(57)【要約】【課題】高圧ガス下においても小さな力で確実に弁軸が操作できる高圧ガス用バルブを提供できた。【解決手段】軸芯方向に延びるガス排出路１０が形成された弁軸１の外周面の一部を、球面としてボールジスク１１を形成させ、前記ボールジスク１１はこれの球芯を通過する一直線上の貫通孔を設けたものであって当該貫通孔の二つの開口は二つのガス流入路１２となり、前記ガス排出路１０と二つのガス流入路１２とは連通接続されている。ボールジスク１１を一対のボールシート２で挟み込み、前記ボールシート２を介してボールジスク１１をボディキャップ３で包み込むようにしてある。弁軸１の両端部をボディキャップ３の一部で回動自在に支持させている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸芯方向に延びるガス排出路１０が形成された弁軸１の外周面の一部を、球面としてボールジスク１１を形成させ、前記ボールジスク１１はこれの球芯を通過する一直線上の貫通孔を設けたものであって当該貫通孔の二つの開口は二つのガス流入路１２となり、前記ガス排出路１０と二つのガス流入路１２とは連通接続されていることを特徴とする高圧ガス用バルブ。
【請求項２】
ボールジスク１１を一対のボールシート２で挟み込み、前記ボールシート２を介してボールジスク１１をボディキャップ３で包み込むようにしたことを特徴とする請求項１記載の高圧ガス用バルブ。
【請求項３】
弁軸１の両端部をボディキャップ３の一部で回動自在に支持させていることを特徴とする請求項１又は２記載の高圧ガス用バルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料ガス自動車のタンク元弁等に使用される高圧ガス用バルブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ボールバルブは、バタフライバルブと同様に弁軸を９０度回転することにより開閉を行うことができるが、バタフライバルブと比較して、流量は極めて大きく、流量特性に優れ、更には、口径の流れに対する障害物がないため、渦流や脈流を生じないという優れた面がある。
【０００３】
したがって、例えば、都市ガス等を供送する配管途中に、緊急遮断弁としてボールバルブが使用されている（例えば、特許文献１。）。
【特許文献１】特開平８−６１５５１号公報  ところで、車両においては圧縮した天然ガス等の気体燃料、所謂ガス燃料を使用するガスエンジンを搭載するものがあり、燃料タンクの元弁、つまり緊急遮断弁としてボールバルブを使用しようとする考えがある。
【０００４】
しかしながら、燃料タンクの内圧は天然ガス使用の場合は２０〜２５ＭＰａ（水素ガス使用の場合は７０ＭＰａ）という高圧であることから、ボールバルブを通常に使用（ボールを貫通する孔の一方開口部が入口で他方開口部が出口とする使用）した場合、弁軸を回転させるには大きな力が必要になっていた。したがって、弁軸を回転させるためのアクチュエータが非常に大きくなるという問題があった。
【０００５】
上記のような問題が生じるのは、閉弁状態にあるときには高圧ガスがボ−ルジスクの球面部分を一方向に押して当該ボールジスクとボールシートとが高圧接触状態となり、両者によって生じる摩擦力が非常に大きいものとなってしまうからである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、この発明では、高圧ガス下においても小さな力で確実に弁軸が操作できる高圧ガス用バルブを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（請求項１記載の発明）
この発明の高圧ガス用バルブは、軸芯方向に延びるガス排出路１０が形成された弁軸１の外周面の一部を、球面としてボールジスク１１を形成させ、前記ボールジスク１１はこれの球芯を通過する一直線上の貫通孔を設けたものであって当該貫通孔の二つの開口は二つのガス流入路１２となり、前記ガス排出路１０と二つのガス流入路１２とは連通接続されている。
（請求項２記載の発明）
この発明の高圧ガス用バルブは、上記請求項１記載の発明に関し、ボールジスク１１を一対のボールシート２で挟み込み、前記ボールシート２を介してボールジスク１１をボディキャップ３で包み込むようにしている。
（請求項３記載の発明）
この発明の高圧ガス用バルブは、上記請求項２記載の発明に関し、弁軸１の両端部をボディキャップ３の一部で回動自在に支持させている。
【発明の効果】
【０００８】
この高圧ガス用バルブでは、高圧ガス下においても小さな力で確実に弁軸が操作できることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、この発明の高圧ガス用バルブを実施するための最良の形態としての実施例について詳細に説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１はこの発明の高圧ガス用バルブＢを使用した緊急遮断弁ＳＢが設置された自動車用の燃料ガスタンクＴの部分断面図、図２は前記緊急遮断弁ＳＢの断面図、図３は高圧ガス用バルブＢの主要部断面図、図４は図２のＸ−Ｘ断面図、図５は自動閉弁機構Ｓの開弁時の説明図、図６は自動閉弁機構Ｓの閉弁時の説明図を示している。
（この緊急遮断弁ＳＢの基本的構成について）
この緊急遮断弁ＳＢは、図１、図２、図３に示すように、自動閉弁機構Ｓと、高圧ガス用バルブＢと、前記自動閉弁機構Ｓと高圧ガス用バルブＢ相互間に設けられた中間体Ｎとから構成されており、中間体Ｎが燃料ガスタンクＴにネジ結合され、高圧ガス用バルブＢは自動車用の燃料ガスタンクＴ内に、自動閉弁機構Ｓは燃料ガスタンクＴ外に、それぞれ設けある。そして、自動車事故等が発生した場合において、エンジンへの燃料ガスの供給を遮断する場合には、自動閉弁機構Ｓにより高圧ガス用バルブＢの弁軸１を９０°回転せしめて閉弁するようになっている。
【００１１】
以下に、この緊急遮断弁ＳＢを構成する高圧ガス用バルブＢ、中間体Ｎ及び自動閉弁機構Ｓについて詳述する。
（高圧ガス用バルブＢの構成及び機能について）
高圧ガス用バルブＢは、図２〜図４に示すように、基本的には、軸芯方向に延びるガス排出路１０が形成された弁軸１の外周面の一部を、球面としてボールジスク１１を形成させて成るもので、前記ボールジスク１１はこれの球芯を通過する一直線上の貫通孔を設けたものであって当該貫通孔の二つの開口は二つのガス流入路１２になると共に、前記ガス排出路１０と二つのガス流入路１２とは連通接続されている。前記ボールジスク１１は図２〜図４に示すように、一対のボールシート２，２で挟み込んであり、前記ボールシート２，２を介してボールジスク１１をボディキャップ３で包み込むようにしてある。
【００１２】
ここで、上記弁軸１のガス排出路１０は、図２に示すようにその途中で外周面に開口する排出路１３に繋がっている。
【００１３】
ボールシート２は、図２〜図４に示すように、ボールジスク１１に対して球面対偶状態になるものであり、上記ガス流入路１２と対応する中央位置にガス流入孔２０を設けてある。
【００１４】
ボディキャップ３は、図２に示すように、キャップ部材３０，３１，３１，３２を組み合わせるようにして形成してあり、気密性を必要とする組合せ箇所にはＯリングＲを配設してある。前記キャップ部材３１には図２〜図４に示すように、ガス流入孔２０と対向する位置にガス流入孔３３を設けてある。また、上記した弁軸１の一端はキャップ部材３０に対して、他端はキャップ部材３２に対して、それぞれ正逆回転自在となっている。
【００１５】
なお、上記した弁軸１及びボディジスク１１は剛性の高い金属により構成されており、また、ボ−ルシ−ト２は例えば、フッ素樹脂等の合成樹脂により構成してある。
（この高圧ガス用バルブＢの優れた機能について）
この高圧ガス用バルブＢは上記のような構成としてあるから以下に示すような機能を有する。
【００１６】
ボールジスク１１は、上述した如くこれの球芯を通過する一直線上の貫通孔を設けたものであって当該貫通孔の二つの開口が二つのガス流入路１２になっている。したがって、高圧ガス用バルブＢが閉弁状態にあるときには、高圧ガスはボ−ルジスク１１の球面部分を一直線上の向かい合う同じ大きさの力で押し合う（打ち消し合う）ことになり、その結果ボールジスク１１とボールシート２との接触圧は小さくなって両者間の摩擦力が著しく小さいものとなる。このことは、開弁から閉弁に操作する場合においても同様であると考えられる。
【００１７】
よって、この高圧ガス用バルブＢは高圧ガス下においても小さな力で確実に弁軸が操作できることになる。
（中間体Ｎの構成について）
中間体Ｎは、図２に示すように、弁軸１を正逆回転自在に支持するオイレスベアリング４０を設けてあり、他方、上記排出路１３とガス吐出口４１とを連通する排出路４２を有するものとしてある。そして、前記ガス吐出口４１から出た高圧ガスは、様々な流体機器を経て自動車のエンジンへと供給される。
【００１８】
なお、上記した高圧ガス用バルブＢは、ネジ結合により中間体Ｎに結合される。
（自動閉弁機構Ｓの構成について）
自動閉弁機構Ｓは、図２、図５、図６に示すように、駆動装置５と、ラチェット機構６と、補器７と、補助具８とから構成されている。
【００１９】
駆動装置５は、図２や図４に示すように、電動モータ５０と、従動軸５１、前記電動モータ５０からの回転を従動軸５１に伝達する回転伝達機構５２とから構成されている。前記回転伝達機構５は、図２や図４に示すように、電動モータ５０の出力軸に設けたギヤー５３と従動軸５１に設けられたギヤー５４との間に歯付きベルト５５を張設して成るものとしている。
【００２０】
ここで、回転伝達機構５２としては、電動モータ５０の出力軸に設けたギヤーの歯と、従動軸に設けたギヤーの歯を直接噛み合わせる構成としてもよいし、また、一対のスプロケット相互間にチェーンを張設する形態を採るようにしてもよい。要するに、電動モータ５０の回転を従動軸５１に円滑に且つ確実に伝達できればよいのである。このようなバリエーションを採ることができるのは、高圧ガス下においても小さな力で確実に弁軸が操作できる高圧ガス用バルブＢが開発されたことに起因する。
【００２１】
なお、上記駆動装置５を構成する電動モータ５０と、従動軸５１及び回転伝達機構５２は全てケーシング５６の中に収容された状態となっている。
【００２２】
ラチェット機構６は、図２や図５に示すように、歯車６０と、保持体６１と、揺動爪６２と、捩じりバネ６３とから構成されている。
【００２３】
歯車６０は、図２に示すように、外周部に一定ピッチで歯６０ａが形成されて成るもので、ボス部６０ｂに上記した従動軸５１の一端が相対回転不能状態に挿入されている。
【００２４】
保持体６１は、図２や図５に示すように、鍔部６１ａと上記した弁軸１の一端が相対回転不能に挿入されたボス部６１ｂとから成り、歯車６０を同軸上で相対回転自在に保持している。また、この保持体６１の鍔部６１ａの外周縁にはアーム６１ｃ、スイッチレバー６１ｄ及び係止爪６１ｅを張り出してある。
【００２５】
揺動爪６２は、図２、図５や図６に示すように、上記鍔部６１ａに軸体６２ａを介して揺動自在に取り付けられており、上記した歯車６０の歯６０ａに対して係脱できるようになっている。
【００２６】
捩じりバネ６３は、図２や図５に示すように、保持体６１のボス部６１ｂに挿入される態様で設けられており、一端側を中間体Ｎに、他端側を保持体６１のアーム６１ｃに、それぞれ取り付けてある。なお、上記した保持体６１が図５に示す位置にあるときには高圧ガス用バルブＢは開弁しており、保持体６１が捩じりバネ６３の付勢力に抗して回転せしめられて図６に示す位置にあるときには高圧ガス用バルブＢは閉弁した状態となっている。
【００２７】
補器７としては、リミットスイッチ７０と、ソレノイド７１とが、使用されている。
【００２８】
リミットスイッチ７０はスイッチレバー６１ａの移動によりＯＮ／ＯＦＦせしめられ、図６に示すＯＮ状態においては電動モータ５０を停止させると共にソレノイド７１を出力軸７１ａを突出する駆動状態にする。
【００２９】
更に、この自動閉弁機構Ｓでは、図５や図６に示すように、揺動爪６２の背面を押す押圧棒８０、及び支持軸８１ａにより揺動自在に設けあれたレバー８１等の補助具８を具備させてある。これらについては以下の自動閉弁機構Ｓの機能の欄で説明する。
（自動閉弁機構Ｓの機能について）
この自動閉弁機構Ｓを有する車両が事故を起こした場合、下に示すように機能する。
Ａ．電動モータ５０の出力軸はは図５に示した矢印方向に回転し、回転伝達機構５２を構成するギヤー５３，５４及び歯付きベルト５５を介して従動軸５１が同図の矢印方向に回転する。
Ｂ．上記状態では歯車６０の歯６０ａと揺動爪６２とは係止状態となっているので、保持体６１は一体的に回転し、これに伴って弁軸１は閉弁方向に回転する。この回転状態おいても前記歯６０ａと揺動爪６２は係止状態になっている。
Ｃ．前記弁軸１が図５の状態から９０°回転せしめられると、保持体６１に具備させたスイッチレバー６１ｄがリミットスイッチ７０をＯＮ状態にする。この状態では、揺動爪６２は図５の二点鎖線の状態の位置まで移動している。
Ｄ．リミットスイッチ７０のＯＮにより、電動モータ５０の回転が止まり、これと同時にソレノイド７１が駆動状態となり出力軸７１ａによりレバー８１が図５の状態から図６の状態に押し上げられる。この状態においてレバー８１の押し上げ力により揺動爪６２は揺動し、歯６０ａと揺動爪６２との係止は解除され、同時にレバー８１と係止爪６１ｅが係合状態となっている。したがって、保持体６１は図６の状態から図５の状態に復帰せず、その結果、弁軸１は閉弁状態に維持され、エンジンへの燃料ガスの供給は遮断される。
Ｅ．事故による危険な状態が回避された後は、他の操作により図５に示す如くソレノイド７１をＯＦＦ状態にしてレバー８１と係止爪６１ｅとの係合を解く。すると、保持体６１は捩じりバネ６３の付勢力により図５の状態に復帰し、この復帰の際、揺動爪６２はその背面が押圧棒８０により押されて歯車６０の歯６０ａと揺動爪６２とは係止状態になる。
【実施例２】
【００３０】
上記実施例１では、キャップ部３１とボールシート２との間の気密性を確保すべくＯリングＲを介在させてあるが、この構造に代えてキャップ部３１とボールシート２とを一体的に樹脂で構成したものとすることができる。この構成を採用した場合、水素ガス使用の場合の如く７０ＭＰａという高圧でも気密性の十分に確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明の高圧ガス用バルブを使用した緊急遮断弁が設置された自動車用の燃料ガスタンクの部分断面図。
【図２】前記緊急遮断弁の断面図。
【図３】緊急遮断弁の主要部断面図。
【図４】図２のＸ−Ｘ断面図。
【図５】自動閉弁機構の開弁時の説明図。
【図６】自動閉弁機構の閉弁時の説明図。
【符号の説明】
【００３２】
ＳＢ        緊急遮断弁
Ｂ          高圧ガス用バルブ
Ｓ          自動閉弁機構
Ｎ          中間体
１          弁軸
２          ボールシート
３          ボディキャップ
１０        ガス排出路
１１        ボールジスク
１２        ガス流入路
１３        排出路
２０        ガス流入孔
【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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