JP4344225B2 - Pressure reducing valve for high pressure gas container - Google Patents
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Description
この発明は、高圧ガス容器からガスを取り出す際に用いられる高圧ガス容器用減圧弁に関するものである。 The present invention relates to a pressure reducing valve for a high pressure gas container used when taking out gas from the high pressure gas container.
従来、例えば、燃料電池システムに用いる水素ガスなど、ガスの貯蔵をする場合、高圧に圧縮されたガスを収納した高圧ガス容器が用いられる。そして、この高圧ガス容器からガスを取り出す場合には、減圧弁を介して、所望の圧力に減圧し、充填されているガスを取り出している。 Conventionally, for example, when storing gas such as hydrogen gas used in a fuel cell system, a high-pressure gas container containing a gas compressed to a high pressure is used. And when taking out gas from this high pressure gas container, it decompresses to a desired pressure via the pressure-reducing valve, and takes out the gas which has been filled.
ここで、容器内のガスは、ガス搭載量を増やすために極めて高い圧力(例えば、70MPa程度)に充填されており、1回の減圧では、所望の2次圧値まで、高精度に減圧することができない。このため、2度減圧を行い、2段目の減圧機構によって、2次圧値へ、高い精度でガス圧値を設定することができる。
このように、2度減圧を行う機構としては、例えば以下に挙げる文献がある。
As described above, examples of a mechanism for performing pressure reduction twice include the following documents.
しかし、上記従来の減圧機構は、高圧ガス容器から減圧機構までガスを供給する供給路を設ける必要がある。ガスが燃料ガスである場合、このような高圧ガスの経路は、事故などの外部衝撃により破損した場合を想定すると、短い程安全性が高い。特許文献1は、容器弁内に2つの減圧弁を一体化した機構が記載されている。このように、2段減圧機構を一体化し、これを高圧ガスの減圧に用いる場合には、次のような問題がある。 However, the conventional pressure reducing mechanism needs to be provided with a supply path for supplying gas from the high pressure gas container to the pressure reducing mechanism. When the gas is a fuel gas, the shorter the path of such a high-pressure gas, the higher the safety, assuming that the path is damaged by an external impact such as an accident. Patent Document 1 describes a mechanism in which two pressure reducing valves are integrated in a container valve. As described above, when the two-stage decompression mechanism is integrated and used for decompressing the high-pressure gas, there are the following problems.
高圧ガスを減圧するため、弁体の振動数が高くなり、振動により各部品に加わる負荷が大きくなる。また、2段減圧であるために、弁体が2つとなり、この2つの振動源から発生する振動によって、減圧機構全体に加わる付加が増大する。このため、構成部品の破損などが生じやすく、故障が発生する頻度が高くなっていた。
この発明は、高圧ガス用の減圧弁であって、より長期間使用可能な2段減圧弁を提供することを目的としている。
Since the high-pressure gas is depressurized, the frequency of the valve body increases, and the load applied to each component due to the vibration increases. Further, since the pressure is reduced by two stages, there are two valve bodies, and the addition applied to the entire pressure reducing mechanism is increased by the vibration generated from the two vibration sources. For this reason, breakage of components and the like is likely to occur, and the frequency of occurrence of failures has increased.
An object of the present invention is to provide a two-stage pressure reducing valve that is a pressure reducing valve for high-pressure gas and can be used for a longer period of time.
以上のような目的は、以下の本発明によって達成される。
(1) 高圧ガス容器の蓋体に装着される減圧弁であって、
前記蓋体に形成された第1弁室と、
前記第1弁室に形成された第1弁座と、
前記第1弁座の開口部と容器内とを連通する第1流路と、
前記第1弁室内において気密を維持しつつ、第1弁座を塞いだ閉塞位置と、第1弁座から離れた開放位置との間で往復動し得る第1弁体と、
第1弁体を開放位置の方向へ付勢する第1付勢部材と、
第1弁室と連通し、第1弁室の下流側に位置する第1減圧室と、
第1減圧室の第2弁室とを連通する第2流路と、
第2弁室に形成され、第2流路の開口部を有する第2弁座と、
前記第2弁室内において気密を維持しつつ、第2弁座を塞いだ閉塞位置と、第2弁座から離れた開放位置との間で往復動し得る第2弁体と、
第2弁体を開放位置の方向へ付勢する第2付勢部材と、
第2弁室と連通し、第2弁室の下流側に位置する第2減圧室と、
第1弁体、第1付勢部材、第2弁体、第2付勢部材を収納する本体とを備え、
第1弁体、第2弁体及び本体は、回転体形状に形成され、それぞれの中心軸は、同一軸線上に位置しており、
第1弁体と第2弁体は、前記同一軸線上で往復動する高圧ガス容器用減圧弁。
The above object is achieved by the present invention described below.
(1) A pressure reducing valve attached to a lid of a high pressure gas container,
A first valve chamber formed in the lid;
A first valve seat formed in the first valve chamber;
A first flow path communicating the opening of the first valve seat and the inside of the container;
A first valve body capable of reciprocating between a closed position in which the first valve seat is closed and an open position away from the first valve seat while maintaining airtightness in the first valve chamber;
A first urging member for urging the first valve body toward the open position;
A first decompression chamber that communicates with the first valve chamber and is located downstream of the first valve chamber;
A second flow path communicating with the second valve chamber of the first decompression chamber;
A second valve seat formed in the second valve chamber and having an opening in the second flow path;
A second valve body capable of reciprocating between a closed position in which the second valve seat is closed and an open position away from the second valve seat while maintaining airtightness in the second valve chamber;
A second urging member for urging the second valve body toward the open position;
A second decompression chamber that communicates with the second valve chamber and is located downstream of the second valve chamber;
A first valve body, a first urging member, a second valve body, and a main body that houses the second urging member,
The first valve body, the second valve body, and the main body are formed in a rotating body shape, and the respective central axes are located on the same axis line,
The first valve body and second valve body, the high pressure gas container pressure reducing valve which reciprocates in the same axis.
(2) 第1弁体は、第1弁室と第1減圧室とを連通する流通路を、第2弁体内は、第2弁室と第2減圧室とを連通する流通路を、それぞれ有している上記(1)に記載の高圧ガス容器用減圧弁。 (2) The first valve body has a flow passage communicating the first valve chamber and the first decompression chamber, and the second valve body has a flow passage communicating the second valve chamber and the second decompression chamber, respectively. The pressure reducing valve for a high-pressure gas container according to (1) above .
(3) 蓋体、第1弁体、第2弁体及び本体の固有振動数は、それぞれ異なっている上記(1)又は(2)に記載の高圧ガス容器用減圧弁。 (3) The pressure reducing valve for a high-pressure gas container according to (1) or (2) , wherein the natural frequency of the lid, the first valve body, the second valve body, and the main body is different.
(4) 前記第2減圧室に連通する排出口を有し、該排出口は、第1弁体と第2弁体が配置されている軸線上に位置し、排出口に接続される配管の軸線が、前記軸線に平行となっている上記(1)〜(3)のいずれか1に記載の高圧ガス容器用減圧弁。 (4) It has a discharge port communicating with the second decompression chamber, and the discharge port is located on an axis line where the first valve body and the second valve body are arranged, and is connected to the discharge port. The decompression valve for a high-pressure gas container according to any one of (1) to (3) , wherein an axis is parallel to the axis.
請求項1に記載の本発明によれば、2つの弁体は、同一軸線上で振動するので、振動源を2つとすることによる、機構全体に加わる負荷の増加を抑制することができる。特に、高圧ガスを減圧する場合には、発生する振動による衝撃は、過大となるが、このような弁体の振動に対して、機構全体に加わる負荷の増加を十分に抑制することができる。また、高圧ガス容器の蓋体を構成要素としているため、設置スペースを一層少なくすることができる。また、各部材は、回転体形状に形成され、かつ、振動の方向は、その回転体の軸方向であるため、振動は回転体の中心から外方向に均一に伝わり、部分的に生じる応力集中を緩和することができる。 According to the first aspect of the present invention, since the two valve bodies vibrate on the same axis, it is possible to suppress an increase in load applied to the entire mechanism due to two vibration sources. In particular, when depressurizing the high-pressure gas, the impact caused by the generated vibration becomes excessive, but an increase in load applied to the entire mechanism can be sufficiently suppressed against such vibration of the valve body. Further, since the lid of the high-pressure gas container is a constituent element, the installation space can be further reduced. In addition, each member is formed in the shape of a rotating body, and the direction of vibration is the axial direction of the rotating body. Therefore, the vibration is transmitted uniformly from the center of the rotating body to the outside, resulting in partial stress concentration. Can be relaxed.
請求項2に記載の本発明によれば、流通路を弁体内に設けることによって、減圧弁の小型化を図ることができる。 According to the second aspect of the present invention, the pressure reducing valve can be downsized by providing the flow passage in the valve body.
請求項3に記載の発明によれば、各部材の固有振動数を異なるものとしているので、共振が抑制され、各部材の共振による破損を防止できる。
請求項4に記載の発明によれば、排出口が第1弁体及び第2弁体の軸線上に位置し、この排出口に接続される配管の軸線が、第1弁体と第2弁体の軸線に合致するので、配管に伝わる振動の方向が軸方向となり、振動による配管の撓みの発生を抑制することができる。
According to the third aspect of the present invention, since the natural frequencies of the respective members are different from each other, resonance is suppressed, and damage due to resonance of each member can be prevented.
According to invention of
以下、本発明の好適実施形態の減圧弁について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明の減圧弁1の断面側面図である。減圧弁1は、高圧ガス容器に装填され、この高圧ガス容器の蓋体2と、本体Bと、本体B内に収納された第1弁体5と、スプリング6と、第2弁体7と、スプリング8とを備えている。蓋体2は、高圧ガス容器に螺合させられるためのネジ部21を外側面に有し、さらに、一端は高圧ガス容器内に開口し、他端は高圧ガス容器の外側に開口する排出通路22を有している。排出通路22の両端開口部には、インタンク装置等を接続するための雌ネジ部231、閉止弁を螺入するための雌ネジ部232が形成されている。
Hereinafter, a pressure reducing valve according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a cross-sectional side view of a pressure reducing valve 1 of the present invention. The pressure reducing valve 1 is loaded in a high-pressure gas container. The high-pressure gas container has a
蓋体2の側面には、減圧弁の本体3が接続される接続部24が突出し、周面には本体Bを接続するための雄ネジ部243が形成されている。接続部24の中心には第1弁室241が、第1弁室241の周囲にはスプリングを収納するためのスプリング収納部242が、第1弁室241と同心円上に形成されている。第1弁室241の底部には、第1弁座244が形成されており、第1弁座244の中心に第1流路25の一端が開口する開口部251が形成されている。第1流路25の他端は、排出通路22内に開口し、高圧ガス容器内の高圧ガス(1次圧ガス)は、第1流路25を通って、第1弁室241へ流入する構成となっている。
A connecting
本体Bは、蓋体2に接続され、第1弁体5を収納する第1部材3と、第1部材3に接続され、第2弁体7を収納する第2部材4とを備えている。第1部材3は、回転体形状である筒状に形成され、先端の内周面には雌ネジ部31が形成されている。第1部材3の後端中央には、第2弁室32が形成され、第2弁室32の周囲にはスプリングを収納するためのスプリング収納部33が、第2弁室32と同心円上に形成されている。第1部材3の後端部外周面には、第2部材4を螺合させるための雄ネジ部37が形成されている。
The main body B includes a first member 3 that is connected to the
第2弁室32の底部には、第2弁座34が形成されており、第2弁座34の中心には開口部351が形成されている。第2弁室32の反対側には、第1弁体5の後端部を収納する弁体収納部36が形成されており、弁体収納部36と第2弁室32との間には第2流路35が形成されている。第2流路35の第2弁室32側の開口は、開口部351となっている。
A
接続部241と第1部材3とによって形成された内部空間には、第1弁体5と、第1付勢部材である第1スプリング6が収納されている。第1弁体5は、回転体形状に形成され、先端部51は、第1弁室241内に挿入され、後端部52は弁体収納部36に収納されている。そして、第1弁室241の内壁と、第1弁体5の外周面との間には、Oリング53が介挿され、第1弁室241の気密状態を維持しつつ、第1弁体5が軸方向へ往復動可能に構成されている。第1弁体5の後端面521と弁体収納部36とによって、第1減圧室が構成される。また、弁体収納部36内壁と、第1弁体5の外周面との間には、Oリング54が介挿され、第1減圧室を気密に維持しつつ、第1弁体5が軸方向へ往復動可能に構成されている。第1弁体5の外周面にはフランジ55が形成され、このフランジ55とスプリング収納部242との間に圧縮されたスプリング6が介挿されている。
In the internal space formed by the connecting
第1弁体5は、先端面511が第1弁座244に押接されてガスの流出を止める閉鎖位置と、先端面511が第1弁座244から離れた開放位置との間で、往復動可能に構成されている。スプリング6は、開放位置へ向けて第1弁体を付勢している。スプリング6が収容されている空間は、第1弁体5の移動によって容積が変更するため、空間内の圧力を一定にし、第1弁体5の動きを妨げないよう、通気孔37が第1部材3の側面に形成されている。
第1弁体5の中心には、軸線Oに沿って流通路56が形成され、流通路56の先端は、先端部51の側面に開口し、後端は、後端面521の中央に開口する。第1弁室241は、この流通路56を介して第1減圧室と連通する。
The
A
第2部材4は、回転体形状である筒状に形成され、先端の内周面には雌ネジ部41が形成されている。第2部材4の後端中央には、排出口42が形成され、その内側には弁体収納部43が形成されている。排出口42の内周には、雌ネジ部421が形成され、雌ネジ部421の軸線は、第1弁体5及び第2弁体7に共通する軸線Oと同一となっている。このような構成とすることで、雌ネジ部421に螺合させられる配管9は、その軸線が第1弁体5及び第2弁体7に共通する軸線Oと同一となる。これにより、第1弁体5及び第2弁体7の作動によって生じる振動は、配管に対して軸方向に往復動する振動となる。配管が、その軸に対して直角方向に復動する振動が与えられると、振動により撓みの発生が顕著となり、接続部の緩みや離脱の原因となるが、軸方向への振動では、このような不都合の発生は抑制される。
The
第1部材3と第2部材4とによって形成された内部空間には、第2弁体7と、第2付勢部材である第2スプリング8が収納されている。第2弁体7は、回転体形状に形成され、先端部71は、第2弁室32内に挿入され、後端部72は弁体収納部43に収納されている。そして、第2弁室32の内壁と、第2弁体7の外周面との間には、Oリング73が介挿され、第2弁室32の気密状態を維持しつつ、第2弁体7が軸方向へ往復動可能に構成されている。第2弁体7の後端面721と弁体収納部43とによって、第2減圧室が構成される。第2弁体7の後端外周面にはフランジ75が形成され、このフランジ75とスプリング収納部33との間に圧縮されたスプリング8が介挿されている。また、弁体収納部43内壁と、フランジ75周端面との間には、Oリング74が介挿され、第2減圧室を気密に維持しつつ、第2弁体7が軸方向へ往復動可能に構成されている。
In an internal space formed by the first member 3 and the
第2弁体7は、先端面711が第2弁座34に押接されてガスの流出を止める閉鎖位置と、先端面711が第2弁座34から離れた開放位置との間で、往復動可能に構成されている。スプリング8は、開放位置へ向けて第2弁体7を付勢している。スプリング8が収容されている空間は、第2弁体7の移動によって容積が変更するため、空間内の圧力を一定にし、第2弁体7の動きを妨げないよう、通気孔44が第2部材4の側面に形成されている。
第2弁体7の中心には、軸線Oに沿って流通路76が形成され、流通路76の先端は、先端部71の側面に開口し、後端は、後端面721の中央に開口する。第2弁室32は、この流通路76を介して第2減圧室と連通する。
The second valve body 7 is reciprocated between a closed position where the
A
以上のように構成された本発明の減圧弁1は、スプリングの付勢力と、減圧室内のガス圧により弁体に加わる力との均衡により、閉鎖位置と開放位置との間で、弁体を高速で往復動(振動)させ、この第1弁体5の動きによって、高圧ガス容器内の圧力(1次圧)を、第1減圧室で2次圧まで減圧し、さらに、第2弁体7の同様の動きによって、第2減圧室において3次圧へ減圧する。このような本発明の高圧ガス容器用減圧弁は、例えば、高圧ガス容器内のガス圧が、30MPa〜80MPaの範囲のように、高い圧力値であっても、より高い精度で、3次圧の圧力値(最終的にガスを使用する際の圧力値)に設定させることができる。
また、第1弁室241と第1減圧室とを連通する流通路56は、第1弁体5内に形成され、また同様に、流通路76も第2弁体7内に形成されているので、減圧弁1の全体の大きさを小型に構成することが可能となる。
The pressure reducing valve 1 of the present invention configured as described above has a valve body between a closed position and an open position by balancing the urging force of the spring and the force applied to the valve body by the gas pressure in the pressure reducing chamber. By reciprocating (vibrating) at high speed, the pressure (primary pressure) in the high-pressure gas container is reduced to the secondary pressure in the first decompression chamber by the movement of the
A
ここで、第1弁体5と第2弁体7は、同一軸線O上に配置されているので、振動の向きも同じとなる。従って、弁体を含めた減圧弁機構全体に加わる振動は、同じ向きとなる。また、各部材は、回転体形状であり、これらを軸方向に直列して組み合わせた構成であり、さらに振動方向は軸方向に沿っているので、各部材に加わる、振動による応力は均一に分散される易くなり、部分的な応力集中が緩和される構成となっている。換言すると、弁体5、7及び本体Bは、回転体形状であり、荷重に対する強度が最も高い軸方向に振動荷重が加わることとなるので、横方向から荷重が加わる場合に比較して、振動荷重に対する耐久性がより向上する。また、振動源(弁体)は2つとなるが、振動方向は合致しているので、異なる方向から同時に2つの振動が加わる場合に比較して荷重に対する耐久性を十分に得られる。
Here, since the
また、第1流路25、第1弁室241、第1弁体5の流通路56、第2弁体7の流通路76、排出口42は、何れも第1弁体5、第2弁体7の軸線と、同一軸線O上に位置しており、かつ、各部品は、回転体形状であって、各部品の軸線は、同一軸線O上に位置する。このように、同一軸線O上に各構成部品を配置し、さらにガスの流通路もこの軸線Oに合致させることによって、振動に対する耐久性を向上させつつ、小型化を実現している。
The
特に、小型に形成された本体Bの外観は、回転体形状であって、その軸線O上に位置する両端部に、第1流路25と排出口42が設けられているため、配管経路の一部として、かつ配管に一体化して設けることができ、配置スペースを採らないといった利点がある。
また、2つの弁体、本体Bを構成する第1、第2部材3、4、蓋体2は、それぞれ固有振動数を異にしているので、共振による部材の破損も抑制することができる。
In particular, the external appearance of the main body B formed in a small size is a rotating body shape, and the
Moreover, since the first and
1 減圧弁
2 蓋体
24 接続部
241 第1弁室
32 第2弁室
5 第1弁体
6 第1スプリング
7 第2弁体
8 第2スプリング
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
前記蓋体に形成された第1弁室と、
前記第1弁室に形成された第1弁座と、
前記第1弁座の開口部と容器内とを連通する第1流路と、
前記第1弁室内において気密を維持しつつ、第1弁座を塞いだ閉塞位置と、第1弁座から離れた開放位置との間で往復動し得る第1弁体と、
第1弁体を開放位置の方向へ付勢する第1付勢部材と、
第1弁室と連通し、第1弁室の下流側に位置する第1減圧室と、
第1減圧室の第2弁室とを連通する第2流路と、
第2弁室に形成され、第2流路の開口部を有する第2弁座と、
前記第2弁室内において気密を維持しつつ、第2弁座を塞いだ閉塞位置と、第2弁座から離れた開放位置との間で往復動し得る第2弁体と、
第2弁体を開放位置の方向へ付勢する第2付勢部材と、
第2弁室と連通し、第2弁室の下流側に位置する第2減圧室と、
第1弁体、第1付勢部材、第2弁体、第2付勢部材を収納する本体とを備え、
第1弁体、第2弁体及び本体は、回転体形状に形成され、それぞれの中心軸は、同一軸線上に位置しており、
第1弁体と第2弁体は、前記同一軸線上で往復動する高圧ガス容器用減圧弁。 A pressure reducing valve attached to the lid of the high pressure gas container,
A first valve chamber formed in the lid;
A first valve seat formed in the first valve chamber;
A first flow path communicating the opening of the first valve seat and the inside of the container;
A first valve body capable of reciprocating between a closed position in which the first valve seat is closed and an open position away from the first valve seat while maintaining airtightness in the first valve chamber;
A first urging member for urging the first valve body toward the open position;
A first decompression chamber that communicates with the first valve chamber and is located downstream of the first valve chamber;
A second flow path communicating with the second valve chamber of the first decompression chamber;
A second valve seat formed in the second valve chamber and having an opening in the second flow path;
A second valve body capable of reciprocating between a closed position in which the second valve seat is closed and an open position away from the second valve seat while maintaining airtightness in the second valve chamber;
A second urging member for urging the second valve body toward the open position;
A second decompression chamber that communicates with the second valve chamber and is located downstream of the second valve chamber;
A first valve body, a first urging member, a second valve body, and a main body that houses the second urging member,
The first valve body, the second valve body, and the main body are formed in a rotating body shape, and the respective central axes are located on the same axis line,
The first valve body and second valve body, the high pressure gas container pressure reducing valve which reciprocates in the same axis.
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