JP4896070B2

JP4896070B2 - 雌型継手部材及び雄型継手部材

Info

Publication number: JP4896070B2
Application number: JP2008119100A
Authority: JP
Inventors: 一憲青木
Original assignee: Nitto Kohki Co Ltd
Current assignee: Nitto Kohki Co Ltd
Priority date: 2008-04-30
Filing date: 2008-04-30
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2028-04-30
Also published as: EP2273177A4; CN102037269B; US20110037254A1; EP2273177B1; CN102037269A; JP2009270588A; EP2273177A1; WO2009133932A1; US8186649B2

Description

本発明は、水素ガスなどの高圧流体を扱うのに適した管継手部材に関し、特に、雌型継手部材及び雄型継手部材に関する。

近年、水素ガスを使用した燃料電池を動力源とする車両が実用化されてきている。このような車両においては、現在主流のガソリン車両に対するガソリンスタンドと同様の水素ガス供給スタンドなどでの水素ガスの供給が必要となる。この場合、車両側の水素ガス貯留タンクの入口に取り付けられる雄型管継手に対して、スタンド側の水素ガス貯留タンクからの水素ガスを排出供給するためのホースの出口に取り付けられた雌型管継手を連結して、その供給が行われることになる。

この場合の水素ガスは、通常は７０ＭＰａ程度に加圧されている。従って、雄型及び雌型の管継手を連結する場合には、事故が発生しないように万全の対策が求められる。例えば、水素ガスの供給は管継手が完全に連結された状態とした後で開始されるようにし、供給が開始された状態では、管継手の意図しない偶発的な連結解除が生じることがないようにしなければならない。また、管継手の連結及び連結解除を行なうときには、当該管継手内に水素ガスの圧力がかかっていない状態であることを確実にする必要がある。

しかし、このような要求を満たす管継手は、まだ、開発されていない。

特許文献１は、高圧流体にも適した管継手を開示している。
特許３８９４５７８号

しかし、この特許文献１の管継手は、水素ガスのような高圧流体を安全に取り扱うために必要とされる上述のような点は十分には満足されていない。例えば、流体供給中であっても、該管継手の開閉弁操作用のレバーを回動すれば、スリーブが戻ることで当該管継手は連結が外れる。また、特許文献１では、その発明の名称を迅速連結式継手としているが、雄型部材を雌型部材に挿入した後に、弁操作レバーを回動しなければならず、挿入しただけで連結が完了するものに比べて、連結操作に手間がかかる。

本発明は、このような点に鑑み、高圧流体を安全に取り扱うことができ、且つ、より迅速に連結を行うことを可能とする高圧流体用管継手、特に、そのような管継手における雌型継手部材を提供することを目的としている。

すなわち、本発明は、
雄型継手部材（以下に述べる実施形態の説明では参照番号１４を付す）を受け入れる一端と、流体源に連通される他端とを有する筒状のハウジング（１６）と、
該ハウジングに取り付けられ、該ハウジングの一端から挿入される雄型継手部材に係合して該雄型継手部材をハウジングに連結する施錠位置（図４、図５）と、該雄型継手部材から外れて該雄型継手部材のハウジングとの連結を解除する施錠解除位置（図２）との間で変位可能な第1施錠部材（１８）と、
該第１施錠部材を該施錠解除位置に保持する保持位置（図２）と、該ハウジング内に挿入される雄型継手部材によって変位されて第１施錠部材（１８）が該施錠位置に変位するのを許容する変位許容位置（図４、図５）との間で変位可能な保持部材（２０）と、
該ハウジングに取り付けられ、第１施錠部材が施錠解除位置になるのを許容する待機位置（図２）と、該保持部材が変位許容位置となることに応答して該施錠部材を施錠位置に抑える抑え位置との間で変位可能とされた抑え部材（２４）と、
該ハウジング内に挿入される雄型継手部材と連通される該ハウジングの流体通路を開放する開位置（図５）と該流体通路を閉止する閉位置（図２乃至図４）との間で変位可能で、該ハウジングの流体通路内の流体圧によって開位置となるようにされた弁部材（３０）と、
該弁部材（３０）と抑え部材（２４）との間に設けられ、第１位置と第２位置との間で変位可能とされ、抑え部材（２４）が待機位置（図１乃至図４）にあるときに該ハウジングが流体源に連通された状態では、流体圧によって開位置に向けて変位される弁部材により該第１位置から該第２位置に向けて変位されるが、該弁部材が開位置に至る前に抑え部材に係合して該第２位置になるのを阻止され、それにより、該弁部材が開位置に到るのを阻止すると共に該抑え部材が抑え位置に変位するのを阻止し、抑え部材（２４）が抑え位置（図４）にあるときに該ハウジングが流体源に連通された状態では、該第１位置から抑え部材との係合がなされずに該第２位置に変位され、該弁部材が該開位置まで変位するのを許容する第２施錠部材（５０）と
を有することを特徴とする雌型継手部材を提供する。

この雌型継手部材では、雄型継手部材が連結される前の状態で流体源に連通されていたとすると、第２施錠部材（５０）が抑え部材（２４）によって係止されて、弁部材が開位置まで変位するのが阻止されると共に、抑え部材が待機位置から抑え位置へ動くのが阻止され、従って、雄型継手部材及び雌型継手部材の連結はなされない。すなわち、この雌型継手部材では、流体源に流体連通されていない状態でだけ雄型継手部材の連結が許容され、雄型継手部材が完全に連結された状態でのみ流体源からの高圧流体を流すことが可能となるのであり、その操作における高い安全性を得ることができ、特に、水素ガスなどの高圧流体を扱うのに適したものとなる。

また、雄型継手部材が連結されて流体源が連通され、弁部材が流体圧によって開位置に変位された状態では、弁部材によって第２位置に変位された第２施錠部材（５０）は、抑え部材（２４）が待機位置に戻るのを阻止するようにすることができる。

このようにすることにより、弁部材が開位置となっている状態で、抑え部材（２４）を待機位置に引き戻そうとしても、第２施錠部材がこれを阻止するので、流体を流している間に誤って雄型継手部材を雌型継手部材から外してしまうという虞がない。

具体的には、
該抑え部材を該施錠解除位置から該抑え位置に向けて付勢する付勢部材（２６）を有し、該ハウジング内に挿入される雄型継手部材によって該保持部材が変位許容位置（図４、図５）となるのに伴って、該抑え部材が該抑え位置に変位するようにすることができる。

このようにすることにより、雄型継手部材が挿入されると、自動的に、第１施錠部材が挿入された雄型継手部材に係合して、該雌型継手部材と雄型継手部材との連結がなされる。

より具体的には、
弁部材（３０）が、
該ハウジングの軸線方向で変位可能とされた弁本体（３２）と、
該ハウジング内において該弁体に対して該ハウジングの該一端側において隣接して設けられ軸線方向で変位可能とされ、バネ付勢力によりハウジングの該他端側に付勢されて弁本体とともに該他端側に変位されて該弁本体と密封係合されて当該弁部材が該閉位置となるようにされ、該流体圧によって該ハウジングの一端側に変位されて、弁本体との相対的変位が生じ、弁本体との密封係合が解除されて当該弁部材が該開位置となるようにする可動弁座部材（（３４）とを有するようにすることができる。

また、
該第２施錠部材（５０）が、該可動弁座部材に隣接して該ハウジングの該一端側に位置決めされ、該可動弁座部材が該流体圧によって該ハウジングの一端側に変位することに伴って変位されるようにすることができる。

更に具体的には、
該抑え部材（２４）が、ハウジングの外周面上に該ハウジングの軸線方向で変位可能に取り付けられ、該待機位置と該待機位置よりも該ハウジングの一端に近い抑え位置との間で変位する筒状の部材となされ、
該第２施錠部材（５０）は、当該ハウジングの半径方向で、該待機位置にある抑え部材と、該可動弁座部材との間に設けられるようにすることができる。

弁本体（３２）は、流体圧により、可動弁座部材（３４）とともにハウジングの該一端側に変位される途中で、変位を停止され、該可動弁座部材が該停止された弁本体に対して相対的に変位されて当該流体通路を開放するようにすることができる。

具体的には、
該弁本体（３２）は、該ハウジングの一端側に変位される途中において、該第１施錠部材によって係合された雄型継手部材の先端部分に係合することにより変位が停止されるようにすることができる。

更に具体的には、
該ハウジングの該一端と該弁本体との間に、該ハウジングの軸線方向に延びる係止用部材（４２）が設けられ、該弁本体は、該係止用部材を介して雄型継手部材の先端部分に係合するようにすることができる。

より具体的には、
該係止用部材（４２）が該軸線方向で変位可能に設けられ、該ハウジング内に挿入され該第１施錠部材によって係合される雄型継手部材の先端により係合されて該ハウジングの他端側に変位され、該弁部材が該閉位置にあるときの該弁本体から該ハウジングの該一端側に一定間隔をあけた位置となるように設定することができる。

本発明はまた、上述のような雌型継手部材の該ハウジングの一端から挿入されて連結される雄型継手部材部材であって、該ハウジングの一端から挿入されることにより、該保持部材を該保持位置から該変位許容位置へ変位させるようにした雄型継手部材を提供する。

更に、本発明は、上述のような雌型継手部材の該ハウジングの一端から挿入されて連結される雄型継手部材部材であって、該ハウジングの一端から挿入されることにより、該保持部材を該保持位置から該変位許容位置へ変位させ、また、該係止用部材と係合するようにした雄型継手部材を提供する。

以下、本発明に係る高圧流体を扱うのに適した管継手の実施形態につき、添付図面に基づき説明する。

図示のように、本発明に係る高圧流体用管継手１０は、雌型継手部材１２と雄型部材１４とからなる。

雌型継手部材１２は、雄型継手部材１４を受け入れる一端（図１では右端）と、図示しない流体源に接続される他端（左端）とを有する筒状のハウジング１６を有する。このハウジングは、多数の部品１６−１〜１６−８をネジ結合などで組み合わせて構成されている。

ハウジングの右端近くには、コレットチャック型の第１施錠部材１８が設けられている。この第１施錠部材１８は、該ハウジングの右端から挿入される雄型継手部材１４に係合して該雄型継手部材を雌型継手部材１２に連結するための施錠位置（図５）と、該雄型継手部材から外れて雄型継手部材１４の雌型継手部材１２との連結を解除するための施錠解除位置（図２）との間で揺動可能に支持されている。

ハウジングは、該第１施錠部材１８の半径方向内側に筒状の保持部材２０を有し、該保持部材２０は、第１施錠部材１８を施錠解除位置に保持する保持位置（図２）と、該ハウジング内に挿入される雄型継手部材１４によって押し込まれて第1施錠部材１８が施錠位置に変位するのを許容する変位許容位置（図５）との間で変位可能とされている。該保持部材はコイルバネ２２により、保持位置に付勢されている。

また、ハウジング１６の外周面上には、筒状の抑え部材２４が設けられている。該抑え部材２４は、内側筒状部材２４−１と外側筒状部材２４−２から構成され、第１施錠部材１８が施錠解除位置になるのを許容する待機位置（図２）と、保持部材２０が変位許容位置となることに応答して該第１施錠部材を施錠位置に抑える抑え位置（図４、図５）との間で変位可能とされており、付勢部材すなわちコイルバネ２６により、待機位置（図２）から該抑え位置（図５）に向けて付勢されている。

ハウジング１６内には、弁部材３０が設けられており、該弁部材３０は、該ハウジングの流体通路を開放する開位置（図５）と該流体通路を閉止する閉位置（図２〜図４）との間で変位可能とされている。

具体的には、弁部材３０は、ハウジングの軸線方向で変位可能とされた弁本体３２と、可動弁座部材３４とから構成されている。可動弁座部材３４は、コイルバネ３８により図で見て左側に付勢された付勢力伝達部材３６によって左向きに付勢され、弁本体３２とともに左方に変位されて当該弁部材３０が閉位置（図２〜図４）となるようにされる。すなわち、弁本体３２は、コイルバネ４０によって右方へ付勢されているが、該コイルバネ４０よりもバネ力が大きいコイルバネ３８によって左方へ変位され、その状態では、弁本体３２の外周面先端部分が可動弁座部材３４の内周面に密封係合して流体通路を閉止するようになっている。

雄型継手部材１４が雌型継手部材１２内に挿入され、弁部材３０が図４に示す位置された状態で、流体源との開閉を行なう（図示しない）バルブを開くことによって該ハウジング１６の流体通路内に高圧流体圧が供給されると、弁本体３２と可動弁座部材３４とは一緒に右方へ変位され、以下に述べる如くして、当該弁部材が開位置（図５）となる。

ハウジング１６の中心軸線に沿って形成された孔には、該ハウジングの右端と弁本体３２との間に、ハウジングの軸線方向に延びる細長い筒状の係止用部材４２が設けられている。該係止用部材４２はハウジングの軸線方向で変位可能に設けられ、該ハウジング内に挿入されて第１施錠部材１８によって係合される雄型継手部材１４の先端により係合されて左方に変位され、該弁部材が該閉鎖位置（図４）にあるときの弁本体３２から一定間隔をあけた位置とされる。この状態で、上述の如く、流体源からの高圧流体がハウジング内に導入されると弁本体３２と可動弁座部材３４とは一緒に右方へ変位されるが、弁本体３２は該係止用部材４２によって係止され、可動弁座部材３４はその後も続けて右方へ変位された後停止される。これにより、弁本体の外周面先端部分と可動弁座部材の内周面との密封係合は解除され、流体通路が開かれる（図５）。尚、係止部材は、制作上、２つの部材を接続して構成されており、コイルバネ４６により、右方へ付勢されている。

本発明に係る管継手において特に重要な特徴は、第２施錠部材５０にある。

第２施錠部材５０は、弁部材３０と抑え部材２４との間に設けられ、抑え部材２４が待機位置（図２）にあるときにハウジングが流体源に連通された状態では、流体圧によって開位置（図５）に向けて変位される弁部材３０（の可動弁座部材３４）により半径方向外側に押し出されるが、図１に示すように、該弁部材３０が開位置（図５）に至る前に抑え部材２４に係合し、それにより、該弁部材３０が開位置に到るのを阻止する。同時に、該第２施錠部材５０は、抑え部材２４に設けた凹部２４−３に係合することにより、該抑え部材２４が抑え位置に変位するのを阻止する。これにより、ハウジングに流体源が連通された状態で、雄型継手部材が連結されるのを確実に阻止する。

一方、抑え部材２４が抑え位置（図４）にあるときに該ハウジングが流体源に連通された状態では、第２施錠部材５０は、抑え部材２４との係合がなされずに、該弁部材３０が開位置まで変位するのを許容する。すなわち、流体源がハウジングに連通されていない状態で、雄型継手部材を雌型継手部材に連結しておき、抑え部材２４を抑え位置としておいた状態で、高圧流体を流すようにすることができる。

流体圧によって開位置に変位された弁部材によって変位された第２施錠部材５０は、抑え部材２４が待機位置に戻るのを阻止するようにすることができる。

雄型継手部材１４はその先端部分が、前述のように、雌型継手部材１２のハウジング内に挿入されることに伴って、雌型継手部材１２の保持部材２０をハウジング内に押し入れて変位許容位置（図３）とし、同時に、係止用部材４２をハウジング内に押し入れるような形状とされている。また、その外周面には、第１施錠部材が係合される環状凹部５４が形成されている。

以上、本発明に係る管継手の一実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲に規定の発明の範囲内で種々に変更できるものである。

本発明に係る管継手の雌型継手部材の縦断側面図であり、雄型継手部材が当該雌型継手部材に連結されていない状態で高圧流体がその左端側から供給された場合の状態を示している。図１の雌型継手部材に高圧流体が供給されていない状態で、雄型継手部材を連結しようとしている状態を示す本発明に係る管継手の縦断面図である。雄型継手部材を雌型継手部材に挿入して、雌型継手部材の第１施錠部材が雄型継手部材に係合した状態を示す本発明に係る管継手の縦断面図である。雌型継手部材の抑え部材が、雄型継手部材に係合した第１施錠部材を抑える状態となったことを示す本発明に係る管継手の縦断面図である。図４の状態になった後に高圧流体を供給したときの状態示す本発明に係る管継手の縦断面図である。

符号の説明

管継手１０；雌型継手部材１２；雄型部材１４；ハウジング１６；部品１６−１〜１６−８；第１施錠部材１８；保持部材２０；筒状の抑え部材２４；内側筒状部材２４−１；外側筒状部材２４−２；コイルバネ２６；弁部材３０；弁本体３２；可動弁座部材３４；付勢力伝達部材３６；コイルバネ３８；コイルバネ４０；係止用部材４２；コイルバネ４６；第２施錠部材５０；環状凹部５４

Claims

雄型継手部材を受け入れる一端と、流体源に連通される他端とを有する筒状のハウジングと、
該ハウジングに取り付けられ、該ハウジングの一端から挿入される雄型継手部材に係合して該雄型継手部材をハウジングに連結する施錠位置と、該雄型継手部材から外れて該雄型継手部材のハウジングとの連結を解除する施錠解除位置との間で変位可能な第１施錠部材と、
該第１施錠部材を該施錠解除位置に保持する保持位置と、該ハウジング内に挿入される雄型継手部材によって第１施錠部材が該施錠位置に変位するのを許容する変位許容位置との間で変位可能な保持部材と、
該ハウジングに取り付けられ、第１施錠部材が施錠解除位置になるのを許容する待機位置と、該保持部材が変位許容位置となることに応答して該施錠部材を施錠位置に抑える抑え位置との間で変位可能とされた抑え部材と、
該ハウジング内に挿入される雄型継手部材と連通される該ハウジングの流体通路を開放する開位置と該流体通路を閉止する閉位置との間で変位可能な弁部材で、該ハウジングの流体通路内の圧力によって開位置となるようにされた弁部材と、
該弁部材と抑え部材との間に設けられ、第１位置と第２位置との間で変位可能とされ、抑え部材が待機位置にあるときに該ハウジングが流体源に連通された状態では、流体圧によって開位置に向けて変位される弁部材により該第１位置から該第２位置に向けて変位されるが、該弁部材が開位置に至る前に抑え部材に係合して該第２位置になるのを阻止され、それにより、該弁部材が開位置に到るのを阻止すると共に該抑え部材が抑え位置に変位するのを阻止し、抑え部材が抑え位置にあるときに該ハウジングが流体源に連通された状態では、該第１位置から抑え部材との係合がなされずに該第２位置に変位され、該弁部材が該開位置まで変位するのを許容する第２施錠部材を有することを特徴とする雌型継手部材。
該第２位置とされた第２施錠部材は、抑え部材が待機位置に戻るのを阻止するようにされた請求項１に記載の雌型継手部材。
該抑え部材を該施錠解除位置から該抑え位置に向けて付勢する付勢部材を有し、該ハウジング内に挿入される雄型継手部材によって該保持部材が変位許容位置となるのに伴って、該抑え部材が該抑え位置に変位するようにした請求項１又は２に記載の雌型継手部材。
弁部材が、
該ハウジングの軸線方向で変位可能とされた弁本体と、
該ハウジング内において該弁体に対して該ハウジングの該一端側において隣接して設けられ軸線方向で変位可能とされ、バネ付勢力によりハウジングの他端側に付勢されて弁本体とともに該他端側に変位されて該弁本体と密封係合されて当該弁部材が該閉位置となるようにされ、該流体圧によって該ハウジングの一端側に変位され、弁本体との相対的変位が生じ、弁本体との密封係合が解除されて当該弁部材が該開位置となるようにする可動弁座部材と、
を有する請求項１乃至３のいずれかに記載の雌型継手部材。
該第２施錠部材が、該可動弁座部材に隣接して該ハウジングの該一端側に位置決めされ、該可動弁座部材が該流体圧によって該ハウジングの一端側に変位することに伴って該第１位置から該第２位置に変位されるようになされた請求項４に記載の雌型継手部材。
該抑え部材が、ハウジングの外周面上に該ハウジングの軸線方向で変位可能に取り付けられ、該待機位置と該待機位置よりも該ハウジングの一端に近い抑え位置との間で変位する筒状の部材となされ、
該第２施錠部材は、当該ハウジングの半径方向で、該待機位置にある抑え部材と、該可動弁座部材との間に設けられている請求項５に記載の雌型継手部材。
該弁本体は、流体圧により該可動弁座部材とともに該ハウジングの該一端側に変位される途中で変位を停止され、該可動弁座部材が該停止された弁本体に対して相対的に変位されて当該流体通路を開放するようにした請求項４乃至６のいずれかに記載の雌型継手部材。
該弁本体は、該ハウジングの一端側に変位される途中において、該第１施錠部材によって係合された雄型継手部材の先端部分に係合することにより変位が停止されるようにした請求項７に記載の雌型継手部材。
該ハウジングの該一端と該弁本体との間に、該ハウジングの軸線方向に延びる係止用部材が設けられ、該弁本体は、該係止用部材を介して雄型継手部材の先端部分に係合するようにされた請求項８に記載の雌型継手部材。
該係止用部材が該軸線方向で変位可能に設けられ、該ハウジング内に挿入され該第１施錠部材によって係合される雄型継手部材の先端により係合されて該ハウジングの該他端側に変位され、該弁部材が該閉位置にあるときの該弁本体から該ハウジングの一端側に一定間隔をあけた位置とされる請求項９に記載の雌型継手部材。
請求項１乃至１０のいずれかに記載の雌型継手部材の該ハウジングの一端から挿入されて連結される雄型継手部材であって、該ハウジングの一端から挿入されることにより、該保持部材を該保持位置から該変位許容位置へ変位させるようにした雄型継手部材。
請求項９又は１０に記載の雌型継手部材の該ハウジングの一端から挿入されて連結される雄型継手部材であって、該ハウジングの一端から挿入されることにより、該保持部材を該保持位置から該変位許容位置へ変位させ、また、該係止用部材と係合するようにした雄型継手部材。