JP2009180375A - リリーフ弁 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明によるリリーフ弁は、水素吸蔵合金又はガス又は液体が内蔵されたボンベ(23)の先端に接続された筒体(20)に出入り用弁(21)を設け、筒体(20)の壁(20a)に穴(3)、弾性体(4)及び押え板(6)を設け、この押え板(6)をねじ体(28)等で抑えることにより、弾性体(4)の圧縮状態を可変とする構成である。
【選択図】図1
Description
例えば、ばねに加える押さえつけ力を変化させることで、圧力を逃がす量を調整するばね式のリリーフ弁が考案されており、水素貯蔵容器でも採用されてきた。
また、密閉型蓄電池に使用目的を限定している特許文献1及び2では、上部を少し大きくして拘束することで位置決めを容易にし、弾性体を2重にした構造で内部圧力のシールと圧力上昇に伴なうリリーフ弁としての機能を兼ね備えた構造も存在した。
また、非水電解質二次電池に関する特許文献4の構成では、圧力が低い際は押え板の周囲から圧力を逃がし、急激な圧力上昇の際は弾性体を放出することで、ガス排出能力に優れた構造となっている。
また、これらの弾性体を用いた従来特許では、設置する弾性体のサイズや圧力逃がし穴の大きさを変えることで、リリーフ圧を調整する手段としていた。
また、他の非水電解質二次電池では膜式を提案しているが、これは、所定の圧力を超えた場合に、肉薄部分から開裂することで内部の圧力を逃がすことを手段としていた。
従来、水素貯蔵容器で採用されてきたリリーフ弁では、ばねに加える押さえつけ力を変化させることで、圧力を逃がす量を調整するばね式であるが、この装置では、構造が複雑のため、人が手で持ち運びできる大きさ若しくは携帯できる大きさ、特に携帯電話器の燃料電池用タンク若しくはポータブルな電源機用途の燃料電池用タンク等次第に小型化が要求されてきた水素貯蔵容器に対応させる程の小型化が非常に難しく、構造コストも低くならない、といった欠点がある。
また、特許文献1及び2の構成では、上部を少し大きくして位置決めしたり、弾性体を二重構造にしてシール性も兼ね備えた構造となっているが、弾性体自体や位置決めするための構造が複雑となり、小型化していく水素貯蔵容器に対応するための構造を維持することが困難である。といった課題がある。
また、特許文献3の構成では、円筒形の弾性体を用いることで形状を簡単にしているものの、圧力の逃げ道を確保するために周囲にゆとりを持った構造になっており、圧力の逃がし穴の大きさによって、穴を塞ぐための位置決めが困難である。更に、圧力の逃げ道を大きくとりすぎる構造であるために、リリーフ弁を外部にさらすことになり、ごみなどがリリーフ弁の周囲にたまることによりリリーフ弁のリリーフ圧力に影響を及ぼす可能性があった。もちろん、周囲にカバーをすれば、ごみ対策にはなるが、それでは、構造が複雑になってしまい、小型容器には不向きとなっていた。
尚、従来特許に開示のリリーフ弁では、圧力の調整範囲に精度は必要なく、成形の誤差が影響し得ない程度に大型の弾性体で十分であったが、成形の誤差の影響が大きく出る小型の弾性体を使用した場合、高い精度で圧力調整が可能なリリーフ弁を得ることは難しかった。
また、薄膜式の場合、作動圧力の管理は容易なものの、一度作動したら、再利用ができない、といった課題があった。
従って、本発明においては、前述の小型化や弾性体の位置決めが難しい、リリーフ弁に
外部からごみが入りやすい、再利用性が悪い、小型では高い精度でリリーフ圧力の調整が難しいなどの課題を解決するためになされたものであり、これらを兼ね備え、利便性が高い構造で再利用可能な容器に対応できるリリーフ弁を得ることである。
すなわち、本発明では、従来から使用してきたばね式とは異なる弾性体を採用して構造を簡単にしたことで、容器の小型化と低コスト化に対応した安全機能を有する効果がある。
また、水素吸蔵合金又はガス又は液体が内蔵されたボンベの先端に接続された筒体の先端にガス又は液体の出入り用弁を設け、前記筒体の壁に穴、弾性体及び押え板が設けられているリリーフ弁において、押え板を弾性体側へ付勢するため穴に連通するねじ穴又は溝付きねじ穴に螺合されたねじ体又は中空ねじ体又は溝付きねじ体が設けられ、このねじ体又は中空ねじ体又は溝付きねじ体により弾性体の圧縮状態を可変とすることができる。
また、円筒形の凹部に対して円筒形などの断面が円状の弾性体ではなく、多角形の断面を有する弾性体を採用することで、又は、多角形の凹部に対してこの凹部と合同又は相似形ではない断面を有する弾性体を採用することで、弾性体を設置する際に弾性体又は凹部の対角で容易に位置決めできるようになり、圧力の逃がし穴を作業者が意識することなく確実に塞ぐことが可能となり、生産性が向上した。更に、凹部と弾性体との間に隙間ができることで、圧力の逃げ道も確保する効果も得られる。
また、極力、隙間を減らした押え板などで弾性体を押さえつけ、弾性体を露出させないことで、弾性体自体へのごみなどによる外部環境の関与が少なくなり、弁の作動への影響が減少しただけでなく、弁が作動した際にごみなどが弾性体と容器或いは押え板の隙間のシール面に入り込む可能性が少なくなり、作動の繰返時のリリーフ圧の再現性も増すこととなった。尚、容器がある程度大きな場合は、設置した後に、弾性体の圧縮率を可変できるねじ体又は中空ねじ体又は溝付きねじ体の機構も組み込むことで、弾性体の熱履歴、設置箇所の寸法誤差、弾性体自体の寸法誤差などの因子に左右されることがなく、リリーフ弁の作動圧を調整できるようになった。
また、水素吸蔵合金が内蔵された容器におけるリリーフ弁の作動圧を、例えば3.5〜4.0MPaのように、0.5MPa以下といった狭い範囲で適切に調整できるようになった。具体的には、弾性体の配合や形状、寸法、硬さ等を調整し弾性体のバネ定数を変え、更に圧縮率も変えることで、リリーフ弁の適切な作動圧を調整できるようになった。
また、従来の薄膜式ではなく、弾性体を弁体として採用したことで、再現性を有した安全機能を設けることができた。
図1において、符号23で示されるものは、容器としてのボンベであり、このボンベ23の先端に接続された筒体20には、出入り用弁21が設けられ、この出入り用弁21が保持された受け穴22,22a内には、水素供給用のボンベ23の先端を挿入して筒体20を介して水素ガスの吸放出を行うことができるように構成されている。
前記穴3に連通する凹部2にはゴム等からなる前記弾性体4が設けられ、前記押え板6で押圧され、この押え板6は前記ねじ穴24に螺合される中空ねじ体25によって前記穴3側へ押圧され、この中空ねじ体25の螺入状態により、穴3に対する弾性体4の押圧による圧縮状態を可変とすることができるように構成されている。
尚、前述の構成は、図2、図3に拡大して示されている。
また、中空ねじ体25の中空穴25aを通じてガスを放出する代わりに、図16においては、ねじ穴24に穴の軸方向に沿って十分な深さの溝26aを切った溝付きねじ穴26により通常のねじ体28を螺合しても同様のガスの導出機能を持たせることができる。図17においては、前記中空ねじ体25の代わりとして側面にねじの進行方向に沿って十分な深さの溝27aを切った溝付きねじ体27により通常のねじ穴24であっても同様のガス導出機能を持たせることができる。
また、前記中空ねじ体25の代わりに溝付きねじ体27又は通常のねじ体28であっても、螺入状態により、穴3に対する弾性体4の押圧による圧縮状態を可変とすることができる。
尚、場合によっては、ねじ体28又は中空ねじ体25又は溝付きねじ体27に押え板6の機能を持たせても良い。
また、図21、図22、図25、図26及び図27において突部6bを設けることにより、押え板6の上面と容器の表面との高さを一致させるように容器1に押え板6を嵌着する場合、押え板6の側面と容器1との隙間7を形成すると同時に押え板6を所定位置に設置し易くなる。
尚、図27のように押え板6にガス逃がし穴5又は溝6cを設けずに押え板6と容器1との結合部に、わずかにガスが導出される隙間を設けることにより同一の作用を得てもよいし、図20〜26を含めこれらを組み合わせてもよい。
4 弾性体
6 押え板
6b 突部
6c 溝
7 隙間
20 筒体
20a 壁
21 出入り用弁
22 受け穴
22a 受け穴
23 ボンベ
24 ねじ穴
25 中空ねじ体
25a 中空穴
26 溝付きねじ穴
26a 溝
27 溝付きねじ体
27a 溝
28 ねじ体
30 組合せ体
Claims (4)
- 容器(1)は、水素吸蔵合金又はガス又は液体が内蔵されたボンベ(23)よりなり、前記ボンベ(23)の先端に接続された筒体(20)にガス又は液体の出入り用弁(21)を設け、前記筒体(20)の壁(20a)に穴(3)、弾性体(4)及び押え板(6)が設けられているリリーフ弁において、前記押え板(6)を前記弾性体(4)側へ付勢するため前記穴(3)に連通するねじ穴(24)又は溝付きねじ穴(26)に螺合されたねじ体(28)又は中空ねじ体(25)又は溝付きねじ体(27)が設けられ、前記ねじ体(28)又は中空ねじ体(25)又は溝付きねじ体(27)により前記弾性体(4)の圧縮状態を可変とすることを特徴とするリリーフ弁。
- 前記押え板(6)は、前記ガス又は液体の逃がし穴(5)又は溝(6c)又は突部(6b)を有することを特徴とする請求項1記載のリリーフ弁。
- 前記弾性体(4)が収まるための前記穴(3)に連通する凹部(2)は、前記弾性体(4)の外接円と同じか又は大きい内接円をもつ多角柱又は円柱であり、前記多角柱又は円柱の断面形状は前記弾性体(4)と合同又は相似でない断面形状を有していることを特徴とする請求項1又は2記載のリリーフ弁。
- 前記弾性体(4)は、円柱、楕円柱、球体、多角柱、台形体、階段状体、外周に突条(4d)を有する円柱、楕円柱、多角柱、台形体、階段状体、外周に溝(4b)を有する円柱、楕円柱、多角柱、台形体、階段状体の何れかよりなることを特徴とする請求項1ないし3の何れかに記載のリリーフ弁。
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