(57)【要約】【課題】弁体の移動量に対して流量変化が大きいため  脈動等のあるポンプでの循環水の微小流量の調整が難しく、また長期間使用して開弁・閉弁を繰り返しにより弁座に対向する一面のみに焼付けされた閉止用弾性体に繰り返し力が掛かり、焼付けによる接着力が低下して、最終的には閉止用弾性体が剥がれると閉止出来なくなる。【解決手段】流量制御弁は弁体３９の通路部４８に流量制御部６０を設けると共に、弁体３９の弁座対向面から外周部４５にかけて閉止用弾性体４２を焼き付けたものである。流量制御部６０の平行部４０が通路部４８の内側に挿入されるため、駆動軸３５の移動に対して流量の変化は緩和され、脈動のあるポンプ等での循環水の微小な水量制御が容易になると共に、外周部４５の閉止用弾性体４２は閉弁の圧力を受けないため接合力は劣化せず、機械的にも外れない構成のため閉止不良は発生しない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両側に案内バーを有する弁体と、前記弁体と連動して可動する駆動軸と、前記駆動軸の回転運動を軸方向の回転運動に変換する軸受部と、前記駆動軸に回転力を伝える回転発生手段と、前記弁体に付勢する弾性体を保持し中央に前記弁体の案内バーを保持する案内バー受けと、前記弁体と前記軸受部の間に前記弁体に対向する弁座と内部に通路部を設けたボディと、前記弁体は前記通路部側に流量制御部と外周部に閉止用弾性体を備えてなる流量制御弁。
【請求項２】
通路部内径と流量制御部平行部外径の隙間の相当円がφ０．５ｍｍ〜φ２ｍｍとなる請求項１記載の流量制御弁。
【請求項３】
弁体の閉止用弾性体の内端は流量制御部の平行部の外径より小さい請求項１記載の流量制御弁。
【請求項４】
弾性体を保持し中央に弁体の案内バーを保持する案内バー受けに全開位置の停止部を設けた請求項１記載の流量制御弁。
【請求項５】
弁体と駆動軸の間に摺動部材を設けた請求項１記載の流量制御弁。
【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に関して、特に、発電時の排熱回収循環水の流量制御及び水通路切換の為の閉止機能を有する流量制御弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の燃料電池システムのポンプ等による循環水の流量制御としては通路抵抗を可変させる流量制御弁としては、図３に示すように、ボディ１２の入口２５の下流２１側にのみ閉止用体１９を焼き付けた弁体１８の中央に、駆動軸１５の先端１７が挿入され、駆動軸１５は回転運動を軸方向運動に変換する右ネジを設けた軸受部１３に案内され、歯車加工された端部１５Ａは回転力発生手段１１と軸方向に移動可能に連結している。軸受部１３と弁体１８の間には弁体１８に対向する弁座２１と、内側に通路部２２が設けられたボディ１２から構成されている。
【０００３】
回転力発生手段１１が停止信号発生位置から駆動軸１５を右回転すると軸受部１３により駆動軸１５は右へ移動し、駆動軸１５に押された弁体１８は弁座２１から離れ、ボディ１２の入口２１と弁体１８の閉止用弾性体１９の隙間を通り、ボディ１２の出口２６から流出する。隙間の大きさにより流量調整が行われ、回転力発生手段１１が左回転すると駆動軸１５が逆に動き弁体１８が弁座２１に接触して閉弁し、弁体の流れが停止するが、回転力発生手段１１は、停止信号発生位置まで回転して停止する。回転力発生手段１１の停止信号発生位置は全閉位置を検出して、全開位置は駆動パルス数で規定している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の構成では弁体１８の移動量に対して流量変化が大きくて微小流量の調整が難しく、また長期間使用していると開弁、閉弁繰り返しにより弁座２１側の一面のみに焼付けされた閉止用弾性体１９に繰り返し力が掛かり、焼付けによる接着力が低下して、一部が剥がれ、弁座２１と弁体１８の隙間が不安定になり微小流量の調整が困難になって、最後に閉止用弾性体１９が剥がれると閉止が出来なくなる課題を有していた。
【０００５】
また、駆動軸１５の先端１７が弁体１８の中で回転しながら押圧して移動させるため、駆動軸１５の先端１７と弁体１８の接触面が磨耗して駆動軸１５の先端１７が磨耗すると流量変化が、弁体１８の接触面が磨耗すると弁体１８に孔が開き閉止出来なくなる課題を有していた。
【０００６】
また、前述構成で従来の回転力発生手段１１や軸受部１３等をもちいると、回転力発生手段１１の停止信号発生位置で弁体１８が全開位置でなく、全閉位置になるという課題を有していた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明の流量制御弁は弁体を両側支持するとともに通路部側に流量制御部を設け、弁体の弁座対向面から外周部にかけて閉止用弾性体を焼き付けたものである。
【０００８】
これによって、流量制御部の平行部が通路部の内側に挿入されるため、駆動軸の移動に対して流量の変化は緩和され微小な制御が可能になると共に、長期間使用しても外周部の閉止用弾性体には閉弁の力を受けないため接合力は劣化せず、又閉止用弾性体が弁体を側面からも覆っているので、機械的にも外れない構成であり、閉止不良を発生しない。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、燃料電池循環水圧を可変使用しても水量制御が容易で、長期間安定して止水出来る水量制御弁を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
第１の発明は、両側に案内バーを有する弁体と、前記弁体と連動して可動する駆動軸と、前記駆動軸の回転運動を軸方向運動に変換する軸受部と、前記駆動軸に回転力発生手段と、前記弁体に付勢する弾性体を保持し中央に前記弁体の案内バーを保持する案内バー受けと、前記弁体と前述軸受部の間に前記弁体に対向する弁座と内側に通路部を設けたボディと、前記弁体は前記通路側に流量制御部と弁座対向面から外周部に閉止用弾性体を備えることにより、弁体は脈動水圧でも振動することなく流量制御部が通路部に勘合し、又弁体の弁座対向面から外周部にかけて閉止用弾性体を焼き付けることにより、細かな流量制御と弾性体の剥がれを防止するため、ポンプ等で脈動がある水流でも長期間流量制御が容易で、閉止不良が無く使用することが出来る。
【００１１】
第２の発明は、通路部内径と流量制御部平行部の外径隙間の相当円をφ０．５ｍｍ〜φ２ｍｍとすることにより、通路部の内径と平行部の隙間が一定となるため、一定の隙間面積となり最小制御流量を得ることが出来る。
【００１２】
第３の発明は、弁体の閉止用弾性体の内端は、流量制御部の平行部の外径より小さくすることにより、開閉弁時弁座面が弁体の閉止用弾性体に当たっても、閉止用弾性体の内側先端に開閉弁の力が作用しないため閉止用弾性体の接合力は変化しないので、剥がれが発生せずに長期間安定して使用出来る。
【００１３】
第４の発明は、弾性体を保持し中央に弁体の案内バーを保持する案内バー受けに停止部を設けることにより、全開位置を安定的に得ることが出来る。
【００１４】
第５の発明は、弁体と駆動軸の間に摺動部材を設けることにより、駆動軸と弁体は直接接触することなく、又摺動抵抗の小さなステンレスやセラミックの板やボール等の摺動部材を介して接触するため、弁体と駆動軸は磨耗量が大幅に減少するため、磨耗による流量変化や弁体の破損を防ぐことが出来る。
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施形態における流量制御弁の断面を示すものである。
【００１８】
図２は、本発明の第１の実施形態における流量制御弁の弁体関係の拡大図である。流量制御弁３０は、ボディ３２に入口６５、出口６６を設けてある。内部の弁体３９は、閉止用弾性体４２が弁座側から外周部４５にかけて焼き付けられ、通路部４８側に流量制御部６０を設け、弁体３９の両側には案内バーＡ５４と案内バーＢ５５が案内バー受け５２で支持されている。駆動軸３５の先端は弁体３９の間に滑り摩擦の小さいステンレスやセラミックの板やボール等の摺動部材３８が挿入されている。左ネジ３６を外形の一部に設けた駆動軸３５は、左ネジ３４の内面の一部に設けた軸受部３３により駆動軸３３により駆動軸３５の回転運動を軸方向運動に変換され、歯車加工された駆動軸３５Ａは、パルスモータを内包した回転力発生手段３１に軸方向に移動自在に連結されている。
【００１９】
又、駆動軸３５に対向する弁体３９を軸方向に付勢する弾性体５０が設けられ、軸受部３３と弁体３９の間には、弁体３９に対向する弁座４６と内側に駆動軸３５の振れを防止する案内部４９を設けた通路部４８がボディ３２にも設けられている。
【００２０】
又、通路部４８に対向する流量制御部６０には、最小水量を制御する平行部４０と、テーパ部４１が設けられ、弁座４６に対向する閉止用弾性体４２の内端４３が水制御部６０の外径平行部４０よりも小さく、弁体３９の外周部４５を覆って焼き付けられている。
【００２１】
以上のように構成された流量制御弁３０について、以下その動作、作用を説明する。
【００２２】
まず、弾性体５０により駆動軸３５方向に付勢された弁体３９が、全開位置にある回転発生手段３１の停止位置から駆動軸３５を右回転すると、左ネジ３４の軸受部３３により駆動軸３５は左へ移動し、弁体３９と弁座４６間の隙間を狭くして、ボディ３２の入口６５から入った流体の流量を絞っていく。次に流量制御部６０のテーパ部４１が弁座４６内の通路部４８へ挿入され、通路部４８の内径と平行部４０の外径の隙間で小流量を安定に制御し、最後に弁体３９の閉止用弾性体４２と弁座４６が接触して流体の流れは停止する。最小制御流量は、通路部４８の内径と平行部４０の外径の隙間面積を円の面積に換算した相当円に比例する。
【００２３】
逆に駆動軸３５が左回転すると、上記と逆の動きをして、回転力発生手段３１の停止信号位置で弁体３９と弁座４６の隙間が全開で停止する。
【００２４】
以上のように本実施例では、弁体３９の流量制御部６０が弁座４６内の通路部４８に入ることにより、通路部４８と流量制御部６０の隙間により最小制御流量から弁座４６と弁体３９巻の隙間による大流量まで安定に制御できると共に、閉止用弾性体３９が弁座対向面４４から外周面４５にかけて焼付けにより結合され、かつ弁体３９を覆っているため機械的にも外れない構成になっているため、長期間安定した流量と閉止特性を得ることができる。
【００２５】
又、本実施例では、弁体３９の閉止用弾性体４２の内端４３は水制御部６０の平行部４０の外径より小さいため、弁体の開閉弁時に閉止用弾性体４２の内端４３に直接引き剥がす力が掛からないので閉止用弾性体４２が外れないため、長期間水漏れ無く安心して使用出来る。
【００２６】
又、本実施例では、弁体３９と駆動軸３５の先端の間に摺動部材３８を設けることにより、摺動摩擦の小さいステンレスやセラミックの板やボール等の摺動部材３８を介して、弁体３９と駆動軸３５の先端は接触するため、弁体３９と駆動軸３５の先端は磨耗量が大幅に減少するため、磨耗による流量変化や弁体３９の破損を防ぐことが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
以上のように、本発明にかかる燃料電池排熱回収水流量制御弁は、気体・混合ガス等の流量制御への応用展開等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態１における流量制御弁の断面図
【図２】本流量制御弁の拡大図
【図３】従来の流量制御弁の断面図
【符号の説明】
【００２９】
３０  流量制御弁
３１  回転力発生手段
３２  ボディ
３３  軸受部
３５  駆動軸
３８  摺動部材
３９  弁体
４０  平行部
４２  閉止用弾性体
４３  内端
４６  弁座
４８  通路部
５０  弾性体
５２  案内バー受け
５３  停止部
５４  案内バーＡ（案内バー）
５５  案内バーＢ（案内バー）
６０  流量制御部
【図１】
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【図２】
2005249021.tif 000004
【図３】
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