JP2018185714A - 調圧弁 - Google Patents

Abstract

【課題】コストの高騰を招くことなく閉弁時における良好な流体遮断性能を確保し得る調圧弁を提供する。
【解決手段】先端に弁体を備えたプランジャ４と、該プランジャ４をシリンダ６に収容して摺動自在に保持するハウジング５と、プランジャ４を先端側がシリンダ６の最深部に突き当たるよう付勢して開弁状態に保つスプリング７（弾発体）と、開弁時における出口圧力の上昇によりプランジャ４をスプリング７の付勢力に抗しシリンダ６の最深部から退動させて閉弁状態とする自動閉弁機構とを備えた調圧弁１４に関し、プランジャ４の弁体をシリンダ６に対し摺動自在に内嵌する円柱形状のピストン弁１５とし、該ピストン弁１５がシリンダ６の最深部から所定長さ退動した位置で燃料１（流体）の抜き出し口１１ａを閉塞して閉弁状態を成し且つシリンダ６の最深部に突き当たる位置では抜き出し口１１ａを開通して開弁状態を成すように構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、調圧弁に関するものである。

従来、ディーゼルエンジンにおいては、排気ガスが流通する排気管の途中に、酸素共存下でも選択的にＮＯx（窒素酸化物）をＨＣ（還元剤）と反応させる性質を備えた選択還元型触媒を装備し、該選択還元型触媒の上流側に燃料を添加することにより、該燃料から生成されるＨＣガスを還元剤として選択還元型触媒上で排気ガス中のＮＯxと還元反応させ、これによりＮＯxの排出濃度を低減し得るようにしたものがある。

他方、ディーゼルエンジンの排気浄化を図る場合、排気ガス中のＮＯxを除去するだけでは十分ではなく、排気ガス中に含まれるパティキュレート（Particulate Matter：粒子状物質）についてもパティキュレートフィルタを通して捕集する必要があるが、この種のパティキュレートフィルタを採用する場合には、目詰まりにより排気抵抗が増加しないうちにパティキュレートを適宜に燃焼除去してパティキュレートフィルタの再生を図る必要がある。

このため、パティキュレートフィルタの前段に、フロースルー型の酸化触媒を付帯装備させ、パティキュレートの堆積量が増加してきた段階で前記酸化触媒より上流の排気ガス中に燃料を添加してパティキュレートフィルタを強制再生することが考えられている。

つまり、酸化触媒より上流の排気ガス中に燃料を添加すれば、その添加燃料（ＨＣ）が前段の酸化触媒を通過する間に酸化反応するので、その反応熱で昇温した排気ガスの流入により直後のパティキュレートフィルタの触媒床温度が上げられてパティキュレートが燃やし尽くされ、パティキュレートフィルタの再生化が図られることになる。

このように燃料添加を要する選択還元型触媒やパティキュレートフィルタといった後処理装置に対しては、エンジン駆動用燃料の一部を流用して燃料添加を行うようにしているが、ディーゼルエンジンに採用されているコモンレール式の燃料噴射装置にあっては、フューエルタンクからフィードポンプにより吸い上げた燃料をサプライポンプにより更に昇圧してコモンレールに圧送するようにしているため、エンジン駆動用燃料の一部を後処理装置への燃料添加に流用するにあたっては、この種の燃料添加に適した圧力まで減圧して後処理装置へと送り込む必要がある。

図３及び図４は前述の如き昇圧された燃料１の減圧に用いられている従来の調圧弁２を示すもので、ここに図示している例では、下端に下方へ向け拡径するテーパ弁３を弁体として備えたプランジャ４が、ハウジング５の内部に設けられたシリンダ６に収容されて上下方向に摺動自在に保持され、該シリンダ６の最深部に突き当たるようスプリング７（弾発体）により付勢されている。

ここで、前記プランジャ４は、その軸心方向の途中に中間ピストン８を備え、該中間ピストン８より大径の基端ピストン９をプランジャ４の基端側に備えており、また、前記シリンダ６は、前記中間ピストン８を摺動自在に内嵌せしめる小径部６ａと、前記基端ピストン９を摺動自在に内嵌せしめる大径部６ｂとにより二段階に内径を変更して形成されている。

更に、前記ハウジング５には、前記シリンダ６の小径部６ａにおけるテーパ弁３と中間ピストン８とに挟まれた領域に燃料１を導く入口流路１０と、前記シリンダ６の最深部から所定長さ離間した位置で燃料１を抜き出す出口流路１１とが夫々穿設されている。

そして、前記プランジャ４がシリンダ６の最深部に突き当たる位置でテーパ弁３が弁座１２から離間して入口流路１０と出口流路１１とが開通されることで開弁状態（図３参照）となり、前記プランジャ４がシリンダ６の最深部から所定長さ退動した位置でテーパ弁３が弁座１２に当接して入口流路１０と出口流路１１とが遮断されることで閉弁状態（図４参照）となるようにしてある。

他方、前記シリンダ６の大径部６ｂにおける前記プランジャ４の中間ピストン８と基端ピストン９とに挟まれた領域が連絡流路１３により出口流路１１と連通されており、この連絡流路１３と前記シリンダ６の大径部６ｂと前記プランジャ４の中間ピストン８及び基端ピストン９とにより、開弁時における出口圧力の上昇により前記プランジャ４を前記スプリング７の付勢力に抗し前記シリンダ６の最深部から退動させて閉弁状態とする自動閉弁機構が構成されるようにしてある。

この結果、燃料１の出口圧力が規定値以下の時にスプリング７の付勢力が勝ってプランジャ４がシリンダ６の最深部に突き当たる位置まで押し込まれて開弁し、燃料１の出口圧力が前記規定値を超えた時には中間ピストン８と基端ピストン９との受圧面積の差によりプランジャ４が前記スプリング７の付勢力に抗して押し上げられ、前記シリンダ６の最深部から退動されて閉弁することになるので、このような開弁と閉弁の作動を自動的に繰り返すことになって出口圧力が規定圧に調整されることになる。

尚、この種の調圧弁に関連する先行技術文献情報としては、例えば下記の特許文献１等が既に存在している。

特開２０１３−２５４２５３号公報

しかしながら、斯かる従来構造にあっては、テーパ弁３と弁座１２とが互いに円錐面同士の嵌め合いとなるため、テーパ弁３や弁座１２の加工精度や調圧弁２全体の組立精度により閉弁時における流体遮断性能に個体差が生じ易く、このような流体遮断性能の個体差が減圧幅や減圧後の圧力の安定性にも大きな影響を及ぼすため、テーパ弁３や弁座１２の加工精度や調圧弁２全体の組立精度に求められる水準が高くなり、これによりコストが大幅に高騰してしまうという問題があった。

即ち、テーパ弁３と弁座１２の如き円錐面同士を互いの勾配まで合わせて正確に製作することは難しく、また、プランジャ４を中間ピストン８と基端ピストン９の二点支持だけで先端のテーパ弁３を正確に弁座１２と心合わせすることも難しかったため、テーパ弁３や弁座１２の加工精度や調圧弁２全体の組立精度をコストをかけてでも高めないと流体遮断性能に個体差が生じてしまう懸念があった。

本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、コストの高騰を招くことなく閉弁時における良好な流体遮断性能を確保し得る調圧弁を提供することを目的とする。

本発明は、先端に弁体を備えたプランジャと、該プランジャを内部のシリンダに収容して摺動自在に保持するハウジングと、前記プランジャを先端側が前記シリンダの最深部に突き当たるよう付勢して開弁状態に保つ弾発体と、開弁時における出口圧力の上昇により前記プランジャを前記弾発体の付勢力に抗し前記シリンダの最深部から退動させて閉弁状態とする自動閉弁機構とを備え、流体の出口圧力が規定値以下の時に開弁し且つ該規定値を超えた時には閉弁する作動を繰り返すことで出口圧力を規定圧に調整するようにした調圧弁であって、前記プランジャの弁体を前記シリンダに対し摺動自在に内嵌する円柱形状のピストン弁とし、該ピストン弁が前記シリンダの最深部から所定長さ退動した位置で該シリンダの内周面における流体の抜き出し口を閉塞して閉弁状態を成し且つ前記シリンダの最深部に突き当たる位置では前記抜き出し口を開通して開弁状態を成すように構成したことを特徴とするものである。

而して、このようにした場合、流体の出口圧力が規定値以下の時に弾発体の付勢力が勝ってプランジャがシリンダの最深部に突き当たる位置まで押し込まれ、これによりシリンダの内周面における流体の抜き出し口とピストン弁とが位置ずれして前記抜き出し口が開通することで開弁状態となり、この開弁により出口圧力が上昇して前記規定値を超えた時には自動閉弁機構によりプランジャが前記弾発体の付勢力に抗し前記シリンダの最深部から退動され、前記流体の抜き出し口がピストン弁により閉塞されることで閉弁状態となるので、このような開弁と閉弁の作動を自動的に繰り返すことにより出口圧力が規定圧に調整されることになる。

この際、ピストン弁とシリンダとが互いに円筒面同士の嵌め合いとなっているため、従来の円錐面同士の嵌め合いのように互いの勾配を一致させることまで配慮する必要がなくなり、しかも、ピストン弁自体がシリンダに対し摺動自在に内嵌していることで良好な心合わせも図られるため、特に高いコストをかけて加工を施さなくてもピストン弁とシリンダの円筒面同士の嵌め合いが高い精度で実現され、閉弁時における良好な流体遮断性能が個体差なく確保される。

また、本発明をより具体的に実施するにあたっては、プランジャの途中にピストン弁と同径の中間ピストンを備えると共に、該中間ピストンより大径の基端ピストンをプランジャの基端側に備え、前記ピストン弁及び前記中間ピストンを摺動自在に内嵌せしめる小径部と、前記基端ピストンを摺動自在に内嵌せしめる大径部とにより前記シリンダを二段階に内径を変更して形成し、該シリンダの小径部におけるピストン弁と中間ピストンとに挟まれた領域に流体を導く入口流路と、前記シリンダの最深部から所定長さ離間した位置で流体を抜き出す出口流路とを前記ハウジング内に夫々穿設する一方、前記シリンダの大径部における前記プランジャの中間ピストンと基端ピストンとに挟まれた領域を連絡流路により出口流路と連通させることが好ましい。

而して、このようにすれば、流体の出口圧力が規定値以下で開弁状態となった時に、入口流路からシリンダ内のピストン弁と中間ピストンとの間の領域に導かれた流体が前記抜き出し口から出口流路へ通り抜けるが、これにより流体の出口圧力が上昇して前記規定値を超えた時に、その出口圧力が連絡流路を介しシリンダ内のピストン弁と中間ピストンとに挟まれた領域にも作用する結果、中間ピストンと基端ピストンとの受圧面積の差によりプランジャが前記弾発体の付勢力に抗して前記シリンダの最深部から退動され、前記流体の抜き出し口がピストン弁により閉塞されることで閉弁状態となり、入口流路と出口流路とが遮断されることになる。

上記した本発明の調圧弁によれば、特に高いコストをかけて加工を施さなくてもピストン弁とシリンダの円筒面同士の嵌め合いを高い精度で実現することができ、閉弁時における良好な流体遮断性能を個体差なく確保することができるので、必要十分な減圧幅を確実に得ることができ且つ減圧後の圧力の安定化を図ることもできるという優れた効果を奏し得る。

本発明を実施する形態の一例における開弁状態を示す断面図である。 図１の形態例における閉弁状態を示す断面図である。 従来例における開弁状態を示す断面図である。 従来例における閉弁状態を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

図１及び図２は本発明を実施する形態の一例を示すもので、本形態例においては、先に説明した図３及び図４の従来例と略同様に構成された調圧弁１４となっていて、図３及び図４と同一の符号を付した部分は同一物を表わしているが、ハウジング５の内部に設けられたシリンダ６に収容されて上下方向に摺動自在に保持されているプランジャ４の弁体が、前記シリンダ６に対し摺動自在に内嵌する円柱形状のピストン弁１５となっており、該ピストン弁１５が前記シリンダ６の最深部から所定長さ退動した位置で該シリンダ６の内周面における燃料１の抜き出し口１１ａを閉塞して閉弁状態を成し且つ前記シリンダ６の最深部に突き当たる位置では前記抜き出し口１１ａを開通して開弁状態を成すように構成されているところが図３及び図４の従来例と相違している。

即ち、前記プランジャ４は、その軸心方向の途中に中間ピストン８を備え、該中間ピストン８より大径の基端ピストン９をプランジャ４の基端側に備えており、また、前記シリンダ６は、前記中間ピストン８を摺動自在に内嵌せしめる小径部６ａと、前記基端ピストン９を摺動自在に内嵌せしめる大径部６ｂとにより二段階に内径を変更して形成されていて、前記ハウジング５には、前記シリンダ６の小径部６ａにおけるピストン弁１５と中間ピストン８とに挟まれた領域にエンジン駆動用の燃料１（流体）の一部を導く入口流路１０と、前記シリンダ６の最深部から所定長さ離間した位置で燃料１を抜き出す出口流路１１とが夫々穿設されている。

そして、前記プランジャ４がシリンダ６の最深部に突き当たる位置でシリンダ６の内周面における燃料１の抜き出し口１１ａとピストン弁１５とが位置ずれして前記抜き出し口１１ａが開通することで開弁状態を成し、前記プランジャ４がシリンダ６の最深部から所定長さ退動した位置で燃料の抜き出し口１１ａがピストン弁１５により閉塞されることで閉弁状態を成すようにしてある。

他方、前記シリンダ６の大径部６ｂにおける前記プランジャ４の中間ピストン８と基端ピストン９とに挟まれた領域が連絡流路１３により出口流路１１と連通されており、この連絡流路１３と前記シリンダ６の大径部６ｂと前記プランジャ４の中間ピストン８及び基端ピストン９とにより自動閉弁機構が構成され、開弁時における出口圧力の上昇により前記プランジャ４を前記スプリング７の付勢力に抗し前記シリンダ６の最深部から退動させて閉弁状態とするようになっている。

尚、図１及び図２では説明の便宜上から図示を省略してあるが、シリンダ６の最深部とピストン弁１５との間に残存する燃料１については、プランジャ４の軸心部等にリリーフ流路を穿設し、該リリーフ流路を通し燃料１を自由に排出させることで前記プランジャ４の作動に抵抗を与えないようにしてある。

而して、このように調圧弁１４を構成すれば、燃料１の出口圧力が規定値以下の時にスプリング７の付勢力が勝ってプランジャ４がシリンダ６の最深部に突き当たる位置まで押し込まれ、これによりシリンダ６の内周面における流体の抜き出し口１１ａとピストン弁１５とが位置ずれして前記抜き出し口１１ａが開通することで開弁状態（図１参照）となり、入口流路１０からシリンダ６内のピストン弁１５と中間ピストン８との間の領域に導かれた燃料１が前記抜き出し口１１ａから出口流路１１へ通り抜けるが、これにより燃料１の出口圧力が上昇して前記規定値を超えた時には、その出口圧力が連絡流路１３を介しシリンダ６内のピストン弁１５と中間ピストン８とに挟まれた領域にも作用する結果、中間ピストン８と基端ピストン９との受圧面積の差によりプランジャ４が前記スプリング７の付勢力に抗し押し上げられて前記シリンダ６の最深部から退動され、前記燃料１の抜き出し口１１ａがピストン弁１５により閉塞されることで閉弁状態（図２参照）となって入口流路１０と出口流路１１とが遮断されるので、このような開弁と閉弁の作動を自動的に繰り返すことで出口圧力が規定圧に調整されることになる。

この際、ピストン弁１５とシリンダ６とが互いに円筒面同士の嵌め合いとなっているため、従来の円錐面同士の嵌め合いのように互いの勾配を一致させることまで配慮する必要がなくなり、しかも、ピストン弁１５自体がシリンダ６に対し摺動自在に内嵌していることや、プランジャ４がピストン弁１５と中間ピストン８と基端ピストン９とによる三点支持となることにより良好な心合わせも図られるため、特に高いコストをかけて加工を施さなくてもピストン弁１５とシリンダ６の円筒面同士の嵌め合いが高い精度で実現され、閉弁時における良好な流体遮断性能が個体差なく確保される。

従って、上記形態例によれば、特に高いコストをかけて加工を施さなくてもピストン弁１５とシリンダ６の円筒面同士の嵌め合いを高い精度で実現することができ、閉弁時における良好な流体遮断性能を個体差なく確保することができるので、必要十分な減圧幅を確実に得ることができ且つ減圧後の圧力の安定化を図ることもできる。

尚、本発明の調圧弁は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、後処理装置に添加するための燃料の減圧に用いた場合について例示しているが、燃料以外の高圧流体の減圧にも同様に用いることができること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１ 燃料（流体）
４ プランジャ
５ ハウジング
６ シリンダ
６ａ 小径部
６ｂ 大径部（自動閉弁機構）
７ スプリング（弾発体）
８ 中間ピストン（自動閉弁機構）
９ 基端ピストン（自動閉弁機構）
１０ 入口流路
１１ 出口流路
１１ａ 抜き出し口
１３ 連絡流路（自動閉弁機構）
１４ 調圧弁
１５ ピストン弁（弁体）

Claims (2)

1. 先端に弁体を備えたプランジャと、該プランジャを内部のシリンダに収容して摺動自在に保持するハウジングと、前記プランジャを先端側が前記シリンダの最深部に突き当たるよう付勢して開弁状態に保つ弾発体と、開弁時における出口圧力の上昇により前記プランジャを前記弾発体の付勢力に抗し前記シリンダの最深部から退動させて閉弁状態とする自動閉弁機構とを備え、流体の出口圧力が規定値以下の時に開弁し且つ該規定値を超えた時には閉弁する作動を繰り返すことで出口圧力を規定圧に調整するようにした調圧弁であって、前記プランジャの弁体を前記シリンダに対し摺動自在に内嵌する円柱形状のピストン弁とし、該ピストン弁が前記シリンダの最深部から所定長さ退動した位置で該シリンダの内周面における流体の抜き出し口を閉塞して閉弁状態を成し且つ前記シリンダの最深部に突き当たる位置では前記抜き出し口を開通して開弁状態を成すように構成したことを特徴とする調圧弁。
2. プランジャの途中にピストン弁と同径の中間ピストンを備えると共に、該中間ピストンより大径の基端ピストンをプランジャの基端側に備え、前記ピストン弁及び前記中間ピストンを摺動自在に内嵌せしめる小径部と、前記基端ピストンを摺動自在に内嵌せしめる大径部とにより前記シリンダを二段階に内径を変更して形成し、該シリンダの小径部におけるピストン弁と中間ピストンとに挟まれた領域に流体を導く入口流路と、前記シリンダの最深部から所定長さ離間した位置で流体を抜き出す出口流路とを前記ハウジング内に夫々穿設する一方、前記シリンダの大径部における前記プランジャの中間ピストンと基端ピストンとに挟まれた領域を連絡流路により出口流路と連通させたことを特徴とする請求項１に記載の調圧弁。

Images