(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁本体内部のシートリング中央の流通孔を通過する流体の流量を弁室内を動作可能な状態で設けられるプラグによって制御する調節弁において、
前記弁室内に設置され前記プラグが挿入されるともに前記流通孔へ向かう流体が通過するケージ部を有するケージ形ガイドと、
前記プラグと前記ケージ形ガイドとの間に介装されるグランドパッキンと、
前記シーリングの周面に前記流体の圧力を受け止めて前記シートリングをシールする流体圧力シール部とを備え、
前記流体圧力シール部は、
前記流体の流れ方向に向かって幅が大きくなる断面がテーパ状の周面を有する前記シートリングと、
前記シートリングの前記周面に当接配置される断面がテーパ状の周面を有する第１のガスケットにより構成されるとともに、
前記シートリングの外周縁部は前記ケージ形ガイドの内壁に当接することを特徴とする調節弁。
【請求項２】
前記ケージ形ガイドの底面部と対向する前記シートリングの下面に当接配置される第２のガスケットを備えたことを特徴とする請求項１記載の調節弁。
【請求項３】
前記弁本体が分割不可能に一体形成されていることを特徴とする請求項１記載の調節弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料電池自動車に供給される水素ステーションのタンクからの水素供給量を制御する調節弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通常の調節弁では、弁本体内部に、流入路側（１次側）と流出路側（２次側）とを仕切る隔壁が設けられ、隔壁の開口部に流体の流通孔を有するシートリングが配置されている。流量特性部を有するプラグ（弁体）が前記シートリングのシート面に着座すると全閉状態となり、離間するとプラグの流量特性部とシートリングとの隙間を通って流体が２次側へ流れ込む（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、燃料電池自動車に水素を供給する水素ステーションにも、調節弁が用いられている。具体的には、燃料電池自動車に水素を供給するディスペンサに内蔵され、タンクからの水素供給量を制御するものである。本調節弁は、燃料電池自動車の走行可能距離２５０ｋｍ程度とした場合、３５ＭＰａの高圧水素ガスの流量を制御することになる。
図３は、高圧水素ガスの流量制御に用いられる調節弁の従来構造を示す縦断面図である。図３に示すような高圧仕様の調節弁としては、最縮流部（絞り部）より前部を１次側とし、後部を２次側とすると、２次側にプラグを配置するのが一般的である。
【０００４】
図３に示す調節弁は、下記のような特徴を有している。
（１）プラグ１及びグランド部（グランドパッキン７）は上蓋１０内に収容され、上蓋１０と弁本体２とを、スパイラルガスケット１１を介して締結部材（トルクレンチ等）で締結している。
（２）流入路（１次側通路）８から弁本体２に流入した流体は、下方よりシートリング５中央の流通孔５ｃとプラグ１先端のニードル体（流量特性部）１ａとの隙間部分（最縮流部）を抜けて、プラグ１下端周面の着座部１ｂに衝突する。そして、着座部１ｂより上方に設けられた流出路（２次側通路）９を通って弁本体２の外部へ流出する。
（３）締結部材で上蓋１０の上部を締め付けることにより、下向きに押圧力が生じる。上蓋１０の下部をシートリング５のフランジ部に当接させ、上記押圧力でシールする構造（以下、他力式シール構造）となっている。
【０００５】
図４は、図３の調節弁の他力式シール構造を示す拡大断面図である。図３に示す調節弁は、上蓋１０の締め付けトルク（外力）によりシールする他力式シール構造である。
図４において、上記特徴（１）の上蓋１０と弁本体２との分割型構造では、振動、圧力履歴、熱履歴等の外的要因により、上蓋１０と弁本体２との締結部が緩み、漏れが発生する虞があった。
また、水素のように分子量が小さく漏れ易い流体を扱う場合には、適正なトルクで締結した場合でも、完全に漏れをなくすことは困難であった。
更に、特徴（３）の他力式シール構造では、流体の圧力条件が３５ＭＰａという高圧の場合、上蓋１０の締め付けトルクが１ｋＮ・ｍ以上となり、分解及び組み付けにおいて困難を極めていた。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１６００３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の調節弁は、以上のように構成されていたので、振動や圧力、熱の影響を受けることにより、上蓋と弁本体との締結部分に緩みが生じ、両者の境界部（締結部）から漏れが生じるという課題があった。
また、締結部の締め付け作業が必須であることに加えて、その確実性も要求されるため、締め付け作業に多大な時間を要するという課題もあった。
更に、流体が高圧の場合には、上蓋の締め付けトルクが過大となり、分解及び組み付けが困難となるという課題もあった。
【０００８】
この発明は上記のような課題を解消するためになされたもので、上蓋と弁本体との締結部分からの漏れを防止した調節弁を提供することを目的とする。
また、組み付け及び分解が容易な調節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】
【０００９】
この発明に係る調節弁は、弁本体内部のシートリング中央の流通孔を通過する流体の流量を弁室内を動作可能な状態で設けられるプラグによって制御する調節弁において、前記弁室内に設置され前記プラグが挿入されるともに前記流通孔へ向かう流体が通過するケージ部を有するケージ形ガイドと、前記プラグと前記ケージ形ガイドとの間に介装されるグランドパッキンと、前記シーリングの周面に前記流体の圧力を受け止めて前記シートリングをシールする流体圧力シール部とを備え、前記流体圧力シール部は、前記流体の流れ方向に向かって幅が大きくなる断面がテーパ状の周面を有する前記シートリングと、前記シートリングの前記周面に当接配置される断面がテーパ状の周面を有する第１のガスケットにより構成されるとともに、前記シートリングの外周縁部は前記ケージ形ガイドの内壁に当接することを特徴としたものである。
【００１０】
この発明に係る調節弁は、前記ケージ形ガイドの底面部と対向する前記シートリングの下面に当接配置される第２のガスケットを備えたことを特徴としたものである。
【００１１】
この発明に係る調節弁は、前記弁本体が分割不可能に一体形成されていることを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、流体の圧力を受け止めてシートリングをシールするので、上蓋の締め付けトルクを低減することができる。
また、流体が高圧の場合には、上蓋がなくとも十分なシール効果が得られる。
【００１３】
この発明によれば、断面がテーパ状の周面同士を当接させてシートリングとガスケットにより流体圧力シール部を構成しているので、上蓋の締め付けトルクを低減することができる。
また、流体が高圧の場合は、上蓋がなくとも十分なシール効果が得られる。
【００１４】
この発明によれば、上蓋を廃し、弁本体を分割不可能に一体形成することにより、部品点数を削減することができる。
また、上蓋と弁本体の締め付け作業が不要となる効果が得られる。
更に、上蓋と弁本体との境界部（締結部）からの流体の漏れが一切生じないという効果も得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る調節弁を示す縦断面図である。
図１において、弁本体２は、流入路８（１次側通路）と、流出路９（２次側通路）と、両者の間に設けられた弁室１２と、プラグ１が挿入されるケージ形ガイド３を備えている。
弁室１２には、平形のガスケット６、断面が楔形で中央に流通孔５ｃを有するシートリング５、断面がデルタ形（三角形）のガスケット４の順に載置される。
プラグ１はケージ形ガイド３に挿入される。その際に、プラグ１とケージ形ガイド３との間にはグランドパッキン７が介装される。
【００１６】
ガスケット４、６やグランドパッキン７、シートリング５等のシール部材には、ＰＴＦＥ等の耐熱性、耐食性及びシール性（可撓性）に優れた樹脂を主成分とするものが用いられている。また、その他の部材には、ステンレス等の耐食性に優れた金属が用いられている。
【００１７】
次に、動作について説明する。流入路８から弁本体２に流入した流体は、弁室１２に達する。
弁室１２において、プラグ１の先端に設けられたニードル体（流量特性部）１ａはシートリング５の中央に設けられた流通孔５ｃに挿通され、両者の隙間部分となる最縮流部を形成する。ニードル体１ａが流通孔５ｃを移動することによって流量が絞られ、流通孔５ｃを通過する流体の流量が調節される。
図１において、最縮流部を通過する流体の流量は、ニードル体１ａの上昇に伴い、最縮流部が拡大して増加する。また、ニードル体１ａの下降に伴い、最縮流部が縮小して減少する。ニードル体１ａがそのまま下降を続けると、最終的には全閉状態となる。
最縮流部を通過した流体は、流出路９から弁本体２の外部に流出する。
【００１８】
図１で示されるように、本調節弁の弁本体２には分離可能な上蓋がなく、弁本体２自体を一体成形品としたものである。或いは、弁本体２を複数に分割して成形した後に、溶接等により一体形成して分割不可能としたものであってもよい。従って、従来構造の調節弁が有していた上蓋と弁本体との締結部が存在せず、同部からの漏れが生じない。
【００１９】
次に、流体圧力シール部１３の構成について説明する。図２は、図１の調節弁の自閉式シール構造を示す拡大断面図である。図２は、プラグ１のニードル体１ａの基端部上方に設けられたテーパ状の着座部１ｂが、シートリング５の流通孔５ｃの上方に設けられた断面Ｌ字型の内周面（シート面５ｂ）に着座した全閉状態を示している。
図２において、流体圧力シール部１３は、シートリング５の周面に流体の圧力を受け止めてシートリング５をシールする（以下、自閉式シール）部分である。
【００２０】
シートリング５の外周面には、流体の流れ方向に向かって（沿って）幅が大きくなる、断面がテーパ状の部分（以下、外周面テーパ部５ａ）が形成されている。
また、ガスケット４の内周面には、外周面テーパ部５ａと逆向きの、断面がテーパ状の部分（以下、内周面テーパ部４ａ）が形成されている。
そして、外周面テーパ部５ａと内周面テーパ部４ａとが当接配置されて、流体圧力シール部１３を構成している。
更に、ケージ形ガイド３の底面部と対向するシートリング５の下面には、ガスケット６が当接配置されている。
【００２１】
次に、流体圧力シール部１３の動作について説明する。先ず、ガスケット４に対して、図２中の矢印方向に流体の圧力がかかる。
ガスケット４は、内周面テーパ部４ａに当接するシートリング５の外周面テーパ部５ａを押圧する。
シートリング５の外周縁部はケージ形ガイド３の内壁に当接する。また、シートリング５のシート面５ｂにはプラグ１の着座部１ｂが着座する。
ガスケット６は、流体の圧力に対してシートリング５を下側から支持することにより、高圧下でシートリング５の周縁部がケージ形ガイド３の底面部で圧縮されて必要以上に変形するのを防止する。
【００２２】
流体圧力シール部１３はシート漏れを防止し、シートリング５のシート面５ｂとプラグ１の着座部１ｂとが形成するシール部はシート漏れを防止する。
即ち、断面が楔形のシートリング５と断面がデルタ形のガスケット４との組み合わせ（楔形構造）により、流体の圧力を利用した自閉式シールを構成するものである。
【００２３】
以上のように、この実施の形態１によれば、従来のように上蓋と弁本体との分割型構造とした場合でも、流体の圧力を受け止めてシートリング５をシールするので、上蓋の締め付けトルクを低減することができる。
また、使用する流体が高圧の場合は、自閉式シールのシール性が向上するので、上蓋を締め付けなくとも十分なシール効果が得られる。
更に、流体圧力シール部１３を、断面が楔形のシートリング５と断面がデルタ形のガスケット４との組み合わせにより構成するので、組み付けが容易となる効果が得られる。
【００２４】
流体が高圧の場合には、上蓋を廃し（上蓋レス構造）、弁本体２を分割不可能に一体形成することにより、部品点数（例えば、図３中の上蓋１０とスパイラルガスケット１１）を削減することができる。
それと同時に、上蓋と弁本体との締め付け作業が不要となる効果が得られる。
また、上蓋と弁本体との境界部（締結部）が存在しないので、同部からの流体の漏れが一切生じないという効果も得られる。
【００２５】
なお、以上の説明において、便宜上、上下左右等の表現を用いたが、実際の弁装置の設置方向は様々であり、以上の説明で用いた方向に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の実施の形態１に係る調節弁を示す縦断面図である。
【図２】図１の調節弁における自閉式シール構造を示す拡大断面図である。
【図３】高圧水素ガスの流量制御に用いられる調節弁の従来構造を示す縦断面図である。
【図４】図３の調節弁における他力式シール構造を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  プラグ
１ａ  ニードル体（流量特性部）
１ｂ  着座部
２  弁本体
３  ケージ形ガイド
４  ガスケット
４ａ  内周面テーパ部
５  シートリング
５ａ  外周面テーパ部
５ｂ  シート面
５ｃ  流通孔
６  ガスケット
７  グランドパッキン
８  流入路（１次側通路）
９  流出路（２次側通路）
１０  上蓋
１１  スパイラルガスケット
１２  弁室
１３  流体圧力シール部
【図１】
0004959464.tif 000002
【図２】
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【図３】
0004959464.tif 000004
【図４】
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