(57)【要約】      （修正有）【課題】ピストンとストッパ部との当接による打音や騒音の発生を抑えること。【解決手段】二つのレギュレータ8,9は、ケーシング41に形成された各シリンダ51,71の中を調圧室58,77と大気室68,88とに区画するピストン52,72を備える。各シリンダには、各ピストン52,72の可動域を規制するストッパ部が設けられ、各大気室には、各ピストンを各調圧室へ向けて付勢する開弁ばね57,74が設けられる。各調圧室に連通する通路を開閉するために弁座55,73及び弁体53,72aが設けられる。各調圧室の圧力と各開弁ばねの付勢力とのバランスにより各ピストンが移動することで各弁体を開閉させて各調圧室の圧力を調整する。各ピストンと各ストッパ部との間に緩衝部材６５，８５が設けられる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングに形成されたシリンダと、
前記シリンダにて移動可能に設けられ、前記シリンダの中を調圧室と大気室とに区画するピストンと、
前記ピストンの可動域を規制するために前記シリンダにて前記ピストンと当接可能に設けられたストッパ部と、
前記ピストンを前記調圧室へ向けて付勢するために前記大気室に設けられたばねと、
前記調圧室に連通する通路を開閉するために設けられた弁座及び弁体と
を備え、前記調圧室の圧力と前記ばねの付勢力とのバランスにより前記ピストンが移動することで前記弁座に対して前記弁体を開閉させて前記調圧室の圧力を調整するように構成した減圧弁において、
前記ピストンと前記ストッパ部との間に緩衝部材が設けられたことを特徴とする減圧弁。
【請求項２】
前記緩衝部材は、前記ピストン又は前記ストッパ部に固定されたことを特徴とする請求項１に記載の減圧弁。
【請求項３】
前記緩衝部材は、前記通路又は前記調圧室を流れる流体に曝されない位置に配置されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の減圧弁。
【請求項４】
前記緩衝部材は、環状をなす弾性体であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の減圧弁。
【請求項５】
前記緩衝部材は、隙間を開けて配置された複数の弾性片より構成されることを特徴とする請求項1乃至３のいずれかに記載の減圧弁。
【請求項６】
前記ストッパ部は、前記シリンダの開口端を閉鎖する蓋部材又は前記シリンダの内周に設けられことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の減圧弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、二次側の流体圧力を、一次側の流体圧力よりも低い、ある一定圧力に維持するように構成した減圧弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の技術として、例えば、下記の特許文献１に記載される減圧弁が知られている。この減圧弁は、流体の導入流路と、導入流路に連通する弁室と、弁室に設けられ、弁座に着座可能に設けられた弁体と、弁体と一体的に設けられた弁棒と、弁棒が透される弁孔と、弁孔を介して弁室に連通する減圧室（調圧室）と、調圧室から流体を導出する導出流路と、弁棒に連結されて調圧室内の圧力変化に応じて変位するピストンとを備え、これらの構成要素がボディに設けられる。そして、ボディには、ピストンの可動範囲を規制するためにピストンの端面に接触可能なストッパ部が設けられる。この減圧弁は、高圧の流体を所定の圧力まで減圧する機能を有し、ピストンと弁体との移動によって圧力室と調圧室との圧力バランスが調整され、流体が減圧されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１９１５２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献１に記載される減圧弁では、減圧弁より上流の圧力が所定の調整値に近付くと、ピストンがストッパ部に当接し、打音が発生するおそれがあった。また、この打音が繰り返されると、耳障りな騒音になるおそれがあった。
【０００５】
ここで、この種の減圧弁が、例えば、内燃機関（エンジン）を搭載した車両に設けられる場合は、上記した打音や騒音は、エンジンの運転音にかき消されて問題にはならない。しかしながら、この種の減圧弁が、例えば、ハイブリッド自動車や、燃料電池自動車等の運転音の少ない車両で使用された場合には、減圧弁で発生するピストンとストッパ部による打音や騒音が耳障りになるおそれがある。
【０００６】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ピストンとストッパ部との当接による打音や騒音の発生を抑えることを可能と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】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ケーシングに形成されたシリンダと、シリンダにて移動可能に設けられ、シリンダの中を調圧室と大気室とに区画するピストンと、ピストンの可動域を規制するためにシリンダにてピストンと当接可能に設けられたストッパ部と、ピストンの可動域を規制するためにシリンダに設けられたストッパ部と、ピストンを調圧室へ向けて付勢するために大気室に設けられたばねと、調圧室に連通する通路を開閉するために設けられた弁座及び弁体とを備え、調圧室の圧力とばねの付勢力とのバランスによりピストンが移動することで弁座に対して弁体を開閉させて調圧室の圧力を調整するように構成した減圧弁において、ピストンとストッパ部との間に緩衝部材が設けられたことを趣旨とする。
【０００８】
上記発明の構成によれば、シリンダをピストンが移動してピストンがストッパ部に当接することがある。このとき、ピストンとストッパ部との間に設けられた緩衝部材を介してピストンとストッパ部が当接するので、当接時の衝撃が緩和される。
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、緩衝部材は、ピストン又はストッパ部に固定されたことを趣旨とする。
【００１０】
上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、緩衝部材が浮動することなく位置決めされる。
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、緩衝部材は、通路又は調圧室を流れる流体に曝されない位置に配置されたことを趣旨とする
【００１２】
上記発明の構成によれば、請求項１又は２に記載の発明の作用に加え、緩衝部材が流体に曝されないので、流体の影響を受けることがない。
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、緩衝部材は、環状をなす弾性体であることを趣旨とする。
【００１４】
上記発明の構成によれば、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明の作用に加え、衝撃部材が環状をなす弾性体であることから、部品としてまとまりがある。
【００１５】
上記目的を達成するために、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、緩衝部材は、隙間を開けて配置された複数の弾性片より構成されることを趣旨とする。
【００１６】
上記発明の構成によれば、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明の作用に加え、複数の弾性片の間に隙間があるので、ピストン又はストッパ部が各弾性片に当接した後の離間が容易となる。
【００１７】
上記目的を達成するために、請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明において、ストッパ部は、シリンダの開口端を閉鎖する蓋部材又はシリンダの内周に設けられことを趣旨とする。
【００１８】
上記発明の構成によれば、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明の作用に加え、蓋部材又はシリンダの内周は、ストッパ部の加工が容易である。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１に記載の発明によれば、ピストンとストッパ部との当接による打音や騒音の発生を抑えることができる。
【００２０】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、ピストンとストッパ部との間で緩衝部材を安定的に機能させることができる。
【００２１】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、緩衝部材とピストン又はストッパ部との間での異物の噛み込みを防止することができ、緩衝部材の劣化を防止することができる。
【００２２】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明の効果に加え、ピストン又はストッパ部に対する緩衝部材の組み付け性を向上させることができる。
【００２３】
請求項５に記載の発明によれば、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明の効果に加え、ピストンの円滑な動作を確保することができる。
【００２４】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明の効果に加え、ストッパ部のない従前の減圧弁に対してストッパ部を容易に設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施形態に係り、燃料電池システムを示す概略構成図。
【図２】第１実施形態に係り、高圧レギュレータを示す断面図。
【図３】第１実施形態に係り、図２の鎖線円Ｓ１の中を拡大して示す断面図。
【図４】第１実施形態に係り、緩衝部材を示す平面図。
【図５】第１実施形態に係り、図２の鎖線円Ｓ２の中を拡大して示す断面図。
【図６】第２実施形態に係り、第１レギュレータの一部を示す、図３に準ずる拡大断面図。
【図７】第３実施形態に係り、緩衝部材を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
＜第１実施形態＞
以下、本発明における減圧弁を燃料電池システムに具体化した第１実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
【００２７】
図１に、この実施形態における燃料電池システムを概略構成図により示す。この燃料電池システムは、電動自動車に搭載され、その駆動用モータ（図示略）に電力を供給するために使用される。燃料電池システムは、燃料電池（ＦＣ）１と、水素ボンベ２とを備える。燃料電池１は、燃料ガスとしての水素ガスと酸化剤ガスとしてのエアの供給を受けて発電を行うようになっている。燃料電池１で発電した電力は、インバータ（図示略）を介して駆動用モータに供給されるようになっている。水素ボンベ２には、高圧の水素ガスが蓄えられる。
【００２８】
燃料電池１のアノード側には、水素供給システムが設けられる。この水素供給システムは、水素ボンベ２から供給先である燃料電池１へ水素ガスを供給するための水素供給通路３と、燃料電池１から導出される水素オフガスを排出するための水素排出通路４とを備える。水素ボンベ２の直下流の水素供給通路３には、水素ボンベ２から水素供給通路３への水素ガスの供給と遮断を切り替える電磁弁よりなる主止弁５が設けられる。水素排出通路４には、電磁弁よりなる第１切換弁６が設けられる。
【００２９】
主止弁５より下流の水素供給通路３には、水素ガスの圧力を減圧するための高圧レギュレータ７が設けられる。主止弁５と高圧レギュレータ７との間の水素供給通路３には、その中の圧力を１次圧Ｐ１として検出するための１次圧センサ３１が設けられる。この１次圧Ｐ１として、例えば「０.１〜９０（ＭＰａ）」の範囲の値を当てはめることができる。
【００３０】
高圧レギュレータ７は、直列に配置された第１レギュレータ８及び第２レギュレータ９と、第２レギュレータ９の上流部と下流部を連通させる連通路１０と、連通路１０に設けられた逆止弁１１とを備え、これらが一つのユニットとして一体的に構成される。各レギュレータ８，９は、それぞれ本発明の減圧弁に相当する。高圧レギュレータ７では、第１レギュレータ８により減圧された水素ガスの圧力が、第２レギュレータ９により更に減圧される。すなわち、水素ガスの圧力は２段階に減圧されるようになっている。
【００３１】
高圧レギュレータ７より下流の水素供給通路３には、燃料電池１へ供給される水素ガス流量を調節するための水素流量調節装置１２が設けられる。水素流量調節装置１２は、デリバリパイプ１３と複数のインジェクタ１４，１５，１６，１７を含む。デリバリパイプ１３は、水素供給通路３の水素ガスを複数のインジェクタ１４〜１７へ分配するためのものであり、所定の容積を有する。このデリバリパイプ１３には、複数のインジェクタ１４〜１７が並列に接続される。デリバリパイプ１３には、その中の圧力が所定値（例えば「３（ＭＰａ）」）以上になったときに開弁して圧力を抜くための中圧リリーフ弁１８が設けられる。複数のインジェクタ１４〜１７は、通常流量を噴射する第１、第２及び第３のインジェクタ１４〜１６と、通常流量より少ない小流量を噴射する第４インジェクタ１７とを含む。各インジェクタ１４〜１７には、その上流側に作用する水素ガスの圧力であって各インジェクタ１４〜１７の開弁を可能とする開弁圧力が設定される。この実施形態で、各インジェクタ１４〜１７の開弁圧力は、例えば、第１〜第３のインジェクタ１４〜１６の開弁圧力が「３（ＭＰａ）」に設定され、第４インジェクタ１７の開弁圧力が「１０（ＭＰａ）」に設定される。デリバリパイプ１３の直上流の水素供給通路３には、その中の圧力を２次圧Ｐ２として検出するための２次圧センサ３２が設けられる。２次圧Ｐ２として、例えば「１.１〜１.６（ＭＰａ）」の範囲の値を当てはめることができる。
【００３２】
各インジェクタ１４〜１７の下流側は、それぞれ水素供給通路３を介して燃料電池１に接続される。各インジェクタ１４〜１７の直下流の水素供給通路３には、その中の圧力を３次圧Ｐ３として検出するための３次圧センサ３３が設けられる。この３次圧Ｐ３として、例えば「０.１〜０.３（ＭＰａ）」の範囲の値を当てはめることができる。３次圧センサ３３より下流の水素供給通路３には、その中の圧力が所定値以上になったときに開弁して圧力を抜くための低圧リリーフ弁１９が設けられる。
【００３３】
この実施形態では、水素流量調節装置１２を構成するデリバリパイプ１３、各インジェクタ１４〜１７、中圧リリーフ弁１８、低圧リリーフ弁１９、２次圧センサ３２、３次圧センサ３３及びそれらをつなぐ配管２０は、一つのユニットとして一体的に構成される。
【００３４】
一方、燃料電池１のカソード側には、燃料電池１にエアを供給するためのエア供給通路２１と、燃料電池１から導出されるエアオフガスを排出するためのエア排出通路２２とが設けられる。エア供給通路２１には、燃料電池１に供給されるエア流量を調節するためのエアポンプ２３が設けられる。エアポンプ２３より下流のエア供給通路２１には、エア圧力Ｐ４を検出するためのエア圧センサ３４が設けられる。エア排出通路２２には、電磁弁よりなる第２切換弁２４が設けられる。
【００３５】
上記構成において、水素ボンベ２から導出される水素ガスは、水素供給通路３を通り、主止弁５、高圧レギュレータ７、水素流量調節装置１２を介して燃料電池１に供給される。燃料電池１に供給された水素ガスは、同電池１にて発電に使用された後、同電池１から水素オフガスとして水素排出通路４及び第１切換弁６を介して排出される。
【００３６】
また、上記構成において、エアポンプ２３によりエア供給通路２１へ吐出されたエアは燃料電池１に供給される。燃料電池１に供給されたエアは、同電池１にて発電に使用された後、同電池１からエアオフガスとしてエア排出通路２２及び第２切換弁２４を介して排出される。
【００３７】
この燃料電池システムは、システムの制御を司るコントローラ４０を更に備える。コントローラ４０は、燃料電池１へ供給される水素ガスの流れを制御するために、１次圧センサ３１、２次圧センサ３２及び３次圧センサ３３の検出値に基づき、主止弁５、各インジェクタ１４〜１７を制御するようになっている。また、コントローラ４０は、水素排出通路４の水素オフガスの流れを制御するために、第１切換弁６を制御するようになっている。一方、コントローラ４０は、燃料電池１へ供給されるエアの流れを制御するために、エア圧センサ３４の検出値に基づきエアポンプ２３を制御するようになっている。また、コントローラ４０は、エア排出通路２２のエアオフガスの流れを制御するために、第２切換弁２４を制御するようになっている。また、コントローラ４０は、燃料電池１の発電に係る電圧値及び電流値をそれぞれ入力するようになっている。コントローラ４０は、中央処理装置（ＣＰＵ）及びメモリを備え、燃料電池１へ供給される水素ガス量及びエア量を制御するために、メモリに記憶された所定の制御プログラムに基づいて各インジェクタ１４〜１７及びエアポンプ２３等を制御するようになっている。
【００３８】
次に、この実施形態の高圧レギュレータ７について詳しく説明する。図２に、高圧レギュレータ７を断面図により示す。図２に示すように、高圧レギュレータ７は、アルミ合金製のケーシング４１を備え、そのケーシング４１に、第１レギュレータ８、第２レギュレータ９、入口通路４２、中通路４３、出口通路４４、連通路１０及び逆止弁１１が一体的に設けられて構成される。入口通路４２は、第１レギュレータ８により減圧される前の水素ガスが流入する通路である。中通路４３は、第１レギュレータ８による減圧後であって第２レギュレータ９により減圧される前の水素ガスが流れる通路である。出口通路４４は、第２レギュレータ９による減圧後の水素ガスが流出する通路である。
【００３９】
図２において、ケーシング４１の左側（上流側）に第１レギュレータ８が、その右側（下流側）に第２レギュレータ９が配置される。連通路１０と逆止弁１１は、第１レギュレータ８と第２レギュレータ９との間に配置される。逆止弁１１は、連通路１０から第２レギュレータ９の下流部へ向かう水素ガスの流れを許可し、その逆向きの流れを阻止するように構成される。この実施形態で、逆止弁１１は、中通路４３の水素ガスの圧力が所定値（開弁圧）より大きくなったときに、連通路１０から第２レギュレータ９の下流側へ向かう水素ガスの流れ
を許可するように構成される。ここでは、逆止弁１１の開弁圧が、中通路４３における水素ガスの通常調整圧力に所定値αを加えた圧力より大きく設定される。この実施形態で、連通路１０と逆止弁１１は、中通路４３の水素ガスの圧力が過大となったときだけ中通路４３から第２レギュレータ９より下流へ水素ガスを逃すように機能する。
【００４０】
第１レギュレータ８は、ケーシング４１に形成された第１シリンダ５１と、第１シリンダ５１の内部にて移動可能に設けられた第１ピストン５２と、第１ピストン５２から上方へ延びるロッド５２ａと、ロッド５２ａの上端に接触可能に設けられた第１弁体５３と、第１弁体５３を収容する第１弁室５４と、第１弁室５４に設けられた第１弁座５５とを備える。第１弁室５４には、第１弁体５３を第１弁座５５に着座（閉弁）する方向へ付勢するコイル形状をなす閉弁ばね５６が設けられる。第１シリンダ５１の中は、第１ピストン５２により第１調圧室５８と第１大気室６８とに区画される。すなわち、第１シリンダ５１において、第１ピストン５２の上側には、水素ガスの圧力を調整するための第１調圧室５８が設けられる。第１大気室６８には、第１ピストン５２とロッド５２ａを第１調圧室５８へ向けて付勢するためのコイル形状をなす開弁ばね５７が設けられる。すなわち、第１大気室６８には、第１ピストン５２及びロッド５２ａを介して第１弁体５３を第１弁座５５から離間（開弁）する方向へ付勢するための開弁ばね５７が設けられる。
【００４１】
入口通路４２は第１弁室５４に連通する。第１弁体５３は、ニードル形状をなし、第１弁室５４の中で上下動可能に設けられる。第１弁座５５は、第１弁室５４の下端に設けられる。第１調圧室５８は、第１弁座５５より下方に位置し、第１弁体５３が開弁したときに第１弁室５４と連通する。ケーシング４１には、開弁ばね５７の下端に当接して同ばね５７を保持するばね受け５９と、ばね受け５９を高さ調整可能にケーシング４１にねじ止めされた止め部材６０とを備える。
【００４２】
第１レギュレータ８に対応して、ケーシング４１には、上方へ突出する円筒状の凸部４１ａが形成される。第１弁座５５は、この凸部４１ａの上端に設けられる。凸部４１ａには、六角柱状に形成された継手ブロック６１がねじ止めされる。入口通路４２と第１弁室５４は、この継手ブロック６１に形成される。閉弁ばね５６は、継手ブロック６１と第１弁体５３との間に設けられる。第１弁体５３の外周にはテーパ部５３ａが形成され、そのテーパ部５３ａの下側には、ニードル部５３ｂが形成される。ニードル部５３ｂは、第１弁座５５の弁孔５５ａを貫通して配置される。ニードル部５３ｂの下端はロッド５２ａの上端に当接する。ここで、第１弁室５４と入口通路４２は、弁孔５５ａを介して第１調圧室５８に連通する本発明の通路に相当する。
【００４３】
第１ピストン５２の外周縁には、第１シリンダ５１の内壁との間をシールする環状のパッキン６２が装着される。パッキン６２は、上方へＶ字状に開くリップ状断面を有する。開弁ばね５７の上端は、第１ピストン５２の下面に保持される。第１ピストン５２の下部外周には、フッ素系樹脂製のウェアリング６３が装着される。開弁ばね５７の下端に当接するばね受け５９には、通気孔５９ａが形成される。止め部材６０には、通気孔５９ａを通して導入される外気に対して設けられたフィルタ部材６４が固定される。第１大気室６８は、通気孔５９ａ及びフィルタ部材６４を介して大気に連通する。第１調圧室５８は、中通路４３を介して第２レギュレータ９の上流側に接続される。
【００４４】
図３に、図２の鎖線円Ｓ１の中を拡大して断面図により示す。図２、図３に示すように、ウェアリング６３の上側直近であって、第１ピストン５２の外周には、その外径を変えることで、段部５２ｂが形成される。また、第１シリンダ５１の内周には、その内径を変えることで、段部５２ｂに当接可能なストッパ部５１ａが形成される。このストッパ部５１ａに、段部５２ｂが当接することにより、第１ピストン５２の可動域が規制されるようになっている。ここで、第１ピストン５２（段部５２ｂ）とストッパ部５１ａとの間には、緩衝部材６５が設けられる。図４に、緩衝部材６５を平面図により示す。緩衝部材６５は、円環状をなす弾性体であり、例えば、ゴムより形成される。この緩衝部材６５は、段部５２ｂに形成された周溝５２ｃに一部が嵌め込まれて固定される。この緩衝部材６５は、第１ピストン５２の外周にて、パッキン６２とウェアリング６３との間に配置される。これにより、緩衝部材６５が、第１調圧室５８を流れる水素ガスに曝されない位置に配置される。
【００４５】
従って、第１レギュレータ８は、入口通路４２に供給される水素ガスの圧力と、第１調圧室５８の水素ガスの圧力と、閉弁ばね５６の付勢力と、開弁ばね５７の付勢力とのバランスにより動作し、入口通路４２に供給される水素ガスを減圧するようになっている。
【００４６】
第２レギュレータ９は、ケーシング４１に形成された第２シリンダ７１と、第２シリンダ７１の内部にて移動可能に設けられた第２ピストン７２と、第２ピストン７２から下方へ延びる管状の第２弁体７２ａと、第２弁体７２ａの下端に対応して設けられた第２弁座７３とを備える。第２シリンダ７１の中は、第２ピストン７２により第２調圧室７７と第２大気室８８とに区画される。すなわち、第２シリンダ７１において、第２ピストン７２の上側には、水素ガスの圧力を調整するための第２調圧室７７が設けられる。また、第２大気室８８には、第２ピストン７２と第２弁体７２ａを第２調圧室７７へ向けて付勢するためのコイル形状をなす開弁ばね７４が設けられる。すなわち、第２大気室８８には、第２ピストン７２を介して第２弁体７２ａを第２弁座７３から離間（開弁）する方向へ付勢するための開弁ばね７４が設けられる。第２シリンダ７１には、第２大気室８８に対応して通気孔８９が形成される。この通気孔８９には、外気に対して設けられたフィルタ部材９０が固定される。第２大気室８８は、通気孔８９及びフィルタ部材９０を介して大気に連通する。第２ピストン７２は、中空状に形成され、その中空部７２ｃが第２弁体７２ａの中空部に連通する。第２ピストン７２の外周には、第２シリンダ７１の内壁との間をシールする環状でリップ状断面を有するパッキン７５が設けられる。また、第２ピストン７２の下部外周には、フッ素系樹脂製のウェアリング８３が装着される。第２シリンダ７１において、第２ピストン７２の上側には、水素ガスの圧力を調整するための第２調圧室７７が設けられる。
【００４７】
第２レギュレータ９において、出口通路４４は第２調圧室７７に連通する。第２シリンダ７１の下側には、第２弁体７２ａと第２弁座７３に対応して第２弁室７８が設けられる。第２弁室７８より下側にて、ケーシング４１には、止め部材７９がねじ止めされる。第２弁座７３は、止め部材７９の上部の凹みに嵌め込まれる。止め部材７９には、第２弁座７３を高さを調整するための調整ねじ８０が設けられる。
【００４８】
第２調圧室７７は、ケーシング４１の上側から装着された蓋部材８１により封鎖される。蓋部材８１の下側には、第２ピストン７２の上端に当接可能な凸部８１ａが形成される。この凸部８１ａの下端面は、第２ピストン７２の上方への移動を規制する、すなわち第２ピストン７２の可動範囲を規制するストッパ部８１ｂとなっている。このストッパ部８１ｂに第２ピストン７２の上端が当接したときは、第２調圧室７７に円環状の空間が形成される。第２調圧室７７は、出口通路４４に常に連通する。
【００４９】
図５に、図２の鎖線円Ｓ２の中を拡大して断面図により示す。図２、図５に示すように、第２ピストン７２の上端とストッパ部８１ｂとの間には、緩衝部材８５が設けられる。緩衝部材８５は、円環状をなす弾性体であり、例えば、ゴムより形成される。この緩衝部材８５は、ストッパ部８１ｂに形成された周溝８１ｃに一部が嵌め込まれて固定される。
【００５０】
第２ピストン７２及び第２弁体７２ａを貫通する中空部７２ｃは、その両端がそれぞれ開口する。開弁ばね７４の上端は、第２ピストン７２の下面に保持される。開弁ばね７４の下端は、第２シリンダ７１の底部にて、その底部に形成された凸部７１ａを内包した状態で保持される。
【００５１】
この凸部７１ａの内側には、第２弁体７２ａの外周に摺接して第２弁室７８をシールする環状でリップ状断面を有するパッキン７６が設けられる。パッキン７６の下方には、第２弁体７２ａの外周に摺接し支持する軸受８２が設けられる。軸受８２は、パッキン７６の落下止めを兼ねる。第２弁室７８は、軸受８２の下方で略円筒状に形成され、中通路４３に連通する。
【００５２】
中通路４３は、第１レギュレータ８の第１調圧室５８から水平に延びる第１中通路４３ａと、第２レギュレータ９の第２弁室７８から水平に延びる第２中通路４３ｂと、第１中通路４３ａと第２中通路４３ｂとの間を垂直に延びる第３中通路４３ｃとを含む。ケーシング４１には、第１中通路４３ａを加工するときに開けられた加工孔４５と、第２中通路４３ｂを加工するときに開けられた加工孔４６が形成される。また、ケーシング４１には、各加工孔４５，４６を封止するプラグ４７が設けられる。第３中通路４３ｃの上端は、連通路１０につながる。連通路１０は、第３中通路４３ｃと同軸及び同径をなし垂直に延びる第１連通路１０ａと、第１連通路１０ａの上部と第２レギュレータ９の第２調圧室７７との間で水平に延びる第２連通路１０ｂとを含む。第２連通路１０ｂは、第１連通路１０ａよりも小径に形成される。逆止弁１１は、第１連通路１０ａと第２連通路１０ｂの接続部分に設けられる。
【００５３】
従って、第２レギュレータ９は、第２弁室７８に作用する、中通路４３の水素ガスの圧力（第１レギュレータ８による減圧後の水素ガスの圧力）と、第２調圧室７７に作用する、出口通路４４の水素ガスの圧力と、開弁ばね７４の付勢力とのバランスにより作動し、中通路４３の水素ガスの圧力を更に減圧するようになっている。
【００５４】
逆止弁１１は、弁室９１と、弁室９１の入口に形成された弁座９２と、弁室９１の中に収容され、弁座９２と当接、離間する球状の弁体９３と、弁体９３を弁座９２へ向けて閉弁する方向へ付勢するコイル形状をなす閉弁ばね９４と、閉弁ばね９４を保持すると共に弁室９１を封止するプラグ９５と、プラグ９５と蓋部材８１をケーシング４１に対して抜け止めする押さえ板９６とを備える。ここで、弁室９１は第２連通路１０ｂを介して第２調圧室７７に連通する。第２連通路１０ｂは、出口通路４４と同軸に形成される。
【００５５】
従って、逆止弁１１は、中通路４３から連通路１０を介して第２レギュレータ９の第２調圧室７７へ向かう水素ガスの流れを許可し、その逆向きの流れを阻止する。ここで、逆止弁１１は、中通路４３における水素ガスの圧力がある圧力（開弁圧）より大きくなった場合に開弁して、中通路４３から連通路１０を介して第２調圧室７７へ向かう水素ガスの流れを許可する。この実施形態では、逆止弁１１の開弁圧は、中通路４３における水素ガスの通常調整圧力に所定値αを加算した圧力より大きく設定される。すなわち、連通路１０と逆止弁１１は、中通路４３の水素ガスの圧力が所定値より過大となったときだけ中通路４３の水素ガスを第２調圧室７７を介して出口通路４４へ逃すようになっている。
【００５６】
以上説明したこの実施形態の高圧レギュレータ７は、次のように動作する。図１において、水素ボンベ２から高圧レギュレータ７等を介して燃料電池１への水素ガスＧの供給が開始される。すると、図２に示すように、高圧レギュレータ７では、出口通路４４から水素ガスが太矢印で示す方向へ流出し、第２レギュレータ９の第２調圧室７７の水素ガスの圧力が低下する。そして、第２ピストン７２及び第２弁体７２ａが上昇し、第２弁体７２ａが第２弁座７３から離間して開弁する。これにより、第２弁室７８の水素ガスが、第２ピストン７２及び第２弁体７２ａの中空部７２ｃを経由して第２調圧室７７へ流れ、第２調圧室７７の水素ガスの圧力が上昇する。そして、第２調圧室７７の水素ガスの圧力が所定の圧力に達すると、第２ピストン７２及び第２弁体７２ａが開弁ばね７４に抗して押し下げられ、第２弁体７２ａの下端開口７２ｂが第２弁座７３に当接して閉弁する。これにより、第２弁室７８から第２調圧室７７へ向かう水素ガスの流れが遮断される。なお、予め、調整ねじ８０のねじ込み量を調整することで、第２調圧室７７における水素ガスの圧力を所定の最終圧力に設定することができる。
【００５７】
第２レギュレータ９の第２弁室７８と第１レギュレータ８の第１調圧室５８とは、中通路４３を介して連通する。このため、第２弁室７８の水素ガスの圧力が低下すると、第１調圧室５８の水素ガスが、中通路４３を介して第２弁室７８へ流れ、同弁室７８の水素ガスの圧力が上昇する。このとき、第１レギュレータ８では、第１調圧室５８の水素ガスの圧力が低下するので、開弁ばね５７の付勢力によって第１ピストン５２が上昇し、第１弁体５３が上方へ押され、同弁体５３が第１弁座５５から離間して開弁する。これにより、入口通路４２に供給される高圧の水素ガスＧが、第１弁室５４を介して第１調圧室５８へ流れ、第１調圧室５８の水素ガスの圧力が、所定の中間圧力に保たれる。なお、予め、止め部材６０のねじ込み量を調整することで、第１調圧室５８の圧力を所定の中間圧力に設定することができる。
【００５８】
ここで、水素ボンベ２から燃料電池１への水素ガスの供給が停止すると、第２レギュレータ９の第２調圧室７７における水素ガスＧの圧力が低下しなくなる。このため、第１レギュレータ８から中通路４３へ漏れ出た水素ガスの逃げ場がなくなり、中通路４３の水素ガスの圧力が上昇する。中通路４３の水素ガスの圧力が所定値以上になると、その圧力が連通路１０を通じて逆止弁１１に作用し、逆止弁１１が開弁する。これにより、中通路４３の水素ガスが、連通路１０及び逆止弁１１を介して第２レギュレータ９の第２調圧室７７へ放出され、逃される。このため、中通路４３に通じる第１調圧室５８や第２弁室７８に面して又は隣接して設けられたパッキン６２，７６に対し、水素ガスによる過剰な圧力負荷がかかることを回避することができる。この結果、パッキン６２，７６のシール不良や破損を防止することができる。また、連通路１０及び逆止弁１１を介して第２調圧室７７へ逃がされた水素ガスは、出口通路４４を経由して水素供給通路３へ流れる。このため、水素ガスを、高圧レギュレータ７から水素供給システムの外部へリリーフすることがないので、水素ガスの無駄な消費を抑えることができる。
【００５９】
ここで、水素ボンベ２に貯留された水素ガスＧは、充填設備によっては「約８０〜９０（Ｍｐａ）」程度の圧力で充填される場合がある。一方、この高圧レギュレータ７から各インジェクタ１４〜１７へ供給される水素ガスＧの圧力は、「１．０〜１．５（Ｍｐａ）」程度の圧力まで減圧される。従って、この高圧レギュレータ７は、例えば、第１レギュレータ８では「約８０〜９０（Ｍｐａ）」程度の圧力の水素ガスを「約３．０〜２．５（Ｍｐａ）」程度まで減圧し、第２レギュレータ９では「約３．０〜２．５（Ｍｐａ）」程度の水素ガスを「約１．０〜１．５（Ｍｐａ）」程度まで減圧するようになっている。
【００６０】
この実施形態によれば、ユニット化された高圧レギュレータ７において、第１レギュレータ８が開弁した状態のまま故障して中通路４３に過剰な水素ガスの圧力が作用しても、逆止弁１１が開弁し、中通路４３の水素ガスの圧力が連通路１０及び第２調圧室７７を介して出口通路４４へ逃される。このため、逆止弁１１を高圧レギュレータ７のリリーフ弁としても機能させることができる。
【００６１】
この実施形態によれば、連通路１０と逆止弁１１が、第１レギュレータ８と第２レギュレータ９との間の余裕スペースに配置されるので、ユニットとしての高圧レギュレータ７に特別なスペースを設ける必要がない。このため、第１レギュレータ８と第２レギュレータ９を含む高圧レギュレータ７の体格が、連通路１０と逆止弁１１を設けることで大きくなることを防止することができる。
【００６２】
また、この実施形態によれば、第１レギュレータ８において、第１ピストン５２の段部５２ｂとストッパ部５１ａとの間に緩衝部材６５が設けられる。ここで、第１シリンダ５１にて移動する第１ピストン５２の段部５２ｂがストッパ部５１ａに当接することがある。このとき、緩衝部材６５を介して段部５２ｂとストッパ部５１ａが当接するので、その当接時の衝撃が緩和される。このため、第１ピストン５２の段部５２ｂとストッパ部５１ａとの当接による打音や騒音の発生を抑えることができる。この点、第２レギュレータ９においても、緩衝部材８５について同等の作用効果を得ることができる。
【００６３】
詳しく説明すると、例えば、第１レギュレータ８において、第１弁体５３が閉弁すると、第１調圧室５８の圧力が所定の設定値となり、第１ピストン５２の段部５２ｂとストッパ部５１ａとの間に所定の隙間ができる。その後、第１弁体５３が開弁すると、第１調圧室５８の圧力が低下し、第１ピストン５２が開弁ばね５７の付勢力により押されて第１調圧室５８が縮小する方向へ移動し、第１弁体５３が押されて更に開弁する。このとき、入口通路４２から導入される水素ガスの圧力は、第１調圧室５８の圧力に比べてさほど高くはない。よって、第１弁体５３が開弁し続け、第１調圧室５８に水素ガスが流入しても、第１調圧室５８の圧力上昇が遅く、やがて段部５２ｂがストッパ部５１ａに衝突する。このとき、段部５２ｂとストッパ部５１ａとの間に緩衝部材６５が設けられるので、両者５２ｂ，５１ａの当接時の衝撃が緩和される。このため、第１ピストン５２の段部５２ｂとストッパ部５１ａとの当接による打音や騒音の発生を抑えることができる。
【００６４】
この実施形態では、第１レギュレータ８において、緩衝部材６５が、第１ピストン５２の段部５２ｂに固定される。従って、緩衝部材６５が段部５２ｂとストッパ部５１ａとの間を浮動することなく位置決めされる。このため、段部５２ｂとストッパ部５１ａとの間で緩衝部材６５を安定的に機能させることができる。この点、第２レギュレータ９においても、緩衝部材８５について同等の作用効果を得ることができる。
【００６５】
この実施形態では、第１レギュレータ８において、緩衝部材６５が円環状をなす弾性体であることから、緩衝部材６５が部品としてまとまりがある。このため、第１ピストン５２の段部５２ｂに対する緩衝部材６５の組み付け性を向上させることができる。この点、第２レギュレータ９においても、緩衝部材８５について同等の作用効果を得ることができる。
【００６６】
この実施形態では、第１レギュレータ８において、ストッパ部５１ａが、第１シリンダ５１の内周に設けられるので、ストッパ部５１ａの加工が容易である。すなわち、第１シリンダ５１の内周の内径を変えて加工するだけで済む。このため、ストッパ部を持たない従前のレギュレータに対してストッパ部５１ａを容易に設けることができる。この点、第２レギュレータ９では、ストッパ部８１ｂが、蓋部材８１の凸部８１ａに設けられるが、第１レギュレータ８と同等の作用効果を得ることができる。
【００６７】
また、この実施形態では、特に第１レギュレータ８において、緩衝部材６５が通路又は第１調圧室５８を流れる水素ガスに曝されない位置に配置される。すなわち、緩衝部材６５は、第１ピストン５２の外周において、第１調圧室５８からパッキン６２を挟んで離れた段部５２ｂに配置される。従って、緩衝部材６５が水素ガスに直接曝されないので、水素ガスによる物理的及び化学的な影響を受けることがない。例えば、緩衝部材６５に、水素ガス中の異物が当たったり、緩衝部材６５が水素ガスにより変質したりすることがない。このため、緩衝部材６５とストッパ部５１ａとの間での異物の噛み込みを防止することができ、緩衝部材６５の劣化を防止することができる。
【００６８】
＜第２実施形態＞
次に、本発明における減圧弁を燃料電池システムに具体化した第２実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
【００６９】
なお、以下の説明において、第１実施形態と同等の構成要素については同一の符号を付して説明を省略し、以下には異なった点を中心に説明する。
【００７０】
この実施形態では、第１レギュレータ８の緩衝部材６５の配置の点で第１実施形態と構成が異なる。図６に、第１レギュレータ８の一部を、図３に準ずる拡大断面図により示す。この実施形態では、第１ピストン５２の段部５２ｂに緩衝部材６５が固定されておらず、その代わり、第１シリンダ５１の内周のストッパ部５１ａに形成された周溝５１ｂに緩衝部材６５が固定される。
【００７１】
従って、第１レギュレータ８において、緩衝部材６５に係り、第１実施形態と同等の作用効果を得ることができる。
【００７２】
＜第３実施形態＞
次に、本発明における減圧弁を燃料電池システムに具体化した第３実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
【００７３】
この実施形態では、第１及び第２のレギュレータ８，９の緩衝部材６５，８５の構成の点で前記各実施形態と構成が異なる。図７に、緩衝部材６５（８５）を平面図により示す。この実施形態では、緩衝部材６５（８５）が、隙間を開けて円環状に配置された複数の弾性片６５ａ（８５ａ）より構成される。
【００７４】
従って、第１及び第２のレギュレータ８，９において、緩衝部材６５（８５）には、複数の弾性片６５ａ（８５ａ）の間に隙間があるので、各ピストン５２，７２又は各ストッパ部５１ａ，８１ｂが各緩衝部材６５（８５）に当接した後に、各ピストン５２，７２又は各ストッパ部５１ａ，８１ｂが緩衝部材６５（８５）に密着することがなく、緩衝部材６５（８５）からの離間が容易となる。このため、各ピストン５２，７２の円滑な動作を確保することができる。
【００７５】
なお、この発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更して実施することもできる。
【００７６】
（１）前記各実施形態では、本発明の緩衝部材６５，８５に係る構成を、２つのレギュレータ８，９を含む高圧レギュレータ７に具体化したが、本発明の緩衝部材に係る構成を、単体のレギュレータに具体化することができる。
【００７７】
（２）前記各実施形態では、本発明を燃料電池システムの水素供給システムに使用される高圧レギュレータ７に具体化したが、これに限られるものではなく、各種システムに使用される減圧弁に具体化することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
この発明は、二次側の流体圧力を、一次側の流体圧力よりも低い圧力に維持する減圧弁に利用することができる。
【符号の説明】
【００７９】
８  第１レギュレータ（減圧弁）
９  第２レギュレータ（減圧弁）
４２  入口通路（通路）
５１  第１シリンダ
５１ａ  ストッパ部
５２  第１ピストン
５２ｂ  段部
５３  第１弁体
５４  第１弁室（通路）
５５  第１弁座
５５ａ  弁孔（通路）
５７  開弁ばね
５８  第１調圧室
６５  緩衝部材
６５ａ  弾性片
６８  第１大気室
７１  第２シリンダ
７２  第２ピストン
７２ａ  第２弁体
７２ｃ  中空部（通路）
７３  第２弁座
７４  開弁ばね
７７  第２調圧室
７８  第２弁室（通路）
８１  蓋部材
８１ｂ  ストッパ部
８５  緩衝部材
８５ａ  弾性片
８８  第２大気室
【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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