JP2024025308A - 逆止弁 - Google Patents

Abstract

【課題】摺動性を有する部位を備えてもガス流れの不均一を抑制することができる逆止弁を提供する。【解決手段】流路の一部となる穴を具備するシートと、シートの穴を塞ぐことで弁を閉じる弁体と、弁体を内包する筒状のホルダと、を備え、弁体は、円筒形状又は円柱形状の弁体本体部と、弁体本体部の外周面から弁体本体部の半径方向に突出してホルダの内面に接触するリップ部と、を備え、リップ部は、弁体本体部の周方向に一周するように環状である、又は、弁体本体部の周方向に等間隔に複数配置されている。【選択図】図１

Description

本開示は逆止弁に関する。

特許文献１には、逆止弁において、弁体の周囲に摺動抵抗付与部材を配置することが記載されている。

特開２０１３－２３１５０７号公報

特許文献１のように従来の逆止弁に具備される摺動抵抗付与部材はＣリング型となっておりガスの流れが不均一となるおそれがある。

本開示では上記問題を鑑み、摺動性を有する部位を備えてもガス流れの不均一を抑制することができる逆止弁を提供することを課題とする。

本願は、逆止弁において、流路の一部となる穴を具備するシートと、シートの穴を塞ぐことで弁を閉じる弁体と、弁体を内包する筒状のホルダと、を備え、弁体は、円筒形状又は円柱形状の弁体本体部と、弁体本体部の外周面から弁体本体部の半径方向に突出してホルダの内面に接触するリップ部と、を備え、リップ部は、弁体本体部の周方向に一周するように環状である、又は、弁体本体部の周方向に等間隔に複数配置されている、逆止弁を開示する。

本開示によれば、リップ部によって摺動性を得ることができる。また、リップ部を弁体本体部の周方向に一周するように環状である、又は、弁体本体部の周方向に等間隔に複数配置されていることで、ガスの流れを均一にすることが可能である。

図１（ａ）はレセプタクルの半断面図、図１（ｂ）は逆止弁の断面図である。 図２は弁体の外観を示す図である。 図３は他の形態例を説明する図である。 図４は他の形態例を説明する図である。 図５は他の形態例を説明する図である。

１．レセプタクル
図１（ａ）には、１つの形態にかかる逆止弁を具備するレセプタクル１０の半断面図を示した。レセプタクル１０（継手機構）は、例えば燃料電池車に搭載される燃料タンク（車載タンク）に配管等を介して接続されており、その燃料タンクに水素等の燃料ガスを充填する際に、燃料ガス供給ノズルが着脱可能に接続されるものであって、ガス充填口として機能する。なお、燃料ガス供給源は、例えば、燃料ガス充填所に設置される。

レセプタクル１０は、矢印Ｓで示す方向に沿って流れる燃料ガス流路１０ａの最上流側に、燃料ガス供給ノズルが接続される接続口１１を有している。また、接続口１１の内周に形成された環状溝１１ａには、Ｏリング１２が嵌合しており、燃料ガス供給ノズルの端部が、そのＯリング１２に当接して接続口１１に係止される。これにより、燃料ガス供給ノズルの端部外周面と接続口１１内周面との間がシールされる。

さらに、接続口１１における環状溝１１ａの後段の内側部分は縮径されており、その部位には、Ｏリング１２よりも径が小さいＯリング１３が設けられている。このＯリング１３は、燃料ガス供給ノズルよりも小径の燃料ガス供給ノズルを接続口１１に係止するためのものである。これにより、比較的小径の燃料ガス供給ノズルの端部外周面と接続口１１内周面との間がシールされる。

また、燃料ガス流路１０ａ内のＯリング１３の係止位置よりも下流側には、逆止弁２０が設けられている。なお、レセプタクル１０の燃料ガス流路１０ａにおける下流側端部には、燃料タンク等に接続された配管の端部が接続される。

２．逆止弁
図１（ｂ）には、図１（ａ）に示すレセプタクル１０に備わる逆止弁２０の概略構成を断面図で表した。逆止弁２０は、ホルダ２１と、シート２２と、弁体２５と、弁体２５を付勢する弾性体４０と、を具備している。
そして流体である燃料ガスをシート２２の側から弁体２５の側へ流通可能とするものである。なお、以下の説明において、逆止弁２０においてシート２２の側を上流側、その反対側を下流側ともいう。

２．１．ホルダ
ホルダ２１は、その内側に弁体２５を収納する筐体であって、両端に底を具備しない（開口端を有する）筒状の部材であり本形態では円筒である。この開口端における開口は燃料ガス流路１０ａの一部を構成する。
その開口端のうち下流側の開口端では開口が狭められ開口２１ｂが形成されており、弾性体４０の一端が引っ掛かって保持できるように段差２１ａが形成されている。

２．２．シート
シート２２は環状の部材であり、ホルダ２１の上流側の開口端に被せられるように配置される。これによりシート２２の環状である内側の穴２２ａが燃料ガス流路１０ａの一部を構成する。
また、穴２２ａのうちホルダ２１側では、後述する弁部２７の少なくとも一部が挿入され流体を遮断して気密を得られるように、弁部２７の外形に合わせた内側形状を具備することができる。本形態では下流側に向けて穴２２ａが広がるテーパ形状である。

２．３．弁体
弁体２５は筒状であるホルダ２１の内側に内包されるように配置され燃料ガス流路１０ａの開放と閉鎖を切り替える部材である。図２に弁体２５の外形を表した。図２（ａ）が斜視図、図２（ｂ）が筒状であるホルダ２１の軸線Ｌ方向で弁部２７側から見た図、図２（ｃ）が軸線方向が紙面左右方向となるように見た図である。また、図１（ｂ）には弁体２５の断面図が表れている。
これら図からわかるように、弁体２５は、弁体本体部２６、弁部２７、リップ部２８、及び、弾性体取り付け部２９を有している。各部位は以下のように構成されている。

弁体本体部２６は上流側の端部に底を有する筒状の部材で、本形態では円筒状である。弁体本体部２６の筒の軸線はホルダ２１の筒の軸線と概ね同軸となる。また、弁体本体部２６の筒の内側の空洞２６ａが燃料ガス流路１０ａの一部を構成する。
また弁体本体部２６の側面には、弁体本体部２６の外部から内部の空洞２６ａに連通する連通穴２６ｂが設けられている。本形態ではこれにより穴２２ａから流入したガスを空洞２６ａに流入させることができる。

弁部２７は弁体本体部２６の底のうち外側に設けられた突起状の部材であり、シート２２に対向するように配置されている。弁部２７がシート２２の穴２２ａの内側に挿入されて穴２２ａと接触して気密をとることで燃料ガス流路１０ａが閉鎖状態となり、弁部２７が穴２２ａの内面から離脱することで燃料ガス流路１０ａが開放状態となる。
本形態で弁部２７はシート２２に向かって先細りする円錐台形状を有している。これによりテーパ面が楔として機能して閉鎖状態における気密性を高めることができる。

リップ部２８は弁体本体部２６の外周面から弁体本体部２６の半径方向に突出する部位である。図１（ｂ）からわかるようにリップ部２８がホルダ２１の内面に接触して摺動部材として機能する。
本形態のリップ部２８は弁体本体部２６の半径方向に延びる第一部２８ａと、第一部２８ａの先端から弁部２７の側（上流側）に延びる第二部２８ｂと、を有している。これにより第二部２８がホルダ２１の内面に接触した際に弾性変形して摺動時に柔軟に変形できるので、弁体２５の移動の円滑性を高めることができる。なお、図２（ｃ）に点線Ａで示したように第二部２８ｂはその先端に向かうにつれて軸線Ｌから離れるように傾斜させてもよい。これによれば図１（ｂ）のように弁体２５をホルダ２１の内側に配置したとき第二部２８ｂがホルダ２１の内面を押圧するため、ホルダ２１の内側における弁体２５の配置安定性を高めることができる。

本形態でリップ部２８は弁体本体部２６の外周方向に４つ設けられ、これらは等間隔に配置されている。すなわち図２からもわかるようにリップ部２８は軸線Ｌ周りに９０°ずつずれるように配置されている。
本開示ではリップ部が複数設けられる場合、リップ部は弁体本体部２６の外周方向に等間隔で配置される。これにより弁体２５が軸線Ｌとは異なる方向に移動し難くなり軸線Ｌの方向への移動の円滑性を高めることができる。また本形態では４つのリップ部２８を備えているがこれに限られることはなく、２つ、３つ、及び、５つ以上であってもよい。安定性の向上の観点からは３つ以上であることが好ましい。

弾性体取り付け部２９は筒状の部材であり、本形態では円筒状である。弾性体取り付け部２９は弁体本体部２６と同軸に配置され、その一端が弁体本体部２６に接続されている。従って弾性体取り付け部２９の他端は穴２１ｂに対向するように配置される。
弾性体取り付け部２９の外形は弁体本体部２６の外形よりも小さく、弁体本体部２６と弾性体取り付け部２９との接続部分で段差が形成され、この段差に弾性部材４０の一方の端部が引っ掛かるように配置される。
また、弾性体取り付け部２９の内部空洞２９ａは弁体本体部２６の内部空洞２６ａに連続しており、燃料ガス流路１０ａの一部となる。

以上説明した弁体２５は特に限定されることはないが樹脂により構成することができる。樹脂の種類も特に限定されることはないが、例えばポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）を用いることができる。

２．４．弾性体
弾性体４０は弁体本体部２６、弁部２７をシート２２側に付勢する部材である。本形態では弾性体４０としてバネが適用されており、バネが弾性体取り付け部２９に巻き付けられるように配置されその一端が弁体本体部２６と弾性体取り付け部２９との段差に引っ掛けられ、その他端がホルダー２１の開口２１ｂの側の段差に引っ掛けられるように配置される。

３．作用等
弁体２５は通常時（燃料ガスが供給されていない状態）では弾性体４０の付勢力により弁部２７がシート２２の穴２２ａ内に配置され気密を保って押圧されている。これにより下流側からのガスの逆流が抑えられる。そして燃料ガスが上流側から供給されると燃料ガスが穴２２ａから入り、弁部２７を押して弾性体４０の付勢力に抗して弁体２５を下流側に移動させる。これにより弁部２７が穴２２ａから離脱して隙間ができ、燃料ガスは順方向（上流側から下流側）に流れる。

本開示の逆止弁によれば、弁体のリップ部を摺動部材として使用することで、一部品で従来技術と同様の摺動効果を得ることができるため、従来に対して部品点数を削減し、低コスト化をすることが可能である。また、リップ部を周方向に等間隔で複数配置することで、ガスを軸線の方向に均一に流すことができ、摺動部材としてのリップ部にかかるガス流や動圧が軸線の方向に対して均一となり、弁体が円滑に移動することができる。また水分などの異物が流入した際に、一部に偏ることを抑制することもできる。

４．他の形態
図３～図５には他の形態にかかる逆止弁２０について説明する図を示した。各例について図面を参照しつつ説明する。

図３（ａ）は逆止弁２０のうち弁体２５を示した図であり図２（ｃ）と同じ視点による図である。図３（ａ）の例ではリップ部２８の第二部２８ｂが第一部２８ａの先端から弁部２７とは反対方向（下流側）に延びている。このような形態では弁体の閉弁時に受圧面積が大きくなり、さらに安定した閉弁が可能となる。

図３（ｂ）は逆止弁２０のうち弁体２５を示した図であり図２（ｃ）と同じ視点による図である。図３（ｂ）の例では軸線Ｌに沿った方向にさらに他のリップ部２８を有している。すなわち、弁部２７の側に設けられたリップ部２８の第二部２８ｂは弁部２７の側（上流側）に延び、弁部２７とは反対側に設けられたリップ部２８の第二部２８ｂは弁部２７とは反対側（下流側）に延びるように構成されている。
これによれば、弁体の開閉弁時の受圧面積が大きくなり、安定した弁開閉が可能となる。

図４は本例にかかる弁体２５の外形を表した。図４（ａ）が斜視図、図４（ｂ）が筒状であるホルダ２１の軸線方向で弁部２７側から見た図、図４（ｃ）が軸線方向が紙面左右方向となるように見た図である。図４の例ではリップ部２８が１つであるが、弁体本体部２６の周方向に一周するように環状に形成されている。
これによればリップ部２８における受圧面積が大きくなり、安定した弁開閉が可能となる。
図４の形態のリップ部２８は、図２の例で説明した形態のリップ部２８が環状に延びた形状であるが、これに限らず図３（ａ）及び図３（ｂ）に示したリップ部２８の形状が環状に延びたものあってもよい。

図５は逆止弁２０の断面を示した図であり、図１（ｂ）と同じ視点による図である。図５の例では、燃料ガス流路が弁体２５には形成されておらず弁体本体部２６、及び、弾性体取り付け部２９は柱（本形態では円柱）状である。そして、燃料ガス流路はホルダ２１の内側から外側に延び、さらに外側から内側に戻る流路２１ａにより形成されている。この流路２１ａはリップ部２８を挟んで上流側と下流側のそれぞれにホルダ２１の内側に開口部を有し、この開口部同士が連通する流路である。
図５の形態によれば弁体２５に燃料ガス流路のための空洞を設ける必要がなく、弁体２５の強度を高めることができる。

１０…レセプタクル、２０…逆止弁、２５…弁体、２８…リップ部

Claims (1)

1. 流路の一部となる穴を具備するシートと、
   前記シートの前記穴を塞ぐことで弁を閉じる弁体と、
   前記弁体を内包する筒状のホルダと、を備え、
   前記弁体は、円筒形状又は円柱形状の弁体本体部と、
   前記弁体本体部の外周面から前記弁体本体部の半径方向に突出して前記ホルダの内面に接触するリップ部と、を備え、
   前記リップ部は、前記弁体本体部の周方向に一周するように環状である、又は、前記弁体本体部の周方向に等間隔に複数配置されている、
   逆止弁。

Images