JP2010144832A - バルブアッセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】 新たにフィルタを設けることなく、バイパス弁を開いた時にガスと共にパーティクルがバイパスラインの下流側へと流出しないバルブアッセンブリを提供する。
【解決手段】 バルブアッセンブリ２１は、高圧ガスタンク（以下、単に「タンク」という）２２内のガスをタンク２２外へと出力するための出力ライン２５が形成されている。出力ライン２５には、それを開閉するための電磁開閉弁３２が設けられ、更に電磁開閉弁３２より上流側にフィルタが設けられている。また電磁開閉弁３２とフィルタ３１との間には、バイパスライン３３が接続され、バイパスライン３３には、それを開閉するためのバイパス弁３４が設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、タンク内の流体をタンク外へと出力するための出力ラインが形成され、前記出力ラインを開閉可能な開閉弁と、前記出力ラインの前記開閉弁より上流側に設けられるフィルタとを備えるバルブアッセンブリに関する。

燃料電池車の燃料電池及び圧縮天然ガス車のエンジンには、高圧ガスタンクに貯留された水素及び圧縮天然ガスが供給される。高圧ガスタンクには、タンク内にガスを充填し、且つタンク内のガスを燃料電池及びエンジンに放出可能なバルブアッセンブリが設けられている。

図７は、従来の技術のバルブアッセンブリ１の構成を示す断面図であり、その一部の構成を回路図及び記号にて示している。バルブアッセンブリ１は、水素及び天然ガス等の流体を貯留するガスタンク（以下、単に「タンク」ともいう）２の開口部２ａに設けられている。バルブアッセンブリ１は、充填ライン３、出力ライン４及び開放ライン５が形成されたハウジング６を備えている。充填ライン３、出力ライン４及び開放ライン５は、共にタンク２内及びタンク２外に繋がっている。充填ライン３には、上流側から逆止弁７及び手動弁８が設けられている。手動弁８を開き、充填ライン３の上流側からガスを供給することで、逆止弁７が開いてタンク２内にガスが充填される。

出力ライン４は、燃料電池やエンジン等の外部機器に接続されており、上流からフィルタ９、電磁開閉弁１０、手動弁１１及び減圧弁１２が設けられている。出力ライン４では、手動弁１１及び電磁開閉弁１０を開くことで、タンク２内のガスがフィルタ９を通って減圧弁１２に導かれ、更に減圧弁１２で減圧されて外部機器へと供給される。

このように構成される充填ライン３と出力ライン４とは、手動弁８の下流側及び手動弁１１と減圧弁１２との間がバイパスライン１３により繋がっている。バイパスライン１３には、バイパス弁１４が設けられている。バイパス弁１４は、通常閉じられており、電磁開閉弁１０の故障等により電磁開閉弁１０が開かなくなると手動で開かれる。バイパス弁１４を開くことで、充填ライン３と出力ライン４とがバイパスライン１３を介して繋がり、前記電磁開閉弁１０が開かなくとも、タンク２内のガスを外部機器に供給したり、大気に開放したりすることができる。

また開放ライン５には、リリーフ弁１５が設けられている。そのため、タンク２内のガスの圧力が所定値以上になると、リリーフ弁１５が開き、開放ライン５からタンク内のガスが大気に開放される。
特開２００６−２４２２２５号公報

しかしながら、バイパスライン１３を介して外部機器にガスを供給する場合、充填ライン３にフィルタが設けられていないため、タンク２内のアルミニウムのライナー等から生じるパーティクルがタンク２内のガスと共に流出してしまう。その結果、そのパーティクルにより減圧弁１２や外部機器が損傷するおそれがある。

そこで、出願人は、出力ライン４のフィルタ９とは別に、バイパスライン１３にフィルタを設けることを考えた。しかし、ハウジング６の寸法やバルブアッセンブリ１の種々の構成の設置スペースを考慮すると、新たにフィルタを設けることは難しい。

そこで、本発明は、新たにフィルタを設けることなく、バイパス弁を開いた時にガスと共にパーティクルがバイパスラインの下流側へと流出しないバルブアッセンブリを提供することである。

本発明のバルブアッセンブリは、タンク内の流体を前記タンク外へと出力するための出力ラインが形成され、前記出力ラインを開閉可能な開閉弁と、前記出力ラインの前記開閉弁より上流側に設けられるフィルタとを備えるバルブアッセンブリにおいて、前記出力ラインの前記開閉弁と前記フィルタとの間に接続されるバイパスラインと、前記バイパスラインを開閉可能なバイパス弁とを備えるものである。

本発明に従えば、開閉弁が故障した場合、バイパス弁によりバイパスラインを開くことで、タンク内の流体をフィルタを通してバイパスラインに流すことができる。これにより、フィルタを新たに設けることなく、タンク内のパーティクルがバイパスラインの下流側へと流れることを防ぐことができる。

上記発明において、前記バイパスラインは、下流側が前記出力ラインの前記開閉弁より下流側に接続されることが好ましい。上記構成に従えば、バイパスラインの出力側を出力ラインの出力側と共有化することができ、その下流にある外部機器を共有化できる。

上記発明において、前記フィルタは、前記タンク内に配置されるように構成されていることが好ましい。上記構成に従えば、タンク内にフィルタが配置されているので、タンク外に配置されるバイパス弁や開閉弁等の構成機器のレイアウトの自由度が高い。

上記発明において、前記フィルタは、前記タンク外に配置されるように構成されていてもよい。上記構成に従えば、タンク内に配置する場合、タンクの開口部の口径によりフィルタの大きさが規制されるが、タンク外にフィルタを配置することで、フィルタの形状の自由度が高い。

本発明によれば、新たにフィルタを設けることなく、バイパス弁を開いた時にガスと共にパーティクルがバイパスラインの下流側へと流出を防止することができる。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態のバルブアッセンブリ２１の構成を示す断面図であり、その一部の構成を回路図及び記号にて示している。バルブアッセンブリ２１は、例えば、燃料電池車及び圧縮天然ガス車に備わる高圧ガスタンク（以下、単に「タンク」ともいう）２２の開口部に設けられている。バルブアッセンブリ２１は、タンク２２の開口部にシールを達成した状態で螺合されている。

バルブアッセンブリ２１は、ハウジング２３を備えている。ハウジング２３は、大略的に円柱状に形成されて外周部に雄ねじが螺刻されるねじ部２３ａと、前記ねじ部２３ａに対して幅広に形成された拡幅部２３ｂとを有する。ハウジング２３は、ねじ部２３ａがタンク２２の開口部に螺合されており、タンク２２の開口部から外側に出ている拡幅部２３ｂに後述する各種の弁が配置されている。

ハウジング２３には、充填ライン２４と、出力ライン２５とが形成されている。充填ライン２４は、タンク２２の内外を繋ぐ通路であり、上流側に逆止弁２６が設けられている。逆止弁２６は、タンク２２外から供給されたガスを通し、タンク２２内からガスが流出することを阻止している。更に、充填ライン２４の逆止弁２６よりも下流側には、開放ライン２７が接続されている。

開放ライン２７は、ハウジング２３に形成され、下流側が大気に開放されている。開放ライン２７には、安全弁２８が設けられている。安全弁２８は、開放ライン２７を閉じ、当該部が所定温度になると、開放ライン２７を開くように構成されている。それ故、タンク２２の温度が上昇しタンク２２内のガスが膨張すると、開放ライン２７からタンク２２内のガスが大気に開放されるので、タンク２２内の圧力が過度に大きくなることがない。

出力ライン２５は、タンク２２の内外を繋ぐ通路であり、下流側に外部機械である燃料電池やエンジン等が接続されている。出力ライン２５は、上流側にフィルタ３１が設けられており、下流側に電磁開閉弁３２が設けられている。フィルタ３１は、タンク２２内から出力ライン２５にガスと共に導かれるパーティクルを捕らえ、パーティクルが下流側へと流れることを阻止するように構成されている。

電磁開閉弁３２は、出力ライン２５を開閉可能に構成されている。電磁開閉弁３２は、出力ライン２５を閉じる方向にばね力が与えられており、電流を流すことにより出力ライン２５を開く方向に電磁力が作用する。従って、電磁開閉弁３２に電流を流すことによって出力ライン２５が開かれて、タンク２２内のガスが外部機器へと流れる。

また、出力ライン２５には、フィルタ３１より下流側であって、電磁開閉弁３２よりも上流側にバイパスライン３３が接続されている。バイパスライン３３の下流側は、タンク２２外に繋がっており、例えば外部機器に接続されている。バイパスライン３３には、バイパス弁３４が設けられている。バイパス弁３４は、手動操作によりバイパスライン３３を開閉可能に構成されている。

バイパス弁３４は、例えば、電磁開閉弁３２が故障した場合に開かれるものであり、バイパス弁３４を開くことにより、電磁開閉弁３２の上流側とタンク２２外とがバイパスライン３３により接続される。これにより、電磁開閉弁３２が故障して出力ライン２５が閉じられていても、タンク２２内のガスをタンク２２外へと放出することができる。

ところで、バイパスライン３３は、フィルタ３１の下流側に接続されているため、バイパスライン３３へと導かれるガスからパーティクルがフィルタ３１により除去されている。つまり、フィルタ３１を通してバイパスライン３３から外部機器へとガスを出力することができる。これにより、フィルタを新たに設けることなく、タンク２２内のパーティクルがバイパスラインの下流側の外部機器に流れることを防げる。

図２は、バルブアッセンブリ２１の構成を示す断面図である。図３は、図２のバルブアッセンブリ２１を切断線Ａ−Ａで切断して示す断面図である。なお、図３では、タンク２２を省略している。以下では、出力ライン２５及びバイパスライン３３、並びにそれらのライン２５，３３に設けられる構成について、更に具体的に説明する。出力ライン２５は、ねじ部２３ａをその軸線に沿って上下方向に貫通し、下流端が拡幅部２３ｂに達する貫通路２５ａを有する。出力ライン２５は、貫通路２５ａから軸線に直交するように延びる連通路２５ｂを有する。連通路２５ｂは、その下流端にフィルタ３１が設けられている。

連通路２５ｂの下流端は、連通路２５ｂ及び貫通路２５ａに直交する出力側一次通路２５ｃと、バイパスライン３３に接続されている。連通路２５ｂの下流端から図３の左側へと延びる出力側一次通路２５ｃは、下流端が第１の弁空間４１に接続されている。第１の弁空間４１には、下流側が外部機器に接続される出力側二次通路２５ｄが接続され、電磁開閉弁３２が嵌まり込んでいる。

電磁開閉弁３２は、電磁コイル４２と、電磁コイル４２を保持するケーシング４３と、電磁コイル４２に挿通された強磁性体の弁体４４とを備えている。電磁開閉弁３２は、電磁コイル４２に電流を流すことで弁体４４を移動させ、移動した弁体４４により出力側二次通路２５ｄを開閉するように構成されている。

また、連通路２５ｂの下流端に接続されるバイパスライン３３は、連通路２５ｂの下流端から図３の右側へと延びるバイパス側一次通路３３ａを有している。バイパス側一次通路３３ａは、下流端が第２の弁空間４５に接続されている。第２の弁空間４５には、下流側が外部機器に接続されるバイパス側二次通路３３ｂが接続され、バイパス弁３４が嵌まり込んでいる。バイパス弁３４は、バイパス側二次通路３３ｂを開閉可能な弁体４６を備えており、弁体４６を手動で動かしてバイパス側二次通路３３ｂを開閉するように構成されている。

このように構成されたバルブアッセンブリ２１は、フィルタ３１がタンク２２外の拡幅部２３ｂに配置されているため、フィルタ３１をタンク２２内に配置したときのようにタンク２２の開口部の口径によりフィルタの大きさが規制されることなく、フィルタの形状の自由度が高い。

（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態のバルブアッセンブリ２１Ａの構成を示す断面図であり、その一部の構成を回路図及び記号にて示している。第２実施形態のバルブアッセンブリ２１Ａは、第１実施形態のバルブアッセンブリ２１と構成が類似している。そこで、以下では、第２実施形態のバルブアッセンブリ２１Ａの構成について、第１実施形態のバルブアッセンブリ２１Ａの構成と異なる点についてだけ説明し、同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。後述する第３実施形態についても同様である。

バルブアッセンブリ２１Ａは、バイパスライン３３Ａの下流側が出力ライン２５の電磁開閉弁３２より下流側の部分に再び接続されている。バイパスライン３３Ａには、バイパス弁３４が介在しており、電磁開閉弁３２が故障し開かなくとも、バイパス弁３４を開くことでタンク２２内のガスがバイパスライン３３Ａを介して出力ライン２５の下流側へと導かれる。

このようにバイパスライン３３Ａを構成することで、例えば、電磁開閉弁３２が故障しても、バイパス弁３４を開くことでタンク２２内のガスを外部機器に供給することが可能となる。また、バイパスライン３３Ａの出力側を出力ライン２５の出力側と共有化することができ、その下流にある外部機器を共有化することができる。

また、本実施形態のバルブアッセンブリ２１Ａは、第１実施形態のバルブアッセンブリ２１と同様の作用効果を奏する。

（第３実施形態）
図５は、本発明の第３実施形態のバルブアッセンブリ２１Ｂの構成を示す断面図であり、その一部の構成を回路図及び記号にて示している。第３実施形態のバルブアッセンブリ２１Ｂは、フィルタ３１がタンク２２内に配置されるねじ部２３ａに設けられている。具体的には、出力ライン２５の上流端に設けられている。

このようにフィルタ３１をタンク２２内に配置されるねじ部２３ａに設けることで、タンク２２外の拡幅部２３ｂに配置されるバイパス弁３４や電磁開閉弁３２等と異なる位置に配置することができ、各構成機器の配置位置の自由度が高い。

また、本実施形態のバルブアッセンブリ２１Ｂは、第１実施形態のバルブアッセンブリ２１と同様の作用効果を奏する。

（第４実施形態）
図６は、本発明の第４実施形態のバルブアッセンブリ２１Ｃの構成を示す断面図であり、その一部の構成を回路図及び記号にて示している。第４実施形態のバルブアッセンブリ２１Ｃは、第２実施形態のバルブアッセンブリ２１Ａと構成が類似している。そこで、以下では、第４実施形態のバルブアッセンブリ２１Ｃの構成について、第２実施形態のバルブアッセンブリ２１Ｃの構成と異なる点についてだけ説明し、同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。

第４実施形態のバルブアッセンブリ２１Ｃは、第３実施形態のバルブアッセンブリ２１Ｂと同様、フィルタ３１がタンク２２内に配置されるねじ部２３ａに設けられている。具体的には、出力ライン２５の上流端に設けられている。従って、第３実施形態のバルブアッセンブリ２１Ｂと同様の作用効果を奏する。

また、本実施形態のバルブアッセンブリ２１Ｃは、第２実施形態のバルブアッセンブリ２１Ａと同様の作用効果を奏する。

（その他の構成）
第１乃至第４実施形態において、出力ライン２５の電磁開閉弁３２より下流側に減圧弁を設けてもよい。これにより、出力ライン２５から外部機器に供給されるガスを減圧することができる。また出力ライン２５のバイパスライン３３，３３Ａよりも上流側に手動で開閉可能な手動開閉弁を設けてもよい。これにより、手動開閉弁を閉じることで、出力ライン２５及びバイパスライン３３からの放出を止めることができる。また、充填ライン２４に２つの逆止弁２６を設けてもよい。

本発明の第１実施形態のバルブアッセンブリの構成を示す断面図であり、その一部の構成を回路図及び記号にて示している。 バルブアッセンブリの構成を示す断面図である。 図２のバルブアッセンブリを切断線Ａ−Ａで切断して示す断面図である。 本発明の第２実施形態のバルブアッセンブリの構成を示す断面図であり、その一部の構成を回路図及び記号にて示している。 本発明の第３実施形態のバルブアッセンブリの構成を示す断面図であり、その一部の構成を回路図及び記号にて示している。 本発明の第４実施形態のバルブアッセンブリの構成を示す断面図であり、その一部の構成を回路図及び記号にて示している。 従来の技術のバルブアッセンブリの構成を示す断図面であり、その一部の構成を回路図及び記号にて示している。

符号の説明

２１，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ バルブアッセンブリ
２２ タンク
２５ 出力ライン
２７ 開放ライン
３１ フィルタ
３２ 電磁開閉弁
３３，３３Ａ バイパスライン
３４ バイパス弁

Claims (4)

1. タンク内の流体を前記タンク外へと出力するための出力ラインが形成され、前記出力ラインを開閉可能な開閉弁と、この開閉弁より上流側の前記出力ラインに設けられるフィルタとを備えるバルブアッセンブリにおいて、
   前記開閉弁と前記フィルタとの間の前記出力ラインに接続されるバイパスラインと、
   前記バイパスラインを開閉可能なバイパス弁とを備えることを特徴とするバルブアッセンブリ。
2. 前記バイパスラインは、下流側が前記開閉弁より下流側の前記出力ラインに接続されることを特徴とする請求項１に記載のバルブアッセンブリ。
3. 前記フィルタは、前記タンク内に配置されるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のバルブアッセンブリ。
4. 前記フィルタは、前記タンク外に配置されるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のバルブアッセンブリ。

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