(57)【要約】【課題】高圧流体の逆流に対するパイロット弁体の耐久性を向上させること。【解決手段】コイル２０への通電によってプランジャ２３を吸引する駆動部２を駆動源とし、入力ポート３１と出力ポート３２との連通部分に弁孔３３が形成されたボディ３０Ａに対して、弁座３８が弁孔３３の開口部の周りに設けられ、弁座３８に当接又は離間するメイン弁体４４がプランジャに対して軸方向に移動可能に取り付けられるとともに、入力ポート３１側と出力ポート３２側とを連通させるパイロット弁座４９が形成される一方、パイロット弁座４９に当接又は離間するパイロット弁体４２がプランジャ２３の下端面に保持された高圧電磁弁１Ａに対し、弁孔３３より流路断面積の小さい二次室３５Ａを設ける。【選択図】        図１
2004176858.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルへの通電によって励磁され、プランジャを吸引するソレノイドを駆動源とし、入力ポートと出力ポートとの連通部分に弁孔が形成されたボディに対して、弁座が前記弁孔の開口部の周りに設けられ、前記弁座に当接又は離間するメイン弁体が前記プランジャに対して軸方向に移動可能に係設されるとともに、入力ポート側と出力ポート側とを連通させるパイロット弁座が形成される一方、前記パイロット弁座に当接又は離間するパイロット弁体が前記プランジャに保持されるものであって、前記ソレノイドの通電によって、前記パイロット弁体が前記パイロット弁座から離間することにより、前記入力ポート側と出力ポート側とが連通し、前記入力ポート側と前記出力ポート側との差圧が小さくなった後に、前記メイン弁体が前記弁座から離間して、前記入力ポートと前記出力ポートとを連通させる高圧電磁弁において、
前記弁孔と前記出力ポートとの間に絞りを設けたことを特徴とする高圧電磁弁。
【請求項２】
請求項１に記載する高圧電磁弁において、
前記絞りは、前記弁孔より流路断面積が小さく、前記出力ポートと前記弁孔とを連通させる絞り流路であることを特徴とする高圧電磁弁。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載する高圧電磁弁において、
前記絞りは、前記弁孔より流路断面積が小さい絞り孔が形成され、前記出力ポートに配設されるオリフィス板であることを特徴とする高圧電磁弁。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載する高圧電磁弁において、
前記絞りの流路断面積は、前記弁孔の流路断面積の９０％以下であることを特徴とする高圧電磁弁。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載する高圧電磁弁において、
前記ボディは、
前記絞りが、前記弁孔に対して交差する方向に設けられており、
前記絞りが前記弁孔に連通する部分と対向する位置に、前記弁孔にのみ開口する乱流室が形成されていることを特徴とする高圧電磁弁。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５の何れか１つに記載する高圧電磁弁において、
前記メイン弁体の移動を制限する移動制限手段を有することを特徴とする高圧電磁弁。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６の何れか１つに記載する高圧電磁弁において、
エルボ形状又は十字形状を有する屈折流路が形成され、前記メイン弁体に装填されることにより前記屈折流路を前記パイロット弁座に接続する流路ブロックを有することを特徴とする高圧電磁弁。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７の何れか１つに記載する高圧電磁弁において、
前記出力ポートにフィルタを配設したことを特徴とする高圧電磁弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧流体を制御する高圧電磁弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境問題、とりわけエネルギー問題の観点からガソリン車に代わる天然ガス自動車の開発が推し進められている。天然ガス自動車は、基本的にはガソリン車の構造と変わらないが、燃料タンクに貯蔵された高圧（例えば、２０ＭＰａ）の圧縮天然ガスをエンジンの燃料とする関係で、ガソリン等の液体燃料用とは異なる特有の燃料供給装置を備えている。
【０００３】
図１４は、天然ガス自動車の燃料供給装置の一例を示す概念図である。
燃料供給装置は、燃料タンク１０１に過流防止弁１０２が接続され、その過流防止弁１０２に対して逆止弁１０３，１０４が並列に接続されている。逆止弁１０４は、主止弁１０５の下流側に配設されており、逆止弁１０３は、充填口１０６と燃料タンク１０１とを接続するバイパス回路Ｌに接続されている。ここで、逆止弁１０３，１０４は、圧縮天然ガスの流れを相対的に制御するよう配設されている。すなわち、逆止弁１０３は、燃料充填時に充填口１０６から圧縮天然ガスを燃料タンク１０１にのみ流すよう設置されている。一方、逆止弁１０４は、圧縮天然ガスをエンジン１０８側に供給する時に、燃料タンク１０１に接続する上流側からレギュレータ１０７及びエンジン１０８に接続する下流側にのみ流すように設置されている。
【０００４】
こうした燃料供給装置では、燃料を充填するときに、充填口１０６を圧縮天然ガスの供給源に接続すると、圧縮天然ガスが充填口１０６から逆止弁１０３、過流防止弁１０２を介して燃料タンク１０１に導入される。このとき、逆止弁１０４にて主止弁１０５への流れが止められ、主止弁１０５は閉弁されている。
また、エンジン１０８に燃料を供給するときに、主止弁１０５を開弁させると、圧縮天然ガスが燃料タンク１０１から過流防止弁１０２、主止弁１０５、逆止弁１０４、レギュレータ１０７を介してエンジン１０８に導入される。このように、逆止弁１０４が圧縮天然ガスの逆流を防止するため、主止弁１０５には圧縮天然ガスが常に一定方向に流れる。そして、燃料タンク１０１から供給される圧縮天然ガスの流量が過大になると、過流防止弁１０２が自動的に閉動作し、流量調整を行う（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
このように高圧の圧縮天然ガスを制御する主止弁１０５には、図１５に示すような高圧電磁弁１００が使用されている。図１５は、従来の高圧電磁弁１００の一例を示す断面図である。
図１５の高圧電磁弁１００は、パイロット方式のものであり、駆動側の駆動部１１１と流量調整側の弁部１１２とから構成されている。駆動部１１１は、コイル１１３を巻回された円筒形状のコイルボビン１１４内に固定コア１１５がパイプ１１８とともに配設されるとともに、パイプ１１８内をプランジャ１１６が摺動可能に嵌挿されている。固定コア１１５とプランジャ１１６との間には、スプリング１１７が配設され、プランジャ１１６を弁部１１２側（図中下側）へ常に付勢している。
【０００６】
一方、弁部１１２は、ボディ１２０に入力ポート１２１と出力ポート１２２、そしてその間を連通する弁孔１２３及び弁孔１２３の入力側開口部に弁座１２４が形成され、入力ポート１２１側の一次室１２５と出力ポート１２２側の二次室１２６とが設けられている。入力ポート１２１側には、圧縮天然ガスに混入している塵埃を取り除くフィルタ１２７が装填されている。
【０００７】
駆動部１１１から弁部１１２の一次室１２５内に延設されたプランジャ１１６の下端面には、パイロット弁体１３１が保持金具１３９を介して保持されている。そして、そのプランジャ１１６の下端部を囲むようにメイン弁体１３２がプランジャ１１６に係設され、メイン弁体１３２とパイロット弁体１３１との間にパイロット室１３７が形成されている。メイン弁体１３２は、プランジャ１１６のピン孔１１６ａに緩挿されたピン１３３に遊嵌されることにより、プランジャ１１６に対して軸方向に移動可能に取り付けられている。メイン弁体１３２の軸芯部分には、軸方向に貫通したパイロットポート１３５が穿設され、パイロットポート１３５の図中上端開口部にパイロット弁体１３１と当接するパイロット弁座１３６が形成されている。また、メイン弁体１３２の外周面には、一次室１２５とパイロット室１３７とを連通するための図示しない連通孔が穿設されている。
【０００８】
上記高圧電磁弁１００は、駆動部１１１に電気信号を供給されないときは、プランジャ１１６がスプリング１１７で下向きに押圧されてパイロット弁体１３１をパイロット弁座１３６に当接させ、さらにメイン弁体１３２を弁座１２４に当接させる。一次室１２５は、メイン弁体１３２に形成された図示しない連通孔を介してパイロット室１３７と連通して同圧になるので、メイン弁体１３２は圧縮天然ガスの圧力により弁座１２４に強く押しつけられてシールする。従って、圧縮天然ガスは入力ポート１２１から出力ポート１２２へと流れない。
【０００９】
それから、駆動部１１１に電気信号を供給されると、プランジャ１１６がスプリング１１７の付勢力に反して上昇し、パイロット弁体１３１をパイロット弁座１３６から離間させるため、パイロット室１３７の圧縮天然ガスがパイロットポート１３５から二次室１２６に流出する。二次室１２６の圧力が上昇し、一次室１２５との圧力差が小さくなると、プランジャ１１６がスプリング１１７の付勢力に反してさらに上昇し、ピン１３３を介してメイン弁体１３２を引き上げて弁座１２４から離間させる。これにより、入力ポート１２１から出力ポート１２２へと圧縮天然ガスが流れる（例えば、特許文献２参照。）。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１０−２８１００９号公報（段落０００７〜００１２、第１図。）
【特許文献２】
特開平１０−１６００２４号公報（段落００１０〜００１３、第１図。）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記燃料供給装置は、部品点数を減らしてコストダウンを図ることを目的として、図１４の点線で囲った部分、すなわちバイパス回路Ｌと逆止弁１０３，１０４を省き、燃料タンク１０１と充填口１０６及びエンジン１０８とを接続する流路を一系統にすることが提案されている。そのため、主止弁１０５として使用される高圧電磁弁１００には、逆流機能が求められるようになった。
【００１２】
そこで、従来の高圧電磁弁１００に圧縮天然ガスを逆流させたところ、パイロット弁体１３１がパイロット弁座１３６と当接する部分を破損する問題が発生した。その理由としては、以下の点が考えられる。
高圧電磁弁１００では、図１６の説明図に示すように、弁孔１２３が二次室１２６の流路断面積より小さいため、出力ポート１２２に供給した圧縮天然ガスは、弁孔１２３を流れる際に加速され、弁座１２４通過時の流速Ｖｉが出力ポート１２２供給時の流速Ｖｏより速くなって、その勢いのままでメイン弁体１３２を直撃する。そのため、メイン弁体１３２は、開弁時に、図１７（ａ）の作用説明図に示すように、パイロット弁座１３６をパイロット弁体１３１に押しつけながら勢い良く上昇する。
【００１３】
こうした逆流時において、プランジャ１１６は、メイン弁体１３２に押し上げられて固定コア１１５に衝突し、上向きの移動が制限されるが、メイン弁体１３２は、圧縮天然ガスに押し上げられて上昇し続けようとする。そのため、メイン弁体１３２のパイロット弁座１３６は、図１７（ｂ）の作用説明図に示すように、パイロット弁体１３１に押し込まれ、さらにメイン弁体１３２に作用する圧縮天然ガスの上向きの力によって、パイロット弁体１３１に対して図中上向きに強く押さえつけられることとなる。一方、圧縮天然ガスは、逆流開始時に、加速された流速Ｖｉ（図１６参照）でメイン弁体１３２のパイロットポート１３５を介してパイロット弁座１３６へと供給され、パイロット弁体１３１を直撃する。
【００１４】
従って、パイロット弁体１３１は、パイロット弁座１３６の押し込みと圧縮天然ガスの圧力によって、図１７（ｃ）の作用説明図に示すように、パイロット弁座１３６と当接する部分に孔があいて、破損してしまっていた。こうした破損は、圧縮天然ガスが２０ＭＰａと高圧である関係上、圧縮天然ガスを１回逆流させただけでも発生していた。
【００１５】
そこで、本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、高圧流体の逆流に対するパイロット弁体の耐久性を向上させることができる高圧電磁弁を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る高圧電磁弁は、次のような構成を有している。
（１）コイルへの通電によって励磁され、プランジャを吸引するソレノイドを駆動源とし、入力ポートと出力ポートとの連通部分に弁孔が形成されたボディに対して、弁座が弁孔の開口部の周りに設けられ、弁座に当接又は離間するメイン弁体がプランジャに対して軸方向に移動可能に係設されるとともに、入力ポート側と出力ポート側とを連通させるパイロット弁座が形成される一方、パイロット弁座に当接又は離間するパイロット弁体がプランジャに保持されるものであって、ソレノイドの通電によって、パイロット弁体がパイロット弁座から離間することにより、入力ポート側と出力ポート側とが連通し、入力ポート側と出力ポート側との差圧が小さくなった後に、メイン弁体が弁座から離間して、入力ポートと出力ポートとを連通させる高圧電磁弁において、弁孔と出力ポートとの間に絞りを設けたことを特徴とする。
【００１７】
上記構成を有する発明によれば、出力ポートに供給した高圧流体は、絞りによって流量をしぼられた後に体積膨張することによって圧力損失を生じ、その後、弁孔から排出されるので、弁座通過時の流速が出力ポート供給時の流速より減速される。このとき、高圧流体がメイン弁体を押し上げて、パイロット弁座をパイロット弁体に押しつける力、及び、メイン弁体のパイロット弁座に供給された高圧流体がメイン弁体に直撃する力が小さくなり、パイロット弁体に与えるストレスが軽減される。
【００１８】
従って、本発明の高圧電磁弁は、出力ポートに供給した高圧流体が弁座から入力ポート側に排出されるときの流速が、出力ポートへの供給時より減速され、パイロット弁体のストレスが軽減されるので、高圧流体の逆流に対するパイロット弁体の耐久性を向上させることができる。
【００１９】
（２）（１）に記載の発明において、絞りは、弁孔より流路断面積が小さく、出力ポートと弁孔とを連通させる絞り流路であることを特徴とする。
上記構成を有する発明によれば、弁孔の直径などを変えなくても、弁座から排出される高圧流体の流速を出力ポートへの供給時より減速させることが可能なので、従来の高圧電磁弁と同様の作動特性を確保することができる。
【００２０】
（３）（１）又は（２）に記載の発明において、絞りは、弁孔より流路断面積が小さい絞り孔が形成され、出力ポートに配設されるオリフィス板であることを特徴とする。
上記構成を有する発明によれば、従来の高圧電磁弁の出力ポートにオリフィス板を取り付ければ、出力ポートに供給された高圧流体は、オリフィス板の絞り孔を通過した後に体積膨張することによって圧力損失を生じ、弁孔を通過する際の流速が出力ポート供給時の流速より減速されるので、従来の高圧電磁弁と同様の作動特性を確保することができる。
【００２１】
（４）（１）乃至（３）の何れか１つに記載の発明において、絞りの流路断面積は、弁孔の流路断面積の９０％以下であることを特徴とする。
上記構成を有する高圧電磁弁によれば、出力ポートに供給された圧縮天然ガスの流速を減速させることができる。
【００２２】
（５）（１）乃至（４）の何れか１つに記載の発明において、ボディは、絞りが、弁孔に対して交差する方向に設けられており、絞りが弁孔に連通する部分と対向する位置に、弁孔にのみ開口する乱流室が形成されていることを特徴とする。上記構成を有する発明によれば、絞りを通過した高圧流体が乱流室において攪乱されて乱流を発生した後、さらに、弁孔に流出して体積膨張して圧力損失を生じるので、逆流する高圧流体の流速をより効果的に減速させることができる。また、入力ポートに供給された高圧流体は、乱流室と反対側の出力ポートへと流れるため、作動特性に影響を与えることがない。
【００２３】
（６）（１）乃至（５）の何れか１つに記載の発明において、メイン弁体の移動を制限する移動制限手段を有することを特徴とする。
上記構成を有する発明によれば、メイン弁体の移動を移動制限手段により制限することにより、プランジャの移動を制限するので、逆流時には、パイロット弁座がパイロット弁体に対して所定荷重を超えて押しつけることがない。
【００２４】
（７）（１）乃至（６）の何れか１つに記載の発明において、エルボ形状又は十字形状を有する屈折流路が形成され、メイン弁体に装填されることにより屈折流路とパイロット弁座とを接続する流路ブロックを有することを特徴とする。
上記構成を有する発明によれば、弁座を入力ポート側に向かって流れる高圧流体は、流路ブロックの屈折流路に侵入し、屈折流路のエルボ部分あるいは十字部分で圧力損失を生じた後にパイロット弁座に供給されるため、パイロット弁座通過時の流速を弁座通過時より減速させて、パイロット弁体に与えるストレスをより一層軽減することができる。
【００２５】
（８）（１）乃至（７）の何れか１つに記載の発明において、出力ポートにフィルタを配設したことを特徴とする。
上記構成を有する発明によれば、フィルタが出力ポートから供給された高圧流体に含まれる塵芥を除去するので、パイロット弁座の開口部などがつまることを防止するとともに、上記絞りと同様に圧力損失を生じさせる効果が得られ、パイロット弁体へのストレスを軽減することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
（第１実施の形態）
次に、本発明に係る高圧電磁弁の第１実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、高圧電磁弁１Ａの断面図である。
高圧電磁弁１Ａは、天然ガス、窒素、アルゴン等のガスを１０ＭＰａ以上に圧縮した圧縮ガスの流量制御を行うものであって、従来の高圧電磁弁１００（図１５参照）と同様に、入力ポート３１側と出力ポート３２側の差圧が大きい場合でも確実に開動作しうるパイロット方式を採用しており、例えば、図１４に示す燃料供給装置の主止弁１０５として使用される。かかる高圧電磁弁１Ａは、図１に示すように、大きく分けて、駆動側の駆動部２と流量調整側の弁部３とから構成されている。
【００２７】
駆動部２は、コイル２０を巻回された円筒形状のコイルボビン２１を備える。コイルボビン２１の円筒内には、固定コア２２が配設され、固定コア２２と同軸上に図中下方から円柱状のプランジャ２３が嵌挿されている。コイルボビン２１と固定コア２２及びプランジャ２３との間には、圧縮ガスに対する耐圧性を確保するために、非磁性材料からなるパイプ２４がプランジャガイドとして駆動部２から弁部３にかけて配設され、プランジャ２３はパイプ２４に摺動可能に挿通されている。一方、固定コア２２は、溶接等によってパイプ２５に固定され、磁気枠２５は、突出した固定コア２２のネジ部にナット２６を螺合されて固定されている。固定コア２２とプランジャ２３との間にはスプリング２７が配設され、プランジャ２３を弁部３側（図中下側）へ常に付勢している。コイル２０に接続された配線２８は、ブッシュ２９から送出され、図示しない制御装置に接続されている。そして、各部材の組立後にブッシュ２９及び磁気枠（磁気フレーム）２５内に樹脂からなる充填材が注入されて、ソレノイドが構成されている。
【００２８】
一方、弁部３は、ボディ３０Ａに入力ポート３１と出力ポート３２が水平方向に形成され、そしてその間を連通する弁孔３３が垂直方向に形成され、さらに、入力ポート３１側の一次室３４と出力ポート３２側の二次室（「絞り」及び「絞り流路」に相当するもの。）３５Ａが形成されている。また、ボディ３０Ａには、乱流室３６が設けられている。二次室３５Ａと乱流室３６は、本実施の形態の特徴をなすものであり、後述する。そして、弁孔３３の開口部の周りには、環状のシールリング３７を装着された弁座３８が設けられている。
【００２９】
このようなボディ３０Ａは、図１に示すように、弁孔３３と同軸上に雌ネジが切られた取付口３９が開設され、その取付口３９に対して外周面に雄ネジが切られた下部固定コア４０が螺合接続され、取付口３９と下部固定コア４０との間に配設されたＯリング等のパッキン部材により高圧流体の流体漏れを防止している。駆動部２と弁部３との間には、磁気板４１が配設され、磁気回路を形成している。
【００３０】
駆動部２から弁部３の一次室３４内に延設されたプランジャ２３の下端面には、パイロット弁体４２が、脱落防止のための保持金具４３を介して保持される一方、パイロット弁体４２より受圧面の大きいメイン弁体４４が、プランジャ２３の縮径部分に係設されている。メイン弁体４４は、パイプ２４の内径と略同径の円筒形状をなし、下端部分がパイプ２４より大径に形成されて張出部（「移動制限手段」に相当するもの。）４が設けられている。メイン弁体４４の上端面には、プランジャ２３の縮径部を嵌挿するための凹部が形成され、プランジャ２３のピン孔４５に対して緩挿されたピン４６に遊嵌されている。よって、メイン弁体４４は、プランジャ２３に対して軸方向に移動可能に取り付けられ、パイロット弁体４２を収納するパイロット室４７が内設されている。そして、メイン弁体４４は、軸芯部分にパイロットポート４８が図面上下方向に貫いて設けられ、パイロット室４７と連通する上端開口部にパイロット弁体４２に当接するパイロット弁座４９が形成されている。尚、メイン弁体４４の外周面には、パイロット室４７と一次室３４とを連通させる連通孔５０が開設されている。
【００３１】
従って、高圧電磁弁１Ａは、コイル２０に通電していない間は、プランジャ２３がスプリング２７によって下方に付勢され、メイン弁体４４を弁座３８に密接させることにより弁座３８を閉じる一方、パイロット弁体４２をメイン弁体４４のパイロット弁座４９に密接させることによりパイロットポート４８を閉じている。このとき、メイン弁体４４の連通孔５０が一次室３４と連通するため、一次室３４の圧縮ガスがパイロット室４７に流入して、一次室３４とパイロット室４７とを同圧とし、メイン弁体４４を弁座３８に対して強く押しつけて、確実にシールする。
【００３２】
そして、コイル２０に通電すると、受圧面積の小さいパイロット弁体４２のみがプランジャ２３に引き上げられてパイロット弁座４９から離間し、パイロットポート４８を開く。このとき、パイロット室４７と一次室３４とは連通路５０を介して連通しているため、出力ポート３２側の圧縮ガスが入力ポート３１側へと流れ、出力ポート３２側と入力ポート３１側との差圧が小さくなる。すると、プランジャ２３がメイン弁体４４とパイロット弁体４２とを一体的に引き上げ、弁座３８を開く。
【００３３】
続いて、本実施の形態の特徴をなす二次室３５Ａと乱流室３６について説明する。まず、二次室３５Ａについて説明する。図２は、高圧電磁弁１Ａの弁部拡大断面図である。
二次室３５Ａは、出力ポート３２と同軸上に形成され、弁孔３３と出力ポート３２とを連通させている。二次室３５Ａは、流路断面積Ｄｎが弁孔３３の流路断面積Ｄｉより小さく設定されている。
【００３４】
このように二次室３５Ａの流路断面積Ｄｎを設定したのは、発明者らが、出力ポート３２の流路断面積Ｄｏを一定にして、弁孔３３と二次室３５Ａの流路断面積Ｄｉ，Ｄｎの比を変えた高圧電磁弁に対して、２０ＭＰａに圧縮したエアを逆流させる実験を行ったところ、出力ポート３２に供給した圧縮エアの流量を出力ポート３２と弁孔３３との間で絞ることにより、パイロット弁体４２の破損を防止できることが判明したからである。具体的には、以下の通りである。尚、図３は、実験で用いた高圧電磁弁を概念的に示す図である。図４は、実験で用いた高圧電磁弁１１Ａの弁部拡大断面図である。
【００３５】
図４に示す高圧電磁弁１１Ａのように、二次室３５１Ａの流路断面積Ｄｎを弁孔３３１の流路断面積Ｄｉより大きくすると、圧縮エアを１回逆流させただけで、パイロット弁体４２がパイロット弁座４９と当接する部分に孔ができて破損してしまった。これは、出力ポート３２に供給された圧縮エアが、二次室３５１Ａと弁孔３３１を通過するに従って加速され、メイン弁体４４に直撃するためと考えられる。
【００３６】
それに対して、図３に示すように、二次室３５Ａの流路断面積Ｄｎを弁孔３３の流路断面積Ｄｉより次第に小さくして逆流実験を行ったところ、二次室３５Ａの流路断面積Ｄｎを弁孔３３の流路断面積Ｄｉの９０％以下にすると、パイロット弁体４２が破損しなくなった。これは、出力ポート３２から入力した圧縮エアが、二次室３５Ａで流量を絞られた後に弁孔３３で体積膨張して圧力損失を生じることによって、二次室３５Ａ通過時の流速が出力ポート３２供給時の流速Ｖｏより減速され、その後さらに、ボディ３０Ａに衝突して乱流を発生して弁座３８へと流れることにより、弁座３８通過時の流速Ｖｈが二次室３５Ａ通過時の流速Ｖｎより更に減速されるためと考えられる。
【００３７】
従って、二次室３５Ａの流路断面積Ｄｎは、弁孔３３の流路断面積Ｄｉの９０％以下に設定することが望ましい。この場合、二次室３５Ａの流路断面積Ｄｎは、高圧電磁弁１Ａの流量能力にかかわるので、高圧電磁弁１Ａの用途に合わせて決めるものとする。例えば、高圧電磁弁１Ａの流量能力が少なくてもよい場合には、二次室３５Ａの流路断面積Ｄｎを弁孔３３の流路断面積Ｄｉに対して６０％、７０％、８０％等とすることも考えられる。本実施の形態では、二次室３５Ａの流路断面積Ｄｎは、弁孔３３の流路断面積Ｄｉの９０％以下であって、且つ、図１４に示す燃料供給装置の主止弁１０５としての流量能力が得られるように設定されている。
【００３８】
次に、乱流室３６について説明する。
乱流室３６は、図２に示すように、二次室３５Ａが弁孔３３と連通する部分と対向する位置に、弁孔３３にのみ開口するように設けられている。乱流室３６は、二次室３５Ａを弁孔３３を超えて深く穿設することにより形成されている。従って、乱流室３６、二次室３５Ａ、出力ポート３２は同軸上に形成されており、出力ポート３２に供給された圧縮ガスは、二次室３５Ａを通過すると、弁孔３３を介して乱流室３６に入力して攪乱され、乱流を発生しながら弁孔３３に流れ出ることとなる。
【００３９】
こうした流路構成を有する高圧電磁弁１Ａでは、出力ポート３２に供給された圧縮ガスは、図３に示すように、二次室３５Ａに流入する際に流量を絞られ、その後、二次室３５Ａから弁孔３３に流出する際に体積膨張して圧力損失を生じ、さらに、乱流室３６に入力して攪乱された後に、乱流室３６から弁孔３３に乱流を発生しながら流出し、体積膨張して圧力損失を生じながら弁座３８まで流れる。そのため、圧縮ガスは、弁座３８通過時の流速が出力ポート供給時より格段に遅くなる。
【００４０】
よって、圧縮ガスがメイン弁体４４を押し上げて、パイロット弁座４９をパイロット弁体４２に押しつける力が弱くなるとともに、逆流開始時にメイン弁体４４のパイロットポート４８に侵入した圧縮ガスがパイロット弁体４２を直撃する際の圧力が小さくなる。パイロット弁体４２は、圧縮ガスの逆流時に、パイロット弁座４９やパイロットポート４８を通過する圧縮ガスから受けるストレスが軽減されるので、パイロット弁座４９と当接する部分に穴があくなどの破損を生じにくい。
【００４１】
従って、本実施の形態の高圧電磁弁１Ａによれば、出力ポート３２と弁孔３３との間に、流路断面積Ｄｎが弁孔３３の流路断面積Ｄｉより小さい二次室３５Ａを設けたことによって（図２参照）、出力ポート３２に供給した圧縮ガスが弁座３８から入力ポート３１側に排出されるときの流速が、出力ポート３２供給時の流速より減速され、パイロット弁体４２のストレスが軽減されるので、圧縮ガスの逆流に対するパイロット弁体４２の耐久性を向上させることができる。
【００４２】
特に、この場合、弁孔３３以外の部分、すなわち、出力ポート３２と弁孔３３とを連通させる二次室３５Ａにおいて流量を絞っているので、従来の高圧電磁弁と同様の作動特性を確保することができる。作動特性を変えない利点は、図１４に示す燃料供給装置では特に有益である。すなわち、図１４に示す燃料供給装置は、主止弁１０５が過流防止弁１０２と接続されており、主止弁１０５の作動特性が変化した場合には、その作動特性に合わせて過流防止弁１０２を交換したり、制御系統を変えなければならないからである。
【００４３】
また、高圧電磁弁１Ａのボディ３０Ａは、二次室３５Ａが、弁孔３３に対して交差する方向に設けられており、二次室３５Ａが弁孔３３に連通する部分と対向する位置に、弁孔３３にのみ開口する乱流室３６が形成されているので、二次室３５Ａを通過した圧縮ガスの流速をより効果的に減速させることができる。また、入力ポート３１に供給された圧縮ガスは、乱流室３６と反対側の出力ポート３２へと流れるため、乱流室３６に侵入して乱流を発生しにくく、作動特性に影響を与えることがない。
【００４４】
（第２実施の形態）
続いて、本発明に係る高圧電磁弁の第２実施の形態について、図５〜図８を参照して説明する。
本実施の形態の高圧電磁弁１Ｂは、オリフィス板５１Ａを用いて圧縮ガスの流量を絞ることにより流速を減速させる点で、二次室３５Ａによって流量を絞る第１実施の形態の高圧電磁弁１Ａと相違しており、ここでは、第１実施の形態の高圧電磁弁１Ａとの相違点を中心に説明する。尚、第１実施の形態の高圧電磁弁１Ａと同一の構造については、同一符号を用い、説明を省略することとする。
【００４５】
高圧電磁弁１Ｂでは、図５の弁部拡大断面図に示すように、ボディ３０Ｂに二次室３５Ｂを形成しているが、その二次室３５Ｂは、弁孔３３の流路断面積と同一もしくは広く形成されている。二次室３５Ｂと出力ポート３２との間には、オリフィス板５１Ａが配設されている。
【００４６】
オリフィス板５１Ａの絞り孔５２Ａの面積は、図６の平面図に示すように、弁孔３３の流路断面積より小さければ足り、図７に示すように、複数の絞り孔５２Ｂが形成されるオリフィス板５１Ｂを使用してもよい。
【００４７】
こうした高圧電磁弁１Ｂでは、出力ポート３２に供給された圧縮ガスは、オリフィス板５１Ａの絞り孔５２Ａによって流量を絞られた後、二次室３５Ｂで体積膨張することにより圧力損失を生じ、流速が出力ポート３２供給時より減速される。その後、ボディ３０Ｂに衝突して乱流を発生しながら流れ方向を転換して、弁孔３３から排出される。尚、絞り孔５２Ａが弁孔３３の流路断面積より小さければ、弁孔３３の流路断面積が二次室３５Ｂより小さくても、圧縮ガスの流速が二次室３５Ｂのダンパ的機能等によって十分に減速されるため、弁孔３３で加速される割合が小さく、パイロット弁体４２に与えるストレスが小さい。
【００４８】
従って、本実施の形態の高圧電磁弁１Ｂによれば、弁孔３３の流路断面積より小さい絞り孔５２Ａが形成されたオリフィス板５１Ａを出力ポート３２に配設したので、圧縮ガスの逆流に対するパイロット弁体４２の耐久性を向上させることができるのに加え、従来の高圧電磁弁と同様の作動特性を確保することができる。
【００４９】
尚、図８に示すように、ボディ３０Ｂの出力ポート３２にオリフィス板５１Ａ，５１Ｂを組み合わせて配設すれば、より効果的に圧縮ガスの流量を絞って、圧力損失を生じさせることができる。
【００５０】
（第３実施の形態）
続いて、本発明に係る高圧電磁弁の第３実施の形態について、図９及び図１０を参照して説明する。
本実施の形態の高圧電磁弁１Ｃは、第１実施の形態の高圧電磁弁１Ａに対して緩衝材５５（「移動制限手段」に相当するもの。）を取り付けた点で相違している。緩衝材５５は、ゴム等の弾性材料を用いて所定の厚みをもって環状に成形されたものであり、下部固定コア４０及びパイプ２４の下端面に固着されている。ここで、所定の厚みは、メイン弁体４４が係止されたとき、及び、プランジャ２３が固定コア２２に接触したときに、パイロット弁座４９とパイロット弁体４２とを所定荷重を超えて接触させないために必要な厚みをいう。
【００５１】
こうした高圧電磁弁１Ｃでは、圧縮ガスの逆流時に、メイン弁体４４がパイロット弁座４９をパイロット弁体４２に押しつけながら上昇すると、図９に示すように、メイン弁体４４の張出部４が緩衝材５５を介してパイプ２４及び下部固定コア４０に係止されて上向きの移動を制限される。緩衝材５５は、メイン弁体４４の衝撃力を吸収することによって、メイン弁体４４やボディ３０Ａに作用する衝撃荷重を緩和するとともに、衝突音の発生を抑制する。
【００５２】
メイン弁体４４が係止されるまで上昇すると、緩衝材５５の厚みにより固定コア２２とプランジャ２３との間に隙間Ｓが形成される。その後、パイロットポート４８から侵入した圧縮ガスが、パイロット弁体４２を押し上げるため、図１０に示すように、固定コア２２とプランジャ２３との間の隙間Ｓがなくなって、パイロット弁座４９とパイロット弁体４２との間に隙間Ｓに相当する隙間Ｓ’が形成される。そのため、メイン弁４４が逆流する圧縮ガスによって上向きに加圧され続けても、パイロット弁座４９がパイロット弁体４２に押し込まれることはない。
【００５３】
従って、高圧電磁弁１Ｃによれば、メイン弁体４４の移動を制限する緩衝材５５を有するので、パイロット弁座４９がパイロット弁体４２に所定荷重を超えて押しつけられることはない。
【００５４】
（第４実施の形態）
続いて、本発明に係る高圧電磁弁の第４実施の形態について、図１１を参照しながら説明する。
高圧電磁弁１Ｄは、メイン弁体４４側でパイロット弁体４２に直撃する圧縮ガスの流速を減速させる点で、第２実施の形態と相違する。よって、ここでは、第２実施の形態の高圧電磁弁１Ａと相違する部分を中心に説明する。尚、第２実施の形態の高圧電磁弁１Ａと同じ構成部材には同一符号を付すことにする。
【００５５】
高圧電磁弁１Ｄでは、ボディ３０Ｂに対して二次室３５Ｂの流路断面積が弁孔３３の流路断面積とと同一若しくは広くなるように形成されており、弁孔３３の周りに弁座３８が設けられている。弁座３８に当接又は離間するメイン弁体５６は、パイロット弁体４２を保持するプランジャ２３の下端部分を包むようにして、プランジャ２３に係設されている。
【００５６】
メイン弁体５６の軸芯部分には、軸方向に貫通するパイロットポート４８が形成され、パイロットポート４８の上端開口部にパイロット弁体４２に当接するパイロット弁座４９が形成されている。メイン弁体５６の下端面には、流路ブロック５７が装填されている。流路ブロック５７は、メイン弁体５６のパイロットポート４８に連通する一個の流路が上端面から中央部まで穿設される一方、その流路の周りに軸方向に貫通する複数の流路が形成されており、複数の流路を一個の流路に対して各々連通させることによって、エルボ形状又は十字形状を有する屈折流路５８が形成されている。
【００５７】
このような高圧電磁弁１Ｄでは、閉弁時に出力ポート３２に供給された圧縮ガスは、弁座３８まで流れると、流路ブロック５７の屈折流路５８に入力し、メイン弁体４４のパイロットポート４８へと流れる。圧縮ガスは、屈折流路５８のエルボ部分又は十字部分で圧力損失を生じるため、パイロットポート４８へと流れたときには弁座３８通過時より減速されており、パイロット弁体４２に当たる力が弱められる。
【００５８】
従って、高圧電磁弁１Ｄによれば、エルボ形状又は十字形状を有する屈折流路５８が形成され、メイン弁体５６に装填されることにより屈折流路５８をパイロットポート４８を介してパイロット弁座４９に接続する流路ブロック５７を有するので、パイロット弁体４２に与えるストレスをより一層軽減することができる。
【００５９】
（第５実施の形態）
続いて、本発明に係る高圧電磁弁の第５実施の形態について説明する。
図１２に示すように、高圧電磁弁１Ｅは、第１実施の形態の高圧電磁弁１Ａに設けられた出力ポート３２にフィルタ６０を装填したものである。
かかる高圧電磁弁１Ｅでは、フィルタ６０は出力ポート３２に供給された圧縮ガスに含まれる塵埃を除去すると同時に、二次室３５Ａ（図１参照）やオリフィス板５１Ａ（図５参照）などの絞りと同様に圧力損失を発生する効果をも有するので、メイン弁体４４のパイロットポート４８やパイロット弁座４９の開口部などが詰まることを防止するとともに、パイロット弁体４２に与えるストレスを軽減することができる。
また、図１３に示すように、出力ポート３２に加えて、入力ポート３１側にもフィルタ６０を装着してもよい。また、必要に応じて細かい目のフィルタを装着してもよい。
【００６０】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、色々な応用が可能である。
【００６１】
（１）例えば、上記実施の形態では、天然ガス自動車の燃料供給装置において主止弁として使用される高圧電磁弁について説明したが、天然ガス自動車の燃料供給装置以外のものであっても、１０ＭＰａ以上の高圧流体を制御するものであれば、利用することができる。
【００６２】
（２）例えば、上記実施の形態では、出力ポート３２と弁孔３３とが直交するように形成されている。それに対して、出力ポート３２と弁孔３３とを同軸上に形成してもより、出力ポート３２を弁孔３３に対して斜めに交差するように形成してもよい。
【００６３】
（３）例えば、上記実施の形態では、流路断面積が弁孔３３より小さい絞り流路３５Ａ、オリフィス５１Ａ、流路ブロック５７を各々単独で使用している。それに対して、これらを組み合わせ、圧力損失を効果的に生じさせるようにしてもよい。
【００６４】
【発明の効果】
本発明の高圧電磁弁によれば、コイルへの通電によって励磁され、プランジャを吸引するソレノイドを駆動源とし、入力ポートと出力ポートとの連通部分に弁孔が形成されたボディに対して、弁座が弁孔の開口部の周りに設けられ、弁座に当接又は離間するメイン弁体がプランジャに対して軸方向に移動可能に係設されるとともに、入力ポート側と出力ポート側とを連通させるパイロット弁座が形成される一方、パイロット弁座に当接又は離間するパイロット弁体がプランジャに保持されるものであって、ソレノイドの通電によって、パイロット弁体がパイロット弁座から離間することにより、入力ポート側と出力ポート側とが連通し、入力ポート側と出力ポート側との差圧が小さくなった後に、メイン弁体が弁座から離間して、入力ポートと出力ポートとを連通させるものであって、弁孔と出力ポートとの間に絞りを設けたので、高圧流体の逆流に対するパイロット弁体の耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態に係り、高圧電磁弁の断面図である。
【図２】同じく、高圧電磁弁の弁部拡大断面図である。
【図３】同じく、実験で用いた高圧電磁弁を概念的に示す図である。
【図４】同じく、実験で用いた高圧電磁弁の弁部拡大断面図である。
【図５】本発明の第２実施の形態に係り、高圧電磁弁の弁部拡大断面図である。
【図６】同じく、オリフィス板の平面図である。
【図７】同じく、オリフィス板の平面図である。
【図８】同じく、オリフィス板の取付構造を示す図である。
【図９】本発明の第３実施の形態に係り、高圧電磁弁の主要部拡大断面図である。
【図１０】同じく、高圧電磁弁の主要部拡大断面図である。
【図１１】本発明の第４実施の形態に係り、高圧電磁弁の弁部拡大断面図である。
【図１２】本発明の第５実施の形態に係り、高圧電磁弁の断面図である。
【図１３】第５実施の形態の高圧電磁弁の変更例を示す図である。
【図１４】天然ガス自動車の燃料供給装置の一例を示す概念図である。
【図１５】従来の高圧電磁弁の一例を示す断面図である。
【図１６】従来の高圧電磁弁における逆流時の作用説明図である。
【図１７】従来の高圧電磁弁における逆流時のパイロット弁部の動作を示す図である。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ  高圧電磁弁
４    張出部
２０  コイル
２２  固定コア
２３  プランジャ
３０Ａ，３０Ｂ  ボディ
３１  入力ポート
３２  出力ポート
３３  弁孔
３５Ａ  二次室
３６  乱流室
３８  弁座
４２  パイロット弁体
４４，５６  メイン弁体
４９  パイロット弁座
５１Ａ，５１Ｂ  オリフィス板
５２Ａ，５２Ｂ  絞り孔
５５  緩衝材
５７  流路ブロック
５８  屈折流路
６０  フィルタ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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