JP6153684B1 - 酸素、水素及び水に対する耐久性を有する電磁弁 - Google Patents

酸素、水素及び水に対する耐久性を有する電磁弁 Download PDF

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Abstract

【課題】酸素と水素と水とが任意の順序で繰り返し通流するという用途において、数百時間以上という極めて長い連続動作時の耐久性を保証できる電磁弁を提供すること。【解決手段】弁体の主成分を、ビニリデンフルオロライド／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体の三元系フッ素ゴムとし、弁体のＪＩＳ Ｋ ６２５３硬度を５０〜９０に調整し、弁体の引張強さを１０〜３５ＭＰａに調整し、弁体の切断時伸びを１００〜５００％に調整しておく。弁座を、ステンレススチールで構成しておく。弁座の内側領域に設けられるガス排出路の内径に対して、電磁コイル部によって移動コアが移動する距離を０．１倍〜０．３倍の範囲内に調整し、弁体の直径を１．５倍〜３．０倍の範囲内に調整し、弁体の厚みを０．３倍以上に調整し、弁座の盛り上がり高さを０．３倍以上に調整し、環状のガス貯留空間の内径を２．０倍〜５．０倍に調整しておく。【選択図】図１

Description

本発明は、流路内を流れる酸素、水素及び水に対する耐久性を有する電磁弁に関する。
例えば燃料電池用の電磁弁は、流路内を流れる酸素と水素と水とに対する耐久性を有している必要がある。特許文献１は、そのような耐久性を担保するために、弁体をアルミニウムで構成することを提案している。
また、電磁弁の構造としては、特許文献１に開示された直動型の構造（弁体の周囲がガス貯留空間となっている）の他、特許文献２に開示されたダイヤフラム型の構造（弁体の周囲がダイヤフラム部となっている）も知られている。
特開２００６−１５３２２３ 特開２００２−１９５４２８
本件発明者による各種の実験の結果、弁体をアルミニウムで構成するよりも、弁体の主成分をビニリデンフルオロライド／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体の三元系フッ素ゴムとする方が、酸素と水素と水とが任意の順序で繰り返し通流する場合の耐久性が高い電磁弁を実現できる可能性がある、ということが知見された。
そこで、本件発明者は、酸素と水素と水とが任意の順序で繰り返し通流するという用途において、数百時間以上という極めて長い連続動作時の耐久性を保証できる電磁弁の詳細な設計について、更なる検討を重ねてきた。
そのような試行錯誤と各種実験を繰り返す中で、本件発明者は、
（１）弁体の主成分を、ビニリデンフルオロライド／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体の三元系フッ素ゴムとすること
（２）弁体のＪＩＳ Ｋ ６２５３で規定するデュロメータタイプＡにより測定される硬度を５０〜９０に調整しておくこと、
（３）弁体の引張強さを１０〜３５ＭＰａに調整しておくこと、
（４）弁体の切断時伸びを１００〜５００％に調整しておくこと、
（５）弁座を、ステンレススチールで構成しておくこと、
（６）弁座の内側領域に設けられるガス排出路の内径に対して、電磁コイル部によって移動コアが移動する距離を０．１倍〜０．３倍の範囲内に調整しておくこと、
（７）前記ガス排出路の内径に対して、弁体の直径（ダイヤフラム型の場合、ダイヤフラム部に対する内側領域の直径）を１．５倍〜３．０倍の範囲内に調整しておくこと、
（８）前記ガス排出路の内径に対して、弁体の厚み（ダイヤフラム型の場合、ダイヤフラム部に対する内側領域の厚み）を０．３倍以上に調整しておくこと、
（９）前記ガス排出路の内径に対して、弁座の盛り上がり高さを０．３倍以上に調整しておくこと、
（１０）前記ガス排出路の内径に対して、前記環状のガス貯留空間の内径を２．０倍〜５．０倍に調整しておくこと、
の全ての条件を満たす場合に、数百時間以上という極めて長い連続動作時の耐久性を保証できることを確認した。
本発明は、以上の知見に基づいて創案されたものである。本発明の目的は、酸素と水素と水とが任意の順序で繰り返し通流するという用途において、数百時間以上という極めて長い連続動作時の耐久性を保証できる電磁弁を提供することである。
本発明は、固定コアと、電磁力の作用を受けると前記固定コアに対して近づくことが可能な移動コアと、前記移動コアの前記固定コア側とは反対側の端部に設けられた弁体と、前記固定コアに対して固定されると共に、前記移動コアの移動を案内するようになっている筒状部と、前記筒状部の前記固定コア側とは反対側に接続され、前記弁体が着座可能な環状に盛り上がった弁座を有するガス流路形成部材と、前記固定コアに対して前記移動コアを遠ざける方向に付勢して、前記弁体を前記弁座に対して着座させることが可能な弾性体と、前記移動コアに前記電磁力を作用させて、前記弾性体の付勢力に抗して前記移動コアを前記固定コアに近づけることで、前記弁体を前記弁座から開放することが可能な電磁コイル部と、を備え、前記筒状部及び／または前記ガス流路形成部材は、前記移動コアの前記弁体の周囲に、環状のガス貯留空間を有しており、前記ガス流路形成部材は、前記弁座の内側領域に、ガス導入路を有しており、前記ガス流路形成部材は、前記弁座の外側領域に、ガス排出路を有しており、前記環状のガス貯留空間と前記ガス排出路とは、前記固定コアと前記移動コアとの相対位置に拘わらず連通状態を維持するようになっており、前記弁体は、ビニリデンフルオロライド／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体の三元系フッ素ゴムを主成分として有しており、ＪＩＳ Ｋ ６２５３で規定するデュロメータタイプＡにより測定される硬度が５０〜９０であり、引張強さが１０〜３５ＭＰａであり、切断時伸びが１００〜５００％であり、前記弁座は、ステンレススチールからなり、前記ガス排出路の内径に対して、前記電磁コイル部によって前記移動コアが移動する距離は、０．１倍〜０．３倍の範囲内であり、前記ガス排出路の内径に対して、前記弁体の直径は、１．５倍〜３．０倍の範囲内であり、前記ガス排出路の内径に対して、前記弁体の厚みは、０．３倍以上であり、前記ガス排出路の内径に対して、前記弁座の盛り上がり高さは、０．３倍以上であり、前記ガス排出路の内径に対して、前記環状のガス貯留空間の内径は、２．０倍〜４．０倍の範囲内であることを特徴とする電磁弁である。
本発明によれば、
（１）弁体の主成分を、ビニリデンフルオロライド／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体の三元系フッ素ゴムとすること
（２）弁体のＪＩＳ Ｋ ６２５３で規定するデュロメータタイプＡにより測定される硬度を５０〜９０に調整しておくこと、
（３）弁体の引張強さを１０〜３５ＭＰａに調整しておくこと、
（４）弁体の切断時伸びを１００〜５００％に調整しておくこと、
（５）弁座を、ステンレススチールで構成しておくこと、
（６）弁座の内側領域に設けられるガス排出路の内径に対して、電磁コイル部によって移動コアが移動する距離を０．１倍〜０．３倍の範囲内に調整しておくこと、
（７）前記ガス排出路の内径に対して、弁体の直径を１．５倍〜３．０倍の範囲内に調整しておくこと、
（８）前記ガス排出路の内径に対して、弁体の厚みを０．３倍以上に調整しておくこと、
（９）前記ガス排出路の内径に対して、弁座の盛り上がり高さを０．３倍以上に調整しておくこと、
（１０）前記ガス排出路の内径に対して、前記環状のガス貯留空間の内径を２．０倍〜５．０倍に調整しておくこと、
の全ての条件を満たすことによって、数百時間以上という極めて長い連続動作時の耐久性を保証できる。
更に、本件発明者による知見によれば、前記弁体は、ビニリデンフルオロライド／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体の三元系フッ素ゴムを１００部として、５〜３０部のＭＴカーボンブラックが添加配合されたものであることが好ましい。この場合、耐久性がより高められる。
更に、本件発明者による知見によれば、前記弁体は、ＪＩＳ Ｋ ６２５３で規定するデュロメータタイプＡにより測定される硬度が６０〜７０であることが好ましい。この場合、耐久性がより高められる。
あるいは、本発明は、固定コアと、電磁力の作用を受けると前記固定コアに対して近づくことが可能な移動コアと、前記移動コアの前記固定コア側とは反対側の端部に設けられた弁体と、前記固定コアに対して固定されると共に、前記移動コアの移動を案内するようになっている筒状部と、前記筒状部の前記固定コア側とは反対側に接続され、前記弁体が着座可能な環状に盛り上がった弁座を有するガス流路形成部材と、前記固定コアに対して前記移動コアを遠ざける方向に付勢して、前記弁体を前記弁座に対して着座させることが可能な弾性体と、前記移動コアに前記電磁力を作用させて、前記弾性体の付勢力に抗して前記移動コアを前記固定コアに近づけることで、前記弁体を前記弁座から開放することが可能な電磁コイル部と、を備え、前記筒状部及び／または前記ガス流路形成部材には、前記弁体の外周部に設けられたダイヤフラム部の周縁部が固定されており、前記筒状部及び／または前記ガス流路形成部材は、前記環状に盛り上がった弁座の周囲に、環状のガス貯留空間を有しており、前記ガス流路形成部材は、前記弁座の内側領域に、ガス導入路を有しており、前記ガス流路形成部材は、前記弁座の外側領域に、ガス排出路を有しており、前記環状のガス貯留空間と前記ガス排出路とは、前記固定コアと前記移動コアとの相対位置に拘わらず連通状態を維持するようになっており、前記弁体は、ビニリデンフルオロライド／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体の三元系フッ素ゴムを主成分として有しており、ＪＩＳ Ｋ ６２５３で規定するデュロメータタイプＡにより測定される硬度が５０〜９０であり、引張強さが１０〜３５ＭＰａであり、切断時伸びが１００〜５００％であり、前記弁座は、ステンレススチールからなり、前記ガス排出路の内径に対して、前記電磁コイル部によって前記移動コアが移動する距離は、０．１倍〜０．３倍の範囲内であり、前記ガス排出路の内径に対して、前記弁体の前記ダイヤフラム部に対する内側領域の直径は、１．５倍〜３．０倍の範囲内であり、前記ガス排出路の内径に対して、前記弁体の前記ダイヤフラム部に対する内側領域の厚みは、０．３倍以上であり、前記ガス排出路の内径に対して、前記弁座の盛り上がり高さは、０．３倍以上であり、前記ガス排出路の内径に対して、前記環状のガス貯留空間の内径は、２．０倍〜５．０倍の範囲内であることを特徴とする電磁弁である。
本発明によれば、
（１）弁体の主成分を、ビニリデンフルオロライド／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体の三元系フッ素ゴムとすること
（２）弁体のＪＩＳ Ｋ ６２５３で規定するデュロメータタイプＡにより測定される硬度を５０〜９０に調整しておくこと、
（３）弁体の引張強さを１０〜３５ＭＰａに調整しておくこと、
（４）弁体の切断時伸びを１００〜５００％に調整しておくこと、
（５）弁座を、ステンレススチールで構成しておくこと、
（６）弁座の内側領域に設けられるガス排出路の内径に対して、電磁コイル部によって移動コアが移動する距離を０．１倍〜０．３倍の範囲内に調整しておくこと、
（７）前記ガス排出路の内径に対して、弁体の前記ダイヤフラム部に対する内側領域の直径を１．５倍〜３．０倍の範囲内に調整しておくこと、
（８）前記ガス排出路の内径に対して、弁体の前記ダイヤフラム部に対する内側領域の厚みを０．３倍以上に調整しておくこと、
（９）前記ガス排出路の内径に対して、弁座の盛り上がり高さを０．３倍以上に調整しておくこと、
（１０）前記ガス排出路の内径に対して、前記環状のガス貯留空間の内径を２．０倍〜５．０倍に調整しておくこと、
の全ての条件を満たすことによって、数百時間以上という極めて長い連続動作時の耐久性を保証できる。
この場合も、更に、前記弁体は、ビニリデンフルオロライド／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体の三元系フッ素ゴムを１００部として、５〜３０部のＭＴカーボンブラックが添加配合されたものであることが好ましい。この場合、耐久性がより高められる。
また、この場合も、前記弁体は、ＪＩＳ Ｋ ６２５３で規定するデュロメータタイプＡにより測定される硬度が６０〜７０であることが好ましい。この場合、耐久性がより高められる。
本発明によれば、
（１）弁体の主成分を、ビニリデンフルオロライド／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体の三元系フッ素ゴムとすること
（２）弁体のＪＩＳ Ｋ ６２５３で規定するデュロメータタイプＡにより測定される硬度を５０〜９０に調整しておくこと、
（３）弁体の引張強さを１０〜３５ＭＰａに調整しておくこと、
（４）弁体の切断時伸びを１００〜５００％に調整しておくこと、
（５）弁座を、ステンレススチールで構成しておくこと、
（６）弁座の内側領域に設けられるガス排出路の内径に対して、電磁コイル部によって移動コアが移動する距離を０．１倍〜０．３倍の範囲内に調整しておくこと、
（７）前記ガス排出路の内径に対して、弁体の直径（ダイヤフラム型の場合、ダイヤフラム部に対する内側領域の直径）を１．５倍〜３．０倍の範囲内に調整しておくこと、
（８）前記ガス排出路の内径に対して、弁体の厚み（ダイヤフラム型の場合、ダイヤフラム部に対する内側領域の厚み）を０．３倍以上に調整しておくこと、
（９）前記ガス排出路の内径に対して、弁座の盛り上がり高さを０．３倍以上に調整しておくこと、
（１０）前記ガス排出路の内径に対して、前記環状のガス貯留空間の内径を２．０倍〜５．０倍に調整しておくこと、
の全ての条件を満たすことによって、数百時間以上という極めて長い連続動作時の耐久性を保証できる。
本発明の第１実施形態に係る電磁弁の閉弁状態の概略断面図である。 本発明の第１実施形態に係る電磁弁の開弁状態の概略断面図である。 本発明の第２実施形態に係る電磁弁の閉弁状態の概略断面図である。 本発明の第２実施形態に係る電磁弁の開弁状態の概略断面図である。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る電磁弁の閉弁状態の概略断面図であり、図２は、本発明の第１実施形態に係る電磁弁の開弁状態の概略断面図である。
図１及び図２に示すように、本実施形態の電磁弁１は、固定コア１０と、電磁力の作用を受けると固定コア１０に対して近づくことが可能な移動コア２０と、を備えている。移動コア２０の固定コア１０とは反対側の端部に、弁体２５が取り付けられている。
本実施形態の弁体２５は、ビニリデンフルオロライド／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体の三元系フッ素ゴム（具体的には、商品名「ダイエルＧ−９０２」）を主成分としており、当該三元系フッ素ゴムを１００部として５〜３０部のＭＴカーボンブラックが添加配合された後、加硫処理が施されたものである。
具体的な特性値の一例は、ＪＩＳ Ｋ ６２５３で規定するデュロメータタイプＡにより測定される硬度が６９であり、引張強さが２２．７ＭＰａであり、切断時伸びが３７５％である。本件発明者による各種実験結果によれば、弁体２５のＪＩＳ Ｋ ６２５３で規定するデュロメータタイプＡにより測定される硬度は５０〜９０、特に好ましくは６０〜７０、弁体２５の引張強さは１０〜３５ＭＰａ、弁体２５の切断時伸びは１００〜５００％の範囲であることが好適である。
そして、固定コア１０には、移動コア２０の移動を案内する筒状部３１が固定されている。筒状部３１の固定コア１０とは反対側に、弁体２５が着座する環状の弁座３３を有するガス流路形成部材３０が接続されている。弁座３３は、ステンレススチール製であって、当該弁座３３の外側領域から固定コア１０側に盛り上がっている。
本実施形態では、筒状部３１とガス流路形成部材３０とは、２つのスペーサ部材３６ａ、３６ｂ、リングコア部材３７、リング部材３８、及び、Ｏリング３９を介して接続されている。もっとも、両者の接続の具体的態様は特に限定されない。
そして、弁座３３の内側領域に、断面円形のガス導入孔３２（ガス導入路）が設けられている。ガス導入孔３２は、弁体２５が弁座３３に着座することで、通常時には閉塞されている。本実施形態のガス導入孔３２には、当該ガス導入孔３２に水素、酸素、及び、水を任意の順序で供給する供給機構が接続されている。一方、弁座３３の外側領域に、ガス排出孔３５（ガス排出路）が設けられている。
固定コア１０と移動コア２０との間には、固定コア１０に対して移動コア２０を遠ざける方向に付勢して弁体２５を弁座３３に着座させるスプリング１５が設けられている。スプリング１５は、同様の機能を果たす他の種類の弾性体に置換され得る。
一方、移動コア２０に電磁力を作用させて、スプリング１５の付勢力に抗して移動コア２０を固定コア１０に近づけることで、弁体２５を弁座３３（ガス導入孔３２）から開放することが可能な電磁コイル部２３が設けられている。電磁コイル部２３は、配線を介して、制御装置（不図示）に接続されている。
筒状部３１及びガス流路形成部材３０は、移動コア２０の弁体２５の周囲に環状のガス貯留空間３４を有している。ガス貯留空間３４は、弁座３３の軸線回りに回転対称な円筒状を有している。ガス貯留空間３４の固定コア１０側とは反対側の端面は、図１及び図２に示すように、弁座３３を除いて平坦であり、弁座３３の盛り上がり高さを規定している。
また、図１及び図２に示すように、ガス貯留空間３４とガス排出孔３５とは、固定コア１０と移動コア２０との相対位置に拘わらず（すなわち、スプリング１５の伸縮状態の如何に拘わらず）、互いの連通状態を維持するようになっている。
本実施形態では、ガス導入孔３２の内径が、２．３ｍｍとなっているが、例えば２．０〜４．０ｍｍ程度の範囲から選択可能である。
そして、本実施形態では、当該ガス導入孔３２の内径を基準にして、各部材の寸法が調整されている。具体的には、弁体２５の直径は、ガス導入孔３２の内径の２．０倍（１．５倍〜３．０倍の範囲から選択可能）に調整され、弁体２５の厚みは、ガス導入孔３２の内径の０．７倍（０．３倍以上の範囲から選択可能）に調整され、弁座３３の盛り上がり高さは、ガス導入孔３２の内径の０．７倍（０．３倍以上の範囲から選択可能）に調整され、環状のガス貯留空間３４の内径は、４．０倍（２．０倍〜５．０倍の範囲から選択可能）に調整されている。
また、本実施形態において、電磁コイル部２３によって移動コア２０が移動する距離は、ガス導入孔３２の内径の０．２倍（０．１倍〜０．３倍の範囲から選択可能）に調整されている。
次に、本実施の形態の作用について説明する。
通常時においては、固定コア１０と移動コア２０との間に設けられたスプリング１５の付勢力によって、固定コア１０に対して移動コア２０が遠ざけられる方向に付勢されていて、弁体２５が弁座３３に着座してガス導入孔３２は閉じている。
開弁指令が入力されると、不図示の制御装置を介して電磁コイル部２３が駆動される。これにより、電磁コイル部２３は、移動コア２０に電磁力を作用させ、スプリング１５の付勢力に抗して移動コア２０を固定コア１０に近づける。これによって、弁体２５がガス導入孔３２から離れ、電磁弁１が開放される。
次いで、閉弁指令が入力され、電磁コイル部２３の駆動が停止されると、電磁力が消失するため移動コア２０は再びスプリング１５の付勢力によって固定コア１０から遠ざけられる。これにより、弁体２５が再び弁座３３に着座してガス排出孔３２が閉じられる。
通流媒体の流れに着目すると、通常時においてガス導入孔３２内に供給されているガス（水素ないし酸素）や水は、ガス導入孔３２が弁体２５によって閉塞されている場合、ガス排出孔３２へと通流することができない。
開弁指令が入力され、電磁コイル部２３が駆動されることによって、弁体２５が弁座３３から離れると、ガス導入孔３２内に供給されていたガス（水素ないし酸素）や水が、ガス貯留空間３４を経てガス排出孔３５へと通流する。
そして、本実施形態によれば、前述したような電磁弁１の各部の寸法上の調整と、前述したような弁体２５の材料選択ないし特性値の調整と、が相俟って、特に酸素と水素と水とが任意の順序で繰り返し通流するという用途（例えば燃料電池用の電磁弁）において、数百時間以上という極めて長い連続動作時の耐久性を保証できることが確認された。
次に、図３は、本発明の第２実施形態に係る電磁弁の閉弁状態の概略断面図であり、図４は、本発明の第２実施形態に係る電磁弁の開弁状態の概略断面図である。
図３及び図４に示すように、本実施形態の電磁弁１０１も、固定コア１１０と、電磁力の作用を受けると固定コア１１０に対して近づくことが可能な移動コア１２０と、を備えている。移動コア１２０の固定コア１１０とは反対側の端部に、弁体１２５が取り付けられている。
本実施形態の弁体１２５も、第１実施形態の弁体２５と同様に、ビニリデンフルオロライド／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体の三元系フッ素ゴム（具体的には、「ダイエルＧ−９０２」）を主成分としており、当該三元系フッ素ゴムを１００部として５〜３０部のＭＴカーボンブラックが添加配合された後、加硫処理が施されたものである。
具体的な特性値の一例は、ＪＩＳ Ｋ ６２５３で規定するデュロメータタイプＡにより測定される硬度が６９であり、引張強さが２２．７ＭＰａであり、切断時伸びが３７５％である。本件発明者による各種実験結果によれば、弁体１２５についても、ＪＩＳ Ｋ ６２５３で規定するデュロメータタイプＡにより測定される硬度は５０〜９０、特に好ましくは６０〜７０、引張強さは１０〜３５ＭＰａ、切断時伸びは１００〜５００％の範囲であることが好適である。（これらの特性値は、弁体１２５の成型前の状態（素材の状態）と成型後の状態とで、実質的に相違しない。）
一方、本実施形態の弁体１２５は、外周部にダイヤフラム部１２５ｄが設けられており、当該ダイヤフラム部１２５ｄの周縁部が、後述するガス流路形成部材１３０及びリング部材１３８に固定されている。
そして、固定コア１１０には、移動コア１２０の移動を案内する筒状部１３１が固定されており、筒状部１３１の固定コア１１０とは反対側に、弁体１２５が着座する環状の弁座１３３を有するガス流路形成部材１３０が接続されている。弁座１３３は、ステンレススチール製であって、当該弁座１３３の外側領域から固定コア１１０側に盛り上がっている。
本実施形態では、筒状部１３１とガス流路形成部材１３０とは、スペーサ部材１３６、リングコア部材１３７、及び、リング部材１３８を介して接続されている。もっとも、両者の接続の具体的態様は特に限定されない。
本実施形態においても、弁座１３３の内側領域に、断面円形のガス導入孔１３２（ガス導入路）が設けられている。ガス導入孔１３２は、弁体１２５が弁座１３３に着座することで、通常時には閉塞されている。本実施形態のガス導入孔１３２には、当該ガス導入孔１３２に水素、酸素、及び、水を任意の順序で供給する供給機構が接続されている。一方、弁座１３３の外側領域に、ガス排出孔１３５（ガス排出路）が設けられている。
また、本実施形態においても、固定コア１１０と移動コア１２０との間には、固定コア１１０に対して移動コア１２０を遠ざける方向に付勢して弁体１２５を弁座１３３に着座させるスプリング１１５が設けられている。スプリング１１５は、同様の機能を果たす他の種類の弾性体に置換され得る。
一方、移動コア１２０に電磁力を作用させて、スプリング１１５の付勢力に抗して移動コア１２０を固定コア１１０に近づけることで、弁体１２５を弁座１３３（ガス導入孔１３２）から開放することが可能な電磁コイル部１２３が設けられている。電磁コイル部１２３は、配線を介して、制御装置（不図示）に接続されている。
筒状部１３１及びガス流路形成部材１３０は、弁座１３３の周囲に環状のガス貯留空間１３４を有している。ガス貯留空間１３４は、弁座１３３の軸線回りに回転対称な円筒状を有している。ガス貯留空間１３４の固定コア１１０側とは反対側の端面は、図３及び図４に示すように、弁座１３３を除いて平坦であり、弁座１３３の盛り上がり高さを規定している。
また、図３及び図４に示すように、ガス貯留空間１３４とガス排出孔１３５とは、固定コア１１０と移動コア１２０との相対位置に拘わらず（すなわち、スプリング１１５の伸縮状態の如何に拘わらず）、互いの連通状態を維持するようになっている。
本実施形態では、ガス導入孔１３２の内径が、２．３ｍｍとなっているが、例えば２．０〜４．０ｍｍ程度の範囲から選択可能である。
そして、本実施形態でも、当該ガス導入孔１３２の内径を基準にして、各部材の寸法が調整されている。具体的には、弁体１２５のダイヤフラム部１２５ｄの内側領域の直径は、ガス導入路１３２の内径の２．０倍（１．５倍〜３．０倍の範囲から選択可能）に調整され、弁体１２５のダイヤフラム部１２５ｄの内側領域の厚みは、ガス導入孔１３２の内径の０．７倍（０．３倍以上の範囲から選択可能）に調整され、弁座１３３の盛り上がり高さは、ガス導入孔１３２の内径の２．０倍（０．３倍以上の範囲から選択可能）に調整され、環状のガス貯留空間１３４の内径は、４．０倍（２．０倍〜５．０倍の範囲から選択可能）に調整されている。
また、本実施形態において、電磁コイル部１２３によって移動コア１２０が移動する距離は、ガス導入孔１３２の内径の０．２倍（０．１倍〜０．３倍の範囲から選択可能）に調整されている。
次に、本実施の形態の作用について説明する。
通常時においては、固定コア１１０と移動コア１２０との間に設けられたスプリング１１５の付勢力によって、固定コア１１０に対して移動コア１２０が遠ざけられる方向に付勢されていて、弁体１２５が弁座１３３に着座してガス導入孔１３２は閉じている。
開弁指令が入力されると、不図示の制御装置を介して電磁コイル部１２３が駆動される。これにより、電磁コイル部１２３は、移動コア１２０に電磁力を作用させ、スプリング１１５の付勢力に抗して移動コア１２０を固定コア１１０に近づける。これによって、弁体１２５のダイヤフラム部１２５ｄが変形して、弁体１２５がガス導入孔１３２から離れ、電磁弁１０１が開放される。
次いで、閉弁指令が入力され、電磁コイル部１２３の駆動が停止されると、電磁力が消失するため移動コア１２０は再びスプリング１１５の付勢力によって固定コア１１０から遠ざけられる。これにより、弁体１２５のダイヤフラム部１２５ｄが変形して、弁体１２５が再び弁座１３３に着座してガス排出孔１３２が閉じられる。
通流媒体の流れに着目すると、通常時においてガス導入孔１３２内に供給されているガス（水素ないし酸素）や水は、ガス導入孔１３２が弁体１２５によって閉塞されている場合、ガス排出孔１３２へと通流することができない。
開弁指令が入力され、電磁コイル部１２３が駆動されることによって、弁体１２５が弁座１３３から離れると、ガス導入孔１３２内に供給されていたガス（水素ないし酸素）や水が、ガス貯留空間１３４を経てガス排出孔１３５へと通流する。
そして、本実施形態によれば、前述したような電磁弁１０１の各部の寸法上の調整と、前述したような弁体１２５の材料選択ないし特性値の調整と、が相俟って、特に酸素と水素と水とが任意の順序で繰り返し通流するという用途（例えば燃料電池用の電磁弁）において、数百時間以上という極めて長い連続動作時の耐久性を保証できることが確認された。
１ 電磁弁
１０ 固定コア
１５ スプリング
２０ 移動コア
２３ 電磁コイル部
２５ 弁体
３０ ガス流路形成部材
３１ 筒状部
３２ ガス導入孔
３３ 弁座
３４ ガス貯留空間
３５ ガス排出孔
３６ａ、３６ｂ スペーサ部材
３７ コアリング部材
３８ リング部材
３９ Ｏリング
１０１ 電磁弁
１１０ 固定コア
１１５ スプリング
１２０ 移動コア
１２３ 電磁コイル部
１２５ 弁体
１２５ｄ ダイヤフラム部
１３０ ガス流路形成部材
１３１ 筒状部
１３２ ガス導入孔
１３３ 弁座
１３４ ガス貯留空間
１３５ ガス排出孔
１３６ スペーサ部材
１３７ コアリング部材
１３８ リング部材

Claims (8)

  1. 固定コアと、
    電磁力の作用を受けると前記固定コアに対して近づくことが可能な移動コアと、
    前記移動コアの前記固定コア側とは反対側の端部に設けられた弁体と、
    前記固定コアに対して固定されると共に、前記移動コアの移動を案内するようになっている筒状部と、
    前記筒状部の前記固定コア側とは反対側に接続され、前記弁体が着座可能な環状に盛り上がった弁座を有するガス流路形成部材と、
    前記固定コアに対して前記移動コアを遠ざける方向に付勢して、前記弁体を前記弁座に対して着座させることが可能な弾性体と、
    前記移動コアに前記電磁力を作用させて、前記弾性体の付勢力に抗して前記移動コアを前記固定コアに近づけることで、前記弁体を前記弁座から開放することが可能な電磁コイル部と、
    を備え、
    前記筒状部及び／または前記ガス流路形成部材は、前記移動コアの前記弁体の周囲に、環状のガス貯留空間を有しており、
    前記ガス流路形成部材は、前記弁座の内側領域に、ガス導入路を有しており、
    前記ガス流路形成部材は、前記弁座の外側領域に、ガス排出路を有しており、
    前記環状のガス貯留空間と前記ガス排出路とは、前記固定コアと前記移動コアとの相対位置に拘わらず連通状態を維持するようになっており、
    前記弁体は、ビニリデンフルオロライド／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体の三元系フッ素ゴムを主成分として有しており、ＪＩＳ Ｋ ６２５３で規定するデュロメータタイプＡにより測定される硬度が５０〜９０であり、引張強さが１０〜３５ＭＰａであり、切断時伸びが１００〜５００％であり、
    前記弁座は、ステンレススチールからなり、
    前記ガス排出路の内径に対して、前記電磁コイル部によって前記移動コアが移動する距離は、０．１倍〜０．３倍の範囲内であり、
    前記ガス排出路の内径に対して、前記弁体の直径は、１．５倍〜３．０倍の範囲内であり、
    前記ガス排出路の内径に対して、前記弁体の厚みは、０．３倍以上であり、
    前記ガス排出路の内径に対して、前記弁座の盛り上がり高さは、０．３倍以上であり、
    前記ガス排出路の内径に対して、前記環状のガス貯留空間の内径は、２．０倍〜５．０倍の範囲内である
    ことを特徴とする電磁弁。
  2. 前記弁体は、ビニリデンフルオロライド／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体の三元系フッ素ゴムを１００部として、５〜３０部のＭＴカーボンブラックが添加配合されたものである
    ことを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
  3. 前記弁体は、ＪＩＳ Ｋ ６２５３で規定するデュロメータタイプＡにより測定される硬度が６０〜７０である
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の電磁弁。
  4. 前記ガス導入路に対して、水素、酸素、及び、水を供給する供給機構が接続されている
    ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電磁弁。
  5. 固定コアと、
    電磁力の作用を受けると前記固定コアに対して近づくことが可能な移動コアと、
    前記移動コアの前記固定コア側とは反対側の端部に設けられた弁体と、
    前記固定コアに対して固定されると共に、前記移動コアの移動を案内するようになっている筒状部と、
    前記筒状部の前記固定コア側とは反対側に接続され、前記弁体が着座可能な環状に盛り上がった弁座を有するガス流路形成部材と、
    前記固定コアに対して前記移動コアを遠ざける方向に付勢して、前記弁体を前記弁座に対して着座させることが可能な弾性体と、
    前記移動コアに前記電磁力を作用させて、前記弾性体の付勢力に抗して前記移動コアを前記固定コアに近づけることで、前記弁体を前記弁座から開放することが可能な電磁コイル部と、
    を備え、
    前記筒状部及び／または前記ガス流路形成部材には、前記弁体の外周部に設けられたダイヤフラム部の周縁部が固定されており、
    前記筒状部及び／または前記ガス流路形成部材は、前記環状に盛り上がった弁座の周囲に、環状のガス貯留空間を有しており、
    前記ガス流路形成部材は、前記弁座の内側領域に、ガス導入路を有しており、
    前記ガス流路形成部材は、前記弁座の外側領域に、ガス排出路を有しており、
    前記環状のガス貯留空間と前記ガス排出路とは、前記固定コアと前記移動コアとの相対位置に拘わらず連通状態を維持するようになっており、
    前記弁体は、ビニリデンフルオロライド／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体の三元系フッ素ゴムを主成分として有しており、ＪＩＳ Ｋ ６２５３で規定するデュロメータタイプＡにより測定される硬度が５０〜９０であり、引張強さが１０〜３５ＭＰａであり、切断時伸びが１００〜５００％であり、
    前記弁座は、ステンレススチールからなり、
    前記ガス排出路の内径に対して、前記電磁コイル部によって前記移動コアが移動する距離は、０．１倍〜０．３倍の範囲内であり、
    前記ガス排出路の内径に対して、前記弁体の前記ダイヤフラム部に対する内側領域の直径は、１．５倍〜３．０倍の範囲内であり、
    前記ガス排出路の内径に対して、前記弁体の前記ダイヤフラム部に対する内側領域の厚みは、０．３倍以上であり、
    前記ガス排出路の内径に対して、前記弁座の盛り上がり高さは、０．３倍以上であり、
    前記ガス排出路の内径に対して、前記環状のガス貯留空間の内径は、２．０倍〜５．０倍の範囲内である
    ことを特徴とする電磁弁。
  6. 前記弁体は、ビニリデンフルオロライド／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体の三元系フッ素ゴムを１００部として、５〜３０部のＭＴカーボンブラックが添加配合されたものである
    ことを特徴とする請求項５に記載の電磁弁。
  7. 前記弁体は、ＪＩＳ Ｋ ６２５３で規定するデュロメータタイプＡにより測定される硬度が６０〜７０である
    ことを特徴とする請求項５または６に記載の電磁弁。
  8. 前記ガス導入路に対して、水素、酸素、及び、水を供給する供給機構が接続されている
    ことを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の電磁弁。
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