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公開番号2024170054
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-06
出願番号2023087004
出願日2023-05-26
発明の名称減圧弁装置、及び、減圧弁装置の通電制御装置
出願人株式会社SOKEN,株式会社デンソー
代理人弁理士法人服部国際特許事務所
主分類F16K 17/30 20060101AFI20241129BHJP(機械要素または単位;機械または装置の効果的機能を生じ維持するための一般的手段)
要約【課題】ソレノイドコイルの通電OFF時における弁座部の摩耗を抑制する減圧弁装置を提供する。
【解決手段】弁体付勢部材26は、弁体付勢端部226を弁体20の閉弁方向に付勢する。ピストン付勢部材36は、ピストン付勢端部326を弁体20の開弁方向に付勢する。ロッド付勢部材46は、可動子45に固定されたプッシュロッド41を付勢する。弁体付勢部材26の付勢力、ピストン付勢部材36の付勢力及びロッド付勢部材46の付勢力の合力である付勢部材合力は、弁体20を開弁させる方向に作用する。出口圧室13の気体燃料の圧力がピストン32の大径部322に作用してピストン32を弁体20の閉弁方向に付勢する力を気体作用力と定義する。ソレノイドコイル42に通電される駆動電流に応じて、弁体20の弁座部15からのバルブリフト量を、0より大きく、且つ、全開時に対応するフルリフト量より小さい「中間リフト量」に設定可能である。
【選択図】図7
特許請求の範囲【請求項１】
気体燃料を供給元装置（８１）から燃料供給通路（８３、８４）を介して供給先装置（８８）に供給する気体燃料供給システム（９００）において、前記燃料供給通路の途中に設けられ、気体燃料の圧力を減圧する減圧弁装置であって、
弁座部（１５）に着座又は前記弁座部から離間する弁部（２１）、及び、前記弁部に対し前記弁座部とは反対側で、外周が気密にシールされつつ前記弁部と一体に軸方向に摺動する摺動部（２２）を有する弁体（２０）と、
前記弁体の前記弁部とは反対側の端部である弁体付勢端部（２２６）が収容された背圧室（２７）に設けられ、前記弁体付勢端部を前記弁体の閉弁方向に付勢する弁体付勢部材（２６）と、
前記弁部及び前記摺動部の周りの空間である流入圧室（１２）、前記流入圧室に流入する気体燃料が通る流入通路（１１）、前記弁座部に対し前記弁部とは反対側に形成され、前記弁体の開弁時に室間接続孔（１４）を経由して前記流入圧室と連通する出口圧室（１３）、及び、前記供給先装置に吐出される気体燃料が通る吐出通路（１８）、が形成された減圧弁ハウジング（１９１－１９３）と、
前記弁体の前記弁部に当接する当接端部（３２３）、及び、前記出口圧室の気体燃料の圧力を受圧する大径部（３２２）を有し、外周が気密にシールされつつ軸方向に摺動可能なピストン（３２）と、
前記ピストンの前記当接端部とは反対側の端部であるピストン付勢端部（３２６）を前記弁体の開弁方向に付勢するピストン付勢部材（３６）と、
ソレノイド室（４７、５７）に収容された可動子（４５、５５）、一端側の外周が前記可動子に固定され、他端が前記ピストン付勢端部又は前記弁体付勢端部に当接するプッシュロッド（４１、５１）、前記プッシュロッドの一端側から他端側に向けて前記プッシュロッド又は前記可動子を付勢するロッド付勢部材（４６、５６）、及び、駆動電流の通電により発生する磁気吸引力（Ｆｍ１、Ｆｍ２）によって前記可動子を移動させるソレノイドコイル（４２、５２）、を含むソレノイド部（４０、５０）と、
を備え、
前記背圧室と前記出口圧室とは、前記弁体に形成された弁体連通路（２３）、及び、前記ピストンに形成されたピストン連通路（３３）を経由して連通し、
前記弁体付勢部材の付勢力（Ｆｖ）、前記ピストン付勢部材の付勢力（Ｆｐ）及び前記ロッド付勢部材の付勢力（Ｆｒ１、Ｆｒ２）の合力である付勢部材合力（Ｆｓ１、Ｆｓ２）は、前記弁体を開弁させる方向に作用し、
前記出口圧室の気体燃料の圧力が前記ピストンの前記大径部に作用して前記ピストンを前記弁体の閉弁方向に付勢する力を気体作用力（Ｆｇ）と定義すると、
前記ソレノイドコイルに通電される駆動電流に応じて、前記弁体の前記弁座部からのバルブリフト量を、０より大きく、且つ、全開時に対応するフルリフト量より小さい中間リフト量に設定可能である減圧弁装置。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記ソレノイド部（４０）は、前記出口圧室に対して前記弁体とは反対側に設けられており、
前記プッシュロッド（４１）は前記ピストン付勢端部に当接し、前記ソレノイドコイル（４２）の磁気吸引力（Ｆｍ１）は、前記可動子、前記プッシュロッド及び前記ピストンを介して前記弁体を開弁させる方向に作用する請求項１に記載の減圧弁装置。
【請求項３】
前記ソレノイド部（５０）は、前記背圧室に対して前記弁体とは反対側に設けられており、前記ソレノイド室（５７）と前記背圧室とは連通路（２９）を経由して連通し、
前記プッシュロッド（５１）は前記弁体付勢端部に当接し、前記ソレノイドコイル（５２）の磁気吸引力（Ｆｍ２）は、前記可動子及び前記プッシュロッドを介して前記弁体を閉弁させる方向に作用する請求項１に記載の減圧弁装置。
【請求項４】
前記ロッド付勢部材のセット高さを当該減圧弁装置の外部から調整して前記ロッド付勢部材の付勢力を調整可能な調整機構（４９、５９）が設けられている請求項１～３のいずれか一項に記載の減圧弁装置。
【請求項５】
前記減圧弁ハウジング（１９３）は、前記ソレノイドコイルの軸方向範囲の少なくとも一部において前記ソレノイドコイルの径方向外側に位置し、前記出口圧室及び前記吐出通路に連通するチャネル（１７）が形成されており、
前記出口圧室から流出した気体燃料は、前記チャネルを通って前記吐出通路から吐出される請求項１～３のいずれか一項に記載の減圧弁装置。
【請求項６】
請求項１～３のいずれか一項に記載の減圧弁装置に対し、前記ソレノイドコイルに通電する駆動電流を制御する通電制御装置であって、
前記弁体の前記弁座部からのバルブリフト量（Ｌｖ）が、前記供給先装置の要求流量と目標圧力とに基づいて決定される、０以上、且つ、全開時に対応するフルリフト量以下の目標値となるように前記駆動電流を制御する減圧弁装置の通電制御装置。
【請求項７】
前記減圧弁装置が吐出する気体燃料の吐出圧を検出する圧力センサ（８５）を備えた前記気体燃料供給システムに適用され、
前記圧力センサの検出圧力と目標圧力との差を小さくするように前記駆動電流を制御する請求項６に記載の減圧弁装置の通電制御装置。
【請求項８】
前記供給先装置の要求流量が減少し、目標圧力が単位時間に低下する降圧速度の絶対値が降圧速度閾値以上であるとき、前記減圧弁装置のバルブリフト量の目標値よりも全閉側の値までバルブリフト量を一旦低下させ、
前記圧力センサの検出圧力が、前記目標圧力に対し所定の許容偏差を含むように設定された目標到達判定範囲に入った後、バルブリフト量を目標値まで増加させるように前記駆動電流を制御する請求項７に記載の減圧弁装置の通電制御装置。
【請求項９】
前記供給先装置は、エンジン（９０）に連通する吸気管（８９）内または筒内に気体燃料を噴射する気体燃料用のインジェクタであり、
前記減圧弁装置のバルブリフト量の目標値は、前記インジェクタの前記要求流量に相当する要求噴射量と、前記減圧弁装置が吐出する気体燃料の吐出圧とに基づいて決定される請求項６に記載の減圧弁装置の通電制御装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、減圧弁装置、及び、減圧弁装置の通電制御装置に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、気体燃料を燃料消費器に供給するシステムにおいて、気体燃料を目標圧力に減圧する装置が知られている。例えば特許文献１に開示されたガス用調圧弁は、ソレノイドコイルに電流を流すと、弁体が押圧部材によって押されて開弁し、気体燃料が一次ポート（流入側）から二次ポート（吐出側）に流れる。弁体が弁座部に着座する部分の面積は、弁体の摺動部の断面積と同等に設定されており、圧力制御性が高くなると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０１２／０１７６６７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の電子式調圧弁はノーマリークローズ式の弁であり、ソレノイドコイルはＰＷＭ制御で通電される。弁体は、ソレノイドコイルの通電ＯＮ時に全開（フルリフト）状態となり、通電ＯＦＦ時にスプリング力によって全閉状態となる。全開と全閉との中間であるハーフリフト状態に弁体をコントロールすることはできない。通電ＯＦＦの度に弁体が弁座部に衝突するため、弁座部が摩耗するおそれがある。特に弁座が樹脂製の場合には摩耗が顕著になる。
【０００５】
本発明は上述の課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、ソレノイドコイルの通電ＯＦＦ時における弁座部の摩耗を抑制する減圧弁装置を提供することにある。また別の目的は、弁座部の摩耗が抑制された減圧弁装置において、ソレノイドコイルの駆動電流を制御して吐出圧を制御可能な減圧弁装置の通電制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による減圧弁装置は、気体燃料を供給元装置（８１）から燃料供給通路（８３、８４）を介して供給先装置（８８）に供給する気体燃料供給システム（９００）において、燃料供給通路の途中に設けられ、気体燃料の圧力を減圧する。この減圧弁装置は、弁体（２０）と、弁体付勢部材（２６）と、減圧弁ハウジング（１９１－１９３）と、ピストン（３２）と、ピストン付勢部材（３６）と、ソレノイド部（４０、５０）とを備える。
【０００７】
弁体は、弁座部（１５）に着座又は弁座部から離間する弁部（２１）、及び、弁部に対し弁座部とは反対側で、外周が気密にシールされつつ弁部と一体に軸方向に摺動する摺動部（２２）を有する。弁体付勢部材は、弁体の弁部とは反対側の端部である弁体付勢端部（２２６）が収容された背圧室（２７）に設けられ、弁体付勢端部を弁体の閉弁方向に付勢する。
【０００８】
減圧弁ハウジングは、流入圧室（１２）、流入通路（１１）、出口圧室（１３）及び吐出通路（１８）が形成されている。流入圧室は、弁部及び摺動部の周りの空間である。流入通路は、流入圧室に流入する気体燃料が通る。出口圧室は、弁座部に対し弁部とは反対側に形成され、弁体の開弁時に室間接続孔（１４）を経由して流入圧室と連通する。吐出通路は、供給先装置に吐出される気体燃料が通る。
【０００９】
ピストンは、弁体の弁部に当接する当接端部（３２３）、及び、出口圧室の気体燃料の圧力を受圧する大径部（３２２）を有し、外周が気密にシールされつつ軸方向に摺動可能である。ピストン付勢部材は、ピストンの弁体当接端とは反対側の端部であるピストン付勢端部（３２６）を弁体の開弁方向に付勢する。
【００１０】
ソレノイド部は、可動子（４５、５５）、プッシュロッド（４１、５１）、ロッド付勢部材（４６、５６）及びソレノイドコイル（４２、５２）を含む。可動子は、ソレノイド室（４７、５７）に収容されている。プッシュロッドは、一端側の外周が可動子に固定され、他端がピストン付勢端部又は弁体付勢端部に当接する。ロッド付勢部材は、プッシュロッドの一端側から他端側に向けてプッシュロッド又は可動子を付勢する。ソレノイドコイルは、駆動電流の通電により発生する磁気吸引力（Ｆｍ１、Ｆｍ２）によって可動子を移動させる。
（【００１１】以降は省略されています）

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