JP2020135715A

JP2020135715A - 減圧弁

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Publication number: JP2020135715A
Application number: JP2019031540A
Authority: JP
Inventors: 一志沼崎; Kazushi Numazaki; 和広 ▲高▼林; Kazuhiro Takabayashi; 泰山守田; Taizan Morita
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2019-02-25
Filing date: 2019-02-25
Publication date: 2020-08-31
Anticipated expiration: 2039-02-25
Also published as: US20200271235A1; US11067186B2; EP3699719B1; JP7243284B2; EP3699719A1; CN111609188A

Abstract

【課題】ピストン径を大きくすることなく二次圧の安定性を得ることができる減圧弁を提供する。
【解決手段】減圧弁１は、シリンダ室内に往復動自在に配置されたピストン４２と、ピストン４２に連結されて弁座２２を開閉する弁体２１と、弁体２１を弁座２２から離間する方向へ付勢するコイルバネ４３を備えている。弁体２１と弁座２２との間隙を介して一次圧室８からシリンダ室１１の二次圧室４６へ流れる一次圧の流体を減圧して、二次圧の流体を得る。減圧弁１は、一次圧室８内で弁体２１の往復動する方向と同方向に往復動自在に配置されて弁座２２を保持する弁座保持体２３と、弁座保持体２３を、反ピストン側方向に付勢する復帰バネ２５とを備える。減圧弁１は一次圧と二次圧の差圧が大きいほど、弁座保持体２３を介して弁座２２を二次圧室４６側へ移動させて、コイルバネ４３の設定荷重を可変する。
【選択図】図１

Description

本発明は、減圧弁に関する。

減圧弁は、ハウジングにおける１次ポートと２次ポートとの間に弁機構が設けられている。弁機構を構成する弁体は、弁座に対して接離し、その開き量（開度）が変化することで、１次ポートから流入した一次圧のガスの圧力を減圧して二次圧とし、２次ポートから送出したガスが所定圧を超えないようにしている（特許文献１、特許文献２）。

具体的には、前記減圧弁は、シリンダ室内に往復動自在に配置されたピストンと、ピストンに連結されて弁座を開閉する弁体と、弁体を弁座から離間する方向へ付勢する弁バネと、を備えている。そして、弁体と弁座との間隙を介して一次圧室からシリンダ室において、ピストンに区分された一方の室（二次圧室）へ流れる一次圧の流体を減圧して、二次圧の流体を得るようにしている。

減圧弁は、ガスを充填する際、２次側にガスを流出させた後は、ピストンが弁バネに抗して作動することにより閉弁するが、このとき一次圧が上昇する変動がある。
従来の減圧弁は、この一次圧の変動に対する二次圧の安定性を高めるために、一次圧による二次圧変動に関して、一次圧と二次圧の差圧による力に対して、前記弁体と連結されたピストンの径や、前記弁バネによる力を極小にするため、弁孔の径／ピストン径の比率を小さく（ピストン径を大きく）することで、達成している。

また、現在よりも二次圧が高圧となるように求められる技術分野、例えば、燃料電池車両では、ガスを貯留するタンク内の圧力（タンク圧）が高くなっている。このため、減圧比が大きい減圧弁が求められる。

特開２０１８−６０３７６号公報特開２０１８−１８３７４号公報

一方、減圧比を大きくした減圧弁であっても、二次圧は従来と同様に低く、かつ、二次圧の変動量を小さくする、すなわち、二次圧の安定性がある減圧弁が求められている。
本発明の目的は、ピストン径を大きくすることなく二次圧の安定性を得ることができる減圧弁を提供することにある。

上記問題点を解決するために、本発明は、シリンダ室内に往復動自在に配置されたピストンと、前記ピストンに連結されて弁座を開閉する弁体と、前記弁体を前記弁座から離間する方向へ付勢する弁バネと、を備え、前記弁体と前記弁座との間隙を介して一次圧室から前記シリンダ室の二次圧室へ流れる一次圧の流体を減圧して、二次圧の流体を得る減圧弁であって、前記弁座が、前記一次圧室内で前記弁体の往復動する方向と同方向に往復動自在に配置され、前記弁座を、反ピストン側方向に付勢する付勢部材を備え、前記一次圧と前記二次圧の差圧が大きいほど、前記弁座が前記二次圧室側へ移動するようにしたものである。

上記構成によれば、一次圧と二次圧の差圧が大きいほど、弁座が二次圧室側へ移動する。その結果、弁バネの設定荷重が変わるため、ピストン径を大きくすることなく二次圧の安定性を得られる。

また、前記弁体が、前記一次圧室に配置されていてもよい。
上記構成によれば、弁体が一次圧室に配置された減圧弁において、上記作用を実現することが可能となる。

また、前記弁体が、前記弁座よりも前記二次圧室側に配置されていてもよい。
上記構成によれば、弁体が二次圧室側に配置された減圧弁において、上記作用を実現することが可能となる。

また、前記弁座を保持し、前記弁座とともに移動可能に構成された弁座保持体を備えていてもよい。
上記構成によれば、弁座を保持する弁座保持体を備えた減圧弁において、上記作用を実現することが可能となる。

本発明によれば、ピストン径を大きくすることなく二次圧の安定性を得ることができる効果を奏する。

第１実施形態の減圧弁の一次圧と二次圧の差圧が大きい場合に弁保持体がシリンダ室側へ移動されたときの閉弁状態の断面図。第１実施形態の減圧弁の一次圧と二次圧の差圧が大きい場合に弁保持体がシリンダ室側へ移動されたときの開弁状態の断面図。第１実施形態の減圧弁の一次圧と二次圧の差圧が小さい場合に弁保持体が反シリンダ室側へ移動されたときの閉弁状態の断面図。第１実施形態の減圧弁の一次圧と二次圧の差圧が小さい場合に弁保持体が反シリンダ室側へ移動されたときの開弁状態の断面図。第１実施形態の減圧弁と比較例の減圧弁における二次圧の変化を示すグラフ。第２実施形態の減圧弁の一次圧と二次圧の差圧が大きい場合に弁保持体がシリンダ室側へ移動されたときの閉弁状態の断面図。第２実施形態の減圧弁の一次圧と二次圧の差圧が大きい場合に弁保持体がシリンダ室側へ移動されたときの開弁状態の断面図。第２実施形態の減圧弁の一次圧と二次圧の差圧が小さい場合に弁保持体が反シリンダ室側へ移動されたときの閉弁状態の断面図。第２実施形態の減圧弁の一次圧と二次圧の差圧が小さい場合に弁保持体が反シリンダ室側へ移動されたときの開弁状態の断面図。

(第１実施形態)
以下、本発明を具体化した第１実施形態を図１〜図５を参照して説明する。
図１に示す減圧弁（レギュレータ）１は、燃料電池自動車に搭載される水素タンクと燃料電池とをつなぐ流体回路の途中に設けられ、高圧（例えば最大８７．５ＭＰａ程度）の水素ガスを減圧（例えば４ＭＰａ程度）して燃料電池側に送出する。

減圧弁１は、一次ポート２及び二次ポート３が形成されたハウジング４と、ハウジング４内における一次ポート２と二次ポート３との間に設けられた弁機構５と、弁機構５の開き量（開度）を調整する押圧機構６とを備えている。

ハウジング４には、一次ポート２及び二次ポート３に連通するとともに、外部に開口した丸穴状のシリンダ室１１が形成されている。具体的には、一次ポート２から延びるガス流路を構成する供給流路１２は、弁機構収納室７及びシリンダ室１１の底壁１１ａの中央に形成された開口１１ｂを介して、シリンダ室１１と連通されている。弁機構収納室７は、開口１１ｂ及び供給流路１２に対して同軸に配置されるとともに、両者よりも大径の内径を有するように断面円形に形成されている。

また、シリンダ室１１の底壁１１ａにおいて、中央（軸心）から偏心した位置には、送出流路１３の開口が設けられている。送出流路１３は、二次ポート３に連通されていてガス流路を構成する。送出流路１３には、リリーフ弁や継手（ともに図示略）が設けられる。

弁機構収納室７内には、弁機構５が設けられている。弁機構５は、供給流路１２に収容される弁体（ポペット）２１と、弁機構収納室７に収容される弁座２２と、弁座２２を保持する弁座保持体２３とを備えている。

図１に示すように、弁体２１は、円柱状の本体部３１と、本体部３１から下流側（図１中、上側）に向かって外径が小さくなるテーパ状の頭部３２と、頭部３２の下流側端部から突出した円柱状の凸部３３とを有している。本体部３１、頭部３２及び凸部３３は、同軸上に一体形成されている。

本体部３１（弁体２１）の外径は供給流路１２の内径よりもやや小さく設定されており、弁体２１は供給流路１２内（弁座２２の下流側）において軸線Ｌ１と同軸上で軸方向（軸線Ｌ１の延出方向）に移動可能に配置されている。本体部３１において、頭部３２とは反対の端部には、供給流路１２の内面に一端が係止されたコイルバネ等のバネ３４が当接されている。弁体２１は、バネ３４が供給流路１２の内面と弁体２１との間で圧縮されることにより弁座２２方向に付勢されている。頭部３２の外周面は、軸線Ｌ１に対して略一定の傾斜角を有するテーパ状に形成されている。凸部３３は、その外周面が軸線Ｌ１に対して略平行な円筒状に形成されるとともに、後述する弁孔２６の内径よりも小径となっていて、弁孔２６に対して軸線Ｌ１が延びる方向に相対移動（すなわち、往復移動）可能に挿入されている。また、凸部３３は、常時、弁孔２６から下流側に突出して配置されている。

弁座２２は、弁機構収納室７内に軸線Ｌ１と同軸上に配置されるように弁座保持体２３に対して圧入されている。弁座２２は、例えばポリイミド樹脂等の弾性変形可能な硬質樹脂により、円環状に形成されており、断面円形をなす弁孔２６を有している。

弁機構５の閉弁時は、弁体２１の頭部３２が弁孔２６の上流側開口の内周縁の全体に当接することにより、弁孔２６が閉塞される。
図１に示すように、弁座保持体２３は、円筒状に形成されており、弁機構収納室７の内周面に対して軸方向に往復移動自在に配置されている。弁座保持体２３の外周面には、周溝が形成されていて、該周溝にＯリング等のシール部材２４が嵌合されている。シール部材２４は、弁座保持体２３が軸方向に往復移動する際に弁機構収納室７の内周面に対して摺接する。弁座保持体２３と、シリンダ室１１の底壁１１ａ間には、コイルバネ等の復帰バネ２５が配置されている。弁座保持体２３は、復帰バネ２５が底壁１１ａと弁座保持体２３との間で圧縮されることによりシリンダ室１１とは離間する方向に付勢されている。弁機構収納室７において、弁座保持体２３と供給流路１２側の空間は、一次圧室８としている。復帰バネ２５は、付勢部材に相当する。

押圧機構６は、シリンダ室１１を塞ぐ蓋体４１と、シリンダ室１１内に摺動可能に収容されるピストン４２と、蓋体４１とピストン４２との間に圧縮状態で配置される弁バネとしてのコイルバネ４３とを備えている。蓋体４１は、外周部分がシリンダ室１１の内周に螺着されて、ハウジング４に固定されている。蓋体４１の外周には、Ｏリング等のシール部材４４が装着されていて、シリンダ室１１と外部との間の気密を確保している。

ピストン４２は円板状に形成されるとともに、その外径はシリンダ室１１の内径と略等しく設定されている。ピストン４２は、シリンダ室１１内に軸方向に摺動可能に収容され、シリンダ室１１内を大気圧室４５と二次圧室４６とに区画している。大気圧室４５は、常時大気圧となるようにされている。

ピストン４２の外周にはウェアリングやリップシール等のシール部材４７が装着されており、大気圧室４５と二次圧室４６との間の気密を確保している。ピストン４２の端面中央部から弁孔２６に向かって突部４８が一体形成されている。突部４８は、その外径が弁体２１における凸部３３の外径と略等しく設定されていて、凸部３３と互いに当接している。これにより、弁体２１は、ピストン４２の摺動に応じて一体で移動する。コイルバネ４３は、蓋体４１とピストン４２との間で圧縮された状態で収容されている。そして、コイルバネ４３により、弁体２１が弁座２２から離座する、すなわち弁機構５の開き量（開度）が大きくなるようにピストン４２を付勢している。

また、弁孔２６の内径Ｓ１、ピストン４２の外径Ｓ２、及び弁機構収納室７（一次圧室８）の内径Ｓ３の大小関係は、Ｓ２＞Ｓ３＞Ｓ１としている。そして、大気圧室４５と二次圧室４６の差圧、バネ３４及びコイルバネ４３の付勢力に応じてピストン４２がシリンダ室１１内を往復摺動するようにしている。

また、弁座保持体２３は、一次圧室８の一次圧と二次圧室４６の二次圧との差圧が大きいほど、復帰バネ２５の付勢力に抗して、シリンダ室１１（二次圧室４６）側へ移動するように、コイルバネ４３、復帰バネ２５の付勢力、及び、弁孔２６の内径Ｓ１、ピストン４２の外径Ｓ２、及び弁機構収納室７（一次圧室８）の内径Ｓ３が設定されている。

また、一次圧室８の一次圧と二次圧室４６の二次圧との差圧が小さくなり、復帰バネ２５の付勢力が、一次圧室８の一次圧よりも大きくなると、弁座保持体２３が反シリンダ室側へ移動するようになっている。

また、ピストン４２の軸方向位置に応じて弁機構５の開き量を調整することで、二次ポート３側の圧力（二次圧室４６内の圧力）が所定圧を超えないようにしている。なお、弁機構５の開き量は、一次圧室８の一次圧、すなわち、一次ポート２側の圧力（水素タンクの圧力）が高いほど小さく、水素タンク内の水素ガスの充填量が減少して一次ポート２側の圧力が低下するにつれて大きくなる。

(第１実施形態の作用)
上記のように構成された減圧弁１の作用を説明する。
なお、説明の便宜上、図１に示すように、弁体２１が閉弁している状態で、一次圧室８内の一次圧が上昇しており、一次圧室８内の一次圧と二次圧室４６の二次圧との差圧が大きく、弁座保持体２３は復帰バネ２５の付勢力に抗して二次圧室４６側（ピストン４２側）へ移動しているものとする。

この閉弁状態において、二次ポート３側が開き、二次圧が小さくなると、大気圧室４５と二次圧室４６の差圧、バネ３４及びコイルバネ４３の付勢力の差に応じてピストン４２がシリンダ室１１内を摺動して、図２に示すように弁機構５が開弁してその開き量が調整される。

このように弁座保持体２３が復帰バネ２５の付勢力に抗して二次圧室４６側（ピストン４２側）へ移動している場合、ピストン４２は、コイルバネ４３の圧縮を大きくする状態である。このため、この状態で、弁機構５の開き量が調整される場合、実質的に、コイルバネ４３が伸張している場合に比べてコイルバネ４３の設定荷重が変えられていることと同義である。

一方、一次圧室８内の一次圧が下降して、一次圧室８内の一次圧と二次圧室４６の二次圧との差圧が小さくなると、弁座保持体２３は復帰バネ２５の付勢力により反二次圧室４６側（反ピストン４２側）へ移動する（図３参照）。

弁座保持体２３が反二次圧室４６側（反ピストン４２側）へ移動した状態で、図３に示す閉弁状態において、二次ポート３側が開き、二次圧が小さくなると、大気圧室４５と二次圧室４６の差圧、バネ３４及びコイルバネ４３の付勢力の差に応じてピストン４２がシリンダ室１１内を摺動して、図４に示す弁機構５が開弁してその開き量が調整される。

この状態で、大気圧室４５と二次圧室４６の差圧、バネ３４及びコイルバネ４３の付勢力に応じてピストン４２がシリンダ室１１内を摺動して、図４に示す弁機構５が開弁した状態と図３に示す閉弁した状態の間においてその開き量が調整される。

このように弁座保持体２３が復帰バネ２５の付勢力により反二次圧室４６側（反ピストン４２側）へ移動している場合、ピストン４２は、コイルバネ４３の圧縮を小さくしている状態である。このため、この状態で、弁機構５の開き量が調整される場合、実質的に、コイルバネ４３の設定荷重を変えて行っていることと同義である。

＜シミュレーションによる試験＞
図５は、上記のように構成した減圧弁と、比較例の減圧弁とをシミュレーションで計算した試験結果を示す。

比較例の減圧弁は、本実施形態の減圧弁の構成において、図３、図４に示すように、反シリンダ室側に位置している状態と同じ位置で弁座が固定されている構成としている。
図５は、両減圧弁の開弁状態から閉弁状態に移行する場合、及び閉弁状態から開弁状態に移行する場合、並びに、それぞれの状態において、一次圧に対する二次圧の変化を試験したものである。

図５において、実線（細線）Ａは、本実施形態の減圧弁において、一次圧を高圧（８７．５ＭＰａ）としたときの二次圧の変化を示している。この一次圧が高圧のときは、図１及び図２に示すように、弁座保持体２３は、シリンダ室１１（二次圧室４６）側へ移動している状態である。

図５において、点線（細線）Ｂは、本実施形態の減圧弁において、一次圧を低圧（４ＭＰａ）としたときの二次圧の変化を示している。この一次圧が低圧のときは、図３及び図４に示すように、弁座保持体２３は、反シリンダ室１１（反二次圧室４６）側へ移動している状態である。

図５において、実線（太線）ａは、比較例の減圧弁において、一次圧を高圧（８７．５ＭＰａ）としたときの二次圧の変化を示し、点線（太線）ｂは、比較例の減圧弁において、一次圧を低圧（４ＭＰａ）としたときの二次圧の変化を示している。

図５に示すように、本実施形態と同様に構成された減圧弁の一次圧が低圧のときと高圧のときの変動量Ｈと、比較例の減圧弁における一次圧が低圧のときと高圧のときの変動量ｈでは、Ｈ＜ｈとなり、本実施形態の減圧弁の二次圧の変動量が抑制されていることが確認できる。

本実施形態では、下記の特徴を有する。
（１）本実施形態の減圧弁１は、シリンダ室内に往復動自在に配置されたピストン４２と、ピストン４２に連結されて弁座２２を開閉する弁体２１と、弁体２１を弁座２２から離間する方向へ付勢するコイルバネ４３（弁バネ）と、を備えている。また、弁体２１と弁座２２との間隙を介して一次圧室８からシリンダ室１１の二次圧室４６へ流れる一次圧の流体を減圧して、二次圧の流体を得る。また、減圧弁１は、一次圧室８内で弁体２１の往復動する方向と同方向に往復動自在に配置されて弁座２２を保持する弁座保持体２３と、弁座保持体２３を、反ピストン側方向に付勢する復帰バネ２５（付勢部材）とを備えている。そして、減圧弁１は一次圧と二次圧の差圧が大きいほど、弁座保持体２３を介して弁座保持体２３を二次圧室４６側へ移動し、コイルバネ４３（弁バネ）の設定荷重を可変する。

この結果、本実施形態によれば、ピストン径を大きくすることなく二次圧の安定性を得ることができる。このことから、次のことも可能となる。すなわち、減圧弁のサイズを従来と同じサイズの場合には、前述したように一次圧が変わった場合にも、二次圧の変動量を抑制できるが、さらに、サイズを小型化すれば、二次圧の変動量もさらに小さくできる。さらに、従来は、ガスが減圧弁に突入して入ってくると、一次圧と二次圧のバランスを崩し、弁座への負荷が大きくなる。しかし、本実施形態によれば、一次圧と二次圧のバランスが崩れるのを緩和し、弁座に対する負荷を軽減できる効果がある。

（２）本実施形態の減圧弁では、弁体２１が、一次圧室８に配置されている。この結果、本実施形態では、弁体２１が一次圧室８に配置された減圧弁において、上記（１）の作用効果を容易に実現できる。

(第２実施形態)
次に、第２実施形態の減圧弁１００を、図６〜図９を参照して説明する。
減圧弁１００は、端部部材１０１と、弁座１０２を備える弁機構１０３と、ハウジング１０４と、ピストン１０５と、コイルバネ１０６、継手１１０等を有している。

端部部材１０１は、例えばステンレス製であって、円筒状をなしていてハウジング１０４に対して一体に固定されている。端部部材１０１の反ハウジング側の端面には、軸方向（ハウジングの中心線である軸線Ｌ２の延出方向）に沿って段付き孔１０７が穿設されている。段付き孔１０７は、反ハウジング側に開口する大径部１０８と、ハウジング側に開口する小径部１０９とからなる。大径部１０８、小径部１０９は同軸に形成されている。

大径部１０８には、継手１１０が螺合して一体に固定されている。継手１１０において、端部部材１０１と対向する端面には、ウェアリングやリップシール等のシール部材１０１ａが装着され、該端面から継手１１０外部にガスが漏れないようにしている。

継手１１０は、外端に形成された一次ポート１１１と、一次ポート１１１よりも大径の一次圧室１１２とを備えている。一次ポート１１１と一次圧室１１２は段付き孔１０７の小径部１０９と同軸に配置されて連通している。一次ポート１１１は、減圧弁１００への水素ガスの流入口としている。

一次圧室１１２において、底部側には、水素ガス中の異物を除去しながら水素ガスを通すことができるフィルタ１１３が配置されている。
弁機構１０３は、一次圧室１１２に位置された弁座保持体１１４と、一次圧室１１２に配置された付勢部材としての復帰バネ１１５とにより構成されている。

弁座保持体１１４は、円筒状の筒部１１６と、筒部１１６の反ハウジング側の端部周面に張り出し形成されたフランジ１１７とにより構成されている。
筒部１１６において、ハウジング側の端部は、段付き孔１０７の小径部１０９に軸支方向に往復動自在に挿通されているとともに、該端部の端面に樹脂製の弁座１０２が嵌合されている。また、筒部１１６の外周面には、Ｏリング等のシール部材１１８が装着されている。筒部１１６には、一次圧室１１２と連通する連通孔１１６ａが軸心に沿って形成されている。シール部材１１８は、弁座保持体１１４が軸方向に往復移動する際に小径部１０９の内周面に対して摺接する。

復帰バネ１１５は、例えば皿バネ等からなり、端部部材１０１の端面と弁座保持体１１４のフランジ１１７間に配置されている。
弁座保持体１１４は、復帰バネ１１５が端部部材１０１の端面と弁座保持体１１４のフランジ１１７間で圧縮されることにより後述するシリンダ室１２１とは離間する方向に付勢されている。

弁座１０２は、樹脂製であって、略円環状に形成され、軸方向に貫通する弁孔１１９を有している。弁孔１１９は、連通孔１１６ａを介して一次圧室１１２に連通している。ハウジング１０４は、その内側に、ピストン１０５と蓋体１２０の一部を収容している。ハウジング１０４は、例えば、アルミニウム製である。蓋体１２０は、減圧弁１００からの水素ガスの二次ポート（図示しない）に接続する流路１２８を備えている。流路１２８は、シリンダ室１２１の後述する二次圧室１２３と連通している。

ハウジング１０４は、断面円形のシリンダ室１２１を有している。蓋体１２０は、外周部分がシリンダ室１１の開口端内周に螺着されて、ハウジング１０４に固定されている。蓋体４１の外周には、Ｏリング等のシール部材１２２が装着されていて、シリンダ室１２１と外部との間の気密を確保している。

シリンダ室１２１内には、ピストン１０５が配置されている。ピストン１０５は、その外径はシリンダ室１２１の内径と略等しく設定されている。ピストン１０５は、シリンダ室１２１内に軸方向に摺動可能に収容され、シリンダ室１２１内を二次圧室１２３と大気圧室１２４に区画している。大気圧室１２４は、常時大気圧となるようにされている。ピストン１０５の外周にはウェアリングやリップシール等のシール部材１２５が装着されており、大気圧室１２４と二次圧室１２３との間の気密を確保している。ピストン１０５の端面中央部から弁孔１１９に向かって突部１２６が一体形成されている。

突部１２６は、大気圧室１２４の底面に中央部に形成された断面円形の筒部１３１の内腔１３２に軸方向に往復摺動自在に挿入されている。内腔１３２は、弁孔１１９と連通している。突部１２６の外周は、ウェアリングやリップシール等のシール部材１３３が装着されていて、弁孔１１９側の内腔１３２のガスが大気圧室１２４に漏れないようにされている。

ピストン１０５及び突部１２６内には軸方向に穿孔された流路１２９が設けられている。流路１２９の一端は、ピストン１０５の端面で開口されて、二次圧室１２３と連通している。流路１２９の他端は、軸線Ｌ２と直交して穿孔された流路１３０を介して弁孔１１９側の内腔１３２と連通している。

突部１２６の先端には、弁体１２７が形成されている。弁体１２７は、弁孔１１９側の内腔１３２の内周面よりも小径とされた本体部１３４と、弁孔１１９と接離するシール部１３５とを有している。弁体１２７は、ピストン１０５の摺動に応じて一体で移動して、弁座１０２に対して接離する。コイルバネ１０６は、蓋体１２０とは反対側に位置する大気圧室１２４の底壁とピストン１０５との間で圧縮された状態で収容されている。

そして、弁体１２７は、コイルバネ１０６により、シール部１３５が弁座保持体１１４から離座する、すなわち、弁機構１０３の開き量（開度）が大きくなるようにピストン１０５を付勢している。また、弁孔１１９の内径、ピストン１０５の外径、及び一次圧室１１２の内径の大小関係は、ピストンの外径＞一次圧室１１２の内径＞弁孔１１９の内径としている。

そして、大気圧室１２４と二次圧室１２３の差圧、復帰バネ１１５及びコイルバネ１０６の付勢力に応じてピストン１０５がシリンダ室１２１内を往復摺動するようにしている。また、弁座保持体１１４は、一次圧室１１２の一次圧と二次圧室１２３の二次圧との差圧が大きいほど、復帰バネ１１５の付勢力に抗して、シリンダ室１２１（二次圧室１２３）側へ移動するように、コイルバネ１０６、復帰バネ１１５の付勢力、及び、弁孔１１９の内径、ピストン１０５の外径、及び一次圧室１１２の内径が設定されている。

また、一次圧室１１２の一次圧と二次圧室１２３の二次圧との差圧が小さくなり、復帰バネ１１５の付勢力が、一次圧室１１２の一次圧よりも大きくなると、弁座保持体１１４が反シリンダ室側へ移動するようになっている。

また、ピストン１０５の軸方向位置に応じて弁機構１０３の開き量を調整することで、二次ポート側の圧力（二次圧室１２３内の圧力）が所定圧を超えないようにしている。なお、弁機構１０３の開き量は、一次圧室１１２の一次圧、すなわち、一次ポート１１１側の圧力（水素タンクの圧力）が高いほど小さく、水素タンク内の水素ガスの充填量が減少して一次ポート１１１側の圧力が低下するにつれて大きくなる。

（第２実施形態の作用）
上記のように構成された減圧弁１００の作用を説明する。
なお、説明の便宜上、図６に示すように、弁体１２７が閉弁している状態で、一次圧室１１２内の一次圧が上昇しており、一次圧室１１２内の一次圧と二次圧室１２３の二次圧との差圧が大きく、弁座保持体１１４は復帰バネ１１５の付勢力に抗して二次圧室１２３側（ピストン１０５側）へ移動しているものとする。

この閉弁状態において、二次ポート側が開き、二次圧が小さくなると、大気圧室１２４と二次圧室１２３の差圧、コイルバネ１０６の付勢力に応じてピストン１０５がシリンダ室１２１内を摺動して、図７に示すように弁機構１０３が開弁してその開き量が調整される。

このように弁座保持体１１４が復帰バネ１１５の付勢力に抗して二次圧室１２３側（ピストン１０５側）へ移動している場合、ピストン１０５は、コイルバネ１０６の伸張を大きくする状態である。このため、この状態で、弁機構１０３の開き量が調整される場合、実質的に、コイルバネ４３が短縮している場合に比べてコイルバネ１０６の設定荷重が変えられていることと同義である。

一方、一次圧室１１２内の一次圧が下降して、一次圧室１１２の一次圧と二次圧室１２３の二次圧との差圧が小さくなると、弁座保持体１１４は復帰バネ１１５の付勢力により反二次圧室１２３側（反ピストン１０５側）へ移動する（図８参照）。

弁座保持体１１４が反二次圧室１２３側（反ピストン１０５側）へ移動した状態で、図８に示す閉弁状態において、二次ポート側が開き、二次圧が小さくなると、大気圧室１２４と二次圧室１２３の差圧、コイルバネ１０６の付勢力に応じてピストン１０５がシリンダ室１２１内を摺動し、図９に示す弁機構１０３が開弁してその開き量が調整される。

この状態で、大気圧室１２４と二次圧室１２３の差圧、コイルバネ１０６の付勢力に応じてピストン１０５がシリンダ室１２１内を摺動して、図９に示す弁機構１０３が開弁した状態と図８に示す閉弁した状態の間においてその開き量が調整される。

このように弁座保持体１１４が復帰バネ１１５の付勢力により反二次圧室１２３側（反ピストン１０５側）へ移動している場合、ピストン１０５は、コイルバネの圧縮を大きくしている状態である。このため、この状態で、弁機構１０３の開き量が調整される場合、実質的に、コイルバネ１０６の設定荷重を変えて行っていることと同義である。

本実施形態では、下記の特徴を有する。
（１)本実施形態の減圧弁では、弁体１２７が、一次圧室１１２に配置されている。この結果、本実施形態では、弁体１２７が一次圧室１１２に配置された減圧弁において、上記第１実施形態の（１）の作用効果を容易に実現できる。

なお、本発明の実施形態は前記実施形態に限定されるものではなく、下記のように変更しても良い。
・第１実施形態において、一次圧室８の底部側には、復帰バネ２５の付勢力により、弁座保持体２３が移動した際に、弁座保持体２３の移動を停止させるストッパが設けられていてもよい。

・前記実施形態の減圧弁が減圧する流体は、気体、気体以外の流体、例えば、蒸気、或いは水、油等の液体としてもよい。
・前記実施形態において、弁座保持体２３、１１４を省略し、付勢部材にて弁座を反ピストン側方向に直接付勢してもよい。

１…減圧弁、２…一次ポート、３…二次ポート、４…ハウジング、５…弁機構、
６…押圧機構、７…弁機構収納室、８…一次圧室、９…ストッパ、
１１…シリンダ室、１１ａ…底壁、１１ｂ…開口、１２…供給流路（ガス流路）、
１３…送出流路（ガス流路）、２１…弁体、２２…弁座、２３…弁座保持体、
２４…シール部材、２５…復帰バネ（付勢部材）、２６…弁孔、３１…本体部、
３２…頭部、３３…凸部、３４…バネ、４１…蓋体、４２…ピストン、
４３…コイルバネ、４４…シール部材、４５…大気圧室、４６…二次圧室、
４７…シール部材、４８…突部、１００…減圧弁、１０１…端部部材、
１０１ａ…シール部材、１０２…弁座、１０３…弁機構、１０４…ハウジング、
１０５…ピストン、１０６…コイルバネ、１０７…段付き孔、１０８…大径部、
１０９…小径部、１１０…継手、１１１…一次ポート、１１２…一次圧室、
１１３…フィルタ、１１４…弁座保持体、１１５…復帰バネ（付勢部材）、
１１６…筒部、１１６ａ…連通孔、１１７…フランジ、１１８…シール部材、
１１９…弁孔、１２０…蓋体、１２１…シリンダ室、１２２…シール部材、
１２３…二次圧室、１２４…大気圧室、１２５…シール部材、１２６…突部、
１２７…弁体、１２８…流路、１２９…流路、１３０…流路、１３１…筒部、
１３２…内腔、１３３…シール部材、１３４…本体部、１３５…シール部、
Ｌ１、ｌ２…軸線。

Claims

シリンダ室内に往復動自在に配置されたピストンと、前記ピストンに連結されて弁座を開閉する弁体と、前記弁体を前記弁座から離間する方向へ付勢する弁バネと、を備え、前記弁体と前記弁座との間隙を介して一次圧室から前記シリンダ室の二次圧室へ流れる一次圧の流体を減圧して、二次圧の流体を得る減圧弁であって、
前記弁座が、前記一次圧室内で前記弁体の往復動する方向と同方向に往復動自在に配置され、
前記弁座を、反ピストン側方向に付勢する付勢部材を備え、
前記一次圧と前記二次圧の差圧が大きいほど、前記弁座が前記二次圧室側へ移動するようにした減圧弁。
前記弁体が、前記一次圧室に配置された請求項１に記載の減圧弁。
前記弁体が、前記弁座よりも前記二次圧室側に配置された請求項１に記載の減圧弁。
前記弁座を保持し、前記弁座とともに移動可能に構成された弁座保持体を備えた請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載の減圧弁。