(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧水素ガスを貯蔵可能なガスタンク、又は前記ガスタンクに設けられた栓体ハウジングに装着され、水素ガスの充填路を開閉する弁装置であって、
前記ガスタンク又は前記栓体ハウジングに装着され、有底筒状をなすとともに底部に充填口が設けられたハウジングと、
前記ハウジングの内部に一部が収容されるようにして取り付けられ、前記充填路から前記充填口への水素ガスの逆流を防止する逆止弁とを備え、
前記ハウジングの内部における前記充填口と前記逆止弁との間には、弁室が設けられるとともに、前記弁室内には、水素ガスの流れによって移動することで前記充填口の周囲に形成された弁座に着離する弁体が配置され、
前記ガスタンク内の水素ガスが前記充填路から前記弁室内に流れ込んだ場合、前記弁体が前記弁座に着座して前記充填口を閉蓋すること、を特徴とする弁装置。
【請求項２】
請求項１に記載の弁装置において、
前記ハウジングは、前記充填路に連通する取付凹部に螺着され、
前記逆止弁は、前記取付凹部に螺着される前記ハウジングにより同取付凹部に押圧固定されること、を特徴とする弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高圧水素ガスを貯蔵するガスタンクに用いられる弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、高圧水素ガスを貯蔵するガスタンクには、ガスタンクの内部とその外部とを連通する流路内の水素ガスの流通を遮断する弁装置が設けられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
近年、燃料電池車等に搭載される水素ガス用のガスタンクにおいては、貯蔵容量の増加を図るため一層の高圧化が進められており、その高圧化に応じたより高い信頼性、或いは高精度の調圧性能が望まれている。例えば、ガスタンク内に水素ガスを充填する充填路には、上記マニュアル弁の他、貯蔵水素ガスの逆流を防止する逆止弁が設けられるが、高圧化に応じた信頼性を確保するためには、この逆止弁を多重化して冗長性を持たせることが望ましい。そこで、逆止弁を多重化した弁装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９‐２１０２９６号公報
【特許文献２】特開２００６‐１４４８４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２に記載の弁装置では、栓体ハウジングの外側に開口する収容凹部を形成するとともに収容凹部にマニュアル弁が螺着されている。このマニュアル弁と収容凹部との間に複数の逆止弁が配置されているので小型化が図られている。このように逆止弁を栓体に配置するような弁装置では、これら逆止弁を栓体に組み付ける際に手間を要するため、逆止弁を充填路の充填口側に配置することが望ましい。そこで、充填路の充填口近傍に逆止弁が配置されつつ、ガスタンクへの組み付けが容易な弁装置が求められていた。
【０００６】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、充填路の充填口近傍に逆止弁が配置されつつ、容易に組み付けできる弁装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
請求項１に記載の発明は、高圧水素ガスを貯蔵可能なガスタンク、又は前記ガスタンクに設けられた栓体ハウジングに装着され、水素ガスの充填路を開閉する弁装置であって、前記ガスタンク又は前記栓体ハウジングに装着され、有底筒状をなすとともに底部に充填口が設けられたハウジングと、前記ハウジングの内部に一部が収容されるようにして取り付けられ、前記充填路から前記充填口への水素ガスの逆流を防止する逆止弁とを備え、前記ハウジングの内部における前記充填口と前記逆止弁との間には、弁室が設けられるとともに、前記弁室内には、水素ガスの流れによって移動することで前記充填口の周囲に形成された弁座に着離する弁体が配置され、前記ガスタンク内の水素ガスが前記充填路から前記弁室内に流れ込んだ場合、前記弁体が前記弁座に着座して前記充填口を閉蓋することをその要旨としている。
【０００８】
同構成によれば、ガスタンクの外部に取着されるハウジング内に弁室を形成することで、ガスタンク側の構造を簡素なものとすることができる。また、充填口に弁座を形成することにより、弁室を逆止弁として機能させることができる。すなわち、通常時には弁体が充填口の弁座から離間し、ガス逆流時には弁体が弁座に押し付けられ着座して充填口が閉蓋される。ここで、弁体、弁室、弁座からなる逆止弁は、ハウジングに取り付けられる逆止弁を補完する予備的なものでよく、簡素化したもので十分であるため、小型化することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の弁装置において、前記ハウジングは、前記充填路に連通する取付凹部に螺着され、前記逆止弁は、前記取付凹部に螺着される前記ハウジングにより同取付凹部に押圧固定されることをその要旨としている。
【００１０】
同構成によれば、ハウジングによって逆止弁が押圧されるので、逆止弁を確実に充填路に接続できるとともに、シール性を向上させることができる。また、ハウジングが取付凹部に螺着されるため、容易に締め付け固定することができる。そして、逆止弁が充填口と充填路とを連通するように取付凹部に接続されて、弁体がハウジングの弁室に収容された状態でハウジングが取付凹部に取着される。このため、順番に組み付けてガスタンクに組み付けられた弁装置はガスタンクの外部に１ユニットとなる。よって、取付スペースの小型化を図るとともに組み付け性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、充填路の充填口近傍に逆止弁が配置されつつ、容易に組み付けできる弁装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】弁装置の構造を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態について図１を参照して説明する。
高圧水素ガスを貯蔵するガスタンク１には、ガスタンク１の内部とその外部とを連通する複数の流路、及び各流路内の水素ガスの流通を制御する複数の弁装置が設けられている。本実施形態では、上記流路のうちガスタンク１の内部に水素ガスを充填するための充填路３に設けられた弁装置２について説明する。なお、水素ガスの充填時における水素ガス及び球弁１９を二点差線で図示し、水素ガスの逆流時における水素ガス及び球弁１９を実線で図示する。
【００１４】
図１に示されるように、ガスタンク１には、取付凹部４が外側面１ａに凹設されている。取付凹部４には、充填路３が連通されるとともに、筒状のハウジング１０が螺着されている。ハウジング１０内には、該ハウジング１０に形成された充填口１１と充填路３とを接続する通路部材２０が備えられている。通路部材２０とハウジング１０の充填口１１との間には、弁体として球弁１９を収容する弁室１４が形成されている。球弁１９は弁室１４に収容されている。弁室１４には、球弁１９を保持する弁保持部材１７が内壁に架橋されている。この弁保持部材１７は、貫通孔が複数形成され、水素ガスが通過できるようになっている。充填口１１には、球弁１９が着座することにより充填口１１を閉蓋する弁座１３が形成されている。
【００１５】
取付凹部４は、ガスタンク１の外側面１ａに開口する第１凹部５と、第１凹部５の底面５ａに凹設された第２凹部６とからなる。第２凹部６の側面６ａには、ガスタンク１の内部に連通する充填路３が開口されている。そして、第１凹部５の側面５ｂには、ハウジング１０の外面に形成される雄螺子部１５と螺合する雌螺子部５ｃが形成されている。
【００１６】
通路部材２０は、第１逆止弁２１と、この第１逆止弁２１を組み付け時に抑える弁抑え部材３０とを備えている。
第１逆止弁２１は、有底筒状をなす弁体ハウジング２２と、弁体ハウジング２２の開口部を閉蓋する蓋体２７と、弁体ハウジング２２内にその軸線方向に沿って移動可能に収容された弁体２６とを備えている。弁体ハウジング２２は、第２凹部６の内径に一致する小径部２３と、小径部２３の外径より大きく第１凹部の内径より小さい大径部２４とからなる。
【００１７】
弁体ハウジング２２及び蓋体２７には、弁体ハウジング２２内と外部とを連通する貫通孔２２ａ，２７ａが形成されており、これら貫通孔２２ａ，２７ａは、弁体ハウジング２２内に収容された弁体２６と同軸となる位置に形成されている。そして、蓋体２７に設けられた貫通孔２７ａの周縁には、弁体２６が接離する弁座２８が形成されている。弁体ハウジング２２の小径部２３の外周２３ａにはシール部材としてＯリング２５が嵌装されている。
【００１８】
充填路３と第１逆止弁２１の貫通孔２２ａとが連通され、ガスタンク１の内部の水素ガスが逆流した際にはガス圧によって弁体２６が弁座２８に着座することにより、第１逆止弁２１から充填口１１への水素ガスの逆流が防止されるようになっている。
【００１９】
弁抑え部材３０は、弁体ハウジング２２の大径部２４の外径と同径であるとともに、第１逆止弁２１の蓋体２７を弁体ハウジング２２側へ抑える押圧部３１と、ハウジング１０内に嵌装される嵌装部３２とからなる。弁抑え部材３０には貫通孔３０ａが形成されており、第１逆止弁２１の貫通孔２２ａに連通されている。嵌装部３２の外周３２ａにはシール部材としてＯリング３３が嵌装されている。そして、弁保持部材１７と充填口１１との間には、球弁１９が配置されている。弁保持部材１７は、水素ガスの充填時に球弁１９を保持する。
【００２０】
ハウジング１０の内部には、弁抑え部材３０の嵌装部３２が嵌装されるとともに、球弁１９を収容する弁室１４が形成されている。弁室１４の充填口１１側は、充填口１１に向かってすり鉢状に傾斜している。また、弁体ハウジング２２の外側に位置するハウジング１０の外周には、第１凹部５の内径と一致して螺合する雄螺子部１５とが形成されている。ハウジング１０の先端側の外周には、充填時に図示しない供給ノズル等を螺着する雄螺子部１６が形成されている。また、充填口１１の内側には、球弁１９が接離する弁座１３が形成されている。水素ガスの逆流時に、弁保持部材１７を通過した水素ガスは球弁１９が弁座１３に着座することにより、充填口１１からのガス漏れが防止されるようになっている。すなわち、球弁１９、弁座１３、及び弁室１４が逆止弁として機能する（便宜上、これを第２逆止弁という。）。
【００２１】
次に、弁装置２のガスタンク１への組み付けについて説明する。
まず、ガスタンク１の外側面１ａに形成された取付凹部４の第２凹部６に第１逆止弁２１の小径部２３を嵌着する。このとき、小径部２３の外周に設けられたＯリング２５が第２凹部６の内壁に密着することによってシール性が確保される。
【００２２】
次に、ハウジング１０の弁室１４に球弁１９を挿入した後、弁保持部材１７を挿入し、更に弁抑え部材３０を挿入する。このとき、嵌装部３２の外周に設けられたＯリング３３が弁室１４の内壁に密着することによってシール性が確保される。
【００２３】
そして、球弁１９、弁保持部材１７、及び弁抑え部材３０を収容したハウジング１０を取付凹部４の第１凹部５の側面５ｂに形成された雌螺子部５ｃにハウジング１０の第１逆止弁２１側の外周に形成された雄螺子部１５を螺合させ、ハウジング１０を締め付けることによって通路部材である第１逆止弁２１及び弁抑え部材３０が押圧固定される。
【００２４】
このように組み付けられた弁装置２は、ガスタンク１の外部に１ユニットとして配置されるため、取付スペースの小型化を図るとともに、組み付け性が高い。
次に、前述のように構成された弁装置２の動作について説明する。
【００２５】
充填口１１に供給用のノズルが螺合され、充填口１１から水素ガスが充填される、すなわち充填路３に水素ガスが流入する際には、球弁１９は流入するガス圧によって弁保持部材１７に保持される。充填口１１から流入する水素ガスは、球弁１９を迂回して弁保持部材１７を通過して弁抑え部材３０の貫通孔３０ａを通過し、第１逆止弁２１を通過し、弁体ハウジング２２の貫通孔２２ａから充填路３を介してガスタンク１の内部へ充填される。
【００２６】
一方、例えば衝突等によってガスタンク１に過度の圧力が発生した際には、ガスタンク１の水素ガスが第１逆止弁２１を通過して第２逆止弁が設けられるハウジング１０の弁室１４に進入すると、逆流した水素ガスは弁保持部材１７の中央から充填口１１へ向かい、球弁１９を充填口１１の弁座１３に押し付ける。よって、球弁１９が充填口１１を閉蓋するため、逆流した水素ガスが充填口１１から外部へ漏れることを防止できる。
【００２７】
以上、説明した実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
（１）ガスタンク１の外部に取着されるハウジング１０内に弁体としての球弁１９を収容する弁室１４を形成することで、ガスタンク１側の構造を簡素なものとすることができる。また、充填口１１に弁座１３を形成することにより、弁室１４を第２逆止弁として機能させることができる。すなわち、通常時には球弁１９が充填口１１の弁座１３から離間し、水素ガスの逆流時には球弁１９が弁座１３に押し付けられ着座して充填口１１が閉蓋される。ここで、球弁１９、弁室１４、弁座１３からなる第２逆止弁は、通路部材２０に配置される第１逆止弁２１を補完する予備的なものでよく、簡素化したもので十分であるため、小型化することができる。また、通路部材２０が充填口１１と充填路３とを連通するように取付凹部４に接続されて、球弁１９がハウジング１０に収容された状態で弁保持部材１７が取り付けられたハウジング１０が取付凹部４に取着される。このため、順番に組み付けてガスタンク１に組み付けられた弁装置２はガスタンク１の外部に１ユニットとなる。よって、取付スペースの小型化を図るとともに組み付け性を向上させることができる。
【００２８】
（２）通路部材としての第１逆止弁２１及び弁抑え部材３０がハウジング１０によって押圧固定されるので、第１逆止弁２１及び弁抑え部材３０を確実に充填路３に接続できるとともに、シール性を向上させることができる。また、ハウジング１０を取付凹部４に螺着により取り付けられるため、容易に締め付けることができる。
【００２９】
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。
・上記実施形態において、弁体として球弁１９を弁室１４に設けるようにしたが、水素ガスが逆流した際に充填口１１を閉蓋するものであれば、他の形状のものを弁体として用いてもよい。また、弁体の形状に合わせて弁保持部材１７の形状も変更するのが望ましい。
【００３０】
・上記実施形態の弁装置では、ガスタンク１の取付凹部４にハウジング１０等を設けるようにしたが、ガスタンク１に栓体ハウジングを設け、この栓体ハウジングに上記の充填路を含む複数の弁装置を設けるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１…ガスタンク、２…弁装置、３…充填路、４…取付凹部、５…第１凹部、６…第２凹部、１０…ハウジング、１１…充填口、１３…弁座、１４…弁室、１５，１６…雄螺子部、１７…弁保持部材、１９…球弁、２０…通路部材、２１…第１逆止弁、２２…弁体ハウジング、２３…小径部、２４…大径部、２５…Ｏリング、２６…弁体、２７…蓋体、２８…弁座、３０…弁抑え部材、３１…押圧部、３２…嵌装部、３３…Ｏリング。
【図１】
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