JP2009523975A

JP2009523975A - ２つの閉鎖位置を有する気体充填弁

Info

Publication number: JP2009523975A
Application number: JP2008550679A
Authority: JP
Inventors: ルカ，サンドラ
Original assignee: Schrader SA
Current assignee: Schrader SA
Priority date: 2006-01-17
Filing date: 2007-01-17
Publication date: 2009-06-25
Also published as: CN101371066A; WO2007082729A1; EP1974160A1; US8087642B2; FR2896293A1; FR2896293B1; US20100038573A1

Abstract

気体、特に二酸化炭素注入弁であって、通路（３）によって穴を開けられた台座（１）、当該台座の上で支える伸縮バネ（７）の圧縮に逆らって上記通路（３）の内部を移動可能なピン（５）、および当該ピン（５）が第１閉鎖位置または低圧閉鎖位置に移動されるときに上記台座（１）と上記ピン（５）との間で圧縮されて上記通路（３）を閉じる弾性シール（９）を含む注入弁。本発明において、熱可塑性シール（１１）は台座（１）またはピン（５）の上に接続され、熱可塑性シール（１１）が、第２閉鎖位置または高圧閉鎖位置において、上記弾性シール（９）の追加の圧縮に逆らって上記台座（１）と上記ピン（５）との間で圧縮されるときに、通路（３）を閉じる。

Description

発明の詳細な説明

本発明は、気体、特に二酸化炭素のための充填弁に関する。当該充填弁は、さらに、特に、通路の穴を開けられた台座、当該台座を支える伸縮バネの圧縮に逆らって通路の内部を移動可能なシャフト、および当該シャフトが第１閉鎖位置、いわゆる低圧位置（low-pressure position）に動かされるときに台座とシャフトとの間で圧縮されて通路を閉じる弾性シールを含む。

そのような充填弁は、二酸化炭素ＣＯ_２を用いる空調装置に関する米国特許第６，６３７，７２６号明細書から公知である。

６０ｂａｒまでの気圧のための低圧閉鎖位置において、弾性シールは通路をしっかりと閉じるには十分である。しかしながら、気圧の上昇とともに、シャフト上の力は増加し、２００ｂａｒまでになる。このことは、特に、高温（例えば、摂氏１８０℃まで）において、通路の閉鎖部の密閉が段階的に低下する、つまり、弾性シールが次第に透過させるようになる原因になる。

本発明の目的は、上記で述べられたタイプの充填弁を改良し、低圧においてのみならず、高圧においても漏出のない通路の閉鎖部を保障することである。

この目的の為に、本発明は、気体、特に二酸化炭素のための充填弁に関する。当該充填弁は、通路の穴を開けられた台座、当該台座を支える伸縮バネの圧縮に逆らって通路の内部を移動可能なシャフト、および当該シャフトが第１閉鎖位置、いわゆる低圧位置に動かされるときに台座とシャフトとの間で圧縮されて通路を閉じる弾性シールを含み、熱可塑性シールは、第２閉鎖位置、いわゆる高圧位置において、上記弾性シールのさらなる圧縮に逆らって上記台座と上記シャフトとの間で圧縮されるときに、上記通路を閉じることを特徴とする。

シャフトに加えられる気圧増加の影響下において、熱可塑性シールは、金属台座と金属シャフトとの間で段階的に圧縮される。これは、熱可塑性シールの変形を引き起こし、台座およびシャフトの両方とに漏出のない接触を提供する。この構成は、高圧閉鎖位置において、漏出のない通路の閉鎖部を保障する。熱可塑性シールは、弾性シールのよりも変形が少ないので、熱可塑性シールは、弾性シールの更なる圧縮を制限するために有利に働き、その結果、不利益な押しつぶしを避けることができる。

上記熱可塑性シールは、２５０℃までの温度範囲において優れた機械的強度を保つために、ポリエーテルエーテルケトンシールであることが好ましい。

上記弾性シールが、二酸化炭素分子のような非常に小さい分子から形成される気体媒体に接触しているとき、気体媒体は弾性シールの素材の中へと移動し、かつ弾性シールを膨張させるだろう。この膨張は、台座とシャフトとの間の弾性シールの収納部から外へ弾性シールが動くリスクを招く、または、もし弾性シールが収納部において非常にしっかりと埋め込まれているなら、弾性シールが裂けるリスクを招く。弾性シールの膨張は、台座またはシャフト上に設けられる熱可塑性シールを押しのけるリスクを招きさえもする。このことは、弾性シールおよび熱可塑性シールの両方において、密閉の低下を生じ得る。

容器が加圧下にあるとき、機構の開口時に別の状況は起こりやすい。つまり、機構が開口されるときに起こる陰圧は、弾性シールが、それが保持される場所の外に動く原因にもなり得る。

これらのリスクに対処するために、弾性シールが気体の存在下において膨らむことができるようにする熱可塑性シールと弾性シールとの間の隙間を構成すると同時に、台座とシャフトとの間で圧縮される弾性シールを保持する突出した保持手段とともに、台座またはシャフト上に設けられる熱可塑性シールは備えられる。

これらの保持手段のおかげで、弾性シールは、台座とシャフトとの間で圧縮されるときにしっかりと保持され、弾性シールと熱可塑性シールとの間の自由な容積または自由な隙間を作り出すこれらの手段の突起は、気体、特に二酸化炭素の存在下において、弾性シールが膨張する間に有利に活用され得る。

本発明の他の利点は、図によって説明される４つの実施形態の説明を読むことにより明らかになるだろう。

図１ａおよび図１ｂは、それぞれ、低圧閉鎖位置および高圧閉鎖位置における本発明の第１の実施形態に記載の気体充填弁の断面図を示し、かつ本発明の第１の実施形態において、弾性シールは、台座に接続される。

図２ａおよび図２ｂは、それぞれ、低圧閉鎖位置および高圧閉鎖位置における本発明の第２の実施形態に記載の気体充填弁の断面図を示し、かつ本発明の第２の実施形態において、弾性シールは、台座に接続され、かつ熱可塑性シールおよび台座上に形成される突出した保持手段によって保持される。

図２ｃは、図２ｂの拡大図である。

図３ａおよび図３ｂは、それぞれ、低圧閉鎖位置および高圧閉鎖位置における本発明の第３の実施形態に記載の気体充填弁の断面図を示し、かつ本発明の第３の実施形態において、弾性シールは、シャフトに接続され、かつ熱可塑性シールおよびシャフト上に形成される突出した保持手段によって保持される。

図３ｃは、図３ｂの拡大図である。

図４ａは、高圧閉鎖位置における本発明の第４の実施形態に記載の気体充填弁の断面図を示し、かつ本発明の第４の実施形態において、熱可塑性シールは、リップ（lip）を備えられる。

図４ｂは図４ａの拡大図である。

図１ａおよび図１ｂに関して、通路３の穴を開けられた台座１、および当該台座１を支える伸縮バネ７の圧縮に逆らって通路３の内部を移動可能なシャフト５を含む。当該シャフト５は、通路３の開口位置から第１閉鎖位置、いわゆる低圧閉鎖位置へと動かされる。シャフト５が開口位置にある場合、通路を開放するために弾性シール９はシャフト５からそれぞれが離されている、またはシャフト５が第１閉鎖位置にある場合、弾性シール９は、シャフト５と台座１との間で漏出のない接触状態において圧縮され、上記通路を塞ぐ。

上記機構は、図には示されないが、例えば、弁本体にねじ山をつけて、台座１上に形成されるねじ山（thread）１３を経由して、弁本体に備えられることが意図される。第２弾性シール１５は、台座と弁本体との間の密閉をもたらす。第２弾性シール１５の圧縮は、弁本体におけるねじ山１３の締め付ける力によって決定される。弁本体は、その後、既知のシステム、例えば二酸化炭素ＣＯ_２空調装置のノズル形成部分の壁の上に備えられる。

二酸化炭素を用いて充填されるノズルにおいて得られる圧力は、特に、温度が上昇する影響下においては、低圧から高圧、通常は０〜１６０ｂａｒに変化しやすい。

本発明によると、熱可塑性シール１１は、台座１またはシャフト５の上に設けられ、第２閉鎖位置、いわゆる高圧位置において、弾性シール９のさらなる圧縮に逆らって、台座１とシャフト５との間で熱可塑性シール１１が圧縮されるとき、通路３を閉じる。

図１ａから図１ｂおよび図２ａから図２ｃにおいて、熱可塑性シール１１は、収納部１２において台座１に接続される。

図３ａから図３ｃおよび図４ａから図４ｂにおいて、熱可塑性シール１１は、シャフト５の制限部１４の周りを囲むように、シャフト５の一方の先端上に設けられる。

熱可塑性シール１１は、通路３の第２閉鎖位置、いわゆる高圧閉鎖位置において、台座１とシャフト３との間での圧縮条件下において変形させられ、漏出のない接触状態になる。弾性シール９のさらなる圧縮に逆らって、シャフト５が第１閉鎖位置、いわゆる低圧閉鎖位置から動かされると、第２閉鎖位置に到達する。

熱可塑性シール１１の変形は、拡大図２ｃおよび拡大図３ｃにおいてさらに詳しく説明される。ガラス繊維フィラーを用いずポリエーテルエーテルケトンから形成された熱可塑性シールを用いて行われた試験は、１３０℃の温度で、１３０ｂａｒまでの気圧に関して、例えば二酸化炭素を用いると、気体充填弁は１ｇ／年よりも少ない漏出率を有し、漏出がないことを示す。同様の実験条件下において、熱可塑性シールを形成するリングが金属合金、例えば台座およびシャフトの合金と同じ合金から形成されるなら、それ故に得られる気体充填弁の密閉は、５ｇ／年もしくはそれ以上の漏出率に低下する。このことは、本発明に記載の気体充填弁の熱可塑性シール１１は、かつ弾性シールの更なる圧縮を制限する簡便な機械的抑制としてのみならず、漏出のないシールとして役に立つことを示す。

図２ａおよび図２ｃに関して、これらの図は、本発明の第２の実施形態を示し、第２の実施形態において、弾性シール９は保持手段１０ａおよび１０ｂによって保持される。図２ｂの拡大詳細図を示す図２ｃにおいてより明確に示されるように、これらの保持手段はリングからなり、第２の実施形態において、台座１の収納部１２の片面１８上に突出して形成される上部リング１０ａ、および熱可塑性シール１１の片面１６上に突出して形成される下部リング１０ｂからなる。この構成は、弾性シール９と台座１との間の隙間８ａを形成し、高圧閉鎖位置における密閉の低下の原因となる圧力を熱可塑性シール１１に与えることなく弾性シール９が膨張することを可能にする。

図３ａから図３ｃにおいて示される第３の実施形態によれば、弾性シール９は、シャフト５の片面１９上に突出して形成される保持リング１０ａ、および熱可塑性シール１１の片面１６上に突出して形成される保持リング１０ｂによって保持される。この構成は、弾性シール９とシャフト５との間の隙間８ａ、および弾性シール９と熱可塑性シール１１との間の隙間８ｂを形成する。これら２つの隙間８ａおよび８ｂは、高圧閉鎖位置において密閉低下の原因になる熱可塑性シール１１への圧力を与えることなく、またはシャフト５から熱可塑性シール１１を押しのけることさえもなく、弾性シール９が膨張することを可能にする。弾性シールのそのような膨張は、弾性シール中への二酸化炭素の移動および気体充填弁使用の間の温度上昇によって引き起こされる。

言い換えると、隙間８ａおよび隙間８ｂは、弾性シール９がまだ圧縮されていない、または気体によって膨張されていないときに、弾性シール９によって占有されない自由な容積もしくは空間を形成する。この空間のおかげで、弾性シールを破裂させる、または熱可塑性シール１１を押しのけるリスクもなく、弁の運転の間、隙間８ａおよび隙間８ｂによって形成される空洞において弾性シール９の膨張が可能である。

保持手段１０ａおよび１０ｂにより、台座１とシャフト５との間の弾性シール９の固定は改善される。有利なことに、隙間８ａおよび８ｂによって形成される、弾性シール９の膨張のための自由な容積を維持しながら、２つの保持手段１０ａと１０ｂとの間において圧迫されることにより、弾性シール９は局所的に保持される。さらに有利なことに、隙間８における保持手段１０の形態は、弁の漏出率を最小限にすることに役立つ。

図４ａおよび図４ｂに関して、これらの図は、第２閉鎖位置、いわゆる高圧位置における、本発明に係る気体充填弁の機構の第４の実施形態を示す。この第２位置において、かつ図４ｂにおいて提供される詳細図においてより明確に示されるように、シャフト５に接続される熱可塑性シール１１を形成するリングが、通路３において台座１に対して漏出のない接触状態になるまで、弾性シール９はさらに圧縮される。この目的のために、熱可塑性シール１１は、リップ２１を有し、当該リップ２１の変形により、台座１との接触、特に通路３の円錐台形状リング（frustoconical ring）１７との漏出のない接触をさらに保証する。熱可塑性シール１１が台座１に接続される場合において、リップ２１は変形され、シャフト５に対する漏出のない接触をさらに保証する。

熱可塑性シール１１は、円筒形を有することが好ましい。しかしながら、熱可塑性シールは、台座１の円筒形リングまたはシャフト５の円筒形リングと漏出なく接触する状態になるように円錐台形状の形を有してもよい。本発明のそれぞれの実施形態において、弾性シール９のさらなる圧縮に逆らってシャフトが低圧閉鎖位置から高圧閉鎖位置へと移動することにより、より高い気圧にもかかわらず、熱可塑性シール１１の変形による台座１およびシャフト５に対する接触は、通路３において、本発明に係る気体充填弁の密閉を保つために役立つ。一方では熱可塑性シール１１が、また他方では、金属台座１および金属シャフト５が、“硬い”漏出のない接触をし、“柔軟な”密閉を提供する低圧閉鎖シール９とは異なる。本明細書中において、“硬い”および“柔軟な”という用語は、熱可塑性シール１１は弾性シール９よりも変形させられないことを意味する。

本発明に係る機構は、その設計が簡便である。なぜなら、用いられる空調装置のノズルに弁を導入した後に、機械的修理を必要としないからである。

図１ａおよび図１ｂは、それぞれ、低圧閉鎖位置および高圧閉鎖位置における本発明の第１の実施形態に記載の気体充填弁の断面図である。図２ａおよび図２ｂは、それぞれ、低圧閉鎖位置および高圧閉鎖位置における本発明の第２の実施形態に記載の気体充填弁の断面図である。図２ｃは、図２ｂの拡大図である。図３ａおよび図３ｂは、それぞれ、低圧閉鎖位置および高圧閉鎖位置における本発明の第３の実施形態に記載の気体充填弁の断面図である。図３ｃは、図３ｂの拡大図である。図４ａは、高圧閉鎖位置における本発明の第４の実施形態に記載の気体充填弁の断面図である。図４ｂは図４ａの拡大図である。

Claims

気体、特に二酸化炭素のための充填弁であって、
通路（３）の穴を開けられた台座（１）と、
当該台座を支える伸縮バネ（７）の圧縮に逆らって、上記通路（３）の内部を移動可能なシャフト（５）と、
当該シャフト（５）が第１閉鎖位置、いわゆる低圧位置に動かされるときに上記台座（１）と上記シャフト（５）との間で圧縮されて上記通路を閉じる弾性シール（９）と、
を含み、
熱可塑性シール（１１）は、上記台座（１）または上記シャフト（５）の上に設けられており、
上記熱可塑性シール（１１）は、第２閉鎖位置、いわゆる高圧位置において、上記弾性シール（９）のさらなる圧縮に逆らって上記台座と上記シャフトとの間で圧縮されるときに、上記通路（３）を閉じることを特徴とする気体充填弁。
上記熱可塑性シールは、ポリエーテルエーテルケトンから形成されることを特徴とする、請求項１に記載の気体充填弁。
気体存在下において上記弾性シール（９）が膨張することを可能にする、上記熱可塑性シール（１１）と上記弾性シール（９）との間の隙間（８ｂ）を構成すると同時に、上記台座（１）と上記シャフト（５）との間で圧縮される上記弾性シール（９）を保持する突出した保持手段（１０ｂ）とともに、上記台座（１）または上記シャフト（５）の上に設けられる上記熱可塑性シール（１１）を備えることを特徴とする、請求項１または２に記載の気体充填弁。
上記弾性シール（９）と上記台座（１）もしくは上記シャフト（５）との間の隙間（８ａ）を構成すると同時に、上記台座（１）と上記シャフト（５）との間で圧縮される上記弾性シール（９）を保持する突出した保持手段（１０ａ）とともに、上記台座（１）または上記シャフト（５）を備えることを特徴とする、請求項３に記載の気体充填弁。
上記保持手段は、リング（１０ａ、１０ｂ）からなることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の気体充填弁。
上記熱可塑性シール（１１）は、上記通路（３）において上記台座（１）または上記シャフト（５）に対して漏出のない接触をもたらすためのリップ（２１）を有することを特徴とする、請求項１に記載の気体充填弁。