電磁遮断弁
【課題】サイズを大きくすることなく、燃料電池への、異常な高圧の水素ガスの供給を好適に防止できる電磁遮断弁を提供することを課題とする。
【解決手段】プランジャ２２５と弁頭部２２６が、当接及び離反可能に連結されて弁体２２４ｂを構成する。そして、弁口２２７ａを流通する水素流量が増大したとき、負圧力Ｒが弁頭部２２６を吸引し、プランジャ２２５から弁頭部２２６が離反した状態で、弁頭部２２６が弁座部２２７ｂに着座する。さらに、連通孔２２６ｄを開通し、導入口２２１と排出口２２２を、連通孔２２６ｄを介して連通する構成とした。
【解決手段】プランジャ２２５と弁頭部２２６が、当接及び離反可能に連結されて弁体２２４ｂを構成する。そして、弁口２２７ａを流通する水素流量が増大したとき、負圧力Ｒが弁頭部２２６を吸引し、プランジャ２２５から弁頭部２２６が離反した状態で、弁頭部２２６が弁座部２２７ｂに着座する。さらに、連通孔２２６ｄを開通し、導入口２２１と排出口２２２を、連通孔２２６ｄを介して連通する構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁遮断弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば燃料電池車両に備わる燃料電池システムには、高圧の水素ガスが充填される水素タンクから燃料電池に水素ガスを供給する供給路に、供給路を流通する高圧の水素ガスを好適な圧力に減圧する減圧弁と、燃料電池システムの停止時等に水素ガスの流通を遮断する、例えば主止弁となる電磁遮断弁が備わる。
そして、電磁遮断弁は制御装置によって、開弁及び閉弁が制御される。
【０００３】
このような燃料電池システムにおいて、例えば減圧弁に不具合が生じ、供給路における水素圧力が異常に高くなったとき、所定圧力を超えた高圧の水素ガスが燃料電池に供給されるのを防止するため、例えば特許文献１に示すように、水素ガスの供給路において、減圧弁の下流に安全弁を備える場合がある。
【０００４】
例えば減圧弁の不具合によって、供給路の水素圧力が所定圧力を超えた高圧になった場合、制御装置が、供給路に備わる圧力センサによって高圧を検出してから電磁遮断弁を閉弁して水素ガスの供給路を遮断するまでに遅れが生じる。
そこで、制御装置が高圧を検出してから電磁遮断弁が供給路を遮断するまでは安全弁を開弁し、安全弁に設けられるリリーフ開口部から高圧の水素ガスを放出することで、供給路における水素圧力の上昇を抑制している。
【０００５】
しかしながら、安全弁のリリーフ開口部の開口面積が小さいと、高圧の水素ガスの安全弁への供給量が、安全弁の水素放出量を上回り、供給路における水素圧力がさらに上昇して、燃料電池に高圧の水素ガスが供給される場合がある。
したがって、安全弁のリリーフ開口部には、充分に大きな開口面積が必要となるが、リリーフ開口部の開口面積を大きくするためには安全弁のサイズを大きくする必要があり、質量が増えるとともに製造コストが高くなるという問題がある。また、安全弁を備える燃料電池システムの規模も大きくなる。
【０００６】
このような問題に対応するため、例えば特許文献２には、流通するガス流量の増大に伴って、制御装置を介することなくガス流量を減少できる電磁遮断弁が開示されている。
例えば特許文献２に開示される電磁遮断弁は、ガス流路におけるガス流量が増大すると、テーパを有する流路に備わるボールが流路を狭め、ガス流量を減少できる。したがって、燃料電池システムの水素ガスの供給路に適用した場合、供給路の水素流量が増大すると、電磁遮断弁における水素流量が減少し、供給路の水素流量を減少できる。
【０００７】
供給路における水素圧力が上昇して所定圧力を超えると、安全弁が開弁して水素ガスが放出されることから、供給路の水素流量が増大する。例えば特許文献２に開示される電磁遮断弁は、供給路の水素流量が増大すると、電磁遮断弁における水素流量が減少し、供給路の水素流量を減少することから、安全弁への水素ガスの供給量を減少させることができる。したがって、安全弁のリリーフ開口部の開口面積を大きくすることなく、供給路の水素圧力の上昇を抑制し、燃料電池への高圧の水素ガスの供給を防止できる。
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−２０７３６３号公報
【特許文献２】特開平０９−１７８０９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、例えば特許文献２に開示される電磁遮断弁は、供給路を開閉する弁体に加えて、供給路を遮断するボールが備わるとともに、ボールを動作させるためのテーパを有する流路を設ける必要があり、電磁遮断弁のサイズが大きく、且つ重くなるという問題がある。また、ボール等の遮断部材は、水素ガスの流量の変化で常に動いていることから、流路や遮断部材が磨耗し、粉塵が発生するという問題もある。
【００１０】
そこで、本発明は、サイズを大きくすることなく、燃料電池への異常な高圧の水素ガスの供給を好適に防止できる電磁遮断弁を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するため、本発明は、ガスの導入口及び排出口が形成される弁室と、前記導入口と前記排出口を連通する弁口の周囲に形成される弁座部と、前記弁座部に対して着座・離間自在に、前記弁室に収納される弁体と、前記弁体を付勢して、前記弁座部に着座させる付勢手段と、供給される電流で前記弁室に磁場を発生するコイルと、前記弁体に備わり、前記弁室に発生する磁場で磁化するプランジャと、磁化した前記プランジャを吸引して、前記弁体を前記弁座部から離間させる固定鉄心と、を備え、前記コイルに電流が供給されたときは、前記固定鉄心が磁化した前記プランジャを吸引し、前記弁体が前記弁座部から離間して前記弁口を開通し、前記コイルへの電流の供給が停止したときは、前記付勢手段の付勢力で、前記弁体が前記弁座部に着座して前記弁口を閉鎖する電磁遮断弁とした。そして、前記弁体が前記弁座部から離間しているときに前記弁座部に発生する、前記導入口における前記ガスの圧力に対する負圧が、所定圧力値を超えて大きくなったとき、前記弁体が、前記負圧で前記弁座部の側に吸引されて前記弁座部に着座することを特徴とした。
【００１２】
この発明によると、弁座部に発生する、導入口における前記ガスの圧力に対する負圧が所定圧力値を超えて大きくなると、弁体を負圧で弁座部の側に吸引して弁座部に着座させることができる。
【００１３】
また、本発明は、前記弁体が前記弁座部から離間しているときに前記弁座部に発生する前記負圧が、前記所定圧力値を超えて大きくなったときには、前記プランジャが前記固定鉄心に吸引されている状態であっても、前記弁体は、前記負圧で前記弁座部の側に吸引されて前記弁座部に着座することを特徴とした。
【００１４】
この発明によると、プランジャが固定鉄心に吸引され、弁体が弁座部から離間している場合であっても、弁座部に発生する負圧が所定圧力値を超えて大きくなったときには、弁体を負圧で弁座部の側に吸引し、弁座部に着座させることができる。
【００１５】
また、本発明は、前記弁体は、前記弁座部に着座する弁頭部が、遊びを有する連結部を介して、前記プランジャと当接・離反可能に連結されてなり、前記弁頭部には、前記弁座部に着座したときに前記導入口と前記排出口を連通するための連通孔が形成され、前記連通孔は、前記弁頭部と前記プランジャが当接したときに閉鎖するとともに、前記弁頭部と前記プランジャが離反したときに開通し、前記弁頭部が前記弁座部から離間しているときに前記弁座部に発生する前記負圧が、前記所定圧力値を超えて大きくなったときには、前記弁頭部と前記プランジャが離反した状態で前記弁頭部が前記弁座部に着座し、前記導入口と前記排出口は、前記連通孔を介して連通することを特徴とした。
【００１６】
この発明によると、弁座部に着座する弁頭部が、遊びを有する連結部を介してプランジャに連結され、プランジャと弁頭部が当接・離反する弁体とすることができる。さらに、弁頭部に、弁座部に着座したときに導入口と排出口を連通する連通孔を備え、プランジャと弁頭部が当接したときに連通孔が閉鎖するとともに、プランジャと弁頭部が離反したときに連通孔が開通する弁体とすることができる。
そして、弁頭部が弁座部から離間しているときに弁座部に発生する負圧が、所定圧力値を超えて大きくなったときには、連通孔が開通した状態で弁頭部が弁座部に着座し、導入口と排出口が連通孔を介して連通する構成にできる。
したがって、導入口から排出口に流通するガスの流量を低減できる。
また、前記の構造は弁体の一部として構成でき、電磁遮断弁のサイズを大きくする必要がない。
【００１７】
また、本発明は、前記コイルへの電流の供給が停止したとき、前記付勢手段は、前記弁頭部と前記プランジャを当接させて前記連通孔を閉鎖するとともに、前記弁頭部を前記弁座部に着座させることを特徴とした。
【００１８】
この発明によると、コイルへの電流の供給が停止した場合は、連通孔を閉鎖することで、導入口から排出口に向かうガスの流通を完全に遮断できる。
【００１９】
また、本発明は、水素タンクから燃料電池に水素ガスを供給する供給路と、前記水素タンクと前記燃料電池の間で前記供給路に備わって、前記供給路を流通する前記水素ガスの圧力がシステム許容値を超えたときに開弁して前記水素ガスを大気中に放出する安全弁と、を有する燃料電池システムに、前記水素タンクと前記安全弁の間で前記供給路に備わって、前記導入口から前記排出口に向かって前記水素ガスを流通させるとともに、前記安全弁が開弁して前記排出口における前記水素ガスの圧力が低下し、前記負圧が前記所定圧力値を超えて大きくなったときには、前記弁体が、前記負圧で前記弁座部の側に吸引されて前記弁座部に着座することを特徴とする電磁遮断弁とした。
【００２０】
この発明によると、安全弁を備える燃料電池システムの水素ガスの供給路に備わり、供給路を流通する水素ガスの圧力がシステム許容値を超えて安全弁が開弁したときに、弁体が弁座部に着座する電磁遮断弁を構成できる。そして、弁頭部に連通孔が形成されている場合、導入口と排出口を連通孔を介して連通することができる。
【００２１】
また、本発明は、前記燃料電池システムには、前記供給路を流通する前記水素ガスの圧力が前記システム許容値以下のときには前記コイルに電流を供給し、且つ前記供給路を流通する前記水素ガスの圧力が前記システム許容値を超えたときには前記コイルへの電流の供給を停止する制御装置が備わり、前記弁体が前記弁座部から離間している場合に、前記供給路を流通する前記水素ガスの圧力が前記システム許容値を超えて、前記制御装置が前記コイルへの電流の供給を停止するとともに前記安全弁が開弁したとき、前記プランジャが前記固定鉄心に吸引されている状態であっても、前記弁体が、前記負圧で前記弁座部の側に吸引されて前記弁座部に着座することを特徴とした。
【００２２】
この発明によると、供給路の水素圧力がシステム許容値を超えた場合に、制御装置からのコイルへの電流の供給が停止してもプランジャが固定鉄心に吸引された状態にあるときに安全弁が開弁すると、弁体を弁座部に着座させることができる。
したがって、コイルへの電流の供給が停止してから弁体が弁座部に着座するまでに遅れがある場合であっても遅れを小さくすることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、サイズを大きくすることなく、燃料電池への異常な高圧の水素ガスの供給を好適に防止できる電磁遮断弁を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、適宜図を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る電磁遮断弁が備わる燃料電池システムの構成を示す図である。図１に示す本実施形態に係る燃料電池システム１は、例えば、図示しない燃料電池車両（移動体）に搭載される。
図１に示すように燃料電池システム１は、燃料電池スタック（燃料電池）１０と、燃料電池スタック１０のアノードに対して水素ガス（燃料ガス、反応ガス）を給排するアノード系と、燃料電池スタック１０のカソードに対して酸素を含む空気（酸化剤ガス、反応ガス）を給排するカソード系と、を備えている。
さらに、燃料電池システム１を制御する制御装置３が備わる。
【００２５】
制御装置３は、例えば図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）などを備えるコンピュータおよびプログラム、周辺回路などを含んで構成され、ＲＯＭに記憶されるプログラムを実行することで、燃料電池システム１を制御する。
【００２６】
＜燃料電池スタック＞
燃料電池スタック１０は、複数（例えば２００〜４００枚）の固体高分子型の単セルが積層されることで構成され、複数の単セルは、電気的に直列に接続されている。単セルは、ＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly：膜電極接合体）と、これを挟み２枚の導電性を有するアノードセパレータおよびカソードセパレータと、を備えている。
【００２７】
ＭＥＡは、１価の陽イオン交換膜（例えばパーフルオロスルホン酸型）からなる電解質膜（固体高分子膜）と、これを挟むアノードおよびカソードとを備えている。アノードおよびカソードは、カーボンペーパ等の導電性を有する多孔質体から主に構成されると共に、アノードおよびカソードにおける電極反応を生じさせるための触媒（Ｐｔ、Ｒｕ等）を含んでいる。
【００２８】
アノードセパレータには、各ＭＥＡのアノードに対して水素を給排するため単セルの積層方向に延びる貫通孔（内部マニホールドと称される）や、単セルの面方向に延びる溝が形成されており、これら貫通孔および溝がアノード流路１１（燃料ガス流路）として機能している。
カソードセパレータには、各ＭＥＡのカソードに対して空気を給排するため単セルの積層方向に延びる貫通孔（内部マニホールドと称される）や、単セルの面方向に延びる溝が形成されており、これら貫通孔および溝がカソード流路１２（酸化剤ガス流路）として機能している。
【００２９】
このようなアノード流路１１を介して各アノードに水素が供給されると、後記式（１）の電極反応が起こり、また、カソード流路１２を介して各カソードに空気が供給されると、後記式（２）の電極反応が起こり、各単セルで電位差（ＯＣＶ（Open Circuit Voltage）、開回路電圧）が発生するようになっている。そして、燃料電池スタック１０が発電し、燃料電池スタック１０と走行モータ等の外部回路とが電気的に接続されると電流が取り出されるようになっている。
２Ｈ２→４Ｈ＋＋４ｅ− …（１）
Ｏ２＋４Ｈ＋＋４ｅ−→２Ｈ２Ｏ …（２）
【００３０】
このようにして燃料電池スタック１０が発電すると、カソードで生成した水（水蒸気）の一部は、電解質膜を透過し、アノードに移動する。したがって、カソードから排出されるカソードオフガス、およびアノードから排出されるアノードオフガスは、いずれも多湿となる。
【００３１】
＜アノード系＞
アノード系は、燃料電池スタック１０よりも上流側に備えられる、水素タンク２１、常閉型の電磁遮断弁２２、エゼクタ２３、及び減圧弁２５、並びに燃料電池スタック１０よりも下流側に備えられる、気液分離器２４、及び常閉型のパージ弁２６を備えている。
【００３２】
水素タンク２１は、配管２１ａ、電磁遮断弁２２、配管２２ａ、減圧弁２５、配管２５ａ、エゼクタ２３、および配管２３ａを介して、アノード流路１１の入口側に接続されている。配管２２ａと配管２５ａの間には、水素タンク２１から送出される高圧の水素ガスを好適な圧力に減圧する減圧弁２５が接続され、この減圧弁２５には、カソード流路１２に向かう空気の圧力が信号圧（パイロット圧）として入力されており、減圧弁２５は、前記空気の圧力とアノード流路１１における水素ガスの圧力とが極間差圧を守るように制御するようになっている（図示せず）。
そして、燃料電池車両のイグニッションスイッチがＯＮされ、燃料電池スタック１０の起動が要求されたときに電磁遮断弁２２が開弁すると、水素タンク２１の水素ガスが配管２１ａ等を介してアノード流路１１に供給されるようになっている。
なお、減圧弁２５の下流は、減圧された中圧の水素ガスが流通する領域であることから中圧部を形成し、配管２５ａは、中圧の水素ガスが流通することから、以下、中圧配管２５ａと称する。
【００３３】
中圧配管２５ａには、水素ガスの圧力（以下、水素圧力と称する）を検出して検出信号に変換し、制御装置３に入力する圧力センサ２７ａが備わる。
制御装置３は、圧力センサ２７ａが検出する中圧配管２５ａの水素圧力がシステム許容値を超えた場合に電磁遮断弁２２を閉弁して水素ガスの流通を遮断し、高圧の水素ガスが、燃料電池スタック１０に供給されることを防止する。
さらに、中圧配管２５ａには安全弁２７が配設される。安全弁２７は、中圧配管２５ａの水素圧力がシステム許容値を超えたときに開弁して水素ガスを大気中に放出し、システム許容値を超えた圧力の水素ガスが、燃料電池スタック１０に供給されることを防止している。
【００３４】
すなわち、安全弁２７は、圧力センサ２７ａが検出する中圧配管２５ａの水素圧力がシステム許容値を超えたことを制御装置３が検出してから、電磁遮断弁２２が閉弁するまでの間に流通する高圧の水素ガスを大気中に放出し、システム許容値を超えた圧力の水素ガスが、燃料電池スタック１０に供給されることを確実に防止する。
なお、システム許容値は、燃料電池システム１の構成要素の耐圧などによって、適宜設定される圧力値である。
【００３５】
アノード流路１１の出口は、配管２４ａ、気液分離器２４、配管２４ｂを介して、エゼクタ２３の吸込口に接続されている。そして、アノード流路１１（アノード）から排出された未反応の水素を含むアノードオフガスは、気液分離器２４において、これに同伴する液状の水分が分離された後、燃料電池スタック１０の上流側のエゼクタ２３に戻されるようになっている。
そして、エゼクタ２３に戻されたアノードオフガスは、水素タンク２１からの水素ガスと混合された後、アノード流路１１に再供給されるようになっている。
一方、気液分離器２４で分離された水分は、一時的に気液分離器２４内に貯留された後、配管２４ｃを介して排出される。
【００３６】
パージ弁２６は、常閉型の電磁弁であり、燃料電池スタック１０の発電時において、配管２４ａおよび配管２４ｂを循環するアノードオフガス（水素）に含まれる不純物（水蒸気、窒素等）を排出（パージ）する場合に、制御装置３によって開かれる弁である。パージ弁２６の上流側は、配管２６ａを介して配管２４ｂに接続され、下流側は、配管２６ｂを介して、図示しない希釈器に接続される。
【００３７】
＜カソード系＞
カソード系は、コンプレッサ３１が酸素を含む空気を配管３１ａを介して燃料電池スタック１０のカソード流路１２に供給し、カソードオフガスが配管３２ｂを介して排出される系である。
【００３８】
図２は、アノード系に備わる電磁遮断弁を示す図であって、（ａ）は外観図、（ｂ）は、図２の（ａ）のＸ１−Ｘ１断面図である。
電磁遮断弁２２は、常閉型の弁で、例えば制御装置３（図１参照）から電流を供給されて開弁する構成が好適である。
この場合、制御装置３は、電磁遮断弁２２に電流を供給する電源装置の機能を有することが好ましい。
または、電磁遮断弁２２に電流を供給する図示しない電源装置を備え、図示しない電源装置が、制御装置３からの指令によって、電磁遮断弁２２に対する電流の供給、及び供給停止を切り換える構成であってもよい。
【００３９】
図２の（ａ）に示すように、電磁遮断弁２２は、両端が閉塞した円筒状の本体部２２０の一端の側に、配管２１ａが接続される導入口２２１と配管２２ａが接続される排出口２２２が形成され、水素タンク２１（図１参照）から送出される水素ガスは、配管２１ａから導入口２２１を介して本体部２２０の中空部に導入され、排出口２２２から配管２２ａに排出される。
以下、図２の（ａ）に示すように、導入口２２１及び排出口２２２が形成される側を下方にして、電磁遮断弁２２の上下を設定する。
そして、本実施形態において、排出口２２２は導入口２２１よりも下方に形成される。
また、導入口２２１の上方には、本体部２２０の周囲にコイル２２３が配設される。
【００４０】
図２の（ｂ）に示すように、本体部２２０の中空部は弁室２２０ａを形成し、略円柱型のプランジャ２２５が、弁室２２０ａの軸方向に摺動可能に収納される。
また、弁室２２０ａには、導入口２２１と排出口２２２の間の周囲が突出して弁座部２２７ｂが形成されて、導入口２２１と排出口２２２の間には、弁室２２０ａの軸方向に開口する弁口２２７ａが形成され、導入口２２１と排出口２２２は、弁口２２７ａを介して連通している。
すなわち、弁口２２７ａの周囲に弁座部２２７ｂが形成されている。
そして、プランジャ２２５は、弁座部２２７ｂに対して近接・離反する方向に摺動する。
【００４１】
また、プランジャ２２５の、弁座部２２７ｂの側には、プランジャ２２５と一体に動作して弁口２２７ａを閉鎖する弁頭部２２６が取り付けられ、弁体２２４ｂを構成する。
【００４２】
図３は、弁体の構成を示す図である。図３に示すように、弁体２２４ｂは、弁頭部２２６とプランジャ２２５を含んで構成される。弁頭部２２６は、例えば有底円筒型の部材で、底壁部２２６ａには、軸方向に貫通する貫通孔で連通孔２２６ｄが形成される。
また、側壁部２２６ｂには、軸方向に長い長孔２２６ｃが、円筒型の中心を挟んで対称の位置に、２つ形成される。
【００４３】
プランジャ２２５の先端部は、例えば外径が縮小して縮径部２２５ａを形成する。縮径部２２５ａの外径は弁頭部２２６の開口の内径より小さく、縮径部２２５ａを弁頭部２２６の開口に挿入したとき、縮径部２２５ａと側壁部２２６ｂの間に間隙が形成される構成が好適である。
また、縮径部２２５ａには、ピン２２８が圧入されるピン孔２２５ｂが、径方向に貫通して形成される。
【００４４】
そして、弁頭部２２６の開口にプランジャ２２５の縮径部２２５ａを挿入し、ピン２２８を、弁頭部２２６の長孔２２６ｃを介して、プランジャ２２５のピン孔２２５ｂに圧入する。
このとき、ピン２２８の両端部が縮径部２２５ａから突出し、弁頭部２２６の長孔２２６ｃ、２２６ｃに嵌合する構成とし、さらに、ピン２２８が長孔２２６ｃ、２２６ｃに沿って摺動可能な構成とする。
【００４５】
このような構成によって、弁頭部２２６は、プランジャ２２５の軸方向に移動可能に、プランジャ２２５の下方の端部に取り付けられる。
すなわち、ピン２２８と長孔２２６ｃとで、弁頭部２２６とプランジャ２２５の連結部を形成し、さらに、ピン２２８が長孔２２６ｃを摺動することで、遊びを有する連結部を形成する。
また、弁頭部２２６がプランジャ２２５に近づく方向に移動したとき、縮径部２２５ａの端部が弁頭部２２６の底壁部２２６ａに当接して連通孔２２６ｄを閉鎖し、弁頭部２２６がプランジャ２２５から離れる方向に移動したとき、縮径部２２５ａの端部が弁頭部２２６の底壁部２２６ａから離反して連通孔２２６ｄが開通する構成が好適である。
【００４６】
図２の（ｂ）に戻って、弁室２２０ａには、例えばプランジャ２２５の上方に、プランジャ２２５を弁座部２２７ｂの側に向かって付勢する圧縮ばね（付勢手段）２２４ａが備わる。圧縮ばね２２４ａは、プランジャ２２５を弁座部２２７ｂの側に向かって付勢することで、プランジャ２２５に取り付けられる弁頭部２２６を弁座部２２７ｂに着座させ、弁口２２７ａを閉鎖する。すなわち、電磁遮断弁２２を閉弁する。
【００４７】
図４の（ａ）は、弁口が閉鎖した状態を示す断面図である。図４の（ａ）に示すように、プランジャ２２５は、圧縮ばね２２４ａで弁座部２２７ｂの側に向かって付勢され、弁頭部２２６を弁座部２２７ｂに着座させて弁口２２７ａを閉鎖する。
そして、水素タンク２１（図１参照）から送出され、配管２１ａを介して弁室２２０ａに導入される水素ガスの流れを遮断する。
さらに、プランジャ２２５は、圧縮ばね２２４ａの付勢力で、縮径部２２５ａの端部が弁頭部２２６の底壁部２２６ａに当接し、連通孔２２６ｄを閉鎖する。
すなわち、弁頭部２２６は、弁座部２２７ｂに着座して弁口２２７ａを閉鎖し、プランジャ２２５の縮径部２２５ａは、弁頭部２２６の底壁部２２６ａに当接して連通孔２２６ｄを閉鎖する。
【００４８】
図４の（ｂ）は、弁口が開通した状態を示す断面図である。
本体部２２０の周囲に配設されるコイル２２３に、例えば制御装置３から電流が供給されると、弁室２２０ａの内部に磁場が発生してプランジャ２２５が磁化し、圧縮ばね２２４ａの付勢力に抗して、本体部２２０が、磁化したプランジャ２２５を軸方向に吸引する。そして、プランジャ２２５は弁座部２２７ｂから離反する方向に摺動する。
【００４９】
また、プランジャ２２５に取り付けられる弁頭部２２６は、プランジャ２２５と一体に移動し、弁座部２２７ｂから離間して弁口２２７ａを開通する。すなわち、電磁遮断弁２２を開弁する。
そして、水素タンク２１（図１参照）から送出される水素ガスは、配管２１ａから弁口２２７ａを介して配管２２ａに流通する。
なお、前記のように動作するため、プランジャ２２５、及び本体部２２０は強磁性体で形成されることが好適である。この構成によって、本体部２２０は、磁化したプランジャ２２５を吸引する固定鉄心になる。
【００５０】
また、電磁遮断弁２２の上方が鉛直上方になるように燃料電池システム１（図１参照）に備わる場合、弁頭部２２６は、弁座部２２７ｂから離間すると自重によってプランジャ２２５に対して下方に移動し、縮径部２２５ａの端部が底壁部２２６ａから離反して連通孔２２６ｄが開通する。
【００５１】
図５は電磁遮断弁が開弁し、水素ガスが流通するときの状態を示す断面図である。
図５に示すように、弁口２２７ａは半径ｒの円形で、弁体２２４ｂは、ストロークＬで動作する電磁遮断弁２２とする。
また、コイル２２３への電流の供給によって発生する磁場で磁化されたプランジャ２２５が、本体部２２０に吸引力Ｎで吸引されて弁口２２７ａが開通し、このとき圧縮ばね２２４ａが荷重Ｋをプランジャ２２５に印加する構成とする。
なお、電磁遮断弁２２の上方が鉛直上方になるように燃料電池システム１（図１参照）に備わる場合、荷重Ｋには、弁体２２４ｂの質量も含まれる。
【００５２】
このような電磁遮断弁２２において、水素ガスが、配管２１ａから配管２２ａに流通する場合、弁座部２２７ｂにおいて圧力損失ΔＰが発生する。圧力損失ΔＰは、導入口２２１側の水素圧力ＰＩＮと排出口２２２側の水素圧力ＰＯＵＴの差であり、排出口２２２側の水素圧力ＰＯＵＴは、導入口２２１側の水素圧力ＰＩＮより低くなる。このことによって、弁座部２２７ｂには、導入口２２１側の水素圧力ＰＩＮに対する負圧が発生する。
【００５３】
プランジャ２２５は、弁座部２２７ｂに発生する負圧による閉弁方向の力（以下、負圧力と称する）Ｒ及び圧縮ばね２２４ａが印加する荷重Ｋによって、下方に引き寄せられる。
しかしながら、吸引力Ｎが、負圧力Ｒと荷重Ｋの和（Ｒ＋Ｋ）より大きい場合、プランジャ２２５は吸引力Ｎによって上方に吸引されて弁口２２７ａが開通し、電磁遮断弁２２の開弁を維持できる。
【００５４】
負圧力Ｒは、圧力損失ΔＰと、弁口２２７ａの開口面積Ｓの積（ΔＰ×Ｓ）で算出される力であり、圧力損失ΔＰは、弁口２２７ａにおける水素ガスの通過流量Ｑの二乗と定数Ａの積（Ｑ２×Ａ）で表すことができる。
また、弁口２２７ａにおける開口面積Ｓは、２πｒ×Ｌで表すことができる。
したがって、電磁遮断弁２２の開弁を維持する条件は、下式（３）が成り立つことである。
Ｎ ＞ （Ｑ２×Ａ）×（２πｒ×Ｌ）＋Ｋ ・・・・・（３）
【００５５】
換言すると、式（３）の右辺に示される、負圧力Ｒと荷重Ｋの和（（Ｑ２×Ａ）×（２πｒ×Ｌ）＋Ｋ）が吸引力Ｎより大きくなると、電磁遮断弁２２の弁頭部２２６は、弁口２２７ａの側に引き寄せられて、弁頭部２２６が弁口２２７ａを閉鎖する。
【００５６】
図１に示すように、減圧弁２５と燃料電池スタック１０の間には、安全弁２７が配設される。そして、例えば減圧弁２５の不具合等で、中圧配管２５ａの水素圧力が上昇してシステム許容値を超えると、安全弁２７が開弁して水素ガスを大気中に放出することから、中圧配管２５ａの水素流量が増大し、中圧配管２５ａと減圧弁２５を介して接続される配管２２ａの水素流量も増大する。
【００５７】
配管２２ａにおける水素流量が増大すると、図５に示す電磁遮断弁２２の弁口２２７ａにおける水素ガスの通過流量Ｑが増大し、負圧力Ｒが増大する。
【００５８】
そこで、本実施形態に係る電磁遮断弁２２は、弁口２２７ａにおける水素ガスの通過流量が、標準時の通過流量の最大値ＱＳＭＡＸより大きな通過流量Ｑ´になったときの負圧力Ｒでプランジャ２２５が弁口２２７ａの側に引き寄せられ、弁頭部２２６が弁口２２７ａを閉鎖するように弁口２２７ａの開口面積Ｓを設定する。
【００５９】
すなわち、弁口２２７ａにおける水素ガスの通過流量がＱ´のときの負圧力Ｒと荷重Ｋの和（（Ｑ´２×Ａ）×（２πｒ×Ｌ）＋Ｋ）が吸引力Ｎより大きくなるように、電磁遮断弁２２の弁口２２７ａの開口面積Ｓを設定する。
この場合、弁口２２７ａにおける水素ガスの通過流量がＱ´の時の、導入口２２１側の水素圧力ＰＩＮと排出口２２２側の水素圧力ＰＯＵＴの差である圧力損失ΔＰ（Ｑ´２×Ａ）で発生する負圧が、請求項に記載の所定圧力値になる。
【００６０】
なお、標準時の通過流量の最大値ＱＳＭＡＸは、減圧弁２５（図１参照）が正常に動作し、安全弁２７（図１参照）が開弁しないときの弁口２２７ａにおける、水素ガスの通過流量の最大値とする。
そして、通過流量の最大値ＱＳＭＡＸは、配管２１ａ、２２ａ（図１参照）の管径や配管長さ、水素タンク２１（図１参照）に充填される水素圧力などによって決定される値であり、燃料電池システム１（図１参照）に要求される仕様に基づいて決定される値である。
【００６１】
弁頭部２２６が弁口２２７ａを閉鎖する負圧力Ｒを得るための通過流量Ｑ´は、例えば、最大値ＱＳＭＡＸに所定の安全率（例えば、１より大きな値）を積算した値とすることが好適である。
このように通過流量Ｑ´を設定することで、減圧弁２５（図１参照）に異常が発生していない場合に、電磁遮断弁２２の弁口２２７ａにおける水素ガスの通過流量Ｑが、許容範囲内の変動等によって最大値ＱＳＭＡＸを超えたときに、弁頭部２２６が弁口２２７ａを閉鎖する誤動作を防止できる。
【００６２】
定数Ａは、水素ガスと流路（配管２１ａ、配管２２ａ、弁室２２０ａなど）との摩擦係数など、電磁遮断弁２２や水素ガスに固有の値であり、あらかじめ決定される値である。
吸引力Ｎは、プランジャ２２５や本体部２２０の素材、コイル２２３の巻き数、コイル２２３に供給する電流値などを適宜選択して組み合わせ、任意の値を設定できる。したがって、圧縮ばね２２４ａの付勢力に抗してプランジャ２２５を好適に吸引できる吸引力Ｎとすればよい。
また、荷重Ｋは、圧縮ばね２２４ａのばね定数及びストロークＬに基づいて決定される値であり、圧縮ばね２２４ａのばね定数を適宜選択することにより、ストロークＬに基づいた荷重Ｋを設定できる。圧縮ばね２２４ａは、例えば、弁口２２７ａを流通する水素ガスを完全に遮断するように、弁頭部２２６を弁座部２２７ｂに圧接する付勢力を発生するばね定数を有することが好適である。
【００６３】
このようにして、通過流量Ｑ´、定数Ａ、吸引力Ｎ、及び荷重Ｋを設定したとき、負圧力Ｒと荷重Ｋの和（（Ｑ´２×Ａ）×（２πｒ×Ｌ）＋Ｋ）が吸引力Ｎより大きくなるように、弁口２２７ａの開口面積Ｓを設定すればよい。
開口面積Ｓ（２πｒ×Ｌ）は、弁口２２７ａの半径ｒと弁体２２４ｂのストロークＬに基づいて決定される値であり、例えば弁口２２７ａの半径ｒを設定すると、それに伴って必要なストロークＬが決定される。
【００６４】
以上のように、弁口２２７ａの開口面積Ｓ、荷重Ｋ、吸引力Ｎを適宜設定して電磁遮断弁２２を構成し、弁口２２７ａにおける水素ガスの通過流量がＱ´のときに、弁頭部２２６が弁口２２７ａを閉鎖する電磁遮断弁２２を構成する。
【００６５】
図６は、弁頭部が弁座部に着座した状態を示す断面図である。
例えば、減圧弁２５（図１参照）に不具合が発生し、中圧配管２５ａの水素圧力が上昇してシステム許容値を超え、安全弁２７（図１参照）が開弁すると、配管２２ａ、中圧配管２５ａ（図１参照）の水素流量が増大し、弁口２２７ａにおける水素ガスの通過流量がＱ´を超える場合がある。
このとき、図６に示すように、負圧力Ｒで弁頭部２２６が下方に引き寄せられて弁座部２２７ｂに着座し、弁口２２７ａは弁頭部２２６で閉鎖される。
【００６６】
一方、中圧配管２５ａの水素圧力が上昇してシステム許容値を超えると、制御装置３はコイル２２３への電流の供給を停止する。しかしながら、制御装置３が中圧配管２５ａの水素圧力の上昇を検出してから、圧縮ばね２２４ａの付勢力で弁体２２４ｂが弁座部２２７ｂに着座するまでには遅れがあり、プランジャ２２５が吸引力Ｎで本体部２２０に吸引された状態がしばらく維持される。したがって、ピン２２８が弁頭部２２６の長孔２２６ｃの上端に当接する位置で釣り合って停止して、プランジャ２２５の縮径部２２５ａの端部は、弁頭部２２６の底壁部２２６ａから離反し、連通孔２２６ｄが開通する。
【００６７】
そして、水素ガスは、導入口２２１から連通孔２２６ｄを経由して、排出口２２２に向かって流通する。
ここで、連通孔２２６ｄの開口面積を、弁口２２７ａの開口面積に比べて充分に小さく形成すると、連通孔２２６ｄを流通する水素流量は、弁口２２７ａを流通する水素流量より少なくなる。このことによって、配管２２ａの水素流量を低減でき、配管２２ａと減圧弁２５（図１参照）を介して接続される中圧配管２５ａ（図１参照）の水素流量を低減できる。
【００６８】
このように、本実施形態に係る電磁遮断弁２２（図１参照）は、安全弁２７（図１参照）が開弁したときに、中圧配管２５ａ（図１参照）の水素流量を低減できることから、安全弁２７への水素ガスの供給量を低減できる。したがって、安全弁２７に設けられる図示しないリリーフ開口部の開口面積を大きくすることなく、中圧配管２５ａの水素圧力の上昇を好適に抑制できる。このことによって、システム許容値を超えた圧力の水素ガスが、燃料電池スタック１０（図１参照）に供給されることを確実に防止できるという優れた効果を奏する。
【００６９】
図７は、減圧弁に不具合が発生したときの状態遷移を示す図である。
以下、主に図７を参照し、（ａ）に示す中圧配管２５ａ（図１参照）の水素圧力の遷移、（ｂ）に示す制御装置３の発する指令の遷移、（ｃ）に示す電磁遮断弁２２（図１参照）の状態遷移、（ｄ）に示す安全弁２７（図１参照）の状態遷移、及び（ｅ）に示す安全弁２７の水素放出量の遷移について、時間経過に沿って説明する（適宜図１〜図６参照）。
【００７０】
図７に示すように、時刻ｔ１で減圧弁２５に不具合が発生すると、（ａ）に示すように、中圧配管２５ａの水素圧力が標準の水素圧力Ｐ０から上昇する。
なお、標準の水素圧力Ｐ０は、減圧弁２５が正常に動作し、安全弁２７が開弁していないときの中圧配管２５ａの水素圧力とする。
【００７１】
そして、時刻ｔ２で中圧配管２５ａの水素圧力がＰ１に達すると、制御装置３は異常を検出し、（ｂ）に示すように、時刻ｔ３において、電磁遮断弁２２を閉弁する指令を発する。具体的に制御装置３は、電磁遮断弁２２のコイル２２３への電流の供給を停止する。
したがって、時刻ｔ３における圧力Ｐ１が、請求項に記載のシステム許容値になる。
【００７２】
しかしながら、コイル２２３への電流の供給が停止されてからプランジャ２２５が完全に消磁するまでの時間などによる遅れが生じ、従来、（ｃ）に破線で示すように、時刻ｔ６になって電磁遮断弁２２は閉弁する。
【００７３】
したがって、時刻ｔ６までは電磁遮断弁２２が閉弁しない状態が継続し、（ａ）に示すように中圧配管２５ａの水素圧力は上昇する。そして、時刻ｔ４で中圧配管２５ａの水素圧力がＰ２になったとき、（ｄ）に示すように、安全弁２７が開弁する。
なお、安全弁２７が開弁する圧力Ｐ２は、制御装置３が異常を検出する圧力Ｐ１（システム許容値）より大きい値としたが、これは限定されるものではなく、圧力Ｐ１で制御装置３が異常を検出するのと同時に安全弁２７が開弁する構成であってもよい。
【００７４】
安全弁２７が開弁すると、中圧配管２５ａの水素ガスは、安全弁２７のリリーフ開口部から大気中に放出され、中圧配管２５ａにおける水素圧力の上昇が抑制される。
これは、（ｅ）に示すように、中圧配管２５ａの水素ガスが、安全弁２７のリリーフ開口部から所定の水素放出量で大気中に放出されることによる。
【００７５】
しかしながら、水素タンク２１から電磁遮断弁２２を介して、安全弁２７に供給される水素ガスの供給量が、（ｅ）に示される、安全弁２７の水素放出量の上限ＱＭＡＸを上回ると、（ａ）に示すように、中圧配管２５ａの水素圧力はさらに上昇する。
【００７６】
したがって、従来、（ａ）に破線で示すように、中圧配管２５ａの水素圧力は、時刻ｔ６に電磁遮断弁２２が閉弁するまで上昇し、時刻ｔ６に中圧配管２５ａの水素圧力はＰ５に達する。
仮に、中圧配管２５ａ、及び燃料電池スタック１０の許容圧力が水素圧力Ｐ５以下のＰ４である場合、時刻ｔ６のときの中圧配管２５ａの水素圧力を、Ｐ４以下にする必要がある。
【００７７】
そして、時刻ｔ６のときの中圧配管２５ａの水素圧力をＰ４以下にする方法として、例えば、安全弁２７の水素放出量の上限ＱＭＡＸを増大する方法が考えられる。
すなわち、（ｅ）に一点鎖線で示すように、安全弁２７の水素放出量の上限をＱＭＡＸ´に増大すると、（ａ）に一点鎖線で示すように、中圧配管２５ａの水素圧力の上昇を緩やかにすることができ、時刻ｔ６のときの中圧配管２５ａの水素圧力をＰ４以下にできる。
【００７８】
安全弁２７の水素放出量の上限ＱＭＡＸは、安全弁２７のリリーフ開口部の開口面積などによって決定され、安全弁２７のリリーフ開口部の開口面積を広げることで、水素放出量の上限ＱＭＡＸを例えばＱＭＡＸ´に増大できる。
【００７９】
しかしながら、安全弁２７のリリーフ開口部を広げると、安全弁２７のサイズが大きくなり、安全弁２７の質量が増えるとともに製造コストが高くなるという問題がある。
また、燃料電池システム１の規模が大きくなることから、燃料電池システム１が図示しない燃料電池車両に備わる場合、燃料電池車両が大型化するという問題がある。
【００８０】
そこで、本実施形態においては、安全弁２７が開弁して中圧配管２５ａの水素流量が増大したとき、電磁遮断弁２２の弁頭部２２６が弁口２２７ａを閉鎖し、電磁遮断弁２２を閉弁する構成とした。
さらに、弁口２２７ａより開口面積の小さい連通孔２２６ｄを開通し、連通孔２２６ｄを介して中圧配管２５ａに水素ガスを流通し、安全弁２７に水素ガスを供給する構成とした。
すなわち、安全弁２７の水素放出量が上限ＱＭＡＸのときの弁口２２７ａにおける水素ガスの通過流量Ｑ´で、弁頭部２２６が弁口２２７ａを閉鎖するとともに、連通孔２２６ｄを開通する電磁遮断弁２２とした。
【００８１】
したがって、（ｅ）に示すように、安全弁２７の水素放出量が上限ＱＭＡＸに達すると、（ｃ）に実線で示すように、時刻ｔ５で電磁遮断弁２２が閉弁する。
さらに、図６に示すように、連通孔２２６ｄが開通する。そして、水素タンク２１の水素ガスは連通孔２２６ｄを流通し、配管２２ａを介して中圧配管２５ａ流通し、安全弁２７に供給される。
【００８２】
しかしながら、連通孔２２６ｄは弁口２２７ａより開口面積が小さく、連通孔２２６ｄを流通する水素流量は、弁口２２７ａを流通する水素流量より少ないことから、安全弁２７への水素ガスの供給量が減少する。
したがって、中圧配管２５ａの水素ガスを安全弁２７から大気中に放出することで、中圧配管２５ａの水素圧力を、（ａ）に実線で示すように低下することができる。このことによって、中圧配管２５ａの水素圧力をＰ４より低いＰ３以下に抑えることができる。
【００８３】
そして、時刻ｔ６になると、プランジャ２２５の縮径部２２５ａの端部が圧縮ばね２２４ａの付勢力によって弁頭部２２６の底壁部２２６ａに圧接され、連通孔２２６ｄが閉鎖される。
【００８４】
以上のように、本実施形態に係る電磁遮断弁２２（図１参照）を備える燃料電池システム１（図１参照）は、システム許容値を超える高圧の水素ガスが燃料電池スタック１０（図１参照）に供給されることを防止でき、燃料電池システム１（図１参照）の破損を防止できるという優れた効果を奏する。
【００８５】
そして、図２の（ｂ）に示すように、弁頭部２２６は、弁体の一部としてプランジャ２２５に連結できることから、本体部２２０のサイズを大きくすることなく、弁頭部２２６をプランジャ２２５に連結できる。
したがって、電磁遮断弁２２のサイズを大きくする必要がなく、電磁遮断弁２２が備わる燃料電池システム１（図１参照）の規模を大きくする必要がない。
【００８６】
なお、中圧配管２５ａ（図１参照）における水素圧力が上昇してシステム許容値を超えた場合に限らず、例えば、燃料電池システム１（図１参照）が異常であると制御装置３（図１参照）が検出する程度に急激な圧力降下が中圧配管２５ａに発生し、弁座部２２７ｂ（図２の（ｂ）参照）における導入口２２１（図２の（ｂ）参照）側の水素圧力に対する負圧が所定圧力値を超えて大きくなった場合であっても、本実施形態に係る電磁遮断弁２２（図１参照）は、制御装置３からの指令で閉弁するより先に、弁頭部２２６（図２の（ｂ）参照）で弁口２２７ａ（図２の（ｂ）参照）を閉鎖し、弁口２２７ａにおける水素ガスの通過流量を抑制できる。
【００８７】
中圧配管２５ａ（図１参照）に急激な圧力降下が発生する理由としては、例えば中圧配管２５ａに亀裂が生じて水素ガスが漏出する場合が考えられる。
このような場合であっても、本実施形態に係る電磁遮断弁２２（図１参照）は、制御装置３（図１参照）からの指令で閉弁するより先に、弁頭部２２６（図２の（ｂ）参照）で弁口２２７ａ（図２の（ｂ）参照）を閉鎖して弁口２２７ａにおける水素ガスの通過流量を抑制することで、亀裂から漏出する水素ガスを好適に抑制できるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本実施形態に係る電磁遮断弁が備わる燃料電池システムの構成を示す図である。
【図２】アノード系に備わる電磁遮断弁を示す図であって、（ａ）は外観図、（ｂ）は、図２の（ａ）のＸ１−Ｘ１断面図である。
【図３】弁体の構成を示す図である。
【図４】（ａ）は、弁口が閉鎖した状態を示す断面図、（ｂ）は、弁口が開通した状態を示す断面図である。
【図５】電磁遮断弁が開弁し、水素ガスが流通するときの状態を示す断面図である。
【図６】弁頭部が弁座部に着座した状態を示す断面図である。
【図７】減圧弁に不具合が発生したときの状態遷移を示す図である。
【符号の説明】
【００８９】
１ 燃料電池システム
３ 制御装置
１０ 燃料電池スタック（燃料電池）
２１ 水素タンク
２２ａ 配管（供給路）
２２ 電磁遮断弁
２５ａ 中圧配管（供給路）
２７ 安全弁
２２０ 本体部（固定鉄心）
２２０ａ 弁室
２２１ 導入口
２２２ 排出口
２２３ コイル
２２４ａ 圧縮ばね（付勢手段）
２２４ｂ 弁体
２２５ プランジャ
２２６ 弁頭部
２２６ｃ 長孔（連結部）
２２６ｄ 連通孔
２２７ｂ 弁座部
２２８ ピン（連結部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁遮断弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば燃料電池車両に備わる燃料電池システムには、高圧の水素ガスが充填される水素タンクから燃料電池に水素ガスを供給する供給路に、供給路を流通する高圧の水素ガスを好適な圧力に減圧する減圧弁と、燃料電池システムの停止時等に水素ガスの流通を遮断する、例えば主止弁となる電磁遮断弁が備わる。
そして、電磁遮断弁は制御装置によって、開弁及び閉弁が制御される。
【０００３】
このような燃料電池システムにおいて、例えば減圧弁に不具合が生じ、供給路における水素圧力が異常に高くなったとき、所定圧力を超えた高圧の水素ガスが燃料電池に供給されるのを防止するため、例えば特許文献１に示すように、水素ガスの供給路において、減圧弁の下流に安全弁を備える場合がある。
【０００４】
例えば減圧弁の不具合によって、供給路の水素圧力が所定圧力を超えた高圧になった場合、制御装置が、供給路に備わる圧力センサによって高圧を検出してから電磁遮断弁を閉弁して水素ガスの供給路を遮断するまでに遅れが生じる。
そこで、制御装置が高圧を検出してから電磁遮断弁が供給路を遮断するまでは安全弁を開弁し、安全弁に設けられるリリーフ開口部から高圧の水素ガスを放出することで、供給路における水素圧力の上昇を抑制している。
【０００５】
しかしながら、安全弁のリリーフ開口部の開口面積が小さいと、高圧の水素ガスの安全弁への供給量が、安全弁の水素放出量を上回り、供給路における水素圧力がさらに上昇して、燃料電池に高圧の水素ガスが供給される場合がある。
したがって、安全弁のリリーフ開口部には、充分に大きな開口面積が必要となるが、リリーフ開口部の開口面積を大きくするためには安全弁のサイズを大きくする必要があり、質量が増えるとともに製造コストが高くなるという問題がある。また、安全弁を備える燃料電池システムの規模も大きくなる。
【０００６】
このような問題に対応するため、例えば特許文献２には、流通するガス流量の増大に伴って、制御装置を介することなくガス流量を減少できる電磁遮断弁が開示されている。
例えば特許文献２に開示される電磁遮断弁は、ガス流路におけるガス流量が増大すると、テーパを有する流路に備わるボールが流路を狭め、ガス流量を減少できる。したがって、燃料電池システムの水素ガスの供給路に適用した場合、供給路の水素流量が増大すると、電磁遮断弁における水素流量が減少し、供給路の水素流量を減少できる。
【０００７】
供給路における水素圧力が上昇して所定圧力を超えると、安全弁が開弁して水素ガスが放出されることから、供給路の水素流量が増大する。例えば特許文献２に開示される電磁遮断弁は、供給路の水素流量が増大すると、電磁遮断弁における水素流量が減少し、供給路の水素流量を減少することから、安全弁への水素ガスの供給量を減少させることができる。したがって、安全弁のリリーフ開口部の開口面積を大きくすることなく、供給路の水素圧力の上昇を抑制し、燃料電池への高圧の水素ガスの供給を防止できる。
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−２０７３６３号公報
【特許文献２】特開平０９−１７８０９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、例えば特許文献２に開示される電磁遮断弁は、供給路を開閉する弁体に加えて、供給路を遮断するボールが備わるとともに、ボールを動作させるためのテーパを有する流路を設ける必要があり、電磁遮断弁のサイズが大きく、且つ重くなるという問題がある。また、ボール等の遮断部材は、水素ガスの流量の変化で常に動いていることから、流路や遮断部材が磨耗し、粉塵が発生するという問題もある。
【００１０】
そこで、本発明は、サイズを大きくすることなく、燃料電池への異常な高圧の水素ガスの供給を好適に防止できる電磁遮断弁を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するため、本発明は、ガスの導入口及び排出口が形成される弁室と、前記導入口と前記排出口を連通する弁口の周囲に形成される弁座部と、前記弁座部に対して着座・離間自在に、前記弁室に収納される弁体と、前記弁体を付勢して、前記弁座部に着座させる付勢手段と、供給される電流で前記弁室に磁場を発生するコイルと、前記弁体に備わり、前記弁室に発生する磁場で磁化するプランジャと、磁化した前記プランジャを吸引して、前記弁体を前記弁座部から離間させる固定鉄心と、を備え、前記コイルに電流が供給されたときは、前記固定鉄心が磁化した前記プランジャを吸引し、前記弁体が前記弁座部から離間して前記弁口を開通し、前記コイルへの電流の供給が停止したときは、前記付勢手段の付勢力で、前記弁体が前記弁座部に着座して前記弁口を閉鎖する電磁遮断弁とした。そして、前記弁体が前記弁座部から離間しているときに前記弁座部に発生する、前記導入口における前記ガスの圧力に対する負圧が、所定圧力値を超えて大きくなったとき、前記弁体が、前記負圧で前記弁座部の側に吸引されて前記弁座部に着座することを特徴とした。
【００１２】
この発明によると、弁座部に発生する、導入口における前記ガスの圧力に対する負圧が所定圧力値を超えて大きくなると、弁体を負圧で弁座部の側に吸引して弁座部に着座させることができる。
【００１３】
また、本発明は、前記弁体が前記弁座部から離間しているときに前記弁座部に発生する前記負圧が、前記所定圧力値を超えて大きくなったときには、前記プランジャが前記固定鉄心に吸引されている状態であっても、前記弁体は、前記負圧で前記弁座部の側に吸引されて前記弁座部に着座することを特徴とした。
【００１４】
この発明によると、プランジャが固定鉄心に吸引され、弁体が弁座部から離間している場合であっても、弁座部に発生する負圧が所定圧力値を超えて大きくなったときには、弁体を負圧で弁座部の側に吸引し、弁座部に着座させることができる。
【００１５】
また、本発明は、前記弁体は、前記弁座部に着座する弁頭部が、遊びを有する連結部を介して、前記プランジャと当接・離反可能に連結されてなり、前記弁頭部には、前記弁座部に着座したときに前記導入口と前記排出口を連通するための連通孔が形成され、前記連通孔は、前記弁頭部と前記プランジャが当接したときに閉鎖するとともに、前記弁頭部と前記プランジャが離反したときに開通し、前記弁頭部が前記弁座部から離間しているときに前記弁座部に発生する前記負圧が、前記所定圧力値を超えて大きくなったときには、前記弁頭部と前記プランジャが離反した状態で前記弁頭部が前記弁座部に着座し、前記導入口と前記排出口は、前記連通孔を介して連通することを特徴とした。
【００１６】
この発明によると、弁座部に着座する弁頭部が、遊びを有する連結部を介してプランジャに連結され、プランジャと弁頭部が当接・離反する弁体とすることができる。さらに、弁頭部に、弁座部に着座したときに導入口と排出口を連通する連通孔を備え、プランジャと弁頭部が当接したときに連通孔が閉鎖するとともに、プランジャと弁頭部が離反したときに連通孔が開通する弁体とすることができる。
そして、弁頭部が弁座部から離間しているときに弁座部に発生する負圧が、所定圧力値を超えて大きくなったときには、連通孔が開通した状態で弁頭部が弁座部に着座し、導入口と排出口が連通孔を介して連通する構成にできる。
したがって、導入口から排出口に流通するガスの流量を低減できる。
また、前記の構造は弁体の一部として構成でき、電磁遮断弁のサイズを大きくする必要がない。
【００１７】
また、本発明は、前記コイルへの電流の供給が停止したとき、前記付勢手段は、前記弁頭部と前記プランジャを当接させて前記連通孔を閉鎖するとともに、前記弁頭部を前記弁座部に着座させることを特徴とした。
【００１８】
この発明によると、コイルへの電流の供給が停止した場合は、連通孔を閉鎖することで、導入口から排出口に向かうガスの流通を完全に遮断できる。
【００１９】
また、本発明は、水素タンクから燃料電池に水素ガスを供給する供給路と、前記水素タンクと前記燃料電池の間で前記供給路に備わって、前記供給路を流通する前記水素ガスの圧力がシステム許容値を超えたときに開弁して前記水素ガスを大気中に放出する安全弁と、を有する燃料電池システムに、前記水素タンクと前記安全弁の間で前記供給路に備わって、前記導入口から前記排出口に向かって前記水素ガスを流通させるとともに、前記安全弁が開弁して前記排出口における前記水素ガスの圧力が低下し、前記負圧が前記所定圧力値を超えて大きくなったときには、前記弁体が、前記負圧で前記弁座部の側に吸引されて前記弁座部に着座することを特徴とする電磁遮断弁とした。
【００２０】
この発明によると、安全弁を備える燃料電池システムの水素ガスの供給路に備わり、供給路を流通する水素ガスの圧力がシステム許容値を超えて安全弁が開弁したときに、弁体が弁座部に着座する電磁遮断弁を構成できる。そして、弁頭部に連通孔が形成されている場合、導入口と排出口を連通孔を介して連通することができる。
【００２１】
また、本発明は、前記燃料電池システムには、前記供給路を流通する前記水素ガスの圧力が前記システム許容値以下のときには前記コイルに電流を供給し、且つ前記供給路を流通する前記水素ガスの圧力が前記システム許容値を超えたときには前記コイルへの電流の供給を停止する制御装置が備わり、前記弁体が前記弁座部から離間している場合に、前記供給路を流通する前記水素ガスの圧力が前記システム許容値を超えて、前記制御装置が前記コイルへの電流の供給を停止するとともに前記安全弁が開弁したとき、前記プランジャが前記固定鉄心に吸引されている状態であっても、前記弁体が、前記負圧で前記弁座部の側に吸引されて前記弁座部に着座することを特徴とした。
【００２２】
この発明によると、供給路の水素圧力がシステム許容値を超えた場合に、制御装置からのコイルへの電流の供給が停止してもプランジャが固定鉄心に吸引された状態にあるときに安全弁が開弁すると、弁体を弁座部に着座させることができる。
したがって、コイルへの電流の供給が停止してから弁体が弁座部に着座するまでに遅れがある場合であっても遅れを小さくすることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、サイズを大きくすることなく、燃料電池への異常な高圧の水素ガスの供給を好適に防止できる電磁遮断弁を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、適宜図を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る電磁遮断弁が備わる燃料電池システムの構成を示す図である。図１に示す本実施形態に係る燃料電池システム１は、例えば、図示しない燃料電池車両（移動体）に搭載される。
図１に示すように燃料電池システム１は、燃料電池スタック（燃料電池）１０と、燃料電池スタック１０のアノードに対して水素ガス（燃料ガス、反応ガス）を給排するアノード系と、燃料電池スタック１０のカソードに対して酸素を含む空気（酸化剤ガス、反応ガス）を給排するカソード系と、を備えている。
さらに、燃料電池システム１を制御する制御装置３が備わる。
【００２５】
制御装置３は、例えば図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）などを備えるコンピュータおよびプログラム、周辺回路などを含んで構成され、ＲＯＭに記憶されるプログラムを実行することで、燃料電池システム１を制御する。
【００２６】
＜燃料電池スタック＞
燃料電池スタック１０は、複数（例えば２００〜４００枚）の固体高分子型の単セルが積層されることで構成され、複数の単セルは、電気的に直列に接続されている。単セルは、ＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly：膜電極接合体）と、これを挟み２枚の導電性を有するアノードセパレータおよびカソードセパレータと、を備えている。
【００２７】
ＭＥＡは、１価の陽イオン交換膜（例えばパーフルオロスルホン酸型）からなる電解質膜（固体高分子膜）と、これを挟むアノードおよびカソードとを備えている。アノードおよびカソードは、カーボンペーパ等の導電性を有する多孔質体から主に構成されると共に、アノードおよびカソードにおける電極反応を生じさせるための触媒（Ｐｔ、Ｒｕ等）を含んでいる。
【００２８】
アノードセパレータには、各ＭＥＡのアノードに対して水素を給排するため単セルの積層方向に延びる貫通孔（内部マニホールドと称される）や、単セルの面方向に延びる溝が形成されており、これら貫通孔および溝がアノード流路１１（燃料ガス流路）として機能している。
カソードセパレータには、各ＭＥＡのカソードに対して空気を給排するため単セルの積層方向に延びる貫通孔（内部マニホールドと称される）や、単セルの面方向に延びる溝が形成されており、これら貫通孔および溝がカソード流路１２（酸化剤ガス流路）として機能している。
【００２９】
このようなアノード流路１１を介して各アノードに水素が供給されると、後記式（１）の電極反応が起こり、また、カソード流路１２を介して各カソードに空気が供給されると、後記式（２）の電極反応が起こり、各単セルで電位差（ＯＣＶ（Open Circuit Voltage）、開回路電圧）が発生するようになっている。そして、燃料電池スタック１０が発電し、燃料電池スタック１０と走行モータ等の外部回路とが電気的に接続されると電流が取り出されるようになっている。
２Ｈ２→４Ｈ＋＋４ｅ− …（１）
Ｏ２＋４Ｈ＋＋４ｅ−→２Ｈ２Ｏ …（２）
【００３０】
このようにして燃料電池スタック１０が発電すると、カソードで生成した水（水蒸気）の一部は、電解質膜を透過し、アノードに移動する。したがって、カソードから排出されるカソードオフガス、およびアノードから排出されるアノードオフガスは、いずれも多湿となる。
【００３１】
＜アノード系＞
アノード系は、燃料電池スタック１０よりも上流側に備えられる、水素タンク２１、常閉型の電磁遮断弁２２、エゼクタ２３、及び減圧弁２５、並びに燃料電池スタック１０よりも下流側に備えられる、気液分離器２４、及び常閉型のパージ弁２６を備えている。
【００３２】
水素タンク２１は、配管２１ａ、電磁遮断弁２２、配管２２ａ、減圧弁２５、配管２５ａ、エゼクタ２３、および配管２３ａを介して、アノード流路１１の入口側に接続されている。配管２２ａと配管２５ａの間には、水素タンク２１から送出される高圧の水素ガスを好適な圧力に減圧する減圧弁２５が接続され、この減圧弁２５には、カソード流路１２に向かう空気の圧力が信号圧（パイロット圧）として入力されており、減圧弁２５は、前記空気の圧力とアノード流路１１における水素ガスの圧力とが極間差圧を守るように制御するようになっている（図示せず）。
そして、燃料電池車両のイグニッションスイッチがＯＮされ、燃料電池スタック１０の起動が要求されたときに電磁遮断弁２２が開弁すると、水素タンク２１の水素ガスが配管２１ａ等を介してアノード流路１１に供給されるようになっている。
なお、減圧弁２５の下流は、減圧された中圧の水素ガスが流通する領域であることから中圧部を形成し、配管２５ａは、中圧の水素ガスが流通することから、以下、中圧配管２５ａと称する。
【００３３】
中圧配管２５ａには、水素ガスの圧力（以下、水素圧力と称する）を検出して検出信号に変換し、制御装置３に入力する圧力センサ２７ａが備わる。
制御装置３は、圧力センサ２７ａが検出する中圧配管２５ａの水素圧力がシステム許容値を超えた場合に電磁遮断弁２２を閉弁して水素ガスの流通を遮断し、高圧の水素ガスが、燃料電池スタック１０に供給されることを防止する。
さらに、中圧配管２５ａには安全弁２７が配設される。安全弁２７は、中圧配管２５ａの水素圧力がシステム許容値を超えたときに開弁して水素ガスを大気中に放出し、システム許容値を超えた圧力の水素ガスが、燃料電池スタック１０に供給されることを防止している。
【００３４】
すなわち、安全弁２７は、圧力センサ２７ａが検出する中圧配管２５ａの水素圧力がシステム許容値を超えたことを制御装置３が検出してから、電磁遮断弁２２が閉弁するまでの間に流通する高圧の水素ガスを大気中に放出し、システム許容値を超えた圧力の水素ガスが、燃料電池スタック１０に供給されることを確実に防止する。
なお、システム許容値は、燃料電池システム１の構成要素の耐圧などによって、適宜設定される圧力値である。
【００３５】
アノード流路１１の出口は、配管２４ａ、気液分離器２４、配管２４ｂを介して、エゼクタ２３の吸込口に接続されている。そして、アノード流路１１（アノード）から排出された未反応の水素を含むアノードオフガスは、気液分離器２４において、これに同伴する液状の水分が分離された後、燃料電池スタック１０の上流側のエゼクタ２３に戻されるようになっている。
そして、エゼクタ２３に戻されたアノードオフガスは、水素タンク２１からの水素ガスと混合された後、アノード流路１１に再供給されるようになっている。
一方、気液分離器２４で分離された水分は、一時的に気液分離器２４内に貯留された後、配管２４ｃを介して排出される。
【００３６】
パージ弁２６は、常閉型の電磁弁であり、燃料電池スタック１０の発電時において、配管２４ａおよび配管２４ｂを循環するアノードオフガス（水素）に含まれる不純物（水蒸気、窒素等）を排出（パージ）する場合に、制御装置３によって開かれる弁である。パージ弁２６の上流側は、配管２６ａを介して配管２４ｂに接続され、下流側は、配管２６ｂを介して、図示しない希釈器に接続される。
【００３７】
＜カソード系＞
カソード系は、コンプレッサ３１が酸素を含む空気を配管３１ａを介して燃料電池スタック１０のカソード流路１２に供給し、カソードオフガスが配管３２ｂを介して排出される系である。
【００３８】
図２は、アノード系に備わる電磁遮断弁を示す図であって、（ａ）は外観図、（ｂ）は、図２の（ａ）のＸ１−Ｘ１断面図である。
電磁遮断弁２２は、常閉型の弁で、例えば制御装置３（図１参照）から電流を供給されて開弁する構成が好適である。
この場合、制御装置３は、電磁遮断弁２２に電流を供給する電源装置の機能を有することが好ましい。
または、電磁遮断弁２２に電流を供給する図示しない電源装置を備え、図示しない電源装置が、制御装置３からの指令によって、電磁遮断弁２２に対する電流の供給、及び供給停止を切り換える構成であってもよい。
【００３９】
図２の（ａ）に示すように、電磁遮断弁２２は、両端が閉塞した円筒状の本体部２２０の一端の側に、配管２１ａが接続される導入口２２１と配管２２ａが接続される排出口２２２が形成され、水素タンク２１（図１参照）から送出される水素ガスは、配管２１ａから導入口２２１を介して本体部２２０の中空部に導入され、排出口２２２から配管２２ａに排出される。
以下、図２の（ａ）に示すように、導入口２２１及び排出口２２２が形成される側を下方にして、電磁遮断弁２２の上下を設定する。
そして、本実施形態において、排出口２２２は導入口２２１よりも下方に形成される。
また、導入口２２１の上方には、本体部２２０の周囲にコイル２２３が配設される。
【００４０】
図２の（ｂ）に示すように、本体部２２０の中空部は弁室２２０ａを形成し、略円柱型のプランジャ２２５が、弁室２２０ａの軸方向に摺動可能に収納される。
また、弁室２２０ａには、導入口２２１と排出口２２２の間の周囲が突出して弁座部２２７ｂが形成されて、導入口２２１と排出口２２２の間には、弁室２２０ａの軸方向に開口する弁口２２７ａが形成され、導入口２２１と排出口２２２は、弁口２２７ａを介して連通している。
すなわち、弁口２２７ａの周囲に弁座部２２７ｂが形成されている。
そして、プランジャ２２５は、弁座部２２７ｂに対して近接・離反する方向に摺動する。
【００４１】
また、プランジャ２２５の、弁座部２２７ｂの側には、プランジャ２２５と一体に動作して弁口２２７ａを閉鎖する弁頭部２２６が取り付けられ、弁体２２４ｂを構成する。
【００４２】
図３は、弁体の構成を示す図である。図３に示すように、弁体２２４ｂは、弁頭部２２６とプランジャ２２５を含んで構成される。弁頭部２２６は、例えば有底円筒型の部材で、底壁部２２６ａには、軸方向に貫通する貫通孔で連通孔２２６ｄが形成される。
また、側壁部２２６ｂには、軸方向に長い長孔２２６ｃが、円筒型の中心を挟んで対称の位置に、２つ形成される。
【００４３】
プランジャ２２５の先端部は、例えば外径が縮小して縮径部２２５ａを形成する。縮径部２２５ａの外径は弁頭部２２６の開口の内径より小さく、縮径部２２５ａを弁頭部２２６の開口に挿入したとき、縮径部２２５ａと側壁部２２６ｂの間に間隙が形成される構成が好適である。
また、縮径部２２５ａには、ピン２２８が圧入されるピン孔２２５ｂが、径方向に貫通して形成される。
【００４４】
そして、弁頭部２２６の開口にプランジャ２２５の縮径部２２５ａを挿入し、ピン２２８を、弁頭部２２６の長孔２２６ｃを介して、プランジャ２２５のピン孔２２５ｂに圧入する。
このとき、ピン２２８の両端部が縮径部２２５ａから突出し、弁頭部２２６の長孔２２６ｃ、２２６ｃに嵌合する構成とし、さらに、ピン２２８が長孔２２６ｃ、２２６ｃに沿って摺動可能な構成とする。
【００４５】
このような構成によって、弁頭部２２６は、プランジャ２２５の軸方向に移動可能に、プランジャ２２５の下方の端部に取り付けられる。
すなわち、ピン２２８と長孔２２６ｃとで、弁頭部２２６とプランジャ２２５の連結部を形成し、さらに、ピン２２８が長孔２２６ｃを摺動することで、遊びを有する連結部を形成する。
また、弁頭部２２６がプランジャ２２５に近づく方向に移動したとき、縮径部２２５ａの端部が弁頭部２２６の底壁部２２６ａに当接して連通孔２２６ｄを閉鎖し、弁頭部２２６がプランジャ２２５から離れる方向に移動したとき、縮径部２２５ａの端部が弁頭部２２６の底壁部２２６ａから離反して連通孔２２６ｄが開通する構成が好適である。
【００４６】
図２の（ｂ）に戻って、弁室２２０ａには、例えばプランジャ２２５の上方に、プランジャ２２５を弁座部２２７ｂの側に向かって付勢する圧縮ばね（付勢手段）２２４ａが備わる。圧縮ばね２２４ａは、プランジャ２２５を弁座部２２７ｂの側に向かって付勢することで、プランジャ２２５に取り付けられる弁頭部２２６を弁座部２２７ｂに着座させ、弁口２２７ａを閉鎖する。すなわち、電磁遮断弁２２を閉弁する。
【００４７】
図４の（ａ）は、弁口が閉鎖した状態を示す断面図である。図４の（ａ）に示すように、プランジャ２２５は、圧縮ばね２２４ａで弁座部２２７ｂの側に向かって付勢され、弁頭部２２６を弁座部２２７ｂに着座させて弁口２２７ａを閉鎖する。
そして、水素タンク２１（図１参照）から送出され、配管２１ａを介して弁室２２０ａに導入される水素ガスの流れを遮断する。
さらに、プランジャ２２５は、圧縮ばね２２４ａの付勢力で、縮径部２２５ａの端部が弁頭部２２６の底壁部２２６ａに当接し、連通孔２２６ｄを閉鎖する。
すなわち、弁頭部２２６は、弁座部２２７ｂに着座して弁口２２７ａを閉鎖し、プランジャ２２５の縮径部２２５ａは、弁頭部２２６の底壁部２２６ａに当接して連通孔２２６ｄを閉鎖する。
【００４８】
図４の（ｂ）は、弁口が開通した状態を示す断面図である。
本体部２２０の周囲に配設されるコイル２２３に、例えば制御装置３から電流が供給されると、弁室２２０ａの内部に磁場が発生してプランジャ２２５が磁化し、圧縮ばね２２４ａの付勢力に抗して、本体部２２０が、磁化したプランジャ２２５を軸方向に吸引する。そして、プランジャ２２５は弁座部２２７ｂから離反する方向に摺動する。
【００４９】
また、プランジャ２２５に取り付けられる弁頭部２２６は、プランジャ２２５と一体に移動し、弁座部２２７ｂから離間して弁口２２７ａを開通する。すなわち、電磁遮断弁２２を開弁する。
そして、水素タンク２１（図１参照）から送出される水素ガスは、配管２１ａから弁口２２７ａを介して配管２２ａに流通する。
なお、前記のように動作するため、プランジャ２２５、及び本体部２２０は強磁性体で形成されることが好適である。この構成によって、本体部２２０は、磁化したプランジャ２２５を吸引する固定鉄心になる。
【００５０】
また、電磁遮断弁２２の上方が鉛直上方になるように燃料電池システム１（図１参照）に備わる場合、弁頭部２２６は、弁座部２２７ｂから離間すると自重によってプランジャ２２５に対して下方に移動し、縮径部２２５ａの端部が底壁部２２６ａから離反して連通孔２２６ｄが開通する。
【００５１】
図５は電磁遮断弁が開弁し、水素ガスが流通するときの状態を示す断面図である。
図５に示すように、弁口２２７ａは半径ｒの円形で、弁体２２４ｂは、ストロークＬで動作する電磁遮断弁２２とする。
また、コイル２２３への電流の供給によって発生する磁場で磁化されたプランジャ２２５が、本体部２２０に吸引力Ｎで吸引されて弁口２２７ａが開通し、このとき圧縮ばね２２４ａが荷重Ｋをプランジャ２２５に印加する構成とする。
なお、電磁遮断弁２２の上方が鉛直上方になるように燃料電池システム１（図１参照）に備わる場合、荷重Ｋには、弁体２２４ｂの質量も含まれる。
【００５２】
このような電磁遮断弁２２において、水素ガスが、配管２１ａから配管２２ａに流通する場合、弁座部２２７ｂにおいて圧力損失ΔＰが発生する。圧力損失ΔＰは、導入口２２１側の水素圧力ＰＩＮと排出口２２２側の水素圧力ＰＯＵＴの差であり、排出口２２２側の水素圧力ＰＯＵＴは、導入口２２１側の水素圧力ＰＩＮより低くなる。このことによって、弁座部２２７ｂには、導入口２２１側の水素圧力ＰＩＮに対する負圧が発生する。
【００５３】
プランジャ２２５は、弁座部２２７ｂに発生する負圧による閉弁方向の力（以下、負圧力と称する）Ｒ及び圧縮ばね２２４ａが印加する荷重Ｋによって、下方に引き寄せられる。
しかしながら、吸引力Ｎが、負圧力Ｒと荷重Ｋの和（Ｒ＋Ｋ）より大きい場合、プランジャ２２５は吸引力Ｎによって上方に吸引されて弁口２２７ａが開通し、電磁遮断弁２２の開弁を維持できる。
【００５４】
負圧力Ｒは、圧力損失ΔＰと、弁口２２７ａの開口面積Ｓの積（ΔＰ×Ｓ）で算出される力であり、圧力損失ΔＰは、弁口２２７ａにおける水素ガスの通過流量Ｑの二乗と定数Ａの積（Ｑ２×Ａ）で表すことができる。
また、弁口２２７ａにおける開口面積Ｓは、２πｒ×Ｌで表すことができる。
したがって、電磁遮断弁２２の開弁を維持する条件は、下式（３）が成り立つことである。
Ｎ ＞ （Ｑ２×Ａ）×（２πｒ×Ｌ）＋Ｋ ・・・・・（３）
【００５５】
換言すると、式（３）の右辺に示される、負圧力Ｒと荷重Ｋの和（（Ｑ２×Ａ）×（２πｒ×Ｌ）＋Ｋ）が吸引力Ｎより大きくなると、電磁遮断弁２２の弁頭部２２６は、弁口２２７ａの側に引き寄せられて、弁頭部２２６が弁口２２７ａを閉鎖する。
【００５６】
図１に示すように、減圧弁２５と燃料電池スタック１０の間には、安全弁２７が配設される。そして、例えば減圧弁２５の不具合等で、中圧配管２５ａの水素圧力が上昇してシステム許容値を超えると、安全弁２７が開弁して水素ガスを大気中に放出することから、中圧配管２５ａの水素流量が増大し、中圧配管２５ａと減圧弁２５を介して接続される配管２２ａの水素流量も増大する。
【００５７】
配管２２ａにおける水素流量が増大すると、図５に示す電磁遮断弁２２の弁口２２７ａにおける水素ガスの通過流量Ｑが増大し、負圧力Ｒが増大する。
【００５８】
そこで、本実施形態に係る電磁遮断弁２２は、弁口２２７ａにおける水素ガスの通過流量が、標準時の通過流量の最大値ＱＳＭＡＸより大きな通過流量Ｑ´になったときの負圧力Ｒでプランジャ２２５が弁口２２７ａの側に引き寄せられ、弁頭部２２６が弁口２２７ａを閉鎖するように弁口２２７ａの開口面積Ｓを設定する。
【００５９】
すなわち、弁口２２７ａにおける水素ガスの通過流量がＱ´のときの負圧力Ｒと荷重Ｋの和（（Ｑ´２×Ａ）×（２πｒ×Ｌ）＋Ｋ）が吸引力Ｎより大きくなるように、電磁遮断弁２２の弁口２２７ａの開口面積Ｓを設定する。
この場合、弁口２２７ａにおける水素ガスの通過流量がＱ´の時の、導入口２２１側の水素圧力ＰＩＮと排出口２２２側の水素圧力ＰＯＵＴの差である圧力損失ΔＰ（Ｑ´２×Ａ）で発生する負圧が、請求項に記載の所定圧力値になる。
【００６０】
なお、標準時の通過流量の最大値ＱＳＭＡＸは、減圧弁２５（図１参照）が正常に動作し、安全弁２７（図１参照）が開弁しないときの弁口２２７ａにおける、水素ガスの通過流量の最大値とする。
そして、通過流量の最大値ＱＳＭＡＸは、配管２１ａ、２２ａ（図１参照）の管径や配管長さ、水素タンク２１（図１参照）に充填される水素圧力などによって決定される値であり、燃料電池システム１（図１参照）に要求される仕様に基づいて決定される値である。
【００６１】
弁頭部２２６が弁口２２７ａを閉鎖する負圧力Ｒを得るための通過流量Ｑ´は、例えば、最大値ＱＳＭＡＸに所定の安全率（例えば、１より大きな値）を積算した値とすることが好適である。
このように通過流量Ｑ´を設定することで、減圧弁２５（図１参照）に異常が発生していない場合に、電磁遮断弁２２の弁口２２７ａにおける水素ガスの通過流量Ｑが、許容範囲内の変動等によって最大値ＱＳＭＡＸを超えたときに、弁頭部２２６が弁口２２７ａを閉鎖する誤動作を防止できる。
【００６２】
定数Ａは、水素ガスと流路（配管２１ａ、配管２２ａ、弁室２２０ａなど）との摩擦係数など、電磁遮断弁２２や水素ガスに固有の値であり、あらかじめ決定される値である。
吸引力Ｎは、プランジャ２２５や本体部２２０の素材、コイル２２３の巻き数、コイル２２３に供給する電流値などを適宜選択して組み合わせ、任意の値を設定できる。したがって、圧縮ばね２２４ａの付勢力に抗してプランジャ２２５を好適に吸引できる吸引力Ｎとすればよい。
また、荷重Ｋは、圧縮ばね２２４ａのばね定数及びストロークＬに基づいて決定される値であり、圧縮ばね２２４ａのばね定数を適宜選択することにより、ストロークＬに基づいた荷重Ｋを設定できる。圧縮ばね２２４ａは、例えば、弁口２２７ａを流通する水素ガスを完全に遮断するように、弁頭部２２６を弁座部２２７ｂに圧接する付勢力を発生するばね定数を有することが好適である。
【００６３】
このようにして、通過流量Ｑ´、定数Ａ、吸引力Ｎ、及び荷重Ｋを設定したとき、負圧力Ｒと荷重Ｋの和（（Ｑ´２×Ａ）×（２πｒ×Ｌ）＋Ｋ）が吸引力Ｎより大きくなるように、弁口２２７ａの開口面積Ｓを設定すればよい。
開口面積Ｓ（２πｒ×Ｌ）は、弁口２２７ａの半径ｒと弁体２２４ｂのストロークＬに基づいて決定される値であり、例えば弁口２２７ａの半径ｒを設定すると、それに伴って必要なストロークＬが決定される。
【００６４】
以上のように、弁口２２７ａの開口面積Ｓ、荷重Ｋ、吸引力Ｎを適宜設定して電磁遮断弁２２を構成し、弁口２２７ａにおける水素ガスの通過流量がＱ´のときに、弁頭部２２６が弁口２２７ａを閉鎖する電磁遮断弁２２を構成する。
【００６５】
図６は、弁頭部が弁座部に着座した状態を示す断面図である。
例えば、減圧弁２５（図１参照）に不具合が発生し、中圧配管２５ａの水素圧力が上昇してシステム許容値を超え、安全弁２７（図１参照）が開弁すると、配管２２ａ、中圧配管２５ａ（図１参照）の水素流量が増大し、弁口２２７ａにおける水素ガスの通過流量がＱ´を超える場合がある。
このとき、図６に示すように、負圧力Ｒで弁頭部２２６が下方に引き寄せられて弁座部２２７ｂに着座し、弁口２２７ａは弁頭部２２６で閉鎖される。
【００６６】
一方、中圧配管２５ａの水素圧力が上昇してシステム許容値を超えると、制御装置３はコイル２２３への電流の供給を停止する。しかしながら、制御装置３が中圧配管２５ａの水素圧力の上昇を検出してから、圧縮ばね２２４ａの付勢力で弁体２２４ｂが弁座部２２７ｂに着座するまでには遅れがあり、プランジャ２２５が吸引力Ｎで本体部２２０に吸引された状態がしばらく維持される。したがって、ピン２２８が弁頭部２２６の長孔２２６ｃの上端に当接する位置で釣り合って停止して、プランジャ２２５の縮径部２２５ａの端部は、弁頭部２２６の底壁部２２６ａから離反し、連通孔２２６ｄが開通する。
【００６７】
そして、水素ガスは、導入口２２１から連通孔２２６ｄを経由して、排出口２２２に向かって流通する。
ここで、連通孔２２６ｄの開口面積を、弁口２２７ａの開口面積に比べて充分に小さく形成すると、連通孔２２６ｄを流通する水素流量は、弁口２２７ａを流通する水素流量より少なくなる。このことによって、配管２２ａの水素流量を低減でき、配管２２ａと減圧弁２５（図１参照）を介して接続される中圧配管２５ａ（図１参照）の水素流量を低減できる。
【００６８】
このように、本実施形態に係る電磁遮断弁２２（図１参照）は、安全弁２７（図１参照）が開弁したときに、中圧配管２５ａ（図１参照）の水素流量を低減できることから、安全弁２７への水素ガスの供給量を低減できる。したがって、安全弁２７に設けられる図示しないリリーフ開口部の開口面積を大きくすることなく、中圧配管２５ａの水素圧力の上昇を好適に抑制できる。このことによって、システム許容値を超えた圧力の水素ガスが、燃料電池スタック１０（図１参照）に供給されることを確実に防止できるという優れた効果を奏する。
【００６９】
図７は、減圧弁に不具合が発生したときの状態遷移を示す図である。
以下、主に図７を参照し、（ａ）に示す中圧配管２５ａ（図１参照）の水素圧力の遷移、（ｂ）に示す制御装置３の発する指令の遷移、（ｃ）に示す電磁遮断弁２２（図１参照）の状態遷移、（ｄ）に示す安全弁２７（図１参照）の状態遷移、及び（ｅ）に示す安全弁２７の水素放出量の遷移について、時間経過に沿って説明する（適宜図１〜図６参照）。
【００７０】
図７に示すように、時刻ｔ１で減圧弁２５に不具合が発生すると、（ａ）に示すように、中圧配管２５ａの水素圧力が標準の水素圧力Ｐ０から上昇する。
なお、標準の水素圧力Ｐ０は、減圧弁２５が正常に動作し、安全弁２７が開弁していないときの中圧配管２５ａの水素圧力とする。
【００７１】
そして、時刻ｔ２で中圧配管２５ａの水素圧力がＰ１に達すると、制御装置３は異常を検出し、（ｂ）に示すように、時刻ｔ３において、電磁遮断弁２２を閉弁する指令を発する。具体的に制御装置３は、電磁遮断弁２２のコイル２２３への電流の供給を停止する。
したがって、時刻ｔ３における圧力Ｐ１が、請求項に記載のシステム許容値になる。
【００７２】
しかしながら、コイル２２３への電流の供給が停止されてからプランジャ２２５が完全に消磁するまでの時間などによる遅れが生じ、従来、（ｃ）に破線で示すように、時刻ｔ６になって電磁遮断弁２２は閉弁する。
【００７３】
したがって、時刻ｔ６までは電磁遮断弁２２が閉弁しない状態が継続し、（ａ）に示すように中圧配管２５ａの水素圧力は上昇する。そして、時刻ｔ４で中圧配管２５ａの水素圧力がＰ２になったとき、（ｄ）に示すように、安全弁２７が開弁する。
なお、安全弁２７が開弁する圧力Ｐ２は、制御装置３が異常を検出する圧力Ｐ１（システム許容値）より大きい値としたが、これは限定されるものではなく、圧力Ｐ１で制御装置３が異常を検出するのと同時に安全弁２７が開弁する構成であってもよい。
【００７４】
安全弁２７が開弁すると、中圧配管２５ａの水素ガスは、安全弁２７のリリーフ開口部から大気中に放出され、中圧配管２５ａにおける水素圧力の上昇が抑制される。
これは、（ｅ）に示すように、中圧配管２５ａの水素ガスが、安全弁２７のリリーフ開口部から所定の水素放出量で大気中に放出されることによる。
【００７５】
しかしながら、水素タンク２１から電磁遮断弁２２を介して、安全弁２７に供給される水素ガスの供給量が、（ｅ）に示される、安全弁２７の水素放出量の上限ＱＭＡＸを上回ると、（ａ）に示すように、中圧配管２５ａの水素圧力はさらに上昇する。
【００７６】
したがって、従来、（ａ）に破線で示すように、中圧配管２５ａの水素圧力は、時刻ｔ６に電磁遮断弁２２が閉弁するまで上昇し、時刻ｔ６に中圧配管２５ａの水素圧力はＰ５に達する。
仮に、中圧配管２５ａ、及び燃料電池スタック１０の許容圧力が水素圧力Ｐ５以下のＰ４である場合、時刻ｔ６のときの中圧配管２５ａの水素圧力を、Ｐ４以下にする必要がある。
【００７７】
そして、時刻ｔ６のときの中圧配管２５ａの水素圧力をＰ４以下にする方法として、例えば、安全弁２７の水素放出量の上限ＱＭＡＸを増大する方法が考えられる。
すなわち、（ｅ）に一点鎖線で示すように、安全弁２７の水素放出量の上限をＱＭＡＸ´に増大すると、（ａ）に一点鎖線で示すように、中圧配管２５ａの水素圧力の上昇を緩やかにすることができ、時刻ｔ６のときの中圧配管２５ａの水素圧力をＰ４以下にできる。
【００７８】
安全弁２７の水素放出量の上限ＱＭＡＸは、安全弁２７のリリーフ開口部の開口面積などによって決定され、安全弁２７のリリーフ開口部の開口面積を広げることで、水素放出量の上限ＱＭＡＸを例えばＱＭＡＸ´に増大できる。
【００７９】
しかしながら、安全弁２７のリリーフ開口部を広げると、安全弁２７のサイズが大きくなり、安全弁２７の質量が増えるとともに製造コストが高くなるという問題がある。
また、燃料電池システム１の規模が大きくなることから、燃料電池システム１が図示しない燃料電池車両に備わる場合、燃料電池車両が大型化するという問題がある。
【００８０】
そこで、本実施形態においては、安全弁２７が開弁して中圧配管２５ａの水素流量が増大したとき、電磁遮断弁２２の弁頭部２２６が弁口２２７ａを閉鎖し、電磁遮断弁２２を閉弁する構成とした。
さらに、弁口２２７ａより開口面積の小さい連通孔２２６ｄを開通し、連通孔２２６ｄを介して中圧配管２５ａに水素ガスを流通し、安全弁２７に水素ガスを供給する構成とした。
すなわち、安全弁２７の水素放出量が上限ＱＭＡＸのときの弁口２２７ａにおける水素ガスの通過流量Ｑ´で、弁頭部２２６が弁口２２７ａを閉鎖するとともに、連通孔２２６ｄを開通する電磁遮断弁２２とした。
【００８１】
したがって、（ｅ）に示すように、安全弁２７の水素放出量が上限ＱＭＡＸに達すると、（ｃ）に実線で示すように、時刻ｔ５で電磁遮断弁２２が閉弁する。
さらに、図６に示すように、連通孔２２６ｄが開通する。そして、水素タンク２１の水素ガスは連通孔２２６ｄを流通し、配管２２ａを介して中圧配管２５ａ流通し、安全弁２７に供給される。
【００８２】
しかしながら、連通孔２２６ｄは弁口２２７ａより開口面積が小さく、連通孔２２６ｄを流通する水素流量は、弁口２２７ａを流通する水素流量より少ないことから、安全弁２７への水素ガスの供給量が減少する。
したがって、中圧配管２５ａの水素ガスを安全弁２７から大気中に放出することで、中圧配管２５ａの水素圧力を、（ａ）に実線で示すように低下することができる。このことによって、中圧配管２５ａの水素圧力をＰ４より低いＰ３以下に抑えることができる。
【００８３】
そして、時刻ｔ６になると、プランジャ２２５の縮径部２２５ａの端部が圧縮ばね２２４ａの付勢力によって弁頭部２２６の底壁部２２６ａに圧接され、連通孔２２６ｄが閉鎖される。
【００８４】
以上のように、本実施形態に係る電磁遮断弁２２（図１参照）を備える燃料電池システム１（図１参照）は、システム許容値を超える高圧の水素ガスが燃料電池スタック１０（図１参照）に供給されることを防止でき、燃料電池システム１（図１参照）の破損を防止できるという優れた効果を奏する。
【００８５】
そして、図２の（ｂ）に示すように、弁頭部２２６は、弁体の一部としてプランジャ２２５に連結できることから、本体部２２０のサイズを大きくすることなく、弁頭部２２６をプランジャ２２５に連結できる。
したがって、電磁遮断弁２２のサイズを大きくする必要がなく、電磁遮断弁２２が備わる燃料電池システム１（図１参照）の規模を大きくする必要がない。
【００８６】
なお、中圧配管２５ａ（図１参照）における水素圧力が上昇してシステム許容値を超えた場合に限らず、例えば、燃料電池システム１（図１参照）が異常であると制御装置３（図１参照）が検出する程度に急激な圧力降下が中圧配管２５ａに発生し、弁座部２２７ｂ（図２の（ｂ）参照）における導入口２２１（図２の（ｂ）参照）側の水素圧力に対する負圧が所定圧力値を超えて大きくなった場合であっても、本実施形態に係る電磁遮断弁２２（図１参照）は、制御装置３からの指令で閉弁するより先に、弁頭部２２６（図２の（ｂ）参照）で弁口２２７ａ（図２の（ｂ）参照）を閉鎖し、弁口２２７ａにおける水素ガスの通過流量を抑制できる。
【００８７】
中圧配管２５ａ（図１参照）に急激な圧力降下が発生する理由としては、例えば中圧配管２５ａに亀裂が生じて水素ガスが漏出する場合が考えられる。
このような場合であっても、本実施形態に係る電磁遮断弁２２（図１参照）は、制御装置３（図１参照）からの指令で閉弁するより先に、弁頭部２２６（図２の（ｂ）参照）で弁口２２７ａ（図２の（ｂ）参照）を閉鎖して弁口２２７ａにおける水素ガスの通過流量を抑制することで、亀裂から漏出する水素ガスを好適に抑制できるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本実施形態に係る電磁遮断弁が備わる燃料電池システムの構成を示す図である。
【図２】アノード系に備わる電磁遮断弁を示す図であって、（ａ）は外観図、（ｂ）は、図２の（ａ）のＸ１−Ｘ１断面図である。
【図３】弁体の構成を示す図である。
【図４】（ａ）は、弁口が閉鎖した状態を示す断面図、（ｂ）は、弁口が開通した状態を示す断面図である。
【図５】電磁遮断弁が開弁し、水素ガスが流通するときの状態を示す断面図である。
【図６】弁頭部が弁座部に着座した状態を示す断面図である。
【図７】減圧弁に不具合が発生したときの状態遷移を示す図である。
【符号の説明】
【００８９】
１ 燃料電池システム
３ 制御装置
１０ 燃料電池スタック（燃料電池）
２１ 水素タンク
２２ａ 配管（供給路）
２２ 電磁遮断弁
２５ａ 中圧配管（供給路）
２７ 安全弁
２２０ 本体部（固定鉄心）
２２０ａ 弁室
２２１ 導入口
２２２ 排出口
２２３ コイル
２２４ａ 圧縮ばね（付勢手段）
２２４ｂ 弁体
２２５ プランジャ
２２６ 弁頭部
２２６ｃ 長孔（連結部）
２２６ｄ 連通孔
２２７ｂ 弁座部
２２８ ピン（連結部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスの導入口及び排出口が形成される弁室と、
前記導入口と前記排出口を連通する弁口の周囲に形成される弁座部と、
前記弁座部に対して着座・離間自在に、前記弁室に収納される弁体と、
前記弁体を付勢して、前記弁座部に着座させる付勢手段と、
供給される電流で前記弁室に磁場を発生するコイルと、
前記弁体に備わり、前記弁室に発生する磁場で磁化するプランジャと、
磁化した前記プランジャを吸引して、前記弁体を前記弁座部から離間させる固定鉄心と、を備え、
前記コイルに電流が供給されたときは、前記固定鉄心が磁化した前記プランジャを吸引し、前記弁体が前記弁座部から離間して前記弁口を開通し、
前記コイルへの電流の供給が停止したときは、前記付勢手段の付勢力で、前記弁体が前記弁座部に着座して前記弁口を閉鎖する電磁遮断弁であって、
前記弁体が前記弁座部から離間しているときに前記弁座部に発生する、前記導入口における前記ガスの圧力に対する負圧が、所定圧力値を超えて大きくなったとき、前記弁体が、前記負圧で前記弁座部の側に吸引されて前記弁座部に着座することを特徴とする電磁遮断弁。
【請求項２】
前記弁体が前記弁座部から離間しているときに前記弁座部に発生する前記負圧が、前記所定圧力値を超えて大きくなったときには、
前記プランジャが前記固定鉄心に吸引されている状態であっても、前記弁体は、前記負圧で前記弁座部の側に吸引されて前記弁座部に着座することを特徴とする請求項１に記載の電磁遮断弁。
【請求項３】
前記弁体は、前記弁座部に着座する弁頭部が、遊びを有する連結部を介して、前記プランジャと当接・離反可能に連結されてなり、
前記弁頭部には、前記弁座部に着座したときに前記導入口と前記排出口を連通するための連通孔が形成され、
前記連通孔は、前記弁頭部と前記プランジャが当接したときに閉鎖するとともに、前記弁頭部と前記プランジャが離反したときに開通し、
前記弁頭部が前記弁座部から離間しているときに前記弁座部に発生する前記負圧が、前記所定圧力値を超えて大きくなったときには、前記弁頭部と前記プランジャが離反した状態で前記弁頭部が前記弁座部に着座し、
前記導入口と前記排出口は、前記連通孔を介して連通することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電磁遮断弁。
【請求項４】
前記コイルへの電流の供給が停止したとき、前記付勢手段は、前記弁頭部と前記プランジャを当接させて前記連通孔を閉鎖するとともに、前記弁頭部を前記弁座部に着座させることを特徴とする請求項３に記載の電磁遮断弁。
【請求項５】
水素タンクから燃料電池に水素ガスを供給する供給路と、
前記水素タンクと前記燃料電池の間で前記供給路に備わって、前記供給路を流通する前記水素ガスの圧力がシステム許容値を超えたときに開弁して前記水素ガスを大気中に放出する安全弁と、を有する燃料電池システムに、前記水素タンクと前記安全弁の間で前記供給路に備わって、前記導入口から前記排出口に向かって前記水素ガスを流通させるとともに、
前記安全弁が開弁して前記排出口における前記水素ガスの圧力が低下し、前記負圧が前記所定圧力値を超えて大きくなったときには、前記弁体が、前記負圧で前記弁座部の側に吸引されて前記弁座部に着座することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の電磁遮断弁。
【請求項６】
前記燃料電池システムには、
前記供給路を流通する前記水素ガスの圧力が前記システム許容値以下のときには前記コイルに電流を供給し、且つ前記供給路を流通する前記水素ガスの圧力が前記システム許容値を超えたときには前記コイルへの電流の供給を停止する制御装置が備わり、
前記弁体が前記弁座部から離間している場合に、
前記供給路を流通する前記水素ガスの圧力が前記システム許容値を超えて、前記制御装置が前記コイルへの電流の供給を停止するとともに前記安全弁が開弁したとき、
前記プランジャが前記固定鉄心に吸引されている状態であっても、前記弁体が、前記負圧で前記弁座部の側に吸引されて前記弁座部に着座することを特徴とする請求項５に記載の電磁遮断弁。
【請求項１】
ガスの導入口及び排出口が形成される弁室と、
前記導入口と前記排出口を連通する弁口の周囲に形成される弁座部と、
前記弁座部に対して着座・離間自在に、前記弁室に収納される弁体と、
前記弁体を付勢して、前記弁座部に着座させる付勢手段と、
供給される電流で前記弁室に磁場を発生するコイルと、
前記弁体に備わり、前記弁室に発生する磁場で磁化するプランジャと、
磁化した前記プランジャを吸引して、前記弁体を前記弁座部から離間させる固定鉄心と、を備え、
前記コイルに電流が供給されたときは、前記固定鉄心が磁化した前記プランジャを吸引し、前記弁体が前記弁座部から離間して前記弁口を開通し、
前記コイルへの電流の供給が停止したときは、前記付勢手段の付勢力で、前記弁体が前記弁座部に着座して前記弁口を閉鎖する電磁遮断弁であって、
前記弁体が前記弁座部から離間しているときに前記弁座部に発生する、前記導入口における前記ガスの圧力に対する負圧が、所定圧力値を超えて大きくなったとき、前記弁体が、前記負圧で前記弁座部の側に吸引されて前記弁座部に着座することを特徴とする電磁遮断弁。
【請求項２】
前記弁体が前記弁座部から離間しているときに前記弁座部に発生する前記負圧が、前記所定圧力値を超えて大きくなったときには、
前記プランジャが前記固定鉄心に吸引されている状態であっても、前記弁体は、前記負圧で前記弁座部の側に吸引されて前記弁座部に着座することを特徴とする請求項１に記載の電磁遮断弁。
【請求項３】
前記弁体は、前記弁座部に着座する弁頭部が、遊びを有する連結部を介して、前記プランジャと当接・離反可能に連結されてなり、
前記弁頭部には、前記弁座部に着座したときに前記導入口と前記排出口を連通するための連通孔が形成され、
前記連通孔は、前記弁頭部と前記プランジャが当接したときに閉鎖するとともに、前記弁頭部と前記プランジャが離反したときに開通し、
前記弁頭部が前記弁座部から離間しているときに前記弁座部に発生する前記負圧が、前記所定圧力値を超えて大きくなったときには、前記弁頭部と前記プランジャが離反した状態で前記弁頭部が前記弁座部に着座し、
前記導入口と前記排出口は、前記連通孔を介して連通することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電磁遮断弁。
【請求項４】
前記コイルへの電流の供給が停止したとき、前記付勢手段は、前記弁頭部と前記プランジャを当接させて前記連通孔を閉鎖するとともに、前記弁頭部を前記弁座部に着座させることを特徴とする請求項３に記載の電磁遮断弁。
【請求項５】
水素タンクから燃料電池に水素ガスを供給する供給路と、
前記水素タンクと前記燃料電池の間で前記供給路に備わって、前記供給路を流通する前記水素ガスの圧力がシステム許容値を超えたときに開弁して前記水素ガスを大気中に放出する安全弁と、を有する燃料電池システムに、前記水素タンクと前記安全弁の間で前記供給路に備わって、前記導入口から前記排出口に向かって前記水素ガスを流通させるとともに、
前記安全弁が開弁して前記排出口における前記水素ガスの圧力が低下し、前記負圧が前記所定圧力値を超えて大きくなったときには、前記弁体が、前記負圧で前記弁座部の側に吸引されて前記弁座部に着座することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の電磁遮断弁。
【請求項６】
前記燃料電池システムには、
前記供給路を流通する前記水素ガスの圧力が前記システム許容値以下のときには前記コイルに電流を供給し、且つ前記供給路を流通する前記水素ガスの圧力が前記システム許容値を超えたときには前記コイルへの電流の供給を停止する制御装置が備わり、
前記弁体が前記弁座部から離間している場合に、
前記供給路を流通する前記水素ガスの圧力が前記システム許容値を超えて、前記制御装置が前記コイルへの電流の供給を停止するとともに前記安全弁が開弁したとき、
前記プランジャが前記固定鉄心に吸引されている状態であっても、前記弁体が、前記負圧で前記弁座部の側に吸引されて前記弁座部に着座することを特徴とする請求項５に記載の電磁遮断弁。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１９１６（Ｐ２０１０−１９１６Ａ）
【公開日】平成２２年１月７日（２０１０．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１５９３３４（Ｐ２００８−１５９３３４）
【出願日】平成２０年６月１８日（２００８．６．１８）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月７日（２０１０．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月１８日（２００８．６．１８）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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