JP2020023980A - High-pressure trunnion type ball valve and hydrogen station using the same - Google Patents

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Abstract

To provide a high-pressure trunnion type ball valve which is adapted to, in particular, a high-pressure fluid, can make the high-pressure fluid flow by being opened and closed in a state that a thrust load at an operation of a valve body is suppressed, is secured in operability by maintaining low-torque performance even if the number of times of rotational motions of the valve is increased, and to provide a hydrogen station.SOLUTION: A high-pressure trunnion type ball valve has a ball 22 rotatably arranged in a body 21 in a state that a seat retainer 30 is sealed and connected to both sides, and a stem 23 connected to the ball 22, and transmitting a rotation force. A thrust bearing 24 for reducing rotation torque by receiving a thrust load from the ball 22 side is attached to the stem 23, and the thrust bearing 24 is arranged in a non-contact region R with respect to a high-pressure fluid flowing in the body 21, and containing hydrogen.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、ボール弁に関し、特に、水素等の高圧流体が流れる水素ステーションなどの設備に好適な高圧用トラニオン型ボール弁及びこれを用いた水素ステーションに関する。   The present invention relates to a ball valve, and more particularly, to a high-pressure trunnion-type ball valve suitable for equipment such as a hydrogen station through which a high-pressure fluid such as hydrogen flows, and a hydrogen station using the same.

例えば、燃料電池自動車用水素ステーション等の配管設備では、高圧流体の水素が使用され、この水素は約９８ＭＰａの高圧に達することもある。そのため、この種の高圧流体が流れる配管設備では、高圧流体の漏れを確実に防ぎつつ流路を開閉するために、高圧用トラニオン型バルブが用いられることが多い。   For example, piping equipment such as a hydrogen station for a fuel cell vehicle uses high-pressure fluid hydrogen, which can reach a high pressure of about 98 MPa. Therefore, in such piping equipment through which high-pressure fluid flows, a high-pressure trunnion-type valve is often used to open and close the flow path while reliably preventing leakage of the high-pressure fluid.

このような配管設備で用いられる高圧流体用のトラニオン型ボール弁として、例えば、図４に示す構造のボールバルブ１が一般に知られ、本出願人においても特許文献１の高圧用トラニオン型バルブを出願している。このようなボールバルブでは、図４において、弁座シール性を確保しつつボール弁体の回動により流路を開閉するために、シール用シートリテーナ部材３が複数の皿バネ４により強い力でボール弁体２に押圧シールされている。これに対して、低トルクでボール弁体２を回動させて操作性を向上しつつ、軸封性も確保して駆動操作側への高圧流体の外部漏れを防止することが要求されている。   As a trunnion-type ball valve for a high-pressure fluid used in such piping equipment, for example, a ball valve 1 having a structure shown in FIG. 4 is generally known. are doing. In such a ball valve, in FIG. 4, in order to open and close the flow path by rotating the ball valve body while securing the valve seat sealing property, the sealing seat retainer member 3 is formed by a plurality of disc springs 4 with a strong force. The ball valve 2 is press-sealed. On the other hand, it is required that the ball valve element 2 be rotated with a low torque to improve the operability and also secure the shaft sealing property to prevent external leakage of the high-pressure fluid to the drive operation side. .

そのため、図４のボールバルブでは、ステム部５に形成した凹状の平行二面溝６（又は凸状の平行二面突部）と、ボール弁体２に形成した凸状の平行二面突部７（又は凹状の平行二面溝）とが凹凸嵌合され、これらの嵌合を介してステム部５の回転がボール弁体２に伝達される。
そして、ステム部５の回転時のトルクを軽減するために、このステム部５におけるボール弁体２側による嵌合部位である拡径部８の上面に、図４のボール弁では２枚の円板状のスラストワッシャ９、一方、特許文献１では１つのスラストベアリングがそれぞれ軸受部材として装着され、これらによりスラスト荷重を抑えるようになっている。
さらに、ステム部５の軸封性を確保するために、ステム軸装方向において、軸受部材９よりも上側となる位置にステムシール用シール部材１０が装着されている。 Therefore, in the ball valve of FIG. 4, a concave parallel two-sided groove 6 (or a convex parallel two-sided protrusion) formed in the stem portion 5 and a convex parallel two-sided protrusion formed in the ball valve body 2. 7 (or a concave parallel two-sided groove) are fitted into and recessed from each other, and the rotation of the stem portion 5 is transmitted to the ball valve body 2 through these fittings.
In order to reduce the torque at the time of rotation of the stem portion 5, two circles in the ball valve shown in FIG. In the plate-shaped thrust washer 9, on the other hand, in Patent Literature 1, one thrust bearing is mounted as a bearing member, respectively, so that a thrust load is suppressed.
Further, in order to secure the shaft sealing property of the stem portion 5, a stem sealing seal member 10 is mounted at a position above the bearing member 9 in the stem shaft mounting direction.

これらのバルブを配管設備に設ける際には、高頻度で開閉動作をおこなって水素を供給・停止可能にするために、図４におけるアクチュエータ１１が搭載されていることが多い。アクチュエータ１１等の駆動によりバルブを安定して動作させるためには、弁体開閉時の動作トルクが安定していることが望ましく、そのためには軸受部材９を介して安定したステム部５の動作が必要になる。   When these valves are provided in piping equipment, the actuator 11 in FIG. 4 is often mounted in order to perform opening and closing operations at a high frequency so that hydrogen can be supplied and stopped. In order to operate the valve stably by driving the actuator 11 or the like, it is desirable that the operating torque at the time of opening and closing the valve is stable, and for that purpose, the operation of the stem portion 5 through the bearing member 9 must be stable. Will be needed.

特開２０１７−１１６１０５号公報JP-A-2017-116105

しかしながら、図４や特許文献１のボールバルブの場合、図４のステム部５の軸装方向において、ボール弁体２とシール部材１０との間にスラストワッシャ（軸受部材）９が装着されているため、この軸受部材９が流路１２側からキャビティ部１３に流れ込む水素の接触領域に位置し、この水素にさらされた状態になって水素による悪影響を受けやすくなる。これにより軸受部材９が劣化してその摺動抵抗が増加し、ステム部５回転時の動作トルクが増大するおそれがある。   However, in the case of the ball valve of FIG. 4 or Patent Document 1, a thrust washer (bearing member) 9 is mounted between the ball valve body 2 and the seal member 10 in the axial mounting direction of the stem portion 5 of FIG. Therefore, the bearing member 9 is located in a contact region of the hydrogen flowing into the cavity 13 from the flow channel 12 side, and is exposed to the hydrogen, so that the bearing member 9 is easily affected by the hydrogen. As a result, the bearing member 9 deteriorates, the sliding resistance increases, and there is a possibility that the operating torque when the stem portion 5 rotates is increased.

これに対して、軸受部材の水素に対する耐性を向上させるために、水素に耐え得るステンレス等の材質により設けられた玉軸受を軸受部材として使用することが考えられる。しかし、この玉軸受は、一般に流通していないことから入手が困難であり、経済性も悪い。一方、軸受部材を一般に使用される玉軸受とし、この玉軸受にグリース等の潤滑剤を塗布して摺動性の低下を抑える場合があるが、この場合、軸受部材が水素に接する位置に配置されていることで、潤滑剤の不純物が水素に混入する可能性が生じる。   On the other hand, in order to improve the resistance of the bearing member to hydrogen, a ball bearing provided with a material such as stainless steel that can withstand hydrogen may be used as the bearing member. However, since these ball bearings are not generally distributed, they are difficult to obtain, and are not economical. On the other hand, the bearing member may be a commonly used ball bearing, and a lubricant such as grease may be applied to the ball bearing to suppress a decrease in slidability. In this case, the bearing member is disposed at a position in contact with hydrogen. As a result, there is a possibility that impurities of the lubricant may be mixed into hydrogen.

図４の場合、表面が耐水素性を有するフッ素樹脂でコーティングされた無潤滑のスラストワッシャ９が用いられ、このスラストワッシャ９が２枚重ねされてスラストベアリングの機能が発揮されている。しかし、このように樹脂材料等でコーティングした軸受部材９を用いた場合、バルブの動作回数の増加に伴ってコーティング部の摩耗が激しくなり、その結果、ステム部５との摺動抵抗が徐々に増大して十分なトルク軽減機能を発揮できなくなる場合がある。   In the case of FIG. 4, a non-lubricated thrust washer 9 whose surface is coated with a hydrogen-resistant fluororesin is used, and two thrust washers 9 are stacked to exhibit the function of a thrust bearing. However, when the bearing member 9 coated with a resin material or the like is used as described above, the wear of the coating portion increases with an increase in the number of valve operations, and as a result, the sliding resistance with the stem portion 5 gradually decreases. In some cases, a sufficient torque reduction function cannot be exhibited.

本発明は、上記の課題点を解決するために開発したものであり、その目的とするところは、特に高圧流体に適しており、弁体操作時のスラスト荷重を抑えた状態でバルブを開閉して高圧流体を流すことができ、バルブの回転動作回数が増加した場合にも、低トルク性を維持して操作性を確保した高圧用トラニオン型ボール弁並びに水素ステーションを提供することにある。   The present invention has been developed in order to solve the above-mentioned problems, and the purpose thereof is to be particularly suitable for high-pressure fluid, and to open and close a valve in a state where a thrust load at the time of operating a valve body is suppressed. It is an object of the present invention to provide a high-pressure trunnion-type ball valve and a hydrogen station that can maintain high torque and maintain operability even when the number of rotations of the valve can be increased by flowing high-pressure fluid.

上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、両側にシートリテーナがシール接続された状態でボデー内に回転自在に設けられたボールと、このボールに接続されて回転力を伝達するステムとを有するトラニオン型ボール弁であって、ステムにボール側からのスラスト荷重を受けて回転トルクを低減するスラストベアリングが装着され、このスラストベアリングがボデー内を流れる水素を含有する高圧流体に対して非接触領域に配置されている高圧用トラニオン型ボール弁である。   In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is a ball that is rotatably provided in a body with a seat retainer sealed on both sides and a stem that is connected to the ball and transmits a rotational force. A trunnion type ball valve having a thrust bearing for reducing a rotational torque by receiving a thrust load from a ball side on a stem, and the thrust bearing is used for a high-pressure fluid containing hydrogen flowing in a body. It is a trunnion-type ball valve for high pressure arranged in a non-contact area.

請求項２に係る発明は、スラストベアリングは玉軸受よりなり、この玉軸受が、ステム回りに設けられた流体漏れ封止用の軸封部よりも上側に配置されている高圧用トラニオン型ボール弁である。   According to a second aspect of the present invention, the thrust bearing comprises a ball bearing, and the ball bearing is disposed above a shaft sealing portion provided around the stem for sealing fluid leakage. It is.

請求項３に係る発明は、ステムの外周に環状鍔部が形成され、この鍔部のみがスラスト方向においてスラストベアリングに接触した状態でこのスラストベアリングを介してステムの回転が伝達される高圧用トラニオン型ボール弁である。   The invention according to claim 3 is a high-pressure trunnion in which an annular flange is formed on the outer periphery of the stem, and rotation of the stem is transmitted via the thrust bearing in a state where only the flange contacts the thrust bearing in the thrust direction. It is a type ball valve.

請求項４に係る発明は、鍔部の上面にスラストベアリングが載置され、このスラストベアリングの上からステムの収容部を閉じるグランドが装着されることにより、スラストベアリングがボデー内に固定された高圧用トラニオン型ボール弁である。   According to a fourth aspect of the present invention, the thrust bearing is mounted on the upper surface of the flange portion, and a gland for closing the accommodating portion of the stem is mounted from above the thrust bearing, whereby the thrust bearing is fixed in the body. Is a trunnion type ball valve.

請求項５に係る発明は、高圧水素の供給ラインに高圧用トラニオン型ボール弁が用いられている水素ステーションである。   The invention according to claim 5 is a hydrogen station in which a high-pressure trunnion-type ball valve is used in a high-pressure hydrogen supply line.

請求項１に係る発明によると、特に水素を含有する高圧流体に適しており、ステムにスラストベアリングを装着することでバルブ開閉時のスラスト荷重を抑えた状態で、バルブを開閉して高圧流体を流すことができる。この場合、スラストベアリングを流体の非接触領域に配置していることにより、水素等の高圧流体のスラストベアリングへの接触を回避し、このスラストベアリングにコーティングを施すことなく、バルブの回転動作回数が増加した場合にもその摺動性を維持し、ステム回転時の低トルク性を確保することで操作性を向上できる。   According to the invention according to claim 1, the valve is particularly suitable for a high-pressure fluid containing hydrogen, and a high-pressure fluid is supplied by opening and closing a valve while suppressing a thrust load when the valve is opened and closed by mounting a thrust bearing on a stem. Can be shed. In this case, by disposing the thrust bearing in the non-contact area of the fluid, contact of the high-pressure fluid such as hydrogen with the thrust bearing is avoided, and the number of rotations of the valve is reduced without coating the thrust bearing. Even if it increases, the slidability is maintained, and the operability can be improved by ensuring low torque during rotation of the stem.

請求項２に係る発明によると、スラストベアリングを玉軸受とすることで汎用の玉軸受を用いることができ、この玉軸受にグリース等の潤滑剤を塗布して摺動性を高めてステム回転時のトルクを軽減し、ステムトルクの増加も回避した状態で安定した開閉動作を継続できる。玉軸受をステムの軸封部よりも上側に配置したことで、この軸封部によりステムの軸封性を確保して上側への流体漏れを阻止し、玉軸受への流体の接触を防ぐことにより流体への潤滑剤の混入を回避する。   According to the second aspect of the invention, a general-purpose ball bearing can be used by using a ball bearing as the thrust bearing, and the ball bearing is coated with a lubricant such as grease to improve the slidability and to increase the time of stem rotation. And the stable opening / closing operation can be continued in a state in which the increase of the stem torque is avoided. By locating the ball bearing above the shaft seal of the stem, the shaft seal secures the shaft seal of the stem, preventing fluid leakage to the upper side and preventing fluid contact with the ball bearing. Thus, mixing of the lubricant into the fluid is avoided.

請求項３に係る発明によると、ステムの環状鍔部のみがスラスト方向においてスラストベアリングに接触した状態で、このスラストベアリングを介してステムの回転を伝達しているため、ステムを高効率で回転でき、ステム回転時のトルクを低く抑えて操作性を向上できる。   According to the invention according to claim 3, the rotation of the stem is transmitted through the thrust bearing in a state where only the annular flange portion of the stem is in contact with the thrust bearing in the thrust direction, so that the stem can be rotated with high efficiency. The operability can be improved by suppressing the torque at the time of rotating the stem.

請求項４に係る発明によると、スラストベアリングを鍔部とグランドとの間に装着した状態でボデー内に固定していることで、スラストベアリングの位置ずれを防止してこのスラストベアリングによるステム回転時のトルク軽減機能を発揮できる。   According to the invention according to claim 4, since the thrust bearing is fixed in the body in a state of being mounted between the flange portion and the gland, displacement of the thrust bearing is prevented, and when the stem is rotated by the thrust bearing. Torque reduction function.

請求項５に係る発明によると、特に高圧流体に適し、高圧下においても軸装部分の密封性を維持しながら、ステムへのスラスト荷重を抑えて低トルク性を実現し、略一定の安定した操作トルクにより開閉操作可能な高圧用トラニオンボール弁を備え、このボール弁により高圧流体の漏れを確実に防止しつつ、優れたトルク性により自動や手動で弁体を操作して所定量の水素を供給又は停止できる。   According to the invention according to claim 5, it is particularly suitable for a high-pressure fluid, realizes a low-torque property by suppressing a thrust load on a stem while maintaining the hermeticity of a shaft-mounted portion even under a high pressure, and achieves a substantially constant stable state. A trunnion ball valve for high pressure that can be opened and closed by operating torque is provided.The ball valve reliably prevents leakage of high-pressure fluid, and automatically or manually operates the valve body with excellent torque to remove a predetermined amount of hydrogen. Can be supplied or stopped.

本発明の高圧用トラニオン型ボール弁の一実施形態を示した斜視図である。It is the perspective view which showed one Embodiment of the trunnion type ball valve for high pressure of this invention. 図１の高圧用トラニオン型ボール弁の拡大縦断面図である。FIG. 2 is an enlarged vertical sectional view of the trunnion type ball valve for high pressure in FIG. 1. 水素ステーションを示したブロック図である。It is a block diagram showing a hydrogen station. 従来の高圧流体用のトラニオン型ボール弁を示した縦断面図である。It is a longitudinal section showing the conventional trunnion type ball valve for high pressure fluids.

以下に、本発明における高圧用トラニオン型ボール弁の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１においては、本発明の高圧用トラニオン型ボール弁の実施形態における斜視図、図２においては、図１の拡大縦断面図を示している。   Hereinafter, an embodiment of a trunnion type ball valve for high pressure in the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of a high-pressure trunnion type ball valve according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged vertical sectional view of FIG.

図１、図２において、本発明におけるボール弁（以下、弁本体２０という）は、特に、水素を含有する高圧流体を流す場合に好適な高圧用トラニオン型ボール弁からなっている。弁本体２０は、ボデー２１、ボール２２、ステム２３、スラストベアリング２４、ジョイント２５、ホルダ２６、軸封部２７、グランド２８、キャップ部材２９、シートリテーナ３０、カバー３１を有し、ボール２２の両側にシートリテーナ３０がシール接続された状態でこのボール２２がボデー２１内に回転自在に設けられ、このボール２２にステム２３がジョイント２５を介して接続されて回転力を伝達するように設けられる。
本実施形態における高圧とは、例えば、２１ＭＰａ程度の高圧や、或は３５ＭＰａ以上の高圧であり、水素ステーションの配管設備用バルブとして用いる場合には、７０〜１０５ＭＰａ、具体的には、９８ＭＰａ程度の高圧を想定している。 1 and 2, the ball valve (hereinafter, referred to as a valve body 20) of the present invention is formed of a trunnion-type ball valve for high pressure which is particularly suitable for flowing a high-pressure fluid containing hydrogen. The valve body 20 has a body 21, a ball 22, a stem 23, a thrust bearing 24, a joint 25, a holder 26, a shaft seal 27, a gland 28, a cap member 29, a seat retainer 30, and a cover 31. The ball 22 is rotatably provided in the body 21 in a state where the seat retainer 30 is sealingly connected to the body 22, and a stem 23 is connected to the ball 22 via a joint 25 so as to transmit the rotational force.
The high pressure in the present embodiment is, for example, a high pressure of about 21 MPa or a high pressure of 35 MPa or more, and when used as a valve for piping equipment of a hydrogen station, 70 to 105 MPa, specifically, about 98 MPa. High pressure is assumed.

弁本体２０のボデー２１は、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）により形成され、このボデー２１の内部には、ボール２２並びにステム２３が軸装される方向（図２における鉛直方向）に収容部４０が形成される。収容部４０における底部側は縮径状に設けられ、ボール２２と、このボール２２に形成された後述の上ステム２２ａ、下ステム２２ｂ付近が収容される小径収容部４１が設けられる。収容部４０の小径収容部４１よりも上方には、やや拡径した中径収容部４２が設けられ、さらにこの中径収容部４２の上方には、さらに拡径した大径収容部４３が設けられ、この大径収容部４３の内部には雌螺子４４が形成されている。
ボデー２１の両側には、収容部４０と直交する方向（図２における水平方向）に、ボデー内部に連通するめねじ部４５が形成される。 The body 21 of the valve body 20 is formed of, for example, stainless steel (SUS). Inside the body 21, a housing portion 40 is formed in a direction in which the ball 22 and the stem 23 are axially mounted (vertical direction in FIG. 2). Is done. The bottom side of the housing portion 40 is provided with a reduced diameter, and a ball 22 and a small-diameter housing portion 41 for housing the vicinity of an upper stem 22 a and a lower stem 22 b formed on the ball 22 are provided. Above the small diameter accommodating portion 41 of the accommodating portion 40, a slightly enlarged medium diameter accommodating portion 42 is provided. Above the intermediate diameter accommodating portion 42, a further enlarged large diameter accommodating portion 43 is provided. A female screw 44 is formed inside the large-diameter accommodation portion 43.
On both sides of the body 21, female threads 45 communicating with the inside of the body are formed in a direction orthogonal to the housing 40 (horizontal direction in FIG. 2).

ボール２２は、ＳＵＳなどのステンレス鋼により形成され、このボール２２の上下位置には同一径の上ステム２２ａ、下ステム２２ｂがそれぞれ形成され、さらに上ステム２２ａの上部には、凸状の平行二面構造を有する二面突部５０が形成される。ボール２２内部には、流体流路である貫通穴５１が形成され、この貫通穴５１と直交する向きに上ステム２２ａ内部に連通孔５２が形成される。連通孔５２は、貫通穴５１から上ステム２２ａの上面に連通するように形成され、この連通孔５２を介して弁開時のキャビティＣａ内の圧力を貫通穴５１側に抜くことが可能になっている。
ボール２２は、上ステム２２ａ、下ステム２２ｂの外周にラジアル軸受５３、５３がそれぞれ装着された状態で小径収容部４１内に回転自在に収容され、この状態で二面突部５０を介してステム２３に接続されて回転操作されることでバルブが開閉可能に設けられている。 The ball 22 is formed of stainless steel such as SUS. An upper stem 22a and a lower stem 22b having the same diameter are respectively formed at the upper and lower positions of the ball 22, and a convex parallel A two-sided projection 50 having a surface structure is formed. A through hole 51 as a fluid flow path is formed inside the ball 22, and a communication hole 52 is formed inside the upper stem 22 a in a direction orthogonal to the through hole 51. The communication hole 52 is formed so as to communicate from the through hole 51 to the upper surface of the upper stem 22a. Through this communication hole 52, the pressure in the cavity Ca when the valve is opened can be released to the through hole 51 side. ing.
The ball 22 is rotatably accommodated in the small diameter accommodating portion 41 with the radial bearings 53 mounted on the outer periphery of the upper stem 22a and the lower stem 22b, respectively. The valve is provided to be openable and closable by being connected to 23 and being rotated.

ボール２２に接続されるステム２３は、ＳＵＳなどのステンレス鋼により形成され、その中間付近の外周に拡径状の環状鍔部６０が形成される。鍔部６０は、後述するスラストベアリング２４の外径と略同径の外径に形成され、この鍔部６０の上面６１にスラストベアリング２４が載置状態で装着される。ステム２３の外径は、前述のボールの上ステム２２ａの外径と略同じに設けられる。   The stem 23 connected to the ball 22 is formed of stainless steel such as SUS, and has an annular flange 60 having an enlarged diameter formed in the outer periphery near the middle thereof. The flange 60 has an outer diameter substantially the same as the outer diameter of the thrust bearing 24 described later, and the thrust bearing 24 is mounted on the upper surface 61 of the flange 60 in a mounted state. The outer diameter of the stem 23 is provided substantially equal to the outer diameter of the upper stem 22a of the ball.

ステム２３の下部には、ボール２２の上ステム２２ａと同様に、凸状の平行二面構造を有する二面突部６２が形成され、この二面突部６２に対してジョイント２５が接続可能に設けられる。ステム２３の上部には、図示しないアクチュエータ或は手動ハンドルが接続される。   Similarly to the upper stem 22a of the ball 22, a lower surface of the stem 23 is formed with a two-sided projection 62 having a convex parallel two-sided structure, and the joint 25 can be connected to the two-sided projection 62. Provided. An actuator or a manual handle (not shown) is connected to an upper portion of the stem 23.

ジョイント２５は、中径収容部４２内に挿入可能な外径の略円筒状に設けられ、その中央部には、凹状の平行二面構造を有する上部の二面穴部６３、下部の二面穴部６４が連通して形成される。上部の二面穴部６３は、ステム２３の二面突部６２が嵌合可能な大きさに形成され、一方、下部の二面穴部６４は、ボール２２の二面突部５０が嵌合可能な大きさに形成される。   The joint 25 is provided in a substantially cylindrical shape having an outer diameter that can be inserted into the medium-diameter accommodating portion 42, and has an upper two-sided hole 63 having a concave parallel two-sided structure and a lower two A hole 64 is formed in communication. The upper two-sided hole 63 is formed to have a size that allows the two-sided protrusion 62 of the stem 23 to be fitted, while the lower two-sided hole 64 is fitted with the two-sided protrusion 50 of the ball 22. It is formed to a size that is possible.

このジョイント２５は、中径収容部４２と小径収容部４１との間に形成される環状段部面６５を介して小径収容部４１への移動が規制された状態で装着され、上述したように下部の二面穴部６４に二面突部５０、上部の二面穴部６３に二面突部６２がそれぞれ挿し込まれる。これにより、ジョイント２５を介してボール２２とステム２３とが同軸に接続され、ボール２２の上部にステム２３が配置された状態でこれらが収容部４０に収容される。このとき、ジョイント２５の下面が環状段部面６５、上面が後述のホルダ２６側にそれぞれ接触しないように、これらの間にそれぞれ隙間Ｇ１、Ｇ２が設けられ、さらに、ジョイント２５外周面と中径収容部４２内周との接触を防ぐために、これらの間に隙間Ｇ３が設けられている。   The joint 25 is mounted in a state where movement to the small-diameter storage section 41 is restricted via an annular stepped surface 65 formed between the medium-diameter storage section 42 and the small-diameter storage section 41, and as described above. The two-sided projection 50 is inserted into the lower two-sided hole 64, and the two-sided projection 62 is inserted into the upper two-sided hole 63. As a result, the ball 22 and the stem 23 are coaxially connected via the joint 25, and these are accommodated in the accommodating portion 40 in a state where the stem 23 is arranged above the ball 22. At this time, gaps G1 and G2 are provided between the joint 25 so that the lower surface of the joint 25 does not contact the annular step surface 65 and the upper surface thereof does not contact the holder 26 described later. In order to prevent contact with the inner periphery of the housing portion 42, a gap G3 is provided between them.

上記ジョイント２５を設けることにより、アクチュエータ或は手動ハンドルによりステム２３を軸線回りに回転させたときに、このステム２３の回転がジョイント２５からボール２２に伝達され、ボール２２がステム２３と一体に回転するようになっている。   By providing the joint 25, when the stem 23 is rotated around the axis by an actuator or a manual handle, the rotation of the stem 23 is transmitted from the joint 25 to the ball 22, and the ball 22 rotates integrally with the stem 23. It is supposed to.

スラストベアリング２４は玉軸受よりなり、この玉軸受２４を介してボール２２側からのスラスト荷重が鍔部６０に伝わってステム２３操作時の回転トルクが低減される。この場合、ステム２３は、鍔部６０の上面６１側のみがスラスト方向において玉軸受２４に接触した状態で装着され、鍔部６０の下面とホルダ２６上面との間には隙間Ｇ４が設けられる。これにより、鍔部６０がホルダ２６に非接触の状態で玉軸受２４を介してステム２３側の回転が伝達される。   The thrust bearing 24 is formed of a ball bearing. Through this ball bearing 24, a thrust load from the ball 22 is transmitted to the flange portion 60, and the rotational torque during operation of the stem 23 is reduced. In this case, the stem 23 is mounted such that only the upper surface 61 of the flange 60 contacts the ball bearing 24 in the thrust direction, and a gap G4 is provided between the lower surface of the flange 60 and the upper surface of the holder 26. As a result, rotation of the stem 23 is transmitted via the ball bearing 24 in a state where the flange portion 60 is not in contact with the holder 26.

ジョイント２５の上方外周には、上部に拡径環状部７０を有する略円筒状のホルダ２６が配置され、このホルダ２６は、拡径環状部７０の底面側が大径収容部４３と中径収容部４２との間の環状段部面７１に載置されて位置決めされている。   A substantially cylindrical holder 26 having an enlarged-diameter annular portion 70 is disposed on the upper outer periphery of the joint 25. The holder 26 has a large-diameter accommodation portion 43 and a medium-diameter accommodation portion on the bottom side of the enlarged-diameter annular portion 70. 42 and is positioned on the annular step surface 71 between them.

ホルダ２６の内周面とステム２３外周面との間には、環状の保持リング７２を介してパッキン７５が装着される。
パッキン７５は、いわゆるＵリングシール（リップパッキン）からなり、ポリエチレン製のシール部位と、このシール部位に内装されるスプリングよりなる芯金とを有し、その内径がステム２３の外径よりもやや小さく、外径がホルダ２６の内径よりもやや大きくなるように設けられる。 A packing 75 is mounted between the inner peripheral surface of the holder 26 and the outer peripheral surface of the stem 23 via an annular holding ring 72.
The packing 75 is made of a so-called U-ring seal (lip packing), has a polyethylene sealing portion, and a core made of a spring provided in the sealing portion, and has an inner diameter slightly larger than the outer diameter of the stem 23. It is provided so that the outer diameter is slightly larger than the inner diameter of the holder 26.

パッキン７５は、汎用のＵリングシールを用いることができ、シール部位の外周がリップ部となって、このリップ部が流体圧により広がってステム２３とホルダ２３との間をシールするようになっている。このため、Ｏリングのように押圧力を加えてシール力を発揮するシール部材に比較してシール領域を小さくし、ステム２３回転時の摺動抵抗を抑えることが可能になっている。
上記のパッキン７５と保持リング７２とにより、ステム２３回りに流体漏れ防止用の軸封部２７が構成され、この軸封部２７により、ステム２３の軸回りで高圧流体が確実に封止される。 As the packing 75, a general-purpose U-ring seal can be used, and the outer periphery of the seal portion becomes a lip portion, and this lip portion expands by fluid pressure to seal between the stem 23 and the holder 23. I have. For this reason, it is possible to make the sealing area smaller than that of a sealing member that exerts a sealing force by applying a pressing force, such as an O-ring, and suppress the sliding resistance when the stem 23 rotates.
The packing 75 and the holding ring 72 form a shaft sealing portion 27 around the stem 23 for preventing fluid leakage, and the shaft sealing portion 27 reliably seals a high-pressure fluid around the stem 23. .

一方、ホルダ２６の下部外周面と中径収容部４２との間には、環状のシール部材７６と、このシール部材７６を保持する保持用リング７７とが装着され、これによりホルダ２６外周側において高圧流体が封止される。
軸封部２７を構成する各部品、及びシール部材７６や保持用リング７７は、例えば、耐水素性を有する樹脂材料により形成され、これらによりステム回り並びにホルダ回りよりも上部への高圧流体の流出を防ぎつつ、キャビティＣａ内に浸入した流体への不純物の混入を防いでいる。 On the other hand, an annular seal member 76 and a holding ring 77 for holding the seal member 76 are mounted between the lower outer peripheral surface of the holder 26 and the medium diameter accommodating portion 42, whereby the outer peripheral side of the holder 26 The high pressure fluid is sealed.
The components constituting the shaft sealing portion 27, the sealing member 76, and the holding ring 77 are formed of, for example, a resin material having hydrogen resistance, so that high-pressure fluid flows out around the stem and above the holder around the stem. This prevents impurities from entering the fluid that has entered the cavity Ca.

前述したステム２３の鍔部６０は、上記の軸封部２７よりも上側に設けられ、これにより、鍔部６０に載置される玉軸受（スラストベアリング）２４も、軸封部２７よりも上側に配置されている。
このことから、玉軸受２４は、軸封部２７を介してボデー２１内を流れる水素を含有する流体に対して非接触領域Ｒに配置されている。 The flange 60 of the stem 23 described above is provided above the shaft sealing portion 27, whereby the ball bearing (thrust bearing) 24 placed on the flange 60 is also positioned above the shaft sealing portion 27. Are located in
For this reason, the ball bearing 24 is disposed in the non-contact region R with respect to the fluid containing hydrogen flowing through the body 21 via the shaft sealing portion 27.

グランド２８は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）により略筒状に形成され、その外周には大径収容部４３の雌螺子４４に螺合する雄螺子８０が形成される。グランド２８内部の上部側には縮径状の収納凹部８１が形成され、この収納凹部８１の下部側には、より拡径した環状の嵌合凹部８２が形成されている。   The gland 28 is formed in a substantially cylindrical shape from stainless steel (SUS), and a male screw 80 that is screwed to the female screw 44 of the large-diameter housing portion 43 is formed on the outer periphery thereof. A storage recess 81 having a reduced diameter is formed on the upper side inside the ground 28, and an annular fitting recess 82 having a larger diameter is formed below the storage recess 81.

グランド２８は、雄螺子８０と雌螺子４４との螺合により、大径収容部４３内に形成された締付穴部２８ａを介して図示しない所定工具でねじ込まれて、収容部４０が閉じられた状態でボデー２１に固着される。このとき、収納凹部８１には、鍔部６０とこの鍔部６０に載置された状態の玉軸受２４が収納され、嵌合凹部８２にはホルダ２６の拡径環状部７０が嵌合状態で挿入される。   The gland 28 is screwed with a predetermined tool (not shown) through a fastening hole 28a formed in the large-diameter housing portion 43 by screwing the male screw 80 and the female screw 44, and the housing portion 40 is closed. In this state, it is fixed to the body 21. At this time, the flange 60 and the ball bearing 24 mounted on the flange 60 are stored in the storage recess 81, and the enlarged-diameter annular portion 70 of the holder 26 is fitted in the fitting recess 82. Inserted.

このようにしてグランド２８が玉軸受２４の上からボデー２１に装着されると、玉軸受２４並びにホルダ２６がそれぞれグランド２８上部に形成された縮径鍔部８３により押さえ付けられ、玉軸受２４がこの縮径鍔部８３と鍔部上面６１との間に位置決めされた状態でボデー２１内の軸装方向に固定される。   When the gland 28 is mounted on the body 21 from above the ball bearing 24 in this manner, the ball bearing 24 and the holder 26 are pressed by the reduced-diameter flange 83 formed on the top of the gland 28, and the ball bearing 24 is The body 21 is fixed in the axial mounting direction in the body 21 while being positioned between the reduced diameter flange 83 and the flange upper surface 61.

グランド２８とボデー２１との上面側には、枠状に形成されたカバー３１が設けられ、このカバー３１によりこれら上部が被覆される。カバー３１は、ネジ８４によりボデー２１に取付けられ、これによりグランド２８が所定箇所に位置決めされつつ、その抜け出しが防止される。   A cover 31 formed in a frame shape is provided on the upper surface side of the ground 28 and the body 21, and the upper portion is covered with the cover 31. The cover 31 is attached to the body 21 with screws 84, whereby the gland 28 is positioned at a predetermined position and is prevented from coming off.

前述したボデー２１の両側には、キャップ部材２９が装着される。キャップ部材２９は、ＳＵＳなどのステンレス鋼により略円筒状に形成され、その中央にはシートリテーナ３０装着用の装着穴９０が形成される。キャップ部材２９の外周にはめねじ部４５に螺着可能なおねじ部９１が形成され、これらおねじ部９１とめねじ部４５との螺着を介して各キャップ部材２９、２９がボデー２１に固着される。この場合、キャップ部材２９の先端側とボデー２１の被挿入側との間には環状のガスケット９２が装着され、このガスケット９２によりボデー２１と各キャップ部材２９、２９との間がシールされて流体の漏れが防がれている。   Cap members 29 are mounted on both sides of the body 21 described above. The cap member 29 is formed in a substantially cylindrical shape from stainless steel such as SUS, and a mounting hole 90 for mounting the seat retainer 30 is formed in the center thereof. A male screw portion 91 which can be screwed to the female screw portion 45 is formed on the outer periphery of the cap member 29, and the cap members 29, 29 are fixed to the body 21 via the screwing of the male screw portion 91 and the female screw portion 45. You. In this case, an annular gasket 92 is mounted between the distal end side of the cap member 29 and the insertion side of the body 21, and the gasket 92 seals the space between the body 21 and each of the cap members 29, 29 so that the fluid Leakage is prevented.

キャップ部材２９の装着穴９０には、皿ばねよりなる複数のばね部材９３、ゴム製のＯリング９４、Ｏリング９４保持用として両側に設けられるスペーサリング９５を介して、シートリテーナ３０が装着される。キャップ部材２９のシートリテーナ３０装着側との他方側には接続部９６が設けられ、この接続部９６に図示しない外部の継手が接続可能になっている。キャップ部材２９は、接着や溶着等によりボデー２１に一体化されていてもよい。   The seat retainer 30 is mounted in the mounting hole 90 of the cap member 29 via a plurality of spring members 93 made of a disc spring, a rubber O-ring 94, and spacer rings 95 provided on both sides for holding the O-ring 94. You. A connecting portion 96 is provided on the other side of the cap member 29 with respect to the seat retainer 30 mounting side, and an external joint (not shown) can be connected to the connecting portion 96. The cap member 29 may be integrated with the body 21 by bonding, welding, or the like.

シートリテーナ３０は、ベリリウム銅などの銅合金により形成され、ボール２２側に配置される拡径部１００と、この拡径部１００よりも縮径した筒状部１０１とを有している。拡径部１００のボール２２との対向側にはシール面１０２が設けられ、このシール面１０２には適宜のコーティング層が施され、ボール２２とのシール性が高められている。シートリテーナ３０は、筒状部１０１の外周に上記したばね部材９３、Ｏリング９４、スペーサリング９５が装着された状態で、キャップ部材２９が固着されたボデー２１内に取付けられ、Ｏリング９４により筒状部１０１の外周がシールされつつ、ばね部材９３によりボール２２方向に弾発されてシール接続される。   The seat retainer 30 is formed of a copper alloy such as beryllium copper, and has a large-diameter portion 100 disposed on the ball 22 side and a cylindrical portion 101 smaller in diameter than the large-diameter portion 100. A sealing surface 102 is provided on the side of the enlarged diameter portion 100 facing the ball 22, and an appropriate coating layer is applied to the sealing surface 102 to enhance the sealing performance with the ball 22. The seat retainer 30 is attached to the body 21 to which the cap member 29 is fixed with the spring member 93, the O-ring 94, and the spacer ring 95 mounted on the outer periphery of the cylindrical portion 101, and the O-ring 94 While the outer periphery of the cylindrical portion 101 is sealed, it is repelled in the direction of the ball 22 by the spring member 93 and is sealed and connected.

上述した弁本体２０の内部構造により、ステム２３を回転操作したときには、このステム２３の回転に伴ってジョイント２５を介してボール２２が一体に回転してバルブ開閉可能となる。このとき、グランド２８がボデー２１に螺着され、このグランド２８の嵌合凹部８２に拡径環状部７０を介してホルダ２６が固定されていることより、これらグランド２８とホルダ２６とが、ステム２３と共に回転することはない。   Due to the internal structure of the valve body 20 described above, when the stem 23 is rotated, the ball 22 rotates integrally via the joint 25 with the rotation of the stem 23 so that the valve can be opened and closed. At this time, the gland 28 is screwed to the body 21 and the holder 26 is fixed to the fitting concave portion 82 of the gland 28 via the enlarged-diameter annular portion 70. It does not rotate with 23.

ステム２３の装着後には、前述したように、ジョイント２５下面と環状段部面６５との間に隙間Ｇ１、ジョイント２５上面とホルダ２６側との間に隙間Ｇ２、ジョイント２５外周面と中径収容部４２との間に隙間Ｇ３がそれぞれ設けられ、これに加えて、鍔部６０の下面とホルダ２６上面との間にも隙間Ｇ４が設けられる。   After the stem 23 is mounted, as described above, the gap G1 is formed between the lower surface of the joint 25 and the annular step surface 65, the gap G2 is formed between the upper surface of the joint 25 and the holder 26 side, and the outer peripheral surface of the joint 25 is accommodated in the medium diameter. A gap G3 is provided between the upper and lower portions 42 and 42, and a gap G4 is also provided between the lower surface of the flange 60 and the upper surface of the holder 26.

これらのことから、ステム２３及びジョイント２５の回転時において、これらがスラスト方向で接触している部分は、鍔部上面６１と玉軸受２４との接触面のみとなる。この場合、玉軸受２４は、上下面に接している部材を相対的に回転させる機能を有していることから、ステム２３が回転するときの回転力が、グランド２８に伝達されることが防止される。これにより、ステム２３及びこのステム２３と共に回転するジョイント２５は、それぞれの上下に位置する部品に対して、その対向面の摺動が防がれてスラスト荷重が最小限に抑えられる。   From these facts, when the stem 23 and the joint 25 rotate, the portion where they contact in the thrust direction is only the contact surface between the flange upper surface 61 and the ball bearing 24. In this case, since the ball bearing 24 has a function of relatively rotating the members that are in contact with the upper and lower surfaces, it is possible to prevent the rotational force generated when the stem 23 rotates from being transmitted to the ground 28. Is done. Thus, the stem 23 and the joint 25 that rotates together with the stem 23 are prevented from sliding on the opposing surfaces of the components located above and below, and the thrust load is minimized.

なお、上記実施形態において、非接触領域Ｒは必ずしも軸封部２７の上側に設けられることでなされている必要はなく、高圧流体の接触を回避する位置であれば、ボデー２１内の別の位置に設けることもできる。   In the above-described embodiment, the non-contact region R is not necessarily provided by being provided above the shaft sealing portion 27. If the non-contact region R is at a position where contact with the high-pressure fluid is avoided, another position within the body 21 may be used. Can also be provided.

ここで、図２に示した本実施形態における弁本体２０の供試品、図４の従来のボールバルブ１の比較品について、それぞれのステム部５、ステム２３を繰り返し開閉操作し、この開閉回数に対するステム回動トルクＴの変化を測定する実験を実施した。このステム開閉トルク実験の測定結果を表１に示す。   Here, with respect to the test sample of the valve body 20 in the present embodiment shown in FIG. 2 and the comparative product of the conventional ball valve 1 of FIG. An experiment was conducted to measure the change in the stem rotation torque T with respect to. Table 1 shows the measurement results of this stem opening / closing torque experiment.

Figure 2020023980
Figure 2020023980

ステム開閉回数が２０００回程度になったときに、比較品に異音が発生した。これは、この段階で既に比較品の軸受部材９に摩耗が発生していたためと考えられる。さらに５０００回まで開閉を繰り返したときには、トルク上昇が激しくなったため、そこで比較品については試験を中止した。   When the number of times of opening and closing the stem became about 2000 times, abnormal noise occurred in the comparative product. This is probably because the bearing member 9 of the comparative product had already been worn at this stage. When opening and closing were repeated up to 5,000 more times, the torque increased sharply, so the test was stopped for the comparative product.

一方、供試品については、ステム開閉回数が５０００回に達したときにも変化はみられなかったため、引き続きステム開閉を繰り返し、ステム開閉回数が４００００回に達するまで実施した。   On the other hand, for the test sample, no change was observed when the number of times of opening and closing of the stem reached 5,000 times. Therefore, the opening and closing of the stem was continuously repeated until the number of times of opening and closing of the stem reached 40000 times.

表１の結果より、供試品と比較品とにおいて、ステム２３の開閉回数に対するステム開閉トルクＴの変化を比較すると、初期状態のステム開閉トルクＴについては、比較品が３．２Ｎ・ｍ、供試品が３．０Ｎ・ｍとなり、双方でほぼ同等となった。
しかし、比較品のステム開閉回数が５０００回に達すると、ステム開閉トルクＴが９．５Ｎ・ｍまで増加していることに対して、供試品では、ステム開閉回数が４００００回に達したときにも、ステム開閉トルクＴが初期状態と同じ３．０Ｎ・ｍに抑えられた。
これらの結果より、供試品は、比較品に比べてステムを繰り返し開閉操作した場合でも、玉軸受（スラストベアリング）２４の劣化を抑えることができ、この玉軸受２４による摺動性を長期に渡って維持して低トルク性を維持できることが確認された。 From the results in Table 1, when the change of the stem opening / closing torque T with respect to the number of times of opening and closing of the stem 23 is compared between the test sample and the comparison product, the comparison product has 3.2 N · m for the stem opening / closing torque T in the initial state. The sample was 3.0 Nm, which was almost the same in both cases.
However, when the stem opening / closing frequency of the comparative product reaches 5000 times, the stem opening / closing torque T increases to 9.5 N · m. In addition, the stem opening / closing torque T was suppressed to 3.0 N · m, which is the same as the initial state.
From these results, the test sample can suppress the deterioration of the ball bearing (thrust bearing) 24 even when the stem is repeatedly opened and closed as compared with the comparative product, and the slidability by the ball bearing 24 can be extended for a long time. It was confirmed that the low torque property can be maintained by maintaining over the entire range.

次に、本発明における高圧用トラニオン型ボール弁の上記実施形態における作用を説明する。
本発明の弁本体２０は、ボール２２に接続されるステム２３に回転トルクを低減するスラストベアリング２４を装着し、このスラストベアリング２４をボデー２１内を流れる水素を含有する高圧流体に対して非接触領域Ｒに配置しているので、スラストベアリング２４がキャビティＣａ内の水素にさらされることがない。そのため、軸受として、水素に対する耐性を有する特殊な材質のスラストベアリング、或は耐水素性の樹脂などでコーティングされたスラストベアリングを使用することなく、汎用の玉軸受をスラストベアリング２４として利用してステム２３操作時の摺動性を発揮できる。 Next, the operation of the high-pressure trunnion-type ball valve according to the embodiment of the present invention will be described.
In the valve body 20 of the present invention, a thrust bearing 24 for reducing rotational torque is mounted on a stem 23 connected to a ball 22, and the thrust bearing 24 is not in contact with a high-pressure fluid containing hydrogen flowing in the body 21. Since the thrust bearing 24 is disposed in the region R, the thrust bearing 24 is not exposed to hydrogen in the cavity Ca. Therefore, a general-purpose ball bearing is used as the thrust bearing 24 without using a thrust bearing made of a special material having a resistance to hydrogen or a thrust bearing coated with a hydrogen-resistant resin. Slidability during operation can be demonstrated.

この場合、玉軸受２４を軸封部２７よりも上側に配置していることにより、玉軸受２４にグリース等の潤滑剤を塗布することで、玉軸受２４の劣化を抑えて摺動性を維持し、ステム回転時のトルクを低く抑えて操作性を向上できる。   In this case, by arranging the ball bearing 24 above the shaft sealing portion 27, a lubricant such as grease is applied to the ball bearing 24, thereby suppressing deterioration of the ball bearing 24 and maintaining slidability. The operability can be improved by suppressing the torque at the time of rotating the stem low.

しかも、軸封部２７に、Ｕリングシールからなるパッキン７５を設けていることにより、このＵリングシール７５に水素の圧力が加わった際に、この高圧力で内外周側のシール部位がそれぞれ内径及び外径側に広がってステム２３及びホルダ２６をシールする。このため、ステム２３軸回りから上側への流体漏れを確実に防止し、玉軸受２４に塗布された潤滑剤の水素への混入を防いでいる。   In addition, since the packing 75 made of a U-ring seal is provided in the shaft sealing portion 27, when the pressure of hydrogen is applied to the U-ring seal 75, the seal portions on the inner and outer peripheral sides are respectively formed with the inner pressure by the high pressure. Then, the stem 23 and the holder 26 are spread to the outer diameter side to seal. For this reason, fluid leakage upward from around the stem 23 axis is reliably prevented, and the lubricant applied to the ball bearing 24 is prevented from being mixed into hydrogen.

ステム２３の環状鍔部６０のみをスラスト方向において玉軸受２４に接触させた状態で、この玉軸受２４を介してステム２３の回転を伝達しているので、ステム２３のスラスト荷重が他の部品に働くことを阻止できる。このため、玉軸受２４による高い摺動性を確保し、低トルク性を発揮した状態でステム２３からの回転をボール２２に伝達可能になる。   Since the rotation of the stem 23 is transmitted through the ball bearing 24 in a state where only the annular flange portion 60 of the stem 23 is in contact with the ball bearing 24 in the thrust direction, the thrust load of the stem 23 is applied to other parts. You can stop working. For this reason, high slidability by the ball bearing 24 is secured, and rotation from the stem 23 can be transmitted to the ball 22 in a state where low torque is exhibited.

図３においては、本発明の高圧用トラニオン型ボール弁が用いられた水素ステーションの一例を示している。
水素ステーションは、例えば、蓄圧器１１０、圧縮機１１１、ディスペンサ１１２、プレクール熱交換器１１３、迅速継手１１４、充填ホース１１５、充填ノズル１１６、車載タンク１１７を有し、これらを用いて高圧水素の供給ライン１２２が構成される。この水素ステーションに対して、図２の弁本体２０を用いることが可能になっている。 FIG. 3 shows an example of a hydrogen station using the trunnion type ball valve for high pressure of the present invention.
The hydrogen station includes, for example, an accumulator 110, a compressor 111, a dispenser 112, a precool heat exchanger 113, a quick fitting 114, a filling hose 115, a filling nozzle 116, and a vehicle tank 117, and supplies high-pressure hydrogen using these. Line 122 is configured. The valve body 20 of FIG. 2 can be used for this hydrogen station.

この場合、弁本体２０は圧力損失が小さい特性を有していることから、特に、供給ライン１２２のうちの圧縮機１１１内部の非圧縮流体の供給ライン、蓄圧器１１０の二次側などに設けるようにするとよく、これらの供給ラインに弁本体２０を設けることで、全体の圧力損失を抑えることが可能となる。   In this case, since the valve body 20 has a characteristic of a small pressure loss, it is provided particularly on the supply line of the non-compressed fluid inside the compressor 111 of the supply line 122, the secondary side of the accumulator 110, and the like. By providing the valve body 20 in these supply lines, it is possible to suppress the entire pressure loss.

弁本体２０を設ける場合、手動操作用の手動弁１２０、或は自動操作用の自動弁１２１として供給ライン１２２の適宜位置に配設され、これら手動弁１２０又は自動弁１２１を手動或は自動で開閉制御して水素を供給或は停止することが可能になる。   When the valve body 20 is provided, the manual valve 120 for manual operation or the automatic valve 121 for automatic operation is disposed at an appropriate position in the supply line 122, and the manual valve 120 or the automatic valve 121 is manually or automatically operated. It becomes possible to supply or stop hydrogen by opening and closing control.

これにより、供給ライン１２２において、車載タンク１１７への水素供給量などに応じて所定のプログラムで弁本体２０を開閉し、適宜量の水素の供給或は停止の制御が可能になる。   Accordingly, in the supply line 122, the valve body 20 is opened and closed by a predetermined program according to the amount of hydrogen supplied to the vehicle-mounted tank 117, and the supply or stop of an appropriate amount of hydrogen can be controlled.

例えば、供給ライン１２２における蓄圧器１１０、圧縮機１１１、ディスペンサ１１２付近の水素の供給や停止を制御する際には、蓄圧器１１０の内部が複数のタンクに分かれていることから、各タンクの切り替えが必要になる。この場合、蓄圧器１１０内の各タンク、圧縮機１１１、ディスペンサ１１２の流路の間に手動弁１２０、自動弁１２１を適宜配設する。   For example, when controlling the supply and stop of hydrogen near the pressure accumulator 110, the compressor 111, and the dispenser 112 in the supply line 122, the switching of each tank is performed because the inside of the pressure accumulator 110 is divided into a plurality of tanks. Is required. In this case, the manual valve 120 and the automatic valve 121 are appropriately disposed between the tanks in the accumulator 110, the compressor 111, and the flow path of the dispenser 112.

そして、これら手動弁１２０、自動弁１２１の開閉制御により、蓄圧器１１０内のタンクに圧縮機１１１から水素を所定圧力に達するまで充填し、所定圧力に達したタンクからディスペンサ１１２に供給するように適宜切替えるようにすればよい。   Then, by controlling the opening and closing of the manual valve 120 and the automatic valve 121, the tank in the accumulator 110 is filled with hydrogen from the compressor 111 until a predetermined pressure is reached, and supplied to the dispenser 112 from the tank that has reached the predetermined pressure. What is necessary is just to switch suitably.

上記のように水素ステーションの供給ライン１２２に本発明の弁本体２０を設けることにより、この弁本体２０を繰り返し手動或は自動により操作し、供給ライン１２２の流路を開閉して高圧水素を供給・停止したとしても、弁本体２０内の玉軸受２４への高圧水素の接触を防いでスラストベアリングとしての機能を維持し、安定した低トルク性により優れた操作性を発揮して所定量の水素を正確に供給可能となる。この場合、軸封部２７により弁本体２０からの水素の外部漏れを確実に防止しているため安全に使用できる。   By providing the valve body 20 of the present invention in the supply line 122 of the hydrogen station as described above, the valve body 20 is repeatedly operated manually or automatically to open and close the flow path of the supply line 122 to supply high-pressure hydrogen. -Even if the valve stops, the high pressure hydrogen is prevented from coming into contact with the ball bearing 24 in the valve body 20 to maintain the function as a thrust bearing. Can be supplied accurately. In this case, since the external leakage of hydrogen from the valve body 20 is reliably prevented by the shaft sealing portion 27, it can be used safely.

なお、図の水素ステーションは、本体側を自動車側よりも高圧にし、自動車接続側との差圧のみで水素充填をおこなう、いわゆる差圧充填式であるが、これ以外にも、蓄圧することなく圧縮機から自動車に直接水素を充填する、いわゆる直充填式の水素ステーションを設け、この水素ステーションに弁本体を用いることもできる（図示せず）。   The hydrogen station in the figure is of a so-called differential pressure charging type in which the main body side is set to a higher pressure than the vehicle side and hydrogen is charged only by the differential pressure with the vehicle connection side. It is also possible to provide a so-called direct charging type hydrogen station for charging the automobile directly with hydrogen from the compressor, and to use a valve body in this hydrogen station (not shown).

本発明は、特に、燃料電池で使用される高圧流体の水素等が流れる水素ステーションなどの配管設備に好適であるが、高圧流体が流れる管路であれば優れたシール性とトルク性とを発揮でき、例えば、ＣＮＧ（Compressed Natural Gas：圧縮天然ガス）ステーションにおけるバルブや、或は、パイプライン用バルブなどの各種の高圧流体の流れる場所で使用される高圧用ボール弁としても適している。   The present invention is particularly suitable for piping equipment such as a hydrogen station through which high-pressure fluid hydrogen or the like used in a fuel cell flows, but exhibits excellent sealing properties and torque properties as long as it is a pipeline through which high-pressure fluid flows. For example, it is suitable as a valve in a CNG (Compressed Natural Gas) station, or as a high-pressure ball valve used in a place where various high-pressure fluids flow, such as a pipeline valve.

２０ 弁本体
２１ ボデー
２２ ボール
２３ ステム
２４ 玉軸受（スラストベアリング）
２７ 軸封部
２８ グランド
３０ シートリテーナ
４０ 収容部
６０ 環状鍔部
１２２ 供給ライン
Ｒ 非接触領域 Reference Signs List 20 Valve body 21 Body 22 Ball 23 Stem 24 Ball bearing (thrust bearing)
27 Shaft sealing part 28 Gland 30 Seat retainer 40 Housing part 60 Annular flange 122 Supply line R Non-contact area

Claims (5)

両側にシートリテーナがシール接続された状態でボデー内に回転自在に設けられたボールと、このボールに接続されて回転力を伝達するステムとを有するトラニオン型ボール弁であって、前記ステムに前記ボール側からのスラスト荷重を受けて回転トルクを低減するスラストベアリングが装着され、このスラストベアリングが前記ボデー内を流れる水素を含有する高圧流体に対して非接触領域に配置されていることを特徴とする高圧用トラニオン型ボール弁。   A trunnion-type ball valve having a ball rotatably provided in a body in a state where a seat retainer is sealingly connected to both sides, and a stem connected to the ball and transmitting a rotational force. A thrust bearing for reducing a rotational torque by receiving a thrust load from the ball side is mounted, and the thrust bearing is arranged in a non-contact region with respect to a high-pressure fluid containing hydrogen flowing in the body. High pressure trunnion type ball valve. 前記スラストベアリングは玉軸受よりなり、この玉軸受が、前記ステム回りに設けられた流体漏れ封止用の軸封部よりも上側に配置されている請求項１に記載の高圧用トラニオン型ボール弁。   2. The high-pressure trunnion-type ball valve according to claim 1, wherein the thrust bearing comprises a ball bearing, and the ball bearing is disposed above a shaft sealing portion provided around the stem for sealing fluid leakage. . 前記ステムの外周に環状鍔部が形成され、この鍔部のみがスラスト方向において前記スラストベアリングに接触した状態でこのスラストベアリングを介して前記ステムの回転が伝達される請求項１又は２に記載の高圧用トラニオン型ボール弁。   3. The rotation of the stem according to claim 1, wherein an annular flange is formed on an outer periphery of the stem, and rotation of the stem is transmitted through the thrust bearing in a state where only the flange contacts the thrust bearing in a thrust direction. Trunnion type ball valve for high pressure. 前記鍔部の上面に前記スラストベアリングが載置され、このスラストベアリングの上から前記ステムの収容部を閉じるグランドが装着されることにより、前記スラストベアリングがボデー内に固定された請求項３に記載の高圧用トラニオン型ボール弁。   4. The thrust bearing is fixed in the body by mounting the thrust bearing on the upper surface of the flange portion and mounting a gland for closing the accommodating portion of the stem from above the thrust bearing. Trunnion type ball valve for high pressure. 高圧水素の供給ラインに請求項１乃至４の何れか１項に記載された高圧用トラニオン型ボール弁が用いられていることを特徴とする水素ステーション。   5. A hydrogen station using the high-pressure trunnion-type ball valve according to claim 1 in a high-pressure hydrogen supply line.
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