JP2022178431A - 減圧弁装置、減圧弁装置の通電制御装置及び通電制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ソレノイドコイルの発熱を抑制する減圧弁装置を提供する。【解決手段】弁体２０は、弁座部１５に着座又は弁座部１５から離間する弁部２１、及び、弁部２１に対し弁座部１５とは反対側で弁部２１と一体に軸方向に摺動する摺動部２２を有する。出口圧室１３１は、弁座部１５に対し弁部２１と反対側に設けられ、弁体２０の開弁時に室間接続孔１４を経由して流入圧室１２と連通する。吐出通路１８は、供給先装置に吐出される気体燃料が通る。ソレノイド部４０１のソレノイドコイル４２は、通電により発生する磁気吸引力によって可動子４５を移動させる。プッシュロッド３０は、可動子４５に固定されて室間接続孔１４に挿通され、一端が弁体２０の弁部２１に当接する。出口圧室１３１から吐出通路１８に至る気体燃料の経路は、ソレノイドコイル４２の内側においてソレノイドコイル４２の軸方向位置に対応する範囲の少なくとも一部を通る。【選択図】図２

Description

本発明は、減圧弁装置、減圧弁装置の通電制御装置及び通電制御方法に関する。

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、気体燃料を正確に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いる。弁体及び押圧部材の軸方向に作用する荷重をバランスさせた状態でリフト量を制御することで、圧力制御性が高くなり、高圧の気体燃料を正確に目標圧力に調圧することができると記載されている。

国際公開第２０１２／０１７６６７号

特許文献１のガス用調圧弁の作動中、ソレノイドコイルは、常時通電されて発熱する。しかし特許文献１には、ソレノイドコイルの発熱に対する対策は記載されていない。

また、気体燃料供給システムの停止時に減圧弁装置の上流の燃料供給通路内に残圧が残ることや、始動時に燃料供給通路の圧力が急激に上昇することは好ましくない。特許文献１には、このような観点での減圧弁装置の通電制御に関して何ら言及されていない。

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発熱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、燃料供給通路の圧力が適切な値となるようにコイルへの通電を制御する減圧弁装置の通電制御装置及び通電制御方法を提供することにある。

本発明の第一の態様は、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減圧弁装置である。

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（１９１－１９５）と、ソレノイド部（４０１、４０４、４０５）と、を備える。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、弁部とは反対側の弁体の端部が収容された背圧室（２７）に設けられ、弁体を閉弁方向に付勢する。

減圧弁ハウジングは、流入圧室（１２）、流入通路（１１）、出口圧室（１３１、１３４）、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反対側に設けられ、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。

ソレノイド部は、固定子（４４）、可動子（４５）、ソレノイドコイル（４２）、プッシュロッド（３０）、及びロッド付勢部材（４６）を含む。固定子は、出口圧室に連通するソレノイド室（４７）を内側に有する。可動子は、ソレノイド室に収容されている。ソレノイドコイルは、通電により発生する磁気吸引力によって可動子を移動させる。プッシュロッドは、可動子に固定されて室間接続孔に挿通され、一端が弁体の弁部に当接する。ロッド付勢部材は、プッシュロッドを弁体側に付勢する。

背圧室と出口圧室とは、摺動部の外周において気密にシールされ、且つ、弁体に形成された弁体連通路（２３）を経由して連通する。弁体の軸方向に投影した弁部と弁座部とのシート面の面積（Ａ１）と摺動部の断面積（Ａ２）とは同等に設定されている。したがって、特許文献１に記載の装置と同様に正確な調圧が可能である。

出口圧室から吐出通路に至る気体燃料の経路は、ソレノイドコイルの内側または外側においてソレノイドコイルの軸方向位置に対応する範囲の少なくとも一部を通る。これにより、本発明の第一の態様の減圧弁装置は、吐出される気体燃料を用いてソレノイドコイルを冷却することで発熱を抑制し、発熱による焼損を防止することができる。

本発明の第二の態様は、上記の減圧弁装置におけるソレノイドコイルへの通電を制御する通電制御装置である。この通電制御装置は、減圧弁装置の構成がノーマリークローズ式であるかノーマリーオープン式であるかに応じて場合分けされる。

（Ａ．減圧弁装置がノーマリークローズ式の場合）
減圧弁装置は、ロッド付勢部材がプッシュロッドを弁体側に付勢するロッド付勢力（Ｆｒ）よりも弁体付勢部材が弁体を閉弁方向に付勢する閉弁付勢力（Ｆｖ）が大きく、且つ、ソレノイドコイルの通電時に磁気吸引力が弁体を開弁させる方向に作用する。

気体燃料供給システムは、供給元装置からの気体燃料の供給又は遮断を切り替える主止弁（８２）と、供給先装置に供給される気体燃料の圧力を検出する圧力センサ（８５）と、をさらに備える。

気体燃料供給システムを停止するとき、通電制御装置は、主止弁が閉弁した後、供給先装置が残存燃料を消費するまで供給先装置及び減圧弁装置の作動を継続してからソレノイドコイルへの通電を停止する。これにより、システム停止時に燃料供給通路の残圧を低減することができる。

（Ｂ．減圧弁装置がノーマリーオープン式の場合）
減圧弁装置は、ロッド付勢部材がプッシュロッドを弁体側に付勢するロッド付勢力（Ｆｒ）よりも弁体付勢部材が弁体を閉弁方向に付勢する閉弁付勢力（Ｆｖ）が小さく、且つ、ソレノイドコイルの通電時に磁気吸引力が弁体を閉弁させる方向に作用する。

気体燃料供給システムは、供給元装置からの気体燃料の供給又は遮断を切り替える主止弁（８２）と、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）と、をさらに備える。

気体燃料供給システムによる燃料供給始動時、通電制御装置は、主止弁が開弁する前に通電を開始し、弁座部からの弁体のリフト量が通常作動時の値よりも小さい所定値となるようにソレノイドコイルへ通電する電流を制限する。主止弁が開弁して減圧弁装置の吐出圧が移行閾値に達した後、通電制御装置は、ソレノイドコイルの電流制限を解除する。これにより、システム始動時に燃料供給通路の圧力が急激に上昇することを回避できる。

本発明の第三の態様は、上記の減圧弁装置におけるソレノイドコイルへの通電を制御する通電制御方法である。第二の態様と同様に、この通電制御方法は、減圧弁装置の構成がノーマリークローズ式であるかノーマリーオープン式であるかに応じて場合分けされる。

（Ａ．減圧弁装置がノーマリークローズ式の場合）
減圧弁装置及び気体燃料供給システムに係る特定事項は第二の態様と同様である。この通電制御方法は、気体燃料供給システムを停止するとき、主止弁が閉弁する主止弁閉弁段階（ＳＣ１）と、主止弁閉弁段階の後、供給先装置が残存燃料を消費するまで供給先装置及び減圧弁装置の作動を継続してからソレノイドコイルへの通電を停止する通電停止段階（ＳＣ２）と、を含む。

（Ｂ．減圧弁装置がノーマリーオープン式の場合）
減圧弁装置及び気体燃料供給システムに係る特定事項は第二の態様と同様である。この通電制御方法は、気体燃料供給システムを始動するとき、主止弁が開弁する前に通電を開始し、弁座部からの弁体のリフト量が通常作動時の値よりも小さい所定値となるようにソレノイドコイルへ通電する電流を制限する電流制限段階（ＳＯ１）と、主止弁が開弁して減圧弁装置の吐出圧が移行閾値に達した後、ソレノイドコイルへ通電する電流の制限を解除する解除段階（ＳＯ２）と、を含む。

各実施形態の減圧弁装置が適用される気体燃料供給システムの構成図。 第１実施形態による減圧弁装置の断面図。 閉弁時における図２の弁部付近の拡大図。 開弁時における図２の弁部付近の拡大図。 図３、図４の（ａ）Ｖａ－Ｖａ線、（ｂ）Ｖｂ－Ｖｂ線断面図。 第２実施形態による減圧弁装置の断面図。 第３実施形態による減圧弁装置の断面図。 第４実施形態による減圧弁装置の断面図。 第５実施形態による減圧弁装置の断面図。 ノーマリークローズ式及びノーマリーオープン式の減圧弁装置について、ソレノイドコイルの非通電時／通電時の作動を比較する図。 ノーマリークローズ式減圧弁装置の通電制御を説明する（ａ）タイムチャート、（ｂ）フローチャート。 ノーマリーオープン式減圧弁装置の通電制御を説明する（ａ）タイムチャート、（ｂ）フローチャート。

以下、本発明による減圧弁装置の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。複数の実施形態において実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。第１～第５実施形態を包括して「本実施形態」という。本実施形態の減圧弁装置は、気体燃料を供給元装置から燃料供給通路を介して供給先装置に供給する気体燃料供給システムにおいて、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装置である。

［気体燃料供給システム］
図１を参照し、気体燃料供給システム９００の構成例について説明する。この種の気体燃料供給システムは、特開２０１４－５７２９号公報等に開示されており、例えば水素や圧縮天然ガスを燃料とする車両に搭載される。気体燃料供給システム９００は、「供給元装置」である燃料タンク８１に貯留された気体燃料を、燃料供給通路８３、８４を介して「供給先装置」である気体燃料用インジェクタ８８に供給するシステムである。

減圧弁装置１００は、燃料供給通路８３、８４の途中に設けられ、気体燃料の圧力を、例えば水素の場合、７０ＭＰａ程度から１～１０ＭＰａ程度まで減圧する。燃料供給通路のうち、燃料タンク８１から減圧弁装置１００までの通路を上流供給通路８３とし、減圧弁装置１００から気体燃料用インジェクタ８８までの通路を下流供給通路８４とする。

燃料タンク８１は、逆流防止機能を有する供給管（図示しない）を通って外部から供給された気体燃料を貯留する。上流供給通路８３には、燃料タンク８１からの気体燃料の供給又は遮断を切り替える主止弁８２が設けられている。主止弁８２は、逆流防止機能、過流防止機能、加圧防止安全機能等の機能を有する。

減圧弁装置１００は、ＥＣＵ７０からの指令に従って弁体を開閉作動することで、上流供給通路８３から流入した気体燃料を目標圧力に減圧して吐出する。下流供給通路８４には、減圧弁装置１００が吐出し気体燃料用インジェクタ８８に供給される気体燃料の圧力を検出する圧力センサ８５が設けられている。ＥＣＵ７０は、圧力センサ８５が検出した圧力が目標圧力に追従するようにフィードバック制御する。

ＥＣＵ７０は、気体燃料の圧力の他、気体燃料の温度や車両の走行に関する情報に基づき、減圧弁装置１００の目標圧力を設定し、目標圧力に応じて減圧弁装置１００を作動させる。具体的にはＥＣＵ７０は、減圧弁装置１００のソレノイドコイルへの通電を制御する「通電制御装置」として機能する。通電電流を大きくするほどソレノイドコイルの磁気吸引力が大きくなり、弁体のリフト量を制御することができる。したがって、吐出圧の精度の向上や、システムの運転状態に応じた吐出圧の制御が可能となる。ＥＣＵ７０による通電制御方法の詳細は後述する。

気体燃料用インジェクタ８８は、ＥＣＵ７０の指示に応じて吸気管８９内に気体燃料を噴射する。吸気管８９内に噴射された気体燃料は、大気から導入される空気と混合され、エンジン９０の吸気ポートからシリンダ内に導入される。

ところで、特許文献１（国際公開第２０１２／０１７６６７号）に記載された調圧弁のように、弁体及び押圧部材の軸方向に作用する荷重をバランスさせる構成では、作動中、ソレノイドコイルは常時通電されて発熱する。そこで本実施形態では、ソレノイドコイルの発熱を適切に抑制する減圧弁装置１００を提供する。以下、減圧弁装置１００の詳細な構成について実施形態毎に説明する。各実施形態の減圧弁装置及び減圧弁ハウジングの符号は、それぞれ「１０」及び「１９」に続く３桁目に実施形態の番号を付す。

［減圧弁装置］
（第１実施形態）
図２～図５を参照し、第１実施形態の減圧弁装置１０１について説明する。図２に減圧弁装置１０１の断面を示す。以下の実施形態の説明において、便宜上、断面図の上側に図示されるソレノイド部４０１（又は４０４、４０５）側を「上側」と表し、断面図の下側に図示される弁機構部２００側を「下側」と表す場合がある。

弁体２０は、断面図の上下方向に移動する。図３に示すように弁体２０が上昇した状態が閉弁状態である。図４に示すように弁体２０が下降した状態が開弁状態である。図２には弁体２０の閉弁状態を示す。また、基本的に第１～第５実施形態では、ソレノイドコイル４２の非通電時に弁体２０が閉弁するノーマリークローズ式の減圧弁装置を想定する。ノーマリーオープン式の減圧弁装置については通電制御方法のところで後述する。

減圧弁装置１０１は、減圧弁ハウジング１９１に気体燃料が通る通路や室（空間）が形成され、弁機構部２００及びソレノイド部４０１が構築されている。特にソレノイド部４０１は、減圧弁ハウジング１９１とは別体のサブアッセンブリとして構成されている。したがって、複数種類のうちから選択されたソレノイド部サブアッセンブリを共通の減圧弁ハウジング１９１に組み付けることにより、配管仕様等の異なるバリエーションを容易に製造することができる。

弁体２０は、棒状の摺動部２２、及び、摺動部２２の上端に設けられた弁部２１を有する。弁部２１は、弁座部１５に着座して閉弁し、又は弁座部１５から離間して開弁する。摺動部２２は、弁部２１に対し弁座部１５とは反対側で弁部２１と一体に軸方向に摺動する。弁体２０には弁体連通路２３が形成されている。弁体連通路２３は軸方向に延びる縦通路２３７と、縦通路２３７と交差し背圧室２７に連通する横通路２３８とを含む。

弁機構部２００は、摺動孔形成部材２４、摺動シール２５、弁体付勢部材２６、背圧室形成部材２８を含む。摺動孔形成部材２４は、摺動部２２が摺動する摺動孔を形成する。摺動シール２５は、摺動孔形成部材２４に装着され、摺動部２２の外周を気密にシールする。

背圧室形成部材２８は、弁部２１とは反対側の弁体２０の端部が収容された背圧室２７を形成する。コイルスプリング等で構成された弁体付勢部材２６は、背圧室２７に設けられ、弁体２０を閉弁方向に付勢する。

減圧弁ハウジング１９１は、流入通路１１、流入圧室１２、出口圧室１３１、室間接続孔１４、弁座部１５、接続通路１７、吐出通路１８等が形成されている。出口圧室１３１については第４実施形態と構成が異なるため、符号の３桁目に第１実施形態の「１」を付して区別する。流入通路１１及び吐出通路１８は、減圧弁ハウジング１９１に直接形成された部分と、減圧弁ハウジング１９１に取り付けられたカプラの内部通路とを含む。

流入通路１１は、上流供給通路８３から流入圧室１２に流入する気体燃料が通る通路である。流入圧室１２は、弁部２１及び摺動部２２の周りの空間である。出口圧室１３１は、弁座部１５に対し弁体２０とは反対側（すなわち上側）に設けられる。出口圧室１３１は、弁体２１の開弁時に室間接続孔１４を経由して流入圧室１２と連通する。室間接続孔１４は、弁体２０の軸方向に沿って流入圧室１２と出口圧室１３１とを接続する。室間接続孔１４の出口圧室１３１側の角部に弁座部１５が形成されている。

背圧室２７と流入圧室１２とは、摺動シール２５により摺動部２２の外周において気密にシールされる。また、背圧室２７と出口圧室１３１とは、弁体２０に形成された弁体連通路２３を経由して連通する。図５に示すように、弁体２０の軸方向に投影した弁部２１と弁座部１５とのシート面の面積Ａ１と、摺動部２２の断面積Ａ２とは同等に設定されている。これにより、高圧の気体燃料を目標圧力に正確に減圧することができる。

接続通路１７は、第１～第３実施形態で用いられ、後述のハウジング内通路５１と吐出通路１８とを接続する通路である。吐出通路１８は、下流供給通路８４を経由して気体燃料用インジェクタ８８に吐出される気体燃料が通る通路である。

ソレノイド部４０１は、ソレノイドハウジング４１１、ソレノイドコイル４２、固定子４４、可動子４５、プッシュロッド３０、及びロッド付勢部材４６を含む。ソレノイドハウジング４１１については第４、第５実施形態と構成が異なるため、符号の３桁目に第１実施形態の「１」を付して区別する。

ソレノイドハウジング４１１は、ソレノイドコイル４２の出口圧室１３１側（すなわち下側）に設けられ、ソレノイドコイル４２を支持するとともに出口圧室１３１のソレノイド部４０１側を塞いでいる。第１～第３実施形態では、ソレノイドハウジング４１１にソレノイド室４７と接続通路１７とを連通するハウジング内通路５１が形成されている。

ソレノイドコイル４２は、通電により発生する磁気吸引力によって可動子４５をソレノイドハウジング４１１に対して移動させる。固定子４４、可動子４５、ソレノイドハウジング４１１及びソレノイドコイル４２の外側の部材は、鉄等の軟磁性材料で形成されており、ソレノイドコイル４２の通電時に磁気回路を形成する。固定子４４とソレノイドハウジング４１１との間には、磁気回路を遮断する非磁性部４３が設けられている。固定子４４は内側にソレノイド室４７を有し、可動子４５はソレノイド室４７に収容されている。ソレノイド室４７は、プッシュロッド３０のロッド連通路３３を経由して出口圧室１３１に連通する。

プッシュロッド３０は、弁体２０とは反対側（すなわち上側）が可動子４５に固定されており、弁体２０側が室間接続孔１４に挿通されている。プッシュロッド３０の弁体２０側の一端は、弁体２０の弁部２１に当接する。プッシュロッド３０にはロッド連通路３３が形成されている。ロッド連通路３３は軸方向に貫通する縦通路３３７と、縦通路３３７と交差し出口圧室１３１に連通する横通路３３８とを含む。

プッシュロッド３０が弁体２０に当接した状態で、ロッド連通路３３の縦通路３３７と弁体２０の縦通路２３７とが一直線上に連なる。コイルスプリング等で構成されたロッド付勢部材４６は、ソレノイド室４７に設けられ、プッシュロッド３０を弁体２０側に付勢する。

図３及び図４に、閉弁時及び開弁時における弁部２１付近の状態を示す。閉弁時には弁部２１が弁座部１５に着座する。開弁時にはプッシュロッド３０が弁体２０の弁部２１を押し下げることで、弁部２１が弁座部１５から離間する。図１０を参照して後述するように、ノーマリークローズ式では、非通電時に閉弁し、通電時に開弁する。逆にノーマリーオープン式では、非通電時に開弁し、通電時に閉弁する。

図２に戻り、弁体２０の開弁時に気体燃料が出口圧室１３１から吐出通路１８に流れる経路である「第１経路」について説明する。第１実施形態では、一点鎖線で示す第１経路が唯一の経路となる。第１経路は、まず、出口圧室１３１からプッシュロッド３０に形成されたロッド連通路３３の横通路３３８から縦通路３３７を通ってソレノイド室４７に至る。次に、ソレノイド室４７から、ソレノイドコイル４２の内側において可動子４５の外周と固定子４４の内周との隙間４９を通る。さらに、ソレノイドハウジング４１１に形成されたハウジング内通路５１、及び減圧弁ハウジング１９１に形成された接続通路１７を通って吐出通路１８に至る。

第１経路のうち、ロッド連通路３３の一部、可動子４５と固定子４４との隙間４９及びハウジング内通路５１の一部は、ソレノイドコイル４２の内側においてソレノイドコイル４２の軸方向位置に対応する範囲の少なくとも一部に該当する。つまり、第１経路は、ソレノイドコイル４２の内側においてソレノイドコイル４２の軸方向位置に対応する範囲の少なくとも一部を通る。

これにより、第１実施形態の減圧弁装置１０１は、吐出される気体燃料を用いてソレノイドコイル４２を冷却することができる。よって、ソレノイドコイル４２の発熱を抑制し、発熱による焼損を防止することができる。また、ソレノイド部４０１がサブアッセンブリで構成されているため、共通の減圧弁ハウジングを用いて、配管仕様等の異なるバリエーションを容易に製造することができる。

（第２実施形態）
図６を参照し、第２実施形態の減圧弁装置１０２について説明する。第２実施形態は、第１実施形態に対し、二点鎖線で示す第２経路（すなわちバイパス経路）を有する。減圧弁ハウジング１９２は、出口圧室１３１から吐出通路１８に直接連通する直接通路５２が形成されている。弁体２０の開弁時、気体燃料は、出口圧室１３１から吐出通路１８まで、第１経路と、直接通路５２を経由する第２経路とに分かれて流れる。

第１経路を流れる気体燃料はソレノイドコイル４２の冷却に用いられる。一方、第２経路を流れる気体燃料は冷却に用いられないが、直接吐出されるため吐出通路１８の圧力損失が低減する。したがって第２実施形態では、ソレノイドコイル４２の冷却と、吐出通路１８の圧力損失低減とを両立することができる。

（第３実施形態）
図７を参照し、第３実施形態の減圧弁装置１０３について説明する。第３実施形態は、第２実施形態に対し、減圧弁ハウジング１９３の直接通路５２に、第２経路を流れる気体燃料の流量を調整する絞り５３が設けられている。これにより、ソレノイドコイル４２の冷却と、吐出通路１８の圧力損失低減との適切なバランス調整が可能となる。

（第４実施形態）
図８を参照し、第４実施形態の減圧弁装置１０４について説明する。第４実施形態は、第１実施形態に対し、減圧弁ハウジング１９４に形成された出口圧室１３４の形状、及び、出口圧室１３４から吐出通路１８に至る気体燃料の経路が異なる。出口圧室１３４は、ソレノイド部４０４におけるソレノイドコイル４２の下側を支持するソレノイドハウジング４１４を収容している。さらに出口圧室１３４は、ソレノイドコイル４２の外側においてソレノイドコイル４２の軸方向位置に対応する範囲を含むように形成されている。

吐出通路１８は、出口圧室１３４の上端付近に形成されており、気体燃料は、出口圧室１３４から通路５４を通って直接吐出通路１８に流出する。つまり、吐出通路１８は、気体燃料がソレノイドコイル４２の軸方向位置に対応する範囲の少なくとも一部を通って出口圧室１３４から吐出通路１８に流れる位置に形成されている。したがって上記実施形態と同様に、吐出される気体燃料を用いてソレノイドコイル４２を冷却することができる。

（第５実施形態）
図９を参照し、第５実施形態の減圧弁装置１０５について説明する。第５実施形態は、第１実施形態に対し吐出通路１８の位置が異なる。減圧弁ハウジング１９５には接続通路１７や吐出通路１８は形成されていない。ソレノイド部４０５は、ソレノイドコイル４２の軸方向における弁体２０とは反対側（図の上側）に、ソレノイド室４７と連通する吐出通路１８を有する。またソレノイドハウジング４１５にはハウジング内通路は形成されていない。弁体２０の開弁時、気体燃料は、出口圧室１３からロッド連通路３３及びソレノイド室４７を経由して吐出通路１８から吐出される。

気体燃料は、ロッド連通路３３の縦通路３３７を流れるとき、ソレノイドコイル４２の内側においてソレノイドコイル４２の軸方向位置に対応する範囲の全部を通る。したがって上記実施形態と同様に、吐出される気体燃料を用いてソレノイドコイル４２を冷却することができる。また、ソレノイド部４０５は、吐出通路１８のカプラを含むサブアッセンブリとして設けられているため、、組付け性が向上する。

［通電制御方法］
次に、図１０～図１２を参照し、減圧弁装置におけるソレノイドコイル４２への通電制御方法について説明する。この通電制御方法は、「通電制御装置」として機能するＥＣＵ７０によって実行され、減圧弁装置の構成がノーマリークローズ式であるかノーマリーオープン式であるかに応じて場合分けされる。通電制御方法の説明では減圧弁装置の符号を省略する。

図１０を参照し、ノーマリークローズ式及びノーマリーオープン式の減圧弁装置について、ソレノイドコイル４２の非通電時／通電時の作動を比較する。ソレノイドコイル４２の磁気吸引力の方向を反転し、弁体付勢部材２６及びロッド付勢部材４６の付勢力を調整することで、ノーマリークローズ式及びノーマリーオープン式の構成を変更可能である。

ノーマリークローズ式の減圧弁装置では、ロッド付勢部材４６がプッシュロッド３０を弁体２０側に付勢するロッド付勢力Ｆｒよりも弁体付勢部材２６が弁体２０を閉弁方向に付勢する閉弁付勢力Ｆｖが大きく設定されている（Ｆｖ＞Ｆｒ）。そのため、ソレノイドコイル４２の非通電時に弁体２０は閉弁する。

ソレノイドコイル４２の通電時、磁気吸引力Ｆｍが弁体２０を開弁させる方向に作用する。すると、ロッド付勢力Ｆｒと磁気吸引力Ｆｍとの和が閉弁付勢力Ｆｖを上回る（Ｆｖ＜Ｆｒ＋Ｆｍ）ため、弁体２０は開弁する。

ノーマリーオープン式の減圧弁装置では、ロッド付勢部材４６がプッシュロッド３０を弁体２０側に付勢するロッド付勢力Ｆｒよりも弁体付勢部材２６が弁体２０を閉弁方向に付勢する閉弁付勢力Ｆｖが小さく設定されている（Ｆｖ＜Ｆｒ）。そのため、ソレノイドコイル４２の非通電時に弁体２０は開弁する。

ソレノイドコイル４２の通電時、磁気吸引力Ｆｍが弁体２０を閉弁させる方向に作用する。すると、ロッド付勢力Ｆｒから磁気吸引力Ｆｍを引いた差が閉弁付勢力Ｆｖを下回る（Ｆｖ＞Ｆｒ－Ｆｍ）ため、弁体２０は閉弁する。

図１１のタイムチャート及びフローチャートを参照し、ノーマリークローズ式減圧弁装置の通電制御について説明する。図１を参照して上述したように、気体燃料供給システム９００の供給元装置である燃料タンク８１の出口には主止弁８２が設けられている。また、下流供給通路８４には、供給先装置８８に供給される気体燃料の圧力を検出する圧力センサ８５が設けられている。この部分の説明では、供給先装置として「気体燃料用インジェクタ８８」の例を用いず、一般に「供給先装置（消費器）８８」として記載する。

タイムチャートに、供給先装置（消費器）８８の作動状態、減圧弁装置の作動状態、及び、燃料供給通路８３、８４の圧力を示す。ここで、気体燃料供給システム９００が駆動状態から停止する状況を想定する。初期には供給先装置及び減圧弁装置が作動している。通常作動時の上流供給通路８３の圧力Ｐｉを破線で示し、下流供給通路８４の圧力（すなわち減圧弁装置の吐出圧）Ｐｏを実線で示す。

時刻ｔ１１にＥＣＵ７０は、システム停止指令により主止弁８２を遮断する。このとき減圧弁装置の作動を同時に停止すると閉弁状態となり、上流供給通路８３に残圧が残る。すると、高残圧による配管やシール材などへの負荷や配管内残燃料の無駄が問題となるおそれがある。

そこでＥＣＵ７０は、供給先装置８８が残存燃料を消費して圧力が十分に下がるまで供給先装置８８及び減圧弁装置の作動を継続する。上流供給通路８３の圧力Ｐｉが減圧弁装置の吐出圧まで低下した後、圧力Ｐｉと圧力Ｐｏとは一致する。ＥＣＵ７０は、圧力が十分に低下してから、時刻ｔ１２に供給先装置８８の作動を停止し、時刻ｔ１３にソレノイドコイル４２への通電を停止する。時刻ｔ１３は時刻ｔ１２と同時以後であればよい。

フローチャートに示すように、通電制御方法は、ＳＣ１及びＳＣ２のステップを含む。主止弁閉弁段階ＳＣ１では、主止弁８２が閉弁する。通電停止段階ＳＣ２では、主止弁閉弁段階の後、供給先装置８８が残存燃料を消費するまで供給先装置８８及び減圧弁装置の作動を継続してからソレノイドコイル４２への通電を停止する。これにより、システム停止時に燃料供給通路の残圧を低減することができる。

図１２のタイムチャート及びフローチャートを参照し、ノーマリーオープン式減圧弁装置の通電制御について説明する。図１を参照して上述したように、気体燃料供給システム９００の供給元装置である燃料タンク８１の出口には主止弁８２が設けられている。また、下流供給通路８４には、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が設けられている。

タイムチャートに、主止弁８２の開閉状態、減圧弁装置の作動状態、及び、圧力センサ８５が検出した吐出圧を示す。ここで、気体燃料供給システム９００を始動する状況を想定する。初期には減圧弁装置の作動は停止しており、フルリフトの開弁状態である。吐出圧は配管内の残圧により０に近い値になっている。

仮に減圧弁装置が開弁状態のまま主止弁８２を開弁すると、燃料供給通路８３、８４の圧力が急激に上昇し、特に減圧弁装置の下流にある部品を破損させるおそれがある。そこでＥＣＵ７０は、時刻ｔ２１にシステム始動指令が発生すると、主止弁８２が開弁する前に通電を開始する。このときＥＣＵ７０は、弁座部１５からの弁体２０のリフト量が通常作動時の値よりも小さい所定値となるように、すなわち弁体２０が半開状態となるようにソレノイドコイル４２へ通電する電流を制限する。

ｔ２２に主止弁８２が開弁すると吐出圧は一次遅れ曲線に沿って増加する。ｔ２３に吐出圧が移行閾値Ｐｔｈに達した後、ＥＣＵ７０は、ソレノイドコイル４２の電流制限を解除し、通常作動時の通電制御に移行する。その後、ＥＣＵ７０は、吐出圧を目標圧力に追従させるフィードバック制御により、ソレノイドコイル４２への通電を制御する。

フローチャートに示すように、通電制御方法は、ＳＯ１及びＳＯ２のステップを含む。電流制限段階ＳＯ１では、主止弁８２が開弁する前にＥＣＵ７０が通電を開始し、弁座部１５からの弁体２０のリフト量が通常作動時の値よりも小さい所定値となるようにソレノイドコイル４２へ通電する電流を制限する。解除段階ＳＯ２では、主止弁８２が開弁して減圧弁装置の吐出圧が移行閾値に達した後、ＥＣＵ７０は、ソレノイドコイル４２の電流制限を解除する。これにより、システム始動時に燃料供給通路の圧力が急激に上昇することを回避できる。

（その他の実施形態）
（ａ）気体燃料供給システムにおける「供給元装置」は外部から供給された気体燃料を貯留する燃料タンク８１に限らず、それ自体が気体燃料を生成して送出可能な装置であってもよい。「供給先装置」は気体燃料用インジェクタ８８に限らず、気体燃料を消費する消費器であればよい。

（ｂ）上流供給通路８３から減圧弁装置１００の流入通路１１に直接接続する構成に限らず、流入通路１１の上流側に別の一次減圧弁が設けられ、二段階で減圧する構成としてもよい。その場合、共通の減圧弁ハウジングに二種類の減圧弁機構が設けられてもよい。このような構成では、複数種類のソレノイド部をサブアッセンブリとして組み付け可能とすることで、バリエーション展開により有効である。

（ｃ）製造上の理由等によりソレノイド部をサブアッセンブリとするメリットが小さい場合、ソレノイド部をサブアッセンブリとせず、各部品を減圧弁ハウジングに順に組み付ける構造にしてもよい。或いは、例えばプッシュロッド３０以外のソレノイド部の部品がサブアッセンブリとして構成され、プッシュロッド３０のみ別に組み付けられてもよい。

（ｄ）上記実施形態によるソレノイドコイルの通電制御について、他の条件と組み合わせて各所定値を変更したり、制御の実施又は非実施を切り替えたりしてもよい。

以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

１００（１０１－１０５）・・・減圧弁装置、
１１：流入通路、 １２：流入圧室、 １３１、１３４：出口圧室、
１４：室間接続孔、 １５：弁座部、 １８：吐出通路、
１９１－１９５：減圧弁ハウジング、
２０：弁体、 ２１：弁部、 ２２：摺動部、 ２３：弁体連通路、
２６：弁体付勢部材、 ２７：背圧室、 ３０：プッシュロッド、
４０１、４０４、４０５：ソレノイド部、 ４２：ソレノイドコイル、
４４：固定子、 ４５：可動子、 ４６：ロッド付勢部材、 ４７：ソレノイド室、
７０：ＥＣＵ（通電制御装置）、
８１：燃料タンク（供給元装置）、 ８２：主止弁、
８３：上流供給通路（燃料供給通路）、 ８４：下流供給通路（燃料供給通路）、
８５：圧力センサ、 ８８：気体燃料用インジェクタ（供給先装置）、
９００：気体燃料供給システム。

Claims (11)

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、
   前記弁部とは反対側の前記弁体の端部が収容された背圧室（２７）に設けられ、前記弁体を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反対側に設けられ、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（１３１、１３４）、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（１９１－１９５）と、
   前記出口圧室に連通するソレノイド室（４７）を内側に有する固定子（４４）、前記ソレノイド室に収容された可動子（４５）、通電により発生する磁気吸引力によって前記可動子を移動させるソレノイドコイル（４２）、前記可動子に固定されて前記室間接続孔に挿通され、一端が前記弁体の前記弁部に当接するプッシュロッド（３０）、及び、前記プッシュロッドを前記弁体側に付勢するロッド付勢部材（４６）、を含むソレノイド部（４０１、４０４、４０５）と、
   を備え、
   前記背圧室と前記出口圧室とは、前記摺動部の外周において気密にシールされ、且つ、前記弁体に形成された弁体連通路（２３）を経由して連通し、
   前記弁体の軸方向に投影した前記弁部と前記弁座部とのシート面の面積（Ａ１）と前記摺動部の断面積（Ａ２）とは同等に設定されており、
   前記出口圧室から前記吐出通路に至る気体燃料の経路は、前記ソレノイドコイルの内側または外側において前記ソレノイドコイルの軸方向位置に対応する範囲の少なくとも一部を通る減圧弁装置。
2. 前記弁体の開弁時、気体燃料は、前記出口圧室から前記プッシュロッドに形成されたロッド連通路（３３）を通って前記ソレノイド室に至り、前記ソレノイド室から、前記ソレノイドコイルの内側において前記可動子の外周と前記固定子の内周との隙間（４９）を通り、前記ソレノイドハウジングに形成されたハウジング内通路（５１）、及び前記減圧弁ハウジングに形成された接続通路（１７）を通って前記吐出通路に至る第１経路を経由して流れる請求項１に記載の減圧弁装置。
3. 前記減圧弁ハウジングは、前記出口圧室（１３１）から前記吐出通路に直接連通する直接通路（５２）が形成されており、
   前記弁体の開弁時、気体燃料は、前記出口圧室から前記吐出通路まで、前記第１経路と、前記直接通路を経由する第２経路とに分かれて流れる請求項２に記載の減圧弁装置。
4. 前記直接通路に、前記第２経路を流れる気体燃料の流量を調整する絞り（５３）が設けられている請求項３に記載の減圧弁装置。
5. 前記出口圧室（１３４）は、前記ソレノイドコイルの外側において前記ソレノイドコイルの軸方向位置に対応する範囲を含むように形成されており、
   前記吐出通路は、気体燃料が前記ソレノイドコイルの軸方向位置に対応する範囲の少なくとも一部を通って前記出口圧室から前記吐出通路に流れる位置に形成されている請求項１に記載の減圧弁装置。
6. 前記ソレノイド部（４０５）は、前記ソレノイドコイルの軸方向における前記弁体とは反対側に、前記ソレノイド室と連通する前記吐出通路を有する請求項１に記載の減圧弁装置。
7. 前記ソレノイド部は、前記減圧弁ハウジングとは別体のサブアッセンブリとして構成されている請求項１～６のいずれか一項に記載の減圧弁装置。
8. 請求項１～７のいずれか一項に記載の減圧弁装置における前記ソレノイドコイルへの通電を制御する通電制御装置であって、
   前記減圧弁装置は、前記ロッド付勢部材が前記プッシュロッドを前記弁体側に付勢するロッド付勢力（Ｆｒ）よりも前記弁体付勢部材が前記弁体を閉弁方向に付勢する閉弁付勢力（Ｆｖ）が大きく、且つ、前記ソレノイドコイルの通電時に磁気吸引力が前記弁体を開弁させる方向に作用するノーマリークローズ式であり、
   前記気体燃料供給システムは、
   前記供給元装置からの気体燃料の供給又は遮断を切り替える主止弁（８２）と、
   前記供給先装置に供給される気体燃料の圧力を検出する圧力センサ（８５）と、
   をさらに備え、
   前記気体燃料供給システムを停止するとき、
   前記通電制御装置は、前記主止弁が閉弁した後、前記供給先装置が残存燃料を消費するまで前記供給先装置及び前記減圧弁装置の作動を継続してから前記ソレノイドコイルへの通電を停止する減圧弁装置の通電制御装置。
9. 請求項１～７のいずれか一項に記載の減圧弁装置における前記ソレノイドコイルへの通電を制御する通電制御装置であって、
   前記減圧弁装置は、前記ロッド付勢部材が前記プッシュロッドを前記弁体側に付勢するロッド付勢力（Ｆｒ）よりも前記弁体付勢部材が前記弁体を閉弁方向に付勢する閉弁付勢力（Ｆｖ）が小さく、且つ、前記ソレノイドコイルの通電時に磁気吸引力が前記弁体を閉弁させる方向に作用するノーマリーオープン式であり、
   前記気体燃料供給システムは、
   前記供給元装置からの気体燃料の供給又は遮断を切り替える主止弁（８２）と、
   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）と、
   をさらに備え、
   前記気体燃料供給システムを始動するとき、
   前記通電制御装置は、前記主止弁が開弁する前に通電を開始し、前記弁座部からの前記弁体のリフト量が通常作動時の値よりも小さい所定値となるように前記ソレノイドコイルへ通電する電流を制限し、前記主止弁が開弁して前記減圧弁装置の吐出圧が移行閾値に達した後、前記ソレノイドコイルの電流制限を解除する減圧弁装置の通電制御装置。
10. 請求項１～７のいずれか一項に記載の減圧弁装置における前記ソレノイドコイルへの通電を制御する通電制御方法であって、
    前記減圧弁装置は、前記ロッド付勢部材が前記プッシュロッドを前記弁体側に付勢するロッド付勢力（Ｆｒ）よりも前記弁体付勢部材が前記弁体を閉弁方向に付勢する閉弁付勢力（Ｆｖ）が大きく、且つ、前記ソレノイドコイルの通電時に磁気吸引力が前記弁体を開弁させる方向に作用するノーマリークローズ式であり、
    前記気体燃料供給システムは、
    前記供給元装置からの気体燃料の供給又は遮断を切り替える主止弁（８２）と、
    前記供給先装置に供給される気体燃料の圧力を検出する圧力センサ（８５）と、
    をさらに備え、
    前記気体燃料供給システムを停止するとき、
    前記主止弁が閉弁する主止弁閉弁段階（ＳＣ１）と、
    前記主止弁閉弁段階の後、前記供給先装置が残存燃料を消費するまで前記供給先装置及び前記減圧弁装置の作動を継続してから前記ソレノイドコイルへの通電を停止する通電停止段階（ＳＣ２）と、
    を含む減圧弁装置の通電制御方法。
11. 請求項１～７のいずれか一項に記載の減圧弁装置における前記ソレノイドコイルへの通電を制御する通電制御方法であって、
    前記減圧弁装置は、前記ロッド付勢部材が前記プッシュロッドを前記弁体側に付勢するロッド付勢力（Ｆｒ）よりも前記弁体付勢部材が前記弁体を閉弁方向に付勢する閉弁付勢力（Ｆｖ）が小さく、且つ、前記ソレノイドコイルの通電時に磁気吸引力が前記弁体を閉弁させる方向に作用するノーマリーオープン式であり、
    前記気体燃料供給システムは、
    前記供給元装置からの気体燃料の供給又は遮断を切り替える主止弁（８２）と、
    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）と、
    をさらに備え、
    前記気体燃料供給システムを始動するとき、
    前記主止弁が開弁する前に通電を開始し、前記弁座部からの前記弁体のリフト量が通常作動時の値よりも小さい所定値となるように前記ソレノイドコイルへ通電する電流を制限する電流制限段階（ＳＯ１）と、
    前記主止弁が開弁して前記減圧弁装置の吐出圧が移行閾値に達した後、前記ソレノイドコイルの電流制限を解除する解除段階（ＳＯ２）と、
    を含む減圧弁装置の通電制御方法。

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