JP2002276835A - 幅広い開口を備えたバルブ、及びこのようなバルブを備えた圧力調節器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】所定の径（Ｄａｍ）を備えた上流室（２１ａ）
及びこの径より大きい径（Ｄａｖ）を備えた下流室（２
１ｂ）と、軸（ＡＡ）の内部チャンバ（２１）とを有す
るバルブ本体部（１）を具備するバルブを提供する。 【解決手段】流体導入オリフィス（１０）は、前記バル
ブ本体部（１）の壁に形成されて、前記上流室（２１
ａ）に開口している。前記内部チャンバ（２１）の内側
に前記軸（ＡＡ）に沿って垂直に動くことができ、前記
流体導入オリフィス（１０）と流体排出オリフィスとの
間に位置されたピストン本体部（２）は、前記流体導入
オリフィス（１０）と同じ側に位置された前面（２ａ）
と、前記流体排出オリフィスと同じ側に位置された後面
（２ｂ）と、この後面（２ｂ）と前記前面（２ａ）との
間に位置された側壁（２ｃ）とを有する。圧力調節装置
は、流体、特に気体を調整もしくは調節することを可能
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧力調節器のため
の幅広い開口を備えたバルブに関する。このバルブが、
圧力調節器に組込まれると、低圧循環路においてゆっく
りとした圧力上昇を果たし、かくしてかなり良好な保護
状態で下流に位置された装置を設けることを可能とす
る。

【０００２】

【従来の技術】圧力上昇は、一般に座部とバルブ部材と
の間に滞留したごみによって引き起こされる。

【０００３】しかし、安全性の問題が、高い圧力、一般
には、１５０ｍｂａｒから３００ｍｂａｒ、場合によっ
ては３００ｍｂａｒ以上の範囲にある圧力で圧縮された
ガスシリンダーのための減圧器において生じる可能性が
有る。

【０００４】特に、これらの高い圧力に対する重大な危
険性は、上述のゆっくりとした上昇はともかくとして、
開成位置で密集しているバルブ部材を減圧することによ
って、例外的に起こり得るあらゆる突発性の過剰圧力で
あり、これはバルブの閉塞もしくは故障などの動作上の
欠陥をともなう。

【０００５】この場合、高圧のガスが、低圧チャンバ内
に突然発生する。バルブが対応せずに、この高圧ガスを
取除くのに十分に早く、かつ十分な程度開かれない場
合、通常低圧を前提とする領域である低圧チャンバ内
は、圧力に対抗することができないおそれがあり、ま
た、爆発が起こる可能性が有る。

【０００６】産業用減圧器に関する基準、もしくは医療
用ガスに対する基準は、特にフランス公開公報第９６０
６９２５号において想起されるこれらバルブに対する動
作上のルールを含んでいる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、高いスループ
ットの減圧器である特異な場合には、従来のバルブは、
高いスループットを処理することができるように十分に
は開かない。

【０００８】さらに、こうした説明は、流体の圧力を調
節するための未完の設計である装置が記載されたドイツ
公開公報第１２２０６８８号、国際公開番号９８／０８
８１２、並びに米国公開公報第２,６５５,９３６号にも
開示されている。

【０００９】本発明の目的は、世界基準によって制約さ
れた設定を組込んでおり、上述の危険性を制限すると同
時に、単純な設計である開放バルブを提供することであ
る。

【００１０】異なる方法で述べられているように、本発
明は、正確で迅速に反応する幅広い開口を備え、この開
口の調節部は外れることが無く、また非常に反復可能で
あり、特に、スループットの必要性が高い圧縮ガスシリ
ンダーのための調整器、もしくは高圧の医療用プラント
又は産業用減圧プラントに提供される開放バルブを提案
することに始まる。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によってもたらさ
れる解決するための手段は、バルブ本体部と、ピストン
本体部とを具備し、前記バルブ本体部は、軸ＡＡに沿っ
て離間した上流室と下流室とを有する内部チャンバと、
前記バルブ本体部の壁に形成され、前記内部チャンバの
上流室へ開口した少なくとも１つの流体導入オリフィス
と、少なくとも１つの流体排出オリフィスとを有し、前
記上流室は、筒状の横断面と所定の径有し、また、前記
下流室は、筒状の横断面と所定の径とを有し、これら径
は、Ｄａｍ＜Ｄａｖの関係であって、前記ピストン本体
部は、前記内部チャンバの少なくとも一部分内で、前記
軸ＡＡに沿って動くことができ、前記流体導入オリフィ
スと前記排出オリフィスとの間に位置しており、前記流
体導入オリフィスと同じ側に位置された前面と、前記流
体排出オリフィスと同じ側に位置された後面と、前記前
面と前記後面との間に位置された側壁とを有し、このピ
ストン本体部の側壁は、筒状の横断面及び第１の径から
なる少なくとも第１の部分と、筒状の横断面及び第２の
径からなる少なくとも第２の部分とを有し、これら径
は、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄａｖの関係であって、前記バルブ本
体部の壁は、前記上流室の端壁を形成している内面を有
し、前記ピストン本体部の前面が、この内面に、通常は
当接しているバルブである。

【００１２】場合によって、本発明のバルブは、以下の
特徴を有する。

【００１３】前記第２の部分の第２の径は、前記バルブ
本体部の所定の径とほぼ等しい。

【００１４】前記ピストン本体部が、前記軸に沿って前
記流体導入オリフィスから離れる方向に動くとき、前記
ピストン本体部の側壁の第２の部分は、流体がこの第２
の部分の側壁と前記内部チャンバの下流室の内部の壁と
の間を流れることができるスペースを空けるように、前
記内部チャンバの前記上流室から下流室まで連続して通
過する。

【００１５】前記ピストン本体部の前面は、好ましくは
Ｏ−リングであるシール手段を有する。

【００１６】前記内部チャンバの下流室の少なくとも一
部は、前記ピストン本体部の後面上で、前記軸ＡＡに沿
い、かつ、前記バルブ本体部の内面に、前記ピストン本
体部の前面を閉じる方向に、スラスト力を生じる弾性手
段を有し、また、この弾性手段は、好ましくはばねであ
る。

【００１７】少なくとも１つの流体導入オリフィスは、
前記上流室の内面の方に開口し、この流体導入オリフィ
スは、好ましくは前記内面の中心の方に開口している。

【００１８】前記第１の径の第１の部分は、流体が上流
室から、下流室まで通過するように流れる方向に対応す
るとき、前記第２の径の第２の部分の上流に位置されて
いる。

【００１９】シール手段は、前記ピストン本体部の側壁
の第２の部分が前記シール手段に面して位置されている
とき、前記上流室と前記下流室との間で流体シールを形
成するように、前記上流室の内部の周壁内に形成されて
おり、前記シール手段は、好ましくは、周状シールであ
る。

【００２０】前記第２の部分と前記ピストン本体部の前
面との間に位置されている前記上流室の部分と流体伝達
する下流室を配置するように、漏れオリフィスが、前記
ピストン本体部の側壁の第２の部分を貫通して形成され
ている。

【００２１】調節手段が、前記ピストン本体部の後面上
に生じるスラスト力が調整もしくは調節され得るよう
に、前記弾性手段と協働する。

【００２２】互いに固定された少なくとも第１のサブユ
ニットと第２のサブユニットから形成され、前記第１の
サブユニットは、少なくとも１つの前記上流室と、少な
くとも１つの流体導入オリフィスとを有し、前記第２の
サブユニットは、少なくとも１つの流体排出オリフィス
を有し、これら２つのサブユニットが互いに内側に固定
されることが可能である。

【００２３】また、他の態様によれば、本発明は、流
体、特にガスの圧力を調整もしくは調節することを可能
とし、上記のようなバルブを有する圧力調節器に関す
る。

【００２４】さらに他の態様によれば、本発明は、流
体、特にガスの圧力を調整、もしくは調節することを可
能とし、高圧の流体導入部及び低圧の流体排出部と、流
体の減圧器内に、前記高圧の流体導入部と前記低圧の流
体排出部との間に配置された流体の圧力を減じるための
手段とを具備する圧力調節器において、前記流体の減圧
器は、前記バルブ本体部の壁に形成され、請求項１ない
し１１のいずれか１に係るバルブの内部チャンバの上流
室へ開口した少なくとも１つの流体導入オリフィスに流
体伝達する。

【００２５】さらにまた、本発明は、特にガスシリンダ
ーである圧力を調整する装置を有する圧縮流体のための
コンテナ、もしくは、圧力を調整する装置か又は本発明
のバルブを備えた圧縮流体のためのパイプに関する。

【００２６】

【発明の実施の形態】図１は、高圧の圧縮ガスシリンダ
ーのための減圧器を示し、この減圧器は、座部３５が中
に形成された本体部３２と、押圧ばね３３などの弾性手
段によって付勢された力で前記座部３５に当接したバル
ブ部材３９とから構成され、前記ばね３３は、スクリュ
ープラグ３１によって閉じられた高圧チャンバ３６中に
設けられている。例えば高圧（ＨＰ）ガスなどの流体
が、流体導入オリフィス３４を介して供給される。

【００２７】前記本体部３２の下側部分において、低圧
チャンバ３６´が、この本体部３２とピストン３０との
間に形成され、Ｏ−リング４０などのシール手段が、前
記ピストン３０を外側でシールしている。

【００２８】減圧されて調整された圧力は、排出オリフ
ィス１９の方に加わる。

【００２９】チャンバ３６´内で減圧される圧力の調整
は、減圧ばねなどの弾性手段６の軸方向の圧縮力と、ピ
ストン３０の外側の径に加わる圧力から生じる軸方向の
力との均衡よって決まる。この圧力は、前記ばね６に当
接しているばね中央部９に当接している減圧スクリュー
８によって調整される。

【００３０】圧力が上昇した場合にバルブ本体部１のピ
ストン本体部２を案内するための通路がピストン３０内
に形成されている。バルブ本体部１は、ソリッドメタル
製のピストン本体部２と、座部として作用するピストン
３０の平らな端壁１ａに当接しているシール２２が取着
されている前面２ａとから形成されている。

【００３１】前記シール２２の径は、前記チャンバ３６
´内の圧力の初期設定に関して、明確に定められた値で
バルブが開かれるように選択されている。

【００３２】前記シール２２によって形成された広範な
シール面は、突発性の急な圧力上昇のときに、開口にお
ける良好な感度と即時の対応とを得ること可能とし、こ
れは、前記バルブが瞬間的に開くことによる。

【００３３】安全基準に合わせるために、バルブのスル
ープット値は、突発性の圧力過剰を完全に取除くのを可
能とすることが考慮される必要がある。このスループッ
ト値は、一般に減じられた圧力の２倍に等しい圧力レベ
ルで規定される。このスループット値において、スルー
プットは、公表された製造者の減圧器のスループットよ
り低くはないはずである。なぜならば、もし低いとする
と、バルブによって送られるスループットが十分に改良
されることができないからである。

【００３４】本発明に関し、バルブの開口は、大きい通
路の横断面を提供し、上述のスループット基準に合うよ
うに幅広くされている。

【００３５】これを達成するように、ピストン本体部２
は、２つの連続する内側の径Ｄ１，Ｄ２を有し、一方
は、開口の拡張器として作用するＯ−リング４の径（Ｄ
２≒Ｄａｍ）と一致され、他方は、バルブがシールから
完全に取外されたとき、シール（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ
８）を備えた大きい通路の横断面を形成するように十分
小さい。

【００３６】また、開口の拡張は、上流室２１ａの端壁
と、ピストン本体部２の前面２ａとの間の協働によって
可能とされる。本発明に関して達成されることは、前記
バルブ本体部１の壁が、前記上流室２１ａの端壁を形成
している内面１ａを有し、前記ピストン本体部２の前面
２ａが、この内面１ａに、通常は当接していることであ
る。

【００３７】これは、径Ｄａｍと一致する広い領域に加
えられた過剰な圧力の影響下で、バルブ本体部１が面２
ａから離間するとすぐに、瞬間的な開口を形成すること
を可能とし、かくして必要とする幅広さの開口が形成さ
れる。

【００３８】その時に、バルブから漏れるガスのスルー
プットが、通路オリフィス２０を通って排出される。

【００３９】さらに、過剰な圧力が見られなかったと
き、バルブを正常に近づかせるように、漏れオリフィス
５が、バルブのピストン本体部２と、シール４を超える
外側との２つの径の間に形成されている。

【００４０】本発明のさらなる特徴は、本発明に係るバ
ルブが、図１に示されているように、ガスの減圧器に組
込まれているときには、前記バルブが減圧ピストン３０
から離間したままであるということ、すなわち、この減
圧ピストン３０が、バルブが安全機能を実行中に使用で
きる状態であるということである。これは、過剰圧力の
問題が無くなったとき、バルブがその機能を実行し終え
ると同時に、減圧器が常に調整されているという効果を
有する。

【００４１】図２は、回路に接続されることを意図さ
れ、最大圧力が制御される必要のあるバルブのみを概略
的に示している。

【００４２】このバルブは、バルブのピストン本体部２
を収容し、本体部１の平らな端壁１ａに設けられた貫通
した入口と、２つの連続した径Ｄ１，Ｄ２とを備えたバ
ルブ本体部１から構成されている。

【００４３】溝が、Ｏ−リング４を囲むように、バルブ
本体部１中に形成されている。

【００４４】前記ばね６は、ばねの中央部９に当接した
スクリュー８を予め設定することによって、圧力のしき
い値レベルを調節することを可能とする。

【００４５】バルブのボンネット１１ｂ中に形成された
オリフィス２０は、過剰な圧力と、バルブから漏れて入
口に集められたスループットとが排出されることを可能
にする。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、ガスの減圧器に組込まれた本発明に係
るバルブの実施の形態を示す図である。

【図２】図２は、ガスの減圧器に組込まれていない本発
明に係るバルブのみを示した図である。

【符号の説明】

１……バルブ本体部 ２……ピストン本体部 ４……Ｏ−リング ６……減圧ばね ８……スクリュー １０……流体導入オリフィス ２０……流体排出オリフィス ２１……内部チャンバ ２２……シール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H059 AA05 BB02 BB04 BB05 BB36 CA02 CA05 CA12 CC02 CD05 CE01 EE13 FF05 5H316 AA13 BB01 CC01 DD04 EE02 EE10 EE12 GG01 JJ01 JJ11 KK02 LL03

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バルブ本体部（１）と、ピストン本体部
   （２）とを具備し、 前記バルブ本体部は、 軸（ＡＡ）に沿って離間した上流室（２１ａ）と下流室
   （２１ｂ）とを有する内部チャンバ（２１）と、 前記バルブ本体部（１）の壁に形成され、前記内部チャ
   ンバ（２１）の上流室（２１ａ）へ開口した少なくとも
   １つの流体導入オリフィス（１０）と、 少なくとも１つの流体排出オリフィス（２０）とを有
   し、 前記上流室（２１ａ）は、筒状の横断面と所定の径（Ｄ
   ａｍ）有し、また、前記下流室（２１ｂ）は、筒状の横
   断面と所定の径（Ｄａｖ）とを有し、これら径は、Ｄａ
   ｍ＜Ｄａｖの関係であって、 前記ピストン本体部（２）は、 前記内部チャンバ（２１）の少なくとも一部分内で、前
   記軸（ＡＡ）に沿って動くことができ、前記流体導入オ
   リフィス（１０）と前記排出オリフィスとの間に位置し
   ており、 前記流体導入オリフィス（１０）と同じ側に位置された
   前面（２ａ）と、 前記流体排出オリフィス（２０）と同じ側に位置された
   後面（２ｂ）と、 前記前面（２ａ）と前記後面（２ｂ）との間に位置され
   た側壁（２ｃ）とを有し、 このピストン本体部（２）の側壁（２ｃ）は、筒状の横
   断面及び第１の径（Ｄ１）からなる少なくとも第１の部
   分（Ｐ１）と、筒状の横断面及び第２の径（Ｄ２）から
   なる少なくとも第２の部分（Ｐ２）とを有し、これら径
   は、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄａｖの関係であって、 前記バルブ本体部（１）の壁は、前記上流室（２１ａ）
   の端壁を形成している内面（１ａ）を有し、前記ピスト
   ン本体部（２）の前面（２ａ）が、この内面（１ａ）
   に、通常は当接しているバルブ。
2. 【請求項２】 前記第２の部分の第２の径（Ｄ２）は、
   前記バルブ本体部（１）の所定の径（Ｄａｍ）とほぼ等
   しいことを特徴とする請求項１に記載のバルブ。
3. 【請求項３】 前記ピストン本体部（２）が、前記軸
   （ＡＡ）に沿って前記流体導入オリフィス（１０）から
   離れる方向に動くとき、前記ピストン本体部（２）の側
   壁の第２の部分（Ｐ２）は、流体がこの第２の部分（Ｐ
   ２）の側壁と前記内部チャンバ（２１）の下流室（２１
   ｂ）の内部の壁との間を流れることができるスペースを
   空けるように、前記内部チャンバの前記上流室（２１
   ａ）から下流室（２１ｂ）まで連続して通過することを
   特徴とする請求項１もしくは２に記載のバルブ。
4. 【請求項４】 前記ピストン本体部（２）の前面（２
   ａ）は、好ましくはＯ−リングであるシール手段を有す
   ることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１に記
   載のバルブ。
5. 【請求項５】 前記内部チャンバ（２１）の下流室（２
   １ｂ）の少なくとも一部は、前記ピストン本体部（２）
   の後面（２ｂ）上で、前記軸（ＡＡ）に沿い、かつ、前
   記バルブ本体部（１）の内面（１ａ）に、前記ピストン
   本体部（２）の前面（２ａ）を閉じる方向に、スラスト
   力を生じる弾性手段（６）を有し、また、この弾性手段
   （６）は、好ましくはばねであることを特徴とする請求
   項４に記載のバルブ。
6. 【請求項６】 少なくとも１つの流体導入オリフィス
   （１０）は、前記上流室（２１ａ）の内面（１ａ）の方
   に開口し、この流体導入オリフィス（１０）は、好まし
   くは前記内面（１ａ）の中心の方に開口していることを
   特徴とする請求項４に記載のバルブ。
7. 【請求項７】 前記第１の径（Ｄ１）の第１の部分（Ｐ
   １）は、流体が上流室（２１ａ）から、下流室（２１
   ｂ）まで通過するように流れる方向に対応するとき、前
   記第２の径（Ｄ２）の第２の部分（Ｐ２）の上流に位置
   されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれ
   か１に記載のバルブ。
8. 【請求項８】 シール手段（４）は、前記ピストン本体
   部（２）の側壁の第２の部分（Ｐ２）が前記シール手段
   （４）に面して位置されているとき、前記上流室（２１
   ａ）と前記下流室（２１ｂ）との間で流体シールを形成
   するように、前記上流室（２１ａ）の内部の周壁内に形
   成されており、前記シール手段（４）は、好ましくは、
   周状シールであることを特徴とする請求項１ないし７に
   記載のバルブ。
9. 【請求項９】 前記第２の部分（Ｐ２）と前記ピストン
   本体部（２）の前面（２ａ）との間に位置されている前
   記上流室（２１ａ）の部分と流体伝達する下流室（２１
   ｂ）を配置するように、漏れオリフィス（５）が、前記
   ピストン本体部（２）の側壁の第２の部分（Ｐ２）を貫
   通して形成されていることを特徴とする請求項１ないし
   ８のいずれか１に記載のバルブ。
10. 【請求項１０】 調節手段（９，８）が、前記ピストン
    本体部（２）の後面（２ｂ）上に生じるスラスト力が調
    整もしくは調節され得るように、前記弾性手段（６）と
    協働することを特徴とする請求項１ないし９のいずれか
    １に記載のバルブ。
11. 【請求項１１】 互いに固定された少なくとも第１のサ
    ブユニット（１１ａ）と第２のサブユニット（１１ｂ）
    から形成され、前記第１のサブユニット（１１ａ）は、
    少なくとも１つの前記上流室（２１ａ）と、少なくとも
    １つの流体導入オリフィス（１０）とを有し、前記第２
    のサブユニット（１１ｂ）は、少なくとも１つの流体排
    出オリフィス（２０）を有し、これら２つのサブユニッ
    ト（１１ａ，１１Ｂ）が互いに内側に固定されることが
    可能であることを特徴とする請求項１ないし１０のいず
    れか１に記載のバルブ。
12. 【請求項１２】 流体、特にガスの圧力を調整、もしく
    は調節することを可能とする、請求項１ないし１１のい
    ずれか１に記載のバルブを具備する圧力調節器。
13. 【請求項１３】 流体、特にガスの圧力を調整、もしく
    は調節することを可能とし、高圧の流体導入部及び低圧
    の流体排出部と、流体の減圧器内に、前記高圧の流体導
    入部と前記低圧の流体排出部との間に配置された流体の
    圧力を減じるための手段とを具備する圧力調節器におい
    て、 前記流体の減圧器は、前記バルブ本体部（１）の壁に形
    成され、請求項１ないし１１のいずれか１に係るバルブ
    の内部チャンバ（２１）の上流室へ開口した少なくとも
    １つの流体導入オリフィス（１０）に流体伝達すること
    を特徴とする圧力調節器。
14. 【請求項１４】 請求項１２もしくは１３に係る圧力調
    節器を備えた圧縮流体のための、特にガスシリンダーで
    あるコンテナ。
15. 【請求項１５】 請求項１２もしくは１３に係る圧力調
    節器、もしくは請求項１ないし１１のいずれか１に係る
    バルブを備えた圧縮流体のためのパイプ。