JP2016186338A - インタンクバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】インタンクバルブにおいて、タンク内における高圧ガスの温度を正確に測定する。
【解決手段】インタンクバルブ１０において、ボディ１６の他端部には検出センサ３６を有した検出部２０が設けられ、前記検出センサ３６は、センサハウジング３４の内部に収納される。このセンサハウジング３４には、開放されたセンサ収納部６９の内部にセンサ保持部５２が形成され、前記センサ保持部５２の第１連通孔５６に臨むように検出センサ３６が設けられる。この検出センサ３６に接続されたリード線８０が配線口７２から外部へと屈曲するように導かれることで、該配線口７２を好適に塞いで水素ガスの検出センサ３６側への進入を防止している。
【選択図】図２

Description

本発明は、タンク内に設けられ、該タンク内への高圧ガスの充填・外部への放出を切り替えるためのインタンクバルブに関する。

従来から、ガスの充填されたガスタンクには、ガスの充填・放出を切り替えるためのインタンクバルブが設けられており、例えば、特許文献１に開示されたインタンクバルブには、タンクの内部に挿入されたボディの先端には、タンク内における水素ガスの温度を検出可能な温度センサが設けられている。そして、この温度センサによってタンクへ水素ガスを充填する際や前記タンクから前記水素ガスを放出する際の温度変化を検出している。

特許第５２１７６２５号公報

例えば、タンク内に水素ガスを充填する際には、該タンク内において水素ガスが流動して撹拌された状態となるため、流動している水素ガスを温度センサで検出しても正確に温度を測定ができないという問題がある。

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、タンク内における高圧ガスの温度を正確に測定することが可能なインタンクバルブを提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、内部に高圧ガスを貯蔵するタンクに設けられ、高圧ガスの温度を検出するための検出部をタンク内に有したインタンクバルブにおいて、
検出部は、温度を検知するセンサ部と、
センサ部に接続される配線と、
内部にセンサ部を固定する固定部を有し、配線の少なくとも一部を収容する筐体と、
を備え、
筐体の外周面には、配線を筐体の外部へ取り出す配線口が形成され、配線口がセンサ部の軸線方向に対して傾斜した方向に開口することを特徴とする。

本発明によれば、インタンクバルブにおける高圧ガスの温度を検出するための検出部において、内部にセンサ部を固定する固定部を有した筐体には、センサ部に接続される配線の少なくとも一部が内部に収容されると共に、筐体の外周面にはセンサ部の軸線方向に対して傾斜した方向に開口する配線口が形成され、配線口を通じて配線が外部へと取り出される。

従って、センサ部に接続された配線が、軸線方向に対して傾斜して開口した筐体の配線口を通じて屈曲するように外部へと取り出されるため、流動する高圧ガスが配線口を通じて筐体内へと進入することが防止される。その結果、筐体内に進入して流動した高圧ガスがセンサ部に対して触れてしまうことが防止され、センサ部において流動した高圧ガスの温度を検出してしまうことが回避されるため、高圧ガスの正確な温度測定が可能となる。

また、本発明は、内部に高圧ガスを貯蔵するタンクに設けられ、高圧ガスの温度を検出するための検出部を有したインタンクバルブにおいて、
検出部は、温度を検知するセンサ部と、
センサ部に接続される配線と、
内部にセンサ部を固定する固定部を有し、配線の少なくとも一部を収容する筐体と、
を備え、
筐体の内部空間は、固定部によって分離されセンサ部の配置されるセンサ空間部を有し、
固定部は、センサ空間部とタンク内とを連通させる少なくとも１つ以上の連通孔を備えることを特徴とする。

本発明によれば、インタンクバルブにおける高圧ガスの温度を検出するための検出部において、内部にセンサ部を固定する固定部を有した筐体は、その内部空間としてセンサ部の配置されるセンサ空間部を備え、この固定部にはセンサ空間部とタンク内とを連通させる連通孔が少なくとも１つ以上設けられている。

従って、筐体の内部空間において、タンク内とセンサ部の配置されたセンサ空間部とを連通孔を通じて連通させることで、センサ部をタンク側となるように直接配置する場合と比較し、より流動していない高圧ガスの雰囲気温度を測定することが可能となる。その結果、高圧ガスの温度をより正確に測定することができる。

さらに、連通孔を、測定部を有したセンサ部の軸方向端部に臨むように配置することにより、タンク内の高圧ガスを連通孔を通じてセンサ部の軸方向端部に設けられた測定部まで導くことが可能となるため、連通孔内で流動していない高圧ガスの温度を検出して正確な温度測定を行うことができる。

さらにまた、連通孔を、センサ部の軸線と略直交する側面に臨むように配置することにより、高圧ガスによって加熱されたセンサ部を連通孔を通じて好適に放熱させることができる。そのため、センサ部が熱せられ高圧ガスより高温な状態のままとなることが回避され、高圧ガスと略同等の温度となったセンサ部で高圧ガスの温度を正確に測定することができる。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、インタンクバルブにおける高圧ガスの温度を検出するための検出部において、内部にセンサ部を固定する固定部を有した筐体には、センサ部に接続される配線の少なくとも一部が収容されると共に、筐体の外周面にセンサ部の軸線方向に対して傾斜した方向に開口する配線口を形成することで、センサ部に接続された配線が配線口を通じて屈曲するように外部へと取り出されるため、流動する高圧ガスが配線口を通じて筐体内へと進入することが防止される。その結果、筐体内に進入して流動した高圧ガスがセンサ部に対して触れてしまうことが防止され、センサ部において流動した高圧ガスの温度を検出してしまうことが回避されるため、高圧ガスの正確な温度測定を行うことができる。

本発明の実施の形態に係るインタンクバルブ及び該インタンクバルブの装着されるタンクの一部を示す一部断面構成図である。 図１のインタンクバルブにおける検出部近傍を示す拡大断面図である。 図２に示す検出部の分解斜視図である。 図２に示す検出部の他端部側から見た平面図である。

本発明に係るインタンクバルブについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。図１において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係るインタンクバルブを示す。

このインタンクバルブ１０は、例えば、燃料電池車両の燃料電池システムに用いられ、高圧ガスである水素ガスをタンク１２へと充填、又は、前記タンク１２から前記燃料電池システムへと供給（放出）する目的で用いられる。なお、図１においては、タンク１２の開口部１２ａ近傍のみを図示している。

インタンクバルブ１０は、図１に示されるように、例えば、タンク１２の一端部に形成された開口部１２ａに設けられ、内部に水素ガスの流通する流路１４を有したボディ１６と、該ボディ１６の端部に連結される駆動ユニット１８と、前記タンク１２内における水素ガスの状態を検出する検出部２０とを含む。なお、タンク１２は、その両端部が略半球状に形成された筒体からなる。

ボディ１６は、例えば、金属製材料から形成され、軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って直線状に形成されタンク１２の開口部１２ａに装着されるボディ本体２２と、該ボディ本体２２に対して側方へ突出した配管接続部２４と、該配管接続部２４とは反対方向に突出した電源接続部２６とを有する。ボディ本体２２は、その一端部がタンク１２の外側に突出した状態で、略中央部がタンク１２の開口部１２ａへと挿入されることで固定される。一方、ボディ本体２２の他端部側は、タンク１２の内部に収納されている。

このボディ本体２２の内部には、軸方向に沿って延在した流路１４が形成され、その一端部が配管接続部２４に形成された接続流路２８と接続されると共に、他端部が駆動ユニット１８のハウジング３０と連通している。この配管接続部２４には、例えば、図示しない水素ガス供給装置や燃料電池システムが配管を介して選択的に接続される。

電源接続部２６には、例えば、図示しない制御装置と接続されたカプラ（図示せず）が着脱自在に設けられ、該電源接続部２６には、駆動ユニット１８を構成するソレノイド部（図示せず）へ通電するためのリード線や、検出部２０によって検出された検出信号を出力するためのリード線（配線）８０が内蔵されている。そして、電源接続部２６に対してカプラが接続されることで、図示しない制御装置からの制御信号が駆動ユニット１８へと伝達され、検出部２０によって検出された検出信号が前記制御装置へと出力される。

駆動ユニット１８は、円筒状のハウジング３０の内部に通電作用下に励磁するソレノイド部（図示せず）を有し、該ソレノイド部の励磁作用下に弁体を開閉動作させることで流路１４の連通状態を切り替えている。

検出部２０は、図１〜図４に示されるように、例えば、駆動ユニット１８の他端部に連結されるセンサハウジング（筐体）３４と、該センサハウジング３４の内部に収納される検出センサ３６と、前記センサハウジング３４の外周側を覆うチューブ３８とを有し、図２に示されるように、前記センサハウジング３４の一端部中央には、駆動ユニット１８の他端部中央に形成されたロケートピン４０が挿入される。このロケートピン４０は、検出部２０を駆動ユニット１８の他端部へと組み付ける際、ハウジング３０のロケート孔４２へと挿入させることで、前記検出部２０が前記駆動ユニット１８と同軸上で連結される。

このセンサハウジング３４は、図１〜図４に示されるように、例えば、第１及び第２筐体４４、４６から形成され、前記第１筐体４４と前記第２筐体４６とが前記センサハウジング３４の軸線と直交する方向に２分割可能に形成されている（図３参照）。

第１筐体４４は、図２及び図３に示されるように、センサハウジング３４の一端部となり断面半円状に形成された第１本体部４８と、該第１本体部４８に対して他端部側（矢印Ｂ方向）へと延在した断面半円状の第１壁部５０と、前記第１壁部５０の内部に設けられるセンサ保持部（固定部）５２とを含む。この第１壁部５０は、他端部近傍の外周面が該他端部側（矢印Ｂ方向）に向かって徐々に縮径するテーパ状に形成される。

センサ保持部５２は、第１壁部５０の内壁面から略直交するように突出すると共に、その一端面及び他端面が略平面状に形成される。また、センサ保持部５２には、センサハウジング３４の軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って貫通した第１連通孔（連通孔）５６が形成される。そして、センサ保持部５２は、第１壁部５０の他端部となる位置、すなわち、第１筐体４４の他端部に形成される（図３参照）。

第２筐体４６は、センサハウジング３４の一端部に形成され駆動ユニット１８に取り付けられる取付部５８と、該取付部５８に対して他端部側（矢印Ｂ方向）に形成された第２本体部６０と、前記第２本体部６０に対してさらに他端部側（矢印Ｂ方向）へと延在した断面半円状の第２壁部６２とを含む。この第２壁部６２は、第１筐体４４と同様に、その他端部近傍の外周面が該他端部側（矢印Ｂ方向）に向かって徐々に縮径するテーパ状に形成される。

取付部５８は、その略中央部にロケートピン４０の挿入されるロケート孔４２が形成されている。そして、取付部５８には、図２に示されるように、駆動ユニット１８の他端部に固定された取付具６４が係合されることで、前記駆動ユニット１８の他端部に対して検出部２０が連結される。

第２本体部６０は、第２筐体４６が第１筐体４４と組み付けられセンサハウジング３４を構成する際、第１本体部４８に臨み当接する位置に設けられる。

そして、第１本体部４８と第２本体部６０とが当接した状態で、図示しない結合部材を係合させることで、第１筐体４４と第２筐体４６とが一体的に組み付けられた状態で固定される。この結合部材は、例えば、断面Ｃ字状の止め輪とし、その径方向内側への弾発力によって第１筐体４４と第２筐体４６とを結合して径方向に拘束するようにしてもよいし、前記止め輪の代わりに、例えば、針金等の線材とし、第１筐体４４と第２筐体４６に対して巻き付けることで組み付けるようにしてもよい。

具体的には、センサハウジング３４は、第１本体部４８と第２本体部６０とが組み合わされ、第１壁部５０と第２壁部６２とが組み合わされた状態となり、前記第１及び第２壁部５０、６２から円筒状のセンサ収納部６９が構成される。また、センサハウジング３４の他端部側は、その外周面が徐々に縮径したテーパ状となる。

このセンサ収納部６９の内部には、図２及び図３に示されるように、センサ保持部５２とガイド壁７４とに囲まれ検出センサ３６の収納されるセンサ空間部Ｓを有する。

一方、第２本体部６０の内部には、検出センサ３６のリード線８０を保持するための一組の保持溝７０が形成されると共に、前記取付部５８側となる一端部側方には配線口７２が開口している。保持溝７０は、例えば、断面半円状で軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って所定長さで延在し、互いに略平行に設けられている。

配線口７２は、第２本体部６０において取付部５８の近傍に形成され、該第２本体部６０の外周側に向かって開口することで、前記第２本体部６０の内部と外部とを連通させている。換言すれば、配線口７２は、保持溝７０の延在方向と略直交方向に開口している。なお、配線口７２は、略直交方向に開口する場合に限定されず、例えば、第２本体部６０の軸線に対して所定角度傾斜した斜め上方向や斜め下方向に開口するように形成してもよい。

第２壁部６２の内部には、第２本体部６０の他端部から該第２壁部６２の延在方向（矢印Ｂ方向）に沿って立設したガイド壁（固定部）７４が形成される。このガイド壁７４は、センサ保持部５２の一端部となる位置に所定高さで形成され、その略中央部には鉛直方向に沿って長尺な略長円状の第２連通孔（連通孔）７６が形成される。そして、ガイド壁７４は、第１筐体４４と第２筐体４６とが組み合わされた状態で、センサ保持部５２の一端面に当接するように設けられる。

検出センサ３６は、例えば、検出素子として測温抵抗体、熱電対、サーミスタを有したセンサ部７８を有し、前記センサ部７８の一端部にはリード線８０が接続されている。なお、センサ部７８は、金属製材料からなる断面長円状のカバー部材８２の内部に収納されている（図２参照）。

そして、水素ガスの温度に応じて変化する抵抗値をセンサ部７８から電気信号としてリード線８０を通じて図示しない制御装置へと出力することで、前記電気信号に基づいた前記温度が算出される。

このセンサ部７８は、検出素子を有した一端部がセンサ保持部５２の第１連通孔５６に臨むように軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って配置されると共に、その側面がガイド壁７４の第２連通孔７６に臨むように配置される。

そして、センサ部７８の他端部から取り出された導線８４がまとめられリード線８０として保持溝７０の内部に挿通され、保持溝７０内に設けられたターミナル８６によって保持されると共に、前記保持溝７０に保持された後、屈曲するように配線口７２へと導かれ、前記配線口７２からセンサハウジング３４の外側へと導出される。そして、駆動ユニット１８及びボディ１６の外側に沿って延在した後、電源接続部２６に内蔵される。

チューブ３８は、例えば、樹脂製材料で形成された熱収縮チューブであり、センサハウジング３４の外周側に挿通させた状態で加熱することで収縮して該センサハウジング３４の一部を覆う。これにより、チューブ３８は、分割構造である第１筐体４４と第２筐体４６とを結合して拘束している。

そして、図１に示されるように、センサハウジング３４の配線口７２からリード線８０を外側へと取り出すことで屈曲された後、駆動ユニット１８側（矢印Ａ方向）に向かって軸方向へ延在している。なお、チューブ３８は、その一端部が配線口７２及び該配線口７２から外部へと取り出されたリード線８０の一部を覆うような構成としてもよい。

本発明の実施の形態に係るインタンクバルブ１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。

先ず、図示しない水素ガス供給装置から水素ガスがタンク１２へと充填される場合について説明する。なお、ボディ１６の配管接続部２４には、予め水素ガス供給装置（図示せず）が接続されている。

図示しない水素ガス供給装置から水素ガスが配管接続部２４の接続流路２８へと供給されると、前記接続流路２８に設けられた逆止弁（図示せず）が前記水素ガスの圧力によって自動的に開かれ弁開状態となる。

そして、水素ガスは、接続流路２８から流路１４へと流れた後、駆動ユニット１８の内部を経てタンク１２内へと供給され充填される。

また、この際、タンク１２内に導入された水素ガスが検出部２０における第１連通孔５６を通じてセンサ部７８に触れることで、流動している前記水素ガスがセンサ部７８に対して吹きかかることがなく、より正確な前記水素ガスの温度が検出される。このセンサ部７８で検出された温度が検出信号としてリード線８０を通じて電源接続部２６へと出力され、カプラを介して図示しない制御装置へと出力されることで電気信号に基づいた水素ガスの正確な温度が算出される。

さらに、センサ部７８及びカバー部材８２は、その外周面に臨んで開口した第２連通孔７６を通じて水素ガスに触れることで該水素ガスと同一温度へと好適に調温される。換言すれば、水素ガスによって加熱されたセンサ部７８及びカバー部材８２の熱が第２連通孔７６を通じて好適に放熱され冷却される。

すなわち、高温となった水素ガスによってセンサ部７８及びカバー部材８２が加熱された際に、該水素ガスの温度が低下したにもかかわらず前記カバー部材８２が保熱していることで実際の温度より高い温度が検出されてしまうことが懸念される。このような場合でも、カバー部材８２の外周面に臨むように大きく開口した第２連通孔７６を介してセンサ部７８を含むカバー部材８２を好適に放熱させることで、前記カバー部材８２が前記水素ガスより高温の状態のままとなることが防止され、センサ部７８によって常に正確な温度測定がなされる。

次に、上述したようにタンク１２内に貯留された水素ガスを燃料電池システムへと供給する場合について説明する。この場合、配管接続部２４は、図示しない配管を介して燃料電池システムに予め接続されている。

先ず、図示しない制御装置からの信号が駆動ユニット１８へと伝達されることで、弁体（図示せず）が作動してタンク１２内と流路１４とが連通した状態となる。

そして、タンク１２内の水素ガスが駆動ユニット１８のハウジング３０内へと流れた後、ボディ１６の流路１４及び接続流路２８を通じて、配管接続部２４に接続された燃料電池システム（図示せず）へと供給される。

この場合も、検出部２０の検出センサ３６によって水素ガスの温度を第１連通孔５６を通じて検出し、その検出信号をリード線８０及びカプラを通じて図示しない制御装置へと出力することで、流動した水素ガスが検出センサ３６へと触れることがなく正確な温度が算出される。

なお、上述したセンサハウジング３４は、第１筐体４４と第２筐体４６とを完全に分割可能な構成としているが、これに限定されるものではなく、例えば、前記第１筐体４４の軸方向に沿った端部と前記第２筐体４６の軸方向に沿った端部とを接合したヒンジ構造とし、前記第１筐体４４と前記第２筐体４６とを開閉可能な構成としてもよい。

また、インタンクバルブ１０を通じてタンク１２への充填、又は、前記タンク１２からの放出が行われる高圧ガスは水素ガスに限定されるものではない。

以上のように、本実施の形態では、インタンクバルブ１０を構成する検出部２０において、センサ部７８に接続されたリード線８０が、センサハウジング３４の一端部に開口した配線口７２を通じて屈曲するように外部へと取り出されるため、タンク１２内において流動する水素ガスが前記配線口７２からセンサ空間部Ｓへと進入して前記センサ部７８に触れてしまうことが防止される。その結果、検出センサ３６のセンサ部７８が流動した水素ガスの温度を検出してしまうことが回避され、流動していない水素ガスの温度を検出することで正確な温度測定が可能となる。

また、複数のリード線８０を、センサハウジング３４の配線口７２を通じて外部へと導出させることで該配線口７２を好適に塞ぐことが可能となり、それに伴って、前記配線口７２を通じてタンク１２内の流動した水素ガスがセンサ空間部Ｓの内部へと進入してしまうことが防止される。その結果、検出センサ３６によってセンサハウジング３４内の流動していない水素ガスの温度を正確に検出することが可能となる。

さらに、センサ空間部Ｓの外側となるセンサ保持部５２の他端部側（矢印Ｂ方向）に検出センサ３６が配置される場合と比較し、第１連通孔５６を通じて検出することでより流動していない水素ガスの雰囲気温度を測定することが可能となるため、より正確な水素ガスの温度測定を実現することが可能となる。

さらにまた、第１連通孔５６を、センサ部７８の軸方向端部に臨むように形成することにより、水素ガスを第１連通孔５６を通じて前記センサ部７８の軸方向端部まで導いて検出することが可能となるため、前記第１連通孔５６の内部で流動していない水素ガスの温度を検出することでさらに正確な温度測定が可能となる。

またさらに、第２連通孔７６を、センサ部７８の軸線と略直交する外周面に臨むように形成することにより、水素ガスによって加熱された前記センサ部７８を第２連通孔７６を通じて好適に放熱させることができる。そのため、センサ部７８が熱せられた状態で水素ガスより高温のままとなることが回避され、前記センサ部７８によって水素ガスの温度のみをさらに正確に測定することができる。

さらに、センサハウジング３４の配線口７２近傍が、該センサハウジング３４の外周側を覆うチューブ３８によってリード線８０と共に覆われるため、前記配線口７２を通じた水素ガスの内部への進入をより一層確実に防止することができる。

なお、本発明に係るインタンクバルブは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０…インタンクバルブ １２…タンク
１４…流路 １６…ボディ
１８…駆動ユニット ２０…検出部
３４…センサハウジング ３６…検出センサ
３８…チューブ ４４…第１筐体
４６…第２筐体 ５０…第１壁部
５２…センサ保持部 ５６…第１連通孔
５８…取付部 ６２…第２壁部
６９…センサ収納部 ７０…保持溝
７２…配線口 ７４…ガイド壁
７６…第２連通孔 ７８…センサ部
８０…リード線

Claims (4)

1. 内部に高圧ガスを貯蔵するタンクに設けられ、該高圧ガスの温度を検出するための検出部を前記タンク内に有したインタンクバルブにおいて、
   前記検出部は、前記温度を検知するセンサ部と、
   該センサ部に接続される配線と、
   内部にセンサ部を固定する固定部を有し、前記配線の少なくとも一部を収容する筐体と、
   を備え、
   前記筐体の外周面には、前記配線を前記筐体の外部へ取り出す配線口が形成され、前記配線口が前記センサ部の軸線方向に対して傾斜した方向に開口することを特徴とするインタンクバルブ。
2. 内部に高圧ガスを貯蔵するタンクに設けられ、該高圧ガスの温度を検出するための検出部を有したインタンクバルブにおいて、
   前記検出部は、前記温度を検知するセンサ部と、
   該センサ部に接続される配線と、
   内部に該センサ部を固定する固定部を有し、前記配線の少なくとも一部を収容する筐体と、
   を備え、
   前記筐体の内部空間は、前記固定部によって分離され前記センサ部の配置されるセンサ空間部を有し、
   前記固定部は、前記センサ空間部と前記タンク内とを連通させる少なくとも１つ以上の連通孔を備えることを特徴とするインタンクバルブ。
3. 請求項２記載のインタンクバルブにおいて、
   前記連通孔は、測定部を有した前記センサ部の軸方向端部に臨むように配置されることを特徴とするインタンクバルブ。
4. 請求項２又は３記載のインタンクバルブにおいて、
   前記連通孔は、前記センサ部の軸線と略直交する側面に臨むように配置されることを特徴とするインタンクバルブ。

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