JP3848702B2 - 高圧ガス用バルブ装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、高圧ガス用バルブ装置に関し、より詳しくいえば、閉止弁を開き始める時に高圧ガスが急激に取り出されるのを防止する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の高圧ガス用バルブ装置には、従来では特公昭62−49512号公報に記載されたものがある。その従来技術は次のように構成されている。
弁室内に閉止部材を上下方向へ移動自在に挿入し、その閉止部材の下部に環状壁を設け、その環状壁内に装着した弾性シール部材を弁座に対して接当および離間させるように構成してある。そして、閉じ状態および部分開き状態では、上記の環状壁の内周面の下部を上記の弁座の外周面に外嵌して、これらの両面同士の間に環状絞り隙間を形成してある。
【0003】
上記の部分開き状態では、入口路の高圧ガスを上記の環状絞り隙間を経て出口路へ流出させて、その絞り隙間で付与される流動抵抗によって流出量を規制し、高圧ガスが急激に取り出されるのを防止するのである。
このため、取出されたガスは、閉止部材の下流側に配置した減圧弁や逆止弁等の閉止部分へ勢い良く衝突することが防止され、その衝突による断熱圧縮で高温化するのを防止できる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、閉止弁の開き始めにおける急激なガス取出しを防止するには、前記の環状絞り隙間を上下方向へ真っすぐに形成して、開き操作時の長い操作領域にわたって流動抵抗を付与できるようにすることが好ましい。
しかし、上記の従来技術では、閉止部材の環状壁の内周面と弁座の外周面との間に上記の絞り隙間を形成したので、その絞り隙間を上下方向へ真っすぐに形成しようとすると、弁座の外周面も上下方向へ真っすぐに形成する必要がある。その結果、ガスの種類や圧力等の使用条件に適合する所望の弁座形状を得ることが困難である。
【0005】
本発明の目的は、閉止弁の開き始めにおける急激なガス取出しを防止することと、所望の弁座形状を得ることとを両立できるようにすることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
(請求項1の発明)
上記目的を達成するため、請求項1の発明は、例えば、図1から図5(又は図6若しくは図7)に示すように、高圧ガス用バルブ装置を次のように構成した。
【0007】
弁箱1内で入口路6と出口路9との間に閉止弁室8を形成し、その弁室8に挿入した閉止部材12を弁座15に対してほぼ垂直方向へ開閉移動させて、その閉止部材12に取付けた弾性シール部材16を上記の弁座15に接当および離間させるように構成した、高圧ガス用バルブ装置において、
弁室8の周壁18のうちの弁座15寄り部位に、弁室8の内方へ膨出した嵌合部18aを形成し、
閉じ状態および部分開き状態へ移動された上記の閉止部材12を上記の嵌合部18aの内周面に嵌入させて、この閉止部材12の外周面と嵌合部18aの内周面との間に環状絞り隙間Xを形成し、
上記の部分開き状態では、上記の入口路6を上記の弾性シール部材16の開き隙間と上記の弁室8の底スペース8aと上記の環状絞り隙間Xとを順に経て上記の出口路9へ連通させ、
開き状態へ移動された上記の閉止部材12を、上記の嵌合部18aの内周面との嵌合から解除させ、
この開き状態では、上記の入口路6を、上記の弁室8を経て上記の出口路9へ直接に連通させて構成したものである。
【0008】
(請求項2の発明)
請求項2の発明は、例えば、同上の図1から図5に示すように、上記の請求項1の構成に次の構成を加えたものである。
前記の出口路9の始端部を構成するように前記の閉止弁室8の前記の周壁18に形成した貫通孔19を、上記の周壁18の前記の内周面の接線方向へ延びるように方向づけて構成した。
【0009】
(請求項3の発明)
請求項3の発明は、例えば、同上の図1から図5に示すように、上記の請求項1又は2の構成に次の構成を加えたものである。
前記の出口路9の始端部を構成するように前記の閉止弁室8の前記の周壁18に形成した貫通孔19を、その出口路9の軸心Aに対して前記の弁座15から離れる方向へ偏位させて構成した。
【0010】
(請求項4の発明)
請求項4の発明は、例えば、図6又は図7に示すように、上記の請求項1から3のいずれかの構成に次の構成を加えたものである。
前記の閉止部材12の底面の中央部から上記の入口路6内へ絞り部材41を突出させて、その閉止部材12が前記の閉じ状態および部分開き状態へ移動されたときに同上の絞り部材41の外周面と前記の弁座15の内周面との間に第2の環状絞り隙間Yを形成し、
上記の部分開き状態では、前記の入口路6を上記の第2の環状絞り隙間Yと前記の弾性シール部材16の開き隙間と前記の弁室8の底スペース8aと前記の環状絞り隙間Xとを順に経て前記の出口路9へ連通させて構成した。
【0011】
【作用効果】
(請求項1の発明)
請求項1の発明は、例えば、図1から図5(又は図6若しくは図7)に示すように、次の作用効果を奏する。
弁室8の周壁18のうちの弁座15寄り部位に、弁室8の内方へ膨出した嵌合部18aを形成し、閉じ状態および部分開き状態へ移動された上記の閉止部材12を上記の嵌合部18aの内周面に嵌入させて、この閉止部材12の外周面と嵌合部18aの内周面との両面間に環状絞り隙間Xを形成したので、これら両面を閉止部材12の移動方向に沿ってほぼ真っすぐに形成することにより、上記の環状絞り隙間Xをほぼ真っすぐに形成できる。これにより、上記の部分開き状態の長い領域にわたって所定の流動抵抗を付与できる。
しかも、上記の環状絞り隙間は、弁室の周壁と閉止部材との間に形成され、弁座とは関係なしに形成できるので、その弁座を所望の形状に造ることが可能となった。
【0012】
従って、閉止弁の開き始め時における急激なガス取出しを防止することと、弁座を所望の形状に造ることとを両立できる。
【0013】
本発明はさらに次の作用効果を奏する。
ガス取出し時において、弾性シール部材16を開き始めると、入口路6のガスは、まず、弁座15と上記の弾性シール部材16との間の微小の開き隙間で絞られ、次いで、閉止弁室8の底スペース8aで急激に膨張され、引き続いて、前記の環状絞り隙間Xで絞られ、その後、閉止弁室8で急激に膨張される。このように、開き始め時に取出されるガスを閉止弁室8の底スペース8aで膨張できるので、その膨張によって大きな流動抵抗を付与でき、その開き始め時のガス取出しをさらに緩やかに行える。
【0014】
このため、取り出されたガスは、閉止弁7の下流側に配置した減圧弁や逆止弁等の閉止部分へ勢い良く衝突することが防止され、断熱圧縮によって高温化するのを防止できる。
従って、例えば、図1に示すように、出口路9内に圧力応答弁10を装着した場合においては、その圧力応答弁10の逆止弁座32を封止するOリング31が断熱圧縮による高温ガスにさらされるのを防止できる。その結果、その圧力応答弁10のシール性能を長期間にわたって良好に保てる。
【0015】
また、本発明をガスボンベ用バルブ装置に適用した場合のように、通常のガス取出しとは逆の方向へ高圧ガスを流す場合に、次のように作用する。
例えば、充填用の高圧ガスを空のガスボンベへ充填するときにおいて、充填用元バルブを急速に開いたとき等に、多量の高圧ガスがバルブ装置の出口路9へ急激に供給されてしまうことがある。このとき、閉止弁7が閉じ状態や部分開き状態の場合には、その多量の高圧ガスは、閉止弁室8の周壁18や閉止部材12へ勢いよく衝突し、断熱圧縮によって高温化する。しかし、その高温ガスが閉止弁室8の底スペース8aに流入することを環状絞り隙間Xによって規制するとともに、その流入してきた高温ガスを上記の底スペース8aで膨張させて温度降下できるので、その高温ガスによって弾性シール部材16が損傷・劣化されるのを抑制できる。
このため、閉止弁の封止性能を長期間にわたって良好な状態に保てる。
【0016】
(請求項2の発明)
請求項2の発明は、例えば、同上の図1から図5に示すように、次の作用効果を奏する。
出口路9の始端部を構成する貫通孔19を、前記の閉止弁室8の周壁18の内周面の接線方向へ延びるように方向づけたので、高圧ガスが出口路9から閉止弁室8へ供給される場合に次のように作用する。
その多量の高圧ガスは、上記の貫通孔19から閉止弁室8の周壁18に沿って円周方向へ流れるので、衝突による衝撃を緩和でき、断熱圧縮による高温化を抑制できる。このため、高温ガスによって弾性シール部材が損傷・劣化されるのを十分に抑制して、閉止弁の封止性能を長期間にわたってさらに良好な状態に保てる。
【0017】
(請求項3の発明)
請求項3の発明は、例えば、同上の図1から図5に示すように、次の作用効果を奏する。
同上の出口路9の始端部を構成する貫通孔19を、その出口路9の軸心Aに対して前記の弁座15から離れる方向へ偏位させて構成したので、高圧ガスが出口路9から閉止弁室8へ供給される場合に次のように作用する。
出口路9へ供給されてきた多量の高圧ガスは、貫通孔19から閉止弁室8内へ流入して上記の弁座15から離れた箇所で弁室8の周壁18や閉止部材12へ衝突するので、断熱圧縮で高温化されたガスの発生源と弾性シール部材15との距離が大きくなる。
このため、弾性シール部材は、高温化されたガスから受ける熱影響が少なくなり、損傷・劣化されるのを十分に抑制できる。その結果、閉止弁の封止性能を長期間にわたってさらに良好な状態に保てる。
【0018】
(請求項4の発明)
請求項4の発明は、例えば、図6又は図7に示すように、次の作用効果を奏する。
弁座15の内周面と絞り部材41の外周面との間に第2の環状絞り隙間Yを形成したので、ガス取出し時の部分開き状態には上記の第2の環状絞り隙間Yと前記の環状隙間Xとの総合作用によって大きな流動抵抗を付与できる。このため、開き始め時におけるガス取出しをさらに緩やかに行える。
【0019】
【発明の実施の形態】
(第1実施形態)
図1から図5は、第1実施形態を示し、本発明をガスボンベ用バルブ装置に適用したものを例示してある。
図1は、閉じ状態のバルブ装置の縦断面図である。図2は、上記の図1のII−II線矢視断面図である。図3は、同上の図1のIII−III線矢視断面図である。図4は、上記のバルブ装置の開き状態を示し、図1に相当する部分図である。図5は、上記の開き状態のバルブ装置を示し、図2に相当する図である。
【0020】
まず、図1から図3によって上記バルブ装置の構造を説明する。
弁箱1から下向きに突設した脚ネジ部2にガス入口3が開口され、その脚ネジ部2がガスボンベ(ここでは図示せず)の首部分に固定可能とされる。また、上記の弁箱1の途中高さ部から横向きに突設した出口ノズル4にガス出口5が開口される。上記ガス入口3は、入口路6と閉止弁7の閉止弁室8と出口路9とを経て上記ガス出口5へ連通される。その出口路9に圧力応答弁10が配置される。
【0021】
上記の閉止弁7の概略の構造は次のようになっている。
上記の閉止弁室8に挿入した閉止部材12が、スピンドル13とハンドル車14とによって閉止弁座15に対してほぼ垂直方向へ開閉移動される。これにより、その閉止部材12の下部に取付けた合成樹脂製の弾性シール部材16が上記の弁座15に接当および離間される。上記の閉止弁室8の周壁18に形成した貫通孔19によって前記の出口路9の始端部が構成されている。
【0022】
前記の圧力応答弁10は、スリーブ22およびカップ部材23からなるカセット筒24と、そのカセット筒24に挿入した逆止部材25とを備え、次のように作動する。
ガスボンベ内のガスを取出すときには、前記の出口ノズル4にガス取出し金具(図示せず)を保密状に接続して前記の閉止弁7を開く(図4および図5参照)。すると、上記ガスボンベ内のガスは、前記の入口路6と閉止弁室8と貫通孔19とを経て上記スリーブ22のスリット27へ流入する。これにより、上記の逆止部材25は、Oリング29で封止されたガイド孔30の断面積に作用する圧力と別のOリング31で封止された逆止弁座32の断面積に作用する圧力との差圧力に相当する力よって、逆止バネ33に抗して開かれて、上記ガスがガス出口5を通ってユースポイントへ取出される。
【0023】
上記ガス取り出し中において、何らかの原因で異種の高圧ガスがガス出口5へ逆流してきた場合には、その逆流ガスが連通孔35を通って上記ガイド孔30へ流入して、その逆流ガスの圧力によって上記の逆止部材25を逆止弁座32に閉止接当させる。これにより、上記の逆流ガスがガスボンベへ侵入することを防止できる。
また、上記ガス取り出しが進行してガスボンベ内の残圧が低下すると、上記の逆止部材25が逆止バネ33の付勢力によって逆止弁座32に閉止接当されるので、上記ガスボンベ内に所定の残圧が保持される。これにより、上記の閉止弁7を誤って開いたままにしておいた場合であっても、雰囲気がガスボンベ内へ侵入するのを防止でき、そのガスボンベ内が汚染されるのを阻止できる。
【0024】
空になったガスボンベ内へ新たなガスを充填するときには、まず、前記の出口ノズル4にガス充填金具(図示せず)を保密状に接続すると共にその金具に付設した開弁ロッド(図示せず)によって上記の逆止部材25を開き状態に押圧する。次いで、その状態で前記の閉止弁7を開いて、上記の金具からガス出口5へ充填ガスを供給する。すると、充填ガスは、逆止弁座32の内部空間・前記スリット27・貫通孔19・閉止弁室8・閉止弁座15の内部空間・ガス入口3を順に通ってガスボンベへ充填される。
【0025】
前記の閉止弁7は、さらに具体的に説明すると、次のように構成されている。
前記の弁室8の周壁18のうちの弁座15寄り部位には、弁室8の内方へ膨出した嵌合部18aが形成されている。前記の閉止部材12が図1の閉じ状態へ移動されたときには、その閉止部材12の外周面が上記の嵌合部18aの内周面に嵌入されて、これらの嵌合面の間に環状絞り隙間Xが形成される。そして、その閉止部材12を少し上昇させた部分開き状態では、前記の入口路6が、前記の閉止弁座15と弾性シール部材16との間に形成された開き隙間と、上記の閉止弁室8の底スペース8aと上記の環状絞り隙間Xとを順に経て前記の貫通孔19へ連通される。
なお、上記の環状絞り隙間Xの寸法は、ここでは、0.05mm程度の値に設定してあるが、その隙間Xの上下方向の長さに応じて種々の値を選択できることは勿論である。
【0026】
これに対して、上記の閉止部材12が図4の開き状態へ移動されると、上記の閉止部材12の外周面と上記の嵌合部18aの内周面との嵌合が解除され、これにより、前記の入口路6が閉止弁室8を経て上記の貫通孔19へ直接に連通される。なお、符号38は、嵌合解除用のテーパ面である。
【0027】
上記の貫通孔19は、図3に示すように、上記の閉止弁室8の周壁18の前記の内周面の接線方向へ延びるように方向づけて形成されると共に、図1に示すように、上記の出口路9の軸心Aに対して上方へ偏位されている。符号Bは、上記の貫通孔19の軸心を示している。
なお、上記の図3においては、上記の貫通孔19は、その軸心Bが出口路9の軸心Aと交差するように配置したが、これに代えて、その軸心Aに対して上記の軸心Bが平行になるように配置してもよい。
さらには、上記の貫通孔19は、その軸心Bが上記の軸心Aと同軸上に配置されたものであってもよい。
【0028】
図6と図7は、それぞれ第2実施形態と第3実施形態を示し、前記の図1に相当する部分図である。これらの実施形態においては、上記の第1実施形態と同じ構成の部材には原則として同一の符号を付けて説明する。
【0029】
(第2実施形態)
図6の第2実施形態では、前記の閉止部材12の底面の中央部から前記の入口路6内へ絞り部材41が突出される。そして、上記の閉止部材12が前記の閉じ状態および部分開き状態へ移動されたときには、上記の閉止部材12の外周面と嵌合部18aの内周面との間に前記の環状絞り隙間Xが形成されると共に、上記の絞り部材41の外周面と前記の閉止弁座15の内周面との間に第2の環状絞り隙間Yが形成される。
そして、上記の閉止部材12を上向きに少し移動させた部分開き状態では、前記の入口路6が、上記の第2の環状絞り隙間Yと前記の弾性シール部材16の開き隙間と上記の閉止弁室8の底スペース8aと前記の環状の絞り隙間Xとを順に経て前記の貫通孔19へ連通される。
【0030】
(第3実施形態)
図7の第3実施形態は、図6の第2実施形態と比べると、閉止弁座15を平面状に形成した点が異なるが、その他の構成は同様である。
【0031】
上記の各実施形態は次のように変更可能である。
前記の圧力応答弁10は、他の形式のものであってもよく、さらには、省略してもよい。
本発明は、ガスボンベ用バルブ装置に適用することに代えて、配管途中に設けるバルブ装置に適用してもよい。
前記の弾性シール部材16は、合成樹脂に代えて、ゴム等の他の種類の材料を使用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態を示し、閉じ状態のバルブ装置の縦断面図である。
【図2】上記の図1のII−II線矢視の断面図である。
【図3】同上の図1のIII−III線矢視の断面図である。
【図4】上記バルブ装置の開き状態を示し、上記の図1に相当する部分図である。
【図5】上記の開き状態のバルブ装置を示し、前記の図2に相当する図である。
【図6】本発明の第2実施形態を示し、前記の図1に相当する部分図である。
【図7】本発明の第3実施形態を示し、同上の図1に相当する部分図である。
【符号の説明】
1…弁箱、6…入口路、8…閉止弁室、8a…弁室8の底スペース、9…出口路、12…閉止部材、15…弁座(閉止弁座)、16…弾性シール部材、18…閉止弁室8の周壁、18a…嵌合部、19…貫通孔、41…絞り部材、A…出口路9の軸心、X…環状絞り隙間、Y…第2の環状絞り隙間。
Claims (4)
- 弁箱(1)内で入口路(6)と出口路(9)との間に閉止弁室(8)を形成し、その弁室(8)に挿入した閉止部材(12)を弁座(15)に対してほぼ垂直方向へ開閉移動させて、その閉止部材(12)に取付けた弾性シール部材(16)を上記の弁座(15)に接当および離間させるように構成した、高圧ガス用バルブ装置において、
弁室 ( 8 ) の周壁 ( 18 ) のうちの弁座 ( 15 ) 寄り部位に、弁室 ( 8 ) の内方へ膨出した嵌合部 ( 18a ) を形成し、
閉じ状態および部分開き状態へ移動された上記の閉止部材(12)を上記の嵌合部 ( 18a ) の内周面に嵌入させて、この閉止部材 ( 12 )の外周面と嵌合部 ( 18a )の内周面との間に環状絞り隙間(X)を形成し、
上記の部分開き状態では、上記の入口路(6)を上記の弾性シール部材(16)の開き隙間と上記の弁室(8)の底スペース(8a)と上記の環状絞り隙間(X)とを順に経て上記の出口路(9)へ連通させ、
開き状態へ移動された上記の閉止部材 ( 12 ) を、上記の嵌合部 ( 18a ) の内周面との嵌合から解除させ、
この開き状態では、上記の入口路 ( 6 ) を、上記の弁室 ( 8 ) を経て上記の出口路 ( 9 ) へ直接に連通させて構成した、ことを特徴とする高圧ガス用バルブ装置。 - 請求項1に記載の高圧ガス用バルブ装置において、
前記の出口路(9)の始端部を構成するように前記の閉止弁室(8)の前記の周壁(18)に形成した貫通孔(19)を、その周壁(18)の前記の内周面の接線方向へ延びるように方向づけて構成した、ことを特徴とする高圧ガス用バルブ装置。 - 請求項1又は2に記載の高圧ガス用バルブ装置において、
前記の出口路(9)の始端部を構成するように前記の閉止弁室(8)の前記の周壁(18)に形成した貫通孔(19)を、上記の出口路(9)の軸心(A)に対して前記の弁座(15)から離れる方向へ偏位させて構成した、ことを特徴とする高圧ガス用バルブ装置。 - 請求項1から3のいずれかに記載の高圧ガス用バルブ装置において、
前記の閉止部材(12)の底面の中央部から上記の入口路(6)内へ絞り部材(41)を突出させて、その閉止部材(12)が前記の閉じ状態および部分開き状態へ移動されたときに同上の絞り部材(41)の外周面と前記の弁座(15)の内周面との間に第2の環状絞り隙間(Y)を形成し、
上記の部分開き状態では、前記の入口路(6)を上記の第2の環状絞り隙間(Y)と前記の弾性シール部材(16)の開き隙間と前記の弁室(8)の底スペース(8a)と前記の環状絞り隙間(X)とを順に経て前記の出口路(9)へ連通させて構成した、ことを特徴とする高圧ガス用バルブ装置。
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