高圧ガス用密封装置
【課題】軸方向移動可能に棒状部材をシールできる高圧ガス用密封装置提供を課題とする。
【解決手段】筒状空間を区画する本体部１４と筒状空間内で軸方向移動可能な棒状部材１２と筒状空間内面１４３ａと棒状部材１２外面との間に介設されたシールリング１８３と軸方向から斜めに切断された有端リング状の部材であるバックアップリング１８４ａとバックアップリング１８４ａと略同位置にて切断され且つ弾性率が大きい材料から形成された補強リング１８５とを有する。バックアップリングよりも弾性率が大きい補強リングをシールリングに接する側とは反対側に接合することにより、バックアップリングの切断部が軸方向にずれる虞が小さくなり、切断部がシールリングを損傷する虞も小さくできる。なお、バックアップリングと補強リングとは別々に形成された部材を接着・融着などして接合したものの他、形成段階から完全に一体化され接合されたものであっても良い。
【解決手段】筒状空間を区画する本体部１４と筒状空間内で軸方向移動可能な棒状部材１２と筒状空間内面１４３ａと棒状部材１２外面との間に介設されたシールリング１８３と軸方向から斜めに切断された有端リング状の部材であるバックアップリング１８４ａとバックアップリング１８４ａと略同位置にて切断され且つ弾性率が大きい材料から形成された補強リング１８５とを有する。バックアップリングよりも弾性率が大きい補強リングをシールリングに接する側とは反対側に接合することにより、バックアップリングの切断部が軸方向にずれる虞が小さくなり、切断部がシールリングを損傷する虞も小さくできる。なお、バックアップリングと補強リングとは別々に形成された部材を接着・融着などして接合したものの他、形成段階から完全に一体化され接合されたものであっても良い。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧ガス用密封装置に関し、詳しくは、水素ガスなどの高圧ガスを貯蔵するガスタンクにおける弁装置などのように、高圧ガスにより発生した大きな圧力差に曝される部分を密封する高圧ガス用密封装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタンクの開口部を閉塞する栓体には、ガスタンクの内部と外部とを連通する１以上の流路をもち、その流路内におけるガスの流通を制御する弁装置が設けられている。弁装置の一例として、開閉操作をマニュアル操作により行うマニュアル弁がある（特許文献１など）。
【０００３】
特許文献１に開示のマニュアル弁は、特許文献１の図３に示すように、その栓体ハウジング（１６）の外側面（１６ａ）に開口する第１凹部（２１）内に配設される。マニュアル弁（１４）は、有底筒状をなすハウジング（３５）と、ハウジング（３５）内にその軸線方向に沿って摺動可能に収容された弁体（３６）と、その弁体（３６）を操作するための操作螺子（３７）とを備えており、ハウジング（３５）は、その底部（３５ａ）が逆止弁（９）の蓋体（２６）に当接するように第１凹部（２１）内に配設されている。そして、ハウジング（３５）の底部（３５ａ）には、逆止弁（９）の貫通孔（３２）に連通される貫通孔（３８）が形成され、底部（３５ａ）近傍の側壁（３５ｂ）には第１流路（１８）に連通される貫通孔（３９）が形成されている。そして、弁体（３６）の外周には、シール部材としてＯリング（３６ｃ）が嵌装されている。弁体（３６）の先端部（３６ａ）は円錐状に形成されており弁座（４０）に対して着離する。
【０００４】
図６に示す従来技術のマニュアル弁は、有底円筒状の筒状空間９９を区画する弁ハウジング９１と、その筒状空間９９の底部に流路開口部９１１ａ（弁ハウジング連通孔９１１の一端側）が開口する弁座９９１に着離可能なシール部材９３と、そのシール部材９３を一端部に嵌め込んで保持するステム９２とから形成されており、シール部材９３が弁座９１１に着離することにより、弁の開閉を行うものである。ステム９２は第１プラグ９４内を軸方向に移動可能になっている。ステム９２及び第１プラグ９４の間の密封はシールリング９８３により確保されている。ここでステム９２及び第１プラグ９４の間に介装されるシールリング９８３は高圧ガスにより力が加わっている。具体的にはシールリング９８３には高圧側（図面左方）から低圧側（図面右方）に向けて力が加わることになる。ここで、燃料電池自動車などの水素源として水素ガスを蓄える場合、非常に高い圧力での貯蔵が想定されている。そのような高圧がシールリングに加わるとシールリングがステムと第１プラグとの隙間に過度に押し込まれてしまい、損傷を受ける虞がある。そこで、シールリング９８３に隣接して軸方向低圧側にバックアップリング９８４が設けられている。バックアップリング９８４はステム９２及び第１プラグ９４の間の隙間を塞ぐことでシールリング９８３がその隙間に過度に押し込まれることを防止する作用を発揮する。バックアップリングについては特許文献２、３などにも開示されている。
【０００５】
ステム９２及び第１プラグ９４の隙間をできるだけ完全に塞ぐためにバックアップリング９８４は切断されている。具体的にはバックアップリング９８４は軸方向から斜めに切断された有端リング状の部材である。ステム９２及び第１プラグ９４の間であってシールリング９８３及びバックアップリング９８４が介設されている近傍の隙間は軸方向低圧側に向かうにつれて狭くなるように形成されており、バックアップリング９８４は低圧側に移動することで、外周面が第１プラグ９４の内周面に密着すると共に周方向の長さが短くなってステム９２の外周面に更に密着することになり、シールリング９８３が過度に押し込まれることを効果的に防止している。図６に示すマニュアル弁では確実性を向上する目的でバックアップリング９８４を２つ（バックアップリング９８４ａ及び９８４ｂ）用いている。
【特許文献１】特開２００６−１４４８４１号公報（図３など）
【特許文献２】特開２０００−４６１９５号公報
【特許文献３】特開平１１−７２１６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、図６に示すマニュアル弁においてはステム９２が軸方向に移動できるため、以下の問題が発生する虞がある。特に、ねじなどを用いてステム９２を軸方向に移動させる場合にはステム９２にすりこぎ運動が発生し、バックアップリング９８４の切断部分が軸方向にはみ出してしまうことが考えられる。この場合に、シールリング９８３はバックアップリング９８４に高圧で密着しているため、斜めに切断されて先端が尖ったバックアップリング９８４の切断部がシールリング９８３を傷つける虞がある。シールリング９８３に傷が生じると、その傷が生じた部分がステム９２及び第１プラグ９４の間に巻き込まれ、シールリング９８３の更なる損傷の発生が危惧される。
【０００７】
本発明は上記実情に鑑み完成したものであり、軸方向に移動可能な棒状部材を高圧ガスからシールできる高圧ガス用密封装置を提供することを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する請求項１に係る高圧ガス用密封装置の特徴は、筒状空間を区画する本体部と、
前記筒状空間内に嵌通され、軸方向に移動可能な棒状部材と、
前記筒状空間の内面と棒状部材の外面との間に介設された弾性体から形成されるシールリングと、
軸方向から斜めに切断された有端リング状の部材であって前記筒状空間の内面と棒状部材の外面との間に前記シールリングに対して低圧側に隣接して介設されるバックアップリングと、を有し、
前記バックアップリングの前記シールリングと反対側に接合され、前記バックアップリングと略同位置にて切断された有端リング状の部材であって、前記バックアップリングよりも弾性率が大きい材料から形成された補強リングを有することにある。
【０００９】
上記課題を解決する請求項２に係る高圧ガス用密封装置の特徴は、請求項１において、前記バックアップリングの切断部の前記シールリングに接する側の角が丸められていることにある。
【００１０】
上記課題を解決する請求項３に係る高圧ガス用密封装置の特徴は、請求項１又は２において、前記バックアップリングは樹脂製であり、前記補強リングは金属製であることにある。
【００１１】
上記課題を解決する請求項４に係る高圧ガス用密封装置の特徴は、筒状空間を区画する本体部と、
前記筒状空間内に嵌通され、軸方向に移動可能な棒状部材と、
前記筒状空間の内面と棒状部材の外面との間に介設された弾性体から形成されるシールリングと、
軸方向から斜めに切断された有端リング状の部材であって前記筒状空間の内面と棒状部材の外面との間に前記シールリングに対して低圧側に隣接して介設されるバックアップリングと、を有し、
前記バックアップリングの切断部の前記シールリングに接する側の角が丸められていることにある。
【００１２】
上記課題を解決する請求項５に係る高圧ガス用密封装置の特徴は、請求項１〜４の何れか１項において、前記筒状空間の内面及び前記棒状部材の外周面のうちの少なくとも一方は、前記バックアップリングが接する部分近傍における前記筒状空間の内面及び前記棒状部材の外周面の間隔が軸方向低圧側に向けて狭くなるテーパー部をもち、
前記バックアップリングの内周面及び外周面は前記テーパー部の形状に対応する形状をもつことにある。
【００１３】
上記課題を解決する請求項６に係る高圧ガス用密封装置の特徴は、請求項１〜５の何れか１項において、前記バックアップリングに対して軸方向低圧側に第２バックアップリングを有することにある。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る発明においては、シールリングにバックアップリングを隣接させるときに、バックアップリングよりも弾性率が大きい補強リングをシールリングに接する側とは反対側に接合することにより、バックアップリングの切断部が軸方向にずれる虞が小さくなり、切断部がシールリングを損傷する虞も小さくできる。なお、バックアップリングと補強リングとは別々に形成された部材を接着・熱融着などして接合したものの他、形成段階から完全に一体化され接合されたものであっても良い。
【００１５】
請求項２に係る発明においては、切断部のシールリングに接する側の角が丸められていることにより、万が一、切断部が軸方向にずれてシールリングに当たったとしても、シールリングを損傷させる虞を小さくできる。
【００１６】
請求項３に係る発明においては、シールリングに直接接するバックアップリングには比較的柔らかく接触してもシールリングに損傷を与えにくい樹脂を採用し、補強リングには変形し難い金属を採用することにより、シールリングを保護する作用を最大限に発揮させることが可能になる。
【００１７】
請求項４に係る発明においては、請求項２に係る発明と同様に、切断部のシールリングに接する側の角が丸められていることにより、万が一、切断部が軸方向にずれてシールリングに当たったとしても、シールリングを損傷させる虞を小さくできる。
【００１８】
請求項５に係る発明においては、筒状空間の内面及び棒状部材の外周面の少なくとも一方にテーパー部をもたせ、バックアップリングを対応する形状にすることによりシールリングが軸方向低圧側に移動したときにバックアップリングが棒状部材の外周部を締め付けて、より高いシール性を発揮することができる。
【００１９】
請求項６に係る発明においては、第２バックアップリングをもつことにより、バックアップリングが軸方向低圧側に移動するときに切断部が軸方向にずれる虞を更に小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の高圧ガス用密封装置を水素用ガスタンクにおいて水素ガスを充填する充填路の開閉を行うマニュアル弁（ＩＮマニュアル弁）に具現化した一実施形態を図面に従って説明する。特に、３０ＭＰａ以上（更には３５ＭＰａ以上、７０ＭＰａ以上）の高圧ガスを用いる装置に採用することが望ましい。
【００２１】
（構成）
本実施形態のマニュアル弁が適用される水素用ガスタンクは、図１及び２に示すように、高圧水素タンク２と、栓体３とを有する。高圧水素タンク２には内外を連通する開口部２ａが形成されている。栓体３は、開口部２ａ内に挿入された栓体本体部３０をもつ。栓体本体部３０はＯリング３７により気密が保たれる。栓体本体部３０内には、高圧水素タンク２内に水素を供給する充填路４と高圧水素タンク２内から水素を外部に供給する供給路５と高圧水素タンク２の内外を電気的に接続する配線路６とが形成されている。
【００２２】
充填路４には、高圧水素タンク２の外部から内部に向けた水素ガスの流れに沿って、外部の水素ガス供給源（図略）に接続されるＩＮポート４２、本発明の弁装置が好適に適用できるＩＮマニュアル弁１０、逆止弁３８が配置され、最終的に高圧水素タンク２内に開口する開口部４１をもつ。
【００２３】
供給路５には、高圧水素タンク２の内部から外部に向けた水素の流れに沿って、電磁弁３６、ＯＵＴマニュアル弁３２、外部の水素ガス供給対象（図略）に接続されるＯＵＴポート５１が配置されている。逆止弁３８と開口部４１との間の充填路４と、外部との間に、溶接弁３２と圧抜き用のマニュアル弁３３とが並列に接続されている。
【００２４】
配線路６は栓体本体部３０の先端に設けられた温度センサ３９が生成する温度信号や電磁弁３６を制御する制御信号を伝達するための電気的な配線を収納する通路であり、それらの配線を通した状態で高圧水素タンク２の内外の気密が保たれる構造をもつ。
【００２５】
ＩＮマニュアル弁１０は、図２に示すように、栓体本体部３０に設けられた開口部３０１内に配設される。開口部３０１は外部に開口する部分から順に３段階の内径をもつ円筒状の第１〜第３空間３０１ａ、ｂ及びｃから構成され、外部に最も近い第１円筒状空間３０１ａの内周面にはねじ溝が形成されている。外部から最も遠い第３円筒状空間３０１ｃの先端部は充填路４に接続されている。円筒状空間３０１ａ及び３０１ｃの間の第２円筒状空間３０１ｂの側面にはＩＮポート４２が接続されている開口部４２１が形成されている。
【００２６】
ＩＮマニュアル弁１０は、図３に示すように、弁ハウジング１１と、その弁ハウジング１１内において軸方向に移動可能なステム１２と、ステム１２の先端部に嵌め込まれているシール部材１３と、ステム１２及び筒状空間の間の保持・気密を確保する第１プラグ１４、第１シールリング１８１、第１バックアップリング１８２、第２シールリング１８３、及び第２バックアップリング１８４と、シール部材１２が嵌め込まれている側と反対方向にステム１２を付勢するスプリング１６と、マニュアル操作によりステム１２をシール部材１２が嵌め込まれている方向に押圧する操作ねじ１７及び第２プラグ１５とを有する。
【００２７】
弁ハウジング１１は、一端側に開口する有底円筒状の筒状空間１９と、その筒状空間１９の底部１９１（弁座）に開口する流路開口部１１１ａをもつ弁ハウジング連通孔１１１と筒状空間１９及び第２円筒状空間３０１ｂの間を接続し且つ筒状空間１９の側面に開口し第２円筒状空間３０１ｂに開口する開口部４２１と接続する連通孔１１２とを区画する部材である。底部１９１における流路開口部１１１ａの周辺部が本ＩＮマニュアル弁１０の弁座として作用する。弁ハウジング１１は第２円筒状空間３０１ｂ内に一端側を外側に向けて配設される。第２円筒状空間３０１ｂは、弁ハウジング１１に対して第３円筒状空間３０１ｃ側に逆止弁３８が配設されている。流路開口部１１１ａは逆止弁３８を介して充填路４に接続される。詳細は省略するが、弁ハウジング１１は逆止弁３８のハウジングのうちの１つと一体化されている。
【００２８】
ステム１２は一端部の先端が拡径された先太部１２２をもち、その先太部１２２が弁ハウジング１１の一端側から筒状空間１９内に挿入される。先太部１２２の外径は筒状空間１９の内径よりも僅かに小さく、水素ガスがその隙間を通過可能になっている。ステム１２の軸方向における先太部１２２の長さは筒状空間１９の長さより短い。ステム１２は軸方向の中央部１２３における外径が一定であり、後述する第１プラグ１４内にて軸方向に摺動可能になっている。ステム１２の軸方向における摺動は、先太部１２２の先端が筒状空間１９の底部１９１に当接する状態から先太部１２２が第１プラグ１４に至ってそれ以上移動できなくなるまでの間で可能である。ステム１２の他端部にはスプリング１６の一端部をステム１２の一端部側から他端部側に向けて受けスプリング１６から付勢されるフランジ部１２４が嵌め込まれている。ステム１２の一端部における先端にはシール部材１２が嵌め込み可能な空間である円筒状の収納凹部１２１が形成されている。図３に示すように、収納凹部１２１の底部近傍からからステム１２の拡径方向（軸方向に対し垂直な方向）に向けてステム連通孔１２１ａが形成されている。ステム連通孔１２１ａが形成されることで、シール部材１３とステム１２の収納凹部１２１との間にガスが溜まることが無くなる。
【００２９】
シール部材１３はステム１２や弁ハウジング１１の筒状空間１９内面よりも容易に変形可能な素材（樹脂など）から形成されている。シール部材１３は径の異なる２つの円筒状部材を同軸に重ね合わせた形状をもち、ステム１２の先端側に大径部分がくるようにステム１２の先端に嵌め込まれている。
【００３０】
第１プラグ１４は弁ハウジング１１の一端側に当接し、第２円筒状空間３０１ｂの内径とほぼ同じ外形をもつ第１プラグ先端部１４１と第１円筒状空間３０１ａの内径とほぼ同じ外形をもち、外周面に第１円筒状空間３０１ａの内面に設けられたねじ溝と螺合可能なねじ溝が形成されている第１プラグ基部１４２とをもち、第１プラグ基部１４２を第１円筒状空間３０１ａ内にねじ込むことで固定される。第１プラグ１４の長さは、第１〜第３円筒状空間３０１ａ〜ｃ内にねじ込んだ後も第１円筒状空間３０１ａ内には軸方向に空間があり、後述する第２プラグ１５が挿設可能な長さである。第１プラグ先端部１４１は軸方向の中央部における外面側に弁ハウジング１１に向けて徐々に縮径する外周テーパ面１４１ａが形成されている。外周テーパ面１４１ａの軸方向両端には第２円筒状空間３０１ｂの内径と概ね同じに保たれている。第１プラグ１４の内部には軸方向に貫通する円筒状の内部空間１４３及び１４４をもつ。弁ハウジング１１側から、内部空間１４３及び１４４の順に直列に形成される。内部空間１４３は、ステム１２の中央部１２３の外径と内径が概ね同じであり、軸方向の中央部における内面側に弁ハウジング１１に向けて徐々に拡径する内周テーパ面１４３ａが形成されている。内周テーパ面１４３ａの軸方向両端にはステム１２の中央部１２３の外径と概ね同じに保たれている。内部空間１４４の内径はステム１２の中央部１２３の外径よりも大きく且つフランジ部１２４の外径と概ね同じである。
【００３１】
シールリング１８１は第１プラグ１４の第１プラグ先端部１４１の外周に設けられた外周テーパ面１４１ａ内の弁ハウジング１１側に配設され、第１プラグ１４及び第２円筒状空間３０１ｂの内周面の間をシールする。バックアップリング１８２ａ及びｂはシールリング１８１よりも変形し難い材料から形成される。シールリング１８１の弁ハウジング１１に対して反対側にバックアップリング１８２が設けられている。バックアップリング１８２は外周テーパ面１４１ａ及び第２円筒状空間３０１ｂの内面との間にシールリング１８１が過度に挟み込まれて損傷を受けることを防止する。シールリング１８１に対して弁ハウジング１１側が高圧となるため、シールリング１８１は外周テーパ面１４１ａ内を第１プラグ基部１４２側に移動するが外周テーパ面１４１ａは第１プラグ基部１４２側に行くに従い、拡径するため、バックアップリング１８２ａ及びｂは縮径されて第１プラグ先端部１４の外周に密着することになり、シールリング１８１が入り込む隙間が無くなる。
【００３２】
シールリング１８３は第１プラグ１４の第１プラグ先端部１４１の内周に設けられた内周テーパ面１４３ａ内の弁ハウジング１１側に配設され、第１プラグ１４及びステム１２の中央部１２３の外周面の間をシールする。バックアップリング１８４はシールリング１８４よりも変形し難い材料から形成される。シールリング１８３の弁ハウジング１１に対して反対側にバックアップリング１８４が設けられている。バックアップリング１８４は内周テーパ面１４３ａ及びステム１２の中央部１２３の外面との間にシールリング１８３が過度に挟み込まれて損傷を受けることを防止する。シールリング１８３に対して弁ハウジング１１側が高圧となるため、シールリング１８３は内周テーパ面１４３ａ内を第１プラグ基部１４２側に移動するが内周テーパ面１４３ａは第１プラグ基部１４２側に行くに従い、縮径するため、バックアップリング１８４ａ及びｂは縮径されてステム１２の外周面に密着することになり、シールリング１８３が入り込む隙間が無くなる。
【００３３】
ここで、バックアップリング１８４ａ及びｂのうち、シールリング１８３に隣接するバックアップリング１８４ａについて更に詳しく説明する。図４に示すように、バックアップリング１８４ａは外径がシールリング１８３方向から反対方向に向けて（図４（ａ）における上方向）縮径されている。この縮径の度合いはバックアップリング１８４ａの外周面が周設する第１プラグ１４の内面に設けられた内周テーパ面１４３ａの縮径の度合いに対応する。バックアップリング１８４ａは軸方向から斜めに切断させた切断部１８４ａ２をもつ。この切断部１８４ａ２は互いに軸方向にずれながらシールリング１８４の周方向に相対移動することにより両者の間に隙間を生じることなく径の大きさを調節できる。バックアップリング１８４ａは、シールリング１８３に接する面１８４ａ１の反対に補強リング１８５をもつ。補強リング１８５はバックアップリング１８４ａに一体的に接合されている。補強リング１８５は、バックアップリング１８４ａが切断されている周方向の位置に合わせて周方向の一部が切断されている。補強リング１８５はバックアップリング１８４ａを構成する材料（例えば樹脂材料）よりも弾性率が高く変形し難い材料（例えば、ステンレス鋼などの金属材料）から形成される。バックアップリング１８４ｂもバックアップリング１８４ａと同様に周方向の一部が軸方向から斜めに切断されている。
【００３４】
スプリング１６はステム１２の中央部１２３の外径よりも内径が大きく、第１プラグ１４の内部空間１４４の内径（そしてフランジ部１２４の外径）よりも外径が小さい。スプリング１６は中央部１２３及び内部空間１４４の間に配設され、一端が内部空間１４４から内部空間１４３に至る段差部分１４３１に当接し、他端がフランジ部１２４の中央部１２３側の側面１２４ａに当接しており、フランジ部１２４を常に弁ハウジング１１側から反対方向に付勢している。従って、スプリング１６はシール部材１３を流路開口部１１１ａから離間する方向に付勢する部材である。
【００３５】
第２プラグ１５は、第１円筒状空間３０１ａの内面に設けたねじ溝と螺合可能なねじ溝が外面に形成された円筒状の部材である。第２プラグ１５には内部に操作ねじ１７が螺合可能な内部空間１５１が形成されている。
【００３６】
操作ねじ１７は第２プラグ１５の内部空間１５１に螺合されている。操作ねじ１７の六角穴１７１にレンチを挿入して回転させることにより、螺合する程度が変化して、その先端部１７２の位置が軸方向に移動する。その先端部１７２によりステム１２のフランジ部１２４を押動させ、ステム１２を任意の位置に保持することができる。
【００３７】
（作用効果）
本実施形態のＩＮマニュアル弁１０は以上の構成を有することから以下の作用効果を発揮する。
【００３８】
まず、ＩＮマニュアル弁１０を閉じる場合について説明する。六角穴１７１にレンチを差し込み操作ねじ１７を回転させることにより操作ねじ１７をステム１２側に移動させる。すると、操作ねじ１７の先端部１７２がステム１２のフランジ部１２４を押圧し、ステム１２を弁ハウジング１１側に移動させる。ステム１２の移動に伴い、ステム１２の収納凹部１２１に嵌め込まれているシール部材１３の一端面１３ａが流路開口部１１１ａに当接する。このとき、シール部材１３の一端面１３ａが筒状空間１９の底部１９１に密着することで、弁ハウジング連通孔１１１及び筒状空間１９の間のシールが確保される。
【００３９】
この状態からＩＮマニュアル弁１０を開ける場合を説明する。六角穴１７１にレンチを差し込み回転させることにより、操作ねじ１７がステム１２側とは反対方向に移動する。ステム１２はそのフランジ部１２４の側面１２４ａにスプリング１６により付勢力が加えられているため、操作ねじ１７が離れていくと、その移動量に応じて、ステム１２も軸方向に移動する。そのときに、ステム１２の先端の収納凹部１２１内に嵌め込まれたシール部材１３も一緒に移動する。その結果、シール部材１３の一端面１３ａは筒状空間１９の底部１９１から離れ、弁ハウジング連通孔１１１の流路開口部１１１ａと筒状空間１９とは直接、連絡することになり、両者の圧力差に従い、水素ガスが流れていく。
【００４０】
このように、ステム１２を軸方向に移動させる際に、ステム１２と第１プラグ１４との間のシール性を保ったままにすることが要求される。ステム１２を軸方向に移動させると、その移動によりシールリング１８３、バックアップリング１８４ａ及びｂには軸方向の力が加わることになる。その場合に、バックアップリング１８４ａにはバックアップリング１８４ａを構成する材料よりも弾性率が高い材料から構成される補強リング１８５が一体的に接合されているため、従来技術のようにバックアップリングを単独で用いる場合と比べて変形の度合いが小さくなる。そのため、バックアップリング１８４ａの切断部１８４ａ２が軸方向にずれてシールリング１８３を損傷させる虞を小さくできる。
【００４１】
また、バックアップリング１８４ａの更に軸方向低圧側にもう１つのバックアップリング１８４ｂを配設することにより、バックアップリング１８４ａの切断部１８４ａ２が軸方向にずれることが防止できる。
【００４２】
（変形態様）
図４に示すバックアップリング１８４ａに代えて、図５に示すバックアップリング１８４ｃを採用することができる。バックアップリング１８４ｃは切断部１８４ｃ２のシールリング１８３に接する側の角１８４ｃ３が丸められており、更にシールリング１８３を損傷させる虞を小さくできる。このバックアップリング１８４ｃを採用するにあたり、補強リング１８５を接合しない形態も採用しうる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】実施形態における水素用ガスタンクの部分断面模式図である（図２におけるＩ−Ｉ断面）。
【図２】実施形態における水素用ガスタンクの栓体の正面透視模式図である。
【図３】実施形態におけるＩＮマニュアル弁の断面図である。
【図４】実施形態におけるバックアップリングの正面図（ａ）及び上面図（ｂ：（ａ）におけるＡ視図）である。
【図５】変形態様におけるバックアップリングの正面図（ａ）及び上面図（ｂ：（ａ）におけるＡ視図）である。
【図６】従来技術のＩＮマニュアル弁の断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０…ＩＮマニュアル弁
１１…弁ハウジング １１１…弁ハウジング連通孔 １１１ａ…流路開口部 １１２…連通孔 １９…筒状空間 １９１…筒状空間の底部（弁座）
１２…ステム １２１…収納凹部 １２１ａ…ステム連通孔 １２１ｂ…収納凹部の底面 １２１ｃ及び１２１ｄ…シール部材及び収納凹部の隙間の空間 １２２…先太部 １２３…中央部 １２４…フランジ部 １２４ａ…フランジ部の側面
１３…シール部材 １３ａ…一端面
１４…第１プラグ（本体部に相当） １４１…第１プラグ先端部 １４２…第１プラグ基部 １４３…内部空間（筒状空間に相当）
１５…第２プラグ １５１…内部空間
１６…スプリング
１７…操作ねじ １７１…六角穴
１８１、１８３…シールリング １８２ａ及びｂ、１８４ａ、ｂ及びｃ…バックアップリング １８４ａ１、１８４ｃ１…バックアップリングの一面側 １８４ａ２、１８４ｃ２…切断部 １８５…補強リング
２…高圧水素タンク ２ａ…開口部
３…栓体 ３０…栓体本体部 ３０１…開口部 ３０１ａ〜ｃ…第１〜第３円筒状空間
４…充填路 ５…供給路 ６…配線路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧ガス用密封装置に関し、詳しくは、水素ガスなどの高圧ガスを貯蔵するガスタンクにおける弁装置などのように、高圧ガスにより発生した大きな圧力差に曝される部分を密封する高圧ガス用密封装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタンクの開口部を閉塞する栓体には、ガスタンクの内部と外部とを連通する１以上の流路をもち、その流路内におけるガスの流通を制御する弁装置が設けられている。弁装置の一例として、開閉操作をマニュアル操作により行うマニュアル弁がある（特許文献１など）。
【０００３】
特許文献１に開示のマニュアル弁は、特許文献１の図３に示すように、その栓体ハウジング（１６）の外側面（１６ａ）に開口する第１凹部（２１）内に配設される。マニュアル弁（１４）は、有底筒状をなすハウジング（３５）と、ハウジング（３５）内にその軸線方向に沿って摺動可能に収容された弁体（３６）と、その弁体（３６）を操作するための操作螺子（３７）とを備えており、ハウジング（３５）は、その底部（３５ａ）が逆止弁（９）の蓋体（２６）に当接するように第１凹部（２１）内に配設されている。そして、ハウジング（３５）の底部（３５ａ）には、逆止弁（９）の貫通孔（３２）に連通される貫通孔（３８）が形成され、底部（３５ａ）近傍の側壁（３５ｂ）には第１流路（１８）に連通される貫通孔（３９）が形成されている。そして、弁体（３６）の外周には、シール部材としてＯリング（３６ｃ）が嵌装されている。弁体（３６）の先端部（３６ａ）は円錐状に形成されており弁座（４０）に対して着離する。
【０００４】
図６に示す従来技術のマニュアル弁は、有底円筒状の筒状空間９９を区画する弁ハウジング９１と、その筒状空間９９の底部に流路開口部９１１ａ（弁ハウジング連通孔９１１の一端側）が開口する弁座９９１に着離可能なシール部材９３と、そのシール部材９３を一端部に嵌め込んで保持するステム９２とから形成されており、シール部材９３が弁座９１１に着離することにより、弁の開閉を行うものである。ステム９２は第１プラグ９４内を軸方向に移動可能になっている。ステム９２及び第１プラグ９４の間の密封はシールリング９８３により確保されている。ここでステム９２及び第１プラグ９４の間に介装されるシールリング９８３は高圧ガスにより力が加わっている。具体的にはシールリング９８３には高圧側（図面左方）から低圧側（図面右方）に向けて力が加わることになる。ここで、燃料電池自動車などの水素源として水素ガスを蓄える場合、非常に高い圧力での貯蔵が想定されている。そのような高圧がシールリングに加わるとシールリングがステムと第１プラグとの隙間に過度に押し込まれてしまい、損傷を受ける虞がある。そこで、シールリング９８３に隣接して軸方向低圧側にバックアップリング９８４が設けられている。バックアップリング９８４はステム９２及び第１プラグ９４の間の隙間を塞ぐことでシールリング９８３がその隙間に過度に押し込まれることを防止する作用を発揮する。バックアップリングについては特許文献２、３などにも開示されている。
【０００５】
ステム９２及び第１プラグ９４の隙間をできるだけ完全に塞ぐためにバックアップリング９８４は切断されている。具体的にはバックアップリング９８４は軸方向から斜めに切断された有端リング状の部材である。ステム９２及び第１プラグ９４の間であってシールリング９８３及びバックアップリング９８４が介設されている近傍の隙間は軸方向低圧側に向かうにつれて狭くなるように形成されており、バックアップリング９８４は低圧側に移動することで、外周面が第１プラグ９４の内周面に密着すると共に周方向の長さが短くなってステム９２の外周面に更に密着することになり、シールリング９８３が過度に押し込まれることを効果的に防止している。図６に示すマニュアル弁では確実性を向上する目的でバックアップリング９８４を２つ（バックアップリング９８４ａ及び９８４ｂ）用いている。
【特許文献１】特開２００６−１４４８４１号公報（図３など）
【特許文献２】特開２０００−４６１９５号公報
【特許文献３】特開平１１−７２１６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、図６に示すマニュアル弁においてはステム９２が軸方向に移動できるため、以下の問題が発生する虞がある。特に、ねじなどを用いてステム９２を軸方向に移動させる場合にはステム９２にすりこぎ運動が発生し、バックアップリング９８４の切断部分が軸方向にはみ出してしまうことが考えられる。この場合に、シールリング９８３はバックアップリング９８４に高圧で密着しているため、斜めに切断されて先端が尖ったバックアップリング９８４の切断部がシールリング９８３を傷つける虞がある。シールリング９８３に傷が生じると、その傷が生じた部分がステム９２及び第１プラグ９４の間に巻き込まれ、シールリング９８３の更なる損傷の発生が危惧される。
【０００７】
本発明は上記実情に鑑み完成したものであり、軸方向に移動可能な棒状部材を高圧ガスからシールできる高圧ガス用密封装置を提供することを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する請求項１に係る高圧ガス用密封装置の特徴は、筒状空間を区画する本体部と、
前記筒状空間内に嵌通され、軸方向に移動可能な棒状部材と、
前記筒状空間の内面と棒状部材の外面との間に介設された弾性体から形成されるシールリングと、
軸方向から斜めに切断された有端リング状の部材であって前記筒状空間の内面と棒状部材の外面との間に前記シールリングに対して低圧側に隣接して介設されるバックアップリングと、を有し、
前記バックアップリングの前記シールリングと反対側に接合され、前記バックアップリングと略同位置にて切断された有端リング状の部材であって、前記バックアップリングよりも弾性率が大きい材料から形成された補強リングを有することにある。
【０００９】
上記課題を解決する請求項２に係る高圧ガス用密封装置の特徴は、請求項１において、前記バックアップリングの切断部の前記シールリングに接する側の角が丸められていることにある。
【００１０】
上記課題を解決する請求項３に係る高圧ガス用密封装置の特徴は、請求項１又は２において、前記バックアップリングは樹脂製であり、前記補強リングは金属製であることにある。
【００１１】
上記課題を解決する請求項４に係る高圧ガス用密封装置の特徴は、筒状空間を区画する本体部と、
前記筒状空間内に嵌通され、軸方向に移動可能な棒状部材と、
前記筒状空間の内面と棒状部材の外面との間に介設された弾性体から形成されるシールリングと、
軸方向から斜めに切断された有端リング状の部材であって前記筒状空間の内面と棒状部材の外面との間に前記シールリングに対して低圧側に隣接して介設されるバックアップリングと、を有し、
前記バックアップリングの切断部の前記シールリングに接する側の角が丸められていることにある。
【００１２】
上記課題を解決する請求項５に係る高圧ガス用密封装置の特徴は、請求項１〜４の何れか１項において、前記筒状空間の内面及び前記棒状部材の外周面のうちの少なくとも一方は、前記バックアップリングが接する部分近傍における前記筒状空間の内面及び前記棒状部材の外周面の間隔が軸方向低圧側に向けて狭くなるテーパー部をもち、
前記バックアップリングの内周面及び外周面は前記テーパー部の形状に対応する形状をもつことにある。
【００１３】
上記課題を解決する請求項６に係る高圧ガス用密封装置の特徴は、請求項１〜５の何れか１項において、前記バックアップリングに対して軸方向低圧側に第２バックアップリングを有することにある。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る発明においては、シールリングにバックアップリングを隣接させるときに、バックアップリングよりも弾性率が大きい補強リングをシールリングに接する側とは反対側に接合することにより、バックアップリングの切断部が軸方向にずれる虞が小さくなり、切断部がシールリングを損傷する虞も小さくできる。なお、バックアップリングと補強リングとは別々に形成された部材を接着・熱融着などして接合したものの他、形成段階から完全に一体化され接合されたものであっても良い。
【００１５】
請求項２に係る発明においては、切断部のシールリングに接する側の角が丸められていることにより、万が一、切断部が軸方向にずれてシールリングに当たったとしても、シールリングを損傷させる虞を小さくできる。
【００１６】
請求項３に係る発明においては、シールリングに直接接するバックアップリングには比較的柔らかく接触してもシールリングに損傷を与えにくい樹脂を採用し、補強リングには変形し難い金属を採用することにより、シールリングを保護する作用を最大限に発揮させることが可能になる。
【００１７】
請求項４に係る発明においては、請求項２に係る発明と同様に、切断部のシールリングに接する側の角が丸められていることにより、万が一、切断部が軸方向にずれてシールリングに当たったとしても、シールリングを損傷させる虞を小さくできる。
【００１８】
請求項５に係る発明においては、筒状空間の内面及び棒状部材の外周面の少なくとも一方にテーパー部をもたせ、バックアップリングを対応する形状にすることによりシールリングが軸方向低圧側に移動したときにバックアップリングが棒状部材の外周部を締め付けて、より高いシール性を発揮することができる。
【００１９】
請求項６に係る発明においては、第２バックアップリングをもつことにより、バックアップリングが軸方向低圧側に移動するときに切断部が軸方向にずれる虞を更に小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の高圧ガス用密封装置を水素用ガスタンクにおいて水素ガスを充填する充填路の開閉を行うマニュアル弁（ＩＮマニュアル弁）に具現化した一実施形態を図面に従って説明する。特に、３０ＭＰａ以上（更には３５ＭＰａ以上、７０ＭＰａ以上）の高圧ガスを用いる装置に採用することが望ましい。
【００２１】
（構成）
本実施形態のマニュアル弁が適用される水素用ガスタンクは、図１及び２に示すように、高圧水素タンク２と、栓体３とを有する。高圧水素タンク２には内外を連通する開口部２ａが形成されている。栓体３は、開口部２ａ内に挿入された栓体本体部３０をもつ。栓体本体部３０はＯリング３７により気密が保たれる。栓体本体部３０内には、高圧水素タンク２内に水素を供給する充填路４と高圧水素タンク２内から水素を外部に供給する供給路５と高圧水素タンク２の内外を電気的に接続する配線路６とが形成されている。
【００２２】
充填路４には、高圧水素タンク２の外部から内部に向けた水素ガスの流れに沿って、外部の水素ガス供給源（図略）に接続されるＩＮポート４２、本発明の弁装置が好適に適用できるＩＮマニュアル弁１０、逆止弁３８が配置され、最終的に高圧水素タンク２内に開口する開口部４１をもつ。
【００２３】
供給路５には、高圧水素タンク２の内部から外部に向けた水素の流れに沿って、電磁弁３６、ＯＵＴマニュアル弁３２、外部の水素ガス供給対象（図略）に接続されるＯＵＴポート５１が配置されている。逆止弁３８と開口部４１との間の充填路４と、外部との間に、溶接弁３２と圧抜き用のマニュアル弁３３とが並列に接続されている。
【００２４】
配線路６は栓体本体部３０の先端に設けられた温度センサ３９が生成する温度信号や電磁弁３６を制御する制御信号を伝達するための電気的な配線を収納する通路であり、それらの配線を通した状態で高圧水素タンク２の内外の気密が保たれる構造をもつ。
【００２５】
ＩＮマニュアル弁１０は、図２に示すように、栓体本体部３０に設けられた開口部３０１内に配設される。開口部３０１は外部に開口する部分から順に３段階の内径をもつ円筒状の第１〜第３空間３０１ａ、ｂ及びｃから構成され、外部に最も近い第１円筒状空間３０１ａの内周面にはねじ溝が形成されている。外部から最も遠い第３円筒状空間３０１ｃの先端部は充填路４に接続されている。円筒状空間３０１ａ及び３０１ｃの間の第２円筒状空間３０１ｂの側面にはＩＮポート４２が接続されている開口部４２１が形成されている。
【００２６】
ＩＮマニュアル弁１０は、図３に示すように、弁ハウジング１１と、その弁ハウジング１１内において軸方向に移動可能なステム１２と、ステム１２の先端部に嵌め込まれているシール部材１３と、ステム１２及び筒状空間の間の保持・気密を確保する第１プラグ１４、第１シールリング１８１、第１バックアップリング１８２、第２シールリング１８３、及び第２バックアップリング１８４と、シール部材１２が嵌め込まれている側と反対方向にステム１２を付勢するスプリング１６と、マニュアル操作によりステム１２をシール部材１２が嵌め込まれている方向に押圧する操作ねじ１７及び第２プラグ１５とを有する。
【００２７】
弁ハウジング１１は、一端側に開口する有底円筒状の筒状空間１９と、その筒状空間１９の底部１９１（弁座）に開口する流路開口部１１１ａをもつ弁ハウジング連通孔１１１と筒状空間１９及び第２円筒状空間３０１ｂの間を接続し且つ筒状空間１９の側面に開口し第２円筒状空間３０１ｂに開口する開口部４２１と接続する連通孔１１２とを区画する部材である。底部１９１における流路開口部１１１ａの周辺部が本ＩＮマニュアル弁１０の弁座として作用する。弁ハウジング１１は第２円筒状空間３０１ｂ内に一端側を外側に向けて配設される。第２円筒状空間３０１ｂは、弁ハウジング１１に対して第３円筒状空間３０１ｃ側に逆止弁３８が配設されている。流路開口部１１１ａは逆止弁３８を介して充填路４に接続される。詳細は省略するが、弁ハウジング１１は逆止弁３８のハウジングのうちの１つと一体化されている。
【００２８】
ステム１２は一端部の先端が拡径された先太部１２２をもち、その先太部１２２が弁ハウジング１１の一端側から筒状空間１９内に挿入される。先太部１２２の外径は筒状空間１９の内径よりも僅かに小さく、水素ガスがその隙間を通過可能になっている。ステム１２の軸方向における先太部１２２の長さは筒状空間１９の長さより短い。ステム１２は軸方向の中央部１２３における外径が一定であり、後述する第１プラグ１４内にて軸方向に摺動可能になっている。ステム１２の軸方向における摺動は、先太部１２２の先端が筒状空間１９の底部１９１に当接する状態から先太部１２２が第１プラグ１４に至ってそれ以上移動できなくなるまでの間で可能である。ステム１２の他端部にはスプリング１６の一端部をステム１２の一端部側から他端部側に向けて受けスプリング１６から付勢されるフランジ部１２４が嵌め込まれている。ステム１２の一端部における先端にはシール部材１２が嵌め込み可能な空間である円筒状の収納凹部１２１が形成されている。図３に示すように、収納凹部１２１の底部近傍からからステム１２の拡径方向（軸方向に対し垂直な方向）に向けてステム連通孔１２１ａが形成されている。ステム連通孔１２１ａが形成されることで、シール部材１３とステム１２の収納凹部１２１との間にガスが溜まることが無くなる。
【００２９】
シール部材１３はステム１２や弁ハウジング１１の筒状空間１９内面よりも容易に変形可能な素材（樹脂など）から形成されている。シール部材１３は径の異なる２つの円筒状部材を同軸に重ね合わせた形状をもち、ステム１２の先端側に大径部分がくるようにステム１２の先端に嵌め込まれている。
【００３０】
第１プラグ１４は弁ハウジング１１の一端側に当接し、第２円筒状空間３０１ｂの内径とほぼ同じ外形をもつ第１プラグ先端部１４１と第１円筒状空間３０１ａの内径とほぼ同じ外形をもち、外周面に第１円筒状空間３０１ａの内面に設けられたねじ溝と螺合可能なねじ溝が形成されている第１プラグ基部１４２とをもち、第１プラグ基部１４２を第１円筒状空間３０１ａ内にねじ込むことで固定される。第１プラグ１４の長さは、第１〜第３円筒状空間３０１ａ〜ｃ内にねじ込んだ後も第１円筒状空間３０１ａ内には軸方向に空間があり、後述する第２プラグ１５が挿設可能な長さである。第１プラグ先端部１４１は軸方向の中央部における外面側に弁ハウジング１１に向けて徐々に縮径する外周テーパ面１４１ａが形成されている。外周テーパ面１４１ａの軸方向両端には第２円筒状空間３０１ｂの内径と概ね同じに保たれている。第１プラグ１４の内部には軸方向に貫通する円筒状の内部空間１４３及び１４４をもつ。弁ハウジング１１側から、内部空間１４３及び１４４の順に直列に形成される。内部空間１４３は、ステム１２の中央部１２３の外径と内径が概ね同じであり、軸方向の中央部における内面側に弁ハウジング１１に向けて徐々に拡径する内周テーパ面１４３ａが形成されている。内周テーパ面１４３ａの軸方向両端にはステム１２の中央部１２３の外径と概ね同じに保たれている。内部空間１４４の内径はステム１２の中央部１２３の外径よりも大きく且つフランジ部１２４の外径と概ね同じである。
【００３１】
シールリング１８１は第１プラグ１４の第１プラグ先端部１４１の外周に設けられた外周テーパ面１４１ａ内の弁ハウジング１１側に配設され、第１プラグ１４及び第２円筒状空間３０１ｂの内周面の間をシールする。バックアップリング１８２ａ及びｂはシールリング１８１よりも変形し難い材料から形成される。シールリング１８１の弁ハウジング１１に対して反対側にバックアップリング１８２が設けられている。バックアップリング１８２は外周テーパ面１４１ａ及び第２円筒状空間３０１ｂの内面との間にシールリング１８１が過度に挟み込まれて損傷を受けることを防止する。シールリング１８１に対して弁ハウジング１１側が高圧となるため、シールリング１８１は外周テーパ面１４１ａ内を第１プラグ基部１４２側に移動するが外周テーパ面１４１ａは第１プラグ基部１４２側に行くに従い、拡径するため、バックアップリング１８２ａ及びｂは縮径されて第１プラグ先端部１４の外周に密着することになり、シールリング１８１が入り込む隙間が無くなる。
【００３２】
シールリング１８３は第１プラグ１４の第１プラグ先端部１４１の内周に設けられた内周テーパ面１４３ａ内の弁ハウジング１１側に配設され、第１プラグ１４及びステム１２の中央部１２３の外周面の間をシールする。バックアップリング１８４はシールリング１８４よりも変形し難い材料から形成される。シールリング１８３の弁ハウジング１１に対して反対側にバックアップリング１８４が設けられている。バックアップリング１８４は内周テーパ面１４３ａ及びステム１２の中央部１２３の外面との間にシールリング１８３が過度に挟み込まれて損傷を受けることを防止する。シールリング１８３に対して弁ハウジング１１側が高圧となるため、シールリング１８３は内周テーパ面１４３ａ内を第１プラグ基部１４２側に移動するが内周テーパ面１４３ａは第１プラグ基部１４２側に行くに従い、縮径するため、バックアップリング１８４ａ及びｂは縮径されてステム１２の外周面に密着することになり、シールリング１８３が入り込む隙間が無くなる。
【００３３】
ここで、バックアップリング１８４ａ及びｂのうち、シールリング１８３に隣接するバックアップリング１８４ａについて更に詳しく説明する。図４に示すように、バックアップリング１８４ａは外径がシールリング１８３方向から反対方向に向けて（図４（ａ）における上方向）縮径されている。この縮径の度合いはバックアップリング１８４ａの外周面が周設する第１プラグ１４の内面に設けられた内周テーパ面１４３ａの縮径の度合いに対応する。バックアップリング１８４ａは軸方向から斜めに切断させた切断部１８４ａ２をもつ。この切断部１８４ａ２は互いに軸方向にずれながらシールリング１８４の周方向に相対移動することにより両者の間に隙間を生じることなく径の大きさを調節できる。バックアップリング１８４ａは、シールリング１８３に接する面１８４ａ１の反対に補強リング１８５をもつ。補強リング１８５はバックアップリング１８４ａに一体的に接合されている。補強リング１８５は、バックアップリング１８４ａが切断されている周方向の位置に合わせて周方向の一部が切断されている。補強リング１８５はバックアップリング１８４ａを構成する材料（例えば樹脂材料）よりも弾性率が高く変形し難い材料（例えば、ステンレス鋼などの金属材料）から形成される。バックアップリング１８４ｂもバックアップリング１８４ａと同様に周方向の一部が軸方向から斜めに切断されている。
【００３４】
スプリング１６はステム１２の中央部１２３の外径よりも内径が大きく、第１プラグ１４の内部空間１４４の内径（そしてフランジ部１２４の外径）よりも外径が小さい。スプリング１６は中央部１２３及び内部空間１４４の間に配設され、一端が内部空間１４４から内部空間１４３に至る段差部分１４３１に当接し、他端がフランジ部１２４の中央部１２３側の側面１２４ａに当接しており、フランジ部１２４を常に弁ハウジング１１側から反対方向に付勢している。従って、スプリング１６はシール部材１３を流路開口部１１１ａから離間する方向に付勢する部材である。
【００３５】
第２プラグ１５は、第１円筒状空間３０１ａの内面に設けたねじ溝と螺合可能なねじ溝が外面に形成された円筒状の部材である。第２プラグ１５には内部に操作ねじ１７が螺合可能な内部空間１５１が形成されている。
【００３６】
操作ねじ１７は第２プラグ１５の内部空間１５１に螺合されている。操作ねじ１７の六角穴１７１にレンチを挿入して回転させることにより、螺合する程度が変化して、その先端部１７２の位置が軸方向に移動する。その先端部１７２によりステム１２のフランジ部１２４を押動させ、ステム１２を任意の位置に保持することができる。
【００３７】
（作用効果）
本実施形態のＩＮマニュアル弁１０は以上の構成を有することから以下の作用効果を発揮する。
【００３８】
まず、ＩＮマニュアル弁１０を閉じる場合について説明する。六角穴１７１にレンチを差し込み操作ねじ１７を回転させることにより操作ねじ１７をステム１２側に移動させる。すると、操作ねじ１７の先端部１７２がステム１２のフランジ部１２４を押圧し、ステム１２を弁ハウジング１１側に移動させる。ステム１２の移動に伴い、ステム１２の収納凹部１２１に嵌め込まれているシール部材１３の一端面１３ａが流路開口部１１１ａに当接する。このとき、シール部材１３の一端面１３ａが筒状空間１９の底部１９１に密着することで、弁ハウジング連通孔１１１及び筒状空間１９の間のシールが確保される。
【００３９】
この状態からＩＮマニュアル弁１０を開ける場合を説明する。六角穴１７１にレンチを差し込み回転させることにより、操作ねじ１７がステム１２側とは反対方向に移動する。ステム１２はそのフランジ部１２４の側面１２４ａにスプリング１６により付勢力が加えられているため、操作ねじ１７が離れていくと、その移動量に応じて、ステム１２も軸方向に移動する。そのときに、ステム１２の先端の収納凹部１２１内に嵌め込まれたシール部材１３も一緒に移動する。その結果、シール部材１３の一端面１３ａは筒状空間１９の底部１９１から離れ、弁ハウジング連通孔１１１の流路開口部１１１ａと筒状空間１９とは直接、連絡することになり、両者の圧力差に従い、水素ガスが流れていく。
【００４０】
このように、ステム１２を軸方向に移動させる際に、ステム１２と第１プラグ１４との間のシール性を保ったままにすることが要求される。ステム１２を軸方向に移動させると、その移動によりシールリング１８３、バックアップリング１８４ａ及びｂには軸方向の力が加わることになる。その場合に、バックアップリング１８４ａにはバックアップリング１８４ａを構成する材料よりも弾性率が高い材料から構成される補強リング１８５が一体的に接合されているため、従来技術のようにバックアップリングを単独で用いる場合と比べて変形の度合いが小さくなる。そのため、バックアップリング１８４ａの切断部１８４ａ２が軸方向にずれてシールリング１８３を損傷させる虞を小さくできる。
【００４１】
また、バックアップリング１８４ａの更に軸方向低圧側にもう１つのバックアップリング１８４ｂを配設することにより、バックアップリング１８４ａの切断部１８４ａ２が軸方向にずれることが防止できる。
【００４２】
（変形態様）
図４に示すバックアップリング１８４ａに代えて、図５に示すバックアップリング１８４ｃを採用することができる。バックアップリング１８４ｃは切断部１８４ｃ２のシールリング１８３に接する側の角１８４ｃ３が丸められており、更にシールリング１８３を損傷させる虞を小さくできる。このバックアップリング１８４ｃを採用するにあたり、補強リング１８５を接合しない形態も採用しうる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】実施形態における水素用ガスタンクの部分断面模式図である（図２におけるＩ−Ｉ断面）。
【図２】実施形態における水素用ガスタンクの栓体の正面透視模式図である。
【図３】実施形態におけるＩＮマニュアル弁の断面図である。
【図４】実施形態におけるバックアップリングの正面図（ａ）及び上面図（ｂ：（ａ）におけるＡ視図）である。
【図５】変形態様におけるバックアップリングの正面図（ａ）及び上面図（ｂ：（ａ）におけるＡ視図）である。
【図６】従来技術のＩＮマニュアル弁の断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０…ＩＮマニュアル弁
１１…弁ハウジング １１１…弁ハウジング連通孔 １１１ａ…流路開口部 １１２…連通孔 １９…筒状空間 １９１…筒状空間の底部（弁座）
１２…ステム １２１…収納凹部 １２１ａ…ステム連通孔 １２１ｂ…収納凹部の底面 １２１ｃ及び１２１ｄ…シール部材及び収納凹部の隙間の空間 １２２…先太部 １２３…中央部 １２４…フランジ部 １２４ａ…フランジ部の側面
１３…シール部材 １３ａ…一端面
１４…第１プラグ（本体部に相当） １４１…第１プラグ先端部 １４２…第１プラグ基部 １４３…内部空間（筒状空間に相当）
１５…第２プラグ １５１…内部空間
１６…スプリング
１７…操作ねじ １７１…六角穴
１８１、１８３…シールリング １８２ａ及びｂ、１８４ａ、ｂ及びｃ…バックアップリング １８４ａ１、１８４ｃ１…バックアップリングの一面側 １８４ａ２、１８４ｃ２…切断部 １８５…補強リング
２…高圧水素タンク ２ａ…開口部
３…栓体 ３０…栓体本体部 ３０１…開口部 ３０１ａ〜ｃ…第１〜第３円筒状空間
４…充填路 ５…供給路 ６…配線路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状空間を区画する本体部と、
前記筒状空間内に嵌通され、軸方向に移動可能な棒状部材と、
前記筒状空間の内面と棒状部材の外面との間に介設された弾性体から形成されるシールリングと、
軸方向から斜めに切断された有端リング状の部材であって前記筒状空間の内面と棒状部材の外面との間に前記シールリングに対して低圧側に隣接して介設されるバックアップリングと、を有し、
前記バックアップリングの前記シールリングと反対側に接合され、前記バックアップリングと略同位置にて切断された有端リング状の部材であって、前記バックアップリングよりも弾性率が大きい材料から形成された補強リングを有することを特徴とする高圧ガス用密封装置。
【請求項２】
前記バックアップリングの切断部の前記シールリングに接する側の角が丸められている請求項１に記載の高圧ガス用密封装置。
【請求項３】
前記バックアップリングは樹脂製であり、前記補強リングは金属製である請求項１又は２に記載の高圧ガス用密封装置。
【請求項４】
筒状空間を区画する本体部と、
前記筒状空間内に嵌通され、軸方向に移動可能な棒状部材と、
前記筒状空間の内面と棒状部材の外面との間に介設された弾性体から形成されるシールリングと、
軸方向から斜めに切断された有端リング状の部材であって前記筒状空間の内面と棒状部材の外面との間に前記シールリングに対して低圧側に隣接して介設されるバックアップリングと、を有し、
前記バックアップリングの切断部の前記シールリングに接する側の角が丸められていることを特徴とする高圧ガス用密封装置。
【請求項５】
前記筒状空間の内面及び前記棒状部材の外周面のうちの少なくとも一方は、前記バックアップリングが接する部分近傍における前記筒状空間の内面及び前記棒状部材の外周面の間隔が軸方向低圧側に向けて狭くなるテーパー部をもち、
前記バックアップリングの内周面及び外周面は前記テーパー部の形状に対応する形状をもつ請求項１〜４の何れか１項に記載の高圧ガス用密封装置。
【請求項６】
前記バックアップリングに対して軸方向低圧側に第２バックアップリングを有する請求項１〜５の何れか１項に記載の高圧ガス用密封装置。
【請求項１】
筒状空間を区画する本体部と、
前記筒状空間内に嵌通され、軸方向に移動可能な棒状部材と、
前記筒状空間の内面と棒状部材の外面との間に介設された弾性体から形成されるシールリングと、
軸方向から斜めに切断された有端リング状の部材であって前記筒状空間の内面と棒状部材の外面との間に前記シールリングに対して低圧側に隣接して介設されるバックアップリングと、を有し、
前記バックアップリングの前記シールリングと反対側に接合され、前記バックアップリングと略同位置にて切断された有端リング状の部材であって、前記バックアップリングよりも弾性率が大きい材料から形成された補強リングを有することを特徴とする高圧ガス用密封装置。
【請求項２】
前記バックアップリングの切断部の前記シールリングに接する側の角が丸められている請求項１に記載の高圧ガス用密封装置。
【請求項３】
前記バックアップリングは樹脂製であり、前記補強リングは金属製である請求項１又は２に記載の高圧ガス用密封装置。
【請求項４】
筒状空間を区画する本体部と、
前記筒状空間内に嵌通され、軸方向に移動可能な棒状部材と、
前記筒状空間の内面と棒状部材の外面との間に介設された弾性体から形成されるシールリングと、
軸方向から斜めに切断された有端リング状の部材であって前記筒状空間の内面と棒状部材の外面との間に前記シールリングに対して低圧側に隣接して介設されるバックアップリングと、を有し、
前記バックアップリングの切断部の前記シールリングに接する側の角が丸められていることを特徴とする高圧ガス用密封装置。
【請求項５】
前記筒状空間の内面及び前記棒状部材の外周面のうちの少なくとも一方は、前記バックアップリングが接する部分近傍における前記筒状空間の内面及び前記棒状部材の外周面の間隔が軸方向低圧側に向けて狭くなるテーパー部をもち、
前記バックアップリングの内周面及び外周面は前記テーパー部の形状に対応する形状をもつ請求項１〜４の何れか１項に記載の高圧ガス用密封装置。
【請求項６】
前記バックアップリングに対して軸方向低圧側に第２バックアップリングを有する請求項１〜５の何れか１項に記載の高圧ガス用密封装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−３８２４７（Ｐ２０１０−３８２４７Ａ）
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２０１９２１（Ｐ２００８−２０１９２１）
【出願日】平成２０年８月５日（２００８．８．５）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月５日（２００８．８．５）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
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