JP7084198B2

JP7084198B2 - 弁装置

Info

Publication number: JP7084198B2
Application number: JP2018081522A
Authority: JP
Inventors: 琢也鈴木; 和毅岡村; 誉山崎; 稔彦嶋; 一志沼崎; 公洋坂本; 昭夫中村; 浩司木田
Original assignee: JTEKT Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: JTEKT Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-04-20
Filing date: 2018-04-20
Publication date: 2022-06-14
Anticipated expiration: 2038-04-20
Also published as: US11543052B2; EP3557115A1; CN110388485A; US20190323626A1; JP2019190516A; EP3557115B1

Description

本発明は、弁装置に関するものである。

従来、燃料電池車等に搭載されるガスタンクには、ガスタンク内部に貯留された高圧の水素ガスの流動を制御するための弁装置が設けられている（特許文献１参照）。
図７に示すように、上記の弁装置１００は、ガスタンクの内外を連通するガスの流路が設けられたボディ１０１と、ガスの流路に流動する水素ガスの流通を制御する逆止弁１０２とを備えている。ガスの流路には、ボディ１０１に取り付けられる継ぎ手１０３を介して水素ガスの供給元等の外部機器から延びる配管１０４が接続されるようになっている。

ボディ１０１には、継ぎ手１０３が取り付けられる第１取付穴１０５と、第１取付穴１０５の底面に開口する第２取付穴１０６と、第２取付穴１０６の底面に開口する拡径部１０９と、拡径部１０９の底面に開口する弁収容部１１０と、弁収容部１１０の底面に開口するガス流路としての充填路１０８が設けられている。第２取付穴１０６の内周面には、雌ねじ１０７が設けられている。

拡径部１０９及び弁収容部１１０には、充填路１０８から水素ガスが継ぎ手側へ逆流することを抑制する逆止弁１０２が設けられている。逆止弁１０２は、中央に弁孔１１２が設けられ拡径部１０９に収容される弁座１１１と、弁座１１１に接離することにより弁孔１１２を開閉するとともに弁収容部１１０に収容される弁体１１３と、弁体１１３を弁座１１１に向けて付勢する付勢部材１１４とを備えている。第２取付穴１０６には、第２取付穴１０６の雌ねじ１０７に螺合される雄ねじ１１６及び弁座１１１の弁孔１１２に連通する連通孔１２２を有する弁座固定部材１１５が螺合されている。弁座固定部材１１５は、弁座１１１を拡径部１０９と弁収容部１１０との段差部１１８に向けて押圧することで、同弁座１１１を段差部１１８に密着させる。そのため、ボディ１０１と弁座固定部材１１５との間の気密性が保たれている。継ぎ手１０３の先端部１１９と、第１取付穴１０５と第２取付穴１０６との段差部１２０との間には、シール部材１２１が圧縮された状態で設けられる。そのため、シール部材１２１が継ぎ手１０３とボディ１０１とにそれぞれ密着し、継ぎ手１０３とボディ１０１との間の気密性が保たれている。

特開２０１５－０３１３４８号公報

シール部材１２１は、前記のとおり継ぎ手１０３とボディ１０１との間の気密性を保つために設けられており、継ぎ手１０３と弁座固定部材１１５との間の気密性を保つようには構成されていない。すなわち、シール部材１２１と弁座固定部材１１５との間は実質的に隙間のある状態とされる。

そのため、上記の弁装置１００では、外部機器の配管１０４及び継ぎ手１０３を通じて充填路１０８に高圧の水素ガスが供給されるとき、シール部材１２１と弁座固定部材１１５との間から弁座固定部材１１５の雄ねじ１１６と第２取付穴１０６の雌ねじ１０７との螺合部分１１７に高圧の水素ガスが進入し、螺合部分１１７に高圧の水素ガスが溜まることがある。そのため、弁座固定部材１１５の雄ねじ１１６と第２取付穴１０６の雌ねじ１０７とに応力が生じる。

また、外部機器の配管１０４からの水素ガスの供給を停止させると、継ぎ手１０３の内部の圧力が螺合部分１１７の圧力よりも小さくなることがある。そのため、螺合部分１１７に溜まった高圧の水素ガスがシール部材１２１と弁座固定部材１１５との間から継ぎ手１０３の内部に戻される。さらに、外部機器の配管１０４及び継ぎ手１０３を通じて充填路１０８に高圧の水素ガスが再び供給されるとき、上記のメカニズムにより螺合部分１１７に高圧の水素ガスが再び溜まり、弁座固定部材１１５の雄ねじ１１６と第２取付穴１０６の雌ねじ１０７とに再び応力が生じる。すなわち、螺合部分１１７に応力が繰り返し生じる。このため、螺合部分１１７及びその周辺箇所の疲労強度に影響するおそれがあった。

本発明の目的は、装置内を流動するガスが装置の強度に影響することを抑制可能なシール構造を備えた弁装置を提供することである。

上記目的を達成する弁装置は、高圧のガスが貯留されるガスタンクの内外を連通するガス流路を有するボディと、前記ボディに取り付けられるとともに前記ガス流路に配管を接続するための継ぎ手と、前記ガスタンクの内部のガスが前記ガス流路から前記継ぎ手に向けて逆流することを抑制する逆止弁であって、弁孔を有する弁座と、前記弁孔を開閉する弁体とを備える逆止弁と、前記弁座を前記ボディに固定するとともに前記弁孔に連通する連通孔を有する弁座固定部材であって、外周面に雄ねじが設けられている弁座固定部材とを備えることを前提としている。前記ボディには、前記ボディの外部側から前記継ぎ手、前記弁座固定部材の順に前記継ぎ手及び前記弁座固定部材が取り付けられる取付穴であって、前記弁座固定部材の前記雄ねじと螺合する雌ねじが内周面に設けられている取付穴が設けられ、前記継ぎ手と前記弁座固定部材との間には、前記継ぎ手と前記弁座固定部材との間の気密性を保つシール部材が圧縮された状態で設けられ、前記シール部材の外周縁は、前記雌ねじと前記雄ねじとの螺合部分よりも径方向内側に位置している。

この構成によれば、シール部材の継ぎ手と弁座固定部材とにより圧縮される部位は、雌ねじと雄ねじとの螺合部分よりも径方向内側（弁座固定部材の連通孔の内周面側）に位置する。そのため、継ぎ手からガス流路に向けてガスが供給される場合、供給されるガスは、雌ねじと雄ねじとの螺合部分に到達する前に継ぎ手と弁座固定部材との間で圧縮されるシール部材により遮断される。したがって、弁座固定部材とボディとの螺合部分にガスが到達することを抑制できる。これにより、前記螺合部分に応力が生じること、ひいては、この応力が装置の強度に影響することを抑制できる。

上記構成において、前記継ぎ手の前記弁座固定部材と対向する先端部には、前記シール部材を収容するシール部材収容部が設けられ、前記弁座固定部材における前記先端部が対向する端面に前記先端部が当接した状態で前記シール部材が前記継ぎ手と前記弁座固定部材との間で圧縮されていることが好ましい。

この構成によれば、シール部材を継ぎ手のシール部材収容部に収容した状態で継ぎ手をボディの取付穴に取り付けることができるため、継ぎ手と弁座固定部材との間でのシール部材の位置決めを実施でき、シール部材の組み付け性が向上する。

また、シール部材をシール部材収容部に収容した状態で継ぎ手をボディの取付穴に取り付けた場合、継ぎ手の先端部が弁座固定部材の端面に当接していない状態であれば、圧縮されたシール部材が継ぎ手の先端部と弁座固定部材の端面との間に入り込むことがある。ひいては、シール部材のシール機能が低下してしまう。その点、この構成によれば、継ぎ手の先端部と弁座固定部材の端面との間にシール部材が入り込むことを抑制できる。そのため、継ぎ手と弁座固定部材との間において、シール部材が気密性を保つ能力を維持できる。

また、継ぎ手の先端部と弁座固定部材の端面との間でも雌ねじと雄ねじとの螺合部分にガスが到達することをより効果的に抑制できる。
ここで、弁装置の外部から継ぎ手に対して衝撃が加わることを想定する。この場合、衝撃が加わる方向によっては、継ぎ手の軸線に対して傾くことにより継ぎ手が取付穴から離脱することがある。継ぎ手の先端部の外周縁にテーパ面が設けられていない構成が基本であるが、この構成が採用されると、継ぎ手の先端部における外周縁の一部分は、取付穴の内周面に食い込むかたちで引っ掛かる。そのため、継ぎ手の先端部における取付穴の内周面に引っ掛かった部分を支点として継ぎ手が回転するようにボディの取付穴から離脱しようとする。ひいては、継ぎ手の先端部から弁座固定部材における継ぎ手の軸線から偏った位置に対して荷重が付与され、雌ねじと雄ねじとの螺合部分に応力が生じる。

そこで、前記継ぎ手の前記弁座固定部材と対向する先端部は円筒状をなし、前記先端部における外周には、前記弁座固定部材に向かうにつれて徐々に前記先端部の外径が小さくなるテーパ面が設けられていることが好ましい。

この構成によれば、継ぎ手がその軸線に対して傾くようにボディの取付穴から離脱する場合、継ぎ手の先端部のテーパ面により継ぎ手の先端部がボディの取付穴の内周面に対する引っ掛かりが解消されやすくなる。ひいては、継ぎ手の先端部から弁座固定部材に対して荷重が付与されることも解消されやすくなる。そのため、継ぎ手の先端部にテーパ面が設けられていない構成と比較して、雌ねじと雄ねじとの螺合部分に生じる応力を抑制しつつ、継ぎ手を取付穴から離脱させることができる。

上記構成において、前記継ぎ手の内部には、絞り弁機構が収容される絞り弁機構収容孔であって、前記連通孔の軸線上に設けられる絞り弁機構収容孔が設けられており、前記絞り弁機構は、前記連通孔と連通する連通路が設けられている円柱状の流路形成部材であって、前記絞り弁機構収容孔の内周面との間に隙間をもって収容されることにより前記連通路と連通するガス流路を形成する流路形成部材を含み、前記連通路と前記隙間との間で異物を回収する円筒状のフィルタ部が前記流路形成部材を包囲するように設けられ、前記フィルタ部は、円筒状のフィルタと、前記フィルタの両端部を挟みこむかたちで配置されることにより前記フィルタの両端部との間から前記連通路への異物の進入を抑制する円環状のガスケットと、前記ガスケットを前記フィルタの両端部との間で圧縮させた状態で前記流路形成部材に嵌合されている円環状の固定部材とを有し、前記固定部材は、前記シール部材に当接していることが好ましい。

固定部材がシール部材に当接していない構成を採用する場合、絞り弁機構を介して継ぎ手の絞り弁機構収容孔の内周面と流路形成部材の外周面との間の隙間に高圧のガスが流動するとき、高圧のガスにより固定部材が弁座固定部材側に向けて位置がずれることがある。すなわち、フィルタの両端部に設けられたガスケットの圧縮が弱まり、フィルタの両端部とガスケットとの間から連通路に異物が進入する。ひいては、流路形成部材の連通路を介してボディのガス流路側に異物が進入し、弁体と弁座との間に異物が挟まり逆止弁の機能に影響を及ぼしてしまう。

その点、この構成によれば、絞り弁機構を介して流動する高圧のガスにより固定部材が弁座固定部材側に位置がずれることが抑制できる。したがって、継ぎ手の内部のフィルタ部の機能を維持しつつ、逆止弁の機能を維持することができる。

本発明の弁装置によれば、弁座固定部材及びボディの螺合部分へのガスの流動を抑制できる。

弁装置の概略構成図。弁装置におけるボディと供給側継ぎ手との連結部分を示す断面図。弁装置の逆止弁周辺の断面図。弁装置の供給側継ぎ手の先端部周辺の断面図。弁装置の供給側継ぎ手に衝撃が加わったときの供給側継ぎ手の変位を示した概略図。弁装置の変形例におけるボディと供給側継ぎ手との連結部分を示す断面図。従来のボディと継ぎ手との連結部分を示す断面図。

以下、弁装置の一実施形態を説明する。
図１に示すように、弁装置１は、高圧（例えば、７０ＭＰａ）の水素ガスが貯留されたガスタンク２の取付口３に取り付けられる。弁装置１は、アルミ合金製のボディ４と、ボディ４に取り付けられるとともに水素ガスの供給元から延びる供給配管５を接続するための供給側継ぎ手６と、燃料電池等の送出先へ延びる送出配管７を接続するための送出側継ぎ手８とを備えている。ボディ４は、ガスタンク２の外部に配置される箱状の本体部１１、及び取付口３に挿入される取付部１２を有している。取付部１２は、本体部１１の底面１１ａに対して直交する方向（図１中、下側）に延びている。取付部１２の形状は、円柱状である。

本体部１１には、供給配管５から流入する水素ガスをガスタンク２内に充填するための充填路１３、及び送出配管７を介して水素ガスを燃料電池等の送出先に送出するための送出路１４が設けられている。取付部１２には、充填路１３及び送出路１４のそれぞれに接続されるとともにガスタンク２内に開口する接続路１５が設けられている。本実施形態では、充填路１３及び接続路１５によってガスタンク２の内外を連通するガス流路が構成されている。充填路１３と供給側継ぎ手６との間には、ガスタンク２内に充填された水素ガスがガス流路から供給側継ぎ手６に向けて逆流することを抑制する逆止弁１６が設けられている。送出路１４には、送出先への水素ガスの供給を制御する電磁弁１７が設けられている。そして、弁装置１では、供給側継ぎ手６に供給配管５が連結されることで充填路１３及び接続路１５に供給配管５が接続され、送出側継ぎ手８に送出配管７が連結されることで送出路１４に送出配管７が接続されるようになっている。なお、供給側継ぎ手６は、ガス流路に供給配管５を接続するための継ぎ手の一例である。

次に、ボディ４と供給側継ぎ手６との連結部分近傍の構成について説明する。
図２に示すように、本体部１１には、取付穴２１が設けられている。取付穴２１は、本体部１１の側面１１ｂに直交する方向に延びている。取付穴２１は、側面１１ｂに開口する第１取付穴２２と、第１取付穴２２の底面に開口する第２取付穴２３とを有している。すなわち、第１取付穴２２及び第２取付穴２３は、ボディ４の外部側からこの順に設けられている。第１取付穴２２と第２取付穴２３とは、同軸上に設けられている。第１取付穴２２の内周面のうち側面１１ｂの開口部側には、雌ねじ２２ａが設けられている。第２取付穴２３の内周面には、雌ねじ２３ａが設けられている。第２取付穴２３には、円筒状の弁座固定部材３０が取り付けられている。弁座固定部材３０の外周面には、雄ねじ３０ａが設けられている。弁座固定部材３０の雄ねじ３０ａは、第２取付穴２３の雌ねじ２３ａに螺合されている。また、弁座固定部材３０の中央部には、厚さ方向に貫通する連通孔３０ｂが設けられている。連通孔３０ｂは、取付穴２１と同軸上に設けられている。また、本体部１１には、第２取付穴２３の底面に開口するとともに充填路１３に連通する逆止弁収容穴２４が設けられている。逆止弁収容穴２４は、取付穴２１と同軸上に設けられている。逆止弁収容穴２４には、逆止弁１６が収容されている。

供給側継ぎ手６は、工具等により把持される筒状の把持部４１と、把持部４１からボディ４側に延出された円筒状の先端部４２と、把持部４１から反ボディ側（図２中の右側）
へ延出された配管側連結部４３とを有している。把持部４１、先端部４２及び配管側連結部４３は、同軸上に設けられている。先端部４２は、ボディ４の第１取付穴２２に取り付けられ、弁座固定部材３０と対向している。先端部４２の外周面における把持部４１側には、雄ねじ４２ａが設けられている。先端部４２の雄ねじ４２ａは、第１取付穴２２の雌ねじ２２ａに螺合されている。先端部４２における雄ねじ４２ａを基準とした把持部４１と反対側の外周には、テーパ面４２ｂが設けられている。テーパ面４２ｂは、弁座固定部材３０に向かうにつれて徐々に先端部４２の外径が小さくなるように設けられている。なお、第１取付穴２２の雌ねじ２２ａ及び先端部４２の雄ねじ４２ａにおける供給側継ぎ手６の軸線に沿った長さは、所定の衝撃荷重が供給側継ぎ手６に作用したときに供給側継ぎ手６が第１取付穴２２から離脱しやすくなるように可能な限り最小の長さに設定されている。

先端部４２及び把持部４１の内部には、弁座固定部材３０の連通孔３０ｂの軸線上に設けられる絞り弁機構収容孔４４が設けられている。配管側連結部４３の内部には、絞り弁機構収容孔４４と同軸上に設けられる供給路４５が設けられている。絞り弁機構収容孔４４及び供給路４５は互いに連通している。供給路４５の内径は、絞り弁機構収容孔４４の内径よりも小さい。絞り弁機構収容孔４４には、絞り弁機構５０が収容されている。

次に、逆止弁１６周辺の構成について説明する。
図３に示すように、本体部１１の逆止弁収容穴２４は、第２取付穴２３の底面に開口する拡径部２４ａと、拡径部２４ａの底面に開口し、底面に充填路１３に連通する弁収容部２４ｂとを有している。

逆止弁１６は、拡径部２４ａに収容される弁座６１と、弁収容部２４ｂに収容される弁体６２と、弁体６２を弁座６１側へ付勢するコイルばね６３とを備えている。弁座６１は、弁座固定部材３０の連通孔３０ｂに連通する弁孔６１ａを有している。弁座６１は、弁座固定部材３０が第２取付穴２３に螺合されることにより、拡径部２４ａと弁収容部２４ｂとの段差面２５に押し付けられる。そのため、弁座６１は、弁座固定部材３０によりボディ４に対して固定される。また、弁座６１は、弁座固定部材３０により段差面２５に押し付けられることにより、ボディ４と弁座固定部材３０との間の気密性を保っている。弁体６２には、閉塞部６４と、小径筒部６５と、大径筒部６６と、支持部６７とが弁座６１側からこの順に設けられている。閉塞部６４の形状は、小径筒部６５から離れるにつれて先細となるテーパ状である。小径筒部６５、大径筒部６６、及び支持部６７の形状は、それぞれ円筒状である。閉塞部６４の先端は、弁孔６１ａを開閉する。つまり、弁体６２が弁座６１に対して接離することで、ガス流路、すなわち充填路１３が開閉される。小径筒部６５には、その内外に貫通した複数の横孔６８が設けられている。大径筒部６６の外周面は、弁収容部２４ｂの内周面に摺接する。支持部６７の外径は、大径筒部６６の外径よりも若干小さい。コイルばね６３は、弁座６１側の一端部が弁体６２の大径筒部６６と支持部６７との段差部に当接し、充填路１３側の他端部が弁収容部２４ｂの底面に当接している。コイルばね６３は、弁体６２を弁座６１へ向けて付勢している。コイルばね６３の付勢力により弁体６２の閉塞部６４は、弁座６１の弁孔６１ａを閉塞している。

次に、供給側継ぎ手６の先端部４２周辺の構成について説明する。
図４に示すように、先端部４２の内部には、絞り弁機構収容孔４４に連続して有底円筒状のシール部材収容部４２ｃが設けられている。シール部材収容部４２ｃの内径は、絞り弁機構収容孔４４の内径よりも大きく、弁座固定部材３０の外径よりも小さい。シール部材収容部４２ｃの内部には、円環状のシール部材７０が収容されている。シール部材７０の厚さは、シール部材収容部４２ｃの深さ（軸方向長さ）よりも若干大きく設定されている。シール部材７０は、弁座固定部材３０の先端部４２と対向する端面３０ｃと、先端部４２のシール部材収容部４２ｃの底面４２ｄとの間で圧縮されることで、供給側継ぎ手６と弁座固定部材３０との間の気密性を保っている。より詳しくは、シール部材７０の外周縁は、第２取付穴２３の雌ねじ２３ａと弁座固定部材３０の雄ねじ３０ａとの螺合部分よりも弁座固定部材３０の連通孔３０ｂの内周面側に位置している。そのため、シール部材７０の圧縮される部分は、前記螺合部分よりも径方向内側（連通孔３０ｂの内周面側）に位置している。ここで、供給側継ぎ手６の先端部４２の前進端は、弁座固定部材３０の端面３０ｃにより規定される。すなわち、先端部４２は、第１取付穴２２に螺合されたとき、弁座固定部材３０の端面３０ｃに当接している。そのため、先端部４２が弁座固定部材３０の端面３０ｃに当接するまで第１取付穴２２に螺合された状態でシール部材７０が供給側継ぎ手６と弁座固定部材３０との間で圧縮される。なお、前進端とは、先端部４２が第１取付穴２２に螺合された場合に先端部４２がそれ以上第１取付穴２２の底面側に進入できなくなったときの先端部４２の弁座固定部材３０と対向する端部の位置を示している。

絞り弁機構５０は、絞り弁５１と、絞り弁５１を絞り弁機構収容孔４４の内部で支持する円柱状の流路形成部材５２とを有している。
流路形成部材５２には、弁室形成部５３と、柱状部５４と、管状部５５と、嵌合部５６とが配管側連結部４３側からこの順に設けられている。弁室形成部５３の形状は、円筒状である。弁室形成部５３は、絞り弁機構収容孔４４に内嵌される。柱状部５４の形状は、円柱状である。柱状部５４の外径は、弁室形成部５３の外径よりも小さい。また、柱状部５４には、絞り弁機構収容孔４４の軸線に直交する径方向に貫通するとともに弁室形成部５３内に開口した流路５７が形成されている。管状部５５の形状は、円筒状である。管状部５５の外径は、柱状部５４の外径よりも小さい。また、管状部５５には、その内外に貫通した複数の連通路５８が設けられている。連通路５８は、弁座固定部材３０の連通孔３０ｂと連通している。嵌合部５６の形状は、円筒状である。嵌合部５６の外径は、管状部５５の外径よりも若干小さい。なお、柱状部５４及び管状部５５の外周面と絞り弁機構収容孔４４の内周面との間には、隙間５９が形成される。隙間５９は、連通路５８と連通している。そのため、隙間５９は、ガス流路として機能する。

絞り弁５１は、絞り弁機構収容孔４４と供給路４５との境界部分である弁座８１に対して接離する弁体８２と、弁体８２を弁座８１側に付勢するコイルばね８３とを備えている。弁体８２には、弁部８４と、筒状部８５と、収容筒部８６とが弁座８１側からこの順に設けられている。弁部８４の形状は、筒状部８５から離れるにつれて先細となるテーパ状である。そして、弁部８４には、その先端部中央及び筒状部８５内に開口する微小な微細孔８７が設けられている。筒状部８５の形状は、円筒状である。また、筒状部８５には、その内外に貫通した複数の横孔８８が設けられている。収容筒部８６の形状は、円筒状である。収容筒部８６の外周面は、弁室形成部５３の内周面に摺接する。収容筒部８６の内径は、筒状部８５の外径よりも大きい。

コイルばね８３は、弁座８１側の一端部が弁体８２の収容筒部８６の底部に当接し、弁室形成部５３の底部側の他端部が弁室形成部５３の底面に当接している。コイルばね８３は、弁体８２を弁座８１へ向けて付勢している。コイルばね８３の付勢力により弁体８２の弁部８４は、供給路４５を閉塞している。

また、流路形成部材５２の管状部５５を包囲するように、フィルタ部９０が設けられている。フィルタ部９０は、隙間５９から連通路５８へ流動する水素ガスに含まれる異物を回収する機能を有している。

フィルタ部９０は、円筒状のフィルタ９１と、フィルタ９１の両端部を挟みこむかたちで配置される円環状のガスケット９２と、ガスケット９２をフィルタ９１の両端部で圧縮させる円環状の固定部材９３とを備えている。フィルタ９１は、流路形成部材５２の軸線に直交する径方向において連通路５８と隙間５９とに対応する位置に設けられている。ガスケット９２の１つは、フィルタ９１の一端部と、柱状部５４及び管状部５５との段差部との間に設けられている。ガスケット９２のもう１つは、フィルタ９１の他端部と固定部材９３との間に設けられている。固定部材９３には、流路形成部材５２の軸線に沿ってガスケット９２を圧縮させた状態で嵌合部５６が嵌合されている。そのため、フィルタ９１とガスケット９２とは互いに密着した状態となり、フィルタ９１とガスケット９２との間から管状部５５に異物が進入することを抑制している。また、固定部材９３は、シール部材７０に当接している。

次に、弁装置１の動作について説明する。
ガスタンク２に水素ガスを充填する場合には、供給側継ぎ手６に供給配管５が接続され、水素ガスが送り込まれる。このとき、絞り弁５１の弁体８２は、水素ガスの圧力により、コイルばね８３の付勢力に抗してボディ４側に移動し、弁座８１から離座する。これにより、大量の水素ガスが供給路４５を介して流路形成部材５２の弁室形成部５３内に流入する。弁室形成部５３内に流入した水素ガスは、弁体８２に形成された横孔８８、流路形成部材５２の柱状部５４に形成された流路５７、隙間５９、フィルタ９１、管状部５５の連通路５８、弁座固定部材３０の連通孔３０ｂを介して逆止弁収容穴２４側に流入する。そして、逆止弁１６の弁体６２は、水素ガスの圧力により、コイルばね６３の付勢力に抗して充填路１３側に移動し、弁座６１から離座する。これにより、水素ガスが弁収容部２４ｂ内に流入し、弁体６２の横孔６８から弁体６２内を通って、ガスタンク２内に水素ガスが充填される。

一方、ガスタンク２に水素ガスを充填しない場合には、弁体６２がガスタンク２（充填路１３）内の水素ガスの圧力及びコイルばね６３の付勢力により弁座６１側に付勢されて弁座６１に着座する。これにより、弁座６１の弁孔６１ａが閉塞し、ガスタンク２の内部の水素ガスが供給側継ぎ手６側に逆流することが抑制される。また、弁体８２は、コイルばね８３の付勢力により弁座８１に着座する。なお、弁体８２には微細孔８７が形成されている。そのため、弁体８２が着座した状態でも、水素ガスの流通が完全には遮断されず、絞り弁機構収容孔４４から供給路４５への微量の水素ガスの流通を可能とする過流防止弁として機能する。そのため、例えば弁体６２が損傷等した場合には、微量の水素ガスが絞り弁５１を介してボディ４の外部に放出されることで、作業者が弁装置１（逆止弁１６）の異常を検知できる。

本実施形態の作用及び効果を説明する。
（１）シール部材７０の供給側継ぎ手６と弁座固定部材３０とにより圧縮される部位は、第２取付穴２３の雌ねじ２３ａと弁座固定部材３０の雄ねじ３０ａとの螺合部分よりも径方向内側、すなわち弁座固定部材３０の連通孔３０ｂの内周面側に位置する。そのため、供給側継ぎ手６から充填路１３及び接続路１５に向けて水素ガスが供給される場合、供給される水素ガスは、雌ねじ２３ａと雄ねじ３０ａとの螺合部分に到達する前に供給側継ぎ手６と弁座固定部材３０との間で圧縮されるシール部材７０により遮断される。したがって、弁座固定部材３０とボディ４との螺合部分に水素ガスが到達することを抑制できる。これにより、弁座固定部材３０とボディ４との螺合部分に応力が生じること、ひいては、この応力が弁装置１の強度に影響することを抑制できる。

（２）また、図７に示す従来の構成であれば、弁座固定部材１１５の雄ねじ１１６と第２取付穴１０６の雌ねじ１０７との螺合部分１１７に溜まった高圧の水素ガスがシール部材１２１と弁座固定部材１１５との間から継ぎ手１０３の内部に戻されるときにガス抜け音がすることがある。その点、本実施形態によれば、水素ガスが雌ねじ２３ａと雄ねじ３０ａとの螺合部分に到達する前に供給側継ぎ手６と弁座固定部材３０との間で圧縮されるシール部材７０により遮断されるためガス抜け音が抑制することができる。

（３）シール部材７０を供給側継ぎ手６のシール部材収容部４２ｃに収容した状態で供給側継ぎ手６をボディ４の第１取付穴２２に取り付けることができる。そのため、供給側継ぎ手６と弁座固定部材３０との間でのシール部材７０の位置決めを実施でき、シール部材７０の組み付け性が向上する。

（４）また、シール部材７０をシール部材収容部４２ｃに収容した状態で供給側継ぎ手６をボディ４の第１取付穴２２に取り付けた場合、供給側継ぎ手６の先端部４２が弁座固定部材３０の端面３０ｃに当接していない状態であれば、圧縮されたシール部材７０が供給側継ぎ手６の先端部４２と弁座固定部材３０の端面３０ｃとの間に入り込むことがある。ひいては、シール部材７０のシール機能が低下してしまう。その点、供給側継ぎ手６の先端部４２と弁座固定部材３０の端面３０ｃとが当接している。そのため、供給側継ぎ手６の先端部４２と弁座固定部材３０の端面３０ｃとの間にシール部材７０が入り込むことを抑制できる。したがって、供給側継ぎ手６と弁座固定部材３０との間において、シール部材７０が気密性を保つ能力を維持できる。

（５）また、供給側継ぎ手６の先端部４２と弁座固定部材３０の端面３０ｃとの間でも第２取付穴２３の雌ねじ２３ａと弁座固定部材３０の雄ねじ３０ａとの螺合部分に水素ガスが到達することをより効果的に抑制できる。

（６）弁装置１の外部から供給側継ぎ手６に対して衝撃が加わることを想定する。この場合、衝撃が加わる方向によっては、供給側継ぎ手６の軸線に対して傾くことにより供給側継ぎ手６が第１取付穴２２から離脱することがある。供給側継ぎ手６の先端部４２の外周にテーパ面４２ｂが設けられていない構成が基本であるが、この構成が採用されると、供給側継ぎ手６の先端部４２における外周の一部分は、第１取付穴２２の内周面に食い込むかたちで引っ掛かる。そのため、供給側継ぎ手６の先端部４２における第１取付穴２２の内周面に引っ掛かった部分を支点として供給側継ぎ手６が回転するように第１取付穴２２から離脱しようとする。ひいては、供給側継ぎ手６の先端部４２から弁座固定部材３０の端面３０ｃにおける供給側継ぎ手６の軸線から偏った位置に対して荷重が付与され、第２取付穴２３の雌ねじ２３ａと弁座固定部材３０の雄ねじ３０ａとの螺合部分に応力が生じる。

その点、図５に示すように、供給側継ぎ手６がその軸線に対して傾くようにボディ４の第１取付穴２２から離脱する場合、供給側継ぎ手６の先端部４２のテーパ面４２ｂにより供給側継ぎ手６の先端部４２が第１取付穴２２の内周面に対する引っ掛かりが解消されやすくなる。ひいては、供給側継ぎ手６の先端部４２から弁座固定部材３０の端面３０ｃに対して荷重が付与されることも解消されやすくなる。そのため、供給側継ぎ手６の先端部４２にテーパ面４２ｂが設けられていない構成と比較して、第２取付穴２３の雌ねじ２３ａと弁座固定部材３０の雄ねじ３０ａとの螺合部分に生じる応力を抑制しつつ、供給側継ぎ手６を第１取付穴２２から離脱させることができる。なお、説明の便宜上、図５には第１取付穴２２と供給側継ぎ手６の先端部４２の位置関係のみを記載している。

（７）固定部材９３がシール部材７０に当接していない構成を採用する場合、絞り弁機構５０を介して供給側継ぎ手６の絞り弁機構収容孔４４の内周面と流路形成部材５２の外周面との間の隙間５９に高圧の水素ガスが流動するとき、高圧の水素ガスにより固定部材９３が弁座固定部材３０側に向けて位置がずれることがある。すなわち、フィルタ９１の両端部に設けられたガスケット９２の圧縮が弱まり、フィルタ９１の両端部とガスケット９２との間から連通路５８に異物が進入する。ひいては、流路形成部材５２の連通路５８を介してボディ４の充填路１３側に異物が進入し、弁体６２と弁座６１との間に異物が挟まり逆止弁１６の機能に影響を及ぼしてしまう。

その点、固定部材９３は、シール部材７０に当接している。そのため、絞り弁機構５０を介して流動する高圧の水素ガスにより固定部材９３が弁座固定部材３０側に位置がずれることが抑制できる。したがって、供給側継ぎ手６の内部のフィルタ部９０の機能を維持しつつ、逆止弁１６の機能を維持することができる。

なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変形例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・本実施形態において、フィルタ部９０のフィルタ９１は、絞り弁機構収容孔４４の軸線に直交する径方向において連通路５８及び隙間５９に対応する位置に設けられていたが、これに限らない。

例えば、図６に示すように、流路形成部材５２の柱状部５４を割愛し、弁室形成部５３と管状部５５を連結するように変更する。管状部５５に弁室形成部５３の内部に連通する流路５７を設けるように変更する。絞り弁機構収容孔４４の軸線に直交する径方向において、フィルタ９１を連通路５８及び流路５７の径方向に貫通している部分に対応する位置に設けるように変更する。

・本実施形態において、フィルタ部９０を割愛してもよい。同様に、絞り弁機構５０を割愛してもよい。
・本実施形態において、供給側継ぎ手６の先端部４２にテーパ面４２ｂを設けていたが、テーパ面４２ｂを割愛した単なる寸胴状をなす先端部としてもよい。

・また、先端部４２のテーパ面４２ｂを以下のように変更してもよい。
図６に示すように、先端部４２のテーパ面４２ｂに代替して円環状の円弧面４２ｅを採用してもよい。円弧面４２ｅは、弁座固定部材３０に向かうにつれて徐々に先端部４２の外径が小さくなるように設けられている。円弧面４２ｅは、弁座固定部材３０に向かうにつれて滑らかな曲面形状となるように設けられている。

また、テーパ面４２ｂ及び円弧面４２ｅに限らず、先端部４２の形状が段付き円筒状となるように変更する等、供給側継ぎ手６が第１取付穴２２から離脱するときに、先端部４２の外周が第１取付穴２２の内周面に対して引っ掛かり難くなるように適宜変更してもよい。

・本実施形態において、先端部４２の弁座固定部材３０と対向する部分と弁座固定部材３０の端面３０ｃとが当接していたが、隙間をあけてもよい。この場合、弁座固定部材３０の端面３０ｃと、シール部材収容部４２ｃの底面４２ｄとの間でシール部材７０が圧縮されていればよい。

・また、シール部材収容部４２ｃを割愛してもよい。この場合、先端部４２の弁座固定部材３０と対向する端部と、弁座固定部材３０の端面３０ｃとの間にシール部材７０を設けてもよい。

・本実施形態において、第１取付穴２２の内径は、第２取付穴２３の内径よりも大きいが、例えば第１取付穴２２の内径と第２取付穴２３の内径を同じにしてもよい。このとき、取付穴２１の内周面における弁座固定部材３０の雄ねじ３０ａに対応する位置に雌ねじを設けるようにする。

・また、第１取付穴２２の雌ねじ２２ａ及び供給側継ぎ手６の先端部４２の雄ねじ４２ａを割愛してもよい。この場合、先端部４２を第１取付穴２２の内部に圧入嵌合させる。
・本実施形態において、コイルばね６３，８３を用いたが、これに限らず、例えば皿ばねや弾性体等を用いてもよい。また、水素ガスの圧力により弁体６２を弁座６１側に付勢することが可能な場合、及び水素ガスの圧力により弁体８２を弁座８１側に付勢することが可能な場合には、コイルばね６３，８３、皿ばね及び弾性体を設けなくともよい。

・本実施形態において、弁装置１を水素ガスが貯留されるガスタンク２に取り付けたが、これに限らず、水素ガス以外のガスが貯留されるガスタンクに取り付けてもよい。

１…弁装置、２…ガスタンク、４…ボディ、５…供給配管、６…供給側継ぎ手、１３…充填路、１４…接続路、１６…逆止弁、２１…取付穴、２２…第１取付穴２２…第２取付穴、２３ａ…雌ねじ、３０…弁座固定部材、３０ａ…雄ねじ、３０ｂ…連通孔、３０ｃ…端部、６１…弁座、６１ａ…弁孔、６２…弁体、４２…先端部、４２ｂ…テーパ面、４２ｃ…シール部材収容部、４４…絞り弁機構収容孔、５０…絞り弁機構、５２…流路形成部材、５８…連通路、５９…隙間、７０…シール部材、９０…フィルタ部、９１…フィルタ、９２…ガスケット、９３…固定部材。

Claims

高圧のガスが貯留されるガスタンクの内外を連通するガス流路を有するボディと、
前記ボディに取り付けられるとともに前記ガス流路に配管を接続するための継ぎ手と、
前記ガスタンクの内部のガスが前記ガス流路から前記継ぎ手に向けて逆流することを抑制する逆止弁であって、弁孔を有する弁座と、前記弁孔を開閉する弁体とを備える逆止弁と、
前記弁座を前記ボディに固定するとともに前記弁孔に連通する連通孔を有する弁座固定部材であって、外周面に雄ねじが設けられている弁座固定部材とを備え、
前記ボディには、前記ボディの外部側から前記継ぎ手、前記弁座固定部材の順に前記継ぎ手及び前記弁座固定部材が取り付けられる取付穴であって、前記弁座固定部材の前記雄ねじと螺合する雌ねじが内周面に設けられている取付穴が設けられ、
前記継ぎ手と前記弁座固定部材との間には、前記継ぎ手と前記弁座固定部材との間の気密性を保つシール部材が圧縮された状態で設けられ、
前記シール部材の外周縁は、前記雌ねじと前記雄ねじとの螺合部分よりも径方向内側に位置しており、
前記継ぎ手の前記弁座固定部材と対向する先端部には、前記シール部材を収容するシール部材収容部が設けられ、
前記継ぎ手の内部には、絞り弁機構が収容される絞り弁機構収容孔であって、前記連通孔の軸線上に設けられる絞り弁機構収容孔が設けられており、
前記絞り弁機構は、前記連通孔と連通する連通路が設けられている円柱状の流路形成部材であって、前記絞り弁機構収容孔の内周面との間に隙間をもって収容されることにより前記連通路と連通するガス流路を形成する流路形成部材を含み、
前記連通路と前記隙間との間で異物を回収する円筒状のフィルタ部が前記流路形成部材を包囲するように設けられ、
前記フィルタ部は、円筒状のフィルタと、前記フィルタの両端部を挟みこむかたちで配置されることにより前記フィルタの両端部との間から前記連通路への異物の進入を抑制する円環状のガスケットと、前記ガスケットを前記フィルタの両端部との間で圧縮させた状態で前記流路形成部材に嵌合されている円環状の固定部材とを有し、
前記固定部材と前記シール部材とは、前記連通孔の軸方向における対向面同士が当接している
弁装置。
前記弁座固定部材における前記先端部が対向する端面に前記先端部が当接した状態で前記シール部材が前記継ぎ手と前記弁座固定部材との間で圧縮されている
請求項１に記載の弁装置。
前記先端部は円筒状をなし、
前記先端部における外周には、前記弁座固定部材に向かうにつれて徐々に前記先端部の外径が小さくなるテーパ面が設けられている
請求項１または請求項２に記載の弁装置。