JP2012017774A

JP2012017774A - 背圧弁

Info

Publication number: JP2012017774A
Application number: JP2010154226A
Authority: JP
Inventors: Taku Kato; 卓加藤
Original assignee: Tokico Technology Ltd
Current assignee: Tokico System Solutions Co Ltd
Priority date: 2010-07-06
Filing date: 2010-07-06
Publication date: 2012-01-26

Abstract

【課題】本発明は、背圧弁の流出口における圧力が増大したときに当該増大した圧力を燃料供給経路からガスラインに排出させて減圧することを課題とする。
【解決手段】背圧弁２２は、弁本体５０と、弁体６０と、圧力逃がし弁機構７０とを有する。弁本体５０は、流入口５２と、流出口５４と、背圧導入口５６とを有する。圧力逃がし弁機構７０は、逃がし弁体９０と、ばね部材１００と、ばね受け１１０とから構成されている。圧力逃がし弁機構７０では、後述するように逃がし弁体９０が開弁した状態で流出口５４及び流出口５４に連通された充填ホース２８内の圧力が所定の圧力以上（弁体６０が開弁するときの圧力よりも高い圧力（第２の圧力）以上）に上昇した場合に開弁して液化ガスを背圧導入口５６へ流出させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、背圧弁に係り、特に液化ガスを供給する液化ガス供給系統における供給圧を安定させるよう構成された背圧弁に関する。

例えば、液化ガスを供給する液化ガス供給系統を有するディスペンサ装置には、上流側において液化ガスが気化しないように上流側の圧力（液化ガスを液体に保つ圧力）を背圧として開又は閉とする背圧弁が設けられている（例えば、特許文献１参照）。

また、背圧弁は、液化ガス供給系統に連通された流入口と、流入口からの液化ガスが流出する流出口と、流入口と流出口との間に形成された弁座と、液化ガス供給系統の圧力に保持するための背圧が供給される背圧導入口と、背圧導入口からの背圧と流入口からの供給圧を受けて弁座を開または閉とする弁体とを有する構成になっている。

従って、背圧弁では、流入口からの供給圧が背圧よりも高くなると、弁体が開弁動作して下流側へ液化ガスを供給し、流入口からの供給圧が背圧よりも低くなると、弁体が閉弁動作して弁座を閉じるようにして、供給圧が背圧より低くならないように制御して上流側における液化ガスの気化を防止している。

特開２００２−１２２２９８号公報

液化ガスを充填するディスペンサ装置を用いて被充填タンクに液化ガスを充填していないときに、例えば、温度上昇などにより充填ホースやノズルに残留している液化ガスの圧力が上昇した場合に備えて安全弁をディスペンサ装置の液化ガス供給系統に設けることが検討されている。

しかしながら、ディスペンサ装置には、背圧弁の他にセパレータや流量計、圧力センサなどの各機器が設けられているので、安全弁を設けると構成がより複雑になるばかりか、安全弁を設けるためのスペースが必要になり、且つ組み立て工程でも工数が増え、生産性が低下するという問題があった。

そこで、本発明は上記事情に鑑み、上記課題を解決した背圧弁を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は以下のような手段を有する。
（１）本発明は、液化ガス供給経路に連通された流入口と、該流入口からの液化ガスが流出する流出口と、前記流入口と前記流出口との間に形成された弁座と、前記液化ガス供給経路内の圧力を保持するための背圧が供給される背圧導入口と、前記背圧導入口からの背圧と前記流入口からの供給圧を受けて前記弁座を開または閉とする弁体とを有する背圧弁において、
前記弁体が開弁した状態で前記流出口内の圧力が所定の圧力以上に上昇した場合に開弁して前記液化ガスを前記背圧導入口へ流出させる弁機構を前記弁体に設けたことを特徴とする。
（２）本発明は、前記流入口を有する第１の部材と、前記流出口及び前記背圧導入口を有する第２の部材とからなる弁本体を備え、前記第１の部材を前記第２の部材に対して回動可能に設けたことを特徴とする。

本発明によれば、弁体が開弁した状態で流出口内の圧力が所定の圧力以上に上昇した場合に開弁して液化ガスを背圧導入口へ流出させる弁機構を弁体に設けたため、安全弁を別個に設ける場合よりも設置スペースが小さくて済み、組立工程での工数も増えないことから生産性を高めることもできる。

本発明による背圧弁の一実施例が適用された燃料充填装置を示す構成図である。背圧弁の閉弁状態を示す縦断面図である。圧力逃がし弁体の構成を示す正面図である。圧力逃がし弁体の構成を示す縦断面図である。圧力逃がし弁体の構成を示す背面図である。背圧弁の開弁状態を示す縦断面図である。背圧弁の開弁状態のときに圧力逃がし弁が開弁した状態を示す縦断面図である。変形例の背圧弁の閉弁状態を示す縦断面図である。変形例の正面図である。

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。

図１は本発明による背圧弁の一実施例が適用された燃料充填装置を示す構成図である。

図１に示されるように、燃料充填装置１０は、地下タンク（図示せず）等に貯蔵された液化石油ガス（ＬＰＧ）からなる燃料（液化ガス）を車両１１の燃料タンク（被充填タンク）１２に充填するＬＰＧ充填用ディスペンサである。燃料充填装置１０の筐体１４には、一端が地下タンクの液相部に連通し、液化ガスを圧送するポンプ（図示せず）に接続された燃料供給経路１６が引き込まれている。この燃料供給経路１６には、セパレータ１８、流量計２０、背圧弁２２、２段式電磁弁からなる流量制御弁２４が配設されている。さらに、燃料供給経路１６の他端は、緊急離脱用カップリング２６を介して充填ホース２８に連通されている。

充填ホース２８は、可撓性を有する樹脂製ホースにより形成されており、車両１１の停車位置に応じて移動できるように設けられている。また、充填ホース２８の先端には、燃料タンク１２の充填口３０に接続されるノズル３２と、ノズル開閉弁３４とが設けられている。

上記セパレータ１８は、ポンプから送液された燃料に含まれた気泡を分離させる気液分離器であり、液化ガスを流量計２０へ吐出させると共に、気化した液化ガスを還流経路３６及びガスラインを介して地下タンクの気相部（地下タンク内の上部空間部）へ還流させる。

流量計２０は、燃料タンク１２に充填される液化ガスの流量を計測するものであり、流量に比例した数の流量パルスをパルス発信器３８から制御回路４０へ出力する。また、燃料供給経路１６の流量計２０とセパレータ１８との間には、上流側（セパレータ１８側）から下流側（流量計２０側）への液化ガスの流通を許容するが、下流側から上流側への液化ガスの流通を阻止する逆止弁４２が設けられている。

背圧弁２２は、流量計２０を通過した燃料に気泡が発生しないようにセパレータ１８及び還流経路３６と連通しており、ガスラインから還流経路３６を介して供給される圧力を背圧として印加させることで、背圧弁２２よりも上流側の燃料供給経路１６内の液化ガスの圧力を所定圧力（液化された燃料が気化しない圧力）以上に保持し、所定圧力以上になったときに開弁して液化ガスを下流側へ通流可能とする。

流量制御弁２４は、後述するように制御回路４０からの制御信号により開弁されて燃料の充填を開始すると共に、流量変化に応じて段階的に閉弁駆動される。また、制御回路４０は、流量計２０のパルス発信器３８から出力された流量パルスを積算して現在の瞬時流量を算出すると共に、積算流量を表示器４４に表示する。

還流経路３６には、ノズル接続用アタッチメント４６が取り付けられている。このノズル接続用アタッチメント４６は、例えばノズル３２に試験的に液化ガスを吐出させる際、ノズル３２を接続させることにより、ノズル３２より吐出された液化ガスを地下タンクへ戻すことができるようにするためのものである。

制御回路４０は、各種データや制御プログラムを記憶するメモリ（記憶手段）４１を有する。具体的には、例えば、流量制御弁２４の絞り流量を制御する流量制御プログラム、液化ガスの積算流量を演算するためのプログラム、表示器に積算流量を表示させるためのプログラムなどが記憶されている。

ここで、背圧弁２２の構成について説明する。

図２は背圧弁２２の閉弁状態を示す縦断面図である。図２に示されるように、背圧弁２２は、弁本体５０と、弁体６０と、圧力逃がし弁機構７０とを有する。弁本体５０は、逆Ｔ字状に形成されており、三方向の各端部には流入口５２と、流出口５４と、背圧導入口５６とが開口するように設けられている。弁体６０は、内部に圧力逃がし弁機構７０が設けられているので、当該背圧弁２２とは別個に安全弁を設けるものよりも、燃料充填装置１０の筐体１４内における省スペース化を図れると共に、組立工程における工数を削減して生産効率を高めることもできる。

また、流入口５２と背圧導入口５６とが交差する中間部分には、弁座５８が設けられている。そして、弁座５８の下流側（Ｘ２方向）には、流出口５４が設けられている。

流入口５２の外側の雄ねじ５３には、液供給のための液ラインの接続部５７がナット５９により締結されている。

背圧導入口５６には、弁体６０と、弁体６０を閉弁方向に付勢する付勢部材（コイルバネ）６２と、蓋部材６４とが設けられている。蓋部材６４は、背圧導入口５６の入口内周に形成された雌ねじ５６ａに螺入される雄ねじ６４ａが形成され、内部には付勢部材６２が当接する凹部６４ｂが設けられている。また、蓋部材６４には、軸方向（Ｘ１、Ｘ２方向）に貫通する貫通孔６４ｃが設けられ、この貫通孔６４ｃには還流経路３６が接続されている。従って、背圧導入口５６には、蓋部材６４の貫通孔６４ｃに接続された還流経路３６を介してガスラインの飽和蒸気圧が背圧として導入される。また、蓋部材６４の外周には、背圧導入口５６の内壁５６ｂとの間をシールするシール部材６５が設けられている。

また、弁体６０は、背圧導入口５６の内壁に対して軸方向（Ｘ１、Ｘ２方向）に摺動可能に挿入されており、先端部には弁座５８に当接する環状のシート６６が設けられ、外周には背圧導入口５６の内壁との間をシールするシール部材６８が設けられている。

弁体６０は、付勢部材６２の付勢力と背圧導入口５６からの背圧との合力による閉弁方向の力より流入口５２から供給された液化ガスの圧力によるＸ１方向に開弁方向の力が大になったとき開弁方向（Ｘ１方向）に摺動する。この弁体６０の開弁動作により加圧された液化ガスがノズル３２へ供給される。この後、ノズル３２の開閉弁３４を開弁すると、背圧弁２２より所定圧（液化ガスが気化しない飽和蒸気圧力）以上に加圧された液化ガスがノズル３２から燃料タンク１２に充填される。

さらに、弁体６０は、軸方向（Ｘ１、Ｘ２方向）に貫通する圧力逃がし用孔８０が設けられている。この圧力逃がし用孔８０には、弁体６０より小径とされた逃がし弁体９０と、逃がし弁体９０をＸ２方向に押圧するばね部材１００と、ばね部材１００の一端が当接するばね受け１１０とが収納されている。

ばね受け１１０は、圧力逃がし用孔８０の内壁に形成された雌ねじに螺入され、ばね部材１００を保持している。尚、ばね受け１１０の中央には、軸方向（Ｘ１、Ｘ２方向）に貫通する貫通孔１１０ａが設けられている。

圧力逃がし弁機構７０は、上記逃がし弁体９０と、ばね部材１００と、ばね受け１１０とから構成されている。また、圧力逃がし弁機構７０では、後述するように逃がし弁体９０が開弁した状態で流出口５４及び流出口５４に連通された充填ホース２８内の圧力が所定の圧力以上（弁体６０が開弁するときの圧力より所定圧力以上）に上昇した場合に開弁して液化ガスを背圧導入口５６へ流出させる。

逃がし弁体９０は、ばね部材１００のばね力と背圧導入口５６からの背圧との合力による閉弁方向の力よりも流出口５４から供給された液化ガスの圧力によるＸ１方向（開弁方向）の力が大になったときに開弁方向に摺動する。逃がし弁体９０が開弁動作することにより流出口５４の液化ガスが還流経路３６を介してガスラインに排出されるため、ガス充填が行なわれていないときに充填ホース２８等に残留している液化ガスが太陽熱により膨張して液圧が後述の第２の圧力以上に上昇しても、上昇分の圧力をガスラインへ逃がすことができる。

尚、ばね部材１００及び付勢部材６２のばね力及び付勢力は、弁体６０が開弁する時の圧力（第１の圧力）よりも高い圧力（第２の圧力）で逃がし弁体９０が開弁するようにそれぞれ設計されている。上記第１の圧力は、上流側の背圧によって飽和蒸気圧以上に設定されており、温度によって変動するため、特定の値を例示しない。また、第２の圧力は、上記第１の圧力より高い任意の圧力に設定される。

また、ガス充填が行なわれていないときに何らかの原因により流入口５２内の圧力が第１の圧力以上に上昇した場合においては、弁体６０が開弁することにより流入口５２内の液化ガスが流出口５４内へ流出することにより、流入口５２内の圧力（即ち、流入口５２と逆止弁４２との間の燃料供給経路１６内の液化ガスの圧力）が低下することになる。

更に、流入口５２内の圧力が第１の圧力以上に上昇しているために弁体６０が開弁している状態において、流入口５２内及び流出口５４内の圧力が第２の圧力（弁体６０が開弁する際の圧力よりも高い所定の圧力）以上に上昇した場合には、逃がし弁体９０が開弁することにより流出口５４内の液化ガスが還流経路３６を介してガスラインに排出されることになる。

尚、弁体６０が開弁している状態での流入口５２内の圧力は、流出口５４に連通された充填ホース２８内の圧力と同じ圧力であるので、この状態における流入口５２内の圧力が第２の圧力よりも高い場合には逃がし弁体９０が開弁することにより流出口５４に連通された充填ホース２８内の液化ガスも還流経路３６を介してガスラインに排出されることになる。よって、逃がし弁体９０は、逆止弁４２から充填ホース２８までの燃料供給経路１６内及び充填ホース２８内の液化ガスの圧力が第２の圧力以上に上昇した場合に開弁することにより、当該燃料供給経路１６内及び充填ホース２８内の液化ガスの圧力を所定の圧力（第２の圧力）以下に低下させることができる。

ここで、逃がし弁体９０の構成について説明する。

図３Ａは圧力逃がし弁体の構成を示す正面図である。図３Ｂは圧力逃がし弁体の構成を示す縦断面図である。図３Ｃは圧力逃がし弁体の構成を示す背面図である。

図３Ａ〜図３Ｃに示されるように、逃がし弁体９０は、圧力逃がし用孔８０の小径孔８０ａに挿入される突出部９０ａと、圧力逃がし用孔８０の大径孔８０ｂに挿入される摺動部９０ｂとを有する。突出部９０ａの外周には、圧力逃がし用孔８０の小径孔８０ａの内壁との間をシールするシール部材９２が嵌合される環状溝９０ｃが設けられている。

摺動部９０ｂの外周には、軸方向（Ｘ１、Ｘ２方向）に延在形成された複数の溝９０ｄが設けられている。本実施例においては、各溝９０ｄは、周方向に９０度間隔で４箇所に設けられている。また、各溝９０ｄは、逃がし弁体９０が開弁動作した際、上記流入口５２内及び流出口５４内の圧力上昇による開弁時に流出口５４の液化ガスが通過するための圧力逃がし用通路となる。

図４は背圧弁の開弁状態（液化ガスが流入口５２から流出口５４へ流れ、ノズル３２より供給されている状態）を示す縦断面図である。図５に示されるように、流入口５２からの供給圧力が付勢部材６２の付勢力と背圧導入口５６からの背圧との合力による閉弁方向の力よりも高くなったとき、弁体６０は、開弁方向（Ｘ１方向）に摺動する。

この弁体６０の開弁動作により加圧された液化ガスは、弁座５８の開口を介して流入口５２から流出口５４へ流出し、充填ホース２８を介してノズル３２へ供給される。従って、操作者がノズル３２の開閉弁３４を開弁操作することで、背圧弁２２から流出された所定圧（飽和蒸気圧以上）の液化ガスがノズル３２から燃料タンク１２に充填される。

図５は圧力逃がし弁９０が開弁した状態を示す縦断面図である。図５に示されるように、流出口５４内の液化ガスの圧力が背圧導入口５６からの背圧よりも高い所定の圧力（第２の圧力）以上に上昇した場合には、背圧弁２２の開弁動作に加え、逃がし弁体９０がＸ１方向に開弁動作し、流出口５４の液化ガスが圧力逃がし用孔８０の小径孔８０ａ、各溝９０ｄ（図３Ｂ及び図３Ｃ参照）、ばね受け１１０の貫通孔１１０ａ、蓋部材６４の貫通孔６４ｃを介して還流経路３６へ排出され、流出口５４内の圧力が低下する。

ここで、変形例について説明する。

図６は変形例の背圧弁の閉弁状態を示す縦断面図である。図７は変形例の正面図である。尚、図６及び図７において、前述した実施例と同一部分には、同一符合を付してその説明を省略する。

図６及び図７に示されるように、変形例の背圧弁１２２では、弁本体５０Ａが流入口５２を有する回動部材（第１の部材）５０Ｂと、背圧導入口５６と流出口５４とを有する軸部材（第２の部材）５０Ｃとから構成されている。回動部材５０Ｂは、流入口５２の延在方向と直交するＸ１、Ｘ２方向に貫通する軸受け部２００を有する。軸受け部２００の内周２０２には、流入口５２に連通する環状溝２１０が設けられている。

軸部材５０Ｃは、円筒形状の軸部材からなり、一端（図６中、右端）に流出口５４が開口し、他端（図６中、左端）に背圧導入口５６が開口している。また、軸部材５０Ｃは、軸受け部２００の環状溝２１０に連通する連通孔２２０と、流出口５４とが交差する中央部分に弁座５８が設けられている。

そして、回動部材５０Ｂは、軸受け部２００の内周２０２が軸部材５０Ｃの外周に回動可能に嵌合している。また、軸受け部２００に嵌合される軸部材５０Ｃの外周には、環状溝２１０の左右両側を囲むように形成された一対の内周２０２との間をシールする一対のシール部材２３０が設けられている。

また、軸部材５０Ｃの外周には、回動部材５０Ｂの左側面に当接する段部２４０と、回動部材５０Ｂの右側面に当接するＣ字状の止め輪２５０が係合される係合溝２４２が設けられている。従って、軸部材５０Ｃは、段部２４０によりＸ１方向の移動が制限され、止め輪２５０によりＸ２方向の移動が制限されるため、回動部材５０Ｂの内周２０２に嵌合された状態で軸方向（Ｘ１、Ｘ２方向）への脱落が防止される。

尚、軸部材５０Ｃの内部に設けられた弁体６０及び付勢部材６２、蓋部材６４、圧力逃がし弁機構７０（逃がし弁体９０、ばね部材１００）は、上記実施例と同一構成であるので、それらの説明は省略する。

上記構成による背圧弁１２２を筐体３４に設置する際は、例えば、背圧導入口５６と還流経路３６とを接続し、さらに流出口５４と燃料供給経路１６に接続した後に、流入口５２を燃料供給経路１６に接続する作業を行なう。その際、背圧弁１２２の流入口５２に対して液ラインの接続部５７の相対位置（方向）がずれている場合がある。このような場合には、液ラインの接続部５７の位置に応じて回動部材５０Ｂを回動させることにより、流入口５２を接続部５７に一致させるように調整することができる。よって、流入口５２と接続部５７との接続作業が容易に行える。

このように、背圧弁１２２においては、回動部材５０Ｂが軸部材５０Ｃに対して回動可能に設けられているので、燃料充填装置１０の筐体１４内の各機器の配置に応じて接続される配管経路に対応させて接続作業が効率良く行える。

上記実施例では、液化ガスとしてＬＰＧ（液化石油ガス）を充填する場合について説明したが、これに限らず、これ以外の燃料として例えば、ＤＭＥ（ジメチルエーテル）を充填する装置の背圧弁にも本発明を適用することができるのは勿論である。

１０燃料充填装置
１１車両
１２燃料タンク
１４筐体
１６燃料供給経路
１８セパレータ
２０流量計
２２、１２２背圧弁
２４流量制御弁
２６カプラ
２８充填ホース
３０充填口
３２ノズル
３４ノズル開閉弁
３６還流経路
３８パルス発信器
４０制御回路
４１メモリ
４２逆止弁
４４表示器
５０弁本体
５０Ａ弁本体
５０Ｂ回動部材
５０Ｃ軸部材
５２流入口
５４流出口
５６背圧導入口
５７接続部
５８弁座
５９ナット
６０弁体
６２付勢部材
６４蓋部材
６４ｃ貫通孔
６５シール部材
６６シート
６８シール部材
７０圧力逃がし弁機構
８０圧力逃がし用孔
８０ａ小径孔
８０ｂ大径孔
９０逃がし弁体
９０ａ突出部
９０ｂ摺動部
９０ｃ環状溝
９０ｄ溝
９２シール部材
１００ばね部材
１１０ばね受け
１１０ａ貫通孔
２００軸受け部
２０２内周
２１０環状溝
２２０連通孔
２３０シール部材
２４０段部
２５０止め輪

Claims

液化ガス供給経路に連通された流入口と、該流入口からの液化ガスが流出する流出口と、前記流入口と前記流出口との間に形成された弁座と、前記液化ガス供給経路内の圧力を保持するための背圧が供給される背圧導入口と、前記背圧導入口からの背圧と前記流入口からの供給圧を受けて前記弁座を開または閉とする弁体とを有する背圧弁において、
前記弁体が開弁した状態で前記流出口内の圧力が所定の圧力以上に上昇した場合に開弁して前記液化ガスを前記背圧導入口へ流出させる弁機構を前記弁体に設けたことを特徴とする背圧弁。
前記流入口を有する第１の部材と、前記流出口及び前記背圧導入口を有する第２の部材とからなる弁本体を備え、前記第１の部材を前記第２の部材に対して回動可能に設けたことを特徴とする請求項１に記載の背圧弁。