JP2019124289A - Valve device - Google Patents
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Abstract
【課題】簡易な構成によりピストンの傾斜が抑制できる弁装置を提供すること。【解決手段】弁装置１は、シリンダ３１と、シリンダ３１の内部を往復動可能に収容されるピストン３２と、ピストン３２を付勢するとともにシリンダ３１及びピストン３２の軸線Ｌ２と同軸上に設けられる第１のコイルばね３３とを備える。弁装置１は、軸線Ｌ２が鉛直方向に沿った仮想線Ｌ１に交わるように設けられている。第１のコイルばね３３は、第１のコイルばね３３の端部３３ｂが当接しているピストン３２の底面３２ｃに対して作用する第１のコイルばね３３の横力Ｆｓが鉛直方向の上側に向けて作用する状態で、ピストン３２の底面３２ｃに当接している。【選択図】図１PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a valve device capable of suppressing an inclination of a piston by a simple configuration. SOLUTION: A valve device 1 is provided coaxially with a cylinder 31, a piston 32 reciprocally housed inside the cylinder 31, a piston 32, and an axis L2 of the cylinder 31 and the piston 32 while urging the piston 32. A first coil spring 33 is provided. The valve device 1 is provided so that the axis L2 intersects the virtual line L1 along the vertical direction. In the first coil spring 33, the lateral force Fs of the first coil spring 33 acting on the bottom surface 32c of the piston 32 with which the end portion 33b of the first coil spring 33 is in contact is directed upward in the vertical direction. It is in contact with the bottom surface 32c of the piston 32 in a state of acting. [Selection diagram] Fig. 1
Description
本発明は、弁装置に関するものである。 The present invention relates to a valve device.
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として、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に設けられた弁機構と、弁機構の弁体を押圧してその開き量を調整する押圧機構とを備えたものがある。 Conventionally, as a valve device used for pressure control of high pressure gas such as hydrogen gas used for fuel cell vehicles, a valve mechanism provided between a primary port which is an inlet of the gas and a secondary port which is an outlet of the gas There is a type provided with a pressing mechanism that presses the valve body of the valve mechanism to adjust the opening amount thereof.
特許文献１に記載される弁装置の押圧機構は、シリンダ内を往復動可能に収容されたピストンと、シリンダと同軸上に配置され、ピストンを弁機構側へ付勢するコイルばねとを備えている。 The pressing mechanism of the valve device described in Patent Document 1 includes a piston housed so as to be capable of reciprocating in the cylinder, and a coil spring coaxially disposed with the cylinder and biasing the piston toward the valve mechanism. There is.
上記の弁装置では、一次ポートに流入した高圧ガスの圧力に基づいてピストンがシリンダ内を往復動し、ピストンの位置に基づいて弁機構の開き量を調整することにより高圧ガスが減圧されて二次ポートから送出される。 In the above valve device, the piston reciprocates in the cylinder based on the pressure of the high pressure gas flowing into the primary port, and the high pressure gas is depressurized by adjusting the opening amount of the valve mechanism based on the position of the piston. It is sent out from the next port.
ところでコイルばねは、その中心軸に沿って圧縮した場合であっても、有効巻き数や形状等に応じて、コイルばねの中心軸に沿った力以外に、コイルばねの中心軸と交わる方向の力、すなわち横力が発生する。そのため、コイルばねを圧縮した際にピストンに作用するコイルばねの付勢力の方向は、コイルばねの中心軸に対して僅かに傾く。その結果、ピストンがシリンダの軸線と交差する方向に付勢され、ひいてはピストンがシリンダの軸線に対して傾斜してしまうおそれがある。 By the way, even if the coil spring is compressed along its central axis, according to the effective number of turns and the shape, etc., in the direction crossing the central axis of the coil spring other than the force along the central axis of the coil spring. Force, that is, lateral force is generated. Therefore, the direction of the biasing force of the coil spring acting on the piston when the coil spring is compressed is slightly inclined with respect to the central axis of the coil spring. As a result, the piston may be biased in a direction intersecting the axis of the cylinder, which in turn may cause the piston to tilt relative to the axis of the cylinder.
その点、特許文献１の弁装置では、ピストンに作用するコイルばねの付勢力の方向をコイルばねの軸線に沿う方向となるようにコイルばねの有効巻き数を調整することで、ピストンの傾斜を抑制している。 In that respect, in the valve device of Patent Document 1, the inclination of the piston is adjusted by adjusting the effective number of turns of the coil spring so that the direction of the biasing force of the coil spring acting on the piston is a direction along the axis of the coil spring. It is suppressing.
しかし、ピストンの傾斜を抑制するため、弁装置の製品仕様毎に有効巻き数等、コイルばねの構成を変更するのは手間がかかる。
本発明の目的は、簡易な構成によりピストンの傾斜が抑制できる弁装置を提供することである。
However, in order to suppress the inclination of the piston, it takes time and effort to change the configuration of the coil spring, such as the number of effective turns, for each product specification of the valve device.
An object of the present invention is to provide a valve device capable of suppressing inclination of a piston with a simple configuration.
［１］上記目的を達成し得る弁装置は、シリンダと、前記シリンダの内部を往復動可能に収容されるピストンと、前記ピストンを付勢するとともに前記シリンダ及び前記ピストンの軸線と同軸上に設けられるコイルばねとを備え、前記軸線が鉛直方向に沿って延びる仮想線に交わる弁装置を前提としている。前記コイルばねは、前記コイルばねの端部が当接しているピストンの座面に対して作用する前記コイルばねの横力が鉛直方向の上側に向けて作用する状態で、前記ピストンの座面に当接している。 [1] A valve device capable of achieving the above object is provided with a cylinder, a piston housed so as to be able to reciprocate the inside of the cylinder, and biasing the piston and coaxially with the cylinder and the axis of the piston The present invention is based on the premise that the valve device has a coil spring and the axis intersects an imaginary line extending along the vertical direction. The coil spring is applied to the bearing surface of the piston in a state where the lateral force of the coil spring acting on the bearing surface of the piston with which the end of the coil spring abuts acts on the upper side in the vertical direction. It abuts.
この構成によれば、コイルばねの横力は、ピストンの重力により弱められる。そのため、ピストンに作用するコイルばねの付勢力の方向を、第１のコイルばねの軸線に沿った方向により近づけることができる。このため、簡易な構成によりピストンの傾斜が抑制できる。 According to this configuration, the lateral force of the coil spring is weakened by the gravity of the piston. Therefore, the direction of the biasing force of the coil spring acting on the piston can be made closer to the direction along the axis of the first coil spring. For this reason, the inclination of the piston can be suppressed by a simple configuration.
［２］上記［１］の構成を有する弁装置において、前記シリンダが設けられているとともにガス流路が設けられているボディを更に備え、前記シリンダの内部に前記ピストンが収容されている状態で、前記ピストンと前記ボディとの間には前記ガス流路の一部分が設けられ、前記ガス流路における前記シリンダよりも上流側には、前記ガス流路を開閉するとともに前記軸線と同軸上に設けられる弁機構が設けられ、前記弁機構は、前記コイルばねを第１のコイルばねとしたとき、前記ガス流路の途中に設けられている弁座と、前記ピストンの往復動に応じて前記弁座に離着座するとともに前記弁座よりも上流側に設けられる弁体と、前記弁体を前記弁座側へ付勢する第２のコイルばねとを備え、前記第２のコイルばねは、前記第２のコイルばねの端部が当接している前記弁体の座面に対して作用する前記第２のコイルばねの横力が鉛直方向の上側に向けて作用する状態で、前記弁体の座面に当接していることが好ましい。 [2] The valve device having the configuration of the above-mentioned [1], further comprising a body provided with the cylinder and provided with a gas flow passage, in a state in which the piston is accommodated inside the cylinder A portion of the gas flow path is provided between the piston and the body, and the gas flow path is opened and closed on the upstream side of the cylinder in the gas flow path and provided coaxially with the axis. Valve mechanism is provided, and when the coil spring is the first coil spring, the valve mechanism is provided with a valve seat provided in the middle of the gas flow path, and the valve according to the reciprocation of the piston And a second coil spring for urging the valve body toward the valve seat, the second coil spring comprising: Second coil The lateral surface of the second coil spring acting on the seat surface of the valve body in contact with the end portion of the valve body so as to abut on the seat surface of the valve body in a state of acting upward in the vertical direction Is preferred.
この構成によれば、第２のコイルばねの横力は、弁体の重力により弱められる。そのため、弁体に作用する第２のコイルばねの付勢力の方向を、第２のコイルばねの軸線に沿った方向により近づけることができる。すなわち、ピストンの傾斜を抑制しつつ弁体の傾斜も抑制できる。 According to this configuration, the lateral force of the second coil spring is weakened by the gravity of the valve body. Therefore, the direction of the biasing force of the second coil spring acting on the valve body can be made closer to the direction along the axis of the second coil spring. That is, the inclination of the valve body can be suppressed while suppressing the inclination of the piston.
本発明の弁装置によれば、簡易な構成によりピストンの傾斜が抑制できる。 According to the valve device of the present invention, the inclination of the piston can be suppressed with a simple configuration.
以下、弁装置の一実施形態を説明する。
図１に示すように、弁装置１は、燃料電池自動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、鉛直方向（図１の上下方向）に沿って延びる仮想線Ｌ１に対して、弁装置１の軸線Ｌ２が直交するように車両に搭載されている。すなわち、弁装置１は、地面に対して水平をなしている。なお、鉛直下方向は、重力方向であり、鉛直上方向とは、反重力方向である。また、鉛直上方向は、鉛直方向の上側の一例である。
Hereinafter, one embodiment of a valve device is described.
As shown in FIG. 1, the valve device 1 is a device provided between a hydrogen tank mounted on a fuel cell vehicle and the fuel cell. The valve device 1 has a function of decompressing (for example, about 1 Mpa) hydrogen gas of high pressure (for example, about 80 Mpa) stored in the hydrogen tank and delivering it to the fuel cell. The valve device 1 is mounted on a vehicle such that an axis L2 of the valve device 1 is orthogonal to an imaginary line L1 extending along a vertical direction (vertical direction in FIG. 1). That is, the valve device 1 is horizontal to the ground. The vertically downward direction is the gravity direction, and the vertically upward direction is the antigravity direction. The vertically upward direction is an example of the upper side in the vertical direction.
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には、ガス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、及びガスの出口である二次ポート１５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。
The valve device 1 includes a body 10, a valve mechanism 20, and a pressing mechanism 30.
In the body 10, the primary port 11 as a gas inlet, the supply flow passage 12, the cylindrical accommodation hole 13 with a bottom, the delivery flow passage 14, and the secondary port 15 as a gas discharge are located upstream of the valve device 1 Are provided in this order from the downstream side.
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と同軸上に、換言すれば弁装置１の軸線Ｌ２上に設けられている。供給流路１２は、収容穴１３の底面１３ａにおける中央に開口している。供給流路１２は、収容穴１３側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に向けてこの順番で形成されている。 The supply flow passage 12 extends from the primary port 11 toward the bottom surface 13 a of the accommodation hole 13. The supply flow passage 12 is provided coaxially with the accommodation hole 13, in other words, on the axis L 2 of the valve device 1. The supply flow passage 12 opens at the center of the bottom surface 13 a of the accommodation hole 13. The inner diameter of the supply channel 12 gradually increases as it goes to the accommodation hole 13 side. Specifically, in the supply flow passage 12, the cylindrical first housing portion 12 a, the bottomed cylindrical second housing portion 12 b, and the bottomed cylindrical third housing portion 12 c are primary ports 11. Are formed in this order from the housing hole 13 to the housing hole 13.
第１の収容部１２ａは、第２の収容部１２ｂの底面１２ｄに開口している。第２の収容部１２ｂの内径は、第１の収容部１２ａの内径よりも大きい。第２の収容部１２ｂの第１の収容部１２ａと反対側の開口部は、第３の収容部１２ｃの底面１２ｅに開口している。第３の収容部１２ｃの内径は、第２の収容部１２ｂの内径よりも大きい。第３の収容部１２ｃの内周面には、雌ねじ１２ｆが設けられている。 The first housing portion 12a is opened at the bottom surface 12d of the second housing portion 12b. The inner diameter of the second housing 12b is larger than the inner diameter of the first housing 12a. An opening on the opposite side to the first accommodation portion 12a of the second accommodation portion 12b is opened in the bottom surface 12e of the third accommodation portion 12c. The inner diameter of the third housing 12c is larger than the inner diameter of the second housing 12b. A female screw 12 f is provided on the inner peripheral surface of the third housing portion 12 c.
収容穴１３は、軸線Ｌ２に沿って延びており、供給流路１２と反対側に向けて開口している。収容穴１３の開口端部の内周面の一部分には、雌ねじ１３ｂが設けられている。
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Ｌ２から偏心した位置に開口している。なお、供給流路１２及び送出流路１４は、ガス流路の一例である。
The accommodation hole 13 extends along the axis L2 and opens to the opposite side to the supply flow passage 12. A female screw 13 b is provided on a part of the inner peripheral surface of the opening end of the housing hole 13.
The delivery channel 14 extends from the bottom surface 13 a of the accommodation hole 13 to the secondary port 15 and is connected to the secondary port 15. The delivery flow passage 14 is opened at a position eccentric to the axis L2 on the bottom surface 13 a of the accommodation hole 13. The supply flow channel 12 and the delivery flow channel 14 are an example of a gas flow channel.
弁機構２０は、弁装置１の軸線Ｌ２と同軸上に設けられている。弁機構２０は、供給流路１２に収容される。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、プラグ２３と、バルブステム２４と、第２のコイルばね２５とを有している。 The valve mechanism 20 is provided coaxially with the axis L2 of the valve device 1. The valve mechanism 20 is accommodated in the supply channel 12. The valve mechanism 20 has a function of opening and closing the supply flow passage 12. The valve mechanism 20 includes a valve seat 21, a valve body 22, a plug 23, a valve stem 24, and a second coil spring 25.
図２に示すように、弁座２１は、ガス流路の途中に設けられている。弁座２１は、第２の収容部１２ｂに収容されている。弁座２１には、その中央部分に供給流路１２を連通する弁孔２１ａが設けられている。 As shown in FIG. 2, the valve seat 21 is provided in the middle of the gas flow path. The valve seat 21 is accommodated in the second accommodation portion 12 b. The valve seat 21 is provided with a valve hole 21a communicating with the supply flow passage 12 at a central portion thereof.
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いる。そのため、弁体２２は、供給流路１２内で軸方向移動可能である。弁体２２は、当接部２２ａと、有底筒状の本体部２２ｂとを有している。 The valve body 22 is accommodated in the first accommodation portion 12 a of the supply flow passage 12. The valve body 22 has a bottomed cylindrical shape. The outer diameter of the valve body 22 is set to be slightly smaller than the inner diameter of the supply flow passage 12. Therefore, the valve body 22 is axially movable in the supply flow passage 12. The valve body 22 has an abutting portion 22a and a bottomed cylindrical main body portion 22b.
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、テーパ部２２ｃと、円柱部２２ｄとを有している。テーパ部２２ｃは、本体部２２ｂから弁座２１側に向かうにつれて徐々に外径が縮径されている。テーパ部２２ｃは、弁座２１に離着座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、テーパ部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の内径よりも小さい。 The contact portion 22a is provided closer to the valve seat 21 than the main portion 22b. The contact portion 22a has a tapered portion 22c and a cylindrical portion 22d. The outer diameter of the tapered portion 22c is gradually reduced toward the valve seat 21 from the main portion 22b. The tapered portion 22 c is a portion that opens and closes the valve hole 21 a of the valve seat 21 by being separated from and seated on the valve seat 21. The cylindrical portion 22 d extends from the tapered portion 22 c toward the valve seat 21. The outer diameter of the cylindrical portion 22d is kept constant. The outer diameter of the cylindrical portion 22 d is smaller than the inner diameter of the valve hole 21 a of the valve seat 21.
本体部２２ｂは、有底穴２２ｅを有している。有底穴２２ｅは、供給流路１２の一次ポート１１側に開口している。有底穴２２ｅには、第２のコイルばね２５が収容されている。第２のコイルばね２５は、供給流路１２の上流側に配置された棒状の支持部材８０の先端面８０ａと弁体２２の有底穴２２ｅの底面２２ｆとの間に圧縮された状態で収容されている。弁体２２は、第２のコイルばね２５により弁座２１側へ付勢されている。なお、第２のコイルばね２５の端部が当接している有底穴２２ｅの底面２２ｆは、弁体２２の座面の一例である。 The main body 22b has a bottomed hole 22e. The bottomed hole 22 e is open to the primary port 11 side of the supply flow channel 12. The second coil spring 25 is accommodated in the bottomed hole 22e. The second coil spring 25 is accommodated in a state of being compressed between the tip end surface 80a of the rod-like support member 80 disposed upstream of the supply flow passage 12 and the bottom surface 22f of the bottomed hole 22e of the valve body 22. It is done. The valve body 22 is biased toward the valve seat 21 by the second coil spring 25. The bottom surface 22 f of the bottomed hole 22 e with which the end of the second coil spring 25 abuts is an example of the seating surface of the valve body 22.
プラグ２３は、円筒状をなしている。プラグ２３の外周面には、雄ねじ２３ａが設けられている。プラグ２３は、第３の収容部１２ｃに収容されている。具体的には、プラグ２３の雄ねじ２３ａは、第３の収容部１２ｃの雌ねじ１２ｆに螺合されている。プラグ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、プラグ２３は、弁座２１を第２の収容部１２ｂの底面１２ｄに向けて付勢している。このため、弁座２１はプラグ２３と底面１２ｄとの間に圧縮された状態で収容されている。プラグ２３の中央には、軸線Ｌ２に沿った方向に貫通する貫通孔２３ｂが設けられている。貫通孔２３ｂの上流側部分は、貫通孔２３ｂの下流側部分よりも小径となっている。貫通孔２３ｂの上流側部分の内径は、弁座２１の弁孔２１ａの内径と等しい。また、プラグ２３の収容穴１３の内部に突出している突出部２３ｃには、貫通孔２３ｂと収容穴１３とを連通する流路孔２３ｄが設けられている。流路孔２３ｄは、軸線Ｌ２に直交する方向に沿って延びている。 The plug 23 has a cylindrical shape. An external thread 23 a is provided on the outer peripheral surface of the plug 23. The plug 23 is accommodated in the third accommodating portion 12c. Specifically, the male screw 23a of the plug 23 is screwed into the female screw 12f of the third housing portion 12c. The plug 23 partially protrudes inside the accommodation hole 13 in a state of being accommodated in the third accommodation portion 12 c. Further, the plug 23 biases the valve seat 21 toward the bottom surface 12d of the second accommodation portion 12b. For this reason, the valve seat 21 is accommodated in a compressed state between the plug 23 and the bottom surface 12d. At the center of the plug 23, a through hole 23b penetrating in a direction along the axis L2 is provided. The upstream side portion of the through hole 23 b is smaller in diameter than the downstream side portion of the through hole 23 b. The inner diameter of the upstream portion of the through hole 23 b is equal to the inner diameter of the valve hole 21 a of the valve seat 21. Further, in the projecting portion 23 c which protrudes inside the accommodation hole 13 of the plug 23, a flow path hole 23 d communicating the through hole 23 b and the accommodation hole 13 is provided. The flow path hole 23d extends in a direction perpendicular to the axis L2.
バルブステム２４は、プラグ２３の貫通孔２３ｂの内部に収容されている。バルブステム２４は、円柱部２４ａと、下流端部２４ｂと、上流端部２４ｃとを有している。
円柱部２４ａの外径は、貫通孔２３ｂの内径よりも小さい。そのため、バルブステム２４は、貫通孔２３ｂ内を軸線Ｌ２に沿って移動可能である。円柱部２４ａには、軸線Ｌ２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、軸線Ｌ２回りに等角度間隔で設けられている。
The valve stem 24 is accommodated in the through hole 23 b of the plug 23. The valve stem 24 has a cylindrical portion 24a, a downstream end 24b, and an upstream end 24c.
The outer diameter of the cylindrical portion 24a is smaller than the inner diameter of the through hole 23b. Therefore, the valve stem 24 is movable along the axis L2 in the through hole 23b. The cylindrical portion 24a is provided with a plurality of flow passage holes 24d extending along the axis L2. The plurality of flow path holes 24d are provided at equal angular intervals around the axis L2.
下流端部２４ｂは、円柱状をなしている。下流端部２４ｂは、円柱部２４ａから下流側に突出している。下流端部２４ｂの外径は、円柱部２４ａよりも小さい。
上流端部２４ｃは、円柱状をなしている。上流端部２４ｃは、円柱部２４ａから上流側に突出している。上流端部２４ｃの外径は、円柱部２４ａよりも小さい。また、上流端部２４ｃの外径は、弁体２２の円柱部２２ｄの外径と等しい。上流端部２４ｃ及び弁体２２の円柱部２２ｄは、弁座２１の弁孔２１ａ及びプラグ２３の貫通孔２３ｂの上流側部分の内部に挿通されている。上流端部２４ｃ及び円柱部２２ｄは、互いに軸線Ｌ２に沿った方向で当接している。
The downstream end 24 b has a cylindrical shape. The downstream end 24 b protrudes downstream from the cylindrical portion 24 a. The outer diameter of the downstream end 24b is smaller than that of the cylindrical portion 24a.
The upstream end 24c is cylindrical. The upstream end portion 24 c protrudes upstream from the cylindrical portion 24 a. The outer diameter of the upstream end 24c is smaller than that of the cylindrical portion 24a. Further, the outer diameter of the upstream end portion 24 c is equal to the outer diameter of the cylindrical portion 22 d of the valve body 22. The upstream end 24 c and the cylindrical portion 22 d of the valve body 22 are inserted into the valve hole 21 a of the valve seat 21 and the upstream side portion of the through hole 23 b of the plug 23. The upstream end portion 24c and the cylindrical portion 22d abut each other in the direction along the axis L2.
図１に示すように、押圧機構３０は、弁装置１の軸線Ｌ２と同軸上に設けられている。押圧機構３０は、収容穴１３に収容される。押圧機構３０は、弁機構２０の開度を調整する機能を有している。押圧機構３０は、シリンダ３１と、ピストン３２と、第１のコイルばね３３とを備えている。 As shown in FIG. 1, the pressing mechanism 30 is provided coaxially with the axis L2 of the valve device 1. The pressing mechanism 30 is housed in the housing hole 13. The pressing mechanism 30 has a function of adjusting the opening degree of the valve mechanism 20. The pressing mechanism 30 includes a cylinder 31, a piston 32 and a first coil spring 33.
シリンダ３１は、有底円筒状をなしている。シリンダ３１の外周面の一部分には、雄ねじ３１ａが設けられている。シリンダ３１は、その開口端部を収容穴１３の開口端部に突き合わせるかたちで収容穴１３の内部に設けられている。具体的には、シリンダ３１は、シリンダ３１の雄ねじ３１ａを収容穴１３の雌ねじ１３ｂに螺合することにより、収容穴１３の内部に収容されている。なお、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が確保されている。シリンダ３１の内部には、ばね設置穴３１ｂが設けられている。 The cylinder 31 has a bottomed cylindrical shape. An external thread 31 a is provided on a part of the outer peripheral surface of the cylinder 31. The cylinder 31 is provided inside the accommodation hole 13 in such a manner that the open end thereof abuts against the opening end of the accommodation hole 13. Specifically, the cylinder 31 is housed inside the housing hole 13 by screwing the male screw 31 a of the cylinder 31 with the female screw 13 b of the housing hole 13. A seal member 61 such as an O-ring is mounted on the outer periphery of the open end of the cylinder 31. An airtightness between the accommodation hole 13 and the outside is secured by the sealing member 61. Inside the cylinder 31, a spring installation hole 31b is provided.
ピストン３２は、有底円筒状をなしている。ピストン３２は、その開口端部をシリンダ３１の開口端部に突き合わせるかたちでシリンダ３１の内部に設けられている。ピストン３２の外径は、シリンダ３１の内径よりも小さく設定されている。ピストン３２は、軸線Ｌ２に沿った方向において往復動可能にシリンダ３１の内部に収容されている。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ることで設けられている。減圧室Ｇ１は、ガス流路の一部分の一例である。なお、ピストン３２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６２が装着されている。シール部材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。ピストン３２の内部には、ばね設置穴３２ｂが設けられている。また、ピストン３２の外底面３２ａは、バルブステム２４の下流端部２４ｂ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の軸線Ｌ２に沿った往復動に応じて一体的に移動可能となる。 The piston 32 has a bottomed cylindrical shape. The piston 32 is provided inside the cylinder 31 in such a manner that the open end thereof abuts on the open end of the cylinder 31. The outer diameter of the piston 32 is set smaller than the inner diameter of the cylinder 31. The piston 32 is accommodated in the cylinder 31 so as to be capable of reciprocating in the direction along the axis L2. The piston 32 is accommodated inside the cylinder 31 to divide the inside of the cylinder 31 into a pressure reducing chamber G1 and a pressure adjusting chamber G2. The decompression chamber G <b> 1 is provided by being surrounded by the outer bottom surface 32 a of the piston 32, the bottom surface 13 a of the housing hole 13, and the inner peripheral surface of the housing hole 13. The decompression chamber G1 is an example of a portion of the gas flow channel. A seal member 62 such as a wear ring or a lip seal is mounted on the outer periphery of the piston 32. An airtightness between the pressure reducing chamber G1 and the pressure adjusting chamber G2 is secured by the sealing member 62. Inside the piston 32, a spring installation hole 32b is provided. Further, the outer bottom surface 32 a of the piston 32 is in contact with the downstream end 24 b of the valve stem 24. Thus, the valve stem 24 and the valve body 22 can move integrally in response to the reciprocation of the piston 32 along the axis L2.
第１のコイルばね３３は、シリンダ３１のばね設置穴３１ｂの底面３１ｃと、ピストン３２のばね設置穴３２ｂの底面３２ｃとの間に圧縮された状態で収容されている。このとき、第１のコイルばね３３の一方の端部３３ａがばね設置穴３１ｂの底面３１ｃと当接している。また、第１のコイルばね３３の他方の端部３３ｂがばね設置穴３２ｂの底面３２ｃと当接している。第１のコイルばね３３は、ピストン３２を上流側へ向けて付勢している。なお、第１のコイルばね３３が当接しているピストン３２のばね設置穴３２ｂの底面３２ｃは、ピストン３２の座面の一例である。 The first coil spring 33 is accommodated in a compressed state between the bottom surface 31 c of the spring mounting hole 31 b of the cylinder 31 and the bottom surface 32 c of the spring mounting hole 32 b of the piston 32. At this time, one end 33a of the first coil spring 33 is in contact with the bottom surface 31c of the spring installation hole 31b. Further, the other end 33 b of the first coil spring 33 is in contact with the bottom surface 32 c of the spring installation hole 32 b. The first coil spring 33 biases the piston 32 toward the upstream side. The bottom surface 32 c of the spring installation hole 32 b of the piston 32 in contact with the first coil spring 33 is an example of a bearing surface of the piston 32.
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の軸線Ｌ２に沿った方向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。 In the valve device 1 configured in this manner, the piston 32 is moved in the cylinder 31 according to the pressure difference between the pressure reducing chamber G1 and the pressure adjusting chamber G2, and the biasing force of the second coil spring 25 and the first coil spring 33. Reciprocate. Then, by adjusting the opening degree of the valve mechanism 20 according to the position of the piston 32 in the direction along the axis L2, the pressure on the pressure reducing chamber G1 side is prevented from exceeding the predetermined pressure.
ここで、図３に示すように、第１のコイルばね３３は、その軸線Ｌ３に沿って均一に圧縮した場合であっても、軸線Ｌ３に沿った軸方向力Ｆｌ以外に、軸線Ｌ３に直交する方向の横力Ｆｓが発生する。横力Ｆｓの軸線Ｌ３と直交する平面内での方向は、第１のコイルばね３３の諸元に応じて一義的に決まる。第１のコイルばね３３を圧縮した際に発生する全体の付勢力Ｆｃの方向は、軸線Ｌ３に対して僅かに傾く。付勢力Ｆｃは、軸方向力Ｆｌ及び横力Ｆｓの合成力である。また、軸方向力Ｆｌ、横力Ｆｓ、及び付勢力Ｆｃの関係性は、第２のコイルばね２５においても同様である。すなわち、付勢力Ｆｃが軸線Ｌ３に対して傾斜することにより、ピストン３２及び弁体２２が軸線Ｌ２に対して傾斜するおそれがある。 Here, as shown in FIG. 3, even if the first coil spring 33 is compressed uniformly along its axis L3, it is orthogonal to the axis L3 in addition to the axial force Fl along the axis L3. Side force Fs is generated. The direction of the lateral force Fs in the plane orthogonal to the axis L3 is uniquely determined in accordance with the specifications of the first coil spring 33. The direction of the overall biasing force Fc generated when the first coil spring 33 is compressed is slightly inclined with respect to the axis L3. The biasing force Fc is a combined force of the axial force Fl and the lateral force Fs. Further, the relationship between the axial force Fl, the lateral force Fs, and the biasing force Fc is the same as in the second coil spring 25. That is, when the biasing force Fc is inclined with respect to the axis L3, the piston 32 and the valve body 22 may be inclined with respect to the axis L2.
その点、図１に示すように、第１のコイルばね３３は、その軸線Ｌ３が弁装置１の軸線Ｌ２に一致している。ピストン３２のばね設置穴３２ｂの底面３２ｃには、第１のコイルばね３３の横力Ｆｓが作用している。第１のコイルばね３３の横力Ｆｓは、鉛直上方向に沿って作用している。すなわち、第１のコイルばね３３の横力Ｆｓは、反重力方向に作用している。具体的には、第１のコイルばね３３は、第１のコイルばね３３の横力Ｆｓが鉛直上方向となるように軸線Ｌ２回りの回転位相を調整した上でシリンダ３１とピストン３２との間に圧縮された状態で設けられている。 In that respect, as shown in FIG. 1, the axis L3 of the first coil spring 33 coincides with the axis L2 of the valve device 1. The lateral force Fs of the first coil spring 33 acts on the bottom surface 32 c of the spring mounting hole 32 b of the piston 32. The lateral force Fs of the first coil spring 33 acts along the vertically upward direction. That is, the lateral force Fs of the first coil spring 33 acts in the direction of antigravity. Specifically, between the cylinder 31 and the piston 32, the first coil spring 33 adjusts the rotational phase around the axis L2 so that the lateral force Fs of the first coil spring 33 is in the vertically upward direction. Provided in a compressed state.
第２のコイルばね２５も、その軸線Ｌ３が弁装置１の軸線Ｌ２に一致している。弁体２２の有底穴２２ｅの底面２２ｆには、第２のコイルばね２５の横力Ｆｓが作用している。第２のコイルばね２５の横力Ｆｓは、鉛直上方向に沿って作用している。すなわち、第２のコイルばね２５の横力Ｆｓは、反重力方向に作用している。具体的には、第２のコイルばね２５は、第２のコイルばね２５の横力Ｆｓが鉛直上方向となるように軸線Ｌ２回りの回転位相を調整した上で弁体２２と支持部材８０との間に圧縮された状態で設けられている。 The axis L3 of the second coil spring 25 also coincides with the axis L2 of the valve device 1. The lateral force Fs of the second coil spring 25 acts on the bottom surface 22 f of the bottomed hole 22 e of the valve body 22. The lateral force Fs of the second coil spring 25 acts along the vertically upward direction. That is, the lateral force Fs of the second coil spring 25 acts in the direction of antigravity. Specifically, the second coil spring 25 adjusts the rotational phase about the axis L2 so that the lateral force Fs of the second coil spring 25 is in the vertically upward direction, and then the valve body 22 and the support member 80 Provided in a compressed state.
本実施形態の作用及び効果について説明する。
（１）第１のコイルばね３３の横力Ｆｓは、ピストン３２の重力により弱められる。そのため、ピストン３２に作用する第１のコイルばね３３の付勢力Ｆｃの方向を、第１のコイルばね３３の軸線Ｌ３に沿った方向により近づけることができる。そのため、簡易な構成によりピストン３２の傾斜が抑制できる。
The operation and effects of the present embodiment will be described.
(1) The lateral force Fs of the first coil spring 33 is weakened by the gravity of the piston 32. Therefore, the direction of the biasing force Fc of the first coil spring 33 acting on the piston 32 can be made closer to the direction along the axis L3 of the first coil spring 33. Therefore, the inclination of the piston 32 can be suppressed by a simple configuration.
（２）第２のコイルばね２５の横力Ｆｓは、弁体２２の重力により弱められる。そのため、弁体２２に作用する第２のコイルばね２５の付勢力Ｆｃの方向を、第２のコイルばね２５の軸線Ｌ３に沿った方向により近づけることができる。すなわち、ピストン３２の傾斜を抑制しつつ弁体２２の傾斜も抑制できる。 (2) The lateral force Fs of the second coil spring 25 is weakened by the gravity of the valve body 22. Therefore, the direction of the biasing force Fc of the second coil spring 25 acting on the valve body 22 can be made closer to the direction along the axis L3 of the second coil spring 25. That is, the inclination of the valve body 22 can be suppressed while the inclination of the piston 32 is suppressed.
（３）ピストン３２の軸線Ｌ２に対する傾斜を抑制できるため、ピストン３２の外周に設けられているシール部材６２が、シリンダ３１の内周面との間で偏摩耗することを抑制できる。 (3) Since the inclination of the piston 32 relative to the axis L2 can be suppressed, the seal member 62 provided on the outer periphery of the piston 32 can be prevented from being partially worn with the inner peripheral surface of the cylinder 31.
（４）また、車両走行中には、弁装置１に振動が伝わる。そのため、ピストン３２がシリンダ３１の内部で鉛直方向に沿って振動し、ひいてはピストン３２の外周面とシリンダ３１の内周面とが接触することで異音が生じるおそれがある。弁装置１では、ピストン３２の重力と横力Ｆｓとが互いにつり合う方向に作用しているため、ピストン３２の鉛直方向に沿った振動が抑制される。ひいては、弁装置１に生じる異音を抑制できる。 (4) Further, during traveling of the vehicle, vibration is transmitted to the valve device 1. Therefore, the piston 32 vibrates in the vertical direction inside the cylinder 31, and the outer peripheral surface of the piston 32 and the inner peripheral surface of the cylinder 31 may come into contact with each other to generate noise. In the valve device 1, since the gravity of the piston 32 and the lateral force Fs act in a direction in which they mutually balance, the vibration along the vertical direction of the piston 32 is suppressed. As a result, abnormal noise generated in the valve device 1 can be suppressed.
なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変形例は、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。
・本実施形態において、第１のコイルばね３３は、横力Ｆｓが水平よりも鉛直方向の上側に向くように軸線Ｌ２回りの回転位相を調整してもよい。
The present embodiment can be modified as follows. The present embodiment and the following modifications can be implemented in combination with one another as long as there is no technical contradiction.
In the present embodiment, the first coil spring 33 may adjust the rotational phase about the axis L2 so that the lateral force Fs is directed upward in the vertical direction rather than horizontal.
・また、弁装置１の軸線Ｌ２は、仮想線Ｌ１に対していくらか角度をなすように交わっていてもよい。すなわち、仮想線Ｌ１に対して軸線Ｌ２が交わるように設けられていればどのように設けてもよい。このとき、横力Ｆｓの鉛直上方向成分が発生するように第１のコイルばね３３及び第２のコイルばね２５の軸線Ｌ２回りの回転位相を調整した上で、第１のコイルばね３３を底面３２ｃに、第２のコイルばね２５を底面２２ｆに当接させる。 The axis L2 of the valve device 1 may also intersect at an angle to the imaginary line L1. That is, as long as the axial line L2 is provided to intersect with the virtual line L1, any method may be provided. At this time, the rotational phase of the first coil spring 33 and the second coil spring 25 around the axis L2 is adjusted so that a vertically upward component of the lateral force Fs is generated, and then the first coil spring 33 is placed on the bottom surface. The second coil spring 25 is brought into contact with the bottom surface 22f at 32c.
すなわち、横力Ｆｓが作用する方向が反重力方向でなくてもよい。横力Ｆｓの鉛直上方向成分が発生する、換言すると横力Ｆｓが鉛直方向の上側に作用するように第１のコイルばね３３をピストン３２の底面３２ｃに当接させ、第２のコイルばね２５を弁体２２の底面２２ｆに当接させていれば、どのように構成してもよい。 That is, the direction in which the lateral force Fs acts may not be the antigravity direction. A vertically upward component of the lateral force Fs is generated, in other words, the first coil spring 33 is brought into contact with the bottom surface 32c of the piston 32 so that the lateral force Fs acts on the upper side in the vertical direction. As long as it is in contact with the bottom surface 22 f of the valve body 22, it may be configured in any way.
・また、第２のコイルばね２５の横力Ｆｓを鉛直方向の上側に作用させなくてもよい。第１のコイルばね３３の横力Ｆｓが鉛直方向の上側に作用していればよい。
・本実施形態において、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。
The lateral force Fs of the second coil spring 25 may not be applied to the upper side in the vertical direction. It is sufficient that the lateral force Fs of the first coil spring 33 acts on the upper side in the vertical direction.
In the present embodiment, the valve device 1 is mounted on a fuel cell vehicle, but the present invention is not limited to this. For example, the present invention may be applied to an apparatus that requires pressure regulation of high pressure gas.
・本実施形態において、シリンダ３１は、収容穴１３の内部に収容されていたが、例えば、収容穴１３の開口部に有底円筒状のカバーを設け、収容穴１３とカバーの有底穴とでシリンダを形成してもよい。このとき、ボディ１０の収容穴１３の開口部と、カバーの開口部との間の気密が保たれるようにする。 In the present embodiment, the cylinder 31 is housed inside the housing hole 13. For example, a cylindrical cover with a bottom is provided at the opening of the housing hole 13, and the housing hole 13 and the bottom hole of the cover The cylinder may be formed by At this time, the airtightness between the opening of the accommodation hole 13 of the body 10 and the opening of the cover is maintained.
１…弁装置、１０…ボディ、１１…一次ポート、１２…供給流路、１３…収容穴、１４…送出流路、１５…二次ポート、２０…弁機構、２１…弁座、２２…弁体、２２ｆ…底面、２５…第２のコイルばね、３０…押圧機構、３１…シリンダ、３２…ピストン、３２ｃ…底面、３３…第１のコイルばね、Ｌ１…仮想線、Ｌ２，Ｌ３…軸線、Ｆｓ…横力。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... valve apparatus, 10 ... body, 11 ... primary port, 12 ... supply flow path, 13 ... accommodation hole, 14 ... delivery flow path, 15 ... secondary port, 20 ... valve mechanism, 21 ... valve seat, 22 ... valve Body 22f bottom surface 25 second coil spring 30 pressing mechanism 31 cylinder 32 piston 32c bottom surface 33 first coil spring L1 virtual line L2, L3 axis Fs ... side force.
Claims (2)
前記コイルばねは、前記コイルばねの端部が当接しているピストンの座面に対して作用する前記コイルばねの横力が鉛直方向の上側に向けて作用する状態で、前記ピストンの座面に当接している
弁装置。 A cylinder, a piston housed so as to be able to reciprocate the inside of the cylinder, and a coil spring which biases the piston and is provided coaxially with the cylinder and the axis of the piston, the axis in the vertical direction At a valve device intersecting a virtual line extending along
The coil spring is applied to the bearing surface of the piston in a state where the lateral force of the coil spring acting on the bearing surface of the piston with which the end of the coil spring abuts acts on the upper side in the vertical direction. Contacting valve device.
前記シリンダの内部に前記ピストンが収容されている状態で、前記ピストンと前記ボディとの間には前記ガス流路の一部分が設けられ、
前記ガス流路における前記シリンダよりも上流側には、前記ガス流路を開閉するとともに前記軸線と同軸上に設けられる弁機構が設けられ、
前記弁機構は、前記コイルばねを第１のコイルばねとしたとき、前記ガス流路の途中に設けられている弁座と、前記ピストンの往復動に応じて前記弁座に離着座するとともに前記弁座よりも上流側に設けられる弁体と、前記弁体を前記弁座側へ付勢する第２のコイルばねとを備え、
前記第２のコイルばねは、前記第２のコイルばねの端部が当接している前記弁体の座面に対して作用する前記第２のコイルばねの横力が鉛直方向の上側に向けて作用する状態で、前記弁体の座面に当接している
請求項１に記載の弁装置。
It further comprises a body provided with said cylinder and provided with a gas flow path,
In a state in which the piston is accommodated inside the cylinder, a part of the gas flow path is provided between the piston and the body;
On the upstream side of the cylinder in the gas flow passage, a valve mechanism is provided which opens and closes the gas flow passage and is provided coaxially with the axis line.
The valve mechanism is configured such that when the coil spring is a first coil spring, a valve seat provided in the middle of the gas flow path, and the valve seat according to the reciprocation of the piston is seated on the valve seat A valve body provided on the upstream side of the valve seat, and a second coil spring biasing the valve body toward the valve seat,
In the second coil spring, the lateral force of the second coil spring acting on the seat surface of the valve body with which the end of the second coil spring is in contact is directed upward in the vertical direction The valve device according to claim 1, wherein the valve device is in contact with a seat surface of the valve body in an acting state.
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