(57)【要約】【課題】  簡素な構成により気体燃料の圧力をエンジンの作動状態に適した値に制御可能な気体燃料用圧力制御弁を提供する。【解決手段】  弁体３６と接続し第２ハウジング２２内を往復移動する摺動部３９は、筒部３９１、底部３９２および突部３９３から構成されている。筒部３９１および底部３９２は、吸気マニホールドと連通する第３圧力室２５３を形成し、筒部３９１に設けられるシール部材３９４のシール径ｄ５より小さい外径ｄ６を有する突部３９３は、気体燃料用インジェクタに接続する大内径通路３１７を形成する。摺動部３９には、第３圧力室２５３の気体の圧力であるマニホールド圧力が開弁方向に作用しつつ、大内径通路３１７の圧力である出力圧力が閉弁方向に作用する。これにより、気体燃料用圧力制御弁１は、マニホールド圧力の大きさに応じて出力圧力とマニホールド圧力との差圧の大きさを変更することができる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧の気体燃料を格納する気体容器（１２）、および内燃機関に接続する吸気マニホールド（１８）内に気体燃料を噴射する噴射手段（１７）を備える気体燃料供給システム（５）に用いられる気体燃料用圧力制御弁（１、２、３）であって、
前記気体容器内の気体燃料を導入する導入口（２１４、６１１）、および圧力を制御された気体燃料を前記噴射手段に導出する導出口（２３４、３１６、６１４）を形成するハウジング（２１、２２、２３、３１、６１、６２、６３）と、
前記噴射手段に導出する気体燃料の圧力を受圧する第１受圧部（３９３、４９６、７１）と、
前記吸気マニホールド内の気体の圧力を受圧する第２受圧部（３９１、３９２、４９１、４９３、７１、７２）と、
前記ハウジング内に前記導入口と前記導出口との間に往復移動可能に設けられ、前記第１受圧部が受圧する第１受圧力および前記第２受圧部が受圧する第２受圧力により作動する弁体（３６、６５）と、
前記弁体が当接または離間するとき、前記導入口と前記導出口とを遮断または連通する弁座（２６７、６１８）を形成するシート部材（２６、６１７）と、
を備え、
前記弁体は、前記吸気マニホールド内の気体の圧力の大きさに応じて前記噴射手段に導出する気体燃料の圧力と前記吸気マニホールド内の気体の圧力との差圧の大きさを変更するように作動することを特徴とする気体燃料用圧力制御弁。
【請求項２】
前記弁体は、前記吸気マニホールド内の気体の圧力の絶対値が大きいとき前記噴射手段に導出する気体燃料の圧力と前記吸気マニホールド内の気体の圧力との差圧を大きくし、前記吸気マニホールド内の気体の圧力の絶対値が小さいとき前記噴射手段に導出する気体燃料の圧力と前記吸気マニホールド内の気体の圧力との差圧を小さくすることを特徴とする請求項１に記載の気体燃料用圧力制御弁。
【請求項３】
前記噴射手段に導出する気体燃料の圧力を受圧する面積は、前記吸気マニホールド内の気体の圧力を受圧する面積より小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の気体燃料用圧力制御弁。
【請求項４】
前記第１受圧部および前記第２受圧部の少なくとも一方は、ダイアフラムであることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の気体燃料用圧力制御弁。
【請求項５】
前記第１受圧部および前記第２受圧部の少なくとも一方は、ピストンであることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の気体燃料用圧力制御弁。
【請求項６】
前記第１受圧力および前記第２受圧力は、前記弁体の移動方向に互いに対向するように前記弁体に作用することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の気体燃料用圧力制御弁。
【請求項７】
高圧の気体燃料を格納する気体容器（１２）、および内燃機関に接続する吸気マニホールド（１８）内に気体燃料を噴射する噴射手段（１７）を備える気体燃料供給システム（５）に用いられる気体燃料用圧力制御弁（１、２）であって、
前記気体容器内の気体燃料が導入される導入口（２１４）、および圧力が制御された気体燃料を前記噴射手段に導出する導出口（３１６、２３４、２３５）を形成するハウジング（２１、２２、２３、３１）と、
前記ハウジング内の前記導入口と前記導出口との間に往復移動可能に設けられ、前記導入口と前記導出口とを連通可能な連通路（３８３）を形成する弁体（３６）と、
前記弁体が当接または離間するとき、前記導入口と前記導出口とを遮断または連通する弁座（２６７）を形成するシート部材（２６）と、
前記弁体と前記弁座とが離間する方向に前記弁体を付勢する第１付勢手段（４１）と、
前記弁体の一方の端部（３７）および前記弁体が前記弁座に当接するシート径である第１直径（ｄ２）の径外方向に形成され前記導入口と連通する第１圧力室（２５１）と前記第１付勢手段を収容し前記吸気マニホールド内の気体が導入されるマニホールド室（２５３）との間の気密を保持し、前記第１直径と等しい直径を有する第１封止手段（２１６）と、
外径が前記第１直径より大きく形成され、前記弁体の他方の端部（３８）に接続し、前記弁体の往復移動を前記ハウジングに摺動しつつ支持する支持部（３９３、４９６）と、
前記支持部と前記第１封止手段との間に前記ハウジング内を区画するように設けられ、外径が前記支持部の外径より大きい区画部（３９１、３９２、４９１）と、
前記支持部の径方向外側に設けられ、シール径が前記第１直径より大きい第２直径（ｄ６）の第２封止手段（３９７、４９７）と、
前記区画部の径方向外側に設けられ、シール径が前記第２直径より大きい第３直径（ｄ５）の第３封止手段（３９４、４９３）と、
を備え、
前記連通路は、前記弁体の一方の端部内の前記第１直径の径内方向に設けられる第２圧力室（２５２）と前記導出口とを連通し、
前記第２封止手段は、前記第２封止手段と前記第３封止手段との間に形成され大気と連通する大気室（２５４）と前記導出口との間の気密を保持し、
前記第３封止手段は、前記マニホールド室と前記大気室との間の気密を保持することを特徴とする気体燃料用圧力制御弁。
【請求項８】
前記第２封止手段および前記第３封止手段の少なくとも一方は、Ｏリングであることを特徴とする請求項７に記載の気体燃料用圧力制御弁。
【請求項９】
前記第２封止手段および前記第３封止手段の少なくとも一方は、ダイアフラムであることを特徴とする請求項７に記載の気体燃料用圧力制御弁。
【請求項１０】
前記第１付勢手段の少なくとも一部は、前記弁体の一方の端部の径外方向に設けられることを特徴とする請求項７から９のいずれか一項に気体燃料用圧力制御弁。
【請求項１１】
前記弁体に当接し、前記弁体を開弁方向に付勢する第２付勢手段（５４）と、
前記第２付勢手段の付勢力を調整する付勢力調整手段（５１）と、
を備えることを特徴とする請求項７から１０のいずれか一項に記載の気体燃料用圧力制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体燃料の圧力を制御する気体燃料用圧力制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関（以下、「エンジン」という）に気体燃料を供給する気体燃料供給システムは、気体燃料の圧力を燃料タンク内の高圧から気体燃料用インジェクタが噴射可能な低圧に減圧する気体燃料用圧力制御弁を備える。例えば、引用文献１には、気体燃料用インジェクタに出力される気体燃料の圧力（以下、「出力圧力」という）が作用する弁体を備え、出力圧力の大きさに応じて弁座に対する弁体の相対位置を変更する減圧弁が記載されている。また、特許文献２には、エンジンの運転状態に応じた電磁吸引力を発生する電磁駆動部を備え、当該電磁吸引力により弁座に対する弁体の相対位置を変更する流体圧力調整器が記載されている。また、特許文献３には、エンジンに接続する吸気マニホールド内の気体の圧力（以下、「マニホールド圧力」という）が作用するダイアフラムを備え、ダイアフラムと連結する弁体の弁座に対する相対位置を出力圧力とマニホールド圧力との差圧が一定となるように変更する減圧弁が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−００４５５３号公報
【特許文献２】特表２０１０−５１５９９３号公報
【特許文献３】特許５０１３８８８号明細書
【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、特許文献１に記載の減圧弁では、燃料タンクから減圧弁に供給される気体燃料の圧力（以下、「入力圧力」という）が弁体に作用するため、特に高圧の気体燃料の圧力を制御するとき、気体燃料の出力圧力が不安定になるおそれがある。
また、特許文献２に記載の流体圧力用調整器では、電磁駆動部の構成が複雑であり、電磁駆動部が故障した場合、気体燃料の圧力を制御できないおそれがある。
また、特許文献３に記載の減圧弁では、減圧弁が気体燃料を供給する気体燃料用インジェクタに入力される噴射パルス幅と気体燃料の噴射量との相関が安定している領域、すなわち、「気体燃料用インジェクタのダイナミックレンジ」が比較的狭いため、エンジンが低回転低負荷で作動している場合や高回転高負荷で作動している場合、適した量の気体燃料を吸気マニホールドに噴射できないおそれがある。
【０００５】
本発明の目的は、簡素な構成により気体燃料の圧力をエンジンの作動状態に適した値に制御可能な気体燃料用圧力制御弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、高圧の気体燃料を格納する気体容器および内燃機関に接続する吸気マニホールド内に気体燃料を噴射する噴射手段を備えた気体燃料供給システムに用いられる気体燃料用圧力制御弁であって、気体容器内の気体燃料を導入する導入口および圧力が制御された気体燃料を噴射手段に導出する導出口を形成するハウジングと、噴射手段に導出する気体燃料の圧力を受圧する第１受圧部と、吸気マニホールド内の気体の圧力を受圧する第２受圧部と、ハウジング内に導入口と導出口との間に往復移動可能に設けられ第１受圧部が受圧する第１受圧力および第２受圧部が受圧する第２受圧力により作動する弁体と、弁体が当接または離間するとき導入口と導出口とを遮断または連通する弁座を形成するシート部材と、を備え、弁体は、吸気マニホールド内の気体の圧力の大きさに応じて噴射手段に導出する気体燃料の圧力と吸気マニホールド内の気体の圧力との差圧の大きさを変更するように作動することを特徴とする。
【０００７】
本発明の気体燃料用圧力制御弁では、噴射手段に導出する気体燃料の圧力である第１受圧力、および、内燃機関に接続する吸気マニホールド内の気体の圧力である第２受圧力が作用する弁体を用いて吸気マニホールド内の気体の圧力の大きさに応じて噴射手段に導出する気体燃料の圧力と吸気マニホールド内の気体の圧力との差圧の大きさを変更する。これにより、比較的狭いダイナミックレンジを有する噴射手段に吸気マニホールド内の圧力に応じた圧力の気体燃料を供給できるため、噴射手段を含めた「気体燃料供給システムのダイナミックレンジ」が広くなる。したがって、本発明の気体燃料用圧力制御弁は、比較的少量の気体燃料が好ましい低回転低負荷時のエンジン、および、比較的大量の気体燃料を必要とする高回転高負荷時のエンジンのいずれに対しても気体燃料の圧力を高精度に制御することができる。
【０００８】
また、本発明の気体燃料用圧力制御弁では、高価かつ複雑な構成の電磁駆動部を用いることなく、吸気マニホールド内の圧力に応じた圧力の気体燃料を噴射手段に供給する。これにより、気体燃料用圧力制御弁の構成を簡素にし、また体格を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態による気体燃料用圧力制御弁を適用した気体燃料供給システムの概略構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態による気体燃料用圧力制御弁の断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による気体燃料用圧力制御弁の作用を説明する断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態による気体燃料用圧力制御弁におけるマニホールド圧力と出力圧力との関係を説明する特性図である。
【図５】本発明の第２実施形態による気体燃料用圧力制御弁の断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態による気体燃料用圧力制御弁の変形例の断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態による気体燃料用圧力制御弁の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の複数の実施形態について図面に基づいて説明する。
【００１１】
（第１実施形態）
最初に、本発明を適用する気体燃料供給システムの概略構成を図１に基づいて説明する。気体燃料供給システム５は、例えば、圧縮天然ガスを燃料とする車両に搭載される。気体燃料供給システム５は、ガス充填口１０、燃料タンク１２、気体燃料用圧力制御弁１、気体燃料用インジェクタ１７、ＥＣＵ９等を備える。
【００１２】
外部からガス充填口１０を通して供給される高圧の気体燃料は、接続管６を通って「気体容器」としての燃料タンク１２に貯留される。ガス充填口１０は、逆流防止機能を有しており、ガス充填口１０から供給される気体燃料が外部に逆流しないようになっている。接続管６には、ガス充填弁１１が設けられる。
【００１３】
燃料タンク１２には、燃料タンク弁１３が設けられている。燃料タンク弁１３は、燃料タンク１２からガス充填口１０への逆流防止機能、規定量以上の気体燃料が接続管７を流れるとき燃料タンク１２からの気体燃料の流れを遮断する過流防止機能、および燃料タンク１２内の圧力上昇時に燃料タンク１２内の圧力を外部に開放することで燃料タンク１２の破裂を防ぐ加圧防止安全機能を有する。
燃料タンク弁１３は、接続管７を介して気体燃料用圧力制御弁１に接続する。接続管７には、手動による接続管７の遮断が可能な元弁１４、電動による接続管７の遮断が可能な主止弁１５が設けられている。
【００１４】
気体燃料用圧力制御弁１は、接続管７を介して供給される気体燃料の圧力（以下、「入力圧力」という）を「噴射手段」としての気体燃料用インジェクタ１７に供給可能な圧力まで減圧する。例えば、気体燃料用圧力制御弁１は、燃料タンク１２内の２０ＭＰａの気体燃料を気体燃料用インジェクタ１７に供給可能な圧力である０．２〜０．６５ＭＰａまで減圧する。気体燃料用圧力制御弁１は、気体燃料用インジェクタ１７に供給する気体燃料の圧力（以下、「出力圧力」という）を所望の圧力範囲内で事前に変更可能である。また、気体燃料用圧力制御弁１は、接続管１８１を介して吸気マニホールド１８と接続する。なお、気体燃料用圧力制御弁１の詳細な構造は後述する。
【００１５】
気体燃料用圧力制御弁１で減圧された気体燃料は、オイルフィルタ１６によってオイルが除去され、接続管８を通って気体燃料用インジェクタ１７に供給される。気体燃料用インジェクタ１７は、電気的に接続するＥＣＵ９の指示に応じて吸気マニホールド１８内に気体燃料を噴射する。気体燃料用インジェクタ１７には、図示しない温度センサおよび圧力センサが設けられる。温度センサおよび圧力センサが検出する気体燃料の温度および圧力に関する情報は、ＥＣＵ９に出力される。ＥＣＵ９は、気体燃料用インジェクタ１７に供給される気体燃料の圧力が規定値以上となるとき、主止弁１５に接続管７を遮断する信号を出力する。
【００１６】
吸気マニホールド１８内に噴射される気体燃料は、大気から導入される空気と混合され、吸気マニホールド１８が接続するエンジン１９の吸気ポートからシリンダ１９１内に導入される。エンジン１９では、ピストン１９２の上昇による気体燃料および空気の混合気体の圧縮および爆発により回転トルクが発生する。
このようにして、気体燃料供給システム５は、高圧の気体燃料を気体燃料用圧力制御弁１により気体燃料用インジェクタ１７が噴射可能な低圧に減圧し、気体燃料用インジェクタ１７よりエンジン１９に供給する。
【００１７】
次に、気体燃料用圧力制御弁１の詳細な構成について図２および３に基づいて説明する。なお、図中の矢印Ｓは、気体燃料が流れる方向を示す。
【００１８】
気体燃料用圧力制御弁１は、第１ハウジング２１、第２ハウジング２２、第１蓋部２６、第２蓋部３１、弁体３６、摺動部３９、メインスプリング４１、付勢力調整部５１、およびサブスプリング５４などから構成されている。
【００１９】
第１ハウジング２１は、筒部２１１、底部２１２、および鍔部２１３が一体となって有底筒状に形成されている。第１ハウジング２１は、弁体３６の一部を収容する第１圧力室２５１を形成する。第１ハウジング２１は、特許請求の範囲に記載の「ハウジング」に相当する。
【００２０】
筒部２１１は、接続管７（図１参照）と接続する導入口２１４を形成する。導入口２１４は、第１ハウジング２１の外部と内部、すなわち、第１圧力室２５１と接続管７内とを連通する。
【００２１】
底部２１２は、筒部２１１の第２ハウジング２２側の端部に接続する。底部２１２の略中央には、第１ハウジング２１の内部と第２ハウジング２２の内部とを連通する貫通口２１５が形成されている。貫通口２１５には弁体３６の軸部３８が挿通される。貫通口２１５の内壁にはシール部材２１６が設けられている。「第１封止手段」としてのシール部材２１６は、例えば、摩擦係数が低いＯリングであり、第１ハウジング２１内の第１圧力室２５１と第２ハウジング２２内の第３圧力室２５３との間の気密を保持する。
【００２２】
鍔部２１３は、筒部２１１の径方向外側に突出するように形成されている。鍔部２１３の径方向外側の側壁にはシール部材２１７が設けられている。シール部材２１７は、第２ハウジング２２内の第３圧力室２５３と外部との間の気密を保持する。
【００２３】
第２ハウジング２２は、外径が第１ハウジング２１より大きい筒状に形成されている。第２ハウジング２２は、第２ハウジング２２の一方の開口を第１ハウジング２１の鍔部２１３の径方向外側にねじ結合することにより、底部２１２の面２１８、筒部２１１の外壁の一部、および鍔部２１３の第２ハウジング２２側の面２１９を底面とする有底凹部を形成する。第２ハウジング２２は、当該有底凹部内に第２蓋部３１、弁体３６の一部、摺動部３９、メインスプリング４１、およびサブスプリング５４を収容する。第２ハウジング２２は、特許請求の範囲に記載の「ハウジング」に相当する。
【００２４】
第２ハウジング２２の内部は、後述する摺動部３９により「マニホールド室」としての第３圧力室２５３と「大気室」としての第４圧力室２５４とに区画される。具体的には、第３圧力室２５３は、摺動部３９、第１ハウジング２１の外壁、および第２ハウジング２２の内壁により形成される。また、第４圧力室２５４は、摺動部３９、第２蓋部３１、および第２ハウジング２２の内壁により形成される。第３圧力室２５３は、第２ハウジング２２に形成されている連通口２２１および接続管１８１（図１参照）を介してエンジン１９の吸気マニホールド１８に連通する。また、第４圧力室２５４は、第２ハウジング２２の側壁に形成されている連通口２２２を介して第２ハウジング２２の外部、すなわち、大気に連通する。
【００２５】
第２ハウジング２２の第４圧力室２５４を形成する内壁には、段差面２２３が形成されている。段差面２２３は、気体燃料用圧力制御弁１を組み立てるとき、摺動部３９の第２蓋部３１側への移動を規制する。詳細は、気体燃料用圧力制御弁１の組み立て手順において後述する。
【００２６】
第１蓋部２６は、円柱状の大径部２６１、大径部２６１より外径が小さい円柱状の中径部２６２、および略円錐台状に形成される小径部２６３から構成される。大径部２６１の径方向外側の外壁２６４にはねじ溝が形成されている。当該ねじ溝は、第１ハウジング２１の筒部２１１の開口２１０の内壁に形成されるねじ溝とねじ結合する。これにより、第１蓋部２６は、第１ハウジング２１の開口２１０内に固定される。また、中径部２６２の外壁２６５にはシール部材２６６が設けられている。シール部材２６６は、第１圧力室２５１と第１ハウジング２１の外部との気密を保持する。小径部２６３の円錐面２６７は、弁体３６と当接可能なように形成されている。また、第１蓋部２６の略中央には、貫通口２６８が形成されている。貫通口２６８には、付勢力調整部５１が設けられている。第１蓋部２６は、特許請求の範囲に記載の「シート部材」に相当する。円錐面２６７は、特許請求の範囲に記載の「弁座」に相当する。
【００２７】
第２蓋部３１は、円柱状の大径部３１１、および大径部３１１より外径が小さい環状の小径部３１２から構成される。大径部３１１の径方向外側の外壁３１３にはねじ溝が形成されている。当該ねじ溝は、第２ハウジング２２の開口２２０の内壁に形成されているねじ溝とねじ結合する。これにより、第２蓋部３１は、第２ハウジング２２の開口２２０内に固定される。小径部３１２の径方向外側の外壁３１４にはシール部材３１５が設けられている。シール部材３１５は、第４圧力室２５４と外部との気密を保持する。第２蓋部３１は、特許請求の範囲に記載の「ハウジング」に相当する。
【００２８】
第２蓋部３１の略中央には、内径が異なる通路が形成されている。当該通路は、内径が比較的小さい小内径通路３１６、および小内径通路３１６の内径に比べて内径が大きい大内径通路３１７から構成される。「導出口」としての小内径通路３１６は、接続管８（図１参照）を介して気体燃料用インジェクタ１７に接続する。大内径通路３１７は小内径通路３１６と軸部３８に形成される連通路３８３とを連通する。
【００２９】
弁体３６は、弁部３７、および軸部３８などから構成される。弁体３６は、第１ハウジング２１の貫通口２１５に挿通され、中心軸φ方向に往復移動可能に設けられている。
【００３０】
弁部３７は、略円柱状に形成され第１ハウジング２１内に収容されている。「弁体の一方の端部」としての弁部３７は、その外径が第１圧力室２５１の内径より小さくなるように形成されている。これにより、第１圧力室２５１の内壁と弁部３７の径方向外側の外壁との間には隙間が形成される。弁部３７の第１蓋部２６側の外壁には、第１凹部３７１が形成されている。第１凹部３７１内には環状の樹脂材料から形成される当接部材３７４が設けられる。当接部材３７４は、第１蓋部２６の円錐面２６７と当接可能である。当接部材３７４は、第１蓋部２６の円錐面２６７に当接するシート径がシール部材２１６のシール径と同じになるように形成されている。
弁部３７の第２蓋部３１側の外壁には、第２凹部３７２が形成されている。第２凹部３７２は、内壁にねじ溝が形成されている。第２凹部３７２には軸部３８の一方の端部３８１が挿入される。
弁部３７の中心軸φ方向には連通路３７３が形成されている。連通路３７３は、第１凹部３７１と第２凹部３７２とを連通する。
【００３１】
軸部３８は、筒状に形成されている。「弁体の他方の端部」としての軸部３８の中心軸φ方向の略中央には連通路３８３が形成されている。これにより、第１圧力室２５１と第４圧力室２５４とは、第１凹部３７１、連通路３７３、第２凹部３７２および連通路３８３を介して連通可能である。
軸部３８の両端の径方向外側の外壁にはねじ溝が形成されている。一方の端部３８１側のねじ溝は、弁部３７の第２凹部３７２内に形成されるねじ溝とねじ結合されるとともに接着剤により結合される。これにより、第１圧力室２５１と連通路３８３との気密を保持する。また、他方の端部３８２側のねじ溝は、摺動部３９とねじ結合されるとともに接着剤により結合される。これにより、第３圧力室２５３と連通路３８３との気密を保持する。
【００３２】
摺動部３９は、第２ハウジング２２内に収容されている。摺動部３９は、筒部３９１、底部３９２および突部３９３が一体となって形成されている。
【００３３】
筒部３９１は、筒状に形成され、径方向外側の外壁にはシール部材３９４が設けられる。「第３封止手段」としてのシール部材３９４は、例えばＯリングであり、第３圧力室２５３と第４圧力室２５４との間の気密を保持しつつ、第２ハウジング２２の内壁に対して摺動可能に設けられている。底部３９２は、環状に形成され、筒部３９１の第２蓋部３１側に接続する。筒部３９１および底部３９２は、特許請求の範囲に記載の「第２受圧部」および「区画部」に相当する。
【００３４】
突部３９３は、筒部３９１の外径より小さい外径を有する略筒状に形成され、第２蓋部３１の大内径通路３１７に挿入されている。突部３９３の径方向外側の外壁３９６にはシール部材３９７が設けられている。「第２封止手段」としてのシール部材３９７は、第４圧力室２５４と大内径通路３１７との間の気密を保持しつつ、大内径通路３１７を形成する内壁に対して摺動可能に設けられている。シール部材３９７は、そのシール径が筒部３９１のシール部材３９４のシール径より小さくなるように形成されている。突部３９３は、特許請求の範囲に記載の「第１受圧部」および「支持部」に相当する。
底部３９２および突部３９３の略中央には貫通口３９５が形成されている。貫通口３９５の内壁には軸部３８の他方の端部３８２とねじ結合するねじ溝が形成されている。
【００３５】
メインスプリング４１は、第３圧力室２５３に収容されている。メインスプリング４１は、一端を底部３９２の軸部３８が接続する側の面３９８に係止され、他端を第１ハウジング２１の鍔部２１３の面２１９に係止されている。「第１付勢手段」としてのメインスプリング４１は、弁体３６を円錐面２６７から離間する方向に付勢する。
【００３６】
付勢力調整部５１は、第１蓋部２６の貫通口２６８内に設けられ、リニア可動部材５２および回転可動部材５３から構成される。「付勢力調整手段」としての付勢力調整部５１は、サブスプリング５４のセット長を変更する。
リニア可動部材５２は、第１蓋部２６に対して回転することにより第１蓋部２６に対する中心軸φ方向の相対位置を変更可能である。リニア可動部材５２の弁体３６側には径方向外側の外壁にねじ溝が形成されている。リニア可動部材５２は、当該ねじ溝を介して回転可動部材５３と接続している。
【００３７】
回転可動部材５３は、略円筒状に形成され、略中央にはリニア可動部材５２の弁体３６側の端部が挿入されている。回転可動部材５３は、リニア可動部材５２の回転に対してフリーとなっている。回転可動部材５３と弁体３６との間には、サブスプリング５４が設けられる。
【００３８】
サブスプリング５４は、一端を回転可動部材５３の弁体３６側の端部に係止され、他端を弁体３６の第１凹部３７１内に係止されている。「第２付勢手段」としてのサブスプリング５４は、弁体３６を円錐面２６７から離間する方向、すなわち開弁方向に付勢する。
【００３９】
次に、第１実施形態による気体燃料用圧力制御弁１の作用を説明する。
【００４０】
エンジン１９が停止しているとき、気体燃料用インジェクタ１７は接続管８内の気体燃料を消費しないため、接続管８に接続する気体燃料用圧力制御弁１の大内径通路３１７および小内径通路３１６の気体燃料の圧力は比較的高い。このとき、弁体３６は、メインスプリング４１の付勢力に抗して円錐面２６７の方向に移動し、弁部３７の当接部材３７４と円錐面２６７とが当接する。当接部材３７４と円錐面２６７とが当接するとき、図３に示すように弁体３６の当接部材３７４が円錐面２６７に当接するシート径の径内方向に第２圧力室２５２が形成される。
【００４１】
エンジン１９が作動しているとき、気体燃料用インジェクタ１７が吸気マニホールド１８内に気体燃料を噴射すると、大内径通路３１７および小内径通路３１６の気体燃料の圧力は小さくなる。大内径通路３１７の圧力が所定の値より小さくなると、図２に示すように当接部材３７４が円錐面２６７から離間し、第１圧力室２５１の気体燃料が連通路３７３、３８３を通って大内径通路３１７に流入する。このとき、当接部材３７４と円錐面２６７との間の開口面積が調整され、燃料タンク１２内の高圧の気体燃料は気体燃料用インジェクタ１７が噴射可能な低圧に制御される。
【００４２】
ここで、気体燃料用圧力制御弁１が気体燃料用インジェクタ１７に出力する気体燃料の出力圧力の大きさについて説明する。
図３に示すように、弁部３７の直径をｄ１（ｍ）、当接部材３７４が円錐面２６７に当接するシート径をｄ２（ｍ）、底部２１２の貫通口２１５に設けられているシール部材２１６のシール径をｄ３（ｍ）、連通路３８３の内径をｄ４（ｍ）、シール部材３９４のシール径をｄ５（ｍ）、シール部材３９７のシール径をｄ６（ｍ）、導入口２１４を介して当接部材３７４のシート径ｄ２の径外方向に形成される第１圧力室２５１に供給される気体燃料の入力圧力をＰｉｎ（Ｐａ）、大内径通路３１７から小内径通路３１６を介して出力される気体燃料の出力圧力をＰｏｕｔ（Ｐａ）、第３圧力室２５３に導入される吸気マニホールド１８内の気体の圧力であるマニホールド圧力をＰｍ（Ｐａ）、およびメインスプリング４１の付勢力とサブスプリング５４の付勢力との合計の付勢力をＦｓｅｔ１（Ｎ）とすると、当接部材３７４が円錐面２６７から離間する方向、すなわち開弁方向に弁体３６に作用する第１作用力Ｆ１は、以下の式１で表される。
Ｆ１＝｛π×（ｄ１2−ｄ２2）×Ｐｉｎ｝／４＋｛π×（ｄ２2−ｄ４2）×Ｐｏｕｔ｝／４＋｛π×（ｄ５2−ｄ３2）×Ｐｍ｝／４＋Ｆｓｅｔ１      ・・・式１
なお、第１実施形態による気体燃料用圧力制御弁１では、前述したように、弁体３６の当接部材３７４が円錐面２６７に当接するシート径ｄ２とシール部材２１６のシール径ｄ３とは同じ大きさである。シート径ｄ２は、特許請求の範囲に記載の「第１直径」に相当する。また、シール径ｄ５は、特許請求の範囲に記載の「第２直径」に相当する。シール径ｄ６は、特許請求の範囲に記載の「第３直径」に相当する。また、式１に含まれる｛π×（ｄ５2−ｄ３2）×Ｐｍ｝／４は、特許請求の範囲に記載の「第２受圧力」に相当する。
【００４３】
また、当接部材３７４が円錐面２６７に当接する方向、すなわち閉弁方向に弁体３６に作用する第２作用力Ｆ２は、以下の式２で表される。
Ｆ２＝｛π×（ｄ１2−ｄ３2）×Ｐｉｎ｝／４＋｛π×（ｄ６2−ｄ４2）×Ｐｏｕｔ｝／４      ・・・式２
式２に含まれる｛π×（ｄ６2−ｄ４2）×Ｐｏｕｔ｝／４は、特許請求の範囲に記載の「第１受圧力」に相当する。
【００４４】
気体燃料用インジェクタ１７が噴射する気体燃料の量を表す気体燃料の圧力は、気体燃料用インジェクタ１７が吸気マニホールド１８内に噴射する気体燃料の圧力、すなわち、出力圧力Ｐｏｕｔと、吸気マニホールド１８内の気体の圧力である圧力、すなわち、マニホールド圧力Ｐｍとの差圧により決定される。
式１および式２より、気体燃料用インジェクタ１７が吸気マニホールド１８に噴射する気体燃料の圧力は、第１作用力Ｆ１と第２作用力Ｆ２との関係から以下の式３で表される。
Ｐｏｕｔ−Ｐｍ×｛（ｄ５2−ｄ３2）／（ｄ６2−ｄ２2）｝
＝（４×Ｆｓｅｔ１）／｛π×（ｄ６2−ｄ２2）｝      ・・・式３
【００４５】
ここで、気体燃料用圧力制御弁１の組み立て手順について図２に基づいて説明する。
【００４６】
最初に、第２ハウジング２２に図２の左側から摺動部３９およびメインスプリング４１を挿入する。次に、第１ハウジング２１を図２の左側から第２ハウジング２２に挿入し、第１ハウジング２１と第２ハウジング２２とをねじ結合する。このとき、メインスプリング４１の一端は鍔部２１３の面２１９に係止されるため、メインスプリング４１は摺動部３９を図２の右側に付勢するが、第２ハウジング２２の段差面２２３により摺動部３９は図２の右側への移動が規制される。
【００４７】
次に、軸部３８を貫通口２１５に挿入し、軸部３８と摺動部３９とをねじ結合するとともに接着剤によって接続する。続いて、軸部３８の一方の端部３８１に弁部３７を組み付け、サブスプリング５４および付勢力調整部５１とともに第１蓋部２６を第１ハウジング２１に組み付ける。
【００４８】
最後に、第２蓋部３１と第２ハウジング２２とをねじ結合する。これにより、気体燃料用圧力制御弁１が完成する。
【００４９】
（１）第１実施形態による気体燃料用圧力制御弁１では、気体燃料用インジェクタ１７に出力される気体燃料の出力圧力Ｐｏｕｔと吸気マニホールド１８内のマニホールド圧力Ｐｍとの差圧をマニホールド圧力Ｐｍの大きさに合わせて変更することができる。この作用および効果について、図４に基づいて説明する。
【００５０】
図４は、吸気マニホールド１８内のマニホールド圧力Ｐｍと気体燃料用圧力制御弁１が出力する気体燃料の出力圧力Ｐｏｕｔとの関係を示す特性図である。図４の特性図では、横軸にマニホールド圧力Ｐｍをとり、縦軸に出力圧力Ｐｏｕｔをとっている。
【００５１】
図４には、マニホールド圧力Ｐｍの変化を実線Ｌ１で示すとともに、気体燃料用圧力制御弁１における出力圧力Ｐｏｕｔとマニホールド圧力Ｐｍとの関係を実線Ｌ２で示す。また、第１の比較例として、マニホールド圧力Ｐｍの大きさに関わらず一定値の出力圧力Ｐｏｕｔの気体燃料を出力する気体燃料用圧力制御弁における出力圧力Ｐｏｕｔとマニホールド圧力Ｐｍとの関係を一点鎖線Ｌ３で示す。また、第２の比較例として、出力圧力Ｐｏｕｔとマニホールド圧力Ｐｍとの差圧が一定となるように出力圧力Ｐｏｕｔの気体燃料を出力する気体燃料用圧力制御弁における出力圧力Ｐｏｕｔとマニホールド圧力Ｐｍとの関係を二点鎖線Ｌ４で示す。
【００５２】
エンジン１９が作動しているとき、マニホールド圧力Ｐｍは、エンジン１９の負荷に応じて変化する。具体的には、図４の実線Ｌ１に示すように、低負荷時、マニホールド圧力Ｐｍは比較的大きな負圧、すなわち、圧力の絶対値が小さくなり、高負荷時、マニホールド圧力Ｐｍは比較的小さな負圧、すなわち，圧力の絶対値が大きくなり、例えばスロットルバルブの全開時にはマニホールド圧力Ｐｍは、ゲージ圧で０（Ｍｐａ）、すなわち、圧力の絶対値は０．１０１３（Ｍｐａ）となる。
【００５３】
第１の比較例の気体燃料用圧力制御弁では、図４の一点鎖線Ｌ３に示すように、マニホールド圧力Ｐｍの大きさに関わらず一定の圧力Ｐ０で気体燃料を出力するため、特にエンジン１９の低負荷時におけるマニホールド圧力Ｐｍと出力圧力Ｐｏｕｔとの差圧が大きくなる（図４の差圧Ｇ３参照）。このため、第１の比較例の気体燃料用圧力制御弁では、エンジンの負荷が低いとき、気体燃料用インジェクタは短時間で気体燃料を噴射する必要がある。
【００５４】
ここで、気体燃料用インジェクタの噴射特性を説明すると、気体燃料用インジェクタが噴射する気体燃料は、液体燃料に比べ単位体積当たりの発熱量が小さいため、一回の燃料噴射で噴射する体積が液体燃料用インジェクタに比べて多い。このため、気体燃料用インジェクタは弁体が比較的大きくなり、応答性が液体燃料用インジェクタに比べ低下する。すなわち、気体燃料用インジェクタは、噴射パルス幅と気体の噴射量との相関が安定している領域であるダイナミックレンジが液体燃料用インジェクタに比べ狭い。したがって、第１の比較例の気体燃料用圧力制御弁では、エンジンの負荷が低いとき、気体燃料用インジェクタが有するダイナミックレンジから外れた領域で作動するおそれがあり、気体燃料用インジェクタから噴射される気体燃料の量が不安定になる。
【００５５】
また、第２比較例の気体燃料用圧力制御弁では、出力圧力Ｐｏｕｔとマニホールド圧力Ｐｍとの差圧が一定となるように出力圧力Ｐｏｕｔの気体燃料を出力する。図４の二点差線Ｌ４に示すように、第２比較例の気体燃料用圧力制御弁では、差圧Ｇ２がエンジンの負荷の大きさにかかわらず一定となっている。このため、第１比較例の気体燃料用圧力制御弁に比べ、エンジン１９の低負荷時または高負荷時において噴射される気体燃料の量が不安定になりにくいが、エンジンの負荷が極端に低い場合、または極端に高い場合などエンジンが使用される条件やエンジンの仕様によっては、気体燃料用インジェクタから噴射される気体燃料の量が不安定になるおそれがある。
【００５６】
第１実施形態による気体燃料用圧力制御弁１では、弁体３６に作用する第１作用力Ｆ１および第２作用力Ｆ２との関係から導かれる式３により吸気マニホールド１８に供給される気体燃料の圧力、すなわち噴射される気体燃料の量が算出される。式３の左辺には、出力圧力Ｐｏｕｔからマニホールド圧力Ｐｍに変更因子ＣＦとしての｛（ｄ５2−ｄ３2）／（ｄ６2−ｄ２2）｝を掛けた値を引いた値が示されている。
式３に従うと、図４の実線Ｌ２に示すようにエンジン１９の負荷が小さいとき、すなわち、マニホールド圧力Ｐｍの絶対値が小さいとき、出力圧力Ｐｏｕｔとマニホールド圧力Ｐｍとの差圧は比較的小さくなり（図４の差圧Ｇ１１参照）、同一噴射期間内に噴射される気体燃料の量は少なくなる。これにより、気体燃料用インジェクタ１７に入力される噴射パルス幅が小さい領域での燃料噴射では、同一噴射期間内に噴射される気体燃料の量が少なく、かつ、噴射パルス幅が小さいため、エンジンの負荷に適した量の気体燃料を噴射することができる。また、エンジン１９の負荷が高いとき、すなわち、マニホールド圧力Ｐｍの絶対値が大きいとき、出力圧力Ｐｏｕｔとマニホールド圧力Ｐｍとの差圧は比較的大きくなり（図４の差圧Ｇ１２参照）、同一噴射期間内に噴射される気体燃料の量は多くなる。これにより、気体燃料用インジェクタ１７に入力される噴射パルス幅が大きい領域での燃料噴射では、同一噴射期間内に噴射される気体燃料の量が多く、かつ、噴射パルス幅が大きいため、エンジンの負荷に適した量の気体燃料を噴射することができる。
【００５７】
このように、気体燃料用圧力制御弁１は、比較的狭いダイナミックレンジを有する気体燃料用インジェクタ１７にマニホールド圧力Ｐｍの大きさに応じた出力圧力Ｐｏｕｔの気体燃料を供給し、気体燃料用インジェクタを含む「気体燃料供給システムのダイナミックレンジ」を広くすることができる。したがって、第１実施形態による気体燃料用圧力制御弁１は、気体燃料供給システムの噴射の安定性を向上することができる。
【００５８】
（２）また、第１実施形態による気体燃料用圧力制御弁１では、高価かつ複雑な構成を有する電磁駆動部を有することなく、マニホールド圧力Ｐｍの大きさに応じた出力圧力Ｐｏｕｔを出力し、気体燃料用インジェクタ１７に供給することができる。これにより、気体燃料用圧力制御弁１の構成を簡素にし、また体格を小さくすることができる。
【００５９】
（３）式３の変更因子ＣＦには、当接部材３７４が円錐面２６７に当接するシート径ｄ２、シール部材２１６のシール径ｄ３、シール部材３９４のシール径ｄ５、およびシール部材３９７のシール径ｄ６が含まれている。特に、変更因子ＣＦに含まれるシール部材３９７のシール径ｄ６は、突部３９３、第２蓋部３１、およびシール部材３９７のサイズを変更することにより変更可能である。これにより、これらの部材のサイズを変更することによりマニホールド圧力Ｐｍの大きさに応じて変更される出力圧力Ｐｏｕｔとマニホールド圧力Ｐｍとの差圧の大きさを変更することができる。すなわち、少ない部品の変更によりマニホールド圧力Ｐｍの変化に対する出力圧力Ｐｏｕｔとマニホールド圧力Ｐｍとの差圧の変化勾配を、例えば、図４の実線Ｌ２から点線Ｌ５のように変更することができる。これにより、例えばエンジンの仕様にあわせたダイナミックレンジを有する気体燃料用インジェクタを用意することなく、気体燃料用圧力制御弁における当該これらの部材を変更するだけで、仕様を変更したエンジンに適した気体燃料供給システムを用意することができる。
【００６０】
（４）また、気体燃料用圧力制御弁１には、サブスプリング５４のセット長を変更可能な付勢力調整部５１が設けられている。これにより、簡単な操作で式３に含まれるメインスプリング４１の付勢力とサブスプリング５４の付勢力との合計の付勢力Ｆｓｅｔ１を変更し、マニホールド圧力Ｐｍの変化に対する出力圧力Ｐｏｕｔとマニホールド圧力Ｐｍとの差圧を変更することができる。
【００６１】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態による気体燃料用圧力制御弁を図５および図６に基づいて説明する。第２実施形態は、第１実施形態と異なり、出力圧力およびマニホールド圧力を受圧する部位が異なる。なお、第１実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。また、図５、６中の矢印Ｓは、気体燃料が流れる方向を示す。
【００６２】
第２実施形態による気体燃料用圧力制御弁２では、第１ハウジング２１、第２ハウジング２２に加えて第３ハウジング２３を備えている。
【００６３】
第３ハウジング２３は、第２ハウジング２２の第１ハウジング２１とは反対側に設けられ、第２ハウジング２２の開口２２０を覆うように設けられている。第３ハウジング２３は、有底筒状に形成される凹部２３１、凹部２３１に接続する環状部２３２、および環状部２３２に接続するフランジ部２３３が一体となって形成されている。第３ハウジング２３は、特許請求の範囲に記載の「ハウジング」に相当する。
【００６４】
凹部２３１は、図５に示すように第２ハウジング２２から最も離れた位置に設けられている。凹部２３１の略中央には、貫通口２３４が形成されている。貫通口２３４は、凹部２３１の内部である導出室２３５と気体燃料用インジェクタ１７とを連通する。貫通口２３４および導出室２３５は、特許請求の範囲に記載の「導出口」に相当する。
【００６５】
環状部２３２は、凹部２３１の開口側の縁から中心軸に対して略垂直に延びる環状の部位である。環状部２３２は、後述するダイアフラム部４９の支持部材４９２およびダイアフラム４９３とともに第４圧力室２５４を形成する。環状部２３２には、第４圧力室２５４と大気とを連通する連通口２３６が形成されている。
【００６６】
フランジ部２３３は、環状部２３２の径方向外側の縁に接続している。フランジ部２３３は、第２ハウジング２２の開口２２０を形成する縁に、例えば図示しないボルトなどにより連結され、第２ハウジング２２とともにダイアフラム４９３の径方向外側の縁部を支持する。
【００６７】
第２実施形態による気体燃料用圧力制御弁２では、第１実施形態の摺動部３９に替えてダイアフラム部４９が設けられている。ダイアフラム部４９は、軸部３８に接続し第２ハウジング２２の内壁に摺動することにより、第３圧力室２５３と第４圧力室２５４との気密を保持する。ダイアフラム部４９は、支持部材４９１、４９２、およびダイアフラム４９３などから構成されている。
【００６８】
支持部材４９１は、ダイアフラム部４９の弁部３７側に設けられる環状部材である。支持部材４９１の略中央には貫通孔が形成され、軸部３８の他方の端部３８２が挿通されている。支持部材４９１の弁部３７側の面にはメインスプリング４１の一端が係止されている。また、支持部材４９１の周縁部には貫通口４９４が形成されている。貫通口４９４は、第３圧力室２５３と、支持部材４９１とダイアフラム４９３との隙間４９９とを連通する。支持部材４９１は、特許請求の範囲に記載の「第２受圧部」および「区画部」に相当する。
【００６９】
支持部材４９２は、ダイアフラム４９３を挟んで支持部材４９１の反対側に設けられている。支持部材４９２の略中央には貫通孔が形成され、軸部３８の他方の端部３８２が挿通されている。支持部材４９１および支持部材４９２は、ボルト５０によって挿通される軸部３８の他方の端部３８２に固定されている。また、支持部材４９２の凹部２３１側には、凹部２３１に挿入されるように突出する突部４９６が形成されている。突部４９６の径方向外側には第４圧力室２５４と導出室２３５との気密を保持する「第２封止手段」としてのシール部材４９７が設けられている。また、軸部３８の他方の端部３８２が挿通される貫通口の内壁には第３圧力室２５３と導出室２３５との気密を保持するシール部材４９８が設けられている。突部４９６は、特許請求の範囲に記載の「第１受圧部」および「支持部」に相当する。
【００７０】
ダイアフラム４９３は、ゴムから形成される、例えば、ローリングダイアフラムである。ダイアフラム４９３は、径方向内側の縁部を支持部材４９１、４９２によって挟まれるように支持され、径方向外側の縁部を第２ハウジング２２および第３ハウジング２３によって支持される。ダイアフラム４９３の弁部３７側の面４９５には、第３圧力室２５３に導かれる吸気マニホールド１８内の気体の圧力が作用する。ダイアフラム４９３は、特許請求の範囲に記載の「第２受圧部」および「第３封止手段」に相当する。
【００７１】
第２実施形態による気体燃料用圧力制御弁２では、第１実施形態のシール部材３９４の替わりにダイアフラム部４９が第３圧力室２５３と第４圧力室２５４との気密を保持しつつ弁体３６を駆動する。このとき、ダイアフラム部４９には、第３圧力室２５３のマニホールド圧力Ｐｍおよび導出室２３５の出力圧力Ｐｏｕｔが作用する。
【００７２】
ここで、図５に示すように、ダイアフラム４９３の有効直径をｄ７（ｍ）とすると、第１実施形態の式３と同様に、開弁方向に弁体３６に作用する作用力と閉弁方向に弁体３６に作用する作用力との関係から気体燃料用インジェクタ１７が吸気マニホールド１８に噴射する気体燃料の圧力は、以下の式４で表される。
Ｐｏｕｔ−Ｐｍ×｛（ｄ７2−ｄ３2）／（ｄ６2−ｄ２2）｝
＝（４×Ｆｓｅｔ１）／｛π×（ｄ６2−ｄ２2）｝      ・・・式４
これにより、気体燃料用圧力制御弁２では、第１実施形態による効果を奏する。
【００７３】
また、第２実施形態による気体燃料用圧力制御弁２では、第２ハウジング２２の内壁に摺動しつつ第３圧力室２５３と第４圧力室２５４との気密を保持するシール部材３９４の替わりにダイアフラム部４９が第３圧力室２５３と第４圧力室２５４との気密を保持しつつ弁体３６を駆動する。これにより、第１実施形態による気体燃料用圧力制御弁１に比べて圧力を制御するときの摺動抵抗を低減することができる。したがって、第２実施形態による気体燃料用圧力制御弁２は、第１実施形態による効果に加えて、気体燃料の圧力を制御するときのヒステリシスを低減することができる。
【００７４】
また、第２実施形態による気体燃料用圧力制御弁２の変形例を図６に示す。
図６に示す気体燃料用圧力制御弁２の変形例では、第１ハウジング２１の鍔部２１３および第２ハウジング２２の第１ハウジング２１側の端部がフランジ形状となっている。気体燃料用圧力制御弁２の変形例では、第１ハウジング２１と第２ハウジング２２とを図示しないボルト等によって連結する。これにより、気体燃料用圧力制御弁２の変形例では、第１ハウジング２１と第２ハウジング２２と相対回転することにより組み付ける必要がなくなり、一端を支持部材４９１の第１ハウジング２１側の面に係止され、他端を第１ハウジング２１の鍔部２１３の面２１９に係止されているメインスプリング４１がねじれなくなる。したがって、第２実施形態による気体燃料用圧力制御弁２の変形例では、第１実施形態による効果、および上述した気体燃料の圧力を制御するときのヒステリシスを低減できることに加え、メインスプリング４１のねじれによる破損を防止することができる。
【００７５】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態による気体燃料用圧力制御弁を図７に基づいて説明する。第３実施形態は、第１実施形態と比べて、ダイアフラムを２個備えていることが主に異なる。また、図５中の矢印Ｓは、気体燃料が流れる方向を示す。
【００７６】
第３実施形態による気体燃料用圧力制御弁３は、いわゆるポペット型バルブである。気体燃料用圧力制御弁３は、第１ハウジング６１、第２ハウジング６２、第３ハウジング６３、弁体６５、第１ダイアフラム部７１、第２ダイアフラム部７２などから構成されている。
【００７７】
第１ハウジング６１は、略円柱状に形成され、径方向外側の側壁には導入口６１１が形成されている。また、導入口６１１と反対側の径方向外側の側壁には導出口６１４が形成されている。導入口６１１は接続管７を介して燃料タンク１２と接続する。導出口６１４は接続管８を介して気体燃料用インジェクタ１７に接続する。
また、第１ハウジング６１には、内部を導出口６１４に連通する凹部６１３、および貫通口６１６を介して導入口６１１と凹部６１３の内部とを連通する第１圧力室６１２が形成されている。また、凹部６１３の内部と第１圧力室６１２とは第１ハウジング２１内に形成されている連通路６１５でも連通している。
【００７８】
第２ハウジング６２は、第１ハウジング６１の凹部６１３側に設けられる。第２ハウジング６２は、第１ハウジング６１とともに第１ダイアフラム部７１の径方向外側の縁部を支持する。また、第２ハウジング６２は、第３ハウジング６３とともに第２ダイアフラム部７２の径方向外側の縁部を支持する。第２ハウジング６２の径方向外側には、２つの貫通口６２１、６２２が形成されている。貫通口６２１は、第２ハウジング６２の第１ハウジング６１側に形成されている凹部６２３と第１ダイアフラム部７１とから形成される第１マニホールド室６２４に連通している。第１マニホールド室６２４は、内径が第１ハウジング６１の凹部６１３の内径と同じになるように形成されており、第１マニホールド室６２４には、吸気マニホールド１８の気体が導入される。また、貫通口６２２は、第２ハウジング６２の第３ハウジング６３側に形成されている凹部６２５と第２ダイアフラム部７２とから形成される大気室６２６に連通している。大気室６２６には、大気が導入される。
【００７９】
第３ハウジング６３は、第２ハウジング６２の凹部６２３側に設けられる。第３ハウジング６３の内部にはメインスプリング７５が収容される。第３ハウジング６３の径方向外側の側壁には、貫通口６３１が形成されている。貫通口６３１は、第３ハウジング６３の内壁と第２ダイアフラム部７２とから形成される第２マニホールド室６３２に連通している。第２マニホールド室６３２は、その内径を第１マニホールド室６２４の内径と同じ大きさとなるように形成されており、接続管１８１を介して吸気マニホールド１８内の気体が導入される。
【００８０】
弁体６５は、第１ハウジング２１内に往復移動可能に収容されている。弁体６５は、第１軸部６５１、弁部６５２、および第２軸部６５３などから構成されている。弁体６５は、シート部材６１７に当接または離間することにより第１圧力室６１２と導出口６１４とを遮断または連通する。
【００８１】
第１軸部６５１は、円柱状に形成され、第１圧力室６１２と凹部６１３の内部とを連通する貫通口６１６に挿通されている。第１軸部６５１の一方の端部は第１ダイアフラム部７１に連結している。
【００８２】
弁部６５２は、第１軸部６５１および第２軸部６５２の外径より大きい外径を有する円錐台状に形成され、第１軸部６５１の他方の端部と接続している。弁体６５の移動方向に対して傾斜するように形成されている円錐面６５４は、第１圧力室６１２の内壁に設けられ樹脂から形成されるシート部材６１７の「弁座」としての斜面６１８に当接可能である。
【００８３】
第２軸部６５３は、一方の端部を弁部６５２の円錐面６５４が形成されている端部とは反対側の端部に接続している。第２軸部６５３の他方の端部の径外方向にはシール部材６１９が設けられている。シール部材６１９は、第１圧力室６１２と連通路６１５との間の気密を保持する。第３実施形態による気体燃料用圧力制御弁３では、第２軸部６５３の他方の端部は、シール部材６１９のシール径が弁体６５の円錐面６５４が斜面６１８に当接するシート径と同じ大きさとなるように形成されている。
【００８４】
第１ダイアフラム部７１は、２つの支持部材７１１、７１２および第１ダイアフラム７１３などから構成される。第１ダイアフラム部７１は、特許請求の範囲に記載の「第１受圧部」および「第２受圧部」に相当する。
支持部材７１１は、第１ダイアフラム７１３の第１ハウジング６１側に設けられ、第１軸部６５１の一方の端部と連結する。また、支持部材７１２は、第１ダイアフラム７１３の第２ハウジング６２側に設けられ、連結軸７３の一方の端部７３１と連結する。
第１ダイアフラム７１３は、径方向内側の縁部を支持部材７１１、７１２に支持されている。第１ダイアフラム７１３は、凹部６１３の内部の気体の圧力と第１マニホールド室６２４の気体の圧力との大小関係に応じて軸方向に移動し、弁体６５の円錐面６５４をシート部材６１７の斜面６１８に当接または離間させる。
【００８５】
第２ダイアフラム部７２は、２つの支持部材７２１、７２２および第２ダイアフラム７２３などから構成される。第２ダイアフラム部７２は、特許請求の範囲に記載の「第２受圧部」に相当する。
支持部材７２１は、第２ダイアフラム７２３の第２ハウジング６２側に設けられ、連結軸７３の他方の端部７３２と連結する。また、支持部材７２２は、第２ダイアフラム７２３の第３ハウジング６３側に設けられ、メインスプリング７５の一端を係止する。
第２ダイアフラム７２３は、径方向内側の縁部を支持部材７２１、７２２に支持されている。第２ダイアフラム７２３は、大気室６２６の気体の圧力と第２マニホールド室６３２の気体の圧力との大小関係に応じて軸方向に移動し、連結軸７３を介して弁体６５の円錐面６５４をシート部材６１７の斜面６１８に当接または離間させる。第３実施形態による気体燃料用圧力制御弁３では、第２マニホールド室６３２の内径は、第１マニホールド室６２４の内径と同じ大きさである。
【００８６】
連結軸７３は、第１ダイアフラム部７１の支持部材７１２と第２ダイアフラム部７２の支持部材７２１との間に設けられる棒状部材である。連結軸７３は、第２ダイアフラム７２３の軸方向の動きを第１ダイアフラム部７１および弁体６５に伝える。
【００８７】
メインスプリング７５は、他端を第３ハウジング６３の内壁に係止されている。メインスプリング７５は、第２ダイアフラム部７２を弁体６５の方向、すなわち、弁体６５の円錐面６５４がシート部材６１７の斜面６１８から離れる方向に付勢する。
【００８８】
次に、第３実施形態による気体燃料用圧力制御弁３の作用を説明する。
【００８９】
エンジン１９が停止しているとき、メインスプリング７５の付勢力に抗して弁体６５はシート部材６１７の方向に移動し、弁体６５の円錐面６５４とシート部材６１７の斜面６１８とは当接している。
【００９０】
エンジン１９が作動しているとき、気体燃料用インジェクタ１７が吸気マニホールド１８内に気体燃料を噴射すると、導出口６１４および凹部６１３の内部の気体燃料の圧力は小さくなる。凹部６１３の内部の気体燃料の圧力が所定の値より小さくなると、弁体６５の円錐面６５４が斜面６１８から離間し、第１圧力室６１２の気体燃料が貫通口６１６を通って凹部６１３の内部に流入する。このとき、円錐面６５４と斜面６１８との間の開口面積が凹部６１３の内部の気体燃料の圧力、第１マニホールド室６２４内の圧力、第２マニホールド室６３２内の圧力などの大小関係により調整され、燃料タンク１２内の高圧の気体燃料は気体燃料用インジェクタ１７が噴射可能な低圧に調整される。
【００９１】
ここで、気体燃料用圧力制御弁３が気体燃料用インジェクタ１７に出力する気体燃料の出力圧力の大きさについて説明する。
図７に示すように、弁部６５２の外径をｄ８（ｍ）、シール部材６１９のシール径をｄ９（ｍ）、弁体６５の円錐面６５４が斜面６１８に当接するシート径をｄ１０（ｍ）、第１マニホールド室６２４の内径をｄ１１（ｍ）、第２マニホールド室６３２の内径をｄ１２（ｍ）、導入口６１１を介して第１圧力室６１２に供給される気体燃料の入力圧力をＰｉｎ（Ｐａ）、凹部６１３の内部を介して導出口６１４から出力される気体燃料の出力圧力をＰｏｕｔ（Ｐａ）、第１マニホールド室６２４および第２マニホールド室６３２に導入される吸気マニホールド１８内の気体の圧力であるマニホールド圧力をＰｍ（Ｐａ）、およびメインスプリング７５の付勢力をＦｓｅｔ２（Ｎ）とすると、弁体６５の円錐面６５４が斜面６１８から離間する方向、すなわち開弁方向に弁体６５に作用する第１作用力Ｆ３は、以下の式５で表される。
Ｆ３＝｛π×（ｄ８2−ｄ１０2）×Ｐｉｎ｝／４＋（π×ｄ１０2×Ｐｏｕｔ）／４＋（π×ｄ１１2×Ｐｍ）／４＋（π×ｄ１２2×Ｐｍ）／４＋Ｆｓｅｔ２    ・・・式５
【００９２】
また、弁部６５２の円錐面６５４が斜面６１８に当接する方向、すなわち閉弁方向に弁体６５に作用する第２作用力Ｆ４は、以下の式６で表される。
Ｆ４＝（π×ｄ９2×Ｐｏｕｔ）／４＋｛π×（ｄ８2−ｄ９2）×Ｐｉｎ｝／４＋（π×ｄ１１2×Ｐｏｕｔ）／４      ・・・式６
【００９３】
第３実施形態による気体燃料用圧力制御弁３では、前述したように、シール部材６１９のシール径ｄ９と弁体６５の円錐面６５４が斜面６１８に当接するシート径ｄ１０とは同じ大きさである。また、第１マニホールド室６２４の内径ｄ１１と第２マニホールド室６３２の内径ｄ１２とも同じ大きさである。そこで、式５および式６より、気体燃料用インジェクタ１７が吸気マニホールド１８に供給する気体燃料の圧力は、第１作用力Ｆ３と第２作用力Ｆ４との関係から以下の式７で表される。
Ｐｏｕｔ−２×Ｐｍ＝（４×Ｆｓｅｔ２）／（π×ｄ１１2）      ・・・式７
【００９４】
第３実施形態による気体燃料用圧力制御弁３では、弁体６５に作用する第１作用力Ｆ３および第２作用力Ｆ４との関係から導かれる式７により吸気マニホールド１８に供給される気体燃料の圧力、すなわち噴射される気体燃料の量が算出される。式７の左辺には、出力圧力Ｐｏｕｔからマニホールド圧力Ｐｍの２倍の値を引いた値が示されており、第１実施形態と同じように、出力圧力Ｐｏｕｔとマニホールド圧力Ｐｍとの差圧は、マニホールド圧力Ｐｍの大きさに応じて変更される。これにより、第３実施形態による気体燃料用圧力制御弁３は、第１実施形態による効果（１）、（２）と同じ効果を奏する。
【００９５】
（他の実施形態）
（ア）上述の実施形態では、マニホールド圧力の絶対値が大きいとき出力圧力とマニホールド圧力との差圧を大きくし、マニホールド圧力の絶対値が小さいとき出力圧力とマニホールド圧力との差圧を小さくするとした。しかしながら、マニホールド圧力の絶対値の大きさと、出力圧力とマニホールド圧力との差圧との関係はこれに限定されない。
【００９６】
（イ）上述の第１実施形態では、突部のシール部材のシール径は、筒部のシール部材のシール径より小さいとした。しかしながら、突部のシール部材のシール径と筒部のシール部材のシール径との大小関係はこれに限定されない。
【００９７】
（ウ）上述の第１実施形態では、「第１受圧部」としての突部および「第２受圧部」としての筒部および底部はピストン状に形成されている。また、上述の第２実施形態では、「第１受圧部」としての突部はピストン状に形成され、「第２受圧部」としての支持部材およびダイアフラムはダイアフラム状に形成されている。しかしながら、「第１受圧部」および「第２受圧部」の形状はこれに限定されない。「第１受圧部」がダイアフラム状に形成されてもよい。
【００９８】
（エ）上述の第３実施形態では、第１マニホールド室の内径と第２マニホールド室の内径とは同じ大きさであるとした。しかしながら、第１マニホールド室の内径と第２マニホールド室の内径との大小関係はこれに限定されない。
【００９９】
（オ）上述の第３実施形態では、第１マニホールド室は、内径が第１ハウジングの凹部の内径と同じになるように形成されるとした。しかしながら、第１マニホールド室の内径の大きさはこれに限定されない。第１マニホールド室の内径が、第１ハウジングの凹部の内径より大きくなってもよいし、小さくなってもよい。
【０１００】
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【０１０１】
１、２、３      ・・・気体燃料用圧力制御弁、
５              ・・・気体燃料供給システム、
１２            ・・・燃料タンク（気体容器）、
１７            ・・・気体燃料用インジェクタ（噴射手段）、
１８            ・・・吸気マニホールド、
２１４、６１１  ・・・導入口、
２１、６１      ・・・第１ハウジング（ハウジング）、
２２、６２      ・・・第２ハウジング（ハウジング）
２３、６３      ・・・第３ハウジング（ハウジング）、
２３４、３１６、６１４・・・導出口、
２６            ・・・第１蓋部（シート部材）、
２６７          ・・・円錐面（弁座）、
３１            ・・・第２蓋部（ハウジング）、
３６、６５      ・・・弁体、
３９１          ・・・筒部（第２受圧部）、
３９２          ・・・底部（第２受圧部）、
３９３、４９６  ・・・突部（第１受圧部）、
４９１          ・・・支持部材（第２受圧部）、
４９３          ・・・ダイアフラム（第２受圧部）、
６１８          ・・・斜面（弁座）、
６１７          ・・・シート部材、
７１            ・・・第１ダイアフラム部（第１受圧部、第２受圧部）、
７２            ・・・第２ダイアフラム部（第２受圧部）。
【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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【図６】
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【図７】
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