JP2008196599A - Solenoid valve - Google Patents

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裕 田野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solenoid valve capable of economically preventing excess flow, and suppressing fluctuation of closing operation characteristics in regard to a mass flow rate generated by levels of upstream side fluid pressure. <P>SOLUTION: A shutoff valve (solenoid valve) 3 for opening and closing a flow passage when a valve element 17 is electromagnetically driven, is provided with a control part for selecting a holding current value of a coil 18 of the solenoid which maintains an open state of the valve element 17 against a fluid pressure in response to the upstream side fluid pressure (a primary pressure) of the shutoff valve 3. A relative position to a valve seat of a base can be adjusted by the fluid pressure on an upstream side. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、電磁弁に関する。さらに詳述すると、本発明は、ガス等の流体の供給流量を制御可能な電磁弁の構造に関する。   The present invention relates to a solenoid valve. More specifically, the present invention relates to a structure of an electromagnetic valve capable of controlling the supply flow rate of a fluid such as gas.

例えば、燃料ガスと酸化ガスとの電気化学反応によって発電する燃料電池の発電電力で走行用モータを駆動する燃料電池自動車や、天然ガス(CNG)を内燃機関で燃焼させて走行用の駆動力を直接得る天然ガス自動車等において、燃料ガスのタンク用の開閉弁として電磁弁が多く利用されている。   For example, a fuel cell vehicle that drives a traveling motor with power generated by a fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction between fuel gas and oxidizing gas, or a natural gas (CNG) burned by an internal combustion engine to generate driving force for traveling. In a natural gas vehicle or the like obtained directly, an electromagnetic valve is often used as an on-off valve for a fuel gas tank.

この場合における電磁弁は、一般に、閉弁方向に付勢するバネ力と流体から受ける力との合力に対し、閉弁しない程度の一定電流をコイルに通電することによって開弁状態を保持するように制御されている。また、仮に当該電磁弁の下流側の部品にてガス漏れが生じた場合に備え、EFV(過流防止装置)が併設されていることもある。あるいは、燃料ガスの流路に流量測定器を設置し、別に設置した流量判定器によって過流判定を行ない、所定の時には電磁弁への通電を遮断して閉弁するようにした制御装置も提案されている(例えば特許文献1参照)。
特開平10−153136号公報
In general, the solenoid valve in this case maintains the valve open state by energizing the coil with a constant current that does not close the valve against the resultant force of the spring force biased in the valve closing direction and the force received from the fluid. Is controlled. In addition, an EFV (overflow prevention device) may be provided in preparation for a case where a gas leak occurs in a component downstream of the solenoid valve. Alternatively, a control device is also proposed in which a flow rate measuring device is installed in the fuel gas flow path, an overflow determination is performed by a separately installed flow rate determination device, and the solenoid valve is de-energized and closed at a specified time. (For example, refer to Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 10-153136

しかしながら、電磁弁とは別に上述したような流量判定器をさらに設けると、コストや質量等が増加するという問題がある。   However, if a flow rate determiner as described above is provided separately from the solenoid valve, there is a problem that the cost, mass, and the like increase.

また、EFV(過流防止装置)として機械式のものが設けられる場合もあるが、このような過流防止装置を用いた従来のシステムでは、タンク圧力によって作動質量流量が変化するから設計自由度が減るという問題がある。即ち、EFVにおいては、弁体を付勢するバネが、一次圧(当該弁の上流側の流体圧)の高低にかかわらず弁体と弁座との距離を一定に保持する構造となっているため、一次圧が高いと閉作動時の質量流量が大きくなる閉作動特性がある(図6中に符号Xで示すマップ参照)。つまり、弁体と弁座との隙間を通過する燃料ガスの体積流量は一次圧の高低によらずにほぼ一定であるものの、一次圧が高圧であるほど燃料ガスの密度が高くなることから、これに伴って閉作動時の質量流量が高くなってしまう。   Also, a mechanical type EFV (overflow prevention device) may be provided. However, in a conventional system using such an overflow prevention device, the operating mass flow rate changes depending on the tank pressure, and thus the degree of freedom in design. There is a problem that decreases. That is, in the EFV, the spring that biases the valve body has a structure that keeps the distance between the valve body and the valve seat constant regardless of the level of the primary pressure (fluid pressure upstream of the valve). Therefore, when the primary pressure is high, there is a closing operation characteristic in which the mass flow rate during the closing operation increases (see the map indicated by the symbol X in FIG. 6). In other words, although the volume flow rate of the fuel gas passing through the gap between the valve body and the valve seat is substantially constant regardless of the primary pressure level, the higher the primary pressure, the higher the density of the fuel gas. Along with this, the mass flow rate during the closing operation becomes high.

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、経済的に過流防止を行なうことができるとともに、上流側流体圧(一次圧)の高低によって生じる質量流量に対する閉作動特性の変動を抑制可能な電磁弁の提供を目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and can economically prevent overflow and suppress variation in closed operation characteristics with respect to mass flow caused by the level of upstream fluid pressure (primary pressure). The purpose is to provide a possible solenoid valve.

上記目的を達成するため、本発明は、流体の流路を開閉する弁体と、該弁体を電磁的に駆動してストロークさせるコイルとを備えた電磁弁において、前記流体の流体圧に抗して前記弁体を開状態に保持する前記コイルの保持電流値が、当該流体の流体圧に応じて制御装置により制御されるようになっている。   In order to achieve the above object, the present invention provides an electromagnetic valve comprising a valve body that opens and closes a fluid flow path and a coil that electromagnetically drives and strokes the valve body to resist the fluid pressure of the fluid. The holding current value of the coil that holds the valve element in the open state is controlled by the control device in accordance with the fluid pressure of the fluid.

この構成によれば、一次圧(当該弁の上流側の流体圧)に基づく弁体の制御が可能であるため、一次圧の高低によって生じる質量流量に対する閉作動特性の変動を電気的に抑制することが可能となる。この場合、制御装置には、予め弁体を開弁状態に保持するための保持電流値と一次圧との関係を表した制御マップを記憶しておくことができる。   According to this configuration, it is possible to control the valve body based on the primary pressure (fluid pressure upstream of the valve), and thus electrically suppress the variation in the closing operation characteristic with respect to the mass flow rate caused by the level of the primary pressure. It becomes possible. In this case, the control device can store in advance a control map representing the relationship between the holding current value and the primary pressure for holding the valve element in the valve open state.

かかる電磁弁においては、前記コイルの保持電流値が、前記流体の流体圧にかかわらず略一定の質量流量となった場合に前記弁体が閉状態となるように当該弁体を開状態に保持する値に制御されることが好ましい。こうした場合、当該流体がある質量流量に達したところで弁体自体の過流防止機能を作動させて閉弁状態とすることができる。   In such a solenoid valve, the valve body is held in an open state so that the valve body is closed when the holding current value of the coil becomes a substantially constant mass flow rate regardless of the fluid pressure of the fluid. It is preferable that the value is controlled. In such a case, when the fluid reaches a certain mass flow rate, the overflow prevention function of the valve body itself can be activated to close the valve.

また、前記流体の流体圧が増えるにつれ、前記コイルの保持電流値が少なくなるように制御されることも好ましい。これによれば、弁体を保持するのに要する電流の消費を抑えることも可能となる。   It is also preferable that the coil is controlled so that the holding current value of the coil decreases as the fluid pressure of the fluid increases. According to this, it is also possible to suppress the consumption of current required to hold the valve body.

また、本発明は、流体の流路を開閉する弁体と、該弁体を電磁的に駆動してストロークさせるコイルとを備えた電磁弁において、弁体バネを介して台座に支持された前記弁体が前記弁体バネの付勢力に抗して移動して弁座に着座することで流路を閉止するものであり、前記台座の前記弁座に対する相対位置を上流側の流体圧によって調整可能としている。   Further, the present invention provides an electromagnetic valve comprising a valve body that opens and closes a fluid flow path, and a coil that electromagnetically drives and strokes the valve body, and is supported by a pedestal via a valve body spring. The valve body moves against the urging force of the valve body spring and is seated on the valve seat to close the flow path, and the relative position of the pedestal to the valve seat is adjusted by the upstream fluid pressure It is possible.

この構成によれば、台座の弁座に対する相対位置を上流側の流体圧(一次圧)によって調整可能としているため、台座に弁体バネを介して支持された弁体と弁座との隙間を一次圧の高低に応じて可変にできる。したがって、一次圧の高低によって生じる質量流量に対する閉作動特性の変動を機械的に抑制可能となる。   According to this configuration, since the relative position of the pedestal with respect to the valve seat can be adjusted by the upstream fluid pressure (primary pressure), the clearance between the valve body supported by the pedestal via the valve body spring and the valve seat is reduced. It can be made variable according to the level of the primary pressure. Therefore, it is possible to mechanically suppress the variation of the closing operation characteristic with respect to the mass flow rate caused by the level of the primary pressure.

また、前記台座が移動可能であって前記弁体バネの支持部を前記弁座から離間させる方向に前記流体圧を受ける流体圧受圧部を有しており、該台座を前記流体圧の受圧方向とは反対向きに付勢する台座バネを備えたものでもよい。   The pedestal has a fluid pressure receiving portion that receives the fluid pressure in a direction in which the pedestal is movable and a support portion of the valve body spring is separated from the valve seat, and the pedestal receives the fluid pressure. It may be provided with a pedestal spring that is biased in the opposite direction.

この構成によれば、上流側の流体圧(一次圧)が高いと台座バネの付勢力に抗して台座が弁体バネの支持部を弁座から離間させる方向に移動して、支持部に弁体バネを介して支持された弁体と弁座との隙間を小さくする。また、上流側の一次圧が低いと台座が弁体バネの支持部を弁座から離間させる方向に移動せず、弁体と弁座との隙間を大きくする。したがって、一次圧が高い場合に弁体と弁座との隙間を狭くして体積流量を減らすことで、質量流量の増大を抑制できるため、一次圧の高低によって生じる質量流量に対する閉作動特性の変動を抑制できる。   According to this configuration, when the upstream fluid pressure (primary pressure) is high, the pedestal moves in a direction to separate the support portion of the valve body spring from the valve seat against the biasing force of the pedestal spring, and the support portion The clearance between the valve body supported by the valve body spring and the valve seat is reduced. Further, when the upstream primary pressure is low, the pedestal does not move in the direction of separating the support portion of the valve body spring from the valve seat, and the gap between the valve body and the valve seat is increased. Therefore, when the primary pressure is high, the increase in mass flow rate can be suppressed by reducing the volume flow rate by narrowing the gap between the valve body and the valve seat. Can be suppressed.

さらにまた、前記台座が、前記流体圧の受圧方向とは反対向きに大気圧を受圧する大気圧受圧部を備えていてもよい。   Furthermore, the pedestal may include an atmospheric pressure receiving unit that receives atmospheric pressure in a direction opposite to a direction in which the fluid pressure is received.

この構成によれば、台座が大気圧受圧部で上流側流体圧(一次圧)の受圧方向とは反対向きに大気圧を受圧するため、二次圧を受圧する場合のように二次圧による影響つまり下流側の運転状況による影響を抑制して台座の位置を調整できる。   According to this configuration, since the pedestal receives the atmospheric pressure in the direction opposite to the pressure receiving direction of the upstream fluid pressure (primary pressure) at the atmospheric pressure receiving portion, the secondary pressure is applied as in the case of receiving the secondary pressure. It is possible to adjust the position of the pedestal while suppressing the influence, that is, the influence due to the operating situation on the downstream side.

本発明によれば、上流側流体圧(一次圧)によらずにある一定の質量流量にて弁体が閉弁する。即ち、電磁弁により経済的に過流防止を行なうことができるとともに、一次圧の高低によって生じる質量流量に対する閉作動特性の変動を抑制可能である。   According to the present invention, the valve body closes at a constant mass flow rate regardless of the upstream fluid pressure (primary pressure). That is, it is possible to economically prevent overflow by the electromagnetic valve and to suppress the variation of the closing operation characteristic with respect to the mass flow rate caused by the level of the primary pressure.

<第1実施形態>
図1は、本実施形態に係る電磁弁が用いられる高圧タンク5の概略図である。尚、本実施形態における高圧タンク5は、燃料電池システムにおける高圧水素ガスを貯留するために使用可能なタンクである。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a schematic view of a high-pressure tank 5 in which a solenoid valve according to this embodiment is used. Note that the high-pressure tank 5 in the present embodiment is a tank that can be used to store high-pressure hydrogen gas in the fuel cell system.

高圧タンク5の開口部には遮断弁(電磁弁)3が設けられている。また、高圧タンク5の圧力を検出する圧力センサ6と、この圧力センサ6の出力を監視するとともに遮断弁3を制御する制御装置10とがさらに設けられている。   A shut-off valve (solenoid valve) 3 is provided at the opening of the high-pressure tank 5. Further, a pressure sensor 6 for detecting the pressure of the high-pressure tank 5 and a control device 10 for monitoring the output of the pressure sensor 6 and controlling the shut-off valve 3 are further provided.

続いて、図2に遮断弁3の構造の一例を示す。図のように、遮断弁3は、流体(例えば水素ガス)の流路15と、水素ガスを高圧側から低圧側に導くボディ16と、このボディ16に対して軸線方向(流体流れ方向)に移動可能に収容保持され流路15を開閉する弁体17と、を備えている。遮断弁3の弁体17はソレノイドを構成するコイル18により駆動されてストロークする。この際、コイル18に給電される電流が制御装置10により制御されて弁体17が移動する(ストロークする)ようになっている。さらに、弁体17はバネ20により弁座19に対して付勢されることにより流路15が封止されるようになっている。   Next, an example of the structure of the shutoff valve 3 is shown in FIG. As shown in the figure, the shut-off valve 3 includes a fluid (for example, hydrogen gas) flow path 15, a body 16 that guides hydrogen gas from the high pressure side to the low pressure side, and an axial direction (fluid flow direction) with respect to the body 16. And a valve body 17 that is accommodated and held movably and opens and closes the flow path 15. The valve body 17 of the shut-off valve 3 is driven by a coil 18 constituting a solenoid to make a stroke. At this time, the current supplied to the coil 18 is controlled by the control device 10 so that the valve body 17 moves (strokes). Further, the valve body 17 is urged against the valve seat 19 by a spring 20 so that the flow path 15 is sealed.

遮断弁3の開弁動作及び開弁状態保持はコイル18の電磁力により行なう。図3に示したように、弁体17には、上記バネ力と流体圧が閉弁方向に作用しており、制御装置10により通常時は上記電磁力がこれら閉弁方向に作用する力を上回り、開弁を保持する。   The opening operation of the shut-off valve 3 and the maintenance of the opened state are performed by the electromagnetic force of the coil 18. As shown in FIG. 3, the spring force and fluid pressure act on the valve body 17 in the valve closing direction, and the control device 10 normally applies the force that the electromagnetic force acts in the valve closing direction. Above, hold the valve open.

遮断弁3の下流側の流路において破断等が発生した場合、遮断弁3の二次圧(当該弁の下流側の流体圧)が低下して流量が増加する。これにより、弁体17に作用する流体力が増大し、これとバネ力との合力が上記電磁力を上回ると、閉弁することとなる(図4)。   When breakage or the like occurs in the flow path on the downstream side of the shut-off valve 3, the secondary pressure of the shut-off valve 3 (the fluid pressure on the downstream side of the valve) decreases and the flow rate increases. As a result, the fluid force acting on the valve body 17 increases, and when the resultant force of this and the spring force exceeds the electromagnetic force, the valve is closed (FIG. 4).

ここで、図5に符号X1で示したように、コイル18による電磁力が圧力によらず一定であるとすると、一次圧が高いほど閉作動時の質量流量は高くなってしまう(図6の符号X参照)。この点、本実施形態においては、図5の符号A1で示したマップが制御装置10の記憶部10aに記憶されており、制御装置10は、現在の一次圧に適したコイル18の電流を記憶部10aのマップから読み取って算出するようになっている。このマップは、図6に符号Aで示したように、圧力に拘わらず弁体17が閉となる質量流量(作動流量)が略一定となるような、保持電流と一次圧との関係を表したものである。即ち、図5の符号A1のラインは、圧力が高いほど保持電流が低くなるようなマップである。   Here, as indicated by reference numeral X1 in FIG. 5, if the electromagnetic force by the coil 18 is constant regardless of the pressure, the higher the primary pressure, the higher the mass flow rate during the closing operation (in FIG. 6). Reference X). In this regard, in the present embodiment, the map indicated by reference numeral A1 in FIG. 5 is stored in the storage unit 10a of the control device 10, and the control device 10 stores the current of the coil 18 suitable for the current primary pressure. It is calculated by reading from the map of the unit 10a. This map represents the relationship between the holding current and the primary pressure so that the mass flow rate (working flow rate) at which the valve body 17 is closed is substantially constant regardless of the pressure, as indicated by the symbol A in FIG. It is a thing. That is, the line A1 in FIG. 5 is a map in which the holding current decreases as the pressure increases.

このように、本実施形態の遮断弁3によれば、タンク圧力によらずにある一定の質量流量にて閉弁する。即ち、遮断弁3により経済的に過流防止を行なうことができるとともに、一次圧の高低によって生じる質量流量に対する閉作動特性の変動を抑制可能である。さらに、コイル18の保持電流を最適化させることができるので、消費電力を抑えることができる。   Thus, according to the shutoff valve 3 of the present embodiment, the valve is closed at a constant mass flow rate regardless of the tank pressure. That is, it is possible to economically prevent overflow by the shutoff valve 3, and it is possible to suppress the variation of the closing operation characteristic with respect to the mass flow caused by the level of the primary pressure. Furthermore, since the holding current of the coil 18 can be optimized, power consumption can be suppressed.

尚、電磁弁保持電流を、タンク圧力だけではなくガス温度も参照して決定してもよい。これにより、閉弁流量の精度を上げることができ、設計自由度の更なる向上、消費電流低減等が期待できる。この場合は、高圧タンク5に圧力センサ6だけではなく温度センサも設け、制御装置10に該温度センサの出力が与えられるようにすればよい。さらに、記憶部10aに、作動流量が略一定となる、一次圧、およびガス温度の関係を記憶させておくことができる。   The solenoid valve holding current may be determined with reference to not only the tank pressure but also the gas temperature. As a result, the accuracy of the valve closing flow rate can be increased, and further improvement in design freedom and reduction in current consumption can be expected. In this case, not only the pressure sensor 6 but also a temperature sensor may be provided in the high-pressure tank 5 so that the output of the temperature sensor is given to the control device 10. Furthermore, the relationship between the primary pressure and the gas temperature at which the operating flow rate is substantially constant can be stored in the storage unit 10a.

<第2実施形態>
次に本発明の第2実施形態について図7を用いて説明する。本実施形態の遮断弁(電磁弁)4は、過流防止装置27aが設けられたものである。過流防止装置27aを除く遮断弁4の主要な構成は遮断弁3と同様であるため、説明を省略する。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The shutoff valve (solenoid valve) 4 of the present embodiment is provided with an overflow prevention device 27a. Since the main components of the shutoff valve 4 except the overflow prevention device 27a are the same as those of the shutoff valve 3, the description thereof is omitted.

過流防止装置27aは、その外側部分を構成するケーシング31を有しており、このケーシング31には、高圧タンク5への連通側(図7左側)に第1孔部32が形成され、この第1孔部32の高圧タンク5とは反対側にこの第1孔部32よりも小径の第2孔部33が形成されている。   The overflow prevention device 27a has a casing 31 that constitutes an outer portion of the overflow prevention device 27a. The casing 31 is provided with a first hole portion 32 on the communication side to the high-pressure tank 5 (left side in FIG. 7). A second hole 33 having a smaller diameter than the first hole 32 is formed on the opposite side of the first hole 32 from the high-pressure tank 5.

また、このケーシング31には、第2孔部33の第1孔部32とは反対側にこの第2孔部33よりも小径の第3孔部34が形成されており、この第3孔部34の第2孔部33とは反対側にこの第3孔部34よりも大径の第4孔部35が形成されている。   The casing 31 is formed with a third hole 34 having a smaller diameter than the second hole 33 on the opposite side of the second hole 33 from the first hole 32. A fourth hole 35 having a diameter larger than that of the third hole 34 is formed on the side opposite to the second hole 33 of 34.

さらに、ケーシング31には、この第4孔部35の第3孔部34とは反対側にこの第4孔部35よりも小径で、下流側に設けられた不図示の燃料電池へ連通する第5孔部36が形成されている。ここで、これら第1孔部32〜第5孔部36は同一軸線上に形成されている。   Further, the casing 31 has a diameter smaller than that of the fourth hole 35 on the side opposite to the third hole 34 of the fourth hole 35 and communicates with a fuel cell (not shown) provided on the downstream side. Five holes 36 are formed. Here, the first hole portion 32 to the fifth hole portion 36 are formed on the same axis.

加えて、ケーシング31には、これら第1孔部32〜第5孔部36と同心の円筒状の収容空間部38が第4孔部35を囲むように外側に形成されており、第4孔部35及び収容空間部38の軸線方向中間部分は全周にわたって連通空間部39で連通している。さらに、ケーシング31には、収容空間部38の軸線方向における第1孔部32側の端面と第1孔部32とを連通させる分岐流路41が形成されており、また、収容空間部38の軸線方向の連通空間部39を挟んで両側の内径側それぞれに円環状のシール溝42,43が形成されている。加えて、ケーシング31には収容空間部38の第5孔部36側に大気開放の大気圧ポート44が形成されている。   In addition, a cylindrical housing space 38 concentric with the first hole 32 to the fifth hole 36 is formed outside the casing 31 so as to surround the fourth hole 35. The intermediate portion in the axial direction of the portion 35 and the accommodation space portion 38 communicates with the communication space portion 39 over the entire circumference. Further, the casing 31 is formed with a branch channel 41 for communicating the end face on the first hole portion 32 side in the axial direction of the accommodation space portion 38 with the first hole portion 32. Circular seal grooves 42 and 43 are formed on the inner diameter sides on both sides of the communication space 39 in the axial direction. In addition, an atmospheric pressure port 44 that is open to the atmosphere is formed in the casing 31 on the fifth hole 36 side of the accommodation space 38.

また、過流防止装置27aは、第2孔部33の内周面に嵌合される円環状のシート部材46を有しており、このシート部材46には、第1孔部32側の内周側に面取りされた弁座47が形成されている。   The overflow prevention device 27a has an annular sheet member 46 fitted to the inner peripheral surface of the second hole 33. The sheet member 46 includes an inner sheet on the first hole 32 side. A valve seat 47 chamfered on the circumferential side is formed.

過流防止装置27aは、上記したケーシング31内に摺動可能に設けられる台座49を有している。この台座49はケーシング31の収容空間部38に摺動可能に設けられる円筒状の摺動ベース部50と、この摺動ベース部50の軸線方向中間部から内側に円環状に延出し主として連通空間部39内に配置される内フランジ部51とを有しており、この内フランジ部51の内周部は、第4孔部35内まで延出している。また、この台座49の摺動ベース部50の外周面には円環状のシール溝52が形成されている。   The overflow prevention device 27a has a pedestal 49 that is slidably provided in the casing 31 described above. The pedestal 49 has a cylindrical sliding base portion 50 slidably provided in the accommodation space portion 38 of the casing 31, and extends in an annular shape inward from an axially intermediate portion of the sliding base portion 50 to mainly communicate with the space. An inner flange portion 51 disposed in the portion 39, and the inner peripheral portion of the inner flange portion 51 extends into the fourth hole portion 35. An annular seal groove 52 is formed on the outer peripheral surface of the slide base portion 50 of the pedestal 49.

ここで、ケーシング31の第1孔部32側のシール溝42には台座49の摺動位置にかかわらず常に台座49との隙間をシールするシールリング53が配設され、第5孔部36側のシール溝43にも台座49の摺動位置にかかわらず常に台座49との隙間をシールするシールリング54が配設され、台座49のシール溝52にも台座49の位置にかかわらずケーシング31との隙間をシールするシールリング55が配設されている。   Here, the seal groove 42 on the first hole 32 side of the casing 31 is provided with a seal ring 53 that always seals the gap with the pedestal 49 regardless of the sliding position of the pedestal 49, and the fifth hole 36 side. A seal ring 54 that always seals the gap with the pedestal 49 regardless of the sliding position of the pedestal 49 is also provided in the seal groove 43 of the pedestal 49, and the seal groove 52 of the pedestal 49 is also connected to the casing 31 regardless of the position of the pedestal 49. A seal ring 55 for sealing the gap is provided.

加えて、過流防止装置27aは、ケーシング31の収容空間部38内に、その軸線方向における第5孔部36側の端面と台座49の摺動ベース部50との間に介装されるコイルスプリングからなる台座バネ58が設けられている。この台座バネ58は、台座49を軸線方向における第1孔部32側に付勢する。   In addition, the overflow prevention device 27 a is a coil interposed in the housing space 38 of the casing 31 between the end surface on the fifth hole 36 side in the axial direction and the sliding base portion 50 of the pedestal 49. A base spring 58 made of a spring is provided. The base spring 58 biases the base 49 toward the first hole 32 in the axial direction.

さらに、過流防止装置27aは、台座49の内フランジ部51の内周側の支持部60に一端側が固定され他端側がシート部材46の内側を通過して第1孔部32側まで延出するコイルスプリングからなる弁体バネ61と、第1孔部32内でこの弁体バネ61の他端側に固定される弁体17とを有している。   Further, the overflow prevention device 27a is fixed to the support portion 60 on the inner peripheral side of the inner flange portion 51 of the base 49, and the other end side passes through the inside of the sheet member 46 and extends to the first hole portion 32 side. And a valve body 17 fixed to the other end side of the valve body spring 61 in the first hole portion 32.

このような構造の過流防止装置27aは、ケーシング31の第1孔部32が高圧タンク5へ、第5孔部36が燃料電池スタック側に向けた状態で吐出流路22aに配置されることになる。この状態で、過流防止装置27aは、弁体バネ61を介して台座49に支持された弁体17が弁体バネ61の付勢力に抗して移動して弁座47に着座することで流路を閉止することになる。   The overflow prevention device 27a having such a structure is arranged in the discharge flow path 22a with the first hole 32 of the casing 31 facing the high-pressure tank 5 and the fifth hole 36 facing the fuel cell stack side. become. In this state, the overflow prevention device 27a is configured such that the valve body 17 supported by the pedestal 49 via the valve body spring 61 moves against the urging force of the valve body spring 61 and is seated on the valve seat 47. The flow path is closed.

また、このとき、一次圧が分岐流路41を介して台座49の摺動ベース部50の第1孔部32側の端面に、台座49を台座バネ58の方向に移動させるように作用することになり、その結果、この端面が、弁体バネ61の支持部60を弁座47から離間させる方向に一次圧を受ける一次圧受圧部63となっている。   At this time, the primary pressure acts on the end surface of the sliding base portion 50 of the pedestal 49 on the first hole 32 side via the branch channel 41 so as to move the pedestal 49 in the direction of the pedestal spring 58. As a result, this end surface serves as a primary pressure receiving portion 63 that receives a primary pressure in a direction in which the support portion 60 of the valve body spring 61 is separated from the valve seat 47.

さらに、台座49の摺動ベース部50の一次圧受圧部63とは反対の端面が一次圧の受圧方向とは反対向きに大気圧を受圧する大気圧受圧部64となっている。そして、台座バネ58は、この台座49を一次圧の受圧方向とは反対向きに付勢する。   Further, the end surface of the pedestal 49 opposite to the primary pressure receiving portion 63 of the sliding base portion 50 is an atmospheric pressure receiving portion 64 that receives atmospheric pressure in the direction opposite to the primary pressure receiving direction. The pedestal spring 58 biases the pedestal 49 in the direction opposite to the primary pressure receiving direction.

以上の構造の過流防止装置27aによれば、台座49の弁座47に対する相対位置を上流側の一次圧によって調整可能としているため、台座49に弁体バネ61を介して支持された弁体17と弁座47との隙間を一次圧の高低に応じて可変にできる。   According to the overflow prevention device 27a having the above structure, the relative position of the pedestal 49 with respect to the valve seat 47 can be adjusted by the primary pressure on the upstream side. Therefore, the valve body supported by the pedestal 49 via the valve body spring 61. The gap between the valve seat 47 and the valve seat 47 can be varied according to the primary pressure level.

具体的には、上流側の一次圧が高いと、図7に示すように、分岐流路41を介して一次圧受圧部63に加わる圧力で台座49が台座バネ58の付勢力に抗して支持部60を弁座47から離間させる方向に移動することになり、支持部60に弁体バネ61を介して支持された弁体17を軸線方向に沿って下流側に移動させて弁体17と弁座47との隙間を小さくする。   Specifically, when the upstream primary pressure is high, the pedestal 49 resists the urging force of the pedestal spring 58 by the pressure applied to the primary pressure receiving portion 63 via the branch flow path 41 as shown in FIG. The support portion 60 is moved away from the valve seat 47, and the valve body 17 supported by the support portion 60 via the valve body spring 61 is moved downstream along the axial direction so that the valve body 17 is moved. And the clearance between the valve seat 47 and the valve seat 47 are reduced.

また、上流側の一次圧が低いと、分岐流路41を介して一次圧受圧部63に圧力が加わっても、台座49が台座バネ58の付勢力で移動せず、弁体17と弁座47との隙間を大きくすることになる。したがって、一次圧が高い場合に弁体17と弁座47との隙間を狭くして体積流量を減らすことで、質量流量の増大を抑制できるため、図6に符号Aで示したように、一次圧の高低によって生じる質量流量に対する閉作動特性の変動を抑制でき、一定に制御できる。   If the primary pressure on the upstream side is low, the pedestal 49 does not move by the urging force of the pedestal spring 58 even if pressure is applied to the primary pressure receiving portion 63 via the branch flow path 41, and the valve body 17 and the valve seat The gap with 47 is increased. Therefore, when the primary pressure is high, an increase in the mass flow rate can be suppressed by narrowing the gap between the valve element 17 and the valve seat 47 to reduce the volume flow rate. Therefore, as indicated by the symbol A in FIG. The fluctuation of the closed operation characteristic with respect to the mass flow rate caused by the pressure level can be suppressed and can be controlled constant.

しかも、台座49が大気圧受圧部64で一次圧の受圧方向とは反対向きに大気圧を受圧するため、二次圧を受圧する場合のように二次圧による影響つまり下流側の燃料電池の運転状況による影響を抑制して台座49の位置を調整できる。   Moreover, since the pedestal 49 receives the atmospheric pressure in the direction opposite to the primary pressure receiving direction at the atmospheric pressure receiving portion 64, the influence of the secondary pressure as in the case of receiving the secondary pressure, that is, the downstream fuel cell The position of the pedestal 49 can be adjusted while suppressing the influence of the driving situation.

以上のように、本実施形態によれば、上記実施形態と同様の効果が得られると共に、圧力によらず作動流量を機械的に一定化させることができるため、上記第1実施形態におけるマップ(記憶部10a)が不要となり、制御ロジックを簡素化させることができる。   As described above, according to this embodiment, the same effect as that of the above embodiment can be obtained, and the operation flow rate can be mechanically made constant regardless of the pressure. The storage unit 10a) becomes unnecessary and the control logic can be simplified.

尚、以上においては、弁座47を位置固定で台座49を一次圧に応じて移動可能にしたが、台座49の弁座47に対する相対位置を上流側の一次圧によって調整可能にできれば良く、台座49を位置固定で弁座47を一次圧に応じて移動可能にすることも可能である。   In the above description, the position of the valve seat 47 is fixed and the pedestal 49 can be moved according to the primary pressure. However, it is only necessary that the relative position of the pedestal 49 with respect to the valve seat 47 can be adjusted by the primary pressure on the upstream side. It is also possible to move the valve seat 47 according to the primary pressure while fixing the position 49.

また、ケーシング31が第1大気圧ポート44を有しておらず、また、収容空間部38の第5孔部36側のシール溝43及びシールリング54を有していない構成であってもよい。この場合、台座49の一次圧受圧部63とは反対の端面が一次圧の受圧方向とは反対向きに下流側の二次圧を受圧する二次圧受圧部65となる。   Further, the casing 31 may not have the first atmospheric pressure port 44 and may not have the seal groove 43 and the seal ring 54 on the fifth hole 36 side of the accommodation space 38. . In this case, the end surface opposite to the primary pressure receiving portion 63 of the pedestal 49 becomes the secondary pressure receiving portion 65 that receives the downstream secondary pressure in the direction opposite to the primary pressure receiving direction.

このような実施形態においても、上記と同様に、一次圧の高低によって生じる質量流量に対する閉作動特性の変動を抑制できることになり、これに加えて、大気圧ポート、シールリング及びシール溝を減らすことができるため、製造コスト及び部品点数を低減できる。   In such an embodiment, similarly to the above, it is possible to suppress the variation of the closed operation characteristic with respect to the mass flow rate caused by the level of the primary pressure, and in addition to this, the atmospheric pressure port, the seal ring, and the seal groove are reduced. Therefore, the manufacturing cost and the number of parts can be reduced.

尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、本発明にかかる遮断弁(電磁弁)3を、タンク直下(システムにおける最上流)でガスを遮断するべく、パイロット式であって小型ソレノイドを利用した構造としてもよい。このような構造の遮断弁3を例示して説明すると以下のとおりである。   The above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, the shutoff valve (solenoid valve) 3 according to the present invention may be a pilot type and a structure using a small solenoid so as to shut off the gas directly under the tank (the most upstream in the system). The shut-off valve 3 having such a structure will be described as an example as follows.

図8は高圧ガスタンク30の主たる部分を構成しているタンク本体の一端部(口元部)に電磁弁からなる遮断弁3を装着した状態の要部を示す断面図であり、当該遮断弁3は高圧ガスタンク30の外部からタンク室103内、すなわち高圧側に突入している。   FIG. 8 is a cross-sectional view showing the main part in a state in which the shut-off valve 3 made up of an electromagnetic valve is attached to one end (mouth part) of the tank main body constituting the main part of the high-pressure gas tank 30. It rushes into the tank chamber 103 from the outside of the high-pressure gas tank 30, that is, into the high-pressure side.

遮断弁3は、筒状の筐体104を有し、該筐体104の上部が高圧ガスタンク30の口元構成壁101aにねじ105により螺着され、該筐体104の下部がタンク室103内に突入し、上端部が高圧ガスタンク30の外部へ突出している。   The shut-off valve 3 has a cylindrical casing 104, the upper part of the casing 104 is screwed to the mouth constituting wall 101 a of the high-pressure gas tank 30 with screws 105, and the lower part of the casing 104 is placed in the tank chamber 103. The upper end portion protrudes outside the high-pressure gas tank 30.

筐体104内であって、タンク室103内に位置する部分には、励磁用のコイル(電磁コイル)106を巻設したボビン107が配設され、該ボビン107の内周には筒状のガイド108が設けられ、ボビン107の外周には保持筒109が嵌着されている。そして、該保持筒109が筐体104内に嵌挿されている。   A bobbin 107 around which an exciting coil (electromagnetic coil) 106 is wound is disposed in a portion of the housing 104 located in the tank chamber 103, and a cylindrical shape is provided on the inner periphery of the bobbin 107. A guide 108 is provided, and a holding cylinder 109 is fitted on the outer periphery of the bobbin 107. The holding cylinder 109 is inserted into the housing 104.

ガイド108内にはプランジャ110が軸方向に摺動可能に配設され、該プランジャ110の一端にパイロットバルブ111が設けられ、他端はステータ112に接離可能に対向している。   A plunger 110 is slidably disposed in the guide 108 in the axial direction, a pilot valve 111 is provided at one end of the plunger 110, and the other end faces the stator 112 so as to be able to contact and separate.

そして、コイル106の通電によりプランジャ110がスプリング113に抗してステータ112側へ吸引され、パイロットバルブ111がパイロットシート114より離間して開弁し、コイル106の非通電によりスプリング113の付勢力によってパイロットバルブ111がパイロットシート114に圧接して閉弁する。   When the coil 106 is energized, the plunger 110 is attracted to the stator 112 side against the spring 113, the pilot valve 111 is opened away from the pilot seat 114, and the coil 106 is de-energized by the urging force of the spring 113. The pilot valve 111 presses against the pilot seat 114 and closes.

ガイド108の内周部であって、かつ、パイロットバルブ111の外周部にはパイロットシート114を有するメインバルブ115が軸方向に摺動可能に備えられているとともに該メインバルブ115に対向して筐体104側に環状のメインシート116が配設されており、メインバルブ115がメインシート116に接離可能に設けられている。   A main valve 115 having a pilot seat 114 is slidable in the axial direction on the inner peripheral portion of the guide 108 and on the outer peripheral portion of the pilot valve 111, and the housing is opposed to the main valve 115. An annular main seat 116 is disposed on the body 104 side, and a main valve 115 is provided so as to be able to contact and separate from the main seat 116.

筐体104におけるメインシート116の中央部にはガス流出路117が形成され、メインバルブ115がメインシート116に圧接することによりガス流出路117が閉塞され、メインバルブ115がスプリング118によりメインシート116より離間することによりガス流出路117が開口される。   A gas outflow passage 117 is formed at the center of the main seat 116 in the housing 104, the main valve 115 is pressed against the main seat 116 to close the gas outflow passage 117, and the main valve 115 is closed by the spring 118. The gas outflow path 117 is opened by being further separated.

そして、コイル106に通電すると、プランジャ110が図2において下方へ移動し、タンク室103内の水素ガスが、筐体104に形成した流路119からメインバルブ115とガイド108との隙間130及びメインバルブ115とパイロットバルブ111との隙間131を通じてパイロットシート114部に流入して穴132からガス流出路117へ流出し、更に、流路119側とパイロットシート114部側との差圧が小さくなって、スプリング118の付勢力によりメインバルブ115がメインシート116より離間すると、タンク室103内の流体が、流路119からメインバルブ115とメインシート116との隙間を通じてガス流出路117より流出する。   When the coil 106 is energized, the plunger 110 moves downward in FIG. 2, and the hydrogen gas in the tank chamber 103 flows from the flow path 119 formed in the housing 104 to the gap 130 between the main valve 115 and the guide 108 and the main. The gas flows into the pilot seat 114 through the gap 131 between the valve 115 and the pilot valve 111 and flows out from the hole 132 to the gas outflow passage 117. Further, the differential pressure between the flow passage 119 side and the pilot seat 114 portion side is reduced. When the main valve 115 is separated from the main seat 116 by the biasing force of the spring 118, the fluid in the tank chamber 103 flows out from the gas outflow passage 117 through the gap between the main valve 115 and the main seat 116 from the flow passage 119.

筐体104は、例えばステンレス製またはアルミニウム製とされていて、その上部には、図3に示すように、上記ガス流出路(燃料流出路)117と、ガス流入路(燃料流入路)120とが所定の間隔をおいて貫通形成されている。これらガス流入路120及びガス流出路117は、例えばドリル等の穿孔工具によって加工される。   The housing 104 is made of, for example, stainless steel or aluminum. As shown in FIG. 3, the casing 104 has a gas outflow path (fuel outflow path) 117, a gas inflow path (fuel inflow path) 120, and the like. Are formed at predetermined intervals. The gas inflow path 120 and the gas outflow path 117 are processed by a drilling tool such as a drill.

ガス流入路120には、通常時は当該ガス流入路120を閉状態に維持するが所定圧以上の圧力が外部から作用したとき、つまり、ガス充填時にはタンク室103内と外部との連通を許可する逆止弁(図示略)が配設されている。コイル106には、高圧ガスタンク30の外部から電力を供給するハーネス(配線)121の一端が接続されている。   Normally, the gas inflow path 120 is maintained in a closed state, but when a pressure higher than a predetermined pressure is applied from the outside, that is, when the gas is filled, communication between the inside of the tank chamber 103 and the outside is permitted. A check valve (not shown) is provided. One end of a harness (wiring) 121 that supplies electric power from the outside of the high-pressure gas tank 30 is connected to the coil 106.

本実施形態においては、ハーネス通路120aの上端開口部に密閉シール(シール部材)122が設けられている。つまり、ハーネス通路120aは、ガス流入路120とその途中から兼用されており、高圧ガスタンク30の外表面側に開口するハーネス通路120aの開口部123aに密閉シール122が設けられている。   In the present embodiment, a hermetic seal (seal member) 122 is provided at the upper end opening of the harness passage 120a. In other words, the harness passage 120a is also used from the middle of the gas inflow passage 120, and the hermetic seal 122 is provided at the opening 123a of the harness passage 120a that opens to the outer surface side of the high-pressure gas tank 30.

ハーネス121は、高圧ガスタンク30の外表面より内側に開口するガス流入路120の開口部123bからガス流入路120およびハーネス通路120aを通り、大気側(高圧ガスタンク30の外表面より外側)の密閉シール122を介してタンク外部へ引き出される。ハーネス121の他端は、コネクタ124に接続されている。このコネクタ124は、外部電線へ接続される。   The harness 121 is a hermetic seal on the atmosphere side (outside the outer surface of the high-pressure gas tank 30) through the gas inflow passage 120 and the harness passage 120a from the opening 123b of the gas inflow passage 120 that opens inward from the outer surface of the high-pressure gas tank 30. It is pulled out of the tank through 122. The other end of the harness 121 is connected to the connector 124. This connector 124 is connected to an external electric wire.

本発明にかかる遮断弁(電磁弁)3は、このように、タンク直下(システムにおける最上流)でガスを遮断するべく、パイロット式であって小型ソレノイドを利用した構造であってもよい。こうした場合にも、流体流量が規定流量以上となる過流時にバルブを封止できるようにすることが可能である。   As described above, the shutoff valve (solenoid valve) 3 according to the present invention may be a pilot type and a structure using a small solenoid so as to shut off the gas directly under the tank (the most upstream in the system). Even in such a case, it is possible to seal the valve at the time of overflow when the fluid flow rate is equal to or higher than the specified flow rate.

本実施形態に係る遮断弁が用いられる高圧タンクの概略図である。It is the schematic of the high-pressure tank in which the cutoff valve concerning this embodiment is used. 同遮断弁の構造を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the structure of the cutoff valve. 同遮断弁が開状態で受ける力を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the force which the same shut-off valve receives in an open state. 過流時に同遮断弁が受ける力を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the force which the same cutoff valve receives at the time of an overflow. 本実施形態と従来技術における一次圧とソレノイドの保持電流との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the primary pressure and the holding current of a solenoid in this embodiment and a prior art. 本実施形態と従来技術における一次圧と作動質量との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the primary pressure and working mass in this embodiment and a prior art. 第2実施形態に係る遮断弁の構造を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the structure of the cutoff valve concerning 2nd Embodiment. 本発明の他の実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows other embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

3…遮断弁(電磁弁)、4…遮断弁(電磁弁)、5…高圧タンク、10…制御装置、15…流路、17…弁体、18…ソレノイドのコイル、19…弁座、61…弁体バネ DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 ... Shut-off valve (solenoid valve), 4 ... Shut-off valve (solenoid valve), 5 ... High pressure tank, 10 ... Control device, 15 ... Flow path, 17 ... Valve body, 18 ... Solenoid coil, 19 ... Valve seat, 61 ... Valve spring

Claims (6)

流体の流路を開閉する弁体と、該弁体を電磁的に駆動してストロークさせるコイルとを備えた電磁弁において、
前記流体の流体圧に抗して前記弁体を開状態に保持する前記コイルの保持電流値が、当該流体の流体圧に応じて制御装置により制御される電磁弁。
In a solenoid valve comprising a valve body that opens and closes a fluid flow path, and a coil that electromagnetically drives and strokes the valve body,
An electromagnetic valve in which a holding current value of the coil that holds the valve body in an open state against the fluid pressure of the fluid is controlled by a control device according to the fluid pressure of the fluid.
前記コイルの保持電流値が、前記流体の流体圧にかかわらず略一定の質量流量となった場合に前記弁体が閉状態となるように当該弁体を開状態に保持する値に制御される請求項1に記載の電磁弁。   The holding current value of the coil is controlled to a value that holds the valve body in an open state so that the valve body is closed when the mass flow rate is substantially constant regardless of the fluid pressure of the fluid. The solenoid valve according to claim 1. 前記流体の流体圧が増えるにつれ、前記コイルの保持電流値が少なくなるように制御されることを特徴とする請求項1または2に記載の電磁弁。   3. The solenoid valve according to claim 1, wherein the solenoid valve is controlled so that a holding current value of the coil decreases as a fluid pressure of the fluid increases. 4. 流体の流路を開閉する弁体と、該弁体を電磁的に駆動してストロークさせるコイルとを備えた電磁弁において、
弁体バネを介して台座に支持された前記弁体が前記弁体バネの付勢力に抗して移動して弁座に着座することで流路を閉止するものであり、前記台座の前記弁座に対する相対位置を上流側の流体圧によって調整可能とした電磁弁。
In a solenoid valve comprising a valve body that opens and closes a fluid flow path, and a coil that electromagnetically drives and strokes the valve body,
The valve body supported by the pedestal via the valve body spring moves against the urging force of the valve body spring and is seated on the valve seat to close the flow path, and the valve of the pedestal Solenoid valve whose relative position to the seat can be adjusted by the upstream fluid pressure.
前記台座が移動可能であって前記弁体バネの支持部を前記弁座から離間させる方向に前記流体圧を受ける流体圧受圧部を有しており、該台座を前記流体圧の受圧方向とは反対向きに付勢する台座バネを備えた請求項4に記載の電磁弁。   The pedestal is movable, and has a fluid pressure receiving portion that receives the fluid pressure in a direction in which the support portion of the valve body spring is separated from the valve seat. What is the pressure receiving direction of the fluid pressure? The solenoid valve according to claim 4, further comprising a pedestal spring biased in the opposite direction. 前記台座が、前記流体圧の受圧方向とは反対向きに大気圧を受圧する大気圧受圧部を備えている請求項5に記載の電磁弁。   The electromagnetic valve according to claim 5, wherein the pedestal includes an atmospheric pressure receiving portion that receives atmospheric pressure in a direction opposite to a pressure receiving direction of the fluid pressure.
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