JP2016205418A - 逆止弁機構体及び一方向規制バルブ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】上流側の流体の圧力が残圧保持する所定圧力に近い圧力であっても十分な導出流量を確保できる一方向規制バルブ装置あるいは一方向規制バルブ装置に装着する逆止弁機構体を提供することを目的とする。
【解決手段】消費専用バルブ1の流路60における中間伝動具54より下流側Ddに形成した第3空間x3に装着し、ガスの導通を規制する逆止弁カセット200において、閉弁位置と開弁位置とを進退自在に配置し、上流側圧力によって開弁位置に向かって後退するチェック弁230を構成する円筒状の弁本体231に、弁本体231の上流側Duと下流側Ddとを連通する連通路236を備えた。
【選択図】図4

Description

本発明は、例えば、カードルやバンドルと呼ばれる複数本のボンベ容器を組み付けた集合体に装着し、残圧保持する逆止弁機構を有する一方向規制バルブ装置、及び一方向規制バルブ装置に装着する逆止弁機構体に関する。
一般的に、ガスなどの流体を導通させるとともに、開放状態と封止状態と切り替える開閉弁を備えたバルブ装置において、貯蔵容器に所定圧力のガスを残すことができる、いわゆる残圧保持弁機構など、開閉弁とは異なり、流体の導通を規制する逆止弁機構が設けられることがある(特許文献1参照)。
このような逆止弁機構には、特許文献1に示すように、閉弁位置と開弁位置とに進退自在な弁体と、弁体を閉弁位置に向かって付勢する付勢手段とで構成し、前記流路を導通する上流側の前記流体の圧力(上流側圧力)と付勢手段のバネ力とで弁体を進退させて、流体の導通を規制することができる。
詳しくは、特許文献1に記載されている逆止弁機構を備えた容器バルブは、開弁状態における流体の消費によって、容器内の流体の残量が減り、上流側圧力が所定圧力まで低下すると、弁体が閉弁位置となって閉弁され、容器内に所定圧力の流体を残すことができる。
しかしながら、このような構成の逆止弁機構を備えた特許文献1に記載の容器バルブは、上述のように容器内の流体の残量が減り、上流側圧力が所定圧力近くまで低くなると、付勢手段のバネ力によって弁体が閉弁位置に向かって移動し、流路面積が減少するため、流体の導出流量が低下し、十分な導出流量を確保することはできず、流体を使用する機器によっては作動停止するおそれがあった。
特開2002−49427号公報
そこで本発明は、上流側の流体の圧力が残圧保持する所定圧力に近い圧力であっても十分な導出流量を確保できる一方向規制バルブ装置あるいは一方向規制バルブ装置に装着する逆止弁機構体を提供することを目的とする。
この発明は、流体が通過する流路と、該流路の中間部分において開閉を切り替える開閉弁とを備えた一方向規制バルブ装置の前記流路における前記開閉弁より下流側に形成した装着空間に装着し、前記流体の導通を規制する逆止弁機構体であって、前記装着空間内において、閉弁位置と開弁位置とを進退自在に配置し、上流側の前記流体の圧力によって前記開弁位置に向かって後退する規制弁と、前記規制弁を前記開弁位置から前記閉弁位置に向かう閉弁方向に付勢するとともに、上流側の前記流体の所定圧力以上の圧力により前記閉弁方向の付勢に抗して前記閉弁位置から前記開弁位置に向かう開弁方向に前記規制弁を移動するバネ力で構成する付勢手段とを備え、前記規制弁を、円筒状の弁本体と、該弁本体における上流側に配置され、前記弁本体より径小な円筒状であり、流路径が縮径された流路縮径部に挿入して閉弁する縮径挿入部とで構成するとともに、前記弁本体に、該弁本体の上流側と下流側とを連通する連通路を備えたことを特徴とする。
あるいは、この発明は、流体が通過する流路と、該流路の中間部分において開閉を切り替える開閉弁とを備えた一方向規制バルブ装置であって、導通する前記流体の導通を規制する上述の構成の逆止弁機構を、前記装着空間内に装着したことを特徴とする。
上記流体は、気体、液体、あるいはゲル体とすることができる。
上記開弁位置とは、上流側の流体の圧力が規制弁に作用して、付勢手段のバネ力に抗して後退して、流体が導通できる位置であれば、規制弁が静止せずともに、いずれの位置であってもよい。
上述の一方向規制バルブ装置は、例えば、カードルやバンドルと呼ばれる複数本のボンベ容器を組み付けた集合体における配管に装着される配管バルブ(バンドルバルブ)であってもよいし、ボンベなどの容器に装着される容器バルブであってもよく、導通方向が一方向に限定されたバルブ装置であり、一方向に限定された導通方向は、消費方向及び充填方向のいずれであってもよい。
上述の上流及び下流は、一方向に規制された導通方向における上流側及び下流側を示す。
この発明により、上流側の流体の圧力が残圧保持する所定圧力(以下において保持圧力)に近い圧力であっても十分な導出流量を確保することができる。
詳述すると、前記装着空間内において、閉弁位置と開弁位置とを進退自在に配置し、上流側の前記流体の圧力によって前記開弁位置に向かって後退する規制弁と、前記規制弁を前記開弁位置から前記閉弁位置に向かう閉弁方向に付勢するとともに、上流側の前記流体の所定圧力以上の圧力により前記閉弁方向の付勢に抗して前記閉弁位置から前記開弁位置に向かう開弁方向に前記規制弁を移動するバネ力で構成する付勢手段とを備えているため、規制弁より上流側の流体の圧力(以下において上流側圧力という)が所定圧力となると、付勢手段のバネ力によって規制弁が閉弁位置となって閉弁され、バンドルを構成するボンべ容器内に所定圧力の流体を残存させることができる。
なお、閉弁位置においては、前記規制弁の縮径挿入部が流路縮径部に挿入されるため、確実に閉弁することができ、逆に、前記規制弁に所定圧力以上の上流側圧力が作用し、付勢手段のバネ力に抗して開弁位置に向かって移動することで、縮径挿入部が流路縮径部から脱出し、流体を導出することができる。
さらに、上流側圧力が低下し、付勢手段のバネ力によって、開弁位置にある前記規制弁が閉弁位置に近づいた場合であっても、前記弁本体に備えた連通路を流体が導通できるため、十分な導通面積を確保できる。したがって、上流側圧力が保持圧力に近い圧力であっても十分な導出流量を確保することができる。
なお、上述の上流側圧力が保持圧力に近い圧力であってもとは、流体の消費によって、高かった上流側圧力が低下して保持圧力に近づく場合のみならず、上流側圧力がもともと保持圧力に近い場合であってもよい。
この発明の態様として、前記連通路の導通面積を、前記流路縮径部の導通面積より大きく形成することができる。
上記導通面積は、前記流体が導通方向に直交する方向の断面積であり、流体が導通可能な面積をいう。
この発明により、流路縮径部を導通する流体を、流路縮径部より導通面積が大きい連通路を導通させることができる。したがって、上流側圧力が保持圧力に近い圧力であってもより十分な導出流量を確保することができる。
またこの発明の態様として、前記弁本体に、下流側が開放され、前記流路縮径部と略同径の内部空間を備え、前記連通路を、前記弁本体における前記縮径挿入部より径外側に配置した円周状で前記進退方向に凹状となる進退方向溝部と、該進退方向溝部と前記内部空間とを、前記進退方向に交差する方向に連通する交差方向連通部とで構成し、前記導通交差方向における前記進退方向溝部の導通面積を、前記流路縮径部の導通面積より大きく形成し、前記導通交差方向における前記交差方向連通部の導通面積を、前記進退方向溝部の導通面積より大きく形成することができる。
この発明により、上流側圧力が保持圧力に近い圧力であっても十分な導出流量の流体を安定して連通路を導通させることができる。
詳述すると、前記連通路を、前記弁本体における前記縮径挿入部より径外側に配置した円周状で前記進退方向に凹状となる進退方向溝部と、該進退方向溝部と前記内部空間とを、前記進退方向に交差する方向に連通する交差方向連通部とで構成するため、例えば、進退方向に伸縮する付勢手段の間を通過させることなく、流体を弁本体の上流側から下流側に導出することができる。
また、前記導通交差方向における前記進退方向溝部の導通面積が、前記流路縮径部の導通面積より大きく、前記導通交差方向における前記交差方向連通部の導通面積が、前記進退方向溝部の導通面積より大きいため、上流側圧力が保持圧力に近い圧力であっても十分な導出流量の流体を安定して連通路を導通させることができる。
またこの発明の態様として、前記装着空間に装着されるとともに、前記規制弁及び前記付勢手段を内部に収容するカセット枠体を備え、該カセット枠体に前記流路縮径部を設けることができる。
この発明により、逆止弁機構体をカセット構造化し、上流側圧力が保持圧力に近い圧力であっても十分な導出流量を確保できる一方向規制バルブ装置を容易に構成することができる。
詳述すると、カセット枠体の内部に前記規制弁及び前記付勢手段を収容することで逆止弁機構体をカセット構造化することができる。
またカセット構造化した逆止弁機構体を前記装着空間に装着することで、容易に逆止弁機構体を有する一方向規制バルブ装置を構成することができる。さらに、該カセット枠体に前記流路縮径部を設けているため、例えば、径の異なる流路縮径部を有する一方向規制バルブ装置や、流路縮径部の設けていない一方向規制バルブ装置であっても、上流側圧力が保持圧力に近い圧力であっても十分な導出流量を確保することができる。
またこの発明の態様として、前記装着空間に、減圧弁及び安全弁と共に配置することができる。
この発明により、減圧弁で流体を所定圧力に減圧できるため、高圧用の一方向規制バルブ装置であっても、確実に所定圧力で残圧保持するとともに、所定圧力に近い上流側圧力であっても十分な導出流量を確保することができる。
本発明により、上流側の流体の圧力が保持圧力に近い圧力であっても十分な導出流量を確保できる一方向規制バルブ装置あるいは一方向規制バルブ装置に装着する逆止弁機構体を提供することができる。
消費専用バルブの正面図。 消費専用バルブのb−b断面図。 消費専用バルブが装着されるバンドルの概略構成図。 複合弁機構の説明図。 複合弁機構の分解断面図。 逆止弁カセットの斜視図。 複合弁機構の説明図。 別の複合弁機構の拡大断面図。
この発明の一実施形態である消費専用バルブ1について、図1乃至図7とともに説明する。
なお、図1は消費専用バルブ1の正面図を示し、図2は消費専用バルブ1のb−b断面図を示し、図3は消費専用バルブ1が装着されるバンドルVの概略構成図を示し、図4は複合弁機構100の説明図を示し、図5は複合弁機構100の分解断面図を示し、図6は逆止弁カセット200の斜視図を示し、図7は複合弁機構100の説明図を示している。
詳述すると、図4(a)は、図1におけるa−a矢視方向の複合弁機構100の断面図を示し、図4(b)は同方向のアウトレット40の断面図を示している。
また、図7(a)は通常のガス消費状態の複合弁機構100の断面図を示し、図7(b)は上流側圧力が残圧保持する所定圧力(保持圧力)に近い圧力となった状態であるガス消費状態の複合弁機構100の断面図を示している。
なお、図2では、アウトレット内二次側流路xに装着する複合弁機構100の図示を省略し、図6では、内部構成の理解を容易にするため手前側の一部を切欠いて図示している。
また、図5では、Oリング及び第2コイルスプリング360の図示を省略し、図6では、Oリング及び第1コイルスプリング220の図示を省略している。また、図5では、逆止弁カセット200及び安全弁ユニット400について組付いた状態の断面図と、各要素を分解した状態の断面図とを併記している。
消費専用バルブ1は、図3に示すように、バンドルVに装着される消費専用のバルブ装置である。詳述すると、消費専用バルブ1は、複数本のボンベ容器Bを組付けて構成した集合体であるバンドルV(カードルとも呼ばれる)において充填側のバルブ装置1aとともに、ガスの消費側に組み付けられ、ガスを使用する機器等が接続される。
このようにボンベ容器Bの消費側に組み付けられる消費専用バルブ1は、縦長のハウジング31と、ハウジング31の下部において、バンドルVの配管pに螺合して取り付けられる螺合取付け部32と、ハウジング31の中段付近において側方に突出する態様のアウトレット40と、ハウジング31の上部において装着される閉止弁機構50とで構成している。
なお、閉止弁機構50における各構成要素同士の対向部分、あるいは閉止弁機構50とハウジング31との対向部分における適宜の箇所にはOリングを設置するが、Oリングの図示や詳しい説明については適宜省略する。
ハウジング31の内部には、図2に示すように、上部において閉止弁機構50の装着を許容する閉止弁装着凹部61、閉止弁装着凹部61の下端と螺合取付け部32の下端まで連通する一次側流路62、閉止弁装着凹部61の下端からアウトレット40の先端まで連通する二次側流路63を備えている。
閉止弁装着凹部61は、上方が開放された略円筒形の凹部である作動室61aと、該作動室61aの下方においてひとまわり径の小さな閉止弁室61bとで構成している。なお、閉止弁室61bの底面には、一次側流路62の上端が連通し、上端開口62aが形成され、上端開口62aの開口外縁に沿って上方に突出する開口弁座62bが形成されている
そして、ハウジング31には、閉止弁室61b、一次側流路62及び二次側流路63によって、螺合取付け部32の下端からアウトレット40の先端まで連通する流路60が形成されている。
なお、アウトレット40の内部に形成され、二次側流路63の一部を構成するアウトレット内二次側流路xやアウトレット40については、複合弁機構100ともに後述する。
閉止弁装着凹部61に装着する閉止弁機構50は、図2に示すように、回転ハンドル51と、グランドナット52と、スピンドル53と、中間伝動具54と、中間伝動具54の底面に装着した閉止部材55とで構成している。
回転ハンドル51は、8箇所突出する波形の外周縁を有する平面視略円形雲形に形成され、スピンドル53の上部の被嵌合部53aの嵌合を許容する嵌合部51aを備えている。
グランドナット52は、頭部ナット部52aと、閉止弁装着凹部61の作動室61aの内面に形成した雌ネジと螺合する雄ネジ部52bとで構成する中空の略円筒形である。
スピンドル53は、図2に示すように、回転ハンドル51の嵌合部51aに嵌合する被嵌合部53aを上部に備え、中間伝動具54のスピンドル嵌合凹部54aに嵌合する嵌合凹部53bを下部に備えている。
中間伝動具54は、図2に示すように、略円柱状であり、スピンドル53の嵌合凹部53bの嵌合を許容するスピンドル嵌合凹部54aを上端に備え、閉止部材55の嵌合を許容する閉止部材嵌合凹部54bを下部に備えている。
閉止部材55は、図2に示すように、中間伝動具54の閉止部材嵌合凹部54bに嵌合する平面視円形の弾性部材であり、閉弁状態で開口弁座62bが食い込み可能に構成している。
このように、回転ハンドル51、グランドナット52、スピンドル53、中間伝動具54、及び閉止部材55で構成する閉止弁機構50は、中間伝動具54の閉止部材嵌合凹部54bに閉止部材55を嵌合させるとともに、スピンドル53の嵌合凹部53bを中間伝動具54のスピンドル嵌合凹部54aに嵌合し、スピンドル53にグランドナット52を装着して、グランドナット52の雄ネジ部52bと閉止弁装着凹部61の雌ネジと螺合させて、閉止弁装着凹部61に装着する。そして、スピンドル53の被嵌合部53aに回転ハンドル51の嵌合部51aを嵌合して、閉止弁機構50の組み付けを完了する。
このように構成した閉止弁機構50は、回転ハンドル51を締め付け方向に螺入することで、スピンドル53を介して中間伝動具54を下方に押し付ける。このとき、中間伝動具54の閉止部材嵌合凹部54bに嵌合した閉止部材55に上端開口62aの周囲に形成した開口弁座62bが食い込み、閉止部材55によって上端開口62aを封止する。この状態を封止状態とする。
逆に、回転ハンドル51を緩み方向に回転させて、スピンドル53を螺出すると、スピンドル53を介して、中間伝動具54が上方に移動するため、上端開口62aは開放され、一次側流路62、閉止弁室61b及び二次側流路63が連通し、流路60は導通状態となる。この状態を開放状態とする。
次に、アウトレット40や、アウトレット40に形成され、流路60の二次側流路63の一部を構成するアウトレット内二次側流路xについて、図2及び図4(b)とともに説明する。
アウトレット40は、図示省略するガスを使用する器具の接続を許容する接続許容部41を有する横向きの略円柱状であり、軸方向に貫通するアウトレット内二次側流路xを内部に形成している。
なお、以下の説明では、ハウジング31の内部に形成された二次側流路63をハウジング内二次側流路64とし、アウトレット40内部に形成された二次側流路63をアウトレット内二次側流路xとし、ハウジング内二次側流路64とアウトレット内二次側流路xとで二次側流路63を平面視T字型となるように構成している。
アウトレット内二次側流路xは、図4(b)に示すように、接続許容部41側から順(図4において左側から右側に向かう方向)に、第1空間x1と、第2空間x2と、第3空間x3、第4空間x4、径大な第5空間x5、及び第6空間x6、第6空間x6で軸方向に貫通する略円筒状の貫通空間を構成している。
なお、以下の説明において、図4に矢印で示す方向を消費方向Dとするとともに、消費方向における上流側と下流側を、上流側Du,下流側Ddと示す。
第1空間x1は上述のガスを使用する機器等に接続された配管の接続部を接続する空間である。
第2空間x2は第1空間x1より径小な空間であり、第3空間x3は第2空間x2より径大で第1空間x1の開放端と略同径の径小な空間であり、第4空間x4は第1空間x1より径大であり、且つ段階的に径大化する空間である。また、第5空間x5は第4空間x4の最大径部より径大で、第6空間x6は第5空間x5より径大で且つ後方が開放された空間である。
なお、第4空間x4は、後述する円形導通路xaを介して、ハウジング内二次側流路64と接続されている。また、第6空間x6の内面には、第6空間x6に挿入される弁筒体340の前胴部341の外周面に形成したネジ山347と螺合するネジ溝x6aを形成している。また、第6空間x6から外部に連通し、過圧力を導出する過圧力導出路42を径方向に貫通させて形成している。
上述のアウトレット内二次側流路xの第3空間x3乃至第6空間x6に亘って装着され、閉止弁機構50の開放状態において、残圧保持機構、減圧機構及び安全弁機構として作用する複合弁機構100について、図4乃至図7とともに説明する。
アウトレット内二次側流路xに装着される複合弁機構100は、逆止弁カセット200と、減圧安全弁カセット300とで構成し、下流側Ddから上流側Duに向かってこの順で配置し、第3空間x3に逆止弁カセット200を挿着し、第4空間x4乃至第6空間x6にかけて減圧安全弁カセット300を挿着する。
まず、第4空間x4乃至第6空間x6にかけて挿着する減圧安全弁カセット300について説明する。
減圧安全弁カセット300は、円形流路形成リング310、シール座体320、減圧ピストン330、弁筒体340、弁箱体350、第2コイルスプリング360及び安全弁ユニット400とで構成し、下流側Ddから上流側Duに向かってこの順で配置している。なお、減圧安全弁カセット300において、各要素の対向部分には適宜Oリングを配置しているが、詳細な説明を省略する。
アウトレット内二次側流路xの第4空間x4の下流側Ddにおける内周面に沿って配置する円形流路形成リング310は、前胴部311と、その後方の後胴部312とで、消費方向Dに貫通する内部空間315を有する円筒状に構成している。また、第4空間x4の内面に対向する前胴部311の外周面には、Oリングが嵌め込まれるリング溝313が形成され、後胴部312には、径方向に貫通する4つの貫通孔314が設けられている。また、後胴部312の内面にはネジ溝312aが形成されている。
シール座体320は、減圧ピストン330の下流側DdにOリングを装着するための座体であり、上流側Duに径外側に突出するフランジ部321を有し、減圧ピストン330の下流側Ddに挿入される挿入筒部322を有するとともに、内部に消費方向Dの貫通孔323を有する略円筒状であり、上流側Duの外周面にネジ山320aを有している。
減圧ピストン330は、シール座体320の挿入筒部322の螺入を許容する前胴部331と、後述する弁箱体350の前胴部351に螺入する後胴部333と、前胴部331と後胴部333との間の中胴部332とで、内部に軸方向の貫通空間335を有する略円筒状に構成している。また、減圧ピストン330は中胴部332の外周面及び後胴部333の後方の外周面にOリングの嵌め込みを許容するOリング溝334を形成している。
なお、前胴部331の内面には、シール座体320のネジ山320aと螺合するネジ溝331aを形成し、後胴部333の上流側Duの外周面にはネジ山333aを形成している。
また、シール座体320と減圧ピストン330とを一体構成してもよい。
弁筒体340は、アウトレット内二次側流路xに挿入される前胴部341と、組み付け状態においてアウトレット40から後方に突出する後胴部342とで構成し、内部に消費方向Dに貫通する貫通孔343を有する略円筒状で構成している。
前胴部341の上流側Duには、減圧ピストン330の中胴部332に外嵌するとともに、円形流路形成リング310の後胴部312に後方から螺入する上流側縮径部345を備えている。また、上流側縮径部345の外周面には、円形流路形成リング310のネジ溝312aに螺合するネジ山345aを形成し、後胴部342の内面には、弁蓋体410のネジ山415と螺合するネジ溝342aを形成している。また、前胴部341の上流側Duの外周面にOリングの嵌め込みを許容するOリング溝346を形成している。
前胴部341は、アウトレット40のアウトレット内二次側流路xにおける第6空間x6に螺入され、前胴部341の外周には、第6空間x6の内面に形成されたネジ溝x6aに螺合するネジ山347を形成している。
弁箱体350は、減圧ピストン330の後胴部333の上流側Duから外嵌する前胴部351と、後述する安全弁ユニット400の弁蓋体410の上流側凹部412に挿入される挿入後胴部352と、前胴部351と挿入後胴部352との間で径外方向に突出するフランジ部353とで略円筒状に構成している。また、弁箱体350は、内部に消費方向Dに貫通する貫通空間354を有している。
なお、減圧ピストン330の後胴部333の挿入を許容する前胴部351の内面には、挿入された後胴部333のネジ山333aと螺合するネジ溝351aを形成している。
また、挿入後胴部352の後方外周面にはOリングの嵌め込みを許容するOリング溝355を形成している。
安全弁ユニット400は、弁蓋体410と、シール座体420と、リリーフ弁430と、リリーフ弁筒体440と、第3コイルスプリング450と、キャップ460とで構成している。
弁蓋体410は、弁筒体340の後胴部342の内部に挿入される略円柱状であり、上流側Duに弁箱体350の挿入後胴部352の挿入を許容する上流側凹部412を有している。
また、上流側凹部412の上流側Duには、後述するシール座体420、リリーフ弁430、リリーフ弁筒体440、第3コイルスプリング450及びキャップ460を挿入する円筒状のリリーフ空間411を有している。なお、リリーフ空間411と上流側凹部412とは径小な連通空間413によって消費方向Dに連通している。
弁蓋体410の下流側Ddの外周面には、Oリングの嵌め込みを許容するOリング溝414を形成している。また、弁蓋体410の外面には、後胴部342の内面に形成したネジ溝342aと螺合するネジ山415を形成し、弁蓋体410の内面には、後述するリリーフ弁筒体440のネジ山440aと螺合するネジ溝416を形成している。
シール座体420は、後述するリリーフ弁430の下流側Ddに外嵌する上流側Duが開放された有底円筒状であり、リリーフ弁430の下流側凸部431が挿入される挿入穴421を有するとともに、外周面に過圧ガスの通路となる過圧ガス通路422を周方向に4箇所備えている。
リリーフ弁430は、シール座体420に挿入される円柱状であり、下流側Ddに挿入穴421に挿入する下流側凸部431を有するとともに、上流側Duに第3コイルスプリング450が外嵌する外嵌溝432を設けている。
なお、シール座体420がリリーフ弁430に外嵌した状態において、挿入穴421と下流側凸部431との間から露出するようにOリングを挟み込んで装着する。
また、シール座体420とリリーフ弁430とを一体構成してもよい。
リリーフ弁筒体440は、シール座体420及びリリーフ弁430並びに第3コイルスプリング450を収容可能な収容空間441を有する下流側Ddが開放された有底円筒状であり、上流側Duに過圧ガスが通過する通過孔442を設けている。また、リリーフ弁筒体440の外周面には、弁蓋体410のネジ溝416と螺合するネジ山440aを形成している。
キャップ460は、弁蓋体410の上流側Duの端部に圧入される円盤状の樹脂製キャップである。
このように各要素が構成された安全弁ユニット400は、第3コイルスプリング450と、Oリングを挟み込んだシール座体420及びリリーフ弁430とを下流側Ddから収容したリリーフ弁筒体440を弁蓋体410のリリーフ空間411に挿入し、ネジ溝416とネジ山440aとを螺合して一体化する。
これにより、シール座体420とリリーフ弁430とは、リリーフ弁筒体440を反力として、第3コイルスプリング450のバネ力によってリリーフ空間411において下流側Ddに付勢される。
そして、組み付けたシール座体320及び減圧ピストン330と、第2コイルスプリング360及び弁箱体350とを、弁筒体340の下流側Ddと上流側Duとから挟み込むように組み付けるとともに、さらに下流側Ddから円形流路形成リング310を組付ける。
また、弁箱体350の挿入後胴部352が弁蓋体410の上流側凹部412に挿入されるように安全弁ユニット400を組付けるとともに、弁蓋体410の上流側Duの端部にキャップ460を圧入して減圧安全弁カセット300の組み付けは完了する。このとき、安全弁ユニット400の弁蓋体410のネジ山415と、弁筒体340のネジ溝342aとが螺合するため、弁筒体340と安全弁ユニット400とは一体化される。
このようにして弁筒体340に対して一体化された安全弁ユニット400を反力として、シール座体320、減圧ピストン330及び弁箱体350は、第2コイルスプリング360のバネ力によって下流側Ddに付勢される。
次に、第3空間x3に挿着される逆止弁カセット200について説明する。
逆止弁カセット200は、弁蓋210と、第1コイルスプリング220と、チェック弁230と、チェック弁保持筒体240とで構成している。
弁蓋210は、後述するチェック弁保持筒体240の下流側Ddの端部に圧入され、第1コイルスプリング220の下流側Ddの端部を支持する円盤体であり、中央に貫通する貫通孔211を有するとともに、上流側Duの外周に沿って、第1コイルスプリング220が外嵌する外嵌溝212を形成している。
なお、弁蓋210は、後述するチェック弁保持筒体240と一体構成してもよい。
チェック弁230は、下流側Ddが開放された有底円筒状の弁本体231と、弁本体231の上流側Duに突出するとともに縮径された縮径挿入部232とで構成し、弁本体231の内部に円筒状の内部空間233を有している。また、弁本体231と縮径挿入部232の外周には、それぞれOリングを嵌め込むOリング溝234,235が形成されている。
チェック弁230には、チェック弁230の上流側Duと下流側Ddとを連通する連通路236を形成している。連通路236は、弁本体231の上流側Duの端面から下流側Ddに向かう円周状の溝である周状連通路237と、周状連通路237から径方向に貫通して内部空間233に連通する径方向連通孔238とで構成している。
周状連通路237は、弁本体231の半分以上の溝深さであるとともに、縮径挿入部232より径大であり、具体的には、内径が縮径挿入部232の外径よりひと回り大きく、外径が弁本体231の外径よりひと回り小さく形成している。
したがって、周状連通路237の消費方向Dに直交する直交方向における断面積(導通面積)は、後述するチェック弁保持筒体240の縮径貫通孔241と略同径の縮径挿入部232の断面積(導通面積)より大きくなるように形成している。
径方向連通孔238は、周方向に4箇所備え、4つの径方向連通孔238の合計面積(導通面積)が周状連通路237の断面積より大きくなるように形成している。
チェック弁保持筒体240は、下流側Ddが開放された有底円筒状であり、上流側Duに縮径挿入部232が挿入される縮径貫通孔241を備えるとともに、内部に第1コイルスプリング220とチェック弁230とを収容する収容空間242を有している。
なお、収容空間242は、チェック弁230の弁本体231と略同径で形成している。また、縮径貫通孔241は縮径挿入部232と略同径で形成している。また、チェック弁保持筒体240の上流側Duの外周にはOリングを嵌め込むOリング溝243が形成されている。
このように各要素を構成した逆止弁カセット200は、下流側Ddからチェック弁230及び第1コイルスプリング220をこの順で収容するとともに、第1コイルスプリング220の下流側Ddから弁蓋210を、チェック弁保持筒体240の下流側Ddの端部に圧入して組付ける。
このとき、弁蓋210を反力として第1コイルスプリング220によって、チェック弁230は上流側Duに向かって付勢されているため、チェック弁230の縮径挿入部232は、チェック弁保持筒体240の縮径貫通孔241に挿入された状態となる。
このようにして組み付けられた逆止弁カセット200及び減圧ピストン330は、アウトレット内二次側流路xに対して上流側Duから第3空間x3に逆止弁カセット200を挿入するとともに、さらに、第4空間x4から第6空間x6に亘って減圧安全弁カセット300を挿入する。
このとき、減圧安全弁カセット300のネジ山347が第6空間x6の内面に形成されたネジ溝x6aと螺合するため、減圧安全弁カセット300はアウトレット内二次側流路xに一体化され、アウトレット内二次側流路xに一体化された減圧安全弁カセット300によって逆止弁カセット200は第3空間x3に固定され、複合弁機構100を構成することができる。
なお、この組み付けによって、前胴部311が第4空間x4に挿入された円形流路形成リング310の後胴部312の外周面と、弁筒体340の前胴部341の前面と、第4空間x4及び第5空間x5の内周面とで囲まれた空間によって、アウトレット内二次側流路xと、ハウジング内二次側流路64とを連通する円形導通路xaを構成する。
このようにしてアウトレット内二次側流路xに組み付けられた複合弁機構100は、図4(a)に示すとともに、上述したように、第1コイルスプリング220によって上流側Duに付勢された逆止弁カセット200の縮径挿入部232が、第3空間x3に挿入されたチェック弁保持筒体240の縮径貫通孔241に挿入され、第2コイルスプリング360によって上流側Duに付勢された弁箱体350の挿入後胴部352が弁蓋体410の上流側凹部412に挿入されているため、閉弁状態となる(初期状態)。
次に、図4(a)に示すような初期状態(閉弁位置)から、回転ハンドル51を緩み方向に回転させて、スピンドル53を螺出して開放状態とすると、バンドルVのボンベ容器Bに充てんしていたガスは一次側流路62、閉止弁室61b及び二次側流路63を通り、ハウジング内二次側流路64を介して、円形導通路xaに流入する。さらに、円形導通路xaに流入したガスは、円形流路形成リング310の貫通孔314を通り、減圧安全弁カセット300の内部に流入する。
減圧安全弁カセット300の内部に流入したガスは、開弁位置にあるシール座体320、減圧ピストン330及び弁箱体350の貫通孔323、貫通空間335及び貫通空間354を通り、上流側凹部412に達する。
上流側凹部412に達したガスの圧力が上流側Duに付勢する第2コイルスプリング360のバネ力より大きいと、シール座体320、減圧ピストン330及び弁箱体350は、第2コイルスプリング360のバネ力に抗して下流側Ddに移動して開弁位置となる。
このようにして、ガスの圧力によって、シール座体320、減圧ピストン330及び弁箱体350の下流側Ddと上流側Duの移動を高速で繰り返して、ガスは、円形導通路xaから第4空間x4まで流入するため、その面積差によってガスは所定の圧力に減圧され、減圧安全弁カセット300は減圧弁機構として作用することができる。
さらに、減圧されて第4空間x4まで流入したガスは、その圧力によって、縮径挿入部232が縮径貫通孔241に挿入された閉弁位置にあるチェック弁230を、第1コイルスプリング220のバネ力に抗して下流側Ddに移動させて開弁位置とし、第2空間x2及び第1空間x1よりガスを放出し、消費することができる(消費状態:図7(a)参照)。
なお、この消費状態において、減圧安全弁カセット300に流入したガスの圧力が高い過圧状態であると、第3コイルスプリング450によって下流側Ddに付勢され、連通空間413を封止していたシール座体420及びリリーフ弁430を、第3コイルスプリング450のバネ力に抗して上流側Duに移動させ、通過孔442を通り、弁蓋体410のリリーフ空間411の上流側Duから放出させることができる。
また上述の消費状態で、回転ハンドル51を締め付け方向に回転させて、スピンドル53を螺入して封止状態とすると、ハウジング内二次側流路64及び円形導通路xaを介したアウトレット内二次側流路xへのガスの流入は停止するため、上述の説明の逆の順序で、図4(a)に示すような初期状態に戻る、つまり複合弁機構100は開弁位置となり、チェック弁110は閉弁位置となる。
また、上述の消費状態において、バンドルVのガスの消費を続けると、バンドルVのガスの残量が減り、圧力が低下していく。
このようにバンドルVのガスの圧力が低下していくと、減圧安全弁カセット300によって減圧されることなく、つまり減圧安全弁カセット300が閉弁位置のまま、逆止弁カセット200に直接作用することとなるが、逆止弁カセット200に作用するガス(上流側ガスという)の圧力(上流側圧力)が残圧保持する圧力、つまり保持圧力まで低下すると、第1コイルスプリング220の付勢力によってチェック弁230が上流側Duに移動して、縮径挿入部232が縮径貫通孔241に挿入する封止状態となり、つまり、図4(a)に示す初期状態に戻り、逆止弁カセット200はバンドルVに保持圧力のガスを残存させる残圧保持として機能することができる。
また、この消費状態からバンドルVの圧力が低下し、逆止弁カセット200に作用する上流側圧力が低下して初期状態に戻るまでの間において、上流側圧力が保持圧力に近づくと、第1コイルスプリング220のバネ力によって第1コイルスプリング220が上流側Duに移動し、縮径貫通孔241に縮径挿入部232が近づき、ガスの導通量が低下するおそれがある。
しかしながら、連通路236を設けたチェック弁230の場合、ガスは、縮径貫通孔241より断面積の大きな周状連通路237、周状連通路237より合計断面積の大きな径方向連通孔238及び内部空間233を通って第2空間x2及び第1空間x1から十分な量のガスを導通させることができる。
このように、消費専用バルブ1の流路60における第3空間x3に挿着してガスの導通を規制する逆止弁カセット200は、閉弁位置と開弁位置とを進退自在に配置し、上流側圧力によって開弁位置に向かって後退するチェック弁230と、チェック弁230を開弁位置から閉弁位置に向かう閉弁方向に付勢するとともに、上流側ガスの所定圧力以上の圧力により閉弁方向の付勢に抗して閉弁位置から開弁位置に向かう開弁方向にチェック弁230を移動するバネ力で構成する第1コイルスプリング220とを備え、チェック弁230を、円筒状の弁本体231と、弁本体231における上流側Duに配置され、弁本体231より径小な円筒状であり、流路径が縮径された縮径貫通孔241に挿入して閉弁する縮径挿入部232とで構成するとともに、弁本体231に、弁本体231の上流側Duと下流側Ddとを連通する連通路236を備えたことにより、上流側圧力が保持圧力に近い圧力であっても十分な導出流量を確保することができる。
詳述すると、第3空間x3内において、閉弁位置と開弁位置とを進退自在に配置し、上流側圧力によって開弁位置に向かって後退するチェック弁230と、チェック弁230を開弁位置から閉弁位置に向かう閉弁方向に付勢するとともに、上流側ガスの所定圧力以上の圧力により閉弁方向の付勢に抗して閉弁位置から開弁位置に向かう開弁方向にチェック弁230を移動するバネ力で構成する第1コイルスプリング220とを備えているため、チェック弁230より上流側ガスの圧力(上流側圧力)が所定圧力となると、第1コイルスプリング220のバネ力によってチェック弁230が閉弁位置となって閉弁されバンドルVのボンべ容器Bに所定圧力のガスを残存させることができる。
なお、閉弁位置においては、チェック弁230の縮径挿入部232が縮径貫通孔241に挿入されるため、確実に閉弁することができ、逆に、チェック弁230に所定圧力以上の上流側圧力が作用し、第1コイルスプリング220のバネ力に抗して開弁位置に向かって移動することで、縮径挿入部232が縮径貫通孔241から脱出し、ガスを導出することができる。
さらに、上流側圧力が低下し、第1コイルスプリング220のバネ力によって、開弁位置にあるチェック弁230が閉弁位置に近づいた場合であっても、弁本体231に備えた連通路236をガスが導通できるため、十分な導通面積を確保できる。したがって、上流側圧力が保持圧力に近い圧力であっても十分な導出流量を確保することができる。
また、連通路236の導通面積を、縮径貫通孔241の導通面積より大きく形成することにより、縮径貫通孔241を導通するガスを、縮径貫通孔241より導通面積が大きい連通路236を導通させることができる。したがって、上流側圧力が保持圧力に近い圧力であってもより十分な導出流量を確保することができる。
また、弁本体231に、下流側Ddが開放され、縮径貫通孔241と略同径の内部空間233を備え、連通路236を、弁本体231における縮径挿入部232より径外側に配置した円周状で消費方向Dに凹状となる周状連通路237と、周状連通路237と内部空間233とを、消費方向Dに交差する径方向に連通する径方向連通孔238とで構成し、周状連通路237の導通面積を、縮径貫通孔241の導通面積より大きく形成し、消費方向Dに直交する直交方向における径方向連通孔238の導通面積を、周状連通路237の導通面積より大きく形成することにより、上流側圧力が保持圧力に近い圧力であっても十分な導出流量のガスを安定して連通路236を導通させることができる。
詳述すると、連通路236を、弁本体231における縮径挿入部232より径外側に配置した円周状で消費方向Dに凹状となる周状連通路237と、周状連通路237と内部空間233とを、消費方向Dに交差する方向に連通する径方向連通孔238とで構成するため、例えば、消費方向Dに伸縮する第1コイルスプリング220の間を通過させることなく、ガスを弁本体231の上流側Duから下流側Ddに導出することができる。
また、消費方向Dに直交する直交方向における周状連通路237の導通面積が縮径貫通孔241の導通面積より大きく、径方向における径方向連通孔238の導通面積が周状連通路237の導通面積より大きいため、上流側圧力が保持圧力に近い圧力であっても十分な導出流量のガスを安定して連通路236を導通させることができる。
また、第3空間x3に装着されるとともに、チェック弁230及び第1コイルスプリング220を収容空間242に収容するチェック弁保持筒体240を備え、チェック弁保持筒体240に縮径貫通孔241を設けることでカセット構造化し、上流側圧力が保持圧力に近い圧力であっても十分な導出流量を確保できる消費専用バルブ1を容易に構成することができる。
詳述すると、チェック弁保持筒体240の収容空間242にチェック弁230及び第1コイルスプリング220を収容することでカセット構造化した逆止弁カセット200を構成することができる。
また、カセット構造化した逆止弁カセット200を第3空間x3に装着することで、容易に逆止弁カセット200を有する消費専用バルブ1を構成することができる。さらに、チェック弁保持筒体240に縮径貫通孔241を設けているため、例えば、径の異なる縮径貫通孔を有するバルブ装置や、縮径貫通孔の設けていないバルブ装置であっても、上流側圧力が保持圧力に近い圧力であっても十分な導出流量を確保することができる。
また、アウトレット内二次側流路xにおいて、逆止弁カセット200と共に、安全弁ユニット400を有する減圧安全弁カセット300を配置して複合弁機構100を構成することにより、減圧安全弁カセット300でガスを所定圧力に減圧できるため、高圧用の消費専用バルブ1であっても、確実に所定圧力で残圧保持するとともに、所定圧力に近い上流側圧力であっても十分な導出流量を確保することができる。
この発明の構成と、上述の実施形態との対応において、この発明の流体は、ガスに対応し、
以下同様に、
開閉弁は中間伝動具54に対応し、
一方向規制バルブ装置は消費専用バルブ1に対応し、
逆止弁機構体及び逆止弁機構は逆止弁カセット200に対応し、
装着空間はアウトレット内二次側流路xあるいは第3空間x3に対応し、
規制弁はチェック弁230に対応し、
付勢手段は第1コイルスプリング220に対応し、
流路縮径部は縮径貫通孔241に対応し、
進退方向は消費方向Dに対応し、
進退方向溝部は周状連通路237に対応し、
交差方向連通部は径方向連通孔238に対応し、
カセット枠体はチェック弁保持筒体240に対応し、
減圧弁は減圧安全弁カセット300に対応するが、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。
例えば、上述の説明では、チェック弁230に設けた連通路236を、消費方向Dの周状連通路237と、径方向の径方向連通孔238とで構成したが、連通路236として、図8(a)に示すように、弁本体231の外周に、消費方向Dの溝状である連通溝239を周方向に複数設けてもよい。この場合、複数の連通溝239の断面積が、縮径貫通孔241の断面積より大きくなるように形成する。
また、図8(b)に示すように、連通溝239と、連通溝239及び内部空間233とを径方向に連通する複数の径方向連通孔238とで連通路236を構成してもよく、この場合、複数の径方向連通孔238の断面積が連通溝239の断面積より大きく形成する。
このように、図8(a)や図8(b)に示すように、チェック弁230の上流側Duと下流側Ddとを連通する連通溝239を有する連通路236を設けることで、周状連通路237及び径方向連通孔238で構成した連通路236を有する逆止弁カセット200と同様の効果を有することができる。
しかし、図4(a)及び図8(b)に示すように径方向連通孔238を有する連通路236の方が、径方向連通孔238を有していない連通路236(図8(a))に比べ、導通するガスが消費方向Dに伸縮する第1コイルスプリング220の間を通過しないため、安定してガスを導通させることができる。
また流体としてガスを用いたが、液体やゲル体としてもよい。
また、上述の説明では、バンドルVの配管pに消費専用バルブ1を装着したが、容器バルブBに消費専用バルブ1を直接装着して用いてもよい。
さらに、径方向連通孔238は、消費方向Dに直交する方向に貫通するだけでなく、消費方向Dに交差する方向であればいずれの方向に貫通してもよい。
また、上述の説明では、消費専用のバルブ装置として、複合弁機構100を有する1について説明したが、充填専用の複合弁機構100を有するバルブ装置として用いてもよい。
1…消費専用バルブ
54…中間伝動具
60…流路
200…逆止弁カセット
220…第1コイルスプリング
230…チェック弁
231…弁本体
232…縮径挿入部
233…内部空間
236…連通路
237…周状連通路
238…径方向連通孔
240…チェック弁保持筒体
241…縮径貫通孔
300…減圧安全弁カセット
400…安全弁ユニット
D…消費方向
Dd…下流側
Du…上流側
x3…第3空間

Claims (10)

  1. 流体が通過する流路と、該流路の中間部分において開閉を切り替える開閉弁とを備えた一方向規制バルブ装置の前記流路における前記開閉弁より下流側に形成した装着空間に装着し、前記流体の導通を規制する逆止弁機構体であって、
    前記装着空間内において、閉弁位置と開弁位置とを進退自在に配置し、上流側の前記流体の圧力によって前記開弁位置に向かって後退する規制弁と、
    前記規制弁を前記開弁位置から前記閉弁位置に向かう閉弁方向に付勢するとともに、上流側の前記流体の所定圧力以上の圧力により前記閉弁方向の付勢に抗して前記閉弁位置から前記開弁位置に向かう開弁方向に前記規制弁を移動するバネ力で構成する付勢手段とを備え、
    前記規制弁を、
    円筒状の弁本体と、
    該弁本体における上流側に配置され、前記弁本体より径小な円筒状であり、流路径が縮径された流路縮径部に挿入して閉弁する縮径挿入部とで構成するとともに、
    前記弁本体に、該弁本体の上流側と下流側とを連通する連通路を備えた
    逆止弁機構体。
  2. 前記連通路の導通面積を、前記流路縮径部の導通面積より大きく形成した
    請求項1に記載の逆止弁機構体。
  3. 前記弁本体に、下流側が開放され、前記流路縮径部と略同径の内部空間を備え、
    前記連通路を、
    前記弁本体における前記縮径挿入部より径外側に配置した円周状で前記進退方向に凹状となる進退方向溝部と、
    該進退方向溝部と前記内部空間とを、前記進退方向に交差する方向に連通する交差方向連通部とで構成し、
    前記導通交差方向における前記進退方向溝部の導通面積を、前記流路縮径部の導通面積より大きく形成し、
    前記導通交差方向における前記交差方向連通部の導通面積を、前記進退方向溝部の導通面積より大きく形成した
    請求項2に記載の逆止弁機構体。
  4. 前記装着空間に装着されるとともに、前記規制弁及び前記付勢手段を内部に収容するカセット枠体を備え、
    該カセット枠体に前記流路縮径部を設けた
    請求項1乃至3のうちいずれかに記載の逆止弁機構体。
  5. 前記装着空間に、減圧弁及び安全弁と共に配置する
    請求項1乃至4のうちいずれかに記載の逆止弁機構体。
  6. 流体が通過する流路と、該流路の中間部分において開閉を切り替える開閉弁とを備えた一方向規制バルブ装置であって、
    導通する前記流体の導通を規制する逆止弁機構を、前記流路において前記開閉弁より下流側に形成した装着空間に装着し、
    前記逆止弁機構に、
    前記装着空間内において、閉弁位置と開弁位置とを進退自在に配置し、上流側の前記流体の圧力によって前記開弁位置に向かって後退する規制弁と、
    前記規制弁を前記開弁位置から前記閉弁位置に向かう閉弁方向に付勢するとともに、上流側の前記流体の所定圧力以上の圧力により前記閉弁方向の付勢に抗して前記閉弁位置から前記開弁位置に向かう開弁方向に前記規制弁を移動するバネ力で構成する付勢手段とを備え、
    前記規制弁を、
    円筒状の弁本体と、該弁本体における上流側に配置され、前記弁本体より径小な円筒状であり、流路径が縮径された流路縮径部に挿入して閉弁する縮径挿入部とで構成するとともに、
    前記弁本体に、該弁本体の上流側と下流側とを連通する連通路を備えた
    一方向規制バルブ装置。
  7. 前記連通路の導通面積を、前記流路縮径部の導通面積より大きく形成した
    請求項6に記載の一方向規制バルブ装置。
  8. 前記弁本体に、下流側が開放され、前記流路縮径部と略同径の内部空間を備え、
    前記連通路を、
    前記弁本体における前記縮径挿入部より径外側に配置した円周状で前記進退方向に凹状となる進退方向溝部と、
    該進退方向溝部と前記内部空間とを、前記進退方向に交差する方向に連通する交差方向連通部とで構成し、
    前記導通交差方向における前記進退方向溝部の導通面積を、前記流路縮径部の導通面積より大きく形成し、
    前記導通交差方向における前記交差方向連通部の導通面積を、前記進退方向溝部の導通面積より大きく形成した
    請求項7に記載の一方向規制バルブ装置。
  9. 前記装着空間に装着されるとともに、前記規制弁及び前記付勢手段を内部に収容するカセット枠体を備え、
    該カセット枠体に前記流路縮径部を設けた
    請求項6乃至8のうちいずれかに記載の一方向規制バルブ装置。
  10. 前記装着空間に、減圧弁及び安全弁と共に配置した
    請求項6乃至9のうちいずれかに記載の一方向規制バルブ装置。
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