JP2015045938A - 圧力調整弁 - Google Patents

Abstract

【課題】調圧室内の流体圧の調整精度のばらつきを抑えることができる圧力調整弁を提供する。【解決手段】圧力調整弁には、弁室２５のＣＮＧを調圧室２３に導く流体通路として、第１の流体通路４２と第２の流体通路４３とが設けられている。第１の流体通路４２と第２の流体通路４３とは互いに異なる通路断面積を有する。第１の流体通路４２は、バルブ４０が弁座部材３０から離れて第１の開口３０１が開放されると、第１の開口３０１を通じて調圧室２３と連通する。第２の流体通路４３は、ピストン４５がバルブ４０から離れる方向に移動すると、バルブ４０に設けられている第２の開口４３１が開放され、調圧室２３と連通する。【選択図】図２

Description

本発明は、流体の圧力を減圧させる圧力調整弁に関する。

流体の一例である気体燃料を内燃機関に供給する供給系には、貯留タンクからの高圧の気体燃料を規定圧まで減圧させ、減圧後の気体燃料を燃料噴射弁に供給する圧力調整弁が設けられている（特許文献１参照）。

特許文献１に記載の圧力調整弁は、気体燃料の流入する流入部に連通される弁室と気体燃料を流出させる流出部に連通される調圧室とを区画する弁座部材と、弁室内に配置され、弁座部材に対して近づく方向及び離れる方向に相対移動するバルブと、バルブに対して弁座部材に近づく方向への付勢力を付与する付勢部材と、を備えている。バルブは、弁座部材に設けられている開口を介して調圧室まで突出する突出部を有している。

また、圧力調整弁には、調圧室と背圧室とを区画し、磁性材料で構成されるピストンと、同ピストンを弁座部材に近づく方向及び離れる方向に移動させるべく駆動する電磁式のアクチュエータとが設けられている。このピストンはバルブの突出部の先端に当接しており、ピストンがバルブを押す力は、上記アクチュエータの駆動態様に応じて調整可能である。

具体的には、アイドル運転時などのように燃料噴射弁からの燃料噴射量が少なく、同噴射弁に供給する気体燃料を一時貯留するデリバリパイプ内の設定圧力が比較的低圧に設定されているときには、アクチュエータへの給電を行わないようにしている。これにより、ピストンがバルブを押す力が小さくなり、上記開口の開度が大きくなりにくくなる。その一方で、燃料噴射弁からの燃料噴射量が多く、デリバリパイプ内の設定圧力が比較的高圧に設定されているときには、アクチュエータに給電するようにしている。これにより、ピストンがバルブを押す力が大きくなり、上記開口の開度が大きくなりやすくなる。

特開２０１２−７３８８６号公報

ところで、上記圧力調整弁にあっては、弁座部材の開口の開度を大きくするためには、付勢部材からの付勢力に抗して、バルブを弁座部材から離れる方向に移動させることとなる。そのため、付勢部材による付勢力を小さくすることにより、バルブを弁座部材から離れる方向に移動させやすくすることができる。この場合、設定圧力が高い場合や貯留タンク内の流体圧が低く、弁室内の流体圧が低い場合などのように、弁室から調圧室に大量の気体燃料を流入させたいときには、開口の開度が大きくなりやすい分、調圧室内の流体圧、すなわち圧力調整弁よりも下流側の流体圧を精度良く制御することができる。その一方で、設定圧力が低い場合や貯留タンク内の流体圧が高く、弁室内の流体圧が高い場合などのように、弁室から調圧室への気体燃料の流量を少量にしたいときには、開口の開度の微調整が行いにくくなる分、調圧室内の流体圧の制御性の低下を招くこととなる。

反対に、付勢部材による付勢力を大きくすると、開口の開度が大きくなりにくく、開口の開度の微調整が行いやすくなるため、上記のように弁室から調圧室への気体燃料の流量を少量にしたいときには、調圧室内の流体圧を精度良く制御することができる。その一方で、上記のように弁室から調圧室に大量の気体燃料を流入させたいときには、開口の開度が大きくなりにくい分、調圧室内の流体圧の制御性の低下を招くこととなる。

本発明の目的は、調圧室内の流体圧の調整精度のばらつきを抑えることができる圧力調整弁を提供することである。

上記課題を解決するための圧力調整弁は、流入部に連通される弁室と流出部に連通される調圧室とを区画する弁座部材と、弁室内に配置され、弁座部材の第１の開口を閉塞可能なバルブと、バルブに対して弁座部材に近づく方向への付勢力を付与する付勢部材と、弁座部材を挟んだバルブの反対側に配置されるピストンと、を装置本体内に設け、ピストンの位置をアクチュエータへの給電態様によって調整するようになっている。また、圧力調整弁は、弁室の流体を調圧室に導く第１の流体通路を設け、同第１の流体通路は、バルブが弁座部材から離れた状態では第１の開口を通じて調圧室と連通する。また、バルブ内には、第１の流体通路とは異なる通路断面積を有し、且つ弁室の流体を調圧室に導く第２の流体通路が設けられている。そして、ピストン及びバルブの少なくとも一方の部材には、第１の開口を介して他方の部材に向けて突出する突出部が設けられ、同突出部の先端が上記他方の部材に当接するときには第２の流体通路の開口である第２の開口が閉塞される。また、突出部の先端が上記他方の部材に当接しておらず、第２の開口が開放されているときには、第２の流体通路が調圧室と連通する。

上記構成によれば、流体通路として第１の流体通路を選択する場合には、アクチュエータへの給電によって、ピストンがバルブに押し付けられ、第２の開口がピストンによって閉塞された状態が維持される。そして、ピストンに押されることによりバルブが付勢部材からの付勢力に抗して弁座部材から離れる方向に移動すると、第１の開口が開放される。すると、流入部から弁室に流入した流体が、第１の流体通路及び第１の開口を通じて調圧室に流入し、同調圧室から流出部を通じて流出される。このとき、第１の開口の開度を調整することにより、同第１の開口を通じて調圧室に流入する流体の量が調整され、調圧室内の流体圧、すなわち流出部よりも下流側の流体圧が調整される。なお、このように第１の流体通路を通じて弁室から調圧室に流体が流動する場合には、第２の開口がピストンによって閉塞されているため、弁室の流体が第２の流体通路を通じて調圧室に流入することが規制されている。

一方、流体通路として第２の流体通路を選択する場合には、アクチュエータへの給電によってピストンをバルブから離れる方向に移動させると、ピストン及びバルブの少なくとも一方の部材に設けられている突出部の先端が他方の部材と当接しないようになり、第２の開口が開放される。すると、流入部を通じて弁室に流入した流体が、第２の流体通路を通じて調圧室に流入し、同調圧室から流出部を通じて流出される。このとき、第２の開口の開度を調整することにより、同第２の開口を通じて調圧室に流入する流体の量が調整され、調圧室内の流体圧、すなわち流出部よりも下流側の流体圧が調整される。なお、このように第２の流体通路を通じて弁室から調圧室に流体が流動する場合には、付勢部材からの付勢力によって弁座部材にバルブが着座しているため、第１の流体通路と調圧室との第１の開口を介した連通が遮断されている。よって、弁室の流体が第１の流体通路を通じて調圧室に流入することが規制されている。

ところで、圧力調整弁よりも下流側の設定圧力が高い場合や圧力調整弁よりも上流側の流体圧が低く、弁室内の流体圧が低い場合などのように、弁室から調圧室に大量の気体燃料を流入させたいときには、第１及び第２の流体通路のうち、通路断面積の広い通路を選択することが好ましい。このように通路断面積の広い流体通路を通じて弁室から調圧室に流体を流入させるようにすることにより、弁室から調圧室への流体の流量を制御しやすくなり、ひいては調圧室内の流体圧を精度良く調整することができるようになる。

一方、圧力調整弁よりも下流側の設定圧力が低い場合や圧力調整弁よりも上流側の流体圧が高く、弁室内の流体圧が高い場合などのように、弁室から調圧室への流体の流量を少量にしたいときには、第１及び第２の流体通路のうち、通路断面積の狭い通路を選択することが好ましい。このように通路断面積の狭い流体通路を通じて弁室から調圧室に流体を流入させるようにすることにより、弁室から調圧室への流体の流量を制御しやすくなり、ひいては調圧室内の流体圧を精度良く調整することができるようになる。

このように状況に応じて第１の流体通路と第２の流体通路とを使い分けることにより、調圧室内の流体圧の調整精度のばらつきを抑えることができるようになる。
また、上記圧力調整弁において、装置本体内には、弁室を挟んだ調圧室の反対側に位置する背圧室と、弁室と背圧室とを連通させる連通部と、背圧室と調圧室とを連通する背圧通路と、を設けてもよい。この場合、バルブは、弁室内に位置する本体と、同本体から連通部内まで延び、弁室と背圧室とを区画するキャンセル部と、を有することが好ましい。

上記構成によれば、背圧室は、背圧通路を通じて調圧室と連通しているため、背圧室内の流体圧が、調圧室内の流体圧と同程度となる。そのため、調圧室内の流体圧に基づいてバルブに作用する力を、背圧室内の流体圧に基づいてバルブに作用する力で相殺することが可能となる。その結果、第１の開口の開度を調整し、調圧室内の流体圧を調整する場合にあっては、その時点の調圧室内の流体圧の大きさに拘わらず、第１の開口の開度の調整精度のばらつきを抑えることができる。すなわち、弁室から調圧室への流体の流通経路として第１の流体通路を選択する場合、調圧室内の流体圧の大きさに拘わらず、調圧室内の流体圧を精度良く制御することができるようになる。

また、上記圧力調整弁において、装置本体内には、調圧室を挟んだ弁室の反対側に位置する収容室と、同収容室と調圧室とを連通する収容通路と、を設けてもよい。この場合、収容室を、ピストンによって調圧室と区画することが好ましい。

上記構成によれば、収容室は、収容通路を通じて調圧室と連通しているため、収容室内の流体圧が、調圧室内の流体圧と同程度となる。そのため、調圧室内の流体圧に基づいてピストンに作用する力を、収容室内の流体圧に基づいてピストンに作用する力で相殺することが可能となる。その結果、第２の開口の開度を調整し、調圧室内の流体圧を調整する場合にあっては、その時点の調圧室内の流体圧の大きさに拘わらず、第２の開口の開度の調整精度のばらつきを抑えることができる。すなわち、弁室から調圧室への流体の流通経路として第２の流体通路を選択する場合、調圧室内の流体圧を精度良く制御することができるようになる。

また、第１の開口と第２の開口とを同軸配置してもよい。この構成によれば、第１の開口の軸中心と第２の開口の軸中心とが偏心している場合と比較して、圧力調整弁の径方向への大型化を抑制することができるようになる。

また、上記圧力調整弁において、突出部をピストン及びバルブの少なくとも一方の部材に設け、上記他方の部材には突出部が進入するガイド穴を設けてもよい。この場合、ガイド穴の底面に突出部の先端が当接しているときに、第２の開口が閉塞されるようにし、突出部の先端は、ピストンがバルブから相対的に離れてもガイド穴内に位置するようにすることが好ましい。

上記構成によれば、ピストンがバルブから相対的に離れる方向に移動しても、突出部の先端がガイド穴内に位置している。そのため、ピストンをバルブに相対的に接近させる際には、突出部の先端をガイド穴の側壁に沿って底面に向けて案内させることができる。したがって、突出部の先端をガイド穴の底面に適切に当接させることができ、第２の開口を突出部によって閉塞させることができるようになる。

また、ピストンの少なくとも一部を磁性材料で構成する場合、アクチュエータは、ピストンの外周側に配置される電磁コイルと、調圧室を挟んだ弁室の反対側に位置する収容室に配置され、且つピストンに対してバルブに近づく方向への付勢力を付与する他の付勢部材と、を備えるようにしてもよい。

上記構成によれば、電磁コイルへの給電が行われていないときには、他の付勢部材による付勢力によってピストンがバルブに近づく方向に付勢されているため、バルブに設けられている第２の開口を、バルブとピストンとの当接によって閉塞させることができるようになる。その一方で、電磁コイルへの給電に基づいて発生する電磁力によって、他の付勢部材による付勢力に抗してピストンをバルブから離す方向に移動させることにより、第２の開口を開放させることができるようになる。

そして、このように他の付勢部材を備えるアクチュエータを採用する場合、他の付勢部材による付勢力を、付勢部材による付勢力よりも小さくすることが好ましい。この構成によれば、バルブには、ピストンを介して付与される「他の付勢部材による付勢力」よりも大きい「付勢部材による付勢力」が作用する。そのため、アクチュエータの電磁コイルへの給電が行われていない状態では、バルブを、他の付勢部材による付勢力に抗して弁座部材に近づく方向に移動させやすくなっている。したがって、電磁コイルへの給電が行われていないときには、ピストンとバルブとの当接によって第２の開口を閉塞させるだけではなく、弁座部材にバルブを着座させることができる。その結果、電磁コイルへの給電が行われていないときには、第１の流体通路を通じた弁室から調圧室への流体の流入と、第２の流体通路を通じた弁室から調圧室への流体の流入との双方を規制することができるようになる。

圧力調整弁の一実施形態の概略構成を示す断面図。 同圧力調整弁の一部を拡大した断面図。 図２における３−３線矢視断面図。 図２における４−４線矢視断面図。 同圧力調整弁において、第１の開口が開放されている状態を示す作用図。 同圧力調整弁において、第２の開口が開放されている状態を示す作用図。 別の実施形態の圧力調整弁の概略構成を示す断面図。 他の別の実施形態の圧力調整弁の概略構成を示す断面図。

以下、流体の圧力を減圧させる圧力調整弁を具体化した一実施形態について、図１〜図６に従って説明する。なお、図１における上下方向を「軸方向」というものとする。
図１に示す圧力調整弁１１は、流体の一例であるＣＮＧ（圧縮天然ガス）を内燃機関に供給するための供給系に設けられる弁であって、タンク１２から供給される高圧のＣＮＧを減圧してデリバリパイプ１３内に供給するものである。そして、デリバリパイプ１３内に一時貯留されているＣＮＧがインジェクタから噴射される。

本実施形態の圧力調整弁１１の設けられる内燃機関にあっては、出力軸の回転速度によってデリバリパイプ１３内の設定圧力が変更される。例えば、アクセルペダルが操作されている場合のように出力軸が高速回転する場合、インジェクタからの燃料噴射量が多いため、設定圧力は高圧に設定される。一方、アクセルペダルが操作されていない場合におけるアイドル運転時などのように出力軸が低速回転する場合、インジェクタからの燃料噴射量が少ないため、設定圧力は低圧に設定される。

図１に示すように、圧力調整弁１１の装置本体２０は、図中下方に位置する第１のボディ２１と、図中上方に位置する第２のボディ２２とを備えている。第２のボディ２２は有底略円筒形状をなしており、第２のボディ２２の開口端（図中下端）にはフランジ２２１が設けられている。また、第１のボディ２１の図中上部には筒状部２１１が設けられている。そして、第２のボディ２２のフランジ２２１が第１のボディ２１の筒状部２１１内に嵌入されることにより、調圧室２３が形成されている。そして、この調圧室２３は、装置本体２０に設けられている流出部としての流出経路２４を通じてデリバリパイプ１３内と連通している。

図１及び図２に示すように、第１のボディ２１内には、弁室２５が設けられている。この弁室２５は、流入部としての流入経路２６を通じてタンク１２内と連通している。また、第１のボディ２１内には、軸方向における弁室２５と調圧室２３との間となる位置に、弁室２５よりも大径の中間部２７が設けられている。この中間部２７内には、軸方向から見た場合に略円盤形状をなすシート２８と、同シート２８の中間部２７内からの離脱を規制するプラグ２９とが設けられている。すなわち、調圧室２３と弁室２５とは、シート２８及びプラグ２９によって区画されている。この点で、シート２８及びプラグ２９により、「弁座部材３０」の一例が構成される。

この弁座部材３０には、調圧室２３と弁室２５とを連通させるための第１の開口３０１が設けられている。この第１の開口３０１の軸中心は、軸方向に延びる軸線１００と一致している。そして、第１の開口３０１が開放されている場合、弁室２５内のＣＮＧが第１の開口３０１を通じて調圧室２３内に流入するようになっている。

また、第１のボディ２１内には、弁室２５を挟んだ調圧室２３の反対側、すなわち弁室２５よりも図中下側に位置する背圧室３１と、弁室２５と背圧室３１とを連通する連通部３２とが設けられている。この連通部３２の直径は、第１の開口３０１の直径と同等である。また、背圧室３１は、背圧通路３３を通じて調圧室２３と連通している。そのため、背圧室３１内の燃料圧力（流体圧）は、調圧室２３内の燃料圧力（流体圧）と同程度となっている。

こうした第１のボディ２１内には、弁座部材３０の第１の開口３０１を閉塞するバルブ４０と、弁室２５内に配置され、バルブ４０に対して弁座部材３０に近づく方向への付勢力を付与する付勢部材としての第１のスプリング４１とが設けられている。

バルブ４０は、弁室２５の内壁に沿って軸方向に摺動可能となっている。こうしたバルブ４０は、弁室２５内に位置する本体４０１と、この本体４０１から連通部３２に向けて突出するロッド状のキャンセル部４０２とを有している。本体４０１の上部は、上方に向かうに連れて次第に小径となるように構成されている。キャンセル部４０２の直径は、本体４０１の直径よりも小径であって、且つ連通部３２の直径と同等である。すなわち、キャンセル部４０２は、連通部３２の内壁に対して摺動可能である。そして、こうしたキャンセル部４０２によって、弁室２５内と背圧室３１とが区画されている。

上述したように、連通部３２の直径と第１の開口３０１の直径とは同等であって、且つ調圧室２３内の燃料圧力と背圧室３１内の燃料圧力とは同等である。そのため、バルブ４０の先端（すなわち、図中上端）が受ける調圧室２３内の燃料圧力である「バルブ４０を下方に押す力」を、キャンセル部４０２が受ける背圧室３１内の燃料圧力である「バルブ４０を上方に押す力」で相殺することが可能である。

また、図２及び図３に示すように、バルブ４０の本体４０１の側壁に図中上方向に沿う切り欠きを形成することにより、バルブ４０の本体４０１と第１のボディ２１の内壁との間には、弁室２５内のＣＮＧを調圧室２３内に導くための第１の流体通路４２が設けられている。バルブ４０が弁座部材３０から離れている場合、第１の流体通路４２は、第１の開口３０１を通じて調圧室２３内と連通する一方で、バルブ４０が弁座部材３０に着座している場合、第１の開口３０１がバルブ４０によって閉塞されているため、第１の流体通路４２と調圧室２３との連通が遮断されるようになっている。

また、バルブ４０の本体４０１の先端には、ガイド穴４０１１が設けられている。また、バルブ４０内には、第１の流体通路４２とは別に、弁室２５内のＣＮＧを調圧室２３内に導くための第２の流体通路４３が設けられている。この第２の流体通路４３の通路断面積は、第１の流体通路４２の通路断面積よりも狭い。また、第２の流体通路４３は、ガイド穴４０１１の底面４０１２に開口している。この底面４０１２に設けられている開口を「第２の開口４３１」というものとする。この第２の開口４３１は、その軸中心が軸線１００と一致しており、第１の開口３０１と同軸配置されている。そして、第２の開口４３１が開放されている場合、第２の流体通路４３は調圧室２３内と連通し、第２の開口４３１が閉塞されている場合、第２の流体通路４３と調圧室２３内との連通が遮断されるようになっている。

また、図１に示すように、圧力調整弁１１は、バルブ４０と同軸であって且つ弁座部材３０を挟んだバルブ４０の反対側に配置されるピストン４５を備えている。このピストン４５は、磁性材料から構成されており、円柱形状をなすピストン本体４５１と、ピストン本体４５１の下端から下方に突出する突出部４５２とを有している。ピストン本体４５１の直径は第２のボディ２２の筒状部２２２の内径と同等であり、ピストン４５は、第２のボディ２２の筒状部２２２の内壁に対して軸方向に摺動可能である。

突出部４５２の直径は、第１の開口３０１の直径よりも小径であって且つバルブ４０に設けられているガイド穴４０１１の直径と同等又はガイド穴４０１１の直径よりも僅かに小径である。また、突出部４５２の長さ寸法は、ガイド穴４０１１の深さ寸法よりも大きい。こうした突出部４５２は、第１の開口３０１を貫通し、バルブ４０のガイド穴４０１１内に進入している。そして、突出部４５２の先端４５２１をガイド穴４０１１の底面４０１２に当接させると、底面４０１２に設けられている第２の開口４３１が突出部４５２の先端４５２１によって閉塞されるようになっている。すなわち、本実施形態の圧力調整弁１１では、突出部４５２を有するピストン４５が「一方の部材」の一例を構成し、ガイド穴４０１１を有するバルブ４０が「他方の部材」の一例を構成する。なお、突出部４５２の先端４５２１は、その直径が下方に向かうに連れて次第に小径となるテーパ状になっている。

なお、図２及び図４に示すように、ピストン４５の突出部４５２の側壁に図中上方向に沿う切り欠きを形成することにより、突出部４５２とバルブ４０の内壁との間には、第２の流体通路４３と調圧室２３とを連通させる連通通路４６が設けられている。

また、図１に示すように、第２のボディ２２内には、その底壁とピストン４５との間に収容室４７が設けられている。すなわち、収容室４７は、調圧室２３を挟んだ弁室２５の反対側に位置しており、ピストン４５のピストン本体４５１によって調圧室２３と区画されている。こうした収容室４７は、ピストン本体４５１に設けられている収容通路４８を通じて調圧室２３内と連通している。そのため、収容室４７内の燃料圧力は、調圧室２３内の燃料圧力と同等となっている。

収容室４７には略円柱形状をなすピストン本体４５１の上面が臨んでいるとともに、調圧室２３にはピストン本体４５１の下面が臨んでおり、ピストン本体４５１の上端の直径と下端の直径は同等である。そのため、ピストン本体４５１の上面が受ける収容室４７内の燃料圧力である「ピストン４５を下方に押す力」を、ピストン本体４５１の下面が受ける調圧室２３内の燃料圧力である「ピストン４５を上方に押す力」で相殺することが可能である。

また、収容室４７内には、ピストン４５に対してバルブ４０に近づく方向（すなわち、下方）への付勢力を付与する他の付勢部材としての第２のスプリング４９が設けられている。この第２のスプリング４９がピストン４５に付与する付勢力は、第１のスプリング４１がバルブ４０に付与する付勢力よりも小さい。そのため、第２のスプリング４９からの付勢力以外の力がピストン４５に作用していない場合、ピストン４５がバルブ４０を図中下方に押す力よりも第１のスプリング４１がバルブ４０を図中上方に押す力のほうが大きいため、第１の開口３０１及び第２の開口４３１が共に閉塞されるようになっている。

また、第２のボディ２２の筒状部の外周側には、電磁コイル５０が設けられている。そして、制御装置６０から電磁コイル５０に給電されると、発生する電磁力によって、ピストン４５が軸方向に移動するようになる。例えば、図中下方にピストン４５が移動する場合、バルブ４０は、ピストン４５によって図中下方に押されることとなる。この場合、バルブ４０が第１のスプリング４１からの付勢力に抗して下方に移動すると、第１の開口３０１が開放される。したがって、本実施形態の圧力調整弁１１では、第２のスプリング４９及び電磁コイル５０により、給電によってピストン４５の軸方向位置を調整する「アクチュエータ５１」の一例が構成される。

なお、制御装置６０には、圧力調整弁１１よりも上流、すなわちタンク１２側の燃料圧力を検出する圧力センサＳＥが電気的に接続されている。そして、制御装置６０は、圧力センサＳＥによって検出される燃料圧力（以下、「上流側圧力」ともいう。）、及び上記デリバリパイプ１３内の設定圧力によって、給電態様を制御している。

例えば、設定圧力が高圧に設定されている場合、弁室２５から調圧室２３へのＣＮＧの流量を多くしたいため、制御装置６０は、流体通路として、第２の流体通路４３よりも通路断面積の広い第１の流体通路４２を選択する。すなわち、制御装置６０は、電磁コイル５０への給電によってピストン４５を下方に移動させ、第２の開口４３１の閉塞を維持した状態で、第１の開口３０１を開放させる。この際、制御装置６０は、第１の開口３０１の開度を調整することにより、弁室２５内から第１の流体通路４２を通じた調圧室２３内へのＣＮＧの流量を調整する。

一方、設定圧力が低圧に設定されている場合、弁室２５から調圧室２３へのＣＮＧの流量を少量にしたいため、制御装置６０は、流体通路として、第１の流体通路４２よりも通路断面積の狭い第２の流体通路４３を選択する。すなわち、制御装置６０は、電磁コイル５０への給電によってピストン４５を上方に移動させ、第１の開口３０１の閉塞を維持した状態で、第２の開口４３１を開放させる。この際、制御装置６０は、第２の開口４３１の開度を調整することにより、弁室２５内から第２の流体通路４３を通じた調圧室２３内へのＣＮＧの流量を調整する。

次に、図５及び図６を参照して、圧力調整弁１１の作用について説明する。
デリバリパイプ１３内の設定圧力が高く、流体通路として第１の流体通路４２を選択する場合、電磁コイル５０への給電態様を調整し、ピストン４５を弁座部材３０に近づける方向に移動させる。すると、図５に示すように、バルブ４０は、ピストン４５に押され、第１のスプリング４１からの付勢力に抗して弁座部材３０から離れる方向に移動する。そして、バルブ４０が弁座部材３０から離れると、弁座部材３０の第１の開口３０１が開放される。これにより、第１の流体通路４２が、第１の開口３０１を通じて調圧室２３内と連通する。

すると、流入経路２６から弁室２５内に流入したＣＮＧは、第１の流体通路４２及び第１の開口３０１を通じて調圧室２３内に流入する。このとき、第１の開口３０１の開度を調整することにより、第１の流体通路４２を通じて調圧室２３内に流入するＣＮＧの流量、すなわち調圧室２３内の燃料圧力が調整される。そして、このように減圧されたＣＮＧが、調圧室２３内から流出経路２４を通じてデリバリパイプ１３側に流出される。

なお、このように第１の流体通路４２が選択されている場合、バルブ４０のガイド穴４０１１の底面４０１２に形成されている第２の開口４３１は、ピストン４５の突出部４５２の先端４５２１によって閉塞されている。そのため、第２の流体通路４３を通じた弁室２５内から調圧室２３内へのＣＮＧの流入が規制されている。

その一方で、デリバリパイプ１３内の設定圧力が低く、流体通路として第２の流体通路４３を選択する場合、電磁コイル５０への給電態様を調整し、ピストン４５を弁座部材３０から離れる方向に移動させる。すると、図６に示すように、ピストン４５の突出部４５２の先端４５２１が、バルブ４０のガイド穴４０１１の底面４０１２から離れ、第２の開口４３１が開放される。これにより、第２の流体通路４３が調圧室２３内と連通する。

すると、流入経路２６から弁室２５内に流入したＣＮＧは、第２の流体通路４３及び連通通路４６を通じて調圧室２３内に流入する。このとき、第２の開口４３１の開度を調整することにより、第２の流体通路４３を通じて調圧室２３内に流入するＣＮＧの流量、すなわち調圧室２３内の燃料圧力が調整される。そして、このように減圧されたＣＮＧが、調圧室２３内から流出経路２４を通じてデリバリパイプ１３側に流出される。

なお、このように第２の流体通路４３が選択されている場合、ピストン４５を通じた第２のスプリング４９からバルブ４０への付勢力の付与がなされなくなる。その結果、バルブ４０が第１のスプリング４１からの付勢力によって弁座部材３０に着座し、第１の開口３０１が閉塞される。そのため、第１の流体通路４２を通じた弁室２５内から調圧室２３内へのＣＮＧの流入が規制されている。

以上、上記構成及び作用によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）第２の流体通路４３の通路断面積は、第１の流体通路４２の通路断面積よりも狭い。そのため、デリバリパイプ１３内の設定圧力が低い場合などのように、弁室２５から調圧室２３へのＣＮＧの流量を少量にしたい場合では、流体通路として第２の流体通路４３が選択され、弁室２５内のＣＮＧが第２の流体通路４３を通じて調圧室２３内に流入することとなる。このように設定圧力が低い場合には第２の流体通路４３を選択することにより、第１の流体通路４２を選択する場合と比較して、弁室２５内から調圧室２３内へのＣＮＧの過剰流入を抑制することができる。その結果、調圧室２３内の燃料圧力を、設定圧力に応じた燃料圧力に調整することができる。

一方、デリバリパイプ１３内の設定圧力が高い場合などのように、弁室２５から調圧室２３へのＣＮＧの流量を多くしたい場合では、流体通路として第１の流体通路４２が選択され、弁室２５内のＣＮＧが第１の流体通路４２を通じて調圧室２３内に流入することとなる。このように設定圧力が高い場合には第１の流体通路４２を選択することにより、第２の流体通路４３を選択する場合と比較して、弁室２５内から調圧室２３内にＣＮＧを流入させやすくすることができる。その結果、調圧室２３内の燃料圧力が設定圧力を大幅に下回る事象の発生を抑制することができる。

このように設定圧力の高さに応じてアクチュエータの駆動態様を制御し、弁室２５から調圧室２３へのＣＮＧの流通経路として、第１の流体通路４２及び第２の流体通路４３の何れか一方を選択することにより、調圧室２３内の燃料圧力を、そのときの設定圧力に応じた燃料圧力に調整しやすくなる。したがって、デリバリパイプ１３内の設定圧力が変わることに起因する調圧室２３内の燃料圧力の調整精度のばらつきを抑えることができる。

（２）背圧室３１は、背圧通路３３を通じて調圧室２３と連通しているため、背圧室３１内の燃料圧力を調圧室２３内の燃料圧力と同程度とすることができる。そのため、調圧室２３内の燃料圧力に基づいてバルブ４０に作用する力を、背圧室３１内の燃料圧力に基づいてバルブ４０に作用する力で相殺することができる。その結果、第１の開口３０１の開度を調整し、調圧室２３内の燃料圧力を調整する場合にあっては、その時点の調圧室２３内の燃料圧力の大きさに拘わらず、第１の開口３０１の開度を適切に調整することができる。したがって、流通経路として第１の流体通路４２が選択される場合、調圧室２３内の燃料圧力を精度良く制御することができる。

（３）また、収容室４７は、収容通路４８を通じて調圧室２３と連通しているため、収容室４７内の燃料圧力を調圧室２３内の燃料圧力と同程度とすることができる。そのため、調圧室２３内の燃料圧力に基づいてピストン４５に作用する力を、収容室４７内の燃料圧力に基づいてピストン４５に作用する力で相殺することができる。その結果、第２の開口４３１の開度を調整し、調圧室２３内の燃料圧力を調整する場合にあっては、その時点の調圧室２３内の燃料圧力の大きさに拘わらず、第２の開口４３１の開度を適切に調整することができる。したがって、流通経路として第２の流体通路４３が選択される場合、調圧室２３内の燃料圧力を精度良く制御することができる。

（４）第１の開口３０１と第２の開口４３１とが同軸配置されているため、第１の開口３０１の軸中心と第２の開口４３１の軸中心とが偏心している場合と比較して、圧力調整弁１１の径方向への大型化を抑制することができる。

（５）ピストン４５の突出部４５２の先端４５２１は、ピストン４５がバルブ４０から離れる方向に相対移動してもガイド穴４０１１内に位置している。そのため、ピストン４５をバルブ４０に相対的に接近させる際には、突出部４５２の先端４５２１をガイド穴４０１１の側壁に沿って底面４０１２に適切に案内させることができる。したがって、突出部４５２の先端４５２１をガイド穴４０１１の底面４０１２に適切に当接させることができ、第２の開口４３１を突出部４５２によって閉塞させることができる。

（６）ピストン４５は、第２のスプリング４９によってバルブ４０に近づく方向に付勢されている。そのため、電磁コイル５０への給電が行われていないときには、第２のスプリング４９による付勢力によって、ピストン４５の突出部４５２の先端４５２１をバルブ４０のガイド穴４０１１の底面４０１２に当接させることができる。すなわち、第２の開口４３１をピストン４５の突出部４５２によって閉塞させることができる。

また、電磁コイル５０への給電に基づいて発生する電磁力によって、第２のスプリング４９による付勢力に抗してピストン４５をバルブ４０から離す方向に移動させることにより、第２の開口４３１を開放させることができる。また、この際、電磁コイル５０に流す電流値を調整することにより、突出部４５２の軸方向位置を調整することができ、ひいては第２の開口４３１の開度を適切に調整することができる。

（７）なお、第２のスプリング４９による付勢力は第１のスプリング４１による付勢力よりも小さい。そのため、電磁コイル５０に給電を行わないときには、第２の開口４３１に加え、第１の開口３０１をも閉塞させることができる。

そして、このように閉塞されている第２の開口４３１の気密度合と、閉塞されている第１の開口３０１の気密度合とが十分に確保することができる場合には、ＣＮＧのデリバリパイプ１３内への供給を許可又は遮断すべく動作する遮断弁を、ＣＮＧの供給系に設けなくてもよくなる。この場合、ＣＮＧの供給系における部品点数の低減に貢献することも可能となる。ただし、上記気密度合が十分ではない場合などには、遮断弁を供給系に設けることが好ましい。

なお、上記実施形態は、以下のような別の実施形態に変更してもよい。
・第２のスプリング４９による付勢力は、第１のスプリング４１による付勢力と同等であってもよいし、第１のスプリング４１による付勢力よりも大きくてもよい。

・ピストンは、電磁コイル５０への給電によって電磁力を発生させることにより軸方向に移動可能であるのであれば、ピストン全体を磁性材料で構成したものではなく、一部のみを磁性材料で構成したピストンを採用してもよい。例えば、ピストンは、ピストン本体４５１を磁性材料で構成し、突出部４５２を磁性材料以外の他の材料で構成したものであってもよい。

・アクチュエータは、ピストン４５の軸方向位置を調整することができるのであれば、上記のアクチュエータ５１以外の他の構成であってもよい。例えば、アクチュエータは、直動式のモータであってもよいし、回転式のモータと、同モータから出力される回転力を直進する力に変換する変換機構とを備えるものであってもよい。

・バルブ４０にはガイド穴４０１１を設けなくてもよい。この場合、図７に示すように、第２の流体通路４３は、バルブ４０の図中上端まで延びており、同バルブ４０の上端に第２の開口４３１が形成されることとなる。こうした構成では、ピストン４５の突出部４５２の先端をバルブ４０の上端に当接させることにより、第２の開口４３１を閉塞させることができる。

・図８に示すように、ピストン４５に突出部を設けないで、バルブ４０に、第１の開口３０１を通じてピストン４５側まで突出する突出部４０３を設けるようにしてもよい。この場合、第２の流体通路４３は、バルブ４０の突出部４０３の先端まで延びており、同バルブ４０の先端面（すなわち、図中上面）に第２の開口４３１が形成されることとなる。こうした構成では、バルブ４０の突出部４０３の先端をピストン４５（すなわち、ピストン本体４５１）の図中下端に当接させることにより、第２の開口４３１を閉塞させることができる。

また、このようにバルブ４０に突出部４０３を設ける場合、ピストン４５に、突出部４０３が進入可能なガイド穴を設けてもよい。この場合、バルブ４０が「一方の部材」の一例を構成し、ピストン４５が「他方の部材」の一例を構成することとなる。

また、このようにバルブ４０に突出部４０３を設ける場合、収容通路４８をピストン本体４５１の軸中心とは異なる位置に設けてもよい。また、ピストン本体４５１の周壁に軸方向に延びる溝を設け、同溝と第２のボディ２２の内周面との間に収容通路４８を形成するようにしてもよい。

・バルブ４０にはピストン４５に向けて突出する第１の突出部を設け、ピストン４５にはバルブ４０に向けて突出する第２の突出部を設けるようにしてもよい。そして、第１及び第２の突出部の先端を、第１の開口３０１内に配置させることが好ましい。すなわち、第１の突出部は、第１の開口３０１内まで突出しているのであれば、第１の開口３０１を介して調圧室２３内まで貫通していなくてもよい。同様に、第２の突出部は、第１の開口３０１内まで突出しているのであれば、第１の開口３０１を介して弁室２５内まで貫通していなくてもよい。このように第１の開口３０１を介して他方の部材に向けて突出する突出部をバルブ４０及びピストン４５の双方に設ける場合、第１の突出部の先端と第２の突出部の先端とが当接すると、第２の開口が閉塞されることとなる。

・第２の開口４３１の軸中心を、第１の開口３０１の軸中心から偏心させてもよい。この場合、圧力調整弁が径方向に多少大型化する可能性はあるものの、ピストン４５を、その軸中心がバルブ４０の軸中心から偏心するように配置するようにしてもよい。

・第１の流体通路は、バルブ４０が弁座部材３０から離れているときには第１の開口３０１を通じて調圧室２３内と連通するのであれば、バルブ４０と第１のボディ２１の内壁との間以外の他の位置に設けてもよい。例えば、バルブ４０内に、第２の流体通路４３に加え、第１の流体通路を設けるようにしてもよい。

・第１の流体通路の通路断面積を第２の流体通路の通路断面積よりも狭くしてもよい。この場合、設定圧力が低圧である場合には、第１の流体通路を通じて弁室２５内のＣＮＧを調圧室２３内に流入させるようにすることが好ましい。一方、設定圧力が高圧である場合には、第２の流体通路を通じて弁室２５内のＣＮＧを調圧室２３内に流入させるようにすることが好ましい。

・流体通路として、第１の流体通路４２を選択するのか第２の流体通路４３を選択するのかを、デリバリパイプ１３内の設定圧力の大きさ以外の他のパラメータで判断するようにしてもよい。例えば、圧力センサＳＥによって検出される上流側圧力（すなわち、圧力調整弁１１よりも上流側の燃料圧力）に基づいて、第１の流体通路４２及び第２の流体通路４３の何れか一方を選択するようにしてもよい。

すなわち、圧力センサＳＥによって検出される上流側圧力が高いほど、弁室２５内の燃料圧力が高くなるため、弁室２５内から調圧室２３内に大量のＣＮＧが流入しやすくなる。そのため、調圧室２３内の燃料圧力を精度良く制御するためには、流体通路として、第１の流体通路４２よりも通路断面積の狭い第２の流体通路４３を選択するようにしてもよい。この場合、第１の流体通路４２を通じてＣＮＧを弁室２５から調圧室２３内に流入させる場合と比較して、大量のＣＮＧが調圧室２３内に流入しにくくなる分、調圧室２３内の燃料圧力が高くなり過ぎる事象の発生を抑制することができる。

反対に、圧力センサＳＥによって検出される上流側圧力が低いほど、弁室２５内の燃料圧力が低くなるため、弁室２５内から調圧室２３内にＣＮＧが流入しにくくなる。そのため、調圧室２３内の燃料圧力とデリバリパイプ１３内の設定圧力とのずれ量を小さくするためには、流体通路として第２の流体通路４３よりも通路断面積の広い第１の流体通路４２を選択するようにしてもよい。この場合、第２の流体通路４３を通じてＣＮＧを弁室２５から調圧室２３内に流入させる場合と比較して、ＣＮＧが調圧室２３内に流入しやすくなる分、調圧室２３内の燃料圧力をデリバリパイプ１３内の設定圧力に近づけることができる。

したがって、圧力調整弁１１よりも上流側の燃料圧力の大きさに基づいて第１の流体通路４２と第２の流体通路４３とを使い分けることにより、圧力調整弁１１よりも上流側の燃料圧力の大きさに起因する調圧室２３内の燃料圧力の調整精度のばらつきを抑えることができる。

・第１の流体通路４２及び第２の流体通路４３の何れかの選択を、デリバリパイプ１３内の設定圧力と、圧力センサＳＥによって検出される上流側圧力との双方を加味して行うようにしてもよい。

・上記実施形態では、内燃機関に供給するＣＮＧを減圧させる圧力調整弁に具現化したが、ＣＮＧ以外の他の気体やオイルなどの液体を減圧させる圧力調整弁に具現化してもよい。

１１…圧力調整弁、２０…装置本体、２３…調圧室、２４…流出部としての流出経路、２５…弁室、２６…流入部としての流入経路、３０…弁座部材、３０１…第１の開口、３１…背圧室、３２…連通部、３３…背圧通路、４０…バルブ、４０１…本体、４０１１…ガイド穴、４０１２…底面、４０２…キャンセル部、４０３…突出部、４１…付勢部材の一例である第１のスプリング、４２…第１の流体通路、４３…第２の流体通路、４３１…第２の開口、４５…ピストン、４５２…突出部、４５２１…突出部の先端、４７…収容室、４８…収容通路、４９…他の付勢部材の一例である第２のスプリング、５０…電磁コイル、５１…アクチュエータ。

Claims (7)

1. 流入部に連通される弁室と流出部に連通される調圧室とを区画する弁座部材と、前記弁室内に配置され、前記弁座部材の第１の開口を閉塞可能なバルブと、前記バルブに対して前記弁座部材に近づく方向への付勢力を付与する付勢部材と、前記弁座部材を挟んだ前記バルブの反対側に配置されるピストンと、を装置本体内に設け、前記ピストンの位置をアクチュエータへの給電態様によって調整するようになっており、
   前記弁室の流体を前記調圧室に導く第１の流体通路を設け、同第１の流体通路は、前記バルブが前記弁座部材から離れた状態では前記第１の開口を通じて前記調圧室と連通し、
   前記バルブ内には、前記第１の流体通路とは異なる通路断面積を有し、且つ前記弁室の流体を前記調圧室に導く第２の流体通路を設け、
   前記ピストン及び前記バルブの少なくとも一方の部材には、前記第１の開口を介して他方の部材に向けて突出する突出部が設けられ、同突出部の先端が前記他方の部材に当接するときには前記第２の流体通路の開口である第２の開口が閉塞され、
   前記突出部の先端が前記他方の部材に当接しておらず、前記第２の開口が開放されているときには、前記第２の流体通路が前記調圧室と連通する
   圧力調整弁。
2. 前記装置本体内には、前記弁室を挟んだ前記調圧室の反対側に位置する背圧室と、前記弁室と前記背圧室とを連通させる連通部と、前記背圧室と前記調圧室とを連通する背圧通路と、が設けられており、
   前記バルブは、前記弁室内に位置する本体と、同本体から前記連通部内まで延び、前記弁室と前記背圧室とを区画するキャンセル部と、を有する
   請求項１に記載の圧力調整弁。
3. 前記装置本体内には、前記調圧室を挟んだ前記弁室の反対側に位置する収容室と、同収容室と前記調圧室とを連通する収容通路と、が設けられており、
   前記収容室は、前記ピストンによって前記調圧室と区画されている
   請求項１又は請求項２に記載の圧力調整弁。
4. 前記第１の開口と前記第２の開口とは同軸配置されている
   請求項１〜請求項３のうち何れか一項に記載の圧力調整弁。
5. 前記突出部が前記ピストン及び前記バルブの一方の部材に設けられ、前記ピストン及び前記バルブの他方の部材には、前記突出部が進入するガイド穴が設けられ、
   同ガイド穴の底面に前記突出部の先端が当接しているときに、前記第２の開口が閉塞されるようになっており、
   前記突出部の先端は、前記ピストンが前記バルブから相対的に離れても前記ガイド穴内に位置している
   請求項１〜請求項４のうち何れか一項に記載の圧力調整弁。
6. 前記ピストンの少なくとも一部は、磁性材料で構成されており、
   前記アクチュエータは、
   前記ピストンの外周側に配置される電磁コイルと、
   前記調圧室を挟んだ前記弁室の反対側に位置する収容室に配置され、且つ前記ピストンに対して前記バルブに近づく方向への付勢力を付与する他の付勢部材と、を備える
   請求項１〜請求項５のうち何れか一項に記載の圧力調整弁。
7. 前記他の付勢部材による付勢力は、前記付勢部材による付勢力よりも小さい
   請求項６に記載の圧力調整弁。