JP2005180614A - バルブ - Google Patents

Abstract

【課題】バルブにおけるシール部材の剛性を向上させることにより、前記シール部材の変形を抑制して前記バルブからのシール部材の脱落を回避する。
【解決手段】上方に向かって膨出する円筒部４２と、前記円筒部４２から半径外方向に向かって延在する平面部５６とを有するボディ３０を備え、前記ボディ３０に形成されるフランジ部６０を介してバルブ１２が圧縮流体の封入されたタンク１４へと装着されている。前記平面部５６には、弾性材料からなるシール部材４０が装着され、前記シール部材４０の内部には金属製材料からなるリング状の補強部材７６が設けられている。そして、バルブ１２が装着されたタンク１４に接続プラグ２０が連結される際、前記接続プラグ２０がシール部材４０へと押圧されて、圧縮流体の気密を保持している。
【選択図】図５

Description

本発明は、圧縮流体が封入されたタンクの開口部に一体的に装着され、弁体の開閉動作によって前記タンクの内部の圧縮流体を外部に導出するためのバルブに関する。

従来から、ガス等の圧縮流体が内部に封入されたタンクの開口部を開閉するためにバルブが用いられている。

このバルブは、例えば、タンクの開口部に装着され、略中央部に突出した円筒状の接続部が形成されている。前記接続部には、前記タンクからの圧縮流体が供給される機器等に接続するための継手が螺合されている。

接続部の内部には円筒状のバルブボディが装着され、前記バルブボディの内部には、開閉弁が軸線方向に沿って変位自在に設けられている。前記開閉弁は、ばね部材の弾発力によってバルブボディの上部と接続部との間に設けられたパッキンに着座して、タンクの内部の圧縮流体が外部に導出することを遮断している。そして、配管等が接続された継手が接続部へと螺合されることにより、前記継手の内部に設けられた突起によって開閉弁がパッキンより離間する方向に押圧されて弁開状態となり、前記タンクの内部の圧縮流体がバルブボディと開閉弁との間を通って継手から接続された機器等へと導出される（特許文献１参照）。

特開平８−３３８５９５号公報

ところで、特許文献１に係る従来技術においては、開閉弁をばね部材の弾発力によってパッキンに着座させ、タンクの内部に封入された圧縮流体の気密を保持しているが、継手に設けられた突起によって開閉弁を弁開状態としてバルブの内部に封入された圧縮流体を機器等へと供給する際に、圧縮流体の一部が継手と接続部との間隙より外部に漏出することが懸念される。

本発明は、前記の不具合を解消するためになされたものであり、圧縮流体の漏洩を確実に回避することができると共に、漏洩回避のためのシール部材が脱落することがないバルブを提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、圧縮流体が封入されたタンクの開口部に装着され、連結された接続部材を介して前記タンクの内部の圧縮流体を外部に導出するバルブにおいて、
前記タンクの内外を連通する貫通孔が形成された円筒部を有し、前記円筒部に前記接続部材が嵌合されるボディと、
前記円筒部に設けられ、ばね部材の弾発力によって弁座部に着座することで前記貫通孔を閉塞する弁体と、
前記円筒部の外周部に装着され、金属製材料からなるリング部材が内部に設けられた弾性材料からなるシール部材と、
を備え、
前記接続部材が前記円筒部に嵌合された際、前記接続部材の端面が前記シール部材に押圧されることで気密状態が確保されることを特徴とする。

本発明によれば、バルブが装着されたタンクに接続部材を連結し、弁体が弁座部より離間することにより前記接続部材を介してタンクの内部に封入された圧縮流体を接続部材側へと導出する。接続部材をタンクの円筒部に連結した際、前記接続部材の端面が、円筒部の外周部に装着されたシール部材に密着した状態となる。その際、シール部材の内部には、金属製材料からなるリング部材が設けられているため、前記シール部材の過剰な変形を抑制することができる。この結果、タンクと接続部材との間の気密性が確保され、タンク内の圧縮流体が漏洩することなく接続部材側に供給される。

一方、タンクを接続部材から離脱する際、前記ボディに装着されたシール部材の変形が金属製材料からなるリング体により抑制されており、前記円筒部とシール部材とが好適に密着した状態で保持されているため、前記圧縮流体が、前記円筒部とシール部材との間に浸入することを防止することができ、前記シール部材のボディからの脱落を回避することができる。

なお、リング部材の断面形状を円弧状に形成することにより、前記リング部材の強度が向上し、シール部材が接続部材の端面によって押圧された際の変形をより一層好適に抑制することが可能となる。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、バルブに接続部材を連結した際、シール部材が前記接続部材とボディとの間に密着した状態で挟持されることで気密性が十分に確保される一方、前記シール部材の内部には金属製材料からなるリング部材が設けられているため、前記シール部材の変形を抑制することができる。そのため、タンクを接続部材から離脱する際、圧縮流体がボディの円筒部とシール部材との間に浸入することを防止することができ、前記シール部材のボディからの脱落を回避することができる。

本発明に係るバルブについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

図１において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係るバルブ１２が圧縮流体の封入されたタンク１４に装着され、前記バルブ１２を介してタンク１４から装置１６へと前記圧縮流体を供給する流体供給機構を示す。

この流体供給機構１０は、圧縮流体（例えば、キセノンガス）が封入されたタンク１４と、前記タンク１４の開口部１８（図２参照）を閉塞するように装着されるバルブ１２と、前記バルブ１２に対して着脱自在に設けられる接続プラグ（接続部材）２０と、前記接続プラグ２０に接続された第１チューブ２２ａに接続される減圧弁２４と、前記第１チューブ２２ａを介してタンク１４からの圧縮流体が供給される装置１６（例えば、キセノンガス吸入装置）と、前記減圧弁２４と装置１６の間に第２及び第３チューブ２２ｂ、２２ｃを介して接続され、前記第１〜第３チューブ２２ａ〜２２ｃに流通する圧縮流体の連通・非連通状態を切り換える切換弁２６と、前記第１チューブ２２ａを流通する圧縮流体の圧力を検出する圧力検出手段２８（例えば、圧力センサ）とからなる。

このバルブ１２は、図３及び図４に示されるように、板状材により略円形状で中央部が膨出して形成されるボディ３０と、前記ボディ３０の略中央部に収納されるハウジング３２と、前記ボディ３０とハウジング３２との間に挟持される環状の弁座部３４と、前記ハウジング３２の内部に設けられ、ばね部材３６の弾発力の作用下に前記弁座部３４に押圧される弁体３８と、接続プラグ２０が前記ボディ３０に装着された際の気密を保持するシール部材４０とを備える。

ボディ３０の略中央部には、膨出した円筒部４２が形成され、前記円筒部４２の中央部には、前記円筒部４２の内部と外部とを連通する貫通孔４４が形成されている。また、円筒部４２の外周面には、雄ねじが刻設されたねじ部４６が形成され、前記ねじ部４６には、第１チューブ２２ａ（図１参照）が接続された接続プラグ２０が螺合される。

接続プラグ２０は金属製材料から形成され、その一端部側に設けられた接続ポート４８に第１チューブ２２ａが接続され、前記第１チューブ２２ａを介して減圧弁２４と接続されている。

接続プラグ２０の他端部側には、円筒状の挿入部５０が形成され、前記挿入部５０の内周面には雌ねじが刻設された螺合部５２が設けられている。そして、挿入部５０がバルブ１２の内部に挿入され、前記挿入部５０における螺合部５２が円筒部４２のねじ部４６へと螺合され、前記接続プラグ２０がバルブ１２に一体的に装着された状態となる。

挿入部５０の中央部には、細軸状のピン部５４が設けられ、前記ピン部５４と挿入部５０との間の連通路５５が接続ポート４８と連通している。

一方、ボディ３０における円筒部４２の外周部には、平面部５６が形成され、前記平面部５６の外周部から略鉛直に立ち上がる外壁部５８が形成されている。外壁部５８の端部には、外方向に向かって略円弧状にカールしたフランジ部６０が形成され、前記フランジ部６０の内部には、フッ素ゴム等の弾性材料からなる環状の弾性部材６２が装着されている。

そして、バルブ１２をボディ３０に装着する際に前記フランジ部６０をタンク１４の開口部１８に係合し、図示しない治具等によって前記フランジ部６０を開口部１８と一体的に加締めることにより、バルブ１２とタンク１４とを一体的に連結している。

その際、フランジ部６０の内部に設けられた弾性部材６２が、フランジ部６０とタンク１４の開口部１８との間に挟持されることにより、タンク１４の内部の圧縮流体が外部に漏出することが防止される。

ボディ３０の平面部５６には、中央部に形成された円筒部４２を中心として環状のシール部材４０が配設されている。このシール部材４０は、弾性材料（例えば、ＮＢＲ）からなり、中央部に円筒部４２が挿通される挿通孔６４が形成されると共に、シール部材４０の一方の面には、ボディ３０の平面部５６に当接する当接面６６が略平面状に形成されている。また、前記シール部材４０の当接面６６側の挿通孔６４には、面取部６８（図４参照）が形成されている。前記面取部６８を設けることにより、前記挿通孔６４を介してシール部材４０をボディ３０の円筒部４２へと好適に挿通させることができる。

一方、シール部材４０の他方の面には、径方向の略中央部に形成される頂部７０を境として挿通孔６４側に傾斜した第１傾斜面７２が形成されると共に、前記頂部７０を境として外周側に傾斜した第２傾斜面７４が形成されている。第１傾斜面７２と第２傾斜面７４とは、略同一の傾斜角度に形成されている。

また、シール部材４０の内部には、金属製材料からなるリング状の補強部材（リング部材）７６が内装されている。この補強部材７６は、断面略円弧状に湾曲して形成され、弾性部材６２の略中央部に内装されている。なお、補強部材７６は、断面略円弧状に湾曲したリング体に限定されるものではなく、断面略矩形状等のリング体であってもよい。また、補強部材７６が十分な剛性を有する場合には、平面状のリング体であってもよい。

この補強部材７６をシール部材４０に内装する場合には、図６に示されるように、先端部が円弧状に形成された複数の支持部７８を有する支持用治具８０によってリング状の補強部材７６を予め略水平に保持しておく。そして、支持用治具８０によって保持された補強部材７６を上下より挟み込むように弾性材料が充填される上型８２と下型８４とを型合わせする。その際、前記補強部材７６は、上型８２と下型８４との内部に充填されて成形されるシール部材４０の略中央部となる位置に配置されている。

次に、上型８２と下型８４の内部に補強部材７６が配置された状態で、前記上型８２と下型８４の内部に弾性材料を充填させて固化させることにより、前記補強部材７６が、シール部材４０の内部に略水平且つ略中央部に保持された状態で前記シール部材４０が成形される。なお、その際、シール部材４０の頂部７０が形成される面とは反対側の面には、補強部材７６を支持している支持部７８が挿通された成形穴８５が形成されている。

そして、前記上型８２を矢印Ａ方向へと移動させた後、プレート部８６を前記上型８２に向かって押圧して支持用治具８０を変位させることにより、成形穴８５を介して前記支持用治具８０の支持部７８によってシール部材４０が、下型８４の内部より該下型８４と離間する方向（矢印Ａ方向）へと押し出される。これにより、シール部材４０を下型８４から好適に取り出すことができる。

ハウジング３２は中空状に形成され、ボディ３０の円筒部４２の内部に一体的に装着されている。このハウジング３２には、該ハウジング３２の内部と外部とを連通する孔部８８が形成されると共に、前記ハウジング３２の内部には、軸線方向に沿って変位自在に弁体３８が設けられ、前記弁体３８とハウジング３２との間には、前記弁体３８を弁座部３４側へと付勢するばね部材３６が介装されている。

弁体３８は断面略Ｈ字状に形成され、環状に突出した着座部９０が円筒部４２の貫通孔４４側の内壁面とハウジング３２の開口端面との間に設けられた弾性材料からなる弁座部３４に着座・離間することにより、バルブ１２における圧縮流体の連通・非連通状態を切り換えている。また、着座部９０の内周側には、該着座部９０より所定深さだけ下方に窪んだ受圧部９２が形成されている。

本発明の実施の形態に係るバルブ１２は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。なお、圧縮流体（例えば、キセノンガス）が封入されたタンク１４の開口部１８にバルブ１２が装着され、前記バルブ１２の内部に設けられる弁体３８が弁座部３４に着座して、前記タンク１４の内部の圧縮流体が外部に導出しない状態を初期位置として説明する。

初期位置において、例えば、キセノンガス吸入装置等の装置１６に固定された接続プラグ２０に対して、バルブ１２が装着されたタンク１４を対向する位置とし、前記接続プラグ２０における挿入部５０の内部にバルブ１２の円筒部４２を挿入する。そして、タンク１４を回転させることにより、前記円筒部４２のねじ部４６を前記挿入部５０の螺合部５２へと螺合させる（図３参照）。なお、前記とは反対に、バルブ１２が装着されたタンク１４を固定して、接続プラグ２０側を回転させるようにしてもよい。

そして、接続プラグ２０の挿入部５０にバルブ１２を介して螺合されたタンク１４をさらに回転させ、前記バルブ１２を接続プラグ２０に接近させる方向（矢印Ａ方向）に変位させることにより、接続プラグ２０の螺合部５２とバルブ１２の円筒部４２とが確実に螺合され、バルブ１２が装着されたタンク１４が接続プラグ２０に一体的に連結された状態となる。

ここで、タンク１４を回転させながら接続プラグ２０に装着する際、バルブ１２に装着されたシール部材４０が、挿入部５０の端面である押圧面９４に向かって徐々に接近する方向（矢印Ａ方向）に変位し、前記シール部材４０の頂部７０が、前記タンク１４の矢印Ａ方向への変位作用下に挿入部５０の押圧面９４に当接した後に徐々に押圧されていく。

その際、シール部材４０には、その略中央部に金属製材料からなる補強部材７６が内装されているため、前記シール部材４０の変形が抑制される。詳細には、シール部材４０に軸線方向（矢印Ｂ方向）に押圧力が付与された際、前記シール部材４０が、頂部７０を中心として第１傾斜面７２側及び第２傾斜面７４側へとそれぞれ流動するように押し潰されて変形し、接続プラグ２０の挿入部５０によって押圧されたシール部材４０の第１及び第２傾斜面７２、７４が略平面状となる。このとき、リング状の補強部材７６がシール部材４０に内装されているため、シール部材４０の外壁部５８側への変形が抑制される。

従って、接続プラグ２０が、バルブ１２に完全に装着された状態において、ねじ部４６の外周面とシール部材４０の挿通孔６４の内周面との間に間隙が生じることがない。

次に、バルブ１２を介してタンク１４と接続プラグ２０とが一体的に連結された状態で、前記接続プラグ２０に設けられた切換機構（図示せず）を介して接続プラグ２０のピン部５４をバルブ１２の弁体３８に向かって変位させる。

ピン部５４は、図５に示されるように、弁体３８の受圧部９２と対向する位置に設けられているため、前記ピン部５４の変位作用下に該ピン部５４の先端によって弁体３８がタンク１４側（矢印Ｂ方向）へと押圧される。そのため、弁体３８の着座部９０が弁座部３４より離間し、ボディ３０の貫通孔４４を介してハウジング３２の内部と接続プラグ２０の内部とが連通した状態となる。

これにより、タンク１４の内部の圧縮流体が、ハウジング３２に形成された孔部８８から弁体３８とハウジング３２の内壁面との間を通って、ボディ３０の貫通孔４４より接続プラグ２０の連通路５５へと導出される。そして、前記連通路５５に導出された圧縮流体が、接続ポート４８から該接続ポート４８に接続された第１チューブ２２ａへと流通し、減圧弁２４によって所望の圧力値へと調圧された後、図示しないコントローラからの制御信号に基づいて弁開状態となった切換弁２６を介して装置１６へと供給される。

その際、シール部材４０が接続プラグ２０によって押圧され、該接続プラグ２０の押圧面９４とバルブ１２の平面部５６との間に密着するように挟持されているため、前記接続プラグ２０とバルブ１２との間の気密を好適に保持することができ、前記貫通孔４４を介してハウジング３２から接続プラグ２０へと供給される圧縮流体が、接続プラグ２０とバルブ１２との螺合部位等を介して外部に漏出することを防止することができる。

なお、第１チューブ２２ａから分岐して設けられた圧力検出手段２８（例えば、圧力センサ）によって、前記第１チューブ２２ａの内部を流通する圧縮流体の圧力が常に検出され、タンク１４の内部に残存する圧縮流体の量を確認している。すなわち、タンク１４内の圧縮流体の残量が多い場合には、前記圧力検出手段２８によって第１チューブ２２ａ内を流通する圧縮流体の圧力値が大きく検出され、前記タンク１４内の圧縮流体の残量が少なくなってきた場合には、前記圧力検出手段２８によって検出される第１チューブ２２ａ内を流通する圧縮流体の圧力値が徐々に小さくなる。

次に、例えば、タンク１４から圧縮流体が供給されている装置１６の使用を終了し、圧縮流体がタンク１４内に残存した状態で前記タンク１４を接続プラグ２０から一旦取り外す場合について説明する。

その際には、先ず、図示しないコントローラからの制御信号に基づいて弁開状態となっている切換弁２６を弁閉状態へと切り換え、第１〜第３チューブ２２ａ〜２２ｃを介して接続された装置１６とタンク１４との連通状態を遮断する。

この場合、切換弁２６が弁閉状態に切り換えられ、タンク１４と装置１６との間における圧縮流体の連通状態が遮断されているが、前記切換弁２６とタンク１４との間に接続された第１及び第２チューブ２２ａ、２２ｂ及び接続プラグ２０の内部には、圧縮流体が所定圧を有した状態で残存している。

そこで、圧縮流体が所定量だけ内部に残存しているタンク１４を、接続プラグ２０に対して前記とは反対方向に回転させることにより、前記接続プラグ２０の挿入部５０に螺合されていたバルブ１２の円筒部４２を介してタンク１４が接続プラグ２０から徐々に離間する方向（矢印Ｂ方向）に変位する。

その際、前記接続プラグ２０に接続された第１及び第２チューブ２２ａ、２２ｂの内部と接続プラグ２０との内部に残存していた圧縮流体の圧力が、螺合されている前記螺合部５２の雌ねじと円筒部４２のねじ部４６との間の間隙を介して接続プラグ２０側からバルブ１２側に印加される。

その場合、シール部材４０の内部に設けられた補強部材７６によって前記シール部材４０の変形が抑制されているため、接続プラグ２０によってシール部材４０が押し潰された際に、該シール部材４０の挿通孔６４が円筒部４２の外周面より離間することがなく、シール部材４０と円筒部４２とが好適に密着した状態で保持されている。このため、接続プラグ２０側からバルブ１２側へと漏出した圧縮流体が、前記挿通孔６４と円筒部４２との間を介して前記ボディ３０の平面部５６とシール部材４０の当接面６６との間に浸入することがない。従って、シール部材４０が圧縮流体によって平面部５６より離間する方向（矢印Ａ方向）へと押し上げられることがなく、前記シール部材４０のボディ３０からの脱落を回避することができる。

以上のように、本実施の形態では、バルブ１２の平面部５６に弾性材料からなる環状のシール部材４０を設け、前記バルブ１２が装着されたタンク１４を接続プラグ２０へと一体的に装着した際に、前記シール部材４０を、バルブ１２の平面部５６と接続プラグ２０の挿入部５０との間に挟持している。

そして、シール部材４０の略中央部には、金属製材料からなるリング状の補強部材７６が設けられているため、前記シール部材４０の第１及び第２傾斜面７２、７４が、接続プラグ２０の挿入部５０によって押圧された際の変形を抑制することができる。そのため、接続プラグ２０による押圧作用下にシール部材４０における第１及び第２傾斜面７２、７４近傍の肉が流動して、前記接続プラグ２０の外周側へと回り込むような変形を抑制することができると共に、それに伴って、ボディ３０の円筒部４２とシール部材４０の挿通孔６４とが変形作用下に離間することがない。

従って、例えば、タンク１４を接続プラグ２０から取り外す際、前記接続プラグ２０と切換弁２６との間に残存した圧縮流体が、前記接続プラグ２０側からバルブ１２の内部へと浸入した場合においても、前記シール部材４０が挿通孔６４を介してボディ３０の円筒部４２に好適に密着した状態で保持されているため、前記圧縮流体が挿通孔６４と円筒部４２との間の間隙を介してシール部材４０と平面部５６との間に浸入することがない。その結果、前記シール部材４０が圧縮流体によってボディ３０から離間する方向（矢印Ａ方向）に押し上げられることを防止することができ、タンク１４を接続プラグ２０より取り外す際に、シール部材４０がバルブ１２より脱落することを回避することができる。

なお、ボディ３０に装着されたシール部材４０は、圧縮流体によって該バルブ１２から離間する方向（矢印Ａ方向）に変位することがなく好適にバルブ１２の平面部５６に装着された状態で保持されているため、前記シール部材４０の当接面６６とバルブ１２の平面部５６との間に接着剤等を使用し、前記バルブ１２にシール部材４０を固定する必要がない。

また、バルブ１２の平面部５６に金属製材料からなるリング状の補強部材７６が内装された環状のシール部材４０を設け、前記シール部材４０を、バルブ１２の平面部５６と接続プラグ２０の挿入部５０との間に挟持することにより、タンク１４の内部に封入された圧縮流体が、弁体３８が弁座部３４より離間してバルブ１２を介して接続プラグ２０へと供給される際に、シール部材４０によって好適且つ確実に圧縮流体の気密を保持することができる。

本発明の実施の形態に係るバルブが装着されるタンクが組み込まれた流体供給機構のブロック説明図である。 図１のバルブがタンクの開口部に装着された状態を示す一部省略縦断面図である。 図２のバルブの近傍の拡大縦断面図である。 図３のシール部材の一部切欠斜視図である。 図３のバルブの弁開状態を示す拡大縦断面図である。 図４のシール部材の内部に補強部材を一体的に成形する際の概略説明図である。

符号の説明

１０…流体供給機構 １２…バルブ
１４…タンク １６…装置
１８…開口部 ２０…接続プラグ
２６…切換弁 ２８…圧力検出手段
３０…ボディ ３２…ハウジング
３４…弁座部 ３６…ばね部材
３８…弁体 ４０…シール部材
４２…円筒部 ５４…ピン部
５６…平面部 ６０…フランジ部
６４…挿通孔 ６６…当接面
７０…頂部 ７２…第１傾斜面
７４…第２傾斜面 ７６…補強部材
７８…支持部 ８０…支持用治具
９４…押圧面

Claims (2)

1. 圧縮流体が封入されたタンクの開口部に装着され、連結された接続部材を介して前記タンクの内部の圧縮流体を外部に導出するバルブにおいて、
   前記タンクの内外を連通する貫通孔が形成された円筒部を有し、前記円筒部に前記接続部材が嵌合されるボディと、
   前記円筒部に設けられ、ばね部材の弾発力によって弁座部に着座することで前記貫通孔を閉塞する弁体と、
   前記円筒部の外周部に装着され、金属製材料からなるリング部材が内部に設けられた弾性材料からなるシール部材と、
   を備え、
   前記接続部材が前記円筒部に嵌合された際、前記接続部材の端面が前記シール部材に押圧されることで気密状態が確保されることを特徴とするバルブ。
2. 請求項１記載のバルブにおいて、
   前記リング部材は、断面形状が円弧状に形成されることを特徴とするバルブ。
   
   

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