(57)【要約】 【課題】  可動子の摺動部分における液体の残留を抑制して、凍結による作動不良を防止することが可能な電磁弁を提供する。【解決手段】  電磁弁は、通電されたコイルが発生する電磁吸引力によって移動する可動子と、固定子側に設けられ、可動子の移動量が所定量以上とならないように制止するストッパ部を有する。これらの可動子とストッパ部の当接部分は、所定以下の気密性となるように構成されている。即ち、電磁弁は、可動子とストッパ部の当接部分における流体の流れが常に所定量以上確保されるように構成されている。よって、低温環境下において、当接部分おける液体の凍結可能性を低減することができ、凍結による電磁弁の作動不良を防止することができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子及びコイルを有する固定部と、可動子とを有する電磁弁であって、
前記固定部は、前記可動子と当接するストッパ部を有し、
前記可動子と前記ストッパ部との当接部分が、所定以下の気密性となるように構成されていることを特徴とする電磁弁。
【請求項２】
前記可動子及び前記ストッパ部の少なくとも一方には、前記当接部分における面に溝が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
【請求項３】
前記ストッパ部は前記可動子の流体流入口より下流側における前記可動子の外周部分に対向する位置に設けられ、
前記可動子の流体流入口から前記可動子の外周へ形成された空隙において前記固定部及び前記可動子はラビリンス形状を形成していることを特徴とする請求項１又は２に記載の電磁弁。
【請求項４】
前記ラビリンス形状を形成する前記固定部及び前記可動子の部分は、撥水性を有していることを特徴とする請求項３に記載の電磁弁。
【請求項５】
前記空隙は前記固定子と前記可動子との間に形成され、
前記ラビリンス形状は、前記固定子及び前記可動子のいずれか一方に設けられ、他方に対して摺動する板状部材により形成されることを特徴とする請求項３又は４に記載の電磁弁。
【請求項６】
前記可動子の流体流入口内に収容され、前記可動子と前記固定子の間に配置されたコイルバネを備え、
前記板状部材は、前記コイルバネの外周に沿って設けられていることを特徴とする請求項５に記載の電磁弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凍結対策が施されている電磁弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスや液体が通過する流量を制御する電磁弁が知られている。例えば、特許文献１には、摺動部を持たない可動子を有する電磁弁（遮断弁）が記載されている。また、特許文献２には、弁体の中央に副流路を有する電磁弁が記載されている。この特許文献２に記載された技術では、電磁弁が開弁不能となっても小流量を流すことが可能となっている。
【０００３】
上記の特許文献１に開示された電磁弁においては、ソレノイド励磁時に弁体のフランジ部がストッパと面接触するため、この部分で流体が流れなくなる場合がある。そのため、この電磁弁を加湿ガスを扱う装置（例えば、燃料電池システムなど）に適用する場合、励磁状態で低温環境下に置かれると、面接触部分に溜まった水が凍結してしまう可能性がある。これにより、電磁弁が正常に作動しなくなるおそれがある。
【０００４】
また、特許文献２に開示された電磁弁を燃料電池システムなどに適用する場合、この電磁弁は遮断弁として機能せず、可動子周辺の隙間に水が溜まる可能性がある。このため、溜まった水が低温環境下にて凍結して、電磁弁が正常に作動しなくなるおそれがある。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２４０５２５号公報
【特許文献２】特開平９−１３３２４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、可動子の摺動部分における液体の残留を抑制して、凍結による作動不良を防止することが可能な電磁弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの観点では、電磁弁は、固定子及びコイルを有する固定部と、可動子とを有し、前記固定部は、前記可動子と当接するストッパ部を有し、前記可動子と前記ストッパ部との当接部分が、所定以下の気密性となるように構成されている。
【０００８】
上記の電磁弁は、流体が流通する流路中に設けられ、その流量を制御するものであり、例えばコイルなどからの電磁吸引力によって移動する可動子を有する。固定部は、可動子と当接するストッパ部を有し、可動子が固定部側へ最大量移動したときに可動子はストッパ部に当接してそれ以上の移動が制限される。可動子とストッパ部との当接部分は、所定以下の機密性を有する。これにより、可動子とストッパとの当接部分には、流体のある程度の流れを確保することができる。よって、流体の流れによって当接部分を排水することができ、低温時の凍結不作動の可能性を低減することができる。これにより、低温時に電磁弁が凍結により動作不能となることを防止することができる。
【０００９】
なお、上記の電磁弁は燃料電池システムに好適に適用することができる。燃料電池システムでは、発電により水が生成するため、低温環境下での凍結が問題となる。よって、上記のように凍結を抑制可能に構成された電磁弁は、燃料電池システム内にて有効に機能する。
【００１０】
上記の電磁弁の一態様では、前記可動子及び前記ストッパ部の少なくとも一方には、前記当接部分における面に溝が設けられている。この態様では、可動子とストッパ部が当接する部分において、両者の少なくとも一方には溝が設けられているので、その溝を通じて必要な流体の流量が確保される。よって、可動子とストッパ部との当接部分の凍結をより効果的に防止することができる。
【００１１】
上記の電磁弁の他の一態様では、前記ストッパ部は前記可動子の流体流入口より下流側における前記可動子の外周部分に対向する位置に設けられ、前記可動子の流体流入口から前記可動子の外周へ形成された空隙において前記固定部及び前記可動子はラビリンス形状を形成している。
【００１２】
この態様では、可動子の流体流入口からその外周へ形成される空隙にラビリンス形状が形成されているので、当該空隙へは流体中の水分は侵入しにくくなり、流体中の主として気体が多く流入することとなる。これにより、当該空隙に侵入する水分が減少するので、凍結の可能性をより低減することが可能となる。なお、ラビリンス形状としては、例えば可動子と固定部の対向部分の一方を上方へ突出させ、他方を下方へ突出させた形状などにより、流体の進入路を湾曲させた形状とすることが好ましい。
【００１３】
上記の電磁弁の他の一態様では、前記ラビリンス形状を形成する前記固定部及び前記可動子の部分は撥水性を有している。このように、ラビリンス形状を形成する部分に撥水性を持たせることにより、可動子とストッパ部の当接部分へ水分の侵入をより確実に抑制することができ、凍結の可能性をより低減することができる。
【００１４】
上記の電磁弁の他の一態様では、前記空隙は前記固定子と前記可動子との間に形成され、前記ラビリンス形状は、前記固定子及び前記可動子のいずれか一方に設けられ、他方に対して摺動する板状部材により形成される。
【００１５】
この態様では、固定子又は可動子に設けられた板状部材によりラビリンス形状を形成することにより、可動子とストッパ部との当接部分への水分の侵入が抑制されるとともに、板状部材がガイド部材として機能して可動子の移動を円滑化する。これにより、電磁弁の作動が安定化される。また、この場合、可動子及び固定子の形状を変えることなく、単にそれらの一方に板状部材を取り付けることにより、容易にラビリンス構造を実現することができる。
【００１６】
上記の電磁弁の他の一態様は、前記可動子の流体流入口内に収容され、前記可動子と前記固定子の間に配置されたコイルバネを備え、前記板状部材は、前記コイルバネの外周に沿って設けられている。この態様では、板状部材は、コイルバネの外周に沿って設けられるので、ラビリンス形状により水分の侵入を抑制する機能に加え、コイルバネが正しく直線的に伸縮するのを補助する。これにより、コイルバネのガイド部材などを別途設けることなく電磁弁の動作を安定化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１８】
［電磁弁の構成］
図１は、本発明の１つの実施形態に係る電磁弁１０を示す概略構成図である。
【００１９】
図１（ａ）は、流体の流れ方向に沿った面にて電磁弁１０を切断した断面図を示す。また、図１（ｂ）は、図１（ａ）中の破線矢印Ｂ１方向から可動子３を見た可動子の底面図を示す。電磁弁１０は、可動子３と、固定子４と、コイル（ソレノイドコイル）５と、コイルバネ６と、チャンバー７と、を備える。
【００２０】
電磁弁１０は、主に流体（液体と気体を含む）が通過する流路上に設けられる。図１に示す電磁弁１０は、可動子３が移動する方向に対して平行な方向から流体が供給されるトップフィード弁である。また、図１に示す電磁弁１０では、実線矢印は流体の流れる方向を示しており（以下で示す全ての図においても同様）、紙面の上方向から流体が流入し、紙面の下方向へ流体が流出していくものとする。
【００２１】
固定子４は磁性材料により構成され、電磁石として機能する。固定子４の外周にはコイル５が設けられており、コイル５はチャンバー７に固定されている。即ち、固定子４及びコイル５は固定部を構成し、固定部はチャンバー７に固定されている。
【００２２】
これに対し、可動子３はチャンバー７の内部に配置され、固定子４に対して相対的に図１（ａ）の上下方向（矢印Ｂ２参照）に移動する。可動子３は磁性材料により構成されており、その下端にはゴムなどにより形成されたシール部３ａが設けられている。シール部３ａは、可動子３の底面とチャンバー７の内側底面との間の緩衝機能及びシール機能を有する。
【００２３】
また、可動子３は、その上下方向において、上端から中央部に形成された略円筒状の通路３ｂを有し、その通路３ｂ内にコイルバネ６が配置される。詳細には、コイルバネ６は可動子３の通路３ｂ内に収容されており、コイルバネ６の上端は固定子４の底面により支持され、コイルバネ６の下端は通路３ｂの底面により支持されている。
【００２４】
可動子３は、矢印Ｂ２で示すように図中上下方向（即ち、流体が流れる方向及びそれと逆方向）に移動する。コイル５に通電していない状態又は通電量が所定量以下である状態では、可動子３はコイルバネ６の力により図中下方へ付勢されており、可動子３のシール部３ａがチャンバー７の出口７ａを塞ぐ。そのため、電磁弁１０は閉状態となり、上方から供給される流体はチャンバー７から流出しない。一方、コイル５に所定量以上通電すると、コイル５が発生する磁界により磁性体である固定子４が磁化し、可動子３を上方へ引きつける電磁吸引力を発生する。この電磁吸引力が、コイルバネ６による下方への付勢力に勝ると、可動子３は図中上方へ引き上げられ、電磁弁１０は開状態となる。即ち、シール部３ａによる出口７ａの閉塞が解除され、シール部３ａとチャンバー７の内側底面との間隙の大きさに応じた量の流体がチャンバー７から下方へ流出する。なお、コイル５への通電時間比率を制御することにより、電磁弁１０が通過させる流体の流量を制御することができる。
【００２５】
前述のように、可動子３は、その上下方向において上端から略中央部に形成された略円筒状の通路３ｂを有する。また、可動子３は、上下方向における略中央部に、外周方向へ放射状に延びる複数（本例では４個）の通路３ｃを有する。図示のように、４個の通路３ｃは、通路３ｂの下方において通路３ｂと接続されている。これにより、可動子３には主流路Ａ１が形成される。なお、通路３ｂ、３ｃの形状や、通路３ｃの個数などは上記の例には限定されない。
【００２６】
可動子３は、その上部の外周位置に環状のフランジ部３ｆを有している。コイル５への通電により可動子３を上方へ移動させると、やがてフランジ部３ｆの上面３ｄがコイル５の底面５ｂに当接し、可動子３の上方への移動は制限される。即ち、コイル５の底面５ｂのうち、可動子３のフランジ部３ｆの上面３ｄと当接する部分５ｓは、可動子３のストッパとして機能する。以下、この部分を「ストッパ部５ｓ」と呼ぶ。即ち、ストッパ部５ｓは、可動子の流体流入口より下流側における可動子の外周部分、即ちフランジ部３ｆに対向する位置に設けられている。
【００２７】
図１（ａ）に示されるように、可動子３が最上位置まで上昇していない状態では、コイル５の底面５ｂと、可動子３のフランジ部３ｆの上面３ｄとの間に流体の流路（以下、「副流路」と呼ぶ。）Ａ２が形成される。即ち、副流路Ａ２は、可動子の流体流入口から可動子の外周へ形成された空隙を含む。
【００２８】
上述のように、流体は主流路Ａ１と副流路Ａ２とを通過する。ここで本実施形態では、可動子３とストッパ部５ｓとの間にある空間（隙間）の気密性が所定以下となるように形成される。即ち、可動子３とストッパ部５ｓは、その隙間における流体の流れが所定量以上確保されるように構成される。副流路Ａ２を通過した流体は、可動子３のフランジ部３ｆの外周とチャンバー７の内壁との間を通過して、主流路Ａ１を通過した流体と合流してチャンバー７の底部に達する。そして、チャンバー７の出口７ａから排出される。
【００２９】
このように、副流路Ａ２の気密性を所定以下とすることにより、電磁弁１０の励磁時においても副流路Ａ２の流量をある程度確保することができる。電磁弁１０を氷点下などの低温状態で動作させた場合、副流路Ａ２の部分が凍結すると、電磁弁１０を閉じることができなくなる。この点、本実施形態では、低温状態においても副流路Ａ２に流体の流れを確保することにより副流路Ａ２の排水ができるため、この部分の凍結を防止して、弁が動作不能となることを防止する。
【００３０】
なお、コイル５と摺道する可動子３の外周壁には、図示しない複数の凸部などを設けることが好ましい。この凸部は、コイル５の外周壁と接触するため、可動子３の稼動をガイドすることになる。したがって、可動子３は、鉛直方向に精度よく稼動することができる。これにより、電磁弁１０が流す流量を正確に制御することが可能になる。
【００３１】
なお、電磁弁１０において、主流路Ａ１と副流路Ａ２が可動子３の内外で逆となる構成を採用してもよい。即ち、可動子の内部に副流路を形成し、可動子の外部に主流路を形成してもよい。
【００３２】
［実施例］
以下では、本発明の実施例に係る電磁弁について説明する。
【００３３】
（第１実施例）
図２は、本発明の第１実施例に係る可動子３の構造を示す図である。
【００３４】
図２（ａ）は、第１実施例に係る可動子３の断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）中の破線矢印Ｂ３で示す方向から可動子３を見た平面図を示す。なお、図２（ａ）は、図２（ｂ）に示すＸ−Ｘ’断面による断面図である。図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、可動子３のフランジ部３ｆの上面３ｄ上には、複数の溝３ｈが設けられている。溝３ｈは、可動子３の中心から外周に向かって放射状に形成されている。このように溝３ｈを設けることにより、図２（ａ）に示すように可動子３がコイル５のストッパ部５ｓと面接触した場合にも、確実に副流路Ａ２の流路面積を確保することができる。これにより、可動子３とコイル５との隙間において凍結をより効果的に抑制することができる。また、溝３ｈに加えて、固定子４の底面と対向する、可動子３の頂面上にも溝３ｊを設けてもよい。
【００３５】
また、上記では溝３ｈを可動子３側のみに設けるものについて示したが、それに加えて、又は、その代わりに固定子４又はコイル５側に溝を設けてもよい。この場合には、溝は、可動子３と対向する固定子４又はコイル５の面上に設けられる。また、溝の形状及び個数は、図２に示したものに限定されない。
【００３６】
（第２実施例）
図３は、本発明の第２実施例に係る電磁弁１０の構造を示す図である。
【００３７】
図３（ａ）は、可動子３と固定子４とコイル５を流体の流れ方向に沿った面にて切断した断面図を示す。図３（ｂ）は、図３（ａ）中の破線領域Ｃ１を拡大して示した図である。図示のように、可動子３の頂面と固定子４の底面とが対向する部分は、副流路Ａ２が入り組んだ（湾曲した）形状（以下、「ラビリンス形状」と呼ぶ）となるように構成されている。図３に示す例では、可動子３の頂面に設けた突出部４ｘと固定子４の底面に設けられた突出部３ｘを相互に逆方向に突出させることでラビリンス形状を構成している。このようなラビリンス形状の流路内を流体が通過する場合、流体は矢印Ｃ３に示すように、固定子４の突出部４ｘの下方を通過した後、若干上昇して可動子３の突出部３ｘの上方を通過して流れる。なお、この場合、流体の流れ方向に沿って突出する突出部８、即ち本例では固定子４側の突出部４ｘを流路の内側に設けることにより、液体がより副流路Ａ２に流入しにくくすることができる。
【００３８】
上記のように副流路Ａ２をラビリンス形状にすることにより、流体中の液体は副流路Ａ２に流入しにくくなる。したがって、副流路Ａ２には矢印Ｃ３で示すように主に気体が流れ、液体は矢印Ｃ２に示すように主に主流路Ａ１を流れていく。即ち、ラビリンス形状は、気体と液体とを概ね分離する機能を有する。これにより、可動子３とストッパ部５ｓとの間の副流路Ａ２に水などの液体が残留しにくくなり、低温作動時の凍結の可能性が低下する。
【００３９】
なお、上記のようにラビリンス形状を構成する面、即ち可動子３の頂面と固定子４の底面に撥水処理を施すことが好適である。これにより、可動子３とストッパとの間の副流路Ａ２への液体の侵入を更に効果的に低減することができる。
【００４０】
なお、第２実施例に係る可動子３にも、ストッパと対向する面上に溝３ｄを設けることとしてもよい。
【００４１】
（第３実施例）
図４は、本発明の第３実施例に係る電磁弁１０の構造を示す図である。
【００４２】
図４（ａ）は、可動子３と固定子４とコイル５を流体の流れ方向に沿った面にて切断した断面図を示す。図４（ｂ）は、図４（ａ）中の破線領域Ｄ１を拡大して示した図である。図４に示すように、可動子３と固定子４とが対向する部分の近傍には、板状部材８が設けられている。板状部材８は、コイルバネ６の外側壁の外側で、流体の流れる方向に沿った方向に配置されている。このように板状部材８を配置することにより、可動子３の移動は板状部材８によってガイドされる。
【００４３】
また、板状部材８は副流路Ａ２の入口付近に配置され、副流路Ａ２をラビリンス形状とする機能を有する。即ち、流体中の液体は、板状部材８が存在するため副流路Ａ２に流入しづらくなる。よって、副流路Ａ２には主に気体が流通し、液体は主に主流路Ａ１を流れていく。これにより、副流路Ａ２に水などの液体が流入することを抑制することができる。なお、板状部材８は、副流路Ａ２の入り口を完全に塞がないように配置される。
【００４４】
板状部材８は非磁性体にて構成することが好適である。これは、板状部材８を磁性体により構成すると、固定子４による可動子３の電磁吸引力が低下する可能性があるからである。この場合、板状部材８は、磁性体の一部を熱処理によって非磁性化することが好ましい。このように、板状部材８を非磁性体にて構成することにより、固定子４と可動子３との磁気の受け渡し部分の形状を変えることなくラビリンス構造を実現することができる。よって、この磁気の受け渡し部分の形状を変えることによって、コイル５の吸引力の低下を避けることができる。
【００４５】
以上のように、板状部材８は、可動子３の移動をガイドすると共に、副流路Ａ２のラビリンス形状を実現するので、可動子３をガイドする部材を別途設ける必要がない。即ち、流路をラビリンス形状にするための部材により、同時に可動子３の移動をガイドすることができる。これにより、電磁弁１０を簡便な構成にでき、低コストで作成することができる。
【００４６】
図５は、上記した板状部材８の具体例を示す図である。
【００４７】
図５（ａ）は、第１の例に係る板状部材８ａの平面図（紙面上方に示す）と側面図（紙面下方に示す）を示している。板状部材８ａには、その内周面から外周面へ貫通する複数の穴８１が設けられている。このように、板状部材８ａに複数の穴８１が設けられていることにより、副流路Ａ２へ流体（好ましくは気体のみ）が流入することが可能となる。即ち、板状部材８ａが副流路Ａ２の入り口を完全に塞いでしまった場合にも、副流路Ａ２への流体の流入を確保することができる。
【００４８】
図５（ｂ）は、第２の例に係る板状部材８ｂの平面図を示している。板状部材８ｂは、上記した板状部材８ａと異なり、複数の板８２から構成されている。板８２は、可動子３をガイドするため、固定子４の内周壁に沿うように配置される。第２の例でも、板状部材８ｂは複数の板８２から構成されるので、副流路Ａ２の入り口を完全に塞ぐことはない。よって、副流路Ａ２への流体の供給を確保することができる。
【００４９】
なお、上記の例以外にも、図５（ａ）に示すような穴を形成せず、板状部材８の幅（図４（ｂ）における高さ）をある程度短くて副流路Ａ２への流体（主として気体）の流路を確保してもよい。さらに、第１の例のように穴を設ける代わりに、板状部材８自体を多孔体など気密性の低い材料により構成して、副流路Ａ２への気体の流入を確保するようにしてもよい。
【００５０】
図６は、板状部材８（板状部材８ａ、８ｂを含む）の配置の具体例を示す図である。図６は、図４（ａ）中の破線領域Ｄ１を拡大して示した図である。
【００５１】
図６（ａ）は、板状部材８の第１の配置例を示す図である。この場合、板状部材８は、固定子４の内周壁に固定されている。図６（ｂ）は、板状部材８の第２の配置例を示す図である。この場合は、板状部材８は可動子３の内周壁に固定されている。このように板状部材８を配置することにより、板状部材８は副流路Ａ２をラビリンス形状にすることができ、同時に、必要に応じて可動子３の移動をガイドすることができる。
【００５２】
ここで、板状部材８は、コイルバネ６の外周壁に沿うように配置することが好適である。このように配置することにより、板状部材８は、コイルバネ６の伸縮もガイドすることができる。即ち、板状部材８は、コイルバネ６が左右方向にたわむことなく、正しく上下方向に伸縮するようにコイルバネ６をガイドすることができる。
【００５３】
図６（ｃ）は、板状部材８の第３の配置例を示す図である。この場合は、板状部材８は、可動子３の外側壁においてコイル５の内周面に対して摺動するように固定されている。これによっても、板状部材８は副流路Ａ２をラビリンス形状にすることができる。
【００５４】
なお、上記した板状部材８の配置位置及び形状は一例であり、本発明の適用はこれらには限定されない。
【００５５】
［変形例］
次に、本発明の変形例に係る電磁弁１１について説明する。
【００５６】
図７は、本発明の変形例に係る電磁弁１１を示す概略構成図である。図７は、流体の流れ方向に沿った面にて電磁弁１１を切断した断面図を示す。電磁弁１１は、可動子３１と、固定子４と、コイル５と、コイルバネ６と、チャンバー７１と、を備える。これら電磁弁１１を構成する各構成要素の基本的な機能は、前述した電磁弁１０で示したものと同様であるため説明を省略する。
【００５７】
電磁弁１１は、可動子３１とチャンバー７１の形状が前述したものと異なる。可動子３１は、固定子４とのみ対向し、当接する。即ち、可動子３１は最上位置においてコイル５とは当接せず、固定子４の底面の一部（以下、「ストッパ部」と呼ぶ。）が可動子３１のストッパとして機能する。また、チャンバー７１も、このような形状を有する可動子３１に応じた形状を有している。
【００５８】
電磁弁１１においても、可動子３１と固定子４のストッパ部４ｓとの隙間の気密性が所定以下となるように構成されている。即ち、可動子３１と固定子４のストッパ部４ｓとの隙間は副流路Ａ２の一部を構成する。よって、低温時に電磁弁１１を励磁状態としても、副流路Ａ２への流体の流入を確保することができ、凍結により電磁弁が動作不能となることを防止することができる。
【００５９】
なお、上記の各実施例では、可動子３を電磁弁の軸方向に移動可能に支持するバネとして、コイルコイルバネ６を用いているが、その代わりに板バネを使用しても構わない。例えば、薄い円板形状を有し、流体を通過させるための開口を設けた板バネの略中央に可動子を固定し、当該板バネの外縁を電磁弁本体の内周壁に固定することにより、可動子を移動可能に支持した電磁弁に対しても、本発明を適用することができる。このような板バネは可動子を保持するため、可動子３の稼動をガイドすることができる。
【００６０】
［電磁弁の適用例］
以下では、本発明に係る電磁弁１０、１１の適用例について説明する。
【００６１】
図８は、電磁弁１０又は１１（以下、代表して「電磁弁１０」と記す）を適用した燃料電池システム５０の概略構成図を示す。燃料電池システム５０は、電磁弁（水素排出弁）１０と、燃料電池（燃料電池スタック）１２と、ＥＣＵ（Engine Control System）１３と、供給流路２１、２２と、排出流路２３、２４、２５と、を備える。燃料電池システム５０は、燃料電池自動車などに搭載されるシステムである。
【００６２】
燃料電池１２は、電解質膜の両面に、ガスが拡散可能な多孔質層等の構造を有する電極を成膜した電池セルを層間に導電性のセパレータを挟んで積層したもので、積層数に応じた出力電圧を取り出すことができる。図中には、説明の便宜のため電解質膜面にカソード極（空気極）１２ａと、アノード極（燃料極）１２ｂが形成された電池セルの構造のみを示している。カソード極１２ａには供給流路２１よりエア（空気）が供給される。また、アノード極１２ｂには供給流路２２より燃料（水素）が供給される。以上により、電力が生成される。
【００６３】
燃料電池１２は、車両駆動用のモータの給電源であり、直流の高電圧を発生するようになっている。燃料電池１２の発電電圧は、モータに指令トルク等に応じた電流を供給する図示しないインバータなどに出力するようになっている。また、燃料電池１２の発電電圧は、ＤＣ−ＤＣコンバータで降圧されて、車両に搭載される種々の補機や、これらへの給電用の二次電池であるバッテリーに出力するようになっている。
【００６４】
燃料電池１２は、排出流路２３、２４より排気を排出する。排出流路２３には、カソード極１２ａより排出されるガスが流通する。排出流路２４には、アノード極１２ｂより排出されるガスが流通する。この場合、アノード極１２ｂからは、未使用の水素と、水（水蒸気を含む）や窒素などの不純物と、を含むガスが排出される。
【００６５】
電磁弁１０は、排出流路２４上に設けられている。電磁弁１０は、前述したように可動子３、固定子４、コイル５などを有する。電磁弁１０には、上記した未使用の水素と不純物を含むガスが流入する。電磁弁１０を開にすると、これらのガスは排出流路２５より排出される。よって、電磁弁１０は燃料電池システム５０内で水素排出弁として機能する。なお、電磁弁１０は、ＥＣＵ１３から供給される制御信号Ｓ１によって開閉が制御される。
【００６６】
燃料電池システム５０においては、電磁弁１０には水（水蒸気も含む）を含む流体が流入する。したがって、電磁弁１０内の摺動部分には、水が残留する傾向がある。前述したように、電磁弁１０は、副流路Ａ２の気密性を所定以下として副流路Ａ２への流体の流れを確保することにより、低温環境下での凍結を抑制することができるため、凍結による電磁弁１０の作動不良を防止することができる。
【００６７】
ＥＣＵ１３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器及び入出力インタフェイスなどを含んで構成される。ＥＣＵ１３は、燃料電池システム５０内の様々な状態に基づいて、電磁弁１０を制御する。即ち、ＥＣＵ１３は、電磁弁１０に制御信号Ｓ１を供給して、電磁弁１０の開閉やその開度を制御する。
【００６８】
なお、上記の例では、本発明に係る電磁弁を燃料電池システムの水素排出弁として使用しているが、これに限らず、燃料電池システムに使用される水素の遮断弁であって液体が流れる可能性のある他の弁に適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施形態に係る電磁弁の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の第１実施例に係る電磁弁の概略構成を示す図である。
【図３】本発明の第２実施例に係る電磁弁の概略構成を示す図である。
【図４】本発明の第３実施例に係る電磁弁の概略構成を示す図である。
【図５】板状部材の構造の具体例を示す図である。
【図６】板状部材の配置例を示す図である。
【図７】本発明の変形例に係る電磁弁の構造を示す図である。
【図８】本発明の電磁弁を適用した燃料電池システムの概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
３  可動子
４  固定子
５  コイル
６  コイルバネ
８  板状部材
１０、１１  電磁弁
１２  燃料電池
１３  ＥＣＵ
５０  燃料電池システム
【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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