JP2006156208A - 燃料電池用レギュレータユニット - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池において好適に使用することが可能な燃料電池用レギュレータユニットを提供することにある。
【解決手段】一次側ポート１６から供給された燃料ガスをパイロット圧に対応して調圧し、二次側ポート１８から導出するレギュレータ１２と、ソレノイド部の励磁作用下に可動部材を変位させることにより接続部から供給されたパイロットエアーを導出孔から排出するエア排出弁３００とを備え、前記レギュレータ１２と前記エア排出弁３００とが一体的にユニット本体１４に設けられる。
【選択図】図３

Description

本発明は、燃料電池に適用され、酸化剤（エアー）の圧力を信号圧として該酸化剤（エアー）の圧力に応じた圧力で燃料電池のアノード側に反応ガスとして燃料（水素）を供給することが可能な燃料電池用レギュレータユニットに関する。

従来、固体高分子膜型燃料電池は、固体高分子電解質膜をアノードとカソードとで両側から挟み込んで形成されたセルを、複数積層して構成されたスタック（以下において燃料電池という）を備えており、アノードに燃料として水素が供給され、カソードに酸化剤としてエアーが供給されて、アノードで触媒反応により発生した水素イオンが、固体高分子電解質膜を通過してカソードまで移動して、カソードで電気化学反応を起こして発電するようになっている。

このような燃料電池装置は、例えば、燃料電池のカソード側に反応ガスとしてエアーを供給するためのエアーコンプレッサ等を備え、さらに、このエアーの圧力を信号圧として、エアーの圧力に応じた圧力で燃料電池のアノード側に反応ガスとして水素を供給する圧力制御弁を備え、燃料電池のカソード側に対するアノード側の反応ガスの圧力を所定圧に調圧して所定の発電効率を確保するとともに、燃料電池に供給される反応ガスの流量を制御することで所定の出力が得られるように設定されている。

ところで、本出願人は、特許文献１および特許文献２に示されるように、燃料ガス供給装置等において使用することが可能なガス用減圧弁を提案している。

特開２００２−１８２７５１号公報 特開平１１−２７０７１７号公報

本発明は、前記提案に関連してなされたものであり、燃料電池において好適に使用することが可能な燃料電池用レギュレータユニットを提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、燃料電池システムにおいて圧力制御部へ供給されるパイロットエアーが導入されるパイロット室を有し、前記パイロット室のパイロット圧に対応して一次側ポートから供給された反応ガスを調圧して二次側ポートより導出するレギュレータと、ソレノイド部の励磁作用下に弁体を変位させることにより導入ポートから供給された前記パイロットエアーを導出ポートより排出する電磁弁とからなる燃料電池用レギュレータユニットにおいて、
前記電磁弁は、前記ソレノイド部が内部に配設され、前記パイロットエアーを外部に導出する導出通路を有するバルブボディと、
一端部が前記バルブボディに連結され、他端部が前記レギュレータのボディに形成された孔部内に挿入されると共に、内部に軸線方向に沿って貫通した導入通路が形成される導通部材と、
前記バルブボディの内部に設けられ、前記ソレノイド部の励磁作用下に弁座部に着座・離間自在に設けられる弁体と、
を備え、
前記導入通路は、前記導出通路と同軸状に形成され、前記レギュレータのボディに形成される前記導出通路を介して前記パイロット室と連通すると共に、前記電磁弁は、前記ボディの孔部を介して前記レギュレータの軸線と略直交して装着されることを特徴とする。

本発明によれば、レギュレータと電磁弁とから構成される燃料電池用レギュレータユニットにおいて、前記電磁弁に、バルブボディの内部に弁座部に対して着座・離間自在な弁体を設けると共に、前記弁体をソレノイド部の励磁作用下に軸線方向に沿って変位させている。これにより、例えば、ソレノイド部の励磁作用下に変位する可動コアにシャフトを介して弁体を連結し、前記弁体を変位させることにより弁開・弁閉状態を切り換えている従来の電磁弁と比較して、前記ソレノイド部の励磁作用下に変位する可動コアが弁体を兼ねているため、従来の電磁弁に対して軸線方向の長手寸法を短縮化して小型化を図ることができる。

そのため、電磁弁をレギュレータに一体的に装着した際に、燃料電池用レギュレータユニットを半径方向に小型化することができる。

また、電磁弁の一端部側に導通部材の導入通路が設けられ、前記電磁弁の他端部側にバルブボディの導出通路が設けられ、前記導入通路と導出通路とが同軸状に形成されている。そのため、導入通路及び導出通路が同一端部側に形成されている従来の電磁弁と比較して、導入通路と導出通路とを別部材に設けることによりレギュレータの孔部に挿入される電磁弁の一端部側となる導通部材の長手寸法を短くすることが可能となる。これにより、電磁弁の軸線方向の長手寸法をさらに短縮化し、燃料電池用レギュレータユニットを半径方向に小型化することができる。

さらに、電磁弁に、導通部材における他端部と、ソレノイド部とバルブボディの間、導通部材と前記ソレノイド部の間、弁座部とバルブボディの間に弾性材料からなるシール部材をそれぞれ設け、前記シール部材を、氷点下において所定の弾性を有するフッ素ゴムから形成するとよい。これにより、例えば、電磁弁の周辺温度が低下した場合においても前記シール部材が所定の弾性を有しているため、前記シール部材によってソレノイド部、バルブボディ、導通部材及び弁座部の気密を確実且つ好適に保持することができると共に、レギュレータのパイロット室に導入されるパイロットエアーの温度が高温になった場合でも、所定の弾性が確保されているため、前記シール部材のシール性が好適に維持される。

さらにまた、電磁弁に、レギュレータを通じて電磁弁の内部に導入されるパイロットエアーの排気音を減少させる消音部材を設けるとよい。これにより、レギュレータから導入されたパイロットエアーを消音部材を介して流通させることにより、前記パイロットエアーを電磁弁より排気する際の排気音を好適に減少させることができる。

またさらに、消音部材を、バルブボディにおける導出通路の外周側に設けることにより、前記消音部材をバルブボディに対して簡便に装着することができると共に、パイロットエアーが導出される導出通路を取り囲むように配設されているため効果的にパイロットエアーの排気音を減少させることが可能である。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、前記電磁弁に、バルブボディの内部に弁座部に対して着座・離間自在な弁体を設けると共に、前記弁体をソレノイド部の励磁作用下に軸線方向に沿って変位させている。これにより、前記ソレノイド部の励磁作用下に変位する可動コアが弁体を兼ねているため、従来の弁体と可動コアとが別体に構成されている電磁弁に対して軸線方向の長手寸法を短縮化して小型化を図ることができる。

そのため、電磁弁をレギュレータに一体的に装着した際に、燃料電池用レギュレータユニットを半径方向に小型化することができる。

また、電磁弁の一端部側に導通部材の導入通路が設けられ、前記電磁弁の他端部側にバルブボディの導出通路が設けられ、前記導入通路と導出通路とが同軸状に形成されている。そのため、導入通路及び導出通路が同一端部側に形成されている従来の電磁弁と比較して、レギュレータの孔部に挿入される電磁弁の一端部側となる導通部材の長手寸法を短くすることが可能となる。これにより、電磁弁の軸線方向の長手寸法をさらに短縮化し、燃料電池用レギュレータユニットを半径方向に小型化することができる。

本発明に係る燃料電池用レギュレータユニットについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

図１において参照数字２００は、本発明の実施の形態に係る燃料電池用レギュレータユニットが組み込まれた燃料電池システムを示す。なお、前記燃料電池システム２００は、例えば、自動車等の車両に搭載される。

この燃料電池システム２００は、例えば、固体ポリマーイオン交換膜等からなる固体高分子電解質膜をアノードとカソードとで両側から挟み込んで形成されたセルに対し、複数のセルを積層して設けた燃料電池スタック２０２を含む。前記燃料電池スタック２０２には、燃料ガス（以下、必要に応じて燃料という）として、例えば、主に水素を含有するガス（以下、水素という）が供給されるアノードと、酸化剤として、例えば、酸素を含むエアーが供給されるカソードとが設けられる。

前記カソードには、酸化剤供給部２０４からエアーが供給されるエアー供給口２０６と、前記カソード内のエアーを外部に排出するためのエアー排出部２０８が接続されたエアー排出口２１０が設けられる。一方、アノードには、燃料供給部２１２から水素が供給される水素供給口２１４と、水素排出部２１６が接続された水素排出口２１８とが設けられる。

前記燃料電池スタック２０２では、アノードで触媒反応により発生した水素イオンが、固体高分子電解質膜を通過してカソードまで移動し、カソードで酸素と電気化学反応を起こして発電するように設定されている。

前記エアー供給口２０６には、エアー供給用通路を介して、酸化剤供給部２０４と、放熱部２２０と、カソード加湿部２２２とがそれぞれ接続され、また、前記エアー排出口２１０には、エアー排出用通路を介してエアー排出部２０８が接続される。

前記水素供給口２１４には、水素供給通路を介して、燃料供給部２１２と、圧力制御部２２４と、エゼクタ２２６と、アノード加湿部２２８とがそれぞれ接続され、また、前記水素排出口２１８には、循環用通路２３０を介して水素排出部２１６が接続される。

酸化剤供給部２０４は、例えば、図示しないスーパーチャージャ（圧縮機）およびこれを駆動するモータ等から構成され、燃料電池スタック２０２で酸化剤ガスとして使用される供給エアーを断熱圧縮して燃料電池スタック２０２に圧送する。この断熱圧縮の際に供給エアーが加熱される。このように加熱された供給エアーが、燃料電池スタック２０２の暖機に貢献する。

また、前記酸化剤供給部２０４から供給されるエアーは、例えば、燃料電池スタック２０２の負荷や図示しないアクセルペダルの操作量等に応じて所定の圧力に設定されて燃料電池スタック２０２に導入されるとともに、後述する放熱部２２０によって冷却された後、バイパス通路２３２を介して圧力制御部２２４にパイロット圧として供給される。

放熱部２２０は、例えば、図示しないインタークーラ等から構成され、流路に沿って流通する冷却水と熱交換することによって、燃料電池スタック２０２の通常運転時において前記酸化剤供給部２０４から供給される供給エアーを冷却する。このため、供給エアーは、所定温度に冷却された後、カソード加湿部２２２に導入される。

前記カソード加湿部２２２は、例えば、水透過膜を備えて構成され、水分を水透過膜の一方の側から他方の側へ透過させることにより、前記放熱部２２０によって所定の温度に冷却されたエアーを所定の湿度に加湿して燃料電池スタック２０２のエアー供給口２０６へと供給している。前記加湿されたエアーは燃料電池スタック２０２に供給され、該燃料電池スタック２０２の固体高分子電解質膜のイオン導電性が所定の状態に確保される。

なお、燃料電池スタック２０２のエアー排出口２１０には、エアー排出部２０８が接続され、前記エアー排出部２０８に設けられた図示しない排出弁を通じてエアーが大気中に排気される。

燃料供給部２１２は、例えば、燃料電池に対する燃料として水素を供給する図示しない水素ガスボンベからなり、燃料電池スタック２０２のアノード側に供給する供給水素が貯蔵される。

圧力制御部２２４には、後述する燃料電池用レギュレータユニット１０が設けられ、バイパス通路２３２を介して供給されるエアーの圧力をパイロット圧（パイロット信号圧）として、前記圧力制御部２２４の出口側圧力である二次側圧力を前記パイロット圧に対応した所定範囲の圧力に設定している。

エゼクタ２２６は、図示しないノズル部とディフューザ部とから構成され、圧力制御部２２４から供給された燃料（水素）はノズル部を通過する際に加速されてディフューザ部に向かって噴射される。前記ノズル部からディフューザ部に向かって燃料が高速で流通する際、ノズル部とディフューザ部との間に設けられた副流室内で負圧が発生し、循環用通路２３０を介してアノード側の排出燃料が吸引される。前記エゼクタ２２６で混合された燃料および排出燃料はアノード加湿部２２８へと供給され、燃料電池スタック２０２から排出された排出燃料は、前記エゼクタ２２６を介して循環するように設けられている。

従って、燃料電池スタック２０２の水素排出口２１８から排出された未反応の排出ガスは、循環用通路２３０を介してエゼクタ２２６に導入され、圧力制御部２２４から供給された水素と、燃料電池スタック２０２から排出された排出ガスとが混合されて燃料電池スタック２０２に再び供給されるように設けられている。

アノード加湿部２２８は、例えば、水透過膜を備えて構成され、水分を水透過膜の一方の側から他方の側へと透過させることにより、エゼクタ２２６から導出された燃料を所定の湿度に加湿して燃料電池スタック２０２の水素供給口２１４へと供給している。前記加湿された水素は燃料電池スタック２０２に供給され、該燃料電池スタック２０２の固体高分子電解質膜のイオン導電性が所定の状態に確保される。

燃料電池スタック２０２の水素排出口２１８には、例えば、図示しない排出制御弁を有する水素排出部２１６が循環用通路２３０を介して接続される。前記排出制御弁は、燃料電池スタック２０２の運転状態に応じて開閉動作が制御され、例えば、図示しない貯留タンクによって分離された排出ガス中の過剰な水分（主に液体水）等が車両外部に排出される。

この燃料電池用レギュレータユニット１０は、レギュレータ１２、エア排出弁（電磁弁）３００とを含み、前記レギュレータ１２とエア排出弁３００とがユニット本体１４に対して一体的に連設されて構成される。

以下、レギュレータ１２、エア排出弁３００の順序で詳細に説明する。

レギュレータ１２は、図４に示されるように、燃料供給部２１２から供給された水素が導入される一次側ポート１６と、該一次側ポート１６から導入された水素を所定の圧力に調圧してエゼクタ２２６（図１参照）側に導出する二次側ポート１８とが設けられたボディ２０とを含む。前記ボディ２０は、相互に積層されて一体的に連結された第１ブロック体２２ａ、第２ブロック体２２ｂ及び第３ブロック体２２ｃによって構成される。前記ボディ２０の内部には空間部２４が形成され、前記空間部２４には、前記一次側ポート１６と二次側ポート１８とを連通させる流体通路２６を開閉する弁機構部２８が設けられる。

第１ブロック体２２ａの底面部に形成された孔部には、Ｏリング３０によって弁体ガイド部材３２がボルト３４を介して連結され、前記弁体ガイド部材３２には、前記空間部２４の軸線方向に沿って長尺状に所定長だけ突出する円筒状のガイド用筒部３６が一体的に形成される。前記弁体ガイド部材３２の中央部の孔部には、後述する背圧室３８を閉塞する閉塞部材４０がＯリング４２を介して螺入される。なお、前記閉塞部材４０の端部には、図示しない工具等を介して外部から該閉塞部材４０をねじ込むための断面矩形状の凹部４４が形成される。

前記弁体ガイド部材３２を第１ブロック体２２ａと別個に形成し、ボルト３４を介して簡便に組み付けることにより組み付け性を向上させることができる。

また、前記弁体ガイド部材３２と第１ブロック体２２ａとを別部材で構成することにより、ボディ２０側（第１ブロック体２２ａ）の材質及び表面処理に影響を与えることがなく弁体ガイド部材３２に対してフッ素樹脂コーティングを施すことができる。

なお、弁体ガイド部材３２の略中央部に孔部を形成し、前記孔部を閉塞部材４０によって閉塞するという構成を採用することにより、前記弁体ガイド部材３２のガイド用筒部３６の内壁面に対してスプレー挿入方式によるフッ素樹脂コーティング処理を容易に施すことが可能となり、コーティング膜の均一化及び安定化を図ることができる。前記スプレー挿入方式によるフッ素樹脂コーティング処理を施した後、前記弁体ガイド部材３２の孔部に対して閉塞部材４０を簡便に取り付けることができる。

弁機構部２８は、ボディ２０の軸線方向に沿って延在するロッド部材４６と、前記ロッド部材４６に外嵌され、半径外方向に向かって突出する弁体４８が一体的に形成されたガイド部材５０と含む。

また、弁機構部２８は、第１保持機構５２を介して前記ロッド部材４６の他端部に連結された大径な第１ダイヤフラム５４と、前記第１ダイヤフラム５４と弁体４８との間に設けられ、第２保持機構５６を介してロッド部材４６に連結された小径な第２ダイヤフラム５８とを有する。

前記ロッド部材４６の中間部には、断面Ｌ字状に屈曲し周方向に沿って約９０度離間する４個の爪部によって形成されたストッパ部６０が一体的に形成され、前記ストッパ部６０は第２保持機構５６を構成するものである。

ガイド部材５０は、その内部の中空部６２に連通する第１連通孔６４が形成された長尺な円筒体からなり、前記円筒体の端部には半径外方向に向かって所定長だけ膨出する弁体４８が一体的に形成される。前記ガイド部材５０において、弁体４８の下部側に設けられたガイド機能を営む部位を長尺に形成することにより、前記弁体４８が弁座６６に着座する際のシート倒れを防止することができる。

また、ガイド部材５０に中空部６２及び第１連通孔６４を形成して肉抜きすることにより該ガイド部材５０が軽量化され、自励振動を減少させると共に、摺動抵抗を減少させることができる。この場合、ガイド部材５０のガイド機能を営む部位及びガイド用筒部３６に対してそれぞれフッ素樹脂コーティングを施すことにより、前記ガイド部材５０とガイド用筒部３６との摺動部分における良好な摺動性が得られ、耐久性を向上させることができる。なお、後述する弁座部材６８の弁座６６に着座する前記弁体４８の着座部位には、環状のシート用ゴム７０が装着されている。

一方、前記ガイド部材５０の外周面には、弁体４８に近接する側のＯリング７２と、前記Ｏリング７２から所定間隔離間し弁体４８から離間する側のＹパッキン７４とが、環状溝を介してそれぞれ装着される。このように、ガイド用筒部３６に接触してシール機能を営むＯリング７２及びＹパッキン７４を所定間隔離間して配設することにより、所望の摺動抵抗が営まれて自励振動を抑制することができる。

この場合、前記Ｏリング７２及びＹパッキン７４との摺動作用下に前記ガイド部材５０がガイド用筒部３６に沿って変位することにより、ロッド部材４６と一体的に変位するガイド部材５０を直線状に案内し、シート倒れを防止して前記ガイド部材５０の弁体４８が弁座６６に対して好適に着座するように設けられる。

なお、弁体４８から離間する側にＹパッキン７４を装着することにより、例えば、前記Ｙパッキン７４に代替してＯリングを装着した場合と比較して僅かに摺動抵抗を減少させることができ、弁体４８に近接する側のＯリング７２と弁体４８から離間する側のＹパッキン７４との共働作用によって所望の摺動抵抗が得られる。

さらに、前記Ｏリング７２とＹパッキン７４との間のガイド部材５０の外周面には、環状凹部が形成され、前記環状凹部と弁体ガイド部材３２のガイド用筒部３６との間で環状空間部７６が形成される。前記環状空間部７６は、軸線方向に沿って延在する第１連通孔６４と略直交する孔部７８によって連通するように設けられる。

このように、所定間隔離間するＯリング７２とＹパッキン７４との間に第１連通孔６４に連通する環状空間部７６を形成することにより、Ｏリング７２とＹパッキン７４との間が負圧となって前記Ｏリング７２及びＹパッキン７４がガイド用筒部３６の内壁面への貼着を防止することができる。

従って、弁体ガイド部材３２のガイド用筒部３６に対するガイド部材５０の良好な摺動性が得られる。なお、第１連通孔６４に連通させる孔部７８を形成しているがこれに限定されるものではなく、弁体ガイド部材３２のガイド用筒部３６に図示しない孔部を形成してＯリング７２とＹパッキン７４との間の密封化を阻止してもよい。

Ｏリング７２及びＹパッキン７４によって外周面がシールされたガイド部材５０の端部側には、ガイド用筒部３６と閉塞部材４０とによって囲繞された背圧室３８が形成される。前記背圧室３８を設けることにより弁体４８に付与される圧力が軽減され、圧力−流量特性を向上させることができる。換言すると、調圧された二次側圧力によって弁体４８を弁座６６から離間する方向に付勢する力と、背圧室３８内に進入した圧力流体によって弁体４８を弁座６６に向かって着座させる方向に付勢する力とが相殺（キャンセル）されることにより、弁体４８に付与される圧力を軽減することができる。

なお、前記背圧室３８は、ロッド部材４６に軸線方向に沿って所定長だけ延在する第１連通孔６４及び該第１連通孔６４に略直交して交差する第２連通孔８０を介して後述するアスピレータ室８４に連通するように設けられる。

前記ガイド部材５０の外周側には、一端部が弁体４８に係着され、他端部が弁体ガイド部材３２の環状凹部内に係着されたコイル状の第１ばね部材８２が設けられる。前記第１ばね部材８２の弾発力によって弁体４８は、常時、弁座６６に向かって着座するように付勢されている。前記第１ばね部材８２の弾発力は、後述するパイロット室８６に配設されたコイル状の第２ばね部材８８の弾発力と比較して大きく設定されている。

従って、弁体４８を弁座６６から離間させる方向に付勢する第２ばね部材８８の弾発力に対して第１ばね部材８２の弾発力が打ち勝っているため、パイロット圧が付与されない平常時において弁体４８が弁座６６に着座した状態にあるノーマルクローズタイプに設定されている。このようにノーマルクローズタイプに設定することにより、不必要な時に水素が二次側ポート１８から導出することがなく、水素の浪費を防止して省力化することができる。

第１ブロック体２２ａの内壁面には、前記ガイド部材５０に形成された弁体４８が着座する弁座６６が形成された弁座部材６８が設けられ、前記弁座部材６８と第１ブロック体２２ａの内壁面との間には、シール機能を有するＯリング９０が装着される。前記弁座部材６８は、第１ブロック体２２ａに形成された環状の凸部に対して加締めて固定される。また、前記弁座部材６８には、弁体４８から離間する方向に向かって徐々に拡径し、且つ、非接触状態でロッド部材４６を囲繞するテーパ面９２が形成される。

前記ロッド部材４６の外周面と前記弁座部材６８のテーパ面９２との間の空間は、流体通路２６として機能するものであり、弁座６６から離間する上方に向かって徐々に拡径する前記テーパ面９２によって流体通路２６の断面積が徐々に拡大して形成されることにより、急激な断面積の変化がなく自励振動を抑制することができる。

第１ブロック体２２ａの上部に形成された段部１３０には、ロッド部材４６が挿通する貫通孔を有するアスピレータ用保持部材９４がねじ止めされる。前記アスピレータ用保持部材９４と第２ダイヤフラム５８との間には、アスピレータ室８４が設けられ、前記アスピレータ用保持部材９４には、前記アスピレータ室８４に連通すると共に、二次側ポート１８側に向かって吸引孔９６が臨むノズル９８が連結される。

前記アスピレータ用保持部材９４の傾斜面１００と弁座部材６８のテーパ面９２との間には、二次側ポート１８側に向かって徐々に拡大する流体通路２６が形成されている。従って、流体通路２６の急激な断面積の変化を発生させることがなく自励振動の抑制機能を発揮させることができる。

なお、ロッド部材４６の外周面には、環状溝を介してＯリング１０２が装着され、前記Ｏリング１０２がアスピレータ用保持部材９４の貫通孔と接触してシール機能が営まれることにより前記アスピレータ室８４の気密性が保持される。前記アスピレータ室８４は、ロッド部材４６の軸線方向に沿って延在する第１連通孔６４に連通し、且つ、前記ロッド部材４６の軸線と直交する第２連通孔８０を介してガイド部材５０側の背圧室３８と連通するように設けられている。

第１保持機構５２は、第１ダイヤフラム５４の上面に接触する第１上部側リテーナ１０４と第１ダイヤフラム５４の下面に接触する第１下部側リテーナ１０６とから構成され、前記第１上部側及び第１下部側リテーナ１０４、１０６は、それぞれ、中心孔を介してロッド部材４６に軸着される。前記第１上部側及び第１下部側リテーナ１０４、１０６によって保持されない第１ダイヤフラム５４の外周縁部は、第２ブロック体２２ｂと第３ブロック体２２ｃとの間で挟持される。

第２保持機構５６は、第２ダイヤフラム５８の上面に接触する第２上部側リテーナ１０８と第２ダイヤフラム５８の下面に接触する第２下部側リテーナ１１０とから構成され、前記第２上部側リテーナ１０８のみがロッド部材４６に軸着され、第２下部側リテーナ１１０はロッド部材４６と一体的に形成される。前記第２上部側及び第２下部側リテーナ１０４、１０６によって保持されない第２ダイヤフラム５８の外周縁部は、第１ブロック体２２ａと第２ブロック体２２ｂとの間で挟持される。

この場合、ロッド部材４６に一体的に形成された第２下部側リテーナ１１０に対して第２上部側リテーナ１０８、第１下部側リテーナ１０６及び第１上部側リテーナ１０４を順次積層した後、ウェーブワッシャ１１２及びナット１１４によってロッド部材４６にねじ締結される。

前記第２下部側リテーナ１１０の外周縁部には、下方側に向かって断面Ｌ字状に屈曲するストッパ部６０が形成され、前記ストッパ部６０は、周方向に沿って約９０度離間する４個の爪部によって構成される。パイロット室８６に供給されたパイロット圧の作用下に第１ダイヤフラム５４、第２ダイヤフラム５８及びロッド部材４６が下方側に向かって一体的に変位した際、前記ストッパ部６０がアスピレータ用保持部材９４の上面に当接することにより、前記ロッド部材４６の変位量が規制されてストッパ機能が発揮される。

第１ダイヤフラム５４及び第２ダイヤフラム５８との間には、第２ブロック体２２ｂの内壁面によって閉塞された大気室１１６が設けられ、前記大気室１１６は、図示しない通路を介して大気と連通するように設けられている。なお、前記第２ブロック体２２ｂの内壁面に前記第１下部側リテーナ１０６の外周屈曲縁部１１８が進入可能な環状凹部１２０を形成することにより、前記外周屈曲縁部１１８が環状凹部１２０内に進入した部分の寸法を短縮して軸方向の小型化を図ることができる。

第３ブロック体２２ｃには、図５に示されるように、その側部に開口したパイロットポート１２２に管体からなる継手部材１２４が連結されると共に、前記パイロットポート１２２は、略水平方向に沿って所定長だけ延在した後に、パイロット室８６に向かって鉛直下方向に延在する入口通路１２６を介して前記パイロット室８６と連通している。すなわち、前記継手部材１２４は、図示しないチューブを介してバイパス通路２３２（図１参照）に接続され、前記継手部材１２４を通じて導入されたパイロットエアーは、パイロットポート１２２から入口通路１２６を通じてパイロット室８６の内部へと供給される。

また、第３ブロック体２２ｃの側部には、図６に示されるように、エア排出弁３００の一部が挿入される孔部１２８が形成される。この孔部１２８は、前記エア排出弁３００の形状に対応して複数の段部１３０を有し、略鉛直下方向に向かって延在する出口通路１３２を介してパイロット室８６と連通している。

従って、前記継手部材１２４を介してバイパス通路２３２（図１参照）から導入されたパイロットエアーは、レギュレータ１２のパイロット室８６に供給されると共に、前記パイロット室８６に供給されたパイロットエアーは、後述するエア排出弁３００のソレノイド部３０６を励磁して前記エア排出弁３００をオン状態とすることにより、前記パイロット室８６より出口通路１３２を通じて排出させて前記レギュレータ１２の前記パイロット室８６内のパイロット圧を減少させる。

前記第１ダイヤフラム５４の上部には、図４に示されるように、前記第３ブロック体２２ｃの内壁面によって囲繞され、パイロットポート１２２を介してパイロット圧が供給されるパイロット室８６が設けられる。前記パイロット室８６は、Ｏリング１３４を介して第３ブロック体２２ｃのねじ孔に螺入される大径な第１調整ねじ部材１３６と、Ｏリング１３８を介して前記第１調整ねじ部材１３６の中心に形成されたねじ孔に螺入される小径な第２調整ねじ部材１４０とによって閉塞される。

なお、前記第１調整ねじ部材１３６には、断面六角形状の調整用凸部１４２が形成され、前記第２調整ねじ部材１４０には、断面六角形状の調整用凹部１４４が形成される。

また、前記パイロット室８６には第２ばね部材８８が配設され、前記第２ばね部材８８の一端部は、ばね受けリテーナ１４６に係着され、他端部は、後述するリーフばね１４８に係着される。この場合、第１調整ねじ部材１３６によって前記第２ばね部材８８の弾発力を大きく調整することができると共に、第２調整ねじ部材１４０によって前記第２ばね部材８８の弾発力を微調整することができる。

このように第１及び第２調整ねじ部材１２２、１２６によって第２ばね部材８８の弾発力を２段階にわたって調整することにより、第２ばね部材８８の弾発力の調整レンジが大きくなると共に、ばね荷重の変化量が小さい良好なばね荷重性能を得ることができる。

さらに、前記パイロット室８６を形成する第３ブロック体２２ｃの内壁面には、ステンレス鋼からなる円筒状のブッシュ１５０が装着され、前記ブッシュ１５０の内周面に摩擦接触することにより第１ダイヤフラム５４に対して摺動抵抗を付与するリーフばね１４８が設けられる。

前記リーフばね１４８は、第１上部側リテーナ１０４の環状凸部に装着される環状部１４８ａと、前記環状部１４８ａと直交する上方向に立ち上がり且つ周方向に沿って所定間隔離間する複数の脚部１４８ｂと、前記脚部１４８ｂの先端部に形成された湾曲部１４８ｃとから構成される。このように、前記リーフばね１４８に対して、例えば、ダイヤモンドライクカーボンコーティング（ＤＬＣ）等の被膜処理を施すことにより、ブッシュ１５０と湾曲部１４８ｃとの接触抵抗を適性に保持し、良好な摺動抵抗が得られる。

この場合、第３ブロック体２２ｃの内壁面にステンレス鋼からなるブッシュ１５０を設け、前記ブッシュ１５０の内周面とリーフばね１４８の湾曲部１４８ｃとを接触させることにより、第３ブロック体２２ｃの内壁面を保護して耐久性を向上させることができる。

次に、前記レギュレータ１２における第３ブロック体２２ｃの孔部１２８内にその一部が挿入され、該レギュレータ１２と一体的に設けられたエア排出弁３００について以下詳細に説明する。

このエア排出弁３００は、図６及び図７に示されるように、金属製材料によって形成される筒状のバルブボディ３０２と、前記バルブボディ３０２の内部に配設されるハウジング３０４と、前記ハウジング３０４の内部に設けられるソレノイド部３０６と、前記ハウジング３０４の端部に一体成形され、図示しない電源と接続されるコネクタ部３０８を有する接続ボディ３１０と、前記バルブボディ３０２の内部に配設され、前記ソレノイド部３０６の励磁作用下にバイパス通路２３２を介して供給されるパイロットエアーの連通状態を切り換える弁機構部３１２とを含む。

バルブボディ３０２の一端部には、第３ブロック体２２ｃ側に開口した開口部３１４が形成され、前記開口部３１４の内部には、弾性材料から環状に形成される消音用の弾性部材３１６が装着されている。詳細には、前記弾性部材３１６は、その外周面が前記開口部３１４の内周面に沿って当接するように設けられると共に、前記弾性部材３１６の端面には、前記開口部３１４の内周面と略直交するバルブボディ３０２の内側面に当接するリップ部３１８が形成され、前記リップ部３１８は、弾性部材３１６の半径内方向から前記内側面に向かって所定角度傾斜して形成され、前記リップ部３１８の端部のみが開口部３１４の内側面に当接している。

また、この弾性部材３１６の内部には、ソレノイド部３０６が内装されるハウジング３０４が設けられ、前記弾性部材３１６の内周面がハウジング３０４の外周面に当接するように設けられている。このように、バルブボディ３０２の開口部３１４とハウジング３０４との間に弾性部材３１６を設けることにより、エア排出弁３００の作動音を好適に低減することが可能となる。

バルブボディ３０２には、前記開口部３１４と隣接して該開口部３１４より半径内方向に縮径した第１縮径部３２０と、前記第１縮径部３２０から徐々にテーパ状に縮径した後に略一定径となる第２縮径部３２２が形成され、前記第１及び第２縮径部３２２の内部には、ハウジング３０４が配設される第１及び第２装着穴３２４、３２６がそれぞれ形成されている。前記第２装着穴３２６の内部には、環状のシールリング３２８が装着され、前記シールリング３２８には、前記ハウジング３０４側に向かって突出した突起部３３０が形成されている。そして、突起部３３０を介してシールリング３２８をハウジング３０４の外周面に当接させることにより、前記バルブボディ３０２の内周面とハウジング３０４の外周面との間の気密を保持することができる。

また、前記シールリング３２８を設けることにより、バルブボディ３０２内におけるハウジング３０４の半径方向への変位が規制され、前記ハウジング３０４のがたつきが防止される。

さらに、バルブボディ３０２の他端部には、第２縮径部３２２に対して半径外方向に拡径した拡径部３３２が形成され、前記拡径部３３２の略中央部には第２装着穴３２６と連通する通路（導出通路）３３４が形成されている。また、拡径部３３２には、前記通路３３４を中心として半径外方向に拡径した環状溝３３６を介して消音フィルタ（消音部材）３３８が装着されている。前記環状溝３３６には、バルブボディ３０２の開口側となる側面に前記通路３３４と略平行な複数の導出孔３４０が周方向に等間隔離間して貫通している。

この消音フィルタ３３８は、板状のスポンジ材料（例えば、ポリウレタンフォーム）が巻回されている。なお、前記消音フィルタ３３８の材質は、前記スポンジ材料に限定されるものではなく、前記通路３３４から導出孔３４０へと流通するパイロットエアーを透過し、且つ、その排気音を減少できるものであればよい。

一方、拡径部３３２の外周面には、ねじ３４２が刻設され、前記ねじ３４２を介して断面略コ字状のキャップ３４４が螺合される。これにより、前記拡径部３３２の外周部位がキャップ３４４によって囲繞されるため、前記拡径部３３２の内部がキャップ３４４によって閉塞される。

ハウジング３０４は、金属製材料から円筒状に形成され、バルブボディ３０２の第１装着穴３２４に挿入される第１円筒部３４６と、前記バルブボディ３０２の第２装着穴３２６に挿入される第２円筒部３４８と、前記第１円筒部３４６の内部に形成され、ソレノイド部３０６の可動部材（弁体）３６２を変位自在にガイドするガイド部３５０とを含む。

第１円筒部３４６の外周径は、前記第１装着穴３２４の内周径と略同等に形成され、前記第１円筒部３４６の内部にソレノイド部３０６が配設された後に、その開口した端部に、固定部材（導通部材）３５２のフランジ部３５４が一体的に加締められている。すなわち、第１円筒部３４６の第１装着穴３２４にソレノイド部３０６が収納されて固定された状態となる。

また、第２円筒部３４８の外周径は、前記第２装着穴３２６の内周径と略同等に形成されると共に、その開口した端部には円筒状の弁座部材（弁座部）３５６が一体的に加締められている。

ソレノイド部３０６は、ハウジング３０４の内部に囲繞されるように配設され、外周面にコイル３５８が巻回されたボビン３６０と、前記ボビン３６０の内部を軸線方向に沿って変位自在に設けられる可動部材３６２と、前記ハウジング３０４の第１円筒部３４６に加締められることにより連結され、可動部材３６２と対向するように配設される固定部材３５２とからなる。

ボビン３６０は、その内周面が前記ハウジング３０４におけるガイド部３５０に当接するように設けられ、その上端部及び下端部には半径外方向へと拡径した第１及び第２拡径部３６４、３６６がそれぞれ形成されている。そして、第１拡径部３６４と第２拡径部３６６との間にコイル３５８が巻回された状態で樹脂製材料によって一体成形され、前記樹脂製材料が固化することにより形成された成形部３６８が、前記ボビン３６０の外周部位に対して略同一直径となるように囲繞されている。

第１拡径部３６４には、固定部材３５２のフランジ部３５４側に向かって延在し、前記フランジ部３５４に当接する第１壁部３７０が形成され、前記第１壁部３７０の外周側は、樹脂製材料による成形部３６８で囲繞されている。

また、第２拡径部３６６には、該第２拡径部３６６と略直交してハウジング３０４側に突出した第２壁部３７２が形成され、前記第２壁部３７２の外周面とハウジング３０４における第１円筒部３４６の内周面との間に環状のＯリング３７４ａが装着されている。すなわち、前記Ｏリング３７４ａを設けることにより、ソレノイド部３０６とハウジング３０４との間の気密が確実に保持される。

ボビン３６０の内部には、磁性体からなる金属製材料によって筒状に形成される固定部材３５２の一端部が挿入され、前記ボビン３６０の内部に挿入される固定部材３５２の挿入部３７６とボビン３６０の第１壁部３７０との間には、環状のＯリング３７４ｂが装着されている。すなわち、前記Ｏリング３７４ｂを設けることにより、ソレノイド部３０６と固定部材３５２との間の気密が確実に保持される。

このＯリング３７４ａ、３７４ｂは、低温性のフッ素ゴムから形成されているため、例えば、氷点下等の低温下においても硬化することがなく所定の弾性を有すると共に、反対に、高温下においても同様に所定の弾性を有するため、幅広い温度環境下において確実且つ好適にシール性が維持され、気密保持機能を発揮する。これにより、レギュレータ１２のパイロット室８６から導入されるパイロットエアーが高温になった場合においても、前記Ｏリング３７４ａ、３７４ｂによって確実且つ好適にハウジング３０４の内部の気密を保持することができる。

固定部材３５２は、その一端部側に形成され、可動部材３６２と対向するようにソレノイド部３０６におけるボビン３６０の内部に挿入される挿入部３７６と、他端部側に形成され、レギュレータ１２における第３ブロック体２２ｃの孔部１２８に挿入される接続部３７８と、前記挿入部３７６と接続部３７８との間に形成され、半径外方向に突出したフランジ部３５４とからなる。

挿入部３７６は、前記可動部材３６２と対向する端面に環状の緩衝部材３８０が装着されている。この緩衝部材３８０は、例えば、ゴム等の弾性材料から形成され、前記可動部材３６２がソレノイド部３０６の励磁作用下に固定部材３５２側に変位し、前記可動部材３６２と固定部材３５２とが接触した際の衝撃を緩衝すると共に、接触音を低減している。

また、挿入部３７６の略中央部には、スプリング穴３８２がフランジ部３５４側に向かって所定深さで形成され、前記スプリング穴３８２には、可動部材３６２との間に介装されるスプリング３８４が挿通されている。

接続部３７８は、円筒状に形成され、その外周径が第３ブロック体２２ｃにおける孔部１２８の内周径と略同等に形成されている。前記接続部３７８の外周面には、環状溝３３６を介してＯリング３７４ｃが装着され、前記Ｏリング３７４ｃが孔部１２８の内周面に当接することにより、前記孔部１２８と接続部３７８との間の気密が保持される。

このＯリング３７４ｃは、例えば、低温性のフッ素ゴムから形成することにより、例えば、氷点下等の低温下においても硬化することがなく所定の弾性を有すると共に、反対に、高温下においても同様に所定の弾性を有するため、幅広い温度環境下において確実且つ好適にシール性が維持され、気密保持機能を発揮する。詳細には、レギュレータ１２のパイロット室８６から導入されるパイロットエアーが高温になった場合においても、前記Ｏリング３７４ｃによって接続部３７８の内部の気密が確実且つ好適に確保することができる。

また、接続部３７８の内部には、パイロットエアーが流通する接続通路（導入通路）３８６が形成され、前記接続通路３８６には、断面略Ｕ字状のフィルタ３８８が装着されている。すなわち、パイロットポート１２２から導入される流体に塵埃等が含まれていた場合、網目状に形成されるフィルタ３８８の有底部位をバルブボディ３０２側となるように装着することにより前記塵埃等が除去され、前記塵埃等がバルブボディ３０２及びハウジング３０４の内部へと進入することを防止できる。

さらに、固定部材３５２の内部には、前記接続部３７８から挿入部３７６まで貫通する貫通孔３９０が形成され、前記貫通孔３９０には管状の連通管（導入通路）３９２が圧入されている。前記連通管３９２は、接続部３７８の接続通路３８６と挿入部３７６におけるスプリング穴３８２とを連通するように形成されている。

前記連通管３９２の内周径は、前記接続通路３８６及びスプリング穴３８２の内周径より小さく形成されている。なお、挿入部３７６側に配置される連通管３９２の端部には、スプリング３８４の一端部が係着されている。

一方、接続部３７８の外周面には、フランジ部３５４の近傍となる部位に半径内方向に窪んだ凹部３９４が形成され、前記凹部３９４が形成される接続部３７８の近傍が接続ボディ３１０と一体成形されている。その際、前記樹脂製材料が固定部材３５２における凹部３９４の内部にまで充填されるため、前記接続ボディ３１０が固定部材３５２に対して軸線方向に沿って変位することがなく、前記接続ボディ３１０と固定部材３５２とを確実に一体化させることができる。

また、接続部３７８が挿入される第３ブロック体２２ｃの孔部１２８には、該孔部１２８の内周面に形成された環状溝３３６を介して弾性材料からなるクッションリング３９６が装着され、前記クッションリング３９６は断面略コ字状に形成されている。このクッションリング３９６は、軸線方向に沿った両端部にそれぞれ半径外方向に拡径した一組の鍔部３９８が形成され、前記鍔部３９８が環状溝３３６の外周面に当接すると共に、前記クッションリング３９６の内周面が接続部３７８の外周面に当接している。

これにより、接続部３７８の半径方向への変位がクッションリング３９６によって規制されるため、前記接続部３７８のガタツキを防止することができる。

接続ボディ３１０は、樹脂製材料から形成され、ソレノイド部３０６が内装されたハウジング３０４の上部と固定部材３５２の一部を覆うように一体成形されている。この接続ボディ３１０の側面には、ソレノイド部３０６に電流を供給するための図示しない電源に接続されるコネクタ部３０８が設けられ、前記コネクタ部３０８には、その内部に一端部が露呈するように金属製材料からなる端子４００が設けられている。そして、前記端子４００は、固定部材３５２のフランジ部３５４及びハウジング３０４の内部を介してソレノイド部３０６のボビン３６０へと接続されている。なお、端子４００は、図示しないリード線を介して前記電源と接続されている。

弁機構部３１２は、ハウジング３０４のガイド部３５０に沿って変位自在に設けられる可動部材３６２と、前記可動部材３６２の端部に設けられる弁部４０２と、前記ハウジング３０４の第２縮径部３２２に一体的に加締められる弁座部材３５６からなる。

可動部材３６２は、略円筒状に形成され、その固定部材３５２と対向する一端部には所定深さだけ窪んだスプリング受穴４０４が形成されている。そして、このスプリング受穴４０４には、固定部材３５２の連通管３９２の端部との間にスプリング３８４が介装されている。このスプリング３８４の弾発力は、前記可動部材３６２を固定部材３５２から離間する方向に付勢している。

また、可動部材３６２の内部には、前記スプリング受穴４０４と連通する第１連通路４０６が形成されている。この第１連通路４０６は、前記スプリング受穴４０４側から可動部材３６２の他端部側に向かって所定長だけ延在するように形成され、前記可動部材３６２の他端部近傍で半径外方向に向かって延在する複数（例えば、４本）の分岐通路４０８と連通している。

この分岐通路４０８は、可動部材３６２の略中央に形成される第１連通路４０６を中心として周方向に等間隔離間して形成されると共に、前記第１連通路４０６との接続部３７８位を支点として固定部材３５２から離間する方向に若干だけ傾斜するように形成されている。そして、前記分岐通路４０８は、それぞれ可動部材３６２の外周面まで貫通するように形成されている。

すなわち、第１連通路４０６を流通するパイロットエアーが、分岐通路４０８によって分流されて可動部材３６２の外部へと導出される。

一方、可動部材３６２は、ハウジング３０４のガイド部３５０によって軸線方向に沿って変位自在に案内されると共に、前記ガイド部３５０に対向する外周面にはフッ素樹脂コーティング処理（例えば、テフロン（登録商標）コーティング）が施されている。これにより、前記可動部材３６２がガイド部３５０に沿って軸線方向に沿って変位する際に該可動部材３６２の外周面とガイド部３５０の内周面との間に生じる摺動抵抗を低減することができるため、前記可動部材３６２の耐久性を向上させることができる。

また、このフッ素樹脂コーティング処理は、可動部材３６２の外周面に施される場合に限定されるものではなく、該外周面と対向するガイド部３５０の内周面に施すようにしてもよいし、前記可動部材３６２の外周面とガイド部３５０の内周面の両方に施すようにしてもよい。これにより、前記可動部材３６２とガイド部３５０との間に生じる摺動抵抗のより一層の低減効果が得られる。

さらに、可動部材３６２の外周面は、分岐通路４０８が開口する部位が半径内方向に所定深さだけ窪んで形成されている。このように、分岐通路４０８が形成される可動部材３６２の外周面を窪ませ、ハウジング３０４の内周面より所定間隔離間させることにより、前記分岐通路４０８を通じて可動部材３６２の外部へと導出しやすくしている。

弁部４０２は、例えば、低温性のフッ素ゴム等の弾性材料から形成され、前記可動部材３６２の他端面に配設されている。この弁部４０２には、前記可動部材３６２から離間する方向に向かって環状に突出した着座部４１０が形成され、前記着座部４１０が弁座部材３５６の端面に当接自在に設けられている。

このように、弁部４０２を、例えば、低温性のフッ素ゴムから形成することにより、例えば、氷点下等の低温下においても硬化することがなく所定の弾性を有すると共に、反対に、高温下においても同様に所定の弾性を有するため、幅広い温度環境下において確実且つ好適にシール性が維持され、気密保持機能を発揮する。詳細には、レギュレータ１２のパイロット室８６から導入されるパイロットエアーが高温になった場合においても、前記弁部４０２を弁座部材３５６に対して確実且つ好適に着座・離間させることができる。

弁座部材３５６は円筒状に形成され、その内部には軸線方向に沿って第２連通路４１２が形成され、前記第２連通路４１２の内周径は、前記弁部４０２における着座部４１０の直径より小さく形成されている。前記第２連通路４１２は、ハウジング３０４の内部に連通すると共に、バルブボディ３０２の通路３３４と連通している。

また、弁座部材３５６の外周面には、環状溝を介してＯリング３７４ｄが装着され、前記弁座部材３５６が第２装着穴３２６に装着された際に、前記Ｏリング３７４ｄが該第２装着穴３２６の内周面に当接することにより、ハウジング３０４の内部の気密が保持される。なお、前記Ｏリング３７４ｄは、低温性のフッ素ゴムから形成されているため、低温下においても硬化することがなく所定の弾性を有すると共に、高温下においても同様に所定の弾性を有するため、幅広い温度環境下において確実且つ好適にシール性が維持され、気密保持機能を発揮する。これにより、レギュレータ１２のパイロット室８６から導入されるパイロットエアーが高温になった場合においても、前記Ｏリング３７４ｄによって確実且つ好適にハウジング３０４の内部の気密を保持することができる。

本発明の実施の形態に係る燃料電池用レギュレータユニット１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その動作並びに作用効果について説明する。

先ず、バイパス通路２３２（図１参照）を通じてレギュレータ１２の一次側ポート１６にパイロットエアーが供給される。この場合、前記レギュレータ１２は、パイロットエアーが供給されていない平常時において弁体４８が弁座６６に着座した状態に設定されているため、一次側ポート１６から導入された水素が二次側ポート１８に向かって流通することが遮断されている。

一方、バイパス通路２３２に接続された継手部材１２４を通じて導入されたパイロットエアーは、レギュレータ１２の第３ブロック体２２ｃに形成された入口通路１２６を介してパイロット室８６に供給される。この場合、パイロット室８６に出口通路１３２を通じて連通しているエア排出弁３００は、弁部４０２が弁座部材３５６に着座した弁閉状態にあるため、前記パイロット室８６に導入されたパイロットエアーが前記エア排出弁３００より外部に排出されることがない。

そして、パイロットポート１２２を介してレギュレータ１２のパイロット室８６に導入されたパイロットエアーは、第１ダイヤフラム５４を下方側に向かって押圧するように作用する。この場合、ロッド部材４６を介して連結されている第１ダイヤフラム５４、第２ダイヤフラム５８及び弁体４８が一体的に下方側に向かって変位し、弁体４８が弁座６６から離間する。従って、一次側ポート１６から供給された水素は、弁体４８と弁座６６との間隙を通過する際にパイロット圧に対応する所望の圧力に減圧され、調圧された前記水素は流体通路２６に沿って流通した後、二次側ポート１８からエゼクタ２２６側に向かって導出される。

ところで、前記レギュレータ１２のパイロット室８６内のパイロット圧を減少させる必要がある場合がある。その際、図示しない制御部からの制御信号に基づいてソレノイド部３０６を励磁してエア排出弁３００をオン状態とする。

すなわち、前記エア排出弁３００における弁機構部３１２の弁部が弁座部材３５６から離間して弁開（オン）状態となることにより、レギュレータ１２におけるパイロット室８６の内部のパイロットエアーは、前記パイロット室８６から出口通路１３２、接続通路３８６、連通管３９２、第１連通路４０６及び第２連通路４１２を通じてバルブボディ３０２における拡径部３３２の通路３３４へと流通する。そして、前記パイロットエアーは、前記拡径部３３２の通路３３４から環状の消音フィルタ３３８を透過して複数の導出孔３４０より外部へと排出される。この際、パイロットエアーが、消音フィルタ３３８を介して排出されることにより、前記パイロットエアーが外部に排出される際の排気音が好適に低減される。このようにして前記レギュレータ１２のパイロット圧を好適に減圧することができる。

以上のように、本実施の形態では、固定部材３５２における挿入部３７６の外周面とソレノイド部３０６との間、前記ソレノイド部３０６におけるボビン３６０とハウジング３０４の内周面との間、前記ハウジング３０４と弁座部材３５６との間にそれぞれＯリング３７４ａ、３７４ｂ、３７４ｄを設け、前記Ｏリング３７４ａ、３７４ｂ、３７４ｄを耐熱性を有するフッ素ゴムより形成することにより、レギュレータ１２のパイロット室８６に導入されたパイロットエアーが高温になった場合にでも、前記Ｏリング３７４ａ、３７４ｂ、３７４ｄによって確実且つ好適にハウジング３０４の内部の気密を保持することができる。また、このフッ素ゴムを低温下において硬化することなく、所定の弾性を有する低温性のフッ素ゴムから形成することにより、例えば、氷点下等の低温下においても確実且つ好適にシール性が維持され、同時に、高温下においても同様に所定の弾性を有するため、幅広い温度環境下において気密保持機能を発揮する。

本発明の実施の形態に係る燃料電池用レギュレータユニットが組み込まれた燃料電池システムの概略ブロック構成図である。 前記燃料電池用レギュレータユニットの平面図である。 前記燃料電池用レギュレータユニットの側面図である。 前記燃料電池用レギュレータユニットを構成するレギュレータの縦断面図である。 図２のＶ−Ｖ線に沿った一部省略断面図である。 図２のＶＩ−ＶＩ線に沿った一部省略断面図である。 前記燃料電池用レギュレータユニットを構成するエア排出弁の縦断面図である。 図４のレギュレータにおいて一次側ポートから二次側ポートへと流体が流通している状態を示す軸線方向に沿った縦断面図である。

符号の説明

１０…燃料電池用レギュレータユニット
１２…レギュレータ １４…ユニット本体
１６…一次側ポート １８…二次側ポート
２０…ボディ ２８、３１２…弁機構部
５４…第１ダイヤフラム ５８…第２ダイヤフラム
７８、１２８…孔部 ８６…パイロット室
１２２…パイロットポート １２４…継手部材
２００…燃料電池システム ２０２…燃料電池スタック
２０４…酸化剤供給部 ２１２…燃料供給部
２２４…圧力制御部 ２３２…バイパス通路
３００…エア排出弁 ３０２…バルブボディ
３０４…ハウジング ３０６…ソレノイド部
３１０…接続ボディ ３１６…弾性部材
３３８…消音フィルタ ３４０…導出孔
３４４…キャップ ３５０…ガイド部
３５２…固定部材 ３５６…弁座部材
３６２…可動部材

Claims (4)

1. 燃料電池システムにおいて圧力制御部へ供給されるパイロットエアーが導入されるパイロット室を有し、前記パイロット室のパイロット圧に対応して一次側ポートから供給された反応ガスを調圧して二次側ポートより導出するレギュレータと、ソレノイド部の励磁作用下に弁体を変位させることにより導入ポートから供給された前記パイロットエアーを導出ポートより排出する電磁弁とからなる燃料電池用レギュレータユニットにおいて、
   前記電磁弁は、前記ソレノイド部が内部に配設され、前記パイロットエアーを外部に導出する導出通路を有するバルブボディと、
   一端部が前記バルブボディに連結され、他端部が前記レギュレータのボディに形成された孔部内に挿入されると共に、内部に軸線方向に沿って貫通した導入通路が形成される導通部材と、
   前記バルブボディの内部に設けられ、前記ソレノイド部の励磁作用下に弁座部に着座・離間自在に設けられる弁体と、
   を備え、
   前記導入通路は、前記導出通路と同軸状に形成され、前記レギュレータのボディに形成される通路を介して前記パイロット室と連通すると共に、前記電磁弁が、前記ボディの孔部を介して前記レギュレータの軸線と略直交して装着されることを特徴とする燃料電池用レギュレータユニット。
2. 請求項１記載の燃料電池用レギュレータユニットにおいて、
   前記電磁弁には、前記導通部材における他端部と、前記ソレノイド部とバルブボディの間、前記導通部材と前記ソレノイド部の間、前記弁座部とバルブボディの間に弾性材料からなるシール部材がそれぞれ設けられ、前記シール部材は、氷点下において所定の弾性を有するフッ素ゴムから形成されることを特徴とする燃料電池用レギュレータユニット。
3. 請求項１記載の燃料電池用レギュレータユニットにおいて、
   前記電磁弁には、前記レギュレータを通じて前記電磁弁の内部に導入される前記パイロットエアーの排気音を減少させる消音部材が設けられることを特徴とする燃料電池用レギュレータユニット。
4. 請求項３記載の燃料電池用レギュレータユニットにおいて、
   前記消音部材は、前記バルブボディにおける導出通路の外周側に設けられることを特徴とする燃料電池用レギュレータユニット。
   

Images