(57)【要約】      （修正有）【課題】駆動体が収容されている空間と流体が流れる空間との均圧化を図りつつ、水滴の凍結によって駆動体が作動不能になることのない制御弁を提供すること。【解決手段】流体が流入する入口ポート２と、入口ポート２から流入した流体が通過する弁ポート８と、弁ポート８を通過した流体が流出する出口ポート６と、を有する弁室Ａと、弁室Ａと感圧部材１０によって画成されるとともに、弁体２８を移動させる駆動体２０が収容されている駆動体収容室Ｂと、を備え、駆動体２０によって弁体２８が移動し、弁体２８が弁ポート８を開放または閉止するように構成された制御弁１であって、弁室Ａと駆動体収容室Ｂとは、防水透湿部材１８を介して連通されるとともに、駆動体収容室Ｂには、駆動体収容室Ｂに掃気ガスｇを導入する掃気ガス導入路３５が接続されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流入する入口ポートと、該入口ポートから流入した流体が通過する弁ポートと、該弁ポートを通過した流体が流出する出口ポートと、を有する弁室と、
前記弁室と感圧部材によって画成されるとともに、弁体を移動させる駆動体が収容されている駆動体収容室と、を備え、
前記駆動体によって前記弁体が移動し、該弁体が前記弁ポートを開放または閉止するように構成された制御弁であって、
前記弁室と前記駆動体収容室とは、防水透湿部材を介して連通されるとともに、
前記駆動体収容室には、前記駆動体収容室に掃気ガスを導入する掃気ガス導入路が接続されていることを特徴とする制御弁。
【請求項２】
流体が流入する入口ポートと、該入口ポートから流入した流体が通過する弁ポートと、該弁ポートを通過した流体が流出する出口ポートと、を有する弁室と、
前記弁室と感圧部材によって画成されるとともに、弁体を移動させる駆動体が収容されている駆動体収容室と、を備え、
前記駆動体によって前記弁体が移動し、該弁体が前記弁ポートを開放または閉止するように構成された制御弁であって、
前記弁室と前記駆動体収容室とは、防水透湿部材を介して連通されるとともに、
前記弁室と前記駆動体収容室との連通部には、掃気ガスを導入する掃気ガス導入路が接続されていることを特徴とする制御弁。
【請求項３】
前記感圧部材の少なくとも一部または全部が防水透湿部材により形成されており、該感圧部材の防水透湿部材を介して、前記弁室と前記駆動体収容室とが連通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４】
前記掃気ガス導入路には、掃気ガス導入路を流れる掃気ガスを減圧する減圧手段が形成されてい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】
前記制御弁が、燃料電池システムに用いられる制御弁であって、
水素ガスを燃料電池システムの外部へ排出する水素ガス排出路に配置され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】
前記掃気ガス導入路が、燃料電池システムの燃料電池スタックに空気を供給する空気供給流路と接続されていることを特徴とする請求項５に記載の制御弁。
【請求項７】
前記掃気ガス導入路には、該掃気ガス導入路を遮断可能に構成された遮断弁が配置されていることを特徴とする請求項６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、詳しくは、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、電気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、多量の水分を含有する湿潤流体を制御する制御弁において、水滴などがプランジャなどに付着して凍結することで、プランジャが作動不能となることがあり、かかる問題を解決するための種々の技術が提案されている。
【０００３】
特許文献１には、湿潤流体が流れる弁室とプランジャなどが収容される駆動体収容室とをダイアフラムによって画成し、駆動体収容室を気密に形成することで、プランジャに水分が付着することを防止する燃料電池用電磁弁が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、湿潤流体が流れる空間とプランジャが収容される空間とが共有されている燃料電池システム用の排出弁において、湿潤流体が流れる流路に掃気ガスを流すことで、プランジャに付着した水滴など除去する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１７９１１８号公報
【特許文献２】特開２００９−１７６４９８号公報
【特許文献３】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】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１の電磁弁のように、駆動体収容室を気密に形成すると、プランジャを駆動するソレノイド部などからの放熱によって駆動体収容室内の温度が上昇し、駆動体収容室内の空気の体積が増大してしまう。駆動体収容室内の空気の体積が増大すると、駆動体収容室と弁室との間に圧力差が生じ、ダイアフラムが変位して、ダイアフラムによって画成されている弁室内での流体の制御に影響を及ぼしてしまう。
【０００７】
特許文献１の電磁弁では、上述した温度上昇による駆動体収容室内の空気体積の増大を防止するために、駆動体収容室と外気とを連通する通路を形成している。しかしながら、この場合でも、駆動体収容室と弁室とが必ずしも均圧化されるわけではないため、駆動体収容室と弁室との圧力差によって、弁室内での流体の制御に影響を及ぼすことがある。
【０００８】
また、特許文献３には、駆動体収容室と弁室とがダイアフラムで画成された電磁弁において、駆動体収容室と弁室とを連通する空気孔を設けて両室間の均圧化を図るとともに、この空気孔に、水滴等を遮断し、空気は通過する撥水フィルターを配置する技術が開示されている。しかしながら、撥水フィルターは、水滴等は遮断するものの、空気中に含まれる水蒸気は透過させてしまうため、撥水フィルターを透過して駆動体収容室内に流入した水蒸気が低温下で凝縮し、プランジャなどに付着して凍結することがある。
【０００９】
また、特許文献２の燃料電池システム用の排出弁は、燃料電池システムを停止した状態でしか排出弁に掃気ガスを流すことができないため、例えば、自動車の運転中に掃気ガスを排出弁に流すことはできず、自動車の運転を停止した後にだけ、掃気ガスが排出弁に流されることとなる。よって、自動車の運転を停止した後も、一定時間、掃気ガスを排出弁に流すためのシステムを駆動させる必要がある。
【００１０】
また、特許文献２の燃料電池システム用の排出弁では、燃料電池システムが稼働している間中、例えばプランジャのバネ穴などに水が溜まり続けるため、掃気に必要な時間が長くなるとの問題がある。
【００１１】
本発明はこのような従来の課題に鑑みなされた発明であって、プランジャなどの駆動体が収容されている駆動体収容室と、流体が流れる弁室との均圧化を図りつつ、水滴の凍結によって駆動体などが作動不能になることのない制御弁を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上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、
流体が流入する入口ポートと、該入口ポートから流入した流体が通過する弁ポートと、該弁ポートを通過した流体が流出する出口ポートと、を有する弁室と、
前記弁室と感圧部材によって画成されるとともに、弁体を移動させる駆動体が収容されている駆動体収容室と、を備え、
前記駆動体によって前記弁体が移動し、該弁体が前記弁ポートを開放または閉止するように構成された制御弁であって、
前記弁室と前記駆動体収容室とは、防水透湿部材を介して連通されるとともに、
前記駆動体収容室には、前記駆動体収容室に掃気ガスを導入する掃気ガス導入路が接続されていることを特徴とする。
【００１３】
このように構成することによって、流体が流れる弁室と弁体を移動させる駆動体が収容されている駆動体収容室とが、防水透湿部材を介して連通されているため、駆動体収容室に水滴などが浸入することを防止できるとともに、弁室と駆動体収容室との間を均圧化することができる。また、駆動体収容室には、掃気ガスを導入する掃気ガス導入路が接続されているため、掃気ガス導入路から駆動体収容室に掃気ガスを導入することで、水蒸気が駆動体収容室に浸入するのを防止することや、駆動体侵入室に浸入した水蒸気を掃気することができる。
【００１４】
また、本発明の制御弁は、
流体が流入する入口ポートと、該入口ポートから流入した流体が通過する弁ポートと、該弁ポートを通過した流体が流出する出口ポートと、を有する弁室と、
前記弁室と感圧部材によって画成されるとともに、弁体を移動させる駆動体が収容されている駆動体収容室と、を備え、
前記駆動体によって前記弁体が移動し、該弁体が前記弁ポートを開放または閉止するように構成された制御弁であって、
前記弁室と前記駆動体収容室とは、防水透湿部材を介して連通されるとともに、
前記弁室と前記駆動体収容室との連通部には、掃気ガスを導入する掃気ガス導入路が接続されていることを特徴とする。
【００１５】
このように構成することによって、流体が流れる弁室と弁体を移動させる駆動体が収容されている駆動体収容室とが、防水透湿部材を介して連通されているため、駆動体収容室に水滴などが浸入することを防止できるとともに、弁室と駆動体収容室との間を均圧化することができる。また、弁室と駆動体収容室との連通部には、掃気ガスを導入する掃気ガス導入路が接続されているため、掃気ガス導入路から連通部に掃気ガスを連続して導入することで、水蒸気が駆動体収容室に浸入するのを防止することができる。
【００１６】
上記発明において、
前記感圧部材の少なくとも一部または全部が防水透湿部材により形成されており、該感圧部材の防水透湿部材を介して、前記弁室と前記駆動体収容室とが連通されていることが望ましい。
【００１７】
このように構成すれば、バルブボディ自体を穿孔して連通部を形成する必要がないため、製作性に優れた制御弁とすることができる。
【００１８】
上記発明において、
前記掃気ガス導入路には、掃気ガス導入路を流れる掃気ガスを減圧する減圧手段が形成されていることが望ましい。
【００１９】
このように構成すれば、減圧手段によって掃気ガスを適当な圧力に減圧してから駆動体収容室や連通部に導入することができるため、導入された掃気ガスの圧力が高すぎることに起因する駆動体の作動性に対する影響や弁室内の流体の流れに対する影響を最小限に抑えることができる。
【００２０】
上記発明において、
前記制御弁が、燃料電池システムに用いられる制御弁であって、
水素ガスを燃料電池システムの外部へ排出する水素ガス排出路に配置されることが望ましい。
【００２１】
燃料電池システムにおいて、余剰の水素ガスは水素ガス排出路を介してシステムの外部に排出されるようになっているが、この余剰の水素ガスは加湿された状態にあって多量の水蒸気を含んでいる。本発明の制御弁は、このような水素ガス排出路に配置される例えばパージ弁や水捨弁として、特に好適に用いることができる。
【００２２】
また、上記発明において、
前記掃気ガス導入路が、燃料電池システムの燃料電池スタックに空気を供給する空気供給流路と接続されていることが望ましい。
【００２３】
燃料電池システムには、燃料電池スタックに空気（酸素）を供給する空気供給流路が設けられているが、掃気ガス導入路をこの空気供給流路と接続することで、簡単な構成で、燃料電池スタックに供給される空気を掃気ガスとして利用することが可能となる。
【００２４】
また、上記発明において、
前記掃気ガス導入路には、該掃気ガス導入路を遮断可能に構成された遮断弁が配置されていることが望ましい。
【００２５】
このように構成すれば、遮断弁を開閉制御することで、必要に応じて適宜、掃気ガスを制御弁に導入することが可能となる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の制御弁では、駆動体が収容されている駆動体収容室と流体が流れる弁室とが防水透湿部材を介して連通されているため、両室間を均圧化することができる。
【００２７】
また、駆動体収容室に掃気ガス導入路が接続されているため、水蒸気が駆動体収容室に浸入するのを防止することができるとともに、駆動体侵入室に浸入した水蒸気を掃気することもできる。
【００２８】
また、弁室と駆動体収容室との連通部に掃気ガス導入路が接続されているため、水蒸気が駆動体収容室に浸入するのを防止することができる。
【００２９】
よって、このような本発明によれば、プランジャなどの駆動体が収容されている駆動体収容室と、流体が流れる弁室との均圧化を図りつつ、水滴の凍結によって駆動体などが作動不能になることのない制御弁を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態の制御弁を示した断面図である。
【図２】図２は、本発明の制御弁が適用される燃料電池システムの概略システム図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施形態の制御弁において、特に弁室部分を拡大して示した断面図である。
【図４】図４は、本発明の第２の実施形態の制御弁を示した断面図である。
【図５】図５は、本発明の第２の実施形態の制御弁において、特に弁室部分を拡大して示した断面図である。
【図６】図６は、本発明の第３の実施形態の制御弁において、特に弁室部分を拡大して示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいてより詳細に説明する。
【００３２】
ただし、本発明の範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限り、本発明の範囲をそれにのみ限定する趣旨ではなく、単なる説明に過ぎない。
＜第１の実施形態＞
本発明の制御弁１は、後述する電気自動車用の燃料電池システム５０における湿潤流体の流れを制御する弁として、特に好適に用いられるものである。よって、以下の実施形態の説明では、燃料電池システム５０において、余剰の水素ガスを外部へと排出する水素ガス排出路に、本発明の制御弁１を配置した場合を例にして説明する。
＜制御弁１＞
図１は、本発明の制御弁を示した断面図である。
【００３３】
本発明の制御弁１は、図１に示したように、駆動体収容室Ｂに収容された駆動体（プランジャ２０）が電磁力によって軸方向に駆動することで、弁体２８が軸方向に移動して弁ポート８を開放または閉止し、入口ポート２から弁室Ａに流入した流体の流れを制御するように構成された、例えば電磁式の制御弁１である。
【００３４】
図１に示したように、弁室Ａは、流体が流入する入口ポート２と、入口ポート２から流入した流体が通過する弁ポート８と、弁ポート８を通過した流体が流出する出口ポート６と、を有している。
【００３５】
入口ポート２は、弁ハウジング３に形成されている入口側流路５と接続している。そして、入口側流路５を図中の矢印方向に流れる流体は、この入口ポート２から弁室Ａの上流側流体室９へと流入する。また、入口ポート２にはフィルター１９が配置されており、流体中に含まれる塵などのゴミが上流側流体室９に流入するのを防止している。
【００３６】
弁ポート８は、下バルブボディ１２の中央部に形成された導入流路４の下流端に位置しており、後述する弁体２８によって、開放または閉止されるように構成されている。また、弁ポート８の流路断面は、導入流路４の流路断面よりも小さい断面形状に形成されており、入口ポート２から弁室Ａ内に流入して導入流路４を通過した流体は、この弁ポート８を通過する際に、おおむね大気圧程度にまで減圧されて、弁室Ａの下流側流体室１１に流出されるようになっている。
【００３７】
出口ポート６は、弁ハウジング３に形成されている出口側流路７と接続している。弁ポート８から弁室Ａの下流側に流出した流体は、この出口ポート６から弁室Ａの外部へと流出する。また、出口ポート６にはフィルター１９が配置されており、出口側流路７から下流側流体室１１に塵などが流入するのを防止している。
【００３８】
また図１に示したように、下バルブボディ１２の上方には、固定金具１３を介して、上バルブボディ１４が螺合されている。そして、上バルブボディ１４の上方には、プランジャ２０を軸方向に往復動自在に収容したプランジャチューブ２２が設置されており、この上バルブボディ１４およびプランジャチューブ２２によって、駆動体収容室Ｂが形成されている。また、固定金具１３と下バルブボディ１２との間には、感圧部材（ダイアフラム１０）が介装されており、このダイアフラム１０によって、上述した弁室Ａと駆動体収容室Ｂとが画成されている。
【００３９】
また、プランジャチューブ２２の上部開口端には吸引子２３が固定されるとともに、プランジャチューブ２２および吸引子２３の外周には、外函３１に挟持された筒状のモールドコイル２４が外装されている。また、吸引子２３の下方にはプランジャバネ２１が連結されており、このプランジャバネ２１を介してプランジャ２０と吸引子２３とが接続されている。
【００４０】
プランジャバネ２１は、プランジャ２０を軸方向下向きに付勢した状態で、プランジャ２０および吸引子２３と連結されており、これによりプランジャ２０は非通電時には下方側に付勢されて移動した状態にある。一方、不図示の外部電源からモールドコイル２４に通電がなされると、上述した吸引子２３が励磁されてプランジャ２０を吸引し、これによりプランジャ２０はプランジャバネ２１の下向きの付勢力に抗して上方側へと移動する。
【００４１】
また、プランジャ２０の下方には連結棒２６が固定されており、この連結棒２６の下端には弁体２８が設けられている。よって弁体２８は、非通電時において、プランジャ２０を介して上述したプランジャバネ２１により軸方向下向きに付勢されている。したがって、弁体２８は、非通電時には下方側に移動した位置にあり、上述したダイアフラム１０を介して弁室Ａの弁ポート８を閉止している。図１に示した状態では、モールドコイル２４が非通電の状態にあり、弁体２８がダイアフラム１０を介して弁ポート８を閉止している。なお、連結棒２６には、その中央部を軸方向に貫通し、プランジャ２０の上方と下方とを連通する均圧孔２６ａが設けられている。
【００４２】
また、モールドコイル２４に通電がなされてプランジャ２０が上方側へ移動すると、弁体２８もこのプランジャ２０の動きに合わせて上方側へと移動する。また、弁体２８の先端部外周面には周状の凹部が形成されており、この凹部にはダイアフラム１０の凸部が嵌挿されている。このため、弁体２８の上下動に合わせてダイアフラム１０も上下方向に作動するようになっている。
【００４３】
また、下バルブボディ１２および固定金具１３には、弁室Ａの下流側流体室１１と駆動体収容室Ｂの空間２９とを連通する連通部（均圧流路１６）が穿孔されている。また、均圧流路１６の駆動体収容室Ｂ側の開口端部には、防水透湿部材１８が設置されている。
【００４４】
本発明の防水透湿部材１８は、水滴は遮断するが水蒸気は透過するとの防水透湿性を備えた部材から構成されている。このような防水透湿性を備えた部材としては、例えばＰＴＦＥ(ポリテトラフルオロエチレン)などの撥水性樹脂を延伸加工して作成したフィルムに、水滴の５,０００〜２０,０００分の１程度（約０．２μｍ）の大きさの微細な孔を多数形成することで構成された撥水性多孔質膜などが挙げられる。この撥水性多孔質膜は、孔径が水滴よりも遥かに小さいため水滴は遮断するが、孔径が水蒸気分子よりは大きいため、水蒸気は透過する。このような撥水性多孔質膜としては、例えばＷＬゴア＆アソシエイツ社のゴアテックス（登録商標）や大成プラス株式会社のミクロベント（登録商標）などが挙げられる。
【００４５】
また、上述した吸引子２３には、その中央部を軸方向に貫通する掃気流路３２が形成されるとともに、吸引子２３の上部には、ナット３３によって掃気ガス流入路３０が接続固定され、前述した掃気流路３２と連通している。そして、掃気ガス流入路３０を流れる掃気ガスｇが、掃気流路３２を流れ、駆動体収容室Ｂへと流入するように構成されている。すなわち、上述した掃気流路３２と掃気ガス流入路３０によって、駆動体収容室Ｂに掃気ガスｇを導入する掃気ガス導入路３５が構成されている。
【００４６】
そして、この掃気ガス導入路３５から流入した掃気ガスｇは、吸引子２３とプランジャ２０との間に形成されている空間２７、およびプランジャチューブ２２とプランジャ２０との間の空間２５ならびに連結棒２６に設けられた均圧孔２６ａを介して、プランジャ２０の下方に形成されている空間２９へと流入するようになっている。
【００４７】
また、上述した掃気ガス流入路３０の途中には、掃気ガス流入路３０を流れる掃気ガスｇを減圧する減圧手段３４が形成されている。減圧手段３４は、掃気ガス流入路３０を流れる掃気ガスｇを減圧できるように構成されていればよく、その構成、材質等は特に限定されないが、例えば、板部材に流体が通過する小さな孔が設けられたオリフィス板や、網状のメッシュが形成されたフィルター部材などが挙げられる。また、上述した撥水性多孔質膜を減圧手段３４として適用することも可能である。なお、この減圧手段３４は、掃気ガス流入路３０ではなく、掃気流路３２に形成されていてもよいものである。
＜燃料電池システム５０＞
次に、本発明の制御弁１が適用される燃料電池システム５０について、図２を基に説明する。図２は、本発明の制御弁１が適用される燃料電池システム５０の概略システム図である。
【００４８】
図２に示したように、燃料電池システム５０は、固体高分子型燃料電池本体である燃料電池スタック６０を備えており、この燃料電池スタック６０には、燃料ガス供給源である水素タンク５２から水素ガスが供給されるアノード（水素極）６２と、酸化剤ガスである空気がコンプレッサー５４を介して供給されるカソード（空気極）６４とが備えられている。
【００４９】
燃料ガスである水素ガスは、高圧水素ガスとして水素タンク５２に貯留されており、水素タンク５２から供給される高圧水素ガスは、水素圧力調整弁５６によって、燃料電池システムの運転圧力にまで減圧され、水素供給流路５８を介してアノード６２へと供給される。また、アノード６２で消費されなかった水素ガスは、水素循環ポンプ６６、水素循環流路７２を介して水素供給流路５８に還流されるようになっている。
【００５０】
一方、酸化剤ガスとしての空気は、図示しないエアフィルタを介してコンプレッサー５４により圧縮され、空気供給流路６８を介してカソード６４へと供給される。そして、カソード６４で空気中の酸素が反応に供せられ、残りの空気が空気圧を調整する空気圧調整弁７０を介して、システム外部に排出されるようになっている。
【００５１】
また、水素循環流路７２からは水素ガス排出路７４Ａ、７４Ｂが分岐している。そして、余剰の水素ガスの内、水滴などを多く含んだ気液体は、水素ガス排出路７４Ａからシステム外部へと排出され、比較的水分の少ない水素ガスは、水素ガス排出路７４Ｂからシステム外部へと排出されるようになっている。なお、本明細書では、これら水素ガス排出路７４Ａおよび水素ガス排出路７４Ｂをまとめて、燃料電池システム５０の「湿潤流体流路」と称することがある。また、上述した水滴などを多く含んだ気液体、および比較的水分の少ない水素ガスのことを、まとめて「湿潤流体」と称することがある。
【００５２】
また、水素ガス排出路７４Ａおよび７４Ｂには、流路を開閉する制御弁として、水捨弁７６およびパージ弁７８が配置される。そして、これら水捨弁７６およびパージ弁７８は、上述した本発明の制御弁１により構成されている。
【００５３】
また、空気供給流路６８からは掃気ガス流入路３０が分岐している。そして、その下流端が制御弁１（水捨弁７６およびパージ弁７８）の吸引子２３の上部に接続固定されており、これにより、コンプレッサー５４から供給される空気（掃気ガスｇ）が、制御弁１（水捨弁７６およびパージ弁７８）の駆動体収容室Ｂに導入されるようになっている。また、掃気ガス流入路３０の途中には遮断弁８２が配置されており、この遮断弁８２を開閉することで、制御弁１（水捨弁７６およびパージ弁７８）への空気（掃気ガスｇ）の導入を制御できるようになっている。また、掃気ガス流入路３０には、上述した減圧手段３４が配置されている。
＜作用＞
次に、上述のように形成されている本発明の制御弁１の作用について、図３を基に説明する。図３は、本発明の制御弁の一部を拡大して示した断面図である。なお、この図３に示した状態は、モールドコイル２４が通電された状態にあり、プランジャ２０およびこれと連結棒２６を介して連結されている弁体２８が軸方向上方に移動して、弁ポート８が開放されている。
【００５４】
上述した燃料電池システム５０の湿潤流体流路から、制御弁１の入口ポート２を介して弁室Ａの上流側流体室９に流入した湿潤流体ｆは、図３に示したように、導入流路４を通過し、弁ポート８を通過する際に大気圧程度（約１００ｋＰａ）に減圧されて下流側流体室１１へと流出し、出口ポート６を介して弁室Ａの外部へと放出される。
【００５５】
モールドコイル２４の放熱などによって駆動体収容室Ｂの温度が上昇した場合は、駆動体収容室Ｂの内部にある空気の体積が膨張し、膨張した体積分の空気が均圧流路１６を通って、弁室Ａの下流側流体室１１へと流出する。
【００５６】
一方、駆動体収容室Ｂの温度が低下した場合は、駆動体収容室Ｂの内部にある空気の体積が収縮し、収縮した体積分の湿潤流体ｆが均圧流路１６を通って、駆動体収容室Ｂの空間２９へと流入する。この際、均圧流路１６の駆動体収容室Ｂ側の開口端部には、防水透湿部材１８が設置されているため、湿潤流体ｆに含まれている水滴などは、防水透湿部材１８で除去され、湿潤流体ｆの水蒸気分だけが、防水透湿部材１８を通過して空間２９に流入する。
【００５７】
このように、本発明の制御弁１では、弁室Ａと駆動体収容室Ｂとが連通されているため、駆動体収容室Ｂの温度変化などによって気圧の変化が生じた場合でも、弁室Ａと駆動体収容室Ｂとの間は常に均圧された状態にある。したがって、駆動体収容室Ｂの温度変化によってダイアフラム１０が変位することはなく、弁室Ａにおける湿潤流体ｆの制御に影響を及ぼすこともない。
【００５８】
また、弁室Ａと駆動体収容室Ｂとが防水透湿部材１８を介して連通されているため、弁室Ａから駆動体収容室Ｂに湿潤流体ｆが流入する場合であっても、湿潤流体ｆに含まれる水滴などは防水透湿部材１８で除去され、駆動体収容室Ｂに水滴などが浸入することもない。
【００５９】
また上述したように、燃料電池システム５０の遮断弁８２を開放することで、掃気ガス流入路３０および掃気流路３２（掃気ガス導入路３５）を介して、駆動体収容室Ｂに空気（掃気ガスｇ）を導入することができる。駆動体収容室Ｂに導入された掃気ガスｇは、空間２７、空間２５ならびに均圧孔２６ａを介して、プランジャ２０の下方に形成される空間２９へと流入し、防水透湿部材１８を介して弁室Ａの下流側流体室１１へと流出する。このとき、駆動体収容室Ｂに導入された掃気ガスｇと一緒に、駆動体収容室Ｂに滞留している水蒸気も下流側流体室１１へと流出するため、駆動体収容室Ｂの水蒸気が掃気される。
【００６０】
また、遮断弁８２を継続して開放状態とし、掃気ガス導入路３５から駆動体収容室Ｂに連続して掃気ガスｇを導入すれば、弁室Ａから駆動体収容室Ｂに水蒸気が流入すること自体を防止することもできる。
【００６１】
このように、本発明の制御弁１では、プランジャ２０が収容されている駆動体収容室Ｂに水滴などが浸入することがなく、さらに浸入した水蒸気についても、駆動体収容室Ｂに掃気ガスｇを導入することによって掃気することができる。また、駆動体収容室Ｂに連続して掃気ガスｇを導入することで、駆動体収容室Ｂに水蒸気が流入すること自体を防止することもできる。よって、プランジャ２０に付着した水滴が凍結して、プランジャ２０が作動不能になることを防止することができる。
【００６２】
また、下流側流体室１１に流出した掃気ガスｇは、出口ポート６を介して、出口側流路７から排出されるが、この際、出口ポート６に配置されているフィルター１９に付着している水滴や、出口側流路７の内面に付着している水滴なども併せて除去することができる。よって、これら水滴が凍結して出口ポート６の断面が閉塞することや、燃料電池システム５０の停止後にこれら水滴が気化して、水蒸気が駆動体収容室Ｂに流れ込んだりすることを防止することもできる。
【００６３】
また本発明の制御弁１では、上述した特許文献２の排出弁とは異なり、駆動体収容室Ｂに掃気ガスｇを導入する掃気ガス導入路３５が、湿潤流体ｆを弁室Ａに導入する流路（入口側流路５）とは別の流路として形成されているため、燃料電池システム５０が作動している状態でも、駆動体収容室Ｂに掃気ガスｇを導入することができる。また、本実施形態では、掃気ガス流入路３０に遮断弁８２が配置されているため、この遮断弁８２を開閉制御することによって、適宜、制御弁１への空気（掃気ガスｇ）の導入を制御することができる。したがって、例えば自動車の運転中などにも、適宜、駆動体収容室Ｂに掃気ガスｇを導入することができるため、従来の特許文献２のように、自動車の運転を停止した後に、一定時間システムを駆動させて掃気ガスｇを導入しなくとも、自動車運転中に掃気を同時に行うことが可能である。
【００６４】
また本発明の制御弁１では、掃気ガス流入路３０に、掃気ガス流入路３０を流れる掃気ガスｇを減圧する減圧手段３４が形成されており、この減圧手段３４によって、掃気ガス流入路３０を流れる掃気ガスｇの圧力が大気圧程度（約１００ｋＰａ）に減圧されるようになっている。このため、掃気ガスｇを駆動体収容室Ｂに導入した場合でも、弁室Ａと駆動体収容室Ｂとの間に圧力差は生じないため、圧力差によってダイアフラム１０が変位してプランジャ２０の作動性に影響を与えることや、弁室Ａの湿潤流体ｆの制御に影響を与えることもない。
【００６５】
また万一、ダイアフラム１０が破損し、弁室Ａから多量の水素ガスを含む湿潤流体ｆが駆動体収容室Ｂに流れ込んだ場合でも、掃気ガス流入路３０に減圧手段３４が形成されていれば、水素ガスが掃気ガス流入路３０を逆流して、燃料電池システム５０の酸素系流路に混入することを防止することができる。また、上述した遮断弁８２が掃気ガス流入路３０に配置されていれば、この遮断弁８２を閉止することによって、逆流した水素ガスが酸素系流路に混入することを確実に防止することができる。
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態の制御弁１について、図４、図５を基に説明する。
【００６６】
本実施形態の制御弁１は、上述した第１の実施形態の制御弁１と基本的には同様の構成であり、同一の構成部材には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００６７】
本実施形態の制御弁１は、上述した実施形態とは異なり、掃気ガス流入路３０が吸引子２３の上部ではなく、弁ハウジング３の側面に形成されている掃気ガス流入ポート３０ａと接続固定されている。また、掃気流路３２は吸引子２３には形成されておらず、下バルブボディ１２と固定金具１３との間に形成されている。
【００６８】
また、本実施形態では、上述した実施形態とは異なり、均圧流路１６が、下バルブボディ１２に穿孔された第１の均圧流路１６ａと、固定金具１３に穿孔された第２の均圧流路１６ｂとに区分されている。そして、上述した掃気流路３２が、この第１の均圧流路１６ａと、第２の均圧流路１６ｂとの間に接続されている。また、防水透湿部材１８は、第２の均圧流路１６ｂの弁室Ａ側に配置されている。
【００６９】
すなわち、本実施形態では、掃気ガス流入路３０、掃気ガス流入ポート３０ａ、および掃気流路３２によって、制御弁１に掃気ガスｇを導入する掃気ガス導入路３５が構成されている。そして、この掃気ガス導入路３５は、弁室Ａと駆動体収容室Ｂとを連通する連通部に接続されている。なお、本明細書において連通部とは、弁室Ａと駆動体収容室Ｂとを連通する部分を指すものとし、本実施形態における連通部は、第１の均圧流路１６ａおよび第２の均圧流路１６ｂとから構成されている。
【００７０】
このように構成される本実施形態の制御弁１では、上述した実施形態と同様に、燃料電池システム５０の湿潤流体流路から、制御弁１の入口ポート２を介して弁室Ａの上流側流体室９に流入した湿潤流体ｆが、図５に示したように、導入流路４および弁ポート８を通過して下流側流体室１１へと流出し、出口ポート６を介して弁室Ａの外部へと放出される。そしてこの際、弁室Ａと駆動体収容室Ｂとが、防水透湿部材１８を介して連通されているため、駆動体収容室Ｂに水滴などが浸入することを防止できるとともに、弁室Ａと駆動体収容室Ｂとの間を均圧化することができる。
【００７１】
また、弁室Ａと駆動体収容室Ｂとを連通する連通部に掃気ガス導入路３５が接続されているため、掃気ガス導入路３５から連通部に掃気ガスｇを導入することで、水蒸気が弁室Ａから駆動体収容室Ｂに浸入するのを防止することができる。
【００７２】
なお、本実施形態の制御弁１では、上述した実施形態とは異なり、駆動体収容室Ｂに掃気ガス導入路３５が直接接続されていないため、駆動体収容室Ｂに水蒸気が流入してしまうと、これを掃気するのが難しい。よって、本実施形態の制御弁１では、弁室Ａに湿潤流体ｆが流れている間は、遮断弁８２を開放状態にして連通部に掃気ガスｇを連続して導入し、駆動体収容室Ｂに水蒸気が浸入しないように制御されるのが好ましい。
＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態の制御弁１について、図６を基に説明する。
【００７３】
本実施形態の制御弁１は、上述した第１の実施形態の制御弁１と基本的には同様の構成であり、同一の構成部材には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００７４】
本実施形態の制御弁１は、上述した第１の実施形態とは異なり、下バルブボディ１２および固定金具１３に、弁室Ａと駆動体収容室Ｂとを連通する均圧流路１６が形成されていない。代わりに、ダイアフラム１０の一部が防水透湿部材１８によって形成されており、このダイアフラム１０の防水透湿部材１８を介して、弁室Ａと駆動体収容室Ｂとが連通されている。
【００７５】
このように構成される本実施形態の制御弁１では、上述した実施形態と同様に、燃料電池システム５０の湿潤流体流路から、制御弁１の入口ポート２を介して弁室Ａの上流側流体室９に流入した湿潤流体ｆが、図６に示したように、導入流路４および弁ポート８を通過して下流側流体室１１へと流出し、出口ポート６を介して弁室Ａの外部へと放出される。そしてこの際、弁室Ａと駆動体収容室Ｂとが、ダイアフラム１０の防水透湿部材１８によって連通されているため、駆動体収容室Ｂに水滴などが浸入することを防止できるとともに、弁室Ａと駆動体収容室Ｂとの間を均圧化することができる。
【００７６】
また、上述した第１の実施形態と同様に、駆動体収容室Ｂに浸入した水蒸気についても、駆動体収容室Ｂに掃気ガスｇを導入することによって掃気することができるため、プランジャ２０に付着した水滴が凍結して、プランジャ２０が作動不能になることを防止することができる。また、上述した第１の実施形態と同様に、遮断弁８２を継続して開放状態とし、掃気ガス導入路３５から駆動体収容室Ｂに連続して掃気ガスｇを導入すれば、弁室Ａから駆動体収容室Ｂに水蒸気が流入すること自体を防止することもできる。
【００７７】
このような本実施形態の制御弁１では、上述した第１，第２の実施形態のように、バルブボディなどを穿孔して均圧流路１６を形成する必要がないため、製造が容易である。なお、ダイアフラム１０の全部を防水透湿部材１８によって形成することも可能である。
【００７８】
以上、本発明の好ましい形態について説明したが、本発明は上記の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲での種々の変更が可能である。
【００７９】
例えば、上述した実施形態における弁室Ａ内の流体の流れ方向は一例に過ぎず、弁室Ａ内の流体の流れは、上記説明とは逆方向であってもよいものである。
【００８０】
また上述した実施形態における掃気ガス導入路３５が接続される位置は一例に過ぎず、制御弁１の構造等に応じて種々の変更が可能なことは勿論である。
【００８１】
また上述した実施形態では、制御弁１が電磁式の制御弁である場合を例に説明したが、本発明の制御弁１はこれに限定されず、例えば、電動式の制御弁や手動式の制御弁であってもよいものである。
【００８２】
また上述の説明では、本発明の制御弁１を燃料電池システム５０において、余剰の水素ガスを外部へと排出する水素ガス排出路７４Ａ、７４Ｂに配置する場合を例にしたが、本発明の制御弁１の用途はこれに限定されない。本発明の制御弁１は、水または水分を含んだ流体の流れを制御する制御弁として好適に用いられ、例えば給湯器等の水用制御弁にも好適に用いることができるものである。
【符号の説明】
【００８３】
１        制御弁
２        入口ポート
３        弁ハウジング
４        導入流路
５        入口側流路
６        出口ポート
７        出口側流路
８        弁ポート
９        上流側流体室
１０      ダイアフラム（感圧部材）
１１      下流側流体室
１２      下バルブボディ
１３      固定金具
１４      上バルブボディ
１６，１６ａ，１６ｂ    均圧流路（連通部）
１８      防水透湿部材
１９      フィルター
２０      プランジャ（駆動体）
２１      プランジャバネ
２２      プランジャチューブ
２３      吸引子
２４      モールドコイル
２６      連結棒
２６ａ    均圧孔  
２８      弁体
２５，２７，２９  空間
３０      掃気ガス流入路
３０ａ    掃気ガス流入ポート
３１      外函
３２      掃気流路
３３      ナット
３４      減圧手段
３５      掃気ガス導入路
５０      燃料電池システム
５２      水素タンク
５４      コンプレッサー
５６      水素圧力調整弁
５８      水素供給流路
６０      燃料電池スタック
６２      アノード（水素極）
６４      カソード（空気極）
６６      水素循環ポンプ
６８      空気供給流路
７０      空気圧調整弁
７２      水素循環流路
７４Ａ    水素ガス排出路
７４Ｂ    水素ガス排出路
７６      水捨弁
７８      パージ弁
８２      遮断弁
Ａ        弁室
Ｂ        駆動体収容室
ｆ        湿潤流体
ｇ        掃気ガス
【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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