(57)【要約】【課題】小型であり、かつ長期間使用可能な２段減圧弁を提供する。【解決手段】高圧ガス容器の蓋体２に一体形成されている第１弁室２４１と、第１弁体５と、スプリング６と、第２弁室３２と、第２弁体７と、スプリング８と、本体Ｂをそれぞれ回転体形状とし、それぞれの軸線を同一軸線上に配置するとともに、ガスが流通する流路５６、３５、７６を、前記軸線上に配置した。各部品を回転体形状とし、弁体５,７の振動方向を合致させることによって振動によって生じる負荷を抑制するとともに、小型化を図った。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧ガス容器の蓋体に装着される減圧弁であって、
前記蓋体に形成された第１弁室と、
前記第１弁室に形成された第１弁座と、
前記第１弁座の開口部と容器内とを連通する第１流路と、
前記第１弁室内において気密を維持しつつ、第１弁座を塞いだ閉塞位置と、第１弁座から離れた開放位置との間で往復動し得る第１弁体と、
第１弁体を開放位置の方向へ付勢する第１付勢部材と、
第１弁室と連通し、第１弁室の下流側に位置する第１減圧室と、
第１減圧室の第２弁室とを連通する第２流路と、
第２弁室に形成され、第２流路の開口部を有する第２弁座と、
前記第２弁室内において気密を維持しつつ、第２弁座を塞いだ閉塞位置と、第２弁座から離れた開放位置との間で往復動し得る第２弁体と、
第２弁体を開放位置の方向へ付勢する第２付勢部材と、
第２弁室と連通し、第２弁室の下流側に位置する第２減圧室と、
第１弁体、第１付勢部材、第２弁体、第２付勢部材を収納する本体とを備え、
第１弁体と第２弁体は、同一軸線上で往復動する高圧ガス容器用減圧弁。
【請求項２】
第１弁体、第２弁体及び本体は、回転体形状に形成され、それぞれの中心軸は、同一軸線上に位置している請求項１に記載の高圧ガス容器用減圧弁。
【請求項３】
第１弁体は、第１弁室と第１減圧室とを連通する流通路を、第２弁体内は、第２弁室と第２減圧室とを連通する流通路を、それぞれ有している請求項１又は２に記載の高圧ガス容器用減圧弁。
【請求項４】
蓋体、第１弁体、第２弁体及び本体の固有振動数は、それぞれ異なっている請求項１〜３のいずれか１に記載の高圧ガス容器用減圧弁。
【請求項５】
前記第２減圧室に連通する排出口を有し、該排出口は、第１弁体と第２弁体が配置されている軸線上に位置し、排出口に接続される配管の軸線が、前記軸線に平行となっている請求項１〜４のいずれか１に記載の高圧ガス容器用減圧弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高圧ガス容器からガスを取り出す際に用いられる高圧ガス容器用減圧弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、燃料電池システムに用いる水素ガスなど、ガスの貯蔵をする場合、高圧に圧縮されたガスを収納した高圧ガス容器が用いられる。そして、この高圧ガス容器からガスを取り出す場合には、減圧弁を介して、所望の圧力に減圧し、充填されているガスを取り出している。
【０００３】
ここで、容器内のガスは、ガス搭載量を増やすために極めて高い圧力（例えば、７０ＭＰａ程度）に充填されており、１回の減圧では、所望の２次圧値まで、高精度に減圧することができない。このため、２度減圧を行い、２段目の減圧機構によって、２次圧値へ、高い精度でガス圧値を設定することができる。  
このように、２度減圧を行う機構としては、例えば以下に挙げる文献がある。
【特許文献１】特開２０００−２５７７９７号。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記従来の減圧機構は、高圧ガス容器から減圧機構までガスを供給する供給路を設ける必要がある。ガスが燃料ガスである場合、このような高圧ガスの経路は、事故などの外部衝撃により破損した場合を想定すると、短い程安全性が高い。特許文献１は、容器弁内に２つの減圧弁を一体化した機構が記載されている。このように、２段減圧機構を一体化し、これを高圧ガスの減圧に用いる場合には、次のような問題がある。
【０００５】
高圧ガスを減圧するため、弁体の振動数が高くなり、振動により各部品に加わる負荷が大きくなる。また、２段減圧であるために、弁体が２つとなり、この２つの振動源から発生する振動によって、減圧機構全体に加わる付加が増大する。このため、構成部品の破損などが生じやすく、故障が発生する頻度が高くなっていた。  
この発明は、高圧ガス用の減圧弁であって、より長期間使用可能な２段減圧弁を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上のような目的は、以下の本発明によって達成される。  
（１）  高圧ガス容器の蓋体に装着される減圧弁であって、
前記蓋体に形成された第１弁室と、
前記第１弁室に形成された第１弁座と、
前記第１弁座の開口部と容器内とを連通する第１流路と、
前記第１弁室内において気密を維持しつつ、第１弁座を塞いだ閉塞位置と、第１弁座から離れた開放位置との間で往復動し得る第１弁体と、
第１弁体を開放位置の方向へ付勢する第１付勢部材と、
第１弁室と連通し、第１弁室の下流側に位置する第１減圧室と、
第１減圧室の第２弁室とを連通する第２流路と、
第２弁室に形成され、第２流路の開口部を有する第２弁座と、
前記第２弁室内において気密を維持しつつ、第２弁座を塞いだ閉塞位置と、第２弁座から離れた開放位置との間で往復動し得る第２弁体と、
第２弁体を開放位置の方向へ付勢する第２付勢部材と、
第２弁室と連通し、第２弁室の下流側に位置する第２減圧室と、
第１弁体、第１付勢部材、第２弁体、第２付勢部材を収納する本体とを備え、
第１弁体と第２弁体は、同一軸線上で往復動する高圧ガス容器用減圧弁。
【０００７】
（２）  第１弁体、第２弁体及び本体は、回転体形状に形成され、それぞれの中心軸は、同一軸線上に位置している上記（１）に記載の高圧ガス容器用減圧弁。
【０００８】
（３）  第１弁体は、第１弁室と第１減圧室とを連通する流通路を、第２弁体内は、第２弁室と第２減圧室とを連通する流通路を、それぞれ有している上記（１）又は（２）に記載の高圧ガス容器用減圧弁。
【０００９】
（４）  蓋体、第１弁体、第２弁体及び本体の固有振動数は、それぞれ異なっている上記（１）〜（３）のいずれか１に記載の高圧ガス容器用減圧弁。
【００１０】
（５）  前記第２減圧室に連通する排出口を有し、該排出口は、第１弁体と第２弁体が配置されている軸線上に位置し、排出口に接続される配管の軸線が、前記軸線に平行となっている上記（１）〜（４）のいずれか１に記載の高圧ガス容器用減圧弁。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の本発明によれば、２つの弁体は、同一軸線上で振動するので、振動源を２つとすることによる、機構全体に加わる負荷の増加を抑制することができる。特に、高圧ガスを減圧する場合には、発生する振動による衝撃は、過大となるが、このような弁体の振動に対して、機構全体に加わる負荷の増加を十分に抑制することができる。また、高圧ガス容器の蓋体を構成要素としているため、設置スペースを一層少なくすることができる。
【００１２】
請求項２に記載の本発明によれば、各部材は、回転体形状に形成され、かつ、振動の方向は、その回転体の軸方向であるため、振動は回転体の中心から外方向に均一に伝わり、部分的に生じる応力集中を緩和することができる。  
請求項３に記載の本発明によれば、流通路を弁体内に設けることによって、減圧弁の小型化を図ることができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明によれば、各部材の固有振動数を異なるものとしているので、共振が抑制され、各部材の共振による破損を防止できる。  
請求項５に記載の発明によれば、排出口が第１弁体及び第２弁体の軸線上に位置し、この排出口に接続される配管の軸線が、第１弁体と第２弁体の軸線に合致するので、配管に伝わる振動の方向が軸方向となり、振動による配管の撓みの発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好適実施形態の減圧弁について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の減圧弁１の断面側面図である。減圧弁１は、高圧ガス容器に装填され、この高圧ガス容器の蓋体２と、本体Ｂと、本体Ｂ内に収納された第１弁体５と、スプリング６と、第２弁体７と、スプリング８とを備えている。蓋体２は、高圧ガス容器に螺合させられるためのネジ部２１を外側面に有し、さらに、一端は高圧ガス容器内に開口し、他端は高圧ガス容器の外側に開口する排出通路２２を有している。排出通路２２の両端開口部には、インタンク装置等を接続するための雌ネジ部２３１、閉止弁を螺入するための雌ネジ部２３２が形成されている。
【００１５】
蓋体２の側面には、減圧弁の本体３が接続される接続部２４が突出し、周面には本体Ｂを接続するための雄ネジ部２４３が形成されている。接続部２４の中心には第１弁室２４１が、第１弁室２４１の周囲にはスプリングを収納するためのスプリング収納部２４２が、第１弁室２４１と同心円上に形成されている。第１弁室２４１の底部には、第１弁座２４４が形成されており、第１弁座２４４の中心に第１流路２５の一端が開口する開口部２５１が形成されている。第１流路２５の他端は、排出通路２２内に開口し、高圧ガス容器内の高圧ガス（１次圧ガス）は、第１流路２５を通って、第１弁室２４１へ流入する構成となっている。
【００１６】
本体Ｂは、蓋体２に接続され、第１弁体５を収納する第１部材３と、第１部材３に接続され、第２弁体７を収納する第２部材４とを備えている。第１部材３は、回転体形状である筒状に形成され、先端の内周面には雌ネジ部３１が形成されている。第１部材３の後端中央には、第２弁室３２が形成され、第２弁室３２の周囲にはスプリングを収納するためのスプリング収納部３３が、第２弁室３２と同心円上に形成されている。第１部材３の後端部外周面には、第２部材４を螺合させるための雄ネジ部３７が形成されている。
【００１７】
第２弁室３２の底部には、第２弁座３４が形成されており、第２弁座３４の中心には開口部３５１が形成されている。第２弁室３２の反対側には、第１弁体５の後端部を収納する弁体収納部３６が形成されており、弁体収納部３６と第２弁室３２との間には第２流路３５が形成されている。第２流路３５の第２弁室３２側の開口は、開口部３５１となっている。
【００１８】
接続部２４１と第１部材３とによって形成された内部空間には、第１弁体５と、第１付勢部材である第１スプリング６が収納されている。第１弁体５は、回転体形状に形成され、先端部５１は、第１弁室２４１内に挿入され、後端部５２は弁体収納部３６に収納されている。そして、第１弁室２４１の内壁と、第１弁体５の外周面との間には、Ｏリング５３が介挿され、第１弁室２４１の気密状態を維持しつつ、第１弁体５が軸方向へ往復動可能に構成されている。第１弁体５の後端面５２１と弁体収納部３６とによって、第１減圧室が構成される。また、弁体収納部３６内壁と、第１弁体５の外周面との間には、Ｏリング５４が介挿され、第１減圧室を気密に維持しつつ、第１弁体５が軸方向へ往復動可能に構成されている。第１弁体５の外周面にはフランジ５５が形成され、このフランジ５５とスプリング収納部２４２との間に圧縮されたスプリング６が介挿されている。
【００１９】
第１弁体５は、先端面５１１が第１弁座２４４に押接されてガスの流出を止める閉鎖位置と、先端面５１１が第１弁座２４４から離れた開放位置との間で、往復動可能に構成されている。スプリング６は、開放位置へ向けて第１弁体を付勢している。スプリング６が収容されている空間は、第１弁体５の移動によって容積が変更するため、空間内の圧力を一定にし、第１弁体５の動きを妨げないよう、通気孔３７が第１部材３の側面に形成されている。  
第１弁体５の中心には、軸線Ｏに沿って流通路５６が形成され、流通路５６の先端は、先端部５１の側面に開口し、後端は、後端面５２１の中央に開口する。第１弁室２４１は、この流通路５６を介して第１減圧室と連通する。
【００２０】
第２部材４は、回転体形状である筒状に形成され、先端の内周面には雌ネジ部４１が形成されている。第２部材４の後端中央には、排出口４２が形成され、その内側には弁体収納部４３が形成されている。排出口４２の内周には、雌ネジ部４２１が形成され、雌ネジ部４２１の軸線は、第１弁体５及び第２弁体７に共通する軸線Ｏと同一となっている。このような構成とすることで、雌ネジ部４２１に螺合させられる配管9は、その軸線が第１弁体５及び第２弁体７に共通する軸線Ｏと同一となる。これにより、第１弁体５及び第２弁体７の作動によって生じる振動は、配管に対して軸方向に往復動する振動となる。配管が、その軸に対して直角方向に復動する振動が与えられると、振動により撓みの発生が顕著となり、接続部の緩みや離脱の原因となるが、軸方向への振動では、このような不都合の発生は抑制される。
【００２１】
第１部材３と第２部材４とによって形成された内部空間には、第２弁体７と、第２付勢部材である第２スプリング８が収納されている。第２弁体７は、回転体形状に形成され、先端部７１は、第２弁室３２内に挿入され、後端部７２は弁体収納部４３に収納されている。そして、第２弁室３２の内壁と、第２弁体７の外周面との間には、Ｏリング７３が介挿され、第２弁室３２の気密状態を維持しつつ、第２弁体７が軸方向へ往復動可能に構成されている。第２弁体７の後端面７２１と弁体収納部４３とによって、第２減圧室が構成される。第２弁体７の後端外周面にはフランジ７５が形成され、このフランジ７５とスプリング収納部３３との間に圧縮されたスプリング８が介挿されている。また、弁体収納部４３内壁と、フランジ７５周端面との間には、Ｏリング７４が介挿され、第２減圧室を気密に維持しつつ、第２弁体７が軸方向へ往復動可能に構成されている。
【００２２】
第２弁体７は、先端面７１１が第２弁座３４に押接されてガスの流出を止める閉鎖位置と、先端面７１１が第２弁座３４から離れた開放位置との間で、往復動可能に構成されている。スプリング８は、開放位置へ向けて第２弁体７を付勢している。スプリング８が収容されている空間は、第２弁体７の移動によって容積が変更するため、空間内の圧力を一定にし、第２弁体７の動きを妨げないよう、通気孔４４が第２部材４の側面に形成されている。  
第２弁体７の中心には、軸線Ｏに沿って流通路７６が形成され、流通路７６の先端は、先端部７１の側面に開口し、後端は、後端面７２１の中央に開口する。第２弁室３２は、この流通路７６を介して第２減圧室と連通する。
【００２３】
以上のように構成された本発明の減圧弁１は、スプリングの付勢力と、減圧室内のガス圧により弁体に加わる力との均衡により、閉鎖位置と開放位置との間で、弁体を高速で往復動（振動）させ、この第１弁体５の動きによって、高圧ガス容器内の圧力（１次圧）を、第１減圧室で２次圧まで減圧し、さらに、第２弁体７の同様の動きによって、第２減圧室において３次圧へ減圧する。このような本発明の高圧ガス容器用減圧弁は、例えば、高圧ガス容器内のガス圧が、３０ＭＰａ〜８０ＭＰａの範囲のように、高い圧力値であっても、より高い精度で、３次圧の圧力値（最終的にガスを使用する際の圧力値）に設定させることができる。  
また、第１弁室２４１と第１減圧室とを連通する流通路５６は、第１弁体５内に形成され、また同様に、流通路７６も第２弁体７内に形成されているので、減圧弁１の全体の大きさを小型に構成することが可能となる。
【００２４】
ここで、第１弁体５と第２弁体７は、同一軸線Ｏ上に配置されているので、振動の向きも同じとなる。従って、弁体を含めた減圧弁機構全体に加わる振動は、同じ向きとなる。また、各部材は、回転体形状であり、これらを軸方向に直列して組み合わせた構成であり、さらに振動方向は軸方向に沿っているので、各部材に加わる、振動による応力は均一に分散される易くなり、部分的な応力集中が緩和される構成となっている。換言すると、弁体５、７及び本体Ｂは、回転体形状であり、荷重に対する強度が最も高い軸方向に振動荷重が加わることとなるので、横方向から荷重が加わる場合に比較して、振動荷重に対する耐久性がより向上する。また、振動源（弁体）は２つとなるが、振動方向は合致しているので、異なる方向から同時に２つの振動が加わる場合に比較して荷重に対する耐久性を十分に得られる。
【００２５】
また、第１流路２５、第１弁室２４１、第１弁体５の流通路５６、第２弁体７の流通路７６、排出口４２は、何れも第１弁体５、第２弁体７の軸線と、同一軸線Ｏ上に位置しており、かつ、各部品は、回転体形状であって、各部品の軸線は、同一軸線Ｏ上に位置する。このように、同一軸線Ｏ上に各構成部品を配置し、さらにガスの流通路もこの軸線Ｏに合致させることによって、振動に対する耐久性を向上させつつ、小型化を実現している。
【００２６】
特に、小型に形成された本体Ｂの外観は、回転体形状であって、その軸線Ｏ上に位置する両端部に、第１流路２５と排出口４２が設けられているため、配管経路の一部として、かつ配管に一体化して設けることができ、配置スペースを採らないといった利点がある。  
また、２つの弁体、本体Ｂを構成する第１、第２部材３、４、蓋体２は、それぞれ固有振動数を異にしているので、共振による部材の破損も抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の減圧弁の断面側面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  減圧弁
２  蓋体
２４  接続部
２４１  第１弁室
３２  第２弁室
５  第１弁体
６  第１スプリング
７  第２弁体
８  第２スプリング
【図１】
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