JP7236697B2 - バルブ装置及びガス消費ユニット - Google Patents

Description

本発明は、例えば、貯蔵容器に取付けて流体の導通を規制できるとともに、所定圧力より大きな過剰圧力を開放する安全弁を備えたバルブ装置及びガス消費ユニットに関する。

一般的に、ガスなどの流体を導通させるとともに、開放状態と封止状態と切り替える開閉弁を備えたバルブ装置において、意図しない過剰圧力が作用した場合、圧力を開放する安全弁が備えられることがある（特許文献１参照）。

このようなバルブ装置は、特許文献１に示すように、流体が導通する流路から分岐し、流体が導通する導通口と反対向きに突出するように安全弁が配置されているため、用途に応じてコンパクトなバルブ装置を構成することは困難であった。

特開平７－２２５０００号公報

そこで本発明は、貯蔵容器に取付けて流体の導通を規制できるとともに、所定圧力より大きな過剰圧力を開放する安全弁を備えていても小型化できるバルブ装置及びガス消費ユニットを提供することを目的とする。

この発明は、流体が通過する流路と、該流路の中間部分において開閉を切り替える開閉弁と、所定圧力より大きな過剰圧力の前記流体を開放する安全弁とを備えたバルブ装置であって、前記流路の一方の導通口を有する筒状の装置本体を囲繞するとともに、外部と内部とを連通する放出口を有する囲繞部が設けられ、前記安全弁は、前記囲繞部の内部において、前記装置本体の軸方向に沿って進退するように前記装置本体に外嵌するリング状に構成され、前記所定圧力以下の付勢力で前記安全弁を閉弁方向に向かって付勢する付勢手段と、前記軸方向に所定間隔を隔てて、前記装置本体と前記安全弁との間を封止する２つの封止部と、前記装置本体と前記安全弁との間における２つの前記封止部の間と、前記流路とを連通する分岐流路とが設けられ、２つの前記封止部のうち閉弁側の前記封止部の有効面積が、開弁側の前記封止部の有効面積より広く、前記安全弁は、開弁方向の側に配置され、装置本体部に外嵌する先端側リング部と、閉弁方向の側に配置され、先端側リング部よりわずかに径大な基端側リング部と、前記先端側リング部と前記基端側リング部の間には、閉弁方向の側に向かって径外側に傾斜する傾斜面を有し、前記傾斜面は、２つの前記封止部の間に配置されたことを特徴とする。

上記流体は、気体、液体、あるいはゲル体とすることができる。
この発明により、貯蔵容器に取付けて流体の導通を規制できるとともに、所定圧力より大きな過剰圧力を開放する安全弁を備えていてもコンパクトに構成することができる。

詳述すると、前記安全弁を前記装置本体の軸方向に沿って進退するように前記装置本体に外嵌するリング状に構成し、前記流路の一方の導通口を有する筒状の装置本体を囲繞するとともに、外部と内部とを連通する放出口を有する囲繞部の内部に設けられた安全弁を付勢手段が所定圧力以下の付勢力で閉弁方向に向かって付勢し、前記軸方向に所定間隔を隔てて、前記装置本体と前記安全弁との間を封止する２つの封止部と、前記装置本体と前記安全弁との間における２つの前記封止部の間と、前記流路とを連通する分岐流路とが設けられ、２つの前記封止部のうち閉弁側の前記封止部の有効面積が、開弁側の前記封止部の有効面積より広いため、前記分岐流路から作用し、その有効面積の差分に応じた差圧力が前記付勢手段の付勢力を越える大きな圧力であると、付勢手段の付勢力に抗して安全弁が開弁方向に移動して開弁し、所定圧力以上の過剰圧力を開放することができる。

このようにして、所定圧力以上の過剰圧力を開放できる安全弁を、前記軸方向に沿って進退するように前記装置本体に外嵌するリング状に構成しているため、バルブ装置をコンパクトに構成することができる。

この発明の態様として、前記流体を貯蔵する貯蔵容器に取付けられる取付部と、該取付部から前記軸方向に延びる第１流路と、前記導通口から前記軸方向に延びる第２流路と、前記開閉弁が開閉方向に進退自在に配置される弁室とが設けられ、前記流路が前記第１流路と前記第２流路とで構成され、前記弁室が前記軸方向に交差する交差方向に前記第１流路と前記第２流路とを連通するとともに、前記開閉弁が前記弁室において前記交差方向に進退して開閉してもよい。

この発明により、開閉弁を軸方向と交差する交差方向に進退させて、開閉切り替えできるため、軸方向に沿って開閉弁を進退させて開閉切り替えるバルブ装置に比べて、バルブ装置をさらにコンパクトに構成することができる。

またこの発明の態様として、前記分岐流路が前記第１流路と連通してもよい。
この発明により、閉弁状態であっても、貯蔵容器側の過剰圧力を精度良く且つセンシティブに開放することができる。

またこの発明の態様として、前記取付部に、フィルタが設けられてもよい。
この発明により、貯蔵容器側からのバルブ装置内部への異物の侵入を防止することができる。そのため、バルブ装置内部に異物が混入して閉止性が低下したり、動作不良が生じることを防止できる。

またこの発明の態様として、前記フィルタは、前記取付部の内径よりひとまわり小径で形成され、前記フィルタの開口側において外径側の隙間を塞ぐリング状の閉塞リングが設けられてもよい。
この発明により、貯蔵容器側からのバルブ装置内部への異物の侵入を防止できるとともに、フィルタを容易に取り外して、清掃したり交換したりすることができる。

詳述すると、前記フィルタが前記取付部の内径よりひとまわり小径で形成されているため、取付部から容易に取り外して、清掃したり交換したりすることができる。しかし、前記フィルタと前記取付部との隙間から異物が侵入するおそれがあるが、前記フィルタの開口側において外径側の隙間を塞ぐ閉塞リングが設けられているため、前記フィルタと前記取付部との隙間からの異物の侵入を防止することができる。

またこの発明の態様として、前記軸方向に所定間隔を隔てて濾過精度の異なる複数の前記フィルタが設けられるとともに、複数の前記フィルタ同士の間にリング状の弾性リングが設けられてもよい。
濾過精度が異なるとは、フィルタの透過する異物の粒径が異なることを指す。

この発明により、濾過精度の高いフィルタ単体を使用する場合と比較し、フィルタ毎の負荷を軽減し目詰まりをし難くするとともに、貯蔵容器側からのバルブ装置内部への異物の侵入を確実に防止することができる。
詳述すると、前記軸方向に所定間隔を隔てて設けられた濾過精度の異なる複数の前記フィルタのうち最初のフィルタを異物が透過しても、次のフィルタによってバルブ装置内部への異物の侵入をより防止することができる。

なお、軸方向に所定間隔を隔てて配置された複数の前記フィルタ同士の間にリング状の弾性リングが設けられているため、フィルタ同士の間に空間が確保され、フィルタを通過した異物は、次のフィルタで濾過されることなく、フィルタ同士の間の空間にとどまることもあり、バルブ装置内部への異物の侵入を確実に防止することができる。

またこの発明の態様として、前記導通口に、減圧機構が設けられてもよい。
この発明により、減圧機能を有するバルブ装置を構成し、流体を減圧して使用することができる。

なお、減圧機構は、ユニット化された減圧機構であって、バルブ装置に対して脱着可能に装着されてもよい。このように、ユニット化された減圧機構が脱着可能に導通口に装着されると、流体の使用時には流体を減圧して使用でき、貯蔵容器への流体の充填時には、減圧機構を取り外して導通口より直接充填することで、減圧機構が導通方向規制弁として機能して充填しがたくなるという状況になることを防止できる。

またこの発明は、上述のバルブ装置と、前記バルブ装置における取付部が取付けられ、前記流体としてガスが貯蔵された貯蔵容器と、前記導通口に接続され、前記ガスを燃焼するガス燃焼部とが設けられたガス消費ユニットであることを特徴とする。
この発明により、貯蔵容器に貯蔵されたガスの導出量を調整しながら、或いは予め設定された導出量により、ガス燃焼部で燃焼させることができるとともに、過剰圧力が作用した場合、開放することができる。

またこの発明の態様として、前記ガスが水素ガスであり、前記貯蔵容器は、前記水素ガスを水素吸蔵合金に吸蔵させて貯蔵してもよい。
この発明により、安全に水素ガスを燃焼させることができる。

詳述すると、気体状、あるいは液体状の水素を貯蔵容器に貯蔵する場合に比べ、水素吸蔵合金に吸蔵させて貯蔵する場合の圧力は低いため、安全に水素ガスを燃焼させることができる。

なお、水素吸蔵合金に吸蔵させて貯蔵された水素ガスを使用すると、水素ガスの吸放出を繰り返すことによって水素吸蔵合金は粉体化するため、上述のフィルタを取付部に設けることで、粉体化した水素吸蔵合金がバルブ装置内に侵入することを防止できる。

本発明により、貯蔵容器に取付けて流体の導通を規制できるとともに、所定圧力より大きな過剰圧力を開放する安全弁を備えていても小型化できるバルブ装置及びガス消費ユニットを提供することができる。

バルブ装置の断面図。 バルブ装置を本体機構と減圧機構とを分解した状態の断面図。 本体機構の概略分解斜視図による説明図。 取付部の斜視図。 取付部の分解斜視図。 バルブ装置が取り付けられた水素燃焼ユニットの概略断面図。 水素燃焼ユニットにおけるバルブ装置の作動状態を示す概略断面図。 水素燃焼ユニットにおけるバルブ装置の作動状態を示す概略断面図。 水素燃焼ユニットにおけるバルブ装置の作動状態を示す概略断面図。 別の実施形態の本体機構の断面図。

この発明の一実施形態であるバルブ装置１及びガス消費ユニットの一形態である水素燃焼ユニットＸについて、図１乃至図９とともに説明する。
なお、図１はバルブ装置１の断面図を示し、図２はバルブ装置１を本体機構２と減圧機構３とを分解した状態の断面図を示し、図３は本体機構２の概略斜視図による説明図を示し、図４は取付部１１の斜視図を示し、図５は取付部１１の分解斜視図を示し、図６はバルブ装置１が取り付けられた水素燃焼ユニットＸの概略断面図を示し、図７乃至図９は水素燃焼ユニットＸにおけるバルブ装置１の作動状態を示す概略断面図を示している。なお、図７乃至図９は水素燃焼ユニットＸの一部を拡大して図示している。

詳述すると、図３（ａ）はリリーフ体４１をボディ１０から分離した状態の分解斜視図を示し、図３（ｂ）はリリーフ体４１を組付けた状態の斜視図を示している。なお、図３において本体機構２の構成、特にリリーフ体４１の構成を明確にするため、周方向における手前側の一部を透過状態で図示している。また、ボディ１０の内部構造及びカバー部３０の図示を省略している。

取付部１１の斜視図を示す図４、及び取付部１１の分解斜視図を示す図５において、取付部１１の構成及び取付部１１に装着される各要素の構成を明確にするため、使用状態で下向きに配置される取付部１１が上向きとなるように図示するとともに、周方向における手前側の一部を透過状態で図示している。

上述したように、図６は水素燃焼ユニットＸの断面図を図示するが、貯蔵容器Ｙの上方のみを図示している。
図７は水素燃焼ユニットＸに組付けられたバルブ装置１において開閉弁２２が開弁した状態の概略断面図を示し、図８はバルブ装置１における減圧機構３が作動した状態の概略断面図を示し、図９は本体機構２においてリリーフ体４１が開弁した状態の概略断面図を示している。
なお、図１における左右方向を軸方向Ｌとし、図１における右側を基端側Ｌｂ、左側を先端側Ｌｆとしている。

バルブ装置１は、貯蔵容器Ｙ（図６）に取付けて、貯蔵容器Ｙに貯蔵された水素ガスの導通を規制できるとともに、所定圧力より大きな過剰圧力を開放する安全弁部４０を備えたバルブ装置である。

図１に示すように、バルブ装置１は、本体機構２と減圧機構３とを脱着可能に、軸方向Ｌに接続して構成している。
本体機構２は、軸方向Ｌに沿って、ボディ１０と、開閉操作部２０と、カバー部３０と、安全弁部４０と、フィルタ部５０とで構成している。

ボディ１０は、基端側Ｌｂから先端側Ｌｆに向かって、円筒状の取付部１１、取付部１１より大径で開閉操作部２０が装着される円柱状の中央径大部１２、及び取付部１１と同径で、減圧機構３が接続される筒状本体部１３とで構成している。

取付部１１は、貯蔵容器Ｙ（図６）の上部の取付け口Ｙａに螺合するネジ山１１１を外周に有するとともに、内部にフィルタ部５０を装着することができる、基端側Ｌｂが開放されたフィルタ空間１１２を有する円筒状である。

より詳しくは、フィルタ空間１１２を構成する取付部１１の内面には、図５に図示するように、基端側Ｌｂにフィルタ部５０における固定リング５２を嵌合する嵌合溝１１３と、フィルタ部５０の固定リング５２及び弾性リング５３が装着される、嵌合溝１１３より小径な装着部１１４とが形成されている。

中央径大部１２は、取付部１１より２倍程度の径を有する円盤状であり、周方向の一部の外部から、放射方向に延びて中心を超える深さの円柱状の開閉空間１２１を有している。
開閉空間１２１は、開閉操作部２０が装着されて開閉切り替えするための略円筒状の空間であり、径外側（図１において下方）から、開閉操作部２０の操作体２１が配置される第１空間１２２、開閉操作部２０の開閉弁２２が配置され、弁室を構成する中央弁室部１２３、開閉弁２２を開弁方向（図１において下方）に付勢する開閉バネ２３が配置される第３空間１２４で構成されている。

第１空間１２２は、開閉空間１２１の外部に露出し、操作体２１の外周面に設けられたネジ山２１１と螺合するネジ溝１２５が設けられ、操作体２１の回転操作によって径方向に螺入出できるように構成されている。

中央弁室部１２３は、径方向に延びる開閉空間１２１の中心付近に設けられ、第１空間１２２より小径の円筒状空間であり、第３空間１２４の側に、先細りのテーパ部１２６が設けられている。
第３空間１２４は、開閉弁２２の延出部２２２に外嵌する開閉バネ２３を配置する、中央弁室部１２３より小径であり、有底の円筒空間である。

筒状本体部１３は、中央径大部１２から先端側Ｌｆに延びる円筒状であり、内部に先端側Ｌｆ側が開放され、後述する減圧機構３の減圧ボディ６０の取付け凸部６１が挿入される挿入空間１３１を設けている。挿入空間１３１は、筒状本体部１３における軸方向Ｌの長さの２／３程度の深さを有する有底の空間である。

筒状本体部１３の軸方向Ｌの中央付近と基端側Ｌｂの外周には、断面楕円状のＯリング４を装着する装着溝１３２，１３３を設けている。
より詳しくは、装着溝１３２，１３３は、先端側Ｌｆ及び基端側Ｌｂの側面及び径内側の底面とで三面が囲われ、径外側が開放された略コ字状の溝である。

なお、筒状本体部１３のＬの中央付近に設けられた装着溝１３２は、基端側Ｌｂに設けられた装着溝１３３より小径である。具体的には、筒状本体部１３のＬの中央付近に設けられた装着溝１３２における底面が、基端側Ｌｂに設けられた装着溝１３３の底面より小径である。そのため、装着溝１３２に装着されるＯリング４ａは、装着溝１３３に装着されるＯリング４ｂより小径となる。

また、開閉空間１２１の内部において、第３空間１２４における中央弁室部１２３の側を通り、取付部１１のフィルタ空間１１２から先端側Ｌｆに向かって軸方向Ｌに延びる第１流路Ｒ１を設け、弁室を構成する中央弁室部１２３と挿入空間１３１とを軸方向Ｌに連通する第２流路Ｒ２を設けている。

さらに、第１流路Ｒ１は、第１空間１２２を超えて筒状本体部１３の先端側Ｌｆまで伸びており、第１流路Ｒ１の先端側から筒状本体部１３の外面に向かって径方向に延び、筒状本体部１３の外側と連通する第３流路Ｒ３を設けている。

なお、第３流路Ｒ３の径外側の端部は、軸方向Ｌに所定間隔を隔てて配置された装着溝１３２，１３３の間に位置している。
また、第２流路Ｒ２の先端側Ｌｆの端部が連通する挿入空間１３１は、本体機構２における導通口となる。

このように配置された第１流路Ｒ１のフィルタ空間１１２から中央弁室部１２３までの範囲と、第２流路Ｒ２とで、本体機構２におけるフィルタ空間１１２から挿入空間１３１まで連通する流路Ｒを構成している。

開閉操作部２０は、ボディ１０における中央径大部１２の開閉空間１２１に装着され、径方向に進退して開閉切り替えする構成であり、開閉空間１２１を構成する第１空間１２２に装着される操作体２１、中央弁室部１２３に装着される開閉弁２２及び、第３空間１２４に配置され、開閉弁２２を径外側（図１において下方）に付勢する開閉バネ２３で構成している。

操作体２１は、第１空間１２２に装着される円筒形であり、第１空間１２２の内面に形成したネジ溝１２５に螺合するネジ山２１１が外周面に形成され、回転操作する操作工具（図示省略）が挿入できる挿入凹部２１２が径外側に設けられている。

開閉弁２２は、開閉空間１２１を構成する中央弁室部１２３に装着する円筒状であり、先端側（図１に上方）に先絞り状の先絞り部２２１を有し、先絞り部２２１より延出する延出部２２２が設けられている。

また、開閉弁２２には、操作体２１の側、より具体的には、第３流路Ｒ３より操作体２１の側と、先絞り部２２１の近傍とにＯリング４（図１参照）を設けている。
開閉バネ２３は、第３空間１２４に配置されるとともに、延出部２２２に外嵌するコイルバネであり、開閉弁２２を離間する向き、つまり径外側となる操作体２１の側（図１において下方）に向かって付勢するように構成している。

このように構成された開閉操作部２０は、操作工具（図示省略）を挿入凹部２１２に挿入して操作体２１を螺入すると、開閉弁２２は開閉バネ２３の付勢力に抗して開閉バネ２３の側に移動する。このように、開閉バネ２３の側に移動した開閉弁２２が閉弁位置（図１において上方位置）にある場合、先絞り部２２１が開閉空間１２１におけるテーパ部１２６に位置して、Ｏリング４によって封止される。

逆に、開放操作（逆向きの回転）によって操作体２１を螺出すると、開閉バネ２３の付勢力によって、開閉弁２２は径外側となる操作体２１の側に移動し、先絞り部２２１がテーパ部１２６から離間し、その間を流体が導通可能になる（開弁位置）。

カバー部３０は、ボディ１０における筒状本体部１３と中央径大部１２とを覆うものであり、筒状本体部１３を覆う先端側カバー部３１と、中央径大部１２を覆う基端側カバー部３２とで形成されている。

先端側カバー部３１は、筒状本体部１３の外周より大径の内面を有する円筒状であり、先端側Ｌｆに褄壁３１１を設けている。このように、先端側カバー部３１と褄壁３１１と筒状本体部１３との間に後述する安全弁部４０を配置する空間を形成することができる。なお、先端側カバー部３１の外周面には、接続ナット９０の内面に設けたネジ溝９１に螺合するネジ山３１２を設けている。

基端側カバー部３２は、中央径大部１２の先端側Ｌｆと径外側を覆う基端側Ｌｂが開放された、先端側カバー部３１より大径の円筒状であり、先端側カバー部３１と褄壁３１１と筒状本体部１３との間に後述する安全弁部４０を配置する空間と外側とを連通する放出口３２１を周方向に複数設けている。

先端側カバー部３１と褄壁３１１と筒状本体部１３との間に形成される空間に配置される安全弁部４０は、筒状本体部１３に外嵌するリング状のリリーフ体４１と、先端側カバー部３１の褄壁３１１を反力として、リリーフ体４１を基端側Ｌｂに付勢するリリーフバネ４２とで構成している。

リリーフ体４１は、先端側Ｌｆ側に配置され、筒状本体部１３に外嵌する先端側リング部４１１と、先端側リング部４１１よりわずかに径大な基端側リング部４１２と、基端側リング部４１２の基端側Ｌｂにおいて径外側に拡がるフランジ４１３とで構成されたリング状である。
なお、先端側リング部４１１と、先端側リング部４１１よりわずかに径大な基端側リング部４１２との間には、基端側Ｌｂに向かって径外側に傾斜する傾斜面４１４を有している。

このように構成されたリリーフ体４１は、筒状本体部１３に外嵌した状態で、先端側リング部４１１の内面に筒状本体部１３の装着溝１３２に装着したＯリング４ａが当接するとともに、先端側リング部４１１より径大な基端側リング部４１２の基端側Ｌｂの内面に装着溝１３３に装着したＯリング４ｂが当接することで、リリーフ体４１と筒状本体部１３との間の空間を封止するように構成されている。

なお、Ｏリング４ａ，４ｂが当接することによって封止された、リリーフ体４１と筒状本体部１３との間の空間は、基端側リング部４１２が先端側リング部４１１よりわずかに径大であるため、基端側リング部４１２における空間も広くなる。

ボディ１０の取付部１１に設けたフィルタ空間１１２に装着され、貯蔵容器Ｙからの異物の侵入を防止するフィルタ部５０は、濾過精度の異なる２枚のフィルタ５１（５１ａ，５１ｂ）と、フィルタ５１の抜け出しを防止する固定リング５２と、２枚のフィルタ５１の間に配置する弾性リング５３とで構成している。

フィルタ５１は、フィルタ空間１１２における装着部１１４の内径よりひとまわり小径で所定の厚みを有する円盤状であり、先端側Ｌｆに配置される第２フィルタ５１ａより、基端側Ｌｂに配置される第１フィルタ５１ｂは密度が低く、透過孔径が大きなフィルタである。

このように構成された２枚のフィルタ５１は、装着部１１４において軸方向Ｌに所定間隔を隔てて配置されるが、第１フィルタ５１ｂの基端側Ｌｂにおいて、取付部１１の嵌合溝１１３に嵌め込まれる固定リング５２は、断面四角形状であり、周方向の一部が開放された平面視Ｃ型のリング体であり、適宜の弾性を有している。

装着部１１４において軸方向Ｌに所定間隔を隔てて配置された２枚のフィルタ５１の間に配置される弾性リング５３は、断面円形のリング状である弾性リング体であり、装着部１１４の内面に沿う外径で形成されている。

このように各要素が構成されたフィルタ部５０は、フィルタ空間１１２の装着部１１４において、２枚のフィルタ５１の間に弾性リング５３を挟み込むようにして配置し、その基端側Ｌｂにおいて、嵌合溝１１３に固定リング５２を嵌合させて、フィルタ空間１１２に組み付けることができる。

本体機構２と組み付けてバルブ装置１を構成する減圧機構３は、軸方向Ｌに沿って、減圧ボディ６０と、キャップ部７０と、減圧部８０と、接続ナット９０とで構成している。なお、減圧機構３において、図示するように、各摺動部分には適宜Ｏリング４が配置されるが、ここではその説明を省略する。

減圧ボディ６０は、基端側Ｌｂに筒状本体部１３の挿入空間１３１に挿入される取付け凸部６１と、取付け凸部６１の先端側Ｌｆで径大なピストン受け部６２と、取付け凸部６１とピストン受け部６２とを軸方向Ｌに貫通する貫通路６３の基端側Ｌｂに挿着される封止リング６４とで構成している。

取付け凸部６１は筒状本体部１３の挿入空間１３１に挿入される円筒状であり、ピストン受け部６２は取付け凸部６１の先端側Ｌｆに配置され、取付け凸部６１より径大な円筒状であり、先端側Ｌｆが開放されている。このように構成された取付け凸部６１及びピストン受け部６２を軸方向Ｌに貫通する貫通路６３が設けられており、貫通路６３の基端側Ｌｂは拡径され、封止リング６４が装着されている。

貫通路６３における基端側Ｌｂの拡径された部分に装着される封止リング６４は、基端側Ｌｂにフィルタ６５が装着され、軸方向Ｌに貫通する貫通孔６４１が内部に設けられ、貫通孔６４１の先端側Ｌｆの周囲が先端側Ｌｆに突出する封止凸部６４２を形成している。

キャップ部７０は、ピストン受け部６２の先端側Ｌｆに配置され、有底の円筒状であり、基端側Ｌｂにおいてピストン受け部６２に外嵌するように配置される。このように構成されたキャップ部７０の先端側Ｌｆには、軸方向Ｌに貫通する導通口７１を設けている。

減圧ボディ６０とキャップ部７０とで囲繞された空間に配置された減圧部８０は、基端側Ｌｂに延びる棒状の封止棒状部８１と、封止棒状部８１の先端側Ｌｆで径方向に拡がる大径円盤部８２とで縦断面形状が倒位のＴ字状に構成されており、軸方向Ｌに貫通する貫通路８３を形成している。

封止棒状部８１の基端側Ｌｂには、先端側Ｌｆに凹状に凹み、封止凸部６４２に当接して封止する封止凹部８１１を設けている。また、減圧ボディ６０を反力として減圧部８０を先端側Ｌｆに付勢する減圧バネ８４を設けている。

詳しくは、減圧バネ８４の基端側Ｌｂは減圧ボディ６０のピストン受け部６２に当接し、減圧バネ８４は大径円盤部８２に当接しており、減圧ボディ６０のピストン受け部６２を反力として、減圧バネ８４は、大径円盤部８２を基端側Ｌｂに向かって付勢するように構成している。なお、減圧バネ８４の付勢力は、導通する流体の圧力を所定の圧力に減圧する減圧力に応じた付勢力で構成している。

接続ナット９０は、先端側Ｌｆが、円筒状のキャップ部７０に対して、回転自在に外嵌する、基端側Ｌｂが開放された円筒状体であり、先端側カバー部３１の外周面に設けたネジ山３１２に螺合するネジ溝９１を内面に設けている。

このように各要素が構成された減圧機構３は、基端側Ｌｂに封止リング６４を装着した減圧ボディ６０の貫通路６３に先端側Ｌｆから、封止棒状部８１の基端側Ｌｂを挿入する。このとき、ピストン受け部６２と大径円盤部８２との間に減圧バネ８４を配置する。その上で、減圧ボディ６０とキャップ部７０とを組み付けて一体化するとともに、キャップ部７０の先端側Ｌｆから接続ナット９０を装着して組み付けることができる。

このようにして組み付けられた減圧機構３は、減圧ボディ６０の取付け凸部６１を、本体機構２におけるボディ１０の筒状本体部１３の挿入空間１３１に挿入するとともに、接続ナット９０のネジ溝９１と先端側カバー部３１のネジ山３１２とを螺合することで組み付けてバルブ装置１を構成することができる。

このように構成されたバルブ装置１は、図６に示すように、減圧機構３の導通口７１を有するキャップ部７０に水素燃焼部Ｚを装着するとともに、本体機構２の基端側Ｌｂに貯蔵容器Ｙを装着して水素燃焼ユニットＸを構成する。

具体的には、水素燃焼部Ｚの基端側Ｌｂに設けた取付部Ｚａを、バルブ装置１を構成する減圧機構３において導通口７１を有するキャップ部７０に接続し、バルブ装置１を構成する本体機構２の取付部１１を取付け口Ｙａに装着して、貯蔵容器Ｙにバルブ装置１を取付ける。

貯蔵容器Ｙは、上部に取付け口Ｙａを設けた貯蔵容器であり、貯蔵する流体として水素ガスを貯蔵している。具体的には、吸蔵合金に水素ガスを吸蔵させた水素吸蔵合金（図示省略）を貯蔵容器Ｙの内部に配置して、貯蔵容器Ｙは燃料として使用する水素ガスを貯蔵している。

水素燃焼部Ｚは、導通口７１を有するキャップ部７０に接続する取付部Ｚａが基端側Ｌｂに設けられ、水素ガスを放出して燃焼させるバーナー部Ｚｂが先端側Ｌｆに設けられ、取付部Ｚａとバーナー部Ｚｂとの間に、バーナー部Ｚｂからの気体状の水素ガスの導出量を開閉調整する開閉調整部Ｚｃを設けている。

このように構成された水素燃焼ユニットＸは、図７に示すように、開閉操作部２０を開放操作して、開閉弁２２を開弁位置に移動させると、テーパ部１２６と先絞り部２２１との間に隙間が形成され、バルブ装置１は開弁状態となる。このように開弁状態のバルブ装置１は、貯蔵容器Ｙから導出された気体状の水素ガスが、フィルタ部５０が配置されたフィルタ空間１１２を通り、第１流路Ｒ１に導入され、第２流路Ｒ２を通り、つまり流路Ｒを通って挿入空間１３１まで導通する。

挿入空間１３１から減圧機構３における減圧ボディ６０の貫通路６３の先端側Ｌｆに装着された封止リング６４のフィルタ６５及び貫通孔６４１、及び減圧部８０の貫通路８３を水素ガスが通り、減圧部８０の先端側Ｌｆに水素ガスの圧力が作用し、図７に図示するように、減圧バネ８４の付勢力に抗して減圧部８０が基端側Ｌｂ移動して、封止凸部６４２と封止凹部８１１とが当接して封止状態となる。

このように封止状態となることで減圧部８０に先端側Ｌｆから作用していた圧力はなくなり、減圧バネ８４の付勢力によって、減圧部８０は先端側Ｌｆに移動する（図８参照）。このような減圧部８０の軸方向Ｌの進退を繰り返すとともに、開閉調整部Ｚｃを開放することで、減圧機構３で圧力が減圧された水素ガスは、導通口７１を通り、バーナー部Ｚｂで所望の放出量及び圧力で燃料となる水素ガスを放出することができる。このように、バーナー部Ｚｂから所望の放出量及び圧力で放出される水素ガスに着火することで、所望状態で燃焼することができる。

なお、上述したように、水素ガスがバルブ装置１を導通する状態において、中央弁室部１２３より先端側の第１流路Ｒ１及び第３流路Ｒ３にも水素ガスが導通しており、リリーフ体４１と筒状本体部１３との間の空間にも、導通する水素ガスの圧力が作用している。

このようにリリーフ体４１と筒状本体部１３との間の空間に導通された水素ガスがＯリング４ａとＯリング４ｂとの有効面積の差分に応じた圧力として傾斜面４１４に作用し、差圧力がリリーフバネ４２の付勢力を越える過剰圧力となると、リリーフ体４１は、リリーフバネ４２の付勢力に抗して先端側Ｌｆに移動する（図９参照）。

リリーフ体４１が先端側Ｌｆに移動すると、第３流路Ｒ３の径外側が開放され、先端側カバー部３１と褄壁３１１と筒状本体部１３との間に形成される空間を通り、放出口３２１から放出して、過剰圧力を開放することができる。

なお、リリーフ体４１が先端側Ｌｆに移動して過剰圧力を開放すると、リリーフバネ４２の付勢力によって、リリーフ体４１は基端側Ｌｂに移動して、当初の安全弁部４０が封止された状態となる。

上述したように、水素ガスが通過する流路Ｒと、流路Ｒの中間部分において開閉を切り替える開閉弁２２と、所定圧力より大きな過剰圧力の水素ガスを開放するリリーフ体４１とを備えたバルブ装置１は、流路Ｒにおける先端側Ｌｆの挿入空間１３１を有する筒状のボディ１０の筒状本体部１３を囲繞するとともに、外部と内部とを連通する放出口３２１を有するカバー部３０が設けられ、リリーフ体４１は、カバー部３０の内部において、軸方向Ｌに沿って進退するように筒状本体部１３に外嵌するリング状に構成され、所定圧力以下の付勢力でリリーフ体４１を基端側Ｌｂに向かって付勢するリリーフバネ４２と、軸方向Ｌに所定間隔を隔てて、ボディ１０とリリーフ体４１との間を封止する２つのＯリング４ａ，４ｂと、ボディ１０とリリーフ体４１との間における２つのＯリング４ａ，４ｂの間と、第１流路Ｒ１で構成する流路Ｒとを連通する第３流路Ｒ３とが設けられ、２つのＯリング４ａ，４ｂのうち基端側ＬｂのＯリング４ｂの有効面積が、先端側ＬｆのＯリング４ａの有効面積より広いため、貯蔵容器Ｙに取付けて水素ガスの導通を規制できるとともに、所定圧力より大きな過剰圧力を開放するリリーフ体４１を備えていてもコンパクトに構成することができる。

詳述すると、リリーフ体４１を軸方向Ｌに沿って進退するようにボディ１０に外嵌するリング状に構成し、流路Ｒにおける先端側Ｌｆの挿入空間１３１を有する筒状のボディ１０の筒状本体部１３を囲繞するとともに、外部と内部とを連通する放出口３２１を有するカバー部３０の内部に設けられたリリーフ体４１をリリーフバネ４２が所定圧力以下の付勢力で基端側Ｌｂに向かって付勢し、軸方向Ｌに所定間隔を隔てて、ボディ１０とリリーフ体４１との間を封止する２つのＯリング４ａ，４ｂと、ボディ１０とリリーフ体４１との間における２つのＯリング４ａ，４ｂの間と、第１流路Ｒ１で構成する流路Ｒとを連通する第３流路Ｒ３とが設けられ、２つのＯリング４ａ，４ｂのうち基端側ＬｂのＯリング４ｂの有効面積が、先端側ＬｆのＯリング４ａの有効面積より広いため、第３流路Ｒ３からの圧力が、先端側リング部４１１と、先端側リング部４１１よりわずかに径大な基端側リング部４１２との間に形成された傾斜面４１４に作用し、その有効面積の差分に応じた差圧力がリリーフバネ４２の付勢力を越える大きな圧力であると、リリーフバネ４２の付勢力に抗してリリーフ体４１が開弁方向に移動して開弁し、所定圧力以上の過剰圧力を開放することができる。

このようにして、所定圧力以上の過剰圧力を開放できるリリーフ体４１を、軸方向Ｌに沿って進退するようにボディ１０に外嵌するリング状に構成しているため、バルブ装置１をコンパクトに構成することができる。

また、水素ガスを貯蔵する貯蔵容器Ｙに取付けられる取付部１１と、取付部１１から軸方向Ｌに延びる第１流路Ｒ１と、挿入空間１３１から軸方向Ｌに延びる第２流路Ｒ２と、開閉弁２２が開閉方向（図１において上下方向）に進退自在に配置される中央弁室部１２３とが設けられ、流路Ｒが第１流路Ｒ１と第２流路Ｒ２とで構成され、中央弁室部１２３が軸方向Ｌに直交する径方向に第１流路Ｒ１と第２流路Ｒ２とを連通するとともに、開閉弁２２が中央弁室部１２３において径方向に進退して開閉切り替えできるため、軸方向Ｌに沿って開閉弁を進退させて開閉切り替えるバルブ装置に比べて、バルブ装置１をさらにコンパクトに構成することができる。

また、第３流路Ｒ３が第１流路Ｒ１と連通するため、閉弁状態であっても、貯蔵容器Ｙ側の過剰圧力を精度良く且つセンシティブに開放することができる。
また、取付部１１に、フィルタ５１が設けられているため、貯蔵容器Ｙ側からのバルブ装置１の内部への異物の侵入を防止することができる。そのため、バルブ装置１の内部に異物が混入して閉止性が低下したり、動作不良が生じることを防止できる。

また、フィルタ５１は、取付部１１の内径よりひとまわり小径で形成され、フィルタ５１の基端側Ｌｂにおいて外径側の隙間を塞ぐリング状の固定リング５２が設けられているため、貯蔵容器Ｙ側からのバルブ装置１の内部への異物の侵入を防止できるとともに、フィルタ５１を容易に取り外して、清掃したり交換したりすることができる。

詳述すると、フィルタ５１が取付部１１の内径よりひとまわり小径で形成されているため、取付部１１から容易に取り外して、清掃したり交換したりすることができる。しかし、フィルタ５１と取付部１１との隙間から異物が侵入するおそれがあるが、フィルタ５１の基端側Ｌｂにおいて外径側の隙間を塞ぐ固定リング５２が設けられているため、フィルタ５１と取付部１１との隙間からの異物の侵入を防止することができる。

また、軸方向Ｌに所定間隔を隔てて濾過精度の異なるふたつの複数のフィルタ５１ａ，５１ｂが設けられるとともに、ふたつの複数のフィルタ５１ａ，５１ｂ同士の間にリング状の弾性リング５３が設けられているため、濾過精度の高いフィルタ単体を使用する場合と比較し、フィルタ５１ａ，５１ｂの負荷を軽減し目詰まりをし難くするとともに、貯蔵容器Ｙの側からのバルブ装置１の内部への異物の侵入を確実に防止することができる。

詳述すると、軸方向Ｌに所定間隔を隔てて設けられた濾過精度の異なるふたつの複数のフィルタ５１ａ，５１ｂのうち基端側Ｌｂの第１フィルタ５１ｂを異物が透過しても、先端側Ｌｆの第２フィルタ５１ａによってバルブ装置１の内部への異物の侵入をより防止することができる。

なお、軸方向Ｌに所定間隔を隔てて配置されたふたつの複数のフィルタ５１ａ，５１ｂの間にリング状の弾性リング５３が設けられているため、フィルタ５１ａ，５１ｂの間に空間が確保され、基端側Ｌｂの第１フィルタ５１ｂを通過した異物は、先端側Ｌｆの第２フィルタ５１ａで濾過されることなく、フィルタ５１ａ，５１ｂ同士の間の空間にとどまることもあり、バルブ装置１の内部への異物の侵入を確実に防止することができる。

また、挿入空間１３１に、減圧機構３が設けられているため、減圧機能を有するバルブ装置１を構成し、水素ガスを減圧して使用することができる。
また、減圧機構３はユニット化されており、本体機構２に対して脱着可能に装着されているため、使用時には水素ガスを減圧して使用でき、貯蔵容器Ｙへの水素ガスの充填時には、減圧機構３を取り外して挿入空間１３１から直接充填することで、減圧機構３が導通方向規制弁として機能して充填しがたくなるという状況になることを防止できる。

また、バルブ装置１と、バルブ装置１における取付部１１が取付けられ、水素ガスが貯蔵された貯蔵容器Ｙと、挿入空間１３１に接続され、水素ガスを燃焼する水素燃焼部Ｚとが設けられた水素燃焼ユニットＸは、貯蔵容器Ｙに貯蔵された水素ガスの導出量を調整しながら、或いは予め設定された導出量により水素燃焼部Ｚで燃焼させることができるとともに、過剰圧力が作用した場合、開放することができる。

また、貯蔵容器Ｙは、水素ガスを水素吸蔵合金に吸蔵させて貯蔵しているため、安全に水素ガスを燃焼させることができる。
詳述すると、気体状、あるいは液体状の水素を貯蔵容器にそのまま貯蔵する場合に比べ、水素吸蔵合金に吸蔵させて水素ガスを貯蔵する場合の圧力は低いため、安全に水素ガスを燃焼させることができる。

なお、水素吸蔵合金に吸蔵させて貯蔵された水素ガスを使用すると、水素ガスの吸放出を繰り返すことによって水素吸蔵合金は粉体化するが、フィルタ５１を取付部１１に設けているため、粉体化した水素吸蔵合金がバルブ装置１の内部に侵入することを防止できる。

この発明の構成と、上述の実施形態との対応において、この発明の流体は水素ガスに対応し、
以下同様に、
流路は流路Ｒに対応し、
開閉弁は開閉弁２２に対応し、
安全弁はリリーフ体４１に対応し、
バルブ装置はバルブ装置１に対応し、
導通口は挿入空間１３１に対応し、
装置本体はボディ１０に対応し、
放出口は放出口３２１に対応し、
囲繞部はカバー部３０に対応し、
軸方向は軸方向Ｌに対応し、
閉弁方向は基端側Ｌｂに対応し、
付勢手段はリリーフバネ４２に対応し、
封止部はＯリング４ａ，４ｂに対応し、
分岐流路は第３流路Ｒ３に対応し、
貯蔵容器は貯蔵容器Ｙに対応し、
取付部は取付部１１に対応し、
第１流路は第１流路Ｒ１に対応し、
第２流路は第２流路Ｒ２に対応し、
弁室は中央弁室部１２３に対応し、
交差方向は径方向に対応し、
フィルタはフィルタ５１（５１ａ，５１ｂ）に対応し、
開口側は基端側Ｌｂに対応し、
閉塞リングは固定リング５２に対応し、
弾性リングは弾性リング５３に対応し、
減圧機構は減圧機構３に対応し、
貯蔵容器は貯蔵容器Ｙに対応し、
ガス燃焼部は水素燃焼部Ｚに対応し、
ガス消費ユニットは水素燃焼ユニットＸに対応するが、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。

例えば、上述の説明では、流体として水素ガスを用いたが、液体やゲル体としてもよい。
また、カバー部３０をボディ１０と一体構成してもよいし、本体機構２と減圧機構３とを一体構成してもよい。

また、上述の説明では、筒状本体部１３の軸方向Ｌの中央付近と基端側Ｌｂに、断面楕円状のＯリング４を装着する装着溝１３２，１３３を設け、装着溝１３２，１３３に装着したＯリング４が筒状本体部１３に外嵌したリリーフ体４１の内面に当接することでリリーフ体４１と筒状本体部１３との間の空間を封止するように構成するとともに、装着溝１３２に装着されるＯリング４ａを、装着溝１３３に装着されるＯリング４ｂより小径に形成し、過剰圧力の差圧力が傾斜面４１４に作用することによってリリーフ体４１が先端側Ｌｆに移動して開弁するように構成したが、図１０に示すように、筒状本体部１３の基端側Ｌｂに設けた装着溝１３３の代わりに、中央径大部１２の先端側Ｌｆの径中央側、つまり筒状本体部１３と中央径大部１２との角部に先端側Ｌｆが開放された、基端側Ｌｂに凹状となる装着溝１３４を設け、装着溝１３４に装着されるＯリング４ｃを装着溝１３２に装着されるＯリング４ａより大きな径に形成してもよい。この場合、リリーフ体４１のフランジ４１３の基端側Ｌｂの径内側に、基端側Ｌｂに突出し、閉弁位置においてＯリング４ｃに食い込む食い込み凸部４４を設けることとなる。

また、上述するように、リリーフ体４１において、先端側リング部４１１と、先端側リング部４１１より径大な基端側リング部４１２を設けずとも、一様な径でリリーフ体４１を構成すればよい。

この場合、閉弁位置（図１０において右側の位置）にあるリリーフ体４１のフランジ４１３が先端側ＬｆからＯリング４ｃに当接するとともに、込み凸部４４がＯリング４ｃに食い込んでリリーフ体４１と筒状本体部１３との間の空間を封止することとなるが、Ｏリング４ｃがＯリング４ａより大径であるため、過剰圧力の差圧力がフランジ４１３の径内側に作用することによってリリーフ体４１が先端側Ｌｆに移動して開弁することとなり、上述のバルブ装置１及びバルブ装置１を備えた水素燃焼ユニットＸと同様の効果を奏することができる。

なお、Ｏリング４ｃは図１０において円形断面で図示しているが、込み凸部４４が食い込む先端側Ｌｆの面がフラットになる矩形断面のＯリングで構成してもよく、この場合も上述のバルブ装置１及びバルブ装置１を備えた水素燃焼ユニットＸと同様の効果を奏することができる。

１…バルブ装置
３…減圧機構
４ａ，４ｂ…Ｏリング
１０…ボディ
１１…取付部
２２…開閉弁
３０…カバー部
４１…リリーフ体
４２…リリーフバネ
５１（５１ａ，５１ｂ）…フィルタ
５２…固定リング
５３…弾性リング
１２３…中央弁室部
１３１…挿入空間
３２１…放出口
Ｌ…軸方向
Ｌｂ…基端側
Ｒ…流路
Ｒ１…第１流路
Ｒ２…第２流路
Ｒ３…第３流路
Ｘ…水素燃焼ユニット
Ｙ…貯蔵容器
Ｚ…水素燃焼部

Claims (9)

1. 流体が通過する流路と、該流路の中間部分において開閉を切り替える開閉弁と、所定圧力より大きな過剰圧力の前記流体を開放する安全弁とを備えたバルブ装置であって、
   前記流路の一方の導通口を有する筒状の装置本体を囲繞するとともに、外部と内部とを連通する放出口を有する囲繞部が設けられ、
   前記安全弁は、前記囲繞部の内部において、前記装置本体の軸方向に沿って進退するように前記装置本体に外嵌するリング状に構成され、
   前記所定圧力以下の付勢力で前記安全弁を閉弁方向に向かって付勢する付勢手段と、
   前記軸方向に所定間隔を隔てて、前記装置本体と前記安全弁との間を封止する２つの封止部と、
   前記装置本体と前記安全弁との間における２つの前記封止部の間と、前記流路とを連通する分岐流路とが設けられ、
   ２つの前記封止部のうち閉弁側の前記封止部の有効面積が、開弁側の前記封止部の有効面積より広く、
   前記安全弁は、開弁方向の側に配置され、装置本体部に外嵌する先端側リング部と、閉弁方向の側に配置され、先端側リング部よりわずかに径大な基端側リング部と、前記先端側リング部と前記基端側リング部の間には、閉弁方向の側に向かって径外側に傾斜する傾斜面を有し、
   前記傾斜面は、２つの前記封止部の間に配置された
   バルブ装置。
2. 前記流体を貯蔵する貯蔵容器に取付けられる取付部と、
   該取付部から前記軸方向に延びる第１流路と、
   前記導通口から前記軸方向に延びる第２流路と、
   前記開閉弁が開閉方向に進退自在に配置される弁室とが設けられ、
   前記流路が前記第１流路と前記第２流路とで構成され、
   前記弁室が前記軸方向に交差する交差方向に前記第１流路と前記第２流路とを連通するとともに、前記開閉弁が前記弁室において前記交差方向に進退して開閉する
   請求項１に記載のバルブ装置。
3. 前記分岐流路が前記第１流路と連通する
   請求項２に記載のバルブ装置。
4. 前記取付部に、フィルタが設けられた
   請求項２又は３に記載のバルブ装置。
5. 前記フィルタは、前記取付部の内径よりひとまわり小径で形成され、
   前記フィルタの開口側において外径側の隙間を塞ぐリング状の閉塞リングが設けられた
   請求項４に記載のバルブ装置。
6. 前記軸方向に所定間隔を隔てて濾過精度の異なる複数の前記フィルタが設けられるとともに、
   複数の前記フィルタ同士の間にリング状の弾性リングが設けられた
   請求項４又は５に記載のバルブ装置。
7. 前記導通口に、減圧機構が設けられた
   請求項１乃至６のうちいずれかに記載のバルブ装置。
8. 請求項１乃至７のうちいずれかに記載のバルブ装置と、
   前記バルブ装置における取付部が取付けられ、前記流体としてガスが貯蔵された貯蔵容器と、
   前記導通口に接続され、前記ガスを燃焼するガス燃焼部とが設けられた
   ガス消費ユニット。
9. 前記ガスは、水素ガスであり、
   前記貯蔵容器は、前記水素ガスを水素吸蔵合金に吸蔵させて貯蔵した
   請求項８に記載のガス消費ユニット。

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