JP2017079026A

JP2017079026A - 圧力調整弁

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Publication number: JP2017079026A
Application number: JP2015207685A
Authority: JP
Inventors: 小林　昌弘; Masahiro Kobayashi; 昌弘小林; 光克板原; Mitsukatsu Itahara; 中村　和弘; Kazuhiro Nakamura; 和弘中村; 秀行福田; Hideyuki Fukuda
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd
Priority date: 2015-10-22
Filing date: 2015-10-22
Publication date: 2017-04-27
Also published as: DE102016220704A1; US10007277B2; US20170115673A1

Abstract

【課題】弁体の変形を防止できる圧力調整弁を提供する。【解決手段】本発明の一態様は、弁座１４と、弁座１４に対して当接および離間して燃料ガスＧの流れを遮断および許容する弁体１３と、弁座１４を挟んで弁体１３と対向し弁体１３に対して燃料ガスＧの流れ方向の下流側に配置されるピストン１５と、を有し、燃料ガスＧの圧力を調整する圧力調整弁１０において、弁体１３よりも燃料ガスＧの流れ方向の上流側に配置されるホルダ１９を有し、ホルダ１９は、上流側に向かって開口する有底筒状部１９１と、有底筒状部１９１の内周面１９１１と外周面１９１２との間を貫通する貫通孔１９１３と、を備える。【選択図】図３

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減圧しながら所望の圧力に調整する圧力調整弁に関するものである。

特許文献１には、弁体およびダイヤフラムに対して作用する圧力や付勢力に応じて、弁体の開度を調整することにより、水素ガスの２次側圧力を調整する調圧弁が開示されている。

特開２００６−１４０１３２号公報

しかしながら、特許文献１に開示される調圧弁において、１次側の流入口から高圧の水素ガスが供給されて弁体が瞬間的に大きな力を受けたときに、弁体が変形するおそれがある。

そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、弁体の変形を防止できる圧力調整弁を提供すること、を課題とする。

上記課題を解決するためになされた本発明の一態様は、弁座部材と、前記弁座部材に対して当接および離間して流体の流れを遮断および許容する弁体と、前記弁座部材を挟んで前記弁体と対向し前記弁体に対して前記流体の流れ方向の下流側に配置されるピストンと、を有し、前記流体の圧力を調整する圧力調整弁において、前記弁体よりも前記流体の流れ方向の上流側に配置される拡散部材を有し、前記拡散部材は、前記上流側に向かって開口する有底筒状部と、前記有底筒状部の内周面と外周面との間を貫通する貫通孔と、を備えること、を特徴とする。

この態様によれば、圧力調整弁の開弁時において、流体は、拡散部材の有底筒状部の開口部に流入した後、貫通孔を流れて、有底筒状部の外周面の外側に流出する。このようにして、弁体の上流側を覆う拡散部材により、流体の流れが弁体の径方向の外側へ分散される。そのため、突発的に高圧の流体が流入したときであっても、流体の圧力は弁体に作用し難くなるので、瞬間的に弁体に作用する力を減少させることができる。したがって、弁体の変形を防止できる。

上記の態様においては、前記拡散部材と前記弁体とが配置される弁室を有し、前記拡散部材は、前記有底筒状部の底部から前記下流側に向かって延びる筒状の下流側壁部を備え、前記弁体の前記上流側の端部は、前記下流側壁部の内周面の内側に収容され、前記下流側壁部の外周面と前記弁室の内周面との間に、前記貫通孔から流出した前記流体が流れる外側流路が形成されていること、が好ましい。

この態様によれば、弁体は、拡散部材の下流側壁部の内周面の内側の開口部にて案内されながら移動する。そのため、弁体を、安定して上下に移動させることができる。また、流体が外側流路を流れることにより、弁体に作用する力をより減少させることができる。

上記の態様においては、前記貫通孔は、複数形成されていること、が好ましい。

この態様によれば、流体は複数の貫通孔により分散されて流出する。そのため、より効果的に、弁体に作用する力を減少させることができる。

上記の態様においては、前記貫通孔は、前記有底筒状部の周方向について放射状に複数形成されていること、が好ましい。

この態様によれば、流体は貫通孔により周方向について放射状に分散されて流出する。そのため、より効果的に、弁体に作用する力を減少させることができる。

上記の態様においては、前記拡散部材が装着されるブロック部材を有し、前記拡散部材は、前記有底筒状部における前記上流側の端部にて径方向に突出する突出部を備え、前記突出部が前記ブロック部材に嵌合した状態で前記拡散部材が前記ブロック部材に装着されていること、が好ましい。

この態様によれば、拡散部材が上流側から高圧を受けても、拡散部材は安定してブロック部材に装着された状態を維持できる。

上記の態様においては、前記外側流路は、前記拡散部材の外周面または前記弁室の内周面に形成された溝により形成されていること、が好ましい。

この態様によれば、拡散部材の外周面の外側にて、より確実に外側流路を形成できる。

本発明の圧力調整弁によれば、弁体の変形を防止できる。

本実施形態の圧力調整弁の断面図である。上流圧力調整弁付近の拡大断面図（閉弁時）である。上流圧力調整弁付近の拡大断面図（開弁時）である。第１変形例のホルダとブロック部材の断面図（図２のＡ−Ａ位置に相当する位置の断面図）である。第２変形例のホルダとブロック部材の断面図（図２のＡ−Ａ位置に相当する位置の断面図）である。

＜圧力調整弁の構成＞
まず、本実施形態の圧力調整弁１０の構成について説明する。図１に示す圧力調整弁１０は、燃料ガスＧを多段階（２段階）に減圧しながら所望の圧力に調整する圧力調整弁である。圧力調整弁１０は、上流圧力調整弁１と下流圧力調整弁２と中通路３と逆止弁４と導入部５などを有する。そして、圧力調整弁１０は、アルミ合金製のボデー部材７を有する。このボデー部材７には、上流圧力調整弁１の一部と下流圧力調整弁２と中通路３と逆止弁４が形成されている。

上流圧力調整弁１は、下流圧力調整弁２に対して燃料ガスＧの流れ方向（図１に示す矢印の方向）の上流側（以下、単に「上流側」という。）の位置に配置されている。下流圧力調整弁２は、上流圧力調整弁１に対して燃料ガスＧの流れ方向の下流側（以下、単に「下流側」という。）の位置に配置されている。このような上流圧力調整弁１と下流圧力調整弁２は、中通路３を介して、直列に接続されている。中通路３は、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が流入して通過する通路である。逆止弁４は、中通路３に接続し、中通路３の圧力を所定の設定圧未満に制御する。また、導入部５は、上流圧力調整弁１に対して上流側の位置に配置され、燃料ガスＧが圧力調整弁１０内に導入される部分である。

なお、燃料ガスＧは、例えば、燃料電池（不図示）に供給される水素ガスである。そして、圧力調整弁１０の上流側には、燃料タンク（不図示）に貯留された燃料ガスＧを供給又は停止する主止弁（不図示）が接続されている。また、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（不図示）が接続されている。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、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、圧力調整弁１０は、燃料ガスＧを、例えば、上流圧力調整弁１にて約８０〜９０ＭＰａ程度から約３．０〜５．０ＭＰａ程度まで減圧し、下流圧力調整弁２にて約３．０〜５．０ＭＰａ程度から約１．０〜１．５ＭＰａ程度まで減圧する。

（上流圧力調整弁）
上流圧力調整弁１は、調圧室１１と、弁室１２と、弁体１３と、弁座１４（弁座部材）と、ピストン１５と、コイルばね１６と、保持部材１７と、止め部材１８と、ホルダ１９（拡散部材）などを備えている。

調圧室１１は、弁座１４の下方（弁座１４に対して下流側の方向）の位置に形成され、弁体１３が上方（弁座１４とは反対側の方向）へ移動したときに弁室１２と連通する。弁室１２は、入口８と連通している。本実施形態では、弁室１２の内部には、弁体１３とホルダ１９が配置されている。

弁体１３は、弁室１２内を上下動することにより、弁座１４に対して当接および離間して、燃料ガスＧの流れを遮断および許容する。弁体１３の材質は、例えばステンレス（例えば、ＳＵＳ３１６Ｌ）である。弁座１４は、弁室１２の下端に形成されている。ピストン１５は、弁体１３に対して弁ばね１３４（図２参照）の付勢方向の先に配置され、調圧室１１内を上下動する。このようなピストン１５は、弁座１４を挟んで弁体１３と対向し、弁体１３に対して下流側に配置されている。ピストン１５の材質は、例えばアルミニウム（例えば、Ａ６０６１−Ｔ６）である。コイルばね１６は、ピストン１５を上方（弁体１３側の方向）へ付勢している。保持部材１７は、コイルばね１６の下端に当接してコイルばね１６を保持している。止め部材１８は、保持部材１７の高さを調整可能な状態で、ボデー部材７に螺子止めされている。

本実施形態では、図２と図３に示すように、弁体１３は、上流側から、円柱部１３１と、シール部１３２と、針状のニードル部１３３とを備えている。円柱部１３１は、円柱状に形成され、シール部１３２の上流側にてシール部１３２に接続している。シール部１３２は、図２に示すように、閉弁時に、弁座１４と当接する部分である。本実施形態では、シール部１３２は、上流側の部分１３２１が円柱状に形成され、下流側の部分１３２２が下流側に向かうにつれて外径が小さくなるテーパ状に形成されている。そして、上流側の部分１３２１は、円柱部１３１に接続している。また、下流側の部分１３２２は、閉弁時に、弁座１４に当接する。ニードル部１３３は、シール部１３２の下流側（ピストン１５側）に形成されており、弁座１４に形成された貫通孔１４１を貫通して調圧室１１まで延伸されている。このニードル部１３３の下端（下流側の端部）は、ピストン１５の本体部１５０の上端（弁体１３側の端部）にて突き出た状態で設けられた突部１５３の先端面１５３１に当接している。なお、本体部１５０は、略円柱状に形成されている。

本実施形態では、図１〜図３に示すように、弁室１２の内部において、弁体１３よりも上流側の位置、詳しくは、弁体１３のシール部１３２よりも上流側の位置に、ホルダ１９が配置されている。ホルダ１９は、略円筒状、より詳しくは、軸方向の一部が中実であってその他の部分が中空である略円筒状に形成されている。ホルダ１９の材質は、例えばステンレスである。

ホルダ１９は、有底筒状部１９１と、下流側壁部１９２、上流側開口部１９３、下流側開口部１９４などを備えている。有底筒状部１９１は、有底筒状に形成され、上流側（入口８側）に向かって開口している。ここで、有底筒状とは、底部を有した中空状の筒の形状である。そして、有底筒状部１９１の内周面１９１１の内側に、上流側開口部１９３が形成されている。また、有底筒状部１９１は、その内周面１９１１と外周面１９１２との間を貫通する貫通孔１９１３を備えている。本実施形態では、貫通孔１９１３は、有底筒状部１９１の周方向について均等に間隔を空けながら放射状に複数形成されている。貫通孔１９１３の数は、本実施形態では４個であるが、これに特に限定されず、例えば、２個でも、３個でも、５個以上であってもよい。また、貫通孔１９１３の断面形状は、本実施形態では円形であるが、これに特に限定されず、例えば、有底筒状部１９１の周方向または軸方向に長く形成された長孔の形状であってもよい。

下流側壁部１９２は、筒状に形成され、有底筒状部１９１の底部１９１４から下流側に向かって延びている。なお、本実施形態では、有底筒状部１９１の底部１９１４の外径と、下流側壁部１９２の外径は、等しい。下流側壁部１９２は、下流側に開口しており、その内周面１９２１の内側に、下流側開口部１９４が形成されている。本実施形態では、下流側壁部１９２の外径Ｄは、弁体１３のシール部１３２の上流側の部分１３２１における外径ｄよりも大きい。このようにして、本実施形態では、弁体１３のシール部１３２は、上流側から、下流側壁部１９２により覆われている。なお、ホルダ１９は、図２に示すように、開弁時に弁体１３のシール部１３２が当たらない位置に配置されている。

下流側開口部１９４の内部には、弁体１３の円柱部１３１（少なくとも、円柱部１３１のうちの上流側（弁座１４側とは反対側）の端部１３１１）が収容されている。そして、有底筒状部１９１の底部１９１４と弁体１３の円柱部１３１との間には、弁体１３を下方（弁座１４側の方向）へ付勢する弁ばね１３４（付勢部材）が配置されている。

本実施形態では、下流側壁部１９２の外周面１９２２と弁室１２の内周面１２１との間に、貫通孔１９１３から流出した燃料ガスＧが流れる外側流路８１が形成されている。なお、弁室１２の内周面１２１は、ブロック部材１００に形成された面であり、弁室１２を取り囲む面である。

本実施形態では、ホルダ１９は、有底筒状部１９１における上流側の端部において、突出部１９１５を備えている。突出部１９１５は、有底筒状部１９１における突出部１９１５以外の部分の外周面１９１２よりも径方向に突出している。突出部１９１５は、上流側に第１突出部１９１５ａを備え、下流側に第２突出部１９１５ｂを備えている。そして、第１突出部１９１５ａの方が、第２突出部１９１５ｂよりも、有底筒状部１９１の径方向に突出している。このように、突出部１９１５は、有底筒状部１９１の径方向について、２段階にわたって突出する形状に形成されている。

そして、本実施形態では、突出部１９１５がブロック部材１００に嵌合した状態で、ホルダ１９がブロック部材１００に装着されている。詳しくは、第１突出部１９１５ａの外周面と、第２突出部１９１５ｂの外周面とが弁室１２の内周面１２１に当接し、かつ、第１突出部１９１５ａの下流側の端面１９１５ｃが弁室１２の段差面１２２に当接するようにして、突出部１９１５はブロック部材１００に嵌合している。これにより、ホルダ１９は、安定して、ブロック部材１００に装着されている。

ピストン１５の本体部１５０の外周面には、調圧室１１の内周面と接触して調圧室１１をシールする環状シール部材１５１が配置されている。環状シール部材１５１は、上方（調圧室１１側の方向）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、コイルばね１６を保持するばね受座１５４が凹状に形成されている。ばね受座１５４の外周面には、フッ素系樹脂製の摺動部材１５２が装着されている。

また、図１に示すように、止め部材１８には、フィルタ部材２０が係止されている。また、調圧室１１は、中通路３を介して下流圧力調整弁２の弁室２２と連通している。

なお、第１変形例として、図４に示すように、外側流路８１は、ホルダ１９の外周面、すなわち、有底筒状部１９１の外周面１９１２と下流側壁部１９２の外周面１９２２に形成された溝１９ａにより形成されていてもよい。また、溝１９ａは、ホルダ１９の軸方向について、ホルダ１９の外周面の全体に、または、ホルダ１９の外周面の一部に形成されている。

また、第２変形例として、図５に示すように、外側流路８１は、弁室１２の内周面１２１に形成された溝１２１ａにより形成されていてもよい。溝１２１ａは、弁室１２の軸方向について、弁室１２の内周面１２１の全体に、または、弁室１２の内周面１２１の一部に形成されている。

（下流圧力調整弁）
下流圧力調整弁２は、調圧室２１と、弁室２２と、ピストン２４と、弁体２４１と、コイルばね２５と、弁座２６と、止め部材２７と、調整ねじ２８などを備えている。

調圧室２１は、ボデー部材７に形成される出口６と連通している。弁室２２は、調圧室２１の下方（調圧室２１に対して上流側）の位置に形成されている。ピストン２４は、調圧室２１内を上下動する。弁体２４１は、略円筒状に形成され、ピストン２４の中心軸方向に沿って弁室２２まで設けられている。コイルばね２５は、ピストン２４を上方（蓋部材２３側の方向）へ付勢する。弁座２６は、弁室２２の下端に形成され弁体２４１の下端部２４１４が当接および離間する。止め部材２７は、ボデー部材７の右下端の位置にて、ボデー部材７内に嵌め込まれている。そして、止め部材２７の内周面の内側に、弁座２６が嵌め込まれている。調整ねじ２８は、止め部材２７の内周面の内側にねじ込まれて取り付けられている。そして、調整ねじ２８により、弁座２６の高さ調整ができるようになっている。

調圧室２１は、ボデー部材７内に嵌め込まれる蓋部材２３によって封じられている。蓋部材２３の下方（ピストン２４側の方向）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６との間には、両者を連通させる出口通路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２４１の下端部まで形成されている。ピストン２４の本体部の外周面には、調圧室２１の内周面と接触して調圧室２１をシールする環状シール部材２４２が配置されている。環状シール部材２４２は、上方へ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、コイルばね２５を保持するばね受座２４６が凹状に形成されている。コイルばね２５は、円筒状の圧縮ばねである。コイルばね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、その位置が規制されている。

保持部２４７の下方には、弁体２４１の外周面と接触して弁室２２をシールする環状シール部材２４３が配置されている。環状シール部材２４３は、下方（弁室２２側の方向）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を上下方向に移動可能に支持する軸受部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。

（中通路）
中通路３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との間で直線状に形成されている。中通路３は、全体に亘って同一の内径により形成されている。ボデー部材７には、中通路３を加工するための中通路用加工孔７２が形成されている。ボデー部材７の外壁面７１には、中通路用加工孔７２を封止する封止部材９が締結されている。中通路３の上方には、後述する逆止弁４が設けられている。

中通路３と逆止弁４との間には、中通路３と逆止弁４と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。また、中通路３から分岐するトラップ通路３２が形成されている。

（逆止弁）
逆止弁４は、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と当接および離間する弁体４３と、弁体４３を入口部４２へ付勢する押圧ばね４４と、押圧ばね４４を保持する保持部材４６を備えている。弁室４１と下流圧力調整弁２の調圧室２１との間には、弁室４１と調圧室２１とを連通させる逆止弁出口空間部５０と逆止弁出口通路５１が形成されている。逆止弁出口通路５１は、出口通路６１と同軸上に形成されている。また、弁体４３には、弁室１２の上流側と下流側とを連通させる内部通路４３１が形成されている。

（導入部）
図１に示すように、導入部５は、ブロック部材１００と、プラグ１０２と、フィルタ３０と、抑えばね３１などを備えている。

ブロック部材１００は、弁座１４をボデー部材７との間で挟み込むようにして、ボデー部材７と嵌合している。ブロック部材１００は、導入室１０６と、弁室１２などを備えている。導入室１０６は、弁室１２に対して上流側の位置に形成され、その内部にプラグ１０２とフィルタ３０と抑えばね３１が設けられている。

プラグ１０２は、導入室１０６にて螺子止めされて、ブロック部材１００に固定されている。プラグ１０２は、入口８と、入口通路１０８と、フィルタ収容部１１０などを備えている。入口８は、入口通路１０８に対して上流側の位置に形成され、燃料ガスＧが導入される部分である。入口通路１０８は、入口８とフィルタ収容部１１０に連通しており、入口８から導入された燃料ガスＧがフィルタ収容部１１０へ流れる通路である。フィルタ収容部１１０内には、フィルタ３０と抑えばね３１が収容されている。

フィルタ３０は、金属製であり、弁室１２に対して上流側の位置にて、弁室１２を覆うようにして設けられている。フィルタ３０は、有底円筒状、すなわち、上流側に底面部３０ａを備える一方で下流側の端部３０ｂ（図１の右側端部）が開口する中空円筒状に形成されており、フィルタ３０よりも下流側への異物の侵入を阻止する。なお、フィルタ３０は、特に有底円筒状に形成されることに限定されず、円筒状以外（例えば、楕円筒状）の有底筒状に形成されていてもよい。

フィルタ３０は、抑えばね３１により、当該フィルタ３０の中心軸方向の弁室１２側に付勢されている。

以上のような導入部５において、プラグ１０２の入口８から流入する燃料ガスＧは、入口通路１０８を流れた後、フィルタ３０を通過し、その後、弁室１２へ流出するようになっている。

＜圧力調整弁の作用＞
次に、本実施形態の圧力調整弁１０の作用（動作方法）について説明する。図１に示すように、例えば、車両用の燃料電池への燃料ガスＧの供給が開始され、出口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内の圧力が上昇する。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がコイルばね２５を押し下げて、弁体２４１の下端部２４１４が弁座２６に当接し、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）に設定することができる。

弁室２２内の燃料ガスＧの圧力が低下すると、弁室２２と調圧室１１とは中通路３によって連通されているので、調圧室１１内に貯留された燃料ガスＧが矢印の方向に沿って中通路３に流入する。

そして、調圧室１１内に貯留された燃料ガスＧが中通路３に流入すると、弁室２２内の圧力が上昇する。このとき、調圧室１１内の圧力が低下するので、ピストン１５を付勢するコイルばね１６の付勢力によって、ピストン１５は上流圧力調整弁１の弁体１３側へ向かって摺動する。すなわち、ピストン１５は、環状シール部材１５１が調圧室１１の内周面に接触しながら、かつ、摺動部材１５２がボデー部材７の内周面に接触しながら、弁体１３側へ向かって移動する。これにより、ピストン１５と接触する弁体１３が上方へ移動する。

そして、弁体１３が上方へ移動して弁座１４から離間する（図３参照）と、燃料タンクから入口８に供給される高圧の燃料ガスＧが、入口８、入口通路１０８、フィルタ３０、ホルダ１９、弁室１２を経由して、調圧室１１内に供給される。本実施形態では、フィルタ３０を通った燃料ガスＧは、弁室１２の内部にあるホルダ１９の上流側開口部１９３に流入した後、貫通孔１９１３を通って、外側流路８１へ流出する。そして、燃料ガスＧは、外側流路８１を流れた後、弁体１３のシール部１３２が収容される弁室１２の下流側の部分に流入する。その後、燃料ガスＧは、弁座１４の貫通孔１４１を通って、調圧室１１に流入する。

このようにして調圧室１１内に燃料ガスＧが供給されることにより、調圧室１１内の燃料ガスＧの圧力は、所定の値に維持される。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に設定することができる。

一方、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の調圧室１１内の圧力が低下しないので、ピストン１５を付勢するコイルばね１６の付勢力に対抗して、ピストン１５は弁体１３とは反対側へ向かって摺動する。これにより、ピストン１５と接触する弁体１３が下方へ移動する。そして、弁体１３が弁座１４と当接する。

このようにして、弁室１２内の圧力と調圧室１１内の圧力との差に応じてピストン１５が摺動することにより、弁体１３が開閉する。すなわち、燃料電池への燃料ガスＧの供給が始動すると、ピストン１５が弁体１３と側へ向かって摺動することにより、弁体１３が弁座１４から離間する。一方、燃料電池への燃料ガスＧの供給が停止すると、ピストン１５が弁体１３とは反対側へ向かって摺動することにより、弁体１３が弁座１４に当接する（図２参照）。

また、前記のように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ので、上流圧力調整弁１から中通路３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。そして、中通路３内の燃料ガスＧの圧力が所定の設定圧以上になると、逆止弁４の弁体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、中通路３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。なお、逆止弁４の弁室４１内に放出された燃料ガスＧは、弁体４３の内部通路４３１、逆止弁出口空間部５０、逆止弁出口通路５１、下流圧力調整弁２の調圧室２１、出口通路６１を経由して出口６に供給される。

＜作用効果＞
以上のような本実施形態によれば、上流圧力調整弁１は、弁体１３よりも上流側に配置されるホルダ１９を有している。そして、ホルダ１９は、上流側に向かって開口する有底筒状部１９１と、有底筒状部１９１の内周面１９１１と外周面１９１２との間を貫通する貫通孔１９１３と、を備えている。

これにより、上流圧力調整弁１の開弁時において、弁室１２に流入する燃料ガスＧは、ホルダ１９の上流側開口部１９３に流入した後、貫通孔１９１３を流れて、外側流路８１に流出する。その後、燃料ガスＧは、外側流路８１と弁室１２の下流側の部分と弁座１４の貫通孔１４１とを流れて、調圧室１１に流入する。このとき、燃料ガスＧは、弁室１２の下流側の部分において、弁体１３に対してその径方向の外側の部分に多く流れる。すなわち、弁体１３のシール部１３２の上流側を覆うホルダ１９により、燃料ガスＧの流れが弁体１３の径方向の外側へ分散される。

そのため、弁室１２に突発的に高圧の燃料ガスＧが流入したときであっても、燃料ガスＧの圧力は弁体１３のシール部１３２に作用し難くなるので、瞬間的に弁体１３に作用するピストン１５方向の力を減少させることができる。したがって、弁体１３の変形（例えば、ニードル部１３３の変形）が防止される。また、ピストン１５の変形も防止される。なお、「弁室１２に突発的に高圧の燃料ガスＧが流入したとき」とは、例えば、主止弁（不図示）が閉弁状態から開弁状態になって燃料タンク（不図示）からの燃料ガスＧの供給が開始されたときなどである。

また、このように弁体１３の変形が防止されるので、例えばニードル部１３３の外径を出来るだけ小さくできる。これにより、弁座１４の貫通孔１４１の径を出来るだけ小さくできるので、調圧時において弁室１２の圧力と調圧室１１の圧力との圧力差により貫通孔１４１にて作用する力が小さくなる。そのため、調圧圧力、すなわち、調圧室１１の圧力のばらつきが抑えられる。そして、ピストン１５の外径を大きくする必要がないので、上流圧力調整弁１（圧力調整弁１０）の体格の大型化を抑制できる。

また、ホルダ１９は、有底筒状部１９１の底部１９１４から下流側に向かって延びる筒状の下流側壁部１９２を備えている。そして、弁体１３の円柱部１３１は、下流側壁部１９２の内周面１９２１の内側の下流側開口部１９４に収容されている。そして、下流側壁部１９２の外周面１９２２と弁室１２の内周面１２１との間に、ホルダ１９の貫通孔１９１３から流出した燃料ガスＧが流れる外側流路８１が形成されている。

これにより、弁体１３が上下に移動するときに、弁体１３は、ホルダ１９の下流側開口部１９４によって案内される。そのため、弁体１３は、安定して上下に移動できる。また、燃料ガスＧが外側流路８１を流れることにより、効果的に燃料ガスＧの流れが弁体１３の径方向の外側へ分散されるので、弁体１３に作用するピストン１５方向の力がより減少する。

また、ホルダ１９の貫通孔１９１３は、有底筒状部１９１の周方向に放射状に複数形成されている。これにより、弁室１２に流入する燃料ガスＧは、ホルダ１９の上流側開口部１９３に流入した後に貫通孔１９１３を流れて、有底筒状部１９１の周方向に放射状に分散されて流出する。そのため、より効果的に、弁体１３に作用するピストン１５方向の力が減少する。

また、ホルダ１９は、有底筒状部１９１における上流側の端部に突出部１９１５を備えている。そして、突出部１９１５がブロック部材１００に嵌合した状態で、ホルダ１９がブロック部材１００に装着されている。これにより、ホルダ１９が上流側から高圧を受けても、ホルダ１９は安定してブロック部材１００に装着された状態を維持できる。

また、外側流路８１は、ホルダ１９の外周面に形成された溝１９ａ、または、弁室１２の内周面１２１に形成された溝１２１ａにより形成されてもよい。これにより、ホルダ１９の径方向の外側にて、より確実に外側流路８１が形成される。

なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。

１上流圧力調整弁
２下流圧力調整弁
３中通路
４逆止弁
５導入部
１０圧力調整弁
１１調圧室
１２弁室
１３弁体
１４弁座
１５ピストン
１６コイルばね
１９ホルダ
１９ａ溝
８１外側流路
１００ブロック部材
１２１内周面
１２１ａ溝
１２２段差面
１３１円柱部
１３２シール部
１３３ニードル部
１３４弁ばね
１４１貫通孔
１９１有底筒状部
１９２下流側壁部
１９３上流側開口部
１９４下流側開口部
１３１１上流側の端部
１３２１上流側の部分
１３２２下流側の部分
１９１１内周面
１９１２外周面
１９１３貫通孔
１９１４底部
１９１５突出部
１９１５ａ第１突出部
１９１５ｂ第２突出部
１９１５ｃ下流側の端面
１９２１内周面
１９２２外周面
Ｄ（下流側壁部の）外径
ｄ（弁体のシール部の上流側の部分における）外径
Ｇ燃料ガス

Claims

弁座部材と、前記弁座部材に対して当接および離間して流体の流れを遮断および許容する弁体と、前記弁座部材を挟んで前記弁体と対向し前記弁体に対して前記流体の流れ方向の下流側に配置されるピストンと、を有し、前記流体の圧力を調整する圧力調整弁において、
前記弁体よりも前記流体の流れ方向の上流側に配置される拡散部材を有し、
前記拡散部材は、前記上流側に向かって開口する有底筒状部と、前記有底筒状部の内周面と外周面との間を貫通する貫通孔と、を備えること、
を特徴とする圧力調整弁。
請求項１の圧力調整弁において、
前記拡散部材と前記弁体とが配置される弁室を有し、
前記拡散部材は、前記有底筒状部の底部から前記下流側に向かって延びる筒状の下流側壁部を備え、
前記弁体の前記上流側の端部は、前記下流側壁部の内周面の内側に収容され、
前記下流側壁部の外周面と前記弁室の内周面との間に、前記貫通孔から流出した前記流体が流れる外側流路が形成されていること、
を特徴とする圧力調整弁。
請求項１または２の圧力調整弁において、
前記貫通孔は、複数形成されていること、
を特徴とする圧力調整弁。
請求項３の圧力調整弁において、
前記貫通孔は、前記有底筒状部の周方向について放射状に複数形成されていること、
を特徴とする圧力調整弁。
請求項１乃至４のいずれか１つの圧力調整弁において、
前記拡散部材が装着されるブロック部材を有し、
前記拡散部材は、前記有底筒状部における前記上流側の端部にて径方向に突出する突出部を備え、
前記突出部が前記ブロック部材に嵌合した状態で前記拡散部材が前記ブロック部材に装着されていること、
を特徴とする圧力調整弁。
請求項２の圧力調整弁において、
前記外側流路は、前記拡散部材の外周面または前記弁室の内周面に形成された溝により形成されていること、
を特徴とする圧力調整弁。