JP5374559B2 - 封止構造体 - Google Patents
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Description
次いで、この円筒体の中空部に挿入部材の挿入部を挿入することにより、Oリングが円筒体と挿入部との間に設けられた状態になると共に、封止構造体が構成される。
すなわち、充填室のおける流体の圧力変動により、Oリングに交番圧力が作用したとしても、Oリングは、その両側に配置された第1バックアップリング及び第2バックアップリングによって、好適にバックアップ(規制)される。
ここでは、封止構造体を、水素(流体)が高圧で充填される水素タンクの口金部(ネック部)の構造に適用した場合を例示する。このような水素タンクは、例えば、燃料電池車に横置きで搭載され、燃料電池への水素供給源を構成する。ただし、使用形態はこれに限定されることはなく、例えば、定置型の燃料電池への水素供給源を構成する形態もある。
図1に示すように、封止構造体1は、水素タンクの一部を構成すると共に、タンク本体10(充填室構造体)と、円柱状のバルブボディ50(挿入部材)と、Oリング60と、第1バックアップリング70と、第2バックアップリング80と、を備えている。
なお、水素タンクは、これらの他、タンク本体10の後記する充填室体11の外周面上に形成された補強層(図示しない)を備えている。補強層は、例えば、CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)等の繊維強化プラスチックで形成される。
タンク本体10は、例えばアルミニウム合金等の金属製であって、ライナーとも称される部品である。タンク本体10は、その外形が円柱状であって内部に充填室12(タンク室)を有する殻状の充填室体11と、充填室体11の一端部に充填室体11と一体で形成された円筒状の口金部20(円筒体)と、を備えている。
口金部20は、略円筒状を呈しており、充填室体11と一体で形成され充填室体11の一端部から軸方向外側に延びる円筒状の第1円筒部30と、軸方向において第1円筒部30と着脱可能である円筒状の第2円筒部40とを備えている。すなわち、口金部20は、軸方向において、分割面Dで第1円筒部30と第2円筒部40とに分割可能な分割構造となっている。
なお、軸方向は円柱状を呈する水素タンクの長手方向に、軸方向外側は外部側(図1の右側)に、軸方向内側は充填室12側(図1の左側)に、それぞれ対応している。
第1底面21aは、Oリング60の外周面と密着する面である。
第1円筒部30は、前記したように円筒状であって、充填室12に連通する第1中空部31と、第1中空部31の軸方向外側に連続し第1中空部31よりも大径の第2中空部32と、を備えている(図3参照)。すなわち、第1円筒部30の内周面は段違いとなっており、第1中空部31を囲む第1内周面33と、第2中空部32を囲む第2内周面34が形成されている。
第2内周面34には、その途中から第1円筒部30の開口に向かって、雌ねじ部35が形成されている。雌ねじ部35は、第2円筒部40の雄ねじ部42と、バルブボディ50の雄ねじ部53と螺合する溝である(図1参照)。
第2円筒部40は、第1円筒部30に装着されることで、口金部20の一部を構成する円筒状の部品である。
バルブボディ50は、概ね、段違いの外周面を有する円柱状を呈している。
ここでは、バルブボディ50は、簡単に説明するため、図1に示すように、中実である構成を例示しているが、実際には、バルブボディ50は、例えば、特開2011−149502号公報に記載されるように、開くことで充填室12の水素を外部(燃料電池等)に放出する電磁弁の一部を構成する。この場合、バルブボディ50内には、充填室12と外部とを連通し水素を放出するための放出流路が形成され、挿入部51の充填室12側に、前記放出流路の充填室12側開口を開閉する弁体、弁体を軸方向に往復運動させるプランジャ及びソレノイド等が配置される。
その他、バルブボディ50内に、水素を充填するための充填流路や、所定圧力以上となった場合に水素を外部に放出するためのリリーフ用流路が形成される場合もある。
挿入部51は、第1円筒部30の第1中空部31と、第2円筒部40の中空部41とに挿入されている。
基部52は、挿入部51よりも大径の円柱状を呈しており、その外周面の充填室12側には、雄ねじ部53が形成されている。雄ねじ部53は、前記した第1円筒部30の雌ねじ部35に螺合している。
Oリング60は、環状を呈しており、ゴム等の弾性材料から形成されている。
Oリング60は、口金部20(第1円筒部30)と挿入部51との間であって、収容溝21に収容されている。Oリング60は、径方向において、収容溝21の第1底面21aと挿入部51の外周面54とで圧縮され変形している。これにより、Oリング60のシール機能が良好に発揮され、水素が外部に漏れないようになっている。
第1バックアップリング70及び第2バックアップリング80は、口金部20と挿入部51との極小隙間へのOリング60の食い込みを防止するため、軸方向におけるOリング60の移動を規制するリングである。第1バックアップリング70及び第2バックアップリング80は、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂、硬質ゴム、軽金属等の硬質材料で形成されており、充填室12の圧力が変動し交番圧力が作用したとしても、バックアップリング自体が変形しないようになっている。第1バックアップリング70及び第2バックアップリング80は、周方向において切断されておらず、無端(エンドレス)である。
このような封止構造体1によれば、第1バックアップリング70及び第2バックアップリング80が、無端(エンドレス)であり、周方向において切断部分を有さないので、Oリング60に交番圧力が作用したとしても、Oリング60が前記切断部分に食い込むことはなく、Oリング60の外周面が損傷することもない。これにより、Oリング60によって、水素を好適に封止(シール)できる。
次に、封止構造体1の組み付け手順を説明する。
その他、第2バックアップリング80は、第1半溝22でなく、第2円筒部40の第2半溝23に収容する構成としてもよい。
そうすると、各部品の組み付けは完了し、封止構造体1を得る。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、次のように変更できる。
10 タンク本体(充填室構造体)
11 充填室体
12 充填室
20 口金部(円筒体)
21 収容溝
22 第1半溝
23 第2半溝
30 第1円筒部
31 第1中空部
32 第2中空部
35 雌ねじ部
40 第2円筒部
42 雄ねじ部
50 バルブボディ(挿入部材)
51 挿入部
53 雄ねじ部
60 Oリング
70 第1バックアップリング
80 第2バックアップリング
D 分割面
Claims (3)
- 内部に流体が充填される充填室を有する充填室体と、前記充填室体と一体で形成された円筒状の円筒体と、を有する充填室構造体と、
前記円筒体に挿入され外形が円柱状の挿入部を有する挿入部材と、
前記円筒体と前記挿入部との間に設けられ、流体をシールするOリングと、
軸方向において前記Oリングの一方側に配置されると共に軸方向における前記Oリングの移動を規制する無端の第1バックアップリングと、
を備え、
前記円筒体の内周面には、径方向外向きに凹むことで、前記Oリング及び前記第1バックアップリングを収容する環状の収容溝が形成され、
前記円筒体は、前記充填室体と一体である第1円筒部と、軸方向において前記第1円筒部と着脱可能である第2円筒部とを備え、
前記第2円筒部が前記第1円筒部から脱離した場合、前記収容溝は軸方向において分割され外部に臨む
ことを特徴とする封止構造体。 - 前記Oリングの他方側に配置されると共に軸方向における前記Oリングの移動を規制し、かつ、前記収容溝に収容される無端の第2バックアップリングを備える
ことを特徴とする請求項1に記載の封止構造体。 - 前記第1円筒部は、前記挿入部の外径に対応した第1中空部と、前記第1中空部に連続すると共に前記第1中空部よりも大径で、前記第2円筒部の外径に対応した第2中空部と、を備え、
前記第2中空部を囲む前記第1円筒部の内周面と前記第2円筒部の外周面とに、前記第1円筒部と前記第2円筒部とを螺合させるねじ部が形成されており、
径方向において、前記ねじ部は前記収容溝よりも外側に配置されている
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の封止構造体。
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