CN110388490B

CN110388490B - 减压阀

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Publication number: CN110388490B
Application number: CN201910293266.2A
Authority: CN
Inventors: 久保利贺刚; 中野哲; 木原侑也; 堀田裕; 山下显
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2018-04-16
Filing date: 2019-04-12
Publication date: 2023-01-17
Anticipated expiration: 2039-04-12
Also published as: JP2019185584A; US20190316698A1; CN110388490A; EP3557364B1; EP3557364A1; JP7113652B2; US11098812B2

Abstract

减压阀(10)包括：壳体(20)，其具有输入口(21)、与上述输入口(21)连接的输入流路(24)、与上述输入流路(24)连接的减压室(51)、与上述减压室(51)连接的送出流路(25、125)、从上述送出流路(25、125)分支的输出流路(28、128)以及辅助流路、与上述输出流路(28、128)连接的输出口(22)、以及与上述辅助流路连接的辅助口；和阀机构(30)，其设置于上述减压室(51)，并通过变更打开量来调整与上述送出流路(25、125)连接的上述减压室(51)的压力。上述送出流路(25、125)、上述输出流路以及上述辅助流路的各中心线配置于同一平面上。

Description

减压阀

技术领域

本发明涉及减压阀。

背景技术

作为燃料电池车用高压氢气等的压力调整所使用的减压阀(调节器)，有在输入口(一次口)与输出口(二次口)之间具备阀机构的结构(例如，日本特开2017-204245)。在该减压阀中，减压室内的活塞基于从输入口经由阀机构流入了减压室(二次室)的气体的压力而滑动，活塞的滑动使阀机构的阀的打开量变更。

由此，输入口侧的高压气体减压，经由阀机构向二次室送出。而且，减压后的气体从二次室经由送出流路以及二次流路(输出流路)而向输出口送出，其后向燃料电池主体送出。

另外，在日本特开2017-204245的减压阀中，辅助流路从送出流路与二次流路(输出流路)的连接部(分支部)朝向辅助口分支。在日本特开2017-204245中，辅助口是用于检查阀机构中有无氢气泄漏的泄漏检查用口，辅助流路是泄漏检查用流路。并且，安全阀用的辅助流路(安全阀用流路)从泄漏检查用流路(辅助流路)的中途分支。

然而，由连接部(分支)连接的送出流路、输出流路以及泄漏检查用流路分别沿X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向延伸，且分别彼此正交地配置。另外，安全阀用流路也配置为中心线与泄漏检查用流路的中心线正交。由此，形成有各流路的减压阀的壳体大型化，乃至于减压阀大型化。另外，在通过加工形成各流路时，各流路的配置复杂，因此加工工时增多，加工成本上升。

发明内容

本发明作为使送出流路、输出流路以及辅助流路的配置变简单的结构，提供实现小型化、并且减少各流路的加工工时，实现低成本化的减压阀。

本发明的第1方式所涉及的减压阀将输入口中的流体的压力减压而向输出口送出，包括：壳体，其具有上述输入口、与上述输入口连接的输入流路、与上述输入流路连接的减压室、与上述减压室连接的送出流路、从上述送出流路分支的输出流路以及辅助流路、与上述输出流路连接的上述输出口、以及与上述辅助流路连接的辅助口；和阀机构，其设置于上述减压室，并通过变更打开量来调整与上述送出流路连接的上述减压室的压力。上述送出流路、上述输出流路以及上述辅助流路的各中心线配置于同一平面上。

这样，送出流路、输出流路以及辅助流路的各中心线配置于同一平面上。因此，不需要以往技术那样在三个流路分别正交配置时所需要的壳体的厚壁。因此，本发明中减少壳体的厚壁，至少能够使壳体中各流路正交的三方向中的一方向的厚度变薄，因此能够使壳体的体形以及减压阀的体形变小。另外，送出流路、输出流路以及辅助流路配置于同一平面上，因此在加工各流路时，仅通过使工作台旋转，便能够进行这些流路的加工。由此，能够减少加工工时以及成本。

本发明的第2方式所涉及的减压阀将输入口中的流体的压力减压而向输出口送出，包括：壳体，其具有上述输入口、与上述输入口连接的输入流路、与上述输入流路连接的减压室、与上述减压室连接的送出流路、从上述送出流路分支的输出流路以及辅助流路、与上述输出流路连接的上述输出口、以及与上述辅助流路连接的辅助口；和阀机构，其设置于上述减压室，并通过变更打开量来调整与上述送出流路连接的上述减压室的压力。上述辅助流路是与上述阀机构的闭阀时的泄漏检查用的上述辅助口连接的泄漏检查用流路、以及与安全阀用的上述辅助口连接的安全阀用流路，上述送出流路、上述泄漏检查用流路以及上述安全阀用流路的各中心线配置在同一平面上。在该方式中也得到与上述方式相同的效果。

附图说明

以下参照附图描述本发明的优选实施方式的特征、优点以及技术与工业意义，其中，相同的附图标记表示相同的部件，其中，

图1是第一实施方式所涉及的减压阀的整体概要图。

图2是图1的II-II向视剖视图。

图3是图1的III-III向视剖视图。

图4是图1的IV-IV向视剖视图。

图5是对第一实施方式的各流路的配置进行说明的示意图。

图6是对变形例2的减压阀的各流路的配置进行说明的示意图。

图7是对变形例3的减压阀的各流路的配置进行说明的示意图。

图8是对第二实施方式的减压阀的各流路的配置进行说明的示意图。

具体实施方式

1.第一实施方式

1-1.减压阀10的构成

以下，根据附图对减压阀的第一实施方式进行说明。图1所示的减压阀(调节器)10在将搭载于燃料电池汽车的氢箱与燃料电池相连的流体回路的中途设置，将高压的氢气减压而向燃料电池侧送出。

另外，如图1、图2所示，减压阀10具备：形成有输入口21以及输出口22的壳体20、在壳体20内设置于输入口21与输出口22之间的阀机构30、调整阀机构30的打开量(开度)的按压机构40、以及安全阀60。

此外，在各附图中，为了帮助对附图的理解，记载表示方向的X轴、Y轴、Z轴的箭头。而且，在本实施方式中，例如，Z轴方向表示重力方向的上下方向，X轴方向以及Y轴方向表示水平面的各方向。但是，这毕竟只是一个例子，X轴、Y轴、Z轴的方向任意设定即可。

1-1-1.壳体20

如图2所示，在壳体20形成有与输入口21以及输出口22连通并且在外部形成开口的圆孔状的收容孔23。从输入口21延伸的输入流路24在收容孔23的底面23a的中央形成开口。另外，如图3、图4所示，送出流路25在收容孔23的底面23a的偏心的位置形成开口。在送出流路25与输出口22之间设置有输出流路28。如图3、图4所示，输出流路28在与收容孔23的底面23a相反一侧的送出流路25的端部设置的分支部29分支。

另外，如图3、图4所示，壳体20具备：从分支部29分支的泄漏检查用流路201(相当于辅助流路)以及泄漏检查用口201a(相当于辅助口)。泄漏检查用口201a是与外部连通的泄漏检查用流路201的开口部分。泄漏检查用口201a是用于连接气体泄漏量测定装置的连接单元，并通过泄漏量测定装置来检查后面详述的阀机构30的闭阀时的氢气有无泄漏的口。在本实施方式中，泄漏检查用流路201的中心线C3配置为与输出流路28的中心线C2同轴。针对详情，后面进行说明。

并且，如图3所示，壳体20具备：从泄漏检查用流路201的中途分支的安全阀用流路202以及安全阀用的口202a。在本实施方式中，安全阀用流路202配置为中心线C4分别与泄漏检查用流路201的中心线C3以及送出流路25的中心线C1正交。

如图2所示，输入流路24中的收容孔23侧的开口部分以收容阀机构30的方式设定为比其他部分大的内径。具体而言，输入流路24的开口部分从输入流路24的上游侧(图2中，右侧)依次具有圆筒状的第一收容部26、以及与第一收容部26连续并且在底面23a形成开口的圆筒状的第二收容部27。第一以及第二收容部26、27形成为内径依次变大，并且分别与收容孔23配置在同轴上。

阀机构30设置于减压室51，并通过变更打开量来调整与送出流路25连接的减压室51的压力。阀机构30具备：收容于输入流路24的阀体31、收容于第一收容部26的阀座32、收容于第二收容部27的塞子33、配置于塞子33内的阀杆34。

阀体31具有：有底大致圆筒状的主体部35、外形成为从主体部35的底部朝向下游侧(图2中，左侧)慢慢变小的锥形部分并且其顶端形成为外径大致恒定的抵接部36。阀体31(主体部35)的外径设定为比输入流路24的内径稍小，且在输入流路24内能够沿轴向滑动。在主体部35内收容有螺旋弹簧等施力部件37。阀体31通过施力部件37在配置于输入流路24的上游侧的棒状的支承部件38与阀体31之间压缩而向下游侧施力。

阀座32具有阀孔39并以圆环状形成，压入第一收容部26内。阀孔39的内径形成为与抵接部36中的锥形部分的中途位置处的外径大致相等。此外，阀座32由聚酰亚胺树脂等能够弹性变形的硬质树脂构成。

塞子33以圆柱状形成，压缩阀座32并且旋合于第二收容部27的内周，其一部分向收容孔23内突出。在塞子33的中央，沿轴向贯通的贯通孔33a与阀孔39形成在同轴上。贯通孔33a的上游侧部分成为比其他部分小径，其内径设定为与阀孔39的内径大致相等。另外，在塞子33中的向收容孔23内突出的突出部33b形成有沿径向延伸而将贯通孔33a与收容孔23连通的流路孔33c。

阀杆34具有：以细长的圆柱状形成的圆柱部34a、从圆柱部34a向下游侧突出的下游端部34b、以及从圆柱部34a向上游侧突出的上游端部34c。圆柱部34a的外径设定为比贯通孔33a的内径稍小，且在贯通孔33a内能够沿轴向滑动。

沿轴向延伸的多个流路孔34d绕其中心轴以等角度间隔形成于圆柱部34a。下游端部34b的外径形成为比圆柱部34a小径的圆柱状。上游端部34c的外径设定为与阀体31的抵接部36中的前端部分的外径大致相等，上游端部34c以及抵接部36插入阀孔39以及贯通孔33a内而相互抵接。

按压机构40具备：固定于收容孔23的缸体41、以能够滑动的方式收容于缸体41内的活塞42、以及在缸体41与活塞42之间以压缩状态配置的螺旋弹簧43。

缸体41形成为有底圆筒状。缸体41通过圆筒部41a的外周部分旋合于收容孔23的内周并且在底部41b的外周部分旋合有锁紧螺母44而固定于壳体20。此外，在圆筒部41a的开口部外周安装有O型环等密封部件45，确保收容孔23与外部之间的气密。在缸体41的内周面形成有弹簧设置孔41c。

活塞42以有底圆筒状形成，并且活塞42的外径设定为与缸体41的圆筒部41a的内径大致相等。活塞42以能够沿轴向滑动的方式收容于圆筒部41a内并将圆筒部41a内划分为减压室51(二次室)和压力调整室52。此外，在活塞42的外周安装有耐磨环、密封唇等环部件53，确保减压室51与压力调整室52之间的气密。另外，压力调整室52向大气敞开。

在活塞42的内周面形成有弹簧设置孔54。而且，活塞42与阀杆34的下游端部34b抵接。由此，阀杆34以及阀体31与活塞42的滑动对应地一体移动。

螺旋弹簧43以被压缩的状态收容于缸体41以及活塞42内的弹簧设置孔41c、54内。具体而言，以螺旋弹簧43的一方的端面43a与弹簧设置孔41c的底面亦即座面41d抵接并且另一方的端面43b与弹簧设置孔54的底面亦即座面54a抵接的状态压缩配置。而且，螺旋弹簧43以使阀体31从阀座32离座即阀机构30的打开量(开度)变大的方式对活塞42进行施力。

在这样构成的减压阀10中，活塞42根据减压室51与压力调整室52的差压、施力部件37以及螺旋弹簧43的作用力而在圆筒部41a内滑动。而且，通过根据活塞42的轴向位置来调整阀机构30的打开量，从而使得输出口22的压力(减压室51内的压力)不会超过规定压。

但是，在上述中，在输出口22的压力即与输出口22连接的安全阀用的口202a的压力超过规定压的情况下，安全阀60使阀开阀，释放输出口22(安全阀用的口202a)的压力。

如图3所示，安全阀60具备壳体61、活塞62、放出口64、弹簧65以及气体透过膜66。气体透过膜66抑制异物从放出口64侧向壳体61的中空部612内侵入。若安全阀用的口202a的压力超过规定压，则由于超过的压力对活塞62的阀体621向开阀方向施力。而且，活塞62向开阀方向移动，阀体621从阀座611离座。

由此，氢气在阀座611与阀体621之间以及壳体61内通过并从放出口64向外部放出。因此，安全阀用的口202a侧的压力降低，良好地保护减压阀10的各部以及燃料电池主体。这样，安全阀60是具有公知的安全功能的通常的安全阀。因此，省略针对安全阀60的进一步的详细说明。

1-1-2.各流路的详细说明

接下来，基于图2-图5对本发明所涉及的各流路详细地进行说明。如上述那样，如图2-图4所示，壳体20具备与输入口21以及输入口21连接的输入流路24，作为氢气的流路。另外，壳体20具备与输入流路24连接的减压室51、与减压室51连接的送出流路25、从送出流路25在分支部29处分支的输出流路28以及泄漏检查用流路201(相当于辅助流路)，作为氢气的流路。另外，壳体20具备：作为输出流路28的开口部的输出口22、和作为泄漏检查用流路201的开口部的泄漏检查用口201a(相当于辅助口)。

并且，如图3所示，如上述那样，壳体20具备：从泄漏检查用流路201的中途分支的安全阀用流路202以及安全阀用的口202a。在本实施方式中，安全阀用流路202配置为中心线C4分别与泄漏检查用流路201的中心线C3以及送出流路25的中心线C1正交。而且，若将上述的各流路记载为示意图则如图5所示那样。

如图5所示，在第一实施方式中，送出流路25、输出流路28以及泄漏检查用流路201(辅助流路)的各中心线C1、C2、C3配置在相同的X-Y平面上，并且输出流路28以及泄漏检查用流路201的中心线C2、C3以同轴形成。此外，如上述那样，X-Y平面例如为水平面。另外，安全阀用流路202的中心线C4配置在与X-Y平面正交的Y-Z平面上。此时，例如Y-Z平面成为在重力方向上垂直的面(铅垂面)。

通过使各流路25、28、201、202如上述那样配置，从而在壳体20中，需要一部分用于在Z轴方向上形成安全阀用流路202的厚壁，但安全阀用流路202以外的部分不需要较大的壁厚。换句话说，在Z轴方向上存在薄壁，也可形成送出流路25、输出流路28(输出口22)以及泄漏检查用流路201(泄漏检查用口201a)。

因此，实现壳体20的小型化以及轻型化。另外，输出流路28以及泄漏检查用流路201以同轴配置。由此，能够同时进行输出流路28以及泄漏检查用流路201的加工。另外，输出流路28以及泄漏检查用流路201以贯通孔形成，因此切屑的排出也较为容易。另外，能够从输出口22以及泄漏检查用口201a以目视观察确认与送出流路25的分支部29，并且在产生毛刺的情况下也容易除去。

1-2.基于第一实施方式的效果

根据上述第一实施方式，具备：壳体20，其形成有输入口21、与输入口21连接的输入流路24、与输入流路24连接的减压室51、与减压室51连接的送出流路25、从送出流路25分支的输出流路28以及辅助流路(泄漏检查用流路201)、与输出流路28连接的输出口22、以及与辅助流路(泄漏检查用流路201)连接的辅助口(201a)；和阀机构30，其设置于减压室51，并通过变更打开量来调整与送出流路25连接的减压室51的压力。而且，送出流路25、输出流路28以及辅助流路(泄漏检查用流路201)的各中心线(C1、C2、C3)设置于同一平面上。

因此，如以往技术那样三个流路分别正交配置时所需要的壳体的厚壁的量能够大幅减少。因此，能够使壳体20中正交的三方向中的一方向的厚度变薄，因此能够使壳体20的体形以及减压阀10的体形小型化。另外，送出流路25、输出流路28以及辅助流路(泄漏检查用流路201)配置在同一平面上，因此在加工各流路(25、28、201)时，仅通过使加工机的工作台旋转，便能够进行这些流路的加工。由此，能够减少加工工时以及成本。

另外，根据上述第一实施方式，输出流路28以及辅助流路(泄漏检查用流路201)的中心线C2、C3以同轴形成。因此，从输出流路28至辅助流路(泄漏检查用流路201)成为贯通孔，因此在加工时容易加工。另外，切屑的排出也较为容易。并且，容易从输出口22以及泄漏检查用口201a以目视观察确认与送出流路25的分支部29。

另外，根据上述第一实施方式，辅助流路是与阀机构30的闭阀时的泄漏检查用的辅助口201a连接的泄漏检查用流路201。由此，得到与上述实施方式相同的效果。

1-3.变形例1

接下来，对第一实施方式的变形例1进行说明。在第一实施方式的减压阀10中，送出流路25、输出流路28以及泄漏检查用流路201(辅助流路)这三个流路配置在同一平面(X-Y平面)上，并且配置为输出流路28以及泄漏检查用流路201成为同轴。但是，不局限于该方式，作为变形例1(省略图示)，也可以是，仅送出流路25、输出流路28以及泄漏检查用流路201(辅助流路)这三个流路配置在同一平面(X-Y平面)上，输出流路28以及泄漏检查用流路201未以同轴配置。由此，也可充分得到除基于上述的同轴的效果以外的效果。

1-4.变形例2

另外，作为第一实施方式的变形例2(参照图6)，也可以是，“辅助流路”不是泄漏检查用流路201，而是安全阀用流路202。但是，在这种情况下，优选安全阀60的放出口64配置为朝向重力方向下方将氢气放出。由此，相对于第一实施方式，交换Z轴方向与Y轴方向。

因此，在变形例2的壳体20中，需要一部分用于在Y轴方向上形成泄漏检查用流路201的厚壁，但除泄漏检查用流路201以外的部分不需要较大的壁厚。换句话说，在Y轴方向上具有薄壁也能够形成送出流路25、输出流路28(输出口22)以及安全阀用流路202(安全阀用口202a)。由此，也能够期待与第一实施方式相同的效果。

1-5.变形例3

另外，作为第一实施方式的变形例3，也可以是，将泄漏检查用流路201作为“第一辅助流路”，将安全阀用流路202作为“第二辅助流路”。换句话说，如图7的示意图所示，也可以将送出流路25、输出流路28、泄漏检查用流路201(第一辅助流路)以及安全阀用流路202(第二辅助流路)的四个流路配置在同一平面(图7中Y-Z平面)上。由此，能够使相对于小型化以及轻型化的效果最大化。

2.第二实施方式

接下来，对第二实施方式进行说明。在第二实施方式的减压阀中，如图8的示意图所示，辅助流路也可以是与阀机构30的闭阀时的泄漏检查用的辅助口301a连接的泄漏检查用流路301、以及与安全阀用的辅助口302a连接的安全阀用流路302。

此时，向输出口122延伸的输出流路128例如配置为，与同分支部129连接的送出流路125正交，并且与在分支部129处分支的泄漏检查用流路301以及安全阀用流路302也都正交。换句话说，送出流路125、泄漏检查用流路301以及安全阀用流路302的各中心线C1、C3、C4配置在同一平面(X-Z平面)上。根据这样的配置，也与第一实施方式相同，实现减压阀的小型化。

另外，在上述第二实施方式中，泄漏检查用流路301以及安全阀用流路302配置为各中心线C3、C4成为同轴。由此，得到与第一实施方式的基于同轴的效果相同的效果。

Claims

1.一种减压阀(10)，将输入口(21)中的流体的压力减压而向输出口(22)送出，其特征在于，包括：

壳体(20)，其具有所述输入口(21)、与所述输入口(21)连接的输入流路(24)、与所述输入流路(24)连接的减压室(51)、与所述减压室(51)连接的送出流路(25、125)、从所述送出流路(25、125)分支的输出流路(28、128)以及包含第一辅助流路和第二辅助流路的辅助流路、与所述输出流路(28、128)连接的所述输出口(22)、以及与所述辅助流路连接的辅助口；和

阀机构(30)，其设置于所述减压室(51)，并通过变更打开量来调整与所述送出流路(25、125)连接的所述减压室(51)的压力，其中，

所述送出流路(25、125)、所述输出流路(28、128)以及所述第一辅助流路的各中心线配置在同一平面上，所述输出流路(28)、所述第一辅助流路以及所述第二辅助流路各自的中心线配置在与所述送出流路(25)、所述输出流路(28)以及所述第一辅助流路的各自的中心线所共面的平面正交的同一平面内。

2.根据权利要求1所述的减压阀(10)，其特征在于，

所述输出流路(28、128)及所述第一辅助流路的所述中心线同轴配置。

3.根据权利要求1或2所述的减压阀(10)，其特征在于，

所述第一辅助流路是与所述阀机构(30)的闭阀时的泄漏检查用的所述辅助口(201a、301a)连接的泄漏检查用流路(201、301)。

4.根据权利要求1或2所述的减压阀(10)，其特征在于，

所述第二辅助流路是与安全阀用的所述辅助口(202a、302a)连接的安全阀用流路(202、302)。

5.根据权利要求1或2所述的减压阀(10)，其特征在于，

所述辅助流路是与所述阀机构(30)的闭阀时的泄漏检查用的所述辅助口(201a、301a)连接的泄漏检查用流路(201、301)、以及与安全阀用的所述辅助口(202a、302a)连接的安全阀用流路(202、302)。

6.一种减压阀(10)，将输入口(21)中的流体的压力减压而向输出口(22)送出，其特征在于，包括：

壳体(20)，其具有所述输入口(21)、与所述输入口(21)连接的输入流路(24)、与所述输入流路(24)连接的减压室(51)、与所述减压室(51)连接的送出流路(25、125)、从所述送出流路(25、125)分支的输出流路(28、128)以及辅助流路、与所述输出流路(28、128)连接的所述输出口(22)、以及与所述辅助流路连接的包含第一辅助口和第二辅助口的辅助口；和

所述辅助流路是与所述阀机构(30)的闭阀时的泄漏检查用的所述第一辅助口(201a、301a)连接的泄漏检查用流路(201、301)、以及与安全阀用的所述第二辅助口(202a、302a)连接的安全阀用流路(202、302)；

所述送出流路(25、125)、所述泄漏检查用流路(201、301)以及所述安全阀用流路(202、302)的各中心线配置在同一平面上，

所述输出流路(128)、所述泄漏检查用流路(301)以及所述安全阀用流路(302)各自的中心线配置在与所述送出流路(125)、所述泄漏检查用流路(301)以及所述安全阀用流路(302)的各自的中心线所共面的平面正交的同一平面内。

7.根据权利要求6所述的减压阀，其特征在于，

所述泄漏检查用流路(201、301)以及所述安全阀用流路(202、302)的所述中心线同轴配置。