JP4216788B2 - 過充填防止装置 - Google Patents

Description

本発明は、加圧流体を所要の容器に充填するときに過充填とならないようにするための過充填防止弁に関する。

加圧流体、特に高圧流体を充填する際には、過充填若しくは過加圧とならないようにすることが必要である。例えば、天然ガス自動車では、ガスステーションにおける貯留タンクに２４．５Ｍｐａ程度の高加圧状態で収納されている天然ガスを自動車のタンクへ充填して、その充填圧力が１９．６Ｍｐａ程度となるようにされる。このため、充填用装置には自動車のタンクが所定圧力に達した状態のときに充填作業をとめるメーン弁体が設けられているが、このメーン弁体の故障等によって過充填、過加圧の状態となる可能性がある。このため、従来より、そのようなメーン弁体の故障等による過充填過加圧を防止するために、過充填防止弁が設けられている。

従来の過充填防止弁は、弁本体（ハウジング）内を通る流体通路に連通された弁室が設けられ、該弁室内に遮断弁が設けられ、流体通路内の流体の圧力が当該遮断弁の裏面側（流体通路に面していない側）に連通されるようになっており、流体圧力が一定以上になると当該遮断弁の裏面側にかかる流体の力が、該遮断弁を開放位置に付勢していたバネに抗して流体通路遮断（閉止）位置に向けて動かすようになっている（特許文献１）。
実用新案登録第2605648号

前述の自動車の例では、過充填防止弁は、１９．６Ｍｐａを越えた瞬間に作動するのが理想的であるが、上記の如きバネを用いた従来の過充填防止弁では、流体圧力が１５Ｍｐａになった辺りから作動を始める。このため、遮断弁は天然ガスを充填するたびに動くことになり、従って、該遮断弁と摺動係合しているＯリングの磨耗が大きく、また、遮断直後に、開放位置に向けて付勢するバネとこれに抗する流体圧力とがバランスしてしまうので、十分なシール性が得られない等の問題があった。
本発明は、このような従来の過充填防止弁の問題を解消することを目的としている。

すなわち、本発明は
流体通路、及び、該流体通路に連通された弁収納室を有する本体と、
弁収納室内に設けられた弁アセンブリと
を有し、
弁アセンブリは、
流体通路内に延びて該流体通路を閉じる閉止位置と、該流体通路から引き戻されて該流体通路を開く開放位置との間で変位可能とされたメーン弁体であって、閉止位置と開放位置との間の当該メーン弁体の変位方向において、流体通路に露呈される第１の面及び該第１の面と反対側で流体通路に露呈されない第２の面と、第１の面から第２の面に延びる連通孔とを有するメーン弁体と、
メーン弁体の前記連通孔を閉じるクローズ位置と、該クローズ位置から前記流体通路から離れる方向で変位されて連通孔を開放するオープン位置との間で変位可能とされたサブ弁体であって、クローズ位置にあるときに、前記連通孔を閉じて前記流体通路内の流体から当該サブ弁体をオープン位置へ向けて付勢する圧力を受ける第３の面とを有するサブ弁体と、
を有し、
サブ弁体は、第３の面が前記流体通路内の流体から所定圧力の作用を受けると前記クローズ位置から前記オープン位置に変位されるようになされており、
メーン弁体の第２の面は、サブ弁体がオープン位置にされたときに、連通孔を通して第２の面側に流入する流体の圧力を受けるようになされており、当該メーン弁体の閉止位置と開放位置との間の変位方向において、該第２の面が第１の面よりも大きな流体圧力の受圧面積を有しており、それにより、サブ弁体がオープン位置にされたときに、メーン弁体が閉止位置に変位されるようにしたことを
特徴とする過充填防止弁を提供する。

この過充填防止弁では、流体通路を通り流体圧力が所定値になったときにサブ弁体が開放位置となり、それに伴って、メーン弁体の第２の面に該流体圧力が加わり、それによって、瞬間的に、当該メーン弁体が流体通路を閉止する閉止位置となるようにすることが可能となる。

具体的には、
前記弁収納室が、
メーン弁体の開放位置と閉止位置との間での変位方向に延び、
流体通路に連接された小径部分と、
該小径部分に続く大径部分と
を有し、
前記メーン弁体が小径部分に摺動係合された筒状部材とされ、該筒状部材には弁収納室の大径部分と摺動係合されるフランジ部分と、該筒状部材の一端を閉じ、前記流体通路に露呈される閉止壁とを有し、
該閉止壁の前記流体通路に露呈される面が前記第１の面を画定し、同閉止壁の前記流体通路に露呈されない側の面及び上記フランジ部分において前記流体通路から離れる方向に向かう面が前記第２の面を画定するようにすることができる。

更に具体的には、
前記サブ弁体が、該メーン弁体内に設けられ、
当該過充填防止弁が、更に、該サブ弁体とメーン弁体との間に設けられて、前記弁収納室を、サブ弁体を収納する第1の室とメーン弁体を収納する第２の室に分離する筒状の隔壁部材であって、前記第２の面に向う端部が開放されて前記第１及び第２の室を連通するようになされている筒状の隔壁部材を有し、
前記サブ弁体は、該筒状の隔壁部材内面に密封摺動係合されたサブ弁体本体と、該サブ弁体本体の前記第２の面に向う端面から同第２の面の方向に突出して前記メーン弁体の連通孔に対して密封摺動係合される開閉用伸張部を備え、該開閉部用伸張部における前記流体通路に露呈される面が前記第３の面を形成するようにすることができる。

好ましくは、開閉用伸張部における第３の面が、サブ弁体本体の前記端面よりもサブ弁体の変位方向において小さな受圧面を有するようにされる。
すなわち、このようにすることにより、クローズ位置からオープン位置に変位されたときに、流体通路の流体からの受圧面が瞬間的に増大し、従って、当該サブ弁体がオープン位置に変位した後に、流体通路内の流体圧力が変動しても、該サブ弁体を安定してオープン位置とすることができる。

また、前記本体に固定され、前記筒状の隔壁部材の軸線方向に延びるガイド軸であって、その長さ方向で貫通し、一端が大気に連通されている貫通孔を有するガイド軸を設け、
前記サブ弁体本体は筒状として、その内周面でガイド軸に密封摺動係合するようにすることができる。
このようにした場合、ガイド軸の貫通孔の一端が大気に連通されているので、流体通路内の流体圧力の作用によりサブ弁体がガイド軸に沿って変位するときに特段の抵抗無く変位することができる。

更に、前記メーン弁体を前記開放位置に向けて付勢する第１のバネと、
前記サブ弁体を前記クローズ位置に向けて付勢する第２のバネと、
を設け、
該第２のバネが、前記流体通路内の流体圧力が前記サブ弁体をオープン位置にするための所定圧力をきめるようにすることができる。

以下、本発明に係る過充填防止弁の実施形態を、添付図面に基づき説明する。
図１は、本発明に係る過充填防止弁１０が流体通路１２を閉止していない状態を示し、図3は流体通路を閉止した状態を示し、図２は図１の状態から図3の状態に移行する状態を示している。
図示のように、本発明に係る過充填防止弁１０は、流体通路１２、及び、該流体通路に連通された弁収納室１４を有する本体１６と、弁収納室１４内に設けられた弁アセンブリ１８とを有する。

弁アセンブリ１８は、流体通路１２内に延びて該流体通路を開く開放位置（図１）と、流体通路内に伸張して該流体通路を閉じる閉止位置（図３）との間で変位可能とされたメーン弁体２０を有する。該メーン弁体２０は、閉止位置と開放位置との間の当該メーン弁体の変位方向（図においては垂直方向）において、流体通路１２に露呈される第１の面２２及び該第１の面と反対側で流体通路に露呈されない第２の面２４と、第１の面から第２の面に延びる連通孔２６とを有する。

具体的には、弁収納室１４が、メーン弁体２０の開放位置と閉止位置との間での変位方向（図における垂直方向）に延びるように形成されており、流体通路１２に連接された小径部分１４−１と、該小径部分に続く大径部分１４−２とを有し、メーン弁体２０は弁収納室１４の小径部分１４−１に摺動係合される筒状部材２０−１と、該筒状部材の上端において大径とされて弁収納室１４の大径部分１４−２と摺動係合されるフランジ部分２０−２とを有し、上記第１の面２２が該筒状部材の下端に設けられた閉止壁２０−３の下面により画定され、また、上記第２の面２４が閉止壁２０−３の上面及びフランジ部分２０−２の上面により画定されているようになっている。図から分かるように、メーン弁体２０の変位方向において、第２の面２４は第１の面２２よりも大きな流体圧力の受圧面積を有するようにされている。弁収納室１４の大径部分１４−２にはコイルバネ２５がメーン弁体２０を取り囲むように設定されており、該メーン弁体を図１の開放位置に付勢している。

また、弁アセンブリ１８は、メーン弁体２０の連通孔２６を閉じるクローズ位置（図１）と、該クローズ位置から流体通路１２から離れる方向で変位されて連通孔２６を開放させるオープン位置（図３）との間で変位可能とされたサブ弁体３０を有する。該サブ弁体３０は、クローズ位置（図１）にあるときに、連通孔２６を閉じ流体通路１２内の流体から当該サブ弁体３０をオープン位置（図２）へ向けて付勢する圧力を受ける第３の面３２を有する。

具体的には、サブ弁体３０は、筒状のサブ弁体本体３０−１と、該サブ弁体本体３０−１の下端端面から垂直下方に突出し、メーン弁体２０の連通孔２６内に摺動係合される開閉用伸張部３０−２を備え、コイルバネ３４によって下方に付勢されて開閉用伸張部３０−２が連通孔２６を閉じるクローズ位置とされるようになっており、このクローズ位置にあるときに、開閉用伸張部３０−２における流体通路１２に露呈される面が前記第３の面３２を画定するようになっている。そして、該第３の面３２が流体通路１２の流体から所定圧力を受けたときに図３に示すオープン位置とされるようになっている。

サブ弁体３０がオープン位置とされると、流体通路１２の流体は、連通孔２６を通してメーン弁体２０の第２の面２４側に流入し、流入した流体の圧力が第２の面２４に作用して、第１の面２２に係る流体圧力及びコイルバネ２５に抗してメーン弁体２０を図３に示す閉止位置に変位する。

図示の例では、弁収納室１４の上端部分で固定され、該サブ弁体３０とメーン弁体２０との間を下方に伸張し、該弁収納室１４を、サブ弁体を収納する第1の室１４−３とメーン弁体を収納する第２の室１４−４に分離する筒状の隔壁部材４０が設けられている。該隔壁部材４０は、その下端の閉止壁４０−１に開口４０−２が設けられており、第１及び第２の室１４−３，１４−４を連通するようにされており、サブ弁体３０のサブ弁体本体３０−１は、該筒状の隔壁部材４０の内面に密封摺動係合され、サブ弁体３０の開閉用伸張部３０−２は、サブ弁体本体３０−１の（隔壁部材４０の閉止壁４０−１に向う）端面から突出して該閉止壁４０−１の開口４０−２を通って前記メーン弁体２０の連通孔２６に対して密封摺動係合され、開閉用伸張部３０−２における流体通路１２に露呈される面が前記第３の面３２を形成するようにされている。尚、図示の例では、メーン弁体２０の閉止壁２０−３は、下方に延びる周縁突起２０−４が設けられ、該周縁突起２０−４の内側の凹部にはネジ止めされた円盤状の連通孔形成部材２０−５を備えており、該連通孔形成部材２０−５の中心部に設けられた貫通孔が連通孔２６の下半部分を画定するようになっている。すなわち、この連通孔２６は、開閉用伸張部３０−２を受け入れる大径部分と、該部分から下方に延びる小径部分とから構成されており、大径部分の周壁にはＯリングが装着され、図１に示すように開閉用伸張部３０−２がこのＯリングに摺動係合している間は、当該連通孔２６が閉止され、サブ弁体３０が上方へ変位して図２に示す如く開閉用伸張部３０−２の該Ｏリングとの密封係合状態が解除された時点で、当該連通孔２６が開放され、それにより流体通路１２から該連通孔を通って流れた流体が前述のようにメーン弁体２０の第２の面２４に作用するとともに、サブ弁体本体３０−１の端面に作用して、当該サブ弁体３０を図３の位置に上昇させるようになっている。周縁突起２０−４は、メーン弁体２０が図３に示す閉止位置とされたときには、流体通路１２に周壁に取り付けられた環状密封シール１６−１に密封係合され、当該流体通路１２を閉止するようになっている。

さらに、図示の例では、弁収納室１４の上方位置で本体１６に取り付けられ、垂直下方に延びる筒状のガイド軸４４と、該ガイド軸４４の本体１６に対する垂直方向での位置を調節するために本体１６の上端中央にネジ係合された調節ネジ４６とが設けられている。該ガイド軸４４は垂直方向に貫通孔４４−１が設けられており、その上端は調節ネジ４６のネジ部分を介して大気に連通されている。該ガイド軸４４の下端部分には、筒状とされたサブ弁体３０のサブ弁体本体３０−１が摺動可能に取り付けられている。また、参照番号４８で示すのは脱圧手段であって、該脱圧手段は、隔壁部材４０の上端周縁部分４０−３と、本体１６の該上端周縁部分４０−３に隣接する部分との間の隙間に連通された脱圧孔４８−１と、該脱圧孔４８−１の開閉を行うボール弁体４８−２と、通常は該ボール弁体４８−２を脱圧孔４８の上端開口に押し付けて該脱圧孔４８を閉止するためのネジ４８−３とを有している。過充填防止弁が図３の状態になった後、図１の状態に戻すときには、ネジ４８−３を緩め、ボール弁体４８−２の脱圧孔４８−１の上端開口への押し付けを緩めることにより、メーン弁体２０と隔壁部材４０との間の流体圧力を開放する。

本発明に係る過充填防止弁が流体通路開放状態にあることを示す縦断面図である。 同過充填防止弁が流体通路開放位置になる瞬間の状態を示す縦断面図である。 同過充填防止弁が流体通路閉止状態にあることを示す縦断面図である。

符号の説明

１０ 過充填防止弁
１２ 流体通路
１４ 弁収容室
１４−１ 小径部分
１４−２ 大径部分
１４−３ 第１の室
１４−４ 第２の室
１６ 本体
１８ 弁アセンブリ
２０ メーン弁体
２０−１ 筒状部材
２０−２ フランジ部分
２０−３ 閉止壁
２０−４ 周縁突起
２０−５ 連通孔形成部材
２２ 第１の面
２４ 第２の面
２５ コイルバネ
２６ 連通孔
３０ サブ弁体
３０−１ サブ弁体本体
３０−２ 開閉用伸張部
３２ 第３の面
３４ コイルバネ
４０ 隔壁部材
４０−１ 閉止壁
４０−２ 開口
４０−３ 上端周縁部分
４４ ガイド軸
４４−１ 貫通孔
４６ 調節ネジ
４８ 脱圧手段
４８−１ 脱圧孔
４８−２ ボール弁体
４８−３ ネジ

Claims (6)

1. 流体通路、及び、該流体通路に連通された弁収納室を有する本体と、
   弁収納室内に設けられた弁アセンブリと
   を有し、
   弁アセンブリは、
   流体通路内に延びて該流体通路を閉じる閉止位置と、該流体通路から引き戻されて該流体通路を開く開放位置との間で変位可能とされたメーン弁体であって、閉止位置と開放位置との間の当該メーン弁体の変位方向において、流体通路に露呈される第１の面及び該第１の面と反対側で流体通路に露呈されない第２の面と、第１の面から第２の面に延びる連通孔とを有するメーン弁体と、
   メーン弁体の前記連通孔を閉じるクローズ位置と、該クローズ位置から前記流体通路から離れる方向で変位されて連通孔を開放するオープン位置との間で変位可能とされたサブ弁体であって、クローズ位置にあるときに、前記連通孔を閉じて前記流体通路内の流体から当該サブ弁体をオープン位置へ向けて付勢する圧力を受ける第３の面とを有するサブ弁体と、
   を有し、
   サブ弁体は、第３の面が前記流体通路内の流体から所定圧力の作用を受けると前記クローズ位置から前記オープン位置に変位されるようになされており、
   メーン弁体の第２の面は、サブ弁体がオープン位置にされたときに、連通孔を通して第２の面側に流入する流体の圧力を受けるようになされており、当該メーン弁体の閉止位置と開放位置との間の変位方向において、該第２の面が第１の面よりも大きな流体圧力の受圧面積を有しており、それにより、サブ弁体がオープン位置にされたときに、メーン弁体が閉止位置に変位されるようにしたことを
   特徴とする過充填防止弁
2. 前記弁収納室が、
   メーン弁体の開放位置と閉止位置との間での変位方向に延び、
   流体通路に連接された小径部分と、
   該小径部分に続く大径部分と
   を有し、
   前記メーン弁体が小径部分に摺動係合された筒状部材とされ、該筒状部材には弁収納室の大径部分と摺動係合されるフランジ部分と、該筒状部材の一端を閉じ、前記流体通路に露呈される閉止壁とを有し、
   該閉止壁の前記流体通路に露呈される面が前記第１の面を画定し、同閉止壁の前記流体通路に露呈されない側の面及び上記フランジ部分において前記流体通路から離れる方向に向かう面が前記第２の面を画定するようにした
   ことを特徴とする請求項１に記載の過充填防止弁。
3. 前記サブ弁体が、該メーン弁体内に設けられ、
   当該過充填防止弁が、該サブ弁体とメーン弁体との間に設けられて、前記弁収納室を、サブ弁体を収納する第1の室とメーン弁体を収納する第２の室に分離する筒状の隔壁部材であって、前記第２の面に向う端部が開放されて前記第１及び第２の室を連通するようになされている筒状の隔壁部材を有し、
   前記サブ弁体は、該筒状の隔壁部材内面に密封摺動係合されたサブ弁体本体と、該サブ弁体本体の前記第２の面に向う端面から同第２の面の方向に突出して前記メーン弁体の連通孔に対して密封摺動係合される開閉用伸張部を備え、該開閉部用伸張部における前記流体通路に露呈される面が前記第３の面を形成するようにされている
   ことを特徴とする請求項２に記載の過充填防止弁。
4. 開閉用伸張部における第３の面が、サブ弁体本体の前記端面よりもサブ弁体の変位方向において小さな受圧面を有するようにされていることを特徴とする請求項3に記載の過充填防止弁。
5. 前記本体に固定され、前記筒状の隔壁部材の軸線方向に延びるガイド軸であって、その長さ方向で貫通し、一端が大気に連通されている貫通孔を有するガイド軸を有し、
   前記サブ弁体本体は筒状とされて、その内周面でガイド軸に密封摺動係合するようになされている
   ことを特徴とする請求項４に記載の過充填防止弁。
6. 前記メーン弁体を前記開放位置に向けて付勢する第１のバネと、
   前記サブ弁体を前記クローズ位置に向けて付勢する第２のバネと、
   を有し、
   該第２のバネが、前記流体通路内の流体圧力が前記サブ弁体をオープン位置にするための所定圧力をきめるようになされている
   ことを特徴とする請求項５に記載の過充填防止弁。
   
   
   

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