JP4530644B2 - ガスタンクに備える電磁弁装置 - Google Patents

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Description

本発明は、高圧ガスを充填するガスタンクに備える電磁弁装置に関し、特に、高圧水素ガスを充填する燃料電池車のガスタンクに備えて好適なガスタンクに備える電磁弁装置に関する。
従来より、例えば、自動車に搭載され、高圧ガスを充填したガスタンクには電磁弁が設けられ、電磁弁の開閉制御により、高圧ガスをガスタンクから供給するようにしている。この電磁弁は、特許文献１に示すように、ガスタンクの口に装着される弁本体に一体に組み込まれると共に、電磁弁は弁本体の先端に設けられ、ガスタンクの内部に配置されている。
特開平１１−３６９８９号公報
しかしながら、こうした従来のものは、電磁弁を弁本体に一体に組み立ててから、ガスタンクの口孔から内部に挿入しているので、電磁弁の大きさが大きいと、ガスタンクの口孔もこれを挿入できるように大きく形成しなければならない。そのため、口孔に装着される弁本体の大きさも大きくなり、大型化したり、重量が増加するという問題があった。
本発明の課題は、小型で、ガスタンクに装着しやすいガスタンクに備える電磁弁装置を提供することにある。
かかる課題を達成すべく、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即ち、
内部に高圧ガスを充填するガスタンクに設置し、コイルへの通電非通電により可動鉄心が固定鉄心に吸引及び吸引解除されて弁体が弁座に着離して開閉作動するガスタンクに備える電磁弁装置において、
前記ガスタンクの内部と外部とを連通する流通路を形成した弁本体を前記ガスタンクの口孔に外部から内部に挿入して前記口孔に装着し、かつ、前記流通路に弁座を設けると共に、前記弁本体に前記弁座と着離する移動自在な弁体を設け、
前記弁体と係合して移動自在な可動鉄心と、該可動鉄心と対向して前記コイルへの通電により前記可動鉄心を吸引すると共に前記コイルへの非通電により前記可動鉄心の吸引を解除する固定鉄心とを備えた電磁部を前記弁本体の前記ガスタンク内側端部に形成した収納孔内に配置し、
前記弁本体に形成した溝と前記固定鉄心に形成した溝とに回転方向位置決め部材を挿入すると共に、前記回転方向位置決め部材には前記コイルと外部電源とを接続するリード線を挿通する切欠を形成したことを特徴とするガスタンクに備える電磁弁装置がそれである。
前記弁本体には、前記流通路とは別個に前記高圧ガスを外部へ排出可能に排出路を形成し、前記排出路には前記リード線を挿通する構成としてもよい。
前記弁本体の前記ガスタンク内側端部を被覆するキャップ部材を設け、前記キャップ部材の端面に形成した開口を前記流通路に連通すると共に、該開口に平板状のフィルタ部材を配置した構成としてもよい。その際、前記流通路は、前記収納孔の外側の前記弁本体の外周に沿って設けてもよい。
前記流通路に連通した開口を前記弁本体の外周側に形成すると共に、該開口にリング状のフィルタ部材を配置した構成としてもよい。
前記電磁部は、前記コイルが挿入される挿入孔を前記固定鉄心の一端面より軸方向に穿設し、前記挿入孔へ前記コイルを挿入して前記挿入孔に装着した止め輪により抜け止めすると共に、前記挿入孔に挿入した弾性部材により前記コイルを軸方向に押圧する構成としてもよい。また、前記電磁部は、前記収納孔に収納した前記固定鉄心を前記収納孔に装着した止め輪により抜け止めすると共に、前記収納孔に収納した弾性部材により前記固定鉄心を軸方向に押圧する構成としてもよい。
前述したように本発明の請求項１記載のガスタンクに備える電磁弁装置は、弁本体の収納孔に電磁部を配置し、弁本体と固定鉄心との溝に回転方向位置決め部材を挿入すると共に、回転方向位置決め部材の切欠にリード線を挿通したので、小型で、ガスタンクに装着しやすいという効果を奏する。また、請求項２記載のガスタンクに備える電磁弁装置は、請求項１に対して、更に弁本体の収納孔に電磁部を配置し、弁本体の排出路にリード線を挿通したので、小型で、ガスタンクに装着しやすいという効果を奏する。請求項３記載のガスタンクに備える電磁弁装置は、請求項１に対して、更に弁本体の収納孔に電磁部を配置し、弁本体の軸方向端に平板状のフィルタ部材を設けたので、小型で、ガスタンクに装着しやすいという効果を奏する。流通路を弁本体の外周に沿って設けると、固定鉄心を高圧ガスにより冷却することができる。また、請求項５記載のガスタンクに備える電磁弁装置は、請求項１に対して、更に弁本体の収納孔に電磁部を配置し、弁本体の外周側にリング状のフィルタ部材を設けたので、小型で、ガスタンクに装着しやすいという効果を奏する。更に、弾性部材によりコイルあるいは固定鉄心を付勢することにより、コイルあるいは固定鉄心を容易に固定保持できる。
以下本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１、図２に示すように、１はガスタンクで、本実施形態では、高圧水素ガスが充填される。ガスタンク１には、口孔２が形成されており、口孔２はガスタンク１の内部と外部とを連通するように貫通形成されている。口孔２には、雌ねじ部４が形成されると共に、雌ねじ部４に連接してストレート孔部６が形成されている。
口孔２には、ガスタンク１の外部から内部に向かって弁本体８が挿入されている。弁本体８には、雌ねじ部４に螺入される雄ねじ部１０が形成されると共に、ストレート孔部６に嵌入されるストレート軸部１２が形成されている。ストレート軸部１２には、Ｏリング１４が嵌着されて、漏れ止めが図られている。
弁本体８は、その先端がガスタンク１の内部にまで達する長さに形成されており、弁本体８には、ガスタンク１の内側端部から軸方向に収納孔１６が形成されると共に、収納孔１６に連接して摺動孔１８が形成されている。更に、摺動孔１８に連接して弁座孔２０、連接孔２２、貫通孔２４がそれぞれ軸方向にガスタンク１の内部側から外部側に向かって連接して形成されている。
弁座孔２０には、Ｏリング２６が装着されて漏れ止めが図られた挿入部材２８が嵌着されており、弁座孔２０に係止部材３０が螺入されて、挿入部材２８がワッシャー部材２９を介して固定されている。挿入部材２８には連通孔３２が、係止部材３０には貫通孔３４がそれぞれ形成されて、摺動孔１８と連接孔２２とが連通されている。
挿入部材２８には、弁座３６が形成された弁座部材３８が嵌着されて、連通孔３２と貫通孔３４とが弁座３６を介して連通されている。摺動孔１８には、弁体４０が、摺動孔１８との間に隙間４２を設けて移動自在に挿入されている。弁体４０は、摺動孔１８を移動して、弁座３６に着座・離間することができるように構成されている。弁体４０には、中央に小径孔４４が貫通形成されており、小径孔４４の収納孔１６側は、弁座４６を介して摺動孔１８に連通されている。
一方、収納孔１６内には、電磁部４８が配置されている。電磁部４８は、摺動孔１８に移動自在に挿入された可動鉄心５０を備え、可動鉄心５０の先端は、弁体４０に隙間５２を開けて挿入されている。可動鉄心５０の先端は、弁座４６に着座して、小径孔４４と摺動孔１８との連通を遮断できるように構成されている。また、可動鉄心５０と弁体４０とは、径方向に挿入されたピン５４により係止されている。このピン５４は、可動鉄心５０に隙間なく嵌着されると共に、弁体４０とピン５４との間には隙間が形成されている。
摺動孔１８に挿入されている可動鉄心５０の外周には、環状溝５６が形成されると共に、環状溝５６に連接した連通溝５８が軸方向に形成されている。環状溝５６に対応して、弁本体８の外周には、環状溝６０が形成されており、環状溝６０と環状溝５６とを連通する貫通孔６２が穿設されている。
また、電磁部４８は、可動鉄心５０と対向する固定鉄心６４を備え、固定鉄心６４は収納孔１６の段部１６ａに当接するように挿入されている。収納孔１６には弁本体８の端側に止め輪６６が装着されており、固定鉄心６４と止め輪６６との間には弾性部材６８が介装されている。弾性部材６８には、本実施形態では、波形に形成された座金が用いられている。この弾性部材６８の弾性力により、固定鉄心６４が段部１６ａに押圧されて、固定保持されている。
可動鉄心５０と固定鉄心６４との間には、コイルスプリング７０が配置されており、コイルスプリング７０の付勢力により、可動鉄心５０が移動されて弁座４６に着座するように構成されている。固定鉄心６４には、可動鉄心５０側から軸方向に、リング状の挿入孔７２が形成されている。挿入孔７２には、弾性部材７３とコイル７４とが挿入されている。弾性部材７３は、本実施形態では波形に形成された座金が用いられている。コイル７４はボビン７６に電線が巻かれた周知のものである。挿入孔７２には、可動鉄心５０の端側に止め輪７８が装着されており、止め輪７８とコイル７４と間には、係止部材８０が介装されている。コイル７４は弾性部材７３の付勢力により、係止部材８０を介して止め輪７８に押圧されて、固定保持されている。
固定鉄心６４には、挿入孔７２に連通する溝８２が外周に形成されており、この溝８２に対応して、弁本体８には収納孔１６に連通する溝８４が外周に形成されている。両溝８２，８４には、回転方向位置決め部材８６が挿入されて、弁本体８と固定鉄心６４とが相対的に回転しないように構成されている。回転方向位置決め部材８６には、切欠８６ａが形成されており、コイル７４のリード線８８が切欠８６ａを通り、溝８４に引き出されている。
ガスタンク１の内側に突出された弁本体８の端部には、キャップ部材９０が被せられている。キャップ部材９０は環状溝６０を覆うような長さに形成され、その先端は、弁本体８に装着されたＯリング９２により漏れ止めが図られている。弁本体８の外周とキャップ部材９０の内周との間には、隙間９４が形成されて、隙間９４は環状溝６０に連通されている。キャップ部材９０の外径は、弁本体８のストレート軸部１２の外径と同じか、それよりも小さくなるように、弁本体８の外径が小さくされて、キャップ部材９０が弁本体８の外周に装着されている。
キャップ部材９０の軸方向端面９０ａには、複数の開口９６が穿設されており、開口９６は隙間９４に連通するように構成されている。この端面９０ａには、開口９６と同軸上に開口９８が形成された円盤状の押さえ部材１００が配置されており、キャップ部材９０の端面９０ａと押さえ部材１００との間には、平板状のフィルタ部材１０２が挟持されている。
キャップ部材９０、押さえ部材１００、フィルタ部材１０２を貫通するボルト１０４が固定鉄心６４に螺入されて、キャップ部材９０、押さえ部材１００、フィルタ部材１０２が固定鉄心６４に固定されている。フィルタ部材１０２は、ガスタンク１に充填された高圧ガスに混入した異物を捕捉できるものである。
本実施形態では、貫通孔２４、連接孔２２、連通孔３２、貫通孔３４、摺動孔１８、連通溝５８、環状溝５６、貫通孔６２、環状溝６０、隙間９４、開口９６，９８により流通路ａを形成している。この流通路ａとは別個に、弁本体８には排出路ｂとしての排出孔１０５が形成されている。排出孔１０５はガスタンク１の外部側から内部に向かって形成されており、その内部側の先端は、溝８４の端に形成された窪み１０６に連通されている。前述したリード線８８は溝８４を通って、窪み１０６に引き込まれ、更に、排出孔１０５内に挿通されて、ガスタンク１の外部の図示しない外部電源と接続できるように構成されている。
弁本体８には、流通路ａ、排出路ｂとは別に供給路ｃとしての供給孔１０８も形成されている。供給孔１０８はガスタンク１内部の弁本体８の側面に開口されて、ガスタンク１内と連通されている。尚、本実施形態では、図２に示すように、流通路ａには、更に、過流防止弁１１０、常時開弁されている開閉弁１１２、減圧弁１１４が介装されており、排出路ｂには常時閉弁されている開閉弁１１６が介装されており、供給路ｃには、チェック弁１１８，１２０、常時開弁されている開閉弁１２２が介装されている。
次に、前述した本実施形態のガスタンクに備える電磁弁装置の作動について説明する。
まず、開閉弁１２２、チェック弁１２０，１１８、供給孔１０８を介して、ガスタンク１内に高圧水素ガスが充填される。自動車の運転に伴って、リード線８８を介して外部電源と接続されたコイル７４に通電されると、固定鉄心６４が励磁されて、可動鉄心５０が固定鉄心６４に吸引される。よって、可動鉄心５０が摺動孔１８を移動し、可動鉄心５０の先端が弁座４６から離間する。これにより、開口９８、フィルタ部材１０２、開口９６、隙間９４、環状溝６０、貫通孔６２、環状溝５６、連通溝５８、摺動孔１８、弁座４６、小径孔４４を介して、連通孔３２に高圧水素ガスが流出する。
連通孔３２の圧力が上昇すると共に、可動鉄心５０が更に移動して、ピン５４を介して弁体４０を移動して、弁体４０を弁座３６から離間させる。よって、貫通孔３４と連通孔３２とが弁座３６を介して連通され、開口９８、フィルタ部材１０２、開口９６、隙間９４、環状溝６０、貫通孔６２、環状溝５６、連通溝５８、摺動孔１８、隙間４２、貫通孔３４、弁座３６、連通孔３２、連接孔２２、貫通孔２４が連通されて、高圧水素ガスがガスタンク１の外部に流出する。
高圧水素ガスがフィルタ部材１０２を通過する際には、異物が捕捉されて、清浄な高圧水素ガスが供給される。平板状のフィルタ部材１０２はキャップ部材９０の端面９０ａに取り付けられたコンパクトな構成であるので、電磁部４８を組み込んだ弁本体８を口孔２に挿入する際に、フィルタ部材１０２が邪魔になることがなく、組み立てが容易である。また、隙間９４を高圧水素ガスが流れるときには、弁本体８を介して、固定鉄心６４が冷却される。隙間９４を流通路ａとすることにより、流路断面積を大きく取れ、外形をコンパクトにできる。
一方、コイル７４の非通電により、固定鉄心６４による可動鉄心５０の吸引が解除される。可動鉄心５０はコイルスプリング７０の付勢力により、摺動孔１８を移動して、可動鉄心５０の先端が弁座４６に着座すると共に、弁体４０を押して、弁体４０を弁座３６に着座させる。よって、連通孔３２と貫通孔３４及び小径孔４４との連通が遮断されて、高圧水素ガスの流出が停止する。
コイル７４のリード線８８は、弁本体８と固定鉄心６４との相対的回転を規制する回転方向位置決め部材８６の切欠８６ａに挿通されているので、リード線８８が弁本体８の外周に大きく突き出すことがなく、コンパクトに配置できるので、装置を小型化でき、しかも、口孔２への挿入が容易になる。また、リード線８８を弁本体８の排出路ｂに挿通したので、リード線８８をガスタンク１の外部に引き出すための孔を別途形成する必要がなく、弁本体８が小型化され、口孔２への挿入が容易になる。尚、本実施形態では、弁体４０と可動鉄心５０とを別体に形成したパイロット型弁として構成したが、弁体４０と可動鉄心５０とを一体に構成しても実施可能である。
次に、前述した実施形態と異なる第２実施形態について、図４によって説明する。尚、前述した実施形態と同じ部材については同一番号を付して詳細な説明を省略する。
本第２実施形態では、キャップ部材９０の筒状の外周に、環状溝６０と対応して環状溝６０に連通した複数の開口１２４が形成されている。そして、この複数の開口１２４を繋ぐように、キャップ部材９０の外周に環状溝１２６が形成されている。環状溝１２６にはリング状のフィルタ部材１２８が装着されている。
フィルタ部材１２８は、キャップ部材９０の外周から突きでないように形成されており、口孔２を通して組み込む際に、フィルタ部材１２８が邪魔になることはなく、容易に組み立てることができる。
以上本発明はこの様な実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。
本発明の一実施形態としてのガスタンクに備える電磁弁装置の軸方向に沿った断面図である。 本実施形態のガスタンクに備える電磁弁装置を用いた回路図である。 図１のＡＡ拡大断面図である。 本発明の他の実施形態としてのガスタンクに備える電磁弁装置の要部断面図である。
符号の説明
１…ガスタンク ２…口孔
８…弁本体 １６…収納孔
１８…摺動孔 ４０…弁体
３６，４６…弁座 ４８…電磁部
５０…可動鉄心 ６４…固定鉄心
６８，７３…弾性部材 ７０…コイルスプリング
７４…コイル ７６…ボビン
８６…回転方向位置決め部材
８８…リード線 ９０…キャップ部材
９６，１２４…開口 １０２，１２８…フィルタ部材
１０４…ボルト
１１０…過流防止弁 １１８，１２０…チェック弁
１１２，１１６，１２２…開閉弁
１１４…減圧弁

Claims (7)

  1. 内部に高圧ガスを充填するガスタンクに設置し、コイルへの通電非通電により可動鉄心が固定鉄心に吸引及び吸引解除されて弁体が弁座に着離して開閉作動するガスタンクに備える電磁弁装置において、
    前記ガスタンクの内部と外部とを連通する流通路を形成した弁本体を前記ガスタンクの口孔に外部から内部に挿入して前記口孔に装着し、かつ、前記流通路に弁座を設けると共に、前記弁本体に前記弁座と着離する移動自在な弁体を設け、
    前記弁体と係合して移動自在な可動鉄心と、該可動鉄心と対向して前記コイルへの通電により前記可動鉄心を吸引すると共に前記コイルへの非通電により前記可動鉄心の吸引を解除する固定鉄心とを備えた電磁部を前記弁本体の前記ガスタンク内側端部に形成した収納孔内に配置し、
    前記弁本体に形成した溝と前記固定鉄心に形成した溝とに回転方向位置決め部材を挿入すると共に、前記回転方向位置決め部材には前記コイルと外部電源とを接続するリード線を挿通する切欠を形成したことを特徴とするガスタンクに備える電磁弁装置。
  2. 前記弁本体には、前記流通路とは別個に前記高圧ガスを外部へ排出可能に排出路を形成し、前記排出路には前記リード線を挿通することを特徴とする請求項１記載のガスタンクに備える電磁弁装置。
  3. 前記弁本体の前記ガスタンク内側端部を被覆するキャップ部材を設け、前記キャップ部材の端面に形成した開口を前記流通路に連通すると共に、該開口に平板状のフィルタ部材を配置したことを特徴とする請求項１記載のガスタンクに備える電磁弁装置。
  4. 前記流通路は、前記収納孔の外側の前記弁本体の外周に沿って設けられたことを特徴とする請求項３記載のガスタンクに備える電磁弁装置。
  5. 前記流通路に連通した開口を前記弁本体の外周側に形成すると共に、該開口にリング状のフィルタ部材を配置したことを特徴とする請求項１記載のガスタンクに備える電磁弁装置。
  6. 前記電磁部は、前記コイルが挿入される挿入孔を前記固定鉄心の一端面より軸方向に穿設し、前記挿入孔へ前記コイルを挿入して前記挿入孔に装着した止め輪により抜け止めすると共に、前記挿入孔に挿入した弾性部材により前記コイルを軸方向に押圧することを特徴とする請求項１ないし請求項５記載のガスタンクに備える電磁弁装置。
  7. 前記電磁部は、前記収納孔に収納した前記固定鉄心を前記収納孔に装着した止め輪により抜け止めすると共に、前記収納孔に収納した弾性部材により前記固定鉄心を軸方向に押圧することを特徴とする請求項１ないし請求項６記載のガスタンクに備える電磁弁装置。
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