(57)【要約】【課題】流体中の異物が弁室内に流入することを抑制できるバルブ装置を提供する。【解決手段】本開示の一態様は、減圧弁１において、ボデー１１と、弁室１５と、弁室１５内に収容されるバルブ１６と、バルブ１６と当接および離間する弁座１７と、ボデー１１における弁室１５内への燃料ガスＧの流入口の周囲に形成されるボデー側当接部３８に当接した状態で前記流入口を覆うものであって、燃料ガスＧ中の異物を捕捉するフィルタ２６と、フィルタ２６をボデー側当接部３８の方向に押し付けて、フィルタ２６とボデー側当接部３８とを密着させるリテーナ２７と、を有する。【選択図】図１
2019121269.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
弁室と、
前記弁室内に収容される弁体と、
前記弁体と当接および離間する弁座と、
前記ハウジングにおける前記弁室内への流体の流入口の周囲に形成されるハウジング側当接部に当接した状態で前記流入口を覆うものであって、流体中の異物を捕捉するフィルタと、
前記フィルタを前記ハウジング側当接部の方向に押し付けて、前記フィルタと前記ハウジング側当接部とを密着させる押し付け部材と、を有すること、
を特徴とするバルブ装置。
【請求項２】
請求項１のバルブ装置において、
前記押し付け部材は、筒状または環状の剛性部材であること、
を特徴とするバルブ装置。
【請求項３】
請求項１または２のバルブ装置において、
前記押し付け部材は、前記ハウジングに圧入された状態で保持されていること、
を特徴とするバルブ装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１つのバルブ装置において、
前記ハウジング側当接部、または／および、前記押し付け部材における前記フィルタに当接する押し付け部材側当接部に突起部が設けられ、
前記突起部を押しつぶして変形させるようにして前記押し付け部材により前記フィルタを前記ハウジング側当接部の方向に押し付けていること、
を特徴とするバルブ装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１つのバルブ装置において、
前記弁体を付勢する付勢部材を有し、
前記フィルタにより前記付勢部材が支持されていること、
を特徴とするバルブ装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１つのバルブ装置において、
前記バルブ装置は、流体の圧力を減少させて所望の圧力に調整する減圧弁であること、
を特徴とするバルブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、流体の圧力を所望の圧力に調整する圧力調整弁などのバルブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、流体調節器に設けられたバルブ装置が開示されている。このバルブ装置においては、不純物が流体流動通路内に流れることを防止するためのフィルタが、バルブシートと当接および離間するポペットを収容するリテイナーに連結されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１４−５０９０３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されたバルブ装置では、フィルタは、クリンプやプレス嵌めやスナップ嵌めや締まり嵌めなどによりリテイナーと連結されているに過ぎない。そのため、フィルタとリテイナーとは密着状態になっていないため、フィルタとリテイナーとの間には隙間が存在する可能性がある。したがって、流体中の異物がリテイナーの内部おけるポペットが収容されるボア（弁室）内に流入するおそれがある。そうすると、ポペットとリテイナーとの摺動部分における摺動不良や、ポペットとバルブシートとのシール部分におけるシール不良などが発生して、バルブ装置としての機能が低下するおそれがある。
【０００５】
そこで、本開示は上記した問題点を解決するためになされたものであり、流体中の異物が弁室内に流入することを抑制できるバルブ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するためになされた本開示の一形態は、バルブ装置において、ハウジングと、弁室と、前記弁室内に収容される弁体と、前記弁体と当接および離間する弁座と、前記ハウジングにおける前記弁室内への流体の流入口の周囲に形成されるハウジング側当接部に当接した状態で前記流入口を覆うものであって、流体中の異物を捕捉するフィルタと、前記フィルタを前記ハウジング側当接部の方向に押し付けて、前記フィルタと前記ハウジング側当接部とを密着させる押し付け部材と、を有すること、を特徴とする。
【０００７】
この態様によれば、フィルタを押し付け部材でハウジング側当接部の方向に押し付けて、フィルタとハウジング側当接部とを密着させることで、流体中の異物はフィルタにより捕捉され易くなる。そのため、流体中の異物が弁室内に流入することを抑制できる。
【０００８】
また、押し付け部材でフィルタを固定するだけでよいので、フィルタを固定するための専用の部品を設ける必要がなく、コストを低減できる。
【０００９】
上記の態様においては、前記押し付け部材は、筒状または環状の剛性部材であること、が好ましい。
【００１０】
この態様によれば、押し付け部材は剛性部材であるので、弾性部材によりフィルタを支持する場合と比べてフィルタを押し付ける力が強くなり、フィルタとハウジング側当接部とを密着させることができる。また、押し付け部材は、筒状または環状に形成されているので、流体の流れを妨げない。
【００１１】
上記の態様においては、前記押し付け部材は、前記ハウジングに圧入された状態で保持されていること、が好ましい。
【００１２】
この態様によれば、押し付け部材はハウジングに圧入されて保持されているので、押し付け部材は安定してハウジングに保持されている。そのため、押し付け部材により、安定してフィルタとハウジング側当接部とが密着した状態を維持できる。したがって、より確実に流体中の異物が弁室内に流入することを抑制できる。
【００１３】
上記の態様においては、前記ハウジング側当接部、または／および、前記押し付け部材における前記フィルタに当接する押し付け部材側当接部に突起部が設けられ、前記突起部を押しつぶして変形させるようにして前記押し付け部材により前記フィルタを前記ハウジング側当接部の方向に押し付けていること、が好ましい。
【００１４】
この態様によれば、フィルタとハウジング側当接部との間に微小な隙間がある場合でも、流体中の異物が弁室内に流入することを抑制できる。
【００１５】
上記の態様においては、前記弁体を付勢する付勢部材を有し、前記フィルタにより前記付勢部材が支持されていること、が好ましい。
【００１６】
この態様によれば、部品点数を削減できるので、バルブ装置の小型化およびコストの低減を図ることができる。
【００１７】
上記の態様においては、前記バルブ装置は、流体の圧力を減少させて所望の圧力に調整する減圧弁であること、が好ましい。
【００１８】
この態様によれば、減圧弁において流体中の異物が弁室内に流入することを抑制できる。
【発明の効果】
【００１９】
本開示のバルブ装置によれば、流体中の異物が弁室内に流入することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態の減圧弁の断面図である。
【図２】ボデー側に突起部を設ける例を示す断面図である。
【図３】リテーナ側に突起部を設ける例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本開示のバルブ装置の一例である減圧弁１について、図面を参照しながら詳細に説明する。減圧弁１は、燃料ガスＧ（気体燃料）の圧力を減少させて所望の圧力に調整する圧力調整弁である。
【００２２】
ここでは、一例として、燃料ガスＧは、車両用燃料電池（ＦＣ）（不図示）に供給される水素ガスである。そして、減圧弁１の上流側には、燃料タンク（不図示）に貯留された燃料ガスＧを供給又は停止する主止弁（不図示）が接続されている。一方、減圧弁１の下流側には、所望の圧力に調圧された燃料ガスＧを車両用燃料電池に供給するインジェクタ（不図示）が接続されている。
【００２３】
なお、燃料タンクに貯留される燃料ガスＧは、充填設備によっては例えば約８０〜９０ＭＰａ程度の圧力で充填される場合がある。一方、減圧弁１からインジェクタに供給される燃料ガスＧの圧力は、例えば１．０〜１．５ＭＰａ程度の圧力まで減圧される。このように、減圧弁１は、燃料ガスＧを例えば約８０〜９０ＭＰａ程度から約１．０〜１．５ＭＰａ程度まで減圧する。
【００２４】
まず、減圧弁１の全体構造について説明する。図１に示すように、減圧弁１は、金属（例えばステンレス（例えば、ＳＵＳ３１６Ｌ））製のボデー１１（「ハウジング」の一例）を有する。このボデー１１には、インレット１２が取り付けられている。インレット１２の材質は、金属であり、例えばステンレス（例えばＳＵＳ３１６Ｌ）である。そして、インレット１２には、ボデー１１とは反対側に開口する入口端子１３が形成されている。一方、ボデー１１には、調圧室１８とは反対側に開口する出口端子１４が形成されている。
【００２５】
また、減圧弁１は、弁室１５と、バルブ１６（弁体）と、弁座１７と、調圧室１８と、ピストン１９と、スプリング２０と、スクリュ２１（アジャスト）などを有する。弁室１５は、ボデー１１の内部に形成されており、後述するフィルタ２６を介して入口端子１３と連通している。バルブ１６は、弁室１５内に収容されており、弁室１５内を軸方向（図１の上下方向）に移動する。バルブ１６の材質は、例えばステンレス（例えばＳＵＳ３１６Ｌ）である。
【００２６】
弁座１７は、弁室１５のピストン１９側の端部（図１における上端）に形成されており、バルブ１６と当接、離間する。本実施形態では、弁座１７は、ボデー１１の一部として形成されている。調圧室１８は、弁座１７のピストン１９側（図１の上側）に位置し、バルブ１６が調圧室１８とは反対方向（図１の下方）へ移動したときに弁室１５と連通する。ピストン１９は、調圧室１８内を軸方向に移動する。ピストン１９の材質は、例えばステンレス（例えば、ＳＵＳ３１６Ｌ）である。ピストン１９は、バルブ１６に対してスプリング２２（バック）の付勢方向の先に配置されている。
【００２７】
スプリング２０は、ピストン１９をバルブ１６方向（図１の下方）へ付勢する。スプリング２０の材質は、例えばＳＷＯＳＣ−Ｖ（弁ばね用シリコンクロム鋼オイルテンパー線）である。スクリュ２１は、スプリング２０におけるピストン１９とは反対方向の第２端部３７（図１の上端部）に当接してスプリング２０を保持し、ボデー１１のネジ部と螺合するネジ部を備えている。スクリュ２１の材質は、金属であり、例えばステンレス（例えば、ＳＵＳ３０３）である。
【００２８】
入口端子１３と弁室１５との間には、入口端子通路２３が形成されている。バルブ１６とフィルタ２６の間には、バルブ１６を上方（弁座１７の方向）へ付勢するスプリング２２（付勢部材）が設けられている。スプリング２２の材質は、金属であり、例えばステンレス（例えばＳＵＳ３１６−ＷＰＡ）である。バルブ１６は、円筒状の本体部３１と、円錐状のテーパ部３２とを備えている。本体部３１には、スプリング２２が装着されている。テーパ部３２は、本体部３１の上方（弁座１７の方向）に形成されており、弁座１７と当接する部分である。このテーパ部３２の上端（ピストン１９側の端部）は、ピストン１９の本体部下端（バルブ１６側の端部）に突出して設けられた軸突部３４の先端面に当接している。
【００２９】
弁室１５の上流側と下流側とは、ボデー１１における弁室１５に面する内壁面１１ａとバルブ１６の外周面１６ａとの間に形成される外周隙間３３によって連通している。
【００３０】
ピストン１９の本体部の外周面には、ボデー１１における調圧室１８に面する内壁面と摺動可能に接して調圧室１８を封止するＯリング２４（環状シール部材）が取り付けられている。Ｏリング２４の材質は、ゴムであり、例えばＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエンゴム）である。ピストン１９には、スプリング２０を保持するばね受座３５が形成されている。ばね受座３５は、水平状に形成され、スプリング２０の第１端部３６と当接している。スプリング２０の第１端部３６とは反対側の第２端部３７に当接するスクリュ２１には、外気を導入可能なフィルタ部材２５が設けられている。また、調圧室１８は、出口端子１４と連通されている。
【００３１】
さらに、本実施形態では、減圧弁１は、フィルタ２６と、リテーナ２７と、ガスケット２８を有する。フィルタ２６は、ボデー１１における弁室１５の入口に配置されている。リテーナ２７は、弁室１５に対してフィルタ２６を介して配置されている。ガスケット２８は、ボデー１１とインレット１２の間に配置されている。ガスケット２８の材質は、金属またはゴムであり、例えばステンレス（ＳＵＳ３１６Ｌ）またはＮＢＲ（ニトリルゴム）である。なお、フィルタ２６とリテーナ２７の詳細については後述する。
【００３２】
次に、減圧弁１の動作方法について説明する。図１に示すように、例えば、車両用の燃料電池への燃料ガスＧの供給が開始され、出口端子１４から燃料ガスＧが矢印の方向へ流出すると、調圧室１８内の圧力が低下する。そのため、ピストン１９を付勢するスプリング２０の付勢力によって、バルブ１６が調圧室１８とは反対方向へ移動する。
【００３３】
バルブ１６が調圧室１８とは反対方向へ移動して弁座１７と離間すると、燃料タンクから入口端子１３に供給される高圧の燃料ガスＧが、入口端子通路２３、外周隙間３３及び弁室１５を経由して、調圧室１８内に供給される。
【００３４】
このようにして調圧室１８内に燃料ガスＧが供給されることにより、調圧室１８内の燃料ガスＧの圧力は、所定の値に維持される。なお、予め、スクリュ２１のねじ込み量を調整することによって、調圧室１８内の圧力を所定の値に設定できる。
【００３５】
次に、フィルタ２６やリテーナ２７に関する詳細な内容について説明する。
【００３６】
フィルタ２６は、例えば円盤状に形成され、ボデー１１における弁室１５の入口（弁室１５内への燃料ガスＧの流入口）の周囲に形成されるボデー側当接部３８に当接した状態で弁室１５の入口を覆うものであって、燃料ガスＧ中の異物を捕捉する。フィルタ２６の材質は、金属であり、例えばステンレス（例えばＳＵＳ３１６Ｌ）である。なお、ボデー側当接部３８は、「ハウジング側当接部」の一例である。
【００３７】
そして、本実施形態の減圧弁１は、フィルタ２６の異物捕捉性を向上させた構造になっている。具体的には、円筒状の剛性部材であるリテーナ２７（「押し付け部材」の一例）が、弁室１５に対してフィルタ２６を介して配置されている。そして、フィルタ２６がリテーナ２７によりボデー１１側に押し付けられ、フィルタ２６がボデー１１と密着した状態になっている。すなわち、リテーナ２７は、フィルタ２６をボデー側当接部３８の方向に押し付けて、フィルタ２６とボデー側当接部３８とを密着させている。リテーナ２７の材質は、例えば、アルミニウム（例えばＡ６０６１−Ｔ６）、または、ステンレス（例えばＳＵＳ３１６Ｌ）である。また、リテーナ２７は、当該リテーナ２７が収容されるボデー１１に圧入された状態で保持されている。
【００３８】
このようにしてフィルタ２６をリテーナ２７でボデー１１側に押し付けて、フィルタ２６とボデー１１とを密着させることで、燃料ガスＧ中の異物は確実にフィルタ２６により捕捉され易くなる。そのため、燃料ガスＧ中の異物が弁室１５内に流入することを抑制できる。特に、リテーナ２７は剛性部材であるので、弾性部材によりフィルタ２６を支持する場合と比べてフィルタ２６を押し付ける力が強くなり、フィルタ２６とボデー１１とを効果的に密着させることができる。また、フィルタ２６をリテーナ２７でボデー１１側に押し付けるので、従来のように例えばウェーブワッシャでフィルタ２６を押し付ける場合と比べて押し付け力が強く、ウェーブワッシャの劣化により押し付け力が減ってしまうようなおそれもない。
【００３９】
このように、本実施形態の減圧弁１によれば、燃料ガスＧ中の異物が弁室１５内に流入することを抑制できるので、異物がシール部（バルブ１６と弁座１７の封止（当接）部分）や摺動部（Ｏリング２４とボデー１１の内壁面との摺動部分）に付着し難くなる。したがって、シール部や摺動部の摩耗が抑制されるので、長期にわたって減圧弁１の調圧特性の変化を防止できる。また、気密性の悪化を防止できる。
【００４０】
また、リテーナ２７でフィルタ２６を固定するだけでよいので、フィルタ２６を固定するための専用の部品を設ける必要がなくコストを低減できるとともに、簡単にフィルタ２６を固定することができる。
【００４１】
また、リテーナ２７はボデー１１に圧入されて安定して保持されている。そのため、リテーナ２７により、安定してフィルタ２６とボデー１１とが密着した状態を維持できる。したがって、より確実に燃料ガスＧ中の異物が弁室１５内に流入することを抑制できる。
【００４２】
なお、リテーナ２７の材質をアルミニウムにすれば、リテーナ２７がステンレス製のボデー１１に圧入される際にボデー１１に凝着し（かじり）難くなる効果が得られる。
【００４３】
また、フィルタ２６の反りが存在する場合やボデー側当接部３８の平面精度が良くない場合であっても、リテーナ２７でフィルタ２６を押さえ付けることにより、フィルタ２６を変形させてボデー側当接部３８に密着させる（なじませる）ことができる。
【００４４】
なお、リテーナ２７は、円筒状に形成されることに限定されず、ボデー１１の内壁面の形状やフィルタ２６の形状に応じた筒状または環状に形成されていてもよい。また、このようにリテーナ２７は筒状または環状に形成されているので、燃料ガスＧはリテーナ２７の内周面の内側を流れることができる。そのため、リテーナ２７は、燃料ガスＧの流れを妨げない。
【００４５】
ここで、フィルタ２６とボデー１１との間に微小な隙間がある場合、この隙間より異物が弁室１５内に流れ込む可能性がある。そこで、本実施形態では、ボデー１１側またはリテーナ２７側に突起部３９（凸形状部）を設けておき、リテーナ２７によりフィルタ２６をボデー１１側に押し付ける際に突起部３９を押しつぶすように変形させて、フィルタ２６とボデー１１との間の微小な隙間をより小さくしている。
【００４６】
すなわち、図２に示すように、ボデー側当接部３８にフィルタ２６側に向かって突出する突起部３９が設けられ、突起部３９を押しつぶして変形させるようにしてリテーナ２７によりフィルタ２６をボデー側当接部３８側に押し付けている。
【００４７】
あるいは、図３に示すように、リテーナ２７におけるフィルタ２６に当接するリテーナ側当接部４０に突起部３９が設けられ、突起部３９を押しつぶして変形させるようにしてリテーナ２７によりフィルタ２６をボデー側当接部３８側に押し付けている。なお、リテーナ側当接部４０は、「押し付け部材側当接部」の一例である。
【００４８】
突起部３９は、円周状に形成されている。また、突起部３９は、フィルタ２６に対して線接触または面接触していればよく、また、複数設けられていてもよい。さらに、ボデー側当接部３８およびリテーナ側当接部４０の両方に、突起部３９が設けられていてもよい。
【００４９】
これにより、フィルタ２６とボデー１１とをさらに密着させることができる。そして、フィルタ２６とボデー１１（ボデー側当接部３８）との間に微小な隙間がある場合でも、燃料ガスＧ中の異物が弁室１５内に流入することを抑制できる。
【００５０】
また、本実施形態では、フィルタ２６によりスプリング２２が支持されている。
【００５１】
このようにして、例えばステンレス製であって剛性のあるフィルタ２６がスプリング２２を直接支持している。これにより、部品点数を削減できるので、減圧弁１の小型化およびコストの低減を図ることができる。なお、本実施形態では前記のようにリテーナ２７でフィルタ２６を押さえ付けているので、スプリング２２の反力に対抗してフィルタ２６でスプリング２２を支持しながら、フィルタ２６とボデー側当接部３８との間を密着させることができる。
【００５２】
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本開示を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。
【００５３】
フィルタ２６は、弁室１５内への燃料ガスＧの流入口の周囲に形成される当接部に当接した状態で流入口を覆うものであればよく、例えば、弁室１５の入口から上流側に離れた位置に形成される燃料ガスＧの流入口の周囲に形成される当接部に当接した状態で流入口を覆うものであってもよい。また、フィルタ２６やリテーナ２７は、ボデー１１の内部に収容されていることに限定されず、例えば、「ハウジング」の一例としてのインレット１２の内部に収容されていてもよい。そして、この場合、リテーナ２７は、インレット１２に圧入された状態で保持されているとしてもよい。
【００５４】
例えば、燃料ガスＧは、水素ガスに限定されず、内燃機関（不図示）に供給される圧縮天然ガス（ＣＮＧ）などの気体燃料であってもよい。すなわち、減圧弁１は、内燃機関に供給される圧縮天然ガスの圧力を調整する弁として利用されるとしてもよい。
【００５５】
また、本開示のバルブ装置は、圧力調整弁以外の他の弁にも適用できる。
【符号の説明】
【００５６】
１    減圧弁
１１  ボデー
１２  インレット
１３  入口端子
１４  出口端子
１５  弁室
１６  バルブ
１７  弁座
１８  調圧室
１９  ピストン
２２  スプリング
２４  Ｏリング
２６  フィルタ
２７  リテーナ
３８  ボデー側当接部
３９  突起部
４０  リテーナ側当接部
Ｇ  燃料ガス
【図１】
2019121269.tif 000003
【図２】
2019121269.tif 000004
【図３】
2019121269.tif 000005