JP2004108518A

JP2004108518A - 流体バルブ装置

Info

Publication number: JP2004108518A
Application number: JP2002273211A
Authority: JP
Inventors: Nobutaka Kiku; 菊　信隆
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2002-09-19
Filing date: 2002-09-19
Publication date: 2004-04-08
Also published as: US20050001187A1; US6908069B2

Abstract

【課題】制御できる流体流量を増加させるのに有利な流体バルブ装置を提供する。
【解決手段】流体バルブ装置は、流体入口２０と流体出口２１とバルブ収容室２２とをもつ基体１をもつ。バルブ収容室２２に移動可能に収容された筒形バルブ４をもつ。筒形バルブ４は、外周流路４７を形成する外周壁面４０と、内周流路４７を形成する内周壁面４１と、第１弁流路５５を基体１の第１弁受け部２４とで形成する第１弁部５１と、第２弁流路５６を基体１の第２弁受け部２５とで形成する第２弁部５２とを有する。駆動部６により筒形バルブ４を移動させ、第１弁流路５５の流路面積及び第２弁流路５６の流路面積を変化させる。例えば燃料電池システムに適用可能である。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は空気などの流体が流れる流体バルブ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２１８２４５号公報
【０００４】
上記した特開平１１−２１８２４５号公報には、圧油である流体が流入する流体入口と流体が吐出される流体出口とバルブ収容室とをもつ基体と、基体のバルブ収容室に移動可能に収容された筒形バルブと、筒形バルブをこれの軸長方向に移動させる駆動部とを備えた圧力調整弁装置が開示されている。筒形バルブの軸端部は、流体入口から流入する流体に臨むように配置されている。
【０００５】
このものによれば、駆動部が駆動し、筒形バルブがこれの軸長方向に移動すると、弁流路の流路断面積が可変となり、弁流路を流れる流体の流量が可変とされ、ひいては圧力調整弁装置に繋がる機器における流体圧が調整される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この圧力調整弁装置によれば、筒形バルブの外周側に流体が流れる流路が形成されているが、圧力調整弁装置を流れる流体の流量は充分ではなかった。このため、圧力調整弁装置に繋がる機器が大きな流体流量の制御を要請している場合には、使用が制限される問題があった。
【０００７】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、制御できる流体流量を増加させるのに有利な流体バルブ装置を提供することを課題とするにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る流体バルブ装置は、流体が流入する流体入口と、流体が吐出される流体出口と、流体入口及び流体出口の間に形成されたバルブ収容室とをもつ基体と、
基体のバルブ収容室に移動可能に収容された筒形バルブと、
筒形バルブの開度を調整する方向に筒形バルブを移動させる駆動部とを具備する流体バルブ装置において、
筒形バルブは、
流体入口から流体出口に流体が流れるように筒形バルブの外周流路を形成する外周壁面と、
流体入口から流体出口に向かう流体が流れるように筒形バルブの内周流路を形成する内周壁面と、
外周流路及び内周流路のうちの一方を流体が流れるように第１弁流路を基体の第１弁受け部とで形成する第１弁部と、
外周流路及び内周流路のうちの他方を流体が流れるように第２弁流路を基体の第２弁受け部とで形成する第２弁部とを有しており、
駆動部により筒形バルブを移動させて第１弁流路の流路面積及び第２弁流路の流路面積を変化させることにより、筒形バルブの外周流路を流れる流体の流量、内周流路を流れる流体の流量を可変とすることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明に係る流体バルブ装置によれば、前述したように、筒形バルブの外周壁面により外周流路が形成されると共に、筒形バルブの内周壁面により内周流路が形成される。このように流体が筒形バルブの外周流路及び内周流路の双方に流れるため、流体バルブ装置を流れる流体の流量が増大する。故に、流体の大きな流量の制御が要請される機器に繋がれる流体バルブ装置に用いるのに適する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明によれば、次の形態の少なくとも一つを採用できる。
【００１１】
・基体は、流体が流入する流体入口と、流体が吐出される流体出口と、流体入口及び流体出口の間に形成されたバルブ収容室とをもつ。流体としては、気体でも良いし、液体でも良い。筒形バルブは、基体のバルブ収容室に移動可能に収容されている。駆動部は筒形バルブの開度を調整する方向に筒形バルブを移動させる。駆動部としては、回転運動を行うモータ装置、直進運動を行う流体圧シリンダ装置を例示できる。筒形バルブの材質としては特に限定されず、金属でも、樹脂でも、セラミックスでも良い。
【００１２】
・筒形バルブは、これの軸長方向の軸端部が、流体入口から流体出口に向かう流体の流れに臨むように基体のバルブ収容室に配置されている形態を採用できる。この場合、流体が作用する筒形バルブの受圧面積が少なくなる。このため流体の流れに対して筒形バルブを駆動部により移動させるとき、駆動部に作用する負荷が低減され、駆動部の出力を小さくでき、駆動部の小型化及び省エネルギ化を図り得る。更に、筒形バルブの軸端部のうち一方に流体圧による付勢力が作用すると共に、軸端部のうち他方にも、流体圧による逆向きの付勢力が作用する場合には、双方の付勢力の全部、あるいは、双方の付勢力のかなりの割合が相殺される。この場合には、流体の流れに対して筒形バルブを駆動部により移動させるとき、駆動部に作用する負荷が低減され、駆動部の出力を小さくでき、駆動部の小型化及び省エネルギ化を図り得る。なお、筒形バルブとしては、これの内径サイズを相対表示で１００としたとき、筒形バルブの軸長サイズは３００以下、２００以下、１５０以下とすることができ、３０以上の形態を例示できるが、これらに限定されるものではない。
【００１３】
・筒形バルブは、流体入口から流体出口に流体が流れる外周流路を形成する外周壁面と、流体入口から流体出口に向かう流体が流れる内周流路を形成する内周壁面と、外周流路及び内周流路のうちの一方を流体が流れるように第１弁流路を基体の第１弁受け部とで形成する第１弁部と、外周流路及び内周流路のうちの他方を流体が流れるように第２弁流路を基体の第２弁受け部とで形成する第２弁部とを有する形態を採用できる。この場合、駆動部により筒形バルブを移動させて第１弁流路の流路面積及び第２弁流路の流路面積を変化させることにより、筒形バルブの外周流路を流れる流体の流量、内周流路を流れる流体の流量を可変とする。
【００１４】
・駆動部は、基体に取り付けられた駆動モータと、駆動モータの回転運動を筒形バルブの直進運動に変換させる減速変換部とを有する形態を採用できる。減速変換部は、筒形バルブの軸長方向に移動可能な直動軸を有する形態を例示できる。このように回転運動を直進運動に変換するとき、減速できるため、筒形バルブの開弁・閉弁方向の移動を高精度に制御するのに有利である。
【００１５】
・筒形バルブは、外周流路を形成する外周壁面を有すると共に内周流路を形成する内周壁面を有する外筒部と、外筒部の内周側に設けられ軸孔を有する内筒部と、外筒部とを内筒部とを連結する１個または複数の腕部とを有している形態を例示できる。そして、筒形バルブの内筒部の軸孔の内周面に形成された雌ねじ部と、直動軸の外周面に形成された雄ねじ部とを螺進退させることにより、直動軸に対する筒形バルブの軸長方向の初期位置を調整できる形態を採用できる。この場合には、上記した螺進退により、直動軸に対する筒形バルブの軸長方向に沿った初期位置を調整できるため、初期位置における第１弁流路及び第２弁流路の流路断面積を調整できる利点が得られる。
【００１６】
・筒形バルブの軸長方向において筒形バルブの軸長方向の一端側から他端側に向けて付勢する付勢力を発生させる付勢力発生部が設けられている形態を採用できる。この場合、筒形バルブの軸長方向において筒形バルブの軸長方向の一端側から他端側に向けて付勢する付勢力を発生させるため、動力伝達機構における隙間（ねじ部間または歯部間のバックラッシ等）を低減でき、筒形バルブの開度の再現性を向上させることができる利点が得られる。
【００１７】
・付勢力発生部は、筒形バルブのうち軸長方向の一端側の受圧面積を、筒形バルブのうち軸長方向の他端側の受圧面積よりも大きく設定することにより、筒形バルブの軸長方向の一端側から他端側に向けて付勢する付勢力を発生させる形態を採用できる。また付勢力発生部としては、筒形バルブの軸長方向において筒形バルブの軸長方向の一端側から他端側に向けて付勢する付勢力を発生させるバネ部材を用いることもできる。
【００１８】
・流体に含まれている異物が駆動部に進入することを抑制するために、外周流路及び内周流路のうちの少なくとも一方を流れる流体を駆動部から遠ざける異物進入抑制部が設けられている形態を例示できる。異物進入抑制部は筒形バルブ及び基体のうちの一方または双方に設けることができる。
【００１９】
・本発明に係る流体バルブ装置に繋がる機器としては、燃料電池のスタックを例示できる。この場合、本発明に係る流体バルブ装置は、燃料電池のスタックの下流または上流の流路に設けられている形態を採用できる。燃料電池としては車両に搭載される方式でも、定置形でも良い。燃料電池のスタックの上流の流路としては、発電前の酸化剤ガス（一般的には空気）が流れる流路、発電前の燃料ガスが流れる流路のうちの少なくとも一方を採用できる。燃料電池のスタックの下流の流路としては、発電後の酸化剤オフガス（一般的には発電後の空気）が流れる流路、発電後の燃料オフガスが流れる流路のうちの少なくとも一方を採用できる。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明の第１実施例について図１〜図５を参照して説明する。本実施例に係る流体バルブ装置は、図１に示すように、機器としてのスタック９の下流側に配置されており、スタック９の内部の流体圧力（空気圧力）を調整する調圧バルブ装置であり、スタック９の流体吐出口９ａに供給管９０を介して連結具９２よりシール部材９２ｐを介して接続された基体１を有する。スタック９は燃料電池の固体高分子膜形の燃料電池の集合体である。燃料電池のスタック９から吐出された流体（つまり発電後の空気）が供給管９０を経て流体バルブ装置に流れる。一般的には、燃料電池のスタック９から吐出される流体（発電後の空気）は、発電反応により暖かく加熱されていると共に、水蒸気または水を多量に含む。燃料電池の発電反応は水を生成するためである。
【００２１】
図１に示すように、基体１は、互いに連結された第１ボディ１１と第２ボディ１２と第３ボディ１３とを有する。第１ボディ１１は、第１ボディ１１において上流側に配置され流体（空気）が流入する流体入口２０と、第１ボディ１１において下流側に配置され流体が外部に吐出される流体出口２１と、流体入口２０及び流体出口２１の間に形成されたバルブ収容室２２とをもつ。流体入口２０は円形状をなしており、燃料電池で形成されたスタック９の下流に位置しており、供給管９０に接続されている。流体出口２１は円形状をなしており、排出管９７を介して加湿器９８に接続されている。なお図１に示すように、流体入口２０と流体出口２１の向きは異なる。即ち、流体入口２０の孔芯Ａ１と流体出口２１の孔芯Ａ２とは、横方向に沿っており、図１に示す断面図で視認すると、交差する向きに設定されている。
【００２２】
図２に示すように、基体１の第１ボディ１１は、バルブ収容室２２に対面するように流体入口２０側に形成された第１弁受け部２４と、バルブ収容室２２に対面するように流体出口２１側に形成された第２弁受け部２５とを有する。第１弁受け部２４はリング形状をなしており、径内方向に突出しており、後述する筒形バルブ４の第１弁部５１が第１弁受け部２４に接近または着座可能とされている。第２弁受け部２５は平坦面形状とされており、後述する筒形バルブ４の第２弁部５２が第２弁受け部２５に接近または着座可能とされている。
【００２３】
図２に示すように、基体１のバルブ収容室２２には、筒形バルブ４がこれの軸長方向（矢印Ｐ方向）に沿って移動可能に収容されている。筒形バルブ４の軸芯Ｐａは流体入口２０の孔芯Ａ１に沿っており、筒形バルブ４は流体入口２０の孔芯Ａ１に沿って移動可能とされている。具体的には、筒形バルブ４は流体入口２０に対面するように流体入口２０に同軸的に配置されており、筒形バルブ４の軸芯Ｐａは流体入口２０の孔芯Ａ１の延長線上に設定されている。なお筒形バルブ４の軸芯Ｐａは横方向に沿っている。
【００２４】
筒形バルブ４は金属等（例えば、ステンレス鋼や炭素鋼等の鉄系、アルミニウム合金系、チタン合金系）の硬質材料で円筒形状に形成されており、軸長方向において貫通している。筒形バルブ４は、図５に示すように、円筒形状をなす外筒部４２と、外筒部４２の内周側に設けられ円筒形状をなす内筒部４３と、外筒部４２と内筒部４３とを連結するように半径方向に延びる複数の腕部４４とを備えている。内筒部４３は、外筒部４２と同軸的に配置されており、中央に筒形バルブ４の軸長方向に貫通する軸孔４５をもつ。図２に示すように、筒形バルブ４の外筒部４２は、外周壁面４０と内周壁面４１とを有する。外周壁面４０は、流体入口２０から流体出口２１に向かう流体が流れる外周流路４８を形成する。内周壁面４１は、流体入口２０から流体出口２１に向かう流体が流れる内周流路４７を、内筒部４３とで形成する。なお、図４に示すように腕部４４は、内周流路４７の流路断面積を確保すべく細幅とされている。
【００２５】
また図５に示すように、筒形バルブ４の外筒部４２の軸長方向の一端部側（上流側）には、筒形バルブ４の軸芯Ｐａの回りを１周するようにリング形状をなす第１弁部５１が拡開状に形成されている。図５に示すように、第１弁部５１は、外筒部４２の中間部の壁よりも厚肉とされており、上流から下流に向かうにつれて外径が拡径するリング状をなす第１傾斜面５１ａと、第１傾斜面５１ａに連接され上流から下流に向かうにつれて外径が縮径するリング状をなす第２傾斜面５１ｂとを有する。
【００２６】
また図５に示すように、筒形バルブ４の軸長方向の他端部側（下流側）には、筒形バルブ４の軸芯Ｐａの回りを１周するようにリング形状をなす第２弁部５２が拡開状に形成されている。図５に示すように、筒形バルブ４の第２弁部５２は、外筒部４２の中間部の壁よりも厚肉とされており、上流から下流に向かうにつれて外径が拡径するリング状をなす第３傾斜面５２ａと、上流から下流に向かうにつれて内径が拡径するリング状をなす第４傾斜面５２ｂとを有する。
【００２７】
このように筒形バルブ４の第２弁部５２は外筒部４２の外径方向にリング形状に拡開しているため、流体を第２弁部５２の第３傾斜面５２ａ及び第４傾斜面５２ｂに沿って案内しやすくなり、流体を第２ボディ１２の主孔１６の入口１６ｉから遠ざけるのに有利となる。よって微小異物等の異物が流体に含まれている場合であっても、異物が主孔１６の入口１６ｉから駆動部６の側に進入することが抑制される利点が得られる。
【００２８】
図１、図２に示すように、筒形バルブ４の第１弁部５１と基体１の第１弁受け部２４とで、第１弁流路５５が形成されている。第１弁流路５５は、筒形バルブ４の軸芯Ｐａの回りを１周するようにリング形状をなす。第１弁流路５５は外周流路４８及び流体入口２０に連通しており、筒形バルブ４の外周流路４８を流れる流体（空気）が流れる。
【００２９】
図１、図２に示すように、筒形バルブ４の第２弁部５２と基体１の第２弁受け部２５とで、第２弁流路５６が形成されている。第２弁流路５６は、筒形バルブ４の軸芯Ｐａの回りを１周するようにリング形状をなす。第２弁流路５６は内周流路４７及び流体出口２１に連通しており、筒形スリーブ４の内周流路４７を流れる流体が流れる。
【００３０】
なお本実施例によれば、筒形バルブ４としては、これの内径サイズを相対表示で１００としたとき、軸長サイズは２００以下とされている。図１に示すように、筒形バルブ４は直動軸６７により片持ち支持されているため、筒形バルブ４の支持安定性を高めるため等である。
【００３１】
図１に示すように、基体１には、筒形バルブ４の開度を調整する方向に筒形バルブ４をこれの軸長方向に沿って移動させるための駆動部６が設けられている。駆動部６は、基体１に固定され回転運動を行うモータ軸６１をもつ駆動モータ６２と、駆動モータ６２のモータ軸６１の回転運動を筒形バルブ４の直進運動に変換させる減速変換部６３とを有する。駆動モータ６２は、カバー６２ｍで被覆されており、入力パルスの数に応じてモータ軸６１が回転するステッピングモータで形成されている。
【００３２】
減速変換部６３は、駆動モータ６２のモータ軸６１に同軸的に保持されモータ軸６１と一体回転する係合部６４と、係合部６４に同軸的に接続され係合部６４と一体的に回転する回動ギヤ部材６５と、回動ギヤ部材６５に同軸的に接続された長尺状の直動軸６７とで形成されている。
【００３３】
図１に示すように、回動ギヤ部材６５は第１ボディ１１と第２ボディ１２との間に軸受６８ａにより回転可能に保持されている。また回動ギヤ部材６５は外歯６６をもつと共に、第１座６９ａ及び第２座６９ｂにより保持されている。この結果、回動ギヤ部材６５はこれの周方向に回転できるものの、回動ギヤ部材６５の軸長方向つまり筒形バルブ４の軸長方向（矢印Ｐ方向）には移動できないようにされている。なお、筒形バルブ４の軸長方向（矢印Ｐ方向）は、直動軸６７の軸芯に沿っている。
【００３４】
図１に示すように、直動軸６７は、回動ギヤ部材６５に同軸的に接続されており、基体１の第１ボディ１１の主孔１６の摺動面１６ｒに沿ってスライドするフランジ状のスライド部６７ｘと、第２ボディ１２から露出する軸部６７ｃとを同軸的に有する。軸部６７ｃの外周部には、筒形バルブ４を取り付けるための第２雄ねじ部６７ｆが形成されている。スライド部６７ｘが主孔１６の摺動面１６ｒをスライドするため、直動軸６７は第１ボディ１１の主孔１６において軸長方向（矢印Ｐ方向）に沿って移動可能とされている。
【００３５】
図１に示すように、回動ギヤ部材６５の内周面には、第１雌ねじ部６５ｋが形成されている。直動軸６７の外周面に第１雄ねじ部６７ｋが形成されている。第１雄ねじ部６７ｋは、回動ギヤ部材６５の第１雌ねじ部６５ｋと螺進退可能に螺合する。従って、回動ギヤ部材６５がその位置から前進後退することなく一方向へ回転すると、その回転運動が直動軸６７の直進運動に変換されるため、直動軸６７は軸長方向の一方向（矢印Ｐ１方向）に直動する。同様に、回動ギヤ部材６５がその位置から前進後退することなく他方向へ回転すると、その運動が直動軸６７の直進運動に変換され、直動軸６７は軸長方向の他方向（矢印Ｐ２方向）に直動する。
【００３６】
ここで駆動モータ６２に入力されるパルスの数が相対表示で１００としたとき、回動ギヤ部材６５が１回転し、回動ギヤ部材６５の内周面に形成されている第１雌ねじ部６５ｋが１回転すると仮定すると、第１雌ねじ部６５ｋの１ピッチ相当量、直動軸６７が軸長方向に直動することになる。このため駆動モータ６２に入力される１パルス当たり、筒形バルブ４の開弁・閉弁方向の移動を微少量づつ高精度に制御できる。
【００３７】
図１に示すように、基体１の第２ボディ１２には、駆動モータ６２の回転を検出するセンサ７が取付ねじ７ｗにより取り付けられている。基体１の第１ボディ１１と第２ボディ１２とには、扇形状の第１中間ギヤ７１が軸受６８ｃを介して回動可能に保持されている。基体１の第１ボディ１１と第２ボディ１２とには、円形状の第２中間ギヤ７２が軸受６８ｄを介して回動可能に保持されている。
【００３８】
駆動モータ６２が回転すると、回動ギヤ部材６５がこれの軸芯回りで回動し、回動ギヤ部材６５の外歯６６に噛合するギヤ部７１ｍをもつ第１中間ギヤ部材７１がこれの軸芯Ｐ８周りで回動する。更に、第１中間ギヤ部材７１のギヤ部７１ｎに噛合するギヤ部７２ｎをもつ第２中間ギヤ７２がこれの軸芯Ｐ９周りで回動する。なお、第１中間ギヤ７１及び第２中間ギヤ７２は、回転できるものの、これらの軸長方向へは移動できないようにされている。センサ７は第２中間ギヤ７２の動作を検出するため、センサ７は駆動モータ６２の回転不具合（ステッピングモータの脱調等）を検出できる。
【００３９】
図２に示すように、直動軸６７の外周面と基体１の第１ボディ１１の主孔１６との間には、異物進入抑制機能をもつリング状のシール部材１７が介在している。シール部材１７は、主孔１６の内周面と第２軸部６７ｂの外周面との間をシールする。これにより流体に含まれている異物が駆動部６側に進入することが一層抑制される。なお、流体がスタック９である燃料電池のスタックから排出された発電後の空気である場合には、スタック９の燃料電池の電極に担持されていたカーボン微粒子等の異物が含有されていることがある。
【００４０】
図５に示すように、筒形バルブ４の内筒部４３の軸孔４５の内周面には、第２雄ねじ部６７ｆに螺合可能な第２雌ねじ部４３ｆが形成されている。筒形バルブ４の組付時には、図５に示すように、直動軸６７の軸部６７ｃの外周面に形成された第２雄ねじ部６７ｆと筒形バルブ４の第２雌ねじ部４３ｆとを螺進退させる。これにより直動軸６７に対して筒形バルブ４を変位させることができ、ひいては直動軸６７の軸長方向における筒形バルブ４の初期位置を調整できる。この場合、第２雄ねじ部６７ｆと第２雌ねじ部４３ｆとを適宜螺進退させれば、直動軸６７に対する筒形バルブ４の軸長方向における初期位置を調整できるため、第１弁流路５５の初期位置における流路幅ｔ１、第２弁流路５６の初期位置における流路幅ｔ２を微調整できる。これにより、第１弁流路５５の流路断面積、第２弁流路５６の流路断面積を微調整できる利点が得られる。
【００４１】
筒形バルブ４の組付時には、図５から理解できるように、リング形状のバネ部材６９を直動軸６７の露出部分に取付けた後に、筒形バルブ４の内筒部４３の第２雌ねじ部４３ｆを直動軸６７の第２雄ねじ部６７ｆに螺合させて、筒形バルブ４を直動軸６７に被着し、直動軸６７の軸長方向における筒形バルブ４の初期位置を設定し、その後、袋ナット部６８（バルブ締結手段）の雌めじ部６８ｆを直動軸６７の第２雄ねじ部６７ｆの先端部に螺着させる。この状態では筒形バルブは直動軸６７に片持ち支持される。
【００４２】
図５、図２に示すように、直動軸６７には、軸長方向に沿ったバネ性を発揮できるリング形状をなす付勢手段として機能できるバネ部材６９が設けられている。バネ部材６９のバネ力により、筒形バルブ４の内筒部４３が軸長方向（矢印Ｐ２方向）に沿って常時付勢されるため、筒形バルブ４のがたつきが確実に防止される。流体の円滑な流れを確保するために、袋ナット部６８は、流体入口２０に対面可能な三次元的な凸円弧形状面６８ｗを有する。なお、図２に示すように袋ナット部６８は筒形バルブ４の第１弁部５１よりも下流側に退避している。
【００４３】
使用時には、図１から理解出来るように、コンプレッサ９４で圧縮された流体（発電前の空気）は、加湿器９８で加湿された後に、流路９５を経てスタック９の吸入口９ｂに供給され、スタック９の燃料電池内において発電反応に用いられる。スタック９には流路９９から燃料含有ガス（水素含有ガス）も供給されている。更にスタック９から吐出された流体（発電後の空気）は、供給管９０を経て流体バルブ装置の基体１の流体入口２０に至る。
【００４４】
制御装置６００はスタック９の運転状況に応じて駆動モータ６２を制御して筒形バルブ４の開度を増減する。スタック９の内部の流体圧力（空気圧力）を低下させるときには、スタック９に繋がれている筒形バルブ４の開度を制御装置６００により増加させる。このように筒形バルブ４の開度を増加させるときには、筒形バルブ４が開度増加方向つまり矢印Ｐ２方向に移動するように、制御装置６００により駆動モータ６２は駆動される。駆動モータ６２は入力パルスの数に応じて回動するステッピングモータであるため、筒形バルブ４の開弁・閉弁は高精度に制御される。
【００４５】
前述したように、スタック９の内部の流体圧力（空気圧力）を低下させるときには、制御装置６００により、上記したように筒形バルブ４を開度増加方向つまり矢印Ｐ２方向に移動させる。この場合、図２に示すように、筒形バルブ４の第１弁部５１が矢印Ｐ２方向に移動して第１弁受け部２４から離れ、第１弁流路５５の流路幅ｔ１（図２参照）が増加し、第１弁流路５５の流路面積が増加する。同様に、筒形バルブ４の第２弁部５２が矢印Ｐ２方向に移動して第２弁受け部２５から離れ、第２弁流路５６の流路幅ｔ２（図２参照）が増加し、第２弁流路５６の流路面積が増加する。この場合、基体１の流体入口２０に供給された流体は、矢印Ｋ１方向（図２参照）に流れて筒形バルブ４の外周壁面４０側の外周流路４８を流れてバルブ収容室２２に流入すると共に、矢印Ｋ２方向に流れて筒形バルブ４の内周壁面４１側の内周流路４７及び第２弁流路５６を流れて、バルブ収容室２２に流入する。バルブ収容室２２に流入した流体は、流体出口２１から加湿器９８に向けて吐出される。
【００４６】
上記したように本実施例によれば、筒形バルブ４の外周流路４８及び内周流路４７の双方が流路とされるため、流体バルブ装置で調整可能な流体の流量が確保される。故に、大きな流体の流量が要請されるスタック９に繋がれる流体バルブ装置に用いるのに適する。なお外周流路４８を流れる流量と、内周流路４７を流れる流量とは同じ程度にしても良いし、多少変えることにしても良い。
【００４７】
スタック９の内部の流体圧力（空気圧力）を増加させるときには、筒形バルブ４が開度減少方向つまり矢印Ｐ１方向に移動するように、制御装置６００により駆動モータ６２は駆動される。この結果、筒形バルブ４の第１弁部５１が開度減少方向つまり矢印Ｐ１方向に移動して第１弁受け部２４に接近し、第１弁流路５５の流路幅ｔ１が減少し、第１弁流路５５の流路面積が減少する。同様に、筒形バルブ４の第２弁部５２が矢印Ｐ１方向に移動して第２弁受け部２５に接近し、第２弁流路５６の流路幅ｔ２が減少し、第２弁流路５６の流路面積が減少する。これにより第１弁流路５５及び第２弁流路５６が流れる流体の流量が減少する。このため、流体バルブ装置の上流に位置するスタック９の流体圧力（空気圧力）が増加するように調整される。
【００４８】
筒形バルブ４を閉弁するときには、駆動モータ６２により筒形バルブ４が開度減少方向つまり矢印Ｐ１方向に更に移動する。この結果、図３に示すように、筒形バルブ４の第１弁部５１が矢印Ｐ１方向に移動して第１弁受け部２４に接触または最接近して第１弁流路５５を閉じると共に、第２弁部５２が矢印Ｐ１方向に移動して第２弁受け部２５に接触または最接近して第２弁流路５６を閉じる。なお、コンプレッサ９４が停止すれば、スタック９への空気供給は停止され、筒形バルブ４における流体の流れは基本的には停止される。
【００４９】
本実施例によれば、図１に示すように、筒形バルブ４の軸長方向の軸端部が、流体入口２０から流体出口２１に向かう流体の流れに臨むように、筒形バルブ４が基体１のバルブ収容室２２に配置されている。流体入口２０からバルブ収容室２２に流入する流体は、筒形バルブ４の軸端部に対向する。このため、流体が筒形バルブ４に作用する受圧面積を低減させることができる。よって、流体の流れに対抗して筒形バルブ４の開度を調整するとき、筒形バルブ４に作用する負荷を小さくできる。ひいては駆動モータ６２の出力を小さくでき、駆動モータ６２の小型化、コスト低廉化を図り得る。
【００５０】
ところで、流体入口２０から流体出口２１に向かう流体が筒形バルブ４の第１弁部５１に作用すると、流体の受圧に伴い、筒形バルブ４の軸長方向において筒形バルブ４の軸長方向の一端部４ａ側（上流側）から他端部４ｃ側（下流側）に向けて付勢する付勢力Ｆ１（図２参照）が筒形バルブ４に作用する。また、内周流路４７の流体が筒形バルブ４の第２弁部５２に作用すると、筒形バルブ４の軸長方向において他端部４ｃ側（下流側）から一端部４ａ側（上流側）に向けて付勢する付勢力Ｆ２（図２参照）が筒形バルブ４に作用するといえる。本実施例によれば、付勢力Ｆ１は付勢力Ｆ２よりもやや大きいものの、両者は近似した大きさであり（Ｆ１＝Ｆ２＋α）、向きは互いに逆であるため、付勢力Ｆ１、Ｆ２のうちα相当ぶんを除いた大部分の付勢力は実質的に相殺される。よって流体が流れているときにおいて、筒形バルブ４を開弁閉弁作動させるときの負荷抵抗を小さくすることができる利点が得られ、駆動モータ６２の出力を小さくでき、駆動モータ６２の小型化に一層有利となる。
【００５１】
更に説明を加える。図３に示すように、筒形バルブ４の第１弁部５１の最外径ｄ１は、第２弁部５２の最外径ｄ２よりもΔｄ大きく設定されている。この結果、筒形バルブ４のうち軸長方向の一端部４ａ側の付勢力Ｆ１を発生させる受圧面積は、筒形バルブ４のうち軸長方向の他端部４ｃ側の付勢力Ｆ２を発生させる受圧面積よりも大きく設定されており、これにより付勢力発生部が形成されている。この結果、筒形バルブ４の軸長方向において筒形バルブ４の軸長方向の一端部４ａ側から他端部４ｃ側に向けて付勢する付勢力をＦ１とし、筒形バルブ４の軸長方向の他端部４ｃ側から一端部４ａ側に向けて付勢する付勢力をＦ２とすると、付勢力Ｆ１は付勢力Ｆ２に対して近似した大きさであり、向きが逆であるため、両者は大部分が相殺されるものの、付勢力Ｆ１は付勢力Ｆ２よりもα相当、大きく設定されている（Ｆ１＝Ｆ２＋α）。
【００５２】
このようにα相当ぶん、付勢力Ｆ１は付勢力Ｆ２よりも大きいため、流体が本実施例に係る流体バルブ装置を流れるとき、筒形バルブ４は一端部４ａ側（上流側）から他端部４ｃ側（下流側）に向けて矢印Ｐ１方向に沿って付勢されることなる。この付勢の結果、回動ギヤ部材６５の第１雌ねじ部６５ｋと直動軸６７の第１雄ねじ部６７ｋと間の隙間（バックラッシ）、その他のがたを低減させることができる。この結果、長期にわたり筒形バルブ４の開度のばらつきを低減させるのに有利となり、使用期間が長くなったとしても、筒形バルブ４の開度の再現性を高精度に維持することができ、ひいてはスタック９の発電性能を長期にわたり良好に制御できる。
【００５３】
なお、図２から理解できるように、筒形バルブ４の外周流路４８を流れる流体は、筒形バルブ４の外筒部４２の外周壁面４０にも圧力Ｆ３（図２参照）として筒形バルブ４の外筒部４２に求心方向に作用する。しかし筒形バルブ４は円筒形状をなし、外周流路４８は外筒部４２の全周に形成されているため、圧力Ｆ３の影響は実質的に相殺される。また筒形バルブ４の内周流路４７を流れる流体は、筒形バルブ４の外筒部４２の内周壁面４１にも圧力Ｆ４（図２参照）として放射方向に作用する。しかし筒形バルブ４は円筒形状をなし、内周流路４７は外筒部４２の全周に形成されているため、圧力Ｆ４の影響は相殺される。
【００５４】
以上説明したように本実施例によれば、基体１の流体入口２０に供給された流体は、矢印Ｋ１方向に流れて筒形バルブ４の外周壁面４０側の外周流路４８を流れると共に、矢印Ｋ２方向に流れて筒形バルブ４の内周壁面４１側の内周流路４７を流れる。このように筒形バルブ４の外周流路４８及び内周流路４７の双方を流れるため、上記した特許文献１に係る技術とは異なり、流体バルブ装置で調整できる流体の流量が確保される。故に、大きな流体（空気）の流量の制御が要請されるスタック９に繋がれる流体バルブ装置に用いるのに適する。
【００５５】
本実施例によれば、筒形バルブ４は、図５に示すように、円筒形状をなす外筒部４２と、円筒形状をなす内筒部４３と、外筒部４２と内筒部４３とを連結するように半径方向に延びる複数の腕部４４とを備えているため、上記した特許文献１に係る技術に比較して、筒形バルブ４の内周側の内周流路７４の流路面積を大きくするのに有利となる。
【００５６】
更に本実施例によれば、図１、図２に示すように、筒形バルブ４はこれの軸長方向の軸端部が、流体入口２０から流体出口２１に向かう流体の流れに臨むように基体１のバルブ収容室２２に配置されている。このため、筒形バルブ４に流体が付勢力として作用する受圧面を軸端部分にでき、付勢力として作用する受圧面積を小さくできる。よって、流体の流れに対抗して筒形バルブ４の開度を調整するとき、筒形バルブ４に作用する負荷を小さくでき、駆動モータ６２の出力を小さくでき、駆動モータ６２の小型化を図り得、重量の軽量化及び省エネルギの面において有利である。
【００５７】
更に本実施例によれば、図２に示すように、筒形バルブ４の軸端部のうち一方に流体圧による付勢力Ｆ１（上流から下流に向かう付勢力）が作用すると共に、筒形バルブ４の軸端部のうち他方にも流体圧による逆向きの付勢力Ｆ２（下流から上流に向かう付勢力）が作用する。前記したように付勢力Ｆ１、Ｆ２の大きさは近似しているため、互いに逆向きの付勢力Ｆ１、Ｆ２のかなりの割合が相殺される。この場合には、流体の流れに対して筒形バルブ４を駆動部６により移動させるとき、駆動モータ６２に作用する負荷を小さくでき、駆動モータ６２の出力を小さくでき、駆動モータ６２の小型化及び省エネルギ化を一層図り得る。
【００５８】
本実施例によれば、筒形バルブ４の第１弁部５１は第１傾斜面５１ａを有する。筒形バルブ４に向けて流れる流体は、筒形バルブ４のリング形状をなす第１弁部５１の第１傾斜面５１ａに当たると、筒形バルブ４の向芯方向に向かう力Ｆ５（図３参照）を発生させる。第１弁部５１の第２傾斜面５１ｂは筒形バルブ４の周方向に沿って１周するように形成されているため、筒形バルブ４の軸芯がずれることが抑制される調芯作用が得られる。なお、上記した調芯作用は筒形バルブ４の開弁時にも閉弁時にも期待できる。
【００５９】
また、筒形バルブ４の他端部４ｃに形成されている第２弁部５２も第３傾斜面５２ａ、第４傾斜面５２ｂを有する。流体は筒形バルブ４のリング形状をなす第２弁部５２の第４傾斜面５２ｂに筒形バルブ４の放射方向に向かう力Ｆ６（図３参照）を第２弁部５２の全周にわたり発生させ、筒形バルブ４の調芯作用が得られる。
【００６０】
本実施例によれば、図３に示すように、筒形バルブ４の第１弁部５１の外径はｄ１は第２弁部５２の外径ｄ２よりもΔｄ大きく設定されている（ｄ１＝ｄ２＋Δｄ）。この結果、筒形バルブ４の軸長方向において筒形バルブ４の軸長方向の一端部４ａ側から他端部４ｃ側に向けて付勢する付勢力Ｆ１は、筒形バルブ４の軸長方向の他端部４ｃ側から一端部４ａ側に向けて付勢する付勢力Ｆ２よりも大きくされる。このため回動ギヤ部材６５の第１雌ねじ部６５ｋと直動軸６７の第１雄ねじ部６７ｋと間の隙間（バックラッシ）、その他のがたを低減させることができる。この結果、長期にわたり筒形バルブ４の開度のばらつきを低減させるのに有利となり、筒形バルブ４の開度の再現性を高精度に維持することができる。
【００６１】
本実施例によれば、図２に示すように、筒形バルブ４の第１弁部５１の第２傾斜面５１ｂと第１弁受け部２４の傾斜面２４ｘは、筒形バルブ４の軸芯Ｐａ（バルブ収容室２２の軸芯）に対して角度θ１傾斜している。第１弁流路５５の流路幅はｔ１で規定される。ここで、筒形バルブ４がこれの軸長方向である矢印Ｐ１、Ｐ２方向に沿って移動するとき、筒形バルブ４の軸長方向（矢印Ｐ１、Ｐ２方向）における変化量をＭ１とすると、第１弁流路５５の流路幅ｔ１の変化量は角度θ１の影響を受け、Ｍ１よりも小さくなり、Ｎ１となる（Ｍ１＞Ｎ１）。なお、Ｎ１＝Ｍ１・ｓｉｎθ１である。このため、ステッピングモータで形成された駆動モータ６２の駆動において、第１弁流路５５の流路幅ｔ１を調整する分解能を高めることができ、第１弁流路５５の流路幅ｔ１の開度を高精度で調整できる利点が得られる。
【００６２】
即ち、ステッピングモータで形成された駆動モータ６２に１パルスが入力されるとき、筒形バルブ４が矢印Ｐ１、Ｐ２方向に移動する距離をＭ１と仮定する。この場合、角度θ１の影響を受け、第１弁流路５５の流路幅ｔ１の変化量はＭ１よりも小さくなり、Ｎ１となる（Ｍ１＞Ｎ１）。結果として、第１弁流路５５の流路幅ｔ１を調整できる分解能をステッピングモータの１パルス相当ぶんよりも小さくすることができ、第１弁流路５５の流路幅ｔ１を高精度に調整できる利点が得られる。故に、１パルスあたりのステッピングモータの回動角度が微小な高価なステッピングモータを用いずとも良い。この意味においてもステッピングモータで形成された駆動モータ６２の価格の低廉化に有利である。
【００６３】
（第２実施例）
図６は第２実施例を示す。第２実施例は第１実施例と基本的には同様の構成であり、共通する部位には共通の符号を付する。第２実施例は基本的には同様の作用効果を奏する。以下、第１実施例と異なる部分を中心として説明する。本実施例においては、筒形バルブ４の第２弁部５２Ｂは直円筒形状とされており、軸芯Ｐａに沿っている。
【００６４】
（第３実施例）
図７は第３実施例を示す。第３実施例は第１実施例と基本的には同様の構成であり、共通する部位には共通の符号を付する。第３実施例は基本的には同様の作用効果を奏する。以下、第１実施例と異なる部分を中心として説明する。本実施例においても、筒形バルブ４は、図７に示すように、外周流路４８を形成する外周壁面４０を有すると共に内周流路４７を形成する内周壁面４１を有する外筒部４２と、外筒部４２の内周側に設けられ軸孔４５を有する内筒部４３と、外筒部４２と内筒部４３とを連結するように半径方向に延びる複数の腕部４４とを備えている。筒形バルブ４の外筒部４２は、流体入口２０から流体出口２１に流体に向かう流体が流れる外周流路４８を形成する外周壁面４０と、流体入口２０から流体出口２１流体に向かう流体が流れる内周流路４７を形成する内周壁面４１とを有する。また筒形バルブ４の外筒部４２は、筒形バルブ４の軸長方向の一端部側（上流側）に拡開状に形成された第１弁部５１と、筒形バルブ４の軸長方向の他端部側（下流側）に拡開状に形成された第２弁部５２とを有する。
【００６５】
図７に示すように、筒形バルブ４の第１弁部５１は外筒部４２の外径方向に筒形状に拡開しており、他の部位よりも厚肉化されている。同様に、筒形バルブ４の第２弁部５２の第３傾斜面５２ａ及び第４傾斜面５２ｂは、外筒部４２の外径方向に筒形状に拡開している。このように第２弁部５２の第３傾斜面５２ａ及び第４傾斜面５２ｂは外筒部４２の外径方向に筒形状に拡開しているため、微小異物等の異物が流体に含まれている場合であっても、流体を主孔１６の入口１６ｉから遠ざけることができ、流体に含まれているカーボン微粒等の異物が主孔１６の入口１６ｉから駆動部６側に進入することを抑制できる。
【００６６】
図７に示すように、本実施例によれば、流体に含まれている異物が駆動部６の側に進入することを抑制するために、異物進入抑制部８０が用いられている。異物進入抑制部８０は、基体１の第１ボディ１１の主孔１６の入口１６ｉに対面するように直動軸６７に筒形バルブ４と共に配置されており、駆動モータ６２に向かうにつれて外径方向に拡開する外径をもつ円錐面状の拡開傾斜面８１と、直動軸６７に嵌合可能な取付孔８２とを有する。拡開傾斜面８１は周方向に沿って連設されている。このように拡開傾斜面８１を有する異物進入抑制部８０が主孔１６の入口１６ｉに対面するように設けられているため、流体を主孔１６の入口１６ｉから遠ざけることができ、従って、流体に含まれている異物が駆動部６の側に進入することを抑制することができる。
【００６７】
（第４実施例）
図８は第４実施例を示す。第４実施例は第１実施例と基本的には同様の構成であり、基本的には同様の作用効果を奏する。共通する部位には共通の符号を付する。以下、第１実施例と異なる部分を中心として説明する。本実施例においても、第１実施例と同様に、筒形バルブ４の第１弁部５１の第２傾斜面５１ｂと第１弁受け部２４の傾斜面２４ｘとは、筒形バルブ４の軸芯Ｐａに対して角度θ１傾斜している。第１弁流路５５の流路幅はｔ１で規定される。ここで、筒形バルブ４がこれの軸長方向である矢印Ｐ１、Ｐ２方向に沿って移動するとき、前述したように、筒形バルブ４の軸長方向（矢印Ｐ１、Ｐ２方向）における変化量をＭ１と仮定すると、角度θ１の影響を受けるため、第１弁流路５５の流路幅ｔ１の変化量はＭ１よりも小さくなり、Ｎ１となる（Ｍ１＞Ｎ１）。このため、第１弁流路５５の流路幅ｔ１を調整できる分解能をステッピングモータの１パルス相当ぶんよりも微細にすることができ、第１弁流路５５の流路幅ｔ１を高精度に調整できる利点が得られる。
【００６８】
更に本実施例によれば、図８に示すように、第２弁受け部２５Ｂは膨出リング状に形成されている。筒形バルブ４の第２弁部５２の第４傾斜面５２ｂと第２弁受け部２５の傾斜面２５ｘは、筒形バルブ４の軸芯Ｐａに対して角度θ２傾斜している。第２弁流路５６の流路幅はｔ２で規定される。
【００６９】
ここで、筒形バルブ４がこれの軸長方向である矢印Ｐ１、Ｐ２方向に沿って移動するとき、筒形バルブ４の軸長方向（矢印Ｐ１、Ｐ２方向）における変化量をＭ２（図９参照）とすると、角度θ２の影響を受けるため、第２弁流路５６の流路幅ｔ２の変化量はＭ２よりも小さくなり、Ｎ２（図９参照）となる（Ｍ２＞Ｎ２）。このため、第２弁流路５６の流路幅ｔ２を調整する分解能をステッピングモータの１パルス相当ぶんよりも微細にすることができ、第２弁流路５６の流路幅ｔ２を高精度で調整できる利点が得られる。
【００７０】
（第５実施例）
図１０は第５実施例を示す。第５実施例は第１実施例と基本的には同様の構成であり、基本的には同様の作用効果を奏する。共通する部位には共通の符号を付する。以下、第１実施例と異なる部分を中心として説明する。本実施例では、筒形バルブ４の第２弁部５２には軟質部材５２ｔが装備されており、閉弁時のシール性が高められている。なお軟質部材５２ｔは筒形バルブ４の第１弁部５１及び第２弁部５２のうちの少なくとも一方に装備できる。場合によっては、第１弁受け部２４及び第２弁受け部２５のうちの少なくとも一方に装備しても良い。
【００７１】
（第６実施例）
図１１は第６実施例を示す。第６実施例は第１実施例と基本的には同様の構成であり、基本的には同様の作用効果を奏する。共通する部位には共通の符号を付する。以下、第１実施例と異なる部分を中心として説明する。本実施例では、基体１の第１ボディ１１には、供給管９０を連結させる連結具９２Ｂが流体入口２０近傍において設けられている。連結具９２Ｂは筒形バルブ４を案内する案内部として機能するものであり、基体１の第１ボディ１１に取付具１１ｘにより固定される本体部９２０と、筒形バルブ４の一端部４ａ側に延設され軸長方向にのびるリング状のスライド部９２２と、本体部９２０及びスライド部９２２を連結する複数の腕部９２４とをもつ。スライド部９２２は、筒形バルブ４の軸長方向の一端部４ａの側をスライド可能に保持している。スライド部９２２は、筒形バルブ４の軸長方向（矢印Ｐ１、Ｐ２方向）に延びるスライド面９２３をもつ。スライド面９２３は、筒形バルブ４の軸長方向の一端部４ａに対面すると共に、一端部４ａのスライド性を高めるように固体潤滑性を有する。筒形バルブ４の軸長方向の一端部４ａはスライド部９２２で支持されると共に、筒形バルブ４の軸長方向の他端部４ｃの側は直動軸６７で支持されている。即ち、筒形バルブ４は両持ち支持とされている。
【００７２】
（その他）
上記した実施例によれば、駆動モータ６２はステッピングモータとされているが、これに限らず、ＤＣモータ等の他のモータでも良い。駆動モータ６２によっては、センサ７を廃止することもでき、センサ７での検出のために使用される第１中間ギヤ部材７１、第２中間ギヤ７２を廃止することもできる。上記した実施例によれば、流体バルブ装置はスタック９の下流側に配置されているが、スタック９の上流側に配置されていても良い。上記した実施例によれば、筒形バルブ４の軸芯Ｐａ、流体入口２０の孔芯Ａ１、流体出口２１の孔芯Ａ２は、横方向に沿っているが、これに限らず、このうちの少なくとも一つが縦方向に沿っていても良い。
【００７３】
上記した実施例によれば、駆動モータ６２の回転運動を筒形バルブ４の直進運動に変換する減速変換部６３は、係合部６４と、係合部６４に同軸的に接続され係合部６４と一体的に回転する回動ギヤ部材６５と、直動軸６７とで形成されているが、これに限られるものではない。筒形バルブ４を駆動させる駆動モータとしては、場合によっては、直動するリニアモータとし、筒形バルブ４を直接的に直動させることもできる。筒形バルブ４は円筒形状をなしているが、場合によっては角筒形状とすることもできる。
【００７４】
上記した実施例によれば、流体バルブ装置は車載用の燃料電池システムに適用されているが、これに限らず、定置用の燃料電池システムに適用しても良く、他の燃料電池システムに適用しても良い。あるいは、燃料電池システム以外の燃焼装置等に空気を送給する用途に適用することもできる。その他、本発明装置は上記した各実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できるものである。
【００７５】
上記した記載から次の技術的思想も把握できる。
（付記項１）燃料電池システムで使用される流体が流入する流体入口と、流体が吐出される流体出口と、前記流体入口及び前記流体出口の間に形成されたバルブ収容室とをもつ基体と、
前記基体のバルブ収容室に移動可能に収容された筒形バルブと、
前記筒形バルブの開度を調整する方向に前記筒形バルブを移動させる駆動部とを具備する流体バルブ装置において、
前記筒形バルブは、前記流体入口から前記流体出口に流体に向かう流体が流れる外周流路を形成する外周壁面と、前記外周流路を流体が流れるように前記筒形バルブの第１弁流路を前記基体の第１弁受け部とで形成する第１弁部とを有しており、
前記駆動部により前記筒形バルブを移動させて前記第１弁流路の流路面積を変化させることにより、前記筒形バルブの外周流路を流れる流体の流量を可変とし、前記筒形バルブは、これの軸長方向の軸端部が、前記流体入口から前記流体出口に向かう流体の流れに臨むように前記基体のバルブ収容室に配置されていることを特徴とする燃料電池システム用の流体バルブ装置。
【００７６】
筒形バルブの軸長方向の軸端部が、流体入口から流体出口に向かう流体の流れに臨むように基体のバルブ収容室に筒形バルブが配置されているため、流体が筒形バルブに作用する受圧面積を低減させることができる。よって、流体の流れに対抗して筒形バルブの開度を調整するとき、筒形バルブに作用する負荷を小さくでき、筒形バルブを駆動させる駆動部の出力を小さくでき、駆動部の小型化を図り得、重量の軽量化及び省エネルギの面において有利であり、小型化が要請される車載用または定置用の燃料電池システムに使用するのに適する。
【００７７】
【発明の効果】
本発明に係る流体バルブ装置によれば、前述したように、筒形バルブの外周壁面により外周流路が形成されると共に、筒形バルブの内周壁面により内周流路が形成される。このため流体バルブ装置を流れる流体の流量が増大する。故に、大きな流体の流量が要請される機器に繋がれる流体バルブ装置に用いるのに適する。大きな流体の流量が要請される機器としては、燃料電池のスタック、特に車載用の燃料電池のスタックが例示される。
【図面の簡単な説明】
【図１】筒形バルブが開弁している状態の流体バルブ装置の水平方向に沿った全体の断面図である。
【図２】筒形バルブが開弁している状態の流体バルブ装置の要部の断面図である。
【図３】筒形バルブが閉弁している状態の流体バルブ装置の要部の断面図である。
【図４】筒形バルブの軸端を示す端面図である。
【図５】直動軸に筒形バルブを取り付ける前の状態を示す要部の断面図である。
【図６】第２実施例に係り、流体バルブ装置の要部の断面図である。
【図７】第３実施例に係り、流体バルブ装置の要部の断面図である。
【図８】第４実施例に係り、流体バルブ装置の要部の断面図である。
【図９】第４実施例に係り、筒形バルブの第２弁部の流路幅の変化状況を説明する説明図である。
【図１０】第５実施例に係り、流体バルブ装置の要部の断面図である。
【図１１】第６実施例に係り、流体バルブ装置の要部の断面図である。
【符号の説明】
図中、１は基体、１１は第１ボディ、２０は流体入口、２１は流体出口、２２はバルブ収容室、２４は第１弁受け部、２５は第２弁受け部、４４は筒形バルブ、４０は外周壁面、４１は内周壁面、４２は外筒部、４３は内筒部、４４は腕部、４７は内周流路、４８は外周流路、５１は第１弁部、５２は第２弁部、５５は第１弁流路、５６は第２弁流路、６は駆動部、６２は駆動モータ、６３は減速変換部、６５は回動ギヤ部材、６７は直動軸、７はセンサ、９はスタックを示す。

Claims

流体が流入する流体入口と、流体が吐出される流体出口と、前記流体入口及び前記流体出口の間に形成されたバルブ収容室とをもつ基体と、
前記基体のバルブ収容室に移動可能に収容された筒形バルブと、
前記筒形バルブの開度を調整する方向に前記筒形バルブを移動させる駆動部とを具備する流体バルブ装置において、
前記筒形バルブは、
前記流体入口から前記流体出口に向かう流体が流れるように前記筒形バルブの外周流路を形成する外周壁面と、
流体入口から流体出口に向かう流体が流れるように前記筒形バルブの内周流路を形成する内周壁面と、
前記外周流路及び前記内周流路のうちの一方を流体が流れるように第１弁流路を前記基体の第１弁受け部とで形成する第１弁部と、
前記外周流路及び前記内周流路のうちの他方を流体が流れるように第２弁流路を前記基体の第２弁受け部とで形成する第２弁部とを有しており、
前記駆動部により前記筒形バルブを移動させて前記第１弁流路の流路面積及び前記第２弁流路の流路面積を変化させることにより、前記筒形バルブの外周流路を流れる流体の流量、前記内周流路を流れる流体の流量を可変とすることを特徴とする流体バルブ装置。
請求項１において、前記筒形バルブは、これの軸長方向の軸端部が、前記流体入口から前記流体出口に向かう流体の流れに臨むように前記基体のバルブ収容室に配置されていることを特徴とする流体バルブ装置。
請求項１または請求項２において、前記駆動部は、前記基体に取り付けられた駆動モータと、前記駆動モータの回転運動を前記筒形バルブの直進運動に変換させる減速変換部とを有することを特徴とする流体バルブ装置。
請求項３において、前記減速変換部は、前記駆動モータの回転駆動に伴い前記筒形バルブの軸長方向に移動可能な直動軸を有し、
前記筒形バルブは、前記外周流路を形成する前記外周壁面を有すると共に前記内周流路を形成する前記内周壁面を有する外筒部と、前記外筒部の内周側に設けられ軸孔を有する内筒部と、前記外筒部とを前記内筒部とを連結する腕部とを有しており、
前記筒形バルブの前記内筒部の軸孔の内周面に形成された雌ねじ部と、前記直動軸の外周面に形成された雄ねじ部とを螺進退させることにより、前記直動軸に対する前記筒形バルブの軸長方向の初期位置を調整できることを特徴とする流体バルブ装置。
請求項１〜請求項４のうちのいずれか一項において、前記筒形バルブの軸長方向において前記筒形バルブの軸長方向の一端部側から他端部側に向けて付勢する付勢力を発生させる付勢力発生部が設けられており、
前記付勢力発生部は、前記筒形バルブのうち軸長方向の一端部側の受圧面積を、前記筒形バルブのうち軸長方向の他端部側の受圧面積よりも大きく設定することにより、前記筒形バルブの軸長方向の一端側から他端側に向けて付勢する付勢力を発生させることを特徴とする流体バルブ装置。
請求項１〜請求項５のうちのいずれか一項において、流体に含まれている異物が前記駆動部に進入することを抑制するために、前記筒形バルブの前記外周流路及び前記内周流路のうちの少なくとも一方を流れる流体を前記駆動部から遠ざける異物進入抑制部が前記筒形バルブ及び前記基体のうちの少なくとも一方に設けられていることを特徴とする流体バルブ装置。
請求項１〜請求項６のうちのいずれか一項において、燃料電池システムの下流または上流の流路に設けられていることを特徴とする流体バルブ装置。