JP2006114017A - 調圧装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 調圧機構およびコネクタを備えた調圧装置で調圧機能が接続具の接続動作の影響を受けないようにして良好な調圧機能を確保し、また、接続具の着脱操作に伴う流体の逆流を阻止する流体を送給する。
【解決手段】 調圧機構5を内蔵した本体部11に加圧流体を送給する供給接続具3が接続されるコネクタ2を備える。コネクタ2には供給接続具3の接続動作に応じて弁機構6を開作動する連係部材544を備え、調圧機構5はダイヤフラム52の偏位に応じて作動し圧力流体を2次圧力に調圧する調整弁55を備え、連係部材544と調整弁55とを分離形成してなる。調整弁55の内側と外側に流体の逆流を阻止する2つの逆流防止弁56,57を備える。
【選択図】 図2

Description

本発明は、一定の2次圧力を得る調圧機構を備えると共に、圧力流体を送給する供給接続具が接続可能なコネクタを備える調圧装置に関するものである。
通常、液化ガス利用機器、ガス供給設備等では、高圧ガス減圧用として圧力レギュレーターまたはガバナーとも呼ばれる調圧装置が広く利用されてきた。これら調圧装置は2次圧力をダイヤフラムで検知し、ダイヤフラムの偏位に連動して動く調整弁を持ち、1次圧力が変動しても2次圧力が一定となるよう調整弁を作動させ、所定の2次圧力を得るようにした構造となっている(例えば、特許文献1参照)。
特開平8−303773号公報
ところで、上記のような調圧装置に圧力流体を導入する場合に、圧力流体を送給する供給接続具を着脱可能に接続するコネクタを設置することが考えられる。
そして、このコネクタに接続具を接続する場合に、その接続動作に応じて接続具側の弁機構を開作動して圧力流体を送給するように動作させることになるが、その場合にその接続動作に伴って、調圧機構のダイヤフラムが偏位する力を受けると、調圧機能が損なわれ設定圧力より高い圧力の流体が供給される恐れがある。
また、コネクタに対する接続具の着脱操作時に、調圧機構の内部に残留する圧力流体が逆流して漏れ出し、周囲を汚染するなどの問題が生じる。
本発明は上記点に鑑み、調圧機構およびコネクタを備えた調圧装置で、調圧機能が接続具の接続動作の影響を受けないようにして良好な調圧機能を確保し、また、接続具の着脱操作に伴う流体の逆流を阻止するようにした調圧装置を提供することを目的とするものである。
本発明の調圧装置は、調圧機構を内蔵した本体部と、該本体部に設置され、加圧流体を送給する供給接続具が接続されるコネクタを備える調圧装置において、前記コネクタには前記供給接続具の接続動作に応じて該供給接続具の弁機構を開作動する連係部材を備え、前記調圧機構は、ダイヤフラムの偏位に応じて作動し導入された圧力流体を所定の2次圧力に調圧する調整弁を備え、前記連係部材と前記調整弁とが分離形成されていることを特徴とするものである。
本発明の調圧装置は、前記弁機構が、略中央に該弁機構の軸のステム弁を有するものであって、前記連係部材は接続動作方向に延びる連係突起で構成され、前記コネクタと供給接続具との接続時に、該連係突起の先端部が、前記ステム弁に接触して開弁作動させるものとすることができる。
その際、前記調圧機構が、略円筒状の導入部材を有するものであって、該導入部材は、接続動作方向の所定位置に、内方に向かって突出した隔壁部を有し、該隔壁部は略中央に前記連係突起を有し、該連係突起は両側に、前記隔壁部を貫通する連通孔を有するものであることが好ましく、前記隔壁部の前記供給接続具が接続される側の面には、前記連係突起を貫通して、該連通孔を塞ぐ円盤状の除塵用のフィルターが固着されていることがさらに好ましい。
あるいは、前記調圧機構が、略円筒状の導入部材を有するものであって、該導入部材は、接続動作方向の所定位置に、内方に向かって突出した隔壁部を有し、
該隔壁部は、略中央に前記連係突起が貫通する開口を有し、前記供給接続具が接続される側と反対側には、前記連係突起を有したプラグを収容する略筒状のジョイントを備えていることが好ましく、前記ジョイントは、前記供給接続具が接続される側と反対側の端部に、該端部を被冠する除塵用のフィルターを備えることがさらに好ましい。
また、前記導入部材は、前記連係突起を囲む内周面が、前記供給接続具側に向かうに連れて開口径が大きくなるようなテーパを有することが好ましい。
また本発明の調圧装置においては、前記調圧機構の前記調整弁の内側と外側に、流体の逆流を阻止する2つの逆流防止弁をさらに備えることができる。
本発明の他の調圧装置は、調圧機構を内蔵した本体部と、該本体部に設置され、加圧流体を送給する供給接続具が接続されるコネクタを備える調圧装置において、前記調圧機構は、ダイヤフラムの偏位に応じて作動し導入された圧力流体を所定の2次圧力に調圧する調整弁と、該調整弁の内側と外側に流体の逆流を阻止する2つの逆流防止弁とを備えたことを特徴とするものである。
前記2つの逆流防止弁は、前記調整弁の内側に設置され、前記ダイヤフラムの偏位に伴って閉止作動する低圧作動側の第1逆流防止弁と、前記調整弁の外側に設置され、内部より噴出する圧力を受けて閉止作動する第2逆流防止弁とで構成するのが好適である。
前記第2逆流防止弁は、通路の開口を閉塞する弾性板で構成するのが好適である。前記弾性板が内部が発泡体で表面に非透過性の表皮を有するのが好ましい。
本発明の調圧装置は、前記ダイヤフラムが、該ダイヤフラムの外周部を、前記コネクタ側の第1の面と、その反対側の第2の面の両側から、前記第1の面と共に前記圧力流体を収容する調圧室を形成する本体ケースと、前記第2の面と共に大気と連通する大気室を形成するカバーケースとに挟持されるものであり、前記本体ケースは、前記ダイヤフラム側の面に、該ダイヤフラムを収容する凹部を設けることができる。
また、前記本体ケースが、前記調圧室に面する面に少なくとも1つ、前記収容された圧力流体が通過する通過溝を設けることが好ましく、前記調圧室は、前記所定の2次圧力に調圧された圧力流体を排出する出口を有するものであり、前記通過溝が前記接続動作の方向の中心軸を挟んで、前記出口とは逆の位置に設けられることがさらに好ましい。
上記のような本発明の調圧装置によれば、供給接続具の接続動作に応じてその弁機構を開作動するコネクタの連係部材と、ダイヤフラムの偏位に応じて作動し導入された圧力流体を所定の2次圧力に調圧する調整機構の調整弁とを分離形成したために、コネクタと接続具の接続動作に応じて調整弁、ダイヤフラムなどが動くことなく、良好な調圧機能を維持して設定圧力より高い2次圧力を有する流体を排出することなく、動作信頼性を高めることができる。
また、本発明の他の調圧装置によれば、調圧機構の調整弁の内側と外側に、流体の逆流を阻止する2つの逆流防止弁を備えるために、調圧機構内部の圧力が低圧および高圧の場合にも迅速かつ確実に流体の逆流による漏れ出しを防止することができる。
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は一つの実施の形態にかかる調圧装置のコネクタの分離状態を示す全体断面図、図2は図1の要部拡大断面図、図3は供給接続具を備えた圧力容器の斜視図、図4はコネクタの固縛機構の主要部品の分解斜視図、図5はコネクタの接続動作における最大押し込み状態を示す断面図、図6はコネクタのロック状態を示す断面図、図7はコネクタのロック解放状態を示す断面斜視図、図8は図7よりロック状態に移行した同断面斜視図、図9は調圧機構の分解斜視図である。なお、下記の説明では図面の向きに準じて上下左右を表記しているが、実際の設置方向は、図1の中心線の延びる方向が上下方向(上下は反対でもよい)となる縦向き配置の他、この中心線が水平方向となる横向き配置の場合もある。
図1および図2の実施形態の調圧装置1は、送給圧力流体を一定の2次圧力に調整する調圧機構5(ガバナ機構)を備える本体部11を有し、この本体部11に設置されたコネクタ2に、流体を加圧状態で供給する燃料カートリッジ等の圧力容器12に設置された供給接続具3が着脱可能に接続される。
上記本体部11は液体燃料等の流体を使用する燃料電池等に設置され、この本体部11に対し圧力容器12より流体Fを供給する際に、コネクタ2の固縛機構4(ラチェット機構)によって供給接続具3をロック状態に接続するものである。供給接続具3はプラグ状の供給接続口部31にスプリング62によって閉弁方向に付勢されたステム弁61を有する弁機構6を備える。
そして、前記コネクタ2の内部に供給接続具3の先端部が挿入接続され、この供給接続具3の接続動作に応じて、供給接続具3のステム弁61が没入移動して開作動し、その圧力流体の送給に応じて本体部11の調圧機構5が作動して、一定の2次圧力に調圧された流体が調圧装置1より排出される構造となっている。また、上記接続動作において、供給接続具3の接続のための押し込み操作に伴い、固縛機構4における第2リング44が移動して、供給接続具3の一部に係合してコネクタ2にロック状態に保持し、分離時には、供給接続具3の次の押し込み操作に伴い、第2リング44がさらに移動してロック状態を解放状態とし、解放スプリング47によってコネクタ2と供給接続具3とが強制的に分離状態となる機構に設置されている。
次に各部の構造を具体的に説明する。まず、調圧装置1の本体部11における調圧機構5は、図2に断面図、図9に分解斜視図を示すように、カバーケース51と本体ケース53とに挟持されたダイヤフラム52と、本体ケース53に接続され1次圧力の流体(液体またはガス)が導入される導入部材54と、ダイヤフラム52に連動して1次圧力を2次圧力へ減圧調整する調整弁55と、流体の漏出を防止する第1逆流防止弁56(低圧用逆止弁)および弾性板による第2逆流防止弁57(高圧用逆止弁)と、除塵用のフィルター58とを備える。
上記第1逆流防止弁56は調整弁としても機能する。そして、調整弁55と第1逆流防止弁56とは、ダイヤフラム52の偏位に対応して連動し、互いに逆の開閉動作により1次圧力を2次圧力に調圧するものであって、その1次圧力変化に対する調圧特性が、調整弁55と第1逆流防止弁56とでは逆特性となっている。これにより、前記ダイヤフラム52には、調整弁55の投影面積に1次圧力が作用した圧力損失と、第1逆流防止弁56の投影面積に2次圧力が作用した圧力損失とが同方向に加わり、両者の調圧特性の組み合わせにより、1次圧力変動に応じた圧力損失変動による2次圧力の調圧誤差を補償して、2次圧力の一定化を得るものである。さらに、調整弁55および第1逆流防止弁56は、ダイヤフラム52の偏位に対して開閉動作が逆となって、両者の取付位置誤差による調圧変動を解消し、作製精度の緩和による製造の容易化を図っている。
上記調圧機構5の導入部材54の外周部にはコネクタ2の固縛機構4が設置され、この固縛機構4は、図2に示すように、前記本体ケース53に固着されたホルダー本体41およびラチェットホルダー42と、該ラチェットホルダー42内に配設された第1〜第3リング43,44,45と、軸方向に摺動自在なスプリングホルダー46と、解放スプリング47とを備えてなる。
そして、前記供給接続具3の接続動作に応じて第2リング44が1コマ分回転し、供給接続具3の係合ロックを行い、次の供給接続具3の押し込み動作によって、第2リング44がさらに1コマ分回転し、係合ロックを解放し、解放スプリング47の付勢力によって供給接続具3を強制的に分離するようになっている。上記1コマ送りはリング間の斜面の押圧によって回転方向に力が作用することで行う。
圧力容器12の頭部に設置された供給接続具3は、接続部本体30の中央に弁機構6を内蔵する接続口部31を備え、接続口部31の外周には軸方向に突設された接続筒部32を有する。そして、図3に示すように、接続筒部32の先端外周に等間隔に突出したロック用の係合突起321を備え、第2リング44のロック用突起444と係合可能である。なお、図1,図2では接続筒部32は断面位置が左右で異なっている。
接続筒部32の先端より所定位置には、外側に環状に突出する押圧段部322を有し、後述のように、接続移動に応じて第1リング43の内周突起433に当接して軸方向に移動させる。また、押圧段部322より上記係合突起321に向けて突出するスプライン軸状の凸部323を有し、係合突起321との間に第2リング44が回動する環状スペースを形成すると共に、コネクタ2のラチェットホルダー42の下部内周の縦溝426に係合して回り止めが行われる。
接続口部31は、パイプ状に形成され、先端部外周にOリングによるシール部材33が装着され、接続部本体30を貫通した下端部311にナット35が締結されて取り付けられ、内周の中間段部312に弁機構6のステム弁61が摺動自在に配設されている。中間段部312より突出するステム弁61の下端にOリングによる弁体63が装着されてなる。ステム弁61は頭部の凹部に導入部材54の連係突起544(連係部材)の先端が当接可能であり、頭部の背面部と中間段部312との間にスプリング62(リターンスプリング)が縮装され、閉弁方向に付勢している。
次に、コネクタ2における固縛機構4の構造を、図2および図4に沿って説明する。図4の下端部に示すラチェットホルダー42は筒状に形成されてなり、筒部420の上端部が同図上端に示すホルダー本体41に固定される。このラチェットホルダー42の筒部420の内面に、一端より略中間位置にまで軸方向に延びる周方向で4つの第1ガイド溝421と、この第1ガイド溝421の間で上端面より内外に貫通したL字状係合溝422と、下端部側の内周に等間隔で複数(12個)配置されたラチェット凸部423と、この軸方向に延びるラチェット凸部423の間に内周面による等間隔で複数(12本)の第2ガイド溝424とを備え、ラチェット凸部423の上端部には傾斜面と係止段部を有し、係止段部の上端より第2ガイド溝424に向けても同様に傾斜面となっている。
第1リング43(スライドリング)は、リング状基部431の外周に等間隔に複数12個のガイド突起432を、内周にはガイド突起432と同位置に内周突起433をそれぞれ備え、上下端面は平坦に形成されている。外周のガイド突起432は、ラチェットホルダー42の第2ガイド溝424に常時挿入され、この第1リング43は回転不能で、上下移動のみ可能である。内周突起433の下面には、供給接続具3の接続筒部32の押圧段部322の上端が上昇時に当接可能で、その押圧により第1リング43が軸方向に上動する。なお、内周突起433の間の縦溝には、前記接続筒部32の係合突起321が挿通可能である。
第2リング44(ロックリング)は、リング状基部441の外周に等間隔に突出した複数12個のガイド突起442を、上面に等間隔で複数12個の傾斜面を有するスライド爪部443を、内周に等間隔で突出する複数12個のロック用突起444をそれぞれ備え、回転方向dに回転作動される。外周のガイド突起442と内周のロック用突起444は周方向の同位置で、両者はリング状基部441の下部で連結され、回転方向dの前方で高く後方で低い傾斜面に設けられている。また、上面に突出するスライド爪部443の上面は、同様に回転方向dの前方で高く後方で低い傾斜面に設けられている。
外周のガイド突起442はラチェットホルダー42の第2ガイド溝424に挿入され、第2リング44を軸方向に摺動案内し、このガイド突起442は第2リング44の上動量が大きいときに第2ガイド溝424より抜け出し、第2リング44が回転可能となる。その回転により、ガイド突起442の下端傾斜面が、ラチェット凸部423の傾斜面または係止段部の上端傾斜面に当接可能な状態で下降すると、その傾斜面同士の接触によりさらに回転するもので、ガイド突起442の先端が係止段部に係止したロック状態またはガイド突起442が第2ガイド溝424に挿入された分離状態で、その回転が停止する。また、内周のロック用突起444は、接続動作に伴う回動で供給接続具3の接続筒部32のロック用の係合突起321の内側に移動して、係合ロック可能である。
第3リング45(ガイドリング)は、リング状基部451の外周に等間隔4個のガイド突起452を、下端面にラチェット爪状の斜面を有する爪歯453を、それぞれ備える。ガイド突起452は、ラチェットホルダー42の第1ガイド溝421に挿入され、この第3リング45は軸方向に上下移動可能(回転不能)であり、その下端位置は第1ガイド溝421の下端部にガイド突起452が係止して規制され、第2リング44と分離される。下端面の爪歯453は、第2リング44の上面のスライド爪部443と当接し、斜面同士の接触により第2リング44を回動させる。
スプリングホルダー46は、円筒状の上部筒部461とこれより外径が小さい下部筒部462よりなり、内部に解放スプリング47が縮装され、上部筒部461の下端外周段部463が、第2リング44のロック用突起444に上方より当接して付勢する。これにより、第3リング45と離れた第2リング44の分離時の遊動防止を行う。
また、スプリングホルダー46の下部筒部462は、第1〜第3リング43〜45の内方に挿入され、下方にラチェットホルダー42の内部に延び、解放スプリング47を受ける底面の中央には開口を有し、開口内には供給接続具3の接続口部31が挿入される。さらに、下部筒部462の下端部が供給接続具3の接続部本体30の内端面324に当接可能で、供給接続具3の接続動作によってスプリングホルダー46は解放スプリング47に抗して軸方向に上方移動可能である。
解放スプリング47は、コネクタ2の本体ケース53のフランジ部下面との間に縮装されるコイルスプリングであり、スプリングホルダー46を介して第3リング45を押し下げると共に、供給接続具3を離脱方向・分離方向に付勢する。
ホルダー本体41は、コネクタ2のダイヤフラム52の固定と共に本体ケース53に固着される。下部のリング体411で連結された、等間隔で上方に延びる複数4個の固定部412、固定部412の間の縦溝部413を備え、固定部412の上端の外方向に突出するフランジ部414に固着用のネジ孔415が形成され、さらに、フランジ部414の下方の各固定部412の外面に外方向に突出する4個のピン状突起416を有する。このピン状突起416は、ラチェットホルダー42のL字状係合溝422と係合可能で、組み立てが行われる。なお、本実施形態においてホルダー本体41とラチェットホルダー42との係合は上記のような構造を用いたが、本発明においてはこれに限られるものではなく、例えば、ラチェットホルダー42の第1ガイド溝421の上下方向略中央に設けられた略楕円孔に係合する係止爪416’(図15参照)を、ホルダー本体41の外周面に設けて、ホルダー本体41を回転させることなくラチェットホルダー42に押し込むことによって前記楕円孔に前記係止爪を取り外し不可能に嵌合する方法を用いてもよい。
次に、調圧機構5の構造を具体的に説明する。本体ケース53とカバーケース51とをダイヤフラム52を介して接合することにより、その内部空間が調圧室530と大気室510とに画成される。ダイヤフラム52は、調圧室530の2次圧力を受けて大気室510との圧力差に応じて弾性偏位可能であり、その中心部には、大気室510側にサポータ521が調圧室530側にシャフト522がそれぞれ固着され、ダイヤフラム52の偏位に応じて一体に軸方向に移動可能である。
シャフト522は、ダイヤフラム52に固着され調圧室530に位置するボス部523と、このボス部523の先端から軸方向に延長された軸部524を備え、この軸部524の先端に周溝部525を有し、この周溝部525にO−リングによる調整弁55が装着され、さらに、前記軸部524の根本部分でボス部523の先端面にO−リング(弾性体)による第1逆流防止弁56が装着される。
サポータ521はダイヤフラム52に密着するフランジ部の中心のボルト部がダイヤフラム52の中心を貫通し、反対側のシャフト522に締結される。また、サポータ521には、カバーケース51の筒状部511の内部に設置された圧力設定用の調圧スプリング513の一端部が当接し、調圧スプリング513の他端部は筒状部511に位置調整可能に螺合された調圧ネジ512(アジャスタ)に当接し、この調圧ネジ512の軸方向位置の調整に応じて、調圧スプリング513によるダイヤフラム52の付勢力が調整される。
下端部位の導入部材54は、外周の筒部541と、中間の隔壁部542と、隔壁部542より下方に突出し前記ステム弁61を連係作動する連係部材としての連係突起544と、該連係突起544の両側の隔壁部542を貫通する連通孔543を備える。
そして、導入部材54の隔壁部542の上面には、連通孔543の開口を閉塞可能に、ゴム板、サンドイッチ板等の弾性板による高圧閉止用の第2逆流防止弁57が配設されている。つまり、調圧室530の2次圧力がある程度高い状態で、供給接続具3が分離された際に、その2次圧力によって第2逆流防止弁57が連通孔543を閉塞して逆止弁として機能し、流体が外部に漏れ出るのを防止する。
導入部材54は筒部541の上端部が前記本体ケース53の先端筒部の外周にOリング532を介して着脱可能に結合され、他端部側は供給接続具3の接続口部31の前端外周のシール部材33が嵌装され、加圧流体が導入される。
本体ケース53は先端筒部の内部にシャフト522の軸部524が摺動可能に挿通される仕切壁53aを備え、この仕切壁53aの外内が調整弁55および第1逆流防止弁56によって開閉される。軸部524の前進移動に伴って調整弁55が開き、後退移動に伴って第1逆流防止弁56が開くように逆の開閉作動をする。また、第1逆流防止弁56は調圧室530の圧力が低い状態で、供給接続具3が分離された際に、その2次圧力によって閉じて流体の逆流を閉止する閉止弁として機能する。
調圧室530の側部には調圧した2次圧力のガスを筒部材531を経て排出する排出口514が設置され、この排出口514には調圧された流体を燃料電池に導くパイプ515が接続される。
前述の導入部材54の連係突起544は、コネクタ2に供給接続具3を接続する際に、その先端がステム弁61を押して開作動させるものである。この連係突起544は導入部材54の隔壁部542に固着されて、ダイヤフラム52と連動する軸部524とは分離された構造であり、接続動作でダイヤフラム52が偏位する力を受けないようになっている。つまり、軸部524の先端でステム弁61を連係作動させることが可能であるが、その場合に、最大押し込み状態が継続されるように押し込み力が保持された場合には、それによってダイヤフラム52が偏位することで調圧機能が損なわれ、設定2次圧力より高い圧力の流体が供給される恐れがあるが、ダイヤフラム52と連係突起544とが分離していることで、調圧機能が確保でき設定2次圧力より高い圧力の流体の供給を阻止している。
前記導入部材54の隔壁部542の下面には、送給する流体中の塵埃等の異物を除去するためのフィルター58が介装される。このフィルター58は、内孔58aを有する円板状で、外径が隔壁部542の外径より若干大きく、また、内径が連通突起544の根本部径より若干小さく形成され、導入部材54に下方より挿入装着することによって落ちないように止着される。
このフィルター58の材質は、例えば、空隙率85%、セル平均径30μm、厚み1mmのLDPE(低密度ポリエチレン)発泡体である。フィルター58を流体通路に介装することにより、供給流体に存在する細かなゴミの混入を防ぎ、調圧用の1次および第1逆流防止弁55,56の調圧作動、第2逆流防止弁57などの逆流防止作動に不良が発生するのを阻止すると共に、本体部11における作動部材の動作不良の発生も防止する。発泡体の材質は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリオキシメチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートまたはポリアクリロニトリルからなる群より少なくとも1つが選ばれる。
次に、圧力容器12の構造を説明する。圧力容器12は、供給接続具3の接続部本体30が頭部に設置された容器本体102と、この容器本体102の内部に形成され、流体Fを収容する貯蔵室103と、容器本体102の内部に形成され、端部において貯蔵室103と相互に連通し、流体Fを押し出すための応力を生じさせる圧縮ガスGを封入する気室104と、貯蔵室103に移動自在に配設され、流体Fと圧縮ガスGとを区画するピストン状の隔壁部材105と、隔壁部材105が下降移動した際に容器本体102の底部との間で圧縮される弾性体108とからなる。
容器本体102は、外容器121と、底部を密閉する蓋体122と、外容器121の内部に二重構造に配設された内容器123とで構成されてなる。内容器123の下端部には縦方向に延びる切欠き111が形成され、内容器123の内部と外容器121の内部、すなわち、貯蔵室103と気室104とが連通可能になっている。内容器123の上端部は
接続口部31の下端部311に締結されたナット35に嵌合装着され、この内容器123が保持されてなる。内容器123の上端部には中心部に透孔123aが開口され、弁機構6のステム弁61の開閉動作に応じて、貯蔵室103内の流体Fの吐出供給が行えるようになっている。
また、内容器123に摺動可能に嵌挿された隔壁部材105は、本体151と弾性シール部材152(Oリング)とで構成され、シール部材152の外周が、シリンダ状の内容器123の内壁に気密に接触し、その上部空間の貯蔵室103に流体Fが封入される。この隔壁部材105は、貯蔵室103に収容した流体Fと気室104に収容した圧縮ガスとを区画する移動隔壁として機能し、背面に作用する圧縮ガスの圧力によって前面の流体Fを加圧し、ステム弁61が開作動した際に、この流体Fを押し出すように作用する。
気室104への圧縮ガスGの封入は、供給接続具3の分離状態で、貯蔵室103に流体Fを注入する以前に行う。まず押し込み作動により開作動したステム弁61を通して、圧縮ガスGを貯蔵室103に注入するのに応じて隔壁部材105が下降し、図1に示す位置よりさらに貯蔵室103に圧縮ガスが注入されることによって、隔壁部材105は、弾性体108を押圧変形させて貯蔵室103の底部にさらに移動する。最下降状態において、切欠き111の上端部が隔壁部材105のシール部材152より上方となり、切欠き111を通して貯蔵室103より気室104へ圧縮ガスが注入される。そして、気室104内が所定圧力となった際に圧縮ガスの注入を停止した後、ステム弁61を再び開作動して貯蔵室103の圧縮ガスを排出する。これに応じ、隔壁部材105は貯蔵室103のシール状態に戻り、さらなるガスの排出で内容器123の上端にまで上昇移動し、貯蔵室103のガスを全て排出することで、気室104に圧縮ガスGが封入される。その後、注入手段を供給接続具3に接続してステム弁61を通して貯蔵室103へ流体Fを、隔壁部材105を下降させつつ注入することによって、流体Fを噴出可能に収容して圧力容器12を得るものである。
なお、圧力容器12には、流体として圧縮ガスを収容してもよく、その場合には、内容器は用いず、外容器に直接ガスを収容する。また、供給流体を噴出させるための内圧(1次圧力)を得るために、この流体に噴射剤を混入した、いわゆるエアゾール構造としてもよい。
前述のコネクタ2と供給接続具3の接続動作においては、基本的に、供給接続具3の接続口部31がコネクタ2の導入部材54に挿入され、シール部材33の接触によってシール状態を確保すること、供給接続具3の弁機構6を開作動して流体の通路を連通させ供給を可能とすること、固縛機構4をロックさせることが行われる。
その作動順は、接続時(取付時)には、まず、シール部材33が導入部材54の筒部541の内面に接触してシール性を確保した後、連係突起544の先端によって弁機構6のステム弁61が開作動して流体の送給通路が連通し、続いて、固縛機構4の第2リング44が回転してロック状態となる。一方、解放時(取外時)には、固縛機構4の第2リング44が回転してロック状態が解放されるのに続いて、ステム弁61が閉弁して連通を閉止し、最後にシール部材33が導入部材54より離れてシール解除するものである。
次に、コネクタ2に対する供給接続具3の接続を、主に固縛機構4の動作を図5〜図8を用いて説明する。
接続前の分離状態は、図2に示すように、固縛機構4のスプリングホルダー46の段部463が第2リング44のロック用突起444に当接して押圧し、第1リング43および第2リング44のガイド突起432,442はラチェットホルダー42の第2ガイド溝424内にあり第2リング44は回動不能であり、第3リング45は下降位置が規制された位置にある。この状態では、調圧機構5の第1逆流防止弁56は閉じ、供給接続具3のステム弁61も閉止状態にある。
供給接続具3の押し込み動作に応じて、接続筒部32のロック用の係合突起321が第1および第2リング43,44の縦溝を図7に示すように通って移動し、スプリングホルダー46の下端部が供給接続具3の内端面324に当接して押し上げられるのに続いて、押圧段部322が第1リング43の下面に当接してこれを押し上げる。これに伴い、第2リング44も上昇し、第1ガイド溝421の下端で停止している第3リング45の下面と当接し、この第3リング45も押し上げる。その途中で、第2リング44のガイド突起442はラチェットホルダー42の第2ガイド溝424の上端より出て回動可能となり、第3リング45の下面の爪歯453の傾斜面との当接によって第2リング44は回転方向dへの力を受ける。
図5は供給接続具3を最大押し込んだ状態を示し、この状態では第3リング45の上動は規制され第2リング44は第3リング45との斜面接触により、第1リング43上を回転方向dへ回転させ、図8に示すように、この第2リング44の回動で、そのロック用突起444が供給接続具3の接続筒部32のロック用の係合突起321の内側に移動して係合し、抜け移動不能にロックする。図5の状態では、連係突起544がステム弁61を開作動させて流体の送給を開始する。
次に、最大押し込み状態より、押し込み動作を解放すると、解放スプリング47の付勢力によって供給接続具3は後退付勢されるが、供給接続具3の接続筒部32のロック用の係合突起321が第2リング44のロック用突起444に係合して下方移動し、第3リング45および第1リング43も一体に下方移動する。そして、第3リング45が第1ガイド溝421の下端で下降停止になると、これより離れて第2リング44がさらに下降することで、両者の傾斜接触が離れ、第2リング44は上記回転により下端のガイド突起442先端が第2ガイド溝424の位置よりラチェット凸部423の傾斜面上に移動し、この傾斜面上に接触し、第2リング44のさらなる下降で、その傾斜に沿ってさらに回動する。
そして、第2リング44のガイド突起442が係止段部に当接して回動停止するとともに、それ以上の下降が停止されて、この第2リング44のロック用突起444に係合している供給接続具3はロックされ、分離不能に接続されたロック状態となる。
図6はこのロック状態の断面図であり、調圧機構5が作用して所定圧力に調整された流体が排出口514より本体部11側に供給される。
次に、上記ロック状態からの解放動作は、再度供給接続具3を押し込み動作すると、第1リング43および第2リング44が上動し、第2リング44の下端部が係止段部より離れて回動可能となり、第3リング45の爪歯453の斜面によって第2リング44が回動し、その後の供給接続具3の後退移動に伴って、第2リング44のガイド突起442の斜面がラチェット凸部423の係止段部より第2ガイド溝424に至る斜面に接触し、この斜面接触により第2リング44はさらに回転方向dに回転し、ガイド突起442が第2ガイド溝424内に挿入される位置に回転する。この第2リング44の回転位置では、図7に示すように、係合突起321はロック用突起444とは外れて縦溝と位置が合い、ロック係合が解放されて、供給接続具3の接続筒部32が分離移動可能となって、解放スプリング47の付勢力によってスプリングホルダー46を介して分離作動され、突き出される。
前記調圧機構5は、調整弁55および第1逆流防止弁56の調圧により、ダイヤフラム52の動きに応じて、1次圧力をその圧力に関係なく所定の2次圧力に減圧調整するものであり、その作用を説明する。
図6は調圧状態を示すものであって、調整弁55および第1逆流防止弁56で調圧された流体は調圧室530へ流入し、精度よく2次圧力に減圧されて排出口514より排出される。
ダイヤフラム52は2次圧力と大気圧との差圧による付勢力と調圧スプリング513による付勢力とが平衡した位置に保たれる。そして、排出口514からの流体排出量の変動、1次圧力の変動等に応じて2次圧力が変化した場合、これに応動してダイヤフラム52の偏位量が変化し、シャフト522の位置が変化するのに連動して調整弁55および第1逆流防止弁56が動き、互いに異なる方向より開閉作動して2次圧力を一定に保つ。調圧ネジ512を動かすことで調圧スプリング513の付勢力を変化させ、任意の2次圧力が設定可能である。
さらに、1次圧力変化に対する調整弁55による調圧特性と、第1逆流防止弁56による調圧特性とは互いに逆特性であって、1次圧力の低下に対する2次圧力は、調整弁55の調圧では上昇し、第1逆流防止弁56の調圧では低下する。そして、シャフト522には軸部524の先端部に1次圧力の作用により調整弁55の投影面積が受ける圧力損失と、ボス部523に2次圧力の作用により第1逆流防止弁56の投影面積が受ける圧力損失とが、共にシャフト522を後退させる同方向作用するもので、両者の調圧特性の組み合わせにより1次圧力の変動に対する2次圧力の変動を一定化する構造となっている。
つまり、2次圧力流体が調圧室530より排出されて2次圧力が低下変動すると、ダイヤフラム52はシャフト522が前進移動(図で下方への移動)し、調整弁55が開方向に第1逆流防止弁56が閉方向に作動し、1次圧力流体が調整弁55により減圧されて調圧室530に流入して2次圧力が上昇し、この2次圧力が1次圧力の低下変動に伴って設定値より上昇するのが第1逆流防止弁56の開度(圧力損失)により調整され、2次圧力が設定値となると、ダイヤフラム52の偏位によりシャフト522が後退移動(図で上方への移動)し、調整弁55が閉作動して流体の導入量を低減することで一定の2次圧力を得るように調圧するものである。
そして、1次圧力の変動に伴う調圧特性、つまり圧力容器12より流体を供給した際に、この圧力容器12内の1次圧力が徐々に低下することに対する調整弁55の受圧誤差を考慮したものである。第1逆流防止弁56を調整弁55とは異なる逆方向の開閉作動を行い、第1逆流防止弁56の圧力損失が、調整弁55の圧力損失と同方向でかつほぼ逆特性である。この調整弁55による調力特性は、1次圧力の上昇に対して2次圧力が低下する特性である。これに対して、第1逆流防止弁56による調力特性は、1次圧力が低いとき2次圧力を抑制し、特に、1次圧力が0のときに閉弁して逆止弁となって流体の逆流を阻止し、1次圧力の上昇で開放となり、1次圧力の上昇に対して2次圧力が上昇する特性で、上記調整弁55による調圧特性とは逆特性である。
両調圧特性はシャフト522に対して同方向に作用することで、調圧特性が逆特性の2つの調整弁55,56の組み合わせによる調圧特性は、1次圧力の変動に対して、一定の2次圧力が得られる。つまり、圧力容器12からの流体の供給に伴って1次圧力が低下変動する際に、調整弁55に作用する圧力損失によって、2次圧力が上昇する調圧特性となるのを、第1逆流防止弁56に作用する圧力損失が2次圧力を低下させる特性となることで、両者の合成特性は平坦化し、一定の2次圧力を維持することが、簡単な構造により確保できる。
また、分離状態および不使用状態では、第1逆流防止弁56および第2逆流防止弁57が逆止弁として作用することで、流体漏れの防止が図れる。
図10および図11は、他の実施形態の第2逆流防止弁57’を示すものであり、前記実施の形態の第2逆流防止弁57は1枚の弾性板すなわちゴム板で構成した例であるが、この例の第2逆流防止弁57’は、内部が発泡体57aで上下表面に非透過性の表皮57bを有する弾性板、例えばポロン体で形成されている。これは、発泡体57aで構成されて軽量であり、表皮57bにより上下方向に貫通する通気性はなく、導入口側の圧力が2次圧力より低く、2次圧力が高い場合に、図の上方より作用する圧力によって迅速に隔壁部542の連通孔543を閉塞して、その逆流防止作動が安定して得られる。
この第2逆流防止弁57’の場合には、圧縮変形可能であり、本体ケース53の接合筒部533の先端と、導入部材54の隔壁部542の上面との間で圧縮した状態で、図10のように組み付けてなる。
図11は圧力流体が導入されている状態で、連通孔543より作用する圧力流体の圧力によって、第2逆流防止弁57’は圧縮変形することで、隔壁部542の上面より離れて連通孔543を開口し、これより流入した圧力流体は第2逆流防止弁57’外周を通り、接合筒部533の先端切欠き534を通って内周側に流入し、調整弁55を経て調圧室530へ流入するようになっている。
次に本発明の調圧機構の別の実施の形態を図12〜図14を参照して説明する。なお、コネクタ2及び圧力容器12は上述した実施形態で使用したものと同様のものを使用するものとし、本実施形態では説明を省略する。図12は、本実施形態の調圧機構7の中心を通る軸線Yの周りの円周に沿って約90°の範囲で切断し、且つ部分的に分解して示す部分断面分解斜視図であり、図13は、図12の調圧機構7の上部を拡大して示す部分拡大断面図である。図14は、組み立てられた図12の調圧機構7の下部を軸線Yの周りの円周に沿って、約90°の範囲で切断し、且つ部分的に拡大して示す部分断面拡大斜視図である。
図12に示すように、調圧機構7は、本体ケース73と、カバーケース71と、本体ケース73に取り付けられる円筒形の導入部材74とからなるハウジング70を有する。本体ケース73とカバーケース71は、それぞれ膨出部73b、71bを有するとともに、外周に同様な形状のフランジ73a、71aを有している。膨出部73bには、軸線Yに対応する位置に貫通孔73dが形成されている(図13、図14)。本体ケース73とカバーケース71は、フランジ73a、71aが互いに突き合わされるとともに、フランジ73a、71aがねじ止め(図示せず)等により結合されている。
本体ケース73のフランジ73aの突き合わせ面70a(図12)には、フランジ73aの内側全周に亘って、凹部73cが形成されている。この凹部73cにはダイヤフラム72が配置されて、フランジ73a、71aの結合により、ダイヤフラム72は両フランジ73a、71a間に押圧固定される。この凹部73cを形成することによって、ダイヤフラム72が定位置に保持されるので、前記結合及び前記押圧固定時に、ダイヤフラム72が捲れて組み立てられ、流体漏れ等の不良が発生する可能性を低減することができる。
ダイヤフラム72は、例えば、ゴム等から構成される弾力性を有する概ね平板状の部材であり、軸線Yを中心として円形状に形成された湾曲撓み部72a(図13)を有する。またダイヤフラム72には、軸線Yに対応する部分に円形の開口72b(図13)が穿設されている。ダイヤフラム72の湾曲撓み部72aから内側の上面には、サポータ721が配置されている。
他方、ダイヤフラム72を挟んで、サポータ721の反対側にはシャフト722が配置されている。なお、ここで、上、下とは、図12〜図14における上下方向をいう。
サポータ721は、ダイヤフラム72の上面に接触する平板部721a(図13)と、この平板部721aから上方に突出する突出部721bを有する。サポータ721は、軽量な部材、例えばポリオキシメチレン(POM)製が好ましいが、金属製であってもよい。突出部721bの上面は平坦に形成されている。また、突出部721bには、軸線Yに沿って雌ねじ721c(図13)が形成されている。
シャフト722は、ダイヤフラム72の下面に位置する平板部722a(図13)と、軸線Yに沿って、平板部722aの上下方向にそれぞれ延びる軸722b、722c(図13)とを有する。軸722bは、ダイヤフラム72の開口72bを通過して上方に突出し、軸722cは、本体ケース73の貫通孔73d(図13、図14)を通過して下方に延びている。軸722bには雄ねじ722dが形成されており、前述のサポータ721の雌ねじ721cと螺合して、ダイヤフラム72を両面から締め付けるように構成されている。ダイヤフラム72は、これにより、サポータ721およびシャフト722との間に挟持されて一体に構成される。なお、サポータ721とダイヤフラム72との間には、摩擦係数の小さい、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)製のフィルム723(図13)を介在させることが好ましい。これにより、サポータ721を軸722bに螺合させる際に、締め付け時に生じる摩擦力等によって、ダイヤフラム72を変形させる虞を低減することができる。なお本実施形態において、上記のようにフィルム723を介在させたが、前述した実施形態の調圧機構5においても同様にこのようなフィルムを介在させてもよい。
カバーケース71の膨出部71bの内面には、突出部721bに対応する位置に凸部711が形成されている。凸部711の先端すなわち下面は、サポータ721の上面と同様に平坦形状となっている。凸部711の中央には外部と連通する小孔711a(図13)が形成されている。外部は、通常、大気圧であるので、膨出部71b内の空間は大気圧に維持され、この空間が大気室710となる。
サポータ721の突出部721bおよびカバーケース71の凸部711の外周には調圧スプリング713が配置されている。この調圧スプリング713は、サポータ721を介してダイヤフラム72を所定の圧力で常時下方に押圧している。凸部711の下面と、サポータ721の突出部721bの上面との間は、調圧機構7の通常の使用状態では、間隙Gが確保されている(図13)。これにより、流体の供給圧力が過度に高くなると、後述するシャフト722の軸722cが上方に押し上げられて、サポータ721の突出部721bの上面が、カバーケース71の凸部711の下面に当接することによって、ダイヤフラム72の過度の変形を防止することができる。
カバーケース71には、膨出部71bから横方向に膨出した延出部71cが形成されている(図12)。この延出部71cには、排出口714が形成された、延出部71cから外部に延びるパイプ715が形成されている。また、カバーケース71には、排出口714に連通する円柱形の空間710aが隔壁71dにより形成されている(図12)。他方、空間710aに対応する本体ケース73の部分には、略円柱状の空間730aが隔壁73dにより形成されている。図12および図13では、隔壁73dの端面73d’(図13)が見えており、この端面73d’と対向する位置に隔壁73dの他の端面が位置して、端面同士が協働してそれらの間に溝73eを構成している(図13、図14)。空間730aに臨む本体ケース73には、上向きの略環状の段部730bが形成されている。また、ダイヤフラム72には、空間710a、730aに対応して円形の開口72cが形成されている(図12)。空間710a、730aには、フランジ731aを有する筒部材731が、ダイヤフラム72の開口72cを貫通して配置される。その際、筒部材731のフランジ731aは、段部730bに着座する。筒部材731は、その下端と膨出部73bの内面(図13、図14)との間に隙間があるように長手方向が寸法決めされており、溝73eを通る流体を排出口714に導く通路となる。すなわち該通路が後述する調圧室730に収容された圧力流体を排出する出口となる。筒部材731は、例えば、ポリオキシメチレンから形成される。なお本実施形態においては、カバーケース71に延出部71c、排出口714及びパイプ715を形成したが、本発明においてはこれに限られるものではなく、後述する調圧室に収容された流体を外部(例えば燃料電池等)に供給できる構造であれば、例えば本体ケース73に延出部、排出口及びパイプを設けたものであってもよい。
本体ケース73の膨出部73bとシャフト722およびダイヤフラム72との間には、空間すなわち調圧室730が形成されている。膨出部73bの貫通孔73dを貫通して下方に突出する、シャフト722の軸722cの先端部には、周溝部725(図13)が形成されるとともに、この周溝部725に調整弁75が装着される。この調整弁75が、ダイヤフラム72により上下方向に駆動されて、軸722cと、貫通孔73dとの間を通過する流体の流れを遮断または開放して、調圧室730内の流体圧力を調整するように構成されている。なお、ダイヤフラム72は上述したように弾性を有するものなので、弾性によるダイヤフラム72の振動等によってシャフト522すなわち調整弁75が装着された軸722cが傾くと、膨出部73b下面の弁座が傷つき、圧力制御不良となる虞があるため、シャフト722の平板部722aの外周は、本体ケース73の隔壁73d及び膨出部73bの内周面とによって傾き支持されている。このようにダイヤフラム72から比較的近い位置において傾き支持を行うことにより、軸722cの傾きをより低減することが可能となる。
また、本体ケース73の上面すなわち調圧室730に面する面には、図14に示す如く、前記間を通過した流体が通過する通過溝732が、前記間から延びるように内方から外方に向かって前記出口と軸722cを挟んで対向する位置に設けられている。こうすることにより、前述した圧力容器12から供給される流体の圧力が低い場合に、前記調整弁75を開作動するためにシャフト722が下方に移動することによって、シャフト722の平板部722aの下面と本体ケース73の上面とが接触して、流体が流れ難くなるのを防ぐことができる。また、通過溝732が前記出口と軸722cを挟んで対向する位置に設けられることによって、流体の流れが調圧室730の広範囲に亘るようになるため、調圧室730内に気体が残り難くなり、ダイヤフラム72の異常振動(いわゆるチャタリング;以下チャタリングという)の原因を低減し、調圧機構7の作動安定を向上させることができる。なお本実施形態において、上記のように通過溝732を形成したが、前述した実施形態の調圧機構5の本体ケース53にもこのような通過溝を形成してもよい。
また、本実施形態の調圧室730はダイヤフラム72とシャフト722の移動空間及び流体の流路のみで略形成されている。これは、通常、ガス等の圧縮性流体の圧力制御では、弁の開閉作動や乱流等により瞬間的な圧力差を持つ入力が生じると、流体が振動し易くなり、該振動によってダイヤフラムがチャタリングするのを抑制するために、前記圧力差を吸収するバッファーとして調圧室を十分に大きくとる必要があったが、例えば液体のような非圧縮性流体では流体が振動を起こし難いので、調圧室730の容積を低減することが可能となり、上述したような調圧室730を形成することができる。なお、調圧室730は、該調圧室730に収容される流体によって便宜に設計変更可能である。
また、本体ケース73の膨出部73bには、軸722cの先端部を囲むように環状壁73fが下方に突設されている。環状壁73fの基端外周には環状に溝73f’(図13)が形成され、この溝73f’にOリング733が装着されている。環状壁73fの外周には、例えば、図示しないねじが形成されて、導入部材74と螺合するように構成することができる。
導入部材74は、前述した圧力容器12の供給接続具3(図1参照)が接続される部材であり、その長手方向の中間に隔壁部742を有している。この隔壁部742には、後述するプラグ76の連係突起76cを受容する開口743が形成されている。また、受容された連係突起76cを囲む内周面、すなわち隔壁部742より下方の内周面が、下方に向かうに連れて開口径が大きくなるようなテーパを有している。(ごく僅かなテーパであるため図には表れない。)こうすることにより、供給接続具3との接続時に前述した弁機構6を円滑に挿入することができ、操作性を向上することができる。ここで該テーパは、前述した供給接続具3との接続時に弁機構6のステム弁61が開く前に、シール部材33によるシールがなされるように設けられている。さらに前記内周面と隔壁部742とで形成される角はC面744となっている。こうすることにより、導入部材74内のデットスペースを削減することができ、供給接続具3の接続及び取外し時の流体漏れを減少させることができる。なお本実施形態において、上記のように前記テーパ及び前記C面を形成したが、前述した実施形態の調圧機構5の導入部材54にもこのようなテーパ及びC面を形成してもよい。
そして、隔壁部742と膨出部73bとの間には、上方からフィルター78、ジョイント77、圧縮コイルばね(以下、単にばねという)79およびプラグ76が配置されている。
ジョイント77は、例えば、ポリオキシメチレンから形成された、上壁77aを有する概ね筒状である。ジョイント77の上壁77aの中央には孔77bが形成され、上壁77aと下端77cとの間には、外方に延出する環状のフランジ77dが形成されている。
フィルター78は、円形の板状部78aの外周に環状壁78bが垂下された形状となっていて、ジョイント77の上壁77aに被冠されている。このような形状にすることにより、フィルター78を導入部材74に設置する際にフィルター78の位置決め等を容易にすることができ、操作性を向上させることができる。また、前記環状壁78bがジョイント77の外周をシールすることにより、ジョイント77の後述する流路を通過した流体が、前記孔77bから漏れることなく、確実にフィルター78を通過することができる。さらにフィルター78が隔壁部743より上方に配置されたことにより、供給接続具3の接続及び取外し時に、弁機構6と接触することがないので、フィルター78が外れる可能性を低減することができる。また、流体がフィルター78を通過する流体通過面積は、孔77bの大きさによって変更可能であり、該流体通過面積が大きくなれば、流体の流速を高くすることができる。よって、燃料電池内部に燃料(流体)が無いといった初期状態の時等に、流体を素早くに供給することが可能となる。
なお本実施形態においてフィルター78は上記形状としたが、本発明においてはこれに限られるものではなく、例えば板状のものであってもよい。また、フィルター78の材質は前述した実施形態のフィルター58と同様とし、説明は省略する。
ジョイント77は、組立状態では、フランジ77dが、本体ケース73の環状壁73fの下端に当接し、フィルター78を環状壁73fの下向き段部73gとジョイント77の上壁77aとの間に挟持する。フィルター78の上部は、シャフト722の軸722cの先端部が突出する中間調圧室730’(図14)となる。ジョイント77の内面には、上下方向に連続する溝77e(図13)がジョイント77の内周に互いに離隔して複数本形成されている。これらの溝77eは、供給される加圧流体が通過する流路となる。
前述のプラグ76は、ステンレス鋼或いはポリオキシメチレンから形成されるピン状であり、その上部近傍に円板状のフランジ76aを有する。フランジ76aより上方に突出する上部軸76bは、ばね79の内側に挿入可能な直径を有する。フランジ76aより下方に突出する下部軸76cは、プラグ76の下端に向けて収束している。すなわち、テーパが形成されて先細形状となっている。下部軸76cの、フランジ76a近傍にはOリング761が被冠されている。この下部軸76cが前述したステム弁61を連係作動する連係部材としての連係突起76cとなる。この連係突起76cは、調整弁75を備えて、ダイヤフラム72と連動する軸722cとは分離された構造であり、接続動作でダイヤフラム72が偏位する力を受けないようになっている。つまり、前述した実施形態と同様に、ダイヤフラム72と連係突起76cとが分離していることで、調圧機能が確保でき設定2次圧力より高い圧力の流体の供給を阻止している。
導入部材74が環状壁73fに組付けられると、ばね79とプラグ76は、ジョイント77の上壁77aと導入部材74の隔壁部742との間に保持される。このとき、プラグ76のフランジ76aは、ばね79により下方に付勢され、Oリング761が、フランジ76aと隔壁部742との間に押圧される。このOリング761は、供給接続具3が導入部材74に接続されていない状態では、ばね79の付勢力により、隔壁部742とフランジ76aに密着した状態にある。これにより、調圧機構7内の加圧流体が、プラグ76の連係突起76cと隔壁部742の開口743の間から外部に漏出することが防止される。この機構は、調整弁725とは独立した構造となっているため、流体の2次圧力や2次圧力設定等の影響を受けることがない。
次に、上述の如く構成された調圧機構7に、供給接続具3が接続されて使用される場合について、図15を参照して説明する。図15は、供給接続具3が接続された調圧機構7の断面を示す。なお、図15は主要部を断面で示す。図15に示す如く、供給接続具3が調圧機構7に取り付けられると、プラグ76はステム61により上方に押圧される。このときプラグ76すなわち連係突起76cと調整弁75を備えて、ダイヤフラム72と連動する軸722cとは分離形成されているので、前記押圧による力がダイヤフラム72に加わらないため、調圧機能に影響を与えない。
すると、Oリング761によって封止されていた導入部材74の開口743が開放されて、加圧流体が開口743、ジョイント77の内側の溝77eおよびフィルター78の順に通過する。供給接続具3の接続初期状態では、調圧室730内は流体の圧力が低いため、ダイヤフラム72は、調圧スプリング713により下方に付勢された状態にある。従って、本体ケース73の貫通孔73dを封止する調整弁75は、貫通孔73dから下方に離れる方向に移動しているので、貫通孔73dの封止は解除された状態にある。従って、流路を構成する前述の通路、フィルター78、中間調圧室730’、貫通孔73dと軸722cの間、調圧室730および筒部材731を通過した流体は、排出口714から燃料電池に供給される。
通常の使用状態では、ダイヤフラム72は、供給される流体の圧力、例えば、900KPa〜1MPaに対して、調圧スプリング713により調圧室730内が所定の圧力になるように設定されている。すなわち、供給接続具3から供給される流体の圧力が、供給すべき流体の圧力より高くなった場合、調圧スプリング713による付勢力に抗して、調圧室730内の流体がダイヤフラム72を上方に押圧する。この結果、シャフト722の軸722cは上方に移動して、調整弁75が本体ケース73の貫通孔73dを封止して、それ以上加圧流体が調圧室730に流入することを阻止する。ダイヤフラム72に加圧流体側から加わる圧力は、厳密には調圧室730内の圧力だけではなく、中間調圧室730’内で調整弁75に加わる力も作用する。すなわち調圧弁の投影面積X中間調圧室730’内の1次圧力が調整弁75に加わっているので、上記加圧流体の圧力でも調整弁75が閉じたり、弁座に調整弁75が潜り込んで変形することが起こる。調圧室730内の圧力が低くなった場合は、調圧スプリング713の付勢力により、シャフト722の軸722cが、下降して貫通孔73dを開放し、再度、加圧流体が調圧室730内に流入可能とする。
このように、ダイヤフラム72は、流体の圧力の変動に対して絶えず上下に移動する。しかし、この上下の移動量は極めて僅か、例えば、約0.3mmであるため、前述の間隙G、すなわちサポータ721の突出部721bの上面と、カバーケース71の凸部711の下面の間の寸法は、略一定に維持されている。なお、加圧流体が流れている状態において、調整弁75は本体ケース73に接触しているように示されているが、実際は、調整弁75と本体ケース73との間に極めて僅かな間隙があって、加圧流体の通過が可能となっている。
本発明の第1の実施形態にかかる調圧装置のコネクタの分離状態を示す全体断面図 図1のコネクタ構造の要部拡大断面図 供給接続具を備えた圧力容器の斜視図 固縛機構の主要部品の分解斜視図 供給接続具の接続動作における最大押し込み状態を示す断面図 供給接続具とコネクタとが接続されたロック状態を示す断面図 ロック解放状態における供給接続具と作動部材との関係を示す断面斜視図 図7よりロック状態に移行した同断面斜視図 調圧機構の分解斜視図 第2逆流防止弁の他の実施形態を示す要部断面図 図10の例における圧力流体導入状態を示す要部断面図 本発明の第2の実施形態にかかる調圧機構を、その中心を通る軸線の周りの円周に沿って約90°の範囲で切断し、且つ部分的に分解して示す部分断面分解斜視図 図12の調圧機構の上部を拡大して示す部分拡大断面図 組み立てられた図12の調圧機構の下部を、その中心を通る軸線の周りの円周に沿って約90°の範囲で切断し、且つ部分的に拡大して示す部分断面拡大斜視図。 供給接続具の接続動作における最大押し込み状態を示す断面図
符号の説明
1 調圧装置
2 コネクタ
3 供給接続具
4 固縛機構
5,7 調圧機構
6 弁機構
11 本体部
12 圧力容器
31 接続口部
32 接続筒部
44 第2リング
52,72 ダイヤフラム
53,73 本体ケース
54,74 導入部材
55,75 調整弁
56 第1逆流防止弁
57 第2逆流防止弁
58,78 フィルター
61 ステム弁
76 プラグ
77 ジョイント
79 圧縮コイルばね(ばね)
544,76c連係突起(連係部材)
F 流体

Claims (15)

  1. 調圧機構を内蔵した本体部と、該本体部に設置され、加圧流体を送給する供給接続具が接続されるコネクタを備える調圧装置において、
    前記コネクタには前記供給接続具の接続動作に応じて該供給接続具の弁機構を開作動する連係部材を備え、
    前記調圧機構は、ダイヤフラムの偏位に応じて作動し導入された圧力流体を所定の2次圧力に調圧する調整弁を備え、
    前記連係部材と前記調整弁とが分離形成されていることを特徴とする調圧装置。
  2. 前記弁機構は、略中央に該弁機構の軸のステム弁を有するものであって、
    前記連係部材は接続動作方向に延びる連係突起で構成され、前記コネクタと供給接続具との接続時に、該連係突起の先端部が、前記ステム弁に接触して開弁作動させることを特徴とする請求項1に記載の調圧装置。
  3. 前記調圧機構は、略円筒状の導入部材を有するものであって、
    該導入部材は、接続動作方向の所定位置に、内方に向かって突出した隔壁部を有し、
    該隔壁部は略中央に前記連係突起を有し、該連係突起は両側に、前記隔壁部を貫通する連通孔を有するものであることを特徴とする請求項2に記載の調圧装置。
  4. 前記調圧機構は、略円筒状の導入部材を有するものであって、
    該導入部材は、接続動作方向の所定位置に、内方に向かって突出した隔壁部を有し、
    該隔壁部は、略中央に前記連係突起が貫通する開口を有し、前記供給接続具が接続される側と反対側には、前記連係突起を有したプラグを収容する略筒状のジョイントを備えていることを特徴とする請求項2に記載の調圧装置。
  5. 前記調圧機構の前記調整弁の内側と外側に、流体の逆流を阻止する2つの逆流防止弁をさらに備えたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の調圧装置。
  6. 前記導入部材は、前記連係突起を囲む内周面が、前記供給接続具側に向かうに連れて開口径が大きくなるようなテーパを有するものであることを特徴とする請求項3または4に記載の調圧装置。
  7. 前記隔壁部の前記供給接続具が接続される側の面には、前記連係突起を貫通して、該連通孔を塞ぐ円盤状の除塵用のフィルターが固着されていることを特徴とする請求項3に記載の調圧装置。
  8. 前記ジョイントは、前記供給接続具が接続される側と反対側の端部に、該端部を被冠する除塵用のフィルターを備えたことを特徴とする請求項4に記載の調圧装置。
  9. 調圧機構を内蔵した本体部と、該本体部に設置され、加圧流体を送給する供給接続具が接続されるコネクタを備える調圧装置において、
    前記調圧機構は、ダイヤフラムの偏位に応じて作動し導入された圧力流体を所定の2次圧力に調圧する調整弁と、該調整弁の内側と外側に流体の逆流を阻止する2つの逆流防止弁とを備えたことを特徴とする調圧装置。
  10. 前記2つの逆流防止弁は、前記調整弁の内側に設置され、前記ダイヤフラムの偏位に伴って閉止作動する低圧作動側の第1逆流防止弁と、前記調整弁の外側に設置され、内部より噴出する圧力を受けて閉止作動する第2逆流防止弁とで構成されてなることを特徴とする請求項5または9記載の調圧装置。
  11. 前記第2逆流防止弁は、通路の開口を閉塞する弾性板で構成されたことを特徴とする請求項10記載の調圧装置。
  12. 前記弾性板が内部が発泡体で表面に非透過性の表皮を有することを特徴とする請求項11記載の調圧装置。
  13. 前記ダイヤフラムは、該ダイヤフラムの外周部を、前記コネクタ側の第1の面と、その反対側の第2の面の両側から、前記第1の面と共に前記圧力流体を収容する調圧室を形成する本体ケースと、前記第2の面と共に大気と連通する大気室を形成するカバーケースとに挟持されるものであり、
    前記本体ケースが、前記ダイヤフラム側の面に、該ダイヤフラムを収容する凹部を設けたことを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の調圧装置。
  14. 前記本体ケースは、前記調圧室に面する面に少なくとも1つ、前記収容された圧力流体が通過する通過溝を設けたことを特徴とする請求項13に記載の調圧装置。
  15. 前記調圧室は、前記所定の2次圧力に調圧された圧力流体を排出する出口を有するものであり、前記通過溝が前記接続動作の方向の中心軸を挟んで、前記出口とは逆の位置に設けられたものであることを特徴とする請求項14に記載の調圧装置。

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