(57)【要約】【課題】  弁体周辺の氷を速やかに解凍してシール機能を速やかに復帰させ、ガスの漏洩を十分に抑止できる排液弁を提供する。【解決手段】  排水弁１００は、ボデー２の開放端がカバー１で覆われて成るケーシングの内部にフロートＦ及び弁体５を備えており、燃料電池で生成された水が空間Ｋに一旦貯留される。フロートＦは、レバー３１及び連絡継手３２を介して支持部３にピンＰで軸支されており、また、レバー３１を介して弁体５に接続されている。弁体５は、ボデー２の内壁から突出するように一体に構成されたガイド４１，４２によって遊動可能に保持されている。また、弁体５の尖端面に対向して、水の流通孔６１が形成された弁座６が設けられている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に液体が収容される空間が画成されており、吸液口及び排液口が形成された筐体と、
前記筐体内に設けられ、該筐体内の液位に応じて移動するフロートと、
前記排液口に設けられた弁座と、
前記フロートと連動するように設けられ、前記筐体内の液位が所定値以下のときに前記弁座と当接し、且つ、該液位が該所定値を超えるときに該弁座から離隔されるように、前記弁座に対向配置された弁体と、
前記弁体の動きを制限するように該弁体の周囲に設けられ、且つ、前記筐体と一体に構成されたガイドと、
を備える排液弁。
【請求項２】
前記弁体は、略棒状又は略筒状を成し、前記筐体の内壁に対向配置されており、
前記ガイドは、前記弁体が対向する前記筐体の内壁から該弁体側へ突出するように形成されたものである、
請求項１記載の排液弁。
【請求項３】
前記ガイドが前記弁体の延在方向に沿って所定の間隔で複数配設されたものである、
請求項２記載の排液弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排液弁に関し、詳しくは、水等の液体の排出とガスの封止の両方の機能を果す排液弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池自動車では、それに備わる燃料電池での反応生成水を系外へ排出させるための弁が、一般に水素極（アノード）側に取り付けられている。このような排水弁は、生成水の排出と水素ガスの流出防止（封止）の二つの機能を果すものであり、例えば、特許文献１に記載されているようなフロート式ガストラップが従来用いられてきた。
【０００３】
この従来のフロート式ガストラップは、ドレン水の入口ノズル及び出口ノズルが設けられたカバーで閉塞されたボデー内に、フロートが接続されたレバーが設けられたものである。このレバーは、出口ノズルと連通する部位に設けられたバルブシートに当接する弁体に接続されている。このような構成により、入口ノズルからボデー内に流入したドレン水の水位に応じてフロートが上下動し、それに応じてレバーが上下動して弁体が開閉することによって、所定量を超えるドレン水の排出とガスの漏出が防止されるようになっている。
【特許文献１】特開昭６２−７５３９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、燃料電池自動車の開発研究において、燃料電池本体の技術的課題等を克服し将来的には寒冷地対策として氷点下での起動を可能にすべく種々の改良がなされてきている。このような氷点下での駆動が仕様に盛り込まれれば、燃料電池本体のみならず、補機類やそれらの部品についても氷点下での起動が求められる。燃料電池の反応生成水を排出させるための弁も例外ではなく、氷点下の環境に置かれると弁周辺の水が凍結してしまうので、それを起動させるためには強制的に解凍する必要がある。
【０００５】
しかし、上記従来のフロート式ガストラップと同様の構成を有する弁を燃料電池自動車に採用した場合、以下のような不都合がある。すなわち、特許文献１記載のガストラップでは、ドレン水が凍結して膨張すると、フロートが上昇し、それと連動する弁体がブッシュから離れて開弁する。このように弁が開放されていても、通路内の水が凍結しているので、系内のガスは外部へ漏出しない。
【０００６】
この状態で、ボデー内部の氷を強制解凍させるべく、ボデーやカバーを加熱すると、その熱は、カバーにボルト固定されたホルダーにまず伝わり、そこからブッシュ、ピン、更にはレバーを通して弁体に伝わる。よって、熱の伝達経路が長くなってしまい弁体周辺へ熱が伝わり難く、部位によって伝熱量に極端な差異が生じてしまう。こうなると、ボデー内部の氷の融け具合が均等ではなくなり、場合によっては、開弁状態のまま弁体までの気道通路が確保されてしまい、ガスが外部へ漏洩するおそれがある。
【０００７】
そこで、本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、弁体周辺の氷を速やかに解凍して弁体の動作ひいてはシール機能を速やかに復帰させることができ、ガスの漏洩を十分に抑止できる排液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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明による排液弁は、フロート機械式の弁であって、内部に水等の液体が収容される空間が画成されており、吸液口及び排液口が形成された筐体と、その筐体内に設けられ、筐体内の水位に応じて移動するフロートと、排液口に設けられた弁座と、フロートと連動するように設けられ、筐体内の液位が所定値以下のときに弁座と当接し、且つ、液位がその所定値を超えるときに弁座から離隔されるように、弁座に対向配置された弁体と、弁体の動きを制限するように弁体の周囲に設けられ、且つ、筐体と一体に構成されたガイドとを備える。
【０００９】
このように構成された排液弁では、筐体内部に水等の液体が収容され、その液位に応じてフロートが移動（通常は上下動）する。そうすると、フロートの動きに応じ、ガイドによって制限されながら弁体が移動する。ボデー内部の液位が所定値以下のときには、弁体が弁座に当接し、排液口から外部への液体流路が封止される。一方、液位がその所定値を超えると、弁体が弁座から離隔するように移動して液体流路が開放され、筐体内に一旦貯留されていた水が外部へ排出される。いずれの場合も、液体流路は気密とされるので、水の排出とガスの封止の両機能が発現される。
【００１０】
ここで、筐体内部に液体が収容された状態でその液体が凍結すると、その体積膨張によってフロートが上昇し、それと連動する弁体が弁座から離隔されて開弁状態となる。このとき、液体流路内の液体も凍結するので、気密性が保たれてガスは外部へ漏出しない。この状態から、筐体内部の氷を強制解凍させるべく筐体を外部から加熱すると、その熱は、筐体と一体に構成され且つ弁体の周囲に設けられたガイドに伝導する。よって、ガイドひいては可動部分である弁体の周辺に存在する氷が速やかに融かされる。
【００１１】
なお、ガイドは、筐体と一体に形成されていてもよく、筐体とは別の部材から成るガイドを、熱伝導が妨げられない程度にボデーに接合することによって接続してもよい。また、ガイドを筐体と同一若しくは同種の材料、又は熱伝導率が筐体と同等又はそれ以上の材料で形成すると好ましい。さらに、弁体がガイドと摺動するようにガイドを形成すれば、弁体の‘ブレ’が抑えられ、弁体と弁座との接触がより確実にされて弁によるシール性能が一層向上される。また、そうすれば、弁体の一部がガイドと接触するので、弁体への熱伝導が促進されてその周囲の氷が一層迅速に融かされる。
【００１２】
より具体的には、弁体が略棒状又は略筒状を成して筐体の内壁に対向配置されており、ガイドは、弁体が対向する筐体の内壁から弁体側へ突出するように形成されたものであると好適である。
【００１３】
このようにすれば、例えば、弁体をガイドに挿通させて鉛直方向に延在させ、その一方端（通常は上方端）にフロートを直接又は他の適宜の部材を介して接続し、他方端を弁座に当接させる部位とし得る。弁体は、フロートに追従し、ガイドによって水平方向の移動が制限されつつ、上下に遊動される。そして、ガイドが筐体の内壁から弁体側に突設されているので、筐体が加熱されたときに、その熱が他の部材を迂回しないでガイドを通して直接的に弁体の周囲に伝導される。よって、可動部分である弁体の周辺の氷が一層速やかに融解される。また、弁体を筐体内壁の近傍に配置すれば、ガイド長を格段に短縮でき、筐体からの熱伝導性を更に向上させることができる。
【００１４】
さらに、ガイドが、弁体の延在方向に沿って所定の間隔で複数配設されたものであると一層好適である。
【００１５】
こうすれば、ガイドが例えば長尺を成し弁体全体の周囲に設けられ且つその全体が筐体の内壁に接続されているような場合に比して、ガイドの容積が小さくされ、もってガイドの熱容量が低減される。よって、筐体からガイドを通して弁体側へ移行する熱量をより増大させることができる。換言すれば、ガイドにおける熱流束が増大され、弁体側への熱の移行が促進される。したがって、弁体の周囲の氷が更に一層迅速に融解される。
【００１６】
このとき、ガイドの設置数としては、ガイド全体としての熱容量を低減させる観点及び製作容易性の観点から少ない方が好ましいものの、弁体の保持強度を十分に確保し且つ弁体側への熱伝導を均一化させる観点からは、多い方が好ましい。これらを勘案すれば、ガイドの設置数としては、数箇所〜５箇所程度であるとより好ましく、２又は３箇所であると特に好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の排液弁によれば、弁体のガイドを筐体と一体に構成するようにしたので、弁体周辺の氷を解凍させ易く、弁体の動作ひいてはシール機能を速やかに復帰させることができ、これにより、ガスが外部へ漏洩してしまうことを十分に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。また、図面の寸法比率は、図示の比率に限られるものではない。
【００１９】
図１は、本発明による排液弁の好適な一実施形態の構成を示す模式断面図である。排水弁１００（排液弁）は、略カップ状を成すボデー２の開放端（上方端）が、略逆カップ状を成すカバー１で覆われて成るケーシング（筐体）の内部に、フロートＦ及び弁体５を備えるフロート機械式の弁である。排水弁１００は、図示しない燃料電池の水素極側に設けられるものであり、その燃料電池で生成された水Ｗ（液体）がケーシング内部の空間Ｋに供給され、一旦貯留される。
【００２０】
フロートＦは、嵩比重が水Ｗよりも小さくされており、水Ｗの液面に浮上するようになっている。また、フロートＦは、レバー３１を介して連絡継手３２に接続されており、その連絡継手３２は、その基端部において、ボデー２の開放端から上方に突設された支持部３にピンＰで軸支されている。弁体５は、略筒状又は略棒状を成しており、その一方端（上方端）が、連絡継手３２に下方から当接するように接合されている。
【００２１】
さらに、弁体５の他方端（下方端）部は、逆円錐状に成形された尖端とされている。またさらに、弁体５は、ボデー２の側壁近傍に、その側壁内面に沿って鉛直方向に延在している。その側壁内面からは、弁体５を遊動可能に保持するように弁体５側へ突出したガイド４１，４２が設けられている。ガイド４１，４２は、このようにカバー２と一体に構成されており、弁体５の長手方向の中央よりもそれぞれ上方端側及び下方端側を支持する位置に配設されている。
【００２２】
さらにまた、ボデー２の底壁において弁体５の下方端と対向する部位には、水Ｗの排水口２１（排液口）が穿設されており、その排水口２１には、水Ｗの流通孔６１を有する弁座６が嵌合設置されている。弁座６の流通孔６１の上部は、弁体５の尖端面が当接可能なように円錐状に形成されている。またさらに、ボデー２の底壁には、水受部７が設けられている。
【００２３】
このように構成された排水弁１００においては、カバー１の上壁に形成された給水口１１（給液口）を通して図示矢印Ｄ１に示す方向から、燃料電池で生成された水Ｗが供給される。フロートＦは、空間Ｋにおける水Ｗの水位の増減に応じて矢印Ｍで示す方向に上下動する。それにより、フロートＦ、及びピンＰで軸支された連絡継手３２に接続されたレバー３１も上下動し、更にレバー３１に接続された弁体５が追従して上下動する。弁体５は、二つのガイド４１，４２で主に水平方向の動きが制限されつつ、ガイド４１，４２と摺動するように上下に駆動される。
【００２４】
空間Ｋ内の水Ｗの水位が下がると、それに伴ってフロートＦも下降し、それに追従して弁体５が引き下げられる。水Ｗの水位が所定のレベルよりも低い（例えば図示の状態）ときには、弁体５の下方端側の尖端面が、弁座６における流通孔６１の上部内周面と当接し更に下方へ押し付けられる。これにより、流通孔６１が封止され、水Ｗは排出されず、且つ系内のガス（水素ガス）の流通もシールされて外部へ排出されない。
【００２５】
一方、空間Ｋにおける水Ｗの水位が上がると、それに伴ってフロートＦも上昇し、それに追従して弁体５が引き上げられる。水Ｗの水位が所定のレベルよりも高いときには、弁体５の下方端側の尖端面が、弁座６における流通孔６１の上部内周面から離れ（すなわち、弁体５が弁座６から離隔されて開弁状態となり）、流通孔６１が開放される。こうなると、空間Ｋ内に一旦貯留されていた水Ｗが、流通孔６１、及び水受部７内の小室７１を通り、図示矢印Ｄ２で示す方向に沿って排水弁１００の外部へ排出される。このとき、流通孔６１は水Ｗが流通して気密状態とされるので、系内のガスは外部へ漏洩することがない。
【００２６】
このような構成の排水弁１００が、氷点下温度の環境下に置かれると、筐体内の水Ｗが徐々に凍結し、その体積が膨張していくので、空間Ｋ内の水位が上昇した状態となる。それに伴ってフロートＦも上方へ移動するので、凍結が進むにつれて弁体５は引き上げられ、やがて凍結が完了すると、弁体５と弁座６とが離隔された開弁状態のまま固定される。
【００２７】
このような凍結状態から排水弁１００を駆動させるために、例えば筐体の外部を一様に加熱すると、カバー１やボデー２に印加された熱は、その外壁を通して内部へ伝導して氷に付与され、その氷を徐々に溶かしていく。その際、外部から印加された熱の一部は、弁体５が近接配置された側のボデー２の外壁からガイド４１，４２を通して弁体５及びその周囲に伝導される。
【００２８】
このように、排水弁１００の外部から付与された熱が他の部材や部位を通して迂回して伝わるのではなく、図示波矢印Ｈで示す如く、ガイド４１，４２を介して直接的に弁体５の周囲に伝導される。換言すれば、外部から弁体５への熱伝達経路長が十分に短縮される。よって、ガイド４１，４２ひいては可動部分である弁体５の周辺にある氷が速やかに融かされる。したがって、弁体５を速やかに可動させることができ、ガスの気道が生じることなく、解凍初期に弁を閉じることが可能になる。その結果、シール機能を迅速に復帰できるので、系内のガスが外部へ漏洩してしまうことを抑止できる。
【００２９】
また、弁体５をボデー２の内壁近傍に対向配置し且つガイド４１，４２によってボデー２と弁体５とを言わば短絡するようにしたので、外部からの熱の伝達経路を更に短くすることができ、より迅速に弁体５周囲を氷解させて、弁によるシール機能を更に早急に実現できる。またさらに、弁体５がガイド４１，４２と摺動するように形成されているので、弁体５の鉛直方向の移動精度が高められ、その結果、弁体５と弁座６とをより確実に接触せしめてシール性能を一層向上できる。さらにまた、弁体５の一部がガイド４１，４２と接触するので、ガイド４１，４２を介して弁体５への熱伝導を促進でき、その周囲の氷を一層迅やかに融解させることができる。
【００３０】
さらにまた、弁体５の全体長に比して薄く形成した二つのガイド４１，４２を一定間隔で配設したので、弁体５の保持強度を高めることができると共に、例えばガイドが弁体５の全体を覆うような一体型形状である場合に比して、ガイド４１，４２の容積が小さくされて熱容量が低減される。よって、外部からガイド４１，４２を通して弁体側へ移行する熱量すなわちガイド４１，４２における熱流束をより増大させることができる。したがって、弁体５の周囲の氷を更に一層迅速に融解させることができ、より早急な弁機能の復帰が可能となる。
【００３１】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない限度において様々な変形が可能である。例えば、本発明は、燃料電池を搭載した燃料電池自動車のみならず、水等の液体排出とガス封止の両機能が必要とされる機器、設備等に好適である。また、ガイド４１，４２の長さ（厚さ、高さ）をより大きくしてもよく、さらに、その設置数も二つに制限されないものの、熱容量の低減及び製作容易性、並びに、弁体５の保持強度の担保及び弁体５側への熱伝導の均一化といった観点から、数箇所〜５箇所程度であると好ましく、２又は３箇所であることが望ましい。またさらに、ガイド４１，４２とボデー２とは、熱伝導が妨げられない程度に一体に構成されていればよく、型等を用いて一体成形してもよく、別部材として溶接等によって接合しても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明による排液弁は、弁体の動きを制限するように弁体の周囲に設けられるガイドを筐体と一体に構成することにより、弁体周辺への熱伝導性を向上させることができ、これにより、弁体周辺の氷を速やかに解凍して弁体の動作ひいてはシール機能を速やかに復帰させることが可能となって、ガスの漏洩を十分に抑止できる。よって、上述の如く、水等の液体排出とガス封止の両機能が必要とされる機器、設備等に広く利用でき、特に、液体が凍結するような環境で使用され得る機器、設備等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明による排液弁の好適な一実施形態の構成を示す模式断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１…カバー、２…ボデー、３…支持部、５…弁体、６…弁座、７…水受部、１１…給水口（給液口）、２１…排水口（排液口）、３１…レバー、３２…連絡継手、４１，４２…ガイド、６１…流通孔、７１…小室、１００…排水弁（排液弁）、Ｆ…フロート、Ｋ…空間、Ｐ…ピン、Ｗ…水（液体）。
【図１】
2005256986.tif 000003