(57)【要約】【課題】シール部材に対して高圧ガスの圧力が作用することを抑制することができる結果、シール部材の劣化、損傷を防止すること。【解決手段】ハウジング１０と、ハウジング１０内に形成された調圧室２１，２２と、ハウジング１０内を軸方向に移動可能なピストン１５と、ピストン１５と一体で動作するバルブ１４と、バルブ１４が着座可能なシート１２と、ピストン１５を開弁方向に付勢するスプリング１６と、ピストン１５の外周に設けられたパッキン４１，４４とを有する圧力調整弁１において、調圧室２１，２２内の圧力を所定値以下に調整するリリーフ弁１８を有し、リリーフ弁１８の下流側に絞り部５２が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、前記ハウジング内に形成された調圧室と、前記ハウジング内を軸方向に移動可能なピストンと、前記ピストンと一体で動作する弁体と、前記弁体が着座可能な弁座と、前記ピストンを開弁方向に付勢するスプリングと、前記ピストンの外周に設けられたシール部材とを有する圧力調整弁において、
前記調圧室内の圧力を所定値以下に調整するリリーフ弁を有し、
前記リリーフ弁の下流側に絞り部が設けられている
ことを特徴とする圧力調整弁。
【請求項２】
請求項１に記載する圧力調整弁において、
前記リリーフ弁は、前記ハウジングに一体的に設けられている
ことを特徴とする圧力調整弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧の気体燃料の圧力を減圧して所望の圧力に調整する圧力調整弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、特許文献１に開示されるような圧力調整弁が存在する。この圧力調整弁は、ハウジングと、ハウジング内に形成された流体通路と、流体通路内に形成された調圧室内を軸方向に移動可能なピストンと、ピストンを開弁方向に付勢するスプリングと、ピストンと一体で動作するバルブと、バルブが着座可能なバルブシートとを備えている。そして、ピストンの外周にシール部材が配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１０−５３３２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の圧力調整弁では、高圧ガスが供給されて調圧室の圧力が所定値（調圧値）になるまでには一定の時間がかかる。そのため、調圧室の圧力が調圧値になるまで、つまり閉弁状態になるまでの間、シール部材に対して高圧ガスの圧力が作用するので、シール部材が劣化するおそれがある。また、開弁状態でピストンが固着した場合や異物が噛み込んだ場合等には、調圧室の圧力が上昇するため、シール部材が損傷するおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明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、シール部材に対して高圧ガスの圧力が作用することを抑制することにより、シール部材の劣化、損傷を防止することができる圧力調整弁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発明の一形態は、ハウジングと、前記ハウジング内に形成された調圧室と、前記ハウジング内を軸方向に移動可能なピストンと、前記ピストンと一体で動作する弁体と、前記弁体が着座可能な弁座と、前記ピストンを開弁方向に付勢するスプリングと、前記ピストンの外周に設けられたシール部材とを有する圧力調整弁において、前記調圧室内の圧力を所定値以下に調整するリリーフ弁を有し、前記リリーフ弁の下流側に絞り部が設けられていることを特徴とする。
【０００７】
この圧力調整弁では、絞り部が設けられているため、調圧室の圧力を迅速に所定値にすることができる。これにより、閉弁状態になるまでの時間が短縮されるため、シール部材に対して高圧ガスの圧力が作用することを抑制することができる。従って、シール部材の劣化を防止することができる。
【０００８】
ここで、開弁状態でピストンが固着した場合や異物が噛み込んだ場合等には、高圧ガスの流入が続くため調圧室の圧力が上昇していき、シール部材の他、圧力調整弁の下流側に接続された部品や配管が損傷するおそれがある。
しかしながら、この圧力調整弁では、リリーフ弁により流体通路内の圧力が所定値以下に調整される。従って、開弁状態でピストンが固着した場合や異物が噛み込んだ場合等であっても、調圧室内の圧力が所定値以上になることがないため、シール部材の損傷を防止することができるとともに、圧力調整弁の下流側に接続された部品や配管の損傷も防ぐことができる。
【０００９】
そして、上記した圧力調整弁において、前記リリーフ弁は、前記ハウジングに一体的に設けられていることが望ましい。
【００１０】
このような構成にすることにより、圧力調整弁の小型化を図ることができ、限られたスペースであっても配置することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る圧力調整弁によれば、シール部材に対して高圧ガスの圧力が作用することを抑制することができる結果、シール部材の劣化、損傷を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態に係る圧力調整弁の全体断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線における絞り部の断面を示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明に係る実施形態である圧力調整弁について、図１及び図２を参照しながら詳細に説明する。
なお、以下の説明において、「上流側」とは燃料ガスＧの流れ方向の上流側であり、「下流側」とは燃料ガスＧの流れ方向の下流側である。
【００１４】
圧力調整弁１は、燃料ガスＧを減圧しながら所望の圧力に調整する弁である。なお、燃料ガスＧは、例えば、車両用の燃料電池（不図示）に供給される水素ガスである。そして、圧力調整弁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。また、圧力調整弁１の下流側には、燃料ガスＧを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。
【００１５】
図１に示すように、圧力調整弁１は、ハウジング１０と、シート１２と、バルブ１４と、ピストン１５と、スプリング１６と、リリーフ弁１８と、リークチェックポート１９などを有する。ハウジング１０は、入口ブロック部材１１と、ボデー部材１３と、出口ブロック部材１７とで構成されている。そして、ボデー部材１３の内部に、第１調圧室２１が形成されている。また、ボデー部材１３とピストン１５と出口ブロック部材１７とに区画されるようにして、第２調圧室２２が形成されている。
【００１６】
入口ブロック部材１１は、入口３１と入口通路３２などを備えている。入口３１は、圧力調整弁１への燃料ガスＧの流入口である。入口通路３２は、入口３１とシート１２のシート孔３３に連通する通路である。また、入口通路３２には、燃料ガスＧ中の異物を除去するフィルタ３４が配置されている。さらに、フィルタ３４とシート１２との間には、ブッシュ３５が配置されている。
【００１７】
シート１２は、樹脂製であり、所定量だけ潰された状態で、入口ブロック部材１１とボデー部材１３に挟まれて保持されている。シート１２は、略円環状に形成されている。シート１２は、入口通路３２と第１調圧室２１に連通するシート孔３３を備えている。
【００１８】
ボデー部材１３は、圧力調整弁１の筐体であり、その内側に、バルブ１４とピストン１５とスプリング１６と出口ブロック部材１７の一部を収容している。
【００１９】
バルブ１４は、シート１２よりも下流側の第１調圧室２１内に配置されている。バルブ１４は、第１調圧室２１内を移動して、シート１２に対して当接および離間することにより、燃料ガスＧの流れを遮断および許容する。すなわち、バルブ１４は、シート１２のシート孔３３と第１調圧室２１とに連通する流路を開閉する。バルブ１４は、ピストン１５の端部４３においてピストン１５に取り付けられており、ピストン１５と一体になっている。なお、バルブ１４の材質は、金属（例えば、ステンレス）である。
【００２０】
ピストン１５は、本体部３６と、軸状部３７と、通路３８などを備えている。本体部３６は、円筒状に形成されている。本体部３６は、軸状部３７に対して下流側の位置に配置されている。本体部３６は、そのスプリング１６側の面において、スプリング１６が当接するばね受座３９（スプリング１６との当接部）を備えている。なお、本体部３６の外周面には、シール部材であるパッキン４１が配置されている。
【００２１】
軸状部３７は、円筒状に形成されている。軸状部３７は、本体部３６に対して上流側の位置に配置されている。軸状部３７は、流入孔４２を備えている。通路３８は、ピストン１５の中心軸方向に形成されている。また、軸状部３７の上流側（シート１２側）の端部４３において、バルブ１４が配置されている。このようにして、ピストン１５は、バルブ１４と一体になっており、バルブ１４をシート１２に対して当接および離間させる。また、軸状部３７の外周面には、シール部材であるパッキン４４が配置されている。なお、ピストン１５の材質は、金属（例えば、アルミニウム）である。
【００２２】
スプリング１６は、ボデー部材１３とピストン１５との間に配置されている。スプリング１６は、ピストン１５を、出口ブロック部材１７側、すなわち、バルブ１４の開弁方向へ付勢している。
【００２３】
出口ブロック部材１７は、出口５１を備えている。出口５１は、圧力調整弁１からの燃料ガスＧの流出口である。出口ブロック部材１７（ハウジング１０）には、リリーフ弁１８が一体的に設けられている。これにより、リリーフ弁１８を設けた場合でも、圧力調整弁１の小型化を図ることができる。従って、車載する場合など限られたスペースにも圧力調整弁１を配置することができる。そして、リリーフ弁１８は、第２調圧室２２（通路３８）内の燃料ガスＧの圧力を所定の設定値以下に調整するようになっている。また、出口ブロック部材１７には、リークチェックポート１９が設けられている。
【００２４】
さらに、出口ブロック部材１７には、絞り部５２が形成されている。すなわち、絞り部５２は、ハウジング１０に設けられている。この絞り部５２は、リリーフ弁１８の下流側に設けられている。絞り部５２は、例えば図２に示すように、一点鎖線で示す同一円周上に均等（９０°ごと）に配置された４つの細孔５３で構成することができる。この４つの細孔５３によって絞り部５２では、流路断面積が他の部分よりも小さくされている。
【００２５】
第１調圧室２１は、シート１２に対して下流側の位置に形成されている。第１調圧室２１は、バルブ１４がシート１２から離間したときに、入口ブロック部材１１の入口３１と連通する。第２調圧室２２は、ピストン１５の下流側の位置に形成されている。第２調圧室２２は、ボデー部材１３とピストン１５と出口ブロック部材１７とに区画されるようにして形成されている。これら第１調圧室２１と第２調圧室２２において、燃料ガスＧの圧力が調整されるようになっている。
【００２６】
次に、本実施形態の圧力調整弁１の作用（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５１から燃料ガスＧが矢印の方向（ピストンの中心軸方向）へ流出すると、第２調圧室２２内に貯留される燃料ガスＧの圧力が低下する。そのため、スプリング１６の付勢力によりピストン１５は出口ブロック部材１７側へ向かって移動するので、ピストン１５と一体のバルブ１４がシート１２から離間する。すると、燃料タンクから供給される高圧の燃料ガスＧが、入口３１と入口通路３２とシート１２のシート孔３３を流れて、第１調圧室２１に流入する。さらに、第１調圧室２１に流入した燃料ガスＧは、ピストン１５の流入孔４２と通路３８を流れて、第２調圧室２２内に流入する。
【００２７】
そして、第２調圧室２２の燃料ガスＧの圧力が上昇して、燃料ガスＧの圧力によりピストン１５に作用する力がスプリング１６の付勢力よりも大きくなると、ピストン１５は、スプリング１６の付勢力に対抗して、シート１２側へ向かって移動する。そうすると、ピストン１５と一体のバルブ１４がシート１２に当接し、第１調圧室２１と第２調圧室２２への燃料ガスＧの流入が停止する。このようにして、第１調圧室２１と第２調圧室２２の燃料ガスＧの圧力は、所定の値（調圧値）に維持される。具体的には、第１調圧室２１と第２調圧室２２の圧力は、パッキン４１によってシールされた径の面積Ｓ１からパッキン４４によってシールされた径の面積Ｓ２を引いた面積に第２調圧室２２の圧力を乗算した力がスプリング１６の付勢力と等しくなるように概略調圧される。
【００２８】
ここで、圧力調整弁１には、絞り部５２が設けられているため、第２調圧室２２の圧力の上昇を早めることができ、ピストン１５と一体のバルブ１４をシート１２に当接させて閉弁状態にすることができる。すなわち、燃料ガスＧが圧力調整弁１に供給されたときに、第１調圧室２１と第２調圧室２２の燃料ガスＧの圧力を、迅速に調圧値にすることができる。これにより、閉弁状態になるまでの時間が短縮されるため、パッキン４１，４４に対して燃料ガスＧの圧力が作用することを抑制することができるので、パッキン４１，４４の損傷を防止することができる。
【００２９】
また、リリーフ弁１８が絞り部５２の上流側に設けられているため、開弁状態でピストン１５が固着した場合や異物が噛み込んだ場合等に、第１調圧室２１と第２調圧室２２の圧力が上昇したときには、リリーフ弁１８によって上昇した圧力の一部が外部に逃される。これにより、第１調圧室２１と第２調圧室２２の燃料ガスＧの圧力を所定値以下に調整される。従って、開弁状態でピストンが固着した場合や異物が噛み込んだ場合等であっても、パッキン４１，４４の損傷の他、圧力調整弁１の下流側に接続された部品や配管の損傷も防ぐことができる。
【００３０】
以上、詳細に説明したように本実施形態に係る圧力調整弁１によれば、第２調圧室２２内の圧力を所定値以下に調整するリリーフ弁１８を有し、そのリリーフ弁１８の下流側に絞り部５２が設けられているため、第１調圧室２１と第２調圧室２２の燃料ガスＧの圧力を迅速に所定値にすることができる。従って、閉弁状態になるまでの時間が短縮されるため、パッキン４１，４４に対して燃料ガスGの圧力が作用することを抑制することができる。また、リリーフ弁１８が設けられているため、開弁状態でピストンが固着した場合や異物が噛み込んだ場合等であっても、第１調圧室２１と第２調圧室２２の圧力が所定値以上になることがないので、パッキン４１，４４の損傷も防止することができる。
【００３１】
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明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。
【符号の説明】
【００３２】
１    圧力調整弁
１０  ハウジング
１１  入口ブロック部材
１２  シート
１３  ボデー部材
１４  バルブ
１５  ピストン
１６  スプリング
１７  出口ブロック部材
１８  リリーフ弁
２１  第１調圧室
２２  第２調圧室
４１  パッキン
４４  パッキン
５２  絞り部
５３  細孔
Ｇ    燃料ガス
【図１】
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【図２】
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