(57)【要約】【課題】過渡的な過流で不必要に作動してしまうことを抑制できる過流防止弁を提供する。【解決手段】過流時に弁体４７が弁座３８に当接して流路５０を遮断するもので、弁体４７及び弁座３８の少なくともいずれか一方に、これら弁体４７及び弁座３８の間の流路５０を確保可能且つ遮断可能に低反発材を設けている。低反発材の性質から、流量が過大となった当初は弁体４７及び弁座３８の間の流路５０を確保することになり、流量が過大の状態が継続すると徐々に変形して弁体４７及び弁座３８の間の流路５０を閉塞する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路を開閉する弁体と、該弁体を弁座から離間させた開状態に保持する保持部と、を備え、前記弁体に供給される流量が所定以上となる過流時に前記弁体が前記保持部からの抗力に抗して弁座を押圧して該弁体が閉状態となる過流防止弁であって、
前記弁体及び前記弁座の少なくとも一方に、これら弁体及び弁座の間の流路を確保可能且つ遮断可能に低反発材が設けられた過流防止弁。
【請求項２】
請求項１記載の過流防止弁であって、
前記弁座は、前記弁体との押圧面に溝部を有する低反発材であり、前記弁体の押圧当初は前記溝部を開放し前記弁体からの押圧が継続すると弾性変形して前記溝部が閉塞される過流防止弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過流防止弁に関し、特にその作動特性の向上に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、燃料ガスと酸化ガスとの電気化学反応によって発電する燃料電池を備え、その電力で走行用モータを駆動する燃料電池自動車や、天然ガス（ＣＮＧ）を内燃機関で燃焼させて走行用の駆動力を直接得る天然ガス自動車等においては、燃料ガスタンクからの燃料ガスの過流を防止するため、燃料ガスタンクの吐出流路に、燃料ガスの過流を自動的に防止する過流防止弁が設けられることになる。
【０００３】
この種のガス供給システムに設けられる過流防止弁は、設定以上の流量でガスが流れた場合に、バネで保持された弁体がバネの付勢力に抗して移動して弁座に着座することで流路を閉止するものである（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−２１８２９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の過流防止弁は、設定以上の流量でガスが流れた場合には、即座に流路を遮断してしまうものであるから、例えば、これが設けられたガス供給システムの起動時や下流側のガス消費量が急激に増大した場合等、過渡的に過流の状態を生じた場合であっても、過流防止弁が流路を遮断してしまう可能性があった。
【０００５】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、過渡的な過流で不必要に作動してしまうこと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】
【０００６】
前記目的を達成するため、本発明に係る過流防止弁は、流路を開閉する弁体と、該弁体を弁座から離間させた開状態に保持する保持部と、を備え、前記弁体に供給される流量が所定以上となる過流時に前記弁体が前記保持部からの抗力に抗して弁座を押圧して該弁体が閉状態となる過流防止弁であって、前記弁体及び前記弁座の少なくとも一方に、これら弁体及び弁座の間の流路を確保可能且つ遮断可能に低反発材が設けられているものである。
【０００７】
この構成によれば、低反発材の性質から、流量が過大となった当初は弁体及び弁座の間の流路を確保することになり、流量が過大な状態が継続すると徐々に変形して弁体及び弁座の間の流路を閉塞することになる。
【０００８】
前記弁座は、前記弁体との押圧面に溝部を有する低反発材であり、前記弁体の押圧当初は前記溝部を開放し前記弁体からの押圧が継続すると弾性変形して前記溝部が閉塞されるものでもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、一時的に流量が過大となっても低反発材が弁体及び弁座の間の流路を確保することになる一方で、流量が過大な状態が継続すると低反発材が弁体及び弁座の間の流路を閉塞することになるため、過渡的な過流で不必要に作動してしまうことを抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、本発明に係る過流防止弁の一実施形態を図１〜図４を参照しつつ説明する。
【００１１】
図１はガスタンク搭載車両１を示すもので、このガスタンク搭載車両１は、車体２に四つの走行車輪３を有する四輪自動車であり、反応ガス（酸化ガス及び燃料ガス）の供給を受けて電力を発生する燃料電池システム１０と、この燃料電池システム１０の発電電力により例えば前側の車輪３を駆動する走行用モータ１１とを車体２に搭載して構成されている。なお、図１において車両１の前方を矢印Ｆｒで車両１の後方を矢印Ｒｒで示している。
【００１２】
燃料電池システム１０は、反応ガス（酸化ガス及び燃料ガス）の供給を受けて電力を発生する燃料電池スタック１２を車体２に備えるとともに、この燃料電池スタック１２への酸化ガスとしての空気のガス供給を調整する酸化ガス配管系１３と、燃料ガスとしての水素ガスのガス供給を調整する燃料ガス配管系１４とを備えている。
【００１３】
燃料ガス配管系１４は、高圧（例えば３５〜７０ＭＰａ）の燃料ガスをそれぞれ貯留可能な複数、具体的には４本の燃料ガスタンク２０ａ〜２０ｄを備えている。これら燃料ガスタンク２０ａ〜２０ｄは車体２に搭載されている。
【００１４】
上記のように車載されたすべての燃料ガスタンク２０ａ〜２０ｄは燃料ガスを吐出させる吐出口を備え、これらの吐出口には燃料ガスタンク２０ａ〜２０ｄ内の燃料ガスを吐出させる個別の吐出流路（流路）２２ａ〜２２ｄが接続されている。これらの吐出流路２２ａ〜２２ｄは、同じ流路断面積とされており、共通の供給流路２３に接続され、この供給流路２３を介して燃料電池スタック１２に連通している。
【００１５】
すべての燃料ガスタンク２０ａ〜２０ｄには、制御装置１５で制御されて吐出流路２２ａ〜２２ｄのうち接続されたものへの燃料ガスの供給及び供給停止を切り替える主止弁２４ａ〜２４ｄが内部に設けられている。また、供給流路２３にはすべての燃料ガスタンク２０ａ〜２０ｄよりも下流となる位置に圧力センサ２５が設けられており、この圧力センサ２５よりも下流側に減圧弁２６が設けられている。
【００１６】
制御装置１５には、図示は略すが運転者によって操作されるアクセルペダルの開度を検出するペダルセンサを含む種々のセンサが接続されており、ペダルセンサにより検出されるペダル開度及び圧力センサ２５により検出される供給圧力を含む複数のセンサの検出信号等に基づいて主止弁２４ａ〜２４ｄを制御して、燃料ガスタンク２０ａ〜２０ｄから燃料電池スタック１２への燃料ガスの供給を制御する。
【００１７】
そして、すべての燃料ガスタンク２０ａ〜２０ｄ用の吐出流路２２ａ〜２２ｄそれぞれに、一次側（上流側つまり燃料ガスタンク側）の圧力に対して二次側（下流側つまり燃料電池スタック側）の圧力が下がって流量が所定値以上に大きくなる過流時に、機械的に閉じる本実施形態の過流防止弁（ＥＦＶ：Ｅｘｃｅｓｓ  ｆｌｏｗ  ｖａｌｖｅ）２７ａ〜２７ｄが設けられている。
【００１８】
これらの過流防止弁２７ａ〜２７ｄは、同一のものであるため、過流防止弁２７ａを例にとり図２〜図４を参照してさらに説明する。
【００１９】
過流防止弁２７ａは、その外側部分を構成するケーシング３１を有しており、このケーシング３１には、燃料ガスタンク２０ａへの連通側（図２上側）に第１穴部３２が形成され、この第１穴部３２の燃料ガスタンク２０ａとは反対側にこの第１穴部３２よりも小径の第２穴部３３が形成され、この第２穴部３３の第１穴部３２とは反対側にこの第２穴部３３よりも小径の第３穴部３４が形成されている。
【００２０】
さらに第１穴部３２と第２穴部３３との間の段部３５に、第２穴部３３側ほど小径となるテーパ穴部３６が形成されている。
【００２１】
そして、過流防止弁２７ａは、ケーシング３１のテーパ穴部３６に、低反発材からなる弁座３８が接着等で固定されている。この弁座３８を構成する低反発材は、粘弾性フォーム、具体的には、ポリオールとポリイソシアネ―トを主成分として発泡剤、整泡剤、触媒等を撹拌混合して発泡して形成される低反発弾性ポリウレタンフォームからなるもので、例えば反発弾性率（ＪＩＳ  Ｋ  ６４００−３による）が１５％以下のものとなっている。
【００２２】
この弁座３８は全体として切頭円錐状をなしている。つまり、円形状の面部（押圧面）４０とこの面部４０の外周部から先細状に延出するテーパ面部４１とを有し、面部４０の中央部から中心上を貫通する穴部４２が形成された形状をなしており、面部４０と穴部４２とを結ぶように、穴部４２を中心とした等間隔の放射状に複数具体的には四カ所の溝部４３が形成されている。
【００２３】
これらの溝部４３の底面はテーパ面部４１の最も近い位置と略平行をなすように傾斜している。そして、このような弁座３８はテーパ面部４１がケーシング３１のテーパ穴部３６に接触した状態で接着等により固定されている。
【００２４】
さらに、過流防止弁２７ａは、第２穴部３３と第３穴部３４との間の段部４５に一端側が固定され弁座３８の穴部４２の内側を通過して他端側が第１穴部３２側まで延出するコイルスプリングからなる弁体バネ（保持部）４６と、第１穴部３２内でこの弁体バネ４６の他端側に固定される球形状の弁体４７とを有している。
【００２５】
この弁体４７は、弁座３８からの離間時はもちろん弁座３８との間の流路５０を開放しており、弁座３８への接触時であっても、弁座３８の変形量によっては、図２に二点鎖線で示すように穴部４２の開口部に接触するものの溝部４３は閉塞しない開放状態から、図４に示すように穴部４２及び全溝部４３を閉塞する閉塞状態まで状態変更が可能な大きさとされている。
【００２６】
つまり、弁体４７及び弁座３８は、低反発材からなる弁座３８の変形によって、相互間の流路５０を確保可能且つ遮断可能に設けられている。
【００２７】
この過流防止弁２７ａは、弁体バネ４６で弁座３８から離座させられることで弁体４７と弁座３８との間の流路５０を通過している燃料ガスの流量が設定値以上に過大となると、弁体３８が弁体バネ４６の付勢力（抗力）に抗して移動して弁座３８に当接することになるが、当接当初は低反発材からなる弁座３８の変形抵抗で弁体４７は溝部４３を開放しており、流路５０が確保されて燃料ガスの供給状態が維持される。
【００２８】
よって、流路５０が確保されることにより下流側の燃料ガス圧力が上昇し通過流量が設定値未満となれば、弁体４７が弁体バネ４６の付勢力で弁座３８から離座することになる。他方、下流側の燃料ガス圧力が上昇せずに弁体４７の押圧が維持されると、低反発材からなる弁座３８は徐々に弾性変形により潰れて弁体４７が溝部４３を閉塞することになり、弁座３８の気泡による連通も遮断して弁体４７と弁座３８との間の流路５０が閉塞される。
【００２９】
なお、低反発材からなる弁座３８の硬さや面圧等を適宜設定することで、過流防止弁２７ａの閉弁までに要する時間等をチューニングすることができる。例えば、溝部４３を広くして弁体４７に対する弁座３８の面圧を高くすれば弁座３８の潰れる速度を速くすることができる。
【００３０】
以上の構造の過流防止弁２７ａ〜２７ｄによれば、低反発材からなる弁座３８が、弁体４７及び弁座３８の間の流路５０を確保可能且つ遮断可能に設けられており、しかも低反発材の性質から、通過する燃料ガスの流量が過大となった当初は相互間の流路５０を確保することになり、通過する燃料ガスの流量が過大の状態が継続すると徐々に変形して相互間の流路５０を閉塞することになる。
【００３１】
したがって、正常であっても過渡的に過流の状態が生じる条件下（例えば、供給流路２３の燃料ガスの圧力が低い車両起動時、及び燃料電池スタック１２による燃料ガスの消費量が大きくなり一時的に供給流路２３の圧力が下がる要求負荷大時等）では、不必要に過流防止弁２７ａ〜２７ｄが作動してしまうことを抑制する一方、正常であれば過流の状態が生じない条件下で過流が継続すると閉じて過流を抑制する。
【００３２】
その結果、不必要に過流防止弁２７ａ〜２７ｄが作動して燃料ガスが燃料電池スタック１２に送られなくなってしまうことを抑制できるため、車両１が過流防止弁２７ａ〜２７ｄの不必要な作動に起因して停止してしまうことを抑制できる。
【００３３】
しかも、弁座３８を、低反発材に溝部４３を形成して構成し、弁体４７の押圧当初は溝部４３を開放し弁体４７の押圧が継続すると変形して溝部４３を閉塞するようにしているため、構造が簡単で製造が容易になる。
【００３４】
なお、本発明においては、弁座を低反発材とするのではなく、弁体を低反発材としたり、弁座及び弁体の両方を低反発材としても良い。また、いずれの場合も、一部に低反発材を設けても良い。つまり、弁体及び弁座の少なくともいずれか一方に、これら弁体及び弁座の間の流路を確保可能且つ遮断可能に低反発材を設けていれば良い。ただし、上記のように弁座に溝部を有する低反発材とするのが製造が容易となるため好ましい。
【００３５】
なお、以上においては、燃料ガスと酸化ガスとの電気化学反応によって発電する燃料電池システム１０を備え、その電力で走行用モータ１１を駆動する燃料電池自動車を例にとり説明したが、天然ガス（ＣＮＧ）を内燃機関で燃焼させて走行用の駆動力を直接得る天然ガス自動車等の種々の燃料ガスタンク搭載車両にも適用可能である。勿論、燃料ガスタンク搭載車両用に限らず、他の種々の流体回路に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一施形態に係る過流防止弁が適用されたガスタンク搭載車両の構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る過流防止弁の断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る過流防止弁の弁座及び弁体を示す平面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る過流防止弁の流路遮断時を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
２２ａ〜２２ｄ…吐出流路（流路）、２７ａ〜２７ｄ…過流防止弁、３８…弁座（低反発材）、４０…面部（押圧面）、４３…溝部、４６…弁体バネ（保持部）、４７…弁体、５０…流路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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