(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池システムにおける酸化剤ガス供給部から供給される酸化剤ガスであるパイロットエアのパイロット圧を調圧すると共に、前記パイロット圧に対応して一次側ポートから供給された燃料ガスを調圧して二次側ポートから燃料電池側へ導出するレギュレータと、
前記一次側ポートに対して燃料ガス供給部からの前記燃料ガスを供給または停止する遮断弁と、
前記燃料ガス中の不純物を除去するフィルタと、
をユニット化した燃料電池用レギュレータユニットであって、
前記遮断弁は、前記燃料ガス供給部からの前記燃料ガスが供給される燃料ガス導入ポートと、
この燃料ガス導入ポートから導入した前記燃料ガスを前記一次側ポートに供給する第１連通路と、
前記二次側ポートからの前記燃料ガスが供給される第２連通路と、
この第２連通路から流入した前記燃料ガスを前記フィルタを経由して導出する燃料ガス導出ポートと、を有する遮断弁ボディを備え、
前記レギュレータは、前記一次側ポートと前記二次側ポートとが形成された取付面を有するレギュレータボディを備え、
前記取付面には、前記第１連通路と前記第２連通路とが形成された前記遮断弁ボディの被取付面が取り付けられることによって、前記一次側ポートに前記第１連通路が連通されると共に、前記二次側ポートに前記第２連通路が連通されることを特徴とする燃料電池用レギュレータユニット。
【請求項２】
前記レギュレータは、前記レギュレータボディの上方に設けられたレギュレータカバーを備え、
前記レギュレータカバーには、前記パイロットエアが導入されるパイロットエア流入ポートと、このパイロットエア流入ポートに分岐して連通するパイロットエア排出ポートと、が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池用レギュレータユニット。
【請求項３】
前記レギュレータボディの取付面と、前記遮断弁ボディの被取付面とは、締結部材を介して着脱自在に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料電池用レギュレータユニット。
【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適用され、パイロットエア（酸化剤ガス）の圧力を信号圧としてパイロットエアの圧力に応じた圧力で燃料電池のアノード側に燃料ガス（水素）を供給する燃料電池用レギュレータユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料電池システムにおいて、固体高分子膜を挟んで対向するアノード（水素極）とカソード（空気極）には、燃料ガス（水素）と酸化剤ガス（空気）がそれぞれ供給される。燃料電池は、燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応によって発電を行っている。
【０００３】
このような燃料電池システムは、例えば、燃料電池のカソード側に反応ガスとして酸化剤ガス（エア）を供給するためのエアコンプレッサと、その酸化剤ガス（パイロットエア）の圧力を信号圧として、パイロットエアの圧力に応じた圧力で燃料電池のアノード側に燃料ガスを供給する圧力制御弁と、を備えている。燃料電池システムは、燃料電池のカソード側に対するアノード側の燃料ガスの圧力を所定圧に調圧して所定の発電効率を確保すると共に、燃料電池に供給される燃料ガスの流量を制御することで所定の出力が得られるように設定されている。
【０００４】
燃料電池システムにおいて、供給された燃料ガスをパイロット圧に対応して調圧するレギュレータと、ソレノイド部の励磁作用下の弁体を変位させることにより燃料ガス導入ポートから導入された燃料ガスを燃料ガス導出ポートから排出する電磁弁と、をユニット本体に一体に設けた燃料電池用レギュレータユニットが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、燃料電池システムに使用される種々の部品には、導入される燃料ガス及び酸化剤ガス中に含有される塵埃等を除去するためにフィルタを設置したものがある。この場合、フィルタは、各部品内に不純物や塵埃等が付着するのを防止するために、特許文献１に記載されているように、燃料ガス及び酸化剤ガスの入口である導入ポートに設置することに限られている。その他、レギュレータの上流側に、レギュレータとは別体で構成されたフィルタが設けられる場合がある。
【特許文献１】特開２００４−１８５８３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の燃料電池用レギュレータユニットでは、レギュレータと、電磁弁と、を一体化したことによって、全体が大型化するという問題点があった。
このため、特許文献１の燃料電池用レギュレータユニットでは、燃料ガス導入ポート内に小型のフィルタを設置して全体が大型化しないように図っている。
しかしながら、そのフィルタは、燃料ガス導入ポートに連続する導入流路に内設される小型の簡易型フィルタであるため、浄化機能が限定されている。
【０００７】
また、燃料ガス導入ポートから導入されてフィルタを通過する燃料ガスは、高圧な状態で導入されるため、この燃料ガス中に含有しているオイル等を濾過する機能を備えたものはなかった。
アノード系の経路においては、燃料ガス中に含有しているオイル等を除去可能な機能を備えたフィルタが要望されていた。
【０００８】
そこで、本発明は、前記従来技術の問題点に鑑がみ、さらに小型で、浄化機能をより一層向上させた燃料電池用レギュレータユニット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】
【０００９】
前記課題を解決するために、請求項１に記載の燃料電池用レギュレータユニットは、燃料電池システムにおける酸化剤ガス供給部から供給される酸化剤ガスであるパイロットエアのパイロット圧を調圧すると共に、前記パイロット圧に対応して一次側ポートから供給された燃料ガスを調圧して二次側ポートから燃料電池側へ導出するレギュレータと、前記一次側ポートに対して燃料ガス供給部からの前記燃料ガスを供給または停止する遮断弁と、前記燃料ガス中の不純物を除去するフィルタと、をユニット化した燃料電池用レギュレータユニットであって、前記遮断弁は、前記燃料ガス供給部からの前記燃料ガスが供給される燃料ガス導入ポートと、この燃料ガス導入ポートから導入した前記燃料ガスを前記一次側ポートに供給する第１連通路と、前記二次側ポートからの前記燃料ガスが供給される第２連通路と、この第２連通路から流入した前記燃料ガスを前記フィルタを経由して導出する燃料ガス導出ポートと、を有する遮断弁ボディを備え、前記レギュレータは、前記一次側ポートと前記二次側ポートとが形成された取付面を有するレギュレータボディを備え、前記取付面には、前記第１連通路と前記第２連通路とが形成された前記遮断弁ボディの被取付面が取り付けられることによって、前記一次側ポートに前記第１連通路が連通されると共に、前記二次側ポートに前記第２連通路が連通されることを特徴とする。
【００１０】
かかる構成によれば、燃料電池用レギュレータユニットは、レギュレータボディの取付面に一次側ポートと二次側ポートとを設け、その取付面に装着される遮断弁ボディの被取付面に、第１連通路と第２連通路とを設けたことによって、組み付けの際に、取付面と被取付面とを互いに固定すれば、レギュレータと遮断弁とを簡便にユニット化することができると共に、両者にそれぞれ設けられた流路を特別な配管を使用せずに接続することが可能となる。このため、配管の取り回しが容易であり、配管の接続工数、組付工数、部品点数及び設置スペースを削減してコストダウンを図ることができると共に、ユニット全体を小型化することができる。
換言すると、レギュレータは、単一の取付面に一次側ポートと二次側ポートとを併設して、その取付面を遮断弁ボディの被取付面に取り付けることによって、第１連通路からレギュレータの一次側ポートに供給された燃料ガスを調圧（減圧）させた状態で、二次側ポートから第２連通路を介して遮断弁側へ戻し、さらに、フィルタで効果的に燃料ガス中の塵埃等を除去することができる。レギュレータと遮断弁とは、取付面と被取付面とを取り付けて一体化することによって、配管を使用せずに、燃料ガスの往路と復路を接続して流路を形成することができる。このため、燃料電池用レギュレータユニットは、配管及び配管の設置スペースを解消して、ユニット全体をさらに小型化することができると共に、部品点数及び組付工数を削減してコストの低減を図ることができる。
また、フィルタは、レギュレータを経由した燃料ガスの復路である遮断弁側に設けることが可能となり、第２連通路から流入する減圧された燃料ガスを浄化するので、浄化効率をより一層向上させることができる。遮断弁は、その浄化された燃料ガスを下流側へ送り出すことができる。
【００１１】
請求項２に記載の燃料電池用レギュレータユニットは、請求項１に記載の燃料電池用レギュレータユニットであって、前記レギュレータは、前記レギュレータボディの上方に設けられたレギュレータカバーを備え、前記レギュレータカバーには、前記パイロットエアが導入されるパイロットエア流入ポートと、このパイロットエア流入ポートに分岐して連通するパイロットエア排出ポートと、が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
かかる構成によれば、レギュレータカバーは、パイロットエアが導入されるパイロットエア流入ポートと、パイロットエア流入ポートに分岐して連通するパイロットエア排出ポートとを設けたことによって、エアを容易に得ることができると共に、配管の取り回しを簡素化することができる。また、レギュレータカバーを起点としてパイロットエア排出ポートの下流に設置される、例えば、希釈器などの下流側部材へエアを導出して前記エアの有効利用を図ることができる。このため、例えば、燃料ガスである水素を希釈する希釈器へ電磁弁等を介在して供給することが可能となる。
【００１３】
請求項３に記載の燃料電池用レギュレータユニットは、請求項１または請求項２に記載の燃料電池用レギュレータユニットであって、前記レギュレータボディの取付面と、前記遮断弁ボディの被取付面とは、締結部材を介して着脱自在に設けられていることを特徴とする。
【００１４】
かかる構成によれば、燃料電池用レギュレータユニットは、レギュレータまたは遮断弁のどちらか一方が故障した場合、締結部材を緩めれば、その故障した方の装置のみを容易に交換することができるようになる。このため、修理するためのコストを削減することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、さらに小型で、浄化機能をより一層向上させた燃料電池用レギュレータユニット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】
【００１６】
次に、図１〜図８を参照して、本発明の実施形態に係る燃料電池用レギュレータユニットを説明する。なお、燃料電池用レギュレータユニットは、設置した状態によって上下左右の向きが相違するが、便宜上、図面手前側を「下」、図面左右側を「左・右」として説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る燃料電池用レギュレータユニットを設けた燃料電池システムのブロック図である。
まず、本発明の燃料電池用レギュレータユニットを説明する前に、燃料電池システム１を説明する。
【００１７】
≪燃料電池システムの構成≫
図１に示す燃料電池システム１は、例えば、燃料電池スタック（以下、「燃料電池」という）を電源として、その燃料電池２の電力で走行モータが駆動して走行する車両等に使用される。この燃料電池システム１は、供給された燃料ガスと酸化剤ガスとの反応によって発電を行う燃料電池２と、燃料ガスが流通する燃料ガス流通路３と、酸化剤ガスが流通する酸化剤ガス流通路４と、燃料ガス流通路３と酸化剤ガス流通路４とを連通するバイパス通路５と、を備えている。
【００１８】
≪燃料電池の構成≫
図１に示す燃料電池２は、例えば、固体高分子電解質膜を挟んでアノード２ａとカソード２ｂとを対設した燃料電池セルをセパレータによって挟持して複数積層することにより構成されている。そして、燃料電池２は、例えば、カソード２ｂに供給される酸化剤ガスとしての空気中の酸素と、アノード２ａに供給される燃料ガスとしての水素との電気化学反応によって電力を発生させる仕組みになっている。
【００１９】
なお、アノード２ａは、燃料ガスが供給される燃料ガス供給口２ｃと、燃料ガスが排出される燃料ガス排出口２ｄとを備えている。燃料ガス供給口２ｃは、アノード加湿部３３、エゼクタ３２、圧力制御部６を介して燃料ガス供給部３１に接続されている。燃料ガス排出口２ｄは、燃料ガス循環路３ｂに接続されている。その燃料ガス循環路３ｂは、エゼクタ３２側と、燃料ガス排出部３４側とに分岐して接続されている。
【００２０】
カソード２ｂは、酸化剤ガスが供給される酸化剤ガス供給口２ｅと、酸化剤ガスが排出される酸化剤ガス排出口２ｆとを備えている。酸化剤ガス供給口２ｅは、カソード加湿部４３及び放熱部４２を介して酸化剤ガス供給部４１に接続されている。酸化剤ガス排出口２ｆは、酸化剤ガス排出部４４に接続されている。
【００２１】
≪燃料ガス流通路の構成≫
燃料ガス流通路３は、燃料ガスを燃料ガス供給部３１からアノード２ａの燃料ガス供給口２ｃに供給し、アノード２ａ内の燃料ガスを燃料ガス排出口２ｄから外部に排出して流通させるための流通路である。燃料ガス流通路３は、燃料ガス導入路３ａと、燃料ガス循環路３ｂと、燃料ガス排出通路３ｃとから構成されている。
【００２２】
燃料ガス導入路３ａは、燃料ガス供給部３１から圧力制御部６、エゼクタ３２及びアノード加湿部３３を介してアノード２ａに燃料ガスを送るための流路である。
燃料ガス循環路３ｂは、燃料電池システム１の通常運転時に、燃料電池２の燃料ガス排出口２ｄから排出された排出燃料ガスをエゼクタ３２を介して再び燃料電池２の燃料ガス供給口２ｃに循環させるための流路である。
燃料ガス排出通路３ｃは、燃料ガス導入路３ａによってアノード２ａに供給されて燃料ガス排出口２ｄから排出された排出燃料ガス及び酸化剤ガス（掃気ガス）を外部に排出させるための流路である。
【００２３】
燃料ガス供給部３１は、高圧のガスボンベからなり、燃料電池２のアノード２ａに供給する燃料ガスが貯蔵されている。燃料ガス供給部３１の下流側には、燃料ガス供給部３１から放出される燃料ガスを減圧する一次レギュレータ（図示省略）が設置されている。
【００２４】
圧力制御部６には、その一次レギュレータで減圧された燃料ガスをさらに減圧する二次レギュレータ（以下、単に「レギュレータ８」という。）を備えた後記する燃料電池用レギュレータユニット７が設けられている。圧力制御部６は、バイパス通路５を介して供給される酸化剤ガスの圧力をパイロット圧（パイロット信号圧）として、圧力制御部６の出口側圧力である二次側圧力をパイロット圧に対応した所定範囲の圧力に設定している。なお、レギュレータ８は、後記する第２パイロットエア排出ポート７５（図８参照）から例えば、不図示の希釈器などの下流側部材へ酸化剤ガスが送られるように接続されている。
【００２５】
エゼクタ３２は、不図示のノズル部とディフューザ部とから構成され、圧力制御部６から供給された燃料ガスが、ノズル部を通過する際に加速されてディフューザ部に向かって噴射される。そのノズル部からディフューザ部に向かって燃料ガスが高速で流通する際、ノズル部とディフューザ部との間に設けられた副流室内で負圧が発生し、燃料ガス循環路３ｂを介してアノード２ａ側の排出燃料ガスが吸引され、燃料ガスと混合される。このエゼクタ３２で混合された燃料ガス及び排出燃料ガスは、燃料電池２の燃料ガス供給口２ｃに送られる。また、燃料電池２から排出された排出燃料ガスは、このエゼクタ３２を介して燃料ガス循環路３ｂを循環して再び燃料電池２に供給されるようになっている。
【００２６】
アノード加湿部３３は、例えば、水透過膜を備え、水分を水透過膜の一方側から他方側へと透過させることにより、エゼクタ３２から導出された燃料ガスを所定の湿度に加湿して燃料電池２の燃料ガス供給口２ｃへ供給している。燃料電池２にその燃料ガスが供給されると、燃料電池２の固体高分子電解質膜のイオン導電性が所定の状態に確保される。
【００２７】
燃料ガス排出部３４は、アノード２ａの燃料ガス排出口から排出された排出燃料ガス及び掃気ガスを外部に排出する箇所である。この燃料ガス排出部３４には、例えば、燃料ガスの排出を調整する排出弁（図示省略）が設置されている。
【００２８】
≪酸化剤ガス流通路の構成≫
酸化剤ガス流通路４は、空気等の酸化剤ガスをカソード２ｂの酸化剤ガス供給口２ｅに供給し、カソード２ｂ内の酸化剤ガスを酸化剤ガス排出部４４から外部に排出して流通させるための流通路である。酸化剤ガス流通路４は、酸化剤ガス導入路４ａと、酸化剤ガス排出通路４ｂとから構成されている。酸化剤ガス流通路４において、カソード加湿部４３と放熱部４２との間には、後記するバイパス通路５が接続されている。
酸化剤ガス導入路４ａは、酸化剤ガス供給部４１から放熱部４２及びカソード加湿部４３を介してカソード２ｂに酸化剤ガスを送るための流路である。
酸化剤ガス排出通路４ｂは、酸化剤ガス導入路４ａによってカソード２ｂに供給された酸化剤ガスを外部に排出させるための流路である。
【００２９】
酸化剤ガス供給部４１は、酸化剤ガス（酸素）としての空気を圧縮して燃料電池２に供給するためのものであり、例えば、コンプレッサからなる。酸化剤ガス供給部４１は、酸化剤ガスを酸化剤ガス流通路４とバイパス通路５に送り込むための圧縮装置であり、酸化剤ガス流通路４の上流側に設置されている。
【００３０】
放熱部４２は、酸化剤ガス供給部４１で酸化剤ガスを圧縮の際に発生した熱を冷却する装置であり、インタークーラ等からなる。放熱部４２は、酸化剤ガス流通路４に沿って流通する冷却水と熱交換することで、燃料電池２の通常運転時に、酸化剤ガス供給部４１から供給される酸化剤ガスを冷却する。放熱部４２で所定温度に冷却された酸化剤ガスは、カソード加湿部４３に導入される。また、放熱部４２で冷却された酸化剤ガス（パイロットエア）は、バイパス通路５を介して圧力制御部６にパイロット圧として供給される。
【００３１】
カソード加湿部４３は、例えば、水透過膜を備えて構成され、水分を水透過膜の一方の側から他方の側へ透過させることにより、放熱部４２によって所定の温度に冷却された酸化剤ガスを所定の湿度に加湿して燃料電池２の酸化剤ガス供給口２ｅへ供給している。
【００３２】
酸化剤ガス排出部４４は、燃料電池２の酸化剤ガス排出口２ｆから出た排出酸化剤ガスを外部に排出するための箇所であり、この酸化剤ガス排出部４４には、例えば、酸化剤ガスの排出を調整する背圧弁（図示省略）が設置されている。
【００３３】
≪バイパス通路の構成≫
バイパス通路５は、燃料ガス流通路３と酸化剤ガス流通路４とを連通して、酸化剤ガスを燃料ガス流通路３に送るための配管である。バイパス通路５は、一方が放熱部４２とカソード加湿部４３との間に接続され、他方が圧力制御部６に接続されている。
【００３４】
図２は、本発明の実施形態に係る燃料電池用レギュレータユニットを示す斜視図である。図３は、本発明の実施形態に係る燃料電池用レギュレータユニットを示す平面図である。図４は、本発明の実施形態に係る燃料電池用レギュレータユニットを示す図であり、レギュレータと遮断弁とを分離した状態を示す分解斜視図である。図５は、本発明の実施形態に係る燃料電池用レギュレータユニットにおける燃料ガスの流れを示すブロック図である。図６は、図３の矢視Ａ−Ａ線の断面図である。図７は、図３の矢視Ｂ−Ｂ線の断面図である。図８は、図３の矢視Ｃ−Ｃ線の拡大断面図である。
【００３５】
≪燃料電池用レギュレータユニットの構成≫
次に、図１〜図８を参照して燃料電池用レギュレータユニット７を説明する。
図２に示すように、燃料電池用レギュレータユニット７は、ユニット本体７１と、レギュレータ８と、遮断弁９と、フィルタ１０と、から主に構成されている。燃料電池用レギュレータユニット７は、それらを一体にして単体化したものであって、前記圧力制御部６を構成している。また、燃料電池用レギュレータユニット７は、レギュレータ８と遮断弁９とフィルタ１０とを備えたことによって、流体を調圧する機能と、流路を開閉する機能と、燃料ガスを浄化する機能と、を備えている。
【００３６】
≪ユニット本体の構成≫
図２及び図３に示すように、ユニット本体７１は、レギュレータ８と遮断弁９とフィルタ１０とを一体化して、１つに連設するための部材である。ユニット本体７１は、それぞれ後記するレギュレータボディ８１及び遮断弁ボディ９１から主に構成されている。ユニット本体７１には、後記するパイロットエア流入ポート７３及び第２パイロットエア排出ポート７５が形成され、それらに接続した各継手部材７２が突出した状態に設けられている。
【００３７】
≪レギュレータの構成≫
図４及び図５に示すように、レギュレータ８は、圧力制御部６（図１参照）へパイロットエア流入ポート７３から供給されるパイロットエアのパイロット圧を調圧すると共に、そのパイロット圧に対応して一次側ポート８ａから供給された燃料ガスを調圧して二次側ポート８ｂから導出する装置である。レギュレータ８は、一次側ポート８ａ、二次側ポート８ｂ及びレギュレータ駆動空間８ｃ（図６参照）を有するレギュレータボディ８１を備えている。
以下、図６を主に参照しながら各図を参照して説明する。
【００３８】
＜一次側ポートの構成＞
一次側ポート８ａは、後記する遮断弁９の第１連通路９ｄに連通し、レギュレータ８へ燃料ガスが導入される部位である。一次側ポート８ａには、燃料ガス供給部３１（図１参照）から供給された燃料ガスが、ユニット本体７１（遮断弁ボディ９１及びレギュレータボディ８１）によって連設された遮断弁９を介して導入される。一次側ポート８ａは、上流側が遮断弁９の第１連通路９ｄに接続され、下流側が流路を介してレギュレータ駆動空間８ｃに連通し、レギュレータ第１ブロック体８１ａの取付面８１ｄに形成されている。
【００３９】
＜二次側ポートの構成＞
図７に示すように、二次側ポート８ｂは、レギュレータ８から調圧された燃料ガスが導出される部位であり、レギュレータ第１ブロック体８１ａの取付面８１ｄに形成されている。二次側ポート８ｂは、上流側が後記する流体室８ｅに連通され、下流側が遮断弁９の第２連通路９ｅに接続されている。この二次側ポート８ｂからは、一次側ポート８ａ（図６参照）から導入された燃料ガスがレギュレータ８で低圧に調圧されてエゼクタ３２（図１参照）側に導出されるようになっている。
【００４０】
＜レギュレータ駆動空間の構成＞
図６に示すように、レギュレータ駆動空間８ｃは、レギュレータ第１ブロック体８１ａ内の弁体８２ｂと蓋体８３との間に形成された空間である。レギュレータ駆動空間８ｃには、一次側ポート８ａと二次側ポート８ｂ（図７参照）とを連通させる流体通路を開閉する弁機構部８２が設けられている。レギュレータ駆動空間８ｃは、弁体８２ｂが開弁することによって、一次側ポート８ａからこのレギュレータ駆動空間８ｃ内に導入された燃料ガスが流体室８ｅ側に流動するようになっている。
【００４１】
＜背圧室の構成＞
背圧室８ｄは、弁体８２ｂに付与される圧力を軽減させる機能を備え、圧力−流量特性を向上させることができる。つまり、背圧室８ｄは、調圧された二次側圧力によって弁体８２ｂを弁座８２ｃから離間する方向に付勢する力と、この背圧室８ｄ内に侵入した圧力流体によって弁体８２ｂを弁座８２ｃに圧接させる方向に付勢する力とが相殺されることにより、弁体８２ｂに付与される圧力を軽減させることができる。なお、背圧室８ｄは、ロッド部材８２ａに形成された第２連通孔８２ｆ及び第１連通孔８２ｅを通って室８ｆに連通している。
【００４２】
＜流体室の構成＞
流体室８ｅは、レギュレータ第１ブロック体８１ａ内の弁体８２ｂと保持部材８６との間に形成された空間である。流体室８ｅは、弁体８２ｂが開弁することによって、レギュレータ駆動空間８ｃ内の燃料ガスが流体室８ｅ側に流入し、この流体室８ｅ内の燃料ガスが二次側ポート８ｂ（図７参照）から遮断弁９の第２連通路９ｅ（図７参照）を介してフィルタ１０（図７参照）に流れるようになっている。
【００４３】
＜室及び大気室の構成＞
室８ｆは、レギュレータ第１ブロック体８１ａ内の保持部材８６と第２ダイヤフラム本体８５ａとの間に形成された空間である。
大気室８ｇは、第１ダイヤフラム本体８４ａと第２ダイヤフラム本体８５ａとの間のレギュレータ第２ブロック体８１ｂの内壁面によって形成された空間である。大気室８ｇは、不図示の通路を介して大気に連通している。
【００４４】
＜パイロット室の構成＞
パイロット室８ｈは、レギュレータカバー８１ｃの内壁面と、レギュレータカバー８１ｃの下側開口部を閉塞する第１ダイヤフラム本体８４ａと、レギュレータカバー８１ｃの上側開口部を閉塞する調整ねじ部材８７とによって形成されている。パイロット室８ｈには、第１ダイヤフラム８４の第１上側リテーナ８４ｄを下側に付勢する第２ばね部材ＳＰ２が内設されている。このパイロット室８ｈは、パイロットエア流入ポート７３（図８参照）に連通し、パイロットエア流入ポート７３からパイロットエアが導入されて、第１パイロットエア排出ポート７４及び第２パイロットエア排出ポート７５（図８参照）から排出されるようになっている。
【００４５】
＜パイロットエア流入ポートの構成＞
図８に示すように、前記したパイロットエア流入ポート７３は、パイロットエアをレギュレータ８のパイロット室８ｈに供給するための供給口であり、レギュレータカバー８１ｃに装着された管体からなる。パイロットエア流入ポート７３は、上流側が管体（図示省略）を介してバイパス通路５（図１参照）に接続され、下流側がパイロット通路７８に設けたエアフィルタ７６及びオリフィス７７を介してパイロット室８ｈに連通している。
【００４６】
＜第１パイロットエア排出ポート及び第２パイロットエア排出ポートの構成＞
前記した第１パイロットエア排出ポート７４及び第２パイロットエア排出ポート７５は、パイロット室８ｈ内のパイロットエアを排出する排出口であり、レギュレータカバー８１ｃに装着された管体に設けられる。
第１パイロットエア排出ポート７４は、レギュレータカバー８１ｃに形成した流路（図示省略）を介してパイロット室８ｈに連通している。
第２パイロットエア排出ポート７５は、レギュレータカバー８１ｃに形成したパイロット通路７８及びオリフィス７７を介してパイロット室８ｈに連通すると共に、パイロット通路７８を介してパイロットエア流入ポート７３に連通している。このため、パイロットエア流入ポート７３から流入した大部分のエアは、第２パイロットエア排出ポート７５から下流側部材へ流れ、僅かな流量のエアがパイロット室８ｈに流れ込むようにオリフィス７７によって規制される。また、パイロット室８ｈ内から排出されるエアは、大部分が第１パイロットエア排出ポート７４から排出され、僅かな流量のエアがオリフィス７７及びパイロット通路７８を介して第２パイロットエア排出ポート７５から下流側部材へ流れるようにオリフィス７７によって規制される。
【００４７】
＜パイロット通路の構成＞
図８に示すように、パイロット通路７８は、パイロット室８ｈと、パイロットエア流入ポート７３及び第２パイロットエア排出ポート７５とを連通させるための流路である。このパイロット通路７８によって、パイロットエア流入ポート７３から流入したパイロットエアがパイロット室８ｈ内に送られると共に、第２パイロットエア排出ポート７５から下流側部材へ排出されるようになっている。パイロット通路７８は、パイロット室８ｈと第２パイロットエア排出ポート７５とを結ぶ流路に対して、パイロットエア流入ポート７３に連通する流路が交差して分岐するように形成されている。
【００４８】
＜エアフィルタの構成＞
エアフィルタ７６は、パイロットエア流入ポート７３から導入されたパイロットエア中の塵埃等を除去してパイロット室８ｈへの塵埃等の侵入を防止するフィルタ部材である。エアフィルタ７６は、例えば、断面略Ｕ字状に形成されて、パイロットエア流入ポート７３の下流側端部に装着されている。
【００４９】
＜オリフィスの構成＞
オリフィス７７は、パイロット通路７８を流れるパイロットエアの圧力及び流量を調整するためのものであり、パイロット通路７８の内径の一部を小径にして形成されている。つまり、オリフィス７７は、パイロットエア流入ポート７３から流入したパイロットエアがこのオリフィス７７を通過することにより圧力が低下されてパイロット室８ｈへ送られ、パイロット室８ｈからパイロットエアがこのオリフィス７７を通過することによって圧力が低下されて第２パイロットエア排出ポート７５から排出されるようになっている。
ここで、パイロットエア流入ポート７３、パイロット室８ｈ（第１パイロットエア排出ポート７４）及び第２パイロットエア排出ポート７５の各圧力の関係は、以下の式となる。
パイロット室８ｈ（第１パイロットエア排出ポート７４)圧＜第２パイロットエア排出ポート７５圧≦パイロットエア流入ポート７３圧
【００５０】
＜調整ねじ部材及び第２ばね部材の構成＞
図６に示すように、調整ねじ部材８７は、この調整ねじ部材８７を回動させることによって第２ばね部材ＳＰ２のばね力を調整する部材である。調整ねじ部材８７は、レギュレータカバー８１ｃのねじ孔に螺入されることによって、パイロット室８ｈの上端部に設置されている。
第２ばね部材ＳＰ２は、下端部が、第１上側リテーナ８４ｄに押圧し、上端部が、ばね受け部材８８を介在して調整ねじ部材８７を押圧した状態で、それらの部材間に介在されている。第２ばね部材ＳＰ２は、圧縮コイルばねからなる。
【００５１】
＜レギュレータボディの構成＞
前記レギュレータボディ８１は、レギュレータ８の本体ケースを形成する部材である。このレギュレータボディ８１は、相互に積層されて一体的に連結されたレギュレータ第１ブロック体８１ａと、レギュレータ第２ブロック体８１ｂと、レギュレータカバー８１ｃとから構成されている。レギュレータボディ８１は、一次側ポート８ａと二次側ポート８ｂとが形成された単一の取付面８１ｄを有している。
【００５２】
レギュレータ第１ブロック体８１ａの内部には、背圧室８ｄと、レギュレータ駆動空間８ｃと、流体室８ｅと、室８ｆとが形成されている。レギュレータ第１ブロック体８１ａの底面部には、レギュレータ駆動空間８ｃの下方部位を閉塞する蓋体８３がシール材を介してボルト止めされている。ここで、シール材は、蓋体８３側に円環状凹溝を形成して配置するようにしたが、これに限らず、例えば、レギュレータ第１ロック体８１ａの底面側に円環状凹溝を形成してシール材を配置するようにしても構わない。レギュレータ第１ブロック体８１ａの内壁面には、蓋体８３の弁体ガイド部８３ａに、上下動自在に挿入された弁体８２ｂが圧接する弁座８２ｃが設けられている。レギュレータ第１ブロック体８１ａの内部において、蓋体８３の上部には、弁体８２ｂ、ロッド部材８２ａ、保持部材８６及び第２ダイヤフラム本体８５ａが順に設置されている。レギュレータ第１ブロック体８１ａの内側上部には、保持部材８６がねじ止めされる段部が形成されている。
【００５３】
レギュレータ第２ブロック体８１ｂは、レギュレータ第１ブロック体８１ａの上面と、レギュレータカバー８１ｃの下面との間に介在される略筒状のブロック体である。このレギュレータ第２ブロック体８１ｂには、下端部に第２ダイヤフラム８５が設置され、上端部に第１ダイヤフラム８４が設置され、第１ダイヤフラム８４と第２ダイヤフラム８５との間に大気室８ｇが形成されている。
【００５４】
レギュレータカバー８１ｃは、レギュレータ第２ブロック体８１ｂの上部に、第１ダイヤフラム本体８４ａを介在してねじ止めされる略筒状のブロック体である。レギュレータカバー８１ｃ内には、パイロット室８ｈが形成されている。レギュレータカバー８１ｃには、このレギュレータカバー８１ｃの下側開口部を閉塞して中央部にロッド部材８２ａが挿設された第１ダイヤフラム８４と、上側開口部を閉塞する調整ねじ部材８７と、第１ダイヤフラム８４の第１下側リテーナ８４ｃと調整ねじ部材８７との間に介在された第２ばね部材ＳＰ２と、が内設されている。
【００５５】
図４及び図５に示すように、取付面８１ｄは、後記する遮断弁ボディ９１の被取付面９１ｃに密着固定されて、レギュレータ８を遮断弁９に一体的に連設してユニット化すると共に、この取付面８１ｄの一次側ポート８ａ及び二次側ポート８ｂと、被取付面９１ｃの第１連通路９ｄ及び第２連通路９ｅとを合致させて連通させるための接合面である。その取付面８１ｄの外周部のフランジ部には、レギュレータボディ８１を遮断弁ボディ９１に固定するためのボルトＢ１（図２参照）が挿通される６つのボルト挿通孔が穿設されている。
【００５６】
そのボルトＢ１は、レギュレータボディ８１の取付面８１ｄと、遮断弁ボディ９１の被取付面９１ｃとを着脱自在に固定して、レギュレータ８または遮断弁９のどちらか一方が故障した場合、その故障した方の装置のみを容易に交換可能にしている。
【００５７】
＜弁機構部の構成＞
図６に示すように、弁機構部８２は、レギュレータボディ８１の軸線方向に沿って延在するロッド部材８２ａと、このロッド部材８２ａに外嵌され、半径外方向に向かって突出した鍔状の弁体８２ｂと、この弁体８２ｂが接離する弁座８２ｃと、第１ダイヤフラム８４と、この第１ダイヤフラム８４より小径の第２ダイヤフラム８５と、第１ばね部材ＳＰ１と、第２ばね部材ＳＰ２と、を備えて構成されている。
【００５８】
ロッド部材８２ａは、レギュレータボディ８１の軸心上に形成されたレギュレータ駆動空間８ｃ内に、軸方向に上下動自在に配置されて、上下方向に長尺な略筒状部材からなる。ロッド部材８２ａには、このロッド部材８２ａの略中央部に形成されたフランジ部８２ｄと、このフランジ部８２ｄの近傍の下側部位に径方向に向けて穿設された第１連通孔８２ｅと、この第１連通孔８２ｅの中央部から下側に向けて穿設された第２連通孔８２ｆと、上端部に設けられたねじ部８２ｉと、が形成されている。ロッド部材８２ａは、フランジ部８２ｄの下側が、保持部材８６に上下動自在に挿入されて支持され、下端部が筒状の弁体８２ｂに係合されている。ロッド部材８２ａは、フランジ部８２ｄの上側に、第２リテーナ８５ｃ及び第１下側リテーナ８４ｃを介在して第１上側リテーナ８４ｄが外嵌されて、ねじ部８２ｉにナットＮ１を螺着することでそれらがロッド部材８２ａに取り付けられる。
【００５９】
弁体８２ｂは、上端部に形成された鍔部が弁座８２ｃに接離することによって、一次側ポート８ａに連通するレギュレータ駆動空間８ｃに入り込んだ燃料ガスが、流体室８ｅ側に流れるのを開放したり、遮断したりするものである。弁体８２ｂは、弁体ガイド部８３ａ内に上下動自在に挿入され、上端に鍔部を有する略円筒状の部材からなる。弁体８２ｂの鍔部は、ばね部材ＳＰ１のばね力により上側に付勢されて、平常時は弁座８２ｃに圧接してＯＦＦ状態になっている。弁体８２ｂには、弁座８２ｃに圧接する箇所に、ゴム製の弾性体が設置されている。そして、弁体８２ｂは、パイロット室８ｈ内の圧力が流体室８ｅの圧力に比して、所定値以上に上昇したときに、ＯＮ状態となって弁座８２ｃから離間して、レギュレータ駆動空間８ｃ内の燃料ガスを流体室８ｅ側へ流す。弁体８２ｂの筒状部の内側には、ロッド部材８２ａに先端部が係合され、その筒状部の外側が蓋体８３の弁体ガイド部８３ａ内に挿入されて、弁体８２ｂと蓋体８３とで背圧室８ｄを形成している。弁体８２ｂには、この弁体８２ｂの外周部と背圧室８ｄとを連通する孔部８２ｇが穿設されている。なお、弁体８２ｂの外周面において、孔部８２ｇが形成されている部位には、環状溝が連続形成されている。
【００６０】
弁座８２ｃは、レギュレータ第１ブロック体８１ａ内に形成されたレギュレータ駆動空間８ｃと流体室８ｅとの間の内壁に、軸心側に向けて突設された環状の厚板材からなる。
フランジ部８２ｄは、ロッド部材８２ａの中央部の外周に形成された鍔状の厚板部であり、第２ダイヤフラム本体８５ａを保持する第２保持機構８５ｂの一部を構成している。フランジ部８２ｄは、このフランジ部８２ｄの上側に設置される第２リテーナ８５ｃとで第２ダイヤフラム本体８５ａを保持している。
第１連通孔８２ｅは、ロッド部材８２ａにおいて、このロッド部材８２ａが室８ｆに配設される部位に穿設されている。
第２連通孔８２ｆは、この第１連通孔８２ｅと背圧室８ｄとを連通させる孔である。
【００６１】
＜蓋体の構成＞
蓋体８３は、レギュレータ第１ブロック体８１ａの下端部中央に上下方向に向けて穿設して形成された背圧室８ｄを閉塞するための部材である。この蓋体８３の背圧室８ｄ側には、底付円筒形状の弁体ガイド部８３ａと、ばね受け８３ｂと、が一体形成されている。
弁体ガイド部８３ａは、レギュレータ駆動空間８ｃ及び流体室８ｅ内の燃料ガスの圧力によって作動する弁体８２ｂの移動をガイドする部材である。弁体ガイド部８３ａは、レギュレータ駆動空間８ｃの軸線方向に沿って上側へ所定長だけ突出して形成されている。
ばね受け８３ｂは、弁体８２ｂを弁座８２ｃ側に付勢する第１ばね部材ＳＰ１の下端を支持する部位であり、弁体ガイド部８３ａの根元の外周に形成された環状溝からなる。
【００６２】
第１ばね部材ＳＰ１は、ばね力によって弁体８２ｂを、常時、弁座８２ｃ側に向かって圧接するように付勢するばねであり、圧縮コイルばねからなる。第１ばね部材ＳＰ１のばね力は、前記第２ばね部材ＳＰ２のばね力と比較して大きく設定されている。
したがって、レギュレータ８は、弁体８２ｂを弁座８２ｃから離間させる方向に付勢する第２ばね部材ＳＰ２のばね力に対して第１ばね部材ＳＰ１のばね力が打ち勝っているため、パイロット圧が付与されない平常時において、弁体８２ｂが弁座８２ｃに着座した状態にあるノーマルクローズタイプに設定されている。レギュレータ８は、ノーマルクローズタイプに設定されることにより、不必要な時に燃料ガスが二次側ポート８ｂから導出することがなく、燃料ガスの浪費を防止して省力化することができる。
【００６３】
＜第１ダイヤフラムの構成＞
第１ダイヤフラム８４は、所定以上の圧力を受けた際に、第１ダイヤフラム本体８４ａが変形して跳ね上がって作動する伸縮可撓性部材である。第１ダイヤフラム８４は、ロッド部材８２ａの他端部に連結された大径の第１ダイヤフラム本体８４ａと、この第１ダイヤフラム本体８４ａを保持する第１保持機構８４ｂと、を備えている。
【００６４】
第１ダイヤフラム本体８４ａは、所定以下の圧力を受けている場合に、平常時の形状の状態を維持し、所定以上の圧力を受けた際に変形して作動する薄膜状の部材である。第１ダイヤフラム本体８４ａの外周部は、レギュレータ第２ブロック体８１ｂとレギュレータカバー８１ｃとの間に挟持されている。第１ダイヤフラム本体８４ａの中心側は、第１保持機構８４ｂによってロッド部材８２ａの他端部に連結されている。第１ダイヤフラム本体８４ａの上部には、レギュレータ第２ブロック体８１ｂの内壁面によって囲繞され、パイロットエア流入ポート７３（図８参照）からパイロット通路７８を介してパイロットエアが供給される前記パイロット室８ｈが形成されている。
【００６５】
第１保持機構８４ｂは、第１ダイヤフラム本体８４ａをロッド部材８２ａに保持させるものであり、第１下側リテーナ８４ｃと、第１上側リテーナ８４ｄとから構成されている。
第１下側リテーナ８４ｃは、第１ダイヤフラム本体８４ａの下面を保持する部材であり、略円板状の部材からなる。この第１下側リテーナ８４ｃは、中央部にロッド部材８２ａが挿通される孔が穿設されている。
【００６６】
第１上側リテーナ８４ｄは、前記第１下側リテーナ８４ｃによって下面が支持された第１ダイヤフラム本体８４ａの上面を保持する部材であり、略円板状の部材からなる。この第１上側リテーナ８４ｄは、中央部にロッド部材８２ａが挿通する孔が穿設されている。
第１下側リテーナ８４ｃ及び第１上側リテーナ８４ｄは、第１ダイヤフラム本体８４ａを挟持した状態で、第２保持機構８５ｂの上側に配設され、ナットＮ１によってロッド部材８２ａに固定される。
【００６７】
＜第２ダイヤフラムの構成＞
第２ダイヤフラム８５は、所定以上の圧力を受けた際に、第２ダイヤフラム本体８５ａが変形して跳ね上がって作動する伸縮可撓性部材である。第２ダイヤフラム８５は、中央側をロッド部材８２ａに固定された小径の第２ダイヤフラム本体８５ａと、この第２ダイヤフラム本体８５ａの上面を保持する第２保持機構８５ｂと、から構成されている。
【００６８】
第２ダイヤフラム本体８５ａは、所定以下の圧力を受けている場合に、ロッド部材８２ａを平常時の形状の状態を維持し、所定以上の圧力を受けた際に上下方向に変形して作動する薄膜リング状の部材である。この第２ダイヤフラム本体８５ａは、第１ダイヤフラム本体８４ａより小径に形成されている。第２ダイヤフラム本体８５ａの外周部は、レギュレータ第１ブロック体８１ａとレギュレータ第２ブロック体８１ｂとの間に挟持されている。第２ダイヤフラム本体８５ａの中心側は、第２保持機構８５ｂによりロッド部材８２ａに連結されている。
【００６９】
第２保持機構８５ｂは、第２ダイヤフラム本体８５ａをロッド部材８２ａに保持させるものであり、フランジ部８２ｄと、第２リテーナ８５ｃとから構成されている。
フランジ部８２ｄは、第２ダイヤフラム本体８５ａの下面を保持する略円板状の保持部材からなる。このフランジ部８２ｄは、ロッド部材８２ａの中央部に鍔状に一体形成されている。フランジ部８２ｄの外周縁部には、下方側に向かって断面Ｌ字状に屈曲形成された複数のストッパ部８２ｈが形成されている。
【００７０】
このストッパ部８２ｈは、パイロット室８ｈに供給されたパイロット圧の作用下に第１ダイヤフラム本体８４ａ、第２ダイヤフラム本体８５ａ及びロッド部材８２ａが下側方向に向かって一体的に変位した際に、ストッパ部８２ｈが保持部材８６の上面に圧接することにより、ロッド部材８２ａの変位量が規制されてストッパ機能が発揮される。
【００７１】
第２リテーナ８５ｃは、フランジ部８２ｄ上に載設された第２ダイヤフラム本体８５ａの上面を保持する部材であり、環状の板部材からなる。この第２リテーナ８５ｃは、中央部にロッド部材８２ａが挿通する孔が穿設されている。第２リテーナ８５ｃは、フランジ部８２ｄとで第２ダイヤフラム本体８５ａを挟持した状態で、第１保持機構８４ｂを介在して、ナットＮ１によってロッド部材８２ａに固定されている。
【００７２】
前記保持部材８６は、ロッド部材８２ａの略中央部を上下動自在に支持する部材であり、中央部にロッド部材８２ａが挿通する貫通孔を有し、外周部がレギュレータ第１ブロック体８１ａの段部に固定されている。
【００７３】
≪遮断弁の構成≫
遮断弁９は、レギュレータ８の一次側ポート８ａに供給する燃料ガス供給部３１（図１参照）からの燃料ガスを供給または停止するための電磁バルブ装置である。遮断弁９は、レギュレータ８の一次側ポート８ａ及び二次側ポート８ｂ（図７参照）が設けられている取付面８１ｄに、被取付面９１ｃを密閉固定して取り付けられて、一体化される。遮断弁９は、遮断弁ボディ９１と、弁体９２と、遮断弁用ダイヤフラムバルブ９３と、ばね受け部材９４と、エンドプレート９５と、コイル９６と、プランジャ９７と、鉄心９８と、ハウジング９９と、を有している。その他、遮断弁９には、この遮断弁９の弁体９２が接離する弁座９ａを有する遮断弁ボディ９１の遮断弁第１ブロック体９１ａの下部に、燃料ガス中の不純物を除去するフィルタ１０が設置されている。
【００７４】
＜遮断弁ボディの構成＞
遮断弁ボディ９１は、遮断弁９に導入及び導出される燃料ガスの流路を被取付面９１ｃに有すると共に、弁体９２が弁座９ａに接離する弁室９ｈが形成される本体を構成する部材である。遮断弁ボディ９１は、レギュレータ８のレギュレータ第１ブロック体８１ａの取付面８１ｄに、Ｏリングを介在して連設された遮断弁第１ブロック体９１ａと、この遮断弁第１ブロック体９１ａの上面に、Ｏリングを介在して設置された遮断弁第２ブロック体９１ｂと、を有してなる。遮断弁ボディ９１の下面には、第２連通路９ｅの開口端と、導出流路９ｆの開口端と、フィルタ１０とが設置されている。
【００７５】
遮断弁第１ブロック体９１ａは、遮断弁ボディ９１の本体を形成する部材であり、レギュレータボディ８１のレギュレータ第１ブロック体８１ａの横に連設されている。この遮断弁第１ブロック体９１ａには、燃料ガス導入ポート９ｂと、導入流路９ｃと、弁室９ｈと、第１連通路９ｄと、第２連通路９ｅと、導出流路９ｆと、燃料ガス導出ポート９ｇと、が形成されている（図７参照）。
遮断弁第２ブロック体９１ｂは、遮断弁第１ブロック体９１ａに載設されて、弁体９２及びプランジャ９７の駆動する駆動空間９ｉが形成されている。
前記被取付面９１ｃには、第１連通路９ｄと、第２連通路９ｅと、が形成されている。被取付面９１ｃの左右の外周部寄りには、レギュレータ８を遮断弁９に固定するためのボルトＢ１（図２参照）が螺着されるボルト穴が形成されている。
【００７６】
弁座９ａは、弁室９ｈ内の弁体９２の下方に配置され、弁室９ｈの下面から上方に向かって所定長だけ突出するように形成されると共に、その中央部の下方が第１連通路９ｄに連通している。平常時は、弁ばねＳＰ３に付勢された弁体９２がこの弁座９ａに圧接して閉弁状態になっている。
燃料ガス導入ポート９ｂは、燃料ガス供給部３１（図１参照）からの燃料ガスが燃料電池用レギュレータユニット７の遮断弁９に供給される供給口であり、遮断弁第１ブロック体９１ａの下端部に形成されている。
【００７７】
導入流路９ｃは、燃料ガス導入ポート９ｂに送られた燃料ガスを弁室９ｈに送る流路であり、上流側が燃料ガス導入ポート９ｂに接続され、下流側が弁室９ｈに連通している。
弁室９ｈは、遮断弁９の弁体９２が作動する作動空間である。弁室９ｈ内には、コイル９６及び鉄心９８による磁力で駆動するソレノイドのプランジャ９７によって作動する弁体９２と、この弁体９２の上下動によって接離する弁座９ａと、が設けられている。
【００７８】
第１連通路９ｄは、燃料ガス導入ポート９ｂから導入した燃料ガスを、弁体９２が開弁したときに弁室９ｈを介してレギュレータ８の一次側ポート８ａに送り出す流路である。第１連通路９ｄは、上流側が弁室９ｈの弁座９ａの下流側に連通し、下流側がレギュレータ８の一次側ポート８ａに連通している。
【００７９】
図７に示すように、第２連通路９ｅは、遮断弁９の第１連通路９ｄからレギュレータ８に送り出された燃料ガスが、レギュレータ８によって低圧に圧力調整されて再度、遮断弁９に送り込まれる流路である。第２連通路９ｅは、上流側がレギュレータ８の二次側ポート８ｂに接続されて連通し、下流側がフィルタエレメント１２内に連通されている。
【００８０】
導出流路９ｆは、フィルタケース１１内で浄化された燃料ガスを燃料ガス導出ポート９ｇに送る流路である。導出流路９ｆは、上流側がフィルタケース１１内に連通し、下流側が燃料ガス導出ポート９ｇに連通している。
燃料ガス導出ポート９ｇは、第２連通路９ｅから流入し、フィルタ１０によって浄化された燃料ガスをエゼクタ３２（図１参照）へ導出する吐出口である。燃料ガス導出ポート９ｇには、燃料ガス導入路３ａ（図１参照）が接続されている。
【００８１】
遮断弁９の弁体９２は、制御装置（図示省略）からの駆動信号によりコイル９６に電流が流れた際に、コイル９６及び鉄心９８によって発生した磁力で吸引されたプランジャ９７により弁ばねＳＰ３に抗して上昇して開弁する。弁体９２は、略駒状に形成され、遮断弁ボディ９１に形成された弁室９ｈ内に上下動可能に設置されて、下降したときに弁座９ａに当接して閉弁し、燃料ガスの流れを遮断する。なお、弁体９２が弁座９ａに当接する部位には、ゴム等の弾性を有する緩衝部材が装着されている。
【００８２】
遮断弁用ダイヤフラムバルブ９３は、中央部に孔を穿設した環状の薄膜体からなる。遮断弁用ダイヤフラムバルブ９３は、中央部側が、保持部材９２ａによって弁体９２の鍔状に形成された部位に固定され、外周部が、遮断弁第１ブロック体９１ａと、遮断弁第２ブロック体９１ｂとによってシール部材を介在して気密性を保持した状態に挟持されている。なお、遮断弁ボディ９１は、この遮断弁用ダイヤフラムバルブ９３によって、上側が駆動空間９ｉに、下側が弁室９ｈに分離されている。また、弁体９２は、この遮断弁用ダイヤフラムバルブ９３によって、無摺動で上下動可能に支持されている。
【００８３】
弁ばねＳＰ３は、ばね受け部材９４と、プランジャ９７の下端部にフランジ状に形成されたばね受け部との間に圧縮した状態に介在されて、プランジャ９７を介して弁体９２を弁座９ａに圧接させる下方向に向かって付勢するコイルばねである。
ばね受け部材９４は、その弁ばねＳＰ３の上側を支持する部材であり、遮断弁第２ブロック体９１ｂとエンドプレート９５とによって挟持されている。このばね受け部材９４は、遮断弁第２ブロック体９１ｂの上側に配設されて、その内部にプランジャ９７が軸線方向に沿って進退自在に挿入されて、コイル９６のボビン（図示省略）とエンドプレート９５と共にプランジャ９７を移動自在に支持している。
【００８４】
エンドプレート９５は、遮断弁ボディ９１の遮断弁第２ブロック体９１ｂの上側に連設され、磁性金属製材料によって環状に形成された厚板材からなる。このエンドプレート９５は、中央部にプランジャ９７が上下動する孔が軸線方向に沿って穿設されている。エンドプレート９５は、ハウジング９９の開口部を閉塞するように内設されている。
コイル９６は、プランジャ９７及び鉄心９８の周部のボビン（図示省略）に巻回され、そのボビンを介して制御装置に電気的に接続されている。このコイル９６と、コイル９６に内設された鉄心９８と、コイル９６内に進退自在に挿入されたプランジャ９７とによって、そのプランジャ９７を介在して弁体９２を作動させるソレノイドを構成している。
【００８５】
プランジャ９７は、コイル９６に電気が流れた際に、鉄心９８の磁力によって吸引されて、下端部に設置された弁体９２を弁座９ａから離間させるための金属製の磁性体である。このプランジャ９７の下側外周には、ソレノイドのＯＦＦ時に弁体９２を弁座９ａに押圧させる弁ばねＳＰ３が遊嵌されている。なお、このプランジャ９７と弁体９２と弁座９ａと鉄心９８は、同じ軸心線上に設置されている。
【００８６】
鉄心９８は、ハウジング９９内にねじ止めされている。鉄心９８の下端部は、弁体９２と共に上昇したプランジャ９７の移動を抑止するためのストッパの機能も備えている。
ハウジング９９は、コイル９６を収納するための有底円筒状の部材であり、コイル９６や鉄心９８等からなるソレノイドの外部を、シール材を介して覆うように装着されている。ハウジング９９の外周部には、コイル９６に電流を供給するためのコネクタ部９ｊ（図２参照）が設けられている。
【００８７】
≪フィルタの構成≫
図６に示すように、フィルタ１０は、燃料ガス導入ポート９ｂから遮断弁９内に一旦導入されてからレギュレータ８に送られて減圧された燃料ガスが供給されて、燃料ガス中に含有される塵埃等の不純物を除去するための浄化装置である。図７に示すように、フィルタ１０は、遮断弁第１ブロック体９１ａの下面中央部に開口された第２連通路９ｅ及び導出流路９ｆにそれぞれ連通するように、遮断弁第１ブロック体９１ａの下面に設置されている。フィルタ１０は、フィルタケース１１と、フィルタエレメント１２と、連結部材１３と、支持部材１４と、を備えて構成されている。
【００８８】
フィルタケース１１は、フィルタエレメント１２を収納する有底円筒状の部材である。フィルタケース１１は、開口側が、第２連通路９ｅの開口端に装着したフィルタエレメント１２と、導出流路９ｆの開口端とをそれぞれ覆い被せるようにユニット本体７１の下面にシール材を介在して固定され、第２連通路９ｅと導出流路９ｆとを連通させて燃料ガスの流路の一部を形成する部材である。
【００８９】
フィルタエレメント１２は、燃料ガス中に含有されている塵埃等の不純物を除去する部材であり、円筒状に形成されている。フィルタエレメント１２は、上端部が連結部材１３を介在して遮断弁第１ブロック体９１ａの第２連通路９ｅに装着されて連通し、下端部が支持部材１４を介在してフィルタケース１１の内底に保持されている。円筒状のフィルタエレメント１２は、内部が第２連通路９ｅに連通した状態に配置され、側面外周部がフィルタケース１１内に遊挿された状態に配置されている。
【００９０】
連結部材１３は、フィルタエレメント１２の上端部を遮断弁第１ブロック体９１ａに固定すると共に、フィルタエレメント１２の筒状部内を第２連通路９ｅに連通するための部材である。連結部材１３は、この連結部材１３を遮断弁第１ブロック体９１ａにシール材を介して固定する連結部１３ａと、フィルタエレメント１２の上端部を保持する上側保持部１３ｂと、連結部１３ａ内に形成されて第２連通路９ｅに連通する筒状の取入口１３ｃと、を備えている。
【００９１】
支持部材１４は、フィルタエレメント１２の下端部をフィルタケース１１の内底に固定するための部材である。支持部材１４は、フィルタエレメント１２の下端部を保持する下側保持部１４ａと、この下側保持部１４ａをフィルタケース１１の内底に支持させるための支持部１４ｂと、を備えている。
【００９２】
≪動作≫
次に、図１を参照しながら燃料電池システム１の動作について説明する。
図１に示すように、燃料電池２は、燃料ガス供給部３１から圧力制御部６、エゼクタ３２、アノード加湿部３３を介して燃料ガス流通路３から供給される燃料ガスと、酸化剤ガス供給部４１から酸化剤ガス流通路４によって供給される酸化剤ガスとの電気化学反応によって電力及び熱を発生する。
【００９３】
燃料電池システム１の定常運転時には、前記エゼクタ３２からアノード加湿部３３を介してからアノード２ａに送られた燃料ガスが、燃料ガス循環路３ｂを通って、再びエゼクタ３２からアノード加湿部３３を通ってアノード２ａに戻るように循環される。このようにして燃料ガスの消費が削減されている。
【００９４】
次に、図６及び図７を主に参照しながら燃料電池用レギュレータユニット７の動作について説明する。
まず、制御装置（図示省略）から制御信号に基づいて図６に示す遮断弁９のコイル９６に電流が供給されて励磁されることにより鉄心９８に吸引力が発生し、プランジャ９７が鉄心９８側に向かって吸引される。このため、プランジャ９７に連結された弁体９２が弁座９ａから離間して遮断弁９が弁開状態となる。この結果、燃料ガス供給部３１（図１参照）内の燃料ガスが、燃料ガス導入ポート９ｂから導入流路９ｃ、弁室９ｈ及び第１連通路９ｄを経由してレギュレータ８の一次側ポート８ａ（図７参照）に供給される。
【００９５】
この場合、レギュレータ８は、パイロット圧が供給されていない平常時において、弁体８２ｂが弁座８２ｃに当接して閉弁状態に設定されているため、一次側ポート８ａから導入された燃料ガスが二次側ポート８ｂに向かって流通することが遮断されている。
【００９６】
一方、バイパス通路５（図１参照）に接続されたパイロットエア流入ポート７３（図８参照）を通じて導入されたパイロットエアは、図８に示すように、エアフィルタ７６及びオリフィス７７を介して浄化され減圧されてパイロット通路７８からパイロット室８ｈに供給される。
パイロット室８ｈに導入されたパイロットエアは、図６に示すように、第１ダイヤフラム本体８４ａを下方側に向かって押圧するように作用する。この場合、ロッド部材８２ａを介して連結されている第１ダイヤフラム本体８４ａ、第２ダイヤフラム本体８５ａ及び弁体８２ｂが一体的に下方側に向かって変位し、弁体８２ｂが弁座８２ｃから離間して開弁させる。
【００９７】
すると、一次側ポート８ａから供給された前記燃料ガスは、弁体８２ｂと弁座８２ｃとの間隙を通過する際に、パイロット圧に対応する所望の圧力に減圧されて調圧される。図７に示すように、その減圧された燃料ガスは、流体室８ｅから二次側ポート８ｂ、遮断弁９の第２連通路９ｅを通ってフィルタエレメント１２内に送られて浄化される。燃料ガスは、フィルタエレメント１２を通過する際に、塵埃等の不純物が除去される。そして、燃料ガス内に含まれたオイル等の不純物は、フィルタケース１１の内底に貯留されて、下流側へ流れるのを食い止めることができる。
このようにして、フィルタ１０で浄化された燃料ガスは、導出流路９ｆから燃料ガス導出ポート９ｇ、燃料ガス導入路３ａを通ってエゼクタ３２側に向かって導出される。
【００９８】
さらに、本実施の形態では、レギュレータ８とエア排出弁３１０とが一体的に形成されたユニット本体７１に対して遮断弁９を連設することにより、レギュレータ８の一次側ポート８ａと、遮断弁９の弁室９ｈとを連通させる第１連通路９ｄの管路容積を小さくすることができる。この結果、遮断弁９の良好な応答特性を得ることができる。
さらにまた、本実施の形態では、レギュレータ８と遮断弁９とフィルタ１０との３つの装置をユニット化したことにより、個々の構成要素の機能・特性を維持しながら小型化することができる。
【００９９】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の改造及び変更が可能であり、本発明はこれら改造及び変更された発明にも及ぶことは勿論である。
前記実施形態では、レギュレータ８と、遮断弁９と、フィルタ１０とを一体化した燃料電池用レギュレータユニット７を備えた燃料電池システム１が燃料電池自動車に搭載された場合について例示したが、燃料電池システム１の使用態様はこれに限定されず、その他に例えば、家庭用の据え置き型の燃料電池システムであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料電池用レギュレータユニットを設けた燃料電池システムのブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る燃料電池用レギュレータユニットを示す斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係る燃料電池用レギュレータユニットを示す図であり、レギュレータと遮断弁とを分離した状態を示す分解斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係る燃料電池用レギュレータユニットを示す平面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る燃料電池用レギュレータユニットにおける燃料ガスの流れを示すブロック図である。
【図６】図３の矢視Ａ−Ａ線の断面図である。
【図７】図３の矢視Ｂ−Ｂ線の断面図である。
【図８】図３の矢視Ｃ−Ｃ線の拡大断面図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１      燃料電池システム
２      燃料電池スタック（燃料電池）
６      圧力制御部
７      燃料電池用レギュレータユニット
８      レギュレータ（二次レギュレータ）
８ａ    一次側ポート
８ｂ    二次側ポート
９      遮断弁
９ａ    弁座
９ｂ    燃料ガス導入ポート
９ｄ    第１連通路
９ｅ    第２連通路
９ｆ    導出流路
９ｇ    燃料ガス導出ポート
９ｈ    弁室
１０    フィルタ
１１    フィルタケース
１２    フィルタエレメント
３１    燃料ガス供給部
７１    ユニット本体
７３    パイロットエア流入ポート
７４    第１パイロットエア排出ポート
７５    第２パイロットエア排出ポート（パイロットエア排出ポート）
８１    レギュレータボディ
８１ｃ  レギュレータカバー
９１    遮断弁ボディ
９２    弁体
Ｂ１    ボルト（締結部材）
【図１】
0005379411.tif 000002
【図２】
0005379411.tif 000003
【図３】
0005379411.tif 000004
【図４】
0005379411.tif 000005
【図５】
0005379411.tif 000006
【図６】
0005379411.tif 000007
【図７】
0005379411.tif 000008
【図８】
0005379411.tif 000009