JP4287904B2 - 自動切換減圧弁 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス供給元（例えば、二つのガスボンベ）から供給されるガスを自動的に切り替える自動切換弁に関し、特に、一定の調整圧のガスを連続的に供給することを可能とする自動切換弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動切換弁としては減圧弁を備えた構造のものが使用されている。この自動切換減圧弁は、図６に示すように、ハウジング１に第一の減圧弁２及び第二の減圧弁３が形成されている。各減圧弁１，２は、緩衝スプリング４，調整弁５，弁座６，弁孔７，調整弁案内８，ダイヤフラム９，圧力調整スプリング１０を具備している。
【０００３】
第一の減圧弁２の一次側は、ハウジング１に形成された流通路１１を介してボンベ接続継手１２に接続されている。第二の減圧弁２の一次側は、ハウジング１に形成された流通路１３を介してボンベ接続継手１４に接続されている。第一の減圧弁２の二次側と第二の減圧弁３の二次側（減圧室）は、ハウジング１に形成された流通路１５で互に接続され、さらに流出口１６を介してハウジング外部に流出するようになっている。
【０００４】
また、第一の減圧弁２には設定バネ力切換機構が内在したハンドル１７が装着され、ハンドル１７に連結したレバー１８を１８０度回転させることでハンドル１７を回転させ、ネジ１９が進退して圧力調整スプリング１０を押圧し、圧力調整スプリング１０がダイヤフラム９及び調整弁案内８に与える付勢力を二段階に設定できる（例えば、設定圧を７kgf／cm2と９kgf／cm2に設定可能とする）ように構成されている。
【０００５】
各減圧弁によれば、圧力調整スプリング１０による付勢力により調整弁案内８が押されているので、調整弁５が緩衝スプリング４の付勢力に抗してハウジング１の中央側に移動して弁孔７が開口状態となり、流入口から弁孔７を通ってガスが流れ、減圧室内の圧力を上昇させる。
減圧室のガス圧力が圧力調整スプリング１０により設定された設定圧より高くなると、ダイヤフラム９を押圧することで圧力調整スプリング１０の付勢力に抗して調整弁案内８が移動し、緩衝スプリング４の存在により調整弁５が押され、弁シート５ａが弁座６に当接して弁孔７が閉塞状態となる。このような動作が繰り返されることにより、減圧室内を設定圧に減圧して保持するものである。
【０００６】
そして、第一の減圧弁２の設定圧をハンドル１７により９kgf／cm2にし、第二の減圧弁３の設定圧を圧力調整スプリング１０で設定される８kgf／cm2にすれば、減圧室内は９kgf／cm2になり、第二の減圧弁３の弁孔７は閉塞されるので、各流入口にボンベ接続継手を介して接続されたガスボンベのうち、９kgf／cm2に設定された減圧弁（第一の減圧弁）２に接続されたガスボンベのガスが設定圧に調整されて流出口側に流れる。
次に、このガスボンベ内のガスが少なくなり、元圧が低下するにともなって減圧室の圧力が設定圧より低下して８kgf／cm2より小さくなると、今度は第二の減圧弁３の圧力調整スプリング１０が調整弁案内８を介して調整弁５を押圧し、第二の減圧弁３の弁孔７が開口して第二の減圧弁３に接続されたガスボンベのガスが設定圧（８kgf／cm2）に調整されて流出口側に流れる。
【０００７】
更に、ハンドル１７のレバー１８を動かし第一の減圧弁２の設定圧を７kgf／cm2にし、流入口に新しいガスボンベを接続すれば、第二の減圧弁３に接続されたガスボンベのガスが少なくなり、減圧室の圧力が設定圧（８kgf／cm2）より低下して７kgf／cm2より小さくなると、第一の減圧弁２の弁孔７が開口して取り替えられた新しいガスボンベのガスが設定圧（７kgf／cm2）に調整されて流出口側に流れる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構造の自動切換減圧弁によれば、各減圧部が一段式の減圧弁を構成しているので、大流量を流す自動切換減圧弁として適していなかった。
すなわち、上記構造であると、ガスボンベの元圧変動の割合は、概略的にはダイヤフラム９の径に対する弁孔７の口径の大きさによって決まる。大流量を流すために弁座６の弁孔７を大きくすると、それに伴い元圧変動が大きくなる。上記構造では、各減圧弁の調整圧に差をもたせて設定することにより、自動的に切り換えるようにしているが、元圧変動が大きいと切換の圧力差を小さくすることができず、圧縮調整スプリング１０のバネ定数の設定が困難となり、切換え弁として使用できないという問題点があった。
【０００９】
また、各減圧部が一段式の減圧弁であるので、元圧変動を抑えるためには受圧面積を確保する必要があり、ハウジング１が大型化し重量が重くなるという問題点があった。
【００１０】
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、装置の小型化及び軽量化を図るとともに、ガスボンベ側の圧力が大きく変化（例えば、３０ＭＰａから１ＭＰａ）する場合においても対処できる構造の自動切換減圧弁を提供することを目的としている。
【００１１】
【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、ハウジングに対して互いに対向するように配置された一対のボンベ継手を装着し、前記ハウジング内に各ボンベ継手に接続される流入口とこの流入口にそれぞれ連通する第１弁孔を形成するとともに、各第１弁孔にそれぞれ連通する減圧室と、この各減圧室と外部とを連通させる一つの流出口を備え、どちらか一方の減圧室で減圧しながら前記流出口へガスを流す自動切換減圧弁であって、継ぎの構成を含むことを特徴としている。
前記減圧室は、前記第１弁孔を開閉する弁シートが装着された減圧ピストンと、この減圧ピストンを付勢する第１調整スプリングと、この第１調整スプリングの第１弁孔側を受ける鍔部とこれに連続する円筒状の案内壁を有するスプリング受けとを配して構成される第１減圧部と、
前記第１減圧部の後段側に配置された第２弁孔を有する弁座本体と、この弁座本体内に収容された調整弁と、前記減圧ピストンと弁座本体の間に配置され前記調整弁を付勢する第２調整スプリングと、弁座本体の外側に配置され中央に連結された棒状先端が第２弁孔を貫通して前記調整弁に当接可能とした受圧部とを配して構成される第２減圧部とを有してなる。
【００１２】
請求項１によれば、減圧ピストンを用いた第１減圧部と、調整弁及び受圧部を用いた第２減圧部とにより減圧室を構成し、減圧を２段で行うので第２弁孔を大きくしても元圧変動量を小さくすることができ、大流量を流す場合においても対処できる構造が得られる。
また、減圧ピストン及び受圧部を用いて減圧を２段で行うので、第２減圧部の受圧部の受圧面積を小さくでき、自動切換減圧弁全体の小型化及び軽量化を図ることができる。
【００１３】
請求項２は、請求項１記載の自動切換減圧弁の第１減圧部において、減圧ピストンを第１調整スプリングにより付勢されるピストン部と、弁シートが装着される調整弁部とに分離して形成することを特徴としている。
そして、前記ピストン部の中央の調整弁部側に凸部を形成し、前記調整弁部は、前記スプリング受けの案内壁内を摺動するようになっている。
【００１４】
請求項２によれば、減圧ピストンをピストン部と調整弁部とに分離して形成し、この調整弁部がスプリング受けの案内壁の内部を摺動するように成っているので、第１調整スプリングの傾斜によりピストン部が傾いた場合においても、調整弁部は常時案内壁の内部を移動し、第１弁孔に対して調整弁部に装着された弁シ−トが傾斜することを防止できる。
また、ピストン部の中央の調整弁部側に凸部を形成しているので、ピストン部が傾斜した場合において、その微妙な動きに対して調整弁部の動きを追従させることができる。
【００１５】
請求項３は、請求項１記載の自動切換減圧弁において、各ボンベ継手に接続される流入口は、各ボンベ継手の装着方向に沿うとともにボンベの中心軸に対して互いに反対位置となるように偏心して形成され、ハウジング内に形成された各第１弁孔が前記流入口に対して直交して成ることを特徴としている。
【００１６】
請求項３によれば、ハウジングに形成される各流入口を、各ボンベの中心軸に対して偏心して形成することにより、第１弁孔に直交するよう各ボンベ継手の装着方向に沿って形成でき、ハウジングに対して流入口の加工を容易に行うことができる。
【００１７】
【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乃至図４を参照しながら説明する。
図１乃至図３は、本発明の実施例の形態の一例に係る自動切換減圧弁を示すもので、図１は自動切換減圧弁の正面説明図であり、図２は図１のＡ−Ａ′断面説明図、図３は図１のＢ−Ｂ′断面説明図である。また、図４は、自動切換減圧弁の減圧室部分の拡大断面説明図である。
【００１８】
自動切換減圧弁は、略円柱状の切換弁本体（ハウジング）２０の両側面の中央に、互いに反対側から各継手装着部２１を対向する位置にそれぞれ形成している（図３）。この継手装着部２１には、逆止弁２２を介してボンベ継手２３が装着されている。逆止弁２２は、スプリング２２１で押圧された弁体２２２が流路中に配置されて構成され、ボンベ継手２３側から高圧ガスが流入する場合には、前記スプリング２２１に抗して弁体２２２が動くことにより開弁し、その逆方向にガスが流れることを防止するものである。
継手装着部２１には、ここに導かれる高圧側のガス圧力を計測するための圧力計２４がそれぞれ装着されている（図１）。
また、ボンベ継手２３の先端には、ボンベナット２５が装着されている。
【００１９】
切換弁本体２０の上面略中央部には、流出口１０２に連通する継手装着部２６が形成され、この継手装着部２６に連結継手２７が装着されている。この連結継手２７には、開閉バルブを介して出口継手２９が装着され、この出口継手２９にはそれぞれストップバルブ３０を介して３つの継手３１が装着されている。
したがって、ストップバルブ３０を全て開にすれば、３つの継手３１全てからガスが供給可能となる。継手３１毎の開閉は、各ストップバルブ３０で行うことができる。
【００２０】
切換弁本体２０の軸方向の前面及び後面には、それぞれ減圧室４０，４０が互に反対に位置するように形成されている。
各減圧室４０は、切換弁本体２０の前方面又は後方面に刻設された大径部４１と、大径部４１に連設する中径部４２と、中径部４２に連設する小径部４３とを有している。小径部４３の底面には、切換弁本体２０の軸に沿って形成された第１弁孔４４の開口が臨んでいる。
また、各第１弁孔４４は、前記した継手装着部２１に装着される各ボンベ継手の装着方向に沿って形成された各流入口４５，４５に連通されている。この流入口４５は、ボンベ継手の中心軸に対して互いに反対位置となる減圧室側に偏心して形成され、前記各第１弁孔４４と流入口４５とが直交するように配置形成されている。
【００２１】
減圧室４０の小径部４３及び中径部４２には、その壁面に対して摺動する外側を段付き形状とし内部に空間を有する第１減圧ピストン（ピストン部）４６が装着されることにより第１減圧部を構成している。第１減圧ピストン４６の小径部４３側には、スプリング受け４７内に挿入された円柱状の調整弁（調整弁部）４８が第１減圧ピストンと分離して配置されている。調整弁４８の第１弁孔４４側には弁シ−ト４９が装着され、第１弁孔４４の開口周囲に環状凸部とした弁座５０に当接可能になっている。また、第１減圧ピストン４６とスプリング受け４７との間には、第１調整スプリング５１が配置されて、第１減圧ピストン４６を付勢している。
【００２２】
第１減圧ピストン４６の先端の端面には、その中央に円錐状の凸部５２が形成され、この凸部５２が調整弁４８の凹部４８ａの中心に当接するようになっている。また、第１減圧ピストン４６の先端側の側面には、内部の空間に連通する孔５３が形成されている。この実施例では、凸部５２を円錐状としたが、凸部５２と凹部４８ａとの中心同士が互いに当接できる形状であればよく、例えば、凸部５２を半円球状としてもよい。
【００２３】
スプリング受け４７は、図５に示すように、円筒状の案内壁４７１の先端に鍔部４７２を有して構成され、第１減圧ピストン４６の移動に追従して調整弁４８がこの案内壁４７１の内部を摺動するようになっている。そして、鍔部４７２は略方形状に形成されることにより、小径部４３との間に隙間が形成され、この隙間からガスが流入し、第１減圧ピストン４６の孔５３から内部に導かれるようになっている。
【００２４】
また、鍔部４７２は、方形状の四隅においてその断面形状をＬ字片４７３とすることにより、小径部４３の底面側にＬ字片の開口側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。
【００２５】
また、第１減圧ピストン４６と中径部４２との間、第１減圧ピストン４６と小径部４３との間には、Ｏリング５４，５５がそれぞれ装着され、第一減圧部と外部との間をシールしている。
【００２６】
減圧室の中径部４２の壁面には、内部に空間を有する弁座本体６１が大径部４１側より装着され、大径部４１の壁面には受圧面となる第２減圧ピストン６２が摺動可能に装着されることにより第２減圧室を構成している。第２減圧ピストン６２と大径部４１の壁面と間にはＯリング６３が装着され、第２減圧部と外部との間をシ−ルしている。
弁座本体６１内の空間には、外周が六角形状の調整弁本体６４に樹脂製の調整弁シ−ト６５を螺着した調整弁が配設されている。この調整弁シ−ト６５の頭部は、弁座本体６１の中央に形成した第２弁孔６６の開口周囲に環状凸部として設けた弁座６７に当接可能になっている。
【００２７】
前記第２減圧ピストン６２には棒状部６８が連設され、棒状部６８の先端側が第２弁孔６６を貫通して調整弁シ−ト６５に当接可能となっている。調整弁シ−ト６５の当接位置には、ネジ６９が装着されてネジ６９の頭部に棒状体６８が当接するようし、樹脂製の調整弁シ−ト６５の摩耗を防止するようになっている。
【００２８】
また、弁座本体６１の先端側内部には、フィルタ−取り付けネジ７０が装着され、この内部に第１弁孔４４側に先細となる略円錐状のフィルタ−７１を配置するとともに、フィルタ−７１の後端と調整弁本体６４の反第２弁孔６６側に配されたリング７２との間に、第２調整スプリング７３を配置し調整弁本体６４及び調整弁シート６５から成る調整弁を第２弁孔６６側に付勢している。
【００２９】
以上説明した減圧室の減圧機構は、図２及び図３の切換弁本体の左右に対称的にそれぞれ形成されている。
図２及び図３の左側の減圧室４０については、カバ−８１で被冠しカバ−８１内のスプリング受け８２と第２減圧ピストン６２との間に圧力調整スプリング８３を配置している。そして、カバ−８１の頭部に設けた進退可能なネジ８４により、スプリング受け８２の位置を変化させ、第２減圧ピストン６２を設定した押圧力で付勢するように構成している。
【００３０】
図２及び図３の右側の減圧室４０については、カバ−９１で被冠しカバ−９１に対して進退可能な軸９２の鍔部９２ａにベアリング９３を介して第２減圧ピストン６２との間に圧力調整スプリング９４を配置している。カバ−９１の頭部には、レバ−９５により１８０度の範囲で往復動作するハンドル９６により前記軸９２が進退可能となっている。したがって、レバ−９５によるハンドル９６の回転により、圧力調整スプリング９４を伸縮させてその押圧力を２段階に可変して調整することができ、どちらかに設定された圧力調整スプリング９４の押圧力で第２減圧ピストン６２を付勢するように構成している。
【００３１】
各減圧室４０，４０の調整圧側となる大径部４１，４１内部は、流通路１０１により連通され、流出口１０２に通じている。
また、流通路１０１、各減圧室４０，４０の小径部（第１減圧部の調整圧側）４３，４３には安全弁１１０が設けられ、流通路１０１又は各小径部４３内が設定圧力より高くなった場合に、安全弁１１０が開弁動作を行うようになっている。
【００３２】
また、各減圧室４０，４０において第１減圧ピストン４６が動作する中径部４２の壁面側の空間は、切換弁本体２０に設けた流路１０３により外部と連通し、常時大気圧とすることにより第１減圧ピストン４６の往復動作が円滑に行われるようになっている。
【００３３】
上記各減圧室４０の第２減圧部の構成では、第２減圧部の受圧部を第２減圧ピストン６２で形成したが、ピストンの代わりに受圧部としてダイヤフラムを用いた減圧機構を用いてもよい。
【００３４】
次に、上記構成による各減圧部の動作について説明する。
ボンベ継手２３を介してボンベ（図示せず）側から減圧室４０へ供給された高圧ガスは、切換弁本体２０内に形成された継手装着部２１及び流入口４５及び第１弁孔（一次側室）４４に導かれる。また、ここで流入されるガスの圧力は継手装着部２１に連結された圧力計２４で計測することができる。
【００３５】
第１減圧部の第１減圧ピストン４６は、第１調整スプリング５１の付勢力を受けて弁座５０から離れる方向に移動しているので、ガスは第１減圧ピストン４６の孔５３から第１減圧ピストン内に流入し、その圧力は第１調整スプリング５１に抗して第１減圧ピストン４６を押すように作用する。
そして、圧力上昇にともなって第１減圧ピストン４６を第１弁孔４４側へ移動させ、これに追従して調整弁４８が案内壁４７１の内部を移動して弁シート４９が弁座５０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１減圧部内におけるガス圧を減圧させることができる。
【００３６】
この時、第１調整スプリング５１に傾きが出て第１減圧ピストン４６が傾いた場合であっても、凸部５２が当ることにより案内壁４７１の内部を摺動する調整弁４８は、常時一定の方向の往復運動を行うので、その先端に装着される弁シート４９が弁座５０に対して傾くことはないので片当りが生じてガス止りが悪化することがなく、安定した圧力調整を行うことが可能となる。
【００３７】
そして、第１減圧部で減圧されたガスは弁座本体６１内に導かれ、外周が六角形状の調整弁本体６４と弁座本体６１との間の隙間から第２弁孔６６側へ流れようとする。
調整弁の調整弁シート６５には棒状体６８を介して圧力調整スプリング９４の付勢力が作用しているので、弁座６７に対して調整弁シート６５が離れており、弁座本体６１内に導かれるたガスは、第２弁孔６６を通って大径部４１に流入する。
【００３８】
そして、ガスの流入により第２減圧ピストン６２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９４の付勢力に抗して第２減圧ピストン６２が移動し、棒状体６８が大径部４１側へ移動し、第２調整スプリング７３の付勢力により調整弁本体６４が第２弁孔６６側へ移動し、調整弁シート６５が弁座６６に当接しガスの流入が止まる。
以上の動作が繰り返し行われ第２減圧部の大径部４１内のガスを所望の圧力である調整圧に減圧させることができる。
減圧されたガスは流通路１０１及び出口継手２９を介して外部に取り出される。
【００３９】
上記構造の減圧室４０によれば、第１調整スプリング５１に傾きが出た場合に生じる第１減圧ピストン４６の傾きについて、第１減圧ピストン４６から調整弁４８を分離して形成し、調整弁４８が案内溝４７１の内部を摺動するように構成したため、調整弁４８の先端の弁シート４９のシート面が傾くことがなく、弁座５０とシート面との間で片当りが生じることを防止できる。
【００４０】
次に、上述した構成の減圧部を一対設けた自動切換減圧弁の動作について説明する。
自動切換減圧弁としての動作は、従来例で説明した自動切換減圧弁と同様に、図２及び図３の左側の減圧室４０での基準設定圧を固定し、右側の減圧室４０における調整設定圧を前記左側の減圧室の設定圧を挟むような第１設定圧（基準設定圧より高い）及び第２設定圧（基準設定圧より低い）にハンドル９６のレバ−９５を切換えることで設定可能とする。
そして、先ず、右側の減圧室４０を第１設定圧とし、自動切換減圧弁にガスを供給すると、左側の減圧室の弁は閉塞され、右側の減圧室に接続されているボンベからガスが供給される。
【００４１】
ボンベの元圧が低下し第１設定圧より低くなると左側の減圧室４０の弁が開き、これに接続されているボンベからガスが供給される。
更に、レバ−９５を動かし、右側の減圧室４０を第２設定とし新しいボンベを接続しておけば、左側の減圧室に接続されているボンベの元圧が低下し基準設定圧より低くなった際に、右側の減圧室４０の弁が開となり、新に接続されたボンベのガスが第２設定圧に調整されて流出口１０２側へ流れる。
【００４２】
上述した構造の自動切換減圧弁によれば、第１減圧ピストン４６及び第２減圧ピストン６２を用いて減圧を２段で行うので、第２弁孔６６を大きくしても元圧変動量を小さくすることができ、大流量を流す場合においても対処できる構造が得られる。
また、第１減圧ピストン４６及び第２減圧ピストン６２を用いて減圧を２段で行うため、第２減圧部における受圧部の受圧面積を小さくでき、自動切換減圧弁全体の小型化及び軽量化を図ることができる。
【００４３】
また、切換弁本体２０に形成される各流入口４５を、各ボンベの中心軸に対して偏心して形成することにより、従来例と異なり、第１弁孔４４に直交するよう各ボンベ継手の装着方向に沿って形成でき、切換弁本体２０に対する流入口４５の加工を容易に行うことができる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、減圧ピストンを用いた第１減圧部と、調整弁及び受圧部を用いた第２減圧部により減圧部を構成し、減圧を２段で行うので第２弁孔を大きくしても元圧変動量を小さくすることができ、大流量を流す場合においても対処できる構造が得られる。
また、減圧ピストン及び受圧部を用いて減圧を２段で行うので、第２減圧部の受圧部の受圧面積を小さくでき、自動切換減圧弁全体の小型化及び軽量化を図ることができる。
【００４５】
更に、減圧ピストンをピストン部と調整弁部とに分離して形成し、この調整弁部がスプリング受けの案内壁の内部を摺動するようになっているので、第１調整スプリングの傾斜によりピストン部が傾いた場合においても、調整弁部は常時案内壁の内部を移動し、弁孔に対して調整弁部に装着された弁シートが傾斜することを防止でき、安定した圧力調整を行うことができる。
【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自動切換減圧弁の外観を示す正面説明図である。
【図２】図１の自動切換減圧弁のＡ−Ａ′断面説明図である。
【図３】図１の自動切換減圧弁のＢ−Ｂ′断面説明図である。
【図４】自動切換減圧弁の減圧室部分の拡大断面説明図である。
【図５】自動切換減圧弁の第１減圧部に配置されるスプリング受けを示す斜視説明図である。
【図６】従来の自動切換減圧弁の縦断面説明図である。
【符号の説明】
２０…切換弁本体、 ２１…継手装着部、 ２３…ボンベ継手、
４０…減圧室、 ４１…大径部、 ４２…中径部、 ４３…小径部、
４４…第１弁孔、 ４５…流入口、
４６…第１減圧ピストン（減圧ピストン）、
４７…スプリング受け、 ４８…調整弁（調整弁部）、 ４９…弁シート、
５０…弁座、 ５１…第１調整スプリング、 ５２…凸部、
６１…弁座本体、 ６２…第２減圧ピストン（受圧部）、
６４…調整弁本体、 ６５…調整弁シート、 ６６…第２弁孔、
６７…弁座、 ６８…棒状体、 ６９…ネジ、
７１…フィルター、 ８３…圧力調整スプリング、
９４…圧力調整スプリング、 ９５…レバー、 ９６…ハンドル、
１０１…流通路、 １０２…流出口
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス供給元（例えば、二つのガスボンベ）から供給されるガスを自動的に切り替える自動切換弁に関し、特に、一定の調整圧のガスを連続的に供給することを可能とする自動切換弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動切換弁としては減圧弁を備えた構造のものが使用されている。この自動切換減圧弁は、図６に示すように、ハウジング１に第一の減圧弁２及び第二の減圧弁３が形成されている。各減圧弁１，２は、緩衝スプリング４，調整弁５，弁座６，弁孔７，調整弁案内８，ダイヤフラム９，圧力調整スプリング１０を具備している。
【０００３】
第一の減圧弁２の一次側は、ハウジング１に形成された流通路１１を介してボンベ接続継手１２に接続されている。第二の減圧弁２の一次側は、ハウジング１に形成された流通路１３を介してボンベ接続継手１４に接続されている。第一の減圧弁２の二次側と第二の減圧弁３の二次側（減圧室）は、ハウジング１に形成された流通路１５で互に接続され、さらに流出口１６を介してハウジング外部に流出するようになっている。
【０００４】
また、第一の減圧弁２には設定バネ力切換機構が内在したハンドル１７が装着され、ハンドル１７に連結したレバー１８を１８０度回転させることでハンドル１７を回転させ、ネジ１９が進退して圧力調整スプリング１０を押圧し、圧力調整スプリング１０がダイヤフラム９及び調整弁案内８に与える付勢力を二段階に設定できる（例えば、設定圧を７kgf／cm2と９kgf／cm2に設定可能とする）ように構成されている。
【０００５】
各減圧弁によれば、圧力調整スプリング１０による付勢力により調整弁案内８が押されているので、調整弁５が緩衝スプリング４の付勢力に抗してハウジング１の中央側に移動して弁孔７が開口状態となり、流入口から弁孔７を通ってガスが流れ、減圧室内の圧力を上昇させる。
減圧室のガス圧力が圧力調整スプリング１０により設定された設定圧より高くなると、ダイヤフラム９を押圧することで圧力調整スプリング１０の付勢力に抗して調整弁案内８が移動し、緩衝スプリング４の存在により調整弁５が押され、弁シート５ａが弁座６に当接して弁孔７が閉塞状態となる。このような動作が繰り返されることにより、減圧室内を設定圧に減圧して保持するものである。
【０００６】
そして、第一の減圧弁２の設定圧をハンドル１７により９kgf／cm2にし、第二の減圧弁３の設定圧を圧力調整スプリング１０で設定される８kgf／cm2にすれば、減圧室内は９kgf／cm2になり、第二の減圧弁３の弁孔７は閉塞されるので、各流入口にボンベ接続継手を介して接続されたガスボンベのうち、９kgf／cm2に設定された減圧弁（第一の減圧弁）２に接続されたガスボンベのガスが設定圧に調整されて流出口側に流れる。
次に、このガスボンベ内のガスが少なくなり、元圧が低下するにともなって減圧室の圧力が設定圧より低下して８kgf／cm2より小さくなると、今度は第二の減圧弁３の圧力調整スプリング１０が調整弁案内８を介して調整弁５を押圧し、第二の減圧弁３の弁孔７が開口して第二の減圧弁３に接続されたガスボンベのガスが設定圧（８kgf／cm2）に調整されて流出口側に流れる。
【０００７】
更に、ハンドル１７のレバー１８を動かし第一の減圧弁２の設定圧を７kgf／cm2にし、流入口に新しいガスボンベを接続すれば、第二の減圧弁３に接続されたガスボンベのガスが少なくなり、減圧室の圧力が設定圧（８kgf／cm2）より低下して７kgf／cm2より小さくなると、第一の減圧弁２の弁孔７が開口して取り替えられた新しいガスボンベのガスが設定圧（７kgf／cm2）に調整されて流出口側に流れる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構造の自動切換減圧弁によれば、各減圧部が一段式の減圧弁を構成しているので、大流量を流す自動切換減圧弁として適していなかった。
すなわち、上記構造であると、ガスボンベの元圧変動の割合は、概略的にはダイヤフラム９の径に対する弁孔７の口径の大きさによって決まる。大流量を流すために弁座６の弁孔７を大きくすると、それに伴い元圧変動が大きくなる。上記構造では、各減圧弁の調整圧に差をもたせて設定することにより、自動的に切り換えるようにしているが、元圧変動が大きいと切換の圧力差を小さくすることができず、圧縮調整スプリング１０のバネ定数の設定が困難となり、切換え弁として使用できないという問題点があった。
【０００９】
また、各減圧部が一段式の減圧弁であるので、元圧変動を抑えるためには受圧面積を確保する必要があり、ハウジング１が大型化し重量が重くなるという問題点があった。
【００１０】
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、装置の小型化及び軽量化を図るとともに、ガスボンベ側の圧力が大きく変化（例えば、３０ＭＰａから１ＭＰａ）する場合においても対処できる構造の自動切換減圧弁を提供することを目的としている。
【００１１】
【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、ハウジングに対して互いに対向するように配置された一対のボンベ継手を装着し、前記ハウジング内に各ボンベ継手に接続される流入口とこの流入口にそれぞれ連通する第１弁孔を形成するとともに、各第１弁孔にそれぞれ連通する減圧室と、この各減圧室と外部とを連通させる一つの流出口を備え、どちらか一方の減圧室で減圧しながら前記流出口へガスを流す自動切換減圧弁であって、継ぎの構成を含むことを特徴としている。
前記減圧室は、前記第１弁孔を開閉する弁シートが装着された減圧ピストンと、この減圧ピストンを付勢する第１調整スプリングと、この第１調整スプリングの第１弁孔側を受ける鍔部とこれに連続する円筒状の案内壁を有するスプリング受けとを配して構成される第１減圧部と、
前記第１減圧部の後段側に配置された第２弁孔を有する弁座本体と、この弁座本体内に収容された調整弁と、前記減圧ピストンと弁座本体の間に配置され前記調整弁を付勢する第２調整スプリングと、弁座本体の外側に配置され中央に連結された棒状先端が第２弁孔を貫通して前記調整弁に当接可能とした受圧部とを配して構成される第２減圧部とを有してなる。
【００１２】
請求項１によれば、減圧ピストンを用いた第１減圧部と、調整弁及び受圧部を用いた第２減圧部とにより減圧室を構成し、減圧を２段で行うので第２弁孔を大きくしても元圧変動量を小さくすることができ、大流量を流す場合においても対処できる構造が得られる。
また、減圧ピストン及び受圧部を用いて減圧を２段で行うので、第２減圧部の受圧部の受圧面積を小さくでき、自動切換減圧弁全体の小型化及び軽量化を図ることができる。
【００１３】
請求項２は、請求項１記載の自動切換減圧弁の第１減圧部において、減圧ピストンを第１調整スプリングにより付勢されるピストン部と、弁シートが装着される調整弁部とに分離して形成することを特徴としている。
そして、前記ピストン部の中央の調整弁部側に凸部を形成し、前記調整弁部は、前記スプリング受けの案内壁内を摺動するようになっている。
【００１４】
請求項２によれば、減圧ピストンをピストン部と調整弁部とに分離して形成し、この調整弁部がスプリング受けの案内壁の内部を摺動するように成っているので、第１調整スプリングの傾斜によりピストン部が傾いた場合においても、調整弁部は常時案内壁の内部を移動し、第１弁孔に対して調整弁部に装着された弁シ−トが傾斜することを防止できる。
また、ピストン部の中央の調整弁部側に凸部を形成しているので、ピストン部が傾斜した場合において、その微妙な動きに対して調整弁部の動きを追従させることができる。
【００１５】
請求項３は、請求項１記載の自動切換減圧弁において、各ボンベ継手に接続される流入口は、各ボンベ継手の装着方向に沿うとともにボンベの中心軸に対して互いに反対位置となるように偏心して形成され、ハウジング内に形成された各第１弁孔が前記流入口に対して直交して成ることを特徴としている。
【００１６】
請求項３によれば、ハウジングに形成される各流入口を、各ボンベの中心軸に対して偏心して形成することにより、第１弁孔に直交するよう各ボンベ継手の装着方向に沿って形成でき、ハウジングに対して流入口の加工を容易に行うことができる。
【００１７】
【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乃至図４を参照しながら説明する。
図１乃至図３は、本発明の実施例の形態の一例に係る自動切換減圧弁を示すもので、図１は自動切換減圧弁の正面説明図であり、図２は図１のＡ−Ａ′断面説明図、図３は図１のＢ−Ｂ′断面説明図である。また、図４は、自動切換減圧弁の減圧室部分の拡大断面説明図である。
【００１８】
自動切換減圧弁は、略円柱状の切換弁本体（ハウジング）２０の両側面の中央に、互いに反対側から各継手装着部２１を対向する位置にそれぞれ形成している（図３）。この継手装着部２１には、逆止弁２２を介してボンベ継手２３が装着されている。逆止弁２２は、スプリング２２１で押圧された弁体２２２が流路中に配置されて構成され、ボンベ継手２３側から高圧ガスが流入する場合には、前記スプリング２２１に抗して弁体２２２が動くことにより開弁し、その逆方向にガスが流れることを防止するものである。
継手装着部２１には、ここに導かれる高圧側のガス圧力を計測するための圧力計２４がそれぞれ装着されている（図１）。
また、ボンベ継手２３の先端には、ボンベナット２５が装着されている。
【００１９】
切換弁本体２０の上面略中央部には、流出口１０２に連通する継手装着部２６が形成され、この継手装着部２６に連結継手２７が装着されている。この連結継手２７には、開閉バルブを介して出口継手２９が装着され、この出口継手２９にはそれぞれストップバルブ３０を介して３つの継手３１が装着されている。
したがって、ストップバルブ３０を全て開にすれば、３つの継手３１全てからガスが供給可能となる。継手３１毎の開閉は、各ストップバルブ３０で行うことができる。
【００２０】
切換弁本体２０の軸方向の前面及び後面には、それぞれ減圧室４０，４０が互に反対に位置するように形成されている。
各減圧室４０は、切換弁本体２０の前方面又は後方面に刻設された大径部４１と、大径部４１に連設する中径部４２と、中径部４２に連設する小径部４３とを有している。小径部４３の底面には、切換弁本体２０の軸に沿って形成された第１弁孔４４の開口が臨んでいる。
また、各第１弁孔４４は、前記した継手装着部２１に装着される各ボンベ継手の装着方向に沿って形成された各流入口４５，４５に連通されている。この流入口４５は、ボンベ継手の中心軸に対して互いに反対位置となる減圧室側に偏心して形成され、前記各第１弁孔４４と流入口４５とが直交するように配置形成されている。
【００２１】
減圧室４０の小径部４３及び中径部４２には、その壁面に対して摺動する外側を段付き形状とし内部に空間を有する第１減圧ピストン（ピストン部）４６が装着されることにより第１減圧部を構成している。第１減圧ピストン４６の小径部４３側には、スプリング受け４７内に挿入された円柱状の調整弁（調整弁部）４８が第１減圧ピストンと分離して配置されている。調整弁４８の第１弁孔４４側には弁シ−ト４９が装着され、第１弁孔４４の開口周囲に環状凸部とした弁座５０に当接可能になっている。また、第１減圧ピストン４６とスプリング受け４７との間には、第１調整スプリング５１が配置されて、第１減圧ピストン４６を付勢している。
【００２２】
第１減圧ピストン４６の先端の端面には、その中央に円錐状の凸部５２が形成され、この凸部５２が調整弁４８の凹部４８ａの中心に当接するようになっている。また、第１減圧ピストン４６の先端側の側面には、内部の空間に連通する孔５３が形成されている。この実施例では、凸部５２を円錐状としたが、凸部５２と凹部４８ａとの中心同士が互いに当接できる形状であればよく、例えば、凸部５２を半円球状としてもよい。
【００２３】
スプリング受け４７は、図５に示すように、円筒状の案内壁４７１の先端に鍔部４７２を有して構成され、第１減圧ピストン４６の移動に追従して調整弁４８がこの案内壁４７１の内部を摺動するようになっている。そして、鍔部４７２は略方形状に形成されることにより、小径部４３との間に隙間が形成され、この隙間からガスが流入し、第１減圧ピストン４６の孔５３から内部に導かれるようになっている。
【００２４】
また、鍔部４７２は、方形状の四隅においてその断面形状をＬ字片４７３とすることにより、小径部４３の底面側にＬ字片の開口側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。
【００２５】
また、第１減圧ピストン４６と中径部４２との間、第１減圧ピストン４６と小径部４３との間には、Ｏリング５４，５５がそれぞれ装着され、第一減圧部と外部との間をシールしている。
【００２６】
減圧室の中径部４２の壁面には、内部に空間を有する弁座本体６１が大径部４１側より装着され、大径部４１の壁面には受圧面となる第２減圧ピストン６２が摺動可能に装着されることにより第２減圧室を構成している。第２減圧ピストン６２と大径部４１の壁面と間にはＯリング６３が装着され、第２減圧部と外部との間をシ−ルしている。
弁座本体６１内の空間には、外周が六角形状の調整弁本体６４に樹脂製の調整弁シ−ト６５を螺着した調整弁が配設されている。この調整弁シ−ト６５の頭部は、弁座本体６１の中央に形成した第２弁孔６６の開口周囲に環状凸部として設けた弁座６７に当接可能になっている。
【００２７】
前記第２減圧ピストン６２には棒状部６８が連設され、棒状部６８の先端側が第２弁孔６６を貫通して調整弁シ−ト６５に当接可能となっている。調整弁シ−ト６５の当接位置には、ネジ６９が装着されてネジ６９の頭部に棒状体６８が当接するようし、樹脂製の調整弁シ−ト６５の摩耗を防止するようになっている。
【００２８】
また、弁座本体６１の先端側内部には、フィルタ−取り付けネジ７０が装着され、この内部に第１弁孔４４側に先細となる略円錐状のフィルタ−７１を配置するとともに、フィルタ−７１の後端と調整弁本体６４の反第２弁孔６６側に配されたリング７２との間に、第２調整スプリング７３を配置し調整弁本体６４及び調整弁シート６５から成る調整弁を第２弁孔６６側に付勢している。
【００２９】
以上説明した減圧室の減圧機構は、図２及び図３の切換弁本体の左右に対称的にそれぞれ形成されている。
図２及び図３の左側の減圧室４０については、カバ−８１で被冠しカバ−８１内のスプリング受け８２と第２減圧ピストン６２との間に圧力調整スプリング８３を配置している。そして、カバ−８１の頭部に設けた進退可能なネジ８４により、スプリング受け８２の位置を変化させ、第２減圧ピストン６２を設定した押圧力で付勢するように構成している。
【００３０】
図２及び図３の右側の減圧室４０については、カバ−９１で被冠しカバ−９１に対して進退可能な軸９２の鍔部９２ａにベアリング９３を介して第２減圧ピストン６２との間に圧力調整スプリング９４を配置している。カバ−９１の頭部には、レバ−９５により１８０度の範囲で往復動作するハンドル９６により前記軸９２が進退可能となっている。したがって、レバ−９５によるハンドル９６の回転により、圧力調整スプリング９４を伸縮させてその押圧力を２段階に可変して調整することができ、どちらかに設定された圧力調整スプリング９４の押圧力で第２減圧ピストン６２を付勢するように構成している。
【００３１】
各減圧室４０，４０の調整圧側となる大径部４１，４１内部は、流通路１０１により連通され、流出口１０２に通じている。
また、流通路１０１、各減圧室４０，４０の小径部（第１減圧部の調整圧側）４３，４３には安全弁１１０が設けられ、流通路１０１又は各小径部４３内が設定圧力より高くなった場合に、安全弁１１０が開弁動作を行うようになっている。
【００３２】
また、各減圧室４０，４０において第１減圧ピストン４６が動作する中径部４２の壁面側の空間は、切換弁本体２０に設けた流路１０３により外部と連通し、常時大気圧とすることにより第１減圧ピストン４６の往復動作が円滑に行われるようになっている。
【００３３】
上記各減圧室４０の第２減圧部の構成では、第２減圧部の受圧部を第２減圧ピストン６２で形成したが、ピストンの代わりに受圧部としてダイヤフラムを用いた減圧機構を用いてもよい。
【００３４】
次に、上記構成による各減圧部の動作について説明する。
ボンベ継手２３を介してボンベ（図示せず）側から減圧室４０へ供給された高圧ガスは、切換弁本体２０内に形成された継手装着部２１及び流入口４５及び第１弁孔（一次側室）４４に導かれる。また、ここで流入されるガスの圧力は継手装着部２１に連結された圧力計２４で計測することができる。
【００３５】
第１減圧部の第１減圧ピストン４６は、第１調整スプリング５１の付勢力を受けて弁座５０から離れる方向に移動しているので、ガスは第１減圧ピストン４６の孔５３から第１減圧ピストン内に流入し、その圧力は第１調整スプリング５１に抗して第１減圧ピストン４６を押すように作用する。
そして、圧力上昇にともなって第１減圧ピストン４６を第１弁孔４４側へ移動させ、これに追従して調整弁４８が案内壁４７１の内部を移動して弁シート４９が弁座５０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１減圧部内におけるガス圧を減圧させることができる。
【００３６】
この時、第１調整スプリング５１に傾きが出て第１減圧ピストン４６が傾いた場合であっても、凸部５２が当ることにより案内壁４７１の内部を摺動する調整弁４８は、常時一定の方向の往復運動を行うので、その先端に装着される弁シート４９が弁座５０に対して傾くことはないので片当りが生じてガス止りが悪化することがなく、安定した圧力調整を行うことが可能となる。
【００３７】
そして、第１減圧部で減圧されたガスは弁座本体６１内に導かれ、外周が六角形状の調整弁本体６４と弁座本体６１との間の隙間から第２弁孔６６側へ流れようとする。
調整弁の調整弁シート６５には棒状体６８を介して圧力調整スプリング９４の付勢力が作用しているので、弁座６７に対して調整弁シート６５が離れており、弁座本体６１内に導かれるたガスは、第２弁孔６６を通って大径部４１に流入する。
【００３８】
そして、ガスの流入により第２減圧ピストン６２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９４の付勢力に抗して第２減圧ピストン６２が移動し、棒状体６８が大径部４１側へ移動し、第２調整スプリング７３の付勢力により調整弁本体６４が第２弁孔６６側へ移動し、調整弁シート６５が弁座６６に当接しガスの流入が止まる。
以上の動作が繰り返し行われ第２減圧部の大径部４１内のガスを所望の圧力である調整圧に減圧させることができる。
減圧されたガスは流通路１０１及び出口継手２９を介して外部に取り出される。
【００３９】
上記構造の減圧室４０によれば、第１調整スプリング５１に傾きが出た場合に生じる第１減圧ピストン４６の傾きについて、第１減圧ピストン４６から調整弁４８を分離して形成し、調整弁４８が案内溝４７１の内部を摺動するように構成したため、調整弁４８の先端の弁シート４９のシート面が傾くことがなく、弁座５０とシート面との間で片当りが生じることを防止できる。
【００４０】
次に、上述した構成の減圧部を一対設けた自動切換減圧弁の動作について説明する。
自動切換減圧弁としての動作は、従来例で説明した自動切換減圧弁と同様に、図２及び図３の左側の減圧室４０での基準設定圧を固定し、右側の減圧室４０における調整設定圧を前記左側の減圧室の設定圧を挟むような第１設定圧（基準設定圧より高い）及び第２設定圧（基準設定圧より低い）にハンドル９６のレバ−９５を切換えることで設定可能とする。
そして、先ず、右側の減圧室４０を第１設定圧とし、自動切換減圧弁にガスを供給すると、左側の減圧室の弁は閉塞され、右側の減圧室に接続されているボンベからガスが供給される。
【００４１】
ボンベの元圧が低下し第１設定圧より低くなると左側の減圧室４０の弁が開き、これに接続されているボンベからガスが供給される。
更に、レバ−９５を動かし、右側の減圧室４０を第２設定とし新しいボンベを接続しておけば、左側の減圧室に接続されているボンベの元圧が低下し基準設定圧より低くなった際に、右側の減圧室４０の弁が開となり、新に接続されたボンベのガスが第２設定圧に調整されて流出口１０２側へ流れる。
【００４２】
上述した構造の自動切換減圧弁によれば、第１減圧ピストン４６及び第２減圧ピストン６２を用いて減圧を２段で行うので、第２弁孔６６を大きくしても元圧変動量を小さくすることができ、大流量を流す場合においても対処できる構造が得られる。
また、第１減圧ピストン４６及び第２減圧ピストン６２を用いて減圧を２段で行うため、第２減圧部における受圧部の受圧面積を小さくでき、自動切換減圧弁全体の小型化及び軽量化を図ることができる。
【００４３】
また、切換弁本体２０に形成される各流入口４５を、各ボンベの中心軸に対して偏心して形成することにより、従来例と異なり、第１弁孔４４に直交するよう各ボンベ継手の装着方向に沿って形成でき、切換弁本体２０に対する流入口４５の加工を容易に行うことができる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、減圧ピストンを用いた第１減圧部と、調整弁及び受圧部を用いた第２減圧部により減圧部を構成し、減圧を２段で行うので第２弁孔を大きくしても元圧変動量を小さくすることができ、大流量を流す場合においても対処できる構造が得られる。
また、減圧ピストン及び受圧部を用いて減圧を２段で行うので、第２減圧部の受圧部の受圧面積を小さくでき、自動切換減圧弁全体の小型化及び軽量化を図ることができる。
【００４５】
更に、減圧ピストンをピストン部と調整弁部とに分離して形成し、この調整弁部がスプリング受けの案内壁の内部を摺動するようになっているので、第１調整スプリングの傾斜によりピストン部が傾いた場合においても、調整弁部は常時案内壁の内部を移動し、弁孔に対して調整弁部に装着された弁シートが傾斜することを防止でき、安定した圧力調整を行うことができる。
【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自動切換減圧弁の外観を示す正面説明図である。
【図２】図１の自動切換減圧弁のＡ−Ａ′断面説明図である。
【図３】図１の自動切換減圧弁のＢ−Ｂ′断面説明図である。
【図４】自動切換減圧弁の減圧室部分の拡大断面説明図である。
【図５】自動切換減圧弁の第１減圧部に配置されるスプリング受けを示す斜視説明図である。
【図６】従来の自動切換減圧弁の縦断面説明図である。
【符号の説明】
２０…切換弁本体、 ２１…継手装着部、 ２３…ボンベ継手、
４０…減圧室、 ４１…大径部、 ４２…中径部、 ４３…小径部、
４４…第１弁孔、 ４５…流入口、
４６…第１減圧ピストン（減圧ピストン）、
４７…スプリング受け、 ４８…調整弁（調整弁部）、 ４９…弁シート、
５０…弁座、 ５１…第１調整スプリング、 ５２…凸部、
６１…弁座本体、 ６２…第２減圧ピストン（受圧部）、
６４…調整弁本体、 ６５…調整弁シート、 ６６…第２弁孔、
６７…弁座、 ６８…棒状体、 ６９…ネジ、
７１…フィルター、 ８３…圧力調整スプリング、
９４…圧力調整スプリング、 ９５…レバー、 ９６…ハンドル、
１０１…流通路、 １０２…流出口
Claims (3)
- ハウジングに対して互いに対向するように配置された一対のボンベ継手を装着し、前記ハウジング内に各ボンベ継手に接続される流入口とこの流入口にそれぞれ連通する第１弁孔を形成するとともに、各第１弁孔にそれぞれ連通する減圧室と、この各減圧室と外部とを連通させる一つの流出口を備え、どちらか一方の減圧室で減圧しながら前記流出口へガスを流す自動切換減圧弁であって、
前記減圧室は、
前記第１弁孔を開閉する弁シートが装着された減圧ピストンと、第１減圧ピストンを付勢する第１調整スプリングと、この第１調整スプリングの第１弁孔側を受ける鍔部とこれに連続する円筒状の案内壁を有するスプリング受けとを配して構成される第１減圧部と、
前記第１減圧部の後段側に配置された第２弁孔を有する弁座本体と、この弁座本体内に収容された調整弁と、前記減圧ピストンと弁座の間に配置され前記調整弁を付勢する第２調整スプリングと、弁座本体の外側に配置され中央に連結された棒状先端が第２弁孔を貫通して前記調整弁に当接可能とした受圧部とを配して構成される第２減圧部と
を有してなることを特徴とする自動切換減圧弁。 - 請求項１記載の自動切換減圧弁の第１減圧部において、前記減圧ピストンを第１調整スプリングにより付勢されるピストン部と、弁シートが装着される調整弁部とに分離して形成し、
前記ピストン部の中央の調整弁部側に凸部を形成し、
前記調整弁部は、前記スプリング受けの案内壁内を摺動する
ことを特徴とする自動切換弁。 - 請求項１記載の自動切換減圧弁において、各ボンベ継手に接続される流入口は、各ボンベ継手の装着方向に沿うとともにボンベの中心軸に対して互いに反対位置となるように偏心して形成され、ハウジング内に形成された各第１弁孔が前記流入口に対して直交して成ることを特徴とする自動切換減圧弁。
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