(57)【要約】【課題】ダイヤフラムや弁体の作動速度を抑制し、ダイヤフラムや弁体といった構成部品の長寿命化に貢献できるダイヤフラム式バルブ装置を提供する。【解決手段】このバルブ装置は、弁口１６および作動室をもつボディ１と、作動室２１を閉弁用圧力室２２と開弁用圧力室２４とに仕切る膜状のダイヤフラム３と、ダイヤフラム３に取り付けられダイヤフラム３の作動に伴い弁口１６を開閉可能な弁体４とを備えている。ボディ１は、閉弁用圧力室２２と開弁用圧力室２４との間における差圧を形成するポート２６、２７を有する。ダイヤフラム３は、差圧が通常領域のときポート２６、２７の開口面積を維持し、差圧が所定圧力よりも大きいときポート２６、２７の開口面積を狭小化させ、弁体４の作動速度を抑制するポート接触面３４ｏ、３４ｐを有する。【選択図】図１
2008298182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁口および作動室をもつボディと、前記ボディに設けられ前記作動室を閉弁用圧力室と開弁用圧力室とに仕切る変形可能な膜状のダイヤフラムと、前記ダイヤフラムに取り付けられ前記ダイヤフラムの変形に伴い前記弁口を開閉可能な弁体とを具備するダイヤフラム式バルブ装置において、
前記ボディは、前記閉弁用圧力室と前記開弁用圧力室との間における差圧を形成すると共に前記差圧に基づいて前記ダイヤフラムを変形させるポートを有しており、
前記ダイヤフラムは、前記差圧が通常領域のとき前記ポートの開口面積を維持し、前記差圧が所定圧力よりも大きいとき前記ポートの開口周縁に接触して前記ポートの開口面積を狭小化させて前記弁体の作動速度を抑制するポート接触面を有することを特徴とするダイヤフラム式バルブ装置。
【請求項２】
請求項１において、前記ダイヤフラムは、前記差圧が所定圧力よりも大きいとき前記ポートに対面可能で且つ他の前記ダイヤフラム部分よりも前記ポートに向けて突出する前記突出対面部を備えており、前記突出対面部は前記ポート接触面を備えていることを特徴とするダイヤフラム式バルブ装置。
【請求項３】
請求項１または２において、（ｉ）前記ポートは、前記閉弁用圧力室に連通する閉弁用ポートと、前記開弁用圧力室に連通する開弁用ポートとを備えており、
（ｉｉ）前記閉弁用ポートは、前記弁体の閉弁時において前記閉弁用圧力室に流体を供給し、且つ、前記弁体の開弁時において前記閉弁用圧力室の流体を排出し、
（ｉｉｉ）前記開弁用ポートは、前記弁体の開弁時において前記開弁用圧力室に流体を供給し、且つ、前記弁体の閉弁時において前記開弁用圧力室の流体を排出することを特徴とするダイヤフラム式バルブ装置。
【請求項４】
請求項１〜３のうちの一項において、前記差圧は閉弁用差圧であり、前記ダイヤフラムの前記ポート接触面は、閉弁時において、前記閉弁用差圧が通常領域のとき前記開弁用ポートの開口面積を維持し、前記閉弁用差圧が所定圧力よりも大きいとき、前記開弁用ポートの開口周縁に接触して前記開弁用ポートの開口面積を狭小化させ、前記開弁用圧力室の流体が前記開弁用ポートから排出される単位時間当たりの排出流量を制限することを特徴とするダイヤフラム式バルブ装置。
【請求項５】
請求項１〜３のうちの一項において、前記差圧は開弁用差圧であり、前記ダイヤフラムの前記ポート接触面は、開弁時において、前記開弁用差圧が通常領域のとき前記閉弁用ポートの開口面積を維持し、前記開弁用差圧が所定圧力よりも大きいとき、前記閉弁用ポートの開口周縁に接触して閉弁用ポートの開口面積を狭小化させ、前記閉弁用圧力室の流体が前記閉弁用ポートから排出される単位時間当たりの排出流量を制限することを特徴とするダイヤフラム式バルブ装置。
【請求項６】
請求項１〜５の一項において、（ｉ）前記ボディは、前記作動室に対して仕切られる中間室を区画すると共に前記弁体の開閉作動に応じて変形する膜状をなす第２ダイヤフラムと、前記弁体の開閉作動に応じて変形する前記第２ダイヤフラムに基づいて室容積が変動する前記中間室内の流体を前記中間室に対して出し入れする呼吸用ポートとを備えており、
（ｉｉ）前記第２ダイヤフラムは、前記弁体の開動作時に前記呼吸用ポートの前記中間室への開口周縁の少なくとも一部に接触し、前記呼吸用ポートの開口面積を狭小化させ、前記中間室の流体が前記呼吸用ポートから排出される単位時間当たりの排出流量を制限することを特徴とするダイヤフラム式バルブ装置。
【請求項７】
弁口および室をもつボディと、前記弁口を開閉可能な弁体と、前記弁体の開閉動作に応じて変形可能に設けられ前記室の境界を形成する膜状のダイヤフラムとを具備するダイヤフラム式バルブ装置において、
前記ボディは、前記ダイヤフラムの変形に伴って室容積が変動する前記室内の流体を出し入れするポートを有しており、
前記ダイヤフラムは、前記ポートの前記室への開口部の開口面積を狭小化させて前記弁体の作動速度を抑制するポート接触面を有することを特徴とするダイヤフラム式バルブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は膜状をなすダイヤフラムを備えるバルブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、弁口および圧力室をもつボディと、膜状のダイヤフラムと、ダイヤフラムの作動に伴い弁口を開閉可能な弁体とを備えるダイヤフラム式バルブ装置が知られている（特許文献１，２）。このものによれば、流体のパイロット圧を圧力室に供給することにより、ダイヤフラムを作動させ、ひいてはダイヤフラムに取り付けられている弁体を作動させて弁体の開閉を行う。
【特許文献１】２００３−２１４５４７号公報
【特許文献２】２００４−１８３７０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記したバルブ装置によれば、弁体の開閉駆動力として、パイロット圧を形成する流体の圧力に頼る。このため使用する圧力源の条件等によっては、圧力が急激に立ち上がったり、過大な圧力がダイヤフラムに印加されるおそれがある。
【０００４】
この場合、ダイヤフラムや弁体の作動速度が過剰に速くなる。よつて、ダイヤフラムや弁体といった構成部品の長寿命化には限界が生じるおそれがある。例えば、弁体が弁口を閉鎖する閉弁時には、弁口を形成する弁座に弁体が衝撃的に着座するおそれがある。この場合、ダイヤフラムや弁体といった構成部品の長寿命化に限界が生じるばかりか、着座後のリバウンドによるハンチング現象が発生するおそれがある。
【０００５】
特に、上記したバルブ装置においては、弁体の開弁駆動力をかなり増大させることがある。例えば、燃料電池システムに使用されるバルブ装置の場合には、弁体と弁座との凍結固着を解除させるため、弁体の開弁駆動力がかなり増大されていることがある。この場合、開弁の際等において圧力が急激に立ち上がったり、過大な圧力がダイヤフラムに印加されるおそれがある。この場合、前述したようにダイヤフラムや弁体の作動速度が過剰に速くなるおそれがある。よって、ダイヤフラムや弁体といった構成部品の長寿命化を図るには、限界がある。
【０００６】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、ダイヤフラムや弁体の作動速度が抑制され、ダイヤフラムや弁体といった構成部品の長寿命化が図られるダイヤフラム式バルブ装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）様相１に係るダイヤフラム式バルブ装置は、弁口および作動室をもつボディと、ボディに設けられ作動室を閉弁用圧力室と開弁用圧力室とに仕切る変形可能な膜状のダイヤフラムと、ダイヤフラムに取り付けられダイヤフラムの変形に伴い弁口を開閉可能な弁体とを具備するダイヤフラム式バルブ装置において、
ボディは、閉弁用圧力室と開弁用圧力室との間における差圧を形成すると共に差圧に基づいてダイヤフラムを変形させるポートを有しており、ダイヤフラムは、差圧が通常領域のときポートの開口面積を維持し、差圧が所定圧力よりも大きいときポートの開口周縁の一部に接触してポートの開口面積を狭小化させて弁体の作動速度を抑制するポート接触面を有することを特徴とする。ポートの開口周縁の一部とは、ポートが複数形成されている場合には、一のポートの開口周縁を閉鎖するものの、別の他のポートの開口周縁を閉鎖していない形態も含む。
【０００８】
差圧が通常領域のとき、ダイヤフラムは変形するものの、ダイヤフラムのポート接触面は基本的にはポートの開口周縁に接触せず、ポートの開口面積を維持する。これに対して、差圧が所定圧力よりも大きいとき（通常領域よりも大きいとき）、ダイヤフラムの変形量が増加し、ダイヤフラムのポート接触面はポートの開口周縁に接触し、ポートの開口面積を狭小化させる。これによりポートを流れる流体の単位時間当たりの流量が制限される。従って弁体の作動速度が抑制されて低速化される。
【０００９】
このため閉弁用圧力室および開弁用圧力室との間における差圧を形成する流体の圧力が急激に立ち上がるとき、当該流体の過大圧力がダイヤフラムに印加されるときであっても、弁体の作動速度が抑制され低速化される。従って、閉弁時および／または開弁時において、ダイヤフラム、弁体等の構成部品にかかる衝撃が抑制される。故に、ダイヤフラム、弁体等の構成部品の寿命を延ばすことができる。
【００１０】
（２）様相２に係るダイヤフラム式バルブ装置によれば、上記した様相において、ダイヤフラムは、差圧が所定圧力よりも大きいときポートに対面可能で且つ他のダイヤフラム部分よりもポートに向けて突出する突出対面部を備えており、突出対面部はポート接触面を備えていることを特徴とする。差圧が所定圧力よりも大きいとき、ダイヤフラムの変形量が増加し、ダイヤフラムに形成されている厚肉の突出対面部のポート接触面は、ポートに対面し、ポートの開口集縁に接触し、ポートの開口面積を狭小化させる。これによりポートを流れる流体の単位時間当たりの流量が制限される。従って弁体の作動速度が抑制されて低速化される。更に、ポート接触面が形成されている突出対面部は厚肉である場合には、突出対面部のポート接触面において摩耗が発生したとしても、突出対面部の耐久性が維持される。
【００１１】
（３）様相３に係るダイヤフラム式バルブ装置によれば、上記した様相において、（ｉ）ポートは、閉弁用圧力室に連通する閉弁用ポートと、開弁用圧力室に連通する開弁用ポートとを備えており、（ｉｉ）閉弁用ポートは、弁体の閉弁時において閉弁用圧力室に流体を供給し、且つ、弁体の開弁時において閉弁用圧力室の流体を排出し、（ｉｉｉ）開弁用ポートは、弁体の開弁時において開弁用圧力室に流体を供給し、且つ、弁体の閉弁時において開弁用圧力室の流体を排出することを特徴とする。弁体の閉弁時において、閉弁用ポートは閉弁用圧力室に流体を供給し、開弁用ポートは開弁用圧力室の流体を排出する。これにより閉弁用圧力室と開弁用圧力室との間における差圧（閉弁用差圧）が形成される。差圧に基づいて、ダイヤフラムが閉弁方向に変形し、弁体が閉弁方向に作動する。
【００１２】
これに対して弁体の開弁時において、開弁用ポートは開弁用圧力室に流体を供給し、閉弁用ポートは閉弁用圧力室の流体を排出する。これにより閉弁用圧力室と開弁用圧力室との間における差圧（開弁用差圧）が形成される。差圧に基づいて、ダイヤフラムが開弁方向に変形し、弁体が開弁方向に作動する。
【００１３】
（４）様相４に係るダイヤフラム式バルブ装置によれば、上記した様相において、差圧は閉弁用差圧であり、ダイヤフラムのポート接触面は、閉弁時において、閉弁用差圧が通常領域のとき、開弁用ポートの開口面積を維持し、閉弁用差圧が所定圧力よりも大きいとき、開弁用ポートの開口周縁に接触し、開弁用ポートの開口面積を狭小化させ、開弁用圧力室の流体が開弁用ポートから排出される単位時間当たりの排出流量を制限することを特徴とする。閉弁時において、閉弁用差圧が所定圧力よりも大きいとき（通常領域よりも大きいとき）、ダイヤフラムの変形量が増加し、ダイヤフラムのポート接触面は開弁用ポートの開口面積を狭小化させる。この結果、開弁用圧力室に残留する流体が開弁用ポートから排出される単位時間当たりの排出流量が制限され、ブレーキ作用が発揮される。従って、弁体の閉弁方向の作動速度が抑制され低速化される。
【００１４】
このため閉弁用圧力室および開弁用圧力室との間における差圧を形成する流体の圧力が急激に立ち上がるとき、当該流体の過大圧力がダイヤフラムに印加されるときであっても、弁体の作動速度が抑制されて低速化される。従って、閉弁時において、ダイヤフラム、弁体等にかかる衝撃が抑制される。故に、ダイヤフラム、弁体等の構成部品の寿命を延ばすことができる。
【００１５】
（５）様相５に係るダイヤフラム式バルブ装置によれば、上記した様相において、差圧は開弁用差圧であり、ダイヤフラムのポート接触面は、開弁時において、開弁用差圧が通常領域のとき、閉弁用ポートの開口周縁に接触し、閉弁用ポートに開口面積を維持し、開弁用差圧が所定圧力よりも大きいとき、閉弁用ポートの開口周縁に接触し、閉弁用ポートの開口面積を狭小化させ、閉弁用圧力室の流体が閉弁用ポートから排出される単位時間当たりの排出流量を制限することを特徴とする。開弁時において、開弁用差圧が所定圧力よりも大きいとき（通常領域よりも大きいとき）、ダイヤフラムのポート接触面は、閉弁用ポートの開口面積を狭小化させる。この結果、閉弁用圧力室の流体が閉弁用ポートから排出される単位時間当たりの排出流量が制限される。従って、ブレーキ作用が得られ、弁体の開弁方向の作動速度が抑制されて低速化される。
【００１６】
このため閉弁用圧力室および開弁用圧力室との間における差圧を形成する流体の圧力が急激に立ち上がるとき、当該流体の過大圧力がダイヤフラムに印加されるときであっても、弁体の作動速度が抑制されて低速化される。従って、開弁時において、ダイヤフラム、弁体等の構成部品にかかる衝撃が抑制される。故に、ダイヤフラム、弁体等の構成部品の寿命を延ばすことができる。
【００１７】
（６）様相６に係るダイヤフラム式バルブ装置によれば、上記した様相において、（ｉ）ボディは、作動室に対して仕切られる中間室を区画すると共に弁体の開閉作動に応じて変形する膜状をなす第２ダイヤフラムと、弁体の開閉作動に応じて変形する第２ダイヤフラムに基づいて室容積が変動する中間室内の流体を中間室に対して出し入れする呼吸用ポートとを備えており、（ｉｉ）第２ダイヤフラムは、弁体の開動作時に呼吸用ポートの中間室への開口周縁の少なくとも一部に接触し、呼吸用ポートの開口面積を狭小化させ、中間室の流体が呼吸用ポートから排出される単位時間当たりの排出流量を制限することを特徴とする。
【００１８】
差圧が通常領域のとき、第２ダイヤフラムの第２ポート接触面は、呼吸用ポートの開口面積を維持する。これに対して、弁体が開動作するとき、第２ダイヤフラムの第２ポート接触面は、呼吸用ポートの中間室の開口周縁の少なくとも一部に接触する。この結果、第２ダイヤフラムの第２ポート接触面は、呼吸用ポートの開口面積を狭小化させ、中間室の流体が呼吸用ポートから排出される単位時間当たりの排出流量を制限する。この結果、中間室の流体がブレーキ作用を果たす。従って、第２ダイヤフラムの作動速度が抑制され、ひいてはダイヤフラムおよび弁体の作動速度が抑制される。このため開弁時において、弁体等にかかる衝撃が抑制される。故に、第２ダイヤフラム、ダイヤフラム、弁体等の構成部品の寿命を延ばすことができる。
【００１９】
（７）様相７に係るダイヤフラム式バルブ装置は、弁口および室をもつボディと、弁口を開閉可能な弁体と、弁体の開閉動作に応じて変形可能に設けられ室の境界を形成する膜状のダイヤフラムとを具備するダイヤフラム式バルブ装置において、ボディは、ダイヤフラムの変形に伴って室容積が変動する室内の流体を出し入れするポートを有しており、ダイヤフラムは、ポートの室への開口部の開口面積を狭小化させて弁体の作動速度を抑制するポート接触面を有することを特徴とする。本様相によれば、弁体の開閉動作に応じてダイヤフラムが変形するため、ボディの室の室容積が変動する。従って、ボディのポートは、室容積が変動する室内の流体を出し入れする。ダイヤフラムの変形により、ダイヤフラムのポート接触面はポートの室への開口部の開口面積（流路面積）を狭小化させる。よって、ポートを流れる流体の単位時間当たりの流量が制限される。ひいては弁体の作動速度が抑制される。従って、弁体の作動速度の過剰高速化が抑制され、ダイヤフラム、弁体等等の構成部品にかかる衝撃が抑制される。流体としては、空気等の気体、水等の液体が挙げられる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ダイヤフラムを利用することにより弁体の作動速度が抑制され低速化される。従って閉弁時または開弁時において、ダイヤフラム、弁体等の構成部品にかかる衝撃が抑制される。故に、ダイヤフラム、弁体等の構成部品の寿命を延ばすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の各実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００２２】
（実施形態１）
図１および図２は実施形態１を示す。ダイヤフラム式バルブ装置は、図１に示すように、金属または樹脂製のボディ１と、ゴムや軟質樹脂等の高分子材料を基材とする膜状のダイヤフラム３と、金属または樹脂製の弁体４とを備えている。図１は、閉弁方向（矢印Ｍ１方向）に作動する弁体４が弁座１７に着座する直前の状態を示す。図２は、弁体４が開弁している状態を示す。
【００２３】
図１に示すように、ボディ１は、第１ボディ１１と、第１ボディ１１に第１取付具１１ｋで取り付けられた第２ボディ１２と、第２ボディ１２に第２取付具１２ｋで取り付けられた第３ボディ１３とを備える。第１ボディ１１は、空気等の気体が導入される導入孔１４と、気体が導出される導出孔１５と、導入孔１４および導出孔１５の間に形成された円形状をなす弁口１６を形成するリング形状をなす弁座１７とを備える。導入孔１４は、気体（例えば燃料電池システムのカソードガス、場合によってはアノードガスでも良い）を送給する気体導入源に接続されている。導出孔１５は、導入孔１４から供給された気体が吐出される気体導出源に接続されている。第２ボディ１２は、第１ボディ１１に対面する蓋部１８を有する。蓋部１８は軸受１８ａおよび座部１８ｃを有する。第２ボディ１２の蓋部１８および第３ボディ１３により、流体（例えば空気等の気体）が出し入れされる第１作動室２１が形成されている。
【００２４】
弁体４は、ダイヤフラム３の下方に位置するように、ダイヤフラム３の中央領域に軸部材４０を介して取り付けられている。軸部材４０は、軸線ＰＡを備えており、軸受１８ａの軸孔に摺動可能に支持されている。弁体４は、軸部材４０の下端部に固定された剛性を有する硬質部４１と、硬質部４１の下面側に被覆されたシール材料で形成されたゴムや軟質樹脂等のシール部４２とを備えている。
【００２５】
図１に示すように、ボディ１には、流体出入用のポートが形成されている。ポートは、閉弁用圧力室２２に連通するように第３ボディ１３の側部に形成された閉弁用ポート２６と、開弁用圧力室２４に連通するように第２ボディ１２の側部に形成された開弁用ポート２７とで形成されている。閉弁用ポート２６にはオリフィス２６ｍ（絞り要素）が取り付けられている。開弁用圧力室２４に連通するように第２ボディ１２の側部に形成された開弁用ポート２７が形成されている。開弁用ポート２７にはオリフィス２７ｍ（絞り要素）が取り付けられている。なお、オリフィス２６ｍ，２７ｍの絞り孔の流路径により、絞り孔を通過する単位時間当たりの流量が調整されるため、弁体４の開弁速度および閉弁速度が調整可能である。
【００２６】
図１に示すように、ダイヤフラム３の外周部３０は、第２ボディ１２の第２鍔部１２ａと第３ボディ１３の第３鍔部１３ａとで挟持されている。ダイヤフラム３は円形状をなしており、外周部３０と、軸部材４０の取付部材４３に取り付けられた固定膜部３１と、固定膜部３１および外周部３０の間に弾性変形可能に設けられた可動膜部３２とを備えている。ダイヤフラム３は第１作動室２１を仕切る。この結果、ダイヤフラム３の上側に位置する閉弁用圧力室２２が形成されている。閉弁用圧力室２２よりも下側に位置する開弁用圧力室２４が形成されている。即ち、閉弁用圧力室２２は、ダイヤフラム３と第３ボディ１３とで形成されている。開弁用圧力室２４は、ダイヤフラム３と第２ボディ１２の蓋部１８とで形成されている。
【００２７】
ダイヤフラム３の可動膜部３２は、開弁用ポート２７の開口周縁に対面可能なポート接触面３４ｏ（図１参照）と、閉弁用ポート２６の開口周縁に対面可能なポート接触面３４ｓ（図２参照）とをもつ。ポート接触面３４ｓはダイヤフラム３の上面に位置しており、ポート接触面３４ｏはダイヤフラム３の下面に位置している。
【００２８】
バルブ装置の作動時には、閉弁用圧力室２２と開弁用圧力室２４との間に差圧が形成される。以下、差圧は、閉弁用圧力室２２と開弁用圧力室２４との間における差圧を意味する。閉弁用圧力室２２の圧力が開弁用圧力室２４の圧力よりも高いとき、閉弁用差圧となる。この閉弁用差圧が通常領域のとき、ダイヤフラム３のポート接触面３４ｏは、開弁用ポート２７の開口周縁に接触せず、開弁用ポート２７の開口面積を維持する。閉弁用差圧が所定圧力よりも大きいとき（通常領域よりも大きいとき）、ダイヤフラム３の可動膜部３２の変形量が増加し、可動膜部３２のポート接触面３４ｏは開弁用ポート２７の開口周縁の一部に接触し、開弁用ポート２７の開口の一部を覆い、この結果、開弁用ポート２７の開口面積（流路面積）を狭小化させてブレーキ作用を発揮し、閉弁方向（矢印Ｍ１方向）における弁体４の作動速度を抑制する。
【００２９】
なお、本実施例によれば、例えば、バルブ装置の種類によっても相違するが、通常の差圧は３０〜４０ｋＰａ程度であり、この程度の差圧ではダイヤフラム３４のポート接触面３４ｏが開弁用ポート２７の開口周縁に接触しないように設定されている。ポート接触面３４ｓについても同様である。ここで、上記した差圧が通常の差圧に対して１．３倍以上、または、１．５倍以上、または、２倍（８０ｋＰａ程度）以上となったとき、ダイヤフラム３４のポート接触面３４ｏ，３４ｓは開弁用ポート２７の開口周縁、閉弁用ポート２６の開口周縁に接触可能となる。接触可能となる差圧としては、最大で１６０ｋＰａ程度が例示される。また、上記したポート接触面３４ｏ，３４ｓにブレーキ作用を発揮させる所定圧力としては、例えば、通常差圧の１．３倍以上、１．５倍以上、２倍以上、３倍以上等がバルブ装置に応じて例示される。但し、差圧の絶対値および差圧の倍率に関する数値としては、上記した値に限定されるものではなく、バルブ装置に応じて適宜変更できるものである。
【００３０】
開弁用圧力室２４の圧力が閉弁用圧力室２２の圧力よりも高いとき、開弁用差圧となる。開弁用差圧が通常領域のときには、ダイヤフラム３のポート接触面３４ｓは、閉弁用ポート２６の開口周縁に接触せず、閉弁用ポート２６の開口面積（流路面積）を維持する。開弁用差圧が所定圧力よりも大きいとき（通常領域よりも大きいとき）、ダイヤフラム３の可動膜部３２の変形量が増加し、可動膜部３２のポート接触面３４ｓは、閉弁用ポート２６の開口周縁に接触し、閉弁用ポート２６の開口の一部を覆い、閉弁用ポート２６の開口面積（流路面積）を狭小化させてブレーキ作用を発生させつつ、開弁方向（矢印Ｍ２方向）における弁体４の作動速度を抑制する。
【００３１】
図１に示すように、ゴムや軟質樹脂等の高分子材料を基材とする第２ダイヤフラム７がボディ１に設けられている。第２ダイヤフラム７の外周部７０は、第１ボディ１１の第１鍔部１１ｃと第２ボディ１２の第２鍔部１２ｃとで挟持されている。第２ダイヤフラム７は、外周部７０と、弁体４の上面側に配置された固定膜部７１と、軸線ＰＡに沿った円筒形状をなす筒形状をなす可動膜部７２とを備えている。
【００３２】
図１に示すように、第２ダイヤフラム７と第２ボディ１２の蓋部１８とで中間室７５が形成されている。中間室７５は、第１作動室２１に対して独立するように仕切られている。第２ボディ１２の側部には、中間室７５に連通する呼吸用ポート８が取り付けられている。矢印Ｍ１，Ｍ２方向における弁体４の開閉作動に応じて第２ダイヤフラム７は作動して変形する。このとき第２ダイヤフラム７の変形に基づいて、中間室７５の室容積が変動する。この場合、中間室７５内に残留している流体（一般的には空気）を呼吸用ポート８は、中間室７５に対して出し入れする。第２ダイヤフラム７は、呼吸用ポート８の開口周縁に対面可能な第２ポート接触面７ｘを有する。
【００３３】
上記した開弁用差圧および閉弁用差圧が通常領域のとき、第２ダイヤフラム７の第２ポート接触面７ｘは、呼吸用ポート８に対面せず、呼吸用ポート８の開口面積（流路面積）を維持する。弁体４と第２ボディ１２の蓋部１８の座部１８ｃとの間にはバネ部材７９が配置されている。バネ部材７９は、軸線ＰＡに対して同軸的に配置されたコイル形状をなしており、弁体４を閉弁方向に付勢し、弁座１７に着座させる付勢力を発揮させる。従ってこのバルブ装置は、停止時に閉弁しているノーマルクローズタイプである。
【００３４】
先ず、上記したバルブ装置を閉弁させるときについて説明する。弁体４を閉弁させるときには、図略の流体供給源が閉弁用ポート２６から閉弁用圧力室２２に流体（一般的には空気等の気体）を矢印Ｓ１方向（閉弁方向）に供給する。これにより閉弁用圧力室２２と開弁用圧力室２４との間における閉弁用差圧が形成される。この結果、閉弁用差圧を解消するようにダイヤフラム３が閉弁方向（矢印Ｍ１方向、下方）に作動し、ダイヤフラム３の可動膜部３２は下向き凸状に変形する（図１参照）。このため閉弁用圧力室２２の室容積が増加し、開弁用圧力室２４に残留している流体が開弁用ポート２７から矢印Ｅ１方向（排出方向）に排出され、開弁用圧力室２４の室容積が減少する。このためダイヤフラム３の可動膜部３２が閉弁方向（矢印Ｍ１方向）に良好に作動して変形する。ひいては、ダイヤフラム３に接続されている軸部材４０および弁体４が閉弁方向（矢印Ｍ１方向）に作動し、弁座１７に向けて移動し、弁座１７に着座する。このような弁体４の閉弁時には、閉弁用差圧が通常領域のときには、ダイヤフラム３のポート接触面３４ｏは、図１の矢印Ｗ１として示すように、開弁用ポート２７の開口周縁に非接触であり、開弁用ポート２７の開口面積（流路面積）が維持される。即ち開弁用ポート２７の開口面積（流路面積）は減少しない。従って、開弁用圧力室２４の流体は開弁用ポート２７から矢印Ｅ１方向に良好に排出される。
【００３５】
これに対して弁体４を開弁させるときにおいては、流体供給源が開弁用ポート２７から開弁用圧力室２４に流体を矢印Ｓ２方向（開弁方向）に供給する。これにより閉弁用圧力室２２と開弁用圧力室２４との間における開弁用差圧が形成される。この結果、開弁用差圧を解消するように、ダイヤフラム３が開弁方向（矢印Ｍ２方向）に作動し、ダイヤフラム３の可動膜部３２は上向き凸形状に変形する。よって、開弁用圧力室２４の室容積が増加すると共に、閉弁用圧力室２２の流体（一般的には空気等の気体）が閉弁用ポート２６から矢印Ｅ２方向（排出方向）に排出される。故に、閉弁用圧力室２２の室容積が減少し、結果として、弁体４が開弁方向（矢印Ｍ２方向、上向き）に作動し、弁座１７から離脱し、弁体４が開弁される。
【００３６】
このような弁体４の開弁時には、開弁用差圧が通常領域のときには、ダイヤフラム３のポート接触面３４ｓは、図２の矢印Ｕ１として示すように、閉弁用ポート２６の開口周縁に非接触であり、閉弁用ポート２６の開口面積（流路面積）が良好に維持される。即ち閉弁用ポート２６の開口面積（流路面積）は減少しない。従って、閉弁用圧力室２２の流体は閉弁用ポート２６から矢印Ｅ２方向に良好に排出される。
【００３７】
ところで、上記した閉弁時等において、流体供給源（図示せず）の条件によっては、流体供給源における流体の圧力が急激に立ち上がったり、過大な圧力が発生するときが間々ある。このような事情が閉弁時において発生すると、閉弁用差圧が通常領域よりも過大となる。この場合においても、閉弁用ポート２６から過大な流体圧力が閉弁用圧力室２２に矢印Ｓ１方向に供給される。これにより閉弁用圧力室２２と開弁用圧力室２４との間における閉弁用差圧が急激に過大となる。この場合においても、閉弁用差圧に基づいてダイヤフラム３の可動膜部３２が閉弁方向（矢印Ｍ１方向、下方）に大きく変形し、閉弁用圧力室２２の室容積が増加し、開弁用圧力室２４の流体が開弁用ポート２７から矢印Ｅ１方向に排出され、開弁用圧力室２４の室容積が減少する。
【００３８】
この場合、本実施形態によれば、図１に示すように、ダイヤフラム３の可動膜部３２の閉弁方向の変形量は増加する。故に、ダイヤフラム３の可動膜部３２のポート接触面３４ｏは、図１の矢印Ｗ２として示すように、開弁用ポート２７の開口周縁の一部に接触し、開弁用ポート２７の開口面積（流路面積）を狭小化させる。従って、開弁用圧力室２４に残留している流体が開弁用ポート２７から矢印Ｅ１方向に排出される単位時間当たりの排出流量（排出速度）が制限される。この結果、開弁用圧力室２４に残留する流体は、排出されにくくなり、ダイヤフラム３の閉弁作動に対してブレーキ作用を果たす。換言すると、開弁用圧力室２４に残留する流体は、ダイヤフラム３の閉弁作動に対して流体クッションの役割を果たす。
【００３９】
この結果、閉弁方向（矢印Ｍ１方向）における弁体４の作動速度が抑制され低速化される。故に、閉弁時に弁体４が弁座１７に衝撃的に衝突して着座することが抑えられる。よって閉弁時にダイヤフラム３、弁体４等にかかる衝撃が抑制され、ダイヤフラム３、弁体４等の構成部品の寿命を延ばすことができる。
【００４０】
更に、閉弁時に弁体４が弁座１７に衝撃的に衝突して着座することが抑えられるため、弁体４が弁座１７に衝突した後におけるリバウンドが抑えられ、弁体４のリバウンドによるハンチング現象が抑制される。
【００４１】
同様に、流体供給源の条件によっては、開弁時等においても、流体供給源における流体の圧力が急激に立ち上がったり、過大な圧力が発生する事情が発生するおそれが間々ある。この場合、開弁用差圧が通常領域よりも過大となる。この場合においても、開弁用ポート２７から過大な流体圧力が開弁用圧力室２４に矢印Ｓ２方向に供給される。これにより閉弁用圧力室２２と開弁用圧力室２４との間における開弁用差圧が急激に過大となる。この場合においても、開弁用差圧に基づいて、ダイヤフラム３の可動膜部３２が開弁方向（矢印Ｍ２方向、上方）に変形し、開弁用圧力室２４の室容積が増加し、閉弁用圧力室２２に残留する流体が閉弁用ポート２６から矢印Ｅ２方向に排出され、閉弁用圧力室２２の室容積が減少する。この場合、本実施形態によれば、ダイヤフラム３の可動膜部３２のポート接触面３４ｓは、図２の矢印Ｕ２として示すように、閉弁用ポート２６の開口周縁の一部に接触し、閉弁用ポート２６の開口面積（流路面積）を狭小化させる。
【００４２】
従って、閉弁用圧力室２２の流体が閉弁用ポート２６から矢印Ｅ２方向に排出される単位時間当たりの排出流量（排出速度）が制限される。この結果、閉弁用圧力室２２に残留する流体は、排出されにくくなり、ダイヤフラム３の開弁作動に対して、ブレーキ作用を発揮すると共に、流体クッションの役割を果たす。このため、開弁方向（矢印Ｍ２方向）における弁体４の作動速度が抑制され低速化される。故に、開弁時に弁体４が衝撃的に開弁することが抑えられる。よってダイヤフラム３、弁体４等にかかる衝撃が抑制され、ダイヤフラム３、弁体４等の構成部品の寿命を延ばすことができる。
【００４３】
なお、開弁時に軸部材４０の上端部４０ｕが第３ボディ１３のストッパ部１３ｍに衝突するように設定されている場合には、弁体４の軸部材４０の上端部４０ｕが第３ボディ１３のストッパ部１３ｍに衝撃的に衝突することが抑えられる。このため、弁体４がストッパ部１３ｍに衝突した後におけるリバウンドが抑えられ、弁体４のリバウンドによるハンチング現象が抑制される。
【００４４】
図３（Ａ）は、弁体４が閉弁方向に作動するときにおける上記した特性を模式的に示すグラフである。図３（Ａ）の横軸は時間を示し、縦軸は閉弁方向における弁体４の位置を示す。図３（Ａ）に示すように、閉弁用差圧が通常領域のときには特性線Ｋ１に示すように比較的低速で閉弁する。これに対して閉弁用差圧が所定圧力よりも大きいとき（通常領域よりも大きいとき）には、特性線Ｋ２の線部分Ｋ２ａに示すように閉弁初期では、弁体４の閉弁速度は大きい。しかし、開弁用ポート２７の開口面積（流路面積）が減少して開弁用ポート２７から流体の排出流量が制限された時刻ｔａ以降においては、特性線Ｋ２の線部分Ｋ２ｃに示すように、ブレーキ作用により弁体４の閉弁速度は減少し、弁体４は弁座１７に静かに着座する。なお従来では弁体４の閉弁速度が大きいため、衝撃が大きい。
【００４５】
図３（Ｂ）は、弁体４が開弁方向に作動するときにおける上記した特性を模式的に示すグラフである。図３（Ｂ）の横軸は時間を示し、縦軸は開弁方向における弁体４の位置を示す。図３（Ｂ）に示すように、開弁用差圧が通常領域のときには特性線Ｋ４に示すように比較的低速で開弁する。これに対して開弁用差圧が所定圧力よりも大きいとき（通常領域よりも大きいとき）には、特性線Ｋ５の線部分Ｋ５ａに示すように開弁初期では弁体４の開弁速度は大きいが、閉弁用ポート２６の開口面積（流路面積）が減少して閉弁用ポート２６からの流体の排出流量が制限された時刻ｔｃ以降においては、特性線Ｋ５の線部分Ｋ５ｃに示すように、ブレーキ作用により弁体４の開弁速度は減少し、弁座１７に静かに作動する。なお、従来では弁体４の開弁速度が大きいため、衝撃が大きい。上記したブレーキ特性が得られることは、バルブ装置の実機を用いた試験により確認されている。
【００４６】
ところで本実施形態によれば、上記したように弁体４の開閉が行なわれるときには、中間室７５の容積が変化し、呼吸用ポート８は呼吸作用を奏する。即ち、弁体４が矢印Ｍ２方向に作動して開弁するときには、弁体４が中間室７５を加圧し、中間室７５の容積が減少し、中間室７５が排出作用を果たす。このため、中間室７５に残留する流体（一般的には空気等の流体）が呼吸用ポート８から外方に排出される。これに対して、弁体４が矢印Ｍ１方向に作動して閉弁するときには、中間室７５の容積が増加し、中間室７５が吸引作用を果たすため、外部の流体（一般的には空気等の流体）が呼吸用ポート８から中間室７５内に吸引される。閉弁時には、図１から理解できるように、第２ダイヤフラム７の可動膜部７２が導出孔１５を閉鎖するため、導出孔１５側の流体が中間室７５側に流入することが抑えられる。
【００４７】
（実施形態２）
図４（Ａ）（Ｂ）は実施形態２を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図４（Ａ）はダイヤフラム３の要部の断面図を示す。図４（Ｂ）はダイヤフラム３の平面図を示す。図４（Ａ）（Ｂ）に示すようにダイヤフラム３の可動膜部３２は、ダイヤフラム３のうち他のダイヤフラム部分よりも厚肉の突出対面部３７を備えている。突出対面部３７は、閉弁用ポート２６に向けて突出しており、閉弁用ポート２６に対面すると共に閉弁用ポート２６の開口周縁に接触可能なポート接触面３４ｓを備えている。開弁用差圧が所定圧力よりも大きいとき（通常領域よりも大きいとき）、突出対面部３７のポート接触面３４ｓは閉弁用ポート２６に対面し、図４（Ａ）に示すように閉弁用ポート２６の開口周縁の一部に接触し、閉弁用ポート２６の開口面積（流路面積）を狭小化させる。この結果、開弁方向（矢印Ｍ２方向）に移動する弁体４の作動速度が抑制され低速化される。更に、ポート接触面３４ｓが形成されている突出対面部３７は厚肉であるため、長期間における使用により、突出対面部３７のポート接触面３４ｓにおいて摩耗が仮に発生したとしても、突出対面部３７の耐久性が維持される。なお、突出対面部３７については、他のダイヤフラム３の部分よりも部分的に耐摩耗性が高いものとしても良い。
【００４８】
図４に示すように、突出対面部３７のポート接触面３４ｓには連通溝３７ｐが形成されている。突出対面部３７が閉弁用ポート２６の開口を塞いだときであっても、連通溝３７ｐは閉弁用ポート２６と閉弁用圧力室２２との間の連通性を確保する。突起状の突出対面部３７が形成されていないダイヤフラム３の場合には、連通溝３７ｐがダイヤフラム３そのものに形成されていても良い。
【００４９】
（実施形態３）
図５は実施形態３を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図５に示すようにダイヤフラム３の可動膜部３２は、他のダイヤフラム部分よりも厚肉の突出対面部３７Ｂを備えている。突出対面部３７Ｂは開弁用ポート２７に向けて突出しており、開弁用ポート２７に対面するポート接触面３４ｏを備えている。閉弁用差圧が所定圧力よりも大きいとき（通常領域よりも大きいとき）、突出対面部３７Ｂのポート接触面３４ｏは開弁用ポート２７に対面し、開弁用ポート２７の開口周縁の一部に接触し、開弁用ポート２７の開口面積（流路面積）を狭小化させる。この結果、閉弁方向に移動する弁体４の作動速度が抑制され低速化される。ポート接触面３４ｏが形成されている突出対面部３７Ｂは厚肉であるため、長期間における使用により、突出対面部３７Ｂのポート接触面３４ｏにおいて摩耗が仮に発生したとしても、突出対面部３７Ｂの耐久性が維持される。なお、突出対面部３７Ｂについては、他のダイヤフラム３の部分よりも部分的に耐摩耗性が高いものとしても良い。
【００５０】
（実施形態４）
図６は実施形態４を示す。本実施形態は実施形態２と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図６に示すようにダイヤフラム３の可動膜部３２は、他のダイヤフラム部分よりも厚肉の突出対面部３７および厚肉の突出対面部３７Ｂを備えている。開弁用差圧が所定圧力よりも大きいとき（通常領域よりも大きいとき）、突出対面部３７のポート接触面３４ｓは閉弁用ポート２６に対面する。閉弁用差圧が所定圧力よりも大きいとき（通常領域よりも大きいとき）、図示はしないものの、突出対面部３７Ｂのポート接触面３４ｏは開弁用ポート２７に対面する。
【００５１】
（実施形態５）
図７は実施形態５を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図７に示すように、垂直線ＰＷに対して軸部材４０の軸線ＰＡ、ひいてはボディ１は、角度θ１傾斜している。弁座１７および弁体４も傾斜しているため、弁座１７付近および弁体４付近の水は、重力によって流下することができる。このため弁座１７付近および弁体４付近に水が残留しにくくなる。従って、寒冷地等であっても、弁体４が弁座１７に着座している状態における過剰凍結が抑制され、閉弁状態の弁体４を開弁させ易くなる。更に図７に示すように、ボディ１は垂直線ＰＷに対して角度θ１傾斜しているため、ボディ１が傾斜していない場合に比較して、開弁用ポート２７が相対的に下側に位置することになり、ダイヤフラム３のポート接触面３４ｏに対面し易くなる。このためダイヤフラム３のポート接触面３４ｏが重力により開弁用ポート２７側に傾くと、開弁用ポート２７の開口周縁の一部に接触し易くなり、開弁用ポート２７の開口面積（流路面積）を狭小化させ易くなる利点が得られる。
【００５２】
（実施形態６）
図８は実施形態６を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図８に示すように、閉弁用ポート２６は複数のポートで形成されている。即ち閉弁用ポート２６は、第１閉弁用ポート２６ｆおよび第２閉弁用ポート２６ｓで形成されている。第１閉弁用ポート２６ｆは、ダイヤフラム３に接触可能となるように第２閉弁用ポート２６ｓよりも重力方向の下側に位置している。第２閉弁用ポート２６ｓは、ダイヤフラム３に接触しないように第１閉弁用ポート２６ｆよりも重力方向の上側に位置している。
【００５３】
弁体４を開弁させるときにおいて、開弁用差圧が通常領域のときには、ダイヤフラム３のポート接触面３４ｓは、図８の矢印Ｕ１として示すように、閉弁用ポート２６を構成する第１閉弁用ポート２６ｆおよび第２閉弁用ポート２６ｓの双方に非接触であり、第１閉弁用ポート２６ｆの開口面積（流路面積）および第２閉弁用ポート２６ｓの開口面積（流路面積）が良好に維持されている。従って、閉弁用圧力室２２の流体は、第１閉弁用ポート２６ｆの開口および第２閉弁用ポート２６ｓの開口から矢印Ｅ２方向に良好に排出される。
【００５４】
しかし流体供給源の条件によっては、流体供給源における流体の圧力が急激に立ち上がったり、過大な圧力が発生するときがある。このような事情が開弁時において発生すると、開弁用差圧が通常領域よりも過大となることがある。この場合において、ダイヤフラム３の可動膜部３２の変形量は増加する。この場合、ダイヤフラム３の可動膜部３２のポート接触面３４ｓは、第２閉弁用ポート２６ｓの開口周縁に非接触であるものの、図８の矢印Ｕ３として示すように、第１閉弁用ポート２６ｆの開口周縁の一部または全部に接触し、第１閉弁用ポート２６ｆの開口面積（流路面積）を狭小化させるか、あるいは閉鎖する。従って、閉弁用圧力室２２の流体が第１閉弁用ポート２６ｆおよび第２閉弁用ポート２６ｓから矢印Ｅ２方向に排出される単位時間当たりの排出流量が制限される。この結果、閉弁用圧力室２２の流体が排出されにくくなり、ブレーキ作用が得られる。この場合、閉弁用圧力室２２に残留する流体がダイヤフラム３の開弁作動に対して流体クッションの役割を果たす。このため、開弁方向（矢印Ｍ２方向）における弁体４の作動速度が抑制され低速化される。故に、弁体４が衝撃的に開弁することが抑えられる。よって前述したようにダイヤフラム３、弁体４等にかかる衝撃が抑制され、ダイヤフラム３、弁体４等の構成部品の寿命を延ばすことができる。更に、弁体４の軸部材４０の上端部４０ｕが第３ボディ１３のストッパ部１３ｍに衝突するように設定されている場合には、弁体４の上端部が第３ボディ１３のストッパ部１３ｍに衝撃的に衝突することが抑えられるため、弁体４がストッパ部１３ｍに衝突した後におけるリバウンドが抑えられ、弁体４のリバウンドによるハンチング現象が抑制される。図８に示すように、ポート接触面３４ｓは第１閉弁用ポート２６ｆの開口周縁を塞ぐものの、第２閉弁用ポート２６ｓの開口周縁に非接触であるため、閉弁用ポート２６が適度に閉鎖され、弁体４の移動速度を適宜コントロールするのに有利である。
【００５５】
（実施形態７）
図９は実施形態７を示す。本実施形態は実施形態６と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図９に示すように、閉弁用ポート２６は複数個のポートで形成されている。即ち、閉弁用ポート２６は、第１閉弁用ポート２６ｆおよび第２閉弁用ポート２６ｓで形成されている。
【００５６】
更に開弁用ポート２７は複数個のポートで形成されている。図９に示すように、開弁用ポート２７は、第１開弁用ポート２７ｆおよび第２開弁用ポート２７ｓで形成されている。第１開弁用ポート２７ｆは、ダイヤフラム３に接触できるように、第２開弁用ポート２７ｓよりも重力方向の上側に位置している。第２開弁用ポート２７ｓは、ダイヤフラム３に接触しないように、第１開弁用ポート２７ｆよりも重力方向の下側に位置している。
【００５７】
弁体４を閉弁方向（矢印Ｍ１方向）に作動させて閉弁させるときにおいて、閉弁用差圧が通常領域のときには、ダイヤフラム３のポート接触面３４ｏは、図９の矢印Ｗ１として示すように、開弁用ポート２７を構成する第１開弁用ポート２７ｆおよび第２開弁用ポート２７ｓの双方に非接触である。よって、第１開弁用ポート２７ｆの開口面積（流路面積）および第２開弁用ポート２７ｓの開口面積（流路面積）が維持される。従って、閉弁用圧力室２２の流体は第１開弁用ポート２７ｆの開口および第２開弁用ポート２７ｓの開口から矢印Ｅ１方向に良好に排出される。
【００５８】
しかし、流体供給源の条件によっては、流体供給源における流体の圧力が急激に立ち上がったり、過大な圧力が発生するときがある。このような事情が閉弁時において発生すると、閉弁用差圧が通常領域よりも過大となる。この場合において、ダイヤフラム３の可動膜部３２の変形量が増加し、図９の矢印Ｗ３として示すように、可動膜部３２のポート接触面３４ｏは、第１開弁用ポート２７ｆの開口周縁の一部または全部に接触し、第１開弁用ポート２７ｆの開口面積（流路面積）を狭小化させるか、あるいは閉鎖する。但し、ダイヤフラム３のポート接触面３４ｏは、第２開弁用ポート２７ｓの開口周縁に非接触であり、第２開弁用ポート２７ｓの開口面積（流路面積）は確保される。このとき、開弁用圧力室２４の流体が第１開弁用ポート２７ｆおよび第２開弁用ポート２７ｓから矢印Ｅ１方向に排出される単位時間当たりの排出流量が制限される。この結果、開弁用圧力室２４の流体が排出されにくくなり、ブレーキ作用が得られる。この場合、開弁用圧力室２４に残留する流体がダイヤフラム３の閉弁作動に対して流体クッションの役割を果たす。
【００５９】
このため、閉弁方向（矢印Ｍ１方向）における弁体４の作動速度が抑制され低速化される。故に、弁体４が弁座１７に衝撃的に衝突することが抑えられる。よって前述したようにダイヤフラム３、弁体４等の構成部品にかかる衝撃が抑制され、ダイヤフラム３、弁体４等の構成部品の寿命を延ばすことができる。更に、弁体４が弁座１７に衝撃的に衝突することが抑えられるため、弁体４が弁座１７に衝突した後におけるリバウンドが抑えられ、弁体４のリバウンドによるハンチング現象が抑制される。
【００６０】
同様に、開弁用差圧が通常領域よりも過大となる場合においても、ダイヤフラム３のポート接触面３４ｓは、第１閉弁用ポート２６ｆの開口周縁の一部または全部に接触し、第１閉弁ポート２６ｆの開口面積（流路面積）を狭小化させるか、あるいは閉鎖する。但し、ダイヤフラム３のポート接触面３４ｓは、第２閉弁用ポート２６ｓの開口周縁に非接触であり、第２閉弁用ポート２６ｓの開口面積（流路面積）は確保される。従って、閉弁用圧力室２２の流体が第１閉弁用ポート２６ｆおよび第２閉弁用ポート２６ｓから矢印Ｅ２方向に排出される単位時間当たりの排出流量が制限される。この結果、ブレーキ作用が得られる。この場合、閉弁用圧力室２２に残留する流体がダイヤフラム３の閉弁作動に対して流体クッションの役割を果たす。このため、開弁方向（矢印Ｍ２方向）における弁体４の作動速度が抑制され低速化される。図９に示すように、ポート接触面３４ｏは第１開弁用ポート２７ｆの開口周縁を塞ぐものの、第２開弁用ポート２７ｓの開口周縁に非接触であるため、開弁用ポート２７が適度に閉鎖され、弁体４の移動速度を適宜コントロールするのに有利である。
【００６１】
（実施形態８）
図１０は実施形態８を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図１０に示すように、垂直線ＰＷに対して軸部材４０の軸線ＰＡおよびボディ１は角度θ１傾斜している。弁座１７および弁体４も傾斜しているため、弁座１７および弁体４付近の水は重力によって流下する。このため寒冷地等であっても、弁体４が閉弁している状態における過剰凍結が抑制され、弁体４を開弁し易くなる。
【００６２】
弁体４が矢印Ｍ２方向に開弁作動するときには、弁体４により中間室７５内の流体は加圧される。よって、中間室７５内に残留する流体（一般的には空気等の気体）は、呼吸用ポート８から排出される。この点本実施形態によれば、図１０に示すように、第２ダイヤフラム７は、呼吸用ポート８に対面して接触可能な第２ポート接触面７ｘを有する。開弁用差圧が通常領域のとき、第２ダイヤフラム７の第２ポート接触面７ｘは、呼吸用ポート８に非対面および非接触となり、呼吸用ポート８の開口面積（流路面積）を維持する。
【００６３】
しかし、開弁用差圧が所定圧力よりも大きいとき（通常領域よりも大きいとき）、弁体４の開弁量が増加するため、図１０に示すように、第２ダイヤフラム７の第２ポート接触面７ｘは呼吸用ポート８の開口に対面し、呼吸用ポート８の開口周縁の一部または大部分に接触または接近し、呼吸用ポート８の開口面積（流路面積）を狭小化させる。この結果、中間室７５の流体（一般的には空気等の気体）が呼吸用ポート８から排出される単位時間当たりの排出流量が制限される。この結果、開弁方向（矢印Ｍ２方向）において、開弁方向（矢印Ｍ２方向）における弁体４の作動速度が抑制される。
【００６４】
このため、閉弁用圧力室２２および開弁用圧力室２４との間における差圧を形成する流体の圧力が急激に立ち上がるとき、当該流体の過大圧力が印加されるときであっても、中間室７５に残留する流体（一般的には空気等の気体）が呼吸用ポート８から排出されにくくなる。この結果、弁体４の移動動作（開弁動作）に対して、中間室７５に残留する流体がブレーキ作用を果たす。この結果、開弁方向（矢印Ｍ２方向）において、第２ダイヤフラム７の作動速度が抑制され、ひいては弁体４の作動速度が抑制される。従って開弁時において、第２ダイヤフラム７、ダイヤフラム３、弁体４等の構成部品の寿命を延ばすことができる。図１０に示すように、ボディ１は垂直線ＰＷに対して角度θ１傾斜しているため、第２ダイヤフラム７の第２ポート接触面７ｘは重力により呼吸用ポート８に接触し易くなる利点が得られる。なお、本実施形態によれば、差圧が過大なとき、ダイヤフラム３は閉弁用ポート２６の開口周縁、開弁用ポート２７の開口周縁に接触可能に設定されているが、これに限らず、差圧が過大なときであっても、ダイヤフラム３は、閉弁用ポート２６の開口周縁、開弁用ポート２７の開口周縁に非接触に設定されている方式でも良い。
【００６５】
（実施形態９）
図１１は実施形態９を示す。本実施形態は実施形態８と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図１１に示すように、開弁用差圧が所定圧力よりも大きいとき（通常領域よりも大きいとき）、第２ダイヤフラム７の第２ポート接触面７ｘは呼吸用ポート８に対面して、呼吸用ポート８の開口の一部または大部分を塞ぎ、呼吸用ポート８の開口面積（流路面積）を狭小化させる。この結果、中間室７５の流体が呼吸用ポート８から排出される単位時間当たりの排出流量が制限される。
【００６６】
更に、開弁用差圧が所定圧力よりも大きいとき（通常領域よりも大きいとき）、図１１に示すように、ダイヤフラム３のポート接触面３４ｓが閉弁用ポート２６の開口周縁の一部に接触し、閉弁用ポート２６の開口面積（流路面積）を狭小化させる。これにより閉弁用圧力室２２に残留している流体（一般的には空気等の気体）が閉弁用ポート２６から排出される単位時間当たりの排出流量が制限される。この結果、開弁方向（矢印Ｍ２方向）において、第２ダイヤフラム７の作動速度が抑制される。ひいてはダイヤフラム３および弁体４の作動速度が抑制される。軸線ＰＡは垂直線ＰＷに対して傾斜しており、呼吸用ポート８は相対的に下側に寄っている。このため第２ダイヤフラム７の第２ポート接触面７ｘが重力により呼吸用ポート８側に傾き、呼吸用ポート８に接触し易くなる。
【００６７】
（実施形態１０）
図１２は実施形態１０を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図１２に示すように、開弁用圧力室２４に連通するように第２ボディ１２の側部にポート２７Ｗが形成されている。但し、閉弁用圧力室２２は密閉圧室とされており、所定の圧力に設定されている。開弁用圧力室２４の流体がポート２７Ｗから排出されると、閉弁用圧力室２２の流体圧は開弁用圧力室２４の流体圧に打ち勝つ。これにより弁体４は閉弁方向（矢印Ｍ１方向）に移動する。このとき、ダイヤフラム３のポート接触面３４ｏがポート２７Ｗの開口周縁の一部に接触し、ポート２７の開口からの単位時間当たりの排出流量が制限される。この結果、開弁用圧力室２４の流体がポート２７Ｗから排出されにくくなり、ブレーキ作用が得られ、弁体４の閉弁速度が低下するため、弁体４が弁座１７にゆっくりと着座できる。なお、上記した実施形態に限らず、閉弁用圧力室２２に連通するポートを形成し、開弁用圧力室２４を密閉室としても良い。
【００６８】
（実施形態１１）
図１３は実施形態１１を示す。本実施形態は燃料電池システムに適用している。燃料発電システムは、改質器１００と、燃焼器２００と、燃料ユニットとして機能する燃料電池３００と、改質器１００と燃料電池３００とを繋ぐ供給通路４００とを備えている。改質器１００には、改質用原料としての原料ガス（例えば天然ガス、都市ガス）および原料水（または水蒸気）を送給する送給通路１１０が設けられている。送給通路１１０には、原料ガスの流量を制御する制御弁１００ｅ、原料ガスを搬送するポンプ等の搬送要素１００ｆ、原料ガスのガス源１００ｋが接続されている。改質器１００は、水蒸気を利用して原料ガスを改質させて水素リッチな燃料ガス（燃料）を生成する。このため改質器１００で改質された燃料ガスは水蒸気を含むことが多い。
【００６９】
燃焼器２００は、燃焼用原料としての燃焼用ガスを燃焼させることにより改質器１００を改質反応に適するように加熱する。燃焼器２００は改質器１００を効果的に加熱できるように改質器１００に隣接されている。改質器１００と燃焼器２００とで改質ユニットを構成する。燃焼器２００に燃焼用ガスを供給する燃焼用ガス通路２２０が設けられている。燃焼用ガス通路２２０には、燃焼用ガスの流量を調整する制御弁２２０ｅが設けられている。
【００７０】
燃料電池３００は燃料極と酸化剤極とを有する。燃料電池３００は発電運転により昇温するため、冷却水通路３２０を流れる冷却水により冷却され、燃料電池３００の過熱が抑制されている。供給通路４００は、改質器１００の出口１００ｐと燃料電池３００の燃料極の入口３００ｉとを繋ぐ。供給通路４００には、供給弁５００（燃料遮断要素）が燃料電池３の燃料極の入口３００ｉの上流に位置して設けられている。
【００７１】
改質器１００で改質された燃料ガスは、供給通路４００を介して燃料電池３００の燃料極に供給される。酸化剤通路３３０から酸化剤ガス（空気）は加湿器３３３で加湿された後に、燃料電池３００の酸化剤極に供給される。これにより燃料電池３００は発電する。
【００７２】
燃料電池３００の燃料極の燃料出口３００ｐと燃焼器２００とを繋ぐ排出通路６１０が設けられている。排出通路６１０には開閉可能な帰還弁６００（燃料オフ流体遮断要素）が設けられている。燃料電池３００で発電反応に使用された燃料オフガス（燃料オフ流体）には、燃料成分が残留していることがある。そこで、帰還弁６００が開放すると、排出通路６１０は、燃料電池３００で発電反応に使用された燃料オフガスを燃料極の出口３００ｐから凝縮器７３０を介して燃焼器２００に帰還させ、燃焼器２００で再利用する。
【００７３】
図１２に示すように、供給通路４００には分岐部４００ａを介してバイパス通路６５０が設けられている。バイパス通路６５０は、改質器１００で改質された燃料ガスを燃料電池３００に流さないように、燃料電池３００を迂回させるものである。バイパス通路６５０には、開閉可能なバイパス弁６６０（燃料遮断要素）が設けられている。システムの起動時には、改質器１００の温度が必ずしも充分に安定していない。このため、改質器１００の改質反応で生成された燃料ガスの組成は、必ずしも充分に安定していないことがある。そこで、システムの起動時には、供給弁５００を閉鎖し、バイパス弁６６０を開放させて、改質器１００からの燃料ガスを燃料電池３００に流さず、バイパス通路６５０から燃焼器２００に帰還させる。これにより起動直後に改質された燃料ガスは、燃焼器２００の燃焼に再利用される。
【００７４】
使用方法について説明を加える。起動時には、供給弁５００および帰還弁６００が閉鎖されている。先ず、制御弁２２０ｅが開放して燃焼用ガス通路２２０から燃焼用ガス（燃焼用原料）が燃焼器２００に供給されるとともに、空気通路２３０から空気が燃焼器２００に供給され、燃焼器２００で燃焼用ガスが燃焼する。これにより改質器１００が次第に加熱されて昇温する。送給通路１１０により原料ガスおよび水蒸気が改質器１００に供給され、改質器１００において改質反応により水素リッチな燃料ガスが生成される。
【００７５】
しかしシステムの起動時初期には、改質器１００の温度が必ずしも充分に安定していないことがある。このため、改質器１００の改質反応で生成された燃料ガスの組成は、必ずしも充分に安定していないことがある。例えば、定常運転のときよりも、水素濃度が低いことがある。また、燃料電池３００の燃料極に担持されている触媒に影響を与える物質が燃料ガスに含有されているおそれがある。
【００７６】
そこでシステムの起動時初期には、供給弁５００および帰還弁６００が閉鎖されている状態で、バイパス弁６６０を開放して、改質器１００からの燃料ガスを燃料電池３００の燃料極に流さず、バイパス通路６５０から凝縮器７３０を介して燃焼器２００に帰還させる。これにより燃料ガスは燃焼器２００の燃焼に再利用される。
【００７７】
燃焼器２００での燃焼が継続されると、改質器１００の温度が安定する。改質器１００の改質反応で生成された燃料ガスの組成も次第に安定する。そこで、バイパス弁６６０が閉鎖した状態で、供給弁５００および帰還弁６００が開放する。すると、改質器１００で生成された燃料ガスは、供給通路４００および供給弁５００を経て燃料電池３００の燃料極の入口３００ｉに至り、発電反応に使用される。燃料電池３００の酸化剤極の入口に繋がる酸化剤通路３３０には、酸化剤ガスを加湿する加湿器３３３および酸化剤供給用の供給弁３３５が設けられている。燃料電池３００の酸化剤極の出口には酸化剤排出通路３３７が設けられ、酸化剤排出通路３３７には、酸化剤オフガスを排出する排出弁３３８および加湿器３３３が設けられている。発電反応を経た酸化剤ガス（一般的には空気）は、高い湿度をもつ酸化剤オフガスとなり、燃料電池３００の酸化剤極の出口から酸化剤排出通路３３７および排出弁３３８を経て、更に加湿器３３３を通過し、加湿器３３３の水分保持部材に水分を与えた後に、外気に放出される。なお、燃料電池の内部がフラッデング気味であり、加湿器３３３に水分を与えたくないときには、発電後の酸化剤オフガスをバイパス通路３３３ｅおよびバイパス弁３３３ｆに通過させることにより加湿器３３３を迂回させると共に、発電前の酸化剤ガスをバイパス通路３３３ａおよびバイパス弁３３３ｂに通過させることにより加湿器３３３を迂回させる。
【００７８】
発電反応を経た燃料は燃料オフガスとなる。燃料オフガスは、燃料電池３００の燃料極の出口３００ｐから排出通路６１０に吐出され、排出通路６１０および帰還弁６００を経て、更に凝縮器７３０を経て燃焼器２００に帰還する。これにより燃料オフガスは燃焼器２００の燃焼に再利用される。発電反応を経た燃料は燃料オフガスとなる。
【００７９】
供給通路４００の供給弁５００、排出通路６１０の帰還弁６００、バイパス通路６５０のバイパス弁６６０、酸化剤通路３３０の供給弁３３５、酸化剤排出通路３３７の排出弁３３８のうち少なくとも一つを、上記した各実施形態に係るバルブ装置とすることができる。更に制御弁２２０ｅ、バイパス弁３３３ｂ、バイパス弁３３３ｆについても、上記した各実施形態に係るバルブ装置とすることができる。即ち、燃料電池システムに使用するバルブを上記した各実施形態に係るバルブ装置とすることができる。
【００８０】
改質器を搭載していない燃料電池システム（例えば自動車などの車両に搭載される燃料電池システム）において使用されるバルブにも適用できる。なお、改質器を搭載しないものの、燃料貯蔵タンクを搭載している燃料電池システムに適用しても良い。
【００８１】
（その他）
ダイヤフラム３の他に第２ダイヤフラム７が設けられているが、バルブの種類によっては第２ダイヤフラム７が廃止されていても良いし、あるいは、蓋部１８とダイヤフラム３との間にバネ部材を設けても良い。上記したバルブ装置はノーマルクローズタイプであるが、ノーマルオープンタイプでも良い。上記したバルブ装置では、バネ部材７９が搭載されているが、ノーマルクローズでないときには、バネ部材７９が廃止されていてもよい。実施形態１に係るバルブ装置によれば、差圧が過大のとき、ダイヤフラム３は閉弁用ポート２６および開弁用ポート２７のうちの双方の開口面積（流路面積）を狭小化させ得る構造とされているが、これに限らず、ダイヤフラム３は閉弁用ポート２６および開弁用ポート２７のうちのいずれか一方のみの開口面積（流路面積）を狭小化させることにしても良い。
【００８２】
本発明のバルブ装置は、燃料電池システムのカソードガスを制御するバルブ装置に使用することができるが、燃料電池システム以外の流体機器のバルブ装置に使用しても良い。本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。ある実施形態に特有の構造および機能は、他の実施形態にも適用することができる。上記した記載から次の技術的思想も把握できる。
・燃料電池と、燃料電池の燃料極に燃料ガスを供給する供給通路と、燃料電池の酸化剤極に酸化剤ガスを供給する酸化剤通路と、燃料電池の燃料極から燃料オフガスを排出する排出通路と、燃料電池の酸化剤極から酸化剤オフガスを排出する酸化剤排出通路とを具備する燃料電池システムにおいて、供給通路、酸化剤通路、排出通路と、酸化剤排出通路のうちの少なくとも一つはバルブを備えており、バルブは各請求項に係るバルブで形成されていることを特徴とする燃料電池システム。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明は気体状または液体状の流体を流す流体装置に使用されるバルブ装置に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】実施形態１に係り、閉弁方向に作動して閉弁直前のバルブ装置の断面図である。
【図２】実施形態１に係り、開弁方向に作動しているバルブ装置の断面図である。
【図３】実施形態１に係り、作動特性を模式的に示すグラフである。
【図４】実施形態２に係り、（Ａ）はダイヤフラムの要部を模式的に示す断面図であり、（Ｂ）はダイヤフラムの平面図である。
【図５】実施形態３に係り、ダイヤフラムの要部を模式的に示す断面図である。
【図６】実施形態４に係り、ダイヤフラムの要部を模式的に示す断面図である。
【図７】実施形態５に係り、閉弁方向に作動して閉弁直前のバルブ装置の断面図である。
【図８】実施形態６に係り、開弁方向に作動しているバルブ装置の断面図である。
【図９】実施形態７に係り、閉弁方向に作動して閉弁直前のバルブ装置の断面図である。
【図１０】実施形態８に係り、開弁方向に作動しているバルブ装置の断面図である。
【図１１】実施形態９に係り、開弁方向に作動しているバルブ装置の断面図である。
【図１２】実施形態１０に係り、開弁方向に作動しているバルブ装置の断面図である。
【図１３】実施形態１１に係り、燃料電池システムを模式的に示す図である
【符号の説明】
【００８５】
１はボディ、１６は弁口、１７は弁座、２１は第１作動室、２２は閉弁用圧力室、２４は開弁用圧力室、２６は閉弁用ポート、２６ｆは第１閉弁用ポート、２６ｓは第２閉弁用ポート、２７は開弁用ポート、２７ｆは第１開弁用ポート、２７ｓは第２開弁用ポート、３はダイヤフラム、３４ｏはポート接触面、３４ｐはポート接触面、３７は突出対面部、４は弁体、７は第２ダイヤフラムを示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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