特表 2024-525452 遮断弁、および加圧タンクからの水素流を制御するための制御方法

(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】2024-07-12

(54)【発明の名称】遮断弁、および加圧タンクからの水素流を制御するための制御方法

(51)【国際特許分類】

   F02M 21/02 20060101AFI20240705BHJP

   F02D 19/02 20060101ALI20240705BHJP

   F16K 31/124 20060101ALI20240705BHJP

   F16K 31/06 20060101ALI20240705BHJP

【ＦＩ】

F02M21/02 301C

F02M21/02 G

F02D19/02 B

F16K31/124

F16K31/06 385F

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023580526

(86)(22)【出願日】2022-06-23

(85)【翻訳文提出日】2023-12-27

(86)【国際出願番号】 EP2022067232

(87)【国際公開番号】W WO2023285104

(87)【国際公開日】2023-01-19

(31)【優先権主張番号】102021207320.4

(32)【優先日】2021-07-12

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】591245473

【氏名又は名称】ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100177839

【弁理士】

【氏名又は名称】大場 玲児

(74)【代理人】

【識別番号】100172340

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 始

(74)【代理人】

【識別番号】100182626

【弁理士】

【氏名又は名称】八島 剛

(72)【発明者】

【氏名】シャイヒ，ウド

(72)【発明者】

【氏名】ラウ，アンドレアス

(72)【発明者】

【氏名】ゾバリ，ヨアヒム

【テーマコード（参考）】

3G092

3H056

3H106

【Ｆターム（参考）】

3G092AB09

3G092BB10

3G092CB08

3G092DE11S

3G092DE14

3G092DF08

3G092DG06

3G092DG09

3G092EA28

3G092FA26

3G092HB09Z

3H056AA01

3H056BB47

3H056CA02

3H056CC11

3H056GG03

3H106DA07

3H106DA35

3H106DC02

3H106EE45

3H106KK15

(57)【要約】

本発明は、加圧ガス容器（１０９）からシステム側の室（１１１）への加圧ガス流をコントロールするための遮断弁（１００）に関し、主弁（１０１）と、サーボ弁（１０３）と、コイル（１０５）と、引張ばね（１０７）とを含み、コイルは通電されたときにサーボ弁を第１のサーボ弁位置から第２のサーボ弁位置へと動かし、サーボ弁は第１のサーボ弁位置にあるとき、遮断弁の制御室（１１７）とシステム側の室（１０９）との間で主弁の制御通路（１１５）を気密に閉止し、サーボ弁は第２のサーボ弁位置にあるとき制御通路を解放し、引張ばねはサーボ弁を主弁と機械的に連結して、サーボ弁が第２のサーボ弁位置へと動いたときに、主弁を第１の主弁位置から第２の主弁位置へと動かし、主弁は第１の主弁位置にあるとき、加圧ガス容器をシステム側の室と接続する主通路（１２３）を気密に閉止し、第２の主弁位置にあるときに解放する。
【選択図】 図１ａ、図１ｂ、図１ｃ、図１ｄ、図１ｅ、図１ｆ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

加圧ガス容器（１０９）からシステム側の室（１１１）への加圧ガス流をコントロールするための遮断弁（１００）において、
前記遮断弁（１００）は、
主弁（１０１）と、
サーボ弁（１０３）と、
コイル（１０５）と、
引張ばね（１０７）とを含み、
前記コイル（１０５）は、前記コイル（１０５）に電流が通電されたときに、前記サーボ弁（１０３）を第１のサーボ弁位置から第２のサーボ弁位置へと動かすためにコンフィグレーションされ、
前記サーボ弁（１０３）は、前記第１のサーボ弁位置にあるとき、前記遮断弁（１００）の制御室（１１７）と前記システム側の室（１０９）との間で前記主弁（１０１）の制御通路（１１５）を気密に閉止し、
前記サーボ弁（１０３）は、前記第２のサーボ弁位置にあるとき、前記主弁（１０１）の前記制御通路（１１５）を解放して、前記サーボ弁（１０３）の上の前記制御室（１１７）の中に入り、
前記引張ばね（１０７）は前記サーボ弁（１０３）を前記主弁（１０１）と機械的に連結し、前記主弁（１０１）で引張力を提供して、前記サーボ弁（１０３）が前記第２のサーボ弁位置へと動いたときに、前記主弁（１０１）を第１の主弁位置から第２の主弁位置へと動かし、
前記主弁（１０１）は、前記第１の主弁位置にあるとき、前記加圧ガス容器（１０９）を前記システム側の室（１１１）と接続する主通路（１２３）を気密に閉止し、前記主弁（１０１）は前記第２の主弁位置にあるとき前記主通路（１２３）を解放する、遮断弁。

【請求項2】

前記制御室（１１７）は前記サーボ弁（１０３）の上に配置され、前記サーボ弁（１０３）は、前記制御室（１１７）を前記主弁（１０１）の前記制御通路（１１５）と接続する追加制御通路（１１９）を含み、それにより前記サーボ弁（１０３）は前記第２のサーボ弁位置へ動くときに前記制御室（１１７）の中へと動くことを特徴とする、請求項１に記載の遮断弁（１００）。

【請求項3】

前記遮断弁（１００）は前記第２の主弁位置にある前記主弁（１０１）を収容するための収容室（１２１）を含み、
前記収容室（１２１）は前記サーボ弁（１０３）と前記主弁（１０１）との間に配置され、前記追加制御通路（１１９）を前記制御通路（１１５）と流体導通接続することを特徴とする、請求項２に記載の遮断弁（１００）。

【請求項4】

前記追加制御通路（１１９）の中に絞り個所が存在することを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項に記載の遮断弁（１００）。

【請求項5】

前記第２のサーボ弁位置への前記サーボ弁（１０３）の運動は、前記第２の主弁位置にある前記主弁（１０１）を収容するための前記収容室（１２１）の解放を惹起することを特徴とする、請求項３に記載の遮断弁（１００）。

【請求項6】

前記主弁（１０１）はハウジング側のストローク制限部を有し、このストローク制限部は、主弁ストロークがサーボ弁ストロークよりも短くなり、前記サーボ弁（１０３）が完全に開いていて前記主弁（１０１）が完全に開いているときにサーボ弁座が空いたままに保たれ、前記制御通路（１１５）と、前記収容室（１２１）と、前記追加制御通路（１１９）と、前記制御室（１１７）との間の圧力補償を行えることを惹起することを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項に記載の遮断弁（１００）。

【請求項7】

前記サーボ弁または前記主弁の案内部を通じて前記加圧ガス容器からの前記制御室の空気圧式の分離が行われることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項に記載の遮断弁（１００）。

【請求項8】

前記サーボ弁または前記主弁の案内領域での前記加圧ガス容器からの前記制御室の空気圧式の分離はたとえばＯリング、シールリップ、またはダイヤフラムなどのシール部材によって行われることを特徴とする、請求項７に記載の遮断弁（１００）。

【請求項9】

前記制御室と前記加圧ガス容器との間で空気圧式の絞りが行われる接続が存在することを特徴とする、請求項８に記載の遮断弁（１００）。

【請求項10】

前記遮断弁（１００）は、前記コイル（１０５）が無通電のときに前記サーボ弁（１０３）を前記第１のサーボ弁位置へ押圧するとともに前記主弁（１０１）を前記第１の主弁位置へ押圧するためにコンフィグレーションされた圧縮ばね（１３）を含むことを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項に記載の遮断弁（１００）。

【請求項11】

前記サーボ弁（１０３）は前記引張ばね（１０７）の第１の対応連結部材と機械的に連結するための第１の連結部材を含み、
前記主弁（１０１）は前記引張ばね（１０７）の第２の対応連結部材と機械的に連結するための第２の連結部材を含むことを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか１項に記載の遮断弁（１００）。

【請求項12】

加圧タンク（３００）からの加圧ガス流を遮断弁（１００）によって制御するための制御方法において、
前記遮断弁（１００）は、
主弁（１０１）と、
サーボ弁（１０３）と、
コイル（１０５）と、
引張ばね（１０７）とを含み、
前記制御方法は、
前記コイル（１０５）に電流が通電されて前記サーボ弁（１０３）を第１のサーボ弁位置から第２のサーボ弁位置へと動かし、それにより前記サーボ弁（１０３）が前記遮断弁（１００）の制御室（１１７）とシステム側の室（１１１）との間で前記主弁（１０１）の制御通路（１１５）を解放し、前記制御室（１１７）の中にある加圧ガスが前記システム側の室（１１１）に流れ込む、前記遮断弁（１００）を開くための開放ステップ（２０１）を含み、
前記引張ばね（１０７）が前記サーボ弁（１０３）を前記主弁（１０１）と機械的に連結し、引張力が前記主弁（１０１）で提供され、この引張力が前記主弁（１０１）を第１の主弁位置から第２の主弁位置へと動かして、加圧ガス容器（１０９）を前記システム側の室（１１１）と接続する主通路（１２３）が解放され、
前記コイル（１０５）が無通電に切り換えられ、それにより圧縮ばね（１１３）が前記サーボ弁（１０３）を前記第２のサーボ弁位置から前記第１のサーボ弁位置へと動かし、前記主弁（１０１）の前記制御通路（１１５）を前記サーボ弁（１０３）が気密に閉止し、前記主弁（１０１）が前記主通路（１２３）を気密に閉止する、前記遮断弁（１００）の遮断をするための遮断ステップ（２０３）を含む、方法。

【請求項13】

請求項１から１１までのいずれか１項に記載の遮断弁（１００）を有する加圧タンクシステム（３００）。

【請求項14】

請求項１３に記載の加圧タンクシステム（３００）を有する車両（２００）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、遮断弁、および加圧タンクからの水素流を制御するための制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

水素は燃料電池を、あるいはさらに内燃機関を、作動させるための動力源としてしばしば利用される。水素はきわめて爆発性が高いため、加圧タンクの中で安全に貯蔵しなければならない。加圧タンクからの水素流をコントロールするために、遮断弁が利用される。

【発明の概要】

【0003】

本発明の枠内では、それぞれ独立請求項の構成要件を有する遮断弁、制御方法、加圧タンク、および車両が提案される。本発明のその他の構成要件や詳細は、それぞれの従属請求項、明細書、および図面から明らかとなる。その際に、本発明による遮断弁との関連で説明されている構成要件や詳細は、当然ながら、本発明による制御方法ないし本発明による加圧タンクおよび本発明による車両との関連でも有効であり、それぞれ逆も成り立つので、個々の発明態様についての開示に関しては常に相互に参照がなされ、ないしは参照をすることができる。

【0004】

提案される発明は、特に、加圧タンクからの水素流のロバストで信頼度の高いコントロールを可能にするための役目を果たす。

【0005】

すなわち提案される発明の第１の態様では、加圧ガス容器からシステム側の室への水素流をコントロールするための遮断弁が提案される。この遮断弁は、たとえばノズルニードルなどの主弁と、サーボ弁と、コイルと、引張ばねとを含む。

【0006】

コイルは、コイルに電流が通電されたときに、サーボ弁を第１のサーボ弁位置から第２のサーボ弁位置へと動かすためにコンフィグレーションされる。

【0007】

サーボ弁は、第１のサーボ弁位置にあるとき、遮断弁の制御室とシステム側の室との間で主弁の制御通路を気密に閉止する。

【0008】

サーボ弁は、第２のサーボ弁位置にあるときに主弁の制御通路を解放し、サーボ弁の上の制御室の中に入る。

【0009】

引張ばねはサーボ弁を主弁と機械的に連結し、主弁で引張力を提供して、サーボ弁が第２のサーボ弁位置へと動いたときに、主弁を第１の主弁位置から第２の主弁位置へと動かす。

【0010】

主弁は第１の主弁位置にあるとき、加圧ガス容器をシステム側の室と接続する主通路を気密に閉止し、第２の主弁位置にあるとき主通路を解放する。

【0011】

遮断弁とは、提案される発明のコンテキストにおいては、流体を通す経路を閉止および解放するための閉止弁であると理解される。

【0012】

引張ばねとは、提案される発明のコンテキストにおいては、撓んだときに引張力を提供し、撓んでいない位置ないし休止位置へ動こうとするばね部材、たとえば機械式のばねや弾性部材であると理解される。

【0013】

加圧ガス容器とは、提案される発明のコンテキストにおいては、水素が高圧で、特に最大１１００バールの圧力で、貯蔵される室であると理解される。
システム側の室とは、提案される発明のコンテキストにおいては、遮断弁の下流側に配置され、通常、大気圧と加圧ガス容器内の貯蔵圧力との間の圧力を有することができる室であると理解される。

【0014】

提案される発明は２つの可動の弁を基礎としており、すなわち、水素流ないしガス流を、およびそれによって惹起される遮断弁における圧力推移を、調整するサーボ弁と、遮断弁からの、ないしは遮断弁を通る、水素流を調整する主弁とを基礎としている。

【0015】

本発明によると、たとえば遮断位置である第１の主弁位置と、たとえば解放位置である第２の主弁位置との間で主弁のロバストで高い信頼度の運動を可能にするために、サーボ弁と主弁が協同作用する。

【0016】

提案される遮断弁は、通常はたとえば燃料電池システムや内燃機関へ特にたとえば水素などの燃料を流体案内接続を介して供給することができるシステム側の室と、通常は加圧タンクである加圧ガス容器とを主通路を介して接続する。たとえば燃料電池システムまたは内燃機関での圧力レベルを適合化するために、これらは通常、減圧器を介してシステム側の室と接続される。主通路には遮断弁の主弁が可動に配置され、それにより、主弁が第１の主弁位置にあり、たとえば主通路の中へ突入し、ないしは主通路を気密に閉止したときに、加圧ガス容器からシステム側の室への水素ないしガスの流れを主弁が妨げ、ないしは遮断する。第２の主弁位置にあるとき、主弁は加圧ガス容器からシステム側の室への水素の流れを解放し、このことは、たとえば主通路に対して間隔をおく位置を通じて行われる。

【0017】

第１の主弁位置から第２の主弁位置への主弁の動きを可能にするために、提案される遮断弁は、遮断弁内部の圧力差によって生起される空気圧式の押圧力を、本発明に基づいて意図される引張ばねによって提供される機械的な力と組み合わせる。

【0018】

空気圧式の押圧力は、提案される遮断弁では制御室原理によって提供される。それが意味するのは、加圧ガス容器から主弁に対して作用する高圧に対抗する対抗圧力を調節するために制御室が利用されることである。それに応じて、加圧ガス容器から主弁に対して作用するのと同じ高圧が制御室で印加されていれば、これを動かそうとするいかなる力も主弁に作用しない。それが意味するのは、加圧ガス容器から主弁に対して作用する高圧よりも低い圧力が制御室で印加されると、これを動かそうとする力が主弁に作用するということであり、それにより、加圧ガス容器と制御室の間の圧力差に基づいて高圧が主弁を動かし、ないしは押圧力が主弁に対して作用する。

【0019】

加圧ガス容器と制御室の間の圧力差を制御するために、提案される遮断弁はサーボ弁を含んでいる。サーボ弁は、主弁の制御通路をサーボ弁が気密に閉止する第１のサーボ弁位置と、サーボ弁が制御通路を解放する第２のサーボ弁位置との間で可動である。

【0020】

加圧ガス容器からの水素の流出を遮断弁が妨げる基本位置にあるとき、加圧ガス容器で印加される高圧がサーボ弁に対して作用して制御通路の中へ、ないしはこれに向かって、サーボ弁を押圧し、それにより制御通路が気密に閉止される。

【0021】

加圧ガス容器からの水素の流出を解放するために、遮断弁のコイルが通電され、すなわち電気が供給され、それにより、サーボ弁を第２のサーボ弁位置に引き寄せる磁力が生成される。このときサーボ弁は、印加される高圧に基づき、当初は少しだけ持ち上げられ、ないしは、制御通路を水素によって貫流可能であるサーボ弁補助位置へと動き、それにより水素が制御室からシステム側の室へと流れ、制御室の圧力が低下する。低減された圧力に基づき、磁力がサーボ弁を第２のサーボ弁位置に引き寄せることができる。

【0022】

サーボ弁が第２のサーボ弁位置に動くと、サーボ弁の下にある、ないしはサーボ弁と主弁との間にある、収容室が解放されて、制御室を介してシステム側の室へと流れ出る水素によって収容室の圧力が最小になったとき、収容室の中へと主弁が動くことができる。

【0023】

第１の主弁位置から第２の主弁位置への、ないしは収容室の中への、主弁の運動をサポートするために、ないしは、すでに圧力差が小さいときに、かつ相応に迅速に可能にするために、サーボ弁が第２のサーボ弁位置へと動いたとき、本発明に基づいて意図される引張ばねが引張力を主弁で提供する。それに応じて引張力は、加圧ガス容器によって主弁に対して作用する空気圧式の押圧力とともに、ないしはこれに加算されて、作用する。

【0024】

遮断弁の閉止ないし遮断をするためにコイルへの通電が中断され、それにより、圧縮ばねから提供される押圧力がサーボ弁を第１のサーボ弁位置へと押圧し、サーボ弁が制御通路を気密に閉止し、制御室で高圧が生成され、この高圧がサーボ弁を主弁に向かって押圧して、主弁を主通路の中へ、ないし第１の主弁位置へと押圧する。

【0025】

制御室がサーボ弁の上に配置され、サーボ弁は、制御室を主弁の制御通路と接続する追加制御通路を含むことが意図されていてよく、それによりサーボ弁は、第２のサーボ弁位置へと動くときに制御室の中へと動く。

【0026】

サーボ弁の上に配置される制御室により、サーボ弁に対して作用する圧力を調整し、それに応じてサーボ弁の動きをコントロールすることができる。加圧ガス容器に比べて低減された圧力が中で生じ得る制御室により、加算的に作用する力によって、すなわちコイルにより提供される磁力と、圧力差により提供される空気圧式の押圧力とによって、サーボ弁を高い信頼度で迅速に動かすことが可能である。そのために追加制御通路は、制御室からサーボ弁と制御通路を通してシステム側の室への水素の流出を可能にする。

【0027】

さらに、遮断弁は第２の主弁位置にある主弁を収容するための収容室を含むことが意図されていてよく、収容室はサーボ弁と主弁との間に配置され、追加制御通路を制御通路と流体導通接続する。

【0028】

１つの好ましい実施形態では、サーボ弁の開放運動を抑制ないし低速化し、そのようにして、ストロークストッパに当たってはね返るのを防止するためにコンフィグレーションされる絞り個所が追加制御通路に設けられる。

【0029】

さらに、第２のサーボ弁位置へのサーボ弁の運動は、第２の主弁位置にある主弁を収容するための収容室の解放を惹起することが意図されていてよい。

【0030】

第１のサーボ弁位置ではサーボ弁によってブロックされる、第２の主弁位置にある主弁を収容するための収容室により、最初にサーボ弁が第１のサーボ弁位置から第２のサーボ弁位置へ、それに続いて主弁が第１の主弁位置から第２の主弁位置へ、連続して運動することが保証される。

【0031】

主弁はハウジング側のストローク制限部を有し、主弁ストロークがサーボ弁ストロークよりも短くなり、サーボ弁（１０３）が完全に開いていて主弁が完全に開いているときにサーボ弁座が空いたままに保たれ、制御通路と、収容室と、追加制御通路と、制御室との間の圧力補償を行えるようになっていることが意図されていてよい。

【0032】

サーボ弁とハウジングとの間の、ないしは主弁とサーボ弁との間の案内部を通じて、加圧ガス容器からの制御室の空気圧式の分離が行われることが意図されていてよい。

【0033】

その代替として空気圧式の分離は、別の好ましい実施形態では、案内部の内部または表面にある、たとえばＯリング、シールリップ、ダイヤフラムなど通常のシール部材によって行うこともでき、このことは制御室での大幅な圧力低下、およびそれによるサーボ弁と主弁での特別に大きな開放力の作用を可能にする。このケースにおいて閉止プロセスで磁気的な力作用が停止した後、それにもかかわらず確実な閉止を保証するためには、制御室と加圧ガス容器との間で空気圧式の絞りが行われる代替的な接続が存在していなければならないが、そのような接続は、案内部とは対照的に製造工学的に特別に簡易に、たとえば追加制御穴と高圧領域との間で引張ばねの高さにある径方向の絞り穴を通じて行うことができ、または、たとえば収容室と高圧領域との間で径方向に主弁で行うことができ、あるいは、高圧領域と制御室との間でハウジングに絞り穴が設けられていてもよい。

【0034】

さらに遮断弁は、コイルが無通電のときにサーボ弁を第１のサーボ弁位置へ押圧するとともに主弁を第１の主弁位置へ押圧するためにコンフィグレーションされた圧縮ばねを含むことが意図されていてよい。

【0035】

圧縮ばねは、遮断弁への電気供給に不具合が生じたケースでも、遮断弁の確実で信頼度の高い遮断を可能にする。

【0036】

さらに、サーボ弁は引張ばねの第１の対応連結部材と機械的に連結するための第１の連結部材を含み、主弁は引張ばねの第２の対応連結部材と機械的に連結するための第２の連結部材を含むことが意図されていてよい。
たとえばフックとアイレットなどの連結部材と対応連結部材により、サーボ弁、引張ばね、および主弁の確実な結合を実現することができ、それにより、サーボ弁が第１のサーボ弁位置から第２のサーボ弁位置へ動くときに、サーボ弁から主弁への力の流れが保証される。

【0037】

第２の態様において本発明は、加圧タンクからの水素流を遮断弁によって制御するための制御方法に関し、遮断弁は主弁と、サーボ弁と、コイルと、引張ばねとを含む。この制御方法は、コイルに電流が通電されてサーボ弁を第１のサーボ弁位置から第２のサーボ弁位置へと動かし、それによりサーボ弁が遮断弁の制御室とシステム側の室との間で主弁の制御通路を解放し、制御室の中にある水素がシステム側の室に流れ込む、遮断弁を開くための開放ステップを含み、引張ばねがサーボ弁を主弁と機械的に連結し、引張力が主弁で提供され、この引張力が主弁を第１の主弁位置から第２の主弁位置へと動かして、加圧ガス容器をシステム側の室と接続する主通路が解放される。さらにこの制御方法は、コイルが無通電に切り換えられ、それにより圧縮ばねがサーボ弁を第２のサーボ弁位置から第１のサーボ弁位置へと動かし、主弁の制御通路をサーボ弁が気密に閉止し、主弁が主通路を気密に閉止する、遮断弁の遮断をするための遮断ステップを含む。

【0038】

提案される制御方法は、特に、提案される遮断弁を作動させるための役目を果たす。

【0039】

第３の態様において提案される発明は、提案される遮断弁の考えられる実施形態を有する加圧タンクシステムに関する。

【0040】

第４の態様において提案される発明は、提案される加圧タンクシステムの考えられる実施形態を有する車両に関する。

【0041】

本発明のその他の利点、構成要件、および具体的事項は、図面を参照しながら本発明の実施例が具体的に説明される以下の説明から明らかとなる。その際に、特許請求の範囲と明細書で言及されている各構成要件は、それぞれ単独で、または任意の組み合せとして、発明の要部となり得る。

【図面の簡単な説明】

【0042】

【図1a】提案される遮断弁の考えられる実施形態を有する、提案される制御方法の考えられる実施形態の進行手順である。

【図1b】提案される遮断弁の考えられる実施形態を有する、提案される制御方法の考えられる実施形態の進行手順である。

【図1c】提案される遮断弁の考えられる実施形態を有する、提案される制御方法の考えられる実施形態の進行手順である。

【図1d】提案される遮断弁の考えられる実施形態を有する、提案される制御方法の考えられる実施形態の進行手順である。

【図1e】提案される遮断弁の考えられる実施形態を有する、提案される制御方法の考えられる実施形態の進行手順である。

【図1f】提案される遮断弁の考えられる実施形態を有する、提案される制御方法の考えられる実施形態の進行手順である。

【図2】提案される加圧タンクシステムの考えられる実施形態を有する、提案される車両の考えられる実施形態である。

【発明を実施するための形態】

【0043】

図１ａには遮断弁１００が示されている。遮断弁１００は、主弁１０１と、サーボ弁１０３と、コイル１０５と、引張ばね１０７とを含んでいる。

【0044】

図１ａでは遮断弁１００は、加圧ガス容器１０９からシステム側の室１１１への水素の流出が主弁１０１によって妨げられ、ないしは遮断される遮断状態で示されている。

【0045】

遮断弁１００を開くための開放ステップ２０１で、コイル１０５が通電され、それにより磁力が提供され、この磁力が図１ｂに示すようにサーボ弁１０３を圧縮ばね１１３のばね力に抗して、主弁１０１の制御通路１１５が解放される偏向した位置ないしサーボ弁補助位置へと動かす。

【0046】

制御通路１１５が解放されることで、図１ｃに示唆するように、水素ないしガスが制御室１１７から追加制御通路１１９および制御通路１１５を介してシステム側の室１１１へと流れる。このとき制御通路１１５と追加制御通路１１９はそれぞれ絞りとして作用する。それに応じて制御室１１７の圧力が低下していき、それにより、コイル１０５によって提供される磁力がサーボ弁１０３を図１ｄに示す第２のサーボ弁位置へと動かす。

【0047】

さらに、たとえば高圧領域１０９とシステム側の領域１１１の圧力レベルが同一または類似している場合、すなわち、制御室原理によって主弁に補助的な空気圧式の開放力が存在していない、もしくはわずかしか存在していない動作状態のとき、その際にサーボ弁からばねを介して主弁へと伝達される純粋な電磁力によっても、主弁１０１を開くことができることが意図されていてよい。

【0048】

サーボ弁１０３は引張ばね１０７を介して主弁１０１と機械的に連結されており、それにより、サーボ弁１０３が第１のサーボ弁位置から第２のサーボ弁へと動くときに引張ばね１０７が撓み、引張ばね１０７によって提供される引張力が主弁１０１へと徐々に伝達されて、図１ｃに示す第１の主弁位置から図１ｄに示す第２の主弁位置へと主弁１０１を動かす。

【0049】

図１ｄでは、サーボ弁１０３が完全に偏向して制御室１１７の中に入る第２のサーボ弁位置で、サーボ弁１０３が示されている。それに応じて、引張ばね１０７によって主弁１０１に対する最大の引張力が、収容室１２１と加圧ガス容器１０９との間の圧力差に基づいて主弁１０１に印加される押圧力と加算的に協同作用して、図１ｅに示すように、主弁１０１を第２の主弁位置へと動かす。

【0050】

主弁１０１が第２の主弁位置にくるとただちに、システム側の室１１１と加圧ガス容器１０９を接続するための主通路１２３が解放され、それにより、水素ないしガスが加圧ガス容器１０９からシステム側の室１１１へと流れることができる。

【0051】

遮断ステップ２０３で主通路１２３を遮断するために、図１ｆに示すようにコイル１０５が無通電に切り換えられ、それにより、圧縮ばね１１３がサーボ弁１０３を第２のサーボ弁位置から主弁の方向に閉止運動させる。サーボ弁が主弁に接触するとただちに制御通路１１５が閉止され、サーボ弁座を介して機械的な力が主弁に及ぼされる。さらに、絞り間隙を介しての充填に基づいて制御室の圧力が再び上昇する。サーボ弁座を介して主弁に対する閉止力を機械的に及ぼす圧縮ばね１１３と、制御室の同時の充填との組み合せが、サーボ弁と主弁とからなる複合体の共通の閉止運動につながる。

【0052】

図２には車両２００が示されている。車両２００は、図１の遮断弁１００を有する加圧タンクシステムを含んでいる。

【符号の説明】

【0053】

１００ 遮断弁
１０１ 主弁
１０３ サーボ弁
１０５ コイル
１０７ 引張ばね
１０９ 加圧ガス容器
１１１ システム側の室
１１３ 圧縮ばね
１１５ 制御通路
１１７ 制御室
１１９ 追加制御通路
１２１ 収容室
１２３ 主通路
２００ 車両
３００ 加圧タンク、加圧タンクシステム

【図1a】

【図1b】

【図1c】

【図1d】

【図1e】

【図1f】

【図2】

【手続補正書】

【提出日】2023-12-27

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

加圧ガス容器（１０９）からシステム側の室（１１１）への加圧ガス流をコントロールするための遮断弁（１００）において、
前記遮断弁（１００）は、
主弁（１０１）と、
サーボ弁（１０３）と、
コイル（１０５）と、
引張ばね（１０７）とを含み、
前記コイル（１０５）は、前記コイル（１０５）に電流が通電されたときに、前記サーボ弁（１０３）を第１のサーボ弁位置から第２のサーボ弁位置へと動かすためにコンフィグレーションされ、
前記サーボ弁（１０３）は、前記第１のサーボ弁位置にあるとき、前記遮断弁（１００）の制御室（１１７）と前記システム側の室（１０９）との間で前記主弁（１０１）の制御通路（１１５）を気密に閉止し、
前記サーボ弁（１０３）は、前記第２のサーボ弁位置にあるとき、前記主弁（１０１）の前記制御通路（１１５）を解放して、前記サーボ弁（１０３）の上の前記制御室（１１７）の中に入り、
前記引張ばね（１０７）は前記サーボ弁（１０３）を前記主弁（１０１）と機械的に連結し、前記主弁（１０１）で引張力を提供して、前記サーボ弁（１０３）が前記第２のサーボ弁位置へと動いたときに、前記主弁（１０１）を第１の主弁位置から第２の主弁位置へと動かし、
前記主弁（１０１）は、前記第１の主弁位置にあるとき、前記加圧ガス容器（１０９）を前記システム側の室（１１１）と接続する主通路（１２３）を気密に閉止し、前記主弁（１０１）は前記第２の主弁位置にあるとき前記主通路（１２３）を解放する、遮断弁。

【請求項2】

前記制御室（１１７）は前記サーボ弁（１０３）の上に配置され、前記サーボ弁（１０３）は、前記制御室（１１７）を前記主弁（１０１）の前記制御通路（１１５）と接続する追加制御通路（１１９）を含み、それにより前記サーボ弁（１０３）は前記第２のサーボ弁位置へ動くときに前記制御室（１１７）の中へと動くことを特徴とする、請求項１に記載の遮断弁（１００）。

【請求項3】

前記遮断弁（１００）は前記第２の主弁位置にある前記主弁（１０１）を収容するための収容室（１２１）を含み、
前記収容室（１２１）は前記サーボ弁（１０３）と前記主弁（１０１）との間に配置され、前記追加制御通路（１１９）を前記制御通路（１１５）と流体導通接続することを特徴とする、請求項２に記載の遮断弁（１００）。

【請求項4】

前記追加制御通路（１１９）の中に絞り個所が存在することを特徴とする、請求項２または３に記載の遮断弁（１００）。

【請求項5】

前記第２のサーボ弁位置への前記サーボ弁（１０３）の運動は、前記第２の主弁位置にある前記主弁（１０１）を収容するための前記収容室（１２１）の解放を惹起することを特徴とする、請求項３に記載の遮断弁（１００）。

【請求項6】

前記主弁（１０１）はハウジング側のストローク制限部を有し、このストローク制限部は、主弁ストロークがサーボ弁ストロークよりも短くなり、前記サーボ弁（１０３）が完全に開いていて前記主弁（１０１）が完全に開いているときにサーボ弁座が空いたままに保たれ、前記制御通路（１１５）と、前記収容室（１２１）と、前記追加制御通路（１１９）と、前記制御室（１１７）との間の圧力補償を行えることを惹起することを特徴とする、請求項３に記載の遮断弁（１００）。

【請求項7】

前記サーボ弁または前記主弁の案内部を通じて前記加圧ガス容器からの前記制御室の空気圧式の分離が行われることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項に記載の遮断弁（１００）。

【請求項8】

前記サーボ弁または前記主弁の案内領域での前記加圧ガス容器からの前記制御室の空気圧式の分離はたとえばＯリング、シールリップ、またはダイヤフラムなどのシール部材によって行われることを特徴とする、請求項７に記載の遮断弁（１００）。

【請求項9】

前記制御室と前記加圧ガス容器との間で空気圧式の絞りが行われる接続が存在することを特徴とする、請求項８に記載の遮断弁（１００）。

【請求項10】

前記遮断弁（１００）は、前記コイル（１０５）が無通電のときに前記サーボ弁（１０３）を前記第１のサーボ弁位置へ押圧するとともに前記主弁（１０１）を前記第１の主弁位置へ押圧するためにコンフィグレーションされた圧縮ばね（１３）を含むことを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項に記載の遮断弁（１００）。

【請求項11】

前記サーボ弁（１０３）は前記引張ばね（１０７）の第１の対応連結部材と機械的に連結するための第１の連結部材を含み、
前記主弁（１０１）は前記引張ばね（１０７）の第２の対応連結部材と機械的に連結するための第２の連結部材を含むことを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項に記載の遮断弁（１００）。

【請求項12】

加圧タンク（３００）からの加圧ガス流を遮断弁（１００）によって制御するための制御方法において、
前記遮断弁（１００）は、
主弁（１０１）と、
サーボ弁（１０３）と、
コイル（１０５）と、
引張ばね（１０７）とを含み、
前記制御方法は、
前記コイル（１０５）に電流が通電されて前記サーボ弁（１０３）を第１のサーボ弁位置から第２のサーボ弁位置へと動かし、それにより前記サーボ弁（１０３）が前記遮断弁（１００）の制御室（１１７）とシステム側の室（１１１）との間で前記主弁（１０１）の制御通路（１１５）を解放し、前記制御室（１１７）の中にある加圧ガスが前記システム側の室（１１１）に流れ込む、前記遮断弁（１００）を開くための開放ステップ（２０１）を含み、
前記引張ばね（１０７）が前記サーボ弁（１０３）を前記主弁（１０１）と機械的に連結し、引張力が前記主弁（１０１）で提供され、この引張力が前記主弁（１０１）を第１の主弁位置から第２の主弁位置へと動かして、加圧ガス容器（１０９）を前記システム側の室（１１１）と接続する主通路（１２３）が解放され、
前記コイル（１０５）が無通電に切り換えられ、それにより圧縮ばね（１１３）が前記サーボ弁（１０３）を前記第２のサーボ弁位置から前記第１のサーボ弁位置へと動かし、前記主弁（１０１）の前記制御通路（１１５）を前記サーボ弁（１０３）が気密に閉止し、前記主弁（１０１）が前記主通路（１２３）を気密に閉止する、前記遮断弁（１００）の遮断をするための遮断ステップ（２０３）を含む、方法。

【請求項13】

請求項１から３までのいずれか１項に記載の遮断弁（１００）を有する加圧タンクシステム（３００）。

【請求項14】

請求項１３に記載の加圧タンクシステム（３００）を有する車両（２００）。

【国際調査報告】