JP2017126269A - Pressure control valve - Google Patents
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Description
本発明は、高圧の気体燃料の圧力を減圧して所望の圧力に調整する圧力調整弁に関するものである。 The present invention relates to a pressure adjustment valve that reduces the pressure of a high-pressure gaseous fuel to adjust it to a desired pressure.
従来技術として、特許文献1に開示されるような圧力調整弁が存在する。この圧力調整弁は、ハウジングと、ハウジング内に形成された流体通路と、流体通路内に形成された調圧室内を軸方向に移動可能なピストンと、ピストンを開弁方向に付勢するスプリングと、ピストンと一体で動作するバルブと、バルブが着座可能なバルブシートとを備えている。そして、ピストンの外周にシール部材が配置されている。
As a prior art, there is a pressure regulating valve as disclosed in
しかしながら、上記の圧力調整弁では、高圧ガスが供給されて調圧室の圧力が所定値(調圧値)になるまでには一定の時間がかかる。そのため、調圧室の圧力が調圧値になるまで、つまり閉弁状態になるまでの間、シール部材に対して高圧ガスの圧力が作用するので、シール部材が劣化するおそれがある。また、開弁状態でピストンが固着した場合や異物が噛み込んだ場合等には、調圧室の圧力が上昇するため、シール部材が損傷するおそれがある。 However, in the pressure regulating valve described above, it takes a certain time until the pressure in the pressure regulation chamber reaches a predetermined value (pressure regulation value) after the high pressure gas is supplied. Therefore, the pressure of the high pressure gas acts on the seal member until the pressure in the pressure adjustment chamber reaches the pressure adjustment value, that is, until the valve is closed, and thus the seal member may be deteriorated. Further, when the piston is fixed in the valve open state or when a foreign object is caught, the pressure in the pressure regulating chamber increases, so that the seal member may be damaged.
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、シール部材に対して高圧ガスの圧力が作用することを抑制することにより、シール部材の劣化、損傷を防止することができる圧力調整弁を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems, and by preventing the pressure of the high-pressure gas from acting on the seal member, the seal member can be prevented from being deteriorated or damaged. An object of the present invention is to provide a pressure regulating valve that can be used.
上記課題を解決するためになされた本発明の一形態は、ハウジングと、前記ハウジング内に形成された調圧室と、前記ハウジング内を軸方向に移動可能なピストンと、前記ピストンと一体で動作する弁体と、前記弁体が着座可能な弁座と、前記ピストンを開弁方向に付勢するスプリングと、前記ピストンの外周に設けられたシール部材とを有する圧力調整弁において、前記調圧室内の圧力を所定値以下に調整するリリーフ弁を有し、前記リリーフ弁の下流側に絞り部が設けられていることを特徴とする。 One form of the present invention made to solve the above problems is a housing, a pressure regulating chamber formed in the housing, a piston movable in the axial direction in the housing, and an operation integrally with the piston. In the pressure regulating valve, the pressure regulating valve includes: a valve body that is capable of seating; a valve seat on which the valve body can be seated; a spring that biases the piston in a valve opening direction; and a seal member provided on an outer periphery of the piston It has a relief valve for adjusting the pressure in the room to a predetermined value or less, and a throttle part is provided on the downstream side of the relief valve.
この圧力調整弁では、絞り部が設けられているため、調圧室の圧力を迅速に所定値にすることができる。これにより、閉弁状態になるまでの時間が短縮されるため、シール部材に対して高圧ガスの圧力が作用することを抑制することができる。従って、シール部材の劣化を防止することができる。 In this pressure regulating valve, since the throttle portion is provided, the pressure in the pressure regulating chamber can be quickly set to a predetermined value. Thereby, since the time until it becomes a valve closing state is shortened, it can suppress that the pressure of a high pressure gas acts on a sealing member. Therefore, deterioration of the seal member can be prevented.
ここで、開弁状態でピストンが固着した場合や異物が噛み込んだ場合等には、高圧ガスの流入が続くため調圧室の圧力が上昇していき、シール部材の他、圧力調整弁の下流側に接続された部品や配管が損傷するおそれがある。
しかしながら、この圧力調整弁では、リリーフ弁により流体通路内の圧力が所定値以下に調整される。従って、開弁状態でピストンが固着した場合や異物が噛み込んだ場合等であっても、調圧室内の圧力が所定値以上になることがないため、シール部材の損傷を防止することができるとともに、圧力調整弁の下流側に接続された部品や配管の損傷も防ぐことができる。
Here, when the piston is stuck in the valve open state or when a foreign object is caught, the high pressure gas continues to flow, so the pressure in the pressure regulating chamber rises. There is a risk of damage to parts and piping connected downstream.
However, in this pressure adjusting valve, the pressure in the fluid passage is adjusted to a predetermined value or less by the relief valve. Therefore, even when the piston is stuck in the valve open state or when foreign matter is caught, the pressure in the pressure regulating chamber does not exceed a predetermined value, so that the seal member can be prevented from being damaged. At the same time, it is possible to prevent damage to parts and piping connected to the downstream side of the pressure regulating valve.
そして、上記した圧力調整弁において、前記リリーフ弁は、前記ハウジングに一体的に設けられていることが望ましい。 In the pressure regulating valve described above, it is desirable that the relief valve is provided integrally with the housing.
このような構成にすることにより、圧力調整弁の小型化を図ることができ、限られたスペースであっても配置することができる。 By adopting such a configuration, the pressure regulating valve can be reduced in size and can be arranged even in a limited space.
本発明に係る圧力調整弁によれば、シール部材に対して高圧ガスの圧力が作用することを抑制することができる結果、シール部材の劣化、損傷を防止することができる。 According to the pressure regulating valve of the present invention, it is possible to prevent the pressure of the high-pressure gas from acting on the seal member, thereby preventing deterioration and damage of the seal member.
本発明に係る実施形態である圧力調整弁について、図1及び図2を参照しながら詳細に説明する。
なお、以下の説明において、「上流側」とは燃料ガスGの流れ方向の上流側であり、「下流側」とは燃料ガスGの流れ方向の下流側である。
A pressure regulating valve according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.
In the following description, the “upstream side” is the upstream side in the flow direction of the fuel gas G, and the “downstream side” is the downstream side in the flow direction of the fuel gas G.
圧力調整弁1は、燃料ガスGを減圧しながら所望の圧力に調整する弁である。なお、燃料ガスGは、例えば、車両用の燃料電池(不図示)に供給される水素ガスである。そして、圧力調整弁1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1の下流側には、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。
The
図1に示すように、圧力調整弁1は、ハウジング10と、シート12と、バルブ14と、ピストン15と、スプリング16と、リリーフ弁18と、リークチェックポート19などを有する。ハウジング10は、入口ブロック部材11と、ボデー部材13と、出口ブロック部材17とで構成されている。そして、ボデー部材13の内部に、第1調圧室21が形成されている。また、ボデー部材13とピストン15と出口ブロック部材17とに区画されるようにして、第2調圧室22が形成されている。
As shown in FIG. 1, the
入口ブロック部材11は、入口31と入口通路32などを備えている。入口31は、圧力調整弁1への燃料ガスGの流入口である。入口通路32は、入口31とシート12のシート孔33に連通する通路である。また、入口通路32には、燃料ガスG中の異物を除去するフィルタ34が配置されている。さらに、フィルタ34とシート12との間には、ブッシュ35が配置されている。
The
シート12は、樹脂製であり、所定量だけ潰された状態で、入口ブロック部材11とボデー部材13に挟まれて保持されている。シート12は、略円環状に形成されている。シート12は、入口通路32と第1調圧室21に連通するシート孔33を備えている。
The
ボデー部材13は、圧力調整弁1の筐体であり、その内側に、バルブ14とピストン15とスプリング16と出口ブロック部材17の一部を収容している。
The
バルブ14は、シート12よりも下流側の第1調圧室21内に配置されている。バルブ14は、第1調圧室21内を移動して、シート12に対して当接および離間することにより、燃料ガスGの流れを遮断および許容する。すなわち、バルブ14は、シート12のシート孔33と第1調圧室21とに連通する流路を開閉する。バルブ14は、ピストン15の端部43においてピストン15に取り付けられており、ピストン15と一体になっている。なお、バルブ14の材質は、金属(例えば、ステンレス)である。
The valve 14 is disposed in the first
ピストン15は、本体部36と、軸状部37と、通路38などを備えている。本体部36は、円筒状に形成されている。本体部36は、軸状部37に対して下流側の位置に配置されている。本体部36は、そのスプリング16側の面において、スプリング16が当接するばね受座39(スプリング16との当接部)を備えている。なお、本体部36の外周面には、シール部材であるパッキン41が配置されている。
The
軸状部37は、円筒状に形成されている。軸状部37は、本体部36に対して上流側の位置に配置されている。軸状部37は、流入孔42を備えている。通路38は、ピストン15の中心軸方向に形成されている。また、軸状部37の上流側(シート12側)の端部43において、バルブ14が配置されている。このようにして、ピストン15は、バルブ14と一体になっており、バルブ14をシート12に対して当接および離間させる。また、軸状部37の外周面には、シール部材であるパッキン44が配置されている。なお、ピストン15の材質は、金属(例えば、アルミニウム)である。
The
スプリング16は、ボデー部材13とピストン15との間に配置されている。スプリング16は、ピストン15を、出口ブロック部材17側、すなわち、バルブ14の開弁方向へ付勢している。
The
出口ブロック部材17は、出口51を備えている。出口51は、圧力調整弁1からの燃料ガスGの流出口である。出口ブロック部材17(ハウジング10)には、リリーフ弁18が一体的に設けられている。これにより、リリーフ弁18を設けた場合でも、圧力調整弁1の小型化を図ることができる。従って、車載する場合など限られたスペースにも圧力調整弁1を配置することができる。そして、リリーフ弁18は、第2調圧室22(通路38)内の燃料ガスGの圧力を所定の設定値以下に調整するようになっている。また、出口ブロック部材17には、リークチェックポート19が設けられている。
The
さらに、出口ブロック部材17には、絞り部52が形成されている。すなわち、絞り部52は、ハウジング10に設けられている。この絞り部52は、リリーフ弁18の下流側に設けられている。絞り部52は、例えば図2に示すように、一点鎖線で示す同一円周上に均等(90°ごと)に配置された4つの細孔53で構成することができる。この4つの細孔53によって絞り部52では、流路断面積が他の部分よりも小さくされている。
Further, the
第1調圧室21は、シート12に対して下流側の位置に形成されている。第1調圧室21は、バルブ14がシート12から離間したときに、入口ブロック部材11の入口31と連通する。第2調圧室22は、ピストン15の下流側の位置に形成されている。第2調圧室22は、ボデー部材13とピストン15と出口ブロック部材17とに区画されるようにして形成されている。これら第1調圧室21と第2調圧室22において、燃料ガスGの圧力が調整されるようになっている。
The first
次に、本実施形態の圧力調整弁1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51から燃料ガスGが矢印の方向(ピストンの中心軸方向)へ流出すると、第2調圧室22内に貯留される燃料ガスGの圧力が低下する。そのため、スプリング16の付勢力によりピストン15は出口ブロック部材17側へ向かって移動するので、ピストン15と一体のバルブ14がシート12から離間する。すると、燃料タンクから供給される高圧の燃料ガスGが、入口31と入口通路32とシート12のシート孔33を流れて、第1調圧室21に流入する。さらに、第1調圧室21に流入した燃料ガスGは、ピストン15の流入孔42と通路38を流れて、第2調圧室22内に流入する。
Next, the operation (operation method) of the
そして、第2調圧室22の燃料ガスGの圧力が上昇して、燃料ガスGの圧力によりピストン15に作用する力がスプリング16の付勢力よりも大きくなると、ピストン15は、スプリング16の付勢力に対抗して、シート12側へ向かって移動する。そうすると、ピストン15と一体のバルブ14がシート12に当接し、第1調圧室21と第2調圧室22への燃料ガスGの流入が停止する。このようにして、第1調圧室21と第2調圧室22の燃料ガスGの圧力は、所定の値(調圧値)に維持される。具体的には、第1調圧室21と第2調圧室22の圧力は、パッキン41によってシールされた径の面積S1からパッキン44によってシールされた径の面積S2を引いた面積に第2調圧室22の圧力を乗算した力がスプリング16の付勢力と等しくなるように概略調圧される。
When the pressure of the fuel gas G in the second
ここで、圧力調整弁1には、絞り部52が設けられているため、第2調圧室22の圧力の上昇を早めることができ、ピストン15と一体のバルブ14をシート12に当接させて閉弁状態にすることができる。すなわち、燃料ガスGが圧力調整弁1に供給されたときに、第1調圧室21と第2調圧室22の燃料ガスGの圧力を、迅速に調圧値にすることができる。これにより、閉弁状態になるまでの時間が短縮されるため、パッキン41,44に対して燃料ガスGの圧力が作用することを抑制することができるので、パッキン41,44の損傷を防止することができる。
Here, since the
また、リリーフ弁18が絞り部52の上流側に設けられているため、開弁状態でピストン15が固着した場合や異物が噛み込んだ場合等に、第1調圧室21と第2調圧室22の圧力が上昇したときには、リリーフ弁18によって上昇した圧力の一部が外部に逃される。これにより、第1調圧室21と第2調圧室22の燃料ガスGの圧力を所定値以下に調整される。従って、開弁状態でピストンが固着した場合や異物が噛み込んだ場合等であっても、パッキン41,44の損傷の他、圧力調整弁1の下流側に接続された部品や配管の損傷も防ぐことができる。
Further, since the
以上、詳細に説明したように本実施形態に係る圧力調整弁1によれば、第2調圧室22内の圧力を所定値以下に調整するリリーフ弁18を有し、そのリリーフ弁18の下流側に絞り部52が設けられているため、第1調圧室21と第2調圧室22の燃料ガスGの圧力を迅速に所定値にすることができる。従って、閉弁状態になるまでの時間が短縮されるため、パッキン41,44に対して燃料ガスGの圧力が作用することを抑制することができる。また、リリーフ弁18が設けられているため、開弁状態でピストンが固着した場合や異物が噛み込んだ場合等であっても、第1調圧室21と第2調圧室22の圧力が所定値以上になることがないので、パッキン41,44の損傷も防止することができる。
As described above in detail, according to the
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。 It should be noted that the above-described embodiment is merely an example and does not limit the present invention in any way, and various improvements and modifications can be made without departing from the scope of the invention.
1 圧力調整弁
10 ハウジング
11 入口ブロック部材
12 シート
13 ボデー部材
14 バルブ
15 ピストン
16 スプリング
17 出口ブロック部材
18 リリーフ弁
21 第1調圧室
22 第2調圧室
41 パッキン
44 パッキン
52 絞り部
53 細孔
G 燃料ガス
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記調圧室内の圧力を所定値以下に調整するリリーフ弁を有し、
前記リリーフ弁の下流側に絞り部が設けられている
ことを特徴とする圧力調整弁。 A housing, a pressure regulating chamber formed in the housing, a piston movable in the axial direction in the housing, a valve body operating integrally with the piston, and a valve seat on which the valve body can be seated; In the pressure regulating valve having a spring that biases the piston in the valve opening direction, and a seal member provided on the outer periphery of the piston,
A relief valve for adjusting the pressure in the pressure regulating chamber to a predetermined value or less;
A pressure regulating valve, wherein a throttle portion is provided downstream of the relief valve.
前記リリーフ弁は、前記ハウジングに一体的に設けられている
ことを特徴とする圧力調整弁。 The pressure regulating valve according to claim 1,
The pressure regulating valve, wherein the relief valve is provided integrally with the housing.
Priority Applications (1)
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