CN101160485B - 流体用开关阀装置 - Google Patents
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Abstract
一种止回阀(流体用开闭阀装置)(1A)，设有通过远离或靠近阀座部而连通或封锁流体通路的阀芯组件(阀芯)(3A)，为了在压差为高压状态和为低压状态下都得到良好的密封性，其中，阀芯组件(3A)具有阀主体(10)、软质材料构成的低压密封部(12)、以及由比低压密封部(12)硬质的材料构成的高压密封部(13)，在流体通路被封锁时，在该流体通路的上游侧通路(7)和下游侧通路(8)的压差为较低压的情况下，低压密封部(12)紧贴突起部(6)而封锁流体通路，在所述压差为较高压的情况下，低压密封部(12)通过压压差缩变形，并且高压密封部(13)与阀座主体(4)紧贴而封锁所述流体通路。
Description
技术领域
本发明涉及一种开关流体通路的流体用开关阀装置。
背景技术
作为开关高压流体通路的高压开关阀装置(流体用开关阀装置)的高压流体的阀部密封方法，一般例如有日本专利特开2002-295711号公报公开的内容所示，在作为可动部的阀芯上设置由橡胶、树脂、金属中的任一种构成的密封材料，使该密封材料在阀座部上就位，密封流体。
在此，使用橡胶作为密封材料的情况下，密封性较好，但耐压性较差。例如，在流体通路的上游侧通路和下游侧通路的压差为50MPa以上的高压时，有可能由于密封材料的过量压缩变形导致的边缘翘起现象，导致密封不良。
另一方面，使用树脂及橡胶作为密封材料的情况下，容易确保所述压差为高压(例如50MPa以上)下的耐压性及密封性，但在比较低的压差(例如小于50MPa)时，有时很难进行密封。
发明内容
本发明鉴于上述问题，目的在于提供一种流体用开关阀装置，能够在流体通路的上游侧通路和下游侧通路的压差为高压状态及低压状态的两种情况下均能得到良好的密封性。
本发明的流体用开关阀，具有：阀座部；阀芯，远离或靠近该阀座部而连通或封锁流体通路；以及多个密封部，在多处选择性地对该阀芯和所述阀座部之间进行密封，所述多个密封部的硬度互不相同，根据所述流体通路的上游侧通路和下游侧通路的压差，将密封所述阀芯和所述阀座部之间的密封部替换成硬度不同的其他密封部。
通过上述结构，可以在流体通路的上游侧通路和下游侧通路的压差为预定的高压状态和预定的低压状态下，利用硬度(换言之，弹性系数、弹性模量、刚性)互不相同的多个密封部，选择性地进行阀芯和阀座部间的密封。另外，密封部可以只设置在阀芯和阀座部的任一个上，也可以在阀芯和阀座部二者上均设置。
在上述流体用开关阀装置中，可以是所述阀芯相对所述阀座部的远离或靠近方向与从所述流体通路的上游侧通路导入的流体的流动方向交叉，所述多个密封部在与所述远离或靠近方向垂直的方向上相互并列配置。
根据上述结构，与多个密封部在阀芯的远离或靠近方向上串联排列的情况相比，可以使该远离或靠近方向的长度变短，实现阀装置的小型化，或者如果是相同尺寸的阀装置，可以得到远离或靠近方向的行程。
在上述流体用开关阀装置中，可以是所述多个密封部从紧贴于所述阀座部的端面开始到该阀座部的距离为：硬度大的密封部的距离较长，硬度小的密封部的距离较短。
在上述结构中，硬度小的密封部比硬度大的密封部先抵接阀座部。
在上述流体用开关阀装置中，在所述多个密封部中，至少在硬度最低的密封部上设有相对压缩变形施加复原力的复原机构。
根据上述结构，在上下游间的压差从预定的高压状态转移到预定的低压状态时，先压缩变形的硬度低的密封部迅速复原到适于低压状态下的密封的原来形状，并且也能确保高压状态下的密封压力。
本发明的流体用开关阀装置，具有：阀座部；以及阀芯，远离或靠近该阀座部而连通或封锁流体通路的上游侧通路和下游侧通路，并且该阀芯具有密封所述阀座部与之间的第一密封部和硬度比第一密封部大的第二密封部，在所述流体通路的上游侧通路和下游侧通路的压差小于预定值的情况下，所述第一密封部紧贴于所述阀座部而封锁所述流体通路，在所述压差为所述预定值以上的情况下，紧贴于所述阀座部的第一密封部由于所述压差而压缩变形，且所述第二密封部紧贴于所述阀座部而封锁所述流体通路。
根据上述结构，在流体通路的上游侧通路和下游侧通路的压差为高压状态和低压状态下不同的密封部进行流体的密封。即，上下游间的压差小于预定值时，硬度相对小的第一密封部与阀座部紧贴，为预定值以上时，硬度相对大的第二密封部与阀座部紧贴。
通过适当选择例如各密封部的材质，能够在压差为高压的状态和低压的状态的两种情况下均得到良好的密封性。例如，可以采用橡胶等软质(换言之，弹性系数、弹性模量小，刚性小，硬度小)的材料作为第一密封部，采用树脂或金属等比第一密封部硬质(换言之，弹性系数、弹性模量大，刚性大，硬度大)的材料作为第二密封部。
在本发明的流体用开关阀装置中，可以是所述阀芯的一部分构成所述第二密封部。
根据上述结构，由阀芯自身构成第二密封部，因此能够抑制部件数目的增加。
在本发明的流体用开关阀装置中，所述阀芯相对所述阀座部远离或靠近的方向与从所述流体通路的上游侧通路导入的流体的流动方向交叉，所述第一密封部配置在比所述第二密封部的所述流动方向的上游侧。
在上述结构中，第一密封部位于上游侧(高压侧)，第二密封部位于下游侧(低压侧)。上下游间的压差从低压状态(小于预定值)转移到高压状态(预定值以上)时，通过增大的压差，第一密封部从流体流动方向的上游侧向下游侧倾倒变形，失去密封性，压差主要作用在第二密封部上。此时，实际上作用于第二密封部的压差，是在压差作用方向的阀芯平面视图中作用于第二密封部的外周和阀主体的外周所包围的环状区域的压差。
因此，根据上述结构，与第二密封部位于比第一密封部靠径向外侧(上游侧)的情况下相比，上述环状区域相对扩大，因此能够使上下游间的压差有效作用在第二密封部上，提高高压状态下的密封性。
在上述流体用开关阀装置中，也可以是所述阀芯相对所述阀座部远离或靠近的方向与从所述流体通路的上游侧通路导入的流体的流动方向交叉，所述第一密封部和所述第二密封部在与所述阀芯的远离或靠近的方向垂直的方向上相互并列配置。
根据上述结构，与第一密封部和第二密封部在阀芯的远离或靠近方向上串联配置的情况相比，该远离或靠近方向的长度变短，能够实现阀装置的小型化，或者如果是相同尺寸的阀装置，可以得到远离或靠近方向的行程。
在上述流体用开关阀装置中，可以是从所述第一密封部的紧贴于所述阀座部的端面到该阀座部的距离比从所述第二密封部的紧贴于所述阀座部的端面到该阀座部的距离短。
在上述结构中，硬度相对小的密封部比硬度相对大的密封部先抵接阀座部。
在本发明的流体用开关阀装置中，可以设有对压缩变形后的所述第一密封部施加复原力的复原机构。
根据上述结构，在上下游间的压差从高压状态(预定值以上)转移到低压状态(小于预定值)时，第一密封部迅速复原到适于低压状态的密封的原来形状，并且也能够确保预定值以上的密封压力。
在本发明的流体用开关阀装置中，可以是所述阀座部具有阀座部主体和比该阀座部主体软质的阀座侧密封部，该阀座侧密封部设在与所述第一密封部相对的位置上。
在上述结构中，第一密封部和阀座侧密封部紧贴，由此进行密封。即，第一密封部不与阀座部主体直接接触，因此能够抑制第一密封部相对阀座部主体滑动所引起的该第一密封部的磨损。
所述多个密封部中，硬度相对小的密封部可以由橡胶、树脂及金属中的任一种构成，硬度相对大的密封部可以由树脂或金属中的任一种构成。
并且，所述第一密封部可以由橡胶、树脂及金属中的任一种构成，所述第二密封部可以由树脂或金属中的任一种构成。
本发明的流体用开关阀装置，可以设在上游压力和下游压力的压差为预定压力以上(例如1MPa以上)的高压气体流通的流体流路上。这种情况下的所述高压气体是供以产生电能或热能的燃料气体。进而所述燃料气体可以是氢气或天然气(CNG)。
本发明的流体用开关阀装置，可以是设在所述流体流路上的止回阀、开关阀、安全阀中的任一种。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的止回阀的纵向剖视图。
图2是表示该止回阀低压时的状态的纵向剖视图。
图3是表示该止回阀高压时的状态的纵向剖视图。
图4是表示该止回阀的变形例的纵向剖视图。
图5是表示该止回阀的变形例的纵向剖视图。
图6是表示该止回阀的变形例的纵向剖视图。
图7是表示该止回阀的变形例的纵向剖视图。
图8是本发明的第二实施方式的止回阀的纵向剖视图。
图9是表示该止回阀低压时的状态的纵向剖视图。
图10是表示该止回阀高压时的状态的纵向剖视图。
图11是表示该止回阀的变形例的纵向剖视图。
图12是表示该止回阀的变形例的纵向剖视图。
图13是本发明的第三实施方式的止回阀的纵向剖视图。
图14是表示该止回阀低压时的状态的纵向剖视图。
图15是表示该止回阀高压时的状态的纵向剖视图。
图16是表示该止回阀的变形例的纵向剖视图。
图17是表示该止回阀的变形例的纵向剖视图。
图18是本发明的第四实施方式的止回阀的纵向剖视图。
图19是表示该止回阀低压时的状态的纵向剖视图。
图20是表示该止回阀高压时的状态的纵向剖视图。
图21是表示该止回阀的变形例的纵向剖视图。
图22是表示该止回阀的变形例的纵向剖视图。
图23是表示支撑低压密封部的复原机构的变形例的部分剖视图。
图24是表示支撑低压密封部的复原机构的变形例的部分剖视图。
图25是表示支撑低压密封部的复原机构的变形例的部分剖视图。
图26是表示支撑低压密封部的复原机构的变形例的部分剖视图。
图27是表示支撑低压密封部的复原机构的变形例的部分剖视图。
具体实施方式
接着参照附图说明本发明的实施方式。
第一实施方式
图1是例如设在高压流体流路上的阀，并且是容许流体单方向的流通，但禁止其他方向的流通的止回阀(流体用开关阀装置)1A。止回阀1A在形成于阀体2中的流体通路7、8内设有阀芯组件(阀芯)3A。阀芯组件3A阻止流体从作为流体流动方向上游侧的高压侧流体通路(上游侧通路)7向作为流体流向方向下游侧的低压侧流体通路(下游侧通路)8的流入。
在阀体2的低压侧，形成有与阀芯组件3A协作形成密封的阀座主体(阀座部)4。并且，在阀体2中，设有向阀芯组件3A施加从阀座主体4分离的方向的复原力的弹簧5。在阀座主体4的中央侧，形成有包围低压侧流体通路8的开口边缘，并向阀芯组件3A侧突出的突起部6。由上述阀座主体4和突起部6构成阀座部。
阀芯组件3A在H型截面的阀主体10上固定低压密封部(第一密封部)12和高压密封部(第二密封部)13而成。各密封部12、13由高分子材料形成，低压密封部12由比高压密封部13柔软的材料即硬度相对较低的材料形成。详细来说，低压密封部12可以采用橡胶，高压密封部13可以采用硬度地相对较大的树脂。
高压密封部13以被容纳在形成于阀主体10的下表面、换言之形成于与阀座主体4相对的面上的凹部10a中的状态被固定，通过向阀座主体4侧突出的环状部的端面13a与阀座主体4接触，进行密封。
低压密封部12以完全容纳在被高压密封部13的端面13a包围的区域、即形成在高压密封部13中央部的凹部13b中的状态，被固定在该高压密封部13。并且，通过低压密封部12的端面(与阀座主体4侧相对的面)12a与突起部6接触，进行密封。
低压密封部12的端面12a与高压密封部13的端面13a相比，位于阀主体10的轴线方向(阀开关方向、阀芯的远离或靠近方向)内侧，但上述端面12a、13a间沿着阀开关方向的高度的差被设定成小于突起部6沿阀开放方向的突出高度，因此端面12a与突起部6的端面齐平地接触的状态自不待言，即使阀芯组件3A进一步向关阀方向移动，低压密封部12被突起部6推压而压缩变形，只要其变形量为预定量之前，则如图2所示，高压密封部13的端面13a不会与阀座主体4接触。
即，端面12a与突起部6的接触时刻与端面13a与阀座主体4的接触时刻不同。换言之，从硬度相对较小的低压密封部12的端面12a到突起部6的距离小于从硬度相对较大的高压密封部13的端面13a到阀座主体4的距离。
接着，对本止回阀1A的作用进行说明。在该止回阀1A中，高压侧流体通路7的流体压力上升时，与该流体压力和低压侧流体通路8的流体压力的压差以及该压差的受压面积对应的关阀方向的负荷(以下称为关阀方向负荷)作用在阀主体10上，阀芯组件3A克服弹簧的复原力向阀座主体4侧移动。
图2表示低压时，即高压侧流体通路7与低压侧流体通路8的压差较小的情况。此时的压差例如为1MPa以上、小于50MPa。在该状态下，通过软质的低压密封部12与突起部6紧贴，进行密封。在该状态下，硬质的高压密封部13与阀座主体4不接触。
图3表示高压时，即高压侧流体通路7和低压侧流体通路8的压差较大的情况。此时的压差例如为50MPa以上。在该状态下，作用于阀芯组件3A的关阀方向的负荷增大，因此低压密封部12压缩变形，阀芯组件3A进一步向关阀方向位移。并且，硬质的高压密封部13与阀座主体4接触，进行密封。
这样，根据本实施方式的止回阀1A，在低压时，低压密封部1 2与突起部6紧贴，在高压时，高压密封部13与阀座主体4紧贴。通常，低压密封部12的材质在高压下变形，密封性变低，高压密封部13的材质在低压时无法得到充分的密封性，但在本实施方式中，由于是在低压下由低压密封部12进行密封，在高压下由高压密封部13进行密封的结构，因此，在上下游间的压差为高压的状态和低压的状态的两种情况下均能得到良好的密封性。
接着，对上述止回阀1A的变形例进行说明。另外，在以下各变形例中，低压密封部和高压密封部分别由硬度小的材料和硬度高的材料构成，尤其与上述例子同样地分别由高分子材料构成。并且，在以下说明中，与上述实施方式重复的结构使用相同标号，省略其说明。并且，对于作用效果也省略重复的说明。
图4所示的止回阀1B的阀芯组件3B具有由与上述高压密封部13相同的材质、例如聚酰胺等硬的高分子材料形成的阀主体16。在阀主体16的中央形成的凹部16a中，例如橡胶等软质的密封部17以被容纳的状态固定。
阀主体16在凹部16a外侧具有向着阀座主体4侧并沿阀开关方向突出的环状突起18，突起18的端面18a与阀座主体4接触，由此进行密封。低压密封部17固定在被突起18包围的位置上，端面17a与阀座主体4接触，由此进行密封。端面17a与端面18a相比位于阀主体16的轴线方向(阀开关方向、阀芯远离或靠近的方向)内侧。
根据本变形例，阀主体16的一部分即突起18，与上述高压密封部13同样地与阀座主体4接触，由此进行高压时的密封。因此，能够利用比上述实施方式少的部件数目获得同样的作用效果。
作为其他变形例，也可以如图4所示的止回阀1B及图5所示的止回阀1C所示，在阀座主体4侧不具有突起部6(参照图1)，阀座主体4整体为平坦的形状。在这种情况下，通过在阀芯侧的密封部设置阶梯或倾斜，能够调整低压密封部17、12以及高压密封部18、13与阀座主体4的接触时刻。
例如，在图4所示的止回阀1B中，对应于在阀座主体4侧未设置突起部6，与图1的止回阀1A的结构相反地，阀芯组件3B的低压密封部17的端面17a比构成高压密封部的突起18的端面18a更向阀座主体4侧突出，在关阀动作时，首先以低压密封部12进行了密封后，以构成高压密封部的突起18进行密封。
同样地，在图5所示的止回阀1C中，对应于在阀座主体4侧未设置突起部6，与图1的止回阀1A的结构相反地，阀芯组件3C的低压密封部12的端面12a比高压密封部13的端面13a更向阀座主体4侧突出，在关阀动作时，首先以低压密封部17进行了密封后，以高压密封部13进行密封。
作为图1的止回阀1A的其他变形例，也可以是图6所示的止回阀1D。在该止回阀1D的阀芯组件3D中，环状的低压密封部20和位于该低压密封部20的径向外侧的高压密封部21以容纳在阀主体19上所设置的环状凹部19a中的状态被固定。密封部20、21分别由与密封部12、13相同的高分子材料形成，具有相同的作用效果。
作为图1的止回阀1A的另一变形例，也可以是图7所示的止回阀1E。该止回阀1E不具有止回阀1A设有的突起部6。阀芯组件3E以环状的低压密封部22和位于该低压密封部22外侧的高压密封部23收纳在阀主体19上所设置的环状凹部19a中的状态被固定。各密封部22、23是圆筒形状。
在本实施例中，也具有与密封部12、13相同的高分子材料形成的环状密封部22、23，因此具有相同的作用效果。
第二实施方式
图8是表示本发明的第二实施方式的止回阀1F。在本实施方式中，与图7的止回阀1E相比，低压密封部和高压密封部的配置在阀主体24的径方向(与阀开关方向垂直的方向、从高压侧流体通路7导入的流体的流动方向)上内外相反。详细而言，在止回阀1F的阀芯组件3F上，环状的低压密封部25和位于该低压密封部25的径方向内侧的高压密封部26以容纳在阀主体24上所设置的环状凹部24a中的状态被固定。
即，低压密封部25配置在比高压密封部26靠流体流动方向上游侧。换言之，低压密封部25的至少包括端面25a的前端部与高压密封部26的至少包括端面26a的前端部在与阀芯组件3F的阀开关方向(阀芯的远离或靠近方向)垂直的方向上相互并排设置。
在本实施方式中，如下文所述进行密封。即，在表示上下游间的压差为低压时(小于预定值时)的图9的状态下，低压密封部25的端面25a与阀座主体4接触，由此进行密封。在该低压时，高压密封部26与阀座主体4不接触。
另一方面，在表示上下游间的压差为高压时(预定值以上时)的图10的状态下，对阀芯组件3F作用更大的关阀方向负荷，因此由于上升的压差，低压密封部25想要进一步压缩变形，但由于在低压密封部25上作用有来自高压侧流体通路7的高压，因此该低压密封部25倾倒入下游侧(在图10中为径向内侧)。由此，低压密封部25的密封性丧失，但高压密封部26的端面26a与阀座主体4紧贴，能够确保高压密封部26的密封性。
此时，实际作用于高压密封部26的压差是在压差作用方向(在图10中为上下方向)的阀芯平面视图上作用于高压密封部26的外周和阀主体24外周所包围的环状区域的压差。
在本实施方式的止回阀1F中，高压密封部26比图1的止回阀1A的高压密封部13位于径向内侧(下游侧)，因此上述环状区域相对变大。因此，能够使上下游间的压差有效作用在高压密封部26，提高高压状态下的密封性。
进而，与低压密封部25和高压密封部26在阀芯组件3F的远离或靠近方向上串联配置的结构相比，该远离或靠近方向的长度变短，能够实现止回阀1F的小型化，或者如果是相同尺寸的止回阀1F，可以得到远离或靠近方向的行程。
作为本实施方式的变形例，也可以是具有图11所示的阀芯组件3G的止回阀1G。在该图的变形例中，与止回阀1F相比，没有设置高压密封部26，阀芯组件3G由例如聚酰胺等硬的高分子材料形成的阀主体28以及固定在阀主体28上所形成的环状凹部28a内部的例如橡胶等软质的低压密封部25构成。
在阀主体28的径向中央部，设有突起29，该突起29，由该阀主体28的与阀座主体4侧相对的面的中央部(一部分)向着阀座主体4侧(阀开关方向)突出而形成。在本实施例中，该突起29起到高压密封部的作用，该突起29的端面29a与座4接触，由此进行高压时的密封。
并且，作为其他变形例，也可以如图12所示的止回阀1H所示，在阀4侧设置突起部6。在本变形例中，与止回阀1F相比设有突起部6，与此相应地适当改变软质的低压密封部25和硬质的高压密封部26的高度，调整上述低压及高压密封部25、26的接触时刻即可。
第三实施方式
图13上表示本发明的第三实施方式的止回阀1I。该止回阀1I具有固定在阀座主体4上的软质的阀座侧低压密封部30，该阀座侧低压密封部30与阀座主体4一并构成阀座部。阀座侧低压密封部30只要是比阀座主体4软质的材料，就可以是与低压密封部25不同或同种的材质，例如可以采用聚酰胺等。阀座侧低压密封部30是环状，设置在与低压密封部25相对的位置上。
阀芯组件3I例如具有与图8等所示的阀芯组件3F相同的结构，但低压密封部25及高压密封部26的高度可以如下文所述被适当调整成在低压时和高压时适当进行密封。
在本实施方式中，如下文所示进行密封。即，在表示上下游间的压差为低压时(小于预定值时)的图14的状态下，低压密封部25的端面25a与阀座侧低压密封部30接触，由此进行密封。在低压时，高压密封部26与阀座主体4不接触。
另一方面，在表示上下游间的压差为高压时(预定值以上时)的图15的状态下，对阀芯组件3I作用有更大的关阀方向负荷，因此由于上升的压差，低压密封部25及阀座侧低压密封部30想要进一步压缩变形，但在上述低压密封部25及阀座侧低压密封部30上作用有来自高压侧流体通路7的高压，因此该密封部25、30倾倒入下游侧(图15中的径向内侧)。
由此，上述密封部25、30的密封功能丧失，但高压密封部26的端面26a与阀座主体4紧贴，由高压密封部26进行密封。并且，高压密封部26的端面26a与阀座主体4紧贴，能够确保高压密封部26的密封性。
并且，在高压密封部26起作用期间，低压密封部25及阀座侧低压密封部30均向径向内侧(下游侧)弯曲，丧失密封功能，因此与图8等所示的实施方式同样地，能够使上下游间的压差有效作用在高压密封部26上，提高高压状态下的密封性。
此外，在本实施方式中，具有阀座侧低压密封部30，因此具有如下效果。即，在未设置阀座侧低压密封部30的情况下，每当进行开关动作，低压密封部25相对阀座主体4滑动，由此可能促进低压密封部25的磨损，对此，在本实施方式中，低压密封部25仅与阀座侧低压密封部30接触，不与阀座主体4直接接触，因此能够抑制低压密封部25的磨损，能够提高耐久性。
作为本实施方式的变形例，也可以是如图16所示的止回阀1J所示，在阀座主体4上设置突起部6。在本变形例中，与图13的止回阀1I相比，适当改变低压密封部25和高压密封部26的高度，调整上述低压及高压密封部25、26的接触时刻即可。
作为本实施方式的其他变形例，也可以是具有图17所示的阀芯组件3K的止回阀1K。在该图的变形例中，与图11的止回阀1G同样地，未设置与阀芯组件3K分体的高压密封部26(图16)。阀芯组件3K由例如聚酰胺等硬的高分子材料形成的阀主体32以及固定在阀主体32上所形成的环状凹部32a内部的例如橡胶等低压密封部25构成。
即，在阀主体32的径向中央部，设有该阀主体32的与阀座主体4相对的面的中央部(一部分)向着阀座主体4方向突出而成的突起33。在本变形例中，该突起33作为高压密封部起作用，该突起33的端面33a与阀座主体4接触，由此进行高压时的密封。
第四实施方式
图18是作为本发明的第四实施方式表示的止回阀1L。该止回阀1L的阀芯组件3L在设在阀主体35上的环状凹部35a内部，固定有低压密封部36和设在低压密封部36的径向内侧的高压密封部37。低压密封部36具有从凹部35a垂下的圆筒部36a以及从圆筒部36a的下边缘开始向内侧大致水平地延伸的凸缘部36b。
在低压密封部36内侧，支撑凸缘部36b的螺旋弹簧38(复原机构)一端支撑在阀主体35上，另一端支撑在凸缘部36b上而设置。螺旋弹簧38在止回阀1L的圆周方向上隔开适当间隔设有多个(在图18中图示了2个)。
在本实施方式中，如下文所示进行密封。即，在表示上下游间的压差为低压时(小于预定值时)的图19的状态下，低压密封部36的凸缘部36b的下表面与阀座主体4接触，由此进行密封。在该低压时，高压密封部37与阀座主体4不接触。
另一方面，在表示上下游间的压差为高压时(预定值以上时)的图20的状态下，在阀芯组件3L上作用有更大的关阀方向负荷，因此由于上升的压差，低压密封部36想要进一步变形，但由于在低压密封部36上作用有来自高压测流体通路7的高压，因此该低压密封部36倾倒入下游侧(在图20为径向内侧)。由此，低压密封部36的密封性丧失，但高压密封部37的端面37a与阀座主体4紧贴，能够确保高压密封部37的密封性。
从图20的高压状态开始，压差下降而转移到低压状态时，低压密封部36由于螺旋弹簧38的反弹力，快速复原到原来的状态，即图19的状态。在未设置这种螺旋弹簧38的结构中，有可能从高压状态向低压状态转移时，低压密封部36的复原由于蠕变现象等而延迟，或者由于相对阀座主体4的滑动反复进行导致该低压密封部36的磨损，低压状态下的密封性降低，但根据本实施方式，通过螺旋弹簧38，低压密封部36快速且切实地复原，以预定压力以上的压力推压阀座主体4，因此能够确保良好的密封性。
作为本实施方式的变形例，也可以是图21所示的止回阀1M。该止回阀1M的阀芯组件3M具有例如聚酰胺等硬的高分子材料形成的阀主体40，在形成于阀主体40上的环状凹部40a内部固定有低压密封部36及螺旋弹簧38。
在阀主体40的径向中央部，设有突起41，该突起41，由该阀主体40的与阀座主体4相对的面的中央部(一部分)向着阀座主体4方向突出而成。在本变形例中，该突起41作为高压密封部起作用，该突起41的端面41a与阀座主体4接触，由此进行密封。
作为本实施方式的其他变形例，也可以如图22所示的止回阀1N所示，在阀座主体4上设置突起部6。在本实施例中，适当改变低压密封部36和高压密封部37的高度，调整上述低压及高压密封部36、37的接触时刻即可。
在本实施方式及其各个变形例中，可以应用以下变形例来代替螺旋弹簧38。例如，图23～图25表示使用板簧45的变形例。在图23中，板簧45设置在低压密封部36的径向内侧，其基端侧插入并固定在阀主体35中，前端侧弹性支撑凸缘部36b。
图24是使用插入到低压密封部36内部的板簧46的变形例。板簧46的基端侧插入并固定在阀主体35中，通过插入圆筒部36a及凸缘部36b，由此弹性支撑整个低压密封部36。
图25是使用从外侧支撑低压密封部36的板簧47的变形例。板簧47的基端以由阀主体35及低压密封部36夹持的状态固定，前端与低压密封部36固定。
在上述图23～图25所示的板簧45、46、47的变形例中，与螺旋弹簧38同样地，能够施加使低压密封部36从压缩变形到内侧的状态快速返回原来状态的复原力。
图26是使用设在低压密封部36内侧的橡胶48来代替螺旋弹簧38的变形例。该橡胶48为环状，绕阀主体35的轴设置，截面形状为圆形。也可以如图27所示的其他变形例的橡胶49所示，截面形状为矩形。
对于上述图26及图27所示的橡胶48、49，通过材质自身具有的弹性力，能够施加使低压密封部36从压缩变形到内侧的状态快速返回原来状态的复原力。
这样，作为对低压密封部36施加复原力的复原机构，只要是弹性体可以是任意部件。
其他实施方式
在上述任一止回阀中，并非一定需要设置弹簧5。在上文中，示例了将本发明应用于止回阀的例子，但只要是流体用开关阀装置，也可以是主关闭阀、调压阀等。
例如，利用通过燃料气体与氧化气体的电化学反应来发电的燃料电池的发电电力(电能)驱动行驶用电动机的燃料电池汽车、或者利用使天然气(CNG)在内燃机中燃烧而得到的热能得到行驶用的驱动力的天然气汽车等将高压流体(高压气体)供给到上述燃料电池或内燃机等流体消耗装置(燃料消耗装置)的系统中，在燃料气体罐等燃料气体供给源内部或燃料气体供给源与燃料气体消耗装置之间的流体流路(燃料气体流路)上设有：用于控制有无从燃料气体供给源向燃料气体消耗装置供给燃料气体的主关闭阀(主阀)或开关阀、用于防止燃料气体流路中燃料气体回流的1个或多个止回阀、用于防止燃料气体流路中的燃料气体流量异常上升的1个或多个防过流阀、用于防止燃料气体流路中的燃料气体压力异常上升的1个或多个安全阀、用于将从燃料气体供给源向燃料气体消耗装置供给燃料气体的燃料气体供给压力调整(减压)到预定压力的1个或多个调压阀等，本发明也可以应用于上述阀。
作为低压密封部、高压密封部的材质，分别为软质及硬质高分子材料，但只要为软质及硬质材料即可，并不限定。作为低压密封部，例如除了可以采用聚丁二烯类、丙烯腈丁二烯类、氯丁二烯类等合成树脂之外，还可以采用天然橡胶。并且，作为高压密封部，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)等热可塑性树脂，或者酚醛树脂(PF)、环氧树脂(EP)、醇酸树脂等热硬化性树脂之外，例如也可以使用金属等。
各密封部可以只设置在阀芯和阀座部的任一个上，也可以在阀芯和阀座部二者上都设置。
工业上的可利用性
根据本发明，在流体通路的上游侧通路和下游侧通路的压差为预定高压状态和预定低压状态下，可以利用硬度互不相同的多个密封部选择性地进行阀芯和阀座部间的密封。并且，根据本发明，流体通路上游侧通路和下游侧通路的压差小于预定值时(低压时)，第一密封部与阀座部紧贴，在预定值以上时(高压时)，第二密封部与阀座部紧贴，因此通过适当选择各密封部的材质，在上下游间的压差为高压状态和低压状态两种情况下都能够得到良好的密封性。
因此，本发明能够广泛应用于具有上述要求的流体用开关阀装置。
Claims (11)
1.一种流体用开关阀装置，具有：阀座部；以及阀芯，远离或靠近该阀座部而连通或封锁流体通路的上游侧通路和下游侧通路；并且，该阀芯具有密封所述阀芯与所述阀座部之间的第一密封部和硬度比该第一密封部大的第二密封部；其中，
所述阀芯相对所述阀座部的远离或靠近方向，与从所述流体通路的上游侧通路导入的流体的流动方向交叉，并且
所述第一密封部和所述第二密封部在与所述阀芯的远离或靠近方向垂直的方向上相互并列配置，
在利用所述流体通路的上游侧通路和下游侧通路的压差来封锁所述流体通路的情况下，
在所述压差小于预定值时，所述第一密封部紧贴于所述阀座部而封锁所述流体通路，另一方面，
在所述压差为所述预定值以上时，紧贴于所述阀座部的第一密封部因所述压差而压缩变形，并且所述第二密封部紧贴于所述阀座部而封锁所述流体通路。
2.一种流体用开关阀装置，具有：阀座部；以及阀芯，远离或靠近该阀座部而连通或封锁流体通路的上游侧通路和下游侧通路；并且，该阀芯具有密封所述阀芯与所述阀座部之间的第一密封部和硬度比该第一密封部大的第二密封部；其中，
所述阀芯相对所述阀座部的远离或靠近方向，与从所述流体通路的上游侧通路导入的流体的流动方向交叉，并且
所述第一密封部配置在所述第二密封部的所述流动方向上游侧，
在利用所述流体通路的上游侧通路和下游侧通路的压差来封锁所述流体通路的情况下，
在所述压差小于预定值时，所述第一密封部紧贴于所述阀座部而封锁所述流体通路，另一方面，
在所述压差为所述预定值以上时，紧贴于所述阀座部的第一密封部因所述压差而压缩变形，并且所述第二密封部紧贴于所述阀座部而封锁所述流体通路。
3.根据权利要求1或2所述的流体用开关阀装置，其中，
所述阀芯的一部分构成所述第二密封部。
4.根据权利要求1或2所述的流体用开关阀装置，其中，
从所述第一密封部的紧贴于所述阀座部的端面到该阀座部的距离比从所述第二密封部的紧贴于所述阀座部的端面到该阀座部的距离短。
5.根据权利要求1或2所述的流体用开关阀装置，其中，
设有对压缩变形后的所述第一密封部施加复原力的复原机构。
6.根据权利要求1或2所述的流体用开关阀装置，其中，
所述阀座部具有阀座部主体和比该阀座部主体软的阀座侧密封部，
该阀座侧密封部设在与所述第一密封部相对的位置上。
7.根据权利要求1或2所述的流体用开关阀装置，其中，
所述第一密封部由橡胶、树脂或金属中的任一种构成，
所述第二密封部由树脂或金属中的任一种构成。
8.根据权利要求1或2所述的流体用开关阀装置，其中，
所述流体用开关阀装置设置在上游压力和下游压力的压差为预定压力以上的高压气体流通的流体流路上。
9.根据权利要求8所述的流体用开关阀装置，其中，
所述高压气体是供于产生电能或热能的燃料气体。
10.根据权利要求9所述的流体用开关阀装置，其中，
所述燃料气体是氢气或天然气。
11.根据权利要求8所述的流体用开关阀装置，其中，
所述流体用开关阀装置是设在所述流体流路上的止回阀、开关阀、安全阀中的任一种。
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