WO2025052539A1 - Body of valve assembly and method for manufacturing body of valve assembly - Google Patents
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- B23H3/00—Electrochemical machining, i.e. removing metal by passing current between an electrode and a workpiece in the presence of an electrolyte
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- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
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- F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
- F17C13/04—Arrangement or mounting of valves
Definitions
- the present disclosure relates to a valve assembly body and a method for manufacturing a valve assembly body.
- Patent Document 1 discloses a valve assembly for controlling the flow of gas. Such a valve assembly is attached to the gas tank of a fuel cell vehicle, for example, to control the flow of hydrogen gas.
- the valve assembly of Patent Document 1 includes a body having a gas flow path and multiple valve subassemblies attached to the body.
- the valve subassembly includes a check valve that prevents hydrogen gas from flowing out of the gas tank, and a solenoid valve that controls the delivery of hydrogen gas to the fuel cell.
- the gas flow path is partitioned by holes that extend linearly and includes multiple flow paths that intersect with each other.
- valve assemblies such as those described above, it is desirable to simplify the structure and extend the service life.
- a body of a valve assembly has a gas flow path including a first flow path and a second flow path.
- the first flow path is configured to be connected to a gas tank that stores gas
- the second flow path is configured to be selectively connected to any one of a plurality of external devices.
- the plurality of external devices include a source of gas to be filled into the gas tank, and a consumer device that consumes gas delivered from the gas tank.
- the second flow path includes a main flow path defined by a hole extending linearly, and a sub-flow path defined by a hole extending linearly and intersecting the main flow path.
- the sub-flow path has an intersecting opening end that opens on an inner circumferential surface of the main flow path. A compressive residual stress is imparted to the peripheral portion of the intersecting opening end in the body.
- a method for manufacturing a body of a valve assembly has a gas flow path including a first flow path and a second flow path.
- the first flow path is configured to be connected to a gas tank that stores gas
- the second flow path is configured to be selectively connected to any one of a plurality of external devices.
- the plurality of external devices include a source of gas to be filled into the gas tank, and a consumer device that consumes gas delivered from the gas tank.
- the second flow path includes a main flow path defined by a linearly extending hole, and a secondary flow path defined by a linearly extending hole and intersecting with the main flow path.
- the secondary flow path has an intersecting opening end that opens on an inner peripheral surface of the main flow path.
- a peripheral portion of the intersecting opening end in the body has a concave surface that is recessed with respect to a center line of either the main flow path or the secondary flow path.
- the concave surface is configured such that an angle formed by the peripheral portion is larger than an intersecting angle of the secondary flow path with respect to the main flow path in a cross section including the center lines of the main flow path and the secondary flow path.
- the manufacturing method includes a flow path forming step for forming the second flow path in the body, and a chamfering step for forming the concave surface on the peripheral portion.
- a method for manufacturing a body of a valve assembly has a gas flow path including a first flow path and a second flow path.
- the first flow path is configured to be connected to a gas tank that stores gas
- the second flow path is configured to be selectively connected to any one of a plurality of external devices.
- the plurality of external devices include a source of gas to be filled into the gas tank, and a consumer device that consumes gas delivered from the gas tank.
- the second flow path includes a main flow path defined by a linearly extending hole, and a sub-flow path defined by a linearly extending hole and intersecting the main flow path.
- the sub-flow path has an intersecting opening end that opens on an inner circumferential surface of the main flow path.
- the manufacturing method includes a flow path forming step of forming the second flow path in the body, and a compression processing step of imparting compressive residual stress to a peripheral portion of the intersecting opening end in the body.
- FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a body of a valve assembly of one embodiment and a valve subassembly attached to the body.
- FIG. 2 is a schematic enlarged cross-sectional view of the body of FIG. 1 during the formation of a second flow passage;
- 2 is a schematic enlarged cross-sectional view showing the pressure of hydrogen gas acting on an inner circumferential surface of a second flow passage of the body of FIG. 1 .
- FIG. 2 is a schematic enlarged cross-sectional view of the body of FIG. 1 during compression processing of a second flow passage;
- FIG. 2 is a schematic enlarged cross-sectional view of the body of FIG. 1 after compression processing is performed on a second flow passage;
- FIG. 2 is a perspective view of a first portion of a second flow passage of the body of FIG. 1 as viewed from a second portion.
- FIG. 2 is a schematic enlarged cross-sectional view showing an intersection between a first portion and a second portion in a second flow passage of the body of FIG. 1 ;
- FIG. 2 is a perspective view of a third portion of a second flow passage of the body of FIG. 1 as viewed from the second portion.
- FIG. 2 is a flowchart showing a procedure for manufacturing the body of FIG. 1 .
- FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the second flow path in FIG. 7 during chamfering of the intersection portion.
- FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the second flow path in FIG. 7 during chamfering of the intersection portion.
- the valve assembly 1 shown in Fig. 1 is mounted on, for example, a gas tank 2 of a fuel cell vehicle.
- High-pressure hydrogen gas for example, about 72.5 MPa, is stored in the gas tank 2.
- the valve assembly 1 is selectively connected to any one of a plurality of external devices 3.
- the plurality of external devices 3 includes a supply source 4 of hydrogen gas to be filled into the gas tank 2, and a consumer device 5 that consumes the hydrogen gas delivered from the gas tank 2.
- the supply source 4 is, for example, a hydrogen station, and is connected to the valve assembly 1 via a pipe 6.
- the consumer device 5 is, for example, a fuel cell mounted on an automobile, and is connected to the valve assembly 1 via a pipe 7.
- the valve assembly 1 controls the flow of hydrogen gas to be filled into the gas tank 2 and the hydrogen gas to be delivered from the gas tank 2.
- the valve assembly 1 includes a body 11 having a gas flow path, and a plurality of valve subassemblies attached to the body 11.
- the gas flow path includes a first flow path 12 connected to a gas tank 2, and a second flow path 13 connected to an external device 3.
- the plurality of valve subassemblies include, for example, a manual valve 14, a combination valve 15, a safety valve 16, a check valve 17, and an excess flow prevention valve 18.
- the plurality of valve subassemblies may include any valve subassembly in addition to or in place of these valve subassemblies.
- the valve assembly 1 may further include a fitting 19 for connecting a pipe 6 or a pipe 7.
- the body 11 is made of, for example, a forged metal material.
- the body 11 is, for example, a rectangular parallelepiped with a protruding portion.
- the body 11 of this embodiment is a continuous one-piece product without any seams.
- the outer surface of the body 11 includes a first side surface 11a, a second side surface 11b, a third side surface 11c, and a fourth side surface 11d.
- the first side surface 11a and the third side surface 11c are, for example, parallel to each other.
- the second side surface 11b and the fourth side surface 11d are, for example, parallel to each other.
- the first side surface 11a and the third side surface 11c are, for example, perpendicular to the second side surface 11b and the fourth side surface 11d.
- the body 11 has a number of mounting holes corresponding to the components to be attached to the body 11.
- the multiple mounting holes include, for example, a fitting mounting hole 21 for mounting the fitting 19, a manual valve mounting hole 22 for mounting the manual valve 14, an integrated mounting hole 23 which is a first mounting hole for mounting the safety valve 16 and the check valve 17, and a combined valve mounting hole 24 which is a second mounting hole for mounting the combined valve 15.
- the integrated mounting hole 23 has a safety valve mounting hole 25 to which the safety valve 16 is attached, and a check valve mounting hole 26 to which the check valve 17 is attached.
- the fitting mounting hole 21 is, for example, a round hole and opens to the first side surface 11a.
- the bottom surface of the fitting mounting hole 21 is, for example, a plane parallel to the first side surface 11a.
- the manual valve mounting hole 22 is, for example, a round hole and opens to the second side surface 11b.
- the bottom surface of the manual valve mounting hole 22 is, for example, a plane parallel to the second side surface 11b.
- the integrated mounting hole 23 is, for example, a stepped round hole and opens to the third side surface 11c.
- the safety valve mounting hole 25 is, for example, a round hole and opens to the third side surface 11c, which is the outer surface of the body 11.
- the check valve mounting hole 26 is, for example, a round hole with a smaller diameter than the safety valve mounting hole 25 and opens to the bottom surface of the safety valve mounting hole 25.
- a release hole 27 communicating with the outside is provided on the inner surface of the safety valve mounting hole 25.
- the bottom surface of the check valve mounting hole 26 is, for example, a plane parallel to the third side surface 11c.
- the combined valve mounting hole 24 is, for example, a circular hole and opens to the fourth side surface 11d.
- the bottom surface of the combined valve mounting hole 24 is, for example, a plane parallel to the fourth side surface 11d.
- the first flow path 12 includes a filling portion 31 that connects the integrated mounting hole 23 to the gas tank 2, and a delivery portion 32 that connects the combined valve mounting hole 24 to the gas tank 2.
- the filling portion 31 and the delivery portion 32 are partitioned by the inner circumferential surface of one or more circular holes that extend linearly, for example.
- the filling portion 31 opens, for example, to the inner circumferential surface of the integrated mounting hole 23.
- the safety valve 16 and the check valve 17 are connected to the gas tank 2 via the filling portion 31.
- the delivery portion 32 opens, for example, to the inner circumferential surface of the combined valve mounting hole 24.
- the combined valve 15 is connected to the gas tank 2 via the delivery portion 32.
- the filling portion 31 and the delivery portion 32 may be independent flow paths.
- the flow path cross-sectional area of the filling portion 31 in this embodiment is larger than the flow path cross-sectional area of the delivery portion 32 over its entire area.
- the cross-sectional flow area of the filling portion 31 may be the same as or smaller than the cross-sectional flow area of the delivery portion 32.
- the second flow passage 13 includes a first portion 33, a second portion 34, a third portion 35, and a fourth portion 36.
- the entire second flow passage 13, the fitting mounting hole 21, the manual valve mounting hole 22, the integrated mounting hole 23, and the composite valve mounting hole 24 are arranged in the same plane. In other embodiments, for example, at least a portion of the second flow passage 13 and the associated mounting holes do not have to be arranged in the same plane.
- the first portion 33, the second portion 34, the third portion 35, and the fourth portion 36 are each defined by, for example, the inner circumferential surface of a straight-lined circular hole.
- the first portion 33, the second portion 34, the third portion 35, and the fourth portion 36 are formed by drilling holes in the body 11 using a tool such as a drill.
- the first portion 33 opens into the bottom surface of the fitting mounting hole 21 and extends linearly in a direction perpendicular to the first side surface 11a.
- the first portion 33 has a first end that opens into the bottom surface of the fitting mounting hole 21 and a second end opposite the first end.
- the first end of the first portion 33 is connected to the supply source 4 or the consumer device 5 via the fitting 19.
- the first end of the first portion 33 is used as a common port 37 that is an inlet for hydrogen gas supplied from the supply source 4 and an outlet for hydrogen gas sent to the consumer device 5. Therefore, the second flow path 13 includes the common port 37.
- the first portion 33 has, for example, a substantially uniform circular cross section throughout the entire extension direction.
- the second portion 34 opens into the bottom surface of the manual valve mounting hole 22 and extends linearly from the bottom surface of the manual valve mounting hole 22 in a direction perpendicular to the second side surface 11b.
- the second portion 34 has a first end that opens into the bottom surface of the manual valve mounting hole 22 and a second end opposite the first end.
- the second end of the first portion 33 opens into the inner peripheral surface of the second portion 34.
- the first portion 33 intersects with the second portion 34 so that its second end opens into the inner peripheral surface of the second portion 34. Therefore, the second portion 34 corresponds to the main flow path, the first portion 33 corresponds to the secondary flow path that intersects with the second portion 34, and the second end of the first portion 33 corresponds to the intersecting opening end.
- the first portion 33 and the second portion 34 extend in a direction perpendicular to the first side surface 11a and the second side surface 11b, respectively, as described above, the first portion 33 is perpendicular to the second portion 34. That is, the intersection angle of the first portion 33 with respect to the second portion 34 is approximately 90°.
- the inner diameter of the second portion 34 changes in a step-like manner with a boundary at a position on the rear side of the intersection position with the first portion 33 as a boundary. That is, the second portion 34 has a step portion.
- the inner diameter of the small diameter portion located on the rear side of the step portion in the second portion 34 is smaller than the inner diameter of the large diameter portion located on the front side of the step portion.
- Each of the large diameter portion and the small diameter portion of the second portion 34 has, for example, a substantially uniform circular cross section over the entire extension direction.
- the inner diameter of the first portion 33 is smaller than the inner diameter of the large diameter portion of the second portion 34. As described below, the area of the second portion 34 that is in front of the intersection with the first portion 33 is blocked by the manual valve 14.
- the third portion 35 opens, for example, into the bottom surface of the integrated mounting hole 23 (check valve mounting hole 26) and extends linearly from the bottom surface of the integrated mounting hole 23 in a direction perpendicular to the third side surface 11c.
- the third portion 35 has a first end that opens into the bottom surface of the integrated mounting hole 23 and a second end opposite the first end.
- the third portion 35 intersects with the second portion 34 so that its second end opens into the inner peripheral surface of the second portion 34. In other words, the second end of the third portion 35 opens into the inner peripheral surface of the second portion 34.
- the second portion 34 corresponds to the main flow path
- the third portion 35 corresponds to a secondary flow path that intersects with the second portion 34
- the second end of the third portion 35 corresponds to the intersecting opening end.
- the third portion 35 is perpendicular to the second portion 34. That is, the intersection angle of the third portion 35 with the second portion 34 is approximately 90°.
- the third portion 35 is perpendicular to, for example, the small diameter portion of the second portion 34.
- the third portion 35 connects the second portion 34 to the integrated mounting hole 23.
- the third portion 35 has, for example, a substantially uniform circular cross section throughout the entire extension direction.
- the inner diameter of the third portion 35 is approximately equal to the inner diameter of the small diameter portion of the second portion 34.
- the fourth portion 36 opens, for example, on the bottom surface of the composite valve mounting hole 24 and extends linearly from the bottom surface of the composite valve mounting hole 24 in a direction perpendicular to the fourth side surface 11d. Therefore, the fourth portion 36 extends linearly in a direction parallel to the second portion 34.
- the fourth portion 36 has a first end that opens on the bottom surface of the composite valve mounting hole 24 and a second end opposite the first end. The second end of the fourth portion 36 is connected to the second end of the second portion 34.
- the fourth portion 36 communicates with the composite valve mounting hole 24.
- the fourth portion 36 has, for example, a substantially uniform circular cross section throughout the entire extension direction. In this embodiment, the fourth portion 36 is provided coaxially with the second portion 34, for example, but in other embodiments, the axis of the fourth portion 36 does not have to coincide with the axis of the second portion 34.
- the second flow path 13 connects the fitting mounting hole 21 (external device) to the combined valve mounting hole 24 (combined valve 15) and the integrated mounting hole 23 (safety valve 16 and check valve 17).
- the path between the common port 37 and the fourth part 36 in the second flow path 13 is bent at a right angle only at one point between the first part 33 and the second part 34.
- the path between the common port 37 and the fourth part 36 in the second flow path 13 is L-shaped.
- the path between the common port 37 and the third part 35 is bent at a right angle between the first part 33 and the second part 34, and is also bent at a right angle between the second part 34 and the third part 35 so that the third part 35 moves away from the first part 33.
- the path between the common port 37 and the third part 35 is crank-shaped.
- the joint 19 is made of, for example, a metal material.
- the joint 19 is, for example, cylindrical.
- the joint 19 has a joint flow path 38.
- the joint flow path 38 is defined, for example, by the inner circumferential surface of a linearly extending circular hole.
- the joint flow path 38 extends linearly, for example, along the axial direction of the joint 19, and opens at both end faces of the joint 19.
- the joint 19 is fixed to the joint mounting hole 21 by any fixing method, for example, screw fastening or press fitting.
- the joint flow path 38 communicates with the first part 33.
- One of the pipes 6 and 7 is connected to the joint 19.
- the supply source 4 or the consumer device 5 is connected to the second flow path 13 via the joint flow path 38.
- the manual valve 14 includes a manual valve housing 41 and a manual valve element 42.
- the manual valve housing 41 is, for example, cylindrical.
- the manual valve housing 41 is fixed to the manual valve mounting hole 22 by any fixing method, for example, screw fastening or press fitting.
- the manual valve element 42 is, for example, columnar.
- the manual valve element 42 is accommodated in the manual valve housing 41, for example, by screw fastening, so as to be movable along the second portion 34 of the second flow path 13 and to be able to hold its position within the manual valve housing 41.
- the tip of the manual valve body 42 abuts against the step of the second part 34, restricting the flow of hydrogen gas between the first part 33 and the second part 34.
- the tip of the manual valve body 42 moves away from the step of the second part 34, allowing the flow of hydrogen gas between the first part 33 and the second part 34.
- the manual valve body 42 blocks the area of the second part 34 in front of the intersection with the first part 33.
- the combined valve 15 is attached to the combined valve mounting hole 24.
- the combined valve 15 has a solenoid valve section that functions as a solenoid valve, and a check valve section that functions as a check valve.
- the solenoid valve section corresponds to the solenoid valve, which is a valve subassembly
- the check valve section corresponds to the check valve, which is a valve subassembly.
- the solenoid valve and the check valve are attached to the single combined valve mounting hole 24.
- the combined valve 15 controls the flow of hydrogen gas between the delivery portion 32 of the first flow path 12 and the fourth portion 36 of the second flow path 13.
- the solenoid valve unit controls the flow of hydrogen gas between the delivery portion 32 and the fourth portion 36.
- the check valve unit is disposed between the solenoid valve unit and the fourth portion 36.
- the check valve unit allows the flow of hydrogen gas from the delivery portion 32 to the fourth portion 36, while restricting the flow of hydrogen gas from the fourth portion 36 to the delivery portion 32.
- hydrogen gas in the gas tank 2 is delivered via the fourth portion 36.
- high-pressure hydrogen gas is prevented from acting on the solenoid valve unit.
- the safety valve 16 has an inlet 43 that communicates with the first flow path 12 regardless of whether the check valve 17 is open or closed.
- the safety valve 16 When the temperature of the safety valve 16 is equal to or lower than the threshold temperature, the safety valve 16 is in a closed state in which the hydrogen gas flowing into the inlet 43 is not released to the outside.
- the safety valve 16 exceeds the threshold temperature, the safety valve 16 irreversibly changes from a closed state to an open state. In the open state, the safety valve 16 releases the hydrogen gas flowing into the inlet 43 to the outside via the release hole 27.
- the threshold temperature is set in advance so that the pressure of the hydrogen gas in the gas tank 2 does not become excessive and damage the gas tank 2.
- the check valve 17 is configured to prevent the backflow of the gas filled in the gas tank 2. Specifically, the check valve 17 regulates the flow of hydrogen gas from the filling portion 31 of the first flow path 12 to the third portion 35 of the second flow path 13, while allowing the flow of hydrogen gas from the third portion 35 to the filling portion 31.
- the overflow prevention valve 18 is provided in the joint flow path 38.
- the overflow prevention valve 18 is configured to restrict the flow of hydrogen gas when the flow rate of hydrogen gas flowing in a specified direction through the joint flow path 38 exceeds a predetermined amount.
- the specified direction is, for example, the direction in which hydrogen gas is delivered from the gas tank 2 to the consumer device 5.
- the overflow prevention valve 18 does not restrict the flow rate of hydrogen gas in the direction opposite to the specified direction, i.e., the direction in which hydrogen gas is filled from the supply source 4 into the gas tank 2.
- the supply source 4 When hydrogen gas is filled into the gas tank 2, the supply source 4 is connected to the joint 19 via the pipe 6. When hydrogen gas is supplied from the supply source 4, the hydrogen gas flows into the check valve 17 via the joint flow path 38, the first portion 33, the second portion 34, and the third portion 35 of the second flow path 13. As described above, the check valve 17 is configured to allow hydrogen gas to flow from the third portion 35 to the filling portion 31, and therefore is in an open state. As a result, the third portion 35 communicates with the filling portion 31 of the first flow path 12. As a result, hydrogen gas is filled into the gas tank 2 via the filling portion 31. At this time, hydrogen gas also flows into the check valve portion of the combined valve 15 from the second portion 34 of the second flow path 13 via the fourth portion 36. However, the check valve portion is configured to restrict the flow of hydrogen gas from the fourth portion 36 to the delivery portion 32, and therefore is in a closed state. As a result, hydrogen gas does not flow from the second flow path 13 to the delivery portion 32.
- a portion of the second flow path 13 is used as a hydrogen gas filling path and a hydrogen gas supply path.
- a portion of the hydrogen gas filling path and a portion of the hydrogen gas supply path are shared. This simplifies the shape of the gas flow path compared to when the filling path and the supply path are independent of each other.
- the second flow passage 13 is formed by drilling as described above, a tensile residual stress is imparted to the surface layer including the inner circumferential surface of the second flow passage 13.
- the second flow passage 13 is formed by removing a part of the body 11 by tearing it off with the cutting edge 51 of a rotating tool. Therefore, when the second flow passage 13 is formed, a tensile stress acts on the surface layer of the second flow passage 13. As a result, a tensile residual stress is imparted to the surface layer of the second flow passage 13.
- tensile stress acts on the surface layer of the second flow path 13 due to the pressure of hydrogen gas flowing inside. More specifically, when hydrogen gas pressure acts on the inner circumferential surface of the second flow path 13, the inner circumferential surface expands as shown by the two-dot chain line in FIG. 3. As a result, tensile stress acts on the surface layer of the second flow path 13. Furthermore, this tensile stress is superimposed on the tensile residual stress imparted when the flow path was formed, and a large tensile stress acts on the surface layer of the second flow path 13.
- tensile stress is repeatedly applied to the surface layer of the second flow path 13 due to pressure changes accompanying the filling and discharge of hydrogen gas. More specifically, when hydrogen gas is being filled, the pressure of the hydrogen gas in the second flow path 13 changes from a low state to a high state as hydrogen gas flows into the second flow path 13 from the supply source 4. Hydrogen gas is filled every time the amount of hydrogen gas stored in the gas tank 2 decreases. Therefore, tensile stress is repeatedly applied to the surface layer of the second flow path 13 due to pressure changes accompanying the filling of hydrogen gas. Furthermore, when hydrogen gas is being discharged, the pressure of the hydrogen gas in the second flow path 13 changes from a low state to a high state as the combined valve 15 opens and hydrogen gas flows into the second flow path 13.
- Hydrogen gas is discharged every time hydrogen gas is consumed by the consumer device 5. Therefore, tensile stress is repeatedly applied to the surface layer of the second flow path 13 due to pressure changes accompanying the discharge of hydrogen gas.
- part of the filling path and part of the supply path are shared, so tensile stress acts on this shared part more frequently.
- stress concentration occurs at the intersection of the second flow passages 13 in the body 11. More specifically, as shown in FIG. 1, stress concentration occurs at the peripheral portion 61 of the second end, which is the intersection opening end of the first portion 33, and at the peripheral portion 71 of the second end, which is the intersection opening end of the third portion 35.
- the compression process may be a reaming process or a roller burnishing process.
- the compression process is performed on the entire first portion 33, second portion 34, and third portion 35 of the second flow path 13. In other embodiments, for example, compression may be applied only to the peripheral portions 61 and 71.
- the peripheral portions 61, 71 have first concave surfaces 62, 72 and second concave surfaces 63, 73.
- the plane including the center line L1 of the first portion 33 and the center line L2 of the second portion 34 will be referred to as the first plane
- the plane including the center line L2 of the second portion 34 and the center line of the third portion 35 will be referred to as the second plane.
- the entire second flow path 13 is disposed within the same plane, and therefore in this embodiment, the first plane coincides with the second plane.
- Figure 6 is a cross section of the body 11 cut by the first plane.
- the cross section of the body 11 cut by the second plane, particularly the cross section near the peripheral portion 71, is omitted as it is similar to Figure 6.
- the first concave surface 62 of the peripheral portion 61 forms an annular shape extending along the circumferential direction of the first portion 33 when viewed from a direction along the center line L1 of the first portion 33.
- the first concave surface 62 is provided around the entire circumference of the peripheral portion 61.
- the first concave surface 62 is concave with respect to the center line L2 of the second portion 34, which is the main flow path.
- the first concave surface 62 is concave, for example, in an arc shape.
- the second concave surface 63 of the peripheral portion 61 is provided continuously with the first concave surface 62.
- the second concave surface 63 is provided only in a portion of the circumferential range of the peripheral portion 61, including the portion intersecting with the first plane.
- the circumferential range in which the second concave surface 63 is provided is any range smaller than 180°, and is set to a range of, for example, about 60° to 150°. That is, the second concave surface 63 is in the shape of an arc extending along the circumferential direction of the first portion 33 when viewed from a direction along the center line L1 of the first portion 33.
- the second concave surface 63 is concave with respect to the center line L1 of the first portion 33, which is the secondary flow path, in a cross-sectional view including the center lines L1 and L2 of the first portion 33 and the second portion 34.
- the second concave surface 63 is concave, for example, in the shape of an arc.
- the angle of the peripheral portion 61 before chamfering is approximately 90°, whereas the angle of the peripheral portion 61 after chamfering is an obtuse angle greater than 90°.
- the first concave surface 62 and the second concave surface 63 have a shape such that the angle of the peripheral portion 61 is greater than the intersection angle of the first portion 33 with the second portion 34 in a cross section including the center lines L1, L2 of the first portion 33 and the second portion 34.
- the peripheral portion 61 before chamfering is indicated by a two-dot chain line.
- the first concave surface 72 is provided only in a portion of the circumferential range of the peripheral portion 71, including the portion that intersects with the second plane. That is, the first concave surface 72 of the peripheral portion 71 is in the shape of an arc extending along the circumferential direction of the third portion 35 when viewed from a direction along the center line of the third portion 35.
- the circumferential range in which the first concave surface 72 is provided may be set, for example, similar to that of the second concave surface 63.
- the first concave surface 72 is concave with respect to the center line L2 of the second portion 34, which is the main flow path, in a cross-sectional view including the center line L2 of the second portion 34 and the center line of the third portion 35.
- the first concave surface 72 is concave, for example, in the shape of an arc.
- the second concave surface 73 of the peripheral portion 71 is provided continuous with the first concave surface 72.
- the second concave surface 73 is provided only in a portion of the circumferential range of the peripheral portion 71, including the portion intersecting with the second plane. That is, the second concave surface 73 is in the shape of an arc extending along the circumferential direction of the third portion 35 when viewed from the direction along the center line of the third portion 35.
- the circumferential range in which the second concave surface 73 is provided may be set, for example, similar to that of the second concave surface 63.
- the second concave surface 73 is concave with respect to the center line of the third portion 35, which is the secondary flow path, in a cross-sectional view including the center line L2 of the second portion 34 and the center line of the third portion 35.
- the second concave surface 73 is concave, for example, in the shape of an arc.
- the angle of the peripheral portion 71 after chamfering is an obtuse angle greater than 90°.
- the first concave surface 72 and the second concave surface 73 have a shape such that the angle of the peripheral portion 71 is greater than the intersection angle of the third portion 35 with the second portion 34 in a cross section including the center line L2 of the second portion 34 and the center line of the third portion 35.
- an unprocessed body which is the body 11 before a plurality of mounting holes and gas flow paths are formed, is prepared (step 101).
- a plurality of mounting holes and gas flow paths are formed in the unmachined body (step 102).
- the plurality of mounting holes and the first flow path 12 may be formed before forming the second flow path 13, or the plurality of mounting holes and the first flow path 12 may be formed after forming the second flow path 13.
- the second flow path 13 is formed by a hole drilling process as described above.
- the plurality of mounting holes and the first flow path 12 are formed by the same hole drilling process as the second flow path 13, or by a different process.
- step 104 the second flow passage 13 is subjected to compression processing (step 103), and then, the peripheral edges 61, 71 of the first portion 33 and the third portion 35 are subjected to chamfering processing (step 104).
- step 104 a tool 53 is inserted into the second portion 34 to form a first concave surface 62 on the peripheral edge portion 61.
- a first concave surface 72 is formed on the peripheral edge portion 71.
- a tool 53 is inserted into the first portion 33 to form a second concave surface 63 on the peripheral portion 61.
- a tool is inserted into the third portion 35 to form a second concave surface 73 on the peripheral portion 71.
- this manufacturing method may include any other steps before, during, or after steps 101 to 104. Next, the operation and effects of this embodiment will be described.
- the second flow path 13 is configured to be selectively connected to either the supply source 4 or the consumer device 5, a part of the hydrogen gas filling path in the gas flow path and a part of the hydrogen gas supply path can be made common. This simplifies the shape of the gas flow path and simplifies the structure of the body 11 compared to when the filling path and the supply path are independent of each other.
- the angle of the peripheral portion 61 is larger than the intersection angle of the first portion 33 with the second portion 34. Also, because the peripheral portion 71 has a concave surface, the angle of the peripheral portion 71 is larger than the intersection angle of the third portion 35 with the second portion 34. Therefore, for example, it is possible to suppress a sudden change in the cross-sectional shape of the peripheral portions 61, 71 along the second flow path 13. In other words, it is possible to reduce the stress concentration coefficient at the peripheral portions 61, 71. This makes it possible to reduce the stress acting on the peripheral portions 61, 71. As a result, fatigue failure is less likely to occur in the body 11, and the life of the valve assembly 1 can be extended.
- the peripheral portion 61 has a first concave surface 62 that is concave with respect to the center line L2 of the second portion 34, and a second concave surface 63 that is concave with respect to the center line L1 of the first portion 33.
- the second concave surface 63 is provided continuously with the first concave surface 62. This allows the stress concentration coefficient in the peripheral portion 61 to be suitably reduced compared to when the peripheral portion 61 has only the first concave surface 62.
- the peripheral portion 71 also has a first concave surface 72 that is concave with respect to the center line L2 of the second portion 34, and a second concave surface 73 that is concave with respect to the center line of the third portion 35.
- the second concave surface 73 is provided continuously with the first concave surface 72. This allows the stress concentration coefficient in the peripheral portion 71 to be suitably reduced compared to when the peripheral portion 71 has only the first concave surface 72.
- the second concave surface 63 is provided only in a portion of the circumferential range of the peripheral portion 61, including the portion that intersects with the first plane. This reduces the effort required for chamfering compared to providing the second concave surface 63 over the entire circumference of the peripheral portion 61.
- the stress concentration coefficient is maximum at the position of the peripheral portion 61 that intersects with the first plane, and gradually decreases as the distance from this position increases in the circumferential direction. Therefore, with the above configuration, the second concave surface 63 is provided in the portion of the peripheral portion 61 with a high stress concentration coefficient, thereby efficiently reducing the stress acting on the peripheral portion 61.
- first concave surface 72 and the second concave surface 73 are provided only in a portion of the circumferential range of the peripheral portion 71, including the portion that intersects with the second plane. This makes it possible to efficiently reduce the stress acting on the peripheral portion 71 while reducing the effort required for chamfering.
- peripheral portions 61, 71 are given compressive residual stress. Therefore, the tensile stress acting on the surface layer of the gas flow path due to pressure changes accompanying the filling and delivery of hydrogen gas cancels out the compressive residual stress. This reduces the stress acting on the peripheral portions 61, 71.
- the peripheral portion 61 may have only the first concave surface 62 or the second concave surface 63.
- the peripheral portion 71 may have only the first concave surface 72 or the second concave surface 73.
- the first concave surface 62 may be provided only in a portion of the circumferential range of the peripheral portion 61, including the portion that intersects with the first plane.
- the second concave surface 63 may be provided around the entire circumference of the peripheral portion 61.
- the first concave surface 72 and the second concave surface 73 may be provided around the entire circumference of the peripheral portion 71.
- At least one of the chamfering and the compression may be performed on only one of the peripheral portions 61 and 71 . Only chamfering may be performed without performing compression on the peripheral portions 61, 71. In other words, as long as the peripheral portions 61, 71 have a concave surface, compressive residual stress may not be imparted to them.
- the peripheral portions 61, 71 may be subjected to compression processing only without being chamfered. In other words, the peripheral portions 61, 71 may not have a concave surface as long as compressive residual stress is imparted to them.
- the step of performing the compression process may be performed after the step of performing the chamfering process.
- the first portion 33 does not have to be orthogonal to the second portion 34. That is, the intersection angle of the first portion 33 with respect to the second portion 34 may be an acute angle or an obtuse angle, for example, 30°, 45°, 60°, 120°, 135°, 150°, etc.
- the third portion 35 does not have to be orthogonal to the second portion 34.
- At least one of chamfering and compression may be applied to the connecting portion between the second portion 34 and the fourth portion 36 .
- the second flow passage 13 may be formed in the body 11 by a process other than drilling.
- the shape of the second flow path 13 can be changed as appropriate.
- the third portion 35 may intersect with the second portion 34 so as to be arranged coaxially with the first portion 33.
- the fourth portion 36 may be perpendicular to the second portion 34. In this case, at least one of chamfering and compression may be applied to the intersection between the second portion 34 and the fourth portion 36.
- the inner diameter of the first portion 33 may be approximately equal to the inner diameter of the large diameter portion of the second portion 34, or may be larger than the inner diameter of the large diameter portion.
- the inner diameter of the third portion 35 may be larger or smaller than the inner diameter of the small diameter portion of the second portion 34.
- the valve assembly 1 may include a solenoid valve and a check valve independent of the solenoid valve instead of the combined valve 15. Also, the combined valve 15 may have only a solenoid valve portion and not a check valve portion.
- the valve assembly 1 controls the flow of high-pressure hydrogen gas, but is not limited to this and may control the flow of gases other than hydrogen gas.
- the valve assembly includes a plurality of valve subassemblies attached to the body, The body further includes a first mounting hole connected to the first flow path and the second flow path, and a second mounting hole connected to the first flow path and the second flow path,
- the valve subassembly includes: A check valve attached to the first mounting hole; a solenoid valve attached to the second mounting hole,
- the first flow path is a filler portion connecting the first mounting hole to the gas tank; a delivery portion connecting the second mounting hole to the gas tank;
- the second flow path is a common port for inlet of gas supplied from said source and outlet of gas delivered to said consumer; a linear first portion extending from the common port; a linear second portion extending in a direction intersecting the first portion; a linear third portion connecting the first mounting hole to the second portion; a linear fourth portion connecting the second mounting hole to the second portion,
- the check valve is configured to restrict flow of gas from the filling portion to the third portion and to allow flow of gas from the third portion to the filling
- the concave surface may be provided only in a portion of the circumferential range of the peripheral portion, including a portion that intersects with a plane that includes center lines of the main flow path and the sub-flow path.
- the flow passage forming step may include drilling holes in the body.
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Abstract
Description
本開示は、弁アセンブリのボディ及び弁アセンブリのボディの製造方法に関する。 The present disclosure relates to a valve assembly body and a method for manufacturing a valve assembly body.
例えば特許文献1には、ガスの流通を制御するための弁アセンブリが開示されている。こうした弁アセンブリは、例えば燃料電池自動車のガスタンクに装着されて水素ガスの流通を制御する。
For example,
特許文献1の弁アセンブリは、ガス流路を有するボディと、ボディに取り付けられる複数の弁サブアセンブリとを備えている。弁サブアセンブリには、水素ガスがガスタンクから流出することを規制する逆止弁、及び水素ガスの燃料電池への送出を制御する電磁弁等が含まれる。ガス流路は、直線状に延びる孔によって区画されるとともに互いに交差する複数の流路を含んでいる。
The valve assembly of
上記のような弁アセンブリでは、構造の簡素化及び長寿命化が望まれている。 In valve assemblies such as those described above, it is desirable to simplify the structure and extend the service life.
本開示の一態様によれば、弁アセンブリのボディが提供される。前記ボディは、第1流路及び第2流路を含むガス流路を有する。前記第1流路は、ガスを貯蔵するガスタンクに接続されるように構成され、前記第2流路は、複数の外部機器のうちのいずれか1つに選択的に接続されるように構成される。前記複数の外部機器は、前記ガスタンクに充填するガスの供給源、及び前記ガスタンクから送出されるガスを消費する消費機器を含む。前記第2流路は、直線状に延びる孔によって区画される主流路、及び直線状に延びる孔によって区画されるとともに前記主流路と交差する副流路を含む。前記副流路は、前記主流路の内周面に開口する交差開口端を有する。前記ボディにおける前記交差開口端の周縁部は、前記主流路及び前記副流路のいずれか一方の中心線に対して凹んだ凹状面を有する。前記凹状面は、前記主流路及び前記副流路の中心線を含む断面において、前記周縁部のなす角度を前記副流路の前記主流路に対する交差角よりも大きくするように構成される。 According to one aspect of the present disclosure, a body of a valve assembly is provided. The body has a gas flow path including a first flow path and a second flow path. The first flow path is configured to be connected to a gas tank that stores gas, and the second flow path is configured to be selectively connected to any one of a plurality of external devices. The plurality of external devices include a gas supply source for filling the gas tank and a consumer device for consuming gas delivered from the gas tank. The second flow path includes a main flow path defined by a linearly extending hole, and a sub-flow path defined by a linearly extending hole and intersecting with the main flow path. The sub-flow path has an intersecting opening end that opens on an inner circumferential surface of the main flow path. The peripheral portion of the intersecting opening end of the body has a concave surface that is recessed with respect to the center line of either the main flow path or the sub-flow path. The concave surface is configured such that an angle formed by the peripheral portion is larger than an intersecting angle of the sub-flow path with respect to the main flow path in a cross section including the center lines of the main flow path and the sub-flow path.
本開示の別の態様によれば、弁アセンブリのボディが提供される。前記ボディは、第1流路及び第2流路を含むガス流路を有する。前記第1流路は、ガスを貯蔵するガスタンクに接続されるように構成され、前記第2流路は、複数の外部機器のうちのいずれか1つに選択的に接続されるように構成される。前記複数の外部機器は、前記ガスタンクに充填するガスの供給源、及び前記ガスタンクから送出されるガスを消費する消費機器を含む。前記第2流路は、直線状に延びる孔によって区画される主流路、及び直線状に延びる孔によって区画されるとともに前記主流路と交差する副流路を含む。前記副流路は、前記主流路の内周面に開口する交差開口端を有する。前記ボディにおける前記交差開口端の周縁部には、圧縮残留応力が付与されている。 According to another aspect of the present disclosure, a body of a valve assembly is provided. The body has a gas flow path including a first flow path and a second flow path. The first flow path is configured to be connected to a gas tank that stores gas, and the second flow path is configured to be selectively connected to any one of a plurality of external devices. The plurality of external devices include a source of gas to be filled into the gas tank, and a consumer device that consumes gas delivered from the gas tank. The second flow path includes a main flow path defined by a hole extending linearly, and a sub-flow path defined by a hole extending linearly and intersecting the main flow path. The sub-flow path has an intersecting opening end that opens on an inner circumferential surface of the main flow path. A compressive residual stress is imparted to the peripheral portion of the intersecting opening end in the body.
本開示の他の態様によれば、弁アセンブリのボディの製造方法が提供される。前記ボディは、第1流路及び第2流路を含むガス流路を有する。前記第1流路は、ガスを貯蔵するガスタンクに接続されるように構成され、前記第2流路は、複数の外部機器のうちのいずれか1つに選択的に接続されるように構成される。前記複数の外部機器は、前記ガスタンクに充填するガスの供給源、及び前記ガスタンクから送出されるガスを消費する消費機器を含む。前記第2流路は、直線状に延びる孔によって区画される主流路、及び直線状に延びる孔によって区画されるとともに前記主流路と交差する副流路を含む。前記副流路は、前記主流路の内周面に開口する交差開口端を有する。前記ボディにおける前記交差開口端の周縁部は、前記主流路及び前記副流路のいずれか一方の中心線に対して凹んだ凹状面を有する。前記凹状面は、前記主流路及び前記副流路の中心線を含む断面において、前記周縁部のなす角度を前記副流路の前記主流路に対する交差角よりも大きくするように構成される。前記製造方法は、前記ボディに前記第2流路を形成する流路形成ステップと、前記周縁部に前記凹状面を形成する面取り加工ステップと、を含む。 According to another aspect of the present disclosure, a method for manufacturing a body of a valve assembly is provided. The body has a gas flow path including a first flow path and a second flow path. The first flow path is configured to be connected to a gas tank that stores gas, and the second flow path is configured to be selectively connected to any one of a plurality of external devices. The plurality of external devices include a source of gas to be filled into the gas tank, and a consumer device that consumes gas delivered from the gas tank. The second flow path includes a main flow path defined by a linearly extending hole, and a secondary flow path defined by a linearly extending hole and intersecting with the main flow path. The secondary flow path has an intersecting opening end that opens on an inner peripheral surface of the main flow path. A peripheral portion of the intersecting opening end in the body has a concave surface that is recessed with respect to a center line of either the main flow path or the secondary flow path. The concave surface is configured such that an angle formed by the peripheral portion is larger than an intersecting angle of the secondary flow path with respect to the main flow path in a cross section including the center lines of the main flow path and the secondary flow path. The manufacturing method includes a flow path forming step for forming the second flow path in the body, and a chamfering step for forming the concave surface on the peripheral portion.
本開示のさらなる態様によれば、弁アセンブリのボディの製造方法が提供される。前記ボディは、第1流路及び第2流路を含むガス流路を有する。前記第1流路は、ガスを貯蔵するガスタンクに接続されるように構成され、前記第2流路は、複数の外部機器のうちのいずれか1つに選択的に接続されるように構成される。前記複数の外部機器は、前記ガスタンクに充填するガスの供給源、及び前記ガスタンクから送出されるガスを消費する消費機器を含む。前記第2流路は、直線状に延びる孔によって区画される主流路、及び直線状に延びる孔によって区画されるとともに前記主流路と交差する副流路を含む。前記副流路は、前記主流路の内周面に開口する交差開口端を有する。前記製造方法は、前記ボディに前記第2流路を形成する流路形成ステップと、前記ボディにおける前記交差開口端の周縁部に、圧縮残留応力を付与する圧縮加工ステップと、を含む。 According to a further aspect of the present disclosure, a method for manufacturing a body of a valve assembly is provided. The body has a gas flow path including a first flow path and a second flow path. The first flow path is configured to be connected to a gas tank that stores gas, and the second flow path is configured to be selectively connected to any one of a plurality of external devices. The plurality of external devices include a source of gas to be filled into the gas tank, and a consumer device that consumes gas delivered from the gas tank. The second flow path includes a main flow path defined by a linearly extending hole, and a sub-flow path defined by a linearly extending hole and intersecting the main flow path. The sub-flow path has an intersecting opening end that opens on an inner circumferential surface of the main flow path. The manufacturing method includes a flow path forming step of forming the second flow path in the body, and a compression processing step of imparting compressive residual stress to a peripheral portion of the intersecting opening end in the body.
以下、弁アセンブリのボディ及びその製造方法の一実施形態を図面に従って説明する。
(全体構成)
図1に示す弁アセンブリ1は、例えば燃料電池自動車のガスタンク2に装着される。ガスタンク2には、例えば72.5MPa程度の高圧の水素ガスが貯蔵される。また、弁アセンブリ1は、複数の外部機器3のいずれか1つに選択的に接続される。複数の外部機器3は、ガスタンク2に充填する水素ガスの供給源4、及びガスタンク2から送出される水素ガスを消費する消費機器5を含む。供給源4は、例えば水素ステーションであり、配管6を介して弁アセンブリ1に接続される。消費機器5は、例えば自動車に搭載される燃料電池であり、配管7を介して弁アセンブリ1に接続される。弁アセンブリ1は、ガスタンク2に充填される水素ガス及びガスタンク2から送出される水素ガスの流通を制御する。
Hereinafter, one embodiment of a body of a valve assembly and a manufacturing method thereof will be described with reference to the drawings.
(Overall composition)
The
弁アセンブリ1は、ガス流路を有するボディ11と、ボディ11に取り付けられる複数の弁サブアセンブリとを備えている。ガス流路は、ガスタンク2に接続される第1流路12、及び外部機器3に接続される第2流路13を含む。複数の弁サブアセンブリは、例えば手動弁14、複合弁15、安全弁16、逆止弁17及び過流防止弁18を含む。複数の弁サブアセンブリは、これらの弁サブアセンブリに加えて又は代えて、任意の弁サブアセンブリを含んでもよい。また、図示のように、弁アセンブリ1は、配管6又は配管7を接続するための継手19をさらに備えてもよい。
The
(ボディ)
ボディ11は、例えば鍛造された金属材料製である。ボディ11は、例えばその一部が張り出した直方体状をなしている。本実施形態のボディ11は、切れ目のない連続した一体品(one piece)である。ボディ11の外面は、第1側面11aと、第2側面11bと、第3側面11cと、第4側面11dとを含む。第1側面11aと第3側面11cとは、例えば互いに平行である。第2側面11bと第4側面11dとは、例えば互いに平行である。第1側面11a及び第3側面11cは、例えば第2側面11b及び第4側面11dに対して直交する。
(body)
The
ボディ11は、ボディ11に取り付けられる部材に応じた複数の取付穴を有している。複数の取付穴は、例えば継手19を取り付けるための継手用取付穴21と、手動弁14を取り付けるための手動弁用取付穴22と、安全弁16及び逆止弁17を取り付けるための第1取付穴である統合取付穴23と、複合弁15を取り付けるための第2取付穴である複合弁用取付穴24とを含む。統合取付穴23は、安全弁16が取り付けられる安全弁用取付穴25と、逆止弁17が取り付けられる逆止弁用取付穴26とを有している。
The
継手用取付穴21は、例えば丸穴であり、第1側面11aに開口している。継手用取付穴21の底面は、例えば第1側面11aと平行な平面である。手動弁用取付穴22は、例えば丸穴であり、第2側面11bに開口している。手動弁用取付穴22の底面は、例えば第2側面11bと平行な平面である。統合取付穴23は、例えば段付きの丸穴であり、第3側面11cに開口している。具体的には、安全弁用取付穴25は、例えば丸穴であり、ボディ11の外面である第3側面11cに開口している。逆止弁用取付穴26は、例えば安全弁用取付穴25よりも小径の丸穴であり、安全弁用取付穴25の底面に開口している。安全弁用取付穴25の内周面には、外部に連通する放出孔27が設けられている。逆止弁用取付穴26の底面は、例えば第3側面11cと平行な平面である。複合弁用取付穴24は、例えば丸穴であり、第4側面11dに開口している。複合弁用取付穴24の底面は、例えば第4側面11dと平行な平面である。
The fitting mounting
第1流路12は、統合取付穴23をガスタンク2と連通させる充填部分31と、複合弁用取付穴24をガスタンク2と連通させる送出部分32とを含む。充填部分31及び送出部分32は、例えば直線状に延びる1つ以上の丸孔の内周面によって区画されている。充填部分31は、例えば統合取付穴23の内周面に開口している。これにより、安全弁16及び逆止弁17は、充填部分31を介してガスタンク2に接続される。送出部分32は、例えば複合弁用取付穴24の内周面に開口している。これにより、複合弁15は、送出部分32を介してガスタンク2に接続される。図示のように、充填部分31と送出部分32とは、互いに独立した流路であってもよい。本実施形態の充填部分31の流路断面積は、その全域に亘って送出部分32の流路断面積よりも大きい。他の実施形態では、充填部分31の流路断面積は、送出部分32の流路断面積と同じであっても、送出部分32の流路断面積より小さくてもよい。
The
第2流路13は、第1部分33と、第2部分34と、第3部分35と、第4部分36とを含む。本実施形態では、第2流路13の全体と、継手用取付穴21と、手動弁用取付穴22と、統合取付穴23と、複合弁用取付穴24とは、同一平面内に配置されている。他の実施形態では、例えば第2流路13の少なくとも一部及び関連する取付穴が、同一平面内に配置されていなくてもよい。第1部分33、第2部分34、第3部分35及び第4部分36は、それぞれ、例えば直線状に延びる丸孔の内周面によって区画されている。第1部分33、第2部分34、第3部分35及び第4部分36は、ボディ11に対してドリル等の工具を用いて孔開け加工を施すことにより形成されている。
The
第1部分33は、継手用取付穴21の底面に開口するとともに、第1側面11aと直交する方向に直線状に延びている。第1部分33は、継手用取付穴21の底面に開口する第1端と、第1端と反対側の第2端とを有している。第1部分33の第1端は、継手19を介して供給源4又は消費機器5に接続される。つまり、第1部分33の第1端は、供給源4から供給される水素ガスの入口であるとともに消費機器5に送出される水素ガスの出口である共通ポート37として用いられる。したがって、第2流路13は、共通ポート37を含む。第1部分33は、例えば延伸方向全域に亘って略一様な円形断面を有している。
The
第2部分34は、手動弁用取付穴22の底面に開口するとともに、手動弁用取付穴22の底面から第2側面11bと直交する方向に直線状に延びている。第2部分34は、手動弁用取付穴22の底面に開口する第1端と、第1端と反対側の第2端とを有している。第2部分34の内周面には、第1部分33の第2端が開口している。換言すると、第1部分33は、その第2端が第2部分34の内周面に開口するように第2部分34に対して交差している。したがって、第2部分34が主流路に相当し、第1部分33が第2部分34に交差する副流路に相当し、第1部分33の第2端が交差開口端に相当する。図示の例では、上記のように第1部分33及び第2部分34がそれぞれ第1側面11a及び第2側面11bに対して直交する方向に延びていることから、第1部分33は、第2部分34に対して直交している。すなわち、第1部分33の第2部分34に対する交差角は、略90°である。第2部分34の内径は、第1部分33との交差位置よりも奥側の位置を境としてステップ状に変化している。つまり、第2部分34は、段差部を有している。第2部分34における段差部よりも奥側に位置する小径部の内径は、段差部よりも手前側に位置する大径部の内径よりも小さい。第2部分34の大径部及び小径部の各々は、例えば延伸方向全域に亘って略一様な円形断面を有している。第1部分33の内径は、第2部分34の大径部の内径よりも小さい。後述するように、第2部分34における第1部分33との交差位置よりも手前側の領域は、手動弁14によって塞がれている。
The
第3部分35は、例えば統合取付穴23(逆止弁用取付穴26)の底面に開口するとともに、統合取付穴23の底面から第3側面11cと直交する方向に直線状に延びている。第3部分35は、統合取付穴23の底面に開口する第1端と、第1端と反対側の第2端とを有している。第3部分35は、その第2端が第2部分34の内周面に開口するように第2部分34に対して交差している。換言すると、第2部分34の内周面には、第3部分35の第2端が開口している。したがって、第2部分34が主流路に相当し、第3部分35が第2部分34に交差する副流路に相当し、第3部分35の第2端が交差開口端に相当する。図示の例では、上記のように第2部分34及び第3部分35がそれぞれ第2側面11b及び第3側面11cに対して直交する方向に延びていることから、第3部分35は、第2部分34に対して直交している。すなわち、第3部分35の第2部分34に対する交差角は、略90°である。図示のように、第3部分35は、例えば第2部分34における小径部に対して直交している。第3部分35は、第2部分34を統合取付穴23と連通させている。第3部分35は、例えば延伸方向全域に亘って略一様な円形断面を有している。第3部分35の内径は、第2部分34の小径部の内径と略等しい。
The
第4部分36は、例えば複合弁用取付穴24の底面に開口するとともに、複合弁用取付穴24の底面から第4側面11dと直交する方向に直線状に延びている。したがって、第4部分36は、第2部分34と平行な方向に直線状に延びている。第4部分36は、複合弁用取付穴24の底面に開口する第1端と、第1端と反対側の第2端とを有している。第4部分36の第2端は、第2部分34の第2端と繋がっている。第4部分36は、第2部分34を複合弁用取付穴24と連通させている。第4部分36は、例えば延伸方向全域に亘って略一様な円形断面を有している。本実施形態では、第4部分36は、例えば第2部分34と同軸上に設けられているが、他の実施形態では、第4部分36の軸線が第2部分34の軸線と一致しなくてもよい。
The
したがって、第2流路13は、継手用取付穴21(外部機器)を複合弁用取付穴24(複合弁15)及び統合取付穴23(安全弁16及び逆止弁17)に接続している。第2流路13における共通ポート37と第4部分36との間の経路は、第1部分33と第2部分34との間の1箇所でのみ直角に屈曲している。つまり、第2流路13における共通ポート37と第4部分36との間の経路は、L字状をなしている。また、共通ポート37と第3部分35との間の経路は、第1部分33と第2部分34との間で直角に屈曲するとともに、第2部分34と第3部分35との間で第3部分35が第1部分33から離れるように直角に屈曲している。つまり、共通ポート37と第3部分35との間の経路は、クランク状をなしている。
Therefore, the
継手19は、例えば金属材料製である。継手19は、例えば円柱状をなしている。継手19は、継手流路38を有している。継手流路38は、例えば直線状に延びる丸孔の内周面によって区画されている。継手流路38は、例えば継手19の軸方向に沿って直線状に延びるとともに、継手19の両端面に開口している。継手19は、例えばネジ締結又は圧入等の任意の固定方法により継手用取付穴21に固定されている。これにより、継手流路38は、第1部分33と連通する。継手19には、配管6,7のいずれか1つが連結される。これにより、第2流路13には、継手流路38を介して供給源4又は消費機器5が接続される。
The joint 19 is made of, for example, a metal material. The joint 19 is, for example, cylindrical. The joint 19 has a
(複数の弁サブアセンブリ)
手動弁14は、手動弁ハウジング41と、手動弁体42とを備えている。手動弁ハウジング41は、例えば円筒状をなしている。手動弁ハウジング41は、例えばネジ締結又は圧入等の任意の固定方法により手動弁用取付穴22に固定されている。手動弁体42は、例えば円柱状をなしている。手動弁体42は、例えばネジ締結により、第2流路13の第2部分34に沿って移動可能かつ手動弁ハウジング41内の位置を保持可能に、手動弁ハウジング41内に収容されている。
(Multiple Valve Subassemblies)
The
このように構成された手動弁14では、手動弁体42の先端部が第2部分34の段差部に当接することで、第1部分33と第2部分34との間の水素ガスの流通が規制される。一方、手動弁体42の先端部が第2部分34の段差部から離間することで、第1部分33と第2部分34との間の水素ガスの流通が許容される。手動弁体42は、第2部分34における第1部分33との交差位置よりも手前側の領域を塞いでいる。
In the
複合弁15は、複合弁用取付穴24に取り付けられている。複合弁15は、電磁弁として機能する電磁弁部と、逆止弁として機能する逆止弁部とを有している。電磁弁部が弁サブアセンブリである電磁弁に相当し、逆止弁部が弁サブアセンブリである逆止弁に相当する。つまり、電磁弁及び逆止弁は、単一の複合弁用取付穴24に取り付けられている。複合弁15は、第1流路12の送出部分32と第2流路13の第4部分36との間の水素ガスの流通を制御する。
The combined
具体的には、電磁弁部は、送出部分32と第4部分36との間の水素ガスの流通を制御する。逆止弁部は、電磁弁部と第4部分36との間に配置されている。そして、逆止弁部は、送出部分32から第4部分36への水素ガスの流通を許容するとともに第4部分36から送出部分32への水素ガスの流通を規制する。これにより、電磁弁部が開状態になると、ガスタンク2内の水素ガスが第4部分36を介して送出される。一方、水素ガスの充填時等には、高圧の水素ガスが電磁弁部に作用することが抑制される。
Specifically, the solenoid valve unit controls the flow of hydrogen gas between the
安全弁16は、逆止弁17の開閉状態に関わらず、第1流路12と連通する流入口43を有している。安全弁16は、安全弁16の温度が閾値温度以下の場合には、流入口43に流入する水素ガスを外部に放出しない閉状態となる。安全弁16は、安全弁16の温度が閾値温度を超えると、不可逆的に閉状態から開状態となる。開状態では、安全弁16は、流入口43に流入する水素ガスを放出孔27を介して外部に放出する。閾値温度は、ガスタンク2内の水素ガスの圧力が過大となってガスタンク2が損傷しないように予め設定されている。
The
逆止弁17は、ガスタンク2内に充填されたガスの逆流を防止するように構成されている。具体的には、逆止弁17は、第1流路12の充填部分31から第2流路13の第3部分35への水素ガスの流通を規制するとともに、第3部分35から充填部分31への水素ガスの流通を許容する。
The
過流防止弁18は、継手流路38内に設けられている。過流防止弁18は、継手流路38を所定方向に流れる水素ガスの流量が予め定められた所定量を超える場合に水素ガスの流通を制限するように構成されている。所定方向は、例えば水素ガスがガスタンク2から消費機器5に送出される方向である。過流防止弁18は、所定方向と反対方向、すなわち水素ガスが供給源4からガスタンク2に充填される方向の水素ガスの流量は制限しない。
The
(弁アセンブリの動作)
ガスタンク2に水素ガスを充填する際には、継手19に配管6を介して供給源4が接続される。供給源4から水素ガスが供給されると、水素ガスは継手流路38、第2流路13の第1部分33、第2部分34及び第3部分35を介して逆止弁17に流入する。上記のように逆止弁17は、第3部分35から充填部分31への水素ガスの流通を許容するように構成されているため、開状態となる。その結果、第3部分35が第1流路12の充填部分31と連通する。これにより、充填部分31を介して水素ガスがガスタンク2に充填される。このとき、水素ガスは、第2流路13の第2部分34から第4部分36を介して複合弁15の逆止弁部にも流入する。しかし、逆止弁部は、第4部分36から送出部分32への水素ガスの流通を規制するように構成されているため、閉状態となる。これにより、第2流路13から送出部分32には水素ガスは流入しない。
(Valve Assembly Operation)
When hydrogen gas is filled into the
消費機器5に水素ガスを送出する際には、継手19に配管7を介して消費機器5が接続される。ガスタンク2内の水素ガスは、第1流路12の送出部分32を介して複合弁15に流入する。複合弁15の電磁弁部が開状態に制御されると、水素ガスが逆止弁部に流入する。逆止弁部は、送出部分32から第4部分36への水素ガスの流通を許容するように構成されているため、開状態となる。これにより、水素ガスは、第2流路13の第4部分36、第2部分34、第1部分33及び継手流路38に流入し、配管7を介して消費機器5に送出される。このとき、水素ガスは、第2流路13の第2部分34から第3部分35を介して逆止弁17にも流入する。しかし、逆止弁17は、ガスタンク2に貯蔵された水素ガスの圧力により閉状態となる。これにより、第3部分35から充填部分31には水素ガスは流入しない。
When hydrogen gas is delivered to the
このように第2流路13の一部は、水素ガスの充填経路及び水素ガスの供給経路として用いられている。換言すると、水素ガスの充填経路の一部及び水素ガスの供給経路の一部が共通化されている。これにより、充填経路と供給経路とが互いに独立している場合に比べ、ガス流路の形状が簡素化されている。
In this way, a portion of the
(ボディの疲労破壊及びその対策)
ここで、本発明者らは、鋭意研究の結果、長期に亘る使用によってボディ11に発生する可能性のある疲労破壊について、以下の要因を突き止めた。
(Body fatigue failure and its countermeasures)
As a result of extensive research, the inventors have discovered that the following factors are responsible for fatigue failure that may occur in the
第1に、上記のように第2流路13を孔開け加工により形成する場合、第2流路13の内周面を含む表面層には、引張残留応力が付与される。詳しくは、図2に示すように、第2流路13は、回転する工具の切れ刃51がボディ11の一部を引きちぎるようにして除去することで形成される。そのため、第2流路13の形成時において、第2流路13の表面層には引張応力が作用する。その結果、第2流路13の表面層に引張残留応力が付与される。
First, when the
第2に、第2流路13の表面層には、内部を流通する水素ガスの圧力によって引張応力が作用する。詳しくは、第2流路13の内周面に水素ガスの圧力が作用することで、図3において二点鎖線で示すように、当該内周面が拡張する。これにより、第2流路13の表面層には、引張応力が作用する。そして、こうした引張応力が流路形成時に付与された引張残留応力に重畳されることで、第2流路13の表面層には大きな引張応力が作用する。
Secondly, tensile stress acts on the surface layer of the
第3に、第2流路13の表面層には、水素ガスの充填及び送出に伴う圧力変化によって引張応力が繰り返し作用する。詳しくは、水素ガスの充填時において、第2流路13内の水素ガスの圧力は、供給源4から第2流路13内に水素ガスが流入することで、低い状態から高い状態に変化する。水素ガスの充填は、ガスタンク2に貯蔵される水素ガスが減少するたびに行われる。そのため、第2流路13の表面層には、水素ガスの充填に伴う圧力変化によって引張応力が繰り返し作用する。また、水素ガスの送出時において、第2流路13内の水素ガスの圧力は、複合弁15が開状態となって第2流路13内に水素ガスが流入することで、低い状態から高い状態に変化する。水素ガスの送出は、水素ガスが消費機器5で消費されるたびに行われる。そのため、第2流路13の表面層には、水素ガスの送出に伴う圧力変化によって引張応力が繰り返し作用する。特に、本実施形態の第2流路13では、充填経路の一部及び供給経路の一部が共通化されているため、この共通化されている部分に引張応力の作用する回数が多くなる。
Thirdly, tensile stress is repeatedly applied to the surface layer of the
第4に、ボディ11における第2流路13の交差部分には応力集中が発生する。詳しくは、図1に示すように、第1部分33の交差開口端である第2端の周縁部61、及び第3部分35の交差開口端である第2端の周縁部71には、応力集中が発生する。
Fourthly, stress concentration occurs at the intersection of the
したがって、孔開け加工により第2流路13を形成しただけのボディ11では、流路形成時に付与された引張残留応力及び応力集中に起因して、第1部分33及び第3部分35の周縁部61,71に大きな引張応力が作用する。そして、こうした大きな引張応力が繰り返し作用することで、周縁部61,71に疲労破壊が発生しやすく、弁アセンブリ1の寿命低下を招く。
Therefore, in a
上記考察を踏まえ、本実施形態の弁アセンブリ1では、ボディ11における第1部分33及び第3部分35の交差開口端の周縁部61,71に、圧縮加工によって圧縮残留応力を付与するとともに、面取り加工によって凹状面を設けている。
In light of the above considerations, in the
詳しくは、図4Aに示すように、圧縮加工は、第2流路13の内周面に工具52を押し付けながら滑らせるバニシング工程を含む。バニシング工程により、第2流路13の内周面を拡径させつつ、表面層のみを塑性変形させる。このとき、ボディ11における表面層の外周領域は、弾性変形する弾性域となる。なお、図4Aでは、説明の便宜上、塑性変形する表面層と弾性変形する弾性域との境界を模式的に二点鎖線で示す。そのため、図4Bに示すように、工具52を第2流路13から取り出すと、弾性域が復元しようとすることで、表面層には圧縮応力が作用する。これにより、周縁部61,71に圧縮残留応力が付与される。一例として、圧縮加工は、リーマ加工又はローラバニシング加工であってもよい。本実施形態では、第2流路13の第1部分33、第2部分34及び第3部分35全体に圧縮加工を施している。他の実施形態では、例えば周縁部61,71のみに圧縮加工を施してもよい。
In detail, as shown in FIG. 4A, the compression process includes a burnishing process in which the
図5~図7に示すように、周縁部61,71は、第1凹状面62,72及び第2凹状面63,73を有している。以下、第1部分33の中心線L1及び第2部分34の中心線L2を含む平面を第1平面といい、第2部分34の中心線L2及び第3部分35の中心線を含む平面を第2平面という。上記のように第2流路13の全体が同一平面内に配置されていることから、本実施形態では、第1平面は第2平面と一致する。図6は、ボディ11を第1平面で切断した断面である。ボディ11を第2平面で切断した断面、特に周縁部71の近傍の断面は、図6と同様であるため、省略する。
As shown in Figures 5 to 7, the
詳しくは、図5及び図6に示すように、周縁部61の第1凹状面62は、第1部分33の中心線L1に沿った方向から見て、第1部分33の周方向に沿って延びる円環状をなしている。第1凹状面62は、周縁部61の全周に亘って設けられている。第1凹状面62は、第1部分33及び第2部分34の中心線L1,L2を含む断面視で、主流路である第2部分34の中心線L2に対して凹んでいる。第1凹状面62は、例えば円弧状に凹んでいる。
More specifically, as shown in Figures 5 and 6, the first
周縁部61の第2凹状面63は、第1凹状面62に連続して設けられている。第2凹状面63は、周縁部61の周方向範囲のうち、第1平面と交差する部分を含む一部のみに設けられている。第2凹状面63が設けられる周方向範囲は、180°よりも小さい任意の範囲であり、例えば60°~150°程度の範囲に設定される。すなわち、第2凹状面63は、第1部分33の中心線L1に沿った方向から見て、第1部分33の周方向に沿って延びる円弧状をなしている。第2凹状面63は、第1部分33及び第2部分34の中心線L1,L2を含む断面視で、副流路である第1部分33の中心線L1に対して凹んでいる。第2凹状面63は、例えば円弧状に凹んでいる。
The second
これにより、第1部分33及び第2部分34の中心線L1,L2を含む断面において、面取り加工を施す前の周縁部61の角度が略90°であるのに対し、面取り加工を施した後の周縁部61の角度は90°よりも大きい鈍角となっている。つまり、第1凹状面62及び第2凹状面63は、第1部分33及び第2部分34の中心線L1,L2を含む断面において、周縁部61のなす角度を第1部分33の第2部分34に対する交差角よりも大きくするような形状を有している。なお、図6において、面取り加工を施す前の周縁部61を二点鎖線で示す。
As a result, in a cross section including the center lines L1, L2 of the
図7に示すように、第1凹状面72は、周縁部71の周方向範囲のうち、第2平面と交差する部分を含む一部のみに設けられている。すなわち、周縁部71の第1凹状面72は、第3部分35の中心線に沿った方向から見て、第3部分35の周方向に沿って延びる円弧状をなしている。第1凹状面72が設けられる周方向範囲は、例えば第2凹状面63と同様に設定されてもよい。第1凹状面72は、第2部分34の中心線L2及び第3部分35の中心線を含む断面視で、主流路である第2部分34の中心線L2に対して凹んでいる。第1凹状面72は、例えば円弧状に凹んでいる。
As shown in FIG. 7, the first
周縁部71の第2凹状面73は、第1凹状面72に連続して設けられている。第2凹状面73は、周縁部71の周方向範囲のうち、第2平面と交差する部分を含む一部のみに設けられている。すなわち、第2凹状面73は、第3部分35の中心線に沿った方向から見て、第3部分35の周方向に沿って延びる円弧状をなしている。第2凹状面73が設けられる周方向範囲は、例えば第2凹状面63と同様に設定されてもよい。第2凹状面73は、第2部分34の中心線L2及び第3部分35の中心線を含む断面視で、副流路である第3部分35の中心線に対して凹んでいる。第2凹状面73は、例えば円弧状に凹んでいる。
The second
これにより、周縁部61と同様に、面取り加工を施した後の周縁部71の角度は90°よりも大きい鈍角となっている。つまり、第1凹状面72及び第2凹状面73は、第2部分34の中心線L2及び第3部分35の中心線を含む断面において、周縁部71のなす角度を第3部分35の第2部分34に対する交差角よりも大きくするような形状を有している。
As a result, like the
次に、ボディ11の製造方法について説明する。
図8に示すように、先ず、複数の取付穴及びガス流路を形成する前のボディ11である未加工ボディを準備する(ステップ101)。
Next, a method for manufacturing the
As shown in FIG. 8, first, an unprocessed body, which is the
続いて、未加工ボディに複数の取付穴及びガス流路を形成する(ステップ102)。ステップ102では、第2流路13を形成する前に複数の取付穴及び第1流路12を形成してもよいし、第2流路13を形成した後に複数の取付穴及び第1流路12を形成してもよい。第2流路13は、上記のように孔開け加工により形成される。複数の取付穴及び第1流路12は、第2流路13と同じ孔開け加工により、又は他の加工により形成される。
Next, a plurality of mounting holes and gas flow paths are formed in the unmachined body (step 102). In
続いて、第2流路13に圧縮加工を施す(ステップ103)。その後、第1部分33及び第3部分35の周縁部61,71に面取り加工を施す(ステップ104)。
図9Aに示すように、ステップ104では、第2部分34に工具53を挿入して周縁部61に第1凹状面62を形成する。同様に、周縁部71に第1凹状面72を形成する。
Next, the
9A, in step 104, a
続いて、図9Bに示すように、第1部分33に工具53を挿入して周縁部61に第2凹状面63を形成する。同様に、第3部分35に工具を挿入して周縁部71に第2凹状面73を形成する。
Next, as shown in FIG. 9B, a
これにより、ボディ11が製造される。なお、本製造方法は、ステップ101~104の前、途中、又は後に任意の他のステップを含んでもよい。
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。
This completes the manufacture of the
Next, the operation and effects of this embodiment will be described.
(1)第2流路13が供給源4及び消費機器5のうちのいずれか1つに選択的に接続されるように構成されるため、ガス流路における水素ガスの充填経路の一部及び水素ガスの供給経路の一部を共通化することができる。これにより、充填経路と供給経路とが互いに独立している場合に比べ、ガス流路の形状が簡素化することができ、ボディ11の構造を簡素化することができる。
(1) Since the
周縁部61が凹状面を有することで、周縁部61のなす角度は、第1部分33の第2部分34に対する交差角よりも大きくなっている。また、周縁部71が凹状面を有することで、周縁部71のなす角度は、第3部分35の第2部分34に対する交差角よりも大きくなっている。そのため、例えば第2流路13に沿って周縁部61,71の断面形状が急激に変化することを抑制できる。すなわち、周縁部61,71における応力集中係数を低下させることができる。これにより、周縁部61,71に作用する応力を低減できる。その結果、ボディ11に疲労破壊が発生しにくくなり、弁アセンブリ1の長寿命化を図ることができる。
Because the
さらに、周縁部61,71は、凹状面によって面取り加工されるため、平坦面又は凸状面によって面取り加工する場合に比べ、容易に面取り加工を行うことができる。
(2)周縁部61は、第2部分34の中心線L2に対して凹んだ第1凹状面62と、第1部分33の中心線L1に対して凹んだ第2凹状面63とを有する。第2凹状面63は、第1凹状面62に連続して設けられる。これにより、周縁部61が第1凹状面62のみを有する場合に比べ、周縁部61における応力集中係数を好適に低下させることができる。また、周縁部71は、第2部分34の中心線L2に対して凹んだ第1凹状面72と、第3部分35の中心線に対して凹んだ第2凹状面73とを有する。第2凹状面73は、第1凹状面72に連続して設けられる。これにより、周縁部71が第1凹状面72のみを有する場合に比べ、周縁部71における応力集中係数を好適に低下させることができる。
Furthermore, since the
(2) The
(3)第2凹状面63を、周縁部61の周方向範囲のうち、第1平面と交差する部分を含む一部のみに設けた。そのため、周縁部61の全周に亘って第2凹状面63を設ける場合に比べ、面取り加工に係る手間を削減できる。ここで、応力集中係数は、周縁部61のうち、第1平面と交差する位置で最大となり、当該位置から周方向に離れるにつれて徐々に小さくなる。したがって、上記構成によれば、周縁部61のうち、応力集中係数の高い部分に第2凹状面63が設けられるため、周縁部61に作用する応力を効率的に低減できる。
(3) The second
また、第1凹状面72及び第2凹状面73を、周縁部71の周方向範囲のうち、第2平面と交差する部分を含む一部のみに設けた。そのため、面取り加工に係る手間を削減しつつ、周縁部71に作用する応力を効率的に低減できる。
Furthermore, the first
(4)周縁部61,71には、圧縮残留応力が付与されている。そのため、水素ガスの充填及び送出に伴う圧力変化によってガス流路の表面層に作用する引張応力が当該圧縮残留応力と打ち消し合う。これにより、周縁部61,71に作用する応力を低減できる。
(4) The
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変形例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・周縁部61は、第1凹状面62又は第2凹状面63のみを有してもよい。同様に、周縁部71は、第1凹状面72又は第2凹状面73のみを有してもよい。
This embodiment can be modified as follows: This embodiment and the following modifications can be combined with each other to the extent that no technical contradiction occurs.
The
・第1凹状面62は、周縁部61の周方向範囲のうち、第1平面と交差する部分を含む一部のみに設けられてよい。また、第2凹状面63が周縁部61の全周に亘って設けられてもよい。同様に、第1凹状面72及び第2凹状面73が周縁部71の全周に亘って設けられてもよい。
The first
・周縁部61,71のいずれか一方のみに、面取り加工及び圧縮加工の少なくとも一方を施してもよい。
・周縁部61,71に圧縮加工を施さず、面取り加工のみを施してもよい。換言すると、周縁部61,71は、凹状面を有していれば、圧縮残留応力が付与されていなくてもよい。
At least one of the chamfering and the compression may be performed on only one of the
Only chamfering may be performed without performing compression on the
・周縁部61,71に面取り加工を施さず、圧縮加工のみを施してもよい。換言すると、周縁部61,71は、圧縮残留応力が付与されていれば、凹状面を有していなくてもよい。
- The
・圧縮加工を施すステップを、面取り加工を施すステップの後に実行してもよい。
・第1部分33は、第2部分34に対して直交せずともよい。すなわち、第1部分33の第2部分34に対する交差角は、例えば30°、45°、60°、120°、135°、150°等、鋭角又は鈍角であってもよい。同様に、第3部分35は、第2部分34に対して直交せずともよい。
The step of performing the compression process may be performed after the step of performing the chamfering process.
The
・第2部分34と第4部分36との接続部分に、面取り加工及び圧縮加工の少なくとも一方を施してもよい。
・第2流路13を孔開け加工以外の他の加工によってボディ11に形成してもよい。
At least one of chamfering and compression may be applied to the connecting portion between the
The
・第2流路13の形状は、適宜変更可能である。例えば第3部分35は、第1部分33と同軸上に配置されるように第2部分34に対して交差してもよい。また、第4部分36は、例えば第2部分34に対して直交してもよい。この場合、第2部分34と第4部分36との交差部分に、面取り加工及び圧縮加工の少なくとも一方を施してもよい。さらに、第1部分33の内径は、第2部分34の大径部の内径と略等しくてもよいし、大径部の内径より大きくてもよい。第3部分35の内径は、第2部分34の小径部の内径よりも大きくてもよいし、小さくてもよい。
- The shape of the
・弁アセンブリ1は、複合弁15に代えて、電磁弁と、電磁弁から独立した逆止弁とを備えてもよい。また、複合弁15は、電磁弁部のみを有し、逆止弁部を有さなくてもよい。
- The
・弁アセンブリ1は高圧の水素ガスの流通を制御したが、これに限らず、水素ガス以外のガスの流通を制御してもよい。
次に、上記実施形態及び変形例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
The
Next, the technical ideas that can be understood from the above embodiment and modified examples will be described below.
(付記1)前記弁アセンブリは、前記ボディに取り付けられる複数の弁サブアセンブリを備えるものであって、
前記ボディは、前記第1流路及び前記第2流路に接続される第1取付穴と、前記第1流路及び前記第2流路に接続される第2取付穴とをさらに有し、
前記弁サブアセンブリは、
前記第1取付穴に取り付けられる逆止弁と、
前記第2取付穴に取り付けられる電磁弁と、を含み、
前記第1流路は、
前記第1取付穴を前記ガスタンクに接続する充填部分と、
前記第2取付穴を前記ガスタンクに接続する送出部分と、を含み、
前記第2流路は、
前記供給源から供給されるガスの入口であるとともに前記消費機器に送出されるガスの出口である共通ポートと、
前記共通ポートから延びる直線状の第1部分と、
前記第1部分と交差する方向に延びる直線状の第2部分と、
前記第2部分に前記第1取付穴を接続する直線状の第3部分と、
前記第2部分に前記第2取付穴を接続する直線状の第4部分と、を含み、
前記逆止弁は、前記充填部分から前記第3部分へのガスの流通を規制するとともに、前記第3部分から前記充填部分へのガスの流通を許容するように構成され、
前記電磁弁は、前記送出部分から前記第4部分へのガスの流通を制御するように構成され、
前記第1部分は、前記第1部分の一端が前記第2部分の内周面に開口するように前記第2部分と交差し、
前記第3部分は、前記第3部分の一端が前記第2部分の内周面に開口するように前記第2部分と交差し、
前記第1部分及び前記第3部分が前記副流路であり、前記第2部分が前記主流路であってもよい。
(Supplementary Note 1) The valve assembly includes a plurality of valve subassemblies attached to the body,
The body further includes a first mounting hole connected to the first flow path and the second flow path, and a second mounting hole connected to the first flow path and the second flow path,
The valve subassembly includes:
A check valve attached to the first mounting hole;
a solenoid valve attached to the second mounting hole,
The first flow path is
a filler portion connecting the first mounting hole to the gas tank;
a delivery portion connecting the second mounting hole to the gas tank;
The second flow path is
a common port for inlet of gas supplied from said source and outlet of gas delivered to said consumer;
a linear first portion extending from the common port;
a linear second portion extending in a direction intersecting the first portion;
a linear third portion connecting the first mounting hole to the second portion;
a linear fourth portion connecting the second mounting hole to the second portion,
the check valve is configured to restrict flow of gas from the filling portion to the third portion and to allow flow of gas from the third portion to the filling portion;
the solenoid valve is configured to control flow of gas from the delivery portion to the fourth portion;
the first portion intersects with the second portion such that one end of the first portion opens into an inner circumferential surface of the second portion,
the third portion intersects with the second portion such that one end of the third portion opens into an inner circumferential surface of the second portion,
The first and third portions may be the secondary flow passages, and the second portion may be the primary flow passage.
(付記2)前記凹状面は、前記周縁部の周方向範囲のうち、前記主流路及び前記副流路の中心線を含む平面と交差する部分を含む一部にのみ設けられてもよい。
(付記3)前記流路形成ステップは、前記ボディに対して孔開け加工を施すことを含んでもよい。
(Additional Note 2) The concave surface may be provided only in a portion of the circumferential range of the peripheral portion, including a portion that intersects with a plane that includes center lines of the main flow path and the sub-flow path.
(Additional Note 3) The flow passage forming step may include drilling holes in the body.
Claims (9)
前記ボディは、第1流路及び第2流路を含むガス流路を有し、
前記第1流路は、ガスを貯蔵するガスタンクに接続されるように構成され、
前記第2流路は、複数の外部機器のうちのいずれか1つに選択的に接続されるように構成され、
前記複数の外部機器は、前記ガスタンクに充填するガスの供給源、及び前記ガスタンクから送出されるガスを消費する消費機器を含み、
前記第2流路は、直線状に延びる孔によって区画される主流路、及び直線状に延びる孔によって区画されるとともに前記主流路と交差する副流路を含み、
前記副流路は、前記主流路の内周面に開口する交差開口端を有し、
前記ボディにおける前記交差開口端の周縁部は、前記主流路及び前記副流路のいずれか一方の中心線に対して凹んだ凹状面を有し、
前記凹状面は、前記主流路及び前記副流路の中心線を含む断面において、前記周縁部のなす角度を前記副流路の前記主流路に対する交差角よりも大きくするように構成される、弁アセンブリのボディ。 A body of a valve assembly, comprising:
The body has a gas flow passage including a first flow passage and a second flow passage,
The first flow path is configured to be connected to a gas tank that stores a gas,
The second flow path is configured to be selectively connected to any one of a plurality of external devices;
The plurality of external devices include a gas supply source for filling the gas tank and a consumer device for consuming the gas delivered from the gas tank,
the second flow path includes a main flow path defined by a hole extending linearly, and a sub-flow path defined by a hole extending linearly and intersecting the main flow path,
the sub-flow passage has an intersecting opening end that opens to an inner circumferential surface of the main flow passage,
a peripheral portion of the intersecting opening end of the body has a concave surface that is concave with respect to a center line of either one of the main flow passage and the sub flow passage,
A body of a valve assembly, wherein the concave surface is configured such that, in a cross section including the center lines of the main flow passage and the secondary flow passage, the angle formed by the peripheral portion is greater than the intersection angle of the secondary flow passage with the main flow passage.
前記凹状面は、第1凹状面であり、
前記周縁部は、前記主流路及び前記副流路の他方の中心線に対して凹んだ第2凹状面であって、前記第1凹状面に連続して設けられる第2凹状面をさらに有し、
前記第2凹状面は、前記主流路及び前記副流路の中心線を含む断面において、前記周縁部のなす角度を前記交差角よりも大きくするように構成される、弁アセンブリのボディ。 2. A body for a valve assembly according to claim 1, comprising:
the concave surface is a first concave surface;
the peripheral portion further includes a second concave surface that is concave with respect to a center line of the other of the main flow path and the sub-flow path and is provided continuously with the first concave surface,
A body of a valve assembly, wherein the second concave surface is configured such that an angle formed by the peripheral edges is greater than the intersection angle in a cross section including center lines of the main flow path and the secondary flow path.
前記第2凹状面は、前記周縁部の周方向範囲のうち、前記主流路及び前記副流路の中心線を含む平面と交差する部分を含む一部のみに設けられる、弁アセンブリのボディ。 3. A body for a valve assembly according to claim 2, comprising:
A body of a valve assembly, wherein the second concave surface is provided only in a portion of the circumferential range of the peripheral edge, including a portion intersecting with a plane including center lines of the main flow path and the secondary flow path.
前記周縁部には、圧縮残留応力が付与されている、弁アセンブリのボディ。 A body of a valve assembly according to any one of claims 1 to 3, comprising:
The body of a valve assembly, wherein the peripheral edge is imparted with compressive residual stress.
前記ボディは、第1流路及び第2流路を含むガス流路を有し、
前記第1流路は、ガスを貯蔵するガスタンクに接続されるように構成され、
前記第2流路は、複数の外部機器のうちのいずれか1つに選択的に接続されるように構成され、
前記複数の外部機器は、前記ガスタンクに充填するガスの供給源、及び前記ガスタンクから送出されるガスを消費する消費機器を含み、
前記第2流路は、直線状に延びる孔によって区画される主流路、及び直線状に延びる孔によって区画されるとともに前記主流路と交差する副流路を含み、
前記副流路は、前記主流路の内周面に開口する交差開口端を有し、
前記ボディにおける前記交差開口端の周縁部には、圧縮残留応力が付与されている、弁アセンブリのボディ。 A body of a valve assembly, comprising:
The body has a gas flow passage including a first flow passage and a second flow passage,
The first flow path is configured to be connected to a gas tank that stores a gas,
The second flow path is configured to be selectively connected to any one of a plurality of external devices;
The plurality of external devices include a gas supply source for filling the gas tank and a consumer device for consuming the gas delivered from the gas tank,
the second flow path includes a main flow path defined by a hole extending linearly, and a sub-flow path defined by a hole extending linearly and intersecting the main flow path,
the sub-flow passage has an intersecting opening end that opens to an inner circumferential surface of the main flow passage,
A body for a valve assembly, wherein a peripheral portion of the intersecting open end of the body is imparted with compressive residual stress.
前記第1流路は、ガスを貯蔵するガスタンクに接続されるように構成され、
前記第2流路は、複数の外部機器のうちのいずれか1つに選択的に接続されるように構成され、
前記複数の外部機器は、前記ガスタンクに充填するガスの供給源、及び前記ガスタンクから送出されるガスを消費する消費機器を含み、
前記第2流路は、直線状に延びる孔によって区画される主流路、及び直線状に延びる孔によって区画されるとともに前記主流路と交差する副流路を含み、
前記副流路は、前記主流路の内周面に開口する交差開口端を有し、
前記ボディにおける前記交差開口端の周縁部は、前記主流路及び前記副流路のいずれか一方の中心線に対して凹んだ凹状面を有し、
前記凹状面は、前記主流路及び前記副流路の中心線を含む断面において、前記周縁部のなす角度を前記副流路の前記主流路に対する交差角よりも大きくするように構成されるものであって、
前記製造方法は、
前記ボディに前記第2流路を形成する流路形成ステップと、
前記周縁部に前記凹状面を形成する面取り加工ステップと、を含む、弁アセンブリのボディの製造方法。 1. A method of manufacturing a body of a valve assembly, the body having a gas flow passage including a first flow passage and a second flow passage,
The first flow path is configured to be connected to a gas tank that stores a gas,
The second flow path is configured to be selectively connected to any one of a plurality of external devices;
The plurality of external devices include a gas supply source for filling the gas tank and a consumer device for consuming the gas delivered from the gas tank,
the second flow path includes a main flow path defined by a hole extending linearly, and a sub-flow path defined by a hole extending linearly and intersecting the main flow path,
the sub-flow passage has an intersecting opening end that opens to an inner circumferential surface of the main flow passage,
a peripheral portion of the intersecting opening end of the body has a concave surface that is concave with respect to a center line of either one of the main flow passage and the sub flow passage,
The concave surface is configured such that an angle formed by the peripheral edge portion is larger than an angle of intersection of the secondary flow path with the main flow path in a cross section including center lines of the main flow path and the secondary flow path,
The manufacturing method includes:
a flow passage forming step of forming the second flow passage in the body;
and a chamfering step of forming the concave surface on the peripheral portion.
前記凹状面は、第1凹状面であり、
前記周縁部は、前記主流路及び前記副流路の他方の中心線に対して凹んだ第2凹状面であって、前記第1凹状面に連続して設けられる第2凹状面をさらに有し、
前記第2凹状面は、前記主流路及び前記副流路の中心線を含む断面において、前記周縁部のなす角度を前記交差角よりも大きくするように構成されるものであって、
前記面取り加工ステップは、
前記主流路及び前記副流路のいずれか一方に工具を挿入して前記周縁部に前記第1凹状面を形成することと、
前記主流路及び前記副流路の他方に工具を挿入して前記周縁部に前記第2凹状面を形成することと、を含む、弁アセンブリのボディの製造方法。 7. A method of manufacturing a body of a valve assembly according to claim 6, comprising the steps of:
the concave surface is a first concave surface;
the peripheral portion further includes a second concave surface that is concave with respect to a center line of the other of the main flow path and the sub-flow path and is provided continuously with the first concave surface,
The second concave surface is configured such that an angle formed by the peripheral edge portions is larger than the intersection angle in a cross section including center lines of the main flow path and the sub-flow path,
The chamfering step includes:
inserting a tool into one of the main flow path and the sub-flow path to form the first concave surface on the peripheral portion;
and inserting a tool into the other of the main flow passage and the secondary flow passage to form the second concave surface on the periphery.
前記製造方法は、前記周縁部に、圧縮残留応力を付与する圧縮加工ステップをさらに含み、
前記圧縮加工ステップは、前記面取り加工ステップの前に実行される、弁アセンブリのボディの製造方法。 8. A method of manufacturing a body of a valve assembly according to claim 6 or 7, comprising the steps of:
The manufacturing method further includes a compression processing step of imparting compressive residual stress to the peripheral portion,
A method for manufacturing a body of a valve assembly, wherein the compression step is performed before the chamfering step.
前記第1流路は、ガスを貯蔵するガスタンクに接続されるように構成され、
前記第2流路は、複数の外部機器のうちのいずれか1つに選択的に接続されるように構成され、
前記複数の外部機器は、前記ガスタンクに充填するガスの供給源、及び前記ガスタンクから送出されるガスを消費する消費機器を含み、
前記第2流路は、直線状に延びる孔によって区画される主流路、及び直線状に延びる孔によって区画されるとともに前記主流路と交差する副流路を含み、
前記副流路は、前記主流路の内周面に開口する交差開口端を有するものであって、
前記製造方法は、
前記ボディに前記第2流路を形成する流路形成ステップと、
前記ボディにおける前記交差開口端の周縁部に、圧縮残留応力を付与する圧縮加工ステップと、を含む、弁アセンブリのボディの製造方法。 1. A method of manufacturing a body of a valve assembly, the body having a gas flow passage including a first flow passage and a second flow passage,
The first flow path is configured to be connected to a gas tank that stores a gas,
The second flow path is configured to be selectively connected to any one of a plurality of external devices;
The plurality of external devices include a gas supply source for filling the gas tank and a consumer device for consuming the gas delivered from the gas tank,
the second flow path includes a main flow path defined by a hole extending linearly, and a sub-flow path defined by a hole extending linearly and intersecting the main flow path,
The sub-flow passage has an intersecting opening end that opens to an inner circumferential surface of the main flow passage,
The manufacturing method includes:
a flow passage forming step of forming the second flow passage in the body;
a compressive processing step of imparting compressive residual stress to a peripheral portion of the intersecting open end of the body.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2023/032355 WO2025052539A1 (en) | 2023-09-05 | 2023-09-05 | Body of valve assembly and method for manufacturing body of valve assembly |
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|---|---|
| WO2025052539A1 true WO2025052539A1 (en) | 2025-03-13 |
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- 2023-09-05 WO PCT/JP2023/032355 patent/WO2025052539A1/en active Pending
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