JP2006275179A - 圧縮ガス貯蔵装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 本発明は、シール材の材質を変更することなく、ソレノイドバルブのシール性を高める圧縮ガス貯蔵装置を提供する。
【解決手段】 圧縮ガス貯蔵装置１１は、圧縮ガスを貯蔵するガスタンク１２を形成し、ガスタンク１２にガス放出路４１を設け、ガス放出路４１に接続しかつ、ガスタンク１２の内部に圧縮ガスの流出を制御するソレノイドバルブ１４を配置し、ソレノイドバルブ１４を制御手段に接続し、また、ソレノイドバルブ１４の外周面７６をカバー６４で覆い、カバー６４と外周面７７との間をガス放出路４１に連通させることで、ガス流路７１を形成した。カバーの内周面６７に径内方に向けて延在させ、かつ、ソレノイドバルブの外周面と接触する伝熱フィン６８を形成した。
【選択図】 図２

Description

本発明は、圧縮ガスを貯蔵するガスタンクにソレノイドバルブを内蔵した圧縮ガス貯蔵装置に関するものである。
圧縮ガス貯蔵装置は、例えば、自動車に搭載するもので、圧縮ガスを貯蔵するガスタンク内にソレノイドバルブを内蔵し、このソレノイドバルブをガスタンク内で開いて圧縮ガスを供給する（例えば、特許文献１参照。）。
特表平６−５０８４２２号公報（第６頁、図２、図３）
特許文献１を次図に基づいて説明する。
図８は、従来の技術の基本構成を説明する図であり、従来の天然ガス駆動型乗物用の耐衝突性電磁弁１０１は、圧力容器１０２のカラー１０３に取付けた主弁体１０４と、主弁体１０４に形成した充填ポート１０５、フィードスルー孔１０６、出口ポート１０７と、中心の流通路１０８と、中央でねじ込んで接続したソレノイドポペット弁アセンブリ１０９を備える。
ソレノイドポペット弁アセンブリ１０９は、ソレノイド１１１、シール１１２、通路１１３を有し、ソレノイド１１１に通電すると、シール１１２が離れるので、天然ガスは、通路１１３、流通路１０８、出口ポート１０７（出口継手１１４）を通ってエンジン側に流れる。
しかし、特許文献１の耐衝突性電磁弁１０１では、通電してシール１１２を離し、天然ガスを流出させると、天然ガスはサイモン膨脹により温度が下がり、シール１１２を冷やしながら流れるので、シール１１２の温度は下がり、電磁弁１０１を閉じたときのシール性は低下する。
そこで、仮に、シール１１２の材質を低温に対応する特殊なものに変更したり、圧力容器１０２のカラー１０３にねじ込んだ部分を暖めることも考えられるが、内部のシール１１２まで熱を伝え難く、一方、特殊な材料を使用しなくても済む、構造が望まれていた。
本発明は、シール材の材質を変更することなく、ソレノイドバルブのシール性を高める圧縮ガス貯蔵装置を提供することを課題とする。
請求項１に係る発明は、圧縮ガスを貯蔵するガスタンクを形成し、ガスタンクにガス放出路を設け、ガス放出路に接続しかつ、ガスタンクの内部に圧縮ガスの流出を制御するソレノイドバルブを配置し、ソレノイドバルブを制御手段に接続した圧縮ガス貯蔵装置において、ソレノイドバルブの外周面をカバーで覆い、カバーと外周面との間をガス放出路に連通させることで、ガス流路を形成したことを特徴とする。
請求項２に係る発明では、カバーの外周面を断熱材によって覆ったことを特徴とする。
請求項３に係る発明では、カバーの内周面に径内方に向けて延在させ、かつ、ソレノイドバルブの外周面と接触する伝熱フィンを形成したことを特徴とする。
請求項４に係る発明は、ソレノイドバルブの近傍にガスタンク内の温度を検出する温度検出手段を配置し、温度検出手段によって検出した温度が予め制御手段に設定した温度よりも低いときには、制御手段は通電量を増加させることを特徴とする。
請求項１に係る発明では、圧縮ガスを貯蔵するガスタンクを形成し、ガスタンクにガス放出路を設け、ガス放出路に接続しかつ、ガスタンクの内部に圧縮ガスの流出を制御するソレノイドバルブを配置し、ソレノイドバルブを制御手段に接続した圧縮ガス貯蔵装置において、ソレノイドバルブの外周面をカバーで覆い、カバーと外周面との間をガス放出路に連通させることで、ガス流路を形成したので、ガス流路を通過する圧縮ガスをソレノイドバルブの発熱によって昇温することができる。その結果、ソレノイドバルブのプランジャの前端に嵌合したシート材の温度低下を抑制することができ、シール材の材質を変更することなく、ソレノイドバルブのシール性を高めることができるという利点がある。
請求項２に係る発明では、カバーの外周面を断熱材によって覆ったので、カバーの温度低下を抑制することができ、より確実にガス流路を通過する圧縮ガスを昇温することができる。従って、ソレノイドバルブのシール性をより高めることができるという利点がある。
請求項３に係る発明では、カバーの内周面に径内方に向けて延在させ、かつ、ソレノイドバルブの外周面と接触する伝熱フィンを形成したので、ソレノイドバルブから直接熱が伝熱フィンに伝達されて、伝熱フィンは暖まり、ガス流路を通過する圧縮ガスを昇温する。その結果、ソレノイドバルブのプランジャの前端に嵌合したシート材の温度低下を抑制することができ、シール材の材質を変更することなく、ソレノイドバルブのシール性をより確実に高めることができるという利点がある。
請求項４に係る発明では、ソレノイドバルブの近傍にガスタンク内の温度を検出する温度検出手段を配置し、温度検出手段によって検出した温度が予め制御手段に設定した温度よりも低いときには、制御手段は通電量を増加させるので、圧縮ガスの温度に応じてソレノイドバルブの温度は上昇し、ガス流路を通過する圧縮ガスをより確実に昇温することができる。従って、ソレノイドバルブのシール性をより確実に高めることができるという利点がある。
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は、本発明の圧縮ガス貯蔵装置の斜視図である。
圧縮ガス貯蔵装置１１は、ガスタンク１２と、ガスタンク１２に取付けた継手手段１３と、継手手段１３に接続したソレノイドバルブ１４と、継手手段１３に取付けた熱電対１５と、ソレノイドバルブ１４を制御する制御手段１６とを備え、継手手段１３の入口継手２１に接続した管２２を介して圧縮ガスを充填し、継手手段１３の出口継手２３に接続した管２４を介して、圧縮ガスをガスタンク１２から供給する。
圧縮ガスは、例えば、高圧（３５０ｋｇｆ／ｃｍ２Ｇ又は７００ｋｇｆ／ｃｍ２Ｇに）に圧縮した水素ガスである。
ガスタンク１２は、例えば、所望の径で成形したシェル３１と、シェル３１の一端に一体に取付けたトップヘッド３２と、シェル３１の他端に一体に取付けたボトムヘッド３３とからなり、所望の圧力、例えば、３５０ｋｇｆ／ｃｍ２Ｇ又は７００ｋｇｆ／ｃｍ２Ｇに耐えるものである。
トップヘッド３３の中央には、継手手段１３を接続するためのノズル部３４を取付けた。
ノズル部３４には、継手手段１３を取付けるめねじ部３５（図２参照）を加工した。
なお、ガスタンク１２の構造は一例であり、ガスタンク１２の構造（例えば、単層、多層、板厚）や、材質（鋼、アルミニウム合金、樹脂、ガラス）や、製造方法は任意である。
継手手段１３は、本体３６に設けた充填弁手段３７と、充填弁手段３７を通過した圧縮ガスをガスタンク１２内に導く充填流路３８（図２参照）と、ガスタンク１２内の圧縮ガスを出口継手２３に導くガス放出路４１（図２参照）と、熱電対１５を取付ける熱電対取付部４２と、ソレノイドバルブ１４のケーブル４３を引き込む引込部４４と、を備える。
充填弁手段３７は、既存のもので、圧縮ガスを充填する際には、充填する圧縮ガスの圧力で開き、充填を完了した際にはガスタンク１２内の圧縮ガスの圧力で閉じる。
制御手段１６は、予め設定した条件に基づいて、ソレノイドバルブ１４を制御するもので、例えば、操作手段４５の情報と熱電対１５の情報と予め設定した条件に基づいてソレノイドバルブ１４を制御する。
操作手段４５は、例えば、スイッチやキーで、操作盤に配置したり自動車の運転席に配置する。
図２は、本発明の圧縮ガス貯蔵装置に用いたソレノイドバルブの断面図であり、ソレノイドバルブ１４をガスタンク１２の継手手段１３に取付けた状態を示す。なお、ソレノイドバルブ１４の開閉側を「前」とし、「前」の反対を「後」とする。
継手手段１３はまた、本体３６にガスタンク１２のめねじ部３５に対応するおねじ部４６を形成し、端面にソレノイドバルブ１４を取付けるためのめねじ部４７を形成し、めねじ部４７に連なる底にシート部５１を形成し、シート部５１にガス放出路４１を連通した。５２は継手手段１３とガスタンク１２のノズル部３４との間に介在させたオーリングを示す。
ソレノイドバルブ１４は、筒状のソレノイドケース５５と、ソレノイドケース５５に開けた出口５６，５６（図４参照）と、ソレノイドケース５５に形成した流路部５７と、ソレノイドケース５５に継手手段１３のめねじ部４７に対応するおねじ部５８と、ソレノイドケース５５にスライド自在（矢印ａ１の方向）嵌合したプランジャ５９と、電磁コイル６１と、プランジャ５９の後端に取付けてプランジャ５９に押付け力（矢印ａ２の方向）を付与する復帰スプリング６２と、プランジャ５９の前端に嵌合したシート材６３と、ソレノイドケース５５の外側を覆うカバー６４と、カバー６４の外側を覆う断熱材６５と、を備え、通電しないときは復帰スプリング６２によってシート部５１にプランジャ５９を押付けることで、シート材６３を押付け、閉じる。Ｄはソレノイドケース５５の外径、Ｌはソレノイドバルブ１４の取付け長さを示す。
電磁コイル６１は、既存のもので、所望の条件を満たすものであればよく、仕様は任意である。
シート材６３は、既存のもので、所望の条件を満たすものであればよい。
熱電対１５は、既存のもので、ガスタンク１２に充填した高圧の圧縮ガスの温度を所定の温度範囲で検出するものであればよく、仕様は任意である。
カバー６４は、筒本体６６を形成し、筒本体６６の内周面６７にフィン６８・・・（・・・は複数を示す。以下同様。）を形成したものである。ｄは内周面６７をなすカバー６４の内径、Ｈはフィン６８の高さ、Ｄｆはフィン６８・・・で形成したカバー６４の孔径を示す。
カバー６４の孔径Ｄｆは、ソレノイドケース５５の外径Ｄに密着するように設定し、例えば、カバー６４を圧入などの方法で挿入する。
図３は、本発明の圧縮ガス貯蔵装置の内部の斜視図である。
図４は、本発明の圧縮ガス貯蔵装置に用いたソレノイドバルブの斜視図である。
カバー６４はまた、ソレノイドバルブ１４のソレノイドケース５５に嵌合することで、カバー６４の内周面６７とソレノイドケース５５とでフィン６８の高さＨに相当する距離のガス流路７１・・・を形成する。また、フィン６８・・・でガス流路７１・・・をさらに複数に分割する。
ガス流路７１は、ソレノイドバルブ１４の後側に配置した端を入口部７２とし、ソレノイドバルブ１４の前側に配置した端を出口部７３とする。
ソレノイドケース５５の周には、複数の出口５６・・・を配置した。
図５は、本発明の圧縮ガス貯蔵装置のソレノイドバルブに採用したカバー及び断熱材の斜視図である。図３を併用して説明する。
フィン６８は、ソレノイドバルブの中心軸線Ｃに平行に直線状に形成した部位で、内周面６７に連ねて側部７４，７４を形成し、側部７４，７４に連れて頂部７５をソレノイドバルブのソレノイドケース５５の外周面７６に接触するように形成したもので、頂部７５をソレノイドバルブの熱が直接伝わり、側部７４，７４及び内周面６７によって形成した放熱面（ガス流路７１・・・を兼ねる。）でソレノイドバルブから伝わった熱を放熱する。
断熱材６５は、厚さｔで、カバー６４の外周面７７からの放熱を防止する。
なお、ガス流路７１を直線状に形成したが、カバー６４の内周面６７に螺旋状に形成することも可能である。螺旋状に形成することにより、ガス流路７１とソレノイドバルブとの接触面積が増え、更なる温度上昇が期待できる。
また、ガス流路を螺旋状に形成し、かつ、流路を細かくすることにより、フイルター（不純物除去）の役目も兼ねることが可能である。
カバー６４は、締結部を形成していないが、締結部の有無は任意であり、例えば、二点鎖線で示すように締結フランジ７８を形成することも可能である。
断熱材６５を取付けるか、取付けないかは任意である。
次に本発明の圧縮ガス貯蔵装置の作用を説明する。
図６は、本発明の圧縮ガス貯蔵装置の作用図である。図１を併用して説明する。
制御手段１６がソレノイドバルブ１４に通電することでソレノイドバルブ１４を励磁すると、プランジャ５９は後方に矢印ｂ１のように復帰スプリング６２に抗してスライドし、プランジャ５９の前端に嵌合したシート材６３を継手手段１３のシート部５１から離すので、ソレノイドバルブ１４は開状態となり、ガスタンク１２内の圧縮ガスは、ガス流路７１・・・の入口部７２・・・から矢印ｂ２・・・のように流入し、ガス流路７１・・・を矢印ｂ３・・・のように通って、出口部７３・・・から２個の出口５６，５６を通って、さらに流路部５７に導かれて、ガス放出路４１を流れていく。
その際、ソレノイドケース５５の外周面７６とカバー６４に形成したフィン６８・・・によって、ガス流路７１・・・を通過する圧縮ガスにソレノイド（電磁コイル６１）により発生した熱を伝えるので、通過する圧縮ガスを昇温することができる。その結果、プランジャ５９の前端に嵌合したシート材６３の温度低下を抑制することができ、シール材６３の材質を変更することなく、ソレノイドバルブ１４のシール性を高めることができる。
このように、圧縮ガス貯蔵装置１１では、圧縮ガスを貯蔵するガスタンク１２を形成し、ガスタンク１２にガス放出路４１を設け、ガス放出路４１に接続しかつ、ガスタンク１２の内部に圧縮ガスの流出を制御するソレノイドバルブ１４を配置し、ソレノイドバルブ１４を制御手段１６に接続し、また、ソレノイドバルブ１４の外周面７６をカバー６４で覆い、カバー６４と外周面７７との間をガス放出路４１に連通させることで、ガス流路７１・・・を形成したので、ガス流路７１・・・を通過する圧縮ガスをソレノイド（電磁コイル６１）により発生した熱で昇温することができる。その結果、プランジャ５９の前端に嵌合したシート材６３の温度低下を抑制することができ、シール材の材質を変更することなく、ソレノイドバルブ１４のシール性を高めることができる。
また、断熱材６５は、カバー６４の外周面７７からの放熱を矢印ｂ４・・・のように抑制するので、カバー６４の温度は下がり難くなり、ガス流路７１・・・を通過する圧縮ガスをより確実に昇温することができる。従って、ソレノイドバルブ１４のシール性をより高めることができる。
さらに、熱電対１５がガスタンク１２内のソレノイドバルブ１４近傍の圧縮ガスの温度を検出すると、熱電対１５の情報（温度）と予め設定した下限温度とを制御手段１６は比較し、圧縮ガスの温度が低いときには、ソレノイドバルブ１４に給電する電流を増加させるので、ソレノイドバルブ１４の電磁コイル６１の温度は上昇し、結果的に、ガス流路７１・・・を通過する圧縮ガスをより確実に昇温することができる。従って、ソレノイドバルブ１４のシール性をより高めることができる。
このように、圧縮ガス貯蔵装置１１では、ソレノイドバルブ１４の近傍にガスタンク１２内の温度を検出する温度検出手段（熱電対）１５を配置し、温度検出手段（熱電対）１５によって検出した温度が予め制御手段１６に設定した温度よりも低いときには、制御手段１６は通電量を増加させるので、圧縮ガスの温度に応じてソレノイドバルブ１４の温度は上昇し、ガス流路７１・・・を通過する圧縮ガスをより確実に昇温することができる。従って、ソレノイドバルブ１４のシール性をより高めることができる。
次に、本発明の圧縮ガス貯蔵装置の別の形態を説明する。
図７は別の実施の形態を説明する図である。上記図１〜図５に示す実施の形態と同様の構成については、同一符号を付し説明を省略する。
別の実施の形態の圧縮ガス貯蔵装置１１Ｂは、ソレノイドバルブ１４Ｂを備える。
ソレノイドバルブ１４Ｂは、ソレノイドケース８１と、プランジャ８２と、ソレノイドケース８１並びにプランジャ８２の中央に形成した中央ガス流路８３と、ソレノイドケース８１の外側を覆うカバー８４と、カバー８４の外側を覆う断熱材８５と、を備えることを特徴とする。
カバー８４は、筒本体６６の一方に開口部８６を形成し、筒本体６６の他方に底部８７を形成し、底部８７にガス流路７１・・・に連通する流路８８・・・を形成し、流路８８・・・を中央ガス流路８３に連通したもので、継手手段１３から開口部８６を距離Ｙだけ離して配置したものである。
なお、カバー８４の内周面には図示しないフィン（図３〜図５のフィン６８・・・を参照）が形成されている。
断熱材８５は、カバー８４の筒本体６６と底部８７を覆い、カバー８４の外方への放熱を防止する。
次に、別の実施の形態の作用を説明する。図１を併用して説明する。
制御手段１６がソレノイドバルブ１４に通電することでソレノイドバルブ１４を励磁すると、プランジャ８２は後方に矢印ｃ１のように復帰スプリング６２に抗してスライドし、プランジャ８２の前端に嵌合したシート材６３を継手手段１３のシート部５１から離すので、ソレノイドバルブ１４は開状態となり、ガスタンク１２内の圧縮ガスは、カバー８４の開口部８６から矢印ｃ２のように流入し、続けて、ガス流路７１・・・を矢印ｃ３・・・のように通って、底部８７の流路８８・・・を通り、中央ガス流路８３を矢印ｃ４・・・のように通って、さらに流路部５７に導かれて、ガス放出路４１を流れていく。
その際、ガス流路７１・・・を通過する圧縮ガスにソレノイド（電磁コイル６１）により発生した熱を伝えるので、通過する圧縮ガスを昇温することができる。特に、ガス流路７１は中央ガス流路８３に比べ十分な流路面積をとることができるため、ガス流路７１を通過する圧縮ガスを確実に昇温することができる。その結果、プランジャ８２の前端に嵌合したシート材６３の温度低下を抑制することができ、シール材６３の材質を変更することなく、ソレノイドバルブ１４のシール性を高めることができる。
本発明の圧縮ガス貯蔵装置は、圧縮ガスを貯蔵する圧力容器内に配置するソレノイドバルブに好適である。
本発明の圧縮ガス貯蔵装置の斜視図 本発明の圧縮ガス貯蔵装置に用いたソレノイドバルブの断面図 本発明の圧縮ガス貯蔵装置の内部の斜視図 本発明の圧縮ガス貯蔵装置に用いたソレノイドバルブの斜視図 本発明の圧縮ガス貯蔵装置のソレノイドバルブに採用したカバー及び断熱材の斜視図 本発明の圧縮ガス貯蔵装置の作用図 別の実施の形態を説明する図 従来の技術の基本構成を説明する図
符号の説明
１１…圧縮ガス貯蔵装置、１２…ガスタンク、１４…ソレノイドバルブ、１５…温度検出手段（熱電対）、１６…制御手段、４１…ガス放出路、５５…ソレノイドケース、６４…カバー、６５…断熱材、６７…カバーの内周面、６８…伝熱フィン、７１…ガス流路、７６…ソレノイドケースの外周面、７７…カバーの外周面。

Claims (4)

  1. 圧縮ガスを貯蔵するガスタンクを形成し、該ガスタンクにガス放出路を設け、ガス放出路に接続しかつ、ガスタンクの内部に圧縮ガスの流出を制御するソレノイドバルブを配置し、ソレノイドバルブを制御手段に接続した圧縮ガス貯蔵装置において、
    前記ソレノイドバルブの外周面をカバーで覆い、該カバーと外周面との間を前記ガス放出路に連通させることで、ガス流路を形成したことを特徴とする圧縮ガス貯蔵装置。
  2. 前記カバーの外周面を断熱材によって覆ったことを特徴とする請求項１記載の圧縮ガス貯蔵装置。
  3. 前記カバーの内周面に径内方に向けて延在させ、かつ、前記ソレノイドバルブの外周面と接触する伝熱フィンを形成したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の圧縮ガス貯蔵装置。
  4. 前記ソレノイドバルブの近傍にガスタンク内の温度を検出する温度検出手段を配置し、温度検出手段によって検出した温度が予め前記制御手段に設定した温度よりも低いときには、制御手段は通電量を増加させることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３記載の圧縮ガス貯蔵装置。
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