JP2010190295A

JP2010190295A - 弁装置

Info

Publication number: JP2010190295A
Application number: JP2009034295A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Suzuki; 浩明鈴木; Munetoshi Azeyanagi; 宗利畔柳; Toshikatsu Kubo; 利賀剛久保
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2009-02-17
Filing date: 2009-02-17
Publication date: 2010-09-02
Anticipated expiration: 2029-02-17
Also published as: JP5439848B2

Abstract

【課題】充填路の充填口近傍に逆止弁が配置されつつ、容易に組み付けできる弁装置を提供する。
【解決手段】弁装置２は、高圧水素ガスを貯蔵可能なガスタンク１に装着され、水素ガスの充填路３を開閉する。弁装置は、内部に弁室１４が設けられたハウジング１０と、ハウジング１０に取り付けられ、弁室１４と充填路３とを連通する貫通孔が形成された通路部材２０とを備える。通路部材２０の貫通孔には第１逆止弁２１が配置され、ハウジング１０には外部と弁室１４とを連通する充填口１１が形成され、弁室１４内には水素ガスの流れによって移動することで充填口１１の周囲に形成された弁座１３に着離する球弁１９が配置される。ガスタンク１内の水素ガスが貫通孔から弁室１４内に流れ込んだ場合、球弁１９が弁座１３に着座して充填口１１を閉蓋する。
【選択図】図１

Description

この発明は、高圧水素ガスを貯蔵するガスタンクに用いられる弁装置に関する。

一般に、高圧水素ガスを貯蔵するガスタンクには、ガスタンクの内部とその外部とを連通する流路内の水素ガスの流通を遮断する弁装置が設けられている（例えば、特許文献１参照）。

近年、燃料電池車等に搭載される水素ガス用のガスタンクにおいては、貯蔵容量の増加を図るため一層の高圧化が進められており、その高圧化に応じたより高い信頼性、或いは高精度の調圧性能が望まれている。例えば、ガスタンク内に水素ガスを充填する充填路には、上記マニュアル弁の他、貯蔵水素ガスの逆流を防止する逆止弁が設けられるが、高圧化に応じた信頼性を確保するためには、この逆止弁を多重化して冗長性を持たせることが望ましい。そこで、逆止弁を多重化した弁装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平９‐２１０２９６号公報特開２００６‐１４４８４１号公報

特許文献２に記載の弁装置では、栓体ハウジングの外側に開口する収容凹部を形成するとともに収容凹部にマニュアル弁が螺着されている。このマニュアル弁と収容凹部との間に複数の逆止弁が配置されているので小型化が図られている。このように逆止弁を栓体に配置するような弁装置では、これら逆止弁を栓体に組み付ける際に手間を要するため、逆止弁を充填路の充填口側に配置することが望ましい。そこで、充填路の充填口近傍に逆止弁が配置されつつ、ガスタンクへの組み付けが容易な弁装置が求められていた。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、充填路の充填口近傍に逆止弁が配置されつつ、容易に組み付けできる弁装置を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
請求項１に記載の発明は、高圧水素ガスを貯蔵可能なガスタンクに装着され、水素ガスの充填路を開閉する弁装置であって、内部に弁室が設けられたハウジングと、前記ハウジングに取り付けられ、前記弁室と前記充填路とを連通する貫通孔が形成された通路部材とを備えるとともに、前記通路部材の前記貫通孔には逆止弁が配置され、前記ハウジングには、外部と前記弁室とを連通する充填口が形成され、前記弁室内には、水素ガスの流れによって移動することで前記充填口の周囲に形成された弁座に着離する弁体が配置され、前記ガスタンク内の水素ガスが前記貫通孔から前記弁室内に流れ込んだ場合、前記弁体が前記弁座に着座して前記充填口を閉蓋することをその要旨としている。

同構成によれば、ガスタンクの外部に取着されるハウジング内に弁室を形成することで、ガスタンク側の構造を簡素なものとすることができる。また、充填口に弁座を形成することにより、弁室を逆止弁として機能させることができる。すなわち、通常時には弁体が充填口の弁座から離間し、ガス逆流時には弁体が弁座に押し付けられ着座して充填口が閉蓋される。ここで、弁体、弁室、弁座からなる逆止弁は、通路部材に配置される逆止弁を補完する予備的なものでよく、簡素化したもので十分であるため、小型化することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の弁装置において、前記ハウジングは、前記充填路に連通する取付凹部に螺着され、前記通路部材は、前記取付凹部に螺着される前記ハウジングにより同取付凹部に押圧固定されることをその要旨としている。

同構成によれば、ハウジングによって通路部材が押圧されるので、通路部材を確実に充填路に接続できるとともに、シール性を向上させることができる。また、ハウジングが取付凹部に螺着されるため、容易に締め付け固定することができる。そして、通路部材が充填口と充填路とを連通するように取付凹部に接続されて、弁体がハウジングの弁室に収容された状態でハウジングが取付凹部に取着される。このため、順番に組み付けてガスタンクに組み付けられた弁装置はガスタンクの外部に１ユニットとなる。よって、取付スペースの小型化を図るとともに組み付け性を向上させることができる。

本発明によれば、充填路の充填口近傍に逆止弁が配置されつつ、容易に組み付けできる弁装置を提供することができる。

弁装置の構造を示す断面図。

以下、本発明の一実施形態について図１を参照して説明する。
高圧水素ガスを貯蔵するガスタンク１には、ガスタンク１の内部とその外部とを連通する複数の流路、及び各流路内の水素ガスの流通を制御する複数の弁装置が設けられている。本実施形態では、上記流路のうちガスタンク１の内部に水素ガスを充填するための充填路３に設けられた弁装置２について説明する。なお、水素ガスの充填時における水素ガス及び球弁１９を二点差線で図示し、水素ガスの逆流時における水素ガス及び球弁１９を実線で図示する。

図１に示されるように、ガスタンク１には、取付凹部４が外側面１ａに凹設されている。取付凹部４には、充填路３が連通されるとともに、筒状のハウジング１０が螺着されている。ハウジング１０内には、該ハウジング１０に形成された充填口１１と充填路３とを接続する通路部材２０が備えられている。通路部材２０とハウジング１０の充填口１１との間には、弁体として球弁１９を収容する弁室１４が形成されている。球弁１９は弁室１４に収容されている。弁室１４には、球弁１９を保持する弁保持部材１７が内壁に架橋されている。この弁保持部材１７は、貫通孔が複数形成され、水素ガスが通過できるようになっている。充填口１１には、球弁１９が着座することにより充填口１１を閉蓋する弁座１３が形成されている。

取付凹部４は、ガスタンク１の外側面１ａに開口する第１凹部５と、第１凹部５の底面５ａに凹設された第２凹部６とからなる。第２凹部６の側面６ａには、ガスタンク１の内部に連通する充填路３が開口されている。そして、第１凹部５の側面５ｂには、ハウジング１０の外面に形成される雄螺子部１５と螺合する雌螺子部５ｃが形成されている。

通路部材２０は、第１逆止弁２１と、この第１逆止弁２１を組み付け時に抑える弁抑え部材３０とを備えている。
第１逆止弁２１は、有底筒状をなす弁体ハウジング２２と、弁体ハウジング２２の開口部を閉蓋する蓋体２７と、弁体ハウジング２２内にその軸線方向に沿って移動可能に収容された弁体２６とを備えている。弁体ハウジング２２は、第２凹部６の内径に一致する小径部２３と、小径部２３の外径より大きく第１凹部の内径より小さい大径部２４とからなる。

弁体ハウジング２２及び蓋体２７には、弁体ハウジング２２内と外部とを連通する貫通孔２２ａ，２７ａが形成されており、これら貫通孔２２ａ，２７ａは、弁体ハウジング２２内に収容された弁体２６と同軸となる位置に形成されている。そして、蓋体２７に設けられた貫通孔２７ａの周縁には、弁体２６が接離する弁座２８が形成されている。弁体ハウジング２２の小径部２３の外周２３ａにはシール部材としてＯリング２５が嵌装されている。

充填路３と第１逆止弁２１の貫通孔２２ａとが連通され、ガスタンク１の内部の水素ガスが逆流した際にはガス圧によって弁体２６が弁座２８に着座することにより、第１逆止弁２１から充填口１１への水素ガスの逆流が防止されるようになっている。

弁抑え部材３０は、弁体ハウジング２２の大径部２４の外径と同径であるとともに、第１逆止弁２１の蓋体２７を弁体ハウジング２２側へ抑える押圧部３１と、ハウジング１０内に嵌装される嵌装部３２とからなる。弁抑え部材３０には貫通孔３０ａが形成されており、第１逆止弁２１の貫通孔２２ａに連通されている。嵌装部３２の外周３２ａにはシール部材としてＯリング３３が嵌装されている。そして、弁保持部材１７と充填口１１との間には、球弁１９が配置されている。弁保持部材１７は、水素ガスの充填時に球弁１９を保持する。

ハウジング１０の内部には、弁抑え部材３０の嵌装部３２が嵌装されるとともに、球弁１９を収容する弁室１４が形成されている。弁室１４の充填口１１側は、充填口１１に向かってすり鉢状に傾斜している。また、弁体ハウジング２２の外側に位置するハウジング１０の外周には、第１凹部５の内径と一致して螺合する雄螺子部１５とが形成されている。ハウジング１０の先端側の外周には、充填時に図示しない供給ノズル等を螺着する雄螺子部１６が形成されている。また、充填口１１の内側には、球弁１９が接離する弁座１３が形成されている。水素ガスの逆流時に、弁保持部材１７を通過した水素ガスは球弁１９が弁座１３に着座することにより、充填口１１からのガス漏れが防止されるようになっている。すなわち、球弁１９、弁座１３、及び弁室１４が逆止弁として機能する（便宜上、これを第２逆止弁という。）。

次に、弁装置２のガスタンク１への組み付けについて説明する。
まず、ガスタンク１の外側面１ａに形成された取付凹部４の第２凹部６に第１逆止弁２１の小径部２３を嵌着する。このとき、小径部２３の外周に設けられたＯリング２５が第２凹部６の内壁に密着することによってシール性が確保される。

次に、ハウジング１０の弁室１４に球弁１９を挿入した後、弁保持部材１７を挿入し、更に弁抑え部材３０を挿入する。このとき、嵌装部３２の外周に設けられたＯリング３３が弁室１４の内壁に密着することによってシール性が確保される。

そして、球弁１９、弁保持部材１７、及び弁抑え部材３０を収容したハウジング１０を取付凹部４の第１凹部５の側面５ｂに形成された雌螺子部５ｃにハウジング１０の第１逆止弁２１側の外周に形成された雄螺子部１５を螺合させ、ハウジング１０を締め付けることによって通路部材である第１逆止弁２１及び弁抑え部材３０が押圧固定される。

このように組み付けられた弁装置２は、ガスタンク１の外部に１ユニットとして配置されるため、取付スペースの小型化を図るとともに、組み付け性が高い。
次に、前述のように構成された弁装置２の動作について説明する。

充填口１１に供給用のノズルが螺合され、充填口１１から水素ガスが充填される、すなわち充填路３に水素ガスが流入する際には、球弁１９は流入するガス圧によって弁保持部材１７に保持される。充填口１１から流入する水素ガスは、球弁１９を迂回して弁保持部材１７を通過して弁抑え部材３０の貫通孔３０ａを通過し、第１逆止弁２１を通過し、弁体ハウジング２２の貫通孔２２ａから充填路３を介してガスタンク１の内部へ充填される。

一方、例えば衝突等によってガスタンク１に過度の圧力が発生した際には、ガスタンク１の水素ガスが第１逆止弁２１を通過して第２逆止弁が設けられるハウジング１０の弁室１４に進入すると、逆流した水素ガスは弁保持部材１７の中央から充填口１１へ向かい、球弁１９を充填口１１の弁座１３に押し付ける。よって、球弁１９が充填口１１を閉蓋するため、逆流した水素ガスが充填口１１から外部へ漏れることを防止できる。

以上、説明した実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
（１）ガスタンク１の外部に取着されるハウジング１０内に弁体としての球弁１９を収容する弁室１４を形成することで、ガスタンク１側の構造を簡素なものとすることができる。また、充填口１１に弁座１３を形成することにより、弁室１４を第２逆止弁として機能させることができる。すなわち、通常時には球弁１９が充填口１１の弁座１３から離間し、水素ガスの逆流時には球弁１９が弁座１３に押し付けられ着座して充填口１１が閉蓋される。ここで、球弁１９、弁室１４、弁座１３からなる第２逆止弁は、通路部材２０に配置される第１逆止弁２１を補完する予備的なものでよく、簡素化したもので十分であるため、小型化することができる。また、通路部材２０が充填口１１と充填路３とを連通するように取付凹部４に接続されて、球弁１９がハウジング１０に収容された状態で弁保持部材１７が取り付けられたハウジング１０が取付凹部４に取着される。このため、順番に組み付けてガスタンク１に組み付けられた弁装置２はガスタンク１の外部に１ユニットとなる。よって、取付スペースの小型化を図るとともに組み付け性を向上させることができる。

（２）通路部材としての第１逆止弁２１及び弁抑え部材３０がハウジング１０によって押圧固定されるので、第１逆止弁２１及び弁抑え部材３０を確実に充填路３に接続できるとともに、シール性を向上させることができる。また、ハウジング１０を取付凹部４に螺着により取り付けられるため、容易に締め付けることができる。

なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。
・上記実施形態において、弁体として球弁１９を弁室１４に設けるようにしたが、水素ガスが逆流した際に充填口１１を閉蓋するものであれば、他の形状のものを弁体として用いてもよい。また、弁体の形状に合わせて弁保持部材１７の形状も変更するのが望ましい。

・上記実施形態の弁装置では、ガスタンク１の取付凹部４にハウジング１０等を設けるようにしたが、ガスタンク１に栓体ハウジングを設け、この栓体ハウジングに上記の充填路を含む複数の弁装置を設けるようにしてもよい。

１…ガスタンク、２…弁装置、３…充填路、４…取付凹部、５…第１凹部、６…第２凹部、１０…ハウジング、１１…充填口、１３…弁座、１４…弁室、１５，１６…雄螺子部、１７…弁保持部材、１９…球弁、２０…通路部材、２１…第１逆止弁、２２…弁体ハウジング、２３…小径部、２４…大径部、２５…Ｏリング、２６…弁体、２７…蓋体、２８…弁座、３０…弁抑え部材、３１…押圧部、３２…嵌装部、３３…Ｏリング。

Claims

高圧水素ガスを貯蔵可能なガスタンクに装着され、水素ガスの充填路を開閉する弁装置であって、
内部に弁室が設けられたハウジングと、
前記ハウジングに取り付けられ、前記弁室と前記充填路とを連通する貫通孔が形成された通路部材とを備えるとともに、
前記通路部材の前記貫通孔には逆止弁が配置され、
前記ハウジングには、外部と前記弁室とを連通する充填口が形成され、
前記弁室内には、水素ガスの流れによって移動することで前記充填口の周囲に形成された弁座に着離する弁体が配置され、
前記ガスタンク内の水素ガスが前記貫通孔から前記弁室内に流れ込んだ場合、前記弁体が前記弁座に着座して前記充填口を閉蓋すること、を特徴とする弁装置。
請求項１に記載の弁装置において、
前記ハウジングは、前記充填路に連通する取付凹部に螺着され、
前記通路部材は、前記取付凹部に螺着される前記ハウジングにより同取付凹部に押圧固定されること、を特徴とする弁装置。