減壓閥的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及減壓閥。
[0002]相關(guān)技術(shù)的描述
[0003]通常，減壓閥(調(diào)節(jié)器)包括位于高壓氣體所流入的主端口與向外部供給氣體的副端口之間的開(kāi)關(guān)閥(提升閥)。當(dāng)開(kāi)關(guān)閥打開(kāi)和關(guān)閉時(shí)，從主端口流動(dòng)至副端口的高壓氣體的壓力減小并且之后被供給至外部。
[0004]作為這種減壓閥，存在有在燃料電池系統(tǒng)中使用的減壓閥。作為為在燃料電池系統(tǒng)中使用的減壓閥的開(kāi)關(guān)閥(提升閥)具有可變節(jié)流部。通過(guò)使流動(dòng)自主端口的高壓氫氣穿過(guò)由于可變節(jié)流部而變窄的流動(dòng)通道，氫氣的壓力迅速減小，并且之后氫氣被輸送至副端口。
[0005]也就是說(shuō)，氫氣所流過(guò)的流動(dòng)通道具有這樣的形狀:流動(dòng)通道截面面積在緊鄰可變節(jié)流部之前的部分處迅速變窄，并且該流動(dòng)通道具有這樣的形狀:流動(dòng)通道截面面積在可變節(jié)流部的流動(dòng)通道最窄處的部分的下游部分處迅速增大。
[0006]在這些部分一一這些部分連接至可變節(jié)流部并且流動(dòng)通道截面面積在這些部分處改變一一處，發(fā)生了氫氣迅速壓縮并且迅速膨脹的變化。因此，通常在氫氣膨脹的部分處發(fā)生引起異常噪聲發(fā)生的湍流。
[0007]在日本特許申請(qǐng)公報(bào)N0.2013-196053 (JP 2013-196053 A)中，為了抑制上述由于湍流而產(chǎn)生異常噪聲，在已經(jīng)通過(guò)閥座與提升閥之間的流體中產(chǎn)生的湍流(渦流)通過(guò)在閥座的下游端處設(shè)置的流體整流部而被整流。
[0008]然而，在JP 2013-196053 A中，需要為閥座的下游端單獨(dú)地或一體地提供形成流體整流部的部件。因此，存在這樣的不便之處，即:部件的數(shù)量增大，組裝工時(shí)量增大，或用于形成流體整流部的工序量增大。在JP 2013-196053 A中，在發(fā)生湍流之后，湍流被流體整流部整流，因此湍流本身未被抑制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明提供了一種能夠通過(guò)抑制湍流本身的發(fā)生而抑制由于湍流而產(chǎn)生異常噪聲的減壓閥。
[0010]本發(fā)明的一方面提供了一種減壓閥。該減壓閥包括閥室、減壓室以及閥元件，其中閥室設(shè)置在殼體中并且流體被引入該閥室中，減壓室設(shè)置在殼體中并且經(jīng)由設(shè)置在減壓室與閥室之間的閥座的閥孔與閥室連通，閥元件設(shè)置在閥室內(nèi)并且構(gòu)造成坐置在閥孔的內(nèi)周面上。當(dāng)閥元件是打開(kāi)的時(shí)，減壓閥通過(guò)使流體經(jīng)由閥孔移動(dòng)至減壓室而減小流體的壓力。在該減壓閥中，閥元件具有坐置在閥孔的內(nèi)周面上的單階漸縮部，閥孔的內(nèi)周面從流體的流動(dòng)方向的上游側(cè)依次包括第一區(qū)域、第二區(qū)域以及第三區(qū)域，其中第一區(qū)域設(shè)置成使得當(dāng)閥元件是打開(kāi)的時(shí)，在第一區(qū)域與閥元件的單階漸縮部之間限定的流動(dòng)通道的高度朝向流動(dòng)方向的下游側(cè)逐漸減小，第二區(qū)域設(shè)置成使得當(dāng)閥元件是打開(kāi)的時(shí)，在第二區(qū)域與單階漸縮部之間限定的流動(dòng)通道的高度是恒定的，并且使得當(dāng)閥元件是關(guān)閉的時(shí)，整個(gè)第二區(qū)域接觸單階漸縮部，第三區(qū)域設(shè)置成使得當(dāng)閥元件是打開(kāi)的時(shí)，在第三區(qū)域與單階漸縮部之間限定的流動(dòng)通道的高度朝向流動(dòng)方向的下游側(cè)逐漸增大。
[0011]利用以上構(gòu)型，通過(guò)在流動(dòng)通道迅速變窄的第一區(qū)域與流動(dòng)通道迅速擴(kuò)大的第三區(qū)域之間設(shè)置流動(dòng)通道的高度恒定一一即，流動(dòng)通道橫截面面積保持恒定一一的第二區(qū)域，抑制了在流體膨脹時(shí)發(fā)生湍流。
[0012]當(dāng)閥元件關(guān)閉時(shí)，閥元件的單階漸縮部與閥孔的第二區(qū)域面接觸，使得閥元件的位置和定向是穩(wěn)定的，并且沒(méi)有形成不均一的流動(dòng)通道。因此，沒(méi)有發(fā)生由于不均一的流動(dòng)通道而引起的湍流，或者沒(méi)有產(chǎn)生異常噪聲。通常，當(dāng)閥元件關(guān)閉時(shí)，閥元件不與閥座面接觸，閥元件的位置和定向會(huì)不穩(wěn)定。在此情形下，由于形成了盡管閥元件關(guān)閉但流體仍流過(guò)的流動(dòng)通道，因此湍流發(fā)生并且產(chǎn)生異常噪聲。
[0013]閥座可以由能夠彈性變形的硬質(zhì)樹(shù)脂制成。利用以上構(gòu)型，當(dāng)閥元件關(guān)閉時(shí)，第二區(qū)域在閥元件與第二區(qū)域面接觸時(shí)發(fā)生彈性變形，并且閥元件可靠地保持關(guān)閉。
[0014]根據(jù)以上方面，能夠通過(guò)抑制湍流本身的發(fā)生來(lái)抑制由于湍流而產(chǎn)生異常噪聲。
【附圖說(shuō)明】
[0015]以下將參照附圖對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的特征、優(yōu)點(diǎn)以及技術(shù)上的和工業(yè)上的意義進(jìn)行描述，其中，相同的附圖標(biāo)記指示相同的元件，并且其中，
[0016]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的減壓閥的截面圖；
[0017]圖2是沿圖1中的線I1-1I截取的俯視圖；
[0018]圖3是沿圖1中的線II1-1II截取的截面圖；
[0019]圖4是根據(jù)實(shí)施方式的閥座和閥元件的示意性截面圖；
[0020]圖5示出了閥座和閥元件的示意性半截面圖，其中在左半個(gè)視圖處示出了氫氣穿過(guò)根據(jù)比較例的閥座的閥孔的狀態(tài)；并且圖5示出了另一個(gè)示意性半截面圖，其中在右半個(gè)視圖處示出了氫氣穿過(guò)根據(jù)實(shí)施方式的閥座的閥孔的狀態(tài)；以及
[0021]圖6是根據(jù)比較例的減壓閥的閥座和閥元件的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]在下文中，將參照?qǐng)D1至圖5對(duì)本發(fā)明應(yīng)用至減小高壓氫氣的壓力的減壓閥的實(shí)施方式進(jìn)行描述。如圖1所示，減壓閥10包括殼體11、閥元件12、閥座13、閥座固定構(gòu)件
14、閥桿15、活塞16等。殼體11使主端口與副端口(兩者均未示出)彼此連接。閥元件
12、閥座13、閥座固定構(gòu)件14、閥桿15、活塞16等容置在殼體11中。
[0023]在殼體11內(nèi)從下側(cè)依次同軸地設(shè)置有第一圓筒部111、第二圓筒部112、第三圓筒部113以及缸114。第一圓筒部111、第二圓筒部112、第三圓筒部113以及缸114的內(nèi)徑設(shè)定成以上述順序增大。盡管圖中未示出，但第一圓筒部111經(jīng)由閥(未示出)連接至主端口，該主端口為高壓氣體供給源(例如氫氣罐)。缸114經(jīng)由注射器(未示出)連接至副端
□ O
[0024]閥元件12容置在第一圓筒部111中。閥元件12的外徑稍小于第一圓筒部111的內(nèi)徑。閥元件12由金屬構(gòu)成。第一圓筒部111對(duì)應(yīng)于閥室。閥元件12能夠在第一圓筒部111內(nèi)上下移動(dòng)并且被閥彈簧71向上常壓。
[0025]閥元件12是提升式閥并且包括圓柱形閥元件本體部21、閥元件末端部22以及單階漸縮部23。閥元件末端部22與閥元件本體部21的上部連續(xù)。閥元件末端部22的外徑小于閥元件本體部21的外徑。單階漸縮部23設(shè)置在閥元件本體部21與閥元件末端部22之間。單階漸縮部23具有在閥元件本體部21與閥元件末端部22之間的漸縮面。漸縮面的外徑朝向閥元件末端部22逐漸地線性減小。單階漸縮部23構(gòu)成可變節(jié)流部。單階漸縮部23的漸縮面的漸縮角設(shè)定為2 β。稍后將對(duì)漸縮角2 β進(jìn)行描述。閥元件末端部22穿過(guò)第二圓筒部112并且延伸至第三圓筒部113中。也就是說(shuō)，閥元件末端部22插入穿過(guò)閥孔31 (稍后描述)的內(nèi)側(cè)。
[0026]圓形閥座13容置在第二圓筒部112中。閥座13由能夠彈性變形的硬質(zhì)樹(shù)脂制成。硬質(zhì)樹(shù)脂可以是聚酰亞胺樹(shù)脂等并且例如是Vespel (商標(biāo):DuPont);然而，硬質(zhì)樹(shù)脂不限于這些樹(shù)脂。閥座13的厚度(豎向長(zhǎng)度)稍大于(長(zhǎng)于)第二圓筒部112的深度(豎向長(zhǎng)度)。
[0027]如圖4中所示，閥座13的閥孔31在氫氣的流動(dòng)方向上從上游側(cè)朝向下游側(cè)依次具有第一區(qū)域33、第二區(qū)域34、第三區(qū)域35以及第四區(qū)域36。圖4是閥孔31的放大視圖，其中，移除了部分部件。
[0028]第一區(qū)域33的漸縮面的漸縮角2 α大于閥元件12的單階漸縮部23的漸縮角2 β。因此，當(dāng)閥元件12打開(kāi)時(shí)，在第一區(qū)域33與單階漸縮部23之間限定的流動(dòng)通道的高度朝向流動(dòng)方向的下游側(cè)逐漸減小。流動(dòng)通道的高度意指以直角與閥孔31的內(nèi)周面相交的直線從閥孔31的內(nèi)周面到所面向的單階漸縮部23的長(zhǎng)度.
[0029]第二區(qū)域34的漸縮面的漸縮角2 β (〈