(57)【要約】      （修正有）【課題】駆動部側の内圧が変化した場合、または、流路側の圧力が変化した場合にも、これらの圧力変化を抑えることができ、圧力変化による弁の作動特性への影響を抑えることが可能で、しかも、駆動部側に水蒸気が入り、弁体の駆動機構であるプランジャーに凝縮水が付着し凍結して、弁機能が阻害されるのを効果的に防止することができる制御弁を提供する。【解決手段】弁体には、弁室３２と駆動部３４とを気密に分離するための分離膜部材であるダイアフラム弁体５８が装着され、駆動部３４側と流路側とを連通する均圧流路６８が形成され、均圧流路６８には、流路側に結露部材７４が配置され、駆動部３４側に防水透湿部材７６が配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が通過する弁ポートを有する弁座を備えた弁室と、
前記弁座に対して弁体を離接する方向に移動させる駆動部とを備え、
前記駆動部によって、弁体が弁座に対して離接する方向に移動して、弁体が弁座の弁ポートを開閉するように構成された制御弁であって、
前記弁体には、弁室と駆動部とを気密に分離するための分離膜部材が装着され、
前記駆動部側と流路側とを連通する均圧流路が形成され、
前記均圧流路には、流路側に結露部材が配置され、
前記均圧流路には、駆動部側に防水透湿部材が配置されていることを特徴とする制御弁。
【請求項２】
前記結露部材が、高熱伝導率の材料から形成されていることを特徴とする請求項１に記載の制御弁。
【請求項３】
前記結露部材の熱伝導率が、前記防水透湿部材の熱伝導率よりも大きいことを特徴とする請求項１から２のいずれかに記載の制御弁。
【請求項４】
前記防水透湿部材が、多孔質であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の制御弁。
【請求項５】
前記結露部材が、多孔質であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の制御弁。
【請求項６】
前記分離膜部材が、前記防水透湿部材を構成していることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体を制御する制御弁に関し、例えば、燃料電池システムの湿潤流体流路に配置され、湿潤流体を制御するのに好適な制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、燃料電池自動車の燃料電池システムにおける湿潤流体流路に配置される排出弁など、水蒸気などの多量の水分を含有する湿潤流体を制御する制御弁では、湿潤流体中の水分がプランジャーなどに付着することがある。
【０００３】
この場合に、システム停止後に低温下に放置した場合には、プランジャーに付着した水分が凍結することにより、プランジャーが作動不能となるおそれがあり、その結果、制御弁が機能しなくなり、システム全体が影響を受けるおそれがある。
【０００４】
このため、特許文献１（特開２００８−２３２３５２号公報）では、湿潤流体が流れる弁室と、プランジャーなどが収容された駆動空間とをダイアフラムによって気密に分離して、プランジャーに水分が付着することを防止する電磁弁が開示されている。
【０００５】
図６は、この特許文献１の電磁弁の概略を示す縦断面図である。
【０００６】
すなわち、この特許文献１の電磁弁１００は、弁本体１０２を備えており、この弁本体１０２には、流体が流入する入口ポート１０４と、流体が流出する出口ポート１０５と、この入口ポート１０４から流入した流体が通過する弁ポート１０６が形成された弁座１０８と、弁室１１０とが形成されている。
【０００７】
この弁本体１０２の上部には、駆動部１１２が、締結部材１１４によって固定されている。この駆動部１１２は、プランジャーチューブ１１６を備えており、このプランジャーチューブ１１６の内部に、プランジャー１１８が軸方向に移動自在に収容されている。
【０００８】
また、プランジャーチューブ１１６の上端部には、吸引子１２０が装着されている。そして、プランジャー１１８と吸引子１２０との間に、プランジャーバネ１２２が圧縮状態で介装され、プランジャー１１８を吸引子１２０から離間する方向に付勢するように構成されている。
【０００９】
さらに、プランジャー１１８の下端には、インサート金具１２４と一体の弁棒部材１２６が固定されている。
【００１０】
一方、プランジャーチューブ１１６の外周には、吸引子１２０の上部に形成された締結ネジ１３０に、ナット１３２を締め付けることによって、電磁コイル１３６が外函部材１３４とともに固定されている。
【００１１】
さらに、弁棒部材１２６の下端には、弁室１１０と、駆動部１１２に形成された駆動空間１４０との間を気密に分離するための分離膜部材であるダイアフラム弁体１４２が装着されている。このダイアフラム弁体１４２は、分離膜部１４４と、弁体部１４６とを備えており、分離膜部１４４の外周部に形成した固定部１４８を、弁本体１０２と駆動部１１２との間に介装した略リング形状の固定金具１５０と弁本体１０２との間で挟持することによって固定されている。
【００１２】
また、固定金具１５０の下面には、テーパー形状のフラム受けテーパー面１５２が形成されており、これにより、ダイアフラム弁体１４２の弁体部１４６が弁座１０８から離間する方向に移動する際に、ダイアフラム弁体１４２の分離膜部１４４がフラム受けテーパー面１５２に当接するまで変位し、弁体部１４６に追随するように構成されている。
【００１３】
このように構成される従来の制御弁１００では、電磁コイル１３６に通電することによって、プランジャーバネ１２２の付勢力に抗して、プランジャー１１８が吸引子１２０の方向に移動し、プランジャー１１８に固定された弁棒部材１２６が上方に移動して、弁棒部材１２６の下端に装着されたダイアフラム弁体１４２の弁体部１４６が、弁座１０８から離間して、弁座１０８に形成された弁ポート１０６が開放されるようになっている。
【００１４】
一方、電磁コイル１３６への通電を停止することによって、プランジャーバネ１２２の付勢力によって、プランジャー１１８が吸引子１２０から離間する方向に移動し、プランジャー１１８に固定された弁棒部材１２６が下方に移動して、弁棒部材１２６の下端に装着されたダイアフラム弁体１４２の弁体部１４６が、弁座１０８に当接して、弁座１０８に形成された弁ポート１０６が閉止されるようになっている。
【００１５】
このような開閉動作の際にも、ダイアフラム弁体１４２によって、弁室１１０と、駆動部１１２に形成された駆動空間１４０との間が気密に分離され、これにより、弁室１１０を流れる湿潤流体の水蒸気などの水分が、駆動空間１４０に浸入して、弁体の駆動機構であるプランジャー１１８に水分が付着して凍結し、弁機能が阻害されるのが防止されるように構成されている。
【００１６】
しかしながら、このような従来の制御弁１００では、駆動部１１２に形成された駆動空間１４０がダイアフラム弁体１４２で密閉されているので、雰囲気温度の変化などによって、駆動部１１２に形成された駆動空間１４０側の内圧が変化した場合、または、弁室１１０側の圧力が変化した場合に、図６で示したように、その圧力変化ΔＰを、ダイアフラム弁体１４２の分離膜部１４４の有効受圧径φＦ（有効面積：Ａｆ）で受けることになる。
【００１７】
この際、ダイアフラム弁体１４２の分離膜部１４４には、「Ａｆ×ΔＰ」の荷重が発生し、弁の作動特性に変化を与える。このため、雰囲気の温度変化などにより、弁の作動特性が変化してしまい、弁が正常に作動しないおそれがあった。
【００１８】
すなわち、外気温の上昇や、電磁コイル１３６への長時間の通電によって駆動部１１２の温度が上昇することがあり、これにより駆動部１１２に形成された駆動空間１４０の内圧が上昇することがある。
【００１９】
このように、駆動空間１４０の内圧が上昇した状態では、ダイアフラム弁体１４２の分離膜部１４４には、前述の「Ａｆ×ΔＰ」の大きさの弁閉方向の荷重が作用しているので、常温時での作動電圧（電流）を電磁コイル１３６に印加しても、制御弁が作動せず、「Ａｆ×ΔＰ」の荷重に打ち勝つ分だけ、電磁コイル１３６に印加する作動電圧（電流）を大きくしなければならなかった。
【００２０】
また、逆に、寒冷地などで雰囲気の温度が低下した場合には、駆動部１１２に形成された駆動空間１４０の内圧が低下し負圧になることがある。また、内部流体の圧力の増加により、弁室１１０側の圧力が上昇することもある。
【００２１】
この場合、電磁コイル１３６への通電を停止することによって、ダイアフラム弁体１４２の弁体部１４６が弁座１０８に当接して、弁座１０８に形成された弁ポート１０６を閉止した状態としているにもかかわらず、駆動部１１２に形成された駆動空間１４０の内圧の減少による圧力変化ΔＰ´により、ダイアフラム弁体１４２の分離膜部１４４には、「Ａｆ×ΔＰ´」の大きさの弁開方向の荷重が作用し、弁座１０８に形成された弁ポート１０６が開放してしまう誤動作が生じるおそれがあった。
【００２２】
このため、従来より、駆動部１１２に形成された駆動空間１４０と流路側の弁室１１０との間を連通するように、弁本体１０２に、別途、均圧流路を形成することによって、駆動空間１４０の内圧と弁室１１０側の圧力とを均圧することによって、ダイアフラム弁体１４２の弁作動を円滑に行うようにすることが行われている。
【００２３】
しかしながら、この均圧流路から駆動空間１４０に、塵埃、水分が浸入することがあり、特に、低温化で使用した場合には、駆動部１１２のプランジャー１１８などで水分が凍結して、プランジャー１１８が作動しない不具合を起こすことがあった。
【００２４】
このため、特許文献２（特開２００１−２２７６７１号公報）では、均圧流路の弁室側の開口端に、多孔質体からなる撥水フィルターを設けて、流路側の流体に含まれる、塵埃、水分が駆動部１１２側に浸入するのを阻止する構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２５】
【特許文献１】特開２００８−２３２３５２号公報
【特許文献２】特開２００１−２２７６７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
しかしながら、このような従来の特許文献２に開示された撥水フィルターを設けた制御弁では、流体が水蒸気などを含む湿潤流体であって、低温下で使用する場合に、撥水フィルターでは、水分は透過しないが、気体である水蒸気は撥水フィルターを透過してしまう。
【００２７】
このため、水蒸気が撥水フィルターを介して駆動部側に入ると、低温時に制御弁が冷やされた状態では、水蒸気が駆動部内の弁体の駆動機構であるプランジャーなどに接触して冷やされ、凝縮して水になってしまう。その結果、水分が駆動部内のプランジャーなどで凍結し、作動不具合を起こし、制御弁が正常に作動しないことがある。
【００２８】
本発明は、このような現状に鑑み、駆動部側の内圧が変化した場合、または、流路側の圧力が変化した場合にも、これらの圧力変化を抑えることができ、圧力変化による弁の作動特性への影響を抑えることが可能で、しかも、駆動部側に水蒸気が入り、弁体の駆動機構であるプランジャーに凝縮水が付着し凍結して、弁機能が阻害されるのを効果的に防止することができる制御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】
【００２９】
本発明は、前述したような従来技術における課題及び目的を達成するために発明されたものであって、本発明の制御弁は、
流体が通過する弁ポートを有する弁座を備えた弁室と、
前記弁座に対して弁体を離接する方向に移動させる駆動部とを備え、
前記駆動部によって、弁体が弁座に対して離接する方向に移動して、弁体が弁座の弁ポートを開閉するように構成された制御弁であって、
前記弁体には、弁室と駆動部とを気密に分離するための分離膜部材が装着され、
前記駆動部側と流路側とを連通する均圧流路が形成され、
前記均圧流路には、流路側に結露部材が配置され、
前記均圧流路には、駆動部側に防水透湿部材が配置されていることを特徴とする。
【００３０】
このように構成することによって、駆動部側と流路側とを連通する均圧流路が形成され、駆動部側の内圧が変化した場合、または、流路側の圧力が変化した場合にも、駆動部側と流路側とは同じ圧力となる。
【００３１】
その結果、分離膜部材が、弁体の弁座に対して離接する方向への移動に影響を及ぼすことがなく、駆動部側と流路側の圧力変化による弁の作動特性への影響を抑えることが可能である。
【００３２】
しかも、均圧流路には、流路側に結露部材が配置されているので、流体が水蒸気などを含む湿潤流体であって、低温下で使用する場合に、流体中の水蒸気は、先ず、結露部材で結露し、凝縮して水となる。
【００３３】
また、駆動部側に防水透湿部材が配置されているので、駆動部側の結露部材で凝縮した水は、防水透湿部材によって透過されないので、駆動部側に浸入することがない。
【００３４】
従って、冬場など低温下において、駆動部側に水蒸気が入り、弁体の駆動機構であるプランジャーなどに接触して冷やされ、凝縮し水になり、プランジャーなどに付着した水分が凍結して弁機能が阻害されるのを効果的に防止することができ、常に正常に作動し、低温下においても、速やかなシステムの起動を可能とする制御弁を提供することができる。
【００３５】
また、本発明の制御弁は、前記結露部材が、高熱伝導率の材料から形成されていることを特徴とする。
【００３６】
このように、結露部材が、高熱伝導率の材料から形成されているので、流体が水蒸気などを含む湿潤流体であって、低温下で使用する場合に、流体中の水蒸気が、結露部材で熱を奪われ結露し、凝縮して水となり易い。
【００３７】
これにより、駆動部側に配置された防水透湿部材により、駆動部側の結露部材で凝縮した水が、防水透湿部材によって透過されず、駆動部側に浸入するのを効果的に防止することができる。
【００３８】
この場合、高熱伝導率の材料としては、熱伝導率が、例えば、１０〜４００W/m・Kの範囲であるのが望ましい。
【００３９】
このような熱伝導率を有する材料としては、特に限定されるものではないが、例えば、ＳＵＳなどのステンレスからなるメッシュ、これらのメッシュを適宜組み合わせて積層したメッシュ、ＳＵＳなどのステンレスからなるスチールウール、金属、セラミック、樹脂などの粉末を焼結により一体にした多孔体である焼結フィルターなどが使用可能である。
【００４０】
また、本発明の制御弁は、前記結露部材の熱伝導率が、前記防水透湿部材の熱伝導率よりも大きいことを特徴とする。
【００４１】
このように構成することによって、結露部材の熱伝導率が、防水透湿部材の熱伝導率よりも大きいので、水蒸気などを含む湿潤流体中の水蒸気が、均圧流路の駆動部側に配置された結露部材において、低温下で使用する場合に、先に結露部材で結露し易く、凝縮して水になり易い。
【００４２】
これにより、駆動部側に配置された防水透湿部材により、駆動部側の結露部材で凝縮した水が、防水透湿部材によって透過されず、駆動部側に浸入するのをより効果的に防止することができる。
【００４３】
また、本発明の制御弁は、前記防水透湿部材が、多孔質であることを特徴とする。
【００４４】
このように構成することによって、防水透湿部材が、多孔質であるので、水分は不透過であるが、気体は防水透湿部材を透過するので、駆動部側の内圧が変化した場合、または、流路側の圧力が変化した場合にも、駆動部側と流路側とは同じ圧力となるだけでなく、駆動空間に塵埃などが侵入することも防止できる。
【００４５】
その結果、分離膜部材が、弁体の弁座に対して離接する方向への移動に影響を及ぼすことがなく、駆動部側と流路側の圧力変化による弁の作動特性への影響を抑えることが可能である。
【００４６】
また、本発明の制御弁は、前記結露部材が、多孔質であることを特徴とする。
【００４７】
このように構成することによって、結露部材が、多孔質であるので、水蒸気と結露部材との接触面積が大きく、結露部材で水蒸気の熱が奪われやすくなり、結露しやすくなる。このため、水蒸気などを含む湿潤流体中の水蒸気が、結露部材において、凝縮して水になりやすくなる。
【００４８】
これにより、駆動部側に配置された防水透湿部材により、駆動部側の結露部材で凝縮した水が、防水透湿部材によって透過されず、駆動部側に浸入するのをより効果的に防止することができる。
【００４９】
また、本発明の制御弁は、前記分離膜部材が、前記防水透湿部材を構成していることを特徴とする。
【００５０】
このように構成することによって、駆動部に形成された駆動空間と流路側との間を連通するように、弁本体に、別途、均圧流路を形成する必要がないので、構造が簡単でコストを低減することができる。
【００５１】
しかも、分離膜部材が、防水透湿部材を構成しているので、別途、防水透湿部材を設ける必要がないので、構造が簡単でコストをさらに低減することができる。
【発明の効果】
【００５２】
本発明によれば、駆動部側と流路側とを連通する均圧流路が形成されているので、駆動部側の内圧が変化した場合、または、流路側の圧力が変化した場合にも、駆動部側と流路側とは同じ圧力となる。
【００５３】
その結果、分離膜部材が、弁体の弁座に対して離接する方向への移動に影響を及ぼすことがなく、駆動部側と流路側の圧力変化による弁の作動特性への影響を抑えることが可能である。
【００５４】
しかも、均圧流路には、流路側に結露部材が配置されているので、流体が水蒸気などを含む湿潤流体であって、低温下で使用する場合に、流体中の水蒸気は、先ず、結露部材で結露し、凝縮して水となる。
【００５５】
また、駆動部側に防水透湿部材が配置されているので、駆動部側の結露部材で凝縮した水は、防水透湿部材によって透過されないので、駆動部側に浸入することがない。
【００５６】
従って、冬場など低温下において、駆動部側に水蒸気が入り、弁体の駆動機構であるプランジャーなどに接触して冷やされ、凝縮し水になり、プランジャーなどに付着した水分が凍結して弁機能が阻害されるのを効果的に防止することができ、常に正常に作動し、低温下においても、速やかなシステムの起動を可能とする制御弁を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】図１は、本発明の制御弁の概略を示す縦断面図である。
【図２】図２は、図１の制御弁の部分拡大図である。
【図３】図３は、本発明の別の実施例の制御弁の図２と同様な部分拡大図である。
【図４】図４は、本発明の別の実施例の制御弁の概略を示す縦断面図である。
【図５】図５は、図４の制御弁の部分拡大図である。
【図６】図６は、従来の電磁弁の概略を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５８】
以下、本発明の実施の形態（実施例）を図面に基づいてより詳細に説明する。
【実施例１】
【００５９】
図１は、本発明の制御弁の概略を示す縦断面図、図２は、図１の制御弁の部分拡大図である。
【００６０】
図１において、符号１０は、全体で本発明の制御弁を示している。
【００６１】
なお、この実施例の制御弁１０は、電磁弁を示しており、流路を形成する弁ハウジング１２を備えており、流体が流入する第１の流路１４と、流体が流出する第２の流路１６とが形成されている。
【００６２】
また、例えば、燃料電池システムの湿潤流体流路に配置され、湿潤流体を制御する制御弁などに用いられるものである。
【００６３】
この実施例の制御弁１０は、弁ハウジング１２に収容される弁本体１８を備えており、この弁本体１８は、上本体２０と下本体２２とから構成されている。そして、これらの上本体２０と下本体２２とは、フィルター部材７２を介して、締結部材７０によって相互に締結されている。
【００６４】
また、下本体２２には、第１の流路１４と連通し、流体が流入する第１のポート２４と、第２の流路１６と連通し、流体が流出する第２のポート２６と、この第１のポート２４から流入した流体が通過する弁ポート２８が形成された弁座３０と、弁室３２とが形成されている。
【００６５】
なお、この実施例では、第１のポート２４から流体が流入し、第２のポート２６から流体が流出するように構成したが、逆に、第２のポート２６から流体が流入し、第１のポート２４から流体が流出するように構成することも可能である。
【００６６】
この弁本体１８の上本体２０の上部には、駆動部３４が、固定されており、この駆動部３４は、プランジャーチューブ３６を備えており、プランジャーチューブ３６の下端を上本体２０の内径部にろう付け、溶着などにより固定している。
【００６７】
そして、このプランジャーチューブ３６の内部に、プランジャー３８が軸方向に移動自在に収容されており、プランジャーチューブ３６の上端部には、吸引子４０が装着されている。
【００６８】
また、プランジャー３８と吸引子４０との間に、プランジャーバネ４２が圧縮状態で介装され、プランジャー３８を吸引子４０から離間する方向に付勢するように構成されている。
【００６９】
さらに、プランジャー３８の下端には、インサート金具４４と一体の弁棒部材４６が固着されている。
【００７０】
一方、プランジャーチューブ３６の外周には、吸引子４０の上部に形成された締結ネジ４８に、ナット５０を締め付けることによって、電磁コイル５２が外函部材５４とともに固定されている。
【００７１】
さらに、弁棒部材４６の下端には、弁室３２と、駆動部３４に形成された駆動空間５６との間を気密に分離するための分離膜部材であるダイアフラム弁体５８が装着されている。このダイアフラム弁体５８は、分離膜部６０と、弁体部６２とを備えており、分離膜部６０の外周部に形成した固定部６４を、弁本体１８の上本体２０と下本体２２との間に介装した略リング形状の固定部材６６と下本体２２との間で挟持することによって固定されている。
【００７２】
なお、ダイアフラム弁体５８を構成する材料としては、特に限定されるものではなく、耐熱性、耐圧性などを考慮して、例えば、ゴム、フッ素樹脂などの樹脂を適宜変更して用いることができる。
【００７３】
また、本発明の制御弁１０では、駆動部３４に形成された駆動空間５６と流路側、すなわち、弁室３２との間を連通するように、均圧流路６８が形成されている。これによって、駆動空間５６の内圧と弁室３２側の圧力とを均圧することによって、ダイアフラム弁体５８の作動を円滑に行うように構成されている。
【００７４】
具体的には、図１、図２に示したように、下本体２２の上端部２２ａの外周と、上本体２０の下端部２０ａの内周との間に、フィルター部材７２を介して、略リング形状の締結部材７０が装着されている。
【００７５】
すなわち、上本体２０の下端部２０ａの内周に形成したネジ部と、締結部材７０の外周に形成したネジ部を螺着することにより、締結部材７０が装着されており、この締結部材７０の内部に、第１の均圧流路６８ａが形成されている。
【００７６】
なお、締結部材７０の下端内周側に突設した係止部７０ａと、下本体２２の上端部２２ａとの間には、フィルター部材７２が係止されており、これにより、弁ハウジング１２に形成した第２の流路１６から、下本体２２に形成した第２ポート２６を介して、塵埃などが弁室３２に侵入しないように構成されている。
【００７７】
また、図２に示したように、上本体２０と締結部材７０の上端部７０ｂとの間に、すなわち、均圧流路６８の流路側に、略リング形状の結露部材７４が配置されている。
【００７８】
さらに、下本体２２の上端部２２ａには、第１の均圧流路６８ａと結露部材７４に連通し、下本体２２の外周側から内周側に至る第２の均圧流路６８ｂが形成されている。
【００７９】
また、固定部材６６には、図２に示したように、第２の均圧流路６８ｂに連通するように、略リング形状の第３の均圧流路６８ｃが形成されている。さらに、固定部材６６の上端部には、防水透湿部材７６の収容用凹部７８が形成されており、この防水透湿部材７６の収容用凹部７８内に、略円盤形状の防水透湿部材７６が収容され、収容用凹部７８の下端に設けられた第４の均圧流路６８ｄにより、第３の均圧流路６８ｃと連通されている。すなわち、均圧流路６８の駆動部３４側に防水透湿部材７６が配置されている。
【００８０】
また、この収容用凹部７８と上本体２０との間には、押さえ金具８０が装着されている。この押さえ金具８０の内部に、第２の均圧流路６８ｂと防水透湿部材７６に連通するとともに、駆動部３４に形成された駆動空間５６と連通する、第５の均圧流路６８eが形成されている。
【００８１】
さらに、図２に示したように、固定部材６６の上端部の収容用凹部７８の底部には、略リング形状のシール突設部７８ａが形成されており、これにより、防水透湿部材７６との間をシールするように構成されている。また、上本体２０の内周側と固定部材６６との間には、Ｏリングなどのシール部材８２が装着されている。
【００８２】
このように構成される本発明の制御弁１０では、締結部材７０を上本体２０の下端部２０ａに締め付けることによって、フィルター部材７２、下本体２２、結露部材７４、固定部材６６、防水透湿部材７６、および、押さえ金具８０が、上本体２０に一体的に組み付けられている。
【００８３】
図２の矢印で示したように、締結部材７０に形成した第１の均圧流路６８ａ、結露部材７４、下本体２２に形成した第２の均圧流路６８ｂ、固定部材６６に形成した第３の均圧流路６８ｃ、第４の均圧流路６８ｄ、防水透湿部材７６、および、押さえ金具８０に形成した第５の均圧流路６８ｅにより、均圧流路６８が形成されている。
【００８４】
このように構成することによって、駆動部３４側と流路側とを連通する均圧流路６８が形成されているので、駆動部３４側の内圧が変化した場合、または、流路側（弁室３２側）の圧力が変化した場合にも、駆動部３４側と流路側とは同じ圧力となる。
【００８５】
その結果、分離膜部材であるダイアフラム弁体５８が、ダイアフラム弁体５８の弁座３０に対して離接する方向への移動に影響を及ぼすことがなく、駆動部３４側と流路側の圧力変化による弁の作動特性への影響を抑えることが可能である。
【００８６】
しかも、均圧流路６８には、流路側に結露部材７４が配置されているので、流体が水蒸気などを含む湿潤流体であって、低温下で使用する場合に、流体中の水蒸気は、先ず、結露部材７４で結露し、凝縮して水となる。
【００８７】
また、駆動部３４側に防水透湿部材７６が配置されているので、弁室３２側の結露部材７４で凝縮した水は、防水透湿部材７６によって透過されないので、駆動部３４側に浸入することがない。
【００８８】
従って、冬場など低温下において、駆動部３４側に水蒸気が入り、ダイアフラム弁体５８の駆動機構であるプランジャー３８などに接触して冷やされ、凝縮し水になり、プランジャー３８などに付着した水分が凍結して弁機能が阻害されるのを効果的に防止することができ、常に正常に作動し、低温下においても、速やかなシステムの起動を可能とする制御弁１０を提供することができる。
【００８９】
この場合、結露部材７４としては、高熱伝導率の材料から形成されているのが望ましい。
このように、結露部材７４が、高熱伝導率の材料から形成されているので、流体が水蒸気などを含む湿潤流体であって、低温下で使用する場合に、流体中の水蒸気が、結露部材７４で熱を奪われ結露し、凝縮して水となり易い。
【００９０】
これにより、駆動部３４側に配置された防水透湿部材７６により、弁室３２側の結露部材７４で凝縮した水が、防水透湿部材７６によって透過されず、駆動部側に浸入するのを効果的に防止することができる。
【００９１】
この場合、結露部材７４を構成する高熱伝導率の材料としては、熱伝導率が、例えば、１０〜４００W/m・Kの範囲であるのが望ましい。
【００９２】
このような熱伝導率を有する材料としては、特に限定されるものではないが、例えば、ＳＵＳなどのステンレスからなるメッシュ、これらのメッシュを適宜組み合わせて積層したメッシュ、ＳＵＳなどのステンレスからなるスチールウール、金属、セラミック、樹脂などの粉末を焼結により一体にした多孔体である焼結フィルターなどが使用可能である。
【００９３】
なお、この場合、結露部材７４は、これらの部材の単層でもよく、また、これらの部材を多層に組み合わせることも可能である。
【００９４】
また、結露部材７４の熱伝導率が、防水透湿部材７６の熱伝導率よりも大きいことが望ましい。
【００９５】
このように構成することによって、結露部材７４の熱伝導率が、防水透湿部材７６の熱伝導率よりも大きいので、水蒸気などを含む湿潤流体中の水蒸気が、均圧流路６８の駆動部３４側に配置された結露部材７４において、低温下で使用する場合に、先に結露部材７４で熱を奪われ結露し易く、凝縮して水になり易い。
【００９６】
これにより、駆動部３４側に配置された防水透湿部材７６により、駆動部３４側の結露部材７４で凝縮した水が、防水透湿部材７６によって透過されず、駆動部３４側に浸入するのをより効果的に防止することができる。
【００９７】
また、防水透湿部材７６が、多孔質であるのが望ましい。
【００９８】
このように構成することによって、防水透湿部材７６が、多孔質であるので、水分は不透過であるが、気体は防水透湿部材７６を透過するので、駆動部３４側の内圧が変化した場合、または、流路側の圧力が変化した場合にも、駆動部側と流路側とは同じ圧力となるだけでなく、駆動空間に塵埃などが侵入することも防止できる。
【００９９】
その結果、分離膜部材であるダイアフラム弁体５８が、ダイアフラム弁体５８の弁座３０に対して離接する方向への移動に影響を及ぼすことがなく、圧力変化による弁の作動特性への影響を抑えることが可能である。
【０１００】
一方、多孔質体の防水透湿部材としては、水などを透過しない性質を有するもので、気体を透過するものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、ポリテトラフルオロエチレンを延伸加工したフィルムとポリウレタンポリマーを複合化した「ゴアテックス（登録商標）」（ＷＬゴア＆アソシエイツ社製）、「ミクロベント（登録商標）」（大成プラス株式会社製）のものが使用可能である。
【０１０１】
また、結露部材７４が、多孔質であるのが望ましい。
【０１０２】
このように構成することによって、結露部材７４が、多孔質であるので、水蒸気と結露部材７４との接触面積が大きく、結露部材７４で水蒸気の熱が奪われやすくなり、結露しやすくなる。このため、水蒸気などを含む湿潤流体中の水蒸気が、結露部材７４において、凝縮して水になりやすくなる。
【０１０３】
これにより、駆動部３４側に配置された防水透湿部材７６により、駆動部３４側の結露部材７４で凝縮した水が、防水透湿部材７６によって透過されず、駆動部３４側に浸入するのをより効果的に防止することができる。
【０１０４】
このように構成される本発明の制御弁１０では、電磁コイル５２に通電することによって、プランジャーバネ４２の付勢力に抗して、プランジャー３８が吸引子４０の方向に移動し、プランジャー３８に固定された弁棒部材４６が上方に移動して、弁棒部材４６の下端に装着されたダイアフラム弁体５８の弁体部６２が、弁座３０から離間して、弁座３０に形成された弁ポート２８が開放されるようになっている。
【０１０５】
一方、電磁コイル５２への通電を停止することによって、プランジャーバネ４２の付勢力によって、プランジャー３８が吸引子４０から離間する方向に移動し、プランジャー３８に固定された弁棒部材４６が下方に移動して、弁棒部材４６の下端に装着されたダイアフラム弁体５８の弁体部６２が、弁座３０に当接して、弁座３０に形成された弁ポート２８が閉止されるようになっている。
【実施例２】
【０１０６】
図３は、本発明の別の実施例の制御弁の図２と同様な部分拡大図である。
【０１０７】
この実施例の制御弁１０は、図１〜図２に示した実施例１の制御弁１０と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には、同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。
【０１０８】
この実施例の制御弁１０では、図３に示したように、結露部材７４を、固定部材６６に形成した第４の均圧流路６８ｄ内に、防水透湿部材７６と当接するように配置されている。このように、結露部材７４と防水透湿部材７６とを隣接して配置することも可能である。
【実施例３】
【０１０９】
図４は、本発明の別の実施例の制御弁の概略を示す縦断面図、図５は、図４の制御弁の部分拡大図である。
【０１１０】
この実施例の制御弁１０は、図１〜図２に示した実施例１の制御弁１０と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には、同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。なお、図４において、説明の便宜上、流路を形成する弁ハウジング１２、流体が流入する第１の流路１４と、流体が流出する第２の流路１６とを省略して図示している。
【０１１１】
この実施例の制御弁１０では、図４〜図５に示したように、分離膜部材であるダイアフラム５９自体が、防水透湿部材７６を構成している。このため、ダイアフラム５９の中央に形成した装着孔５９ａに、下端に開口部を有する略カップ形状のガイド金具８４が挿通され、このガイド金具８４の中央に形成された挿入孔８４ａに弁棒部材４６の下端４６ａが挿通されている。そして、スポット溶接などによって、弁棒部材４６、ダイアフラム５９およびガイド金具８４が一体に固定されている。
【０１１２】
また、このガイド金具８４の内部に、当金部材８６と弁体８８とが、弁押さえ金具９０をガイド金具８４の内周に、例えば、圧入などによって固定され、一体化されている。
【０１１３】
そして、このガイド金具８４の外周と下本体２２の内周側との間に配置した、略リング形状の固定リング部材９２に、結露部材７４が装着されている。また、この固定リング部材９２の内周側に、Ｏリングなどのシール部材９４が装着されており、このシール部材９４の内周を、ガイド金具８４、すなわち、弁体８８が上下に摺動できるように構成されている。これにより、シール部材９４の内周とガイド金具８４の間隙を介して、水蒸気などが流入しないように構成されている。
【０１１４】
なお、この実施例の制御弁１０では、上本体２０の下端部２０ａの外周に形成したネジ部に、締結部材７０の内周に形成したネジ部を螺着することにより、締結部材７０が装着されている。
【０１１５】
このように構成することによって、図５の矢印で示したように、結露部材７４、ダイアフラム５９、および、固定部材６６と弁棒部材４６との間隙Ｓによって、均圧流路６８が形成されている。
【０１１６】
その結果、駆動部３４に形成された駆動空間５６と流路側との間を連通するように、弁本体１８に、別途、均圧流路６８を形成する必要がないので、構造が簡単でコストを低減することができる。
【０１１７】
しかも、分離膜部材であるダイアフラム５９自体が、防水透湿部材７６を構成しているので、別途、防水透湿部材７６を設ける必要がないので、構造が簡単でコストをさらに低減することができる。
【０１１８】
以上、本発明の好ましい実施の態様を説明してきたが、本発明はこれに限定されることはなく、上記実施例では、燃料電池自動車の燃料電池システムにおける湿潤流体流路に配置される制御弁について説明したが、例えば、エアコンなどの冷熱回路の制御弁、給湯器、プラントなどの制御弁にも適用可能であるなど本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
流体を制御する制御弁に関し、例えば、燃料電池システムの湿潤流体流路に配置され、湿潤流体を制御するのに好適な制御弁に適用することができる。
【符号の説明】
【０１２０】
１０    制御弁
１２    弁ハウジング
１４    第１の流路
１６    第２の流路
１８    弁本体
２０    上本体
２０ａ    下端部
２２    下本体
２２ａ    上端部
２４    第１のポート
２６    第２のポート
２８    弁ポート
３０    弁座
３２    弁室
３４    駆動部
３６    プランジャーチューブ
３８    プランジャー
４０    吸引子
４２    プランジャーバネ
４４    インサート金具
４６    弁棒部材
４６ａ    下端
４８    締結ネジ
５０    ナット
５２    電磁コイル
５４    外函部材
５６    駆動空間
５８    ダイアフラム弁体
５９    ダイアフラム
５９ａ    装着孔
６０    分離膜部
６２    弁体部
６４    固定部
６６    固定部材
６８    均圧流路
６８ａ    第１の均圧流路
６８ｂ    第２の均圧流路
６８ｃ    第３の均圧流路
６８ｄ    第４の均圧流路
６８ｅ    第５の均圧流路
７０    締結部材
７０ａ    係止部
７０ｂ    上端部
７２    フィルター部材
７４    結露部材
７６    防水透湿部材
７８    収容用凹部
７８ａ    シール突設部
８０    押さえ金具
８２    シール部材
８４    ガイド金具
８４ａ    ガイド金具挿入孔
８６    当金部材
８８    弁体
９０    弁押さえ金具
９２    固定リング部材
９４    シール部材
１００    電磁弁
１０２    弁本体
１０４    入口ポート
１０５    出口ポート
１０６    弁ポート
１０８    弁座
１１０    弁室
１１２    駆動部
１１４    締結部材
１１６    プランジャーチューブ
１１８    プランジャー
１２０    吸引子
１２２    プランジャーバネ
１２４    インサート金具
１２６    弁棒部材
１３０    締結ネジ
１３２    ナット
１３４    外函部材
１３６    電磁コイル
１４０    駆動空間
１４２    ダイアフラム弁体
１４４    分離膜部
１４６    弁体部
１４８    固定部
１５０    固定金具
１５２    テーパー面
【図１】
2013245771.tif 000003
【図２】
2013245771.tif 000004
【図３】
2013245771.tif 000005
【図４】
2013245771.tif 000006
【図５】
2013245771.tif 000007
【図６】
2013245771.tif 000008