[发明专利]气体用调压阀

说明书

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 ratio）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1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1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：