JP7147268B2 - 弁装置 - Google Patents

Description

本発明は、弁装置に関するものである。

従来、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に用いられる弁装置が知られている（特許文献１参照）。
上記の弁装置は、ガスの流路を有するボディと、ガスの流路に設けられた収容部に収容される筒状の弁座と、弁座に対して着離する弁体と、収容部に対して弁座を軸方向に圧縮した状態で固定する弁座固定部材とを備えている。

弁座の内周面は、軸方向に延びる円筒面と、円筒面の一端部から連続的に延びるテーパ面とを有している。テーパ面は、弁座固定部材から収容部に向かって拡径されている。テーパ面には、弁体が着離することでガスの流路が開閉される。

特開２０１６－８５６２７号公報

ところで、弁座固定部材により弁座が軸方向に圧縮されると、弁座では径方向の内側への肉の液動が発生し、弁座の内周面が変形することがある。弁座の内周面のうちの円筒面が変形することでガスが流動する流路が不均一となり、ガスが通過するときに異音が発生する。

また、弁座の内周面のうちのテーパ面が変形することにより、弁体がテーパ面に着座したときの面圧が不均一となり、ガスの流路が十分に閉塞されなくなる。その結果、弁体と弁座との間のシール性が低下する。

本発明の目的は、弁座の内周面の変形に起因する異音の発生及びシール性の低下を抑制することが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、ガスの流路を有するボディと、前記流路上に設けられた収容部に収容される円筒状の弁座と、前記弁座に対して着離することで前記ガスの流路を開閉する弁体と、前記収容部に対して前記弁座を軸方向に圧縮した状態で固定する弁座固定部材と、を備えることを前提としている。前記弁座の内周面は、前記弁座の軸線を中心として前記軸線に平行な線分を回転させたときに形成される曲面であって前記軸方向に延びる円筒面と、前記円筒面から連続的に延びて前記弁体に向かうほど拡径されている、前記弁体が着離するテーパ面と、前記円筒面と前記テーパ面との境目である境界部とを有し、前記弁座が前記収容部に収容され、前記弁座固定部材により前記弁座が前記軸方向に圧縮される前の状態で、前記軸線と直交し、前記境界部を含む断面において、前記境界部から前記弁座の外周面までの距離は、前記境界部から前記収容部の内周面までの距離よりも小さい。

本願の発明者らは、弁座の内周面の変形が及ぶ部位が、弁座の内周面における円筒面とテーパ面との境目である境界部である場合には、本願の課題が発生することを発見した。
この構成によれば、弁座固定部材により弁座が軸方向に圧縮される前の状態で、弁座の外周面と収容部の内周面との間には、軸方向において弁座の境界部を含む範囲に隙間が形成される。そのため、弁座固定部材により弁座が軸方向に圧縮されたときに、軸方向において弁座の境界部と同じ位置となる弁座の外周面が、隙間に入り込むように変形する。そのため、弁座が収容部の内周面に隙間なく収容され、弁座の外周面が収容部の内周面によって弁座の径方向の外側に変形できない場合と比較して、弁座の境界部の径方向の内側への変形が抑制され、弁座の内周面における円筒面とテーパ面との変形を抑制できる。したがって、弁座の内周面の変形に起因する異音の発生及びシール性の低下を抑制することができる。

上記構成において、前記弁座が前記収容部に収容され、前記弁座固定部材により前記弁座が前記軸方向に圧縮される前の状態で、前記弁座の外周面は、前記軸線を中心とした周方向の全域に亘って前記収容部の内周面に当接する当接面と、前記当接面から連続的に延びて前記当接面から離間するほど縮径される縮径面とを有し、前記境界部の前記軸方向における位置は、前記縮径面の前記軸方向における範囲に含まれていることが好ましい。

上記構成において、前記収容部の内周面は、前記軸線を中心とした周方向の全域に亘って前記弁座の外周面が当接する接触面と、前記接触面から連続的に延びて前記接触面から離間するほど拡径される拡径面とを有し、前記境界部の前記軸方向における位置は、前記弁座が前記収容部に収容され、前記弁座固定部材により前記弁座が前記軸方向に圧縮される前の状態で、前記拡径面の前記軸方向における範囲に含まれていることが好ましい。

これらの構成によれば、弁座の外周面または収容部の内周面には、弁座と収容部とが互いに弁座の周方向の全域に亘って当接する部分が設けられているため、弁座を収容部に対して位置決めすることができる。そのため、弁座固定部材により弁座を軸方向に圧縮させたときに弁座が径方向に位置ずれし難い。その結果、弁座固定部材により弁座を圧縮させた状態で、弁座の軸線と弁体の軸線との芯出しを正確に実施することができる。

また、弁座に縮径面を設ける場合、弁座固定部材により弁座を軸方向に圧縮させる前の状態で、弁座の縮径面と収容部の内周面との間に形成される隙間は、弁座の当接面から離間するほど大きくなる。そのため、弁座を軸方向に圧縮させたとき、軸方向において弁座の境界部と同じ位置となる弁座の縮径面が弁座の径方向の外側に変形できるスペースを好適に設けることができる。

同様に、収容部に拡径面を設ける場合、弁座固定部材により弁座を軸方向に圧縮させた状態で、弁座の外周面と収容部の拡径面との間に形成される隙間は、収容部の接触面から離間するほど大きくなる。そのため、弁座を軸方向に圧縮させたとき、軸方向において弁座の境界部と同じ位置となる弁座の外周面が弁座の径方向の外側に変形できるスペースを好適に設けることができる。

上記構成において、前記弁座固定部材により前記弁座が前記軸方向に圧縮され、前記収容部に対して固定された状態で、前記軸線と直交し、前記境界部を含む断面において、前記境界部から前記弁座の外周面までの距離は、前記境界部から前記収容部の内周面までの距離よりも小さいことが好ましい。

この構成によれば、弁座固定部材により弁座が圧縮され、収容部に対して固定された状態であっても、弁座の外周面と収容部の内周面との間には、軸方向において弁座の境界部を含む範囲に隙間が形成される。そのため、軸方向において弁座の境界部と同じ位置となる弁座の外周面が弁座の軸線に直交する方向の外側に変形する余地が残されている。したがって、弁座の境界部の変形をより抑制することができる。

本発明の弁装置によれば、弁座の内周面の変形に起因する異音の発生及びシール性の低下を抑制することができる。

弁装置の断面図。 （ａ）は、弁装置の第１の実施形態における弁座を圧縮する前の状態の拡大断面図、（ｂ）は、第１の実施形態の弁座が圧縮され、第２の収容部に固定された状態の拡大断面図。 （ａ）は、弁装置の第２の実施形態における弁座を圧縮する前の状態の拡大断面図、（ｂ）は、第２の実施形態の弁座が圧縮され、第２の収容部に固定された状態の拡大断面図。 （ａ）は、弁装置の第３の実施形態における弁座を圧縮する前の状態の拡大断面図、（ｂ）は、第３の実施形態の弁座が圧縮され、第２の収容部に固定された状態の拡大断面図。

＜第１の実施形態＞
以下、弁装置の第１の実施形態を説明する。
図１に示すように、弁装置１は、燃料電池車に搭載される水素タンクと燃料電池との間に設けられる装置である。弁装置１は、水素タンクに貯留される高圧（例えば８０Ｍｐａ程度）の水素ガスを減圧（例えば１Ｍｐａ程度）して燃料電池に送出する機能を有している。

弁装置１は、ボディ１０と、弁機構２０と、押圧機構３０とを備えている。
ボディ１０は、ガスの流路を有している。ボディ１０には、ガスの流路の入り口である一次ポート１１、供給流路１２、有底円筒状の収容穴１３、送出流路１４、及びガスの流路の出口である二次ポート１５が弁装置１の上流から下流に向かう方向にこの順番で設けられている。なお、一次ポート１１、供給流路１２及び収容穴１３については同軸上に設けられており、この軸線を軸線Ｌとし、この軸線Ｌの方向を軸方向と称する。

供給流路１２は、一次ポート１１から収容穴１３の底面１３ａに向けて延びている。供給流路１２は、収容穴１３の底面１３ａの中央に開口している。供給流路１２は、一次ポート１１から収容穴１３へ向かうにつれて段階的に内径が大きくなる。具体的には、供給流路１２上には、円筒状の第１の収容部１２ａ、有底円筒状の第２の収容部１２ｂ、及び有底円筒状の第３の収容部１２ｃが一次ポート１１から収容穴１３に向けてこの順番に設けられている。なお、供給流路１２は、ガスの流路の一例である。

収容穴１３は、供給流路１２と反対側に開口している。送出流路１４は、収容穴１３の底面１３ａから二次ポート１５に向けて延びており、二次ポート１５に接続されている。送出流路１４は、収容穴１３の底面１３ａにおける軸線Ｌから偏心した位置に開口している。なお、送出流路１４は、ガスの流路の一例である。

押圧機構３０は、ボディ１０の収容穴１３に収容されている。押圧機構３０は、有底円筒状のシリンダ３１と、有底円筒状のピストン３２と、第１のコイルばね３３と備えている。シリンダ３１、ピストン３２及び第１のコイルばね３３の軸線は、軸線Ｌと一致している。

シリンダ３１は、その開口端部と収容穴１３の開口端部とを突き合わせる向きで収容穴１３の内部に設けられている。シリンダ３１の開口端部の外周には、Ｏリング等のシール部材６１が装着されている。シール部材６１により収容穴１３と外部との間の気密性が確保されている。

ピストン３２は、その開口端部とシリンダ３１の開口端部とを突き合わせるか向きでシリンダ３１の内部に設けられている。ピストン３２は、シリンダ３１の内部で往復動可能に設けられている。ピストン３２は、シリンダ３１の内部に収容されることにより、シリンダ３１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３２の外面側の底面３２ａと、収容穴１３の底面１３ａと、収容穴１３の内周面とで囲まれている。ピストン３２の外周には、ウェアリングとリップシール等のリング部材６２が装着されている。リング部材（リップシール）６２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。減圧室Ｇ１は、ガスの流路の一例である。

第１のコイルばね３３は、シリンダ３１の内部の底面と、ピストン３２の内部の底面との間に圧縮された状態で収容されている。第１のコイルばね３３は、ピストン３２を収容穴１３の底面１３ａに向かう方向に付勢している。

弁機構２０は、供給流路１２に収容されている。弁機構２０は、供給流路１２を開閉する機能を有している。弁機構２０は、弁座２１と、弁体２２と、弁座固定部材２３と、バルブステム２４と、第２のコイルばね２５と備えている。弁座２１、弁体２２、弁座固定部材２３、バルブステム２４及び第２のコイルばね２５の軸線は、軸線Ｌと一致している。

弁座２１は、円筒状をなしている。弁座２１は、第２の収容部１２ｂに収容されている。弁座２１は、その中央部分に供給流路１２を軸線Ｌに沿って連通する弁孔２１ａが設けられている。

弁体２２は、供給流路１２の第１の収容部１２ａに収容されている。弁体２２は、有底円筒状をなしている。弁体２２は、供給流路１２内で軸方向に移動可能に設けられている。弁体２２は、供給流路１２内で軸方向に沿って移動し、弁座２１に対して着離することで弁孔２１ａを開閉し、供給流路１２を開閉することができる。

第２のコイルばね２５は、弁体２２の内部に収容されている。第２のコイルばね２５は、供給流路１２における一次ポート１１側に配置された棒状の支持部材８０と弁体２２との間に圧縮された状態で収容されている。第２のコイルばね２５は、弁体２２を弁座２１に向けて付勢している。

弁座固定部材２３は、円筒状をなしている。弁座固定部材２３は、供給流路１２の第３の収容部１２ｃの内周に螺合されている。弁座固定部材２３は、第３の収容部１２ｃに収容された状態で、収容穴１３の内部に一部分が突出している。また、弁座固定部材２３は、第２の収容部１２ｂに対して弁座２１を軸方向に圧縮した状態で固定している。弁座固定部材２３の中央には、軸方向に貫通する貫通孔２３ａが設けられている。貫通孔２３ａは、弁座２１の弁孔２１ａに連通している。また、弁座固定部材２３の収容穴１３の内部に突出している部分には、貫通孔２３ａと収容穴１３とを連通する流路孔２３ｂが設けられている。

バルブステム２４は、弁座固定部材２３の貫通孔２３ａの内部に収容されている。バルブステム２４は、貫通孔２３ａ内で軸方向に移動可能である。バルブステム２４は、軸方向に沿って延びる複数の流路孔２４ａが設けられている。複数の流路孔２４ａは、軸線Ｌを中心として等角度間隔で設けられている。バルブステム２４は、貫通孔２３ａの内部に収容された状態で、収容穴１３の内部に一部分が突出している。バルブステム２４の収容穴１３の内部に突出している部分は、ピストン３２の外部の底面３２ａに当接している。また、バルブステム２４のピストン３２と反対側の部分は、弁体２２に当接している。これにより、バルブステム２４及び弁体２２は、ピストン３２の軸方向に沿った往復動に応じて一体的に移動可能となる。

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のコイルばね２５及び第１のコイルばね３３の付勢力に応じてピストン３２がシリンダ３１の内部を往復動する。そして、ピストン３２の軸方向における位置に応じて弁機構２０の開度、すなわちガスの流路の開度を調整することで、ガスの流路における減圧室Ｇ１側の圧力が所定圧を超えないようにしている。

ところで、弁座２１が第２の収容部１２ｂに収容された状態で、弁座２１の外周面と第２の収容部１２ｂの内周面との間に隙間がない場合に弁座固定部材２３により弁座２１を軸方向に圧縮されたとき、弁座２１が径方向の外側に変形できない。したがって、弁座２１は、径方向の内側に向かって変形し、弁座２１の内周面が径方向の内側に変形することがある。弁座２１の内周面が変形することでガスが流動する流路が不均一となり、ガスが通過するときに異音が発生する。また、弁座２１の内周面が変形することにより弁体２２が弁座２１に着座したときに面圧が不均一となり、ガスの流路が十分に閉塞されなくなる。その結果、弁体２２と弁座２１との間のシール性が低下する。

本実施形態の弁装置１では、弁座２１の内周面の変形に起因する異音の発生及びシール性の低下を抑制するための構成を弁座２１に設けている。以下、この点について詳述する。

弁座２１の構造について説明する。
図２（ａ）に示すように、弁座固定部材２３により弁座２１が軸方向に圧縮される前の状態で、弁座２１の弁孔２１ａの内周面は、軸方向に延びる円筒面２１ｂと、円筒面２１ｂから連続的に延びるテーパ面２１ｃとを有している。円筒面２１ｂは、軸線Ｌを中心として軸線Ｌに平行な線分を回転させたときに形成される曲面である。テーパ面２１ｃは、弁体２２側に向かうほど拡径されている。テーパ面２１ｃには、弁体２２が着離する。

弁座２１が第２の収容部１２ｂに収容され、弁座固定部材２３により弁座２１が軸方向に圧縮される前の状態で、弁座２１の外周面は、軸線Ｌを中心とした周方向の全域に亘って第２の収容部１２ｂの内周面に当接する当接面２１ｄと、当接面２１ｄから連続的に延びる縮径面２１ｅとを有している。縮径面２１ｅは、当接面２１ｄから弁体２２と反対側に向かうほど徐々に縮径されるテーパ面である。

ここで、弁座２１の円筒面２１ｂとテーパ面２１ｃとの境目である境界部Ｂの軸方向における位置は、弁座２１の縮径面２１ｅの軸方向における範囲Ｒ１に含まれている。すなわち、弁座２１が第２の収容部１２ｂに収容され、弁座固定部材２３により弁座２１が軸方向に圧縮される前の状態で、境界部Ｂから軸方向において境界部Ｂと同じ位置となる弁座２１の縮径面２１ｅまでの距離Ｄ１は、境界部Ｂから軸方向において境界部Ｂと同じ位置となる第２の収容部１２ｂの内周面までの距離Ｄ２よりも小さい。言い換えれば、弁座２１の軸線Ｌと直交し、境界部Ｂを含む断面において、弁座２１の境界部Ｂから弁座２１の外周面までの距離Ｄ１は、弁座２１の境界部Ｂから第２の収容部１２ｂの内周面までの距離Ｄ２よりも小さい。弁座２１の縮径面２１ｅと第２の収容部１２ｂの内周面との間には、軸方向において弁座２１の境界部Ｂを含む範囲に隙間Ｇａ１が形成されている。

図２（ｂ）に示すように、弁座固定部材２３により弁座２１が軸方向に圧縮され、第２の収容部１２ｂに固定された状態で、境界部Ｂから軸方向において境界部Ｂと同じ位置となる弁座２１の縮径面２１ｅまでの距離Ｄ１´は、境界部Ｂから軸方向において境界部Ｂと同じ位置となる第２の収容部１２ｂの内周面までの距離Ｄ２´よりも小さい。言い換えれば、弁座２１の軸線Ｌと直交し、境界部Ｂを含む断面において、弁座２１の境界部Ｂから弁座２１の外周面までの距離Ｄ１´は、弁座２１の境界部Ｂから第２の収容部１２ｂの内周面までの距離Ｄ２´よりも小さい。すなわち、弁座固定部材２３により弁座２１が軸方向に圧縮され、第２の収容部１２ｂに固定された状態で、弁座２１の縮径面２１ｅと第２の収容部１２ｂの内周面との間には、軸方向において弁座２１の境界部Ｂを含む範囲に隙間Ｇａ１が形成された状態が維持されている。

本実施形態の効果について説明する。
（１）弁座固定部材２３により弁座２１が軸方向に圧縮される前の状態で、弁座２１の外周面と第２の収容部１２ｂの内周面との間には、軸方向において弁座２１の境界部Ｂを含む範囲に隙間Ｇａ１が形成される。そのため、弁座固定部材２３により弁座２１が軸方向に圧縮されたときに、軸方向において弁座２１の境界部Ｂと同じ位置となる弁座２１の外周面が、隙間Ｇａ１に入り込むように変形する。そのため、弁座２１が第２の収容部１２ｂの内周面との間に隙間なく収容され、弁座２１の外周面が第２の収容部１２ｂの内周面によって径方向の外側に変形できない場合と比較して、弁座２１の境界部Ｂの径方向の内側への変形が抑制され、弁座２１の内周面における円筒面２１ｂ及びテーパ面２１ｃの変形を抑制できる。したがって、弁座２１の内周面の変形に起因する異音の発生及びシール性の低下を抑制することができる。

（２）弁座固定部材２３により弁座２１が軸方向に圧縮される前の状態で、弁座２１の外周面には、当接面２１ｄが設けられている。本実施形態では、弁座２１を第２の収容部１２ｂに収容したときに弁座２１を第２の収容部１２ｂに対して位置決めすることができる。そのため、弁座固定部材２３により弁座２１を軸方向に圧縮させたときに弁座２１が径方向に位置ずれし難い。その結果、弁座固定部材２３により弁座２１を圧縮させた状態で、弁座２１の軸線と弁体の軸線との芯出しを正確に実施することができる。

また、弁座２１に縮径面２１ｅが設けられているため、弁座固定部材２３により弁座２１を軸方向に圧縮させる前の状態で、弁座２１の縮径面２１ｅと第２の収容部１２ｂの内周面との間に形成される隙間Ｇａ１は、弁座２１の当接面２１ｄから離間するほど大きくなる。そのため、弁座２１を軸方向に圧縮させたとき、軸方向において弁座２１の境界部Ｂと同じ位置となる弁座２１の縮径面２１ｅが弁座２１の径方向の外側に変形できるスペースを好適に設けることができる。

（３）弁座固定部材２３により弁座２１が圧縮され、第２の収容部１２ｂに固定された状態であっても、弁座２１の縮径面２１ｅと第２の収容部１２ｂの内周面との間には、軸方向において弁座２１の境界部Ｂを含む範囲に隙間Ｇａ１が形成される。そのため、軸方向において弁座２１の境界部Ｂと同じ位置となる弁座２１の外周面が弁座２１の径方向の外側に変形する余地が残されている。したがって、弁座２１の境界部Ｂの変形をより抑制することができる。

＜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、詳細な説明は割愛する。

図３（ａ）に示すように、弁座２１の外周面は、軸方向に延びる円筒面をなしている。第２の収容部１２ｂの内周面は、周方向の全域に亘って弁座２１の外周面が当接する接触面１２ｄと、接触面１２ｄから連続的に延びる拡径面１２ｅとを有している。拡径面１２ｅは、接触面１２ｄから弁体２２と反対側に向かうほど徐々に拡径されるテーパ面である。

ここで、弁座２１の境界部Ｂの軸方向における位置は、弁座固定部材２３により弁座２１が軸方向に圧縮される前の状態で、第２の収容部１２ｂの拡径面１２ｅの軸方向における範囲Ｒ２に含まれている。すなわち、弁座２１が第２の収容部１２ｂに収容され、弁座固定部材２３により弁座２１が軸方向に圧縮される前の状態で、境界部Ｂから軸方向において境界部Ｂと同じ位置となる弁座２１の外周面までの距離Ｄ３は、境界部Ｂから軸方向において境界部Ｂと同じ位置となる第２の収容部１２ｂの拡径面１２ｅまでの距離Ｄ４よりも小さい。言い換えれば、弁座２１の軸線Ｌと直交し、境界部Ｂを含む断面において、弁座２１の境界部Ｂから弁座２１の外周面までの距離Ｄ３は、弁座２１の境界部Ｂから第２の収容部１２ｂの内周面までの距離Ｄ４よりも小さい。弁座２１の外周面と第２の収容部１２ｂの拡径面１２ｅとの間には、軸方向において弁座２１の境界部Ｂを含む範囲に隙間Ｇａ２が形成されている。

図３（ｂ）に示すように、弁座固定部材２３により弁座２１が軸方向に圧縮され、第２の収容部１２ｂに固定された状態で、境界部Ｂから軸方向において境界部Ｂと同じ位置となる弁座２１の外周面までの距離Ｄ３´は、境界部Ｂから軸方向において境界部Ｂと同じ位置となる第２の収容部１２ｂの拡径面１２ｅまでの距離Ｄ４´よりも小さい。言い換えれば、弁座２１の軸線Ｌと直交し、境界部Ｂを含む断面において、弁座２１の境界部Ｂから弁座２１の外周面までの距離Ｄ３´は、弁座２１の境界部Ｂから第２の収容部１２ｂの内周面までの距離Ｄ４´よりも小さい。すなわち、弁座固定部材２３により弁座２１が軸方向に圧縮され、第２の収容部１２ｂに固定された状態で、弁座２１の外周面と第２の収容部１２ｂの拡径面１２ｅとの間には、軸方向において弁座２１の境界部Ｂを含む範囲に隙間Ｇａ２が形成された状態が維持されている。

本実施形態によれば、第１の実施形態の（１）の効果と、以下の効果を得ることができる。
（４）第２の収容部１２ｂの内周面には、接触面１２ｄが設けられている。本実施形態では、弁座２１を第２の収容部１２ｂに収容したときに弁座２１を第２の収容部１２ｂに対して位置決めすることができる。そのため、弁座固定部材２３により弁座２１を軸方向に圧縮させたときに弁座２１が径方向に位置ずれし難い。その結果、弁座固定部材２３により弁座２１を圧縮させた状態で、弁座２１の軸線と弁体の軸線との芯出しを正確に実施することができる。

また、第２の収容部１２ｂに拡径面１２ｅが設けられているため、弁座固定部材２３により弁座２１を軸方向に圧縮させる前の状態で、弁座２１の外周面と第２の収容部１２ｂの拡径面１２ｅとの間に形成される隙間Ｇａ２は、第２の収容部１２ｂの接触面１２ｄから離間するほど大きくなる。そのため、弁座２１を軸方向に圧縮させたとき、軸方向において弁座２１の境界部Ｂと同じ位置となる弁座２１の外周面が弁座２１の径方向の外側に変形できるスペースを好適に設けることができる。

（５）弁座固定部材２３により弁座２１が圧縮され、第２の収容部１２ｂに固定された状態であっても、弁座２１の外周面と第２の収容部１２ｂの拡径面１２ｅとの間には、軸方向において弁座２１の境界部Ｂと同じ位置に隙間Ｇａ２が形成される。そのため、軸方向において弁座２１の境界部Ｂと同じ位置となる弁座２１の外周面が弁座２１の径方向の外側に変形する余地が残されている。したがって、弁座２１の境界部Ｂの変形をより抑制することができる。

＜第３の実施形態＞
以下、弁装置の第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、詳細な説明は割愛する。

図４（ａ）に示すように、弁座２１が第２の収容部１２ｂに収容され、弁座固定部材２３により弁座２１が軸方向に圧縮される前の状態で、弁座２１の外周面は、周方向の全域に亘って第２の収容部１２ｂの内周面に当接する当接面２１ｆと、当接面２１ｆから連続的に延びる縮径面２１ｇとを有している。縮径面２１ｇは、当接面２１ｆから弁体２２側に向かうほど徐々に縮径されるテーパ面である。

ここで、弁座２１の境界部Ｂの軸方向における位置は、弁座２１の縮径面２１ｇの軸方向における範囲Ｒ３に含まれている。すなわち、弁座２１が第２の収容部１２ｂに収容され、弁座固定部材２３により弁座２１が軸方向に圧縮される前の状態で、境界部Ｂから軸方向において境界部Ｂと同じ位置となる弁座２１の縮径面２１ｇまでの距離Ｄ５は、境界部Ｂから軸方向において境界部Ｂと同じ位置となる第２の収容部１２ｂの内周面までの距離Ｄ６よりも小さい。言い換えれば、弁座２１の軸線Ｌと直交し、境界部Ｂを含む断面において、弁座２１の境界部Ｂから弁座２１の外周面までの距離Ｄ５は、弁座２１の境界部Ｂから第２の収容部１２ｂの内周面までの距離Ｄ６よりも小さい。弁座２１の縮径面２１ｇと第２の収容部１２ｂの内周面との間には、軸方向において弁座２１の境界部Ｂを含む範囲に隙間Ｇａ３が形成されている。

図４（ｂ）に示すように、弁座固定部材２３により弁座２１が軸方向に圧縮され、第２の収容部１２ｂに固定された状態で、境界部Ｂから軸方向において境界部Ｂと同じ位置となる弁座２１の縮径面２１ｇまでの距離Ｄ５´は、境界部Ｂから軸方向において境界部Ｂと同じ位置となる第２の収容部１２ｂの内周面までの距離Ｄ６´よりも小さい。言い換えれば、弁座２１の軸線Ｌと直交し、境界部Ｂを含む断面において、弁座２１の境界部Ｂから弁座２１の外周面までの距離Ｄ５´は、弁座２１の境界部Ｂから第２の収容部１２ｂの内周面までの距離Ｄ６´よりも小さい。すなわち、弁座固定部材２３により弁座２１が軸方向に圧縮され、第２の収容部１２ｂに固定された状態で、弁座２１の縮径面２１ｇと第２の収容部１２ｂの内周面との間には、軸方向において弁座２１の境界部Ｂを含む範囲に隙間Ｇａ３が形成された状態が維持されている。

本実施形態は、第１の実施形態と同様の効果が得らえる。
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の実施形態及び以下の変更例は、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。

・弁座固定部材２３により弁座２１が軸方向に圧縮され、第２の収容部１２ｂに固定された状態で、弁座２１の外周面と第２の収容部１２ｂの内周面との間には、軸方向において弁座２１の境界部Ｂを含む範囲に隙間Ｇａ１，Ｇａ２，Ｇａ３がなくてもよい。例えば、弁座固定部材２３により弁座２１が軸方向に圧縮され、第２の収容部１２ｂに固定された状態で、弁座２１の外周面の全てが第２の収容部１２ｂの内周面の全てに当接している状態にしてもよい。

・第１及び第３の実施形態において、弁座２１の圧縮前に弁座２１の当接面２１ｄ，２１ｆが第２の収容部１２ｂの内周面に当接しなくてもよい。また、第２の実施形態でも同様に、弁座２１の外周面が第２の収容部１２ｂの接触面１２ｄに当接しなくてもよい。

・縮径面２１ｅ，２１ｇ及び拡径面１２ｅは、テーパ面でなく、円弧面であってもよい。また、弁座２１が段付き円筒状となるように変更してもよい。すなわち、第１の実施形態では、縮径面２１ｅを、当接面２１ｄから弁体２２と反対側に一定の外径を保ったまま延びる円筒面に変更してもよい。第２の実施形態では、拡径面１２ｅを、接触面１２ｄから弁体２２と反対側に一定の内径を保ったまま延びる円筒面に変更してもよい。第３の実施形態では、縮径面２１ｇを、当接面２１ｆから弁体２２側に一定の外径を保ったまま延びる円筒面に変更してもよい。

・また、弁座２１の外周面及び第２の収容部１２ｂの内周面のいずれか一方において、軸方向において境界部Ｂを含む範囲に、周方向の全域に亘って設けられた円環状の溝部を設けてもよい。

・第２の実施形態において、拡径面１２ｅは、接触面１２ｄから弁体２２と反対側に向かうほどに徐々に拡径されるテーパ面であったが、これに限らない。例えば、接触面１２ｄから弁体２２側に向かうほど徐々に拡径されるテーパ面でもよい。このとき、弁座固定部材２３により弁座２１が軸方向に圧縮される前の状態で、弁座２１の境界部Ｂの軸方向における位置が、第２の収容部１２ｂの内周面におけるテーパ面の軸方向における範囲に含まれるように変更する。

・第１、第２及び第３の実施形態において、弁装置１は、燃料電池自動車に搭載されるものとしていたが、これに限らない。例えば、高圧ガスの圧力調整が必要となる装置に適用してもよい。

１…弁装置、１０…ボディ、１１…一次ポート、１２…供給流路、１２ｂ…第２の収容部、１２ｄ…接触面、１２ｅ…拡径面、１４…送出流路、１５…二次ポート、２１…弁座、２１ｂ…円筒面、２１ｃ…テーパ面、２１ｄ，２１ｆ…当接面、２１ｅ，２１ｇ…縮径面、２２…弁体、２３…弁座固定部材、Ｌ…軸線、Ｂ…境界部、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３…範囲、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６…距離、Ｄ１´，Ｄ２´，Ｄ３´，Ｄ４´，Ｄ５´，Ｄ６´…距離。

Claims (4)

1. ガスの流路を有するボディと、
   前記流路上に設けられた収容部に収容される円筒状の弁座と、
   前記弁座に対して着離することで前記ガスの流路を開閉する弁体と、
   前記収容部に対して前記弁座を軸方向に圧縮した状態で固定する弁座固定部材と、を備え、
   前記弁座の内周面は、前記弁座の軸線を中心として前記軸線に平行な線分を回転させたときに形成される曲面であって前記軸方向に延びる円筒面と、前記円筒面から連続的に延びて前記弁体に向かうほど拡径されている、前記弁体が着離するテーパ面と、前記円筒面と前記テーパ面との境目である境界部とを有し、
   前記弁座が前記収容部に収容され、前記弁座固定部材により前記弁座が前記軸方向に圧縮される前の状態で、前記軸線と直交し、前記境界部を含む断面において、前記境界部から前記弁座の外周面までの距離は、前記境界部から前記収容部の内周面までの距離よりも小さい
   弁装置。
2. 前記弁座が前記収容部に収容され、前記弁座固定部材により前記弁座が前記軸方向に圧縮される前の状態で、前記弁座の外周面は、前記軸線を中心とした周方向の全域に亘って前記収容部の内周面に当接する当接面と、前記当接面から連続的に延びて前記当接面から離間するほど縮径される縮径面とを有し、
   前記境界部の前記軸方向における位置は、前記縮径面の前記軸方向における範囲に含まれている
   請求項１に記載の弁装置。
3. 前記収容部の内周面は、前記軸線を中心とした周方向の全域に亘って前記弁座の外周面が当接する接触面と、前記接触面から連続的に延びて前記接触面から離間するほど拡径される拡径面とを有し、
   前記境界部の前記軸方向における位置は、前記弁座が前記収容部に収容され、前記弁座固定部材により前記弁座が前記軸方向に圧縮される前の状態で、前記拡径面の前記軸方向における範囲に含まれている
   請求項１に記載の弁装置。
4. 前記弁座固定部材により前記弁座が前記軸方向に圧縮され、前記収容部に対して固定された状態で、前記軸線と直交し、前記境界部を含む断面において、前記境界部から前記弁座の外周面までの距離は、前記境界部から前記収容部の内周面までの距離よりも小さい
   請求項１～３のいずれか一項に記載の弁装置。

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