专利名称：高压流体用管接头部件的制作方法
技术领域：
本发明涉及适合于对氢气等的70MPa的超高压流体进行处理的管接头部件。
背景技术：
以使用氢气的燃料电池为动力源的车辆近年来已经实用化。与针对现在主流的汽 油车的汽油加油站一样，这样的车辆需要在氢气供给站等处供给氢气。在这种情况下，要将 安装在如下的软管的出口上的管接头部件连接到安装在车辆侧的氢气储存罐入口上的管 接头部件上，从而供给氢气，所述软管用于从加气站侧的氢气储存罐排出并供给氢气(曰 本特开2004-293568)。 此时的氢气被加压到30MPa以上，通常是70MPa左右。因此，要求这样的氢气供给 机构所使用的管接头万无一失地防止氢气泄漏。由于需要在内部安装开关阀，因此各管接 头部件一般是将筒状的管接头部件在轴线方向整合并相互嵌合连接而形成的。因此，虽然 为了防止氢气从相互嵌合的筒状部件的嵌合面之间的间隙或从供给氢气后的筒状部件前 端部向外部泄漏而设置了密封环，但由于氢气处于极高的加压状态，因此，尤其需要特别注 意该密封环的设定。
发明内容
本发明就是鉴于这点而做出的，其目的是提供一种高压流体用管接头部件，该高 压流体用管接头部件处理氢气那样的高压流体，其能够使密封环充分发挥作用从而防止高 压流体产生泄漏。 S卩，本发明是一种高压流体用管接头部件，具有筒状的高压流体用管接头本体， 该高压流体用管接头本体具有流体通道以及以包围该流体通道的方式设置在该流体通道 的壁面上的阀座，上述流体通道从接收高压流体的入口侧延伸到与高压流体罐连接的出口 侧；阀部件，该阀部件设置在该流体通道内，相对于该阀座卡合 解除卡合，进行该流体通 道的开关，其特征在于，该高压流体用管接头本体具有从该入口侧朝向该出口侧延伸的第 一筒状部件、和从该第一筒状部件的该出口侧插入到该第一筒状部件中并固定的第二筒状 部件，该第一筒状部件的内周面具有流体通道划定面，该流体通道划定面从该入口侧朝向 该出口侧延伸并划定该流体通道的上游部分；第一半径方向面，该第一半径方向面从该流 体通道划定面的出口侧端部边缘向半径方向外侧延伸；阀座设置面，该阀座设置面位于比 该第一半径方向面更靠该出口侧的位置，以大于该第一半径方向面的外周边缘的直径与该 流体通道的轴线轴平行地延伸；第二半径方向面，该第二半径方向面从该阀座设置面的出 口侧端部边缘向半径方向外侧延伸；以及密封环设置面，该密封环设置面从该第二半径方 向面的外周边缘起与该流体通道的轴线平行地延伸；该高压流体用管接头部件还具有阀座 部件，该阀座部件具有筒状的外周面，该筒状的外周面具有与该阀座设置面卡合的上游侧 部分和与该密封环设置面平行地延伸的下游侧部分；环形的入口侧端面，该环形的入口侧 端面从该外周面的入口侧端部边缘开始朝向半径方向内方延伸；环形的出口侧端面，该环形的出口侧端面从该外周面的出口侧端边缘开始朝向半径方向内方延伸；以及内周面，该 内周面在该入口侧端面和出口侧端面之间延伸；该第二筒状部件具有前端部分，该前端部 分具有以与该第一筒状部件的该密封环设置面相接的方式插入的外周面，该前端部分的前 端面与该阀座部件的出口侧端面抵接，将该阀座部件保持在该第二筒状部件与第一筒状部 件的第一半径方向面之间，通过该第二筒状部件的该前端面、该密封环设置面、第二半径方 向面以及该阀座部件的外周面形成筒状的密封环设置空间，该密封环设置在该密封环设置 空间内，与该阀座部件的外周面以及该密封环设置面密封卡合，该阀部件与该阀座部件卡 合并关闭该流体通道，该第二筒状部件的该前端部分具有连通孔，该连通孔从划定该流体 通道的下游部分的该第二筒状部件的内周面起，在半径方向贯通该前端部分，直到与该第 一筒状部件的密封环设置面相接的该前端部分的外周面。 该高压流体用管接头部件的特征尤其在于，设置了贯通第二筒状部件的前端部分 的上述连通孔。 S卩，本发明的发明者准备了除了没有上述连通孔以外、与上述相同的高压流体用 管接头部件，并进行了氢气的供给试验，在供给氢气后，关闭高压流体用管接头部件内的阀 部件，将氢气供给侧的管接头部件从该高压流体用管接头部件上拆下，在该状态下，尽管在 上述那样的状态下设置了密封环，但还是发现封入在阀部件的下游侧的氢气通过设置了该 密封环的部分向该高压流体用管接头部件的上游侧泄漏。 本发明的发明者就这点进行了各种研究后，得出了以下推测。S卩，如果氢气供给侧 和接收侧的管接头部件相互连接并进行氢气供给，则在即将开始进行该供给之前的瞬间的 阶段，由于接收侧的管接头部件内的阀部件关闭，因此，阀部件的上游侧的氢气的压力通过 该接收侧的管接头部件的构成元件间的微小间隙施加在密封环上，另一方面，这样的压力 不从该阀部件的下游侧向该密封环施加。因此，该密封环在其所设置的密封环设置空间内 被氢气的极高的压力推压在该管接头部件的出口侧。这样，该密封环部分地被压入并夹在 划定该密封环设置空间的出口侧壁面的第一筒状部件的内周面(具体为密封环设置面)与 第二筒状部件的前端部分的外周面之间的间隙(该间隙直到该管接头部件的外周面)内。 因此，即使之后打开阀部件，并且氢气的压力经由从该阀部件的下游侧到密封环设置空间 的微小间隙施加在密封环上，被部分压入上述间隙的密封环依然是原来的状态。因此，在供 给氢气结束后并关闭了阀部件的情况下，封入在阀部件的下游侧的氢气穿过上述微小间隙 到达密封环设置空间，由于该密封环的功能不完整，因此通过该密封环向上游侧泄漏。
根据这样的推测，本发明的发明者在第二筒状部件的前端部分设置上述那样的连 通孔，其结果是成功地防止了这样的氢气泄漏。这应该是由于以下原因，即，氢气的压力经 由该特别设置的连通孔没有特别的流路阻力地传递，并且该氢气的压力通过第一筒状部件 的内周面与第二筒状部件的前端部分的外周面之间的间隙，施加在上述不完整状态的密封 环上，该密封环恢复到原来的完整状态。 在上述管接头部件中，优选在密封环设置空间内设置备用环，该备用环设置在密
封环的入口侧和出口侧，并设置在阀座部件的外周面与该密封环设置面之间。 入口侧的备用环用于防止以下情况，S卩，供给后的高压流体将密封环推压在高压
流体用管接头部件的入口侧，该密封环被压入第一筒状部件的阀座部件设置面与阀座部件
的外周面之间的间隙内而发生破损。出口侧的备用环用于防止以下情况，即，在为了保养与该管接头部件的出口侧连接的罐而将该罐泄压的情况下，密封环被吸到罐侧，被吸引到阀部件的外周面和第二筒状部件之间的间隙内而受损。另外，本发明的发明者确认了以下事实，即，只设置这两个备用环不能像上述在第二筒状部件的前端设置连通孔那样充分防止氢气的泄漏。 具体地说，设置有筒状的固定部件，该固定部件设置在该阀座部件与该第一半径方向面之间，可使该阀座部件通过该固定部件与该第一半径方向面和该第二筒状部件的前端面之间抵接。 在这种情况下，优选与该阀座部件相接的该固定部件的出口侧端面，越过从与该阀座部件设置面相接并与该阀座部件的该入口侧端面的外周边缘抵接的位置开始的外周边缘、延伸到半径方向外侧一侧的位置，另外，越过该入口侧端面的内周边缘延伸到半径方向内侧的位置，与该阀座部件的入口侧端面的整个面抵接。 通过用其整个面支撑阀座部件的入口侧端面，从而减少该阀座部件的破损。 更具体来说，该第一半径方向面形成小于该阀部件设置面的直径，具有固定部件
设置面和环形倾斜面，上述固定部件设置面从该第一半径方向面的外周边缘起朝向该出口
侧与该流体通道的轴线方向平行地延伸，嵌合该固定部件；上述环形倾斜面从该固定部件
设置面开始，朝向该阀部件设置面倾斜；该固定部件的外周面包括与该固定部件设置面相
接的上游侧面以及位于比该上游侧面更靠该出口侧的位置并与该阀部件设置面相接的下
游侧面，在该上游侧面上，具有设置在其入口侧端部边缘和出口侧端部边缘的中间位置的
环形的密封环嵌合槽，密封环设置在该密封环嵌合槽中，与该固定部件设置面密封卡合。
由此，当使嵌合于密封环嵌合槽的密封环与固定部件设置面密封卡合时，由于环
形倾斜面的存在，可防止该密封环受损。 并且，优选固定部件具有从该固定部件的外周面到达该流体通道的封入压力去除
机构。这是为了防止出现以下问题，即，在向罐供给高压流体后，阀座部件和固定部件被供
给到罐内的高压流体的压力推压在入口侧，产生与第一筒状部件的内周面的牢固的密封卡
合，高压流体被封入该阀部件以及固定部件与该内周面之间，在卸下高压流体供给侧的管
接头部件后，被封入的该高压流体长时间地一点点渗出，该管接头部件发生故障。 可以将设置在与第一半径方向面抵接的固定部件的入口侧端面的槽作为该封入
压力去除机构。 并且，可将过滤器固定在固定部件上，该过滤器可具有筒状过滤器部分和端面过滤器部分，上述筒状过滤器部分从固定部件开始在流体通道内向入口侧延伸，上述端面过滤器部分以覆盖该筒状过滤器部分的入口侧端面的方式设置。 并且，该固定部件可具有用于防止密封环破损的贯通孔，该贯通孔从该固定部件的该流体通道开始向半径方向外侧延伸，在该固定部件的外周面上的该密封环嵌合槽的下游侧的位置开口 。这是为了在供给流体时，经由该贯通孔，从下游侧向密封环施加与从其上游侧施加的高压流体的压力相等的压力，从而稳定地保持密封环，防止其破损。
图1是表示本发明的高压流体用管接头部件的一个实施方式的纵截面侧视图。
具体实施例方式
以下基于附图就本发明的高压流体用管接头部件的实施方式进行说明。
图1表示本发明的高压流体用管接头部件12，该高压流体用管接头部件是用于与
凹型管接头部件10连接并接收氢气的装置，上述凹型管接头部件10用于供给液体氢，其一
部分用点划线表示出来。 高压流体用管接头部件12整体形成为筒状，具有流体通道14，该流体通道14从接收氢气的入口侧(在图1中为左侧端部开口侧)开始，延伸到与存储接收的氢气的高压流体罐(无图示)连接的出口侧(右侧端部开口侧)。具体来说，该高压流体用管接头本体12的主要零件有第一筒状部件20、从第一筒状部件的出口侧开口插入到第一筒状部件20中并固定的第二筒状部件22、阀座部件24、用于将该阀座部件24固定在第一和第二筒状部件20、22之间的固定部件26以及止回阀形式的阀部件27。 第一筒状部件20的内壁面具有流体通道面25，该流体通道面25从入口侧朝向出口侧延伸，并划定该流体通道14的上游侧部分；第一半径方向面28，该第一半径方向面28从该流体通道面25的出口侧端部边缘向半径方向外侧延伸；固定部件设置面30，该固定部件设置面30从该第一半径方向面28的外周边缘开始，相对于该流体通道14的轴线平行地延伸，并且与固定部件26的外周面相接；阀座部件设置面34，该阀座部件设置面34具有大于该固定部件设置面30的直径，通过倾斜面32与固定部件设置面30连接；第二半径方向面36，该第二半径方向面36从该阀座部件设置面34的出口侧端边缘开始向半径方向外侧延伸；密封环设置面38，该密封环设置面38由小径部和与其连续的大径部构成，该小径部从该第二半径方向面36的外周边缘起与该流体通道的轴线平行地延伸；以及内螺纹面42，该内螺纹面42位于该密封环设置面的出口侧，与第二筒状部件22的外螺纹面40螺合。
第二筒状部件22的前端部分的外周面形成与密封环设置面38大致相同的直径，通过该前端面，将阀座部件24以及固定部件26夹持固定在第二筒状部件22与第一筒状部件20的第一半径方向面28之间。 阀座部件24整体形成为环形，其外周面44具有与阀座部件设置面34相同的直径，其上游侧部分与该阀座部件设置面34相接，下游侧部分与密封环设置面38具有间隔地平行延伸。该阀座部件24具有从外周面44的入口侧端边缘向着半径方向内方延伸的环形的入口侧端面46、从该外周面44的出口侧端边缘向着半径方向内方延伸的环形的出口侧端面48、以及在入口侧端面46和出口侧端面48之间延伸的内周面50，该内周面50具有与该流体通道的轴线平行地延伸的入口侧部分以及从该入口侧部分向着后方扩展并延伸到出口侧端面48的出口侧部分，在该入口侧部分和出口侧部分之间形成阀座面52。
固定部件26整体形成为环形，其外周面56几乎全部与固定部件设置面30相接，在该外周面的出口侧端部，直径扩大并且与阀座部件设置面34相接。该固定部件26的截面大致为矩形，其入口侧端面58与第一半径方向面28抵接，出口侧端面60与阀座部件24的入口侧端面46抵接。该固定部件的出口侧端面60越过阀座部件的入口侧端面46的外周边缘延伸到半径方向外侧的位置，并且，越过该入口侧端面46的内周边缘延伸到半径方向内侧的位置，该阀座部件的整个入口侧端面46与该固定部件的出口侧端面60抵接。
在固定部件26的外周面上形成有环状的密封环嵌合槽64，与该密封环嵌合槽64嵌合的密封环66与固定部件设置面30密封卡合。在该固定部件26上设置封入压力去除机构和破损防止装置，上述封入压力去除机构用于向流体通道释放有可能被封入该固定部件的外周面和第一筒状部件的内周面之间的微小间隙中的压力；上述破损防止装置用于防止密封环66因被封入的压力而受损。即，在图示的例子中，设置槽68和贯通孔70，上述槽68形成在位于比密封环嵌合槽64更靠入口侧的位置的该固定部件的入口侧端面，上述贯通孔70在比该嵌合槽64更靠出口侧的位置、在该固定部件上向半径方向延伸。S卩，在供给高压流体时，贯通孔70从下游侧施加流体压力，该流体压力与从密封环66的上游侧施加的流体压力相等，由此，构成稳定地保持该密封环并防止其破损的破损防止装置，并且，槽68构成封入压力去除机构，该封入压力去除机构在供给流体后迅速排出残留在固定部件26的外周面和固定部件设置面30之间的微小间隙中、一点点漏出、有可能导致管接头部件发生故障的流体压力，从而防止发生这样的问题。 通过阀座部件24的外周面、第二半径方向面36、密封环设置面38以及第二筒状部件22的前端面，划定截面为矩形的密封环设置空间39，密封环72设置在该密封环设置空间39内，在该阀座部件24的外周面与密封环设置面38之间进行密封卡合。并且，在该密封环设置空间39内的该密封环72的入口侧和出口侧，分别设置备用环74、76。该备用环用于防止密封环陷入第一和第二筒状部件20、22的相互接触面之间的间隙，或第二筒状部件22与阀座部件24的外周面之间的接触面之间的间隙。在图示的例子中，相同的密封环78和一对备用环80、82设置在第一和第二筒状部件20、22之间。 在第二筒状部件22的前端部分设置有向半径方向延伸的连通孔84。 S卩，该连通孔84从该第二筒状的内周面86(即，划定该高压流体用管接头部件12的流体通道14的下游部分的面)开始，延伸到与第一筒状部件的密封环设置面38接触的第二筒状部件的外周面88，可使流体通道的压力通过该连通孔84、以及第一筒状部件的密封环设置面38与第二筒状部件22的外周面之间的微小间隙，到达密封环设置空间39。 阀部件27整体形成为筒状，其入口侧端部90形成锥形的闭合端，如图所示，该锥形面可与形成在阀座部件24的内周面上的阀座面52卡合，并且，在其筒状侧壁上设置有将其贯通的贯通孔92。该阀部件27通过压縮弹簧94对阀部件27向入口侧加力，入口侧端部90的锥形面被推压卡合在阀座面52上。 在图示的实施方式中，筒状的过滤器96安装在固定部件26的入口侧。S卩，该过滤器96由从固定部件开始延伸的筒状过滤器部96-1和其前端的端部金属部96-2构成。
高压流体供给用的管接头部件10与高压流体用管接头部件12连接，当从该管接头部件10开始供给高压流体时，该阀部件27克服压縮弹簧94的弹压力进行移动，离开阀座面，流体通道打开并进行流体的供给。 在开始供给高压流体的瞬间的阀部件27未打开的阶段，流体通道14的阀部件27的上游侧形成高压，该压力通过阀座部件24与固定部件26的抵接面之间以及阀座部件24与阀座部件设置面34的接触面之间，施加于密封环设置空间39。因此，密封环72和备用环74、76被向出口侧推压变形，此时，在出口侧的备用环76和密封环设置面之间以及在出口侧的备用环76与阀座部件24的外周面之间产生间隙，密封环72有可能陷入这些间隙。
但是，在本发明中，由于在第二筒状部件的前端部设置了连通孔84，所以，到达之后打开的阀座面的下游侧的高压流体的压力，除了通过阀座部件24与第二筒状部件22的前端面之间的间隙以外，还穿过第二筒状部件22的前端部分外周面与密封环设置面38之
8间的间隙，并施加于密封环设置用空间39，即使发生上述那样的密封环陷入，也可进行修 正。因此，当关闭阀部件并拆下供给侧的管接头部件时，密封环72可以在适当的状态下发 挥其密封作用，防止高压流体通过该密封环设置空间39而在流体通道的上游侧泄漏。
以上就本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不仅限于此。例如，虽然将本发 明的高压流体用管接头部件表示为凸型管接头部件，但也可将其作为凹型管接头部件。
权利要求
一种高压流体用管接头部件，具有筒状的高压流体用管接头本体，该高压流体用管接头本体具有流体通道以及以包围该流体通道的方式设置在该流体通道的壁面上的阀座，上述流体通道从接收高压流体的入口侧延伸到与储存接收的高压流体的高压流体罐连接的出口侧；阀部件，该阀部件设置在该流体通道内，相对于该阀座卡合·解除卡合，进行该流体通道的开关，其特征在于，该高压流体用管接头本体具有第一筒状部件和从该第一筒状部件的该出口侧插入到该第一筒状部件中并固定的第二筒状部件，该第一筒状部件的内周面具有流体通道划定面，该流体通道划定面从该入口侧朝向该出口侧延伸并划定该流体通道的上游部分；第一半径方向面，该第一半径方向面从该流体通道划定面的出口侧端部边缘向半径方向外侧延伸；阀座设置面，该阀座设置面位于比该第一半径方向面更靠该出口侧的位置，以大于该第一半径方向面的外周边缘的直径与该流体通道的轴线轴平行地延伸；第二半径方向面，该第二半径方向面从该阀座设置面的出口侧端部边缘向半径方向外侧延伸；以及密封环设置面，该密封环设置面从该第二半径方向面的外周边缘起与该流体通道的轴线平行地延伸；该高压流体用管接头部件还具有阀座部件，该阀座部件具有筒状的外周面，该筒状的外周面具有与该阀座设置面卡合的上游侧部分和与该密封环设置面平行地延伸的下游侧部分；环形的入口侧端面，该环形的入口侧端面从该外周面的入口侧端部边缘开始朝向半径方向内方延伸；环形的出口侧端面，该环形的出口侧端面从该外周面的出口侧端边缘开始朝向半径方向内方延伸；以及筒状的内周面，该内周面在该入口侧端面和出口侧端面之间延伸；该第二筒状部件具有前端部分，该前端部分具有以与该第一筒状部件的该密封环设置面相接的方式插入的外周面，该前端部分的前端面与该阀座部件的出口侧端面抵接，将该阀座部件保持在该第二筒状部件与第一筒状部件的第一半径方向面之间，通过该第二筒状部件的前端面、该密封环设置面、第二半径方向面以及该阀座部件的外周面形成筒状的密封环设置空间，该密封环设置在该密封环设置空间内，与该阀座部件的外周面以及该密封环设置面密封卡合，该阀部件与该阀座部件卡合并关闭该流体通道，该第二筒状部件的该前端部分具有连通孔，该连通孔从划定该流体通道的下游部分的该第二筒状部件的内周面起，在半径方向贯通该前端部分，直到与该第一筒状部件的密封环设置面相接的该前端部分的外周面。
2. 如权利要求1所述的高压流体用管接头部件，其特征在于，在该密封环设置空间内 具有备用环，该备用环设置在该密封环的该入口侧和该出口侧，并且设置在该阀座部件的 外周面与该密封环设置面之间。
3. 如权利要求1或2所述的高压流体用管接头部件，其特征在于，在该流体通道的轴线方向上，具有设置在该阀座部件与该第一半径方向面之间的筒状的固定部件，该阀座部件 通过该固定部件与该第一半径方向面和第二筒状部件的前端面之间抵接并固定。
4. 如权利要求3所述的高压流体用管接头部件，其特征在于，与该阀座部件相接的该 固定部件的出口侧端面，从与该密封环设置面相接并与该阀座部件的该入口侧端面的外周边缘抵接的位置开始，越过该入口侧端面的内周边缘，延伸到半径方向内侧的位置，并与该 阀座部件的入口侧端面的整个面抵接。
5. 如权利要求4所述的高压流体用管接头部件，其特征在于，该第一半径方向面形成 小于该阀部件设置面的直径，具有固定部件设置面和环形倾斜面，上述固定部件设置面从 该第一半径方向面的外周边缘起朝向该出口侧与该流体通道的轴线方向平行地延伸，嵌合 该固定部件；上述环形倾斜面从该固定部件设置面开始，朝向该阀部件设置面倾斜；该固 定部件的外周面包括与该固定部件设置面相接的上游侧面以及位于比该上游侧面更靠该 出口侧的位置并与该阀部件设置面相接的下游侧面，在该上游侧面上，具有设置在其入口 侧端部边缘和出口侧端部边缘的中间位置的环形的密封环嵌合槽，密封环设置在该密封环 嵌合槽中，与该固定部件设置面密封卡合。
6. 如权利要求5所述的高压流体用管接头部件，其特征在于，该固定部件具有从该固 定部件的外周面到达该流体通道的封入压力去除机构。
7. 如权利要求6所述的高压流体用管接头部件，其特征在于，将该封入压力去除机构 作为设置在与第一半径方向面抵接的该固定部件的入口侧端部面上的槽。
8. 如权利要求3至5中任一项所述的高压流体用管接头部件，其特征在于，具有固定在 该固定部件上的过滤器，该过滤器具有筒状过滤器部分和端面过滤器部分，上述筒状过滤 器部分在该流体通道内向该入口侧延伸，上述端面过滤器部分以覆盖该筒状过滤器部分的 入口侧端面的方式设置。
9. 如权利要求5所述的高压流体用管接头部件，其特征在于，该固定部件具有用于防 止密封环破损的贯通孔，该贯通孔从该固定部件的该流体通道开始向半径方向外侧延伸， 并在比该固定部件的外周面上的该密封环嵌合槽更靠下游侧的位置上开口。
全文摘要
本发明提供一种高压流体用管接头部件，其保持液体氢等的高压流体用管接头部件中的密封环的功能，防止流体泄漏。在通过第一筒状部件(20)的第二半径方向面(36)以及密封环设置面(38)、第二筒状部件(22)的前端面以及阀座部件(24)的外周面划定的密封环设置空间(39)中设置密封环(72)。在第二筒状部件(22)的前端部分，设置在半径方向贯通该前端部分的连通孔(84)。使阀座面(52)的下游侧的高压流体的压力经由连通孔(84)以及密封环设置面(38)与第二筒状部件的前端部分的外周面之间的间隙，经过第二筒状部件内的流体通道到达密封环设置空间(39)。
文档编号F16L37/23GK101711323SQ200880014038
公开日2010年5月19日 申请日期2008年3月19日 优先权日2007年3月22日
发明者吉田公圣, 后藤邦彦, 山本修, 田代和义, 西尾拓也, 野村慎一, 铃木吾朗, 青木一宪 申请人:日东工器株式会社;丰田自动车株式会社