JP2006052776A - 容器弁とガス容器およびそれらの接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】優れたシール性能を発揮でき、しかも、部品点数を少なくして安価に実施できるうえ、容器弁とガス容器との取外し作業や組付け作業を簡略にできるようにする。
【解決手段】ガス容器(１)の容器首部(２)に形成した容器口(３)へ、容器弁(４)のハウジング(６)に形成した脚部(５)を螺着する。この脚部(５)にＯリング(18)を外嵌し、このＯリング(18)を容器口(３)の内周面に当接する。容器首部(２)の外端面(21)と対向するハウジング(６)の座面部分(22)に、脚部(５)を取り囲む幅狭の環状接合部(23)を形成する。容器弁(４)をガス容器(１)へ装着することにより、この環状接合部(23)を容器首部(２)の外端面(21)へ押圧させる。環状接合部(23)の断面形状は、容器首部(２)の外端面(21)と当接する角部(26)を備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、高圧ガス等を貯蔵するガス容器とその容器首部に螺着する容器弁に関し、さらに詳しくは、優れたシール性能を発揮でき、しかも、部品点数を少なくして安価に実施できるうえ、容器弁とガス容器との取外し作業や組付け作業を簡略にできる、容器弁とガス容器およびそれらの接続構造に関する。

高圧ガスを貯蔵したガス容器に容器弁の脚部を螺着する場合、テーパーネジ接続とストレートネジ接続とがある。テーパーネジ接続は、容器弁の脚部に形成した雄ネジ部を容器口に形成した雌ネジ部に螺着する際に、いずれか一方のネジ部を圧潰することでシール性を維持することから、ガス容器を再検査する際などにガス容器内面の点検や洗浄を行うため容器弁の離脱を必要とするようなガス容器には、使用できない。

そこで、再検査を行って繰り返し使用するガス容器では、容器弁の脚部をストレートネジ接続することが多い。この場合、ガス容器の容器首部端面と対向する容器弁のハウジングの座面部分との間に、Ｏリングを介在させてシールするようにしている。

しかし近年、ガス容器の貯蔵圧力(充填圧力)は、例えば３５ＭＰａ等の高圧化が求められており、ガス容器の容器首部端面と容器弁側の座面との間に装着した上記のＯリングでは、そのシール径が大きいため容器内圧力による上記のストレートネジに加わる力が大きくなる。そこで、ガス容器の容器首部と容器弁の脚部とのネジ強度を高める必要があるが、容器弁の脚部を大径にすると上記のＯリングのシール径が一層大きくなり、さらにネジ強度を高める必要を生じるという問題がある。

また、上記のガス容器に貯蔵されるガスが水素やヘリウム等の分子量の小さなガスの場合、貯蔵圧力が高圧になるとそのガスがＯリング内を透過して漏れ易くなり、シール性能を高く維持できないという問題もあった。

そこで従来、上記の問題点を解消するため、容器弁とガス容器の接続構造にＯリングとガスケットとからなる二重シール構造を採用することが提案されている(例えば、特許文献１参照。)。即ち、この従来技術では、容器弁の脚部にＯリングを嵌着保持するとともに、容器首部の外端面とこれに対向するハウジングの座面部分との間にガスケット等の第２のシール部材を配置してある。

特開２００３−２７９０００号公報

上記の従来技術では、容器弁とガス容器との間のシール部として、Ｏリングとガスケットとの２種類のシール部材を用いており、部品点数が多くコスト高につくうえ部品管理が面倒である。しかも、このガスケットは容器首部と容器弁のハウジングとの間に配置しただけであるので、ガス容器内を洗浄する場合などに容器弁をガス容器から取り外すと、上記のガスケットが容器弁の脚部の周囲から簡単に抜け落ち易い。また、ガス容器への容器弁の組付作業においても、このガスケットを適正な装着位置に配置する必要があり、容器弁とガス容器との取外し作業や組付け作業が煩雑になる問題がある。

本発明の技術的課題は上記の問題点を解消し、優れたシール性能を発揮でき、しかも、部品点数を少なくして安価に実施できるうえ、容器弁とガス容器との取外し作業や組付け作業を簡略にできる、容器弁とガス容器およびそれらの接続構造を提供することにある。

本発明は上記の課題を解決するために、例えば、本発明の実施の形態を示す図１から図５に基づいて説明すると、次のように構成したものである。
即ち、本発明１は容器弁に関し、ハウジング(６)に形成した脚部(５)を、ガス容器(１)の容器首部(２)に形成された容器口(３)へ螺着する容器弁であって、上記の脚部(５)にＯリング(18)が外嵌されるＯリング装着部(19)を形成するとともに、容器首部(２)の外端面(21)と対向するハウジング(６)の座面部分(22)に、上記の脚部(５)を取り囲む幅狭の環状接合部(23)を形成し、ガス容器(１)へ装着することによりこの環状接合部(23)を上記の外端面(21)へ押圧するように構成したことを特徴とする。

また本発明２はガス容器に関し、容器首部(２)に形成した容器口(３)へ、容器弁(４)のハウジング(６)に形成された脚部(５)を螺着するガス容器であって、上記の容器口(３)の内周面にＯリング当接部(20)を形成するとともに、容器弁(４)のハウジング(６)の座面部分(22)と対向する容器首部(２)の外端面(21)に、上記の容器口(３)を取り囲む幅狭の環状接合部(23)を形成し、上記の容器弁(４)を装着することにより、この環状接合部(23)を上記の座面部分(22)へ押圧するように構成したことを特徴とする。

さらに本発明３は容器弁とガス容器との接続構造に関し、容器弁(４)のハウジング(６)に形成した脚部(５)を、ガス容器(１)の容器首部(２)に形成した容器口(３)へ螺着する、容器弁とガス容器との接続構造であって、上記の脚部(５)に外嵌したＯリング(18)を容器口(３)の内周面に当接するとともに、容器首部(２)の外端面(21)とこれに対向するハウジング(６)の座面部分(22)との少なくともいずれか一方に、上記の脚部(５)を取り囲む幅狭の環状接合部(23)を形成し、上記の容器弁(４)をガス容器(１)へ装着することにより、この環状接合部(23)を対向する他方の部材へ押圧するように構成したことを特徴とする。

上記のＯリングは脚部とこれを螺着する容器口との間に配置されるため、シール径を小径にすることができ、容器内圧力に起因して容器口や脚部のネジ部に加わる力を軽減させることができる。
一方、上記の環状接合部は、ガス容器の容器口に容器弁の脚部を螺着すると、対向する他方の部材に当接する。このとき、この環状接合部は幅狭であるため高い面圧で確りと押圧され、上記のＯリングとは別の、第２のシール部を形成する。

上記の環状接合部の断面形状は、対向する他方の部材と当接する角部を備えると、上記の容器口に脚部を螺着した際にこの角部が上記の他方の部材へ確りと喰い込み易く、より優れたシール性能を発揮できるので、好ましい。
なお、上記の環状接合部は、環状の突起や段部により形成することができる。この環状接合部の幅は、この環状接合部によるシール径(内径)の５分の１以下、好ましくは６分の１以下に設定される。環状接合部の幅がシール径の５分の１を超えると、脚部の雄ネジ部を確りと締付けて容器口へ螺合しても、この環状接合部での面圧を充分に高めることができず、高いシール性能を発揮することができない。

本発明は上記のように構成され作用することから、次の効果を奏する。

(１) 容器弁とガス容器との間は、Ｏリングによるシール部と環状接合部によるシール部とからなる二重シール構造となり、優れたシール構造を発揮することができる。またこの環状接合部からなるシール部は、金属部材同士を当接させて高い耐熱性と耐ブリスタ性を併せ持たせることができる。

(２) 二重シール構造でありながら、第２のシール部はハウジングや容器首部に形成された環状接合部で構成されることから、前記の従来技術と異なって、ガス容器や容器弁とは別体の部品点数を少なくすることができ、安価に実施できるうえ、容器弁とガス容器との取外し作業や組付け作業を簡略にすることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１と図２は本発明の第１実施形態を示し、図１はガス容器に容器弁を装着した状態の要部断面図、図２は図１のＡ部の拡大断面図である。

図１に示すように、このガス容器(１)の容器首部(２)に形成した容器口(３)に、容器弁(４)の脚部(５)が螺着固定されている。この容器弁(４)は、ハウジング(６)の図面上の下部に上記の脚部(５)が突設してあり、この脚部(５)の下面にガス入口(７)が開口してある。また上記のハウジング(６)の側部には出口ノズル(８)を突設してあり、その先端にガス出口(９)が開口してある。上記のハウジング(６)内には、上記のガス入口(７)とガス出口(９)との間に、入口路(10)と閉止弁(11)の閉止弁室(12)と出口路(13)とが順に形成してある。上記の閉止弁室(12)には閉止部材(14)が挿入してあり、この閉止部材(14)に連動連結された操作ハンドル(15)を操作することにより、この閉止部材(14)が閉止弁座(16)に対し進退移動して、この閉止弁(11)が開閉される。

次に、上記の容器弁(４)をガス容器(１)へ装着する接続構造と、そのシール構造とについて説明する。
上記の脚部(５)の周面にはストレート状の雄ネジ部(17)が刻設してあり、この雄ネジ部(17)を容器口(３)内面の雌ネジ部に螺合することで、容器弁(４)がガス容器(１)に装着される。
上記の脚部(５)には、上記の雄ネジ部(17)よりも基部側(図１における上方)にＯリング(18)が外嵌してあり、容器弁(４)をガス容器(１)に装着することで、上記のＯリング(18)を容器口(３)の内周面に当接してある。

即ち、図２に示すように、上記の脚部(５)の基部周囲にはＯリング装着部(19)が形成してあり、上記のＯリング(18)はこのＯリング装着部(19)に装着されている。一方、上記の容器口(３)の内周面には、上記のＯリング装着部(19)と対面する位置に段状のＯリング当接部(20)が形成してある。
上記の脚部(５)の周囲のハウジング(６)下面は、前記の容器首部(２)の外端面(21)と対向する座面部分(22)を構成するが、この座面部分(22)には、上記のＯリング装着部(19)に隣接させて、幅の狭い環状接合部(23)が下方に向けて突設してある。この環状接合部(23)は断面形状が三角形に形成してあり、図面上の下端に鋭角状の角部(26)を備える。

上記の脚部(５)の雄ネジ部(17)を上記の容器口(３)へ螺合して容器弁(４)を上記のガス容器(１)へ装着すると、上記のＯリング装着部(19)に装着されたＯリング(18)が上記のＯリング当接部(20)へ押圧され、これにより第１のシール部が形成される。上記の雄ネジ部(17)をさらに螺進させると、上記の環状接合部(23)が容器首部(２)の外端面(21)に当接し、環状接合部(23)下端の角部(26)が上記の外端面(21)へ食い込むように押圧され、これにより第２のシール部が形成される。そしてこの第２のシール部と上記の第１のシール部との２重シール構造により、ガス容器(１)の内部空間(24)が外部に対し確りと封止される。

上記の実施形態では上記の環状接合部(23)の断面形状を三角形に形成した。しかし本発明の環状接合部(23)は特定の断面形状に限定されず、断面形状が矩形や台形などであってもよい。この環状接合部(23)は、上記のＯリング装着部(19)から多少離れた位置に設けることも可能である。但し、この環状接合部(23)を脚部(５)に近接させて設けると、この環状接合部(23)によるシール径を小さくできるので好ましい。特に上記の第１実施形態のように、この環状接合部(23)をＯリング装着部(19)に隣接させて設けると、上記のＯリング(18)がこの環状接合部(23)に支持されるのでバックアップリングを省略することも可能となり、より好ましい。

さらに本発明では、各部品の構造や形状は上記の第１実施形態のものに限定されず、例えば次のように変更することができる。
例えば図３(ａ)に示す第１変形例のように、Ｏリング装着部(19)へＯリング(18)とともに、バックアップリング(25)を配置する。なお、このバックアップリング(25)は、Ｏリング(18)の上下両方に配置してもよい。
例えば図３(ｂ)に示す第２変形例のように、上記の脚部(５)の周面に溝状のＯリング装着部(19)を凹設し、このＯリング装着部(19)にＯリング(18)とバックアップリング(25)を装着、或いはＯリング(18)のみを装着する。

図４は本発明の第２実施形態を示し、この第２実施形態では、環状接合部(23)をハウジング(６)の下面のうち、脚部(５)の基部周囲に形成した段部で構成してある。この段部からなる環状接合部(23)は、容器首部(２)の外端面(21)に対する面圧が充分に高くなるように幅が狭く形成してある。また、この環状接合部(23)下面の周縁部には上記の外端面(21)と接当するエッジ状の角部(26)が形成してある。この環状接合部(23)が上記の外端面(23)と接触する幅は、この環状接合部(23)によるシールの内径の、即ち、図４において、容器首部(２)の外端面(21)に開口する容器口(３)の内径の、５分の１以下、好ましくは６分の１以下に形成されている。例えば、外端面(21)に開口する容器口(３)の内径が２０mmである場合、この環状接合部(23)の幅が５mm以上にされるとシール性能を充分に高めることができず、通常、この幅は４mm以下に、例えば３.２mm程度に形成される。なお、上記の環状接合部(23)はＯリング装着部(19)に隣接させて設けてあり、この実施形態ではこのＯリング装着部(19)にＯリング(18)とバックアップリング(25)とが装着してあるが、このバックアップリング(25)は省略することも可能である。その他の構成は上記の第１実施形態と同様であり、同様に作用するので説明を省略する。

上記の第１実施形態や第２実施形態では、上記の環状接合部を容器弁のハウジングに形成した。しかし本発明ではこの環状接合部を、ガス容器の容器口の外端面に形成することも可能である。
即ち、図５に示す本発明の第３実施形態では、容器弁(４)のハウジング(６)の座面部分(22)と対向する、ガス容器(１)の容器首部(２)の外端面(21)に、Ｏリング当接部(20)と隣接させて、断面形状が三角形の環状接合部(23)を上向きに突設してあり、その上端に上記の座面部分(22)と当接する鋭角状の角部(26)を備える。その他の構成は上記の第１実施形態と同様であり、同様に作用するので説明を省略する。

なお、この第３実施形態や上記の第２実施形態においても、前記の第１実施形態と同様の変更が可能であることはいうまでもない。
また、上記の各実施形態で説明した各部の形状や構造は、本発明の技術的思想を具体化するために例示したものであり、環状接合部の断面形状やその形成位置、Ｏリング装着部やＯリング当接部の形成位置、Ｏリングの形状、バックアップリングの使用の有無、容器弁やガス容器の形状、構造、貯蔵ガスの種類などを、これらの実施形態や特定のものに限定するものではなく、本発明の特許請求の範囲内において種々の変更を加え得るものである。

本発明の容器弁とガス容器およびそれらの接続構造は、優れたシール性能を発揮でき、しかも、部品点数を少なくして安価に実施できるうえ、容器弁とガス容器との取外し作業や組付け作業を簡略にできるので、水素ガスなどを高圧で貯蔵するガス容器とこれに装着される容器弁に特に好適であるが、他の容器弁とガス容器に用いてもよいことはいうまでもない。

本発明の第１実施形態を示す、ガス容器に容器弁を装着した状態の要部断面図である。 図１のＡ部の拡大断面図である。 第１実施形態の変形例を示し、図３(ａ)は第１変形例の環状接合部近傍の拡大断面図、図３(ｂ)は第２変形例の環状接合部近傍の拡大断面図である。 本発明の第２実施形態を示す、環状接合部近傍の拡大断面図である。 本発明の第３実施形態を示す、環状接合部近傍の拡大断面図である。

符号の説明

１…ガス容器
２…容器首部
３…容器口
４…容器弁
５…脚部
６…ハウジング
18…Ｏリング
19…Ｏリング装着部
20…Ｏリング当接部
21…容器首部(２)の外端面
22…座面部分
23…環状接合部
26…角部

Claims (9)

1. ハウジング(６)に形成した脚部(５)を、ガス容器(１)の容器首部(２)に形成された容器口(３)へ螺着する容器弁であって、
   上記の脚部(５)にＯリング(18)が外嵌されるＯリング装着部(19)を形成するとともに、容器首部(２)の外端面(21)と対向するハウジング(６)の座面部分(22)に、上記の脚部(５)を取り囲む幅狭の環状接合部(23)を形成し、ガス容器(１)へ装着することによりこの環状接合部(23)を上記の外端面(21)へ押圧するように構成したことを特徴とする、容器弁。
2. 上記の環状接合部(23)の断面形状が、容器首部(２)の外端面(21)と当接する角部(26)を備える、請求項１に記載の容器弁。
3. 上記の環状接合部(23)を環状の突起または段部により形成した、請求項１または請求項２に記載の容器弁。
4. 容器首部(２)に形成した容器口(３)へ、容器弁(４)のハウジング(６)に形成された脚部(５)を螺着するガス容器であって、
   上記の容器口(３)の内周面にＯリング当接部(20)を形成するとともに、容器弁(４)のハウジング(６)の座面部分(22)と対向する容器首部(２)の外端面(21)に、上記の容器口(３)を取り囲む幅狭の環状接合部(23)を形成し、上記の容器弁(４)を装着することにより、この環状接合部(23)を上記の座面部分(22)へ押圧するように構成したことを特徴とする、ガス容器。
5. 上記の環状接合部(23)の断面形状が、上記の座面部分(22)と当接する角部(26)を備える、請求項４に記載のガス容器。
6. 上記の環状接合部(23)を環状の突起または段部により形成した、請求項４または請求項５に記載のガス容器。
7. 容器弁(４)のハウジング(６)に形成した脚部(５)を、ガス容器(１)の容器首部(２)に形成した容器口(３)へ螺着する、容器弁とガス容器との接続構造であって、
   上記の脚部(５)に外嵌したＯリング(18)を容器口(３)の内周面に当接するとともに、
   容器首部(２)の外端面(21)とこれに対向するハウジング(６)の座面部分(22)との少なくともいずれか一方に、上記の脚部(５)を取り囲む幅狭の環状接合部(23)を形成し、
   上記の容器弁(４)をガス容器(１)へ装着することにより、この環状接合部(23)を対向する他方の部材へ押圧するように構成したことを特徴とする、容器弁とガス容器との接続構造。
8. 上記の環状接合部(23)の断面形状が、対向する他方の部材と当接する角部(26)を備える、請求項７に記載の容器弁とガス容器との接続構造。
9. 上記の環状接合部(23)を環状の突起または段部により形成した、請求項７または請求項８に記載の容器弁とガス容器との接続構造。

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