると、供給流路２６ｃは、供給流路２６ｃの中心軸Ｅ３が排出口１１の中心Ｅ１と交わらない位置に設けられており、供給流路２６ｄは、供給流路２６ｄの中心軸Ｅ４が排出口１１の中心Ｅ１と交わらない位置に設けられている。また、供給流路２６ｃ、２６ｄは、供給流路２６ｃの中心軸Ｅ３と供給流路２６ｄの中心軸Ｅ４とが交わらないように設けられている。以上のようにアウターボディ２６を構成することにより、供給口２６ａ、２６ｂからバルブ室６に流入した流体は、図１４中の実線矢印で示すように、バルブ室６内において旋回的に流れる、言い換えるとスパイラル状に流れる。
【０１０５】
なお、弁体９１において、供給口２５ａ、２６ａ、２６ｂを排出口１１の中心Ｅ１に対して偏芯させると共に、バルブ室６内に分配部７、１６、又はじゃま板１７、若しくは天井部材１８、１９の少なくともいずれかの部材を更に設けてもよい。
【０１０６】
なお、排出口１１はバルブ室６の概ね中心に位置するため、供給流路２５ｂ、２６ｃ、２６ｄはバルブ室６の中心に対しても偏芯している。
【０１０７】
（変形例）
以下で、可動子１の周辺部全体に流体を供給する供給構造に関する、第１の変形例及び第２の変形例について図１５及び図１６を用いて説明する。
【０１０８】
第１の変形例は、アウターボディが形成するバルブ室を広く形成する点に特徴を有する。図１５は、説明の便宜上、上記したアウターボディ３が形成するバルブ室６の内壁３ｂの外形線と、第１の変形例に係るアウターボディ２７が形成するバルブ室６の内壁２７ｂの外形線とを、比較のために重ねて示している。また、アウターボディ３が形成するバルブ室６の内壁３ｂを実線で示し、アウターボディ２７が形成するバルブ室６の内壁面２７ｂを一点鎖線で示している。なお、図１５では、アウターボディ３を示しているが、アウターボディ３の代わりに上記したアウターボディ２１〜２６のいずれかを適用してもよい。
【０１０９】
図１５に示すように、第１実施形態の変形例に係るアウターボディ２７が形成する内壁面２７ｂは、アウターボディ３が形成する内壁面３ｂと比較すると、その直径が大きくなるように構成されている。即ち、バルブ室６を形成する空間がより広くなっている。つまり、第１の変形例では、バルブ室６を形成する空間、言い換えると可動子１の周辺の空間をより広く構成する。これにより、バルブ室６に流入した流体は、バルブ室６内を流れる際に抵抗を受ける場所が少ないため、バルブ室６内を均一に流れていく。したがって、バルブ室６内で流体が流れにくい場所が生じにくくなる。例えば、供給口１０から離れた、可動子１の裏側（前述した領域Ｃ）における流体の流れが確保される。
【０１１０】
次に、第２の変形例について説明する。第２の変形例では、バルブ室６全体における適切な流体の流れが確保されるように、可動子の形状が構成されている。図１６は、第２の変形例に係る可動子１ｅ、１ｆを示す断面図である。なお、可動子１ｅ、１ｆは、前述した弁体９０、９１のいずれに適用してもよい。また、図１６では、アウターボディ３を示しているが、アウターボディ３の代わりに上記したアウターボディ２１〜２７のいずれかを適用してもよい。
【０１１１】
図１６（ａ）は、第２の変形例に係る可動子１ｅの断面図を示している。図１６（ａ）に示すように、可動子１ｅは、外壁面１ｅａによって外壁が囲まれた円柱の径が、他の部分と比べて細く構成されている。詳しくは、可動子１ｅの外壁面１ｅａは、流体の流れに晒される壁面、即ちバルブ室６内の流体と接触する壁面に該当する。このように、可動子１ｅを流体と接触する部分の径が流体と接触しない部分の径よりも細く構成することにより、バルブ室６に流入した流体は、可動子１ｅ付近を流れる際に受ける抵抗が少なくなるので、供給口１０から離れた、可動子１ｅの裏側などの部分（例えば、前述した領域Ｃ）にまで効果的に流れていく。
【０１１２】
また、可動子１ｅの形状は上記したものに限定はされず、図１６（ｂ）に示す可動子１ｆを適用してもよい。図１６（ｂ）は、可動子１ｆの断面図を示している。可動子１ｆは、外壁面１ｆａによって囲まれた部分がテーパー形状に構成されている。詳しくは、可動子１ｆの径は、シール部材１ａの方向に向かうにつれた細くなる。可動子１ｆの外壁面１ｆａは、流体の流れに晒される壁面、即ちバルブ室６内の流体と接触する壁面に該当する。このように、可動子１ｆをテーパー形状に構成することにより、言い換えると流体と接触する部分の径を流体と接触しない部分の径よりも細く構成することにより、バルブ室６に流入した流体は、可動子１ｆ付近を流れる際に受ける抵抗が少なくなるので、供給口１０から離れた、可動子１ｆの裏側などの部分（例えば、前述した領域Ｃ）にまで効果的に流れていく。また、可動子１ｆをテーパー形状に構成することにより、外壁面１ｆａに付着した流体が排出口１１の方向に移動しやすくなる。
【０１１３】
なお、第１の変形例又は第２の変形例を弁体に適用すると共に、上記の第１乃至第７実施形態で示した供給構造の少なくともいずれかを更に適用することが好ましい。例えば、第１の変形例又は第２の変形例を弁体に適用すると共に、バルブ室６内に分配部７、１６やじゃま板１７や天井部材１８、１９などの部材を設けることができる。これにより、例えばバルブ室６に供給される流体の流量や流速が小さい場合であっても、バルブ室６内の流体の流速を上昇させることができるので、可動子の周辺部全体への流体の供給を確保することができる。
【０１１４】
［弁体の適用例］
以下では、本発明の弁体の好適な適用例について、図１７を用いて説明する。
【０１１５】
図１７は、本発明の弁体９０を適用した燃料電池システム５０の概略構成図である。燃料電池システム５０は、燃料電池（燃料電池スタック）５１と、気液分離器５５と、コントローラ５２と、供給流路５３ａ、５３ｂと、排出流路５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄ、５４ｅと、弁体（排出弁）９０と、を備える。燃料電池システム５０は、燃料電池自動車（以下、単に「車両」と呼ぶ）などに搭載されるシステムである。なお、弁体９０の代わりに弁体９１を燃料電池システム５０に適用してもよいが、以下では、弁体９０で代表して燃料電池システム５０の説明を行う。
【０１１６】
燃料電池５１は、電解質膜の両面に、ガスが拡散可能な多孔質層等の構造を有する電極を成膜した電池セルを、層間に導電性のセパレータを挟んで積層したもので、積層数に応じた出力電圧を取り出すことができる。図中には、説明の便宜のため電解質膜面にカソード極（空気極）５１ａと、アノード極（燃料極）５１ｂが形成された電池セルの構造のみを示している。カソード極５１ａには供給流路５３ａよりエア（空気）が供給される。また、アノード極５１ｂには供給流路５３ｂより燃料（水素）が供給される。燃料電池５１内では、供給される空気と水素が化学反応を起こすことにより電力が生成される。
【０１１７】
燃料電池５１は、車両駆動用のモータの給電源であり、３００Ｖ程度の直流の高電圧を発生する。燃料電池５１の発電電圧は、モータに指令トルク等に応じた電流を供給する図示しないインバータなどに出力される。また、燃料電池５１の発電電圧は、ＤＣ−ＤＣコンバータで降圧されて、車両に搭載される種々の補機や、これらへの給電用の二次電池であるバッテリーに出力する。
【０１１８】
燃料電池５１の発電により生成した水（生成水）などの不純物や電力生成のために用いられなかった水素は、排出流路５４ａ、５４ｂから排出される。排出流路５４ａには、カソード極５１ａから排出される空気などが流通する。排出流路５４ｂには、アノード極５１ｂから排出される水素や水（主に、燃料電池５１の発電により生成された生成水）や不純物が流通する。
【０１１９】
排出流路５４ｂ中には、気液分離器５５が設けられている。アノード極５１ｂから排出される水素や水や不純物は、気液分離器５５にて処理される。気液分離器５５は、排出流路５４ｂから流入した流体を、気体と液体に分離する。即ち、気液分離システム１０は、水素と、水及び不純物とを分離する。これにより、排出流路５４ｃからは水素が排出される。更に、排出流路５４ｂからは、水及び不純物が排出される。この分離された水及び不純物は、前述した弁体９０を用いて排出される。
【０１２０】
弁体９０は、前述のように、主に可動子１と、バネ２と、アウターボディ３と、インナーボディ４と、コイル５と、を備える。弁体９０は、コイル５が通電されることにより可動子１が移動し、開状態になる。コイル５への通電は、電流制御ドライバとしての機能を有するコントローラ５２からの制御信号Ｓ１により制御される。なお、弁体９０は、気液分離器５５と一体形成してもよい。また、弁体９０は、アウターボディ３の代わりに、上記したアウターボディ２１〜２７を適用してもよい。
【０１２１】
更に、弁体９０は、前述したような供給構造を有する。この供給構造は、バルブ室６内において特定の領域に偏るような流体の流れを生じさせずに、バルブ室６全体に流体の流れを生じさせることができる。これにより、可動子１の周辺部全体に流体が供給されるので、具体的には可動子１の天井や側面などの隅々にまで流体が供給されるため、可動子１の周辺部に存在する水は残留することなく全て排出される。したがって、可動子１の周辺部に残留した水が低温環境下での起動時に凍結して、可動子１に作動不良が生じることはない。
【０１２２】
また、弁体９０が供給構造を備えていることにより、弁体９０の高さを低く構成しても可動子１の周辺部全体への流体の流れを確保することができるため、可動子１の周辺部の水の残留が新たに生じることがない。したがって、弁体９０（気液分離器５５を含めてもよい）を車両の床下などに搭載する場合、弁体９０の車両への取り付け高さを低く構成することができる。また、可動子１の全周において流体の流量を確保することにより弁体による流体の流れを高効率化することができるので、要求される流量に対して、より小型の弁体を使用することが可能となり、車両への搭載において有利となる。
【０１２３】
コントローラ５２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器及び入出力インタフェイスなどを含んで構成される。コントローラ５２は、燃料電池システム５０内の状況や外部の状況を取得して、信号Ｓ１にて弁体９０内のコイル５への通電量を制御する。例えば、コントローラ５２は、コイル５への通電時間比率などを制御することにより、弁体９０から排出される水の量を調節する。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】本発明の実施形態に係る弁体の概略構成を示す図である。
【図２】可動子の形状の概略図を示す。
【図３】本発明の第１実施形態に係る分配部の形状を示す図である。
【図４】図１中の切断線Ａ１−Ａ１’に沿った弁体の断面図を示す。
【図５】第１実施形態に係る分配部を設けたときの流体の流れを示す図である。
【図６】第２実施形態に係る分配部を説明するための図である。
【図７】第３実施形態に係るじゃま板を説明するための図である。
【図８】第４実施形態に係る供給構造の構成を示す図である。
【図９】第５実施形態に係る供給構造の構成を示す図である。
【図１０】第６実施形態に係る弁体の概略構成を示す図である。
【図１１】図１０中の切断線Ｄ１−Ｄ１’に沿った弁体の断面図を示す。
【図１２】第６実施形態の変形例に係るアウターボディの断面図を示す。
【図１３】第７実施形態に係るアウターボディの断面図を示す。
【図１４】第７実施形態の変形例に係るアウターボディの断面図を示す。
【図１５】第１の変形例に係るバルブ室の構成を示す図である。
【図１６】第２の変形例に係る可動子の断面図を示す。
【図１７】本発明に係る弁体を適用した燃料電池システムの概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１２５】
１、１ｅ、１ｆ  可動子
２  バネ
３、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７  アウターボディ
４  インナーボディ
５  コイル
６  バルブ室
７、１６  分配部
１０、２２ａ、２２ｂ、２５ａ、２６ａ、２６ｂ  供給口
１１  排出口
１７  じゃま板
１８、１９  天井部材
５０  燃料電池システム
５２  コントローラ
９０、９１  弁体
【図１】
2006132607.tif 000003
【図２】
2006132607.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2006132607.tif 000007
【図６】
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【図７】
2006132607.tif 000009
【図８】
2006132607.tif 000010
【図９】
2006132607.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2006132607.tif 000013
【図１２】
2006132607.tif 000014
【図１３】
2006132607.tif 000015
【図１４】
2006132607.tif 000016
【図１５】
2006132607.tif 000017
【図１６】
2006132607.tif 000018
【図１７】
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