(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁体に接続されたステムの外周面を覆うグランドパッキンと、
前記ステムを挿通して前記グランドパッキンを押さえるパッキンホロアと、
前記パッキンホロアの前記グランドパッキンを当接する側とは逆側に嵌合して当該グランドパッキンを所定位置に固定するパッキンフランジとを備えた流量調節弁の漏洩流体捕集構造であって、
前記パッキンホロアは、前記パッキンフランジと嵌合する側に設けられた縮径部と、前記ステム外周面に連通する連通孔とを有し、
かつ、前記パッキンホロアに形成された前記連通孔と外部への取出し口とを連通する流路を有し、前記縮径部に嵌合する捕集部材を設け、
前記捕集部材を前記パッキンフランジと前記パッキンホロアとで挟持したことを特徴とする流量調節弁の漏洩流体捕集構造。
【請求項２】
パッキンホロアは、複数の連通孔を有し、
捕集部材は、前記複数の連通孔に接続すると共に、流路に連通する周溝を設けたことを特徴とする請求項１記載の流量調節弁の漏洩流体捕集構造。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の漏洩流体捕集構造を備え、
かつ、捕集部材が有する取出し口に接続され、当該捕集部材が捕集した流体を検出する漏洩検出部を備えた流体漏洩検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、流量調節弁において摺動または回転するステム周囲から漏洩する流体を捕集する流体捕集装置および漏洩を検出する流体漏洩検出システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、燃料電池自動車の航続距離増加のニーズから、従来の３５ＭＰａからより高圧の７０ＭＰａレベルの高圧水素を利用する燃料電池自動車に対応できる水素インフラ整備が求められている。そのため、流量調節弁も従来の３５ＭＰａからより高圧の７０ＭＰａへ対応させる必要がある。
高圧の７０ＭＰａに対応した流量調節弁は、弁内部を流れる流体が高圧であることに起因して、３５ＭＰａ対応の流量調節弁に比べて流体が外部へ漏洩しやすい。特に調節対象の流体に水素を用いる場合、水素は爆発性があり危険なため、流量調節弁からの漏洩を確実に検出する必要がある。
【０００３】
従来、流量調節弁において弁体と直結しているステムとグランドパッキンとの隙間からの流体の漏洩は、ステムが弁体の弁開度に応じて動いた時間と単位推定リーク量とから推定していた。（例えば、特許文献１）。単位推定リーク量は、パッキンの隙間と流量調節弁内の圧力とから算出される。
また、漏洩量は、弁体の弁開度に応じて動いたステムの移動距離とステムの単位表面積とから推定することもできる。これは、ステムの往復運動によって、ステム表面に付着した流体が外部へ押し出される漏洩量を計算によって推定するものである。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１４７１７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の流体漏洩検出システムは以上のように構成されているので、ステムとグランドパッキンとの隙間から漏洩する流体の漏洩量を直接測定することができないという課題があった。そのため、例えば、グランドパッキンの破損等によって流体の漏洩量が増大したとしても、検出することはできなかった。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、ステムとグランドパッキンとの隙間から漏洩する流体の漏洩量を直接検出するために、ステムとグランドパッキンとの隙間から漏洩する流体を捕集する漏洩流体捕集構造を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る漏洩流体捕集構造は、弁体に接続されたステムの外周面を覆うグランドパッキンと、ステムを挿通してグランドパッキンを押さえるパッキンホロアと、パッキンホロアのグランドパッキンを当接する側とは逆側に嵌合してグランドパッキンを所定位置に固定するパッキンフランジとを備えた流量調節弁の漏洩流体捕集構造であって、パッキンホロアは、パッキンフランジと嵌合する側に設けられた縮径部と、ステム外周面に連通する連通孔とを有し、捕集部材は、パッキンホロアに形成された連通孔と外部への取出し口とを連通する流路を有し、縮径部に嵌合すると共にパッキンフランジとパッキンホロアとで挟持されるようにしたものである。
【０００８】
この発明に係る漏洩流体捕集構造は、パッキンホロアが複数の連通孔を有し、捕集部材には、複数の連通孔に接続すると共に、流路に連通する周溝を設けたものである。
【０００９】
この発明に係る流体漏洩検出システムは、上記記載の漏洩流体捕集構造を備え、かつ、捕集部材が有する取出し口に接続され、捕集部材が捕集した流体を検出する漏洩検出部を備えた流体漏洩検出システムである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、弁体に接続されたステムの外周面を覆うグランドパッキンと、ステムを挿通してグランドパッキンを押さえるパッキンホロアと、パッキンホロアのグランドパッキンを当接する側とは逆側に嵌合してグランドパッキンを所定位置に固定するパッキンフランジとを備えた流量調節弁の漏洩流体捕集構造であって、パッキンホロアは、パッキンフランジと嵌合する側に設けられた縮径部と、ステム外周面に連通する連通孔とを有し、捕集部材は、パッキンホロアに形成された連通孔と外部への取出し口とを連通する流路を有し、縮径部に嵌合すると共にパッキンフランジとパッキンホロアとで挟持されることにより、ステムとグランドパッキンとの隙間から漏洩する流体を捕集する流量調節弁の漏洩流体捕集構造を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る流量調節弁の漏洩流体捕集構造の構成を示す断面図である。図２は、この発明の実施の形態１に係る流量調節弁の漏洩流体捕集構造を示す外観斜視図である。図１は、図２に示すＡ−Ａ線断面図である。
また、図３は、この発明の実施の形態１に係る流量調節弁の漏洩流体捕集構造を構成する主要部を示す分解斜視図である。図１から図３において同一または相当の部分については同一の符号を付す。
【００１２】
図１から図３に示す流量調節弁３０の漏洩流体捕集構造において、捕集部材１は、流量調節弁３０に取り付けられステム３２とグランドパッキン３３との隙間から漏洩する漏洩流体を捕集する捕集部２、捕集部２で捕集した漏洩流体を測定して漏洩を検出するセンサ（漏洩検出部）２０を取り付けるセンサ収容部３、捕集部２とセンサ収容部３をつなぎ、漏洩流体をセンサ収容部３へ引き出す引出し部４、センサ収容部３内のセンサ２０で測定された漏洩流体を外部へ排出する排出部５を有する。
【００１３】
図１から図３に示す流量調節弁３０は、流量調節弁３０内を流れる流体の流量を調整するための弁体（不図示）を備える弁本体３１、弁開度を制御するために上下動可能または回転可能に挿入されたステム３２、弁本体３１から外部への流体漏洩を防止するグランドパッキン３３を備える。
【００１４】
流量調節弁３０には、グランドパッキン３３を押さえるパッキン押さえ３４およびパッキンホロア３５が取り付けられている。パッキンホロア３５下部は円筒形状を有し、この円筒内部に皿ばね３７が配置されている。さらにこの円筒上部には、外径が小さい縮径部が設けられると共に、内周側に間隙部４８が設けられている。このパッキンホロア３５の間隙部４８が設けられた高さ位置に、径方向に４つの連通孔３６が形成されている。この連通孔３６はステム３２の外周面とパッキンホロア３５の間隙部４８とを連通させ、孔数は１つでも複数でもよい。
【００１５】
グランドパッキン３３、パッキン押さえ３４、パッキンホロア３５および皿ばね３７は、各部中央にステム３２を挿通する孔部が設けられている。そして、パッキンフランジ３８は、パッキンホロア３５の縮径部とステム３２とを挿通した状態で、パッキン押さえ３４およびパッキンホロア３５を介してグランドパッキン３３を固定する。パッキンフランジ３８と弁本体３１とは、スタッドボルト３９およびナット４０によって締結されている。これによりグランドパッキン３３が、上方に積層されたパッキンホロア３５等から荷重を受けて所定位置に固定され、流体を封止する。
【００１６】
また、パッキン押さえ３４と弁本体３１との隙間は、図１に示すように、パッキン押さえ３４の外周に沿うよう周着されたＯリング４２によって封止される。パッキンホロア３５とステム３２との隙間は、シール部４３とシール部４３の外周に沿うよう周着されたＯリング４４、およびステム３２の外周に沿うよう周着されたＯリング４７によってそれぞれ封止される。なお、図３において、Ｏリング４２，４４，４７の図示は省略した。
【００１７】
捕集部材１には、ステム３２とそれを囲うパッキンホロア３５とが挿通する直径の孔部である捕集部２が形成されている。この捕集部２の内壁には、内壁を一周する断面略コ字状の凹溝である周溝６が形成されている。
流路部４の内部には流路７が設けられ、流路７が、周溝６の流体をセンサ収容部３へ導入する。この流路７は、流通部４の上下左右方向の中心に１本設けられている。なお、周溝６が４つの連通孔３８を接続すると共に、流路７に連通することにより、パッキンホロア３５を貫通する複数の連通孔３６のうちのどの連通孔３６から漏洩流体が流れ出ても、漏洩流体は周溝６を周回して流路７内へ流れる。
【００１８】
捕集部材１のセンサ収容部３は、取出し口９が形成された円筒形状の空間である。円筒内部にセンサ２０を取り付けることにより、センサ２０が取出し口９から導入される漏洩流体を検出する。センサ収容部２に収容するセンサ２０は、流量調節弁３０を流れる流体の種類にあわせ、この流体を検出可能なものであればよい。さらに、センサ収容部３内には、後述する整流板１０を設置し、取出し口９からセンサ収容部３へ導入された漏洩流体を感受部２１へ送る。
【００１９】
センサ収容部３の下方には、排出部５の空間が形成されている。また、センサ収容部３と排出部５を仕切る仕切板には排出孔８が開設されている。排出孔８は、センサ２０によって測定された漏洩流体を排出部５を通じて捕集部材１下方から外部に排出するための孔部である。また、排出部５には、フィルタ部５０が設置されている。フィルタ部５０の内部にはシリカゲル、活性炭等が充填され、その上面には排出孔８から排出される流体を通す孔部が設けられている。また、フィルタ部５０の下面にはゴアテックス（登録商標）等の透湿防水素材が貼られ、下方からフィルタ部５０およびセンサ収納部３への水の浸入を防止している。さらに、排出部５の下端部には中央に孔部が形成された蓋部５１が嵌合し、蓋部５１がフィルタ部５０を保持している。
【００２０】
この捕集部材１の捕集部２は、パッキンホロア３５の縮径部に嵌合している。そして捕集部２上側はパッキンフランジ３８によって押さえられている。また、捕集部２下側はパッキンホロア３５の縮径部の下端に、縮径部より大径の部位で形成された肩部によって保持されている。このように捕集部材１がパッキンフランジ３８とパッキンホロア３５とで挟持されている。
【００２１】
さらに、捕集部２とパッキンホロア３５またはパッキンフランジ３８との継合面からの流体を封止するために、パッキンフランジ３８の下面にＯリング４６を捕集部２に沿って周着させるための溝が形成され、パッキンホロア３５の上面にＯリング４５を捕集部２に沿って周着させるための溝が形成されている。捕集部材１は、パッキンフランジ３８とパッキンホロア３５の間に挟んで固定することができる形状であるため、汎用の流量調節弁の基本構造を変更せずに捕集部材１を取り付けることが可能となる。なお、図３において、Ｏリング４５，４６の図示は省略した。
【００２２】
次に、図１および図４を用いて、センサ収容部３に設置される整流板１０について説明する。図４は、この発明の実施の形態１に係る流量調節弁の漏洩流体捕集構造に設置される整流板を示す外観斜視図である。図４において図１と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。以下の整流板１０の説明では、センサ収容部３に取り付けるセンサ２０に水素センサを用いる場合を例にあげる。水素センサは、感受部である球状弾性表面波水素センサ２１を内部に備え、この球状弾性表面波水素センサ２１が金属メッシュ２２で被覆され、保護されているものとする。この場合の漏洩流体には水素ガスを想定する。
【００２３】
整流板１０は、取出し口９から流れ出る漏洩流体を整流板１０上面のセンサ収容部３へ流入させるための孔部である流入部１１、一端が流入部１１と接続され、整流板１０径方向に伸びるように形成された溝である整流溝１２をそれぞれ複数組備える。整流板１０の中心には、流出部１４が形成され、流出部１４の外径側には環状溝１３が形成されている。整流溝１２の流入部１１と接続された一端と対向する他端は、環状溝１３に接続している。
【００２４】
取出し口９から導入された漏洩流体は、整流板１０の流入部１１からセンサ収容部３へと流入する。そして、流入部１１から整流溝１２を通って環状溝１３へと流れる。環状溝１３と流出部１４との間には壁が突出しているため、環状溝１３に入った漏洩流体がそのまま流出路１４から外部へ出ることはできず、整流溝１３の流入路１１対向側の端部から球状弾性表面波水素センサ２１方向へ流れる。その漏洩流体が球状弾性表面波水素センサ２１を覆う金属メッシュ２２を通って球状弾性表面波水素センサ２１へ到達し、その後、流出部１４から下方へ流出する。整流板１０を漏洩流体捕集構造に追加することにより、捕集部材１によって捕集された漏洩流体が外部の周辺空気と混合する恐れがなくなる。そのため、センサ２０を用いた漏洩流体の検出を確実に行うことができる。
【００２５】
次に、図１を用いて、流量調節弁３０のステム３２周囲から漏洩する漏洩流体を捕集する漏洩流体捕集構造について説明する。不図示の弁駆動部は、ステムアダプタ４１を介してステム３２と接続され、弁開度に応じてステム３２を上下動または回転させる。ステム３２が摺動または回転する等によって、弁本体を流れる流体はステム３２とグランドパッキン３３との隙間から漏洩した場合、漏洩流体はステム３２とパッキン押さえ３４との隙間、ステム３２と皿ばね３７との隙間、ステム３２とシール部４３との隙間を順次通って、パッキンホロア３５内部の間隙部４８へと到達する。間隙部４８へ達した漏洩流体は、連通孔３６を通り、捕集部材１の捕集部２内部に形成された周溝６へ流れ出る。
【００２６】
周溝６へ流れ出た漏洩流体は、そのまま流路７を通り、取出し口９からセンサ収容部３へ導入される。次いで、漏洩流体は、整流板１０によって取出し口９からセンサ２０へ入り、センサ２０により漏洩が検出される。その後、漏洩流体は整流板１０の流出部１４および捕集部材１の排出孔８を通って、排出部５へ導入され、フィルタ部５０を通過して蓋部５１の中央孔部から外部へ排出される。
【００２７】
以上のように、実施の形態１によれば、弁体に接続されたステム３２の外周面を覆うグランドパッキン３３と、ステム３２を挿通してグランドパッキン３３を押さえるパッキンホロア３５と、パッキンホロアと嵌合してグランドパッキン３３を所定位置に固定するパッキンフランジ３８とを備えた流量調節弁の漏洩流体捕集構造であって、パッキンホロア３５は一端に設けられた縮径部と、ステム３２外周側の間隙部４８に連通する連通孔３６とを有し、かつ、捕集部材１はパッキンホロア３５に形成された連通孔６とセンサ収容部３へ流体を取り出す取出し口９とを連通する流路７を有すように構成した。そして、捕集部材１はパッキンホロア３５の縮径部に嵌合され、パッキンフランジ３８とパッキンホロア３５とで挟持される。このため、ステム３２とグランドパッキン３３との隙間から漏洩する流体を確実に捕集する流量調節弁の漏洩流体捕集構造を得ることができる。
【００２８】
また、実施の形態１によれば、パッキンホロア３５は複数の連通孔３６を有し、捕集部材１は複数の連通孔３６に接続すると共に、流路に連通する周溝６を設けるようにしたので、パッキンホロア３５に形成された連通孔３６を通る漏洩流体を確実に捕集して、センサ収容部３へ流すことができる。
【００２９】
さらに、実施の形態１によれば、捕集部材１の取出し口９に接続され、捕集部材１が捕集した流体を検出するセンサ２０をセンサ収容部３に取り付けるようにしたので、ステム３２とグランドパッキン３３との隙間から漏洩する流体の漏洩量を直接検出することができる。
【００３０】
なお、上記実施の形態１では、捕集部材１が捕集部２、センサ収容部３、流通部４および排出部５を備え、センサ収容部３にセンサ２０を取り付ける構成であったが、捕集部２および流通部４のみを備え、流通部４とセンサ２０とを直接チューブ等を用いて接続する構成であってもよい。その場合には、センサ収容部３および排出部５、整流板１０は不要となる。
【００３１】
上記実施の形態１では、流路７は、流通部４の中心に１本形成する構成であったが、これに限定されるものではなく、センサ２０による漏洩流体検出に必要な流量を流すことができる容積を有するように形成すればよい。パッキンフランジ３８を含むステム３２の軸方向長さの寸法に制約がある場合、軸方向長さを短くする必要がある場合等には、その間に設置する捕集部材１を薄形化すればよい。捕集部材１の引出し部４を薄形化し、引出し部４内部に流路７を１本形成するだけでは必要容積を確保できない場合には、流路７を複数本形成する等すればよい。
【００３２】
上記実施の形態１では、捕集部材１の捕集部２側上下を押さえるＯリング４５およびＯリング４６を、パッキンホロア３５上面およびパッキンフランジ３８下面に設けられた溝にそれぞれ装着する構成であったが、捕集部２側の上下面、上面、または下面に溝を設け、これらＯリングを装着する構造であってもよい。この構成の場合には、パッキンホロア３５およびパッキンフランジ３８に漏洩捕集構造１のためのＯリング用溝を設ける必要がなく、汎用のパッキンホロアおよびパッキンフランジを備える流量調節弁に適用することが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】この発明の実施の形態１に係る流量調節弁の漏洩流体捕集構造の構成を示す断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る流量調節弁の漏洩流体捕集構造を示す外観斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る流量調節弁の漏洩流体捕集構造を構成する主要部を示す分解斜視図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る流量調節弁の漏洩流体捕集構造に設置される整流板を示す外観斜視図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  捕集部材
２  捕集部
３  センサ収容部
４  引出し部
５  排出部
６  周溝
７  流路
８  排出孔
９  取出し口
１０  整流板
１１  流入部
１２  整流溝
１３  環状溝
１４  流出部
２０  センサ（漏洩検出部）
２１  球状弾性表面波水素センサ
２２  金属メッシュ
３０  流量調節弁
３１  弁本体
３２  ステム
３３  グランドパッキン
３４  パッキン押さえ
３５  パッキンホロア
３６  連通孔
３７  皿ばね
３８  パッキンフランジ
３９  スタッドボルト
４０  ナット
４１  ステムアダプタ
４２，４４，４５，４６，４７  Ｏリング
４３  シール部
４８  間隙部
５０  フィルタ部
５１  蓋部
【図１】
0005137549.tif 000002
【図２】
0005137549.tif 000003
【図３】
0005137549.tif 000004
【図４】
0005137549.tif 000005