WO2006022393A1 - 高圧タンク及びバルブアッセンブリ - Google Patents

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WO2006022393A1
WO2006022393A1 PCT/JP2005/015585 JP2005015585W WO2006022393A1 WO 2006022393 A1 WO2006022393 A1 WO 2006022393A1 JP 2005015585 W JP2005015585 W JP 2005015585W WO 2006022393 A1 WO2006022393 A1 WO 2006022393A1
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pressure tank
pressure
pressure regulating
regulating valve
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PCT/JP2005/015585
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Yasuyuki Iida
Nobuyuki Ogami
Nobuo Kobayashi
Akira Yamashita
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Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
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    • Y10T137/7793With opening bias [e.g., pressure regulator]
    • Y10T137/7797Bias variable during operation

Definitions

  • the present invention relates to a valve assembly structure for a high-pressure tank in which a high-pressure tank is provided with a valve assembly that integrally includes a shut-off valve and a pressure regulating valve. It relates to high pressure tanks and valve assemblies.
  • a high-pressure tank that stores a gas such as hydrogen gas at a high pressure is mounted on a moving body such as a fuel cell vehicle.
  • the gas in the high-pressure tank is supplied to the fuel cell etc. through the gas supply line.
  • a shut-off valve and a pressure regulating valve from the high-pressure tank are integrally connected in series to form a valve assembly, and this valve assembly is provided in the base of the high-pressure tank. It has been known.
  • both a shut-off valve and a pressure regulating valve are arranged inside the high-pressure tank (see, for example, Patent Document 1), and a pressure regulating valve is arranged in the high-pressure tank.
  • Patent Document 1 a shut-off valve is arranged inside the high-pressure tank
  • Patent Document 2 and 3 a system in which a shut-off valve is arranged outside the high-pressure tank
  • Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-90499 (Fig. 1)
  • Patent Document 2 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-166700 (FIG. 1)
  • Patent Document 3 US Pat. No. 6,041,762 (FIG. 3) Disclosure of Invention
  • a conventional valve assembly structure for a high-pressure tank is useful because it can accommodate at least one valve in the high-pressure tank, and is limited in terms of installation space (for example, vehicle mounting space) in a moving body.
  • installation space for example, vehicle mounting space
  • the pressure regulating valve in the valve assembly is located in the high pressure tank, it was difficult to adjust the secondary pressure (pressure regulating characteristics) of the pressure regulating valve.
  • An object of the present invention is to provide a high-pressure tank and a valve assembly that can appropriately improve the handling of the pressure regulating valve.
  • the high-pressure tank of the present invention is a high-pressure tank provided with a valve assembly that integrally includes a shut-off valve and a pressure regulating valve, and the noreb assembly is a first tank inserted into the high-pressure tank. And a second region exposed to the outside of the high-pressure tank.
  • the shut-off valve is arranged in the first region, and at least a part of the pressure regulating valve is arranged in the second region.
  • the secondary pressure of the pressure regulating valve can be adjusted via at least a part of the pressure regulating valve exposed to the outside of the high pressure tank, so that handling and maintenance can be appropriately improved.
  • the shut-off valve is arranged inside the high-pressure tank, the portion protruding to the outside of the high-pressure tank can be reduced, and the mountability of the high-pressure tank can be improved.
  • the high-pressure gas stored in the high-pressure tank includes various gases such as hydrogen gas, natural gas, oxygen gas, and air.
  • the valve assembly may have other valves such as a safety valve in addition to the shutoff valve and the pressure regulating valve with respect to the housing (body).
  • the shut-off valve may generally be composed of a solenoid valve.
  • As the pressure regulating valve either a direct acting type or a pilot type can be used.
  • the pressure regulating valve may be configured to control the pressure mechanically, for example, an electropneumatic regulator.
  • the high-pressure tank is a mouth portion for inserting the first region inside the high-pressure tank, and includes a mouth portion having a female screw,
  • the first region preferably has a male screw that is screwed into the female screw.
  • Another high-pressure tank of the present invention is a high-pressure tank provided with a valve assembly that integrally includes a shut-off valve and a pressure regulating valve, and the valve assembly is provided across the inside and outside of the high-pressure tank. It is arranged in the tank, and at least a part of the pressure regulating valve is arranged to be exposed outside the high-pressure tank.
  • valve assembly is configured to be screwed into a base portion of the high-pressure tank.
  • valve assembly can be easily connected to the high-pressure tank with sufficient strength.
  • the present invention is as follows from the viewpoint of the valve assembly.
  • the valve assembly of the present invention is provided in a high pressure tank, and is a valve assembly that integrally includes a shut-off valve and a pressure regulating valve, and is exposed to the first region inserted into the high pressure tank and to the outside of the high pressure tank.
  • the shut-off valve is arranged in the first region, and at least a part of the pressure regulating valve is arranged in the second region.
  • valve assembly of the present invention is provided in a high pressure tank, and in the valve assembly integrally including a shutoff valve and a pressure regulating valve, the shutoff valve is disposed in the high pressure tank, and at least a part of the pressure regulating valve. Is arranged to be exposed outside the high-pressure tank.
  • At least a part of the pressure regulating valve is composed of a portion for setting the pressure regulating characteristic of the pressure regulating valve.
  • the secondary pressure (pressure regulation characteristic) of the pressure regulating valve can be adjusted appropriately.
  • the part for setting the pressure regulation characteristic of the pressure regulating valve means a part where the thrust acting on both sides of the diaphragm can be set, for example, in the case of a diaphragm type.
  • the parts include, for example, a diaphragm, a pressure adjusting spring that directly or indirectly biases the diaphragm, a handle for compressing or pulling the pressure adjusting spring, and a valve body that is directly or jointly connected to the diaphragm. It is done.
  • the size of the pressure regulating valve is preferably larger than the size of the shut-off valve. According to this configuration, for example, in the case of the screw-in connection described above, it is possible to favorably contribute to reducing the cost of the threaded portion and improving the durability of the pressure regulating valve.
  • the axial direction of the valve rod of the pressure regulating valve is preferably a force that intersects the axis of the high-pressure tank. More preferably, the axial direction of the valve stem of the pressure regulating valve is a direction orthogonal to the axial line of the high-pressure tank.
  • the pressure regulating valve since the pressure regulating valve generally has a longer length in the axial direction of its valve stem as a whole, if the axial direction matches the axial direction of the high-pressure tank, the total length of the high-pressure tank provided with the valve assembly Tends to be long. Therefore, as described above, the total length of the high-pressure tank provided with the valve assembly can be made relatively short by intersecting or orthogonally crossing both axial directions. As a result, the high-pressure tank and valve assembly do not occupy a large installation space in which they are installed. According to one aspect of the high-pressure tank of the present invention or the valve assembly of the present invention, it is preferable that the axial direction of the valve stem of the pressure regulating valve and the axial direction of the valve stem of the shutoff valve intersect. More preferably, the axial direction of the valve stem of the pressure regulating valve is orthogonal to the axial direction of the valve stem of the shutoff valve.
  • shutoff valve and the pressure regulating valve can be suitably arranged.
  • the present invention is viewed as follows from a plurality of different viewpoints.
  • the valve assembly structure for a high-pressure tank is a valve assembly structure for a high-pressure tank in which a valve assembly having an integrated shut-off valve and a pressure regulating valve is provided in the high-pressure tank.
  • the pressure regulating valve is located outside the high pressure tank.
  • the pressure regulating valve is arranged outside the high pressure tank, handling and maintenance can be appropriately improved, such as adjusting the secondary pressure of the pressure regulating valve.
  • the shut-off valve is arranged in the high-pressure tank, the portion protruding to the outside of the high-pressure tank can be reduced, and the mountability of the high-pressure tank can be improved.
  • the inside of the high-pressure tank and the outside of the high-pressure tank may be interpreted as the inside and the outside based on the outer peripheral surface of the tank outer shell.
  • the pressure regulating valve has a structure that can be adjusted from outside the high pressure tank, a part of the pressure regulating valve structure may be included inside the high pressure tank.
  • the main part of the pressure regulating valve may be arranged so as to be immersed in the tank from the outer peripheral surface of the tank outer shell by half.
  • the overall space can be further reduced.
  • valve assembly is configured to be screwed into a base portion of the high-pressure tank.
  • the size of the pressure regulating valve is larger than the size of the shutoff valve.
  • the axial direction of the valve stem of the pressure regulating valve is a direction perpendicular to the axial line of the high-pressure tank.
  • the axial direction of the valve stem of the pressure regulating valve and the axial direction of the valve stem of the shut-off valve are perpendicular to each other.
  • a moving body equipped with the above-described valve assembly structure for a high-pressure tank of the present invention it is possible to provide a moving body with high handleability of the pressure regulating valve.
  • the installation space for the high-pressure tank and the valve assembly is restricted, but it is also possible to suitably arrange them in the restricted installation space.
  • the moving body for example, a transportation system using a high-pressure tank as a power source, such as a vehicle, an aircraft or a ship.
  • the handleability of the pressure regulating valve can be improved appropriately.
  • the mountability of the high-pressure tank can be improved.
  • FIG. 1 is a structural diagram schematically showing a configuration of a high-pressure tank according to an embodiment.
  • valve assembly structure for a high-pressure tank can be suitably mounted on a moving body such as a fuel cell vehicle.
  • a shut-off valve in the high-pressure tank and a pressure-regulating valve outside the high-pressure tank, The handling of the pressure regulating valve has been improved.
  • the high-pressure tank 1 includes a sealed cylindrical tank body 2 as a whole, and a base portion 3 provided at one end of the tank body 2 in the longitudinal direction. Yes.
  • a storage space 4 for storing various gases such as natural gas and hydrogen gas at high pressure.
  • the outer shell of the tank body 2 has a two-layer structure of an inner liner having gas barrier properties and a seal made of FRP covering the outer side of the liner.
  • the liner is made of a resin such as high-density polyethylene. In this way, the tank body 2 can be made of resin, but of course, the tank body 2 may be made of metal such as aluminum alloy.
  • the base part 3 (mouth part) is made of, for example, a metal such as stainless steel, and is provided at the center of the spherical end wall part of the tank body 2.
  • a female thread 6 for screwing and connecting the valve assembly 10 is formed on the inner peripheral surface of the base part 3.
  • FIG. 1 shows a part of the portion around the female screw 6 of the base part 3 cut out.
  • the gas in the high-pressure tank 1 is supplied to an external gas supply line via a valve assembly 10 connected to the base 3.
  • the valve assembly 10 is provided so as to extend inside and outside the high-pressure tank 1.
  • the valve assembly 10 integrally includes a shut-off valve 1 1 disposed in the storage space 4 in the tank body 2 and a pressure regulating valve 1 2 disposed outside the tank body 2.
  • the valve assembly 10 has, for example, a single housing 13, and a shut-off valve 1 1 and a pressure regulating valve 1 2 are incorporated in series with the nosing 13.
  • the housing 1 3 incorporates the shut-off valve 1 1 in the first region 15 inserted into the high-pressure tank 1 and also regulates the pressure in the second region 15 exposed outside the high-pressure tank 1. 1 2 is incorporated.
  • a male screw 14 is formed to be screwed into the female screw 6 of the base part 3, and the valve assembly 10 is connected to the base part through this screw part. 3 can be screwed in.
  • the screw assembly and the valve assembly 10 and the base 3 are hermetically sealed by a plurality of seal members (not shown).
  • the housing 13 itself may be composed of a single member, or may be a combination of a plurality of members.
  • the housing 1 3 can also serve as the valve body of the shut-off valve 1 1 and the pressure regulating valve 1 2.
  • the valve bodies of the valves 1 1 and 1 2 are formed separately, and each valve body is housed in the housing 1 It may be assembled to 3.
  • valve assembly 10 when the valve assembly 10 is viewed as a whole, the valve assembly 10 can also be operated in a state where the separate cutoff valve 11 and pressure regulating valve 12 are integrally assembled with the housing 13. 1 1 and the pressure regulating valve 1 2 are included in the state of “integrated”.
  • the valve assembly 10 has other valves such as safety valves (relief valves, plug valves) and check valves as an integral part. Also good.
  • an in-valve flow path 20 that connects the storage space 4 and an external gas supply line is formed.
  • the in-valve flow path 20 is configured by connecting the first flow path 21, the second flow path 22, and the third flow path 23 in order from the storage space 4 side.
  • the first flow path 21 and the second flow path 22 are communicated or blocked by a shutoff valve 11.
  • the second flow path 2 2 is the primary flow path of the pressure regulating valve 1 2
  • the third flow path 2 3 is the secondary flow path of the pressure regulating valve 1 2 and is connected to the external gas supply line ing.
  • the shut-off valve 1 1 (open / close valve) is composed of, for example, a solenoid valve, and the valve flow path 2 0 can be opened and closed by a valve rod 3 1 (movable element, valve body) that moves forward and backward by driving the solenoid. It is configured to be able to.
  • the shut-off valve 11 functions as a main valve for the high-pressure tank 1 and closes the fluid (gas) from the high-pressure tank 1 to the gas supply line.
  • the shut-off valve 1 1 Due to the magnetism, the valve stem 31 advances in its axial direction, the valve body 32 provided at the tip of the valve stem 31 abuts the valve seat 33, and the valve flow path 20 is shut off.
  • the valve stem 31 is retracted in the axial direction, the valve body 32 is separated from the valve seat 33, and the in-valve flow path 20 is communicated.
  • the axial direction X — X of the valve stem 3 1 matches the axial direction of the high-pressure tank 1.
  • the pressure regulating valve 12 is located outside the outer peripheral surface formed by the outer shell of the tank body 2.
  • the pressure regulating valve 12 is composed of, for example, a direct-acting regulator, and reduces the gas sent from the storage space 4 to the gas supply line to a predetermined pressure.
  • the pressure regulating valve 12 reduces the gas to a predetermined pressure by moving the valve rod 4 3 having the valve body 4 2 facing the valve seat 4 1 in the axial direction according to the secondary pressure.
  • the axial direction Y—Y of the valve stem 4 3 is orthogonal to the axial direction X—X of the high-pressure tank 1 (the axial direction of the valve stem 3 1 of the shutoff valve 11).
  • the advancement / retraction of the valve rod 43 of the pressure regulating valve 12 is performed according to the pressure difference acting on both surfaces of the diaphragm 44 and the pressure regulating spring.
  • the pressure regulating characteristics (valve opening characteristics) of the pressure regulating valve 1 2 are at least one of the pressure receiving area, shape or rigidity of the valve body 4 2 or the diaphragm 4 4, the shape of the pressure regulating spring, the material characteristics or the panel constant. It can be set by changing one property. Since the pressure regulating valve 12 of this embodiment is disposed outside the high-pressure tank 1, this pressure regulation characteristic can be adjusted with good workability. It should be noted that the pressure regulating valve 12 may be a pilot type or may be configured as an electropneumatic regulator.
  • the entire structure of the pressure regulating valve 1 2 is not necessarily disposed outside the outer peripheral surface of the outer shell of the tank body 2. It does not have to be. In other words, it is sufficient for the pressure regulating valve 1 2 to be arranged so that the structure necessary for ensuring its pressure regulating characteristics or handling properties is exposed to the outside of the high-pressure tank 1, and ensuring the pressure regulating characteristics or handling properties, etc. necessarily Unnecessary structures may be immersed in the high-pressure tank 1 or placed invisible from the outside of the high-pressure tank 1.
  • a part for adjusting the pressure regulation characteristic of the pressure regulating valve 12 (adjustment element) force may be arranged in the second area 16, and the other part may be arranged in the first area 15.
  • the operator or the user can appropriately adjust the secondary pressure of the pressure regulating valve 12 from the outside of the tank outer wall surface of the high pressure tank 1.
  • a part of the pressure regulating valve 1 2 is included in the high-pressure tank 1, the entire space can be reduced.
  • the adjusting element of the pressure regulating valve 12 refers to a portion that can set the thrust acting on both surfaces of the diaphragm 44 in the example of the diaphragm type pressure regulating valve.
  • One structure corresponds to the adjustment element of the pressure regulating valve 12 and is arranged so as to be exposed to the outside of the high pressure tank 1.
  • the pressure regulating valve 12 is constituted by an electropneumatic regulator, the electric system portion may be arranged in the second region 16.
  • the pressure regulating valve 1 2 is disposed outside the high pressure tank 1, so that the pressure regulating valve 1 2 Handleability and maintainability can be improved appropriately.
  • this arrangement configuration makes it easy for the pressure regulating valve 12 to exchange heat with the outside air, so that it is possible to reduce the influence of the temperature drop of the high-pressure tank 1 during gas discharge.
  • the shut-off valve 1 1 is arranged inside the high-pressure tank 1, the portion protruding to the outside of the high-pressure tank 1 can be reduced. Thereby, the mountability of the high-pressure tank 1 can be improved with respect to a moving body such as a fuel cell vehicle in which the high-pressure tank 1 and various valves are mounted.
  • the axial direction Y—Y of the valve stem 4 3 is Since the axial direction x of the tank 1 is orthogonal to the x, the overall length of the high-pressure tank 1 provided with the valve assembly 10 can be made relatively short compared to the case where these directions are matched to the same direction. it can. Accordingly, the occupied area of the installation space by the high-pressure tank 1 and the valve assembly 10 can be reduced accordingly. From another viewpoint, the capacity of the tank body 2 can be increased by extending the tank body 2 of the high-pressure tank 1 in the longitudinal direction. In addition, the axial direction X-X of the valve stem 3 1 of the shut-off valve 1 1 can be suitably arranged in the tank body 2 by matching the axial direction X-X of the high-pressure tank 1 It becomes.
  • the diameter of the male screw 14 of the valve assembly 10 Consider the relationship.
  • the pressure regulating valve 12 is used more frequently than the shut-off valve (1 1), it is necessary to increase the size of the pressure regulating valve 12 in order to secure pressure resistance. Then, it is necessary to increase the diameter of the male screw 14 that is coaxial with the longitudinal direction of the pressure regulating valve 12.
  • the shut-off valve 1 1 that does not need to be increased in size as compared with the pressure regulating valve 1 2 is arranged inside the negative pressure tank 1 as in the present embodiment, the diameter of the screw is made relatively large. No need. Therefore, the valve arrangement structure as in this embodiment As a result, even if the size of the pressure regulating valve 12 is larger than that of the shut-off valve 11, it is possible to contribute to cost reduction of the threaded portion between the valve assembly 10 and the base portion 3.
  • the sizes of the shut-off valve 1 1 and the pressure regulating valve 1 2 can be based on, for example, the overall physique of the valves 1 1 and 1 2, or as shown in the figure, the valve stems 3 1 and 4
  • the outside diameter ⁇ (shutoff valve: d 1, pressure regulating valve: d 2) of each valve 1 1, 1 2 viewed from the extending direction of 3 can also be used as a reference.

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Description

明細書 高圧タンク及びバルブァッセンプリ 技術分野
本発明は、 遮断弁およぴ調圧弁を一体的に有するバルブアッセンプリを高 圧タンクに設けた高圧タンク用バルブアッセンプリ構造に関し、 特に、 高圧 タンクに対する遮断弁および調圧弁の配置を規定した高圧タンク及びバルブ アッセンプリに関するものである。
背景技術
水素ガス等のガスを高圧で貯留する高圧タンクは、 例えば燃料電池車両等 の移動体に搭載される。 高圧タンク内のガスは、 ガス供給ラインを通じて燃 料電池等に供給される。 ガス供給ラインに設けられる各種のバルブのうち、 高圧タンクよりの遮断弁および調圧弁を一体的に直列接続してバルブアツセ ンブリを構成し、 このバルブアッセンブリを高圧タンクの口金部に設けるよ うにした構造が知られている。
例えば、 この種の高圧タンク用バルブアッセンプリ構造として、 遮断弁お よび調圧弁の両者を高圧タンクの内部に配置したもの (例えば特許文献 1参 照。 ) や、 調圧弁を高圧タンク内に配置しつつ遮断弁を高圧タンク外に配置 したもの (例えば、 特許文献 2および 3参照。) が知られている。
[特許文献 1] 特開 2003— 90499号公報 (第 1図)
[特許文献 2] 特開 2003— 166700号公報 (第 1図)
[特許文献 3 ] 米国特許第 6041 762号明細書 (第 3図) 発明の開示 このような従来の高圧タンク用バルブアッセンブリ構造は、 少なくとも一 つのバルブを高圧タンクに収めることができるため、 移動体における設置ス ペース (例えば車両搭載空間) の制約上、 有用ではある。 しかし、 バルブァ ッセンプリのうち調圧弁が高圧タンク内に位置するため、 調圧弁の 2次側圧 力 (調圧特性) の調整作業を行い難かった。
本発明は、 調圧弁の取扱い性を適切に高めることができる高圧タンク及び バルブアッセンブリを提供することをその目的としている。
上記目的を達成するべく、 本発明の高圧タンクは、 遮断弁および調圧弁を 一体的に有するバルブアッセンプリが設けられる高圧タンクであって、 ノ ノレ ブアッセンプリは、 高圧タンク内部に挿入される第 1の領域と、 高圧タンク 外部に露出する第 2の領域と、 を有する。 遮断弁は、 第 1の領域に配置され、 調圧弁の少なくとも一部は、 第 2の領域に配置される。
この構成によれば、 高圧タンク外部に露出した調圧弁の少なくとも一部を 介して、 調圧弁の 2次側圧力の調整ができるなど、 その取扱い性や保守性を 適切に高め得る。 また、 遮断弁が高圧タンク内部に配置されるため、 高圧タ ンク外側へ張り出す部分を減らすことができ、 高圧タンクの搭載性を向上す ることができる。
ここで、 高圧タンクに貯留される高圧のガスとしては、 例えば水素ガス、 天然ガス、 酸素ガス、 空気等の各種のガスが含まれる。 バルブアッセンブリ は、 ハウジング (ボデ一) に対して、 遮断弁および調圧弁のほかに、 安全弁 など他のバルブを一体的に有していてもよい。 遮断弁は、 概して電磁弁で構 成すればよい。 調圧弁は、 直動式およびパイロット式のいずれも用いること ができる。 また、 調圧弁は、 機械式に圧力を制御する構成でもよいし、 例え ば電空レギュレータとして構成してもよレ、。
本発明の高圧タンクの一態様によれば、 高圧タンクは、 高圧タンクの内部 に第 1の領域を挿入するための口部であって、 めねじを有する口部を備え、 第 1の領域は、 めねじに螺合するおねじを有することが、 好ましい。
本発明の別の高圧タンクは、 遮断弁および調圧弁を一体的に有するバルブ アッセンプリが設けられる高圧タンクであって、 バルブアッセンブリは、 高 圧タンクの内外に亘つて設けられ、 遮断弁は、 高圧タンク内に配置され、 調 圧弁の少なくとも一部は、 高圧タンク外に露出するように配置されるもので ある。
この構成によれば、 上記同様に、 調圧弁の少なくとも一部が高圧タンク外 に露出しているため、 調圧弁の取扱い性等を適切に高め得る。 また、 高圧タ ンク内に遮断弁を配置したことで、 高圧タンク外側へ張り出す部分を減らす ことができる。
好ましくは、 バルブアッセンプリは、 高圧タンクの口金部にねじ込み接続 可能に構成されている。
このように構成することで、 バルブアッセンプリを高圧タンクに十分な強 度で簡単に接続することができる。
また、 本発明をバルブアッセンプリの観点から捉えると、 以下のとおりで ある。
すなわち、 本発明のバルブアッセンプリは、 高圧タンクに設けられ、 遮断 弁および調圧弁を一体的に有するバルブアッセンプリにおいて、 高圧タンク 内部に挿入される第 1の領域と、 高圧タンク外部に露出する第 2の領域と、 を有する。 遮断弁は、 第 1の領域に配置され、 調圧弁の少なくとも一部は、 第 2の領域に配置される。
また、 本発明の別のバルブアッセンプリは、 高圧タンクに設けられ、 遮断 弁および調圧弁を一体的に有するバルブアッセンプリにおいて、 遮断弁は、 高圧タンク内に配置され、 調圧弁の少なくとも一部は、 高圧タンク外に露出 するように配置されるものである。
これらの構成によれば、 上記したように、 調圧弁の取扱い性を適切に高め、 高圧タンクの搭載性を向上することができる。
本発明の高圧タンク又は本発明のバルブアッセンブリの一態様によれば、 調圧弁の少なくとも一部は、 調圧弁の調圧特性を設定するための部分で構成 されていることが、 好ましい。
この構成によれば、 調圧弁の二次側圧力 (調圧特性) の調整を適切に行い 得る。 ここで、 調圧弁の調圧特性を設定するための部分とは、 例えばダイヤ フラム式からなる場合には、 ダイヤフラムの両面に作用する推力を設定し得 る部分をいう。 その部分としては、 例えば、 ダイヤフラム、 ダイヤフラムを 直接あるいは間接に付勢する調圧スプリング、 調圧スプリングを圧縮あるい は引張るためのハンドル、 及び、 ダイヤフラムに直接あるいは関節に連結さ れる弁体が挙げられる。
本発明の高圧タンク又は本発明のバルブァッセンブリの一態様によれば、 調圧弁のサイズは、 遮断弁のサイズに比べて大きいことが、 好ましい。 この構成によれば、 例えば上記のねじ込み接続の場合に、 そのねじ部のコ スト低減および調圧弁の耐久性向上に好適に寄与し得る。
本発明の高圧タンク又は本発明のバルブアッセンプリの一態様によれば、 調圧弁の弁棒の軸線方向は、 高圧タンクの軸線に交差する方向であること力 好ましい。 より好ましくは、 調圧弁の弁棒の軸線方向は、 高圧タンクの軸線 に直交する方向である。
—般に、 調圧弁は全体としてみれば通常その弁棒の軸線方向に長さを長く とるため、 その軸線方向と高圧タンクの軸線方向とを合致させると、 バルブ アッセンプリを設けた高圧タンクの全長は長くなり易い。 そこで上記のよう に、 この両者の軸線方向を交差又は直交させることで、 バルブアッセンブリ を設けた高圧タンクの全長を比較的短くすることができる。 これにより、 高 圧タンクおよびバルブアッセンブリは、 これらが設置される設置スペースを 大きく占有しないで済む。 本発明の高圧タンク又は本発明のバルブアッセンプリの一態様によれば、 調圧弁の弁棒の軸線方向と、 遮断弁の弁棒の軸線方向とは交差することが、 好ましい。 より好ましくは、 調圧弁の弁棒の軸線方向と、 遮断弁の弁棒の軸 線方向とは直交する。
上記同様に設置スペースの大きな占有を回避し得、 遮断弁および調圧弁を 好適に配置することができる。
また、 本発明に到達した経緯に鑑みて、 本発明を別の複数の観点から捉え ると、 以下の通りである。
本発明の高圧タンク用バルブァッセンプリ構造は、 遮断弁および調圧弁を 一体的に有するバルブアッセンプリを高圧タンクに設けた高圧タンク用バル ブアッセンプリ構造であって、 遮断弁は高圧タンク内に配置され、 調圧弁は 高圧タンク外に配置されているものである。
この構成によれば、 調圧弁が高圧タンク外に配置されるため、 調圧弁の 2 次側圧力の調整など、 その取扱い性や保守性を適切に高めることができる。 また、 遮断弁が高圧タンク内に配置されるため、 高圧タンク外側へ張り出す 部分を減らすことができ、 高圧タンクの搭載性を向上することができる。 ここで、 高圧タンク内と高圧タンク外とは、 タンク外殻の外周面を基準に して内側、 外側と解釈してもよい。 なお、 調圧弁は、 その調整が高圧タンク の外部から行える構造であれば、 調圧弁の構造体の一部が高圧タンクの内部 に含まれていてもよレ、。 例えば、 調圧弁の調整が高圧タンク外から行えれば、 調圧弁の主要部が半分ほどタンク外殻の外周面よりタンク内部に没入するよ うに配置されてもよい。 調圧弁の構造体の一部が高圧タンクの内部に含まれ ることで、 全体のスペースの削減もより一層可能となる。
好ましくは、 バルブアッセンプリは、 高圧タンクの口金部にねじ込み接続 可能に構成されている。
好ましくは、 調圧弁のサイズは、 遮断弁のサイズに比べて大きい。 好ましくは、 調圧弁の弁棒の軸線方向は、 高圧タンクの軸線に直交する方 向である。
好ましくは、 調圧弁の弁棒の軸線方向と、 遮断弁の弁棒の軸線方向とは直 交する。
また、 上記した本発明の高圧タンク用バルブアッセンプリ構造を搭載した 移動体を提供することもできる。 これによれば、 調圧弁の取扱い性が高い移 動体を提供することができる。 また、 一般に移動体では、 高圧タンクおよび バルブアッセンプリの設置スペースが制約されるものであるが、 その制約さ れる設置スペースにこれらを好適に配置することも可能となる。 ここで、 移 動体としては、 例えば車両、 航空機や船舶など、 高圧タンクを動力源として 用いる輸送機関が挙げられる。
以上説明した本発明の高圧タンク及びバルブアッセンプリによれば、 調圧 弁の取扱い性を適切に向上することができる。 また、 高圧タンクの搭載性を 向上し得る。 図面の簡単な説明
図 1は、 実施形態に係る高圧タンクの構成を簡略的に示す構造図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 添付図面を参照して、 本発明の好適な実施形態に係る高圧タンク用 バルブアッセンブリ構造について説明する。 この高圧タンク用バルブアツセ ンブリ構造は、 燃料電池車両などの移動体に好適に搭載することができるも のであり、 遮断弁を高圧タンク内に配置し、 調圧弁を高圧タンク外に配置す ることで、 調圧弁の取扱い性等を高めたものである。
図 1に示すように、 高圧タンク 1は、 全体として密閉円筒状のタンク本体 2と、 タンク本体 2の長手方向の一端部に設けられた口金部 3と、 を備えて いる。 タンク本体 2の内部は、 天然ガスや水素ガスなど各種のガスを高圧で 貯留する貯留空間 4となっている。 高圧タンク 1を燃料電池システムに適用 した場合には、 例えば 3 5 M P aあるいは 7 O M P aの水素ガス、 または 2 O M P aの C N Gガス (圧縮天然ガス) が貯留空間 4の内部に貯留される。 タンク本体 2の外殻は、 ガスバリア性を有する内側のライナーと、 ライナ 一の外側を覆う F R Pからなるシヱルと、 の二層構造で構成されている。 ラ イナ一は、 例えば高密度ポリエチレンなどの樹脂で構成される。 このように、 タンク本体 2を樹脂製とすることもできるが、 もちろんタンク本体 2をアル ミニゥム合金など金属製として構成してもよレ、。
口金部 3 (口部) は、 例えばステンレスなどの金属で形成され、 タンク本 体 2の球面状をした端壁部の中心に設けられている。 口金部 3の内周面には、 バルブアッセンブリ 1 0をねじ込み接続するためのめねじ 6が形成されてい る。 なお、 図 1は、 口金部 3のめねじ 6まわりの部分について一部裁断して 示している。 高圧タンク 1内のガスは、 口金部 3に接続されたバルブアツセ ンブリ 1 0を介して、 外部のガス供給ラインへと供給される。
バルブアッセンブリ 1 0は、 高圧タンク 1の内外に亘るように設けられて いる。 バルブアセンブリ 1 0は、 タンク本体 2内の貯留空間 4に配置された 遮断弁 1 1と、 タンク本体 2外に配置された調圧弁 1 2と、 を一体的に有し ている。
バルブアッセンプリ 1 0は、 例えば単一のハウジング 1 3を有し、 ノヽウジ ング 1 3に遮断弁 1 1および調圧弁 1 2を直列に組み込んでいる。 換言すれ ば、 ハウジング 1 3は、 高圧タンク 1内部に揷入される第 1の領域 1 5に遮 断弁 1 1を組み込むと共に、 高圧タンク 1外部に露出する第 2の領域 1 5に 調圧弁 1 2を組み込んでいる。
第 1の領域 1 5の外周面には、 口金部 3のめねじ 6に螺合するおねじ 1 4 が形成されており、 このねじ部分を介してバルブアッセンプリ 1 0を口金部 3にねじ込み接続することができるようになつている。 ねじ込み接続された バルブアッセンプリ 1 0と口金部 3との間は、 図外の複数のシール部材によ り気密にシールされる。
ハウジング 1 3は、 それ自体が単一の部材で構成されてもよいし、 複数の 部材を組み合わせたものであってもよい。 また、 ハウジング 1 3は、 遮断弁 1 1および調圧弁 1 2の弁ボディを兼ねることもできるが、 もちろん各弁 1 1, 1 2の弁ボディを別個に形成し、 それぞれの弁ボディをハウジング 1 3 に組み付けるようにしてもよい。
すなわち、 バルブアッセンプリ 1 0を全体としてみれば、 別体で構成され た遮断弁 1 1および調圧弁 1 2がハウジング 1 3に一体に組み付けられた状 態も、 バルブアッセンプリ 1 0が遮断弁 1 1および調圧弁 1 2を 「一体的に 有する」 状態に含まれる。 なお、 バルブアッセンプリ 1 0は、 遮断弁 1 1お よぴ調圧弁 1 2のほかに、 安全弁 (リ リーフ弁、 溶栓弁)、 逆止弁など他の バルブを一体的に有していてもよい。
バルブアッセンプリ 1 0のハウジング 1 3内には、 貯留空間 4と外部のガ ス供給ラインとを連絡するバルブ内流路 2 0が形成されている。 バルブ内流 路 2 0は、 貯留空間 4側から順に、 第 1流路 2 1、 第 2流路 2 2、 および第 3流路 2 3を連ねて構成されている。 第 1流路 2 1と第 2流路 2 2との間は、 遮断弁 1 1により連通または遮断される。 第 2流路 2 2が調圧弁 1 2の一次 側の流路となり、 第 3流路 2 3は、 調圧弁 1 2の 2次側の流路となって、 外 部のガス供給ラインに連なっている。
遮断弁 1 1 (開閉弁) は、 例えば電磁弁で構成されており、 ソレノイ ドの 駆動により進退する弁棒 3 1 (可動子、 弁体) によって、 バルブ内流路 2 0 を開閉することができるように構成されている。 遮断弁 1 1は、 高圧タンク 1に対して元弁としての機能し、 高圧タンク 1内からガス供給ラインへの流 体 (ガス) を閉止するものである。 遮断弁 1 1は、 例えば、 ソレノィ ドの励 磁により弁棒 3 1がその軸方向に進出し、 弁棒 3 1の先端部に設けた弁体 3 2が弁座 3 3に当接して、 バルブ内流路 2 0が遮断される。 一方、 ソレノィ ドの消磁により弁棒 3 1がその軸方向に退避し、 弁体 3 2が弁座 3 3から離 間して、 バルブ内流路 2 0が連通される。 この場合、 弁棒 3 1の軸線方向 X —Xは、 高圧タンク 1の軸線方向に合致している。
調圧弁 1 2は、 タンク本体 2の外殻で形成される外周面の外側に位置して いる。 調圧弁 1 2は、 例えば直動式のレギユレータで構成され、 貯留空間 4 からガス供給ラインに送られるガスを所定圧に減圧する。 調圧弁 1 2は、 弁 座 4 1に対峙する弁体 4 2を有する弁棒 4 3が 2次側圧力に応じて軸線方向 に進退することで、 ガスを所定圧に減圧する。 この場合、 弁棒 4 3の軸線方 向 Y— Yは、 高圧タンク 1の軸線方向 X— X (遮断弁 1 1の弁棒 3 1の軸線 方向) に直交する。
なお、 例えば調圧弁 1 2の弁棒 4 3の進退は、 ダイヤフラム 4 4の両面に 作用する圧力差および調圧スプリングに応じて行われる。 調圧弁 1 2の調圧 特性 (開弁特性) は、 弁体 4 2やダイヤフラム 4 4の受圧面積、 形状または 剛性や、 調圧スプリングの形状、 材料特性またはパネ定数の中から少なくと も 1つの性状を変更することで、 設定することができる。 本実施形態の調圧 弁 1 2は高圧タンク 1の外側に配置されるため、 この調圧特性の調整を作業 性良く行うことができる。 なお、 調圧弁 1 2は、 パイロット式で作動するも のであってもよいし、 あるいは電空レギユレータとして構成されてもよレ、。 ここで、 高圧タンク 1に対する調圧弁 1 2の配置について詳述する。 高圧 タンク 1外から調圧弁 1 2に作業性良くアクセスすることができればよいこ とを考慮すれば、 必ずしも調圧弁 1 2の全ての構造体がタンク本体 2の外殻 の外周面の外側に配置されていなくてもよい。 つまり、 調圧弁 1 2は、 その 調圧特性又は取扱い性等の確保に必要な構造が高圧タンク 1外に露出するよ うに配置されていれば足り、 その調圧特性又は取扱い性等の確保に必ずしも 必要でない構造が高圧タンク 1内に没入又は高圧タンク 1外から視認不能に 配置されてもよレ、。
例えば、 調圧弁 1 2の調圧特性を設定するための部分 (調整要素) 力 第 2の領域 1 6に配置され、 その他の部分が第 1の領域 1 5に配置されてもよ レ、。 こうすることで、 オペレータやユーザは、 高圧タンク 1のタンク外壁面 の外側から、 調圧弁 1 2の二次側圧力の調整を適切に行い得る。 また、 調圧 弁 1 2の一部が高圧タンク 1の内部に含まれるようになるため、 全体のスぺ ースを削減し得る。
ここで、 調圧弁 1 2の調整要素とは、 上記のダイヤフラム式調圧弁の例で は、 ダイヤフラム 4 4の両面に作用する推力を設定し得る部分をいう。 具体 的には、 弁体 4 2、 弁棒 4 3、 ダイヤフラム 4 4、 調圧スプリング、 及び調 圧スプリングのパネ力を設定する調圧スプリングを圧縮あるいは引張るため のハンドル (図示省略) の少なくとも一つの構造体が、 調圧弁 1 2の調整要 素に相当し、 高圧タンク 1外に露出するように配置される。 なお、 調圧弁 1 2を電空レギユレータで構成した場合には、 電気系統の部分を第 2の領域 1 6に配置してもよい。
以上のように、 バルブアッセンブリ 1 0を高圧タンク 1の口金部 3に設け た高圧タンク用バルブアッセンプリ構造によれば、 調圧弁 1 2を高圧タンク 1の外側に配置したため、 調圧弁 1 2の取扱い性や保守性を適切に高めるこ とができる。 またこの配置構成により、 調圧弁 1 2は外気との熱交換が容易 となるため、 ガス放出時における高圧タンク 1の温度低下の影響を小さくす ることが可能となる。 一方、 遮断弁 1 1を高圧タンク 1の内部に配置したた め、 高圧タンク 1外側へ張り出す部分を減らすことができる。 これにより、 高圧タンク 1や各種のバルブが搭載される燃料電池車両等の移動体に対して、 高圧タンク 1の搭載性を向上することができる。
特に、 調圧弁 1 2の配置に際し、 その弁棒 4 3の軸線方向 Y— Yを高圧タ ンク 1の軸線方向 x— xに直交させているため、 これらの各方向を同方向に 合致させる場合に比べて、 バルブアッセンプリ 1 0を設けた高圧タンク 1の 全長を比較的短くすることができる。 したがって、 その分、 高圧タンク 1お よびバルブアッセンプリ 1 0による設置スペースの占有領域を小さくするこ とができる。 以上の効果について別の見方をすれば、 相対的ではあるが、 高 圧タンク 1のタンク本体 2を長手方向に伸長させることで、 タンク本体 2の 容量を増やすことができる。 また、 遮断弁 1 1の弁棒 3 1の軸線方向 X— X については、 高圧タンク 1の軸線方向に合致させることで、 遮断弁 1 1もタ ンク本体 2内に好適に配置することが可能となる。
なお、 弁棒 4 3の軸線方向 Y— Yは、 高圧タンク 1又は遮断弁 1 1の軸線 方向 X— Xに直交していなくとも、 交差していれば、 上記同様に、 スペース 効率を向上したり、 タンク容量を増やしたりすることができる。
ここで、 本実施形態とは逆の構成の場合 (従来技術の場合)、 すなわち調 圧弁 1 2を高圧タンク 1の内部に配置する場合について、 バルブアッセンブ リ 1 0のおねじ 1 4の径との関係を考察する。 この場合には、 調圧弁 1 2は 遮断弁 (1 1 ) と比較して使用頻度が高いので、 耐圧強度の確保のため、 調 圧弁 1 2のサイズを大きくする必要がある。 そうすると、 調圧弁 1 2の長手 方向と同軸となるおねじ 1 4は、 その径を大きくする必要が生じる。 しかし ねじの径が大きくなると、 径の 1乗でねじ部の強度は上がるが、 受圧面積が 径の 2乗に比例して大きくなるため、 結果的に、 ねじ部の強度を低下させる ことになる。 すなわち、 調圧弁 1 2を高圧タンク 1内に配置する場合には、 ねじの径が大きくなってねじ部への荷重が増すため、 ねじ部を高強度とする 必要が生じ、 部品コス トが増大する。
これに対し、 本実施形態のように、 調圧弁 1 2に比べてサイズを大きくしな くて済む遮断弁 1 1を髙圧タンク 1の内部に配置すれば、 ねじの径を比較的 大きく しなくて済む。 したがって、 本実施形態のようなバルブの配置構造を とることで、 遮断弁 1 1に比べて調圧弁 1 2のサイズが大きくなつても、 バ ルブアッセンブリ 1 0と口金部 3との間のねじ部のコスト低減に寄与するこ とができる。 なお、 遮断弁 1 1および調圧弁 1 2のサイズは、 例えば各弁 1 1, 1 2の全体の体格を基準とすることもできるし、 あるいは図に示すよう に、 各弁棒 3 1 , 4 3の延在方向から見た各弁 1 1 , 1 2の外径 φ (遮断 弁: d 1、 調圧弁: d 2 ) を基準とすることもできる。

Claims

請求の範囲
1 . 遮断弁および調圧弁を一体的に有するバルブアッセンプリが設けられ る高圧タンクであって、
前記バルブアッセンプリは、 当該高圧タンク内部に挿入される第 1の領域 と、 当該高圧タンク外部に露出する第 2の領域と、 を有し、
前記遮断弁は、 前記第 1の領域に配置され、
前記調圧弁の少なくとも一部は、 前記第 2の領域に配置される、 高圧タン ク。
2 . 当該高圧タンクは、 当該高圧タンクの内部に前記第 1の領域を揷入す るための口部であって、 めねじを有する口部を備え、
前記第 1の領域は、 前記めねじに螺合するおねじを有する請求項 1に記載 の高圧タンク。
3 . 遮断弁および調圧弁を一体的に有するバルブァッセンプリが設けられ る高圧タンクであって、
前記バルブアッセンプリは、 当該高圧タンクの内外に亘つて設けられ、 前記遮断弁は、 当該高圧タンク内に配置され、
前記調圧弁の少なくとも一部は、 当該高圧タンク外に露出するように配置 される、 高圧タンク。
4 . 前記バルブアッセンプリは、 前記高圧タンクの口金部にねじ込み接続 可能に構成されている請求項 3に記載の高圧タンク。
5 . 前記調圧弁の少なくとも一部は、 当該調圧弁の調圧特性を設定するた めの部分で構成されている請求項 1ないし 4のいずれか一項に記載の高圧タ ンク。
6 . 前記調圧弁のサイズは、 前記遮断弁のサイズに比べて大きい請求項 1 ないし 5のいずれか一項に記載の高圧タンク。
7 . 前記調圧弁の弁棒の軸線方向は、 前記高圧タンクの軸線に交差する方 向である請求項 1ないし 6のいずれか一項に記載の高圧タンク。
8 . 前記調圧弁の弁棒の軸線方向は、 前記高圧タンクの軸線に直交する方 向である請求項 1ないし 6のいずれか一項に記載の高圧タンク。
9 . 前記調圧弁の弁棒の軸線方向と、 前記遮断弁の弁棒の軸線方向とは交 差する請求項 1ないし 8のレ、ずれか一項に記載の高圧タンク。
1 0 . 前記調圧弁の弁棒の軸線方向と、 前記遮断弁の弁棒の軸線方向とは 直交する請求項 1ないし 8のいずれか一項に記載の高圧タンク。
1 1 . 高圧タンクに設けられるバルブアッセンプリであって、 遮断弁およ び調圧弁を一体的に有するバルブアッセンブリにおいて、
前記高圧タンク内部に挿入される第 1の領域と、
前記高圧タンク外部に露出する第 2の領域と、 を有し、
前記遮断弁は、 前記第 1の領域に配置され、
前記調圧弁の少なくとも一部は、 前記第 2の領域に配置される、 バルブァ ッセンプリ。
1 2 . 高圧タンクに設けられるバルブアッセンプリであって、 遮断弁およ び調圧弁を一体的に有するバルブアッセンプリにおいて、
前記遮断弁は、 前記高圧タンク内に配置され、
前記調圧弁の少なくとも一部は、 前記高圧タンク外に露出するように配置 される、 バルブアッセンブリ。
1 3 . 前記調圧弁の少なくとも一部は、 当該調圧弁の調圧特性を設定する ための部分で構成されている請求項 1 1または 1 2に記載のバルブアッセン プリ。
1 4 . 当該バルブアッセンプリは、 前記高圧タンクの口金部にねじ込み接 続可能に構成されている請求項 1 1ないし 1 3のいずれか一項に記載のバル ブアッセンブリ。
15. 前記調圧弁のサイズは、 前記遮断弁のサイズに比べて大きい請求項 1 1ないし 14のいずれか一項に記載バルブアッセンブリ。
16. 前記調圧弁の弁棒の軸線方向は、 前記高圧タンクの軸線に交差する 方向である請求項 1 1ないし 1 5のいずれか一項に記載のバルブアッセンブ yQ
1 7. 前記調圧弁の弁棒の軸線方向は、 前記高圧タンクの軸線に直交する 方向である請求項 1 1ないし 1 5のいずれか一項に記載のバルブアッセンブ 0
18. 前記調圧弁の弁棒の軸線方向と、 前記遮断弁の弁棒の軸線方向とは 直交する請求項 1 1ないし 1 7のいずれか一項に記載のバルブアッセンブリ。
1 9. 前記調圧弁の弁棒の軸線方向と、 前記遮断弁の弁棒の軸線方向とは 交差する請求項 1 1ないし 1 7のいずれか一項に記載のバルブアッセンプリ。
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