JP2014169782A - 高圧流体用弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 弁体の破損を防止しつつ体格の小型化が可能な高圧流体用弁装置を提供する。
【解決手段】 コイルアッセンブリ５０が発生する磁力により固定コア３５に吸引される可動コア３０の弁部材２５側には弾性部材３０１が設けられている。弾性部材３０１は、可動コア３０の動きに合わせて弁部材２５の端面２９１に当接または離間する。弾性部材３０１の径外方向には、可動コア３０と接続する筒状部材４０が設けられている。端面２９１に当接した弾性部材３０１が弾性変形すると、筒状部材４０は、支持部材１５１の凹部１５４の内壁と当接し弾性部材３０１のつぶし代が所定量以下となるように可動コア３０の移動を規制する。これにより、弾性部材３０１の弾性変形による破損を防止しつつ、弾性部材３０１と端面２９１とが形成するシール径を小さくし、可動コア３０を駆動する駆動力を小さくすることができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、高圧流体の流れを遮断または許容する高圧流体用弁装置に関する。

内燃機関（以下、「エンジン」という）に供給する気体燃料の圧力を燃料タンク内の高圧から気体燃料用インジェクタが噴射可能な低圧に減圧する気体燃料供給システムが知られている。気体燃料供給システムが備える気体燃料用弁装置は、通電により磁力を発生するコイル、磁力により励磁される固定コア、コイルが磁力を発生するとき固定コアに吸引される可動コア、および可動コアを往復移動可能に収容するガイド筒などからなる弁駆動部と、可動コアと一体に移動する弁体、および弁座を形成するシート部などからなる弁部材部とから構成され、気体燃料の流れを断続し、高圧の気体燃料が気体燃料用インジェクタに流れることを防止する。

気体燃料用弁装置の弁体は、高圧の気体燃料に対する高いシール性および小さい電磁力により開弁可能な開弁容易性を両立するため、比較的小さいシート径を形成する弾性部材を有する。しかしながら、弁体に大きな力が作用する場合、弾性部材のつぶし代が大きくなり破損するおそれがある。
特許文献１には、弾性部材の径外方向に弾性部材が弁座と当接したあとに弁座と当接する規制面を備え、高圧流体を導入する導入通路の圧力と高圧流体を導出する導出通路の圧力との差により弾性部材に大きな力が作用するとき、弾性部材のつぶし代が所定量以下となるように弁体の動きを規制する弁装置が記載されている。また、特許文献２には、導出通路の開口面に対向する位置に窪みが形成されている弾性部材を有する電磁弁が記載されている。

登録実用新案第２５６８８１５号公報 特許第４２６８６０４号明細書

しかしながら、特許文献１に記載の弁装置では、規制面により流体の流れを遮断する場合、弾性部材が流体の流れを遮断する場合に比べシート径が大きくなり、開弁時、弁体を駆動する駆動力が大きくなる。このため、弁駆動部の体格が大きくなる。また、特許文献２に記載の電磁弁では、弾性部材に形成されている窪みの大きさ以上に弾性部材が変形する場合、弾性部材が破損するおそれがある。

本発明の目的は、弁体の破損を防止しつつ体格の小型化が可能な高圧流体用弁装置を提供することにある。

本発明は、高圧流体の流れを遮断または許容する高圧流体用弁装置であって、弾性変形可能な弁体と、弁座を形成するシート部材に対する弁体の位置を規制する規制手段と、を備え、規制手段は、規制手段の内部と外部とを連通する第１連通孔を形成し、弁体のつぶし代を所定値以下に制限することを特徴とする。

本発明の高圧流体用弁装置では、弁ハウジング内の高圧流体の圧力により弁体と弁座とは当接し、高圧流体を導入する導入通路と高圧流体を導出する導出通路との気密を維持する。このとき、規制手段は、弾性変形可能な弁体のつぶし代が所定値以下となるように弁座に対する弁体の位置を規制する。これにより、弁体が弁座に過剰に押し付けられることがなくなり、許容量以上の弾性変形による弁体の破損を防止することができる。
また、弾性変形可能な弁体が弁座に押し付けられると弁体は変形し、弁体と弁座との間のシート径が大きくなる。開弁時、弁体と弁座とを離間するために必要な弁体の駆動力は、導入通路の圧力と導出通路の圧力との差にシート径を掛けた値となる。すなわち、弁体と弁座とのシート径が大きくなると、開弁に必要な弁体の駆動力が大きくなる。本発明の高圧流体用弁装置では、規制手段により弁体のつぶし代を所定値以下に制限するため、シート径は想定される値以下となる。これにより、開弁時に必要な弁体の駆動力が大きくなることを防止し、駆動力を発生する駆動手段を小さくすることができる。

本発明の第１実施形態による気体燃料用弁装置を適用した気体燃料供給システムの概略構成を示す模式図である。 本発明の第１実施形態による気体燃料用弁装置の断面図である。 本発明の第１実施形態による気体燃料用弁装置の図２とは異なる作動を示す断面図である。 本発明の第１実施形態による気体燃料用弁装置の図２、３とは異なる作動を示す断面図である。 本発明の第２実施形態による気体燃料用弁装置の断面図である。 本発明の第３実施形態による気体燃料用弁装置の断面図である。 本発明の第４実施形態による気体燃料用弁装置の断面図である。 本発明の第５実施形態による気体燃料用弁装置の断面図である。 本発明の第６実施形態による気体燃料用弁装置の断面図である。

以下、本発明の複数の実施形態について図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による気体燃料用弁装置を図１〜４に基づいて説明する。
最初に、気体燃料用弁装置１を適用する気体燃料供給システム１００の概略構成を図１に基づいて説明する。気体燃料供給システム１００は、例えば、圧縮天然ガスを燃料とする車両に搭載される。気体燃料供給システム１００は、ガス充填口１０、燃料タンク１２、気体燃料用弁装置１、気体燃料用圧力制御弁１５、気体燃料用インジェクタ１７、およびＥＣＵ９等を備える。

外部からガス充填口１０を通して供給される高圧の気体燃料は、供給管１１０を通って燃料タンク１２に貯留される。ガス充填口１０は、逆流防止機能を有しており、ガス充填口１０から供給される気体燃料が外部に逆流しないようになっている。供給管１１０には、ガス充填弁１１が設けられる。

燃料タンク１２には、燃料タンク弁１３が設けられている。燃料タンク弁１３は、燃料タンク１２からガス充填口１０への逆流防止機能、規定量以上の気体燃料が供給管１２０を流れるとき燃料タンク１２からの気体燃料の流れを遮断する過流防止機能、および燃料タンク１２内の圧力上昇時に燃料タンク１２内の圧力を外部に開放することで燃料タンク１２の破裂を防ぐ加圧防止安全機能を有する。
燃料タンク弁１３は、供給管１２０を介して気体燃料用弁装置１に接続される。供給管１２０には、手動による供給管１２０の遮断が可能な元弁１４が設けられている。

気体燃料用弁装置１は、気体燃料用圧力制御弁１５の上流側、すなわち燃料タンク１２側に設けられる。気体燃料用弁装置１は、気体燃料用圧力制御弁１５の下流側を流れる気体燃料の圧力が所定の圧力以上になると、ＥＣＵ９からの指令により気体燃料用圧力制御弁１５に流入する気体燃料の流れを遮断する。

気体燃料用圧力制御弁１５は、供給管１２０を通って供給される気体燃料の圧力を気体燃料用インジェクタ１７が供給可能な圧力まで減圧する。例えば、気体燃料用圧力制御弁１５は、燃料タンク１２内の「高圧」である２０ＭＰａの気体燃料を気体燃料用インジェクタ１７に供給可能な圧力である「低圧」である０．２〜０．６５ＭＰａまで減圧する。

気体燃料用圧力制御弁１５で減圧された気体燃料は、オイルフィルタ１６によってオイルが除去され、供給管１３０を通って気体燃料用インジェクタ１７に供給される。気体燃料用インジェクタ１７は、電気的に接続するＥＣＵ９の指示に応じて吸気管１８内に気体燃料を噴射する。気体燃料用インジェクタ１７には、図示しない温度センサおよび圧力センサが設けられる。温度センサおよび圧力センサが検出する気体燃料の温度および圧力に関する情報は、ＥＣＵ９に出力される。

吸気管１８内に噴射される気体燃料は、大気から導入される空気と混合され、吸気管１８が接続するエンジン１９の吸気ポートからシリンダ１９１内に導入される。エンジン１９では、ピストン１９２の上昇による気体燃料および空気の混合気体の圧縮および爆発により回転トルクが発生する。
気体燃料供給システム１００は、このようにして燃料タンク１２内の気体燃料を気体燃料用圧力制御弁１５により気体燃料用インジェクタ１７に供給可能な圧力に減圧して気体燃料用インジェクタ１７よりエンジン１９に供給する。

次に、気体燃料用弁装置１の詳細構造について図２〜４に基づいて説明する。なお、図２〜４中の実線矢印Ｌは、気体燃料が流れる方向を示す。

気体燃料用弁装置１は、いわゆる「パイロット弁」であって、支持部材１５１、ガイド筒２０、弁部材２５、可動コア３０、固定コア３５、筒状部材４０、およびコイルアッセンブリ５０などから構成されている。

支持部材１５１は、ガイド筒２０を支持する。第１実施形態による気体燃料用弁装置１では、支持部材１５１は気体燃料用弁装置１の下流側に設けられる気体燃料用圧力制御弁１５の弁ボディであるが、ガイド筒２０を支持する支持部材はこれに限定されず、気体燃料用圧力制御弁１５の弁ボディとは別異に設けてもよい。

支持部材１５１は、導入通路１５２、導出通路１５３、および導入通路１５２と導出通路１５３とを連通する凹部１５４を形成する。導入通路１５２は、供給管１２０を介して燃料タンク１２が供給する気体燃料が流れる。導出通路１５３は、気体燃料用圧力制御弁１５に向けて排出される気体燃料が流れる。

凹部１５４は、支持部材１５１の外壁に開口を有するように形成される。凹部１５４の内壁であって導出通路１５３の開口の縁部にはテーパ状に当接面１５５が形成されている。また、支持部材１５１の外壁と略垂直な凹部１５４の内壁にはねじ溝１５６が形成されている。凹部１５４には、ねじ溝１５６を利用してガイド筒２０がねじ結合する。

ガイド筒２０は、略筒状の磁性材料、例えばクロムの含有率が１３〜１７ｗｔ％の磁性ステンレス鋼で形成され、支持部材１５１側から大径部２０１、中径部２０４、鍔部２０５、および小径部２０６などから構成される。「弁ハウジング」としてのガイド筒２０では、大径部２０１、中径部２０４、鍔部２０５および小径部２０６は、一体に形成される。ガイド筒２０は、可動コア３０をガイド筒２０の中心軸φ方向に往復移動可能に収容しつつ、導入通路１５２から凹部１５４を介して導出通路１５３に流れる高圧の気体燃料を内部に充満可能であり、かつ、外部に漏出しないように形成されている。

大径部２０１は、開口２０２およびねじ溝２０３を有する。開口２０２では、可動コア３０、筒状部材４０、および弁部材２５の少なくとも１つがガイド筒２０の内部と外部とを出入りする。ねじ溝２０３は、大径部２０１の径方向外側の外壁に形成され、支持部材１５１のねじ溝１５６とねじ結合する。

中径部２０４は、外径が大径部２０１より小さくなるように形成されている。また、中径部２０４の内径は、大径部２０１の内径より小さくなるように形成されている。中径部２０４の一端は、大径部２０１の開口２０２が形成される端部とは反対側に接続する。中径部２０４の径方向外側には、大径部２０１の外径より外径が大きい鍔部２０５が設けられる。

鍔部２０５は、ガイド筒２０を支持部材１５１に組み付けるとき、またはガイド筒２０を支持部材１５１から取り外すとき、工具等による回転トルクが作用する。鍔部２０５と支持部材１５１との間には凹部１５４から外部への気体燃料の漏出を防止するシール部材１５７が設けられている。

小径部２０６は、外径が中径部２０４より小さくなるように形成されている。また、小径部２０６の内径は、中径部２０４の内径と同じ大きさになるように形成されている。小径部２０６の一端は、中径部２０４の大径部２０１と接続する側とは反対側に接続する。小径部２０６の他端には、開口２０８およびねじ溝２０９が形成されている。開口２０８内には固定コア３５が設けられる。ねじ溝２０９は、小径部２０６の径方向外側の外壁に形成され、蓋部５５に形成されるねじ溝５５１とねじ結合する。

弁部材２５は、支持部材１５１側から、当接部２６、中径部２７、「係合部」としての大径部２８、および小径部２９などから構成されている。当接部２６、中径部２７、大径部２８、および小径部２９は、略同心状に非磁性材料から一体に形成される。弁部材２５は、可動コア３０の往復移動に合わせて当接面１５５に当接または離間する。弁部材２５は、特許請求の範囲に記載の「シート部材」に相当する。

当接部２６は、円錐台状に形成され、当接部２６の斜面２６１は支持部材１５１の当接面１５５に当接または離間するように形成される。斜面２６１には、断面が凹状の収容室２６２が環状に形成されている。収容室２６２は、シール部材２６３を収容する。シール部材２６３は、斜面２６１が当接面１５５に当接するとき、凹部１５４と導出通路１５３との気密を維持する。
中径部２７は、当接部２６の外径が大きい側の端部に設けられる略円柱状の部位である。

大径部２８は、中径部２７の可動コア３０側の端部の径方向外側に設けられる円環状の部位である。大径部２８の一部は、中径部２７の可動コア３０側の端部より可動コア３０側に突出するように形成されている。大径部２８の可動コア３０側に突出する部位の径内方向には小径部２９が設けられている。

小径部２９は、中径部２７の当接部２６と接続する側とは反対側の端部の略中央に設けられている。小径部２９の可動コア３０側の端面２９１は略テーパ状に形成されている。端面２９１は、可動コア３０に収容される弾性部材３０１に当接可能である。端面２９１は、特許請求の範囲に記載の「弁座」に相当する。

弁部材２５は、中心軸φ方向に貫通孔２５１を形成する。貫通孔２５１の導出通路１５３側の開口は、当接部２６の中径部２７と接続する側とは反対側の端面２６４に形成されている。また、貫通孔２５１の可動コア３０側の開口は、小径部２９の端面２９１に形成されている。

可動コア３０は、磁性材料、例えば磁性ステンレス鋼で形成されている棒状部材である。可動コア３０は、ガイド筒２０内を往復移動可能に収容されている。可動コア３０のガイド筒２０と摺動する径方向外側の外壁には非磁性めっき膜が形成されている。可動コア３０は、支持部材１５１側から小径部３１および大径部３２などから構成されている。小径部３１および大径部３２は、磁性材料から一体に形成されている。可動コア３０は、特許請求の範囲に記載の「駆動手段」に相当する。

小径部３１は、可動コア３０の弁部材２５側に大径部３２から突出するように形成されている。小径部３１の外径は、大径部３２の外径より小さく、小径部３１の径方向外側の外壁とガイド筒２０の大径部２０１の内壁２０７との間には隙間が形成される。小径部３１の弁部材２５側には、「弁体」としての弾性変形可能な弾性部材３０１が収容されている。

大径部３２は、大径部３２の径方向外側の外壁３２１がガイド筒２０の中径部２０４の内壁２１１および小径部２０６の内壁２１０に摺動するように設けられている。大径部３２の小径部３１側の端部の径方向外側には筒状部材４０が設けられる。また、大径部３２の固定コア３５側の端部３２２は、凹状に形成され、スプリング３３の一端を係止する。

固定コア３５は、磁性材料で形成されている略棒状部材である。固定コア３５は、ガイド筒２０の小径部２０６内に固定されている。可動コア３０側の端部３５１は凹状に形成され、スプリング３３の他端を係止する。固定コア３５は、特許請求の範囲に記載の「駆動手段」に相当する。

スプリング３３は、可動コア３０と固定コア３５との間に設けられる。スプリング３３は、可動コア３０と固定コア３５とを離す方向に可動コア３０を付勢する。

筒状部材４０は、弁部材２５と可動コア３０との間に設けられる略筒状部材である。筒状部材４０は、非磁性材料から形成され、底部４１および筒部４２から構成されている。筒状部材４０は、可動コア３０と一体にガイド筒２０内を往復移動可能に設けられる。筒状部材４０は、特許請求の範囲に記載の「規制手段」に相当する。

底部４１は、略環状に形成されている。底部４１には、中心軸φ方向に貫通孔４１１が形成され、貫通孔４１１には弁部材２５が挿通されている。底部４１の外壁４１２は、凹部１５４の内壁に当接可能なように形成されている。また、底部４１の内壁４１３は、弁部材２５の中径部２７と大径部２８との間に形成される段差面２８１に当接可能なように形成されている。なお、弁部材２５の端面２９１と弾性部材３０１とが図２に示すように当接しているとき、内壁４１３は段差面２８１から離間している。

筒部４２は、筒状に形成されている。筒部４２の可動コア３０側の端部は可動コア３０の大径部３２の外壁３２１に、例えば圧入により、固定されている。筒部４２には、凹部１５４の内部と筒状部材４０の内部とを連通する「第１連通孔」としての連通孔４２１が形成されている。

コイルアッセンブリ５０は、ガイド筒２０の小径部２０６の径外方向に小径部２０６を囲むように設けられる。コイルアッセンブリ５０は、コイル５１、ボビン５２、カバー５３、およびヨーク５４などから構成される。コイルアッセンブリ５０は、特許請求の範囲に記載の「駆動手段」に相当する。

コイル５１は、コイルアッセンブリ５０の径方向外側に設けられるコネクタ５１１を介して供給される電流によりコイル５１周辺に磁界を形成する。
ボビン５２およびカバー５３は、コイル５１を覆うように設けられる非磁性部材である。ボビン５２およびカバー５３の径方向外側に磁性材料で形成されるヨーク５４が設けられる。ヨーク５４は、両端をかしめることにより、コイル５１、ボビン５２およびカバー５３を内部に収容する。
ヨーク５４と鍔部２０５との間には弾性部材５４１が設けられる。弾性部材５４１は、固定コア３５の方向、すなわち、鍔部２０５から離れる方向にコイルアッセンブリ５０を付勢する。

蓋部５５は、有底筒状に形成される金属部材である。蓋部５５の内壁にはねじ溝５５１が形成されている。蓋部５５は、ねじ溝５５１を利用してガイド筒２０の小径部２０６に組み付けられる。

次に、気体燃料用弁装置１の作用について図２〜４に基づいて説明する。

気体燃料用弁装置１のコイル５１に電流が流れていないとき、スプリング３３の付勢力のみが作用する可動コア３０は、図２の紙面の左方向に付勢される。また、凹部１５４の内部と導入通路１５２と連通しており、凹部１５４の内部は高圧の気体燃料が充満している。これにより、弁部材２５の端面２９１と弾性部材３０１とは当接しつつ、弁部材２５の斜面２６１と当接面１５５とは当接している。したがって、導入通路１５２と導出通路１５３とは遮断されている。
このとき、弁部材２５に対する可動コア３０の相対位置は、筒状部材４０の外壁４１２が凹部１５４の内壁に当接することにより規制されるため、端面２９１に当接する弾性部材３０１のつぶし代は所定量以下となる。

コイル５１に電流が流れると、コイル５１の周辺には磁気回路が形成される。磁気回路が形成されると、可動コア３０と固定コア３５との間には磁気吸引力が発生する。可動コア３０は、スプリング３３の付勢力に抗して固定コア３５の方向に移動する。可動コア３０が固定コア３５の方向に移動すると、図３に示すように、弁部材２５の端面２９１と弾性部材３０１とが離間する。凹部１５４の内部から連通孔４２１を通って筒状部材４０の内部に流れ込んでいる高圧の気体燃料は、貫通孔２５１を通って導出通路１５３に流れる。これにより、凹部１５４の内部の圧力と導出通路１５３の圧力との差が小さくなる。

さらに、可動コア３０が固定コア３５の方向に移動すると、筒状部材４０の底部４１の内壁４１３が弁部材２５の段差面２８１に当接する。可動コア３０がさらに固定コア３５の方向に移動すると、弁部材２５は可動コア３０とともに固定コア３５の方向に移動し、図４に示すように、斜面２６１と当接面１５５とが離間する。凹部１５４の内部の気体燃料は、斜面２６１と当接面１５５との間の隙間を通って導出通路１５３に流れる。

気体燃料用弁装置１では、高圧の気体燃料に対する高いシール性および小さい電磁力により開弁可能な開弁容易性を両立するため、「弁体」が弾性変形可能な材料から形成される弾性部材３０１となっている。弾性部材３０１が図２に示すように弁部材２５に当接しているとき、弾性部材３０１は、ガイド筒２０内の気体燃料の圧力により端面２９１に押し付けられ弾性変形する。このとき、弾性部材３０１が収容されている可動コア３０を介して弾性部材３０１と一体にガイド筒２０内を往復移動する筒状部材４０が凹部１５４の内壁に当接し弾性部材３０１のつぶし代を所定量以下に制限する。これにより、ガイド筒２０内の気体燃料の圧力により弾性部材３０１が端面２９１に押し付けられたとき、弾性部材３０１の弾性変形の大きさを弾性部材３０１が破損しない程度の許容量以下とすることができる。したがって、弾性部材３０１の破損を防止することができる。

また、気体燃料用弁装置１では、弾性部材３０１と端面２９１とが離間するために必要な駆動力は、導出通路１５３の気体燃料の圧力と導入通路１５２の気体燃料の圧力との差に弾性部材３０１と端面２９１との間のシート径を掛けた値となる。気体燃料用弁装置１は、筒状部材４０により弾性部材３０１のつぶし代を所定値以下に制限するため、シート径が規定量以上に大きくならないようにすることができる。これにより、弾性部材３０１と端面２９１とが離間するために必要な駆動力を比較的小さくすることができ、気体燃料用弁装置１の体格を小さくすることができる。

筒状部材４０は非磁性材料で形成されているため、気体燃料用弁装置１内で磁気回路が形成されるとき、筒状部材４０とガイド筒２０および筒状部材４０と可動コア３０との間には磁気吸引力は発生しない。これにより、可動コア３０が固定コア３５に吸引されるとき、可動コア３０の移動に影響を及ぼす力が筒状部材４０と可動コア３０との間には発生しない。したがって、気体燃料用弁装置１の開弁動作の安定性を向上することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態による気体燃料用弁装置を図５に基づいて説明する。第２実施形態は、第１実施形態と異なり、筒状部材の形状が異なる。なお、第１実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

第２実施形態による気体燃料用弁装置２は、図５に示すように弁部材２５と可動コア３０との間に略筒状の筒状部材６０が設けられる。筒状部材６０は、底部６１、筒部６２、および突部６３から構成され、これらは一体に形成されている。筒状部材６０は、特許請求の範囲に記載の「規制手段」に相当する。突部６３は、特許請求の範囲に記載の「第１突部」に相当する。

底部６１は、略環状に形成され、弁部材２５が挿通される貫通孔６１１を形成する。
筒部６２は、筒状部材６０の内部と外部とを連通する「第１連通孔」としての連通孔６２１を形成する。筒部６２は、筒状部材６０が可動コア３０に、例えば圧入により、固定されるとき、可動コア３０の大径部３２の小径部３１側の端部に接続する。これにより、筒状部材６０は可動コア３０と一体に往復移動する。

突部６３は、筒部６２の径外方向に突出するように形成されている。突部６３は、筒部６２の周方向に合計４箇所形成されている。突部６３は、ガイド筒２０の大径部２０１の内壁２０７に摺動可能である。

弾性部材３０１を収容している可動コア３０は、筒状部材６０の突部６３がガイド筒２０の大径部２０１の内壁２０７に摺動し、かつ、可動コア３０の大径部３２の外壁３２１がガイド筒２０の中径部２０４の内壁２１１および小径部２０６の内壁２１０に摺動し、ガイド筒２０内を往復移動する。これにより、可動コア３０は、ガイド筒２０の中心軸φに沿って安定した移動を行うことができる。したがって、第２実施形態による気体燃料用弁装置２は、第１実施形態の効果に加え、気体燃料用弁装置２の開閉弁動作の安定性を向上することができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態による気体燃料用弁装置を図６に基づいて説明する。第３実施形態は、第１実施形態と異なり、可動コアの形状が異なる。なお、第１実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

第３実施形態による気体燃料用弁装置３は、図６に示すように、「駆動手段」としての可動コア７０は、小径部７１、第１大径部７２、および、第２大径部７３などから構成されている。

小径部７１は、可動コア７０の弁部材２５側に設けられる。小径部７１の外径は、第１大径部７２および第２大径部７３の外径より小さく、ガイド筒２０の大径部２０１の内壁２０７との間には隙間が形成される。小径部７１の弁部材２５側には、弾性部材３０１が収容されている。

第１大径部７２は、小径部７１の弁部材２５側とは反対側の端部に接続し、ガイド筒２０の中径部２０４の内壁２１１および小径部２０６の内壁２１０に摺動可能に設けられている。第１大径部７２の固定コア３５側の端部は、凹状に形成され、スプリング３３の一端を係止する。

第２大径部７３は、第１大径部７２の径方向外側に設けられている。第２大径部７３は、その外径が第１大径部７２の外径より大きいが、ガイド筒２０の大径部２０１の内径より小さくなるように形成されている。

筒状部材４０は、第１大径部７２の径方向外側の外壁７２１に、例えば圧入により、固定されつつ、第１大径部７２と第２大径部７３との間に形成される段差面７４に当接する。これにより、筒状部材４０は、ガイド筒２０の中心軸φの方向、特に固定コア３５側への移動が規制される。

筒状部材４０と凹部１５４の内壁とが当接するとき、筒状部材４０に作用する軸方向の作用力は段差面７４に作用する。これにより、筒状部材４０は、筒部４２の固定コア３５側の端部が段差面７４に当接する位置より固定コア３５側への移動ができなくなる。すなわち、筒状部材４０の中心軸φ方向への移動が規制される。これにより、可動コア７０に対する筒状部材４０の位置が固定され、筒状部材４０と凹部１５４の内壁とが当接するとき、筒状部材４０は位置ずれしなくなる。したがって、第３実施形態による気体燃料用弁装置３では、第１実施形態による効果に加え、弾性部材３０１のつぶし代の量を高精度に管理することができる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態による気体燃料用弁装置を図７に基づいて説明する。第４実施形態は、筒状部材の形状、可動コアの形状、及び、弁部材の形状が第２実施形態と異なる。なお、第２実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

第４実施形態による気体燃料用弁装置４は、図７（ａ）に示すように、「シート部材」としての弁部材６５と「駆動手段」としての可動コア３６との間に「ガイド部材」としての筒状部材８０が設けられる。筒状部材８０は、可動コア３６の大径部３８の弁部材６５側の端部に接続する。筒状部材８０は、底部８１、筒部８２、および「第２突部」としての突部８３から構成され、これらが一体に形成されている。

底部８１は、略環状に形成され、弁部材６５が挿通される貫通孔８１１を形成する。
筒部８２は、一方の端部を底部８１に接続し、他方の端部を大径部３８に接続するよう設けられる。筒部８２は、筒状部材８０の内部と外部とを連通する複数の連通孔を有する。複数の連通孔のうち連通孔８２２は、突部８３に対して底部８１側に形成される。また、複数の連通孔のうち連通孔８２３は、突部８３に対して固定コア３５側に形成される。なお、第４実施形態による気体燃料用弁装置４では、図７（ｂ）に示すように、連通孔８２２は、それぞれ周方向に４箇所ずつ形成されている。ここでは図示しないが、連通孔８２３も同様である。しかしながら、連通孔８２２、８２３の数はこれに限定されない。連通孔８２２、８２３は、特許請求の範囲に記載の「第２連通孔」に相当する。
突部８３は、筒部８２の径外方向に突出するように形成されている。突部８３は、ガイド筒２０の大径部２０１の内壁２０７に摺動可能である。なお、第４実施形態による気体燃料用弁装置４では、突部８３は、筒部８２の外壁に沿って周方向に形成されている。しかしながら、突部８３は、その形状がこれに限定されることなく、複数形成されてもよい。

可動コア３６の小径部３７は、大径部３８と接続する側とは反対側に弾性部材３０１が収容されている。弾性部材３０１の径外方向には、弁部材６５の方向に突出するよう形成される「規制手段」としての突部３８１が可動コア３６と一体に設けられている。突部３８１は、図７（ｂ）に示すように、略環状に形成され、弁部材６５の中径部６７の可動コア３６側の端面６７１に当接可能に設けられている。突部３８１には、「第１連通孔」としての連通孔３８２が形成されている。

連通孔３８２は、径方向に貫通し、突部３８１の外部と内部とを連通する。これにより、突部３８１が弁部材６５の端面６７１に当接しているとき、突部３８１の外部と内部との間での燃料のやりとりが可能となる。なお、第４実施形態による気体燃料用弁装置４では、連通孔３８２は、図７（ｂ）に示すように、周方向に３箇所形成されている。しかしながら、連通孔３８２の数はこれに限定されない。

弁部材６５は、中径部６７、「係合部」としての大径部６８、小径部６９などから構成されている。
中径部６７は、略円柱状に形成される。大径部６８は、図７（ａ）に示すように、中径部６７の径方向外側に設けられる円環状の部位である。大径部６８は、筒状部材８０の内壁と摺動し筒状部材８０に対する弁部材６５の中心軸φ方向の往復移動を案内する。また、大径部６８は、可動コア３６が固定コア３５の方向に移動すると筒状部材８０の底部８１に係合する。これにより、弁部材６５と可動コア３６とは一体に移動する。小径部６９は、中径部６７の可動コア３６側に設けられる。小径部６９は、弾性部材３０１と当接可能な「弁座」としての端面６９１を有する。

第４実施形態による気体燃料用弁装置４では、弁部材６５に対して可動コア３６が近づくと、可動コア３６の突部３８１が弁部材６５の端面６７１に当接する。これにより、可動コア３６に収容されている弾性部材３０１と弁部材６５の端面６９１とは、突部３８１の中心軸φ方向の長さまでしか近づくことができないため、端面６９１に当接する弾性部材３０１のつぶし代を所定量以下とすることができる。したがって、第４実施形態による気体燃料用弁装置４は、第１実施形態と同じ効果を奏する。

また、気体燃料用弁装置４では、導入通路１５２を介してガイド筒２０内に導入される高圧の気体燃料は、連通孔８２２、筒状部材８０の内部、連通孔８２３を介して、可動コア３６の大径部３８の外壁とガイド筒２０の大径部２０１の内壁２０７との間に形成される空間３６０、及び、可動コア３６の外壁と固定コア３５の外壁との間に形成される空間３５０に流入または流出する。これにより、弁部材６５側から可動コア３６に作用する燃料の圧力と、固定コア３５側から可動コア３６に作用する燃料の圧力が等しくなり、可動コア３６が移動しやすくなる。したがって、第４実施形態による気体燃料用弁装置４では、可動コア３６の背圧を調整することができ、可動コア３６の作動をスムーズに行うことができる。

（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態による気体燃料用弁装置を図８に基づいて説明する。第５実施形態は、筒状部材の形状、及び、弁部材の形状が第２実施形態と異なる。なお、第２実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

第５実施形態による気体燃料用弁装置５は、図８に示すように、「シート部材」としての弁部材７５と可動コア３０との間に「規制手段」としての筒状部材８５が設けられる。筒状部材８５は、可動コア３０の大径部３２の弁部材７５側の端部に接続する。筒状部材８５は、底部８６、筒部８７、および突部８８から構成され、これらが一体に形成されている。突部８８は、特許請求の範囲に記載の「第１突部」に相当する。

底部８６は、略環状に形成され、弁部材７５が挿通される貫通孔８６１を形成する。
筒部８７は、一方の端部を底部８６に接続し、他方の端部を大径部３２に接続するよう設けられる。筒部８７は、筒状部材８５の内部と外部とを連通する複数の連通孔を有する。複数の連通孔のうち連通孔８７２は、突部８８に対して底部８６側に形成される。また、複数の連通孔のうち連通孔８７３は、突部８８に対して固定コア３５側に形成される。なお、第５実施形態による気体燃料用弁装置５では、連通孔８７２、８７３は、それぞれ周方向に４箇所ずつ形成されている。しかしながら、連通孔８７２、８７３の数はこれに限定されない。連通孔８７２、８７３は、特許請求の範囲に記載の「第１連通孔」に相当する。
突部８８は、筒部８７の径外方向に突出するように形成されている。突部８８は、ガイド筒２０の大径部２０１の内壁２０７に摺動可能である。なお、第５実施形態による気体燃料用弁装置５では、突部８８は、筒部８７の外壁に沿って周方向に形成されている。しかしながら、突部８８は、その形状がこれに限定されることなく、また、複数形成されてもよい。

弁部材７５は、中径部７７、「係合部」としての大径部７８、小径部７９などから構成されている。
中径部７７は、略円柱状に形成される。大径部７８は、図８に示すように、中径部７７の径方向外側に設けられる円環状の部位である。大径部７８は、筒状部材８５の内壁と摺動し筒状部材８５に対する弁部材７５の中心軸φ方向の往復移動を案内する。また、大径部７８は、可動コア３０が固定コア３５の方向に移動すると筒状部材８５の底部８６に係合する。これにより、弁部材７５と可動コア３０とは一体に移動する。小径部７９は、中径部７７の可動コア３０側に設けられる。小径部７９は、弾性部材３０１と当接可能な「弁座」としての端面７９１を有する。

第５実施形態による気体燃料用弁装置５では、弁部材７５に対して可動コア３０が近づくと、筒状部材８５の底部８６は、支持部材１５１の凹部１５４の内壁１５８に当接する。これにより、可動コア３０に収容されている弾性部材３０１と弁部材７５の端面７９１との距離が所定の値以下とならないようこれらの位置関係が規制される。したがって、弁部材７５の端面７９１に当接する弾性部材３０１のつぶし代を所定量以下とすることができ、第５実施形態による気体燃料用弁装置５は、第１実施形態と同じ効果を奏する。

また、気体燃料用弁装置５では、第４実施形態と同様に、ガイド筒２０内に導入される高圧の気体燃料は、連通孔８２２、８２３を介して、可動コア３０の大径部３２の外壁とガイド筒２０の大径部２０１の内壁２０７との間に形成される空間３６０、及び、可動コア３０の外壁と固定コア３５の外壁との間に形成される空間３５０に流入または流出する。これにより、弁部材６５側から可動コア３０に作用する燃料の圧力と、固定コア３５側から可動コア３０に作用する燃料の圧力が等しくなり、可動コア３０が移動しやすくなる。したがって、第５実施形態による気体燃料用弁装置５では、可動コア３０の作動をスムーズに行うことができる。

（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態による気体燃料用弁装置を図９に基づいて説明する。第６実施形態は、筒状部材の形状が第４実施形態と異なる。なお、第４実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

第６実施形態による気体燃料用弁装置６は、図９に示すように、弁部材６５と可動コア３６との間に「ガイド部材」としての筒状部材９０が設けられる。筒状部材９０は、可動コア３６の大径部３８の弁部材６５側の端部に接続する。筒状部材９０は、筒部９２、二つの突部９３、９４から構成され、これらは一体に形成されている。

筒部９２は、一方の端部に弁部材６５が挿通される開口９２１を有している。筒部９２の他方の端部は大径部３８に接続する。筒部９２は、筒状部材９０の内部と外部とを連通する複数の連通孔を有する。連通孔９２２、９２３は、突部９３に対して固定コア３５側に形成される。第６実施形態による気体燃料用弁装置６では、連通孔９２２、９２３は、それぞれ周方向に４箇所ずつ形成されている。しかしながら、連通孔９２２、９２３の数はこれに限定されない。連通孔９２２、９２３は、特許請求の範囲に記載の「第２連通孔」に相当する。
突部９３は、筒部９２の径外方向に突出するように形成されている。「第２突部」としての突部９３は、ガイド筒２０の大径部２０１の内壁２０７に摺動可能である。なお、第６実施形態による気体燃料用弁装置６では、突部９３は、筒部９２の外壁に沿って周方向に形成されている。しかしながら、突部９３は、その形状がこれに限定されることなく、また、複数形成されてもよい。
突部９４は、筒部９２の径内方向に突出するように形成されている。突部９４は、弁部材６５の大径部６８に当接可能なように形成されている。なお、第６実施形態による気体燃料用弁装置６では、突部９３は、筒部９２の内壁に沿って周方向に形成されている。しかしながら、突部９３は、その形状がこれに限定されることなく、また、複数形成されてもよい。

第６実施形態による気体燃料用弁装置６では、弁部材６５に対して可動コア３６が近づくと、可動コア３６の突部３８１が弁部材６５の端面６７１に当接する。これにより、端面６９１に当接する弾性部材３０１のつぶし代を所定量以下とすることができる。

また、気体燃料用弁装置６では、ガイド筒２０内に導入される高圧の気体燃料の一部は、開口９２１、連通孔９２２、筒状部材９０の外部、連通孔９２３を介して筒状部材９０と弁部材６５と可動コア３６とにより形成される空間９００に流入する。また、ガイド筒２０内に導入される高圧の気体燃料の一部は、開口９２１、連通孔９２２、筒状部材９０の外部を介して、空間３６０及び空間３５０に流入または流出する。これにより、弁部材６５側から可動コア３６に作用する燃料の圧力と、固定コア３５側から可動コア３６に作用する燃料の圧力が等しくなり、可動コア３６が移動しやすくなる。したがって、第６実施形態による気体燃料用弁装置６は、第４実施形態と同じ効果を奏する。

（他の実施形態）
（ア）上述の実施形態では、気体燃料用弁装置は、気体燃料をエンジンに供給する気体燃料供給システムに適用され、気体燃料の流れを遮断または許容するとした。しかしながら、本発明の高圧流体用弁装置が適用されるシステムはこれに限定されない。高圧流体を供給する供給システムであればよい。

（イ）上述の実施形態では、気体燃料用弁装置は、弁部材の斜面が支持部材の当接面から離間する前に、弾性部材が弁部材の端面から離間し弁部材に形成されている貫通孔を介して支持部材の凹部の内部と導出通路とが連通するパイロット弁であるとした。しかしながら、本発明の高圧流体用弁装置は、これに限定されない。可動コアから弁部材に直接駆動力が伝達される直動弁であってもよい。

（ウ）上述の実施形態では、「弁体」である弾性部材は、コイルアッセンブリ、固定コアおよび可動コアから構成される「駆動手段」により駆動するとした。しかしながら、「弁体」を駆動する駆動手段はこれに限定されない。

（エ）上述の第２実施形態では、筒状部材の突部は、周方向に４箇所形成されているとした。しかしながら、突部が形成される数はこれに限定されない。突部が形成される数は、筒部の全周にわたって１個だけ形成されてもよい。また、隣り合う突部どうしの間を気体燃料が流れるように複数個形成されてもよい。この場合、可動コアを安定して往復移動させるためには３個以上が望ましい。

（オ）上述の実施形態では、可動コアおよびガイド筒は磁性ステンレス鋼から形成されるとした。しかしながら、可動コアおよびガイド筒を形成する材料はこれに限定されない。磁性材料であればよい。

（カ）上述の実施形態では、ガイド筒は、１３〜１７ｗｔ％のクロムを含有しているとした。しかしながら、ガイド筒のクロム含有量はこれに限定されない。

（キ）上述の実施形態では、可動コアのガイド筒と摺動する径方向外側の外壁には非磁性めっき膜が形成されているとした。しかしながら、非磁性めっき膜は施されていなくてもよい。

以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

１、２、３、４、５、６・・・気体燃料用弁装置（高圧流体用弁装置）、
２０ ・・・ガイド筒（弁ハウジング）、
２５、６５、７５ ・・・弁部材（シート部材）、
２９１、６９１、７９１・・・端面（弁座）、
３０、３６、７０ ・・・可動コア（駆動手段）、
３０１ ・・・弾性部材（弁体）、
３５ ・・・固定コア（駆動手段）、
３８１ ・・・突部（規制手段）、
４０、６０、８５ ・・・筒状部材（規制手段）、
４２１、６２１、３８２、８７２、８７３・・・連通孔（第１連通孔）、
５０ ・・・コイルアッセンブリ（駆動手段）。

Claims (15)

1. 高圧流体の流れを遮断または許容する高圧流体用弁装置（１、２、３、４、５、６）であって、
   弾性変形可能な弁体（３０１）と、
   前記弁体が当接または離間するとき高圧流体の流れを遮断または許容する弁座（２９１６９１、７９１）を形成するシート部材（２５、６５、７５）と、
   前記弁体を往復移動可能に収容し内部を高圧流体で充満可能な弁ハウジング（２０）と、
   前記シート部材に対する前記弁体の位置を規制する規制手段（４０、６０、３８１、８５）と、
   前記弁体を前記弁座から離間する方向に前記弁体を駆動する駆動手段（３０、３５、３６、５０、７０）と、
   を備え、
   前記規制手段は、前記規制手段の内部と外部とを連通する第１連通孔（４２１、６２１、３８２、８７２、８７３）を形成し、前記弁体のつぶし代を所定値以下に制限することを特徴とする高圧流体用弁装置。
2. 前記駆動手段は、
   通電により磁力を発生するコイルアッセンブリ（５０）と、
   磁性材料から形成され前記コイルアッセンブリが磁力を発生するとき励磁される固定コア（３５）と、
   磁性材料から形成され前記コイルアッセンブリが磁力を発生するとき前記固定コアに吸引される可動コア（３０、３６、７０）と、
   から構成され、
   前記弁体は、前記可動コアと一体に前記弁ハウジング内を往復移動することを特徴とする請求項１に記載の高圧流体用弁装置。
3. 前記規制手段は、前記可動コアに接続することを特徴とする請求項２に記載の高圧流体用弁装置。
4. 前記規制手段は、前記弁ハウジングを支持する支持部材に当接可能なよう形成されていることを特徴とする請求項３に記載の高圧流体用弁装置。
5. 前記規制手段は、非磁性材料から形成されることを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載の高圧流体用弁装置。
6. 前記規制手段は、前記弁ハウジングの内壁に摺動可能な第１突部（６３）が形成されることを特徴とする請求項２から５のいずれか一項に記載の高圧流体用弁装置。
7. 前記規制手段は、前記第１突部（８８）を挟むように複数の前記第１連通孔（８７２、８７３）が形成されることを特徴とする請求項６に記載の高圧流体用弁装置。
8. 前記可動コア（７０）は、第１大径部（７２）および前記第１大径部より外径が大きい第２大径部（７３）を有し、
   前記第１大径部と前記第２大径部との間に設けられる段差面（７４）は、前記規制手段の軸方向の移動を規制することを特徴とする請求項２から７のいずれか一項に記載の高圧流体用弁装置。
9. 前記シート部材は、前記規制手段と係合可能な係合部（２８、７８）を有することを特徴とする請求項２から８のいずれか一項に記載の高圧流体用弁装置。
10. 前記規制手段は、前記可動コア（３６）と一体に設けられることを特徴とする請求項２に記載の高圧流体用弁装置。
11. 前記規制手段は、前記シート部材（６５）に当接可能なよう形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の高圧流体用弁装置。
12. 前記可動コアに接続し前記可動コアに対する前記シート部材の往復移動をガイドするガイド部材（８０、９０）を備え、
    前記ガイド部材は、前記弁ハウジングの内壁（２０７）に摺動可能な第２突部（８３、９３）、及び、前記ガイド部材の外部と内部とを連通する第２連通孔（８２２、８２３、９２２、９２３）を有することを特徴とする請求項１０または１１に記載の高圧流体用弁装置。
13. 前記ガイド部材は、複数の前記第２連通孔を有することを特徴とする請求項１２に記載の高圧流体用弁装置。
14. 複数の前記第２連通孔（８２２、８２３）は、前記第２突部を挟んで形成されることを特徴とする請求項１３に記載の高圧流体用弁装置。
15. 前記シート部材は、前記ガイド部材と係合可能な係合部（６８）を有することを特徴とする請求項１０から１４のいずれか一項に記載の高圧流体用弁装置。

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