CN104081102B - 压力流体的填充口结构 - Google Patents

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Abstract

第一主体(14)的第一流路(18)从供喷嘴(20)穿过的一侧按照内径变小的顺序具有第一内径部(22a)和第二内径部(22b)，第二主体(16)具有能够与第一流路(18)连通的第二流路(52)，并且从第一流路(18)侧按照外径变大的顺序具有第一外径部(66a)和第二外径部(66b)，该第一外径部(66a)具有插入到第二内径部(22b)的外径且从前端部(64)连续，当将第二主体(16)的前端部(64)内插于第一流路(18)时，由在第二内径部(22b)的沿着轴向的端部设置的壁面(69)、第二主体(16)的前端部(64)的端面(64a)及第二内径部(22b)的内周面(24b)形成密封槽(70)。

Description

压力流体的填充口结构
技术领域
本发明涉及一种压力流体的填充口结构，其能够相对于例如在车辆、固定型装置等压力流体利用装置上设置的插口插入喷嘴，来填充气体等压力流体。
背景技术
图7(a)是SAEJ2799中记载的70MPa规格的机动车用氢填充口的结构剖视图。
如图7(a)所示，该氢填充口由在作为接受侧的插口1中配设有密封构件的连接器结构构成，在供未图示的喷嘴插入的插入口2侧装配有外径大的第一O形密封圈3。另外，在从插入口2沿着中心轴分离的内部侧配置有一对支承环4a、4b和夹设在所述一对支承环4a、4b之间的外径小的第二O形密封圈5。
上述一对支承环4a、4b及第二O形密封圈5装配于由直径比插入口2的内径小的环状槽构成的固定槽6。此外，在插入口2侧的第一O形密封圈3与内部侧的一对支承环4a、4b及第二O形密封圈5之间形成有朝向内径侧突出的环状隔壁7。
另外，关于此类连接器结构，例如，在专利文献1中公开有一种气体供给结构，其具备：配置在插口的插入口的附近的第一O形密封圈；配置在比第一O形密封圈靠下游侧的位置的第二O形密封圈；配置在第一O形密封圈与第二O形密封圈之间的异物除去构件。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-156371号公报
发明概要
发明要解决的课题
然而，在SAEJ2799所记载的机动车用氢填充口中，在相对于插口1分别组装一对支承环4a、4b及第二O形密封圈5时，装配所述一对支承环4a、4b及第二O形密封圈5的固定槽6位于插入口2的内部，并且内径形成得比固定槽6小的环状隔壁7位于固定槽6的近前侧而成为障碍物。因此，密封构件从插入口2组装的组装作业变得繁琐，并且更换新品的更换作业也同样变得繁琐，从而作业时间变长。
关于该点，在专利文献1所公开的气体供给结构中也同样，位于内侧的第二O形密封圈从插入口组装的组装作业、更换作业变得繁琐。
发明内容
本发明的一般性目的在于提供一种能够更简便地组装、更换O形密封圈等密封构件的压力流体的填充口结构。
解决方案
为了实现上述目的，本发明提供一种压力流体的填充口结构，其设置于压力流体利用装置，且通过将分别独立地制造的第一主体和第二主体组合而构成，所述压力流体的填充口结构的特征在于，在所述第一主体上设有供喷嘴从所述压力流体利用装置的外部穿过的第一流路，所述第一流路从供所述喷嘴穿过的一侧按照内径变小的顺序具有第一内径部和第二内径部，在所述第一内径部及所述第二内径部的内周面上分别形成有密封装配面，所述第二主体具有在与所述第一主体组合时能够与所述第一流路连通的第二流路，并且设有将所述压力流体利用装置和所述填充口固定的第二主体固定部，所述第二主体从所述第一流路侧按照外径变大的顺序具有第一外径部和第二外径部，所述第一外径部具有插入到所述第二内径部的外径且从所述第二主体的前端部连续，在将所述第二主体的前端部内插于所述第一流路时，由在所述第二内径部的沿着轴向的端部设置的壁面、所述第二主体的前端部的端面及所述第二内径部的内周面形成密封槽。
根据本发明，通过分别分体地构成第一主体和第二主体，能够方便地完成密封构件相对于第一主体的第二内径部的安装作业，能够提高组装性而缩短组装时间。
即，在第二主体的前端部内插于第一主体的第一流路之前，第一主体的内周面尚未构成为密封槽。因此，能够将密封构件从可供第二主体的前端部插入的第一主体的开口部侧相对于第一主体的内周面(密封装配面)简便地组装。此外，在装配了密封构件之后，通过将第二主体的前端部沿着第一主体的第一流路穿过，并将第一主体和第二主体一体地组合，由此构成压力流体的填充口。
第一主体可以具有位于比第二主体固定部靠压力流体利用装置的外侧的位置的第一主体固定部。通过这样构成，例如，在适用于车辆的情况下，能够在车载状态下进行密封构件的更换作业。
第一主体可以在与供喷嘴穿过的一侧分离的一端侧的外周上具有工具卡挂用的凹部。通过这样构成，为了将工具卡挂用的凹部卡止而需要专用工具，从而最终用户难以将第一主体和第二主体分解。
在第二流路上可以从接近第一流路的一侧依次配置过滤器和能够对从第一流路给送的压力流体进行密封的单向阀。通过这样构成，即使在将第一主体与第二主体分离时，也能够经由单向阀来防止氢气向外部的漏出，能够避免氢气的浪费。另外，在分离时，能够防止作业者不小心接触到单向阀的情况。
可以在第一主体固定部上形成有沿着半径方向贯通内螺纹的贯通孔，且在所述贯通孔中设有将第二主体卡止的卡止构件。通过这样构成，外螺纹被沿着贯通孔螺入的卡止构件损坏，从而成为最终用户无法将第一主体和第二主体分解的结构。
发明效果
能够获得可更简便地组装、更换O形密封圈等密封构件的压力流体的填充口结构。
附图说明
图1是本发明的实施方式所涉及的氢气填充口的简要结构剖视图。
图2是表示相对于图1的氢气填充口插入喷嘴后的状态的纵向剖视图。
图3(a)是第一主体的纵向剖视图，图3(b)是第二主体的纵向剖视图。
图4是图1所示的A部的放大剖视图。
图5(a)及图5(b)是表示氢气填充口的组装工序的纵向剖视图。
图6是本发明的另一实施方式所涉及的氢气填充口的简要结构剖视图。
图7(a)是SAEJ2799所记载的70MPa规格的机动车用氢填充口的结构剖视图，图7(b)是表示使图7(a)所示的O形密封圈一边变形一边相对于插入口的内部进行组装的状态的剖视图。
具体实施方式
接下来，适当地参照附图，对本发明的实施方式进行详细说明。
例如，在燃料电池机动车上搭载有燃料电池。作为该燃料电池，已知有固体高分子型燃料电池。固体高分子型燃料电池具备例如被供给氢气等燃料气体的阳极和例如被供给空气等含氧的氧化气体的阴极。
为了对阳极供给氢气，在燃料电池机动车上设有氢气供给系统。氢气供给系统具备例如存积有氢气的氢罐、对氢罐填充氢气的氢气填充口10(参照图1)、将氢气填充口10与氢罐连接的配管、对氢气的流路进行开闭的阀、对氢气的压力进行调整的调节器等。需要说明的是，在本实施方式中，作为压力流体利用装置，虽然使用燃料电池机动车来进行说明，但并不局限于此，例如，也能够适用于未图示的固定型装置等。
图1是本发明的实施方式所涉及的氢气填充口的简要结构剖视图，图2是表示相对于图1的氢气填充口插入喷嘴后的状态的纵向剖视图，图3(a)是第一主体的纵向剖视图，图3(b)是第二主体的纵向剖视图，图4是图1所示的A部的放大剖视图。
氢气填充口10设置在例如燃料电池机动车的燃料盖部12上。如图1所示，氢气填充口10具有分别独立地制造的第一主体14和第二主体16，通过将第一主体14和第二主体16分别沿着轴向一体地组装而构成。需要说明的是，向氢气填充口10填充的氢气(压力流体)使用例如在高压气体安全法中定义的“高压气体”。
如图1及图3(a)所示，第一主体14呈大致圆筒状，且设有沿着轴向贯通的第一流路18。喷嘴20从外部穿过该第一流路18(参照图2)。第一流路18从供喷嘴20穿过的一侧沿着轴向按照内径变小的顺序而分别设有第一内径部22a和第二内径部22b。从第一主体14的第二内径部22b朝向供第二主体16插入的开口部23侧而形成有第三内径部22c。该第三内径部22c包含内径侧台阶部，比第二内径部22b的内径设定得大。
在第一内径部22a及第二内径部22b的内周面24a、24b上分别形成有用于装配密封构件的密封装配面。在第一内径部22a的内周面24a上装配有外径大的第一O形密封圈26。在第二内径部22b的内周面24b上，沿着第二内径部22b的轴向而分别装配有一对支承环28、28和夹持在所述一对支承环28、28之间且外径小的第二O形密封圈30。
第二内径部22b的内周面24b在第一主体14的内径部之中内径设定得最小，并且在开口部23侧并不存在任何障碍物，因此如后述那样，能够容易将一对支承环28、28及第二O形密封圈30从开口部23侧相对于第二内径部22b的内周面24b进行装配(参照图5(a))。
在第一内径部22a与第二内径部22b之间设有分别从内周面24a、24b立起且朝向内径侧突出的环状突起部31。该环状突起部31的内径比第一内径部22a及第二内径部22b形成得小。如图4所示，在环状突起部31的相互对置的一方的壁面67与内周面24a之间形成有保持第一O形密封圈26的密封槽。另外，如后述那样，在环状突起部31的相互对置的另一方的壁面69与内周面24b和第二主体16的前端部64的端面64a之间形成有保持一对支承环28、28及第二O形密封圈30的密封槽70。
如图1及图3(a)所示，在第一主体14的沿着轴向的一端部设有喷嘴20的插入用开口部32。该插入用开口部32与第一流路18连续而形成。在第一主体14的沿着轴向的另一端部上设有供第二主体16插入的开口部23。具有该开口部23的第一主体14的端面25与第二主体16的环状侧壁27(也参照图3(b))抵接，从而构成第一主体14与第二主体16的分割面。
在第一主体14的接近开口部23的内周面上设有内螺纹36，该内螺纹36与在第二主体16的外周形成的后述的外螺纹34螺合。该内螺纹36作为第一主体固定部而发挥功能。
另外，在第一主体14的外周上设有由比附近的其他外周面更向内径侧凹陷的截面呈大致矩形的凹部构成的工具卡挂部40。该工具卡挂部40由例如相互对置的2面或呈环状连续的六边面等形成，例如，当使第一主体14从第二主体16分离时，该工具卡挂部40由未图示的专用工具卡止。
在第一主体14的另一端部侧形成有与轴向正交且沿着半径方向贯通的贯通孔42，在所述贯通孔42上设有经由螺纹部而螺入的止动螺纹构件(卡止构件)44。该止动螺纹构件44由在头部具有螺纹槽的固定螺钉构成，通过沿着贯通孔42螺入，止动螺纹构件44的前端面与第二主体16的外周面抵接而将第二主体16卡止。需要说明的是，也可以代替止动螺纹构件44而将未图示的止动销构件沿着贯通孔42压入。
如图1及图3(b)所示，在第二主体16的外周上设有比其他的外周更朝向半径外侧方向突出的环状凸部46，在安装螺母50与所述环状凸部46之间夹持燃料盖部12的底壁12a，其中，安装螺母50与在外周形成的螺纹部48嵌合。在该情况下，以燃料盖部12的底壁12a为边界来区分车身内侧(压力流体利用装置的内侧)和燃料盖部12侧(参照图1)。需要说明的是，环状凸部46、螺纹部48及安装螺母50作为对车身(压力流体利用装置)和氢气填充口10进行固定的第二主体固定部而发挥功能。
在第二主体16的内部设有在与第一主体14组合时与第一流路18连通的第二流路52。在第二流路52上从接近第一流路18的一侧依次配设有除去氢气中所含有的尘埃等的过滤器54和能够对从第一流路18给送的氢气进行密封的单向阀56。
过滤器54由有底圆筒体构成，通过在与底部相反的一侧设置的环状凸缘部58而保持于第二流路52内的环状阶梯部。单向阀56具备：具有落座于在第二流路52的台阶部上设置的落座部的锥面的阀芯60；将阀芯60朝向落座部施力的由螺旋弹簧构成的弹簧构件62。
在该情况下，单向阀56由在通常时成为阀芯60落座于落座部的闭阀状态的常闭型单向阀构成，例如，当将第一主体14与第二主体16分解时，第二主体16的第二流路52中的、从单向阀56侧朝向过滤器54侧的、从内部向外部的氢气的漏出被隔断。另外，单向阀56通过从第一流路18给送的高压的氢气来按压阀芯60，克服弹簧构件62的弹簧力而使阀芯60与落座部分离来成为开阀状态，从而使氢气从第一流路18经由第二流路52而向车身内侧方向流通。
在第二主体16的外周上，从第一流路18侧按照外径变大的顺序而具有：前端部64；具有插入到第二内径部22b的外径且从前端部64连续的第一外径部66a；经由台阶部68而与第一外径部66a连续的第二外径部66b。在第二外径部66b的外周上形成有与第一主体14侧的内螺纹36螺合的外螺纹34。
在该情况下，当将第二主体16的前端部64内插于第一主体14的第一流路18时，在第二内径部22b的沿着轴向的端部设置的壁面69、第二主体16的前端部64的端面64a及第二内径部22b的内周面24b之间，形成有装配一对支承环28、28及第二O形密封圈30的密封槽70(参照图4)。
该密封槽70由截面呈矩形形状的环状槽构成，在第二主体16的前端部64内插于第一主体14的第一流路18之前，尚未构成为密封槽70。因此，如后述那样，能够将一对支承环28、28及第二O形密封圈30相对于第一主体14的内周面24b(密封装配面)简便地组装。关于上述密封构件的组装作业，在后面进行详细说明。
在第一主体14的内周与第二主体16的外周之间设有另一对支承环72、72和夹设在另一对支承环72、72之间的另一O形密封圈74。该另一对支承环72、72及另一O形密封圈74对第一主体14与第二主体16之间的结合部位进行密封。
本实施方式所涉及的氢气填充口10基本上如上述那样构成，接下来对其作用效果进行说明。
首先，对氢气填充口10的组装作业进行说明。图5(a)及图5(b)是表示氢气填充口的组装工序的纵向剖视图。需要说明的是，在图5(a)中，在第一内径部22a的内周面24a上，从插入用开口部32预先装配有第一O形密封圈26。
如图5(a)所示，相对于第一主体14的第二内径部22b的内周面24b分别装配1对支承环28、28及第二O形密封圈30。在该情况下，从供第二主体16插入的开口部23侧观察的话，第一主体14的第二内径部22b的内周面24b在第一主体14的内径部之中内径设定得最小，并且，环状突起部31位于内周面24b的内侧而在开口部23侧不存在任何障碍物。因此，能够将一对支承环28、28及第二O形密封圈30从开口部23侧相对于第二内径部22b的内周面24b容易地进行装配。
在相对于第二内径部22b的内周面24b分别装配了1对支承环28、28及第二O形密封圈30之后，如图5(b)所示，将第二主体16的前端部64从第一主体14的开口部23侧穿过，并将第一主体14侧的内螺纹36与第二主体16侧的外螺纹34螺合，由此将第一主体14与第二主体16一体地组装。
此时，第二主体16的前端部64的端面64a与装配于内周面24b的支承环28抵接，在第二内径部22b的沿着轴向的端部设置的环状突起部31的壁面69、第二主体16的前端部64的端面64a及第二内径部22b的内周面24b之间，构成装配一对支承环28、28及第二O形密封圈30的密封槽70(参照图4)。换言之，在第一主体14的环状突起部31的壁面69与第二主体16的前端部64的端面64a之间，夹持一对支承环28、28及第二O形密封圈30，由此进行一对支承环28、28及第二O形密封圈30的止脱，且不产生啮入等就能够以发挥稳定的密封功能的状态进行保持。
此外，通过沿着与第一主体14的轴向正交的贯通孔42而螺入止动螺纹构件44，来将第一主体14与第二主体16之间的结合部卡止。需要说明的是，在因维护等而将一对支承环28、28及第二O形密封圈30取下时，可以按照与上述相反的顺序进行实施。
在本实施方式中，通过分别分体地构成第一主体14与第二主体16，能够简便地完成密封构件相对于第一主体14的第二内径部22b的安装作业、取下作业，能够提高组装性而缩短组装时间及更换时间。其结果是，在本实施方式中，能够降低制造成本。
在本实施方式中，第一主体14的位于比第二内径部22b靠开口部23侧的位置的第三内径部22c的内径比第二内径部22b及台阶部68形成得大，因此无需分别使1对支承环28、28及第二O形密封圈30缩径，就能够相对于第二内径部22b的内周面24b进行装配。
与此相对，例如，在SAEJ2799所记载的机动车用氢填充口中，如图7(b)所示，当将第二O形密封圈5及支承环4a、4b相对于固定槽6装配时，由于环状隔壁7的内径比第二O形密封圈5的外径形成得小，因此需要使第二O形密封圈5等一边变形(缩径)一边组装(参照图7(b)中的实线)，该组装作业变得繁琐，并且还需要慎重地进行作业以免使第二O形密封圈5产生损伤，从而组装时间变长。
在本实施方式中，无需使一对支承环28、28及第二O形密封圈30等密封构件变形，就能够相对于密封装配面进行装配(参照图5(a))，因此，例如能够使用由强度高且硬质的材料形成的密封构件，密封构件的材料选择的范围变宽，从而能够扩大密封构件的自由度。
另外，在本实施方式中，第一主体14与第二主体16之间的分割面的位置设定于比在安装螺母50与环状凸部46之间夹持的紧固位置靠燃料盖部12的近前侧(参照图1)。因此，在将第二O形密封圈30及一对支承环28、28更换为新的构件的情况下，能够在打开未图示的燃料盖罩的车载状态(搭载于固定型装置的状态)下进行密封构件的更换作业。
此外，在本实施方式中，工具卡挂部40的位置设定在与插入用开口部32分离且分割面的近前侧的位置，并且将工具卡挂部40的形状形成为比附近的其他的外周面更向内径侧凹陷的截面呈大致矩形的凹部，由此在车载状态下需要用于将该工具卡挂部40卡止而将第一主体14与第二主体16分解的专用工具。因此，能够形成最终用户难以分解的结构，并且通过利用沿着与轴向正交的贯通孔42螺入的止动螺纹构件44进行卡止，由此能够防止第一主体14与第二主体16之间的分解，从而能够避免因最终用户的密封构件的误组装引起的密封不良。
此外，在本实施方式中，在第二主体16的前端部64的开口部与单向阀56之间的第二流路52内配置过滤器54。因此，当将第一主体14与第二主体16分解时，单向阀56的阀芯60落座于落座部而防止氢气向外部的漏出，因此能够避免氢气的浪费，并且能够适宜地防止异物向单向阀56的阀芯60附着的情况。另外，当分解(分离)时，能够防止作业者不小心接触到单向阀56的情况。
此外，在本实施方式中，在将第一主体14取下后从第二主体16的前端部64侧能够容易装拆的位置配置过滤器54，由此能够容易地进行过滤器54的更换、清洗，能够提高车载状态下的维护性。
接下来，对本发明的另一实施方式所涉及的氢气填充口10a进行说明。需要说明的是，在与图1所示的氢气填充口10相同的构成要素上标注同一参照符号并省略其详细的说明。
图6是本发明的另一实施方式所涉及的氢气填充口的简要结构剖视图。
在另一实施方式所涉及的氢气填充口10a中，与图1所示的实施方式的不同点在于，形成沿着半径方向贯通第一主体14的内壁的内螺纹36的贯通孔42a，在所述贯通孔42a中设有将第二主体16卡止的止动螺纹构件(卡止构件)44。
在该氢气填充口10a中，将第一主体14与第二主体16一体地紧固的外螺纹34被沿着贯通孔42a螺入的止动螺纹构件44部分地损坏，从而能够形成为最终用户无法将第一主体14与第二主体16分解的结构。其他作用效果与图1所示的氢气填充口10相同，因此省略其详细的说明。
符号说明：
10、10a氢气填充口
14第一主体
16第二主体
18第一流路
20喷嘴
22a～22c内径部
24a、24b内周面
26、30O形密封圈(密封构件)
34外螺纹
36内螺纹(第一主体固定部)
40工具卡挂部(工具卡挂用的凹部)
42、42a贯通孔
44止动螺纹构件(卡止构件)
46环状凸部(第二主体固定部)
48螺纹部(第二主体固定部)
50安装螺母(第二主体固定部)
52第二流路
54过滤器
56单向阀
64前端部
64a端面
66a、66b外径部
69壁面
70密封槽

Claims (5)

1.一种压力流体的填充口结构，其设置于压力流体利用装置，且通过将分别独立地制造的第一主体和第二主体组合而构成，
所述压力流体的填充口结构的特征在于，
在所述第一主体上设有供喷嘴从所述压力流体利用装置的外部穿过的第一流路，
所述第一流路从供所述喷嘴穿过的一侧按照内径变小的顺序具有第一内径部和第二内径部，
在所述第一内径部及所述第二内径部的内周面上分别形成有密封装配面，
所述第二主体具有在与所述第一主体组合时能够与所述第一流路连通的第二流路，并且设有将所述压力流体利用装置和所述填充口固定的第二主体固定部，
所述第二主体从所述第一流路侧按照外径变大的顺序具有第一外径部和第二外径部，所述第一外径部具有插入到所述第二内径部的外径且从所述第二主体的前端部连续，
在将所述第二主体的前端部内插于所述第一流路时，由在所述第二内径部的沿着轴向的端部设置的壁面、所述第二主体的前端部的端面及所述第二内径部的内周面形成密封槽。
2.根据权利要求1所述的压力流体的填充口结构，其特征在于，
所述第一主体具有第一主体固定部，在所述第一主体与所述第二主体组合时，所述第一主体固定部位于比所述第二主体固定部更靠所述压力流体利用装置的外侧的位置。
3.根据权利要求2所述的压力流体的填充口结构，其特征在于，
所述第一主体在从供所述喷嘴穿过的一侧分离的一端侧的外周上具有工具卡挂用的凹部。
4.根据权利要求1所述的压力流体的填充口结构，其特征在于，
在所述第二流路上从接近所述第一流路的一侧依次配置有过滤器和能够对从所述第一流路给送的压力流体进行密封的单向阀。
5.根据权利要求2所述的压力流体的填充口结构，其特征在于，
所述第一主体固定部是与在所述第二主体的外周上形成的外螺纹螺合的内螺纹，
在所述第一主体固定部上形成有沿着半径方向贯通所述内螺纹的贯通孔，在所述贯通孔中设有将所述第二主体卡止的卡止构件。
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