複合弁
【課題】２系統のガス供給路が設けられる機器の該ガス供給路に設けられる複合弁１として、コストの低減化と省スペース化とを図るとともに、設置作業の労力を軽減し、かつ、安全性を向上できるようにする。
【解決手段】本体部２内に、一端がガス流入口３に接続されかつ他端が第１ガス流出口４に接続された第１ガス流路８と、一端が第１ガス流路８の中間部に接続されかつ他端が第２ガス流出口５に接続された第２ガス流路９とを設け、第１ガス流路８におけるガス流入口３と第２ガス流路９の接続部との間に、第１開閉弁１１を設け、第１ガス流路８における第１ガス流出口４と第２ガス流路９の接続部との間に、第２開閉弁１２と第１圧力調整弁１５とを設け、第２ガス流路９に、第３開閉弁１３と第２圧力調整弁１６とを設ける。
【解決手段】本体部２内に、一端がガス流入口３に接続されかつ他端が第１ガス流出口４に接続された第１ガス流路８と、一端が第１ガス流路８の中間部に接続されかつ他端が第２ガス流出口５に接続された第２ガス流路９とを設け、第１ガス流路８におけるガス流入口３と第２ガス流路９の接続部との間に、第１開閉弁１１を設け、第１ガス流路８における第１ガス流出口４と第２ガス流路９の接続部との間に、第２開閉弁１２と第１圧力調整弁１５とを設け、第２ガス流路９に、第３開閉弁１３と第２圧力調整弁１６とを設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部にガス流路が設けられた本体部と、上記ガス流路の開閉を行う開閉弁と、上記ガス流路に設けられた圧力調整弁とを備えた複合弁に関する技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ボイラーやバーナー等の燃焼機器にガスを供給する場合、そのガス供給路には、ノーマルクローズ方式の電磁弁等で構成された２つの開閉弁（安全遮断弁とも呼ばれる）と、ガバナや均圧弁等といった１つの圧力調整弁とが直列に配設される。開閉弁は、安全上の観点から２つ設けられる。そして、これら３つの弁を設置する作業の簡略化等のために、３つの弁を複合弁としてユニット化したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０７−１５８７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ガスが供給される機器によっては、２系統のガス供給路が設けられる場合がある。例えば燃焼機器において、機器を暖機するための暖機用（又は種火用）のガス供給路と、通常燃焼用のガス供給路とが設けられる場合がある。これら２系統のガス供給路は、１つのガス供給路の途中から互いに分岐したものであり、それらの下流端は、機器における互いに異なる箇所に接続される。このような場合、上記各ガス供給路（分岐後）に上記複合弁をそれぞれ設置することになる。
【０００５】
しかし、上記各ガス供給路に上記複合弁をそれぞれ設置する場合には、合計６つの弁を使用することになり、コストアップを招くとともに、大きな設置スペースが必要になる。また、複合弁と配管との接続箇所が合計４箇所あるとともに、複合弁よりも上流側の配管が分岐配管となるため、配管自体のコストや接続作業の手間がかかるとともに、複合弁と配管との接続箇所が多くなる分だけ、ガス漏洩の可能性が増大するという問題がある。
【０００６】
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、２系統のガス供給路が設けられる機器の該ガス供給路に設けられる複合弁として、コストの低減化と省スペース化とを図るとともに、設置作業の労力を軽減し、かつ、安全性を向上できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明では、内部にガス流路が設けられた本体部と、上記ガス流路の開閉を行う開閉弁と、上記ガス流路に設けられた圧力調整弁とを備えた複合弁を対象として、上記ガス流路は、一端が、上記本体部の表面に設けられたガス流入口に接続されかつ他端が、上記本体部の表面に設けられた第１ガス流出口に接続された第１ガス流路と、一端が、上記第１ガス流路の中間部に接続されかつ他端が、上記本体部の表面に設けられた第２ガス流出口に接続された第２ガス流路とで構成され、上記開閉弁は、上記第１ガス流路における上記ガス流入口と上記第２ガス流路の接続部との間に設けられた第１開閉弁と、上記第１ガス流路における上記第１ガス流出口と上記第２ガス流路の接続部との間に設けられた第２開閉弁と、上記第２ガス流路に設けられた第３開閉弁とで構成され、上記圧力調整弁は、上記第１ガス流路における上記第１ガス流出口と上記第２ガス流路の接続部との間に設けられた第１圧力調整弁と、上記第２ガス流路に設けられた第２圧力調整弁とで構成されている、という構成とした。
【０００８】
上記の構成により、第１ガス流路が、２系統のガス供給路のうちの一方のガス供給路の一部を構成し、第１ガス流路の一部及び第２ガス流路が他方のガス供給路の一部を構成する。そして、第１開閉弁が、２系統のガス供給路の共用の開閉弁となり、弁の数は合計５つとなる。これにより、１つの開閉弁の分だけコストを低減することができるともに、複合弁を小型化することができる。また、開閉弁を、ノーマルクローズ方式の電磁弁で構成して両方のガス供給路にガスを同時に供給する場合には、３つの開閉弁に通電すればよいので、４つの開閉弁に通電する場合に比べて消費電力を削減することが可能になる。さらに、ガス流入口は１つで済み、そのガス流入口には、１つの配管を接続するだけでよく、分岐管も不要になる。これにより、配管コストを低減することができるとともに、複合弁と配管との接続箇所が少なくなる。この結果、複合弁の設置作業の労力を軽減することができるとともに、ガス漏洩の可能性も低くなり、安全性を向上させることができる。
【０００９】
上記複合弁において、上記本体部は、略直方体形状をなしており、上記本体部の１つの面である第１面に、上記第１及び第２圧力調整弁の構成要素の一部が突出して設けられ、上記本体部における上記第１面に隣接する面の１つである第２面に、上記ガス流入口を有する流入突出部が突出形成されているとともに、上記第３開閉弁の構成要素の一部が突出して設けられ、上記本体部における上記第２面と対向する面である第３面に、上記第１ガス流出口を有する第１流出突出部が突出して設けられているとともに、上記第２ガス流出口を有する第２流出突出部が突出形成され、上記本体部における、上記第１面、上記第２面及び上記第３面に隣接する面である第４面に、上記第１及び第２開閉弁の構成要素の一部が突出して設けられている、ことが好ましい。
【００１０】
このことにより、本体部の第１面には、第１及び第２圧力調整弁の構成要素の一部が突出し、第２面には、流入突出部と第３開閉弁の構成要素の一部とが突出し、第３面には、第１及び第２流出突出部が突出し、第４面には、第１及び第２開閉弁の構成要素の一部が突出しているので、本体部の第１ないし第４面に突出部分がバランス良く位置して、複合弁全体としてコンパクトになる。
【００１１】
上記のように突出部分を配置する場合、上記第１面は、上記本体部の厚み方向一方側の面であり、上記第２面は、上記本体部の幅方向一方側の面であり、上記第３面は、上記本体部の幅方向他方側の面であり、上記第４面は、上記本体部の長さ方向一方側の面であり、上記第１及び第２圧力調整弁の構成要素の一部が、上記第１面において上記本体部の長さ方向に並んで設けられているとともに、上記第１圧力調整弁の構成要素の一部が上記第２圧力調整弁の構成要素の一部よりも上記第４面に近い側に位置し、上記流入突出部及び上記第３開閉弁の構成要素の一部が、上記第２面において上記本体部の長さ方向に並んで設けられているとともに、上記流入突出部が上記第３開閉弁の構成要素の一部よりも上記第４面に近い側に位置し、上記第１及び第２流出突出部が、上記第３面において上記本体部の長さ方向に並んで設けられているとともに、上記第１流出突出部が上記第２流出突出部よりも上記第４面に近い側に位置し、上記第１及び第２開閉弁が、上記第４面において上記本体部の幅方向に並んで設けられているとともに、上記第１開閉弁が上記第２開閉弁よりも上記第２面に近い側に位置している、ことが好ましい。
【００１２】
こうすることで、本体部内の第１及び第２ガス流路の経路を単純にすることができる。この結果、本体部の大きさを極力小さくすることができ、延いては、複合弁全体をより一層コンパクトにすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明の複合弁によると、２系統のガス供給路が設けられる機器の該ガス供給路に設けられる複合弁として、コストの低減化と省スペース化とを図ることができるとともに、設置作業の労力を軽減することができ、しかも、安全性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る複合弁の外観を示す、本体部の第１面側から見た図である。
【図２】上記複合弁の外観を示す、本体部の第２面側から見た図である。
【図３】上記複合弁の外観を示す、本体部の第３面側から見た図である。
【図４】ガス流路と開閉弁及び圧力調整弁との関係を示す、本体部の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
図１〜図３は、本発明の実施形態に係る複合弁１の外観を示す。この複合弁１は、２系統のガス供給路が設けられる機器の該ガス供給路に設けられるものである。このような機器としては、例えば、機器を暖機するための暖機用（又は種火用）のガス供給路と、通常燃焼用のガス供給路とが設けられる燃焼機器や、固体酸化物形の燃料電池ユニットが挙げられる。この燃料電池ユニット内には、燃料電池スタックと、燃料電池スタックを所定温度以上に加熱するバーナーとが設けられており、燃料電池ユニットへのガス供給路として、燃料電池スタックへの反応用のガス供給路と、バーナーへの燃焼用のガス供給路とが必要になる。
【００１７】
本実施形態では、上記燃料電池ユニットのガス供給路に設けられるものとする。燃料電池スタック及びバーナーへ供給されるガスは、メタンガスを含む都市ガスであり、燃料電池スタックは、メタンガスと酸素とから二酸化炭素及び水を生成するとともに、電気を発生する。
【００１８】
上記複合弁１は、内部にガス流路（後述の第１及び第２ガス流路８，９）が設けられた本体部２と、上記ガス流路の開閉を行う開閉弁（後述の第１〜第３開閉弁１１〜１３）と、上記ガス流路に設けられた圧力調整弁（後述の第１及び第２圧力調整弁１５，１６）とを備えている。
【００１９】
上記本体部２は、所定の長さ、所定の幅及び所定の厚みを有する略直方体形状をなしている。図１〜図３に示すＡ方向が、本体部２の長さ方向に相当し、図１に示すＢ方向が、本体部２の幅方向に相当し、図２及び図３に示すＣ方向が、本体部２の厚み方向に相当する。本体部２の６つの外面のうち厚み方向一方側（図１の手前側、図２及び図３の上側）の面を第１面２ａといい、幅方向一方側（図１の左側、図２の手前側、図３の奥側）の面を第２面２ｂといい、幅方向他方側（図１の右側、図２の奥側、図３の手前側）の面を第３面２ｃといい、長さ方向一方側（図１の上側、図２の左側、図３の右側）の面を第４面２ｄといい、長さ方向他方側（図１の下側、図２の右側、図３の左側）の面を第５面２ｅといい、厚み方向他方側（図１の奥側、図２及び図３の下側）を第６面２ｆという。
【００２０】
図４に示すように、上記ガス流路は、一端が、本体部２の表面に設けられたガス流入口３に接続されかつ他端が、本体部２の表面に設けられた第１ガス流出口４に接続された第１ガス流路８と、一端が、この第１ガス流路８の中間部（第２面２ｂ側の部分）に接続されかつ他端が、本体部２の表面に設けられた第２ガス流出口５に接続された第２ガス流路９とで構成されている。尚、図４は、基本的には図２のIV−IV線に沿って切断した断面図であるが、上記ガス流路と上記開閉弁及び上記圧力調整弁との関係を分かり易くするために、上記ガス流路の周辺のみしか示しておらず、また、上記圧力調整弁の向きは正確ではない（後述の如く、第１及び第２圧力調整弁１５，１６のカバー部材５５は、本体部２の第１面２ａに設けられる）。
【００２１】
上記ガス流入口３は、本体部２の第２面２ｂにおける第４面２ｄ側の部分に突出形成された流入突出部２ｇに設けられている。この流入突出部２ｇ（ガス流入口３）は、ガス源側から延びる上流側配管（図示せず）と接続される。また、上記第１ガス流出口４は、本体部２の第３面２ｃに突出形成された第１流出突出部２ｈに設けられ、上記第２ガス流出口５は、本体部２の第３面２ｃに突出形成された第２流出突出部２ｉに設けられている。上記第１及び第２流出突出部２ｈ，２ｉは、本体部２の第３面２ｃにおいて本体部２の長さ方向に並んで設けられており、第１流出突出部２ｈが第２流出突出部２ｉよりも第４面２ｄに近い側に位置する。第１流出突出部２ｈ（第１ガス流出口４）は、上記燃料電池ユニットの燃料電池スタックへガスを供給する第１下流側配管（図示せず）と接続され、第２流出突出部２ｉ（第２ガス流出口５）は、上記燃料電池ユニットのバーナーへガスを供給する第２下流側配管（図示せず）と接続される。
【００２２】
上記第１ガス流路８は、本体部２内の第４面２ｄ側の部分にて本体部２の幅方向に延びている。つまり、第１ガス流路８は、ガス流入口３から本体部２内の第４面２ｄ側の部分を通って第１ガス流出口４まで延びている。また、上記第２ガス流路９の上流側部分は、本体部２内の第２面２ｂ側の部分にて本体部２の長さ方向に延び、第２ガス流路９の下流側部分は、本体部２内の第５面２ｅ側の部分にて本体部２の幅方向に延びている。つまり、第２ガス流路９は、第１ガス流路８に接続された上記一端から、本体部２内の第２面２ｂ側の部分を通って第５面２ｅの近傍まで延びた後、第４面２ｄ側へ折れ曲がって、本体部２内の第５面２ｅ側の部分を通って第２ガス流出口５まで延びている。
【００２３】
上記開閉弁は、第１ガス流路８におけるガス流入口３と第２ガス流路９の接続部との間に設けられた第１開閉弁１１と、第１ガス流路８における第１ガス流出口４と第２ガス流路９の接続部との間に設けられた第２開閉弁１２と、第２ガス流路９（本実施形態では、第２ガス流路９の上流側部分）に設けられた第３開閉弁１３とで構成されている。
【００２４】
第１〜第３開閉弁１１〜１３は、ノーマルクローズ方式の電磁弁で構成されている。これら第１〜第３開閉弁１１〜１３の構成は同じであるので、以下、第１開閉弁１１について詳細に説明し、第２及び第３開閉弁１２，１３については、第１開閉弁１１と同じ部分に同じ符号を付してその説明は省略する。
【００２５】
第１開閉弁１１は、第１ガス流路８に設けられた弁座２１に当接するゴム製の弁体３１を有している。この弁体３１は、本体部２の長さ方向（第３開閉弁１３の場合は、本体部２の幅方向）に延びる可動鉄心３２の本体部２内側の端部に取付固定されている。この可動鉄心３２は、本体部２の内側から外側にまで延びている。本体部２の外側における可動鉄心３２の周囲には、ソレノイド部３３が設けられている。このソレノイド部３３には、両端部にフランジ３４ａを有する中空円筒状のコイルボビン３４が設けられ、このコイルボビン３４の外周面における両フランジ３４ａ間に、銅線からなるコイル３５が巻かれている。このコイル３５の外周側は、樹脂材３６により覆われている。コイルボビン３４の内周側には、ガイドパイプ３７を介して上記可動鉄心３２が、その軸方向に移動可能に嵌合されている。コイルボビン３４は、２枚の板材を重ね合わせてなる固定部材３８を介して本体部２の第４面２ｄ（第３開閉弁１３の場合は、本体部２の第２面２ｂ）に固定されている。このように、第１開閉弁１１の構成要素の一部である上記ソレノイド部３３は、本体部２の第４面２ｄ（第３開閉弁１３の場合は、本体部２の第２面２ｂ）に突出して設けられていることになる。
【００２６】
上記弁体３１のソレノイド部３３側の面は、金属製の板材３９で覆われており、この板材３９と固定部材３８との間における可動鉄心３２の周囲には、圧縮コイルスプリング４０が配設されている。この圧縮コイルスプリング４０は、弁体３１を弁座２１の側へ付勢する。これにより、コイル３５に通電されていないときには、弁体３１が弁座２１に接触して、弁座２１の中心部に設けられた開口２２を閉塞し、こうして第１ガス流路８が閉状態となる。一方、コイル３５に通電したときには、弁体３１が圧縮コイルスプリング４０の付勢力に抗して弁座２１から離れるように、可動鉄心３２が移動する。こうして第１ガス流路８が開状態となる。
【００２７】
上記圧力調整弁は、第１ガス流路８における第１ガス流出口４と第２ガス流路９の接続部との間に設けられた第１圧力調整弁１５と、第２ガス流路９（本実施形態では、第２ガス流路９の下流側部分）に設けられた第２圧力調整弁１６とで構成されている。本実施形態では、第１ガス流路８における第１ガス流出口４と第２ガス流路９の接続部との間において、第２開閉弁１２が第１圧力調整弁１５よりも下流側に位置する。また、第２ガス流路９において第３開閉弁１３が第２圧力調整弁１６よりも上流側に位置する。
【００２８】
上記第１圧力調整弁１５は、本実施形態では、第１ガス流路８における該第１圧力調整弁１５よりも下流側のガス圧力を所定圧に調整するガバナである。第１圧力調整弁１５は、第１ガス流路８に設けられた弁座２５に当接する弁体５１を有している。この弁体５１は、本体部２の厚み方向に延びる軸部材５２の本体部２内側の端部に取付固定されている。軸部材５２の本体部２外側の端部には、２枚の板材５３が軸部材５２の軸心に対して垂直に固定されている。これら２枚の板材５３の外周縁部の間には、略リング状の第１ダイヤフラム５４の内周縁部が挟持されて支持されている。この第１ダイヤフラム５４の外周縁部は、本体部２の第１面２ａ（後述の凹状部２ｊの周縁部）と、板材５３及び第１ダイヤフラム５４を覆うように第１面２ａに固定された筒状のカバー部材５５との間に挟持されている。尚、図４では、カバー部材５５が、、第１及び第２開閉弁１１，１２のソレノイド部３３が設けられている面（つまり第４面２ｄ）に固定されているように描いているが、実際は、第１面２ａに固定されている。
【００２９】
上記軸部材５２の長さ方向中間部には、略リング状の第２ダイヤフラム５６の内周縁部が固定され、この第２ダイヤフラム５６の外周縁部は、本体部２の第１面２ａに形成された凹部部２ｊの底面と、この凹状部２ｊの底面に固定された固定部材５７との間に挟持されて支持されている。第１及び第２ダイヤフラム５４，５６は、軸部材５２がその軸心方向の本体部２内側へ移動したとき、該軸部材５２を元の位置へ復帰させるように付勢する。
【００３０】
上記カバー部材５５は、本体部２の第１面２ａに突出して設けられている。このカバー部材５５は、第１面２ａ側の大径部５５ａと、第１面２ａとは反対側の小径部５５ｂとを有している。小径部５５ｂの内側には、圧縮コイルスプリング５８が配設されている。この圧縮コイルスプリング５８は、小径部５５ｂの内側における大径部５５ａとは反対側の端部に螺合した状態で配設された調整ネジ５９と、上記板材５３との間に配設されていて、板材５３を調整ネジ５９とは反対側に押圧する。この押圧により、弁体５１が弁座２５から離れるように、軸部材５２と共に移動する。このとき、第１及び第２ダイヤフラム５４，５６の付勢力によって、弁体５１が弁座２５に当接する側に移動しようとするが、圧縮コイルスプリング５８による押圧力が、第１及び第２ダイヤフラム５４，５６の付勢力よりも僅かに強く、このため、第１ガス流路８にガスが流れていない状態では、弁体５１が、弁座２５の中心部に設けられた開口２６を開いた状態にしている。尚、調整ネジ５９は、小径部５５ｂの内側へのねじ込み量によって圧縮コイルスプリング５８の圧縮量を調整して上記押圧力を調整するためのものである。
【００３１】
上記カバー部材５５及び上記凹状部２ｊで囲まれた空間は、板材５３及び第１ダイヤフラム５４によって、第１空間６１と第２空間６２とに区画される。第１空間６１は、第１連通孔６３を介して、大気圧と連通している。一方、第２空間６２は、本体部２内に設けられた第２連通孔６４を介して、第１ガス流路８における第１圧力調整弁１５よりも下流側部分と連通している。このため、第２空間６２の圧力は、第１ガス流路８における第１圧力調整弁１５よりも下流側部分のガス圧と同じになる。そして、上記開口２６が開いた状態では、ガスが第１圧力調整弁１５よりも下流側に流れるため、第２空間６２の圧力が第１空間６１の圧力（厳密には、圧縮コイルスプリング５８による押圧力に相当する圧力も加えた圧力）よりも大きくなり、弁体５１が弁座２５の側へ移動して開口２６を閉じる。開口２６が閉じた状態になると、やがて第２空間６２の圧力が第１空間６１の圧力よりも低くなり、開口２６が開く。したがって、第１ガス流路８における第１圧力調整弁１５よりも下流側部分が所定圧に調整される。
【００３２】
上記第２圧力調整弁１６は、本実施形態では、均圧弁である。この第２圧力調整弁１６（均圧弁）の構成は、第１圧力調整弁１５（ガバナ）と略同じであるので、第１圧力調整弁１５とは異なる部分を中心に説明する。尚、第２圧力調整弁１６において、第１圧力調整弁１５と同様の構成要素には、同じ符号を付している。
【００３３】
第２圧力調整弁１６は、圧縮コイルスプリング５８（第２圧力調整弁１６では、第１圧縮コイルスプリング５８という）に加えて、第２圧縮コイルスプリング６７を有している。この第２圧縮コイルスプリング６７は、弁体５１と、弁座２５の中心部に設けられた開口２６と対向する流路壁部との間に配設されていて、弁体５１を弁座２５に当接する側に押圧する。第１及び第２圧縮コイルスプリング５８，６７による押圧力のバランスにより、第２ガス流路９にガスが流れていない状態では、弁体５１が開口２５を閉じている。
【００３４】
第２圧力調整弁１６のその他の構成は第１圧力調整弁１５と同様であるが、第２圧力調整弁１６における第１空間６１に導入されるガス圧は、第１圧力調整弁１５と異なっている。すなわち、第１空間６１は、第１連通孔６３及び第１連通孔６３に接続される不図示の配管を介して、上記バーナーへの燃焼用空気供給路と連通している。バーナーへガスを供給する際、燃焼用空気供給路を介して燃焼用空気が供給される。第１空間６１は、この燃焼用空気の圧力と同じになる。このため、開口２６が閉じられていると、第１空間６１の圧力が第２空間６２の圧力よりも大きくなり、開口２６が開く。開口２６が開いた状態になると、やがて第２空間６２の圧力が第１空間６１の圧力よりも高くなり、開口２６が閉じられる。したがって、第２ガス流路９における第２圧力調整弁１６よりも下流側部分が、燃焼用空気供給路の圧力と略同じに調整される。この結果、バーナーへ供給される燃焼用空気に対するガスの体積比が略１となり、バーナーにおいて適切な燃焼がなされることになる。
【００３５】
ここで、上記燃料電池ユニットの燃料電池スタックは、所定温度よりも低い温度では機能しないので、最初に第１及び第３開閉弁１１，１３のコイル３５に通電して（第２開閉弁１２のコイル３５には通電しない）、上記ガス源からのガスを、上記上流側配管、第１ガス流路８におけるガス流入口３と第２ガス流路９の接続部との間及び第２ガス流路９並びに上記第２下流側配管を介して、上記バーナーへ供給する。このとき、燃焼用空気が燃焼用空気供給路を介してバーナーへ供給される。そして、第２圧力調整弁１６によって、第２ガス流路９における第２圧力調整弁１６よりも下流側部分が、燃焼用空気供給路の圧力と略同じに調整されて、こうして圧力が調整されたガスが上記バーナーへ供給され、該バーナーにより燃料電池スタックが加熱される。燃料電池スタックが所定温度以上になると、第１開閉弁１１のコイル３５への通電を継続したまま、第３開閉弁１３のコイル３５への通電を停止しかつ第２開閉弁１２のコイル３５への通電を開始する。これにより、上記ガス源からのガスを、上記上流側配管、第１ガス流路８及び上記第１下流側配管を介して、燃料電池スタックへ供給する。こうして、燃料電池スタックにて電気が発生する。尚、燃料電池スタックが所定温度以上になった後は、第１〜第３開閉弁１１〜１３全てのコイル３５に通電して、ガスを燃料電池スタック及びバーナーへ同時に供給するようにしてもよい。
【００３６】
本実施形態では、本体部２の第１面２ａに、第１及び第２圧力調整弁１５，１６の構成要素の一部であるカバー部材５５が突出して設けられ、本体部２における第１面２ａに隣接する面の１つである第２面２ｂに、流入突出部２ｇが突出形成されているとともに、第３開閉弁１３の構成要素の一部であるソレノイド部３３が突出して設けられ、本体部２における第２面２ｂと対向する面である第３面２ｃに、第１及び第２流出突出部２ｈ，２ｉが突出形成され、本体部２における、第１面２ａ、第２面２ｂ及び第３面２ｃに隣接する面であって流入突出部２ｇに近い側の面である第４面２ｄに、第１及び第２開閉弁１１，１２の構成要素の一部であるソレノイド部３０が突出して設けられている。
【００３７】
また、第１及び第２圧力調整弁１５，１６のカバー部材５５が、本体部２の第１面２ａにおいて本体部２の長さ方向に並んで設けられているとともに、第１圧力調整弁１５のカバー部材５５が第２圧力調整弁１６のカバー部材５５よりも第４面２ｄに近い側（流入突出部２ｇ及び第１流出突出部２ｈに近い側）に位置する。
【００３８】
さらに、第１及び第２開閉弁１１，１２のソレノイド部３３が、本体部２の第４面２ｄにおいて本体部２の幅方向に並んで設けられているとともに、第１開閉弁１１のソレノイド部３３が第２開閉弁１２のソレノイド部３３よりも第２面２ｂに近い側（流入突出部２ｇに近い側）に位置する。また、流入突出部２ｇ及び第３開閉弁１３のソレノイド部３３が、本体部２の第２面２ｂにおいて本体部２の長さ方向に並んで設けられているとともに、流入突出部２ｇが第３開閉弁１３のソレノイド部３３よりも第４面２ｄに近い側に位置する。
【００３９】
したがって、本実施形態では、第１ガス流路８が、上記上流側配管及び上記第１下流側配管と共に、２系統のガス供給路のうちの一方のガス供給路（燃料電池スタックへの反応用のガス供給路）を構成し、第１ガス流路８におけるガス流入口３と第２ガス流路９の接続部との間の部分及び第２ガス流路９が、上記上流側配管及び上記第２下流側配管と共に、他方のガス供給路（バーナーへの燃焼用のガス供給路）を構成する。そして、第１ガス流路８におけるガス流入口３と第２ガス流路９の接続部との間に、第１開閉弁１１が設けられ、第１ガス流路８における第１ガス流出口４と第２ガス流路９の接続部との間に、第２開閉弁１２と第１圧力調整弁１５とが設けられ、第２ガス流路９に、第３開閉弁１３と第２圧力調整弁１６とが設けられているので、第１開閉弁１１が、２系統のガス供給路の共用の開閉弁となり、弁の数は合計５つとなる。すなわち、各ガス供給路には、２つの開閉弁が設けられるところを、上記他方のガス供給路の１つの開閉弁を、上記一方のガス供給路のものと共用にしたので、１つの開閉弁の分だけコストを低減することができるともに、複合弁１を小型化することができる。また、ガスを燃料電池スタック及びバーナーへ同時に供給する場合には、３つの開閉弁１１〜１３のコイル３５に通電すればよいので、４つの開閉弁のコイルに通電する場合に比べて消費電力を削減することができる。さらに、ガス流入口３は１つで済み、そのガス流入口３を有する流入突出部２ｇには、ガス源側から延びる１つの配管を接続するだけでよく、分岐管も不要になる。これにより、配管コストを低減することができるとともに、複合弁１と配管との接続箇所が少なくなる。この結果、複合弁１の設置作業の労力を軽減することができるとともに、ガス漏洩の可能性も低くなり、安全性を向上させることができる。
【００４０】
また、本実施形態では、本体部２の第１面２ａに、第１及び第２圧力調整弁１５，１６のカバー部材５５が突出し、第２面２ｂには、流入突出部２ｇと第３開閉弁１３のソレノイド部３３とが突出し、第３面２ｃには、第１及び第２流出突出部２ｈ，２ｉが突出し、第４面２ｄには、第１及び第２開閉弁１１，１２のソレノイド部３３が突出しているので、本体部２の第１ないし第４面２ａ〜２ｄに突出部分がバランス良く位置して、複合弁１全体としてコンパクトにすることが可能になる。
【００４１】
特に、第１及び第２圧力調整弁１５，１６のカバー部材５５が、本体部２の第１面２ａにおいて本体部２の長さ方向に並んで設けられているとともに、第１圧力調整弁１５のカバー部材５５が第２圧力調整弁１６のカバー部材５５よりも第４面２ｄに近い側に位置し、第１及び第２開閉弁１１，１２のソレノイド部３３が、本体部２の第４面２ｄにおいて本体部２の幅方向に並んで設けられているとともに、第１開閉弁１１のソレノイド部３３が第２開閉弁１２のソレノイド部３３よりも第２面２ｂに近い側に位置し、第１及び第２流出突出部２ｈ，２ｉが、本体部２の第３面において本体部２の長さ方向に並んで設けられているとともに、第１流出突出部２ｈが第２流出突出部２ｉよりも第４面２ｄに近い側に位置し、流入突出部２ｇ及び第３開閉弁１３のソレノイド部３３が、本体部２の第２面２ｂにおいて本体部２の長さ方向に並んで設けられているとともに、流入突出部２ｇが第３開閉弁１３のソレノイド部３３よりも第４面２ｄに近い側に位置するので、本体部２内の第１及び第２ガス流路８，９の経路を単純にすることができる。この結果、本体部２の大きさを極力小さくすることができ、延いては、複合弁１全体をより一層コンパクトにすることができる。
【００４２】
また、第３開閉弁１３が、第２ガス流路９において、第２圧力調整弁１６よりも上流側に設けられることで、第３開閉弁１３を、第２ガス流路９の上流側部分（本体部２内の第２面２ｂ側の部分にて本体部２の長さ方向に延びる部分）に設けて、第３開閉弁１３のソレノイド部３３を、第２ガス流路９の上流側部分に近い第２面２ｂに容易に設けることができるようになる。
【００４３】
本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。
【００４４】
例えば、上記実施形態では、第３開閉弁１３を、第２ガス流路９における第２圧力調整弁１６よりも上流側に設けたが、第３開閉弁１３を、第２ガス流路９における第２圧力調整弁１６よりも下流側に設けることも可能である。但し、この場合、第２圧力調整弁１６のカバー部材５５を本体部２の第１面２ａに設けかつ第３開閉弁１３のソレノイド部３３を第２面２ｂに設けようとすると、第２ガス流路９の経路がかなり複雑になり、これに伴い複合弁１の本体部長さ方向の長さが大きくなるので、上記実施形態のように、第３開閉弁１３を、第２ガス流路９における第２圧力調整弁１６よりも上流側に設ける方が好ましい。
【００４５】
また、上記実施形態では、第２開閉弁１２を、第１ガス流路８における第１ガス流出口４と第２ガス流路８の接続部との間であって第１圧力調整弁１５よりも下流側に設けたが、第２開閉弁１２を、第１ガス流路８における第１ガス流出口４と第２ガス流路９の接続部との間であって第１圧力調整弁１５よりも上流側に設けてもよい。但し、上記実施形態のように第２開閉弁１２を第１圧力調整弁１５よりも下流側に設けた方が、第１ガス流路８の経路が複雑にならなくて済む。
【００４６】
さらに、本体部２の外面に、突出部分となる、第１及び第２圧力調整弁１５，１６のカバー部材５５や、第１〜第３開閉弁１１〜１３のソレノイド部３３をどのように設けてもよいが、複合弁１全体をコンパクトにする観点から、上記実施形態のような配置にすることが好ましい。
【００４７】
さらにまた、上記実施形態では、第１圧力調整弁１５をガバナとし、第２圧力調整弁１６を均圧弁としたが、第１及び第２圧力調整弁１５，１６は、ガス供給先の機器に応じて、ガバナ又は均圧弁とすればよい。
【００４８】
上述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本発明の範囲を限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、２系統のガス供給路が設けられる機器の該ガス供給路に設けられる複合弁に有用である。
【符号の説明】
【００５０】
１ 複合弁
２ 本体部
２ａ 第１面
２ｂ 第２面
２ｃ 第３面
２ｄ 第４面
２ｇ 流入突出部
２ｈ 第１流出突出部
２ｉ 第２流出突出部
３ ガス流入口
４ 第１ガス流出口
５ 第２ガス流出口
８ 第１ガス流路
９ 第２ガス流路
１１ 第１開閉弁
１２ 第２開閉弁
１３ 第３開閉弁
１５ 第１圧力調整弁
１６ 第２圧力調整弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部にガス流路が設けられた本体部と、上記ガス流路の開閉を行う開閉弁と、上記ガス流路に設けられた圧力調整弁とを備えた複合弁に関する技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ボイラーやバーナー等の燃焼機器にガスを供給する場合、そのガス供給路には、ノーマルクローズ方式の電磁弁等で構成された２つの開閉弁（安全遮断弁とも呼ばれる）と、ガバナや均圧弁等といった１つの圧力調整弁とが直列に配設される。開閉弁は、安全上の観点から２つ設けられる。そして、これら３つの弁を設置する作業の簡略化等のために、３つの弁を複合弁としてユニット化したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０７−１５８７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ガスが供給される機器によっては、２系統のガス供給路が設けられる場合がある。例えば燃焼機器において、機器を暖機するための暖機用（又は種火用）のガス供給路と、通常燃焼用のガス供給路とが設けられる場合がある。これら２系統のガス供給路は、１つのガス供給路の途中から互いに分岐したものであり、それらの下流端は、機器における互いに異なる箇所に接続される。このような場合、上記各ガス供給路（分岐後）に上記複合弁をそれぞれ設置することになる。
【０００５】
しかし、上記各ガス供給路に上記複合弁をそれぞれ設置する場合には、合計６つの弁を使用することになり、コストアップを招くとともに、大きな設置スペースが必要になる。また、複合弁と配管との接続箇所が合計４箇所あるとともに、複合弁よりも上流側の配管が分岐配管となるため、配管自体のコストや接続作業の手間がかかるとともに、複合弁と配管との接続箇所が多くなる分だけ、ガス漏洩の可能性が増大するという問題がある。
【０００６】
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、２系統のガス供給路が設けられる機器の該ガス供給路に設けられる複合弁として、コストの低減化と省スペース化とを図るとともに、設置作業の労力を軽減し、かつ、安全性を向上できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明では、内部にガス流路が設けられた本体部と、上記ガス流路の開閉を行う開閉弁と、上記ガス流路に設けられた圧力調整弁とを備えた複合弁を対象として、上記ガス流路は、一端が、上記本体部の表面に設けられたガス流入口に接続されかつ他端が、上記本体部の表面に設けられた第１ガス流出口に接続された第１ガス流路と、一端が、上記第１ガス流路の中間部に接続されかつ他端が、上記本体部の表面に設けられた第２ガス流出口に接続された第２ガス流路とで構成され、上記開閉弁は、上記第１ガス流路における上記ガス流入口と上記第２ガス流路の接続部との間に設けられた第１開閉弁と、上記第１ガス流路における上記第１ガス流出口と上記第２ガス流路の接続部との間に設けられた第２開閉弁と、上記第２ガス流路に設けられた第３開閉弁とで構成され、上記圧力調整弁は、上記第１ガス流路における上記第１ガス流出口と上記第２ガス流路の接続部との間に設けられた第１圧力調整弁と、上記第２ガス流路に設けられた第２圧力調整弁とで構成されている、という構成とした。
【０００８】
上記の構成により、第１ガス流路が、２系統のガス供給路のうちの一方のガス供給路の一部を構成し、第１ガス流路の一部及び第２ガス流路が他方のガス供給路の一部を構成する。そして、第１開閉弁が、２系統のガス供給路の共用の開閉弁となり、弁の数は合計５つとなる。これにより、１つの開閉弁の分だけコストを低減することができるともに、複合弁を小型化することができる。また、開閉弁を、ノーマルクローズ方式の電磁弁で構成して両方のガス供給路にガスを同時に供給する場合には、３つの開閉弁に通電すればよいので、４つの開閉弁に通電する場合に比べて消費電力を削減することが可能になる。さらに、ガス流入口は１つで済み、そのガス流入口には、１つの配管を接続するだけでよく、分岐管も不要になる。これにより、配管コストを低減することができるとともに、複合弁と配管との接続箇所が少なくなる。この結果、複合弁の設置作業の労力を軽減することができるとともに、ガス漏洩の可能性も低くなり、安全性を向上させることができる。
【０００９】
上記複合弁において、上記本体部は、略直方体形状をなしており、上記本体部の１つの面である第１面に、上記第１及び第２圧力調整弁の構成要素の一部が突出して設けられ、上記本体部における上記第１面に隣接する面の１つである第２面に、上記ガス流入口を有する流入突出部が突出形成されているとともに、上記第３開閉弁の構成要素の一部が突出して設けられ、上記本体部における上記第２面と対向する面である第３面に、上記第１ガス流出口を有する第１流出突出部が突出して設けられているとともに、上記第２ガス流出口を有する第２流出突出部が突出形成され、上記本体部における、上記第１面、上記第２面及び上記第３面に隣接する面である第４面に、上記第１及び第２開閉弁の構成要素の一部が突出して設けられている、ことが好ましい。
【００１０】
このことにより、本体部の第１面には、第１及び第２圧力調整弁の構成要素の一部が突出し、第２面には、流入突出部と第３開閉弁の構成要素の一部とが突出し、第３面には、第１及び第２流出突出部が突出し、第４面には、第１及び第２開閉弁の構成要素の一部が突出しているので、本体部の第１ないし第４面に突出部分がバランス良く位置して、複合弁全体としてコンパクトになる。
【００１１】
上記のように突出部分を配置する場合、上記第１面は、上記本体部の厚み方向一方側の面であり、上記第２面は、上記本体部の幅方向一方側の面であり、上記第３面は、上記本体部の幅方向他方側の面であり、上記第４面は、上記本体部の長さ方向一方側の面であり、上記第１及び第２圧力調整弁の構成要素の一部が、上記第１面において上記本体部の長さ方向に並んで設けられているとともに、上記第１圧力調整弁の構成要素の一部が上記第２圧力調整弁の構成要素の一部よりも上記第４面に近い側に位置し、上記流入突出部及び上記第３開閉弁の構成要素の一部が、上記第２面において上記本体部の長さ方向に並んで設けられているとともに、上記流入突出部が上記第３開閉弁の構成要素の一部よりも上記第４面に近い側に位置し、上記第１及び第２流出突出部が、上記第３面において上記本体部の長さ方向に並んで設けられているとともに、上記第１流出突出部が上記第２流出突出部よりも上記第４面に近い側に位置し、上記第１及び第２開閉弁が、上記第４面において上記本体部の幅方向に並んで設けられているとともに、上記第１開閉弁が上記第２開閉弁よりも上記第２面に近い側に位置している、ことが好ましい。
【００１２】
こうすることで、本体部内の第１及び第２ガス流路の経路を単純にすることができる。この結果、本体部の大きさを極力小さくすることができ、延いては、複合弁全体をより一層コンパクトにすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明の複合弁によると、２系統のガス供給路が設けられる機器の該ガス供給路に設けられる複合弁として、コストの低減化と省スペース化とを図ることができるとともに、設置作業の労力を軽減することができ、しかも、安全性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る複合弁の外観を示す、本体部の第１面側から見た図である。
【図２】上記複合弁の外観を示す、本体部の第２面側から見た図である。
【図３】上記複合弁の外観を示す、本体部の第３面側から見た図である。
【図４】ガス流路と開閉弁及び圧力調整弁との関係を示す、本体部の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
図１〜図３は、本発明の実施形態に係る複合弁１の外観を示す。この複合弁１は、２系統のガス供給路が設けられる機器の該ガス供給路に設けられるものである。このような機器としては、例えば、機器を暖機するための暖機用（又は種火用）のガス供給路と、通常燃焼用のガス供給路とが設けられる燃焼機器や、固体酸化物形の燃料電池ユニットが挙げられる。この燃料電池ユニット内には、燃料電池スタックと、燃料電池スタックを所定温度以上に加熱するバーナーとが設けられており、燃料電池ユニットへのガス供給路として、燃料電池スタックへの反応用のガス供給路と、バーナーへの燃焼用のガス供給路とが必要になる。
【００１７】
本実施形態では、上記燃料電池ユニットのガス供給路に設けられるものとする。燃料電池スタック及びバーナーへ供給されるガスは、メタンガスを含む都市ガスであり、燃料電池スタックは、メタンガスと酸素とから二酸化炭素及び水を生成するとともに、電気を発生する。
【００１８】
上記複合弁１は、内部にガス流路（後述の第１及び第２ガス流路８，９）が設けられた本体部２と、上記ガス流路の開閉を行う開閉弁（後述の第１〜第３開閉弁１１〜１３）と、上記ガス流路に設けられた圧力調整弁（後述の第１及び第２圧力調整弁１５，１６）とを備えている。
【００１９】
上記本体部２は、所定の長さ、所定の幅及び所定の厚みを有する略直方体形状をなしている。図１〜図３に示すＡ方向が、本体部２の長さ方向に相当し、図１に示すＢ方向が、本体部２の幅方向に相当し、図２及び図３に示すＣ方向が、本体部２の厚み方向に相当する。本体部２の６つの外面のうち厚み方向一方側（図１の手前側、図２及び図３の上側）の面を第１面２ａといい、幅方向一方側（図１の左側、図２の手前側、図３の奥側）の面を第２面２ｂといい、幅方向他方側（図１の右側、図２の奥側、図３の手前側）の面を第３面２ｃといい、長さ方向一方側（図１の上側、図２の左側、図３の右側）の面を第４面２ｄといい、長さ方向他方側（図１の下側、図２の右側、図３の左側）の面を第５面２ｅといい、厚み方向他方側（図１の奥側、図２及び図３の下側）を第６面２ｆという。
【００２０】
図４に示すように、上記ガス流路は、一端が、本体部２の表面に設けられたガス流入口３に接続されかつ他端が、本体部２の表面に設けられた第１ガス流出口４に接続された第１ガス流路８と、一端が、この第１ガス流路８の中間部（第２面２ｂ側の部分）に接続されかつ他端が、本体部２の表面に設けられた第２ガス流出口５に接続された第２ガス流路９とで構成されている。尚、図４は、基本的には図２のIV−IV線に沿って切断した断面図であるが、上記ガス流路と上記開閉弁及び上記圧力調整弁との関係を分かり易くするために、上記ガス流路の周辺のみしか示しておらず、また、上記圧力調整弁の向きは正確ではない（後述の如く、第１及び第２圧力調整弁１５，１６のカバー部材５５は、本体部２の第１面２ａに設けられる）。
【００２１】
上記ガス流入口３は、本体部２の第２面２ｂにおける第４面２ｄ側の部分に突出形成された流入突出部２ｇに設けられている。この流入突出部２ｇ（ガス流入口３）は、ガス源側から延びる上流側配管（図示せず）と接続される。また、上記第１ガス流出口４は、本体部２の第３面２ｃに突出形成された第１流出突出部２ｈに設けられ、上記第２ガス流出口５は、本体部２の第３面２ｃに突出形成された第２流出突出部２ｉに設けられている。上記第１及び第２流出突出部２ｈ，２ｉは、本体部２の第３面２ｃにおいて本体部２の長さ方向に並んで設けられており、第１流出突出部２ｈが第２流出突出部２ｉよりも第４面２ｄに近い側に位置する。第１流出突出部２ｈ（第１ガス流出口４）は、上記燃料電池ユニットの燃料電池スタックへガスを供給する第１下流側配管（図示せず）と接続され、第２流出突出部２ｉ（第２ガス流出口５）は、上記燃料電池ユニットのバーナーへガスを供給する第２下流側配管（図示せず）と接続される。
【００２２】
上記第１ガス流路８は、本体部２内の第４面２ｄ側の部分にて本体部２の幅方向に延びている。つまり、第１ガス流路８は、ガス流入口３から本体部２内の第４面２ｄ側の部分を通って第１ガス流出口４まで延びている。また、上記第２ガス流路９の上流側部分は、本体部２内の第２面２ｂ側の部分にて本体部２の長さ方向に延び、第２ガス流路９の下流側部分は、本体部２内の第５面２ｅ側の部分にて本体部２の幅方向に延びている。つまり、第２ガス流路９は、第１ガス流路８に接続された上記一端から、本体部２内の第２面２ｂ側の部分を通って第５面２ｅの近傍まで延びた後、第４面２ｄ側へ折れ曲がって、本体部２内の第５面２ｅ側の部分を通って第２ガス流出口５まで延びている。
【００２３】
上記開閉弁は、第１ガス流路８におけるガス流入口３と第２ガス流路９の接続部との間に設けられた第１開閉弁１１と、第１ガス流路８における第１ガス流出口４と第２ガス流路９の接続部との間に設けられた第２開閉弁１２と、第２ガス流路９（本実施形態では、第２ガス流路９の上流側部分）に設けられた第３開閉弁１３とで構成されている。
【００２４】
第１〜第３開閉弁１１〜１３は、ノーマルクローズ方式の電磁弁で構成されている。これら第１〜第３開閉弁１１〜１３の構成は同じであるので、以下、第１開閉弁１１について詳細に説明し、第２及び第３開閉弁１２，１３については、第１開閉弁１１と同じ部分に同じ符号を付してその説明は省略する。
【００２５】
第１開閉弁１１は、第１ガス流路８に設けられた弁座２１に当接するゴム製の弁体３１を有している。この弁体３１は、本体部２の長さ方向（第３開閉弁１３の場合は、本体部２の幅方向）に延びる可動鉄心３２の本体部２内側の端部に取付固定されている。この可動鉄心３２は、本体部２の内側から外側にまで延びている。本体部２の外側における可動鉄心３２の周囲には、ソレノイド部３３が設けられている。このソレノイド部３３には、両端部にフランジ３４ａを有する中空円筒状のコイルボビン３４が設けられ、このコイルボビン３４の外周面における両フランジ３４ａ間に、銅線からなるコイル３５が巻かれている。このコイル３５の外周側は、樹脂材３６により覆われている。コイルボビン３４の内周側には、ガイドパイプ３７を介して上記可動鉄心３２が、その軸方向に移動可能に嵌合されている。コイルボビン３４は、２枚の板材を重ね合わせてなる固定部材３８を介して本体部２の第４面２ｄ（第３開閉弁１３の場合は、本体部２の第２面２ｂ）に固定されている。このように、第１開閉弁１１の構成要素の一部である上記ソレノイド部３３は、本体部２の第４面２ｄ（第３開閉弁１３の場合は、本体部２の第２面２ｂ）に突出して設けられていることになる。
【００２６】
上記弁体３１のソレノイド部３３側の面は、金属製の板材３９で覆われており、この板材３９と固定部材３８との間における可動鉄心３２の周囲には、圧縮コイルスプリング４０が配設されている。この圧縮コイルスプリング４０は、弁体３１を弁座２１の側へ付勢する。これにより、コイル３５に通電されていないときには、弁体３１が弁座２１に接触して、弁座２１の中心部に設けられた開口２２を閉塞し、こうして第１ガス流路８が閉状態となる。一方、コイル３５に通電したときには、弁体３１が圧縮コイルスプリング４０の付勢力に抗して弁座２１から離れるように、可動鉄心３２が移動する。こうして第１ガス流路８が開状態となる。
【００２７】
上記圧力調整弁は、第１ガス流路８における第１ガス流出口４と第２ガス流路９の接続部との間に設けられた第１圧力調整弁１５と、第２ガス流路９（本実施形態では、第２ガス流路９の下流側部分）に設けられた第２圧力調整弁１６とで構成されている。本実施形態では、第１ガス流路８における第１ガス流出口４と第２ガス流路９の接続部との間において、第２開閉弁１２が第１圧力調整弁１５よりも下流側に位置する。また、第２ガス流路９において第３開閉弁１３が第２圧力調整弁１６よりも上流側に位置する。
【００２８】
上記第１圧力調整弁１５は、本実施形態では、第１ガス流路８における該第１圧力調整弁１５よりも下流側のガス圧力を所定圧に調整するガバナである。第１圧力調整弁１５は、第１ガス流路８に設けられた弁座２５に当接する弁体５１を有している。この弁体５１は、本体部２の厚み方向に延びる軸部材５２の本体部２内側の端部に取付固定されている。軸部材５２の本体部２外側の端部には、２枚の板材５３が軸部材５２の軸心に対して垂直に固定されている。これら２枚の板材５３の外周縁部の間には、略リング状の第１ダイヤフラム５４の内周縁部が挟持されて支持されている。この第１ダイヤフラム５４の外周縁部は、本体部２の第１面２ａ（後述の凹状部２ｊの周縁部）と、板材５３及び第１ダイヤフラム５４を覆うように第１面２ａに固定された筒状のカバー部材５５との間に挟持されている。尚、図４では、カバー部材５５が、、第１及び第２開閉弁１１，１２のソレノイド部３３が設けられている面（つまり第４面２ｄ）に固定されているように描いているが、実際は、第１面２ａに固定されている。
【００２９】
上記軸部材５２の長さ方向中間部には、略リング状の第２ダイヤフラム５６の内周縁部が固定され、この第２ダイヤフラム５６の外周縁部は、本体部２の第１面２ａに形成された凹部部２ｊの底面と、この凹状部２ｊの底面に固定された固定部材５７との間に挟持されて支持されている。第１及び第２ダイヤフラム５４，５６は、軸部材５２がその軸心方向の本体部２内側へ移動したとき、該軸部材５２を元の位置へ復帰させるように付勢する。
【００３０】
上記カバー部材５５は、本体部２の第１面２ａに突出して設けられている。このカバー部材５５は、第１面２ａ側の大径部５５ａと、第１面２ａとは反対側の小径部５５ｂとを有している。小径部５５ｂの内側には、圧縮コイルスプリング５８が配設されている。この圧縮コイルスプリング５８は、小径部５５ｂの内側における大径部５５ａとは反対側の端部に螺合した状態で配設された調整ネジ５９と、上記板材５３との間に配設されていて、板材５３を調整ネジ５９とは反対側に押圧する。この押圧により、弁体５１が弁座２５から離れるように、軸部材５２と共に移動する。このとき、第１及び第２ダイヤフラム５４，５６の付勢力によって、弁体５１が弁座２５に当接する側に移動しようとするが、圧縮コイルスプリング５８による押圧力が、第１及び第２ダイヤフラム５４，５６の付勢力よりも僅かに強く、このため、第１ガス流路８にガスが流れていない状態では、弁体５１が、弁座２５の中心部に設けられた開口２６を開いた状態にしている。尚、調整ネジ５９は、小径部５５ｂの内側へのねじ込み量によって圧縮コイルスプリング５８の圧縮量を調整して上記押圧力を調整するためのものである。
【００３１】
上記カバー部材５５及び上記凹状部２ｊで囲まれた空間は、板材５３及び第１ダイヤフラム５４によって、第１空間６１と第２空間６２とに区画される。第１空間６１は、第１連通孔６３を介して、大気圧と連通している。一方、第２空間６２は、本体部２内に設けられた第２連通孔６４を介して、第１ガス流路８における第１圧力調整弁１５よりも下流側部分と連通している。このため、第２空間６２の圧力は、第１ガス流路８における第１圧力調整弁１５よりも下流側部分のガス圧と同じになる。そして、上記開口２６が開いた状態では、ガスが第１圧力調整弁１５よりも下流側に流れるため、第２空間６２の圧力が第１空間６１の圧力（厳密には、圧縮コイルスプリング５８による押圧力に相当する圧力も加えた圧力）よりも大きくなり、弁体５１が弁座２５の側へ移動して開口２６を閉じる。開口２６が閉じた状態になると、やがて第２空間６２の圧力が第１空間６１の圧力よりも低くなり、開口２６が開く。したがって、第１ガス流路８における第１圧力調整弁１５よりも下流側部分が所定圧に調整される。
【００３２】
上記第２圧力調整弁１６は、本実施形態では、均圧弁である。この第２圧力調整弁１６（均圧弁）の構成は、第１圧力調整弁１５（ガバナ）と略同じであるので、第１圧力調整弁１５とは異なる部分を中心に説明する。尚、第２圧力調整弁１６において、第１圧力調整弁１５と同様の構成要素には、同じ符号を付している。
【００３３】
第２圧力調整弁１６は、圧縮コイルスプリング５８（第２圧力調整弁１６では、第１圧縮コイルスプリング５８という）に加えて、第２圧縮コイルスプリング６７を有している。この第２圧縮コイルスプリング６７は、弁体５１と、弁座２５の中心部に設けられた開口２６と対向する流路壁部との間に配設されていて、弁体５１を弁座２５に当接する側に押圧する。第１及び第２圧縮コイルスプリング５８，６７による押圧力のバランスにより、第２ガス流路９にガスが流れていない状態では、弁体５１が開口２５を閉じている。
【００３４】
第２圧力調整弁１６のその他の構成は第１圧力調整弁１５と同様であるが、第２圧力調整弁１６における第１空間６１に導入されるガス圧は、第１圧力調整弁１５と異なっている。すなわち、第１空間６１は、第１連通孔６３及び第１連通孔６３に接続される不図示の配管を介して、上記バーナーへの燃焼用空気供給路と連通している。バーナーへガスを供給する際、燃焼用空気供給路を介して燃焼用空気が供給される。第１空間６１は、この燃焼用空気の圧力と同じになる。このため、開口２６が閉じられていると、第１空間６１の圧力が第２空間６２の圧力よりも大きくなり、開口２６が開く。開口２６が開いた状態になると、やがて第２空間６２の圧力が第１空間６１の圧力よりも高くなり、開口２６が閉じられる。したがって、第２ガス流路９における第２圧力調整弁１６よりも下流側部分が、燃焼用空気供給路の圧力と略同じに調整される。この結果、バーナーへ供給される燃焼用空気に対するガスの体積比が略１となり、バーナーにおいて適切な燃焼がなされることになる。
【００３５】
ここで、上記燃料電池ユニットの燃料電池スタックは、所定温度よりも低い温度では機能しないので、最初に第１及び第３開閉弁１１，１３のコイル３５に通電して（第２開閉弁１２のコイル３５には通電しない）、上記ガス源からのガスを、上記上流側配管、第１ガス流路８におけるガス流入口３と第２ガス流路９の接続部との間及び第２ガス流路９並びに上記第２下流側配管を介して、上記バーナーへ供給する。このとき、燃焼用空気が燃焼用空気供給路を介してバーナーへ供給される。そして、第２圧力調整弁１６によって、第２ガス流路９における第２圧力調整弁１６よりも下流側部分が、燃焼用空気供給路の圧力と略同じに調整されて、こうして圧力が調整されたガスが上記バーナーへ供給され、該バーナーにより燃料電池スタックが加熱される。燃料電池スタックが所定温度以上になると、第１開閉弁１１のコイル３５への通電を継続したまま、第３開閉弁１３のコイル３５への通電を停止しかつ第２開閉弁１２のコイル３５への通電を開始する。これにより、上記ガス源からのガスを、上記上流側配管、第１ガス流路８及び上記第１下流側配管を介して、燃料電池スタックへ供給する。こうして、燃料電池スタックにて電気が発生する。尚、燃料電池スタックが所定温度以上になった後は、第１〜第３開閉弁１１〜１３全てのコイル３５に通電して、ガスを燃料電池スタック及びバーナーへ同時に供給するようにしてもよい。
【００３６】
本実施形態では、本体部２の第１面２ａに、第１及び第２圧力調整弁１５，１６の構成要素の一部であるカバー部材５５が突出して設けられ、本体部２における第１面２ａに隣接する面の１つである第２面２ｂに、流入突出部２ｇが突出形成されているとともに、第３開閉弁１３の構成要素の一部であるソレノイド部３３が突出して設けられ、本体部２における第２面２ｂと対向する面である第３面２ｃに、第１及び第２流出突出部２ｈ，２ｉが突出形成され、本体部２における、第１面２ａ、第２面２ｂ及び第３面２ｃに隣接する面であって流入突出部２ｇに近い側の面である第４面２ｄに、第１及び第２開閉弁１１，１２の構成要素の一部であるソレノイド部３０が突出して設けられている。
【００３７】
また、第１及び第２圧力調整弁１５，１６のカバー部材５５が、本体部２の第１面２ａにおいて本体部２の長さ方向に並んで設けられているとともに、第１圧力調整弁１５のカバー部材５５が第２圧力調整弁１６のカバー部材５５よりも第４面２ｄに近い側（流入突出部２ｇ及び第１流出突出部２ｈに近い側）に位置する。
【００３８】
さらに、第１及び第２開閉弁１１，１２のソレノイド部３３が、本体部２の第４面２ｄにおいて本体部２の幅方向に並んで設けられているとともに、第１開閉弁１１のソレノイド部３３が第２開閉弁１２のソレノイド部３３よりも第２面２ｂに近い側（流入突出部２ｇに近い側）に位置する。また、流入突出部２ｇ及び第３開閉弁１３のソレノイド部３３が、本体部２の第２面２ｂにおいて本体部２の長さ方向に並んで設けられているとともに、流入突出部２ｇが第３開閉弁１３のソレノイド部３３よりも第４面２ｄに近い側に位置する。
【００３９】
したがって、本実施形態では、第１ガス流路８が、上記上流側配管及び上記第１下流側配管と共に、２系統のガス供給路のうちの一方のガス供給路（燃料電池スタックへの反応用のガス供給路）を構成し、第１ガス流路８におけるガス流入口３と第２ガス流路９の接続部との間の部分及び第２ガス流路９が、上記上流側配管及び上記第２下流側配管と共に、他方のガス供給路（バーナーへの燃焼用のガス供給路）を構成する。そして、第１ガス流路８におけるガス流入口３と第２ガス流路９の接続部との間に、第１開閉弁１１が設けられ、第１ガス流路８における第１ガス流出口４と第２ガス流路９の接続部との間に、第２開閉弁１２と第１圧力調整弁１５とが設けられ、第２ガス流路９に、第３開閉弁１３と第２圧力調整弁１６とが設けられているので、第１開閉弁１１が、２系統のガス供給路の共用の開閉弁となり、弁の数は合計５つとなる。すなわち、各ガス供給路には、２つの開閉弁が設けられるところを、上記他方のガス供給路の１つの開閉弁を、上記一方のガス供給路のものと共用にしたので、１つの開閉弁の分だけコストを低減することができるともに、複合弁１を小型化することができる。また、ガスを燃料電池スタック及びバーナーへ同時に供給する場合には、３つの開閉弁１１〜１３のコイル３５に通電すればよいので、４つの開閉弁のコイルに通電する場合に比べて消費電力を削減することができる。さらに、ガス流入口３は１つで済み、そのガス流入口３を有する流入突出部２ｇには、ガス源側から延びる１つの配管を接続するだけでよく、分岐管も不要になる。これにより、配管コストを低減することができるとともに、複合弁１と配管との接続箇所が少なくなる。この結果、複合弁１の設置作業の労力を軽減することができるとともに、ガス漏洩の可能性も低くなり、安全性を向上させることができる。
【００４０】
また、本実施形態では、本体部２の第１面２ａに、第１及び第２圧力調整弁１５，１６のカバー部材５５が突出し、第２面２ｂには、流入突出部２ｇと第３開閉弁１３のソレノイド部３３とが突出し、第３面２ｃには、第１及び第２流出突出部２ｈ，２ｉが突出し、第４面２ｄには、第１及び第２開閉弁１１，１２のソレノイド部３３が突出しているので、本体部２の第１ないし第４面２ａ〜２ｄに突出部分がバランス良く位置して、複合弁１全体としてコンパクトにすることが可能になる。
【００４１】
特に、第１及び第２圧力調整弁１５，１６のカバー部材５５が、本体部２の第１面２ａにおいて本体部２の長さ方向に並んで設けられているとともに、第１圧力調整弁１５のカバー部材５５が第２圧力調整弁１６のカバー部材５５よりも第４面２ｄに近い側に位置し、第１及び第２開閉弁１１，１２のソレノイド部３３が、本体部２の第４面２ｄにおいて本体部２の幅方向に並んで設けられているとともに、第１開閉弁１１のソレノイド部３３が第２開閉弁１２のソレノイド部３３よりも第２面２ｂに近い側に位置し、第１及び第２流出突出部２ｈ，２ｉが、本体部２の第３面において本体部２の長さ方向に並んで設けられているとともに、第１流出突出部２ｈが第２流出突出部２ｉよりも第４面２ｄに近い側に位置し、流入突出部２ｇ及び第３開閉弁１３のソレノイド部３３が、本体部２の第２面２ｂにおいて本体部２の長さ方向に並んで設けられているとともに、流入突出部２ｇが第３開閉弁１３のソレノイド部３３よりも第４面２ｄに近い側に位置するので、本体部２内の第１及び第２ガス流路８，９の経路を単純にすることができる。この結果、本体部２の大きさを極力小さくすることができ、延いては、複合弁１全体をより一層コンパクトにすることができる。
【００４２】
また、第３開閉弁１３が、第２ガス流路９において、第２圧力調整弁１６よりも上流側に設けられることで、第３開閉弁１３を、第２ガス流路９の上流側部分（本体部２内の第２面２ｂ側の部分にて本体部２の長さ方向に延びる部分）に設けて、第３開閉弁１３のソレノイド部３３を、第２ガス流路９の上流側部分に近い第２面２ｂに容易に設けることができるようになる。
【００４３】
本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。
【００４４】
例えば、上記実施形態では、第３開閉弁１３を、第２ガス流路９における第２圧力調整弁１６よりも上流側に設けたが、第３開閉弁１３を、第２ガス流路９における第２圧力調整弁１６よりも下流側に設けることも可能である。但し、この場合、第２圧力調整弁１６のカバー部材５５を本体部２の第１面２ａに設けかつ第３開閉弁１３のソレノイド部３３を第２面２ｂに設けようとすると、第２ガス流路９の経路がかなり複雑になり、これに伴い複合弁１の本体部長さ方向の長さが大きくなるので、上記実施形態のように、第３開閉弁１３を、第２ガス流路９における第２圧力調整弁１６よりも上流側に設ける方が好ましい。
【００４５】
また、上記実施形態では、第２開閉弁１２を、第１ガス流路８における第１ガス流出口４と第２ガス流路８の接続部との間であって第１圧力調整弁１５よりも下流側に設けたが、第２開閉弁１２を、第１ガス流路８における第１ガス流出口４と第２ガス流路９の接続部との間であって第１圧力調整弁１５よりも上流側に設けてもよい。但し、上記実施形態のように第２開閉弁１２を第１圧力調整弁１５よりも下流側に設けた方が、第１ガス流路８の経路が複雑にならなくて済む。
【００４６】
さらに、本体部２の外面に、突出部分となる、第１及び第２圧力調整弁１５，１６のカバー部材５５や、第１〜第３開閉弁１１〜１３のソレノイド部３３をどのように設けてもよいが、複合弁１全体をコンパクトにする観点から、上記実施形態のような配置にすることが好ましい。
【００４７】
さらにまた、上記実施形態では、第１圧力調整弁１５をガバナとし、第２圧力調整弁１６を均圧弁としたが、第１及び第２圧力調整弁１５，１６は、ガス供給先の機器に応じて、ガバナ又は均圧弁とすればよい。
【００４８】
上述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本発明の範囲を限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、２系統のガス供給路が設けられる機器の該ガス供給路に設けられる複合弁に有用である。
【符号の説明】
【００５０】
１ 複合弁
２ 本体部
２ａ 第１面
２ｂ 第２面
２ｃ 第３面
２ｄ 第４面
２ｇ 流入突出部
２ｈ 第１流出突出部
２ｉ 第２流出突出部
３ ガス流入口
４ 第１ガス流出口
５ 第２ガス流出口
８ 第１ガス流路
９ 第２ガス流路
１１ 第１開閉弁
１２ 第２開閉弁
１３ 第３開閉弁
１５ 第１圧力調整弁
１６ 第２圧力調整弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にガス流路が設けられた本体部と、上記ガス流路の開閉を行う開閉弁と、上記ガス流路に設けられた圧力調整弁とを備えた複合弁であって、
上記ガス流路は、一端が、上記本体部の表面に設けられたガス流入口に接続されかつ他端が、上記本体部の表面に設けられた第１ガス流出口に接続された第１ガス流路と、一端が、上記第１ガス流路の中間部に接続されかつ他端が、上記本体部の表面に設けられた第２ガス流出口に接続された第２ガス流路とで構成され、
上記開閉弁は、上記第１ガス流路における上記ガス流入口と上記第２ガス流路の接続部との間に設けられた第１開閉弁と、上記第１ガス流路における上記第１ガス流出口と上記第２ガス流路の接続部との間に設けられた第２開閉弁と、上記第２ガス流路に設けられた第３開閉弁とで構成され、
上記圧力調整弁は、上記第１ガス流路における上記第１ガス流出口と上記第２ガス流路の接続部との間に設けられた第１圧力調整弁と、上記第２ガス流路に設けられた第２圧力調整弁とで構成されていることを特徴とする複合弁。
【請求項２】
請求項１記載の複合弁において、
上記本体部は、略直方体形状をなしており、
上記本体部の１つの面である第１面に、上記第１及び第２圧力調整弁の構成要素の一部が突出して設けられ、
上記本体部における上記第１面に隣接する面の１つである第２面に、上記ガス流入口を有する流入突出部が突出形成されているとともに、上記第３開閉弁の構成要素の一部が突出して設けられ、
上記本体部における上記第２面と対向する面である第３面に、上記第１ガス流出口を有する第１流出突出部が突出して設けられているとともに、上記第２ガス流出口を有する第２流出突出部が突出形成され、
上記本体部における、上記第１面、上記第２面及び上記第３面に隣接する面である第４面に、上記第１及び第２開閉弁の構成要素の一部が突出して設けられていることを特徴とする複合弁。
【請求項３】
請求項２記載の複合弁において、
上記第１面は、上記本体部の厚み方向一方側の面であり、
上記第２面は、上記本体部の幅方向一方側の面であり、
上記第３面は、上記本体部の幅方向他方側の面であり、
上記第４面は、上記本体部の長さ方向一方側の面であり、
上記第１及び第２圧力調整弁の構成要素の一部が、上記第１面において上記本体部の長さ方向に並んで設けられているとともに、上記第１圧力調整弁の構成要素の一部が上記第２圧力調整弁の構成要素の一部よりも上記第４面に近い側に位置し、
上記流入突出部及び上記第３開閉弁の構成要素の一部が、上記第２面において上記本体部の長さ方向に並んで設けられているとともに、上記流入突出部が上記第３開閉弁の構成要素の一部よりも上記第４面に近い側に位置し、
上記第１及び第２流出突出部が、上記第３面において上記本体部の長さ方向に並んで設けられているとともに、上記第１流出突出部が上記第２流出突出部よりも上記第４面に近い側に位置し、
上記第１及び第２開閉弁が、上記第４面において上記本体部の幅方向に並んで設けられているとともに、上記第１開閉弁が上記第２開閉弁よりも上記第２面に近い側に位置していることを特徴とする複合弁。
【請求項１】
内部にガス流路が設けられた本体部と、上記ガス流路の開閉を行う開閉弁と、上記ガス流路に設けられた圧力調整弁とを備えた複合弁であって、
上記ガス流路は、一端が、上記本体部の表面に設けられたガス流入口に接続されかつ他端が、上記本体部の表面に設けられた第１ガス流出口に接続された第１ガス流路と、一端が、上記第１ガス流路の中間部に接続されかつ他端が、上記本体部の表面に設けられた第２ガス流出口に接続された第２ガス流路とで構成され、
上記開閉弁は、上記第１ガス流路における上記ガス流入口と上記第２ガス流路の接続部との間に設けられた第１開閉弁と、上記第１ガス流路における上記第１ガス流出口と上記第２ガス流路の接続部との間に設けられた第２開閉弁と、上記第２ガス流路に設けられた第３開閉弁とで構成され、
上記圧力調整弁は、上記第１ガス流路における上記第１ガス流出口と上記第２ガス流路の接続部との間に設けられた第１圧力調整弁と、上記第２ガス流路に設けられた第２圧力調整弁とで構成されていることを特徴とする複合弁。
【請求項２】
請求項１記載の複合弁において、
上記本体部は、略直方体形状をなしており、
上記本体部の１つの面である第１面に、上記第１及び第２圧力調整弁の構成要素の一部が突出して設けられ、
上記本体部における上記第１面に隣接する面の１つである第２面に、上記ガス流入口を有する流入突出部が突出形成されているとともに、上記第３開閉弁の構成要素の一部が突出して設けられ、
上記本体部における上記第２面と対向する面である第３面に、上記第１ガス流出口を有する第１流出突出部が突出して設けられているとともに、上記第２ガス流出口を有する第２流出突出部が突出形成され、
上記本体部における、上記第１面、上記第２面及び上記第３面に隣接する面である第４面に、上記第１及び第２開閉弁の構成要素の一部が突出して設けられていることを特徴とする複合弁。
【請求項３】
請求項２記載の複合弁において、
上記第１面は、上記本体部の厚み方向一方側の面であり、
上記第２面は、上記本体部の幅方向一方側の面であり、
上記第３面は、上記本体部の幅方向他方側の面であり、
上記第４面は、上記本体部の長さ方向一方側の面であり、
上記第１及び第２圧力調整弁の構成要素の一部が、上記第１面において上記本体部の長さ方向に並んで設けられているとともに、上記第１圧力調整弁の構成要素の一部が上記第２圧力調整弁の構成要素の一部よりも上記第４面に近い側に位置し、
上記流入突出部及び上記第３開閉弁の構成要素の一部が、上記第２面において上記本体部の長さ方向に並んで設けられているとともに、上記流入突出部が上記第３開閉弁の構成要素の一部よりも上記第４面に近い側に位置し、
上記第１及び第２流出突出部が、上記第３面において上記本体部の長さ方向に並んで設けられているとともに、上記第１流出突出部が上記第２流出突出部よりも上記第４面に近い側に位置し、
上記第１及び第２開閉弁が、上記第４面において上記本体部の幅方向に並んで設けられているとともに、上記第１開閉弁が上記第２開閉弁よりも上記第２面に近い側に位置していることを特徴とする複合弁。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−２４７０５３（Ｐ２０１２−２４７０５３Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２１９０４（Ｐ２０１１−１２１９０４）
【出願日】平成２３年５月３１日（２０１１．５．３１）
【出願人】（０００１１８５３４）伊藤工機株式会社 (13)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月３１日（２０１１．５．３１）
【出願人】（０００１１８５３４）伊藤工機株式会社 (13)
【Ｆターム（参考）】
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