(57)【要約】      （修正有）【課題】流体用制御弁において、弁体若しくは座面部の劣化を抑制すること。【解決手段】流体用制御弁１００であって、流体制御弁１００の外部と接続される流体噴射孔１３７と、流体噴射孔１３７の周囲に形成される座面部１３５ａとを有するシートボディ１３３と、座面部１３５ａに当接することにより流体噴射孔１３７を塞ぎ、座面部１３５ａから離間することにより流体噴射孔１３７を開放する弁体１２９と、弁体１２９に止着され、弁体１２９が、座面部１３５ａから離間した状態から座面部１３５ａに当接する方向へ移動した際に、弁体１２９よりも先にシートボディ１３３に当接する緩衝部材３００と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体用制御弁であって、
前記流体制御弁の外部と接続される流体噴射孔と、前記流体噴射孔の周囲に形成される座面部とを有するシートボディと、
前記座面部に当接することにより前記流体噴射孔を塞ぎ、前記座面部から離間することにより前記流体噴射孔を開放する弁体と、
前記弁体に止着され、前記弁体が、前記座面部から離間した状態から前記座面部に当接する方向へ移動した際に、前記弁体よりも先に前記シートボディに当接する緩衝部材と、
を備えることを特徴とする流体用制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体、例えば水素ガスを供給する流体供給系に用いられる流体用制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体用制御弁は、流体制御弁の外部と接続される流体噴射孔と、流体噴射孔の周囲に形成される座面部とを有するシートボディと、座面部に当接することにより流体噴射孔を塞ぎ、座面部から離間することにより流体噴射孔を開放する弁体と、を備える（下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１６３８５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記流体用制御弁において、弁体若しくは座面部の当接部分に大きな衝撃荷重が生じ、弁体若しくは座面部の当接部分が劣化するおそれがあった。その結果、流体用制御弁において、シール性が低下し、すなわち、弁性能が低下するおそれがあった。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、流体用制御弁において、弁体若しくは座面部の劣化を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
[適用例１]
流体用制御弁であって、前記流体制御弁の外部と接続される流体噴射孔と、前記流体噴射孔の周囲に形成される座面部とを有するシートボディと、前記座面部に当接することにより前記流体噴射孔を塞ぎ、前記座面部から離間することにより前記流体噴射孔を開放する弁体と、前記弁体に止着され、前記弁体が、前記座面部から離間した状態から前記座面部に当接する方向へ移動した際に、前記弁体よりも先に前記シートボディに当接する緩衝部材と、を備えることを備えることを要旨とする。
【０００８】
上記構成の流体用制御弁によれば、流体用制御弁において、弁体若しくは座面部の劣化を抑制することができる。
【０００９】
なお、本発明は、上記した装置発明の態様に限ることなく、方法発明としての態様で実現することも可能である。
【００１０】
また、本発明をコンピュータプログラムまたはそのプログラムを記録した記録媒体等として構成する場合には、上記装置の動作を制御するプログラム全体として構成するものとしてもよいし、本発明の機能を果たす部分のみを構成するものとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】流体用制御弁１００の中央付近の断面図である。
【図２】図１におけるＸ部分の拡大図である。
【図３】支持プレート１２７の平面図である。
【図４】第２実施例の流体用制御弁におけるキャップ３００Ａ周辺を拡大して示した図である。
【図５】第３実施例の流体用制御弁におけるキャップ３００Ｂ周辺を拡大して示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
Ａ．第１実施例：
以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照しつつ、詳細に説明する。本実施の形態に係る流体用制御弁は、燃料電池自動車に搭載されている燃料電池に水素ガスを供給する流体供給系に備えられる流体用制御弁として用いている。
【００１３】
図１は流体用制御弁１００の中央付近の断面図である。図示するように、流体用制御弁１００は、円筒状のバルブボディ１０１を有する。バルブボディ１０１は、互いに嵌め合い接合された筒状部材からなるアッパボディ１０３とロアボディ１０５とから構成される。アッパボディ１０３内の中央部には、ほぼ円筒状のコア１０７が挿入配置されている。コア１０７は磁性材からなり、ロアボディ１０５との間に非磁性材からなる鍔付リング１０９が配置されている。またロアボディ１０５の先端部（コア１０７と反対側）には、バルブシート１３１が配置されている。
【００１４】
アッパボディ１０３とコア１０７の間には、ほぼ円筒状のボビン１１１が配置されている。ボビン１１１は合成樹脂等の電気絶縁材からなり、ソレノイドコイル１１３が多層状に巻かれている。ソレノイドコイル１１３は、通電によって電磁力を生じ、弁体１２９をバルブシート１３１の座面１３５ａから離間させる。言い換えれば、ソレノイドコイル１１３は、電磁力によって、弁体１２９を、ガス噴射孔１３７が開く方向に移動させる。
【００１５】
ロアボディ１０５の円形断面の筒孔１０５ｃ内には、ストッパ１２１、カラー１２３、支持プレート１２７、リング１２５およびバルブシート１３１が配置されている。
【００１６】
ストッパ１２１は、リング状に形成され、ロアボディ１０５の筒孔１０５ｃに嵌め込まれ、ロアボディ１０５の筒孔１０５ｃの内径方向に突出された内側フランジ部１０５ａに当接される。カラー１２３は、例えばステンレス材からリング状に形成されており、ロアボディ１０５の筒孔１０５ｃに嵌め込まれ、一端がストッパ１２１の外周側の側面と当接され、他端が支持プレート１２７に当接される。リング１２５は、例えばステンレス材からリング状に形成され、ロアボディ１０５の筒孔１０５ｃに嵌め込まれ、支持プレート１２７の外周側の側面と当接される。
【００１７】
バルブシート１３１は、シートボディ１３３と、軸中心部にガス噴射孔１３７を有するシート１３５とから構成されている。シート１３５の上面に上記座面１３５ａが形成される。
【００１８】
シートボディ１３３がロアボディ１０５の筒孔１０５ｃ内に圧入嵌合される際、リング１２５が押圧される。これにより、リング１２５、カラー１２３、支持プレート１２７の外周側およびストッパ１２１は、順次押圧され、ロアボディ１０５の筒孔１０５ｃの内径方向に突出する内側フランジ部１０５ａに加圧される。すなわち、ロアボディ１０５の筒孔１０５ｃに配置されるリング１２５、カラー１２３、支持プレート１２７およびストッパ１２１は、ロアボディ１０５の筒孔１０５ｃ内に圧入されたシートボディ１３３によってロアボディ１０５に固定される構成とされる。
【００１９】
弁体１２９は、磁性材である電磁ステンレス材からなり、コア１０７とほぼ同様の断面形状をなす円筒形状の主部１２９ａと、その主部１２９ａの前側（ロアボディ１０５側）の外周に張り出す（すなわち、弁体１２９の移動方向と交差する方向に突出する）フランジ部１２９ｂと、主部１２９ａ先端に突出する円板形状のバルブ部１２９ｃとを有する。弁体１２９は、ソレノイドコイル１１３による電磁力によって、弁体１２９の軸方向に移動する。以下では、弁体１２９の移動する方向を、単に移動方向とも呼ぶ。弁体１２９は、ソレノイドコイル１１３による電磁力によって、移動方向に移動した際、ストッパ１２１がフランジ部１２９ｂの後面と当接することで、それ以上の移動が規制される。
【００２０】
弁体１２９は、コア１０７内に配置されたスプリング１４１によってガス噴射孔１３７を閉じる方向（移動方向）に付勢され、ソレノイドコイル１１３の通電が解除されているときには、スプリング１４１による付勢力によって、バルブ部１２９ｃがシート１３５の座面１３５ａに押し付けられた閉弁状態となる。
【００２１】
弁体１２９において、バルブ部１２９ｃとシート１３５の座面１３５ａとが接触する接触面には、弾性を有する環状のシール部材１４０が嵌着されている。
【００２２】
弁体１２９において、バルブ部１２９ｃは、主部１２９ａの中空部１２９ｄと連通するとともに径方向に放射状に延びる貫通孔１２９ｈが形成されている。貫通孔１２９ｈは、バルブ部１２９ｃにおいて、６つ形成されており、それぞれが周方向に６０度の等間隔で形成されている。
【００２３】
図２は、図１におけるＸ部分の拡大図である。図２に示すように、本実施例の流体用制御弁１００は、キャップ３００を備えている。キャップ３００は、円筒形状であり、ヤング率が２５［ＧＰａ］以下である樹脂から成る。キャップ３００は、図１および図２に示すように、弁体１２９におけるバルブ部１２９ｃの周囲に配置される。キャップ３００において、移動方向において、弁体１２９の主部１２９ａ側の端部を端部３０３とも呼び、シート１３５側の端部を端部３０２とも呼ぶ。キャップ３００は、端部３０３が弁体１２９のバルブ部１２９ｃに固着されている。キャップ３００は、弁体１２９の貫通孔１２９ｈに対応する位置に、貫通孔３０１が形成されている。キャップ３００は、弁体１２９がソレノイドコイル１１３の電磁力によってバルブシート１３１の座面１３５ａから離間している状態において、端部３０２が、シール部材１４０より、移動方向のシート１３５側に突き出た状態となっている。従って、弁体１２９が座面１３５ａから離間している状態から、ガス噴射孔１３７を塞ぐ方向（移動方向）に移動した場合には、まず、キャップ３００の端部３０２がバルブシート１３１に当接し、その後、キャップ３００が収縮し、弁体１２９のシール部材１４０が座面１３５ａに着座する。
【００２４】
流体（水素ガス）は、コア１０７の中空部１０７ａを経て弁体１２９の中空部１２９ｄへと導かれる。弁体１２９が閉弁状態に置かれているとき、水素ガスは、弁体１２９の中空部１２９ｄから貫通孔１２９ｈ、キャップ３００の貫通孔３０１を通り、弁体１２９の外周領域とロアボディ１０５の内周面との間の空間部１５１に導入される。空間部１５１に導入された水素ガスは、弁体１２９が開弁状態となると、ガス噴射孔１３７を介して、流体用制御弁１００外部に噴射される。
【００２５】
図３は、支持プレート１２７の平面図である。支持プレート１２７は、円板状に形成され、例えば析出硬化系ステンレスからなり、中央部に設けられる円形の貫通孔２０１ａと、複数の流体用貫通孔２０１ｂとを有する。流体用貫通孔２０１ｂは、空間部１５１内において水素ガスの圧力分布が生じることを抑制するための貫通孔である。
【００２６】
支持プレート１２７は、上述したように、その外周側の側面がカラー１２３とリング１２５に挟持されてロアボディ１０５側に止着されている。すなわち、支持プレート１２７の外周部がバルブボディ１０１の内壁に止着される構成となっている。また、支持プレート１２７は、その内周部分の側面がキャップ３００に止着されている。キャップ３００において、支持プレート１２７が止着された部分（以下では、プレート止着部分とも呼ぶ）は、弁体１２９の側面に当接される。キャップ３００のプレート止着部分は、弁体１２９が移動方向に移動する際、同方向に弾性変形することで弁体１２９をガイドしつつ、弁体１２９の開閉動作を許容する。
【００２７】
以上のように、本実施例の流体用制御弁１００によれば、弁体１２９が座面１３５ａから離間している状態から、ガス噴射孔１３７を塞ぐ方向（移動方向）に移動した場合において、まず、キャップ３００の端部３０２がバルブシート１３１に当接し、その後、キャップ３００が収縮し、弁体１２９のシール部材１４０が座面１３５ａに着座する構成となっている。このようにすれば、弁体１２９の移動方向に大きな荷重が加わった場合であっても、キャップ３００がその衝撃を吸収するので、シール部材１４０若しくは座面１３５ａが損傷し、劣化することを抑制することができ、さらには、衝撃音を低下させることができる。また、上記構成により、弁体１２９が移動方向に対して傾斜した場合であっても、キャップ３００がシール部材１４０よりも先にバルブシート１３１に当接するので、シール部材１４０に局所的な衝撃が加わることを抑制することができる。
【００２８】
本実施例の流体用制御弁１００によれば、支持プレート１２７は、その内周部分の側面がキャップ３００に止着された構成となっている。このようにすれば、支持プレート１２７の内周部分の側面にプレートゴムなどの他の部品を装着する必要がなく、部品点数を削減することができる。
【００２９】
Ｂ．第２実施例：
第２実施例の流体用制御弁は、キャップ３００Ａの構成が、第１実施例の流体用制御弁１００のキャップ３００と比較して、若干異なっている。第２実施例の流体用制御弁は、その他の部分では、第１実施例の流体用制御弁１００と同様の構成となっており、同様の符号を付し、説明を省略する。
【００３０】
図４は、第２実施例の流体用制御弁におけるキャップ３００Ａ周辺を拡大して示した図である。本実施例におけるキャップ３００Ａは、移動方向に２層に区分されて構成される。具体的には、キャップ３００Ａは、図４に示すように、弁体１２９側に配置される上層部３００Ａ１と、バルブシート１３１側に配置される下層部３００Ａ２とを備える。キャップ３００Ａにおいて、上層部３００Ａ１は、下層部３００Ａ２よりも、ヤング率が低い材料から構成されている。また、キャップ３００Ａにおいて、上層部３００Ａ１は、下層部３００Ａ２よりも、内径が小さく構成されている。
【００３１】
以上のように、本実施例の流体用制御弁は、キャップ３００Ａにおいて、弁体１２９側に配置される上層部３００Ａ１と、バルブシート１３１側に配置される下層部３００Ａ２とを備え、上層部３００Ａ１は、下層部３００Ａ２よりも、ヤング率が低い材料から構成されている。このようにすれば、キャップ３００Ａの上層部３００Ａ１において、衝撃吸収力を向上させることができ、キャップ３００Ａの耐久性を向上させることができる。また、衝撃音を低下させることもできる。
【００３２】
また、本実施例の流体用制御弁は、キャップ３００Ａにおいて、上層部３００Ａ１は、下層部３００Ａ２よりも、内径が小さく構成されている。このようにすれば、上層部３００Ａ１において、弁体１２９との密接性を向上させることができる。その結果、例えば、弁体１２９の横ゆれを抑制することができる。
【００３３】
Ｃ．第３実施例：
第３実施例の流体用制御弁は、キャップ３００Ｂの構成が、第１実施例の流体用制御弁１００のキャップ３００と比較して、若干異なっている。第３実施例の流体用制御弁は、その他の部分では、第１実施例の流体用制御弁１００と同様の構成となっており、同様の符号を付し、説明を省略する。
【００３４】
図５は、第３実施例の流体用制御弁におけるキャップ３００Ｂ周辺を拡大して示した図である。本実施例におけるキャップ３００Ｂは、移動方向に２層に区分されて構成される。具体的には、キャップ３００Ｂは、図５に示すように、弁体１２９側に配置される上層部３００Ｂ１と、バルブシート１３１側に配置される下層部３００Ｂ２とを備える。キャップ３００Ｂにおいて、下層部３００Ｂ２は、上層部３００Ｂ１よりも、移動方向に水平な水平方向の厚さが大きく形成されて、さらに、下層部３００Ｂ２は、上層部３００Ｂ１よりも、外径が大きく形成されている。なお、本実施例のキャップ３００Ｂは、弁体１２９側からバルブシート１３１側へ外径が徐々に広くなるようなテーパ形状としてもよい。
【００３５】
以上のように本実施例の流体用制御弁は、キャップ３００Ｂにおいて、弁体１２９側に配置される上層部３００Ｂ１と、バルブシート１３１側に配置される下層部３００Ｂ２とを備え、下層部３００Ｂ２は、上層部３００Ｂ１よりも、移動方向に水平な水平方向の厚さが大きく形成されている。このようにすれば、弁体１２９が移動方向（閉弁する方向）に移動して、キャップ３００Ｂに大きな荷重がかかっても、下層部３００Ｂ２において、単位面積辺りの荷重応力を低減することができ、キャップ３００Ｂの劣化を抑制することができる。
【００３６】
本実施例の流体用制御弁は、キャップ３００Ｂにおいて、下層部３００Ｂ２は、上層部３００Ｂ１よりも、外径が大きく形成されている。このようにすれば、弁体１２９が所定角以上傾くことを下層部３００Ｂ２で抑制することができ、弁体１２９の姿勢が安定し、流体用制御弁の供給流量のバラツキを抑制することができる。
【００３７】
Ｄ．変形例：
なお、上記各実施例における構成要素の中の、独立クレームでクレームされた要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。また、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。
【００３８】
Ｄ１．変形例１：
上記実施例のキャップにおいて、バルブシート１３１側の端部に、キャップの中心軸に向かう方向に延びるスリットを形成するようにしてもよい。このようにすれば、弁体１２９が座面１３５ａから離間している状態において、キャップにおけるバルブシート１３１側の端部下を通過する水素ガス（流体）の流量を増加させることができる。なお、スリットの高さ、幅、個数は、流体用制御弁が求められる要求流量に基づいて調整される。
【００３９】
Ｄ２．変形例２：
上記実施例において、弁体１２９側面に凹部を設け、キャップの内周側に弁体１２９の凹部と勘合するように凸部を設けるようにしてもよい。このようにすれば、キャップが回転することを抑制することができ、また、キャップと弁体１２９との密接性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００４０】
１００…流体用制御弁
１０１…バルブボディ
１０３…アッパボディ
１０５…ロアボディ
１０５ａ…内側フランジ部
１０５ｃ…筒孔
１０５側…ロアボディ
１０７…コア
１０７ａ…中空部
１０９…鍔付リング
１１１…ボビン
１１３…ソレノイドコイル
１２１…ストッパ
１２３…カラー
１２５…リング
１２７…支持プレート
１２９ａ先端…主部
１２９…弁体
１２９ａ…主部
１２９ｂ…フランジ部
１２９ｃ…バルブ部
１２９ｄ…中空部
１２９ｈ…貫通孔
１２９側面…弁体
１３１…バルブシート
１３３…シートボディ
１３５…シート
１３５ａ…座面
１３７…ガス噴射孔
１４０…シール部材
１４０若…シール部材
１４１…スプリング
１５１…空間部
２０１ａ…貫通孔
２０１ｂ…流体用貫通孔
３００…キャップ
３００Ａ…キャップ
３００Ｂ…キャップ
３００Ａ１…上層部
３００Ｂ１…上層部
３００Ａ２…下層部
３００Ｂ２…下層部
３０１…貫通孔
３０２…端部
３０３…端部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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