(57)【要約】【課題】高圧燃料充填時の燃料漏洩を防止するバルブユニットを提供する。【解決手段】高圧燃料を貯蔵する燃料貯蔵容器の燃料流量を制御する電磁式バルブを備えたバルブユニットにおいて、前記燃料貯蔵容器の外部側に設けられた第１部材１５と、前記燃料貯蔵容器に設置された前記バルブユニットに燃料貯蔵容器の内部に面して設けられた第２部材１６とを備え、前記第１部材１５と第２部材１６とは、前記バルブユニット１を介して互いに別置されるとともに電磁気的に接続される。【選択図】    図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧燃料を貯蔵する燃料貯蔵容器の燃料流量を制御する電磁式バルブを備えたバルブユニットにおいて、
前記燃料貯蔵容器の外部側に設けられた第１部材と、
前記燃料貯蔵容器に設置された前記バルブユニットに燃料貯蔵容器の内部に面して設けられた第２部材とを備え、
前記第１部材と第２部材とは、前記バルブユニットを介して互いに別置されるとともに電磁気的に接続されることを特徴とするバルブユニット。
【請求項２】
前記第１部材と第２部材との間に生じる電磁誘導により、前記第２部材に誘導起電力を生じさせ、前記第２部材で生じた誘導起電力によって前記バルブユニットに給電することを特徴とする請求項１に記載のバルブユニット。
【請求項３】
前記バルブユニットに設けられ、前記燃料貯蔵容器内の状態を検出する検出手段を備え、
前記第１部材と第２部材との間に生じる電磁誘導により、前記第１部材に誘導電流を生じさせ、前記検出手段の出力信号を前記第２部材を介して前記第１部材に伝達することを特徴とする請求項１または２に記載のバルブユニット。
【請求項４】
無線を用いて、前記検出手段の出力信号を前記第２部材から前記第１部材に伝達することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のバルブユニット。
【請求項５】
前記第１部材としての前記燃料貯蔵容器の外部と結線可能な第１コイルと、前記第２部材としての燃料貯蔵容器内部と結線可能な第２コイルとをバルブユニットに設け、かつ第１コイルと第２コイルとに共通する第１コアをバルブユニットの内部に一体に形成し、
前記第１、第２コイル間の電磁誘導により、前記第２コイルに誘導起電力を発生させることを特徴とする請求項２に記載のバルブユニット。
【請求項６】
前記電磁式バルブは、燃料流路を遮蔽する弁体と、
弁体を変位させるための駆動コイルとを備え、
前記第１コイルに通電し、前記第１コイルと第２コイルとの間の電磁誘導により、第２コイルに生じた誘導起電力を前記駆動コイルに供給することを特徴とする請求項５に記載のバルブユニット。
【請求項７】
前記第１コイルと前記第２コイルと前記第１コアとからなる第１コイルセットと、
前記第１部材としての前記燃料貯蔵容器の外部と結線可能なバルブユニット本体に設けた第３コイルと、前記第２部材としての燃料貯蔵容器内部と結線可能なバルブユニット本体に設けた第４コイルと、第３コイルと第４コイルとに共通し、バルブユニット本体の内部に一体に形成される第２コアとからなる第２コイルセットと、
前記燃料貯蔵容器内の状態を検出する検出手段とを備え、
前記第１コイルセットは、前記第１コイルに通電し、前記第１コイルと第２コイルとの間の電磁誘導により第２コイルに生じた誘導起電力を前記駆動コイルと前記検出手段に供給し、
前記第２コイルセットは、前記検出手段の出力信号を前記第３コイルと第４コイルとの間の電磁誘導により第３コイルに生じた誘導電流によって第３コイルから外部に出力することを特徴とする請求項３に記載のバルブユニット。
【請求項８】
前記検出手段は、バルブユニット本体に取り付けられることを特徴とする請求項７に記載のバルブユニット。
【請求項９】
前記２組のコイルセットの間に前記検出手段の出力信号へのノイズを抑制するシールド手段を設けたことを特徴とする請求項７に記載のバルブユニット。
【請求項１０】
前記第１部材としての前記バルブユニットと別置されて前記出力信号を受信する受信手段と、
前記第２部材としての前記出力信号を外部に無線で出力する無線出力手段とを備えることを特徴とする請求項４に記載のバルブユニット。
【請求項１１】
前記受信手段は、受信した出力信号に基づいて燃料貯蔵容器の状態を表示し、前記燃料貯蔵容器を搭載した車両の運転者が目視できる位置に設置されることを特徴とする請求項１０に記載のバルブユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バルブユニット、特に高圧燃料を貯蔵する燃料貯蔵容器に取り付けられるバルブユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
水素ガス等の燃料を高圧で充填する燃料貯蔵容器に設けられるバルブユニットのハーネスを、ユニット本体に形成した燃料貯蔵容器内部と外部とを連通する貫通孔に設置し、ハーネスが設置された貫通孔をシール材で密封し、シール性を確保する構成がある（特許文献１参照のこと。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−３４９７０９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のバルブユニットのハーネス貫通孔においては、例えば２０ＭＰａ以上の高圧での充填時にシール材の密封性が十分でなく、特に水素ガスのように分子量が小さい燃料ではハーネス貫通孔のシールが困難であるという問題がある。
【０００５】
したがって、本発明においては、上記の技術的課題を鑑みて、高圧充填時の燃料の漏洩を防止するバルブユニットを提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、燃料貯蔵容器に備えられたバルブユニットにおいて、前記燃料貯蔵容器の外部側に設けられた第１部材と、前記燃料貯蔵容器に設置された前記バルブユニットに燃料貯蔵容器の内部に面して設けられた第２部材とを備え、前記第１部材と第２部材とは、前記バルブユニットを介して互いに別置されるとともに電磁気的に接続される。
【０００７】
【発明の効果】
本発明によれば、バルブユニット内部に電流を通電させるためのハーネスをバルブユニットを貫通して設けることがなく、バルブユニットのシール性を向上できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１と図２は、本発明が適用されるバルブユニットの一例を説明する図である。
【０００９】
図１はバルブユニット１の全体斜視図である。バルブユニット１は、図面手前側のヘッド部１ａと燃料貯蔵容器の壁を貫通する孔部に形成された雌ネジに螺合する雄ネジを形成した中央部１ｂと燃料貯蔵容器内に位置するコイル部１ｃとから構成される。
【００１０】
ヘッド部１ａには、燃料貯蔵容器内へ燃料を充填するための供給ポートＰ１と、燃料貯蔵容器内の燃料を外部に供給するためのリリーフポートＰ２とが設けられ、また中央部１ｂには、図２に示すように、下面に燃料が燃料貯蔵容器内に流出する出口ポートＰ３が設置され、これら供給ポートＰ１とリリーフポートＰ２と出口ポートＰ３とは連通している。また、出口ポートＰ３と供給ポートＰ１及びリリーフポートＰ２間の連通を遮断するための手動開閉弁３０がヘッド部１ａに設置される。さらに燃料貯蔵容器内が異常に加熱した場合に容器内の燃料を外部に放出するためのリリーフバルブＶ１が設けられる。
【００１１】
図２は、バルブユニット１の詳細構成を説明するための断面図である。バルブユニット１は、前述のようにヘッド部１ａとその下側に配置された中央部１ｂが一体に形成され（以下、ヘッド部１ａと中央部１ｂとを合わせてユニット本体１ｄと称す。）、中央部１ｂの下部にコイル部１ｃが連結される。
【００１２】
中央部１ｂの外径部に形成した雄ネジ１ｇが燃料貯蔵容器の壁５０を貫通する孔に形成した雌ネジ５０ａと螺合することで、バルブユニット１は燃料貯蔵容器に固定される。なお、燃料貯蔵容器の雌ネジ５０ａ部とバルブユニット１の中央部１ｂとの間にＯリング５１を設置して、シール性を確保する。また燃料貯蔵容器に貯蔵される燃料は水素等の高圧ガスである。
【００１３】
ユニット本体１ｄには、本体１ｄを図の上下方向に貫通する貫通孔２が形成され、また貫通孔２と平行な所定深さの流路孔３が中央部１ｂの下面１ｅから形成される。そして貫通孔２と流路孔３は左右方向に形成された成形孔４により連通する。なお、流路孔３と成形孔４とが出口ポートＰ３を形成する。
【００１４】
貫通孔２のヘッド部１ａ側開口には手動開閉弁３０が設けられ、また中央部１ｂ側開口部には貫通孔２内の燃料の流通を制御する弁体５と、ピストン６と、弁体５とピストン６を収容するピストンキャップ７とが設置される。
【００１５】
図３に弁体５周辺の詳細構成図を示す。ピストンキャップ７の上端面に凹部７ａを形成し、この凹部７ａ内にピストン６と、その外周部にＯリング８とを設置し、Ｏリング８の上に弁体５が位置する。
【００１６】
一方、弁体５が対面するユニット本体１ｄには環状の凸部９が形成されており、弁体５が凸部９に接触することで、貫通孔２の燃料の流れが遮断される。なお、ここで凸部９の外径は、弁体５の直径より小さく設定する。
【００１７】
図２に戻り、コイル部１ｃには、コイル部本体１０と、その内部に貫通孔２と同軸に軸状のボディ１１が設置される。ボディ１１の外周には駆動コイル１２が設置される。ボディ１１のヘッド１ａ側端部１１ａはピストンキャップ７に接触している。そして図示しないハーネスから駆動コイル１２に通電すると、ボディ１１は図中下方向に変位する。また、ボディ１１の下端とコイル本体１０との間にスプリング１３が設置され、スプリング１３は、ボディ１１をヘッド１ａ側（図中上方）に付勢する。したがって、駆動コイル１２に非通電の状態では、スプリング１３の付勢力によりボディ１１、ピストンキャップ７、弁体５が図中上方向に移動する。
【００１８】
このように構成されて、駆動コイル１２に非通電のときには、スプリング１３の付勢力により、ボディ１１、ボディ１１に接するピストンキャップ７、ピストンキャップ７に収装される弁体５がヘッド部１ａ側に付勢されて、弁体５は凸部９と接触して貫通孔２を閉じ、燃料の燃料貯蔵容器内と外部との流通が禁止される。
【００１９】
一方、駆動コイル１２に通電したときには、コイルの磁力によりスプリング１３の付勢力に抗してボディ１１が図中下方向に移動する。ボディ１１が下方向に移動することによりピストンキャップ７、ピストン６、弁体５をヘッド１ａ側に付勢する力が弱くなる。この状態で、燃料貯蔵容器内の圧力Ｐが弁体５の端部５ａ（弁体５が接触する凸部９より大きい部分）やピストンキャップ７の段部７ｂに作用し、この圧力Ｐは弁体５やピストンキャップ７を図中下方向に押し下げることになる。このようにして、弁体５は下方向に移動して凸部９から離れ、燃料貯蔵容器内と貫通孔２とが連通し、容器内と外部との燃料の流通が行われる。
【００２０】
しかしながら、この実施形態では、駆動コイル１２に通電するためのハーネスが必要であり、仮にこのハーネスを燃料貯蔵容器外まで通すためにバルブユニットを貫通する貫通孔が形成された場合、このハーネス貫通孔のシール性を確保することが困難である。
【００２１】
そこで、図４を用いてこの課題を解決する本発明のバルブユニットの構成を説明する。図４は、本発明の駆動コイル１２へ電力を供給する構成を図示しており、弁体５、手動開閉弁３０等の構成が示される断面とは別の断面を示している。尚、便宜上コイル部１ｃのみ図２と同一の断面を図示する。本発明は、ユニット本体１ｄ内に環状の第１コア１４と、第１コア１４の断面中心と同軸に形成されてヘッド部１ａ側に設置された第１コイル１５と、同じく第１コア１４の断面中心と同軸に形成されてコイル部１ｃ側に設置された第２コイル１６とから構成される。
【００２２】
第１コイル１５はヘッド部１ａの上端面１ｆから形成された第１めくら穴２ａ内に設置されて、その上部に設置されたコネクタ１７に接続する。第１コイル１５はコネクタ１７を介して交流電源と接続する。第１コイル１５には第１コア１４の一部が分割されて一体化されており（図４中、コア片１８）、第１コイル１５に通電することで、第１コイル１５は１次コイルとして機能し、第１コア１４と磁気的に連結される。
【００２３】
第２コイル１６は、ユニット本体１ｄの中央部１ｂの下端面１ｅから形成された第２めくら穴３ａ内に設置されてコイル部１ｃ内に収装された駆動コイル１２にハーネスを介して接続する。第２コイル１６には第１コア１４の一部が分割されて一体化されており（図４中、コア片１９）、第１コイル１５に通電することで、第２コイル１６は２次コイルとして機能し、第１コア１４と磁気的に接続される。なお、第１めくら穴２ａと第２めくら穴３ａとは連通しないように形成される。また、コイルを設置するめくら穴としたが、溝等コイルを設置できる形状であればよい。
【００２４】
第１コア１４は、例えばユニット本体１ｄをダイキャスト成形する際に一体にモールドされ、ユニット本体１ｄと第１コア１４との間の隙間を通じて燃料が外部に漏れることはない。また第２コイル１６で生じた起電力を駆動コイル１２に供給し、駆動コイル１２への通電によりボディ１１が下方向に移動し、前述のように弁体５が凸部９から離れ、燃料の流通が許可される。
【００２５】
このように本発明では、ユニット本体１ｄに第１コア１４と第１、第２コイル１５、１６を形成して第１コイル１５に通電すると第１コイル１５は１次コイルとして機能し、電磁誘導により２次コイルとして機能する第２コイル１６に起電力が生じる。この起電力を弁体５を開弁する駆動コイル１２に供給できるため、燃料貯蔵容器内に設置された部材（駆動コイル１２）への電力供給を行うためにハーネスを用いる必要がなく、非接触で電力を供給することができ、これによりバルブユニットを貫通するハーネス用の孔を設ける必要がなく、この貫通孔のシール性を確保するためのシールを必要とせず、バルブユニットのシール性が向上し、高圧でも燃料が漏れることがない。
【００２６】
図５に示す第２の実施形態は、第１の実施形態の構成に対して、第２コイル１６と駆動コイル１２との間にＤＣコンバータ２０を設置したことを特徴とする。これにより駆動コイル１２を直流電流で駆動することができる。
【００２７】
図６に示す第３の実施形態は、第２の実施形態に対してＤＣコンバータ２０を新たにバルブユニットに設置した温度センサ２１に接続するとともに、第１コイル１５と同様に第３めくら穴３１に設置される第３コイル２３、ユニット本体１ｄ中に一体に設けられる第４コイル２４と、これら第１コア１４と同様の第３、第４コイル２３、２４に共通する環状の第２コア２２が新たに温度センサ２１の出力信号の伝達経路として設定される。つまり、バルブ開閉のための駆動コイル１２と温度センサ２１への電力供給経路としての第１コア１４と第１コイル１５と第２コイル１６のコイルセットと、温度センサ２１からの出力信号の経路としての第２コア２２と第３コイル２３と第４コイル２４のコイルセットとが設けられる。
【００２８】
さらにユニット本体１ｄと第１コア１４との間、及び第１コイル１５が設置された第１めくら穴２ａの壁面にシールド２５（図６中×印で示す。）が設けられることを特徴とする。なお、ユニット本体１ｄと第１コア１４との間のシールド２５は、第１コア１４の外周にシールド皮膜をコーティングしておき、これをユニット本体成形時に一体にモールド成形することで形成される。
【００２９】
このような構成とすることで、温度センサ２１の出力信号（電流）が、第４コイル２４に通電され、第３コイル２３と第４コイル２４との間の電磁誘導により第３コイル２３に生じた誘導電流が外部のコントローラ３０に流され、温度センサ２１の出力信号の伝達に必要なバルブユニット１を貫通するハーネスを通すための孔を形成する必要がなく、燃料貯蔵容器のシール性を確保することができる。また、信号出力時に前述のように各部にシールド２５が形成されているため、出力信号にノイズが入ることが抑制され、伝達精度が高められる。
【００３０】
図７は、第４の実施形態の構成を説明する図である。この実施形態は、第３の実施形態に比較して、温度センサ２１の出力信号を無線により送信し、外部のコントローラ３０が受信するようにしたもので、無線トランスミッタ２６を設けたため、温度センサ２１の出力信号を伝達する第２コア２２、第３、第４コイル２３、２４を削除できる。なお、図８は、本実施形態の回路構成を説明するための概略図である。コントローラ３０を車両のメータパネルに設置することで、コントローラ３０から温度センサ２１までのハーネスを削除でき、コストの低減、重量の低減が可能である。
【００３１】
この構成により、温度センサ２１のような出力信号を出力する構成を燃料貯蔵容器内に設置しても、構成は駆動コイル１２に給電するコイルセットのみ設ければよく、信号伝達のためのコイルセットを削除して、バルブユニットの軽量化を図ることができるとともに構成を簡略化でき、シール性を向上できる。
【００３２】
本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内でさまざまな変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する燃料貯蔵容器の構成図である。
【図２】同じく燃料貯蔵容器の断面図である。
【図３】同じく燃料貯蔵容器の弁体周辺の詳細図である。
【図４】本発明の燃料貯蔵容器の構成図である。
【図５】第２の実施形態の燃料貯蔵容器の構成図である。
【図６】第３の実施形態の燃料貯蔵容器の構成図である。
【図７】第４の実施形態の燃料貯蔵容器の構成図である。
【図８】第４の実施形態の燃料貯蔵容器の回路図である。
【符号の説明】
１  バルブユニット
１ａ  ヘッド部
１ｂ  中央部
１ｃ  コイル部
１ｄ  ユニット本体
１ｅ  中央部下端面
１ｆ  ヘッド部上端面
２  貫通孔
２ａ  第１めくら穴
３  流路孔
３ａ  第２めくら穴
４  成形孔
５  弁体
６  ピストン
７  ピストンキャップ
７ａ  凹部
８  Ｏリング
９  凸部
１０  コイル部本体
１１  ボディ
１１ａ  ボディのヘッド側端部
１２  駆動コイル
１３  スプリング
１４  第１コア
１５  第１コイル
１６  第２コイル
１７  コネクタ
１８  コア片
１９  コア片
２０  ＤＣコンバータ
２１  温度センサ
２２  第２コア
２３  第３コイル
２４  第４コイル
２５  シールド
２６  無線トランスミッタ
３０  コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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