特許 7400652 燃料供給装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-11

(45)【発行日】2023-12-19

(54)【発明の名称】燃料供給装置

(51)【国際特許分類】

   F02M 37/00 20060101AFI20231212BHJP

   F16K 27/02 20060101ALI20231212BHJP

   G05D 16/10 20060101ALI20231212BHJP

【ＦＩ】

F02M37/00 R

F16K27/02

G05D16/10 Z

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020126558

(22)【出願日】2020-07-27

(65)【公開番号】P2022023550

(43)【公開日】2022-02-08

【審査請求日】2023-05-15

(73)【特許権者】

【識別番号】000004695

【氏名又は名称】株式会社ＳＯＫＥＮ

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】100106149

【弁理士】

【氏名又は名称】矢作 和行

(74)【代理人】

【識別番号】100121991

【弁理士】

【氏名又は名称】野々部 泰平

(74)【代理人】

【識別番号】100145595

【弁理士】

【氏名又は名称】久保 貴則

(72)【発明者】

【氏名】後藤 守康

(72)【発明者】

【氏名】藤野 友基

【審査官】平井 功

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１４５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１７６２２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１３／００８４４３（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｍ ３７／００－３７／５４

Ｆ１６Ｋ ２７／００－２７／１２

Ｇ０５Ｄ １６／００－１６／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料の供給元装置（３１）と、
燃料供給通路を介して前記供給元装置に連通している供給先装置（３２）と、
前記燃料供給通路に設けられて、前記供給先装置へ流下させる燃料の圧力を減圧する減圧弁装置（１０；１１０）と、
を備え、
前記減圧弁装置は、第１減圧弁（１０１）と、前記第１減圧弁よりも下流において燃料の圧力を減圧する第２減圧弁（１０２）とを含み、
前記第１減圧弁は、
弁座部（１０ａ１）に対して離間して開弁する弁部（３ａ）と、
前記弁部と一体に軸方向に摺動する摺動部（４）と、
前記摺動部とケーシング（１０ａ；１１０ａ）との間を封止するシール部（５）と、
前記弁部が前記弁座部から離間していく開弁方向に前記摺動部を付勢する付勢部材（７）と、
前記軸方向に延びている通路をなし、前記開弁方向とは逆向きである閉弁方向に燃料が流入する供給圧室（２）と、
前記摺動部に対して前記開弁方向に押す圧力を与える背圧室（９）と、
前記弁座部よりも前記摺動部側に設けられて、前記弁部の開弁状態において前記供給圧室からの燃料が流出する中間圧室（８）と、
を有し、
前記減圧弁装置は、
前記第１減圧弁の前記中間圧室と前記第２減圧弁の供給圧室（１２）とを連絡する中間通路（１１）と、
前記第２減圧弁の出口圧室（１９）と前記第１減圧弁の前記背圧室とを連通させる連通路（２１，２２）と、
を有する燃料供給装置。

【請求項2】

燃料の供給元装置（３１）と、
燃料供給通路を介して前記供給元装置に連通している供給先装置（３２）と、
前記燃料供給通路に設けられて、前記供給先装置へ流下させる燃料の圧力を減圧する減圧弁装置（２１０）と、
を備え、
前記減圧弁装置は、
弁座部（２１０ａ２）に対して離間して開弁する弁部（１３ａ）と、
軸方向について前記弁部の両側に設けられて、前記弁部と一体に前記軸方向に摺動する一対の摺動部（１１３，１１５）と、
一対の前記摺動部とケーシング（２１０ａ）との間を封止する一対のシール部（１４，１６）と、
一対の前記摺動部のうち一方側の前記摺動部を、前記弁部が前記弁座部から離間していく開弁方向である他方側に付勢する付勢部材（１８）と、
一対の前記摺動部のうち他方側の前記摺動部と前記弁座部との間において前記弁部を囲むように設けられた燃料の供給圧室（１１２）と、
前記供給圧室に対して前記弁座部よりも前記他方側に燃料が流入するように設けられた流入通路（１）と、
前記弁座部よりも前記一方側に設けられ、前記弁部の開弁状態において前記供給圧室からの燃料が流出する出口圧室（１９）と、
一対の前記摺動部のうちの前記他方側の前記摺動部に対して前記一方側に押す圧力を与える背圧室（１２０）と、
前記背圧室と前記出口圧室とを連通させる連通路（２１，１２２）と、
を有し、
前記他方側の前記摺動部と前記弁部とは、横断面積が同等に形成されている燃料供給装置。

【請求項3】

前記第２減圧弁は、
弁座部（１０ａ２）に対して離間して開弁する弁部（１３ａ）と、
軸方向について前記弁部の両側に設けられて、前記弁部と一体に前記軸方向に摺動する一対の摺動部（１３，１５）と、
一対の前記摺動部とケーシング（１０ａ；１１０ａ）との間を封止する一対のシール部（１４，１６）と、
一対の前記摺動部のうち一方側の前記摺動部を、前記弁部が前記弁座部から離間していく開弁方向である他方側に付勢する付勢部材（１８）と、
一対の前記摺動部のうち他方側の前記摺動部と前記弁座部との間において前記弁部を囲むように設けられた燃料の供給圧室（１２）と、
前記弁座部よりも前記一方側に設けられ、前記弁部の開弁状態において前記供給圧室からの燃料が流出する出口圧室（１９）と、
一対の前記摺動部のうちの前記他方側の前記摺動部に対して前記一方側に押す圧力を与える背圧室（２０）と、
を有し、
前記連通路は、前記第２減圧弁の前記出口圧室、前記第１減圧弁の前記背圧室および前記第２減圧弁の前記背圧室を連通する通路である請求項１に記載の燃料供給装置。

【請求項4】

前記連通路は、通路横断面積が絞られている絞り通路部（２４）を備えている請求項１または請求項３に記載の燃料供給装置。

【請求項5】

前記第１減圧弁の前記背圧室に連通するアキュムレータ装置（２５）を備えている請求項１、請求項３、請求項４のいずれか一項に記載の燃料供給装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この明細書における開示は、燃料供給装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、上流側の弁体およびピストンと下流側の弁体およびピストンとを備える燃料供給装置が記載されている。上流側ピストンと上流側のシリンダ、下流側のピストンと下流側のシリンダとが摺動する摺動部には、シール部材が設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１６－１４５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の装置は、下流側の摺動部におけるシール部にかかる差圧が大きく、シール部の耐久性に関して、改良の余地がある。

【0005】

この明細書に開示する目的の一つは、摺動部におけるシール部の耐久性向上を図る燃料供給装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

この明細書に開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。また、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例であって、技術的範囲を限定するものではない。

【0007】

開示された燃料供給装置の一つは、燃料の供給元装置（３１）と、燃料供給通路を介して供給元装置に連通している供給先装置（３２）と、燃料供給通路に設けられて、供給先装置へ流下させる燃料の圧力を減圧する減圧弁装置（１０；１１０）と、を備え、
減圧弁装置は、第１減圧弁（１０１）と、第１減圧弁よりも下流において燃料の圧力を減圧する第２減圧弁（１０２）とを含み、
第１減圧弁は、弁座部（１０ａ１）に対して離間して開弁する弁部（３ａ）と、弁部と一体に軸方向に摺動する摺動部（４）と、摺動部とケーシング（１０ａ；１１０ａ）との間を封止するシール部（５）と、弁部が弁座部から離間していく開弁方向に摺動部を付勢する付勢部材（７）と、軸方向に延びている通路をなし、開弁方向とは逆向きである閉弁方向に燃料が流入する供給圧室（２）と、摺動部に対して開弁方向に押す圧力を与える背圧室（９）と、弁座部よりも摺動部側に設けられて、弁部の開弁状態において供給圧室からの燃料が流出する中間圧室（８）と、を有し、
減圧弁装置は、第１減圧弁の中間圧室と第２減圧弁の供給圧室（１２）とを連絡する中間通路（１１）と、第２減圧弁の出口圧室（１９）と第１減圧弁の背圧室とを連通させる連通路（２１，２２）と、を有する。

【0008】

この装置によれば、第１減圧弁に係る背圧室は第２減圧弁の出口圧室に連通するため、背圧室には出口圧室の吐出圧が作用する。これにより、第１減圧弁の摺動部におけるシール部には供給圧室の供給圧と第２減圧弁の吐出圧との差圧が作用する。したがって、シール部に作用する差圧を抑制できるので、摺動部におけるシール部の耐久性向上を図る燃料供給装置を提供できる。

【0009】

開示された燃料供給装置の一つは、燃料の供給元装置（３１）と、燃料供給通路を介して供給元装置に連通している供給先装置（３２）と、燃料供給通路に設けられて、供給先装置へ流下させる燃料の圧力を減圧する減圧弁装置（２１０）と、を備え、
減圧弁装置は、弁座部（２１０ａ２）に対して離間して開弁する弁部（１３ａ）と、軸方向について弁部の両側に設けられて、弁部と一体に軸方向に摺動する一対の摺動部（１１３，１１５）と、一対の摺動部とケーシング（２１０ａ）との間を封止する一対のシール部（１４，１６）と、一対の摺動部のうち一方側の摺動部を、弁部が弁座部から離間していく開弁方向である他方側に付勢する付勢部材（１８）と、
他方側に付勢する付勢部材（１８）と、一対の摺動部のうち他方側の摺動部と弁座部との間において弁部を囲むように設けられた燃料の供給圧室（１１２）と、供給圧室に対して弁座部よりも他方側に燃料が流入するように設けられた流入通路（１）と、弁座部よりも一方側に設けられ、弁部の開弁状態において供給圧室からの燃料が流出する出口圧室（１９）と、一対の摺動部のうちの他方側の摺動部に対して一方側に押す圧力を与える背圧室（１２０）と、背圧室と出口圧室とを連通させる連通路（２１，１２２）と、を有し、
他方側の摺動部と弁部とは、横断面積が同等に形成されている。

【0010】

これにより、他方側の摺動部と弁部とは横断面積が同等であるため、供給圧室に供給された燃料によって他方側の摺動部と弁部とを形成する軸部分に軸方向の力が作用しにくい。このため、減圧弁装置は、供給圧に関わらず、安定した吐出圧を提供できる。さらに背圧室は出口圧室に連通するため、背圧室には出口圧室の吐出圧が作用する。これにより、他方側の摺動部におけるシール部には供給圧室の供給圧と吐出圧の差圧が作用する。このようにシール部に作用する差圧を抑制できるので、摺動部におけるシール部の耐久性向上を図る燃料供給装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】燃料供給装置を示す概要構成図である。

【図2】第１実施形態の減圧弁装置の構成を示す断面図である。

【図3】第２実施形態の減圧弁装置の構成を示す断面図である。

【図4】第３実施形態の減圧弁装置の構成を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

【0013】

＜第１実施形態＞
燃料供給装置の一例を開示する第１実施形態について、図１および図２を参照して説明する。図１に示すように、燃料供給装置３０は、少なくとも、燃料の供給元装置３１と減圧弁装置１０と燃料の供給先装置３２とを備えている。供給元装置３１は、燃料が蓄えられた装置であり、例えばタンク、ボンベなどである。例えば、供給元装置３１には、高圧の燃料が充填されている。供給元装置３１と供給先装置３２は、燃料が流下する燃料供給通路によって連通している。供給先装置３２は、減圧弁装置１０を介して燃料が供給されて、例えば、燃料を用いてエネルギを生成する装置である。供給先装置３２には、燃料を使用して発電する電池、内燃機関、外燃機関などが含まれる。燃料供給装置３０は、例えば、燃料電池車や電気自動車に搭載されて、走行用のモータに電力を供給するために用いられる。燃料供給装置３０は、例えば、化石燃料、バイオ燃料、ガス燃料、水素ガスなどを燃焼機関に供給するために用いられる。

【0014】

燃料供給装置３０は、供給元装置３１と減圧弁装置１０とを接続している燃料供給通路に、この通路を開閉する電磁弁を備える構成でもよい。この電磁弁は、開閉の状態に応じて、減圧弁装置１０に対する燃料の供給や遮断を制御できる。供給元装置３１から導出される燃料は、電磁弁、減圧弁装置１０を介して供給先装置３２に供給される。

【0015】

減圧弁装置１０は、燃料供給通路に設けられて、供給元装置３１から供給される燃料の圧力を減圧する装置である。図２に示すように、減圧弁装置１０は、燃料流れの下流に向けて直列に設けられた、第１減圧弁１０１と第２減圧弁１０２とを備えている。減圧弁装置１０は、燃料が流通する通路を形成し、第１減圧弁１０１と第２減圧弁１０２とを収容するケーシング１０ａを備えている。

【0016】

ケーシング１０ａは、上流側通路１、中間通路１１、下流側通路２１、排出通路２３を形成し、第１弁体３、第２弁体１３を収容している。ケーシング１０ａには、第１供給圧室２、中間圧室８、第１背圧室９、第２背圧室２０、連絡通路２２、第２供給圧室１２および出口圧室１９が形成されている。ケーシング１０ａには、第１シリンダ１０ａ３、第２シリンダ１０ａ４および第３シリンダ１０ａ５が形成されている。

【0017】

上流側通路１は、第１減圧弁１０１による減圧前の燃料が流入する流入通路である。中間圧室８は、第１減圧弁１０１による減圧後であって第２減圧弁１０２によって減圧される前の燃料が入る通路である。排出通路２３は、第２減圧弁１０２によって減圧された後の燃料が排出される通路である。

【0018】

第１減圧弁１０１は、第１弁体３、第１ピストン部４、第１弁座部１０ａ１、閉弁スプリング６、開弁スプリング７およびシール部５を備えている。

【0019】

第１供給圧室２は、減圧弁装置１０内の燃料通路であり、軸方向に延びている通路をなす。第１供給圧室２は、上流側において上流側通路１に連通し下流側において中間圧室８に連通している。ケーシング１０ａにおいて第１供給圧室２と中間圧室８との接続部には、第１弁座部１０ａ１が設けられている。中間圧室８は、第１弁座部１０ａ１から第１ピストン部４までに至る、減圧弁装置１０内の燃料通路である。第１供給圧室２と中間圧室８は、第１弁体３を収容している。第１弁体３は、流路軸の方向に沿って延びる軸方向ＡＤに細長い棒状体である。第１弁体３は、軸方向長さの中ほどの外周部が第１弁座部１０ａ１に接触する弁部３ａを有する。第１弁体３は、第１弁座部１０ａ１に対して、弁部３ａが接触したときに閉弁状態になり弁部３ａが離間したときに開弁状態になる。閉弁状態において、弁部３ａは、第１弁座部１０ａ１に対して線状に接触する。弁部３ａは、軸方向ＡＤに直交する横断面積Ｓ１を有するように形成されている。

【0020】

第１弁体３において弁部３ａから上流端部に至る部分と閉弁スプリング６は、第１供給圧室２に位置している。第１弁体３において弁部３ａから下流端部に至る部分は、中間圧室８に位置している。閉弁スプリング６、第１弁体３、第１ピストン部４および開弁スプリング７は、ケーシング１０ａ内において軸方向ＡＤに並んで設けられている。

【0021】

第１弁体３の下流端部は、軸方向ＡＤに直交する第１ピストン部４の端面に接触している。この端面は、中間圧室８に面しており、中間圧室８の圧力が作用している。第１ピストン部４は、弁部３ａの横断面積Ｓ１より大きい横断面積Ｓ２を有するように形成されている。第１弁体３と第１ピストン部４は、一体である一つの部材であってもよい。閉弁スプリング６は、第１弁体３の上流端部に接触して、弁部３ａが第１弁座部１０ａ１に近づく閉弁側に第１弁体３を付勢する弾性力を提供する付勢部材である。

【0022】

第１ピストン部４と開弁スプリング７は、第１シリンダ１０ａ３に位置している。開弁スプリング７は、第１弁体３とは反対側に位置する第１ピストン部４の端部に接触して、弁部が第１弁座部から離れる開弁方向に第１弁体３を付勢する弾性力を提供する。閉弁スプリング６と開弁スプリング７は、第１弁体３を互いに軸方向に沿って逆向きに押し合う一対の付勢部材を構成する。開弁スプリング７による付勢力は、閉弁スプリング６による付勢力よりも大きく設定されている付勢部材である。第１供給圧室２に燃料が供給されていない状態では、第１弁体３は開弁している。

【0023】

第１ピストン部４の外周部には、第１シリンダ１０ａ３との間にシール部５が設けられている。シール部５は、第１シリンダ１０ａ３に対して第１ピストン部４が摺動可能なように、弾性変形可能な材質によって形成されている。シール部５は、例えば、ゴム製のＯリングである。第１背圧室９は、第１シリンダ１０ａ３において、第１ピストン部４に対して中間圧室８とは反対側に形成されている室である。第１背圧室９は、摺動部に対して開弁方向に押す圧力を与える。中間圧室８と第１背圧室９とは、第１シリンダ１０ａ３に内接するシール部５によって遮断されている。

【0024】

第１供給圧室２には、開弁方向とは逆向きである閉弁方向に燃料が流入する。燃料が第１供給圧室２に供給されると、第１供給圧室２の圧力と中間圧室８の圧力の差圧が、横断面積Ｓ１の弁部３ａに作用して第１弁体３を閉弁側に動作させる。第１ピストン部４には、中間圧室８の圧力と第１背圧室９の圧力の差圧が横断面積Ｓ２に作用する。この作用により、第１ピストン部４は第１弁体３を閉弁側に動作させる。

【0025】

第１減圧弁１０１は、第１供給圧室２に作用する燃料の圧力と、中間圧室８の圧力と、閉弁スプリング６の付勢力と、開弁スプリング７の付勢力とのバランスにより動作する。この動作により、第１減圧弁１０１は第１減圧弁１０１の上流側に作用する燃料の圧力を減圧する。

【0026】

中間圧室８の圧力Ｐmは、第１供給圧室２の圧力Ｐin、出口圧Ｐout、閉弁スプリング６の付勢力Ｆs1、開弁スプリング７の付勢力Ｆs2、弁部３ａの横断面積Ｓ１、第１ピストン部の摺動部における横断面積Ｓ２より、次の式１によって求まる。

【0027】

（式１）
Ｐm＝(Ｆs2－Fs1)/(Ｓ２－Ｓ１)＋Ｓ２/(Ｓ２－Ｓ１)×Ｐout－Ｓ１/(Ｓ２－Ｓ１)×Ｐin
式１によれば、Ｐoutを一定に制御することによって、中間圧室８の圧力Ｐmの精度を向上することができる。

【0028】

第２減圧弁１０２は、第２弁体１３、第２ピストン部１５、第２弁座部１０ａ２、閉弁スプリング１７、開弁スプリング１８、シール部１４およびシール部１６を備えている。第２減圧弁１０２は、弁部１３ａに対して軸方向ＡＤの両側に設けられた一対の摺動部を備えている。

【0029】

中間通路１１は、第１減圧弁１０１の下流側と第２減圧弁１０２の上流側とを連絡する通路である。中間通路１１は、上流において中間圧室８に連通し下流において第２供給圧室１２に連通している。第２供給圧室１２は、上流側において中間通路１１に連通し下流側において出口圧室１９に連通している。ケーシング１０ａにおいて第２供給圧室１２と出口圧室１９との接続部には、第２弁座部１０ａ２が設けられている。第２供給圧室１２と第３シリンダ１０ａ５は、第２弁体１３を収容している。

【0030】

第２弁体１３は、流路軸の方向に沿って延びる軸方向ＡＤに細長い棒状体である。第２弁体１３は、先端側の外周部が第２弁座部１０ａ２に接触する弁部１３ａを有する。第２弁体１３は、第２弁座部１０ａ２に対して、弁部１３ａが接触したときに閉弁状態になり弁部１３ａが離間したときに開弁状態になる。閉弁状態において、弁部１３ａは、第２弁座部１０ａ２に対して線状に接触する。弁部１３ａは、軸方向ＡＤに直交する横断面積Ｓ３を有するように形成されている。

【0031】

閉弁スプリング１７、第２弁体１３、第２ピストン部１５および開弁スプリング１８は、ケーシング１０ａ内において軸方向ＡＤに並んで設けられている。第２弁体１３における一方側または弁部１３ａ側の端部は、軸方向ＡＤに直交する第２ピストン部１５の端面に接触している。この端面は、出口圧室１９に設けられて、出口圧室１９の圧力が作用している。第２弁体１３と第２ピストン部１５は、一体である一つの部材であってもよい。

【0032】

第２ピストン部１５と開弁スプリング１８は、第２弁座部１０ａ２に対して一方側に設けられた第２シリンダ１０ａ４に位置している。この明細書における一方側は、弁部が弁座に対して近づく閉弁側に相当する。第２シリンダ１０ａ４に対して摺動する第２ピストン部１５の部分は、一対の摺動部のうち、弁部１３ａに対して一方側に設けられた摺動部である。この一方側の第２ピストン部１５における摺動部は、第２供給圧室１２に対して一方側に設けられている。この摺動部は、軸方向ＡＤに直交する横断面積Ｓ４を有するように形成されている。横断面積Ｓ４は、横断面積Ｓ３よりも小さい構成としてもよい。この構成である場合、開弁スプリング１８の小型化が図れて、装置の小型化に寄与する。横断面積Ｓ４は、横断面積Ｓ３よりも大きい構成としてもよい。この構成である場合は、第２減圧弁１０２の調圧性能向上に寄与する。

【0033】

開弁スプリング１８は、第２弁体１３とは反対側に位置する第２ピストン部１５の端部に接触して、開弁側に第２弁体１３を付勢する弾性力を提供する付勢部材である。閉弁スプリング１７と開弁スプリング１８は、第２弁体１３を互いに軸方向に沿って逆向きに押し合う一対の付勢部材を構成する。開弁スプリング１８は、一対の付勢部材のうち、弁部１３ａに対して一方側に設けられた付勢部材である。開弁スプリング１８による付勢力は、閉弁スプリング１７による付勢力よりも大きく設定されている付勢部材である。第２供給圧室１２に燃料が供給されていない状態では、第２弁体１３は開弁している。

【0034】

第２ピストン部１５は、第２シリンダ１０ａ４に対して軸方向に摺動する摺動部である。第２ピストン部１５の外周部には、第２シリンダ１０ａ４との間にシール部１６が設けられている。シール部１６は、弁部１３ａの両側に設けられた一対のシール部のうち、一方側に位置する摺動部に設けられた封止部である。シール部１６は、第２シリンダ１０ａ４に対して第２ピストン部１５が摺動可能なように、弾性変形可能な材質によって形成されている。シール部１６は、例えば、ゴム製のＯリングである。開弁スプリング１８を収容する室と出口圧室１９とは、第２シリンダ１０ａ４に内接するシール部１６によって遮断されている。

【0035】

弁部１３ａとは反対側に位置する第２弁体１３の端部と閉弁スプリング１７は、第３シリンダ１０ａ５に位置している。第３シリンダ１０ａ５に対して軸方向に摺動する第２弁体１３の部分は、一対の摺動部のうち、弁部１３ａに対して他方側に設けられた摺動部である。第２弁体１３における摺動部は、第２供給圧室１２に対して他方側に設けられている。この摺動部は、軸方向ＡＤに直交する横断面積Ｓ３を有するように形成されている。この摺動部と弁部１３ａは、同等の横断面積となるように形成されている。換言すれば、第２減圧弁１０２は、摺動径とシート径とが同等である。この明細書における他方側は、弁部が弁座に対して離間していく開弁側に相当する。

【0036】

閉弁スプリング１７は、第２弁体１３の端部に接触して、弁部１３ａが第２弁座部１０ａ２に近づく閉弁側に第２弁体１３を付勢する弾性力を提供する付勢部材である。閉弁スプリング１７は、一対の付勢部材のうち、弁部１３ａに対して他方側に設けられた付勢部材である。第２弁体１３の外周部には、第３シリンダ１０ａ５との間にシール部１４が設けられている。シール部１４は、第３シリンダ１０ａ５に対して第２弁体が摺動可能なように、弾性変形可能な材質によって形成されている。シール部１４は、例えば、ゴム製のＯリングである。

【0037】

第２背圧室２０は、第３シリンダ１０ａ５において、第２弁体１３に対して出口圧室１９とは反対側に形成されている室である。第２供給圧室１２と第２背圧室２０とは、第３シリンダ１０ａ５に内接するシール部１４によって遮断されている。第２供給圧室１２と第２背圧室２０とは、第３シリンダ１０ａ５に内接するシール部１４によって遮断されている。

【0038】

第２背圧室２０と第１背圧室９と下流側通路２１とは、連絡通路２２を介して連通している。下流側通路２１の下流端部は、排出通路２３につながっている。連絡通路２２は、下流側通路２１と排出通路２３との接続部につながっている。下流側通路２１、連絡通路２２は、出口圧室１９と、第２背圧室２０および第１背圧室９とを連通させる連通路である。

【0039】

この構成により、第１背圧室９と第２背圧室２０には、第２減圧弁１０２から吐出された燃料の吐出圧が下流側通路２１および連絡通路２２を介して導入される。第１背圧室９と第２背圧室２０には、下流側通路２１における出口圧と同等の圧力が作用するようになる。連絡通路２２によって第１背圧室９に吐出圧が作用するため、摺動部におけるシール部５には中間圧室８の中間圧と吐出圧の差圧が作用することになる。このようにシール部５に作用する差圧は、特許文献１に記載の装置において作用する、中間圧と大気圧の差圧よりも小さいため、シール部５にかかる負荷を低減できる。

【0040】

また、第１背圧室９に導入される吐出圧は、第１ピストン部４に開弁スプリング７の付勢力と同方向に圧力を与える。このため、開弁スプリング７の付勢力をより小さい値に設定することができる。開弁スプリング７の付勢力を低減できると、開弁スプリング７の小型化が図れ、減圧弁全体の体格抑制に寄与する。さらに開弁スプリング７の付勢力低減により、ばね定数の低減も同時に実現でき、中間圧のばらつき低減にも寄与する。

【0041】

連絡通路２２によって第２背圧室２０に吐出圧が作用するため、摺動部におけるシール部１４には中間圧室８の中間圧と吐出圧の差圧が作用することになる。このようにシール部１４に作用する差圧は、特許文献１に記載の装置において作用する、中間圧と大気圧の差圧よりも小さいため、シール部１４にかかる負荷を低減できる。

【0042】

また、第２背圧室２０に導入される吐出圧は、第２弁体１３の摺動部に閉弁スプリング１７の付勢力と同方向に圧力を与える。このため、閉弁スプリング１７の付勢力をより小さい値に設定することができる。閉弁スプリング１７の付勢力を低減できると、閉弁スプリング１７の小型化が図れ、減圧弁全体の体格抑制に寄与する。

【0043】

燃料が第２供給圧室１２に供給されると、第２弁体１３には軸方向の力が作用しにくい。これは、第２ピストン部１５の摺動部と弁部１３ａは同等の横断面積であるからである。第２弁体１３の開弁状態において燃料が第２供給圧室１２に流入すると、燃料が出口圧室１９に流下して圧力が上がっていき、第２ピストン部１５は閉弁側に移動する。弁部１３ａは第２ピストン部１５の動作に追随して第２弁座部１０ａ２に近づいていく。互いに押し合う、閉弁スプリング１７の付勢力と開弁スプリング１８の付勢力とを考慮すると、第２減圧弁１０２の出口圧Ｐoutは、次の式２によって求まる。

【0044】

（式２）
Ｐout＝(Ｆs4－Fs3)/Ｓ４
式２によれば、Ｐoutは、二つのスプリングの付勢力と、第２ピストン部１５の摺動径によって決まるため、中間圧などの影響を受けない。

【0045】

第２減圧弁１０２は、中間通路１１における減圧後の圧力と、下流側通路２１における圧力と、閉弁スプリング１７の付勢力と、開弁スプリング１８の付勢力とのバランスにより動作する。この動作により、第２減圧弁１０２は第２減圧弁１０２の上流側に作用する燃料の圧力をさらに減圧する。減圧弁装置１０は、供給圧が高圧の場合には、第１減圧弁１０１でラフに減圧して第２減圧弁１０２に供給し、第２減圧弁１０２で精密に調圧するという機能を果たす。

【0046】

第１実施形態の燃料供給装置３０がもたらす作用効果について説明する。燃料供給装置３０は、燃料の供給元装置３１と、燃料供給通路を介して供給元装置３１に連通している供給先装置３２と、燃料供給通路に設けられた減圧弁装置１０とを備える。減圧弁装置１０は、第１減圧弁１０１と、第１減圧弁１０１よりも下流において燃料の圧力を減圧する第２減圧弁１０２とを含む。

【0047】

第１減圧弁１０１は、弁部３ａと、弁部３ａと一体に軸方向に摺動する摺動部と、摺動部とケーシング１０ａとの間を封止するシール部５と、を備える。第１減圧弁１０１は、開弁方向に摺動部を付勢する付勢部材と、開弁方向とは逆向きの閉弁方向に燃料が流入する供給圧室と、摺動部を開弁方向に押す背圧室と、を備える。第１減圧弁１０１は、弁座部よりも摺動部側に設けられて、弁部３ａの開弁状態において供給圧室からの燃料が流出する中間圧室８を備える。減圧弁装置１０は、第１減圧弁の中間圧室８と第２減圧弁１０２の供給圧室とを連絡する中間通路１１と、第２減圧弁の出口圧室１９と背圧室とを連通させる連通路とを備える。

【0048】

この装置によれば、第１減圧弁１０１に係る背圧室は第２減圧弁１０２の出口圧室１９に連通する。このため、第１減圧弁１０１の背圧室には出口圧室１９の吐出圧が作用する。これにより、第１減圧弁１０１の摺動部におけるシール部５には供給圧室の供給圧と第２減圧弁１０２の吐出圧との差圧が作用する。したがって、燃料供給装置３０は、シール部５に作用する差圧を抑制できるので、摺動部におけるシール部５の耐久性向上が図れ、シール部５の信頼性を向上できる。さらに、第１減圧弁１０１の背圧室は吐出圧によって摺動部を付勢できるため、付勢部材による付勢力を低減可能であり、付勢部材の小型化に寄与する。また、付勢力の低減により、付勢部材による付勢力の精度や第１減圧弁１０１の出口の調圧精度を向上できる減圧弁装置１０を提供できる。

【0049】

連通路は、第２減圧弁１０２の出口圧室１９、第１減圧弁１０１の背圧室および第２減圧弁の背圧室を連通する通路である。この構成によれば、第２減圧弁１０２の背圧室にも出口圧室１９の吐出圧が作用する。これにより、第２減圧弁１０２の摺動部におけるシール部１４には供給圧室の供給圧と第２減圧弁１０２の吐出圧との差圧が作用する。燃料供給装置３０は、シール部５およびシール部１４に作用する差圧を抑制できるので、第１減圧弁と第２減圧弁の両方におけるシール部の耐久性向上を図ることができる。さらに、第２減圧弁１０２の背圧室は吐出圧によって摺動部を付勢できるため、付勢部材による付勢力を低減可能であり、付勢部材の小型化に寄与する。

【0050】

＜第２実施形態＞
第２実施形態の減圧弁装置１１０について、図３を参照して説明する。減圧弁装置１１０は、第１実施形態に対して、下流側通路２１に発生する脈動を抑制可能な構成を備える点が相違する。第２実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については第１実施形態と同様であり、以下、前述の実施形態と異なる点について説明する。

【0051】

第２実施形態の燃料供給装置３０は、図３に示す減圧弁装置１１０を備える。図３に示すように、減圧弁装置１１０は、連絡通路２２の途中に絞り通路部２４を含んでいる。絞り通路部２４は、連絡通路２２において前後の通路よりも通路断面積が小さくなっている部分である。絞り通路部２４は、連絡通路２２におけるオリフィスとして機能する。絞り通路部２４は、連絡通路２２において、例えば、第１背圧室９と第２背圧室２０との間に設けられている。

【0052】

減圧弁装置１１０は、圧力脈動を抑制可能な機能としてのアキュムレータ装置２５を備えている。アキュムレータ装置２５は、ケーシング１１０ａに設けられたシリンダ１０ａ６と、ピストン部２４ａと、シール部２５ｂと、付勢部材２５ｃと、背圧室２５ｄとを含んでいる。アキュムレータ装置２５は、第１背圧室９に連通する通路の容積を可変する機能を有する。

【0053】

ピストン部２４ａと付勢部材２５ｃは、シリンダ１０ａ６に収容されている。付勢部材２５ｃは、第１背圧室９とは反対側に位置するピストン部２４ａの端部に接触して、第１背圧室９側にピストン部２４ａを付勢する弾性力を提供する。ピストン部２４ａは、シリンダ１０ａ６において軸方向に摺動する。ピストン部２４ａの軸方向位置は、付勢部材２５ｃによる付勢力と第１背圧室９の圧力とがバランスすることによって定まる。

【0054】

ピストン部２４ａの外周部には、シリンダ１０ａ６との間にシール部２５ｂが設けられている。シール部２５ｂは、シリンダ１０ａ６に対してピストン部２４ａが摺動可能なように、弾性変形可能な材質によって形成されている。シール部２５ｂは、例えば、ゴム製のＯリングである。背圧室２５ｄは、シリンダ１０ａ６において、ピストン部２４ａに対して第１背圧室９とは反対側に形成されている室である。背圧室２５ｄは、ピストン部２４ａに対して付勢力に抗する方向に押す圧力を与える。背圧室２５ｄと第１背圧室９とは、シリンダ１０ａ６に内接するシール部２５ｂによって遮断されている。

【0055】

第１背圧室９には、供給先装置３２側からの燃料が排出通路２３および連絡通路２２を通じて伝わる。この燃料の逆流は、脈動流として第１背圧室９を出入りする。このとき、アキュムレータ装置２５は、第１背圧室９の圧力変化に応じてピストン部２４ａ軸方向に変位して、第１背圧室９に連通する通路の容積を可変する。この動作により、アキュムレータ装置２５は第１背圧室９における圧力変動を抑えることができる。

【0056】

第２実施形態の燃料供給装置３０の作用効果について説明する。減圧弁装置１１０における連通路は、通路横断面積が絞られている絞り通路部２４を備えている。この構成によれば、供給先装置３２側から伝搬してくる脈動に対して、背圧室への伝搬を抑えることが可能である。この脈動減衰効果によれば、第１減圧弁１０１の動作の安定化に寄与する燃料供給装置３０を提供できる。この絞り通路部２４は、例えば、供給先装置３２に燃料噴射弁が含まれる場合に、燃料噴射弁の噴射による圧力脈動の発生に対して、有用である。

【0057】

減圧弁装置１１０は、第１減圧弁１０１の背圧室に連通するアキュムレータ装置２５を備えている。この構成によれば、アキュムレータ装置２５によって、第１減圧弁１０１の背圧室に連通する空間の容積を可変できるため、当該背圧室の圧力変化を抑制することが可能である。したがって、第１減圧弁１０１の動作の安定化に寄与する燃料供給装置３０を提供できる。

【0058】

＜第３実施形態＞
第３実施形態の減圧弁装置２１０について、図４を参照して説明する。減圧弁装置２１０は、第１実施形態に対して、一つの減圧機構部を備える点が相違する。第３実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については前述の実施形態と同様であり、以下、前述の実施形態と異なる点について説明する。

【0059】

第３実施形態の燃料供給装置３０は、図４に示す減圧弁装置２１０を備える。図４に示すように、減圧弁装置２１０は、燃料供給通路に設けられて、供給元装置３１から供給される燃料の圧力を減圧する装置である。図４に示すように、減圧弁装置２１０は、燃料供給通路に設けられた、弁部１３ａおよび弁座部２１０ａ２を備えている。

【0060】

ケーシング２１０ａは、上流側通路１、下流側通路２１、排出通路２３を形成し、弁体１１３を収容している。ケーシング２１０ａには、供給圧室１１２、背圧室１２０、連絡通路１２２および出口圧室１９が形成されている。ケーシング２１０ａには、第１シリンダ２１０ａ４および第２シリンダ２１０ａ５が形成されている。

【0061】

上流側通路１は、減圧前の燃料が流入する流入通路である。上流側通路１は、供給圧室１１２に対して弁座部２１０ａ２よりも他方側に燃料が流入するように設けられた通路である。排出通路２３は、減圧された後の燃料が排出される通路である。

【0062】

減圧弁装置２１０は、弁体１１３、ピストン部１１５、弁座部２１０ａ２、閉弁スプリング１７、開弁スプリング１８、シール部１４およびシール部１６を備えている。減圧弁装置２１０は、弁部１３ａに対して軸方向ＡＤの両側に設けられた一対の摺動部を備えている。

【0063】

供給圧室１１２は、上流側において上流側通路１に連通し下流側において出口圧室１９に連通している。ケーシング２１０ａにおいて供給圧室１１２と出口圧室１９との接続部には、弁座部２１０ａ２が設けられている。供給圧室１１２と第２シリンダ２１０ａ５は、弁体１１３を収容している。

【0064】

弁体１１３は、流路軸の方向に沿って延びる軸方向ＡＤに細長い棒状体である。弁体１１３は、先端側の外周部が弁座部２１０ａ２に接触する弁部１３ａを有する。弁体１１３は、弁座部２１０ａ２に対して、弁部１３ａが接触したときに閉弁状態になり弁部１３ａが離間したときに開弁状態になる。閉弁状態において、弁部１３ａは、弁座部２１０ａ２に対して線状に接触する。弁体１１３の弁部１３ａは、軸方向ＡＤに直交する横断面積Ｓ３を有するように形成されている。

【0065】

閉弁スプリング１７、弁体１１３、ピストン部１１５および開弁スプリング１８は、ケーシング２１０ａ内において軸方向ＡＤに並んで設けられている。弁体１１３における一方側または弁部１３ａ側の端部は、軸方向ＡＤに直交するピストン部１１５の端面に接触している。この端面は、出口圧室１９に存在し、出口圧室１９の圧力が作用している。弁体１１３とピストン部１１５は、一体である一つの部材であってもよい。

【0066】

ピストン部１１５と開弁スプリング１８は、弁座部２１０ａ２に対して一方側に設けられた第１シリンダ２１０ａ４に位置している。第１シリンダ２１０ａ４に対して摺動するピストン部１１５の部分は、一対の摺動部のうち、弁部１３ａに対して一方側に設けられた摺動部である。この一方側のピストン部１１５における摺動部は、供給圧室１１２に対して一方側に設けられている。一方側の摺動部は、軸方向ＡＤに直交する横断面積Ｓ４を有するように形成されている。開弁スプリング１８は、弁体１１３とは反対側に位置するピストン部１１５の端部に接触して、開弁方向に弁体１１３を付勢する弾性力を提供する付勢部材である。閉弁スプリング１７と開弁スプリング１８は、弁体１１３を互いに軸方向に沿って逆向きに押し合う一対の付勢部材を構成する。供給圧室１１２に燃料が供給されていない状態では、弁体１１３は開弁している。

【0067】

ピストン部１１５は、第１シリンダ２１０ａ４に対して軸方向に摺動する摺動部である。ピストン部１１５の外周部には、第１シリンダ２１０ａ４との間にシール部１６が設けられている。シール部１６は、第１シリンダ２１０ａ４に対してピストン部１１５が摺動可能なように、弾性変形可能な材質によって形成されている。開弁スプリング１８を収容する室と出口圧室１９とは、第１シリンダ２１０ａ４に内接するシール部１６によって遮断されている。

【0068】

弁部１３ａとは反対側に位置する弁体１１３の端部と閉弁スプリング１７は、第２シリンダ２１０ａ５に位置している。第２シリンダ２１０ａ５に対して軸方向に摺動する弁体１１３の部分は、一対の摺動部のうち、弁部１３ａに対して他方側に設けられた摺動部である。弁体１１３における摺動部は、供給圧室１１２に対して他方側に設けられている。この摺動部は、弁部１３ａと同等の横断面積Ｓ３を有するように形成されている。換言すれば、減圧弁装置２１０は、摺動径とシート径とが同等である。

【0069】

閉弁スプリング１７は、弁体１１３の端部に接触して、弁部１３ａが弁座部２１０ａ２に近づく閉弁側に弁体１１３を付勢する弾性力を提供する付勢部材である。弁体１１３の外周部には、第２シリンダ２１０ａ５との間にシール部１４が設けられている。シール部１４は、第２シリンダ２１０ａ５に対して弁体１１３が摺動可能なように、弾性変形可能な材質によって形成されている。

【0070】

背圧室１２０は、第２シリンダ２１０ａ５において、弁体１１３に対して出口圧室１９とは反対側に形成されている室である。供給圧室１１２と背圧室１２０とは、第２シリンダ２１０ａ５に内接するシール部１４によって遮断されている。供給圧室１１２と背圧室１２０とは、第２シリンダ２１０ａ５に内接するシール部１４によって遮断されている。

【0071】

背圧室１２０と下流側通路２１とは、連絡通路１２２を介して連通している。連絡通路１２２は、下流側通路２１と排出通路２３との接続部につながっている。下流側通路２１、連絡通路１２２は、出口圧室１９と背圧室１２０とを連通させる連通路である。

【0072】

この構成により、背圧室１２０には、減圧弁装置２１０から吐出された燃料の吐出圧が下流側通路２１および連絡通路１２２を介して導入される。背圧室１２０には、下流側通路２１における出口圧と同等の圧力が作用するようになる。連絡通路１２２によって背圧室１２０に吐出圧が作用するため、摺動部におけるシール部１４には供給圧室１１２の圧力と吐出圧の差圧が作用することになる。このようにシール部１４に作用する差圧は、特許文献１に記載の装置において作用する、中間圧と大気圧の差圧よりも小さいため、シール部１４にかかる負荷を低減できる。

【0073】

また、背圧室１２０に導入される吐出圧は、弁体１１３の摺動部に閉弁スプリング１７の付勢力と同方向に圧力を与える。このため、閉弁スプリング１７の付勢力をより小さい値に設定可能である。閉弁スプリング１７の付勢力を低減できると、閉弁スプリング１７の小型化が図れ、体格抑制に寄与する。

【0074】

燃料が供給圧室１１２に供給されると、弁体１１３には軸方向の力が作用しにくい。これは、ピストン部１１５の摺動部と弁部１３ａは同等の横断面積であるからである。弁体１１３の開弁状態において燃料が供給圧室１１２に流入すると、燃料が出口圧室１９に流下して圧力が上がっていき、ピストン部１１５は閉弁側に移動する。弁部１３ａはピストン部１１５の動作に追随して弁座部２１０ａ２に近づいていく。互いに押し合う、閉弁スプリング１７の付勢力と開弁スプリング１８の付勢力とを考慮すると、減圧弁装置２１０の出口圧Ｐoutは、前述した式２によって求まる。

【0075】

減圧弁装置２１０は、供給圧室１１２の圧力と、下流側通路２１における圧力と、閉弁スプリング１７の付勢力と、開弁スプリング１８の付勢力とのバランスにより動作する。この動作により、減圧弁装置２１０は、燃料供給通路を流下する燃料の圧力を減圧する。

【0076】

第３実施形態の燃料供給装置３０の作用効果について説明する。燃料供給装置３０は、供給元装置３１と、供給先装置３２と、燃料供給通路に設けられて、供給先装置３２へ流下させる燃料の圧力を減圧する減圧弁装置２１０とを備える。減圧弁装置２１０は、弁部１３ａと、軸方向について弁部１３ａの両側に設けられて、弁部１３ａと一体に軸方向に摺動する一対の摺動部とを備える。減圧弁装置２１０は、一対の摺動部とケーシング２１０ａとの間を封止する一対のシール部と、一対の摺動部のうち一方側の摺動部を、開弁方向である他方側に付勢する付勢部材とを備える。減圧弁装置２１０は、一対の摺動部のうち他方側の摺動部と弁座部２１０ａ２との間において弁部を囲むように設けられた燃料の供給圧室１１２と、供給圧室１１２に対して弁座部よりも他方側に燃料が流入するように設けられた流入通路とを備える。減圧弁装置２１０は、弁座部よりも一方側に設けられ開弁状態において供給圧室からの燃料が流出する出口圧室１９と、他方側の摺動部に対して一方側に押す圧力を与える背圧室１２０と、背圧室１２０と出口圧室１９とを連通させる連通路とを有する。他方側の摺動部と弁部１３ａとは、横断面積が同等に形成されている。

【0077】

他方側の摺動部と弁部とは横断面積が同等である構成によれば、供給圧室に供給された燃料によって他方側の摺動部と弁部とを形成する軸部分に軸方向の力が作用しにくい。この効果により、減圧弁装置２１０は、供給圧に関わらず、安定した吐出圧を提供できる。

【0078】

さらに背圧室１２０は出口圧室１９に連通するため、背圧室１２０に出口圧室１９の吐出圧が作用する。これにより、他方側の摺動部におけるシール部１４には供給圧室１１２の供給圧と出口圧室１９の吐出圧との差圧が作用する。このようにシール部１４に作用する差圧を抑制できるため、他方側の摺動部におけるシール部１４の耐久性向上が図れ、シール部１４の信頼性を向上できる。さらに、背圧室１２０は吐出圧によって摺動部を付勢できるため、付勢部材による付勢力を低減可能であり、付勢部材の小型化に寄与する。

【0079】

＜他の実施形態＞
この明細書の開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品、要素の組み合わせに限定されず、種々変形して実施することが可能である。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品、要素が省略されたものを包含する。開示は、一つの実施形態と他の実施形態との間における部品、要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示される技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。

【0080】

明細書に開示する目的を達成可能な減圧弁装置は、弁部の両側に設けられた一対の付勢部材を備える構成に限定されない。この減圧弁装置は、弁部を開弁側に付勢する付勢部材を少なくとも備える構成も含まれる。

【符号の説明】

【0081】

１…上流側通路（流入通路）、 ２…第１供給圧室（供給圧室）、 ３ａ，１３ａ…弁部
４…第１ピストン（摺動部）、 ５，１４，１６…シール部
７，１８…開弁スプリング（付勢部材）、 ８…中間圧室、 ９…第１背圧室（背圧室）
１０，１１０，２１０…減圧弁装置、 １０ａ，１１０ａ，２１０ａ…ケーシング
１０ａ１…第１弁座部（弁座部）、 １２…第２供給圧室（供給圧室）
１９…出口圧室、 ２１…下流側通路（連通路）、 ２２，１２２…連絡通路（連通路）
３１…供給元装置、 ３２…供給先装置、 １０１…第１減圧弁
１０２…第２減圧弁、 １１２…供給圧室、 １１３…弁体（摺動部）
１１５…ピストン部（摺動部）、 １２０…背圧室、 ２１０ａ２…弁座部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】