JPWO2017099103A1 - 雄型継手部材 - Google Patents

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Abstract

本発明の雄型継手部材は車体等に取り付けた状態のまま濾過部材の交換を行なうことができる。雄型継手部材(10)は対応する雌型継手部材(1)に取り外し可能に連結される。当該雄型継手部材(10)は、雌型継手本体(1)内に挿入されて嵌合される第1端(11)、第1端(11)の反対側の第2端(12)、及び第1端(11)から第2端(12)まで延在する通路(14)を有する外側継手本体(18)と、第1端(11)側に外側継手本体(18)と同軸状に配置された内側継手本体(19)と、内側継手本体(19)に着脱可能に取り付けられた濾過部材(20)とを備える。内側継手本体(19)は、外側継手本体(18)に対して第1端(11)の側から着脱可能となっている。濾過部材(20)は、内側継手本体(19)が外側継手本体(18)に取り付けられているときは通路(14)内に保持され、内側継手本体(19)が外側継手本体(18)から取り外されると交換のための着脱が可能となる。

Description

本発明は、対応する雌型継手部材に取り外し可能に連結される雄型継手部材に関する。
例えば、燃料電池車においては、燃料となる水素を供給する水素ステーション側のノズル(雌型継手部材)に取り外し可能に連結されるレセプタクル(雄型継手部材)が車体の燃料供給部に取り付けられている。レセプタクルは、水素供給を行わないときにはその上流側開口をキャップにより蓋いで塵や埃などのごみが内部に侵入しないようにしている。しかし、水素ステーションのノズルを連結する際にはキャップは外され上流側開口と流体通路とは外気にさらされた状態となるため、塵等が流体通路の内部に進入することがある。また同様に、水素ステーションのノズルにも多少の塵等が付着することがある。さらには、水素ステーションから供給される水素自体にも塵等が含まれている虞がある。従って、水素ステーションからレセプタクルを介して供給される水素内には、このような塵が含まれる可能性がある。そのため、このようなレセプタクルには通常、濾過部材が設けられていて、車体内に供給される水素から塵を除去するようにしている(特許文献1)。
特開2014−202254号公報
上述のような濾過部材を備える雄型継手部材においては、使用を繰り返すうちに次第に塵が濾過部材の濾過材に詰まっていくことになるため、ある程度使用した段階で濾過部材を交換する必要が生じる。濾過部材を交換するには、通常、雄型継手部材を車体等から完全に取り外したうえで雄型継手本体を分解する必要がある。しかしながら、雄型継手部材は、車体等に固定されるとともに配管も固定されているため、雄型継手部材を取り外して濾過部材を交換しその後に再び取り付ける作業は手間がかかり煩雑である。また、再取り付けの際に配管の接続が適切でないと水素等の流体が漏れることになり危険であるため、そのような作業が頻繁に行われることも望ましくない。
本発明はこのような点に鑑み、車体等に取り付けた状態のまま濾過部材の交換を行うことができるようにした雄型継手部材を提供することを目的とする。
すなわち本発明は、
対応する雌型継手部材に取り外し可能に連結される雄型継手部材において、
該雌型継手本体内に挿入されて嵌合される第1端、該第1端の反対側の第2端、及び該第1端から該第2端まで長手軸線の方向に延在する通路を有する筒状の外側継手本体と、
該通路内の該第1端側に該外側継手本体と同軸状に配置され、該外側継手本体に該第1端の側から着脱可能に取り付けられた筒状の内側継手本体と、
該外側継手本体と該内側継手本体とのうちの一方に着脱可能に取り付けられた濾過部材であって、該内側継手本体が該外側継手本体に取り付けられている状態においては該通路内に保持され、該内側継手本体が該外側継手本体から取り外された状態においては該外側継手本体と該内側継手本体とのうちの該一方から着脱可能となるようにされた濾過部材と、
を備える、雄型継手部材を提供する。
当該雄型継手部材においては、通常は車体等の他の部材に固定され配管にも固定されている外側継手本体に対して、内側継手本体が着脱可能とされており、該内側継手本体を外側継手本体から取り外すことにより濾過部材を着脱することができるようになっている。そのため、他の部材に固定されている外側継手本体を他の部材から取り外すことなく濾過部材を交換することが可能となり、上述の従来の雄型継手部材に比べて濾過部材の交換作業が容易となる。
具体的には、該濾過部材が、該内側継手本体に着脱可能に取り付けられているようにすることができる。
好ましくは、
該濾過部材が、濾過部を有し該長手軸線の方向に延在する筒状部と、該濾過部よりも該第2端の側において該筒状部を閉塞する下流側閉塞端部と、該筒状部から該筒状部の半径方向に突出するフランジ部とを備え、
該外側継手本体が、該フランジ部よりも該第2端の側の位置において、該通路の周壁面から半径方向内側に延びた受部を有しており、
該フランジ部と該受部とが該長手軸線の方向で当接して、該濾過部材の該第2端の側への変位が抑制されるようにすることができる。
さらに好ましくは、該フランジ部が、該長手軸線の方向で貫通する貫通孔を有し、該貫通孔が、該通路内を通過する流体の流路の一部を構成するようにすることができる。
または、該濾過部材が、該外側継手本体の該通路の該周壁面に着脱可能に固定されているようにすることもできる。
好ましくは、
該内側継手本体が、該雌型継手部材が備えるノズル先端部を受け入れるようにされたノズル挿入口を有し、
該ノズル挿入口の内周面に取り付けられて、該ノズル先端部と密封係合するシールリングをさらに備えるようにすることができる。
ノズル先端部と密封係合するシールリングは、ノズル先端部が繰り返し挿入されることにより徐々に摩耗していくため、通常ある程度使用した段階で交換が必要となる。当該雄型継手部材においては、シールリングが内側継手本体に設けられているため、内側継手本体を外側継手本体から取り外すことによりシールリングも一緒に取り外すことができる。そのため、シールリングの交換作業を濾過部材の交換作業とともに、作業のしやすい環境において同時に行うことが可能となる。
以下、本発明に係る雄型管継手部材の実施形態を添付図面に基づき説明する。
本発明の第1の実施形態に係る雄型継手部材の断面図である。 図1の雄型継手部材が水素ステーションのノズルに連結されて、水素ステーションから水素が供給されている状態を示す図である。 図1の雄型継手部材の濾過部材が内側継手本体とともに取り外された状態を示す図である。 本発明の第2の実施形態に係る雄型継手部材の断面図である。
本発明の第1の実施形態に係る雄型継手部材10は、図1に示すように、図で見て左側に位置する第1端11、図で見て右側に位置する第2端12、及び第1端11から第2端12にまで長手軸線Lの方向に延在する通路14を有する筒状の外側継手本体18と、通路14内の第1端11の側に外側継手本体18と同軸状に配置された筒状の内側継手本体19と、内側継手本体19に固定されて通路14内に保持された濾過部材20と、を備える。当該雄型継手部材10は、燃料電池車に取り付けられて水素供給口として使用されるレセプタクル(雄型継手部材)であり、図2に示すように第1端11が水素ステーションにおける水素供給ホースの先端に設けられたノズル(継手部材)1に挿入されて嵌合されるとともに、ノズル1の施錠子3が外側継手本体18の外周面18aに形成された施錠子係合溝18bに係合されることによりノズル1と連結されて、水素ステーションから供給される水素を受け入れるようになっている。外側継手本体18と内側継手本体19とにより、内側継手本体19に形成された上流側開口22から外側継手本体18に形成された下流側開口23にまで長手軸線Lの方向に延在する流体通路16が構成され、上流側開口22から受け入れた水素は濾過部材20を通過して下流側開口23にまで至る。下流側開口23に形成された配管接続部24には車体内部に配置された水素タンクから延びる水素配管が接続される。
外側継手本体18は、施錠子係合溝18bを有する第1本体部材31と、後述する逆止弁48を保持する第2本体部材32と、下流側開口23が形成され第1本体部材31に固定されている第3本体部材33とからなる。第1本体部材31には雌ねじ部26が形成されており、内側継手本体19が雌ねじ部26により固定されている。第2本体部材32は、半径方向外側に突出した固定フランジ部34を有し、この固定フランジ部34が第1本体部材31の係止面36と第3本体部材33の係止面38との間に挟まれることにより第1及び第3本体部材31、33に対して固定されている。
内側継手本体19はノズル1のノズル先端部2を受け入れるノズル挿入口39を有し、このノズル挿入口39にはノズル先端部2の外周面と密封係合するように配置された複数のシールリング40が取り付けられている。また、内側継手本体19は、その外周面19aにシールリング41を収容するシールリング収容溝19bを有し、シールリング41により外側継手本体18の通路14の周壁面42と密封係合されるようになっている。
濾過部材20は、長手軸線Lの方向に沿って延在する筒状部20aと、筒状部20aの上流端側で開口して上流側開口22と連通する入口開口部20bと、筒状部20aの下流側端を閉塞する下流側閉塞部20cとを有する筒状の部材であり、その上流側端の雄ねじ部20dが内側継手本体19の雌ねじ部26に螺合されることにより、内側継手本体19に着脱可能に取り付けられている。筒状部20aには、半径方向に延在する複数の濾過孔20eと、これら濾過孔20eを半径方向内側から覆う円筒状の濾過シート20fとからなる濾過部20gが設けられている。外側継手本体18と内側継手本体19とにより構成される流体通路16は、この濾過部材20により、上流側の濾過前通路部分16aと下流側の濾過後通路部分16bとに仕切られる。また、濾過前通路部分16aの下流側部分16cと濾過後通路部分16bの上流側部分16dとは半径方向で仕切られて、濾過前通路部分16aの下流側部分16cは濾過部材20の筒状部20aの内側に位置する流路となり、濾過後通路部分16bの上流側部分16dは濾過部材20の外周面20hと流体通路16の周壁面42との間に形成される横断面環状の通路となる。このようにして濾過前通路部分16aの下流側部分16cと濾過後通路部分16bの上流側部分16dとは、筒状部20aの濾過部20gを介して半径方向で連通した状態とされる。
濾過部材20はさらに、筒状部20aから半径方向外側に突出するフランジ部20iを有している。このフランジ部20iは、通路14の周壁面42から半径方向内側に延びる受部43と長手軸線Lの方向で対向しており、濾過部材20が下流側開口23側に変位するのを抑制している。例えば高圧水素が当該雄型継手部材10の流体通路16内を上流側開口22から下流側開口23に通過する際には、濾過部材20には長手軸線Lの方向で下流側開口23に向かう方向への大きな力が作用するため、使用を繰り返すうちに内側継手本体19との間の螺合が緩み下流側に移動する虞があるが、このフランジ部20iがあることにより、仮に螺合が緩んだとしてもフランジ部20iが外側継手本体18の受部43に当接するため、濾過部材20は下流側にそれ以上変位しない。なお、フランジ部20iには、受部43よりも半径方向内側の位置に長手軸線Lの方向で貫通する複数の貫通孔20jが設けられており、流体はこれら貫通孔20jを通って流れる。
当該雄型継手部材10においては、上流側開口22から供給された流体は、濾過前通路部分16aを長手軸線Lの方向に進み濾過部材20の内側に形成された濾過前通路部分16aの下流側部分16cに至り、その中で流れの向きを径方向外側に変えて濾過部材20の濾過部20gを半径方向に通過して濾過後通路部分16bの上流側部分16dに至る。このとき、流体内に含まれている塵は、流体の流れに乗って濾過前通路部分16a内を長手軸線Lの方向に移動し、下流側部分16cにおいては慣性により長手軸線Lの方向に直線状に移動し続けようとする。比較的に大きな塵は、大きな慣性が作用して、流れの向きを変えた流体から濾過部20gに向かう方向の力を受けながらも、下流側部分16cを長手軸線Lの方向で通過して下流側閉塞部20cに設けられた集塵用部44にまで至り捕捉されることになる。このように流体内に含まれている塵のうちの少なくとも一部は集塵用部44に捕捉されるため、濾過部材20の濾過部20gにおいて捕捉される塵の量は低減され、その結果、濾過部材20の交換サイクルを長くすることができる。
逆止弁48は、第2本体部材32に長手軸線Lの方向に変位可能に保持され、スプリング50により上流側(図で見て左側)に付勢されて、その前端閉止面48aが第2本体部材32の弁座面52に押しつけられるようになっている。図1に示すように前端閉止面48aが弁座面52に押しつけられて流体通路16の中間開口54を閉じることにより流体通路16が閉止される。また、図2に示すように、当該雄型継手部材10が水素ステーションのノズル1に連結されて水素が供給され、上流側に所定以上の大きさの圧力が加わると、逆止弁48はスプリング50の付勢力に抗して下流側(図で見て右側)に変位する。第2本体部材32には半径方向に開口した側方開口56が複数形成されており、逆止弁48の側方閉止部48bが側方開口56を越えて下流側にまで変位することで中間開口54と側方開口56とが連通した状態となり、流体通路16が上流側開口22と下流側開口23との間で連通して、上流側開口22から受け入れた流体が下流側開口23にまで流れるようになる。第2本体部材32は、さらに、下流側端部58に形成された背圧開口60を有しており、この背圧開口60を介して下流側開口23における圧力が逆止弁48の後端面48cに加わるようにされている。これにより、上流側開口22における圧力よりも下流側開口23における圧力の方が高い状態においては、逆止弁48にはスプリング50の付勢力に加えて上流側開口22と下流側開口23との間の差圧により生じる押圧力も加わり、中間開口54が閉止された状態となって下流側開口23から上流側開口22への逆流が阻止される。
当該雄型継手部材10は、図3に示すように、内側継手本体19を外側継手本体18の第1端11の側から取り外すことができるようになっている。上述のように濾過部材20は内側継手本体19に取り付けられているため、内側継手本体19を取り外すことで濾過部材20も内側継手本体19と一緒に取り外される。従って当該雄型継手部材10においては、車体等の他の部材や配管に固定される外側継手本体18をそれらから取り外すことなく濾過部材20を取り出すことができるので、濾過部材20の交換作業を容易に行うことが可能となる。
本発明の第2の実施形態に係る雄型継手部材110は、図4に示すように、濾過部材120が外側継手本体118の第2本体部材132に取り付けられている。この濾過部材120は、筒状部120aの下流端側で開口して下流側開口123と連通する出口開口部120bと、筒状部120aの上流側端を閉塞する上流側閉塞部120cと、筒状部120aに形成された濾過孔120e及びそれを外側から覆うようにして配置された濾過シート120fからなる濾過部120gとを有し、第1の実施形態における濾過部材20とは逆向きの配置で下流側端の雄ねじ部120dにより第2本体部材132に着脱可能に固定されている。この濾過部材120により、流体通路116は濾過前通路部分116aと濾過後通路部分116bとに仕切られ、濾過前通路部分116aの下流側部分116cは濾過部材120の筒状部120aの外側に位置する環状の流路となり、濾過後通路部分116bの上流側部分116dは濾過部材120の筒状部120aの内側に位置する直線状の通路となる。
濾過前通路部分116aは、下流側部分116cのさらに下流側に形成された集塵用部144を有する。集塵用部144は、外側継手本体118の第1本体部材131の内周面128と、第2本体部材132の外周面132aとの間に形成された環状の凹部とされている。集塵用部144は、濾過前通路部分116aの下流側部分116cに連通した半径方向での幅が狭い環状の入口部144aと、この入口部144aに連続して設けられ半径方向での幅が入口部144aよりも広い環状の貯塵部144bとを有する。
上流側開口122から供給される流体中に塵が含まれている場合には、この塵は流体とともに濾過前通路部分116a内を移動し、長手軸線Lの方向に延在する環状の下流側部分116cに至る。ここで流体はその流れの方向を半径方向内側に変えて濾過部材120の濾過部120gを半径方向で通過して濾過後通路部分116bに至る。一方、流体内に含まれている塵には慣性が作用して、その塵は下流側部分116cを長手軸線Lの方向で下流側開口123側に直線状に移動しようとする。比較的に大きな塵は、大きな慣性が作用して、流れの向きを変えた流体から濾過部120gに向かう方向の力を受けながらも、下流側部分116cを長手軸線Lの方向に通過して集塵用部144にまで到達し、集塵用部144に捕捉されることになる。集塵用部144は、上述のように幅の狭い入口部144aと幅の広い貯塵部144bとからなっており、一旦貯塵部144bにまで至った塵が幅の狭い入口部144aから再び下流側部分116cに戻りにくくなっている。
当該雄型継手部材110は、第1の実施形態に係る雄型継手部材10と同様に、内側継手本体119が外側継手本体118の第1端111の側から着脱可能となっている。内側継手本体119が外側継手本体118に取り付けられている状態においては、濾過部材120は通路114内に保持されて取り外すことができないが、内側継手本体119を取り外すことで濾過部材120は外側継手本体118の第1端111から取り外すことが可能な状態となる。従って当該雄型継手部材110においては、車体等の他の部材に固定される外側継手本体118をそれらから取り外すことなく濾過部材120を取り出すことができるので、濾過部材120の交換作業を容易に行うことが可能となる。
上記実施形態においては、本発明に係る雄型継手部材を、燃料電池車の水素供給用のレセプタクルとして説明をしたが、当該雄型継手部材は他の用途のための雄型継手部材として構成することも当然にできる。また、ノズル(雌型継手部材)1に挿入されて嵌合される側の第1端11、111を上流側としその反対側の第2端12、112を下流側としているが、本発明に係る雄型継手部材は、第1端を下流側とし第2端を上流側として使用するように構成してもよい。
ノズル1;ノズル先端部2:施錠子3;
雄型継手部材10;第1端11;第2端12;通路14;流体通路16;濾過前通路部分16a;濾過後通路部分16b;下流側部分16c;上流側部分16d;外側継手本体18;外周面18a;施錠子係合溝18b;内側継手本体19;外周面19a;シールリング収容溝19b;濾過部材20;筒状部20a;入口開口部20b;下流側閉塞部20c;雄ねじ部20d;濾過孔20e;濾過シート20f;濾過部20g;外周面20h;フランジ部20i;貫通孔20j;上流側開口22;下流側開口23;管接続部24;雌ねじ部26;第1本体部材31;第2本体部材32;第3本体部材33;固定フランジ部34;(第1本体部材31の)係止面36;(第3本体部材33の)係止面38;ノズル挿入口39;シールリング40;シールリング41;周壁面42;受部43;集塵用部44;逆止弁48;前端閉止面48a;側方閉止部48b;後端面48c;スプリング50;弁座面52;中間開口54;側方開口56;下流側端部58;背圧開口60;
継手部材110;第1端111;第2端112;通路114;流体通路116;濾過前通路部分116a;濾過後通路部分116b;下流側部分116c;上流側部分116d;外側継手本体118;内側継手本体119;濾過部材120;筒状部120a;出口開口部120b;上流側閉塞部120c;雄ねじ部120d;濾過孔120e;濾過シート120f;濾過部120g;上流側開口122;下流側開口123;内周面128;第1本体部材131;第2本体部材132;外周面132a;周壁面142;集塵用部144;入口部144a;貯塵部144b;
長手軸線L;
すなわち本発明は、
対応する雌型継手部材に取り外し可能に連結される雄型継手部材において、
該雌型継手部材内に挿入されて嵌合される第1端、該第1端の反対側の第2端、及び該第1端から該第2端まで長手軸線の方向に延在する通路を有する筒状の外側継手本体と、
該通路内の該第1端側に該外側継手本体と同軸状に配置され、該外側継手本体に該第1端の側から着脱可能に取り付けられた筒状の内側継手本体と、
該外側継手本体と該内側継手本体とのうちの一方に着脱可能に取り付けられた濾過部材であって、該内側継手本体が該外側継手本体に取り付けられている状態においては該通路内に保持され、該内側継手本体が該外側継手本体から取り外された状態においては該外側継手本体と該内側継手本体とのうちの該一方から着脱可能となるようにされた濾過部材と、
を備える、雄型継手部材を提供する。
または、該濾過部材が、該外側継手本体の該通路の周壁面に着脱可能に固定されているようにすることもできる。
濾過部材20は、長手軸線Lの方向に沿って延在する筒状部20aと、筒状部20aの上流端側で開口して上流側開口22と連通する入口開口部20bと、筒状部20aの下流側端を閉塞する下流側閉塞部20cとを有する筒状の部材であり、その上流側端の雄ねじ部20dが内側継手本体19の雌ねじ部43に螺合されることにより、内側継手本体19に着脱可能に取り付けられている。筒状部20aには、半径方向に延在する複数の濾過孔20eと、これら濾過孔20eを半径方向内側から覆う円筒状の濾過シート20fとからなる濾過部20gが設けられている。外側継手本体18と内側継手本体19とにより構成される流体通路16は、この濾過部材20により、上流側の濾過前通路部分16aと下流側の濾過後通路部分16bとに仕切られる。また、濾過前通路部分16aの下流側部分16cと濾過後通路部分16bの上流側部分16dとは半径方向で仕切られて、濾過前通路部分16aの下流側部分16cは濾過部材20の筒状部20aの内側に位置する流路となり、濾過後通路部分16bの上流側部分16dは濾過部材20の外周面20hと流体通路16の周壁面42との間に形成される横断面環状の通路となる。このようにして濾過前通路部分16aの下流側部分16cと濾過後通路部分16bの上流側部分16dとは、筒状部20aの濾過部20gを介して半径方向で連通した状態とされる。

Claims (6)

  1. 対応する雌型継手部材に取り外し可能に連結される雄型継手部材において、
    該雌型継手本体内に挿入されて嵌合される第1端、該第1端の反対側の第2端、及び該第1端から該第2端まで長手軸線の方向に延在する通路を有する筒状の外側継手本体と、
    該通路内の該第1端側に該外側継手本体と同軸状に配置され、該外側継手本体に該第1端の側から着脱可能に取り付けられた筒状の内側継手本体と、
    該外側継手本体と該内側継手本体とのうちの一方に着脱可能に取り付けられた濾過部材であって、該内側継手本体が該外側継手本体に取り付けられている状態においては該通路内に保持され、該内側継手本体が該外側継手本体から取り外された状態においては該外側継手本体と該内側継手本体とのうちの該一方から着脱可能となるようにされた濾過部材と、
    を備える、雄型継手部材。
  2. 該濾過部材が、該内側継手本体に着脱可能に取り付けられている、請求項1に記載の雄型継手部材。
  3. 該濾過部材が、濾過部を有し該長手軸線の方向に延在する筒状部と、該濾過部よりも該第2端の側において該筒状部を閉塞する下流側閉塞端部と、該筒状部から該筒状部の半径方向に突出するフランジ部とを備え、
    該外側継手本体が、該フランジ部よりも該第2端の側の位置において、該通路の周壁面から半径方向内側に延びた受部を有しており、
    該フランジ部と該受部とが該長手軸線の方向で当接して、該濾過部材の該第2端の側への変位が抑制されるようにされた、請求項2に記載の雄型継手部材。
  4. 該フランジ部が、該長手軸線の方向で貫通する貫通孔を有し、該貫通孔が、該通路内を通過する流体の流路の一部を構成するようにされた、請求項3に記載の雄型継手部材。
  5. 該濾過部材が、該外側継手本体の該通路の該周壁面に着脱可能に固定された、請求項1に記載の雄型継手部材。
  6. 該内側継手本体が、該雌型継手部材が備えるノズル先端部を受け入れるようにされたノズル挿入口を有し、
    該ノズル挿入口の内周面に取り付けられて、該ノズル先端部と密封係合するシールリングをさらに備える、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の雄型継手部材。
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