(57)【要約】【課題】  流体用制御弁において、流体流出孔からの流出量の安定化に有効な技術を提供する。【解決手段】  本発明の流体用制御弁１００は、流体流出孔１２９を有するバルブ本体１０３，１０５，１０７，１２７と、流体流出孔１２９を開閉するバルブ１３１と、バルブ１３１を支持する支持プレート１３５と、を有する。バルブ１３１は、複数の流体通路１３１ｈを有する。支持プレート１３５は、弾性変形可能な複数の弾性変形部１３７を有する。支持プレート１３５とバルブ１３１とは、少なくとも２個の弾性変形部１３７と、少なくとも２つの流体通路１３１ｈが位相合せされている。【選択図】  図５
2007085433.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体流出孔を有するバルブ本体と、
前記流体流出孔を開閉するバルブと、
前記バルブを支持する支持プレートと、を有し、
前記バルブは、複数の流体通路を有し、
前記支持プレートは、弾性変形可能な複数の弾性変形部を有し、
前記支持プレートと前記バルブとは、少なくとも２個の弾性変形部と、少なくとも２つの流体通路が位相合せされていることを特徴とする流体用制御弁。
【請求項２】
請求項１に記載の流体用制御弁であって、
前記弾性変形部は、前記支持プレートの外周部あるいは内周部に接続された連接部位と、それら連接部位を互いに接続する梁状部とを有し、前記連接部位と前記流体通路が周方向において一致するように位相合せされていることを特徴とする流体用制御弁。
【請求項３】
請求項１または２に記載の流体用制御弁であって、
前記複数の流体通路と前記複数の弾性変形部は、同数設けられるとともに、周方向においてそれぞれが位相合せされていることを特徴とする流体用制御弁。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の流体用制御弁であって、
前記弾性変形部は、前記支持プレートの軸方向からみてＳ字状に形成されていることを特徴とする流体用制御弁。
【請求項５】
バルブ本体と、
前記流体流出孔を開閉するバルブと、
前記バルブを支持する支持プレートと、を有し、
前記バルブは、複数の流体通路を有し、
前記支持プレートは、弾性変形可能な複数の弾性変形部を有し、
前記弾性変形部は、前記支持プレートの軸方向からみてＳ字状に形成されていることを特徴とする流体用制御弁。
【請求項６】
請求項５に記載の流体用制御弁であって、
隣接する弾性変形部は、一方がＳ字状、他方が逆Ｓ字状に形成されていることを特徴とする流体用制御弁。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載の流体用制御弁であって、
前記支持プレートは、外周部と内周部との間の中間領域において、前記外周側と前記内周側とのそれぞれに周方向に沿って延びる複数のスリットを有し、前記弾性変形部はこれら外周側のスリット相互間、および内周側のスリット相互間で挟まれる部位に連接部位を有し、前記各スリットの周方向端部それぞれを、当該周方向端部間のスリット幅よりも拡大された大きさの円弧面によって形成したことを特徴とする流体用制御弁。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１つに記載の流体用制御弁であって、
水素ガスの供給に用いられることを特徴とする流体用制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体、例えば水素ボンベに貯えられている高圧の水素ガスを、当該水素ガスを使用して発電する燃料電池発電装置に供給する供給システムに用いられる流体用制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関に燃料を供給するために用いられる一般的な燃料噴射弁は、筒状のバルブボディ内に配置されたバルブを電磁力によって軸方向に直線状に移動させることによって燃料噴射孔を開閉するよう構成されている。バルブは、バルブボディに形成された摺動案内面に接触した状態で摺動動作する構成とされ、これにより摺動動作の案内がなされる。このため、液体燃料に比較して潤滑性に劣るガス燃料を使用した場合、摺動動作の円滑性の点において問題が生ずる。このことから、圧縮天然ガスを供給する燃料噴射弁では、バルブをバルブボディに対してフローティング状態に支持する技術が開発されている。このようなバルブの支持技術は、例えば特開２０００−２４９０２２号公報（特許文献１）に開示されている。
【０００３】
特許文献１に記載の技術では、外周部がバルブボディに止着され、内周部がバルブに止着された板バネからなる支持プレートによってバルブをフローティング状態に支持する構成である。かかる形式の燃料噴射弁の場合、支持プレートに作用するバルブからの力が当該バルブの移動方向回りにおいてばらつくと、バルブの開閉動作の挙動が不安定化する可能性がある。このようなバルブの挙動の不安定化は、燃料噴射孔から噴射する噴射量にばらつきを生じさせるおそれがあり、また支持プレートの耐久性を低下させることにつながる。特に上記形式の燃料噴射弁を、燃料電池発電装置に高圧の水素ガスを供給する装置として採用した場合、高圧に対応するべくバルブの質量および吸引力（電磁力）を増大することになるが、そのときは、上記の問題がより顕著化する可能性がある。
【特許文献１】特開２０００−２４９０２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、流体用制御弁において、流体流出孔からの流出量の安定化に有効な技術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】
【０００５】
上記課題を達成するため、特許請求の範囲の各請求項に記載の発明が構成される。
請求項１に記載の発明によれば、流体流出孔を有するバルブ本体と、流体流出孔を開閉するバルブと、バルブ支持する支持プレートと、を有する流体用制御弁が構成される。なお本発明における「流体用制御弁」は、典型的には電磁力によってバルブを開閉する電磁式であって、内燃機関に液体燃料または気体燃料を供給する装置、あるいは燃料電池発電装置に高圧の水素ガスを供給する装置として好適に用いられる。本発明の流体用制御弁においては、バルブは、複数の流体通路を有し、支持プレートは、弾性変形可能な複数の弾性変形部を有する。そして支持プレートとバルブとは、少なくとも２個の弾性変形部と、少なくとも２つの流体通路が位相合せされた構成とされる。なお本発明における「弾性変形部」とは、バルブが流体流出孔を開閉するべく直線状に移動動作する際の、当該バルブの移動動作に伴う支持プレートの弾性変形領域がこれに該当する。
バルブが移動動作されて流体流出孔から流体が流出されるとき、バルブには流体通路から流体が流出することに伴って移動方向（軸線方向）および当該移動方向と交差する方向（径方向）の力が作用し、支持プレートは弾性変形部を介してこの力を受ける。本発明においては、支持プレートの少なくとも２つの弾性変形部が、バルブの少なくとも２つの流体通路に位相合せされた構成としている。このため、位相合せされた弾性変形部に作用するバルブからの力は、それぞれが均等なものとなり、これにより支持プレートの力のバランスが保たれる。その結果、バルブの開閉作動時の挙動が安定化し、流体流出孔から流出される流体の流出量が安定化する。また支持プレートの各弾性変形部に作用する力が均等化されることで、当該支持プレートの耐久性も向上する。
【０００６】
（請求項２に記載の発明）
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の流体用制御弁における弾性変形部は、支持プレートの外周部あるいは内周部に接続された連接部位と、それら連接部位を互いに接続する梁状部とを有し、連接部位と流体通路が周方向において一致するように位相合せされた構成とされる。なお「連接部位」は、弾性変形部が弾性変形する際の支点に相当する。本発明によれば、弾性変形部における連接部位とバルブの流体通路とを周方向において一致するように位相合せする構成のため、連接部位に作用するバルブからの力は、それぞれが均等なものとなり、これにより支持プレートの周方向における力のバランスが保たれる。その結果、バルブの開閉動作時の挙動が安定化する。すなわち、バルブが軸線方向に傾斜することなく直線状に移動動作する結果、流体流出孔から流出される流体の流出量が安定化する。また支持プレートの各弾性変形部に作用する力が均等化されることで、当該支持プレートの耐久性も向上する。
【０００７】
（請求項３に記載の発明）
請求項３に記載の発明によれば、請求項１または２に記載の流体用制御弁における複数の流体通路と複数の弾性変形部は、同数設けられるとともに、周方向においてそれぞれが位相合せされた構成とされる。かかる構成によれば、支持プレートの周方向における力のバランスが確保されることとなり、バルブの挙動を安定化する上で有効とされる。
【０００８】
（請求項４に記載の発明）
請求項４に記載の発明によれば、請求項１〜３のいずれか１つに記載の流体用制御弁における弾性変形部は、支持プレートの軸方向からみてＳ字状に形成された構成とされる。なお本発明における「Ｓ字状」は、「逆Ｓ字状」を包含する。また文字通りのＳ字状のみならず、略Ｓ字形状をも包含する。かかる構成とすることによって、支持プレートにおける弾性変形部のバネ性を有効に活用することが可能となった。
【０００９】
（請求項５に記載の発明）
請求項４に記載の発明によれば、流体流出孔を有するバルブ本体と、流体流出孔を開閉するバルブと、バルブを支持する支持プレートと、を有する流体用制御弁が構成される。なお本発明における「流体用制御弁」は、典型的には電磁力によってバルブを開閉する電磁式であって、内燃機関に液体燃料または気体燃料を供給する装置、あるいは燃料電池発電装置に高圧の水素ガスを供給する装置として好適に用いられる。本発明の流体用制御弁においては、バルブは、複数の流体通路を有し、支持プレートは、弾性変形可能な複数の弾性変形部を有する。そして弾性変形部は、支持プレートの軸方向からみてＳ字状に形成されている。なお本発明における「弾性変形部」とは、バルブが流体流出孔を開閉するべく直線状に移動動作する際の、当該バルブの移動動作に伴う支持プレートの弾性変形領域がこれに該当する。また本発明における「Ｓ字状」は、「逆Ｓ字状」を包含する。また文字通りのＳ字状のみならず、略Ｓ字形状を包含する。
バルブが移動動作されて流体流出孔から流体が流出されるとき、バルブには流体通路から流体が流出することに伴って移動方向（軸線方向）および当該移動方向と交差する方向（径方向）の力が作用し、支持プレートは弾性変形部を介してこの力を受ける。本発明においては、支持プレートの弾性変形部は、Ｓ字状に形成された構成としている。このため、バルブからの力は、弾性変形部が周方向において均等に受けることができ、支持プレートの周方向における力のバランスが保たれる。その結果、バルブの挙動が安定化する。すなわち、バルブが軸線方向に傾斜することなく直線状に移動動作する結果、流体流出孔から流出される流体の流出量が安定化する。また支持プレートの各弾性変形部に作用する力が均等化されることで、当該支持プレートの耐久性も向上する。
【００１０】
（請求項６に記載の発明）
請求項６に記載の発明によれば、請求項５に記載の流体用制御弁において、隣接する弾性変形部は、一方がＳ字状、他方が逆Ｓ字状に形成されている。かかる構成によれば、バルブからの力は、弾性変形部が周方向においてより均等に受けることができ、支持プレートの周方向における力のバランスが保たれる。その結果、バルブの開閉動作時の挙動が安定化する。
【００１１】
（請求項７に記載の発明）
請求項７に記載の発明によれば、請求項１〜６のいずれか１つに記載の流体用制御弁における支持プレートは、外周部と内周部との間の中間領域において、外周側と内周側とのそれぞれに周方向に沿って延びる複数のスリットを有する。そして弾性変形部は、これら外周側のスリット相互間、および内周側のスリット相互間で挟まれる部位に連接部位を有し、各スリットの周方向端部それぞれを、当該周方向端部間のスリット幅よりも拡大された大きさの円弧面によって形成した。支持プレートの弾性変形部が弾性変形する際、当該弾性変形部の外周部との連接部位、および内周部との連接部位はそれぞれ弾性変形の支点となる。本発明においては、この弾性変形時の支点に相当する連接部位を円弧面（すなわち、Ｒ面による面取り）、特に周方向端部間のスリット幅よりも更に拡大された円弧面によって形成している。このことによって、弾性変形部の連接部位に作用する応力集中を合理的に回避することが可能となり、支持プレートの耐久性をより一層向上することができる。
【００１２】
（請求項８に記載の発明）
請求項８に記載の発明によれば、請求項１〜７のいずれか１つに記載の流体用制御弁は水素ガスの供給に用いられる構成とされる。水素ガス供給用として適用される場合、バルブおよび支持プレートは、高圧環境下での使用となるが、請求項１〜７のいずれか１つに記載された流体用制御弁によれば、高圧環境下での使用に十分に対応することが可能とされる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、流体用制御弁において、流体流出孔からの流出量の安定化に有効な技術が提供されることとなった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照しつつ、詳細に説明する。本実施の形態に係る流体用制御弁は、燃料電池自動車に搭載されている燃料電池に水素ガスを供給する流体用制御弁として用いている。このため、先ず燃料電池発電システムの構成につき、図１を参照しつつ説明する。
【００１５】
燃料電池自動車２は、イグニッションスイッチ４、アクセルペダル６、燃料電池発電システム１０等を有している。イグニッションスイッチ４、アクセルペダル６は、燃料電池発電システム１０の制御装置６０と接続されている。制御装置６０は、本発明における「制御手段」に対応する。燃料電池発電システム１０は、水素ガスと酸素ガスを反応させて発電するシステムである。燃料電池自動車２は、システム１０によって発電された電力を走行モータに供給することによって走行する。燃料電池発電システム１０は、酸素と水素を用いて発電する燃料電池３０と、燃料電池３０に水素を供給する水素ボンベ１２と、燃料電池３０に空気を供給する空気供給装置３２と、制御装置６０等を備えている。
水素ボンベ１２は、超高圧の水素ガスを貯蔵することができる。本実施の形態では、最大で７０ＭＰａの水素を貯蔵することができる。水素ボンベ１２と燃料電池３０の間には、水素ボンベ１２から燃料電池３０まで水素ガスを案内するガス流路５０が備えられている。ガス流路５０には、水素ボンベ１２から燃料電池３０の方向に、遮断弁１４、第１レギュレータ１６、第２レギュレータ１００が順に配置されている。
【００１６】
遮断弁１４は、水素ボンベ１２のガス出口を開閉するパイロット式遮断弁（図示省略）と、その下流に配置されている過流防止弁（図示省略）とから構成されている。遮断弁１４は、ガス配管５０ａによって第１レギュレータ１６に接続されている。
第１レギュレータ１６は、入力された水素ガスの圧力を約１ＭＰａまで減圧する。第1レギュレータ１６には、ガス配管５０ｂが接続されている。ガス配管５０ｂは、途中で二手に分かれており、その一方は第２レギュレータ１００と接続され、他方は排気シャット弁３６と接続されている。第２レギュレータ１００は、入力された水素ガスの圧力を約０．２ＭＰａまで減圧する。
排気シャット弁３６は、ガス流路５０を開閉する。この排気シャット弁３６が開放されると、ガス流路５０中の水素ガスが大気中に排出される。排気シャット弁３６には、図示省略の希釈器が接続されており、水素ガスは希釈後に排出される。また排気シャット弁３６には、図示省略の逆止弁が接続されており、その逆止弁によって空気がガス流路５０に侵入するのが防止されている。
【００１７】
第２レギュレータ１００と燃料電池３０は、ガス配管５０ｃによって接続されている。燃料電池３０の内部には、水素ガス通過経路３０ａと空気通過経路３０ｂが形成されている。この水素ガス通過経路３０ａには、ガス配管５０ｃから水素ガスが流入する。燃料電池３０の空気通過経路３０ｂには、空気配管５４を介して空気供給装置３２が接続されている。空気供給装置３２は、コンプレッサや加湿モジュール等から構成され、燃料電池３０に空気を送り込む。燃料電池３０の空気通過経路３０ｂには、空気供給装置３２から送り込まれた空気が流入する。燃料電池３０は、水素ボンベ１２からの水素ガスと、空気供給装置３２からの空気中の酸素ガスを電気的に反応させて発電する。燃料電池３０で発電された電力は、燃料電池自動車２の駆動（走行）エネルギーとなる。
【００１８】
ガス配管５０ｃには、第２レギュレータ１００から供給される水素ガスの圧力を検出する圧力センサ１８が設けられている。
制御装置６０は、圧力センサ１８によって検出された水素ガスの圧力（ガス圧）、イグニッションスイッチ４の動作検出信号、アクセルペダル６の踏込量検出信号が入力される。
また、制御装置６０には、遮断弁１４、第２レギュレータ１００、排気シャット弁３６が接続されている。
制御装置６０は、遮断弁１４、第２レギュレータ１００、排気シャット弁３６の開閉制御を実行する。
【００１９】
制御装置６０は、イグニッションスイッチ４がオンになると、遮断弁１４を開放する。これにより、水素ボンベ１２に貯蔵された水素ガスは第１レギュレータ１６を介して第２レギュレータ１００に供給される。
そして、アクセルペダル６の踏込量及び圧力センサ１８の検出信号に基づいて、第２レギュレータ１００に供給する電力を制御する。本実施の形態では、第２レギュレータ１００のソレノイドコイルに供給する電力をアクセルペダル６の踏込量及び圧力センサ１８の検出信号に応じたデューティ比で制御している。なおデューティ制御は、ソレノイドコイルに供給する電力パルスの周期Ｔと、電力パルスの幅（オン時間）ｔとの比（デューティ比＝ｔ／Ｔ×１００％）を制御する制御方法であるが、本発明に直接関係しないため、第２レギュレータ１００の具体的な制御方法については説明を省略する。
一方、制御装置６０は、イグニッションスイッチ４がオフされると、遮断弁１４を閉じるとともに、排気シャット弁３６を開放する。これにより、ガス配管５０中の水素ガスが大気中に排出される。
排気シャット弁３６は、少なくとも、遮断弁１４が次に開放される前に閉じられていればよい。
【００２０】
本実施の形態に係る流体用制御弁は、図１に示された燃料発電システム１０中の第２レギュレータ１００として用いられる。すなわち、水素ガス供給用電磁駆動式の流体用制御弁であり、以下の説明では、流体用制御弁１００という。
【００２１】
以下、本実施の形態に係る水素ガス供給用電磁駆動式の流体用制御弁１００につき、図２〜図６を参照しつつ説明する。図２は流体用制御弁１００の全体構成を示す断面図である。図２に示すように、電磁駆動式の流体用制御弁１００は、磁性材からなるほぼ円筒状のボディ１０１を有する。ボディ１０１は、互いに嵌め合い接合されたアッパボディ１０３とロアボディ１０５とから構成される。アッパボディ１０３内の中央部には、ほぼ円筒状のコア１０７が挿入配置されている。コアは磁性材からなり、非磁性材からなる鍔付リング１０９を介してロアボディ１０５に接合されている。
【００２２】
アッパボディ１０３とコア１０７の間には、ほぼ円筒状のボビン１１１が配置されている。ボビン１１１は合成樹脂等の電気絶縁材からなり、ソレノイドコイル１１３が多層状に巻かれている。ソレノイドコイル１１３にはターミナル１１５が電気的に接続される。アッパボディ１０３の外周領域には、ターミナル１１５を取り囲むソケット部１１７ａを有する受電用コネクタ１１７が設けられ、ソケット部１７ａに前述した制御装置６０（図１参照）の給電用コネクタ（図示省略）が接続される。これにより、制御装置６０からの信号がターミナル１１５を通じてソレノイドコイル１１３に入力され、当該ソレノイドコイル１１３に対する通電およびその解除がなされる。
【００２３】
ロアボディ１０５内には、ストッパ１２１、カラー１２３、可動弁１３１を支持する板バネ１３５、リング１２５およびバルブシート１２７が順次組み付けられている。可動弁１３１は、本発明における「バルブ」に対応し、板バネ１３５は、本発明における「支持プレート」に対応する。
バルブシート１２７は、非磁性材あるいは非磁性を有する制振合金からなり、軸方向一端面（図示右側）に座面１２７ａが形成されている。バルブシート１２７の軸中心部にガス噴射孔１２９が形成されている。ガス噴射孔１２９は、本発明における「流体流出孔」に対応する。バルブシート１２７はロアボディ１０５の筒孔内に嵌合されており、その嵌め合い部におけるロアボディ１０５の軸方向端面において溶接により接合されている。これにより、ストッパ１２１、カラー１２３、板バネ１３５の外周およびリング１２５がロアボディ１０５の内側フランジ部１０５ａとの間に挟持される。上述したアッパボディ１０３、ロアボディ１０５、コア１０７およびバルブシート１２７により、本発明における「バルブ本体」が構成される。
【００２４】
ストッパ１２１は、磁性材からリング状に形成され、ロアボディ１０５内に嵌合され、かつ内側フランジ部１０５ａに当接されている。カラー１２３は、例えばステンレス材からリング状に形成され、ロアボディ１０５内に嵌合され、かつストッパ１２１の外周部と当接されている。リング１２５は、例えばステンレス材からリング状に形成され、ロアボディ１０５内に嵌合され、かつ板バネ１３５の外周部と当接されている。リング１２５は、ロアボディ１０５に対するバルブシート１２７の固定に伴い板バネ１３５の外周部をカラー１２３に押圧している。これにより、板バネ１３５の外周部がカラー１２３とリング１２５との間に挟持される。
【００２５】
可動弁１３１は、磁性材である電磁ステンレス材からなり、図４に示すように、コア１０７とほぼ同様の断面形状をなす円筒形状の主部１３１ａと、その主部１３１ａの前側（ロアボディ１０５側）の外周に張り出すフランジ部１３１ｂと、主部１３１ａ先端に突出する円板形状のバルブ部１３１ｃとを有する。なお主部１３１ａおよびフランジ部１３１ｂは、ソレノイドコイル１１３の通電時において、アーマチュアとして機能する。
主部１３１ａの中空部１３１ｄの内周面には、段付面からなるバネ座面１３１ｅが形成されている。またフランジ部１３１ｂの後面（図４の上面）はストッパ１２１と面接触可能な当接面１３１ｆとなっている。
バルブ部１３１ｃの前面（図４の下面）は、バルブシート１２７の座面１２７ａと面接触可能な接触面１３１ｇとされ、この接触面１３１ｇには、弾性を有する環状の弾性材料からなるシール部材１３３が嵌着されている。シール部材１３３は可動弁１３１の閉弁時にバルブシート１２７の座面１２７ａと当接してシール作用と緩衝作用を果たす。このとき、シール部材１３３は、バルブシート１２７の座面１２７ａに当接後弾性変形し、それに伴いバルブ部１３１ｃの接触面１３１ｇがバルブシート１２７の座面１２７ａに当接する。すなわち、可動弁１３１の最終的な閉弁位置については、座面１２７ａと接触面１３１ｇとの直接接触によって規定される。またバルブ部１３１ｃには、主部１３１ａの中空部１３１ｄと連通するとともに径方向に放射状に延びる、例えば６本の貫通孔１３１ｈが周方向に６０度の等間隔で形成されている。中空部１３１ｄと貫通孔１３１ｈとによって可動弁１３１のガス通路が構成される。貫通孔１３１ｈは、本発明における「流体通路」に対応する。
【００２６】
次に可動弁１３１を支持する板バネ１３５につき説明する。図３には板バネ１３５の全体構成が示される。図示のように、板バネ１３５は、例えば析出硬化系ステンレスからなり、中央部に円形の孔１３５ａを有する円板状に形成されている。板バネ１３５は、外周部１３５ｂと内周部１３５ｃとの間の中間領域に、当該板バネ１３５の周方向に延びる内外２列のスリット１３５ｄ，１３５ｅを各３本ずつ６０度の間隔で備えている。なお外周側のスリット１３５ｄと、内周側のスリット１３５ｅとは、周方向において互いに６０度の位相差を有する。上記のように、板バネ１３５の外周部１３５ｂと内周部１３５ｃとのそれぞれにスリット１３５ｄ，１３５ｅを設けることによって、外周部１３５ｂと内周部１３５ｃとの間の中間領域には、板バネ１３５の軸方向（可動弁１３１の移動方向）に弾性変形可能な支持部１３７が形成される。支持部１３７は、本発明における「弾性変形部」に対応する。
【００２７】
支持部１３７は、外周部１３５ｂに連接される周方向に３個の柱状部１３７ａと、内周部１３５ｃに連接される周方向に３個の柱状部１３７ｂと、それら外周側の柱状部１３７ａと内周側の柱状部１３７ｂとを互いに連接する６個の梁状部１３７ｃとを有する構成とされる。柱状部１３７ａ，１３７ｂは、本発明における「連接部位」に対応する。なお外周側の柱状部１３７ａと内周側の柱状部１３７ｂとは、周方向において互いに６０度の位相差を有する。したがって、支持部１３７は、外周部１３５ｂと内周部１３５ｂｃに対して交互に連接される。そして板バネ１３５の軸方向からみたとき、支持部１３７は、その形状がそれぞれ略Ｓ字状に形成されている。すなわち、板バネ１３５は、周方向に６０度間隔で設定された合計６個の柱状部１３７ａ，１３７ｂとそれら柱状部１３７ａ，１３７ｂをつなぐ梁状部１３７ｃとを有する支持部１３７によって、外周部１３５ｂと内周部１３５ｃが互いに連接された構成とされる。
【００２８】
外周側のスリット１３５ｄの幅は、周方向端部側の幅が周方向中央部の幅よりも内径側に広げられた広幅に形成されている。内周側のスリット１３５ｅの幅は、周方向端部側の幅が周方向中央部の幅よりも外径側に広げられた広幅に形成されている。このように外周側および内周側のスリット幅を設定することによって、支持部１３７は、略Ｓ字状に形成されている（図３にＳ字形状を２点鎖線で示す）。ただし隣接する支持部１３７は、略逆Ｓ字状となる。すなわち、支持部１３７は略Ｓ字状と略逆Ｓ字状とが交互に形成されることになり、その場合、略Ｓ字状に形成される支持部１３７の柱状部１３７ａと、略逆Ｓ字状に形成される支持部１３７の柱状部１３７ａが互いに兼用する。また外周側のスリット１３５ｄおよび内周側のスリット１３５ｅの周方向端部には、それぞれ周方向中央部のスリット幅よりも拡大された大きさの円弧面（Ｒ面）１３５ｆが形成されている。このことによって、外周側のスリット１３５ｄ相互間、および内周側のスリット１３５ｅ相互間に挟まれる領域、すなわち柱状部１３７ａ，１３７ｂの応力集中が回避される構成とされる。
【００２９】
また板バネ１３５の内周部１３５ｃには、前後両面に跨り当該内周部１３５ｃを被覆する弾性体１３９がインサート成形によって設けられている（図４参照）。板バネ１３５の内周部１３５ｃには、適数個（６個）の孔１３５ｇが周方向に等間隔で設けられ、この孔１３５ｇを通して前後の弾性体１３９が連結されている。弾性体１３９の内径は、可動弁１３１の主部１３１ａの外径よりも若干小さく形成されている。すなわち、可動弁１３１は、その主部１３１ａが弾性体１３９に締まり嵌めによって取り付けられる。このとき、板バネ１３５と可動弁１３１とは、図５に示すように、支持部１３７の６個の柱状部１３７ａ，１３７ｂと、可動弁１３１の６個の貫通孔１３１ｈとの周方向における相対位置が互いに一致するように位相合せされる。
【００３０】
板バネ１３５は、前述したように、その外周部１３５ｂがカラー１２３とリング１２５に挟持されてロアボディ１０５側に止着され、内周部１３５ｃが弾性体１３９を介して可動弁１３１に止着される。かくして、板バネ１３５は、可動弁１３１を当該可動弁１３１の外周面がロアボディ１０５の内周面等に非接触状態で置かれるフローティング状態で支持し、可動弁１３１がバルブシート１２７のガス噴射孔１２９を開閉するべく軸方向に移動されるとき、同方向に弾性変形する。
【００３１】
可動弁１３１は、コア１０７内に配置されたコイルバネ１４１によってガス噴射孔１２９を閉じる方向に付勢され、常時にはバルブ部１３１ｃのシール部材１３３がバルブシート１２７の座面１２７ａに押し付けられた閉弁状態に置かれる。このときのコイルバネ１４１の付勢力は、コア１０７内に配置されたバネ荷重調整用のパイプ１４３によって調整することが可能とされる。なおコイルバネ１４１は、一端が可動弁１３１のバネ座面１３１ｅに当接され、他端がパイプ１４３の一端に当接される。またパイプ１４３は、例えばコア１０７内周に当該パイプ１４３を圧入することで取り付けられ、その圧入量を変えることによってコイルバネ１４１の付勢力を調整する構成とされる。なおパイプ１４３の取付け方については、コア内周に設けた雌ネジにパイプ１４３の外周に設けた雄ネジをねじ込み、そのねじ込み量を変えることによってコイルバネ１４１の付勢力を調整する構成であってもよい。可動弁１３１がコイルバネ１４１によって閉弁状態に置かれるとき、板バネ１３５は、開き方向に付勢力が作用する構成とされ、これにより可動弁１３１と板バネ１３５とは常時に接触状態が維持される。板バネ１３５の付勢力は、コイルバネ１４１の付勢力に比べてはるかに小さく、コイルバネ１４１による可動弁１３１の閉弁動作を損なうものではない。
【００３２】
水素ガスは、コア１０７の中空部１０７ａおよびパイプ１４３の中空部１４３ａを経て可動弁１３１の中空部１３１ｄへと導かれる。可動弁１３１が閉弁状態に置かれているとき、水素ガスは、可動弁１３１の中空部１３１ｄから６個の貫通孔１３１ｈを通り、可動弁１３１の外周領域とロアボディ１０５の内周面との間の空間部に達している。なおコア１０７のガス入口側には異物の混入を防止するストレーナ１４５が配置されている。
【００３３】
本実施の形態においては、流体用制御弁１００内に導かれた水素ガスが、当該流体用制御弁１００から外へ漏出しないようにするために、図２に示すように、封止（シール）すべき箇所に溶接による溶着封止構造を採用している。本実施の形態では、前述したように、ロアボディ１０５とコア１０７とを接合するために鍔付リング１０９が介在されている。この鍔付リング１０９について、円形の鍔部１０９ａがロアボディ１０５の軸方向端面に形成された円形の凹状段差部１０５ｂに嵌合されるとともに、当該鍔部１０９ａと凹状段差部１０５ｂの径方向の突き合せ部が互いに溶接されることで溶着封止部１４７ａが形成されている。また鍔付リング１０９のリング部１０９ｂがコア１０７の軸方向の一端側外周に形成された小径段差部１０７ｂに嵌合されるとともに、リング部１０９ｂと小径段差部１０７ｂとの軸方向の突合せ部が互いに溶接されることで溶着封止部１４７ｂが形成されている。またロアボディ１０５とバルブシート１２７との嵌合面における軸方向端面が互いに溶接されることで溶着封止部１４７ｃとされている。
なおアッパボディ１０３とロアボディ１０５は、その接合面において、溶接により接合されるが、この溶接はあくまでも両ボディ１０３，１０５の接合を目的としたものであり、ガス漏れ防止用の封止を目的としたものではない。
【００３４】
本実施の形態に係る流体用制御弁１００は、上記のように構成される。コイルバネ１４１の付勢力で閉弁状態に置かれた可動弁１３１は、制御装置６０の制御によるソレノイドコイル１１３の通電によって生ずる電磁力でコイルバネ１４１の付勢力に抗して後退移動され、バルブシート１２７のガス噴射孔１２９を開く。これにより、ガス噴射孔１２９から水素ガスが噴射され、下流側へと流れる。なお、このときのガス噴射孔１２９の開度は、可動弁１３１のフランジ部１３１ｂの当接面１３１ｆがストッパ１２１に当接することで規定される。一方、ソレノイドコイル１１３に対する通電が遮断されたときは、可動弁１３１は、コイルバネ１４１の付勢力で前方へと移動され、ガス噴射孔１２９を閉じる。
【００３５】
このように可動弁１３１が軸方向に移動してガス噴射孔１２９を開閉するとき、可動弁１３１を支持する板バネ１３５は、支持部１３７が可動弁１３１の移動方向に弾性変形する。このときの可動弁１３１の開閉動作時の挙動は、当該可動弁１３１を支持する板バネ１３５の動き（弾性変形）に依存することになる。
【００３６】
ところで、可動弁１３１が移動動作されてガス噴射孔１２９から水素ガスが噴射されるとき、可動弁１３１には貫通孔１３１ｈから水素ガスが流出することに伴って軸方向および径方向の力が作用し、この力を板バネ１３５の支持部１３７が受ける。このとき、可動弁１３１の貫通孔１３１ｈと、支持部１３７の柱状部１３７ａ，１３７ｂとの相対的な位置関係について、特段の配慮がなされていない場合、板バネ１３５が受ける力が可動弁１３１の軸方向（移動方向）回りにおいてばらつき、可動弁１３１の開閉動作の挙動が不安定化する可能性がある。
【００３７】
しかるに、本実施の形態においては、板バネ１３５と可動弁１３１とは、図５に示すように、支持部１３７の６個の柱状部１３７ａ，１３７ｂと、可動弁１３１の６個の貫通孔１３１ｈとの周方向における相対位置が互いに一致するように位相合せされた構成とされる。このため、位相合せされた各柱状部１３７ａ，１３７ｂに作用する可動弁１３１からの力は、それぞれが均等なものとなり、これにより板バネ１３５の周方向における力のバランスが保たれる。その結果、板バネ１３５は、軸方向に直線状に弾性変形することとなり、可動弁１３１の挙動が安定化する。すなわち、可動弁１３１が軸線方向に傾斜することなく直線状に移動動作する結果、ガス噴射孔１２９からの噴射量が安定化することになり、噴射性能が向上する。また可動弁１３１の挙動が安定化することにより、一部の柱状部１３７ａ，１３７ｂに力が偏って作用することもなくなり、板バネ１３５の耐久性の向上につながる。
【００３８】
また本実施の形態においては、板バネ１３５における支持部１３７を、板バネ１３５の軸方向からみて略Ｓ字状あるいは逆略Ｓ字状に形成したことによって、板バネ１３５における支持部１３７のバネ性を有効に活用することが可能となる。
また本実施の形態においては、外周側のスリット１３５ｄの周方向端部、および内周側のスリット１３５ｅの周方向端部それぞれに、スリット幅よりも更に拡大された円弧面１３５ｆを形成し、これによって柱状部１３７ａ，１３７ｂの応力集中を回避する構成としている。このことによって、可動弁１３１の移動に伴って板バネ１３５の支持部１３７が弾性変形するときの支点となる部位の応力集中を合理的に回避し、板バネ１３５の耐久性をより一層向上することができる。
【００３９】
以上のように、本実施の形態に係る流体用制御弁１００によれば、可動弁１３１をフローティング状態で支持する板バネ１３５につき、その耐久性を向上できるため、水素ガス供給用として適用するべく、可動弁１３１の質量が増大され、あるいはソレノイドコイル１１３による吸引力が増大された場合にあっても、これに十分に対応することが可能とされる。
【００４０】
図６には、流体用制御弁１００における可動弁１３１の構成に関する変更例が示される。この変更例では、可動弁１３１のフランジ部１３１ｂの当接面１３１ｆ、すなわちストッパ１２１（図２参照）との当接部位にゴム製の弾性部材１４９を設ける構成としたものである。弾性部材１４９は、略リング状に形成されており、フランジ部１３１ｂの後端面周縁部に形成された段差状の切欠１３１ｉに配置されるとともに、当該切欠１３１ｉに焼付けによって止着されている。
【００４１】
図２において、ソレノイドコイル１１３への通電によって、可動弁１３１が図示上方へと移動される開弁動作時において、可動弁１３１はフランジ部１３１ｂがストッパ１２１に当接することで規定の開弁位置に置かれる。変更例によれば、フランジ部１３１ｂに弾性部材１４９を設けたことによって、可動弁１３１の開弁動作時において、弾性部材１４９がストッパ１２１と衝突する際の作動音の発生を抑えるとともに、衝撃を緩和する。弾性部材１４９は、ストッパ１２１と衝突することで弾性変形し、それに伴いフランジ部１３１ｂの当接面１３１ｆがストッパ１２１に当接する。このため、可動弁１３１の最終的な開弁移動量については、ストッパ１２１と当接面１３１ｆとの間隙（ギャップ）によって設定することができる。弾性部材１４９は、フランジ部１３１ｂの外周側が開放された切欠１３１ｉに設けられ、外径方向への弾性変形が許容される構成とされ、これによって可動弁１３１の開弁移動量を適正に維持することが可能となる。
【００４２】
また本実施の形態における流体用制御弁１００において、バルブシート１２７を制振合金から形成した場合には、可動弁１３１の閉弁動作時に可動弁１３１のバルブ部１３１ｃがバルブシート１２７の座面１２７ａに当接する際の衝撃が緩和され、作動音の発生が低減されるとともに、可動弁１３１の跳ね返りが抑えられて水素ガスの噴射量の適正化が図られる。
【００４３】
なお上述した実施の形態では、可動弁１３１が６個の貫通孔１３１ｈを有し、一方、板バネ１３５の支持部１３７が６個の柱状部１３７ａ，１３７ｂを有する場合で説明したが、貫通孔１３１ｈと柱状部１３７ａ，１３７ｂが数的に一致する必要はない。例えば、可動弁１３１の貫通孔１３１ｈが６個で、支持部１３７の柱状部１３７ａ，１３７ｂが３個あるいは２個であっても差し支えない。要するに、貫通孔１３１ｈと柱状部１３７ａ，１３７ｂについて、少なくともその一部（複数）が周方向において互いに位相が一致するとともに、位相の一致した貫通孔１３１ｈと柱状部１３７ａ，１３７ｂが周方向に複数組等間隔で存在する構成であればよい。また本実施の形態では、外周側および内周側のスリット１３５ｄ，１３５ｅの幅につき、両端部側を中央部よりも広幅に形成し、これによって支持部１３７を略Ｓ字状としたが、板バネ１３５の周方向における力のバランスが確保できる限り、図示の形状に限定されない。
また上述した実施の形態では、流体用制御弁１００を、自動車用の燃料電池発電装置に水素ガスを供給する装置として適用する場合で説明したが、水素ガス供給用に限定されるものではなく、例えば圧縮天然ガスを機関に供給する装置として用いることを妨げない。また本実施の形態は、板バネ１３５は、外周部１３５ｂ、内周部１３５ｃ、支持部１３７で構成する場合で説明したが、外周部１３５ｂまたは内周部１３５ｃについては、これを省略しても構わない。また支持部１３７は、略Ｓ字状に形成するとして説明したが、Ｓ字状に限定されない。
【００４４】
上記発明の趣旨に鑑み、以下の態様を構成することが可能とされる。
（態様１）
「流体流出孔を有するバルブ本体と、
前記バルブ本体内を軸線方向に直線状に移動して前記流体流出孔を開閉するバルブと、
前記バルブ本体と前記バルブとの間に配置され、前記バルブの移動方向に弾性変形することによって当該バルブを移動可能に支持する支持プレートと、を有し、
前記バルブは、当該バルブの移動方向回りに等間隔で設けられるとともに当該移動方向と交差する方向に延びる複数の流体通路を有し、
前記支持プレートは、中央部に孔を有するとともに、内周部が前記バルブに止着され、外周部が前記バルブ本体に止着されている流体用制御弁であって、
前記支持プレートは、前記外周部と前記内周部との間の中間領域に、外周側あるいは内周側に連接される複数の連接部位と、隣接する連接部位を互いに接続する梁状部とからなる軸方向に弾性変形可能な弾性変形部を有し、
前記支持プレートと前記バルブとは、複数の連接部位のうちの少なくとも２個の連接部位と、前記複数の流体通路のうちの少なくとも２つの流体通路が周方向においてほぼ一致するように位相合せされるとともに、それら位相合せされた少なくとも２つの連接部位と流体通路は、支持プレートの周方向に等間隔で配置されていることを特徴とする流体用制御弁。」
【００４５】
（態様２）
「流体流出孔を有するバルブ本体と、
前記バルブ本体内を軸線方向に直線状に移動して前記流体流出孔を開閉するバルブと、
前記バルブ本体と前記バルブとの間に配置され、前記バルブの移動方向に弾性変形することによって当該バルブを移動可能に支持する支持プレートと、を有し、
前記バルブは、当該バルブの移動方向回りに等間隔で設けられるとともに当該移動方向と交差する方向に延びる複数の流体通路を有し、
前記支持プレートは、中央部に孔を有するとともに、内周部が前記バルブに止着され、外周部が前記バルブ本体に止着されている流体用制御弁であって、
前記支持プレートは、前記外周部と前記内周部との間の中間領域に、外周側あるいは内周側に連接される複数の連接部位と、隣接する連接部位を互いに接続する梁状部とからなる軸方向に弾性変形可能な弾性変形部を有し、
前記弾性変形部は、前記支持プレートの軸方向からみてＳ字状に形成されていることを特徴とする流体用制御弁。」
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】燃料電池発電装置に水素ガスを供給するシステム構成を示す図である。
【図２】本実施の形態に係る流体用制御弁の全体構成を示す断面図である。
【図３】板バネを示す正面図である。
【図４】可動弁および板バネを示す断面図である。
【図５】図４のＡ矢視図である。
【図６】流体用制御弁における可動弁の構成に関する変更例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
２  燃料電池自動車
４  イグニッションスイッチ
６  アクセルペダル
１０  燃料電池発電システム
１２  水素ボンベ
１４  遮断弁
１６  第１レギュレータ
１８  圧力センサ
２２  第２レギュレータ
３０  燃料電池
３０ａ  水素ガス通過経路
３０ｂ  空気通過経路
３２  空気供給装置
３６  排気シャット弁
５０  ガス流路
５０ａ  ガス配管
５０ｂ  ガス配管
５０ｃ  ガス配管
５０ｄ  ガス配管
５４  空気配管
６０  制御装置
１００  流体用制御弁
１０１  ボディ
１０３  アッパボディ（バルブ本体）
１０５  ロアボディ（バルブ本体）
１０５ａ  内側フランジ部
１０５ｂ  凹状段差部
１０７  コア（バルブ本体）
１０７ａ  中空部
１０７ｂ  小径段差部
１０９  鍔付リング
１０９ａ  鍔部
１０９ｂ  リング部
１１１  ボビン
１１３  ソレノイドコイル
１１５  ターミナル
１１７  受電用コネクタ
１１７ａ  ソケット部
１２１  ストッパ
１２３  カラー
１２５  リング
１２７  バルブシート（バルブ本体）
１２７ａ  座面
１２９  ガス噴射孔
１３１  可動弁（バルブ）
１３１ａ  主部
１３１ｂ  フランジ部
１３１ｃ  バルブ部
１３１ｄ  中空部
１３１ｅ  バネ座面
１３１ｆ  当接面
１３１ｇ  接触面
１３１ｈ  貫通孔（流体通路）
１３１ｉ  切欠
１３３  シール部材
１３５  板バネ（支持プレート）
１３５ａ  孔
１３５ｂ  外周部
１３５ｃ  内周部
１３５ｄ  外周側のスリット
１３５ｅ  内周側のスリット
１３５ｆ  円弧面
１３５ｇ  孔
１３７  支持部（弾性変形部）
１３７ａ  柱状部（連接部位）
１３７ｂ  柱状部（連接部位）
１３７ｃ  梁状部
１３９  弾性体
１４１  コイルバネ
１４３  パイプ
１４３ａ  中空部
１４５  ストレーナ
１４７ａ、１４７ｂ、１４７ｃ  溶着封止部
１４９  弾性部材
【図１】
2007085433.tif 000003
【図２】
2007085433.tif 000004
【図３】
2007085433.tif 000005
【図４】
2007085433.tif 000006
【図５】
2007085433.tif 000007
【図６】
2007085433.tif 000008