JP5703936B2

JP5703936B2 - 弁装置

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Publication number: JP5703936B2
Application number: JP2011098242A
Authority: JP
Inventors: 一志沼▲崎▼; 吉紀井本; 稲田　豊; 豊稲田; 鈴木　浩明; 浩明鈴木
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2011-04-26
Filing date: 2011-04-26
Publication date: 2015-04-22
Anticipated expiration: 2031-04-26
Also published as: EP2520848A2; JP2012229748A; US20120273059A1; US8496225B2; EP2520848A3; EP2520848B1

Description

本発明は、タンク内からタンク外に配線を導出するための配線通路を備えた弁装置に関するものである。

通常、高圧ガスタンクに取着される弁装置は、ガスタンクの内外を連通するガス流路と、そのガス流路を介した高圧ガスの流通を制御可能な弁機構とを備えている。例えば、特許文献１に記載の弁装置には、そのガス供給の制御に用いる弁機構として電磁弁が設けられている。そして、この弁装置では、そのガスタンクの内部を経由することなく、弁装置の筐体を介して電磁弁の電力供給配線をガスタンクの外部に引き出すことにより、その高い気密性が確保されている。

しかしながら、例えば、燃料電池車用の水素ガスタンク等には、タンク内に温度センサが設けられたものがあり、このような用途に用いられる弁装置については、その配線をタンク外に導出するために、ガスタンクの内外を連通する配線通路を形成せざるを得ないのが実情である。そして、従来、こうした配線通路のシーリングには、配線の一部を構成する配線ピンの周囲に封止材を充填してなる気密端子（ハーメチックコネクタ）が用いられている。

例えば、図８に示す気密端子６１は、配線通路６２内においてその軸線に沿うように配置された筒体６３と、同筒体６３内に挿通された配線ピン６４と、筒体６３の外周と配線通路６２の内周とを気密に封止するシール部材（Ｏリング）６５とを備えている。そして、この気密端子６１は、筒体６３内に充填された封止材６６によって、その筒体６３の内周と配線ピン６４との間を気密に封止する構成になっている。

特開２００３−２４０１４８号公報

しかしながら、このような気密端子の封止材には、通常、セラミックやガラス等といった、硬質素材が用いられる。このため、外部側から配線が過大な力で引っ張られた場合には、その引張力により気密端子の封止材が充填された部分から配線ピンが抜け出てしまう可能性がある。そして、これにより、その気密性が低下するおそれがある。

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、配線通路に挿通された配線に対して外部から引張力が作用した場合であっても、気密端子から配線ピンが抜け出ることのない弁装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、高圧ガスが貯留されたガスタンクの内外を連通するガス流路と、前記ガス流路を介した前記高圧ガスの流通を制御可能な弁機構と、前記ガスタンクの内部から該ガスタンクの外部に配線を導出する配線通路とを備えるとともに、前記配線通路内には、前記配線の一部を構成する配線ピンの周囲に封止材を充填してなる気密端子が設けられた弁装置において、前記配線通路には、前記気密端子よりも外部側に、前記配線に作用する引張力に基づき前記配線を折り曲げて該配線に応力集中部を形成する折曲部が形成されること、を要旨とする。

即ち、配線に対して外部から引張力が作用した場合であっても、気密端子よりも外部側に応力集中部が形成されることで、その引張力に基づき配線ピンに作用する力、つまり封止材が充填された部分から配線ピンを引き抜く力が軽減される。従って、上記構成によれば、簡素な構成にて、効果的に配線ピンの抜け止めを図ることができる。

請求項２に記載の発明は、前記配線に作用する引張力に基づき前記封止材が充填された部分から前記配線ピンが抜け出る前に、前記応力集中部において前記配線が破断するようにしたこと、を要旨とする。これにより、より確実に、その配線ピンの抜け止めを図ることができる。

請求項３に記載の発明は、前記配線通路には、複数の前記折曲部が形成されること、を要旨とする。これにより、複数の応力集中部が配線に形成されるため、より顕著な抜け止め効果を得ることができる。

請求項４に記載の発明は、内部に前記配線通路が形成されるボディと、着脱可能に前記ボディに取着される蓋部材とを備えるとともに、前記蓋部材の取り外しにより前記ボディの外部に前記折曲部が露出されること、を要旨とする。

即ち、配線通路に折曲部を形成することで、その配線通路に対する配線の挿通が難しくなる。しかしながら、上記構成によれば、折曲部が外部に露出されるため、その配線の挿通作業を容易に行うことができるようになる。

請求項５に記載の発明は、前記ボディ内には、前記ガス流路及び前記弁機構が収容される収容室が設けられ、前記配線通路は、前記蓋部材の取り外しにより、前記折曲部に連続する通路が前記収容室とともに前記ボディの外部に開放されるように前記収容室に連接して形成されること、を要旨とする。

上記構成によれば、弁機構の収容室を、配線通路に配線を挿通するための作業スペースとして利用することができる。その結果、より容易に、その配線の挿通作業を行うことができるようになる。加えて、弁機構が電磁弁である場合には、その電磁弁の電力供給配線を、配線とともに配線通路を介してボディの外部に引き出すことができる。そして、これにより、シール部材（グロメット）を削減する等、構成の簡素化、及び低コスト化を図ることができる。

本発明によれば、配線通路に挿通された配線に対して外部から引張力が作用した場合であっても、気密端子から配線ピンが抜け出ることのない弁装置を提供することができる。

本発明が適用される弁装置の側面図。図１の弁装置の概略構成図。図１のIII−III断面図。図１のIV−IV断面図。図４のＶ−Ｖ断面図。配線通路に形成された折曲部の作用説明図。配線通路に形成された折曲部の作用説明図。気密端子（ハーメチックコネクタ）の概略構成図。

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、本実施形態の弁装置１は、略偏平箱型に形成されたタンク外配置部２と、同タンク外配置部２の底面２ａに対して略直交する方向（同図中、下側）に延設された略円柱状のタンク内配置部３とを備えている。そして、弁装置１は、高圧水素ガスが貯留されたガスタンク４の取着口５内に、そのタンク内配置部３を挿入する態様で、同ガスタンク４に取着されている。

図２に示すように、弁装置１は、ガスタンク４の内外を連通するガス流路６を備えている。そして、そのガス流路６の途中には、当該ガス流路６を介した高圧水素ガスの流通を制御可能な複数の弁機構が設けられている。

詳述すると、タンク外配置部２の内部には、高圧水素ガスの充填口７に連通する充填路８と、高圧水素ガスの送出口９に連通する送出路１０とが形成されている。一方、タンク内配置部３の内部には、その軸線に沿うように同タンク内配置部３を貫通してガスタンク４内に開口する接続路１１が形成されている。そして、本実施形態の弁装置１では、これらの充填路８、送出路１０及び接続路１１が接続されることにより、そのガス流路６が形成されている。

また、本実施形態の弁装置１では、充填路８の途中には、ガスタンク４内に充填された高圧水素ガスの逆流を防止する逆止弁１２が設けられている。そして、送出路１０の途中には、送出口９からの高圧水素ガスの供給を制御するための電磁弁１３が設けられている。

ここで、本実施形態では、ガスタンク４の内部には、同ガスタンク４内に貯留された高圧水素ガスの温度を測定するため温度センサ１５が設けられている。そして、本実施形態の弁装置１には、この温度センサ１５の配線１６をガスタンク４の内部から同ガスタンク４の外部に導出するための配線通路２０が設けられている。

詳述すると、図１及び図３に示すように、配線通路２０は、ガス流路６を構成する上記接続路１１と同様に、タンク内配置部３をその軸線に沿うように貫通して同ガスタンク４内に開口する第１通路３１を備える。そして、第１通路３１のタンク内開口部２１には、配線１６の一部を構成する配線ピン２２を有してガスタンク４の内外を気密に封止する気密端子（ハーメチックコネクタ）２３が設けられている。

図３に示すように、本実施形態では、上記タンク内開口部２１は、第１通路３１の他の部分よりも大径に形成されている。一方、気密端子２３は、このタンク内開口部２１と略同径に形成された筒体２４を備えるとともに、上記配線ピン２２は、この筒体２４内に挿通されている。また、筒体２４の外周には、シール部材としてのＯリング２５が嵌合されている。そして、筒体２４の内部には、同筒体２４の内周と配線ピン２２の周囲との間を気密に封止する封止材２６が充填されている。

更に、配線ピン２２の両端には、それぞれ、配線１６が接続される。そして、本実施形態の気密端子２３は、その筒体２４が上記タンク内開口部２１内に挿入されることにより、ガスタンク４の内外を気密に封止することが可能な構成となっている。

また、図４に示すように、タンク外配置部２の内部には、上記のようにタンク内配置部３に形成された第１通路３１に接続されることにより、同第１通路３１とともに配線通路２０を構成する第２通路３２及び第３通路３３が形成されている。

詳述すると、図１に示すように、本実施形態のタンク外配置部２は、上記第２通路３２、ガス流路６及び電磁弁１３等の弁機構が内部に形成されたボディ３４と、同ボディ３４に対して着脱可能に取着された蓋部材３５とを備えている。また、本実施形態のタンク外配置部２は、その蓋部材３５がボディ３４から取り外されることにより、同ボディ３４の内部に形成された電磁弁１３の収容室（電磁弁収容室３６）が外部に開放されるようになっている。そして、図４に示すように、上記第２通路３２は、その蓋部材３５の取り外しにより、電磁弁収容室３６とともにボディ３４の外部に開放されるように、同電磁弁収容室３６に連接して形成されている。

具体的には、本実施形態の電磁弁１３は、有底筒状のシリンダ４１と、同シリンダ４１の外周に巻回された電磁コイル４２と、その電磁コイル４２の起磁力に基づいてシリンダ４１内を摺動（軸方向移動）するプランジャ４３とを備えている。そして、同電磁弁１３は、そのプランジャ４３の軸方向移動に基づいて、弁座４４に弁体４５を接離させる周知の構成を有している。

本実施形態の第２通路３２は、このような電磁弁１３が収容される電磁弁収容室３６に連接して、そのシリンダ４１の軸線に沿う方向（同図中、上下方向）に延設されている。そして、同第２通路３２は、その端部（同図中、下側の端部）３２ａ近傍に上記第１通路３１の一端が開口することにより、同第１通路３１と接続されている。

また、第３通路３３は、上記第２通路３２における第１通路３１との接続端（３２ａ）とは反対側の端部（同図中、下側の端部）３２ｂ近傍において同第２通路３２内に開口することにより、当該第２通路３２とボディ３４の外部とを連通するように形成されている。

そして、本実施形態のタンク外配置部２は、上記のようにボディ３４から蓋部材３５を取り外すことによって、その第２通路３２内に開口する第１通路３１及び第３通路３３の各開口部４７，４８をボディ３４の外部に露出させることが可能な構成となっている。

即ち、本実施形態の弁装置１において、第１通路３１から第２通路３２内に引き出された配線１６は、同第２通路３２を経由して、第３通路３３から外部に引き出される。また、本実施形態では、電磁弁１３の電力供給配線４９もまた、配線１６とともに、第３通路３３から外部に引き出される。そして、これらの配線１６及び電力供給配線４９と第３通路３３の内周との間は、同第３通路３３のボディ外開口部５０に取着されたグロメット５２により液密に封止されるようになっている。

尚、本実施形態の弁装置１は、タンク外配置部２の上面２ｂから突出する方向に延びる接続コネクタ５１を備えるとともに（図１参照）、上記第３通路３３のボディ外開口部５０は、この接続コネクタ５１の取着部５３に対応する位置に形成されている。そして、ボディ３４の外部に引き出された配線１６及び電力供給配線４９は、この接続コネクタ５１に接続されるようになっている。

（配線ピンの抜止構造）
次に、本実施形態の弁装置における配線ピンの抜止構造について説明する。
図４及び図５に示すように、本実施形態の弁装置１において、上記第２通路３２は、第１通路３１に対して略直交するように形成されている。また、第３通路３３は、第２通路３２に対して略直交するように形成されている。そして、これにより、第１通路３１及び第３通路３３は、ねじれの位置に配置されている。

本実施形態の弁装置１では、このように第１通路３１、第２通路３２及び第３通路を配置することにより、その配線通路２０における上記気密端子２３よりも外部側に、二箇所の折曲部５５，５６が形成されている。そして、本実施形態の弁装置１は、これにより、その気密端子２３を構成する上記配線ピン２２の抜け止めを図る構成となっている。

詳述すると、図６及び図７に示すように、本実施形態の弁装置１は、配線１６が外部から引っ張られた場合、上記折曲部５５，５６において、配線１６に応力集中部Ｐが形成される。

具体的には、第１通路３１と第２通路３２との間の折曲部５５では、第１通路３１の開口部４７（の内周縁）に対して配線１６が引っかかる態様で当接することにより、その引張力に基づいて同配線１６に応力集中部Ｐが形成される。同様に、第２通路３２と第３通路３３との間の折曲部５６では、第２通路３２内に開口する第１通路３１の開口部４８（の内周縁）に対して配線１６が引っかかる態様で当接することにより、その引張力に基づいて応力集中部Ｐが形成される。そして、本実施形態の弁装置１は、その配線１６が折り曲げられた部分に応力集中部Ｐを形成することにより、気密端子２３における配線ピン２２の抜け出しを防止する。

即ち、配線１６が外部から引っ張られることにより、上記気密端子２３には、その封止材２６が充填された部分から配線ピン２２を引き抜く力が作用する。しかしながら、上記のように、気密端子２３よりも外部側に応力集中部Ｐが形成されることで、その配線ピン２２に作用する力が軽減される。そして、本実施形態の弁装置１は、更に大きな引張力が配線１６に作用した場合には、上記封止材２６が充填された部分から配線ピン２２が抜け出る前に、その応力集中部Ｐにおいて配線１６が破断するように構成されている。

以上、本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）弁装置１は、ガスタンク４の内部から同ガスタンク４の外部に配線１６を導出する配線通路２０を備えるとともに、同配線通路２０内には、配線１６の一部を構成する配線ピン２２の周囲に封止材２６を充填してなる気密端子２３が設けられる。また、配線通路２０には、気密端子２３よりもガスタンク４の外部側に、複数（二箇所）の折曲部５５，５６が形成される。そして、配線１６に対して外部から引張力が作用した場合には、これらの折曲部５５，５６において、配線１６に応力集中部Ｐが形成される。

即ち、配線１６に対して外部から引張力が作用した場合であっても、気密端子２３よりも外部側に応力集中部Ｐが形成されることで、その引張力に基づき上記配線ピン２２に作用する力、つまり封止材２６が充填された部分から配線ピン２２を引き抜く力が軽減される。従って、上記構成によれば、簡素な構成にて、効果的に配線ピン２２の抜け止めを図ることができる。そして、配線通路２０に複数の折曲部（５５，５６）を設け、より多くの応力集中部Ｐが配線１６に形成されるようにすることで、より顕著な効果を得ることができる。

（２）弁装置１は、その封止材２６が充填された部分から配線ピン２２が抜け出る前に、応力集中部Ｐにおいて配線１６が破断するように構成される。これにより、より確実に、その配線ピン２２の抜け止めを図ることができる。

（３）配線通路２０は、その折曲部５５を介して接続された第１通路３１及び第２通路３２のなす角、及び折曲部５６を介して接続された第２通路３２及び第３通路３３のなす角が、ともに略直角となるように形成される。これにより、効果的な応力集中部Ｐを形成することができる。

（４）配線通路２０は、二つの折曲部５５，５６を挟んで連続する第１通路３１、第２通路３２及び第３通路３３について、その両端に位置する第１通路３１及び第３通路３３が、ねじれの位置となるように形成される。このような構成とすることで、効果的な応力集中部Ｐを形成することができる。

（５）タンク外配置部２は、第２通路３２、ガス流路６及び電磁弁１３等の弁機構が内部に形成されたボディ３４と、同ボディ３４に対して着脱可能に取着された蓋部材３５とを備える。そして、同タンク外配置部２は、そのボディ３４から蓋部材３５が取り外されることにより、配線通路２０に形成された二つの折曲部５５，５６（第２通路３２に対する第１通路３１及び第３通路３３の各開口部４７，４８）がボディ３４の外部に露出される。

即ち、配線通路２０に折曲部５５，５６を形成することで、その配線通路２０に対する配線１６の挿通が難しくなる。しかしながら、上記構成によれば、折曲部５５，５６が外部に露出されるため、その配線１６の挿通作業を容易に行うことができるようになる。

（６）タンク外配置部２は、上記蓋部材３５がボディ３４から取り外されることによって、同ボディ３４の内部に形成された電磁弁収容室３６が外部に開放されるようになっている。そして、第２通路３２は、その蓋部材３５の取り外しにより、電磁弁収容室３６とともにボディ３４の外部に開放されるように、同電磁弁収容室３６に連接して形成される。

上記構成によれば、電磁弁収容室３６を、配線通路２０に配線１６を挿通するための作業スペースとして利用することができる。その結果、より容易に、その配線１６の挿通を行うことができるようになる。加えて、その電磁弁１３の電力供給配線４９を、配線１６とともに配線通路２０（第３通路３３）を介してボディ３４の外部に引き出すことができる。そして、これにより、シール部材（グロメット５２）を削減する等、構成の簡素化、及び低コスト化を図ることができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、本発明を、高圧水素用のガスタンク４に設けられた弁装置１に具体化した。しかし、これに限らず、その他の高圧ガスタンク用の弁装置に適用してもよい。

・上記実施形態では、配線通路２０には、二つの折曲部５５，５６が形成されることとした。しかし、これに限らず、折曲部の数は、一つでもよく、また３つ以上であってもよい。

・上記実施形態では、折曲部（５５，５６）を介して接続された二つの通路（３１，３２又は３２，３３）のなす角は、略直角であることとしたが、鋭角としても効果的な応力集中部Ｐを形成することができる。尚、有効に配線ピン２２の抜け止めを図ることが可能であれば、両者の角度は任意に変更してもよい。

・上記実施形態では、二つの折曲部５６，５６を挟んで連続する第１通路３１、第２通路３２及び第３通路３３について、その両端に位置する第１通路３１及び第３通路３３は、ねじれの位置にあることしたが、これについても、有効に配線ピン２２の抜け止めを図ることが可能であれば、任意に変更してもよい。

・上記実施形態では、ボディ３４から蓋部材３５が取り外されることにより、電磁弁収容室３６とともに上記第２通路３２がボディ３４の外部に開放される。そして、その蓋部材３５の取り外しにより、併せて、配線通路２０に形成された二つの折曲部５６，５６がボディ３４の外部に露出されることとした。しかし、これに限らず、蓋部材３５の取り外しにより、各折曲部５６，５６の少なくとも一つがボディ３４の外部に露出される構成であってもよい。

・また、蓋部材３５の取り外しにより、電磁弁１３以外の弁機構の収容室とともに配線通路の一部がボディ３４の外部に開放される構成であってもよい。このような構成としても、その収容室を作業スペースに用いて、配線通路２０に対する配線１６の挿通作業を容易化することができる。

次に、以上の実施形態から把握することのできる技術的思想を効果とともに記載する。
（イ）前記折曲部を介して接続された二つの通路のなす角が直角又は鋭角であること、を特徴とする弁装置。

（ロ）複数の前記折曲部を挟んで連続する複数の通路について、その両端に位置する二つの通路がねじれの位置にあること、を特徴とする弁装置。
上記各構成によれば、効果的な応力集中部を形成することができる。

１…弁装置、２…タンク外配置部、３…タンク内配置部、４…ガスタンク、６…ガス流路、１３…電磁弁、１５…温度センサ、１６…配線、２０…配線通路、２２…配線ピン、２３…気密端子、２６…封止材、３１…第１通路、３２…第２通路、３３…第３通路、３４…ボディ、３５…蓋部材、３６…電磁弁収容室、４７，４８…開口部、４９…電力供給配線、５２…グロメット、５５，５６…折曲部、Ｐ…応力集中部。

Claims

高圧ガスが貯留されたガスタンクの内外を連通するガス流路と、前記ガス流路を介した前記高圧ガスの流通を制御可能な弁機構と、前記ガスタンクの内部から該ガスタンクの外部に配線を導出する配線通路とを備えるとともに、前記配線通路内には、前記配線の一部を構成する配線ピンの周囲に封止材を充填してなる気密端子が設けられた弁装置において、
前記配線通路には、前記気密端子よりも外部側に、前記配線に作用する引張力に基づき前記配線を折り曲げて該配線に応力集中部を形成する折曲部が形成されること、
を特徴とする弁装置。
請求項１に記載の弁装置において、
前記配線に作用する引張力に基づき前記封止材が充填された部分から前記配線ピンが抜け出る前に、前記応力集中部において前記配線が破断するようにしたこと、
を特徴とする弁装置。
請求項１又は請求項２に記載の弁装置において、
前記配線通路には、複数の前記折曲部が形成されること、を特徴とする弁装置。
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の弁装置において、
内部に前記配線通路が形成されるボディと、着脱可能に前記ボディに取着される蓋部材とを備えるとともに、前記蓋部材の取り外しにより前記ボディの外部に前記折曲部が露出されること、を特徴とする弁装置。
請求項４に記載の弁装置において、
前記ボディ内には、前記ガス流路及び前記弁機構が収容される収容室が設けられ、
前記配線通路は、前記蓋部材の取り外しにより、前記折曲部に連続する通路が前記収容室とともに前記ボディの外部に開放されるように前記収容室に連接して形成されること、
を特徴とする弁装置。