(57)【要約】      （修正有）【課題】比較的簡単な構成かつ省スペースで、弁座と弁体の摺動摩耗を抑制できる流量調整弁を提供する。【解決手段】流量調整弁１において、回転軸１５は、軸シャフト２１と、バルブシャフト２２と、を備え、第１軸受偏心プレート８１を有し、バルブシャフト２２の可動領域として、第１軸受偏心プレート８１によりバルブシャフト２２が押されることにより、バルブシャフト２２が弁座１３に向かう方向または弁座１３から離れる方向に移動して、弁体１４を弁座１３に接触させ、または、弁体１４を弁座１３から離れさせる移動領域と、弁座１３と弁体１４が離れた状態で、中心軸Ｌｓを中心に回転する軸シャフト２１の回転力がバルブシャフト２２に作用することにより、バルブシャフト２２が中心軸Ｌｓを中心に回転する回転領域と、を有する。【選択図】図１
2017133529.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁座と、弁体と、前記弁体と一体的に設けられ前記弁体を回転させる回転軸と、前記回転軸と一体的に設けられ、前記回転軸を開弁方向に回転させる駆動力を受給する駆動力受給部と、を有する流量調整弁において、
前記回転軸は、前記駆動力受給部と一体的に設けられる第１回転軸と、前記弁体と一体的に設けられ前記第１回転軸に対して前記第１回転軸の径方向に相対移動可能な状態で前記第１回転軸の軸方向の端部に連結する第２回転軸と、を備え、
前記第２回転軸を支持する軸受部材を有し、
前記第２回転軸の可動領域として、
前記第２回転軸が前記軸受部材により押されて前記第１回転軸に対して前記第１回転軸の径方向に相対移動することにより、前記第２回転軸が前記弁座に向かう方向または前記弁座から離れる方向に移動して、前記弁体を前記弁座に接触させ、または、前記弁体を前記弁座から離れさせる弁座直交方向移動領域と、
前記弁座と前記弁体が離れた状態で、軸中心に回転する前記第１回転軸の回転力が前記第２回転軸に作用することにより、前記第２回転軸が軸中心に回転する回転領域と、を有すること、
を特徴とする流量調整弁。
【請求項２】
請求項１の流量調整弁において、
前記第１回転軸と前記第２回転軸の連結構造として、
前記第１回転軸における当該第１回転軸の軸方向の前記第２回転軸側の端部にて形成され、前記第１回転軸の径方向に形成された溝形状のスリット部と、
前記第２回転軸における当該第２回転軸の軸方向の前記第１回転軸側の端部にて形成され、前記第１回転軸に対して相対回転不能かつ前記第１回転軸の径方向に摺動可能な状態で前記スリット部の内部に挿入される摺動部が設けられていること、
を特徴とする流量調整弁。
【請求項３】
請求項２の流量調整弁において、
前記軸受部材は、前記摺動部が挿入される貫通孔を備え、
前記貫通孔を形成する内壁部は、
前記第１回転軸の中心軸を中心とする円形状の一部の形状に形成され、前記第２回転軸が軸中心に回転するときに前記摺動部を支持する円弧部と、
前記円形状の内側に向かって突出して形成され、前記第２回転軸が前記弁座に向かう方向に移動するときに前記摺動部を押すための凸部と、
前記円形状の外側に向かって凹んで形成され、前記凸部により押された前記摺動部が嵌め込まれる凹部と、を備えること、
を特徴とする流量調整弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流量調整弁に関するものであり、例えば、燃料電池システムにおけるエア系のエアの流量調整に適用される流量調整弁である。
【背景技術】
【０００２】
流量調整弁に関して、特許文献１には、螺子機構により強い力で弁体を閉位置に強く押し付けて、完全なシール性を得ようとするバタフライ弁が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭５１−１６２３２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
流量調整弁において、開弁時に弁体と弁座が摺動すると、弁体と弁座が摩耗して、全閉時のシール性が低下して流体の漏れ流量が増加するおそれがある。ここで、前記の特許文献１に開示されているバタフライ弁は、開弁時に、螺子機構により弁体を所定距離だけ弁棒の方へ変位させているが、構造が複雑であり、部品点数も多くなってしまう。
【０００５】
そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、比較的簡単な構成かつ省スペースで、弁座と弁体の摺動摩耗を抑制できる流量調整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】
【０００６】
上記課題を解決するためになされた本発明の一形態は、弁座と、弁体と、前記弁体と一体的に設けられ前記弁体を回転させる回転軸と、前記回転軸と一体的に設けられ、前記回転軸を開弁方向に回転させる駆動力を受給する駆動力受給部と、を有する流量調整弁において、前記回転軸は、前記駆動力受給部と一体的に設けられる第１回転軸と、前記弁体と一体的に設けられ前記第１回転軸に対して前記第１回転軸の径方向に相対移動可能な状態で前記第１回転軸の軸方向の端部に連結する第２回転軸と、を備え、前記第２回転軸を支持する軸受部材を有し、前記第２回転軸の可動領域として、前記第２回転軸が前記軸受部材により押されて前記第１回転軸に対して前記第１回転軸の径方向に相対移動することにより、前記第２回転軸が前記弁座に向かう方向または前記弁座から離れる方向に移動して、前記弁体を前記弁座に接触させ、または、前記弁体を前記弁座から離れさせる弁座直交方向移動領域と、前記弁座と前記弁体が離れた状態で、軸中心に回転する前記第１回転軸の回転力が前記第２回転軸に作用することにより、前記第２回転軸が軸中心に回転する回転領域と、を有すること、を特徴とする。
【０００７】
この態様によれば、開弁時において、弁体を弁座から離れる方向に移動させ、その後、弁座と弁体が離れた状態で弁体を軸中心に回転させることができる。また、閉弁時において、弁座と弁体が離れた状態で弁体を軸中心に回転させた後に、弁体を弁座に向かう方向に移動させて弁座に接触させることができる。そのため、開弁時や閉弁時において、弁体が軸中心に回転することによる弁座と弁体の摺動を抑制できる。したがって、比較的簡単な構成かつ省スペースで、弁座と弁体の摺動摩耗を抑制できる。ゆえに、全閉時において、弁座と弁体の間のシール性が確保されるので、流体の漏れ量の増加を防止できる。
【０００８】
上記の態様においては、前記第１回転軸と前記第２回転軸の連結構造として、前記第１回転軸における当該第１回転軸の軸方向の前記第２回転軸側の端部にて形成され、前記第１回転軸の径方向に形成された溝形状のスリット部と、前記第２回転軸における当該第２回転軸の軸方向の前記第１回転軸側の端部にて形成され、前記第１回転軸に対して相対回転不能かつ前記第１回転軸の径方向に摺動可能な状態で前記スリット部の内部に挿入される摺動部が設けられていること、が好ましい。
【０００９】
この態様によれば、第２回転軸が回転することを制限しながら、第２回転軸を弁座に向かう方向または弁座から離れる方向に移動させることができる。
【００１０】
上記の態様においては、前記軸受部材は、前記摺動部が挿入される貫通孔を備え、前記貫通孔を形成する内壁部は、前記第１回転軸の中心軸を中心とする円形状の一部の形状に形成され、前記第２回転軸が軸中心に回転するときに前記摺動部を支持する円弧部と、前記円形状の内側に向かって突出して形成され、前記第２回転軸が前記弁座に向かう方向に移動するときに前記摺動部を押すための凸部と、前記円形状の外側に向かって凹んで形成され、前記凸部により押された前記摺動部が嵌め込まれる凹部と、を備えること、が好ましい。
【００１１】
この態様によれば、軸受部材により、第２回転軸を弁座に向かう方向または弁座から離れる方向に移動させたり、第２回転軸を軸中心に安定して回転させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の流量調整弁によれば、比較的簡単な構成かつ省スペースで、弁座と弁体の摺動摩耗を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態の流量調整弁の断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】軸シャフトのスリット部周辺の拡大図である。
【図４】バルブシャフトの第１摺動部周辺の拡大図である。
【図５】全閉時において、図１のＢ−Ｂ断面の位置における第１軸受偏心プレートと第１摺動部の概略図である。
【図６】全閉時において、図１のＣ−Ｃ断面の位置におけるスリット部と第１摺動部の概略図である。
【図７】全閉時において、図１のＤ−Ｄ断面の位置における弁座と弁体の概略図である。
【図８】開弁時において、図１のＢ−Ｂ断面の位置における第１軸受偏心プレートと第１摺動部の概略図である。
【図９】開弁時において、図１のＣ−Ｃ断面の位置におけるスリット部と第１摺動部の概略図である。
【図１０】開弁時において、図１のＤ−Ｄ断面の位置における弁座と弁体の概略図である。
【図１１】全開時において、図１のＢ−Ｂ断面の位置における第１軸受偏心プレートと第１摺動部の概略図である。
【図１２】全開時において、図１のＣ−Ｃ断面の位置におけるスリット部と第１摺動部の概略図である。
【図１３】全開時において、図１のＤ−Ｄ断面の位置における弁座と弁体の概略図である。
【図１４】本実施形態の流量調整弁が適用される統合弁を有する燃料電池システムの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１と図２に示すように、本実施形態の流量調整弁１は、弁部２と駆動機構部３を備える。弁部２は、内部に流体が流れる流路１１を有する管部１２を備え、流路１１の中には弁座１３、弁体１４及び回転軸１５が配置されている。回転軸１５に対しては、駆動機構部３から駆動力（回転力）が伝えられる。駆動機構部３は、モータ３２と減速機構３３を備えている。
【００１５】
弁座１３は、円環状をなし、中央に弁孔１６を有する。弁孔１６の縁部には、環状のシート面１７が形成されている。弁体１４は、円板状の部分を備え、その外周には、シート面１７に対応する環状のシール面１８が形成されている。
【００１６】
弁体１４は、回転軸１５に一体的に設けられ、回転軸１５と一体的に回転する。本実施形態では、弁体１４は、回転軸１５を構成するバルブシャフト２２に一体的に設けられている。
【００１７】
弁体１４は、回転軸１５の中心軸Ｌｓを中心に回転することにより、全閉位置と全開位置との間で移動可能である。ここで、全閉位置とは、弁体１４のシール面１８が全周に亘って弁座１３のシート面１７に接触しており、弁孔１６の開口面積が「０」であるときの弁体１４の位置である。また、全開位置とは、弁孔１６の開口面積が最も大きくなるときの弁体１４の位置である。
【００１８】
なお、本実施形態では、弁体１４が全閉位置にあるときを「全閉時」といい、弁体１４が全開位置にあるときを「全開時」という。また、弁体１４が全閉位置と全開位置との間の位置にあって、かつ、弁体１４が全閉位置側から全開位置側へ向かって回転しているときを「開弁時」という。さらに、弁体１４が全開位置と全閉位置との間の位置にあって、かつ、弁体１４が全開位置側から全閉位置側へ向かって回転しているときを「閉弁時」という。
【００１９】
なお、流量調整弁１を後述する燃料電池システム１０１（図１４参照）に備わる統合弁１８１に適用するときには、弁座１３に対して弁体１４や回転軸１５とは反対側に形成される流路１１が燃料電池１１１側（エアの流れの上流側）に配置され、弁座１３に対して弁体１４や回転軸１５側に形成される流路１１が希釈器１８２側（エアの流れの下流側）に配置される。すなわち、エアは、流路１１内において、弁座１３側から弁体１４（回転軸１５）側に向かって流れる。
【００２０】
回転軸１５は、軸シャフト２１（第１回転軸）と、バルブシャフト２２（第２回転軸）と、軸シャフト２３（第３回転軸）を備えている。そして、回転軸１５の中心軸Ｌｓ方向について、メインギヤ４１（駆動力受給部）側から第３軸受４５側に向かって順に、軸シャフト２１とバルブシャフト２２と軸シャフト２３が配置されている。
【００２１】
軸シャフト２１は、円柱状に形成されている。軸シャフト２１の中心軸は回転軸１５の中心軸Ｌｓと一致しており、軸シャフト２１は、中心軸Ｌｓを中心に回転することにより、バルブシャフト２２と弁体１４を中心軸Ｌｓを中心に回転させる。
【００２２】
軸シャフト２１は、基端部５１とスリット部５２などを備えている。
【００２３】
基端部５１は、中心軸Ｌｓ方向のメインギヤ４１側の端部に形成されている。基端部５１は、メインギヤ４１と一体的に設けられており、メインギヤ４１から伝達される駆動力を軸シャフト２１に伝達する。
【００２４】
スリット部５２は、軸シャフト２１における中心軸Ｌｓ方向（軸シャフト２１の中心軸方向）のバルブシャフト２２側の端部に形成されている。図３に示すように、スリット部５２は、軸シャフト２１の径方向（図３の上下方向）に形成された溝形状に形成されている。すなわち、スリット部５２は、軸シャフト２１における中心軸Ｌｓ方向のバルブシャフト２２側の端面５３から基端部５１側に向かって凹む溝の形状であって、かつ、軸シャフト２１の径方向に貫通する溝の形状に形成されている。さらに言い換えると、スリット部５２は、軸シャフト２１の径方向から見たときに、コの字状に形成されている。
【００２５】
スリット部５２において、対向する側面５２ａと側面５２ｂは、軸シャフト２１の径方向に沿って互いに平行に形成されている。そして、スリット部５２の内部には、後述するバルブシャフト２２の第１摺動部６２が側面５２ａと側面５２ｂを摺動可能な状態で挿入されている。すなわち、バルブシャフト２２は、軸シャフト２１に対して相対回転不能、かつ、軸シャフト２１に対して軸シャフト２１の径方向に相対移動可能（摺動可能）な状態で、軸シャフト２１における中心軸Ｌｓ方向のバルブシャフト２２側の端部に連結している。
【００２６】
バルブシャフト２２は、本体部６１と第１摺動部６２と第２摺動部６３を備えている（図１と図２参照）。
【００２７】
本体部６１は、円柱状に形成されている。この本体部６１に、弁体１４が取り付けられている。すなわち、バルブシャフト２２は、弁体１４と一体的に設けられている。
【００２８】
第１摺動部６２は、バルブシャフト２２におけるバルブシャフト２２の中心軸Ｌｓｂ方向の軸シャフト２１側の端部に形成されている。図４に示すように、第１摺動部６２は、本体部６１における中心軸Ｌｓｂ方向の軸シャフト２１側の端面６１ａから突出するように形成されている。そして、本実施形態では、中心軸Ｌｓｂ方向から見た第１摺動部６２の外形は、角部が円弧状に形成されて角取りがなされた六角形に形成されている。そして、第１摺動部６２は、この六角形における対角線上に位置する角部である凸部６２ａと凸部６２ｂを備えている。
【００２９】
このような第１摺動部６２は、軸シャフト２１のスリット部５２の内部と第１軸受偏心プレート８１の貫通孔９１の内部に挿入されている。そして、第１摺動部６２は、軸シャフト２１に対して相対回転不能、かつ、軸シャフト２１の径方向に摺動可能な状態でスリット部５２の内部に挿入されている。これにより、軸シャフト２１とバルブシャフト２２は連結している。
【００３０】
第２摺動部６３は、バルブシャフト２２における中心軸Ｌｓｂ方向の軸シャフト２３側の端部に、第１摺動部６２と同様に、形成されている。この第２摺動部６３は、第２軸受偏心プレート８２の貫通孔９１の内部と、軸シャフト２３のスリット部７１の内部に挿入されている。そして、第２摺動部６３は、軸シャフト２３に対して相対回転不能、かつ、軸シャフト２３の径方向に摺動可能な状態でスリット部７１の内部に挿入されている。
【００３１】
軸シャフト２３は、円柱状に形成されている。軸シャフト２３は、スリット部７１を備えている。スリット部７１は、軸シャフト２３における中心軸Ｌｓ方向のバルブシャフト２２側の端部に形成されている。スリット部７１は、軸シャフト２１のスリット部５２と同様に形成されている。そして、スリット部７１の内部には、バルブシャフト２２の第２摺動部６３が挿入されている。これにより、バルブシャフト２２と軸シャフト２３は連結している。
【００３２】
本実施形態において、流量調整弁１は、さらに、２つの軸受部材として、第１軸受偏心プレート８１と第２軸受偏心プレート８２を有する。
【００３３】
第１軸受偏心プレート８１は、中心軸Ｌｓ方向について、軸シャフト２１とバルブシャフト２２の本体部６１との間の位置に配置されている。図５に示すように、第１軸受偏心プレート８１は、板状に形成され、貫通孔９１を備えている。第１軸受偏心プレート８１の貫通孔９１の内部には、バルブシャフト２２の第１摺動部６２が挿入されている。
【００３４】
貫通孔９１を形成する内壁部は、円弧部９１ａと凸部９１ｂと凹部９１ｃを備えている。円弧部９１ａは、中心軸Ｌｓを中心とする円形状の一部の形状に形成された部分であり、バルブシャフト２２が中心軸Ｌｓを中心に回転するときに第１摺動部６２を支持する。凸部９１ｂは、円弧部９１ａを形成する円形状の内側に向かって突出するように形成された部分であり、後述するようにバルブシャフト２２が弁座１３に向かう方向に移動するときに第１摺動部６２を押す。凹部９１ｃは、円弧部９１ａを形成する円形状の内側に向かって凹むように形成された部分であり、後述するように凸部９１ｂにより押された第１摺動部６２が嵌め込まれる。
【００３５】
第２軸受偏心プレート８２は、中心軸Ｌｓ方向について、バルブシャフト２２の本体部６１と軸シャフト２３との間の位置に配置されている。第２軸受偏心プレート８２は、第１軸受偏心プレート８１と同じ形状に形成されている。第２軸受偏心プレート８２の貫通孔９１の内部には、バルブシャフト２２の第２摺動部６３が挿入されている。
【００３６】
また、回転軸１５は、第１軸受３７と第２軸受３８と第３軸受４５により、回転可能な状態で支持されている。詳しくは、軸シャフト２１が、互いに離れて配置された２つの軸受である第１軸受３７と第２軸受３８を介して弁ハウジング３５に対し回転可能に支持されている。また、軸シャフト２３が、第３軸受４５を介して弁ハウジング３５に対し回転可能に支持されている。なお、第１軸受３７と第２軸受３８と第３軸受４５は、ともにボールベアリングにより構成されている。
【００３７】
また、金属製又は合成樹脂製のエンドフレーム３６は、弁ハウジング３５の開口端を閉鎖している。軸シャフト２１の基端部５１には、メインギヤ４１が固定されている。弁ハウジング３５とメインギヤ４１との間には、リターンスプリング４０が設けられている。メインギヤ４１は、回転軸１５の軸シャフト２１と一体的に設けられ、モータ３２で発生する駆動力を受給する。
【００３８】
図２に示すように、モータ３２は、弁ハウジング３５に形成された収容凹部３５ａに収容されて固定されている。モータ３２は、回転軸１５を開弁、および、閉弁方向に回転させる駆動力を発生させる。モータ３２は、弁体１４を開閉駆動するために減速機構３３を介して回転軸１５に駆動力が伝達されるようにして連結されている。すなわち、モータ３２の出力軸には、モータギヤ４３が固定されている。このモータギヤ４３は、中間ギヤ４２を介してメインギヤ４１に駆動力が伝達されるようにして連結されている。
【００３９】
このような構成の流量調整弁１は、モータ３２に通電させると、モータギヤ４３と中間ギヤ４２を介してメインギヤ４１にモータ３２の駆動力が伝達され、リターンスプリング４０の付勢力に対抗して、回転軸１５が中心軸Ｌｓを中心に回転する。すると、弁体１４が回転して弁孔１６が開口して流路１１が開かれることにより、流量調整弁１は開弁する。
【００４０】
そこで、流量調整弁１の開弁時における軸シャフト２１とバルブシャフト２２との間の作用について説明する。なお、軸シャフト２３とバルブシャフト２２との間の作用は、軸シャフト２１とバルブシャフト２２との間の作用と共通しているため、ここでは、主に、軸シャフト２１とバルブシャフト２２との間の作用について説明する。
【００４１】
まず、モータ３２へ通電がなされていないモータ３２の非駆動時においては、図７に示すように、弁体１４のシール面１８は全周に亘って弁座１３のシート面１７に接触しており、弁孔１６の開口面積は「０」である。すなわち、モータ３２の非駆動時において、弁体１４は全閉位置にある。
【００４２】
このような全閉時においては、図５に示すように、バルブシャフト２２の第１摺動部６２の凸部６２ａが第１軸受偏心プレート８１の凸部９１ｂに押され、第１摺動部６２の凸部６２ｂが第１軸受偏心プレート８１の凹部９１ｃ内に嵌まり込んでいる。これにより、図６に示すように、バルブシャフト２２の中心軸Ｌｓｂの位置は回転軸１５の中心軸Ｌｓの位置から外れ、バルブシャフト２２は弁座１３側（図６の上側）に移動している。このようにして、図７に示すように、全閉時において、弁体１４は弁座１３に押し付けられているので、弁座１３と弁体１４の間のシール性が確保されている。
【００４３】
次に、モータ３２へ通電を行ってモータ３２を駆動させることにより、流量調整弁１を開弁させる。すると、軸シャフト２１が回転し始めると、図８に示すように、バルブシャフト２２が回転し始めるので、第１摺動部６２の凸部６２ａは、第１軸受偏心プレート８１の凸部９１ｂから離れる。一方、第１摺動部６２の凸部６２ｂは、第１軸受偏心プレート８１の凹部９１ｃから離れて、貫通孔９１の円弧部９１ａに押される。これにより、図９に示すように、第１摺動部６２は、軸シャフト２１に対して軸シャフト２１の径方向に相対移動する。そして、図１０に示すように、バルブシャフト２２は弁座１３から離れる側に移動し、やがて、バルブシャフト２２の中心軸Ｌｓｂの位置が回転軸１５の中心軸Ｌｓの位置と一致する。
【００４４】
これにより、弁体１４は、弁孔１６の中心軸Ｌｈ方向に移動して、弁座１３から離れる。このようにして、開弁時において、第１軸受偏心プレート８１の貫通孔９１の円弧部９１ａによりバルブシャフト２２の第１摺動部６２が押されることにより、バルブシャフト２２が弁座１３から離れる方向に移動して、弁体１４を弁座１３から離れさせる。このように、バルブシャフト２２の可動領域として、バルブシャフト２２が弁座１３から離れる方向に移動する弁座直交方向移動領域（反弁座方向移動領域）を有する。
【００４５】
次に、モータ３２をさらに駆動させることにより、流量調整弁１をさらに開弁させる。すると、図１１と図１２に示すように、バルブシャフト２２の第１摺動部６２が軸シャフト２１からの回転力を受けることにより、第１軸受偏心プレート８１の貫通孔９１の円弧部９１ａに支持されながら、バルブシャフト２２が中心軸Ｌｓを中心に回転する。このとき、図１３に示すように、弁体１４はバルブシャフト２２と一体的に回転するが、弁体１４が弁座１３から離れた状態で、弁体１４は中心軸Ｌｓを中心に回転する。このように、バルブシャフト２２の可動領域として、弁座１３と弁体１４が離れた状態で、中心軸Ｌｓを中心に回転する軸シャフト２１の回転力がバルブシャフト２２に作用することにより、バルブシャフト２２が中心軸Ｌｓを中心に回転する回転領域を有する。そして、その後、弁体１４は全開位置に達する。以上のようにして、流量調整弁１の開弁動作が行われる。
【００４６】
なお、流量調整弁１の閉弁時においては、弁座１３と弁体１４が離れた状態でバルブシャフト２２が中心軸Ｌｓを中心に回転した後、バルブシャフト２２が弁座１３に向かう方向に移動して、弁体１４を弁座１３に接触させる。このように、流量調整弁１の閉弁時において、バルブシャフト２２の可動領域として、弁座１３と弁体１４が離れた状態でバルブシャフト２２が中心軸Ｌｓを中心に回転する回転領域と、バルブシャフト２２が弁座１３に向かう方向に移動する弁座直交方向移動領域（弁座方向移動領域）を有する。
【００４７】
以上のような本実施形態の流量調整弁１は、バルブシャフト２２の可動領域として、バルブシャフト２２が第１軸受偏心プレート８１の凸部９１ｂおよび第２軸受偏心プレート８２の凸部９１ｂにより押されて軸シャフト２１に対して軸シャフト２１の径方向に相対移動することにより、バルブシャフト２２が弁座１３に向かう方向または弁座１３から離れる方向に移動して、弁体１４を弁座１３に接触させ、または、弁体１４を弁座１３から離れさせる弁座直交方向移動領域と、弁座１３と弁体１４が離れた状態で、中心軸Ｌｓを中心に回転する軸シャフト２１の回転力がバルブシャフト２２に作用することにより、バルブシャフト２２が中心軸Ｌｓを中心に回転する回転領域と、を有する。
【００４８】
このように本実施形態では、弁体１４が弁座１３付近にあるときに弁体１４は弁座１３に向かう方向または弁座１３から離れる方向に移動し、弁体１４が弁座１３から離れた位置にあるときに弁体１４は中心軸Ｌｓを中心に回転する。これにより、開弁時において、弁体１４を弁座１３から離れる方向に移動させ、その後、弁座１３と弁体１４が離れた状態で弁体１４を中心軸Ｌｓを中心に回転させることができる。また、閉弁時において、弁座１３と弁体１４が離れた状態で弁体１４を中心軸Ｌｓを中心に回転させた後に、弁体１４を弁座１３に向かう方向に移動させて弁座１３に接触させることができる。そのため、開弁時や閉弁時において、弁体１４が回転することによる弁座１３と弁体１４の摺動を抑制できる。したがって、比較的簡単な構成かつ省スペースで、弁座１３と弁体１４の摺動摩耗を抑制できる。ゆえに、弁座１３と弁体１４との間のシール性が維持されるので、全閉時における流体の漏れ量の増加を防止できる。
【００４９】
また、全閉時において、第１軸受偏心プレート８１の凸部９１ｂおよび第２軸受偏心プレート８２の凸部９１ｂによりバルブシャフト２２が弁座１３に向かう方向に押されて、弁体１４が弁座１３に接触している。そのため、全閉時において、弁座１３と弁体１４との間のシール性が向上する。
【００５０】
また、軸シャフト２１とバルブシャフト２２の連結構造として、軸シャフト２１に備わるスリット部５２と、バルブシャフト２２に備わる第１摺動部６２とが設けられている。そして、スリット部５２は、軸シャフト２１における当該軸シャフト２１の軸方向のバルブシャフト２２側の端部にて、軸シャフト２１の径方向に形成された溝形状に形成されている。第１摺動部６２は、バルブシャフト２２における当該バルブシャフト２２の軸方向の軸シャフト２１側の端部にて、軸シャフト２１に対して相対回転不能かつ軸シャフト２１の径方向に摺動可能な状態でスリット部５２の内部に挿入されている。これにより、バルブシャフト２２が軸中心に回転することを制限しながら、バルブシャフト２２を弁座１３に向かう方向または弁座１３から離れる方向に移動させることができる。なお、軸シャフト２３とバルブシャフト２２の連結構造として、軸シャフト２３に備わるスリット部７２と、バルブシャフト２２に備わる第２摺動部６３とが設けられている。
【００５１】
また、第１軸受偏心プレート８１は第１摺動部６２が挿入される貫通孔９１を備え、第２軸受偏心プレート８２は第２摺動部６３が挿入される貫通孔９１を備え、貫通孔９１を形成する内壁部は、円弧部９１ａと凸部９１ｂと凹部９１ｃと、を備える。そして、このような第１軸受偏心プレート８１と第２軸受偏心プレート８２により、バルブシャフト２２を弁座１３に向かう方向または弁座１３から離れる方向に移動させたり、バルブシャフト２２を軸中心に安定して回転させることができる。
【００５２】
本実施形態の流量調整弁１は、例えば、以下に説明するような燃料電池システム１０１におけるエア系１１３の統合弁１８１に適用される。
【００５３】
そこで、燃料電池システム１０１について説明する。燃料電池システム１０１は、電動自動車に搭載され、その駆動用モータ（図示略）に電力を供給するために使用される。図１４に示すように、燃料電池システム１０１は、燃料電池（ＦＣスタック）１１１と、水素系１１２と、エア系１１３を有する。
【００５４】
燃料電池１１１は、燃料ガスの供給と酸化剤ガスの供給を受けて発電を行う。本実施形態では、燃料ガスは水素ガスであり、酸化剤ガスはエアである。すなわち、燃料電池１１１は、水素系１１２からの水素ガスの供給と、エア系１１３からのエアの供給を受けて発電を行う。そして、燃料電池１１１で発電された電力は、インバータ（図示略）を介して駆動用モータ（図示略）に供給される。
【００５５】
水素系１１２は、燃料電池１１１のアノード側に設けられている。この水素系１１２は、水素供給通路１２１、水素排出通路１２２、充填通路１２３を備えている。水素供給通路１２１は、水素タンク１３１から燃料電池１１１へ水素ガスを供給するための通路である。水素排出通路１２２は、燃料電池１１１から排出される水素ガス（以下、適宜、「水素オフガス」という。）を排出するための通路である。充填通路１２３は、充填口１５１から水素タンク１３１に水素ガスを充填するための通路である。
【００５６】
水素系１１２は、水素供給通路１２１において、水素タンク１３１側から順に、主止弁１３２、高圧レギュレータ１３３、中圧リリーフ弁１３４、圧力センサ１３５、インジェクタ部１３６、低圧リリーフ弁１３７、圧力センサ１３８を備えている。主止弁１３２は、水素タンク１３１から水素供給通路１２１への水素ガスの供給と遮断を切り換える弁である。高圧レギュレータ１３３は、水素ガスを減圧するための圧力調整弁である。中圧リリーフ弁１３４は、水素供給通路１２１における高圧レギュレータ１３３とインジェクタ部１３６の間の圧力が所定圧力以上になると開弁して圧力を所定圧力未満に調整する弁である。圧力センサ１３５は、水素供給通路１２１における高圧レギュレータ１３３とインジェクタ部１３６の間の圧力を検出するセンサである。インジェクタ部１３６は、水素ガスの流量を調節する機構である。低圧リリーフ弁１３７は、水素供給通路１２１におけるインジェクタ部１３６と燃料電池１１１の間の圧力が所定圧力以上になると開弁して圧力を所定圧力未満に調整する弁である。圧力センサ１３８は、水素供給通路１２１におけるインジェクタ部１３６と燃料電池１１１の間の圧力を検出するセンサである。
【００５７】
また、水素系１１２は、水素排出通路１２２において、燃料電池１１１側から順に、気液分離器１４１、排気排水弁１４２が配置されている。気液分離器１４１は、水素オフガス内の水分を分離する機器である。排気排水弁１４２は、気液分離器１４１からエア系１１３の希釈器１８２への水素オフガスや水分の排出と遮断を切り換える弁である。
【００５８】
エア系１１３は、燃料電池１１１のカソード側に設けられている。このエア系１１３は、エア供給通路１６１、エア排出通路１６２、バイパス通路１６３を備えている。エア供給通路１６１は、燃料電池システム１０１の外部から燃料電池１１１へ、エアを供給するための通路である。エア排出通路１６２は、燃料電池１１１から排出されるエア（以下、適宜、「エアオフガス」という。）を排出するための通路である。バイパス通路１６３は、エア供給通路１６１から燃料電池１１１を介さずにエア排出通路１６２へ、エアを流すための通路である。
【００５９】
エア系１１３は、エア供給通路１６１において、エアクリーナ１７１側から順に、エアポンプ１７２、インタークーラ１７３、封止弁１７４を備えている。エアクリーナ１７１は、燃料電池システム１０１の外部から取り込んだエアを清浄化する機器である。エアポンプ１７２は、エアの流量を調整する機器である。インタークーラ１７３は、エアを冷却する機器である。封止弁１７４は、燃料電池１１１へのエアの供給と遮断を切り換える弁である。
【００６０】
また、エア系１１３は、エア排出通路１６２において、燃料電池１１１側から順に、統合弁１８１、希釈器１８２が配置されている。
【００６１】
統合弁１８１は、燃料電池１１１からのエアオフガスの排出と遮断を切り換える弁（エアの封止機能を備えた弁）であるとともに、燃料電池１１１からのエアオフガスの排出量を制御する弁（流量の制御機能を備えた弁）である。そして、本実施形態では、統合弁１８１として、本発明の流量調整弁１を適用する。
【００６２】
希釈器１８２は、エアオフガス及びバイパス通路１６３を流れるエアにより、水素排出通路１２２から排出される水素オフガスを希釈する機器である。
【００６３】
また、エア系１１３は、バイパス通路１６３において、バイパス弁１９１を備えている。バイパス弁１９１は、バイパス通路１６３におけるエアの流量を制御する弁である。
【００６４】
また、燃料電池システム１０１は、システムの制御を司るコントローラ２０１を備えている。コントローラ２０１は、燃料電池システム１０１に備わる各機器を制御する。なお、燃料電池システム１０１は、その他、燃料電池１１１の冷却を行う冷却系（不図示）も有する。
【００６５】
以上のような構成の燃料電池システム１０１において、水素供給通路１２１から燃料電池１１１に供給された水素ガスは、燃料電池１１１にて発電に使用された後、燃料電池１１１から水素オフガスとして水素排出通路１２２と希釈器１８２を介して、燃料電池システム１０１の外部に排出される。また、エア供給通路１６１から燃料電池１１１に供給されたエアは、燃料電池１１１にて発電に使用された後、燃料電池１１１からエアオフガスとしてエア排出通路１６２と希釈器１８２を介して、燃料電池システム１０１の外部に排出される。
【００６６】
そして、このような燃料電池システム１０１において、エア系１１３における統合弁１８１に本実施形態の流量調整弁１を適用する。これにより、統合弁１８１は、比較的簡単な構成かつ省スペースで、弁座１３と弁体１４の摺動摩耗を抑制できる。そのため、統合弁１８１は、全閉時におけるエアの漏れ流量の増加を防止できる。したがって、例えば燃料電池１１１の発電が停止しているときに、統合弁１８１により水素排出通路１２２を遮断させることにより、燃料電池１１１内にエアが吸入され難くなる。ゆえに、燃料電池１１１内で反応が起こり難くなり、燃料電池１１１内での酸化による劣化を抑制できる。
【００６７】
なお、本実施形態の流量調整弁１は、燃料電池システム１０１における統合弁１８１以外の弁、例えば、エア系１１３における封止弁１７４やバイパス弁１９１にも適用できる。
【００６８】
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。
【符号の説明】
【００６９】
１  流量調整弁
１３  弁座
１４  弁体
１５  回転軸
１６  弁孔
２１  軸シャフト
２２  バルブシャフト
２３  軸シャフト
５１  基端部
５２  スリット部
５２ａ  側面
５２ｂ  側面
６１  本体部
６２  第１摺動部
６２ａ  凸部
６２ｂ  凸部
６３  第２摺動部
７１  スリット部
８１  第１軸受偏心プレート
９１  貫通孔
９１ａ  円弧部
９１ｂ  凸部
９１ｃ  凹部
８２  第２軸受偏心プレート
１０１  燃料電池システム
１７４  封止弁
１８１  統合弁
１９１  バイパス弁
Ｌｓ  （回転軸の）中心軸
Ｌｓｂ（バルブシャフトの）中心軸
Ｌｈ  （弁孔の）中心軸
【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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