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JP6301191B2 - Pressure reducing valve - Google Patents
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Description

本発明は、ガスの圧力調整に用いられる減圧弁に関する。   The present invention relates to a pressure reducing valve used for adjusting a gas pressure.

近年、燃料電池車等に用いられる燃料タンクは、貯蔵容量の増大化を図るべく、貯蔵されるガスの一層の高圧化が進められている。そのため、燃料タンクに貯蔵された高圧のガスは減圧弁を通じて一旦減圧された後、燃料電池に供給されるようになっている。このような減圧弁としては、特許文献1に記載の減圧弁がある。   In recent years, fuel tanks used in fuel cell vehicles and the like have been further increased in pressure of stored gas in order to increase the storage capacity. For this reason, the high-pressure gas stored in the fuel tank is once depressurized through the pressure reducing valve and then supplied to the fuel cell. As such a pressure reducing valve, there is a pressure reducing valve described in Patent Document 1.

図7に示すように、特許文献1に記載の減圧弁6は、ボディ60と、ボディ60の内部に収容される弁機構70と、ボディ60のカバー設置面61に取り付けられるカバー80とを備えている。ボディ60には、燃料タンクから高圧の水素ガスが供給される一次ポート62と、燃料電池にガスを送出する二次ポート63とが取り付けられている。また、ボディ60及びカバー80の内部には、ピストン90を収容するシリンダ91が形成されている。弁機構70は、円筒状のハウジング71、並びにハウジング71の内部に収容される弁体72、弁座73、プラグ74、及びピン75を備えている。この減圧弁6では、一次ポート62から供給された高圧の水素ガスがボディ60の供給路64からハウジング71の内部へと流れ込み、弁体72の外周面とハウジング71の内周面との間の隙間、及び弁座73の貫通孔73aを介してプラグ74内へと導かれる。プラグ74内に流れ込んだ水素ガスは、プラグ74とピン75との間の隙間を流れた後、プラグ74の流路溝74aを介してシリンダ91内へと流れ、ボディ60の送出路65及び二次ポート63から燃料電池へと送出される。このとき、シリンダ91内のガス圧に応じてピストン90、ピン75、及び弁体72が軸方向に往復動することにより弁体72が弁座73に接触及び離間する。すなわち、弁機構70の開閉動作が行われる。この弁機構70の開閉動作を通じて、一次ポート62から供給される高圧の水素ガスが減圧されて二次ポート63から送出される。   As shown in FIG. 7, the pressure reducing valve 6 described in Patent Document 1 includes a body 60, a valve mechanism 70 accommodated in the body 60, and a cover 80 attached to the cover installation surface 61 of the body 60. ing. The body 60 is provided with a primary port 62 to which high-pressure hydrogen gas is supplied from a fuel tank, and a secondary port 63 for sending gas to the fuel cell. A cylinder 91 that accommodates the piston 90 is formed inside the body 60 and the cover 80. The valve mechanism 70 includes a cylindrical housing 71, and a valve body 72, a valve seat 73, a plug 74, and a pin 75 that are accommodated in the housing 71. In the pressure reducing valve 6, the high-pressure hydrogen gas supplied from the primary port 62 flows into the housing 71 from the supply path 64 of the body 60, and between the outer peripheral surface of the valve body 72 and the inner peripheral surface of the housing 71. It is guided into the plug 74 through the gap and the through hole 73 a of the valve seat 73. The hydrogen gas that has flowed into the plug 74 flows through the gap between the plug 74 and the pin 75 and then flows into the cylinder 91 through the flow channel groove 74a of the plug 74. The fuel is sent from the next port 63 to the fuel cell. At this time, the piston 90, the pin 75, and the valve body 72 reciprocate in the axial direction according to the gas pressure in the cylinder 91, so that the valve body 72 contacts and separates from the valve seat 73. That is, the opening / closing operation of the valve mechanism 70 is performed. Through the opening / closing operation of the valve mechanism 70, the high-pressure hydrogen gas supplied from the primary port 62 is depressurized and sent out from the secondary port 63.

特開2011−108057号公報JP 2011-108057 A

ところで、上記のような減圧弁6では、ハウジング71内で弁体72が軸方向に往復動することができるように、またハウジング71内への弁体72の組み付けを妨げないように、ハウジング71の内周面と弁体72の外周面との間に極僅かな隙間が形成されている。この隙間の存在により弁体72がハウジング71内で傾くと、弁座73の貫通孔73aの内周面と、それに対向する弁体72の外周面との間に形成される隙間が弁体72の周方向において不均一になる。また、弁座73の貫通孔73aの内径や弁体72の外径のそれぞれの加工誤差によっても、それらの間の隙間が弁体72の周方向において不均一になることがある。弁座73の貫通孔73aと弁体72との間に形成される隙間が不均一になると、弁座73の貫通孔73aを通過する水素ガスの流れ状態に乱れが生じる。すなわち、プラグ74内に流れ込む水素ガスの流れ状態に乱れが生じる。この場合、プラグ74とピン75との間の隙間を通過してピストン90の底面92に当たる水素ガスの流れ状態にも乱れが生じるため、ピストン90の底面92が水素ガスから受ける圧力に位置的な、あるいは時間的なばらつきが生じる。このような圧力のばらつきによりピストン90に傾きが生じると、ピストン90の軸方向への往復動の際に異音や振動が生じる懸念がある。   By the way, in the pressure reducing valve 6 as described above, the housing 71 is configured so that the valve body 72 can reciprocate in the axial direction in the housing 71 and the assembly of the valve body 72 in the housing 71 is not hindered. A very small gap is formed between the inner circumferential surface of the valve body 72 and the outer circumferential surface of the valve body 72. When the valve body 72 is tilted in the housing 71 due to the presence of this gap, a gap formed between the inner peripheral surface of the through hole 73a of the valve seat 73 and the outer peripheral surface of the valve body 72 facing the valve body 72 is formed. Becomes uneven in the circumferential direction. Further, due to processing errors of the inner diameter of the through hole 73 a of the valve seat 73 and the outer diameter of the valve body 72, the gap between them may be non-uniform in the circumferential direction of the valve body 72. If the gap formed between the through hole 73a of the valve seat 73 and the valve body 72 becomes uneven, the flow state of the hydrogen gas passing through the through hole 73a of the valve seat 73 is disturbed. That is, the flow state of the hydrogen gas flowing into the plug 74 is disturbed. In this case, since the flow state of the hydrogen gas that passes through the gap between the plug 74 and the pin 75 and strikes the bottom surface 92 of the piston 90 is also disturbed, the bottom surface 92 of the piston 90 is positioned relative to the pressure received from the hydrogen gas. Or, temporal variations occur. If the piston 90 is inclined due to such pressure variations, there is a concern that abnormal noise or vibration may occur when the piston 90 reciprocates in the axial direction.

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ガスの流れ状態の乱れに起因するピストンの傾きを抑制することのできる減圧弁を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a pressure reducing valve capable of suppressing the inclination of the piston caused by the disturbance of the gas flow state.

上記課題を解決する減圧弁は、一次ポートに通じる弁収容穴を有するボディと、前記弁収容穴に収容される弁機構と、前記弁機構の下流に配置されるシリンダと、前記シリンダ内に収容され、二次ポートに通じる減圧室を区画形成するピストンと、前記ピストンを前記弁機構側に付勢するピストン付勢手段と、を備え、前記弁機構は、ガスの流路となる貫通孔を有する弁座と、前記弁座の上流に配置される弁体と、前記弁体を前記弁座側に付勢する弁体付勢手段と、前記弁座の下流に配置され、前記弁体及び前記ピストンの間に配置されるピンと、前記ピンを収容する筒状のプラグと、を有し、前記ピンは、前記プラグの内周面に摺動可能に接する柱状部を有し、前記柱状部の外周面には、螺旋溝が形成されている。   A pressure reducing valve that solves the above problem includes a body having a valve accommodation hole that leads to a primary port, a valve mechanism that is accommodated in the valve accommodation hole, a cylinder that is disposed downstream of the valve mechanism, and an accommodation in the cylinder. A piston that defines a decompression chamber that communicates with the secondary port, and a piston urging means that urges the piston toward the valve mechanism, and the valve mechanism includes a through-hole that serves as a gas flow path. A valve body disposed upstream of the valve seat, valve body urging means for urging the valve body toward the valve seat, and disposed downstream of the valve seat, the valve body and A pin disposed between the pistons, and a cylindrical plug that accommodates the pin, the pin having a columnar portion that slidably contacts an inner peripheral surface of the plug, and the columnar portion A spiral groove is formed on the outer peripheral surface of the.

この構成によれば、弁座の貫通孔を通過したガスはピンの螺旋溝に沿って流れるため、プラグの軸方向と平行な方向にガスが流れる場合と比較すると、ガスの移動距離、より詳しくは弁座の貫通孔を通過したガスがピストンに達するまでの移動距離を長くすることができる。そして、ガスの移動距離が長くなるほど、ガスの流れ状態の乱れが平均化され、ガスの流れ状態を均一化することができる。したがって、仮に弁収容穴内での弁体の傾き等に起因して、弁座の貫通孔を通過したガスの流れに乱れが生じた場合でも、そのガスが螺旋溝を移動している間に流れ状態の均一化が進むため、ピストンがガスから受ける圧力の偏りを抑制することができる。よって、ガスの流れ状態の乱れに起因するピストンの傾きを抑制することができる。   According to this configuration, since the gas that has passed through the through hole of the valve seat flows along the spiral groove of the pin, compared to the case where the gas flows in a direction parallel to the axial direction of the plug, the gas moving distance is more detailed. Can increase the moving distance until the gas passing through the through hole of the valve seat reaches the piston. As the gas moving distance becomes longer, the disturbance of the gas flow state is averaged, and the gas flow state can be made uniform. Therefore, even if the flow of the gas that has passed through the through hole of the valve seat is disturbed due to the inclination of the valve body in the valve housing hole, the gas flows while moving in the spiral groove. Since the state becomes more uniform, it is possible to suppress the uneven pressure applied to the piston from the gas. Therefore, the inclination of the piston due to the disturbance of the gas flow state can be suppressed.

上記減圧弁について、前記柱状部の外周面には、前記螺旋溝が複数条形成されていることが好ましい。
この構成によれば、螺旋溝が一条だけの場合と比較すると、弁座の貫通孔を通過したガスの流通経路が増える。そのため、弁座の貫通孔を通過したガスが螺旋溝へとスムーズに流れ易くなるため、ガスの流れに乱れが生じ難くなる。よって、ガスの流れ状態の乱れに起因するピストンの傾きを更に抑制することができる。
About the said pressure reduction valve, it is preferable that the said spiral groove is formed in multiple numbers on the outer peripheral surface of the said columnar part.
According to this structure, compared with the case where there is only one spiral groove, the flow path of the gas which passed the through-hole of the valve seat increases. For this reason, the gas that has passed through the through hole of the valve seat is likely to flow smoothly into the spiral groove, so that the gas flow is less likely to be disturbed. Therefore, it is possible to further suppress the inclination of the piston due to the disturbance of the gas flow state.

上記減圧弁について、前記柱状部の外周面における軸方向の途中部分には、前記柱状部と同軸上に環状をなす環状溝が形成されていることが好ましい。
この構成によれば、弁座の貫通孔を通過したガスは螺旋溝に沿って流れた後、環状溝へと流れ込み、環状溝に沿って柱状部の周方向に流れる。この過程でガスの流れ状態の均一化が促進される。特に、柱状部の外周面に複数条の螺旋溝が形成されている場合、各螺旋溝を流れるガス同士が環状溝内で混合、拡散されるため、ガスの流れ状態の均一化がより促進される。したがって、ガスの流れ状態の乱れに起因するピストンの傾きを更に抑制することが可能である。
About the said pressure reduction valve, it is preferable that the annular groove which makes | forms an annular | circular shape coaxially with the said columnar part is formed in the middle part of the axial direction in the outer peripheral surface of the said columnar part.
According to this configuration, the gas that has passed through the through hole of the valve seat flows along the spiral groove, then flows into the annular groove, and flows in the circumferential direction of the columnar portion along the annular groove. In this process, a uniform gas flow state is promoted. In particular, when a plurality of spiral grooves are formed on the outer peripheral surface of the columnar portion, the gases flowing through the spiral grooves are mixed and diffused in the annular groove, so that the uniform gas flow state is further promoted. The Therefore, it is possible to further suppress the inclination of the piston due to the disturbance of the gas flow state.

上記減圧弁について、前記柱状部における前記環状溝の両隣に位置する部位をそれぞれ第1柱状片及び第2柱状片とするとき、前記第1柱状片に形成される螺旋溝の捩れ方向と、前記第2柱状片に形成される螺旋溝の捩れ方向とが逆方向に設定されていることが好ましい。   About the pressure reducing valve, when the portions located on both sides of the annular groove in the columnar part are respectively the first columnar piece and the second columnar piece, the twist direction of the spiral groove formed in the first columnar piece, It is preferable that the twist direction of the spiral groove formed in the second columnar piece is set in the opposite direction.

この構成によれば、環状溝の前後でガスの流れ方向が反転するため、環状溝内でガスが混合され易くなる。したがって、ガスの流れ状態の均一化が更に促進されるため、ガスの流れ状態の乱れに起因するピストンの傾きを更に抑制することができる。   According to this configuration, since the gas flow direction is reversed before and after the annular groove, the gas is easily mixed in the annular groove. Therefore, since the homogenization of the gas flow state is further promoted, the inclination of the piston due to the disturbance of the gas flow state can be further suppressed.

本発明によれば、ガスの流れ状態の乱れに起因するピストンの傾きを抑制することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the inclination of the piston resulting from disorder of the gas flow state can be suppressed.

減圧弁の一実施形態についてその部分断面構造を示す断面図。Sectional drawing which shows the partial cross-section about one Embodiment of a pressure-reduction valve. 実施形態の減圧弁についてその弁機構周辺の拡大断面構造を示す断面図。Sectional drawing which shows the expanded sectional structure of the valve mechanism periphery about the pressure-reduction valve of embodiment. 実施形態の減圧弁についてそのピンの正面構造を示す正面図。The front view which shows the front structure of the pin about the pressure-reduction valve of embodiment. ピンの変形例についてその正面構造を示す正面図。The front view which shows the front structure about the modification of a pin. ピンの他の変形例についてその正面構造を示す正面図。The front view which shows the front structure about the other modification of a pin. ピンの他の変形例についてその正面構造を示す正面図。The front view which shows the front structure about the other modification of a pin. 従来の減圧弁についてその部分断面構造を示す断面図。Sectional drawing which shows the partial cross-section about the conventional pressure-reduction valve.

以下、減圧弁の一実施形態について説明する。
図1に示すように、本実施形態の減圧弁1は燃料電池車に搭載され、燃料タンク2から供給される高圧(例えば90MPa)の水素ガスを低圧(例えば1.6MPa)に減圧して燃料電池3に供給するピストン型の減圧弁である。減圧弁1は、ボディ10と、ボディ10の内部に収容される弁機構20と、ボディ10のカバー設置面11に取り付けられるカバー30とを備えている。
Hereinafter, an embodiment of the pressure reducing valve will be described.
As shown in FIG. 1, a pressure reducing valve 1 according to this embodiment is mounted on a fuel cell vehicle, and depressurizes high-pressure (for example, 90 MPa) hydrogen gas supplied from a fuel tank 2 to a low pressure (for example, 1.6 MPa). This is a piston type pressure reducing valve to be supplied to the battery 3. The pressure reducing valve 1 includes a body 10, a valve mechanism 20 accommodated in the body 10, and a cover 30 attached to the cover installation surface 11 of the body 10.

ボディ10には、図示しない配管を介して燃料タンク2に接続される一次ポート12と、図示しない配管を介して燃料電池3に接続される二次ポート18とが取り付けられている。また、ボディ10には、カバー設置面11に開口する凹状の第1シリンダ形成穴13と、第1シリンダ形成穴13の底壁に開口する凹状の弁収容穴14とが同一軸線m上に形成されている。弁収容穴14は第1シリンダ形成穴13よりも小さい内径を有している。弁機構20は弁収容穴14に収容されている。さらに、ボディ10には、一次ポート12及び弁収容穴14を連通する供給路15と、第1シリンダ形成穴13及び二次ポート18を連通する送出路16とが形成されている。ボディ10のカバー設置面11には、カバー30との間の隙間をシールするシール部材17が配置されている。   The body 10 is provided with a primary port 12 connected to the fuel tank 2 via a pipe (not shown) and a secondary port 18 connected to the fuel cell 3 via a pipe (not shown). Further, the body 10 is formed with a concave first cylinder forming hole 13 opening in the cover installation surface 11 and a concave valve accommodating hole 14 opening in the bottom wall of the first cylinder forming hole 13 on the same axis m. Has been. The valve housing hole 14 has an inner diameter smaller than that of the first cylinder forming hole 13. The valve mechanism 20 is accommodated in the valve accommodation hole 14. Further, the body 10 is formed with a supply path 15 that communicates the primary port 12 and the valve accommodation hole 14, and a delivery path 16 that communicates the first cylinder forming hole 13 and the secondary port 18. A seal member 17 that seals a gap between the cover 30 and the cover 30 is disposed on the cover installation surface 11 of the body 10.

カバー30におけるボディ10のカバー設置面11に接触する側の端部にはフランジ部31が形成されている。フランジ部31がボルト32によってボディ10に締結されることにより、カバー30がボディ10に固定されている。カバー30には、第1シリンダ形成穴13に連通される凹状の第2シリンダ形成穴33と、第2シリンダ形成穴33の底壁に開口する凹状のばね受け収容穴34とが同軸上に形成されている。   A flange portion 31 is formed at the end of the cover 30 on the side that contacts the cover installation surface 11 of the body 10. The cover 30 is fixed to the body 10 by fastening the flange portion 31 to the body 10 with the bolt 32. In the cover 30, a concave second cylinder forming hole 33 communicating with the first cylinder forming hole 13 and a concave spring receiving accommodation hole 34 opening in the bottom wall of the second cylinder forming hole 33 are formed coaxially. Has been.

第2シリンダ形成穴33は、ボディ10の第1シリンダ形成穴13と同一軸線m上に配置されるとともに、第1シリンダ形成穴13と同一の内径を有している。第1シリンダ形成穴13及び第2シリンダ形成穴33により、弁機構20の下流側にシリンダSが区画形成されている。シリンダSの内部には、有底筒状のピストン40が底面41を弁機構20側に向けた状態で収容されている。ピストン40の外周面には、第2シリンダ形成穴33との間の隙間をシールするシール部材42が設けられている。   The second cylinder forming hole 33 is disposed on the same axis m as the first cylinder forming hole 13 of the body 10 and has the same inner diameter as the first cylinder forming hole 13. The first cylinder forming hole 13 and the second cylinder forming hole 33 define a cylinder S on the downstream side of the valve mechanism 20. Inside the cylinder S, a bottomed cylindrical piston 40 is accommodated with the bottom surface 41 facing the valve mechanism 20 side. A seal member 42 that seals a gap between the piston 40 and the second cylinder forming hole 33 is provided on the outer peripheral surface of the piston 40.

ばね受け収容穴34には、円板状のばね受け部材51が収容されている。ばね受け部材51とピストン40との間にはピストンばね52が圧縮された状態で収容されている。このピストンばね52によりピストン40が弁機構20側に付勢されている。また、カバー30には、ばね受け収容穴34の底壁からカバー30の外面に貫通するねじ孔35が形成されている。このねじ孔35には、調節ねじ53が螺着されている。この調節ねじ53を回すことにより、シリンダSの軸方向におけるばね受け部材51の位置が変更され、ピストンばね52からピストン40に付与される付勢力を調整することが可能となっている。本実施形態では、ばね受け部材51、ピストンばね52、及び調節ねじ53によりピストン付勢手段50が構成されている。   A disc-shaped spring receiving member 51 is accommodated in the spring receiving accommodation hole 34. A piston spring 52 is accommodated in a compressed state between the spring receiving member 51 and the piston 40. The piston 40 is biased toward the valve mechanism 20 by the piston spring 52. Further, the cover 30 is formed with a screw hole 35 penetrating from the bottom wall of the spring receiving accommodation hole 34 to the outer surface of the cover 30. An adjustment screw 53 is screwed into the screw hole 35. By turning the adjusting screw 53, the position of the spring receiving member 51 in the axial direction of the cylinder S is changed, and the urging force applied from the piston spring 52 to the piston 40 can be adjusted. In the present embodiment, the piston urging means 50 is configured by the spring receiving member 51, the piston spring 52, and the adjusting screw 53.

弁機構20は、軸線mに沿って貫通孔21aが形成された円筒状のハウジング21、並びにハウジング21の貫通孔21aの内部に収容される弁体22、弁ばね23、弁座24、プラグ25、ピン26からなる。   The valve mechanism 20 includes a cylindrical housing 21 having a through hole 21a formed along the axis m, a valve body 22 accommodated in the through hole 21a of the housing 21, a valve spring 23, a valve seat 24, and a plug 25. , Pins 26.

図2に示すように、ハウジング21におけるピストン40側の外周面には雄ねじ部21bが形成されている。この雄ねじ部21bが、ボディ10の弁収容穴14の内周面に形成された雌ねじ部14aにねじ込まれることにより、ハウジング21がボディ10に固定されている。ハウジング21の貫通孔21aの途中部分には、縮径部21cが形成されている。縮径部21cの内周面には弁座24が嵌め込まれている。弁座24は、中央に丸穴からなる貫通孔24aを有する円環状の樹脂部材からなる。貫通孔21aにおける弁座24を境界としてピストン40側に位置する部分は第1収容孔21dとなっており、ピストン40側と反対側に位置する部分は第2収容孔21eとなっている。第1収容孔21dには、プラグ25及びピン26が収容されている。第2収容孔21eには弁体22及び弁ばね23が収容されている。すなわち、弁座24の上流側には弁体22及び弁ばね23が配置され、弁座24の下流側にはプラグ25及びピン26が配置されている。図1に示すように、ハウジング21におけるピストン40側の端部と反対側の端部に開口する第2収容孔21eの内周面には雌ねじ部21fが形成されている。この雌ねじ部21fに閉塞部材27がねじ込まれることにより、第2収容孔21eの開口部が閉塞されている。また、ハウジング21には、第2収容孔21eとボディ10の供給路15とを連通する連通路21gが形成されている。ハウジング21における連通路21g側の外周面には、ボディ10の弁収容穴14との間の隙間をシールするシール部材28が配置されている。   As shown in FIG. 2, a male screw portion 21 b is formed on the outer peripheral surface of the housing 21 on the piston 40 side. The housing 21 is fixed to the body 10 by screwing the male screw portion 21 b into the female screw portion 14 a formed on the inner peripheral surface of the valve accommodating hole 14 of the body 10. A reduced diameter portion 21 c is formed in the middle portion of the through hole 21 a of the housing 21. A valve seat 24 is fitted into the inner peripheral surface of the reduced diameter portion 21c. The valve seat 24 is made of an annular resin member having a through hole 24a made of a round hole at the center. A portion of the through hole 21a located on the piston 40 side with the valve seat 24 as a boundary serves as a first accommodation hole 21d, and a portion located on the opposite side of the piston 40 side serves as a second accommodation hole 21e. The plug 25 and the pin 26 are accommodated in the first accommodation hole 21d. The valve body 22 and the valve spring 23 are accommodated in the second accommodation hole 21e. That is, the valve body 22 and the valve spring 23 are disposed on the upstream side of the valve seat 24, and the plug 25 and the pin 26 are disposed on the downstream side of the valve seat 24. As shown in FIG. 1, a female screw portion 21 f is formed on the inner peripheral surface of the second accommodation hole 21 e that opens to the end portion of the housing 21 opposite to the end portion on the piston 40 side. When the closing member 27 is screwed into the female screw portion 21f, the opening of the second accommodation hole 21e is closed. In addition, the housing 21 is formed with a communication path 21g that allows the second accommodation hole 21e and the supply path 15 of the body 10 to communicate with each other. On the outer peripheral surface of the housing 21 on the side of the communication passage 21g, a seal member 28 that seals the gap between the body 10 and the valve accommodating hole 14 is disposed.

弁体22は、弁座24側の端部がテーパ状をなす棒状の部材からなり、ハウジング21の第2収容孔21eとの間に極僅かな隙間を有して配置されている。図2に示すように、弁体22におけるテーパ状に形成された部分の先端には、円柱状に突出する円柱突出部22aが形成されている。円柱突出部22aは、弁座24の貫通孔24aの内径よりも小さい外径を有しており、弁座24の貫通孔24a内に挿入可能となっている。また、図1に示すように、弁体22の内部には、円柱突出部22aとは反対側の端部に開口する凹状のばね穴22bが形成されている。このばね穴22bには、閉塞部材27により圧縮された状態で弁ばね23が収容されている。この弁ばね23により、弁体22が弁座24側に付勢されている。   The valve body 22 is made of a rod-like member having a tapered end on the valve seat 24 side, and is disposed with a very small gap between the second receiving hole 21e of the housing 21. As shown in FIG. 2, a columnar protruding portion 22 a that protrudes in a columnar shape is formed at the tip of the tapered portion of the valve body 22. The cylindrical protrusion 22 a has an outer diameter smaller than the inner diameter of the through hole 24 a of the valve seat 24 and can be inserted into the through hole 24 a of the valve seat 24. Further, as shown in FIG. 1, a concave spring hole 22b is formed inside the valve body 22 and opens at the end opposite to the cylindrical protrusion 22a. A valve spring 23 is accommodated in the spring hole 22b in a compressed state by the closing member 27. The valve spring 22 is biased toward the valve seat 24 by the valve spring 23.

図2に示すように、プラグ25は、軸線mに沿って丸穴からなる貫通孔25aが形成された筒状の部材からなる。貫通孔25aの内部にはピン26が収容されている。プラグ25の外周面には雄ねじ部25bが形成されている。この雄ねじ部25bが、ハウジング21の第1収容孔21dの内周面に形成された雌ねじ部21hにねじ込まれることにより、プラグ25がハウジング21に固定されている。プラグ25は、その弁体22側の一端面25cと縮径部21cの内壁面との間で弁座24を挟み込むことにより、弁座24を固定している。プラグ25の一端面25cとは反対側の他端面25dはシリンダS内に突出しており、この他端面25dにピストン40の底面41が当接している。プラグ25の他端面25dには、貫通孔25aの内周面からプラグ25の外周面に貫通する流路溝25eが形成されている。プラグ25におけるシリンダS内に突出した部分、ピストン40、シリンダS、及びハウジング21により囲まれる空間により減圧室Gが区画形成されている。   As shown in FIG. 2, the plug 25 is made of a cylindrical member in which a through hole 25 a made of a round hole is formed along the axis m. A pin 26 is accommodated in the through hole 25a. A male screw portion 25 b is formed on the outer peripheral surface of the plug 25. The male screw portion 25 b is screwed into a female screw portion 21 h formed on the inner peripheral surface of the first receiving hole 21 d of the housing 21, so that the plug 25 is fixed to the housing 21. The plug 25 fixes the valve seat 24 by sandwiching the valve seat 24 between the one end face 25c on the valve body 22 side and the inner wall surface of the reduced diameter portion 21c. The other end face 25d opposite to the one end face 25c of the plug 25 protrudes into the cylinder S, and the bottom face 41 of the piston 40 is in contact with the other end face 25d. The other end surface 25d of the plug 25 is formed with a flow channel 25e penetrating from the inner peripheral surface of the through hole 25a to the outer peripheral surface of the plug 25. A decompression chamber G is defined by a space surrounded by a portion of the plug 25 protruding into the cylinder S, the piston 40, the cylinder S, and the housing 21.

ピン26は外周面に螺旋状の溝26aを有する棒状の部材からなる。詳しくは、図3に示すように、ピン26は、軸線mを中心に円柱状に形成された柱状部26bと、柱状部26bの一端部からテーパ状に突出する先端部26eと、柱状部26bの他端部から円柱状に突出する基端部26fとを有している。ピンの先端部26eにおけるテーパ状に形成された部分の先端には、円柱状に突出する円柱突出部26gが形成されている。この円柱突出部26gは、柱状部26bの外径よりも小さい外径を有しており、弁座24の貫通孔24a内に挿入可能となっている。ピン26の基端部26fは、柱状部26bの外径よりも小さい外径を有している。柱状部26bの外周面には、軸線mを中心として螺旋状に延びる溝26aが平行を保ちつつ二条形成されている。また、柱状部26bの外周面における軸方向の中央部には、柱状部26bと同一軸線m上に環状をなす環状溝26hが形成されている。なお、以下では便宜上、柱状部26bにおける環状溝26hの両隣に位置する部位のうち、ピン26の先端部26e側に配置される部位を第1柱状片26cと称し、環状溝26hよりもピン26の基端部26f側に配置される部位を第2柱状片26dと称する。図2に示すように、ピン26は、円柱突出部26gの先端面が弁体22の円柱突出部22aの先端面に当接し、且つ基端部26fの先端面がピストン40の底面41に当接する態様にて弁体22とピストン40との間に配置されている。また、ピン26の柱状部26bの外周面は、プラグ25の貫通孔25aの内周面に摺動可能に接している。   The pin 26 is made of a rod-shaped member having a spiral groove 26a on the outer peripheral surface. Specifically, as shown in FIG. 3, the pin 26 includes a columnar portion 26b formed in a columnar shape around the axis m, a tip end portion 26e protruding in a tapered shape from one end of the columnar portion 26b, and a columnar portion 26b. And a base end portion 26f protruding in a columnar shape from the other end portion. A cylindrical protruding portion 26g protruding in a columnar shape is formed at the tip of the tapered portion of the tip portion 26e of the pin. The cylindrical protruding portion 26g has an outer diameter smaller than the outer diameter of the columnar portion 26b, and can be inserted into the through hole 24a of the valve seat 24. The base end part 26f of the pin 26 has an outer diameter smaller than the outer diameter of the columnar part 26b. On the outer peripheral surface of the columnar portion 26b, two grooves 26a extending spirally around the axis m are formed while keeping parallel. In addition, an annular groove 26h that forms an annular shape on the same axis m as that of the columnar portion 26b is formed in the axial center portion of the outer peripheral surface of the columnar portion 26b. In the following, for the sake of convenience, of the portions located on both sides of the annular groove 26h in the columnar portion 26b, the portion disposed on the tip end portion 26e side of the pin 26 is referred to as a first columnar piece 26c, and the pin 26 is located more than the annular groove 26h. The part arrange | positioned at the base end part 26f side is called the 2nd columnar piece 26d. As shown in FIG. 2, the pin 26 has a distal end surface of the cylindrical protrusion 26 g that abuts on a distal end surface of the cylindrical protrusion 22 a of the valve body 22, and a distal end surface of the base end portion 26 f contacts the bottom surface 41 of the piston 40. It arrange | positions between the valve body 22 and the piston 40 in the aspect which contact | connects. Further, the outer peripheral surface of the columnar portion 26 b of the pin 26 is slidably in contact with the inner peripheral surface of the through hole 25 a of the plug 25.

なお、弁機構20は、ピストン40がプラグ25に当接した状態では、弁体22が弁座24から離間するように構成されている。
次に、減圧弁1の動作について説明する。
The valve mechanism 20 is configured such that the valve body 22 is separated from the valve seat 24 when the piston 40 is in contact with the plug 25.
Next, the operation of the pressure reducing valve 1 will be described.

減圧弁1では、燃料タンク2から一次ポート12に供給される高圧の水素ガスが供給路15及び連通路21gを介してハウジング21の第2収容孔21eの内部へと導かれる。第2収容孔21eの内部に導かれた水素ガスは、第2収容孔21eの内壁面と弁体22の外周面との間の隙間、及び弁座24の貫通孔24aを通過してプラグ25の貫通孔25a内に流入する。プラグ25の貫通孔25a内に流入した水素ガスは、ピン26における第1柱状片26cの螺旋溝26a、環状溝26h、及び第2柱状片26dの螺旋溝26aを流れた後、プラグ25の流路溝25eを介して減圧室Gへと導かれる。そして、減圧室Gに導かれた水素ガスは送出路16及び二次ポート18を介して燃料電池3へと供給される。   In the pressure reducing valve 1, high-pressure hydrogen gas supplied from the fuel tank 2 to the primary port 12 is guided to the inside of the second accommodation hole 21e of the housing 21 through the supply path 15 and the communication path 21g. The hydrogen gas introduced into the second accommodation hole 21e passes through the gap between the inner wall surface of the second accommodation hole 21e and the outer peripheral surface of the valve body 22 and the through hole 24a of the valve seat 24, and then the plug 25. Flows into the through hole 25a. The hydrogen gas flowing into the through hole 25a of the plug 25 flows through the spiral groove 26a of the first columnar piece 26c, the annular groove 26h, and the spiral groove 26a of the second columnar piece 26d in the pin 26, and then flows through the plug 25. It is guided to the decompression chamber G through the passage groove 25e. The hydrogen gas guided to the decompression chamber G is supplied to the fuel cell 3 through the delivery path 16 and the secondary port 18.

ここで、燃料タンク2から減圧弁1に水素ガスが供給されることにより減圧室Gの内圧が上昇すると、ピストン40がピストンばね52の付勢力に抗してプラグ25から離間する。このピストン40の動きに連動してピン26及び弁体22がピストン40側に移動することにより、弁体22が弁座24に当接して弁座24の貫通孔24aを閉塞する。すなわち、弁機構20が閉状態となる。これにより、減圧室Gへの水素ガスの供給が停止されるため、減圧室Gの内圧は、送出路16から水素ガスが送出されるのに伴い低下する。減圧室Gの内圧が低下すると、ピストン40がピストンばね52の付勢力によりプラグ25に接近する方向に移動する。このピストン40の動きに連動してピン26及び弁体22が閉塞部材27側に移動することにより、弁体22が弁座24から離間する。すなわち、弁機構20が開状態となる。これにより、減圧室Gに再び水素ガスが供給されるため、減圧室Gの内圧は上昇する。減圧弁1では、このような弁機構20の開閉動作が繰り返されることで、燃料タンク2から一次ポート12を介して供給される高圧の水素ガスを所定の圧力に減圧し、減圧された水素ガスを二次ポート18を介して燃料電池3に供給する。   Here, when hydrogen gas is supplied from the fuel tank 2 to the pressure reducing valve 1 and the internal pressure of the pressure reducing chamber G increases, the piston 40 separates from the plug 25 against the urging force of the piston spring 52. When the pin 26 and the valve body 22 move to the piston 40 side in conjunction with the movement of the piston 40, the valve body 22 contacts the valve seat 24 and closes the through hole 24a of the valve seat 24. That is, the valve mechanism 20 is closed. Thereby, the supply of hydrogen gas to the decompression chamber G is stopped, so that the internal pressure of the decompression chamber G decreases as the hydrogen gas is delivered from the delivery path 16. When the internal pressure of the decompression chamber G decreases, the piston 40 moves in a direction approaching the plug 25 by the biasing force of the piston spring 52. When the pin 26 and the valve body 22 are moved toward the closing member 27 in conjunction with the movement of the piston 40, the valve body 22 is separated from the valve seat 24. That is, the valve mechanism 20 is opened. Thereby, since hydrogen gas is supplied again to the decompression chamber G, the internal pressure of the decompression chamber G increases. In the pressure reducing valve 1, the opening and closing operation of the valve mechanism 20 is repeated, whereby the high pressure hydrogen gas supplied from the fuel tank 2 through the primary port 12 is reduced to a predetermined pressure, and the reduced hydrogen gas is supplied. Is supplied to the fuel cell 3 through the secondary port 18.

以上説明した本実施形態の減圧弁1によれば以下の作用及び効果を得ることができる。
(1)弁座24の貫通孔24aを通過した水素ガスはピン26の螺旋溝26aに沿って流れるため、水素ガスの流れ方向がプラグ25の軸方向に平行な場合と比較すると、水素ガスの移動距離、より詳しくは弁座24の貫通孔24aを通過した水素ガスがピストン40の底面41に達するまでの移動距離を長くすることができる。そして、水素ガスの移動距離が長くなるほど、水素ガスの流れ状態の乱れが平均化され、水素ガスの流れ状態をピン26の周方向において均一化することができる。したがって、仮に第2収容孔21e内での弁体22の傾き等に起因して弁座24の貫通孔24aを通過する水素ガスの流れに乱れが生じた場合でも、その水素ガスがピン26の螺旋溝26aを移動している間に流れ状態の均一化が進むため、ピストン40が水素ガスから受ける圧力の偏りを抑制することができる。よって、水素ガスの流れ状態の乱れに起因するピストン40の傾きを抑制することができる。
According to the pressure reducing valve 1 of the present embodiment described above, the following actions and effects can be obtained.
(1) Since the hydrogen gas that has passed through the through hole 24 a of the valve seat 24 flows along the spiral groove 26 a of the pin 26, compared with the case where the flow direction of the hydrogen gas is parallel to the axial direction of the plug 25, The moving distance, more specifically, the moving distance until the hydrogen gas that has passed through the through hole 24a of the valve seat 24 reaches the bottom surface 41 of the piston 40 can be increased. As the moving distance of the hydrogen gas becomes longer, the disturbance of the hydrogen gas flow state is averaged, and the hydrogen gas flow state can be made uniform in the circumferential direction of the pin 26. Therefore, even when the flow of hydrogen gas passing through the through hole 24a of the valve seat 24 is disturbed due to the inclination of the valve body 22 in the second accommodation hole 21e, the hydrogen gas is Since the flow state is made uniform while moving through the spiral groove 26a, it is possible to suppress the uneven pressure applied to the piston 40 from the hydrogen gas. Therefore, the inclination of the piston 40 resulting from the disturbance of the hydrogen gas flow state can be suppressed.

(2)ピン26の柱状部26bには螺旋溝26aが二条形成されているため、螺旋溝26aが一条だけの場合と比較すると、弁座24の貫通孔24aを通過した水素ガスの流通経路が増える。そのため、弁座24の貫通孔24aを通過した水素ガスがピン26の螺旋溝26aへとスムーズに流れ易くなるため、水素ガスの流れ状態に乱れが生じ難くなる。よって、水素ガスの流れ状態の乱れに起因するピストン40の傾きを更に抑制することができる。   (2) Since two spiral grooves 26a are formed in the columnar portion 26b of the pin 26, the flow path of the hydrogen gas that has passed through the through hole 24a of the valve seat 24 is compared with the case where only one spiral groove 26a is formed. Increase. Therefore, the hydrogen gas that has passed through the through hole 24a of the valve seat 24 is likely to flow smoothly into the spiral groove 26a of the pin 26, so that the hydrogen gas flow state is less likely to be disturbed. Therefore, it is possible to further suppress the inclination of the piston 40 caused by the disturbance of the hydrogen gas flow state.

(3)ピン26の柱状部26bの外周面における軸方向の中央部には環状溝26hが形成されているため、第1柱状片26cの螺旋溝26aに沿って流れた水素ガスは環状溝26hへと流れ込む。このとき、水素ガスは環状溝26hに沿って柱状部26bの周方向に流れるため、その過程で水素ガスの流れ状態の均一化が促進される。特に、第1柱状片26cの二条の螺旋溝26aに沿ってそれぞれ流れる水素ガス同士が環状溝26h内で混合、拡散されるため、水素ガスの流れ状態の均一化がより促進される。したがって、水素ガスの流れ状態の乱れに起因するピストン40の傾きを更に抑制することが可能である。   (3) Since the annular groove 26h is formed in the axial center portion of the outer peripheral surface of the columnar part 26b of the pin 26, the hydrogen gas flowing along the spiral groove 26a of the first columnar piece 26c is allowed to flow through the annular groove 26h. Flow into. At this time, since the hydrogen gas flows in the circumferential direction of the columnar portion 26b along the annular groove 26h, the uniformization of the flow state of the hydrogen gas is promoted in the process. In particular, since the hydrogen gas flowing along the two spiral grooves 26a of the first columnar piece 26c is mixed and diffused in the annular groove 26h, the flow state of the hydrogen gas is more uniform. Therefore, it is possible to further suppress the inclination of the piston 40 caused by the disturbance of the hydrogen gas flow state.

(4)本実施形態の減圧弁1を燃料電池車に搭載することにより、ピストン40の傾きに起因する減圧弁1の異音や振動を抑制することができるため、静音性の高い燃料電池車を実現することができる。   (4) By mounting the pressure reducing valve 1 of the present embodiment on the fuel cell vehicle, it is possible to suppress abnormal noise and vibration of the pressure reducing valve 1 due to the inclination of the piston 40, and thus a fuel cell vehicle with high noise reduction. Can be realized.

なお、上記実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・ピン26の環状溝26hの位置は、柱状部26bの軸方向の中央部に限らず、適宜変更可能である。要は、柱状部26bの外周面における軸方向の途中部分に環状溝26hが形成されていればよい。
In addition, the said embodiment can also be implemented with the following forms.
The position of the annular groove 26h of the pin 26 is not limited to the central portion in the axial direction of the columnar portion 26b, and can be changed as appropriate. In short, it is only necessary that the annular groove 26h be formed in the middle portion in the axial direction on the outer peripheral surface of the columnar portion 26b.

・図4に示すように、第1柱状片26cに形成される螺旋溝26aの捩れ方向と、第2柱状片26dに形成される螺旋溝26aの捩れ方向とを逆方向に設定してもよい。これにより、環状溝26hの前後で水素ガスの流れ方向が反転するため、環状溝26h内で水素ガスが混合され易くなる。したがって、水素ガスの流れ状態の均一化が更に促進されるため、水素ガスの流れ状態の乱れに起因するピストン40の傾きを更に抑制することができる。   As shown in FIG. 4, the twist direction of the spiral groove 26a formed in the first columnar piece 26c and the twist direction of the spiral groove 26a formed in the second columnar piece 26d may be set in opposite directions. . Thereby, since the flow direction of hydrogen gas is reversed before and after the annular groove 26h, the hydrogen gas is easily mixed in the annular groove 26h. Therefore, since the homogenization of the hydrogen gas flow state is further promoted, the inclination of the piston 40 caused by the disturbance of the hydrogen gas flow state can be further suppressed.

・図5に示すようにピン26の柱状部26bに複数の環状溝26hを形成してもよい。
・図6に示すようにピン26の柱状部26bから環状溝26hを排除してもよい。
・上記実施形態では、ピン26の柱状部26bに二条の螺旋溝26aを形成したが、三条以上の螺旋溝26aを柱状部26bに形成してもよい。また、柱状部26bに形成される螺旋溝26aは一条であってもよい。
As shown in FIG. 5, a plurality of annular grooves 26 h may be formed in the columnar part 26 b of the pin 26.
As shown in FIG. 6, the annular groove 26h may be excluded from the columnar portion 26b of the pin 26.
In the above embodiment, the two spiral grooves 26a are formed in the columnar part 26b of the pin 26, but three or more spiral grooves 26a may be formed in the columnar part 26b. Moreover, the spiral groove 26a formed in the columnar part 26b may be a single line.

・ピストン付勢手段50の構成は適宜変更可能である。また、弁体22を付勢する弁体付勢手段として弁ばね23以外の付勢手段を用いてもよい。
・ピン26及び弁体22を一体化、詳しくはそれらの組み付け後に一体化してもよい。また、ピン26及びピストン40を一体化してもよい。
The configuration of the piston urging means 50 can be changed as appropriate. Further, a biasing means other than the valve spring 23 may be used as the valve body biasing means for biasing the valve body 22.
-The pin 26 and the valve body 22 may be integrated, specifically after they are assembled. Further, the pin 26 and the piston 40 may be integrated.

・ピン26の柱状部26bの形状は円柱状に限らず、例えば四角柱状等、適宜の形状を採用することができる。その場合、プラグ25の貫通孔25aの形状は、ピン26の柱状部26bの形状に合わせて、例えば四角柱状等に変更する。   -The shape of the columnar part 26b of the pin 26 is not limited to a columnar shape, and an appropriate shape such as a square columnar shape can be employed. In that case, the shape of the through hole 25a of the plug 25 is changed to, for example, a square column shape or the like in accordance with the shape of the columnar portion 26b of the pin 26.

・上記実施形態の減圧弁1は燃料電池車に搭載されるものであったが、減圧弁1を燃料電池車以外に搭載してもよい。この場合、減圧弁1の扱うガスとして水素ガス以外のガスを扱ってもよい。   -Although the pressure-reduction valve 1 of the said embodiment was mounted in a fuel cell vehicle, you may mount the pressure-reduction valve 1 in addition to a fuel cell vehicle. In this case, a gas other than hydrogen gas may be handled as the gas handled by the pressure reducing valve 1.

(付記)
次に、上記実施形態及びその変形例から把握できる技術的思想について追記する。
(イ)高圧の水素ガスが貯蔵される燃料タンクと、前記燃料タンクから供給される水素ガスを減圧する減圧弁と、前記減圧弁を通じて減圧された水素ガスが供給される燃料電池と、を備え、前記減圧弁として、上記の減圧弁が用いられる燃料電池車。この構成によれば、減圧弁の異音や振動を抑制することができるため、清音性の高い燃料電池車を実現することができる。
(Appendix)
Next, a technical idea that can be grasped from the above embodiment and its modifications will be additionally described.
(A) a fuel tank that stores high-pressure hydrogen gas, a pressure-reducing valve that depressurizes the hydrogen gas supplied from the fuel tank, and a fuel cell that is supplied with hydrogen gas decompressed through the pressure-reducing valve. A fuel cell vehicle in which the pressure reducing valve is used as the pressure reducing valve. According to this configuration, since the noise and vibration of the pressure reducing valve can be suppressed, a fuel cell vehicle with high cleanliness can be realized.

G…減圧室、m…軸線、S…シリンダ、1…減圧弁、10…ボディ、12…一次ポート、14…弁収容穴、18…二次ポート、20…弁機構、22…弁体、23…弁ばね(弁体付勢手段)、24…弁座、24a…貫通孔、25…プラグ、26…ピン、26a…螺旋溝、26b…柱状部、26c…第1柱状片、26d…第2柱状片、26h…環状溝、40…ピストン、50…ピストン付勢手段。   G ... decompression chamber, m ... axis, S ... cylinder, 1 ... decompression valve, 10 ... body, 12 ... primary port, 14 ... valve accommodation hole, 18 ... secondary port, 20 ... valve mechanism, 22 ... valve body, 23 ... Valve spring (valve element biasing means), 24 ... Valve seat, 24a ... Through hole, 25 ... Plug, 26 ... Pin, 26a ... Helix groove, 26b ... Columnar part, 26c ... First columnar piece, 26d ... Second Columnar piece, 26h ... annular groove, 40 ... piston, 50 ... piston urging means.

Claims (2)

一次ポートに通じる弁収容穴を有するボディと、
前記弁収容穴に収容される弁機構と、
前記弁機構の下流に配置されるシリンダと、
前記シリンダ内に収容され、二次ポートに通じる減圧室を区画形成するピストンと、
前記ピストンを前記弁機構側に付勢するピストン付勢手段と、を備え、
前記弁機構は、
ガスの流路となる貫通孔を有する弁座と、
前記弁座の上流に配置される弁体と、
前記弁体を前記弁座側に付勢する弁体付勢手段と、
前記弁座の下流に配置され、前記弁体及び前記ピストンの間に配置されるピンと、
前記ピンを収容する筒状のプラグと、を有し、
前記ピンは、前記プラグの内周面に摺動可能に接する柱状部を有し、
前記柱状部の外周面には、螺旋溝が形成され、
前記柱状部の外周面における軸方向の途中部分には、前記柱状部と同軸上に環状をなす環状溝が形成され
前記柱状部における前記環状溝の両隣に位置する部位をそれぞれ第1柱状片及び第2柱状片とするとき、
前記第1柱状片に形成される螺旋溝の捩れ方向と、前記第2柱状片に形成される螺旋溝の捩れ方向とが逆方向に設定されている減圧弁。
A body having a valve accommodation hole leading to the primary port;
A valve mechanism housed in the valve housing hole;
A cylinder disposed downstream of the valve mechanism;
A piston housed in the cylinder and defining a decompression chamber leading to the secondary port;
Piston urging means for urging the piston toward the valve mechanism,
The valve mechanism is
A valve seat having a through-hole serving as a gas flow path;
A valve body disposed upstream of the valve seat;
Valve body biasing means for biasing the valve body toward the valve seat;
A pin disposed downstream of the valve seat and disposed between the valve body and the piston;
A cylindrical plug that accommodates the pin,
The pin has a columnar portion that slidably contacts the inner peripheral surface of the plug,
A spiral groove is formed on the outer peripheral surface of the columnar part,
An annular groove having an annular shape coaxially with the columnar part is formed in the middle part in the axial direction on the outer peripheral surface of the columnar part ,
When the portions located on both sides of the annular groove in the columnar part are respectively the first columnar piece and the second columnar piece,
The pressure reducing valve in which the twisting direction of the spiral groove formed in the first columnar piece and the twisting direction of the spiral groove formed in the second columnar piece are set in opposite directions .
前記柱状部の外周面には、前記螺旋溝が複数条形成されている
請求項1に記載の減圧弁。
The pressure reducing valve according to claim 1, wherein a plurality of spiral grooves are formed on an outer peripheral surface of the columnar part.
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