(57)【要約】【課題】流体制御弁の開弁力を抑制すること。【解決手段】三方弁３は、弁体３３が貫通し、弁室３１ｃを第一流体室３１ｃ１と第二流体室３１ｃ２とに区画するダイヤフラム３５と、第一流体室３１ｃ１に接続する導入口３１ｄおよび第一導出口３１ｅと、弁体３３が第一位置Ｐ１に位置する場合、弁体３３と接触して導入口３１ｄから第一流体室３１ｃ１への空気の導入を規制する第一弁座３１ｇと、弁体３３に設けられ、弁体３３が第一位置Ｐ１に位置する場合に導入口３１ｄと第二流体室３１ｃ２とを接続し、弁体３３が第二位置Ｐ２に位置する場合に第一流体室３１ｃ１と第二流体室３１ｃ２とを接続する接続路３３ｆと、第二流体室３１ｃ２に接続する第二導出口３１ｆと、弁体３３が第二位置Ｐ２に位置する場合、弁体３３と接触して、接続路３３ｆおよび第二流体室３１ｃ２から第二導出口３１ｆへの空気の導出を規制する第二弁座３１ｈと、を備えている。【選択図】図２
2018084277.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を流通させる弁室を内側に設けられたハウジングと、
前記弁室に配置され、第一位置と前記第一位置と異なる第二位置との間を第一方向に沿って移動可能に設けられた弁体と、
前記弁体を移動させるように駆動する駆動装置と、
前記弁体が前記第一方向に沿って貫通するように配置され、前記弁体の移動に応じて撓む膜状に設けられるとともに、前記弁室を第一流体室と第二流体室とに区画するように配置されたダイヤフラムと、
前記第一流体室に前記流体を導入する導入口と、
前記第一流体室から前記流体を導出する第一導出口と、
前記第一流体室に設けられ、前記弁体が前記第一位置に位置する場合、前記弁体と接触することにより、前記導入口から前記第一流体室への前記流体の導入を規制する第一弁座と、
前記弁体に設けられ、前記弁体が前記第一位置に位置する場合に前記導入口と前記第二流体室とを接続し、前記弁体が前記第二位置に位置する場合に前記第一流体室と前記第二流体室とを接続する接続路と、
前記第二流体室から前記流体を導出する第二導出口と、
前記第二流体室に設けられ、前記弁体が前記第二位置に位置する場合、前記弁体と接触することにより、前記接続路および前記第二流体室から前記第二導出口への前記流体の導出を規制する第二弁座と、を備えている流体制御弁。
【請求項２】
前記弁体は、
前記第一方向を軸線方向とする筒状に設けられるとともに、第一端にて前記第一流体室側に開口する第一開口部と、第二端にて前記第二流体室側に開口する第二開口部とを設けられた本体部と、
前記本体部の内側に設けられるとともに、前記第二開口部側に向けて開口する筒状に形成された有底の筒壁部と、前記筒壁部の周側壁の一部と前記本体部の周側壁の一部とを全周に亘って接続する接続壁部とを設けられた内壁部と、を備え、
前記本体部の前記第一開口部には、前記第一弁座と接触可能な第一接触部が設けられ、
前記筒壁部の底壁には、前記第二弁座と接触可能な第二接触部が設けられ、
前記筒壁部の周側壁には、前記第一開口部と前記第二開口部とを連通させる連通穴が設けられ、
前記接続路は、前記連通穴を介して前記第一開口部と前記第二開口部とを接続する前記流体の流路である請求項１に記載の流体制御弁。
【請求項３】
前記弁体は、前記第一位置に位置する場合、前記導入口の前記流体の圧力が作用する第一受圧部を有し、
前記ダイヤフラムは、前記第二流体室の前記流体の圧力が作用する第二受圧部を有し、
前記第一受圧部の有効受圧面積と前記第二受圧部の有効受圧面積とが、同一の面積となるように設定されている請求項１または請求項２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、流体制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示された流体制御弁（ガス体制御弁２）は、特許文献１の図１に示すように、燃料電池システムの酸化剤ガスの供給路上に設けられている。この流体制御弁は、特許文献１の図２に示すように、ケーシング４、第一弁座３０、第二弁座３４、弁体６および駆動装置８を備えている。ケーシング４は、流入通路１２、第一流出通路１６及び第二流出通路２０が形成されている。第一弁座３０は、流入通路１２と第一流出通路１６との間に形成されている。第二弁座３４は、流入通路１２と第二流出通路２０との間に形成されている。弁体６は、第一弁座３０および第二弁座３４と接離するものである。駆動装置８は、弁体６と第一弁座３０とが当接する第一閉鎖位置と、弁体６と第二弁座３４とが当接する第二閉鎖位置との間にて弁体６を移動させるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５７２０１７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した特許文献１の流体制御弁において、弁体６が第一閉鎖位置に位置することにより第一弁座３０と弁体６とが接触している閉弁状態である場合に、流入通路１２と第一流出通路１６との差圧が比較的大きいとき、閉弁状態である弁体６と第一弁座３０とを離して開弁状態とする力である開弁力が比較的大きくなる。これに対して、駆動装置８の出力を開弁力より大きくすることは、駆動装置ひいては流体制御弁の大型化や高コスト化を招く。また、上述した差圧を抑制するために、流体制御弁を適用可能な流体の圧力範囲を制限することは、流体制御弁の利便性の低下を招く。
【０００５】
本発明は、上述した問題を解消するためになされたもので、流体制御弁において、開弁力を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る流体制御弁は、流体を流通させる弁室を内側に設けられたハウジングと、弁室に配置され、第一位置と第一位置と異なる第二位置との間を第一方向に沿って移動可能に設けられた弁体と、弁体を移動させるように駆動する駆動装置と、弁体が第一方向に沿って貫通するように配置され、弁体の移動に応じて撓む膜状に設けられるとともに、弁室を第一流体室と第二流体室とに区画するように配置されたダイヤフラムと、第一流体室に流体を導入する導入口と、第一流体室から流体を導出する第一導出口と、第一流体室に設けられ、弁体が第一位置に位置する場合、弁体と接触することにより、導入口から第一流体室への流体の導入を規制する第一弁座と、弁体に設けられ、弁体が第一位置に位置する場合に導入口と第二流体室とを接続し、弁体が第二位置に位置する場合に第一流体室と第二流体室とを接続する接続路と、第二流体室から流体を導出する第二導出口と、第二流体室に設けられ、弁体が第二位置に位置する場合、弁体と接触することにより、接続路および第二流体室から第二導出口への流体の導出を規制する第二弁座と、を備えている。
【発明の効果】
【０００７】
これによれば、弁体が第一位置に位置することにより第一弁座と弁体とが接触している閉弁状態である場合、弁体に設けられた接続路を介して、導入口から供給された流体が第二流体室に導出される。このため、導入口の流体の圧力と第一流体室の流体の圧力との差圧によって弁体に作用する力が、第二流体室の流体の圧力と第一流体室の流体の圧力との差圧によってダイヤフラムひいては弁体に作用する力によって抑制される。よって、この場合、閉弁状態である第一弁座と弁体とを離して開弁状態とする力である開弁力を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第一実施形態に係る流体制御弁を用いた燃料電池システムの概要図である。
【図２】図１に示した流体制御弁を示す部分断面図であり、弁体が第一位置に位置している状態を示している。
【図３】図２に示す流体制御弁の弁体の周囲の部分拡大図である。
【図４】図２に示す流体制御弁の部分断面図であり、弁体が第一位置と第二位置との間に位置している状態を示している。
【図５】図２に示す流体制御弁の部分断面図であり、弁体が第二位置に位置している状態を示している。
【図６】本発明の第二実施形態に係る流体制御弁の部分断面図である。
【図７】本発明の第三実施形態に係る流体制御弁の部分断面図である。
【図８】本発明の第四実施形態に係る流体制御弁の部分断面図である。
【図９】本発明の第五実施形態に係る流体制御弁の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜第一実施形態＞
以下、本発明の第一実施形態に係る流体制御弁について、図面を参照しながら説明する。流体制御弁は、図１に示すように、車両に搭載された燃料電池システム１の酸素系２に、三方弁３として適用されている。燃料電池システム１は、酸素系２、燃料系５、燃料電池６、動力系７、冷却系８および制御装置９を備えている。
【００１０】
燃料電池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て設けられている。複数の単セルは電気的に直列に接続されている。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（いずれも図示なし）を含んでいる。また、単セルのアノードセパレータ（図示なし）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が設けられている。カソードセパレータ（図示なし）には、カソード極に対して空気（本発明の流体に相当）を供給するためのカソード流路６２が設けられている。
【００１１】
酸素系２は酸素系供給配管２１ａおよび酸素系排出配管２１ｂを備えている。酸素系供給配管２１ａの第一端は、燃料電池システムの外部に向けて開口している。酸素系供給配管２１ａの第二端は、燃料電池６内のカソード流路６２の第一端と接続されている。酸素系供給配管２１ａ上には、第一端から燃料電池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が配置されている。三方弁３は三ポートの流体制御弁である。三方弁３の詳細は後述する。
【００１２】
酸素系排出配管２１ｂの第一端は、カソード流路６２の第二端が接続されている。酸素系排出配管２１ｂ上には、二ポートの流体制御弁であるエア調圧弁４が配置されている。また、前述した三方弁３には、バイパス配管２１ｃの第一端が接続されている。バイパス配管２１ｃの第二端は、酸素系排出配管２１ｂのエア調圧弁４よりも下流側（燃料電池６が接続されていない側）の部位に接続されている。
【００１３】
燃料系５は、燃料系供給配管５１ａの第一端に水素タンク５２が接続されている。燃料系供給配管５１ａ上には遮断弁５３が配置されている。燃料系供給配管５１ａの第二端は、燃料電池６内のアノード流路６１の第一端と接続されている。アノード流路６１の第二端には、燃料系排出配管５１ｂが接続されている。
【００１４】
燃料系排出配管５１ｂ上には、燃料電池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が配置されている。排出ガス希釈器５６には、上述した酸素系排出配管２１ｂの第二端が接続されている。
【００１５】
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が配置されている。循環ポンプ５７は、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。
【００１６】
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は燃料電池６の正極および負極と接続されており、燃料電池６の発電によって駆動される。
冷却系８は水冷ポンプ８１を備えている。冷却系８は、燃料電池６内に冷却水を循環させて燃料電池６を冷却している。
【００１７】
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および水冷ポンプ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燃料電池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。
【００１８】
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へ水素ガスを供給する。これらによって、燃料電池６において発電が行われる。
【００１９】
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、燃料電池６の発電量に基づいた制御装置９からの制御指令によって後述する弁体３３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、燃料電池６への空気の流量を制御している。
また、エア調圧弁４は、その開度を調整し燃料電池６内に残存した空気の排出量を調整することにより、燃料電池６内の圧力を制御している。
【００２０】
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。
【００２１】
一方、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。
【００２２】
次に、三方弁３について詳細に説明する。なお、本明細書中においては、説明を簡単にするために、図２における上側および下側を、それぞれ三方弁３の上方および下方とし、図２における右側および左側を、それぞれ三方弁３の右方および左方として説明する。これらの方向は、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。
三方弁３は、図２に示すように、ハウジング３１、駆動装置３２、弁体３３、スプリング３４およびダイヤフラム３５を備えている。
【００２３】
ハウジング３１は、弁室３１ｃを内側に設けられたものである。ハウジング３１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ている。ハウジング３１は、第一ハウジング３１ａおよび第二ハウジング３１ｂを備えている。第一ハウジング３１ａは、ハウジング３１の下側を構成するものである。第二ハウジング３１ｂは、ハウジング３１の上側を構成するものである。第一ハウジング３１ａと第二ハウジング３１ｂとは、例えばネジ等によって結合されている。ハウジング３１は、弁室３１ｃ、導入口３１ｄ、第一導出口３１ｅ、第二導出口３１ｆ、第一弁座３１ｇ、第二弁座３１ｈおよびシャフトリテーナ部３１ｉを備えている。
【００２４】
弁室３１ｃは、ハウジング３１の内側に設けられ、空気を流通させるものである。弁室３１ｃは、第一ハウジング３１ａに設けられた上方を開放する凹部３１ａ１と第二ハウジング３１ｂに設けられた下方を開放する凹部３１ｂ１とが組み合わさることによって形成される。弁室３１ｃは、断面方形状に設けられている。弁室３１ｃは、ダイヤフラム３５によって第一ハウジング３１ａ側（下側）の第一流体室３１ｃ１および第二ハウジング３１ｂ側（上側）の第二流体室３１ｃ２に区画されている。
【００２５】
導入口３１ｄは、第一流体室３１ｃ１に空気を導入するものである。導入口３１ｄは、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１参照）。導入口３１ｄは、第一ハウジング３１ａに設けられている。導入口３１ｄは、空気を第一流体室３１ｃ１に下方から導入する。
【００２６】
第一導出口３１ｅは、第一流体室３１ｃ１から空気を導出するものである。第一導出口３１ｅは、酸素系供給配管２１ａを介して燃料電池６に接続されている（図１参照）。第一導出口３１ｅは、第一ハウジング３１ａに設けられている。第一導出口３１ｅは、空気を第一流体室３１ｃ１から右方に向けて導出する。
【００２７】
第二導出口３１ｆは、第二流体室３１ｃ２から空気を導出するものである。第二導出口３１ｆは、バイパス配管２１ｃおよび酸素系排出配管２１ｂを介して排出ガス希釈器５６に接続されている（図１参照）。第二導出口３１ｆは、第二ハウジング３１ｂに設けられている。第二導出口３１ｆは、空気を第二流体室３１ｃ２から左方に向けて導出する。
【００２８】
第一弁座３１ｇは、第一流体室３１ｃ１に、弁体３３と接触可能に設けられている。第一弁座３１ｇは、具体的には、第一流体室３１ｃ１の下側面における導入口３１ｄの開口部の周縁部に、平坦な円環状に設けられている。第一弁座３１ｇは、弁体３３が第一位置Ｐ１に位置する場合、弁体３３と接触することにより、導入口３１ｄから第一流体室３１ｃ１への空気の導入を規制する（詳細は後述する）。
【００２９】
第二弁座３１ｈは、第二流体室３１ｃ２に、弁体３３と接触可能に設けられている。第二弁座３１ｈは、具体的には、第二流体室３１ｃ２に設けられた下方を開口する筒部３１ｂ２の開口部に、平坦な円環状に設けられている。筒部３１ｂ２は、第二ハウジング３１ｂの上側壁から第二流体室３１ｃ２内に下方に向けて突出するように設けられている。
【００３０】
また、筒部３１ｂ２の上側部は、筒部３１ｂ２の内部と第二導出口３１ｆとが接続するように設けられている。すなわち、第二導出口３１ｆは、筒部３１ｂ２を介して第二流体室３１ｃ２と接続する。第二弁座３１ｈは、弁体３３が第二位置Ｐ２に位置する場合（図５参照）、弁体３３と接触することにより、接続路３３ｆ（後述する）および第二流体室３１ｃ２から第二導出口３１ｆへの空気の導出を規制する（詳細は後述する）。
【００３１】
シャフトリテーナ部３１ｉは、筒部３１ｂ２の内側にて筒部３１ｂ２と同軸に筒状に設けられたものである。シャフトリテーナ部３１ｉは、後述するバルブシャフト３２ｃを第一方向（本第一実施形態においては上下方向）に沿って移動可能に保持するものである（詳細は後述する）。
【００３２】
駆動装置３２は、弁体３３を移動させるように駆動するものである。駆動装置３２は、弁体３３を第一方向に沿って移動させる。駆動装置３２は、第二ハウジング３１ｂの上側に配置されている。駆動装置３２は、ケーシング３２ａ、モータ３２ｂおよび柱状のバルブシャフト３２ｃを備えている。
【００３３】
ケーシング３２ａは、第二ハウジング３１ｂの上側にネジ等によって取り付けられている。ケーシング３２ａは、収容部３２ａ１およびシャフトガイド部３２ａ２を備えている。
収容部３２ａ１は、内側にモータ３２ｂを収容するように中空に設けられている。
【００３４】
シャフトガイド部３２ａ２は、バルブシャフト３２ｃを第一方向に沿って移動させるように案内するものである。シャフトガイド部３２ａ２は、収容部３２ａ１から下方に突出する筒状に設けられている。シャフトガイド部３２ａ２は、シャフトリテーナ部３１ｉと同軸に配置されている。シャフトガイド部３２ａ２の下側には、回転規制部（図示なし）が設けられている。回転規制部は、ケーシング３２ａに対して、バルブシャフト３２ｃの回転を規制するものである（詳細は後述する）。回転規制部は、所定幅離れて互いに向き合う一対の平面である対向面（図示なし）によって形成されている。
【００３５】
モータ３２ｂは、収容部３２ａ１の内側に、出力軸３２ｂ１が第一方向に沿って下方に延びるように配置されている。モータ３２ｂは、ステッピングモータである。モータ３２ｂの出力軸３２ｂ１には、下方に向けて開口する駆動孔３２ｂ２が、シャフトガイド部３２ａ２と同軸となるように設けられている。駆動孔３２ｂ２の内側には、所定の長さの雌螺子が形成されている。所定の長さは、後述する弁体３３の移動量より長くなるように設定されている。
【００３６】
バルブシャフト３２ｃは、柱状に設けられ、シャフトガイド部３２ａ２と同軸に、第一方向に沿って延びるように配置されている。バルブシャフト３２ｃは、ステンレス等の金属材料にて形成されている。バルブシャフト３２ｃは、上側から下側に向けて順に、雄螺子部３２ｃ１、二面幅部３２ｃ２、円柱部３２ｃ３、第一溝部３２ｃ４、第二溝部３２ｃ５および連結部３２ｃ６を備えている。
【００３７】
雄螺子部３２ｃ１は、バルブシャフト３２ｃの外周面に設けられ、出力軸３２ｂ１の駆動孔３２ｂ２に形成された雌螺子と結合する雄螺子が形成された部位である。雄螺子部３２ｃ１の雄螺子と駆動孔３２ｂ２の雌螺子とは、ともに台形ネジによって形成されている。また、雄螺子部３２ｃ１の雄螺子と駆動孔３２ｂ２の雌螺子とは、バルブシャフト３２ｃと出力軸３２ｂ１との間の逆効率が、ゼロとなるように設定されている。
【００３８】
これにより、バルブシャフト３２ｃと出力軸３２ｂ１との間の動作の伝達が不可逆的に形成される。このため、例えば第一位置Ｐ１に位置する弁体３３が第一弁座３１ｇと接触している状態で、バルブシャフト３２ｃから出力軸３２ｂ１に向けて戻し荷重が作用した場合、出力軸３２ｂ１が、弁体３３を第一位置Ｐ１より上方に移動させる方向に回転しない。
【００３９】
二面幅部３２ｃ２は、回転規制部の対向面にそれぞれ対向する、二つの平面である二面幅形状に形成された部位である。二面幅部３２ｃ２が回転規制部によってシャフトガイド部３２ａ２に対する回転を規制され、かつ、雄螺子部３２ｃ１が雌螺子と結合しているため、出力軸３２ｂ１が一方向に回転した場合、バルブシャフト３２ｃが第一方向に沿って上方に移動する。一方、出力軸３２ｂ１が一方向と反対方向の他方向に回転した場合、バルブシャフト３２ｃが第一方向に沿って下方に移動する。
【００４０】
円柱部３２ｃ３は、第一方向に沿って延びる円柱状に形成されている。円柱部３２ｃ３の外周面は、上側にてシャフトリテーナ部３１ｉの内周面と、第一方向に沿って摺動可能に設けられている。
【００４１】
第一溝部３２ｃ４および第二溝部３２ｃ５は、円柱部３２ｃ３の外表面に、周方向に沿って環状に設けられた溝である。第一溝部３２ｃ４および第二溝部３２ｃ５には、ＯリングＲ１，Ｒ２が配置されている。第一溝部３２ｃ４に配置されたＯリングＲ１は、円柱部３２ｃ３とシャフトリテーナ部３１ｉとの間を気密かつ液密にシールする。これにより、シャフトリテーナ部３１ｉ内ひいては収容部３２ａ１内への空気および水等の浸入が抑制される。
【００４２】
第二溝部３２ｃ５に配置されたＯリングＲ２は、円柱部３２ｃ３と後述するシャフト取付部３３ｂの中径部３３ｂ２との間を気密かつ液密にシールする。これにより、中径部３３ｂ２内ひいては連結部３２ｃ６への空気および水等の浸入が抑制される。
【００４３】
連結部３２ｃ６は、バルブシャフト３２ｃの下端部に設けられ、弁体３３と連結する部位である。連結部３２ｃ６は、外周面において対向する一対の平坦面３２ｃ７を有する二面幅形状に形成されている。また、連結部３２ｃ６は、第一方向に直交するボール孔３２ｃ８が形成されている。ボール孔３２ｃ８は、一対の平坦面３２ｃ７に直交してそれぞれ開口するように、連結部３２ｃ６を貫通する。
【００４４】
ボール孔３２ｃ８には、鋼球３２ｄが配置されている。鋼球３２ｄの直径は、一対の平坦面３２ｃ７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３２ｄはボール孔３２ｃ８の両端部から突出している。また、鋼球３２ｄの直径は、ボール孔３２ｃ８の直径よりも僅かに小さく、鋼球３２ｄはボール孔３２ｃ８内において回転可能、かつ、ボール孔３２ｃ８内をボール孔３２ｃ８の軸方向に移動可能に収容されている。
【００４５】
弁体３３は、弁室３１ｃに配置され、第一位置Ｐ１と第一位置Ｐ１と異なる第二位置Ｐ２との間を第一方向に沿って移動可能に設けられたものである。第一位置Ｐ１は、弁体３３と第一弁座３１ｇとが接触する弁体３３の位置である。第二位置Ｐ２は、弁体３３と第二弁座３１ｈとが接触する弁体３３の位置である（図５参照）。第二位置Ｐ２は、第一位置Ｐ１より第一方向に沿って上方に位置する。弁体３３は、図３に示すように、本体部３３ａ、シャフト取付部３３ｂ、第一シール部３３ｃ、第二シール部３３ｄ、ダイヤフラム保持部３３ｅを備えている。
【００４６】
本体部３３ａは、第一方向を軸線方向とする筒状に設けられるとともに、第一端（下端）にて第一流体室３１ｃ１側に開口する第一開口部３３ａ１と、第二端（上端）にて第二流体室３１ｃ２側に開口する第二開口部３３ａ２とを設けられている。本体部３３ａ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ている。また、本体部３３ａは、フランジ部３３ａ３および内壁部３３ａ４を備えている。
フランジ部３３ａ３は、第一開口部３３ａ１の周縁部に径方向外側に向けて、全周に亘って突出する鍔状に形成されたものである。
【００４７】
内壁部３３ａ４は、本体部３３ａの内側に設けられ、本体部３３ａの内側を上側と下側とに区画するように設けられた側壁である。内壁部３３ａ４は、筒壁部３３ａ５および接続壁部３３ａ６を備えている。
【００４８】
筒壁部３３ａ５は、第二開口部３３ａ２側に向けて開口する筒状に形成された有底のものである。弁体３３が第二位置Ｐ２に位置する場合（図５参照）、筒壁部３３ａ５の周側壁は、筒部３１ｂ２の周側壁より径方向外側に位置するように設けられている。筒壁部３３ａ５の周側壁には、第一開口部３３ａ１と第二開口部３３ａ２とを連通させる複数の連通穴３３ａ７が設けられている。また、筒壁部３３ａ５の底壁には、第一方向に沿って貫通する貫通穴３３ａ８が設けられている。
【００４９】
複数の連通穴３３ａ７の各々は、筒壁部３３ａ５の周側壁に設けられているため、空気が第一方向と交差する方向に流れる（図２の矢印参照）。連通穴３３ａ７の各々の流路断面積（開口面積）を合計した値は、第二流体室３１ｃ２と第二導出口３１ｆとの間の流路断面積の最小値より大きくなるように設定されている。
【００５０】
接続壁部３３ａ６は、筒壁部３３ａ５の周側壁の一部（本第一実施形態においては上端部）と本体部３３ａの周側壁の一部とを全周に亘って接続するものである。後述するように、貫通穴３３ａ８には、シャフト取付部３３ｂが取付けられているため、内壁部３３ａ４において第一開口部３３ａ１と第二開口部３３ａ２とを連通させる流路は、連通穴３３ａ７のみである。
【００５１】
シャフト取付部３３ｂは、ステンレス等の金属板がプレス成形されることによって形成されている。シャフト取付部３３ｂは、弁体３３においてバルブシャフト３２ｃに取り付けられる部位である。シャフト取付部３３ｂは、下方から上方に向けて順に、取付部３３ｂ１、中径部３３ｂ２、大径部３３ｂ３および鍔部３３ｂ４を備えている。
【００５２】
取付部３３ｂ１は、弁体３３がバルブシャフト３２ｃに取り付けられた場合、バルブシャフト３２ｃの連結部３２ｃ６を内側に収容する袋状のものである。取付部３３ｂ１は、図２に示すように、固定壁３３ｂ１ａ、嵌合部３３ｂ１ｂ、および、かしめ部３３ｂ１ｃを備えている。
【００５３】
固定壁３３ｂ１ａは、バルブシャフト３２ｃの連結部３２ｃ６が収容された場合に、内側面が連結部３２ｃ６の一対の平坦面３２ｃ７とそれぞれ対向するように形成されている。嵌合部３３ｂ１ｂは、固定壁３３ｂ１ａから径方向外側に向けて突出するように形成されている。嵌合部３３ｂ１ｂは、バルブシャフト３２ｃの連結部３２ｃ６が収容された場合に、鋼球３２ｄを収容可能に形成されている。また、取付部３３ｂ１には、固定壁３３ｂ１ａ同士をつなぐように、対向した一対の接続面部（図示なし）が形成されている。
【００５４】
バルブシャフト３２ｃに弁体３３が取り付けられる場合、ボール孔３２ｃ８内に鋼球３２ｄを配置した状態で、平坦面３２ｃ７から突出した鋼球３２ｄが、嵌合部３３ｂ１ｂ内に収容されるように、連結部３２ｃ６が取付部３３ｂ１に挿入される。さらに、鋼球３２ｄに対して、双方の固定壁３３ｂ１ａがかしめられることにより、かしめ部３３ｂ１ｃが形成される。これらにより、取付部３３ｂ１が鋼球３２ｄに固定される。
【００５５】
中径部３３ｂ２は、図３に示すように、取付部３３ｂ１より径方向長さを大きくする円筒状に形成されている。中径部３３ｂ２は、内側に第二溝部３２ｃ５が位置するように形成されている。
【００５６】
大径部３３ｂ３は、中径部３３ｂ２より径方向長さを大きくする円筒状に形成されている。大径部３３ｂ３は、本体部３３ａの貫通穴３３ａ８に圧入されている。これにより、シャフト取付部３３ｂが本体部３３ａに固定される。
【００５７】
鍔部３３ｂ４は、大径部３３ｂ３の上端部から径方向外側に向けて全周に亘って突出するように形成されている。鍔部３３ｂ４の下側面が筒壁部３３ａ５の底壁の上側面に接触するように、シャフト取付部３３ｂが本体部３３ａに配置されている。
【００５８】
また、シャフト取付部３３ｂが弁体３３に取り付けられた状態において、中径部３３ｂ２の内周面と、バルブシャフト３２ｃの円柱部３２ｃ３の外周面との間には、バルブシャフト３２ｃの径方向に隙間εが形成されている。隙間εは、中径部３３ｂ２の内周面と円柱部３２ｃ３の外周面との間において全周に亘って形成されている。この隙間εによって、弁体３３がバルブシャフト３２ｃに対して傾斜可能に取り付けられている。
【００５９】
第一シール部３３ｃは、環状に設けられ、フランジ部３３ａ３の外周縁部を覆うように配置されている。第一シール部３３ｃ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。
【００６０】
第一シール部３３ｃの周縁部には、下方に向けて突出するシールリップ３３ｃ１（本発明の第一接触部に相当）が設けられている。弁体３３が第一位置Ｐ１に位置した場合、シールリップ３３ｃ１の先端部が第一弁座３１ｇと接触する。この場合、弁体３３と第一弁座３１ｇとが接触して、導入口３１ｄから第一流体室３１ｃ１への空気の導入が規制される（詳細は後述する）。
【００６１】
シールリップ３３ｃ１は、断面リップ状に形成されている。シールリップ３３ｃ１は、半径方向内向きに形成されている。これにより、燃料電池６内が負圧になった場合においても、シールリップ３３ｃ１が、この負圧によってセルフシール可能となる。燃料電池６内の負圧は、例えば、発電停止時に、燃料電池６内に残留した水素ガスと酸素の反応や燃料電池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。このように、本体部３３ａの第一開口部３３ａ１側には、第一弁座３１ｇと接触可能なシールリップ３３ｃ１が設けられている。
【００６２】
第二シール部３３ｄ（本発明の第二接触部に相当）は、環状かつ平板状に設けられ、筒壁部３３ａ５の底壁に配置されている。第二シール部３３ｄは、具体的には、シャフト取付部３３ｂの鍔部３３ｂ４の上側面に配置されている。第二シール部３３ｄは、鍔部３３ｂ４に接着剤によって接着されることにより固定されている。第二シール部３３ｄ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。
【００６３】
弁体３３が第二位置Ｐ２に位置した場合（図５参照）、第二シール部３３ｄの上側面が第二弁座３１ｈと接触する。この場合、弁体３３と第二弁座３１ｈとが接触して、接続路３３ｆ（後述する）および第二流体室３１ｃ２から第二導出口３１ｆへの空気の導出が規制される（詳細は後述する）。このように、筒壁部３３ａ５の底壁には、第二弁座３１ｈと接触可能な第二シール部３３ｄが設けられている。
【００６４】
ダイヤフラム保持部３３ｅは、弁体３３にダイヤフラム３５を保持するものである（詳細は後述する）。ダイヤフラム保持部３３ｅは、ステンレス等の金属板がプレス成形されることによって形成されている。ダイヤフラム保持部３３ｅは、上側から下側に向けて大径部３３ｅ１、段部３３ｅ２、小径部３３ｅ３および鍔部３３ｅ４を備えている。
【００６５】
大径部３３ｅ１および小径部３３ｅ３は上端および下端をそれぞれ開口する筒状に形成されている。段部３３ｅ２は、大径部３３ｅ１と小径部３３ｅ３とを接続する段状に形成されている。小径部３３ｅ３が第二開口部３３ａ２に圧入されることにより、ダイヤフラム保持部３３ｅが本体部３３ａに固定される。
【００６６】
鍔部３３ｅ４は、小径部３３ｅ３の下端部に径方向内側に全周に亘って突出する鍔状に形成されている。鍔部３３ｅ４の下側面が接続壁部３３ａ６の上側面に接触するように、ダイヤフラム保持部３３ｅが本体部３３ａに配置される。
【００６７】
また、弁体３３には、接続路３３ｆがさらに設けられている。接続路３３ｆは、連通穴３３ａ７を介して第一開口部３３ａ１と第二開口部３３ａ２とを接続する空気の流路である。接続路３３ｆは、弁体３３が第一位置Ｐ１に位置する場合に導入口３１ｄと第二流体室３１ｃ２とを接続し、弁体３３が第二位置Ｐ２に位置する場合に（図５参照）、第一流体室３１ｃ１と第二流体室３１ｃ２とを接続する。また、接続路３３ｆは、弁体３３が第一位置Ｐ１と第二位置Ｐ２との間に位置する場合に（図４参照）、第一流体室３１ｃ１と第二流体室３１ｃ２とを接続する。
【００６８】
また、弁体３３が第一位置Ｐ１に位置する場合、導入口３１ｄと第一流体室３１ｃ１との接続が遮断される（図２参照）。弁体３３が第二位置Ｐ２に位置する場合、接続路３３ｆおよび第二流体室３１ｃ２と第二導出口３１ｆとの接続が遮断される（図５参照）。したがって、弁体３３が第一位置Ｐ１に位置する場合、導入口３１ｄと第二導出口３１ｆとが接続する（図２参照）。弁体３３が第一位置Ｐ１と第二位置Ｐ２との間に位置する場合、導入口３１ｄと、第一導出口３１ｅおよび第二導出口３１ｆとが接続する（図４参照）。弁体３３が第二位置Ｐ２に位置する場合、導入口３１ｄと第一導出口３１ｅとが接続する。
【００６９】
スプリング３４は、弁体３３を下方に向けて付勢するものである。スプリング３４は、コイルスプリングである。スプリング３４は、筒部３１ｂ２の径方向外側に、第二ハウジング３１ｂの上側壁と鍔部３３ｅ４との間に配置されている。
【００７０】
ダイヤフラム３５は、弁体３３の移動に応じて撓む膜状に設けられている。ダイヤフラム３５は合成ゴム材料にて一体的に形成されている。ダイヤフラム３５は、中央部に第一方向に貫通する貫通穴３５ａが形成されている。
【００７１】
貫通穴３５ａの内周縁部は、本体部３３ａの上側面とダイヤフラム保持部３３ｅの段部３３ｅ２の下側面とによって挟持されている。これにより、ダイヤフラム３５が弁体３３に気密かつ液密に保持される。また、ダイヤフラム３５は、弁体３３が第一方向に貫通するように配置される。
【００７２】
ダイヤフラム３５の外周縁部は、第一ハウジング３１ａの上側面と第二ハウジング３１ｂの下側面とに挟持されている。これにより、ダイヤフラム３５がハウジング３１に気密かつ液密に保持される。このようにダイヤフラム３５が配置されることにより、ダイヤフラム３５によって弁室３１ｃが第一流体室３１ｃ１と第二流体室３１ｃ２とに区画される。
【００７３】
このように、ダイヤフラム３５は、弁体３３が第一方向に沿って貫通するように配置され、弁体３３の移動に応じて撓む膜状に設けられるとともに、弁室３１ｃを第一流体室３１ｃ１と第二流体室３１ｃ２とに区画するように配置されている。
【００７４】
また、弁体３３は、図２に示すように、第一受圧部３３ｇを有している。第一受圧部３３ｇは、弁体３３が第一位置Ｐ１に位置する場合、導入口３１ｄの空気の圧力が作用する部位である。第一受圧部３３ｇの有効受圧面積は、シールリップ３３ｃ１と第一弁座３１ｇとが接触する部位における径方向内側の範囲を、第一方向に直交する平面に投影したときの面積である。第一受圧部３３ｇの有効受圧面積は、本第一実施形態において、直径をＡとする円の面積である。
【００７５】
さらにダイヤフラム３５は、第二受圧部３５ｂを有している。第二受圧部３５ｂは、第二流体室３１ｃ２の空気の圧力が作用する部位である。第二受圧部３５ｂの有効受圧面積は、ダイヤフラム３５における屈曲している部位の最下点を結んだ径方向内側の範囲を、第一方向に直交する平面に投影したときの面積である。第二受圧部３５ｂの有効受圧面積は、本第一実施形態において、直径をＢとする円の面積である。また、本第一実施形態においては、第一受圧部３３ｇの有効受圧面積と第二受圧部３５ｂの有効受圧面積とが、同一の面積となるように設定されている。
【００７６】
次に、三方弁３の動作について説明する。燃料電池６の発電が行われない場合、燃料電池６に空気が供給されない。すなわち、この場合、三方弁３においては、図２に示すように、弁体３３が第一位置Ｐ１に位置することにより第一弁座３１ｇと弁体３３とが接触している第一閉弁状態に制御される。これにより、導入口３１ｄから第一流体室３１ｃ１への空気の導入ひいては第一導出口３１ｅへの空気の導出を規制される。
【００７７】
三方弁３が第一閉弁状態である場合、弁体３３が第一位置Ｐ１に位置し、かつ、モータ３２ｂが非通電にされる。この場合、弁体３３がスプリング３４によって下方に付勢され、かつ、モータ３２ｂのディテントトルクによってバルブシャフト３２ｃの回転が規制されている。これらにより、弁体３３の位置が第一位置Ｐ１に保持される。
【００７８】
また、この場合、弁体３３には、導入口３１ｄの空気の圧力と第一流体室３１ｃ１の空気の圧力との差圧によって生じる力（以下、第一作用力とする。）が作用している。さらに、この場合、弁体３３には、第二流体室３１ｃ２の空気の圧力と第一流体室３１ｃ１の空気の圧力との差圧によって生じる力（以下、第二作用力とする。）が作用している。そして、接続路３３ｆによって導入口３１ｄと第二流体室３１ｃ２とが接続しているため、導入口３１ｄの空気の圧力と第二流体室３１ｃ２の空気の圧力とがおよそ同一となっている。よって、第一作用力と第二作用力とは、弁体３３に対して互いに反対方向に作用する。したがって、第一作用力の大きさは、第二作用力の大きさによって抑制される。
【００７９】
さらに、上述したように、第一受圧部３３ｇの有効受圧面積と第二受圧部３５ｂの有効受圧面積とが同一となるように設定されているため、第一作用力の大きさと、第二作用力の大きさとは、およそ同じである。すなわち、導入口３１ｄ、第一流体室３１ｃ１および第二流体室３１ｃ２の各部位における空気の圧力によって弁体３３に作用する力（第一作用力と第二作用力との合力）がおよそゼロになっている。
【００８０】
したがって、弁体３３が第一位置Ｐ１に位置することにより第一弁座３１ｇと弁体３３とが接触している第一閉弁状態から、第一弁座３１ｇと弁体３３とを離して開弁状態とする力である第一開弁力は、スプリング３４の付勢力と、バルブシャフト３２ｃとシャフトリテーナ部３１ｉとの間などの摺動抵抗によって弁体３３に作用する力の合力のみとなる。
【００８１】
また、弁体３３が第一位置Ｐ１に位置する場合、接続路３３ｆを介して導入口３１ｄと第二導出口３１ｆとが接続されている。よって、エアコンプレッサ２３が駆動されることにより、酸素系供給配管２１ａから導入口３１ｄに導入された空気は、図２に矢印にて示されるように、接続路３３ｆを介して第二導出口３１ｆからバイパス配管２１ｃに導出される。
【００８２】
燃料電池６の発電が行われる場合、第一弁座３１ｇと弁体３３とが第一閉弁状態から開弁状態にされることにより、空気が燃料電池６に供給される。具体的には、制御装置９からの制御指令によって、駆動装置３２が一方向に回転されることにより、バルブシャフト３２ｃひいては弁体３３が第一位置Ｐ１から第一方向に沿って上方に移動する。
【００８３】
弁体３３の位置が第一位置Ｐ１と第二位置Ｐ２との間に位置する場合、図４に矢印にて示されるように、導入口３１ｄから第一流体室３１ｃ１に導入された空気は、第一流体室３１ｃ１から第一導出口３１ｅへ導出され、かつ、接続路３３ｆを介して第二導出口３１ｆから導出される。
【００８４】
また、弁体３３が第二位置Ｐ２に位置することにより第二弁座３１ｈと弁体３３とが接触する第二閉弁状態である場合、図５に矢印にて示されるように、接続路３３ｆおよび第二流体室３１ｃ２から第二導出口３１ｆへの空気の導出が規制されるため、導入口３１ｄから第一流体室３１ｃ１に導入された空気は、第一流体室３１ｃ１から第一導出口３１ｅへ導出される。
【００８５】
この場合、第二閉弁状態から第二弁座３１ｈと弁体３３とを離して開弁状態とする力である第二開弁力は、スプリング３４による下方への付勢力、バルブシャフト３２ｃとシャフトリテーナ部３１ｉとの間などの摺動抵抗によって弁体３３に作用する力、および、第二導出口３１ｆの空気の圧力と第一流体室３１ｃ１との差圧によって弁体３３に作用する力の合力となる。
【００８６】
第二弁座３１ｈと弁体３３とが第二閉弁状態から開弁状態にされる場合、制御装置９からの制御指令によって、駆動装置３２が他方向に駆動されることにより、バルブシャフト３２ｃひいては弁体３３が第二位置Ｐ２から第一方向に沿って下方に移動する。
【００８７】
第一シール部３３ｃと第一弁座３１ｇとの間、または、第二シール部３３ｄと第二弁座３１ｈとの間において、平行度の精度にばらつきがあった場合において、弁体３３が第一位置Ｐ１または第二位置Ｐ２に位置するとき、弁体３３は、バルブシャフト３２ｃに対して隙間εの分だけ傾斜する。これにより、第一シール部３３ｃと第一弁座３１ｇとの間、または、第二シール部３３ｄと第二弁座３１ｈとの間のシール性が確保される。
【００８８】
本第一実施形態によれば、三方弁３（流体制御弁）は、空気を流通させる弁室３１ｃを内側に設けられたハウジング３１と、弁室３１ｃに配置され、第一位置Ｐ１と第一位置Ｐ１と異なる第二位置Ｐ２との間を第一方向に沿って移動可能に設けられた弁体３３と、弁体３３を移動させるように駆動する駆動装置３２と、弁体３３が第一方向に沿って貫通するように配置され、弁体３３の移動に応じて撓む膜状に設けられるとともに、弁室３１ｃを第一流体室３１ｃ１と第二流体室３１ｃ２とに区画するように配置されたダイヤフラム３５と、第一流体室３１ｃ１に空気を導入する導入口３１ｄと、第一流体室３１ｃ１から空気を導出する第一導出口３１ｅと、第一流体室３１ｃ１に設けられ、弁体３３が第一位置Ｐ１に位置する場合、弁体３３と接触することにより、導入口３１ｄから第一流体室３１ｃ１への空気の導入を規制する第一弁座３１ｇと、弁体３３に設けられ、弁体３３が第一位置Ｐ１に位置する場合に導入口３１ｄと第二流体室３１ｃ２とを接続し、弁体３３が第二位置Ｐ２に位置する場合に第一流体室３１ｃ１と第二流体室３１ｃ２とを接続する接続路３３ｆと、第二流体室３１ｃ２から空気を導出する第二導出口３１ｆと、第二流体室３１ｃ２に設けられ、弁体３３が第二位置Ｐ２に位置する場合、弁体３３と接触することにより、接続路３３ｆおよび第二流体室３１ｃ２から第二導出口３１ｆへの空気の導出を規制する第二弁座３１ｈと、を備えている。
【００８９】
これによれば、弁体３３が第一位置Ｐ１に位置することにより第一弁座３１ｇと弁体３３とが接触している第一閉弁状態である場合、弁体３３に設けられた接続路３３ｆを介して、導入口３１ｄから供給された空気が第二流体室３１ｃ２に導出される。このため、導入口３１ｄの空気の圧力と第一流体室３１ｃ１の空気の圧力との差圧によって弁体３３に作用する力（第一作用力）が、第二流体室３１ｃ２の空気の圧力と第一流体室３１ｃ１の空気の圧力との差圧によってダイヤフラム３５ひいては弁体３３に作用する力（第二作用力）によって抑制される。よって、この場合、第一閉弁状態である第一弁座３１ｇと弁体３３とを離して開弁状態とする力である第一開弁力を抑制することができる。
【００９０】
また、三方弁３は、導入口３１ｄから供給された空気を、第一流体室３１ｃ１を介して導出する第一導出口３１ｅに加えて、接続路３３ｆおよび第二流体室３１ｃ２を介して導出する第二導出口３１ｆを有している。よって、三方弁３は、第一弁座３１ｇおよび弁体３３の第一閉弁状態から開弁状態にする第一開弁力を抑制することができるとともに、導入口３１ｄから供給された空気を、第一導出口３１ｅと第二導出口３１ｆとに分流することができる。
【００９１】
また、弁体３３は、第一方向を軸線方向とする筒状に設けられるとともに、第一端にて第一流体室３１ｃ１側に開口する第一開口部３３ａ１と、第二端にて第二流体室３１ｃ２側に開口する第二開口部３３ａ２とを設けられた本体部３３ａと、本体部３３ａの内側に設けられるとともに、第二開口部３３ａ２側に向けて開口する筒状に形成された有底の筒壁部３３ａ５と、筒壁部３３ａ５の周側壁の一部と本体部３３ａの周側壁の一部とを全周に亘って接続する接続壁部３３ａ６とを設けられた内壁部３３ａ４と、を備えている。本体部３３ａの第一開口部３３ａ１には、第一弁座３１ｇと接触可能なシールリップ３３ｃ１が設けられている。筒壁部３３ａ５の底壁には、第二弁座３１ｈと接触可能な第二シール部３３ｄが設けられている。筒壁部３３ａ５の周側壁には、第一開口部３３ａ１と第二開口部３３ａ２とを連通させる連通穴３３ａ７が設けられている。接続路３３ｆは、連通穴３３ａ７を介して第一開口部３３ａ１と第二開口部３３ａ２とを接続する空気の流路である。
【００９２】
例えば、連通穴３３ａ７が第一方向に沿う方向に向けて開口する場合に、連通穴３３ａ７の流路断面積が比較的大きくなるときにおいては、弁体３３の径方向の大きさが比較的大きくなる。この場合、ダイヤフラム３５ひいては三方弁３の大型化を招く。これに対して、本発明の連通穴３３ａ７は、筒壁部３３ａ５の周側壁に設けられているため、第一方向と交差する方向（本第一実施形態においては第一方向と直交する方向）に開口する。よって、この場合、流路断面積が比較的大きくなるときおいては、弁体３３の軸方向の大きさが比較的大きくなる。
【００９３】
したがって、本発明のように連通穴３３ａ７が第一方向と交差する方向に開口する場合、流路断面積が比較的大きくなるときにおいても、連通穴３３ａ７が第一方向に沿う方向に向けて開口する場合に比べて、弁体３３の径方向の大きさひいては弁体３３の全体の大きさを抑制することができる。したがって、ダイヤフラム３５ひいては三方弁３の大型化を抑制することができる。
【００９４】
また、弁体３３は、第一位置Ｐ１に位置する場合、導入口３１ｄの空気の圧力が作用する第一受圧部３３ｇを有している。ダイヤフラム３５は、第二流体室３１ｃ２の空気の圧力が作用する第二受圧部３５ｂを有している。第一受圧部３３ｇの有効受圧面積と第二受圧部３５ｂの有効受圧面積とが、同一の面積となるように設定されている。
【００９５】
これによれば、第一受圧部３３ｇの有効受圧面積と第二受圧部３５ｂの有効受圧面積とが、同一の面積となるように設定されている。このため、導入口３１ｄの空気の圧力と第一流体室３１ｃ１の空気の圧力との差圧によって弁体３３に作用する力（第一作用力）が、第二流体室３１ｃ２の空気の圧力と第一流体室３１ｃ１の空気の圧力との差圧によってダイヤフラム３５ひいては弁体３３に作用する力（第二作用力）によって、およそゼロになる。よって、第一閉弁状態である第一弁座３１ｇと弁体３３とを開弁状態とする第一開弁力を確実に抑制することができる。
【００９６】
＜第二実施形態＞
次に、本発明の第二実施形態に係る流体制御弁（三方弁３）について、主として、上述した第一実施形態に係る流体制御弁と異なる部分について、図６を用いて説明する。
上述した第一実施形態における弁体３３の本体部３３ａは、筒壁部３３ａ５を設けられているが、本第二実施形態における弁体１３３の本体部１３３ａは、筒壁部を備えていない。また、上述した第一実施形態のシャフト取付部３３ｂは、ダイヤフラム保持部３３ｅと別体に設けられているが、これに代えて、本第二実施形態のシャフト取付部１３３ｂは、ダイヤフラム保持部１３３ｅと一体に設けられている。
【００９７】
本第二実施形態のシャフト取付部１３３ｂは、具体的には、ダイヤフラム保持部１３３ｅと連結する筒状の連結壁１３３ｂ５を有している。また、連結壁１３３ｂ５には、第一開口部１３３ａ１と第二開口部１３３ａ２とを連通する複数の連通穴１３３ａ７が設けられている。連通穴１３３ａ７は、第一方向と直交する方向に貫通するように設けられている。
【００９８】
＜第三実施形態＞
次に、本発明の第三実施形態に係る流体制御弁（三方弁３）について、主として、上述した第一実施形態に係る流体制御弁と異なる部分について、図７を用いて説明する。
上述した第一実施形態における弁体３３の本体部３３ａは、筒壁部３３ａ５を設けられているが、本第三実施形態における弁体２３３の本体部２３３ａは、筒壁部を備えていない。また、本第三実施形態の弁体２３３は、上述した第一実施形態のシャフト取付部３３ｂに代えて、シャフト取付部２３３ｂを備えている。
【００９９】
本第三実施形態のシャフト取付部２３３ｂは、鍔部２３３ｂ４の周縁部が下方に向けて折り曲げられるように設けられた折り曲げ部２３３ｂ６を有している。折り曲げ部２３３ｂ６が第一開口部２３３ａ１に圧入されることにより、シャフト取付部２３３ｂが本体部２３３ａに固定される。また、鍔部２３３ｂ４には、連通穴２３３ｂ７が複数設けられている。連通穴２３３ｂ７は、第一方向に沿って貫通するように設けられている。
【０１００】
＜第四実施形態＞
次に、本発明の第四実施形態に係る流体制御弁（三方弁３）について、主として、上述した第一実施形態に係る流体制御弁と異なる部分について、図８を用いて説明する。
上述した第一実施形態における弁体３３の本体部３３ａは、筒壁部３３ａ５を設けられているが、本第四実施形態における弁体３３３の本体部３３３ａは、筒壁部を備えていない。また、本第四実施形態における本体部３３３ａの第一開口部３３３ａ１は、接続壁部３３３ａ６の内周面に設けられている。
【０１０１】
また、本第四実施形態のダイヤフラム保持部３３３ｅは、大径部３３３ｅ５および小径部３３３ｅ６を有している。ダイヤフラム保持部３３３ｅは、合成樹脂材料によって形成されている。小径部３３３ｅ６が本体部３３３ａの第二開口部３３３ａ２に圧入されている。また、本第四実施形態の接続路３３３ｆは、ダイヤフラム保持部３３３ｅに設けられている。接続路３３３ｆは、具体的には、第一端が小径部３３３ｅ６の下側面に開口し、かつ、第二端が大径部３３３ｅ５の周側面に開口するように設けられている。
【０１０２】
また、ダイヤフラム保持部３３３ｅの上側壁には、バルブシャフト３３２ｃの下端部が弁体３３３と一体回転可能に固定されている。なお、本第四実施形態のバルブシャフト３３２ｃは、上述した第一実施形態の連結部３２ｃ６を有さない。さらに、ダイヤフラム保持部３３３ｅの上側面には、第二シール部３３３ｄが第二弁座３１ｈと接触可能に配置されている。
【０１０３】
＜第五実施形態＞
次に、本発明の第五実施形態に係る流体制御弁（三方弁３）について、主として、上述した第四実施形態に係る流体制御弁と異なる部分について、図９を用いて説明する。
上述した第四実施形態の第一弁座３１ｇは、第一流体室３１ｃ１の下側面における導入口３１ｄの開口部の周縁部に、平坦な円環状に設けられている。これに対して、本第五実施形態の第一弁座４３１ｇは、第一流体室４３１ｃ１における導入口４３１ｄの開口部の周縁の角部に設けられている。
【０１０４】
また、本第五実施形態における本体部４３３ａは、第四実施形態のフランジ部３３３ａ３を備えていない。本第五実施形態の小径部４３３ｅ６は、本体部４３３ａより下方に突出するように設けられている。さらに、本第五実施形態の第一シール部４３３ｃは、小径部４３３ｅ６の下端部の外周面に取り付けられている。第一シール部４３３ｃは、第一弁座４３１ｇとの第一接触部４３３ｃ１が断面円弧状に設けられている。
【０１０５】
また、本第五実施形態の第一受圧部４３３ｇの有効受圧面積は、直径をＡより小さいＣとする円の面積である。このように、本第五実施形態においては、第一受圧部４３３ｇの有効受圧面積は、第二受圧部４３５ｂの有効受圧面積より小さくなるように設定されている。
【０１０６】
＜変形例＞
なお、上述した実施形態において、流体制御弁の一例を示したが、本発明はこれに限定されず、他の構成を採用することもできる。例えば、本発明の流体制御弁は、燃料電池システムに使用されているが、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る。また、本発明の流体制御弁は、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使用することが可能である。
【０１０７】
また、上述した第一実施形態乃至第四実施形態において、第一受圧部３３ｇの有効受圧面積と第二受圧部３５ｂの有効受圧面積とが同一となるように設定されているが、これに代えて、第一受圧部３３ｇの有効受圧面積と第二受圧部３５ｂの有効受圧面積とが異なるように設定しても良い。例えば、第一受圧部３３ｇの有効受圧面積より第二受圧部３５ｂの有効受圧面積を大きく設定した場合、第一開弁力を大きくすることができる。
【０１０８】
また、上述した第一実施形態乃至第三実施形態において、シャフト取付部３３ｂ，１３３ｂ，２３３ｂおよびダイヤフラム保持部３３ｅ，１３３ｅ，２３３ｅは、金属材料によって形成されているが、これに代えて、合成樹脂材料によって形成するようにしても良い。また、この場合、シャフト取付部３３ｂ，１３３ｂ，２３３ｂおよびダイヤフラム保持部３３ｅ，１３３ｅ，２３３ｅと本体部３３ａ，１３３ａ，２３３ａとの結合を、溶着によって行うようにしても良い。
【０１０９】
また、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、ハウジング３１の形状、弁体３３，１３３，２３３，３３３，４３３を構成する各部材の形状および材質、ダイヤフラム３５，４３５の形状を変更するようにしても良い。
【符号の説明】
【０１１０】
１…燃料電池システム、３…三方弁、３１…ハウジング、３１ｃ…弁室、３１ｃ１…第一流体室、３１ｃ２…第二流体室、３１ｄ…導入口、３１ｅ…第一導出口、３１ｆ…第二導出口、３１ｇ…第一弁座、３１ｈ…第二弁座、３２…駆動装置、３３…弁体、３３ａ…本体部、３３ａ１…第一開口部、３３ａ２…第二開口部、３３ａ３…フランジ部、３３ａ４…内壁部、３３ａ５…筒壁部、３３ａ６…接続壁部、３３ａ７…連通穴、３３ｃ…第一シール部、３３ｃ１…シールリップ（第一接触部）、３３ｄ…第二シール部（第二接触部）、３３ｆ…接続路、３３ｇ…第一受圧部、３４…スプリング、３５…ダイヤフラム、３５ｂ…第二受圧部、Ｐ１…第一位置、Ｐ２…第二位置。
【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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