JP7243284B2 - 減圧弁 - Google Patents
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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
・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。
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 (2)
- 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、
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に記載の減圧弁。
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