JP2007170432A

JP2007170432A - 流体用レギュレータ

Info

Publication number: JP2007170432A
Application number: JP2005365158A
Authority: JP
Inventors: Kengo Noda; 憲吾野田
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd
Priority date: 2005-12-19
Filing date: 2005-12-19
Publication date: 2007-07-05

Abstract

【課題】組み付け時における調圧バルブの自動調芯機能を維持した上で、非常に高圧な流体であってもシール不良および作動不良を起こすことなく、精度良く調圧することができる流体用レギュレータを提供すること。
【解決手段】流体用レギュレータ１において、シート７をＯリング７１およびバックアップリング７２，７３を介して軸シールされた状態で保持するシートホルダ６７を設け、そのシートホルダ６７を、ボデー２に対しＯリング７０を介して面シールされた状態で配置するとともに、シートホルダ６７とＯリング７１との間にＯリング７１を支持するバックアップリング７２，７３を設ける。
【選択図】図３

Description

本発明は、流体が流れる流路を切り替える流体用レギュレータに関する。より詳細には、非常に高圧の流体を調圧する流体用レギュレータに関するものである。

従来から、高圧の流体の圧力を所定圧に減圧するためにレギュレータが使用されている。例えば、圧縮天然ガスを自動車のエンジンの燃料として使用するために、自動車に搭載されたボンベ内の圧縮天然ガスを所定圧に減圧するレギュレータとして、図８に示すような流体用レギュレータが知られている（特許文献１）
この流体用レギュレータ１０１では、流入口１０３から流入した流体が、ハウジング１０５の上部に形成した流通路１０６、シート１０７、流通路１０８、調圧室１０９を流通して流出口１０４からエンジン等へ供給されるようになっている。

具体的には、流入口１０３から流入した流体が調圧バルブ１１１に作用している状態において、調圧室１０９内の圧力が所定値以下に低下すると、スプリング１１９の荷重によってダイアフラム１１３が下降して調圧バルブ１１１がシート１０７から離間し、流体が流通路１０８を通じて調圧室１０９内に流入する。そして、調圧室１０９内が昇圧するとダイアフラム１１３が上昇し、その圧力が所定値になると調圧バルブ１１１がシート１０７に当接し、流体の調圧室１０９内への流入を遮断する。このようにして、調圧室１０９内の圧力が所定の低圧値に調圧され、その調圧された流体が流出口１０４からエンジン等に供給されるようになっている。

そして、調圧性能を向上させるために、図９に示すレギュレータ１０１ａのように、流入口１０３とバルブ収容室１１０とを連通させる連通路１３０を形成することが提案されている。このような連通路１３０を形成することにより、１次側流路における高圧流体が調圧バルブ１１１のシール面に作用する際には、その高圧流体が連通路１３１を通じて、調圧バルブ１１１のシール面と反対側におけるハウジング１０５内にも導入される。このため、流体の圧力が調圧バルブ１１１におけるシール面とシール面と反対側の面にも作用し、調圧バルブ１１１に作用する流体の圧力差が生じなくなる。従って、調圧バルブ１１１の開弁状態において、高圧で大流量の流体が調圧室１０９へ導入される際に、その流体圧によっても調圧バルブ１１１に閉弁方向への押し荷重が発生しなくなり、調圧バルブ１１１が抵抗なく、ダイアフラム１１３によって閉弁し、流体を必要量のみ調圧室１０９内へ流入させて、調圧値を安定させることができるようになっている。

特開２０００−２４９００１号公報

しかしながら、上記した流体用レギュレータ１０１では、非常に高圧な流体を精度良く調圧（例えば、燃料電池車両における水素ガスの減圧など）することができないおそれがあった。なぜなら、非常に高圧な流体を調圧する際にはレギュレータ内が高温・高圧雰囲気になるため、樹脂製のシート１０７にクリープ変形が生じて、ボデー１０２とシート１０７との間に隙間が生じてしまう。そして、このような隙間が生じると、流体の圧力によってシート１０７の上面に設けられているＯリング１７０が規定位置（嵌合溝）からはみ出してしまい、シール不良となって圧力漏れが発生するおそれがあるからである。
また、シート１０７にクリープ変形が生じると、ボデー１０２とシート１０６との間に隙間が発生してプラグ１１５の軸力がなくなり、シート１０７あるいはハウジング１０５の少なくとも一方ががたついてしまい、調圧バルブ１１１の作動不良を招来するおそれもある。

ここで、Ｏリング１７０をシート１０７の上面に設けて面シールする代わりに、Ｏリング１７０をシート１０７の外周面に設けて軸シールすることにより、シート１０７にクリープ変形が生じても、シール不良を防ぐことができる。ところが、このような軸シール構造にすると、組み付け時にシート１０７と調圧バルブ１１１とを自動的に同芯状態にする自動調芯機能（特開２０００−２４９００１号公報参照）がなくなる。

また、流体用レギュレータ１０１ａでも、非常に高圧な流体を精度良く調圧（例えば、燃料電池車両における水素ガスの減圧など）することができないおそれがあった。なぜなら、流体用レギュレータ１０１ａでは、非常に高圧な流体を調圧する際に１次側圧力が急激に上昇するため、調圧バルブ１１１が瞬時に上昇する。このとき、調圧バルブ１１１のバルブ軸１１４に嵌装されたＯリング１１６にも急激に圧力がかかるためにＯリング１１６が潰され、Ｏリング１１６のバルブ軸１１４に対する締め付け荷重が大きくなる。これにより、バルブ軸１１４とＯリング１１６との摩擦力が非常に大きくなり、調圧バルブ１１１の上昇によってＯリング１１６が激しく摩耗してしまう。その結果、Ｏリング１１６のシール性能が低下してシール不良になるおそれがあるからである。また、Ｏリング１１６のバルブ軸１１４に対する締め付け荷重が大きくなると、ハウジング１０５ががたつき調圧バルブ１１１の作動不良が発生するおそれもあるからである。

これを防止するために流体用レギュレータ１０１ａでは、Ｏリング１１６の上方（調圧バルブ１１１側）にバルブ軸１１４との間に微少な隙間をもってハウジング１０５にプレート１３８が圧入されている。ところが、このようプレート１３８をハウジング１０５に圧入すると、１次側圧力を急減圧した際、Ｏリング１１６とプレート１３８との間に高圧流体が残留してしまい、プレート１３８が抜けてしまうおそれがある。そして、プレート１３８が抜けてしまうと、Ｏリング１１６を規定位置に固定しておくことがきなくなり、シール不良が発生してしまうとともに、調圧バルブ１１１の作動不良が発生してしまうおそれがある。

このように上記した流体用レギュレータ１０１，１０１ａでは、非常に高圧な流体を調圧する際に、シール不良や調圧バルブの作動不良が発生して、精度良く調圧を行うことができなくなるおそれがあるという問題があった。

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、組み付け時における調圧バルブの自動調芯機能を維持した上で、非常に高圧な流体であってもシール不良および作動不良を起こすことなく、精度良く調圧することができる流体用レギュレータを提供することを課題とする。

上記問題点を解決するためになされた本発明に係る流体用レギュレータは、高圧の流体が供給される１次側流路と、前記１次側流路に供給された流体の圧力を調整する調圧室と、前記１次側流路と前記調圧室とを連通させる流通路とが形成されたボデーと、前記流通路に設けられたシートと、前記シートに当接または離間する調圧バルブと、前記調圧バルブにホルダを介して連結されたダイアフラムとを有し、前記調圧室内の圧力変動により前記ダイアフラムを介して前記調圧バルブを開閉制御する流体用レギュレータにおいて、前記ボデーに対し第１弾性部材を介して面シールされた状態で配置されるとともに前記シートを保持するシートホルダを備え、前記シートが前記シートホルダに対して第２弾性部材を介して軸シールされた状態で配置され、前記シートホルダと前記第２弾性部材との間に、前記第２弾性部材を支持するリング状部材が少なくとも１つ設けられていることを特徴とする。

この流体用レギュレータでは、一次側流路から流入した流体が流通路を介して調圧室に導入される。そうすると、調圧室内に圧力変動が生じその圧力変動によりダイアフラムを介して調圧バルブが開閉して、調圧室内の圧力が所定の低圧値に調圧される。

ここで、この流体用レギュレータでは、シートがシートホルダに対して第２弾性部材を介して軸シールされた状態で配置され、シートホルダと第２弾性部材との間に少なくとも１つのリング状部材が設けられている。このため、軸方向においてシートを挟み込んで保持する必要がないので、シートがクリープ変形が発生しにくくなっている。仮に、シートがクリープ変形した場合であっても、シートとシートホルダとが第２弾性部材を介して軸シールされているため、シール不良になることがない。

そして、シートホルダは、ボデーに対し第１弾性部材を介して面シールされた状態で配置されている。これにより、本発明に係る流体用レギュレータにおいては、前記シートホルダの外周面と前記ボデーの内周面との間に隙間を形成することができる。

その結果、シートがシートホルダと一体となって動くため、組み付け時に調圧バルブとシートとを自動的に同芯状態にすることができる。つまり、調圧バルブの自動調芯機能を維持することができる。

そして、ボデーおよびシートホルダをともに金属製にすることにより、ボデーおよびシートホルダではクリープ変形がほとんど生じないため、ボデーとシートホルダとを第１弾性部材を介して面シールしても、ボデーとシートホルダとの間に隙間が生じない。このため、第１弾性部材が規定位置からはみ出すことがないので、ボデーとシートホルダとを第１弾性部材を介して面シールしても、シール不良が発生することはない。これにより、非常に高圧な流体であっても、流体を必要量のみ調圧室内へ流入させることができるため、調圧値を安定させることができる。つまり、精度良く調圧することができる。

また、シートはシートホルダに対し軸シールされた状態で保持されているため、シートがクリープ変形したとしても、軸方向においてボデーとシートホルダとの間に隙間は生じない。これにより、シートおよびシートホルダがしっかりと固定されるので（プラグが緩むことがないので）、調圧バルブが作動不良を起こさないため精度良く調圧することができる。
このように、本発明に係る流体用レギュレータによれば、組み付け時における調圧バルブの自動調芯機能を維持した上で、非常に高圧な流体であってもシール不良および作動不良を起こすことなく、精度良く調圧することができる。

なお、リング状部材は１個でも良いが、高圧流体を調圧する場合には２個以上設けるのがよい。そして、リング状部材を２個以上設ける場合には材質が異なるものにするのがよい。このようにすることにより、第２弾性部材をリング状部材でしっかりと支持することができるからである。

上記問題点を解決するためになされた本発明に係る別形態の流体用レギュレータは、高圧の流体が供給される１次側流路と、前記１次側流路に供給された流体の圧力を調整する調圧室と、前記１次側流路と前記調圧室とを連通させる流通路とが形成されたボデーと、前記流通路に設けられたシートと、前記シートに当接または離間する調圧バルブと、前記調圧バルブにホルダを介して連結されたダイアフラムとを有し、前記調圧室内の圧力変動により前記ダイアフラムを介して前記調圧バルブを開閉制御する流体用レギュレータにおいて、前記調圧バルブを摺動可能に保持するハウジングと、前記１次側流路と、前記調圧バルブのシート面と反対側における前記ハウジング内とを連通する連通路と、前記調圧バルブのシール面と反対側に突出するバルブ軸と前記ハウジングとの間に配設された弾性部材と、前記弾性部材に対して前記調圧バルブ側に配置されるとともに、前記バルブ軸との間に所定の隙間をもって前記ハウジングに圧入された第１プレート部材と、前記第１プレート部材に対して前記調圧バルブ側であって前記バルブ軸と前記ハウジングとの間に、前記ハウジング内周面との間に所定の隙間をもって配設された第２プレート部材と、前記第２プレート部材と前記調圧バルブとの間に設けられ、前記第２プレート部材を前記第１プレート部材側へ付勢する付勢部材と、を有することを特徴とする。
なお、付勢部材としては、例えば、スプリング、板バネ、ゴム、あるいはオイルダンパーなどを挙げることができる。

この流体用レギュレータでも、一次側流路から流入した流体が流通路を介して調圧室に導入される。そうすると、調圧室内に圧力変動が生じその圧力変動によりダイアフラムを介して調圧バルブが開閉して、調圧室内の圧力が所定の低圧値に調圧される。そして、この流体用レギュレータには、１次側流路と調圧バルブのシート面と反対側におけるハウジング内とを連通する連通路が設けられている。このため、調圧バルブの開弁状態において、高圧で大流量の流体が調圧室へ導入される際に、この流体の圧力によって調圧バルブに閉弁方向への押し荷重が発生しなくなり、調圧バルブが抵抗なくダイアフラムによって閉弁し、流体を必要量のみ調圧室内へ流入させて調圧値を安定させることができる。

ここで、１次側流路とハウジング内とを連通する連通路を設けると、非常に高圧な流体を調圧する際にハウジング内の圧力が急激に上昇する。このため、バルブ軸とハウジングとの間に配設された弾性部材に急激に圧力がかかる。その結果、弾性部材が潰されて、弾性部材のバルブ軸に対する締め付け荷重が大きくなってしまう。このため、バルブ軸と弾性部材との摩擦力が非常に大きくなり、調圧バルブが急激に引き上げられたときに弾性部材が激しく摩耗してしまうし、調圧バルブが作動不良となってしまうおそれもある。

ところが、この流体用レギュレータには、弾性部材に対して調圧バルブ側に配置されるとともに、バルブ軸との間に所定の隙間をもってハウジングに圧入された第１プレート部材と、第１プレート部材に対して調圧バルブ側であってバルブ軸とハウジングとの間に、ハウジング内周面との間に所定の隙間をもって第２プレート部材とが設けられている。このため、非常に高圧な流体を調圧する際にハウジング内の圧力が急激に上昇したとき、その圧力は第２プレート部材に作用するが弾性部材にはほとんど作用しない。従って、非常に高圧な流体を調圧する際にも、弾性部材は潰れない。

そして、このように弾性部材のバルブ軸に対する締め付け荷重が大きくならない状態で、調圧バルブが引き上げられるため、バルブ軸と弾性部材との摩擦抵抗が大きくならない。これにより、調圧バルブ（バルブ軸）の動きによって弾性部材が摩耗することを防止することができる。従って、弾性部材のシール性能の低下が防止される。また、バルブ軸と弾性部材との摩擦抵抗が大きくならないし、弾性部材の摩耗が防止されているので、調圧バルブが作動不良になることも防止することができる。
このように、本発明に係る別形態の流体用レギュレータによれば、非常に高圧な流体であってもシール不良および作動不良を起こすことがないので、精度良く調圧することができる。

ここで、非常に高圧な流体を調圧する際、本発明に係る別形態の流体用レギュレータでは、瞬間的に弾性部材に対して流体の圧力が作用することはないが、徐々に流体の圧力が作用していく。そして、このような状態で１次側圧力を急激に減圧すると、第２プレート部材と弾性部材との間に、非常に高圧の流体が残留してしまう。そうすると、その流体の圧力によって、第１プレート部材がハウジングから外れてしまうおそれがある。そして、第１プレート部材がハウジングから外れてしまうと、弾性部材を規定位置で保持することができなくなり、シール不良および調圧バルブの作動不良が発生する。

しかしながら、この流体用レギュレータでは、第２プレート部材がハウジング内周面との間に所定の隙間をもって配設されているので、第２プレート部材と弾性部材との間に残留した非常に高圧の流体は、その隙間から抜けていく。このため、流体圧力によって第１プレート部材がハウジングから外れてしまうことを防止することができる。
なお、第２プレート部材は付勢部材に第１プレート部材側へ付勢されているため、１次側圧力が急激に減圧されたときに浮き上がる場合もあるが、第２プレート部材と弾性部材との間に残留した非常に高圧の流体が抜けると、元の規定位置に戻される。

本発明に係る別形態の流体用レギュレータにおいては、前記第２プレート部材と前記バルブ軸との隙間は微少であり、前記第１プレート部材と前記バルブ軸との隙間は、前記第２プレート部材と前記バルブ軸との隙間より大きく設定されていることが望ましい。

このように、第２プレート部材とバルブ軸との隙間を微少にすることにより、非常に高圧な流体を調圧する際にハウジング内の圧力が急激に上昇しても、第２プレート部材から弾性部材側へ高圧流体が瞬時に流れ込むことを確実に防止することができる。これにより、弾性部材に対して高圧流体の圧力が急激に作用することを確実に防止することができる。なお、第２プレート部材の外周面とハウジング内周面との間に隙間を形成しているが、ハウジング内に流入した流体の圧力によって第２プレート部材が第１プレート部材に対して押さえ付けられるため（第２プレート部材と第１部レート部材とが密着するため）、上記隙間を介して流体の圧力が弾性部材に瞬時に作用することはない。

そして、第１プレート部材とバルブ軸との隙間は、第２プレート部材とバルブ軸との隙間より大きく設定されているので、１次側圧力が急激に減圧された場合、第１プレート部材と弾性部材との間に残留した高圧流体は、第１プレート部材とバルブ軸との隙間から抜け、さらに第２プレート部材の外周とハウジング内周面との隙間から抜けていく。このため、１次側圧力が急激に減圧されてた場合でも、第２プレート部材と弾性部材との間に高圧流体が残留することはない。従って、１次側圧力が急激に減圧された場合に、第１プレート部材がハウジングから外れてしまうことを確実に防止することができる。

本発明に係る流体用レギュレータによれば、上記した通り、組み付け時における調圧バルブの自動調芯機能を維持した上で、非常に高圧な流体であってもシール不良および作動不良を起こすことなく、精度良く調圧することができる。

以下、本発明の流体用レギュレータを具体化した最も好適な実施の形態について図面に基づいて詳細に説明する。本実施の形態に係る流体用レギュレータは、燃料電池車両において水素ガスの調圧を行うものである。

（第１の実施の形態）
まず、第１の実施の形態について説明する。そこで、第１の実施の形態に係る流体用レギュレータについて、図１〜図３を参照しながら説明する。図１は、第１の実施の形態に係る流体用レギュレータの開弁状態における概略構成を示す断面図である。図２は、第２１の実施の形態に係る流体用レギュレータの閉弁状態における概略構成を示す断面図である。図３は、第１の実施の形態に係る流体用レギュレータのシート付近の断面図である。

本実施形態に係る流体用レギュレータ１には、図１および図２に示すように、流体の流入口３と流出口４とが形成されたボデー２と、ボデー２の上部を塞ぐカバー５０とが備わっている。ボデー２の材質としては、ステンレス鋼やアルミニウム合金などを使用すればよい。なお、本実施の形態のように流体として水素ガスを使用する場合には、水素脆化、耐腐食性を考慮して、ステンレス鋼であれば「ＳＵＳ３１６Ｌ」、アルミニウム合金であれば「Ａ６０６０−Ｔ６」を使用するとよい。

ボデー２の中央には、ハウジング５が配設されている。このハウジング５の上部には、流通路６、シート７、流通路８、および調圧室９が形成されている。そして、ボデー２には、流入口３と流通路６とを連通させる連通路６０、および調圧室９と流出口４とを連通させる連通路６１が形成されている。これにより、流入口３と流出口４とが、連通路６０、流通路６，８、調圧室９、および連通路６１を介して連通しており、流入口３から流入した流体が、調圧室９を通過して流出口４から流出するようになっている。なお、流入口３と連通路６０と流通路６により１次側流路が構成されている。

ハウジング５は、連通路６０が開口する部分が他の部分よりも小径に形成されている。これにより、ハウジング５の外周とボデー２との間に環状の隙間３２が形成されている。そして、ハウジング５の小径部と流通路６とが連通している。

そして、ハウジング５内には、バルブ収納室１０が形成されている。このバルブ収容室１０内には、調圧バルブ１１が軸方向に摺動可能に設けられており、シート７に当接・離間するようになっている。また、バルブ収容室１０内には、調圧バルブ１１をシート７側へ付勢するプリング１７が配設されている。

調圧バルブ１１の一端（図中上端）には、ロッド１２が流通路８を貫通するように突設されている。これにより、ロッド１２の先端が調圧室９内に位置している。ロッド１２の先端は、ホルダ５１を介してダイアフラム１３に連結されている。
このダイアフラム１３は、ボデー２とカバー５０とによって狭持されて固定されている。これにより、ダイアフラム１３は、ボデー２とカバー５０とで形成される空間を調圧室９と大気圧室１８とに区画している。そして、ダイアフラム１３は、カバー５０内に配設されたスプリング１９によって常時所定荷重により下方へ付勢されている。なお、スプリング１９の付勢力がスプリング１７の付勢力よりも大きいので、流体が供給されていない状態では、流体用レギュレータ１においては、調圧バルブ１１がシート７から離間して、図１に示す開弁状態となっている。

一方、調圧バルブ１１の他端（図中下端）には、バルブ収容室１０を貫通するようにバルブ軸１４が突設されている。このバルブ軸１４には、ハウジング５との間においてＯリング１６が嵌装されている。このＯリング１６により、流通路６側からの圧力（一次圧）と、流出口４側からの圧力（二次圧）とが遮断されている。ここで、一次圧、二次圧ともに高圧であるため、Ｏリング１６の上下にはバックアップリングが設けられている。そして、Ｏリング１６およびバックアップリングが抜けないように、バックアップリングのシート７側（図中上方）には、金属製のプレート３８がハウジング５側に圧入されている。なお、Ｏリング１６、バックアップリング、およびプレート３８は、調圧バルブ１１のバルブ軸１４が摺動できるように嵌装されている。

ここで、図３に示すように、シート７はシートホルダ６７に保持されている。具体的には、シート７の外周面にＯリング７１およびバックアップリング７２，７３が装着された状態でシートホルダ６７に保持されている。このため、シート７とシートホルダ６７とはＯリング７１により軸シールされている。そして、シート７を保持したシートホルダ６７の上面には、Ｏリング７０が設けられている。このようなシートホルダ６７は、その外周面とボデー２の装着部内面との間に隙間を形成して、ボデー２に対してＯリング７０を介して面シールされた状態で配設されている。これにより、シート７がシートホルダ６７と一体となって動くため、組み付け時に調圧バルブ１１とシート７とを自動的に同芯状態にすることができる。つまり、調圧バルブ１１の自動調芯機能を維持することができる。

なお、シートホルダ６７は、ボデー２と同じ材質（金属）により形成されており、シート７は樹脂により形成されている。そして、シートホルダ６７およびハウジング５は、プラグ１５を締め付けることにより所定の位置に固定されるようになっている。このように、ボデー２およびシートホルダ６７がともに、ステンレス鋼やアルミニウム合金などの金属で形成されているため、高温・高圧雰囲気下においてもほとんどクリープ変形しない。このため、プラグ１５の軸力がなくなることを確実に防止することができる。これにより、シートホルダ６７およびハウジング５を、がたつくことなくしっかりと固定することができる。

続いて、上記した構成を有する流体用レギュレータ１の動作について説明する。流入口３から流入した流体が調圧バルブ１１に作用している状態において、調圧室９内の圧力が所定値以下に低下すると、スプリング１９の付勢力によってダイアフラム１３が下降する。このダイアフラム１３の下降に伴い、ダイアフラム１３にホルダ５１およびロッド１２を介して連結されている調圧バルブ１１が下降してシート７から離間する（図１の状態）。

そうすると、流体が流通路８を通じて調圧室９内に流入する。これにより、調圧室９内の圧力が高くなる。その後、調圧室９内の圧力がスプリング１９の付勢力よりも大きくなると、ダイアフラム１３が上昇する。このダイアフラム１３の上昇に伴い、ダイアフラム１３にホルダ５１およびロッド１２を介して連結されている調圧バルブ１１が上昇してシート７に当接する（図２の状態）。このため、流体の調圧室９内への流入が遮断される。このようにして、調圧室９内の圧力が所定の低圧値に調圧され、その調圧された流体が流出口４から排出される。

ここで、非常に高圧な流体（３５ＭＰａ以上）を調圧する場合、レギュレータ内部が高温・高圧雰囲気になるため、樹脂製のシート７にクリープ変形が発生するおそれがある。しかしながら、従来のレギュレータのように、シート７は、ボデー２とハウジング５とによって挟み込まれておらず、シートホルダ６７によりバックアップリング７２，７３を介して保持されている。このため、シート７は、高温・高圧雰囲気下でも、クリープ変形しにくい。

仮に、シート７がクリープ変形して図４に示すように、シートホルダ６７とシート７との間に隙間Ｓが生じたとしても、シート７とシートホルダ６７とはＯリング７１により軸シールされている。このため、シート７のクリープ変形によってＯリング７１のシール性能が低下することはない。なお、図４は、シートがクリープ変形した状態を示す説明図である。

また、ボデー２およびシートホルダ６７は、ともに金属製であるためクリープ変形しない。このため、ボデー２とシートホルダ６７との間に隙間が生じないので、シートホルダ６７およびハウジング５を固定しているプラグ１５が緩むことがない。これにより、Ｏリング７０が規定位置からはみ出すことがないので、Ｏリング７０はボデー２とシートホルダ６７とをしっかりとシールすることができる。また、プラグ１５が緩まないので、シートホルダ６７およびハウジング５が規定位置にしっかりと固定されているため、調圧バルブ１１が作動不良を起こすこともない。

従って、本実施の形態に係る流体用レギュレータ１は、非常に高圧な流体であっても、流体を必要量のみ調圧室９内へ流入させることができる。このため、本実施の形態に係る流体用レギュレータ１は、調圧値を安定させることができ、精度良く調圧することができる。

このように、第１の実施の形態に係る流体用レギュレータ１によれば、シート７をＯリング７１およびバックアップリング７２，７３を介して軸シールされた状態で保持するシートホルダ６７を設け、そのシートホルダ６７を、ボデー２に対しＯリング７０を介して面シールされた状態で配置しているので、組み付け時に調圧バルブ１１とシート７とを自動的に同芯状態にすることができる。また、シート７にクリープ変形が生じても、Ｏリング７０およびＯリング７２のシール性能が低下しないとともに、プラグ１５が緩むことがない。このため、流体用レギュレータ１は、組み付け時における調圧バルブの自動調芯機能を維持した上で、非常に高圧な流体であってもシール不良および作動不良を起こすことなく、精度良く調圧することができる。

（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態に係る流体用レギュレータは、第１の実施の形態とは異なり、流入口３とバルブ収容室１０とを連通する連通路を設けたものである。そこで、第２の実施の形態に係る流体用レギュレータについて、図５および図６を参照しながら説明する。図５は、第２の実施の形態に係る流体用レギュレータの概略構成を示す断面図である。図６は、第２の実施の形態に係る流体用レギュレータのバルブ収容室付近の断面図である。なお、第２の実施の形態は、基本的な構成を第１の実施の形態と同じくするため、以下では、同じ構成のものには同符号を付してその説明を適宜省略し、相違点を中心に説明する。

第２の実施の形態に係る流体用レギュレータ１ａでは、図５に示すように、ハウジング５ａのうち連通路６０が開口する部分が、他の部分よりも小径に形成されている。これにより、ハウジング５ａの外周とボデー２との間に環状の隙間３２が形成されている。そして、ハウジング５ａの小径部下端に複数の貫通孔３１が設けられている。この貫通孔３１により、隙間３２と後述するバルブ収容室１０とが連通している。

そして、調圧バルブ１１の他端（図中下端）には、バルブ収容室１０を貫通するようにバルブ軸１４が突設されている。このバルブ軸１４には、ハウジング５ａとの間においてＯリング１６が嵌装されている。このＯリング１６により、流通路６側からの圧力（一次圧）と、流出口４側からの圧力（二次圧）とが遮断されている。ここで、一次圧、二次圧ともに高圧であるため、図６に示すように、Ｏリング１６の上にはバックアップリング８０が設けられ、Ｏリング１６の下にはバックアップリング８１，８２が設けられている。

さらに、Ｏリング１６およびバックアップリング８０，８１，８２が抜けないように、バックアップリング８０のシート７側（図中上方）には、金属製のプレート３８がハウジング５側に圧入されている。また、プレート３８のシート７側（図中上方）には、金属製のプレート８３が設けられている。そして、このプレート８３は、スプリング１７によってプレート３８に当接するように付勢されている。なお、Ｏリング１６、バックアップリング８０，８１，８２、およびプレート３８，８３は、調圧バルブ１１のバルブ軸１４が摺動できるように嵌装されている。

ここで、プレート８３は、その内周とバルブ軸１４との隙間が微少となり、その外周とバルブ収容室１０の内周面とは所定の隙間が形成されるように配置されている。また、プレート３８は、その内周とバルブ軸１４との間に所定の隙間が形成されて配置されている。そして、プレート３８とバルブ軸１４との隙間は、プレート８３とバルブ軸１４との隙間よりも大きく設定されている。

上記した構成を有する流体用レギュレータ１ａでは、第１の実施の形態と同様に、流入口３から流入した流体が調圧バルブ１１に作用している状態において、調圧室９内の圧力が所定値以下に低下すると、スプリング１９の付勢力によってダイアフラム１３が下降する。このダイアフラム１３の下降に伴い、ダイアフラム１３にホルダ５１およびロッド１２を介して連結されている調圧バルブ１１が下降してシート７から離間する。

そうすると、流体が流通路８を通じて調圧室９内に流入する。これにより、調圧室９内の圧力が高くなる。その後、調圧室９内の圧力がスプリング１９の付勢力よりも大きくなると、ダイアフラム１３が上昇する。このダイアフラム１３の上昇に伴い、ダイアフラム１３にホルダ５１およびロッド１２を介して連結されている調圧バルブ１１が上昇してシート７に当接する。このため、流体の調圧室９内への流入が遮断される。
ここで、流体が調圧室９内に流入する際、流体の一部は、隙間３２および貫通孔３１を通過してバルブ収容室１０に流れ込む。このため、調圧バルブ１１に上下から作用する流体の圧力に差がなく、調圧バルブ１１の閉じ動作に遅れが生じない。よって、流体を必要量のみ調圧室９内に流入させることができる。
このようにして、調圧室９内の圧力が所定の低圧値に調圧され、その調圧された流体が流出口４から排出される。

ここで、非常に高圧な流体を調圧する際には１次側圧力が急激に上昇するため、バルブ収容室１０の圧力が急上昇する。このとき、調圧バルブ１１のバルブ軸１４に嵌装されたＯリング１６に急激に圧力がかかると、Ｏリング１６が潰されてしまい、Ｏリング１６のバルブ軸１４に対する締め付け荷重が大きくなってしまう。

しかしながら、本実施の形態に係る流体用レギュレータ１ａでは、バルブ収容室１０内にプレート８３が配設されている。そして、このプレート８３とバルブ軸１４との隙間は微少である。このため、非常に高圧な流体がバルブ収容室１０内に流入しても、プレート８３よりも下流側（プレート３８側）に流体が流れ込みにくい。なお、プレート８３の外周とバルブ収容室１０の内周面との間に隙間が存在するが、バルブ収容室１０内に流入した流体の圧力によってプレート８３が押さえ付けられるため、上記隙間を介して流体が下流側に瞬時に流れていくことはない。

このように、第２の実施の形態に係る流体用レギュレータ１ａでは、プレート８３を設けたことにより、流体の圧力がＯリング１６に対して急激に作用することを防止することができる。従って、非常に高圧な流体を調圧する際に、調圧バルブ１１が急激に引き上げられたとしても、Ｏリング１６が潰れることがないので、Ｏリング１６が激しく摩耗するようなことがない。よって、Ｏリング１６のシール性能が低下しないのでシール不良は発生しない。また、Ｏリング１６が潰れないので、Ｏリング１６のバルブ軸１４に対する締め付け荷重が大きくならないため、調圧バルブ１１が作動不良になることもない。

その後、１次側圧力が急激に減圧されると、プレート８３とバックアッププレート８０との間に高圧流体が残留するおそれがある。ところが、流体用レギュレータ１ａでは、プレート８３がスプリング１７で押さえられているだけなので、図７に示すように、残留した流体の圧力によってプレート８３が押し上げられる（プレート３８から離間する）。そうすると、残留した流体は、プレート８３とプレート３８との間、プレート８３の外周とバルブ収容室１０の内周面との間を通過してバルブ収容室１０内に抜けていく。そして、残留した流体が抜けると、プレート８３にプレート３８側から作用する圧力が下がり、スプリング１７の付勢力の方が強くなってプレート８３はプレート３８に再び当接する。なお、図７は、１次側圧力を急激に減圧したときにおけるバルブ収容室内のプレートの動きを説明する説明図である。

このように、第２の実施の形態に係る流体用レギュレータ１ａでは、１次側圧力が急激に減圧された場合でも、プレート８３とバックアッププレート８０との間に高圧流体が残留しない。従って、１次側圧力が急激に減圧された場合に、プレート３８がハウジング５ａから外れるようなことはない。これにより、Ｏリング１６およびバックアッププレート８０，８１，８２が、プレート３８によって規定位置にしっかりと固定されるので、Ｏリング１６のシール不良や調圧バルブ１１の作動不良が発生しない。

以上説明したように、第２の実施の形態に係る流体用レギュレータ１ａによれば、流入口３とバルブ収容室１０とを連通する貫通孔３１を設けても、プレート８３を設けることにより、非常に高圧な流体を調圧する際に、Ｏリング１６のシール性能が低下したり、あるいは調圧バルブ１１が作動不良を起こしたりすることを防止することができる。これにより、流体用レギュレータ１ａは、非常に高圧な流体であっても、精度良く調圧することができる。

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。例えば、上記した第１の実施の形態と第２の実施の形態とを組み合わせてレギュレータを構成することもできる。こうすることにより、非常に高圧な流体であってもシール不良および作動不良を起こすことなく、調圧値を安定させより精度良く調圧することができる。

また、上記した実施に形態では、プレート８３をプレート３８側に付勢する付勢部材としてスプリング１７を例示しているが、これに限らず例えば、板バネ、ゴム、あるいはオイルダンパーなどであってもよい。

第１の実施の形態に係る流体用レギュレータの開弁状態における概略構成を示す断面図である。第１の実施の形態に係る流体用レギュレータの閉弁状態における概略構成を示す断面図である。第１の実施の形態に係る流体用レギュレータのシート付近の断面図である。シートがクリープ変形した状態を示す説明図である。第２の実施の形態に係る流体用レギュレータの概略構成を示す断面図である。第２の実施の形態に係る流体用レギュレータのバルブ収容室付近の断面図である。１次側圧力を急激に減圧したときにおけるバルブ収容室内のプレートの動きを説明する説明図である。従来の流体用レギュレータの概略構成を示す断面図である。流入口とバルブ収容室とを連通させた従来の流体用レギュレータの概略構成を示す断面図である。

符号の説明

１流体用レギュレータ
２ボデー
３流入口
４流出口
５ハウジング
６流通路
７シート
８流通路
９調圧室
１０バルブ収容室
１１調圧バルブ
１２ロッド
１３ダイアフラム
１４バルブ軸
１６Ｏリング（弾性部材）
１７スプリング（付勢部材）
３１貫通孔（連通路）
３８プレート（第１プレート部材）
５０カバー
５１ホルダ
６０連通路
６１連通路
６７シートホルダ
７０Ｏリング（第１弾性部材）
７１Ｏリング（第２弾性部材）
７２，７３バックアップリング（リング状部材）
８０，８１，８２バックアップリング
８３プレート（第２プレート部材）

Claims

高圧の流体が供給される１次側流路と、前記１次側流路に供給された流体の圧力を調整する調圧室と、前記１次側流路と前記調圧室とを連通させる流通路とが形成されたボデーと、前記流通路に設けられたシートと、前記シートに当接または離間する調圧バルブと、前記調圧バルブにホルダを介して連結されたダイアフラムとを有し、前記調圧室内の圧力変動により前記ダイアフラムを介して前記調圧バルブを開閉制御する流体用レギュレータにおいて、
前記ボデーに対し第１弾性部材を介して面シールされた状態で配置されるとともに前記シートを保持するシートホルダを備え、
前記シートが前記シートホルダに対して第２弾性部材を介して軸シールされた状態で配置され、
前記シートホルダと前記第２弾性部材との間に、前記第２弾性部材を支持するリング状部材が少なくとも１つ設けられていることを特徴とする流体用レギュレータ。
請求項１に記載する流体用レギュレータにおいて、
前記シートホルダの外周面と前記ボデーの内周面との間に隙間が形成されていることを特徴とする流体用レギュレータ。
請求項１または請求項２に記載する流体用レギュレータにおいて、
前記ボデーおよびシートホルダは、ともに金属製であることを特徴とする流体用レギュレータ。
高圧の流体が供給される１次側流路と、前記１次側流路に供給された流体の圧力を調整する調圧室と、前記１次側流路と前記調圧室とを連通させる流通路とが形成されたボデーと、前記流通路に設けられたシートと、前記シートに当接または離間する調圧バルブと、前記調圧バルブにホルダを介して連結されたダイアフラムとを有し、前記調圧室内の圧力変動により前記ダイアフラムを介して前記調圧バルブを開閉制御する流体用レギュレータにおいて、
前記調圧バルブを摺動可能に保持するハウジングと、
前記１次側流路と、前記調圧バルブのシート面と反対側における前記ハウジング内とを連通する連通路と、
前記調圧バルブのシール面と反対側に突出するバルブ軸と前記ハウジングとの間に配設された弾性部材と、
前記弾性部材に対して前記調圧バルブ側に配置されるとともに、前記バルブ軸との間に所定の隙間をもって前記ハウジングに圧入された第１プレート部材と、
前記第１プレート部材に対して前記調圧バルブ側であって前記バルブ軸と前記ハウジングとの間に、前記ハウジング内周面との間に所定の隙間をもって配設された第２プレート部材と、
前記第２プレート部材と前記調圧バルブとの間に設けられ、前記第２プレート部材を前記第１プレート部材側へ付勢する付勢部材と、
を有することを特徴とする流体用レギュレータ。
請求項４に記載する流体用レギュレータにおいて、
前記第２プレート部材と前記バルブ軸との隙間は微少であり、
前記第１プレート部材と前記バルブ軸との隙間は、前記第２プレート部材と前記バルブ軸との隙間より大きく設定されていることを特徴とする流体用レギュレータ。