JP2008267399A - 吐出弁 - Google Patents

Abstract

【課題】吐出弁内における流体騒音を低減させること。
【解決手段】一端に流体流入口１８が設けられ、他端に流体流出口が設けられた弁ケーシング１２と、この弁ケーシング１２内に往復移動可能に収容されて、前記流体流入口１８を開閉する弁体１１とを備えた吐出弁１０であって、前記流体流入口１８と、前記流体流出口とが、略一直線上に設けられている。
【選択図】図３

Description

本発明は、吐出弁、例えば、低温（０℃以下）の流体（例えば、水素）を圧縮して昇圧させる低温流体用昇圧ポンプに用いられて好適な吐出弁に関するものである。

吐出弁としては、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。
特開２０００−１８５７９８号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された吐出弁では、内部に形成された流体の流路が、流入部と吐出部とで大きく変化する、すなわち、屈曲部を有するように構成（形成）されている。そのため、この屈曲部において流体騒音が発生してしまうといった問題点があった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、吐出弁内における流体騒音を低減させることができる吐出弁を提供することを目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係る吐出弁は、一端に流体流入口が設けられ、他端に流体流出口が設けられた弁ケーシングと、この弁ケーシング内に往復移動可能に収容されて、前記流体流入口を開閉する弁体とを備えた吐出弁であって、前記流体流入口と、前記流体流出口とが、略一直線上に設けられている。

本発明に係る吐出弁によれば、内部に形成された流体の流路が、例えば、中心軸線Ｃ（図１参照）に沿って略一直線状に、すなわち、流体の流れ方向が略一方向となる（略一定する）ように、言い換えれば、流体の流れ方向が大きく変わらない（屈曲部を有しない）ように構成（形成）されているので、流路の曲がり部（特に屈曲部）において発生する流体騒音を低減させることができる。

上記吐出弁において、前記弁体、または前記弁体を支持する弁体受け台が、前記弁ケーシングの内壁面に沿って摺動可能に構成されており、かつ、前記弁体または前記弁体受け台の周縁部に、前記流体流入口の中心と、前記流体流出口の中心とを結ぶ線に沿って穿設された複数本の連通孔が設けられているとさらに好適である。

このような吐出弁によれば、弁体または弁体受け台が、弁ケーシングの内壁面、例えば、図３に示すガイド部に沿って（案内されて）が摺動することとなるので、弁体の表面を、例えば、流体流入口の近傍に設けられたシート面に確実に当接（密着）させることができ、弁体の表面とシート面とのシール性を向上させることができる。

本発明に係る低温流体用昇圧ポンプは、流体騒音の低減化が図られるとともに、シール性の向上化が図られた吐出弁を備えている。
このような低温流体用昇圧ポンプによれば、ポンプ作動中における騒音を低減させることができ、かつ、低温流体を所望の圧力まで確実に昇圧させることができる。

本発明によれば、吐出弁内における流体騒音を低減させることができるという効果を奏する。

以下、本発明に係る吐出弁の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は本実施形態に係る吐出弁の構成要素を分解した状態を示す縦断面図、図２は本実施形態に係る吐出弁の構成要素を組み立てた状態を示す図であって、弁体が閉じている状態を示す縦断面図、図３は本実施形態に係る吐出弁の構成要素を組み立てた状態を示す図であって、弁体が開いている状態を示す縦断面図である。

図１〜図３に示すように、本実施形態に係る吐出弁１０は、例えば、ステンレス鋼から作り出された球状のボール（弁体）１１と、その内部にボール１１を収容する弁ケーシング１２とを主たる要素として構成されたものである。

弁ケーシング１２は、断面視略Ｔ字形状を呈する第１の弁ケーシング１３と、断面視略矩形状を呈する第２の弁ケーシング１４とを備えている。
第１の弁ケーシング１３は、縮径部１５と、拡径部１６と、フランジ部１７とを備えている。また、縮径部１５の内部（半径方向内側）には、流体流入口１８と、ガイド部（内壁面）１９とが形成されており、拡径部１６の内部（半径方向内側）には、第２の弁ケーシング取付部２０が形成されている。

流体流入口１８は、第１の弁ケーシング１３の一端に設けられた端板２１を板厚方向に貫通する平面視円形状を呈する貫通穴である。また、端板２１の表面（ガイド部１９と反対側の面）には、Ｏリング（密封部材）２２を収容するための平面視円形状を呈する溝２３が設けられて（切られて）いる。

ガイド部１９は、後述するボール受け台（弁体受け台）２４の外径よりもわずかに大きい内径を有するとともに、ボール受け台２４を、その中心軸線Ｃに沿って摺動可能に案内（収容）する中空円筒状の部分（部位）であり、流体流入口１８と第２の弁ケーシング取付部２０とを連通する部分（部位）でもある。また、ガイド部１９と流体流入口１８との境界、すなわち、流体流入口１８の出口端には、ボール１１の表面と当接（密着）するシート面（図示せず）が形成されており、ボール１１がこのシート面上に着座したときに、流体流入口１８の出口端が完全に閉塞され、流体Ｆ（図２および図３参照）の流入または逆流が防止（阻止）されるようになっている。

ボール受け台２４は、断面視矩形状、平面視円形状を呈する円筒形状の部材である。ボール受け台２４の一端面（ボール１１および流体流入口１８と対向する側の端面）には、第１の凹所２５が設けられており、他端面（第２の弁ケーシング１４および後述するバネ２６と対向する側の面）には、第２の凹所２６が設けられている。
第１の凹所２５は、ボール１１の曲率と略同じ曲率を有する平面視円形状、断面視円弧状を呈するくぼみ（ディンプル（dimple））であり、ボール１１の一部を受け入れる（収容する）ように形成されている。
第２の凹所２６は、平面視円形状、断面視円弧状を呈するくぼみであり、後述するバネ２７の一端部を受け入れる（収容する）とともに、後述する連通孔２８の出口部と連通するように形成されている。
また、ボール受け台２４の外周部、すなわち、第１の凹所２５および第２の凹所２６の周囲（半径方向外側）には、ボール受け台２４の一端面と他端面とを連通する連通孔２８が、周方向に沿って複数本（本実施形態では１２本）設けられている。

バネ２７は、ボール１１およびボール受け台２４を流体流入口１８の側に付勢するものであり、流体流入口１８を介してボール１１の表面に作用する力（ボール１１をバネ２７の側へ押圧する力）が、バネ２７の力よりも小さいときには、流体流入口１８の出口端が完全に閉塞された状態（すなわち、図２の状態）をとることとなる。一方、流体流入口１８を介してボール１１の表面に作用する力が、バネ２７の力よりも大きいときには、流体流入口１８の出口端が完全に開放された状態（すなわち、図３の状態）をとることとなる。

第２の弁ケーシング取付部２０は、その内周面に雌ネジ部２９が形成された中空円筒状の部分（部位）であり、その内部には、第２の弁ケーシング１４の一端部が収容されるようになっている。

第２の弁ケーシング１４は、その外周面に、第２の弁ケーシング取付部２０の内周面に形成された雌ネジ部２９と螺合する雄ネジ部３０を有する円筒形状の部材である。第２の弁ケーシング１４の一端面（流体流入口１８と対向する側の面）１４ａには、第１の凹所３１が設けられており、この第１の凹所３１の周囲（半径方向外側）には、Ｏリング（密封部材）３２を収容するための平面視円形状を呈する溝３３が設けられて（切られて）いる。また、第２の弁ケーシング１４の他端面には、第２の凹所（流体流出口）３４が設けられている。
第１の凹所３１は、バネ２７の他端部を受け入れる（収容する）くぼみであり、その一端部には、第２の弁ケーシング１４の一端面１４ａに向かって末広がりとなる（漸次拡径する）拡径部３５が形成されている。
第２の凹所３４は、平面視円形状、断面視矩形状を呈するくぼみであり、その内周面には、図示しない配管の一端部に接続された配管継手３６（図２および図３参照）の外周面に形成された雄ネジ部３７（図２および図３参照）と螺合する雌ネジ部３８が形成されている。
また、これら第１の凹所３１と第２の凹所３４とは、連通孔３９を介して連通している。

図１（ａ）、図２、および図３中の符号４０は、その内周面に、第２の弁ケーシング１４の外周面に形成された雄ネジ部３０と螺合する雌ネジ４１を有する（ロック）ナットであり、このナット４１により、第２の弁ケーシング取付部２０に取り付けられた（締め付けられた）第２の弁ケーシング１４が弛んだり、あるいは第２の弁ケーシング取付部２０から抜け出したりすることが防止されるようになっている。

なお、バネ２７の付勢力（ボール１１およびボール受け台２４を流体流入口１８の側に付勢する（押し付ける）力）は、第２の弁ケーシング１４の締め付け量、すなわち、組立完了時における第２の弁ケーシング取付部２０の底面２０ａと、第２の弁ケーシング１４の一端面１４ａとの間の距離（隙間）を変えることによりある程度調整（調節）できるようになっている。

以上のような構成要素を有する吐出弁１０において、流体流入口１８を介してボール１１の表面に作用する力が、バネ２７の力よりも小さいときには、図２に示すように、流体流入口１８の出口端に形成されたシート面とボール１１の表面とが当接（密着）し、流体流入口１８の出口端が完全に閉塞された状態が保たれる（維持される）こととなる。
一方、バネ２７の力よりも流体流入口１８を介してボール１１の表面に作用する力が大きくなると、図３に示すように、ガイド部１９に沿って（案内されて）ボール１１およびボール受け台２４が第２の弁ケーシング１４の側に移動し、シート面とボール１１の表面との間（隙間）からガイド部１９内に流体Ｆが流れ込み、ガイド部１９内に流れ込んだ流体Ｆは、連通孔２８、第１の凹所３１、および連通孔３９を介して吐出弁１０の外（本実施形態では第２の凹所３４に接続された配管継手３６を介して図示しない配管中）に流れていく（吐出される）こととなる。
そして、流体流入口１８を介してボール１１の表面に作用する力が、バネ２７の力よりも小さくなると、図２に示すように、ガイド部１９に沿って（案内されて）ボール１１およびボール受け台２４が流体流入口１８の側に移動し、シート面とボール１１の表面とが当接（密着）して、シート面とボール１１の表面との間（隙間）からガイド部１９内への流体Ｆの流れ込みが遮断（中断）されることとなる。

本実施形態に係る吐出弁１０によれば、内部に形成された流体Ｆの流路が、中心軸線Ｃ（図１参照）に沿って略一直線状に、すなわち、流体Ｆの流れ方向が略一方向となる（略一定する）ように、言い換えれば、流体Ｆの流れ方向が大きく変わらない（屈曲部を有しない）ように構成（形成）されているので、流路の曲がり部（特に屈曲部）において発生する流体騒音を低減させることができる。
また、ガイド部１９に沿って（案内されて）ボール１１を支持するボール受け台２４が摺動することとなるので、ボール１１の表面をシート面に確実に当接（密着）させることができ、ボール１１の表面とシート面とのシール性を向上させることができる。

本発明に係る低温流体用昇圧ポンプによれば、ポンプ作動中における騒音を低減させることができ、かつ、低温流体を所望の圧力まで確実に昇圧させることができる。

本発明の一実施形態に係る吐出弁の構成要素を分解した状態を示す縦断面図である。 本発明の一実施形態に係る吐出弁の構成要素を組み立てた状態を示す図であって、弁体が閉じている状態を示す縦断面図である。 本発明の一実施形態に係る吐出弁の構成要素を組み立てた状態を示す図であって、弁体が開いている状態を示す縦断面図である。

符号の説明

１０ 吐出弁
１１ ボール（弁体）
１２ 弁ケーシング
１３ 第１の弁ケーシング（弁ケーシング）
１４ 第２の弁ケーシング（弁ケーシング）
１８ 流体流入口
１９ ガイド部（内壁面）
２４ ボール受け台（弁体受け台）
２８ 連通孔
３４ 第２の凹所（流体流出口）

Claims (3)

1. 一端に流体流入口が設けられ、他端に流体流出口が設けられた弁ケーシングと、この弁ケーシング内に往復移動可能に収容されて、前記流体流入口を開閉する弁体とを備えた吐出弁であって、
   前記流体流入口と、前記流体流出口とが、略一直線上に設けられていることを特徴とする吐出弁。
2. 前記弁体、または前記弁体を支持する弁体受け台が、前記弁ケーシングの内壁面に沿って摺動可能に構成されており、かつ、前記弁体または前記弁体受け台の周縁部に、前記流体流入口の中心と、前記流体流出口の中心とを結ぶ線に沿って穿設された複数本の連通孔が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の吐出弁。
3. 請求項１または２に記載の吐出弁を備えてなることを特徴とする低温流体用昇圧ポンプ。

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