(57)【要約】【課題】弁体の姿勢が定位置から弁体の径方向に変位することを抑え、弁体が弁口を気密的に閉鎖する閉鎖性を高めるのに有利な遮断弁及び燃料電池システムを提供する。【解決手段】遮断弁は、入口ポート３８及び出口ポート３６と、弁口３０を開閉可能な弁体５１と、弁体５１を開放方向または閉鎖方向に作動させる作動部３５とを備える。弁体５１は、弁体５１と一体的に作動するように弁口３０内に挿入され先端部が作動部３５に対して弁体５１よりも遠ざかる方向に向けて延設された軸部５０を有する。作動部３５に対して弁体５１よりも遠ざかる位置となるように弁口３０内に配設された案内部材８０が設けられている。案内部材８０は軸部５０を案内し、軸部５０が弁口３０の径方向にずれ変位することを抑制する。【選択図】  図２
2005226765.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体が流入可能な気体室と、前記気体室に連通して前記気体を前記気体室に流入させる入口ポートと、前記気体室に連通して前記気体室の前記気体を吐出させる出口ポートと、前記入口ポートと前記出口ポートとの間に設けられ前記気体室に対面する弁口とをもつボディと、
前記ボディに配設され前記弁口を開閉可能な弁体と、
前記ボディに配設され前記弁体を開放方向または閉鎖方向に作動させる作動部とを具備する遮断弁において、
前記弁体は、前記弁体と一体的に作動するように前記弁口内に挿入され先端部が前記作動部に対して前記弁体よりも遠ざかる方向に向けて延設された軸部を有しており、且つ、
前記ボディは、前記作動部に対して前記弁体よりも遠ざかる位置となるように前記弁口内に配設され前記軸部を案内すると共に前記軸部が前記弁口の径方向にずれ変位することを抑制する案内部材を有していることを特徴とする遮断弁。
【請求項２】
請求項１において、前記ボディは、前記気体室内に設けられ入口ポートから気体室に流入された気体が衝突する立壁部をもち、前記弁口は前記立壁部の壁面で形成されていることを特徴とする遮断弁。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記作動部は、電磁吸引力または電磁反発力を発生させる発生部と、前記発生部により発生した電磁吸引力または電磁反発力により前記弁口から遠ざかる方向に移動する可動体と、前記気体室を前記第１室及び前記第２室に仕切る受圧部材と、前記受圧部材に設けられ前記第１室及び前記第２室を連通させ前記第１室と前記第２室との間に差圧を発生させる絞り孔とを有しており、
前記弁体は、前記受圧部材の前記絞り孔により発生した前記気体室の前記第１室と前記第２室との差圧により、前記弁口から遠ざかる方向に移動して前記弁口を開弁することを特徴とする遮断弁。
【請求項４】
燃料ガス及び酸化剤ガスにより発電する燃料電池と、
燃料ガスを前記燃料電池に供給する燃料ガス供給流路と、
酸化剤ガスを前記燃料電池に供給する酸化剤ガス供給流路と、
前記燃料電池の発電後の燃料オフガスを吐出させる燃料オフガス流路とを有する燃料電池システムにおいて、
前記燃料ガス供給流路、前記酸化剤ガス供給流路及び前記燃料オフガス流路のうちの少なくとも一方に接続され、当該一方を流れる気体を通過させる通過形態とその通過を遮断させる遮断形態とに切替可能な遮断弁が設けられ、
前記遮断弁は、
気体が流入可能な気体室と、前記気体室に連通して前記気体を前記気体室に流入させる入口ポートと、前記気体室に連通して前記気体室の前記気体を吐出させる出口ポートと、前記入口ポートと前記出口ポートとの間に設けられ前記気体室に対面する弁口とをもつボディと、
前記ボディに配設され前記弁口を開閉可能な弁体と、
前記ボディに配設され前記弁体を開放方向または閉鎖方向に作動させる作動部とを具備しており、
前記弁体は、前記弁体と一体的に作動するように前記弁口内に挿入され先端部が前記作動部に対して前記弁体よりも遠ざかる方向に向けて延設された軸部を有しており、且つ、
前記ボディは、前記作動部に対して前記弁体よりも遠ざかる位置となるように前記弁口内に配設され前記軸部を案内すると共に前記軸部が前記弁口の径方向にずれ変位することを抑制する案内部材を有していることを特徴とする燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遮断弁、遮断弁を備えた燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
遮断弁として、空調装置の冷凍サイクルに使用される電磁弁で形成された遮断弁が使用されている（特許文献１）。この遮断弁は、入口ポート及び出口ポートをもつボディと、入口ポートと出口ポートとの間に設けられた弁口と、弁口を開閉する弁体と、弁体に一体的に設けられたダイヤフラムと、弁体及びダイヤフラムを保持する作動軸と、弁体が弁口を閉鎖する方向に弁体を付勢する作動部と、弁体が弁口を開放する方向に弁体を付勢する付勢バネとを備えている。
【０００３】
このものによれば、作動部が作動すると、付勢バネの付勢力に抗して弁体が弁口を閉鎖する方向に移動する。開弁時には付勢バネの付勢力により弁体が弁口を開放する。このものによれば、弁体を案内する弁体ガイドが設けられている。
【特許文献１】特開２００１−１２４２２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上記した遮断弁によれば、弁体を案内する弁体ガイドが設けられているが、この弁体ガイドは作動部と弁体（弁口）との間の中間位置に設けられている。このため、弁体ガイドが弁体を案内する機能としては必ずしも充分ではない。従って、遮断弁の内部において気体の流れにムラがあるとき、あるいは、レイアウト等の関係で姿勢が傾いて遮断弁が配管系に取り付けられているときには、弁体の姿勢が定位置から弁体の径方向に変位するおそれがある。この場合、弁体が弁口を気密的に閉鎖する閉鎖性が低下するおそれがある。
【０００５】
殊に、付勢バネの付勢力を過剰に大きくできない事情がある遮断弁においては、弁体の閉弁速度は低速であるため、遮断弁の内部において気体の流れにムラがあるとき、あるいは、レイアウト等の関係で姿勢が傾いて遮断弁が配管系に取り付けられているときには、弁体の姿勢が定位置から弁体の径方向に変位するおそれが高くなり、弁体が弁口を気密的に閉鎖する閉鎖性が低下するおそれがある。
【０００６】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、遮断弁の内部において気体の流れにムラがあるとき、あるいは、姿勢が傾いて遮断弁が取り付けられているときであっても、弁体が定位置から弁体の径方向に変位することが抑えられ、弁体が弁口を気密的に閉鎖する閉鎖性を高めるのに有利な遮断弁及び燃料電池システム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】
本発明に係る遮断弁は、気体が流入可能な気体室と、気体室に連通して気体を気体室に流入させる入口ポートと、気体室に連通して気体室の気体を吐出させる出口ポートと、入口ポートと出口ポートとの間に設けられ気体室に対面する弁口とをもつボディと、
ボディに配設され弁口を開閉可能な弁体と、
ボディに配設され弁体を開放方向または閉鎖方向に作動させる作動部とを具備する遮断弁において、
弁体は、弁体と一体的に作動するように弁口内に挿入され先端部が作動部に対して弁体よりも遠ざかる方向に向けて延設された軸部を有しており、且つ、
ボディは、作動部に対して弁体よりも遠ざかる位置となるように弁口内に配設され軸部を案内すると共に軸部が弁口の径方向にずれ変位することを抑制する案内部材を有していることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明に係る遮断弁によれば、案内部材は弁口内に配設されており、軸部の先端部を案内する。これにより軸部が定位置から弁口の径方向にずれ変位することが抑制される。ここで、この軸部は弁口内に挿入されており、軸部の先端部は作動部に対して弁体よりも遠ざかる方向に向けて延設されている。また案内部材は、作動部に対して弁体よりも遠ざかる位置となるように設けられており、当該軸部の先端部を案内することができる。このため案内部材は、弁体と一体的な軸部のうち作動部から離れた部分を案内できる。故に、遮断弁の内部において気体の流れにムラがあるとき、あるいは、レイアウト等の関係で姿勢が傾いて遮断弁が配管系に取り付けられているときであっても、弁体の姿勢が定位置から弁体の径方向に変位することが抑えられ、弁体が弁口を気密的に閉鎖する閉鎖性を高めるのに有利となる。
【０００９】
本発明に係る燃料電池システムは、燃料ガス及び酸化剤ガスにより発電する燃料電池と、燃料ガスを燃料電池に供給する燃料ガス供給流路と、酸化剤ガスを燃料電池に供給する酸化剤ガス供給流路と、燃料電池の発電後の燃料オフガスを吐出させる燃料オフガス流路とを有する燃料電池システムにおいて、
燃料ガス供給流路、酸化剤ガス供給流路及び燃料オフガス流路のうちの少なくとも一方に接続され、当該一方を流れる気体を通過させる通過形態とその通過を遮断させる遮断形態とに切替可能な遮断弁が設けられ、
遮断弁は、
気体が流入可能な気体室と、気体室に連通して気体を気体室に流入させる入口ポートと、気体室に連通して気体室の気体を吐出させる出口ポートと、入口ポートと出口ポートとの間に設けられ気体室に対面する弁口とをもつボディと、
ボディに配設され弁口を開閉可能な弁体と、
ボディに配設され弁体を開放方向または閉鎖方向に作動させる作動部とを具備しており、
弁体は、弁体と一体的に作動するように弁口内に挿入され先端部が作動部に対して弁体よりも遠ざかる方向に向けて延設された軸部を有しており、且つ、
ボディは、作動部に対して弁体よりも遠ざかる位置となるように弁口内に配設され軸部を案内すると共に軸部が弁口の径方向にずれ変位することを抑制する案内部材を有していることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明に係る燃料電池システムによれば、燃料ガス供給流路から燃料ガスが燃料電池に供給される。酸化剤ガス供給流路から酸化剤ガスが燃料電池に供給される。これにより燃料電池が発電する。燃料電池の発電後の燃料オフガスは燃料オフガス流路から吐出される。
【００１１】
本発明に係る燃料電池システムの遮断弁よれば、案内部材は弁口内に配設されており、軸部の先端部を案内する。これにより弁体と一体的な軸部が定位置から弁口の径方向にずれ変位することが抑制される。ここで、この軸部は弁口内に挿入されており、軸部の先端部が作動部に対して弁体よりも遠ざかる方向に向けて延設されている。また案内部材は、作動部に対して弁体よりも遠ざかる位置となるように設けられており、当該軸部の先端部を案内することができる。このため案内部材は、軸部のうち作動部から離れた部分を案内できる。故に、遮断弁の内部において気体の流れにムラがあるとき、あるいは、姿勢が傾いて遮断弁が取り付けられているときであっても、弁体の姿勢が定位置から弁体の径方向に変位することが抑えられ、弁体が弁口を気密的に閉鎖する閉鎖性を高めるのに有利となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、遮断弁の内部において気体の流れにムラがあるとき、あるいは、レイアウト等の関係で姿勢が傾いて遮断弁が配管系に取り付けられているときであっても、弁体の姿勢が定位置から弁体の径方向に変位することを抑えることができる。これにより、弁体が弁口を気密的に閉鎖する閉鎖性を高めるのに有利となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
ボディは、気体室内に設けられ入口ポートから気体室に流入された気体が衝突する立壁部をもち、弁口は立壁部の壁面で形成されている形態を採用することができる。この場合、入口ポートから気体室に供給された気体は立壁部に衝突する頻度が高くなる。このため、入口ポートから気体室に供給された気体が弁体に当たる頻度が低下し、気体の流れによって弁体の姿勢が影響を受けることが低減または回避され、弁体の姿勢を定位置に維持するのに有利である。この意味においても、弁体が弁口を気密的に閉鎖する閉鎖性を高めるのに有利となる。
【００１４】
作動部は、電磁吸引力または電磁反発力を発生させる発生部と、発生部により発生した電磁吸引力または電磁反発力により弁口から遠ざかる方向に移動する可動体と、気体室を第１室及び第２室に仕切るダイヤフラム等の受圧部材と、ダイヤフラム等の受圧部材に設けられ第１室及び第２室を連通させ第１室と第２室との間に差圧を発生させる絞り孔とを有している形態を採用することができる。弁体は、ダイヤフラム等の受圧部材の絞り孔により発生した気体室の第１室と第２室との差圧により、弁口から遠ざかる方向に移動して弁口を開弁する形態を採用することができる。この場合、遮断弁の通過形態によれば、ダイヤフラム等の受圧部材の絞り孔により発生した気体室の第１室と第２室との差圧により、弁体は、弁口から遠ざかる方向に移動して弁口を開放させる。
【実施例１】
【００１５】
以下、本発明を燃料電池システムに適用した実施例について、図１〜図６を参照して説明する。本実施例に係る燃料電池システムは、図１に示すように、燃料ガス及び酸化剤ガスとしての空気により発電する燃料電池１０と、燃料供給源１１からの燃料ガス（一般的には水素ガス、水素含有ガス）を燃料電池１０の燃料ガス吸入口１０ａに供給する燃料ガス供給流路１２と、酸化剤ガスとしての空気（酸素含有ガス）を加湿器１４を介して燃料電池１０の空気吸入口１０ｅに供給する酸化剤ガス供給流路としての空気供給流路１３と、燃料電池１０から排出される酸化剤オフガスとしての空気オフガスを排出させる空気オフガス流路１６（酸化剤オフガス流路）とを有する。
【００１６】
燃料ガス供給流路１２には、燃料電池１０の燃料ガス吸入口１０ａへの燃料ガスの流れを遮断可能なガス入口側の遮断弁３が設けられている。更に、燃料電池１０のオフガス吐出口１０ｃから、発電後の燃料オフガスを燃料電池１０外に吐出させる燃料オフガス流路１５が設けられている。燃料オフガス流路１５には、燃料オフガスの流れを遮断させる遮断弁２が設けられている。遮断弁３は、一般的には、燃料電池１０の非運転時には閉弁して遮断作用を発揮し、燃料電池１０の運転時には燃料電池１０に燃料ガスを流入させるべく開弁する。
【００１７】
図２は上記した遮断弁３の内部構造を示す。図２に示すように、遮断弁３は、燃料ガス供給流路１２の燃料ガスが流れる弁口３０を形成する筒形状の立壁部３２ｋをもつボディ３２と、弁口３０を開閉する弁体５１をもつ主弁要素３３と、主弁要素３３の弁体５１が弁口３０を閉鎖する閉弁方向（矢印Ｕ２方向）に主弁要素３３を付勢する付勢要素としての閉弁用の付勢バネ３４と、主弁要素３３を閉弁方向及び開弁方向に作動させる作動部３５とを備えている。
【００１８】
前記したボディ３２は金属または硬質樹脂で形成されており、図２に示すように、第１ボディ３２ａと、第１ボディ３２ａに結合された第２ボディ３２ｂとを有しており、空洞状の気体室３７と、気体室３７の入口側に形成された入口ポート３８と、気体室３７の出口側に形成された出口ポート３６とを有する。入口ポート３８は横側方に開口していると共に、出口ポート３６は下方向に開口している。つまり、図２に示すように、入口ポート３８の中心線Ｐ２と出口ポート３６の中心線Ｐ１とは、断面図上、互いに交差している。図２は中心線Ｐ１に沿った断面を示す。図２において、入口ポート３８の中心線Ｐ２またはこれの延長線と、弁口３０、立壁部３２ｋ及び出口ポート３６の中心線Ｐ１またはこれの延長線とは交差している。
【００１９】
そして弁口３０は立壁部３２ｋの内壁面により形成されている。弁口３０は、気体室３７に対面すると共に入口ポート３８と出口ポート３６との間に配置されており、上下方向に沿って延びる中心線Ｐ１をもつようにボディ３２に形成されている。従って、弁口３０の位置は固定されており、高さ方向に昇降しない。なお、弁口３０の入口開口３０ｍは、入口ポート３８の中心線Ｐ２及び気体室３７の底面３７ｓよりも上側に配置されている。
【００２０】
前記した作動部３５は遮断弁３の開弁力を発生させるものであり、励磁電流が通電可能な巻線で形成されたソレノイド部４０と、ソレノイド部４０により包囲されソレノイド部４０により励磁される固定鉄心４１と、固定鉄心４１に対して接近（矢印Ｕ１方向）または離間（矢印Ｕ２方向）するように弁口３０の中心線Ｐ１に沿って移動する第１可動体としての可動鉄心４２とをもつ。ソレノイド部４０は、電磁石を形成する電磁吸引力を発生させる発生部として機能する。
【００２１】
可動鉄心４２の一端部である下端部４２ｄには、副弁体５９が固定されている。副弁体５９は、弁口３０の上側で弁口３０に対向する位置に設けられており、ゴムや軟質樹脂等の弾性材料または金属で形成されており、可動鉄心４２と共に弁口３０の中心線Ｐ１に沿って移動可能とされている。可動鉄心４２の下端部４２ｄには、外径方向に突出したバネ座として機能する突出座部４２ａが取り付けられている。
【００２２】
ボディ３２に固定プレート４４が固定されている。付勢バネ３４は付勢手段として機能でき、可動鉄心４２の周囲を包囲するコイルバネ形状をなしており、可動鉄心４２の突出座部４２ａと固定プレート４４との間に介装されている。固定プレート４４は、ソレノイド部４０を保持する保持部４０ｋによりボディ３２に固定されており、付勢バネ３４の保持性が確保されている。
【００２３】
この付勢バネ３４は、通常の状態では、突出座部４２ａを介して可動鉄心４２を下方向（矢印Ｕ２方向）に付勢している。つまり付勢バネ３４は、副弁体５９が副弁口５８を閉鎖する方向（閉弁方向,下方向）に主弁要素３３を付勢し、これにより主弁要素３３が弁口３０を閉鎖する方向（閉弁方向）に主弁要素３３を付勢している。
【００２４】
図２に示すように、ボディ３２の第２ボディ３２ｂから径内方向に延設された環状の延設部３２ｅに、案内孔３２ｆが形成されている。この主弁要素３３は、案内孔３２ｆ内において、上下方向に沿った中心線Ｐ１に沿って移動可能に設けられている。この主弁要素３３は、副弁体５９に対面するように副弁体５９の下方に配置された金属または硬質樹脂製の筒形状をなす軸部５０と、軸部５０の軸長方向の中間域に保持され軸部５０の径方向に向けて延設された円盤状をなす弁体５１と、軸部５０の軸長方向の中間域に設けられゴムや軟質樹脂等の弾性材料で形成されたたわみ変形可能な膜状のダイヤフラム（受圧部材）５２と、リング形状をなす第１バネ着座部材５３と、リング形状をなす第２バネ着座部材５４と、第１バネ着座部材５３及び第２バネ着座部材５４に着座して保持された円錐コイル形状の中間バネ５５とを有する。主弁要素３３を構成する第１バネ着座部材５３、軸部５０、弁体５１、ダイヤフラム５２は、一体的に動作することができる。
【００２５】
図２に示すように、このダイヤフラム５２は、ボディ３２内の気体室３７を主室６１（第１室）と副室６２（第２室）とに仕切る。ダイヤフラム５２の外周部５２ｄは、弁体５１の外周よりも外方に延設されており、第１ボディ３２ａと第２ボディ３２ｂとで挟持固定されている。主室６１は、蒸気または水を含み得る燃料ガスが流れる燃料ガス供給流路１２に連通する。副弁体５９が開弁すると、副室６２は副弁口５８及び出口ポート３６に連通する。
【００２６】
ダイヤフラム５２は、主室６１及び副室６２を連通させるオリフィスとして機能できる適数個の絞り孔５２ｃをもつ。絞り孔５２ｃは、その絞り作用により、主室６１及び副室６２間で差圧を発生させる。絞り孔５２ｃはダイヤフラム５２の厚み方向に貫通されており、絞り孔５２ｃの前後で、つまり、主室６１及び副室６２の間で差圧ΔＰを形成可能である。副弁口５８の入口５８ａは副室６２に連通可能である。副弁口５８の出口５８ｅは出口ポート３６に対面する。この結果、副弁口５８は出口ポート３６に連通可能である。
【００２７】
図２に示すように、弁体５１の外径は、弁口３０の閉鎖性を高めるように、弁口３０の内径よりも大きく設定されている。弁体５１は、出口ポート３６（弁口３０）の中心線Ｐ１に沿って移動して弁口３０を開閉する。弁体５１はゴムや軟質樹脂等の弾性材料を基材とするため、弾性変形するものであり、弁口３０を良好にシールすることができる。弁体５１は、ゴムや軟質樹脂等の弾性材料を基材として形成されている。第２バネ着座部材５４は、第２ボディ３２ｂの段部３２ｘに着座されて固定されている。このように第２バネ着座部材５４は第２ボディ３２ｂに固定されているため、中間バネ５５は第１バネ着座部材５３を矢印Ｕ１方向に付勢して第１バネ着座部材５３をこれの全周囲から持ち上げており、ひいては軸部５０の姿勢及び弁体５１の姿勢を安定化させている。この結果、中間バネ５５は下記の差圧ΔＰが小さなときであっても、弁体５１の開弁動作を高める機能を奏する。なお中間バネ５５の付勢力は、付勢バネ３４の付勢力よりも小さく設定されている。
【００２８】
本実施例によれば、図３に示すように、弁体５１と一体的な軸部５０は、弁体５１と一体的に作動するように同軸的に設けられている。軸部５０は、弁体５１を保持する本体部５１０と、本体部５１０よりも先方に向けて延設された先端部５１１とで形成されている。軸部５０の先端部５１１の外径は、本体部５１０の外径よりも小さく設定されている。軸部５０の先端部５１１は弁口３０内に進入しており、作動部３５に対して弁体５１及び弁口３０よりも遠ざかる方向（矢印Ｕ２方向）に向けて延設されている。従って、先端部５１１は、弁体５１及び弁口３０の入口開口３０ｍよりも出口ポート３６に向けて延設されている。
【００２９】
図２〜図４に示すように、ボディ３２のうち弁口３０と出口ポート３６との間には、案内部材８０が保持されている。案内部材８０は、作動部３５に対して弁体５１及び弁口３０よりも遠ざかる位置となるように、弁口３０内に配設されている。案内部材８０は、軸部５０の先端部５１１を案内すると共に、軸部５０の先端部５１１が弁口３０の径方向（矢印Ｄ方向）にずれ変位することを抑制する機能をもつ。
【００３０】
更に案内部材８０について説明を加える。図３に示すように、案内部材８０は、ボディ３２の出口ポート３６の内壁面に凸状の外れ止め部３６ｘを介して保持されたリング状のホルダ部８１と、軸部５０の先端部５１１を嵌めて中心線Ｐ１に沿って移動可能に案内する案内部として機能する案内リング部８２と、案内リング部８２とホルダ部８１とを繋ぐ複数の腕状の連結部８３と、連結部８３間に形成され弁口３０及び出口ポート３６に連通する通路８４とを有する。案内部材８０は薄形とされており、その高さＨは小さく設定されている。
【００３１】
図２に示すように、軸部５０は、中心線Ｐ１方向（上下方向）に沿って直状に延びる副弁口５８をもつ中空筒形状をなしており、金属製または硬質樹脂製とされている。副弁口５８は、副室６２と出口ポート３６とを連通するものであり、弁口３０の開口面積よりも小さな開口面積を有する。
【００３２】
ここで、図２に示すように、前述したように案内部材８０は、作動部３５に対して弁体５１及び弁口３０よりも遠ざかる位置となるように設けられており、当該軸部５０の先端部５１１を案内することができる。故に、遮断弁３の内部において気体の流れにムラがあるとき、あるいは、レイアウト等の関係で姿勢が傾いて遮断弁３が配管系に取り付けられているときであっても、弁体５１の姿勢が定位置から弁体５１及び弁口３０の径方向（矢印Ｄ方向）に変位することを抑えることができる。従って、弁体５１が弁口３０を気密的に閉鎖する閉鎖性を高めるのに有利となる。即ち、遮断弁３の内部において気体の流れにムラがあるとき、あるいは、レイアウト等の関係で姿勢が傾いて遮断弁３が配管系に取り付けられているときであっても、閉弁時において弁体５１は弁口３０を正常にシールすることができる。
【００３３】
図２は、遮断弁３の主弁要素３３が弁口３０を閉鎖している状況を示す。図２に示すように、主弁要素３３が閉弁して弁口３０を閉鎖しているときには、副弁体５９が閉弁して副弁口５８の入口５８ａを閉鎖している。燃料電池１０が運転されないときには、ソレノイド部４０には励磁電流が通電されず、付勢バネ３４の付勢力により可動鉄心４２は他方向（下方向，矢印Ｕ２方向）に移動しているため、副弁体５９が副弁口５８を閉鎖しており、ひいては主弁要素３３が閉弁して弁口３０が閉鎖されている。
【００３４】
このように副弁口５８及び弁口３０が閉鎖されているとき、主室６１及び副室６２は、ダイヤフラム５２の絞り孔５２ｃを介して連通しているため、入口ポート３８に繋がる主室６１の圧力をＰＡとし、副室６２の圧力をＰＢとすると、圧力ＰＡと圧力ＰＢとはほぼ等圧とされる。なお、副弁口５８及び弁口３０が閉鎖されているとき、出口ポート３６の圧力をＰＣとすると、ＰＡ,ＰＢ＞ＰＣとされている。
【００３５】
燃料電池１０が運転されるときには、燃料ガスを燃料電池１０に流すべく、図略の制御装置により遮断弁３が開放される。遮断弁３を開放させるにあたり、制御装置により遮断弁３の作動部３５のソレノイド部４０に励磁電流が通電される。すると、遮断弁３の固定鉄心４１が励磁され、発生した電磁吸引力により付勢バネ３４の付勢力に抗しつつ、可動鉄心４２が突出座部４２ａ及び副弁体５９と共に一方向（上方向、矢印Ｕ１方向）に磁気吸引により移動する。この結果、図５に示すように、副弁体５９が開弁して副弁口５８の入口５８ａが開放される。この場合、ソレノイド部４０の励磁に基づいて可動鉄心４２と共に副弁体５９が上方に移動する開弁力をＦＵとすると、開弁力ＦＵは付勢バネ３４の付勢力ＦＦよりも大きく設定されている（ＦＵ＞ＦＦ）。
【００３６】
図５に示すごとく副弁口５８の入口５８ａが開放されると、気体室３７の副室６２に貯留されていた燃料ガスは、主弁要素３３の副弁口５８から矢印Ｃ１方向（図５参照）に流れ、出口ポート３６を経て下流側に吐出される。この場合、副弁体５９が開弁して副弁口５８の入口５８ａから離間しているため、主弁要素３３は開弁方向（上方向，矢印Ｕ１方向）に上昇可能となる。
【００３７】
上記したように副室６２に貯留されていた燃料ガスは副弁口５８から矢印Ｃ１方向（図５参照）に流れると、遮断弁３の副室６２の圧力ＰＢが低下する。そして絞り孔５２ｃの絞り作用により、主室６１の圧力ＰＡと副室６２の圧力ＰＢとの差圧ΔＰ（ΔＰ=ＰＡ−ＰＢ,ＰＡ＞ＰＢ）が増大する。これにより差圧ΔＰを減少させる方向に、つまり、副室６２の容積を小さくさせると共に主室６１の容積を増加させるように、ダイヤフラム５２が一方向（上方向，矢印Ｕ１方向）に撓み変形する。ダイヤフラム５２は弁体５１の外径よりも径大であり、ダイヤフラム５２の受圧面積が大きいため、ダイヤフラム５２を撓み変形させる力が確保され、ダイヤフラム５２を上方に良好に変形させることができる。
【００３８】
この結果、図６に示すように、ダイヤフラム５２と一体的な弁体５１が一方向（上方向，矢印Ｕ１方向）に移動して弁口３０から離れ、弁口３０を開放させる。このように開口面積が大きな弁口３０が開放されると、燃料ガスは、燃料ガス供給流路１２を経て、遮断弁３の弁口３０から矢印Ｅ１方向（図６参照）に出口ポート３６を経て下流側に排出される。弁口３０が開放されたときにおいても、図６に示すように、案内部材８０の案内リング部８２は、軸部５０の先端部５１１を嵌めて案内しているため、先端部５１１が弁口３０の径方向（矢印Ｄ方向）へ過剰にずれ変位することが抑制される。
【００３９】
ここで本実施例によれば、図２に示すように、前述したように案内部材８０は、閉弁方向及び開弁方向において作動部３５に対して弁体５１及び弁口３０よりも遠ざかる位置となるように設けられており、当該軸部５０の先端部５１１を案内することができる。このため案内部材８０は、軸部５０のうち作動部３５から離れた先端部５１１を案内することができる。
【００４０】
故に、遮断弁３の内部において気体の流れにムラがあるとき、あるいは、姿勢が傾いて遮断弁３が配管系に取り付けられているときであっても、弁体５１の姿勢が弁体５１及び弁口３０の径方向（矢印Ｄ方向）に変位することを抑えることができる。故に、遮断弁３の内部において気体の流れにムラがあるとき、あるいは、レイアウト等の関係で姿勢が傾いて遮断弁３が取り付けられているときであっても、弁体５１の姿勢を正常に維持でき、弁体５１が弁口３０を気密的に閉鎖する閉鎖性を高めるのに有利となる。
【００４１】
殊に、本実施例によれば、主室６１の圧力ＰＡと副室６２の圧力ＰＢとの差圧ΔＰ（ΔＰ=ＰＡ−ＰＢ）によりダイヤフラム５２を撓み変形させて弁口３０を開放させる方式が採用されている遮断弁３では、付勢バネ３４のバネ力の過剰増加には限界がある。従って、弁体５１が閉弁方向に動作するとき、弁体５１の動作速度は一般的には低速である。故に、遮断弁３の内部において気体の流れにムラがあるとき、あるいは、姿勢が傾いて遮断弁３が取り付けられているときには、弁体５１の姿勢はその影響を受け易い。このような遮断弁３であっても、案内部材８０が設けられているため、弁体５１の姿勢が弁体５１及び弁口３０の径方向（矢印Ｄ方向）に変位することを抑えることができる。故に、遮断弁３の内部において気体の流れにムラがあるとき、あるいは、姿勢が傾いて遮断弁が取り付けられているときであっても、弁体５１の姿勢を正常に維持でき、弁体５１が弁口３０を気密的に閉弁させることができる。
【００４２】
更に本実施例によれば、図３に示すように、軸部５０の先端部５１１の外周面と案内部材８０の案内リング部８２の内周面との間には、リング形状の隙間８８が形成されているため、軸部５０の先端部５１１が案内リング部８２に過剰にこじることが抑制される。更に、図３に示すように、案内リング部８２は、腕状の連結部８３から作動部３５に向けて矢印Ｕ１方向に延設されている。従って、軸部５０の先端部５１１が径方向（矢印Ｄ方向）に変位するときであっても、その変位に対して案内リング部８２は矢印Ｄ２方向（図３参照）に追従して変形することができる。このように案内リング部８２は変形許容性をもつ。この意味においても、軸部５０の先端部５１１が案内リング部８２に過剰にこじることが抑制される。
【００４３】
車載用の燃料電池１０等のように、燃料電池１０の発電出力を高めるとき、大流量の燃料ガスを燃料電池１０に供給する。この点本実施例によれば、開口面積が大きな弁口３０が開放されたとき、気体室３７の燃料ガスは弁口３０の外周の全周から弁口３０に流入することができるため、大流量の燃料ガスを弁口３０から流出させることができる利点が得られる。
【００４４】
燃料電池１０の内部が過剰に乾燥していると、高い発電能力が得られにくいため、燃料電池１０の燃料ガス吸入口１０ａに供給される燃料ガスは、加湿されていることが多い。このため、燃料電池１０に供給される燃料ガスは蒸気や水を含むことが多い。故に、燃料電池１０の運転が長時間にわたり継続すると、気体室３７の底面３７ｓ付近に水が過剰に貯まるおそれがある。このように水が過剰に溜まると、燃料ガスが流れる気体室３７における流路断面積が小さくなるおそれがある。この点本実施例によれば、立壁部３２ｋにこれの底面３７ｓ側から弁口３０に向けて上昇傾斜する水案内路３２ｒが形成されているため、底面３７ｓ付近に溜まった水は、燃料ガスの流れと共に水案内路３２ｒに沿って立壁部３２ｋを昇り、弁口３０に到達し、燃料ガスと共に弁口３０から吐出される。
【００４５】
また本実施例によれば、図２に示すように、案内部材８０がボディ３２に設けられているため、弁体５１の開弁時及び閉弁時に、軸部５０の移動を案内して軸部５０が弁口３０の径方向（矢印Ｄ方向）に過剰に変位することを抑制することができる。このように弁口３０の径方向（矢印Ｄ方向）における軸部５０の過剰変位が抑えられるため、閉弁時において弁体５１の姿勢のずれが抑制され、弁体５１が弁口３０を閉鎖する際のシール性を一層良好になし得る。
【００４６】
また本実施例によれば、図２に示すように、軸部５０の先端部５１１の外周面と案内部材８０の案内リング部８２の内周面との間には、リング形状の隙間８８が形成されている。このため軸部５０の先端部５１１の外周面と案内部材８０の案内リング部８２の内周面との間に水が溜まることが防止される。ひいては、当該水が寒冷地等において凍結することが防止され、軸部５０の開閉作動、ひいては弁体５１の開閉作動を損なうことが防止されている。
【００４７】
前述したように気体室３７において弁口３０付近に水が貯まるおそれがある。この点本実施例によれば、図２に示すように、弁口３０は立壁部３２ｋの上端開口として形成されているため、図２に示すように、弁口３０を包囲する立壁部３２ｋを介して底面３７ｓよりも立起している。このため、万一、底面３７ｓに存在する水が凍結するようなときであっても、水の凍結に起因して弁体５１が固着されることが抑制され、弁体５１の作動性を良好に確保することができる。
【００４８】
また本実施例によれば、ボディ３２は、入口ポート３８から気体室３７に流入する気体は立壁部３２ｋに衝突するため、入口ポート３８から気体室３７に供給された気体が弁体５１に当たる頻度が低下し、弁体５１の姿勢を定位置に維持するのに有利である。
【実施例２】
【００４９】
図７及び図８は実施例２を示す。実施例２は実施例１と基本的に同様の構成、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。共通する部位には共通する符号を付する。図７に示すように、案内部材８０は、リング状のホルダ部８１と、軸部５０の先端部５１１を嵌めて中心線Ｐ１に沿って移動可能に案内する案内部として機能する案内リング部８２と、案内リング部８２とホルダ部８１とを繋ぐ複数の腕状の連結部８３と、気体が流れる通路８４とを有する。図８は連結部８３の横断面形状を示す。図８に示すように、連結部８３は、下向きに傾斜する傾斜面８３ｗをもつ。このため連結部８３の上に水が溜まることが阻止されている。よって当該水の凍結を防止するのに有利となる。
【実施例３】
【００５０】
図９は実施例３を示す。実施例３は実施例１と基本的に同様の構成、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。共通する部位には共通する符号を付する。図９に示すように、案内部材８０は、ボディ３２の内壁面に凸状の外れ止め部３６ｘを介して保持されたリング状のホルダ部８１と、軸部５０の先端部５１１を嵌めて移動可能に案内する案内リング部８２と、案内リング部８２とホルダ部８１とを繋ぐ複数の腕状の連結部８３と、気体が流れる通路８４とを有する。図９に示すように、連結部８３は、径外方向に向かうにつれて下降傾斜する。このため連結部８３に付着した水を流下させることができ、当該水による先端部５１１の凍結を防止するのに有利となる。
【実施例４】
【００５１】
図１０は実施例４を示す。実施例４は実施例１と基本的に同様の構成、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。共通する部位には共通する符号を付する。ボディ３２は、図１０に示すように、空洞状の気体室３７と、気体室３７の入口側の入口ポート３８と、気体室３７の出口側の出口ポート３６とを有する。入口ポート３８は横側方に開口していると共に、出口ポート３６は横側方に開口している。つまり、断面図（図１０）では、入口ポート３８の中心線Ｐ２と出口ポート３６の中心線Ｐ１とは、互いに並設状態に沿っている。案内部材８０の高さＨは小さいため、遮断弁３の全体を高さを小型化しつつ、出口ポート３６を横側方に開口させることができる。
【００５２】
（その他）
上記した実施例においては、弁体５１を付勢バネ３４で閉弁する方向に付勢しているが、閉じ状態の弁体５１を付勢バネ３４で開弁する方向に付勢しても良い。弁体５１は、ゴムや軟質樹脂等の弾性材料を基材として形成されているが、金属で形成されていても良い。付勢バネ３４、中間バネ５５は場合によっては板バネ、皿バネ等の公知のバネとしても良い。上記した実施例においては、電磁吸引力により可動鉄心４２ひいては弁体５１を開弁動作させることにしているが、これに限らず、電磁反発力により可動鉄心４２ひいては弁体５１を開弁動作させることにしても良い。
【００５３】
上記した実施例によれば、遮断弁３は燃料電池１０の燃料オフガス流路１５に設けられているが、これに限らず、燃料電池１０から吐出される空気オフガスを通過させる空気オフガス流路１６に設けても良い。あるいは、燃料電池１０に空気を供給する空気供給流路１３に設けても良い。
【００５４】
更には、燃料オフガス流路１５において燃料オフガスの流れを遮断させる遮断弁２に適用しても良い。更には燃料電池システムに限らず、水等の液体や蒸気と共に気体が流れる他の機器システム（水蒸気システム等）に使用しても良い。燃料電池システムで用いる燃料電池１０は車両搭載用でも、定置用でも良い。その他、本発明は上記した実施例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ものである。発明の実施の形態、実施例に記載の語句は一部であっても、請求項に記載できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】実施形態１に係り、燃料電池システムを示す全体図である。
【図２】実施形態１に係り、燃料電池システムに使用されている遮断弁が閉弁している状態の概念を模式的に示す全体の断面図である。
【図３】実施形態１に係り、遮断弁の要部を示す断面図である。
【図４】実施形態１に係り、案内部材の平面図である。
【図５】実施形態１に係り、燃料電池システムに使用されている遮断弁が開弁動作する途中の状態の概念を模式的に示す要部の断面図である。
【図６】実施形態１に係り、燃料電池システムに使用されている遮断弁の弁口が開弁していると共に、副弁口が開弁している状態の概念を模式的に示す要部の断面図である。
【図７】実施形態２に係り、案内部材の平面図である。
【図８】実施形態２に係り、案内部材の腕部の断面図である。
【図９】実施形態３に係り、案内部材の断面図である。
【図１０】実施形態４に係り、燃料電池システムに使用されている遮断弁が閉弁している状態の概念を模式的に示す全体の断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
図中、１０は燃料電池、１２は燃料ガス供給流路、１３は空気供給流路（酸化剤ガス供給流路）、１５は燃料オフガス流路、１６は空気オフガス流路（酸化剤オフガス流路）、３は遮断弁、３０は弁口、３２はボディ、３３は主弁要素、３４は付勢バネ、３５は作動部、３６は出口ポート、３７は気体室、３８は入口ポート、４０はソレノイド部（発生部）、４２は可動鉄心、５０は軸部、５１は弁体、５２はダイヤフラム（受圧部材）、５２ｃは絞り孔、５８は副弁口、５９は副弁体、６１は主室６１（第１室）、６２は副室６２（第２室）、８０は案内部材を示す。
【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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