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Technisches Gebiet
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr.
2021 - 069 954 , die am 16. April 2021 eingereicht wurde, und deren Inhalt hiermit unter Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird. Die in der vorliegenden Beschreibung offenbarten Technologien beziehen sich auf Ventilvorrichtungen.
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Stand der Technik
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Eine Ventilvorrichtung ist in der Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung Nr.
2019 - 121 269 (nachfolgend als Patentdokument 1 bezeichnet) offenbart. Bei der Ventilvorrichtung des Patentdokuments 1 schließt ein Ventilkörper, der durch eine Feder vorgespannt wird, eine Öffnung einer Ventilkammer. Des Weiteren weist die Ventilvorrichtung des Patentdokuments 1 einen Kolben auf, der den Ventilkörper von der Öffnung (einem Ventilsitz bei der Öffnung) in Antwort auf eine Druckabnahme in einem stromabwärtsliegenden Bereich einer Strömungspassage (die stromabwärtsliegend der Ventilvorrichtung positioniert ist) trennt. Das heißt, der Kolben bringt eine Kraft auf den Ventilkörper in Antwort auf eine Druckabnahme in dem stromabwärtsliegenden Bereich der Strömungspassage auf, so dass die Öffnung geöffnet wird.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Bei der Ventilvorrichtung des Patentdokuments 1 ermöglicht die Separation des Ventilkörpers von dem Ventilsitz, dass ein Fluid durch einen Raum zwischen dem Ventilkörper und der Ventilkammer strömt, und das Fluid wird somit einem Bereich stromabwärts der Ventilvorrichtung zugeführt. Bei der Ventilvorrichtung des Patentdokuments 1 kann die Zufuhr des Fluids erhöht werden, indem ein Abstand zwischen dem Ventilkörper und dem Ventilsitz vergrößert wird, allerdings ist eine signifikante Erhöhung bei der Zufuhr nicht zu erwarten, da die Größe des Raums zwischen dem Ventilkörper und der Ventilkammer (Größe der Strömungspassage) gleich bleibt. Mit einem hohlen Ventilkörper (ersten Ventilkörper), der vorgesehen ist, und einem weiteren Ventilkörper (zweiten Ventilkörper), der innerhalb des ersten Ventilkörpers angeordnet ist, wird das Fluid mit einer normalen Menge zugeführt (wenn eine große Zufuhr nicht notwendig ist), indem nur der zweite Ventilkörper geöffnet wird, und die Zufuhr des Fluids kann erhöht werden, wenn notwendig, durch zusätzliches Öffnen des ersten Ventilkörpers.
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Im Fall der Verwendung des ersten Ventilkörpers und des zweiten Ventilkörpers schließt der zweite Ventilkörper eine Öffnung des ersten Ventilkörpers, und der erste Ventilkörper schließt die Öffnung der Ventilkammer, indem der zweite Ventilkörper in Richtung der Öffnung der Ventilkammer durch eine Feder vorgespannt wird. In diesem Fall ist, während die Ventilvorrichtung offen ist (das Fluid zuführt), die Drehung des zweiten Ventilkörpers durch die Kraft der Feder eingeschränkt, aber der erste Ventilkörper kann drehen. Eine Drehung des ersten Ventilkörpers kann eine Änderung bei der positionellen Beziehung zwischen dem ersten Ventilkörper und der Öffnung (einem Ventilsitz in der Öffnung) bewirken, wenn die Ventilvorrichtung geschlossen wird. Die Änderung bei der positionellen Beziehung zwischen dem ersten Ventilkörper und der Öffnung ändert die Dichtheit der Ventilvorrichtung. Demzufolge kann eine „Leckage“ bei der Ventilvorrichtung auftreten. Die vorliegende Beschreibung zielt darauf ab, Technologien zum Verbessern der Dichtheit einer Ventilvorrichtung vorzusehen.
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Eine erste Technologie, die in der vorliegenden Beschreibung offenbart ist, ist eine Ventilvorrichtung, die einen ersten Ventilkörper, einen zweiten Ventilkörper, eine Ventilkammer, einen ersten Ventilsitz, einen zweiten Ventilsitz, eine Feder, einen Kolben, ein Bewegungseinschränkungsbauteil und ein Drehungseinschränkungsbauteil aufweist. Der erste Ventilkörper kann hohl sein und eine Öffnung aufweisen. Der zweite Ventilkörper kann innerhalb des ersten Ventilkörpers derart angeordnet sein, dass er relativ zu dem ersten Ventilkörper bewegbar ist, und einen Vorsprung aufweisen, der von der Öffnung des ersten Ventilkörpers vorsteht. Die Ventilkammer kann den ersten Ventilkörper aufnehmen und eine Öffnung aufweisen. Der erste Ventilsitz kann um die Öffnung der Ventilkammer angeordnet sein, und der erste Ventilkörper kann den ersten Ventilsitz berühren. Der zweite Ventilsitz kann um die Öffnung des ersten Ventilkörpers angeordnet sein, und der zweite Ventilkörper kann den zweiten Ventilsitz berühren. Die Feder kann den zweiten Ventilkörper in Richtung des zweiten Ventilsitzes vorspannen. Der Kolben kann eine Kraft auf den zweiten Ventilkörper aufbringen, indem er den Vorsprung des zweiten Ventilkörpers berührt, so dass der zweite Ventilkörper von dem zweiten Ventilsitz getrennt wird. Das Bewegungseinschränkungsbauteil kann an den ersten Ventilkörper fixiert sein und eine Bewegung des zweiten Ventilkörpers in einer axialen Richtung relativ zu dem ersten Ventilkörper einschränken. Das Drehungseinschränkungsbauteil kann eine Drehung des ersten Ventilkörpers relativ zu dem zweiten Ventilkörper einschränken.
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Eine zweite Technologie, die in der vorliegenden Beschreibung offenbart ist, ist die Ventilvorrichtung gemäß der oben beschriebenen ersten Technologie, bei der eine Ausnehmung, die in der axialen Richtung des zweiten Ventilkörpers ausgenommen ist, in einem Bereich des zweiten Ventilkörpers nahe dem Bewegungseinschränkungsbauteil definiert ist. Des Weiteren kann das Bewegungseinschränkungsbauteil einen Vorsprung aufweisen, der in Richtung des zweiten Ventilkörpers vorsteht, und der Vorsprung kann in die Ausnehmung eintreten, wenn der zweite Ventilkörper das Bewegungseinschränkungsbauteil berührt. Bei dieser Ventilvorrichtung kann das Drehungseinschränkungsbauteil aus der Ausnehmung und dem Vorsprung bestehen.
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Eine dritte Technologie, die in der vorliegenden Beschreibung offenbart ist, ist die Ventilvorrichtung gemäß der oben beschriebenen zweiten Technologie, bei der der Vorsprung außenseitig der Feder positioniert sein kann, die den zweiten Ventilkörper vorspannt.
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Eine vierte Technologie, die in der vorliegenden Beschreibung offenbart ist, ist die Ventilvorrichtung gemäß der oben beschriebenen dritten Technologie, bei der das Bewegungseinschränkungsbauteil ringförmig sein kann, und die zwei Vorsprünge können an symmetrischen Positionen in Bezug auf eine Mitte des Bewegungseinschränkungsbauteils angeordnet sein.
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Eine fünfte Technologie, die in der vorliegenden Beschreibung offenbart ist, ist die Ventilvorrichtung gemäß einer der oben beschriebenen ersten bis vierten Technologien, bei der eine zweite Feder, die den ersten Ventilkörper in Richtung des ersten Ventilsitzes vorspannt, innerhalb der Ventilkammer angeordnet sein kann, und die zweite Feder kann das Drehungseinschränkungsbauteil bilden.
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Vorteilhafte Effekte der Erfindung
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Gemäß der ersten Technologie kann eine Drehung des ersten Ventilkörpers unterdrückt werden, während die Ventilvorrichtung in Betrieb ist (ein Fluid zuführt). Da die Drehung des ersten Ventilkörpers unterdrückt wird, wird eine Verlagerung einer Dichtungsposition des ersten Ventilkörpers (Position des ersten Ventilkörpers relativ zu dem ersten Ventilsitz) unterdrückt, wenn der erste Ventilkörper auf dem ersten Ventilsitz sitzt.
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Gemäß der zweiten Technologie kann eine Drehbewegung des ersten Ventilkörpers durch die Ausnehmung und den Vorsprung, die einander berühren, eingeschränkt werden. Es wird angemerkt, dass bei der Ventilvorrichtung, die in der vorliegenden Beschreibung offenbart ist, der Kolben den zweiten Ventilkörper von dem Ventilsitz (um die Öffnung des ersten Ventilkörpers) durch Aufbringen einer Kraft darauf trennt, und danach der erste Ventilkörper von dem ersten Ventilsitz (um die Öffnung der Ventilkammer) getrennt wird, indem der zweite Ventilkörper das Bewegungseinschränkungsbauteil berührt. Das heißt, bei der Ventilvorrichtung, die den ersten Ventilkörper und den zweiten Ventilkörper aufweist, ist das Bewegungseinschränkungsbauteil ein wesentliches Bauteil. Die zweite Technologie ermöglicht eine Reduzierung der Anzahl von Komponenten durch Vorsehen des zweiten Ventilkörpers mit einer Funktion eines Teils des Drehungseinschränkungsbauteils und Vorsehen des Bewegungseinschränkungsbauteils mit einer Funktion eines Teils des Drehungseinschränkungsbauteils.
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Gemäß der dritten Technologie kann eine Strömungspassage für ein Fluid breit in einem mittleren Bereich des Bewegungseinschränkungsbauteils (Drehungseinschränkungsbauteils) gesichert werden. Mit anderen Worten kann unterdrückt werden, dass das Bewegungseinschränkungsbauteil die Strömungspassage bei der Ventilvorrichtung verengt.
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Gemäß der vierten Technologie kann eine Erhöhung der Anzahl von Vorsprüngen, die an dem Bewegungseinschränkungsbauteil ausgebildet sind, unterdrückt werden, und eine Drehung des ersten Ventilkörpers kann sicherer eingeschränkt werden (die Funktion des Drehungseinschränkungsbauteils kann vollständig erfüllt werden).
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Gemäß der fünften Technologie kann eine Drehung des ersten Ventilkörpers selbst durch die zweite Feder unabhängig von dem zweiten Ventilkörper eingeschränkt werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen.
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- 1 zeigt eine Querschnittsansicht einer Ventilvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;
- 2 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs, der durch eine gestrichelte Linie in 1 umschlossen ist;
- 3 zeigt einen Zustand, bei welchem die Ventilvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform in Betrieb ist;
- 4 zeigt einen Zustand, bei welchem die Ventilvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform in Betrieb ist;
- 5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Teils eines Drehungseinschränkungsbauteils;
- 6 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils des Drehungseinschränkungsbauteils;
- 7 zeigt eine Querschnittsansicht eines Hauptbereichs einer Ventilvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform; und
- 8 zeigt eine Querschnittsansicht eines Hauptbereichs einer Ventilvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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(Erste Ausführungsform)
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Bezug nehmend auf 1 bis 6, wird eine Ventilvorrichtung 100 beschrieben. Die Ventilvorrichtung 100 ist beispielsweise in einem Fahrzeug mit einem Brennstoffzellensystem montiert und ist in einer Wasserstoffgasleitung angeordnet, durch die Wasserstoff den Brennstoffzellen zugeführt wird. Die Ventilvorrichtung 100 wird betrieben, um die Wasserstoffgasleitung zu öffnen, wenn den Brennstoffzellen Wasserstoff zugeführt werden muss, während sie ihren Betrieb stoppt, um die Wasserstoffgasleitung zu schließen, wenn den Brennstoffzellen kein Wasserstoff zugeführt werden muss.
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Wie in 1 gezeigt, weist die Ventilvorrichtung 100 ein Gehäuse 38, einen ersten Ventilkörper 8, einen zweiten Ventilkörper 12 und einen Kolben 34 auf. Die Ventilkörper 8, 12 und der Kolben 34 sind in dem gemeinsamen Gehäuse 38 aufgenommen. Der erste Ventilkörper 8 und der Kolben 34 unterteilen die Innenseite des Gehäuses 38 in eine Ventilkammer 4, in eine Kolbenkammer 42 und eine Wasserstoffgasströmungspassage 44. Die Ventilkammer 4 weist einen Wasserstoffgaseinlass 2 und einen Wasserstoffgasauslass 16 auf. Der Wasserstoffgasauslass 16 ist ein Beispiel einer Öffnung der Ventilkammer 4. Der Wasserstoffgaseinlass 2 ist mit einem Wasserstofftank (nicht gezeigt) über ein Rohr 60 verbunden. Ein Abstandsstück 24 ist an den Wasserstoffgaseinlass 2 fixiert. Das Abstandsstück 24 ist ringförmig, weist seinen Außenumfang in Kontakt mit der Ventilkammer 4 auf (ist an dieser fixiert), und weist eine Öffnung 26 in seiner Mitte auf.
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Der zweite Ventilkörper 12 ist innerhalb des ersten Ventilkörpers 8 angeordnet. Das heißt, der erste Ventilkörper 8 ist hohl. Ein erster Ventilsitz (Dichtungsmaterial) 14 ist um den Wasserstoffgasauslass 16 angeordnet. Der erste Ventilkörper 8 berührt den (sitzt auf dem) ersten Ventilsitz 14. Der erste Ventilkörper 8 ist in der Ventilkammer 4 angeordnet. Der erste Ventilkörper 8 weist eine Öffnung auf, und ein Bereich um die Öffnung bildet einen zweiten Ventilsitz 8a. Der zweite Ventilkörper 12 berührt den (sitzt auf dem) zweiten Ventilsitz 8a. Der Wasserstoffgasauslass 16 wird durch den ersten Ventilkörper 8, der den ersten Ventilsitz 14 berührt, und den zweiten Ventilkörper 12 geschlossen, der den zweiten Ventilsitz 8a berührt. Des Weiteren ist ein Vorderendbereich 18 des zweiten Ventilkörpers 12 kleiner in der Größe als die Öffnung des ersten Ventilkörpers 8 und steht in die Wasserstoffgasströmungspassage 44 vor. Der Vorderendbereich 18 ist ein Beispiel eines Vorsprungs des zweiten Ventilkörpers. Der Vorderendbereich 18 berührt einen Vorderendbereich 46 des Kolbens 34. Der zweite Ventilkörper 12 wird durch eine Schraubenfeder 6 in Richtung des zweiten Ventilsitzes 8a vorgespannt. Die Schraubenfeder 6 berührt den zweiten Ventilkörper 12 an ihrem einen Ende und berührt das Abstandsstück 24 an dem anderen Ende. Des Weiteren wird der erste Ventilkörper 8 durch den zweiten Ventilkörper 12 (indirekt durch die Schraubenfeder 6) in Richtung des ersten Ventilsitzes 14 vorgespannt.
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Der erste Ventilkörper 8 und der zweite Ventilkörper 12 sind nicht aneinander fixiert, und der erste Ventilkörper 8 und der zweite Ventilkörper 12 sind relativ zueinander bewegbar. Das heißt, der zweite Ventilkörper 12 kann sich in einer axialen Richtung relativ zu dem ersten Ventilkörper 8 bewegen. Allerdings ist ein Ringbauteil 5, das die axiale Bewegung des zweiten Ventilkörpers 12 relativ zu dem ersten Ventilkörper 8 einschränkt, an dem ersten Ventilkörper 8 fixiert. Das Ringbauteil 5 ist ein Beispiel eines Bewegungseinschränkungsbauteils. Die axiale Bewegung des zweiten Ventilkörpers 12 relativ zu dem ersten Ventilkörper 8 wird durch das Ringbauteil 5 eingeschränkt. Das heißt, während der zweite Ventilkörper 12 in Kontakt mit dem Ringbauteil 5 ist, bewegen sich der erste Ventilkörper 8 und der zweite Ventilkörper 12 zusammen in der axialen Richtung. Vorsprünge sind an Bereichen des Ringbauteils 5 vorgesehen, und Ausnehmungen sind in Bereichen des zweiten Ventilkörpers vorgesehen. Die Vorsprünge und die Ausnehmungen werden später beschrieben. Es wird angemerkt, dass ein Raum 22 zwischen dem ersten Ventilkörper und einer Wandoberfläche der Ventilkammer 4 (Innenoberfläche des Gehäuses 38) definiert ist, und ein Raum 20 zwischen dem zweiten Ventilkörper und einer Innenwandoberfläche des ersten Ventilkörpers 8 definiert ist.
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Die Kolbenkammer 42 wird durch das Gehäuse 38, eine Platte 40 und den Kolben 34 definiert. Die Platte 40 ist an das Gehäuse 38 fixiert. Der Kolben 34 ist in dem Gehäuse 38 angeordnet. Der Kolben 34 ist nicht an das Gehäuse 38 fixiert und wird durch die Platte 40 über eine Schraubenfeder 36 gelagert. Das heißt, die Schraubenfeder 36 ist in Kontakt mit der Platte 40 und dem Kolben 34. Eine Kolbendichtung (O-Ring) 32 ist zwischen dem Kolben 34 und dem Gehäuse 38 angeordnet. Der Kolben 34 trennt die Kolbenkammer 42 von der Wasserstoffgasströmungspassage 44. Die Kolbenkammer 42 wird auf einem atmosphärischen Druck gehalten. Der Kolben 34 bewegt sich in dem Gehäuse 38 (gleitet relativ zu dem Gehäuse 38) gemäß dem Druckunterschied zwischen der Kolbenkammer 42 und der Wasserstoffgasströmungspassage 44. In dem Gehäuse 38 befindet sich der Kolben 34 in einer Position, bei welcher die Druckkraft oder die Zugkraft der Schraubenfeder 36 den Druckunterschied zwischen der Kolbenkammer 42 und der Wasserstoffgasströmungspassage 44 ausgleicht. Im Speziellen zieht sich der Kolben 34 zurück (bewegt sich derart, dass der Raum der Kolbenkammer 42 kleiner wird), wenn der Druck in der Wasserstoffgasströmungspassage 44 ansteigt, während der Kolben 34 vorrückt (sich derart bewegt, dass der Raum der Kolbenkammer 42 größer wird), wenn der Druck in der Wasserstoffgasströmungspassage 44 abnimmt.
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(Betrieb der Ventilvorrichtung 100)
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Bezug nehmend auf 2 bis 4, wird der Betrieb der Ventilvorrichtung 100 beschrieben. Wenn der Druck in der Wasserstoffgasströmungspassage 44 relativ hoch ist, wenn z.B. ein Wasserstoffgas nicht den Brennstoffzellen zugeführt wird, gleicht der Kolben 32 in einer Rückzugsposition aus (2). Somit schließt der erste Ventilkörper 8 und der zweite Ventilkörper 12 den Wasserstoffgasauslass 16 durch die Vorspannkraft der Schraubenfeder 6. Wenn die Ventilkörper 8, 12 den Wasserstoffgasauslass 16 schließen, wird kein Wasserstoffgas der Wasserstoffgasströmungspassage 44 zugeführt.
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Der Druck in der Wasserstoffgasströmungspassage 44 nimmt in Antwort auf den Start der Wasserstoffgaszufuhr an die Brennstoffzellen ab. Wenn der Druck in der Wasserstoffgasströmungspassage 44 abnimmt, rückt der Kolben 34 gemäß dem Druckunterschied zwischen der Kolbenkammer 42 und der Wasserstoffgasströmungspassage 44 (3) vor. Somit bringt der Kolben 34 eine Kraft auf den zweiten Ventilkörper 12 auf, und der zweite Ventilkörper 12 wird dadurch von dem zweiten Ventilsitz 8a getrennt. Dies ermöglicht, dass die Ventilkammer 4 kommunizierend mit der Wasserstoffgasströmungspassage 44 über den Raum zwischen dem ersten Ventilkörper 8 und dem zweiten Ventilkörper 12 in Verbindung steht (die Ventilvorrichtung 100 ist in Betrieb). Demzufolge, wie durch Pfeile 3 angezeigt, strömt das Wasserstoffgas von dem Rohr 60 in die Wasserstoffgasströmungspassage 44. Nachdem das Wasserstoffgas durch den Wasserstoffgaseinlass 2 geströmt ist, strömt es durch die Öffnung 26 des Abstandsstücks 24 und erreicht den Wasserstoffgasauslass 16 über den Raum 20 zwischen dem ersten Ventilkörper 8 und dem zweiten Ventilkörper 12.
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Wenn der Druck in der Wasserstoffgasströmungspassage 44 weiter abnimmt, d.h. wenn das Wasserstoffgas, das den Brennstoffzellen zugeführt wird, erhöht wird, rückt der Kolben 34 weiter vor, so dass der zweite Ventilkörper 12 in Kontakt mit dem Ringbauteil 5 gebracht wird, und der erste Ventilkörper 8 und der zweite Ventilkörper 12 bewegen sich zusammen in der axialen Richtung (4). Demzufolge wird der erste Ventilkörper 8 von dem ersten Ventilsitz 14 getrennt, und ein Raum wird zwischen dem ersten Ventilkörper 8 und dem ersten Ventilsitz 14 erzeugt. Demzufolge kann das Wasserstoffgas den Wasserstoffgasauslass 16 über den Raum 22 zwischen dem ersten Ventilkörper 8 und der Wandoberfläche der Ventilkammer 4 und ebenso über den Raum 20 zwischen dem ersten Ventilkörper 8 und dem zweiten Ventilkörper 12 erreichen. Das heißt, der Strömungspassagenbereich bei der Ventilvorrichtung 100 wird durch die Trennung des ersten Ventilkörpers 8 von dem ersten Ventilsitz 14 erhöht.
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(Drehungseinschränkungsbauteil)
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Bezug nehmend auf 5 und 6, werden der zweite Ventilkörper 12 und das Ringbauteil 5 im Detail beschrieben. 5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Endbereichs des zweiten Ventilkörpers 12, der näher zu dem Ringbauteil 5 ist, und 6 zeigt eine perspektivische Ansicht des Ringbauteils 5. Wie in 5 gezeigt, sind Ausnehmungen 12a, die von einer Endfläche 12e in der axialen Richtung ausgenommen sind, in dem zweiten Ventilkörper 12 definiert. Zwei Ausnehmungen 12a sind an symmetrischen Positionen in Bezug auf eine Mitte 12c des zweiten Ventilkörpers 12 angeordnet. Des Weiteren, wie in 6 gezeigt, weist das Ringbauteil 5 Vorsprünge 5a auf, die von einer Ringoberfläche 5s vorstehen. Zwei Vorsprünge 5a sind an symmetrischen Positionen in Bezug auf eine Mitte 5c des Ringbauteils 5 angeordnet.
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Das Ringbauteil 5 ist an einen Endbereich des ersten Ventilkörpers 8 fixiert (Endbereich desselben näher zu dem Abstandsstück 24). Im Speziellen ist das Ringbauteil 5 in die innere Oberfläche des ersten Ventilkörpers 8 von dem Endbereich des ersten Ventilkörpers 8 näher zu dem Abstandsstück 24 pressgepasst. Wenn die Ventilvorrichtung 100 nicht in Betrieb ist, befinden sich Vorderendbereiche der Vorsprünge 5a des Ringbauteils 5 in den Ausnehmungen 12a (siehe ebenso 2). Auch wenn die Ventilvorrichtung 100 den Betrieb startet (3) und der erste Ventilkörper 8 startet, sich zusammen mit dem zweiten Ventilkörper 12 zu bewegen (4), sind die Vorsprünge 5a weiterhin in den Ausnehmungen 12a. Somit wird eine Drehung des ersten Ventilkörpers 8 relativ zu dem zweiten Ventilkörper 12 eingeschränkt. Die Vorsprünge 5a und die Ausnehmungen 12a fungieren als ein Drehungseinschränkungsbauteil, das eine Drehung des ersten Ventilkörpers 8 relativ zu dem zweiten Ventilkörper 12 einschränkt. Es wird angemerkt, dass die Drehung des zweiten Ventilkörpers 12 durch die Vorspannkraft der Schraubenfeder 36 eingeschränkt wird. Somit kann eine Drehung des ersten Ventilkörpers 8 eingeschränkt werden, während die Ventilvorrichtung 100 in Betrieb ist, indem der erste Ventilkörper 8 die Drehung des ersten Ventilkörpers 8 relativ zu dem zweiten Ventilkörper 12 einschränkt.
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Es wird angemerkt, dass 1 bis 4 Querschnittsabschnitte von Bereichen, bei welchen ein Vorsprung 5a und eine Ausnehmung 12a angeordnet sind, und Bereichen zeigen, bei welchen ein Vorsprung 5a und eine Ausnehmung 12a nicht angeordnet sind, um die Beziehung zwischen dem Vorsprung 5a und der Ausnehmung 12a und die Beziehung zwischen dem zweiten Ventilkörper 12 und dem Ringbauteil 5 in den Bereichen klarzustellen, bei welchen ein Vorsprung 5a und eine Ausnehmung 12a nicht angeordnet sind. Wenn die Ventilvorrichtung 100 nicht in Betrieb ist (2), ist der Abstand zwischen der Endfläche 12e des zweiten Ventilkörpers 12 und der Ringoberfläche 5s des Ringbauteils 5 kleiner als eine Vorsprungshöhe der Vorsprünge 5a von der Ringoberfläche 5s. Deshalb befinden sich die Vorsprünge 5a in den Ausnehmungen 12a, auch wenn die Ventilvorrichtung 100 nicht in Betrieb ist. Da sich die Vorsprünge 5a konstant in den Ausnehmungen 12a befinden, kann eine Drehung des ersten Ventilkörpers 8 unabhängig von dem Zustand der Ventilvorrichtung 100 (in oder außer Betrieb) eingeschränkt werden.
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Die Vorsprungshöhe der Vorsprünge 5a von der Ringoberfläche 5s ist kleiner als die Tiefe der Ausnehmungen 12a (Abstand von der Endfläche 12e des zweiten Ventilkörpers 12 zu den Böden der Ausnehmungen 12a). Deshalb berühren, auch wenn die Vorsprünge 5a tief in die Ausnehmungen 12a in Antwort auf den Betrieb der Ventilvorrichtung 100 eindringen, die Vorderenden der Vorsprünge 5a nicht die Böden der Ausnehmungen 12a. Das heißt, auch wenn der zweite Ventilkörper 12 das Ringbauteil 5 (Ringoberfläche 5s) berührt, berühren die Vorderenden der Vorsprünge 5a nicht die Böden der Ausnehmungen 12a (siehe 4). Somit wird auch mit den Vorsprüngen 5a und den Ausnehmungen 12a, die in/an dem zweiten Ventilkörper 12 und dem Ringbauteil 5 ausgebildet sind, die Funktion des Ringbauteils 5 als das Bewegungseinschränkungsbauteil nicht beeinträchtigt.
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(Vorteile der Ventilvorrichtung 100)
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Wie oben beschrieben weist die Ventilvorrichtung 100 das Drehungseinschränkungsbauteil (die Vorsprünge 5a und die Ausnehmungen 12a) auf, das eine Drehung des ersten Ventilkörpers 8 einschränkt. Durch Einschränken der Drehung des ersten Ventilkörpers 8 kann eine positionelle Verlagerung zwischen dem ersten Ventilkörper 8 und dem ersten Ventilsitz 14 unterdrückt werden, und somit kann die Dichtheit der Ventilvorrichtung 100 (Dichtheit zwischen dem ersten Ventilkörper 8 und dem ersten Ventilsitz 14) verbessert werden. Demzufolge kann eine „Leckage“ bei der Ventilvorrichtung 100 unterdrückt werden. Des Weiteren kann, da die Ausnehmungen 12a in dem zweiten Ventilkörper 12 ausgebildet sind und die Vorsprünge 5a an dem Ringbauteil 5 ausgebildet sind (Bewegungseinschränkungsbauteil), die Drehung des ersten Ventilkörpers 8 ohne Hinzufügen einer neuen Komponente eingeschränkt werden.
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Die Vorsprünge 5a sind außenseitig der Schraubenfeder 6 positioniert. Dies gewährleistet eine große Öffnung des Ringbauteils 5 und gewährleistet somit eine große Strömungspassage für das Wasserstoffgas. Des Weiteren kann, da die Vorsprünge 5a an symmetrischen Positionen in Bezug auf die Mitte 5c angeordnet sind und die Ausnehmungen 12a an symmetrischen Positionen in Bezug auf die Mitte 12c angeordnet sind, eine Drehung des ersten Ventilkörpers 8 sicher ohne Erhöhen der Anzahl der Vorsprünge 5a und der Ausnehmung 12a eingeschränkt werden. Es wird angemerkt, dass, da die Erhöhung bei der Anzahl der Vorsprünge 5a und der Ausnehmungen 12a unterdrückt wird, eine turbulente Strömung des Wasserstoffgases unterdrückt werden kann.
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(Zweite Ausführungsform)
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Bezug nehmend auf 7, wird eine Ventilvorrichtung 200 beschrieben. Die Ventilvorrichtung 200 ist eine Abwandlung der Ventilvorrichtung 100, und Konfigurationen, die im Wesentlichen gleich zu denen der Ventilvorrichtung 100 sind, werden mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, die für die Ventilvorrichtung 100 verwendet werden, und eine Beschreibung von diesen kann unterlassen sein. Es wird angemerkt, dass 7 einen Teil der Ventilvorrichtung 200 zeigt, der dem Teil der Ventilvorrichtung 100, der in 2 gezeigt wird, entspricht.
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Bei der Ventilvorrichtung 200 ist ein Ringbauteil 205, das keine Vorsprünge an seiner Oberfläche aufweist, an dem ersten Ventilkörper 8 fixiert. Das Ringbauteil 205 ist ein Beispiel eines Bewegungseinschränkungsbauteils. Des Weiteren sind keine Ausnehmungen in dem zweiten Ventilkörper 212 definiert. Bei der Ventilvorrichtung 200 ist eine Schraubenfeder 206 zwischen dem ersten Ventilkörper 8 und dem Abstandsstück 24 angeordnet. Der erste Ventilkörper 8 wird durch die Schraubenfeder 206 in Richtung des ersten Ventilsitzes 14 vorgespannt. Die Schraubenfeder 206 ist ein Beispiel einer zweiten Feder. Bei der Ventilvorrichtung 200 wird die Drehung des ersten Ventilkörpers 8 durch die Vorspannkraft der Schraubenfeder 206 eingeschränkt. Das heißt, die Ventilvorrichtung 200 kann die Drehung des ersten Ventilkörpers 9 unabhängig von dem zweiten Ventilkörper 212 einschränken. Es wird angemerkt, dass die Ventilvorrichtung 200 einen Vorteil aufweist, dass die Drehung des ersten Ventilkörpers 8 eingeschränkt werden kann, ohne den ersten Ventilkörper 8 und den zweiten Ventilkörper 212 zum Ausbilden von Vorsprüngen und Ausnehmungen zu bearbeiten.
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(Dritte Ausführungsform)
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Bezug nehmend auf 8, wird eine Ventilvorrichtung 300 beschrieben. Die Ventilvorrichtung 300 ist eine Abwandlung der Ventilvorrichtung 100, 200, und Konfigurationen die im Wesentlichen gleich zu denen der Ventilvorrichtung 100, 200 sind, werden mit den gleichen Bezugszeichen wie die, die für die Ventilvorrichtung 100, 200 verwendet wurden, bezeichnet, und eine Beschreibung für diese kann unterlassen sein. Es wird angemerkt, dass 8 einen Teil der Ventilvorrichtung 300 zeigt, die dem Teil der Ventilvorrichtung 100 entspricht, der in 2 gezeigt ist.
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Die Ventilvorrichtung 300 weist Merkmale von beiden von der Ventilvorrichtung 100 und der Ventilvorrichtung 200 auf. Im Speziellen weist die Ventilvorrichtung 300 eine Drehungseinschränkungsstruktur mit den Vorsprüngen 5a und den Ausnehmungen 12a (Drehungseinschränkungsbauteil) und eine Drehungseinschränkungsstruktur mit der Schraubenfeder 206 (Drehungseinschränkungsbauteil) auf. Die Ventilvorrichtung kann die Drehung des ersten Ventilkörpers 8 sicherer einschränken.
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(Weitere Ausführungsformen)
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Bei den Ventilvorrichtungen der ersten und dritten Ausführungsform sind die Ausnehmungen in dem zweiten Ventilkörper definiert und die Vorsprünge sind an dem Bewegungseinschränkungsbauteil (Ringbauteil) definiert. Allerdings können die Vorsprünge an dem zweiten Ventilkörper ausgebildet sein und die Ausnehmungen können bei dem Bewegungseinschränkungsbauteil (Ringbauteil) definiert sein. Des Weiteren können die Anzahl und die Positionen der Ausnehmungen und Vorsprünge variiert werden, sofern angemessen. Zum Beispiel kann die Anzahl der Ausnehmungen und der Vorsprünge eins, drei oder mehr sein. Des Weiteren müssen die Ausnehmungen und die Vorsprünge nicht mit regelmäßigen Abständen in der Umfangsrichtung des zweiten Ventilkörpers und des Ringbauteils angeordnet sein. Das heißt, auch mit zwei Ausnehmungen und zwei Vorsprüngen müssen diese Ausnehmungen und Vorsprünge nicht an symmetrischen Positionen in Bezug auf die Mitten des zweiten Ventilkörpers und des Ringbauteils angeordnet sein.
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Die Besonderheit der in der vorliegenden Beschreibung beschriebenen Ventilvorrichtung besteht darin, dass das Drehungseinschränkungsbauteil, das die Drehung des ersten Ventilkörpers einschränkt, in der Ventilkammer vorgesehen ist, in welcher der erste Ventilkörper und der zweite Ventilkörper angeordnet sind. Somit, sowohl in dem Fall, bei welchem die Vorsprünge (ein Teil des Drehungseinschränkungsbauteils) an dem Bewegungseinschränkungsbauteil ausgebildet sind, als auch in dem Fall, bei welchem das Drehungseinschränkungsbauteil aus dem zweiten Ventilkörper und dem Ringbauteil besteht, kann z.B. ein längliches Loch, das sich in der axialen Richtung erstreckt, in der Umfangsoberfläche des zweiten Ventilkörpers definiert sein, und ein Einführungsvorsprung, der in das längliche Loch eingeführt wird, kann an dem Ringbauteil ausgebildet sein.
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Während spezifische Beispiele der vorliegenden Offenbarung oben im Detail beschrieben wurden, sind diese Beispiele lediglich illustrativ und schränken den Schutzumfang der Patentansprüche nicht ein. Die in den Patentansprüchen beschriebene Technologie umfasst auch verschiedene Änderungen und Modifikationen bei den oben beschriebenen spezifischen Beispielen. Die in der vorliegenden Beschreibung oder in den Zeichnungen erläuterten technischen Elemente bieten entweder unabhängig voneinander oder durch verschiedene Kombinationen einen technischen Nutzen. Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die zum Zeitpunkt der Anmeldung beschriebenen Kombinationen beschränkt. Ferner sollen die in der vorliegenden Beschreibung oder in den Zeichnungen dargestellten Beispiele mehrere Ziele gleichzeitig erfüllen, und die Erfüllung eines dieser Ziele verleiht der vorliegenden Offenbarung technischen Nutzen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2021069954 [0001]
- JP 2019121269 [0002]
