(57)【要約】【課題】静粛化を可能にしかつ消費電力量の少ない遮断弁を提供する。【解決手段】遮断弁１０は、コイル６９の巻かれているボビン１３を有し、ボビン１３の外部にはプレートヨーク１７およびフレームヨーク６０とからなるヨークが配され、主磁気回路が構成されている。ボビン１３の内周面の上部とスリーブ６６との間には、略円筒状をなす補助コア７３が配され、分岐磁気回路が構成されている。補助コア７３からプランジャ１２に向かう磁力線Ｍの一部は鉛直方向（プランジャ１２の移動方向）に対し交差する方向に向かうため、補助コア７３がある場合の鉛直方向における吸引力は、補助コアがない場合の鉛直方向における吸引力に比較して小さめとなり、開弁時における静粛化を可能にするとともに、緩衝材７２を圧縮しつつプランジャ１２と固定コア６５とが直接接触することにより保持力を高め、省電力化を可能とした。【選択図】図１０
2007092874.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルが巻かれているボビンと、
そのボビンと同軸に配された固定コアと、
前記ボビンの軸心に沿って移動可能とされ、一端が前記固定コアに接触状態で吸着可能とされ他端に弁部材を備えたプランジャと、
前記ボビンの外部に配されて、前記固定コアと接続され、前記固定コアと前記プランジャと共に主磁気回路を構成するヨークとからなる電磁弁であって、
前記プランジャを周方向から囲むようにして磁性体からなる補助コアが配されることで、主磁気回路を流れる磁力線の一部が分岐されていることを特徴とする電磁弁。
【請求項２】
前記補助コアは、前記プランジャが昇降する過程で前記他方に対し径方向に近接し、かつ軸方向に重なり合うようにして形成されることで、前記プランジャと前記補助コアと前記ヨークとからなる分岐磁気回路が構成されることを特徴とする請求項１記載の電磁弁。
【請求項３】
前記補助コアは、前記固定コアもしくは前記プランジャのうち少なくともいずれか一方と一体に設けられ、かつ前記プランジャが昇降する過程で前記他方に対し径方向に近接し、かつ軸方向に重なり合うようにして形成されることで、前記プランジャと前記補助コアと前記固定コアと前記ヨークとからなる分岐磁気回路が構成されることを特徴とする請求項１記載の電磁弁。
【請求項４】
コイルが巻かれているボビンと、
そのボビンと同軸に配された固定コアと、
前記ボビンの軸心に沿って移動可能とされ、一端が前記固定コアに接触状態で吸着可能とされ他端に弁部材を備えたプランジャと、
前記ボビンの外部に配されて、前記固定コアと接続され、前記固定コアと前記プランジャと共に主磁気回路を構成するヨークとからなる電磁弁であって、
前記プランジャの外周面には切欠き部が設けられ、前記プランジャが前記固定コアに吸着される過程において、前記切欠き部が前記主磁気回路を構成する位置に移動してエアギャップとなることを特徴とする電磁弁。
【請求項５】
前記プランジャを周方向から囲むようにして磁性体からなる補助コアが配されることで、主磁気回路を流れる磁力線の一部が分岐されていることを特徴とする請求項４記載の電磁弁。
【請求項６】
前記補助コアは、前記プランジャが昇降する過程で前記他方に対し径方向に近接し、かつ軸方向に重なり合うようにして形成されることで、前記プランジャと前記補助コアと前記ヨークとからなる分岐磁気回路が構成されることを特徴とする請求項５記載の電磁弁。
【請求項７】
前記補助コアは、前記固定コアもしくは前記プランジャのうち少なくともいずれか一方と一体に設けられ、かつ前記プランジャが昇降する過程で前記他方に対し径方向に近接し、かつ軸方向に重なり合うようにして形成されることで、前記プランジャと前記補助コアと前記固定コアと前記ヨークとからなる分岐磁気回路が構成されることを特徴とする請求項５記載の電磁弁。
【請求項８】
前記プランジャと前記固定コアとの間には緩衝材が介在され、前記コイルへの通電に伴い、前記プランジャが前記緩衝材を圧縮しつつ吸引され、吸引完了時に前記プランジャと前記固定コアとは直接接触し合う構成としたことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の電磁弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電磁弁を用いた遮断弁の一般的構造としては下記特許文献１に記載のものが知られている。このものは、コイルの巻かれたボビンと同軸にプランジャと固定コアとが配され、プランジャの先端には軟質の弁体が設けられている。また、プランジャと固定コアとの間にはパッドが介在され、コイルを励磁することでプランジャがパッドを介して固定コアに吸着可能となっている。このとき、プランジャがパッドに当たる際の衝撃音を低下させるため、弁体に突部を設け、プランジャがパッドに当たる直前に突部がボビンに当接して衝撃を緩和することが可能となっている。こうして、プランジャが固定コアに吸着されると、プランジャと固定コアとは非接触状態で所定のギャップを保持することになる。
【特許文献１】特開平４−３００４８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このものは、プランジャと固定コアとの間には所定のギャップが存在するため、吸着状態を保持するためには大量の電力を消費することになる。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、静粛化を可能にしかつ消費電力量の少ない遮断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】
【０００４】
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、コイルが巻かれているボビンと、そのボビンと同軸に配された固定コアと、前記ボビンの軸心に沿って移動可能とされ、一端が前記固定コアに接触状態で吸着可能とされ他端に弁部材を備えたプランジャと、前記ボビンの外部に配されて、前記固定コアと接続され、前記固定コアと前記プランジャと共に主磁気回路を構成するヨークとからなる電磁弁であって、前記プランジャを周方向から囲むようにして磁性体からなる補助コアが配されることで、主磁気回路を流れる磁力線の一部が分岐されている構成としたところに特徴を有する。
【０００５】
請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記補助コアは、前記プランジャが昇降する過程で前記他方に対し径方向に近接し、かつ軸方向に重なり合うようにして形成されることで、前記プランジャと前記補助コアと前記ヨークとからなる分岐磁気回路が構成されるところに特徴を有する。
請求項３の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記補助コアは、前記固定コアもしくは前記プランジャのうち少なくともいずれか一方と一体に設けられ、かつ前記プランジャが昇降する過程で前記他方に対し径方向に近接し、かつ軸方向に重なり合うようにして形成されることで、前記プランジャと前記補助コアと前記固定コアと前記ヨークとからなる分岐磁気回路が構成されるところに特徴を有する。
【０００６】
請求項４の発明は、コイルが巻かれているボビンと、そのボビンと同軸に配された固定コアと、前記ボビンの軸心に沿って移動可能とされ、一端が前記固定コアに接触状態で吸着可能とされ他端に弁部材を備えたプランジャと、前記ボビンの外部に配されて、前記固定コアと接続され、前記固定コアと前記プランジャと共に主磁気回路を構成するヨークとからなる電磁弁であって、前記プランジャの外周面には切欠き部が設けられ、前記プランジャが前記固定コアに吸着される過程において、前記切欠き部が前記主磁気回路を構成する位置に移動してエアギャップとなる構成としたところに特徴を有する。
【０００７】
請求項５の発明は、請求項４に記載のものにおいて、前記プランジャを周方向から囲むようにして磁性体からなる補助コアが配されることで、主磁気回路を流れる磁力線の一部が分岐されているところに特徴を有する。
請求項６の発明は、請求項５に記載のものにおいて、前記補助コアは、前記プランジャが昇降する過程で前記他方に対し径方向に近接し、かつ軸方向に重なり合うようにして形成されることで、前記プランジャと前記補助コアと前記ヨークとからなる分岐磁気回路が構成されるところに特徴を有する。
請求項７の発明は、請求項５に記載のものにおいて、前記補助コアは、前記固定コアもしくは前記プランジャのうち少なくともいずれか一方と一体に設けられ、かつ前記プランジャが昇降する過程で前記他方に対し径方向に近接し、かつ軸方向に重なり合うようにして形成されることで、前記プランジャと前記補助コアと前記固定コアと前記ヨークとからなる分岐磁気回路が構成されるところに特徴を有する。
【０００８】
請求項８の発明は、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のものにおいて、前記プランジャと前記固定コアとの間には緩衝材が介在され、前記コイルへの通電に伴い、前記プランジャが前記緩衝材を圧縮しつつ吸引され、吸引完了時に前記プランジャと前記固定コアとは直接接触し合う構成としたところに特徴を有する。
【発明の効果】
【０００９】
＜請求項１，請求項５の発明＞
請求項１，請求項５の発明によると、主磁気回路のうちプランジャと固定コアとの間を流れる磁力線の一部がプランジャと補助コアとの間に分岐されているため、プランジャと固定コアとの間に流れる磁力線の本数が減少してプランジャと固定コアとの間に生じる吸引力が弱まり、補助コアを設けない場合と比べてプランジャを固定コア側にゆっくりと引き寄せることが可能となるため、静粛化を図ることができる。
【００１０】
＜請求項２，請求項３，請求項６，請求項７の発明＞
請求項２，請求項３，請求項６，請求項７の発明によると、補助コアの一端が主磁気回路の一部に接続されているから、分岐磁気回路を構成することが可能である。尚、請求項４の発明においては、補助コアがプランジャもしくは固定コアのうち少なくともいずれか一方と一体に設けられているから、補助コアを別部材として新たに設ける必要がなく、既存の部品点数のまま分岐磁気回路を構成することが可能である。
【００１１】
＜請求項４の発明＞
請求項４の発明によると、プランジャの外周面には切欠き部が設けられ、プランジャが固定コアに吸着される過程において、切欠き部が主磁気回路を構成する位置に移動してエアギャップとなるから、プランジャと固定コアとの間に生じる吸引力が弱まり、プランジャを固定コア側にゆっくりと引き寄せることが可能となるため、静粛化を図ることができる。
【００１２】
＜請求項８の発明＞
請求項８の発明によると、プランジャと固定コアとの間に緩衝材を設けたから、プランジャが固定コア側に吸着される際の衝撃を緩和することができる。さらに、請求項１の発明により補助コアを設けたことでプランジャと固定コアとの衝撃が小さくなったから、より柔らかい緩衝材を使用して衝撃を緩和することができる。その結果、プランジャが緩衝材を圧縮しつつ吸引され、吸引完了時にプランジャと固定コアとを直接接触させることが可能となったから、ギャップを設けた場合と比較して保持力が高くなり、もって保持にかかる消費電力を低減可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図１９によって説明する。実施形態１における遮断弁（本発明における電磁弁に相当する。）１０は、図１に示すように、燃料（例えば、ＬＮＧ、ＬＰＧ、灯油等）中に含まれる水素と空気中の酸素をセル積層体５で反応させて発電を行う燃料電池システム中において、燃料の供給路Ｒ（図１における上段側のルート）を開閉するための開閉弁である。また、遮断弁１０は、図２に示すように、燃料の供給量を調整する流量制御装置１と共用のケーシング２を有し、このケーシング２内には燃料の供給路Ｒが配されている。尚、本実施形態における燃料電池システムでは、改質器９とセル積層体５とが別々に設けられたＰＥＦＣ（固体高分子形燃料電池）システムを例示して説明しているが、このシステム以外にも、セル積層体５による発電時における排熱を利用して改質を行う、いわゆる内部改質によって発電を行うＳＯＦＣ（固体酸化物形燃料電池）システム等にも適用可能である。
【００１４】
燃料は、供給路Ｒの入口側に接続された燃料ポンプ（図示しない）によってケーシング２内に流入されたのち出口側から流出されると、出口側に接続された改質器９によって水素を主成分とするガスに変換され、その後セル積層体５へと送られる。一方、空気の給気路Ｓ（図１に示す下段側のルート）においてセル積層体５の直前位置には、各燃料電池システム間のばらつきをなくす校正用の絞り弁５６が設けられ、燃料電池システムの初期稼働開始時において空気の流量を調整可能となっている。
【００１５】
流量制御装置１は、流量調整部２０と切替弁３０と圧力検知装置４０とから構成されている。本実施形態においては、ケーシング２の外面には切替弁３０と圧力検知装置４０とが並設されている。これら切替弁３０と圧力検知装置４０のそれぞれの下部構造は共用化され、流路連絡部材５０としてケーシング２内に埋め込まれている。また、ケーシング２内において遮断弁１０の上流側には予備導入路６が形成されている。遮断弁１０の下流側には流量調整部２０が配され、これらの間には導入路３が形成されている。一方、ケーシング２内における流量調整部２０の下流側には改質器９に通じる導出路４が形成されている。
【００１６】
流量調整部２０は燃料の供給路Ｒの流量を調整するための調整弁であり、上蓋２１Ａと下蓋２１Ｂとによって構成された中空のケース体２１を有してなる。上蓋２１Ａには、導入路３とケース体２１内部を連通させる供給用ポート２７と、導出路４とケース体２１内部を連通させる排出用ポート２９とが開口している。ケース体２１内部には同ケース体２１内を上室２２と下室（以下、圧力検知室２３という。）とに区画する第１ダイアフラム２５が組み込まれている。上室２２は上蓋２１Ａと第１ダイアフラム２５とによって構成され、導入路３と導出路４との調整用空間となっている。圧力検知室２３は下蓋２１Ｂと第１ダイアフラム２５とによって構成され、燃料電池システムの稼働時には導入路３と連通し、その内部には燃料が供給可能となっているが、同システムの停止時には切替弁３０により導出路４と連通し、内部の残留燃料が出口側へ排出されるようになっている。
【００１７】
第１ダイアフラム２５は、可撓性を有するゴム材よりなる円形状の薄膜板を有し、上室２２と圧力検知室２３との圧力差に基づいて上下方向に変位可能である。第１ダイアフラム２５の中心には上方に向けてシャフト２６が立設されている。その上端には供給用ポート２７を開閉する弁体２４が固定されている。さらに、上蓋２１Ａにおいて供給用ポート２７の下方にはガイド部材２８が固定されている。このガイド部材２８の中心には上下方向に延びる円筒状の案内筒が設けられており、シャフト２６をスライド可能に挿通している。また、シャフト２６とガイド部材２８との間にはリターンスプリング３９が介在されていて、常には弁体２４に対し供給用ポート２７を閉止する方向に付勢している。
【００１８】
切替弁３０は圧力検知室２３と導入路３及び導出路４を連通する連通路の途中に配され、外部電源に接続された励磁コイル３７を有している。また、励磁コイル３７の中心には軸心に沿って上下動可能な可動軸３８が配され、励磁コイル３７の通電による励磁に伴いアッパスプリング３５に抗して上動し、非通電によりアッパスプリング３５のばね力によって下動する。一方、可動軸３８の下方であって流路連絡部材５０内には切替室５４が形成されている。この切替室５４は導出路４に対し排出路Ｃを介して連通し、また、切替室５４の他の面には中継室５５へ通じる切替ポート３３が開口している。さらに、切替室５４内には支持軸３１が切替ポート３３を同軸で貫いた状態で収容されるとともに、この支持軸３１の下端には切替ポート３３を開閉可能なバルブ３２が装着されている。さらにまた、支持軸３１にはロアスプリング３６が巻装されていて、常にはバルブ３２が切替ポート３３を閉止するように付勢している。また、中継室５５は導入路３に対し誘導路Ｂを介して連通しているが、バルブ３２が切替ポート３３を開放すると、誘導路Ｂと中継室５５とをつなぐ小孔３４を閉止するようになっている。また、中継室５５はつなぎ流路Ａを介して圧力検知装置４０側において圧力検知室２３に通じる流路へ通じている。このつなぎ流路Ａは、流路連絡部材５０内に配される鉛直路Ｅとケーシング２内に配される制御流路Ｄとを介して、圧力検知室２３に連通している。尚、ケース体２１において制御流路Ｄと連通する箇所には固定オリフィス１９が配されている。
【００１９】
圧力検知装置４０は上部側の構造部として本体部４１を備え、ここには空気の給気路Ｓと接続されたエア導入管（図１における圧力導入管）Ｆが装着されている。但し、給気路Ｓ途上においてエア導入管Ｆとの分岐部分より上流側にはセル積層体５及びエア導入管Ｆへ送られる空気圧を調整可能な空気圧制御装置７が配されている。本体部４１にはその内部をエア導入室５２と燃料排出室５１とに区画する第２ダイアフラム４２が設けられている。第２ダイアフラム４２は可撓性を有するゴム材よりなるドーナツ形の薄膜板を有し、上下方向に変位可能となっている。第２ダイアフラム４２の中心には差圧作動弁４６が第２ダイアフラム４２と一体で設けられている。差圧作動弁４６の上面はボス状に形成され、その下面は平面状に形成されている。この差圧作動弁４６には円形のかつ所定の剛性を有する補強板４３が上方から嵌着されている。
【００２０】
第２ダイアフラム４２の昇降動作は専らエア導入室５２と燃料排出室５１との間の圧力差のみに依存し、発電量が一定となった状態（定常状態）では、差圧作動弁４６を制御用ポート４９から所定高さだけ浮かせて所定の開放量を保持できるようにしてある。さらに、この所定の開放量に応じて、圧力検知室２３内の圧力が所定の圧力に設定されるようになっている。燃料排出室５１は検知流路Ｇを介して導出路４へ通じており、かつ検知流路Ｇの導出路４寄りの位置には、可変オリフィス８が配されている。このため、発電量が一定の状態では導出路４内を流れる燃料により検知流路Ｇ内の燃料が吸引され、燃料排出室５１内の燃料は検知流路Ｇを通じて導出路４へと排出される。
【００２１】
遮断弁１０は、図３に示すように、コイル６９の巻かれているボビン１３を有し、ボビン１３の外部にはヨーク（プレートヨーク１７とフレームヨーク６０とからなる。）が配されている。ボビン１３の下方には略方形の磁性体からなるプレートヨーク１７を介して、略円筒状のシート体１１が配されている。シート体１１は、図２に示すように、ケーシング２内に組み付けられ、プレートヨーク１７はシート体１１の上面を構成している。シート体１１の側面には予備導入路６に通じるイン側開口１４が開口し、下面には導入路３へ通じるアウト側開口１５が開口している。ボビン１３の外部であってプレートヨーク１７の上方には、断面略Ｕ字状をなす平板材よりなり、かつプレートヨーク１７の両側縁部と接続された磁性体からなるフレームヨーク６０が配されている。また、ボビン１３の内周面には、略円筒状のスリーブ６６が配されており、スリーブ６６の下端は、後述する筒部６１の下端まで延出されている。スリーブ６６の中心には軸心に沿って上下する磁性体からなるプランジャ１２と、プランジャ１２の上面側に配された磁性体からなる固定コア６５とが配されている。また、ボビン１３の上部には、図６ないし図８に示すように、コイル６９を構成する巻線の両端に接続され、かつタブ状をなす接続部７６が突出して設けられている。接続部７６は外部電源と接続することで、コイル６９への通電が可能となっている。
【００２２】
プランジャ１２は、コイル部１３への通電及び非通電に伴って上下動し、プランジャ１２の下端に取り付けられた弁部材１６に対しアウト側開口１５を開閉可能としている。図５はアウト側開口１５が全開の状態（以下、開弁時という。）を示しており、図３及び図９はアウト側開口１５が閉止した状態（以下、閉弁時という。）を示しており、図１０は開弁時と閉弁時との中間状態（以下、中間位置という。）を示している。プレートヨーク１７の中央部には下方に突出した形態の筒部６１が設けられ、この筒部６１を貫通してプランジャ１２がシート体１１内部へ突入している。一方、固定コア６５の上面はフレームヨーク６０の上面中央部に固定されている。こうして、固定コア６５とプランジャ１２とプレートヨーク１７とフレームヨーク６０とからなる、磁力線Ｍの通過する主磁気回路が構成される。
【００２３】
弁部材１６の上面には、円形の薄板の外縁部が下方に向けられた後、上方に折り返された形態のばね受け６２が配されている。ばね受け６２の折り返し部上面とプレートヨーク１７下面との間には戻しばね１８が介在され、弁部材１６に対しアウト側開口１５を閉止するように付勢している。すなわち、コイル１３への通電に伴う励磁によってプランジャ１２は戻しばね１８の付勢力に抗して上昇しアウト側開口１５を開放するが、非通電によって非励磁状態になると、戻しばね１８は弁部材１６に対しアウト側開口１５を閉止する。
【００２４】
筒部６１は上段側の大径部６１Ａと下段側の小径部６１Ｂとからなる。スリーブ６６の外周面と大径部６１Ａの内周面との間には、シールリング６８が配されている。また、シート体１１の下面とケーシング２との間には、シールリング６３が配され、プレートヨーク１７の下面とケーシング２の上面との間には、シールリング６４が配されている。一方、スリーブ６６の上端側は外方に拡開形成されており、この拡開形成された部分の内周面と固定コア６５の外周面との間には、シールリング６７が配されている。また、ボビン１３の内周面上端は径方向外側に切り欠かれた形態の段差部７４が形成されている。これらのシールリング６３，６４，６７，６８により、シート体１１の内部を流れる燃料が遮断弁１０の外部に漏れることが規制される。
【００２５】
固定コア６５はプランジャ１２とほぼ同一径をなす胴部６５Ａと、その下面中央部において下方に向けて突出する形態で、かつ略円錐台状の突出部６５Ｂとが一体をなしている。一方、プランジャ１２の上面には、突出部６５Ｂを収容可能とする受け部７０がテーパ状に凹み形成されている。さらに受け部７０の下方には収容部７１が設けられている。
【００２６】
収容部７１には、軸方向に圧縮可能で、かつ軸心部分が貫通状態の中空構造をなす緩衝材７２が配されている。緩衝材７２は、コイル部６９への通電に伴いプランジャ１２が固定コア６５側に引き寄せられると、図４に示すように、プランジャ１２と固定コア６５とが当たり合う前に固定コア６５の突出部６５Ｂの下面と緩衝材７２の上面とが当接するように高さが設定されている。この後、前記吸引力によって緩衝材７２を圧縮させつつ、プランジャ１２を固定コア６５側に吸引していくと、図５に示すように、プランジャ１２の上端が、胴部６５Ａの下面でかつ突出部６５Ｂの付け根の周縁部に当接するようにされている。このように、プランジャ１２と固定コア６５とが直接接触した状態では、保持力が高まるため、保持にかかる消費電力を低下させることが可能となっている。
【００２７】
尚、本実施形態においてコイル６９に流れる電流の制御にあたり、図１８に示すような制御波形を供給するようにしている。図１７は、従来実施されてきた制御波形を示している。このものは、作動時と保持時とで一定電圧が連続して印加されているため、作動時の電流と保持時の電流とが同じになっている。しかしながら、保持時に必要とされる電流は作動時に必要とされる電流と比較して低めでよく、保持時の電流を下げることで省電力化が可能であるが、電流を低下させる手段として電圧そのものを低下させる方法は容易ではないため、より簡易に電流を低下させ、もって消費電力量を低下させることが期待されていた。
こうした課題を解決するための手段として、コイル６９が巻かれているボビン１３と、そのボビン１３と同軸に配された固定コア６５と、前記ボビン１３の軸心に沿って移動可能とされ、一端が前記固定コア６５に吸着状態で保持可能とされるプランジャ１２とからなる遮断弁（電磁弁）１０の前記コイル６９に接続された制御回路の電圧制御方法であって、前記プランジャ１２の吸着保持時において前記電圧をＰＷＭ制御することを特徴とする。
この結果、図１８に示すように、プランジャ１２の保持時における実効電圧はＰＷＭ制御により従来よりも低下させることが可能となる。したがって、このときの実効電圧は、プランジャ１２の吸着保持に必要な最小電流値を得られる程度で済むため、消費電力量を低下させることが可能となる。さらに、従来に比較して作動時の電圧上昇勾配を緩やかにすることにより、電流上昇勾配を緩やかにし、プランジャ１２を固定コア６５側にゆっくりと引き寄せることで、静粛化が可能となっている。
【００２８】
ところで、ボビン１３の内周面の上部とスリーブ６６との間には、ボビン１３の上面から内周面に沿って下向きに突出することで略円筒状をなす補助コア７３が配されている。補助コア７３は磁性体からなり、段差７４を境として上側に配される上筒７３Ａと、同下側に配される下筒７３Ｂと、上筒７３Ａの下端と下筒７３Ｂの上端とを連結するつなぎ面７３Ｃと、上筒７３Ａの上端からボビン１３の上面に沿って径方向外側に拡張された上端面７３Ｄとからなる。上端面７３Ｄはフレームヨーク６０の上部下面とボビン１３の上面との間で接触状態で挟持されている。
【００２９】
下筒７３Ｂの下端の高さ位置は、図３に示す閉弁時におけるプランジャ１２の上端付近に設定され、プランジャ１２が移動する過程では、下筒７３Ｂの内周面とプランジャ１２の外周面との間のギャップが一定となるように配されている。すなわち、プランジャ１２が閉弁時から開弁時に移動する過程では下筒７３Ｂがプランジャ１２の上端外周面を周方向から囲むようになっている。これにより、ボビン１３の外周には、プランジャ１２とプレートヨーク１７とフレームヨーク６０と補助コア７３とからなる、磁力線Ｍの通過する分岐磁気回路が構成される。
【００３０】
図９の矢印は閉弁時において磁気回路を構成する磁力線Ｍの流れを示したものであり、磁力線Ｍはフレームヨーク６０から固定コア６５側（主磁気回路）と補助コア７３側（分岐磁気回路）とに分岐した後、プランジャ１２において再び合流するようになっている。このとき、補助コア７３の下端とプランジャ１２との間の距離は、固定コア６５とプランジャ１２との間の距離よりも短めとなるように設定されている。したがって、プランジャ１２は、コイル６９への通電開始直後においては、主に補助コア７３からの吸引力により上方へと移動することになる。
【００３１】
図１０の矢印は中間位置において磁気回路を構成する磁力線Ｍの流れを示したものであり、補助コア７３からプランジャ１２に向かう磁力線Ｍの一部はプランジャ１２の移動方向に対し交差する方向となっている。その結果、補助コア７３が設けられていない場合と比較してプランジャ１２の移動方向に沿う磁力線Ｍの本数が減少することになり、プランジャ１２が固定コア６５側に引き寄せられる吸引力は低下することになる。
【００３２】
本実施形態は以上のような構造であって、続いてその作用を説明する。  
まず、遮断弁１０のコイル６９への通電を行う前においては、図３に示すように、戻しばね１８のばね力により弁部材１６がアウト側開口１５を閉止した状態にある。次に、コイル６９への通電を行うと、遮断弁１０には、図９に示すように、本来、固定コア６５とプランジャ１２との間を流れる磁力線Ｍの一部が分岐されて、補助コア７３とプランジャ１２との間にも磁力線Ｍが流れることになる。コイル６９への通電開始直後においてプランジャ１２が図９に示す閉弁時にあるときには、主に補助コア７３とプランジャ１２との間に生じる吸引力がプランジャ１２を固定コア６５側に引き寄せる原動力となり、補助コア７３が設けられていない場合に比較して急速な開始動作が行われる。その後、プランジャ１２が図１０に示す中間位置に至ると、補助コア７３とプランジャ１２との間に流れる磁力線Ｍの一部がプランジャ１２の移動方向と交差する方向を向くことになるから、プランジャ１２の移動方向に沿う磁力線Ｍの本数が減少することになり、プランジャ１２を固定コア６５側に引き寄せる吸引力は、補助コア７３が設けられていない場合に比較して小さめとなる。したがって、プランジャ１２は固定コア６５側にゆっくりと近づくことになるから、緩衝材７２に対する衝撃を緩和し、もって静粛化することが可能である。その後プランジャ１２は、緩衝材７２に衝突した後、緩衝材７２を圧縮しつつさらに固定コア６５側へと引き寄せられ、プランジャ１２の上端と固定コア６５の胴部６５Ａの下面とが直接接触する。プランジャ１２と固定コア６５とが直接接触すると、ギャップを設けた場合と比較して保持力が高くなり、保持にかかる消費電力を低減することが可能となる。
【００３３】
ところで、プランジャ１２と固定コア６５との間に生じる吸引力と、プランジャ１２と固定コア６５との間のストロークとの関係については、図１６の吸引力特性図に示してある。コイル６９への通電開始直後（図１６の閉弁時）におけるプランジャ１２と固定コア６５との間に生じる吸引力については、補助コア７３がある場合の鉛直方向（プランジャ１２の移動方向に沿う方向）における吸引力（ｉｉｚ）は補助コア７３がない場合の鉛直方向における吸引力（ｉｚ）に比較して大きめとなる。これは、閉弁時においては、プランジャ１２と補助コア６５との間の距離がプランジャ１２と固定コア６５との間の距離よりも小さめとなっており、プランジャ１２と補助コア６５との間に生じる斜め方向の磁力線Ｍにより生じる吸引力によるためである。また、中間位置におけるプランジャ１２と固定コア６５との間に生じる吸引力については、補助コア７３がある場合の鉛直方向における吸引力（ｉｉｚ）は補助コアがない場合の鉛直方向における吸引力（ｉｚ）に比較して小さめとなる。これは、プランジャ１２と補助コア６５との間に発生する磁力線Ｍの一部が水平方向（プランジャ１２の移動方向と交差する方向）を向くことから、鉛直方向を向く磁力線Ｍの本数が補助コア７３を設けない場合と比較して減少することで、鉛直方向における吸引力（ｉｉｚ）が低下するためである。このことは、補助コア７３がある場合の水平方向の吸引力（ｉｉｘ）が、補助コア７３がない場合の水平方向に吸引力（ｉｘ）に比較して大きめとなっていることによっても裏付けられている。補助コア７３がない場合の鉛直方向の吸引力（ｉｚ）は、閉弁時から開弁時にかけて吸引力が増加し続けているのに対して、補助コア７３がある場合の鉛直方向の吸引力（ｉｉｚ）は、閉弁時から中間位置に向けて減少した後、中間位置において増加に転じ、補助コア７３がない場合の鉛直方向の吸引力（ｉｚ）よりも低い吸引力を維持したまま開弁時に向けて増加し続けている。すなわち、補助コア７３を設けると、プランジャ１２が閉弁時から中間位置に移動する途上で、実質的に制動力を受けることになる。
【００３４】
以上のように、本実施形態においては、補助コア７３を設けて磁力線Ｍの一部を分岐させた分岐磁気回路を形成し、プランジャ１２と補助コア７３との間を流れる磁力線Ｍの一部がプランジャ１２の移動方向に対し交差する向きとなるようにしたから、プランジャ１２の移動方向に沿った磁力線Ｍの本数が減少し、プランジャ１２を固定コア６５側にゆっくりと引き寄せることが可能となった結果、プランジャ１２と緩衝材７２との衝撃を緩和し、もって静粛化することが可能となった。これに加えて、図１８に示すような作動時の電圧の制御波形を採用すると、プランジャ１２と緩衝材７２との衝撃をより緩和することが可能である。このようにプランジャ１２と緩衝材７２との衝撃を緩和することが可能となったから、より柔らかい材質の緩衝材７２を用いることが可能となり、緩衝材７２を圧縮しつつプランジャ１２と固定コア６５とを直接接触させることが可能となった。この結果、プランジャ１２と緩衝材７２との間にギャップがある場合と比較して、プランジャ１２と固定コア６５との保持力がより高まり、図１８に示すように、保持時の電圧の制御波形をパルス波形とすることで、保持時における消費電力を低減することが可能となった。さらに補助コア７３の上端面７３Ｄがフレームヨーク６０の上部下面とボビン１３の上面との間に接触状態で挟持されるようにしたから、エアギャップによる磁気抵抗をほぼゼロにすることが可能となるので、磁力線Ｍ全体のうち分岐磁気回路を流れる磁力線Ｍの割合を増やすことが可能である。
【００３５】
＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を図１１ないし図１３によって説明する。実施形態１ではプランジャ１２と固定コア６５との間に生じる吸引力を低下させる手段として、補助コア７３を設けることにより主磁気回路に流れる磁力線Ｍを分岐させるという方法を採用したのに対し、実施形態２ではプランジャ１２の外周面において切欠き部７５を周方向に沿って設けることで主磁気回路中に磁気抵抗部（エアギャップ）を形成して、プランジャ１２とプレートヨーク１７との間の磁力が低下するようにしたものであり、その他の重複する構造については説明を省略する。図１１の矢印は、主磁気回路を構成する磁力線Ｍの流れを示したものである。切欠き部７５は、筒部６１の小径部６１Ｂと軸方向にほぼ同一の長さを有し、閉弁時には切欠き部７５と小径部６１Ｂとが互いにオーバーラップしないように軸方向にずれた状態にあるが、開弁時には切欠き部７５が小径部６１Ｂと対向するように、切欠き部７５の軸方向の位置が設定されている。また、切欠き部７５は軸方向に一定の深さを有し、この深さは開弁時において主磁気回路が構成でき、かつ戻しばね１８のばね力に抗してプランジャ１２を開弁状態に保持可能な吸引力を生じさせる程度に設定されている。この結果、プランジャ１２と固定コア６５との間に生じる吸引力は、閉弁時には切欠き部７５がある場合とない場合とでほぼ同一であるが、閉弁時から中間位置に向かうにつれて徐々に減少する。そして、プランジャ１２が固定コア６５に接近するにつれ中間位置において増加に転じても、磁気抵抗部を設けたことにより従来よりもなお低い吸引力を維持したまま開弁時に向けて増加するから、プランジャ１２を固定コア６５側にゆっくりと引き寄せることが可能となり、もって静粛化することが可能である。尚、プランジャ１２に制動力を作用させる手段として、実施形態２は実施形態１の分岐磁気回路による構成とは無関係にエアギャップによる構成を単独で採用したものを示したが、これらは併用してもよい。
【００３６】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００３７】
（１）実施形態１では、補助コアをボビンとスリーブとの間に設けているが、磁力線の一部をプランジャの移動方向に対して交差する方向とすることが可能であれば、他の形態であってもよく、例えば、補助コアは、図１４に示すように、固定コア６５の胴部６５Ａ下面の外縁部を下方に延出することで固定コア６５と一体に設けるようにしてもよい。
【００３８】
（２）また、実施形態１における補助コア７３は、図１５に示すように、プランジャ１２の上面外縁部から上方に延出することでプランジャ１２と一体に設けるようにしてもよい。
【００３９】
（３）本実施形態においてコイル６９に流れる電流の制御にあたり、図１８に示す波形の制御波形を供給しているが、保持時の省電力化を可能にする方法としては、この制御波形に限定されず、例えば、図１９に示すような制御波形を供給するようにしてもよい。図１８に示すように、パルス幅のＯＮとＯＦＦの比率を変えて制御するＰＷＭ制御により実効電圧を低下させる方法では、仮に制御回路が故障してしまった場合には保持時の電圧が常時ＯＮ状態（図２０状態）となってしまい、省電力化が図れなくなってしまう。その対策としては、プランジャ１２の保持に必要な最小電流値に対応する電圧を印加する方法が考えられるが、一方でプランジャ１２の移動に必要な最小電流値に対応する電圧を印加する必要があるため、単純にはこの方法を採用することはできなかった。
こうした課題を解決するための手段として、コイル６９が巻かれているボビン１３と、そのボビン１３と同軸に配された固定コア６５と、前記ボビン１３の軸心に沿って移動可能とされ、一端が前記固定コア６５に吸着状態で保持可能とされたプランジャ１２とからなる遮断弁（電磁弁）１０の前記コイル６９に接続された制御回路の電圧制御方法であって、前記吸着保持時に印加される保持電圧は前記プランジャ１２の吸着状態を保持するのに必要な電流に対応する電圧値に予め設定しておくとともに、前記プランジャ１２の移動時に印加される作動電圧は前記保持電圧を昇圧して得られる電圧値に設定されていることを特徴とする。
上記の方法によると、プランジャ１２の吸着状態を保持するのに必要な最小電流値に対応する保持電圧（図１９のＶｈ）を予め設定しておき、保持時には保持電圧Ｖｈを連続して印加することにより省電力化を可能にしつつも、プランジャ１２の移動時にはポンプアップ制御することで保持電圧Ｖｈを昇圧して得られる作動電圧Ｖｏを印加することによってプランジャ１２の移動を可能にしている。また、仮にポンプアップ制御の制御回路が故障してしまったとしても、図２１に示すように、保持時の電圧および電流に対しては影響を及ぼすことがない。したがって、ＰＷＭ制御のように制御回路が故障して保持時の電流が高くなり消費電力量が増加するといった不具合を回避すること（安全性の確保）が可能である。
【００４０】
（４）本実施形態では、電磁弁を遮断弁に適用した例として説明しているが、本発明によれば、切替弁に適用してもよい。要は、固定コアに対して吸着されるプランジャを備えたものであればよい。
（５）本実施形態では、電磁弁を燃料電池システム中に組み込んだものを例示しているが、本発明によれば、燃料電池システムに限定されず、多種多様な用途に対しても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】燃料電池システムの工程図
【図２】実施形態１における流量制御装置の断面図
【図３】閉弁時における遮断弁の断面図
【図４】プランジャが緩衝材に当接した直後における遮断弁の断面図
【図５】開弁時における遮断弁の断面図
【図６】遮断弁の側面図
【図７】遮断弁の平面図
【図８】遮断弁の正面図
【図９】閉弁時における遮断弁の内部を流れる磁力線の磁気回路を示す断面図
【図１０】中間位置における遮断弁の内部を流れる磁力線の磁気回路を示す断面図
【図１１】実施形態２において閉弁時における遮断弁の内部を流れる磁力線の磁気回路を示す断面図
【図１２】その中間位置における遮断弁の内部を流れる磁力線の磁気回路を示す断面図
【図１３】その開弁時における遮断弁の内部を流れる磁力線の磁気回路を示す断面図
【図１４】他の実施形態（１）における補助コアを示す遮断弁の部分拡大断面図
【図１５】他の実施形態（２）における補助コアを示す遮断弁の部分拡大断面図
【図１６】固定コアとプランジャ間のストロークと吸引力との関係を示す吸引力特性図
【図１７】従来における電圧制御の波形を示す図
【図１８】本実施形態における電圧制御の波形を示す図（静粛化＋省電力）
【図１９】他の実施形態（３）における電圧制御の波形を示す図（安全性＋省電力）
【図２０】本実施形態におけるＰＷＭ制御回路が故障した場合の電圧制御の波形を示す図
【図２１】他の実施形態（３）におけるポンプアップ制御が故障した場合の電圧制御の波形を示す図
【符号の説明】
【００４２】
１０…遮断弁
１２…プランジャ
１３…ボビン
１６…弁部材
１７…プレートヨーク（ヨーク）
６０…フレームヨーク（ヨーク）
６５…固定コア
６９…コイル
７２…緩衝材
７３…補助コア
７５…切欠き部
Ｍ…磁力線
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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