JP2016184258A - 多段圧力調整弁 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料ガスの無駄を低減しつつ、上流の圧力調整弁と下流の圧力調整弁とを連通する中通路に漏れ出た燃料ガスの圧力によるシール不良及びシール部材の破損を、簡単な構造で防止する多段圧力調整弁を提供すること。【解決手段】上流に位置する上流圧力調整弁１と、下流に位置する下流圧力調整弁２と、上流圧力調整弁による減圧後であって下流圧力調整弁による減圧前の燃料ガスＧが通過する中通路３と、中通路に接続された逆止弁４とをボデー部材７に備え、燃料ガスを多段階に減圧しながら所望の圧力に調整する多段圧力調整弁１０である。逆止弁の出口部４７と下流圧力調整弁の調圧室２１とを連通させる逆止弁出口通路５１を備え、逆止弁出口通路は、多段圧力調整弁の出口端子６と下流圧力調整弁の調圧室とを連通させる出口端子通路６１と同軸上に形成されている。【選択図】 図２

Description

本発明は、燃料タンクから供給先へ供給する燃料ガスの圧力を多段階で減圧しながら所望の圧力に調整する多段圧力調整弁に関する。

例えば、特許文献１には、燃料ガス（水素ガス）と酸化剤ガス（空気）との電気化学反応により発電を行う燃料電池と、燃料ガスを貯留した燃料タンクと、燃料タンクの燃料ガスを燃料電池に供給するための燃料供給通路とを備えた燃料電池システムが開示されている。この燃料電池システムにおける燃料供給通路には、燃料ガスの圧力を二段階に減圧しながら調整するために直列に配置された二つのレギュレータ（多段圧力調整弁に該当）が設けられ、所望の圧力に減圧された燃料ガスをインジェクタにより噴射して燃料電池に供給するようになっている。

ところが、特許文献１に記載の燃料電池システムにおいて、そのシステムが停止しているときには、インジェクタが作動せず、二つのレギュレータのうち後段のレギュレータの下流側圧力が低下しないことから、前段のレギュレータの下流側から後段のレギュレータの上流側へ連通する中通路に漏れた燃料ガスの逃げ場がなくなってしまう。そのため、その燃料ガスの圧力が、中通路に面したレギュレータのシール部材に過大な負荷として作用する。その結果、システムを作動させたとき、レギュレータのシール部材が異常摩耗してシール不良が発生したり、シール部材が破損したりする問題があった。

このような問題に対応するため、例えば、特許文献２には、小型かつ少ない消費電力で気体燃料の圧力を変更可能な気体燃料用圧力制御装置１００（多段圧力調整弁に該当）が開示されている。具体的には、図６に示すように、上記気体燃料用圧力制御装置１００は、前段のレギュレータに相当する第１減圧弁１１０と、後段のレギュレータに相当する第２減圧弁１２０と、第２減圧弁の圧力を調整する荷重調整部１３０と、第１減圧弁１１０の下流側から第２減圧弁１２０の上流側へ連通する接続通路１１５（中通路に該当）に接続されたリリーフバルブ１４０とが、一つのボデー部材の中にコンパクトに形成されている。そして、リリーフバルブ１４０は、接続通路１１５の気体燃料の圧力が既定値以上となると開弁し、気体燃料を外部へ放出することによって、気体燃料用圧力制御装置１００の破損を防止するよう作動する。

特開２００７−３２３８７３号公報 特開２０１３−２０４４４１号公報

しかしながら、上記気体燃料用圧力制御装置１００には、以下の問題があった。すなわち、図６に示すように、上記気体燃料用圧力制御装置１００のリリーフバルブ１４０は、第２減圧弁１２０の上方に配置されているため、第１減圧弁１１０の下流側から第２減圧弁１２０の上流側へ連通する接続通路１１５を上方へ延設させたうえで、延設した接続通路１１５の途中からボデー部材の外壁面まで連通する分岐路１４５を形成し、その分岐路１４５の中間部にリリーフバルブ１４０を接続する構造となっている。そのため、接続通路１１５の通路軸と分岐路１４５の通路軸とリリーフバルブ１４０の動作軸とがそれぞれ別々となって、ボデー部材の加工が複雑となり、コスト増となる問題があった。

特に、近年、燃料タンクに貯蔵される燃料ガスの高圧化が進められている中で、気体燃料用圧力制御装置１００の小型化、高強度化を図るためには、接続通路１１５や分岐路１４５等のボデー部材に対する複雑な加工を回避して、できる限りシンプルな構造とする必要がある。

また、リリーフバルブ１４０が開弁したとき、分岐路１４５を介して気体燃料を外部へ放出することは、気体燃料の無駄な消費につながって好ましくない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、燃料ガスの無駄を低減しつつ、上流の圧力調整弁と下流の圧力調整弁とを連通する中通路に漏れ出た燃料ガスの圧力によるシール不良及びシール部材の破損を、簡単な構造で防止する多段圧力調整弁を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る多段圧力調整弁は、以下の構成を有している。

（１）上流に位置する上流圧力調整弁と、下流に位置する下流圧力調整弁と、前記上流圧力調整弁による減圧後であって前記下流圧力調整弁による減圧前の燃料ガスが通過する中通路と、当該中通路に接続された逆止弁とをボデー部材に備え、前記燃料ガスを多段階に減圧しながら所望の圧力に調整する多段圧力調整弁において、前記逆止弁の出口部と前記下流圧力調整弁の調圧室とを連通させる逆止弁出口通路を備え、当該逆止弁出口通路は、前記多段圧力調整弁の出口端子と前記下流圧力調整弁の調圧室とを連通させる出口端子通路と同軸上に形成されていることを特徴とする。

ここで、「同軸上に形成」とは、逆止弁出口通路をその通路軸方向へ延長したとき、当該延長部が出口端子通路の内径範囲内に含まれて形成されていることを意味する。

本発明においては、逆止弁の出口部と下流圧力調整弁の調圧室とを連通させる逆止弁出口通路を備え、当該逆止弁出口通路は、多段圧力調整弁の出口端子と下流圧力調整弁の調圧室とを連通させる出口端子通路と同軸上に形成されているので、出口端子通路を加工するときに合わせて、逆止弁出口通路を同一の方向から簡単に加工することができる。そのため、それぞれの通路軸の複雑な加工を回避することができ、コスト低減に寄与することができる。

また、逆止弁の出口部は、逆止弁出口通路を介して下流圧力調整弁の調圧室と連通されているので、中通路の燃料ガスが既定値以上になり逆止弁が作動しても、逆止弁の出口部から放出される燃料ガスは、下流圧力調整弁の調圧室を経由して多段圧力調整弁の出口端子に供給される。そのため、燃料ガスの無駄を低減することができる。

よって、本発明によれば、燃料ガスの無駄を低減しつつ、上流の圧力調整弁と下流の圧力調整弁とを連通する中通路に漏れ出た燃料ガスの圧力によるシール不良及びシール部材の破損を、簡単な構造で防止することができる。

なお、本発明では、逆止弁出口通路をその通路軸方向へ延長したとき、当該延長部が出口端子通路の内径範囲内に含まれて形成されていればよいので、逆止弁出口通路の内径が出口端子通路の内径より小さい場合には、逆止弁出口通路の通路軸心を出口端子通路の通路軸心に対して偏心して形成することもできる。

（２）（１）に記載された多段圧力調整弁において、前記逆止弁の入口部と前記中通路の少なくとも一部とを連通させる逆止弁入口通路を備え、当該逆止弁入口通路は、その内径が前記中通路の一部の内径と同一に形成され、かつ、それぞれの通路軸心が同一に形成されていることを特徴とする。

本発明においては、逆止弁の入口部と中通路の少なくとも一部とを連通させる逆止弁入口通路を備え、当該逆止弁入口通路は、その内径が中通路の一部の内径と同一に形成され、かつ、それぞれの通路軸心が同一に形成されているので、ボデー部材の外壁面から逆止弁入口通路を加工するときに合わせて、中通路の一部を同一のドリル工具を用いて一度に加工することができる。また、ボデー部材に対する逆止弁の封止部材によって、中通路の一部の封止部材を廃止することができる。そのため、それぞれの通路軸が別々となる複雑な加工を回避することができるとともに、封止部材を低減することができ、コスト低減に寄与することができる。その結果、中通路に漏れ出た燃料ガスの圧力によるシール不良及びシール部材の破損を、より簡単な構造で防止することができる。

（３）（１）に記載された多段圧力調整弁において、前記中通路は、前記上流圧力調整弁の調圧室と前記下流圧力調整弁の弁室との間で直線的に形成されていることを特徴とする。

本発明においては、中通路は、上流圧力調整弁の調圧室と下流圧力調整弁の弁室との間で直線的に形成されているので、中通路を一の方向から一度に加工することができる。この中通路を加工する場合、上流圧力調整弁の調圧室又は下流圧力調整弁の弁室に近接するボデー部材の外壁面から孔加工することになるが、そのボデー部材に形成された中通路用加工孔を封止する封止部材は、１つでよいことになる。そのため、中通路や封止部材の構造が簡素化され、コスト低減に寄与することができる。その結果、中通路に漏れ出た燃料ガスの圧力によるシール不良及びシール部材の破損を、より簡単な構造で防止することができる。

（４）（１）乃至（３）のいずれか１つに記載された多段圧力調整弁において、前記中通路の加工用に前記ボデー部材に形成された中通路用加工孔を封止する封止部材を備え、当該封止部材は、円筒状側壁に環状シール部が嵌装された封止部と、当該封止部を押圧して前記ボデー部材に固定する固定部とを、分割して備えることを特徴とする。

本発明においては、中通路の加工用にボデー部材に形成された中通路用加工孔を封止する封止部材を備え、当該封止部材は、円筒状側壁に環状シール部が嵌装された封止部と、当該封止部を押圧してボデー部材に固定する固定部とを、分割して備えるので、封止部を中通路用加工孔に挿入した上で、当該封止部を固定部によって押圧してボデー部材に固定することができる。そのため、封止部に嵌装された環状シール部を回転させることなく、封止部材をボデー部材に固定することができる。その結果、封止部材のシール部の回転に伴う損傷、破損等を防止して、コスト低減に寄与することができる。

（５）（４）に記載された多段圧力調整弁において、前記封止部と前記固定部とを分割する分割部の内、一方の分割部に係合凸部が形成され、他方の分割部に係合凹部が形成され、前記係合凸部と前記係合凹部とは、前記固定部を前記ボデー部材に固定するとき互いに係合可能に形成されていることを特徴とする。

本発明においては、封止部と固定部とを分割する分割部の内、一方の分割部に係合凸部が形成され、他方の分割部に係合凹部が形成され、係合凸部と係合凹部とは、固定部をボデー部材に固定するとき互いに係合可能に形成されているので、封止部を中通路用加工孔に挿入した上で、当該封止部を固定部によって押圧してボデー部材に固定する際、係合凸部と係合凹部とが係合されることによって、固定部を封止部に係合した状態でボデー部材に固定することができる。そのため、封止部と固定部との相対位置を保持しつつ、固定部をボデー部材に簡単かつ正確に固定することができる。その結果、封止部材の固定作業を簡素化しながら、シール部の損傷、破損等を防止して、コスト低減に寄与することができる。

本発明によれば、燃料ガスの無駄を低減しつつ、上流の圧力調整弁と下流の圧力調整弁とを連通する中通路に漏れ出た燃料ガスの圧力によるシール不良及びシール部材の破損を、簡単な構造で防止する多段圧力調整弁を提供することができる。

本発明の第１実施形態及び第２実施形態に係る多段圧力調整弁の上面図である。 第１実施形態に係る多段圧力調整弁のＡ−Ａ断面図である。 図２に示す上流圧力調整弁の詳細断面図である。 図２に示す下流圧力調整弁の詳細断面図である。 第２実施形態に係る多段圧力調整弁のＡ−Ａ断面図である。 特許文献２に記載された気体燃料用圧力制御装置の断面図である。

次に、本発明に係る実施形態である多段圧力調整弁について、図面を参照して詳細に説明する。はじめに、第１実施形態に係る多段圧力調整弁の構造とその動作方法を説明し、その後、第２実施形態に係る多段圧力調整弁について第１実施形態との相違点を中心に説明する。

＜第１実施形態に係る多段圧力調整弁の構造＞
まず、第１実施形態に係る多段圧力調整弁の構造を、図１〜図４を用いて説明する。図１に、本発明の第１実施形態及び第２実施形態に係る多段圧力調整弁の上面図を示す。図２に、第１実施形態に係る多段圧力調整弁のＡ−Ａ断面図を示す。図３に、図２に示す上流圧力調整弁の詳細断面図を示す。図４に、図２に示す下流圧力調整弁の詳細断面図を示す。

図１〜図４に示すように、本実施形態に係る多段圧力調整弁１０は、上流に位置する上流圧力調整弁１と、下流に位置する下流圧力調整弁２と、上流圧力調整弁１による減圧後であって下流圧力調整弁２による減圧前の燃料ガスＧが通過する中通路３と、当該中通路３に接続された逆止弁４とをボデー部材７に備え、燃料ガスＧを多段階に減圧しながら所望の圧力に調整する多段圧力調整弁である。本多段圧力調整弁１０は、アルミ合金製のボデー部材７の内部に、上流圧力調整弁１、下流圧力調整弁２、中通路３、逆止弁４等が形成されている。上流圧力調整弁１と下流圧力調整弁２とは、直列に接続されている。

なお、燃料ガスＧは、例えば、燃料電池（ＦＣ）に供給される水素ガスであり、本多段圧力調整弁１０の上流側には、燃料タンクに貯留された燃料ガスＧを供給又は停止する主止弁が接続され、本多段圧力調整弁１０の下流側には、所望の圧力に調圧された燃料ガスＧを燃料電池に供給するインジェクタが接続されている（図示しない）。燃料タンクに貯留される燃料ガスＧは、充填設備によっては約８０〜９０Ｍｐａ程度の圧力で充填される場合がある。一方、本多段圧力調整弁１０からインジェクタに供給される燃料ガスＧの圧力は、１．０〜１．５Ｍｐａ程度の圧力まで減圧される。したがって、本多段圧力調整弁１０は、約８０〜９０Ｍｐａ程度から約１．０〜１．５Ｍｐａ程度まで減圧することができる。

ボデー部材７の左上端には、上方へ突設された円筒状凸部７３が形成されている。円筒状凸部７３には、六角柱状に形成された端子ブロック７４が上方から螺子止めされている。端子ブロック７４には、上方に開口し主止弁と接続される入口端子８が形成されている。また、ボデー部材７の上右端には、右方へ開口しインジェクタに接続される出口端子６が形成されている。

（上流圧力調整弁）
上流圧力調整弁１は、入口端子８と連通される弁室１２と、弁室１２内を上下動する弁体１３と、弁室１２の下端に形成され弁体１３と当接、離間する弁座１４と、弁座１４の下方に位置し弁体１３が上方へ移動したとき弁室１２と連通される調圧室１１と、調圧室１１内を上下動するピストン１５と、ピストン１５を上方へ押圧する押圧ばね１６と、押圧ばね１６の下端に当接して押圧ばね１６を保持する保持部材１７と、保持部材１７を高さ調整可能にボデー部材７に螺子止する止め部材１８とを備えている。

入口端子８と弁室１２との間には、入口端子通路８１が垂直状に形成されている。弁室１２と弁体１３との間には、弁体１３を下方へ押圧する弁ばね１３３が介装されている。弁体１３には、弁ばね１３３が装着された本体部の下方に弁座１４と当接するテーパ部１３２が形成されている。テーパ部１３２の下方には、ニードル部１３１が形成されている。ニードル部１３１は、弁座１４に形成された通孔を貫通して調圧室１１まで延伸されている。ニードル部１３１の下端は、ピストン１５の上方に突設された軸突部１５３の上端に当接している。

ピストン１５の本体部外周縁には、調圧室１１の内周縁と摺接して調圧室１１をシールする環状シール部材１５１が嵌装されている。環状シール部材１５１は、上方（調圧室側）へＶ字状に開くリップ状断面を有する。ピストン１５の下端には、押圧ばね１６を保持するばね受座１５４が凹形成されている。ばね受座１５４の外壁には、フッ素系樹脂製の摺動部材１５２が装着されている。押圧ばね１６は、円筒状の圧縮ばねである。押圧ばね１６の下端に当接する保持部材１７には、通気口１７１が形成され、止め部材１８には、通気口１７１を通して導入される外気に対するフィルタ部材１９が係止されている。

調圧室１１は、弁体１３のニードル部１３１とピストン１５の軸突部１５３とが収容される小径調圧室１１１と、ピストン１５の本体部が収容される大径調圧室１１２とから構成されている。大径調圧室１１２は、後述するように中通路３（３１、３２、３３）を介して下流圧力調整弁２の弁室２２と連通されている。

（下流圧力調整弁）
下流圧力調整弁２は、出口端子６と連通される調圧室２１と、調圧室２１内を上下動するピストン２４と、ピストン２４を上方へ押圧する押圧ばね２５と、調圧室２１の下方に形成された弁室２２と、ピストン２４の軸部に沿って弁室２２まで延設された略円筒状の弁体２４１と、弁室２２の下端に形成され弁体２４１の下端部２４１４が当接、離間する弁座２６と、弁座２６が内嵌されボデー部材７の右下端に螺子止めされる止め部材２７と、止め部材２７に螺着させ弁座２６を高さ調整可能に形成された調整ねじ２８とを備えている。

調圧室２１は、ボデー部材７の右上端から嵌装される蓋部材２３によってシールされている。蓋部材２３の軸下方には、ピストン２４の上端部に当接して、ピストン２４の上方への移動を規制する円柱状凸部２３１が形成されている。円柱状凸部２３１がピストン２４の上端部に当接した時には、調圧室２１には円環状空間が形成される。調圧室２１と出口端子６との間には、両者を連通させる出口端子通路６１が水平状に形成されている。

ピストン２４及び弁体２４１の軸中心には、円柱状の貫通孔２４１１がピストン２４の上端部から弁体の下端部２４１４まで形成されている。ピストン２４の上端部には、貫通孔２４１１からテーパ状に拡径された拡径部２４１２が形成されている。また、ピストン２４の上端部には、拡径部２４１２と交差した凹溝部２４１３が、ピストン２４の本体部外周縁まで形成されている。

ピストン２４の本体部外周縁には、調圧室２１の内周縁と摺接して調圧室２１をシールする環状シール部材２４２が嵌装されている。環状シール部材２４２は、上方（調圧室側）へＶ字状に開くリップ状断面を有する。ピストン２４の下端には、押圧ばね２５を保持するばね受座２４６が凹形成されている。ばね受座２４６の外壁には、フッ素系樹脂製の摺動部材２４４が装着されている。押圧ばね２５は、円筒状の圧縮ばねである。押圧ばね２５の下端は、ボデー部材７と一体に形成された保持部２４７によって位置規制されている。押圧ばね２５に隣接するボデー部材７の外壁面には、押圧ばね２５を収容するばね収容室２９の気圧を調節する調節弁２９１が装着されている。

保持部２４７の下方には、弁体２４１の外周縁と摺接して弁室２２をシールする環状シール部材２４３が嵌装されている。環状シール部材２４３は、下方（弁室側）へＶ字状に開くリップ状断面を有する。環状シール部材２４３の下方には、弁体２４１を上下方向に軸支する軸受部２４５が装着されている。軸受部２４５は、環状シール部材２４３の落下止めを兼ねている。

弁室２２は、軸受部２４５の下方で略円筒状に形成されている。弁室２２の軸心部には、円筒状の弁体２４１が弁座２６まで延設されている。弁座２６は、弁室２２の軸心部に対応する位置で、略円柱状に形成され、その外周縁に環状シール部材２６１が嵌装されている。弁座２６の下端には、同径の座金２６２が装着されている。調整ねじ２８は、座金２６２を介して弁座２６の高さ位置を調整する。

（中通路）
中通路３は、上流圧力調整弁１の大径調圧室１１２から水平状に形成された第１中通路３１と、下流圧力調整弁２の弁室２２から水平状に形成された第２中通路３２と、第１中通路３１と第２中通路３２とを上下方向に連通する第３中通路３３とを備えている。第１中通路３１は、第２中通路３２より上方に位置する。第１中通路３１と第２中通路３２と第３中通路３３とは、それぞれ同一の内径で加工されている。

上流圧力調整弁１の大径調圧室１１２に隣接するボデー部材７には、第１中通路３１を加工するための中通路用加工孔７２が形成されている。また、下流圧力調整弁２の弁室２２に隣接するボデー部材７には、第２中通路３２を加工するための中通路用加工孔７２が形成されている。中通路用加工孔７２は、第１中通路３１、第２中通路３２を加工するドリル工具によって加工される。そのため、中通路用加工孔７２は、その内径が第１中通路３１、第２中通路３２の内径と同一であり、かつ、それぞれの通路軸心が同一となる。

ボデー部材７の外壁面７１には、各中通路用加工孔７２、７２を封止する封止部材９、９が締結されている。封止部材９は、円筒状側壁に環状シール部９１が嵌装された封止部９２と、ボデー部材７に固定する固定部９３とを、分割して備えている。封止部９２と固定部９３とを分割する、封止部９２（一方）の分割部に係合凸部９２１が形成され、固定部９３（他方）の分割部に係合凹部９３１が形成されている。また、係合凸部９２１と係合凹部９３１とは、固定部９３をボデー部材７に固定するとき互いに係合されるように形成されている。ここでは、係合凸部９２１は、固定部９３を貫通する円柱ピンであり、係合凹部９３１は、円柱ピンが挿入される通孔である。

第３中通路３３の上方には、後述する逆止弁４が配設されている。逆止弁４の入口部４２と第３中通路３３との間には、両者を連通させる逆止弁入口通路５２が上下方向に形成されている。逆止弁入口通路５２は、その内径が第３中通路３３の内径と同一に形成され、かつ、それぞれの通路軸心が同一に形成されている。

（逆止弁）
逆止弁４は、内気逆止弁であって、弁室４１と、弁室４１の入口部４２と、弁室４１内に収容され入口部４２と当接、離間するボール弁４３と、ボール弁４３を入口部４２へ押圧する押圧ばね４４と、押圧ばね４４を保持するとともに弁室４１をボデー部材７に対して封止する封止部材４６と、弁室４１の出口部４７とを備えている。

弁室４１は、略円柱状に形成され、その内径が逆止弁入口通路５２の内径より大きく形成されている。逆止弁４の動作軸は、逆止弁入口通路５２の通路軸と同一となるように形成されている。出口部４７は、封止部材４６の側壁に凹溝状に形成されている。封止部材４６には、出口部４７より上方に形成された拡径部に環状シール部材４１２が嵌装されている。封止部材４６は、下流圧力調整弁２の蓋部材２３とともに押圧する固定板４５によって、ボデー部材７の右上端に固定されている。

出口部４７と下流圧力調整弁２の調圧室２１との間には、両者を連通させる逆止弁出口通路５１が水平状に形成されている。逆止弁出口通路５１は、出口端子通路６１と同軸上に形成されている。逆止弁出口通路５１の通路軸心は、出口端子通路６１の通路軸心と同一となるように形成されている。逆止弁出口通路５１の内径は、出口端子通路６１の内径と同一又はそれ以下の内径で形成されている。ここで、「同軸上に形成」とは、逆止弁出口通路５１をその通路軸方向へ延長したとき、当該延長部が出口端子通路６１の内径範囲内に含まれて形成されていることを意味するので、逆止弁出口通路５１の内径が出口端子通路６１の内径より小さい場合には、逆止弁出口通路５１の通路軸心を出口端子通路６１の通路軸心に対して偏心して形成することもできる。

＜第１実施形態に係る多段圧力調整弁の動作方法＞
次に、第１実施形態に係る多段圧力調整弁の動作方法を、図２〜図４を用いて説明する。

図２〜図４に示すように、燃料電池への燃料ガスＧの供給が開始され、出口端子６から燃料ガスＧが矢印の方向へ流出すると、下流圧力調整弁２の調圧室２１内に貯留される燃料ガスＧの圧力が低下する。調圧室２１内の燃料ガスＧの圧力が低下すると、ピストン２４及び弁体２４１に形成された貫通孔２４１１、拡径部２４１２、凹溝部２４１３を経由して、弁室２２内の燃料ガスＧが調圧室２１内に供給され、調圧室２１内の圧力を上昇させる。調圧室２１内の圧力が所望の圧力に到達すると、ピストン２４が押圧ばね２５を押し下げて、弁体２４１の下端部２４１４を弁座２６に当接させ、弁室２２内からの燃料ガスＧの供給が、停止する。なお、予め、調整ねじ２８のねじ込み量を調整することによって、調圧室２１内の圧力を所望の値（最終圧力）に設定する。

弁室２２内の燃料ガスＧの圧力が低下すると、下流圧力調整弁２の弁室２２と上流圧力調整弁１の調圧室１１とは、中通路３（３１、３２、３３）によって連通されているので、上流圧力調整弁１の調圧室１１内に貯留された燃料ガスＧが矢印の方向に流入して、下流圧力調整弁２の弁室２２内の圧力を上昇させる。このとき、上流圧力調整弁１の調圧室１１内の圧力が低下するので、ピストン１５を押圧する押圧ばね１６の押圧力によって、上流圧力調整弁１の弁体１３が上方へ移動する。弁体１３が上方へ移動して弁座１４と離間すると、燃料タンクから入口端子８に供給される高圧の燃料ガスＧが、入口端子通路８１、弁室１２を経由して、調圧室１１内に供給される。これによって、調圧室１１内の燃料ガスＧの圧力は、所定の値（中間圧力）に維持される。なお、予め、止め部材１８のねじ込み量を調整することによって、調圧室１１内の圧力を所定の値（中間圧力）に設定する。

燃料電池への燃料ガスＧの供給が停止すると、下流圧力調整弁２の調圧室２１内に貯留される燃料ガスＧの圧力が低下しない。そのため、上流圧力調整弁１から中通路３（３１、３２、３３）へ漏れ出た燃料ガスＧの逃げ場がなくなり、中通路３内の圧力が上昇する。中通路３内の燃料ガスＧの圧力が既定値以上になると、逆止弁４のボール弁４３が入口部４２から離間して、逆止弁４が作動する。このとき、第３中通路３３から逆止弁入口通路５２を経由して、逆止弁４の弁室４１内に燃料ガスＧが放出される。そのため、中通路３（３１、３２、３３）に面した上流圧力調整弁１の調圧室１１をシールする環状シール部材１５１や下流圧力調整弁２の弁室２２をシールする環状シール部材２４３に対する燃料ガスＧの過負荷を回避させることができる。

逆止弁４の弁室４１の出口部４７は、逆止弁出口通路５１を介して下流圧力調整弁２の調圧室２１と連通されているので、逆止弁４の弁室４１内に放出された燃料ガスＧは、下流圧力調整弁２の調圧室２１、出口端子通路６１を経由して出口端子６に供給される。そのため、燃料ガスＧの外部への放出による無駄を低減できる。

＜第２実施形態に係る多段圧力調整弁＞
次に、第２実施形態に係る多段圧力調整弁について、第１実施形態との相違点を中心に、図５を用いて説明する。

図５に示すように、本実施形態に係る多段圧力調整弁２０は、上流に位置する上流圧力調整弁１と、下流に位置する下流圧力調整弁２と、上流圧力調整弁１による減圧後であって下流圧力調整弁２による減圧前の燃料ガスＧが通過する中通路３Ｂと、当該中通路３Ｂに接続された逆止弁４とを備え、燃料ガスＧを多段階に減圧しながら所望の圧力に調整する多段圧力調整弁である。本多段圧力調整弁２０は、アルミ合金製のボデー部材７の内部に、上流圧力調整弁１、下流圧力調整弁２、中通路３Ｂ、逆止弁４等が形成されている。上流圧力調整弁１と下流圧力調整弁２とは、直列に接続されている。

第２実施形態に係る多段圧力調整弁２０は、上流圧力調整弁１の位置を下流圧力調整弁２に対して下方へ移動させることによって、中通路３Ｂ（３１Ｂ、３２Ｂ）を直線状に形成した点が、第１実施形態に係る多段圧力調整弁１０との相違点である。そのため、本多段圧力調整弁２０における上流圧力調整弁１、下流圧力調整弁２、逆止弁４、入口端子８、出口端子６、及び封止部材９は、第１実施形態に係る多段圧力調整弁１０と共通しているので、それぞれ同一の符号を付して、その説明は割愛する。

中通路３Ｂは、上流圧力調整弁１の大径調圧室１１２から水平状に形成された第１中通路３１Ｂと、下流圧力調整弁２の弁室２２から水平状に形成された第２中通路３２Ｂとが、上流圧力調整弁１の調圧室１１と下流圧力調整弁２の弁室２２との間で直線的に形成されている。そのため、第１実施形態のように、第１中通路３１と第２中通路３２とを上下方向に連通する第３中通路３３が不要であり、中通路３Ｂの簡素化が可能となる。

また、第１中通路３１Ｂ及び第２中通路３２Ｂの内径は、同一であり、それぞれの通路軸心も同一である。そのため、この中通路３Ｂを加工する場合、上流圧力調整弁１の調圧室１１又は下流圧力調整弁２の弁室２２に近接するボデー部材７の外壁面７１から同一のドリル工具で孔加工することになるが、そのボデー部材７に形成された中通路用加工孔７２を封止する封止部材９は、１つでよいことになる。ここでは、封止部材９は、下流圧力調整弁２の弁室２２に近接するボデー部材７に形成されているが、上流圧力調整弁１の調圧室１１に近接するボデー部材７に形成してもよい。

＜作用効果＞
以上、詳細に説明したように、第１実施形態及び第２実施形態に係る多段圧力調整弁１０，２０によれば、逆止弁４の出口部４７と下流圧力調整弁２の調圧室２１とを連通させる逆止弁出口通路５１を備え、当該逆止弁出口通路５１は、多段圧力調整弁１０、２０の出口端子６と下流圧力調整弁２の調圧室２１とを連通させる出口端子通路６１と同軸上に形成されているので、出口端子通路６１を加工するときに合わせて、逆止弁出口通路５１を同一の方向から簡単に加工することができる。そのため、それぞれの通路軸の複雑な加工を回避することができ、コスト低減に寄与することができる。

また、逆止弁４の出口部４７は、逆止弁出口通路５１を介して下流圧力調整弁２の調圧室２１と連通されているので、中通路３、３Ｂの燃料ガスＧが既定値以上になり逆止弁４が作動しても、逆止弁４の出口部４７から放出される燃料ガスＧは、下流圧力調整弁２の調圧室２１を経由して多段圧力調整弁１０、２０の出口端子６に供給される。そのため、燃料ガスＧの無駄を低減することができる。

また、第１実施形態によれば、逆止弁４の入口部４２と第３中通路３３（中通路３の一部）とを連通させる逆止弁入口通路５２を備え、当該逆止弁入口通路５２は、その内径が第３中通路３３の内径と同一に形成され、かつ、それぞれの通路軸心が同一に形成されているので、ボデー部材７の外壁面７１から逆止弁入口通路５２を加工するときに合わせて、第３中通路３３を同一のドリル工具を用いて一度に加工することができる。また、ボデー部材７に対する逆止弁４の封止部材４６によって、第３中通路３３の封止部材を廃止することができる。そのため、それぞれの通路軸が別々となる複雑な加工を回避することができるとともに、封止部材を低減することができ、コスト低減に寄与することができる。その結果、中通路３に漏れ出た燃料ガスＧの圧力によるシール不良及びシール部材の破損を、より簡単な構造で防止することができる。

また、第２実施形態によれば、中通路３Ｂ（３１Ｂ、３２Ｂ）は、上流圧力調整弁１の調圧室１１と下流圧力調整弁２の弁室２２との間で直線的に形成されているので、中通路３Ｂを一の方向から一度に加工することができる。この中通路３Ｂを加工する場合、上流圧力調整弁１の調圧室１１又は下流圧力調整弁２の弁室２２に近接するボデー部材７の外壁面７１から孔加工することになるが、そのボデー部材７に形成された中通路用加工孔７２を封止する封止部材９は、１つでよいことになる。そのため、中通路３Ｂや封止部材９の構造が簡素化され、コスト低減に寄与することができる。その結果、中通路３Ｂに漏れ出た燃料ガスＧの圧力によるシール不良及びシール部材の破損を、より簡単な構造で防止することができる。

また、第１実施形態及び第２実施形態によれば、中通路３、３Ｂの加工用にボデー部材７に形成された中通路用加工孔７２を封止する封止部材９を備え、当該封止部材９は、円筒状側壁に環状シール部９１が嵌装された封止部９２と、当該封止部９２を押圧してボデー部材７に固定する固定部９３とを、分割して備えるので、封止部９２を中通路用加工孔７２に挿入した上で、当該封止部９２を固定部９３によって押圧してボデー部材７に固定することができる。そのため、封止部９２に嵌装された環状シール部９１を回転させることなく、封止部材９をボデー部材７に固定することができる。その結果、封止部材９の環状シール部９１の回転に伴う損傷、破損等を防止して、コスト低減に寄与することができる。

また、第１実施形態及び第２実施形態によれば、封止部９２と固定部９３とを分割する分割部の内、封止部９２（一方）の分割部に係合凸部９２１が形成され、固定部９３（他方）の分割部に係合凹部９３１が形成され、係合凸部９２１と係合凹部９３１とは、固定部９３をボデー部材７に固定するとき互いに係合可能に形成されているので、封止部９２を中通路用加工孔７２に挿入した上で、当該封止部９２を固定部９３によって押圧してボデー部材７に固定する際、係合凸部９２１と係合凹部９３１とが係合されることによって、固定部９３を封止部９２に係合した状態でボデー部材７に固定することができる。そのため、封止部９２と固定部９３との相対位置を保持しつつ、固定部９３をボデー部材７に簡単かつ正確に固定することができる。その結果、封止部材９の固定作業を簡素化しながら、環状シール部９１の損傷、破損等を防止して、コスト低減に寄与することができる。

なお、上記実施形態は、本発明の要旨を変更しない範囲で変更することが可能なことは言うまでもない。例えば、第１実施形態及び第２実施形態では、燃料電池システムに供給する燃料ガス（水素ガス）の圧力を段階的に減圧して所望の圧力に調整する多段圧力調整弁として具体化したが、ＣＮＧ（圧縮天然ガス）を燃料とするフューエルエンジンシステムの多段圧力調整弁として具体化することもできる。

また、第１実施形態及び第２実施形態では、上流圧力調整弁と下流圧力調整弁とを一つずつ備え、二段階で減圧する例であるが、更に圧力調整弁を追加して三以上の複数段階で減圧する例にも適用できる。

本発明は、燃料タンクから供給先へ供給する燃料ガスの圧力を多段階で減圧しながら所望の圧力に調整する多段圧力調整弁として利用することができる。

１ 上流圧力調整弁
２ 下流圧力調整弁
３、３Ｂ 中通路
４ 逆止弁
６ 出口端子
７ ボデー部材
８ 入口端子
９ 封部材
１０ 多段圧力調整弁
１１ 調圧室
２０ 多段圧力調整弁
２２ 弁室
３１、３１Ｂ 第１中通路
３２、３２Ｂ 第２中通路
３３ 第３中通路（中通路の一部）
４２ 入口部
４７ 出口部
５１ 逆止弁出口通路
５２ 逆止弁入口通路
６１ 出口端子通路
７１ 外壁面
７２ 中通路用加工孔
９１ 環状シール部
９２ 封止部（一方）
９３ 固定部（他方）
９２１ 係合凸部
９３１ 係合凹部
Ｇ 燃料ガス

Claims (5)

1. 上流に位置する上流圧力調整弁と、下流に位置する下流圧力調整弁と、前記上流圧力調整弁による減圧後であって前記下流圧力調整弁による減圧前の燃料ガスが通過する中通路と、当該中通路に接続された逆止弁とをボデー部材に備え、前記燃料ガスを多段階に減圧しながら所望の圧力に調整する多段圧力調整弁において、
   前記逆止弁の出口部と前記下流圧力調整弁の調圧室とを連通させる逆止弁出口通路を備え、当該逆止弁出口通路は、前記多段圧力調整弁の出口端子と前記下流圧力調整弁の調圧室とを連通させる出口端子通路と同軸上に形成されていることを特徴とする多段圧力調整弁。
2. 請求項１に記載された多段圧力調整弁において、
   前記逆止弁の入口部と前記中通路の少なくとも一部とを連通させる逆止弁入口通路を備え、当該逆止弁入口通路は、その内径が前記中通路の一部の内径と同一に形成され、かつ、それぞれの通路軸心が同一に形成されていることを特徴とする多段圧力調整弁。
3. 請求項１に記載された多段圧力調整弁において、
   前記中通路は、前記上流圧力調整弁の調圧室と前記下流圧力調整弁の弁室との間で直線的に形成されていることを特徴とする多段圧力調整弁。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載された多段圧力調整弁において、
   前記中通路の加工用に前記ボデー部材に形成された中通路用加工孔を封止する封止部材を備え、当該封止部材は、円筒状側壁に環状シール部が嵌装された封止部と、当該封止部を押圧して前記ボデー部材に固定する固定部とを、分割して備えることを特徴とする多段圧力調整弁。
5. 請求項４に記載された多段圧力調整弁において、
   前記封止部と前記固定部とを分割する分割部の内、一方の分割部に係合凸部が形成され、他方の分割部に係合凹部が形成され、前記係合凸部と前記係合凹部とは、前記固定部を前記ボデー部材に固定するとき互いに係合可能に形成されていることを特徴とする多段圧力調整弁。

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