JP4911947B2 - バルブ装置、接続装置並びにこれらを備えたガス貯蔵装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガスを加圧状態で貯蔵するガス貯蔵容器を備えたガス貯蔵装置に関する。詳しくは、ガス貯蔵容器のガス出口に配されるバルブ装置の改良に関する。

ガス使用装置で使用されるガスを圧縮状態で貯蔵するガス貯蔵装置が知られている。例えば、ガス燃料エンジン用の圧縮天然ガス（ＣＮＧ）を貯蔵するガス貯蔵装置や、燃料電池発電装置用の水素ガスを貯蔵するガス貯蔵装置等が開発されている。
この種のガス貯蔵装置は、通常、ガスを貯蔵するガス貯蔵容器と、ガス貯蔵容器のガス出口を開閉するバルブ装置を備えている。バルブ装置によってガス出口が開かれると、ガス貯蔵容器内のガスがガス使用装置に供給される。バルブ装置によってガス出口が閉じられると、ガス貯蔵容器内からガス使用装置へのガス供給が停止される。
上記したガス貯蔵装置のバルブ装置としては、パイロット式の遮断弁が用いられることが多い（例えば、特許文献１）。パイロット式遮断弁は、筒体内に移動可能に収容されたパイロットバルブとメインバルブを有している。パイロットバルブは、小さなガス通過口を開閉するバルブであり、小さな力で移動することができ、コイルの電磁力が作用すると小さなガス通過口を開く。メインバルブは、大きなガス通過口を開閉するバルブであり、移動するためには大きな力を必要とし、コイルの電磁力が作用するだけではガス通過口を開くことができない。メインバルブは、パイロットバルブが開けた小さなガス通過口からガスが下流側に流れていった結果としてメインバルブより下流側のガス圧が上昇し、メインバルブの上下のガス圧の差が所定値以下となったときに大きなガス通過口を開く。パイロット式遮断弁は、小さな駆動力でバルブを開閉動作できるため、ガス貯蔵容器に貯蔵されているガスの圧力が高い場合にもガス貯蔵容器のガス出口を開閉することができる。
特開２００５−２３９７５号公報

ところで、上述したバルブ装置では、ガス通過口を開閉するために筒体内をバルブ（すなわち、パイロットバルブ及びメインバルブ）が軸方向に進退動し、筒体に対してバルブが摺動する。従来のバルブ装置では、筒体とバルブの両者が金属材料で形成されていたため、筒体に対してバルブが摺動すると、摺動部位が磨耗して金属粉を発生する。特に、ガス貯蔵容器で貯蔵されるガスが高圧となると、筒体とバルブとの接触面圧も高くなり多量の金属粉が発生する。多量の金属粉が発生すると、バルブとバルブシートの間に金属粉が噛み込んでバルブとバルブシートの間のシール不良の原因となり、あるいは、バルブと筒体の間の摺動部位に金属粉が噛み込んでバルブ及び／又は筒体の偏磨耗の原因となり、さらには、下流部品へ悪影響を及ぼす可能性もある。

本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ガス貯蔵容器のガス通過口を開閉するバルブ装置のバルブのシール不良や、バルブ及び／又は筒体の偏磨耗を抑制することができる技術を提供する。

本明細書に開示するバルブ装置は、ガスを加圧状態で貯蔵するガス貯蔵容器のガス出口に配され、ガス出口を開閉する。このバルブ装置は、筒体と、筒体内に移動可能に収容され、小さなガス通過口を開閉するパイロットバルブと、筒体内に移動可能に収容され、大きなガス通過口を開閉するメインバルブと、を備えている。メインバルブはメインバルブ上下のガス圧の差が所定値以下になると大きなガス通過口を開く特性を有している。そして、メインバルブ及び／又はパイロットバルブの摺動部位には、樹脂材料からなるリング状部材が配されている。
なお、パイロットバルブが開閉する「小さなガス通過口」は、メインバルブが開閉する「大きなガス通過口」より小さいガス通過口であることを意味している。メインバルブが開閉する「大きなガス通過口」は、パイロットバルブが開閉する「小さいガス通過口」より大きいガス通過口であることを意味している。

このバルブ装置は、メインバルブ及び／又はパイロットバルブの摺動部位に樹脂材料からなるリング状部材が配され、摺動部位の磨耗が抑えられる（すなわち、磨耗粉の発生が抑えられる）。また、摺動部位が磨耗して磨耗粉が発生しても、その磨耗粉は金属粉ではなく樹脂粉となる。これらによって、メインバルブ及び／又はパイロットバルブのシール不良や偏磨耗といった不具合の発生を抑えることができる。

上記バルブ装置では、メインバルブ及び／又はパイロットバルブの摺動部位においては、リング状部材と摺動する相手方の部材の材質が金属材料であることが好ましい。このような構成によると、金属部材と樹脂部材が摺動することとなるため、両部材間の摺動抵抗（摩擦抵抗）を小さくすることができる。これによって、メインバルブ及び／又はパイロットバルブの開閉動作がスムーズに行われる。

また、リング状部材が配された位置における摺動部位のクリアランスが１０μｍ以下であることが好ましい。このような構成によると、筒体に対するメインバルブ及び／又はパイロットバルブの軸ずれが抑えられ、摺動部位の偏磨耗が抑えられる。

また、筒体の外側には、ガス貯蔵容器内のガスを取り込むガス取込口と、一端がガス取込口に連通すると共に他端が筒体内に連通するガス流路を形成することができ、このガス流路が筒体の外周面に沿って筒体の軸方向に伸びていることが好ましい。このような構成によると、ガス取込口から取込まれたガスが、筒体の外周面に沿って筒体の軸方向に流れてから筒体内に流れ込むこととなる。このため、ガス流路を流れるガス流量が変動しても、その変動がメインバルブ及び／又はパイロットバルブの上下のガス圧の変動に影響し難くなり、メインバルブ及び／又はパイロットバルブの誤作動を抑制することができる。
また、ガス取込口には、取込まれるガスから異物を除去するフィルタを配することができる。この場合、フィルタをガス取込口に向かって付勢する付勢手段をさらに設け、フィルタが付勢手段による付勢力によってガス取込口に保持されていることが好ましい。このような構成によると、フィルタのガス取込口への組付けのために、フィルタ側とガス取込口側にネジ等を形成する必要がない。ネジ等を形成する部位が少なくなると、ネジ締め時に発生するバリの問題を軽減することができる。

ガス貯蔵容器のガス出口に取付けられるボディをさらに備えており、筒体とパイロットバルブとメインバルブはユニット化されて遮断弁ユニットを構成しており、その遮断弁ユニットのボディへの組付けが一箇所で行われていることが好ましい。このような構成によると、遮断弁ユニットをボディの一箇所に組付けるだけでよいため、バルブ装置の製造を容易に行うことができる。

また、本明細書に開示する接続装置は、ガス貯蔵容器内に配される内部電気配線と、ガス貯蔵容器外に配される外部電気配線とを電気的に接続する。この接続装置は、ハウジングと、ハウジング内に収容され、一端に内部電気配線が接続されると共に他端に外部電気配線が接続されるターミナルと、ターミナルとハウジングとの間をシールする弾性シール部材と、その弾性シール部材の後方に配置され、弾性シール部材をバックアップするリング状部材と、を備えている。
この接続装置では、ハウジングとターミナルとのシールを、弾性シール部材とその弾性シール部材をバックアップするリング状部材によって行われる。このため、ガス貯蔵容器に貯蔵されるガスが高圧となっても、弾性シール材の変形がリング状部材によって抑制され、ハウジングとターミナルとのシールを確実に行うことができる。
なお、弾性シール部材は弾性変形能の大きな材料によって形成され、リング状部材は弾性シール部材より弾性変形能の小さな材料によって形成されていることが好ましい。

上記の接続装置においては、ハウジング内には複数のターミナルが収容されており、各ターミナルは１本の内部電気配線と１本の外部電気配線を接続しており、各ターミナルに弾性シール部材とリング状部材がそれぞれ設けられていることが好ましい。このような構成によると、複数本の内部電気配線と複数本の外部電気配線の接続を１つの装置で行うことができる。

さらに、本明細書に開示する他の接続装置は、ガス貯蔵容器内に配される内部電気配線と、ガス貯蔵容器外に配される外部電気配線とを電気的に接続する。この接続装置は、一端に内部電気配線が接続されると共に他端に外部電気配線が接続されるターミナルと、ターミナルの外部電気配線側の端部が当接するシートと、ターミナルをシートに向かって付勢する付勢手段と、を備えている。そして、シートは、ターミナル側の端面に形成されたテーパ状の凹部を有しており、ターミナルの外部電気配線側の端部がテーパ状凹部に倣った形状に形成されており、付勢手段によってターミナルの外部電気配線側の端部がテーパ状凹部に押し付けられることでターミナルとシートとの間がシールされている。
この接続装置では、シートに形成したテーパ状の凹部と、そのテーパ状の凹部に倣った形状のターミナルの当接面（すなわち、テーパ状の凸部）を当接することで、ターミナルとシートとの間をシールする。このため、ガス貯蔵容器に貯蔵されるガスが高圧となってシート及びターミナルが変形しても、両者の間に隙間が形成されず、ターミナルとシートとのシールを確実に行うことができる。

上述した各接続装置は、少なくとも１本の内部電気配線をガス貯蔵容器内に設置された電動機器に接続し、その内部電気配線と接続される外部電気配線をガス貯蔵容器外に配置された電源装置に接続することができる。これによって、ガス貯蔵容器外の電源装置からガス貯蔵容器内の電動機器（例えば、ソレノイドコイル等）に電力を供給することができる。
あるいは、少なくとも１本の内部電気配線をガス貯蔵容器内に設置されたセンサに接続し、その内部電気配線と接続される外部電気配線をガス貯蔵容器外に配置されたコントローラに接続することができる。これによって、ガス貯蔵容器内のセンサ（例えば、温度センサ等）からの信号をガス貯蔵容器外のコントローラに入力させることができる。

上述したバルブ装置は、ガス貯蔵容器のガス出口に取り付けることができる。これによって、シール不良や偏磨耗の発生が抑えられたガス貯蔵装置を提供することができる。
また、上述した接続装置をバルブ装置のボディに組み込み、接続装置が組み込まれたバルブ装置をガス貯蔵容器のガス出口に取り付けることができる。これによって、コンパクトなガス貯蔵装置を提供することができる。
なお、上述したガス貯蔵装置は、貯蔵するガスが高圧となってもシール性を維持することができるため、燃料電池で使用される水素を貯蔵することができる。

ここでは下記の実施例に記載の技術の主要な特徴について述べておく。
（形態１） 水素ガス貯蔵装置は、水素ガスを貯めるボンベ（ガス貯蔵容器）と、そのボンベのガス出口に取付けられたバルブ装置を備える。水素ガス貯蔵装置は、燃料電池発電システムに用いることができる。燃料電池発電システムは、水素ガス貯蔵装置からの水素ガスを使用して発電する燃料電池を備える。燃料電池発電システムは、燃料電池で発電した電力を利用して走行する燃料電池自動車に備えることができる。
（形態２）ボンベは、最大で約７０ＭＰａの高圧ガス（例えば水素ガス）を貯めることができる。
（形態３）バルブ装置は、ボディと、ボディに取り付けられた遮断弁と、ボディに取り付けられた接続装置とを有している。
（形態４）遮断弁（パイロット式遮断弁）は、第１位置と第２位置の間を移動するパイロットバルブと、第３位置と第４位置の間を移動するメインバルブを有する。
パイロットバルブが第１位置にありメインバルブが第３位置にあると、小さなガス通過口と大きなガス通過口の双方が閉じられる。パイロットバルブが第２位置にありメインバルブが第３位置にあると、小さなガス通過口のみが開かれる。メインバルブが第４位置にあると、大きなガス通過口のみが開かれる。
（形態５）遮断弁はコイルを有する。コイルからの電磁力は、パイロットバルブに作用する。
（形態６）遮断弁のコイルは、内部ハーネスによって接続装置のコネクタの一端に電気的に接続される。コネクタの他端は、外部ハーネスによって外部電源に電気的に接続される。電源装置からの電力は、外部ハーネス、接続装置及び内部ハーネスを介してコイルに供給される。コイルへの通電は制御装置によって制御される。

図面を参照しながら本発明の実施例について説明する。図４は本実施例の水素ガス貯蔵装置のガス出口部を拡大して示している。本実施例の水素ガス貯蔵装置は、燃料電池発電装置に供給する水素ガスを貯蔵するために用いられる。水素ガス貯蔵装置は、ボンベ２００と、ボンベ２００に取付けられたバルブ装置１０を有している。

ボンベ２００は、超高圧の水素ガスを貯蔵する容器である。本実施例では、最大で７０ＭＰａの水素を貯蔵することができる。ボンベ２００の材質は、ポリエチレン等のプラスチックをファイバで補強した、いわゆるＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃ）が用いられている。

図１はバルブ装置１０の断面図であり、図２は遮断弁ユニット３０の断面図である。バルブ装置１０は、ボディ１２と、ボディ１２の下端に取付けられた遮断弁ユニット３０と、ボディ１２の上端に取付けられた接続装置７０（図４参照）を有している。
ボディ１２は、ボンベ２００の開口部に取付けられる（図４参照）。図１，２によく示されるように、ボディ１２の下端には凹部２４が形成され、凹部２４の下端内周面には雌ネジが形成されている。
凹部２４内にはフィルタ２２とスプリング２６が収容される。遮断弁ユニット３０が凹部２４に固定された状態（図１の状態）では、フィルタ２２と遮断弁ユニット３０との間に配されたスプリング２６が圧縮された状態となる。このため、スプリング２６によってフィルタ２２が上方に付勢され、フィルタ２２が凹部２４の上端に当接した状態で維持される。
ボディ２２内には、凹部２４から上方に延びるガス流路２０が形成される。ガス流路２０の下端はフィルタ２２内に位置している。ガス流路２０の上端にはバルブ室１５が形成されている。バルブ室１５内には、バルブ１４とシート１６とスプリング１８が収容されている。スプリング１８は、バルブ１４をシート１６に向かって付勢する。このため、バルブ１４に外力が作用しない状態では、バルブ１４のシール面がシート１６に当接してガス流路１９を閉じている。ガス流路１９を閉じた状態では、遮断弁ユニット３０を開いても、ボンベ２００内の水素ガスがボンベ２００外に流出しない。
バルブ１４の左端には部材１４ａが組付けられている。部材１４ａは、ボディ１２に形成された取付凹部１７内に配置されている。取付凹部１７には図示しない水素ガス供給管の一端が接続されるようになっている。取付凹部１７に水素ガス供給管の一端が接続されると、水素ガス供給管によって部材１４ａが右側に押され、これに応じてバルブ１４がスプリング１８の付勢力に打ち勝って右側にスライドする。このため、バルブ１４がシート１６から離れてガス流路１９が開かれる。これによって、ボンベ２００内の水素ガスが水素ガス供給管に供給可能な状態となる。

次に、遮断弁ユニット３０について説明する。図１，２に示すように、遮断弁ユニット３０はハウジング３２を備えている。ハウジング３２の上端外周には雄ネジが形成され、この雄ネジはボディ１２の凹部２４に形成された雌ネジに螺合する。ハウジング３２の雄ネジとボディ１２の雌ネジが螺合することで、遮断弁ユニット３０がボディ１２に固定されている。
ハウジング３２にはガス流路３９が形成されている。ガス流路３９のガス取込口にはフィルタ４２が配されている。ガス流路３９の終端４１は後で詳述するガイド５０内へのガスの流入口となっている。フィルタ４２は、遮断弁ユニット３０内に取り込まれる水素ガスから異物を除去する。フィルタ４２は、ケース５８に固定されたプレート５１とフィルタ４２との間に配されたスプリング４８によって上方に付勢されている。これによって、フィルタ４２はガス取込口に保持されるようになっている。
また、ハウジング３２にはナットカバー３３が固定され、ナットカバー３３には円筒状のケース５８が固定されている。ケース５８の側面には開口５８ａが形成され、ボンベ２００内の水素ガスは開口５８ａを通ってハウジング３２のガス取込口に流れるようになっている。ケース５８の下端にはプレート５６が固定され、プレート５６はケース５８の下端を閉じている。ハウジング３２とケース５８とプレート５６によって形成される内部空間に、メインバルブ３５、パイロットバルブ４４、ガイド５０及びソレノイドコイル５４が収容されている。

ハウジング３２には、その内部を上下方向に伸びるガス流路３２ａが形成されている。ガス流路３２ａの上端はボディ１２の凹部２４に接続され、ガス流路３２ａの下端には凹部３２ｂが形成されている（図１参照）。凹部３２ｂにはシート３４が固定されている。
シート３４は、樹脂材料（例えば、ポリイミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ポリフッ化エチレン系樹脂等）によって形成されている。シート３４には、その内部を上下方向に伸びるガス通過口３４ａが形成されている。ガス通過口３４ａの上端はハウジング３２のガス流路３２ａに接続され、ガス通過口３４ａの下端はメインバルブ３５によって開閉されるようになっている。シート３４の外周には、ゴム製のＯリング３１ａと、そのＯリング３１ａをバックアップする樹脂製（例えば、ポリイミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ナイロン、ポリフッ化エチレン系樹脂等）のリング状部材３１ｂが取付けられている。Ｏリング３１ａとリング状部材３１ｂによって、ハウジング３２とシート３４とのシールが行われている。

シート３４の下方には円筒状のガイド５０が配設されている。ガイド５０は、金属材料（例えば、オーステナイト系ステンレス（ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１６，ＳＵＳ３１６Ｌ等））によって形成されている。ガイド５０とシート３４との間には、僅かな隙間が設けられている（ただし、図１，２では隙間を図示していない）。ガス流路３９を流れる水素ガスは、ガイド５０とシート３４の隙間からガイド５０内に流れ込むようになっている。ガイド５０の下端にはステータ５５が固定されている。ステータ５５の底面はプレート５６の上面に当接している。

ガイド５０内にはメインバルブ３５とパイロットバルブ４４が摺動自在に収容されている。メインバルブ３５は、バルブ本体３６と、バルブ本体３６の下方に配置されるシート４０と、バルブ本体３６とシート４０を保持する保持部材３７とで構成される。
バルブ本体３６は、シート３４と当接し、シート３４のガス通過口３４ａを開閉する。すなわち、バルブ本体３６の先端（シール面）３６ｂがシート３４に当接することで、シート３４のガス通過口３４ａを閉じる。また、バルブ部本体３６のシール面３６ｂがシート３４から離れることで、シート３４のガス通過口３４ａを開く。バルブ本体３６は、金属材料（例えば、ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１６，ＳＵＳ３１６Ｌ等）によって形成されている。バルブ本体３６が金属材料で形成され、また、シート３４が樹脂材料で形成されるため、両部材の磨耗が抑制される。
また、バルブ本体３６は、その内部を上下方向に貫通するガス流路３６ａを有している。このため、バルブ本体３６がガス通過口３４ａを閉じた状態でも、バルブ本体３６のガス流路３６ａとシート３４のガス通過口３４ａとは連通している。

シート４０は、樹脂材料（例えば、ポリイミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ポリフッ化エチレン系樹脂等）によって形成されている。シート４０には、その内部を上下方向に伸びるガス通過口４０ａが形成されている。ガス通過口４０ａの上端はバルブ本体３６のガス流路３６ａに接続され、ガス通過口４０ａの下端はパイロットバルブ４４によって開閉される。シート４０の外周には、ゴム製のＯリング４３ａと、Ｏリング４３ａをバックアップする樹脂製（例えば、ポリイミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ナイロン、ポリフッ化エチレン系樹脂等）のリング状部材４３ｂが取付けられている。Ｏリング４３ａとリング状部材４３ｂによって、保持部材３７とシート４０とのシールが行われている。

保持部材３７は、第１収容部３７ａと第２収容部３７ｂを有している。第１収容部３７ａの上端は保持部材３７の上方に開口し、その下端は第２収容部３７ｂの上端に連通している。また、第２収容部３７ｂの下端は保持部材３７の下方に開口している。このため、第１収容部３７ａと第２収容部３７ｂによって、保持部材３７を軸方向（上下方向）に貫通する貫通孔が形成されている。
第１収容部３７ａには、シート４０及びバルブ本体３６が収容される。第１収容部３７ａにシート４０及びバルブ本体３６が収容されると、第１収容部３７ａと第２収容部３７ｂの段差部分にシート４０の底面が当接し、保持部材３７に対してシート４０及びバルブ本体３６が上下方向に位置決めされる。なお、第１収容部３７ａ内にシート４０及びバルブ本体３６を収容した状態で保持部材３７の上端をカシメることで、保持部材３７にシート４０及びバルブ本体３６が固定されている。
第２収容部３７ｂには、パイロットバルブ４４の先端が収容される。第２収容部３７ｂの内径は、パイロットバルブ４４の先端部の外径より大きくされている。このため、第２収容部３７ｂにパイロットバルブ４４の先端が収容された状態でも、第２収容部３７ｂとパイロットバルブ４４との間に隙間が形成される。第２収容部３７ｂとパイロットバルブ４４との隙間は１０μｍ以下とされている。

また、保持部材３７には、その軸方向に対して垂直に貫通孔３７ｃが形成されている。貫通孔３７ｃは第２収容部３７ｂと連通している。貫通孔３７ｃにはパイロットバルブ４４に固定されたピン４６が遊嵌している。貫通孔３７ｃの内径はパイロットバルブ４４の外径より大きいため、貫通孔３７ｃ内でピン４６は上下方向に移動することができる。すなわち、パイロットバルブ４４はメインバルブ３５に対して上下方向に移動できるようになっている。

また、保持部材３７の外周面にはリング状部材３８，６４が取付けられている。リング状部材３８，６４は、樹脂材料（例えば、ポリイミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ポリフッ化エチレン系樹脂等）によって形成されている。リング状部材３８，６４の外径は、保持部材３７の外径より大きくされている。このため、保持部材３７はリング状部材３８，６４が取付けられた部位でガイド５０と摺動する。リング状部材３８，６４が樹脂材料で形成され、ガイド５０が金属材料で形成されるため、両部材の磨耗が抑制される。これによって、ガイド５０に対してメインバルブ３５（すなわち、保持部材３７）が摺動することによる磨耗粉の発生を抑制することができる。
また、リング状部材３８が保持部材３７の先端近傍に取付けられ、リング状部材６４が保持部材３７の後端近傍に取付けられている。このため、保持部材３７は、ガイド５０に安定した状態で摺動することができる。なお、リング状部材３８，６４とガイド５０とのクリアランスは１０μｍ以下とされている。これによって、保持部材３７（すなわち、メインバルブ３５）とガイド５０との軸ズレが防止される。

バイロットバルブ４４は、その先端部がメインバルブ３５のシート４０と当接し、シート４０のガス通過口４０ａを開閉する。すなわち、パイロットバルブ４４の先端がシート４０と当接するとガス通過口４０ａを閉じ、パイロットバルブ４４の先端がシート４０から離れるとガス通過口４０ａを開く。パイロットバルブ４４は金属材料（例えば、ＳＵＳ４３０等の磁性材料）で形成されている。上述したように、パイロットバルブ４４の先端にはピン４６が固定されており、ピン４６によってパイロットバルブ４４とメインバルブ３５が連結されている。
パイロットバルブ４４の後端部は円筒状に形成され、その底面はステータ５５に対向している。パイロットバルブ４４の後端部とステータ５５との間にはスプリング５３が配置され、スプリング５３によってパイロットバルブ４４が上方に付勢されている。パイロットバルブ４４の後端部の外径はガイド５０の内径よりわずかに小さくされている。
パイロットバルブ４４の後端部の外周面にはリング状部材６２，６０が取付けられている。リング状部材６２，６０は、樹脂材料（例えば、ポリイミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ポリフッ化エチレン系樹脂等）によって形成されている。リング状部材６２，６０の外径は、パイロットバルブ４４の後端部の外径より僅かに大きくされている。このため、パイロットバルブ４４はリング状部材６２，６０が取付けられた部位でガイド５０と摺動する。リング状部材６０，６２が樹脂材料で形成され、ガイド５０が金属材料で形成されているため、両部材の磨耗が抑制される。これによって、ガイド５０に対してパイロットバルブ４４が摺動することによる磨耗粉の発生を抑制することができる。
また、リング状部材６２とリング状部材６０が軸方向に離間した位置でパイロットバルブ４４に取付けられるため、パイロットバルブ４４はガイド５０に安定した状態で摺動する。なお、リング状部材６２，６０とガイド５０とのクリアランスは１０μｍ以下とされ、パイロットバルブ４４とガイド５０との軸ズレが防止されている。

パイロットバルブ４４の後端部及びステータ５５の外側にはソレノイドコイル５４が配されている。ソレノイドコイル５４は、コイルアッセンブリ５２及びハーネス２８ａを介して接続装置７０に電気的に接続されている。接続装置７０には図示しない外部電源が接続され、外部電源からの電力が接続装置７０及びハーネス２８ａを介してソレノイドコイル５４に供給されるようになっている。

図５は接続装置７０の断面図であり、図６は接続装置７０の平面図である。図５，６に示すように接続装置７０は、ボディ１２に形成された収容穴１３に固定されるプラグ７４を備えている。プラグ７４の外周には雄ネジが形成され、この雄ネジは収容穴１３に形成された雌ネジに螺合している。これにより、プラグ７４がボディ１２に固定されている。

プラグ７４の中央には、プラグ７４を軸方向に貫通する貫通孔７３が形成されている。貫通孔７４にはゴムブッシュ７２が嵌合している。ゴムブッシュ７２を貫通して２本のハーネス２８ａが引き出されている。

プラグ７４の下端面にはハウジング８８が配設されている。ハウジング８８の外周には、ゴム製のＯリング７８と、Ｏリング７８をバックアップする樹脂製（例えば、ポリイミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ナイロン、ポリフッ化エチレン系樹脂等）のリング状部材７６が取付けられている。Ｏリング７８とリング状部材７６によってボディ１２とハウジング８８の間をシールしている。

ハウジング８８には、ハウジング８８の下端面に形成された凹部８３ａ，８３ｂと、その凹部８３ａ，８３ｂから上方に伸びる貫通孔８８ａ，８８ｂが形成されている。凹部８３ａ，８３ｂにはターミナル８４ａ，８４ｂが収容されている。ターミナル８４ａ，８４ｂには電気抵抗率の低い金属材料（例えば、銅等）が用いられる。ターミナル８４ａ，８４ｂの下端にはハーネス２８ｂの一端が接続され、ハーネス２８ｂの他端は遮断弁ユニット３０のソレノイドコイル５４に接続されている。ターミナル８４ａ，８４ｂの上端にはハーネス２８ａの一端が接続されている。ハーネス２８ａは、ハウジング８８の貫通孔８８ａ，８８ｂ及びゴムブッシュ７２を通って図示しない外部電源に接続されている。これによって、ソレノイドコイル５４と外部電源とがハーネス２８ａ，２８ｂによって電気的に接続され、外部電源からソレノイドコイル５４に電力を供給することができる。

ターミナル８４ａ，８４ｂの上端側にはセラミック製のリング７７ａ，７７ｂが配され、ターミナル８４ａ，８４ｂの側面にはセラミック製のリング７９ａ，７９ｂが配されている。ターミナル８４ａ，８４ｂの周囲にセラミック製のリング７７ａ，７７ｂ，７９ａ，７９ｂを配することで、ターミナル８４ａ，８４ｂが凹部８３ａ，８３ｂ内に安定して保持される。
また、ターミナル８４ａ，８４ｂの外周で軸方向中央部分に形成された溝には、ゴム製のＯリング８２ａ，８２ｂと、そのＯリング８２ａ，８２ｂをバックアップする樹脂製（例えば、ポリイミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ナイロン、ポリフッ化エチレン系樹脂等）のリング状部材８０ａ，８０ｂが配されている。樹脂製のリング状部材８０ａ，８０ｂはボンベ２００内に貯蔵される水素ガスの高圧が作用しても大きな変形を生じないため、ゴム製のＯリング８２ａ，８２ｂの変形を拘束し、ターミナル８４ａ，８４ｂと凹部８３ａ，８３ｂとの間を良好にシールする。また、樹脂製のリング状部材８０ａ，８０ｂを用いる場合、クリープ変形等によってターミナル８４ａ，８４ｂと凹部８３ａ，８３ｂとの間に隙間が生じる可能性もあるが、その隙間にゴム製のＯリング８２ａ，８２ｂが入り込むことで両者のシールが維持される。このため、ターミナル８４ａ，８４ｂと凹部８３ａ，８３ｂとの間のシールは良好に維持される。
なお、ターミナル８４ａ，８４ｂの下端にはカラー８６ａ，８６ｂが被せられ、凹部８３ａ，８３ｂの下端を閉じている。

次に、上述した水素ガス貯蔵装置の遮断弁ユニット３０の動作について説明する。遮断弁ユニット３０のバルブを開くためには、外部電源からの電力をハーネス２８ａ、接続装置７０及びハーネス２８ｂを介してソレノイドコイル５４に供給する。ソレノイドコイル５４への電力供給は、図示しない制御装置（コントローラ）によって制御される。
ソレノイドコイル５４に通電されると、ソレノイドコイル５４から発生する電磁力によってパイロットバルブ４４がステータ５５に向かって吸引される。パイロットバルブ４４に作用する吸引力はパイロットバルブ４４を上方に付勢する水素ガスの圧力より大きいため、パイロットバルブ４４は下方に移動する。すなわち、パイロットバルブ４４は、パイロットバルブ４４に固定されたピン４６がメインバルブ３５の貫通孔３７ｃの下面に当接する位置まで下方に移動する。一方、パイロットバルブ４４からメインバルブ３５に作用する力は、メインバルブ３５を上方に付勢する水素ガスの圧力より小さいため、メインバルブ３５は下方に移動しない。これによって、メインバルブ３５がシート３４に当接した状態のままパイロットバルブ４４がシート４０から離れるため、シート４０のガス通過口４０ａのみが開かれる。
ガス通過口４０ａが開かれると、ボンベ２００内の水素ガスがフィルタ４２を介してガス流路３９に流れ、ガス流路３９よりガイド５０内に流れる。ガイド５０内に流れ込んだ水素ガスは、メインバルブ３５とガイド５０の隙間を通って、メインバルブ３５の上端側から下端側に向かって流れる。メインバルブ３５とガイド５０の隙間を流れる水素ガスは、貫通孔３７ｃを通ってシート４０のガス通過口４０ａ内に流れる。ガス通過口４０ａを流れる水素ガスは、バルブ本体３６のガス流路３６ａ、シート３４のガス通過口３４ａ並びにハウジング３２のガス流路３２ａを通ってボディ１２内に流れる。
ガス通過口４０ａを通って水素ガスが流れることで、メインバルブ３５の上流側の圧力と下流側の圧力の差が所定値以下となると、メインバルブ３５を上方に付勢する力よりパイロットバルブ４４がメインバルブ３５を下方に引っ張る力とメインバルブ３５の上流側の圧力と下流側の圧力の差圧による力を合わせた力が大きくなり、メインバルブ３５が下方に移動する。これによって、シート３４のガス通過口３４ａが開かれる。ガス通過口３４ａが開かれると、ガス流路３９からガイド５０内に流れ込んだ水素ガスは、そのままシート３４のガス通過口３４ａよりボディ１２に向かって流れる。

上述した説明から明らかなように、本実施例の水素ガス貯蔵装置では、メインバルブ３５及びパイロットバルブ４４の外周に樹脂製のリング状部材３８，６４，６２，６０を取付けることで、メインバルブ３５とガイド５０との摺動抵抗を小さくし、また、パイロットバルブ４４とガイド５０との摺動抵抗を小さくし、両部材の磨耗を防止することができる。これによって、磨耗粉の発生を抑制でき、メインバルブ３５及びパイロットバルブ４４のシール不良や偏磨耗等を抑制することができる。
また、メインバルブ３５とガイド５０とのクリアランスが１０μｍ以下とされ、また、パイロットバルブ４４とガイド５０のクリアランスが１０μｍ以下とされるため、ガイド５０に対するメインバルブ３５とパイロットバルブ４４の軸ズレが防止され、これらの部材の偏磨耗等を防止することができる。
また、ガイド５０の外周にガス流路３９を形成し、ガス流路３９を介してガイド５０内にガスを流すようにしているため、ガス流路３９を流れる水素ガスの流量が変化しても、それによって遮断弁ユニット３０が誤閉弁してしまうことを防止することができる。
また、フィルタ４２をスプリング４８で付勢してハウジング３２のガス取込口に保持するため、フィルタ４２をのガス取込口に保持するためのネジ溝等をフィルタ４２及びハウジング３２に形成する必要がない。このため、ネジ溝を加工する部位が少なくなるため、ネジ締め時に発生するバリの問題を抑えることができる。
さらに、接続装置７０は複数本のハーネスを１つの装置で接続することができるため、ボディ１２に形成される収容穴１３（接続装置７０を収容するための穴）を少なくすることができ、ボディ１２の加工を容易に行うことができる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば、遮断弁ユニット３０は、図２に示す構成のもの以外にも種々の構成を採ることができる。図３は遮断弁ユニット３０の他の例を示している。図３に示す遮断弁ユニット３０では、（１）ハウジング３２に直接ケース５８が取付けられる点、（２）ケース５８へのプレート５６の取付けをＣリング５９で行っている点で、図２に示す遮断弁ユニット３０と相違し、その他の点は図２に示す遮断弁ユニット３０と同一構成を有している。
図３から明らかなように、この遮断弁ユニット３０では、ケース５８のハウジング３２への取付けにネジによる結合が用いられておらず、また、プレート５６のケース５８への取付けにもネジによる結合が用いられていない。このため、ネジ溝を加工する部位がより少なくなり、ネジ締め時に発生するバリの問題を抑えることができる。

また、接続装置７０も、図５に示す構成のもの以外にも種々の構成を採ることができ、例えば、図７，８に示す接続装置とすることができる。
図７に示す接続装置７０では、プラグ７４の下端にプレート９０を介してシート９２が配設されている。シート９２は樹脂材料（例えば、ポリイミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ナイロン、ポリフッ化エチレン系樹脂等）によって形成されている。シート９２の外周には、ゴム製のＯリング９６と、Ｏリング９６をバックアップする樹脂製のリング状部材９４が取付けられている。Ｏリング９６とリング状部材９４によって、シート９２とボディ１２との間がシールされている。
シート９２には、シート９２を軸方向に延びる貫通孔９２ｃ，９２ｄと、その貫通孔９２ｃ，９２ｄの下端に設けられたシール面９２ａ，９２ｂが形成されている。貫通孔９２ｃ，９２ｄにはハーネス２８ａ，２８ａが挿通され、シール面９２ａ，９２ｂにはターミナル９８ａ，９８ｂの上端が当接するようになっている。
シート９２の下端にはカラー１０２が配設されており、そのカラー１０２内にターミナル９８ａ，９８ｂが収容されている。ターミナル９８ａ，９８ｂは、ボンベ２００外に引き出されるハーネス２８ａ，２８ａとボンベ２００内に引き出されるハーネス２８ｂ，２８ｂとを接続する。ターミナル９８ａ，９８ｂの上端は、シール面９２ａ，９２ｂに倣った凸形状に形成されている。ターミナル９８ａ，９８ｂとカラー１０２の間にはスプリング１００ａ，１００ｂが介装され、スプリング１００ａ，１００ｂによってターミナル９８ａ，９８ｂが上方に付勢される。これによって、ターミナル９８ａ，９８ｂの上端がシート９２のシール面９２ａ，９２ｂに当接し、ターミナル９８ａ，９８ｂとシート９２との間をシールする。
この接続装置７０では、ターミナル９８ａ，９８ｂの上端がシート９２のシール面９２ａ，９２ｂに当接することで、ターミナル９８ａ，９８ｂとシート９２との間をシールする。したがって、ボンベ２００内に貯蔵されるガスが高圧であっても、その圧力はターミナル９８ａ，９８ｂをシール面９２ａ，９２ｂに向かって付勢する力として機能し、ターミナル９８ａ，９８ｂとシート９２との間のシールを良好に維持する。また、ターミナル９８ａ，９８ｂの先端がシール面９２ａ，９２ｂに倣った凸状に形成されているため、シート９２がクリープ変形しても、シート９２のシール面９２ａ，９２ｂとターミナル９８ａ，９８ｂは充分な圧力で当接し、両者のシールが良好に維持される。

また、図８に示す接続装置７０では、プラグ１０６の下端にハウジング１１２が配設される。ハウジング１１２は絶縁材料（例えば、セラミック等）によって構成することができる。ハウジング１１２の外周には、ゴム製のＯリング１１０と、Ｏリング１１０をバックアップする樹脂製のリング状部材１０８が取付けられている。Ｏリング１１０とリング状部材１０８によって、ハウジング１１２とボディ１２との間がシールされている。
ハウジング１１２の下端には樹脂製（例えば、ポリイミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ナイロン、ポリフッ化エチレン系樹脂等）のカラー１２０が配設され、ハウジング１１２とカラー１２０によって収容空間１１２ａ，１１２ｂが形成されている。収容空間１１２ａ，１１２ｂには、第１コネクタ１１８ａ，１１８ｂと第２コネクタ１１４ａ，１１４ｂが収容されている。第１コネクタ１１８ａ，１１８ｂの下端にはハーネス２８ｂ，２８ｂが接続されている。ハーネス２８ｂ，２８ｂとカラー１２０の間にはゴムブッシュ１２２ａ，１２２ｂが配されている。第２コネクタ１１４ａ，１１４ｂの上端にはハーネス２８ａ，２８ａが接続されている。第１コネクタ１１８ａ，１１８ｂの上端と第２コネクタ１１４ａ，１１４ｂの下端は接続されている。
第１コネクタ１１８ａ，１１８ｂと第２コネクタ１１４ａ，１１４ｂの接続部近傍には樹脂製のシート１１６ａ，１１６ｂが配されている。シート１１６ａ，１１６ｂの下端にはシール面が形成されており、第１コネクタ１１８ａ，１１８ｂの上端はそのシール面に倣った凸形状に形成されている。第１コネクタ１１８ａ，１１８ｂとカラー１２０の間にスプリング１２４ａ，１２４ｂが配され、第１コネクタ１１８ａ，１１８ｂを上方に付勢する。このため、第１コネクタ１１８ａ，１１８ｂの上端がシート１１６ａ，１１６ｂのシール面に当接し、また、シート１１６ａ，１１６ｂの上端面が収容空間１１２ａ，１１２ｂを形成するハウジング１１２の壁面と当接する。これによって、第１コネクタ１１８ａ，１１８ｂとハウジング１１２との間がシールされる。
図８に示す接続装置７０でも、金属製のコネクタと樹脂製のシートを当接することでシールを行うため、ボンベ２００に貯蔵される水素ガスが高圧となっても良好にシールすることができ、また、シートがクリープ変形しても良好にシールを維持することができる。

なお、上述した各接続装置７０では、２本の内部ハーネス２８ｂ，２８ｂと２本の外部ハーネス２８ａ，２８ａをそれぞれ接続したが、接続装置７０によって接続するハーネスの本数は２本に限られない。例えば、２本以上のハーネスを接続するようにしてもよい（例えば、ソレノイドコイル等に電力を供給するための２本のハーネスと、温度センサ等とコントローラとを接続する２本のハーネスとを、１つの接続装置によって接続することができる。）。

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

本実施例のバルブ装置の断面図である。 遮断弁ユニットの断面図である。 図２に示す遮断弁ユニットの他の例を示す断面図である。 本実施例の水素ガス貯蔵装置のガス出口部を拡大して示す断面図である。 接続装置の断面図である。 図５に示す接続装置の平面図である。 接続装置の他の例を示す断面図である。 接続装置のさらに他の例を示す断面図である。

符号の説明

１０：バルブ装置
１２：ボディ
２８：ハーネス
３０：遮断弁ユニット
３２：ハウジング
３５：メインバルブ
４４：パイロットバルブ
５４：ソレノイドコイル
７０：接続装置

Claims (5)

1. ガスを加圧状態で貯蔵するガス貯蔵容器のガス出口に配され、ガス出口を開閉するバルブ装置であり、
   筒体と、
   筒体内に移動可能に収容され、小さなガス通過口を開閉するパイロットバルブと、
   筒体内に移動可能に収容され、大きなガス通過口を開閉するメインバルブと、を備えており、
   メインバルブはメインバルブ上下のガス圧の差が所定値以下になると大きなガス通過口を開く特性を有しており、
   メインバルブ及び／又はパイロットバルブの摺動部位には、樹脂材料からなるリング状部材が配されており、
   筒体の外側には、ガス貯蔵容器内のガスを取り込むガス取込口と、一端がガス取込口に連通すると共に他端が筒体内に連通するガス流路が形成されており、ガス流路が筒体の外側で筒体の外周面に沿って筒体の軸方向に伸びており、
   ガス取込口は、筒体の軸方向に開口しており、そのガス取込口には、フィルタと、そのフィルタをガス取込口に向かって付勢する付勢手段が設けられており、フィルタが付勢手段による付勢力によってガス取込口に保持されていることを特徴とするバルブ装置。
2. メインバルブ及び／又はパイロットバルブの摺動部位においては、リング状部材と摺動する相手方の部材の材質が金属材料であることを特徴とする請求項１に記載のバルブ装置。
3. リング状部材が配された位置における摺動部位のクリアランスが１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のバルブ装置。
4. ガス貯蔵容器のガス出口に取付けられるボディをさらに備えており、筒体とパイロットバルブとメインバルブはユニット化されて遮断弁ユニットを構成しており、その遮断弁ユニットのボディへの組付けが一箇所で行われていることを特徴とする請求項１〜３に記載のバルブ装置。
5. ガス貯蔵容器と、
   そのガス貯蔵容器のガス出口に取付けられた請求項１〜４のいずれかに記載のバルブ装置と、を有するガス貯蔵装置。

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