特表 2023-522595 燃料電池自動車システム用多機能バルブ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-05-31

(54)【発明の名称】燃料電池自動車システム用多機能バルブ

(51)【国際特許分類】

   F17C 13/04 20060101AFI20230524BHJP

【ＦＩ】

F17C13/04 301Z

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022561527

(86)(22)【出願日】2021-04-22

(85)【翻訳文提出日】2022-11-10

(86)【国際出願番号】 IB2021053319

(87)【国際公開番号】W WO2021214701

(87)【国際公開日】2021-10-28

(31)【優先権主張番号】102020000008932

(32)【優先日】2020-04-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】IT

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】522176953

【氏名又は名称】オエンメビ・サレリ・ソチエタ・ペル・アツィオーニ－ソチエタ・ベネフィット

【氏名又は名称原語表記】ＯＭＢ ＳＡＬＥＲＩ Ｓ．Ｐ．Ａ．－ ＳＯＣＩＥＴＡ’ ＢＥＮＥＦＩＴ

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100131808

【弁理士】

【氏名又は名称】柳橋 泰雄

(74)【代理人】

【識別番号】100101454

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 卓二

(72)【発明者】

【氏名】モンディネッリ，フランチェスコ

(72)【発明者】

【氏名】サントゥッリ，レナート

【テーマコード（参考）】

3E172

【Ｆターム（参考）】

3E172AA02

3E172AA05

3E172AB01

3E172BA01

3E172BD03

3E172DA90

3E172JA02

3E172JA04

3E172JA05

(57)【要約】

燃料電池自動車システム（1）用の高圧水素タンク（2）用の多機能バルブ（4）は、弁本体のヘッド面（17）に適用される一体型のエジェクタ本体（120）を有する。
【選択図】図２ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料電池自動車システム（1）用の高圧水素タンク（2）のフランジ用の多機能バルブ（4）であって、
（A） 主要部分（14）と、前記主要部分（14）から取付軸（X）に沿って延び、ヘッド面（17）で終わる取付部（16）とを備える弁本体（12）であって、
（a） 前記取付部（16）は、内部に
（i） 前記主要部分（14）から遠位にある一端で、前記ヘッド面（17）上の入口ポート（32a）で終わる入口ダクト（32）と、
（ii） 前記主要部分（14）から遠位にある一端が、前記ヘッド面（17）上の出口ポート（52a）で終わる出口ダクト（52）と、
（iii) 前記主要部分（14）から遠位にある一端が、前記ヘッド面（17）上のセンサポート（80a）で終わるセンサダクト（80）と、
（iv) 前記主要部分（14）から遠位にある一端が、前記ヘッド面（17）上の熱安全ポート（55）で終わる熱安全ダクト（53）とを有する、弁本体(12)と、
（B) 前記出口ポート（52a）を覆わないままにするように、前記取付部（16）の前記ヘッド面（17）に適用される一体型のエジェクタ本体（120）であって、
（a） 前記取付部（16）の前記ヘッド面（17）に収容されるように形作られた側面（130）を有するエジェクタベース（122）であって、前記エジェクタ本体（120）が前記取付部（16）に適用されたときに、前記センサポート（80a）と整列する孔（128）を備えた環状の停止要素（110）を備える、エジェクタベース（122）と、
（b） 前記エジェクタベース（122）から軸方向に突出し、内部にエジェクタダクト（102）を備えるエジェクタチューブ（100）であって、前記エジェクタ本体（120）が前記取付部（16）に適用されたときに、前記入口ポート（32a）を通じて前記入口ダクト（32）と流体連通するエジェクタチューブ（100）と、
（C） 温度検出装置（70）であって、前記ヘッド面（17）の前記センサポート（80a）から軸方向に突出する保護キャップ（72）と、前記保護キャップ（72）の内部に位置する温度センサ（74）とを備え、前記保護キャップ（72）は、前記エジェクタ本体（120）の前記停止要素（110）の孔（128）を貫通する、温度検出装置（70）、
を含む、多機能バルブ。

【請求項2】

前記取付部（16）が、前記高圧水素タンク（2）の前記フランジに螺合するためにねじ込まれた、前記取付軸（X）と同軸の円筒形の外面を有する係合部（18）を有する、請求項１記載の多機能バルブ。

【請求項3】

前記エジェクタダクト（102）が、入口軸（Y）に平行な上流部（104）と、前記入口軸（Y）に対して傾斜し、遠心方向に発散する下流部（106）と有する、請求項１又は２に記載の多機能バルブ。

【請求項4】

前記入口ダクト（32）に沿って作動し、前記出口ポート（32a）を通して前記入口ダクト（32）に挿入され、前記エジェクタ本体（120）によって所定の位置に保持される入口逆止弁（98）を備える、請求項１から３のいずれかに記載の多機能バルブ。

【請求項5】

前記出口ポート（52a）に適用され、出口軸（J）に沿って延長し、終端ポート（52b）で終わる出口継手（90）を備える、請求項１から４のいずれかに記載の多機能バルブ。

【請求項6】

前記出口継手（90）内に、常開の過剰流量弁（92）および常開の出口逆止弁（94）が収容されている、請求項5に記載の多機能バルブ。

【請求項7】

前記エジェクタベース（122）の側方表面（130）は、前記エジェクタ本体（120）が前記取付部（16）に適用されるとき、前記出口継手（90）のプロファイルが少なくとも部分的に収容されるループ（132）を有する、請求項5または6に記載の多機能バルブ。

【請求項8】

前記エジェクタ本体（120）が、前記エジェクタベース（122）の厚さを通過する、前記エジェクタ本体（120）の接続ねじを前記取付部（16）に挿入するための少なくとも1つの固定孔（134、136）を備える、請求項１から７のいずれかに記載の多機能バルブ。

【請求項9】

前記エジェクタチューブ（100）の外部に、前記エジェクタチューブ（100）の上部から前記エジェクタベース（122）へ延びる軸方向の溝（140）が、前記少なくとも1つの固定孔（134，136）において、ネジ固定具を挿入できるように設けられている、請求項8による多機能バルブ。

【請求項10】

前記エジェクタ本体（120）が、熱安全ポート（55）を覆わないままにもする、請求項１から９のいずれかに記載の多機能バルブ。

【請求項11】

前記熱安全ダクト（53）を遮断する熱安全装置（42）を含む、請求項１から１０のいずれかに記載の多機能バルブ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料電池自動車システム用の弁の分野に属し、特に、タンクと燃料電池との間の水素流を管理するための弁の分野に属する。特に、本発明は、通常OTV（On-Tank-Valve）またはGHU（Gas-Handling-Unit）と呼ばれる、タンクに適用されることを意図した多機能バルブに関する。

【背景技術】

【0002】

燃料電池自動車システムでは、水素は高圧タンク、典型的には700バールまたは350バールに貯蔵される。通常OTV（On-Tank-Valve）またはGHU（Gas-Handling-Unit）と呼ばれる多機能バルブが、タンクのネックに適用されたフランジに適用され、水素をタンクに導入し（充填機能）、下流のユーザデバイスに向けて出てくるようにする（燃料供給機能）。

【0003】

OTVバルブは、さらに、タンク内のガスの温度を検出するための温度センサ、および、例えば火災などの危険な事象の場合に、タンク内に含まれる水素を突然放出することができる熱安全装置などの、いくつかの安全装置を備えている。

【0004】

本出願人は、しばらくの間、前述の特徴を有するOTVバルブを製造・販売し、市場でかなりの成功を収めてきた。

【0005】

しかし、最近になって、上記の安全装置と機能を有するOTVバルブを、より低い容量を有するタンクに適用する必要性が生じてきた。例えば、単一の大型タンクの代わりに、車両に複数の小型タンクを搭載するためである。

【0006】

この結果、タンクネックのサイズが小さくなり、したがって、今日知られているOTV弁を適用することがかなり困難になるか、あるいは不可能にさえなる。

【発明の概要】

【0007】

本発明の目的は、現場のニーズを満たし、上記の問題を克服するOTVバルブを提供することである。

【0008】

このような目的は、添付の請求項1によるOTVバルブによって達成される。従属請求項には、さらなる有利な実施形態が記載されている。

【0009】

本発明によるOTVバルブの特徴および利点は、非限定的な例として与えられる、添付図面の図に従った以下の説明から明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図1は、車両用の燃料電池自動車システムの斜視図である。

【0011】

【図2a】図2aは、本発明の実施形態による多機能弁を示す図である。

【図2b】図2bは、本発明の実施形態による多機能弁を示す図である。

【0012】

【図3】図3は、本発明の実施形態によるバルブの主要部分の断面図である。

【0013】

【図4】図4は、本発明の実施形態によるバルブの縦断面図である。

【0014】

【図5】図5は、本発明の実施形態によるバルブのさらなる縦断面図である。

【0015】

【図6】図6は、本発明の実施形態によるバルブのさらなる縦断面図である。

【0016】

【図7a】図7aは、本発明の実施形態によるエジェクタボディを示す図である。

【図7b】図7bは、本発明の実施形態によるエジェクタボディを示す図である。

【0017】

【図8】図8は、図6aおよび図6bのエジェクタボディの平面図である。

【0018】

【図9】図9は、図8における断面平面IX-IXにおける、図7aおよび図7bのエジェクタ本体の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

添付の図を参照すると、参照数字1は全体として燃料電池自動車システムを示し、高圧水素（最大圧力は350、700または1000バールに達することもある）を収容するためのタンク2と、タンク2のフランジに適用される多機能バルブ4（OTVバルブ）と、減圧弁6（HPR弁）と、OTV弁4をHPR弁6に接続する高圧P1の高圧ラインL1と、燃料電池ユニット10と、HPR弁6を燃料電池ユニット10に接続する低圧P2の低圧ラインL2を含む。システム1は、好ましくは、低圧ラインL2を遮断する付属弁8を含む。

【0020】

OTV4弁は、単一部品で作られた、一般にアルミニウム製の弁体12を有し、例えば、主要部分14と取付部16を含む。取付部16は、主に取付軸Xに沿って延び、取付軸Xに直交する仮想平面上に横たわり、例えばメイン部分14から遠位端にあるヘッド面17を有している。典型的には、ヘッド面17は円形である。

【0021】

取付部16は、取付軸Xと同軸の外周円筒面を有し、タンク2のフランジの孔に螺合するようにねじ込まれた係合部18を有する。

【0022】

主要部分14は、好ましくは、取付軸Xと直交する仮想平面上に主延長部を有する。

【0023】

実施形態によれば、主要部分14は、水素の導入を意図した入口／出口ポート20を備え、好ましくは、例えば入口／出口フィルタ24を備えた入口／出口継手22が、入口／出口ポート20に挿入される。主要部分14は、さらに、入口／出口ポート24と連通する、内側入口／出口ダクト26を有する。

【0024】

さらに、主要部分14は、好ましくは、入口／出口ダクト26から分岐し、順次、入口ポート30を介して、入口軸Yに沿った延長部を有する入口ダクト32と、好ましくは取付軸Xに平行に、そこから間隔を空けて連通している入口／出口分岐28を内部に有している。入口ダクト32は、取付部16のヘッド面17上に開口している。

【0025】

OTV弁4は、通常開放され、入口／出口ダクト26と入口／出口ブランチ28との間で動作する第1の手動操作式遮断弁34（MV弁）を更に備える。MV弁34は、主要部分14上の第1のプラグ36を介して外部から操作可能である。

【0026】

さらに、主要部分14は、好ましくは、MV弁36の下流で、入口／出口ダクト26から分岐する内側バイパスダクト38と、内側バイパスダクト38が収束するベントダクト39と、主要部分14のベントポート42を介して外部環境と連絡するターミナルベントダクト40を有する。

【0027】

さらに、OTV弁4は、好ましくは、入口／出口ダクト26と内側バイパスダクト38との間で作動する、メイン部分14の第3プラグ51を介して手動操作可能な第2遮断弁50（BV弁）を含んでいる。

【0028】

好ましい実施形態によれば、OTV弁4は、主要部分14内に配置された熱安全装置42（TPRD装置）を更に備える。TPRD装置42は、例えば、主要部分14の第2ポート46を介して挿入可能な破断可能なバルブ44と、ピストン47とを備えている。TPRD装置42は、通常は閉じており、ベントダクト39とターミナルベントダクト40との間で作動する。

【0029】

弁本体12は、好ましくは取付部16に得られる、取付軸Xに平行で、そこから間隔を置いた安全軸Qに沿った延長部を有する熱安全ダクト53をさらに有する。熱安全ダクト53は、一端が取付部16のヘッド面17上の熱安全ポート55と開通しており、他端が、通路57を介してベントダクト39と連通している。

【0030】

弁本体12はさらに、好ましくは取付部16に得られる、取付軸Xに平行でそこから間隔を置いた出口軸Jに沿った延長部を有する出口ダクト52を有する。出口ダクト52は、一端が取付部16のヘッド面17に開口し、他端がメイン部分14の入口／出口ブランチ28と連通している。

【0031】

電気的に作動可能な開閉弁60（SOV弁）は、好ましくは、電機の供給と信号の伝達のためのプラグ64を備えたソレノイド62によって、出口ダクト52と出入口ブランチ28の間で作動する。

【0032】

さらに、OTV弁4は温度検出装置70（Tセンサ装置）を有する。温度検出装置70（Tセンサ装置）は、ヘッド面17から軸方向に突出する保護キャップ72と、キャップ72の内部に配置されヘッド面17から突出する温度センサ74とを備える。

【0033】

さらに、弁本体12は、取付部16に得られるセンサダクト80を有し、このセンサダクトは、センサ軸線Kに沿って、好ましくは取付軸Xに平行に、そこから間隔をおいて延びている。第1の端部では、センサダクト80が、取付部16のヘッド面17上に開口しており、他方の端部は、メイン部分14内にある。温度センサ74は、センサダクト80内に収容され、電気の供給及び信号の外部送信のために、SOVバルブ62のプラグ64に作動的に接続されている。

【0034】

従って、出口ポート52aを有する出口ダクト52、入口ポート32aを有する入口ダクト32、センサポート80aを有するセンサダクト80、及び熱安全ポート55を有する熱安全ダクト53がヘッド面17に現れる。

【0035】

出口ダクト52は、内部中空の出口継手90が適用され、出口軸Jに沿った延長部を有し、好ましくは取付軸Xに近づくようにそこからオフセットし、終端ポート52bで終了する。

【0036】

出口継手90は、好ましくは、流量が予め設定された閾値を超えた場合に水素の通路を閉じるのに適した流量超過バルブ92（EFVバルブ）と、好ましくは、通常開で、流れがタンクに向かっていく場合に水素の通路を閉じるのに適した出口逆止バルブ94（NRV OUTバルブ）とを備える。さらに、出口ダクト52と終端ポート52bとの間には、例えば出口継手90によって取付部16に保持される出口フィルタ96が配置されることが好ましい。

【0037】

タンクから出口に向かう水素方向（OUT方向）を考慮して、EFVバルブ92は、NRV OUTバルブ94の上流に配置されることが好ましく、アウトレットフィルタ96の上流に配置されることが好ましい。

【0038】

入口ダクト32には、入口逆止弁98（NRV IN）が適用される。入口逆止弁98は、通常は閉じており、水素がタンクから入口／出口ダクト26の方へ戻るのを防止するのに適している。

【0039】

さらに、入口ダクト32には、エジェクタチューブ100が適用される。エジェクタチューブ100は、取付部16のヘッド面17に固定されている。

【0040】

エジェクタチューブ100は、入口軸線Yに平行で好ましくはそれと同軸の上流部104と、入口軸線Yに対して傾斜し遠心方向に発散する下流部106とを備えるエジェクタダクト102を内部に備え、補充操作中の流入水素流がタンクの側壁に向けられるようにされている。

【0041】

NRV INバルブ98は、好ましくは、エジェクタチューブ100によって入口ダクト32に適用された状態に保たれる。

【0042】

最後に、温度検出装置70のキャップ72は、キャップ72に嵌め込まれて取付部16のヘッド面17に固定された環状停止要素110によって、センサダクト80に適用された状態に維持される。

【0043】

エジェクタチューブ100と停止要素110は、好ましくはアルミニウムで一体に作られ、取付部16のヘッド面17に適用されるエジェクタ本体120を形成している。

【0044】

特に、エジェクタ本体120は、下面124と上面126との間に所定の高さHを有するエジェクタベース122を有し、下面124は、取付部16のヘッド面17に当接することを意図しており、エジェクタチューブ100は上面126から軸方向に突出する。

【0045】

停止要素110は、エジェクタベース122の一部であり、下面124と上面126との間に、温度検出装置70のキャップ72によって横断されるのに適した貫通孔128を備えている。

【0046】

エジェクタベース122はさらに、下面124と上面126との間に、当該エジェクタベース122のプロファイルを形成し、入口ポート32aおよび熱安全ポート55を覆わないまま、取付部16のヘッド面17内に収容されるような形状の側部面130を備えている。

【0047】

特に、好ましくは、側方表面130は、エジェクタ本体120が取付部16に適用されたとき、出口継手90の形状が少なくとも部分的に収容されるループ132を有する。言い換えれば、ループ132は、エジェクタ本体120と構造的に干渉することなく、出口継手90の配置を可能にする凹部を形成している。

【0048】

エジェクタ本体120は、下面124と上面126との間を通る、エジェクタ本体120を取付部16に接続するためのねじを挿入するための一対の固定孔134，136をさらに備える。前記固定孔134，136は、好ましくは、エジェクタチューブ100の側面に配置される。

【0049】

さらに、前記エジェクタチューブ100は、前記固定孔134，136の少なくとも一方に、エジェクタチューブ100の上面からエジェクタベース122の上面126に延びる、ネジ固定具を挿入可能な軸方向溝140を外部に有していることが好ましい。

【0050】

構造上の変形例（図示せず）によれば、出口継手はエジェクタ本体に一体化され、したがって出口ポートも覆われる。

【0051】

さらなる変形例（図示せず）によれば、エジェクタボディは、入口ダクト用のエジェクタチューブと出口ダクト用の出口継手を一体化し、一方、センサポートは覆われないままであり、したがって、かかる変形例では、エジェクタ本体は停止要素を一体化していない。

【0052】

さらに別の変形例（図示せず）によれば、エジェクタ本体は、センサポートのための停止要素と出口ダクトのための出口継手とを一体化し、入口ポートは覆われていないままであり、したがって、このような変形例では、エジェクタ本体はエジェクタチューブを一体化していない。

【0053】

革新的に、本発明によるOTVバルブは、現場のニーズを満たし、上記の欠点を解決する。

【0054】

実際、エジェクタボディは、エジェクタチューブ、停止要素、および固定孔が個別に占める空間を縮小することを可能にする。

【0055】

偶発的なニーズを満たすために、当業者は上記のOTVバルブに変更を加え得ることは明らかであり、これらは全て以下の請求項によって定義される保護範囲に含まれる。

【図1】

【図2a】

【図2b】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7a】

【図7b】

【図8】

【図9】

【国際調査報告】