特許 7114801 エアバルブと、そのエアバルブを用いた燃料電池システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-07-29

(45)【発行日】2022-08-08

(54)【発明の名称】エアバルブと、そのエアバルブを用いた燃料電池システム

(51)【国際特許分類】

   F16K 31/524 20060101AFI20220801BHJP

   H01M 8/04 20160101ALI20220801BHJP

【ＦＩ】

F16K31/524 Z

H01M8/04 N

H01M8/04 J

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021514917

(86)(22)【出願日】2020-04-09

(86)【国際出願番号】 JP2020016044

(87)【国際公開番号】W WO2020213518

(87)【国際公開日】2020-10-22

【審査請求日】2021-06-10

(31)【優先権主張番号】P 2019078708

(32)【優先日】2019-04-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000116574

【氏名又は名称】愛三工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】弁理士法人 快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】福井 誠

(72)【発明者】

【氏名】石原 昇

(72)【発明者】

【氏名】山中 翔太

【審査官】西井 香織

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０９７９５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０４４４１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１２２４２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０１７６５４８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－１３７１５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｋ ３１／４４ － ３１／６２

Ｈ０１Ｍ ８／０４ － ８／０６６８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料電池スタックのエア系に設けられており、燃料電池スタックに供給されるエアガスの流れを制御するエアバルブであって、
エアバルブは、
外部から燃料電池スタックに供給されるエアガスが通過するエア供給通路を開閉する供給バルブと、
外部から供給されたエアガスがエア供給通路を通過する状態と、エア供給通路から分岐してエアバルブの下流に配置されている部材をバイパスするバイパス通路を通過する状態に切換える切換バルブと、
供給バルブと切換バルブに接続されており、両者を駆動するリンク機構と、を備えており、
リンク機構は、
供給バルブに固定されているアーム部と、
アーム部が接触するガイド部が設けられているカムプレートと、を備えており、
ガイド部は、供給バルブの開閉動作を行うためにアーム部が移動する第１領域と、切換バルブの開閉動作を行うためにアーム部が移動する領域であって第１領域から独立している第２領域と、を備えているエアバルブ。

【請求項2】

請求項１に記載のエアバルブあって、
第１領域と第２領域の間に、供給バルブと切換バルブの双方の開閉動作を行わない第３領域が設けられているエアバルブ。

【請求項3】

請求項１または２に記載のエアバルブあって、
カムプレートは、モータに連結されているカムギアに固定されており、
カムギアは、供給バルブが閉弁しているときにアーム部が第１領域に接触しているように、供給バルブを開弁する際にカムギアが回転する方向に付勢されているエアバルブ。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか一項に記載のエアバルブあって、
第２領域は、カムプレートの回転中心からの距離が一定の円弧状であり、
アーム部は、切換バルブが駆動する間、第２領域に接触しながらカムプレート上を移動するエアバルブ。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか一項に記載のエアバルブあって、
カムプレートは、供給バルブが閉弁しているときにアーム部と嵌合する嵌合部を備えており、
前記嵌合部は、カムプレートの径方向内側に窪んでいる溝であるエアバルブ。

【請求項6】

請求項１から５のいずれか一項に記載のエアバルブであって、
第１領域は、供給バルブが閉弁している状態でアーム部と接触し、供給バルブの開弁開始時から所定期間アーム部との接触状態が維持されている直線部を備えているエアバルブ。

【請求項7】

請求項１から６のいずれか一項に記載のエアバルブであって、
第２領域の長さが、第１領域の長さより長いエアバルブ。

【請求項8】

請求項１から７のいずれか一項に記載のエアバルブを備えている燃料電池システムであって、
エアバルブと燃料電池スタックの間に加湿器が設けられており、
バイパス通路が加湿器をバイパスするようにエア供給通路に接続されており、
供給バルブが閉弁しているときに、切換バルブは、供給バルブと加湿器の間のエア供給通路を遮断するようにエア供給通路の内壁に接している燃料電池システム。

【請求項9】

請求項８に記載の燃料電池システムであって、
エアバルブは、供給バルブより上流のエア供給通路に接続される筒状の第１流通部と、一端が供給バルブより下流のエア供給通路に接続されるとともに他端がバイパス通路に接続され、中間部分に第１流通部が接続しているエア流通部を備えており、
供給バルブが全開しているときに、供給バルブの下流側の端部が上流側の端部と比較して、エア流通部の一端側に位置している燃料電池システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、２０１９年４月１７日に出願された日本国特許出願第２０１９－０７８７０８号に基づく優先権を主張する。その出願の全ての内容は、この明細書中に参照により援用されている。本明細書は、エアバルブ、及び、そのエアバルブを用いた燃料電池システムに関する。

【背景技術】

【0002】

燃料電池システムでは、燃料電池スタックに酸素源（エアガス）と水素源（水素ガス）を供給して発電を行う。発電で使用されなかったガスは、エアオフガス及び水素オフガスとして燃料電池システムの外部に排出される。特開２０１８－１３７１５０号公報（以下、特許文献１と称する）には、燃料電池システムのエア系（エアガスを燃料電池スタックに供給する経路）の構造が開示されている。特許文献１の燃料電池システムでは、コンプレッサを用いて燃料電池スタックにエアガス（外気）を供給している。コンプレッサと燃料電池スタックを接続するエア供給通路上にバルブ（入口封止弁）を配置し、燃料電池スタックに供給するエアガスの流量を調整している。また、エアオフガスを排出するエア排出通路上にもバルブ（出口統合弁）を配置し、エアオフガスの流量を調整している。さらに、エア供給通路とエア排出通路をバイパス通路で接続し、バイパス通路上にもバルブ（バイパス弁）を配置している。特許文献１では、バイパス通路を通じてエア供給通路からエア排出通路にエアガスを供給し、エア供給通路内の圧力の調整（入口封止弁の前後差圧の調整）を行っている。

【発明の概要】

【0003】

特許文献１に開示されているように、エア供給通路にバイパス通路を接続することにより、エア供給通路内のエアガスを、燃料電池スタックに供給するだけでなく、燃料電池スタック以外の部材にも供給することができる。しかしながら、エア供給通路内のエアガスを複数個所（燃料電池スタックと、燃料電池スタック以外の部材）に供給する場合、バイパス通路上にバルブを配置することが必要となり、そのバルブを駆動するためのアクチュエータ（モータ等）も必要となる。その結果、燃料電池システムを構成する部品数が増え、燃料電池システムのサイズも増大する。本明細書は、コンパクトな燃料電池システムを実現し得るバルブ（エアバルブ）を提供する。

【0004】

本明細書で開示する第１技術は、燃料電池スタックのエア系に設けられており、燃料電池スタックに供給されるエアガスの流れを制御するエアバルブである。そのエアバルブは、外部から燃料電池スタックに供給されるエアガスが通過するエア供給通路を開閉する供給バルブと、外部から供給されたエアガスがエア供給通路を通過する状態と、エア供給通路から分岐してエアバルブの下流に配置されている部材をバイパスするバイパス通路を通過する状態に切換える切換バルブと、供給バルブと切換バルブに接続されており、両者を駆動するリンク機構を備えていてよい。また、リンク機構は、供給バルブに固定されているアーム部と、切換バルブに固定されており、アーム部が接触するガイド部が設けられているカムプレートを備えていてよい。このエアバルブでは、ガイド部は、供給バルブの開閉動作を行うためにアーム部が移動する第１領域と、切換バルブの開閉動作を行うためにアーム部が移動する領域であって第１領域から独立している第２領域を備えていてよい。

【0005】

本明細書で開示する第２技術は、上記第１技術のエアバルブであって、第１領域と第２領域の間に、供給バルブと切換バルブの双方の開閉動作を行わない第３領域が設けられていてよい。

【0006】

本明細書で開示する第３技術は、上記第１または第２技術のエアバルブであって、カムプレートは、モータに連結されているカムギアに固定されていてよい。また、カムギアは、供給バルブが閉弁しているときにアーム部が第１領域に接触しているように、供給バルブを開弁する際にカムギアが回転する方向に付勢されていてよい。

【0007】

本明細書で開示する第４技術は、上記第１から第３技術のいずれかのエアバルブであって、第２領域は、カムプレートの回転中心からの距離が一定の円弧状であり、切換バルブが駆動する間アーム部が接触しながら移動する接触部を備えていてよい。

【0008】

本明細書で開示する第５技術は、上記第１から第４技術のいずれかのエアバルブであって、カムプレートは、供給バルブが閉弁しているときにアーム部と嵌合する嵌合部を備えていてよい。また、嵌合部は、カムプレートの径方向内側に窪んでいる溝であってよい。

【0009】

本明細書で開示する第６技術は、上記第１から第５技術のいずれかのエアバルブであって、第１領域は、供給バルブが閉弁している状態でアーム部と接触し、供給バルブの開弁開始時から所定期間アーム部との接触状態が維持されている直線部を備えていてよい。

【0010】

本明細書で開示する第７技術は、上記第１から第５技術のいずれかのエアバルブであって、第２領域の長さが、第１領域の長さより長くてよい。

【0011】

本明細書で開示する第８技術は、上記第１から第７技術のいずれかのエアバルブを備えている燃料電池システムである。その燃料電池システムでは、エアバルブと燃料電池スタックの間に加湿器が設けられており、バイパス通路が加湿器をバイパスするようにエア供給通路に接続されていてよい。また、供給バルブが閉弁しているときに、切換バルブは、供給バルブと加湿器の間のエア供給通路を遮断するようにエア供給通路の内壁に接していてよい。

【0012】

本明細書で開示する第９技術は、上記第８技術の燃料電池システムであって、エアバルブは、供給バルブより上流のエア供給通路に接続される筒状の第１流通部と、一端が供給バルブより下流のエア供給通路に接続されるとともに他端がバイパス通路に接続され、中間部分に第１流通部が接続しているエア流通部を備えていてよい。また、供給バルブが全開しているときに、供給バルブの下流側の端部が上流側の端部と比較して、エア流通部の一端側に位置していてよい。

【発明の効果】

【0013】

第１技術によると、1個のエアバルブで、エア供給通路を流れる流体の流量と、バイパス通路を流れる流体の流量の双方を制御することができる。すなわち、エア供給通路とバイパス通路に別々にバルブ（バルブ体と、各バルブを駆動するアクチュエータ）を設ける形態と比較して、アクチュエータ数を少なくすることができる。燃料電池システムを構成する部品数を減少することが可能となり、燃料電池システムの小型化が実現される。なお、バイパス通路は、一端がエア供給通路に接続して（エア供給通路から分岐して）いれば、他端を接続する位置は適宜選択することができる。例えば、エアバルブと燃料電池スタックの間のエア供給通路上に機器等が接続されている場合、バイパス通路の他端は、機器等の下流（機器等と燃料電池スタックの間のエア供給通路）に接続されていてよい。すなわち、バイパス通路は、エアバルブと燃料電池スタックの間のエア供給通路上に配置されている機器等をバイパスする通路であってよい。あるいは、バイパス通路の他端は、燃料電池スタックの下流（エア排出通路）に接続されていてもよい。すなわち、バイパス通路は、燃料電池スタックをバイパスする通路であってよい。

【0014】

第２技術によると、供給バルブと切換バルブが同時に駆動することを確実に防止することができる。その結果、外部からエア供給通路に導入されるエアガス量が安定した後に、エア供給通路を通過して燃料電池スタックに移動するエアガス量と、バイパス通路を通過するエアガス量を調整することができる。

【0015】

第３技術によると、供給バルブが閉弁しているときに、アーム部をカムプレートに確実に接触させることができる。換言すると、第３技術によると、アーム部とカムプレートの隙間（遊び）がなくなり、バルブ（供給バルブ、切換バルブ）の開度を精度よく検出することができる。なお、カムギアの回転方向（供給バルブが開弁する際にカムギアが回転する方向）への付勢は、コイルばね等の付勢部材を利用して行ってもよいし、モータ出力を利用して行ってもよい。すなわち、供給バルブが閉弁している間、モータが、カムギアの回転方向にトルクを加えていてもよい。

【0016】

第４技術によると、エアバルブ（カムプレート）の構造を簡素化することができる。上記したように、本明細書で開示する技術では、供給バルブと切換バルブが別々のタイミングで駆動する（同時に駆動しない）。そのため、供給バルブが駆動しないタイミング（アーム部が第２領域を移動する期間）は、アーム部の姿勢を維持させるだけでよい。第２領域の形状がカムプレートの回転中心からの距離が一定の円弧状であれば、アーム部は姿勢を変えることなく、第２領域を移動する。アーム部の姿勢が変わらないので、アーム部が第２領域を移動する際にアーム部をカムプレートの係合を維持するための構造を省略することができ、カムプレートの構造を簡素化できる。

【0017】

第５技術によると、アーム部が第１領域の端部（供給バルブが閉弁する位置）に移動したときに、アーム部がカムプレートから飛び出す（アーム部とカムプレートが係合しなくなる）ことを防止することができる。また、嵌合部（嵌合溝）がカムプレートの径方向内側に窪んだ溝なので、嵌合部がカムプレートの周方向に設けられている形態と比較して、カムプレートのサイズを小さくすることができる。

【0018】

第６技術によると、供給バルブの開弁初期（開弁開始時から所定時間）において、カムプレートからアーム部に加わる力（供給バルブを駆動するトルク）が変動することを抑制することができる。

【0019】

第７技術によると、エア供給通路を通過するエアガスとバイパス通路を通過するエアガスの流量（流量比）を高度に制御することができる。

【0020】

第８技術によると、供給バルブが閉弁しているとき（燃料電池システムが停止しているとき）に、加湿器で生じた水分（結露水）が供給バルブに付着することを抑制することができる。弁体、弁座、シール材等が腐食することを抑制することができ、さらに、弁体が氷結することも抑制することができる。弁体の氷結（弁体と弁座の固着）を抑制することにより、供給バルブの開弁時に、弁体を駆動するトルクを低減することができ、供給バルブ開弁時の消費電力を低減することができる。

【0021】

第９技術によると、エア供給通路をエアガスが通過する際の流量係数を、バイパス通路をエアガスが通過する際の流量係数より大きくすることができる。バイパス通路と比較して、エア供給通路は加湿器が設けられている分、圧力損失（流路抵抗）が大きい。エア供給通路の流量係数をバイパス通路の流量係数より大きくすることにより、各通路（エア供給通路，バイパス通路）に対する切換バルブの開度が同じときに、各通路を通過するエアガスの流量差を低減することができる。すなわち、第９技術によると、加湿器が配置されていることに起因するエア供給通路の圧力損失を補償することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】燃料電池システムの概略図を示す。

【図2】エア供給バルブの内部構造を示す。

【図3】バルブ体を駆動するリンク機構の概略図を示す。

【図4】エア供給バルブの動作を説明する図を示す。

【図5】エア供給通路とバイパス通路の流路の切換りタイミングを示す。

【図6】変形例の燃料電池システムの概略図を示す。

【図7】変形例のエア供給バルブの内部構造を示す。

【図8】変形例のリンク機構の概略図を示す。

【図9】図８の破線ＩＸで囲った範囲の拡大図を示す。

【図10】図１０のＸ－Ｘ線に沿った断面図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0023】

（燃料電池システム）
図１を参照し、燃料電池システム１００について説明する。燃料電池システム１００は、燃料電池スタック２０と、燃料電池スタック２０に水素ガスを供給する水素系１０と、燃料電池スタック２０にエアガス（外気）を供給するエア系３０と、コントローラ２５を備えている。燃料電池システム１００では、水素系１０から供給された水素ガスと、エア系３０から供給された酸素ガス（エアガス）を用いて発電を行う。水素系１０は、水素ガス供給装置２と、水素供給通路４と、水素排出通路８を備えている。水素ガス供給装置２は、水素タンク、レギュレータ、インジェクタ等を備えている。水素ガス供給装置２は、コントローラ２５によって制御される。水素ガス供給装置２は、コントローラ２５の制御信号に基づいて、水素供給通路４を通じて燃料電池スタック２０に水素ガスを供給する。燃料電池スタック２０から排出される水素ガス（水素オフガス）は、水素排出通路８を通じて燃料電池システム１００の外部に排出される。詳細は後述するが、水素排出通路８は、希釈器４２に接続されている。水素オフガスは、希釈器４２で希釈された後、燃料電池システム１００の外部に排出される。

【0024】

エア系３０は、コンプレッサ３２と、エア供給通路３４と、エア排出通路４０と、ＦＣバイパス通路３６と、エア供給バルブ５０と、エア排出バルブ３８を備えている。ＦＣバイパス通路３６はバイパス通路の一例であり、エア供給バルブ５０はエアバルブの一例である。コンプレッサ３２は、エアガスとして外気をエア供給通路３４に圧送する。なお、コンプレッサ３２の上流にはエアクリーナ（図示省略）が配置されている。そのため、エア供給通路３４には、清浄なエアガスが供給される。エア供給通路３４は、燃料電池スタック２０とコンプレッサ３２を接続している。エア供給通路３４上には、エア供給バルブ５０が配置されている。具体的には、エア供給通路３４は、コンプレッサ３２とエア供給バルブ５０を接続している上流側エア供給通路３４ａと、エア供給バルブ５０と燃料電池スタック２０を接続している下流側エア供給通路３４ｂを備えている。コンプレッサ３２を駆動し、エア供給バルブ５０が上流側エア供給通路３４ａと下流側エア供給通路３４ｂを導通させると、エアガスとして外気が燃料電池スタック２０に供給される。エア供給バルブ５０の詳細については後述する。

【0025】

エア排出通路４０は、燃料電池スタック２０に接続されており、燃料電池スタック２０からエアオフガスを排出する。なお、エア排出通路４０は、希釈器４２に接続されている。希釈器４２では、水素排出通路８から供給された水素オフガスが、エア排出通路４０から供給されたエアオフガスによって希釈される。希釈後のガスは、排出管４４を通じて燃料電池システム１００の外部に排出される。エア排出通路４０上にはエア排出バルブ３８が設けられている。エア排出バルブ３８は、バタフライ弁であり、コントローラ２５によって制御される。エア排出バルブ３８の開度を調整することにより、希釈器４２に供給されるエアオフガス量が調整され、水素オフガスの濃度が調整される。

【0026】

ＦＣバイパス通路３６は、エア供給通路３４とエア排出通路４０を接続している。具体的には、ＦＣバイパス通路３６の一端はエア供給バルブ５０に接続されており、他端はエア排出バルブ３８の下流でエア排出通路４０に接続されている。エア供給バルブ５０がエア供給通路３４（上流側エア供給通路３４ａ）とＦＣバイパス通路３６を接続すると、エア供給通路３４内のエアガスが、エア排出通路４０に供給される。ＦＣバイパス通路３６は、燃料電池スタック２０をバイパスし、エア供給通路３４とエア排出通路４０を接続する通路である。

【0027】

（エア供給バルブ）
図２及び図３を参照し、エア供給バルブ５０について説明する。図２は、エア供給バルブ５０（エア流通部５２）の内部構造を示している。図３は、エア流通部５２内のバルブ体６０，６４を駆動するバルブ駆動装置７０を示している。バルブ駆動装置７０は、リンク機構の一例である。図２，３に示すように、エア供給バルブ５０は、コンプレッサ３２から供給されるエアガスが流通するエア流通部５２と、エア流通部５２内の流路を変化させるバルブ体６０，６４と、バルブ体６０，６４を駆動するバルブ駆動装置７０を備えている。バルブ駆動装置７０は、エア流通部５２の外部に配置されている。まず、エア流通部５２内の構造について説明する。

【0028】

図２に示すように、エア流通部５２は、上流側エア供給通路３４ａに接続される筒状の第１流通部５２ａと、一端が下流側エア供給通路３４ｂに接続されるとともに他端がＦＣバイパス通路３６に接続される筒状の第２流通部５２ｂを備えている。第１流通部５２ａの一端にフランジ５３ａが設けられており、上流側エア供給通路３４ａに接続される。第１流通部５２ａの他端は、第２流通部５２ｂの軸方向中間部、より詳細には、第２流通部５２ｂの軸方向の中央部に接続されている。第１流通部５２ａと第２流通部５２ｂは連通しており、断面の形状（流路形状）は略Ｔ字状である。

【0029】

また、第１流通部５２ａの他端側に、第１バルブ体６０が設けられている。第１バルブ体６０は、供給バルブの一例である。第１バルブ体６０は、第１シャフト６２に接続されており、第１シャフト６２の回転に伴って回転する。第１バルブ体６０は、第１流通部５２ａから第２流通部５２ｂに供給されるエアガス流量を制御することができる。すなわち、第１バルブ体６０を回転させることによって、第１流通部５２ａ内の第１流路５４を流通するエアガス流量（第２流通部５２ｂに供給されるエアガス流量）を変化させることができる。第１バルブ体６０は、後述する下流側エア供給通路３４ｂ及びＦＣバイパス通路３６に供給されるエアガスの総流量を変化させるバルブと捉えることもできる。

【0030】

第２流通部５２ｂの一端にフランジ５３ｂが設けられており、下流側エア供給通路３４ｂに接続される。第２流通部５２ｂの他端にフランジ５３ｃが設けられており、ＦＣバイパス通路３６に接続される。第２流通部５２ｂの中央部に、第２バルブ体６４が設けられている。第２バルブ体６４は切換バルブの一例である。第２バルブ体６４は、第２シャフト６６に接続されており、第２シャフト６６の回転に伴って回転する。第２バルブ体６４は、第１流通部５２ａから第２流通部５２ｂに供給されたエアガスが移動する方向を制御することができる。エア供給バルブ５０は、供給バルブ（第１バルブ体６０）と切換バルブ（第２バルブ体６４）の双方を備えているといえる。

【0031】

第２バルブ体６４が図２の実線で示す状態の場合、第１流通部５２ａから第２流通部５２ｂにエアガスが供給されると、エアガスは、第２流路５６を流通し、下流側エア供給通路３４ｂを通過して燃料電池スタック２０に供給される。また、第２バルブ体６４が図２の破線で示す状態の場合、第１流通部５２ａから第２流通部５２ｂにエアガスが供給されると、エアガスは、第３流路５８を流通し、ＦＣバイパス通路３６を通過してエア排出通路４０に供給される（図１も参照）。なお、第２バルブ体６４を実線と破線の中間位置に制御すると、エアガスを燃料電池スタック２０とエア排出通路４０の双方に供給することができる。第２バルブ体６４は、コンプレッサ３２からエア供給バルブ５０に供給されたエアガスのうち、燃料電池スタック２０に直接供給されるエアガスの割合を変化させるバルブと捉えることもできる。

【0032】

（バルブ駆動装置）
図３に示すように、バルブ駆動装置７０は、エア流通部５２の外部に配置されている。なお、図３には、エア流通部５２の内部構造（バルブ体６０，６４、流路５４，５６，５８）を破線で示している。また、バルブ駆動装置７０は、エア流通部５２と共通のハウジング（図示省略）に収容されている。バルブ駆動装置７０は、モータ（図示省略）の出力軸に固定されているモータ歯車７２と、第１歯車７４と、第２歯車７６と、カム（カムプレート）７８と、第１アーム８２と、第２アーム８４を備えている。第２歯車７６は、カムギアの一例である。第１歯車７４は、２段歯車であり、大径歯車７４ａがモータ歯車７２と噛み合っており、小径歯車７４ｂが第２歯車７６と噛み合っている。第２歯車７６は、カム７８に固定されている。大径歯車７４ａの歯数はモータ歯車７２の歯数より多く、第２歯車７６の歯数は小径歯車７４ｂの歯数より多い。そのため、モータ歯車７２，第１歯車７４，第２歯車７６によって、モータの出力トルクを増大（モータ回転数を減少）することができる。そのため、歯車７４，７６を用いることによって、小サイズ（低トルク）のモータであっても、カム７８を駆動（回転）することができる。

【0033】

カム溝７８ａがカム７８に設けられており、ローラ８０がカム溝７８ａ内に配置されている。ローラ８０は、カム溝７８ａに沿って移動可能であり、第１アーム８２に回転可能に支持されている。ローラ８０及び第１アーム８２は、アーム部の一例である。第１アーム８２は、第１シャフト６２に固定されており、カム７８の動き（回転）に応じて回転する。第１アーム８２が回転すると、第１シャフト６２が回転し、第１バルブ体６０が回転する。なお、第１アーム８２は、カム７８が所定角度回転するまではカム７８の回転に応じて回転するが、カム７８の回転角度が所定角度を超えた後はカム７８が回転しても回転しない。具体的には、第１アーム８２は、第１バルブ体６０が第１流路５４を閉じている状態から第１流路５４を開く（全開にする）状態に回転するまではカム７８の回転に応じて回転し、第１バルブ体６０が第１流路５４を開いた状態になった後はカム７８が回転しても回転しない。すなわち、カム７８の回転角度が所定角度を超えた後は、第１バルブ体６０は回転しない。なお、カム７８は、後述する第２アーム８４を駆動するための第２アーム駆動部７８ｂを備えている。

【0034】

第２アーム８４は、第２シャフト６６に固定されている。第２アーム８４の回転軸（第２シャフト６６）は、第２歯車７６の回転軸と同軸である。但し、第２アーム８４は、第２歯車７６（及び、第２歯車７６に固定されているカム７８）に固定されていない。そのため、第２アーム８４は、第２歯車７６及びカム７８と一体に回転しない。しかしながら、第２アーム８４は、カム７８回転角度が所定角度を超えた後は、カム７８の回転に伴って回転する。第２アーム８４が回転すると、第２シャフト６６が回転し、第２バルブ体６４が回転する。バルブ駆動装置７０は、第１アーム８２と第２アーム８４に対して、各々を駆動するモータを個別に設けることなく、１個のモータで第１アーム８２と第２アーム８４を駆動する。

【0035】

第２アーム８４は、第２アーム駆動部７８ｂと接触する接触部８４ａを備えている。第２歯車７６（カム７８）が所定角度回転し、第２アーム駆動部７８ｂと接触部８４ａが接触すると、第２アーム８４は、第２歯車７６（カム７８）の回転に伴って回転する。具体的には、図３に示すように、第１バルブ体６０が第１流路５４を閉じているときに、第２アーム駆動部７８ｂと接触部８４ａは、第２シャフト６６（第２歯車７６の回転軸）に対して角度α１位相がずれた位置に存在する。そのため、第２歯車７６（カム７８）が角度α１回転するまでは第２アーム８４（第２バルブ体６４）は回転せず、第２歯車７６の回転角度が角度α１を超えた後に回転を開始する。なお、第２アーム８４は、スプリング（図示省略）によって第２バルブ体６４が図３に示す状態（第２流路５６を全開にする状態）になるように付勢されている。そのため、第２アーム駆動部７８ｂと接触部８４ａが非接触のときは、第２流路５６が全開となっている。以下、エア供給バルブ５０の動作（バルブ駆動装置７０を駆動したときの第１バルブ体６０と第２バルブ体６４の動き）について詳細に説明する。

【0036】

（エア供給バルブの動作）
図４を参照し、エア供給バルブ５０の動作９０について説明する。なお、図４では、図３に示した歯車７２，７４の図示を省略している。状態（Ａ）は、エア供給バルブ５０を閉じている状態を示している。すなわち、状態（Ａ）では、第１バルブ体６０が第１流路５４を閉じており、第２流路５６と第３流路５８の双方をエアガスが流通せず、下流側エア供給通路３４ｂ及びＦＣバイパス通路３６（燃料電池スタック２０及びエア排出通路４０）にエアガスが供給されない。

【0037】

状態（Ｂ）は、第２歯車７６（カム７８）が角度α１（図３を参照）回転し、ローラ８０がカム溝７８ａを移動し、第１バルブ体６０が回転して第１流路５４が全開となった状態を示している。状態（Ｂ）では、第２アーム駆動部７８ｂと接触部８４ａが接触する。そのため、第２歯車７６がさらに回転すると、第２アーム８４が回転し、第２バルブ体６４が回転する。換言すると、状態（Ａ）から状態（Ｂ）までの間、第２バルブ体６４は回転しないので、第２流路５６が開いており、第３流路５８は閉じられている。そのため、状態（Ａ）から状態（Ｂ）までの間、エアガスは、下流側エア供給通路３４ｂのみに供給され、ＦＣバイパス通路３６には供給されない。すなわち、状態（Ａ）から状態（Ｂ）に至るまでの間、コンプレッサ３２からエア供給バルブ５０に供給されたエアガスは、燃料電池スタック２０のみに供給される。

【0038】

状態（Ｃ）は、第２アーム８４（第２バルブ体６４）が第２歯車７６（カム７８）とともに回転し、第２流路５６が閉じられ、第３流路５８が全開となった状態を示している。状態（Ｃ）では、エアガスは、ＦＣバイパス通路３６のみに供給され、下流側エア供給通路３４ｂには供給されない。すなわち、状態（Ｃ）では、コンプレッサ３２からエア供給バルブ５０に供給されたエアガスは、エア排出通路４０のみに供給される。なお、状態（Ｂ）から状態（Ｃ）までの間、第１バルブ体６０は回転せず、第１流路５４は全開のままである。そのため、状態（Ｂ）から状態（Ｃ）に至るまでの間、第１流路５４を通過するエアガス流量（第２流路５６と第３流路５８を流通するエアガスの総流量）は変化せず、燃料電池スタック２０に供給されるエアガス流量と、エア排出通路４０に供給されるエアガス流量の割合が変化する。

【0039】

エア供給バルブ５０では、１個のモータの回転に伴って、エア供給バルブ５０の状態が状態（Ａ），状態（Ｂ），状態（Ｃ）の順に変化する。そのため、エア供給バルブ５０では、１個のモータを用いるだけで、下流側エア供給通路３４ｂ及びＦＣバイパス通路３６に対し、下流側エア供給通路３４ｂ及びＦＣバイパス通路３６の双方が閉じている状態（状態（Ａ））、下流側エア供給通路３４ｂのみが開かれ、ＦＣバイパス通路３６が閉じられている状態（状態（Ａ）～（Ｂ））、下流側エア供給通路３４ｂ及びＦＣバイパス通路３６の双方が開かれおり、両通路３４ｂ，３６を流通するエアガスの割合を変化させる状態（状態（Ｂ）～（Ｃ））、ＦＣバイパス通路３６のみが開かれ、下流側エア供給通路３４ｂが閉じられている状態（状態（Ｃ））の切換えを行うことができる。

【0040】

なお、上記したように、状態（Ｂ）から状態（Ｃ）までの期間、ローラ８０が第２歯車７６（カム７８）の回転に伴ってカム溝７８ａ内を移動するが、第１アーム８２は回転していない。この現象は、状態（Ｂ）から状態（Ｃ）までの期間、第２歯車７６（カム７８）の回転軸からローラ８０までの距離が変化しない（ローラ８０が移動するカム溝７８ａが第２歯車７６の回転軸の円弧上に設けられている）ことに起因する。一方、状態（Ａ）から状態（Ｂ）までの期間、第１アーム８２は、ローラ８０の移動に伴って回転する。この現象は、状態（Ａ）から状態（Ｂ）までの期間、第２歯車７６（カム７８）の回転軸からローラ８０（ローラ８０が移動するカム溝７８ａの位置）までの距離が除々に長くなっているからである。すなわち、バルブ駆動装置７０では、カム溝７８ａは、第２歯車７６（カム７８）が角度α１回転するまでは第２歯車７６の回転軸からローラ８０が離れるように形成され、第２歯車７６（カム７８）が角度α１回転した後は第２歯車７６の回転軸からローラ８０が一定の距離に位置するように形成されている。

【0041】

なお、カム溝７８ａの形状を変更することによって、第１バルブ体６０と第２バルブ体６４が駆動するタイミングを調整することができる。例えば、第１バルブ体６０が全開となった後、所定期間（第２歯車７６が所定角度回転する期間）第２バルブ体６４が駆動することを禁止することができる。あるいは、第１バルブ体６０が全開になる前（第１バルブ体６０の開度が上昇している途中）に、第２バルブ体６４が駆動を開始するように調整することもできる。なお、カム溝７８ａの形状は変更せず、第２アーム駆動部７８ｂと接触部８４ａの角度α１を変更することによっても、第１バルブ体６０と第２バルブ体６４が駆動するタイミングを調整することができる。すなわち、カム溝７８ａの形状を変更するよりも簡単に、第１バルブ体６０と第２バルブ体６４が駆動するタイミングを調整することができる。以下、バルブ駆動装置７０の変形例として、第２アーム駆動部７８ｂと接触部８４ａの角度α１を角度αに変更した場合の、第１バルブ体６０と第２バルブ体６４の駆動タイミングについて説明する。

【0042】

（変形例）
図５に示す変形例９２は、第２歯車７６の回転角度θと、下流側エア供給通路３４ｂ及びＦＣバイパス通路３６に供給されるエアガス流量（第２流路５６及び第３流路５８を流通するエアガス流量）の関係を示している。ライン９４は第２流路５６を流通するエアガス流量（燃料電池スタック２０に供給されるエアガス流量）を示し、ライン９６は第３流路５８を流通するエアガス流量（エア排出通路４０に供給されるエアガス流量）を示している（図１，２も参照）。

【0043】

例（ａ）は第２アーム駆動部７８ｂと接触部８４ａの角度αが角度α１より小さい場合を示し、例（ｂ）は角度αが角度α１と等しい場合（すなわち、バルブ駆動装置７０）を示し、例（ｃ）は角度αが角度α１より大きい場合を示している。なお、角度θ０は、第１バルブ体６０が第１流路５４を閉じているときの角度（図４の状態（Ａ）に相当）を示している。角度θ１は、第１バルブ体６０の開度が最大となり、第２流路５６及び第３流路５８を流通するエアガスの総流量が最大となる角度（図４の状態（Ｂ）に相当）を示している。角度θ２は、第２バルブ体６４が第２流路５６を閉じ、第３流路５８のみを開いているときの角度（図４の状態（Ｃ）に相当）を示している。

【0044】

例（ａ）の場合、第２歯車７６が初期状態（角度θ０）から角度θ１回転すると、第１バルブ体６０の開度が最大となり、第２流路５６を流れるエアガス流量（ライン９４）が最大となる。なお、角度θ０から角度θ１の間、第１バルブ体６０の開度上昇に伴って第２流路５６を流れるエアガス流量が増加する。例（ａ）の場合、第２歯車７６が角度θ１回転しても、第２アーム駆動部７８ｂと接触部８４ａは接触しない（図４の状態（Ｂ）を比較参照）。そのため、第２歯車７６の回転角度が角度θ１になっても、第２バルブ体６４は回転を開始せず、第３流路５８のエアガス流量は「ゼロ」である。第２バルブ体６４は、第２歯車７６の回転角度が角度αに達した後、回転を開始する。角度αから角度θ２の間、第２流路５６のエアガス流量が減少するとともに第３流路５８のエアガス流量（ライン９６）が増加する。その後、第２歯車７６の回転角度が角度θ２に達すると、第３流路５８のみをエアガスが流通する。

【0045】

例（ａ）の場合、エア供給バルブ５０に導入されるエアガス流量（第１流路５４の流量）が安定した後に（エアガス流量が最大となった後に）、第２流路５６と第３流路５８の切換が行われる。そのため、例（ａ）は、下流側エア供給通路３４ｂに供給するエアガスとＦＣバイパス通路３６に供給するエアガスの流量比の制御を行いやすい。また、第２流路５６のみをエアガスが流通する期間を長く確保することができるので、第２歯車７６の回転角度を高度に制御しなくても、燃料電池スタック２０に最大量のエアガスを供給することができる。

【0046】

例（ｂ）はバルブ駆動装置７０であり、第２歯車７６の回転角度が角度α（角度α１）に達すると、第１バルブ体６０の開度が最大になるとともに、第２バルブ体６４が回転を開始する。そのため、第２流路５６のエアガス流量（ライン９４）が最大になると、第２流路５６と第３流路５８の流路の切換が開始される。すなわち、第１流路５４を流通するエアガス量が最大になった直後に、下流側エア供給通路３４ｂに供給するエアガス流量とＦＣバイパス通路３６に供給するエアガス流量（ライン９６）の流量比の制御が開始される。例（ｂ）は、第２歯車７６の回転（モータの駆動）に対し、流路の切換（下流側エア供給通路３４ｂに供給するエアガス量と、ＦＣバイパス通路３６に供給するエアガス量の調整）の応答性がよい。

【0047】

例（ｃ）の場合、第２歯車７６の回転角度が角度αに達すると、第１バルブ体６０の開度が最大になる前（第２歯車７６の回転角度が角度θ１に達する前）に、第２バルブ体６４が回転を開始する。第２歯車７６の回転角度が角度αに達した後、角度θ１までの間、第２流路５６のエアガス流量（ライン９４）は一定のまま、第３流路５８のエアガス流量（ライン９６）が増加する。角度θ１以降は、第２流路５６のエアガス流量が減少するとともに、第３流路５８のエアガス流量が増加する。例（ｃ）は、下流側エア供給通路３４ｂ（燃料電池スタック２０）に供給されるエアガス流量を所定量以下に制限することが必要な場合に有用である。

【0048】

上記したように、燃料電池システム１００では、フランジ５３ｂを下流側エア供給通路３４ｂに接続し、フランジ５３ｃをＦＣバイパス通路３６に接続している。しかしながら、フランジ５３ｂをＦＣバイパス通路３６に接続し、フランジ５３ｃを下流側エア供給通路３４ｂに接続してもよい。この場合、モータを駆動すると、燃料電池システム１００の状態は、下流側エア供給通路３４ｂ及びＦＣバイパス通路３６の双方が閉じている状態、ＦＣバイパス通路３６のみが開かれ、下流側エア供給通路３４ｂが閉じられている状態、ＦＣバイパス通路３６及び下流側エア供給通路３４ｂの双方が開かれている状態、下流側エア供給通路３４ｂのみが開かれ、ＦＣバイパス通路３６が閉じられている状態の順に変化する。

【0049】

（燃料電池システムの変形例）
図６を参照し、燃料電池システム２００について説明する。燃料電池システム２００は、燃料電池システム１００の変形例である。そのため、燃料電池システム２００について、燃料電池システム１００と実質的に同一の構成には、燃料電池システム１００に付した参照番号と同一又は下二桁が同一の参照番号を付すことにより説明を省略することがある。燃料電池システム２００では、エア系３０に加湿器３７が設けられている。また、エア供給通路３４上にエア供給バルブ１５０が配置され、エア排出通路４０上にエア排出バルブ３８が配置され、ＦＣバイパス通路３６上にバイパスバルブ３９が配置されている。

【0050】

加湿器３７は、エア供給通路３４及びエア排出通路４０上に設けられている。具体的には、加湿器３７は、エア供給バルブ１５０と燃料電池スタック２０の間でエア供給通路３４に接続されており、燃料電池スタック２０とエア排出バルブ３８の間でエア排出通路４０に接続されている。加湿器３７は、燃料電池スタック２０に供給されるエアの湿度（水分量）、及び、希釈器４２に供給されるエアオフガスの湿度を調整する。

【0051】

エア供給通路３４（下流側エア供給通路３４ｂ）には、加湿器バイパス通路３５が接続されている。加湿器バイパス通路３５は、バイパス通路の一例である。加湿器バイパス通路３５は、希釈器４２をバイパスし、希釈器４２の上流と下流でエア供給通路３４（下流側エア供給通路３４ｂ）に接続されている。より具体的には、燃料電池システム２００では、加湿器バイパス通路３５の一端（上流側端）が、エア供給バルブ１５０（エアバルブの一例）に接続されている。エア供給バルブ１５０がエア供給通路３４（下流側エア供給通路３４ｂ）と加湿器バイパス通路３５を接続すると、エア供給通路３４に供給されたエアガスは、加湿器３７を通過せずに燃料電池スタック２０に供給される。一方、エア供給バルブ１５０が下流側エア供給通路３４ｂを接続すると、エア供給通路３４に供給されたエアガスは、加湿器３７を通過して燃料電池スタック２０に供給される。

【0052】

（エア供給バルブの変形例）
図７から図１０を参照し、エア供給バルブ１５０について説明する。エア供給バルブ１５０は、エア供給バルブ５０の変形例である。そのため、エア供給バルブ１５０について、エア供給バルブ５０と実質的に同一の構成には、エア供給バルブ５０に付した参照番号と同一又は下二桁が同一の参照番号を付すことにより説明を省略することがある。なお、燃料電池システム２００において、エア供給バルブ１５０に代えてエア供給バルブ５０を用いることもできる。その場合、フランジ５３ｂを下流側エア供給通路３４ｂに接続し、フランジ５３ｃを加湿器バイパス通路３５に接続してよい。あるいは、フランジ５３ｂを加湿器バイパス通路３５に接続し、フランジ５３ｃを下流側エア供給通路３４ｂに接続してもよい。

【0053】

図７は、エア供給バルブ１５０の内部構造を示している。エア供給バルブ１５０では、フランジ５３ｂが加湿器バイパス通路３５に接続されており、フランジ５３ｃが下流側エア供給通路３４ｂに接続されている（図２も比較参照）。なお、図７では、エア供給バルブ１５０が閉じている状態（燃料電池スタック２０にエアガスが供給されない状態）を実線で示している。また、第１バルブ体６０が回転した状態（エア供給バルブ１５０が開いている状態）、及び、第２バルブ体６４が回転した状態（エアガスが移動する通路が切換った状態）を破線で示している。

【0054】

図７に示すように、エア供給バルブ１５０が閉じている（第１バルブ体６０が閉じている）状態では、第２バルブ体６４が、第１バルブ体６０と加湿器３７の間のエア供給通路３４（下流側エア供給通路３４ｂ）を遮断するように、第２流通部５２ｂの内壁に接している。そのため、エア供給バルブ１５０は、燃料電池システム２００が停止しているときに、加湿器３７で生じた水分が第１バルブ体６０に付着することを抑制する。

【0055】

また、エア供給バルブ１５０では、第１バルブ体６０の全開時（破線の状態）に、第１バルブ体６０の下流側の他端が、上流側の他端と比較して、フランジ５３ｂ側（下流側エア供給通路３４ｂに接続される側）に位置している。そのため、エアガスが下流側エア供給通路３４ｂ通過する際（第２バルブ体６４が実線の状態）の流量係数を、エアガスが加湿器バイパス通路３５を通過する際（第２バルブ体６４が破線の状態）の流量係数より大きくすることができる。エアガスは、加湿器３７を通過することで圧力損失が生じる。そのため、上記構成とすることにより、エアガスが下流側エア供給通路３４ｂ通過した際の流体圧力と、エアガスが加湿器バイパス通路３５を通過した際の流体圧力との差を低減することができ、第２バルブ体６４が駆動している際の分流制御性が向上する。

【0056】

図８は、バルブ体６０，６４を駆動するバルブ駆動装置１７０を示している。バルブ駆動装置１７０は、リンク機構の一例である。バルブ駆動装置１７０では、第２歯車１７６が、第１歯車７４の小径歯車７４ｂに噛み合っている。第２歯車１７６は、カム１７８（カムプレートの一例）に固定されている。第２歯車１７６の表面には、マグネット６５が配置されている。マグネット６５は、回転角検出センサ（図示省略）に対向している。回転角検出センサは、第２歯車１７６の回転角を検出する。また、第１シャフト６２には、アーム部１８１を支持する支持部材１８２が固定されている。アーム部１８１の先端には、ローラ８０が回転可能に支持されている。

【0057】

カム１７８には、エア供給バルブ１５０が閉弁しているときにローラ８０が嵌合する嵌合部１７９と、エア供給バルブ１５０が開弁（第１バルブ体６０または第２バルブ体６４が駆動）しているときにローラ８０が接触しながら移動するガイド部１８０が設けられている。嵌合部１７９は、カム１７８の外周の一部がカム１７８の径方向内側に窪んだ溝状である。嵌合部１７９によって、エア供給バルブ１５０が閉弁（第１バルブ体６０が閉弁）したときに、ローラ８０がカム１７８から外れることを防止することができる。また、エア供給バルブ１５０が閉弁しているときに、第２歯車１７６が、矢印５５方向（エア供給バルブ１５０を開弁する方向）に付勢されている。そのため、ローラ８０は、嵌合部１７９の壁面に接した状態を維持している。なお、図示は省略するが、第２歯車１７６の裏面には、第２シャフト６６に固定されており、第２歯車１７６（カム１７８）が所定角度回転したときに第２歯車１７６（カム１７８）に接触する接触部が設けられている。

【0058】

バルブ駆動装置１７０の基本的な動作は、バルブ駆動装置７０と実質的に同一である。すなわち、第２歯車１７６（カム１７８）が回転すると、ローラ８０が第２歯車１７６の回転軸からローラ８０までの距離が除々に長くなる第１領域１９１を移動する間、第１シャフト６２が回転し、第１バルブ体６０が駆動する。また、ローラ８０が第２歯車１７６の回転軸からの距離が一定の第２領域１９２を移動する間、第１シャフト６２は回転せず、第１バルブ体６０は駆動しない。ローラ８０が第２領域１９２を移動する間は、第２シャフト６６が回転し、第２バルブ体６４が駆動する。なお、バルブ駆動装置１７０では、第１領域１９１と第２領域１９２の間に、第１バルブ体６０と第２バルブ体６４の双方が駆動しない第３領域１９３が設けられている。第３領域１９３は、上述した第２シャフト６６に固定されている接触部の位置を調整することにより形成することができる。

【0059】

図９を参照し、第１領域１９１，第２領域１９２及び第３領域１９３について説明する。第１領域１９１は、嵌合部１７９の内側面（カム１７８（第２歯車１７６）の回転軸に近い側の面）から、カム１７８の回転中心からの距離が一定となる部分までである。第１領域１９１は、曲率が一定ではなく、カム１７８の回転中心からの距離が変化している。第２領域１９２は、第１領域１９１から独立しており（離れており）、カム１７８の回転中心からの距離が一定である円弧状である。すなわち、第２領域１９２の曲率は一定である。第３領域１９３は、カム１７８の回転中心からの距離が一定である円弧状であり、上記したように、第２歯車１７６の回転に伴って第２バルブ体６４が駆動するタイミングを調整することにより、長さを調整することができる。なお、図８及び図９から明らかなように、第２領域１９２の長さは第１領域１９１の長さより長い。

【0060】

第１領域１９１は、直線部１９１ａと曲線部１９１ｂを有している。曲線部１９１ｂは、直線部１９１ａと第３領域１９３の間に設けられている。バルブ駆動装置７０が閉弁している間、アーム部１８１（ローラ８０）は、直線部１９１ａに接触している。バルブ駆動装置７０が駆動する際、アーム部１８１（ローラ８０）は、まず第１領域１９１との接触状態を維持したまま直線部１９１ａを移動する。そのため、バルブ駆動装置７０の駆動初期（駆動開始から所定期間）に、アーム部１８１（ローラ８０）に加わる力を安定させることができる。すなわち、第１バルブ体６０を駆動するトルクが安定する。例えば、第１領域１９１の全体が曲線で形成されている場合、バルブ駆動装置７０の駆動初期にアーム部１８１に加わる力を安定化させるため、カム１７８の加工精度を高度に制御する（寸法ばらつきを低減する）ことが必要である。第１領域１９１に直線部１９１ａを設けることにより、第１領域１９１の加工が容易となり、第１バルブ体６０の駆動トルクを容易に安定化させることができる。

【0061】

図１０は、第２歯車１７６の断面図を示している。上記したように、エア供給バルブ１５０が閉弁している際、第２歯車１７６は、矢印５５方向に付勢されている（図８も参照）。第２歯車１７６の裏面には、コイルばね１９６が配置されている。コイルばね１９６は、一端が第２歯車１７６の裏面に設けられている突出部１７７に固定されており、他端がエア供給バルブ１５０の筐体１９０に設けられている突出部１９４に固定されている。第２歯車１７６は、コイルばね１９６によって矢印５５方向に付勢されている。なお、第２歯車１７６と筐体１９０の間にコイルばね１９６を設けることにより、第２歯車１７６が回転軸方向に移動することも抑制される。そのため、マグネット６５と回転角検出センサ（図示省略）の距離が安定し、第２歯車１７６の回転角を制度よく検出することができる。

【0062】

（他の実施形態）
上記実施例では、バイパス通路の一端がエア供給通路に接続されているとともに他端がエア排出通路に接続されている例、および、バイパス通路の一端が加湿器より上流のエア供給通路に接続されているとともに他端が加湿器より下流のエア供給通路に接続されている例について説明した。しかしながら、バイパス通路（他端）は、必ずしも上記実施例で説明した位置に接続されていなくてもよい。本明細書で開示する技術において重要なことは、１個のエアバルブ（エア供給バルブ）によって、エア供給通路とバイパス通路の双方が閉じられている状態と、エア供給通路が開かれているとともにバイパス通路が閉じられている状態と、エア供給通路が閉じられているとともにバイパス通路が開かれている状態を切換えることである。

【0063】

また、本明細書で開示する技術において他の重要なことは、エア供給通路を開閉する供給バルブ、エア供給通路とバイパス通路の切換えを行う切換バルブを、供給バルブに固定されているアーム部と切換バルブに固定されているカムプレートを備えるリンク機構によって駆動されることである。そして、リンク機構が、供給バルブの開閉動作を行うためにアーム部が移動する第１領域と、切換バルブの開閉動作を行うためにアーム部が移動する領域であって第１領域から独立している第２領域が設けられているガイド部を備えることである。そのため、例えば、第１領域と第２領域は、隣接していてもよい。すなわち、第１領域と第２領域の間に供給バルブと切換バルブの双方の開閉動作を行わない第３領域を設けることは必須ではない。第３領域を削除すると、カムプレートのサイズを小型化することができる。

【0064】

また、供給バルブの閉弁時に供給バルブを開弁する際にカムギアが回転する方向にカムギア（第２歯車）を付勢する付勢部材として、板ばね、ゴムブロック等、コイルばね以外の付勢部材を用いることもできる。あるいは、付勢部材を省略し、供給バルブが閉弁している間、モータが、カムギアに対して、開弁時にカムギアが回転する方向にトルクを加え、カムギア付勢していてもよい。また、カムプレート、及び／又は、アーム部の形状を変更し、エア供給バルブが閉弁しているときにカムプレートとローラ（アーム部）の位置が変化することを防止することにより、付勢部材を省略することもできる。

【0065】

また、カムプレートの形態も実施例の形態に限定されるものではなく、例えば、供給バルブの閉弁時にローラ（アーム部）と嵌合する嵌合部、第１領域に設けられている直線部等は、必要に応じて省略することもできる。また、供給バルブの駆動速度が切換バルブの駆動速度より遅くなるように、第１領域の長さを第２領域の長さより長くしてもよい。

【0066】

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】