(57)【要約】【課題】弁体に有する密封部材を回動させることなく、ガスタンクに充填する高圧ガスが一層高圧となっても、外部への漏洩を防止して良好な密封性を得られるガスタンク用止め弁を得る。【解決手段】流路を弁本体８に形成すると共に、流路には弁座５０を形成し、弁座５０に着離する弁体５２を弁本体８に穿設の摺動孔４４に軸方向へ摺動自在に嵌挿する。弁体５２の外周面と摺動孔４４の内周面とに摺接して環状の密封部材５４を配置し、弁本体８には摺動孔４４に連通すると共に、摺動孔４４と同軸上にねじ孔４２を形成する。また、ねじ孔４２に螺着する雄ねじ部６０を有する回動操作部材５８を弁本体８外部から回動操作可能にねじ孔４２に螺合し、回動操作部材５８の一端側を弁体５２に当接した。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧ガスを充填するガスタンクの内部に連通する流路を開閉するガスタンク用止め弁において、
前記流路を弁本体に形成すると共に、前記流路には弁座を形成し、前記弁座に着離する弁体を前記弁本体に穿設の摺動孔に軸方向へ摺動自在に嵌挿し、環状で前記高圧ガスの漏洩を防止する密封部材を前記弁体の外周面と前記摺動孔の内周面とに摺接して配置し、前記弁本体には前記摺動孔に連通して、内周面に雌ねじ部を刻設したねじ孔を穿設し、前記雌ねじ部に螺着する雄ねじ部を有する回動操作部材を前記弁本体外部から回動操作可能に前記ねじ孔に螺合し、前記回動操作部材の一端側を前記弁体に当接したことを特徴とするガスタンク用止め弁。
【請求項２】
前記ねじ孔は前記摺動孔と同軸上に設けられ、前記回動操作部材と前記弁体とは前記回動操作部材の軸心にて点接触で当接することを特徴とする請求項１に記載のガスタンク用止め弁。
【請求項３】
前記弁体を前記弁座からの離座方向に付勢する付勢部材を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガスタンク用止め弁。
【請求項４】
前記弁体はＳＵＳ３１６Ｌにて形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３に記載のガスタンク用止め弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧ガスを充填するガスタンクの内部と任意箇所とを連通する流路を開閉するガスタンク用止め弁に関し、特に、高圧水素ガスを充填する燃料電池車のガスタンクの内部と燃料電池との間を連通する流路やガスタンクの内部とガス供給口との間を連通する流路を開閉するのに好適なガスタンク用止め弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、高圧ガスを充填するガスタンクの内部と任意箇所とを連通する流路には止め弁が備えられている。このような止め弁として、特許文献１（段落番号００２５〜００２６及び図３）にあるように、弁体に雄ねじ部を形成し、この弁体の雄ねじ部を弁本体に形成した雌ねじ部に螺着している。また、弁体は弁本体の外部に露出させて、工具により手動操作可能に形成している。弁体を回動操作することにより、弁体を軸方向に進退させて、弁体を流路に形成の弁座に着離し、流路を開閉するようにしている。そして、弁体の外周面には高圧ガスが外部に漏洩しないよう弁本体の孔の内周面に摺接して環状で弾性材から成るＯリング等の密封部材を配置している。
【特許文献１】特開平９−２１０２９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年、燃料電池車に備えるガスタンクは、高圧ガスとして高圧水素ガスを充填し、この充填圧力を一層高圧とし、３５ＭＰａで充填していたものを、例えば７０ＭＰａの圧力で充填することが目指されている。しかしながら、前述した従来のものでは、弁体は雄ねじ部が弁本体の雌ねじ部への螺合で回動操作により回動しながら進退し、この弁体の回動しながらの進退に伴い密封部材が同様に回動しながら進退するため、密封部材が回動によりねじれを生じて密封性が低下し、充填圧力を従来よりも高圧にした場合には水素ガスが外部に漏洩する恐れがあった。
【０００４】
本発明の課題は、密封部材を回動させることなく、ガスタンクに充填する高圧ガスが一層高圧となっても、外部への漏洩を防止して良好な密封性を得られるガスタンク用止め弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる課題を達成すべく、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即ち、
高圧ガスを充填するガスタンクの内部に連通する流路を開閉するガスタンク用止め弁において、
前記流路を弁本体に形成すると共に、前記流路には弁座を形成し、前記弁座に着離する弁体を前記弁本体に穿設の摺動孔に軸方向へ摺動自在に嵌挿し、環状で前記高圧ガスの漏洩を防止する密封部材を前記弁体の外周面と前記摺動孔の内周面とに摺接して配置し、前記弁本体には前記摺動孔に連通して、内周面に雌ねじ部を刻設したねじ孔を穿設し、前記雌ねじ部に螺着する雄ねじ部を有する回動操作部材を前記弁本体外部から回動操作可能に前記ねじ孔に螺合し、前記回動操作部材の一端側を前記弁体に当接したことを特徴とするガスタンク用止め弁がそれである。
【０００６】
前記ねじ孔は前記摺動孔と同軸上に設けられ、前記回動操作部材と前記弁体とは前記回動操作部材の軸心にて点接触で当接する構成としてもよい。また、前記弁体を前記弁座からの離座方向に付勢する付勢部材を設けた構成としてもよい。更に、前記弁体はＳＵＳ３１６Ｌにて形成された構成としてもよい。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１に記載の本発明のガスタンク用止め弁は、回動操作部材の回動しながらの進退に伴い、回動操作部材と当接する弁体は回動することなく軸方向へ摺動して弁体が弁座と着離し、密封部材は回動しない。このため、密封部材は回動によるねじれを生じることがなく、密封性の低下を防止することができるから、ガスタンクに充填する高圧ガスが一層高圧となっても、外部への漏洩を防止して良好な密封性を得ることができる。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明においては、請求項１に記載の発明の効果に加え、弁体と回動操作部材とを点接触で当接しているため、弁体と回動操作部材との摩擦抵抗を軽減でき、弁体の回動をより一層低減して密封部材のねじれをより確実に防止することができる。
【０００９】
更に、請求項３に記載の発明においては、請求項１及び請求項２に記載の発明の効果に加え、弁体を弁座からの離座方向に付勢して回動操作部材の一端側に当接するよう付勢部材を設けているため、弁体と回動操作部材とを常に当接することができ、弁体の弁座からの離座状態で、高圧ガスの作用により弁体が回動操作部材の一端側に衝突することを防止でき、この衝突による衝撃で雄ねじ部と雌ねじ部とが破損することを良好に防止することができる。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明においては、請求項１ないし請求項３に記載の発明の効果に加え、密封部材を有する弁体と回動操作部材とを別体で構成しているため、高圧ガスとして水素ガスを用いた場合に、水素ガスが接触する弁体を水素脆化に対して強い性質のＳＵＳ３１６Ｌにて形成しつつ、回動操作部材を水素ガスと接触させることなく水素脆化の影響を考慮せずに高強度な材質で形成できて、雄ねじ部のねじ強度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１、図３に示すように、１はガスタンクで、本実施形態では、高圧水素ガスが充填される。ガスタンク１には、口孔２が形成されており、口孔２はガスタンク１の内部と外部とを連通するように貫通形成されている。口孔２には、雌ねじ部４が形成されると共に、雌ねじ部４に連接してストレート孔部６が形成されている。
【００１２】
口孔２には、ガスタンク１の外部から内部に向かって弁本体８が挿入されている。弁本体８には、雌ねじ部４に螺入される雄ねじ部１０が形成されると共に、ストレート孔部６に嵌入されるストレート軸部１２が形成されている。ストレート軸部１２には、Ｏリング１４が嵌着されて、漏れ止めが図られている。
【００１３】
図１に示すように、弁本体８には、水素ガスを充填するための流路ａ、外部の任意箇所へ水素ガスを供給するための流路ｂ、内部の水素ガスを排出するための排出路ｃが設けられている。流路ａには、チェック弁１６，１８、常時開弁されているガスタンク用止め弁２０が介装されており、流路ｂには、電磁開閉弁２２、過流防止弁２４、常時開弁されているガスタンク用止め弁２６、減圧弁２８が介装されており、排出路ｃは常時閉弁されている開閉弁３０が介装されている。本実施形態では、ストレート軸部１２の端に電磁開閉弁２２が取り付けられて、電磁開閉弁２２の外形はストレート軸部１２とほぼ同じに形成され、ガスタンク１内部に挿入されている。また、流路ｂのガスタンク１内側の開口３１が電磁開閉弁２２の軸方向の端に形成されている。
【００１４】
ガスタンク用止め弁２０は、図２に示すように、弁本体８に一体に組み立てられており、弁本体８には、ねじ孔３２、ねじ孔３２に連接し同軸上に形成された挿入孔３４、挿入孔３４に連通した連通孔３６が外側から内側に向かって順に形成されている。装着部材３８が、ねじ孔３２に螺入されると共に、挿入孔３４に挿入されており、装着部材３８に装着されたＯリング３９により洩れ止めが図られている。装着部材３８の先端側には、小径部３８ａが形成されており、この小径部３８ａと挿入孔３４とにより、環状室４０が形成されている。尚、本実施形態では、装着部材３８を弁本体８に螺着した構成として、装着部材３８を弁本体の一部として構成したが、弁本体８と装着部材３８とを一体として構成した弁本体としてもよい。
【００１５】
装着部材３８には、軸方向に、雌ねじ部が刻設されたねじ孔４２が形成されると共に、ねじ孔４２に連通して摺動孔４４がねじ孔４２と同軸上に形成されている。更に、摺動孔４４に連接して小径孔４６が形成されており、小径孔４６と連通孔３６とを連通する接続孔４８が形成されている。小径孔４６と環状室４０とが貫通孔４７を介して連通されており、環状室４０には小径部３８ａの外周に嵌着された環状のフィルタ４９が配置されている。
【００１６】
そして、小径孔４６と接続孔４８とは、弁座５０を介して連通されており、環状室４０には、弁本体８に形成された接続孔５１が連通されている。本実施形態では、連通孔３６、接続孔４８、小径孔４６、貫通孔４７、環状室４０、接続孔５１が流路ａの一部を構成している。
【００１７】
摺動孔４４には、弁体５２が摺動可能に挿入されており、弁体５２の外周面には環状で弾性材から成る密封部材５４が装着されている。本実施形態では、弁体５２は、ＳＵＳ３１６Ｌにて形成加工され、ＳＵＳ３１６Ｌは、Ｃｒ１６〜１８％、Ｎｉ１２〜１５％、Ｃ０．０３％以下のオーステナイト系ステンレス鋼で、水素脆化に対して強い性質を備え、耐食性にも優れている。
【００１８】
また、本実施形態では、密封部材５４にはＯリングが用いられており、密封部材５４は摺動孔４４の内周面に摺接して、弁体５２の外周面と摺動孔４４の内周面との間からの高圧ガスの洩れ止めが図られている。尚、密封部材５４は摺動孔４４の内周面に装着して弁体５２の外周面に摺接する構成としてもよい。摺動孔４４内を弁座５０に向かって弁体５２を摺動させると、弁座５０に弁体５２が着座するように構成されている。また、弁体５２は、摺動孔４４内に収納されたバネを用いた付勢部材５６により、弁体５２が弁座５０から離座する方向に付勢されている。
【００１９】
ねじ孔４２には、回動操作部材５８の雄ねじ部６０が螺着されている。回動操作部材５８は、装着部材３８の内部に挿入されている一端側が半球形の突状に形成されており、付勢部材５６の付勢力により弁体５２が弁座５０から離座する方向に摺動されて、この一端側が軸心にて弁体５２の端に点接触するように形成されている。回動操作部材５８の他端側は、装着部材３８の外部に突出されて、弁本体８の外部に露出されている。回動操作部材５８の他端側には、六角孔からなる回動操作部６２が形成されている。また、回動操作部材５８にはロックナット６４が螺着されている。本実施形態では、回動操作部材５８は、クロムモリブデン鋼（ＳＣＭ４３５）にて形成されている。
【００２０】
次に、前述した本実施形態のガスタンク用止め弁の作動について説明する。まず、ロックナット６４を緩めて、回動操作部６２に六角棒レンチ等を挿入して、使用者が手動により回動操作部材５８を回転させる。これにより、回動操作部材５８は、雄ねじ部６０とねじ孔４２との螺合により、回動操作部材５８が軸方向に移動する。
【００２１】
回動操作部材５８がねじ孔４２に進入する方向に移動した際には、回動操作部材５８の一端側が弁体５２に点接触して、摺動孔４４内を軸方向に弁体５２を摺動させる。そして、弁体５２が弁座５０に着座して、連通孔３６と接続孔５１との連通を遮断する。よって、流路ａは遮断される。
【００２２】
一方、回動操作部材５８がねじ孔４２から退出する方向に移動した際には、弁体５２は付勢部材５６の付勢力により、弁体５２が弁座５０から離座する方向に移動される。これにより、弁体５２は回動操作部材５８の一端側に点接触した状態で、回動操作部材５８の移動と共に、弁体５２が弁座５０から離座して摺動する。よって、連通孔３６と接続孔５１とが連通されて、高圧水素ガスが流路ａを通り、ガスタンク１に充填できるようになる。
【００２３】
このように、回動操作部材５８は回動操作部６２の手動による回動操作で回動しながら進退する。回動操作部材５８の回動しながらの進退に伴い、回動操作部材５８と接触する弁体５２は回動することなく軸方向へ摺動して弁体５２が弁座５０と着離し、密封部材５４は弁体５２と共に回動することなく、軸方向へ摺動する。
【００２４】
このため、密封部材５４は回動によるねじれを生じることがなく、密封性の低下を防止することができるから、ガスタンク１に充填する高圧ガスが一層高圧となっても、外部への漏洩を防止して良好な密封性を得ることができる。また、密封部材５４を有する弁体５２と回動操作部材５８とを別体で構成しているため、高圧ガスとして水素ガスを用いた場合に、水素ガスが接触する弁体５２を水素脆化に対して強い性質の材質（ＳＵＳ３１６Ｌ）にて形成しつつ、水素ガスと接触しない回動操作部材５８を水素脆化の影響を考慮せずに高強度な材質（クロムモリブデン鋼（ＳＣＭ４３５））で形成できて、雄ねじ部６０のねじ強度を向上することができる。
【００２５】
また、ねじ孔４２は摺動孔４４と同軸上に設けられ、弁体５２と回動操作部材５８とは回動操作部材５８の軸心にて点接触で当接しているため、弁体５２と回動操作部材５８との摩擦抵抗を軽減でき、弁体５２の回動をより一層低減して密封部材５４のねじれをより確実に防止することができる。
【００２６】
更に、弁体５２を弁座５０からの離座方向に付勢して回動操作部材５８の一端側に当接するよう付勢部材５６を設けているため、弁体５２と回動操作部材５８とを常に当接させることができ、弁体５２の弁座５０からの離座状態で、高圧ガスの作用により弁体５２が回動操作部材５８の一端側に衝突することを防止でき、この衝突による衝撃で雄ねじ部６０とねじ孔４２とが破損することを良好に防止することができる。
【００２７】
次に、前述した実施形態のガスタンク用止め弁２０と異なる第２実施形態としてのガスタンク用止め弁２６について、図３によって説明する。尚、前述した実施形態のガスタンク用止め弁２０と同じ部材については、同一番号を付して詳細な説明を省略する。
【００２８】
本第２実施形態では、弁本体８にねじ孔４２、摺動孔４４が直接形成されており、摺動孔４４に連接して小雌ねじ部８０、小径孔８２、連通孔８４が形成されている。小雌ねじ部８０には、案内部材８６が螺入されており、案内部材８６には、その軸方向に貫通孔８８が形成されている。貫通孔８８には弁体５２が摺動可能に挿入されている。
【００２９】
小径孔８２には、装着部材９０が挿入されており、装着部材９０に装着されたＯリング９２により洩れ止めが図られている。装着部材９０には軸方向に連通孔９４が貫通形成されており、貫通孔８８と連通孔９４とが装着部材９０に形成された弁座９６を介して連通されている。貫通孔８８は、装着部材９０に形成された接続孔９９に連通されている。尚、本第２実施形態では、装着部材９０を弁本体８に装着して、案内部材８６により固定した構成として、装着部材９０を弁本体の一部として構成したが、弁本体８と装着部材９０とを一体として構成した弁本体としてもよい。
【００３０】
本第２実施形態の場合でも、ロックナット６４を緩めて、回動操作部６２に六角棒レンチ等を挿入して、回動操作部材５８を回転させる。これにより、回動操作部材５８は、雄ねじ部６０とねじ孔４２との螺合により、回動操作部材５８が軸方向に移動する。回動操作部材５８がねじ孔４２に進入する方向に移動した際には、回動操作部材５８の一端側が弁体５２に点接触して、摺動孔４４内を軸方向に弁体５２を摺動させる。そして、弁体５２が弁座９６に着座して、貫通孔８８と連通孔９４との連通を遮断する。
【００３１】
一方、回動操作部材５８はねじ孔４２から退出する方向に移動した際には、弁体５２は付勢部材５６の付勢力により、弁体５２が弁座９６から離座する方向に移動される。これにより、弁体５２は回動操作部材５８の一端側に点接触した状態で、回動操作部材５８の移動と共に、弁体５２が弁座９６から離座して摺動する。よって、貫通孔８８と連通孔９４とが連通されて、内部の高圧水素ガスが流路ｂを通って外部の任意箇所に供給できるようになる。
【００３２】
このように、第２実施形態の場合でも、回動操作部材５８を回動操作した際に、回動操作部材５８は回転するが、弁体５２は回転せずに、軸方向に摺動するだけなので、密封部材５４がねじられることがない。また、弁体５２と回動操作部材５８とを別体で構成しているため、弁体５２と回動操作部材５８とを別の材質で形成できる。
【００３３】
また、弁体５２と回動操作部材５８とが点接触しているため、摩擦抵抗を軽減できる。更に、付勢部材５６を設けているため、弁体５２と回動操作部材５８とを常に当接させることができ、高圧ガスの作用により弁体５２が回動操作部材５８の一端側に衝突することを防止できる。
【００３４】
以上本発明はこの様な実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態としてのガスタンク用止め弁を用いたガスタンク装置の回路図である。
【図２】本実施形態のガスタンク用止め弁を断面で示すガスタンク装置の平面図である。
【図３】第２実施形態のガスタンク用止め弁を断面で示すガスタンク装置の部分断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１…ガスタンク        ２…口孔
８…弁本体
２０，２６…ガスタンク用止め弁
３８，９０…装着部材  ４２…ねじ孔
４４…摺動孔          ５０，９６…弁座
５２…弁体            ５４…密封部材
５６…付勢部材        ５８…回動操作部材
６０…雄ねじ部        ６２…回動操作部
６４…ロックナット
【図１】
2005214268.tif 000003
【図２】
2005214268.tif 000004
【図３】
2005214268.tif 000005