專利名稱：流體用開關(guān)閥裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種開關(guān)流體通路的流體用開關(guān)闊裝置。
技術(shù)背景作為開關(guān)高壓流體通路的高壓開關(guān)閥裝置(流體用開關(guān)閥裝置)的高壓流體的閥部密封方法， 一般例如有日本專利特開2002-295711 號公報(bào)公開的內(nèi)容所示，在作為可動部的閥芯上設(shè)置由橡膠、樹脂、 金屬中的任一種構(gòu)成的密封材料，使該密封材料在閥座部上就位，密 封流體。在此，使用橡膠作為密封材料的情況下，密封性較好，但耐壓性 較差。例如，在流體通路的上游側(cè)通路和下游側(cè)通路的壓差為50MPa 以上的高壓時(shí)，有可能由于密封材料的過量壓縮變形導(dǎo)致的邊緣翹起 現(xiàn)象，導(dǎo)致密封不良。另一方面，使用樹脂及橡膠作為密封材料的情況下，容易確保所 述壓差為高壓(例如50MPa以上)下的耐壓性及密封性，但在比較低 的壓差(例如小于50MPa)時(shí)，有時(shí)很難進(jìn)行密封。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明鑒于上述問題，目的在于提供一種流體用開關(guān)閥裝置，能 夠在流體通路的上游側(cè)通路和下游側(cè)通路的壓差為高壓狀態(tài)及低壓狀 態(tài)的兩種情況下均能得到良好的密封性。本發(fā)明的流體用開關(guān)閥，具有閥座部；閥芯，遠(yuǎn)離或靠近該閥 座部而連通或封鎖流體通路；以及多個(gè)密封部，在多處選擇性地對該
閥芯和所述閥座部之間進(jìn)行密封，所述多個(gè)密封部的硬度互不相同， 根據(jù)所述流體通路的上游側(cè)通路和下游側(cè)通路的壓差，將密封所述閥 芯和所述閥座部之間的密封部替換成硬度不同的其他密封部。通過上述結(jié)構(gòu)，可以在流體通路的上游側(cè)通路和下游側(cè)通路的壓 差為預(yù)定的高壓狀態(tài)和預(yù)定的低壓狀態(tài)下，利用硬度(換言之，彈性 系數(shù)、彈性模量、剛性)互不相同的多個(gè)密封部，選擇性地進(jìn)行閥芯 和閥座部間的密封。另外，密封部可以只設(shè)置在閥芯和閥座部的任一 個(gè)上，也可以在閥芯和閥座部二者上均設(shè)置。在上述流體用開關(guān)閥裝置中，可以是所述閥芯相對所述閥座部的 遠(yuǎn)離或靠近方向與從所述流體通路的上游側(cè)通路導(dǎo)入的流體的流動方 向交叉，所述多個(gè)密封部在與所述遠(yuǎn)離或靠近方向垂直的方向上相互 并列配置。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，與多個(gè)密封部在閥芯的遠(yuǎn)離或靠近方向上串聯(lián)排 列的情況相比，可以使該遠(yuǎn)離或靠近方向的長度變短，實(shí)現(xiàn)閥裝置的 小型化，或者如果是相同尺寸的閥裝置，可以得到遠(yuǎn)離或靠近方向的 行程。在上述流體用開關(guān)闊裝置中，可以是所述多個(gè)密封部從緊貼于所 述閥座部的端面開始到該閥座部的距離為硬度大的密封部的距離較 長，硬度小的密封部的距離較短。在上述結(jié)構(gòu)中，硬度小的密封部比硬度大的密封部先抵接閥座部。在上述流體用開關(guān)閥裝置中，在所述多個(gè)密封部中，至少在硬度 最低的密封部上設(shè)有相對壓縮變形施加復(fù)原力的復(fù)原機(jī)構(gòu)。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在上下游間的壓差從預(yù)定的高壓狀態(tài)轉(zhuǎn)移到預(yù)定
的低壓狀態(tài)時(shí)，先壓縮變形的硬度低的密封部迅速復(fù)原到適于低壓狀 態(tài)下的密封的原來形狀，并且也能確保高壓狀態(tài)下的密封壓力。本發(fā)明的流體用開關(guān)閥裝置，具有閥座部；以及閥芯，遠(yuǎn)離或 靠近該閥座部而連通或封鎖流體通路的上游側(cè)通路和下游側(cè)通路，并 且該閥芯具有密封所述閥座部與之間的第一密封部和硬度比第一密封部大的第二密封部，在所述流體通路的上游側(cè)通路和下游側(cè)通路的壓 差小于預(yù)定值的情況下，所述第一密封部緊貼于所述閥座部而封鎖所 述流體通路，在所述壓差為所述預(yù)定值以上的情況下，緊貼于所述閥 座部的第一密封部由于所述壓差而壓縮變形，且所述第二密封部緊貼 于所述閥座部而封鎖所述流體通路。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在流體通路的上游側(cè)通路和下游側(cè)通路的壓差為 高壓狀態(tài)和低壓狀態(tài)下不同的密封部進(jìn)行流體的密封。即，上下游間 的壓差小于預(yù)定值時(shí)，硬度相對小的第一密封部與閱座部緊貼，為預(yù) 定值以上時(shí)，硬度相對大的第二密封部與閥座部緊貼。通過適當(dāng)選擇例如各密封部的材質(zhì)，能夠在壓差為高壓的狀態(tài)和 低壓的狀態(tài)的兩種情況下均得到良好的密封性。例如，可以采用橡膠 等軟質(zhì)(換言之，彈性系數(shù)、彈性模量小，剛性小，硬度小)的材料 作為第一密封部，釆用樹脂或金屬等比第一密封部硬質(zhì)(換言之，彈 性系數(shù)、彈性模量大，剛性大，硬度大)的材料作為第二密封部。在本發(fā)明的流體用開關(guān)閥裝置中，可以是所述閥芯的一部分構(gòu)成 所述第二密封部。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，由閥芯自身構(gòu)成第二密封部，因此能夠抑制部件 數(shù)目的增加。在本發(fā)明的流體用開關(guān)閥裝置中，所述閥芯相對所述閥座部遠(yuǎn)離
或靠近的方向與從所述流體通路的上游側(cè)通路導(dǎo)入的流體的流動方向 交叉，所述第一密封部配置在比所述第二密封部的所述流動方向的上 游側(cè)。在上述結(jié)構(gòu)中，第一密封部位于上游側(cè)(高壓側(cè))，第二密封部 位于下游側(cè)(低壓側(cè))。上下游間的壓差從低壓狀態(tài)(小于預(yù)定值) 轉(zhuǎn)移到高壓狀態(tài)(預(yù)定值以上)時(shí)，通過增大的壓差，第一密封部從 流體流動方向的上游側(cè)向下游側(cè)傾倒變形，失去密封性，壓差主要作 用在第二密封部上。此時(shí)，實(shí)際上作用于第二密封部的壓差，是在壓 差作用方向的閥芯平面視圖中作用于第二密封部的外周和閩主體的外 周所包圍的環(huán)狀區(qū)域的壓差。因此，根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，與第二密封部位于比第一密封部靠徑向外 側(cè)(上游側(cè))的情況下相比，上述環(huán)狀區(qū)域相對擴(kuò)大，因此能夠使上 下游間的壓差有效作用在第二密封部上，提高高壓狀態(tài)下的密封性。在上述流體用開關(guān)閥裝置中，也可以是所述閥芯相對所述閥座部 遠(yuǎn)離或靠近的方向與從所述流體通路的上游側(cè)通路導(dǎo)入的流體的流動方向交叉，所述第一密封部和所述第二密封部在與所述閥芯的遠(yuǎn)離或 靠近的方向垂直的方向上相互并列配置。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，與第一密封部和第二密封部在閥芯的遠(yuǎn)離或靠近 方向上串聯(lián)配置的情況相比，該遠(yuǎn)離或靠近方向的長度變短，能夠?qū)?現(xiàn)閥裝置的小型化，或者如果是相同尺寸的閥裝置，可以得到遠(yuǎn)離或 靠近方向的行程。在上述流體用開關(guān)閥裝置中，可以是從所述第一密封部的緊貼于 所述閥座部的端面到該閥座部的距離比從所述第二密封部的緊貼于所 述閥座部的端面到該閥座部的距離短。 在上述結(jié)構(gòu)中，硬度相對小的密封部比硬度相對大的密封部先抵 接閥座部。在本發(fā)明的流體用開關(guān)閥裝置中，可以設(shè)有對壓縮變形后的所述 第一密封部施加復(fù)原力的復(fù)原機(jī)構(gòu)。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在上下游間的壓差從高壓狀態(tài)(預(yù)定值以上)轉(zhuǎn) 移到低壓狀態(tài)(小于預(yù)定值)時(shí)，第一密封部迅速復(fù)原到適于低壓狀 態(tài)的密封的原來形狀，并且也能夠確保預(yù)定值以上的密封壓力。在本發(fā)明的流體用開關(guān)閥裝置中，可以是所述閥座部具有閥座部 主體和比該閥座部主體軟質(zhì)的閥座側(cè)密封部，該閥座側(cè)密封部設(shè)在與 所述第一密封部相對的位置上。在上述結(jié)構(gòu)中，第一密封部和閥座側(cè)密封部緊貼，由此進(jìn)行密封。 即，第一密封部不與閥座部主體直接接觸，因此能夠抑制第一密封部 相對閥座部主體滑動所引起的該第一密封部的磨損。所述多個(gè)密封部中，硬度相對小的密封部可以由橡膠、樹脂及金 屬中的任一種構(gòu)成，硬度相對大的密封部可以由樹脂或金屬中的任一 種構(gòu)成。并且，所述第一密封部可以由橡膠、樹脂及金屬中的任一種構(gòu)成， 所述第二密封部可以由樹脂或金屬中的任一種構(gòu)成。本發(fā)明的流體用開關(guān)闊裝置，可以設(shè)在上游壓力和下游壓力的壓差為預(yù)定壓力以上(例如lMPa以上)的高壓氣體流通的流體流路上。 這種情況下的所述高壓氣體是供以產(chǎn)生電能或熱能的燃料氣體。進(jìn)而 所述燃料氣體可以是氫氣或天然氣(CNG)。
本發(fā)明的流體用開關(guān)閥裝置，可以是設(shè)在所述流體流路上的止回 閥、開關(guān)閥、安全閥中的任一種。


圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的止回閥的縱向剖視圖。 圖2是表示該止回閥低壓時(shí)的狀態(tài)的縱向剖視圖。 圖3是表示該止回閥高壓時(shí)的狀態(tài)的縱向剖視圖。 圖4是表示該止回閥的變形例的縱向剖視圖。 圖5是表示該止回閥的變形例的縱向剖視圖。圖6是表示該止回閥的變形例的縱向剖視圖。圖7是表示該止回閥的變形例的縱向剖視圖。圖8是本發(fā)明的第二實(shí)施方式的止回閥的縱向剖視圖。圖9是表示該止回閥低壓時(shí)的狀態(tài)的縱向剖視圖。圖IO是表示該止回閥高壓時(shí)的狀態(tài)的縱向剖視圖。圖11是表示該止回閥的變形例的縱向剖視圖。圖12是表示該止回閥的變形例的縱向剖視圖。圖13是本發(fā)明的第三實(shí)施方式的止回閥的縱向剖視圖。圖14是表示該止回閥低壓時(shí)的狀態(tài)的縱向剖視圖。圖15是表示該止回闊高壓時(shí)的狀態(tài)的縱向剖視圖。圖16是表示該止回閥的變形例的縱向剖視圖。圖17是表示該止回閥的變形例的縱向剖視圖。圖18是本發(fā)明的第四實(shí)施方式的止回閥的縱向剖視圖。圖19是表示該止回閥低壓時(shí)的狀態(tài)的縱向剖視圖。圖20是表示該止回閥高壓時(shí)的狀態(tài)的縱向剖視圖。圖21是表示該止回閥的變形例的縱向剖視圖。圖22是表示該止回閥的變形例的縱向剖視圖。圖23是表示支撐低壓密封部的復(fù)原機(jī)構(gòu)的變形例的部分剖視圖。圖24是表示支撐低壓密封部的復(fù)原機(jī)構(gòu)的變形例的部分剖視圖。圖25是表示支撐低壓密封部的復(fù)原機(jī)構(gòu)的變形例的部分剖視圖。圖26是表示支撐低壓密封部的復(fù)原機(jī)構(gòu)的變形例的部分剖視圖。
圖27是表示支撐低壓密封部的復(fù)原機(jī)構(gòu)的變形例的部分剖視圖。
具體實(shí)施方式
接著參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。第一實(shí)施方式圖1是例如設(shè)在高壓流體流路上的閥，并且是容許流體單方向的 流通，但禁止其他方向的流通的止回閥(流體用開關(guān)閥裝置)1A。止回閥1A在形成于閥體2中的流體通路7、 8內(nèi)設(shè)有閥芯組件(閥芯) 3A。閥芯組件3A阻止流體從作為流體流動方向上游側(cè)的高壓側(cè)流體通 路(上游側(cè)通路)7向作為流體流向方向下游側(cè)的低壓側(cè)流體通路(下 游側(cè)通路)8的流入。在閥體2的低壓側(cè)，形成有與閥芯組件3A協(xié)作形成密封的閥座主 體(閥座部)4。并且，在閥體2中，設(shè)有向閥芯組件3A施加從閥座 主體4分離的方向的復(fù)原力的彈簧5。在閥座主體4的中央側(cè)，形成有 包圍低壓側(cè)流體通路8的開口邊緣，并向閥芯組件3A側(cè)突出的突起部 6。由上述閥座主體4和突起部6構(gòu)成閥座部。閥芯組件3A在H型截面的閥主體IO上固定低壓密封部(第一密 封部)12和高壓密封部(第二密封部)13而成。各密封部12、 13由 高分子材料形成，低壓密封部12由比高壓密封部13柔軟的材料即硬 度相對較低的材料形成。詳細(xì)來說，低壓密封部12可以采用橡膠，高 壓密封部13可以采用硬度地相對較大的樹脂。高壓密封部13以被容納在形成于閥主體10的下表面、換言之形 成于與閥座主體4相對的面上的凹部10a中的狀態(tài)被固定，通過向閥座 主體4側(cè)突出的環(huán)狀部的端面13a與閥座主體4接觸，進(jìn)行密封。低壓密封部12以完全容納在被高壓密封部13的端面13a包圍的
區(qū)域、即形成在高壓密封部13中央部的凹部13b中的狀態(tài)，被固定在該高壓密封部13。并且，通過低壓密封部12的端面(與閥座主體4側(cè) 相對的面)12a與突起部6接觸，進(jìn)行密封。低壓密封部12的端面12a與高壓密封部13的端面13a相比，位 于閥主體10的軸線方向(閥開關(guān)方向、閥芯的遠(yuǎn)離或靠近方向)內(nèi)側(cè)， 但上述端面12a、 13a間沿著閥開關(guān)方向的高度的差被設(shè)定成小于突起 部6沿閥開放方向的突出高度，因此端面12a與突起部6的端面齊平地 接觸的狀態(tài)自不待言，即使閥芯組件3A進(jìn)一步向關(guān)閥方向移動，低壓 密封部12被突起部6推壓而壓縮變形，只要其變形量為預(yù)定量之前， 則如圖2所示，高壓密封部13的端面13a不會與閥座主體4接觸。艮P，端面12a與突起部6的接觸時(shí)刻與端面13a與閥座主體4的 接觸時(shí)刻不同。換言之，從硬度相對較小的低壓密封部12的端面12a 到突起部6的距離小于從硬度相對較大的高壓密封部13的端面13a到 閥座主體4的距離。接著，對本止回閥1A的作用進(jìn)行說明。在該止回閥1A中，高壓 側(cè)流體通路7的流體壓力上升時(shí)，與該流體壓力和低壓側(cè)流體通路8 的流體壓力的壓差以及該壓差的受壓面積對應(yīng)的關(guān)閥方向的負(fù)荷(以 下稱為關(guān)閥方向負(fù)荷)作用在閥主體10上，閥芯組件3A克服彈簧的 復(fù)原力向閥座主體4側(cè)移動。圖2表示低壓時(shí)，即高壓側(cè)流體通路7與低壓側(cè)流體通路8的壓 差較小的情況。此時(shí)的壓差例如為lMPa以上、小于50MPa。在該狀 態(tài)下，通過軟質(zhì)的低壓密封部12與突起部6緊貼，進(jìn)行密封。在該狀 態(tài)下，硬質(zhì)的高壓密封部13與閥座主體4不接觸。圖3表示高壓時(shí)，即高壓側(cè)流體通路7和低壓側(cè)流體通路8的壓 差較大的情況。此時(shí)的壓差例如為50MPa以上。在該狀態(tài)下，作用于
閥芯組件3A的關(guān)閥方向的負(fù)荷增大，因此低壓密封部12壓縮變形，閥芯組件3A進(jìn)一步向關(guān)閥方向位移。并且，硬質(zhì)的高壓密封部13與 閥座主體4接觸，進(jìn)行密封。這樣，根據(jù)本實(shí)施方式的止回閥1A，在低壓時(shí)，低壓密封部12 與突起部6緊貼，在高壓時(shí)，高壓密封部13與閥座主體4緊貼。通常， 低壓密封部12的材質(zhì)在高壓下變形，密封性變低，高壓密封部13的 材質(zhì)在低壓時(shí)無法得到充分的密封性，但在本實(shí)施方式中，由于是在 低壓下由低壓密封部12進(jìn)行密封，在高壓下由高壓密封部13進(jìn)行密 封的結(jié)構(gòu)，因此，在上下游間的壓差為高壓的狀態(tài)和低壓的狀態(tài)的兩 種情況下均能得到良好的密封性。接著，對上述止回閥1A的變形例進(jìn)行說明。另外，在以下各變形 例中，低壓密封部和高壓密封部分別由硬度小的材料和硬度高的材料 構(gòu)成，尤其與上述例子同樣地分別由高分子材料構(gòu)成。并且，在以下 說明中，與上述實(shí)施方式重復(fù)的結(jié)構(gòu)使用相同標(biāo)號，省略其說明。并 且，對于作用效果也省略重復(fù)的說明。圖4所示的止回閥1B的閥芯組件3B具有由與上述高壓密封部13 相同的材質(zhì)、例如聚酰胺等硬的高分子材料形成的閥主體16。在閥主 體16的中央形成的凹部16a中，例如橡膠等軟質(zhì)的密封部17以被容納 的狀態(tài)固定。閥主體16在凹部16a外側(cè)具有向著閥座主體4側(cè)并沿閥開關(guān)方向 突出的環(huán)狀突起18，突起18的端面18a與閥座主體4接觸，由此進(jìn)行 密封。低壓密封部17固定在被突起18包圍的位置上，端面17a與閥座 主體4接觸，由此進(jìn)行密封。端面17a與端面18a相比位于閥主體16 的軸線方向(閥開關(guān)方向、闊芯遠(yuǎn)離或靠近的方向)內(nèi)側(cè)。根據(jù)本變形例，閥主體16的一部分即突起18，與上述高壓密封 部13同樣地與閥座主體4接觸，由此進(jìn)行高壓時(shí)的密封。因此，能夠 利用比上述實(shí)施方式少的部件數(shù)目獲得同樣的作用效果。作為其他變形例，也可以如圖4所示的止回閥1B及圖5所示的止 回閥1C所示，在閥座主體4側(cè)不具有突起部6 (參照圖1)，閥座主 體4整體為平坦的形狀。在這種情況下，通過在閥芯側(cè)的密封部設(shè)置 階梯或傾斜，能夠調(diào)整低壓密封部17、 12以及高壓密封部18、 13與 閥座主體4的接觸時(shí)刻。例如，在圖4所示的止回閥1B中，對應(yīng)于在閥座主體4側(cè)未設(shè)置 突起部6，與圖1的止回閥1A的結(jié)構(gòu)相反地，閥芯組件3B的低壓密 封部17的端面17a比構(gòu)成高壓密封部的突起18的端面18a更向閥座主 體4側(cè)突出，在關(guān)閥動作時(shí)，首先以低壓密封部12進(jìn)行了密封后，以 構(gòu)成高壓密封部的突起18進(jìn)行密封。同樣地，在圖5所示的止回閥1C中，對應(yīng)于在閥座主體4側(cè)未設(shè) 置突起部6，與圖1的止回閥1A的結(jié)構(gòu)相反地，閥芯組件3C的低壓 密封部12的端面12a比高壓密封部13的端面13a更向閥座主體4側(cè)突 出，在關(guān)閥動作時(shí)，首先以低壓密封部12進(jìn)行了密封后，以高壓密封 部13進(jìn)行密封。作為圖1的止回閥1A的其他變形例，也可以是圖6所示的止回閥ID。 在該止回閥1D的閥芯組件3D中，環(huán)狀的低壓密封部20和位于 該低壓密封部20的徑向外側(cè)的高壓密封部21以容納在閥主體19上所 設(shè)置的環(huán)狀凹部19a中的狀態(tài)被固定。密封部20、 21分別由與密封部 12、 13相同的高分子材料形成，具有相同的作用效果。作為圖1的止回閥1A的另一變形例，也可以是圖7所示的止回閥IE。 該止回閥1E不具有止回閥1A設(shè)有的突起部6。閥芯組件3E以環(huán) 狀的低壓密封部22和位于該低壓密封部22外側(cè)的高壓密封部23收納
在閥主體19上所設(shè)置的環(huán)狀凹部19a中的狀態(tài)被固定。各密封部22、 23是圓筒形狀。在本實(shí)施例中，也具有與密封部12、 13相同的高分子材料形成的 環(huán)狀密封部22、 23，因此具有相同的作用效果。第二實(shí)施方式圖8是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的止回閥1F。在本實(shí)施方式中， 與圖7的止回閥1E相比，低壓密封部和高壓密封部的配置在閥主體24 的徑方向(與閥開關(guān)方向垂直的方向、從高壓側(cè)流體通路7導(dǎo)入的流 體的流動方向)上內(nèi)外相反。詳細(xì)而言，在止回閥1F的閥芯組件3F 上，環(huán)狀的低壓密封部25和位于該低壓密封部25的徑方向內(nèi)側(cè)的高 壓密封部26以容納在閥主體24上所設(shè)置的環(huán)狀凹部24a中的狀態(tài)被固 定。艮P，低壓密封部25配置在比高壓密封部26靠流體流動方向上游 側(cè)。換言之，低壓密封部25的至少包括端面25a的前端部與高壓密封 部26的至少包括端面26a的前端部在與閥芯組件3F的閥開關(guān)方向(閥 芯的遠(yuǎn)離或靠近方向)垂直的方向上相互并排設(shè)置。在本實(shí)施方式中，如下文所述進(jìn)行密封。即，在表示上下游間的 壓差為低壓時(shí)(小于預(yù)定值時(shí))的圖9的狀態(tài)下，低壓密封部25的端 面25a與閥座主體4接觸，由此進(jìn)行密封。在該低壓時(shí)，高壓密封部 26與閥座主體4不接觸。另一方面，在表示上下游間的壓差為高壓時(shí)(預(yù)定值以上時(shí))的 圖10的狀態(tài)下，對閥芯組件3F作用更大的關(guān)閥方向負(fù)荷，因此由于 上升的壓差，低壓密封部25想要進(jìn)一步壓縮變形，但由于在低壓密封 部25上作用有來自高壓側(cè)流體通路7的高壓，因此該低壓密封部25 傾倒入下游側(cè)(在圖10中為徑向內(nèi)側(cè))。由此，低壓密封部25的密
封性喪失，但高壓密封部26的端面26a與閥座主體4緊貼，能夠確保 高壓密封部26的密封性。此時(shí)，實(shí)際作用于高壓密封部13的壓差是在壓差作用方向(在圖 10中為上下方向)的閥芯平面視圖上作用于高壓密封部26的外周和閥 主體24外周所包圍的環(huán)狀區(qū)域的壓差。在本實(shí)施方式的止回閥1F中，高壓密封部26比圖1的止回閥1A 的高壓密封部13位于徑向內(nèi)側(cè)(下游側(cè))，因此上述環(huán)狀區(qū)域相對變 大。因此，能夠使上下游間的壓差有效作用在高壓密封部26，提高高 壓狀態(tài)下的密封性。進(jìn)而，與低壓密封部25和高壓密封部26在閥芯組件3F的遠(yuǎn)離或 靠近方向上串聯(lián)配置的結(jié)構(gòu)相比，該遠(yuǎn)離或靠近方向的長度變短，能 夠?qū)崿F(xiàn)止回閥1F的小型化，或者如果是相同尺寸的止回閥1F，可以得 到遠(yuǎn)離或靠近方向的行程。作為本實(shí)施方式的變形例，也可以是具有圖11所示的閥芯組件 3G的止回閥1G。在該圖的變形例中，與止回閥1F相比，沒有設(shè)置高 壓密封部26，閥芯組件3G由例如聚酰胺等硬的高分子材料形成的閥 主體28以及固定在閥主體28上所形成的環(huán)狀凹部28a內(nèi)部的例如橡膠 等軟質(zhì)的低壓密封部25構(gòu)成。在閥主體28的徑向中央部，設(shè)有突起29，該突起29，由該閥主 體28的與閥座主體4側(cè)相對的面的中央部(一部分)向著閥座主體4 側(cè)(閥開關(guān)方向)突出而形成。在本實(shí)施例中，該突起29起到高壓密 封部的作用，該突起29的端面29a與座4接觸，由此進(jìn)行高壓時(shí)的密并且，作為其他變形例，也可以如圖12所示的止回閥1H所示， 在閥4側(cè)設(shè)置突起部6。在本變形例中，與止回閥1F相比設(shè)有突起部6，與此相應(yīng)地適當(dāng)改變軟質(zhì)的低壓密封部25和硬質(zhì)的高壓密封部26 的高度，調(diào)整上述低壓及高壓密封部25、 26的接觸時(shí)刻即可。第三實(shí)施方式圖13上表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式的止回閥II。該止回闊II具 有固定在閥座主體4上的軟質(zhì)的閥座側(cè)低壓密封部30，該閥座側(cè)低壓 密封部30與閥座主體4 一并構(gòu)成閥座部。閥座側(cè)低壓密封部30只要 是比閥座主體4軟質(zhì)的材料，就可以是與低壓密封部25不同或同種的 材質(zhì)，例如可以采用聚酰胺等。閥座側(cè)低壓密封部30是環(huán)狀，設(shè)置在 與低壓密封部25相對的位置上。閥芯組件31例如具有與圖8等所示的閥芯組件3F相同的結(jié)構(gòu)， 但低壓密封部25及高壓密封部26的高度可以如下文所述被適當(dāng)調(diào)整 成在低壓時(shí)和高壓時(shí)適當(dāng)進(jìn)行密封。在本實(shí)施方式中，如下文所示進(jìn)行密封。g卩，在表示上下游間的 壓差為低壓時(shí)(小于預(yù)定值時(shí))的圖14的狀態(tài)下，低壓密封部25的 端面25a與閥座側(cè)低壓密封部30接觸，由此進(jìn)行密封。在低壓時(shí)，高 壓密封部26與閥座主體4不接觸。另一方面，在表示上下游間的壓差為高壓時(shí)(預(yù)定值以上時(shí))的 圖15的狀態(tài)下，對閥芯組件3I作用有更大的關(guān)閥方向負(fù)荷，因此由于 上升的壓差，低壓密封部25及閥座側(cè)低壓密封部30想要進(jìn)一步壓縮 變形，但在上述低壓密封部25及閥座側(cè)低壓密封部30上作用有來自 高壓側(cè)流體通路7的高壓，因此該密封部25、 30傾倒入下游側(cè)(圖15 中的徑向內(nèi)側(cè))。由此，上述密封部25、 30的密封功能喪失，但高壓密封部26的 端面26a與閥座主體4緊貼，由高壓密封部26進(jìn)行密封。并且，高壓 密封部26的端面26a與閥座主體4緊貼，能夠確保高壓密封部26的密 封性。并且，在高壓密封部26起作用期間，低壓密封部25及閥座側(cè)低 壓密封部30均向徑向內(nèi)側(cè)(下游側(cè))彎曲，喪失密封功能，因此與圖 8等所示的實(shí)施方式同樣地，能夠使上下游間的壓差有效作用在高壓密 封部26上，提高高壓狀態(tài)下的密封性。此外，在本實(shí)施方式中，具有閥座側(cè)低壓密封部30，因此具有如 下效果。g卩，在未設(shè)置閥座側(cè)低壓密封部30的情況下，每當(dāng)進(jìn)行開關(guān) 動作，低壓密封部25相對閥座主體4滑動，由此可能促進(jìn)低壓密封部 25的磨損，對此，在本實(shí)施方式中，低壓密封部25僅與閥座側(cè)低壓密 封部30接觸，不與閥座主體4直接接觸，因此能夠抑制低壓密封部25 的磨損，能夠提高耐久性。作為本實(shí)施方式的變形例，也可以是如圖16所示的止回閥1J所 示，在閥座主體4上設(shè)置突起部6。在本變形例中，與圖13的止回閥 ll相比，適當(dāng)改變低壓密封部25和高壓密封部26的高度，調(diào)整上述 低壓及高壓密封部25、 26的接觸時(shí)刻即可。作為本實(shí)施方式的其他變形例，也可以是具有圖17所示的閥芯組 件3K的止回閥1K。在該圖的變形例中，與圖11的止回閥1G同樣地， 未設(shè)置與閥芯組件3K分體的高壓密封部26(圖16)。閥芯組件3K由 例如聚酰胺等硬的高分子材料形成的閥主體32以及固定在閥主體32 上所形成的環(huán)狀凹部32a內(nèi)部的例如橡膠等低壓密封部25構(gòu)成。艮P,在閥主體32的徑向中央部，設(shè)有該閥主體32的與閥座主體 4相對的面的中央部(一部分)向著閥座主體4方向突出而成的突起 33。在本變形例中，該突起33作為高壓密封部起作用，該突起33的 端面33a與閥座主體4接觸，由此進(jìn)行高壓時(shí)的密封。
第四實(shí)施方式圖18是作為本發(fā)明的第四實(shí)施方式表示的止回閥1L。該止回閥1L的閥芯組件3L在設(shè)在閥主體35上的環(huán)狀凹部35a內(nèi)部，固定有低 壓密封部36和設(shè)在低壓密封部36的徑向內(nèi)側(cè)的高壓密封部37。低壓 密封部36具有從凹部35a垂下的圓筒部36a以及從圓筒部36a的下邊 緣開始向內(nèi)側(cè)大致水平地延伸的凸緣部36b。在低壓密封部36內(nèi)側(cè)，支撐凸緣部36b的螺旋彈簧38 (復(fù)原機(jī) 構(gòu)) 一端支撐在閥主體35上，另一端支撐在凸緣部36b上而設(shè)置。螺 旋彈簧38在止回閥1L的圓周方向上隔開適當(dāng)間隔設(shè)有多個(gè)(在圖18 中圖示了 2個(gè))。在本實(shí)施方式中，如下文所示進(jìn)行密封。即，在表示上下游間的 壓差為低壓時(shí)(小于預(yù)定值時(shí))的圖19的狀態(tài)下，低壓密封部36的 凸緣部36b的下表面與閥座主體4接觸，由此進(jìn)行密封。在該低壓時(shí)， 高壓密封部37與閥座主體4不接觸。另一方面，在表示上下游間的壓差為高壓時(shí)(預(yù)定值以上時(shí))的 圖20的狀態(tài)下，在閥芯組件3L上作用有更大的關(guān)閥方向負(fù)荷，因此 由于上升的壓差，低壓密封部36想要進(jìn)一步變形，但由于在低壓密封 部36上作用有來自高壓測流體通路7的高壓，因此該低壓密封部36 傾倒入下游側(cè)(在圖20為徑向內(nèi)側(cè))。由此，低壓密封部36的密封 性喪失，但高壓密封部37的端面37a與閥座主體4緊貼，能夠確保高 壓密封部37的密封性。從圖20的高壓狀態(tài)開始，壓差下降而轉(zhuǎn)移到低壓狀態(tài)時(shí)，低壓密 封部36由于螺旋彈簧38的反彈力，快速復(fù)原到原來的狀態(tài)，即圖19 的狀態(tài)。在未設(shè)置這種螺旋彈簧38的結(jié)構(gòu)中，有可能從高壓狀態(tài)向低 壓狀態(tài)轉(zhuǎn)移時(shí)，低壓密封部36的復(fù)原由于蠕變現(xiàn)象等而延遲，或者由
于相對閥座主體4的滑動反復(fù)進(jìn)行導(dǎo)致該低壓密封部36的磨損，低壓 狀態(tài)下的密封性降低，但根據(jù)本實(shí)施方式，通過螺旋彈簧38，低壓密封部36快速且切實(shí)地復(fù)原，以預(yù)定壓力以上的壓力推壓閥座主體4， 因此能夠確保良好的密封性。作為本實(shí)施方式的變形例，也可以是圖21所示的止回閥1M。該 止回閥1M的閥芯組件3M具有例如聚酰胺等硬的高分子材料形成的閥 主體40，在形成于閥主體40上的環(huán)狀凹部40a內(nèi)部固定有低壓密封部 36及螺旋彈簧38。在閥主體40的徑向中央部，設(shè)有突起41，該突起41，由該閥主 體40的與閥座主體4相對的面的中央部(一部分)向著閥座主體4方 向突出而成。在本變形例中，該突起41作為高壓密封部起作用，該突 起41的端面41a與閥座主體4接觸，由此進(jìn)行密封。作為本實(shí)施方式的其他變形例，也可以如圖22所示的止回閥1N 所示，在閥座主體4上設(shè)置突起部6。在本實(shí)施例中，適當(dāng)改變低壓密 封部36和高壓密封部37的高度，調(diào)整上述低壓及高壓密封部36、 37 的接觸時(shí)刻即可。在本實(shí)施方式及其各個(gè)變形例中，可以應(yīng)用以下變形例來代替螺 旋彈簧38。例如，圖23 圖25表示使用板簧45的變形例。在圖23中， 板簧45設(shè)置在低壓密封部36的徑向內(nèi)側(cè)，其基端側(cè)插入并固定在閥 主體35中，前端側(cè)彈性支撐凸緣部36b。圖24是使用插入到低壓密封部36內(nèi)部的板簧46的變形例。板簧 46的基端側(cè)插入并固定在閥主體35中，通過插入圓筒部36a及凸緣部 36b，由此彈性支撐整個(gè)低壓密封部36。圖25是使用從外側(cè)支撐低壓密封部36的板簧47的變形例。板簧47的基端以由閥主體35及低壓密封部36夾持的狀態(tài)固定，前端與低 壓密封部36固定。在上述圖23~圖25所示的板簧45、 46、 47的變形例中，與螺旋 彈簧38同樣地，能夠施加使低壓密封部36從壓縮變形到內(nèi)側(cè)的狀態(tài) 快速返回原來狀態(tài)的復(fù)原力。圖26是使用設(shè)在低壓密封部36內(nèi)側(cè)的橡膠48來代替螺旋彈簧 38的變形例。該橡膠48為環(huán)狀，繞閥主體35的軸設(shè)置，截面形狀為 圓形。也可以如圖27所示的其他變形例的橡膠49所示，截面形狀為 矩形。對于上述圖26及圖27所示的橡膠48、 49，通過材質(zhì)自身具有的 彈性力，能夠施加使低壓密封部36從壓縮變形到內(nèi)側(cè)的狀態(tài)快速返回 原來狀態(tài)的復(fù)原力。這樣，作為對低壓密封部36施加復(fù)原力的復(fù)原機(jī)構(gòu)，只要是彈性 體可以是任意部件。其他實(shí)施方式在上述任一止回閥中，并非一定需要設(shè)置彈簧5。在上文中，示 例了將本發(fā)明應(yīng)用于止回閥的例子，但只要是流體用開關(guān)閥裝置，也可以是主關(guān)閉閥、調(diào)壓閥等。例如，利用通過燃料氣體與氧化氣體的電化學(xué)反應(yīng)來發(fā)電的燃料 電池的發(fā)電電力(電能)驅(qū)動行駛用電動機(jī)的燃料電池汽車、或者利 用使天然氣(CNG)在內(nèi)燃機(jī)中燃燒而得到的熱能得到行駛用的驅(qū)動 力的天然氣汽車等將高壓流體(高壓氣體)供給到上述燃料電池或內(nèi) 燃機(jī)等流體消耗裝置(燃料消耗裝置)的系統(tǒng)中，在燃料氣體罐等燃 料氣體供給源內(nèi)部或燃料氣體供給源與燃料氣體消耗裝置之間的流體 流路(燃料氣體流路)上設(shè)有用于控制有無從燃料氣體供給源向燃 料氣體消耗裝置供給燃料氣體的主關(guān)閉閥(主閥)或開關(guān)閥、用于防 止燃料氣體流路中燃料氣體回流的1個(gè)或多個(gè)止回閥、用于防止燃料 氣體流路中的燃料氣體流量異常上升的1個(gè)或多個(gè)防過流閥、用于防 止燃料氣體流路中的燃料氣體壓力異常上升的1個(gè)或多個(gè)安全閥、用 于將從燃料氣體供給源向燃料氣體消耗裝置供給燃料氣體的燃料氣體 供給壓力調(diào)整(減壓)到預(yù)定壓力的1個(gè)或多個(gè)調(diào)壓閥等，本發(fā)明也 可以應(yīng)用于上述閥。作為低壓密封部、高壓密封部的材質(zhì)，分別為軟質(zhì)及硬質(zhì)高分子 材料，但只要為軟質(zhì)及硬質(zhì)材料即可，并不限定。作為低壓密封部， 例如除了可以采用聚丁二烯類、丙烯腈丁二烯類、氯丁二烯類等合成 樹脂之外，還可以采用天然橡膠。并且，作為高壓密封部，例如除了 可以使用聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙 烯(PS)等熱可塑性樹脂，或者酚醛樹脂(PF)、環(huán)氧樹脂(EP)、 醇酸樹脂等熱硬化性樹脂之外，例如也可以使用金屬等。各密封部可以只設(shè)置在闊芯和闊座部的任一個(gè)上，也可以在閥芯 和閥座部二者上都設(shè)置。工業(yè)上的可利用性根據(jù)本發(fā)明，在流體通路的上游側(cè)通路和下游側(cè)通路的壓差為預(yù) 定高壓狀態(tài)和預(yù)定低壓狀態(tài)下，可以利用硬度互不相同的多個(gè)密封部 選擇性地進(jìn)行閥芯和閥座部間的密封。并且，根據(jù)本發(fā)明，流體通路 上游側(cè)通路和下游側(cè)通路的壓差小于預(yù)定值時(shí)(低壓時(shí))，第一密封 部與閥座部緊貼，在預(yù)定值以上時(shí)(高壓時(shí))，第二密封部與閥座部 緊貼，因此通過適當(dāng)選擇各密封部的材質(zhì)，在上下游間的壓差為高壓 狀態(tài)和低壓狀態(tài)兩種情況下都能夠得到良好的密封性。因此，本發(fā)明能夠廣泛應(yīng)用于具有上述要求的流體用開關(guān)閥裝置。
權(quán)利要求
1.一種流體用開關(guān)閥裝置，具有閥座部；閥芯，遠(yuǎn)離或靠近該閥座部而連通或封鎖流體通路；以及多個(gè)密封部，在多處選擇性地對該閥芯和所述閥座部之間進(jìn)行密封；其中，所述多個(gè)密封部的硬度互不相同，根據(jù)所述流體通路的上游側(cè)通路和下游側(cè)通路的壓差，將密封所述閥芯和所述閥座部之間的密封部替換成硬度不同的其他密封部。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的流體用開關(guān)閥裝置，其中， 所述閥芯相對所述閥座部的遠(yuǎn)離或靠近方向，與從所述流體通路的上游側(cè)通路導(dǎo)入的流體的流動方向交叉，所述多個(gè)密封部，在與所述遠(yuǎn)離或靠近方向垂直的方向上相互并 列配置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的流體用開關(guān)閥裝置，其中， 所述多個(gè)密封部的從緊貼于所述閥座部的端面到該閥座部的距離為硬度大的密封部的距離較長，硬度小的密封部的距離較短。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的流體用開關(guān)閥裝置，其中，在所述多個(gè)密封部中，至少在硬度最低的密封部上設(shè)有相對壓縮 變形施加復(fù)原力的復(fù)原機(jī)構(gòu)。
5. —種流體用開關(guān)閥裝置，具有閥座部；以及閥芯，遠(yuǎn)離或靠近該閥座部而連通或封鎖流體通路的上游側(cè)通路和下游側(cè)通路；并且， 該閥芯具有密封所述閥芯與所述閥座部之間的第一密封部和硬度比該第一密封部大的第二密封部，其中，在所述流體通路的上游側(cè)通路和下游側(cè)通路的壓差小于預(yù)定值的 情況下，所述第一密封部緊貼于所述閥座部而封鎖所述流體通路，在所述壓差為所述預(yù)定值以上的情況下，緊貼于所述閥座部的第 一密封部因所述壓差而壓縮變形，并且所述第二密封部緊貼于所述閥 座部而封鎖所述流體通路。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的流體用開關(guān)閥裝置，其中， 所述閥芯的一部分構(gòu)成所述第二密封部。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的流體用開關(guān)閥裝置，其中， 所述閥芯相對所述閥座部的遠(yuǎn)離或靠近方向，與從所述流體通路的上游側(cè)通路導(dǎo)入的流體的流動方向交叉，所述第一密封部配置在所述第二密封部的所述流動方向上游側(cè)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的流體用開關(guān)閥裝置，其中， 所述閥芯相對所述閥座部的遠(yuǎn)離或靠近方向，與從所述流體通路的上游側(cè)通路導(dǎo)入的流體的流動方向交叉，所述第一密封部和所述第二密封部在與所述閥芯的遠(yuǎn)離或靠近方 向垂直的方向上相互并列配置。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5至8中任一項(xiàng)所述的流體用開關(guān)閥裝置，其中， 從所述第一密封部的緊貼于所述閥座部的端面到該閥座部的距離比從所述第二密封部的緊貼于所述閥座部的端面到該閥座部的距離 短。
10. 根據(jù)權(quán)利要求5至9中任一項(xiàng)所述的流體用開關(guān)閥裝置，其中，設(shè)有對壓縮變形后的所述第一密封部施加復(fù)原力的復(fù)原機(jī)構(gòu)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求5至10中任一項(xiàng)所述的流體用開關(guān)閥裝置，其中，所述閥座部具有閥座部主體和比該閥座部主體軟的閥座側(cè)密封 部，該閥座側(cè)密封部設(shè)在與所述第一密封部相對的位置上。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的流體用開關(guān)閥裝置，其中，所述多個(gè)密封部中，硬度相對小的密封部由橡膠、樹脂或金屬中 的任一種構(gòu)成，硬度相對大的密封部由樹脂或金屬中的任一種構(gòu)成。
13. 根據(jù)權(quán)利要求5至11中任一項(xiàng)所述的流體用開關(guān)閥裝置，其中，所述第一密封部由橡膠、樹脂或金屬中的任一種構(gòu)成， 所述第二密封部由樹脂或金屬中的任一種構(gòu)成。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的流體用開關(guān)閥裝置，其中，所述流體用開關(guān)閥裝置設(shè)置在上游壓力和下游壓力的壓差為預(yù)定 壓力以上的高壓氣體流通的流體流路上。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的流體用開關(guān)閥裝置，其中， 所述高壓氣體是供于產(chǎn)生電能或熱能的燃料氣體。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的流體用開關(guān)閥裝置，其中， 所述燃料氣體是氫氣或天然氣。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14至16中任一項(xiàng)所述的流體用開關(guān)閥裝置，其中，所述流體用開關(guān)閥裝置是設(shè)在所述流體流路上的止回閥、開關(guān)閥、 安全閥中的任一種。
全文摘要
一種止回閥(流體用開閉閥裝置)(1A)，設(shè)有通過遠(yuǎn)離或靠近閥座部而連通或封鎖流體通路的閥芯組件(閥芯)(3A)，為了在壓差為高壓狀態(tài)和為低壓狀態(tài)下都得到良好的密封性，其中，閥芯組件(3A)具有閥主體(10)、軟質(zhì)材料構(gòu)成的低壓密封部(12)、以及由比低壓密封部(12)硬質(zhì)的材料構(gòu)成的高壓密封部(13)，在流體通路被封鎖時(shí)，在該流體通路的上游側(cè)通路(7)和下游側(cè)通路(8)的壓差為較低壓的情況下，低壓密封部(12)緊貼突起部(6)而封鎖流體通路，在所述壓差為較高壓的情況下，低壓密封部(12)通過壓壓差縮變形，并且高壓密封部(13)與閥座主體(4)緊貼而封鎖所述流體通路。
文檔編號F16K25/00GK101160485SQ20068001245
公開日2008年4月9日 申請日期2006年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月14日
發(fā)明者大神敦幸, 小林信夫, 山下顯, 石戶谷盡生 申請人:豐田自動車株式會社