(57)【要約】【課題】減圧弁において、ピストンの移動に伴うシール部材の摩擦を抑制することにある。【解決手段】シール部材４０は、ピストン３２の移動に応じてピストン３２及びシリンダ３１に接触した状態で伸縮する。よって、ピストン３２の移動に伴いピストン３２の内周に摺動する軸シール部材と比較して摩擦を低減することができる。これにより、ピストン３２の移動遅延に伴う減圧室１５内の圧力制御の遅延を抑制できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内を高圧側空間及び低圧側空間に区画し、前記低圧側空間から前記高圧側空間へ向けて付勢され、前記高圧側空間内の圧力と付勢する力との差に応じて軸方向に往復移動するピストンと、
前記ピストン及び前記シリンダ間の第１の隙間に位置するとともに、前記シリンダ内における前記高圧側空間及び前記低圧側空間の間を密閉した状態で区切るシール部材と、を備えた減圧弁において、
前記シール部材は、前記高圧側空間の圧力が正常範囲内にあるとき、前記ピストンの移動に応じて前記ピストン及び前記シリンダに接触した状態で伸縮する減圧弁。
【請求項２】
請求項１に記載の減圧弁において、
前記ピストン又は前記シリンダに、前記ピストンの移動方向に対して垂直であるシール面を備え、
前記シール部材は、前記高圧側空間の圧力が正常範囲内にあるとき、前記シール面に圧縮されることで前記高圧側空間及び前記低圧側空間の間を密閉する減圧弁。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の減圧弁において、
前記ピストンは前記ピストンの移動方向に対して垂直である第１のシール面を、
前記シリンダは前記ピストンの移動方向に対して垂直かつ、前記第１のシール面に対面する第２のシール面を、それぞれ備え、
前記第１及び第２のシール面間に前記第１の隙間が形成され、
前記シール部材は、前記高圧側空間の圧力が前記正常範囲内にあるとき、前記第１及び第２のシール面に圧縮されることで、前記高圧側空間及び前記低圧側空間の間を密閉する減圧弁。
【請求項４】
請求項３に記載の減圧弁において、
前記シール部材は、前記第１及び第２のシール面の何れか一方に固着されるとともに、前記第１及び第２のシール面の何れか他方に対して離間可能であって、さらに、圧縮されていない状態において、前記高圧側空間の圧力が正常範囲にあるときの前記第１及び第２のシール面間の距離より大きく、かつ前記高圧側空間の圧力が前記正常範囲を超えた異常範囲にあるときの前記第１及び第２のシール面間の距離より小さく形成され、
前記シール部材が前記第１及び第２のシール面の何れか他方から離間したとき前記高圧側空間から前記低圧側空間への経路を連通した状態とするリリーフ手段を備えた減圧弁。
【請求項５】
請求項４に記載の減圧弁において、
前記シリンダには、前記シール部材が固着される前記第２のシール面を有するシリンダ側当接部が形成され、
前記ピストンには、前記シリンダ側当接部に対して前記高圧側空間の反対側に形成されるとともに、前記高圧側空間の圧力が前記異常範囲に達したとき前記ピストンの移動に伴い前記シール部材に接触した状態から離間する前記第１のシール面を有するピストン側当接部が形成され、
前記ピストンには、その一端が前記低圧側空間に連通するとともに、その他端が前記シール部材が前記第１のシール面に対して離間したとき前記高圧側空間に連通する位置に形成される前記リリーフ手段としての連通孔が形成される減圧弁。
【請求項６】
請求項５に記載の減圧弁において、
前記連通孔は、前記ピストン側当接部の周方向において均等に複数設けられている減圧弁。
【請求項７】
請求項３〜６の何れか一項に記載の減圧弁において、
前記第１のシール面及び前記第２のシール面は、開口側がそれぞれ向かい合うとともに、前記シール部材が収容されるシール収容穴における底面であって、
前記シール収容穴は、前記ピストンが前記シリンダに接触することで前記ピストンの一方向のストロークを制限する接触面に形成される減圧弁。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項に記載の減圧弁において、
前記シール部材はＯリングである減圧弁。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか一項に記載の減圧弁において、
前記ピストン及び前記シリンダ間に、前記第１の隙間と連通するとともに同第１の隙間より小さい第２の隙間を有し、その第２の隙間を構成する前記ピストン及び前記シリンダ間への前記シール部材の噛み込みを防止するべく、前記シール部材と前記第２の隙間との間に位置するバックアップリングを備えた減圧弁。
【請求項１０】
請求項１〜７の何れか一項に記載の減圧弁において、
前記シール部材はＸリングである減圧弁。
【請求項１１】
請求項１〜７の何れか一項に記載の減圧弁において、
前記シール部材は弾性変形可能なリップ部を少なくとも１つ有し、
前記リップ部の弾性力により前記ピストン又は前記シリンダに接触した状態に保たれる減圧弁。
【請求項１２】
請求項１〜１１の何れか一項に記載の減圧弁において、
前記ピストンの外周に嵌め込まれるとともに、前記ピストンのその軸方向に沿った移動に伴い前記シリンダの内周面に摺動するウェアリングを備えた減圧弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、減圧弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境に対する配慮から二酸化炭素を排出しない燃料電池車両が注目されている。この燃料電池車両は、燃料である水素を供給する燃料供給システムを備える。このシステムは、図９に示すように、燃料となる水素が貯蔵される水素タンク５２と、水素及び酸素を化学反応させるスタック５１と、を備える。これら水素タンク５２及びスタック５１間には、スタック５１への水素の供給を調整するインジェクタ５３と、スタック５１へ供給する圧力を所定値に低減する高圧水素タンク用の減圧弁１０とが設けられている。
【０００３】
図１０に示すように、減圧弁１０は、シリンダ１１と、そのシリンダ１１内を上下移動可能な円柱状のピストン１２と、そのピストン１２を下側に付勢するコイルばね１３と、を備える。また、シリンダ１１内において、ピストン１２に対して下側に離間する位置には区画部１４が形成されている。ピストン１２及び区画部１４間にはインジェクタ５３に接続される減圧室１５が形成されている。この減圧室１５は高圧側空間に相当する。ピストン１２の外周には円環状でゴム製の軸シール部材１６が設けられている。軸シール部材１６がピストン１２の外周面とシリンダ１１の内周面との間に位置することで減圧室１５の気密性が確保される。
【０００４】
本例では、図１０円中に拡大して示すように、軸シール部材１６としてＹ型パッキンが採用されている。すなわち、軸シール部材１６は左斜め下及び右斜め下に延出する２つの端部１６ａ，１６ｂを有し、各端部１６ａ，１６ｂはピストン１２の外周面及びシリンダ１１の内周面にそれぞれ接触している。区画部１４の下側の空間１７には水素タンク５２からの水素が流入する。
【０００５】
区画部１４には、貫通孔１４ａが形成されていて、その貫通孔１４ａには上下方向に延びるポペット１８が挿通されている。詳しくは、ポペット１８は、円柱状の本体部１８ａと、その本体部１８ａより直径の小さい円柱状の先端部１８ｂと、これら本体部１８ａ及び先端部１８ｂを連結するテーパ面１８ｃと、を有する。
【０００６】
貫通孔１４ａは、区画部１４の厚さ方向において、減圧室１５側から区画部１４の中央まで円径が同一に形成されるとともに、区画部１４の中央から下端面までその円径が徐々に大きくなるテーパ面１４ｂが形成されている。ポペット１８のテーパ面１８ｃはテーパ面１４ｂに面接触可能に形成されている。
【０００７】
ポペット１８の先端部１８ｂは区画部１４の貫通孔１４ａを通じて減圧室１５側に突出している。また、先端部１８ｂの先端面にはピン２０が設けられている。このピン２０の上面は、ピストン１２の下面に接触した状態となっている。
【０００８】
上記構成において、減圧室１５の圧力は、ピストン１２、ピン２０及びポペット１８の動作を通じて一定に保たれる。
例えば、減圧室１５の圧力Ｐが一定値より高くなった場合、その圧力Ｐによりピストン１２はコイルばね１３の付勢力に抗しつつ上側に移動する。このピストン１２の移動に伴い、ピン２０ひいてはポペット１８が上側に移動する。よって、ポペット１８のテーパ面１８ｃが貫通孔１４ａのテーパ面１４ｂに面接触する。これにより、減圧室１５内への水素の流入が抑制されて、減圧室１５内の圧力上昇が抑制される。
【０００９】
また、減圧室１５の圧力Ｐが一定値より低くなった場合、ピストン１２はコイルばね１３の付勢力に従い下側に移動する。このピストン１２の移動に伴い、ピン２０ひいてはポペット１８が下側に移動する。よって、ポペット１８のテーパ面１８ｃが貫通孔１４ａのテーパ面１４ｂと離間する。これにより、ポペット１８及び区画部１４の隙間から減圧室１５内へ水素が流入して、減圧室１５内の圧力が上昇する（例えば、特許文献１及び２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−１９２４６２号公報
【特許文献２】特開２００６−１６４２１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、上記構成において、減圧室１５の内部圧力により軸シール部材１６の両端部１６ａ，１６ｂは互いに離間する方向に力が加わる。これにより、減圧室１５の気密性は向上するものの、ピストン１２の上下移動に伴う軸シール部材１６のシリンダ１１への摩擦が大きくなる。
【００１２】
特に、上記燃料電池車両の燃料供給システムにおいては高圧ガス（水素）が取り扱われるため、インジェクタ５３を開口することで減圧室１５内の圧力Ｐが大きく減少する。この場合、上記軸シール部材１６の摩擦によりピストン１２、ピン２０及びポペット１８の下側への移動が遅れ、ひいては減圧室１５への水素の流入が遅れる。このため、上記軸シール部材１６の摩擦が原因で、減圧室１５内の圧力の減少を抑制できないおそれがある。
【００１３】
なお、同様の現象は、減圧弁１０が燃料電池車両の燃料供給システム以外に適用された場合にも生じうるし、軸シール部材１６がＹ型パッキン以外の構成であっても生じうる。
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ピストンの移動に伴うシール部材の摩擦を抑制した減圧弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
請求項１に記載の発明は、シリンダ内を高圧側空間及び低圧側空間に区画し、前記低圧側空間から前記高圧側空間へ向けて付勢され、前記高圧側空間内の圧力と付勢する力との差に応じて軸方向に往復移動するピストンと、前記ピストン及び前記シリンダ間の第１の隙間に位置するとともに、前記シリンダ内における前記高圧側空間及び前記低圧側空間の間を密閉した状態で区切るシール部材と、を備えた減圧弁において、前記シール部材は、前記高圧側空間の圧力が正常範囲内にあるとき、前記ピストンの移動に応じて前記ピストン及び前記シリンダに接触した状態で伸縮することをその要旨としている。
【００１５】
同構成によれば、シール部材は、高圧側空間の圧力が正常範囲内で推移するとき、ピストンの移動に応じてピストン及びシリンダに接触した状態で伸縮する。よって、上記背景技術で説明したピストンの移動に伴いピストンの内周に摺動する軸シール部材と比較して、シール部材のシリンダへの摩擦を低減することができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の減圧弁において、前記ピストン又は前記シリンダに、前記ピストンの移動方向に対して垂直であるシール面を備え、前記シール部材は、前記高圧側空間の圧力が正常範囲内にあるとき、前記シール面に圧縮されることで前記高圧側空間及び前記低圧側空間の間を密閉することをその要旨としている。
【００１７】
同構成によれば、シール部材は、ピストン又はシリンダに圧縮されることで、高圧側空間及び低圧側空間の間を密閉し、ピストンの移動に応じてピストンの移動方向に対して垂直である面と密接した状態のまま伸縮する。よって、シール部材自身がばねと同様の働きをすることで、減圧時のピストンの移動を助勢し、圧力制御の遅延を抑制することができる。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の減圧弁において、前記ピストンは前記ピストンの移動方向に対して垂直である第１のシール面を、前記シリンダは前記ピストンの移動方向に対して垂直かつ、前記第１のシール面に対面する第２のシール面を、それぞれ備え、前記第１及び第２のシール面間に前記第１の隙間が形成され、前記シール部材は、前記高圧側空間の圧力が正常範囲内にあるとき、前記第１及び第２のシール面に圧縮されることで、前記高圧側空間及び前記低圧側空間の間を密閉することをその要旨としている。
【００１９】
同構成によれば、シール部材は、互いに対面する第１及び第２のシール面間に位置する。よって、既存のシール部材であるＯリング、Ｖリング及びＸリング等を利用することができる。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の減圧弁において、前記シール部材は、前記第１及び第２のシール面の何れか一方に固着されるとともに、前記第１及び第２のシール面の何れか他方に対して離間可能であって、さらに、圧縮されていない状態において、前記高圧側空間の圧力が正常範囲にあるときの前記第１及び第２のシール面間の距離より大きく、かつ前記高圧側空間の圧力が前記正常範囲を超えた異常範囲にあるときの前記第１及び第２のシール面間の距離より小さく形成され、前記シール部材が前記第１及び第２のシール面の何れか他方から離間したとき前記高圧側空間から前記低圧側空間への経路を連通した状態とするリリーフ手段を備えたことをその要旨としている。
【００２１】
同構成によれば、高圧側空間の圧力が正常範囲を超えた異常範囲となると、シール部材が第１及び第２のシール面の何れか他方から離間することで、リリーフ手段を通じて高圧側空間から低圧側空間への経路が連通した状態となる。よって、新たに構成を追加することなく、簡易に、高圧側空間の圧力が異常に上昇した場合にその圧力を正常範囲まで低下させるリリーフ機能を付加することができる。
【００２２】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の減圧弁において、前記シリンダには、前記シール部材が固着される前記第２のシール面を有するシリンダ側当接部が形成され、前記ピストンには、前記シリンダ側当接部に対して前記高圧側空間の反対側に形成されるとともに、前記高圧側空間の圧力が前記異常範囲に達したとき前記ピストンの移動に伴い前記シール部材に接触した状態から離間する前記第１のシール面を有するピストン側当接部が形成され、前記ピストンには、その一端が前記低圧側空間に連通するとともに、その他端が前記シール部材が前記第１のシール面に対して離間したとき前記高圧側空間に連通する位置に形成される前記リリーフ手段としての連通孔が形成されることをその要旨としている。
【００２３】
同構成によれば、高圧側空間の圧力が異常範囲に達したときピストンの移動に伴い、ピストン側当接部がシール部材に接触した状態から離間した状態となる。これにより、連通孔が高圧側空間と低圧側空間との間を連通させた状態となる。よって、高圧側空間の圧力を正常範囲まで低下させることができる。
【００２４】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の減圧弁において、前記連通孔は、前記ピストン側当接部の周方向において均等に複数設けられていることをその要旨としている。
同構成によれば、ピストン側当接部がシール部材から離間したとき、高圧側空間からのガスが各連通孔から均等に低圧側空間に流出していく。よって、このとき、ピストンに偏った力が加わることが抑制される。
【００２５】
請求項７に記載の発明は、請求項３〜６の何れか一項に記載の減圧弁において、前記第１のシール面及び前記第２のシール面は、開口側がそれぞれ向かい合うとともに、前記シール部材が収容されるシール収容穴における底面であって、前記シール収容穴は、前記ピストンが前記シリンダに接触することで前記ピストンの一方向のストロークを制限する接触面に形成されることをその要旨としている。
【００２６】
同構成によれば、ピストンの一方向のストロークを制限する接触面にシール収容穴が形成される。よって、ピストンのストロークを制限するストッパを新たにシリンダに設ける必要がなく、構成の簡易化を図れる。
【００２７】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜７の何れか一項に記載の減圧弁において、前記シール部材はＯリングであることをその要旨としている。
同構成によれば、シール部材としてＯリングが採用される。Ｏリングは、ピストン及びシリンダによる圧縮に対する耐久性が高い。よって、Ｏリングの交換頻度を少なくすることができる。
【００２８】
請求項９に記載の発明は、請求項１〜８の何れか一項に記載の減圧弁において、前記ピストン及び前記シリンダ間に、前記第１の隙間と連通するとともに同第１の隙間より小さい第２の隙間を有し、その第２の隙間を構成する前記ピストン及び前記シリンダ間への前記シール部材の噛み込みを防止するべく、前記シール部材と前記第２の隙間との間に位置するバックアップリングを備えたことをその要旨としている。
【００２９】
同構成によれば、バックアップリングによりシール部材が第２の隙間を構成するピストン及びシリンダ間に噛み込まれることが防止される。
請求項１０に記載の発明は、請求項１〜７の何れか一項に記載の減圧弁において、前記シール部材はＸリングであることをその要旨としている。
【００３０】
同構成によれば、シール部材としてＸリングが採用される。Ｘリングを採用することで、ピストンのストローク量とシール部材の耐久性とを両立させることができる。
請求項１１に記載の発明は、請求項１〜７の何れか一項に記載の減圧弁において、前記シール部材は弾性変形可能なリップ部を少なくとも１つ有し、前記リップ部の弾性力により前記ピストン又は前記シリンダに接触した状態に保たれることをその要旨としている。
【００３１】
同構成によれば、ピストンの移動に伴い、リップ部は弾性変形しつつピストン又はシリンダに接触した状態に保たれる。よって、ピストンのストローク量を大きくすることができる。
【００３２】
請求項１２に記載の発明は、請求項１〜１１の何れか一項に記載の減圧弁において、前記ピストンの外周に嵌め込まれるとともに、前記ピストンのその軸方向に沿った移動に伴い前記シリンダの内周面に摺動するウェアリングを備えたことをその要旨としている。
【００３３】
同構成によれば、ピストンがシリンダ内を移動する際には、ウェアリングがシリンダの内周面に摺動する。これにより、ピストンの往復移動がスムーズとなる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、減圧弁において、ピストンの移動に伴うシール部材の摩擦を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】第１の実施形態における減圧弁の断面図。
【図２】ピストンが上側に移動した場合の図１の部分拡大図。
【図３】第２の実施形態における減圧室の圧力が正常範囲であるときの減圧弁の断面図。
【図４】第２の実施形態における減圧室の圧力が異常範囲となったときの減圧弁の断面図。
【図５】図３のＡ−Ａ線断面図。
【図６】他の実施形態における減圧弁（特にシール部材）の拡大断面図。
【図７】他の実施形態における減圧弁（特にシール部材）の拡大断面図。
【図８】他の実施形態における減圧弁（特にシール部材）の拡大断面図。
【図９】背景技術及び本発明の一実施形態における燃料電池車両の燃料供給システムの構成を示したブロック図。
【図１０】背景技術における減圧弁の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる減圧弁を燃料電池車両の燃料供給システムに具体化した第１の実施形態について図１及び図２を参照して説明する。
【００３７】
本実施形態の燃料供給システムは、上記背景技術における図６と同様の構成を有している。従って、ここでの燃料供給システムの構成の説明を割愛し、そのシステムにおける減圧弁３０について説明する。
【００３８】
図１に示すように、減圧弁３０は、シリンダ３１と、ピストン３２と、コイルばね３３と、ウェアリング３５と、シール部材４０と、バックアップリング３８と、区画部１４と、ピン２０と、ポペット１８と、を備える。ピン２０、ポペット１８及びコイルばね３３は上記背景技術と同様の構成であるため説明を割愛する。以下、上記背景技術との相違点及び上記背景技術において説明していなかった点を中心に説明する。
【００３９】
ピストン３２は、シリンダ３１に収納された状態で、上側に開口したばね収納穴３２ａを有する。ピストン３２はその下面がピン２０の先端面に面接触している。ばね収納穴３２ａには、コイルばね３３の下端部が収納される。
【００４０】
ピストン３２の外周面には樹脂製のウェアリング３５が嵌め込まれている。ピストン３２がシリンダ３１内を上下移動する際には、ウェアリング３５がシリンダ３１の内周面に摺動する。これにより、ピストン３２の往復移動がスムーズとなる。
【００４１】
ピストン３２における上端面３２ｂには、その全周に亘ってシール収容穴３２ｃが形成されている。ピストン３２の上端面３２ｂと対向する位置には当接部３６がシリンダ３１と一体で形成されている。コイルばね３３は、当接部３６の内周面、シリンダ３１の内頂面及びばね収納穴３２ａからなるばね収容室３７内に収容される。このばね収容室３７は低圧側空間に相当する。ばね収容室３７内においてコイルばね３３は、その下端部がばね収納穴３２ａの底面に接触し、その上端部がシリンダ３１の内頂面に接触している。
【００４２】
当接部３６におけるピストン３２の上端面３２ｂと対向する面にはその全周に亘ってシール収容穴３６ａが形成されている。ピストン３２の上端面３２ｂが当接部３６の下面に当接することで、ピストン３２の上方向へのストロークが制限される。すなわち、ピストン３２の上端面３２ｂ及び当接部３６の下面は接触面に相当する。
【００４３】
また、区画部１４には、ピン２０の外周を覆うピンプラグ１９が一体で形成されている。ピストン３２の下端面がピンプラグ１９の上面に当接することで、ピストン３２の下方向へのストロークが制限される。本例では、ピストンの最大ストロークは１ｍｍ以下に設定されている。
【００４４】
両シール収容穴３２ｃ，３６ａ間には、シール部材４０及びバックアップリング３８が設けられる。図１の円中に拡大して示すように、シール部材４０はゴム製でかつ円環状のＯリングである。Ｏリングは断面円形に形成される。そして、シール部材４０は、それぞれ図中の左右方向に延びるシール収容穴３２ｃの底面であるピストンシール面３２ｄと、シール収容穴３６ａの底面であるシリンダシール面３６ｂとの間の第１の隙間Ｌ１に位置している。このピストンシール面３２ｄは第１のシール面に相当し、シリンダシール面３６ｂは第２のシール面に相当する。具体的には、シール部材４０は両シール収容穴３２ｃ，３６ａの底面によって上下方向に若干圧縮されている。図２に示すように、ピストン３２が下方向の限界値までストロークした場合であっても、シール部材４０は図１の状態と比較して若干伸長するものの両シール収容穴３２ｃ，３６ａの底面に圧縮された状態に保たれる。これにより、ピストン３２の位置に関わらず、シール部材４０によって、減圧室１５及びばね収容室３７間が密閉される。よって、減圧室１５内の水素がばね収容室３７に流入することが防止される。シール部材４０は、上記背景技術の軸シール部材１６と異なって、ピストン３２の移動に伴ってシリンダ３１に摺動しない。よって、ピストン３２の移動に伴うシール部材４０の摩擦は小さい。
【００４５】
バックアップリング３８は、断面長方形状で、かつ円環状に形成されている。バックアップリング３８は、例えば硬質ゴム、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂等からなる。バックアップリング３８は、両シール収容穴３２ｃ，３６ａ内において、シール部材４０に対してコイルばね３３側に設けられている。すなわち、バックアップリング３８によってばね収容室３７に連通する当接部３６及びピストン３２間の第２の隙間Ｌ２が塞がれている。従って、減圧室１５の圧力がばね収容室３７の圧力より高い場合に、シール部材４０が第２の隙間Ｌ２を構成する当接部３６及びピストン３２間に噛み込まれることが防止される。
【００４６】
次に、減圧室１５の圧力が正常範囲内で変化した場合における減圧弁３０の作用について説明する。
減圧室１５の圧力が一定値より高くなった場合、その圧力によりピストン３２はコイルばね３３の付勢力に抗して上側に移動する。このピストン３２の移動に伴い、図１の円中に拡大して示すように、シール部材４０が両シール収容穴３２ｃ，３６ａの底面間で圧縮されつつピン２０ひいてはポペット１８が上側に移動する。従って、ポペット１８のテーパ面１８ｃが区画部１４のテーパ面１４ｂに接触して、減圧室１５内への水素の流入が抑制される。よって、減圧室１５内の圧力上昇が抑制される。
【００４７】
また、減圧室１５の圧力が一定値より低くなった場合、ピストン３２はコイルばね３３の付勢力に従い下側に移動する。このピストン３２の移動に伴い、図２に示すように、シール部材４０が両シール収容穴３２ｃ，３６ａの底面間で伸長しつつピン２０ひいてはポペット１８が下側に移動する。従って、ポペット１８のテーパ面１８ｃが区画部１４のテーパ面１４ｂと離間して減圧室１５内へ水素が流入する。よって、減圧室１５内の圧力が上昇する。このようにピストン３２が上下方向にストロークした場合にも、シール部材４０は伸縮するだけで、シリンダ３１に摺動することがない。
【００４８】
以上、説明した実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）シール部材４０は、ピストン３２の移動に応じてピストン３２及びシリンダ３１に接触した状態で伸縮する。よって、上記背景技術で説明したピストン３２の移動に伴いピストン３２の内周に摺動する軸シール部材と比較して、シール部材４０の摩擦を低減することができる。これにより、ピストン３２の移動遅延に伴う減圧室１５内の圧力制御の遅延を抑制できる。
【００４９】
（２）シール部材４０は、互いに対面する両シール収容穴３２ｃ，３６ａの底面間に位置する。よって、既存のＯリングをシール部材として利用することができる。さらに、Ｏリングは、ピストン３２及びシリンダ３１の圧縮に対する耐久性が高い。これは断面円形のＯリングにおいては、他の形状と比べて特定の部位に集中して力が加わることが少ないからである。よって、シール部材４０の交換頻度を少なくすることができる。
【００５０】
（３）バックアップリング３８によりシール部材４０がピストン３２及びシリンダ３１間（第２の隙間Ｌ２）に噛み込まれることが防止される。
（４）ピストン３２の外周にはウェアリング３５が嵌め込まれる。ピストン３２がシリンダ３１内を移動する際には、ウェアリング３５がシリンダ３１の内周面に摺動する。これにより、ピストン３２のシリンダ３１内での姿勢が一定に保たれて、ピストン３２の往復移動がスムーズとなる。
【００５１】
（５）両シール面３２ｄ，３６ｂ間に圧縮されたシール部材４０は自身がばねと同様の働きをすることで、減圧時のピストン３２の移動を助勢し、圧力制御の遅延を抑制することができる。
【００５２】
（第２の実施形態）
以下、本発明にかかる減圧弁を燃料電池車両の燃料供給システムに具体化した第２の実施形態について図３〜図５を参照して説明する。この実施形態は、減圧室の圧力が正常範囲を超えて異常範囲に達したとき、減圧室内の圧力を下げるリリーフ機能を有している点が上記第１の実施形態と異なっている。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００５３】
図３に示すように、ピストン３２の上端には外側に突出したピストン側当接部３４が形成されている。ピストン側当接部３４の下面には凹状の収納穴３４ａが形成されている。シリンダ３１の内周にはシリンダ３１と一体でシリンダ側当接部６１が形成されている。シリンダ側当接部６１は、ピストン側当接部３４の下側に位置する。シリンダ側当接部６１の上面には凹状の収納穴６１ａが形成されている。両収納穴６１ａ，３４ａは互いに向き合うように配置される。
【００５４】
両収納穴６１ａ，３４ａの底面であるシール面６１ｂ，３４ｂ間には、上記実施形態と同様にシール部材４５及びバックアップリング３８が設けられている。
減圧室１５から両収納穴６１ａ，３４ａ間の空間に連通するピストン３２とシリンダ３１との隙間にはガス経路６５ａが形成される。また、両収納穴６１ａ，３４ａ間の空間からばね収容室３７に連通するピストン３２とシリンダ３１との隙間にはガス経路６５ｂが形成される。
【００５５】
また、収納穴３４ａを構成する図中左側の側面には左右方向に延出する連通孔３９が形成されている。この連通孔３９は、リリーフ手段に相当するとともに、ガス経路６５ｂまで連通する。
【００５６】
図５に示すように、連通孔３９はピストン３２の軸Ｐ１を中心として放射状に４つ形成されている。すなわち、各連通孔３９は、ピストン３２の周方向において９０°間隔で配置されている。
【００５７】
図３に示すように、本実施形態では、ピストン３２の上下方向の長さが第１の実施形態と比較して長く形成される。よって、ピストン３２の安定的な移動の観点から、ピストン３２の外周には２つのウェアリング３５ａ，３５ｂが取り付けられている。詳しくは、ウェアリング３５ａはピストン３２における連通孔３９の上側に装着され、ウェアリング３５ｂはピストン３２におけるガス経路６５ａの下側に装着される。
【００５８】
また、バックアップリング３８によってガス経路６５ｂを構成するピストン側当接部３４及びシリンダ側当接部６１間の第２の隙間Ｌ２が塞がれる。
シール部材４５の下端部はシール面６１ｂに、シール部材４５の左側部はバックアップリング３８に、それぞれ固着されている。一方、シール部材４５の上端部はシール面３４ｂに対して離間可能である。シール部材４５における圧縮されていない状態での上下方向の長さＬ３は、減圧室１５の圧力が正常範囲にあるときの両シール面３４ｂ，６１ｂ間の距離Ｌ４（図３参照）より大きく、かつ減圧室１５の圧力が上昇して異常範囲に達したときの両シール面３４ｂ，６１ｂ間の距離Ｌ４（図４参照）より小さく設定される。
【００５９】
第１の実施形態における減圧弁３０の作用は減圧室１５の圧力が正常範囲にあるときのみ説明している。本実施形態では、減圧室１５の圧力が正常範囲を超えて異常範囲に達したときの減圧弁３０の作用についても説明する。
【００６０】
図３に示すように、減圧室１５の圧力が正常範囲内の場合には、第１の実施形態と同様に、ピストン３２の上下移動に関わらず、シール部材４５はシール面３４ｂに圧縮された状態にある。よって、図中の矢印で示すように、シール部材４５によって減圧室１５のガスがばね収容室３７に流れるのが防止される。
【００６１】
図４に示すように、減圧室１５の圧力が異常範囲となると、その圧力によってピストン３２が上側に移動することで、シール部材４５とシール面３４ｂとの間に隙間が生じる。よって、図中の矢印で示すように、その隙間を通じて、ガスが連通孔３９に流れ込む。そして、そのガスは連通孔３９からガス経路６５ｂを通じてばね収容室３７に流れ込む。これにより、減圧室１５の圧力が正常範囲まで下がる。このように、減圧弁３０においてリリーフ機能が発揮される。減圧室１５の圧力が正常範囲となると、ピストン３２が下側に移動することで、再び、シール面３４ｂがシール部材４５に接触した状態となる。よって、再びシール部材４５によってガスがばね収容室３７に流れるのが防止される。
【００６２】
以上、説明した実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加えて、以下の効果を奏することができる。
（６）減圧室１５の圧力が正常範囲を超えた異常範囲となると、ピストン３２の上側への移動に伴いシール面３４ｂがシール部材４５から離間することで、リリーフ手段である連通孔３９を通じて減圧室１５からばね収容室３７への経路が連通した状態となる。よって、新たに構成を追加することなく、簡易に、減圧室１５の圧力が異常に上昇した場合にその圧力を正常範囲まで低下させるリリーフ機能を付加することができる。具体的には、リリーフ弁及びそのリリーフ弁に伴う複雑な加工が不要となる。よって、減圧弁３０の小型軽量化を図ることができる。
【００６３】
（７）連通孔３９は、ピストン側当接部３４の周方向において均等に４つ設けられている。よって、減圧室１５の圧力が異常範囲となると、減圧室１５からのガスが各連通孔３９から均等にばね収容室３７に流出していく。よって、このとき、ピストン３２に偏った力が加わることが抑制される。従って、減圧弁３０の耐用期間を延ばすことができる。また、各連通孔３９からガスが流出する際にも、ピストン３２の安定的な移動が可能となる。
【００６４】
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。
・第２の実施形態においては、シール部材４５はシリンダ側当接部６１に固着されるとともに、ピストン側当接部３４に離間可能に設けられていたが、逆に、シール部材４５はピストン側当接部３４に固着されるとともに、シリンダ側当接部６１に離間可能に設けられていてもよい。この場合、連通孔３９は、シリンダ３１側（シリンダ側当接部６１）に設けられる。本構成においても、連通孔３９はガス経路６５ｂに連通する。
【００６５】
・第２の実施形態においては、連通孔３９は４つ設けられていたが、その数はこれに限らない。また、連通孔３９は、ピストン３２の周方向において均等に設けられていなくてもよい。また、連通孔３９の径も適宜変更可能である。
【００６６】
・第２の実施形態においては、連通孔３９が形成されていたが、これを省略してもよい。この場合、例えば、バックアップリング３８とピストン側当接部３４との間に隙間を形成し、その隙間を通じて、減圧室１５からのガスがばね収容室３７に流出可能に構成してもよい。
【００６７】
・上記両実施形態においては、シール部材４０はＯリングであったが、減圧室１５及びばね収容室３７間を密閉できればＯリングに限定されない。
例えば、図６に示すように、シール部材４１をＶリングとしてもよい。この場合も、シール部材４１は両シール面３２ｄ，３６ｂにそれぞれ接触することで、減圧室１５及びばね収容室３７間が密閉される。詳しくは、シール部材４１は、ピストンシール面３２ｄに下面が接触する本体部４１ａと、その本体部４１ａに対して左斜め上に延びるリップ部４１ｂとを有する。リップ部４１ｂは、自身の弾性力によりシリンダシール面３６ｂに密着した状態に保たれる。この状態において、シール部材４１は、ピストン３２の上下方向の移動に伴い、本体部４１ａ及びリップ部４１ｂ間の折り曲げ角度αが変化する。本構成によれば、ピストン３２のストロークを大きくしても、Ｏリングと比較してシール部材４１（Ｖリング）を通じて上記密閉状態を保ちやすい。
【００６８】
また、図７に示すように、シール部材４２をＸリングとしてもよい。この場合も、シール部材４２は両シール収容穴３２ｃ，３６ａの底面（図中の左右方向に延びる面）にそれぞれ接触することで、減圧室１５及びばね収容室３７間が密閉される。シール部材４１（Ｘリング）はＶリングと比較して力が加わる箇所が分散されるため耐久性が比較的良く、その端部の変形の自由度が高いためＯリングと比較してピストン３２のストロークを比較的大きくすることができる。図６及び図７の構成においては、噛み込みのおそれのあるシール部材の部位がないため、バックアップリング３８を省略することもできる。よって、減圧弁３０の構成の簡易化を図れる。
【００６９】
・また、上記両実施形態の図１、図２、図３、図６及び図７においては、ピストン３２の軸に対して垂直方向に延びる両シール収容穴３２ｃ，３６ａの底面間に位置するシール部材４０〜４２を示したが、このシール部材に限らない。例えば、図８に示すように、シール部材４３がピストンシール面３２ｄ及びシール収容穴３２ｃにおける図中左側の側面間に接してもよい。シール部材４３は、略断面Ｌ字状の本体部４３ａと、その本体部４３ａの右端から左斜め下に延出するリップ部４３ｂとを備える。リップ部４３ｂは、自身の弾性力によりピストンシール面３２ｄに密着した状態となる。このシール部材４３によっても、減圧室１５及びばね収容室３７間が密閉される。図８の構成においても、バックアップリング３８を省略することもできる。なお、リップ部４３ｂは複数設けられていてもよい。
【００７０】
・また、シール部材は、ピストン３２の外周面に嵌め込まれていてもよい。この場合、シール部材は、ピストン３２の外周面と、シリンダ３１の内周面とに接触しつつ、ピストン３２の移動に伴い、シリンダ３１に摺動することなく伸縮する。よって、シール部材の摩擦を低減できる。さらに、ピストン３２の下面側にシール収容穴を形成し、そのシール収容穴にシール部材を設けてもよい。この場合、そのシール部材に対応する位置にシリンダ３１と一体の部位を設け、この部位にシール収容穴を設ける。
【００７１】
・第１の実施形態においては、両シール収容穴３２ｃ，３６ａ内にシール部材４０が設けられていたが、両シール収容穴３２ｃ，３６ａを省略してもよい。この場合、シリンダ１１にピストン３２の上方向へのストロークを制限するストッパ部材を設ける必要がある。第２の実施形態も同様に、収納穴６１ａ，３４ａを省略してもよい。
【００７２】
・上記両実施形態においては、減圧弁３０は燃料電池車両の燃料供給システムに適用されていた。しかし、減圧弁３０をその他減圧が必要な構成に適用してもよい。
・第１の実施形態におけるウェアリング３５の数は１つであったが、ピストン３２の軸方向に沿って複数設けられていてもよい。これにより、ピストン３２の移動がより安定する。また、第２の実施形態におけるウェアリング３５の数も２つに限らず、適宜変更可能である。
【００７３】
また、ウェアリング３５を省略してもよい。この場合、ピストン３２の少なくとも一部がシリンダ３１の内周面を摺動する構成が考えられる。
・第１の実施形態においては、図１及び図２に示すように、シール部材４０の断面は円形であったがその断面が楕円形又は半円形であってもよい。また、第２の実施形態においては、シール部材４０の断面は楕円形であったが、真円形であってもよい。
【００７４】
・第１の実施形態においては、両シール面３２ｄ，３６ｂはピストン３２の移動方向に垂直であったが、これに限らず、シール面はピストン３２の移動方向に沿って縮径又は拡径する円錐面であってもよい。この場合も、上記シール面３２ｄ，３６ｂと同等の効果が得られる。第２の実施形態もこれと同様に変更可能である。
【符号の説明】
【００７５】
１４…区画部、１５…減圧室、１８…ポペット、２０…ピン、３０…減圧弁、３１…シリンダ、３２…ピストン、３２ａ…ばね収納穴、３２ｂ…上端面、３２ｃ…シール収容穴、３２ｄ…ピストンシール面、３３…コイルばね、３４…ピストン側当接部、３４ｂ…シール面、３５…ウェアリング、３６…当接部、３６ａ…シール収容穴、３６ｂ…シリンダシール面、３７…ばね収容室、３８…バックアップリング、３９…連通孔、４０〜４３，４５…シール部材、４１ｂ，４３ｂ…リップ部、６１…シリンダ側当接部、６１ｂ…シール面。
【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】
2013178734.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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