(57)【要約】【課題】取付溝とバックアップリングとの隙間を埋めることができ、且つ、製造の容易な高圧タンクを提供する。【解決手段】Ｏリング１００を介して高圧側から押圧されることによって、第一バックアップリング９０と第二バックアップリング９２は、重ね合わされたテーパ面によって互いに異なる方向へ摺動する。つまり、第一バックアップリング９０は口金２０側に向かってスライドし、一方、第二バックアップリング９２はバルブ３２側に向かってスライドする。その結果、（Ａ）の状態で存在していた各バックアップリングとリング取付溝８０との隙間８２が、（Ｂ）の状態では各バックアップリングによって埋められている。また、リング取付溝８０は、比較的単純な矩形状断面に加工すればよいため、加工も容易である。【選択図】図２
2007146946.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールリングと、
各々がテーパ面を備えた第一および第二バックアップリングと、
を取付溝内に設けた高圧タンクであって、
前記第一および第二バックアップリングは、互いのテーパ面を重ね合わせて前記シールリングよりも低圧側に配置され、
前記シールリングを介して高圧側から押圧されることによって、前記第一および第二バックアップリングがテーパ面によって互いに異なる方向へ摺動する、
ことを特徴とする高圧タンク。
【請求項２】
請求項１に記載の高圧タンクにおいて、
前記第一および第二バックアップリングは、各々、全周にテーパ面を備える、
ことを特徴とする高圧タンク。
【請求項３】
請求項２に記載の高圧タンクにおいて、
前記シールリングと前記第一および第二バックアップリングは、タンク本体の開口に挿入されるバルブの外周面に形成された円環状の取付溝内に設けられ、
バルブの外周面が開口に挿入された状態で、前記第一および第二バックアップリングが互いに異なる方向へ摺動することにより、各バックアップリングと取付溝との隙間が埋められる、
ことを特徴とする高圧タンク。
【請求項４】
シールリングと、
各々がテーパ面を備えた第一および第二バックアップリングと、
を取付溝内に設けたシール構造であって、
前記第一および第二バックアップリングは、互いのテーパ面を重ね合わせて前記シールリングよりも低圧側に配置され、
前記シールリングを介して高圧側から押圧されることによって、前記第一および第二バックアップリングがテーパ面によって互いに異なる方向へ摺動する、
ことを特徴とするシール構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧タンクに関し、特に高圧タンクのシール構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両用の燃料ガスなどを充填するための高圧タンクが知られている。高圧タンク内には、高圧力の燃料ガスが充填されるため、例えば、バルブと口金との接合部分などに、高圧力に耐えながら燃料ガスなどを密閉するシール構造が設けられる。なお、シール構造に関しては、高圧タンクに設けられるものに限らず、従来から様々な技術が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、テーパ状溝底部を有する取付溝内に、そのテーパ状溝底部に対応したテーパ部を備えたバックアップリングを設ける技術が記載されている。これにより、シールリングを介して高圧側から押圧されたバックアップリングがテーパ面に沿ってスライドし、バックアップリングと取付溝との隙間が埋められる。
【０００４】
【特許文献１】特許第３５４３６１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、例えば、特許文献１には、取付溝内のテーパ状溝底部にバックアップリングのテーパ部を対応させる技術が開示されている。しかし、特許文献１の技術は、内燃機関のインジェクタの配管部などに用いられる密閉装置に関するものであり、高圧タンクのシール構造に関するものではない。仮に、高圧タンクのシール構造に適用できたとしても、取付溝内にテーパ状溝底部を設けることは、取付溝の加工を困難にする。
【０００６】
本発明は、このような背景において成されたものであり、その目的は、取付溝とバックアップリングとの隙間を埋めることができ、且つ、製造の容易な高圧タンクを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の好適な態様である高圧タンクは、シールリングと、各々がテーパ面を備えた第一および第二バックアップリングと、を取付溝内に設けた高圧タンクであって、前記第一および第二バックアップリングは、互いのテーパ面を重ね合わせて前記シールリングよりも低圧側に配置され、前記シールリングを介して高圧側から押圧されることによって、前記第一および第二バックアップリングがテーパ面によって互いに異なる方向へ摺動する、ことを特徴とする。
【０００８】
上記構成では、取付溝内に設けられた第一および第二バックアップリングが互いに異なる方向へ摺動する。例えば、各バックアップリングが取付溝の壁面へ向かって摺動することにより、各バックアップリングと取付溝との隙間を埋めることが可能になる。また、上記構成では、取付溝の壁面にテーパを設ける必要がないため取付溝の加工が容易である。
【０００９】
望ましい態様において、前記第一および第二バックアップリングは、各々、全周にテーパ面を備える、ことを特徴とする。望ましい態様において、前記シールリングと前記第一および第二バックアップリングは、タンク本体の開口に挿入されるバルブの外周面に形成された円環状の取付溝内に設けられ、バルブの外周面が開口に挿入された状態で、前記第一および第二バックアップリングが互いに異なる方向へ摺動することにより、各バックアップリングと取付溝との隙間が埋められる、ことを特徴とする。
【００１０】
また上記目的を達成するために、本発明の好適な態様であるシール構造は、シールリングと、各々がテーパ面を備えた第一および第二バックアップリングと、を取付溝内に設けたシール構造であって、前記第一および第二バックアップリングは、互いのテーパ面を重ね合わせて前記シールリングよりも低圧側に配置され、前記シールリングを介して高圧側から押圧されることによって、前記第一および第二バックアップリングがテーパ面によって互いに異なる方向へ摺動する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、取付溝とバックアップリングとの隙間を埋めることができ、且つ、製造の容易な高圧タンクが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は、本発明に係る高圧タンク１０の全体構成を説明するための断面図である。まず図１を利用して、本実施形態の高圧タンク１０の全体構成について説明する。
【００１４】
本実施形態の高圧タンク１０は、内部（タンク内側）に、例えば水素や天然ガスなどの燃料ガスを充填保管するためのものであり、容器状のタンク本体１２を備えている。タンク本体１２の周壁は、外側の外周壁１６と内側の内周壁１８で構成されている。内周壁１８は、例えば樹脂ライナーでありナイロン樹脂等で形成される。内周壁１８は、図１に破線で示される接続部７０において、図１の上下に二分割されている。
【００１５】
図１では高圧タンク１０の下方側が図示省略されており、図示省略された下方側の内周壁１８も上方側と同様に構成され、上下二体の内周壁１８がレーザーなどの加熱装置によって接続部７０で溶接される。そして、溶接されて一体となった内周壁１８の外側に、樹脂（例えばエポキシ樹脂）を含浸させたカーボン繊維をフィラメントワインディングして被覆させ、これを乾燥させることにより、内周壁１８と外周壁１６の二層構造のタンク本体１２が形成される。なお、内周壁１８は予め上下一体で形成されてもよい。またタンク本体１２に、その角部を保護するウレタン製の保護パッド５０が取り付けられてもよい。
【００１６】
タンク本体１２は、金属製の略円筒状とされた口金２０を有している。口金２０は、例えばステンレスやアルミニウム製である。口金２０は、外周壁１６と内周壁１８に嵌入されて、さらに、口金２０は、内周壁１８に沿ってタンク内側に向かって突出している。
【００１７】
口金２０内には、略円柱状の開口が設けられており、これがタンク本体１２の開口として機能する。口金２０の開口には、略円柱状のバルブ３２が取り付けられている。バルブ３２の軸方向の中間部分には雄ネジが形成されており、バルブ３２の雄ネジが口金２０の開口に設けられた雌ネジに締結（螺合）されることで、バルブ３２によって口金２０の開口が閉じられている。
【００１８】
バルブ３２と口金２０との接触面には、Ｏリング６０が挿入されている。Ｏリング６０は、例えばゴム製などの弾力を有する部材であり、略円柱状のバルブ３２を取り囲むように配置されている。そして、このＯリング６０を介して口金２０とバルブ３２とが接触することにより、シール性が確保されている。なお、口金２０と内周壁１８との接触面にもＯリング６０が設けられており、口金２０と内周壁１８との間のシール性が確保されている。
【００１９】
本実施形態の高圧タンク１０は、開口部分がタンクの内側に突出している。その内側突出部分では、略円柱状のバルブ３２を取り囲むように口金２０がタンク内側に向かって突出している。そして、内側突出部分のバルブ３２と口金２０との接続面において、バルブ３２の外周面に円環状のリング取付溝８０が設けられている。
【００２０】
図２は、リング取付溝８０内の構成を説明するための図であり、図２（Ａ）（Ｂ）は、共に、図１に示すリング取付溝８０の右側断面の拡大図である。
【００２１】
図２（Ａ）に示すように、リング取付溝８０は、矩形断面に形成されてその内部にＯリング１００と第一バックアップリング９０と第二バックアップリング９２が設けられている。Ｏリング１００は、略円柱状のバルブ３２を取り囲むシールリングであり、例えばゴム製などの弾力を有する部材で形成される。
【００２２】
第一バックアップリング９０および第二バックアップリング９２は、各々、略円柱状のバルブ３２を取り囲むリング状の部材である。第一バックアップリング９０および第二バックアップリング９２は、例えば樹脂系材料によって形成されることが望ましい。但し、金属などで形成されてもよい。そして、第一バックアップリング９０および第二バックアップリング９２は、各々、全周にテーパ面が形成され、互いのテーパ面を重ね合わせてリング取付溝８０内に収められている。図２の第一バックアップリング９０と第二バックアップリング９２の断面では、傾斜直線で示される断面部分がテーパ面に対応している。
【００２３】
図２（Ａ）の下方側はタンク内側である。タンク内部には、例えば水素や天然ガスなどの燃料ガスが充填されている。燃料ガスはタンク内に高圧力で充填されているため、バルブ３２と口金２０との間の僅かな隙間に高圧の燃料ガス（高圧ガス）が入り込み、リング取付溝８０内に入り込んでしまう。バルブ３２と口金２０との間の僅かな隙間に入り込む高圧ガスをシールするために、Ｏリング１００が設けられている。つまり、Ｏリング１００がバルブ３２と口金２０の隙間をシールすることにより、燃料ガスがその隙間からタンク外部へ流出することを防止している。
【００２４】
本実施形態では、リング取付溝８０内において、Ｏリング１００よりも低圧側、つまり図２（Ａ）の上方側に、第一バックアップリング９０および第二バックアップリング９２が配置される。図２（Ａ）の状態でリング取付溝８０内にタンク内側（高圧側）から高圧ガスが入り込むと、Ｏリング１００が上方側に向かって押圧される。そして、第一バックアップリング９０および第二バックアップリング９２は、Ｏリング１００を介して、上方側へ向かって押圧される。
【００２５】
図２（Ｂ）は、Ｏリング１００と第一バックアップリング９０と第二バックアップリング９２が上方側に向かって押圧された状態を示している。Ｏリング１００を介して高圧側から押圧されることによって、第一バックアップリング９０と第二バックアップリング９２は、重ね合わされたテーパ面によって互いに異なる方向へ摺動する。つまり、Ｏリング１００による押圧方向に対して略垂直な面内に属する互いに逆向きの方向へ摺動する。本実施形態では、第一バックアップリング９０は口金２０側に向かってスライドし、一方、第二バックアップリング９２はバルブ３２側に向かってスライドする。
【００２６】
このように、密閉すべき部材（口金２０とバルブ３２）と近接する方向（隙間をなくす方向）に各バックアップリングが摺動するため、その結果、図２（Ａ）の状態で存在していた各バックアップリングとリング取付溝８０との隙間８２が、図２（Ｂ）の状態では各バックアップリングによって埋められている。つまり、第一バックアップリング９０が口金２０側の隙間８２を埋めており、また、第二バックアップリング９２がバルブ３２側の隙間８２を埋めている。
【００２７】
このように、各バックアップリングによって隙間８２が埋められるため、高圧ガスでＯリング１００が押圧されて上方に向かって潰された場合でも、Ｏリング１００が隙間８２に入り込むことを防ぐことができる。そのため、Ｏリング１００によるシール機能が十分に発揮され、また、Ｏリング１００が隙間８２に入り込んでＯリング１００の一部が損傷することなどを防ぐこともできる。
【００２８】
このように、本実施形態によって、Ｏリング１００が隙間８２に入り込むことを防ぐことができる。さらに、本実施形態では、二つのバックアップリングのテーパ面を利用しているため、リング取付溝８０にテーパ面を形成する必要がない。つまり、リング取付溝８０は、比較的単純な矩形状断面に加工すればよいため、加工も容易である。
【００２９】
なお、図２には、図１に示すリング取付溝８０の右側断面のみを図示しているが、リング取付溝８０は、円柱状のバルブ３２の外周を取り囲むように円環状に形成されている。また、第一バックアップリング９０と第二バックアップリング９２とＯリング１００も、各々、円柱状のバルブ３２の外周を取り囲むように円環状に形成され、そして、第一バックアップリング９０および第二バックアップリング９２の各々は、全周に亘ってテーパ面が形成されている。したがって、Ｏリング１００が、図２の上方側に向かって押圧されることによって、第一バックアップリング９０が全周に亘って口金２０側（つまり径方向の外側）にスライドして隙間８２を埋め、また、第二バックアップリング９２が全周に亘ってバルブ３２側（つまり径方向の内側）にスライドして隙間８２を埋めている。
【００３０】
図３および図４は、本発明に係るバックアップリングの変形例を示す図であり、図３および図４は、各々、図１に示すリング取付溝８０の右側断面の拡大図に相当する。
【００３１】
図３に示す変形例は、図２に示す第一バックアップリング９０と第二バックアップリング９２のテーパ面の傾斜方向を反転させた例である。つまり、図３に示す変形例では、Ｏリング１００によって第一バックアップリング９０と第二バックアップリング９２が上方側に向かって押圧されると、第一バックアップリング９０がバルブ３２側に向かってスライドし、一方、第二バックアップリング９２が口金２０に向かってスライドする。つまり、第一バックアップリング９０がバルブ３２側の隙間を埋め、第二バックアップリング９２が口金２０側の隙間を埋めることになる。
【００３２】
図４に示す変形例は、第一バックアップリング９０と第二バックアップリング９２に加えて、第三バックアップリング９４を設けた例である。そして、図４に示す変形例では、Ｏリング１００によって第一バックアップリング９０と第二バックアップリング９２と第三バックアップリング９４が上方側に向かって押圧されると、第一バックアップリング９０が口金２０側に向かってスライドし、第二バックアップリング９２がバルブ３２側に向かってスライドし、第三バックアップリング９４が口金２０側に向かってスライドする。つまり、第一バックアップリング９０と第三バックアップリング９４とによって口金２０側の隙間を埋め、第二バックアップリング９２がバルブ３２側の隙間を埋める。このように、三つのバックアップリングを利用して隙間を埋めることも可能であり、また、必要に応じてさらにバックアップリングを追加してもよい。
【００３３】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態は、あらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。
【００３４】
例えば、図２から図４には、Ｏリング１００の上方側にバックアップリングを設ける実施形態を示したが、Ｏリング１００の下方側にバックアップリングを設けてもよい。例えば、図２において、Ｏリング１００の上方側に加えて下方側にも第一バックアップリング９０と第二バックアップリング９２を設けてもよい。これにより、Ｏリング１００の上方側が高圧となり下方側に向かってＯリング１００が押圧される場合でも、下方側に設けられる第一バックアップリング９０と第二バックアップリング９２によって、Ｏリング１００が隙間に入り込むことを防ぐことができる。
【００３５】
また、本発明に係るバックアップリングは、バルブと口金との間に設けられる用途に限定されない。例えば、バルブ内に設けられたガス流路周辺などのシール部分において、本発明に係るバックアップリングが利用されてもよい。さらに、本発明に係るバックアップリングは、高圧タンクに限らず、流体などを封止することにより、シールの下流と上流で圧力差が生じる構成であれば、如何なるシールにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る高圧タンクの全体構成を説明するための断面図である。
【図２】リング取付溝の拡大断面図である。
【図３】本発明に係るバックアップリングの変形例を示す図である。
【図４】本発明に係るバックアップリングの変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０  高圧タンク、８０  リング取付溝、８２  隙間、９０  第一バックアップリング、９２  第二バックアップリング、１００  Ｏリング。
【図１】
2007146946.tif 000003
【図２】
2007146946.tif 000004
【図３】
2007146946.tif 000005
【図４】
2007146946.tif 000006