JP2019190516A - 弁装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図7に示すように、上記の弁装置100は、ガスタンクの内外を連通するガスの流路が設けられたボディ101と、ガスの流路に流動する水素ガスの流通を制御する逆止弁102とを備えている。ガスの流路には、ボディ101に取り付けられる継ぎ手103を介して水素ガスの供給元等の外部機器から延びる配管104が接続されるようになっている。
ここで、弁装置の外部から継ぎ手に対して衝撃が加わることを想定する。この場合、衝撃が加わる方向によっては、継ぎ手の軸線に対して傾くことにより継ぎ手が取付穴から離脱することがある。継ぎ手の先端部の外周縁にテーパ面が設けられていない構成が基本であるが、この構成が採用されると、継ぎ手の先端部における外周縁の一部分は、取付穴の内周面に食い込むかたちで引っ掛かる。そのため、継ぎ手の先端部における取付穴の内周面に引っ掛かった部分を支点として継ぎ手が回転するようにボディの取付穴から離脱しようとする。ひいては、継ぎ手の先端部から弁座固定部材における継ぎ手の軸線から偏った位置に対して荷重が付与され、雌ねじと雄ねじとの螺合部分に応力が生じる。
図1に示すように、弁装置1は、高圧(例えば、70MPa)の水素ガスが貯留されたガスタンク2の取付口3に取り付けられる。弁装置1は、アルミ合金製のボディ4と、ボディ4に取り付けられるとともに水素ガスの供給元から延びる供給配管5を接続するための供給側継ぎ手6と、燃料電池等の送出先へ延びる送出配管7を接続するための送出側継ぎ手8とを備えている。ボディ4は、ガスタンク2の外部に配置される箱状の本体部11、及び取付口3に挿入される取付部12を有している。取付部12は、本体部11の底面11aに対して直交する方向(図1中、下側)に延びている。取付部12の形状は、円柱状である。
図2に示すように、本体部11には、取付穴21が設けられている。取付穴21は、本体部11の側面11bに直交する方向に延びている。取付穴21は、側面11bに開口する第1取付穴22と、第1取付穴22の底面に開口する第2取付穴23とを有している。すなわち、第1取付穴22及び第2取付穴23は、ボディ4の外部側からこの順に設けられている。第1取付穴22と第2取付穴23とは、同軸上に設けられている。第1取付穴22の内周面のうち側面11bの開口部側には、雌ねじ22aが設けられている。第2取付穴23の内周面には、雌ねじ23aが設けられている。第2取付穴23には、円筒状の弁座固定部材30が取り付けられている。弁座固定部材30の外周面には、雄ねじ30aが設けられている。弁座固定部材30の雄ねじ30aは、第2取付穴23の雌ねじ23aに螺合されている。また、弁座固定部材30の中央部には、厚さ方向に貫通する連通孔30bが設けられている。連通孔30bは、取付穴21と同軸上に設けられている。また、本体部11には、第2取付穴23の底面に開口するとともに充填路13に連通する逆止弁収容穴24が設けられている。逆止弁収容穴24は、取付穴21と同軸上に設けられている。逆止弁収容穴24には、逆止弁16が収容されている。
へ延出された配管側連結部43とを有している。把持部41、先端部42及び配管側連結部43は、同軸上に設けられている。先端部42は、ボディ4の第1取付穴22に取り付けられ、弁座固定部材30と対向している。先端部42の外周面における把持部41側には、雄ねじ42aが設けられている。先端部42の雄ねじ42aは、第1取付穴22の雌ねじ22aに螺合されている。先端部42における雄ねじ42aを基準とした把持部41と反対側の外周には、テーパ面42bが設けられている。テーパ面42bは、弁座固定部材30に向かうにつれて徐々に先端部42の外径が小さくなるように設けられている。なお、第1取付穴22の雌ねじ22a及び先端部42の雄ねじ42aにおける供給側継ぎ手6の軸線に沿った長さは、所定の衝撃荷重が供給側継ぎ手6に作用したときに供給側継ぎ手6が第1取付穴22から離脱しやすくなるように可能な限り最小の長さに設定されている。
図3に示すように、本体部11の逆止弁収容穴24は、第2取付穴23の底面に開口する拡径部24aと、拡径部24aの底面に開口し、底面に充填路13に連通する弁収容部24bとを有している。
図4に示すように、先端部42の内部には、絞り弁機構収容孔44に連続して有底円筒状のシール部材収容部42cが設けられている。シール部材収容部42cの内径は、絞り弁機構収容孔44の内径よりも大きく、弁座固定部材30の外径よりも小さい。シール部材収容部42cの内部には、円環状のシール部材70が収容されている。シール部材70の厚さは、シール部材収容部42cの深さ(軸方向長さ)よりも若干大きく設定されている。シール部材70は、弁座固定部材30の先端部42と対向する端面30cと、先端部42のシール部材収容部42cの底面42dとの間で圧縮されることで、供給側継ぎ手6と弁座固定部材30との間の気密性を保っている。より詳しくは、シール部材70の外周縁は、第2取付穴23の雌ねじ23aと弁座固定部材30の雄ねじ30aとの螺合部分よりも弁座固定部材30の連通孔30bの内周面側に位置している。そのため、シール部材70の圧縮される部分は、前記螺合部分よりも径方向内側(連通孔30bの内周面側)に位置している。ここで、供給側継ぎ手6の先端部42の前進端は、弁座固定部材30の端面30cにより規定される。すなわち、先端部42は、第1取付穴22に螺合されたとき、弁座固定部材30の端面30cに当接している。そのため、先端部42が弁座固定部材30の端面30cに当接するまで第1取付穴22に螺合された状態でシール部材70が供給側継ぎ手6と弁座固定部材30との間で圧縮される。なお、前進端とは、先端部42が第1取付穴22に螺合された場合に先端部42がそれ以上第1取付穴22の底面側に進入できなくなったときの先端部42の弁座固定部材30と対向する端部の位置を示している。
流路形成部材52には、弁室形成部53と、柱状部54と、管状部55と、嵌合部56とが配管側連結部43側からこの順に設けられている。弁室形成部53の形状は、円筒状である。弁室形成部53は、絞り弁機構収容孔44に内嵌される。柱状部54の形状は、円柱状である。柱状部54の外径は、弁室形成部53の外径よりも小さい。また、柱状部54には、絞り弁機構収容孔44の軸線に直交する径方向に貫通するとともに弁室形成部53内に開口した流路57が形成されている。管状部55の形状は、円筒状である。管状部55の外径は、柱状部54の外径よりも小さい。また、管状部55には、その内外に貫通した複数の連通路58が設けられている。連通路58は、弁座固定部材30の連通孔30bと連通している。嵌合部56の形状は、円筒状である。嵌合部56の外径は、管状部55の外径よりも若干小さい。なお、柱状部54及び管状部55の外周面と絞り弁機構収容孔44の内周面との間には、隙間59が形成される。隙間59は、連通路58と連通している。そのため、隙間59は、ガス流路として機能する。
ガスタンク2に水素ガスを充填する場合には、供給側継ぎ手6に供給配管5が接続され、水素ガスが送り込まれる。このとき、絞り弁51の弁体82は、水素ガスの圧力により、コイルばね83の付勢力に抗してボディ4側に移動し、弁座81から離座する。これにより、大量の水素ガスが供給路45を介して流路形成部材52の弁室形成部53内に流入する。弁室形成部53内に流入した水素ガスは、弁体82に形成された横孔88、流路形成部材52の柱状部54に形成された流路57、隙間59、フィルタ91、管状部55の連通路58、弁座固定部材30の連通孔30bを介して逆止弁収容穴24側に流入する。そして、逆止弁16の弁体62は、水素ガスの圧力により、コイルばね63の付勢力に抗して充填路13側に移動し、弁座61から離座する。これにより、水素ガスが弁収容部24b内に流入し、弁体62の横孔68から弁体62内を通って、ガスタンク2内に水素ガスが充填される。
(1)シール部材70の供給側継ぎ手6と弁座固定部材30とにより圧縮される部位は、第2取付穴23の雌ねじ23aと弁座固定部材30の雄ねじ30aとの螺合部分よりも径方向内側、すなわち弁座固定部材30の連通孔30bの内周面側に位置する。そのため、供給側継ぎ手6から充填路13及び接続路15に向けて水素ガスが供給される場合、供給される水素ガスは、雌ねじ23aと雄ねじ30aとの螺合部分に到達する前に供給側継ぎ手6と弁座固定部材30との間で圧縮されるシール部材70により遮断される。したがって、弁座固定部材30とボディ4との螺合部分に水素ガスが到達することを抑制できる。これにより、弁座固定部材30とボディ4との螺合部分に応力が生じること、ひいては、この応力が弁装置1の強度に影響することを抑制できる。
・本実施形態において、フィルタ部90のフィルタ91は、絞り弁機構収容孔44の軸線に直交する径方向において連通路58及び隙間59に対応する位置に設けられていたが、これに限らない。
・本実施形態において、供給側継ぎ手6の先端部42にテーパ面42bを設けていたが、テーパ面42bを割愛した単なる寸胴状をなす先端部としてもよい。
図6に示すように、先端部42のテーパ面42bに代替して円環状の円弧面42eを採用してもよい。円弧面42eは、弁座固定部材30に向かうにつれて徐々に先端部42の外径が小さくなるように設けられている。円弧面42eは、弁座固定部材30に向かうにつれて滑らかな曲面形状となるように設けられている。
・本実施形態において、コイルばね63,83を用いたが、これに限らず、例えば皿ばねや弾性体等を用いてもよい。また、水素ガスの圧力により弁体62を弁座61側に付勢することが可能な場合、及び水素ガスの圧力により弁体82を弁座81側に付勢することが可能な場合には、コイルばね63,83、皿ばね及び弾性体を設けなくともよい。
Claims (4)
- 高圧のガスが貯留されるガスタンクの内外を連通するガス流路を有するボディと、
前記ボディに取り付けられるとともに前記ガス流路に配管を接続するための継ぎ手と、
前記ガスタンクの内部のガスが前記ガス流路から前記継ぎ手に向けて逆流することを抑制する逆止弁であって、弁孔を有する弁座と、前記弁孔を開閉する弁体とを備える逆止弁と、
前記弁座を前記ボディに固定するとともに前記弁孔に連通する連通孔を有する弁座固定部材であって、外周面に雄ねじが設けられている弁座固定部材とを備え、
前記ボディには、前記ボディの外部側から前記継ぎ手、前記弁座固定部材の順に前記継ぎ手及び前記弁座固定部材が取り付けられる取付穴であって、前記弁座固定部材の前記雄ねじと螺合する雌ねじが内周面に設けられている取付穴が設けられ、
前記継ぎ手と前記弁座固定部材との間には、前記継ぎ手と前記弁座固定部材との間の気密性を保つシール部材が圧縮された状態で設けられ、
前記シール部材の外周縁は、前記雌ねじと前記雄ねじとの螺合部分よりも径方向内側に位置している
弁装置。 - 前記継ぎ手の前記弁座固定部材と対向する先端部には、前記シール部材を収容するシール部材収容部が設けられ、
前記弁座固定部材における前記先端部が対向する端面に前記先端部が当接した状態で前記シール部材が前記継ぎ手と前記弁座固定部材との間で圧縮されている
請求項1に記載の弁装置。 - 前記継ぎ手の前記弁座固定部材と対向する先端部は円筒状をなし、
前記先端部における外周には、前記弁座固定部材に向かうにつれて徐々に前記先端部の外径が小さくなるテーパ面が設けられている
請求項1または請求項2に記載の弁装置。 - 前記継ぎ手の内部には、絞り弁機構が収容される絞り弁機構収容孔であって、前記連通孔の軸線上に設けられる絞り弁機構収容孔が設けられており、
前記絞り弁機構は、前記連通孔と連通する連通路が設けられている円柱状の流路形成部材であって、前記絞り弁機構収容孔の内周面との間に隙間をもって収容されることにより前記連通路と連通するガス流路を形成する流路形成部材を含み、
前記連通路と前記隙間との間で異物を回収する円筒状のフィルタ部が前記流路形成部材を包囲するように設けられ、
前記フィルタ部は、円筒状のフィルタと、前記フィルタの両端部を挟みこむかたちで配置されることにより前記フィルタの両端部との間から前記連通路への異物の進入を抑制する円環状のガスケットと、前記ガスケットを前記フィルタの両端部との間で圧縮させた状態で前記流路形成部材に嵌合されている円環状の固定部材とを有し、
前記固定部材は、前記シール部材に当接している
請求項1〜3のいずれか一項に記載の弁装置。
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