JP2004332790A - Valve unit - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バルブユニット、特に高圧燃料を貯蔵する燃料貯蔵容器に取り付けられるバルブユニットに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
水素ガス等の燃料を高圧で充填する燃料貯蔵容器に設けられるバルブユニットのハーネスを、ユニット本体に形成した燃料貯蔵容器内部と外部とを連通する貫通孔に設置し、ハーネスが設置された貫通孔をシール材で密封し、シール性を確保する構成がある(特許文献1参照のこと。)。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−349709号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来のバルブユニットのハーネス貫通孔においては、例えば20MPa以上の高圧での充填時にシール材の密封性が十分でなく、特に水素ガスのように分子量が小さい燃料ではハーネス貫通孔のシールが困難であるという問題がある。
【0005】
したがって、本発明においては、上記の技術的課題を鑑みて、高圧充填時の燃料の漏洩を防止するバルブユニットを提供する。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、燃料貯蔵容器に備えられたバルブユニットにおいて、前記燃料貯蔵容器の外部側に設けられた第1部材と、前記燃料貯蔵容器に設置された前記バルブユニットに燃料貯蔵容器の内部に面して設けられた第2部材とを備え、前記第1部材と第2部材とは、前記バルブユニットを介して互いに別置されるとともに電磁気的に接続される。
【0007】
【発明の効果】
本発明によれば、バルブユニット内部に電流を通電させるためのハーネスをバルブユニットを貫通して設けることがなく、バルブユニットのシール性を向上できる。
【0008】
【発明の実施の形態】
図1と図2は、本発明が適用されるバルブユニットの一例を説明する図である。
【0009】
図1はバルブユニット1の全体斜視図である。バルブユニット1は、図面手前側のヘッド部1aと燃料貯蔵容器の壁を貫通する孔部に形成された雌ネジに螺合する雄ネジを形成した中央部1bと燃料貯蔵容器内に位置するコイル部1cとから構成される。
【0010】
ヘッド部1aには、燃料貯蔵容器内へ燃料を充填するための供給ポートP1と、燃料貯蔵容器内の燃料を外部に供給するためのリリーフポートP2とが設けられ、また中央部1bには、図2に示すように、下面に燃料が燃料貯蔵容器内に流出する出口ポートP3が設置され、これら供給ポートP1とリリーフポートP2と出口ポートP3とは連通している。また、出口ポートP3と供給ポートP1及びリリーフポートP2間の連通を遮断するための手動開閉弁30がヘッド部1aに設置される。さらに燃料貯蔵容器内が異常に加熱した場合に容器内の燃料を外部に放出するためのリリーフバルブV1が設けられる。
【0011】
図2は、バルブユニット1の詳細構成を説明するための断面図である。バルブユニット1は、前述のようにヘッド部1aとその下側に配置された中央部1bが一体に形成され(以下、ヘッド部1aと中央部1bとを合わせてユニット本体1dと称す。)、中央部1bの下部にコイル部1cが連結される。
【0012】
中央部1bの外径部に形成した雄ネジ1gが燃料貯蔵容器の壁50を貫通する孔に形成した雌ネジ50aと螺合することで、バルブユニット1は燃料貯蔵容器に固定される。なお、燃料貯蔵容器の雌ネジ50a部とバルブユニット1の中央部1bとの間にOリング51を設置して、シール性を確保する。また燃料貯蔵容器に貯蔵される燃料は水素等の高圧ガスである。
【0013】
ユニット本体1dには、本体1dを図の上下方向に貫通する貫通孔2が形成され、また貫通孔2と平行な所定深さの流路孔3が中央部1bの下面1eから形成される。そして貫通孔2と流路孔3は左右方向に形成された成形孔4により連通する。なお、流路孔3と成形孔4とが出口ポートP3を形成する。
【0014】
貫通孔2のヘッド部1a側開口には手動開閉弁30が設けられ、また中央部1b側開口部には貫通孔2内の燃料の流通を制御する弁体5と、ピストン6と、弁体5とピストン6を収容するピストンキャップ7とが設置される。
【0015】
図3に弁体5周辺の詳細構成図を示す。ピストンキャップ7の上端面に凹部7aを形成し、この凹部7a内にピストン6と、その外周部にOリング8とを設置し、Oリング8の上に弁体5が位置する。
【0016】
一方、弁体5が対面するユニット本体1dには環状の凸部9が形成されており、弁体5が凸部9に接触することで、貫通孔2の燃料の流れが遮断される。なお、ここで凸部9の外径は、弁体5の直径より小さく設定する。
【0017】
図2に戻り、コイル部1cには、コイル部本体10と、その内部に貫通孔2と同軸に軸状のボディ11が設置される。ボディ11の外周には駆動コイル12が設置される。ボディ11のヘッド1a側端部11aはピストンキャップ7に接触している。そして図示しないハーネスから駆動コイル12に通電すると、ボディ11は図中下方向に変位する。また、ボディ11の下端とコイル本体10との間にスプリング13が設置され、スプリング13は、ボディ11をヘッド1a側(図中上方)に付勢する。したがって、駆動コイル12に非通電の状態では、スプリング13の付勢力によりボディ11、ピストンキャップ7、弁体5が図中上方向に移動する。
【0018】
このように構成されて、駆動コイル12に非通電のときには、スプリング13の付勢力により、ボディ11、ボディ11に接するピストンキャップ7、ピストンキャップ7に収装される弁体5がヘッド部1a側に付勢されて、弁体5は凸部9と接触して貫通孔2を閉じ、燃料の燃料貯蔵容器内と外部との流通が禁止される。
【0019】
一方、駆動コイル12に通電したときには、コイルの磁力によりスプリング13の付勢力に抗してボディ11が図中下方向に移動する。ボディ11が下方向に移動することによりピストンキャップ7、ピストン6、弁体5をヘッド1a側に付勢する力が弱くなる。この状態で、燃料貯蔵容器内の圧力Pが弁体5の端部5a(弁体5が接触する凸部9より大きい部分)やピストンキャップ7の段部7bに作用し、この圧力Pは弁体5やピストンキャップ7を図中下方向に押し下げることになる。このようにして、弁体5は下方向に移動して凸部9から離れ、燃料貯蔵容器内と貫通孔2とが連通し、容器内と外部との燃料の流通が行われる。
【0020】
しかしながら、この実施形態では、駆動コイル12に通電するためのハーネスが必要であり、仮にこのハーネスを燃料貯蔵容器外まで通すためにバルブユニットを貫通する貫通孔が形成された場合、このハーネス貫通孔のシール性を確保することが困難である。
【0021】
そこで、図4を用いてこの課題を解決する本発明のバルブユニットの構成を説明する。図4は、本発明の駆動コイル12へ電力を供給する構成を図示しており、弁体5、手動開閉弁30等の構成が示される断面とは別の断面を示している。尚、便宜上コイル部1cのみ図2と同一の断面を図示する。本発明は、ユニット本体1d内に環状の第1コア14と、第1コア14の断面中心と同軸に形成されてヘッド部1a側に設置された第1コイル15と、同じく第1コア14の断面中心と同軸に形成されてコイル部1c側に設置された第2コイル16とから構成される。
【0022】
第1コイル15はヘッド部1aの上端面1fから形成された第1めくら穴2a内に設置されて、その上部に設置されたコネクタ17に接続する。第1コイル15はコネクタ17を介して交流電源と接続する。第1コイル15には第1コア14の一部が分割されて一体化されており(図4中、コア片18)、第1コイル15に通電することで、第1コイル15は1次コイルとして機能し、第1コア14と磁気的に連結される。
【0023】
第2コイル16は、ユニット本体1dの中央部1bの下端面1eから形成された第2めくら穴3a内に設置されてコイル部1c内に収装された駆動コイル12にハーネスを介して接続する。第2コイル16には第1コア14の一部が分割されて一体化されており(図4中、コア片19)、第1コイル15に通電することで、第2コイル16は2次コイルとして機能し、第1コア14と磁気的に接続される。なお、第1めくら穴2aと第2めくら穴3aとは連通しないように形成される。また、コイルを設置するめくら穴としたが、溝等コイルを設置できる形状であればよい。
【0024】
第1コア14は、例えばユニット本体1dをダイキャスト成形する際に一体にモールドされ、ユニット本体1dと第1コア14との間の隙間を通じて燃料が外部に漏れることはない。また第2コイル16で生じた起電力を駆動コイル12に供給し、駆動コイル12への通電によりボディ11が下方向に移動し、前述のように弁体5が凸部9から離れ、燃料の流通が許可される。
【0025】
このように本発明では、ユニット本体1dに第1コア14と第1、第2コイル15、16を形成して第1コイル15に通電すると第1コイル15は1次コイルとして機能し、電磁誘導により2次コイルとして機能する第2コイル16に起電力が生じる。この起電力を弁体5を開弁する駆動コイル12に供給できるため、燃料貯蔵容器内に設置された部材(駆動コイル12)への電力供給を行うためにハーネスを用いる必要がなく、非接触で電力を供給することができ、これによりバルブユニットを貫通するハーネス用の孔を設ける必要がなく、この貫通孔のシール性を確保するためのシールを必要とせず、バルブユニットのシール性が向上し、高圧でも燃料が漏れることがない。
【0026】
図5に示す第2の実施形態は、第1の実施形態の構成に対して、第2コイル16と駆動コイル12との間にDCコンバータ20を設置したことを特徴とする。これにより駆動コイル12を直流電流で駆動することができる。
【0027】
図6に示す第3の実施形態は、第2の実施形態に対してDCコンバータ20を新たにバルブユニットに設置した温度センサ21に接続するとともに、第1コイル15と同様に第3めくら穴31に設置される第3コイル23、ユニット本体1d中に一体に設けられる第4コイル24と、これら第1コア14と同様の第3、第4コイル23、24に共通する環状の第2コア22が新たに温度センサ21の出力信号の伝達経路として設定される。つまり、バルブ開閉のための駆動コイル12と温度センサ21への電力供給経路としての第1コア14と第1コイル15と第2コイル16のコイルセットと、温度センサ21からの出力信号の経路としての第2コア22と第3コイル23と第4コイル24のコイルセットとが設けられる。
【0028】
さらにユニット本体1dと第1コア14との間、及び第1コイル15が設置された第1めくら穴2aの壁面にシールド25(図6中×印で示す。)が設けられることを特徴とする。なお、ユニット本体1dと第1コア14との間のシールド25は、第1コア14の外周にシールド皮膜をコーティングしておき、これをユニット本体成形時に一体にモールド成形することで形成される。
【0029】
このような構成とすることで、温度センサ21の出力信号(電流)が、第4コイル24に通電され、第3コイル23と第4コイル24との間の電磁誘導により第3コイル23に生じた誘導電流が外部のコントローラ30に流され、温度センサ21の出力信号の伝達に必要なバルブユニット1を貫通するハーネスを通すための孔を形成する必要がなく、燃料貯蔵容器のシール性を確保することができる。また、信号出力時に前述のように各部にシールド25が形成されているため、出力信号にノイズが入ることが抑制され、伝達精度が高められる。
【0030】
図7は、第4の実施形態の構成を説明する図である。この実施形態は、第3の実施形態に比較して、温度センサ21の出力信号を無線により送信し、外部のコントローラ30が受信するようにしたもので、無線トランスミッタ26を設けたため、温度センサ21の出力信号を伝達する第2コア22、第3、第4コイル23、24を削除できる。なお、図8は、本実施形態の回路構成を説明するための概略図である。コントローラ30を車両のメータパネルに設置することで、コントローラ30から温度センサ21までのハーネスを削除でき、コストの低減、重量の低減が可能である。
【0031】
この構成により、温度センサ21のような出力信号を出力する構成を燃料貯蔵容器内に設置しても、構成は駆動コイル12に給電するコイルセットのみ設ければよく、信号伝達のためのコイルセットを削除して、バルブユニットの軽量化を図ることができるとともに構成を簡略化でき、シール性を向上できる。
【0032】
本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内でさまざまな変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用する燃料貯蔵容器の構成図である。
【図2】同じく燃料貯蔵容器の断面図である。
【図3】同じく燃料貯蔵容器の弁体周辺の詳細図である。
【図4】本発明の燃料貯蔵容器の構成図である。
【図5】第2の実施形態の燃料貯蔵容器の構成図である。
【図6】第3の実施形態の燃料貯蔵容器の構成図である。
【図7】第4の実施形態の燃料貯蔵容器の構成図である。
【図8】第4の実施形態の燃料貯蔵容器の回路図である。
【符号の説明】
1 バルブユニット
1a ヘッド部
1b 中央部
1c コイル部
1d ユニット本体
1e 中央部下端面
1f ヘッド部上端面
2 貫通孔
2a 第1めくら穴
3 流路孔
3a 第2めくら穴
4 成形孔
5 弁体
6 ピストン
7 ピストンキャップ
7a 凹部
8 Oリング
9 凸部
10 コイル部本体
11 ボディ
11a ボディのヘッド側端部
12 駆動コイル
13 スプリング
14 第1コア
15 第1コイル
16 第2コイル
17 コネクタ
18 コア片
19 コア片
20 DCコンバータ
21 温度センサ
22 第2コア
23 第3コイル
24 第4コイル
25 シールド
26 無線トランスミッタ
30 コントローラ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a valve unit, and particularly to a valve unit attached to a fuel storage container that stores high-pressure fuel.
[0002]
[Prior art]
A valve unit harness provided in a fuel storage container filled with a fuel such as hydrogen gas at a high pressure is installed in a through-hole formed in the unit main body and communicating between the inside and the outside of the fuel storage container, and a through-hole in which the harness is installed is provided. Is sealed with a sealing material to ensure the sealing performance (see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP, 2002-349709, A
[Problems to be solved by the invention]
In the harness through hole of the conventional valve unit, the sealing material is not sufficiently sealed when filled at a high pressure of, for example, 20 MPa or more, and it is particularly difficult to seal the harness through hole with a fuel having a small molecular weight such as hydrogen gas. There is a problem.
[0005]
Therefore, in the present invention, in view of the technical problems described above, there is provided a valve unit that prevents fuel leakage during high-pressure charging.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a valve unit provided in a fuel storage container, wherein a first member provided on an outer side of the fuel storage container, and a valve unit provided in the fuel storage container having a surface facing the inside of the fuel storage container. The first member and the second member are provided separately from each other and electromagnetically connected via the valve unit.
[0007]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the sealing property of a valve unit can be improved, without providing a harness for passing an electric current inside a valve unit through a valve unit.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
1 and 2 are views for explaining an example of a valve unit to which the present invention is applied.
[0009]
FIG. 1 is an overall perspective view of the
[0010]
The
[0011]
FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a detailed configuration of the
[0012]
The
[0013]
In the
[0014]
A manual opening /
[0015]
FIG. 3 shows a detailed configuration diagram around the
[0016]
On the other hand, an annular convex portion 9 is formed on the
[0017]
Returning to FIG. 2, the
[0018]
With this configuration, when the
[0019]
On the other hand, when the
[0020]
However, in this embodiment, a harness for energizing the
[0021]
The configuration of the valve unit of the present invention that solves this problem will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows a configuration for supplying power to the
[0022]
The
[0023]
The
[0024]
The
[0025]
As described above, in the present invention, when the
[0026]
The second embodiment shown in FIG. 5 is characterized in that a
[0027]
The third embodiment shown in FIG. 6 is different from the second embodiment in that the
[0028]
Furthermore, a shield 25 (indicated by a cross in FIG. 6) is provided between the
[0029]
With such a configuration, the output signal (current) of the
[0030]
FIG. 7 is a diagram illustrating the configuration of the fourth embodiment. This embodiment is different from the third embodiment in that the output signal of the
[0031]
With this configuration, even if a configuration that outputs an output signal such as the
[0032]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is apparent that various changes can be made within the scope of the technical idea of the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a fuel storage container to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a sectional view of the fuel storage container.
FIG. 3 is a detailed view around the valve body of the fuel storage container.
FIG. 4 is a configuration diagram of a fuel storage container of the present invention.
FIG. 5 is a configuration diagram of a fuel storage container according to a second embodiment.
FIG. 6 is a configuration diagram of a fuel storage container according to a third embodiment.
FIG. 7 is a configuration diagram of a fuel storage container according to a fourth embodiment.
FIG. 8 is a circuit diagram of a fuel storage container according to a fourth embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記燃料貯蔵容器の外部側に設けられた第1部材と、
前記燃料貯蔵容器に設置された前記バルブユニットに燃料貯蔵容器の内部に面して設けられた第2部材とを備え、
前記第1部材と第2部材とは、前記バルブユニットを介して互いに別置されるとともに電磁気的に接続されることを特徴とするバルブユニット。In a valve unit including an electromagnetic valve that controls a fuel flow rate of a fuel storage container that stores high-pressure fuel,
A first member provided outside the fuel storage container,
A second member provided to face the inside of the fuel storage container to the valve unit installed in the fuel storage container,
The said 1st member and the 2nd member are mutually separated via the said valve unit, and are electromagnetically connected, The valve unit characterized by the above-mentioned.
前記第1部材と第2部材との間に生じる電磁誘導により、前記第1部材に誘導電流を生じさせ、前記検出手段の出力信号を前記第2部材を介して前記第1部材に伝達することを特徴とする請求項1または2に記載のバルブユニット。The valve unit, provided with a detecting means for detecting a state in the fuel storage container,
Induction current is generated in the first member by electromagnetic induction generated between the first member and the second member, and an output signal of the detection unit is transmitted to the first member via the second member. The valve unit according to claim 1, wherein:
前記第1、第2コイル間の電磁誘導により、前記第2コイルに誘導起電力を発生させることを特徴とする請求項2に記載のバルブユニット。A first coil that can be connected to the outside of the fuel storage container as the first member, and a second coil that can be connected to the inside of the fuel storage container as the second member are provided in the valve unit; A first core common to the second coil is integrally formed inside the valve unit;
The valve unit according to claim 2, wherein an induced electromotive force is generated in the second coil by electromagnetic induction between the first and second coils.
弁体を変位させるための駆動コイルとを備え、
前記第1コイルに通電し、前記第1コイルと第2コイルとの間の電磁誘導により、第2コイルに生じた誘導起電力を前記駆動コイルに供給することを特徴とする請求項5に記載のバルブユニット。The electromagnetic valve, a valve element for blocking a fuel flow path,
A drive coil for displacing the valve body,
The electromotive force generated in the second coil is supplied to the drive coil by electromagnetic induction between the first coil and the second coil when the first coil is energized. Valve unit.
前記第1部材としての前記燃料貯蔵容器の外部と結線可能なバルブユニット本体に設けた第3コイルと、前記第2部材としての燃料貯蔵容器内部と結線可能なバルブユニット本体に設けた第4コイルと、第3コイルと第4コイルとに共通し、バルブユニット本体の内部に一体に形成される第2コアとからなる第2コイルセットと、
前記燃料貯蔵容器内の状態を検出する検出手段とを備え、
前記第1コイルセットは、前記第1コイルに通電し、前記第1コイルと第2コイルとの間の電磁誘導により第2コイルに生じた誘導起電力を前記駆動コイルと前記検出手段に供給し、
前記第2コイルセットは、前記検出手段の出力信号を前記第3コイルと第4コイルとの間の電磁誘導により第3コイルに生じた誘導電流によって第3コイルから外部に出力することを特徴とする請求項3に記載のバルブユニット。A first coil set including the first coil, the second coil, and the first core;
A third coil provided in the valve unit main body that can be connected to the outside of the fuel storage container as the first member, and a fourth coil provided in the valve unit main body that can be connected to the inside of the fuel storage container as the second member A second coil set comprising: a second core common to the third coil and the fourth coil and integrally formed inside the valve unit body;
Detecting means for detecting a state in the fuel storage container,
The first coil set energizes the first coil, and supplies an induced electromotive force generated in the second coil by electromagnetic induction between the first coil and the second coil to the drive coil and the detection unit. ,
The second coil set outputs an output signal of the detection unit from the third coil to the outside by an induced current generated in the third coil by electromagnetic induction between the third coil and the fourth coil. The valve unit according to claim 3.
前記第2部材としての前記出力信号を外部に無線で出力する無線出力手段とを備えることを特徴とする請求項4に記載のバルブユニット。A receiving unit that receives the output signal separately from the valve unit as the first member;
5. The valve unit according to claim 4, further comprising a wireless output unit that wirelessly outputs the output signal to the outside as the second member. 6.
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