气体用调压阀的制作方法

专利名称：气体用调压阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及将高压燃料气体的压力调节为与外加的外加电压或外加电流相对应 的压力的气体用调压阀。
背景技术：
燃料电池汽车、氢气发动机汽车、及天然气汽车等使用氢气和天然气等的燃料气 体的清洁能源汽车已被人们所知。这些清洁能源汽车具备高压箱及喷射器或电磁式调压 阀，并且贮藏在高压箱内的燃料气体通过喷射器或电磁式调压阀供给到燃料电池和燃气发 动机等，从而进行工作。喷射器及电磁式调压阀可调节供给到燃料电池和燃气发动机的燃 料气体的流量(或者压力)，通过喷射器或电磁式调压阀调节燃料气体的流量(或者压力)， 以此控制燃料电池和燃气发动机的输出。
喷射器设置为通过关闭或者打开其喷射孔可以调节燃料气体的流量，通过开闭喷 射孔的时间之比、即通过占空比(duty ratiο )改变燃料气体的流量。当喷射器的上游侧压 力和输出侧压力的压差大时，打开喷射器的喷射孔时流过的燃料气体的流量极其增大，相 对于喷射器的占空比的变化的燃料气体的流量变化增大。尤其是，在小流量区域(燃料电池 或燃气发动机为低负荷状态)中，流量增益(燃料气体流量除以占空比的值)增大，控制变得 困难。又，喷射器的上游侧压力增高时，存在由小流量至大流量的占空比控制跨度极其变窄 的问题。
又，电磁式调压阀设置为通过调节阀通路的开度(开口面积)可以调节燃料气体的 流量。因此，电磁式调压阀的上游侧压力增高时，该电磁式调压阀的前后的压差增大，仅仅 略微扩大开度就能使流过的燃料气体的流量发生大的变化，相对于阀通路的开度变化的燃 料气体的流量变化增大。因此，电磁式调压阀也与喷射器一样，使在小流量区域(低负荷状 态)中的燃料气体的压力控制变得极其困难。
为了解决这样的困难的问题而在专利文献I中公开的燃料电池系统中，在喷射器 的上游侧设置有两个调节器。两个调节器串联地配置，并用二阶段减压从高压箱供给的氢 气。在燃料电池系统中，通过两个调节器将喷射器的上游压力维持在低压的一定压力以下， 从而减小喷射器前后的压差，确保压力控制性。另外，在燃料电池系统中，在两个调节器的 上游侧具备截止阀，通过截止阀阻断氢气箱和燃料电池之间，阻止氢气的供给。
现有技术文献专利文献1:日本特开2007-188857号公报。发明内容
发明要解决的问题在专利文献I中记载的燃料电池系统中，为了用多阶段减压燃料气体的压力而需要多 个调节器。但是，设置多个调节器时，构成要素增多，又需要用于设置调节器的空间。这样， 整个系统变得大型化而成本提高，或者整个系统的重量增大。尤其是，由于构成要素的空间有限，因此在希望轻量化的汽车中，搭载上述的系统并不理想。
又，设置多个调节器会增大系统的压力损失，因此相对于燃料电池或燃气发动机 的最低工作压力应该将高压箱的使用极限压力设定为较高值。这样，在高压箱内能够使用 的燃料气体的量与不设置调节器的情况相比变少，缩短汽车的行驶续航距离。
像这样，增加多个调节器时，发生各种不理想的状况。又，如上所述，使用现有的喷 射器及电磁式调压阀，在其上游侧压力较高时，在低负荷状态下进行燃料气体的压力控制 是困难的。
此外，作为电磁式调压阀等的密封方式可以使用隔膜(diaphragm)方式，但是隔膜 密封件一般耐压强度低，因此处理高压的燃料气体时，存在因隔膜的破损而使燃料气体泄 漏至大气中的可能性。相对于此，O形环方式的情况下，存在高压时因没预想到的外部因素 而使燃料气体泄漏至大气中的可能性。
因此，本发明的目的在于提供即使在高压的燃料气体环境下，也可以将其二次侧 压更加正确地调节为目标压力，且能够防止燃料气体泄漏至大气中的气体用调压阀。
解决问题的手段本发明的气体用调压阀是具备具有连接一次侧端口和二次侧端口的阀通路的外壳； 设置于所述外壳内，在关闭所述阀通路的关闭位置和打开所述阀通路的打开位置之间移动 以调节所述阀通路的开度的阀体；对该阀体向关闭位置方向施力的复位用弹簧；和与所述 复位用弹簧的施力反抗地向所述阀体施加与外加的外加电压或外加电流相对应的驱动力 以使所述阀体向所述打开位置方向移动的阀体驱动单元；并且将通过所述一次侧端口供给 至所述阀通路的高压的燃料气体的压力调节为与所述阀体驱动单元的驱动力相对应的压 力并从所述二次侧端口输出的气体用调压阀，其中，具备形成于所述外壳内，并与所述二 次侧端口连接的压力返回室；向与所述励磁力反抗的方向受到所述压力返回室的压力，根 据所述压力返回室的压力使所述阀体向所述关闭位置移动的第一密封构件；介于所述阀体 和所述外壳之间的间隙，并滑动支持所述阀体的轴承构件；设置于比所述轴承构件靠近所 述阀通路侧的位置上，并密封所述间隙的第二密封构件；和设置于比所述第二密封构件更 靠近所述阀通路侧的位置上，并密封所述间隙的第三密封构件；在所述第三密封构件和所 述第二密封构件之间形成有与所述二次侧端口连接的缓冲室。
根据本发明，通过改变阀体驱动单元的驱动力而改变阀通路的开度，以此可以调 节二次侧压。该二次侧压导入至压力返回室，并且第一密封构件受到压力返回室的二次侧 压以使阀体向关闭位置移动。由二次侧压、驱动力以及由复位用弹簧引起的施力等作用于 阀体的力相平衡的状态使二次侧压下降时，第一密封构件使阀体向打开位置侧移动而扩大 阀通路的开度，以使二次侧压升压。借助于此，返回至作用于阀体的力相平衡的状态。通过 返回至像这样的相平衡的状态，以此使二次侧压返回至原来的压力。即，二次侧压返回至 与阀体驱动单元的驱动力相对应的一定压力，并且不管一次侧压的变化而保持所述一定压 力。因此，气体用调压阀的压力控制性高，可以将高压的燃料气体更加正确地可变调节为目 标压力。
又，在本发明中，由于第二密封构件配置在比第三密封构件更靠近轴承构件侧的 位置上，因此即使从第三密封构件泄漏燃料气体，也可以通过第二密封构件使燃料气体不 会泄漏至轴承构件侧。此外，在第三密封构件和第二密封构件之间形成有缓冲室，并且该缓冲室与二次侧端口连接。因此，即使从第三密封构件泄漏燃料气体，也可以通过缓冲室导入 至二次侧。像这样，气体用调压阀是将从第三密封构件泄漏的燃料气体导入至二次侧的安 全结构，并且即使容纳轴承构件的空间与外部连接，也可以防止燃料气体向外部释放。
此外，在本发明中，通过设置轴承构件，可以使阀体顺滑地移动，可以改善针对目 标压力的追随性。而且，在间隙中，比轴承构件更靠近阀通路侧的位置上设置有第二密封构 件，因此燃料气体不会流入至轴承构件侧，轴承构件不暴露在燃料气体中。借助于此，可以 将对燃料气体不具有耐腐蚀性的材料使用于轴承构件，从而增加能选择的材料。又，例如对 轴承构件实施润滑油润滑时，可以防止使用的润滑油与燃料气体一起向二次侧端口侧流出 的情况。借助于此，可以实现阀体的顺滑的移动，并且可以防止润滑油混入至燃料气体中。
在上述发明中，优选的是所述二次侧端口和所述压力返回室通过压力返回通路相 连接，所述压力返回通路形成于所述阀体中。
根据上述结构，无需在外壳中形成压力返回通路，可以改善外壳的刚性，还可以抑 制燃料气体泄漏至大气中。
又，作为本发明的另一实施形态，优选的是所述二次侧端口和所述压力返回室通 过压力返回通路相连接，所述压力返回通路形成于所述外壳内。
根据上述结构，由于在阀体中无需形成通路，因此可以减小阀体的直径。借助于 此，可以使气体用调压阀本身趋于小型化。
在上述发明中，优选的是所述压力返回通路还与所述缓冲室连接。
根据上述结构，可以将泄漏至缓冲室的燃料气体通过压力返回通路导入至二次 侧。借助于此，不需要形成与压力返回通路不同的其他通路，可以谋求阀体及外壳的小型 化。即，可以谋求气体用调压阀的小型化。
在上述发明中，优选的是所述外壳具有作为所述阀体位于所述关闭位置上时就坐 的阀座部，且具备与所述打开位置方向正交的阀座面的阀座部；所述阀体设置为利用与所 述打开位置方向正交的阀体面就坐于所述阀座面上。
根据上述结构，由于阀座部的阀座面及阀体的阀体面一同与打开位置方向正交， 因此即使重复使用而使阀座部或阀体随着时间变形，也会向打开位置方向塑性变形。因此， 即使重复使用也几乎不会改变座径，并且不改变调压特性。因此，可以改善可靠性及调压特 性的稳定性。
在上述发明中，优选的是所述阀通路具有与形成于所述阀座部和所述阀体之间的 孔(orifice)的下游侧的二次侧端口连接的二次侧通路；所述阀体驱动单元设置在所述二 次侧通路的外部且夹着所述阀体与所述阀座部相反侧的位置上，并通过所述驱动力拉动所 述阀体以使所述阀体向所述打开位置方向移动。
根据上述结构，由于以通过阀体驱动单元夹着所述阀体从与阀体面相反侧拉动所 述阀体以使阀体能够向打开位置方向移动的拉动型结构构成气体用电磁式调压阀，因此可 以将阀体驱动单元配置在位于阀体的阀体面侧的二次侧通路的外部。借助于此，可以与将 阀体驱动单元配置在二次侧通路中以向打开位置方向按压阀体的推动型结构的电磁式调 压阀相同地确保二次侧通路的流路面积，并且与推动型结构的电磁式调压阀相比可以减小 孔的直径(即，座径)。通过像这样减小座径，以此可以减小相对于阀体的行程的阀通路开度 的变化。因此，与推动型结构的气体用电磁式调压阀相比可以进行阀通路开度的微调，可以改善气体用电磁式调压阀的调压精度的稳定性。
在上述发明中，优选的是所述阀座部沿着作为所述一次侧端口侧的开口的阀口 的外边缘而形成在所述二次侧通路中，并且面向所述阀体向所述打开位置方向突出，所述 阀体在与所述阀座部相对的位置上具有座构件，所述座构件形成为其一表面构成所述阀体 面，并利用该阀体面就坐于所述阀座部的顶部。
根据上述结构，由于阀体是移动构件，因此在就坐位置上存在偏差，但是由于使阀 座部突出，并扩大阀体的阀体面，从而即使多少存在偏差也可以使阀体确实地就坐于阀座 部。又，沿着阀口的外边缘形成阀座部，因此可以使阀口的内径尺寸和阀座部的内径尺寸大 致一致。借助于此，可以在确保必要的流路面积的同时减小座径，可以改善气体用电磁式调 压阀的调压精度的稳定性。
在上述发明中，优选的是所述阀体形成为向所述打开位置方向受到所述一次侧端 口的一次侧压的第一受压面的受压面积和向所述关闭位置方向受到所述一次侧压的第二 受压面的受压面积相同。
根据上述结构，可以抵消阀体从一次侧压而受到的作用力。借助于此，可以消除因 一次侧压的变化而引起的二次侧压的变化，可以进一步改善二次侧压的压力控制性。又，可 以减小阀体驱动单元的驱动力。因此，可以使气体用调压阀趋于小型化。
在上述发明中，优选的是所述阀体形成为向所述打开位置方向受到所述一次侧端 口的一次侧压的第一受压面的受压面积小于向所述关闭位置方向受到所述一次侧压的第 二受压面的受压面积。
根据上述结构，阀体从一次侧压受到向关闭位置方向的作用力。借助于此，即使一 次侧压急剧变化而增高，也不会发生阀体向打开位置侧移动而打开阀通路的情况。又，阀体 从一次侧压受到向关闭位置方向的作用力，因此阀体驱动单元不工作时阀体保持在关闭位 置。因此可以确实地关闭阀通路，可以防止阀体驱动单元不工作时燃料气体从一次侧泄漏 至二次侧的情况。
在上述发明中，优选的是所述压力返回室位于相对于所述轴承构件与所述第二密 封构件相反侧的位置上，所述第一密封构件位于所述轴承构件和所述压力返回室之间并堵 住所述轴承构件和所述压力返回室之间。
根据上述结构，可以通过第一密封构件防止导入至压力返回室的燃料气体流入轴 承构件侧的情况。借助于此，可以增加使用于轴承构件中的材料的选择性，即使对轴承构件 实施润滑油润滑，润滑油也不混入至燃料气体中。
又，作为本发明的又一实施形态，所述压力返回室位于所述阀通路和所述阀体驱 动单元之间，所述第一密封构件位于所述阀体驱动单元和所述压力返回室之间并堵住所述 阀体驱动单元和所述压力返回室之间。
根据上述结构，可以防止燃料气体流入阀体驱动单元侧的情况。借助于此，可以防 止阀体驱动单元暴露在燃料气体中的情况，并且可以防止燃料气体为腐蚀性流体时阀体驱 动单元的构成构件被腐蚀的情况。又，即使阀体驱动单元配设在大气中，也可以防止燃料气 体通过阀体驱动单元流出至大气中的情况。
在上述发明中，优选的是所述第一密封构件是隔膜密封件；所述第二密封构件是 摩擦阻力小的低压密封件。
根据上述结构，通过使第一密封构件采用隔膜密封件，可以消除因第一密封构件 引起的滑动摩擦。又，通过使第二密封构件采用摩擦阻力小的低压密封件，可以抑制滑动摩 擦。借助于此，可以使阀体顺滑地运动，在一次侧压发生变化时和驱动力发生变化时等，可 以将二次侧压迅速地调节为与驱动力相对应的一定压力。因此，可以改善二次侧压的响应 性。
在上述发明中，优选的是第三密封构件是摩擦阻力小，而且起动阻力和滑动阻力 之差小的高压密封件。
根据上述结构，可以使阀体顺滑地运动，并且可以改善阀体的响应性。又，由于是 高压密封件，因此可以改善对于一次侧压的耐压性能，可以提高从一次侧端口供给的一次 侧压的极限压力。
在上述发明中，优选的是形成为在外加在所述阀体驱动单元上的外加电压或外加 电流为零时，通过所述复位用弹簧使所述阀体位于所述关闭位置的常闭型。
根据上述结构，通过切断外加在阀体驱动单元上的外加电压或外加电流，以此可 以紧急阻断阀通路。
发明的效果根据本发明，可以提供即使在高压的燃料气体环境下，也可以将其二次侧压更正确地 调节为目标压力，且能够防止燃料气体泄漏至大气中的气体用调压阀。


图1是示出具备第一实施形态的电磁式调压阀的燃料气体供给系统的结构的回 路图；图2是示出第一实施形态的电磁式调压阀的结构的剖视图；图3是示出第二实施形态的电磁式调压阀的结构的剖视图；图4是示出第三实施形态的电磁式调压阀的结构的剖视图；图5是示出第四实施形态的电磁式调压阀的结构的剖视图；图6是示出第五实施形态的电磁式调压阀的结构的剖视图；图7是示出第六实施形态的电磁式调压阀的结构的剖视图；图8是示出第七实施形态的电磁式调压阀的结构的剖视图；图9是示出第八实施形态的电磁式调压阀的结构的剖视图；图10是示出第九实施形态的电磁式调压阀的结构的剖视图；图11是示出第十实施形态的电磁式调压阀的结构的剖视图；图12是示出第十一实施形态的电磁式调压阀的结构的剖视图；图13是示出第十二实施形态的电磁式调压阀的结构的剖视图；图14是示出第十三实施形态的电磁式调压阀的结构的剖视图；图15是示出第十四实施形态的电磁式调压阀的结构的剖视图；图16是局部地示出第十五实施形态的电磁式调压阀的结构的剖视图；图17是局部地示出第十六实施形态的电磁式调压阀的结构的剖视图；图18是局部地示出第十七实施形态的电磁式调压阀的结构的剖视图；图19是局部地示出第十八实施形态的电磁式调压阀的结构的剖视图；图20是示出第十九实施形态的电磁式调压阀的结构的剖视图；图21是示出第二十实施形态的电磁式调压阀的结构的剖视图；图22是示出第二十一实施形态的电磁式调压阀的结构的剖视图；图23是示出第二十二实施形态的电磁式调压阀的结构的剖视图；具体实施方式
以下，参照上述的

根据本发明的第一实施形态 第二十二实施形态的调 压阀1、1A IV、及具备该调压阀的燃料气体供给系统2。另外，实施形态中的上下、左右及 前后等的方向的概念是便于说明而使用的，关于调压阀1、1A IV及燃料气体供给系统2， 并不是用于暗示将这些结构的配置及朝向等限定在该方向。又，以下说明的调压阀1、1A IV及燃料气体供给系统2只是本发明的一个实施形态，本发明并不限于该实施形态，在不 脱离发明的主旨的范围内可以进行增加、删除、变更。
[燃料气体供给系统]燃料气体供给系统2设置在以高压状态贮藏氢气和压缩天然气等的燃料气体的高压 箱3上。燃料气体供给系统2与燃料电池和燃气发动机等的燃料气体消耗器连接，从而将 高压的燃料气体调节为希望的低压而供给至燃料气体消耗器中。这样构成的燃料气体供给 系统2具备容器阀4、压力传感器5以及运算控制器6。容器阀4形成为置于箱上的类型， 从而设置于高压箱3的开口部上。另外，容器阀4并不限于置于箱上的类型，也可以是置于 箱内的类型。容器阀4具有电磁式调压阀I和电磁式截止阀7。
电磁式截止阀7设置于从高压箱3连接至燃料气体消耗器的供给通路2a中。电 磁式截止阀7是所谓的电磁开闭阀，具有根据发送至其上的信号开闭供给通路2a的功能。 又，在供给通路2a中，在电磁式截止阀7的下游侧设置有电磁式调压阀I。电磁式调压阀I 具有调节高压的燃料气体的压力的功能。此外，在供给通路2a中，在相对于电磁式调压阀 I的下游侧设置有压力传感器5。压力传感器5检测流过供给通路2a的燃料气体的压力。 压力传感器5通过信号线8与运算控制器6连接，与检测到的压力相对应的检测压力信号 输入至运算控制器6中。又，与目标压力相对应的目标压力指令信号从未图示的输入装置 和控制装置等输入至运算控制器6中。
运算控制器6运算目标压力指令信号和检测压力信号之间的差值，并使对应于该 差值的大小的电流流过电磁式调压阀I。电磁式调压阀I将高压的燃料气体的压力调节为 与流过的电流相对应的一定压力。以下详述设置于燃料气体供给系统2中的电磁式调压阀I。另外，第一实施形态的电磁式调压阀I仅仅是设置于燃料气体供给系统2中的电磁式调 压阀的一个示例，除此之外还有各种实施形态。以下，接着第一实施形态的电磁式调压阀1， 详述几个代表性的实施形态。
[第一实施形态]<电磁式调压阀的结构>图2中所示的第一实施形态的电磁式调压阀I具备外壳12。外壳12以达到密封的状 态安装于高压箱3(参照图1)的开口部上。在外壳12上形成有一次侧端口 12a、阀体孔12b 以及二次侧端口 12c。一次侧端口 12a与电磁式截止阀7 (参照图1)连接，并通过形成于 外壳12上的一次侧通路12d与阀体孔12b连接。
阀体孔12b沿着上下延伸的轴线LI延伸，并且下侧堵住，上侧开口。阀体孔12b 的断面形成为圆形状，在其中间部分具有与剩余部分相比以大直径形成的阀空间12e。一 次侧通路12d与该阀空间12e相连接。又，阀体孔12b通过形成在外壳12上的二次侧通路 12f与二次侧端口 12c连接。二次侧通路12f通过比上述阀空间12e更靠近上侧的二次侧 区域12g与上述阀体孔12b连接。而且，二次侧端口 12c通过供给通路2a (参照图1)与燃 料气体消耗器连接。像这样一次侧端口 12a和二次侧端口 12c通过一次侧通路12d、阀空间 12e、二次侧区域12g及二次侧通路12f相连接。由这些一次侧通路12d、阀空间12e、二次 侧区域12g及二次侧通路12f构成连接一次侧端口 12a和二次侧端口 12c的阀通路13。
像这样构成的外壳12具有座部15。座部15位于连接二次侧区域12g和阀空间 12e的开口附近，并形成在围绕该开口的外周上。又，在外壳12中沿着阀体孔12b的轴线 LI插入有阀体14，阀体14以将其梢端部(即，上端部)14a插入于二次侧区域12g的状态就 坐于座部15上。阀体14大致形成为圆柱状，在梢端部14a侧具有锥体部14b。锥体部14b 形成为随着向上侧行进而梢部越来越细的锥体形状，阀体14位于如图2所示的关闭位置时 就坐于座部15上，并堵住阀通路13。在阀体14的相对于锥体部14b的下端14d侧具有与 二次侧区域12g的内径大致相同的外径。
又，外壳12在阀空间12e的下侧具有密封件安装部16。密封件安装部16在外壳 12的内表面上，在周方向全周上形成。密封件安装部16的内径与二次侧区域12g的孔径及 阀体14的外径大致一致。又，外壳12的相对于密封件安装部16的下侧的内径大于密封件 安装部16的内径。借助于此，在外壳12和阀体14之间形成有大致圆环状的轴承构件容纳 空间17，在该轴承构件容纳空间17中容纳轴承构件18。
轴承构件18大致形成为圆筒状，例如由滚珠导具、滚珠轴承、或者滑动轴承构成。 轴承构件18外设在阀体14上并介于阀体14和外壳12之间，支持阀体14。通过该轴承构 件18，阀体14能够在外壳12内沿着轴线LI在上下方向上顺滑地移动。另外，轴承构件18 使阀体14的运动更加顺滑，且为了提高耐久性而实施润滑油润滑。
在像这样配置有轴承构件18的轴承构件容纳空间17的下侧，为了堵住此处而设 置有隔膜密封件19。作为第一密封构件的隔膜密封件19是所谓的隔膜，大致形成为圆环 状。隔膜密封件19的外边缘部安装于外壳12，内边缘部安装于阀体14。详细地说，外壳12 形成为可分割成上下两个的结构，通过在这两个部分之间夹住隔膜密封件19的外边缘部， 以此安装于外壳12。又，隔膜构件19的内边缘部由阀体14的下端部和安装于其上的安装 构件14c夹住，从而安装于阀体14上。而且，在外壳12的密封件安装部16上，为了堵住轴 承构件容纳空间17的上侧而设置有高压密封构件20。
作为第三密封构件的高压密封构件20是摩擦阻力小且起动阻力和滑动阻力之差 小的高压密封件，例如是由氟树脂等进行表面处理而形成的O形环。高压密封构件20安装 为嵌入至密封件安装部16的内周部，以密封阀体14和密封件安装部16之间的间隙。又， 在密封件安装部16中设置有低压密封构件21。
作为第二密封构件的低压密封构件21是大致圆环状的O形环，并由树脂等实施表 面处理以减小摩擦阻力而形成。低压密封构件21位于比高压密封构件20更靠近轴承构件 18侧的位置上，安装为嵌入至密封件安装部16的内周部。低压密封构件21密封密封件安 装部16和阀体14之间的间隙，在高压密封构件20和低压密封构件21之间形成缓冲室22。
缓冲室22设置为减小高压密封构件20的上侧和下侧的压力差以抑制从高压密封构件20的周围泄漏，并且捕捉阀体14移动时从高压密封构件20的周围泄漏的燃料气体。 又，由于缓冲室22和轴承构件容纳空间17之间被低压密封构件21密封，因此捕捉的燃料气体不会泄漏至轴承构件容纳空间17侧。另外，高压密封构件20及低压密封构件21也可以安装为嵌入至阀体14的外周部。
像这样上下两侧由隔膜密封件19及低压密封构件21堵住的轴承构件容纳空间 17，与形成在外壳12内的其他空间(例如，阀空间12e和二次侧区域12g等)隔断而隔开。 像这样被隔开的轴承构件容纳空间17通过形成在外壳12上的大气连通路23而向大气开放。因此，润滑轴承构件18的润滑油不暴露在燃料气体中，又，也不泄漏至外壳12内的其他空间，例如阀空间12e和二次侧端口 12c等。因此，抑制润滑油的耗尽，可以良好地维持轴承构件18的润滑状态。借助于此，能够改善轴承构件18的耐久性，并且可以使阀体14 顺滑地移动。又，也可以防止润滑油混入到燃料气体中。
又，在阀体孔12b的相对于隔膜密封件19的下侧形成有压力返回室24。压力返回室24是由外壳12的底部、隔膜密封件19及阀体14的下端部包围而成的大致圆板状的空间。隔膜密封件19位于压力返回室24和轴承构件容纳空间17之间，用隔膜密封件19堵住压力返回室24和轴承构件容纳空间17之间。又，压力返回室24通过均压通路25与阀通路13的二次侧区域12g连接。
均压通路25形成在阀体14内，并具有返回室侧连通部25a、二次侧连通部25b、和返回部25c。返回室侧连通部25a向压力返回室24开口，从该处沿着阀体14的轴线(在本实施形态中，与轴线LI大致一致)延伸至梢端部14a。而且，返回室侧连通部25a与形成在阀体14的梢端部14a上的二次侧连通路25b相连接。二次侧连通部25b以在半径方向上贯通阀体14地延伸，其两端向二次侧区域12g开放。返回部25c在半径方向上贯通阀体14， 在内侧与返回室侧连通部25a连接，其两端向缓冲室22开口。借助于此，缓冲室22通过均压通路25与压力返回室24和二次侧区域12g连接。
像这样，均压通路25连接二次侧端口 12c和压力返回室24，并向压力返回室24供给二次侧压P2。又，均压通路25连接二次侧端口 12c和缓冲室22，并将泄漏至缓冲室22的燃料气体导入到压力返回室24和二次侧端口 12c。即，捕捉到缓冲室22中的燃料气体通过均压通路 25返回至二次侧区域12g。S卩，电磁式调压阀I成为不会使从阀空间12e等的一次侧的区域泄漏的燃料气体泄漏至外侧而能够返回至二次侧区域的安全结构的阀。另外， 由于二次侧压P2与大气压的压差小，因此几乎不存在从低压密封构件21周围向轴承容纳空间17的泄漏。因此，可以防止缓冲室22的二次侧压P2泄漏至大气中。
又，阀体14具有法兰14e。法兰14e在周方向全周上形成在锥体部14b的下侧，并从锥体部14b进一步向半径方向外方突出。法兰14e在密封件安装部16的上端相对地配置。在法兰He和密封件安装部16的上端之间配置有复位用弹簧26。复位用弹簧26是所谓的压缩螺旋弹簧，以压缩的状态外设在阀体14上，对阀体14向关闭位置方向(阀体14向关闭位置行进的方向)施力。被施力的阀体14就坐于座部15，堵住阀通路13。在外壳12 的开口端部(即，上端部)上，为了对阀体14施加与复位用弹簧26的施力反抗的力，而设置有电磁比例螺线管27。
作为阀体驱动手段的电磁比例螺线管27螺纹结合并固定在外壳12的开口端部的外周。电磁比例螺线管27具有螺线管线圈28。螺线管线圈28大致形成为圆筒状，在其下 端侧嵌插有外壳12。螺线管线圈28具有大致圆筒状的壳体28a，在其中设置有线轴28b和 线圈线28c。线轴28b也形成为大致圆筒状，线圈线28c卷绕在该线轴28b上而构成螺线管 线圈28。在该螺线管线圈28内，在下端部设置有磁轭29，上端部由盖体30堵住。而且，在 磁轭29和盖体30之间设置有可动构件31。
可动构件31由磁性材料形成并形成为大致圆柱状。沿着轴线LI配置可动构件 31。可动构件31的外径小于螺线管线圈28的内径，圆环状的引导构件32介于可动构件31 和螺线管线圈28之间。引导构件32由非磁性体形成，并使可动构件31沿着轴线LI在上 下方向上可滑动地支持。磁轭29与该可动构件31的下端部以隔着间隔的状态上下相对。 磁轭29由磁性材料、例如电磁不锈钢形成，并形成为大致圆环状。磁轭29通过电流流过螺 线管线圈28而磁化，并吸引可动构件31。
又，在可动构件31的上端部和盖体30之间设置有压缩螺旋弹簧34，通过压缩螺 旋弹簧34对可动构件31向阀体14侧施力。在可动构件31的下端部设置有按压构件33。 按压构件33沿着轴线LI延伸，并插通在磁轭29内。按压构件33的基端部固定于可动构 件31。按压构件33的梢端形成为部分球面状。压缩螺旋弹簧34通过可动构件31对按压 构件33施力，按压构件33的梢端被按压并与阀体14的梢端部14a接触。像这样配置的按 压构件33设置为通过使电流流过螺线管线圈28而将可动构件31吸引至磁轭29侧，以此 以与电流相对应的力向打开位置方向按压阀体14，从而打开阀通路13。
这样构成的电磁式调压阀I在阀体14的锥体部14b及法兰14e的上表面(相当于 第一受压面的受压面Pl)向打开位置方向受到从高压箱3导入至阀空间12e的一次侧压P1, 在法兰14e的下表面(相当于第二受压面的受压面P2)向关闭位置方向受到所述一次侧压 Pl。另外，受压面Pl是在俯视下在锥体面上的比二次侧区域12g更靠近半径方向外侧的区 域。一次侧Sp1向相互反抗的方向作用在各受压面P1、P2上，并相互抵消。由于阀体14的 相对于法兰14e的下端14d侧具有与二次侧区域12g的内径(即，座径)大致相同的外径，因 此受压面P1、P2的受压面积大致相同。因此，在受压面Pl上受到的一次侧压P1引起的作 用力和在受压面P2上受到的一次侧压P1引起的作用力相互抵消，从而可以防止在阀体14 中因一次侧压P1的变化而引起的影响。
又，电磁式调压阀I在阀体14的梢端及锥体部14b的锥体面(受压面P3)上向打 开位置方向受到流过二次侧区域12g的二次侧压P2，在隔膜密封件19及阀体14的下端14d (受压面P4)上向关闭位置方向受到导入至压力返回室24的二次侧压p2。另外，受压面P4 是在俯视下与二次侧区域12g重叠的区域。又，二次侧压P2以相互反抗的方向作用于受压 面P3、P4。但是，阀体14具有与座径大致相同的外径r2，并且隔膜密封件19的有效径 r3大于上述座径A及阀体14的外径r2。因此，与向打开位置方向受到二次侧压P2的受压 面P3相比，向关闭位置方向受到二次侧压P2的受压面P4的受压面积大隔膜密封件19的 有效面积的量。借助于此，在阀体14上，在各受压面P3、P4上受到的二次侧压p2引起的作 用力不完全抵消，而在各受压面P3、P4的受压面积之差相对应的作用力向关闭位置方向作 用。又，复位用弹簧26向关闭位置方向对阀体14施力以使阀体14就坐于座部15。像这 样二次侧压P2引起的作用力及复位用弹簧26向关闭位置方向对阀体14施力，电磁式调压 阀I形成为常闭型阀的结构。借助于此，通过切断流过螺线管线圈28的电流，可以紧急阻断阀通路13。
<电磁式调压阀的动作>以下参照图2说明电磁式调压阀I的动作。电流流过螺线管线圈28时，励磁力(驱动力)作用于可动构件31，可动构件31被吸引至磁轭29侧。借助于此，通过按压构件33向打开位置方向按压阀体14，以使阀体14从座部15分离。此时，阀通路13被打开，阀空间12e 的燃料气体流向二次侧区域12g。此时，通过形成于阀体14和座部15之间的孔(未图示)， 从阀空间12e流向二次侧区域12g的燃料气体减压为二次侧压p2。像这样，电磁式调压阀 I形成为电流流过螺线管线圈28时，阀体14被按压构件33按压而打开阀通路的结构(即， 为推动型的电磁式调压阀)。
二次侧区域12g的燃料气体通过二次侧通路12f从二次侧端口 12c排出，并且通过均压通路25导入至压力返回室24。隔膜密封件19受到导入至压力返回室24的燃料气体的二次侧压P2。阀体14移动直至到达可动构件31所受到的励磁力、在受压面P3、P4上分别所受到的二次侧压P2引起的作用力以及复位用弹簧26的弹簧力相平衡的位置。S卩，通过调节阀通路13的开度(即，孔的开度)以使上述力相平衡，以此调节流过二次侧区域12g 的燃料气体的二次侧压P2。借助于此，二次侧压P2达到与流过螺线管线圈28的电流相对应的压力(即，目标压力)。
例如，二次侧压？2低于目标压力时，励磁力大于因二次侧压？2而引起的作用力，阀体14向打开位置方向移动以从座部15分离。阀体14移动直至到达二次侧压p2引起的作用力、励磁力、以及复位用弹簧26的弹簧力相平衡的位置，伴随与此阀通路13的开度扩大并且二次侧压P2上升。借助于此，二次侧压P2调节为目标压力。因此，电磁式调压阀I即使在一次侧压P1发生变化时，也可以与此相应地控制阀通路13的开度，将二次侧压P2调节为目标压力。因此，即使不将一次侧压P1预先减压为一定压力，也可以通过单个电磁式调压阀I将高压的燃料气体减压并调节至低压的目标压力。因此，电磁式调压阀I的压力控制性高。
又，在电磁式调压阀I中，由于将受压面Pl及受压面P2的受压面积设置为大致相同，因此抵消阀体14从一次侧 压P1所受到的作用力。借助于此，可以抑制因一次侧压P1的变化而引起的二次侧压P2的变化。因此可以改善针对高压的燃料气体的压力控制性，并且与现有的电磁式调压阀相比，可以更加正确地控制二次侧压P2。又，通过抵消从一次侧Sp1 受到的作用力，以此可以减小电磁比例螺线管27的励磁力，可以使电磁式调压阀I小型化。
又，在电磁式调压阀I中，由于一次侧压？1和二次侧压P2的压差大，因此阀体14移动时，存在在高压密封构件20中燃料气体从阀空间12e稍微泄漏至缓冲室22的情况。但是，电磁式调压阀I形成为低压密封构件21相对于高压密封构件20配置在轴承构件容纳空间17侧的结构，因此即使燃料气体从高压密封构件20泄漏，也可以通过低压密封构件21 使燃料气体不会泄漏至轴承构件容纳空间17。此外，缓冲室22通过均压通路25与压力返回室24及二次侧区域12g等连接，并形成使在高压密封构件20中泄漏的燃料气体返回至二次侧的安全结构。因此，从高压密封构件20泄漏的燃料气体不释放到电磁式调压阀I的外部。即，燃料气体不会泄漏至大气中。
又，采用隔膜密封件19时，可以消除阀体14移动时的滑动摩擦。又，通过采用摩擦阻力小的低压密封构件21，可以尽量抑制滑动摩擦。像这样通过抑制作用于阀体14的滑动摩擦，可以使阀体14顺滑地运动。借助于此，可以将二次侧压快速地调节为目标压力， 改善二次侧压的响应性。此外，通过采用高压密封构件20，可以改善相对于电磁式调压阀I 的一次侧压P1的耐压性能，从而可以改善从一次侧端口 12a供给的一次侧压的极限压力。
又，在燃料气体供给系统2中，通过在电磁式调压阀I的上游侧设置电磁式截止阀 7，以此通过具有阻断功能的两个阀1、7可以阻断高压箱3和燃料气体消耗器之间。借助于此，改善燃料气体供给系统2的安全性。又，通过在高压箱3的开口部上配置电磁式调压阀 1，以此使来自于高压箱3的输出压力水平达到低压，大幅度改善燃料气体供给系统2的安全性。
[第二实施形态]根据本发明的第二实施形态的电磁式调压阀IA与根据第一实施形态的电磁式调压阀 I结构类似。因此，关于根据第二实施形态的电磁式调压阀IA的结构，仅说明不同于第一实施形态的电磁式调压阀I的结构，关于相同的结构，标以相同的符号并省略其说明。对于第三实施形态以后的实施形态也是一样的。
根据本发明的第二实施形态的电磁式调压阀IA如图3所示在外壳12A中具有压力返回通路35。压力返回通路35形成为连接阀通路13的二次侧通路12f和压力返回室 24，并将二次侧压P2导入至压力返回室24。又，在阀体 14A中，均压通路25A的返回室侧连通部25a的下侧(S卩，压力返回室侧)的开口被关闭，缓冲室22仅与二次侧区域12g连接。
像这样构成的根据第二实施形态的电磁式调压阀IA发挥与根据第一实施形态的电磁式调压阀I相同的作用效果。
[第三实施形态]根据本发明的第三实施形态的电磁式调压阀IB具有如图4所示的阀体14B。阀体14B 在高压密封构件20及低压密封构件21之间形成有向半径方向内方凹入的周向槽36。周向槽36在阀体14B的外周的全周上形成，并与外壳12B的内周面一起在高压密封构件20及低压密封构件21之间形成缓冲室22B。
又，在外壳12B上形成有压力返回通路35B。压力返回通路35B连接二次侧通路 12f和压力返回室24，并且也连接二次侧通路12f和缓冲室22B。借助于此，通过压力返回通路35B可以将二次侧压P2导入至压力返回室24，并且可以使泄漏至缓冲室22的燃料气体返回至二次侧。
像这样构成的根据第三实施形态的电磁式调压阀IB发挥与根据第一实施形态的电磁式调压阀I相同的作用效果。
[第四实施形态 第六实施形态]根据本发明的第四实施形态 第六实施形态的电磁式调压阀IC IE分别与根据第一实施形态 第三实施形态的电磁式调压阀1、1A、1B相类似。根据第四实施形态 第六实施形态的电磁式调压阀IC IE与根据第一实施形态 第三实施形态的电磁式调压阀1、1A、 IB在同样的点上分别不同。以下仅说明其不同点，对于相同结构省略其说明。
根据第四实施形态 第六实施形态的电磁式调压阀IC 1E，如图5 图7所示分别具有阀体14C 14E。阀体14C 14E设置为梢端部14a延伸至外壳12、12A、12B的开口附近。轴承构件37外设于阀体14C 14E的梢端部14a上。轴承构件37形成为大致圆筒状，例如由滚珠导具、滚珠轴承、或者滑动轴承构成。轴承构件37介于梢端部14a和外壳12之间并支持阀体14C 14E。借助于此，阀体14C 14E能够在上下方向上顺滑地移动。
在像这样构成的根据第四实施形态 第六实施形态的电磁式调压阀IC IE中， 阀体14C 14E的上下两端部分别由轴承构件18、37支持，因此可以使阀体14C 14E以 高精度运动，因此可以更加改善压力控制性。
除此之外，根据第四实施形态 第六实施形态的电磁式调压阀IC IE分别发挥 与根据第四实施形态 第六实施形态的电磁式调压阀1、1A、IB相同的作用效果。
[第七实施形态]在根据第七实施形态的电磁式调压阀IF中，如图8所示，阀体14F的梢端部14a延伸 至外壳12F的开口附近，并且按压构件33F的梢端部通过螺纹结合与该梢端部14a接合。 又，在外壳12F的开口附近设置有隔膜密封件19F。隔膜密封件19F的外边缘部安装于外壳 12F，并且内边缘部安装于阀体14F。具体地说，隔膜密封件19F的外边缘部夹在上下分割 成两个的外壳12F的各部位之间，又，内边缘部夹在按压构件33F和阀体14之间。设置有 隔膜密封件19F的外壳12F的开口附近具有比二次侧区域12g的内径大的内径，并形成压 力返回室24F。该压力返回室24F位于二次侧区域12g和电磁比例螺线管27的内空间27a 之间。又，隔膜密封件19F位于压力返回室24F和电磁比例螺线管27的内空间(电磁比例 螺线管27内的空间)27a之间，并用隔膜密封件19F堵住压力返回室24F和电磁比例螺线 管27的内空间27a之间的间隙。另外，压力返回室24F位于电磁比例螺线管27侧，因此均 压通路25F形成为连接二次侧区域12g和缓冲室22的结构。
像这样构成的根据第七实施形态的电磁式调压阀IF与根据其他实施形态的电磁 式调压阀1、1A IE相同地在隔膜密封件19F上向关闭位置方向受到二次侧压p2。隔膜密 封件19F的有效受压面积大于阀体14F的受压面P4的受压面积。因此，可以根据二次侧压 P2调节阀通路13的开度，并可以将二次侧压P2控制为目标压力。
又，根据第七实施形态的电磁式调压阀IF形成为用隔膜密封件19F堵住压力返回 室24F和电磁比例螺线管27的内空间27a之间的间隙的结构，因此燃料气体不会从外壳 12F流入至电磁比例螺线管27的内空间27a。因此，燃料气体不会通过电磁比例螺线管27 的内空间27a释放至大气中，因此可以将电磁比例螺线管27配置在大气中。由于像这样可 以将电磁比例螺线管27配置在大气中，因此燃料气体中使用氢气等腐蚀性流体时，可以防 止电磁比例螺线管27的各构成构件暴露在该腐蚀性流体中的情况。因此，可以防止各构成 构件的腐蚀。
除此之外，根据第七实施形态的电磁式调压阀IF发挥与根据第一实施形态的电 磁式调压阀I相同的作用效果。
[第八实施形态]根据第八实施形态的电磁式调压阀1G，如图9所示，在外壳12G上沿着轴线LI形成有 阀体孔12b，在阀空间12e的下侧具有二次侧区域12g。又，外壳12G在二次侧区域12g上 的阀空间12e侧的开口附近具有座部15G，座部15G形成为包围该开口的外围。此外，在外 壳12G的阀体孔12b中沿着轴线LI插入有阀体14G。阀体14G在其下端侧具有随着向下方 行进而梢部越来越细的锥体部14b，锥体部14b的梢端部分以向二次侧区域12g突出的状态 就坐于座部15G。
外壳12G在相对于阀空间12e的上侧具有轴承构件容纳空间17，并在它们之间具有密封件安装部16。在密封件安装部16中，如第一实施形态的情况相同地在阀空间12e侧 设置有高压密封构件20，在轴承构件容纳空间17侧设置有低压密封构件21。而且，在高压 密封构件20和低压密封构件21之间形成有缓冲室22。又，大致圆筒状的轴承构件18以 外设于阀体14G的状态容纳在轴承构件容纳空间17中。轴承构件18介于外壳12G和阀体 14G之间并支持阀体14G。借助于此，阀体14G能够在上下方向上顺滑地移动。
又，电磁比例螺线管27G螺纹结合并固定在外壳12G的开口端部的外周。电磁比 例螺线管27G具有螺线管线圈28和固定磁极29G。固定磁极29G设置在螺线管线圈28的 上侧开口部上并堵住该上侧开口部。又，在螺线管线圈28内设置有可动构件31G。可动构 件3IG是由磁性材料形成的大致圆柱状的构件。可动构件3IG的上端与固定磁极29G相对， 其下端侧插入于外壳12G的阀体孔12b中。由非磁性体形成的圆环状的引导构件32介于 可动构件31G和螺线管线圈28之间。可动构件31G的下端到达至阀体14G的上端部，并且 阀体14G的上端部螺纹结合并固定在可动构件31G的下端。
又，在外壳12G的阀体孔12b中，其开口端部和轴承构件容纳空间17之间的部分 与阀空间12e相同地形成为大直径，并且此处设置有隔膜密封件19G。隔膜密封件19G位于 轴承构件容纳空间17的上侧，并且其外边缘部安装于外壳12G上，内边缘部安装于阀体14G 上。具体地说，隔膜密封件19G的外边缘部夹在上下分割成两个的外壳12G的各部位之间， 又，内边缘部夹在可动构件31G和阀体14G之间。
借助于此，在外壳12G的阀体孔12b中相对于隔膜密封件19G的上侧的区域成为 压力返回室24G。又，在外壳12G中形成有压力返回通路35G，通过该压力返回通路35G压 力返回室24G和二次侧区域12g相连接。借助于此，将二次侧压P2导入至压力返回室24G。
又，可动构件31G在其下端侧的外周面上具有法兰31a。法兰31a向半径方向外 方突出，并在周方向全周上形成。外壳12G在与法兰31a的上表面相对的位置上具有支撑 部12h。在该支撑部12h和法兰31a之间配置有复位用弹簧26G。复位用弹簧26G是所谓 的压缩螺旋弹簧，并以压缩的状态外设于可动构件31G，并通过可动构件31G对阀体14G向 关闭位置方向施力。另一方面，当电流流过电磁比例螺线管27G时，与复位用弹簧26G的弹 簧力反抗的方向(即，打开位置方向)的励磁力作用于可动构件31G。
在根据第八实施形态的电磁式调压阀IG中，阀体14G的相对于锥体部14b的上侧 (但是，除去与可动构件31G螺纹结合的部分)具有与座径大致相同的外形。因此，受压面Pl (法兰14e的上表面)及受压面P2 (锥体部14b的锥体面)的受压面积大致相同。因此，阀 体14G在受压面Pl及受压面P2上分别受到的一次侧压P1引起的作用力相抵消，从而可以 防止在阀体14中因一次侧压P1的变化而引起的影响。
另一方面,受压面P3的受压面积相对于受压面P4的受压面积大隔膜密封件19G 的有效受压面积的量。在受压面P3及受压面P4上向关闭位置方向以及向与关闭位置方向 相反抗的方向分别受到二次侧压P2引起的作用力，并且各作用力相互抵消，但是与各受压 面P3、P4的受压面积之差相对应的作用力作用于阀体14G。像这样因二次侧压P2引起的作 用力向关闭位置方向作用于阀体14G，并且复位用弹簧26G向关闭位置方向对阀体14G施 力。因此，电磁式调压阀IG作为常闭型的阀而构成。
像这样构成的根据第八实施形态的电磁式调压阀IG除了形成为电流流过螺线管 线圈28时，为了使阀体14G向关闭位置方向运动而向上方提升阀体14G的结构(即为拉动型的电磁式调压阀)这一点以外，以与第一实施形态的电磁式调压阀I相同的动作可以将二次侧压P2调节为目标压力。又，根据第八实施形态的电磁式调压阀IG发挥与第一实施形态的电磁式调压阀I相同的作用效果。
[第九实施形态]根据本发明的第九实施形态的电磁式调压阀IH与根据第八实施形态的电磁式调压阀 IG结构类似。因此，关于根据第九实施形态的电磁式调压阀IH的结构，仅说明不同于第一实施形态的电磁式调压阀I的结构，对于相同的结构，标以相同的符号并省略其说明。对于第十实施形态也是同样的。
根据第九实施形态的电磁式调压阀IH如图10所示具有阀体14H。阀体14H在高压密封构件20及低压密封构件21之间形成有向半径方向内方凹入的周向槽36H。周向槽 36H在阀体14H的外周的全周上形成，并且与外壳12H的内周面一起在高压密封构件20及低压密封构件21之间形成缓冲室22H。缓冲室22H与压力返回通路35H连接，泄漏至缓冲室22H的燃料气体通过压力返回通路35H返回至压力返回室24G和二次侧区域12g等的二次侧。
像这样构成的根据第九实施形态的电磁式调压阀IH发挥与根据第八实施形态的电磁式调压阀IG相同的作用效果。
[第十实施形态]根据第十实施形态的电磁式调压阀IJ如图11所示在阀体14J中形成有均压通路25J。 均压通路25J具有连通部25d和返回部25e。连通部25d沿着阀体14J的轴线LI从下端贯通至上端，返回部25e向半径方向延伸，并连接缓冲室22和连通部25d。又，在可动构件 31J内形成有连接室31b。连接室31b与均压通路25J连通，并通过形成于可动构件31J中的连接通路31c与压力返回室24G连接。
像这样构成的根据第十实施形态的电磁式调压阀IJ使二次侧区域12g的二次侧压P2通过均压通路25J、连接室31b及连接通路31c导入至压力返回室24G中。又，泄漏至缓冲室22的燃料气体通过均压通路25J等返回至压力返回室24G和二次侧区域12g等的二次侧。
像这样构成的根据第十实施形态的电磁式调压阀IJ发挥与根据第八实施形态的电磁式调压阀IG相同的作用效果。
[第^^一实施形态 第十四实施形态]根据第十一实施形态 第十四实施形态的电磁式调压阀IK IN分别与根据第一实施形态 第四实施形态的电磁式调压阀1、IA IC相类似，但是，如图12 图15所示在受压面积Al及受压面积A2不相同的这一点上与根据第一实施形态 第四实施形态的电磁式调压阀1、1A IC不同。以下详述这一点。
在根据第十一实施形态 第十四实施形态的电磁式调压阀IK IN中，阀体14的外径r2小于座径因此，受压面Pl的受压面积小于受压面P2的受压面积。因此，与受压面Pl的受压面积和受压面P2的受压面积之差相对应的一次侧压P1引起的作用力向关闭位置方向作用于阀体14。 因此，切断流过螺线管线圈28的电流时阀体14K 14N向关闭位置行进的速度变快，提高阻断性能。
又，由于向关闭位置方向作用着一次侧Sp1引起的作用力，因此阀体14K 14N与座部15的就坐部分的密封面压力增高。因此，电磁式调压阀ID IG可以确实地关闭阀通 路13从而不会使燃料气体从一次侧泄漏至二次侧。
除此之外，根据第十一实施形态 第十四实施形态的电磁式调压阀IK IN发挥 与根据第一实施形态的电磁式调压阀I相同的作用效果。
[第十五实施形态]根据第十五实施形态的调压阀10类似于第一实施形态的电磁式调压阀1，如图16所 示代替电磁比例螺线管27而具备压电执行器270。作为阀体驱动手段的压电执行器270由 压电元件(例如压电元件)形成，并产生与外加的外加电压相对应的驱动力，且通过按压构 件33使阀体14向打开位置方向运动从而打开阀通路13。此时，以与产生的驱动力相对应 的开度打开阀通路13，电磁式调压阀10也可以将二次侧压P2调节为与外加于压电执行器 270的外加电压相对应的压力。
除此之外，根据第十五实施形态的调压阀10具有与根据第一实施形态的电磁式 调压阀I相同的结构，并发挥相同的作用效果。
[第十六实施形态]根据第十六实施形态的调压阀IP类似于第一实施形态的电磁式调压阀1，如图17所示 代替电磁比例螺线管27而具备力马达27P。力马达27P设置为在圆筒状的永久磁铁61中 插入有可动线圈62，电流流过可动线圈62时产生与电流相对应的励磁力，通过该励磁力可 动线圈62在磁轭63内向下方运动。通过可动线圈62向下方运动，以此通过与其一体设置 的按压构件33向打开位置方向按压阀体14以打开阀通路13。此时，以与产生的励磁力相 对应的开度打开阀通路13，调压阀IP也可以将二次侧压P2调节为与流过力马达27P的电 流相对应的压力。
除此之外，根据第十六实施形态的调压阀IP具有与根据第一实施形态的电磁式 调压阀I相同的结构，并发挥相同的作用效果。
[第十七实施形态]第十七实施形态的调压阀IQ类似于第八实施形态的电磁式调压阀1G，如图18所示代 替电磁比例螺线管27G而具备压电执行器27Q。压电执行器27Q通过外加电压以使压电元 件(piezoelectric element)27a (例如压电元件(piezo element))收缩，以此通过与压电 元件27a —体设置的可动构件31Q使阀体14向打开位置方向(上方向)移动而打开阀通路13。此时，以与产生的驱动力相对应的开度打开阀通路13，并且调压阀IQ也可以将二次侧 压P2调节为与外加于压电执行器27Q的外加电压相对应的压力。
除此之外，根据第十七实施形态的调压阀IQ具有根据第八实施形态的电磁式调 压阀IG相同的结构，并发挥相同的作用效果。
[第十八实施形态]第十八实施形态的调压阀IR类似于第八实施形态的电磁式调压阀1G，如图18所示代 替电磁比例螺线管27G而具备力马达27R。在力马达27R的可动线圈62上一体地设置有可 动构件3IR，通过使电流流过可动线圈62而使可动线圈62移动，以此阀体14向打开位置方 向移动以打开阀通路13。此时，以与产生的励磁力相对应的开度打开阀通路13，调压阀IR 也可以将二次侧压P2调节为与流过力马达27R的电流相对应的压力。
除此之外，根据第十八实施形态的调压阀IR具有与根据第八实施形态的电磁式调压阀IG相同的结构，并发挥相同的作用效果。
[第十九实施形态]第十九实施形态的电磁式调压阀is类似于根据第八实施形态的电磁式调压阀1G，如图20所示，主要是阀座部15S的形状、阀体14S的梢端部14a的形状以及复位用弹簧26S的位置不相同。阀座部15S包围作为连接二次侧通路12f和阀空间12e的开口的阀口 10附近以沿着其外边缘而形成。阀座部15S向上方突出，并在阀座部15S的顶部分形成阀座面 15a。该阀座面15a与轴线LI正交。
阀体14S使其梢端部14a与阀座部15S相对并位于外壳12G的阀体孔12b中，通过阀体14S向下方移动并位于关闭位置，使梢端部14a就坐于阀座部15S，相反地通过阀体 14S向上方移动并位于打开位置，如图20所示使梢端部14a从阀座部15S分离。又，阀体 14S在其梢端部14a具有调压座构件11。
调压座构件11是由橡胶和树脂等形成的大致圆板状的构件，其外径大于阀座部 15S的直径、即座径该调压座构件11配置为与阀座部15S相对，并形成为就坐于阀座部15S的阀座面15a上的阀体面Ila与轴线LI正交。S卩，阀体14S的调压座构件11与阀座面15a垂直地接触。
又，阀体14S的梢端部14a与剩余部分相比形成为大直径，梢端部14a在外周部具有法兰He。法兰14e向半径方向外侧突出，在周方向全周上延伸。法兰14e的上表面与限定阀空间12e的顶面相对，在法兰14e的上表 面和所述顶面之间设置有复位用弹簧26S。 复位用弹簧26S是所谓的压缩螺旋弹簧，以压缩的状态外设于阀体14S，对阀体14S向作为关闭位置方向的下方施力。通过施力，阀体14S的梢端部14a就坐于阀座部15S以堵住阀通路13。
又，形成于外壳12G中的压力返回通路35设置为泄漏至缓冲室22的燃料气体通过压力返回通路35返回至压力返回室24G和二次侧通路12f等的二次侧区域。S卩，电磁式调压阀IS设置为不会使从阀空间12e等的一次侧的区域泄漏的燃料气体泄漏至外侧而能够返回至二次侧区域的安全结构的阀。
在这样构成的电磁式调压阀IS中，通过形成于阀座部15S和阀体14S之间的圆环状的孔38使一次侧压P1减压为二次侧压p2，该减压的二次侧压P2通过二次侧通路12f导入至二次侧端口 12c。另外，在电磁式调压阀IS中，阀体14S在其梢端部14a的比孔38更靠近内侧的区域(受压面P3)上向打开位置方向受到二次侧压p2，并且在隔膜密封件19G的上表面及阀体14S的基端面(受压面P4)上向关闭位置方向受到二次侧压p2，在这些两个受压面P3、P4上以相互反抗的方向受到二次侧压p2。
在电磁式调压阀IS中，隔膜密封件19G的有效径r3大于所述座径(与孔38的直径大致一致),受压面P4的受压面积A4大于受压面P3的受压面积A3。因此，与两个受压面P3、P4的受压面积A3、A4之差相对应的作用力向关闭位置方向作用于阀体14S,电磁式调压阀IS与第八实施形态的电磁式调压阀IG相同地形成为常闭型的阀结构。另外，受压面P1、P2的受压面积大致一致，阀体14S所受到的一次侧压P1被抵消。电磁式调压阀IS 的动作与第八实施形态的电磁式调压阀IG的动作大致相同，因此省略其动作的说明。关于以下说明的第二十实施形态 第二十二实施形态也是同样的。
像这样构成的电磁式调压阀IS设置为阀座部15S的阀座面15a及阀体14S的阀体面Ila —同与轴线LI正交，即与打开位置方向正交，因此通过重复使用会使阀座部15S或调压座构件11向打开位置方向塑性变形。因此，即使发生塑性变形也几乎不改变座径r1; 即使重复使用也几乎不改变调压特性。因此，可以改善电磁式调压阀IS的可靠性及调压特性的稳定性。
电磁式调压阀IS形成为与第八实施形态的电磁式调压阀IG相同地能够通过电磁比例螺线管27G拉动阀体14S以向打开位置方向移动的拉动型结构，因此可以将电磁比例螺线管27G配置在阀通路13的外部。借助于此，在电磁式调压阀IS中，与将电磁比例螺线管27G配置在二次侧通路12f以向打开位置方向按压阀体14S的推动型结构的电磁式调压阀相同地能够确保二次侧通路Ilf的流路面积，并且与推动型结构的电磁式调压阀相比可以减小孔38的直径(S卩，座径Γι)。通过像这样减小座径Γι，相对于阀体14S的行程变化的阀通路13的开度变化量变小，因此与推动型结构的气体用电磁式调压阀相比可以微调阀通路13的开度，可以改善电磁式调压阀IS的稳定性及调压精度。此外，由于阀体14S是移动构件，因此在就坐位置上存在偏差，但是由于阀体面 Ila就坐于突出的阀座部15S，因此通过与阀座部15S相比加宽阀体14S的阀体面11a，以此即使多少存在就坐位置的偏差也可以确实地使阀体14S就坐于阀座部15S。又，由于沿着阀口 10的外边缘形成阀座部15S，因此阀口 10的内径尺寸和阀座部15S的内径尺寸大致一致，可以在确保所需的流路面积的同时减小座径IV借助于此，可以改善电磁式调压阀 IS的调压精度的稳定性。
另外，也可以在电磁式调压阀IS的阀体14S的阀体面Ila侧设置突起，S卩、也可以在阀体14S的梢端设置突起。但是，此时，可以设想将该突起部分的内径尺寸设定为与阀口 10的内径尺寸一致的情况下，突起部分就坐于偏离规定的就坐位置的位置、例如阀口 10上时，不能关闭阀口 10。因此，需要与阀口 10的内径尺寸相比加大突起部分的内径尺寸以形成能够确实地关闭阀口 10的尺寸关系。
除此之外，根据第十九实施形态的电磁式调压阀IS发挥与第八实施形态的电磁式调压阀IG相同的作用效果。
[第二十实施形态]根据本发明的第二十实施形态的电磁式调压阀IT与根据第十九实施形态的电磁式调压阀IS结构类似，并且仅说明不同于第十九实施形态的电磁式调压阀IS的结构。而且， 对于相同的结构，标以相同的符号并省略其说明。对于以下说明的第二十一实施形态及第二十二实施形态也是同样的。
在根据本发明的第二十实施形态的电磁式调压阀IT中，如图21所示，与根据第十实施形态的电磁式调压阀IJ的阀体14J相同地在阀体14T中形成有均压通路25J。通过该均压通路25J，二次侧通路12f和压力返回室24G相连接，并且二次侧压P2导入至压力返回室24G。而且，电磁式调压阀IT与第十九实施形态的电磁式调压阀IS相同地由隔膜密封件 19G受到压力返回室24G的二次侧压p2，并根据该二次侧压P2调节阀通路13的开度，从而调节二次侧压P2。另外，调压座构件IlT形成为大致圆环状，并包围均压通路25J的下侧的开口(即，面对二次侧通路12f的开口)，且位于稍微远离所述开口的外边缘的位置上。
又，在电磁式调压阀IT中，缓冲室22通过均压通路25J与二次侧通路Ilf连接， 并使泄漏至缓冲室22的燃料气体返回至二次侧通路Ilf。借助于此，电磁式调压阀IT也形成为使从高压密封构件20泄漏的燃料气体返回至二次侧的安全结构的阀。
像这样构成的根据第二十实施形态的电磁式调压阀IT发挥与根据第十九实施形态的电磁式调压阀IS相同的作用效果。
[第二i^一实施形态]在根据本发明的第二i^一实施形态的电磁式调压阀iu中，与第八实施形态的电磁式调压阀IG相同地可动构件31U在其外周面部具有法兰31a (参照图22)，在该法兰31a和位于与其相对的位置上的外壳12G的弹簧支撑座12h之间设置有复位用弹簧26U。复位用弹簧26U以压缩的状态介于弹簧支撑座12h和法兰31a之间，并通过可动构件3IU对阀体 14U向关闭位置方向施力。
像这样构成的根据第二十一实施形态的电磁式调压阀IU发挥与根据第十九实施形态的电磁式调压阀IS相同的作用效果。
[第二十二实施形态]在根据本发明的第二十二实施形态的电磁式调压阀IV中，如图23所示，阀体14V的外径1*2小于座径η，受压面Pl的受压面积Al大于受压面P2的受压面积。因此，由与两个受压面积Al、A2之差相对应的一次侧压P1引起的作用力向关闭位置方向作用。
又，由于一次侧压P1引起的作用力向关闭位置方向作用，因此阀体14V和阀座部 15S之间的就坐部的密封面压力增高，并且在电磁比例螺线管27G不工作时阀体14V保持在关闭位置上。因此，可以确实地关闭阀通路13，改善就坐时的气密性。
除此之外，根据第二十二实施形态的电磁式调压阀IV发挥与根据第十九实施形态的电磁式调压阀IS相同的作用效果。
[其他实施形态]在本实施形态中，虽然由隔膜密封件19受到压力返回室24的二次侧压p2，但是并不一定是隔膜密封件，也可以是O形环等的 低压密封构件。
在第十九实施形态 第二十二实施形态的电磁式调压阀IS IV中，虽然各个阀体14S 14V的外径r2形成为除了法兰14e及与可动构件31G螺纹结合的部分以外大致一致，但是也可以使支持于轴承构件18的部分的外径大于外径r2。借助于此，可以增大轴承构件18的内径，因此可以改善阀体14S 14V的直线运动性能，可以减少在阀体14S 14V中的就坐位置的偏差。其他实施形态也是同样的。
又，在第十九实施形态 第二十二实施形态的电磁式调压阀IS IV中，虽然低压密封构件20和高压密封构件21的密封直径大致相同，但是没有必要一定设置为相同的密封直径。通过将低压密封构件21的密封直径设置为大于高压密封构件20的密封直径，以此可以使阀体14S 14V的基端部变粗，可以改善阀体14S 14V的刚性。借助于此，可以形成为对于外部的干扰更加牢固的结构体。与此相反，通过将低压密封构件21的密封直径设置为小于高压密封构件20的密封直径，以此可以使由导入至缓冲室22的二次侧压P2引起的关闭位置方向的力作用于阀体14S 14V。借助于此，可以更加改善阀体14S 14V保持在关闭位置时的就坐部的气密性。另外，其他实施形态中也是同样的。在第十九实施形态 第二十二实施形态的电磁式调压阀IS IV中，虽然将电磁比例螺线管27作为阀体驱动手段举例说明，但是与第十六实施形态 第十八实施形态同样地也可以代替电磁比例螺线管27G而采用压电元件(压电元件)或力马达。
工业应用性本发明可以适用于将高压的燃料气体的压力调节为与外加的外加电压或外加电流相 对应的压力的气体用调压阀。
符号说明UlA INUS 10 IR 2 12-1V 电磁式调压阀 调压阀；燃料气体供给系统； 夕卜壳;12a—次侧端口 ；12c二次侧端口 ；13阀通路；14、14A 14N、14S 14V 阀体；17轴承构件容纳空间18轴承构件；19、19F、19G隔膜密封件；20高压密封构件；21低压密封构件； 22、22B、22G、22H 缓冲室； 24、24F、24G压力返回室；均压通路；25、25F、25J26、26G27、27G 270、27Q 27P、27R复位用弹簧；电磁比例螺线管； 压电执行器；力马达。
权利要求
1.一种气体用调压阀，具备具有连接一次侧端口和二次侧端口的阀通路的外壳； 设置于所述外壳内，在关闭所述阀通路的关闭位置和打开所述阀通路的打开位置之间移动以调节所述阀通路的开度的阀体； 对所述阀体向关闭位置方向施力的复位用弹簧；和 与所述复位用弹簧的施力反抗地向所述阀体施加与外加的外加电压或外加电流相对应的驱动力以使所述阀体向所述打开位置方向移动的阀体驱动单元； 并且将通过所述一次侧端口供给至所述阀通路的高压的燃料气体的压力调节为与所述阀体驱动单元的驱动力相对应的压力并从所述二次侧端口输出， 其特征在于，具备 形成于所述外壳内，并与所述二次侧端口连接的压力返回室； 向与所述励磁力反抗的方向受到所述压力返回室的压力，根据所述压力返回室的压力使所述阀体向所述关闭位置移动的第一密封构件； 介于所述阀体和所述外壳之间的间隙，并滑动支持所述阀体的轴承构件； 设置于比所述轴承构件靠近所述阀通路侧的位置上，并密封所述间隙的第二密封构件；和 设置于比所述第二密封构件更靠近所述阀通路侧的位置上，并密封所述间隙的第三密封构件； 在所述第三密封构件和所述第二密封构件之间形成有与所述二次侧端口连接的缓冲室。
2.根据权利要求1所述的气体用调压阀，其特征在于， 所述二次侧端口和所述压力返回室通过压力返回通路相连接； 所述压力返回通路形成于所述阀体中。
3.根据权利要求1所述的气体用调压阀，其特征在于， 所述二次侧端口和所述压力返回室通过压力返回通路相连接； 所述压力返回通路形成于所述外壳内。
4.根据权利要求3或4所述的气体用调压阀，其特征在于， 所述压力返回通路还与所述缓冲室连接。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的气体用调压阀，其特征在于， 所述外壳具有作为所述阀体位于所述关闭位置上时就坐的阀座部，且具备与所述打开位置方向正交的阀座面的阀座部； 所述阀体设置为利用与所述打开位置方向正交的阀体面就坐于所述阀座面上。
6.根据权利要求5所述的气体用调压阀，其特征在于， 所述阀通路具有与形成于所述阀座部和所述阀体之间的孔的下游侧的二次侧端口连接的二次侧通路； 所述阀体驱动单元设置在所述二次侧通路的外部且夹着所述阀体与所述阀座部相反侧的位置上，并通过所述驱动力拉动所述阀体以使所述阀体向所述打开位置方向移动。
7.根据权利要求6所述的气体用调压阀，其特征在于， 所述阀座部沿着作为所述一次侧端口侧的开口的阀口的外边缘而形成在所述二次侧通路中，并且面向所述阀体向所述打开位置方向突出；所述阀体在与所述阀座部相对的位置上具有座构件；所述座构件形成为其一表面构成所述阀体面，并利用该阀体面就坐于所述阀座部的顶部。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的气体用调压阀，其特征在于，所述阀体形成为向所述打开位置方向受到所述一次侧端口的一次侧压的第一受压面的受压面积和向所述关闭位置方向受到所述一次侧压的第二受压面的受压面积相同。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的气体用调压阀，其特征在于，所述阀体形成为向所述打开位置方向受到所述一次侧端口的一次侧压的第一受压面的受压面积小于向所述关闭位置方向受到所述一次侧压的第二受压面的受压面积。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的气体用调压阀，其特征在于，所述压力返回室位于相对于所述轴承构件与所述第二密封构件相反侧的位置上； 所述第一密封构件位于所述轴承构件和所述压力返回室之间并堵住所述轴承构件和所述压力返回室之间。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的气体用调压阀，其特征在于，所述压力返回室位于所述阀通路和所述阀体驱动单元之间；所述第一密封构件位于所述阀体驱动单元和所述压力返回室之间并堵住所述阀体驱动单元和所述压力返回室之间。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的气体用调压阀，其特征在于，所述第一密封构件是隔膜密封件；所述第二密封构件是摩擦阻力小的低压密封件。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的气体用调压阀，其特征在于，第三密封构件是摩擦阻力小，而且起动阻力和滑动阻力之差小的高压密封件。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的气体用调压阀，其特征在于，形成为在外加在所述阀体驱动单元上的外加电压或外加电流为零时，通过所述复位用弹簧使所述阀体位于所述关闭位置的常闭型。
全文摘要
提供即使在高压的燃料气体环境下，也可以将其二次侧压更加正确地调节为目标压力，且能够防止燃料气体泄漏至大气中的气体用调压阀。电磁式调压阀(1)具备阀体(14)，并通过电磁比例螺线管(27)使阀体(14)移动而调节阀通路(13)的开度，以此将二次侧压(p2)调节为目标压力。在外壳(12)内形成有压力返回室(24)，在阀体(14)中设置有隔膜密封件(19)。隔膜密封件(19)受到压力返回室(24)的二次侧压(p2)以使阀体(14)向关闭位置方向移动。又，在阀体(14)和外壳(12)之间设置有轴承构件(18)，在其间隙中比轴承构件(18)靠近阀通路(13)侧的位置上设置有高压密封构件(20)，并且在比高压密封构件(20)靠近轴承构件(18)侧的位置上设置有低压密封构件(21)。在两个密封构件(20、21)之间形成有与二次侧端口(12c)连接的缓冲室(22)。
文档编号F02M21/02GK103003605SQ201180037248
公开日2013年3月27日 申请日期2011年8月4日 优先权日2010年8月6日
发明者野道薰, 铃木丰, 二宫诚, 村上昭二 申请人:川崎重工业株式会社