(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、上記特許文献1の構成では、弁機構の全体が収容穴に収容されているため(特許文献1、第1図参照)、弁機構の大きさに応じて収容穴を深くする必要がある。一方、収容穴と弁機構の構成部品との間にシール部材(例えば、Oリング等)を介在させることで、弁装置の気密性を確保するため、収容穴には高い寸法精度が要求される。したがって、弁装置の製造時において、ボディに高い寸法精度で深い穴(収容穴)を成形しなければならず、該ボディの加工が煩雑になるという問題があった。
【0005】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、ボディの加工が容易な弁装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決する弁装置は、ガスが流通するガス流路、及び前記ガス流路に連通する収容穴が形成されたボディと、
ソレノイドを有し、前記ガス流路内のガスの流通を制御する弁機構と、前記ボディにおける前記収容穴の開口端に固定されたカバーとを備え、前記カバーには、前記収容穴側に開口する凹部が形成され、前記弁機構は、該弁機構の
前記ソレノイドを含む一部が前記収容穴から突出する態様で収容されるとともに、該弁機構の突出した部分が前記凹部に収容されて前記ボディに組み付けられたことを要旨とする。
【0007】
上記構成によれば、弁機構は、その
ソレノイドを含む一部がボディの収容穴から突出する態様で収容穴に収容され、突出した部分がカバーの凹部に収容されるため、弁機構全体を収容穴に収容する場合に比べ、収容穴を浅くすることできる。これにより、ボディに対する収容穴の成形が容易になる。
【0008】
上記弁装置において、前記カバーは、ボルトにより前記ボディに締結されるものであり、前記カバーには、前記ボルトが遊嵌状態で挿通される挿通孔が形成され、前記挿通孔と前記ボルトとの間における該ボルトの軸方向と直交する方向の隙間が、前記凹部と前記弁機構との間における前記方向の隙間よりも小さくなるように形成されることが好ましい。
【0009】
上記構成によれば、カバーに衝撃が加わることで該カバーのボディに対する位置がずれても、カバーが弁機構に接触する前に、挿通孔の内周面がボルトに接触する。これにより、カバーの移動が規制されるため、カバーが弁機構に接触して該弁機構が損傷することを抑制できる。
【0010】
上記弁装置において、前記収容穴の内周面には、前記ガス流路のうちのガスタンクからガスが供給される供給路が開口するとともに、前記収容穴の底面には、前記ガス流路のうちの供給先にガスを送出する送出路が開口し、前記弁機構は、筒状部を有する有底筒状のスリーブと、前記筒状部内に軸方向移動可能に設けられた可動鉄心と、前記筒状部の開口端に固定された固定鉄心と、前記筒状部の外周に設けられた
前記ソレノイドとを備え、前記スリーブには、径方向外方に開口するとともに周方向に延び、前記供給路に連通する連通溝と、前記連通溝と前記筒状部内とを連通する導入路と、前記筒状部内と前記送出路とを連通する導出路とが形成され、前記弁機構は、前記導入路が前記供給路の前記収容穴に対する開口位置から周方向に離れた位置に配置されるように、前記収容穴内に収容されて前記ボディに組み付けられたることが好ましい。
【0011】
例えば長期に亘る使用によってガスに含まれる僅かな水分が徐々に供給路内に水滴として溜まることがあり、スリーブの筒状部内に浸入して可動鉄心等に付着することで錆が発生する虞がある。この点、上記構成によれば、導入路は連通溝を介して供給路に連通されており、該導入路は供給路の収容穴に対する開口位置から周方向に離れた位置に配置されているため、供給路から水滴がスリーブの筒状部内に浸入し難くなり、錆の発生を抑制できる。
【0012】
上記弁装置において、前記ソレノイドには、該ソレノイドにおける前記収容穴から突出した部分から引き出される接続配線が設けられ、前記弁機構は、前記導入路と前記接続配線との周方向における相対位置を所定の組み付け位置に合わせた状態で、前記ソレノイドを前記スリーブに固定する位置固定部材を備えることが好ましい。
【0013】
上記構成によれば、導入路と接続配線との相対位置が所定の組み付け位置に合わされた状態で固定されるため、ソレノイドの収容穴から突出した部位に設けられた接続配線を目印にして弁機構を収容穴に収容することで、容易に導入路を供給路の開口位置から離れた位置に配置できる。
【0014】
上記弁装置において、前記スリーブの外周面には、前記導入路と対応する位置に標識が設けられることが好ましい。
上記構成によれば、スリーブの外周に標識が設けられているため、容易に導入路と接続配線との周方向における相対位置を所定の組み付け位置に合わせることができる。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、ボディの加工が容易になる。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、弁装置の一実施形態を図面に従って説明する。
図1に示す弁装置1は、ガスタンク2に取り付けられ、車両に搭載された燃料電池3に供給する水素ガスを制御するものである。なお、ガスタンク2内には、高圧(例えば、70MPa程度)の水素ガスが貯留されている。
【0018】
同図に示すように、弁装置1は、ボディ11と、ボディ11に組み付けられる弁機構としての電磁弁12と、電磁弁12の一部を覆うカバー13とを備えている。そして、電磁弁12は、カバー13がボルトとしてのインローボルト14によってボディ11に締結されることで該ボディ11に組み付けられている。なお、ボディ11には、電磁弁12以外にもマニュアル弁等の各種弁機構や継ぎ手等が組み付けられるが、説明の便宜上、電磁弁12のみを図示している。
【0019】
先ず、ボディの構成について説明する。
ボディ11は、偏平な四角箱状に形成されており、紙面に現れている面を上面とすると、その下面には、ガスタンク2の取付口(図示略)に挿入される円柱状の取付部21が形成されている。なお、本実施形態のボディ11は、鍛造したアルミ合金等の金属材料により構成されている。ボディ11には、ガスタンク2に取り付けられた状態で該ガスタンク2の内外を連通するガス流路22、及びガス流路22に連通する収容穴23が形成されている。
【0020】
詳しくは、ガス流路22は、取付部21を通ってガスタンク2内に接続される接続路31と、接続路31に連通するとともに収容穴23の内周面に開口する供給路32と、収容穴23の底面(最奥部)に開口するとともにボディ11の側面に開口して供給先である燃料電池3に接続される送出路33とを含んで構成されている。収容穴23は、段付きの丸穴状に形成されており、ボディ11の側面に開口する外穴部34と、外穴部34の底面に開口する大穴部35と、大穴部35の底面に開口する中穴部36と、中穴部36の底面に開口する小穴部37とを備えている。外穴部34、大穴部35、中穴部36及び小穴部37は、この順で内径が小さくなるように形成されており、互いに同軸上に設けられている。外穴部34の内周面には、その軸方向(
図1中、上下方向)に延びる拡張溝38が形成されている。そして、拡張溝38の側面からは、ガスタンク2内に配置される温度センサ等(図示略)の接続配線39が引き出されている。また、大穴部35の内周面には供給路32が開口し、小穴部37の底面には送出路33が形成されている。
【0021】
次に、電磁弁の構成について説明する。
図2に示すように、電磁弁12は、スリーブ41と、可動鉄心42と、固定鉄心43と、ソレノイド44と、位置固定部材としてのケース45とを備えている。なお、以下の説明では、収容穴23の奥側(小穴部37側)を軸方向一端側とし、その反対側を軸方向他端側とする。
【0022】
スリーブ41は、有底円筒状に形成されている。スリーブ41の筒状部51は、その軸方向全体に亘って外径及び内径が略一定に形成されている。底部52は、軸方向一端側に向かって段々に外径が小さくなる段付き状に形成されており、筒状部51から軸方向一端側に延出された大径部53と、大径部53から軸方向一端側に延出された中径部54と、中径部54から軸方向一端側に延出された小径部55とを有している。大径部53の外径は上記大穴部35の内径と略等しく設定され、中径部54の外径は中穴部36の内径と略等しく設定され、小径部55の外径は小穴部37の内径と略等しく設定されている。そして、スリーブ41は、小径部55が小穴部37に嵌合し、中径部54が中穴部36に嵌合し、大径部53が大穴部35に嵌合して収容穴23内に収容されている。なお、大径部53と大穴部35との間、及び小径部55と小穴部37との間には、それぞれバックアップリング56a,57aとともにOリング56b,57bが介在されており、弁装置1の気密性が確保されている。
【0023】
大径部53の外周面には、周方向に延びる円環状の連通溝61が形成されている。連通溝61は、大穴部35の内周面における供給路32の開口位置32aと対向する位置に設けられている。連通溝61における軸方向一端側には、円環状の溝形成部材62が圧入により固定され、軸方向他端側には、連通溝61よりも浅い浅溝63が連続して形成されている。そして、連通溝61の外周には、浅溝63と溝形成部材62との間にシール部材64を介して挟み込まれた金網状のフィルタ65が設けられている。また、底部52には、連通溝61と筒状部51内(弁室)とを連通する導入路66が形成されている。導入路66は、軸方向に沿って延びる直線状に形成されており、底部52の中心からずれた位置に設けられている。本実施形態の底部52の外周面には、その中心から見て導入路66と径方向において対向する位置にインク等を付着してなる標識67が設けられている。なお、図面では、説明の便宜上、標識67を点で示している。さらに、底部52には、筒状部51内と送出路33とを連通する導出路68が形成されている。導出路68は、軸方向に沿って延びる直線状に形成されており、底部52の中心に形成されている。また、導入路66の軸方向他端側(筒状部51側)の開口端には、円環状の弁座69が固定されている。
【0024】
可動鉄心42は、円柱状に形成されている。可動鉄心42の外径は、スリーブ41の筒状部51の内径と略等しく形成されており、該筒状部51内に軸方向移動可能に収容されている。そして、可動鉄心42は、コイルバネ70により軸方向一端側に付勢されている。可動鉄心42には、弁座69に接離することにより導出路68を開閉する弁体71が該可動鉄心42と一体で軸方向移動可能に設けられている。なお、本実施形態の可動鉄心42には、その軸方向移動に伴って弁体71が弁座69から離座する前に、筒状部51内と導出路68との間で微量の水素ガスの流通を可能とする周知のパイロット弁機構が組み込まれている。
【0025】
図2及び
図3に示すように、固定鉄心43は、段付きの円柱状に形成されており、基部72と、基部72の軸方向一端側に延出された圧入部73と、基部72の軸方向他端部から径方向外側に延出されたフランジ部74とを有している。圧入部73の外径は、スリーブ41の筒状部51の内径と略等しく設定され、基部72の外径は、筒状部51の外径と略等しく設定されている。フランジ部74には、その外周側及び軸方向他端側に開口する複数(本実施形態では、3つ)の位置決め溝75が周方向に等角度間隔を空けて形成されている。そして、固定鉄心43は、圧入部73が筒状部51内に圧入されることにより、複数の位置決め溝75のうちの1つの周方向位置とスリーブ41の標識67、すなわち導入路66の周方向位置とが一致するようにスリーブ41に固定されている。なお、圧入部73と筒状部51との間には、Oリング76が介在されている。
【0026】
ソレノイド44は、円筒状のボビン81と、ボビン81の外周に設けられるコイル82と、円環状のヨーク83とを備えている。ボビン81の内径は、スリーブ41の筒状部51及び固定鉄心43の基部72の外径と略等しく設定されている。また、ボビン81(ソレノイド44)の軸方向に沿った長さは、上記外穴部34の深さ(軸方向に沿った長さ)よりも長く設定されている。また、ボビン81の軸方向両側には、径方向外側に延出されるフランジ部84a,84bが形成されている。フランジ部84a,84bの外径は、固定鉄心43のフランジ部74の外径と略等しく形成されている。軸方向他端側のフランジ部84bからは、コイル82から延びる接続配線85が引き出されたターミナル部86が径方向に突出して設けられている。そして、ボビン81は、スリーブ41に対してターミナル部86が標識67(導入路66)から周方向に略180°離れた所定の組み付け位置に配置されるように、筒状部51及び基部72の外周に跨って嵌合されている。ヨーク83の内径は、筒状部51の外径と略等しく設定され、ヨーク83の外径は、フランジ部84a,84bの外径よりも僅かに小さく設定されている。そして、ヨーク83は、軸方向一端側のフランジ部84aに隣接して筒状部51の外周に嵌合されている。
【0027】
ケース45は、有底円筒状に形成されている。ケース45は、その軸方向全体に亘って外径及び内径が略一定に形成されている。ケース45の内径は、ボビン81のフランジ部84a,84bの外径と略等しく設定され、ケース45の外径は、上記外穴部34の内径よりも小さく設定されている。ケース45の底部には、筒状部51の外径と略等しい内径を有する貫通孔87が形成されている。ケース45の開口端には、軸方向に延出された複数(本実施形態では、3つ)の爪部88が周方向に等角度間隔を空けて形成されている。また、ケース45の開口端には、1つの切欠き89が隣り合う爪部88間の中央に形成されている。そして、ケース45は、ターミナル部86が切欠き89から突出した状態でソレノイド44の外周に嵌合しており、爪部88が途中で折り曲げられて上記固定鉄心43の位置決め溝75にそれぞれ係止している。これにより、スリーブ41の導入路66とターミナル部86から引き出された接続配線85との周方向における相対位置が互いに略180°離れた所定の組み付け位置で固定されている。
【0028】
そして、電磁弁12は、固定鉄心43、ソレノイド44及びケース45の軸方向他端部が収容穴23から突出した状態で、接続配線85(ターミナル部86)の周方向位置が供給路32の開口位置32aと略一致するようにボディ11に組み付けられている。これにより、導入路66は、供給路32の開口位置32aから略180°離れた位置に配置されている。
【0029】
次に、カバーの構成について説明する。
図2に示すように、カバー13は、略カップ状に形成されている。なお、カバー13は、鍛造したアルミ合金等の金属材料により構成されている。カバー13には、軸方向一端側(収容穴23側)に開口する丸孔状の凹部91が形成されている。凹部91の内径は、上記外穴部34の内径と略等しく設定され、凹部91の深さは、電磁弁12の収容穴23から突出した部分の軸方向に沿った長さと略等しく設定されている。凹部91の内周面には、その軸方向に延びて軸方向一端側に開口する拡張溝92が、外穴部34の拡張溝38と対向する位置に形成されている。拡張溝92の底面には、径方向に貫通した引出孔93が形成されている。そして、引出孔93からは、その内周にグロメット94を介在させた状態で、ソレノイド44の接続配線85、及び上記センサの接続配線39が外部に引き出されている。
【0030】
カバー13における凹部91の周囲には、軸方向に貫通した複数の挿通孔95が周方向に等角度間隔を空けて形成されている。一方、ボディ11における収容穴23の周囲には、複数のネジ穴96が挿通孔95と対向する位置に形成されている。そして、カバー13は、挿通孔95に遊嵌状態で挿通されたインローボルト14がネジ穴96に螺着されることによりボディ11に締結されている。なお、カバー13とボディ11との間には、円環状のガスケット97が挟み込まれている。
【0031】
インローボルト14は、頭部101と、頭部101から軸方向一端側に延出された円柱状のインロー部102と、インロー部102から軸方向一端側に延出されたネジ部103とを有している。そして、インローボルト14は、インロー部102が挿通孔95内に配置された状態で、ネジ部103がネジ穴96に螺着されている。頭部101、インロー部102及びネジ部103は、この順で外径が小さくなるように形成されている。インロー部102の外径は、挿通孔95の内径よりもやや小さく設定されており、インロー部102は、挿通孔95内に遊嵌状態で配置されている。具体的には、インロー部102の外径は、インロー部102と挿通孔95との間の軸方向と直交する直交方向の隙間S1が、カバー13の凹部91と電磁弁12(ケース45)との間の直交方向の隙間S2よりも小さくなるように設定されている。
【0032】
次に、電磁弁の動作について説明する。
電磁弁12では、コイル82に駆動電流が供給されていない場合には、コイルバネ70の付勢力及び水素ガスの圧力により可動鉄心42が弁座69側に付勢され、弁体71が弁座69に着座することで、導出路68が閉じた状態となる。この状態では、供給路32から供給される水素ガスは、連通溝61を介して筒状部51までは到達するが、送出路33には供給されない。一方、コイル82に駆動電流が供給されている場合には、可動鉄心42が固定鉄心43に吸引され、コイルバネ70の付勢力に抗して弁座69と反対側に移動し、弁体71が弁座69から離座することで、導出路68が開いた状態となる。この状態では、供給路32から供給される水素ガスは、連通溝61及び導入路66を介して筒状部51内に到達した後、導出路68を介して送出路33に供給され、燃料電池3に供給される。
【0033】
次に、本実施形態の弁装置の製造について説明する。
ボディ11は、鍛造によりおおむねの形状が成形された後、収容穴23、供給路32及び送出路33等が切削加工により成形されることで製造される。同様に、カバー13は、鍛造によりおおむねの形状が成形された後、凹部91及び引出孔93等が切削加工により成形されることで製造される。
【0034】
電磁弁12は、所定の工程により製造された各構成部品を下記の手順で組み付けることにより製造される。詳しくは、
図4(a)に示すように、スリーブ41にソレノイド44及びケース45を除く可動鉄心42等の他の構成部品を組み付けた状態で、固定鉄心43の位置決め溝75のいずれか1つの周方向位置が標識67の周方向位置と一致するように、該固定鉄心43を筒状部51に固定する。続いて、
図4(b)に示すように、接続配線85(ターミナル部86)が標識67から周方向に略180°離れた位置に配置されるように、ソレノイド44をスリーブ41及び固定鉄心43の外周に嵌合する。そして、
図4(c)に示すように、ソレノイド44の外周にケース45を嵌合させ、同図において二点鎖線で示すように、爪部88を折り曲げてスリーブ41とソレノイド44との周方向における相対位置を所定の組み付け位置で固定することにより、電磁弁12が製造される。
【0035】
このように電磁弁12を製造した後、収容穴23の中心から見た接続配線85の周方向位置が供給路32の開口位置32aの周方向位置と一致するように、該電磁弁12を収容穴23に挿入する。そして、接続配線39,85をカバー13の引出孔93から引き出しつつ、電磁弁12の収容穴23から突出した部分が凹部91に収容されるようにカバー13を被せ、インローボルト14によってボディ11に締結する。その後、電磁弁12以外の各種弁機構をボディ11に組み付けることで、弁装置1が製造される。
【0036】
以上記述したように、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
(1)電磁弁12を、その一部がボディ11の収容穴23から突出する態様で収容穴23に収容し、突出した部分をカバー13の凹部91に収容したため、電磁弁12全体を収容穴に収容する場合に比べ、収容穴23を浅くすることできる。これにより、ボディ11に対する収容穴23の成形が容易になる。また、収容穴23を浅くすることで、ボディ11が歪な形状となることを抑制できるため、ボディ11を鍛造により製造する際において材料の歩留まりを向上させることができる。
【0037】
(2)挿通孔95とインロー部102との間の隙間S1を、凹部91と電磁弁12のケース45との間の隙間S2よりも小さくしたため、カバー13に衝撃が加わることで該カバー13のボディ11に対する位置がずれても、カバー13が電磁弁12に接触する前に、挿通孔95の内周面がインローボルト14のインロー部102に接触する。これにより、カバー13の移動が規制されるため、カバー13が電磁弁12に接触して該電磁弁12が損傷することを抑制できる。
【0038】
(3)電磁弁12を、供給路32の開口位置32aから周方向に略180°離れた位置に導入路66が配置されるように収容穴23内に収容した。ここで、例えば長期に亘る使用によって水素ガスに含まれる僅かな水分が徐々に供給路32内に水滴として溜まることがあり、スリーブ41の筒状部51内に浸入して可動鉄心42等に付着することで錆が発生する虞がある。この点、上記構成によれば、導入路66は、供給路32の収容穴23に対する開口位置32aから周方向に離れた位置に配置されているため、供給路32から水滴がスリーブ41の筒状部51内に浸入し難くなり、錆の発生を抑制できる。
【0039】
(4)スリーブ41とソレノイド44との周方向における相対位置をケース45によって所定の組み付け位置で固定したため、ソレノイド44の収容穴23から突出した部位に設けられている接続配線85を目印にして電磁弁12を収容穴23に収容することで、容易に導入路66を供給路32の開口位置から離れた位置に配置できる。
【0040】
(5)ソレノイド44における収容穴23から突出した部分から接続配線85を引き出し、カバー13の引出孔93から外部に引き出すようにしたため、接続配線85の取り回し等を考慮せず、容易に電磁弁12を収容穴23に収容することができる。
【0041】
(6)スリーブ41の外周面に、導入路66と対応する位置に標識67を設けたため、容易にスリーブ41の導入路66とソレノイド44の接続配線85との周方向における相対位置を所定の組み付け位置に合わせることができる。
【0042】
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。
・上記実施形態では、連通溝61を径方向外方に開口する円環状に形成したが、これに限らず、供給路32と導入路66とを連通できればよく、例えば径方向外方に開口するとともに周方向に延びる円弧状に形成してもよい。
【0043】
・上記実施形態において、スリーブ41の外周面に標識67を設けなくてもよい。
・上記実施形態では、ケース45の爪部88を折り曲げて固定鉄心43の位置決め溝75に係止させることで、スリーブ41とソレノイド44との周方向の相対位置を固定した。しかし、これに限らず、例えば接着剤等を用いてスリーブ41とソレノイド44との周方向の相対位置を固定してもよい。また、スリーブ41とソレノイド44との周方向の相対位置を固定しない状態で、電磁弁12を収容穴23に収容してもよい。
【0044】
・上記実施形態では、導入路66を供給路32の開口位置32aから周方向に略180°離れた位置に配置したが、これに限らず、180°よりも近い位置に配置してもよい。また、導入路66の周方向位置が供給路32の開口位置32aの周方向位置と一致するように配置してもよい。
【0045】
・上記実施形態では、挿通孔95とインロー部102との間の隙間S1を、凹部91と電磁弁12のケース45との間の隙間S2よりも小さくしたが、隙間S1と隙間S2とが等しくてもよく、また、隙間S1が隙間S2よりも大きくてもよい。なお、この場合に、インロー部を有しないボルトによってカバー13をボディ11に締結してもよい。
【0046】
・上記実施形態では、電磁弁12を収容穴23から一部が突出する態様で収容し、突出した部分をカバー13の凹部91に収容してボディ11に組み付けたが、これに限らず、電磁弁12以外の弁機構をボディ11に対して同様に組み付けてもよい。