JP2008095820A - 逆止弁及び低温流体用ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構造でも低温流体を一方向にのみ流通させることができる逆止弁及び低温流体用ポンプを提供すること。
【解決手段】第一逆止弁（逆止弁）１０は、弁体１２と、弁体１２の重力方向に配されて弁体１２を載置する弁座１３と、弁座１３に弁体１２を支持させる弁体支持部１６とを備え、弁体１２の重力方向に対して逆方向に延びる突出部１７が弁体１２に設けられ、弁体支持部１６が、突出部１７と嵌合されて、突出部１７の長手方向のみに弁体１２の移動を規制する案内部２０と、案内部２０の同軸上に設けられ、突出部１７と嵌合して突出部１７の弁体支持部１６に対する振れを規制する補助案内部２１とを備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、逆止弁及び低温流体用ポンプに関する。

従来から、液体窒素等の低温流体を流通させるために、様々な低温流体用ポンプが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。このような低温流体用ポンプにおいて、低温流体の流通方向を一方向のみに限定するために逆止弁が使用される。このような逆止弁では、製造時と使用時とで周囲の温度環境が極端に異なることから、逆止弁が有する弁体とこれを移動可能に支持する弁体支持部との間のクリアランス等に特に注意が要される。一方、常温用の逆止弁では、温度変化が小さいので、上記クリアランスを極力小さくして振れのない安定した開閉ができるようになっている（例えば、特許文献２参照。）。
特開昭５９−１１９０７５号公報 特開２０００−１１０９５９号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の低温流体用ポンプでは、逆止弁の弁体を弁座に対して開閉移動させたり、押圧させたりするためにバネが必要になるので、設計要素が多くなって弁構造も複雑になる。また、弁体と弁体支持部との構成材質が異なる場合には、膨張係数も異なる。そのため、上記特許文献２に記載の逆止弁では、上述したクリアランスが常温においても小さいので、低温流体の流通によって冷却された場合には、弁体の開閉にともなう弁体支持部に対する移動の際に、弁体と弁体支持部とが擦り合うことになる。一方、同一の材質であっても、振動が発生する船上等で使用した場合には、船の揺れによって弁体と弁体支持部との間でかじりつきが生じたり、封止状態の弁体と弁座とがずれて削れてしまったりしてシール性が悪化する可能性がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、簡易な構造でも低温流体を一方向にのみ流通させることができる逆止弁及び低温流体用ポンプを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る第１の解決手段として、重力方向に対して逆方向にのみ低温流体を流通させる逆止弁であって、弁体と、該弁体の重力方向に配されて前記弁体を載置する弁座と、該弁座に前記弁体を支持させる弁体支持部とを備え、前記弁体の重力方向に対して逆方向に延びる突出部が前記弁体に設けられ、前記弁体支持部が、前記突出部と嵌合されて、前記突出部の長手方向のみに前記弁体の移動を規制する案内部と、該案内部の同軸上に設けられ、前記突出部と嵌合して前記突出部の前記弁体支持部に対する振れを規制する補助案内部とを備えていることを特徴とする手段を採用する。

第１の解決手段によれば、案内部と補助案内部とが同軸上に配されるので、案内部と突出部との隙間が大きくても、補助案内部の長手方向の長さが長い場合には、突出部の弁体支持部に対する振れ角度を好適な範囲に抑えることができる。

また、本発明に係る第２の解決手段として、上記第１の手段において、前記突出部の前記弁体支持部に対する振れ角度が±０．４度以内となるように、前記突出部、前記案内部、及び前記補助案内部が形成されることが好ましい。

本発明の第３の解決手段として、低温流体の注入口及び排出口が設けられ、前記注入口及び前記排出口に、請求項１又は２に記載の逆止弁がそれぞれ配されて、前記注入口から前記排出口に低温流体を送出することを特徴とする手段を採用する。

本発明によれば、簡易な構造でも低温流体を一方向にのみ確実に流通させることができる。

本発明の一実施形態について、図１から図４を参照して説明する。
本実施形態に係る液体窒素循環ポンプ（低温流体用ポンプ）１は、図１及び図２に示すように、円筒状に形成され、端部がそれぞれ上部板２及び下部板３によって封止された状態で重力方向を長手方向として載置されるポンプ外筒５と、下部板３側に駆動板６が配されて、ポンプ外筒５内で、駆動板６を駆動軸７に沿って上下方向に移動させる駆動用ベローズ８とを備えている。

下部板３には、低温流体である液体窒素がポンプ外筒５内に流入する注入口３Ａが設けられ、注入口３Ａには、第一逆止弁（逆止弁）１０が配されている。上部板２には、液体窒素をポンプ外筒５から流出させる排出口２Ａと、複数の逃がし用孔２Ｂとが設けられ、排出口２Ａには、第二逆止弁（逆止弁）１１が配されている。

第一逆止弁１０は、重力方向に対して逆方向にのみ液体窒素を流通させる逆止弁であって、図３に示すように、球面１２ａを有する弁体１２と、弁体１２の下方に配され、弁体１２の球面１２ａと同一の曲率を有して弁体１２が載置される弁座１３が設けられた弁本体１５と、略円盤状に形成されて弁本体１５に接続され、弁座１３に対して弁体１２を支持させる弁体支持部１６とを備えている。これらは、いずれも同一の金属材質、例えば、ステンレスで構成されている。

弁体１２には、上方向に延びる円柱状の突出部１７が設けられている。弁本体１５は、筒状に形成され、弁座１３の中央には、液体窒素を弁本体１５に取り込む流入口１３Ａが設けられている。弁本体１５の上部には、下部板３の注入口３Ａと連通する流入孔１８Ａが設けられた第一上蓋１８が配されている。

弁体支持部１６は、弁体１２の突出部１７と嵌合する第一貫通孔２０Ａが設けられて、突出部１７の長手方向のみに弁体１２の移動を規制する案内部２０と、案内部２０と同軸上に一体に設けられ、突出部１７と嵌合する第二貫通孔２１Ａが設けられて突出部１７の弁体支持部１６に対する振れを規制する補助案内部２１とを備えている。案内部２０の第一貫通孔２０Ａの周囲には、液体窒素の流通口１６Ａが複数配されている。なお、第一貫通孔２０Ａと第二貫通孔２１Ａとは同一の内径となっている。

突出部１７の長さＬ１及び外径Ｄ１と、案内部２０の第一貫通孔２０Ａの長さＬ２、補助案内部２１の第二貫通孔２１Ａの長さＬ３、及びそれぞれの内径Ｄ２（不図示）とは、突出部１７の弁体支持部１６に対する振れ角度を所望の範囲に抑えるように決められている。この振れ角度の範囲は、例えば、船内における振動環境を考慮した場合には、±０．４度以内となるように設定することが好ましい。本実施形態では、それぞれの基準寸法を、Ｌ１＝２０ｍｍ、Ｄ１＝６ｍｍ、Ｌ２＝１０ｍｍ、Ｌ３＝５ｍｍ、Ｄ２＝６．２ｍｍとする。

第二逆止弁１１は、第一逆止弁１０と同様に、重力方向に対して逆方向にのみ液体窒素を流通させる逆止弁であって、図４に示すように、第一逆止弁１０と同一の構成を有する弁体１２、及び弁体支持部１６とを備えている。弁本体１５に設けられた流入口１３Ａは、上部板２の排出口２Ａに接続されている。弁本体１５の上部には、図示しない配管と連通される流入孔２２Ａが設けられた第二上蓋２２が配されている。

次に、本実施形態に係る液体窒素循環ポンプ１、第一逆止弁１０、及び第二逆止弁１１の作用について説明する。
まず、最初の状態では、図２に示すように、第一逆止弁１０及び第二逆止弁１１とも、弁体１２自身の重力により弁体１２が弁座１３に押圧されて球面１２ａが弁座１３に密着した状態となっている。

この状態から、駆動用ベローズ８を収縮させて、駆動板６を図２の状態よりも上方に移動させる。このとき、第一逆止弁１０の弁体１２の重力により、弁体１２を弁座１３に押しつける力よりも、ポンプ外筒５外の液体窒素が、弁座１３側から弁体１２にかかる圧力のほうが次第に大きくなる。

この際、突出部１７は、案内部２０の第一貫通孔２０Ａ及び補助案内部２１の第二貫通孔２１Ａに所定の隙間を挟んで嵌合されている。従って、突出部１７が上方に移動して、弁体１２とともに突出部１７が上方に移動する。そして、弁体１２が弁座１３から浮上して、液体窒素がポンプ外筒５内に流入する。
こうして液体窒素は、駆動板６をポンプ外筒５の上方まで移動させる間、弁体支持部１６の流通口１６Ａを貫通し、下部板３の注入口３Ａから駆動板６と下部板３との間に形成された隙間に流入する。

一方、第二逆止弁１１では、弁体１２が自身の重力によって弁座１３に押圧されたままの状態となっている。従って、液体窒素は、第二逆止弁１１には流入しない。なお、この状態で液体窒素循環ポンプ１全体に振動負荷がかけられたとしても、突出部１７の弁体支持部１６に対する振れ角度が±０．４度以内となっているので、振動によって弁体１２の球面１２ａが弁座１３から離間してしまうのが抑えられる。

駆動板６がポンプ外筒５内で最上位置まで移動した後、次に、駆動用ベローズ８を拡げて駆動板６を下方に移動する。このとき、ポンプ外筒５内の圧力が高まるので、液体窒素は、第一逆止弁１０の第一上蓋１８の流入孔１８Ａから弁本体１５内に流入する。しかし、流通口１６Ａから流入した液体窒素が弁体１２を弁座１３側にさらに押圧するので、弁体１２の球面１２ａが弁座１３に密着され、液体窒素の流れが停止する。

一方、排出口２Ａに向かった液体窒素は、排出口２Ａから第二逆止弁１１の流入口１３Ａに流入して弁体１２を押圧する。このとき、第一逆止弁１０の場合と同様に、液体窒素の圧力によって弁体１２が上方に移動して弁座１３から離間する。そして、液体窒素が弁体支持部１６の流通口１６Ａから図示しない配管へと流れていく。

この液体窒素循環ポンプ１によれば、案内部２０と突出部１７との隙間が大きくても、補助案内部２１の長手方向の長さが長い場合には、突出部１７の弁体支持部１６に対する振れ角度を好適な範囲に抑えることができる。従って、船内等に設置した場合に振動が生じても、弁体１２と弁座１３とのずれを好適に抑えることができ、簡易な構造でも液体窒素を注入口３Ａから排出口２Ａへと一方向にのみ流通させることができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、突出部、案内部、補助案内部の長さや径は、上述したものに限らない。

本発明の一実施形態に係る液体窒素循環ポンプを示す斜視図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 本発明の一実施形態に係る第一逆止弁を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る第二逆止弁を示す断面図である。

符号の説明

１ 液体窒素循環ポンプ（低温流体用ポンプ）、２Ａ 排出口、３Ａ 注入口、１０ 第一逆止弁（逆止弁）、１１ 第二逆止弁（逆止弁）、１２ 弁体、１３ 弁座、１６ 弁体支持部、１７ 突出部、２０ 案内部、２１ 補助案内部

Claims (3)

1. 重力方向に対して逆方向にのみ低温流体を流通させる逆止弁であって、
   弁体と、
   該弁体の重力方向に配されて前記弁体を載置する弁座と、
   該弁座に前記弁体を支持させる弁体支持部とを備え、
   前記弁体の重力方向に対して逆方向に延びる突出部が前記弁体に設けられ、
   前記弁体支持部が、前記突出部と嵌合されて、前記突出部の長手方向のみに前記弁体の移動を規制する案内部と、
   該案内部の同軸上に設けられ、前記突出部と嵌合して前記突出部の前記弁体支持部に対する振れを規制する補助案内部とを備え、
   ていることを特徴とする逆止弁。
2. 前記突出部の前記弁体支持部に対する振れ角度が±０．４度以内となるように、前記突出部、前記案内部、及び前記補助案内部が形成されることを特徴とする請求項１に記載の逆止弁。
3. 低温流体の注入口及び排出口が設けられ、
   前記注入口及び前記排出口に、請求項１又は２に記載の逆止弁がそれぞれ配されて、前記注入口から前記排出口に低温流体を送出することを特徴とする低温流体用ポンプ。

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