JP2015170185A - 減圧弁及び圧力調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アクチュエータの駆動によって弁体を変形させる際の消費電力を低減させることができる減圧弁及び圧力調整装置を提供する。
【解決手段】減圧弁６２は、流入路６３を通じてＣＮＧが流入する調圧室６１内に設けられているダイヤフラム板７０と、駆動時にダイヤフラム板７０を変形させる圧電素子７２と、ダイヤフラム板７０が着座する弁座７４とを備える。そして、弁座７４においてダイヤフラム板７０と対向する部位を、ダイヤフラム板７０よりも弾性力を有する弾性部材で構成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、圧電素子などのアクチュエータを備え、流体の圧力を減圧させる減圧弁に関する。また、本発明は、同減圧弁を備え、装置よりも下流側の流体圧を調整する圧力調整装置に関する。

特許文献１には、アクチュエータの一例である圧電素子を備える減圧弁の一例が記載されている。この減圧弁は、調圧室内に配置される弁体と、同弁体が着座する弁座とを備えている。弁体は、ダイヤフラム板と、同ダイヤフラム板において弁座に対向する一方の面に取り付けられている弾性体とを有している。そして、圧電素子は、ダイヤフラム板において一方の面とは反対側に位置する他方の面に取り付けられている。また、調圧室内において弁体を挟んだ弁座とは反対側には、弁体を弁座に向けて付勢するスプリングが設けられている。

こうした減圧弁にあっては、圧電素子に電圧が印加されていないときには、スプリングからの付勢力によって弁体の弾性体が弁座に押しつけられることにより、調圧室から下流側への流体の流出が規制される。一方、圧電素子に電圧が印加されているときには、圧電素子の駆動によって弁体が変形し、弁体と弁座との間に隙間が形成される。すると、流入路から調圧室内に流入した流体が、流出路内に流出されるようになる。

特開昭６２−２２４７８０号公報

ところで、近年では、アクチュエータの駆動によって弁体を変形させる減圧弁にあっては、消費電力の低減が要求されている。
本発明の目的は、アクチュエータの駆動によって弁体を変形させる際の消費電力を低減させることができる減圧弁及び圧力調整装置を提供することにある。

上記課題を解決するための減圧弁は、流入路を通じて流体が流入する調圧室内に設けられている弁体と、駆動時に同弁体を変形させるアクチュエータと、弁体が着座する弁座と、を備え、アクチュエータの駆動による弁体の変形によって同弁体と弁座との間に隙間が設けられているときに、調圧室内から流体が流出路内に流出される弁を前提としている。そして、この減圧弁において、弁座における弁体との対向部位を、同弁体よりも弾性力を有する弾性部材で構成する。

上記構成によれば、弁体と弁座との密着性を高めるための弾性部材によって、弁座における弁体との対向部位が構成されている。そのため、弁体にシール部材を設ける必要がない分、弁体が軽量化され、小さい力で弁体を変形させることができる。したがって、アクチュエータの駆動によって弁体を変形させる際の消費電力を低減させることができるようになる。

ここで、アクチュエータの駆動による弁体の変形度合いは、調圧室内の流体圧が高いほど小さくなりやすい。また、変形している弁体と弁座との間に設けられる隙間が狭いほど、同隙間を通じた流出路内への流体の流出量が少なくなりやすい。つまり、流出路において最も径が小さい部分の通路断面積よりも上記隙間の面積が狭いと、調圧室内の流体圧によって、調圧室から流出路内への流体の流出量にばらつきが生じやすい。

そこで、上記減圧弁において、弁座が環状をなし、調圧室には流出路が弁座の内側で開口するようにしてもよい。そして、流出路において最も径が小さい部分を小径部とした場合、前記弁座の内径を、前記小径部の径よりも大きくすることが好ましい。この構成によれば、変形している弁体と弁座との間に設けられる隙間の面積が、流出路の小径部の通路断面積よりも狭くなりにくい。すなわち、上記隙間を流体が通過する際の流動抵抗が、小径部を流体が通過する際の流動抵抗よりも大きくなりにくい。これにより、調圧室内の流体圧の相違に起因する調圧室から流出路内への流体の流出量のばらつきが抑えやすくなる。

なお、アクチュエータの駆動によって弁体を変形させる際、弁体において流出路と対向する部位を大幅に変形させることとなる。そのため、弁体と弁座との間に隙間を設ける際におけるアクチュエータでの消費電力の低減を図るためには、弁体において流出路と対向する部位に、変形を阻害するような応力が作用することを極力回避することが好ましい。

そこで、弁体を挟んだ弁座の反対側に、同弁体を同弁座に向けて付勢する付勢部材が設けられている場合、弁体において付勢部材から付勢力が伝達される部位が、同弁体における弁座との当接部位よりも径方向外側に位置するようにしてもよい。この構成によれば、弁体において流出路と対向する部位に、変形を阻害するような応力の一例である付勢部材からの付勢力が作用しにくくなる。そのため、アクチュエータから弁体に付与する駆動力は小さくても、弁体と弁座との間に隙間を設けやすくなる。したがって、アクチュエータの駆動によって弁体を変形させる際の消費電力を低減させることができるようになる。

また、弁体を挟んだ前記弁座の反対側に、同弁体を同弁座に向けて付勢する付勢部材が設けられている場合、弁体において付勢部材から付勢力が伝達される部位が、同弁体における弁座との当接部位と同一径方向位置に位置するようにしてもよい。この構成によれば、付勢力からの付勢力が、弁体における弁座との対向部位に作用しやすい。そのため、アクチュエータの非駆動時にあっては、弁体と弁座との密着性を高めることができるようになる。

また、上記課題を解決するための圧力調整装置は、収容室内に流入した流体を、同収容室に開口する下流側通路に流出させるに際し、その流出量を調整する装置である。この圧力調整装置は、収容室内で周壁に沿って摺動するバルブを備えている。また、圧力調整装置において、収容室内は、バルブによって、下流側通路と連通する第１の空間と、同下流側通路と連通しない第２の空間とに区画されている。また、圧力調整装置において、第１の空間には同第１の空間内に流体を導く第１の上流側通路が連通され、第２の空間には同第２の空間内に流体を導く第２の上流側通路が連通され、同第２の上流側通路には絞りが設けられ、第２の空間には同第２の空間内の流体を調整用減圧弁に導く流入路が接続されている。そして、調整用減圧弁を、上記減圧弁とすることが好ましい。

上記構成によれば、圧力調整装置よりも下流側の流体圧を保持させる際には、減圧弁を閉弁させることにより、第２の空間内の流体が前記調整用減圧弁の調圧室内に向けて流れなくなるため、第２の空間内の流体圧が高くなる。すると、第２の空間内と第１の空間内との流体圧差によって、第１の空間の容積を小さくする方向にバルブが摺動され、同バルブによって下流側通路における収容室との開口が閉塞される。これにより、圧力調整装置から下流側への流体の流出を抑制することができ、上記下流側の流体圧を適切に保持することができるようになる。

一方、調整用減圧弁を開弁させると、調整用減圧弁の調圧室内の流体が流出路内に流出されるようになるため、第２の空間内の流体が調整用減圧弁側に流れるようになり、第２の空間内の流体圧が低下される。すると、第２の空間内と第１の空間内との流体圧差によって、バルブが第２の空間の容積を小さくする方向に摺動され、下流側通路における収容室との開口が開放される。これにより、第１の空間内の流体が、下流側通路を通じて圧力調整装置よりも下流側に供給されるようになる。また、このように調整用減圧弁が開弁している場合、第２の上流側通路を通じた第２の空間内への流体の流量は、同第２の上流側通路内に絞りが設けられているため、第１の上流側通路を通じた第１の空間内への流体の流量よりも少なくなる。そのため、圧力調整装置にあっては、下流側通路を通じて流体を適切に供給することができる。したがって、上記下流側の流体圧を速やかに上昇させることができるようになる。

なお、上記圧力調整装置において、流出路は、下流側通路に連通していることが好ましい。この構成によれば、調整用減圧弁が開弁しており、圧力調整装置よりも下流側に流体を供給しているときには、調整用減圧弁の調圧室から流出路内に流出された流体も、圧力調整装置よりも下流側に供給することができるようになる。

また、上記圧力調整装置は、高圧の流体を減圧させる高圧用減圧弁を備えてもよい。この場合、高圧用減圧弁によって減圧された流体を第１及び第２の上流側通路に供給させることが好ましい。この構成によれば、高圧用減圧弁によって減圧させた後の流体が、収容室に流れるようになる。そのため、第１の空間内や第２の空間内の流体圧が高圧になりすぎないようになり、圧力調整装置よりも下流側の流体圧を調整しやすくなる。

一実施形態の圧力調整装置を備える燃料供給装置と内燃機関とを示す概略構成図。 一実施形態の圧力調整装置の概略構成を示す断面図。 同圧力調整装置を構成する減圧弁が開弁している様子を示す断面図。 同圧力調整装置の一部を示す模式図。 別の実施形態の圧力調整装置の一部を示す断面図。 他の別の実施形態の圧力調整装置の概略構成を示す断面図。

以下、圧力調整装置を具体化した一実施形態を図１〜図４に従って説明する。
図１には、流体の一例である気体燃料としてＣＮＧ（圧縮天然ガス）が供給されることにより運転される内燃機関１１が図示されている。こうした内燃機関１１は、図１に示すように、ＣＮＧを供給する燃料供給装置２０を備えている。また、内燃機関１１の吸気通路１２には、運転者によるアクセル操作態様に応じて開度が調整されるスロットルバルブ１３と、燃料供給装置２０から供給されたＣＮＧを噴射する燃料噴射弁１４とが設けられている。そして、スロットルバルブ１３を通過した吸気と燃料噴射弁１４から噴射されたＣＮＧとを含む混合気が気筒１５内の燃焼室１６で燃焼することにより、ピストン１７が往復動し、内燃機関１１の出力軸であるクランク軸が所定の回転方向に回転する。

燃料供給装置２０には、高圧のＣＮＧを貯留するＣＮＧタンク２１に接続される高圧燃料配管２２が設けられている。この高圧燃料配管２２内を流動するＣＮＧは圧力調整装置２３によって減圧され、減圧後のＣＮＧがデリバリパイプ２４に供給される。そして、デリバリパイプ２４から供給されたＣＮＧが燃料噴射弁１４から吸気通路１２内に噴射される。

なお、燃料供給装置２０には、圧力調整装置２３よりも下流側の流体圧であるデリバリパイプ２４内の燃料圧力を検出する圧力センサ２５が設けられている。この圧力センサ２５によって検出された燃料圧力は図示しない制御装置に入力され、この制御装置によって圧力調整装置２３が制御される。すなわち、デリバリパイプ２４内の燃料圧力は、圧力調整装置２３によって調整可能である。

次に、図２及び図３を参照して、圧力調整装置２３について説明する。
図２に示すように、圧力調整装置２３には、ＣＮＧタンク２１から本体ボディ３０内に供給された高圧のＣＮＧを規定圧まで減圧させる第１の減圧機構４０と、デリバリパイプ２４内の燃料圧力を微調整する第２の減圧機構５０とが設けられている。なお、本実施形態では、第１の減圧機構４０が、外部から供給される高圧のＣＮＧを減圧させる「高圧用減圧弁」の一例として機能する。

第１の減圧機構４０について説明する。
図２に示すように、本体ボディ３０内には、ＣＮＧタンク２１から供給された高圧のＣＮＧが流れる高圧流体流路３２と、この高圧流体流路３２が連通している減圧室３１とが設けられており、この減圧室３１内に第１の減圧機構４０が設けられている。また、本体ボディ３０内には、減圧室３１内で第１の減圧機構４０によって減圧されたＣＮＧを第２の減圧機構５０に導く供給路３３が設けられている。

第１の減圧機構４０は、減圧室３１内を軸方向である図中左右方向に摺動するピストン４１が設けられている。このピストン４１にはその内部を軸方向に延びる連通路４１１が設けられており、この連通路４１１は、ピストン４１の軸方向における両端に開口している。

減圧室３１内においてピストン４１の図中右側に位置する空間を「第１の空間３１１」とし、減圧室３１内においてピストン４１の図中左側に位置する空間を「第２の空間３１２」とする。この場合、第１の空間３１１は、高圧流体流路３２に連通している一方で、供給路３３と連通していない。また、第２の空間３１２は、高圧流体流路３２と連通していない一方で、供給路３３に連通している。そして、ピストン４１の軸方向への摺動によって、第１の空間３１１及び第２の空間３１２の容積が変わるようになっている。

また、第１の減圧機構４０には、第２の空間３１２の容積を小さくする方向である図中左方への付勢力をピストン４１に対して付与する第１のスプリング４２が設けられている。そして、第２の空間３１２内のＣＮＧ圧（流体圧）が高い場合、第１のスプリング４２からの付勢力に抗してピストン４１が第２の空間３１２の容積を大きくする方向である図中右方に摺動する。このとき、ピストン４１の軸方向における一端（図中右端）が、弁座としても機能するシール部材４３に密接されると、ピストン４１に設けられている連通路４１１の開口がシール部材４３によって閉塞される。これにより、第１の空間３１１から第２の空間３１２にＣＮＧが流れなくなる。

この状態で第２の空間３１２内のＣＮＧが第２の減圧機構５０側に流れ、第２の空間３１２内のＣＮＧ圧が低くなると、第１のスプリング４２からの付勢力によって、ピストン４１が第２の空間３１２の容積を狭くする方向である図中左方に摺動する。これにより、ピストン４１がシール部材４３から離れ、連通路４１１の開口が開放される。すると、第１の空間３１１内のＣＮＧが、連通路４１１を通じて第２の空間３１２内に流れるようになる。ただし、第１の減圧機構４０から第２の減圧機構５０へのＣＮＧの流量は、第２の空間３１２内のＣＮＧ圧が低く、ピストン４１とシール部材４３との間の隙間４４が広いほど多くなる。すなわち、第２の空間３１２内のＣＮＧ圧が規定圧近傍で保持され、ほぼ規定圧のＣＮＧが供給路３３を通じて第２の減圧機構５０に供給されるように、ピストン４１の減圧室３１内における軸方向位置が自動的に調整される。

第２の減圧機構５０について説明する。
図２に示すように、本体ボディ３０内には、第１の減圧機構４０によって減圧されたＣＮＧが上記供給路３３を通じて流入される収容室５１が設けられている。なお、供給路３３における下流側は、２つに分岐されている。そして、２つに分岐された各通路３３１，３３２の双方が収容室５１に接続されている。こうした各通路３３１，３３２のうち、収容室５１の図中左側に接続される通路が「第１の上流側通路３３１」であり、収容室５１の図中右側に接続される通路が「第２の上流側通路３３２」である。そして、第２の上流側通路３３２内には、通路断面積を狭くする絞り５２が設けられている。

収容室５１内には、その周壁に沿って軸方向である図中左右方向に摺動可能なバルブ５３が設けられている。そして、収容室５１内は、バルブ５３によって２つの空間５１１，５１２に区画されており、これら各空間５１１，５１２の容積は、バルブ５３の軸方向への摺動によって変わるようになっている。

こうした収容室５１内の２つの空間５１１，５１２のうち、バルブ５３の図中左側に位置する空間を「第１の空間５１１」とし、バルブ５３の図中右側に位置する空間を「第２の空間５１２」とする。この場合、第１の空間５１１は、第１の上流側通路３３１に連通する一方で、第２の上流側通路３３２と連通していない。また、第２の空間５１２は、第２の上流側通路３３２に連通する一方で、第１の上流側通路３３１と連通していない。さらに、第１の空間５１１は、ＣＮＧをデリバリパイプ２４側に導くための下流側通路５４と連通している。

この下流側通路５４の収容室５１との開口５４１は、軸方向一端の側壁（図２における左側の壁面）に設けられており、バルブ５３によって閉塞可能である。すなわち、バルブ５３が第１の空間５１１の容積を小さくする方向である図中左方に摺動されると、開口５４１がバルブ５３によって閉塞される。ただし、このように開口５４１がバルブ５３によって閉塞されている状態であっても、第１の上流側通路３３１と収容室５１の第１の空間５１１との連通は維持される。

一方、開口５４１がバルブ５３によって閉塞されている状態からバルブ５３が第１の空間５１１の容積を大きくする方向である図中右方に摺動して開口５４１が開放されると、収容室５１の第１の空間５１１内のＣＮＧが開口５４１を通じて下流側通路５４に流出するようになる。すると、第１の空間５１１内には、第１の上流側通路３３１を通じてＣＮＧが流入される。このとき、収容室５１内でのバルブ５３の軸方向における位置を調整することにより、開口５４１の開度が調整される。その結果、下流側通路５４へのＣＮＧの流出量が調整され、ひいてはデリバリパイプ２４内の燃料圧力が調整される。

また、収容室５１内にはバルブ用付勢部材の一例である第２のスプリング５５が設けられており、この第２のスプリング５５は、第１の空間５１１の容積を小さくする方向である図中左方への付勢力をバルブ５３に付与している。

本体ボディ３０の図中上部には蓋部材６０が取り付けられており、本体ボディ３０と蓋部材６０とによって調圧室６１が形成されている。そして、この調圧室６１に、調整用減圧弁として機能する減圧弁６２が設けられている。また、調圧室６１には、収容室５１の第２の空間５１２内のＣＮＧを調圧室６１内に導くための流入路６３と、調圧室６１内のＣＮＧを下流側通路５４内に導くための流出路６４とが連通している。流入路６３は調圧室６１の外側で接続されている一方で、流出路６４は調圧室６１の中央で接続されている。そして、流出路６４の調圧室６１との開口６４１が減圧弁６２によって閉塞されているとき、調圧室６１内のＣＮＧの流出路６４内への流出が規制される。一方、流出路６４の調圧室６１との開口６４１が減圧弁６２によって開放されているとき、流入路６３を通じて調圧室６１内に流入したＣＮＧが、流出路６４を通じて下流側通路５４に流出されるようになっている。

なお、流出路６４において、調圧室６１との開口６４１から下流側通路５４との接続部分までの間の中途部位には、通路断面積の狭い小径部６４２が設けられている。この小径部６４２の径（すなわち、通路断面積）によって、調圧室６１からのＣＮＧの流出量が調整される。

減圧弁６２は、弁体の一例であるダイヤフラム板７０を備えている。このダイヤフラム板７０は、金属板やセラミック板などからなる一枚の板材によって構成されている。そして、ダイヤフラム板７０には、流入路６３から調圧室６１内に流入したＣＮＧを図中上側であるダイヤフラム板７０の背面側に導くための貫通孔７１が設けられている。

また、ダイヤフラム板７０の背面である図中上面には、ダイヤフラム板７０を変形させるためのアクチュエータの一例である圧電素子７２が貼り付けられている。この圧電素子７２は図中上方から見た場合に略円盤状をなしており、圧電素子７２の直径は流出路６４の調圧室６１との開口６４１の口径よりも大きい。そして、図２及び図３に示すように、圧電素子７２に電力が供給されると、圧電素子７２の駆動によってダイヤフラム板７０が変形する。このとき、ダイヤフラム板７０は、その中央が図中上方に変位するように変形する。ただし、ダイヤフラム板７０の縁部の図中上方への変位は、蓋部材６０によって規制されている。

また、調圧室６１内には、ダイヤフラム板７０を図中下方に向けて付勢する付勢部材の一例である第３のスプリング７３が設けられている。この第３のスプリング７３は、ダイヤフラム板７０に貼り付けられている圧電素子７２の縁部７２１に圧接している。そのため、第３のスプリング７３からの付勢力は、圧電素子７２を介してダイヤフラム板７０に付与される。

また、減圧弁６２には、ダイヤフラム板７０を構成する材質よりも弾性力を有する弾性部材で構成されている弁座７４が設けられている。この弁座７４は円環状をなしており、弁座７４の内径は流出路６４の調圧室６１との開口６４１の口径よりも大きく、弁座７４の外径は圧電素子７２の直径よりも小さい。すなわち、第３のスプリング７３においてダイヤフラム板７０に付勢力を付与する部位である図中下端は、ダイヤフラム板７０における弁座７４との当接部位よりも径方向外側に位置している。

そして、圧電素子７２の非駆動時にあっては、第３のスプリング７３からの付勢力によって、ダイヤフラム板７０が弁座７４に押しつけられる。これにより、流出路６４が閉塞された状態になり、調圧室６１から流出路６４内へのＣＮＧの流出が規制される。一方、圧電素子７２の駆動時にあっては、ダイヤフラム板７０が変形される。これにより、ダイヤフラム板７０と弁座７４との間に隙間７５が設けられ、調圧室６１内のＣＮＧが流出路６４内に流出されるようになる。

ここで、流出路６４の調圧室６１との開口６４１と、弁座７４との位置関係について説明する。
調圧室６１内のＣＮＧ圧（流体圧）は、その時々によって変わる。そして、圧電素子７２に供給する電力が一定である場合、調圧室６１内のＣＮＧ圧が高いほど、ダイヤフラム板７０が変形しにくくなる。すなわち、ダイヤフラム板７０の変形時において、ダイヤフラム板７０と弁座７４との間に設けられる隙間７５は、調圧室６１内のＣＮＧ圧が高いほど狭くなりやすい。そして、変形しているダイヤフラム板７０と弁座７４との間の隙間の面積が流出路６４の小径部６４２の通路断面積よりも狭い場合、隙間７５をＣＮＧが通過する際の流動抵抗が小径部６４２をＣＮＧが通過する際の流動抵抗よりも大きくなる。その結果、調圧室６１から流出路６４内へのＣＮＧの流出量は、調圧室６１内のＣＮＧ圧が高いほど少なくなる。すなわち、圧電素子７２の駆動時にあっては、調圧室６１から流出路６４内へのＣＮＧの流出量が、調圧室６１内のＣＮＧ圧の大きさによってばらつくこととなる。

このように調圧室６１から流出路６４内へのＣＮＧの流出量が調圧室６１内のＣＮＧ圧に起因する場合、圧力調整装置２３の下流側の流体圧であるデリバリパイプ２４内の燃料圧力の制御性が低下するおそれがある。そこで、本実施形態では、弁座７４の大きさ及び位置は、以下に示す条件１を満たすように設定されている。
（条件１）調圧室６１内のＣＮＧ圧が、想定される最大圧力又は同最大圧力よりも大きい規定圧であっても、圧電素子７２の駆動によって変形しているダイヤフラム板７０と弁座７４との間の隙間７５の面積が、流出路６４の小径部６４２の通路断面積よりも広いこと。

この条件１を満たすためには、弁座７４の内径を流出路６４の小径部６４２の径よりも極力大きくすることが好ましい。そして、条件１を満たす弁座７４を採用することにより、調圧室６１内のＣＮＧ圧が変化しても、調圧室６１から流出路６４内へのＣＮＧの流出量がばらつきにくくなる。すなわち、小径部６４２の大きさによって、調圧室６１から流出路６４内へのＣＮＧの流出量を適切に調整することが可能となる。

次に、図４を参照して、圧力調整装置２３の作用について説明する。
機関始動時などでは、減圧弁６２が閉弁されている状態でＣＮＧタンク２１からの高圧のＣＮＧの供給が開始される。すると、本体ボディ３０の減圧室３１内に高圧のＣＮＧが流入するようになる。こうした高圧のＣＮＧは第１の減圧機構４０によって規定圧まで減圧され、減圧後のＣＮＧが供給路３３内に導かれる。その結果、減圧室３１の第２の空間３１２及び供給路３３内のＣＮＧ圧が高くなる。

この状態では減圧弁６２が閉弁しているため、収容室５１内にあっては、第１の空間５１１内のＣＮＧ圧及び第２の空間５１２内のＣＮＧ圧の双方が高くなる。すると、第１の空間５１１内と第２の空間５１２内の圧力差は小さいため、第２のスプリング５５から付勢力が付与されているバルブ５３によって下流側通路５４の収容室５１との開口５４１が閉塞される。

この状態で減圧弁６２の圧電素子７２への電力供給が開始されると、圧電素子７２の駆動によってダイヤフラム板７０が変形される（図３参照）。すると、減圧弁６２が開弁され、収容室５１の第２の空間５１２内のＣＮＧが調圧室６１側に流れるようになる。そして、調圧室６１内に流入したＣＮＧは、流出路６４内に流出され、その後、下流側通路５４を通じてデリバリパイプ２４内に供給される。

また、このように収容室５１の第２の空間５１２内のＣＮＧが調圧室６１側に流れるようになると、第２の空間５１２内のＣＮＧ圧が低下する。すると、収容室５１の第１の空間５１１内のＣＮＧ圧が第２の空間５１２内のＣＮＧ圧よりも十分に高くなり、バルブ５３が、第２のスプリング５５からの付勢力に抗して、第１の空間５１１の容積を大きくする方向（図４では上方向）に摺動される。その結果、下流側通路５４の収容室５１との開口５４１が開放され、収容室５１の第１の空間５１１内のＣＮＧが、下流側通路５４内に流出されてデリバリパイプ２４内に供給されるようになる。

本実施形態では、収容室５１の第２の空間５１２に接続されている第２の上流側通路３３２に絞り５２が設けられている。そのため、減圧弁６２が開弁している状態では、第１の減圧機構４０から収容室５１の第２の空間５１２に向けて流れるＣＮＧの流量よりも、第１の減圧機構４０から収容室５１の第１の空間５１１に向けて流れるＣＮＧの流量の方が多い。その結果、減圧弁６２の開弁時にあっては、下流側通路５４の収容室５１との開口５４１の開放状態が維持される。このように減圧弁６２を介在させることなくＣＮＧをデリバリパイプ２４に供給するための経路を設けることにより、デリバリパイプ２４内の燃料圧力が速やかに上昇される。

その後、デリバリパイプ２４内の燃料圧力が所望する圧力まで上昇されると、圧電素子７２への電力供給が終了され、減圧弁６２が閉弁される。すると、収容室５１の第２の空間５１２内のＣＮＧが調圧室６１側に流れなくなり、同第２の空間５１２内のＣＮＧが上昇される。すると、収容室５１内では、第２の空間５１２内と第１の空間５１１内との圧力差が小さくなり、バルブ５３が、第２のスプリング５５からの付勢力によって、第１の空間５１１の容積を小さくする方向に摺動される。そして、バルブ５３によって下流側通路５４の収容室５１との開口５４１が閉塞されると、デリバリパイプ２４内の燃料圧力が保持されるようになる。

ここで、絞り５２の配置位置と減圧弁６２の配置位置とを取り替えた場合、減圧弁６２を閉弁させても、第２の空間５１２内と第１の空間５１１内との圧力差を小さくすることができない。そのため、下流側通路５４の収容室５１との開口５４１をバルブ５３によって閉塞させることができず、デリバリパイプ２４へのＣＮＧの供給が不要に継続されてしまうこととなる。この場合、デリバリパイプ２４内の燃料圧力が不要に上昇される。この点、本実施形態では、減圧弁６２を閉弁させることにより、下流側通路５４の収容室５１との開口５４１をバルブ５３によって閉塞させることができる。そのため、デリバリパイプ２４へのＣＮＧの供給が確実に終了され、デリバリパイプ２４内の燃料圧力の上昇を抑制することが可能となる。

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）減圧弁６２にあっては、弁座７４を弾性部材によって構成している。そのため、圧電素子７２が変形させる対象となる弁体にシール部材を設ける必要がない分、弁体を軽量化させることができる。その結果、弁体を変形させるために必要な力を小さくすることができる。したがって、圧電素子７２の駆動によって弁体を変形させる際の消費電力を低減させることができる。

（２）ここで、ダイヤフラム板７０に弾性部材からなるシール部材を接合させた弁体では、圧電素子７２の駆動による変形が繰り返されることに起因する経年変化によって、ダイヤフラム板７０からシール部材が剥がれる可能性がある。こうした事象が発生すると、減圧弁６２の制御性が低下するおそれがある。この点、本実施形態では、ダイヤフラム板７０にシール部材が接合されていないため、弁体が経年変化しても上記事象が発生しない。そのため、減圧弁６２の耐久性を向上させることができる。

（３）また、減圧弁６２にあっては、調圧室６１内のＣＮＧ圧が高くても、圧電素子７２の駆動によって変形しているダイヤフラム板７０と弁座７４との間に設けられる隙間７５の面積が、流出路６４の小径部６４２の通路断面積よりも広くなる。これにより、調圧室６１内のＣＮＧ圧の相違に起因する減圧弁６２によるＣＮＧ圧の減圧精度のばらつきを抑えることができる。したがって、デリバリパイプ２４内の燃料圧力の調整精度を高めることができる。

（４）さらに、減圧弁６２にあっては、第３のスプリング７３の下端が、ダイヤフラム板７０における弁座７４との当接部位よりも径方向外側に位置している。そのため、ダイヤフラム板７０において流出路６４の調圧室６１との開口６４１と対向する部位に、ダイヤフラム板７０の変形を阻害するような応力が作用しにくくなる。これにより、圧電素子７２からダイヤフラム板７０に付与する駆動力は小さくても、ダイヤフラム板７０と弁座７４との間に隙間７５を設けやすくなる。したがって、圧電素子７２の駆動によってダイヤフラム板７０を変形させる際の消費電力を低減させることができる。

（５）本実施形態の圧力調整装置２３では、デリバリパイプ２４内の燃料圧力を保持させる際には、減圧弁６２を閉弁させることにより、下流側通路５４の収容室５１との開口５４１をバルブ５３によって閉塞させることができる。これにより、圧力調整装置２３からデリバリパイプ２４内へのＣＮＧの流出を抑制することができ、デリバリパイプ２４内の燃料圧力を適切に保持することができる。

一方、減圧弁６２が開弁しているときには、減圧弁６２の閉弁時と比較して収容室５１の第２の空間５１２内のＣＮＧ圧が低くなるため、下流側通路５４の収容室５１との開口５４１を開放させることができる。これにより、収容室５１の第１の空間５１１内に流入したＣＮＧを、下流側通路５４を通じてデリバリパイプ２４内に供給することができる。これにより、デリバリパイプ２４内の燃料圧力を適切に上昇させることができる。

（６）本実施形態では、上記流出路６４は下流側通路５４に接続されている。そのため、減圧弁６２が開弁しているときには、収容室５１の第２の空間５１２内から調圧室６１内に流入したＣＮＧも、デリバリパイプ２４内に供給することができる。

（７）また、本実施形態では、ＣＮＧタンク２１から供給された高圧のＣＮＧを第１の減圧機構４０によって規定圧まで減圧させ、減圧後のＣＮＧが収容室５１に導かれる。そのため、収容室５１内に高圧のＣＮＧが供給されることが回避される分、第２の減圧機構５０によるデリバリパイプ２４内の燃料圧力の調整精度を高めることができる。

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。
・減圧弁６２にあっては、第３のスプリング７３として、その下端が圧電素子７２の縁部よりも径方向外側に位置するような大径のスプリングを採用するようにしてもよい。この場合、第３のスプリング７３からの付勢力が、ダイヤフラム板７０に直接付与されることとなる。また、この場合、第３のスプリング７３の下端がダイヤフラム板７０における弁座７４との当接部位よりも径方向外側に位置するようになるため、上記（４）と同等の効果を得ることができる。

・図５に示すように、減圧弁６２にあっては、第３のスプリング７３の図中下端を、ダイヤフラム板７０における弁座７４との当接部位と同一径方向位置に設けるようにしてもよい。この場合、第３のスプリング７３からの付勢力を、ダイヤフラム板７０における弁座７４との当接部位に効率よく付与することができる。そのため、圧電素子７２の非駆動時では、ダイヤフラム板７０と弁座７４との間の密着性を高めることができる。

・アクチュエータは、弁体を変形させることができるのであれば圧電素子７２以外の他の任意のアクチュエータであってもよい。例えば、弁体を、熱膨張率の異なる２枚の金属板からなるバイメタルで構成している場合、アクチュエータは、ペルチェ素子を備えた構成であってもよい。この場合、ペルチェ素子によってバイメタルの温度を調整することにより、バイメタルを変形させることができる。

・上記実施形態の圧力調整装置２３にあっては、アクチュエータの駆動によって閉弁及び開弁を制御することのできる弁であれば、上記減圧弁６２以外の他の任意の構成の減圧弁を採用してもよい。この場合であっても、上記（５）と同等の効果を得ることができる。

例えば、図６に示すように、アクチュエータの一例である圧電素子７２の駆動によって変形される弁体７０Ａは、金属板やセラミック板などで構成されるダイヤフラム板１７０と、ゴムなどで構成されるシール部材１７１とを備えた構成としてもよい。この場合、シール部材１７１を、ダイヤフラム板１７０において弁座７４Ａと対向する面に設けることが好ましい。こうした構成では、圧電素子７２が駆動されると、ダイヤフラム板１７０及びシール部材１７１が変形されることにより、調圧室６１のＣＮＧを流出路６４内に流出させることができる。

また、こうした減圧弁としては、アクチュエータの駆動によって弁体を変形させるのではなく、アクチュエータの駆動によって弁体を弁座から離す方向に変位させる弁であってもよい。

・上記圧力調整装置２３を、ＣＮＧなどの気体燃料を供給する供給系以外の装置に採用してもよい。この場合、圧力調整装置２３によって圧力の調整される流体は、空気などの気体であってもよいし、水などの液体であってもよい。

また、圧力調整装置２３に供給される流体の圧力がそれほど高圧ではないのであれば、第１の減圧機構４０を省略してもよい。
次に、上記実施形態及び別の実施形態から把握できる技術的思想を以下に追記する。

（イ）前記弁体は１つの板材で構成されており、前記アクチュエータは圧電素子であることが好ましい。
（ロ）前記下流側通路の前記収容室との開口を閉塞させる方向に前記バルブを付勢するバルブ用付勢部材を備えることが好ましい。

（ハ）収容室内に流入した流体を、同収容室に開口する下流側通路に流出させるに際し、その流出量を調整する圧力調整装置であって、
前記収容室内で周壁に沿って摺動するバルブを備え、
前記収容室内は、前記バルブによって、前記下流側通路と連通する第１の空間と、同下流側通路と連通しない第２の空間とに区画されており、
前記第１の空間には同第１の空間内に流体を導く第１の上流側通路が連通され、前記第２の空間には同第２の空間内に流体を導く第２の上流側通路が連通され、同第２の上流側通路には絞りが設けられ、前記第２の空間には同第２の空間内の流体を調整用減圧弁に導く流入路が接続されており、
前記調整用減圧弁は、弁体と、同弁体を変形又は変位させるべく駆動されるアクチュエータとを有し、同減圧弁からの流体の流出量を調整することを特徴とする圧力調整装置。

２３…圧力調整装置、３３１…第１の上流側通路、３３２…第２の上流側通路、４０…高圧用減圧弁としての第１の減圧機構、５１…収容室、５１１…第１の空間、５１２…第２の空間、５２…絞り、５３…バルブ、５４…下流側通路、５４１…開口、５５…バルブ用付勢部材としての第２のスプリング、６１…調圧室、６２…調整用減圧弁としての減圧弁、６３…流入路、６４…流出路、６４２…小径部、７０…弁体の一例であるダイヤフラム板、７２…アクチュエータの一例である圧電素子、７３…付勢部材としての第３のスプリング、７４…弁座、７５…隙間。

Claims (7)

1. 流入路を通じて流体が流入する調圧室内に設けられている弁体と、駆動時に同弁体を変形させるアクチュエータと、前記弁体が着座する弁座と、を備え、
   前記アクチュエータの駆動による前記弁体の変形によって同弁体と前記弁座との間に隙間が設けられているときに、前記調圧室内から流体が流出路内に流出される減圧弁において、
   前記弁座における前記弁体との対向部位を、同弁体よりも弾性力を有する弾性部材で構成する
   ことを特徴とする減圧弁。
2. 前記弁座は環状をなし、前記調圧室には前記流出路が前記弁座の内側で開口しており、
   前記流出路において最も径が小さい部分を小径部とした場合、
   前記弁座の内径は、前記小径部の径よりも大きい
   請求項１に記載の減圧弁。
3. 前記弁体を挟んだ前記弁座の反対側には、同弁体を同弁座に向けて付勢する付勢部材が設けられており、
   前記弁体において前記付勢部材から付勢力が伝達される部位は、同弁体における前記弁座との当接部位よりも径方向外側に位置している
   請求項２に記載の減圧弁。
4. 前記弁体を挟んだ前記弁座の反対側には、同弁体を同弁座に向けて付勢する付勢部材が設けられており、
   前記弁体において前記付勢部材から付勢力が伝達される部位は、同弁体における前記弁座との当接部位と同一径方向位置に位置している
   請求項１又は請求項２に記載の減圧弁。
5. 収容室内に流入した流体を、同収容室に開口する下流側通路に流出させるに際し、その流出量を調整する圧力調整装置であって、
   前記収容室内で周壁に沿って摺動するバルブを備え、
   前記収容室内は、前記バルブによって、前記下流側通路と連通する第１の空間と、同下流側通路と連通しない第２の空間とに区画されており、
   前記第１の空間には同第１の空間内に流体を導く第１の上流側通路が連通され、前記第２の空間には同第２の空間内に流体を導く第２の上流側通路が連通され、同第２の上流側通路には絞りが設けられ、前記第２の空間には同第２の空間内の流体を調整用減圧弁に導く流入路が接続されており、
   前記調整用減圧弁が、請求項１〜請求項４のうち何れか一項に記載の減圧弁である
   ことを特徴とする圧力調整装置。
6. 前記流出路は、前記下流側通路に連通している
   請求項５に記載の圧力調整装置。
7. 外部から供給される高圧の流体を減圧させる高圧用減圧弁を備え、
   同高圧用減圧弁によって減圧された流体を前記第１及び第２の上流側通路に供給させる
   請求項５又は請求項６に記載の圧力調整装置。