KR101918903B1 - 밸브 장치 - Google Patents

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KR101918903B1
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도모유키 하나다
신이치로 다케모토
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닛산 지도우샤 가부시키가이샤
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Abstract

[과제] 소형화된 경우에 있어서도, 전자 액추에이터로부터 발생한 열에 반응하여 가스 방출 밸브가 오작동하는 것을 방지할 수 있는 밸브 장치를 제공한다.
[해결 수단] 밸브 장치(100)는, 가스 유로(120)의 도중에 배치된 개폐 밸브(130)와, 가스의 온도 상승에 수반하여 작동하는 밸브체(161)를 구비하고 가스를 고압 가스 용기(20)의 외부로 방출하는 용전 밸브(160)를 갖고 있으며, 용전 밸브의 밸브체는, 고압 가스 용기의 공급구(23)로부터 연료 전지(10)를 향하여 가스가 흐르는 경로 상에 있어서, 개폐 밸브보다도 가스 유로 내의 상류측에 배치하고 있다.

Description

밸브 장치
본 발명은 밸브 장치에 관한 것이다.
종래부터, 고압 가스를 저장하는 고압 가스 용기 내외로의 가스의 유통을 제어하는 밸브 장치가 알려져 있다. 예를 들어, 하기 특허문헌 1에는, 연료 전지로 공급하는 연료 가스를 저장하는 고압 가스 용기에 장착되는 밸브 장치가 기재되어 있다.
특허문헌 1에 기재된 밸브 장치에는, 고압 가스 용기의 내부에 연통되는 가스 유로와, 가스 유로의 개방 및 차단을 전환하는 전자 구동식의 개폐 밸브가 구비되어 있다. 개폐 밸브를 작동시킬 때는, 구동원이 되는 전자 액추에이터에 구동 전류를 공급하고, 개폐 밸브를 밸브 개방 방향으로 이동시키는 조작을 행하고 있다.
그런데, 고압 가스 용기에 장착되는 밸브 장치에는, 고압 가스 용기 내에 저장한 가스의 온도가 상승했을 때, 가스의 온도를 감지하여, 당해 가스를 고압 가스 용기의 외부로 방출시키는 기계 작동식의 안전 밸브(가스 방출 밸브)를 설치하는 경우가 있다. 예를 들어, 상술한 전자 구동식의 밸브체를 구비하는 밸브 장치에 있어서도, 이러한 안전 밸브를 설치함으로써, 가스의 온도 상승에 따른 적절한 타이밍에 가스를 외부로 방출시키는 것이 가능해진다고도 생각된다.
일본 특허 공개 제2005-264966호 공보
그러나, 전자 구동식의 밸브체를 구비하는 밸브 장치에 상기와 같은 안전 밸브를 설치하면, 전자 액추에이터에 공급되는 구동 전류에 의해 발생하는 열이 안전 밸브까지 전해져 버려, 안전 밸브가 오작동해 버릴 가능성이 발생한다.
또한, 고압 가스 용기는, 설치 스페이스의 콤팩트화나 제조 비용의 삭감을 도모하기 위하여 소형화가 요청되는 경향이 있고, 마찬가지로, 고압 가스 용기에 장착되는 밸브 장치에 대해서도 소형화가 요청되고 있다. 그러나, 밸브 장치를 소형화하면, 전자 액추에이터에 대하여 안전 밸브를 근접시켜 배치해야만 하기 때문에, 전자 액추에이터에서 발생한 열에 반응하여 안전 밸브가 오작동해 버릴 가능성이 더욱 높아져 버린다는 문제가 있다.
따라서 본 발명은 소형화된 경우에 있어서도, 전자 액추에이터로부터 발생한 열에 반응하여 가스 방출 밸브가 오작동하는 것을 방지할 수 있는 밸브 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 형태에 의하면, 고압 가스 용기에 장착되는 밸브 장치가 제공된다. 밸브 장치는, 고압 가스 용기의 공급구와 가스의 공급 대상이 되는 소정의 대상물 사이를 연결하는 가스 유로와, 가스 유로의 도중에 배치되고, 가스 유로를 통한 가스의 공급 및 공급의 차단을 전환하는 개폐 밸브와, 개폐 밸브를 구동하는 전자 액추에이터와, 가스의 온도 상승에 수반하여 작동하는 밸브체를 구비하고, 가스를 고압 가스 용기의 외부로 방출하는 가스 방출 밸브를 갖고 있다. 그리고, 가스 방출 밸브의 밸브체는, 공급구로부터 대상물을 향하여 가스가 흐르는 경로 상에 있어서, 개폐 밸브보다도 가스 유로 내의 상류측에 배치된다.
상기한 형태에 의하면, 고압 가스 용기로부터 소정의 대상물로 가스를 공급할 때 가스가 흐르는 가스 유로 내에 가스 방출 밸브의 밸브체를 배치하고 있기 때문에, 가스 방출 밸브의 밸브체 주변의 가스를 유동시킬 수 있다. 그리고, 개폐 밸브보다도 가스 유로의 상류측에 가스 방출 밸브의 밸브체를 배치하고 있기 때문에, 개폐 밸브를 작동시켜 가스를 공급할 때 가스 방출 밸브의 밸브체 주변을 통과하는 가스의 흐름을 적합하게 형성할 수 있다. 이에 의해, 고압 가스 용기 내의 가스의 온도 변화에 대한 가스 방출 밸브의 감도를 향상시킬 수 있다. 또한, 가스의 흐름 속에 가스 방출 밸브의 밸브체를 배치하고 있기 때문에, 가스의 흐름에 의한 차열 효과에 의해, 전자 액추에이터로부터 발생한 열이 가스 방출 밸브의 밸브체로 전해지는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 소형화된 경우에 있어서도, 전자 액추에이터로부터 발생한 열에 반응하여 가스 방출 밸브가 오작동하는 것을 방지할 수 있는 밸브 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 의한 밸브 장치의 사용예를 도시하는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 밸브 장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 밸브 장치의 단면도이다.
도 4는 도 3에 있어서 일점쇄선으로 나타내는 참조 부호 4A 부분을 확대한 도면이며, 개폐 밸브가 제1 유로를 폐쇄한 상태를 도시하는 도면이다.
도 5는 도 3에 있어서 일점쇄선으로 나타내는 참조 부호 4A 부분을 확대한 도면이며, 개폐 밸브가 제1 유로를 개방한 상태를 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 밸브 장치의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 밸브 장치의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시 형태에 의한 밸브 장치의 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태를 설명한다. 또한, 도면의 설명에 있어서 동일한 요소에는 동일한 부호를 부여하고, 중복되는 설명을 생략한다. 또한, 도면의 치수 비율은, 설명의 사정상 과장되어 있어, 실제의 비율과는 상이한 경우가 있다.
<제1 실시 형태>
도 1에는 실시 형태에 관한 밸브 장치(100)의 사용예를 나타내고 있다. 이 사용예에서는, 연료 전지차에 탑재되는 연료 전지 시스템(1)에 밸브 장치(100)를 적용하고 있다.
밸브 장치(100)는, 연료 전지(연료 전지 스택)(10)로 공급하는 연료 가스(예를 들어, 수소 가스)를 저장한 고압 가스 용기(20)에 장착하고 있다. 밸브 장치(100)는 고압 가스 용기(20) 내외로의 가스의 공급과, 가스의 공급 차단을 전환하는 차단 밸브로서 이용하고 있다.
고압 가스 용기(20)는 밸브 장치(100) 및 제1 배관(60a)을 통하여 리셉터클(연료 보급구)(50)과 연결되어 있다.
고압 가스 용기(20)는 밸브 장치(100) 및 제2 배관(60b)을 통하여 연료 전지(10)와 연결되어 있다. 제2 배관(60b)의 도중에는, 연료 전지(10)에 공급하는 가스의 유량 조정을 행하는 레귤레이터(30)와, 가스의 압력 조정을 행하는 조압 밸브(40)를 배치하고 있다.
고압 가스 용기(20)는, 내부에 가스를 저장하는 용기 본체부(21)와, 용기 본체부(21)의 일단측의 단부에 형성된 공급구(23)를 갖고 있다.
고압 가스 용기(20)는, 예를 들어 연료 전지(10)와 함께 연료 전지차에 탑재된다.
용기 본체부(21)는 예를 들어 합성 수지제의 라이너에 유리 섬유나 탄소 섬유 등의 보강층이 형성된 공지의 것에 의해 구성할 수 있다. 고압 가스 용기(20)의 공급구(23)는 밸브 장치(100)가 착탈 가능한 장착용 구금으로서 구성되어 있다(도 3을 참조). 고압 가스 용기(20)는, 예를 들어 최대 70㎫의 고압 가스를 저장 가능하게 구성된다.
레귤레이터(30), 조압 밸브(40) 및 후술하는 밸브 장치(100)의 전자 액추에이터(140)의 각각은, 예를 들어 연료 전지차에 탑재되는 제어부(컨트롤러)에 의해 동작 제어를 행할 수 있다. 제어부는, 예를 들어 CPU, ROM, RAM, 각종 인터페이스 등을 구비하는 공지의 마이크로컴퓨터에 의해 구성할 수 있다.
고압 가스 용기(20) 내로 가스를 공급할 때는, 예를 들어 수소 스테이션과 같은 외부 설비로부터 리셉터클(50)을 통하여 제1 배관(60a) 내로 가스를 유입시킨다. 가스는, 제1 배관(60a)을 경유하여, 밸브 장치(100) 내로 유입된다. 가스는, 또한, 밸브 장치(100) 내를 경유하여 고압 가스 용기(20) 내로 유입된다.
연료 전지(10)로 가스를 공급할 때는, 밸브 장치(100)를 통하여, 고압 가스 용기(20) 내의 가스를 제2 배관(60b) 내로 유입시킨다. 가스는 제2 배관(60b)을 경유하여, 연료 전지(10)에 공급된다. 레귤레이터(30) 및 조압 밸브(40)는, 가스가 제2 배관(60b)을 경유할 때 가스를 원하는 유량 및 압력으로 조정한다.
이하, 도 2 내지 도 5를 참조하여, 밸브 장치(100)의 상세에 대하여 설명한다.
도 2는 밸브 장치(100)의 사시도이다. 도 3은 밸브 장치(100) 내부의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도 4 및 도 5는, 도 3에 있어서 일점쇄선으로 나타내는 참조 부호 4A 부분을 확대한 도면이며, 밸브 장치(100)의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 또한, 밸브 장치(100)의 구성은, 도면마다 일부 간략화하여 도시하고 있다.
도 2를 참조하여, 개략적으로 설명하면, 밸브 장치(100)는, 고압 가스 용기(20)의 공급구(23)(도 3을 참조)와 가스의 공급 대상이 되는 연료 전지(10) 사이를 연결하는 가스 유로(120)와, 가스 유로(120)의 도중에 배치되고, 가스 유로(120)를 통한 가스의 공급 및 공급의 차단을 전환하는 개폐 밸브(130)와, 개폐 밸브(130)를 구동하는 전자 액추에이터(140)와, 가스의 온도 상승에 수반하여 작동하는 밸브체(161)를 구비하고, 가스를 고압 가스 용기(20)의 외부로 방출하는 가스 방출 밸브(160)를 갖고 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 밸브 장치(100)는, 내부에 가스 유로(120)가 형성된 하우징(110)을 구비하고 있다. 하우징(110)은, 직사각 형상의 상자형으로 형성된 하우징 본체부(111)와, 하우징 본체부(111)의 일단측으로부터 돌출되는 원통 형상으로 형성된 삽입부(113)를 갖고 있다. 도면 중에 부여된 X축은 하우징 본체부(111)의 폭 방향을 나타내고, Y축은 하우징 본체부(111)의 깊이 방향을 나타내고, Z축은 하우징 본체부(111)의 높이 방향을 나타내고 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 하우징 본체부(111)의 내부 및 삽입부(113)의 내부는 가스 유로(120)를 통하여 서로 연통되어 있다.
삽입부(113)는 밸브 장치(100)를 고압 가스 용기(20)에 장착시킬 때, 공급구(23) 내에 삽입된다. 삽입부(113)는 고압 가스 용기(20)에 대하여 밸브 장치(100)를 기계적으로 고정하는 고정부로서의 기능을 갖고 있다. 삽입부(113)에는, 고압 가스 용기(20)의 공급구(23)의 내면에 형성된 암나사부(23a)에 나사 결합 가능한 수나사부(113a)를 형성하고 있다. 고압 가스 용기(20)와 밸브 장치(100)는, 각 나사부(23a, 113a)를 개재시켜 서로 연결할 수 있다.
하우징(110)(하우징 본체부(111), 삽입부(113))의 재질은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 가공성이나 강도, 제조 비용의 관점으로부터, 금속 재료를 사용할 수 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 하우징(110)은 알루미늄에 의해 구성하고 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 하우징(110) 내에 형성한 가스 유로(120)는, 고압 가스 용기(20)의 공급구(23)에 연통되는 제1 유입구(114a)와, 제1 유입구(114a)에 연결되는 제1 유로(121)를 갖고 있다. 제1 유로(121)에 있어서 후술하는 주 밸브(131)가 배치된 위치보다도 상류측은, 편의적으로 「상류부(121a)」라고 칭하고, 제1 유로(121)에 있어서 주 밸브(131)가 배치된 위치보다도 하류측은, 편의적으로 「하류부(121b)」라고 칭한다.
가스 유로(120)는, 제1 유입구(114a)와는 상이한 위치에서 고압 가스 용기(20)의 공급구(23)에 연통되는 제2 유입구(114b)와, 제2 유입구(114b)에 연통되는 가스 도입로(122)와, 제1 배관(60a)(도 1을 참조)이 연결되는 제1 연결구(123a)와 제2 배관(60b)(도 1을 참조)이 연결되는 제2 연결구(123b)에 연통되는 연통로(123)와, 후술하는 밸브실(116)과 파일럿실(117)을 연통하는 파일럿 유로(124)를 더 갖고 있다.
제1 유로(121)는 고압 가스 용기(20) 내로 충전하는 가스 및 연료 전지(10)로 공급하는 가스를 유통시키기 위한 유로이다. 연통로(123)는 그 도중에 있어서, 제1 유로(121)의 하류부(121b)와 연통되어 있다. 고압 가스 용기(20) 내로 가스를 충전할 때는 제1 배관(60a), 제1 연결구(123a), 연통로(123), 제1 유로(121) 및 제1 유입구(114a)를 경유하여 고압 가스 용기(20) 내로 가스를 유입시킨다. 한편, 연료 전지(10)로 가스를 공급할 때는, 제1 유입구(114a), 제1 유로(121), 연통로(123), 제2 연결구(123b) 및 제2 배관(60b)을 경유하여 연료 전지(10)로 가스를 보내온다. 또한, 밸브 장치(100)를 작동시켰을 때의 가스 유통 경로(가스의 흐름)의 상세는, 후술한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 제1 유입구(114a) 및 제2 유입구(114b)는, 하우징(110)의 삽입부(113)의 선단면(113b)에 형성하고 있다. 제1 유입구(114a) 및 제2 유입구(114b)에는, 예를 들어 고압 가스 용기(20) 내에 존재하는 오염물 등이 밸브 장치(100) 내로 유입하는 것을 방지하는 필터를 설치하는 것이 가능하다.
도 3에 도시한 바와 같이, 제1 유로(121)의 하류부(121b)에는, 제1 유로(121)를 흐르는 가스의 유량을 조정하기(조이기) 위한 매뉴얼 밸브(182)를 설치하고 있다. 매뉴얼 밸브(182)를 수동으로 작동시킴으로써, 개폐 밸브(130)를 개폐시키는 조작과는 독립된 조작에 의해, 제1 유로(121)를 유통하는 가스의 유량을 조정할 수 있다.
가스 도입로(122)에는, 고압 가스 용기(20) 내의 가스를 외부로 방출시키기 위한 매뉴얼 밸브(181)를 설치하고 있다. 매뉴얼 밸브(181)를 수동으로 작동시킴으로써, 가스 방출 밸브(160)를 작동시키지 않고 가스를 외부로 방출하는 것이 가능하다.
개폐 밸브(130)는 파일럿식의 전자 밸브에 의해 구성하고 있다. 개폐 밸브(130)는, 제1 유로(121)를 폐쇄하는 밸브 폐쇄 방향으로 가압력이 부여된 주 밸브(131)와, 제1 유로(121)를 개방하는 밸브 개방 방향으로 주 밸브(131)를 이동시키는 파일럿 밸브(141)를 갖고 있다.
주 밸브(131)는 하우징(110)의 본체부(111) 내에 형성한 밸브실(116)에 배치하고 있다. 밸브실(116)은 제1 유로(121)와 연통되어 있다(도 5를 참조).
주 밸브(131)는 그 배면측(도 3 중의 좌측)으로부터 가압 부재(135)에 의해 전방면측(도 3 중의 우측)을 향하여 가압력이 부여되어 있다. 주 밸브(131)는 가압력이 부여된 상태에서 선단측이 제1 유로(121)에 설치된 밸브 시트(192)에 착좌되어, 제1 유로(121)를 폐쇄한다. 가압 부재(135)는 예를 들어 스프링과 같은 공지의 탄성 부재로 구성할 수 있다.
가압 부재(135)는 주 밸브(131)의 배면측에 설치된 지지 부재(191)에 의해 지지되어 있다. 주 밸브(131)의 내부에는 유통구(133)를 개재시켜 파일럿 유로(124)와 연통되는 내부 공간(132)을 형성하고 있다. 가압 부재(135)는 일단측이 지지 부재(191)에 고정된 상태에서, 타단측이 주 밸브(131)의 내부 공간(132) 내에 삽입됨과 함께, 타단측의 단부가 주 밸브(131)에 고정되어 있다.
주 밸브(131)의 선단면은, 예를 들어 도 4에 도시한 바와 같이, 밸브 시트(192)에 착좌되었을 때의 시일성이 향상되도록 밸브 시트(192)의 통로부에 대응한 형상의 평탄부(134a)와, 평탄부(134a)로부터 연장되는 테이퍼부(134b)를 가진 형상으로 형성할 수 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 전자 액추에이터(140)는 파일럿 밸브(141)와, 솔레노이드 코일(코일부)(142)과, 파일럿 밸브(141)에 대하여 밸브 폐쇄 방향(도면 중의 하측 방향)의 가압력을 부여하는 스프링(143)과, 고정 철심을 구성하는 플러그(144)와, 전자 액추에이터(140)를 내부에 수용한 액추에이터 케이스(145)와, 하우징(110)의 외부에 배치되는 덮개부(146)를 갖고 있다.
파일럿 밸브(141)는 가동 철심을 구성하는 플런저(141a)와, 플런저(141a)의 선단에 배치된 시일부(141b)에 의해 구성하고 있다. 시일부(141b)는, 예를 들어 수지제의 탄성 부재(예를 들어, O링) 등의 공지된 것으로 구성할 수 있다.
도 4에 도시한 바와 같이, 플런저(141a)는 그 전방면측에 형성된 파일럿실(117)에 선단부가 면하도록 배치되어 있다. 플런저(141a)는, 액추에이터 케이스(145) 내에서, 밸브 시트(193)에 대하여 접근 이격하는 방향(도 3 중의 상하 방향)을 따라 진퇴 이동 가능하도록 배치하고 있다.
플런저(141a)는 스프링(143)으로부터 부여되는 가압력에 의해 시일부(141b)를 밸브 시트(193)에 착좌시킨다. 시일부(141b)가 밸브 시트(193)에 착좌된 상태에서는, 파일럿 유로(124)와 밸브 시트(193)의 전방면측에 형성된 중계로(125)의 연통이 차단된다.
파일럿 밸브(141)를 밸브 개방시킬 때는, 솔레노이드 코일(142)에 구동 전류를 공급하여 통전을 행한다. 이 통전에 의해, 플런저(141a)를 플러그(144)측으로 끌어 당기는 자력이 발생하여, 플런저(141a), 즉 파일럿 밸브(141)가 밸브 개방 방향(도 3 중의 상측 방향)으로 이동하여, 파일럿 밸브(141)가 밸브 시트(193)로부터 이격된다. 도 5에 도시한 바와 같이, 파일럿 밸브(141)가 밸브 시트(193)로부터 이격되면, 밸브 시트(193) 내에 형성한 통로부(193a)와 파일럿실(117)이 연통된다. 그리고, 주 밸브(131)가 배치된 밸브실(116)과, 제1 유로(121)의 하류부(121b)가, 파일럿 유로(124), 파일럿실(117), 통로부(193a) 및 중계로(125)를 개재시켜 연통된다.
가스 방출 밸브(160)는, 고압 가스 용기(20) 내의 가스의 온도를 감지하여 밸브 개방하는 기계 작동식의 용전 밸브(이하, 용전 밸브(160)라고 한다)에 의해 구성하고 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 용전 밸브(160)는 가용 부재를 포함하는 밸브체(161)와, 밸브체(161)를 수용함과 함께 저면에 개구부(165)가 형성된 밸브 본체부(162)와, 밸브 본체부(162)의 내부와 외부에 연통되는 통과 구멍(163)과, 하우징(110)의 외부에 배치되는 덮개부(166)를 갖고 있다.
밸브체(161)는 예를 들어 소정의 온도에 도달했을 때 용융되는 공지의 가용 합금에 의해 구성할 수 있다. 밸브 본체부(162)는 예를 들어 내열 유리 등에 의해 구성할 수 있다. 밸브 본체부(162)의 외주면에는, 예를 들어 하우징(110)에 대한 설치를 가능하게 하는 나사 홈 등을 형성하는 것이 가능하다.
도 3에 도시한 바와 같이, 용전 밸브(160)의 밸브체(161)는 고압 가스 용기(20)의 공급구(23)로부터 연료 전지(10)를 향하여 가스가 흐르는 경로 상에 있어서, 개폐 밸브(130)보다도 가스 유로(120) 내의 상류측에 배치하고 있다.
상기한 가스가 흐르는 경로란, 고압 가스 용기(20)의 공급구(23) 및 제1 유입구(114a)로부터 제2 연결구(123b)에 이르는 경로이다. 또한, 개폐 밸브(130)보다도 가스 유로(120) 내의 상류측이란, 제1 유로(121)를 개방 및 폐쇄하는 주 밸브(131)로부터 본 가스의 흐름의 상류측이다. 본 실시 형태에 있어서는, 주 밸브(131)가 배치된 위치보다도 상류측이 되는 제1 유로(121)의 상류부(121a)(제1 유입구(114a)로부터 주 밸브(131)에 이르는 제1 유로(121) 내의 유로)가, 개폐 밸브(130)보다도 가스 유로(120) 내의 상류측에 상당한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 용전 밸브(160)의 밸브 본체부(162)에 형성한 개구부(165)는 제1 유로(121)의 상류부(121a)에 면하도록 배치하고 있다. 밸브 본체부(162)의 내부는, 개구부(165)를 통하여 제1 유로(121)의 상류부(121a)에 연통된다. 이로 인해, 밸브 본체부(162) 내에 수용된 밸브체(161)의 저부는, 상류부(121a)의 내부에 면하여 배치되어 있어, 상류부(121a) 내에 존재하는 가스에 상시 노출된다.
도 2에 도시한 바와 같이, 용전 밸브(160)의 밸브 본체부(162)에 형성한 통과 구멍(163)은 하우징(110) 내에 형성한 가스 방출로(122a)에 연통되어 있다. 가스 방출로(122a)는, 하우징(110)의 외부와 연통되는 가스 방출 포트(115)에 연결되어 있다.
고압 가스 용기(20) 내의 가스의 온도 상승이 발생하면, 가스의 열이 제1 유로(121)의 상류부(121a)를 통하여 용전 밸브(160)의 밸브체(161)에 전해진다. 밸브체(161)가 데워져 소정의 온도에 도달하면, 밸브체(161)가 용융된다. 밸브체(161)가 용융되면, 밸브 본체부(162)에 형성된 개구부(165)가 개방된 상태로 된다. 가스는, 제1 유로(121)의 상류부(121a)를 경유하여 개구부(165)로부터 밸브 본체부(162)의 내부로 유입한다. 그리고, 가스는 밸브 본체부(162)에 형성한 통과 구멍(163)을 경유하여 가스 방출로(122a) 내로 유입된다. 그 후, 가스는 가스 방출로(122a)에 연통되는 가스 방출 포트(115)를 통하여 하우징(110)의 외부로 방출된다.
도 4 및 도 5를 참조하여, 개폐 밸브(130)(주 밸브(131), 파일럿 밸브(141))의 동작을 설명한다.
도 4에는 개폐 밸브(130)가 제1 유로(121)를 폐쇄한 상태를 도시하고 있다.
고압 가스 용기(20) 내로 가스를 충전할 때, 리셉터클(50)로부터 밸브 장치(100) 내로 가스가 보내지면, 가스는, 연통로(123)(도 3을 참조)를 통하여 제1 유로(121)의 하류부(121b) 내로 유입된다. 고압 가스 용기(20)로 가스가 공급되는 초기 단계에 있어서는, 가압 부재(135)가 주 밸브(131)를 밸브 시트(192)를 향하여 가압하는 힘에 의해, 밸브 시트(192)에 주 밸브(131)가 착좌된 상태가 유지된다. 또한, 고압 가스 용기(20) 내로 가스를 충전할 때는, 제2 배관(60b)에 배치한 레귤레이터(30) 및 조압 밸브(40)(도 1을 참조)는 폐쇄된 상태로 한다.
가스의 공급이 계속하여 행하여지면, 제1 유로(121)의 하류부(121b) 및 연통로(123) 내의 가스압이 점차 커진다. 이 가스압의 증가에 따라, 주 밸브(131)가 가압 부재(135)의 가압력에 저항하여 배면측으로 후퇴한다. 주 밸브(131)가 밸브 시트(192)로부터 이격되면, 밸브 시트(192)와 주 밸브(131) 사이에 가스가 유통 가능한 간극이 형성된다. 제1 유로(121)가 개방됨으로써, 제1 유로(121)의 하류부(121b)측으로 가스가 유입된다. 그리고, 가스는, 제1 유입구(114a) 및 고압 가스 용기(20)의 공급구(23)를 경유하여, 고압 가스 용기(20) 내에 충전된다.
고압 가스 용기(20) 내에 가스가 충전되기 시작한 후, 가스의 공급을 계속하면, 고압 가스 용기(20)의 내압이 점차 높아진다. 고압 가스 용기(20)의 내압과 가스의 충전 압력(제1 유로(121)의 하류부(121b) 내 및 연통로(123) 내의 가스압) 사이에 차압이 없어지면, 주 밸브(131)는 가압 부재(135)가 부여하는 가압력에 의해 밸브 폐쇄 방향으로 이동하여, 도 4에 도시한 바와 같이 다시 밸브 시트(192)에 착좌된다. 주 밸브(131)는 가압 부재(135)에 가압된 상태에서 밸브 시트(192)에 착좌되기 때문에, 가스의 충전이 종료된 후에 고압 가스 용기(20) 내로부터 제1 유로(121)측으로 가스가 역류되는 것을 방지한다.
연료 전지(10)로 가스를 공급할 때는, 먼저, 제2 배관(60b)에 배치한 레귤레이터(30) 및 조압 밸브(40)를 개방한 상태로 한다. 이어서, 전자 액추에이터(140)의 솔레노이드 코일(142)에 구동 전류를 공급하고, 도 5에 도시한 바와 같이 파일럿 밸브(141)를 밸브 개방한다.
파일럿 밸브(141)를 밸브 개방시키면, 파일럿 유로(124)를 통하여, 주 밸브(131)가 배치된 밸브실(116)과, 파일럿 밸브(141)가 배치된 파일럿실(117)이 연통된다. 또한, 주 밸브(131)의 내부 공간(132)이 유통구(133)를 통하여 파일럿 유로(124)와 연통된다. 주 밸브(131)의 내부 공간(132)은, 주 밸브(131)의 배면측에 있어서 밸브실(116)과 연통되어 있기 때문에, 주 밸브(131)의 배압은, 제1 유로(121)의 하류부(121b) 및 연통로(123)에 있어서의 압력(하류압)까지 저하된다. 그 결과, 주 밸브(131)의 배압에 대하여 고압 가스 용기(20)의 내압이 더 높아진다. 그리고, 주 밸브(131)의 배압과 고압 가스 용기(20)의 내압 사이의 차압에 의해, 가압 부재(135)가 주 밸브(131)에 대하여 부여하는 가압력에 저항하여 주 밸브(131)를 밸브 개방 방향으로 이동시키는 힘이 발생하여, 주 밸브(131)가 밸브 시트(192)로부터 이격된다. 주 밸브(131)가 밸브 시트(192)로부터 이격되면, 밸브 시트(192)와 주 밸브(131) 사이에 가스가 유통 가능한 간극이 형성되어, 연료 전지(10)로의 가스의 공급이 개시된다.
가스는, 고압 가스 용기(20)의 공급구(23)로부터 제1 유입구(114a)를 경유하여, 제1 유로(121)의 상류부(121a)로 유입된다. 그리고, 가스는, 제1 유로(121)의 상류부(121a)에 배치된 용전 밸브(160)의 밸브체(161)의 주위를 경유하여 제1 유로(121)의 하류부(121b)를 향하여 흐른다. 이때, 용전 밸브(160)의 밸브체(161)는 고압 가스 용기(20)로부터 제1 유로(121)의 상류부(121a) 내로 유입되는 가스와 직접 접촉하기 때문에, 가스의 온도 변화에 대한 밸브체(161)의 감도가 향상된다. 또한, 용전 밸브(160)의 밸브체(161)의 주위를 흐르는 가스는, 전자 액추에이터(140)로부터 발생한 열이 밸브체(161)로 전해지는 것을 억제하는 차열 효과를 갖기 때문에, 전자 액추에이터(140)의 솔레노이드 코일(142)에 구동 전류가 공급되고 있는 동안, 밸브체(161)로 열이 전해지는 것을 방지할 수 있다. 이때, 가스에 의해 밸브체(161)를 냉각하는 효과도 얻어지기 때문에, 밸브체(161)의 온도 상승을 더 효과적으로 억제하는 것이 가능해진다.
예를 들어, 전자 액추에이터(140)를 냉각하기 위한 냉각 회로 등을 밸브 장치(100)에 부가함으로써, 전자 액추에이터(140)로부터 발생한 열이 용전 밸브(160)에 전해져 버리는 것을 방지하는 것도 가능하다. 단, 이러한 설비를 부가하면, 그만큼, 밸브 장치(100)의 대형화를 초래해 버린다. 밸브 장치(100)에 있어서는, 용전 밸브(160)의 밸브체(161)를 개폐 밸브(130)보다도 가스 유로(120) 내의 상류측에 배치함으로써, 용전 밸브(160)의 오작동이 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있고, 아울러 장치의 소형화를 도모하는 것이 가능하게 되어 있다.
연료 전지(10)로의 가스의 공급을 정지하는 경우에는, 레귤레이터(30), 조압 밸브(40), 파일럿 밸브(141)를 폐쇄하는 조작을 행한다. 이 조작에 의해, 주 밸브(131)는 가압 부재(135)가 부여하는 가압력에 의해 밸브 폐쇄 방향으로 이동하여, 밸브 시트(192)에 착좌되어 제1 유로(121)를 폐쇄한다.
본 실시 형태에 있어서는, 용전 밸브(160)의 밸브체(161)는 주 밸브(131)보다도 상류측에 위치하는 제1 유로(121)의 상류부(121a)에 배치하고 있다. 이로 인해, 주 밸브(131)의 개폐 상태와 상관없이, 용전 밸브(160)의 밸브체(161)는 제1 유로(121)의 상류부(121a) 내에 존재하는 가스에 노출된 상태로 된다. 따라서, 주 밸브(131)가 폐쇄되어 있는 상태에서 고압 가스 용기(20) 내의 가스의 온도가 상승된 경우에 있어서도 용전 밸브(160)를 작동시킬 수 있어, 고압 가스 용기(20) 내의 가스를 외부로 적절하게 배출시킬 수 있다.
이상과 같이 본 실시 형태에서는, 밸브 장치(100)가 구비하는 가스 유로(120)의 도중에 개폐 밸브(130)를 배치했다. 그리고, 고압 가스 용기(20)의 공급구(23)로부터 연료 전지(10)를 향하여 가스가 흐르는 경로 상에 있어서, 개폐 밸브(130)보다도 가스 유로(120) 내의 상류측에 용전 밸브(160)의 밸브체(161)를 배치했다.
이에 의해, 고압 가스 용기(20)로부터 연료 전지(10)로 가스를 한창 공급하고 있는 중에, 용전 밸브(160)의 밸브체(161) 주변의 가스를 유동시킬 수 있다. 그리고, 개폐 밸브(130)보다도 가스 유로(120)의 상류측에 밸브체(161)를 배치하고 있기 때문에, 개폐 밸브(130)를 작동시켜 가스를 공급할 때 용전 밸브(160)의 밸브체(161) 주변을 통과하는 가스의 흐름을 적합하게 형성할 수 있다. 따라서, 고압 가스 용기(20) 내의 가스의 온도 변화에 대한 용전 밸브(160)의 감도를 향상시킬 수 있다. 또한, 가스의 흐름 속에 용전 밸브(160)의 밸브체(161)가 배치되기 때문에, 가스의 흐름에 의한 차열 효과에 의해, 전자 액추에이터(140)로부터 발생한 열이 용전 밸브(160)로 전해지는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 소형화된 경우에 있어서도, 전자 액추에이터(140)로부터 발생한 열에 반응하여 용전 밸브(160)가 오작동하는 것을 방지할 수 있는 밸브 장치(100)를 제공할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 개폐 밸브(130)는, 가스 유로(120)의 제1 유로(121)에 배치되는 주 밸브(131)와, 제1 유로(121)를 개방하는 밸브 개방 방향으로 주 밸브(131)를 이동시키는 파일럿 밸브(141)를 갖고 있다. 그리고, 용전 밸브(160)의 밸브체(161)는 주 밸브(131)보다도 가스 유로(120) 내의 상류측에 배치하고 있다.
이로 인해, 주 밸브(131)가 밸브 개방 방향으로 이동하여 제1 유로(121)가 개방되고, 고압 가스 용기(20)의 공급구(23), 제1 유입구(114a) 및 제1 유로(121)를 경유하여 연료 전지(10)로 가스가 공급될 때, 가스는, 주 밸브(131)의 상류측에 위치하는 용전 밸브(160) 주변을 경유하여 하류측을 향하여 흐른다. 따라서, 주 밸브(131)의 동작에 맞추어, 용전 밸브(160)의 밸브체(161) 주변에 가스의 흐름을 적합하게 형성할 수 있다. 또한, 주 밸브(131)가 개방되어 가스가 공급되고 있는 동안은, 용전 밸브(160)의 밸브체(161)가 그 주변을 흐르는 가스에 의해 차열되기 때문에, 전자 액추에이터(140)로부터 발생한 열이 용전 밸브(160)의 밸브체(161)에 전해지는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 용전 밸브(160)의 밸브체(161)는 제1 유입구(114a)로부터 주 밸브(131)의 상류측에 이르는 제1 유로(121)의 상류부(121a)에 배치하고 있다. 즉, 고압 가스 용기(20)로부터 연료 전지(10)로 가스를 공급할 때에 가스가 필연적으로 유통하는 제1 유로(121)에 용전 밸브(160)의 밸브체(161)를 배치한 구성으로 하고 있다. 이렇게 구성함으로써, 유로를 증설하지 않고, 용전 밸브(160)의 밸브체(161)를 가스의 흐름의 경로 상에 배치할 수 있기 때문에, 간편한 구조의 밸브 장치(100)를 제공하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시 형태에서는, 가스 방출 밸브는, 밸브체(161)가 가용 부재를 포함하는 용전 밸브(160)로 구성하고 있다. 이로 인해, 고압 가스 용기(20) 내의 가스의 온도 상승에 추종시켜 밸브체(161)를 작동시킬 수 있어, 고압 가스 용기(20)의 외부로 신속히 가스를 배출하는 것이 가능해진다.
<제2 실시 형태>
이어서, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 밸브 장치(200)를 설명한다. 본 실시 형태의 설명에 있어서 특별히 설명이 없는 구성 등에 대해서는, 전술한 제1 실시 형태에 관한 밸브 장치(100)와 마찬가지의 것으로 할 수 있다. 또한, 동일한 기능을 구비하는 부재에 대해서는, 동일한 부재 번호를 부여하고 설명을 생략한다.
도 6 및 도 7은 제2 실시 형태에 관한 밸브 장치(200)를 도시하는 도면이다. 도 6은 밸브 장치(200)의 사시도이며, 도 7은 밸브 장치(200) 내부의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
제2 실시 형태에 관한 밸브 장치(200)는, 전술한 제1 실시 형태에 관한 밸브 장치(100)와 마찬가지로, 용전 밸브(160)의 밸브체(161)를, 개폐 밸브(130)가 구비하는 주 밸브(131)보다도 가스 유로(120) 내의 상류측에 배치하고 있다. 단, 제1 실시 형태에 관한 밸브 장치(100)에서는, 용전 밸브(160)의 밸브체(161)는 제1 유로(121)의 상류부(121a)(제1 유입구(114a)로부터 주 밸브(131)에 이르는 유로)에 배치하고 있었다. 한편, 제2 실시 형태에 관한 밸브 장치(200)에서는, 용전 밸브(160)의 밸브체(161)는 제1 유로(121)의 상류부(121a)와 연통되도록 증설된 제1 서브 유로(222)에 배치하고 있다.
도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 하우징(210)은, 하우징 본체부(211)와, 삽입부(213)에 의해 구성하고 있다. 주 밸브(131)는 삽입부(213)의 내부에 설치하고 있다.
제1 서브 유로(222)는 제1 유입구(114a)와는 상이한 위치에 형성된 제2 유입구(114b)를 통하여 고압 가스 용기(20)의 공급구(23)(도시 생략)에 연통된다. 제1 서브 유로(222)는 용전 밸브(160)의 밸브체(161)가 배치된 상류부(222a)와, 이 상류부(222a)와 제1 유로(121)의 상류부(121a)를 연통하는 하류부(222b)를 갖고 있다.
용전 밸브(160)의 밸브 본체부(162)에 형성한 개구부(165)는 제1 서브 유로(222)의 상류부(222a)에 면하도록 배치하고 있다. 밸브 본체부(162)의 내부는, 개구부(165)를 통하여 제1 서브 유로(222)의 상류부(222a)에 연통된다. 이로 인해, 밸브 본체부(162) 내에 수용된 밸브체(161)의 저부는, 상류부(222a)의 내부에 면하여 배치되어 있어, 상류부(222a)에 존재하는 가스에 상시 노출된다.
제1 서브 유로(222)의 상류부(222a)에는, 고압 가스 용기(20) 내의 가스를 외부로 방출시키기 위한 매뉴얼 밸브(181)를 배치하고 있다.
도 7에 도시한 바와 같이, 연료 전지(10)로 가스를 공급하는 데 있어서, 개폐 밸브(130)(주 밸브(131), 파일럿 밸브(141))를 개방하면, 고압 가스 용기(20) 내의 가스는, 제1 유입구(114a)를 통하여 제1 유로(121)의 상류부(121a) 내로 유입됨과 함께, 제2 유입구(114b)를 통하여 제1 서브 유로(222)의 상류부(222a) 내로 유입된다. 제1 서브 유로(222)의 상류부(222a) 내로 유입된 가스는, 용전 밸브(160)의 밸브체(161) 주변을 통과한 후, 제1 유로(121)의 상류부(121a) 내로 유입된다. 이렇게 개폐 밸브(130)를 작동시켜 연료 전지(10)로의 가스의 공급을 개시시킴으로써, 제1 서브 유로(222)의 상류부(222a) 내에 배치한 용전 밸브(160)의 밸브체(161) 주변에 가스의 흐름을 적합하게 형성시키는 것이 가능해진다.
이상과 같이, 본 실시 형태에서는, 밸브 장치(100)가 구비하는 가스 유로(120)의 도중에 개폐 밸브(130)를 배치했다. 그리고, 개폐 밸브(130)보다도 가스 유로(120) 내의 상류측에 용전 밸브(160)의 밸브체(161)를 배치했다. 보다 구체적으로는, 제1 유로(121)의 상류부(121a)와 연통되는 제1 서브 유로(222)를 증설하고, 제1 서브 유로(222)에 용전 밸브(160)의 밸브체(161)를 배치했다.
이에 의해, 전술한 제1 실시 형태에 관한 밸브 장치(100)와 마찬가지로, 고압 가스 용기(20) 내의 가스의 온도 변화에 대한 밸브체(161)의 감도를 향상시키면서, 전자 액추에이터(140)로부터 발생한 열이 밸브체(161)로 전해지는 것을 억제할 수 있다. 또한, 제1 유로(121)의 레이아웃의 영향을 받아 용전 밸브(160)의 설치 위치에 제약이 부과되는 것을 방지할 수 있기 때문에, 밸브 장치(100)의 설계 자유도를 높일 수 있다.
또한, 용전 밸브(160)의 밸브체(161)를 배치하는 위치는, 제1 서브 유로(222) 내이면 특별히 한정되지 않고 하류부(222b)로서 도시한 위치에 배치하는 것도 가능하다. 이 경우에 있어서도, 전자 액추에이터(140)로부터 발생한 열에 반응하여 용전 밸브(160)가 오작동하는 것을 적합하게 방지하는 것이 가능해진다.
<제3 실시 형태>
이어서, 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 밸브 장치(300)를 설명한다. 본 실시 형태의 설명에 있어서 특별히 설명이 없는 구성 등에 대해서는, 전술한 각 실시 형태에 관한 밸브 장치(100, 200)와 마찬가지의 것으로 할 수 있다. 또한, 동일한 기능을 구비하는 부재에 대해서는, 동일한 부재 번호를 부여하고 설명을 생략한다.
도 8은 밸브 장치(300) 내부의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
제3 실시 형태에 관한 밸브 장치(300)는, 전술한 각 실시 형태에 관한 밸브 장치(100, 200)와 마찬가지로, 용전 밸브(160)의 밸브체(161)를, 개폐 밸브(130)보다도 가스 유로(120) 내의 상류측에 배치하고 있다. 단, 전술한 각 실시 형태에 관한 밸브 장치(100, 200)에서는, 용전 밸브(160)의 밸브체(161)는 개폐 밸브(130)가 구비하는 주 밸브(131)를 기준으로 하여, 주 밸브(131)보다도 가스 유로(120) 내의 상류측에 배치하고 있었다. 한편, 제3 실시 형태에 관한 밸브 장치(300)에서는, 용전 밸브(160)의 밸브체(161)는 개폐 밸브(130)가 구비하는 파일럿 밸브(141)를 기준으로 하여, 파일럿 밸브(141)보다도 가스 유로(120) 내의 상류측에 배치하고 있다.
도 8에 도시한 바와 같이, 하우징(310)은 하우징 본체부(311)와, 삽입부(313)에 의해 구성하고 있다. 주 밸브(131)는 삽입부(313)의 내부에 설치하고 있다.
가스 유로(120)는 제2 서브 유로(322)를 갖고 있다. 제2 서브 유로(322)는 제1 유입구(114a)와는 상이한 위치에 형성된 제2 유입구(114b)와 파일럿 유로(124)를, 파일럿실(117)보다도 상류측에서 연결하는 유로로서 구성하고 있다.
제2 서브 유로(322)는 용전 밸브(160)의 밸브체(161)가 배치된 상류부(322a)와, 이 상류부(322a)와 파일럿 유로(124)를 연통하는 하류부(322b)를 갖고 있다.
용전 밸브(160)의 밸브체(161)가 배치된 위치보다도 하류측에 있어서의 제2 서브 유로(322)의 유로 직경(하류부(322b)의 유로 직경)은, 파일럿 유로(124)의 유로 직경 이하가 되도록 형성하고 있다. 하류부(322b)의 유로 직경을 이러한 크기로 설정함으로써, 하류부(322b)로부터 파일럿 유로(124) 내로 유입되는 가스의 유량을 어느 정도 작은 범위에 들게 하는 것을 가능하게 하고 있다.
용전 밸브(160)의 밸브 본체부(162)에 형성한 개구부(165)는 제2 서브 유로(322)의 상류부(322a)에 면하도록 배치하고 있다. 밸브 본체부(162)의 내부는, 개구부(165)를 통하여 제2 서브 유로(322)의 상류부(322a)에 연통된다. 이로 인해, 밸브 본체부(162) 내에 수용된 밸브체(161)의 저부는, 상류부(322a)의 내부에 면하여 배치되어 있어, 상류부(322a)에 존재하는 가스와 상시 접촉한다. 또한, 밸브 본체부(162)의 내부는, 도시 생략하는 가스 방출로(122a)를 통하여 가스 방출 포트(115)와 연통되어 있다.
도 8에 도시한 바와 같이, 연료 전지(10)로 가스를 공급하는 데 있어서, 개폐 밸브(130)(주 밸브(131), 파일럿 밸브(141))를 개방하면, 고압 가스 용기(20) 내의 가스는, 제1 유입구(114a)를 통하여 제1 유로(121)의 상류부(121a) 내로 유입됨과 함께, 제2 유입구(114b)를 통하여 제2 서브 유로(322)의 상류부(322a) 내로 유입된다. 제2 서브 유로(322)의 상류부(322a) 내로 유입된 가스는, 용전 밸브(160)의 밸브체(161) 주변을 통과한 후, 제2 서브 유로(322)의 하류부(322b)로 흐른다. 이렇게 개폐 밸브(130)를 작동시켜 연료 전지(10)로의 가스의 공급을 개시시킴으로써, 제2 서브 유로(322)의 상류부(322a) 내에 배치한 용전 밸브(160)의 밸브체(161) 주변에 가스의 흐름을 적합하게 형성시키는 것이 가능해진다.
제2 서브 유로(322)의 하류부(322b) 내로 유입된 가스는, 파일럿 유로(124), 파일럿실(117), 밸브 시트(193)의 통로부(193a) 및 중계로(125)를 경유하여 제1 유로(121)의 하류부(121b)로 유입된다.
제2 서브 유로(322)의 하류부(322b)의 유로 직경은, 파일럿 유로(124)의 유로 직경보다도 작게 형성되어 있다. 이로 인해, 파일럿 유로(124) 및 파일럿실(117)을 경유하여 제1 유로(121)의 하류부(121b)에 유입되는 가스의 유량은, 주 밸브(131)측을 경유하여 제1 유로(121)의 하류부(121b)에 유입되는 가스의 유량과 비교하여, 소량으로 억제된다.
이상과 같이, 본 실시 형태에서는, 밸브 장치(100)가 구비하는 가스 유로(120) 도중에 개폐 밸브(130)를 배치했다. 그리고, 개폐 밸브(130)가 구비하는 파일럿 밸브(141)보다도 가스 유로(120) 내의 상류측에 용전 밸브(160)의 밸브체(161)를 배치했다. 구체적으로는, 용전 밸브(160)의 밸브체(161)는 제2 유입구(114b)와 파일럿 유로(124)를, 파일럿실(117)보다도 상류측에서 연결하는 제2 서브 유로(322)에 배치했다.
이에 의해, 파일럿 밸브(141)가 동작하여, 고압 가스 용기(20)의 공급구(23), 제2 유입구(114b), 제2 서브 유로(322) 및 파일럿실(117)을 경유하는 가스의 흐름이 발생했을 때, 가스는, 파일럿 밸브(141)의 상류측에 위치하는 용전 밸브(160)의 밸브체(161) 주변을 경유하면서, 하류측을 향하여 흐른다. 따라서, 파일럿 밸브(141)의 동작에 맞게, 용전 밸브(160)의 밸브체(161) 주변에 가스의 흐름을 적합하게 형성할 수 있다. 또한, 개폐 밸브(130)가 개방되어 가스가 공급되고 있는 동안은, 용전 밸브(160)의 밸브체(161)가 그 주변을 흐르는 가스에 의해 차열되기 때문에, 전자 액추에이터(140)로부터 발생한 열이 용전 밸브(160)의 밸브체(161)에 전해지는 것을 효과적으로 억제할 수 있다. 이들 외에도, 제2 유입구(114b)와 파일럿 유로(124)를 연결하는 제2 서브 유로(322)를 증설하고, 당해 제2 서브 유로(322)에 용전 밸브(160)의 밸브체(161)를 배치하고 있기 때문에, 용전 밸브(160)의 설치 위치에 제약이 부과되는 것을 방지할 수 있어, 밸브 장치(300)의 설계 자유도를 높일 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 제2 서브 유로(322)의 하류부(322b)의 유로 직경은 파일럿 유로(124)의 유로 직경 이하로 형성하고 있다. 이로 인해, 파일럿 유로(124) 및 파일럿실(117)을 경유하여 제1 유로(121) 내로 유입되는 가스의 유량은, 주 밸브(131)측을 경유하여 제1 유로(121)의 하류부(121b)로 유입되는 가스의 유량과 비교하여, 소량으로 억제된다. 따라서, 파일럿 유로(124)에 연결되는 제2 서브 유로(322)의 증설에 수반하여 파일럿 밸브(141)의 내구성(예를 들어, 시일부(141b)의 내구성)이 저하되거나, 밸브 기능이 손상되거나 하는 것을 적합하게 방지할 수 있다.
또한, 용전 밸브(160)의 밸브체(161)를 배치하는 위치는, 제2 서브 유로(322) 내이면 특별히 한정되지 않고 하류부(322b)로서 도시한 위치에 배치하는 것도 가능하다. 이 경우에 있어서도, 전자 액추에이터(140)로부터 발생한 열에 반응하여 용전 밸브(160)가 오작동하는 것을 적합하게 방지하는 것이 가능해진다.
이상, 실시 형태를 통하여 본 발명에 관한 밸브 장치를 설명했지만, 본 발명은 설명한 실시 형태에 한정되지 않고, 특허 청구 범위의 기재에 기초하여 적절히 변경하는 것이 가능하다.
예를 들어, 가스 방출 밸브는, 고압 가스 용기 내의 가스의 온도를 감지하여 밸브 개방하는 기계 작동식의 밸브이면 되고, 용전 밸브에 한정되지 않는다. 예를 들어, 가스 방출 밸브로서, 가스의 온도에 따라 가역적으로 개폐하는 밸브체를 구비하는 감온식의 밸브를 사용하는 것이 가능하다. 또한, 실시 형태의 설명에 있어서는, 가스 방출 밸브로서, 하우징에 형성한 유로(가스 방출로) 및 포트(가스 방출 포트)를 통하여 외부로 가스를 방출시키는 구성의 것을 나타냈다. 단, 가스 방출 밸브는, 이들 유로나 포트를 통하지 않고, 당해 가스 방출 밸브의 내부에 가스를 통과시켜, 가스를 외부로 직접 방출하도록 구성된 것이어도 된다.
또한, 예를 들어 밸브 장치는, 차량 탑재용의 연료 전지로 공급하는 연료 가스를 저장하는 고압 가스 용기 이외에 장착시켜 사용하는 것도 가능하다. 예를 들어, 밸브 장치는 천연 가스를 저장하는 고압 가스 용기에 장착하여 사용하는 것이 가능하다.
또한, 예를 들어 개폐 밸브는, 전자 액추에이터에 의해 구동되는 것이면 특별히 한정되지 않고 직동식의 전자 밸브나 킥 파일럿식(kick pilot)의 전자 밸브여도 된다.
또한, 실시 형태의 설명에 있어서는, 개폐 밸브로서, 전자 액추에이터로 구동 전류가 공급되고 있는 동안은 가스 유로를 개방하여 가스의 공급을 실시하고, 전자 액추에이터로의 구동 전류의 공급이 정지하고 있는 동안은 가스 유로를 폐쇄하여 가스의 공급을 정지하도록 구성된 것을 나타냈다. 단, 개폐 밸브는, 전자 액추에이터로 구동 전류가 공급되고 있는 동안은 가스 유로를 폐쇄하여 가스의 공급을 정지하고, 전자 액추에이터로의 구동 전류의 공급이 정지하고 있는 동안은 가스 유로를 개방하여 가스의 공급을 행하도록 작동하는 것으로 구성해도 된다.
또한, 가스 방출 밸브의 밸브체는, 가스 유로의 도중에 배치됨과 함께 가스의 공급 및 차단을 전환하는 개폐 밸브보다도, 가스가 흐르는 경로 상에 있어서의 상류측에 배치되어 있는 한 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 실시 형태에 있어서 나타낸 바와 같이, 개폐 밸브가 주 밸브와 파일럿 밸브를 구비하는 파일럿식의 밸브로 구성되는 경우는, 주 밸브 및 파일럿 밸브의 어느 한쪽에 대하여 상류측이 되는 위치에 가스 방출 밸브가 배치되어 있으면 된다. 또한, 파일럿식 이외의밸브로 개폐 밸브가 구성되는 경우(예를 들어, 직동식의 밸브 경우)는, 개폐 밸브보다도 상류측의 위치이면 가스 방출 밸브가 배치되는 위치는, 특별히 한정되지 않는다.
또한, 밸브 장치의 각 부 구성이나 각 유로의 레이아웃 등은, 도시에 의해 설명한 것에 한정되지 않는다. 실시 형태에 있어서 나타낸 부가적인 부재의 사용의 생략이나, 실시 형태에 있어서 나타나지 않은 다른 부가적인 부재의 사용 등도 적절하게 행할 수 있다.
10: 연료 전지(소정의 대상물)
20: 고압 가스 용기
23: 가스 공급구
100: 밸브 장치
114a: 제1 유입구
114b: 제2 유입구
116: 밸브실
117: 파일럿실
120: 가스 유로
121: 제1 유로
121a: 제1 유로의 상류부
121b: 제2 유로의 하류측
124: 파일럿 유로
130: 개폐 밸브
131: 주 밸브
140: 전자 액추에이터
141: 파일럿 밸브
141a: 플런저
160: 용전 밸브(가스 방출 밸브)
161: 밸브체(가용 부재)
200: 밸브 장치
222: 제1 서브 유로
222a: 제1 서브 유로의 상류부
222b: 제1 서브 유로의 하류부
300: 밸브 장치
322: 제2 서브 유로
322a: 제2 서브 유로의 상류부
322b: 제2 서브 유로의 하류부

Claims (7)

  1. 고압 가스 용기에 장착되는 밸브 장치이며,
    상기 고압 가스 용기의 공급구와 가스의 공급 대상이 되는 소정의 대상물 사이를 연결하는 가스 유로와,
    상기 가스 유로의 도중에 배치되고, 상기 가스 유로를 통한 상기 가스의 공급 및 공급의 차단을 전환하는 개폐 밸브와,
    상기 개폐 밸브를 구동하는 전자 액추에이터와,
    상기 가스의 온도 상승에 수반하여 작동하는 밸브체를 구비하고, 상기 가스를 상기 고압 가스 용기의 외부로 방출하는 가스 방출 밸브를 갖고,
    상기 가스 방출 밸브의 밸브체는, 상기 공급구로부터 상기 대상물을 향하여 상기 가스가 흐르는 경로 상에 있어서, 상기 개폐 밸브보다도 상기 가스 유로 내의 상류측에 배치되는, 밸브 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가스 유로는,
    상기 공급구에 연통되는 제1 유입구와,
    상기 제1 유입구에 연결되는 제1 유로를 갖고,
    상기 개폐 밸브는,
    상기 제1 유로를 폐쇄하는 밸브 폐쇄 방향으로 가압력이 부여된 주 밸브와,
    상기 전자 액추에이터가 구비하는 플런저의 동작에 수반하여 상기 가압력에 저항하는 힘을 발생시켜, 상기 제1 유로를 개방하는 밸브 개방 방향으로 상기 주 밸브를 이동시키는 파일럿 밸브를 갖고,
    상기 가스 방출 밸브의 밸브체는, 상기 주 밸브보다도 상기 가스 유로 내의 상류측에 배치되는, 밸브 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가스 방출 밸브의 밸브체는, 상기 제1 유입구로부터 상기 주 밸브의 상류측에 이르는 상기 제1 유로에 배치되는, 밸브 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 가스 유로는,
    상기 제1 유입구와는 상이한 위치에서 상기 공급구에 연통되는 제2 유입구와,
    상기 제2 유입구에 연통하는 제1 서브 유로를 갖고,
    상기 제1 서브 유로와 상기 제1 유로는, 상기 주 밸브가 배치된 위치보다도 상류측에서 연결되고,
    상기 가스 방출 밸브의 밸브체는, 상기 제1 서브 유로에 배치되는, 밸브 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가스 유로는,
    상기 공급구에 연통되는 제1 유입구와,
    상기 제1 유입구에 연결되는 제1 유로를 갖고,
    상기 개폐 밸브는,
    상기 제1 유로를 폐쇄하는 밸브 폐쇄 방향으로 가압력이 부여된 주 밸브와,
    상기 전자 액추에이터가 구비하는 플런저의 동작에 수반하여 상기 가압력에 저항하는 힘을 발생시켜, 상기 제1 유로를 개방하는 밸브 개방 방향으로 상기 주 밸브를 이동시키는 파일럿 밸브를 갖고,
    상기 가스 유로는, 또한,
    상기 제1 유입구와는 상이한 위치에서 상기 공급구에 연통되는 제2 유입구와,
    상기 파일럿 밸브가 배치됨과 함께 상기 제1 유로에 연통되는 파일럿실과, 상기 주 밸브가 배치된 밸브실을 연결하는 파일럿 유로와,
    상기 제2 유입구에 연통하는 제2 서브 유로를 갖고,
    상기 제2 서브 유로와 상기 파일럿 유로는, 상기 파일럿실보다도 상류측에서 연결되고,
    상기 가스 방출 밸브의 밸브체는, 상기 제2 서브 유로에 배치되는, 밸브 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 가스 방출 밸브의 밸브체가 배치된 위치보다도 하류측에 있어서의 상기 제2 서브 유로의 유로 직경은, 상기 파일럿 유로의 유로 직경 이하인, 밸브 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 방출 밸브는, 상기 밸브체가 가용 부재를 포함하는 용전 밸브인, 밸브 장치.
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