CN117136284A - 阀装置 - Google Patents

Abstract

阀装置具备：第1阀芯，其具有开口部；第2阀芯，其配置在第1阀芯的内部，并且能够相对于第1阀芯相对移动；第1阀座，其设于阀室的开口部的周围，供第1阀芯接触；第2阀座，其设于第1阀芯的开口部的周围，供第2阀芯接触；活塞，其与第2阀芯接触，对第2阀芯施加力，以使第2阀芯自第2阀座分离；移动量限制构件，其固定于第1阀芯，限制第2阀芯相对于第1阀芯的轴向的移动量；以及旋转限制构件，其限制第1阀芯相对于第2阀芯旋转。

Description

阀装置

技术领域

本申请主张基于2021年4月16日申请的日本特许出愿第2021－069954号的优先权。将该申请的全部内容作为参考引入本说明书中。本说明书中公开的技术涉及阀装置。

背景技术

在日本特开2019－121269号公报(以下，称为专利文献1)中公开有阀装置。在专利文献1的阀装置中，被弹簧施力的阀芯封堵阀室的开口部。此外，专利文献1的阀装置具备随着流路下游(比阀装置靠下游)的压力减少而使阀芯自开口部(设于开口部的阀座)分离的活塞。即，活塞随着流路下游的压力减少而对活塞施加力，使开口部开口。

发明内容

专利文献1的阀装置通过阀芯自阀座分离，而使流体在阀芯和阀室之间的间隙移动，向阀装置的下游供给流体。专利文献1的阀装置能够通过增加阀芯和阀座之间的距离而使流体的供给量增加，但即使在该情况下，由于阀芯和阀室之间的间隙的尺寸(流路尺寸)不变化，因此，预计供给量不会大幅增加。如果准备中空的阀芯(第1阀芯)，并在第1阀芯的内部进一步配置阀芯(第2阀芯)，则在流体为通常供给量时(不需要大流量的情况)仅使第2阀芯开阀，在需要增加流体的供给量时，通过进一步使第1阀芯开阀，而能够增加流体的供给量。

然而，在使用第1阀芯和第2阀芯的情况下，使用弹簧对第2阀芯向阀室的开口部施力，从而成为使第2阀芯封堵第1阀芯的开口部，并且使第1阀芯封堵阀室的开口部的形态。在该情况下，在阀装置开阀时(供给流体时)，第2阀芯被弹簧的按压力限制旋转，但是可能引起第1阀芯旋转。若第1阀芯旋转，则在阀装置闭阀时，可能引起第1阀芯和开口部(设于开口部的阀座)的位置关系变动。当第1阀芯和开口部的位置关系变动时，阀装置的密封性变化。其结果是，阀装置可能产生“泄漏”。本说明书的目的在于提供改善阀装置的密封性的技术。

本说明书中公开的第1技术是阀装置，具备第1阀芯、第2阀芯、阀室、第1阀座、第2阀座、弹簧、活塞、移动量限制构件以及旋转限制构件。也可以是，第1阀芯是中空的，并且具有开口部。也可以是，第2阀芯配置在第1阀芯的内部，并且能够相对于第1阀芯相对移动，具有从第1阀芯的开口部突出的突出部。也可以是，阀室收纳第1阀芯，并且具有开口部。也可以是，第1阀座设于阀室的开口部的周围，供第1阀芯接触。也可以是，第2阀座设于第1阀芯的开口部的周围，供第2阀芯接触。也可以是，弹簧对第2阀芯向第2阀座施力。也可以是，活塞与第2阀芯的突出部接触，对第2阀芯施加力，以使第2阀芯自第2阀座分离。也可以是，移动量限制构件固定于第1阀芯，限制第2阀芯相对于第1阀芯的轴向的移动量。也可以是，旋转限制构件限制第1阀芯相对于第2阀芯旋转。

对于本说明书中公开的第2技术，在上述第1技术的阀装置中，也可以是，在第2阀芯的靠移动量限制构件侧的部分设有沿第2阀芯的轴向凹陷的凹部。此外，也可以是，在移动量限制构件设有凸部，该凸部朝向第2阀芯突出，并且在第2阀芯与移动量限制构件接触时，进入所述凹部内。在该阀装置中，也可以是，由所述凹部和所述凸部构成旋转限制构件。

对于本说明书中公开的第3技术，在上述第2技术的阀装置中，也可以是，所述凸部位于对第2阀芯施力的弹簧的外侧。

对于本说明书中公开的第4技术，在上述第3技术的阀装置中，也可以是，移动量限制构件呈环状，两个所述凸部相对于移动量限制构件的中心设于对称的位置。

对于本说明书中公开的第5技术，在上述第1～第4技术中任一项的阀装置中，也可以是，在阀室内设有对第1阀芯向第1阀座施力的第2弹簧，第2弹簧构成旋转限制构件。

发明的效果

根据第1技术，能够抑制在阀装置的动作中(供给流体的期间)第1阀芯旋转。通过抑制第1阀芯的旋转，抑制当第1阀芯落座于第1阀座时第1阀芯的密封位置(第1阀芯和第1阀座的相对位置)变动。

根据第2技术，能够通过凹部和凸部接触而限制第1阀芯的旋转动作。另外，在本说明书中公开的阀装置中，在活塞对第2阀芯施加力而使第2阀芯自第2阀座(第1阀芯的开口部的周围)分离之后，通过第2阀芯与移动量限制构件接触而使第1阀芯自第1阀座(阀室的开口部的周围)分离。即，在具有第1阀芯和第2阀芯的阀装置中，移动量限制构件是必须的构件。在第2技术中，通过在第2阀芯形成旋转限制构件的一部分的功能，并在移动量限制构件形成旋转限制构件的一部分的功能，而能够抑制部件数量增加。

根据第3技术，能够在移动量限制构件(旋转限制构件)的中央部分确保流体的流路较宽。换言之，能够抑制移动量限制构件限制阀装置内的流路。

根据第4技术，能够抑制在移动量限制构件形成的凸部的数量增加，并且能够更可靠地限制第1阀芯旋转(充分地发挥作为旋转限制构件的功能)。

根据第5技术，能够利用第2弹簧而与第2阀芯独立地限制第1阀芯自身的旋转。

附图说明

图1表示第1实施例的阀装置的剖视图。

图2表示由图1的虚线II围起来的局部的放大图。

图3表示第1实施例的阀装置动作时的状态。

图4表示第1实施例的阀装置动作时的状态。

图5表示旋转限制构件的局部的立体图。

图6表示旋转限制构件的局部的立体图。

图7表示第2实施例的阀装置的主要部分剖视图。

图8表示第3实施例的阀装置的主要部分剖视图。

具体实施方式

(第1实施例)

参照图1～图6，对阀装置100进行说明。阀装置100例如搭载于具备燃料电池系统的车辆，配置在向燃料电池供给氢的氢气配管。阀装置100在需要向燃料电池供给氢的情况下动作而打开氢气配管，在不需要向燃料电池供给氢的情况下停止而关闭氢气配管。

如图1所示，阀装置100具备壳体38、第1阀芯8、第2阀芯12以及活塞34。阀芯8、12和活塞34收纳在共用的壳体38内。第1阀芯8和活塞34将壳体38内划分为阀室4、活塞室42、氢气流通路径44。阀室4具备氢气流入孔2和氢气流出孔16。氢气流出孔16是阀室4的开口部的一例。氢气流入孔2经由配管60与氢气罐(省略图示)连接。在氢气流入孔2固定有间隔件24。间隔件24呈环状，外周与阀室4接触(固定)，在中央部分设有开口26。

第2阀芯12配置在第1阀芯8的内部。即，第1阀芯8是中空的。在氢气流出孔16的周围设有第1阀座(密封件)14。第1阀芯8与第1阀座14接触(落座)。第1阀芯8配置在阀室4内。第1阀芯8具有开口部，开口部的周围构成第2阀座8a。第2阀芯12与第2阀座8a接触(落座)。通过第1阀芯8与第1阀座14接触且第2阀芯12与第2阀座8a接触，而氢气流出孔16被封堵。此外，第2阀芯12的顶端部18呈比第1阀芯8的开口部小的尺寸，向氢气流通路径44内突出。顶端部18是第2阀芯的突出部的一例。顶端部18与活塞34的顶端部46接触。第2阀芯12被螺旋弹簧6向第2阀座8a施力。螺旋弹簧6的一端与第2阀芯12接触，另一端与间隔件24接触。此外，第1阀芯8被第2阀芯12(被螺旋弹簧6间接地)向第1阀座14施力。

第1阀芯8和第2阀芯12未固定，第1阀芯8和第2阀芯12能够相对移动。即，第2阀芯12能够相对于第1阀芯8沿轴向移动。然而，在第1阀芯8固定有限制第2阀芯12相对于第1阀芯8的轴向的移动量的环构件5。环构件5是移动量限制构件的一例。利用环构件5限制第2阀芯12相对于第1阀芯8的轴向的移动量。即，在第2阀芯12与环构件5接触的状态下，第1阀芯8和第2阀芯12一起沿轴向移动。在环构件5的局部设有凸部，在第2阀芯的局部设有凹部。后面叙述凸部和凹部的详细内容。另外，在第1阀芯和阀室4的壁面(壳体38的内壁)之间设有间隙22，在第2阀芯和第1阀芯8的内壁面之间设有间隙20。

活塞室42由壳体38、板40、活塞34划定。板40固定于壳体38。活塞34配置在壳体38内。活塞34未固定于壳体38，由螺旋弹簧36支承于板40。即，螺旋弹簧36与壳体38和活塞34接触。在活塞34和壳体38之间配置有活塞密封件(O型圈)32。活塞34划分活塞室42和氢气流通路径44。活塞室42内维持为大气压。活塞34根据活塞室42和氢气流通路径44的压力差，在壳体38内移动(相对于壳体38滑动)。活塞34在壳体38内位于螺旋弹簧36的压缩或伸展力与活塞室42和氢气流通路径44的压力差平衡的部位。具体地说，当氢气流通路径44的压力上升时，活塞34后退(以使活塞室42内空间变小的方式移动)，当氢气流通路径44的压力降低时，活塞34前进(以使活塞室42内空间变大的方式移动)。

(阀装置100的动作)

参照图2～图4，说明阀装置100的动作。例如，在未向燃料电池供给氢气的状态等氢气流通路径44内的压力比较高的情况下，活塞34在后退位置平衡(图2)。因此，第1阀芯8和第2阀芯12利用螺旋弹簧6的施力封堵氢气流出孔16。当阀芯8、12封堵氢气流出孔16时，氢气不向氢气流通路径44供给。

当开始向燃料电池供给氢气时，氢气流通路径44内的压力降低。当氢气流通路径44内的压力降低时，活塞34根据活塞室42和氢气流通路径44的压力差而前进(图3)。其结果是，活塞34对第2阀芯12施加力，而使第2阀芯12自第2阀座8a分离。在第1阀芯8和第2阀芯12之间产生间隙，阀室4和氢气流通路径44连通(阀装置100动作)。其结果是，如箭头3所示，氢气从配管60向氢气流通路径44流通。流入到氢气流入孔2的氢气穿过间隔件24的开口26，经由第1阀芯8和第2阀芯12之间的间隙20向氢气流出孔16移动。

当氢气流通路径44内的压力进一步降低、即向燃料电池供给的氢气的需要量进一步增加时，活塞34进一步前进，第2阀芯12与环构件5接触，第1阀芯8与第2阀芯12一起沿轴向移动(图4)。其结果是，第1阀芯8自第1阀座14分离，在第1阀芯8和第1阀座14之间产生间隙。其结果是，氢气除了经由第1阀芯8和第2阀芯12之间的间隙20以外，还能够经由第1阀芯8和阀室4的壁面之间的间隙22向氢气流出孔16移动。即，通过第1阀芯8自第1阀座14分离，而增加阀装置100的流路面积。

(旋转限制构件)

参照图5和图6，对第2阀芯12和环构件5进行详细地说明。图5示出第2阀芯12的靠环构件5侧的端部的立体图，图6示出环构件5的立体图。如图5所示，在第2阀芯12设有从端面12e沿轴向凹陷的凹部12a。两个凹部12a相对于第2阀芯12的中心12c设于对称的位置。此外，如图6所示，在环构件5设有从环表面5s突出的凸部5a。两个凸部5a相对于环构件5的中心5c设于对称的位置。

环构件5固定于第1阀芯8的端部(间隔件24侧的端部)。更具体地说，环构件5从第1阀芯8的靠间隔件24侧的端部压入于第1阀芯8的内表面。在阀装置100不动作的状态下，环构件5的凸部5a的顶端部分位于凹部12a内(还参照图2)。然后，即使阀装置100开始动作(图3)，而第1阀芯8和第2阀芯12开始一起移动(图4)，凸部5a也位于凹部12a内。因此，限制第1阀芯8相对于第2阀芯12旋转。凸部5a和凹部12a作为限制第1阀芯8相对于第2阀芯12旋转的旋转限制构件发挥功能。另外，第2阀芯12被螺旋弹簧36的施力限制旋转。因此，若限制第1阀芯8相对于第2阀芯12的旋转，则能够在阀装置100的动作中限制第1阀芯8旋转。

另外，图1～图4示出设有凸部5a和凹部12a的部分、未设有凸部5a和凹部12a的部分的截面，以明确凸部5a和凹部12a的关系、未设有凸部5a和凹部12a的部分的第2阀芯12和环构件5的关系。在阀装置100未动作的状态(图2)下，第2阀芯12的端面12e和环构件5的环表面5s的距离比凸部5a的自环表面5s突出的突出高度短。因此，即使在阀装置100未动作的状态下，凸部5a也位于凹部12a内。由于在凹部12a内始终存在凸部5a，因此，能够不依赖于阀装置100的状态(停止中或动作中)而限制第1阀芯8的旋转。

此外，凸部5a的自环表面5s突出的突出高度比凹部12a的深度(从第2阀芯12的端面12e到凹部12a的底面为止的距离)短。因此，即使阀装置100动作，而凸部5a进入到凹部12a的深部，凸部5a的顶端也不与凹部12a的底面接触。即，即使第1阀芯8与环构件5(环表面5s)接触，凸部5a的顶端也不与凹部12a的底面接触(参照图4)。因此，即使在第2阀芯12和环构件5形成凸部5a和凹部12a，也不会影响作为移动量限制构件的环构件5的功能。

(阀装置100的优点)

如上所述，阀装置100具备限制第1阀芯8旋转的旋转限制构件(凸部5a和凹部12a)。通过限制第1阀芯8的旋转，而能够抑制第1阀芯8和第1阀座14的位置偏移，提高阀装置100的密封性(第1阀芯8和第1阀座14的密封性)。其结果是，能够抑制在阀装置100产生“泄漏”。此外，通过在第2阀芯12形成凹部12a，并在环构件5(移动量限制构件)设置凸部5a，而能够在不追加新的部件的情况下限制第1阀芯8的旋转。

凸部5a设于螺旋弹簧6的外侧。因此，能够确保环构件5的开口较宽，能够确保氢气的流路较宽。而且，通过使凸部5a相对于中心5c的位置对称地形成，并使凹部12a相对于中心12c的位置对称地形成，而能够在不增加凸部5a和凹部12a的数量的情况下可靠地限制第1阀芯8的旋转。另外，通过抑制凸部5a和凹部12a的数量增加，而能够抑制氢气的流动紊乱。

(第2实施例)

参照图7，对阀装置200进行说明。阀装置200是阀装置100的变形例，对于与阀装置100实质上相同的构造，有时通过标注与标注于阀装置100的附图标记相同的附图标记而省略说明。另外，图7示出阀装置200的局部，相当于阀装置100的图2所示的部分。

对于阀装置200，未设有表面的凸部的环构件205固定于第1阀芯8。环构件205是移动量限制构件的一例。此外，在第2阀芯212也未设有凹部。在阀装置200中，在第1阀芯8和间隔件24之间配置有螺旋弹簧206。第1阀芯8被螺旋弹簧206向第1阀座14施力。螺旋弹簧206是第2弹簧的一例。在阀装置200中，利用螺旋弹簧206的施力限制第1阀芯8的旋转。即，对于阀装置200，能够与第2阀芯212独立地限制第1阀芯9的旋转。另外，阀装置200得到能够在不对第1阀芯8和第2阀芯212进行凹凸加工的情况下限制第1阀芯8的旋转这样的优点。

(第3实施例)

参照图8，对阀装置300进行说明。阀装置300是阀装置100、200的变形例，对于与阀装置100、200实质上相同的构造，有时通过标注与标注于阀装置100、200的附图标记相同的附图标记而省略说明。另外，图8示出阀装置300的局部，相当于阀装置100的图2所示的部分。

阀装置300具备阀装置100和阀装置200这两者的特征。具体地说，阀装置300具备由凸部5a和凹部12a构成的旋转限制构造(旋转限制构件)以及由螺旋弹簧206构成的旋转限制构造(旋转限制构件)。阀装置能够进一步可靠地限制第1阀芯8旋转。

(其他实施方式)

在上述第1、第3实施例中，对在第2阀芯设有凹部、在移动量限制构件(环构件)设有凸部的阀装置进行了说明。然而，也可以是，在第2阀芯设置凸部，在移动量限制构件(环构件)设置凹部。此外，凹部和凸部的数量、形成位置能够根据需要适当变更。例如，凹部和凸部既可以是一个，也可以是三个以上。此外，也可以是，凹部和凸部不在第2阀芯和环构件的周向上等间隔地设置。即，即使在分别设置两个凹部和两个凸部的情况下，凹部和凸部也可以相对于第2阀芯和环构件的中心不位于对称的位置。

本说明书所公开的阀装置的主旨是在配置有第1阀芯和第2阀芯的阀室内设置限制第1阀芯旋转的旋转限制构件。因此，也可以是，在移动量限制构件形成凸部(旋转限制构件的局部)的情况，利用第2阀芯和环构件构成旋转限制构件的情况，例如，在第2阀芯的周面形成沿轴向延伸的长孔，并在环构件形成插入于该长孔的插入部。

以上，对本发明的实施方式进行了详细说明，但这些只不过是例示，并不限定权利要求书。权利要求书所记载的技术包括对以上例示的具体例进行各种变形、变更而得到的技术。此外，本说明书或附图中说明的技术要素单独或通过各种组合来发挥技术有用性，并不限定于申请时权利要求记载的组合。此外，本说明书或附图所例示的技术同时达成多个目的，达成其中一个目的的技术本身就具有技术上的有用性。

Claims (5)

1.一种阀装置，其中，

该阀装置具备：

第1阀芯，其是中空的，并且具有开口部；

第2阀芯，其配置在第1阀芯的内部，并且能够相对于第1阀芯相对移动，具有从第1阀芯的开口部突出的突出部；

阀室，其收纳第1阀芯，并且具有开口部；

第1阀座，其设于阀室的开口部的周围，供第1阀芯接触；

第2阀座，其设于第1阀芯的开口部的周围，供第2阀芯接触；

弹簧，其对第2阀芯向第2阀座施力；

活塞，其与第2阀芯的突出部接触，对第2阀芯施加力，以使第2阀芯自第2阀座分离；

移动量限制构件，其固定于第1阀芯，限制第2阀芯相对于第1阀芯的轴向的移动量；以及

旋转限制构件，其限制第1阀芯相对于第2阀芯旋转。

2.根据权利要求1所述的阀装置，其中，

在第2阀芯的靠移动量限制构件侧的部分设有沿第2阀芯的轴向凹陷的凹部，

在移动量限制构件设有凸部，该凸部朝向第2阀芯突出，并且在第2阀芯与移动量限制构件接触时，进入所述凹部内，

由所述凹部和所述凸部构成旋转限制构件。

3.根据权利要求2所述的阀装置，其中，

所述凸部位于对第2阀芯施力的弹簧的外侧。

4.根据权利要求3所述的阀装置，其中，

移动量限制构件呈环状，

两个所述凸部相对于移动量限制构件的中心设于对称的位置。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的阀装置，其中，

在阀室内设有对第1阀芯向第1阀座施力的第2弹簧，

第2弹簧构成旋转限制构件。