制御弁
【課題】駆動部側の内圧が変化した場合、または、弁室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、弁体の駆動機構であるプランジャーに水分が付着して凍結して、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５２には、弁室２０と駆動部２２とを気密に分離するための分離膜部材が装着され、分離膜部材の分離膜部５４は、平坦な平面を有する固定部材６０に当接しており、分離膜部材の弁体部５６と分離膜部との間に、圧力変化によって半径方向に伸縮自在な感圧部５１を形成した。
【解決手段】弁体５２には、弁室２０と駆動部２２とを気密に分離するための分離膜部材が装着され、分離膜部材の分離膜部５４は、平坦な平面を有する固定部材６０に当接しており、分離膜部材の弁体部５６と分離膜部との間に、圧力変化によって半径方向に伸縮自在な感圧部５１を形成した。
【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部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２１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。
すなわち、この特許文献１の制御弁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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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が固着されている。
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００８−２３２３５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
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２１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。
【００１６】
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。
【００１７】
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空間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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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、弁室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、弁体の駆動機構であるプランジャーに水分が付着して凍結して、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】
【００２２】
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、
前記分離膜部材の分離膜部は、平坦な平面を有する固定部材に当接しており、
前記弁体と分離膜部材の分離膜部との間に、圧力変化によって半径方向に伸縮自在な感圧部を形成したことを特徴とする。
【００２３】
このように構成することによって、分離膜部材の分離膜部が、平坦な平面を有する固定部材に当接しているので、分離膜部材の分離膜部は、弁室側から圧力を受けても変位することがない。
【００２４】
また、駆動部側の圧力変化に対しても、分離膜部材の分離膜部には、受圧面が存在しないので、分離膜部材の分離膜部は、駆動部側から圧力を受けても変位することがない。
しかも、分離膜部材の分離膜部と弁体部との間に、駆動部または弁室側の圧力変化によって半径方向に伸縮自在な感圧部を形成したので、駆動部側の圧力が上昇した際には、感圧部が半径方向外側に膨らみ、逆に、駆動部側の圧力が低下した際には、感圧部が半径方向内側に縮むことになる。
【００２５】
これによって、駆動部側の内圧が変化した場合、または、弁室側の圧力が変化した場合にも、感圧部が半径方向に伸縮することによって、これらの圧力変化を抑えることができる。
【００２６】
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、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。
しかも、弁室と駆動部とを気密に分離するための分離膜部材を有するので、弁体の駆動機構であるプランジャーに水分が付着して凍結して、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。
【００２７】
また、弁体の弁座に対して離接する方向の動きに対して、感圧部が軸方向に伸縮することになるので、弁体の駆動に分離膜部材が追随して、弁体の機能を阻害することがない。
【００２８】
また、本発明の制御弁は、前記分離膜部材が、分離膜部と、感圧部と、弁体を構成する弁体部とが一体に形成されている分離膜部材であることを特徴とする。
【００２９】
このように構成することによって、分離膜部材が、分離膜部と、感圧部と、弁体を構成する弁体部とが一体に形成されている分離膜部材であるので、弁室と、駆動部に形成された駆動空間との間を気密に分離する効果に優れる。
【００３０】
また、本発明の制御弁は、前記分離膜部材の感圧部が、弁棒部材の弁体を構成する弁体部に固着されていることを特徴とする。
【００３１】
このように構成することによって、分離膜部材の感圧部が弁棒部材の弁体を構成する弁体部に固着されているので、分離膜部材の形状を簡素化でき、コストを低減することができる。
【００３２】
また、本発明の制御弁は、前記分離膜部材の分離膜部と前記固定部材の平坦な平面とが固着されていることを特徴とする。
【００３３】
このように、分離膜部材の分離膜部と固定部材の平坦な平面面とを、例えば、接着、溶着など、種々の固着方法により固着すれば、分離膜部が固定部材の平坦な平面から剥離するおそれがないため、感圧部の設定を容易に行うことができる。
【００３４】
また、本発明の制御弁は、前記分離膜部材の感圧部が、軸方向の断面視で、半径方向に内側または外側に屈曲した屈曲部から構成されていることを特徴とする。
このように構成することによって、駆動部側の内圧が変化した場合、または、弁室側の圧力が変化した場合にも、感圧部の屈曲部が半径方向に伸縮する（屈曲度が変化する）ことによって、これらの圧力変化を抑えることができる。
【００３５】
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、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。
また、弁体の弁座に対して離接する方向の動きに対して、感圧部の屈曲部が軸方向に伸縮する（屈曲度が変化する）ことになるので、弁体の駆動に分離膜部材が追随して、弁体の機能を阻害することがない。
【００３６】
また、本発明の制御弁は、前記分離膜部材の感圧部が、軸方向の断面視で、蛇腹状に形成された屈曲部から構成されていることを特徴とする。
このように構成することによって、駆動部側の内圧が変化した場合、または、弁室側の圧力が変化した場合にも、感圧部の蛇腹状に形成された屈曲部が、軸方向の断面視で、半径方向に伸縮することによって、これらの圧力変化を抑えることができる。
【００３７】
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、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。
また、弁体の弁座に対して離接する方向の動きに対して、感圧部の蛇腹状に形成された屈曲部が軸方向に伸縮することになるので、弁体の駆動に分離膜部材が追随して、弁体の機能を阻害することがない。
【００３８】
また、本発明の制御弁は、前記蛇腹状の屈曲部が、中央部分の蛇腹の方が、両端部の蛇腹よりも、軸方向の断面視で、半径方向の凹凸距離が小さく形成されていることを特徴とする。
【００３９】
このように蛇腹状の屈曲部が、中央部分の蛇腹の方が、両端部の蛇腹よりも、軸方向の断面視で、半径方向の凹凸距離が小さく形成されていれば、駆動部側の内圧が変化した場合、または、弁室側の圧力が変化した場合に、中央部分の蛇腹が半径方向に伸縮しやすく、これにより圧力変化を抑えることができる。
【００４０】
また、本発明の制御弁は、前記分離膜部材の感圧部が、半径方向の断面視で、蛇腹状に形成された屈曲部から構成されていることを特徴とする。
このように構成することによって、駆動部側の内圧が変化した場合、または、弁室側の圧力が変化した場合にも、感圧部の蛇腹状に形成された屈曲部が、半径方向の断面視で、半径方向に伸縮することによって、これらの圧力変化を抑えることができる。
【００４１】
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、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。
また、本発明の制御弁は、前記分離膜部材の感圧部の厚さが、分離膜部の厚さよりも小さく形成されていることを特徴とする。
【００４２】
このように分離膜部材の感圧部の厚さが、分離膜部の厚さよりも小さく形成されていれば、駆動部側の内圧が変化した場合、または、弁室側の圧力が変化した場合に、分離膜部材の感圧部が、半径方向に伸縮しやすく、これにより圧力変化を抑えることができる。
【００４３】
また、本発明の制御弁は、前記分離膜部材の感圧部が、分離膜部よりも柔らかい材料から形成されていることを特徴とする。
このように分離膜部材の感圧部が、分離膜部よりも柔らかい材料から形成されていれば、駆動部側の内圧が変化した場合、または、弁室側の圧力が変化した場合に、分離膜部材の感圧部が、半径方向に伸縮しやすく、これにより圧力変化を抑えることができる。
【発明の効果】
【００４４】
本発明によれば、分離膜部材の分離膜部が、平坦な平面を有する固定部材に当接しているので、分離膜部材の分離膜部は、弁室側から圧力を受けても変位することがない。
また、駆動部側の圧力変化に対しても、分離膜部材の分離膜部には、受圧面が存在しないので、分離膜部材の分離膜部は、駆動部側から圧力を受けても変位することがない。
【００４５】
しかも、分離膜部材の分離膜部と弁体部との間に、駆動部または弁室側の圧力変化によって半径方向に伸縮自在な感圧部を形成したので、駆動部側の圧力が上昇した際には、感圧部が半径方向外側に膨らみ、逆に、駆動部側の圧力が低下した際には、感圧部が半径方向内側に縮むことになる。
【００４６】
これによって、駆動部側の内圧が変化した場合、または、弁室側の圧力が変化した場合にも、感圧部が半径方向に伸縮することによって、これらの圧力変化を抑えることができる。
【００４７】
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、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。
しかも、弁室と駆動部とを気密に分離するための分離膜部材を有するので、弁体の駆動機構であるプランジャーに水分が付着して凍結して、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。
【００４８】
また、弁体の弁座に対して離接する方向の動きに対して、感圧部が軸方向に伸縮することになるので、弁体部の駆動に感圧部の変形が追随するため、弁体の変位を阻害することがない。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図１は、本発明の制御弁の電磁弁の概略を示す縦断面図である。
【図２】図２は、図１の制御弁の弁開時の状態を説明する部分拡大図である。
【図３】図３は、図１の制御弁の弁閉時の状態を説明する部分拡大図である。
【図４】図４は、図１の制御弁の弁閉時の状態で、駆動部側の内圧が上昇した場合を説明する部分拡大図である。
【図５】図５は、図１の制御弁の弁閉時の状態で、駆動部側の内圧が低下した場合を説明する部分拡大図である。
【図６】図６は、本発明の別の実施例の制御弁の弁閉時の状態を説明する図３と同様な部分拡大図である。
【図７】図７は、本発明の別の実施例の制御弁のダイアフラム５２の半径方向断面図である。
【図８】図８は、本発明の別の実施例の制御弁の電磁弁の概略を示す縦断面図である。
【図９】図９は、図８の制御弁の弁開時の状態を説明する部分拡大図である。
【図１０】図１０は、図８の制御弁の弁閉時の状態を説明する部分拡大図である。
【図１１】図１１は、図８の制御弁の弁閉時の状態で、駆動部側の内圧が上昇した場合を説明する部分拡大図である。
【図１２】図１２は、図８の制御弁の弁閉時の状態で、駆動部側の内圧が低下した場合を説明する部分拡大図である。
【図１３】図１３は、本発明の別の実施例の制御弁のダイアフラム５２の軸方向断面図である。
【図１４】図１４は、本発明の別の実施例の制御弁の電磁弁の概略を示す縦断面図である。
【図１５】図１５は、図１４の制御弁の部分拡大断面図である。
【図１６】図１６は、本発明の別の実施例の制御弁の電磁弁の概略を示す縦断面図である。
【図１７】図１７は、図１６の制御弁の弁開時の状態を説明する部分拡大図である。
【図１８】図１８は、図１６の制御弁の弁閉時の状態を説明する部分拡大図である。
【図１９】図１９は、図１６の制御弁の弁閉時の状態で、駆動部側の内圧が上昇した場合を説明する部分拡大図である。
【図２０】図２０は、図１６の制御弁の弁閉時の状態で、駆動部側の内圧が低下した場合を説明する部分拡大図である。
【図２１】図２１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】
【００５０】
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】
【００５１】
図１は、本発明の制御弁の電磁弁の概略を示す縦断面図、図２は、図１の制御弁の弁開時の状態を説明する部分拡大図、図３は、図１の制御弁の弁閉時の状態を説明する部分拡大図、図４は、図１の制御弁の弁閉時の状態で、駆動部側の内圧が上昇した場合を説明する部分拡大図、図５は、図１の制御弁の弁閉時の状態で、駆動部側の内圧が低下した場合を説明する部分拡大図である。
【００５２】
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。
なお、この実施例の制御弁１０は、電磁弁を示しており、説明の便宜上、流路を形成する弁ハウジングを省略して示している。
【００５３】
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。
この実施例の制御弁１０は、弁本体１２を備えており、この弁本体１２は、上本体１１と下本体１３とから構成されている。そして、これらの上本体１１と下本体１３とはかしめ加工などによって相互に固着されている。
【００５４】
また、下本体１３には、流体が流入する第１のポート１４と、流体が流出する第２のポート１５と、この第１のポート１４から流入した流体が通過する弁ポート１６が形成された弁座１８と、弁室２０とが形成されている。
【００５５】
なお、この実施例では、第１のポート１４から流体が流入し、第２のポート１５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１５から流体が流入し、第１のポート１４から流体が流出するように構成することも可能である。
【００５６】
この弁本体１２の上本体１１の上部には、駆動部２２が、固定されており、この駆動部２２は、プランジャーチューブ２６を備えており、プランジャーチューブ２６の下端を上本体１１の内径部にろう付け、溶着などにより固定している。
【００５７】
そして、このプランジャーチューブ２６の内部に、プランジャー２８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２６の上端部には、吸引子３０が装着されている。
【００５８】
また、プランジャー２８と吸引子３０との間に、プランジャーバネ３２が圧縮状態で介装され、プランジャー２８を吸引子３０から離間する方向に付勢するように構成されている。
【００５９】
さらに、プランジャー２８の下端には、インサート金具３４と一体の弁棒部材３６が固着されている。
一方、プランジャーチューブ２６の外周には、吸引子３０の上部に形成された締結ネジ４０に、ナット４２を締め付けることによって、電磁コイル４６が外函部材４４とともに固定されている。
【００６０】
さらに、弁棒部材３６の下端には、弁室２０と、駆動部２２に形成された駆動空間５０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５２が装着されている。このダイアフラム弁体５２は、分離膜部５４と、弁体部５６とを備えており、分離膜部５４の外周部に形成した固定部５８を、弁本体１２の上本体１１と下本体１３との間に介装した略リング形状の固定部材６０と下本体１３との間で挟持することによって固定されている。
【００６１】
また、図２、図３に示したように、ダイアフラム弁体５２には、分離膜部５４と弁体部５６との間に、圧力変化によって半径方向に伸縮自在な感圧部５１が形成されている。この感圧部５１は、この実施例では、軸方向の断面視で、半径方向に内側に屈曲した屈曲部から構成されている。
【００６２】
この場合、図３に示したように、感圧部５１の屈曲角αは、後述するように、駆動部２２側の圧力が上昇した際に、感圧部５１が半径方向外側に膨らみ、逆に、駆動部２２側の圧力が低下した際に、感圧部５１が半径方向内側に縮むことで、これらの圧力変化を抑えることができるようにするためには、６０〜１６０°とするのが望ましい。
【００６３】
また、ダイアフラム弁体５２の感圧部５１の厚さが、分離膜部５４の厚さよりも小さく形成されているのが望ましい。
このように、ダイアフラム弁体５２の感圧部５１の厚さが、分離膜部５４の厚さよりも小さく形成されていれば、駆動部２２側の内圧が変化した場合、または、弁室２０側の圧力が変化した場合に、ダイアフラム弁体５２の感圧部５１が、半径方向に伸縮しやすく、これにより圧力変化を抑えることができる。
【００６４】
さらに、ダイアフラム弁体５２は、１つの材料から構成しても良いが、分離膜部５４と、弁体部５６と、感圧部５１を別々の材料から構成することも可能である。
この場合、ダイアフラム弁体５２の感圧部５１が、分離膜部５４よりも柔らかい材料から形成されているのが望ましい。
【００６５】
このようにダイアフラム弁体５２の感圧部５１が、分離膜部５４よりも柔らかい材料から形成されていれば、駆動部２２側の内圧が変化した場合、または、弁室２０側の圧力が変化した場合に、ダイアフラム弁体５２の感圧部５１が、半径方向に伸縮しやすく、これにより圧力変化を抑えることができる。
【００６６】
なお、ダイアフラム弁体５２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、金属などを適宜変更して用いることができる。
【００６７】
また、この実施例１の制御弁１０は、分離膜部材を構成するダイアフラム弁体５２が、分離膜部５４と、感圧部５１と、弁体を構成する弁体部５６とが一体に形成されている分離膜部材である。
【００６８】
このように構成することによって、分離膜部材を構成するダイアフラム弁体５２が、分離膜部５４と、感圧部５１と、弁体を構成する弁体部５６とが一体に形成されている分離膜部材であるので、弁室２０と駆動部２２に形成された駆動空間５０との間を気密に分離する効果に優れる。
【００６９】
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４６に通電することによって、プランジャーバネ３２の付勢力に抗して、プランジャー２８が吸引子３０の方向に移動し、プランジャー２８に固定された弁棒部材３６が上方に移動して、弁棒部材３６の下端に装着されたダイアフラム弁体５２の弁体部５６が、弁座１８から離間して、弁座１８に形成された弁ポート１６が開放されるようになっている。
【００７０】
この際、図２の矢印で示したように、ダイアフラム弁体５２の弁体部５６が弁座１８から離間する方向に移動した際に、ダイアフラム弁体５２の感圧部５１が、軸方向に縮んで追随して、弁体部５６の変位を阻害しないようになっている。
【００７１】
一方、電磁コイル４６への通電を停止することによって、プランジャーバネ３２の付勢力によって、プランジャー２８が吸引子３０から離間する方向に移動し、プランジャー２８に固定された弁棒部材３６が下方に移動して、図３に示したように、弁棒部材３６の下端に装着されたダイアフラム弁体５２の弁体部５６が、弁座１８に当接して、弁座１８に形成された弁ポート１６が閉止されるようになっている。
【００７２】
この場合、図１に示したように、ダイアフラム弁体５２の分離膜部５４が、平坦な平面を有する固定部材６０の下面に当接しているので、ダイアフラム弁体５２の分離膜部５４は、弁室２０側から圧力を受けても変位することがない。
【００７３】
また、駆動部２２側の圧力変化に対しても、ダイアフラム弁体５２の分離膜部５４は、平坦な平面を有する固定部材６０の下面に当接しているので、この間に駆動部２２側の圧力が流入することはなく、ダイアフラム弁体５２の分離膜部５４には、受圧面が存在しない。このため、ダイアフラム弁体５２の分離膜部５４は、駆動部２２側から圧力を受けても変位することがない。
【００７４】
しかも、ダイアフラム弁体５２の分離膜部５４と弁体部５６との間に、駆動部２２または弁室２０側の圧力変化によって半径方向に伸縮自在な感圧部５１を形成したので、駆動部２２側の圧力が上昇した際（弁室２０側の圧力が低下した場合）には、図４の矢印で示したように、感圧部５１が半径方向外側に膨らむようになっている。
【００７５】
逆に、駆動部２２側の圧力が低下した際（弁室２０側の圧力が上昇した場合）には、図５の矢印で示したように、感圧部５１が半径方向内側に縮むことになる。
これによって、駆動部２２側の内圧が変化した場合、または、弁室２０側の圧力が変化した場合にも、感圧部５１が半径方向に伸縮する（屈曲度が変化する）ことによって、これらの圧力変化を抑えることができる。
【００７６】
その結果、分離膜部材であるダイアフラム弁体５２が、弁体部５６の弁座１８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。
【００７７】
なお、分離膜部５４が変位せず、感圧部５１のみが半径方向に伸縮する（屈曲度が変化する）ための感圧部５１の大きさの設定は、想定される電磁コイル４６への通電による温度上昇、周囲温度変化、駆動部２２の内容積などの使用条件から、気体の状態方程式に代表される温度変化―体積変化の関係から決めればよい。
【００７８】
また、固定部材６０の平坦面と、分離膜部５４とを、接着、溶着など、種々の固着方法により固着すれば、分離膜部５４が固定部材６０の平坦面から剥離するおそれがないため、感圧部５１の設定を容易に行うことができる。
【００７９】
また、弁体部５６の弁座１８に対して離接する方向の動きに対して、感圧部５１が軸方向に伸縮する（屈曲度が変化する）ことになるので、弁体部５６の駆動に感圧部５１の変形が追随するため、弁体部５６の変位を阻害することがない。
【００８０】
このような開閉動作の際にも、ダイアフラム弁体５２によって、弁室２０と、駆動部２２に形成された駆動空間５０との間が気密に分離され、これにより、弁室２０を流れる湿潤流体の水蒸気などの水分が、駆動空間５０に浸入して、弁体の駆動機構であるプランジャー２８に水分が付着して凍結して、弁機能が阻害されるのが効果的に防止されるように構成されている。
【００８１】
なお、この実施例では、図３に示したように、ダイアフラム弁体５２の感圧部５１を軸方向の断面視で、半径方向に内側に屈曲した屈曲部から構成したが、図６に示したように、感圧部５１を軸方向の断面視で、半径方向に外側に屈曲した屈曲部から構成することも可能であり、この場合にも前述と同様な作用効果を奏することができる。
【００８２】
さらに、ダイアフラム弁体５２の感圧部５１は、図７（Ａ）に示したように、半径方向の断面視で全周に屈曲部を有するようにすることも可能であるが、図７（Ｂ）に示したように、ダイアフラム弁体５２の感圧部５１が、半径方向の断面視で、蛇腹状に形成された屈曲部、すなわち、半径方向の断面視で全周の一部に屈曲部を有するように構成することもできる。
【００８３】
このように構成することによって、駆動部２２側の内圧が変化した場合、または、弁室２０側の圧力が変化した場合にも、ダイアフラム弁体５２の感圧部５１の蛇腹状に形成された屈曲部が、半径方向の断面視で、半径方向に伸縮することによって、これらの圧力変化を抑えることができる。
【００８４】
その結果、分離膜部材であるダイアフラム弁体５２が、弁体部５６の弁座１８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。
【００８５】
なお、ダイアフラム弁体５２の感圧部５１に付着した水分などは、例えば、燃料電池システムを停止して、窒素ガスなどの不活性ガスをパージすることによって、吹き飛ばすようにすればよい。
【実施例２】
【００８６】
図８は、本発明の別の実施例の制御弁の電磁弁の概略を示す縦断面図、図９は、図８の制御弁の弁開時の状態を説明する部分拡大図、図１０は、図８の制御弁の弁閉時の状態を説明する部分拡大図、図１１は、図８の制御弁の弁閉時の状態で、駆動部側の内圧が上昇した場合を説明する部分拡大図、図１２は、図８の制御弁の弁閉時の状態で、駆動部側の内圧が低下した場合を説明する部分拡大図である。
【００８７】
この実施例の制御弁１０は、図１〜図５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。
【００８８】
この実施例の制御弁１０では、図８〜図１２に示したように、ダイアフラム弁体５２の感圧部５１が、軸方向の断面視で、蛇腹状に形成された屈曲部から構成されている。
この実施例の制御弁１０では、電磁コイル４６に通電することによって、弁棒部材３６の下端に装着されたダイアフラム弁体５２の弁体部５６が、弁座１８から離間して、弁座１８に形成された弁ポート１６が開放される際には、図９の矢印で示したように、弁体部５６が弁座１８から離間する方向に移動した際に、ダイアフラム弁体５２の蛇腹状に形成された感圧部５１が、軸方向に縮んで追随して、弁体部５６の変位を阻害しないようになっている。
【００８９】
一方、図１０に示したように、電磁コイル４６への通電を停止することによって、弁棒部材３６の下端に装着されたダイアフラム弁体５２の弁体部５６が、弁座１８に当接して、弁座１８に形成された弁ポート１６が閉止された状態では、この実施例の制御弁１０においても、実施例１と同様に、ダイアフラム弁体５２の分離膜部５４が、平坦な平面を有する固定部材６０の下面に当接しているので、ダイアフラム弁体５２の分離膜部５４は、弁室２０側から圧力を受けても変位することがない。
【００９０】
また、駆動部２２側の圧力変化に対しても、ダイアフラム弁体５２の分離膜部５４は、平坦な平面を有する固定部材６０の下面に当接しているので、この間に駆動部２２側の圧力が流入することはなく、ダイアフラム弁体５２の分離膜部５４には、受圧面が存在しない。このため、ダイアフラム弁体５２の分離膜部５４は、駆動部２２側から圧力を受けても変位することがない。
【００９１】
そして、この実施例の制御弁１０では、ダイアフラム弁体５２の分離膜部５４と弁体部５６との間に、駆動部２２または弁室２０側の圧力変化によって半径方向に伸縮自在な蛇腹状に形成された感圧部５１を形成したので、駆動部２２側の圧力が上昇した際（弁室２０側の圧力が低下した場合）には、図１１の矢印で示したように、感圧部５１が半径方向外側に膨らむようになっている。
【００９２】
逆に、駆動部２２側の圧力が低下した際（弁室２０側の圧力が上昇した場合）には、図１２の矢印で示したように、蛇腹状に形成された感圧部５１が半径方向内側に縮むことになる。
【００９３】
このように構成することによって、駆動部２２側の内圧が変化した場合、または、弁室２０側の圧力が変化した場合にも、感圧部５１の蛇腹状に形成された屈曲部が、軸方向の断面視で、半径方向に伸縮することによって、これらの圧力変化を抑えることができる。
【００９４】
その結果、分離膜部材であるダイアフラム弁体５２が、弁体部５６の弁座１８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２２側と弁室２０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。
【００９５】
また、弁体の弁座に対して離接する方向の動きに対して、感圧部５１の蛇腹状に形成された屈曲部が軸方向に伸縮することになるので、弁体部５６の駆動に感圧部５１の変形が追随するため、弁体の変位を阻害することがない。
【００９６】
なお、この場合、感圧部５１の蛇腹状の屈曲部の蛇腹の数、大きさは特に限定されるものではなく、図８〜図１２に示したように、均一な大きさの蛇腹形状とすることもできるが、図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）に示したように、蛇腹状の感圧部５１の屈曲部が、中央部分の蛇腹５１ａの方が、両端部の蛇腹５１ｂ、５１ｃよりも、軸方向の断面視で、半径方向の凹凸距離が小さく形成されていてもよい。
【００９７】
すなわち、このように蛇腹状の感圧部５１の屈曲部が、中央部分の蛇腹５１ａの凹凸距離Ｌ１が、両端部の蛇腹５１ｂ、５１ｃの半径方向の凹凸距離Ｌ２よりも、軸方向の断面視で、小さく形成されていれば、駆動部２２側の内圧が変化した場合、または、弁室２０側の圧力が変化した場合に、中央部分の蛇腹５１ａが半径方向に伸縮しやすく、これにより圧力変化を抑えることができる。
【００９８】
また、この実施例の制御弁１０においても、実施例１と同様に、図７（Ｂ）に示したように、ダイアフラム弁体５２の感圧部５１が、半径方向の断面視で、蛇腹状に形成された屈曲部、すなわち、半径方向の断面視で全周の一部に屈曲部を有するように構成することもできる。
【００９９】
このように構成することによって、駆動部２２側の内圧が変化した場合、または、弁室２０側の圧力が変化した場合にも、感圧部５１の蛇腹状に形成された屈曲部が、半径方向の断面視で、半径方向に伸縮することによって、これらの圧力変化を抑えることができる。
【０１００】
その結果、分離膜部材であるダイアフラム弁体５２が、弁体部５６の弁座１８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２２側と弁室２０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。
【実施例３】
【０１０１】
図１４は、本発明の別の実施例の制御弁の電磁弁の概略を示す縦断面図、図１５は、図１４の制御弁の部分拡大断面図である。
【０１０２】
この実施例の制御弁１０は、図１〜図７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。
【０１０３】
図１〜図７に示した実施例１の制御弁１０では、図１、図２に示したように、分離膜部材を構成するダイアフラム弁体５２は、分離膜部５４と、感圧部５１と、弁体部５６とを備えていたが、この実施例の制御弁１０では、図１４〜図１５に示したように、ダイアフラム５５が、弁体部５６を備えていない。
【０１０４】
また、この実施例の制御弁１０では、分離膜部材を構成するダイアフラム５５の感圧部５１の下端５３が、弁棒部材３６の弁体を構成する弁体部３８の基端部３８ａに固着されている。
【０１０５】
このように構成することによって、図１〜図７に示した実施例１の制御弁１０と同様な作用効果を奏するとともに、分離膜部材を構成するダイアフラム５５の感圧部５１の下端５３が、弁棒部材３６の弁体を構成する弁体部３８の基端部３８ａに固着されているので、分離膜部材を構成するダイアフラム５５の形状を簡素化でき、コストを低減することができる。
【０１０６】
この場合、ダイアフラム５５の感圧部５１の下端５３を、弁棒部材３６の弁体部３８に固着する方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、接着、溶着、かしめ加工などによって固着すればよい。
【実施例４】
【０１０７】
図１６は、本発明の別の実施例の制御弁の電磁弁の概略を示す縦断面図、図１７は、図１６の制御弁の弁開時の状態を説明する部分拡大図、図１８は、図１６の制御弁の弁閉時の状態を説明する部分拡大図、図１９は、図１６の制御弁の弁閉時の状態で、駆動部側の内圧が上昇した場合を説明する部分拡大図、図２０は、図１６の制御弁の弁閉時の状態で、駆動部側の内圧が低下した場合を説明する部分拡大図である。
【０１０８】
この実施例の制御弁１０は、図８〜図１２に示した実施例２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。
【０１０９】
図８〜図１２に示した実施例２の制御弁１０では、図８、図９に示したように、分離膜部材を構成するダイアフラム弁体５２は、分離膜部５４と、感圧部５１と、弁体部５６とを備えていたが、この実施例の制御弁１０では、図１６〜図２０に示したように、ダイアフラム５５が、弁体部５６を備えていない。
【０１１０】
また、この実施例の制御弁１０では、図１４〜図１５に示した実施例３の制御弁１０と同様に、分離膜部材を構成するダイアフラム５５の感圧部５１の下端５３が、弁棒部材３６の弁体を構成する弁体部３８の基端部３８ａに固着されている。
【０１１１】
このように構成することによって、図８〜図１２に示した実施例２の制御弁１０と同様な作用効果を奏するとともに、分離膜部材を構成するダイアフラム５５の感圧部５１の下端５３が、弁棒部材３６の弁体を構成する弁体部３８の基端部３８ａに固着されているので、分離膜部材を構成するダイアフラム５５の形状を簡素化でき、コストを低減することができる。
【０１１２】
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】
【０１１３】
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】
【０１１４】
１０ 制御弁
１１ 上本体
１２ 弁本体
１３ 下本体
１４ 第１のポート
１５ 第２のポート
１６ 弁ポート
１８ 弁座
２０ 弁室
２２ 駆動部
２６ プランジャーチューブ
２８ プランジャー
３０ 吸引子
３２ プランジャーバネ
３４ インサート金具
３６ 弁棒部材
３８ 弁体部
３８ａ 基端部
４０ 締結ネジ
４２ ナット
４４ 外函部材
４６ 電磁コイル
４８ モールド樹脂
５０ 駆動空間
５１ 感圧部
５１ａ 蛇腹
５１ｂ、５１ｃ 蛇腹
５２ ダイアフラム弁体
５３ 下端
５４ 分離膜部
５５ ダイアフラム
５６ 弁体部
５８ 固定部
６０ 固定部材
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
１３８ モールド樹脂
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
【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部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２１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。
すなわち、この特許文献１の制御弁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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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が固着されている。
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００８−２３２３５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
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２１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。
【００１６】
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。
【００１７】
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空間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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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、弁室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、弁体の駆動機構であるプランジャーに水分が付着して凍結して、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】
【００２２】
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、
前記分離膜部材の分離膜部は、平坦な平面を有する固定部材に当接しており、
前記弁体と分離膜部材の分離膜部との間に、圧力変化によって半径方向に伸縮自在な感圧部を形成したことを特徴とする。
【００２３】
このように構成することによって、分離膜部材の分離膜部が、平坦な平面を有する固定部材に当接しているので、分離膜部材の分離膜部は、弁室側から圧力を受けても変位することがない。
【００２４】
また、駆動部側の圧力変化に対しても、分離膜部材の分離膜部には、受圧面が存在しないので、分離膜部材の分離膜部は、駆動部側から圧力を受けても変位することがない。
しかも、分離膜部材の分離膜部と弁体部との間に、駆動部または弁室側の圧力変化によって半径方向に伸縮自在な感圧部を形成したので、駆動部側の圧力が上昇した際には、感圧部が半径方向外側に膨らみ、逆に、駆動部側の圧力が低下した際には、感圧部が半径方向内側に縮むことになる。
【００２５】
これによって、駆動部側の内圧が変化した場合、または、弁室側の圧力が変化した場合にも、感圧部が半径方向に伸縮することによって、これらの圧力変化を抑えることができる。
【００２６】
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、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。
しかも、弁室と駆動部とを気密に分離するための分離膜部材を有するので、弁体の駆動機構であるプランジャーに水分が付着して凍結して、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。
【００２７】
また、弁体の弁座に対して離接する方向の動きに対して、感圧部が軸方向に伸縮することになるので、弁体の駆動に分離膜部材が追随して、弁体の機能を阻害することがない。
【００２８】
また、本発明の制御弁は、前記分離膜部材が、分離膜部と、感圧部と、弁体を構成する弁体部とが一体に形成されている分離膜部材であることを特徴とする。
【００２９】
このように構成することによって、分離膜部材が、分離膜部と、感圧部と、弁体を構成する弁体部とが一体に形成されている分離膜部材であるので、弁室と、駆動部に形成された駆動空間との間を気密に分離する効果に優れる。
【００３０】
また、本発明の制御弁は、前記分離膜部材の感圧部が、弁棒部材の弁体を構成する弁体部に固着されていることを特徴とする。
【００３１】
このように構成することによって、分離膜部材の感圧部が弁棒部材の弁体を構成する弁体部に固着されているので、分離膜部材の形状を簡素化でき、コストを低減することができる。
【００３２】
また、本発明の制御弁は、前記分離膜部材の分離膜部と前記固定部材の平坦な平面とが固着されていることを特徴とする。
【００３３】
このように、分離膜部材の分離膜部と固定部材の平坦な平面面とを、例えば、接着、溶着など、種々の固着方法により固着すれば、分離膜部が固定部材の平坦な平面から剥離するおそれがないため、感圧部の設定を容易に行うことができる。
【００３４】
また、本発明の制御弁は、前記分離膜部材の感圧部が、軸方向の断面視で、半径方向に内側または外側に屈曲した屈曲部から構成されていることを特徴とする。
このように構成することによって、駆動部側の内圧が変化した場合、または、弁室側の圧力が変化した場合にも、感圧部の屈曲部が半径方向に伸縮する（屈曲度が変化する）ことによって、これらの圧力変化を抑えることができる。
【００３５】
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、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。
また、弁体の弁座に対して離接する方向の動きに対して、感圧部の屈曲部が軸方向に伸縮する（屈曲度が変化する）ことになるので、弁体の駆動に分離膜部材が追随して、弁体の機能を阻害することがない。
【００３６】
また、本発明の制御弁は、前記分離膜部材の感圧部が、軸方向の断面視で、蛇腹状に形成された屈曲部から構成されていることを特徴とする。
このように構成することによって、駆動部側の内圧が変化した場合、または、弁室側の圧力が変化した場合にも、感圧部の蛇腹状に形成された屈曲部が、軸方向の断面視で、半径方向に伸縮することによって、これらの圧力変化を抑えることができる。
【００３７】
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、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。
また、弁体の弁座に対して離接する方向の動きに対して、感圧部の蛇腹状に形成された屈曲部が軸方向に伸縮することになるので、弁体の駆動に分離膜部材が追随して、弁体の機能を阻害することがない。
【００３８】
また、本発明の制御弁は、前記蛇腹状の屈曲部が、中央部分の蛇腹の方が、両端部の蛇腹よりも、軸方向の断面視で、半径方向の凹凸距離が小さく形成されていることを特徴とする。
【００３９】
このように蛇腹状の屈曲部が、中央部分の蛇腹の方が、両端部の蛇腹よりも、軸方向の断面視で、半径方向の凹凸距離が小さく形成されていれば、駆動部側の内圧が変化した場合、または、弁室側の圧力が変化した場合に、中央部分の蛇腹が半径方向に伸縮しやすく、これにより圧力変化を抑えることができる。
【００４０】
また、本発明の制御弁は、前記分離膜部材の感圧部が、半径方向の断面視で、蛇腹状に形成された屈曲部から構成されていることを特徴とする。
このように構成することによって、駆動部側の内圧が変化した場合、または、弁室側の圧力が変化した場合にも、感圧部の蛇腹状に形成された屈曲部が、半径方向の断面視で、半径方向に伸縮することによって、これらの圧力変化を抑えることができる。
【００４１】
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、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。
また、本発明の制御弁は、前記分離膜部材の感圧部の厚さが、分離膜部の厚さよりも小さく形成されていることを特徴とする。
【００４２】
このように分離膜部材の感圧部の厚さが、分離膜部の厚さよりも小さく形成されていれば、駆動部側の内圧が変化した場合、または、弁室側の圧力が変化した場合に、分離膜部材の感圧部が、半径方向に伸縮しやすく、これにより圧力変化を抑えることができる。
【００４３】
また、本発明の制御弁は、前記分離膜部材の感圧部が、分離膜部よりも柔らかい材料から形成されていることを特徴とする。
このように分離膜部材の感圧部が、分離膜部よりも柔らかい材料から形成されていれば、駆動部側の内圧が変化した場合、または、弁室側の圧力が変化した場合に、分離膜部材の感圧部が、半径方向に伸縮しやすく、これにより圧力変化を抑えることができる。
【発明の効果】
【００４４】
本発明によれば、分離膜部材の分離膜部が、平坦な平面を有する固定部材に当接しているので、分離膜部材の分離膜部は、弁室側から圧力を受けても変位することがない。
また、駆動部側の圧力変化に対しても、分離膜部材の分離膜部には、受圧面が存在しないので、分離膜部材の分離膜部は、駆動部側から圧力を受けても変位することがない。
【００４５】
しかも、分離膜部材の分離膜部と弁体部との間に、駆動部または弁室側の圧力変化によって半径方向に伸縮自在な感圧部を形成したので、駆動部側の圧力が上昇した際には、感圧部が半径方向外側に膨らみ、逆に、駆動部側の圧力が低下した際には、感圧部が半径方向内側に縮むことになる。
【００４６】
これによって、駆動部側の内圧が変化した場合、または、弁室側の圧力が変化した場合にも、感圧部が半径方向に伸縮することによって、これらの圧力変化を抑えることができる。
【００４７】
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、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。
しかも、弁室と駆動部とを気密に分離するための分離膜部材を有するので、弁体の駆動機構であるプランジャーに水分が付着して凍結して、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。
【００４８】
また、弁体の弁座に対して離接する方向の動きに対して、感圧部が軸方向に伸縮することになるので、弁体部の駆動に感圧部の変形が追随するため、弁体の変位を阻害することがない。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図１は、本発明の制御弁の電磁弁の概略を示す縦断面図である。
【図２】図２は、図１の制御弁の弁開時の状態を説明する部分拡大図である。
【図３】図３は、図１の制御弁の弁閉時の状態を説明する部分拡大図である。
【図４】図４は、図１の制御弁の弁閉時の状態で、駆動部側の内圧が上昇した場合を説明する部分拡大図である。
【図５】図５は、図１の制御弁の弁閉時の状態で、駆動部側の内圧が低下した場合を説明する部分拡大図である。
【図６】図６は、本発明の別の実施例の制御弁の弁閉時の状態を説明する図３と同様な部分拡大図である。
【図７】図７は、本発明の別の実施例の制御弁のダイアフラム５２の半径方向断面図である。
【図８】図８は、本発明の別の実施例の制御弁の電磁弁の概略を示す縦断面図である。
【図９】図９は、図８の制御弁の弁開時の状態を説明する部分拡大図である。
【図１０】図１０は、図８の制御弁の弁閉時の状態を説明する部分拡大図である。
【図１１】図１１は、図８の制御弁の弁閉時の状態で、駆動部側の内圧が上昇した場合を説明する部分拡大図である。
【図１２】図１２は、図８の制御弁の弁閉時の状態で、駆動部側の内圧が低下した場合を説明する部分拡大図である。
【図１３】図１３は、本発明の別の実施例の制御弁のダイアフラム５２の軸方向断面図である。
【図１４】図１４は、本発明の別の実施例の制御弁の電磁弁の概略を示す縦断面図である。
【図１５】図１５は、図１４の制御弁の部分拡大断面図である。
【図１６】図１６は、本発明の別の実施例の制御弁の電磁弁の概略を示す縦断面図である。
【図１７】図１７は、図１６の制御弁の弁開時の状態を説明する部分拡大図である。
【図１８】図１８は、図１６の制御弁の弁閉時の状態を説明する部分拡大図である。
【図１９】図１９は、図１６の制御弁の弁閉時の状態で、駆動部側の内圧が上昇した場合を説明する部分拡大図である。
【図２０】図２０は、図１６の制御弁の弁閉時の状態で、駆動部側の内圧が低下した場合を説明する部分拡大図である。
【図２１】図２１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】
【００５０】
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】
【００５１】
図１は、本発明の制御弁の電磁弁の概略を示す縦断面図、図２は、図１の制御弁の弁開時の状態を説明する部分拡大図、図３は、図１の制御弁の弁閉時の状態を説明する部分拡大図、図４は、図１の制御弁の弁閉時の状態で、駆動部側の内圧が上昇した場合を説明する部分拡大図、図５は、図１の制御弁の弁閉時の状態で、駆動部側の内圧が低下した場合を説明する部分拡大図である。
【００５２】
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。
なお、この実施例の制御弁１０は、電磁弁を示しており、説明の便宜上、流路を形成する弁ハウジングを省略して示している。
【００５３】
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。
この実施例の制御弁１０は、弁本体１２を備えており、この弁本体１２は、上本体１１と下本体１３とから構成されている。そして、これらの上本体１１と下本体１３とはかしめ加工などによって相互に固着されている。
【００５４】
また、下本体１３には、流体が流入する第１のポート１４と、流体が流出する第２のポート１５と、この第１のポート１４から流入した流体が通過する弁ポート１６が形成された弁座１８と、弁室２０とが形成されている。
【００５５】
なお、この実施例では、第１のポート１４から流体が流入し、第２のポート１５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１５から流体が流入し、第１のポート１４から流体が流出するように構成することも可能である。
【００５６】
この弁本体１２の上本体１１の上部には、駆動部２２が、固定されており、この駆動部２２は、プランジャーチューブ２６を備えており、プランジャーチューブ２６の下端を上本体１１の内径部にろう付け、溶着などにより固定している。
【００５７】
そして、このプランジャーチューブ２６の内部に、プランジャー２８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２６の上端部には、吸引子３０が装着されている。
【００５８】
また、プランジャー２８と吸引子３０との間に、プランジャーバネ３２が圧縮状態で介装され、プランジャー２８を吸引子３０から離間する方向に付勢するように構成されている。
【００５９】
さらに、プランジャー２８の下端には、インサート金具３４と一体の弁棒部材３６が固着されている。
一方、プランジャーチューブ２６の外周には、吸引子３０の上部に形成された締結ネジ４０に、ナット４２を締め付けることによって、電磁コイル４６が外函部材４４とともに固定されている。
【００６０】
さらに、弁棒部材３６の下端には、弁室２０と、駆動部２２に形成された駆動空間５０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５２が装着されている。このダイアフラム弁体５２は、分離膜部５４と、弁体部５６とを備えており、分離膜部５４の外周部に形成した固定部５８を、弁本体１２の上本体１１と下本体１３との間に介装した略リング形状の固定部材６０と下本体１３との間で挟持することによって固定されている。
【００６１】
また、図２、図３に示したように、ダイアフラム弁体５２には、分離膜部５４と弁体部５６との間に、圧力変化によって半径方向に伸縮自在な感圧部５１が形成されている。この感圧部５１は、この実施例では、軸方向の断面視で、半径方向に内側に屈曲した屈曲部から構成されている。
【００６２】
この場合、図３に示したように、感圧部５１の屈曲角αは、後述するように、駆動部２２側の圧力が上昇した際に、感圧部５１が半径方向外側に膨らみ、逆に、駆動部２２側の圧力が低下した際に、感圧部５１が半径方向内側に縮むことで、これらの圧力変化を抑えることができるようにするためには、６０〜１６０°とするのが望ましい。
【００６３】
また、ダイアフラム弁体５２の感圧部５１の厚さが、分離膜部５４の厚さよりも小さく形成されているのが望ましい。
このように、ダイアフラム弁体５２の感圧部５１の厚さが、分離膜部５４の厚さよりも小さく形成されていれば、駆動部２２側の内圧が変化した場合、または、弁室２０側の圧力が変化した場合に、ダイアフラム弁体５２の感圧部５１が、半径方向に伸縮しやすく、これにより圧力変化を抑えることができる。
【００６４】
さらに、ダイアフラム弁体５２は、１つの材料から構成しても良いが、分離膜部５４と、弁体部５６と、感圧部５１を別々の材料から構成することも可能である。
この場合、ダイアフラム弁体５２の感圧部５１が、分離膜部５４よりも柔らかい材料から形成されているのが望ましい。
【００６５】
このようにダイアフラム弁体５２の感圧部５１が、分離膜部５４よりも柔らかい材料から形成されていれば、駆動部２２側の内圧が変化した場合、または、弁室２０側の圧力が変化した場合に、ダイアフラム弁体５２の感圧部５１が、半径方向に伸縮しやすく、これにより圧力変化を抑えることができる。
【００６６】
なお、ダイアフラム弁体５２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、金属などを適宜変更して用いることができる。
【００６７】
また、この実施例１の制御弁１０は、分離膜部材を構成するダイアフラム弁体５２が、分離膜部５４と、感圧部５１と、弁体を構成する弁体部５６とが一体に形成されている分離膜部材である。
【００６８】
このように構成することによって、分離膜部材を構成するダイアフラム弁体５２が、分離膜部５４と、感圧部５１と、弁体を構成する弁体部５６とが一体に形成されている分離膜部材であるので、弁室２０と駆動部２２に形成された駆動空間５０との間を気密に分離する効果に優れる。
【００６９】
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４６に通電することによって、プランジャーバネ３２の付勢力に抗して、プランジャー２８が吸引子３０の方向に移動し、プランジャー２８に固定された弁棒部材３６が上方に移動して、弁棒部材３６の下端に装着されたダイアフラム弁体５２の弁体部５６が、弁座１８から離間して、弁座１８に形成された弁ポート１６が開放されるようになっている。
【００７０】
この際、図２の矢印で示したように、ダイアフラム弁体５２の弁体部５６が弁座１８から離間する方向に移動した際に、ダイアフラム弁体５２の感圧部５１が、軸方向に縮んで追随して、弁体部５６の変位を阻害しないようになっている。
【００７１】
一方、電磁コイル４６への通電を停止することによって、プランジャーバネ３２の付勢力によって、プランジャー２８が吸引子３０から離間する方向に移動し、プランジャー２８に固定された弁棒部材３６が下方に移動して、図３に示したように、弁棒部材３６の下端に装着されたダイアフラム弁体５２の弁体部５６が、弁座１８に当接して、弁座１８に形成された弁ポート１６が閉止されるようになっている。
【００７２】
この場合、図１に示したように、ダイアフラム弁体５２の分離膜部５４が、平坦な平面を有する固定部材６０の下面に当接しているので、ダイアフラム弁体５２の分離膜部５４は、弁室２０側から圧力を受けても変位することがない。
【００７３】
また、駆動部２２側の圧力変化に対しても、ダイアフラム弁体５２の分離膜部５４は、平坦な平面を有する固定部材６０の下面に当接しているので、この間に駆動部２２側の圧力が流入することはなく、ダイアフラム弁体５２の分離膜部５４には、受圧面が存在しない。このため、ダイアフラム弁体５２の分離膜部５４は、駆動部２２側から圧力を受けても変位することがない。
【００７４】
しかも、ダイアフラム弁体５２の分離膜部５４と弁体部５６との間に、駆動部２２または弁室２０側の圧力変化によって半径方向に伸縮自在な感圧部５１を形成したので、駆動部２２側の圧力が上昇した際（弁室２０側の圧力が低下した場合）には、図４の矢印で示したように、感圧部５１が半径方向外側に膨らむようになっている。
【００７５】
逆に、駆動部２２側の圧力が低下した際（弁室２０側の圧力が上昇した場合）には、図５の矢印で示したように、感圧部５１が半径方向内側に縮むことになる。
これによって、駆動部２２側の内圧が変化した場合、または、弁室２０側の圧力が変化した場合にも、感圧部５１が半径方向に伸縮する（屈曲度が変化する）ことによって、これらの圧力変化を抑えることができる。
【００７６】
その結果、分離膜部材であるダイアフラム弁体５２が、弁体部５６の弁座１８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。
【００７７】
なお、分離膜部５４が変位せず、感圧部５１のみが半径方向に伸縮する（屈曲度が変化する）ための感圧部５１の大きさの設定は、想定される電磁コイル４６への通電による温度上昇、周囲温度変化、駆動部２２の内容積などの使用条件から、気体の状態方程式に代表される温度変化―体積変化の関係から決めればよい。
【００７８】
また、固定部材６０の平坦面と、分離膜部５４とを、接着、溶着など、種々の固着方法により固着すれば、分離膜部５４が固定部材６０の平坦面から剥離するおそれがないため、感圧部５１の設定を容易に行うことができる。
【００７９】
また、弁体部５６の弁座１８に対して離接する方向の動きに対して、感圧部５１が軸方向に伸縮する（屈曲度が変化する）ことになるので、弁体部５６の駆動に感圧部５１の変形が追随するため、弁体部５６の変位を阻害することがない。
【００８０】
このような開閉動作の際にも、ダイアフラム弁体５２によって、弁室２０と、駆動部２２に形成された駆動空間５０との間が気密に分離され、これにより、弁室２０を流れる湿潤流体の水蒸気などの水分が、駆動空間５０に浸入して、弁体の駆動機構であるプランジャー２８に水分が付着して凍結して、弁機能が阻害されるのが効果的に防止されるように構成されている。
【００８１】
なお、この実施例では、図３に示したように、ダイアフラム弁体５２の感圧部５１を軸方向の断面視で、半径方向に内側に屈曲した屈曲部から構成したが、図６に示したように、感圧部５１を軸方向の断面視で、半径方向に外側に屈曲した屈曲部から構成することも可能であり、この場合にも前述と同様な作用効果を奏することができる。
【００８２】
さらに、ダイアフラム弁体５２の感圧部５１は、図７（Ａ）に示したように、半径方向の断面視で全周に屈曲部を有するようにすることも可能であるが、図７（Ｂ）に示したように、ダイアフラム弁体５２の感圧部５１が、半径方向の断面視で、蛇腹状に形成された屈曲部、すなわち、半径方向の断面視で全周の一部に屈曲部を有するように構成することもできる。
【００８３】
このように構成することによって、駆動部２２側の内圧が変化した場合、または、弁室２０側の圧力が変化した場合にも、ダイアフラム弁体５２の感圧部５１の蛇腹状に形成された屈曲部が、半径方向の断面視で、半径方向に伸縮することによって、これらの圧力変化を抑えることができる。
【００８４】
その結果、分離膜部材であるダイアフラム弁体５２が、弁体部５６の弁座１８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。
【００８５】
なお、ダイアフラム弁体５２の感圧部５１に付着した水分などは、例えば、燃料電池システムを停止して、窒素ガスなどの不活性ガスをパージすることによって、吹き飛ばすようにすればよい。
【実施例２】
【００８６】
図８は、本発明の別の実施例の制御弁の電磁弁の概略を示す縦断面図、図９は、図８の制御弁の弁開時の状態を説明する部分拡大図、図１０は、図８の制御弁の弁閉時の状態を説明する部分拡大図、図１１は、図８の制御弁の弁閉時の状態で、駆動部側の内圧が上昇した場合を説明する部分拡大図、図１２は、図８の制御弁の弁閉時の状態で、駆動部側の内圧が低下した場合を説明する部分拡大図である。
【００８７】
この実施例の制御弁１０は、図１〜図５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。
【００８８】
この実施例の制御弁１０では、図８〜図１２に示したように、ダイアフラム弁体５２の感圧部５１が、軸方向の断面視で、蛇腹状に形成された屈曲部から構成されている。
この実施例の制御弁１０では、電磁コイル４６に通電することによって、弁棒部材３６の下端に装着されたダイアフラム弁体５２の弁体部５６が、弁座１８から離間して、弁座１８に形成された弁ポート１６が開放される際には、図９の矢印で示したように、弁体部５６が弁座１８から離間する方向に移動した際に、ダイアフラム弁体５２の蛇腹状に形成された感圧部５１が、軸方向に縮んで追随して、弁体部５６の変位を阻害しないようになっている。
【００８９】
一方、図１０に示したように、電磁コイル４６への通電を停止することによって、弁棒部材３６の下端に装着されたダイアフラム弁体５２の弁体部５６が、弁座１８に当接して、弁座１８に形成された弁ポート１６が閉止された状態では、この実施例の制御弁１０においても、実施例１と同様に、ダイアフラム弁体５２の分離膜部５４が、平坦な平面を有する固定部材６０の下面に当接しているので、ダイアフラム弁体５２の分離膜部５４は、弁室２０側から圧力を受けても変位することがない。
【００９０】
また、駆動部２２側の圧力変化に対しても、ダイアフラム弁体５２の分離膜部５４は、平坦な平面を有する固定部材６０の下面に当接しているので、この間に駆動部２２側の圧力が流入することはなく、ダイアフラム弁体５２の分離膜部５４には、受圧面が存在しない。このため、ダイアフラム弁体５２の分離膜部５４は、駆動部２２側から圧力を受けても変位することがない。
【００９１】
そして、この実施例の制御弁１０では、ダイアフラム弁体５２の分離膜部５４と弁体部５６との間に、駆動部２２または弁室２０側の圧力変化によって半径方向に伸縮自在な蛇腹状に形成された感圧部５１を形成したので、駆動部２２側の圧力が上昇した際（弁室２０側の圧力が低下した場合）には、図１１の矢印で示したように、感圧部５１が半径方向外側に膨らむようになっている。
【００９２】
逆に、駆動部２２側の圧力が低下した際（弁室２０側の圧力が上昇した場合）には、図１２の矢印で示したように、蛇腹状に形成された感圧部５１が半径方向内側に縮むことになる。
【００９３】
このように構成することによって、駆動部２２側の内圧が変化した場合、または、弁室２０側の圧力が変化した場合にも、感圧部５１の蛇腹状に形成された屈曲部が、軸方向の断面視で、半径方向に伸縮することによって、これらの圧力変化を抑えることができる。
【００９４】
その結果、分離膜部材であるダイアフラム弁体５２が、弁体部５６の弁座１８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２２側と弁室２０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。
【００９５】
また、弁体の弁座に対して離接する方向の動きに対して、感圧部５１の蛇腹状に形成された屈曲部が軸方向に伸縮することになるので、弁体部５６の駆動に感圧部５１の変形が追随するため、弁体の変位を阻害することがない。
【００９６】
なお、この場合、感圧部５１の蛇腹状の屈曲部の蛇腹の数、大きさは特に限定されるものではなく、図８〜図１２に示したように、均一な大きさの蛇腹形状とすることもできるが、図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）に示したように、蛇腹状の感圧部５１の屈曲部が、中央部分の蛇腹５１ａの方が、両端部の蛇腹５１ｂ、５１ｃよりも、軸方向の断面視で、半径方向の凹凸距離が小さく形成されていてもよい。
【００９７】
すなわち、このように蛇腹状の感圧部５１の屈曲部が、中央部分の蛇腹５１ａの凹凸距離Ｌ１が、両端部の蛇腹５１ｂ、５１ｃの半径方向の凹凸距離Ｌ２よりも、軸方向の断面視で、小さく形成されていれば、駆動部２２側の内圧が変化した場合、または、弁室２０側の圧力が変化した場合に、中央部分の蛇腹５１ａが半径方向に伸縮しやすく、これにより圧力変化を抑えることができる。
【００９８】
また、この実施例の制御弁１０においても、実施例１と同様に、図７（Ｂ）に示したように、ダイアフラム弁体５２の感圧部５１が、半径方向の断面視で、蛇腹状に形成された屈曲部、すなわち、半径方向の断面視で全周の一部に屈曲部を有するように構成することもできる。
【００９９】
このように構成することによって、駆動部２２側の内圧が変化した場合、または、弁室２０側の圧力が変化した場合にも、感圧部５１の蛇腹状に形成された屈曲部が、半径方向の断面視で、半径方向に伸縮することによって、これらの圧力変化を抑えることができる。
【０１００】
その結果、分離膜部材であるダイアフラム弁体５２が、弁体部５６の弁座１８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２２側と弁室２０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。
【実施例３】
【０１０１】
図１４は、本発明の別の実施例の制御弁の電磁弁の概略を示す縦断面図、図１５は、図１４の制御弁の部分拡大断面図である。
【０１０２】
この実施例の制御弁１０は、図１〜図７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。
【０１０３】
図１〜図７に示した実施例１の制御弁１０では、図１、図２に示したように、分離膜部材を構成するダイアフラム弁体５２は、分離膜部５４と、感圧部５１と、弁体部５６とを備えていたが、この実施例の制御弁１０では、図１４〜図１５に示したように、ダイアフラム５５が、弁体部５６を備えていない。
【０１０４】
また、この実施例の制御弁１０では、分離膜部材を構成するダイアフラム５５の感圧部５１の下端５３が、弁棒部材３６の弁体を構成する弁体部３８の基端部３８ａに固着されている。
【０１０５】
このように構成することによって、図１〜図７に示した実施例１の制御弁１０と同様な作用効果を奏するとともに、分離膜部材を構成するダイアフラム５５の感圧部５１の下端５３が、弁棒部材３６の弁体を構成する弁体部３８の基端部３８ａに固着されているので、分離膜部材を構成するダイアフラム５５の形状を簡素化でき、コストを低減することができる。
【０１０６】
この場合、ダイアフラム５５の感圧部５１の下端５３を、弁棒部材３６の弁体部３８に固着する方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、接着、溶着、かしめ加工などによって固着すればよい。
【実施例４】
【０１０７】
図１６は、本発明の別の実施例の制御弁の電磁弁の概略を示す縦断面図、図１７は、図１６の制御弁の弁開時の状態を説明する部分拡大図、図１８は、図１６の制御弁の弁閉時の状態を説明する部分拡大図、図１９は、図１６の制御弁の弁閉時の状態で、駆動部側の内圧が上昇した場合を説明する部分拡大図、図２０は、図１６の制御弁の弁閉時の状態で、駆動部側の内圧が低下した場合を説明する部分拡大図である。
【０１０８】
この実施例の制御弁１０は、図８〜図１２に示した実施例２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。
【０１０９】
図８〜図１２に示した実施例２の制御弁１０では、図８、図９に示したように、分離膜部材を構成するダイアフラム弁体５２は、分離膜部５４と、感圧部５１と、弁体部５６とを備えていたが、この実施例の制御弁１０では、図１６〜図２０に示したように、ダイアフラム５５が、弁体部５６を備えていない。
【０１１０】
また、この実施例の制御弁１０では、図１４〜図１５に示した実施例３の制御弁１０と同様に、分離膜部材を構成するダイアフラム５５の感圧部５１の下端５３が、弁棒部材３６の弁体を構成する弁体部３８の基端部３８ａに固着されている。
【０１１１】
このように構成することによって、図８〜図１２に示した実施例２の制御弁１０と同様な作用効果を奏するとともに、分離膜部材を構成するダイアフラム５５の感圧部５１の下端５３が、弁棒部材３６の弁体を構成する弁体部３８の基端部３８ａに固着されているので、分離膜部材を構成するダイアフラム５５の形状を簡素化でき、コストを低減することができる。
【０１１２】
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】
【０１１３】
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】
【０１１４】
１０ 制御弁
１１ 上本体
１２ 弁本体
１３ 下本体
１４ 第１のポート
１５ 第２のポート
１６ 弁ポート
１８ 弁座
２０ 弁室
２２ 駆動部
２６ プランジャーチューブ
２８ プランジャー
３０ 吸引子
３２ プランジャーバネ
３４ インサート金具
３６ 弁棒部材
３８ 弁体部
３８ａ 基端部
４０ 締結ネジ
４２ ナット
４４ 外函部材
４６ 電磁コイル
４８ モールド樹脂
５０ 駆動空間
５１ 感圧部
５１ａ 蛇腹
５１ｂ、５１ｃ 蛇腹
５２ ダイアフラム弁体
５３ 下端
５４ 分離膜部
５５ ダイアフラム
５６ 弁体部
５８ 固定部
６０ 固定部材
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
１３８ モールド樹脂
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
【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、
前記分離膜部材の分離膜部は、平坦な平面を有する固定部材に当接しており、
前記弁体と分離膜部材の分離膜部との間に、圧力変化によって半径方向に伸縮自在な感圧部を形成したことを特徴とする制御弁。
【請求項２】
前記分離膜部材が、分離膜部と、感圧部と、弁体を構成する弁体部とが一体に形成されている分離膜部材であることを特徴とする請求項１に記載の制御弁。
【請求項３】
前記分離膜部材の感圧部が、弁棒部材の弁体を構成する弁体部に固着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】
前記分離膜部材の分離膜部と前記固定部材の平坦な平面とが固着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】
前記分離膜部材の感圧部が、軸方向の断面視で、半径方向に内側または外側に屈曲した屈曲部から構成されてい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】
前記分離膜部材の感圧部が、軸方向の断面視で、蛇腹状に形成された屈曲部から構成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかにに記載の制御弁。
【請求項７】
前記蛇腹状の屈曲部が、中央部分の蛇腹の方が、両端部の蛇腹よりも、軸方向の断面視で、半径方向の凹凸距離が小さく形成されていることを特徴とする請求項６に記載の制御弁。
【請求項８】
前記分離膜部材の感圧部が、半径方向の断面視で、蛇腹状に形成された屈曲部から構成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の制御弁。
【請求項９】
前記分離膜部材の感圧部の厚さが、分離膜部の厚さよりも小さく形成されていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の制御弁。
【請求項１０】
前記分離膜部材の感圧部が、分離膜部よりも柔らかい材料から形成されていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の制御弁。
【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、
前記分離膜部材の分離膜部は、平坦な平面を有する固定部材に当接しており、
前記弁体と分離膜部材の分離膜部との間に、圧力変化によって半径方向に伸縮自在な感圧部を形成したことを特徴とする制御弁。
【請求項２】
前記分離膜部材が、分離膜部と、感圧部と、弁体を構成する弁体部とが一体に形成されている分離膜部材であることを特徴とする請求項１に記載の制御弁。
【請求項３】
前記分離膜部材の感圧部が、弁棒部材の弁体を構成する弁体部に固着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】
前記分離膜部材の分離膜部と前記固定部材の平坦な平面とが固着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】
前記分離膜部材の感圧部が、軸方向の断面視で、半径方向に内側または外側に屈曲した屈曲部から構成されてい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】
前記分離膜部材の感圧部が、軸方向の断面視で、蛇腹状に形成された屈曲部から構成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかにに記載の制御弁。
【請求項７】
前記蛇腹状の屈曲部が、中央部分の蛇腹の方が、両端部の蛇腹よりも、軸方向の断面視で、半径方向の凹凸距離が小さく形成されていることを特徴とする請求項６に記載の制御弁。
【請求項８】
前記分離膜部材の感圧部が、半径方向の断面視で、蛇腹状に形成された屈曲部から構成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の制御弁。
【請求項９】
前記分離膜部材の感圧部の厚さが、分離膜部の厚さよりも小さく形成されていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の制御弁。
【請求項１０】
前記分離膜部材の感圧部が、分離膜部よりも柔らかい材料から形成されていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の制御弁。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１３−８３３４２（Ｐ２０１３−８３３４２Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１４２１９６（Ｐ２０１２−１４２１９６）
【出願日】平成２４年６月２５日（２０１２．６．２５）
【出願人】（０００１４３９４９）株式会社鷺宮製作所 (253)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年６月２５日（２０１２．６．２５）
【出願人】（０００１４３９４９）株式会社鷺宮製作所 (253)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]