(57)【要約】【課題】簡素な構成で閉弁時にシール性を確保できる圧力調整弁を提供する。【解決手段】本発明の一態様は、シート１２と、バルブ１４と、バルブ１４をシート１２に対して当接および離間させるように移動させるピストン１５と、を有する圧力調整弁１において、バルブ１４は、シート１２に当接可能なシール部７１と、ピストン１５に保持される保持部７２と、を備え、ピストン１５は、シート１２側の端部４３にて、保持部７２を収容する収容部９１を備え、保持部７２は、収容部９１内にて、バルブ１４とピストン１５の移動方向に対して垂直な方向に所定量移動可能な状態で保持されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁座と、弁体と、前記弁体を前記弁座に対して当接および離間させるように移動させるピストンと、を有する圧力調整弁において、
前記弁体は、前記弁座に当接可能なシール部と、前記ピストンに保持される保持部と、を備え、
前記ピストンは、前記弁座側の端部にて、前記保持部を収容する収容部を備え、
前記保持部は、前記収容部内にて、前記弁体と前記ピストンの移動方向に対して垂直な方向に所定量移動可能な状態で保持されていること、
を特徴とする圧力調整弁。
【請求項２】
請求項１の圧力調整弁において、
前記保持部は、前記シール部側とは反対側の端部に拡径部を備え、
前記収容部は、前記弁座側から順に、前記拡径部の外径よりも内径が小さいリブ部と、前記拡径部の外径よりも内径が大きく前記拡径部を配置可能な大径部と、を備えること、
を特徴とする圧力調整弁。
【請求項３】
請求項１の圧力調整弁において、
前記保持部は、当該保持部と前記収容部の内周面との間に配置された弾性部材の弾性力により保持されていること、
を特徴とする圧力調整弁。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１つの圧力調整弁において、
前記シール部は、前記保持部よりも外径が大きい前記ピストン側の端面を備え、
前記ピストンにおける前記弁座側の端面と前記シール部における前記ピストン側の端面とが摺動可能に形成されていること、
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、例えば燃料タンクから供給先へ供給する燃料ガスの圧力を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】
圧力を所望の圧力に調整する圧力調整弁として、特許文献１には、ボールキャリアに保持されたボール弁体が、ハウジング内の圧力バランスに応じて、弁座に対して当接および離間する圧力調整器が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１８９０５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示される圧力調整器において、ボール弁体はボールキャリアに対して限られた範囲内で横方向に動くことができるので、ボール弁体を弁座の中心に合わせることが出来るが、複雑な構成となっている。このような複雑な構成において、ボール弁体とボール保持器との接触でボール弁体の表面精度が粗くなると、閉弁時に弁座とボール弁体との間のシール性が確保できないおそれがある。
【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、簡素な構成で閉弁時のシール性を確保できる圧力調整弁を提供すること、を課題とする。
【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態様は、弁座と、弁体と、前記弁体を前記弁座に対して当接および離間させるように移動させるピストンと、を有する圧力調整弁において、前記弁体は、前記弁座に当接可能なシール部と、前記ピストンに保持される保持部と、を備え、前記ピストンは、前記弁座側の端部にて、前記保持部を収容する収容部を備え、前記保持部は、前記収容部内にて、前記弁体と前記ピストンの移動方向に対して垂直な方向に所定量移動可能な状態で保持されていること、を特徴とする。
【０００７】
この態様によれば、閉弁時において、弁座の中心軸に対して弁体の中心軸が傾き易くても、あるいは、弁座の中心軸と弁体の中心軸とにズレが存在しても、弁体の保持部がピストンの収容部の内部にて移動できるので、弁体の傾きや軸ズレを、吸収できる。そのため、弁体により弁座の孔を塞ぐことができる。したがって、簡単な構成で、弁座と弁体との間のシール性を確保できる。
【０００８】
上記の態様においては、前記保持部は、前記シール部側とは反対側の端部に拡径部を備え、前記収容部は、前記弁座側から順に、前記拡径部の外径よりも内径が小さいリブ部と、前記拡径部の外径よりも内径が大きく前記拡径部を配置可能な大径部と、を備えること、が好ましい。
【０００９】
この態様によれば、弁体をピストンに組付けるときに、弁体の拡径部を、ピストンのリブ部に圧入した後、大径部の内部において配置させることができる。そのため、弁体の保持部は、ピストンの収容部から抜け難くなり、確実にピストンの収容部にて保持される。したがって、少ない部品点数で弁体の保持部をピストンの収容部にて保持させることができる。
【００１０】
上記の態様においては、前記保持部は、当該保持部と前記収容部の内周面との間に配置された弾性部材の弾性力により保持されていること、が好ましい。
【００１１】
この態様によれば、弁座の中心軸の傾きやズレを、Ｏリングの弾性により吸収できる。そのため、簡単な構成で、弁座と弁体との間のシール性を確保できる。
【００１２】
上記の態様においては、前記シール部は、前記保持部よりも外径が大きい前記ピストン側の端面を備え、前記ピストンにおける前記弁座側の端面と前記シール部における前記ピストン側の端面とが摺動可能に形成されていること、が好ましい。
【００１３】
この態様によれば、弁体とピストンとを広範囲で摺動させることができるので、弁体の自由度を小さくして、弁体の傾きを抑制できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の圧力調整弁によれば、簡素な構成で閉弁時のシール性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態の圧力調整弁の断面図である。
【図２】第１実施形態のバルブ周辺の拡大図である。
【図３】第２実施形態のバルブ周辺の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［第１実施形態］
まず、本実施形態の圧力調整弁１の構成について説明する。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。
【００１７】
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、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。
【００１８】
図１に示すように、圧力調整弁１は、カバー１１と、シート１２（弁座）と、ボデー１３と、バルブ１４（弁体）と、ピストン１５と、スプリング１６と、出口ブロック部材１７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。そして、ボデー１３の内部に、第１調圧室２１が形成されている。また、ボデー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。
【００１９】
カバー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。
【００２０】
シート１２は、カバー１１とボデー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。なお、シート１２の材質は、樹脂である。
【００２１】
ボデー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。
【００２２】
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。また、本実施形態におけるバルブ１４の詳細については、後述する。
【００２３】
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、パッキン４１が配置されている。
【００２４】
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、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。また、本実施形態におけるピストン１５の軸状部３７の端部４３の詳細については、後述する。
【００２５】
スプリング１６は、ボデー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方向、すなわち、バルブ１４の開弁方向へ付勢している。
【００２６】
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。リリーフ弁１８は、出口ブロック部材１７に取り付けられており、出口５１内の燃料ガスＧの圧力を所定の設定値以下に調整する。リークチェックポート１９は、出口ブロック部材１７に取り付けられており、出口５１からの燃料ガスＧの漏れの有無を検出する。
【００２７】
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、カバー１１の入口３１と連通する。
【００２８】
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。
【００２９】
そして、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。以上が、本実施例の圧力調整弁１の構造についての説明である。
【００３０】
次に、本実施例の圧力調整弁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。
【００３１】
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。そして、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調圧される。以上が、本実施例の圧力調整弁１の作用についての説明である。
【００３２】
ここで、ピストン１５は、ボデー１３の内部において、ボデー１３の内周面６１にパッキン４４が接触し、かつ、ボデー１３の内周面６２にパッキン４１が接触した状態で、シート１２に近づく方向およびシート１２から離れる方向に移動する。このように、ボデー１３の内周面６１にパッキン４４が接触し、かつ、ボデー１３の内周面６２にパッキン４１が接触した状態で、ピストン１５は、ボデー１３の内部において、姿勢を保ちながら移動する。このとき、ボデー１３の内周面６１と内周面６２の中心軸がシート１２のシート孔３３の中心軸に対してズレていたり傾いている場合や、パッキン４１とパッキン４４の変形量のばらつきが大きい場合には、ピストン１５の中心軸がシート孔３３の中心軸に対して傾き易くなる。そうすると、ピストン１５に保持されたバルブ１４がシート１２のシート孔３３を塞ぐ閉弁時に、バルブ１４の中心軸がシート孔３３の中心軸に対して傾き易くなる。そのため、閉弁時に、バルブ１４によりシート孔３３を確実に塞ぐことができず、シート１２とバルブ１４との間のシール性が確保できないおそれがある。
【００３３】
また、シート１２のシート孔３３の中心軸とバルブ１４の中心軸とにズレが存在する場合にも、閉弁時に、シート１２とバルブ１４との間のシール性が確保できないおそれがある。
【００３４】
そこで本実施形態においては、閉弁時において、簡素な構成で、バルブ１４の傾きや軸ズレを吸収して、シート１２とバルブ１４との間のシール性を確保している。
【００３５】
そこで、本実施形態において、簡素な構成でシート１２とバルブ１４との間のシール性の確保を実現するバルブ１４とピストン１５の軸状部３７の端部４３における構成について、以下に説明する。
【００３６】
本実施形態のバルブ１４は、シート１２側から順に、シート１２に当接可能なシール部７１と、ピストン１５に保持される保持部７２を備えている。
【００３７】
シール部７１は、シート１２側から順に、先端部８１と円柱部８２と大径部８３などを備えている。
【００３８】
先端部８１は、その外径がシート１２側に向かって徐々に小さくなるように形成されている。この先端部８１は、閉弁時に、シート孔３３を塞ぐようにしてシート１２に接触する。円柱部８２は、円柱状に形成され、先端部８１と大径部８３に接続している。大径部８３の外径は、先端部８１や円柱部８２の外径よりも大きく形成されている。大径部８３は、ピストン１５側（保持部７２側）に形成される端面８４を備えている。
【００３９】
保持部７２は、シール部７１側から順に、中間部８５と、拡径部８６を備えている。
【００４０】
中間部８５は、円柱状に形成されている。中間部８５の外径は、シール部７１の大径部８３における端面８４の外径よりも小さく形成されている。拡径部８６は、保持部７２において、バルブ１４の移動方向についてのシール部７１側とは反対側の端部に形成されている。拡径部８６の外径ｄ２は、中間部８５の外径よりも大きく形成されている。なお、拡径部８６における中間部８５側とは反対側の端部は、徐々に外径が小さくなるように、その外周面がテーパ状に形成されている。
【００４１】
なお、本実施形態において、拡径部８６における中間部８５とは反対側の端面８７とピストン１５の収容部９１の底面１０５との間には、隙間δが形成されている。
【００４２】
また、ピストン１５は、端部４３において、バルブ１４の保持部７２を収容するために穴加工がなされた収容部９１を備えている。収容部９１は、シート１２側から順に、テーパ部１０１と、リブ部１０２と、大径部１０３などを備えている。
【００４３】
テーパ部１０１は、リブ部１０２方向に向かって徐々に内径が小さくなるように、その内周面がテーパ状に形成されている。リブ部１０２の内周面は、円筒状に形成されている。リブ部１０２の内径ｄ１は、バルブ１４の拡径部８６の外径ｄ２よりも小さい。大径部１０３の内径は、リブ部１０２の内径ｄ１およびバルブ１４の保持部７２の拡径部８６よりも大きい。そして、大径部１０３の内部には、バルブ１４の拡径部８６が配置されている。
【００４４】
本実施形態では、バルブ１４の保持部７２は、ピストン１５の収容部９１の内部にて、バルブ１４とピストン１５の移動方向に対して垂直な方向（バルブ１４とピストン１５の径方向、図１と図２の左右方向）に所定量移動可能な状態で保持されている。
【００４５】
具体的には、ピストン１５の収容部９１のリブ部１０２の内径は、バルブ１４の保持部７２の中間部８５の外径よりも大きい。これにより、収容部９１のリブ部１０２と、保持部７２の中間部８５との間には、バルブ１４とピストン１５の径方向について、２×ｅ１の大きさの隙間が形成されている。
【００４６】
また、ピストン１５の収容部９１の大径部１０３の内径は、バルブ１４の保持部７２の拡径部８６の外径ｄ２よりも大きい。これにより、収容部９１の大径部１０３と、保持部７２の拡径部８６との間には、バルブ１４とピストン１５の径方向について、２×ｅ２の大きさの隙間が形成されている。
【００４７】
このように、２×ｅ１の大きさの隙間と２×ｅ２の大きさの隙間が存在するので、バルブ１４の保持部７２は、ピストン１５の収容部９１の内部にて、バルブ１４とピストン１５の径方向に所定量移動可能な状態で保持されている。
【００４８】
このように、本実施形態では、バルブ１４の保持部７２は、ピストン１５の収容部９１の内部にて、バルブ１４とピストン１５の径方向に所定量移動可能な状態で保持されている。
【００４９】
これにより、閉弁時において、シート１２のシート孔３３の中心軸に対してバルブ１４の中心軸が傾き易くても、あるいは、シート孔３３の中心軸とバルブ１４の中心軸とにズレが存在しても、バルブ１４の保持部７２がピストン１５の収容部９１の内部にて移動できるので、バルブ１４の傾きや軸ズレを、吸収できる。そのため、バルブ１４のシール部７１によりシート孔３３を塞ぐことができる。したがって、簡単な構成で、シート１２とバルブ１４との間のシール性を確保できる。
【００５０】
また、本実施形態では、バルブ１４の保持部７２は、シール部７１側とは反対側の端部に拡径部８６を備えている。そして、ピストン１５の収容部９１は、シート１２側から順に、バルブ１４の拡径部８６の外径ｄ２よりも内径ｄ１が小さいリブ部１０２と、拡径部８６の外径ｄ２よりも内径が大きく拡径部８６を配置可能な大径部１０３と、を備える。
【００５１】
これにより、バルブ１４をピストン１５に組付けるときは、バルブ１４の拡径部８６を、ピストン１５のリブ部１０２に圧入した後、ピストン１５の収容部９１の大径部１０３の内部においてバルブ１４とピストン１５の径方向に所定量移動可能な状態で配置させることができる。そのため、バルブ１４の保持部７２は、ピストン１５の収容部９１から抜け難くなり、確実にピストン１５の収容部９１にて保持される。したがって、バルブ１４の保持部７２の抜け止め用の部品が不要なので、少ない部品点数でバルブ１４の保持部７２を収容部９１にて保持させることができる。
【００５２】
また、本実施形態では、ピストン１５におけるシート１２側の端面１０４とバルブ１４のシール部７１におけるピストン１５側の端面８４とが摺動可能に形成されている。これにより、バルブ１４とピストン１５とを広範囲で摺動させることができるので、バルブ１４の自由度を小さくして、バルブ１４の傾きを抑制できる。
【００５３】
すなわち、閉弁時には、ピストン１５におけるシート１２側の端面１０４とバルブ１４のシール部７１におけるピストン１５側の端面８４との間には隙間が形成されない一方で、バルブ１４の拡径部８６の端面８７とピストン１５の収容部９１の底面１０５の間には隙間δが形成される。
【００５４】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明するが、第１実施例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、異なった点を中心に述べる。
【００５５】
バルブ１４の保持部７２は、円柱状の第１中間部１１１と円柱状の第２中間部１１２を備えている。第２中間部１１２の外径は、第１中間部１１１の外径および拡径部８６の外径よりも小さい。これにより、保持部７２の外周面に、第１中間部１１１と第２中間部１１２と拡径部８６に区画されるようにして形成された溝部が形成されている。そして、当該溝部に、Ｏリング１１３（弾性部材）が配置されている。
【００５６】
ピストン１５の収容部９１は、テーパ部１０１と円筒部１０６を備えている。そして、バルブ１４の外周面とピストン１５の収容部９１の円筒部１０６の内周面との間において、Ｏリング１１３が配置され、２×ｅ１の大きさの隙間が形成されている。
【００５７】
なお、収容部９１と通路３８との間を貫通する貫通孔を形成すれば、Ｏリング１１３の下側に高圧の燃料ガスＧが溜まることを防止できる。
【００５８】
このように、本実施形態では、バルブ１４の保持部７２は、当該保持部７２の外周面とピストン１５の収容部９１の内周面との間に配置されたＯリング１１３の弾性力により保持されている。
【００５９】
これにより、バルブ１４の中心軸の傾きやズレを、Ｏリングの弾性により吸収できる。そのため、簡単な構成で、シート１２とバルブ１４との間のシール性を確保できる。
【００６０】
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】
【００６１】
１  圧力調整弁
１２  シート
１４  バルブ
１５  ピストン
２１  第１調圧室
２２  第２調圧室
３３  シート孔
３８  通路
３９  ばね受座
４３  （ピストンの）端部
７１  シール部
７２  保持部
８１  先端部
８４  （大径部の）端面
８６  拡径部
８７  （拡径部の）端面
９１  収容部
１０２  リブ部
１０３  大径部
１０４  （ピストンにおけるシート側の）端面
１１２  第２中間部
１１３  Ｏリング
Ｇ  燃料ガス
ｄ１  （リブ部の）内径
ｄ２  （拡径部の）外径
δ  隙間
【図１】
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【図２】
2017097467.tif 000004
【図３】
2017097467.tif 000005