JP4114996B2 - 二段減圧式圧力調整器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液化ガスの高圧容器（ボンベ）から取り出した高圧ガスを所要のガス圧に減圧調整する圧力調整器にかかり、特に、減圧を二段階で行う二段減圧式圧力調整器において装置の小型化を図る構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
二段減圧式圧力調整器は、例えば図５及び図６に示すように、第一減圧部２０１をピストン型の圧力調整器とし、第二減圧部２０２をダイヤフラム型の圧力調整器とし、第二減圧部２０２の流入口圧力を計測する圧力計２０３を備えた構造が知られている。図５は二段減圧式圧力調整器の縦断面、図６は二段減圧式圧力調整器の横断面をそれぞれ示している。
【０００３】
この二段減圧式圧力調整器は、略円柱状のハウジング１００に流入口１０１，第一減圧部２０１、第二減圧部２０２，流出口１０２をそれぞれ中心に向って刻設し、前記第一減圧部２０１と第二減圧部２０２とを略円柱状のハウジング１００の軸方向の前面及び後面に互に反対位置となるようにそれぞれ形成している。また、流入口１０１，流出口１０２は、ハウジング１００の中央部付近の側面側において、前記第一減圧部２０１と第二減圧部２０２とを結ぶ方向に直交するようそれぞれ位置をずらして形成されている。
【０００４】
第一減圧部２０１は、ハウジング１００の中央に刻設された第一減圧室１０３と、第一減圧室１０３の周囲に壁を介在させて刻設された環状溝１０４と、大径部及び小径部を有し小径部が前記第一減圧室１０３内に挿入される減圧ピストン１０５と、前記環状溝部１０４に装着され減圧ピストン１０５の大径部を付勢する調整スプリング（コイルスプリング）１０６と、ピストン全体を被冠してハウジング１００に固定されるカバー１０７とから構成されている。
【０００５】
減圧ピストン１０５の小径部の先端側には弁シート１０８が装着され、ハウジング１００の中央の軸方向に形成された流入通路１０９の開口周囲の環状凸部（弁座）１１０に接離することにより弁の開閉動作が行われるようになっている。また、減圧ピストン１０５の小径部の先端部は、第一減圧室１０３の壁との間に隙間ができる内径となっており、減圧ピストン１０５に形成された横通路１１１及び縦通路１１２により、第一減圧室の圧力がピストン大径部の受圧面１１３に加わるようになっている。
【０００６】
また、ハウジング１００内には、前記流入口１０１と第一減圧室１０３の流入通路１０９とを連通する連通路１１４、第一減圧室１０２と第二減圧室１０３を連通する流路１１５、第二減圧室１０２と流出口１０２を連通する流出通路１１６がそれぞれ形成されている。
前記流路１１５は、前記流入通路１０９と平行となるように設けられ、第一減圧部２０１の圧力が一定圧力以上の場合に、外部へガスを放出するための安全弁４００が接続されている。
【０００７】
上記構造の圧力調整器によれば、ハウジング１００の流入口１０１に接続された入口継手３００を介してボンベ（図示せず）側から供給された高圧ガスは、ハウジング内に形成された流入通路１０９に導かれ、第一減圧部２０１において調整スプリング１０６の力を受けた減圧ピストン１０５により減圧されて流路１１５を介して第二減圧部２０２に導かれる。
【０００８】
そして、第二減圧部２０２においては、調整弁案内１２０の下側に受ける圧力と、調整弁案内１２０の上側を付勢する調整スプリング１２１の力とにより移動する調整弁案内１２０の先端棒状部１２２が当接する調整弁１２３による弁孔１２４の開閉により減圧され、所望の圧力に調整される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記構造の圧力調整器によると、小型化を図ることが困難であった。すなわち、圧力調整器の設置場所での空間が制限される等の理由により、装置の小型化は要望されているが、上記構造によると、図６のＸ方向のハウジング幅を短くしようとすると、流入通路１０９及び連通路１１４と流路１１５との位置（特に、連通路１１４の端部と流路１１５の壁面）が接近し、加工が非常に難しくなるという問題があった。
【００１０】
これを回避するため、図７に示す圧力調整器のように、安全弁４００の設置位置を第一減圧部２０１側に移動し、第一減圧部２０１に通じる安全弁４００の流通路４０１に第二減圧部２０２への流路１１５を設けることが考えられるが、この構造であると、安全弁４００の設置位置の移動にともない、ハウジング１００のＹ方向の寸法が長くなるという問題がある。
更に、この構造であると、ハウジング１００の環状凸部（弁座）１１０と安全弁４００の流通路４０１との位置が接近するので、流通路４０１の形成の際に発生するバリが問題となり、バリ取りを怠ると弁座１１０と弁シート１０８との間に挟まって、ガスを止めることができなくなり、圧力調整器の機能を失うというようなことが発生する可能性がある。
【００１１】
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、二段減圧式圧力調整器において、圧力調整機能に何等問題を発生させることなく装置全体の小型化を図ることができる圧力調整器の構造を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１は、略円柱状のハウジング１０に流入口６０，第一減圧部２０、第二減圧部４０，流出口６１をそれぞれハウジング中心に向って刻設し、前記第一減圧部２０と第二減圧部４０とを略円柱状のハウジングの軸方向の前面及び後面に互に反対位置となるようにそれぞれ形成し、前記流入口６０，流出口６１をハウジング１０の中央部付近の側面側において前記第一減圧部２０と第二減圧部４０とを結ぶ方向に直交するようそれぞれ形成し、前記流入口６０と第一減圧部２０とを連通する流入通路６３、第一減圧部２０と第二減圧部４０とをハウジングの軸方向に沿って連通する流路６４、第二減圧部４０と流出口６１を連通する流出通路６５をそれぞれハウジング内に形成して成る二段減圧式圧力調整器であって、次の構成を含むことを特徴としている。
第一減圧部２０を形成する第一減圧室を円柱状空間に形成し、この円柱状空間に前記流入通路６３を開閉する弁シート２５が装着された減圧ピストン２１を配するとともに、この減圧ピストン２１を付勢する調整スプリング２２を位置させ、前記流路６４の第一減圧室側の開口位置を円柱状空間に臨ませて成り、
前記調整スプリング２２は、断面形状がＬ字片となる環状リングで構成されてその大径開口側２４´が前記流路６４側に位置するスプリング受け２４を介在して配置して成ることを特徴としている。
【００１５】
本発明の二段減圧式圧力調整器によれば、第一減圧室２０を円柱状空間に形成し、この円柱状空間に減圧ピストン２１及び減圧ピストン２１を付勢する調整スプリング２２を配置させ、流路６４の第一減圧室側の開口位置を円柱状空間に臨ませているため、この部分をコンパクトに構成することができる。
その一方、調整スプリング２２に対して、断面形状がＬ字片の環状リングで構成したスプリング受け２４を、そのＬ字片の大径開口側２４´が流路６４側に位置するように配置することで、調整スプリング２２により流路６４の開口位置を塞ぐことを防止することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の一例について、図１ないし図４を参照しながら説明する。
図１ないし図３は、本発明の実施例の形態の一例に係る二段減圧式圧力調整器を示すもので、略円柱状のハウジング（調整器本体）２０に流入口及び流出口を設け、流入口に入口継手を連結し、減圧されたガス圧力を計測する圧力計をハウジング上側に連結して構成されている。図１は二段減圧式圧力調整器の正面説明図であり、図２は図１のＡ−Ａ′の断面説明図、図３は図１のＢ−Ｂ′断面説明図である。
【００１７】
略円柱状のハウジング１０の軸方向の前面及び後面に、第一減圧部２０及び第二減圧部４０が互に反対に位置するようにそれぞれ形成されている。
第一減圧部２０は、ハウジング１０の中央の軸に沿った形成された円柱状の第一減圧室１１と、この第一減圧室１１に挿入配置される減圧ピストン２１と、第一減圧室１１内に配置され減圧ピストン２１を付勢する調整スプリング（コイルスプリング）２２と、減圧ピストン２１を被冠するようにハウジング１０に連結された調整器カバー１２とを有して構成されている。
【００１８】
減圧ピストン２１は、中央に第一減圧室１１の壁面を摺動するシリンダ部２１ａと、シリンダ部２１ａに連設して第一減圧室側に形成された小径部２１ｂと、シリンダ部２１ａに連設して反第一減圧室側に形成された大径部２１ｃとを有している。したがって、シリンダ部２１ａと小径部２１ｂとの間に環状段部２３が形成され、この段部２３と第一減圧室１１の底面１３側に配置された環状リングのスプリング受け２４との間に調整スプリング２２が装着されている。
【００１９】
スプリング受け（環状リング）２４は、図４に示すように、その断面形状をＬ字片とし、第一減圧室１１の底面１３側及び第一減圧室１１の中心側にＬ字片の大径開口側２４´が位置するように配置して、底面側に空間を形成している。また、調整スプリング２２と当接する環状面２４ａは、減圧ピストン２１の小径部２１ｂと干渉しない大きさとしている。
【００２０】
第一減圧室１１の底面１３の中央には、環状凸部とした弁座１４が形成されている。減圧ピストン２１の小径部２１ｂには、その先端部に前記弁座１４に当接する弁シート２５が装着されている。小径部２１ｂの先端側における反弁シート側には、ピストン軸の方向に直交する方向に横通路２６が形成され、ピストン軸の方向に沿った中央部には前記横通路２６と大径部側の端部（受圧面）との間を貫通する縦通路２７が形成され、第一減圧室１１内の圧力が減圧ピストン２１の受圧面２８に作用するようになっている。また、シリンダ部２１ａと第一減圧室１１の壁面との間、大径部２１ｃの側面部と調整器カバー１２の内側面との間には、Ｏリング２９，３０がそれぞれ装着され、第一減圧室内と外部との間をシールしている。
【００２１】
第二減圧部４０は、ハウジング１０の中央側より軸に沿って形成された円状凹部１５、これより大径の円柱状部１６、円柱状部１６に連続し更に径が大きい大径部１７を有している。円柱状部には中央に孔４２が形成された弁座本体４１を装着して大径部１７を二次側とするとともに円柱状部１６を一次側とし、弁座本体４１内に調整弁４３を挿入配置している。弁座本体４１の孔４２の周囲の円柱状部側には、弁座４４が形成されている。円状凹部１５と調整弁４３間には緩衝スプリング４５が装着されている。調整弁４３の反緩衝スプリング４５側にはシート取付ビス（図示せず）により低圧側調整弁シート４７が装着され、前記弁座４４に当接するようになっている。
第一減圧部２０の第一減圧室１１の内径と、第二減圧部４０の円柱状部１６の内径とは、略同じ大きさに形成されている。
【００２２】
弁座本体４１の孔４２には調整弁案内５０の棒状部５０ａが挿入されている。調整弁案内５０は、前記棒状部５０ａに連続する円盤部５０ｂと、円盤部５０ｂの反棒状部５０ａ側に設けた円柱部５０ｃを有している。円盤部５０ｂの円柱部５０ｃ側に円柱部５０ｃに固定されるダイヤフラム取付ナット５１によりダイヤフラム５２を挟持して固定するとともに、このダイヤフラム５２が大径部１７を覆うようにハウジング１０に低圧調整器カバー１８を被冠している。
低圧調整器カバー１８の頭部には圧力調整ネジ５３が螺着され、このネジの進退によりスプリング受け５４とダイヤフラム取付ナット５１との間に装着された圧力調整スプリング５５の付勢力により調整弁案内５０及びダイヤフラム５２に生じさせる力を可変できるようになっている。
【００２３】
ハウジング１０の中央部付近の側面側において、前記第一減圧部２０及び第二減圧部４０を結ぶ線に直交する方向（ハウジング１０の中心部に向う方向）に流入口６０を形成し、この流入口６０に対して９０度ずれた位置で中心部に向う方向に流出口６１を形成する。
流入口６０には、同心状に連続しより小径の連通路６２がハウジング２０の中央位置まで形成され、この連通路６２は前記第一減圧室１１と同心状に形成された流入通路６３を介して底面１３の弁座１４の中央に連通している。そして、流入口６０には入口継手７０が、流出口６１には出口継手（図示せず）が接続されるようになっている。
【００２４】
第一減圧部２０の第一減圧室１１と、第二減圧部４０の円柱状部１６とは、前記流入通路６３と平行して軸方向に沿ってハウジング１０に形成された流路６４により連通されている。流路６４の開口部は、スプリング受け２４の装着によって形成された空間に臨むようになっている。また、流路６４には、第一減圧部２０によるガス圧が一定圧以上の場合にガスを外部に放出する安全弁８０が接続されている。
【００２５】
この安全弁８０は、内部空間８１及びこれに連通する流出口８２を有しハウジングに形成された安全弁装着用ねじ部８３に固定される安全弁本体８４と、円板の弁シートから構成される弁体８５と、前記内部空間８１に装着され弁体８５を押圧するスプリング８６とから構成され、前記弁体８５の側面は、流路６４に連通するようハウジング１０に形成された孔部８７周囲の環状凸部（弁座）８８に前記スプリング８６の付勢力により密着し、前記孔部８７を塞ぐように構成されている。
したがって、流路６４内の圧力（第一減圧部２０による減圧されたガス圧（減圧ピストン２１の受圧面２８に作用する圧力））が上昇すると、スプリング８６の弾性力に抗して弁体８５を押圧し、弁体８５の弁シート面と環状凸部（弁座）８８との間に隙間が形成されてガスが流出口８２より流出するようになっている。
【００２６】
第二減圧部４０の大径部１７は、ハウジング１０の軸方向に沿って形成された流出通路６５により流出口６１に連通している。
また、流出通路６５と反対位置のハウジング１０には流通路６６が形成され、大径部１７と流出口圧力を計測する圧力計９０が装着される圧力検出部６７とが連通している。
【００２７】
続いて、上記構成の二段減圧式圧力調整器の動作について説明する。
入口継手７０を介してボンベ（図示せず）側から二段減圧式圧力調整器へ供給された高圧ガスは、ハウジング１０内に形成された連通路６２及び流入通路６３（一次側室）に導かれれる。
第一減圧部２０の減圧ピストン２１の弁シート２５は、調整スプリング２２の付勢力を受けて弁座１４から離れているので、ガスは第一減圧室１１に流入し、横通路２６及び縦通路２７を通って減圧ピストン２１の受圧面２８側に流れる。
そして、ガスの流入により減圧ピストン２１の受圧面２８が圧力を受けると、圧力上昇にともなって減圧ピストン２１を上方（図３）に移動させ、弁シート２５が弁座１４に当接しガスの流入を止める。以上の動作が繰り返し行われ第一減圧部２０内のガスを所望の圧力である調整圧（例えば、５ kgf／cm² 程度）に減圧させることができる。
【００２８】
第一減圧部２０で減圧されたガスは流路６４を通って第二減圧部４０の円柱状部１６に流入する。ここにおいて、第一減圧部２０の圧力が異常に上昇すると流路６４に接続される安全弁８０が作動し、上述したようにスプリング８６の弾性力に抗して弁体８５が押圧され、弁シート面と環状凸部（弁座）８８との間に隙間が形成されて第一減圧部２５のガスを流出口８２より流出させる。
【００２９】
調整弁４３には調整弁案内５０を介して圧力調整スプリング５５の付勢力が作用しているので、弁座４４に対して低圧側調整弁シート４７が離れており、円柱状部１６に導かれるたガスは、弁本体４１内から孔４２を通って大径部１７に流入する。
そして、ガスの流入によりダイヤフラム５２が圧力を受けると、圧力上昇にともなって圧力調整スプリング５５の付勢力に抗して調整弁案内５０を押圧し、棒状部５０ａが孔４２内に退避し、緩衝スプリング４５の付勢力により調整弁４３を移動させ、低圧側調整弁シート４７が弁座４４に当接しガスの流入を止める。以上の動作が繰り返し行われ第二減圧部４０の大径部１７内のガスを所望の圧力である調整圧（例えば、０．７〜３．５ kgf／cm² 程度）に減圧させることができる。
減圧されたガスは流通路６５及び出口継手（図示せず）を介して外部に取り出される。また、ここで減圧されたガスの圧力は流通路６６及び圧力検出部６７を介して圧力計９０で計測することができる。
【００３０】
上記構造の二段減圧式圧力調整器によれば、ハウジング１０に形成される第一減圧室１１内に減圧ピストン２１及び調整スプリング２２を配置するので、従来例のように調整スプリング挿入用の環状溝を設ける必要がなく、ハウジング１０における第一減圧部２０と第二減圧部４０とを繋ぐ流路６４の形成位置の自由度を増加させ、第一減圧部２０をコンパクトに構成することができる。
また、調整スプリング２２は、減圧ピストン２１の段部２３とスプリング受け２４との間に配置されているので、第一減圧部２０と第二減圧部４０とを繋ぐ流路６４の第一減圧室１１側の開口部分をスプリング受け２４により形成される空間に臨ませることができ、第一減圧室１１に調整スプリングを配置した場合であっても、流路６４の開口部分が調整スプリング２２で塞がれることを防止することができる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、ハウジングに形成される第一減圧室内に減圧ピストン及び調整スプリングを配置し、第一減圧部と第二減圧部とを繋ぐ流路を軸方向に沿って形成しているので、調整器の機能に支障を来すことなく装置全体をコンパクトに構成することができる。
また、第一減圧室内において、スプリング受けを介在させて調整スプリングを装着しているので、第一減圧室内に減圧ピストン及び調整スプリングを配置させても、流路が調整スプリングで塞がれることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例としての二段減圧式圧力調整器の外観を示す正面説明図である。
【図２】図１の二段減圧式圧力調整器のＡ−Ａ′断面説明図である。
【図３】図１の二段減圧式圧力調整器のＢ−Ｂ′断面説明図である。
【図４】（ａ）（ｂ）は、二段減圧式圧力調整器の第一減圧室に配置されるスプリング受けを示すもので、（ａ）は斜視説明図、（ｂ）は断面説明図である。
【図５】従来の二段減圧式圧力調整器の縦断面説明図である。
【図６】図５の二段減圧式圧力調整器の横断面説明図である。
【図７】二段減圧式圧力調整器の他の例を示す横断面説明図である。
【符号の説明】
１０…ハウジング、 １１…第一減圧室、 １２…調整器カバー、
１３…底面、 １４…弁座、 １５…円状凹部、 １６…円柱状部、
１７…大径部、 １８…低圧調整器カバー、
２０…第一減圧部、 ２１…減圧ピストン、 ２２…調整スプリング、
２３…段部、 ２４…スプリング受け、 ２５…弁シート、 ２８…受圧面、
４０…第二減圧部、 ４１…弁本体、 ４２…弁孔、 ４３…調整弁、
４４…弁座、 ４５…緩衝スプリング、 ４７…低圧側調整弁シート、
５０…調整弁案内、 ５２…ダイヤフラム、 ５５…圧力調整スプリング、
６０…流入口、 ６１…流出口、 ６２…連通路、 ６３…流入通路、
６４…流路、 ６５…流出通路、 ６６…流通路、
７０…入口継手、 ８０…安全弁、 ９０…圧力計

Claims (1)

1. 略円柱状のハウジングに流入口，第一減圧部、第二減圧部，流出口をそれぞれハウジング中心に向って刻設し、前記第一減圧部と第二減圧部とを略円柱状のハウジングの軸方向の前面及び後面に互に反対位置となるようにそれぞれ形成し、前記流入口，流出口をハウジングの中央部付近の側面側において前記第一減圧部と第二減圧部とを結ぶ方向に直交するようそれぞれ形成し、前記流入口と第一減圧部とを連通する流入通路、第一減圧部と第二減圧部とをハウジングの軸方向に沿って連通する流路、第二減圧部と流出口を連通する流出通路をそれぞれハウジング内に形成して成る二段減圧式圧力調整器であって、第一減圧部を形成する第一減圧室を円柱状空間に形成し、この円柱状空間に前記流入通路を開閉する弁シートが装着された減圧ピストンを配するとともに、この減圧ピストンを付勢する調整スプリングを位置させ、前記流路の第一減圧室側の開口位置を円柱状空間に臨ませて成り、
   前記調整スプリングは、断面形状がＬ字片となる環状リングで構成されてその大径開口側が前記流路側に位置するスプリング受けを介在して配置して成る
   ことを特徴とする二段減圧式圧力調整器。

Images