气体用调压阀制造技术

提供即使是在高压的燃料气体环境下，也可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。电磁调压阀（1）具备阀体（14），通过使阀体（14）移动而调节阀通路（13）的开度，以此将二次侧压（p2）可调节为目标压力。阀体（14）由轴承构件（18）滑动支持，轴承构件（18）的两侧被隔膜密封件（19）和低压密封构件（20）密封。隔膜密封件（19）从与二次侧端口（12c）连接的压力返回室（23）受到二次侧压（p2）并使阀体（14）向关闭位置方向移动。通过插入于阀体（14）内的密封杆（29）形成与一次侧端口（12a）连接的背压室（30），在外壳（12）中形成有与二次侧端口（12c）连接的缓冲室（35）。用高压密封构件（32）密封缓冲室（35）和背压室（30）之间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
专利技术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，只用现有的喷 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，本专利技术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。解决问题的手段本专利技术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；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；分别设置于所述轴承构件的两侧，并分别密封所述间隙的两侧的第一密封构件及第 二密封构件；和能相对移动地插入于所述阀体内，并在与所述阀体之间形成与所述一次侧 端口连接的背压室的密封杆；所述第一密封构件设置为向与所述驱动力反抗的方向受到所 述压力返回室的压力，根据所受到的所述压力使所述阀体向所述关闭位置方向移动；所述 外壳具有与所述二次侧端口连接的缓冲室；并设置有密封所述背压室和所述缓冲室之间的 第三密封构件。根据本专利技术，通过改变阀体驱动单元的驱动力，可以改变阀通路的开度而调节二 次侧压。该二次侧压导入至压力返回室，第一密封构件受到压力返回室的二次侧压并将阀 体移动至关闭位置。从二次侧压、驱动力及因复位用弹簧引起的施加力等的作用于阀体的 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并将阀通路的 开度扩大而提升二次侧压。借助于此，作用于阀体的力回归到相平衡的状态。通过像这样 回归到相平衡的状态，二次侧压回归到原来的压力。即，二次侧压回归到与阀体驱动单元的 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，在本专利技术中，由于形成有与一次侧端口连接的背压室，因此可以通过背压室的 压力消除作用于阀体的一次侧压，可以抑制因一次侧压的变化而引起的二次侧压的变化。 借助于此，可以改善燃料气体的压力控制性，可以与现有的气体用调压阀相比更加正确地控制二次侧压。又，在本专利技术中，相对于第三密封构件在密封杆的另一端侧形成有缓冲室，该缓冲 室与压力返回室连接。因此，即使燃料气体通过密封杆和阀体之间并从背压室泄漏至缓冲 室，也可以将泄漏的燃料气体导入至压力返回室等的二次侧。这样，气体用调压阀成为将从 背压室泄漏的燃料气体导入至二次侧的安全结构，可以防止燃料气体释放到外部的情况。此外，在本专利技术中，通过设置轴承构件，以此可以使阀体顺滑地移动，可以改善对 于目标压力的追随性。而且，第一密封构件与第二密封构件一起密封轴承构件所介入的间 隙的两侧。借助于此燃料气体不流入至间隙内，轴承构件不暴露在燃料气体中。借助于此， 可以将对于燃料气体不具有耐腐蚀性的材料使用于轴承构件，从而增加可选择的材料。又， 通过密封间隙，以此即使例如对轴承构件实施润滑油润滑，润滑油也不会从间隙流出。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。在上述专利技术中，优选的是所述阀体具有向所述打开位置侧受到所述一次侧端口中 的一次侧压的第一受压面和向所述关闭位置侧受到所述背压室的压力的第二受压面，所述 第一受压面的受压面积与所述第二受压面的受压面积相同。根据上述结构，可以通过背压室的压力抵消阀体所受到的一次侧压。借助于此， 可以消除因一次侧压的变化而引起的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.06 JP 2010-1778671.一种气体用调压阀，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；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；分别设置于所述轴承构件的两侧，并分别密封所述间隙的两侧的第一密封构件及第二密封构件；和能相对移动地插入于所述阀体内，并在与所述阀体之间形成与所述一次侧端口连接的背压室的密封杆；所述第一密封构件形成为向与所述驱动力反抗的方向受到所述压力返回室的压力，根据所受到的所述压力使所述阀体向所述关闭位置方向移动的结构；所述外壳具有与所述二次侧端口连接的缓冲室；并设置有密封所述背压室和所述缓冲室之间的所述第三密封构件。2.根据权利要求1所述的气体用调压阀，其特征在于，所述阀体具有向所述打开位置侧受到...

【专利技术属性】
技术研发人员：野道薰，铃木丰，二宫诚，
申请(专利权)人：川崎重工业株式会社，
类型：
国别省市：