JP5671903B2 - シール構造及び弁装置 - Google Patents

Description

本発明は、シール構造及び弁装置に関する。

従来、例えば燃料電池車に搭載されるガスタンクには、同ガスタンク内に貯留された水素ガスの供給を制御する弁装置が設けられている。例えば特許文献１には、ボール螺子装置を用いてモータの回転を弁体の直線運動に変換し、同弁体によりガスタンクの内部と外部とを連通するガス流路を開閉することにより、水素ガスの供給を制御する弁装置が開示されている。

ところで、近年では、ガスタンクの口金部（弁装置が装着される部分）の小径化等を目的として、弁装置をガスタンクの外部に配設することが提案されている。さらに、弁装置をガスタンクの外部に配設した場合において、弁体を駆動する駆動装置（モータやボール螺子機構等）が水素ガスに接触しないように弁装置を構成し、同駆動装置の水素脆化を防止することも提案されている。

このように駆動装置を水素ガスから隔離する構成としては、例えば弁装置のハウジングにガス流路に接続された弁室及び駆動装置が収容される収容室を形成するとともに、これら弁室と収容室とを連通する挿通孔を形成し、弁体の軸部を挿通孔内に挿通する。そして、弁体と挿通孔との間を、同弁体が軸方向に移動可能な状態でシールするとともに、弁体の収容室側に突出した端部を駆動装置に連結する構成が挙げられる。また、このような挿通孔と同挿通孔内を軸方向に移動可能に挿通される弁体との間をシールする構成としては、弁体の外周面に接触するリップ部（摺接片）及び挿通孔の内周面に接触するリップ部を有し、これら各リップ部の間に環状溝が形成された断面略コ字状のシール部材（例えば特許文献２参照）を用いることができる。

特開２００５−３０４３９号公報 特開２００６−１６４２１０号公報 特許２９９６５６３号公報

ところで、駆動装置が水素ガスに接触しないようにするという観点からは、弁体と挿通孔との間のシール性を高めることが望ましい。そこで、例えば特許文献３に記載されるように、シール部材に軸方向の押圧力を加え、同シール部材を径方向に拡開させることにより、そのシール性を高めることが考えられる。

しかしながら、特許文献３の構成では、シール部材に軸方向の押圧力を加えることで、外周側のリップ部が径方向外側に押圧されるとともに、内周側のリップ部が径方向内側に押圧されるように構成されているため、各リップ部が弁体及び挿通孔に対して圧接する力がそれぞれ増大してしまう。その結果、例えばシール部材が弁体に対して摺動する構成では、内周側のリップ部と弁体との間の摺動抵抗が過大となることにより、弁体を円滑に移動させることができなくなる虞がある。同様に、シール部材が挿通孔に対して摺動する構成では、外周側のリップ部と弁体との間の摺動抵抗が過大となることにより、弁体を円滑に移動させることができなくなる虞がある。

なお、こうした問題は、弁装置におけるガス流路を開閉する弁体と挿通孔との間をシールする場合に限らず、高圧室と低圧室とを連通する挿通孔と、同挿通孔内を軸方向に移動可能に設けられる軸状部材との間をシールするシール構造であれば、同様に生じ得る。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、軸状部材が挿通孔内を円滑に軸方向に移動可能としつつ、シール性を高めることができるシール構造及び弁装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、高圧室と低圧室とを区画する隔壁に該高圧室と該低圧室とを連通するように形成された挿通孔と、該挿通孔内を軸方向に移動可能に設けられる軸状部材との間をシールするシール構造において、前記挿通孔及び前記軸状部材のいずれか一方に形成された配設部に配設される環状のシール部材を備え、前記シール部材は、前記挿通孔及び前記軸状部材のいずれか一方に接触する固定側リップ部と、いずれか他方に接触する摺動側リップ部と、前記高圧室側に開口するとともに前記固定側リップ部と前記摺動側リップ部との間に形成される環状溝とを有し、前記配設部には、前記環状溝内に挿入される突起が設けられ、前記シール部材は、押圧部材により前記突起に押し付けられた状態で前記配設部に固定されるものであって、前記突起は、前記固定側リップ部を前記いずれか一方側に押圧するとともに、前記摺動側リップ部を押圧しないように形成されたことを要旨とする。

上記構成によれば、シール部材は、挿通孔及び軸状部材のいずれか一方に形成された配設部に固定されるため、いずれか他方側に対して摺動することになる。そして、突起は、固定側リップ部を挿通孔及び軸状部材のいずれか一方側に押圧するように形成されているため、同固定側リップ部が上記いずれか一方に圧接する力が増大してシール性を高めることができるようになる。また、突起は、摺動側リップ部を押圧しないように形成されているため、摺動側リップ部が上記いずれか他方に圧接する力は増大せず、摺動抵抗が過大となることを防止して、軸状部材を円滑に移動させることができるようになる。これにより、軸状部材が挿通孔内を円滑に軸方向に移動可能としつつ、挿通孔と軸状部材との間のシール性を高めることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のシール構造において、前記突起は、前記いずれか一方と対向する固定側面が前記低圧室側から前記高圧室側に向かうにつれて該いずれか一方に近接するテーパ状に形成されるとともに、前記いずれか他方と対向する摺動側面が前記軸方向と平行に延びるストレート状に形成されたことを要旨とする。

上記構成によれば、突起が簡易な形状であるため、同突起を容易に形成することができるようになる。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のシール構造において、前前記配設部は、前記挿通孔に形成され、前記押圧部材には、前記配設部内に挿入される凸部が形成されたことを要旨とする。

上記構成によれば、シール部材は、配設部内に挿入される凸部により押圧されるため、シール部材を配設部から押圧部材側に突出した形状とせずとも同シール部材を突起に押し付けることができる。これにより、シール部材がその軸方向に大型化することを抑制できる。

請求項４に記載の発明は、高圧ガスが貯留されるタンクに取り付けられる弁装置であって、前記タンクの内部と外部とを連通する流路と、取付状態で前記タンクの内側に配置されるタンク内配置部と、取付状態で前記タンクの外側に配置されるタンク外配置部と、を備えた弁装置において、前記タンク外配置部には、前記流路に接続された弁室と前記流路を開閉する弁体を駆動する駆動装置が収容される収容室とを連通する挿通孔が形成され、前記弁体は、前記弁室内に配置されて前記流路を開閉可能な弁部及び該弁部に連結されるとともに前記挿通孔に挿通される軸部を有し、前記弁体と前記挿通孔との間が請求項１〜３のいずれか一項に記載のシール構造を用いてシールされたことを要旨とする。

上記構成によれば、弁体を円滑に軸方向に移動させることができるため、ガス流路の開閉を円滑に行うことができる。また、軸状部材と挿通孔との間のシール性を高めて駆動装置が高圧ガスに接触することを確実に防止できる。

本発明によれば、軸状部材が挿通孔内を円滑に軸方向に移動可能としつつ、シール性を高めることが可能なシール構造及び弁装置を提供することができる。

弁装置がガスタンクに装着された状態を示す一部断面図。 本実施形態における弁装置の駆動装置及びガス流路を示す模式的な斜視図。 本実施形態における弁装置の前面断面構造を示す一部断面図。 本実施形態における弁装置を右側面側から見た一部断面図。 図３のＡ−Ａ断面図。 図３のＢ−Ｂ断面図。 本実施形態のシール構造を示す挿通孔近傍の拡大断面図。 別のシール構造を示す挿通孔近傍の拡大断面図。 別のシール構造を示す挿通孔近傍の拡大断面図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、弁装置１は、高圧水素ガスが貯留された略円筒状のガスタンク２に装着されている。ガスタンク２は、その軸端部３（図１における左側）に軸方向に開口する口金部４が形成されており、この口金部４に弁装置１が装着されている。

図２〜４に示すように、弁装置１のハウジング１１は、略直方体状に形成された本体部１２と、口金部４に挿入される取付部１３とを備えている。なお、ハウジング１１は、水素脆化に対して耐性を有する材料により構成されている。取付部１３は、本体部１２におけるガスタンク２側の後面（図４における下側の面）１２ａに形成されるとともに、後面１２ａに対して直交する方向に延びる略円柱状に形成されている。そして、弁装置１は、取付部１３の軸線が口金部４の開口方向、すなわちガスタンク２の内外を貫通する方向と平行になるように口金部４に装着される。具体的には、取付部１３には、口金部４の内周に形成された螺子部４ａ（図１参照）に対応する螺子部１３ａが形成されている。そして、図１に示すように、弁装置１は、取付部１３の螺子部１３ａが口金部４の螺子部４ａに螺合することで同口金部４に装着されている。つまり、本実施形態では、取付部１３が取付状態でガスタンク２の内側に配置されるタンク内配置部に相当するとともに、本体部１２が取付状態でガスタンク２の外側に配置されるタンク外配置部に相当する。

なお、以下の説明では、図２に示すように、取付部１３の軸線方向、すなわち取付状態でガスタンク２の内外を貫通する方向をハウジング１１の前後方向とし、この前後方向に対して垂直なそれぞれの方向をハウジング１１の左右方向及び上下方向とする。

次に、ハウジング１１の内部の構成について説明する。
図２〜４に示すように、ハウジング１１には、ガスタンク２の内外を連通するガス流路１５が形成されており、弁装置１は、同ガス流路１５を開閉することにより車両に搭載された燃料電池に供給する水素ガスを制御するように構成されている。図３及び図４に示すように、ガス流路１５は、取付部１３の先端（図４における下端）に開口してガスタンク２内に連通する導入路１６、燃料電池に接続される導出路１７、及びこれら導入路１６と導出路１７とを連通する連通路１８を備えている。

詳述すると、図４に示すように、導入路１６は、取付部１３の軸方向に沿って延びる直線状に形成されている。また、図３に示すように、連通路１８は、導入路１６に接続されてハウジング１１の左右方向に延びる直線状の第１連通路１８ａと、同第１連通路１８ａに接続されてハウジング１１の上下方向に延びる直線状の第２連通路１８ｂとから構成されており、略Ｌ字状に形成されている。導出路１７と第２連通路１８ｂとは、ハウジング１１の左右方向において互いにずれた位置に形成されており、導出路１７は、本体部１２の下面１２ｃに開口するとともに、第２連通路１８ｂと平行な直線状に形成されている。第２連通路１８ｂと導出路１７との間には、弁室２４が形成されており、この弁室２４内に配置された弁体２３により、ガス流路１５が開閉される構成となっている。

具体的には、図３及び図５に示すように、弁室２４は、本体部１２の右面１２ｆに開口するとともにハウジング１１の左右方向に延びる太穴２６と、太穴２６に連続するとともに左右方向に延びる細穴２７とにより形成されている。そして、連通路１８は太穴２６の内周面に開口するとともに、導出路１７は細穴２７の内周面に開口している。つまり、第２連通路１８ｂは弁室２４を介して導出路１７に接続されている。太穴２６には、その開口端（図３における左端）を閉塞する閉塞部材３２が設けられており、同閉塞部材３２により弁室２４内の気密が保たれている。

弁体２３は、太穴２６内に配置される弁部２８と、弁部２８に連結される軸状の軸部２９とを備え、導出路１７に対して直交するように配置されている。なお、弁体２３は、水素脆化に対して耐性を有する材料により構成されている。弁部２８は太穴２６の内径よりも小径、且つ細穴２７よりも大径に形成されており、太穴２６と細穴２７との間の弁座部３１に当接する。そして、弁部２８が弁座部３１に当接することで連通路１８と導出路１７との間の水素ガスの移動が遮断されてガス流路１５が閉じた状態となる一方、弁部２８が弁座部３１から離間することで連通路１８と導出路１７との間の水素ガスの移動が可能となってガス流路１５が開いた状態となる。軸部２９は細穴２７よりも小径に形成されており、同軸部２９と細穴２７との間に形成された隙間を水素ガスが通過する。

また、ハウジング１１には、弁室２４の左側に後述する弁体２３を駆動する駆動装置４１が収容される収容室３７が形成されており、これら弁室２４と収容室３７とを区画する隔壁としての隔壁部３５には、ハウジング１１の左右方向に貫通して弁体２３の軸部２９が挿通される挿通孔３３が形成されている。すなわち、本実施形態では、弁体２３が軸状部材として構成されている。そして、弁体２３と挿通孔３３との間は、円環状のシール部材３４により弁体２３が軸方向に移動可能な状態で気密にシールされており、ガス流路１５を通過する水素ガスが収容室３７側に流出しないようになっている。

次に、弁体２３を駆動する駆動装置４１の構成について説明する。
図２及び図３に示すように、駆動装置４１は、駆動源となるモータ４２と、歯車機構４３を介してモータ４２に駆動連結されるウォーム軸４４と、同ウォーム軸４４に噛合するウォームホイール４５と、同ウォームホイール４５の回転を弁体２３の軸方向移動に変換する螺子機構４６とを備えている。モータ４２及びウォーム軸４４は、弁体２３の軸方向と直交する上下方向に並置されており、モータ４２、歯車機構４３、ウォーム軸４４、ウォームホイール４５、螺子機構４６及び弁体２３がウォーム軸４４の軸方向視で略Ｌ字状に配置されている（図３参照）。

図３及び図５に示すように、螺子機構４６は、弁体２３に連結される螺子軸５１と、円筒状の螺子ナット５２と、螺子軸５１の外周に螺刻された螺子溝５１ａと螺子ナット５２の内周に螺刻された螺子溝５２ａとを対向させてなる螺旋状の転動路内に介在される複数のボール５３とを有するボール螺子機構として構成されている。また、螺子軸５１は、円筒形状に形成されるとともに、弁体２３の軸部２９が螺子軸５１に螺着されることにより、弁体２３と一体に連結されている。そして、螺子機構４６は、ハウジング１１に形成された螺子機構収容穴５５内に収容される。

具体的には、螺子機構収容穴５５は、ハウジング１１の左右方向に延びる円柱状の空間であり、一端が本体部１２の左面１２ｅに開口するとともに他端が挿通孔３３に連通する。また、螺子機構収容穴５５の底部（図３における右側）には、略円板状の第１支持部材５７が設けられるとともに、螺子機構収容穴５５の開口部（図３における左側）には略円板状の第２支持部材５８が設けられている。

第１支持部材５７の左側の側面には、軸受５９ａが収納される大径凹部６１が形成され、同大径凹部６１の底面には、螺子軸５１が収容される小径凹部６２が形成されている。小径凹部６２の底面には、弁体２３の軸部２９が軸方向（ハウジング１１の左右方向）に移動可能に挿通される貫通孔６３が形成されている。また、本実施形態では、コイルスプリング等からなる付勢部材４７が、小径凹部６２内に設けられている。付勢部材４７は、弁部２８が弁座部３１に当接するように弁体２３を付勢している。本実施形態では、第１支持部材５７の外周には、螺子機構収容穴５５の隔壁部３５側に形成された螺子部５５ａに螺合する螺子部５７ａが形成されている。そして、第１支持部材５７は、その螺子部５７ａが螺子機構収容穴５５の螺子部５５ａに螺合することにより、螺子機構収容穴５５に固定されている。

一方、第２支持部材５８の右側の側面には、軸受５９ｂが収納される大径凹部６４が形成され、同大径凹部６４の底面には、螺子軸５１が収容される小径凹部６５が形成されている。小径凹部６５の底面には、弁体２３の軸部２９が軸方向に移動可能に挿通される貫通孔６６が形成されている。

螺子ナット５２は、第１支持部材５７との間に設けられる軸受５９ａ及び第２支持部材５８との間に設けられる軸受５９ｂにより両端が回転可能に支持されている。これにより、螺子軸５１（弁体２３）は、その軸線Ｌ１がハウジング１１の左右方向に沿うように配置されている。

ウォームホイール４５は、螺子ナット５２の外周に固定されており、同螺子ナット５２と一体回転する。ウォームホイール４５と、第１及び第２支持部材５７，５８との間には軸受６７ａ，６７ｂが設けられており、ウォームホイール４５は、軸受６７ａ，６７ｂにより回転可能な状態で挟持されている。なお、第２支持部材５８は、スナップリング６８により軸方向への移動が規制されている。また、螺子機構収容穴５５の開口部は、平板状のカバー６９により閉塞されている。

図３及び図６に示すように、ウォーム軸４４は、ハウジング１１に形成されたウォーム軸収容穴７１内において、ウォームホイール４５に噛合した状態で回転可能に支持されている。ウォーム軸収容穴７１は、本体部１２の前面１２ｂに開口するとともにハウジング１１の前後方向に延びる略円柱状の空間である。また、ウォーム軸収容穴７１は、螺子機構収容穴５５と連通している。

ウォーム軸４４は、螺子軸５１及び弁体２３と直交するように、すなわち同ウォーム軸４４の軸線Ｌ２がハウジング１１の前後方向に延びるようにウォーム軸収容穴７１内に配置されている。ウォーム軸４４は、ウォームホイール４５に噛合する歯部が形成された円筒状の歯部材７２と、歯部材７２と一体回転可能に連結される軸部材７３とから構成されている。ウォーム軸４４は、歯部材７２の軸方向両側に設けられた軸受７４ａ，７４ｂを介して回転可能に支持されている。

また、本実施形態のウォーム軸４４は、歯部材７２の進み角が大きく形成されており、ウォーム軸４４を駆動することによりウォームホイール４５を回転可能であるとともに、ウォームホイール４５を駆動することによりウォーム軸４４を回転可能に構成されている。つまり、ウォームホイール４５側からウォーム軸４４を回転（逆回転）させることのできない所謂セルフロック機能が働かないように構成されている。これにより、弁体２３は、水素ガスの圧力及び付勢部材４７の付勢力により、ガス流路１５を閉じる方向（閉弁方向）に移動可能になっている。

モータ４２は、その回転軸４２ａの軸線Ｌ３がウォーム軸４４の軸線Ｌ２と平行になるように、すなわちハウジング１１の前後方向と平行になるようにモータ収容穴７５内に収容されている。モータ収容穴７５は、本体部１２の前面１２ｂに開口するとともに前後方向に延びる略円柱状の空間である。ここで、上記のように弁装置１は、取付部１３の軸方向（ハウジング１１の前後方向）とガスタンク２の内外を貫通する方向とが平行になるようにして口金部４に装着されていることから、モータ４２の回転軸４２ａはガスタンク２の内外を貫通する方向と平行に配置されている。

歯車機構４３は、ウォーム軸４４の軸部材７３に連結される平歯車７６と、モータ４２の回転軸４２ａに連結される平歯車７７とを噛合させることにより構成されている。また、ウォーム軸収容穴７１及びモータ収容穴７５の前方には、各平歯車７６，７７が収容される収容凹部７８が形成されており、収容凹部７８によりウォーム軸収容穴７１及びモータ収容穴７５が連通している。なお、収容凹部７８の上端（ウォーム軸収容穴７１及びモータ収容穴７５）は、平板状のカバー７９により閉塞されている。

そして、上記のようにシール部材３４（図３参照）により、弁室２４内の水素ガスが収容室３７側に流出しないように構成されているため、駆動装置４１を構成する各部材は水素ガスに接触せず、水素脆化することが防止されている。また、弁室２４内は、ガスタンク２からガス流路１５を介して高圧（例えば７０ＭＰａ程度）の水素ガスが供給されて高圧となる一方、収容室３７は略大気圧と等しくなる。すなわち、本実施形態では、弁室２４が高圧室に相当するとともに、収容室３７が低圧室に相当する。また、収容室３７は、螺子機構収容穴５５、ウォーム軸収容穴７１、モータ収容穴７５及び収容凹部７８により形成されている。

図３に示すように、本実施形態の弁装置１には、手動でガス流路１５を開閉可能なマニュアル弁８１と、外部からの水素ガスの流入を許容するとともに同水素ガスの外部への放出を防ぐ逆止弁８２と、弁装置１及びガスタンク２が高温になったときに水素ガスを外部に放出して異常な高圧となることを防ぐための溶栓弁８３とが設けられている。

上記のようにウォーム軸４４はウォームホイール４５を駆動させることにより回転（逆回転）可能に構成されている。そのため、弁体２３は、モータ４２への非通電時や故障時等において、水素ガスの圧力及び付勢部材４７の付勢力によって付勢されることで移動し、ガス流路１５は閉じるようになっている。つまり、弁装置１は、非通電時等にガス流路１５が閉じた状態となる所謂ノーマルクローズ式の弁として構成されている。そして、モータ４２へ通電されると、同モータ４２の回転が歯車機構４３、ウォーム軸４４、ウォームホイール４５を介して螺子機構４６の螺子ナット５２に伝達される。この螺子ナット５２の回転が螺子軸５１の軸方向移動に変換されることにより、弁体２３の弁部２８が弁座部３１から離間してガス流路１５が開くようになっている。

（シール構造）
次に、弁体２３と挿通孔３３との間のシール構造について詳細に説明する。
図７に示すように、挿通孔３３は、弁室２４側（図７における右側）に形成される小径部９１と、収容室３７側（図７における左側）に開口するとともにその内径が小径部９１よりも大きな配設部９２とから構成されており、シール部材３４は配設部９２内に配置されている。また、シール部材３４は、挿通孔３３（配設部９２）の内周面３３ａに接触する固定側リップ部としての外側リップ部９３と、弁体２３の外周面２３ａに接触する摺動側リップ部としての内側リップ部９４と、弁室２４側に開口するとともに外側リップ部９３と内側リップ部９４との間に形成される円環状の環状溝９５とを有している。さらに、配設部９２における小径部９１側の軸方向端面９６には、収容室３７側に突出して環状溝９５内に挿入される円環状の突起９７が形成されている。そして、シール部材３４は、第１支持部材５７により突起９７に押し付けられており、軸方向の予圧が付与された状態で配設部９２に固定されている。すなわち、本実施形態では、第１支持部材５７が押圧部材に相当する。

具体的には、第１支持部材５７における隔壁部３５と対向する対向面５７ｂは、平坦な平面状に形成されている。また、シール部材３４は、外側リップ部９３の先端が突起９７に接触した状態で、同シール部材３４における収容室３７側の端部が配設部９２から突出するように形成されている。そして、シール部材３４は、対向面５７ｂが隔壁部３５に当接するように第１支持部材５７が螺子機構収容穴５５に螺着されることにより、同対向面５７ｂに押圧されて突起９７に押し付けられるようになっている。

また、本実施形態では、シール部材３４の環状溝９５には、断面略Ｕ字状に湾曲された弾性部材としての環状板ばね９９が挿入されている。そして、環状板ばね９９の外周端部９９ａにより外側リップ部９３が挿通孔３３の内周面３３ａ側に押圧されるとともに、内周端部９９ｂにより内側リップ部９４が弁体２３の外周面２３ａに押圧されている。これにより、外側リップ部９３は高いシール性が確保されるように挿通孔３３の内周面３３ａに圧接するとともに、内側リップ部９４は弁体２３が円滑に移動可能な状態で高いシール性が確保されるように同弁体２３の外周面２３ａに圧接している。

ここで、上述のようにシール部材３４が突起９７に押し付けられることにより、外側リップ部９３が径方向外側に押圧されるとともに、内側リップ部９４が径方向内側に押圧される場合には、同内側リップ部９４と弁体２３の外周面２３ａとの間の摺動抵抗が過大となって、弁体２３の円滑な移動が妨げられる虞がある。

この点を踏まえ、本実施形態の突起９７は、外側リップ部９３を挿通孔３３の内周面３３ａ側に押圧するとともに、内側リップ部９４を弁体２３の外周面２３ａ側に押圧しないように形成されている。詳しくは、突起９７は、挿通孔３３の内周面３３ａに対向する固定側面９７ａが収容室３７から弁室２４側に向かうにつれて同内周面３３ａに近接するように傾斜したテーパ状（円錐筒状）に形成されるとともに、弁体２３の外周面２３ａに対向する摺動側面９７ｂが弁体２３の軸方向と平行なストレート状（内径が一定の円筒状）に形成されている。換言すれば、突起９７は、固定側面９７ａと挿通孔３３の内周面３３ａとの間の径方向の隙間が収容室３７から弁室２４側に向かうにつれて狭くなるとともに、摺動側面９７ｂと弁体２３の外周面２３ａとの間の径方向の隙間が一定となるように形成されている。そして、突起９７の内径は、環状板ばね９９における内周端部９９ｂの外径よりも大きく形成されており、内側リップ部９４及び環状板ばね９９の内周端部９９ｂと接触しないように形成されている。

従って、シール部材３４が突起９７に押し付けられることにより、外側リップ部９３が径方向外側に押圧されて、同外側リップ部９３が挿通孔３３の内周面３３ａに圧接する力が増大し、シール性が高められる。一方、内側リップ部９４は、シール部材３４が突起９７に押し付けられても径方向内側に押圧されず、同内側リップ部９４が弁体２３の外周面２３ａに圧接する力は増大せず、摺動抵抗が過大となることが防止される。

以上記述したように、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
（１）弁室２４と収容室３７とを区画する隔壁部３５に形成された挿通孔３３に、シール部材３４が配設される配設部９２を形成した。この配設部９２に、シール部材３４の環状溝９５内に挿入される突起９７を設け、同シール部材３４を第１支持部材５７により突起９７に押し付けるようにした。そして、突起９７を、シール部材３４の外側リップ部９３が挿通孔３３の内周面３３ａ側に押圧されるとともに、その内側リップ部９４を押圧されないように形成した。

上記構成によれば、シール部材３４は、挿通孔３３の配設部９２に固定されるため、弁体２３に対して摺動することになる。そして、突起９７は、外側リップ部９３を挿通孔３３の内周面３３ａ側に押圧するように形成されているため、同外側リップ部９３が挿通孔３３に圧接する力が増大してシール性を高めることができるようになる。また、突起９７は、内側リップ部９４を押圧しないように形成されているため、内側リップ部９４が弁体２３に圧接する力は増大せず、摺動抵抗が過大となることを防止して、弁体２３を円滑に移動させることができるようになる。これにより、弁体２３が挿通孔３３内を円滑に軸方向に移動可能としつつ、挿通孔３３と弁体２３との間のシール性を高めることができるため、ガス流路１５の開閉を円滑に行うことができるとともに、駆動装置４１が水素ガスに接触することを確実に防止できる。そして、駆動装置４１を水素脆化に対して耐性を有する材料以外の材料により、構成することが可能なる。

（２）突起９７の固定側面９７ａを収容室３７側から弁室２４側に向かうにつれて近接するテーパ状に形成するとともに、その摺動側面９７ｂを弁体２３の軸方向と平行に延びるストレート状に形成したため、同突起９７を容易に形成することができるようになる。

（３）シール部材３４は、外側リップ部９３を挿通孔３３の内周面３３ａ側に押圧するとともに、内側リップ部９４を弁体２３の外周面２３ａ側に押圧する環状板ばね９９を備えた。

ここで、シール部材３４の環状溝９５は弁室２４側に開口するため、同シール部材３４が水素ガスの圧力を受けることにより、外側リップ部９３が挿通孔３３の内周面３３ａ側に押圧されるとともに、内側リップ部９４が弁体２３の外周面２３ａ側に押圧される。そのため、弁室２４内の圧力が高く、シール部材３４が受ける圧力が大きい状態では、弁体２３と挿通孔３３との間のシール性が高い状態となる。しかし、弁室２４内の圧力が低くなり、シール部材３４が受ける圧力が小さくなると、外側リップ部９３及び内側リップ部９４が押圧される力が弱まるため、弁体２３と挿通孔３３との間のシール性が低下し、高いシール性を確保することができなくなる虞がある。この点、上記構成によれば、環状板ばね９９により、外側リップ部９３が挿通孔３３の内周面３３ａ側に押圧されるとともに、内側リップ部９４が弁体２３の外周面２３ａ側に押圧されるため、弁室２４室の圧力が低下した場合であっても、確実に高いシール性を確保することができる。

なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。
・上記実施形態では、挿通孔３３にシール部材３４が設けられる配設部９２を形成し、シール部材３４が弁体２３に対して摺動するようにしたが、これに限らず、図８に示すように、シール部材３４が挿通孔３３に対して摺動するようにしてもよい。具体的には、同図に示されるように、弁体２３の軸部２９は、弁部２８側（図８における右側）に形成される大径部１０１と、その外径が同大径部１０１の外径よりも小さな配設部１０２とを有しており、シール部材３４は配設部１０２の外周に配設されている。また、配設部１０２における大径部１０１側の軸方向端面１０３には、収容室３７側（図８における左側）に突出して環状溝９５に挿入される突起１０４が形成されるとともに、配設部１０２における軸方向端面１０３と反対側には、シール部材３４を突起１０４に押し付ける押圧部材１０５が設けられている。この押圧部材１０５には、配設部１０２における軸方向端面１０３と反対側に形成された固定部１０６の螺子部１０６ａに螺合する螺子部１０５ａが形成されており、同押圧部材１０５は、弁体２３に対して螺着されるようになっている。この構成では、シール部材３４が弁体２３に固定されるため、外側リップ部９３が挿通孔３３に対して摺動するようになっており、同外側リップ部９３が摺動側リップ部に相当するとともに、内側リップ部９４が固定側リップ部に相当する。そして、突起１０４は、内側リップ部９４を弁体２３（配設部１０２）の外周面２３ａ側に押圧するとともに、外側リップ部９３を押圧しないように形成されている。詳しくは、弁体２３の外周面２３ａに対向する固定側面１０４ａが収容室３７から弁室２４側に向かうにつれて同外周面２３ａに近接するように傾斜したテーパ状に形成されるとともに、挿通孔３３の内周面３３ａに対向する摺動側面１０４ｂが同挿通孔３３の軸方向と平行なストレート状に形成されている。このように構成しても、上記実施形態の（１）〜（３）と同様の作用効果を奏することができる。

・上記実施形態において、第１支持部材５７の対向面５７ｂを平坦な平面状に形成したが、これに限らず、図９に示すように、第１支持部材５７の対向面５７ｂに配設部９２内に挿入される環状の凸部１１１を形成してもよい。この構成によれば、シール部材３４は、配設部９２内に挿入される凸部１１１により押圧されるため、シール部材３４を配設部９２から第１支持部材５７側に突出した形状とせずとも同シール部材３４を突起９７に押し付けることができる。これにより、シール部材３４がその軸方向に大型化することを抑制できる。

・上記実施形態において、シール部材３４が環状板ばね９９を備えない構成としてもよい。
・上記実施形態では、突起９７の固定側面９７ａをテーパ状に形成するとともに、その摺動側面９７ｂを弁体２３の外周面２３ａと平行なストレート状に形成した。しかし、これに限らず、突起９７が外側リップ部９３を挿通孔３３の内周面３３ａ側に押圧するとともに、内側リップ部９４を押圧しなければどのような形状でもよく、例えば摺動側面９７ｂをテーパ状に形成してもよい。

・上記実施形態では、水素ガスの供給を制御するための弁装置１に本発明を適用したが、これに限らず、その他の高圧ガスを供給するための弁装置１に適用してもよい。
・上記実施形態では、本発明を弁装置１における弁体２３と挿通孔３３との間をシールするシール構造に適用したが、その他の装置に適用してもよい。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。
（イ）請求項１〜３のいずれか一項に記載のシール構造において、前記シール部材は、前記固定側リップ部を前記いずれか一方側に押圧するとともに、前記摺動側リップ部を前記いずれか他方側に押圧する弾性部材を備えたことを特徴とするシール構造。上記構成によれば、弾性部材により、固定側リップ部が挿通孔及び軸状部材のいずれか一方側に押圧されるとともに、摺動側リップ部がいずれか他方側に押圧されるため、高圧室の圧力が低下した場合であっても、確実に高いシール性を確保することができる。

１…弁装置、２…ガスタンク、１１…ハウジング、１５…ガス流路、２３…弁体、２４…弁室、２８…弁部、２９…軸部、３３…挿通孔、３４…シール部材、３７…収容室、４１…駆動装置、４２…モータ、４２ａ…出力軸、４３…歯車機構、４４…ウォーム軸、４５…ウォームホイール、４６…螺子機構、５５…螺子機構収容穴、５７…第１支持部材、５８…第２支持部材、７１…ウォーム軸収容穴、７５…モータ収容穴、７８…収容凹部、９２，１０２…配設部、９３…外側リップ部、９４…内側リップ部、９５…環状溝、９７，１０４…突起、９７ａ，１０４ａ…固定側面、９７ｂ，１０４ｂ…摺動側面、９９…環状板ばね、１０５…押圧部材、１１１…凸部。

Claims (4)

1. 高圧室と低圧室とを区画する隔壁に該高圧室と該低圧室とを連通するように形成された挿通孔と、該挿通孔内を軸方向に移動可能に設けられる軸状部材との間をシールするシール構造において、
   前記挿通孔及び前記軸状部材のいずれか一方に形成された配設部に配設される環状のシール部材を備え、
   前記シール部材は、前記挿通孔及び前記軸状部材のいずれか一方に接触する固定側リップ部と、いずれか他方に接触する摺動側リップ部と、前記高圧室側に開口するとともに前記固定側リップ部と前記摺動側リップ部との間に形成される環状溝とを有し、
   前記配設部には、前記環状溝内に挿入される突起が設けられ、
   前記シール部材は、押圧部材により前記突起に押し付けられた状態で前記配設部に固定されるものであって、
   前記突起は、前記固定側リップ部を前記いずれか一方側に押圧するとともに、前記摺動側リップ部を押圧しないように形成されたことを特徴とするシール構造。
2. 請求項１に記載のシール構造において、
   前記突起は、前記いずれか一方と対向する固定側面が前記低圧室側から前記高圧室側に向かうにつれて該いずれか一方に近接するテーパ状に形成されるとともに、前記いずれか他方と対向する摺動側面が前記軸方向と平行に延びるストレート状に形成されたことを特徴とするシール構造。
3. 請求項１又は２に記載のシール構造において、
   前記配設部は、前記挿通孔に形成され、
   前記押圧部材には、前記配設部内に挿入される凸部が形成されたことを特徴とするシール構造。
4. 高圧ガスが貯留されるタンクに取り付けられる弁装置であって、
   前記タンクの内部と外部とを連通する流路と、
   取付状態で前記タンクの内側に配置されるタンク内配置部と、
   取付状態で前記タンクの外側に配置されるタンク外配置部と、を備えた弁装置において、
   前記タンク外配置部には、前記流路に接続された弁室と前記流路を開閉する弁体を駆動する駆動装置が収容される収容室とを連通する挿通孔が形成され、
   前記弁体は、前記弁室内に配置されて前記流路を開閉可能な弁部及び該弁部に連結されるとともに前記挿通孔に挿通される軸部を有し、
   前記弁体と前記挿通孔との間が請求項１〜３のいずれか一項に記載のシール構造を用いてシールされたことを特徴とする弁装置。

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