JP2007514894A - 調整された高圧及び低圧回路コントロール手段を備えた膨張弁ブロック - Google Patents

Abstract

本発明は、ガス供給入口が開かれ閉じられた時に、高圧回路（３）と低圧回路（４）とが装置の耐侵入性を最もよく保障する順序を用いて自動的にコントロールされるように、高圧回路（３）と低圧回路（４）とを分離するための調整手段（８）を備えている膨張弁ブロックに関する。

Description

本発明は、流体の圧力と流速とがコントロールされること又は調整されることを可能にし、正確な組成のガスの供給に特に良く適している膨張弁ブロックに関する。

膨張弁は、ガスを輸送圧力又は貯蔵圧力から使用圧力へと導くために一般に用いられている。膨張弁が供給するガスの化学的な組成に与える影響（impact）に対するコントロールは、重要である。膨張弁は、膨張弁を通過するガスの組成に影響を有することが知られているからである。この影響は、実験室におけるガスと分析ガスとエレクトロニクスにおいて用いられるガスのように、組成が正確に知られている必要があり、純度が厳密に保存される必要があるガス又はガス混合物を用いる時、有害な影響である。膨張弁は、また、他のガスと混合された時、又は、周囲の空気と混合された時に危険が存在し得るガスに対しても影響を持ちうる。あらゆる危険な混合を避けるためにガスの供給をコントロールする必要がある。例えば、周囲の空気と爆発性の混合物を形成し得る水素又はアセチレンのような燃料ガスの場合にこのことはあてはまる。膨張弁によるガスの供給が中断された時に、供給されたガスの汚染も起こっている。膨張弁の高圧の上流側の回路が閉じられ、低圧の下流側の回路への供給が停止され、周囲の空気又は他の物質がこの低圧の回路と測定及び安全のための付属品とに入り得る。

膨張弁は、複雑な装置であり、高圧回路と低圧回路とを有し、これら回路は、チャンバと、ダクトと、調節器（シャッター、ダイアフラム、蛇腹又はピストン）と、圧力計と、安全手段（バルブ、破裂板（rupture disk）など）を備えている。供給されているガスの純度をコントロールするための既知の技術は、例えば、
封止技術の選択、膨張バルブの本体、封止部分及び調節器のために用いられている材料の選択（エラストマーのダイアフラム又は金属の蛇腹）
表面の質と、すすぎ及びパッシベーションの手続きと、組み立て状態とのコントロール
死体積（dead volume）の減少
クリーニングのタイプ
である。

汚染の危険を避けるために特別なガス供給手続き（パージング（purging）、圧縮及び膨張によるすすぎ、操作手続き）、しかし、これらは、しばしば冗長であり、骨が折れ、操作上の誤りが起こり得る。

最終的に、好ましくない侵入による低圧回路の汚染を防止するために、膨張弁の出口にガス戻り防止装置が設置されることができる。しかし、この解決法は、供給回路における圧力の低下をもたらし、このような装置において用いられている封止の解決法は、気体の微侵入（microingress）に対する保障をしない（１０^７ｍｂａｒ・ｌ／ｓ）。

本発明の１つの目的は、ガスの組成を変更することなくガスが供給されることを可能にする膨張弁を提案することである。

本発明の他の目的は、膨張弁の閉鎖又は解放の時においてさえガスの組成の変更をすることなくガスが供給されることを可能にする膨張弁を提案することである。

本発明の他の目的は、ガスの組成の変更をすることなくガスが供給されることを可能にし、使用があらゆる操作上の間違いを引き起こさない膨張弁を提案することである。

これらの目的のために、本発明は、ガスの供給を開く時と、ガスの供給を閉じる時に、高圧回路と低圧回路とが装置に可能な限り最もよい耐侵入性（immunity）を保障する順序において組織的に支配されるように、この高圧回路と低圧回路とを分離するための組織だった手段を膨張弁に設けることにある。

したがって、本発明は、まず第一に
少なくとも１つの流体入口開口と少なくとも１つの流体出口開口との間に少なくとも１つの内部の流体の通路が、中に形成されている本体と、
前記内部の流体の通路の少なくとも部分に配置された少なくとも１つの流体の圧力コントロール手段とを具備し、前記圧力コントロール手段と流体入口開口との間の前記内部の流体の通路は、上流側回路を形成し、前記圧力コントロール手段と流体出口開口との間の前記内部の流体の通路は、下流側回路を形成し、
前記下流側回路の少なくとも部分に配置された少なくとも１つの第１の流体流速のコントロール手段と、
前記上流側回路の少なくとも部分に配置された少なくとも１つの第２の流体流速のコントロール手段と、
流体が前記通路の中を流させるための少なくとも１つの命令手段とをさらに具備し、
この命令手段は、操作者が前記通路の中に流体の供給を命令する時に、前記第２のコントロール手段による前記上流側回路の開放が、前記第１のコントロール手段による前記下流側回路の開放の前に起こり、操作者が前記通路の中の流体の供給の停止を命令する時に、前記第１のコントロール手段による前記下流側回路の閉鎖が、前記第２のコントロール手段による前記上流側回路の閉鎖の前に起こるように、前記第１及び第２の流速のコントロール手段と協働している、流体の圧力又は流速をコントロールし、又は、調整するための膨張弁ブロックに関する。

前記流速のコントロール手段は、前記上流側回路又は下流側回路のいずれか一方で前記内部の通路が開かれることと、閉じられることとを可能にしている。前記上流側回路の少なくとも一部分に配置されている前記第２の流体流速のコントロール手段は、軸方向に動くシャッターを備えた弁であることができる。このタイプの流速のコントロール手段は、この動きに従って上流側回路の中の前記内部の流体の通路の断面がプラグで塞がれ又は開かれることを可能にしている。

好ましくは、前記下流側回路の少なくとも一部分に配置されている前記第１の流体流速のコントロール手段は、シリンダであり、このシリンダを通って、ダクトが放射方向に開けられており、このシリンダは、前記膨張弁ブロックの本体の中の穴の中に位置されている。前記シリンダは、この軸方向の方向に従って、
前記ダクトの一端が前記下流側回路と協働しており、ダクトの他端が膨張弁ブロックの前記出口開口と協働している時、前記下流側回路を前記流体出口開口との連通に置くことか
又は、前記下流側回路と、膨張弁の前記出口開口との連通を閉じることのいずれか一方を可能にしている。

本発明の好ましい実施の形態に係われば、前記シリンダの底面の１つは、上流側回路の少なくとも一部分に配置されている前記第２の流体のコントロール手段の軸方向に動くシャッターである。この好ましい実施の形態において、前記第１及び第２の流体流速のコントロール手段は、前記シリンダの中で結合されており、
前記第１の手段は、ダクトによって放射方向に穴を貫通された前記シリンダの部分に対応しており、
前記第２の手段は、前記シリンダの底面に対応している。

本体の前記内部の通路の中の流体の循環を支配するための手段は、回転させることが同時にシャッターの軸方向の並進運動とシリンダの周りの回転とを引き起こすように、前記シリンダ／シリンダ及び前記シャッターと協働するねじであることができる。

前記シリンダ／シリンダの表面は、前記プラグ／シリンダと膨張弁の前記本体との間の封止を与える材料により覆われていることができる。

前記シリンダの底面は、環状の周囲の周りにくり抜かれ、封止部分が、この環の中に位置されることができる。

前記圧力コントロール手段は、少なくとも１つのシャッター並びに／もしくは少なくとも１つのばねを有することができ、又は、この圧力コントロール手段は、少なくとも１つのシャッターに作用する圧力緩和ねじ又はカムを有することができる。

前記ブロックは、操作者により少なくとも流体流速の開放位置と少なくとも１つの流体流速の閉鎖位置との間で操作されることができ、前記命令手段に作用する、駆動レバーを有することができる。

本発明は、また、上で規定されたような膨張弁ブロックを備えた加圧された流体の容器、特に、ガスシリンダ、に関する。

本発明は、また、膨張弁ブロックの中を流体を供給するための方法に関し、この膨張弁ブロックは、上流側回路と、この上流側回路の中の圧力よりも中の圧力が低い下流側回路とを有し、前記膨張弁ブロックにおいて操作者が流体の供給を命令すると、前記上流側回路の開放は、前記下流側回路の開放よりも前に起こっている。

本発明は、最終的に、膨張弁ブロックの中の流体の供給を止めるための方法に関し、この膨張弁ブロックは、上流側回路と、この上流側回路の中の圧力よりも中の圧力が低い下流側回路とを有し、前記膨張弁ブロックにおいて、操作者が流体の供給の停止を命令すると、前記下流側回路の閉鎖が前記上流側回路の閉鎖よりも先に起こっている。

実際上、本発明の解決方法は、本発明が、添付された図を参照して以下で操作方法が説明される膨張弁を提案することである。

前記膨張弁は、中に少なくとも１つの内部の通路２が形成されている本体１を有している。この通路２は、前記膨張弁ブロックが固定されている、容器の側面と一般的に協働している入口開口３と、ガス分配手段と一般的に協働している出口開口４とを有している。前記膨張弁は、前記内部の通路２を通って流れている流体の圧力をコントロールするための手段５を有している。この圧力コントロール手段５と入口開口３との間に位置されている上流側回路２ａの中で、流体は高い圧力を有している。この圧力コントロール手段５と出口開口４との間に位置されている下流側回路２ｂの中で、前記流体は、上流での圧力よりも低い圧力を有している。前記圧力コントロール手段５は、前記開口３からの流体の圧力が下げられることを可能にしている。ここにおける圧力コントロール手段は、ねじ６により動かされる膨張弁シャッター５である。この膨張弁シャッターの後ろには、前記膨張弁の高圧チャンバ１７があり、これは、前記膨張弁の低圧チャンバ１８に開いている。前記弁シャッター１５は、このシャッター５とパッキン１９との結合された効果が膨張弁の前記高圧チャンバ１７と低圧チャンバ１８との間の封止を与えるように、このパッキン１９に接触している。前記弁シャッター５の下流側端は、ダイアフラム２０に接触し、このダイアフラム２０自身は、ねじ６により圧縮されているばね２２の効果の下のプレート２２により押されている。前記低圧チャンバ１８の中の圧力が設定点の値よりも下の時、前記ばね２２とプレート２１との組合せは、前記シャッター５を押し戻している。後者は、したがって、前記パッキン１９から離れて動いて、ガスが前記高圧チャンバ１７から低圧チャンバ１８に通過することを可能にしている。その結果、前記チャンバ１８の中の圧力が上昇する。前記低圧チャンバ１８の中の圧力が設定点の値に到達するとすぐに、前記ダイアフラム２０は、ピストン２１を押し戻し、前記シャッター５は、ガスの通過を閉鎖するように前記パッキン１９との接触に戻る。前記ねじ６は、前記設定点の値、したがって、供給されているガスに対する所望の圧力を設定するように調整されている。コントロールは、前記下流側回路２ｂの圧力計１５から圧力を読むことにより可能である。フィルタ７が、前記膨張弁シャッター５と接触させて位置されることができる。シリンダ８は、前記上流側回路２ａと下流側回路２ｂとの中を流れている流体流速をコントロールする機能を結合させている。実は、このシリンダは、ダクト９により、ダクト９の端部の一方が前記上流側回路２ｂと連通している時、このダクトの他方の端部が前記出口開口４と連通しているように、放射方向に穴を貫通されている。加えて、このシリンダ８は、前記上流側回路２ａと同じ端部に位置されている、このシリンダの端部１０がこの上流側回路を閉じるか閉じないかいずれか一方であるように、このシリンダ１０の軸に沿って並進運動をすることができる。前記プラグを操作するための前記命令手段は、ねじ１１であり、このねじ１１は、
回転されることにより、前記開口４と回路２ｂとの間の連通を可能にするか妨げるかのいずれか一方であるように、前記ダクト９を位置させ、
このねじ１１の並進運動を通して、前記上流側回路２ａを閉じ又は開いている。

前記ねじのピッチは、操作者が前記通路２の中への流体の供給を命令し始める時に、操作者は前記ねじ１１を以下のようになるよう緩めるように、固定される必要がある。

第１に、前記ねじの並進運動は、このシリンダ８の前記底面１０が動くことを可能にし、流体が前記回路２ａの中を前記膨張弁シャッター６に向かって通過することを可能にするために十分前記シリンダ８を軸方向に動かし、前記ねじの回転が、同時に前記シリンダが前記開口４と回路２ｂとの連通を可能にするために十分な角度を回転させない。

第２に、前記ねじの並進運動は、流体が前記回路２ａの中を前記膨張弁シャッター６に向かって通過することを可能にするために、軸方向に前記シリンダ８を動かし続け、同時に、前記ねじの回転は、前記シリンダが前記開口４と回路２ｂとの間の連通を可能にするために十分な角度だけ回転されることを可能にしている。

結果として、まず、供給されるガスは、前記上流側回路２ａと下流側回路２ｂとを、シリンダ８の所まで循環し、それから、前記ガスは、シリンダ８の前記ダクト９の中を流れ、前記膨張弁の外に供給されることができる。

同様に、操作者が前記通路２の中の流体の供給の閉鎖を命令し始める時、操作者は、前記ねじ１１を以下のようになるように回している。

第１に、前記ねじの回転は、前記開口４と回路２ｂとの連通をもはや不可能にするために十分な角度だけ前記シリンダを回転させ、同時に、前記ねじの並進運動は、流体の前記回路２ａの中の前記膨張バルブシャッター６に向かっての通過を阻止するために十分なほどシリンダ８の前記底面１０を移動させない。

第２に、前記ねじの回転は、前記シリンダが前記開口４と回路２ｂとの間の連通を可能にすることなく回転させ続け、同時に、前記ねじ１１の並進運動は、シリンダ８の前記底面１０を軸方向に、前記回路２ａの中の流体の前記膨張弁シャッター６に向かっての通過をプラグで塞ぐことができるまで動かし続ける。

パッキン１２は、シリンダ８の前記底面１０が前記上流側回路２ａを閉じる時に、この底面１０と協働するように前記下流側回路２ａの中に位置されている。封止部分１３は、シリンダ８の前記底面１０のくり抜かれた周囲の環の中に位置されている。

前記ねじ１１は、前記シリンダ８と円環状の封止１４により協働しており、この円環状の封止１４は、前記ねじが前記膨張弁の中へと組み込まれることを可能にしている。それにもかかわらず、前記膨張弁のブロック１の中へと直接前記ねじをねじ込むことも可能である。封止リング１５が、前記シリンダ８の周りで前記ブロックの本体１と円環状の封止１４との間に位置されている。２つの圧力計１５は、前記上流側及び下流側回路２ａ、２ｂがチェックされることを可能にしている。安全弁（又は逃がし弁）１６が、前記内部の通路２の中の圧力が高すぎるレベルに達する場合に備えて、設けられている。これは、例えば、ばねにより座部に対して堅く押されているボールから構成されている。このボールは、前記座部に対して接触円に沿って支持されている。このボールは、前記座部に対してこのボールを押し付ける傾向のあるばねの作用と、ボールを前記座部から持上げる傾向のあるガスの作用とをうけている。前記接触円の断面領域にかけられた圧力がばねの力よりも大きな力を生じている時、ガスが逃げる。代わりに、圧力の効果の下で破ける金属のダイアフラムが用いられることができる。

本装置は、２重閉鎖を与えるという有利な点がある。前記上流側回路と下流側回路とは共に閉じられる。上述のような装置を用いることにより、前記装置の上流側弁は、下流側弁の前に開かれ、このことは、膨張弁の高圧回路と低圧回路とが、弁が使用されている回路にガスを供給するまえに、加圧されることを可能にしている。閉鎖されるとすぐに、前記下流側回路は、まず汚染のあらゆる侵入を妨げるために分離され、それから前記上流側回路は、供給を中断し、前記膨張弁シャッターの漏れの場合の前記低圧回路内の圧力の上昇の危険を妨げるために、閉じられる。この操作は、前記膨張弁ブロックのバランスが取られることを可能にし、前記回路のあらゆる汚染を避けている。

本発明に係る装置の実行のおかげで、周囲の空気又は前記膨張弁の下流側の分配回路内に存在しているガスは、膨張弁ブロックの回路の中へと吸い戻されない。

本発明は、前記膨張弁ブロックの高圧回路と低圧回路とが単一の動作により閉じられることを可能にしているという有利な点を有する。

本発明のために、２回の使用の間に前記シリンダの中に存在するガスを用いて前記膨張弁の回路のパージングを行ういかなる必要もない。このガスは、無駄にされない。

本発明は、前記膨張弁の中への周囲のガスの微侵入をさけることを可能にしている。

本発明は、最後に、容器の中に含まれているガスの又はガス状の混合物の組成の変化を予測するための方法に関連している。この方法において以下の工程が繰り返されている。

１−容器の技術的な特性が確立される。

２−前記容器が、前記ガス又はガス状の混合物で満たされ、このガス又はガス状の混合物の組成の変化の予測が容器の前記技術的な特性に基づいて確立される。

３−前記容器に含まれているガス又はガス状の混合物のいくらかが用いられる。

４−前記容器に含まれ、まだ用いられていないガス又はガス状の混合物が分析される。

５−前記容器に含まれ、まだ用いられていないガス又はガス状の混合物の分析が、工程２の間に確立された組成の変化の予測に対して比較される。

６−工程４における比較が、工程２のためのガス又はガス状混合物の組成の変化の新しい予測の確立のために用いられる。

工程１の間では、前記容器の技術的特性は、この容器の特性、この容器の内面処理の特性と方法とを含んでいる。

工程２の間に用いられているガス又はガス状混合物の組成の変化の予測は、最初前記容器の中へとガス又はガス状混合物を導入し、それから、この容器により供給された組成を分析し、時間の関数として初期の組成に対してのずれを測定することにより確立されている。容器に関する全てのデータは、データベースの中に記憶され、このデータに基づいて、ガス又はガス状混合物の組成の変化の予測が、この容器が再び用いられる度に精密にされることができる。工程４の間、前記容器に含まれまだ用いられていないガス又はガス状の混合物の分析と、工程２の間に確立された組成の変化の予測との間に著しいずれがあるならば、前記容器の使用は、止められることができ、この容器を最後に使用した使用者は、工程２の予測に対するガス又はガス状の混合物の組成のずれについて知らされることができる。

有利なことには、工程３の間、操作者は、前記容器の中に含まれているガス又はガス状の混合物を使用している一方で、同時に、工程２の間に確立された組成の変化の予測を考慮に入れている。容器の中に含まれているガス状の混合物の組成の変化を予測するこの手続きは、分析器を較正するために用いられているガス状の混合物の場合又は使用に際して混合物の正確な組成の知識を必要とするガス状の混合物の場合、すなわち、例えば、感度のよい製品の梱包の不活性化（inerting）、蛍光チューブの充填、ガスのガスレーザ空洞（cavity）への供給及びセンサ又は検出器の動作の検証（例えば、エクスプロジメータ（explosimeter）の警報レベル）のための応用であてはまるものの場合に、特に有利である。

本発明に係る膨張弁ブロックの断面図である。 本発明に係る膨張弁ブロックの部分断面図である。

Claims (13)

1. 少なくとも１つの流体入口開口と少なくとも１つの流体出口開口との間に少なくとも１つの内部の流体の通路が、中に形成されている本体と、
   前記内部の流体の通路の少なくとも一部分に配置された少なくとも１つの流体の圧力コントロール手段とを具備し、前記圧力コントロール手段と流体入口開口との間の前記内部の流体の通路は、上流側回路を形成し、前記圧力コントロール手段と流体出口開口との間の前記内部の流体の通路は、下流側回路を形成し、さらに、
   前記下流側回路の少なくとも部分に配置された少なくとも１つの流体流速の第１のコントロール手段と、
   前記上流側回路の少なくとも部分に配置された少なくとも１つの流体流速の第２のコントロール手段と、
   流体を前記通路の中に流させるための少なくとも１つの命令手段とをさらに具備する、流体の圧力又は流速をコントロール又は調整するための膨張弁ブロックにおいて、
   前記命令手段は、操作者が前記通路の中への流体の供給を命令する時に、前記第２のコントロール手段による前記上流側回路の開放が、前記第１のコントロール手段による前記下流側回路の開放の前に起こり、また、操作者が前記通路の中の流体の供給の停止を命令する時に、前記第１のコントロール手段による前記下流側回路の閉鎖が、前記第２のコントロール手段による前記上流側回路の閉鎖の前に起こるように、前記流速の第１及び第２のコントロール手段と協働することを特徴とするブロック。
2. 前記上流側回路の少なくとも一部分に配置されている前記第２のコントロール手段は、軸方向に動くシャッターを備えた弁であることを特徴とする請求項１に記載のブロック。
3. 前記下流側回路の少なくとも一部分に配置されている前記第１のコントロール手段は、ダクトが放射状に貫通されているシリンダであり、このシリンダは、前記本体の中の穴に位置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のブロック。
4. 前記シリンダの底面の１つは、前記上流側回路の少なくとも一部分に配置された前記第２の流体流速のコントロール手段の前記軸方向に動くシャッターであることを特徴とする請求項２又は３に記載のブロック。
5. 前記命令手段は、ねじであり、前記シリンダ／シリンダ及び前記シャッターと、前記ねじを回すことが同時に前記シャッターの並進運動と前記シリンダの軸の周りの回転を引き起こすように、協働することを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１に記載のブロック。
6. 前記シリンダの表面は、このシリンダと膨張弁ブロックの前記本体との間を封止する材料により覆われていることを特徴とする請求項４又は５に記載のブロック。
7. 前記シリンダの底面は、環状の周囲の周りでくり抜かれ、また、封止部分がこの環の中に位置されていることを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１に記載のブロック。
8. 前記圧力コントロール手段は、少なくとも１つのシャッター並びに／もしくは少なくとも１つのばねを有していることを特徴とする前記全ての請求項のいずれか１に記載のブロック。
9. 前記圧力コントロール手段は、少なくとも１つのシャッターに作用する圧力緩和ねじ又はカムを有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１に記載のブロック。
10. 少なくとも１つの流体流速の開放の位置と少なくとも１つの流体流速の閉鎖の位置との間で、操作者により操作されることができ、前記命令手段に作用する駆動レバーを具備することを特徴とする前記全ての請求項のいずれか１に記載のブロック。
11. 請求項１乃至１０のいずれか１に記載の膨張弁ブロックを備える加圧された流体の容器、特に、ガスシリンダ。
12. 上流側回路と、この上流側回路の中の圧力よりも中の圧力が低い下流側回路とを具備している膨張弁ブロックの中に流体を供給する方法において、操作者が、流体の供給を命令すると、前記上流側回路の開放が、前記下流側回路の開放の前に起こることを特徴とする方法。
13. 上流側回路と、この上流側回路の中の圧力よりも中の圧力が低い下流側回路とを具備している膨張弁ブロックの中への流体の供給を停止する方法において、操作者が、流体の供給の停止を命令すると、前記下流側回路の閉鎖が、前記上流側回路の閉鎖の前に起こることを特徴とする方法。

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