(57)【要約】      （修正有）【課題】コストの増大を抑え、一次圧による閉弁特性の変化を抑制できる過流防止弁を提供する。【解決手段】ガスタンクに接続されたガスの流路７０に設けられる過流防止弁において、７０流路を横貫する方向に移動可能な状態で配置された弁体４１であって、流路を横貫する方向の一方の側から圧力を受ける受圧部７２と、流路を横貫する方向の他方の側から圧力を受ける受圧部７４とを含む弁体を備え、弁体４１が、受圧部７２が受けた圧力と、低圧部７４が受けた圧力との圧力差に応じて、流路７０を横貫する方向に移動する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタンクに接続されたガスの流路に設けられる過流防止弁において、
前記流路を横貫する方向に移動可能な状態で配置された弁体であって、前記流路を横貫する方向の一方の側から第１の圧力を受ける第１の受圧部と、前記流路を横貫する方向の他方の側から第２の圧力を受ける第２の受圧部と、を含む弁体を備え、
前記弁体が、第１及び第２の圧力の変化に応じて、前記流路を横貫する方向に移動する、過流防止弁。
【請求項２】
前記第１の受圧部は、前記流路に連通する空間から第１の圧力を受けており、
前記第２の受圧部は、通常の動作状態において、前記第１の圧力よりも小さい圧力を受けており、
第１の圧力と第２の圧力との圧力差が小さくなった場合に、前記弁体が前記流路を遮断する位置に移動する、請求項１記載の過流防止弁。
【請求項３】
前記弁体が弾性体によって支持されており、前記圧力差が小さくなることにより、前記弾性体の付勢力により移動する、請求項２記載の過流防止弁。
【請求項４】
前記第２の圧力が略大気圧である、請求項１〜３のいずれか１項記載の過流防止弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧タンク等に接続された流路におけるガスの過流状態を抑制する過流防止弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
高圧タンク等に接続された流路においては、流路および流路開閉用の電磁弁に破損等を生じた場合に、ガスが破損部から漏出してしまう可能性がある。そのため、このような流路には、通常、そのような状況においてもガスの流出を抑制するための過流防止弁が設けられている。一般的な過流防止弁は、ガスが弁体を通過する際に生じる圧損を利用して弁体を移動させることにより、流路を閉じるものである。ここで、圧損はガスの流量に依存するので、所定値以上の流量が流れると流路が閉じられることになる。
【０００３】
また、上記のような過流防止弁とは異なり、バルブ内に遮断弁部を設け、圧力センサで検出された圧力に基づいて遮断弁部を閉じることで流路を遮断する技術もある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−８３５６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、圧損を利用する一般的な過流防止弁では、流路内の圧力に応じて、弁が動作する際のガス流量（トリップ流量）が変化してしまう。即ち、ガスが流れる際の圧損は一次圧に依存しており、ガスの質量流量が同じ場合には、一次圧が低いほど圧損は大きくなり、一次圧が高いほど圧損は小さくなる。そのため、一次圧が高い（即ち、圧損が小さい）場合には、閉弁するまでのガス流量が多くなってしまう。
【０００５】
また、上記のように圧力センサを用いて遮断弁部を閉じて流路を遮断する技術ではコストが高くなってしまう。
【０００６】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、コストの増大を抑えつつ、一次圧に依存する閉弁特性の変化を抑制できる過流防止弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため、本発明に係る過流防止弁は、ガスタンクに接続されたガスの流路に設けられる過流防止弁において、前記流路を横貫する方向に移動可能な状態で配置された弁体であって、前記流路を横貫する方向の一方の側から第１の圧力を受ける第１の受圧部と、前記流路を横貫する方向の他方の側から第２の圧力を受ける第２の受圧部とを含む弁体を備え、前記弁体が、第１及び第２の圧力の変化に応じて、前記流路を横貫する方向に移動する。
かかる構成によれば、流路内の圧力が低下することにより、弁体が機械的に移動して、流路の連通を制限する。
【０００８】
ここで、前記第１の受圧部は、前記流路に連通する空間から第１の圧力を受けており、前記第２の受圧部は、通常の動作状態において、前記第１の圧力よりも小さい圧力を受けており、第１の圧力と第２の圧力との圧力差が小さくなった場合に、前記弁体が前記流路を遮断する位置に移動する。それにより、第１の圧力に略等しい流路内の圧力が高い通常の動作状態においては、流路が連通された状態が維持され、流路や他の弁の破損等により第１の圧力が低くなり、第１の圧力と第２の圧力との圧力差が小さくなった場合には、流路の連通が制限される。
【０００９】
また、前記弁体を弾性体によって支持することにより、前記圧力差が小さくなった場合に、前記弾性体の付勢力により前記弁体を機械的に移動させることができる。
【００１０】
さらに、前記第２の圧力を略大気圧とすることにより、流路や他の弁の破損等により第１の圧力部側が外気と連通した場合に、前記圧力差が小さくなり、弁体を移動させて流路の連通を制限することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、流路内の圧力低下により弁体を機械的に移動させて流路の連通を制限するので、圧損を利用する場合と異なり、一次圧に依存する閉弁特性の変化を抑制できる。また、圧力センサ等は不要であるので、コストの増大を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る過流防止弁について説明する。
図１は、内部に高圧ガス（例えば水素ガス）を充填保管するためのガスタンク１０を示している。ガスタンク１０は、タンク本体１１と、タンク本体１１の軸線方向の一つの側に形成された口部に取り付けられる口金部材１２とを含んでいる。
【００１３】
ガスタンク１０の口金部材１２の内周部には、図２に示すように、本実施形態に係る過流防止弁１５のバルブボディ１６が取り付けられている。バルブボディ１６の外周部には環状の溝部１７が形成されており、この溝部１７にはバルブボディ１６の外周部と口金部材１２の内周部との隙間を封止するＯリング１８が配設されている。
【００１４】
バルブボディ１６は、その中心軸線上に、小径の小径穴部２１、小径穴部２１よりも大径の中間径穴部２２、中間径穴部２２よりも大径の大径穴部２３、大径穴部２３から外側に向かって広がる口元面取部２４が、タンク内側（図２における左側）から順に形成されている。また、大径穴部２３にはメネジ２５が形成されている。
【００１５】
バルブボディ１６の中間径穴部２２には、中心軸線上に貫通穴３１が形成された略円筒状のスリーブ３２が嵌合されている。このスリーブ３２は、貫通穴３１がバルブボディ１６の小径穴部２１と同軸になるように配置されている。また、貫通穴３１の径は、小径穴部２１よりも小さくなっている。さらに、スリーブ３２の外周部のうち、タンク内側（図２においては左側）寄りの位置には、環状の溝部３３が形成されている。この溝部３３には、バルブボディ１６の中間径穴部２２とスリーブ３２の外周部との隙間を封止するＯリング３４が配設されている。また、スリーブ３２のタンク外側（図２においては右側）の端面には、貫通穴３１の周囲を囲むように環状の弁座３５が突設されている。
【００１６】
スリーブ３２のタンク外側寄りの位置には、貫通穴３１と直交する穴部４０が、スリーブ３２の外周面から所定の深さまで形成されており、この穴部４０には、弁体４１が摺動可能な状態で嵌装されている。
【００１７】
弁体４１の穴部開口４０ａ寄りの位置には、環状の溝部４２が形成されており、この溝部４２には穴部４０の内周部と弁体４１の外周部との隙間を封止するＯリング４３が配設されている。なお、Ｏリング４３にかえて他の摺動用シールを用いても良い。また、弁体４１の穴部底面４０ｂ寄りの位置には、弁体４１の軸に直交する方向（即ち、スリーブ３２の貫通穴３１の軸に平行な方向）に貫通する連通穴４４が形成されている。
【００１８】
さらに、弁体４１と穴部底面４０ｂとの間には、弁体４１を穴部底面４０ｂ側に引っ張るスプリング４５が介装されている。弁体４１は、穴部開口４０ａ側の端面がバルブボディ１６の中間径穴部２２の内壁面に当接する状態のときに、連通穴４４がスリーブ３２の貫通穴３１と同軸をなし、貫通穴３１を一端側から他端側まで連通させる。また、弁体４１は、スプリング４５の付勢力で穴部底面４０ｂ側に引っ張られると、連通穴４４がスリーブ３２の貫通穴３１から径方向に完全にずれ、貫通穴３１の一端側から他端側までの連通を制限する。なお、スプリング４５の代わりに、皿バネやゴムその他の弾性体を用いても良い。
【００１９】
弁体４１の回転方向における位置は、例えばスプリング４５の両端部を弁体４１および穴部底面４０ｂにそれぞれ固定すること等により、弁体４１がバルブボディ１６の中間径穴部２２の内壁面に当接する状態にあるときに、連通穴４４と貫通穴３１とが同軸に配置されるように決定されている。
これらのバルブボディ１６内に配置されたスリーブ３２、弁体４１およびスプリング４５等が、過流防止弁１５を構成している。
【００２０】
スリーブ３２のタンク外側寄りの端面は、大径穴部２３内に突出しており、この端面に当接するように、電磁弁５０が大径穴部２３のメネジ２５に螺合されている。
【００２１】
電磁弁５０は、中央に案内穴５１が形成された電磁弁ボディ５２を有している。電磁弁ボディ５２は、案内穴５１を囲むようにコイル５３が配設された本体部５４と、本体部５４から外側に突出する突出部５５とを有している。電磁弁５０の突出部５５の外周面には、オネジ５６が形成されており、このオネジ５６において、電磁弁５０がメネジ２５に螺合している。また、オネジ５６にはロックナット５８が螺合されており、オネジ５６がメネジ２５に螺合した状態で、ロックナット５８をバルブボディ１６に押し付けるように締め付けることにより、電磁弁５０がバルブボディ１６に固定される。
【００２２】
バルブボディ１６の口元面取部２４とロックナット５８と突出部５５との隙間には、Ｏリング５９が介装されており、このＯリング５９により、電磁弁５０の突出部５５の外周面とバルブボディ１６の大径穴部２３の内周面との隙間を封止する。また、スリーブ３２と電磁弁５０の突出部５５とを当接させることにより、これらの隙間が封止されるが、この封止を確実にするためにＯリングを配置しても良い。
【００２３】
電磁弁５０は、案内穴５１に電磁弁ポペット６１が摺動可能な状態で嵌装されている。電磁弁ポペット６１の先端面には、凹部６２が形成されており、この凹部６２にシールシート６３が嵌合固定されている。電磁弁ポペット６１は、コイル５３への通電を制御することで摺動し、スリーブ３２の弁座３５に対しシールシート６３を着座および離座させる。
【００２４】
電磁弁ポペット６１は、案内穴５１に摺動可能な状態で嵌合する大径部６５と、大径部６５よりも小径の小径部６６と、小径部６６よりも大径且つ大径部６５よりも小径の中間径部６７とを含む段付き形状をなしている。大径部６５には、軸線方向に沿って図示略の流路溝が形成されており、中間径部６７、小径部６６、及び大径部６５に形成された流路溝と、案内穴５１の内壁との隙間は、ガス供給先（例えば、燃料電池）に連通している。
【００２５】
このように、バルブボディ１６の小径穴部２１と、スリーブ３２の貫通穴３１と、弁体４１の連通穴４４と、電磁弁ポペット６１の中間径部６７、小径部６６、及び大径部６５の流路溝と電磁弁ボディ５２の案内穴５１との隙間とが、ガスタンク１０とガス供給先とを連通する流路７０となっている。
【００２６】
また、上記の他に、例えば、弁体４１と穴部４０の底面４０ｂ側との隙間７１も流路７０の一部を構成している。これにより、弁体４１のうち穴部底面４０ｂ側の端面は、ガスが流通する流路７０内と同程度の圧力を受圧する受圧部７２となっている。また、弁体４１のうち穴部開口４０ａ側の端面は、Ｏリング４３で流路７０とは区画された空間７３に臨んでいる。この空間７３は、通常時の流路７０内の圧力より低い圧力（略大気圧）となっているため、この端面は通常時の流路７０内の圧力より低い圧力を受圧する低圧部７４となっている。
【００２７】
このような電磁弁５０及び過流防止弁１５は、次のように動作する。
通常時には、ガスタンク１０から高圧ガスが流路７０内を通ってガス供給先に供給されており、そのときのガスの供給および停止は、電磁弁５０によって切り替えられる。即ち、電磁弁５０において、電磁弁ポペット６１がスリーブ３２とは反対側（図２の右方向）に移動することにより、シールシート６３が弁座３５から離座した状態となり、流路７０を連通させる。また、電磁弁ポペット６１がスリーブ３２側（図の左方向）に移動することにより、シールシート６３が弁座３５に着座した状態となり、流路７０を遮断する。
【００２８】
このとき、ガスタンク１０からの高圧ガスは、過流防止弁１５の弁体４１と穴部底面４０ｂとの間の隙間７１に入り込んでいる。この高圧ガスの圧力が受圧部７２に加わることにより、図３に示すように、スプリング４５の付勢力および低圧部７４に加わる圧力に抗して、弁体４１が穴部開口４０ａ側へ移動した状態が保たれる。それにより、連通穴４４がスリーブ３２の貫通穴３１と同軸に配置され、流路７０が連通状態となる。
【００２９】
このような通常状態から、何らかの理由（例えばガスタンク１０が燃料電池車両に車載された場合の車両衝突時の衝撃等）で、例えば電磁弁５０が破損したりバルブボディ１６から脱落したりすると、電磁弁５０とバルブボディ１６の口元面取部２４に配置されたＯリング５９とにより大気に対して封止されていた流路７０が、封止機能を失い大気開放状態となる。すると、受圧部７２が受圧する圧力が通常時よりも低くなり、低圧部７４が受圧する圧力との圧力差が小さく（略ゼロ）になる。すると、図４に示すように、弁体４１がスプリング４５の付勢力により助勢されて移動し、連通穴４４がスリーブ３２の貫通穴３１から完全にずれ、流路７０の連通を制限する。
【００３０】
以上説明した過流防止弁１５によれば、流路７０内の圧力低下により弁体４１を機械的に移動させて流路７０の連通を制限するので、ガス流量の大小によらず流路７０の連通を制限することができる。また、圧損を利用しないので、一次圧による閉弁特性の変化を抑制できる。さらに、圧力センサ等を使用することなく過流防止弁を形成するので、コストの増大を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】ガスタンクの側面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る過流防止弁等を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る過流防止弁の通常時の状態を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る過流防止弁の流路異常時の状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１５…過流防止弁、４１…弁体、７０…流路、７２…受圧部、７４…低圧部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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