JP5892052B2 - 高圧流体用圧力制御弁、および圧縮天然ガス用圧力制御弁 - Google Patents

Description

本発明は、高圧流体の圧力を制御する圧力を制御する高圧流体用圧力制御弁に関する。

内燃機関（以下、「エンジン」という）に供給される気体燃料、例えば圧縮天然ガスの圧力を燃料タンク内の高圧から気体燃料用インジェクタが噴射可能な低圧に減圧する圧縮天然ガス用圧力制御弁が知られている。特許文献１には、弁体と連結するダイアフラムが受ける出口側の気体燃料の圧力（以下、「出力圧力」という）の大きさにより弁体が弁座と当接または離間する流体用レギュレータが記載されている。また、引用文献２には、出力圧力が作用するピストンの往復移動により弁体が弁座と当接または離間する減圧弁が記載されている。

特開２００５−３０７９７２号公報 特開２００５−００４５５３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の流体用レギュレータでは出力圧力が作用するダイアフラムの受圧径に加えてダイアフラムの縁部を保持する保持部を備えるため、流体用レギュレータの体格が大きくなる。また、弁体に作用する入口側の気体燃料の圧力（以下、「供給圧力」という）の影響をキャンセルするため弁体のダイアフラムと連結する側とは反対側に出力圧力を導く連通路が形成されており、構成が複雑になる。
また、特許文献２に記載の減圧弁では、ピストンに作用する供給圧力の影響をキャンセルできないため、圧力を制御する流体が高圧である場合、供給圧力の大きさに影響され出力される気体燃料の圧力精度が低下する。

本発明の目的は、小型かつ簡素な構成により高圧流体の圧力を高精度に制御可能な高圧流体用圧力制御弁を提供することにある。

本発明は、高圧流体の圧力を制御する高圧流体用圧力制御弁であって、高圧流体が導入される導入口および圧力が制御された流体が導出される導出口を形成するハウジングと、ハウジング内の導入口と導出口との間に往復移動可能に設けられ導入口と導出口とを連通可能な連通路を形成する弁体と、弁体が当接または離間するとき導入口と導出口とを遮断または連通する弁座を形成するシート部材と、弁体と弁座とが離間する方向に弁体を付勢する第１付勢手段と、を備え、弁体は、導入口の高圧流体が弁体に作用する作用力のうち、弁体が弁座に当接する方向に作用する第１作用力と弁体が弁座から離間する方向に作用する第２作用力とが同じになるように形成されていることを特徴とする。

圧力制御弁では、弁体が弁座から離間するとき、弁体と弁座との間に形成される隙間の開口面積の大きさによって出口側の高圧流体の圧力が決定される。本発明の高圧流体用制御弁では、弁体は、導入口の高圧流体が弁体に作用する作用力が弁体の往復移動の方向に沿って互いにキャンセルするように形成されている。これにより、導入口に導入される高圧流体の圧力の大きさが弁座に対する弁体の相対位置に及ぼす影響がキャンセルされる。したがって、導出口の高圧流体の圧力が導入口の高圧流体の圧力の大きさとは無関係に決定され、導出口の高圧流体の圧力を高精度に制御することができる。

また、本発明の高圧流体用制御弁では、弁体と連結し導出口の高圧流体の圧力が作用するダイアフラムを備えておらず、また、弁体に作用する導入口の高圧流体の圧力の影響をキャンセルするための連通路が形成されていない。これにより、高圧流体用制御弁の体格を小さくしかつ構成を簡素にすることができる。

本発明の第１実施形態による気体燃料用圧力制御弁を適用した圧縮天然ガス供給システムの概略構成を示す模式図である。 本発明の第１実施形態による気体燃料用圧力制御弁の断面図である。 本発明の第１実施形態による気体燃料用圧力制御弁の作用を説明する断面図である。 本発明の第２実施形態による気体燃料用圧力制御弁の断面図である。 本発明の第３実施形態による気体燃料用圧力制御弁の断面図である。 本発明の第４実施形態による気体燃料用圧力制御弁の断面図である。

以下、本発明の複数の実施形態について図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
最初に、本発明を適用する圧縮天然ガス供給システムの概略構成を図１に基づいて説明する。圧縮天然ガス供給システム５は、圧縮天然ガスを燃料とする車両に搭載される。圧縮天然ガス供給システム５は、ガス充填口１０、燃料タンク１２、「高圧流体用圧力制御弁」としての気体燃料用圧力制御弁１、気体燃料用インジェクタ１７、ＥＣＵ９等を備える。

外部からガス充填口１０を通して供給される高圧の気体燃料は、供給管６を通って燃料タンク１２に貯留される。ガス充填口１０は、逆流防止機能を有しており、ガス充填口１０から供給される気体燃料が外部に逆流しないようになっている。供給管６には、ガス充填弁１１が設けられる。

燃料タンク１２には、燃料タンク弁１３が設けられている。燃料タンク弁１３は、燃料タンク１２からガス充填口１０への逆流防止機能、規定量以上の気体燃料が接続管７を流れるとき燃料タンク１２からの気体燃料の流れを遮断する過流防止機能、および燃料タンク１２内の圧力上昇時に燃料タンク１２内の圧力を外部に開放することで燃料タンク１２の破裂を防ぐ加圧防止安全機能を有する。
燃料タンク弁１３は、接続管７を介して気体燃料用圧力制御弁１に接続する。接続管７には、手動による接続管７の遮断が可能な元弁１４、電動による接続管７の遮断が可能な主止弁１５が設けられている。

気体燃料用圧力制御弁１は、接続管７を介して供給される気体燃料の圧力を気体燃料用インジェクタ１７に供給可能な圧力まで減圧する。例えば、気体燃料用圧力制御弁１は、燃料タンク１２内の２０ＭＰａの気体燃料を気体燃料用インジェクタ１７に供給可能な圧力である０．２〜０．６５ＭＰａまで減圧する。気体燃料用圧力制御弁１は、気体燃料用インジェクタ１７に供給される気体燃料の圧力を所望の圧力範囲内で事前に変更可能である。なお、気体燃料用圧力制御弁１の詳細な構造は後述する。

気体燃料用圧力制御弁１で減圧された気体燃料は、オイルフィルタ１６によってオイルが除去され、供給管８を通って気体燃料用インジェクタ１７に供給される。気体燃料用インジェクタ１７は、電気的に接続するＥＣＵ９の指示に応じて吸気管１８内に気体燃料を噴射する。気体燃料用インジェクタ１７には、図示しない温度センサおよび圧力センサが設けられる。温度センサおよび圧力センサが検出する気体燃料の温度および圧力に関する情報は、ＥＣＵ９に出力される。ＥＣＵ９は、気体燃料用インジェクタ１７に供給される気体燃料の圧力が規定値以上となるとき、主止弁１５に接続管７を遮断する信号を出力する。

吸気管１８内に噴射される気体燃料は、大気から導入される空気と混合され、吸気管１８が接続するエンジン１９の吸気ポートからシリンダ１９１内に導入される。エンジン１９では、ピストン１９２の上昇による気体燃料および空気の混合気体の圧縮および爆発により回転トルクが発生する。
このようにして、圧縮天然ガス供給システム５は、高圧の気体燃料を気体燃料用圧力制御弁１により気体燃料用インジェクタ１７に供給可能な低圧に減圧し、気体燃料用インジェクタ１７よりエンジン１９に供給する。

次に、気体燃料用圧力制御弁１の詳細な構成について図２および３に基づいて説明する。なお、図中の矢印Ｌは、気体燃料が流れる方向を示す。

気体燃料用圧力制御弁１は、ハウジング２１、第１蓋部２６、第２蓋部３１、弁体３６、メインスプリング４１、サブスプリング５２、付勢力調整部５１などから構成されている。

ハウジング２１は、両端に開口を有する略有底筒状に形成されている。ハウジング２１は、小径筒部２２、外径が小径筒部２２の外径より大きい大径筒部２３、および小径筒部２２と大径筒部２３とを接続する底部２４から構成される。ハウジング２１は、第１蓋部２６、第２蓋部３１、弁体３６、メインスプリング４１、サブスプリング５２、および付勢力調整部５１などを内部に収容する。

小径筒部２２は、開口２２１を有する筒状に形成されている。小径筒部２２の内部は、底部２４の一方の面２４１を底面とする有底凹部となっている。小径筒部２２は、底部２４および第１蓋部２６とともに弁体３６の一部を収容する第１圧力室２５１を形成する。開口２２１の内壁にはねじ溝２２２が形成されている。小径筒部２２には、接続管７（図１参照）と接続する導入口２２４が形成される。導入口２２４は、小径筒部２２の外部と内部、すなわち第１圧力室２５１と接続管７内とを連通する。

大径筒部２３は、開口２３１を有する筒状に形成されている。大径筒部２３の内部は、底部２４の他方の面２４２を底面とする有底凹部となっている。大径筒部２３は、第２蓋部３１、弁体３６の一部、メインスプリング４１、サブスプリング５２、および付勢力調整部５１を内部に収容する。開口２３１の内壁にはねじ溝２３２が形成されている。

大径筒部２３の内部は、後述する皿部３９により第３圧力室２５３と第４圧力室２５４とに区画されている。具体的には、第３圧力室２５３は、皿部３９、底部２４の他方の面２４２、および大径筒部２３の内壁により形成される。また、第４圧力室２５４は、皿部３９、第２蓋部３１、および大径筒部２３により形成される。第３圧力室２５３は、大径筒部２３に形成されている連通孔２３５を介して大径筒部２３の外部と連通する。第１実施形態による気体燃料用圧力制御弁１では、連通孔２３５はエンジン１９の吸気管１８に接続する。また、第４圧力室２５４は、大径筒部２３に形成されている導出口２３４を介して大径筒部２３の外部と連通する。第１実施形態による気体燃料用圧力制御弁１では、導出口２３４は、供給管８（図１参照）を介して気体燃料用インジェクタ１７に接続する。

底部２４は、小径筒部２２と大径筒部２３とを接続するように設けられる。底部２４の略中央には、小径筒部２２の内部と大径筒部２３の内部とを連通する貫通口２５が形成されている。

第１蓋部２６は、略円錐台状に形成されている。第１蓋部２６の径方向外側の外壁２６１には、ねじ溝２６２が形成されている。ねじ溝２６２は、ハウジング２１のねじ溝２２２とねじ結合とする。これにより、第１蓋部２６は、小径筒部２２の開口２２１内に固定される。また、外壁２６１に設けられているシール部材２６４は、小径筒部２２の内壁に当接し、第１圧力室２５１と外部とをシールする。第１蓋部２６の円錐面２６３は、弁体３６と当接可能なように形成されている。第１蓋部２６は、特許請求の範囲に記載の「シート部材」に相当する。

第２蓋部３１は、略円柱状に形成されている。第２蓋部３１の外壁３１１にはねじ溝３１２が形成されている。ねじ溝３１２は、ハウジング２１のねじ溝２３２とねじ結合する。これにより、第２蓋部３１は、大径筒部２３の開口２３１内に固定される。また、径方向外側の外壁３１１に設けられているシール部材３１４は、大径筒部２３の内壁に当接し、大径筒部２３の内部と外部とをシールする。第２蓋部３１の中心軸φ方向の略中央には貫通口３１３が形成されている。貫通口３１３には、付勢力調整部５１が設けられる。

弁体３６は、弁部３７、軸部３８、および皿部３９などから構成されている。弁体３６は、底部２４の貫通口２５に挿通され、ハウジング２１内を中心軸φ方向に往復移動可能に設けられている。

弁部３７は、略円柱状に形成され小径筒部２２内に収容されている。「弁体の一方の端部」としての弁部３７は、その外径が第１圧力室２５１の内径より小さくなるように形成されている。これにより、第１圧力室２５１の内壁と弁部３７の径方向外側の外壁との間には隙間が形成される。弁部３７の第１蓋部２６側の外壁には、第１凹部３７１が形成されている。第１凹部３７１内には環状の樹脂材料から形成される当接部材３７４が設けられる。当接部材３７４は、第１蓋部２６の円錐面２６３と当接可能となるように形成されている。
弁部３７の第２蓋部３１側の外壁には、第２凹部３７２が形成されている。第２凹部３７２は、内壁にねじ溝が形成されている。第２凹部３７２には後述する軸部３８の一方の端部３８１が挿入される。
第１凹部３７１と第２凹部３７２との間には連通路３７３が形成されている。連通路３７３は、第１凹部３７１と第２凹部３７２とを連通する。

軸部３８は、筒状に形成されている。軸部３８の両端には、径方向外側の外壁にそれぞれねじ溝が形成されている。一方の端部３８１側のねじ溝は、弁部３７の第２凹部３７２内に形成されているねじ溝とねじ結合されるとともに接着剤により結合される。これにより、第１圧力室２５１と連通路３８３とはシールされる。また、他方の端部３８２側のねじ溝は、後述する皿部３９とねじ結合される。

軸部３８の中心軸φ方向の略中央には連通路３８３が形成されている。これにより、第１圧力室２５１と第４圧力室２５４とは、第１凹部３７１、連通路３７３、第２凹部３７２および連通路３８３を介して連通可能である。軸部３８の径方向外側の外壁３８４に形成されている凹部には、シール部材３８５を収容されている。「第１封止手段」としてのシール部材３８５は、例えば摩擦係数が低いＯリングであり、小径筒部２２内の第１圧力室２５１と大径筒部２３内の第３圧力室２５３との間をシールする。シール部材３８５は、そのシール径が弁体３６の当接部材３７４が円錐面２６３に当接するシート径と同じ大きさになるように形成されている。

皿部３９は、円形皿状に形成され大径筒部２３内に収容されている。「弁体の他方の端部」としての皿部３９は、底部３９１および筒部３９２などから構成されている。
底部３９１は、略中央に貫通口３９３が形成されている。貫通口３９３の内壁にはねじ溝が形成されており、軸部３８の他方の端部３８２とねじ結合されるとともに接着剤により結合される。これにより、第３圧力室２５３と第４圧力室２５４との間をシールする。底部３９１の軸部３８が接続する側の面３９４にはメインスプリング４１の一端が当接している。底部３９１の面３９４とは反対側の面３９５にはサブスプリング５２の他端が当接している。
筒部３９２は、筒状に形成され、径方向外側の外壁にはシール部材３９６が設けられる。「第２封止手段」としてのシール部材３９６は、例えばＯリングであり、メインスプリング４１を収容する第３圧力室２５３と第４圧力室２５４との間をシールしつつ、大径筒部２３の内壁に対して摺動可能に設けられている。

弁体３６の当接部材３７４と「弁座」としての円錐面２６３とが当接するとき、第１圧力室２５１と第４圧力室２５４とは遮断される。また、当接部材３７４と円錐面２６３とが離間するとき、第１圧力室２５１と第４圧力室２５４とは、第１凹部３７１の当接部材３７４の径内方向の内壁と第１蓋部２６の外壁とにより形成される第２圧力室２５２、および連通路３７３、３８３を介して連通する。

メインスプリング４１は、一端を皿部３９の面３９４に係止され、他端をハウジング２１の底部２４の他方の面２４２に係止されている。「第１付勢手段」としてのメインスプリング４１は、弁体３６を円錐面２６３から離間する方向に付勢する。

サブスプリング５２は、一端を皿部３９の面３９５に係止され、他端を付勢力調整部５１に係止されている。サブスプリング５２は、弁体３６を円錐面２６３に当接する方向に付勢する。

付勢力調整部５１は、調整部５１１および係止部５１２などから構成されている。
調整部５１１は、第２蓋部３１の貫通口３１３内に設けられる。調整部５１１の径方向外側の外壁に形成されているねじ溝５１３は、貫通口３１３の内壁に形成されているねじ溝と係合する。これにより、調整部５１１を第２蓋部３１に対して回転させることにより気体燃料用圧力制御弁１の中心軸φ方向に位置を調整可能である。調整部５１１には第４圧力室２５４側の端部にシール部材５１４が設けられている。
係止部５１２は、円形皿状に形成されている。係止部５１２は、サブスプリング５２の他端を係止している。

次に、第１実施形態による気体燃料用圧力制御弁１の作用を説明する。

エンジン１９が停止しているとき、気体燃料用インジェクタ１７は供給管８内の気体燃料を消費しないため、供給管８に接続する気体燃料用圧力制御弁１の第４圧力室２５４および導出口２３４の気体燃料の圧力は比較的高い。このとき、メインスプリング４１の付勢力に抗して弁体３６は円錐面２６３の方向に移動し、図３に示すように弁部３７の当接部材３７４と円錐面２６３とは当接している。

エンジン１９が駆動し気体燃料用インジェクタ１７が吸気管１８内に気体燃料を噴射すると、第４圧力室２５４の圧力は小さくなる。第４圧力室２５４の圧力が所定の値より小さくなると、図２に示すように弁部３７が当接部材３７４から離間し、第１圧力室２５１の気体燃料が連通路３７３、３８３を通って第４圧力室２５４に流入する。このとき、弁体３６の当接部材３７４と円錐面２６３との間の開口面積が調整され、燃料タンク１２内の高圧の気体燃料が気体燃料用インジェクタ１７が噴射可能な低圧に調整される。

ここで、気体燃料用圧力制御弁１が外部に出力する気体燃料の出力圧力の大きさについて説明する。
図３に示すように、弁体３６の弁部３７の直径をｄ１（ｍ）、弁体３６の当接部材３７４が円錐面２６３に当接するシート径をｄ２（ｍ）、軸部３８の外壁３８４に設けられているシール部材３８５のシール径をｄ３（ｍ）、連通路３８３の内径をｄ４（ｍ）、第４圧力室２５４の内径をｄ５（ｍ）、導入口２２４を介して当接部材３７４のシート径ｄ２の径外方向に形成される第１圧力室２５１に供給される気体燃料の供給圧力をＰｉｎ（ｐａ）、第４圧力室２５４から導出口２３４を介して出力される気体燃料の出力圧力をＰｏｕｔ（ｐａ）、第３圧力室２５３の圧力をＰｍ（ｐａ）、およびメインスプリング４１の付勢力とサブスプリング５２の付勢力との合計をＦｓｅｔ（Ｎ）とすると、弁体３６の当接部材３７４が円錐面２６３から離間する方向、すなわち開弁方向に弁体３６に作用する「第１作用力」としての作用力Ｆ１は、以下の式（１）で表される。
Ｆ１＝｛π×（ｄ１²−ｄ２²）×Ｐｉｎ｝／４＋｛π×（ｄ２²−ｄ４²）×Ｐｏｕｔ｝／４＋｛π×（ｄ５²−ｄ３²）×Ｐｍ｝／４＋Ｆｓｅｔ ・・・（１）
なお、第１実施形態による気体燃料用圧力制御弁１では、前述したように、弁体３６の当接部材３７４が円錐面２６３に当接するシート径ｄ２とシール部材３８５のシール径ｄ３とは同じである。シート径ｄ２は、特許請求の範囲に記載の「第１直径」に相当する。また、内径ｄ５は、特許請求の範囲に記載の「第２直径」に相当する。

また、弁体３６が円錐面２６３に当接する方向、すなわち閉弁方向に弁体３６に作用する「第２作用力」としての作用力Ｆ２は、以下の式（２）で表される。
Ｆ２＝｛π×（ｄ１²−ｄ３²）×Ｐｉｎ｝／４＋｛π×（ｄ５²−ｄ４²）×Ｐｏｕｔ｝／４ ・・・（２）

気体燃料用インジェクタ１７が吸気管１８に噴射する気体燃料の量を表す気体燃料の圧力は、気体燃料用インジェクタ１７が吸気管１８内に噴射する気体燃料の圧力、すなわち、気体燃料の出力圧力Ｐｏｕｔと、吸気管１８内の圧力、すなわち、第３圧力室２５３の圧力Ｐｍとの差により決定される。
式（１）および（２）より、気体燃料用インジェクタ１７が吸気管１８に供給する気体燃料の量は、作用力Ｆ１と作用力Ｆ２との関係から以下の式（３）で表される。
Ｐｏｕｔ−Ｐｍ＝（４×Ｆｓｅｔ）／｛π×（ｄ５²−ｄ２²）｝ ・・・（３）

第１実施形態による気体燃料用圧力制御弁１では、式（１）と式（２）との関係から気体燃料用インジェクタ１７が吸気管１８に噴射する気体燃料の量が求められる。このとき、式（１）の第１項である｛π×（ｄ１²−ｄ２²）×Ｐｉｎ｝／４は、式（２）の第１項である｛π×（ｄ１²−ｄ３²）×Ｐｉｎ｝／４と同じであるため、式（３）のように式（１）と式（２）とを等式にし、出力圧力Ｐｏｕｔを求める場合、式（１）の第１項と式（２）の第１項とはキャンセルされる。式（１）および式（２）では、式（１）の第１項および式（２）の第１項以外には供給圧力Ｐｉｎが含まれていないため、式（１）と式（２）との等式から出力圧力Ｐｏｕｔを決定する場合、供給圧力Ｐｉｎが含まれない式（３）が導出される。これは、弁体３６の当接部材３７４のシート径ｄ２と軸部３８のシール部材３８５のシール径ｄ３とが同じになるように形成されているためであり、第１実施形態による気体燃料用圧力制御弁１では、供給圧力Ｐｉｎの大きさに影響されることなく、出力圧力Ｐｏｕｔを制御することができる。これにより、気体燃料の出力圧力Ｐｏｕｔを高精度に制御することができる。

また、気体燃料用圧力制御弁１は、弁体と連結し出力圧力が作用するダイアフラムを備えておらずダイアフラムの縁部を保持する保持部を有していないため、体格を小さくすることができる。
また、供給圧力Ｐｉｎに影響されない出力圧力Ｐｏｕｔを決定できるため、供給圧力をキャンセルするため出力圧力を弁体に作用させる連通路などがハウジング２１に形成されていない。これにより、構成を簡素にすることができる。

また、第３圧力室２５３に吸気管１８の気体を導入することにより、気体燃料用圧力制御弁１で調整可能な気体燃料の圧力を導出口２３４から出力される出力圧力と吸気管１８の圧力との差とする。これにより、気体燃料用圧力制御弁１が気体燃料用インジェクタ１７に供給する気体燃料の圧力は、吸気管１８の圧力をベースとした圧力となり、エンジン１９が駆動するために最適な圧力の気体燃料を供給することができる。したがって、気体燃料用インジェクタ１７のダイナミックレンジを大きくすることができる。

ハウジング２１の貫通口２５に摺動する軸部３８のシール部材３８５は、摩擦係数が小さい材料から形成されている。これにより、弁体３６と貫通口２５の内壁との摺動抵抗が小さくなり、気体燃料の出力圧力Ｐｏｕｔをさらに高精度に制御することができる。

弁部３７は、その外径が第１圧力室２５１の内径より小さくなるように形成されている。これにより、第４圧力室２５４に高圧の気体燃料が充満する場合、弁部３７の当接部材３７４が円錐面２６３に当接しさらに弁体３６に閉弁方向の作用力が作用しても弁部３７は径外方向に広がり、第１圧力室２５１の内壁と干渉しない。したがって、第４圧力室２５４に高圧の気体燃料が充満したときでも弁体３６はハウジング２０内を往復移動可能であり、良好な作動特性を得ることができる。

第１実施形態による気体燃料用圧力制御弁１は、メインスプリング４１の付勢力を調整する付勢力調整部５１を備えている。これにより、式（１）の第４項に表されているメインスプリング４１の付勢力とサブスプリング５２の付勢力との合計を調整可能となり、気体燃料の出力圧力Ｐｏｕｔをさらに高精度に制御することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態による気体燃料用圧力制御弁を図４に基づいて説明する。第２実施形態は、第１実施形態と異なり、メインスプリングが設けられる位置が異なる。なお、第１実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。また、図４中の実線矢印Ｌは、気体燃料が流れる方向を示す。

第２実施形態による気体燃料用圧力制御弁２では、ハウジング２１は、有底筒状に形成されている小径の第１ハウジング２１１、外径が第１ハウジング２１１より大きい筒状に形成されている第２ハウジング２１２から構成されている。第２ハウジング２１２は、第１ハウジング２１１の径方向外側に形成されている嵌合部２１３に嵌合することにより第１ハウジング２１１と接続している。第４圧力室２５４を形成する第２ハウジング２１２の内壁は、皿部３９側の内径が比較的大きい部分と係止部５１２側の内径が比較的小さい部分とから構成されており、その間には段差面２１５が形成されている。

気体燃料用圧力制御弁２のメインスプリング４１の一部は、図４に示すように弁部３７の径外方向に設けられ、その一端は嵌合部２１３の内壁面２１４に係止されている。

ここで、気体燃料用圧力制御弁２の組み立て手順について説明する。
最初に、第２ハウジング２１２に図４の左側から皿部３９およびメインスプリング４１を挿入する。次に、第１ハウジング２１１を第２ハウジング２１２に固定する。このとき、メインスプリング４１の一端は内壁面２１４に係止されるため、メインスプリング４１は皿部３９を図４の右側に付勢するが、第２ハウジング２１２の段差面２１５により皿部３９の図４の右側への移動が規制される。

次に、軸部３８を貫通口２５に挿入し、軸部３８と皿部３９とをねじ結合するとともに接着剤によって接続する。続いて、軸部３８の一方の端部３８１に弁部３７を組み付けた後、第１蓋部２６を第２ハウジング２１２に組み付けられている第１ハウジング２１１に組み付ける。

次に、皿部３９の面３９５にサブスプリング５２の一端を当接しつつ、サブスプリング５２、第２蓋部３１および付勢力調整部５１を第２ハウジング２１２に組み付ける。これにより、気体燃料用圧力制御弁２が完成する。

第２実施形態による気体燃料用圧力制御弁２では、メインスプリング４１の一部が弁部３７の径外方向に設けられている。これにより、気体燃料用圧力制御弁２は中心軸φ方向の長さが短くなり、第１実施形態に比べてさらに体格を小さくすることができる。したがって、第２実施形態による気体燃料用圧力制御弁２は、第１実施形態と同じ効果を奏する。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態による気体燃料用圧力制御弁を図５に基づいて説明する。第３実施形態は、第２実施形態と異なり、付勢力調整部および導出口が設けられる位置が異なる。なお、第２実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。また、図５中の実線矢印Ｌは、気体燃料が流れる方向を示す。

第３実施形態による気体燃料用圧力制御弁３では、付勢力調整部６１が弁体３６に対して導入口２２４側に設けられている。具体的には、付勢力調整部６１は、第１蓋部２６の貫通口２６５の内壁に形成されているねじ溝とねじ結合している。付勢力調整部６１は、第１蓋部２６に対して回転させることにより気体燃料用圧力制御弁３の中心軸φ方向に移動可能である。付勢力調整部６１は、付勢力調整部６１と弁体３６との間に設けられているサブスプリング６２のセット長を変更する。

サブスプリング６２は、一端を付勢力調整部６１の弁体３６側の端部６１１に係止されている。また、他端を弁部３７の第１凹部３７１内に係止されている。サブスプリング６２は、弁体３６を円錐面２６３から離間する方向、すなわち開弁方向に付勢する。

導出口３１５は、第２蓋部３１の略中央に形成されている。連通路３８３から第４圧力室２５４に流れる気体燃料は、導出口３１５を介して供給管８に流れる。

第３実施形態による気体燃料用圧力制御弁３では、高圧側に設けられる第１蓋部２６に付勢力調整部６１が設けられている。これにより、気体燃料用圧力制御弁３は中心軸φ方向の長さが短くなり、第２実施形態に比べてさらに体格が小さくすることができる。したがって、第３実施形態による気体燃料用圧力制御弁３は、第１実施形態と同じ効果を奏する。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態による気体燃料用圧力制御弁を図６に基づいて説明する。第４実施形態は、第３実施形態と異なり、付勢力調整部の構成が異なる。なお、第３実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。また、図６中の実線矢印Ｌは、気体燃料が流れる方向を示す。

第４実施形態による気体燃料用圧力制御弁４では、付勢力調整部７１は、リニア可動部材７３および回転可動部材７４から構成される。
リニア可動部材７３は、第１蓋部２６の貫通口２６５に挿入されている。リニア可動部材７３は、第１蓋部２６に対して回転することにより第１蓋部２６に対する気体燃料用圧力制御弁４の中心軸φ方向の相対位置を変更可能である。リニア可動部材７３の弁体３６側には径方向外側の外壁にねじ溝が形成されている小径部７３１が設けられている。小径部７３１は、回転可動部材７４に接続している。

回転可動部材７４は、略円筒状に形成され、略中央に形成されている貫通口７４１にはリニア可動部材７３の小径部７３１が挿入されている。回転可動部材７４は、小径部７３１の回転に対してはフリーとなっている。回転可動部材７４と弁体３６との間には、サブスプリング７２が設けられている。

サブスプリング７２は、一端を回転可動部材７４の弁体３６側の端部７４２に係止され、他端を弁体３６の弁部３７に形成されている第１凹部３７１内に係止されている。サブスプリング７２は、弁体３６を円錐面２６３から離間する方向、すなわち開弁方向に付勢する。

リニア可動部材７３が回転するとリニア可動部材７３は第１蓋部２６に対して気体燃料用圧力制御弁４の中心軸φ方向に直線移動する。このとき、回転可動部材７４はリニア可動部材７３の中心軸φ方向への直線移動にあわせて気体燃料用圧力制御弁４の中心軸φ方向に直線移動するが、リニア可動部材７３の回転にあわせて回転しない。

第４実施形態による気体燃料用圧力制御弁４では、リニア可動部材７３を第１蓋部２６に対して回転すると、第１蓋部２６に対する回転可動部材７４の中心軸φ方向の相対位置が変化し、サブスプリング７２のセット長が変更される。また、回転可動部材７４は、リニア可動部材７３の回転に対してフリーであり、リニア可動部材７３が回転しても回転可動部材７４は回転しないため、サブスプリング７２の一端の位置は回転しない。これにより、サブスプリング７２のねじれによる破損を防止することができる。したがって、第４実施形態による気体燃料用圧力制御弁４は、第１実施形態の効果に加えて、サブスプリング７２の破損を防止することができる。

（他の実施形態）
（ア）上述の実施形態では、気体燃料用圧力制御弁は、車両に搭載される圧縮天然ガス供給システムに適用されるとした。しかしながら、気体燃料用圧力制御弁が適用されるシステムはこれに限定されない。気体燃料を燃料とする内燃機関を搭載するものであればよい。また、「高圧流体用圧力制御弁」が適用されるシステムはこれに限定されない。「高圧流体用圧力制御弁」は、圧力を制御された種々の高圧流体を供給する供給システムに適用可能である。

（イ）上述の実施形態では、第３圧力室は吸気管と連通するとした。しかしながら、第３圧力室と連通する空間はこれに限定されない。第３圧力室は大気と連通してもよい。

（ウ）上述の実施形態では、軸部の径方向外側の外壁に設けられているシール部材は、摩擦係数が低いＯリングであるとした。また。筒部の径方向外側の外壁に設けられるシール部材は、Ｏリングであるとした。しかしながら、これらのシール部材は、Ｏリングであることに限定されない。シールパッキンやＰＴＦＥシールであってもよい。軸部の径方向外側の外壁に設けられているシール部材は、第１圧力室と第３圧力室との間をシールしつつ、貫通口の内壁に対して摺動可能に設けられていればよい。また、筒部の径方向外側の外壁に設けられるシール部材は、第３圧力室と第４圧力室との間をシールしつつ、大径筒部の内壁に対して摺動可能に設けられていればよい。

（エ）上述の実施形態では、気体燃料用圧力制御弁はサブスプリングのセット長を変更する付勢力調整部を備えているとした。しかしながら、付勢力調整部を備えていなくてもよい。

以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

１、２、３、４ ・・・気体燃料用圧力制御弁（高圧流体用圧力制御弁）、
２１ ・・・ハウジング、
２２４ ・・・導入口、
２３４ ・・・導出口、
２６ ・・・第１蓋部（シート部材）、
２６３ ・・・円錐面（弁座）、
３６ ・・・弁体、
３８３ ・・・連通路、
４１ ・・・メインスプリング（第１付勢手段）、
Ｆ１ ・・・第１作用力、
Ｆ２ ・・・第２作用力。

Claims (13)

1. 高圧流体の圧力を制御する高圧流体用圧力制御弁（１、２、３、４）であって、
   高圧流体が導入される導入口（２２４）、および圧力が制御された流体が導出される導出口（２３４）を形成するハウジング（２１）と、
   前記ハウジング内の前記導入口と前記導出口との間に往復移動可能に設けられ、前記導入口と前記導出口とを連通可能な連通路（３８３）を形成する弁体（３６）と、
   前記弁体が当接または離間するとき、前記導入口と前記導出口とを遮断または連通する弁座（２６３）を形成するシート部材（２６）と、
   前記弁体と前記弁座とが離間する方向に前記弁体を付勢する第１付勢手段（４１）と、
   を備え、
   前記弁体は、前記導入口の高圧流体が前記弁体に作用する作用力のうち、前記弁体が前記弁座に当接する方向に作用する第１作用力（Ｆ１）と前記弁体が前記弁座から離間する方向に作用する第２作用力（Ｆ２）とが同じになるように形成されていることを特徴とする高圧流体用圧力制御弁。
2. 前記導入口は、前記弁体の一方の端部（３７）および前記弁体が前記弁座に当接するシート径である第１直径（ｄ２）の径外方向に設けられる第１圧力室（２５１）と連通し、
   前記導出口は、前記連通路を介し前記弁体の一方の端部内の前記第１直径の径内方向に設けられる第２圧力室（２５２）と連通し、
   前記第１付勢手段が収容される第３圧力室（２５３）と前記第１圧力室との間の気密を保持し、前記第１直径と等しい直径の第１封止手段（３８５）が設けられ、
   前記弁体の他方の端部（３９）は、前記第１直径よりも大きい第２直径（ｄ５）を有し、
   前記弁体の他方の端部には、前記第３圧力室と前記導出口との間の気密を保持する第２封止手段（３９６）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の高圧流体用圧力制御弁。
3. 前記第３圧力室に大気が導入されることを特徴とする請求項２に記載の高圧流体用圧力制御弁。
4. 前記第１封止手段および前記第２封止手段の少なくとも一方は、Ｏリングであることを特徴とする請求項２または３に記載の高圧流体用圧力制御弁。
5. 前記第１封止手段および前記第２封止手段の少なくとも一方は、シールパッキンであることを特徴とする請求項２または３に記載の高圧流体用圧力制御弁。
6. 前記第１封止手段および前記第２封止手段の少なくとも一方は、ＰＴＦＥシールであることを特徴とする請求項２または３に記載の高圧流体用圧力制御弁。
7. 前記第１付勢手段の少なくとも一部は、前記弁体の一方の端部の径外方向に設けられることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の高圧流体用圧力制御弁。
8. 前記弁体に当接し、前記弁体を閉弁方向に付勢する第２付勢手段（５２、７２）と、
   前記第２付勢手段の付勢力を調整する付勢力調整部（５１、６１）と、
   を備えることを特徴とする請求項２から７のいずれか一項に記載の高圧流体用圧力制御弁。
9. 前記第２付勢手段の一端は、前記弁体の他方の端部に当接することを特徴とする請求項８に記載の高圧流体用圧力制御弁。
10. 前記第２付勢手段の一端は、前記弁体の一方の端部に当接するように配置されることを特徴とする請求項８に記載の高圧流体用圧力制御弁。
11. 前記付勢力調整部（７１）は、前記ハウジングの軸方向に往復移動可能なリニア可動部材（７３）および前記リニア可動部材に対し回転可能な回転可動部材（７４）から構成され、
    前記リニア可動部材は、前記第２付勢手段の他端と当接することを特徴とする請求項９または１０に記載の高圧流体用圧力制御弁。
12. 前記弁体に設けられ前記弁座に当接可能な当接部材（３７４）および前記弁座の少なくとも一方は、樹脂から形成されることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の高圧流体用圧力制御弁。
13. 前記高圧流体は圧縮天然ガスであって、
    請求項２から１２のいずれか一項に記載の高圧流体用圧力制御弁は、圧縮天然ガスを燃料として駆動する内燃機関（１９）の圧縮天然ガス供給システム（５）に設けられ、
    前記第３圧力室は、前記内燃機関に接続する吸気管（１８）と連通することを特徴とする圧縮天然ガス用圧力制御弁。

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