JP2015046083A - 圧力調整器 - Google Patents

Abstract

【課題】使用期間が増加しても、シート部材の浮き上がりが生じる虞のない圧力調整器を提供する。【解決手段】一次側の供給源からから供給されたガスの高い圧力が作用する一次側ガス室２ａと、二次側の工程に供給する減圧されたガスの低い圧力が作用する二次側ガス室３ａと、一次側ガス室と二次側ガス室を接続するノズル１ｂと、一次側ガス室に配置されてノズルに向けて付勢されるケレップ６と、二次側ガス室に配置されケレップをノズルに対して離隔又は接近させるノズルピン５ｂと、を有し、ケレップ６は、ノズルに設けた弁座１ｃに接触するシート部材６ｅをケレップ本体６ａに形成した有底の溝６ｂに嵌合して構成され、且つ溝の底部又は底部近傍には一次側ガス室と連通する孔６ｃが形成されている。【選択図】 図１

Description

本発明は、一次側のガスの供給源から供給された高い圧力を持ったガスを減圧して二次側の工程に供給する圧力調整器に関し、特に改良したケレップを用いた圧力調整器に関するものである。

例えば、ガス切断やガス溶接を含むガス加工には、アセチレンガスやＬＰＧ等を含む燃料ガス用の圧力調整器と、酸素用の圧力調整器とが利用されている。これらの圧力調整器の主たる構造は略同じであり、一次側の供給源として燃料ガスのボンベや酸素ボンベ、或いは工場配管が設定され、二次側の工程としてはガス切断トーチやガス溶接トーチ等のガス加工器具が設定されている。

このような圧力調整器は、例えば特許文献１に記載されるように構成されている。即ち、一次側の室と二次側の室との間にノズルが構成されており、このノズルの一次側の室にバネによってノズル側に付勢された弁体（ケレップ）が配置され、二次側の室に調整バネによって付勢されるダイヤフラムと該ダイヤフラムの撓みに応じてケレップをノズルから離隔又は接近させる弁棒を有している。そして、調整バネの撓みを調整することでダイヤフラムに作用する力を調整し、ケレップのノズルからの距離を調整することで、一次側の高い圧力を減圧して二次側の工程に供給することが可能である。

上記の如く構成された圧力調整器のケレップは、ノズルの突起部分に接触したとき該ノズルを確実に遮断し得るように、ノズルの突起部分の形状（通常はリング状）に対応した形状を有し、且つ適度な弾力性を保持したシート部材を有している。そして、このシート部材をケレップ本体に形成した溝に嵌合し、且つ溝の上端部分をかしめることによって一体化してケレップを構成している。

従って、弁棒によってノズルから離隔させるように駆動されることがない場合、バネによって付勢されたケレップはシート部材がノズルの突起部分に押圧されることで、該ノズルを確実に閉鎖することができる。また、ケレップがノズルから離隔して一次側の室から二次側の室にガスが減圧されている場合、シート部材には減圧された二次側の圧力が作用しているものの、該シート部材はかしめによりケレップ本体に拘束されることで、溝から離脱することがない。

特開２０１２−２１６１５７号公報

圧力調整器のケレップは一次側の室に配置されており、非稼働時にはバネによってノズル側に付勢されており、シート部材はノズルの突起部分を押圧している。また、非稼働時に供給源から高い圧力を持ったガスが供給されたとき、該ガスの圧力が作用してシート部材がノズルの突起部分に圧接し、これによりノズルを閉鎖している。このように非稼働時のシート部材は常にノズルの突起部分に押圧又は圧接しているという過酷な環境下にあり、該シート部材の表面には変形が生じている。

一方、ケレップのシート部材は、ケレップ本体に形成された溝に打ち込みによって嵌合すると共に、溝の上端部分をかしめることで一体化している。このため、かしめ部分とシート部材との間には隙間が生じることはないが、使用期間が増加するにつれてシート部材が溝から浮き上がることがあるという問題が生じた。このように、シート部材が溝から浮き上がった場合、ノズルを確実に閉鎖することができず、二次側の室への漏れが生じるという問題が発生する。

本発明の目的は、使用期間が増加しても、シート部材の浮き上がりが生じる虞のない圧力調整器を提供することにある。

本件発明者は、シート部材がケレップに形成した溝から浮き上がる原因を究明するための実験を行った結果、以下の知見を得た。即ち、シート部材がノズルの突起部分に圧接したとき、かしめ部分とシート部材との間に僅かな隙間が形成されることがあり、一次側の室に存在する高い圧力を持ったガスがこの隙間から溝に入り込んでシート部材が突起部分から離隔しても封入された状態となることが判明した。

このため、一次側のガス室に高い圧力を持ったガスが供給されていないときでも、シート部材には封入されたガスの圧力によってシート部材に溝から浮き上がる方向の力が作用していることになる。そして、この力がかしめによるシート部材の拘束力を超えたとき、シート部材が溝から浮き上がることが判明した。

上記知見の結果、本発明に係る圧力調整器は、一次側の供給源から供給された高い圧力を持ったガスを減圧して二次側の工程に供給する圧力調整器であって、一次側の供給源からから供給されたガスの高い圧力が作用する一次側ガス室と、二次側の工程に供給する減圧されたガスの低い圧力が作用する二次側ガス室と、前記一次側ガス室と二次側ガス室を接続するノズルと、前記一次側ガス室に配置されて前記ノズルに向けて付勢されるケレップと、前記二次側ガス室に配置され前記ケレップを前記ノズルに対して離隔又は接近させる駆動部材と、を有し、前記ケレップは、前記ノズルに設けた弁座に接触するシート部材をケレップ本体に形成した有底の溝に嵌合して構成され、且つ前記溝の底部又は底部近傍には一次側ガス室と連通する孔が形成されているものである。

本発明に係る圧力調整器では、ケレップを構成するシート部材がケレップ本体から浮き上がることがなく、安定した状態で利用することができる。

即ち、ケレップは、ケレップ本体に形成された溝の底部或いはその近傍に、ケレップが配置される一次側ガス室と連通する孔が形成されているため、溝の底部、該溝に嵌合したシート部材のノズル側の面及び溝側の面には一次側ガス室の圧力が作用することとなる。このため、シート部材とかしめ部分との間に隙間が形成されたとしても、該隙間にガスが入り込んだとしても、このガスは孔から一次ガス室に排出され、シート部材を溝から浮き上がらせるような力が生じることがない。従って、シート部材は溝に対する嵌合状態を保持することができる。

本実施例に係る圧力調整器の構成を説明する図である。 本実施例に係る圧力調整器に用いるケレップの構成を説明する図である。

本実施例に係る圧力調整器の構成について図１、図２により説明する。圧力調整器を構成する本体１には隔壁１ａが形成されており、該隔壁１ａの一方側（図１に於ける下方側）に高い圧力を持った一次ガスが流通する一次側通路２が形成され、他方側（図１に於ける上方側）に減圧された二次ガスが流通する二次側通路３が形成されている。

本体１の隔壁１ａの中央部位には、該隔壁１ａを貫通した複数の孔を有するノズル１ｂが形成され、該ノズル１ｂの一次側通路２側に、ノズル１ｂを囲んだリング状の突起からなる弁座１ｃが形成されている。そして、一次側通路２に於ける前記ノズル１ｂ、弁座１ｃと対応する部位に一次側ガス室２ａが形成されており、該一次側ガス室２ａに図２に示すケレップ６と減圧部材５のバネ５ａが収容されている。

本体１に形成された一次側通路２は、図示しない一次ガスの供給源から供給された高い圧力を持った一次ガスが流通するものであり、ノズル１ｂに対応して構成されケレップ６及びバネ５ａを収容した一次側ガス室２ａと、供給源に接続される接続部材４を有する通路２ｂと、を有して構成されている。

尚、一次側通路２に流通する一次ガスの圧力は、図示しない通路に取り付けた図示しない圧力計によって表示し得るように構成されている。

接続部材４は一次ガスの供給源と接続されるものであり、供給源に於ける供給口の構造に対応した構造を有している。即ち、供給源がボンベであるか、工場配管であるか、供給されるガスが酸素ガス或いは窒素ガスであるか、燃料ガスであるか、等の条件に対応して最適な形状及び寸法をもって構成されている。

特に、一次ガスがアセチレンガスであり、該一次ガスの供給源がアセチレンガスボンベである場合、接続部材はアセチレンガスボンベの口金に着脱するガットを有して構成される。

本実施例では、一次ガスの供給源として酸素ボンベを設定している。このため、接続部材４は、本体１に締結されたソケット４ａと、ソケット４ａを嵌合し酸素ボンベの口金に形成されたネジ部に締結される袋ナット４ｂと、ソケット４ａの本体１側に設けたフィルタ４ｃと、を有して構成されている。

二次側通路３は減圧された二次ガスを目的の二次側の工程に供給するために流通させるものであり、本体１と操作部材７のダイヤフラム７ａとによって構成される二次側ガス室３ａと、目的の二次側の工程から延長された図示しないホース等が接続されるニップル３ｃを有する通路３ｂと、によって構成されている。

減圧部材５は高い圧力を持った一次ガスを低い圧力を持った二次ガスに減圧する機能を有するものであり、本体１の隔壁１ａに形成された弁座１ｃに対向して一次側ガス室２ａに配置されたケレップ６を有している。また、減圧部材５は更に、ケレップ６をノズル１ｂに向けて付勢するバネ５ａと、ノズル１ｂに挿通され操作部材７に操作されてケレップ６を弁座から離隔又は接近させる駆動部材となるノズルピン５ｂと、を有して構成されている。

ケレップ６は、図２（ａ）〜図２（ｃ）に示すように、ケレップ本体６ａに有底の溝６ｂが形成されている。この溝６ｂは本体１に形成された弁座１ｃの形状と対応した形状を有しており、本実施例ではリング状の溝として形成されている。ケレップ６に形成された溝６ｂの底部又は底部の近傍に孔６ｃが形成されており、該孔６ｃを介して溝６ｂは本体６ａの外周部分と連通している。尚、図２（ａ）は同図（ｂ）のａ−中心を半断面した図である。

ケレップ６の溝６ｂにシート部材６ｅが埋設されている。シート部材６ｅはノズル１ｂを囲んで形成された弁座１ｃと当接して該ノズル１ｂを閉鎖する機能を有するものであり、適度な弾性を有する合成樹脂によって構成されている。シート部材６ｅを構成する材料として特に限定するものではないが、本実施例では、長期間にわたって安定した弾性を発揮することが可能なポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を用いている。そして、リング状に形成したシート部材６ｅを溝６ｂに嵌合し、該溝６ｂの外周端部６ｄをかしめることで、シート部材６ｅを溝６ｂに埋設している。

ケレップ６の溝６ｂの反対側の面６ｆに減圧部材５を構成するバネ５ａが当接することで、ケレップ６はノズル１ｂに向けて付勢される。また、ケレップ本体６ａの外周面には複数のリブ６ｇが形成されており、該リブ６ｇが一次側ガス室２ａの内周面に案内されることで、ケレップ６は安定した姿勢を保持してノズル１ｂから離隔、接近する方向に移動することが可能となる。

本体１にボンネット８が締結されており、該ボンネット８に操作部材７のハンドル７ｃが螺合している。この操作部材７はケレップ６を有する減圧部材５を操作して二次ガスの圧力を調整するものであり、本体１と対向して配置され該本体１とボンネット８とに挟まれて二次側ガス室３ａを構成するダイヤフラム７ａと、ダイヤフラム７ａを付勢する調整バネ７ｂと、ボンネット８に螺合して回転しこの回転に伴って調整バネ７ｂ及びダイヤフラム７ａに所望量の撓みを発生させるハンドル７ｃと、を有して構成されている。

ハンドル７ｃの回転に伴って生じるダイヤフラム７ａの撓みに応じて、減圧部材５を構成するノズルピン５ｂがノズル１ｂから一次側ガス室２ａ側へ突出してケレップ６を弁座１ｃから離隔させる。ケレップ６が弁座１ｃから離隔すると、一次側ガス室２ａに供給されている一次ガスはシート部材６ｅとノズル１ｂとの隙間を通って二次側ガス室３ａに流れ、この過程で減圧される。

次に、上記の如く構成された圧力調整器による減圧操作について説明する。

先ず、接続部材４を一次ガスの供給源と接続すると共に、二次側通路３のニップル３ｃに二次側の工程から延長されたホースを接続し、操作部材７のダイヤフラム７ａを撓みのない状態とする。このとき、一次側ガス室２ａ、二次側ガス室３ａには大気圧が作用しており、ケレップ６はバネ５ａによってノズル１ｂ側に付勢され、シート部材６ｅが弁座１ｃに押圧されてノズル１ｂを閉鎖している。

一次ガスの供給源を開放すると、高い圧力を持った一次ガスが一次側ガス室２ａに供給される。このため、ケレップ６はバネ５ａの付勢力に加えて一次ガスの圧力によってノズル１ｂ側に付勢されることとなり、シート部材６ｅは強固に弁座１ｃに圧接する。

操作部材７のハンドル７ｃを右方向に回転させると、この回転に伴って調整バネ７ｂ及びダイヤフラム７ａに撓みが発生する。ダイヤフラム７ａに発生した撓みに伴って、減圧部材５を構成するノズルピン５ｂがケレップ６方向に駆動され、この結果、ケレップ６を隔壁１ａに設けた弁座１ｃから離隔させる。ケレップ６が弁座１ｃから離隔すると、一次側ガス室２ａにある一次ガスがシート部材６ｅとノズル１ｂから二次側ガス室３ａに流れ込みこの過程で減圧される。

そして、高い圧力を持った一次ガスが減圧されて二次ガスとなり、二次側通路３のニップル３ｃを経て目的の二次側の工程に供給される。

本発明に係る圧力調整器は、長期間にわたって使用した場合でも、ケレップに支障が生じることがないので、酸素ガス、燃料ガス、不活性ガス等如何なるガスを対象としても利用することが可能である。

１ 本体
１ａ 隔壁
１ｂ ノズル
２ 一次側通路
２ａ 一次側ガス室
２ｂ、２ｃ 通路
３ 二次側通路
３ａ 二次側ガス室
３ｂ 通路
３ｃ ニップル
４ 接続部材
４ａ ソケット
４ｂ 袋ナット
４ｃ フィルタ
５ 減圧部材
５ａ バネ
５ｂ ノズルピン
６ ケレップ
６ａ ケレップ本体
６ｂ 溝
６ｃ 孔
６ｄ 外周端部
６ｅ シート部材
６ｆ 面
６ｇ リブ
７ 操作部材
７ａ ダイヤフラム
７ｂ 調整バネ
７ｃ ハンドル
８ ボンネット

Claims (1)

1. 一次側の供給源から供給された高い圧力を持ったガスを減圧して二次側の工程に供給する圧力調整器であって、
   一次側の供給源から供給されたガスの高い圧力が作用する一次側ガス室と、二次側の工程に供給する減圧されたガスの低い圧力が作用する二次側ガス室と、前記一次側ガス室と二次側ガス室を接続するノズルと、前記一次側ガス室に配置されて前記ノズルに向けて付勢されるケレップと、前記二次側ガス室に配置され前記ケレップを前記ノズルに対して離隔又は接近させる駆動部材と、を有し、
   前記ケレップは、前記ノズルに設けた弁座に接触するシート部材をケレップ本体に形成した有底の溝に嵌合して構成され、且つ前記溝の底部又は底部近傍には一次側ガス室と連通する孔が形成されている
   ことを特徴とする圧力調整器。

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