JP2019148327A - 弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】弁体に作用するガスの圧力を低減し、弁体周辺への影響を抑制できる弁装置を提供すること。【解決手段】ガス流路の一部分をなす弁体収容孔１２ａａが形成されている弁体収容部１２ａと、弁座と、弁体収容孔１２ａａに収容されている弁体２２と、弁体２２を弁座に向けて第２コイルばねと、弁体収容孔１２ａａに挿入されるとともに弁体２２との間で第２コイルばねを挟んでいる先端部２６ａと、上流通路Ｕｒ１とを有する流路形成部材２６とを備え、先端部２６ａの外周面２６ａａと、弁体収容孔１２ａａの内周面との間には、下流通路Ｄｒ１が形成され、上流通路Ｕｒ１と下流通路Ｄｒ１との間には、中間通路Ｍｒ１が設けられ、中間通路Ｍｒ１は、ガスの流動方向と直交する流路断面の面積が、上流通路Ｕｒ１のガスの流動方向と直交する流路断面の面積よりも小さく設定されている。【選択図】図３

Description

本発明は、弁装置に関するものである。

従来、弁装置として燃料電池車に用いられる水素ガス等、高圧ガスの圧力調整を行う減圧弁がある（特許文献１参照）。
この減圧弁では、ボディにおける一次ポートと二次ポートとの間に弁機構が設けられており、二次ポート側の圧力に応じて弁機構の弁体が弁座に対して接離することで、弁体と弁座との間の開度が変化する。これにより、一次ポートから流入した高圧の水素ガスを減圧し、二次ポートから送出する水素ガスの圧力が所定圧を超えないようにしている。

特開２０１５−２１９８９５号公報

ところで、例えば上記の減圧弁では、弁体が収容されるガス流路内に一次ポートから高圧の水素ガスが流入する。そのため、弁体には水素ガスの圧力が作用し、大きな応力が生じる。ひいては、減圧弁における弁体よりも下流側に設けられる弁座等にも弁体を介して大きな応力が生じる等、弁体周辺に影響を及ぼしてしまうおそれがある。

本発明の目的は、弁体に作用するガスの圧力を低減し、弁体周辺への影響を抑制できる弁装置を提供することである。

上記目的を達成する弁装置は、ガスの入り口である一次ポートとガスの出口である二次ポートとの間を連通するガス流路が形成され、前記ガス流路の一部分をなす弁体収容孔が形成されている弁体収容部と、前記弁体収容孔よりも下流側に設けられた弁座と、前記弁体収容孔に収容されている弁体であって、前記弁座に対して接離することにより前記ガス流路を開閉する弁体と、前記弁体を前記弁座に向けて付勢する付勢部材と、前記弁体収容孔に挿入されるとともに前記弁体との間で前記付勢部材を挟んでいる先端部と、前記ガス流路の一部分をなす上流通路とを有する流路形成部材とを備えることを前提としている。前記先端部の軸線を中心とする周方向における前記先端部の外周面と、前記弁体収容孔の内周面との間には、前記ガス流路の一部分をなす下流通路が形成され、前記上流通路と前記下流通路との間には、前記上流通路及び前記下流通路と交差するように設けられる中間通路であって、前記ガス流路の一部分をなす中間通路が設けられ、前記中間通路は、ガスの流動方向と直交する流路断面の面積が、前記上流通路のガスの流動方向と直交する流路断面の面積よりも小さく設定されている。

この構成によれば、一次ポートからガス流路に流入するガスが上流通路から中間通路に流入するとき、ガスの流動方向が変化するため、中間通路に流入したガスの圧力は、上流通路に流入するガスの圧力よりも低下する。さらに、中間通路のガスの流動方向と直交する流路断面の面積は、上流通路のガスの流動方向と直交する流路断面の面積と比較して小さく設定されている。そのため、中間通路に流入したガスの圧力は、上流通路に流入するガスの圧力よりも低下する。また、ガスが中間通路から下流通路に流入するとき、ガスの流動方向が変化する。そのため、下流通路に流入したガスの圧力は、中間通路に流入するガスの圧力よりも低下する。そのため、下流通路に流入するガスの圧力は、一次ポートから流入するときのガスの圧力よりも小さくなる。したがって、下流通路に流入するガスが弁体に付与する圧力が小さくなるため、下流通路に流入するガスの圧力により弁体に生じる応力を小さくすることができる。ひいては、弁体に作用するガスの圧力を低減し、弁体よりも下流側に設けられる弁座に弁体を介して大きな応力が生じる等、弁体周辺への影響を抑制できる。

上記の弁装置は、前記流路形成部材は、前記先端部が一端面に一体的に設けられている本体部を更に有し、前記本体部には、前記軸線に直交する径方向において前記下流通路よりも外側に形成される前記上流通路が設けられ、前記中間通路は、前記弁体収容部における前記弁体収容孔の開口端面と前記本体部における前記一端面とに挟まれることにより形成されている弁装置に具体化できる。

中間通路の流路断面は、上流通路から流動してくるガスの流量を絞る機能を有している。
この構成によれば、流路形成部材の一端面と、弁体収容部の開口端面との間により中間通路が形成される。そのため、上流通路及び下流通路の間の一部分にだけ中間通路が設けられる場合と比較して、中間通路を長く形成できる。そのため、中間通路が長く形成されることで圧力低減により寄与する。

上記の弁装置は、前記上流通路は、前記流路形成部材の前記軸線と同軸上に設けられ、前記中間通路は、前記上流通路と前記下流通路とを連通するように前記先端部に設けられている弁装置に具体化できる。

この構成によれば、上流通路が流路形成部材の軸線と同軸上に設けられ、且つ中間通路も先端部に設けられている。そのため、流路形成部材の軸線に直交する方向における流路形成部材のサイズを小さくすることができる。

上記の弁装置は、前記一次ポートには、ガスタンクと前記ガス流路を連通する継手部材が設けられ、前記継手部材は、前記一次ポートと前記継手部材との間の気密を確保するシール部材を収容するための有底筒状のシール部材収容部と、前記シール部材収容部の底面に開口するとともに前記流路形成部材を収容する有底筒状の流路形成部材収容部とを有し、前記シール部材は環状をなし、且つ前記先端部が挿通されるとともに前記先端部の前記外周面との間で前記ガス流路の一部分をなすための貫通孔を有し、前記シール部材の外周部分は、前記軸線の延びる方向において前記弁体収容部における前記弁体収容孔の開口端面と前記シール部材収容部の底面との間に圧縮されており、前記流路形成部材は、前記先端部が一端面に一体的に設けられている本体部を更に有し、前記本体部には、前記軸線に直交する径方向において前記下流通路よりも外側に形成されるとともに前記軸線の延びる方向において前記シール部材の内周部分に対して対向するように前記上流通路が設けられ、前記中間通路は、前記シール部材の内周部分における前記本体部と対向する端面と、前記本体部の前記一端面との間に挟まれることにより形成されている弁装置に具体化できる。

本発明の弁装置によれば、弁体に作用するガスの圧力を低減し、弁体周辺への影響を抑制できる。

弁装置の第１の実施形態の断面図。 第１の実施形態の弁機構周辺の断面図。 第１の実施形態の流路形成部材周辺の断面図。 第１の実施形態の流路形成部材を上流側から見た斜視図。 （ａ）は、第１の実施形態の水素ガスの流動方向を示した概略図、（ｂ）は、第１の実施形態の上流通路及び中間通路の流路断面を示した拡大図。 弁装置の第２の実施形態における流路形成部材周辺の断面図。 弁装置の第３の実施形態における流路形成部材周辺の断面図。

＜第１の実施形態＞
以下、弁装置の第１の実施形態について説明する。
図１に示すように、弁装置１は、燃料電池自動車に搭載される水素ガスのガスタンク２と燃料電池３との間に設けられる装置である。弁装置１は、ガスタンク２に貯留される高圧（例えば８０ＭＰａ程度）の水素ガスを減圧（例えば１ＭＰａ程度）して燃料電池３に送出する機能を有している。

弁装置１は、ガスの入り口である一次ポート１１とガスの出口である二次ポート１５とを連通するガス流路が形成されたボディ１０と、ガス流路の途中に設けられるとともにガス流路を開閉する機能を有する弁機構２０と、弁機構２０の開き量（開度）を調整する押圧機構３０とを備えている。弁機構２０及び押圧機構３０とは、弁装置１の軸線Ｌと同軸上、すなわち軸方向に並んで設けられている。なお、以下の説明において、軸線Ｌに沿った方向を軸方向Ａｄとし、軸方向Ａｄに直交する方向を径方向Ｒｄとする。

ボディ１０は、第１ボディ１０ａと、第２ボディ１０ｂとを備えている。第１ボディ１０ａには、ガスタンク２と第１ボディ１０ａのガス流路とを接続する継手部材８０が取り付けられる一次ポート１１と、ガス流路の一部分をなす円筒状の弁機構収容部１２と、第１収容穴１３ａが設けられた有底円筒状の第１収容部１３と、送出流路１４が設けられた二次ポート１５とが弁装置１の上流側から下流側に向けてこの順番で設けられている。二次ポート１５には、送出流路１４と燃料電池３とを接続する継手部材９０が取り付けられている。なお、継手部材８０の径方向Ｒｄにおける内側の部位には、ガスタンク２側から供給される水素ガスが流動する継手孔部８１が設けられている。継手孔部８１には、弁装置１の上流側から順に流路形成部材収容部８１ａ及びシール部材収容部８１ｂが設けられている。

弁機構収容部１２には、弁機構２０が収容されている。弁機構収容部１２は、一次ポート１１から第１収容穴１３ａの底面１３ｂに向けて延びている。弁機構収容部１２は、第１収容部１３と同軸上、すなわち軸方向Ａｄに沿って並んで設けられている。弁機構収容部１２は、第１収容部１３の第１収容穴１３ａの底面１３ｂの中央に設けられた開口に連通している。弁機構収容部１２には、円筒状の弁体収容部１２ａ、弁体収容部１２ａよりも内径が大きく設定された有底円筒状の弁座収容部１２ｂ、及び弁座収容部１２ｂよりも内径が大きく設定された有底円筒状のプラグ収容部１２ｃが設けられている。各収容部１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、一次ポート１１から第１収容部１３に向けてこの順番で軸方向Ａｄに並んで互いに連通するように設けられている。プラグ収容部１２ｃにおいて、第１収容部１３（弁座収容部１２ｂ）側の一部の部位の内周面には、雌ねじ１２ｄが設けられている。

第１収容部１３において、弁機構収容部１２と反対側の開口の端面には、円環状のＯリング等のシール部材８２が収容される円環状の溝部１３ｃが設けられている。送出流路１４は、第１収容穴１３ａの底面１３ｂの軸線Ｌからずれた位置に設けられた開口に連通している。

第２ボディ１０ｂは、有底円筒状をなしている。第２ボディ１０ｂには、第１収容部１３側に開口し、軸方向Ａｄに深さを有する第２収容穴１０ｃが設けられている。第２収容穴１０ｃの内径は、第１収容穴１３ａの内径と等しく設定されている。第２ボディ１０ｂにおいて、第１収容部１３側の開口の端面は、第１ボディ１０ａの第１収容部１３の端面に軸方向Ａｄで突き合わせるように設けられている。なお、第１ボディ１０ａと第２ボディ１０ｂとは、締結部材８３により互いに固定されている。この場合、第１ボディ１０ａと第２ボディ１０ｂとの内部には、第１収容穴１３ａと第２収容穴１０ｃとによりシリンダＣが区画形成される。なお、第１ボディ１０ａと第２ボディ１０ｂとを互いに固定した状態で、第１ボディ１０ａの溝部１３ｃの底面と第２ボディ１０ｂの第１収容部１３側の開口の端面との間には、シール部材８２が圧縮された状態で配置される。そのため、シール部材８２により第１ボディ１０ａ及び第２ボディ１０ｂとの間の気密が確保されている。

押圧機構３０は、ボディ１０のシリンダＣに収容されている。押圧機構３０は、ピストン３１と、第１コイルばね３２とを備えている。
ピストン３１は、有底円筒状をなしている。ピストン３１には、第１収容部１３の反対側に開口し、軸方向Ａｄに深さを有するばね設置穴３１ｂが設けられている。ピストン３１の外径は、シリンダＣの内径よりも小さく設定されている。ピストン３１は、軸方向Ａｄにおいて往復動可能にシリンダＣの内部に収容されている。ピストン３１は、シリンダＣの内部を減圧室Ｇ１と、圧力調整室Ｇ２とに区画している。減圧室Ｇ１は、ピストン３１の外底面３１ａと、第１収容穴１３ａの底面１３ｂと、第１収容穴１３ａの内周面とで囲まれることで形成されている。減圧室Ｇ１は、ガス流路の一部分である。なお、ピストン３１の径方向Ｒｄの外周面と、第２収容穴１０ｃの内周面との間には、Ｏリング等のシール部材８４が装着されている。シール部材８４により減圧室Ｇ１と圧力調整室Ｇ２との間の気密が確保されているとともに、ピストン３１の外周面と、第２収容穴１０ｃの内周面とが摺動可能とされている。

第１コイルばね３２は、第２収容穴１０ｃの底面と、ばね設置穴３１ｂの底面との間に圧縮された状態で収容されることにより、ピストン３１を弁機構２０側へ付勢している。
図２に示すように、弁機構２０は、弁座２１と、弁体２２と、プラグ２３と、バルブステム２４と、付勢部材としての第２コイルばね２５と、流路形成部材２６とを有している。

弁座２１は、弁座収容部１２ｂの弁座収容孔１２ｂａに収容されている。弁座２１には、その中央部分にガス流路を連通する弁孔２１ａが設けられている。なお、弁孔２１ａは、ガス流路として機能する。

弁体２２は、弁体収容部１２ａの弁体収容孔１２ａａに収容されている。弁体２２は、有底筒状をなしている。弁体２２の外径は、弁体収容孔１２ａａの内径よりもやや小さく設定されている。そのため、弁体２２は、弁体収容部１２ａ内で軸方向移動可能である。弁体２２は、円錐状の当接部２２ａと、有底筒状の本体部２２ｂとを有している。

当接部２２ａは、本体部２２ｂよりも弁座２１側に設けられている。当接部２２ａは、錐状部２２ｃと、円柱部２２ｄとを有している。錐状部２２ｃは、弁座２１に対して接離することにより弁座２１の弁孔２１ａを開閉する部分である。円柱部２２ｄは、錐状部２２ｃから弁座２１側に向かって延びている。円柱部２２ｄは、外径が一定に保たれている。円柱部２２ｄの外径は、弁座２１の弁孔２１ａの内径よりも小さく設定されている。

本体部２２ｂは、流路形成部材２６側に開口し、軸方向Ａｄに深さを有する有底穴２２ｅを有している。有底穴２２ｅには、第２コイルばね２５が収容されている。第２コイルばね２５は、流路形成部材２６の先端部２６ａと弁体２２の有底穴２２ｅとの間で軸方向Ａｄから挟まれることにより圧縮された状態で収容されている。そのため、第２コイルばね２５は、弁体２２を弁座２１に向けて付勢している。

プラグ２３は、円筒状をなしている。プラグ２３は、プラグ収容部１２ｃのプラグ収容孔１２ｃａに収容されており、プラグ２３の外周面の一部に設けられている雄ねじ２３ａがプラグ収容部１２ｃの雌ねじ１２ｄに螺合されている。この場合、プラグ２３の第１収容部１３の一部分である突出部２３ｃは、第１収容部１３の内部に突出している。また、プラグ２３は、弁座２１がプラグ収容部１２ｃに進入しないように弁体２２側に向けて弁座２１を付勢している。このため、弁座２１は、プラグ２３と、弁座収容部１２ｂとの間で軸方向Ａｄから圧縮された状態で収容される。プラグ２３には、その内部を軸方向Ａｄに貫通する貫通孔２３ｂが設けられている。貫通孔２３ｂの弁体２２側の部分は、貫通孔２３ｂのピストン３１側の部分よりも小径となっている。貫通孔２３ｂの弁体２２側の部分の内径は、弁座２１の弁孔２１ａの内径よりも大きく設定されている。また、プラグ２３の突出部２３ｃには、貫通孔２３ｂと第１収容部１３とを連通するように内部を貫通する流路孔２３ｄが設けられている。流路孔２３ｄは、径方向Ｒｄに沿って延びている。

バルブステム２４は、プラグ２３の貫通孔２３ｂに収容されている。バルブステム２４は、円柱部２４ａと、円柱部２４ａからピストン３１側に延び、円柱部２４ａよりも外径が小さく設定された下流端部２４ｂと、円柱部２４ａから弁体２２側に延び、円柱部２４ａよりも外径が小さく設定された上流端部２４ｃとを有している。円柱部２４ａの外径は、貫通孔２３ｂの内径よりも小さく設定されている。円柱部２４ａには、軸方向Ａｄに沿って延びる複数の流路孔２４ｄが設けられている。複数の流路孔２４ｄは、円柱部２４ａを中心とした周方向に等角度間隔で設けられている。上流端部２４ｃの外径は、弁体２２の円柱部２２ｄの外径と等しく設定されている。上流端部２４ｃ及び円柱部２２ｄは、軸方向Ａｄで互いに当接している。下流端部２４ｂは、ピストン３１の外底面３１ａに対して軸方向Ａｄから当接している。これにより、バルブステム２４は、貫通孔２３ｂ内を軸方向Ａｄに沿って移動可能である。この場合、バルブステム２４及び弁体２２は、弁座２１の弁孔２１ａ及びプラグ２３の貫通孔２３ｂの内部を軸方向Ａｄに一体的に往復動できる。

このように構成された弁装置１では、減圧室Ｇ１と圧力調整室Ｇ２の差圧、第２コイルばね２５及び第１コイルばね３２の付勢力に応じてピストン３１がシリンダＣの内部を往復動する。そして、ピストン３１の軸方向Ａｄにおける位置に応じて弁機構２０の開度を調整することで、減圧室Ｇ１側の圧力が所定圧を超えないようにしている。

次に、流路形成部材２６周辺の構成について説明する。
図３に示すように、継手部材８０の継手孔部８１におけるシール部材収容部８１ｂは、有底円筒状をなしている。シール部材収容部８１ｂには、円環状のシール部材８５が収容されている。シール部材８５の外周部分８５ａは、弁体収容部１２ａの弁体収容孔１２ａａの開口端面１２ａｂと、シール部材収容部８１ｂの底面との間で圧縮されている。そのため、シール部材８５により一次ポート１１と継手部材８０との間の気密が確保されている。

流路形成部材２６は、平板状の本体部２６ｂと、本体部２６ｂの厚み方向の一端面から軸方向Ａｄに延びる柱状の先端部２６ａとを有している。先端部２６ａの外径は、弁体収容部１２ａの弁体収容孔１２ａａの内径よりも小さく、且つ弁体２２の有底穴２２ｅの内径よりも小さく設定されている。先端部２６ａは、本体部２６ｂと反対側の先端から弁体収容孔１２ａａの内部及び弁体２２の有底穴２２ｅの内部に挿入されている。

本体部２６ｂは、段付き円柱状をなしている。本体部２６ｂにおいて、一次ポート１１と反対側の部分の外径は、一次ポート１１側の部分の外径よりも小さく、且つシール部材８５の貫通孔８５ｃの内径よりも小さく設定されている。本体部２６ｂの一次ポート１１と反対側の部分は、シール部材８５の貫通孔８５ｃの内周側に径方向Ｒｄで隙間を有して挿入されている。このとき、本体部２６ｂの一次ポート１１と反対側の部分における弁体収容部１２ａ側の一端面２６ｂａと、弁体収容部１２ａの開口端面１２ａｂとの間には隙間が形成されている。

本体部２６ｂの一次ポート１１側の部分は、円板状のフィルタ８６を継手孔部８１の流路形成部材収容部８１ａの底面との間で挟みこむように流路形成部材収容部８１ａに収容されている。本体部２６ｂの一次ポート１１側の部分の外径は、流路形成部材収容部８１ａの外径よりも僅かに大きく設定されている。そのため、流路形成部材２６は、本体部２６ｂの一次ポート１１側の部分が流路形成部材収容部８１ａに圧入されることにより継手部材８０に固定されている。

次に、流路形成部材２６周辺のガス流路の構成について詳細に説明する。
図３に示すように、先端部２６ａを中心とする周方向における外周面２６ａａと、弁体収容孔１２ａａの内周面との間には、ガスの流路の一部分をなす円環状の下流通路Ｄｒ１が軸方向Ａｄに延びるように形成されている。

図３及び図４に示すように、流路形成部材２６の本体部２６ｂには、ガスの流路の一部分をなす円筒状の上流通路Ｕｒ１が本体部２６ｂの厚さ方向に延びるように形成されている。上流通路Ｕｒ１は、本体部２６ｂの厚さ方向に貫通する複数（８つ）の貫通孔であり、本体部２６ｂの周方向において等角度間隔に設けられている。上流通路Ｕｒ１は、径方向Ｒｄにおいて、下流通路Ｄｒ１よりも外側に設けられている。

図３に示すように、上流通路Ｕｒ１と下流通路Ｄｒ１との間には、上流通路Ｕｒ１及び下流通路Ｄｒ１を互いに連通し、ガス流路の一部分をなす中間通路Ｍｒ１が設けられている。中間通路Ｍｒ１は、本体部２６ｂの一端面２６ｂａと、弁体収容部１２ａの開口端面１２ａｂとの間に設けられている。中間通路Ｍｒ１は、上流通路Ｕｒ１及び下流通路Ｄｒ１をつなぐように径方向Ｒｄに沿って延びている。中間通路Ｍｒ１は、先端部２６ａを中心とした周方向の全周に亘って円環状に形成されている。本実施形態における中間通路Ｍｒ１の水素ガスの流動方向に直交する流路断面の面積は、上流通路Ｕｒ１の水素ガスの流動方向に直交する流路断面の面積よりも小さく設定されている。

ここで、上流通路Ｕｒ１の流路断面及び中間通路Ｍｒ１の流路断面について説明する。
図５（ａ），（ｂ）に示すように、上流通路Ｕｒ１の流路断面は、上流通路Ｕｒ１を径方向Ｒｄに沿った平面で切断したときの断面である。

次に、中間通路Ｍｒ１のうち上流通路Ｕｒ１から下流通路Ｄｒ１までの距離が最も短くなる最短通路Ｒｓを仮想的に設定する場合を考える。この場合、最短通路Ｒｓにおいて、弁体収容部１２ａの開口端面１２ａｂと流路形成部材２６の一端面２６ｂａとの間の幅は一定である。また、最短通路Ｒｓにおいて、最短通路Ｒｓを流動する水素ガスの流動方向に直交し、且つ軸線Ｌに直交する方向の幅は、上流通路Ｕｒ１の内径と同じに設定されている。そのため、最短通路Ｒｓの水素ガスの流動方向に直交する流路断面は、上流通路Ｕｒ１から下流通路Ｄｒ１に至るまで一定である。最短通路Ｒｓの流路断面が中間通路Ｍｒ１の水素ガスの流動方向に直交する流路断面である。

図５（ｂ）の網掛け部分で示すように、上流通路Ｕｒ１の流路断面の面積を面積Ｄ１、中間通路Ｍｒ１の流路断面の面積をＤ２とすると、面積Ｄ２は、面積Ｄ１よりも小さく設定されている。なお、最短通路Ｒｓは、上流通路Ｕｒ１から流動してくる水素ガスの流動を絞る、いわゆるチョーク絞りまたはオリフィス絞りとして機能する。

本実施形態の作用及び効果について説明する。
（１）一次ポート１１からガス流路に流入する高圧の水素ガスが上流通路Ｕｒ１から中間通路Ｍｒ１に流入するとき、水素ガスの流動方向が変化するため、中間通路Ｍｒ１に流入した水素ガスの圧力は、上流通路Ｕｒ１に流入する水素ガスの圧力よりも低下する。さらに、中間通路Ｍｒ１の流路断面の面積Ｄ２は、上流通路Ｕｒ１の面積Ｄ１と比較して小さく設定されている。そのため、中間通路Ｍｒ１に流入した水素ガスの圧力は、上流通路Ｕｒ１に流入する水素ガスの圧力よりも低下する。また、水素ガスが中間通路Ｍｒ１から下流通路Ｄｒ１に流入するとき、水素ガスの流動方向が変化する。そのため、下流通路Ｄｒ１に流入した水素ガスの圧力は、中間通路Ｍｒ１に流入する水素ガスの圧力よりも低下する。そのため、下流通路Ｄｒ１に流入する水素ガスの圧力は、一次ポート１１から流入するときの高圧の水素ガスの圧力よりも小さくなる。したがって、下流通路Ｄｒ１に流入する水素ガスが弁体２２に付与する圧力が小さくなるため、下流通路Ｄｒ１に流入する水素ガスの圧力により弁体２２に生じる応力を小さくすることができる。ひいては、弁体２２に作用する水素ガスの圧力を低減し、弁体２２よりも下流側に設けられる弁座２１に弁体２２を介して大きな応力が生じる等、弁体２２周辺への影響を抑制できる。

（２）また、本実施形態では、バルブステム２４に弁体２２を介して大きな応力がかかることも抑制できる。すなわち、弁座２１、弁体２２及びバルブステム２４に生じる大きな応力を抑制できるため、弁装置１の製品仕様として、水素ガスの流量の増加等の機能向上が求められる場合であっても、弁座２１、弁体２２及びバルブステム２４の部品の寿命を確保、いわゆる耐久性の低下を抑制することができる。

（３）中間通路Ｍｒ１の流路断面は、上流通路Ｕｒ１から流動してくる水素ガスの流量を絞るチョーク絞りまたはオリフィス絞りとしての機能を有している。本実施形態では、流路形成部材２６の一端面２６ｂａと、弁体収容部１２ａの開口端面１２ａｂとにより中間通路Ｍｒ１及び最短通路Ｒｓが形成される。そのため、上流通路Ｕｒ１及び下流通路Ｄｒ１の間の一部分にだけ中間通路Ｍｒ１が設けられる場合と比較して、中間通路Ｍｒ１及び最短通路Ｒｓを長く形成できる。そのため、中間通路Ｍｒ１が長く形成されることで圧力低減により寄与する。

＜第２の実施形態＞
以下、弁装置の第２の実施形態を説明する。なお、第１の実施形態と同様の構成については同様の符号を付してその詳細な説明を省略する。

図６に示すように、流路形成部材２６には、軸線Ｌと同軸上に１つの上流通路Ｕｒ２が設けられている。上流通路Ｕｒ２は、一次ポート１１側に開口し、軸方向Ａｄに深さを有する有底円筒状の穴である。上流通路Ｕｒ２は、一次ポート１１側から流路形成部材２６の先端部２６ａの軸方向Ａｄに沿って下流通路Ｄｒ１に対応する位置まで延びている。

上流通路Ｕｒ２と下流通路Ｄｒ１との間は、ガス流路の一部分をなす中間通路Ｍｒ２によって連通されている。中間通路Ｍｒ２は、上流通路Ｕｒ２及び下流通路Ｄｒ１をつなぐように上流通路Ｕｒ２の弁体２２側の先端部から径方向Ｒｄに沿って延びている。中間通路Ｍｒ２の水素ガスの流動方向に直交する平面で切断したときの断面は、円形状をなしている。本実施形態の中間通路Ｍｒ２は、上流通路Ｕｒ２の弁体２２側の先端部から径方向Ｒｄにおいて互いに反対側に延びる２つが設けられている。本実施形態において、中間通路Ｍｒ２の水素ガスの流動方向に直交する流路断面の面積は、上流通路Ｕｒ２の水素ガスの流動方向に直交する流路断面の面積よりも小さく設定されている。

ここで、上流通路Ｕｒ２及び中間通路Ｍｒ２の流路断面について説明する。
上流通路Ｕｒ２の流路断面は、上流通路Ｕｒ２を径方向Ｒｄに沿った平面で切断した時の断面である。中間通路Ｍｒ２の流路断面は、各中間通路Ｍｒ２を軸線Ｌに沿って切断したときの断面である。

本実施形態によれば、第１の実施形態の（１）及び（２）と同様の効果が得られるとともに以下の効果を得られる。
（４）上流通路Ｕｒ２が流路形成部材２６の軸線Ｌと同軸上に設けられ、且つ中間通路Ｍｒ２も先端部２６ａに設けられている。そのため、流路形成部材２６の径方向Ｒｄにおける流路形成部材２６のサイズを小さくすることができる。ひいては、継手部材８０の径方向Ｒｄにおけるサイズを小さくすることができる。

＜第３の実施形態＞
以下、弁装置１の第３の実施形態を説明する。なお、第１の実施形態と同様の構成については同様の符号を付してその詳細な説明を省略する。

図７に示すように、流路形成部材２６の先端部２６ａにおける外周面２６ａａと、シール部材８５の貫通孔８５ｃの内周面との間には、ガス流路の一部分をなす第２下流通路Ｄｒ２が形成されている。第２下流通路Ｄｒ２は、軸線Ｌに沿って設けられている。シール部材８５の貫通孔８５ｃの内周面の内径は、弁体収容孔１２ａａの内径と等しく設定されている。そのため、下流通路Ｄｒ１と第２下流通路Ｄｒ２は滑らかに連通している。

流路形成部材２６の本体部２６ｂは、円柱状をなしている。本体部２６ｂには、第１の実施形態と同様の上流通路Ｕｒ１が設けられている。上流通路Ｕｒ１は、軸方向Ａｄにおいてシール部材８５の内周部分８５ｂに対向している。なお、シール部材８５の内周部分８５ｂは、シール部材８５の外周部分８５ａよりも径方向Ｒｄの内側に位置する部分である。

上流通路Ｕｒ１と第２下流通路Ｄｒ２との間は、上流通路Ｕｒ１及び第２下流通路Ｄｒ２を互いに連通し、ガス流路の一部分をなす中間通路Ｍｒ３が設けられている。中間通路Ｍｒ３は、本体部２６ｂの一端面２６ｂａと、シール部材８５の内周部分８５ｂにおける本体部２６ｂと対向する端面８５ｄとの間に設けられている。中間通路Ｍｒ３は、第１の実施形態と同様に先端部２６ａを中心とした周方向の全周に亘って円環状に設けられている。本実施形態においても、中間通路Ｍｒ３の流路断面の面積は、上流通路Ｕｒ１の流路断面の面積よりも小さく設定されている。なお、上流通路Ｕｒ１及び中間通路Ｍｒ３の流路断面の面積についての説明は、第１の実施形態と同様であるため割愛する。

本実施形態によれば、第１及び第２の実施形態の（１）及び（２）と同様の効果が得られる。
なお、第１、第２及び第３の実施形態は、以下のように変更して実施することができる。第１、第２及び第３の実施形態と、以下の変形例とは技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・第１、第２及び第３の実施形態において、中間通路Ｍｒ１，Ｍｒ２，Ｍｒ３は径方向Ｒｄに沿って延びていたが、径方向Ｒｄに対して角度を有して交差するように構成してもよい。すなわち、中間通路Ｍｒ１，Ｍｒ２，Ｍｒ３は、上流通路Ｕｒ１，Ｕｒ２及び下流通路Ｄｒ１の延びる方向に対して交差するように設けられていればどのように構成してもよい。

・第１、第２及び第３の実施形態において、上流通路Ｕｒ１は、円筒状をなし、上流通路Ｕｒ２は有底円筒状をなしていたが、これに限らない。例えば、上流通路Ｕｒ１，Ｕｒ２を径方向Ｒｄに沿った平面で切断したときの断面が四角形状等の多角形や楕円形状となるように変更してもよい。

・第１及び第３の実施形態において、上流通路Ｕｒ１は、８つ設けられていたが、例えば、８つ以上もしくは８つ未満であってもよい。上流通路Ｕｒ１の数は、弁装置１の製品仕様に応じて適宜変更してもよい。

・第３の実施形態において、例えば、シール部材８５の貫通孔８５ｃの内径は、弁体収容孔１２ａａの内径よりも小さく設定されていてもよい。また、貫通孔８５ｃの内径は、弁体収容孔１２ａａの内径よりも大きく設定されていてもよい。

・第２の実施形態において、中間通路Ｍｒ２は、２つ設けられていたが、例えば、３つ以上など適宜変更してもよい。この場合、各中間通路は、径方向Ｒｄにおいて、軸線Ｌを中心とする周方向において等角度間隔で延びていてもよい。また、２つの中間通路Ｍｒ２は、径方向Ｒｄにおいて互いに反対側に延びていたが、例えば、２つの中間通路Ｍｒ２のそれぞれが径方向Ｒｄにおいて角度を持って交わるようにしてもよい。

・第２の実施形態において、中間通路Ｍｒ２の水素ガスの流動方向に直交する平面で切断したときの断面は、円形状をなしていたが、例えば、四角形状等の多角形や楕円形状となるように変更してもよい。

・第２の実施形態において、上流通路Ｕｒ２が軸線Ｌと同軸上に設けられていたが、軸線Ｌから径方向Ｒｄの外側にずらして形成してもよい。
・第１、第２及び第３の実施形態において、シリンダＣは第１収容穴１３ａ及び第２収容穴１０ｃにより形成されていたが、これに限らない。例えば、第１収容部１３の内部に有底円筒状のシリンダ部材を収容し、そのシリンダ部材の内部にピストン３１を収容する態様を採用してもよい。

・第１、第２及び第３の実施形態において、フィルタ８６は割愛してもよい。
・第１、第２及び第３の実施形態において、弁装置１を高圧の水素ガスを減圧する用途に用いるのに限らず、水素以外の高圧の気体を減圧する用途に用いてもよい。

・第１の実施形態において、本体部２６ｂの一端面２６ｂａと、弁体収容部１２ａの開口端面１２ａｂとを互いに当接させてもよい。この場合、一端面２６ｂａ及び開口端面１２ａｂの少なくとも一方に上流通路Ｕｒ１及び下流通路Ｄｒ１をつなぐように径方向Ｒｄに沿って延びる溝部を設けるようにする。この溝部が上流通路Ｕｒ１及び下流通路Ｄｒ１をつなぐ中間通路として機能する。

・また、同様に第３の実施形態においても、本体部２６ｂの一端面２６ｂａと、シール部材８５の端面８５ｄとを当接させてもよい。この場合においても、一端面２６ｂａ及び端面８５ｄの少なくとも一方に上流通路Ｕｒ１及び第２下流通路Ｄｒ２をつなぐように径方向Ｒｄに沿って延びる溝部を設けるようにする。この溝部が上流通路Ｕｒ１及び第２下流通路Ｄｒ２をつなぐ中間通路として機能する。

１…弁装置、２…ガスタンク、１１…一次ポート、１２…弁機構収容部、１２ａ…弁体収容部、１２ａａ…弁体収容孔、１２ａｂ…開口端面、１５…二次ポート、２１…弁座、２２…弁体、２５…第２コイルばね、２６…流路形成部材、２６ａ…先端部、２６ａａ…外周面、２６ｂ…本体部、２６ｂａ…一端面、８０…継手部材、８１ａ…流路形成部材収容部、８１ｂ…シール部材収容部、８５…シール部材、８５ａ…外周部分、８５ｂ…内周部分、８５ｃ…貫通孔、８５ｄ…端面、Ｌ…軸線、Ｕｒ１，Ｕｒ２…上流通路、Ｍｒ１，Ｍｒ２，Ｍｒ３…中間通路、Ｄｒ１…下流通路、Ｄ１，Ｄ２…面積。

Claims (4)

1. ガスの入り口である一次ポートとガスの出口である二次ポートとの間を連通するガス流路が形成され、前記ガス流路の一部分をなす弁体収容孔が形成されている弁体収容部と、
   前記弁体収容孔よりも下流側に設けられた弁座と、
   前記弁体収容孔に収容されている弁体であって、前記弁座に対して接離することにより前記ガス流路を開閉する弁体と、
   前記弁体を前記弁座に向けて付勢する付勢部材と、
   前記弁体収容孔に挿入されるとともに前記弁体との間で前記付勢部材を挟んでいる先端部と、前記ガス流路の一部分をなす上流通路とを有する流路形成部材とを備え、
   前記先端部の軸線を中心とする周方向における前記先端部の外周面と、前記弁体収容孔の内周面との間には、前記ガス流路の一部分をなす下流通路が形成され、
   前記上流通路と前記下流通路との間には、前記上流通路及び前記下流通路と交差するように設けられる中間通路であって、前記ガス流路の一部分をなす中間通路が設けられ、
   前記中間通路は、ガスの流動方向と直交する流路断面の面積が、前記上流通路のガスの流動方向と直交する流路断面の面積よりも小さく設定されている
   弁装置。
2. 前記流路形成部材は、前記先端部が一端面に一体的に設けられている本体部を更に有し、
   前記本体部には、前記軸線に直交する径方向において前記下流通路よりも外側に形成される前記上流通路が設けられ、
   前記中間通路は、前記弁体収容部における前記弁体収容孔の開口端面と前記本体部における前記一端面とに挟まれることにより形成されている
   請求項１に記載の弁装置。
3. 前記上流通路は、前記流路形成部材の前記軸線と同軸上に設けられ、
   前記中間通路は、前記上流通路と前記下流通路とを連通するように前記先端部に設けられている
   請求項１に記載の弁装置。
4. 前記一次ポートには、ガスタンクと前記ガス流路を連通する継手部材が設けられ、
   前記継手部材は、前記一次ポートと前記継手部材との間の気密を確保するシール部材を収容するための有底筒状のシール部材収容部と、前記シール部材収容部の底面に開口するとともに前記流路形成部材を収容する有底筒状の流路形成部材収容部とを有し、
   前記シール部材は環状をなし、且つ前記先端部が挿通されるとともに前記先端部の前記外周面との間で前記ガス流路の一部分をなすための貫通孔を有し、
   前記シール部材の外周部分は、前記軸線の延びる方向において前記弁体収容部における前記弁体収容孔の開口端面と前記シール部材収容部の底面との間に圧縮されており、
   前記流路形成部材は、前記先端部が一端面に一体的に設けられている本体部を更に有し、
   前記本体部には、前記軸線に直交する径方向において前記下流通路よりも外側に形成されるとともに前記軸線の延びる方向において前記シール部材の内周部分に対して対向するように前記上流通路が設けられ、
   前記中間通路は、前記シール部材の内周部分における前記本体部と対向する端面と、前記本体部の前記一端面との間に挟まれることにより形成されている
   請求項１に記載の弁装置。