(57)【要約】【課題】作動性や組付性を向上させることができる弁装置を提供する。【解決手段】流体が通流する通流路１０８が形成されたボディ１０１に回動可能に設けられ、回動動作によって通流路１０８を開閉するバルブが設けられたシャフト１１０と、シャフト１１０の端部に取り付けられ、駆動手段からの回転駆動力をシャフト１１０に伝達するためのギアプレート１２０と、シャフト１１０の端部の直近に配置され、ギアプレート１２０に設けられた検出素子との間で、シャフト１１０の回動位置を検出する非接触式の回転センサ１３０と、を備え、端部と回転センサ１３０との間に隙間Ｓが形成され、シャフト１１０の端部に形成されたねじ穴１１３に螺合される固定ねじ１２５でギアプレート１２０を固定し、隙間Ｓに、固定ねじ１２５の頭部１２５ａが配置されることを特徴とする弁装置。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が通流する通流路が形成されたボディと、
前記ボディに回動可能に設けられ、回動動作によって前記通流路を開閉するバルブが設けられたシャフトと、
このシャフトの端部に取り付けられ、駆動手段からの回転駆動力を前記シャフトに伝達するためのギアプレートと、
前記シャフトの軸線方向の端部側方において前記端部の直近に配置され、前記ギアプレートに設けられた検出素子との間で、前記シャフトの回動位置を検出する非接触式の回転センサと、を備え、
前記端部と前記回転センサとの間に隙間が形成された弁装置であって、
前記シャフトの端部には軸方向にねじ穴が形成されており、
前記ギアプレートは、前記端部の側方から前記ねじ穴に螺合される固定ねじで、前記シャフトの端部に固定されるようになっており、
前記隙間に、螺合された状態の前記固定ねじの頭部が配置されることを特徴とする弁装置。
【請求項２】
前記シャフトの端部には、係合用の突部が設けられており、
前記ギアプレートには、前記突部が係合する係合孔が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の弁装置。
【請求項３】
前記係合孔は、前記シャフトの軸方向から見た形状が略小判形状をなしており、
前記突部は、軸方向から見た形状が前記係合孔に対応した形状をなすことを特徴とする請求項２に記載の弁装置。
【請求項４】
略小判形状の前記係合孔は、平行な直線状縁部とこれに連続する円形状縁部とを備えており、
前記突部は、前記直線状縁部と円形状縁部との隅部に係合する角部を備えていることを特徴とする請求項３に記載の弁装置。
【請求項５】
前記突部は前記係合孔に圧入されることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の弁装置。
【請求項６】
前記固定ねじのねじ部には接着剤が塗布されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の弁装置。
【請求項７】
前記ねじ穴には、ザグリ部が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の弁装置。
【請求項８】
前記通流路の内壁および前記シャフトの少なくとも一部には、撥水コーティングが施されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の弁装置。
【請求項９】
前記バルブを少なくとも開弁方向に付勢する付勢手段を備え、
前記ボディには、前記付勢手段に当接して、前記バルブの開度を所定の開度に規制する当接部が一体的に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弁装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、水素（燃料ガス、反応ガス）がアノードに、酸素を含む空気（酸化剤ガス、反応ガス）がカソードに、それぞれ供給されることで発電する固体高分子型燃料電池（Polymer Electrolyte Fuel Cell：ＰＥＦＣ）等の燃料電池の開発が盛んである。このような燃料電池を用いたシステムでは、水素や酸素を含む空気等の流体の流れを許容または遮断制御するための弁装置が用いられている。
【０００３】
ところで、燃料電池から排出されるカソードオフガスの流路には、弁装置として背圧弁が設けられたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
背圧弁は、燃料電池から排出されるカソードオフガスの圧力を所定圧に調整するものであり、燃料電池は、この背圧弁によるカソードオフガスの圧力調整によって所定の発電効率が確保されるようになっている。
【特許文献１】特開２００４−１８５８２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前記したような背圧弁等の弁装置では、流体の流れに対する作動性を向上させることや、組付性の更なる向上を図りたいという要望があった。
【０００５】
そこで、本発明は、作動性や組付性を向上させることができる弁装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明の弁装置は、流体が通流する通流路が形成されたボディと、前記ボディに回動可能に設けられ、回動動作によって前記通流路を開閉するバルブが設けられたシャフトと、このシャフトの端部に取り付けられ、駆動手段からの回転駆動力を前記シャフトに伝達するためのギアプレートと、前記シャフトの軸線方向の端部側方において前記端部の直近に配置され、前記ギアプレートに設けられた検出素子との間で、前記シャフトの回動位置を検出する非接触式の回転センサと、を備え、前記端部と前記回転センサとの間に隙間が形成された弁装置であって、前記シャフトの端部には軸方向にねじ穴が形成されており、前記ギアプレートは、前記端部の側方から前記ねじ穴に螺合される固定ねじで、前記シャフトの端部に固定されるようになっており、前記隙間に、螺合された状態の前記固定ねじの頭部が配置されることを特徴とする。
【０００７】
この弁装置によれば、シャフトの端部には、軸方向にねじ穴が形成されており、ギアプレートが、端部の側方からねじ穴に螺合される固定ねじで、シャフトの端部に固定されるようになっているので、シャフトに対するギアプレートの取り付けが行い易くなり、組付性が向上する。
仮に、シャフトが小径化されている場合、シャフトの端部にギアプレートを、例えば、カシメによって固定しようとすると、カシメ時に、シャフトに変形等が生じたり、カシメ部が不安定となったりして、シャフトの端部にギアプレートをうまく固定することができない場合がある。
これに対して、本発明では、固定ねじでシャフトの端部にギアプレートを螺合することができるので、シャフトに変形等が生じるのを阻止しつつシャフトの端部にギアプレートを好適に固定することができる。これにより、シャフトの作動性を確保できるとともに、固定時の組付作業を簡便に行うことができる。
また、隙間に、螺合された状態の固定ねじの頭部が配置されるので、端部と回転センサとの間に形成される隙間をうまく利用した固定が可能となり、弁装置が大型化することもない。
【０００８】
また、前記シャフトの端部には、係合用の突部が設けられており、前記ギアプレートには、前記突部が係合する係合孔が設けられている構成とするのがよい。
【０００９】
この弁装置によれば、シャフトの端部に設けられた係合用の突部をギアプレートの係合孔に係合することができるので、固定時の組付作業をより簡便に行うことができる。
【００１０】
また、前記係合孔は、前記シャフトの軸方向から見た形状が略小判形状をなしており、前記突部は、軸方向から見た形状が前記係合孔に対応した形状をなす構成とするのがよい。
【００１１】
この弁装置によれば、シャフトとギアプレートとの組み付け時の位置決めが容易であるとともに、シャフトに対するギアプレートの周方向の回転を確実に阻止した固定が可能となる。したがって、ガタツキの発生を防止しつつ、作動性および組付性に優れた弁装置が得られる。
【００１２】
また、略小判形状の前記係合孔は、平行な直線状縁部とこれに連続する円形状縁部とを備えており、前記突部は、前記直線状縁部と円形状縁部との隅部に係合する角部を備えている構成とするのがよい。
【００１３】
この弁装置によれば、突部は、直線状縁部と円形状縁部との隅部に係合する角部を備えているので、係合時の位置決めが行いやすく、また、シャフトに対するギアプレートの周方向の回転を阻止した固定が可能となる。したがって、作動性および組付性に優れた弁装置が得られる。
また、例えば、突部を、独立した４つの突状部から構成することによって、シャフトに対するギアプレートの確実な周り止め作用を維持しつつ、突部の形状を、小判形状の係合孔に対応する小判形状とした場合に比べて小型化することができるようになり、シャフトの小径化が可能となる。このことはシャフトの駆動機構の小型化を可能とし、弁装置全体の小型化が可能となって、コストの低減や省スペース化に寄与する。
さらに、シャフトに対するギアプレートの確実な固定を維持することができるので、小判形状の係合孔の大きさを極力小さく設定することができ、ギアプレートの小型化が可能となって、弁装置全体の小型化が可能となる。このことは、コストの低減や省スペース化に寄与する。
【００１４】
また、前記突部は前記係合孔に圧入される構成とするのがよい。この弁装置によれば、シャフトとギアプレートとの抜けや位置ずれを一層確実に阻止することができ、作動性や組付性に優れたものとなる。
【００１５】
また、前記固定ねじのねじ部には接着剤が塗布されている構成とするのがよい。この弁装置によれば、シャフトとギアプレートとの固定が一層強固なものとなり、シャフトとギアプレートとの抜けや位置ずれを一層確実に阻止することができる。
【００１６】
また、前記ねじ穴にザグリ部を形成することで、シャフトの端部から離れた深い部分で固定ねじを螺合することができ、端部から浅い部分で固定ねじを螺合した場合に比べて、固定強度をより向上させることができる。
【００１７】
また、前記通流路の内壁および前記シャフトの少なくとも一部には、撥水コーティングが施されている構成とするのがよい。この弁装置によれば、撥水コーティングによって水分をはじく効果が得られるようになり、撥水コーティングの施されている、通流路の内壁およびシャフトの少なくとも一部に水分が残留し難くなり、低温環境下（例えば０℃未満）における凍結等の現象が生じるのを抑制することができる。
【００１８】
また、前記バルブを少なくとも開弁方向に付勢する付勢手段を備え、前記ボディには、前記付勢手段に当接して、前記バルブの開度を所定の開度に規制する当接部が一体的に設けられている構成とするのがよい。
【００１９】
この弁装置によれば、ボディには、付勢手段に当接して、バルブの開度を所定の開度に規制する当接部が一体的に設けられているので、所望の開度となるように当接部の位置を設定してボディに設けることにより、付勢手段の当接時にバルブの開度が所定の開度となるようにすることができ、例えば、調整ねじ等を用いた開度調整等の構造を採用することなく、バルブの開度を簡易に設定することができる。したがって、構造がシンプルになり、作動性が向上する。また、簡易な構造となるとともに、調整等を省略することができるので、組み付け時の手間も少なくなり、コストの低減に寄与する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、作動性や組付性を向上させることができる弁装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を適宜図面を参照しながら説明する。
本実施形態では、燃料電池システムに適用される弁装置について説明するが、弁装置が適用される装置等を限定する趣旨ではない。なお、以下では、弁装置を、燃料電池システムのカソード系の背圧弁１００に用いた場合を例として説明する。
【００２２】
はじめに、本実施形態の弁装置が適用される燃料電池システムの構成について説明し、後記する説明の中で弁装置について説明する。
≪燃料電池システムの構成≫
図１に示す本実施形態に係る燃料電池システム１は、図示しない燃料電池自動車（移動体）に搭載されている。燃料電池システム１は、燃料電池スタック１０と、燃料電池スタック１０のアノードに対して水素（燃料ガス、反応ガス）を給排するアノード系と、燃料電池スタック１０のカソードに対して酸素を含む空気（酸化剤ガス、反応ガス）を給排するカソード系と、を備えている。
【００２３】
＜アノード系＞
アノード系は、水素タンク２１（燃料ガス供給手段）、常閉型の遮断弁２２、エゼクタ２３、常閉型のパージ弁２４を備え、水素タンク２１からの水素は、遮断弁２２、エゼクタ２３を介して、燃料電池スタック１０のアノード流路１１の入口側に供給されるようになっている。
【００２４】
アノード流路１１の出口は、循環路２３ａを介してエゼクタ２３の吸込口に接続されている。そして、エゼクタ２３に戻されたアノードオフガスは、水素タンク２１からの水素と混合された後、アノード流路１１に再供給されるようになっている。
また、アノード流路１１の出口は、パージ弁２４を介して、希釈器３３に接続されている。
【００２５】
パージ弁２４は、常閉型の電磁弁であり、燃料電池スタック１０の発電時において、循環路２３ａを循環するアノードオフガス（水素）に含まれる不純物（水蒸気、窒素等）を排出（パージ）する場合に、図示しないＥＣＵ（Electronic Control Unit、電子制御装置）によって開かれる弁である。パージ弁２４の下流側は、後記する希釈器３３に接続されている。
ここで、ＥＣＵは、例えば、燃料電池スタック１０を構成する単セルの電圧（セル電圧）が所定セル電圧以下となった場合、不純物を排出する必要があると判定し、パージ弁２４を開くように設定されている。
【００２６】
＜カソード系＞
カソード系は、コンプレッサ３１（酸化剤ガス供給手段、掃気手段）と、加湿器３２と、本実施形態の弁装置が適用される背圧弁１００と、希釈器３３（ガス処理装置）とを備えている。
【００２７】
コンプレッサ３１は、加湿器３２を介して、カソード流路１２の入口に接続されている。そして、ＥＣＵの指令にしたがって作動すると、コンプレッサ３１は、酸素を含む空気を取り込み、空気をカソード流路１２に供給するようになっている。また、コンプレッサ３１は、燃料電池スタック１０の掃気時には、これを掃気する掃気手段として機能するようになっている。
なお、コンプレッサ３１は、燃料電池スタック１０や燃料電池スタック１０の発電電力を充放電する高圧バッテリ（図示しない）を電源として作動する。
【００２８】
カソード流路１２の出口は、背圧弁１００および希釈器３３に接続され、カソード流路１２（カソード）から排出された多湿のカソードオフガスが、希釈器３３に供給されるようになっている。
【００２９】
加湿器３２は、コンプレッサ３１からカソード流路１２に向かう空気を加湿するため、カソード流路１２に向かうエアーと、多湿のカソードオフガスとを水分交換させる中空糸膜等を備えている。
【００３０】
背圧弁１００の下流側に接続される希釈器３３は、背圧弁１００から導入されるアノードオフガスと、コンプレッサ３１からのカソードオフガス（希釈用ガス）とを混合し、アノードオフガス中の水素を、カソードオフガスで希釈する容器である。希釈器３３で生成した混合ガスは、車外に排出されるようになっている。
【００３１】
背圧弁１００は、カソード流路１２の出口側に接続されており、下流側の希釈器３３を通じて大気側に排気されるエアーの排出量を調節し、同時に、燃料電池スタック１０のカソード流路１２に供給されるエアーの圧力を制御する役割をなす。
【００３２】
具体的に、背圧弁１００は、図２に示すように、通流路１０８を有したボディ１０１と、このボディ１０１にシール材１０２を介して図示しないボルトにより装着されるハウジング１０３とを備え、駆動機構としてのＤＣモータ１０４や、シャフト１１０、ギアプレート１２０、非接触式の回転センサ１３０等が備えられる。
なお、駆動機構としてのＤＣモータ１０４に代えて、ステッピングモータやブラシレスＤＣ／ＡＣモータ等を用いるようにしてもよい。
【００３３】
ボディ１０１に形成された通流路１０８は、断面円形状に形成されており、その内面には、撥水コーティングが施されている。通流路１０８には、図３に示すように、両側の開口部１０８ｂに段差１０８ａが形成されており、このような段差１０８ａが通流路１０８の開口部１０８ｂに形成されることによって、開口部１０８ｂの縁部となるフランジ部のフランジ面Ｆに、撥水コーティング剤が付着するのを好適に防止することができる。コーティング時の作用については後記する。
【００３４】
図２に戻り、ＤＣモータ１０４は、ボディ１０１に形成された凹部１０１ａに収容されており、その出力軸１０４ａには、駆動ギア１０４ｂが固定され、駆動ギア１０４ｂには、ボディ１０１とハウジング１０３との間に設けられたアイドルシャフト１０５に係合するアイドルギア１０６の大径ギア部１０６ａが噛合するようになっている。
【００３５】
シャフト１１０は、ボディ１０１に設けられた支持孔１０７に回動可能に装着されており、通流路１０８内に配置される部位には、バルブとしての弁体１１５が固定されている、弁体１１５は、通流路１０８の断面形状に対応した円形形状を呈し、ねじ部材１１５ｂ、１１５ｂによってシャフト１１０に形成された長四角形状の貫通孔１１５ａに挿通された状態で固定される。
このような弁体１１５が固定されたシャフト１１０は、一端部１１０ｂ側および他端部１１０ｃ側がベアリング１０１ｂ、１０１ｃを介してボディ１０１に軸支される。
【００３６】
ベアリング１０１ｂの両端部には、ベアリング１０１ｂの固定のためのリング状のカラー１０１ｄおよび断面コ字形状のカラー１０１ｅが装着される。そして、カラー１０１ｄに隣接してシャフト１１０には、通流路１０８からボディ１０１の外部へのガス漏れを防止するためのシール材１０１ｆが装着されている。このシール材１０１ｆは、通流路１０８側およびカラー１０１ｄ側にそれぞれ傾斜した状態でシャフト１１０を周回する２つのリップ部を有している。
また、ベアリング１０１ｃの両側部には、ベアリング１０１ｃの固定のためのリング状のカラー１０１ｇ、１０１ｈが装着される。そして、カラー１０１ｇに隣接してシャフト１１０には、通流路１０８からボディ１０１とハウジング１０３との間に形成される空間部へのガス漏れを防止するためのシール材１０１ｊが装着されている。このシール材１０１ｊは、通流路１０８側およびカラー１０１ｇ側にそれぞれ傾斜した状態でシャフト１１０を周回する２つのリップ部を有している。
【００３７】
このような２つのシール材１０１ｆ、１０１ｊにより、通流路１０８からのボディ１０１の外部や空間部へのガス漏れ、およびボディ１０１の外部や空間部から通流路１０８への不純物等の侵入、例えば、ベアリング１０１ｂ、１０１ｃの潤滑グリース等の侵入を、確実に阻止することができる。
【００３８】
このようにして軸支されるシャフト１１０には、ボディ１０１の支持孔１０７に対応する部位から通流路１０８内に露呈する部位にかけて、軸方向の２箇所に、撥水コーティングＣが施されている。このような撥水コーティングＣをシャフト１１０の表面に施すことによって、水分をはじく効果が得られるようになり、前記した通流路１０８の内壁面１０８ｃに施された撥水コーティングとともに、通流路１０８や支持孔１０７に対応するシャフト１１０の部分に水分が残留し難くなり、低温環境下（例えば０℃未満）において、凍結等の現象が生じることを好適に抑制することができる。
【００３９】
ここで、シャフト１１０の他端部１１０ｃの外周部には、付勢手段の一部を構成する位置決め部材１１１が装着されている。位置決め部材１１１は、シャフト１１０に対して回動可能に装着されており、外周部にフランジ部１１１ａが形成されている。
このフランジ部１１１ａと、ベアリング１０１ｃが装着されるボディ１０１のボス部１０１ｋの側壁との間には、弁体１１５を開弁方向に回動させるための付勢手段の一部を構成する全開用コイルスプリング１１２が配設されている。この全開用コイルスプリング１１２は、前記のように弁体１１５を開弁方向に回動させることで、通流路１０８を全開状態に保持するものであり、一端部がボディ１０１のボス部１０１ｋに係合し、他端部が位置決め部材１１１のフランジ部１１１ａに係合している。
【００４０】
また、位置決め部材１１１のフランジ部１１１ａの所定部位には、図４に示すように、位置決め部材１１１の径方向外側へ突出する緩衝レバー１１１ｂが設けられている。この緩衝レバー１１１ｂは、ボディ１０１側に一体的に設けられた全開ストッパ部１０９ａ（当接部）に当接するように設けられている。この全開ストッパ部１０９ａは、全開用コイルスプリング１１２の弾発力により位置決め部材１１１が回動して、緩衝レバー１１１ｂが当接したときに、弁体１１５（図２参照）の回動位置を通流路１０８の全開位置に保持する部材として機能する。
本実施形態では、ボディ１０１の一部であるステー１０９に、全開ストッパ部１０９ａが一体的に設けられている。つまり、調節ねじ等を用いた調節機構が排除されて簡易な構造となっている。
【００４１】
ステー１０９には、前記した全開ストッパ部１０９ａの他に、後記するギアプレート１２０に設けられたレバー部１２０ａ（図６（ａ）参照）が当接する、過剰全開ストッパ１０９ｂが設けられている。この過剰全開ストッパ１０９ｂは、前記全開ストッパ部１０９ａとは異なる、ギアプレート１２０の回動域に突出しており、ギアプレート１２０のレバー部１２０ａが当接することで、弁体１１５が全開位置を通り越して、閉弁側に回動するような過剰全開状態となるのを規制するようになっている。
【００４２】
また、ステー１０９には、同じくギアプレート１２０の回動域に突出する全閉ストッパ部１０９ｃが設けられている。この全閉ストッパ部１０９ｃは、ステー１０９に螺合された調節ねじからなり、ステー１０９から突出するねじ部１０９ｄの先端に、ギアプレート１２０に設けられた当接部１２７（仮想線で図示）が当接することで、弁体１１５の閉弁位置が規制されるようになっている。なお、ねじ部１０９ｄの出没量を調節することによって、弁体１１５の全閉位置を所望の位置に調節することができる。
【００４３】
次に、シャフト１１０と、ギアプレート１２０との係合に係る構成について説明する。
図５に示すように、シャフト１１０の他端部１１０ｃ（端部）には、軸方向にねじ穴１１３が形成されており、ギアプレート１２０（図２参照）は、他端部１１０ｃの側方からねじ穴１１３に螺合される固定ねじ１２５で、シャフト１１０の他端部１１０ｃに固定されるようになっている。
一方、図７に示すように、シャフト１１０のねじ穴１１３に螺合される固定ねじ１２５の軸方向側方には、ハウジング１０３に設けられた回転センサ１３０が配置されるようになっており、図８に示すように、固定ねじ１２５でシャフト１１０の他端部１１０ｃにギアプレート１２０を固定した状態で、ギアプレート１２０に設けられる凹部１２０ｂ内に、この回転センサ１３０のセンサ部１３０ａが配置されるようになっている。
【００４４】
シャフト１１０は、図５（ａ）（ｂ）に示すように、その他端部１１０ｃに、固定ねじ１２５（図７参照）が螺合されるねじ穴１１３が形成されており、ねじ穴１１３の開口部には、ザグリ部１１３ａが形成されている。
また、シャフト１１０の他端部１１０ｃにおいて、ねじ穴１１３の開口縁には、係合用の一対の湾曲した突部１１４が設けられている。この突部１１４は、ギアプレート１２０の後記する小判形状の係合孔１２１（図６（ｂ）参照、以下同じ）の円形状縁部１２１ａに対して係合可能な湾曲面部１１４ａと、この湾曲面部１１４ａに連続し、係合孔１２１の直線状縁部１２１ｂに係合可能な側面部１１４ｂとを有している。
【００４５】
このような突部１１４は、ギアプレート１２０の後記する係合孔１２１に係合された状態で、係合孔１２１内に収まる寸法を備えて形成されており、係合孔１２１の開口から突出しないようになっている。これによって、固定ねじ１２５の頭部１２５ａ（図７参照）が後記する固定用プレート１２４に密着する状態となり、良好な締め付けが実現される。
【００４６】
固定ねじ１２５は、図２、図７、図８に示すように、頭部１２５ａが薄く、後記する固定用プレート１２４からの突出量が一般的なねじよりも小さくされた、超低頭ねじである。固定ねじ１２５は、図８に示すように、シャフト１１０のねじ穴１１３に螺合させて、シャフト１１０の他端部１１０ｃにギアプレート１２０を締付固定した状態において、その頭部１２５ａが、回転センサ１３０の側部１３１との間に形成される隙間Ｓ（空間）内に収まるようになっている。つまり、固定ねじ１２５の頭部１２５ａは、その厚さが、隙間Ｓにおける軸方向の幅よりも小さくされ、かつ、頭部１２５ａ側に突出する回転センサ１３０の側部１３１との間に、間隙Ｓ１が形成される大きさとされている。これにより、固定ねじ１２５は、その頭部１２５ａが、回転センサ１３０の側部１３１に対して非当接状態に位置することとなる。これによって、ギアプレート１２０の好適な回動が確保されるようになっている。
【００４７】
本実施形態では、固定ねじ１２５の螺合にあたって、ねじ部１２５ｂに接着剤１２５ｃを塗布している。これによって、ねじ穴１１３に固定ねじ１２５が強固に螺合される。接着剤１２５ｃとしては、例えば、ロックタイト（登録商標）等の接着剤を用いることができる。
【００４８】
ギアプレート１２０は、硬質樹脂製のギアであり、前記したように、シャフト１１０の他端部１１０ｃに固定ねじ１２５で固定され、アイドルギア１０６の回動力を受けて回動駆動されるようになっている。図２に示すように、．ギアプレート１２０は、その外周部の一部にギア部１２２を有し、このギア部１２２がアイドルギア１０６の小径ギア部１０６ｂに噛合するようになっている。位置決め部材１１１に対向するギアプレート１２０の内周面には、周方向に溝部１２３が形成されており、この溝部１２３と、位置決め部材１１１の対向面に設けられた前記フランジ部１１１ａとの間には、緩衝用コイルスプリング１１６が配設されている。この緩衝用コイルスプリング１１６は、弁体１１５を過剰全開状態から閉弁方向に回動させ、通流路１０８を全開状態とするものであり、一端部が位置決め部材１１１のフランジ部１１１ａに固定され、他端部がギアプレート１２０の溝部１２３に固定されている。
【００４９】
ギアプレート１２０の外周部の所定部位には、図６（ａ）に示すように、レバー部１２０ａが設けられており、このレバー部１２０ａは、図４に示すように、ボディ１０１のステー１０９に設けられた過剰全開ストッパ１０９ｂに当接可能であり、弁体１１５（図２参照）が過剰全開状態となるのを規制するようになっている。
【００５０】
ギアプレート１２０の中央部は、円筒状を呈しており、その凹部１２０ｂ（中空部）内には、固定用プレート１２４と、検出用部材１２６が配置されている。
固定用プレート１２４は、金属製（非磁性）の部材であり、中空部１２０ｂ内において、シャフト１１０が挿入される側に配置されている。本実施形態では、一体成形により、固定用プレート１２４をギアプレート１２０に設けている。
固定用プレート１２４の中央部には、前記したシャフト１１０（図５（ａ）（ｂ）参照以下同じ）の突部１１４（図５（ａ）（ｂ）参照以下同じ）が係合する係合孔１２１が形成されている。この係合孔１２１は、図６（ｂ）に示すように、シャフト１１０の軸方向から見た形状（側面視で見た形状）が略小判形状を呈しており、一対の円形状縁部１２１ａとこの円形状縁部１２１ａに連続する平行な直線状縁部１２１ｂとを有している。
【００５１】
円形状縁部１２１ａには、図９（ａ）（ｂ）に示すように、シャフト１１０側の突部１１４の湾曲面部１１４ａが係合可能であり、また、直線状縁部１２１ｂには、突部１１４の側面部１１４ｂが係合可能である。つまり、円形状縁部１２１ａと直線状縁部１２１ｂとの間に形成される隅部１２１ｃに対して、シャフト１１０側の突部１１４に形成された、湾曲面部１１４ａと側面部１１４ｂとの角部１１４ｃが、それぞれ係合ようになっている。これによって、シャフト１１０の他端部１１０ｃに、ギアプレート１２０がガタツクことなく係合されることとなる。
なお、突部１１４が係合孔１２１に圧入により固定されるように、突部１１４の湾曲面部１１４ａや側面部１１４ｂ、さらには係合孔１２１の寸法を調節して設けてもよい。このように構成することによって、シャフト１１０とギアプレート１２０との抜けや位置ずれを確実に阻止することができ、作動性や組付性に優れたものとなる。
【００５２】
図６（ａ）（ｂ）に示すように、検出用部材１２６は、円筒状を呈する金属製の部材であり、中空部１２０ｂ内において、後記する回転センサ１３０が挿入される側（固定用プレート１２４が配置される側と反対側）に配置されている。本実施形態では、一体成形により、検出用部材１２６をギアプレート１２０に設けている。
検出用部材１２６には、図６（ｂ）に示すように、その内周に向けて、検出素子としてのマグネット１２６ａ、１２６ａが対向して配置されている。このマグネット１２６ａ、１２６ａは、検出用部材１２６の内側に、図中一点鎖線で示すように、後記する回転センサ１３０が配置されたときに、この回転センサ１３０の周壁周りに位置するようになっており、回転センサ１３０が、ギアプレート１２０の回動時に、これとともに回動するマグネット１２６ａ、１２６ａの位置を検出することで、弁体１１５の開度を検知するようになっている。
【００５３】
ここで、回転センサ１３０は、図２、図７、図８に示すように、ハウジング１０３側のギアプレート１２０に対向する位置に設けられており、ボディ１０１にハウジング１０３を装着した際に、図８に示すように、ギアプレート１２０の検出用部材１２６で囲われる内空に所定のクリアランスＣＬをもって配置されるようになっている。なお、ボディ１０１とハウジング１０３との対向部位には、回転センサ１３０が前記内空に位置決めされるようにするための、嵌め合い等による位置決め手段１０３ａ（図４参照）が設けられている。
【００５４】
回転センサ１３０は、前記したように、内空に配置された状態で、図８に示すように、その側部１３１が、固定ねじ１２５の頭部１２５ａから間隙Ｓ１を有して離間しており、当該頭部１２５ａや検出用部材１２６に対して非接触状態に配置されている。このような回転センサ１３０は、マグネット１２６ａ、１２６ａの位置を検出することで、弁体１１５の開度を検知するようになっている。
【００５５】
ところで、ボディ１０１には、図２に示すように、その上部に形成された開口１０１ｎに、透湿防水素材１４１を備えたキャップ１４０が装着されている。開口１０１ｎは、ボディ１０１内の空間に連通している。
キャップ１４０は、ボディ１０１の外部に連通する通気開口部１４２が設けられた蓋部１４３と、この蓋部１４３に設けられたフック部１４４とからなり、蓋部１４３内に形成された通路に透湿防水素材１４１が配置されている。透湿防水素材１４１は、空気の出入りを許容しつつ水の出入りを阻止するものであり、例えば、周知であるゴアテックス（登録商標）などを用いることができる。
このような透湿防水素材１４１を有するキャップ１４０をボディ１０１の開口１０１ｎに配置することによって、ボディ１０１内への水や埃等の侵入（浸入）を防止しつつ、透湿防水素材１４１を介してボディ１０１内に空気が出入りすることとなるので、ボディ１０１内に大気圧を作用させることができる。
【００５６】
ここで、図１０（ａ）〜（ｃ）を参照して、通流路１０８に撥水コーティングを施すことによる作用について説明する。撥水コーティングにあたっては、同図に示すような、通流路１０８の内径と同等の内径を有する円筒状のマスキング治具Ｊを用いる。
撥水コーティング時には、図１０（ａ）に示すように、通流路１０８の内壁面１０８ｃとマスキング治具Ｊの内壁面Ｊｃとを位置合わせして、通流路１０８のフランジ部のフランジ面Ｆにマスキング治具Ｊの当接面Ｊｆを押し当てる。このような準備を通流路１０８の両側の開口部１０８ｂについて行う。
【００５７】
その後、図１０（ｂ）に示すように、上側のマスキング治具Ｊの内側から通流路１０８に向けてコーティング剤を流し込む。そうすると、コーティング剤は、マスキング治具Ｊの内壁面Ｊｃから段差１０８ａを越えるようにして通流路１０８の内壁面１０８ｃに流れ込み、内壁面１０８ｃをコーティングした後、反対側の開口部１０８ｂから段差１０８ａを越えるようにして、反対側のマスキング治具Ｊの内壁面Ｊｃを通じて排出される。
その後、マスキング治具Ｊをそれぞれ取り外すことで、図１０（ｃ）に示すように、通流路１０８の内壁面１０８ｃの撥水コーティングが終了する。
【００５８】
このような撥水コーティングにおいて、開口部１０８ｂの段差１０８ａが、撥水コーティング剤の流れ込みを規制する逃げ部として機能するようになり、通流路１０８のフランジ部のフランジ面Ｆとマスキング治具Ｊの当接面Ｊｆとの間に、コーティング剤が浸入するのを好適に防止することができる。
これによって、フランジ面Ｆにコーティング剤が付着するのを防止した通流路１０８の撥水コーティングを実現することができる。
【００５９】
以上説明した本実施形態の弁装置としての背圧弁１００によれば、シャフト１１０の他端部１１０ｃには、軸方向にねじ穴１１３が形成されており、ギアプレート１２０が、他端部１１０ｃの側方からこのねじ穴１１３に螺合される固定ねじで、シャフト１１０の他端部１１０ｃに固定されるようになっているので、シャフト１１０に対するギアプレート１２０の取り付けが行い易くなり、組付性が向上する。
【００６０】
仮に、シャフト１１０が小径化されている場合、シャフト１１０の他端部１１０ｃにギアプレート１２０を、例えば、カシメによって固定しようとすると、カシメ時に、シャフト１１０に変形等が生じたり、カシメ部が不安定となったりして、シャフト１１０の他端部１１０ｃにギアプレート１２０をうまく固定することができない場合がある。
これに対して、本実施形態では、固定ねじ１２５をシャフト１１０の他端部１１０ｃに形成されたねじ穴１１３に螺合することで、ギアプレート１２０を固定することができるので、シャフト１１０に変形等が生じるのを阻止しつつシャフト１１０の他端部１１０ｃにギアプレート１２０を好適に固定することができる。これにより、シャフト１１０の作動性を確保しつつ、固定時の組付作業を簡便に行うことができる。
【００６１】
また、隙間Ｓに、螺合された状態の固定ねじ１２５の頭部１２５ａが配置されるので、シャフト１１０の端部と回転センサ１３０との間に形成される隙間Ｓをうまく利用した固定が可能となり、背圧弁１００が大型化することもない。
【００６２】
また、シャフト１１０の他端部１１０ｃには、係合用の突部１１４が設けられており、ギアプレート１２０には、突部１１４が係合する係合孔１２１が設けられているので、これらの係合によって固定時の組付作業をより簡便に行うことができる。
【００６３】
また、係合孔１２１は、シャフト１１０の軸方向から見た形状が略小判形状をなしており、突部１１４は、軸方向から見た形状が係合孔１２１に対応した形状をなしているので、組み付け時の位置決めが容易であるとともに、組付後は、シャフト１１０に対するギアプレート１２０の周方向の回転を確実に阻止することができる。したがって、作動性および組付性に優れた背圧弁１００が得られる。
【００６４】
また、突部１１４が係合孔１２１に圧入されるように構成することで、シャフト１１０とギアプレート１２０との抜けや位置ずれを一層確実に阻止することができ、作動性や組付性に優れたものとなる。
【００６５】
また、固定ねじ１２５のねじ部１２５ｂには、接着剤１２５ｃが塗布されているので、シャフト１１０とギアプレート１２０との固定がより一層強固なものとなり、シャフト１１０とギアプレート１２０との抜けや位置ずれを一層確実に阻止して、作動性に優れた背圧弁１００が得られる。
【００６６】
また、ねじ穴１１３にザグリ部１１３ａが形成されているので、シャフト１１０の端部から離れた深い部分で固定ねじ１１３を螺合させることができ、端部から浅い部分で固定ねじ１１３を螺合した場合に比べて、固定強度をより向上させることができる。
【００６７】
また、通流路１０８の内壁面１０８ｃおよびシャフト１１０の所定部位には、撥水コーティングＣが施されているので、水分をはじく効果が得られるようになり、それらの部分に水分が残留し難くなる。これによって、低温環境下（例えば０℃未満）における凍結等の現象が生じるのを抑制することができる。
【００６８】
また、ボディ１０１のステー１０９には、位置決め部材１１１の緩衝レバー１１１ｂに当接して、弁体１１５の開度を所定の開度である全開状態に規制する全開ストッパ部１０９ａが一体的に設けられているので、全開ストッパ部１０９ａの位置を設定してボディ１０１（ステー１０９）に予め設けることにより、これらの当接時に弁体１１５の開度が全開状態となるように設定することができる。つまり、調整ねじ等を用いた開度調整等の構造を採用することなく、弁体１１５の開度を簡易に設定することができるようになる。したがって、構造がシンプルになり、作動性が向上する。また、簡易な構造となるとともに、調整等を省略することができるので、組み付け時の手間も少なくなり、コストの低減に寄与する。
【００６９】
図１１（ａ）〜（ｃ）、図１２（ａ）〜（ｃ）はシャフト１１０の他端部１１０ｃに形成される突部１１４Ａ、１１４Ｂの変形例を示した説明図である。
図１１（ａ）〜（ｃ）に示した変形例では、図１１（ａ）（ｂ）に示すように、シャフト１１０の軸方向から見た突部１１４Ａの形状が、一体的な小判形状とされており、図１１（ｃ）に示すように、小判形状の係合孔１２１に対して好適に係合するようになっている。このような突部１１４Ａは、前記した突部１１４に比べて肉厚が厚く形成されているので、突部１１４Ａの剛性を高めることができ、シャフト１１０とギアプレート１２０との抜けや位置ずれを一層確実に阻止することができて、作動性や組付性に優れたものとなる。
【００７０】
また、図１２（ａ）〜（ｃ）に示した変形例では、これらの図に示すように、突部１１４Ｂが、独立した４つの突状部１１４Ｂ’からなっており、これら４つで、係合孔１２１に係合するようになっている。
突状部１１４Ｂ’は、係合孔１２１の直線状縁部１２１ｂと円形状縁部１２１ａとの隅部１２１ｃにそれぞれ係合する角部１１４ｃを有しており、少なくとも係合孔１２１の直線状縁部１２１ｂに当接する側部１１４ｂと、円形状縁部１２１ａに当接する湾曲面部１１４ａとを備えている。
【００７１】
突部１１４Ｂの各突状部１１４Ｂ’は、係合孔１２１の隅部１２１ｃに係合する角部１１４ｃを備えているので、係合時の位置決めが行いやすく、また、シャフト１１０に対するギアプレート１２０の周方向の回転を好適に阻止した固定が可能となる。したがって、作動性および組付性に優れる。
【００７２】
また、突部１１４Ｂが、独立した４つの突状部１１４Ｂ’から構成されているので、シャフト１１０に対するギアプレート１２０の確実な固定を維持しつつ、突部１１４Ｂの形状を、前記したような突部１１４や突部１１４Ａとした場合に比べて、小型化することができるようになり、シャフト１１０の小径化が可能となる。このことはシャフト１１０の駆動機構の小型化を可能とし、背圧弁１００全体の小型化が可能となって、コストの低減や省スペース化に寄与する。
【００７３】
さらに、シャフト１１０に対するギアプレート１２０の確実な固定を維持することができるので、小判形状の係合孔１２１の大きさを極力小さく設定することができ、ギアプレート１２０の小型化が可能となって、背圧弁１００の小型化が可能となる。このことは、コストの低減や省スペース化に寄与する。
【００７４】
前記した実施形態では、燃料電池システム１が燃料電池自動車に搭載された場合を例示したが、その他に例えば、自動二輪車、列車、船舶に搭載された燃料電池システムでもよく、また、住居、店舗、オフィス用等として用いられる燃料電池システムでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の一実施形態に係る弁装置としての背圧弁を用いた燃料電池システムの機能を示す図である。
【図２】背圧弁の一部省略断面図である。
【図３】通流路周りの横断面図である。
【図４】ギアプレートの回動規制を説明するための側面図である。
【図５】（ａ）は図５（ｂ）に示したシャフトのＸ１−Ｘ１線断面図、（ｂ）はシャフトの側面図である。
【図６】（ａ）は図６（ｂ）に示したギアプレートのＸ２−Ｘ２線断面図、（ｂ）はギアプレートの側面図である。
【図７】シャフトとギアプレートとの組み付けを説明するための斜視図である。
【図８】シャフトの一端部に固定ねじでギアプレートを組み付けたときの拡大断面図である。
【図９】（ａ）（ｂ）はシャフトとギアプレートとの組み付けを説明するための斜視図である。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は撥水コーティング時の説明図である。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）はシャフトの一端部に形成される突部の変形例を示した説明図である。
【図１２】（ａ）〜（ｃ）はシャフトの一端部に形成される突部の変形例を示した説明図である。
【符号の説明】
【００７６】
１      燃料電池システム
１０    燃料電池スタック
１００  背圧弁
１０１  ボディ
１０８  通流路
１０９  ステー
１０９ａ  全開ストッパ部
１１０  シャフト
１１０ｃ  他端部（端部）
１１１  位置決め部材（付勢手段の一部を構成）
１１１ｂ  緩衝レバー（付勢手段の一部を構成）
１１２  全開用コイルスプリング（付勢手段の一部を構成）
１１３  ねじ穴
１１３ａ  ザグリ部
１１４  突部
１１４Ｂ’  突状部
１１４ａ  湾曲面部
１１４ｂ  側面部
１１４ｂ  側部
１１４ｃ  角部
１１５  弁体（バルブ）
１２０  ギアプレート
１２１  係合孔
１２１ａ  円形状縁部
１２１ｂ  直線状縁部
１２１ｃ  隅部
１２４  固定用プレート
１２５ａ  頭部
１２５ｃ  接着剤
１２６ａ  マグネット（検出素子）
１３０  回転センサ
１３１  側部
Ｃ      撥水コーティング
Ｓ      隙間
【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】
2009299879.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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