図面 (/)

技術 過流防止弁

出願人 トヨタ自動車株式会社
発明者 田野裕
出願日 2006年4月11日 (14年8ヶ月経過) 出願番号 2006-109131
公開日 2007年10月25日 (13年2ヶ月経過) 公開番号 2007-278479
状態 特許登録済
技術分野 安全弁II(平衡弁、過剰流出防止弁)
主要キーワード 摺動ベース 連通側 閉作動特性 連通空間 体積流 過流防止弁 摺動位置 内フランジ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2007年10月25日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

一次圧高低によって生じる質量流量に対する閉作動特性の変動を抑制可能な過流防止弁を提供する。

解決手段

弁体バネ61を介して台座49に支持された弁体62が弁体バネ61の付勢力に抗して移動して弁座47に着座することで流路閉止するもので、台座49の弁座47に対する相対位置を上流側の一次圧によって調整可能とする。好ましくは、台座49が移動可能であって弁体バネ61の支持部60を弁座47から離間させる方向に一次圧を受ける一次圧受圧部63を有し、台座49を一次圧の受圧方向とは反対向きに付勢する台座バネ58を備える。

概要

背景

例えば、燃料ガス酸化ガスとの電気化学反応によって発電する燃料電池発電電力走行用モータを駆動する燃料電池自動車や、天然ガス(CNG)を内燃機関燃焼させて走行用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。

この過流防止弁は、二次側(下流側)の圧力が正常範囲を超えて下がった場合に、弁体が一次側(上流側)と二次側との差圧弁体バネ付勢力に抗して移動して弁座着座することで流路閉止するものである(例えば特許文献1参照)。
特開2002−310314号公報

概要

一次圧高低によって生じる質量流量に対する閉作動特性の変動を抑制可能な過流防止弁を提供する。弁体バネ61を介して台座49に支持された弁体62が弁体バネ61の付勢力に抗して移動して弁座47に着座することで流路を閉止するもので、台座49の弁座47に対する相対位置を上流側の一次圧によって調整可能とする。好ましくは、台座49が移動可能であって弁体バネ61の支持部60を弁座47から離間させる方向に一次圧を受ける一次圧受圧部63を有し、台座49を一次圧の受圧方向とは反対向きに付勢する台座バネ58を備える。

目的

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、一次圧の高低によって生じる質量流量に対する閉作動特性の変動を抑制可能な過流防止弁の提供を目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

弁体バネを介して台座に支持された弁体が前記弁体バネの付勢力に抗して移動して弁座着座することで流路閉止する過流防止弁であって、前記台座の前記弁座に対する相対位置を上流側の一次圧によって調整可能とした過流防止弁。

請求項2

請求項1記載の過流防止弁であって、前記台座が移動可能であって前記弁体バネの支持部を前記弁座から離間させる方向に前記一次圧を受ける一次圧受圧部を有しており、該台座を前記一次圧の受圧方向とは反対向きに付勢する台座バネを備えた過流防止弁。

請求項3

請求項2記載の過流防止弁であって、前記台座が、前記一次圧の受圧方向とは反対向きに大気圧を受圧する大気圧受圧部を備えている過流防止弁。

技術分野

0001

本発明は、弁体に供給される燃料ガスの流量が所定以上となる過流時に弁体が弁体バネ付勢力に抗して移動して閉弁状態となる過流防止弁に関し、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発電電力走行用モータを駆動する燃料電池自動車や、天然ガス(CNG)を内燃機関燃焼させて走行用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

この過流防止弁は、二次側(下流側)の圧力が正常範囲を超えて下がった場合に、弁体が一次側(上流側)と二次側との差圧で弁体バネの付勢力に抗して移動して弁座着座することで流路閉止するものである(例えば特許文献1参照)。
特開2002−310314号公報

発明が解決しようとする課題

0004

従来の過流防止弁においては、弁体バネが一次圧高低にかかわらず弁体と弁座との距離を一定に保持する構造となっているため、図5にXで示すように一次圧が高くなると閉作動時の質量流量が大きくなる閉作動特性がある。つまり、弁体と弁座との隙間を通過する燃料ガスの体積流量は一次圧の高低によらずにほぼ一定であるものの、一次圧が高圧であるほど燃料ガスの密度が高くなることから、閉作動時の質量流量は高くなってしまうのである。

0005

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、一次圧の高低によって生じる質量流量に対する閉作動特性の変動を抑制可能な過流防止弁の提供を目的とする。

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、弁体バネを介して台座に支持された弁体が前記弁体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過流防止弁であって、前記台座の前記弁座に対する相対位置を上流側の一次圧によって調整可能としている。

0007

この構成によれば、台座の弁座に対する相対位置を上流側の一次圧によって調整可能としているため、台座に弁体バネを介して支持された弁体と弁座との隙間を一次圧の高低に応じて可変にできる。したがって、一次圧の高低によって生じる質量流量に対する閉作動特性の変動を抑制可能となる。

0008

この場合、前記台座が移動可能であって前記弁体バネの支持部を前記弁座から離間させる方向に前記一次圧を受ける一次圧受圧部を有しており、該台座を前記一次圧の受圧方向とは反対向きに付勢する台座バネを備えているのが好ましい。

0009

この構成によれば、上流側の一次圧が高いと台座バネの付勢力に抗して台座が弁体バネの支持部を弁座から離間させる方向に移動して、支持部に弁体バネを介して支持された弁体と弁座との隙間を小さくする。また、上流側の一次圧が低いと台座が弁体バネの支持部を弁座から離間させる方向に移動せず、弁体と弁座との隙間を大きくする。したがって、一次圧が高い場合に弁体と弁座との隙間を狭くして体積流量を減らすことで、質量流量の増大を抑制できるため、一次圧の高低によって生じる質量流量に対する閉作動特性の変動を抑制できる。

0010

また、この場合、前記台座が、前記一次圧の受圧方向とは反対向きに大気圧を受圧する大気圧受圧部を備えているのが好ましい。

0011

この構成によれば、台座が大気圧受圧部で一次圧の受圧方向とは反対向きに大気圧を受圧するため、二次圧を受圧する場合のように二次圧による影響つまり下流側の運転状況による影響を抑制して台座の位置を調整できる。

発明の効果

0012

本発明によれば、一次圧の高低によって生じる質量流量に対する閉作動特性の変動を抑制可能となる。

発明を実施するための最良の形態

0013

次に、本発明に係る過流防止弁の第1実施形態を図1図3を参照しつつ説明する。

0014

図1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(駆動手段)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を駆動する走行モータ(駆動手段)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。

0015

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。

0016

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。

0017

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。

0018

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切り替え主止弁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。

0019

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。

0020

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)の圧力が下がって差圧が大きくなると、機械的に閉じる第1実施形態の過流防止弁(EFV:Excess flow valve)27a〜27dが設けられている。

0021

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を参照してさらに説明する。

0022

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左側)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が形成されている。

0023

また、このケーシング31には、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が形成されており、この第3穴部34の第2穴部33とは反対側にこの第3穴部34よりも大径の第4穴部35が形成されている。

0024

さらに、ケーシング31には、この第4穴部35の第3穴部34とは反対側にこの第4穴部35よりも小径で燃料電池スタック12へ連通する第5穴部36が形成されている。ここで、これら第1穴部32〜第5穴部36は同一軸線上に形成されている。

0025

加えて、ケーシング31には、これら第1穴部32〜第5穴部36と同心の円筒状の収容空間部38が第4穴部35を囲むように外側に形成されており、第4穴部35及び収容空間部38の軸線方向中間部分は全周にわたって連通空間部39で連通している。さらに、ケーシング31には、収容空間部38の軸線方向における第1穴部32側の端面と第1穴部32とを連通させる分岐流路41が形成されており、また、収容空間部38の軸線方向の連通空間部39を挟んで両側の内径側それぞれに円環状のシール溝42,43が形成されている。加えて、ケーシング31には収容空間部38の第5穴部36側に大気開放の大気圧ポート44が形成されている。

0026

また、過流防止弁27aは、第2穴部33の内周面に嵌合される円環状のシート部材46を有しており、このシート部材46には、第1穴部32側の内周側に面取りされた弁座47が形成されている。

0027

過流防止弁27aは、上記したケーシング31内に摺動可能に設けられる台座49を有している。この台座49はケーシング31の収容空間部38に摺動可能に設けられる円筒状の摺動ベース部50と、この摺動ベース部50の軸線方向中間部から内側に円環状に延出し主として連通空間部39内に配置される内フランジ部51とを有しており、この内フランジ部51の内周部は、第4穴部35内まで延出している。また、この台座49の摺動ベース部50の外周面には円環状のシール溝52が形成されている。

0028

ここで、ケーシング31の第1穴部32側のシール溝42には台座49の摺動位置にかかわらず常に台座49との隙間をシールするシールリング53が配設され、第5穴部36側のシール溝43にも台座49の摺動位置にかかわらず常に台座49との隙間をシールするシールリング54が配設され、台座49のシール溝52にも台座49の位置にかかわらずケーシング31との隙間をシールするシールリング55が配設されている。

0029

加えて、過流防止弁27aは、ケーシング31の収容空間部38内に、その軸線方向における第5穴部36側の端面と台座49の摺動ベース部50との間に介装されるコイルスプリングからなる台座バネ58が設けられている。この台座バネ58は、台座49を軸線方向における第1穴部32側に付勢する。

0030

さらに、過流防止弁27aは、台座49の内フランジ部51の内周側の支持部60に一端側が固定され他端側がシート部材46の内側を通過して第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61と、第1穴部32内でこの弁体バネ61の他端側に固定される球形状の弁体62とを有している。

0031

このような構造の過流防止弁27aは、ケーシング31の第1穴部32が燃料ガスタンク20aへ、第5穴部36が燃料電池スタック12側に向けた状態で吐出流路22aに配置されることになる。この状態で、過流防止弁27aは、弁体バネ61を介して台座49に支持された弁体62が弁体バネ61の付勢力に抗して移動して弁座47に着座することで流路を閉止することになる。

0032

また、このとき、一次圧が分岐流路41を介して台座49の摺動ベース部50の第1穴部32側の端面に、台座49を台座バネ58の方向に移動させるように作用することになり、その結果、この端面が、弁体バネ61の支持部60を弁座47から離間させる方向に一次圧を受ける一次圧受圧部63となっている。

0033

さらに、台座49の摺動ベース部50の一次圧受圧部63とは反対の端面が一次圧の受圧方向とは反対向きに大気圧を受圧する大気圧受圧部64となっている。そして、台座バネ58は、この台座49を一次圧の受圧方向とは反対向きに付勢する。

0034

以上の構造の過流防止弁27aによれば、台座49の弁座47に対する相対位置を上流側の一次圧によって調整可能としているため、台座49に弁体バネ61を介して支持された弁体62と弁座47との隙間を一次圧の高低に応じて可変にできる。

0035

具体的には、上流側の一次圧が高いと、図2に示すように、分岐流路41を介して一次圧受圧部63に加わる圧力で台座49が台座バネ58の付勢力に抗して支持部60を弁座47から離間させる方向に移動することになり、支持部60に弁体バネ61を介して支持された弁体62を軸線方向に沿って下流側に移動させて弁体62と弁座47との隙間を小さくする。

0036

また、上流側の一次圧が低いと、分岐流路41を介して一次圧受圧部63に圧力が加わっても、台座49が台座バネ58の付勢力で移動せず、弁体62と弁座47との隙間を大きくすることになる。したがって、一次圧が高い場合に弁体62と弁座47との隙間を狭くして体積流量を減らすことで、質量流量の増大を抑制できるため、図3にX1で示すように、一次圧の高低によって生じる質量流量に対する閉作動特性の変動を抑制でき、一定に制御できる。

0037

しかも、台座49が大気圧受圧部64で一次圧の受圧方向とは反対向きに大気圧を受圧するため、二次圧を受圧する場合のように二次圧による影響つまり下流側の燃料電池スタック12の運転状況による影響を抑制して台座49の位置を調整できる。

0038

なお、以上においては、弁座47を位置固定で台座49を一次圧に応じて移動可能にしたが、台座49の弁座47に対する相対位置を上流側の一次圧によって調整可能にできれば良く、台座49を位置固定で弁座47を一次圧に応じて移動可能にすることも可能である。

0039

次に、本発明に係る過流防止弁の第2実施形態を図4を参照しつつ第1実施形態との相違部分を中心に説明する。なお、第1実施形態と同様の部分には同一の符号を付しその説明は略す。

0040

第2実施形態においても、過流防止弁27a〜27dは、同一のものであるため、過流防止弁27aを例にとり説明する。

0041

第2実施形態の過流防止弁27aは、ケーシング31が第1大気圧ポート44を有しておらず、また、収容空間部38の第5穴部36側のシール溝43及びシールリング54を有していない。このため、台座49の一次圧受圧部63とは反対の端面が一次圧の受圧方向とは反対向きに下流側の二次圧を受圧する二次圧受圧部65となっている。

0042

このような第2実施形態においても、第1実施形態と同様に、一次圧の高低によって生じる質量流量に対する閉作動特性の変動を抑制できることになり、これに加えて、大気圧ポート、シールリング及びシール溝を減らすことができるため、製造コスト及び部品点数を低減できる。

0043

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、その発電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

0044

本発明の第1実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。
本発明の第1実施形態に係る過流防止弁の断面図である。
本発明の第1実施形態に係る過流防止弁の閉作動特性を示す特性線図である。
本発明の第2実施形態に係る過流防止弁の断面図である。
過流防止弁の閉作動特性を示す特性線図である。

符号の説明

0045

27a〜27d…過流防止弁、49…台座、58…台座バネ、60…支持部、61…弁体バネ、62…弁体、63…一次圧受圧部、64…大気圧受圧部。

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • 株式会社ヨシタケの「 緊急漏水遮断弁」が 公開されました。( 2020/10/15)

    【課題】緊急漏水遮断弁の下流側で漏水を生じていない通常時に必要に応じて開弁状態を保持する。【解決手段】弁箱1内に入口2と出口3の流路4を同一軸線上に設け、流路4中に設けた弁座5aより小径の通水口6aを... 詳細

  • 能美防災株式会社の「 スプリンクラ消火設備」が 公開されました。( 2020/10/01)

    【課題】監視状態における二次側配管内の圧力を可能な限り低くして、二次側配管からの水漏れ防止、腐食進行防止ができるスプリンクラ消火設備を提供する。【解決手段】本発明に係るスプリンクラ消火設備1は、二次側... 詳細

  • 三菱電機株式会社の「 逃し弁一体減圧弁及び給湯機」が 公開されました。( 2020/09/17)

    【課題】逃し弁の機能と減圧弁の機能とを兼ね備えた逃し弁一体減圧弁、及び当該逃し弁一体減圧弁を備えた給湯機を提供する。【解決手段】減圧弁の機能と逃し弁の機能とを有する逃し弁一体減圧弁1は、二次側圧力が上... 詳細

この 技術と関連性が強い技術

関連性が強い 技術一覧

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ