JP2004162813A

JP2004162813A - High pressure solenoid valve

Info

Publication number: JP2004162813A
Application number: JP2002329542A
Authority: JP
Inventors: Yasuhisa Hirose; 泰久廣瀬; Tetsuya Iwashita; 哲也岩下
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 2002-11-13
Filing date: 2002-11-13
Publication date: 2004-06-10

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high pressure solenoid valve for preventing the fall-off of a seal member due to the back flow of high pressure fluid. <P>SOLUTION: The high pressure solenoid valve 1 controls the flow of the high pressure fluid of 10 MPa or higher with the abutment or separation of a main valve 22 on or from a valve seat 14 communicating an input port 11 with an output port 12. It comprises a mounting groove 31 mounted on the valve seat 14 formed flat in the state that a packing 30 formed to narrow the groove toward an opening portion opening to the main valve 22 for abutting on the main valve 22 with air tightness is partially exposed from the opening portion, and a pressure release hole 32 in communication between the input port 11 and the mounting groove 31. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧流体を制御する高圧電磁弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境問題、とりわけエネルギー問題の観点からガソリン車に代わる天然ガス自動車の開発が推し進められている。天然ガス自動車は、基本的にはガソリン車の構造と変わらないが、燃料タンクに貯蔵された高圧（例えば、２０ＭＰａ）の圧縮天然ガスをエンジンの燃料とする関係で、ガソリン等の液体燃料用とは異なる特有の燃料供給装置を備えている。
【０００３】
図１３は、天然ガス自動車の燃料供給装置の一例を示す概念図である。
燃料供給装置は、燃料タンク１０１に逆止弁１０２，１０３が並列に接続されている。逆止弁１０３は、主止弁１０４の下流側に配設されており、逆止弁１０２は、バイパス回路Ｌに接続されている。ここで、逆止弁１０２，１０３は、圧縮天然ガスの流れを相対的に制御するよう配設されている。すなわち、逆止弁１０２は、燃料充填時に充填口１０５から圧縮天然ガスを燃料タンク１０１にのみ流すよう設置されている。一方、逆止弁１０３は、圧縮天然ガスをエンジン１０７側に供給する時に、燃料タンク１０１に接続する上流側からレギュレータ１０６及びエンジン１０７に接続する下流側にのみ流すように設置されている。
【０００４】
こうした燃料供給装置では、充填口１０５を圧縮天然ガスの供給源に接続して圧縮天然ガスを供給すると、圧縮天然ガスが充填口１０５から逆止弁１０２を介して燃料タンク１０１に導入される。このとき、主止弁１０４は閉弁されている。
また、主止弁１０４を開弁させると、圧縮天然ガスが燃料タンク１０１から主止弁１０４、逆止弁１０３、レギュレータ１０６を介してエンジン１０７に導入される。このとき、逆止弁１０３が圧縮天然ガスの逆流を防止するため、主止弁１０４には圧縮天然ガスが常に一定方向に流れる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
このように高圧の圧縮天然ガスを制御する主止弁１０４には、図１４に示すような高圧電磁弁１００が使用されている。図１４は、従来の高圧電磁弁１００の一例を示す断面図である。
図１４の高圧電磁弁１００は、パイロット方式のものであり、駆動側の駆動部１１１と流量調整側の弁部１１２とから構成されている。駆動部１１１は、コイル１１３を巻回された円筒形状のコイルボビン１１４に固定コア１１５が固定されるとともに、プランジャ１１６が摺動可能に嵌挿されている。固定コア１１５とプランジャ１１６との間には、スプリング１１７が配設され、プランジャ１１６を弁部１１２側（図中下側）へ常に付勢している。
【０００６】
一方、弁部１１２は、ボディ１２０に入力ポート１２１と出力ポート１２２、そしてその間を連通する弁孔１２３及び弁孔１２３の入力側開口部に弁座１２４が形成され、入力ポート１２１側の一次室１２５と出力ポート１２２側の二次室１２６とが設けられている。入力ポート１２１側には、圧縮天然ガスに混入している塵埃を取り除くフィルタ１２７が装填されている。
【０００７】
駆動部１１１から弁部１１２の一次室１２５内に延設されたプランジャ１１６の下端面にはパイロット弁１３１が設けられ、先端部には、メイン弁１３２がパイロット弁１３１を覆うように配設された状態でピン孔１１６ａに緩挿されたピン１３３に固定されている。パイロット弁１３１とメイン弁１３２との間にはパイロット室１３７が形成され、メイン弁１３２に形成された図示しない流路を介して一次室１２５と連通している。メイン弁１３２の軸芯部分には、図中上下方向に貫通するパイロットポート１３５が穿設され、パイロットポート１３５の上端開口部にパイロット弁１３１に当接するパイロット弁座１３６が形成されている。また、メイン弁１３２は、下端部の縮径部分に環状凹部１３２ａを形成され、Ｏリング１３８が装着されている。
【０００８】
上記高圧電磁弁１００は、駆動部１１１に電気信号を供給されないときは、プランジャ１１６がスプリング１１７で下向きに押圧されてパイロット弁１３１をパイロット弁座１３６に当接させ、さらにメイン弁１３２を弁座１２４に当接させる。一次室１２５は、メイン弁１３２に形成された図示しない連通孔を介してパイロット室１３７と連通して同圧になるので、メイン弁１３２は圧縮天然ガスの圧力により弁座１２４に強く押しつけられてシールする。従って、圧縮天然ガスは入力ポート１２１から出力ポート１２２へと流れない。
【０００９】
また、高圧電磁弁１００は、駆動部１１１に電気信号を供給されると、プランジャ１１６がスプリング１１７の付勢力に反して上昇し、パイロット弁体１３１をパイロット弁座１３６から離間させるため、パイロット室１３７の圧縮天然ガスがパイロットポート１３５から二次室１２６に流出する。二次室１２６の圧力が上昇し、一次室１２５との圧力差が小さくなると、プランジャ１１６がスプリング１１７の付勢力に反してさらに上昇し、ピン１３３を介してメイン弁１３２を引き上げて弁座１２４から離間させる。これにより、入力ポート１２１から出力ポート１２２へと圧縮天然ガスが流れる（例えば、特許文献２参照。）。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１０−２８１００９号公報（段落０００７〜００１２、第１図。）
【特許文献２】
特開平１０−１６００２４号公報（段落００１０〜００１３、第１図。）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記燃料供給装置は、部品点数を減らしてコストダウンを図ることを目的として、図１３の点線で囲った部分、すなわち充填口１０５から燃料タンク１０１に圧縮天然ガスを供給するバイパス回路Ｌと逆止弁１０２，１０３を省き、燃料タンク１０１と充填口１０５及びエンジン１０７とを接続する流路を一系統にすることが提案されている。そのため、主止弁１０４として使用される高圧電磁弁１００には、逆流機能が求められるようになった。
【００１２】
そこで、従来の高圧電磁弁１００に圧縮天然ガスを逆流させたところ、Ｏリング１３８が損傷したり、メイン弁１３２から脱落する問題が発生した。その理由としては、以下の点が考えられる。
高圧電磁弁１００を逆流する圧縮天然ガスは、一次室１２５から入力ポート１２１へ流れる際にＯリング１３８を入力ポート１２１側に引っ張る。また、二次室１２６の圧縮天然ガスは、メイン弁１３２に沿って流れる際にＯリング１３８に直接当たって巻き上げるように流れると同時に、Ｏリング１３８とメイン弁１３２の環状凹部１３２ａとの間に侵入してＯリング１３８をメイン弁１３２の環状凹部１３２ａから押し出すように流れる。こうした要因が相互的に作用し、Ｏリング１３８が入力ポート１２１側に引き出されてメイン弁１３２から脱落すると考えられる。
【００１３】
そこで、本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、高圧流体の逆流によるシール部材の脱落を防止できる高圧電磁弁を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る高圧電磁弁は、次のような構成を有している。
（１）入力ポートと出力ポートとを連通させる弁座に弁体を当接又は離間することにより、１０ＭＰａ以上の高圧流体の流れを制御する高圧電磁弁において、弁座は、平坦に形成され、弁体側に開口する開口部に向かって溝幅が狭くなるよう形成されて弁体と気密に当接させるシール部材を開口部から一部露出させた状態で装着される装着溝と、入力ポート側から装着溝に連通する圧抜孔とを有することを特徴とする。
【００１５】
上記構成を有する発明によれば、高圧流体は逆流するときに、シール部材に直接的に当たることなく弁座から入力ポートへと流れる。高圧流体は、弁座から入力ポートへと流れるときにシール部材を入力ポート側に引っ張るが、シール部材は装着溝の開口部に係止され続け、移動を制限される。また、高圧流体は、シール部材と装着溝との間に侵入してシール部材を装着溝から押し出そうとするが、装着溝から入力ポート側に設けた圧抜孔を介して入力ポートへと効率よく抜け出るため、シール部材を押し出す力が弱められる。ここで、圧抜孔は弁座の入力ポート側に設けることに意味がある。なぜなら、高圧流体を逆流させると、高圧電磁弁の内圧が弁座の反入力ポート側、弁座の入力ポート側、入力ポートの順に低くなるため、弁座の反入力ポート側に圧抜孔を設けても、弁座の反入力ポート側から装着溝とシール部材との間に侵入した圧縮天然ガスが、装着溝を介して弁座の入力ポート側に流れてシール部材を押し出すからである。よって、本発明の高圧電磁弁は、高圧流体の逆流よるシール部材の脱落を防止することができる。
【００１６】
（２）（１）に記載する高圧電磁弁において、弁座は、装着溝の内周面と外周面の少なくとも一方に傾斜が設けられ、傾斜は、装着溝の開口部の内周から内向きに又は開口部の外周から外向きに垂直を基準に２８度以上６０度以下の範囲内で傾いていることを特徴とする。
上記構成を有する発明によれば、装着溝の内周面又は外周面の傾斜でシール部材を装着溝のシール面に押さえ付けて保持するとともに、装着溝の開口部から露出するシール部材の割合が小さくなるので、シール部材が装着溝から脱落することをより確実に防止することができる。尚、装着溝の内周面と外周面の傾斜を２８度以上傾かせるのは、装着溝がシール部材を保持する保持位置を高くして、逆流時にシール部材の脱落を確実に防止するためである。一方、装着溝の内周面と外周面の傾斜を６０度以下傾かせるのは、装着溝の開口部の肉厚が薄くなり、弁座が弁体の衝撃荷重を受けて破損することを防止するためである。
【００１７】
（３）（１）又は（２）に記載する高圧電磁弁において、圧抜孔は、入力ポートを中心に±４５度の範囲内に設けられていることを特徴とする。
上記構成を有する発明によれば、装着溝とシール部材との間に侵入した高圧流体を入力ポートに効率的に抜け出させることができる。
【００１８】
（４）（１）乃至（３）の何れか１つに記載する高圧電磁弁において、弁座は、シール部材を装着される段差が形成され、段差にシール部材を押さえ付ける押さえ部材が固定されており、装着溝が段差と押さえ部材との間に設けられていることを特徴とする。
上記構成を有する発明によれば、弁座の段差に押さえ部材を固定すれば、弁本体に設けた段差の内周面、シール面及び押さえ部材の当接面との間に装着溝が形成されるので、弁座に装着溝を容易に設けることができる。
【００１９】
（５）（１）乃至（４）の何れか１つに記載する高圧電磁弁において、出力ポートから流れ込んだ高圧流体に乱流を発生させる乱流部を出力ポートと弁座との間に設けたことを特徴とする。
上記構成を有する発明によれば、出力ポートから入力した高圧流体は乱流部で乱流を発生して流速を落とした後に弁座、入力ポートへと流れるので、高圧流体が弁座から入力ポートへと流れるときにシール部材を引っ張る力を小さくすることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る高圧電磁弁の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、高圧電磁弁１の断面図である。図２は、高圧電磁弁１の弁部３の拡大図である。
高圧電磁弁１は、パイロット方式のものであり、駆動側の駆動部２と流量調整側の弁部３とから構成されている。駆動部２は、コイル４を巻回された円筒形状のコイルボビン５を備える。コイルボビン５の円筒内には、固定コア６が配設され、固定コア６と同軸上に図中下方から円柱状のプランジャ７が嵌挿されている。コイルボビン５と固定コア６及びプランジャ７との間には、圧縮天然ガスに対する耐圧性を確保するために、非磁性材料からなるパイプ９が駆動部２から弁部３にかけて配設され、プランジャ７はパイプ９に摺動可能に挿通されている。一方、固定コア６は磁気枠３７から突出したネジ部６ａにナット３８を螺合されて固定されている。固定コア６とプランジャ７との間にはスプリング８が配設され、プランジャ７を弁部３側（図中下側）へ常に付勢している。
【００２１】
一方、弁部３は、ボディ１０に入力ポート１１と出力ポート１２、そしてその間を連通する弁孔１３及び弁孔１３の入力側開口部に弁座１４が形成され、入力ポート１１側の一次室１５と出力ポート１２側の二次室１６とが設けられている。ここで、入力ポート１１には、従来技術のものと異なりフィルタを装填していない。これは圧縮天然ガス中の水分が結露して凍結し、フィルタが詰まることを防止するためである。また、ボディ１０には、出力ポート１２から入力した圧縮天然ガスに乱流を発生させる乱流部４０が弁孔１３に連通して設けられている。乱流部４０は、出力ポート１２と同軸上に二次室１６、弁孔１３を突き抜けて深く穿設することにより設けられている。駆動部２と弁部３との間には、下部固定コア１８、磁気板２０とが配設され、パイプ９による磁気回路の磁気ギャップを小さくしている。
【００２２】
駆動部２から弁部３の一次室１５内に延設されたプランジャ７の下端面にはパイロット弁２１が取り付けられ、先端部には、メイン弁２２がパイロット弁２１を覆うように係設されている。メイン弁２２は、プランジャ７のピン孔７ａに緩挿されたピン２３に固定され、パイロット弁２１に対して接離可能に設けられている。そのため、パイロット弁２１とメイン弁２２との間には隙間が形成され、その隙間によりパイロット室２４が設けられている。メイン弁２２は、軸芯部分にパイロットポート２５が図面上下方向に貫いて設けられ、パイロット室２４と連通する上端開口部にパイロット弁２１に当接するパイロット弁座２６が形成されるとともに、メイン弁２２の外周面にパイロット室２４と一次室１５とを連通させる連通路２２ａが開設され、パイロット室２４へ圧力を供給するようになっている。
【００２３】
弁座１４は、平坦に形成されて、メイン弁２２と気密に当接させる環状のパッキン（「シール部材」に相当するもの。）３０が装着されている。弁座１４には、パッキン３０を装着するための装着溝３１と、入力ポート１１側から装着溝３１に連通する圧抜孔３２とが形成されている。
【００２４】
図３は、弁座１４の一部拡大断面図である。
装着溝３１は、メイン弁２２側に開口して弁孔１３の周りに環状に形成され、蟻溝構造を有している。装着溝３１の内周面と外周面は、開口部から内向きと外向きに傾斜しており、装着溝３１のシール面の溝幅Ｍ１より開口部の溝幅Ｍ２の方が小さくなっている。
【００２５】
図４〜図７は、装着溝３１の傾斜Ａ１，Ａ２と開口部の溝幅Ｍ２との関係を示す説明図である。
図４に示すような一般的な蟻溝構造では、内周面の傾斜Ａ１１と外周面の傾斜Ａ２１は２４度に設定されている。パッキン３０を脱落し難くするためには、装着溝３１Ａの開口部の溝幅Ｍ２１を小さくすればよいと考えられる。
【００２６】
装着溝３１Ａの開口部の溝幅Ｍ２１を小さくする方法として、例えば、図５に示す装着溝３１Ｂのように、内周面の傾斜Ａ１１と外周面の傾斜Ａ１２を装着溝３１Ａと変えずに、シール面の溝幅Ｍ１２のみを装着溝３１Ａのシール面の溝幅Ｍ１１（図４参照）より狭くする方法が考えられる。ところが、この方法では、装着溝３１Ｂの開口部の溝幅Ｍ２２を装着溝３１Ａの開口部の溝幅Ｍ２１（図４参照）より小さくできるものの、パッキン３０が装着溝３１Ｂの開口部に強く圧迫され、ストレスが大きくなる欠点がある。
【００２７】
そこで、図６に示す装着溝３１Ｃでは、内周面の傾斜Ａ１１、外周面の傾斜Ａ２１、装着溝３１Ｃのシール面の溝幅Ｍ１１を装着溝３１Ａ（図４参照）と変えずに、パッキン３０がメイン弁２２に押圧される潰ししろ（以下、「つぶし率」という。）Ｔ１２のみを装着溝３１Ａのつぶし率Ｔ１１より小さくすることにより、開口部の溝幅Ｍ２３を装着溝３１Ａの溝幅Ｍ２１（図４参照）より小さくしている。そのため、装着溝３１Ｃは、装着溝３１Ａがパッキン３０に与えるストレスと同程度のストレスで、パッキン３０を保持する保持力を装着溝３１Ａより向上させることができる。
【００２８】
更に、図７に示す装着溝３１Ｄでは、シール面の溝幅Ｍ１３を装着溝３１Ｃのシール面の溝幅Ｍ１１（図６参照）より広くするとともに、内周面の傾斜Ａ１２及び外周面の傾斜Ａ２２を装着溝３１Ｃの内周面の傾斜Ａ１１及び外周面の傾斜Ａ１２より大きくすることにより、開口部の溝幅Ｍ２４を装着溝３１Ｃの開口部の溝幅Ｍ２３（図６参照）より小さくしている。そのため、装着溝３１Ｄは、パッキン３０を保持する保持力を装着溝３１Ｃより向上させることができる。
【００２９】
従って、図３に示す装着溝３１は、内周面の傾斜Ａ１と外周面の傾斜Ａ２を一般的な蟻溝構造の傾きである２４度より大きくするとともに、開口部の溝幅Ｍ２及びつぶし率Ｔを小さくすれば、パッキン３０へのストレスを最小限にして、パッキン３０の脱落を防止することができる。このとき、装着溝３１は、パッキン３０のつぶし率Ｔをパッキン３０の通常のつぶし率である２６％より小さくすることにより、パッキン３０の耐久性を向上させる効果も得られる。
【００３０】
そこで、発明者らは、装着溝３１の内周面の傾斜Ａ１と外周面の傾斜Ａ２の傾きを変えて、逆流時のパッキン３０の脱落をテストした。その結果、装着溝３１の内周面の傾斜Ａ１と外周面の傾斜Ａ２を２８度以上にすると、パッキン３０が装着溝３１から脱落しなくなることが判明した。特に、パッキン３０は、装着溝３１の外周面の傾斜Ａ１と内周面の傾斜Ａ２の傾きを大きくするほど、脱落しにくなった。ところが、内周面の傾斜Ａ１と外周面の傾斜Ａ２の傾きを６０度より大きくすると、弁座１４が閉弁時に破損する不都合が生じた。これは、装着溝３１の開口部の肉厚が薄くなり、メイン弁２２の衝撃荷重に対する耐久性が低下するためと考えられる。
【００３１】
上記事情より、装着溝３１の内周面に形成する傾斜Ａ１は、開口部から内向きに垂直を基準として２８度以上６０度以下の角度で傾いていることが望ましく、また、装着溝３１の外周面に形成する傾斜Ａ２は、開口部から外向きに垂直を基準として２８度以上６０度以下の角度で傾いていることが望ましい。本実施の形態では、装着溝３１の内周面と外周面の傾斜Ａ１，Ａ２を３０度前後に設定し、パッキン３０のつぶし率Ｔを５〜２０％に設定している。
【００３２】
ここで、蟻溝構造の装着溝３１は姿バイトなどで弁座１４を削って形成することもできるが、かかる機械加工は一般的に難しいことが知られている。そこで、本実施の形態では、弁座１４に形成した段差３５に押さえ部材３６を固定することにより装着溝３１を形成するようにしている。弁座１４は、弁孔１３の周りに段差３５が環状に形成され、その段差３５に対して環状に成形された押さえ部材３６をかしめ固定している。段差３５は、パッキン３０のシール面に対して内周面が鋭角に傾斜するよう形成されている。一方、押さえ部材３６は、内周面が上端部から下端部に向かって外向きに傾斜するよう形成されている。従って、段差３５の内周面及びシール面と押さえ部材３６の内周面との間に形成される隙間により装着溝３１が形成される。そのため、段差３５にパッキン３０を装着した後、押さえ部材３６をかしめて固定すれば、パッキン３０を損傷させることなく弁座１４の装着溝３１に簡単に装着することができる。
【００３３】
図８は、弁座１４部分の上面図である。
圧抜孔３２は、弁座１４の装着溝３１開口部より外側から装着溝３１と連通するように形成されている。弁座の装着溝３１開口部より外側に設けるのは、パッキン３０と装着溝３１との間に侵入した圧縮天然ガスは、パッキン３０を装着溝３１のシール面から押し上げ、その隙間から圧抜孔３２に流れるからである。
【００３４】
ここで、発明者らは、弁座１４に圧抜孔３２を入力ポート１１と同軸上に形成された一次室１５の中心から１５度間隔でずらしながら、２０ＭＰａに加圧した空気を高圧電磁弁１に逆流させるテストを行った。
【００３５】
その結果、パッキン３０は、一次室１５（入力ポート１１）を中心に±４５度の範囲内の弁座１４部分に圧抜孔３２を設けた場合には装着溝３１から脱落しないが、一次室１５（入力ポート１１）を中心に±４５度の範囲より出力ポート側（反入力ポート側）の弁座１４部分に圧抜孔３２設けた場合には装着溝３１から脱落してしまった。そして、パッキン３０は、圧力孔３２を出力ポート１２側に設けるにつれて装着溝３１から脱落する確率が高くなった。
【００３６】
これは、圧縮天然ガスを高圧電磁弁１に逆流させた場合に、高圧電磁弁１の内圧が弁座１４の出力ポート１２側（図２のａ部）、弁座１４の入力ポート１１側（図２のｂ部）、入力ポート１１（図２のｃ部）の順に低くなるため、圧抜孔３２を弁座１４の出力ポート１２側に設けても、弁座１４の出力ポート１２側から装着溝３１とパッキン３０との間に侵入した圧縮天然ガスが、装着溝３１を介して入力ポート１１側に流れ、パッキン３０を装着溝３１から押し出すからである。
【００３７】
従って、圧抜孔３２は、出力ポート１２側より入力ポート１１側に設けることが望ましく、特に、入力ポート１１側は、一次室１５（入力ポート１１）を中心として±４５度の範囲内とすることが望ましい。本実施の形態では、例えば、図８に示すように、一次室１５（入力ポート１１）の中心に圧抜孔３２を設けるように押さえ部材３６を位置合わせして、弁座１４の段差３５に固定している。
【００３８】
上記構成を有する高圧電磁弁１は、次のように動作する。
駆動部２に電気信号を供給されないときは、プランジャ７がスプリング８で下向きに押圧されてパイロット弁２１をパイロット弁座２６に当接させ、さらにメイン弁２２を弁座１４に当接させる。一次室１５は、メイン弁２２の連通路２２ａを介してパイロット室２４と連通して同圧になるので、メイン弁２２は圧縮天然ガスの圧力により弁座１４に強く押しつけられてシールする。このとき、弁座１４のパッキン３０は、装着溝３１の開口部から露出する部分をメイン弁２２に押さえつけられて弾性変形し、弁座１４とメイン弁２２とを気密に当接させるが、つぶし率が１０％程度と小さいため負荷が小さい。
【００３９】
一方、駆動部２に電気信号を供給されると、プランジャ７がスプリング８の付勢力に反して上昇し、パイロット弁体２１をパイロット弁座２６から離間させるため、パイロット室２４の圧縮天然ガスがパイロットポート２５から二次室１６に流出する。二次室１６の圧力が上昇すると、プランジャ７がスプリング８の付勢力に反してさらに上昇し、ピン２３を介してメイン弁２２を引き上げて弁座１４から離間させる。
【００４０】
このとき、圧縮天然ガスが入力ポート１１に供給されていれば、圧縮天然ガスはパッキン３０を装着溝３１に押し込みながら弁座１４から弁孔１３、二次室１６、出力ポート１２へと流れる。
【００４１】
一方、圧縮天然ガスが出力ポート１２に供給されていれば、圧縮天然ガスは二次室１６から弁孔１３、弁座１４、一次室１５を介して入力ポート１１へと逆流する。このとき、圧縮天然ガスは、出力ポート１２から二次室１６を介して乱流部４０に侵入して圧力を低下させ、さらに乱流部４０から流出するときに乱流を発生して流速を落とす。
【００４２】
そして、圧縮天然ガスは、パッキン３０に直接的に当たることなく、弁孔１３から弁座１４を介して一次室１５に流入し、さらに一次室１５から入力ポート１１へと流れる。このとき、圧縮天然ガスは、パッキン３０を入力ポート１１側に引っ張りながら流れるが、パッキン３０は装着溝３１の開口部に係止され続けて移動を制限される。また、圧縮天然ガスは、装着溝３１とパッキン３０との間に侵入するが、内圧の低い入力ポート１１側へ流れて圧抜孔３２から入力ポート１１へと抜け出るため、パッキン３０を装着溝３１から押し出す力を弱められる。
【００４３】
従って、本実施の形態の高圧電磁弁１によれば、入力ポート１１と出力ポート１２とを連通させる弁座１４にメイン弁２２を当接又は離間することにより、２０ＭＰａの圧縮天然ガスの流れを制御するものにおいて、弁座１４は、平坦に形成され、メイン弁２２側に開口する開口部に向かって溝幅が狭くなるよう形成されてメイン弁２２と気密に当接させるパッキン３０を開口部から一部露出させた状態で装着される装着溝３１と、入力ポート１１側から装着溝３１に連通する圧抜孔３２とを有しているので、圧縮天然ガスを逆流させてもパッキン３０が装着溝３１から脱落しない。
【００４４】
また、本実施の形態の高圧電磁弁１によれば、弁座１４は、装着溝３１の内周面と外周面に傾斜Ａ１，Ａ２が設けられ、傾斜Ａ１は装着溝３１の開口部の内周から内向きに３０度程度傾くとともに、傾斜Ａ２は装着溝３１の開口部の外周から外向きに３０度程度傾いているので、パッキン３０が装着溝から脱落することをより確実に防止することができる。
【００４５】
また、本実施の形態の高圧電磁弁１によれば、圧抜孔３２は、一次室１５（入力ポート１１）を中心に±４５度の範囲内に設けられているので、装着溝３１とパッキン３０との間に侵入した圧縮天然ガスを入力ポート１１に効率的に抜け出させることができる。
【００４６】
また、本実施の形態の高圧電磁弁１によれば、弁座１４は、パッキン３０を装着される段差３５が形成され、段差３５にパッキン３０を押さえ付ける押さえ部材３６がかしめ固定されており、装着溝３１が段差３５と押さえ部材３６との間に設けられているので、弁座１４に装着溝３１を容易に設けることができる。
【００４７】
更に、本実施の形態の高圧電磁弁１によれば、出力ポート１２から流れ込んだ圧縮天然ガスに乱流を発生させる乱流部４０を出力ポート１２と弁座１４とを連通させる弁孔１３に設けているので、圧縮天然ガスが弁座１４から入力ポート１１へと流れるときにパッキン３０を引っ張る力を小さくすることができる。
【００４８】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、色々な応用が可能である。
【００４９】
（１）例えば、上記実施の形態では、装着溝３１の内周面と外周面に傾斜Ａ１，Ａ２を等しい角度で設けた。それに対して、内周面と外周面の一方のみに傾斜Ａ１，Ａ２を設けてもよいし、内周面と外周面の傾斜Ａ１，Ａ２を異なる角度で設けてもよい。具体的には、例えば、内周面の傾斜Ａ１を小さくすれば、弁座１４のメイン弁２２に対する耐衝撃性を向上させることができる。また、図９に示すように、装着溝４５の外周面に傾斜を設けず、装着溝４５の開口部に内側に突き出す突起４６を設けて開口部の溝幅を小さし、パッキン４７の脱落を防止するようにしてもよい。
【００５０】
（２）例えば、上記実施の形態では、装着溝３１の内周面と外周面に傾斜Ａ１，Ａ２を設けた。それに対して、図１０及び図１１に示すように、押さえ部材５１，５３の内周面を内周向き又は外向きの円弧状に形成し、装着溝５２，５４の内周面又は外周面の形状を変えてもよい。
【００５１】
（３）例えば、上記実施の形態では、シール部材としてＯリングをパッキン３０として使用した。それに対して、異形リングを使用してもよい。また、例えば、図９に示すように、断面が円形又は楕円形でない異形ゴムを使用してもよい。
【００５２】
（４）例えば、上記実施の形態では、弁座１４の装着溝３１の内側部分と外側部分とを同じ高さで形成した。それに対して、弁座の装着溝３１の内側部分５５ａと外側部分５５ｂとで高さＨを変えてもよい。例えば、図１２に示すように、弁座の装着溝３１の内側部分５５ａを外側部分５５ｂより低く形成すれば、メイン弁２２の衝撃を外側部分５５ｂで受け、弁座１４の弁孔１３付近への負荷を小さくすることができる。
【００５３】
（５）例えば、上記実施の形態では、パイロット式の高圧電磁弁を用いて弁構造を説明した。それに対して、アーマチャ等を用いた高圧電磁弁の弁構造に本実施の形態の弁構造を適用してもよい。
【００５４】
【発明の効果】
本発明の高圧電磁弁によれば、入力ポートと出力ポートとを連通させる弁座に弁体を当接又は離間することにより、１０ＭＰａ以上の高圧流体の流れを制御する高圧電磁弁において、弁座は、平坦に形成され、弁体側に開口する開口部に向かって溝幅が狭くなるよう形成されて弁体と気密に当接させるシール部材を開口部から一部露出させた状態で装着される装着溝と、入力ポート側から装着溝に連通する圧抜孔とを有しているので、高圧流体の逆流によるシール部材の脱落を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係り、高圧電磁弁の断面図である。
【図２】同じく、高圧電磁弁の弁部の拡大図である。
【図３】同じく、弁座の一部拡大断面図である。
【図４】同じく、装着溝の傾斜と開口部との関係を示す説明図である。
【図５】同じく、装着溝の傾斜と開口部との関係を示す説明図である。
【図６】同じく、装着溝の傾斜と開口部との関係を示す説明図である。
【図７】同じく、装着溝の傾斜と開口部との関係を示す説明図である。
【図８】同じく、弁座部分の上面図である。
【図９】本発明の高圧電磁弁の変更例を示す図である。
【図１０】本発明の高圧電磁弁の変更例を示す図である。
【図１１】本発明の高圧電磁弁の変更例を示す図である。
【図１２】本発明の高圧電磁弁の変更例を示す図である。
【図１３】天然ガス自動車の燃料供給装置の一例を示す概念図である。
【図１４】従来の高圧電磁弁の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１高圧電磁弁
１１入力ポート
１２出力ポート
１４弁座
３０パッキン
３１装着溝
３２圧抜孔
３５段差
３６押さえ部材
４０乱流部
Ａ１傾斜
Ａ２傾斜[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a high-pressure solenoid valve for controlling a high-pressure fluid.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, development of a natural gas vehicle replacing a gasoline vehicle has been promoted from the viewpoint of environmental problems, particularly, energy problems. A natural gas vehicle is basically the same as a gasoline-powered vehicle, but uses high-pressure (for example, 20 MPa) compressed natural gas stored in a fuel tank as fuel for an engine. Has a different and unique fuel supply.
[0003]
FIG. 13 is a conceptual diagram illustrating an example of a fuel supply device for a natural gas vehicle.
In the fuel supply device, check valves 102 and 103 are connected in parallel to a fuel tank 101. The check valve 103 is disposed downstream of the main check valve 104, and the check valve 102 is connected to the bypass circuit L. Here, the check valves 102 and 103 are arranged to relatively control the flow of the compressed natural gas. That is, the check valve 102 is installed so that the compressed natural gas flows from the filling port 105 to the fuel tank 101 only when the fuel is charged. On the other hand, the check valve 103 is installed so that when the compressed natural gas is supplied to the engine 107 side, it flows only from the upstream side connected to the fuel tank 101 to the downstream side connected to the regulator 106 and the engine 107.
[0004]
In such a fuel supply device, when the filling port 105 is connected to a compressed natural gas supply source to supply compressed natural gas, the compressed natural gas is introduced from the filling port 105 into the fuel tank 101 via the check valve 102. At this time, the main stop valve 104 is closed.
When the main stop valve 104 is opened, the compressed natural gas is introduced from the fuel tank 101 to the engine 107 via the main stop valve 104, the check valve 103, and the regulator 106. At this time, since the check valve 103 prevents the backflow of the compressed natural gas, the compressed natural gas always flows in a fixed direction through the main check valve 104 (for example, see Patent Document 1).
[0005]
A high-pressure solenoid valve 100 as shown in FIG. 14 is used for the main stop valve 104 for controlling the high-pressure compressed natural gas. FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating an example of a conventional high-pressure solenoid valve 100.
The high-pressure solenoid valve 100 in FIG. 14 is of a pilot type, and includes a drive unit 111 on the drive side and a valve unit 112 on the flow rate adjustment side. In the driving unit 111, a fixed core 115 is fixed to a cylindrical coil bobbin 114 around which a coil 113 is wound, and a plunger 116 is slidably fitted. A spring 117 is provided between the fixed core 115 and the plunger 116, and constantly urges the plunger 116 toward the valve portion 112 (the lower side in the figure).
[0006]
On the other hand, the valve portion 112 has an input port 121 and an output port 122 formed in the body 120, a valve hole 123 communicating therewith, and a valve seat 124 formed in an input side opening of the valve hole 123. 125 and a secondary chamber 126 on the output port 122 side are provided. A filter 127 for removing dust mixed in the compressed natural gas is mounted on the input port 121 side.
[0007]
A pilot valve 131 is provided on the lower end surface of the plunger 116 extending from the drive unit 111 into the primary chamber 125 of the valve unit 112, and a main valve 132 is provided at the distal end so as to cover the pilot valve 131. In this state, it is fixed to the pin 133 loosely inserted into the pin hole 116a. A pilot chamber 137 is formed between the pilot valve 131 and the main valve 132, and communicates with the primary chamber 125 via a flow path (not shown) formed in the main valve 132. A pilot port 135 that penetrates in the vertical direction in the figure is formed in a shaft portion of the main valve 132, and a pilot valve seat 136 that contacts the pilot valve 131 is formed in an upper end opening of the pilot port 135. The main valve 132 has an annular recess 132a formed in the reduced diameter portion at the lower end, and has an O-ring 138 mounted thereon.
[0008]
When an electric signal is not supplied to the driving unit 111, the high-pressure solenoid valve 100 pushes the plunger 116 downward by the spring 117 to bring the pilot valve 131 into contact with the pilot valve seat 136, and furthermore, the main valve 132 to the valve seat 124. The primary chamber 125 communicates with the pilot chamber 137 through a communication hole (not shown) formed in the main valve 132 to have the same pressure. Therefore, the main valve 132 is strongly pressed against the valve seat 124 by the pressure of the compressed natural gas. Seal. Therefore, the compressed natural gas does not flow from the input port 121 to the output port 122.
[0009]
When an electric signal is supplied to the drive unit 111, the high-pressure solenoid valve 100 raises the plunger 116 against the urging force of the spring 117, and separates the pilot valve body 131 from the pilot valve seat 136. 137 compressed natural gas flows out of the pilot port 135 into the secondary chamber 126. When the pressure in the secondary chamber 126 increases and the pressure difference between the secondary chamber 126 and the primary chamber 125 decreases, the plunger 116 further increases against the urging force of the spring 117, and pulls up the main valve 132 via the pin 133 to lift the valve seat 124. Away from As a result, compressed natural gas flows from the input port 121 to the output port 122 (for example, see Patent Document 2).
[0010]
[Patent Document 1]
JP-A-10-28109 (paragraphs 0007 to 0012, FIG. 1).
[Patent Document 2]
JP-A-10-160024 (paragraphs 0010 to 0013, FIG. 1)
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, the fuel supply device has a bypass circuit L for supplying compressed natural gas from the portion surrounded by a dotted line in FIG. It has been proposed that the check valves 102 and 103 be omitted and the flow path connecting the fuel tank 101 with the filling port 105 and the engine 107 be formed as one system. Therefore, the high-pressure solenoid valve 100 used as the main stop valve 104 has been required to have a backflow function.
[0012]
Therefore, when the compressed natural gas is caused to flow backward to the conventional high-pressure solenoid valve 100, there arises a problem that the O-ring 138 is damaged or falls off from the main valve 132. The reasons may be as follows.
The compressed natural gas flowing backward through the high-pressure solenoid valve 100 pulls the O-ring 138 toward the input port 121 when flowing from the primary chamber 125 to the input port 121. Also, when the compressed natural gas in the secondary chamber 126 flows along the main valve 132 and directly rolls up against the O-ring 138, the compressed natural gas flows between the O-ring 138 and the annular recess 132 a of the main valve 132. The O-ring 138 flows in such a manner as to push the O-ring 138 out of the annular recess 132a of the main valve 132. It is considered that these factors interact to cause the O-ring 138 to be pulled out to the input port 121 side and fall off the main valve 132.
[0013]
Then, this invention is made in order to solve the said problem, and an object of this invention is to provide the high voltage | pressure solenoid valve which can prevent the fall of a sealing member by the reverse flow of a high pressure fluid.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The high-pressure solenoid valve according to the present invention has the following configuration.
(1) In a high-pressure solenoid valve that controls the flow of a high-pressure fluid of 10 MPa or more by contacting or separating a valve body with a valve seat that connects an input port and an output port, the valve seat is formed flat, A mounting groove formed so that a groove width is narrowed toward an opening portion that opens to the valve body side and is mounted in a state where a sealing member that is in airtight contact with the valve body is partially exposed from the opening portion; And a pressure release hole communicating with the mounting groove.
[0015]
According to the invention having the above configuration, when the high-pressure fluid flows backward, it flows from the valve seat to the input port without directly hitting the seal member. When the high-pressure fluid flows from the valve seat to the input port, the high-pressure fluid pulls the seal member toward the input port. However, the seal member is kept locked in the opening of the mounting groove, and the movement is restricted. Further, the high-pressure fluid intrudes between the seal member and the mounting groove and tries to push the seal member out of the mounting groove. However, the efficiency of the high-pressure fluid is increased from the mounting groove to the input port through the pressure release hole provided on the input port side. Since it comes out well, the force for pushing out the seal member is weakened. Here, it is meaningful to provide the pressure release hole on the input port side of the valve seat. Because, when the high-pressure fluid flows backward, the internal pressure of the high-pressure solenoid valve decreases in the order of the non-input port side of the valve seat, the input port side of the valve seat, and the input port. However, compressed natural gas that has entered between the mounting groove and the seal member from the non-input port side of the valve seat flows through the mounting groove to the input port side of the valve seat and pushes out the seal member. Therefore, the high-pressure solenoid valve of the present invention can prevent the sealing member from falling off due to the backflow of the high-pressure fluid.
[0016]
(2) In the high-pressure solenoid valve described in (1), the valve seat is provided with a slope on at least one of the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the mounting groove, and the inclination is inward from the inner circumference of the opening of the mounting groove. Or inclined outwardly from the outer periphery of the opening within a range of not less than 28 degrees and not more than 60 degrees with respect to the vertical.
According to the invention having the above configuration, the sealing member is pressed against the sealing surface of the mounting groove and held by the inclination of the inner peripheral surface or the outer peripheral surface of the mounting groove, and the ratio of the sealing member exposed from the opening of the mounting groove is reduced. Since the size is reduced, it is possible to more reliably prevent the seal member from falling off from the mounting groove. The reason why the inclination of the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the mounting groove is inclined by 28 degrees or more is to increase the holding position where the mounting groove holds the seal member and to surely prevent the seal member from falling off at the time of backflow. is there. On the other hand, the inclination of the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the mounting groove is inclined by 60 degrees or less, because the thickness of the opening of the mounting groove becomes thinner and the valve seat is prevented from being damaged by the impact load of the valve body. To do that.
[0017]
(3) The high-pressure solenoid valve according to (1) or (2), wherein the pressure release hole is provided within a range of ± 45 degrees around the input port.
According to the invention having the above configuration, the high-pressure fluid that has entered between the mounting groove and the seal member can efficiently escape to the input port.
[0018]
(4) In the high-pressure solenoid valve according to any one of (1) to (3), the valve seat has a step formed with a seal member mounted thereon, and a pressing member for pressing the seal member on the step is fixed. The mounting groove is provided between the step and the pressing member.
According to the invention having the above configuration, if the holding member is fixed to the step of the valve seat, the mounting groove is formed between the inner peripheral surface of the step provided on the valve body, the sealing surface, and the contact surface of the holding member. Therefore, the mounting groove can be easily provided in the valve seat.
[0019]
(5) In the high-pressure solenoid valve according to any one of (1) to (4), a turbulent portion for generating a turbulent flow in the high-pressure fluid flowing from the output port is provided between the output port and the valve seat. It is characterized by having.
According to the invention having the above configuration, the high-pressure fluid input from the output port flows to the valve seat and the input port after generating a turbulent flow in the turbulent flow portion and reducing the flow rate. The force that pulls the seal member when flowing to the seal member can be reduced.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, an embodiment of a high-pressure solenoid valve according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of the high-pressure solenoid valve 1. FIG. 2 is an enlarged view of the valve section 3 of the high-pressure solenoid valve 1.
The high-pressure solenoid valve 1 is of a pilot type, and includes a drive unit 2 on the drive side and a valve unit 3 on the flow rate adjustment side. The drive unit 2 includes a cylindrical coil bobbin 5 around which the coil 4 is wound. A fixed core 6 is disposed in the cylinder of the coil bobbin 5, and a cylindrical plunger 7 is fitted coaxially with the fixed core 6 from below in the figure. Between the coil bobbin 5 and the fixed core 6 and the plunger 7, a pipe 9 made of a non-magnetic material is disposed from the driving unit 2 to the valve unit 3 in order to ensure pressure resistance against compressed natural gas. It is slidably inserted through the pipe 9. On the other hand, the fixed core 6 is fixed by screwing a nut 38 to a screw portion 6 a protruding from the magnetic frame 37. A spring 8 is disposed between the fixed core 6 and the plunger 7, and constantly urges the plunger 7 toward the valve portion 3 (the lower side in the figure).
[0021]
On the other hand, the valve section 3 has an input port 11 and an output port 12 in the body 10, a valve hole 13 communicating therewith, and a valve seat 14 formed in an input opening of the valve hole 13, and a primary chamber on the input port 11 side. 15 and a secondary chamber 16 on the output port 12 side. Here, the input port 11 is not loaded with a filter unlike the prior art. This is to prevent the moisture in the compressed natural gas from condensing and freezing, thereby preventing the filter from clogging. The body 10 is provided with a turbulent portion 40 for generating a turbulent flow in the compressed natural gas input from the output port 12 in communication with the valve hole 13. The turbulent flow portion 40 is provided by penetrating through the secondary chamber 16 and the valve hole 13 deeply coaxially with the output port 12. A lower fixed core 18 and a magnetic plate 20 are provided between the drive unit 2 and the valve unit 3 to reduce the magnetic gap of the magnetic circuit formed by the pipe 9.
[0022]
A pilot valve 21 is attached to a lower end surface of the plunger 7 extending from the driving unit 2 into the primary chamber 15 of the valve unit 3, and a main valve 22 is provided at a distal end so as to cover the pilot valve 21. ing. The main valve 22 is fixed to a pin 23 loosely inserted into the pin hole 7 a of the plunger 7, and is provided so as to be able to contact and separate from the pilot valve 21. Therefore, a gap is formed between the pilot valve 21 and the main valve 22, and the gap forms the pilot chamber 24. In the main valve 22, a pilot port 25 is provided in the shaft portion so as to penetrate in the vertical direction in the drawing, and a pilot valve seat 26 which is in contact with the pilot valve 21 is formed in an upper end opening communicating with the pilot chamber 24. A communication path 22 a for communicating the pilot chamber 24 with the primary chamber 15 is opened on the outer peripheral surface of the pipe 22, and pressure is supplied to the pilot chamber 24.
[0023]
The valve seat 14 is formed flat, and is provided with an annular packing (corresponding to a “seal member”) 30 that is in airtight contact with the main valve 22. The valve seat 14 has a mounting groove 31 for mounting the packing 30 and a pressure release hole 32 communicating from the input port 11 side to the mounting groove 31.
[0024]
FIG. 3 is a partially enlarged sectional view of the valve seat 14.
The mounting groove 31 is formed in an annular shape around the valve hole 13 and opens to the main valve 22 side, and has a dovetail groove structure. The inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the mounting groove 31 are inclined inward and outward from the opening, and the groove width M2 of the opening is smaller than the groove width M1 of the sealing surface of the mounting groove 31. .
[0025]
4 to 7 are explanatory diagrams showing the relationship between the inclinations A1 and A2 of the mounting groove 31 and the groove width M2 of the opening.
In the general dovetail groove structure as shown in FIG. 4, the inclination A11 of the inner peripheral surface and the inclination A21 of the outer peripheral surface are set to 24 degrees. In order to make the packing 30 hard to fall off, it is considered that the groove width M21 of the opening of the mounting groove 31A should be reduced.
[0026]
As a method of reducing the groove width M21 of the opening of the mounting groove 31A, for example, as in a mounting groove 31B shown in FIG. 5, without changing the inclination A11 of the inner peripheral surface and the inclination A12 of the outer peripheral surface to the mounting groove 31A, A method is conceivable in which only the groove width M12 of the sealing surface is made smaller than the groove width M11 of the sealing surface of the mounting groove 31A (see FIG. 4). However, in this method, although the groove width M22 of the opening of the mounting groove 31B can be made smaller than the groove width M21 of the opening of the mounting groove 31A (see FIG. 4), the packing 30 is strongly pressed against the opening of the mounting groove 31B. However, there is a disadvantage that stress is increased.
[0027]
Therefore, in the mounting groove 31C shown in FIG. 6, the packing 30 is formed without changing the inclination A11 of the inner peripheral surface, the inclination A21 of the outer peripheral surface, and the groove width M11 of the sealing surface of the mounting groove 31C with the mounting groove 31A (see FIG. 4). By pressing only the squeezing margin T12 (hereinafter, referred to as a "squeezing rate") which is pressed by the main valve 22 to be smaller than the squeezing rate T11 of the mounting groove 31A, the groove width M23 of the opening is reduced to the groove width M21 of the mounting groove 31A. (See FIG. 4). For this reason, the mounting groove 31C can improve the holding force for holding the packing 30 more than the mounting groove 31A with the same stress as the mounting groove 31A applies to the packing 30.
[0028]
Further, in the mounting groove 31D shown in FIG. 7, the groove width M13 of the sealing surface is made wider than the groove width M11 of the sealing surface of the mounting groove 31C (see FIG. 6), and the inclination A12 of the inner peripheral surface and the inclination A22 of the outer peripheral surface are set. Is larger than the inclination A11 of the inner peripheral surface and the inclination A12 of the outer peripheral surface of the mounting groove 31C, so that the groove width M24 of the opening is smaller than the groove width M23 of the opening of the mounting groove 31C (see FIG. 6). . Therefore, the mounting groove 31D can improve the holding force for holding the packing 30 more than the mounting groove 31C.
[0029]
Therefore, in the mounting groove 31 shown in FIG. 3, the inclination A1 of the inner peripheral surface and the inclination A2 of the outer peripheral surface are made larger than 24 degrees which is the inclination of the general dovetail groove structure, and the groove width M2 of the opening and the crush ratio are reduced. If T is reduced, the stress on the packing 30 can be minimized, and the packing 30 can be prevented from falling off. At this time, the mounting groove 31 also has the effect of improving the durability of the packing 30 by making the crushing rate T of the packing 30 smaller than 26% which is the normal crushing rate of the packing 30.
[0030]
Then, the inventors changed the inclination of the inclination A1 of the inner peripheral surface and the inclination A2 of the outer peripheral surface of the mounting groove 31 and tested the detachment of the packing 30 at the time of backflow. As a result, it was found that when the inclination A1 of the inner peripheral surface and the inclination A2 of the outer peripheral surface of the mounting groove 31 were set to 28 degrees or more, the packing 30 did not drop off from the mounting groove 31. In particular, the packing 30 was less likely to fall off as the inclination A1 of the outer peripheral surface and the inclination A2 of the inner peripheral surface of the mounting groove 31 were increased. However, if the inclination A1 of the inner peripheral surface and the inclination A2 of the outer peripheral surface are larger than 60 degrees, the inconvenience that the valve seat 14 is broken when the valve is closed occurs. It is considered that this is because the thickness of the opening of the mounting groove 31 is reduced, and the durability of the main valve 22 against an impact load is reduced.
[0031]
From the above circumstances, it is desirable that the inclination A1 formed on the inner peripheral surface of the mounting groove 31 be inclined at an angle of 28 degrees or more and 60 degrees or less inward from the opening with reference to the vertical. The inclination A2 formed on the outer peripheral surface is desirably inclined at an angle of not less than 28 degrees and not more than 60 degrees with respect to a vertical direction outward from the opening. In the present embodiment, the inclinations A1 and A2 of the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the mounting groove 31 are set to about 30 degrees, and the crushing rate T of the packing 30 is set to 5 to 20%.
[0032]
Here, the mounting groove 31 having a dovetail structure can be formed by shaving the valve seat 14 with a figure bite, but it is known that such machining is generally difficult. Therefore, in the present embodiment, the mounting groove 31 is formed by fixing the pressing member 36 to the step 35 formed on the valve seat 14. In the valve seat 14, a step 35 is formed annularly around the valve hole 13, and a holding member 36 formed in an annular shape is caulked and fixed to the step 35. The step 35 is formed such that the inner peripheral surface is inclined at an acute angle with respect to the sealing surface of the packing 30. On the other hand, the pressing member 36 is formed such that the inner peripheral surface is inclined outward from the upper end toward the lower end. Accordingly, the mounting groove 31 is formed by the gap formed between the inner peripheral surface and the sealing surface of the step 35 and the inner peripheral surface of the pressing member 36. Therefore, by mounting the packing 30 on the step 35 and then caulking and fixing the holding member 36, the packing 30 can be easily mounted in the mounting groove 31 of the valve seat 14 without damaging the packing 30.
[0033]
FIG. 8 is a top view of the valve seat 14.
The pressure release hole 32 is formed to communicate with the mounting groove 31 from outside the opening of the mounting groove 31 of the valve seat 14. The reason why the compressed natural gas that has entered between the packing 30 and the mounting groove 31 is provided outside the opening of the mounting groove 31 of the valve seat is that the compressed natural gas pushes the packing 30 up from the sealing surface of the mounting groove 31 and the pressure release hole 32 is formed through the gap. Because it flows to
[0034]
Here, the inventors displaced the air pressurized to 20 MPa with the high-pressure electromagnetic valve 1 while shifting the pressure release hole 32 in the valve seat 14 at an interval of 15 degrees from the center of the primary chamber 15 formed coaxially with the input port 11. A test was conducted to reverse the current.
[0035]
As a result, the packing 30 does not fall out of the mounting groove 31 when the pressure release hole 32 is provided in the valve seat 14 within a range of ± 45 degrees around the primary chamber 15 (input port 11). When the pressure release hole 32 was provided in the valve seat 14 on the output port side (opposite to the input port side) from the range of ± 45 degrees with respect to the (input port 11), it fell off from the mounting groove 31. The packing 30 has a higher probability of falling off from the mounting groove 31 as the pressure holes 32 are provided on the output port 12 side.
[0036]
This is because, when the compressed natural gas is caused to flow back to the high-pressure solenoid valve 1, the internal pressure of the high-pressure solenoid valve 1 is changed to the output port 12 side of the valve seat 14 (portion a in FIG. 2) and the input port 11 side of the valve seat 14 ( Since the pressure becomes lower in the order of the part b in FIG. 2) and the input port 11 (the part c in FIG. 2), even if the depressurization hole 32 is provided on the output port 12 side of the valve seat 14, it is mounted from the output port 12 side of the valve seat 14. This is because the compressed natural gas that has entered between the groove 31 and the packing 30 flows toward the input port 11 via the mounting groove 31 and pushes the packing 30 out of the mounting groove 31.
[0037]
Therefore, it is desirable that the pressure release hole 32 be provided on the input port 11 side rather than the output port 12 side. In particular, the input port 11 side should be within a range of ± 45 degrees around the primary chamber 15 (input port 11). Is desirable. In the present embodiment, for example, as shown in FIG. 8, the holding member 36 is positioned so as to provide the pressure release hole 32 at the center of the primary chamber 15 (input port 11), and is fixed to the step 35 of the valve seat 14. are doing.
[0038]
The high-pressure solenoid valve 1 having the above configuration operates as follows.
When an electric signal is not supplied to the drive unit 2, the plunger 7 is pressed downward by the spring 8 to bring the pilot valve 21 into contact with the pilot valve seat 26, and the main valve 22 further into contact with the valve seat 14. Since the primary chamber 15 communicates with the pilot chamber 24 through the communication passage 22a of the main valve 22 to have the same pressure, the main valve 22 is strongly pressed against the valve seat 14 by the pressure of the compressed natural gas to seal. At this time, the gasket 30 of the valve seat 14 is elastically deformed by pressing the portion exposed from the opening of the mounting groove 31 by the main valve 22 to make the valve seat 14 and the main valve 22 airtightly contact with each other. Since the rate is as small as about 10%, the load is small.
[0039]
On the other hand, when an electric signal is supplied to the drive unit 2, the plunger 7 rises against the urging force of the spring 8, and separates the pilot valve element 21 from the pilot valve seat 26. It flows out from the pilot port 25 to the secondary chamber 16. When the pressure in the secondary chamber 16 rises, the plunger 7 further rises against the urging force of the spring 8 and pulls up the main valve 22 via the pin 23 to separate it from the valve seat 14.
[0040]
At this time, if compressed natural gas is supplied to the input port 11, the compressed natural gas flows from the valve seat 14 to the valve hole 13, the secondary chamber 16, and the output port 12 while pushing the packing 30 into the mounting groove 31.
[0041]
On the other hand, if compressed natural gas is supplied to the output port 12, the compressed natural gas flows back from the secondary chamber 16 to the input port 11 via the valve hole 13, the valve seat 14, and the primary chamber 15. At this time, the compressed natural gas enters the turbulent flow portion 40 from the output port 12 through the secondary chamber 16 to reduce the pressure, and further generates turbulent flow when flowing out of the turbulent flow portion 40 to reduce the flow velocity. Drop it.
[0042]
Then, the compressed natural gas flows into the primary chamber 15 from the valve hole 13 via the valve seat 14 without directly hitting the packing 30, and further flows from the primary chamber 15 to the input port 11. At this time, the compressed natural gas flows while pulling the packing 30 toward the input port 11 side, but the movement of the packing 30 is restricted by being continuously locked by the opening of the mounting groove 31. The compressed natural gas enters between the mounting groove 31 and the packing 30, but flows toward the input port 11 having a low internal pressure and escapes from the pressure release hole 32 to the input port 11. The pushing force can be weakened.
[0043]
Therefore, according to the high-pressure solenoid valve 1 of the present embodiment, the flow of the compressed natural gas of 20 MPa is achieved by abutting or separating the main valve 22 from the valve seat 14 that connects the input port 11 and the output port 12. In the control, the valve seat 14 is formed to be flat, the groove width is reduced toward the opening that opens to the main valve 22 side, and the packing 30 that is in airtight contact with the main valve 22 is opened. Has a mounting groove 31 that is mounted in a partially exposed state, and a pressure release hole 32 that communicates with the mounting groove 31 from the input port 11 side, so that the packing 30 can be mounted even when the compressed natural gas flows backward. It does not fall out of the groove 31.
[0044]
Further, according to the high-pressure solenoid valve 1 of the present embodiment, the valve seat 14 is provided with the inclinations A1 and A2 on the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the mounting groove 31, and the inclination A1 is defined by the opening of the mounting groove 31. Since the inclination A2 is inclined about 30 degrees inward from the circumference and the inclination A2 is inclined about 30 degrees outward from the outer periphery of the opening of the mounting groove 31, it is possible to more reliably prevent the packing 30 from dropping out of the mounting groove. Can be.
[0045]
Further, according to the high-pressure solenoid valve 1 of the present embodiment, since the pressure release hole 32 is provided within a range of ± 45 degrees around the primary chamber 15 (input port 11), the mounting groove 31 and the packing 30 are provided. The compressed natural gas that has entered between them can be efficiently discharged to the input port 11.
[0046]
According to the high-pressure electromagnetic valve 1 of the present embodiment, the valve seat 14 has the step 35 on which the packing 30 is mounted, and the pressing member 36 for pressing the packing 30 is fixed to the step 35 by caulking. Since the mounting groove 31 is provided between the step 35 and the pressing member 36, the mounting groove 31 can be easily provided in the valve seat 14.
[0047]
Further, according to the high-pressure solenoid valve 1 of the present embodiment, the turbulence portion 40 for generating turbulence in the compressed natural gas flowing from the output port 12 is provided in the valve hole 13 for communicating the output port 12 with the valve seat 14. Since it is provided, the force of pulling the packing 30 when the compressed natural gas flows from the valve seat 14 to the input port 11 can be reduced.
[0048]
As described above, the embodiments of the present invention have been described, but the present invention is not limited to the above embodiments, and various applications are possible.
[0049]
(1) For example, in the above embodiment, the inclinations A1 and A2 are provided at equal angles on the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the mounting groove 31. On the other hand, the inclinations A1 and A2 may be provided only on one of the inner peripheral surface and the outer peripheral surface, or the inclinations A1 and A2 of the inner peripheral surface and the outer peripheral surface may be provided at different angles. Specifically, for example, if the inclination A1 of the inner peripheral surface is reduced, the impact resistance of the valve seat 14 to the main valve 22 can be improved. Further, as shown in FIG. 9, no inclination is provided on the outer peripheral surface of the mounting groove 45, and a projection 46 is provided at the opening of the mounting groove 45 to protrude inward to reduce the groove width of the opening and prevent the packing 47 from falling off. It may be prevented.
[0050]
(2) For example, in the above embodiment, the inclinations A1 and A2 are provided on the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the mounting groove 31. On the other hand, as shown in FIGS. 10 and 11, the inner peripheral surfaces of the holding members 51 and 53 are formed in an arc shape facing inward or outward, and the inner peripheral surfaces or outer peripheral surfaces of the mounting grooves 52 and 54 are formed. The shape may be changed.
[0051]
(3) For example, in the above embodiment, an O-ring is used as the seal 30 as the seal member. On the other hand, a modified ring may be used. Further, for example, as shown in FIG. 9, a deformed rubber whose cross section is not circular or elliptical may be used.
[0052]
(4) For example, in the above embodiment, the inner portion and the outer portion of the mounting groove 31 of the valve seat 14 are formed at the same height. On the other hand, the height H may be changed between the inner portion 55a and the outer portion 55b of the mounting groove 31 of the valve seat. For example, as shown in FIG. 12, if the inner portion 55a of the mounting groove 31 of the valve seat is formed lower than the outer portion 55b, the impact of the main valve 22 is received by the outer portion 55b and the vicinity of the valve hole 13 of the valve seat 14 is moved. Can be reduced.
[0053]
(5) For example, in the above-described embodiment, the valve structure has been described using the pilot-type high-pressure solenoid valve. On the other hand, the valve structure of the present embodiment may be applied to the valve structure of a high-pressure solenoid valve using an armature or the like.
[0054]
【The invention's effect】
According to the high-pressure solenoid valve of the present invention, in a high-pressure solenoid valve that controls the flow of a high-pressure fluid of 10 MPa or more by contacting or separating a valve body from a valve seat that connects an input port and an output port, Is formed in such a manner that a sealing member which is formed flat and is formed so that a groove width is narrowed toward an opening portion which opens to the valve body side and which is in airtight contact with the valve body is partially exposed from the opening portion. Since the mounting groove and the pressure release hole communicating from the input port side to the mounting groove are provided, it is possible to prevent the sealing member from falling off due to the backflow of the high-pressure fluid.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a high-pressure solenoid valve according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of a valve portion of the high-pressure solenoid valve.
FIG. 3 is a partially enlarged sectional view of a valve seat.
FIG. 4 is an explanatory view showing the relationship between the inclination of the mounting groove and the opening.
FIG. 5 is an explanatory view showing the relationship between the inclination of the mounting groove and the opening.
FIG. 6 is an explanatory view showing the relationship between the inclination of the mounting groove and the opening.
FIG. 7 is an explanatory view showing the relationship between the inclination of the mounting groove and the opening.
FIG. 8 is also a top view of a valve seat portion.
FIG. 9 is a view showing a modified example of the high-pressure solenoid valve of the present invention.
FIG. 10 is a view showing a modified example of the high-pressure solenoid valve of the present invention.
FIG. 11 is a view showing a modified example of the high-pressure solenoid valve of the present invention.
FIG. 12 is a view showing a modified example of the high-pressure solenoid valve of the present invention.
FIG. 13 is a conceptual diagram showing an example of a fuel supply device for a natural gas vehicle.
FIG. 14 is a sectional view showing an example of a conventional high-pressure solenoid valve.
[Explanation of symbols]
1 High pressure solenoid valve
11 Input port
12 Output port
14 Valve seat
30 Packing
31 Mounting groove
32 Press-out hole
35 steps
36 Holding member
40 Turbulence
A1 slope
A2 slope

Claims

In a high-pressure solenoid valve that controls the flow of a high-pressure fluid of 10 MPa or more by contacting or separating a valve body from a valve seat that connects an input port and an output port,
The valve seat is formed so as to be flat, the groove width is narrowed toward an opening that opens to the valve body side, and a sealing member that is in airtight contact with the valve body is partially exposed from the opening. A high-pressure solenoid valve, comprising: a mounting groove mounted in an inclined state; and a pressure release hole communicating from the input port side to the mounting groove.

The high-pressure solenoid valve according to claim 1,
The valve seat is provided with an inclination on at least one of an inner peripheral surface and an outer peripheral surface of the mounting groove,
The inclination may be inclined inward from the inner periphery of the opening of the mounting groove or outward from the outer periphery of the opening within a range of not less than 28 degrees and not more than 60 degrees. High pressure solenoid valve.

The high-pressure solenoid valve according to claim 1 or 2,
The high pressure solenoid valve, wherein the pressure release hole is provided within a range of ± 45 degrees around the input port.

The high-pressure solenoid valve according to any one of claims 1 to 3,
The valve seat is
A step for mounting the seal member is formed,
A pressing member for pressing the seal member on the step is fixed,
The high-pressure solenoid valve, wherein the mounting groove is provided between the step and the holding member.

The high-pressure solenoid valve according to any one of claims 1 to 4,
A high-pressure solenoid valve, wherein a turbulent portion for generating a turbulent flow in the high-pressure fluid flowing from the output port is provided between the output port and the valve seat.