遮断弁およびその遮断弁を備えた燃料電池システム
【課題】遮断弁において、小型化、簡素化、及びコスト低減を図り、その遮断弁を備えた燃料電池システムにおいて、簡素化、コスト低減を図る。
【解決手段】第１通路３１、第２通路、および弁座３３が形成された弁本体３４と、弁体３５と、軸部材３６と、軸部材３６を保持案内する案内孔３７ａが弁座３３と直角に形成された案内部３７と、弁部４２ａが弁座３３と当接する閉鎖位置Ａと弁座３３から離間する開放位置との間で弁体３５を移動させる弁作動装置３８と、を備えた遮断弁３０において、軸部材３６は、閉鎖位置Ａと弁部４２ａが弁座３３から僅少距離離間する僅少離間位置との間で弁体３５が移動するとき案内孔３７ａに嵌合して弁体３５を揺動可能に案内する第１嵌合部３９と弁部４２ａが弁座３３から僅少距離以上離間すると案内孔３７ａに勘合し揺動を規制して弁体３５を案内する第２嵌合部４０と、を有する。
【解決手段】第１通路３１、第２通路、および弁座３３が形成された弁本体３４と、弁体３５と、軸部材３６と、軸部材３６を保持案内する案内孔３７ａが弁座３３と直角に形成された案内部３７と、弁部４２ａが弁座３３と当接する閉鎖位置Ａと弁座３３から離間する開放位置との間で弁体３５を移動させる弁作動装置３８と、を備えた遮断弁３０において、軸部材３６は、閉鎖位置Ａと弁部４２ａが弁座３３から僅少距離離間する僅少離間位置との間で弁体３５が移動するとき案内孔３７ａに嵌合して弁体３５を揺動可能に案内する第１嵌合部３９と弁部４２ａが弁座３３から僅少距離以上離間すると案内孔３７ａに勘合し揺動を規制して弁体３５を案内する第２嵌合部４０と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遮断弁およびその遮断弁を備えた燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムに用いられる開閉弁の一形式として、特許文献１に示されているものが知られている。特許文献１の図４に示されているように、燃料電池用開閉弁１０において、パイロット圧（流体）が第２室４０に供給されると、ダイヤフラム３６が押圧される。そして弁体５２が下降動作し弁体５２が有するゴム製のシート部材６０が弁座４６に着座して、弁閉止状態となり水素の排出が停止される。一方、 パイロット圧(流体)の供給が停止されると、コイルスプリング１０２の付勢によって弁体５２が上昇動作する。これにより燃料電池用開閉弁１０が弁開放状態となり、該燃料電池用開閉弁１０の内部を水素が流通する。
【０００３】
また、燃料電池システム以外の遮断弁の他の一形式として、特許文献２に示されているものが知られている。特許文献２の図１に示されているように、ダイヤフラム式の弁２６において弁座２４の外側に設けた案内板６８により水流を整流し弁２６に複雑な方向の力が加わらないようにして弁座２４の傾きを抑制しシール性を保持している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１８３７１３号公報
【特許文献２】特開２００７−２１８４２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の燃料電池システムの開閉弁は、ダイヤフラム式であるので、弁体５２と弁座４６との傾きを精度よく制御することは困難である。このため弁体５２と一体的に形成される第２円柱部９６を設け、第２円柱部９６を軸受け部９８と嵌合させることによって弁体５２と弁座４６との傾きを抑制している。しかし第２円柱部９６と軸受け部９８との関係は設計公差の幅の中で所定の範囲をもつため弁座４６と弁座４６に当接する弁体５２との間の傾きは、その影響を受けてばらつきをもってしまう。このため弁体５２と弁座４６との間の傾きのうちシール性能が悪くなる方向にばらついた傾き分を吸収しシール性能を満足させるためには、弁体５２を大きな力で付勢しゴムのつぶし量を大きくして対応する必要があり、これによって閉弁用のアクチュエータが必須となってしまう。小型化・低コスト化を目的として、アクチュエータを小さくしようとすると、弁体と弁座部分を高精度なものにしなければならず、かえって高コスト化となってしまう。
【０００６】
文献２は、流路に案内板６８を設けることによって水流を整流し弁体と弁座２４との間のシール性を向上させている。しかし、この案内板６８は複雑な構造であり高コストの要因となる。
【０００７】
本発明は、上述した各問題を解決するためになされたもので、遮断弁において、小型化、簡素化、及びコスト低減を図り、その遮断弁を備えた燃料電池システムにおいて、簡素化、コスト低減を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明である遮断弁の構成上の特徴は、第１通路、前記第１通路と連通する第２通路、および前記第１通路と前記第２通路との間に介在し環状に形成された弁座が形成された弁本体と、前記弁座に対して進退移動し、前記弁座と接離可能な環状の弁部が形成された弁体と、前記弁体に前記弁部と直角な軸線方向に突出して一体的に形成された円柱状の軸部材と、前記弁本体に設けられて前記軸部材を内周面で保持案内する案内孔が前記弁座と直角な軸線方向に形成された案内部と、前記弁部が前記弁座と当接する閉鎖位置と前記弁座から離間する開放位置との間で前記弁体を移動させる弁作動装置と、を備えた遮断弁において、前記軸部材は、前記弁部が前記弁座と当接する前記閉鎖位置と前記弁部が前記弁座から僅少距離離間する僅少離間位置との間で前記弁体が移動するとき、前記案内孔に嵌合して前記弁体を揺動可能に案内する第１嵌合部と、前記弁部が前記弁座から前記僅少距離以上離間すると前記案内孔に嵌合し前記揺動を規制して前記弁体を案内する第２嵌合部と、を有することである。
【０００９】
上記の課題を解決するため、請求項２に係る発明である遮断弁の構成上の特徴は、請求項１において、前記第１嵌合部は前記軸部材の先端部に形成され、前記第２嵌合部は前記第１嵌合部から少なくとも前記僅少距離軸線方向に離間して形成され、前記第１嵌合部と前記第２嵌合部との間に前記第１および第２嵌合部より小径の小径部が形成されていることである。
【００１０】
上記の課題を解決するため、請求項３に係る発明である燃料電池システムの構成上の特徴は、燃料が供給される燃料流路と酸化剤ガスが供給される酸化剤流路を有する燃料電池と、前記酸化剤流路の前記酸化剤ガスを導入する導入口に前記酸化剤ガスを圧送する圧送装置と、前記圧送装置と前記燃料電池との間に介装され前記圧送装置と前記燃料電池との連通を遮断する第１遮断弁と、前記酸化剤流路からオフガスを導出する導出口を遮断する第２遮断弁と、を備え、前記第１および第２遮断弁として請求項１または請求項２に記載の遮断弁を使用することである。
【発明の効果】
【００１１】
上記のように構成した請求項１に係る発明によれば、弁部が弁座と当接する閉鎖位置と弁部が弁座から僅少距離だけ離間する僅少離間位置との間で弁体が移動するときに、第１嵌合部が案内孔に嵌合して弁体を揺動可能に案内する。これにより設計上の公差によって弁部が弁座に対して所定の角度を有していても弁部は揺動されて弁座に倣い弁座と適切に当接することができるので良好なシール性を確保することができる。
【００１２】
また、弁部が弁座から僅少距離以上離間すると第２嵌合部が案内孔に勘合して弁体の揺動を規制する。このように弁体は僅少離間位置から開放位置までの間においては、揺動されることなく所定の位置に安定して保持される。そのため弁部を弁座と当接させるために移動させ、弁部が僅少離間位置に達し第２嵌合部が案内孔から外れるときにも、弁部は弁座の近傍に位置している。これにより僅少離間位置から閉鎖位置までの間で、弁体が第１嵌合部のみによって案内孔に案内され揺動可能な状態で弁部が弁座に倣っても弁座から外れることはなく確実に弁座に当接することができるので良好にシール性を確保することができる。このように簡易な構成によって遮断弁の小型化、簡素化、及びコスト低減を図ることができる。
【００１３】
上記のように構成した請求項２に係る発明によれば、請求項１において、第１嵌合部と第２嵌合部は少なくとも僅少距離だけ離間して配置され、第１嵌合部と第２嵌合部との間には第１嵌合部、及び第２嵌合部よりも小径の小径部が設けられている。このように少なくとも閉鎖位置と僅少離間位置との間の長さを有する小径部が設けられるので第１嵌合部は閉鎖位置と僅少離間位置との間において小径部によって動きを阻害されずに確実に揺動できる。そして弁部が僅少離間位置を越えると第２嵌合部が案内孔に嵌合される。これにより僅少離間位置と開放位置との間においては、十分な長さの小径部を介して設けられた第１嵌合部と、第２嵌合部とによって嵌合長さが長くなったのと同様の効果が得られ、これにより弁部の揺動を適切に規制することができる。このように小径部が介在されて僅少距離以上離間した第１嵌合部と第２嵌合部とが状態に応じてそれぞれ案内孔に嵌合するという簡素で低コストな構造によって良好なシール性能を得ることができる。
【００１４】
上記のように構成した請求項３に係る発明においては、燃料電池の酸化剤流路の導入口とその導入口に酸化剤ガスを圧送する圧送装置との間に、第１遮断弁として請求項１または請求項２に記載の遮断弁が介装されている。また、燃料電池の酸化剤流路の導出口には、請求項１または請求項２に記載の遮断弁が接続されている。これにより、燃料電池システムの停止運転の際に、確実に、第１および第２遮断弁を閉弁することができ、延いては燃料電池の酸化剤流路を確実に密封することができる。このように、小型化、簡素化、コスト低減を図ることができる遮断弁を備えることで、燃料電池システムにおいて、簡素化、コスト低減、及び信頼性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明による遮断弁および燃料電池システムの第１の実施形態の概要を示す概要図である。
【図２】図１に示す遮断弁の閉弁状態（閉鎖位置Ａ）を示す断面図である。
【図３】図１に示す遮断弁の僅少距離開弁状態（僅少離間位置Ｂ）を示す断面図である。
【図４】図１に示す遮断弁の開弁状態（開放位置Ｃ）を示す断面図である。
【図５】図１に示す遮断弁の弁体が傾いて弁座と当接した状態を示す図である。
【図６】図５に示す傾いた遮断弁の弁体が弁座に着座した状態を示す図である。
【図７】従来の遮断弁と本発明に係る遮断弁のシール性能を比較した実験結果を示す図である。
【図８】第２の実施形態の遮断弁を示す断面図である。
【図９】第３の実施形態の遮断弁を示す断面図である。
【図１０】第４の実施形態の遮断弁を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明による遮断弁およびその遮断弁を備えた燃料電池システムの第１の実施形態について説明する。図１はこの燃料電池システムの概要図である。この燃料電池システムは、燃料電池１０、圧送装置２１、本発明に係る第１および第２遮断弁２２、２３、調圧弁１６、および制御装置２４を備えている。なお、第１および第２遮断弁２２、２３はともに同じ構造を有する遮断弁３０である。よって以後、第１および第２遮断弁２２、２３のそれぞれの構成等の説明については遮断弁３０を用いて説明する。
【００１７】
燃料電池１０は、燃料が供給される燃料流路１１と酸化剤ガスが供給される酸化剤流路１２とを有している。燃料流路１１は、燃料極に燃料を供給するものであり、酸化剤流路１２は、酸化剤極に酸化剤ガスを供給するものである。燃料極と酸化剤極との間には図略の電解質膜が介装されている。本第１の実施形態では、燃料は水素ガスであり、酸化剤ガスは空気である。燃料電池１０は、水素ガスと空気が化学反応して発電するものである。
【００１８】
圧送装置２１は、燃料電池１０の酸化剤流路１２に空気を圧送するものである。圧送装置２１は、制御装置２４からの駆動指令によって駆動されて空気を圧送し、制御装置２４からの駆動停止指令によって駆動が停止されて空気の圧送を停止する。なお、駆動が停止されると、圧送装置２１の吐出口は大気に開放される。そして本第１の実施形態では、圧送装置２１はコンプレッサである。
【００１９】
燃料電池１０の酸化剤流路１２に酸化剤ガスを導入する導入口１２ａは、酸化剤供給管２５を介して圧送装置２１の吐出口に接続されている。酸化剤供給管２５の途中には、酸化剤供給管２５を開閉する第１遮断弁２２（遮断弁３０）が設けられている。圧送装置２１の吐出口は、第１遮断弁２２の第１通路３１の入出口３１ａに連通して接続しており、燃料電池１０の導入口１２ａは、第１遮断弁２２の第２通路３２の入出口３２ａに連通して接続している。
【００２０】
燃料電池１０の酸化剤流路１２から酸化剤オフガスを導出する導出口１２ｂは、オフガス排出管２６を介して大気に開放されている。オフガス排出管２６の途中には、オフガス排出管２６を開閉する第２遮断弁２３（遮断弁３０）が設けられている。燃料電池１０の導出口１２ｂは、調圧弁１６を介して第２遮断弁２３の第２通路３２の入出口３２ａに連通して接続しており、第２遮断弁２３の入出口３１ａは大気に開放されている。なお、本実施形態においては第１遮断弁２２と第２遮断弁２３とを同じ方向に配置して使用した。このため第２遮断弁２３においては酸化剤オフガスを入出口３２ａから導入し入出口３１ａから排出する形となった。このように遮断弁３０は入出口３１ａ、及び入出口３２ａのいずれからガスを導入しても使用可能である。
【００２１】
第２遮断弁２３と燃料電池１０の導出口１２ｂとの間に介装される調圧弁１６は制御装置２４に電気的に接続され、酸化剤流路１２を開閉し酸化剤オフガスの通過量を制御することにより燃料電池１０内の酸化剤ガスの圧力制御を行なう。調圧弁１６は、各種の動力により駆動可能に構成することができ、例えば、モータ、ソレノイドなどを用いることができる。
【００２２】
圧送装置２１と第１遮断弁２２との間の酸化剤供給管２５からは圧縮空気バイパス管２７が分岐され、オフガス排出管２６の第２遮断弁２３の下流側に接続されている。圧縮空気バイパス管２７の途中には、圧縮空気バイパス管２７を開閉する開閉弁２７ａが設けられている。開閉弁２７ａは、制御装置２４からの指示に従って開閉制御され、酸化剤供給管２５を通って燃料電池１０に供給される酸化剤ガスの流量の制御を行なうものである。開閉弁２７ａは、各種の動力により駆動可能に構成することができ、例えば、モータ、ソレノイドなどを用いることができる。
【００２３】
次に第１の実施形態において第１遮断弁２２、及び第２遮断弁２３である本発明に係る遮断弁３０について主に図２、図３、図４に基づいて説明する。図２は、後述する遮断弁３０の弁部４２ａが後述する弁座３３と当接して閉弁状態にある閉鎖位置Ａを示し、図３は遮断弁３０の弁部４２ａが弁座３３から僅少距離だけ離間している状態である僅少離間位置Ｂを示している。また図４は、遮断弁３０の弁部４２ａが弁座３３から僅少離間位置Ｂよりもさらに離間している状態である開放位置Ｃを示している。なお、僅少離間位置Ｂ及び開放位置Ｃについては後に詳述する。
【００２４】
遮断弁３０は、弁体３５と、弁本体３４と、弁作動装置であるコイルばね３８と、弁体３５と一体的に形成された軸部材３６と、弁本体３４と一体的に形成され軸部材３６を案内孔３７ａで保持案内する案内部３７と、軸部材３６に形成された第１嵌合部３９、第２嵌合部４０、及び第１嵌合部３９と第２嵌合部４０との間に形成された小径部４７とを有している。
【００２５】
弁体３５は、円筒外周壁４１ａと底壁４１ｂとを備えカップ状に形成された基部４１と、底壁４１ｂから円筒外周壁４１ａの軸線と同軸に図２において下方に段付きで突設される円柱部３５ａと、円柱部３５ａの段付きの外周面に一体成型によって設けられた弁部基材４２と、を有している。弁部基材４２は円柱部３５ａと同軸に形成され、円柱部３５ａの下面よりも所定量だけ突出して環状に形成された弁部４２ａを有している。弁部４２ａの断面形状は凸状であり、弁部４２ａは本第１の実施形態においてはゴム製（例えばＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエンゴム））である。
【００２６】
なお、第１の実施形態においては弁部基材４２の材料としてＥＰＤＭを使用したがこれに限らない。遮断弁３０内を通過させる流体の種類、及び許容遮断量（透過量）等に応じて、適宜変更すればよく、例えばＮＢＲ（ニトリルゴム）やＦＫＭ（フッ素ゴム）等を使用することができる。
【００２７】
円柱部３５ａは基部４１の底壁４１ｂと軸線中心部で連結されており、軸線中心部での連結部以外の円柱部３５ａと底壁４１ｂとの間には後述するダイヤフラム４３が進入するための所定の隙間が形成されている。
【００２８】
基部４１の円筒外周壁４１ａの外周、及び底壁４１ｂの中心部を除く下面には弾性材（例えば、基布入りゴム：材質ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエンゴム））によって形成されたダイヤフラム４３が接着材等によって貼付されている。底壁４１ｂ下面においてダイヤフラム４３は前述した円柱部３５ａと底壁４１ｂとの間に形成された隙間に進入し円柱部３５ａと底壁４１ｂとによって挟持されている。
【００２９】
ダイヤフラム４３は図２において円筒外周壁４１ａの上端近傍で外周方向に円環状に延在し外縁部には環状のシール部４３ａを備えている。そしてシール部４３ａは後述する弁本体３４を構成する通路部材４４のフランジ４４ｂに形成された溝４４ｃに配設されている。通路部材４４の上方からは、下方が開口するカップ形状を呈した蓋部材４５が取付けられる。これによって蓋部材４５のフランジ４５ａと通路部材４４のフランジ４４ｂ（溝４４ｃ）とがダイヤフラム４３のシール部４３ａを挟持して潰しシール部４３ａの内周側と外周側とを気密に分離する。
【００３０】
弁本体３４は、前述した通路部材４４と、通路部材４４と一体的に固定される前述した蓋部材４５と、を有している。そして通路部材４４は第１通路３１、第２通路３２、及び第１通路３１と第２通路３２との間に介在し環状に形成された弁座３３とを備えている。
【００３１】
第１通路３１は、第１遮断弁２２においては圧送装置２１から圧送された酸化剤ガスが導入される通路であり、第２遮断弁２３においては燃料電池１０の導出口１２ｂから調圧弁１６を介して排出された酸化剤オフガスが第２遮断弁２３内の弁座３３と弁部４２ａとの間を通過後に流動する酸化剤オフガスの排出側の通路である。
【００３２】
図２に示すように、第１通路３１は、通路部材４４の内部に形成され、通路部材４４の内部空間が、基部４１に貼付されるダイヤフラム４３と、弁部基材４２とによって区画されて形成されている。
【００３３】
通路部材４４は図２における左方に、第１遮断弁２２においては圧送装置２１、また第２遮断弁２３においては大気に開放されているオフガス排出管２６と接続を行なう連結フランジ４４ｄを有している。また通路部材４４の底壁４４ｅには、弁部４２ａと同軸で、かつ弁部４２ａの円環外径よりも径小に形成される貫通孔４４ｆが設けられている。そして底壁４４ｅの上面で貫通孔４４ｆの外周縁には遮断弁３０が閉弁状態（閉鎖位置Ａ）となるときに弁部４２ａが当接する弁座３３が良好な平面度を有して形成されている。弁座３３は第１通路３１と後述する第２通路３２との間に介在し、第１通路３１と第２通路３２とを分離している。
【００３４】
そして底壁４４ｅの下面には貫通孔４４ｆと同軸に円筒部４４ｇが固定され、円筒部４４ｇの図略の端部には第１遮断弁２２においては燃料電池１０の導入口１２ａに連結される酸化剤供給管２５が、また、第２遮断弁２３においては燃料電池１０の排出口１２ｂと調圧弁１６を介して連結されるオフガス排出管２６が連結するためのフランジ（図略）が形成されている。
【００３５】
第２通路３２は、第１遮断弁２２においては、弁部４２ａと弁座３３との間とを通過した酸化剤ガスの通路であり、また第２遮断弁２３においては、燃料電池１０の排出口１２ｂから調圧弁１６を介して排出された酸化剤オフガスの導入通路である。
【００３６】
第２通路３２は通路部材４４の内部空間、及び円筒部４４ｇの内部空間が弁体３５を構成する円柱部３５ａの下面と弁部基材４２の弁部４２ａ内周側面とによって区画されて形成されている。
【００３７】
弁作動装置は、弁部４２ａが弁座３３と当接する閉鎖位置Ａと弁部４２ａが弁座３３から離間する開放位置Ｃとの間で弁体３５を移動させるためのものであり、第１の実施形態においてはコイルばね３８である。
【００３８】
コイルばね３８は蓋部材４５と、弁体３５を構成する基部４１の底壁４１ｂとの間に縮接され、弁体３５を弁座３３方向に付勢している。このようにコイルばね３８は、弁体３５を所定の付勢力で付勢することによって開放位置Ｃまで開弁された弁体３５を閉鎖位置Ａに移動させるとともに、弁部４２ａを弁座３３に押圧して第１通路３１から第２通路３２に、または第２通路３２から第１通路３１に流体が漏洩しないように閉止する。
【００３９】
なお、コイルばね３８は、第１遮断弁２２においては、圧送装置２１から比較的高い圧力の酸化剤ガスが供給されるため、圧送装置２１からの高い圧送圧力に応じた付勢力の大きなコイルばね３８が配設されている。また、第２遮断弁２３においては、酸化剤ガスが燃料電池１０によって消費されるので圧力が減少し、該圧力減少した酸化剤オフガスが第２遮断弁２３に供給されるので低下した圧力に応じた付勢力が小さなコイルばね３８が配設されている。
【００４０】
軸部材３６は円柱形状を呈し、弁体３５を構成する基部４１の底壁４１ｂと一体的に形成され、底壁４１ｂの上面の軸心に沿って上方に突出している。軸部材３６の軸線は弁部４２ａの凸状の先端部によって形成される仮想平面に対して直角になるように形成されている。
【００４１】
案内部３７は円筒形状を呈し、案内孔３７ａを内部に有して弁本体３４を構成する蓋部材４５の天壁４５ｂの下面から、弁本体３４を構成する弁座３３平面に対して軸線が直角になるように垂下している。
【００４２】
案内孔３７ａには軸方向に移動する軸部材３６が進入し、案内孔３７ａの内周面が軸部材３６に形成される第１嵌合部３９、及び第２嵌合部４０の外周面と嵌合して軸部材３６を保持案内している。また案内孔３７ａの底面（図２において上方）には軸部材３６の上方の空気を逃がすための空気孔４６が外気と連通して貫設されている。ただし空気孔４６は、軸部材３６がスムーズに移動可能であれば設けなくてもよい。また案内孔３７ａ入口部にはＲ部が設けられており後述する第２嵌合部４０がスムーズに案内孔３７ａに進入できるように構成されている。これにより、軸部材３６の第１嵌合部３９、及び第２嵌合部４０が案内孔３７ａに進入するとき、図２に示すように案内孔３７ａの入口部のＲ部終点から案内孔３７ａと第１嵌合部３９、及び第２嵌合部４０との嵌合が開始される。
【００４３】
次に軸部材３６に形成される第１嵌合部３９、第２嵌合部４０、及び第１嵌合部３９と第２嵌合部４０との間に設けられる小径部４７について説明する。第１嵌合部３９は、弁部４２ａが弁座３３と当接する閉鎖位置Ａと弁部４２ａが弁座３３から僅少距離だけ離間する後に詳述する僅少離間位置Ｂとの間で弁体３５（弁部４２ａ）が進退移動するとき、第１嵌合部３９のみで案内部３７の案内孔３７ａに嵌合して弁体３５を揺動（傾き）可能に案内するものである。このため、第１嵌合部３９は軸部材３６の先端部に軸部材３６の軸線と同軸で円板状に形成され、案内孔３７ａの内周面との間に所定の隙間を有し軸線方向の長さが比較的短くなるように形成されている。そして第１嵌合部３９の下方である第２嵌合部４０との間には第１嵌合部３９、及び第２嵌合部４０の外径よりも小径に形成された小径部４７が形成されている。
【００４４】
このように、軸線方向の長さが短い第１嵌合部３９のみで軸部材３６（弁体３５）が支持されると、長い嵌合部で支持した軸部材の場合と比較して軸部材３６には大きな揺動（傾き）が許容される。そして、このとき第１嵌合部３９と第２嵌合部４０との間には小径部４７が介在しているため、軸部材３６が第１嵌合部３９の嵌合によって揺動しても小径部４７が揺動を阻害することはない。これにより閉鎖位置Ａと、僅少離間位置Ｂとの間において弁体３５の弁部４２ａは比較的大きく弁座３３近傍を軸線方向、及び軸線と直交する方向に移動することができる。これにより弁部４２ａは弁座３３と傾きを有して当接しても、当接後に弁部４２ａが揺動されて弁座３３に倣い、適切に弁座３３と当接することができるので良好なシール性能を得ることができる。
【００４５】
第２嵌合部４０は、弁部４２ａが僅少離間位置Ｂを越えて開弁するときに、案内孔３７ａと嵌合することによって第１嵌合部３９と共同で長い嵌合部を形成し弁体３５の揺動を規制するものである。よって第２嵌合部４０は、僅少離間位置Ｂにおいて案内孔３７ａとの嵌合が開始されるように構成されている。これにより第２嵌合部４０と第１嵌合部３９との間の距離は少なくとも僅少離間位置Ｂと閉鎖位置Ａとの間の距離だけ軸線方向に離間して形成される。なお、本実施形態においては第２嵌合部４０の外径は第１嵌合部３９と同じ径で形成されている。しかし、第２嵌合部４０の外径は、第１嵌合部３９の外径と同径である必要はなく、制御したい軸部材３６の傾きの大きさに応じて第２嵌合部４０の外径を第１嵌合部３９の外径より大きくしたり、小さくしたりしてもよい。
【００４６】
また本第１の実施形態においては第１嵌合部３９と第２嵌合部４０との間の距離は僅少離間位置Ｂと閉鎖位置Ａとの間の距離を越えて設定している。これにより第２嵌合部４０が案内孔３７ａに嵌合した後には第１嵌合部３９と第２嵌合部４０とによって形成されるより長い嵌合部によって精度よく揺動が抑制できる。
【００４７】
ここで、僅少離間位置Ｂについて、図２乃至図４に基づいて詳細に説明する。例えば僅少離間位置Ｂを越える開放位置Ｃにおいても、弁部４２ａが弁座３３に対して設計上の公差範囲内においても発生してしまう所定の傾きを有する場合がある。このような状態で弁部４２ａが僅少離間位置Ｂ方向に接近し、さらに僅少離間位置Ｂを越えると、第２嵌合部４０が案内孔３７ａから外れ、弁部４２ａは第１嵌合部３９のみの嵌合によって大きな揺動が許容されるようになる。これにより僅少離間位置Ｂと閉鎖位置Ａとの間の距離が大きすぎると弁部４２は閉鎖位置Ａまでの間に大きく揺動されて弁座３３から外れてしまい、弁座３３に良好に当接できず、弁座３３に倣ってもシール性能を満足できない虞がある。
【００４８】
また、僅少離間位置Ｂと閉鎖位置Ａとの間の距離が小さいと、軸部材３６が揺動しながら移動できる弁部４２ａと弁座３３との間の範囲が小さくなる。このため、それまで第１嵌合部３９、及び第２嵌合部４０によって揺動（傾き）、及び弁座３３に対しての傾きを規制されていた軸部材３６の弁部４２ａは、第２嵌合部４０が案内孔３７ａから外れても弁座３３までの距離が近いため大きく揺動されることなく弁座３３に良好に当接させることができる。しかし、このとき第２嵌合部４０は案内孔３７ａから外れた直後であるため第２嵌合部４０の近傍には案内孔３７ａの内周面が位置している。これにより弁座３３に当接させた一点を支点として弁部４２ａの先端全周を弁座３３に当接させる方向に回転させると第２嵌合部４０の第１嵌合部３９側の端部が案内孔３７ａの内周面と当接し弁部４２ａの回転を阻害して弁部４２ａが弁座３３に当接できない虞がある。
【００４９】
以上のように案内孔３７ａから第２嵌合部４０の嵌合が外れる位置によってはシールできない場合が発生する。そこでそのようなシールできない場合を除外するために第２嵌合部４０の嵌合が外れる位置を予め規定する必要がある。僅少離間位置Ｂはそのようなシールできない場合を除外するためのものであり、本発明においては閉鎖位置Ａからの距離によって規定している。
【００５０】
そして、本第１の実施形態においては、弁部４２ａが弁座３３に対して設計上の公差の範囲で傾きを有した状態においても僅少離間位置Ｂでは弁部４２ａと弁座３３とは接触せず、若干の隙間を有しているように設定している。
【００５１】
開放位置Ｃとは弁部４２ａが弁座３３から僅少離間位置Ｂよりも離間した状態をいい、開放位置Ｃにおいては、第２嵌合部４０が案内孔３７ａに進入して嵌合し、第１嵌合部３９、及び第２嵌合部４０によって軸部材３６の弁部４２ａの揺動、及び弁座３３に対しての傾きを規制している。
【００５２】
次に、このように構成された燃料電池システムの作動について説明する。燃料電池システムが起動され通常運転が開始されると圧送装置２１が駆動されて酸化剤ガスが第１遮断弁２２の第１通路３１の入出口３１ａを介して圧送される。このとき弁体３５はコイルばね３８によって弁座３３方向に付勢され弁部４２ａが弁座３３と当接し、第１通路３１と第２通路３２とを遮断している。
【００５３】
このときの軸部材３６に設けられた第１嵌合部３９、及び第２嵌合部４０と案内孔３７ａとの位置関係は図２に示す通りであり、第１嵌合部３９のみが案内孔３７ａに嵌合している。
【００５４】
そして圧送される酸化剤ガスの圧力が上昇し、弁体３５を弁体３５の移動方向である上方に付勢する力がコイルばね３８の付勢力を越えると弁部４２ａが弁座３３から離間して開弁する。
【００５５】
そして、図３に示す僅少離間位置Ｂを通過して図４に示す開放位置Ｃに到達する。本発明においては僅少離間位置Ｂにおいて第２嵌合部４０が案内孔３７ａに進入を開始する。
【００５６】
そして、弁体３５が僅少離間位置Ｂを越えて上方に移動すると第２嵌合部４０が案内孔３７ａと嵌合する。このように第１嵌合部３９と、第２嵌合部４０とによって軸部材３６の軸の揺動が良好に規制されている。
【００５７】
このようにして弁体３５が上方に移動し、弁部４２ａと弁座３３との間の開口面積が大きくなり、所定流量の酸化剤ガスが燃料電池１０の導入口１２ａを介して酸化剤流路１２に供給される。
【００５８】
また、このような作動状態において、燃料電池１０に供給する酸化剤ガスの流量調整は、酸化剤供給管２５から分岐された圧縮空気バイパス管２７に設けられた開閉弁２７ａを、制御装置２４によって開閉させ、酸化剤ガスをオフガス排出管２６から排出することによって行なう。また、燃料電池１０の酸化剤流路１２内圧力は、導出口１２ｂの下流側に設けられた調圧弁１６の開閉によって調整している。
【００５９】
このように所定の圧力、及び流量に制御された燃料電池１０の酸化剤極の酸化剤ガスと、水素極に供給された所定の圧力の水素とが、電解質膜を介して反応し発電する。そして燃料電池１０で消費されずに残った酸化剤ガスは燃料電池１０の導出口１２ｂから酸化剤オフガスとして導出される。また第１の実施形態においては導出口１２ｂの下流側に調圧弁１６を介して本発明に係る第２制御弁２３が設けられている。
【００６０】
第２制御弁２３の第２通路３２には調圧弁１６から排出された酸化剤オフガスが導入されている。このとき酸化剤オフガスの圧力は燃料電池１０の導入口１２ａに圧送された酸化剤ガスの圧力よりも低い。これにより低い圧力に見合った小さな付勢力を有するコイルばね３８の付勢力を越えて酸化剤オフガスの圧力が弁体３５を上方に付勢したとき、第１制御弁２２と同様の作動によって弁体３５が弁座３３から離間して開弁し、酸化剤オフガスを第１通路３１からオフガス排出管２６に流し大気に開放する。
【００６１】
次に、燃料電池システムの運転が停止される場合か、または酸化剤ガス、及び酸化剤オフガスの供給圧力が設定値を下回った場合の作動について説明する。なお、遮断弁の動作は同様であるので燃料電池システムの運転が停止される場合について説明する。
【００６２】
燃料電池システムの運転が停止されると、制御装置２４の指令によって圧送装置２１の駆動が停止され、酸化剤ガスの圧送が停止されて圧送装置２１に連結される酸化剤供給管２５内を大気圧とする。そして第１遮断弁２２の第１通路３１内が大気圧となるため、弁体３５を上方に付勢しなくなる。これにより開放位置Ｃにある弁体３５がコイルばね３８によって弁座３３の方向に付勢され移動を開始する。なお、このとき弁体３５が有する弁部４２ａは弁座３３に対して設計上の公差の範囲で所定の傾きを有しているとする。
【００６３】
次に、このときの弁体３５の作動について詳細に説明する。運転停止前の燃料電池システムの運転時においては、開放位置Ｃにある弁体３５は図４に示す状態である。このとき弁体３５と一体的に形成される軸部材３６の第１嵌合部３９、及び第２嵌合部４０はともに案内部３７の案内孔３７ａに嵌合されている。これにより軸部材３６（弁体３５）は第１嵌合部３９から第２嵌合部４０までのトータルの長さと、案内孔３７ａの内周面との間の隙間分に応じて、案内孔３７ａの軸線に対する傾きが精度よく規制されている。これにより軸部材３６（弁体３５）は案内孔３７ａと直角に形成されている弁座３３との間の直角が保持されている。
【００６４】
そして燃料電池システムの運転が停止されると前述の通り第１遮断弁２２の第１通路３１内が大気圧となり、軸部材３６（弁体３５）はコイルばね３８によって弁座３３の方向に付勢され移動を開始する。弁部４２ａが開放位置Ｃを移動中には第１嵌合部３９、及び第２嵌合部４０が案内孔３７ａに嵌合されるので、前述のとおり弁部４２ａは弁座３３に対して設計上の公差の範囲内で所定の傾きを有した状態で精度よく揺動が規制されている。
【００６５】
次に図３に示す弁部４２ａが僅少離間位置Ｂを通過するときには、第２嵌合部４０が案内孔３７ａから外れ、第１嵌合部３９のみが案内孔３７ａに嵌合される状態となる。そして、第２嵌合部４０が案内孔３７ａから外れた時点においては、軸部材３６の弁部４２ａは、弁座３３との間に若干の隙間のみが設けられるように設定されているので、さらに弁座３３に向かって移動しても大きく揺動されることなく弁部４２ａの一点を弁座３３に良好に当接させることができる（図５参照）。
【００６６】
また、このように僅少離間位置Ｂにおいては弁部４２ａと弁座３３とは接触せず、若干の隙間を有している。これにより若干の隙間分を弁部４２ａが弁座３３方向に移動している間に、第２嵌合部４０も案内孔３７ａから若干の隙間分だけ離間する（逃げる）。これにより図５に示すように弁部４２ａが、弁座３３と当接し、該当接した一点を支点として弁部４２ａの先端全周を弁座３３に当接させる方向に回転させても、第２嵌合部４０の第１嵌合部３９側の端部が案内孔３７ａの内周面と当接して弁部４２ａの回転を阻害することはない。これによって弁部４２ａは、図６に示すように確実に弁座３３に当接して閉鎖位置Ａを実現し良好に流体をシールすることができる。
【００６７】
図７は従来の遮断弁、および本発明に係る遮断弁３０の弁体の傾き角度に対する弁部と弁座との間からの漏れ量についての比較実験結果である。なお、ここでいう従来技術とは、本発明において案内孔３７ａに係合した軸部材３６の第１嵌合部３９及び第２嵌合部４０を分離せず、１つの嵌合部のみによって軸部材（弁体）の傾きを制御するものである。つまり従来技術においては弁部が弁座に当接されても軸部材の傾きは修正されず、弁部は設計上許容される範囲内の傾きを保持したまま弁座に当接されるものである。
【００６８】
また、図７の本発明における弁体３５の傾きとは、軸部材３６が第１嵌合部３９のみによって嵌合されている閉鎖位置Ａから僅少離間位置Ｂまでの間の傾きのことではなく、第１嵌合部３９及び第２嵌合部４０によって嵌合されている僅少離間位置Ｂから開放位置Ｃまでの間の傾きをいう。
【００６９】
従来の遮断弁の結果は黒丸で示し、本発明に係る遮断弁３０の結果は菱形で示している。図７の横軸は弁体の傾き角度であり、縦軸は、前後差圧を１ｋＰａとした時の弁座と当接する弁部からの漏れ量を示している。図７を見てわかるように、従来の遮断弁においては弁体の傾きが０．５度を若干超えたあたりから漏れ量が増大しており、この０．５度を若干超えたあたりが漏れの発生角度（理論値）であると判定できる。
【００７０】
しかし本発明品においては従来の遮断弁において漏れ量が増大した０．５度を若干超えたあたりでは全く漏れは発生していない。そして２．０度に近づくとようやく漏れの発生が確認でき、漏れ発生角度（理論値）は図に示す位置であると判定できる。このように従来技術品に対し本発明の遮断弁３０のシール性能は明らかに向上しており、効果があることがわかる。なお、図７における弁体の傾き角度、及び漏れ量の具体的な数値については、所定の実験条件における一結果であって、特別な意味を持つものではない。
【００７１】
また、本第１の実施形態においては、弁体３５の弁部４２ａにゴムを用いたがこれに限らず金属によって形成してもよい。
【００７２】
上述した説明から明らかなように、本第１の実施形態においては、弁部４２ａが弁座３３と当接する閉鎖位置Ａと弁部４２ａが弁座３３から僅少距離だけ離間する僅少離間位置Ｂとの間で弁体３５が移動するときに、第１嵌合部３９が案内孔３７ａに嵌合して弁体３５を揺動可能に案内する。このとき第１嵌合部３９と第２嵌合部４０との間には第１嵌合部３９、及び第２嵌合部４０よりも小径の小径部４７が設けられている。よって第１嵌合部３９は揺動を阻害されることなく確実に揺動することができる。これにより設計上の公差によって弁部４２ａが弁座３３に対して所定の角度を有していても弁部４２ａは揺動されて弁座に倣い弁座３３と適切に当接することができるので良好なシール性を確保することができる。
【００７３】
また、弁部４２ａが弁座３３から僅少距離以上離間すると第２嵌合部４０が案内孔３７ａに勘合して弁体３５の揺動を規制する。このように弁体３５は僅少離間位置Ｂから開放位置Ｃまでの間においては、揺動されることなく所定の位置に安定して保持される。そのため弁部４２ａを弁座３３と当接させるために弁座３３に向かって移動させ、弁部４２ａが僅少離間位置Ｂに達して第２嵌合部４０が案内孔３７ａから外れるときにも、弁部４２ａは弁座３３の近傍に位置している。これにより僅少離間位置Ｂから閉鎖位置Ａまでの間で、弁体３５が第１嵌合部３９のみによって案内孔３７ａに案内され揺動可能な状態で弁部４２ａが弁座３３に倣っても弁部４２ａが弁座３３から外れてしまうことはない。よって弁部４２ａは良好に弁座３３に当接することができるので好適にシール性を確保することができる。このように簡易で低コストな構造によって良好なシール性能を有する遮断弁の小型化、簡素化、及びコスト低減を図ることができる。
【００７４】
また、本第１の実施形態においては、燃料電池１０の酸化剤流路１２の導入口１２ａとその導入口１２ａに酸化剤ガスを圧送する圧送装置１２との間に、第１遮断弁２２であるシール性に優れた遮断弁３０が介装されている。また、燃料電池１０の酸化剤流路１２の導出口１２ｂにも、調圧弁１６を介して第２遮断弁２３である遮断弁３０が接続されている。これにより、燃料電池システムの停止運転の際に、確実に、第１および第２遮断弁２２、２３（遮断弁３０）を閉弁することができ、延いては燃料電池１０の酸化剤流路１２を確実に密封することができる。このように、小型化、簡素化、コスト低減を図ることができる遮断弁３０を備えることで、燃料電池システムにおいて、簡素化、コスト低減、及び信頼性の向上を図ることができる。また、燃料電池システムの停止中に、第１および第２遮断弁２２、２３を遮断することで、燃料電池の酸化剤流路１２を密封することができ気密性が保たれるので、外部からの空気の流入は抑制され、燃料電池のカーボン劣化を抑制できる。
【００７５】
次に、図８に示す第２の実施形態について説明する。第２の実施形態の遮断弁５０は第１の実施形態の遮断弁３０に対し、軸部材５１のみが異なるので、変更点のみを説明し、同様部分については説明を省略する。また同様の構成については同じ符号を付し説明する。
【００７６】
第２の実施形態に係る遮断弁５０の軸部材５１は球Ｒ形状を呈した第１嵌合部５２と１嵌合部５２の直径と同径の軸部によって形成された第２嵌合部５３とを有している。第１嵌合部５２は、弁部４２ａが弁座３３と当接する閉鎖位置Ａと弁部４２ａが弁座３３から僅少距離だけ離間する僅少離間位置Ｂとの間で弁体３５（弁部４２ａ）が移動するとき、第１嵌合部５２のみで案内部３７の案内孔３７ａに嵌合して弁体３５を揺動（傾き）可能に案内する。
【００７７】
第１嵌合部５２は、球Ｒ形状であるので第１嵌合部５２と案内孔３７ａとの間の隙間は第１嵌合部５２の球Ｒ形状に沿って連続的に変化して充分確保され、これによって第１の実施形態と同様の揺動の効果が得られる。
【００７８】
そして、弁体３５が僅少離間位置Ｂを越えると第２嵌合部５３が案内孔３７ａに嵌合して弁体３５の揺動を規制する。このように第２の実施形態においても第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００７９】
なお、第２の実施形態においては球Ｒ形状の図８における上方に図に示す突部（２点鎖線）が形成されていてもよい。つまり第１嵌合部５２は軸部材５１の端部に形成される必要はない。
【００８０】
次に図９に示す第３の実施形態について説明する。第３の実施形態では、第１の実施形態の遮断弁３０に代えて電動モータ付の遮断弁６０を使用するものである。第１の実施形態と異なる部材のみ説明し、同一部材については同一符号を付して説明を省略する。
【００８１】
遮断弁６０は、弁体６５と、弁本体６４と、弁作動装置であるコイルばね６８、および電動モータ５９と、弁体６５と一体的に形成された軸部材６６と、弁本体６４と一体的に形成され軸部材６６を案内孔６７ａで保持案内する案内部６７と、軸部材６６に形成された第１嵌合部６９、および第２嵌合部７０と、を有している。
【００８２】
弁体６５は、キノコ状に形成された基部６５ｂと、基部６５ｂに設けられた環状の弁部６５ａと、軸部材６６とを有している。
【００８３】
弁本体６４は、通路部材７１と、通路部材７１に形成される第１通路６１と、第２通路６２と、第１通路６１と第２通路６２との間に介在し環状に形成された弁座６３とを有している。
【００８４】
弁作動装置は、後述する弁部６５ａが弁座６３と当接する閉鎖位置Ａと弁部６５ａが弁座６３から離間する開放位置（図略）との間で弁体６５を移動させるためのものであり、第３の実施形態においては電動モータ５９とコイルばね６８とによって構成されている。
【００８５】
コイルばね６８は弁体６５を電動モータ５９側に付勢している。そして電動モータ５９は押動部５９ａを往復動させ、弁体６５を図９において下方に付勢して移動させるとともに、押動部５９ａを上方に移動させることによりコイルばね６８によって弁体６５の弁部６３を弁座６３に押圧させ流体をシールする。
【００８６】
軸部材６６は円柱形状を呈し、弁体６５を構成する基部６５ｂと一体的に形成され、基部６５ｂの上面中心から上方に突出している。軸部材６６の軸線は弁部６５ａ平面に対して直角になるように形成されている。
【００８７】
案内部６７は弁本体６４を構成する通路部材７１に設けられ、案内部６７の案内孔６７ａは、弁本体６４を構成する弁座６３平面に対して軸線が直角になるように貫通している。
【００８８】
案内孔６７ａには軸方向に進退移動する軸部材６６が進入し案内孔６７ａの内周面と、軸部材６６が有する第１嵌合部６９、及び第２嵌合部７０の外周面との間で軸部材６６を保持案内している。
【００８９】
第１嵌合部６９は、軸部材６６の外周部にリング状で、且つ軸線方向に短く形成されている。そして弁部６５ａが弁座６３と当接する閉鎖位置Ａと弁部６５ａが弁座６３から僅少距離だけ離間する僅少離間位置（図略）との間を弁体６５（弁部６５ａ）が移動するとき、第１嵌合部６９のみで案内部６７の案内孔６７ａに嵌合して弁体６５を揺動可能に案内する。
【００９０】
そして弁部６５ａが僅少離間位置よりも弁座６３から離間する開放位置（図略）に移動すると、図９に示す第２嵌合部７０が案内孔６７ａに進入する。これによって第１嵌合部６９と第２嵌合部７０とが一つの長い嵌合部を形成して軸部材６６は揺動を規制される。また第１嵌合部６９と第２嵌合部７０との間には円柱状の小径部７２とテーパ形状の小径部７３とを有している。これにより第１嵌合部６９は揺動を阻害されることなく確実に揺動できる。このように構成された遮断弁６０によっても第１の実施形態と同様の効果が期待できる。
【００９１】
次に図１０に示す第４の実施形態について説明する。第４の実施形態の遮断弁８０は、第３の実施形態の遮断弁６０に対して軸部材の形状のみ異なる。よって異なる部分のみ説明し、同一部材については同一符号を付して説明を省略する。
【００９２】
第４の実施形態に係る遮断弁８０の軸部材８６の第１嵌合部７８は、 弁部６５ａが弁座６３と当接する閉鎖位置Ａと弁部６５ａが弁座６３から僅少距離だけ離間する僅少離間位置（図略）との間で移動するときに第１嵌合部７８のみで案内部６７の案内孔６７ａに嵌合して弁体６５を揺動可能に案内するものである。第１嵌合部７８の形状は図８に示す第２の実施形態の軸部材５１の第1嵌合部５２のように球Ｒ形状を有している。これによって第１嵌合部７８と案内孔６７ａとの間の隙間は第１嵌合部７８の球Ｒ形状に沿って連続的に変化し、これによって揺動するのに充分な大きさの隙間が得られ軸部材６６が揺動可能に保持案内される。これによって第１嵌合部７８によって第２の実施形態と同様の揺動の効果が得られる。
【００９３】
そして弁部６５ａが僅少離間位置よりも弁座６３から離間する開放位置に移動すると図１０に示す第２嵌合部７９（２点鎖線の上方）が案内孔６７ａに進入する。これによって第１嵌合部７８と第２嵌合部７９とが一つの長い嵌合部を形成して軸部材８６は揺動を規制される。このように構成された遮断弁８０によっても第２の実施形態と同様の効果が得られる。
【００９４】
なお、本実施形態においては第１通路３１、６１側を流通気体である酸化剤ガスの入力側としたが、これに限らず、第２通路３２、６２側を酸化剤ガスの入力側とし第１通路３１、６１側を出力側としてもよい。これによっても同様の効果が得られる。
【００９５】
また、本実施形態を適用する燃料電池システム１は、燃料電池自動車（ＦＣＨＶ）、電気自動車、ハイブリッド自動車などの車両に搭載することができるが、もちろん車両のみならず各種移動体（例えば、船舶や飛行機、ロボットなど）や定置型電源にも適用可能である。
【００９６】
また、本発明に係る遮断弁３０は燃料電池の燃料流路１１の導入口、及び導出口を遮断するために導入口の上流側、及び導出口の下流側に設けてもよい。さらに酸化剤流路１２の導出口１２ｂ下流に設ける調圧弁として使用してもよい。
【００９７】
さらに、本実施形態においては、遮断弁３０を燃料電池システム１に設けたが、これに限らず、気体を確実に閉止するための各種機器に適用することができる。
【符号の説明】
【００９８】
１０…燃料電池、１１…燃料流路、１２…酸化剤流路、１２ａ…導入口、１２ｂ…導出口、２１…圧送装置（コンプレッサ）、２２、２３…第１および第２遮断弁、２４…制御装置、２５…酸化剤供給管、２６…オフガス排出管、２７…圧縮空気バイパス管、２７ａ…開閉弁、３０、５０、６０、８０…遮断弁、３１、６１…第１通路、３２、６２…第２通路、３３、６３…弁座、３４、６４…弁本体、３５、６５…弁体、３６、５１、６６、８６…軸部材、３７、５４、６７…案内部、３７ａ、５４ａ、６７ａ…案内孔、３８、６８…弁作動装置（コイルばね）、３９、５２、６９、７８…第１嵌合部、４０、５３、７０、７９…第２嵌合部、４１、６５ｂ…基部、４２…弁部基材、４２ａ、６５ａ…弁部、４３…ダイヤフラム、４７、７２、７３…小径部、５９…弁作動装置（電動モータ）、Ａ…閉鎖位置、Ｂ…僅少離間位置、Ｃ…開放位置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遮断弁およびその遮断弁を備えた燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムに用いられる開閉弁の一形式として、特許文献１に示されているものが知られている。特許文献１の図４に示されているように、燃料電池用開閉弁１０において、パイロット圧（流体）が第２室４０に供給されると、ダイヤフラム３６が押圧される。そして弁体５２が下降動作し弁体５２が有するゴム製のシート部材６０が弁座４６に着座して、弁閉止状態となり水素の排出が停止される。一方、 パイロット圧(流体)の供給が停止されると、コイルスプリング１０２の付勢によって弁体５２が上昇動作する。これにより燃料電池用開閉弁１０が弁開放状態となり、該燃料電池用開閉弁１０の内部を水素が流通する。
【０００３】
また、燃料電池システム以外の遮断弁の他の一形式として、特許文献２に示されているものが知られている。特許文献２の図１に示されているように、ダイヤフラム式の弁２６において弁座２４の外側に設けた案内板６８により水流を整流し弁２６に複雑な方向の力が加わらないようにして弁座２４の傾きを抑制しシール性を保持している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１８３７１３号公報
【特許文献２】特開２００７−２１８４２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の燃料電池システムの開閉弁は、ダイヤフラム式であるので、弁体５２と弁座４６との傾きを精度よく制御することは困難である。このため弁体５２と一体的に形成される第２円柱部９６を設け、第２円柱部９６を軸受け部９８と嵌合させることによって弁体５２と弁座４６との傾きを抑制している。しかし第２円柱部９６と軸受け部９８との関係は設計公差の幅の中で所定の範囲をもつため弁座４６と弁座４６に当接する弁体５２との間の傾きは、その影響を受けてばらつきをもってしまう。このため弁体５２と弁座４６との間の傾きのうちシール性能が悪くなる方向にばらついた傾き分を吸収しシール性能を満足させるためには、弁体５２を大きな力で付勢しゴムのつぶし量を大きくして対応する必要があり、これによって閉弁用のアクチュエータが必須となってしまう。小型化・低コスト化を目的として、アクチュエータを小さくしようとすると、弁体と弁座部分を高精度なものにしなければならず、かえって高コスト化となってしまう。
【０００６】
文献２は、流路に案内板６８を設けることによって水流を整流し弁体と弁座２４との間のシール性を向上させている。しかし、この案内板６８は複雑な構造であり高コストの要因となる。
【０００７】
本発明は、上述した各問題を解決するためになされたもので、遮断弁において、小型化、簡素化、及びコスト低減を図り、その遮断弁を備えた燃料電池システムにおいて、簡素化、コスト低減を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明である遮断弁の構成上の特徴は、第１通路、前記第１通路と連通する第２通路、および前記第１通路と前記第２通路との間に介在し環状に形成された弁座が形成された弁本体と、前記弁座に対して進退移動し、前記弁座と接離可能な環状の弁部が形成された弁体と、前記弁体に前記弁部と直角な軸線方向に突出して一体的に形成された円柱状の軸部材と、前記弁本体に設けられて前記軸部材を内周面で保持案内する案内孔が前記弁座と直角な軸線方向に形成された案内部と、前記弁部が前記弁座と当接する閉鎖位置と前記弁座から離間する開放位置との間で前記弁体を移動させる弁作動装置と、を備えた遮断弁において、前記軸部材は、前記弁部が前記弁座と当接する前記閉鎖位置と前記弁部が前記弁座から僅少距離離間する僅少離間位置との間で前記弁体が移動するとき、前記案内孔に嵌合して前記弁体を揺動可能に案内する第１嵌合部と、前記弁部が前記弁座から前記僅少距離以上離間すると前記案内孔に嵌合し前記揺動を規制して前記弁体を案内する第２嵌合部と、を有することである。
【０００９】
上記の課題を解決するため、請求項２に係る発明である遮断弁の構成上の特徴は、請求項１において、前記第１嵌合部は前記軸部材の先端部に形成され、前記第２嵌合部は前記第１嵌合部から少なくとも前記僅少距離軸線方向に離間して形成され、前記第１嵌合部と前記第２嵌合部との間に前記第１および第２嵌合部より小径の小径部が形成されていることである。
【００１０】
上記の課題を解決するため、請求項３に係る発明である燃料電池システムの構成上の特徴は、燃料が供給される燃料流路と酸化剤ガスが供給される酸化剤流路を有する燃料電池と、前記酸化剤流路の前記酸化剤ガスを導入する導入口に前記酸化剤ガスを圧送する圧送装置と、前記圧送装置と前記燃料電池との間に介装され前記圧送装置と前記燃料電池との連通を遮断する第１遮断弁と、前記酸化剤流路からオフガスを導出する導出口を遮断する第２遮断弁と、を備え、前記第１および第２遮断弁として請求項１または請求項２に記載の遮断弁を使用することである。
【発明の効果】
【００１１】
上記のように構成した請求項１に係る発明によれば、弁部が弁座と当接する閉鎖位置と弁部が弁座から僅少距離だけ離間する僅少離間位置との間で弁体が移動するときに、第１嵌合部が案内孔に嵌合して弁体を揺動可能に案内する。これにより設計上の公差によって弁部が弁座に対して所定の角度を有していても弁部は揺動されて弁座に倣い弁座と適切に当接することができるので良好なシール性を確保することができる。
【００１２】
また、弁部が弁座から僅少距離以上離間すると第２嵌合部が案内孔に勘合して弁体の揺動を規制する。このように弁体は僅少離間位置から開放位置までの間においては、揺動されることなく所定の位置に安定して保持される。そのため弁部を弁座と当接させるために移動させ、弁部が僅少離間位置に達し第２嵌合部が案内孔から外れるときにも、弁部は弁座の近傍に位置している。これにより僅少離間位置から閉鎖位置までの間で、弁体が第１嵌合部のみによって案内孔に案内され揺動可能な状態で弁部が弁座に倣っても弁座から外れることはなく確実に弁座に当接することができるので良好にシール性を確保することができる。このように簡易な構成によって遮断弁の小型化、簡素化、及びコスト低減を図ることができる。
【００１３】
上記のように構成した請求項２に係る発明によれば、請求項１において、第１嵌合部と第２嵌合部は少なくとも僅少距離だけ離間して配置され、第１嵌合部と第２嵌合部との間には第１嵌合部、及び第２嵌合部よりも小径の小径部が設けられている。このように少なくとも閉鎖位置と僅少離間位置との間の長さを有する小径部が設けられるので第１嵌合部は閉鎖位置と僅少離間位置との間において小径部によって動きを阻害されずに確実に揺動できる。そして弁部が僅少離間位置を越えると第２嵌合部が案内孔に嵌合される。これにより僅少離間位置と開放位置との間においては、十分な長さの小径部を介して設けられた第１嵌合部と、第２嵌合部とによって嵌合長さが長くなったのと同様の効果が得られ、これにより弁部の揺動を適切に規制することができる。このように小径部が介在されて僅少距離以上離間した第１嵌合部と第２嵌合部とが状態に応じてそれぞれ案内孔に嵌合するという簡素で低コストな構造によって良好なシール性能を得ることができる。
【００１４】
上記のように構成した請求項３に係る発明においては、燃料電池の酸化剤流路の導入口とその導入口に酸化剤ガスを圧送する圧送装置との間に、第１遮断弁として請求項１または請求項２に記載の遮断弁が介装されている。また、燃料電池の酸化剤流路の導出口には、請求項１または請求項２に記載の遮断弁が接続されている。これにより、燃料電池システムの停止運転の際に、確実に、第１および第２遮断弁を閉弁することができ、延いては燃料電池の酸化剤流路を確実に密封することができる。このように、小型化、簡素化、コスト低減を図ることができる遮断弁を備えることで、燃料電池システムにおいて、簡素化、コスト低減、及び信頼性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明による遮断弁および燃料電池システムの第１の実施形態の概要を示す概要図である。
【図２】図１に示す遮断弁の閉弁状態（閉鎖位置Ａ）を示す断面図である。
【図３】図１に示す遮断弁の僅少距離開弁状態（僅少離間位置Ｂ）を示す断面図である。
【図４】図１に示す遮断弁の開弁状態（開放位置Ｃ）を示す断面図である。
【図５】図１に示す遮断弁の弁体が傾いて弁座と当接した状態を示す図である。
【図６】図５に示す傾いた遮断弁の弁体が弁座に着座した状態を示す図である。
【図７】従来の遮断弁と本発明に係る遮断弁のシール性能を比較した実験結果を示す図である。
【図８】第２の実施形態の遮断弁を示す断面図である。
【図９】第３の実施形態の遮断弁を示す断面図である。
【図１０】第４の実施形態の遮断弁を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明による遮断弁およびその遮断弁を備えた燃料電池システムの第１の実施形態について説明する。図１はこの燃料電池システムの概要図である。この燃料電池システムは、燃料電池１０、圧送装置２１、本発明に係る第１および第２遮断弁２２、２３、調圧弁１６、および制御装置２４を備えている。なお、第１および第２遮断弁２２、２３はともに同じ構造を有する遮断弁３０である。よって以後、第１および第２遮断弁２２、２３のそれぞれの構成等の説明については遮断弁３０を用いて説明する。
【００１７】
燃料電池１０は、燃料が供給される燃料流路１１と酸化剤ガスが供給される酸化剤流路１２とを有している。燃料流路１１は、燃料極に燃料を供給するものであり、酸化剤流路１２は、酸化剤極に酸化剤ガスを供給するものである。燃料極と酸化剤極との間には図略の電解質膜が介装されている。本第１の実施形態では、燃料は水素ガスであり、酸化剤ガスは空気である。燃料電池１０は、水素ガスと空気が化学反応して発電するものである。
【００１８】
圧送装置２１は、燃料電池１０の酸化剤流路１２に空気を圧送するものである。圧送装置２１は、制御装置２４からの駆動指令によって駆動されて空気を圧送し、制御装置２４からの駆動停止指令によって駆動が停止されて空気の圧送を停止する。なお、駆動が停止されると、圧送装置２１の吐出口は大気に開放される。そして本第１の実施形態では、圧送装置２１はコンプレッサである。
【００１９】
燃料電池１０の酸化剤流路１２に酸化剤ガスを導入する導入口１２ａは、酸化剤供給管２５を介して圧送装置２１の吐出口に接続されている。酸化剤供給管２５の途中には、酸化剤供給管２５を開閉する第１遮断弁２２（遮断弁３０）が設けられている。圧送装置２１の吐出口は、第１遮断弁２２の第１通路３１の入出口３１ａに連通して接続しており、燃料電池１０の導入口１２ａは、第１遮断弁２２の第２通路３２の入出口３２ａに連通して接続している。
【００２０】
燃料電池１０の酸化剤流路１２から酸化剤オフガスを導出する導出口１２ｂは、オフガス排出管２６を介して大気に開放されている。オフガス排出管２６の途中には、オフガス排出管２６を開閉する第２遮断弁２３（遮断弁３０）が設けられている。燃料電池１０の導出口１２ｂは、調圧弁１６を介して第２遮断弁２３の第２通路３２の入出口３２ａに連通して接続しており、第２遮断弁２３の入出口３１ａは大気に開放されている。なお、本実施形態においては第１遮断弁２２と第２遮断弁２３とを同じ方向に配置して使用した。このため第２遮断弁２３においては酸化剤オフガスを入出口３２ａから導入し入出口３１ａから排出する形となった。このように遮断弁３０は入出口３１ａ、及び入出口３２ａのいずれからガスを導入しても使用可能である。
【００２１】
第２遮断弁２３と燃料電池１０の導出口１２ｂとの間に介装される調圧弁１６は制御装置２４に電気的に接続され、酸化剤流路１２を開閉し酸化剤オフガスの通過量を制御することにより燃料電池１０内の酸化剤ガスの圧力制御を行なう。調圧弁１６は、各種の動力により駆動可能に構成することができ、例えば、モータ、ソレノイドなどを用いることができる。
【００２２】
圧送装置２１と第１遮断弁２２との間の酸化剤供給管２５からは圧縮空気バイパス管２７が分岐され、オフガス排出管２６の第２遮断弁２３の下流側に接続されている。圧縮空気バイパス管２７の途中には、圧縮空気バイパス管２７を開閉する開閉弁２７ａが設けられている。開閉弁２７ａは、制御装置２４からの指示に従って開閉制御され、酸化剤供給管２５を通って燃料電池１０に供給される酸化剤ガスの流量の制御を行なうものである。開閉弁２７ａは、各種の動力により駆動可能に構成することができ、例えば、モータ、ソレノイドなどを用いることができる。
【００２３】
次に第１の実施形態において第１遮断弁２２、及び第２遮断弁２３である本発明に係る遮断弁３０について主に図２、図３、図４に基づいて説明する。図２は、後述する遮断弁３０の弁部４２ａが後述する弁座３３と当接して閉弁状態にある閉鎖位置Ａを示し、図３は遮断弁３０の弁部４２ａが弁座３３から僅少距離だけ離間している状態である僅少離間位置Ｂを示している。また図４は、遮断弁３０の弁部４２ａが弁座３３から僅少離間位置Ｂよりもさらに離間している状態である開放位置Ｃを示している。なお、僅少離間位置Ｂ及び開放位置Ｃについては後に詳述する。
【００２４】
遮断弁３０は、弁体３５と、弁本体３４と、弁作動装置であるコイルばね３８と、弁体３５と一体的に形成された軸部材３６と、弁本体３４と一体的に形成され軸部材３６を案内孔３７ａで保持案内する案内部３７と、軸部材３６に形成された第１嵌合部３９、第２嵌合部４０、及び第１嵌合部３９と第２嵌合部４０との間に形成された小径部４７とを有している。
【００２５】
弁体３５は、円筒外周壁４１ａと底壁４１ｂとを備えカップ状に形成された基部４１と、底壁４１ｂから円筒外周壁４１ａの軸線と同軸に図２において下方に段付きで突設される円柱部３５ａと、円柱部３５ａの段付きの外周面に一体成型によって設けられた弁部基材４２と、を有している。弁部基材４２は円柱部３５ａと同軸に形成され、円柱部３５ａの下面よりも所定量だけ突出して環状に形成された弁部４２ａを有している。弁部４２ａの断面形状は凸状であり、弁部４２ａは本第１の実施形態においてはゴム製（例えばＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエンゴム））である。
【００２６】
なお、第１の実施形態においては弁部基材４２の材料としてＥＰＤＭを使用したがこれに限らない。遮断弁３０内を通過させる流体の種類、及び許容遮断量（透過量）等に応じて、適宜変更すればよく、例えばＮＢＲ（ニトリルゴム）やＦＫＭ（フッ素ゴム）等を使用することができる。
【００２７】
円柱部３５ａは基部４１の底壁４１ｂと軸線中心部で連結されており、軸線中心部での連結部以外の円柱部３５ａと底壁４１ｂとの間には後述するダイヤフラム４３が進入するための所定の隙間が形成されている。
【００２８】
基部４１の円筒外周壁４１ａの外周、及び底壁４１ｂの中心部を除く下面には弾性材（例えば、基布入りゴム：材質ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエンゴム））によって形成されたダイヤフラム４３が接着材等によって貼付されている。底壁４１ｂ下面においてダイヤフラム４３は前述した円柱部３５ａと底壁４１ｂとの間に形成された隙間に進入し円柱部３５ａと底壁４１ｂとによって挟持されている。
【００２９】
ダイヤフラム４３は図２において円筒外周壁４１ａの上端近傍で外周方向に円環状に延在し外縁部には環状のシール部４３ａを備えている。そしてシール部４３ａは後述する弁本体３４を構成する通路部材４４のフランジ４４ｂに形成された溝４４ｃに配設されている。通路部材４４の上方からは、下方が開口するカップ形状を呈した蓋部材４５が取付けられる。これによって蓋部材４５のフランジ４５ａと通路部材４４のフランジ４４ｂ（溝４４ｃ）とがダイヤフラム４３のシール部４３ａを挟持して潰しシール部４３ａの内周側と外周側とを気密に分離する。
【００３０】
弁本体３４は、前述した通路部材４４と、通路部材４４と一体的に固定される前述した蓋部材４５と、を有している。そして通路部材４４は第１通路３１、第２通路３２、及び第１通路３１と第２通路３２との間に介在し環状に形成された弁座３３とを備えている。
【００３１】
第１通路３１は、第１遮断弁２２においては圧送装置２１から圧送された酸化剤ガスが導入される通路であり、第２遮断弁２３においては燃料電池１０の導出口１２ｂから調圧弁１６を介して排出された酸化剤オフガスが第２遮断弁２３内の弁座３３と弁部４２ａとの間を通過後に流動する酸化剤オフガスの排出側の通路である。
【００３２】
図２に示すように、第１通路３１は、通路部材４４の内部に形成され、通路部材４４の内部空間が、基部４１に貼付されるダイヤフラム４３と、弁部基材４２とによって区画されて形成されている。
【００３３】
通路部材４４は図２における左方に、第１遮断弁２２においては圧送装置２１、また第２遮断弁２３においては大気に開放されているオフガス排出管２６と接続を行なう連結フランジ４４ｄを有している。また通路部材４４の底壁４４ｅには、弁部４２ａと同軸で、かつ弁部４２ａの円環外径よりも径小に形成される貫通孔４４ｆが設けられている。そして底壁４４ｅの上面で貫通孔４４ｆの外周縁には遮断弁３０が閉弁状態（閉鎖位置Ａ）となるときに弁部４２ａが当接する弁座３３が良好な平面度を有して形成されている。弁座３３は第１通路３１と後述する第２通路３２との間に介在し、第１通路３１と第２通路３２とを分離している。
【００３４】
そして底壁４４ｅの下面には貫通孔４４ｆと同軸に円筒部４４ｇが固定され、円筒部４４ｇの図略の端部には第１遮断弁２２においては燃料電池１０の導入口１２ａに連結される酸化剤供給管２５が、また、第２遮断弁２３においては燃料電池１０の排出口１２ｂと調圧弁１６を介して連結されるオフガス排出管２６が連結するためのフランジ（図略）が形成されている。
【００３５】
第２通路３２は、第１遮断弁２２においては、弁部４２ａと弁座３３との間とを通過した酸化剤ガスの通路であり、また第２遮断弁２３においては、燃料電池１０の排出口１２ｂから調圧弁１６を介して排出された酸化剤オフガスの導入通路である。
【００３６】
第２通路３２は通路部材４４の内部空間、及び円筒部４４ｇの内部空間が弁体３５を構成する円柱部３５ａの下面と弁部基材４２の弁部４２ａ内周側面とによって区画されて形成されている。
【００３７】
弁作動装置は、弁部４２ａが弁座３３と当接する閉鎖位置Ａと弁部４２ａが弁座３３から離間する開放位置Ｃとの間で弁体３５を移動させるためのものであり、第１の実施形態においてはコイルばね３８である。
【００３８】
コイルばね３８は蓋部材４５と、弁体３５を構成する基部４１の底壁４１ｂとの間に縮接され、弁体３５を弁座３３方向に付勢している。このようにコイルばね３８は、弁体３５を所定の付勢力で付勢することによって開放位置Ｃまで開弁された弁体３５を閉鎖位置Ａに移動させるとともに、弁部４２ａを弁座３３に押圧して第１通路３１から第２通路３２に、または第２通路３２から第１通路３１に流体が漏洩しないように閉止する。
【００３９】
なお、コイルばね３８は、第１遮断弁２２においては、圧送装置２１から比較的高い圧力の酸化剤ガスが供給されるため、圧送装置２１からの高い圧送圧力に応じた付勢力の大きなコイルばね３８が配設されている。また、第２遮断弁２３においては、酸化剤ガスが燃料電池１０によって消費されるので圧力が減少し、該圧力減少した酸化剤オフガスが第２遮断弁２３に供給されるので低下した圧力に応じた付勢力が小さなコイルばね３８が配設されている。
【００４０】
軸部材３６は円柱形状を呈し、弁体３５を構成する基部４１の底壁４１ｂと一体的に形成され、底壁４１ｂの上面の軸心に沿って上方に突出している。軸部材３６の軸線は弁部４２ａの凸状の先端部によって形成される仮想平面に対して直角になるように形成されている。
【００４１】
案内部３７は円筒形状を呈し、案内孔３７ａを内部に有して弁本体３４を構成する蓋部材４５の天壁４５ｂの下面から、弁本体３４を構成する弁座３３平面に対して軸線が直角になるように垂下している。
【００４２】
案内孔３７ａには軸方向に移動する軸部材３６が進入し、案内孔３７ａの内周面が軸部材３６に形成される第１嵌合部３９、及び第２嵌合部４０の外周面と嵌合して軸部材３６を保持案内している。また案内孔３７ａの底面（図２において上方）には軸部材３６の上方の空気を逃がすための空気孔４６が外気と連通して貫設されている。ただし空気孔４６は、軸部材３６がスムーズに移動可能であれば設けなくてもよい。また案内孔３７ａ入口部にはＲ部が設けられており後述する第２嵌合部４０がスムーズに案内孔３７ａに進入できるように構成されている。これにより、軸部材３６の第１嵌合部３９、及び第２嵌合部４０が案内孔３７ａに進入するとき、図２に示すように案内孔３７ａの入口部のＲ部終点から案内孔３７ａと第１嵌合部３９、及び第２嵌合部４０との嵌合が開始される。
【００４３】
次に軸部材３６に形成される第１嵌合部３９、第２嵌合部４０、及び第１嵌合部３９と第２嵌合部４０との間に設けられる小径部４７について説明する。第１嵌合部３９は、弁部４２ａが弁座３３と当接する閉鎖位置Ａと弁部４２ａが弁座３３から僅少距離だけ離間する後に詳述する僅少離間位置Ｂとの間で弁体３５（弁部４２ａ）が進退移動するとき、第１嵌合部３９のみで案内部３７の案内孔３７ａに嵌合して弁体３５を揺動（傾き）可能に案内するものである。このため、第１嵌合部３９は軸部材３６の先端部に軸部材３６の軸線と同軸で円板状に形成され、案内孔３７ａの内周面との間に所定の隙間を有し軸線方向の長さが比較的短くなるように形成されている。そして第１嵌合部３９の下方である第２嵌合部４０との間には第１嵌合部３９、及び第２嵌合部４０の外径よりも小径に形成された小径部４７が形成されている。
【００４４】
このように、軸線方向の長さが短い第１嵌合部３９のみで軸部材３６（弁体３５）が支持されると、長い嵌合部で支持した軸部材の場合と比較して軸部材３６には大きな揺動（傾き）が許容される。そして、このとき第１嵌合部３９と第２嵌合部４０との間には小径部４７が介在しているため、軸部材３６が第１嵌合部３９の嵌合によって揺動しても小径部４７が揺動を阻害することはない。これにより閉鎖位置Ａと、僅少離間位置Ｂとの間において弁体３５の弁部４２ａは比較的大きく弁座３３近傍を軸線方向、及び軸線と直交する方向に移動することができる。これにより弁部４２ａは弁座３３と傾きを有して当接しても、当接後に弁部４２ａが揺動されて弁座３３に倣い、適切に弁座３３と当接することができるので良好なシール性能を得ることができる。
【００４５】
第２嵌合部４０は、弁部４２ａが僅少離間位置Ｂを越えて開弁するときに、案内孔３７ａと嵌合することによって第１嵌合部３９と共同で長い嵌合部を形成し弁体３５の揺動を規制するものである。よって第２嵌合部４０は、僅少離間位置Ｂにおいて案内孔３７ａとの嵌合が開始されるように構成されている。これにより第２嵌合部４０と第１嵌合部３９との間の距離は少なくとも僅少離間位置Ｂと閉鎖位置Ａとの間の距離だけ軸線方向に離間して形成される。なお、本実施形態においては第２嵌合部４０の外径は第１嵌合部３９と同じ径で形成されている。しかし、第２嵌合部４０の外径は、第１嵌合部３９の外径と同径である必要はなく、制御したい軸部材３６の傾きの大きさに応じて第２嵌合部４０の外径を第１嵌合部３９の外径より大きくしたり、小さくしたりしてもよい。
【００４６】
また本第１の実施形態においては第１嵌合部３９と第２嵌合部４０との間の距離は僅少離間位置Ｂと閉鎖位置Ａとの間の距離を越えて設定している。これにより第２嵌合部４０が案内孔３７ａに嵌合した後には第１嵌合部３９と第２嵌合部４０とによって形成されるより長い嵌合部によって精度よく揺動が抑制できる。
【００４７】
ここで、僅少離間位置Ｂについて、図２乃至図４に基づいて詳細に説明する。例えば僅少離間位置Ｂを越える開放位置Ｃにおいても、弁部４２ａが弁座３３に対して設計上の公差範囲内においても発生してしまう所定の傾きを有する場合がある。このような状態で弁部４２ａが僅少離間位置Ｂ方向に接近し、さらに僅少離間位置Ｂを越えると、第２嵌合部４０が案内孔３７ａから外れ、弁部４２ａは第１嵌合部３９のみの嵌合によって大きな揺動が許容されるようになる。これにより僅少離間位置Ｂと閉鎖位置Ａとの間の距離が大きすぎると弁部４２は閉鎖位置Ａまでの間に大きく揺動されて弁座３３から外れてしまい、弁座３３に良好に当接できず、弁座３３に倣ってもシール性能を満足できない虞がある。
【００４８】
また、僅少離間位置Ｂと閉鎖位置Ａとの間の距離が小さいと、軸部材３６が揺動しながら移動できる弁部４２ａと弁座３３との間の範囲が小さくなる。このため、それまで第１嵌合部３９、及び第２嵌合部４０によって揺動（傾き）、及び弁座３３に対しての傾きを規制されていた軸部材３６の弁部４２ａは、第２嵌合部４０が案内孔３７ａから外れても弁座３３までの距離が近いため大きく揺動されることなく弁座３３に良好に当接させることができる。しかし、このとき第２嵌合部４０は案内孔３７ａから外れた直後であるため第２嵌合部４０の近傍には案内孔３７ａの内周面が位置している。これにより弁座３３に当接させた一点を支点として弁部４２ａの先端全周を弁座３３に当接させる方向に回転させると第２嵌合部４０の第１嵌合部３９側の端部が案内孔３７ａの内周面と当接し弁部４２ａの回転を阻害して弁部４２ａが弁座３３に当接できない虞がある。
【００４９】
以上のように案内孔３７ａから第２嵌合部４０の嵌合が外れる位置によってはシールできない場合が発生する。そこでそのようなシールできない場合を除外するために第２嵌合部４０の嵌合が外れる位置を予め規定する必要がある。僅少離間位置Ｂはそのようなシールできない場合を除外するためのものであり、本発明においては閉鎖位置Ａからの距離によって規定している。
【００５０】
そして、本第１の実施形態においては、弁部４２ａが弁座３３に対して設計上の公差の範囲で傾きを有した状態においても僅少離間位置Ｂでは弁部４２ａと弁座３３とは接触せず、若干の隙間を有しているように設定している。
【００５１】
開放位置Ｃとは弁部４２ａが弁座３３から僅少離間位置Ｂよりも離間した状態をいい、開放位置Ｃにおいては、第２嵌合部４０が案内孔３７ａに進入して嵌合し、第１嵌合部３９、及び第２嵌合部４０によって軸部材３６の弁部４２ａの揺動、及び弁座３３に対しての傾きを規制している。
【００５２】
次に、このように構成された燃料電池システムの作動について説明する。燃料電池システムが起動され通常運転が開始されると圧送装置２１が駆動されて酸化剤ガスが第１遮断弁２２の第１通路３１の入出口３１ａを介して圧送される。このとき弁体３５はコイルばね３８によって弁座３３方向に付勢され弁部４２ａが弁座３３と当接し、第１通路３１と第２通路３２とを遮断している。
【００５３】
このときの軸部材３６に設けられた第１嵌合部３９、及び第２嵌合部４０と案内孔３７ａとの位置関係は図２に示す通りであり、第１嵌合部３９のみが案内孔３７ａに嵌合している。
【００５４】
そして圧送される酸化剤ガスの圧力が上昇し、弁体３５を弁体３５の移動方向である上方に付勢する力がコイルばね３８の付勢力を越えると弁部４２ａが弁座３３から離間して開弁する。
【００５５】
そして、図３に示す僅少離間位置Ｂを通過して図４に示す開放位置Ｃに到達する。本発明においては僅少離間位置Ｂにおいて第２嵌合部４０が案内孔３７ａに進入を開始する。
【００５６】
そして、弁体３５が僅少離間位置Ｂを越えて上方に移動すると第２嵌合部４０が案内孔３７ａと嵌合する。このように第１嵌合部３９と、第２嵌合部４０とによって軸部材３６の軸の揺動が良好に規制されている。
【００５７】
このようにして弁体３５が上方に移動し、弁部４２ａと弁座３３との間の開口面積が大きくなり、所定流量の酸化剤ガスが燃料電池１０の導入口１２ａを介して酸化剤流路１２に供給される。
【００５８】
また、このような作動状態において、燃料電池１０に供給する酸化剤ガスの流量調整は、酸化剤供給管２５から分岐された圧縮空気バイパス管２７に設けられた開閉弁２７ａを、制御装置２４によって開閉させ、酸化剤ガスをオフガス排出管２６から排出することによって行なう。また、燃料電池１０の酸化剤流路１２内圧力は、導出口１２ｂの下流側に設けられた調圧弁１６の開閉によって調整している。
【００５９】
このように所定の圧力、及び流量に制御された燃料電池１０の酸化剤極の酸化剤ガスと、水素極に供給された所定の圧力の水素とが、電解質膜を介して反応し発電する。そして燃料電池１０で消費されずに残った酸化剤ガスは燃料電池１０の導出口１２ｂから酸化剤オフガスとして導出される。また第１の実施形態においては導出口１２ｂの下流側に調圧弁１６を介して本発明に係る第２制御弁２３が設けられている。
【００６０】
第２制御弁２３の第２通路３２には調圧弁１６から排出された酸化剤オフガスが導入されている。このとき酸化剤オフガスの圧力は燃料電池１０の導入口１２ａに圧送された酸化剤ガスの圧力よりも低い。これにより低い圧力に見合った小さな付勢力を有するコイルばね３８の付勢力を越えて酸化剤オフガスの圧力が弁体３５を上方に付勢したとき、第１制御弁２２と同様の作動によって弁体３５が弁座３３から離間して開弁し、酸化剤オフガスを第１通路３１からオフガス排出管２６に流し大気に開放する。
【００６１】
次に、燃料電池システムの運転が停止される場合か、または酸化剤ガス、及び酸化剤オフガスの供給圧力が設定値を下回った場合の作動について説明する。なお、遮断弁の動作は同様であるので燃料電池システムの運転が停止される場合について説明する。
【００６２】
燃料電池システムの運転が停止されると、制御装置２４の指令によって圧送装置２１の駆動が停止され、酸化剤ガスの圧送が停止されて圧送装置２１に連結される酸化剤供給管２５内を大気圧とする。そして第１遮断弁２２の第１通路３１内が大気圧となるため、弁体３５を上方に付勢しなくなる。これにより開放位置Ｃにある弁体３５がコイルばね３８によって弁座３３の方向に付勢され移動を開始する。なお、このとき弁体３５が有する弁部４２ａは弁座３３に対して設計上の公差の範囲で所定の傾きを有しているとする。
【００６３】
次に、このときの弁体３５の作動について詳細に説明する。運転停止前の燃料電池システムの運転時においては、開放位置Ｃにある弁体３５は図４に示す状態である。このとき弁体３５と一体的に形成される軸部材３６の第１嵌合部３９、及び第２嵌合部４０はともに案内部３７の案内孔３７ａに嵌合されている。これにより軸部材３６（弁体３５）は第１嵌合部３９から第２嵌合部４０までのトータルの長さと、案内孔３７ａの内周面との間の隙間分に応じて、案内孔３７ａの軸線に対する傾きが精度よく規制されている。これにより軸部材３６（弁体３５）は案内孔３７ａと直角に形成されている弁座３３との間の直角が保持されている。
【００６４】
そして燃料電池システムの運転が停止されると前述の通り第１遮断弁２２の第１通路３１内が大気圧となり、軸部材３６（弁体３５）はコイルばね３８によって弁座３３の方向に付勢され移動を開始する。弁部４２ａが開放位置Ｃを移動中には第１嵌合部３９、及び第２嵌合部４０が案内孔３７ａに嵌合されるので、前述のとおり弁部４２ａは弁座３３に対して設計上の公差の範囲内で所定の傾きを有した状態で精度よく揺動が規制されている。
【００６５】
次に図３に示す弁部４２ａが僅少離間位置Ｂを通過するときには、第２嵌合部４０が案内孔３７ａから外れ、第１嵌合部３９のみが案内孔３７ａに嵌合される状態となる。そして、第２嵌合部４０が案内孔３７ａから外れた時点においては、軸部材３６の弁部４２ａは、弁座３３との間に若干の隙間のみが設けられるように設定されているので、さらに弁座３３に向かって移動しても大きく揺動されることなく弁部４２ａの一点を弁座３３に良好に当接させることができる（図５参照）。
【００６６】
また、このように僅少離間位置Ｂにおいては弁部４２ａと弁座３３とは接触せず、若干の隙間を有している。これにより若干の隙間分を弁部４２ａが弁座３３方向に移動している間に、第２嵌合部４０も案内孔３７ａから若干の隙間分だけ離間する（逃げる）。これにより図５に示すように弁部４２ａが、弁座３３と当接し、該当接した一点を支点として弁部４２ａの先端全周を弁座３３に当接させる方向に回転させても、第２嵌合部４０の第１嵌合部３９側の端部が案内孔３７ａの内周面と当接して弁部４２ａの回転を阻害することはない。これによって弁部４２ａは、図６に示すように確実に弁座３３に当接して閉鎖位置Ａを実現し良好に流体をシールすることができる。
【００６７】
図７は従来の遮断弁、および本発明に係る遮断弁３０の弁体の傾き角度に対する弁部と弁座との間からの漏れ量についての比較実験結果である。なお、ここでいう従来技術とは、本発明において案内孔３７ａに係合した軸部材３６の第１嵌合部３９及び第２嵌合部４０を分離せず、１つの嵌合部のみによって軸部材（弁体）の傾きを制御するものである。つまり従来技術においては弁部が弁座に当接されても軸部材の傾きは修正されず、弁部は設計上許容される範囲内の傾きを保持したまま弁座に当接されるものである。
【００６８】
また、図７の本発明における弁体３５の傾きとは、軸部材３６が第１嵌合部３９のみによって嵌合されている閉鎖位置Ａから僅少離間位置Ｂまでの間の傾きのことではなく、第１嵌合部３９及び第２嵌合部４０によって嵌合されている僅少離間位置Ｂから開放位置Ｃまでの間の傾きをいう。
【００６９】
従来の遮断弁の結果は黒丸で示し、本発明に係る遮断弁３０の結果は菱形で示している。図７の横軸は弁体の傾き角度であり、縦軸は、前後差圧を１ｋＰａとした時の弁座と当接する弁部からの漏れ量を示している。図７を見てわかるように、従来の遮断弁においては弁体の傾きが０．５度を若干超えたあたりから漏れ量が増大しており、この０．５度を若干超えたあたりが漏れの発生角度（理論値）であると判定できる。
【００７０】
しかし本発明品においては従来の遮断弁において漏れ量が増大した０．５度を若干超えたあたりでは全く漏れは発生していない。そして２．０度に近づくとようやく漏れの発生が確認でき、漏れ発生角度（理論値）は図に示す位置であると判定できる。このように従来技術品に対し本発明の遮断弁３０のシール性能は明らかに向上しており、効果があることがわかる。なお、図７における弁体の傾き角度、及び漏れ量の具体的な数値については、所定の実験条件における一結果であって、特別な意味を持つものではない。
【００７１】
また、本第１の実施形態においては、弁体３５の弁部４２ａにゴムを用いたがこれに限らず金属によって形成してもよい。
【００７２】
上述した説明から明らかなように、本第１の実施形態においては、弁部４２ａが弁座３３と当接する閉鎖位置Ａと弁部４２ａが弁座３３から僅少距離だけ離間する僅少離間位置Ｂとの間で弁体３５が移動するときに、第１嵌合部３９が案内孔３７ａに嵌合して弁体３５を揺動可能に案内する。このとき第１嵌合部３９と第２嵌合部４０との間には第１嵌合部３９、及び第２嵌合部４０よりも小径の小径部４７が設けられている。よって第１嵌合部３９は揺動を阻害されることなく確実に揺動することができる。これにより設計上の公差によって弁部４２ａが弁座３３に対して所定の角度を有していても弁部４２ａは揺動されて弁座に倣い弁座３３と適切に当接することができるので良好なシール性を確保することができる。
【００７３】
また、弁部４２ａが弁座３３から僅少距離以上離間すると第２嵌合部４０が案内孔３７ａに勘合して弁体３５の揺動を規制する。このように弁体３５は僅少離間位置Ｂから開放位置Ｃまでの間においては、揺動されることなく所定の位置に安定して保持される。そのため弁部４２ａを弁座３３と当接させるために弁座３３に向かって移動させ、弁部４２ａが僅少離間位置Ｂに達して第２嵌合部４０が案内孔３７ａから外れるときにも、弁部４２ａは弁座３３の近傍に位置している。これにより僅少離間位置Ｂから閉鎖位置Ａまでの間で、弁体３５が第１嵌合部３９のみによって案内孔３７ａに案内され揺動可能な状態で弁部４２ａが弁座３３に倣っても弁部４２ａが弁座３３から外れてしまうことはない。よって弁部４２ａは良好に弁座３３に当接することができるので好適にシール性を確保することができる。このように簡易で低コストな構造によって良好なシール性能を有する遮断弁の小型化、簡素化、及びコスト低減を図ることができる。
【００７４】
また、本第１の実施形態においては、燃料電池１０の酸化剤流路１２の導入口１２ａとその導入口１２ａに酸化剤ガスを圧送する圧送装置１２との間に、第１遮断弁２２であるシール性に優れた遮断弁３０が介装されている。また、燃料電池１０の酸化剤流路１２の導出口１２ｂにも、調圧弁１６を介して第２遮断弁２３である遮断弁３０が接続されている。これにより、燃料電池システムの停止運転の際に、確実に、第１および第２遮断弁２２、２３（遮断弁３０）を閉弁することができ、延いては燃料電池１０の酸化剤流路１２を確実に密封することができる。このように、小型化、簡素化、コスト低減を図ることができる遮断弁３０を備えることで、燃料電池システムにおいて、簡素化、コスト低減、及び信頼性の向上を図ることができる。また、燃料電池システムの停止中に、第１および第２遮断弁２２、２３を遮断することで、燃料電池の酸化剤流路１２を密封することができ気密性が保たれるので、外部からの空気の流入は抑制され、燃料電池のカーボン劣化を抑制できる。
【００７５】
次に、図８に示す第２の実施形態について説明する。第２の実施形態の遮断弁５０は第１の実施形態の遮断弁３０に対し、軸部材５１のみが異なるので、変更点のみを説明し、同様部分については説明を省略する。また同様の構成については同じ符号を付し説明する。
【００７６】
第２の実施形態に係る遮断弁５０の軸部材５１は球Ｒ形状を呈した第１嵌合部５２と１嵌合部５２の直径と同径の軸部によって形成された第２嵌合部５３とを有している。第１嵌合部５２は、弁部４２ａが弁座３３と当接する閉鎖位置Ａと弁部４２ａが弁座３３から僅少距離だけ離間する僅少離間位置Ｂとの間で弁体３５（弁部４２ａ）が移動するとき、第１嵌合部５２のみで案内部３７の案内孔３７ａに嵌合して弁体３５を揺動（傾き）可能に案内する。
【００７７】
第１嵌合部５２は、球Ｒ形状であるので第１嵌合部５２と案内孔３７ａとの間の隙間は第１嵌合部５２の球Ｒ形状に沿って連続的に変化して充分確保され、これによって第１の実施形態と同様の揺動の効果が得られる。
【００７８】
そして、弁体３５が僅少離間位置Ｂを越えると第２嵌合部５３が案内孔３７ａに嵌合して弁体３５の揺動を規制する。このように第２の実施形態においても第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００７９】
なお、第２の実施形態においては球Ｒ形状の図８における上方に図に示す突部（２点鎖線）が形成されていてもよい。つまり第１嵌合部５２は軸部材５１の端部に形成される必要はない。
【００８０】
次に図９に示す第３の実施形態について説明する。第３の実施形態では、第１の実施形態の遮断弁３０に代えて電動モータ付の遮断弁６０を使用するものである。第１の実施形態と異なる部材のみ説明し、同一部材については同一符号を付して説明を省略する。
【００８１】
遮断弁６０は、弁体６５と、弁本体６４と、弁作動装置であるコイルばね６８、および電動モータ５９と、弁体６５と一体的に形成された軸部材６６と、弁本体６４と一体的に形成され軸部材６６を案内孔６７ａで保持案内する案内部６７と、軸部材６６に形成された第１嵌合部６９、および第２嵌合部７０と、を有している。
【００８２】
弁体６５は、キノコ状に形成された基部６５ｂと、基部６５ｂに設けられた環状の弁部６５ａと、軸部材６６とを有している。
【００８３】
弁本体６４は、通路部材７１と、通路部材７１に形成される第１通路６１と、第２通路６２と、第１通路６１と第２通路６２との間に介在し環状に形成された弁座６３とを有している。
【００８４】
弁作動装置は、後述する弁部６５ａが弁座６３と当接する閉鎖位置Ａと弁部６５ａが弁座６３から離間する開放位置（図略）との間で弁体６５を移動させるためのものであり、第３の実施形態においては電動モータ５９とコイルばね６８とによって構成されている。
【００８５】
コイルばね６８は弁体６５を電動モータ５９側に付勢している。そして電動モータ５９は押動部５９ａを往復動させ、弁体６５を図９において下方に付勢して移動させるとともに、押動部５９ａを上方に移動させることによりコイルばね６８によって弁体６５の弁部６３を弁座６３に押圧させ流体をシールする。
【００８６】
軸部材６６は円柱形状を呈し、弁体６５を構成する基部６５ｂと一体的に形成され、基部６５ｂの上面中心から上方に突出している。軸部材６６の軸線は弁部６５ａ平面に対して直角になるように形成されている。
【００８７】
案内部６７は弁本体６４を構成する通路部材７１に設けられ、案内部６７の案内孔６７ａは、弁本体６４を構成する弁座６３平面に対して軸線が直角になるように貫通している。
【００８８】
案内孔６７ａには軸方向に進退移動する軸部材６６が進入し案内孔６７ａの内周面と、軸部材６６が有する第１嵌合部６９、及び第２嵌合部７０の外周面との間で軸部材６６を保持案内している。
【００８９】
第１嵌合部６９は、軸部材６６の外周部にリング状で、且つ軸線方向に短く形成されている。そして弁部６５ａが弁座６３と当接する閉鎖位置Ａと弁部６５ａが弁座６３から僅少距離だけ離間する僅少離間位置（図略）との間を弁体６５（弁部６５ａ）が移動するとき、第１嵌合部６９のみで案内部６７の案内孔６７ａに嵌合して弁体６５を揺動可能に案内する。
【００９０】
そして弁部６５ａが僅少離間位置よりも弁座６３から離間する開放位置（図略）に移動すると、図９に示す第２嵌合部７０が案内孔６７ａに進入する。これによって第１嵌合部６９と第２嵌合部７０とが一つの長い嵌合部を形成して軸部材６６は揺動を規制される。また第１嵌合部６９と第２嵌合部７０との間には円柱状の小径部７２とテーパ形状の小径部７３とを有している。これにより第１嵌合部６９は揺動を阻害されることなく確実に揺動できる。このように構成された遮断弁６０によっても第１の実施形態と同様の効果が期待できる。
【００９１】
次に図１０に示す第４の実施形態について説明する。第４の実施形態の遮断弁８０は、第３の実施形態の遮断弁６０に対して軸部材の形状のみ異なる。よって異なる部分のみ説明し、同一部材については同一符号を付して説明を省略する。
【００９２】
第４の実施形態に係る遮断弁８０の軸部材８６の第１嵌合部７８は、 弁部６５ａが弁座６３と当接する閉鎖位置Ａと弁部６５ａが弁座６３から僅少距離だけ離間する僅少離間位置（図略）との間で移動するときに第１嵌合部７８のみで案内部６７の案内孔６７ａに嵌合して弁体６５を揺動可能に案内するものである。第１嵌合部７８の形状は図８に示す第２の実施形態の軸部材５１の第1嵌合部５２のように球Ｒ形状を有している。これによって第１嵌合部７８と案内孔６７ａとの間の隙間は第１嵌合部７８の球Ｒ形状に沿って連続的に変化し、これによって揺動するのに充分な大きさの隙間が得られ軸部材６６が揺動可能に保持案内される。これによって第１嵌合部７８によって第２の実施形態と同様の揺動の効果が得られる。
【００９３】
そして弁部６５ａが僅少離間位置よりも弁座６３から離間する開放位置に移動すると図１０に示す第２嵌合部７９（２点鎖線の上方）が案内孔６７ａに進入する。これによって第１嵌合部７８と第２嵌合部７９とが一つの長い嵌合部を形成して軸部材８６は揺動を規制される。このように構成された遮断弁８０によっても第２の実施形態と同様の効果が得られる。
【００９４】
なお、本実施形態においては第１通路３１、６１側を流通気体である酸化剤ガスの入力側としたが、これに限らず、第２通路３２、６２側を酸化剤ガスの入力側とし第１通路３１、６１側を出力側としてもよい。これによっても同様の効果が得られる。
【００９５】
また、本実施形態を適用する燃料電池システム１は、燃料電池自動車（ＦＣＨＶ）、電気自動車、ハイブリッド自動車などの車両に搭載することができるが、もちろん車両のみならず各種移動体（例えば、船舶や飛行機、ロボットなど）や定置型電源にも適用可能である。
【００９６】
また、本発明に係る遮断弁３０は燃料電池の燃料流路１１の導入口、及び導出口を遮断するために導入口の上流側、及び導出口の下流側に設けてもよい。さらに酸化剤流路１２の導出口１２ｂ下流に設ける調圧弁として使用してもよい。
【００９７】
さらに、本実施形態においては、遮断弁３０を燃料電池システム１に設けたが、これに限らず、気体を確実に閉止するための各種機器に適用することができる。
【符号の説明】
【００９８】
１０…燃料電池、１１…燃料流路、１２…酸化剤流路、１２ａ…導入口、１２ｂ…導出口、２１…圧送装置（コンプレッサ）、２２、２３…第１および第２遮断弁、２４…制御装置、２５…酸化剤供給管、２６…オフガス排出管、２７…圧縮空気バイパス管、２７ａ…開閉弁、３０、５０、６０、８０…遮断弁、３１、６１…第１通路、３２、６２…第２通路、３３、６３…弁座、３４、６４…弁本体、３５、６５…弁体、３６、５１、６６、８６…軸部材、３７、５４、６７…案内部、３７ａ、５４ａ、６７ａ…案内孔、３８、６８…弁作動装置（コイルばね）、３９、５２、６９、７８…第１嵌合部、４０、５３、７０、７９…第２嵌合部、４１、６５ｂ…基部、４２…弁部基材、４２ａ、６５ａ…弁部、４３…ダイヤフラム、４７、７２、７３…小径部、５９…弁作動装置（電動モータ）、Ａ…閉鎖位置、Ｂ…僅少離間位置、Ｃ…開放位置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１通路、前記第１通路と連通する第２通路、および前記第１通路と前記第２通路との間に介在し環状に形成された弁座が形成された弁本体と、
前記弁座に対して進退移動し、前記弁座と接離可能な環状の弁部が形成された弁体と、
前記弁体に前記弁部と直角な軸線方向に突出して一体的に形成された円柱状の軸部材と、
前記弁本体に設けられて前記軸部材を内周面で保持案内する案内孔が前記弁座と直角な軸線方向に形成された案内部と、
前記弁部が前記弁座と当接する閉鎖位置と前記弁座から離間する開放位置との間で前記弁体を移動させる弁作動装置と、
を備えた遮断弁において、
前記軸部材は、
前記弁部が前記弁座と当接する前記閉鎖位置と前記弁部が前記弁座から僅少距離離間する僅少離間位置との間で前記弁体が移動するとき、前記案内孔に嵌合して前記弁体を揺動可能に案内する第１嵌合部と、
前記弁部が前記弁座から前記僅少距離以上離間すると前記案内孔に嵌合し前記揺動を規制して前記弁体を案内する第２嵌合部と、
を有することを特徴とする遮断弁。
【請求項２】
請求項１において、前記第１嵌合部は前記軸部材の先端部に形成され、前記第２嵌合部は前記第１嵌合部から少なくとも前記僅少距離軸線方向に離間して形成され、前記第１嵌合部と前記第２嵌合部との間に前記第１および第２嵌合部より小径の小径部が形成されていることを特徴とする遮断弁。
【請求項３】
燃料が供給される燃料流路と酸化剤ガスが供給される酸化剤流路を有する燃料電池と、
前記酸化剤流路の前記酸化剤ガスを導入する導入口に前記酸化剤ガスを圧送する圧送装置と、
前記圧送装置と前記燃料電池との間に介装され前記圧送装置と前記燃料電池との連通を遮断する第１遮断弁と、
前記酸化剤流路からオフガスを導出する導出口を遮断する第２遮断弁と、を備え、
前記第１および第２遮断弁として請求項１または請求項２に記載の遮断弁を使用することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項１】
第１通路、前記第１通路と連通する第２通路、および前記第１通路と前記第２通路との間に介在し環状に形成された弁座が形成された弁本体と、
前記弁座に対して進退移動し、前記弁座と接離可能な環状の弁部が形成された弁体と、
前記弁体に前記弁部と直角な軸線方向に突出して一体的に形成された円柱状の軸部材と、
前記弁本体に設けられて前記軸部材を内周面で保持案内する案内孔が前記弁座と直角な軸線方向に形成された案内部と、
前記弁部が前記弁座と当接する閉鎖位置と前記弁座から離間する開放位置との間で前記弁体を移動させる弁作動装置と、
を備えた遮断弁において、
前記軸部材は、
前記弁部が前記弁座と当接する前記閉鎖位置と前記弁部が前記弁座から僅少距離離間する僅少離間位置との間で前記弁体が移動するとき、前記案内孔に嵌合して前記弁体を揺動可能に案内する第１嵌合部と、
前記弁部が前記弁座から前記僅少距離以上離間すると前記案内孔に嵌合し前記揺動を規制して前記弁体を案内する第２嵌合部と、
を有することを特徴とする遮断弁。
【請求項２】
請求項１において、前記第１嵌合部は前記軸部材の先端部に形成され、前記第２嵌合部は前記第１嵌合部から少なくとも前記僅少距離軸線方向に離間して形成され、前記第１嵌合部と前記第２嵌合部との間に前記第１および第２嵌合部より小径の小径部が形成されていることを特徴とする遮断弁。
【請求項３】
燃料が供給される燃料流路と酸化剤ガスが供給される酸化剤流路を有する燃料電池と、
前記酸化剤流路の前記酸化剤ガスを導入する導入口に前記酸化剤ガスを圧送する圧送装置と、
前記圧送装置と前記燃料電池との間に介装され前記圧送装置と前記燃料電池との連通を遮断する第１遮断弁と、
前記酸化剤流路からオフガスを導出する導出口を遮断する第２遮断弁と、を備え、
前記第１および第２遮断弁として請求項１または請求項２に記載の遮断弁を使用することを特徴とする燃料電池システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−７２８０７（Ｐ２０１２−７２８０７Ａ）
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１６８５７（Ｐ２０１０−２１６８５７）
【出願日】平成２２年９月２８日（２０１０．９．２８）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２８日（２０１０．９．２８）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【Ｆターム（参考）】
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