説明

流体用制御弁

【課題】支持プレートが弁体の突部と接触して折損することを防止する。
【解決手段】支持プレート127は、外周部がバルブボディ101の内壁に止着され、内周部に相当するプレートゴム203が移動ストローク域内で移動することにより、片振りとなって動作する。支持プレート127の外周部における前記止着位置P1は、上記移動ストローク域よりも、弁体129の移動方向においてガス噴射孔137側となっている。このために、止着位置P1から弁体129のフランジ部129bまでの距離Lが大きく設定できる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、流体、例えば水素ガスを供給する流体供給系に用いられる流体用制御弁に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、上記流体用制御弁は、筒状のバルブボディ内に配置された弁体を電磁力によって軸方向に直線状に移動させることによって流体噴射孔を開閉するよう構成されている。弁体は、弁体の移動方向と直交する方向に突出する突部を備え、この突部がストッパに当接することで、全開位置が規定される(特許文献1)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平11−182377号公報
【0004】
しかしながら、支持プレートを備える従来の流体用制御弁では、作動することによって弾性部材が徐々に変形して潰れていくと、支持プレートと弁体の突部とが接触して支持プレートが折損する虞があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、支持プレートが弁体の突部と接触して折損することを防止することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【0007】
[適用例1] 流体用制御弁であって、
筒状で、かつ一端部に流体流出孔を有するバルブボディと、
前記バルブボディ内で移動して前記流体流出孔を開閉するとともに、移動方向と直交する方向に突出する突部を備える弁体と、
前記流体流出孔を閉じる方向に前記弁体を付勢する付勢部と、
前記付勢部の付勢力に抗して前記流体流出孔を開く方向に前記弁体を移動させる電磁力を発生する電磁力発生部と、
前記バルブボディ内に配置され、前記突部と当接することで前記弁体の全開位置を規定する全開位置規定部材と、
中央に貫通孔を設けることで外周部と内周部を備え、前記バルブボディの内壁に前記外周部が止着され、前記弁体における前記突部より前記流体流出孔側の所定部位に対して前記内周部が当接されることで、前記弁体を移動可能に支持する支持プレートと
を有し、
前記外周部における前記内壁への止着位置は、前記弁体の移動に伴う前記所定部位の移動ストローク域よりも、前記弁体の移動方向において前記流体流出孔側であることを特徴とする流体用制御弁。
【0008】
適用例1に記載の流体用制御弁によれば、支持プレートは、外周部がバルブボディの内壁に止着され、内周部が移動ストローク域内で移動することにより、片振りとなって動作する。支持プレートの外周部における前記内壁面への止着位置は、上記移動ストローク域よりも、弁体の移動方向において流体流出孔側であることから、支持プレートは弁体の突部から大きく離れる。このために、例え弁体先端が徐々に変形して潰れたとしても、支持プレートは弁体と接触しにくくなる。したがって、支持プレートが弁体の突部と接触して折損することを防止することができる。
【0009】
本発明は、上記適用例以外の種々の形態で実現可能であり、例えば、本発明の流体用制御弁を備える燃料電池システムとした形態等で実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】実施例の流体用制御弁100の中央付近の断面図である。
【図2】支持プレート127の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照しつつ、詳細に説明する。本実施の形態に係る流体用制御弁は、燃料電池自動車に搭載されている燃料電池に水素ガスを供給する流体供給系に備えられる流体用制御弁として用いている。
【0012】
図1は流体用制御弁100の中央付近の断面図である。図示するように、流体用制御弁100は、円筒状のバルブボディ101を有する。バルブボディ101は、互いに嵌め合い接合された筒状部材からなるアッパボディ103とロアボディ105とから構成される。アッパボディ103内の中央部には、ほぼ円筒状のコア107が挿入配置されている。コア107は磁性材からなり、ロアボディ105との間に非磁性材からなる鍔付リング109が配置されている。またロアボディ105の先端部(コア107と反対側)には、バルブシート131が配置されている。
【0013】
アッパボディ103とコア107の間には、ほぼ円筒状のボビン111が配置されている。ボビン111は合成樹脂等の電気絶縁材からなり、ソレノイドコイル113が多層状に巻かれている。ソレノイドコイル113に対する通電およびその解除がなされることで、電磁力が発生および消滅する。ボビン111およびソレノイドコイル113は、本発明における「電磁力発生部」に対応する。ソレノイドコイル113の通電によって生ずる電磁力は、弁体129をバルブシート131の座面135aから離間させる。すなわち、上記電磁力は弁体129を、ガス噴射孔137から離間する方向に作用する。
【0014】
ロアボディ105の円形断面の筒孔105c内には、ストッパ121、カラー123、支持プレート127、リング125およびバルブシート131が順次組み付けられている。
【0015】
ストッパ121は、リング状に形成され、ロアボディ105の筒孔105cに嵌め込まれ、ロアボディ105の筒孔105cの内径方向に突出された内側フランジ部105aに当接される。カラー123は、例えばステンレス材からなり、リング状に形成されており、ロアボディ105の筒孔105cに嵌め込まれ、一端がストッパ121の外周側の側面と当接され、他端が支持プレート127に当接される。リング125は、例えばステンレス材からなり、リング状に形成され、ロアボディ105内に嵌め込まれ、支持プレート127の外周側の側面と当接される。
【0016】
バルブシート131は、円形断面のガイド孔133aを有するシートボディ133と、軸中心部にガス噴射孔137を有するシート135とから構成されている。ガス噴射孔137は、本発明における「流体流出孔」に対応する。シート135の上面に上記座面135aが形成される。
【0017】
シートボディ133がロアボディ105の筒孔105c内に圧入嵌合される際、リング125が押圧される。これにより、リング125、カラー123、支持プレート127の外周部およびストッパ121が順次押圧され、ロアボディ105の筒孔105cの内径方向に突出する内側フランジ部105aに加圧される。すなわち、ロアボディ105の筒孔105cに配置されるリング125、カラー123、支持プレート127およびストッパ121は、ロアボディ105の筒孔105c内に圧入されたシートボディ133によってロアボディ105に固定される構成とされる。
【0018】
弁体129は、磁性材である電磁ステンレス材からなり、コア107とほぼ同様の断面形状をなす円筒形状の主部129aと、その主部129aの下流側(ロアボディ105側)の外周に張り出す(すなわち、弁体129の移動方向と直交する方向に突出する)フランジ部129bと、主部129a先端に突出する円板形状のバルブ部129cとを有する。ソレノイドコイル113の通電によって発生する電磁力によって弁体129がガス噴射孔137を開く方向へと移動されたとき、ストッパ121がフランジ部129bの背面と当接することで、それ以上の移動を規制する。すなわち、ストッパ121は、弁体129の全開位置を規定する「全開位置規定部材」を構成している。フランジ部129bは、本発明における「突部」に対応する。
【0019】
弁体129は、コア107内に配置されたコイルバネ141によってガス噴射孔137を閉じる方向に付勢され、ソレノイドコイル113の通電が解除されているときには、バルブ部129cがシート135の座面135aに押し付けられた閉弁状態に置かれる。コイルバネ141は、本発明における「付勢部」に対応する。なおコイルバネ141は、一端が弁体129に当接され、他端はコア107に当接される。
【0020】
バルブ部129cの前面は、シート135の座面135aと面接触可能な接触面とされ、この接触面には、弾性を有する環状のシール部材140が嵌着されている。またバルブ部129cには、主部129aの中空部129dと連通するとともに径方向に放射状に延びる、例えば6本の貫通孔129hが周方向に60度の等間隔で形成されている。中空部129dと貫通孔129hとによって弁体129のガス通路が構成される。
【0021】
水素ガスは、コア107の中空部107aを経て弁体129の中空部129dへと導かれる。弁体129が閉弁状態に置かれているとき、水素ガスは、弁体129の中空部129dから6個の貫通孔129hを通り、弁体129の外周領域とロアボディ105の内周面との間の空間部151に達している。上記の各中空部107a,129d、貫通孔129hおよび空間部151によって水素ガスの流路が構成される。
【0022】
図2は、支持プレート127の平面図である。支持プレート127は、中央部に円形の貫通孔201aを有する円板状のプレート本体201と、プレート本体201の内周部に嵌着されたプレートゴム203とを備える。プレート本体201は、例えば析出硬化系ステンレスからなり、複数の流体用貫通孔201bを有する。支持プレート127は、板ばねとして機能する。
【0023】
図1に戻って、支持プレート127は、上述したように、その外周部の側面がカラー123とリング125に挟持されてロアボディ105側に止着されている。この止着された外周部の側面が、本発明における「外周部」に対応する。すなわち、この外周部がバルブボディ101の内壁に止着される構成となっている。そして、支持プレート127の内周部に相当するプレートゴム203は、弁体129の所定部位に当接される。このプレートゴム203が、本発明における「内周部」に対応する。上記所定部位は、弁体129のフランジ部129bの下面(すなわち、ガス噴射孔137側に)の位置である。すなわち、プレートゴム203の復元力によって弁体129の上記所定部位に突き当たった状態に接触(すなわち、当接)させることで、プレートゴム203は弁体129に取り付けられている。かくして、弁体129の外周面がロアボディ105の内周面等に非接触状態で、かつフローティング状態で支持し、弁体129がバルブシート131のガス噴射孔137を開閉するべく軸方向に移動されるとき、支持プレート127が同方向に弾性変形することで弁体129の開弁動作を許容する。
【0024】
弁体129とシート135がコイルバネ141によって閉弁状態に置かれるとき、支持プレート127は、開き方向に付勢力が作用することにより、弁体129と支持プレート127とは常時に接触状態が維持される。支持プレート127の付勢力は、コイルバネ141の付勢力に比べてはるかに小さく、コイルバネ141による弁体129の閉弁動作を損なうものではない。
【0025】
本実施例では、さらに、支持プレート127の断面形状は、上記止着された部分である外周部に対して、プレートゴム203側、すなわち内周部側が上流方向(ガス噴射孔137と反対の方向)に隆起した形状となっている。そうして、外周部の止着位置P1は、プレートゴム203の弁体129への当接部位(前述した「所定部位」)よりも、弁体129の移動方向において下流(ガス噴射孔137の方向)となっている。上記当接部位は、弁体129の移動に伴って所定の範囲で移動する。この所定の範囲が本発明における「所定部位の移動ストローク域」に対応するが、この範囲よりも、外周部の止着位置P1は、弁体129の移動方向において常に上流(ガス噴射孔137の方向)となるように構成されている。
【0026】
以上のように構成された本実施例の流体用制御弁100によれば、支持プレート127のプレート本体201は、外周部がバルブボディ101の内壁に止着され、内周部に相当するプレートゴム203が移動ストローク域内で移動することにより、支持プレート127の止着位置P1より上流での移動となる片振りとなって動作する。支持プレートの外周部における前記止着位置P1は、上記移動ストローク域よりも、弁体129の移動方向において常にガス噴射孔137側であることから、前記止着位置P1から弁体129のフランジ部129bまでの距離Lが大きくなる。
【0027】
従来、前記止着位置P1は、弁体129の移動方向において上記移動ストローク域に含まれるものであった。このために、上記距離Lは小さなものとなっていた。これに対して、本実施例では、距離Lが大きい。このために、例えバルブ部129cが徐々に変形して潰れたとしても、支持プレート127は弁体129のフランジ部129bと接触しにくくなる。したがって、支持プレート127が弁体129のフランジ部129bと接触して折損することを防止することができる。
【0028】
なお、この発明は上記の実施例や変形例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。
【符号の説明】
【0029】
100…流体用制御弁
101…バルブボディ
103…アッパボディ
105…ロアボディ
105a…内側フランジ部
105c…筒孔
107…コア
107a…中空部
109…鍔付リング
111…ボビン
113…ソレノイドコイル
121…ストッパ
123…カラー
125…リング
127…支持プレート
129…弁体
129a…主部
129b…フランジ部
129c…バルブ部
129d…中空部
129h…貫通孔
131…バルブシート
133…シートボディ
133a…ガイド孔
135…シート
135a…座面
137…ガス噴射孔
140…シール部材
141…コイルバネ
151…空間部
201…プレート本体
201a…貫通孔
201b…流体用貫通孔
203…プレートゴム
P1…止着位置

【特許請求の範囲】
【請求項1】
流体用制御弁であって、
筒状で、かつ一端部に流体流出孔を有するバルブボディと、
前記バルブボディ内で移動して前記流体流出孔を開閉するとともに、移動方向と直交する方向に突出する突部を備える弁体と、
前記流体流出孔を閉じる方向に前記弁体を付勢する付勢部と、
前記付勢部の付勢力に抗して前記流体流出孔を開く方向に前記弁体を移動させる電磁力を発生する電磁力発生部と、
前記バルブボディ内に配置され、前記突部と当接することで前記弁体の全開位置を規定する全開位置規定部材と、
中央に貫通孔を設けることで外周部と内周部を備え、前記バルブボディの内壁に前記外周部が止着され、前記弁体における前記突部より前記流体流出孔側の所定部位に対して前記内周部が当接されることで、前記弁体を移動可能に支持する支持プレートと
を有し、
前記外周部における前記内壁への止着位置は、前記弁体の移動に伴う前記所定部位の移動ストローク域よりも、前記弁体の移動方向において前記流体流出孔側であることを特徴とする流体用制御弁。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2010−255810(P2010−255810A)
【公開日】平成22年11月11日(2010.11.11)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−109404(P2009−109404)
【出願日】平成21年4月28日(2009.4.28)
【出願人】(000003207)トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】(000116574)愛三工業株式会社 (1,018)
【Fターム(参考)】