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JP2013206360A - Decompression device - Google Patents

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JP2013206360A
JP2013206360A JP2012077426A JP2012077426A JP2013206360A JP 2013206360 A JP2013206360 A JP 2013206360A JP 2012077426 A JP2012077426 A JP 2012077426A JP 2012077426 A JP2012077426 A JP 2012077426A JP 2013206360 A JP2013206360 A JP 2013206360A
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cover member
piston
housing body
decompression device
hole
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Hirobumi Onishi
博文 大西
Takuya Suzuki
琢也 鈴木
Toshikatsu Kubo
利賀剛 久保
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JTEKT Corp
Toyota Motor Corp
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JTEKT Corp
Toyota Motor Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a decompression device capable of achieving miniaturization and cost reduction.SOLUTION: By a difference between a pressure of a fluid introduced into a flow path and elastic restoration force of an elastic member 58, a piston 55 is moved along a prescribed moving direction. By the movement of the piston 55, an on-off valve is opened and closed, and the pressure of the fluid is reduced from a high pressure to a low pressure which is a prescribed adjustment value. When setting the adjustment value, the magnitude of the elastic restoration force of the elastic member 58 is adjusted. In a decompression device 11 of the present invention, the elastic restoration force of the elastic member 58 is easily adjusted by adjusting a screw-in amount of a cover member 14. Thus, since there is no need of assembling an adjustment screw or a screw receiving member as before, the decompression device 11 at a low cost is achieved by reducing the number of components.

Description

本発明は、流体の圧力を高圧から低圧に減圧する減圧装置に関する。   The present invention relates to a pressure reducing device that reduces the pressure of a fluid from a high pressure to a low pressure.

例えば特許文献1に記載される減圧装置は、本体部材と、この本体部材に結合されたカバー部材と、本体部材の入力ポートから出力ポートまで延びる流体すなわちガスの流路と、を備えている。カバー部材に形成されたシリンダ内にピストンが往復移動可能に配置されている。ピストン内にはピストンばねが配置されており、ピストンばねの弾性復元力と流路内のガスの圧力との相違によってピストンが往復移動する。こうしたピストンの往復移動によって、流路内に配置された開閉弁が開閉を繰り返し、入力ポートから流入した高圧のガスが低圧に減圧されて出力ポートから流出する。   For example, the decompression device described in Patent Document 1 includes a main body member, a cover member coupled to the main body member, and a fluid or gas flow path extending from an input port to an output port of the main body member. A piston is disposed in a cylinder formed in the cover member so as to be able to reciprocate. A piston spring is disposed in the piston, and the piston reciprocates due to the difference between the elastic restoring force of the piston spring and the pressure of the gas in the flow path. By such reciprocating movement of the piston, the on-off valve arranged in the flow path repeatedly opens and closes, and the high-pressure gas flowing in from the input port is reduced to a low pressure and flows out from the output port.

特開2011−108057号公報JP 2011-108057 A

ピストンばねにはばね定数や寸法のばらつきがあるため、ピストンばねの弾性復元力を所定の値に調整するためにカバー部材には調節ねじが組み込まれている。調節ねじには、シリンダ内に配置されてピストンばねを受けるばね受け部材が連結されている。ピストンばねは、ピストン内に形成された有底孔に配置されるとともにピストンとばね受け部材との間に挟み込まれている。調節ねじのねじ込み量を調節することによってばね受け部材の位置を移動させてピストンばねの弾性復元力を調整している。しかしながら、こうした調節ねじやばね受け部材は部品点数を増加させるためにコストが嵩む。   Since the piston spring has variations in the spring constant and dimensions, an adjustment screw is incorporated in the cover member in order to adjust the elastic restoring force of the piston spring to a predetermined value. A spring receiving member disposed in the cylinder and receiving a piston spring is connected to the adjustment screw. The piston spring is disposed in a bottomed hole formed in the piston and is sandwiched between the piston and the spring receiving member. The elastic restoring force of the piston spring is adjusted by moving the position of the spring receiving member by adjusting the screwing amount of the adjusting screw. However, such an adjusting screw and a spring receiving member increase the number of parts, which increases the cost.

しかも、カバー部材は、シリンダを形成する円筒部と、この円筒部の例えば下端部から外側に向かって広がるフランジ部と、を備えており、フランジ部でボルトを介して本体部材に固定されている。こうした構成によれば、減圧装置では、フランジ部の広がりによって寸法が増大してしまう一方で、ボルトなどの部品点数の増大によって質量やコストが増大してしまう。しかも、フランジ部の広がりによって減圧装置を小型化することができず、自動車などの車両への搭載の自由度を制限することになりかねない。   Moreover, the cover member includes a cylindrical portion that forms a cylinder, and a flange portion that spreads outward from, for example, the lower end portion of the cylindrical portion, and is fixed to the main body member via a bolt at the flange portion. . According to such a configuration, in the decompression device, the size increases due to the spread of the flange portion, while the mass and cost increase due to an increase in the number of parts such as bolts. In addition, the decompression device cannot be reduced in size due to the spread of the flange portion, which may limit the degree of freedom of mounting on a vehicle such as an automobile.

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、小型化及び低コストを実現することが可能な減圧装置を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of the said situation, Comprising: It aims at providing the decompression device which can implement | achieve size reduction and low cost.

上記目的を達成するため、本発明によれば、
流体の圧力を高圧から低圧に減圧する減圧装置であって、
流体の流路を形成するハウジング本体と、
前記流路に配置されて、開閉によって前記流路の閉鎖及び開放を切り替える開閉弁と、
前記ハウジング本体内で所定の移動方向に往復移動可能に配置されて、往復移動によって前記開閉弁を開閉するピストンと、
前記移動方向に沿って前記ハウジング本体にねじ込まれることによって前記ハウジング本体に結合されるカバー部材と、
前記カバー部材と前記ピストンとの間に配置されて、前記移動方向に沿って前記カバー部材及び前記ピストンを相互に遠ざける弾性復元力を発揮する弾性部材と、を備え、
前記カバー部材は、前記移動方向に沿ったねじ込み量の調整によって前記弾性部材の弾性復元力を調整可能である減圧装置が提供される。
In order to achieve the above object, according to the present invention,
A pressure reducing device for reducing the pressure of a fluid from a high pressure to a low pressure,
A housing body forming a fluid flow path;
An on-off valve that is disposed in the flow path and switches between opening and closing of the flow path by opening and closing;
A piston that is arranged so as to be reciprocally movable in a predetermined movement direction within the housing body, and that opens and closes the on-off valve by reciprocating movement;
A cover member coupled to the housing body by being screwed into the housing body along the moving direction;
An elastic member disposed between the cover member and the piston and exhibiting an elastic restoring force to move the cover member and the piston away from each other along the moving direction;
The cover member is provided with a pressure reducing device capable of adjusting an elastic restoring force of the elastic member by adjusting a screwing amount along the moving direction.

こうした減圧装置では、流路内に導入される流体の圧力と弾性部材の弾性復元力との間の差によってピストンが所定の移動方向に沿って移動する。このピストンの移動によって開閉弁が開閉され、流体の圧力が高圧から所定の調整値である低圧に減圧される。調整値の設定にあたって、弾性部材の弾性復元力の大きさが調整される。本発明の減圧装置では、カバー部材のねじ込み量を調整することによって弾性部材の弾性復元力を簡単に調整することができる。従って、従来のように、調節ねじやばね受け部材を組み込む必要がないため、部品点数の削減によって低コストの減圧装置を実現することができる。   In such a pressure reducing device, the piston moves along a predetermined moving direction due to the difference between the pressure of the fluid introduced into the flow path and the elastic restoring force of the elastic member. The on / off valve is opened and closed by the movement of the piston, and the pressure of the fluid is reduced from a high pressure to a low pressure that is a predetermined adjustment value. In setting the adjustment value, the magnitude of the elastic restoring force of the elastic member is adjusted. In the decompression device of the present invention, the elastic restoring force of the elastic member can be easily adjusted by adjusting the screwing amount of the cover member. Therefore, since there is no need to incorporate an adjusting screw or a spring receiving member as in the prior art, a low-cost decompression device can be realized by reducing the number of parts.

しかも、ハウジング本体に対してカバー部材をねじ込みによって結合することによって、従来のようなカバー部材のフランジ部やボルトを必要としないため、さらに低コストの減圧装置を実現することができる。また、従来の減圧装置では、フランジ部は、例えば縦軸線に直交する方向に張り出しているため、フランジ部の形成の省略によってカバー部材すなわち減圧装置のサイズを小型化することができる。その結果、例えば自動車といった車両に対する減圧装置の搭載の自由度を向上させることができる。   Moreover, by connecting the cover member to the housing main body by screwing, the conventional flange portion and bolt of the cover member are not required, so that a lower cost decompression device can be realized. Further, in the conventional pressure reducing device, the flange portion protrudes, for example, in a direction orthogonal to the vertical axis, and therefore the size of the cover member, that is, the pressure reducing device can be reduced by omitting the formation of the flange portion. As a result, the degree of freedom of mounting the decompression device on a vehicle such as an automobile can be improved.

以上のような減圧装置では、前記カバー部材の外周面と前記ハウジング本体の内周面との間で螺合が確立されてよい。その一方で、前記カバー部材の内周面と前記ハウジング本体の外周面との間で螺合が確立されてよい。   In the decompression device as described above, screwing may be established between the outer peripheral surface of the cover member and the inner peripheral surface of the housing body. On the other hand, screwing may be established between the inner peripheral surface of the cover member and the outer peripheral surface of the housing body.

カバー部材の外周面とハウジング本体の内周面との間で螺合が確立される場合、減圧装置は、前記移動方向に沿って前記カバー部材の外周面に螺合されることによって前記前記カバー部材に結合されて前記ハウジング本体の縁部に受け止められ、前記ハウジング本体に対する前記カバー部材の緩みを防止するロック部材をさらに備えてもよい。   When screwing is established between the outer peripheral surface of the cover member and the inner peripheral surface of the housing body, the decompression device is screwed to the outer peripheral surface of the cover member along the moving direction, thereby the cover. A lock member coupled to the member and received by the edge of the housing body may be further provided to prevent the cover member from loosening with respect to the housing body.

こうした減圧装置では、ロック部材はハウジング本体の縁部に受け止められており、ハウジング本体に対するカバー部材の緩みを防止することができる。従って、減圧装置の動作中、弾性部材の弾性復元力の変化の発生を防止することができるため、減圧装置において減圧の精度を維持することができる。   In such a pressure reducing device, the lock member is received by the edge of the housing body, and the cover member can be prevented from loosening with respect to the housing body. Therefore, since the occurrence of a change in elastic restoring force of the elastic member can be prevented during the operation of the decompression device, the decompression accuracy can be maintained in the decompression device.

以上のように、本発明によれば、小型化及び低コストを実現することが可能な減圧装置を提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a decompression device that can achieve downsizing and low cost.

本発明の第1実施形態に係る減圧装置の構造を概略的に示す垂直断面図である。1 is a vertical sectional view schematically showing the structure of a decompression device according to a first embodiment of the present invention. ハウジング本体の部分拡大垂直断面図である。It is a partial expanded vertical sectional view of a housing body. 一具体例に係るカバー部材の構造を概略的に示す平面図である。It is a top view which shows roughly the structure of the cover member which concerns on one specific example. 図3の4−4線に沿った部分断面図である。FIG. 4 is a partial cross-sectional view taken along line 4-4 of FIG. 図3に対応し、一変形例に係るカバー部材の構造を概略的に示す平面図である。FIG. 5 is a plan view schematically showing a structure of a cover member according to a modification, corresponding to FIG. 3. 本発明の第2実施形態に係る減圧装置の構造を概略的に示す垂直断面図である。It is a vertical sectional view which shows roughly the structure of the decompression device concerning a 2nd embodiment of the present invention.

以下、添付の図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係る減圧装置11の構造を概略的に示す垂直断面図である。この減圧装置11は、例えば燃料電池車両などの燃料電池システムに搭載される。減圧装置11は、燃料タンク(図示せず)から供給される高圧(例えば3.1〜87.6MPa(abs))の流体すなわち水素ガスを低圧(例えば1.1〜2.1MPa(abs))に減圧して、燃料電池スタック(図示せず)に供給するピストン型の減圧弁である。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a vertical sectional view schematically showing the structure of the decompression device 11 according to the first embodiment of the present invention. The decompression device 11 is mounted on a fuel cell system such as a fuel cell vehicle. The decompression device 11 is a high pressure (for example, 3.1 to 87.6 MPa (abs)) fluid, that is, hydrogen gas supplied from a fuel tank (not shown), ie, a low pressure (for example, 1.1 to 2.1 MPa (abs)). This is a piston type pressure reducing valve that is decompressed to be supplied to a fuel cell stack (not shown).

図1に示すように、減圧装置11のハウジング12は、水素ガスの流路を形成するハウジング本体13と、ハウジング本体13の上端の開放端に結合される円筒形のカバー部材14と、を備えている。ハウジング本体13の下端には上流側ポートを形成する継ぎ手(図示せず)が取り付けられ、ハウジング本体13の側面には下流側ポートを形成する継ぎ手(図示せず)が取り付けられる。上流側ポート及び下流側ポートはハウジング12内の流路を介して相互に流体連通される。流路の詳細は後述する。   As shown in FIG. 1, the housing 12 of the decompression device 11 includes a housing body 13 that forms a hydrogen gas flow path, and a cylindrical cover member 14 that is coupled to the open end of the upper end of the housing body 13. ing. A joint (not shown) that forms an upstream port is attached to the lower end of the housing body 13, and a joint (not shown) that forms a downstream port is attached to the side surface of the housing body 13. The upstream port and the downstream port are in fluid communication with each other via a flow path in the housing 12. Details of the flow path will be described later.

ハウジング本体13には、ハウジング12の縦軸線Xに沿ってハウジング本体13の下端側から上端側に向かって上方に、第1孔17と、第1孔17に連続する第2孔18と、第2孔18に連続する第3孔19と、第3孔に連続する第4孔20と、第4孔20に連続する第5孔21と、が形成されている。第1孔17はハウジング本体13の下端から下向きに開放されている一方で、第5孔21はハウジング本体13の上端から上向きに開放されている。第1孔17〜第5孔21は、縦軸線Xを中心軸線とする同軸の円柱空間から形成されている。   The housing body 13 includes a first hole 17, a second hole 18 continuous with the first hole 17, and a second hole 18 extending upward from the lower end side to the upper end side of the housing body 13 along the longitudinal axis X of the housing 12. A third hole 19 that continues to the second hole 18, a fourth hole 20 that continues to the third hole, and a fifth hole 21 that continues to the fourth hole 20 are formed. The first hole 17 is opened downward from the lower end of the housing body 13, while the fifth hole 21 is opened upward from the upper end of the housing body 13. The first hole 17 to the fifth hole 21 are formed from a coaxial cylindrical space having the longitudinal axis X as the central axis.

図2はハウジング本体13の部分拡大垂直断面図である。図2を併せて参照すると、第1孔17の上流端は配管(図示せず)を介して燃料タンク(図示せず)に接続される。第2孔18内には、縦軸線Xに沿って第2孔18内で上下方向に往復移動可能に円柱状の弁体34が配置される。弁体34は、縦軸線Xに沿って円筒状に形成される円筒部35と、円筒部35の上端に接続されてその上端に向かって先細るテーパ部36と、を備える。縦軸線Xに沿って弁体34が上下移動すると、円筒部35の円筒外周面は第2孔18の円筒内周面を摺動する。   FIG. 2 is a partially enlarged vertical sectional view of the housing body 13. Referring also to FIG. 2, the upstream end of the first hole 17 is connected to a fuel tank (not shown) via a pipe (not shown). A cylindrical valve body 34 is disposed in the second hole 18 so as to be reciprocally movable in the vertical direction in the second hole 18 along the vertical axis X. The valve body 34 includes a cylindrical portion 35 formed in a cylindrical shape along the longitudinal axis X, and a tapered portion 36 that is connected to the upper end of the cylindrical portion 35 and tapers toward the upper end. When the valve body 34 moves up and down along the vertical axis X, the cylindrical outer peripheral surface of the cylindrical portion 35 slides on the cylindrical inner peripheral surface of the second hole 18.

弁体34は、下方に向かって開放された有底孔37を備えている。有底孔37には弾性部材すなわち弁ばね38が収容される。弁ばね38は、有底孔37の底面と第1孔17及び第2孔18の段差面との間に配置されて、縦軸線Xに沿って段差面から弁体34を遠ざける方向に弾性復元力を発揮する。円筒部35の円筒外周面には、円筒部35の上端から下端まで縦軸線Xに平行に延びる複数筋の流路溝41が形成される。この流路溝41によって第2孔18の円筒内周面との間に水素ガスの流路が形成される。   The valve body 34 includes a bottomed hole 37 that is opened downward. The bottomed hole 37 accommodates an elastic member, that is, a valve spring 38. The valve spring 38 is disposed between the bottom surface of the bottomed hole 37 and the step surfaces of the first hole 17 and the second hole 18, and is elastically restored in the direction of moving the valve body 34 away from the step surface along the vertical axis X. Demonstrate power. A plurality of flow path grooves 41 extending in parallel to the vertical axis X from the upper end to the lower end of the cylindrical portion 35 are formed on the cylindrical outer peripheral surface of the cylindrical portion 35. A flow path of hydrogen gas is formed between the flow path groove 41 and the cylindrical inner peripheral surface of the second hole 18.

弁体34のテーパ部36の上端は、弁ばね38の弾性復元力によって、第3孔19内に配置された環状の弁座42に受け止められる。弁座42は、弁体34のテーパ部36の輪郭に部分的に一致する内周面を規定する貫通孔43を備える。これら弁体34及び弁座42は減圧装置11の開閉弁を構成する。弁体34のテーパ部36が弁座42に押し付けられて貫通孔43が閉鎖されると、開閉弁が閉じられる。その一方で、テーパ部36が弁座42から離れて貫通孔43が開放されると、開閉弁が開かれる。こうして流路の閉鎖及び開放が切り替えられる。   The upper end of the tapered portion 36 of the valve body 34 is received by an annular valve seat 42 disposed in the third hole 19 by the elastic restoring force of the valve spring 38. The valve seat 42 includes a through hole 43 that defines an inner peripheral surface that partially matches the contour of the tapered portion 36 of the valve body 34. The valve body 34 and the valve seat 42 constitute an on-off valve of the decompression device 11. When the tapered portion 36 of the valve body 34 is pressed against the valve seat 42 and the through hole 43 is closed, the on-off valve is closed. On the other hand, when the tapered portion 36 is separated from the valve seat 42 and the through hole 43 is opened, the on-off valve is opened. In this way, closing and opening of the flow path are switched.

第4孔20には円柱状の弁座固定部材44が固定される。弁座固定部材44の円筒外周面の雄ねじが第4孔20の円筒内周面の雌ねじに噛み合うことによって弁座固定部材44は第4孔20に固定される。こうして弁座固定部材44が第4孔20に固定されると、弁座固定部材44の下端面は弁座42の上端面に受け止められる。その結果、弁座固定部材44がねじ込まれることによって弁座42は第3孔19内に不動に配置される。   A cylindrical valve seat fixing member 44 is fixed to the fourth hole 20. The valve seat fixing member 44 is fixed to the fourth hole 20 by the male screw on the cylindrical outer peripheral surface of the valve seat fixing member 44 meshing with the female screw on the cylindrical inner peripheral surface of the fourth hole 20. When the valve seat fixing member 44 is fixed in the fourth hole 20 in this way, the lower end surface of the valve seat fixing member 44 is received by the upper end surface of the valve seat 42. As a result, the valve seat 42 is fixedly disposed in the third hole 19 by screwing the valve seat fixing member 44.

弁座固定部材44には、縦軸線Xに沿って円柱状の貫通孔45が形成される。貫通孔45内には縦軸線Xに沿って貫通孔45内で上下方向に往復移動可能に円柱状のバルブステム46が配置される。バルブステム46は、円柱部47と、円柱部47の下端に接続されてその下端に向かって先細るテーパ部48と、を備える。テーパ部48の下端は弁体34の上端に受け止められるので、縦軸線Xに沿ったテーパ部48の上下移動は、同様に縦軸線Xに沿った弁体34の上下移動に連動する。   A cylindrical through hole 45 is formed in the valve seat fixing member 44 along the vertical axis X. A cylindrical valve stem 46 is disposed in the through hole 45 so as to be reciprocally movable in the vertical direction in the through hole 45 along the vertical axis X. The valve stem 46 includes a cylindrical portion 47 and a tapered portion 48 that is connected to the lower end of the cylindrical portion 47 and tapers toward the lower end. Since the lower end of the taper part 48 is received by the upper end of the valve body 34, the vertical movement of the taper part 48 along the vertical axis X is similarly interlocked with the vertical movement of the valve body 34 along the vertical axis X.

縦軸線Xに沿ってバルブステム46が上下移動すると、円柱部47の円筒外周面は貫通孔45の円筒内周面を摺動する。円柱部47の円筒外周面には、円柱部47の上端から下端まで縦軸線Xに平行に延びる複数筋の流路溝49が形成される。この流路溝49によって貫通孔45の円筒内周面との間に水素ガスの流路が形成される。   When the valve stem 46 moves up and down along the vertical axis X, the cylindrical outer peripheral surface of the columnar portion 47 slides on the cylindrical inner peripheral surface of the through hole 45. A plurality of flow passage grooves 49 extending in parallel with the vertical axis X from the upper end to the lower end of the columnar portion 47 are formed on the cylindrical outer peripheral surface of the columnar portion 47. The flow path 49 forms a hydrogen gas flow path between the through hole 45 and the cylindrical inner peripheral surface.

カバー部材14は、その円筒外周面に形成された雄ねじと第5孔21の円筒内周面に形成された雌ねじとが噛み合うことによって、ハウジング本体13に螺合される。カバー部材14の円筒外周面には縦軸線X回りに環状溝51が形成されており、環状溝51内にはOリング52が配置されている。Oリング52は例えばゴムといった弾性材料から形成されてよい。このOリング52が、その弾性変形によって第5孔21の円筒内周面に押し付けられることによって流路の気密性が確保される。   The cover member 14 is screwed into the housing main body 13 when a male screw formed on the outer peripheral surface of the cylinder and a female screw formed on the inner peripheral surface of the fifth hole 21 are engaged with each other. An annular groove 51 is formed around the longitudinal axis X on the cylindrical outer peripheral surface of the cover member 14, and an O-ring 52 is disposed in the annular groove 51. The O-ring 52 may be formed from an elastic material such as rubber. The O-ring 52 is pressed against the cylindrical inner peripheral surface of the fifth hole 21 by its elastic deformation, thereby ensuring the airtightness of the flow path.

その一方で、カバー部材14の円筒外周面に形成された雄ねじと、ロック部材すなわちロックナット53の円筒内周面に形成された雌ねじとが噛み合うことによって、ロックナット53はカバー部材14に螺合される。縦軸線X回りにロックナット53が回転してカバー部材14にねじ込まれていくと、ロックナット53はハウジング本体13の開放端の縁部に受け止められる。その結果、ロックナット53は、縦軸線X回りにカバー部材14の回転を規制し、カバー部材14の緩みを防止する。   On the other hand, the lock nut 53 is screwed into the cover member 14 when the male screw formed on the cylindrical outer peripheral surface of the cover member 14 and the female screw formed on the cylindrical inner peripheral surface of the lock member 53 are engaged. Is done. When the lock nut 53 rotates around the vertical axis X and is screwed into the cover member 14, the lock nut 53 is received by the edge of the open end of the housing body 13. As a result, the lock nut 53 restricts the rotation of the cover member 14 around the vertical axis X and prevents the cover member 14 from loosening.

カバー部材14は、下方に向かって開放された円柱状の有底孔54を有する。有底孔54内には縦軸線Xに沿って上下移動可能に円筒形のピストン55が配置されている。こうしてカバー部材14はシリンダを構成する。縦軸線Xに沿ってピストン55が上下移動すると、ピストン55の円筒外周面はカバー部材14の円筒内周面を摺動する。台座固定部材44の上端面には、縦軸線Xに直交する方向に延びる複数筋の流路溝56が形成されており、流路溝56は流路溝49に接続される。この流路溝56によって、ピストン55の底面との間に水素ガスの流路が形成される。   The cover member 14 has a cylindrical bottomed hole 54 opened downward. A cylindrical piston 55 is disposed in the bottomed hole 54 so as to be vertically movable along the vertical axis X. Thus, the cover member 14 constitutes a cylinder. When the piston 55 moves up and down along the vertical axis X, the cylindrical outer peripheral surface of the piston 55 slides on the cylindrical inner peripheral surface of the cover member 14. On the upper end surface of the pedestal fixing member 44, a plurality of streak channel grooves 56 extending in a direction orthogonal to the vertical axis X are formed, and the channel grooves 56 are connected to the channel grooves 49. By this flow channel groove 56, a hydrogen gas flow channel is formed between the bottom surface of the piston 55.

ピストン55は、その内部に上方に向かって開放された円柱状の有底孔57を有する。有底孔57内には弾性部材すなわちピストンばね58が配置されている。ピストンばね58は、カバー部材14の有底孔54の底面及びピストン55の有底孔57の底面の間に配置されており、縦軸線Xに沿ってカバー部材14及びピストン55を相互に遠ざける方向に弾性復元力を発揮する。ピストン55の底面はバルブステム46の上端に受け止められているので、ピストン55はバルブステム46を弁部材34に向かって押し付ける。   The piston 55 has a cylindrical bottomed hole 57 opened upward in the inside thereof. An elastic member, that is, a piston spring 58 is disposed in the bottomed hole 57. The piston spring 58 is disposed between the bottom surface of the bottomed hole 54 of the cover member 14 and the bottom surface of the bottomed hole 57 of the piston 55, and moves the cover member 14 and the piston 55 away from each other along the vertical axis X. Exhibits elastic restoring force. Since the bottom surface of the piston 55 is received by the upper end of the valve stem 46, the piston 55 presses the valve stem 46 toward the valve member 34.

ピストン55の円筒外周面には縦軸線X回りに複数の環状溝59が形成されており、各環状溝59にはそれぞれ個別にOリング61及びウェアリング62、62が配置されている。Oリング61は例えばゴム(NBR)といった弾性材料から形成されてよく、ウェアリング62は例えばテフロン(登録商標)から形成されてよい。Oリング61が弾性変形によってカバー部材14の円筒内周面に押し付けられることによって流路の気密性が確保される。   A plurality of annular grooves 59 are formed around the longitudinal axis X on the cylindrical outer peripheral surface of the piston 55, and an O-ring 61 and wear rings 62 and 62 are individually arranged in each annular groove 59. The O-ring 61 may be made of an elastic material such as rubber (NBR), and the wear ring 62 may be made of Teflon (registered trademark), for example. The O-ring 61 is pressed against the inner peripheral surface of the cylinder of the cover member 14 by elastic deformation, thereby ensuring the airtightness of the flow path.

第5孔21には、第4孔20とは異なる位置で、下流側ポートの継ぎ手に接続される流路孔(図示せず)が接続される。この流路孔には配管(図示せず)を介して燃料電池スタック(図示せず)が接続される。継ぎ手とハウジング本体13との間には面シール又は軸シールのいずれかが配置されることによって、流路の気密性が確保される。   A flow path hole (not shown) connected to the joint of the downstream port is connected to the fifth hole 21 at a position different from that of the fourth hole 20. A fuel cell stack (not shown) is connected to the flow path hole via a pipe (not shown). By providing either a face seal or a shaft seal between the joint and the housing body 13, the airtightness of the flow path is ensured.

以上のような減圧装置11では、第1孔17、第2孔18、流路溝41、貫通孔43、貫通孔45、流路溝49、流路溝56、第5孔21及び流路孔がハウジング本体13内で水素ガスの流路を形成することによって、上流側ポートから下流側ポートまで水素ガスが流れることができる。このとき、後述するように、開閉弁の開閉によって水素ガスの圧力が高圧から低圧に減圧される。   In the decompression device 11 as described above, the first hole 17, the second hole 18, the flow channel 41, the through hole 43, the through hole 45, the flow channel 49, the flow channel 56, the fifth hole 21, and the flow channel hole. By forming a hydrogen gas flow path in the housing body 13, hydrogen gas can flow from the upstream port to the downstream port. At this time, as will be described later, the pressure of the hydrogen gas is reduced from a high pressure to a low pressure by opening and closing the on-off valve.

ここで、ハウジング本体13、カバー部材14及びピストン55は、例えばA6061−T6といったアルミニウムを鍛造することによって形成されてよい。こうした構成要素の材料を従来のステンレス鋼からアルミニウムに変更することによってコストを低減することができる。また、従来の総削りから鍛造に製造方法を変更することによって製造を容易化することができる。その一方で、弁体34や継ぎ手15、16はステンレス鋼から形成されてよい。   Here, the housing main body 13, the cover member 14, and the piston 55 may be formed by forging aluminum such as A6061-T6. Costs can be reduced by changing the material of these components from conventional stainless steel to aluminum. Further, the manufacturing can be facilitated by changing the manufacturing method from conventional total shaving to forging. On the other hand, the valve body 34 and the joints 15 and 16 may be formed from stainless steel.

ハウジング本体13、カバー部材14及びピストン55の表面には、アルミニウム表面を酸化させるアルマイト処理といった表面強化処理が施されてよい。この処理によれば、弁体34の円筒外周面とハウジング本体13の第2孔18の円筒内周面との間の摺動によるかじりを防止することができる。その結果、従来、弁体のガイドとして機能した別体のガイド部材を削減することができ、部品点数を削減することができる。   The surface of the housing body 13, the cover member 14, and the piston 55 may be subjected to a surface strengthening process such as an alumite process that oxidizes the aluminum surface. According to this process, it is possible to prevent galling due to sliding between the cylindrical outer peripheral surface of the valve body 34 and the cylindrical inner peripheral surface of the second hole 18 of the housing body 13. As a result, conventionally, separate guide members that function as guides for the valve body can be reduced, and the number of parts can be reduced.

図3は、一具体例に係るカバー部材の構造を概略的に示す平面図である。図3を併せて参照すると、カバー部材14の上端に形成される突部14aは例えば六角柱形状の輪郭を有する。突部14aには、縦軸線Xに沿って窪み65が形成されており、窪み65の底部には同様に縦軸線Xに沿って貫通孔66が形成される。貫通孔66にはキャップ67が取り付けられる。キャップ67は、カバー部材14内に大気を導入する一方でカバー部材14内への水などの液体の流入を防止する。こうしてカバー部材14の内部の空間は大気圧に維持される。   FIG. 3 is a plan view schematically showing the structure of the cover member according to one specific example. Referring also to FIG. 3, the protrusion 14 a formed at the upper end of the cover member 14 has, for example, a hexagonal column shape outline. A recess 65 is formed in the protrusion 14 a along the vertical axis X, and a through-hole 66 is similarly formed along the vertical axis X in the bottom of the recess 65. A cap 67 is attached to the through hole 66. The cap 67 prevents the inflow of liquid such as water into the cover member 14 while introducing the atmosphere into the cover member 14. Thus, the space inside the cover member 14 is maintained at atmospheric pressure.

図4は図3の4−4線に沿った部分断面図である。図4を併せて参照すると、キャップ67の上端面は突部14aの上端面より窪み65内に内側に配置される。カバー部材14の上端には、窪み65に接続される内縁からカバー部材14の外周面に接続される外縁まで延びるスリット68が形成される。スリット68は、突部14aの輪郭において、六角柱の角部に形成されるのではなく、相互に隣接する角部同士の間の面部に形成される。スリット68の底面は、縦軸線Xに交差する方向に縦軸線Xから離れるにつれてハウジング本体13の下端に近づく傾斜面から形成される。   4 is a partial sectional view taken along line 4-4 of FIG. Referring also to FIG. 4, the upper end surface of the cap 67 is disposed inside the recess 65 from the upper end surface of the protrusion 14a. A slit 68 extending from the inner edge connected to the recess 65 to the outer edge connected to the outer peripheral surface of the cover member 14 is formed at the upper end of the cover member 14. The slit 68 is not formed at the corner of the hexagonal column in the outline of the protrusion 14a, but is formed at the surface between the corners adjacent to each other. The bottom surface of the slit 68 is formed from an inclined surface that approaches the lower end of the housing body 13 as the distance from the vertical axis X increases in the direction intersecting the vertical axis X.

図4から明らかなように、縦軸線Xに沿った方向において、突部14aの上端面が最も高く、次いでキャップ67の上端面、窪み65の底面、スリット68の外縁の順番に徐々に低くなっていく。なお、六角形の輪郭の面部のいくつかにスリット68が形成されてもよい。また、図5に示すように、カバー部材14の突部14aの輪郭は円柱形状であってもよい。このとき、窪み65から放射状に複数のスリット68が形成されてもよい。本実施形態では、4つのスリット68が、縦軸線X周りに例えば90度の等角度間隔で形成される。   As is clear from FIG. 4, the upper end surface of the protrusion 14 a is the highest in the direction along the vertical axis X, and then gradually decreases in the order of the upper end surface of the cap 67, the bottom surface of the recess 65, and the outer edge of the slit 68. To go. Note that slits 68 may be formed in some of the hexagonal contour surface portions. Moreover, as shown in FIG. 5, the outline of the protrusion 14a of the cover member 14 may be cylindrical. At this time, a plurality of slits 68 may be formed radially from the recess 65. In the present embodiment, four slits 68 are formed around the longitudinal axis X at an equiangular interval of, for example, 90 degrees.

こうした構成によれば、キャップ67が窪み65内に完全に収容されており、かつ、キャップ67の上端面は突部14aの上端面より窪み65内に内側に配置されるので、減圧装置11の大型化を回避することができる。同時に、カバー部材14には窪み65やスリット68を形成したので、カバー部材14を軽量化することができる。その結果、カバー部材14の材料費を抑えることができるので、カバー部材14、ひいては減圧装置11の製造コストを抑制することができる。   According to such a configuration, the cap 67 is completely accommodated in the recess 65, and the upper end surface of the cap 67 is disposed inside the recess 65 from the upper end surface of the protrusion 14a. An increase in size can be avoided. At the same time, since the recess 65 and the slit 68 are formed in the cover member 14, the cover member 14 can be reduced in weight. As a result, since the material cost of the cover member 14 can be suppressed, the manufacturing cost of the cover member 14 and thus the decompression device 11 can be suppressed.

しかも、減圧装置11は例えば車両の底面のカバーに隣接して配置されているので、カバーに形成された隙間や排水孔を通って雨水や小石が減圧装置11に直撃することがある。しかしながら、キャップ67は窪み65内に配置されているので、雨水や小石のキャップ67への直撃を免れることができる。しかも、たとえ窪み65内に雨水や小石が進入したとしても、雨水や小石はスリット68から減圧装置11の外側に排出される。その結果、例えばキャップ67の腐食を防止することができる。   Moreover, since the decompression device 11 is disposed, for example, adjacent to the cover on the bottom surface of the vehicle, rainwater and pebbles may hit the decompression device 11 directly through gaps and drain holes formed in the cover. However, since the cap 67 is disposed in the recess 65, it is possible to avoid direct hit of rainwater or pebbles on the cap 67. Moreover, even if rainwater or pebbles enter the depression 65, the rainwater or pebbles are discharged from the slit 68 to the outside of the decompression device 11. As a result, for example, corrosion of the cap 67 can be prevented.

次に、減圧装置11の動作を簡単に説明する。ピストンばね58の弾性復元力は弁ばね38の弾性復元力よりも大きく設定されるので、ピストンばね58が底面でバルブステム46を下方に向かって押し付けることによって、弁座42の貫通孔43は開放される。このとき、燃料タンクから配管を介して供給される高圧の水素ガスが第1孔17を介して第2孔18に導入される。第2孔18内に導入された水素ガスは、弁体34の流路溝41、貫通孔43、貫通孔45、流路溝49、流路溝56、第5孔21及び流路孔を介して燃料電池スタックに送られる。   Next, the operation of the decompression device 11 will be briefly described. Since the elastic restoring force of the piston spring 58 is set to be larger than the elastic restoring force of the valve spring 38, the through hole 43 of the valve seat 42 is opened by the piston spring 58 pressing the valve stem 46 downward on the bottom surface. Is done. At this time, high-pressure hydrogen gas supplied from the fuel tank via the pipe is introduced into the second hole 18 via the first hole 17. The hydrogen gas introduced into the second hole 18 passes through the channel groove 41, the through hole 43, the through hole 45, the channel groove 49, the channel groove 56, the fifth hole 21 and the channel hole of the valve element 34. Sent to the fuel cell stack.

減圧装置11では、カバー部材14のシリンダの空間は、ピストン55によって、ピストンばね58を収容する調整室71と、ピストン55を挟んで反対側の減圧室72と、に仕切られる。減圧装置11では、燃料タンクから供給された高圧の水素ガスによって減圧室72の圧力が上昇する。その結果、弁ばね38の弾性復元力と水素ガスの圧力との和がピストンばね58の弾性復元力を上回ると、ピストン55は縦軸線Xに沿って上方向に移動する。このピストン55の移動に伴ってバルブステム46及び弁体34が上方向に移動する。その結果、弁体34が弁座42に着座して貫通孔43を閉鎖することによって、閉じ状態が確立される。   In the decompression device 11, the cylinder space of the cover member 14 is partitioned by the piston 55 into an adjustment chamber 71 that houses the piston spring 58 and a decompression chamber 72 on the opposite side across the piston 55. In the decompression device 11, the pressure in the decompression chamber 72 is increased by the high-pressure hydrogen gas supplied from the fuel tank. As a result, when the sum of the elastic restoring force of the valve spring 38 and the pressure of the hydrogen gas exceeds the elastic restoring force of the piston spring 58, the piston 55 moves upward along the vertical axis X. As the piston 55 moves, the valve stem 46 and the valve body 34 move upward. As a result, the valve body 34 sits on the valve seat 42 and closes the through hole 43, whereby the closed state is established.

閉じ状態では、減圧室72内への水素ガスの導入が停止される一方で、減圧室72内の水素ガスは流路孔63を介して燃料電池スタックに向かって排出される結果、減圧室72の圧力は下降する。減圧室72の圧力の下降によってピストンばね58の弾性復元力が弁ばね38の弾性復元力と水素ガスの圧力との和を上回ると、ピストン55は縦軸線Xに沿って下方向に移動する。その結果、バルブステム46及び弁体34が下方向に移動する結果、弁体34は弁座42から離脱して貫通孔43を開放し、開き状態が確立される。   In the closed state, the introduction of hydrogen gas into the decompression chamber 72 is stopped, while the hydrogen gas in the decompression chamber 72 is discharged toward the fuel cell stack through the flow path hole 63. The pressure drops. When the elastic restoring force of the piston spring 58 exceeds the sum of the elastic restoring force of the valve spring 38 and the pressure of hydrogen gas due to the decrease in the pressure in the decompression chamber 72, the piston 55 moves downward along the vertical axis X. As a result, as a result of the valve stem 46 and the valve body 34 moving downward, the valve body 34 is detached from the valve seat 42 to open the through hole 43, and an open state is established.

開き状態では、減圧室72内への高圧の水素ガスの導入が再開されるため、燃料タンクから供給された高圧の水素ガスによって減圧室72の圧力が再び上昇する。こうして高圧の水素ガスの導入が継続されることによって、減圧室72の圧力の上昇及び下降すなわちピストン55の上下移動が繰り返されるため、減圧装置11では開閉弁の開閉が繰り返される。その結果、燃料タンクから供給される高圧の水素ガスが所定の調整値の圧力に減圧され、この所定の調整値の圧力の水素ガスが燃料電池スタックに供給される。   In the open state, since the introduction of the high-pressure hydrogen gas into the decompression chamber 72 is resumed, the pressure in the decompression chamber 72 is increased again by the high-pressure hydrogen gas supplied from the fuel tank. By continuing the introduction of the high-pressure hydrogen gas in this way, the pressure in the decompression chamber 72 is repeatedly increased and decreased, that is, the piston 55 is moved up and down repeatedly. As a result, the high-pressure hydrogen gas supplied from the fuel tank is depressurized to a predetermined adjustment value, and the hydrogen gas having the predetermined adjustment value is supplied to the fuel cell stack.

以上のような減圧装置11では、圧力の調整値はピストンばね58の弾性復元力の大きさを変更することよって設定可能である。この設定には、縦軸線Xに沿った方向のピストンばね58の高さを調整する必要がある。本発明では、ピストンばね58の高さは、縦軸線Xに沿った方向にハウジング本体13に対してカバー部材14のねじ込みの量を調整することによって直接調整することができる。その結果、従来のように、調節ねじやばね受け部材を組み込む必要がないため、部品点数の削減によって低コストの減圧装置11を実現することができる。   In the pressure reducing device 11 as described above, the pressure adjustment value can be set by changing the magnitude of the elastic restoring force of the piston spring 58. For this setting, it is necessary to adjust the height of the piston spring 58 in the direction along the vertical axis X. In the present invention, the height of the piston spring 58 can be directly adjusted by adjusting the screwing amount of the cover member 14 relative to the housing body 13 in the direction along the longitudinal axis X. As a result, since there is no need to incorporate an adjusting screw or a spring receiving member as in the prior art, a low-cost decompression device 11 can be realized by reducing the number of parts.

しかも、ハウジング本体13に対してカバー部材14をねじ込みによって結合することによって、従来のようなカバー部材のフランジ部やボルトを必要としないため、さらに低コストの減圧装置11を実現することができる。また、フランジ部は、例えば縦軸線に直交する方向に張り出しているため、フランジ部の形成の省略によってカバー部材14すなわち減圧装置11のサイズを小型化することができる。その結果、例えば自動車といった車両に対する減圧装置11の搭載の自由度を向上させることができる。   In addition, by connecting the cover member 14 to the housing body 13 by screwing, the conventional flange portion and bolt of the cover member are not required, so that the low-pressure decompression device 11 can be realized. Further, since the flange portion projects, for example, in a direction orthogonal to the vertical axis, the size of the cover member 14, that is, the decompression device 11 can be reduced by omitting the formation of the flange portion. As a result, the degree of freedom of mounting the decompression device 11 on a vehicle such as an automobile can be improved.

さらに、本発明の減圧装置11では、カバー部材14の円筒外周面にはロックナット53が螺合しており、ロックナット53はハウジング本体13の開放端の縁部に受け止められている。その結果、ハウジング本体13に対して縦軸線X回りのカバー部材14の回転を規制することができるため、カバー部材14の緩みを防止することができる。従って、減圧装置11の動作中、ピストンばね58の高さの変化の発生を防止することができるため、減圧装置11において減圧の精度を維持することができる。   Furthermore, in the decompression device 11 of the present invention, the lock nut 53 is screwed onto the cylindrical outer peripheral surface of the cover member 14, and the lock nut 53 is received by the edge of the open end of the housing body 13. As a result, since the rotation of the cover member 14 around the vertical axis X with respect to the housing body 13 can be restricted, the cover member 14 can be prevented from loosening. Therefore, since the occurrence of a change in the height of the piston spring 58 can be prevented during the operation of the decompression device 11, the decompression accuracy can be maintained in the decompression device 11.

カバー部材14のねじ込みにあたって、図4の実施例では、通常の工具がカバー部材14の六角柱形状の突部14aに装着される。この通常の工具によってカバー部材14のねじ込み量が調整される。その一方で、図5の実施例では、円柱形状の突部14aに形成されたスリット68に係合するような特殊な工具が使用されなければならない。その結果、カバー部材14のねじ込み量を簡単に調整することができないので、誤ってねじ込み量を調整することを防止することができる。   In screwing the cover member 14, in the embodiment of FIG. 4, a normal tool is mounted on the hexagonal column-shaped protrusion 14 a of the cover member 14. The screw amount of the cover member 14 is adjusted by this normal tool. On the other hand, in the embodiment of FIG. 5, a special tool that engages with the slit 68 formed in the cylindrical protrusion 14a must be used. As a result, since the screwing amount of the cover member 14 cannot be easily adjusted, it is possible to prevent the screwing amount from being erroneously adjusted.

図6は、本発明の第2実施形態に係る減圧装置11の構造を概略的に示す部分垂直断面図である。この減圧装置11では、カバー部材14は、その円筒内周面の雌ねじで、ハウジング本体13に形成された円筒壁73の円筒外周面の雄ねじに噛み合うことによってハウジング本体13に螺合している。その一方で、ピストン55は、縦軸線Xに沿って上下方向に往復移動可能に円筒壁73内に配置されており、円筒壁73の円筒内周面を摺動する。その他、前述の第1実施形態と均等な構成や構造には同一の参照符号を付す。こうした減圧装置11によっても前述と同様の作用効果を実現することができる。   FIG. 6 is a partial vertical sectional view schematically showing the structure of the decompression device 11 according to the second embodiment of the present invention. In the decompression device 11, the cover member 14 is screwed into the housing main body 13 by meshing with the male screw on the cylindrical outer peripheral surface of the cylindrical wall 73 formed on the housing main body 13 with a female screw on the inner peripheral surface of the cylinder. On the other hand, the piston 55 is disposed in the cylindrical wall 73 so as to be capable of reciprocating in the vertical direction along the vertical axis X, and slides on the cylindrical inner peripheral surface of the cylindrical wall 73. Like reference numerals are attached to the structure or components equivalent to those of the aforementioned first embodiment. Such a decompression device 11 can also achieve the same effects as described above.

11 減圧装置
13 ハウジング本体
14 カバー部材
53 ロック部材(ロックナット)
55 ピストン
58 弾性部材(ピストンばね)
11 Pressure reducing device 13 Housing body 14 Cover member 53 Lock member (lock nut)
55 Piston 58 Elastic member (piston spring)

Claims (4)

流体の圧力を高圧から低圧に減圧する減圧装置であって、
流体の流路を形成するハウジング本体と、
前記流路に配置されて、開閉によって前記流路の閉鎖及び開放を切り替える開閉弁と、
前記ハウジング本体内で所定の移動方向に往復移動可能に配置されて、往復移動によって前記開閉弁を開閉するピストンと、
前記移動方向に沿って前記ハウジング本体にねじ込まれることによって前記ハウジング本体に結合されるカバー部材と、
前記カバー部材と前記ピストンとの間に配置されて、前記移動方向に沿って前記カバー部材及び前記ピストンを相互に遠ざける弾性復元力を発揮する弾性部材と、を備え、
前記カバー部材は、前記移動方向に沿ったねじ込み量の調整によって前記弾性部材の弾性復元力を調整可能であることを特徴とする減圧装置。
A pressure reducing device for reducing the pressure of a fluid from a high pressure to a low pressure,
A housing body forming a fluid flow path;
An on-off valve that is disposed in the flow path and switches between opening and closing of the flow path by opening and closing;
A piston that is arranged so as to be reciprocally movable in a predetermined movement direction within the housing body, and that opens and closes the on-off valve by reciprocating movement;
A cover member coupled to the housing body by being screwed into the housing body along the moving direction;
An elastic member disposed between the cover member and the piston and exhibiting an elastic restoring force to move the cover member and the piston away from each other along the moving direction;
The decompression device according to claim 1, wherein the cover member is capable of adjusting an elastic restoring force of the elastic member by adjusting a screwing amount along the moving direction.
請求項1に記載の減圧装置において、前記カバー部材の外周面と前記ハウジング本体の内周面との間で螺合が確立されることを特徴とする減圧装置。   2. The decompression device according to claim 1, wherein screwing is established between an outer peripheral surface of the cover member and an inner peripheral surface of the housing body. 請求項2に記載の減圧装置において、前記移動方向に沿って前記カバー部材の外周面に螺合されることによって前記前記カバー部材に結合されて前記ハウジング本体の縁部に受け止められ、前記ハウジング本体に対する前記カバー部材の緩みを防止するロック部材をさらに備えることを特徴とする減圧装置。   3. The decompression device according to claim 2, wherein the housing body is coupled to the cover member by being screwed to an outer peripheral surface of the cover member along the moving direction, and is received by an edge of the housing body. A pressure reducing device, further comprising a lock member for preventing the cover member from loosening against. 請求項1に記載の減圧装置において、前記カバー部材の内周面と前記ハウジング本体の外周面との間で螺合が確立されることを特徴とする減圧装置。   2. The decompression device according to claim 1, wherein screwing is established between an inner peripheral surface of the cover member and an outer peripheral surface of the housing body.
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