(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁孔と前記弁孔の縁部に形成されたシート面を含む弁座と、
前記シート面に対応するシール面が外周に形成された弁体と、
前記弁体が一体的に設けられ前記弁体を回転させる回転軸と、を有し、
前記回転軸の中心軸が前記弁体の径方向と平行に伸びており、前記回転軸の中心軸が前記弁孔の中心から前記弁孔の径方向へ偏心して配置されると共に、前記シール面が前記回転軸の中心軸から前記弁体の中心軸が伸びる方向へ偏心して配置される偏心弁において、
前記回転軸を開弁方向に回転させる駆動力を発生させる駆動機構と、
前記回転軸と一体的に設けられ前記駆動力を受給する駆動力受給部と、
前記回転軸の中心軸方向について前記弁体と前記駆動力受給部との間の位置に配置され前記回転軸を支持する軸受と、
前記回転軸を閉弁方向に回転させるリターンスプリング力を発生させるリターンスプリングと、を有し、
前記駆動機構の非駆動時に、前記リターンスプリング力に起因して発生する力であり、かつ、前記軸受の中心軸に対して垂直な方向に作用する力であって、前記軸受を支点として前記回転軸を傾けて前記弁体を前記弁座から離れる方向に付勢する反弁座方向付勢力を発生させ、
前記弁体および前記弁座のいずれか一方に、前記駆動機構の非駆動時に前記弁体と前記弁座との間を封止するシール部材が設けられていること、
を特徴とする偏心弁。
【請求項２】
請求項１の偏心弁において、
前記シール部材は、前記駆動機構の非駆動時に先端が前記弁体または前記弁座と接触し、前記駆動機構の駆動時に前記弁体または前記弁座に押されて変形する変形部を備え、
前記駆動機構の駆動時における前記変形部の変形量は、前記変形部が塑性変形するときの変形量よりも少ないこと、
を特徴とする偏心弁。
【請求項３】
請求項１または２の偏心弁において、
前記駆動機構を駆動状態から非駆動状態へ切り替える際においては、前記弁体に対する前記弁座側の圧力が所定負圧に達した後に、前記駆動機構を非駆動状態へ切り替えること、
を特徴とする偏心弁。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１つの偏心弁において、
前記駆動機構の駆動時に行われる制御モードとして、前記弁孔の開口面積を制御する調圧制御モードと、前記弁体の全閉位置付近において前記弁体の回転を制御する封止制御モードを有すること、
を特徴とする偏心弁。
【請求項５】
請求項４の偏心弁において、
前記封止制御モードにおける前記弁体の回転速さは、前記調圧制御モードにおける前記弁体の回転速さよりも遅いこと、
を特徴とする偏心弁。
【請求項６】
請求項４または５の偏心弁において、
前記調圧制御モードにおいては、前記弁体と前記シール部材が非接触状態であること、
を特徴とする偏心弁。
【請求項７】
請求項４乃至６のいずれか１つの偏心弁において、
前記偏心弁は、燃料電池システムにおけるエアが流れる通路に設けられ、
回生ブレーキ要求がなされた場合に前記燃料電池システムにて前記エアの流量を調整するエアポンプを駆動させるときに、前記弁体の開度は、前記封止制御モードのときの開度範囲内の途中の開度に保持されること、
を特徴とする偏心弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流量制御弁として使用される弁であって、弁体の回転中心（回転軸）が弁座の弁孔の中心から偏心して配置され、弁体のシール面が回転軸から偏心して配置される偏心弁（二重偏心弁）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
流量制御弁に関して、特許文献１には、弁体が回転して可動シートに接触することで弁閉状態になり、弁体が回転して可動シートから離れることで弁開状態になる流量開閉弁が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−７２７９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の流量開閉弁は、駆動源が駆動していない弁閉状態において、弁体が可動シートに接触しているに過ぎない。そのため、弁閉状態において、弁体と可動シートとの間のシール性を確保できない（封止機能が発揮されない）おそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、閉弁状態においてシール性を確保できる偏心弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するためになされた本発明の一形態は、弁孔と前記弁孔の縁部に形成されたシート面を含む弁座と、前記シート面に対応するシール面が外周に形成された弁体と、前記弁体が一体的に設けられ前記弁体を回転させる回転軸と、を有し、前記回転軸の中心軸が前記弁体の径方向と平行に伸びており、前記回転軸の中心軸が前記弁孔の中心から前記弁孔の径方向へ偏心して配置されると共に、前記シール面が前記回転軸の中心軸から前記弁体の中心軸が伸びる方向へ偏心して配置される偏心弁において、前記回転軸を開弁方向に回転させる駆動力を発生させる駆動機構と、前記回転軸と一体的に設けられ前記駆動力を受給する駆動力受給部と、前記回転軸の中心軸方向について前記弁体と前記駆動力受給部との間の位置に配置され前記回転軸を支持する軸受と、前記回転軸を閉弁方向に回転させるリターンスプリング力を発生させるリターンスプリングと、を有し、前記駆動機構の非駆動時に、前記リターンスプリング力に起因して発生する力であり、かつ、前記軸受の中心軸に対して垂直な方向に作用する力であって、前記軸受を支点として前記回転軸を傾けて前記弁体を前記弁座から離れる方向に付勢する反弁座方向付勢力を発生させ、前記弁体および前記弁座のいずれか一方に、前記駆動機構の非駆動時に前記弁体と前記弁座との間を封止するシール部材が設けられていること、を特徴とする。
【０００７】
この態様によれば、駆動機構の非駆動時に、弁座と弁体との間はシール部材で封止されている。そのため、閉弁状態においてシール性を確保できる。
【０００８】
上記の態様においては、前記シール部材は、前記駆動機構の非駆動時に先端が前記弁体または前記弁座と接触し、前記駆動機構の駆動時に前記弁体または前記弁座に押されて変形する変形部を備え、前記駆動機構の駆動時における前記変形部の変形量は、前記変形部が塑性変形するときの変形量よりも少ないこと、が好ましい。
【０００９】
この態様によれば、シール部材の変形部は弁体により過度に押し付けられないため、シール部材の摩耗を低減できる。
【００１０】
上記の態様においては、前記駆動機構を駆動状態から非駆動状態へ切り替える際においては、前記弁体に対する前記弁座側の圧力が所定負圧に達した後に、前記駆動機構を非駆動状態へ切り替えること、が好ましい。
【００１１】
この態様によれば、弁体に対する弁座側の圧力が所定負圧に達するまで駆動機構を駆動させ、弁体に対する弁座側の圧力が所定負圧に達した後は駆動機構を非駆動として弁体に対する弁座側で発生する負圧を利用して弁体を弁座方向に向わせるので、弁座と弁体との間のシール性を確保できる。
【００１２】
上記の態様においては、前記駆動機構の駆動時に行われる制御モードとして、前記弁孔の開口面積を制御する調圧制御モードと、前記弁体の全閉位置付近において前記弁体の回転を制御する封止制御モードを有すること、が好ましい。
【００１３】
この態様によれば、弁体の全閉位置付近における弁体の回転は封止制御モードのみで行われるので、弁体とシール部材の摺動回数を抑えることができる。そのため、シール部材の摩耗を低減できる。
【００１４】
上記の態様においては、前記封止制御モードにおける前記弁体の回転速さは、前記調圧制御モードにおける前記弁体の回転速さよりも遅いこと、が好ましい。
【００１５】
この態様によれば、封止制御モードにおいてシール部材に対する弁体の摺動の強さが抑制される。そのため、シール部材の摩耗を低減できる。
【００１６】
上記の態様においては、前記調圧制御モードにおいては、前記弁体と前記シール部材が非接触状態であること、が好ましい。
【００１７】
この態様によれば、高い頻度で行われる調圧制御モードにおいて弁体とシール部材が接触していないので、弁体とシール部材の摺動回数を最小限に抑えることができる。そのため、シール部材の摩耗を低減できる。
【００１８】
上記の態様においては、前記偏心弁は、燃料電池システムにおけるエアが流れる通路に設けられ、回生ブレーキ要求がなされた場合に前記燃料電池システムにて前記エアの流量を調整するエアポンプを駆動させるときに、前記弁体の開度は、前記封止制御モードのときの開度範囲内の途中の開度に保持されること、が好ましい。
【００１９】
この態様によれば、弁体とシール部材の摺動頻度を抑制できる。したがって、シール部材の摩耗を抑制しながら、回生ブレーキ要求時において発電された余剰電力をエアポンプの駆動で消費させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の偏心弁によれば、閉弁状態においてシール性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】燃料電池システムの概略構成図である。
【図２】本実施形態の統合弁の正面図である。
【図３】本実施形態の統合弁の上面図である。
【図４】弁体が弁座に接触した閉弁状態（全閉状態）における弁部を一部破断して示した斜視図である。
【図５】弁体が弁座から最も離れた全開状態における弁部を一部破断して示した斜視図である。
【図６】流量制御弁が閉弁状態であるときの弁座、弁体及び回転軸を示す側面図である。
【図７】図６のＡ−Ａ断面図である。
【図８】図２のＢ−Ｂ断面図である。
【図９】図２のＣ−Ｃ断面図である。
【図１０】弁ハウジングからエンドフレームを取り外した状態を示す正面図である。
【図１１】モータの非駆動時において、メインギヤとリターンスプリングと中間ギヤの周辺の拡大図（一部断面図）である。
【図１２】モータの非駆動時において、メインギヤに作用する力を示した模式図であり、回転軸の中心軸方向のメインギヤ側から見た図である。
【図１３】図１２のＤ−Ｄ断面図に相当する図であって、弁座と弁体と回転軸と軸受とメインギヤを表した模式図である。
【図１４】モータの駆動時において、メインギヤに作用する力を示した模式図であり、回転軸の中心軸方向のメインギヤ側から見た図である。
【図１５】図１４のＥ−Ｅ断面図に相当する図であって、弁座と弁体と回転軸と軸受とメインギヤを表した模式図である。
【図１６】図１５に対応する図であって、図１５のときよりもモータ駆動力を大きくしたときを表した図である。
【図１７】モータの駆動時において、弁開度がαのときのメインギヤとリターンスプリングと中間ギヤの周辺の拡大図（一部断面図）である。
【図１８】図１６に対応する図であって、図１６のときよりもモータ駆動力を大きくしたときを表した図である。
【図１９】モータの駆動時において、弁開度がβのときのメインギヤとリターンスプリングと中間ギヤの周辺の拡大図（一部断面図）である。
【図２０】弁開度と開口面積の関係図である。
【図２１】ゴムシートを示す図である。
【図２２】変形例のゴムシートを示す図である。
【図２３】変形例のゴムシートを示す図である。
【図２４】弁体の開度が角度Ａであるときの弁座と弁体の周辺の断面図である。
【図２５】弁体の開度が角度Ｂであるときの弁座と弁体の周辺の断面図である。
【図２６】第２実施形態における制御フローチャートを示す図である。
【図２７】第２実施形態における制御タイムチャートを示す図である。
【図２８】第３実施形態における制御フローチャートを示す図である。
【図２９】第３実施形態における制御タイムチャートを示す図である。
【図３０】第４実施形態における制御フローチャートを示す図である。
【図３１】第４実施形態における制御タイムチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
［第１実施形態］
本発明の偏心弁は、例えば、燃料電池システムにおけるエア系の統合弁に適用される。そこで、まず、燃料電池システムについて説明をしたうえで、本発明の偏心弁が適用される統合弁について説明する。
【００２３】
＜燃料電池システムの説明＞
燃料電池システム１０１は、電動自動車に搭載され、その駆動用モータ（図示略）に電力を供給するために使用される。図１に示すように、燃料電池システム１０１は、燃料電池（ＦＣスタック）１１１と、水素系１１２と、エア系１１３を有する。
【００２４】
燃料電池１１１は、燃料ガスの供給と酸化剤ガスの供給を受けて発電を行う。本実施形態では、燃料ガスは水素ガスであり、酸化剤ガスはエアである。すなわち、燃料電池１１１は、水素系１１２からの水素ガスの供給と、エア系１１３からのエアの供給を受けて発電を行う。そして、燃料電池１１１で発電された電力は、インバータ（図示略）を介して駆動用モータ（図示略）に供給される。
【００２５】
水素系１１２は、燃料電池１１１のアノード側に設けられている。この水素系１１２は、水素供給通路１２１、水素排出通路１２２、充填通路１２３を備えている。水素供給通路１２１は、水素タンク１３１から燃料電池１１１へ水素ガスを供給するための通路である。水素排出通路１２２は、燃料電池１１１から排出される水素ガス（以下、適宜、「水素オフガス」という。）を排出するための通路である。充填通路１２３は、充填口１５１から水素タンク１３１に水素ガスを充填するための通路である。
【００２６】
水素系１１２は、水素供給通路１２１において、水素タンク１３１側から順に、主止弁１３２、高圧レギュレータ１３３、中圧リリーフ弁１３４、圧力センサ１３５、インジェクタ部１３６、低圧リリーフ弁１３７、圧力センサ１３８を備えている。主止弁１３２は、水素タンク１３１から水素供給通路１２１への水素ガスの供給と遮断を切り換える弁である。高圧レギュレータ１３３は、水素ガスを減圧するための圧力調整弁である。中圧リリーフ弁１３４は、水素供給通路１２１における高圧レギュレータ１３３とインジェクタ部１３６の間の圧力が所定圧力以上になると開弁して圧力を所定圧力未満に調整する弁である。圧力センサ１３５は、水素供給通路１２１における高圧レギュレータ１３３とインジェクタ部１３６の間の圧力を検出するセンサである。インジェクタ部１３６は、水素ガスの流量を調節する機構である。低圧リリーフ弁１３７は、水素供給通路１２１におけるインジェクタ部１３６と燃料電池１１１の間の圧力が所定圧力以上になると開弁して圧力を所定圧力未満に調整する弁である。圧力センサ１３８は、水素供給通路１２１におけるインジェクタ部１３６と燃料電池１１１の間の圧力を検出するセンサである。
【００２７】
また、水素系１１２は、水素排出通路１２２において、燃料電池１１１側から順に、気液分離器１４１、排気排水弁１４２が配置されている。気液分離器１４１は、水素オフガス内の水分を分離する機器である。排気排水弁１４２は、気液分離器１４１からエア系１１３の希釈器１８２への水素オフガスや水分の排出と遮断を切り換える弁である。
【００２８】
エア系１１３は、燃料電池１１１のカソード側に設けられている。このエア系１１３は、エア供給通路１６１、エア排出通路１６２、バイパス通路１６３を備えている。エア供給通路１６１は、燃料電池システム１０１の外部から燃料電池１１１へ、エアを供給するための通路である。エア排出通路１６２は、燃料電池１１１から排出されるエア（以下、適宜、「エアオフガス」という。）を排出するための通路である。バイパス通路１６３は、エア供給通路１６１から燃料電池１１１を介さずにエア排出通路１６２へ、エアを流すための通路である。
【００２９】
エア系１１３は、エア供給通路１６１において、エアクリーナ１７１側から順に、エアポンプ１７２、インタークーラ１７３、封止弁１７４を備えている。エアクリーナ１７１は、燃料電池システム１０１の外部から取り込んだエアを清浄化する機器である。エアポンプ１７２は、エアの流量を調整する機器である。インタークーラ１７３は、エアを冷却する機器である。封止弁１７４は、燃料電池１１１へのエアの供給と遮断を切り換える弁である。
【００３０】
また、エア系１１３は、エア排出通路１６２において、燃料電池１１１側から順に、統合弁１８１、希釈器１８２が配置されている。
【００３１】
統合弁１８１は、燃料電池１１１からのエアオフガスの排出と遮断を切り換える弁（エアの封止機能を備えた弁）であるとともに、燃料電池１１１からのエアオフガスの排出量を制御する弁（流量の制御機能を備えた弁）である。そして、本実施形態では、統合弁１８１として、本発明の偏心弁を適用する。
【００３２】
希釈器１８２は、エアオフガス及びバイパス通路１６３を流れるエアにより、水素排出通路１２２から排出される水素オフガスを希釈する機器である。
【００３３】
また、エア系１１３は、バイパス通路１６３において、バイパス弁１９１を備えている。バイパス弁１９１は、バイパス通路１６３におけるエアの流量を制御する弁である。
【００３４】
また、燃料電池システム１０１は、システムの制御を司るコントローラ２０１を備えている。コントローラ２０１は、燃料電池システム１０１に備わる各機器を制御する。なお、燃料電池システム１０１は、その他、燃料電池１１１の冷却を行う冷却系（不図示）も有する。なお、本実施形態では、コントローラ２０１は、例えばＥＣＵである。
【００３５】
以上のような構成の燃料電池システム１０１において、水素供給通路１２１から燃料電池１１１に供給された水素ガスは、燃料電池１１１にて発電に使用された後、燃料電池１１１から水素オフガスとして水素排出通路１２２と希釈器１８２を介して、燃料電池システム１０１の外部に排出される。また、エア供給通路１６１から燃料電池１１１に供給されたエアは、燃料電池１１１にて発電に使用された後、燃料電池１１１からエアオフガスとしてエア排出通路１６２と希釈器１８２を介して、燃料電池システム１０１の外部に排出される。
【００３６】
＜統合弁の説明＞
次に、本発明の偏心弁が適用される統合弁１８１について説明する。
【００３７】
図２と図３に示すように、統合弁１８１は、弁部２と駆動機構部３を備える。弁部２は、内部にエア（空気）が流れる流路１１を有する管部１２（図８参照）を備え、流路１１の中には弁座１３、弁体１４及び回転軸１５が配置されている。回転軸１５に対しては、駆動機構部３から駆動力（回転力）が伝えられる。駆動機構部３は、モータ３２と減速機構３３（図８や図９参照）を備えている。
【００３８】
図４と図５に示すように、流路１１には段部１０が形成され、その段部１０に弁座１３が組み込まれている。弁座１３は、円環状をなし、中央に弁孔１６を有する。弁孔１６の縁部には、環状のシート面１７が形成されている。弁体１４は、円板状の部分を備え、その外周には、シート面１７に対応する環状のシール面１８が形成されている。弁体１４は、回転軸１５に一体的に設けられ、回転軸１５と一体的に回転する。
【００３９】
本実施形態では、弁座１３に、ゴムシート２１が設けられている。そして、ゴムシート２１に、前記のシート面１７が形成されている。なお、このゴムシート２１の詳細については、後述する。
【００４０】
本実施形態では、図４と図５において、弁座１３に対して弁体１４や回転軸１５とは反対側に形成される流路１１が燃料電池１１１側（エアの流れの上流側）に配置され、弁座１３に対して弁体１４や回転軸１５側に形成される流路１１が希釈器１８２側（エアの流れの下流側）に配置されている。すなわち、本実施形態では、エアは、流路１１内において、弁座１３側から弁体１４（回転軸１５）側に向かって流れる。
【００４１】
図６と図７に示すように、回転軸１５の中心軸Ｌｓは、弁体１４の径方向（詳しくは、弁体１４の円板状の部分の径方向）と平行に伸び、弁孔１６の中心軸Ｐ１から弁孔１６の径方向へ偏心して配置されると共に、弁体１４のシール面１８が回転軸１５の中心軸Ｌｓから弁体１４の中心軸Ｌｖが伸びる方向へ偏心して配置されている。
【００４２】
また、弁体１４について回転軸１５の中心軸Ｌｓを中心に回転させることにより、弁体１４のシール面１８が、シート面１７に面接触する閉弁位置（図４参照）とシート面１７から最も離れる全開位置（図５参照）との間で移動可能となっている。
【００４３】
図８と図９に示すように、金属製又は合成樹脂製の弁ハウジング３５は、流路１１及び管部１２を備えている。また、金属製又は合成樹脂製のエンドフレーム３６は、弁ハウジング３５の開口端を閉鎖している。弁体１４及び回転軸１５は、弁ハウジング３５内に設けられている。回転軸１５は、その先端部にピン１５ａを備えている。このように、ピン１５ａは、回転軸１５の中心軸Ｌｓ方向の一方（弁体１４側）の端部に設けられている。ピン１５ａの径は、回転軸１５におけるピン１５ａ以外の部分の径よりも小さい。なお、回転軸１５の中心軸Ｌｓ方向の他方（メインギヤ４１側）の端部には、基端部１５ｂが設けられている。
【００４４】
回転軸１５は、ピン１５ａがある先端側を自由端とし、その先端部が管部１２の流路１１に挿入されて配置されている。また、回転軸１５は、互いに離れて配置された２つの軸受である第１軸受３７と第２軸受３８を介して弁ハウジング３５に対し回転可能に片持ち支持されている。第１軸受３７と第２軸受３８は、ともにボールベアリングにより構成されている。第１軸受３７と第２軸受３８は、回転軸１５の中心軸Ｌｓ方向について弁体１４とメインギヤ４１との間の位置に配置され、回転軸１５を回転可能に支持している。本実施形態では、第１軸受３７が、第２軸受３８に対してメインギヤ４１側の位置に配置されている。弁体１４は、回転軸１５の先端部に形成されたピン１５ａに対して溶接触により固定され、流路１１内に配置されている。
【００４５】
エンドフレーム３６は、弁ハウジング３５に対し複数のクリップ３９（図２と図３を参照）により固定されている。図８と図９に示すように、回転軸１５の基端部１５ｂには、扇形ギヤを備えるメインギヤ４１が固定されている。弁ハウジング３５とメインギヤ４１との間には、リターンスプリング力Ｆｓ１（図１２参照）を発生させるリターンスプリング４０が設けられている。リターンスプリング力Ｆｓ１は、回転軸１５を閉弁方向に回転させる力であって、弁体１４を閉方向（後述する弁開度θが「０」になる方向）へ付勢する力である。
【００４６】
リターンスプリング４０は、線材がコイル状に巻かれて形成された弾性体である。リターンスプリング４０は、その線材の両端部において、図１１に示すように、奥側フック４０ａと、手前側フック４０ｂを備えている。奥側フック４０ａと手前側フック４０ｂは、リターンスプリング４０の周方向について約１８０°離れた位置に配置されている。奥側フック４０ａは、弁ハウジング３５側（図１１の紙面奥側）に配置され、弁ハウジング３５のスプリングフック部３５ｃ（図１９参照）に接触している。一方、手前側フック４０ｂは、メインギヤ４１側（図１１の紙面手前側）に配置され、メインギヤ４１のスプリングフック部４１ｃに接触している。
【００４７】
また、図８〜図１１に示すように、メインギヤ４１は、全閉ストッパ部４１ａと、歯車部４１ｂと、スプリングフック部４１ｃと、スプリングガイド部４１ｄなどを備えている。そして、メインギヤ４１の周方向（図１１の反時計方向）について、順に、全閉ストッパ部４１ａ、歯車部４１ｂ、スプリングフック部４１ｃが形成されている。メインギヤ４１は、回転軸１５と一体的に設けられ、モータ３２で発生する駆動力を受給する。全閉ストッパ部４１ａは、弁開度θが「０」であるときに、弁ハウジング３５の全閉ストッパ部３５ｂに接触する部分である。なお、メインギヤ４１は、本発明における「駆動力受給部」の一例である。
【００４８】
なお、弁開度θは、回転軸１５が中心軸Ｌｓを中心に回転したときの回転軸１５の回転角度であり、メインギヤ４１の回転角度や弁体１４の開度に相当するものである。そして、弁開度θが「０」であるときとは、言い換えると、回転軸１５の回転角度が回転軸１５の回転範囲内における最小角度であるときである。図８〜図１１は、弁開度θが「０」であるときを示している。
【００４９】
図１１に示すように、歯車部４１ｂは、中間ギヤ４２の小径ギヤ４２ｂと噛み合っている。スプリングフック部４１ｃは、リターンスプリング４０の手前側フック４０ｂに接触しており、手前側フック４０ｂからリターンスプリング力Ｆｓ１が加えられている（図１２参照）。
【００５０】
図９に示すように、スプリングガイド部４１ｄは、コイル状のリターンスプリング４０の内部に配置され、リターンスプリング４０を支持している。また、スプリングガイド部４１ｄは、回転軸１５における基端部１５ｂ側の部分にて、回転軸１５と一体的に設けられている。
【００５１】
図９に示すように、メインギヤ４１は、凹部４１ｅを備え、その凹部４１ｅに略円板形状をなす磁石４６が収容されている。そのため、メインギヤ４１が弁体１４及び回転軸１５と一体に回転することにより、磁石４６は回転し、磁石４６の磁界が変化する。そして、その磁石４６の磁界の変化を回転角度センサ（不図示）により検知することにより、メインギヤ４１の回転角度を弁体１４の開度として検出するようになっている。
【００５２】
図８に示すように、モータ３２は、弁ハウジング３５に形成された収容凹部３５ａに収容されて固定されている。モータ３２は、回転軸１５を開弁、および、閉弁方向に回転させる駆動力を発生させる。モータ３２は、弁体１４を開閉駆動するために減速機構３３を介して回転軸１５に駆動力が伝達されるようにして連結されている。すなわち、モータ３２の出力軸３２ａ（図１０参照）には、モータギヤ４３が固定されている。このモータギヤ４３は、中間ギヤ４２を介してメインギヤ４１に駆動力が伝達されるようにして連結されている。
【００５３】
中間ギヤ４２は、大径ギヤ４２ａと小径ギヤ４２ｂを有する二段ギヤであり、ピンシャフト４４を介して弁ハウジング３５に回転可能に支持されている。大径ギヤ４２ａの直径は、小径ギヤ４２ｂの直径よりも大きい。大径ギヤ４２ａには、モータギヤ４３が駆動連結され、小径ギヤ４２ｂには、メインギヤ４１が駆動連結されている。本実施形態では、減速機構３３を構成するメインギヤ４１と中間ギヤ４２とモータギヤ４３は、樹脂により形成されている。このようにして、本実施形態では、軽量化を図っている。
【００５４】
なお、モータ３２は、本発明における「駆動機構」の一例である。また、中間ギヤ４２（駆動伝達部）は、モータ３２の駆動力を回転軸１５に伝達する。
【００５５】
詳しくは後述するが、このような構成の統合弁１８１は、図４に示すような閉弁状態（弁体１４のシール面１８の全周と弁座１３のシート面１７の全周とが接触している状態）から、モータ３２に通電させると、メインギヤ４１にギヤ歯を押す力（モータ駆動力Ｆｍ１（図１４参照））が加わり、てこの原理により弁体１４を弁座１３に向かう方向へ移動させる（図１５参照）。その後、モータ３２に印加させる駆動電圧（電流）が徐々に大きくなると、出力軸３２ａとモータギヤ４３が正方向（弁体１４を開弁させる方向）へ回転して、その回転が中間ギヤ４２により減速されてメインギヤ４１に伝達される。そして、リターンスプリング４０により発生する力であって閉弁方向へ付勢するリターンスプリング力Ｆｓ１に抗して、弁体１４が開弁して流路１１が開かれる（図１６と図１８参照）。その後、弁体１４が開弁する途中でモータ３２に印加させる駆動電圧が一定に維持されると、そのときの弁体１４の開度にてモータ駆動力Ｆｍ１とリターンスプリング力Ｆｓ１とが均衡して、弁体１４は所定開度に保持される。
【００５６】
そこで、本実施形態における統合弁１８１の作用について詳細に説明する。まず、モータ３２へ通電がなされていないモータ３２の非駆動時（モータ３２が停止しているとき）には、弁開度θが「０」の状態、すなわち、統合弁１８１が閉弁状態である。そして、このとき、図１１に示すように、メインギヤ４１の全閉ストッパ部４１ａは、弁ハウジング３５の全閉ストッパ部３５ｂに接触している。
【００５７】
このとき、回転軸１５の周方向についての力関係を考えると、図１２に示すように、メインギヤ４１のスプリングフック部４１ｃには、リターンスプリング４０の手前側フック４０ｂからリターンスプリング力Ｆｓ１が加わっている。なお、図１２に示すように、回転軸１５の中心軸Ｌｓを原点とし、ｘ軸を水平方向とし、ｙ軸を鉛直方向とする直交座標系において、＋ｘ方向かつ＋ｙ方向を第１象限、−ｘ方向かつ＋ｙ方向を第２象限、−ｘ方向かつ−ｙ方向を第３象限、＋ｘ方向かつ−ｙ方向を第４象限とする。このとき、奥側フック４０ａおよび全閉ストッパ部４１ａは第１象限に位置するように配置され、手前側フック４０ｂおよびスプリングフック部４１ｃは第３象限に位置するように配置されている。
【００５８】
ここで、てこの原理において、全閉ストッパ部４１ａに支点が設定され、スプリングフック部４１ｃに力点が設定され、全閉ストッパ部４１ａとスプリングフック部４１ｃとの間の中央部に作用点が設定されるとする。すると、スプリングフック部４１ｃに加わるリターンスプリング力Ｆｓ１により、全閉ストッパ部４１ａとスプリングフック部４１ｃとの間の中央部に力Ｆｓ２が作用する。なお、（力Ｆｓ２）＝２×（リターンスプリング力Ｆｓ１）である。なお、図１２において、全閉ストッパ部４１ａとスプリングフック部４１ｃとの間の距離は「２Ｒ」としている。
【００５９】
このとき、回転軸１５の中心軸Ｌｓ方向に沿った断面における力関係を考えると、図１３に示すように、力Ｆｓ２の＋ｙ方向成分は、分力Ｆｓ３となる。なお、＋ｙ方向とは、第１軸受３７や第２軸受３８の中心軸Ｌｊ方向（ｘ方向）に対して垂直な方向であって、弁体１４に対して弁座１３方向（図１２や図１３の図面上方向）である。また、（分力Ｆｓ３）＝（力Ｆｓ２）×（ｓｉｎθ１）である。なお、図１２に示すように、角度θ１は、ｘ方向に対して、全閉ストッパ部４１ａとスプリングフック部４１ｃの配列方向がなす角度である。
【００６０】
そして、この分力Ｆｓ３により、スプリングガイド部４１ｄの位置では、力Ｆｓ４（反弁座方向付勢力）が＋ｙ方向に作用している。なお、（力Ｆｓ４）＝（分力Ｆｓ３）×Ｌｂ／Ｌａである。このように、力Ｆｓ４は、リターンスプリング力Ｆｓ１に起因して発生する力であって、かつ、第１軸受３７と第２軸受３８の中心軸Ｌｊに対して垂直な方向に作用する力である。なお、距離Ｌａは、ｘ方向について第１軸受３７が配置される位置から力Ｆｓ４が作用する位置までの距離である。また、距離Ｌｂは、ｘ方向について第１軸受３７が配置される位置から分力Ｆｓ３が作用する位置までの距離である。
【００６１】
このようにスプリングガイド部４１ｄの位置で力Ｆｓ４が＋ｙ方向に作用することにより、スプリングガイド部４１ｄと一体の回転軸１５は、第１軸受３７を支点に、図１３における時計回りに回転して傾く。これにより、てこの原理により、回転軸１５の基端部１５ｂに設けられるメインギヤ４１は＋ｙ方向に移動する一方で、回転軸１５のピン１５ａに設けられる弁体１４は−ｙ方向に移動する。そのため、弁体１４は、弁座１３から離れる方向（反弁座方向）に移動する。このようにして、モータ３２の非駆動時であって、統合弁１８１が閉弁状態であるときに、弁体１４は、力Ｆｓ４により、弁座１３から離れる方向に移動する。なお、このとき、回転軸１５は、第２軸受３８により制止される。
【００６２】
本実施形態では、このとき、図１３に示すように、弁体１４は、弁座１３に設けられたゴムシート２１（シール部材）に接触している。詳しくは、図２１に示すように、弁体１４は、ゴムシート２１に備わる変形部２１ａ（ビード部）の先端に接触している。なお、このとき、弁体１４は、変形部２１ａの先端に全周に亘って接触しており、変形部２１ａの潰し量は微小である。このようにして、弁座１３と弁体１４との間はゴムシート２１で封止（シール）されており、統合弁１８１は簡単な構成でシール性が確保されている。ここで、燃料電池システム１０１が搭載された車両の停止時において、燃料電池１１１へエアを吸入させないようにするため、統合弁１８１には封止機能が要求される。そして、本実施形態では、このように要求される統合弁１８１の封止機能を得るため、弁座１３と弁体１４との間をゴムシート２１で封止する。
【００６３】
また、このとき、弁開度θと開口面積Ｓの関係を示す図２０において、点Ｐ１ａの位置に存在する。ここで、「統合弁１８１が閉弁状態であるとき」とは、弁開度θ（弁体１４の開度）が「０」のときであり、言い換えると、回転軸１５の回転角度が全閉のときの角度（回転軸１５の回転範囲内における最小角度）であるときである。
【００６４】
その後、モータ３２へ通電がなされるモータ３２の駆動時には、中間ギヤ４２の小径ギヤ４２ｂ（図１１参照）からメインギヤ４１の歯車部４１ｂ（図１１参照）に対して当該メインギヤ４１を回転させようとするモータ駆動力Ｆｍ１が作用する。このとき、回転軸１５の周方向についての力関係を考えると、図１４に示すように、モータ駆動力Ｆｍ１は、−ｙ方向に作用する。なお、−ｙ方向とは、第１軸受３７や第２軸受３８の中心軸Ｌｊ方向（ｘ方向）に対して垂直な方向であって、弁座１３に対して弁体１４が配置される方向（図１２や図１３の図面下方向）である。
【００６５】
そして、モータ駆動力Ｆｍ１により、回転軸１５の中心軸Ｌｓの位置では、力Ｆｍ２が−ｙ方向に作用している。さらに、回転軸１５の中心軸Ｌｓ方向に沿った断面における力関係を考えると、図１５に示すように、スプリングガイド部４１ｄの位置では、力Ｆｍ３（弁座方向付勢力）が−ｙ方向に作用している。なお、（力Ｆｍ３）＝（力Ｆｍ２）×Ｌｂ／Ｌａである。このように、モータ３２の駆動時に、力Ｆｍ３が発生する。この力Ｆｍ３は、モータ駆動力Ｆｍ１に起因して発生する力であって、かつ、第１軸受３７と第２軸受３８の中心軸Ｌｊに対して垂直な方向に作用する力である。そして、力Ｆｍ３は、第１軸受３７を支点として回転軸１５を回転させて傾けて、弁体１４を弁座１３に向かう方向に付勢する。
【００６６】
そして、図１５に示すように、力Ｆｍ３が前記の力Ｆｓ４よりも大きくなると、メインギヤ４１のスプリングガイド部４１ｄと一体の回転軸１５は、第１軸受３７を支点に図１５における反時計回りに回転して傾く。これにより、てこの原理により、メインギヤ４１は−ｙ方向に移動する一方で、弁体１４は＋ｙ方向に移動する。このようにして、弁体１４は、力Ｆｍ３により、弁座１３に向かう方向（弁座方向）に移動する。
【００６７】
本実施形態では、このとき、ゴムシート２１の変形部２１ａは、弁体１４に押されて変形しているが、変形部２１ａの変形量は変形部２１ａが塑性変形するときの変形量よりも少ない。すなわち、変形部２１ａは、弾性変形するが、塑性変形はしない。
【００６８】
なお、このとき、弁開度θと開口面積Ｓの関係を示す図２０において、点Ｐ１ｂの位置に存在する。
【００６９】
その後、モータ３２に印加させる駆動電圧が大きくなってモータ駆動力Ｆｍ１が大きくなると、回転軸１５は、第１軸受３７を支点に図１６における反時計回りにさらに回転して傾く。これにより、メインギヤ４１は−ｙ方向にさらに移動する一方で、弁体１４は＋ｙ方向にさらに移動する。このとき、回転軸１５は中心軸Ｌｓを中心に回転し、弁開度θ（回転軸１５の回転角度）が「α」になり（図１７参照）、開口面積Ｓが増加する。そして、このとき、図１７に示すように、メインギヤ４１の全閉ストッパ部４１ａは、弁ハウジング３５の全閉ストッパ部３５ｂから離れる。なお、図１６に示すように、回転軸１５は、第２軸受３８により制止される。また、このとき、弁開度θと開口面積Ｓの関係を示す図２０において、点Ｐ１ｃの位置に存在する。
【００７０】
その後、モータ駆動力Ｆｍ１がさらに大きくなると、回転軸１５は中心軸Ｌｓを中心にさらに回転し、図１８に示すように、弁体１４が弁座１３からさらに離れて、開口面積Ｓがさらに増加する。このとき、弁開度θが「β」になる（図１９参照）。また、このとき、弁開度θと開口面積Ｓの関係を示す図２０において、点Ｐ１ｄの位置に存在する。以上のようにして、モータ駆動力Ｆｍ１による統合弁１８１の開弁動作が行われる。
【００７１】
なお、本実施形態では、統合弁１８１は、第１軸受３７と第２軸受３８の２つの軸受を有しているが、第１軸受３７と第２軸受３８の代わりに１つの軸受を有していてもよく、また、３つ以上の軸受を有していてもよい。
【００７２】
また、変形例として、図２２や図２３に示すゴムシート２１を使用することが考えられる。図２２に示すように、ゴムシート２１はリップシール仕様であり、変形部２１ａがリップ形状（弁体１４に押されて撓むことができる突起形状）に形成されている。また、図２３に示すように、ゴムシート２１はリップシールとビードを組み合わせた仕様であり、変形部２１ａがリップ形状に形成され、かつ、変形部２１ａにビード２１ｂ（弁体１４に密着可能な突起部）が設けられている。さらに、ゴムシート２１は、弁座１３ではなく、弁体１４に設けられていてもよい。
【００７３】
以上のような本実施形態の統合弁１８１は、モータ３２の非駆動時に、力Ｆｓ４を発生させる。ここで、力Ｆｓ４は、リターンスプリング力Ｆｓ１に起因して発生する力であり、かつ、第１軸受３７と第２軸受３８の中心軸Ｌｊに対して垂直な方向に作用する力であって、第１軸受３７を支点として回転軸１５を傾けて弁体１４を弁座１３から離れる方向に付勢する力である。そして、さらに、弁体１４および弁座１３のいずれか一方に、モータ３２の非駆動時に弁体１４と弁座１３との間を封止するゴムシート２１が設けられている。
【００７４】
このようにして、モータ３２の非駆動時に、弁座１３と弁体１４との間はゴムシート２１で封止されている。そのため、統合弁１８１は、簡単な構成で、閉弁状態においてシール性を確保できる。
【００７５】
また、本実施形態では、ゴムシート２１は、モータ３２の非駆動時に先端が弁体１４と接触し、モータ３２の駆動時に弁体１４に押されて変形する変形部２１ａを備えている。そして、モータ３２の駆動時における変形部２１ａの変形量は、変形部２１ａが塑性変形するときの変形量よりも少ない。このようにして、ゴムシート２１の変形部２１ａは弁体１４により過度に押し付けられないため、ゴムシート２１の摩耗を低減できる。なお、ゴムシート２１が弁体１４に設けられている場合においては、変形部２１ａは、モータ３２の非駆動時に先端が弁座１３と接触し、モータ３２の駆動時に弁座１３に押されて変形する。
【００７６】
また、本実施形態では弁座１３と弁体１４との間はゴムシート２１で封止されているので、仮に統合弁１８１が閉故障（閉弁状態のままで開弁できない故障）となったときでも、エアポンプ１７２を駆動させて燃料電池１１１内の圧力（以下、適宜、「スタック圧」という。）を高めれば、弁体１４はゴムシート２１から離れるので、統合弁１８１においてエアを流すことができる。そして、このようにして、統合弁１８１が閉故障となったときでも、燃料電池システム１０１が搭載された車両を退避走行させることができる。
【００７７】
なお、本発明の偏心弁は、燃料電池システム１０１において、エア系１１３における封止弁１７４やバイパス弁１９１にも適用できる。
【００７８】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明するが、第１実施例と同等の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略し、異なった点を中心に述べる。
【００７９】
本実施形態では、燃料電池１１１における発電の停止後、統合弁１８１を閉弁するが、すぐにモータ３２を非駆動にするのではなく、まず、モータ３２の駆動を継続させて弁体１４をゴムシート２１に押し当てて封止させ、その後、モータ３２を非駆動にして封止させる。
【００８０】
そこで、コントローラ２０１は、図２６に示す制御フローチャートに基づく制御（ＦＣエア統合弁制御）を実行する。まず、ＦＣスタック発電停止要求の有無を判断する（ステップＳ１）。ここで、「ＦＣスタック発電停止要求」とは、燃料電池１１１における発電停止の要求である。そして、ＦＣスタック発電停止要求が有る場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）には、スタック圧ＳＴＰを読込み（ステップＳ２）、封止弁閉弁制御を行い（ステップＳ３）、封止弁１７４の通電をＯＦＦにし、すなわち、封止弁１７４の駆動機構への通電を停止し（ステップＳ４）、統合弁閉弁制御を行う（ステップＳ５）。ここで、「スタック圧ＳＴＰ」は、燃料電池１１１内の圧力である。また、「封止弁閉弁制御」は、封止弁１７４を閉弁させる制御である。また、「統合弁閉弁制御」は、統合弁１８１を閉弁させる制御である。
【００８１】
次に、スタック圧ＳＴＰが所定圧ａ（所定負圧）以下であるか否かを判断する（ステップＳ６）。そして、スタック圧ＳＴＰが所定圧ａ以下である場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）には、統合弁１８１の通電をＯＦＦにし、すなわち、統合弁１８１のモータ３２への通電を停止してモータ３２を駆動状態から非駆動状態に切り替え（ステップＳ７）、ＥＣＵ（封止機能制御ＥＣＵ）の電源をＯＦＦにする（ステップＳ８）。ここで、所定圧ａは、負圧、すなわち、大気圧よりも低い圧力である。
【００８２】
このようにして、スタック圧ＳＴＰが低下して所定圧ａ以下になったときに、統合弁１８１のモータ３２への通電を停止して、モータ３２を駆動状態から非駆動状態に切り替える。すなわち、モータ３２を駆動状態から非駆動状態に切り替える際には、まず、燃料電池１１１内の圧力が所定圧ａよりも高いときに、モータ３２への通電を保持して、弁体１４をゴムシート２１に押し当てて封止させる。次に、燃料電池１１１内の圧力が所定圧ａ以下になったときに、モータ３２への通電を停止して、燃料電池１１１内の負圧で弁体１４をゴムシート２１に接触させて封止させる。
【００８３】
また、ステップＳ６において、スタック圧ＳＴＰが所定圧ａよりも高い場合（ステップＳ６：ＮＯ）には、統合弁１８１の通電をＯＮのまま継続し、すなわち、統合弁１８１のモータ３２への通電を継続してモータ３２を駆動状態のまま継続し（ステップＳ９）、ＥＣＵの電源をＯＮのまま継続させる（ステップＳ１０）。
【００８４】
また、ステップＳ１において、ＦＣスタック発電停止要求が無い場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）には、封止弁１７４と統合弁１８１とバイパス弁１９１について発電要求に応じた制御を行う（ステップＳ１１）。
【００８５】
以上の制御フローチャートに基づく制御が実行されることにより、例えば、図２７に示すような制御タイムチャートで表される制御が実行される。図２７に示すように、時間Ｔ１でＦＣスタック発電停止要求がなされた後、時間Ｔ２でスタック圧ＳＴＰが所定圧ａ以下になったときに、統合弁１８１のモータ３２への通電が停止される。
【００８６】
本実施形態によれば、モータ３２を駆動状態から非駆動状態へ切り替える際においては、弁体１４に対する弁座１３側の圧力、すなわち、スタック圧ＳＴＰが所定圧ａに達した後に、モータ３２を非駆動状態へ切り替える。このようにして、スタック圧ＳＴＰが所定圧ａに達するまでモータ３２を駆動させ、スタック圧ＳＴＰが所定圧ａに達した後はモータ３２を非駆動として燃料電池１１１内で発生する負圧を利用して弁体１４を弁座１３方向に向わせるので、ゴムシート２１が摩耗した場合であっても、閉弁時における弁座１３と弁体１４との間のシール性を確保できる。また、燃料電池１１１における発電の停止時に、統合弁１８１のモータ３２が非駆動状態になっても、燃料電池１１１内で発生する負圧を利用して、弁体１４を弁座１３方向に向わせることができる。そのため、モータ３２の非駆動時において、閉弁時における弁座１３と弁体１４との間のシール性をより確保できる。
【００８７】
［第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明するが、第１，２実施例と同等の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略し、異なった点を中心に述べる。
【００８８】
本実施形態では、モータ３２の駆動時において、封止制御モードと調圧制御モードの制御が行われる。ここで、封止制御モードは、弁体１４の開度が全閉位置付近において弁体１４の回転を制御するモードである。この封止制御モードは、例えば燃料電池システム１０１が搭載される車両の停止時に行われるモードである。調圧制御モードは、弁孔１６の開口面積Ｓが制御されてエアの流量が制御されるモードであり、封止制御モードのときよりも弁体１４の開度が大きい状態で弁体１４の開度が制御されるモードである。この調圧制御モードは、例えば燃料電池システム１０１が搭載される車両の運転時に行われるモードである。
【００８９】
そこで、コントローラ２０１は、図２８に示す制御フローチャートに基づく制御（ＦＣエア統合弁制御）を実行する。まず、スタック供給目標エア量ＴＳＴＧａを取込み（ステップＳ１０１）、エアポンプ１７２の吐出量をスタック供給目標エア量ＴＳＴＧａに応じた量に制御し（ステップＳ１０２）、スタック圧ＳＴＰを取込み（ステップＳ１０３）、実統合弁開度ａｔａ、すなわち、現在の統合弁１８１の弁体１４の開度を取込む（ステップＳ１０４）。
【００９０】
次に、統合弁調圧要求の有無を判断する（ステップＳ１０５）。そして、統合弁調圧要求が有る場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）には、ＸＡＣＶＣフラグが「０」であるか否かを判断する（ステップＳ１０６）。なお、ＸＡＣＶＣフラグは、角度Ａの判定フラグである。
【００９１】
そして、ＸＡＣＶＣフラグが「０」である場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）には、実統合弁開度ａｔａが角度Ａ以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０７）。ここで、実統合弁開度ａｔａが角度Ａであるときとは、図２４に示すように、統合弁１８１の弁体１４の開度、すなわち、弁開度θ（回転軸１５の回転角度、メインギヤ４１の回転角度）が角度Ａのときである。このとき、図２４に示すように、弁体１４とゴムシート２１は接触していない。
【００９２】
そして、実統合弁開度ａｔａが角度Ａ以上である場合（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）、すなわち、弁体１４とゴムシート２１が接触していない調圧制御モードである場合には、ＸＡＣＶＣフラグを「１」にする（ステップＳ１０８）。次に、スタック供給エア量ＳＴＧａをスタック供給目標エア量ＴＳＴＧａに制御するため、目標統合弁開度ｔｐｃｔａ、目標バイパス弁開度ｔｂｔａを求める（ステップＳ１０９）。
【００９３】
次に、目標統合弁開度ｔｐｃｔａが角度Ａ以上であるか否かを判断する（ステップＳ１１０）。そして、目標統合弁開度ｔｐｃｔａが角度Ａ以上である場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）には、統合弁１８１の弁体１４の開度を目標統合弁開度ｔｐｃｔａに高い応答性で制御し、すなわち、統合弁１８１の弁体１４の回転速さを速くして弁体１４の開度を目標統合弁開度ｔｐｃｔａに制御し、バイパス弁１９１を目標バイパス弁開度ｔｂｔａに高い応答性で制御する（ステップＳ１１１）。このようにして、調圧制御モードは、弁体１４とゴムシート２１が非接触状態のときに行われる。
【００９４】
また、ステップＳ１０５において、統合弁調圧要求が無い場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）には、ＸＡＣＶＣフラグが「１」であるか否かを判断する（ステップＳ１１２）。そして、ＸＡＣＶＣフラグが「１」である場合（ステップＳ１１２：ＹＥＳ）には、実統合弁開度ａｔａが角度Ａ未満であるか否かを判断する（ステップＳ１１３）。そして、実統合弁開度ａｔａが角度Ａ未満である場合（ステップＳ１１３：ＹＥＳ）には、ＸＡＣＶＣフラグを「０」にし（ステップＳ１１４）、統合弁徐閉弁制御で統合弁１８１を全閉に制御する（ステップＳ１１５）。すなわち、実統合弁開度ａｔａが角度Ａ未満（弁体１４の開度が全閉位置付近）である封止制御モードにおいて、弁体１４の回転速さを遅くしながら、統合弁１８１を全閉にする。このようにして、封止制御モードにおける弁体１４の回転速さを、調圧制御モードにおける弁体１４の回転速さよりも遅くする。
【００９５】
また、ステップＳ１０６において、ＸＡＣＶＣフラグが「０」でない場合（ステップＳ１０６：ＮＯ）には、ステップＳ１０９の処理を行う。
【００９６】
また、ステップＳ１０７において、実統合弁開度ａｔａが角度Ａ未満の場合（ステップＳ１０７：ＮＯ）には、統合弁徐開弁制御を行って、すなわち、弁体１４の回転速さを遅くしながら開弁制御を行って（ステップＳ１１６）、ステップＳ１０６の処理を行う。すなわち、実統合弁開度ａｔａが角度Ａ未満（弁体１４の開度が全閉位置付近）である封止制御モードにおいて、弁体１４の回転速さを遅くしながら、統合弁１８１を開弁する。
【００９７】
また、ステップＳ１１０において、目標統合弁開度ｔｐｃｔａが角度Ａ未満の場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）には、目標統合弁開度ｔｐｃｔａを角度Ａとして（ステップＳ１１７）、ステップＳ１１１の処理を行う。
【００９８】
また、ステップＳ１１２において、ＸＡＣＶＣフラグが「１」でない場合（ステップＳ１１２：ＮＯ）には、ステップＳ１１５の処理を行う。
【００９９】
また、ステップＳ１１３において、実統合弁開度ａｔａが角度Ａ以上の場合（ステップＳ１１３：ＹＥＳ）には、統合弁急閉弁制御を行って、すなわち、弁体１４の回転速さを速くして閉弁制御を行って（ステップＳ１１８）、ステップＳ１１２の処理を行う。
【０１００】
以上の制御フローチャートに基づく制御が実行されることにより、例えば、図２９に示すような制御タイムチャートで表される制御が実行される。図２９に示すように、時間Ｔ１１と時間Ｔ１５において、封止徐変制御が行われる。すなわち、時間Ｔ１１において統合弁徐開弁制御が行われ、時間Ｔ１５において統合弁徐閉弁制御が行われる。また、時間Ｔ１２と時間Ｔ１４において、調圧高応答制御が行われる、すなわち、統合弁１８１の弁体１４の開度が高い応答性で制御される。また、時間Ｔ１１と時間Ｔ１４において、バイパス高応答制御が行われる、すなわち、バイパス弁１９１の弁体の開度が高い応答性で制御される。
【０１０１】
本実施形態によれば、モータ３２の駆動時に行われる制御モードとして、調圧制御モードと封止制御モードを有する。そして、調圧制御モードにおいては、弁体１４とゴムシート２１が非接触状態である。このように、高い頻度で行われる調圧制御モードにおいて弁体１４とゴムシート２１が接触していないので、弁体１４とゴムシート２１の摺動回数を最小限に抑えることができる。そのため、ゴムシート２１の摩耗を低減できる。
【０１０２】
また、封止制御モードにおける弁体１４の回転速さは、調圧制御モードにおける弁体１４の回転速さよりも遅い。これにより、封止制御モードにおいてゴムシート２１に対する弁体１４の摺動の強さが抑制される。そのため、ゴムシート２１の摩耗を低減できる。
【０１０３】
［第４実施形態］
次に、第４実施形態について説明するが、第１〜３実施例と同等の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略し、異なった点を中心に述べる。
【０１０４】
本実施形態では、燃料電池システム１０１が搭載された車両において、回生ブレーキ要求がなされ、燃料電池１１１の発電を停止させたときに、燃料電池１１１内に残存する水素ガスと酸素ガスが反応することで発電された余剰の電力を、バッテリ（不図示）が満充電状態であるときに、エアポンプ１７２の駆動に消費させる。このとき、統合弁１８１を閉弁させるが、統合弁１８１におけるエアの漏れ量は０でなくてもよい。そこで、このような回生ブレーキ要求時において、統合弁１８１を全閉に制御しないで、弁体１４がゴムシート２１と接触し始める位置（例えば、前記の図１５に示す位置）となるように制御して、ゴムシート２１に対する弁体１４の押し当てを弱くしておく。すなわち、弁体１４の開度を、全閉のときの角度よりも大きく、かつ、前記の角度Ａよりも小さい角度Ｂにする。
【０１０５】
そこで、コントローラ２０１は、図３０に示す制御フローチャートに基づく制御（ＦＣエア制御）を実行する。まず、イグニッションスイッチＩＧがＯＮである場合（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）には、発電要求の有無を判断する（ステップＳ２０２）。そして、発電要求が有る場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）には、回生ブレーキ要求の有無を判断する（ステップＳ２０３）。そして、回生ブレーキ要求が有る場合（ステップＳ２０３：ＹＥＳ）には、統合弁１８１の弁体１４の開度を角度Ｂに制御し（ステップＳ２０４）、バイパス弁１９１を全閉に制御し（ステップＳ２０５）、エアポンプ１７２を回生モード回転数に制御し（ステップＳ２０６）、ＸＥＢフラグを「１」にする（ステップＳ２０７）。
【０１０６】
このようにして、回生ブレーキ要求がなされてエアポンプ１７２を駆動させるときに、弁体１４の開度は角度Ｂで保持されている。なお、角度Ｂは、封止制御モードのときの開度範囲内の途中の開度であり、全閉のときの角度よりも大きく、かつ、角度Ａよりも小さい。なお、ＸＥＢフラグは、回生ブレーキ制御フラグであり、回生ブレーキが未実施のときは「０」に設定され、回生ブレーキが実行中のときは「１」に設定される。
【０１０７】
また、ステップＳ２０２において、発電要求が無い場合（ステップＳ２０２：ＮＯ）には、エアポンプ１７２を停止し（ステップＳ２０８）、封止弁と統合弁とバイパス弁について全閉制御を行い（ステップＳ２０９〜２１１）、ＸＥＢフラグを「０」にする（ステップＳ２１２）。
【０１０８】
また、ステップＳ２０３において、回生ブレーキ要求が無い場合（ステップＳ２０３：ＮＯ）には、ＸＥＢフラグが「１」であるか否かを判断する（ステップＳ２１３）。そして、ＸＥＢフラグが「１」である場合、すなわち、復帰要求が有る場合（ステップＳ２１３：ＹＥＳ）には、バイパス弁１９１について瞬時に全閉制御を行い、開弁制御を行い、閉弁制御を行い（ステップＳ２１４）、ＸＥＢフラグを「０」にして（ステップＳ２１５）、ステップＳ２１３の処理を行う。
【０１０９】
また、ステップＳ２１３において、ＸＥＢフラグが「１」でない場合、すなわち、走行発電要求が有る場合（ステップＳ２１３：ＮＯ）には、出力要求を取り込んで（ステップＳ２１６）、封止弁全開制御を行い（ステップＳ２１７）、出力要求に応じた統合弁開度とバイパス弁開度とエアポンプ回転数に制御する（ステップＳ２１８）。
【０１１０】
以上の制御フローチャートに基づく制御が実行されることにより、例えば、図３１に示すような制御タイムチャートで表される制御が実行される。図３１に示すように、時間Ｔ２５において、回生制御が行われる。すなわち、時間Ｔ２５において、統合弁１８１の弁体１４の開度が角度Ｂに制御される。
【０１１１】
本実施形態によれば、回生ブレーキ要求がなされた場合にエアポンプ１７２を駆動させるときに、弁体１４の開度は角度Ｂに保持される。これにより、統合弁１８１の全閉制御は、要求頻度の多い回生ブレーキ要求時には実行されず、車両が完全に停止したときのみに実行される。そのため、弁体１４とゴムシート２１の摺動頻度を抑制できる。したがって、ゴムシート２１の摩耗を抑制しながら、回生ブレーキ要求時において発電された余剰電力をエアポンプ１７２の駆動で消費させることができる。
【０１１２】
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、回転軸１５は、第１軸受３７と弁体１４の反対側に別途設けられる軸受（不図示）とにより両持ち支持されていてもよい。
【符号の説明】
【０１１３】
２  弁部
３  駆動機構部
１１  流路
１３  弁座
１４  弁体
１５  回転軸
１５ａ  ピン
１５ｂ  基端部
１６  弁孔
１７  シート面
１８  シール面
２１  ゴムシート
２１ａ  変形部
２１ｂ  ビード
３２  モータ
３５ｂ  全閉ストッパ部
３５ｃ  スプリングフック部
３７  第１軸受
３８  第２軸受
４０  リターンスプリング
４０ａ  奥側フック
４０ｂ  手前側フック
４１  メインギヤ
４１ａ  全閉ストッパ部
４１ｂ  歯車部
４１ｃ  スプリングフック部
４１ｄ  スプリングガイド部
１０１  燃料電池システム
１１１  燃料電池
１１２  水素系
１１３  エア系
１６２  エア排出通路
１７４  封止弁
１８１  統合弁
１９１  バイパス弁
Ｌｓ  （回転軸の）中心軸
Ｌｖ  （弁体の）中心軸
Ｌｊ  （軸受の）中心軸
Ｆｓ１  リターンスプリング力
Ｆｓ４  力（反弁座方向付勢力）
Ｆｍ１  モータ駆動力
Ｆｍ３  力（弁座方向付勢力）
θ  弁開度
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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