JP2008064257A - 貯蔵容器用弁装置および貯蔵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 貯蔵容器の外部に配置される露出弁部を備え、かつ貯蔵容器の開口部の端面からの突出量を小さくすることができる貯蔵容器用弁装置を提供する。
【解決手段】 貯蔵容器１１の開口部１３にバルブブロック１５が装着され、バルブブロック１５に貯蔵容器１１の外部に設けられる露出弁部１７が装着されている。バルブブロック１５には、貯蔵容器１１内の空間２０に連なる流路２１が形成され、露出弁部１７によって、バルブブロック１５の流路２１における流体が制御される。露出弁部１７は、少なくと一部が貯蔵容器１１の開口部１３の端面１９よりも貯蔵容器１１側に配置されている。したがって貯蔵容器の開口部１３の端面１９からの貯蔵容器用弁装置１０の突出量を小さくすることができ、貯蔵容器１１の寸法を可及的に大きくして容積を可及的に大きくすることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、流体が貯蔵される貯蔵容器の開口部に設けられる貯蔵容器用弁装置およびそれを備える貯蔵装置に関する。

図６は、従来の技術の貯蔵容器用弁装置１を示す断面図である。図７は、貯蔵容器用弁装置１が搭載される自動車を模式的に示す断面図である。貯蔵容器用弁装置１は、バルブブロック４と電磁弁５とが互いに連結されて構成され、高圧のガスが貯蔵される貯蔵容器２の開口部３に設けられる。貯蔵容器用弁装置１は、電磁弁５が開口部３から貯蔵容器２内に挿入され、バルブブロック４が開口部３の端面３ａに当接する状態で、開口部３に装着される。この貯蔵容器用弁装置１は、電磁弁５によって、貯蔵容器２からのガスの排出有無を制御することができる。

貯蔵容器用弁装置１が装着される貯蔵容器２は、図７に示すように、自動車の燃料タンクとして利用される容器であり、軸線を車両６の幅方向に平行に配置して、車両６の後部に搭載される。貯蔵容器用弁装置１のバルブブロック４と、車両６の前部に搭載される原動機７とが、配管８によって接続され、貯蔵容器２から原動機７にガスが燃料として供給され、原動機７で発生される動力によって自動車が走行するように構成されている。

図６に示す貯蔵容器用弁装置１は、減圧弁を備えていないので、バルブブロック４と原動機７とを接続する配管８の中途部に減圧弁９を介在させて、ガスが減圧された状態で原動機７に供給されるように構成される。このような構成では、配管８におけるバルブブロック４と減圧弁９との間の配管部分（図７に破線で示す部分）８ａが高圧配管になってしまう。このような図６および図７に示す貯蔵容器用弁装置１は、たとえば特許文献１に示されている。

図８は、他の従来の技術の貯蔵容器用弁装置１Ａを示す断面図である。図６および図８の貯蔵容器用弁装置１と対応する部分には同一の符号を付し、異なる点についてだけ説明する。貯蔵容器用弁装置１Ａでは、貯蔵容器２の外部でバルブブロック４に装着される減圧弁９を備える。減圧弁９は、バルブブロック４の外周面部に装着されている。このように貯蔵容器用弁装置１Ａは、電磁弁５だけでなく、減圧弁９が一体的に組込んで設けられる構成であり、貯蔵容器２から原動機７までの配管８に高圧配管となる部分が存在しないようにすることができる。

米国特許６０４１７６２号公報

図８の貯蔵容器用弁装置１Ａでは、バルブブロック４に、貯蔵容器２の軸線方向に関して減圧弁９の両側に取付代が設けられている。このように減圧弁９の両側に取付代が設けられる構成では、貯蔵容器用弁装置１Ａの貯蔵容器２の開口部３の端面からの突出量Ｔ１が、図６に示す減圧弁９が装着されない場合の貯蔵容器用弁装置１の突出量Ｔに比べて、大きくなってしまう。

貯蔵容器２は、たとえば図７に示すように、軸線を車両６の幅方向に平行に配置して配置され、貯蔵容器２と貯蔵容器用弁装置１Ａとを合せた全体が、車両６のフレームに収まるように設けなければならず、貯蔵容器２の軸線と平行な方向の寸法（以下「全長」という）が制約を受けてしまう。この配置に限らず、全長は、何らかの制約を受けており、上限値が存在する。このように貯蔵容器２と貯蔵容器用弁装置１Ａとを合せた全長には、上限値が存在するので、バルブブロック４の突出量Ｔ１が大きくなると、その分だけ貯蔵容器２の軸線方向寸法が小さくなり、貯蔵容器２の容積が小さくなって、自動車の航続距離が小さくなってしまう。

本発明の目的は、貯蔵容器の外部に配置される露出弁部を備え、かつ貯蔵容器の開口部の端面からの突出量を小さくすることができる貯蔵容器用弁装置および貯蔵装置を提供することである。

本発明は、流体を貯蔵する貯蔵容器の開口部に装着され、貯蔵容器内の空間に連なる流路が形成されるバルブブロックと、
貯蔵容器の外部に設けられ、少なくとも一部が貯蔵容器の開口部の端面よりも貯蔵容器側に配置されてバルブブロックに装着され、バルブブロックの流路における流体を制御する露出弁部とを備えることを特徴とする貯蔵容器用弁装置である。

また本発明は、露出弁部は、バルブブロックの外周面部に、バルブブロックに対して貯蔵容器側にオフセットして装着されることを特徴とする。

また本発明は、バルブブロックは、貯蔵容器に対向する側の表面部に凹部を有し、この凹部に貯蔵容器の開口部を嵌合させて、貯蔵容器の開口部に装着されていることを特徴とする。

また本発明は、露出弁部は、バルブブロックの貯蔵容器に対向する側の表面部に装着されることを特徴とする。

また本発明は、流体が貯蔵される貯蔵容器と、
燃料流体が貯蔵される貯蔵容器に装着される前記貯蔵容器用弁とを備える貯蔵装置である。

本発明によれば、貯蔵容器の開口部にバルブブロックが装着され、バルブブロックに貯蔵容器の外部に設けられる露出弁部が装着されている。バルブブロックには、貯蔵容器内の空間に連なる流路が形成され、露出弁部によって、バルブブロックの流路における流体が制御される。露出弁部は、少なくと一部が貯蔵容器の開口部の端面（以下「開口端面」という）よりも貯蔵容器側に配置されている。したがって開口端面からの貯蔵容器用弁装置の突出量を小さくすることができ、貯蔵容器の寸法を可及的に大きくして容積を可及的に大きくすることができる。

また本発明によれば、露出弁部がバルブブロックに対して貯蔵容器側にオフセットして装着される。このように露出弁部をオフセットして配置することによって、露出弁部の少なくとも一部を、開口端面よりも貯蔵容器側に配置することができる。したがって開口端面からの貯蔵容器用弁装置の突出量を小さくする構成を実現することができる。

また本発明によれば、バルブブロックの凹部に貯蔵容器の開口部を嵌合させ、バルブブロックが貯蔵容器の開口部に装着される。これによってバルブブロックの一部が開口端面よりも貯蔵容器側に配置され、このバルブブロックに装着される露出弁部の少なくとも一部を、開口端面よりも貯蔵容器側に配置することができる。したがって開口端面からの貯蔵容器用弁装置の突出量を小さくする構成を実現することができる。

また本発明によれば、露出弁部がバルブブロックにおける貯蔵容器に対向する側の表面部に装着される。これによって露出弁部の少なくと一部を、開口端面よりも貯蔵容器側に配置することができる。したがって開口端面からの貯蔵容器用弁装置の突出量を小さくする構成を実現することができる。しかもこの構成では、貯蔵容器とバルブブロックとによって形成される凹空間に、露出弁部を嵌まり込ませるように配置されるので、貯蔵容器の半径方向に関する貯蔵容器用弁装置の寸法も小さく抑えることができる。

また本発明によれば、貯蔵容器用弁装置の開口端面からの突出量が小さく抑えられ、貯蔵容器の容積を大きくすることができ、可及的の貯蔵可能な流体量の大きい貯蔵装置を得ることができる。

図１は、本発明の実施の一形態のタンクバルブ１０を備える貯蔵装置２５の一部を簡略化して示す断面図である。タンクバルブ１０は、流体を貯蔵する貯蔵容器であるタンク１１に装着される貯蔵容器用弁装置である。タンクバルブ１０は、タンク１１への流体の供給およびタンク１１からの流体の排出の少なくともいずれか一方を制御するための弁装置である。タンク１１とタンクバルブ１０とを備えて貯蔵装置２５が構成される。

流体は、特に限定されるものではなく、液体であってもよいし、気体（以下「ガス」ともいう）であってもよい、気体と液体と固体のうちの２つ以上が混合された流体であってもよく、たとえば天然ガスまたは水素ガスであってもよい。本実施の形態では、タンク１１には、高圧のガスが貯蔵され、タンクバルブ１０は、タンク１１から排出されるガスの圧力および流量を制御するために用いられる。

タンク１１は、軸線方向一端部が塞がれる有底円筒状のタンク本体１２と、タンク本体１２よりも小径の円筒状である開口部１３とを有している。開口部１３は、タンク本体１２の開放端部から底部と反対側に向けて縮径しながら突出する略円錐台形状の連結部１４を介してタンク本体１２に連なり、連結部１４からさらにタンク本体１２とは反対側に突出している。少なくともタンク本体１２および開口部１３は、各軸線が平行になるように配置され、本実施の形態では同軸に配置されている。これらタンク本体１２および開口部１３の軸線は、タンク１１の軸線でもある。

タンクバルブ１０は、このようなタンク１１の開口部１３に、開口部１３を塞ぐように装着され、タンク１１から排出されるガスの圧力および流量を制御することができる。タンクバルブ１０は、バルブブロック１５と、挿入弁部１６と、露出弁部１７とを備える。

バルブブロック１５は、各弁部１６，１７が装着される基台となる構成であり、バルブブロック１５は、たとえば直方体形状であり、一表面部１８を開口部１３の端面（以下「開口端面」という）１９に対向させて塞ぐように、タンク１１の開口部１３に装着される。このバルブブロック１５には、挿入弁部１６を介してタンク１１内の空間２０に連なる流路２１が形成されている。

挿入弁部１６は、バルブブロック１５の一表面部１８に、たとえば螺着されて連結され、バルブブロック１５に装着される。この挿入弁部１６は、タンク１１に挿入して設けられる弁部であり、開口部１３に挿入されて設けられる。挿入弁部１６には、開口部１３に形成される内ねじに螺合する外ねじが刻設されており、挿入弁部１６は、バルブブロック１５の一表面部１８を開口端面１９に当接させて、開口部１３に螺着される。

本実施の形態では、このように挿入弁部１６が開口部１３に螺着されることによって、バルブブロック１５が開口部１３に装着される。バルブブロック１５を開口部１３に連結し、装着するための連結部が挿入弁部１６とは別に設けられる構成であってもよいが、本実施の形態では、挿入弁部１６が、バルブブロック１５を開口部１３に連結し、装着するための連結部を兼ねている。

露出弁部１７は、バルブブロック１５の外周面部２２に、たとえば螺着されて連結され、バルブブロック１５に装着される。バルブブロック１５の外周面部２２は、バルブブロック１５が開口部に装着された状態でタンク１１の軸線を基準にした外周面部である。露出弁部１７は、タンク１１の外部に露出して設けられる弁部である。

各弁部１６，１７は、バルブブロック１５の流路における流体を制御する弁部である。各弁部１６，１７の制御の対象となる物理量は、特に限定されるものではなく、たとえば流量であってもよいし、圧力であってもよく、互いに同一の物理量であってもよいし、異なる物理量であってもよい。また各弁部１６，１７の駆動原理は、特に限定されるものではなく、電磁駆動であってもよいし、パイロット駆動であってもよいし、手動であってもよく、互いに同一の駆動原理であってもよいし、異なる駆動原理であってもよい。

本実施の形態では、挿入弁部１６は、たとえば切換弁であり、駆動電流によって駆動制御される電磁弁によって実現される。また本実施の形態では、露出弁部１７は、たとえば２次圧が一定となるように減圧する減圧弁であり、２次圧による駆動力とバネ力とを対向させて開閉駆動する弁によって実現される。

このような切換弁である挿入弁部１６と、減圧弁である露出弁部１７とを備えるタンクバルブ１０を設けることによって、タンク１１の空間２０に貯蔵されるガスを、減圧して、バルブブロック１５の流路２１から排出することができる。このようにタンク１１からの流体の排出圧力および排出有無を制御することができる。

露出弁部１７は、図１に示すように、バルブブロック１５の外周面部２２に、バルブブロック１５に対してタンク１１側にオフセットして装着される。露出弁部１７は、露出弁部１７におけるタンク１１の軸線方向の中心位置が、バルブブロック１５におけるタンク１１の軸線方向の中心位置に対して、タンク１１側にずれて配置されている。バルブブロック１５の一表面部１８は、略平面状であり、開口端面１９と略一致する状態にあり、露出弁部１７は、バルブブロック１５の一表面部１８からタンク１１側に、部分的に突出している。取付代が不要になるわけではなく、露出弁部１７の右側の部分がバルブブロック１５から突出することを許容し、可能な範囲で取付代が最小となるように露出弁部１７をタンク１１側にオフセットして装置する。このようにして露出弁部１７は、少なくとも一部がタンク１１の開口端面１９よりもタンク１１側に配置されている。

図１のタンクバルブ１０では、露出弁部１７がバルブブロック１５に対してオフセット配置され、露出弁部１７の少なくと一部が、開口端面１９よりもタンク１１側に配置される。これによってバルブブロック１５における露出弁部１７に対してタンク１１側には、取付代が設けられていない。したがって図８を参照して説明した従来の技術のように、バルブブロックにおける露出弁部の両側に取付代が設けられる構成に比べて、開口端面１９からのタンクバルブ１０の突出量Ａを小さくする構成（Ａ＜Ｔ１）を実現することができる。

このようにタンク１１の外部に弁部が設けられる構成であって、かつ開口端面１９からの突出量Ａが小さいタンクバルブ１０を得ることができる。したがってタンク１１とタンクバルブ１０とを合せた貯蔵装置２５全体のタンク１１の軸線方向の寸法（以下「全長」という）に対するタンク１１の軸線方向寸法の割合を大きくして、タンク１１の軸線方向寸法を可及的に大きくし、タンク１１の容積を可及的に大きくすることができる。

ここで貯蔵装置２５の全長が一定であると仮定し、タンクバルブ１０の開口端面からの突出量がΔＸだけ小さくなったと仮定する。突出量の減少量ΔＸは、図８の従来の構成の突出量Ｔ１から図１の突出量Ａを減算した寸法に相当する（ΔＸ＝Ｔ１−Ａ）。タンク１１におけるタンク本体１２の内径がＤであるとすると、タンクバルブ１１の突出量の減少によって、次式（１）で表される増加量ΔＶだけ容積を増加させることができる。
ΔＶ＝（π／４）×Ｄ^２×ΔＸ …（１）

このようにタンクバルブ１０の突出量の減少は、タンク１１の容積増加に大きな効果を発揮する。

図２は、貯蔵装置２５が搭載される自動車３０を模式的に示す断面図である。図２には、自動車３０における燃料配管系統を示す。自動車３０は、天然ガス自動車、プロパンガス自動車または燃料電池自動車など、燃料ガスを燃料として用いて走行する自動車である。貯蔵装置２５は、たとえばタンク１１の軸線が車両３３幅方向と平行になるように配置され、車両３３の後部に搭載されている。このように自動車３０に搭載される場合、貯蔵装置２５のタンク１１には、燃料流体としての高圧の燃料ガスが、貯蔵されている。

車両３３のたとえば前部には、原動機３１が搭載されている。原動機３１は、たとえば燃料電池を備えたモータまたはエンジンなどによって実現される。貯蔵装置２５のタンクバルブ１０におけるバルブブロック１５と、原動機３１とが、供給管路３５によって接続され、貯蔵装置２５から原動機３１に燃料ガスが供給される。自動車３０は、原動機３１で、貯蔵装置２５から供給される燃料ガスを用いて駆動力を発生させ、図示を省略する伝達機構を介して車輪３２に伝達させ、走行することができるように構成されている。

貯蔵装置２５は、このように自動車３０の燃料貯蔵装置として用いることができる。貯蔵装置２５には、たとえば３５ＭＰａ程度の高圧の燃料ガスが貯蔵されるが、タンクバルブ１０が減圧弁としての露出弁部１７を備えており、たとえば１ＭＰａ程度まで減圧されて排出される。これによって供給管路３５に高圧のガスが導かれることがなく、車両３３に高圧配管が設けられることが防がれる。

またこのように貯蔵装置２５を自動車３０に搭載する場合、貯蔵装置２５は、車両３３のフレーム内に収まるように設けなければならない。したがって貯蔵装置２５の全長は、制約を受けている。このように貯蔵装置２５の全長は、車両３３の寸法によって制約を受けているが、タンクバルブ１０の開口端面１９からの突出量Ａが小さく抑えられているので、タンク１１の容積を大きくし、貯蔵可能なガス量の大きい貯蔵装置２５が実現されているので、この貯蔵装置２５を搭載することによって、自動車３０の航続距離を大きくすることができる。

図３は、本発明の実施の他の形態のタンクバルブ１０Ａを備える貯蔵装置２５Ａの一部を簡略化して示す断面図である。図４は、図３のタンクバルブ１０Ａのバルブブロック１５を簡略化して示す斜視図である。図３および図４に示す実施の形態は、図１および図２に示す実施の形態と類似しており、対応する構成に同一の符号を付し、異なる構成についてだけ説明する。図３の貯蔵装置２５Ａにおけるタンクバルブ１０Ａでは、図４に示すような凹所３５を有するバルブブロック１５が用いられる。

図４のバルブブロック１５は、タンク１１に対向する側の表面部である一表面部１８に残余の部分よりも凹む凹所３５が形成されている。凹所３５は、外周面部２２で開放しない構成であってもよいが、本実施の形態では、外周面部２２のうちの一部で開放する構成である。このバルブブロック１５は、凹所３５に開口部１３を嵌合させ、タンク１１の開口部１３に装着されている。

タンク１１の開口端面１９は、凹所３５の底面に当接しており、バルブブロック１５の凹所３５を除く部分の一表面部１８は、開口端面１９よりもタンク１１側に配置されている。挿入弁部１６は、バルブブロック１５の凹所３５が形成される部分に、たとえば螺着されて連結され、バルブブロック１５に装着される。

露出弁部１７は、バルブブロック１５の外周面部２２のうち、凹所３５が開放しない部分に、たとえば螺着されて連結される。本実施の形態のように、バルブブロック１５に凹所３５を形成する構成では、露出弁部１７は、図１のようにバルブブロック１５に対してタンク１１側にオフセット配置してもよいし、タンクの軸線方向に関してバルブブロック１５の中心位置と露出弁部１７の中心位置を一致させてもよい。

バルブブロック１５に凹所３５を形成する構成では、露出弁部１７をオフセット配置しなくても、露出弁部１７の少なくとも一部が、開口端面１９よりもタンク１１側に配置される。したがって図８を参照して説明した従来の技術のように、凹所を形成しないバルブブロックにおける露出弁部の両側に取付代が設けられる構成に比べて、開口端面１９からのタンクバルブ１０の突出量Ａ１を小さくする構成（Ａ１＜Ｔ１）を実現することができる。このバルブブロック１５に凹所３５を形成する構成では、バルブブロック１５における露出弁部１７の両側に取付代を設けて、取付強度を大きくすることも可能であり、このように取付代を設けても、突出量Ａ１を、図８の従来の技術の構成の突出量Ｔはもとより、図１の構成の突出量Ａよりも、小さくすることができる。

図５は、本発明の実施のさらに他の形態のタンクバルブ１０Ｂを備える貯蔵装置２５Ｂの一部を簡略化して示す断面図である。図５に示す実施の形態は、図３および図４に示す実施の形態と類似しており、対応する構成に同一の符号を付し、異なる構成についてだけ説明する。図５の貯蔵装置２５Ｂにおけるタンクバルブ１０Ｂでは、図３および図４とのタンクバルブ１０Ａと同様のバルブブロック１５が用いられる。

本実施の形態では、露出弁部１７は、バルブブロック１５の一表面部１８に螺着されて連結される。露出弁部１７は、タンク１１の開口部１３の半径方向外方に配置され、バルブブロック１５と、開口部１３および連結部１４とによって規定される凹空間３７に嵌まり込んで設けられる。

このような構成では、図３および図４の構成と同様に、開口端面１９からのタンクバルブ１０の突出量Ａ２を小さくする構成（Ａ２＜Ｔ１）を実現することができる。この構成では、露出弁部１７は、その全部が開口端面１９よりもタンク１１側に配置されることになり、突出量Ａ２は、図１の構成の突出量Ａおよび図３の構成の突出量Ａ１よりも、小さくすることができる。しかもこの構成では、タンク１１とバルブブロック１５とによって形成される凹空間３７に、露出弁部１７が嵌まり込むように配置されるので、タンク１１の半径方向に関するタンクバルブ１１の寸法も小さく抑えることができる。

前述の実施の形態は、本発明の例示に過ぎず、本発明の範囲内で、構成を変更することができる。たとえば露出弁部１７は、１つだけ設けられる構成であってもよいが、複数設けられる構成であってもよい。また露出弁部１７は、減圧弁に限定されるものではない。また挿入弁部１６は、必須の構成ではなく、挿入弁部１６が設けられない構成であってもよい。

本発明の実施の一形態のタンクバルブ１０を備える貯蔵装置２５の一部を簡略化して示す断面図である。 貯蔵装置２５が搭載される自動車３０を模式的に示す断面図である。 本発明の実施の他の形態のタンクバルブ１０Ａを備える貯蔵装置２５Ａの一部を簡略化して示す断面図である。 図３のタンクバルブ１０Ａのバルブブロック１５を簡略化して示す斜視図である。 本発明の実施のさらに他の形態のタンクバルブ１０Ｂを備える貯蔵装置２５Ｂの一部を簡略化して示す断面図である。 従来の技術の貯蔵容器用弁装置１を示す断面図である。 貯蔵容器用弁装置１が搭載される自動車を模式的に示す断面図である。 他の従来の技術の貯蔵容器用弁装置１Ａを示す断面図である。

符号の説明

１０，１０Ａ，１０Ｂ タンクバルブ（貯蔵容器用弁装置）
１１ タンク（貯蔵容器）
１２ タンク本体
１３ 開口部
１５ バルブブロック
１６ 挿入弁部
１７ 露出弁部
１８ バルブブロックの一表面部
１９ 開口部の端面（開口端面）
２１ バルブブロックの流路
２２ バルブブロックの外周面部
２５，２５Ａ，２５Ｂ 貯蔵容器
３０ 自動車
３１ 原動機
３３ 車両
３５ 配管

Claims (5)

1. 流体を貯蔵する貯蔵容器の開口部に装着され、貯蔵容器内の空間に連なる流路が形成されるバルブブロックと、
   貯蔵容器の外部に設けられ、少なくとも一部が貯蔵容器の開口部の端面よりも貯蔵容器側に配置されてバルブブロックに装着され、バルブブロックの流路における流体を制御する露出弁部とを備えることを特徴とする貯蔵容器用弁装置。
2. 露出弁部は、バルブブロックの外周面部に、バルブブロックに対して貯蔵容器側にオフセットして装着されることを特徴とする請求項１に記載の貯蔵容器用弁装置。
3. バルブブロックは、貯蔵容器に対向する側の表面部に凹部を有し、この凹部に貯蔵容器の開口部を嵌合させて、貯蔵容器の開口部に装着されていることを特徴とする請求項１または２に記載の貯蔵容器用弁装置。
4. 露出弁部は、バルブブロックの貯蔵容器に対向する側の表面部に装着されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の貯蔵容器用弁装置。
5. 流体が貯蔵される貯蔵容器と、
   燃料流体が貯蔵される貯蔵容器に装着される請求項１〜３のいずれか１つに記載の貯蔵容器用弁とを備える貯蔵装置。

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