JP4437030B2 - バルブ装置 - Google Patents

Description

本発明は、水素等の流体の通路である流路を開閉するためのバルブ装置であって、特に、簡単な構成であり、小型化することが容易なバルブ装置に関するものである。

従来から、ガス等の流体の通路である流路を開閉するためのバルブ装置として、回転自在のスピンドルの先端に弁体を固定するともに、スピンドルの基端にハンドルを設け、ハンドルを回転させることにより、スピンドルを介して、弁体を回転させつつ、流路に押し付けて、流路を閉じるバルブ装置が知られており、このバルブ装置において、弁体及びスピンドルの先端側の一部はハウジング内に設けられ、ハンドルおよびスピンドルの基端側の一部はハウジングの外側に突出して構成されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０００−２９１８９７号公報

しかしながら、このような従来技術としてのバルブ装置では、スピンドルを回転させるためのハンドルが必要であり、回転させるという機能を果たすために、操作性を考慮して、ハンドルである操作部を小型化することが困難であった。また、ハンドルは回転させるものであるため、弁体により流路が開閉の何れの状態にあるか解りにくかった。

また、ハンドルを操作することで、スピンドルを介して、弁体を回転させつつ流路に押し付けて流路を閉じているため、流路に対し弁体を強く押し付けすぎて、弁体を傷つけたり、破損してしまう恐れがあった。

また、バルブ装置のハウジング内にスピンドルを収容する必要があるため、ハウジングを小型化できず、バルブ装置が大型化してしまって、例えば、ノート型パソコン等の携帯用電子機器のバッテリー部には、従来技術のようなバルブ装置は使用し難いという問題があった。
また、ハウジング内にスピンドルを収容する必要があるため、ハウジングを小型化できず、流体がハウジング内を通過する際に、半導体用や分析、理化学用等として使用する高純度の流体（ガス等）が、ハウジング内の不純物と混ざり合い、流体を高純度に保てないという恐れがあった。

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、操作性が良く、小型化が可能であり、弁体を傷つける恐れがなく、また、例えば、半導体用や分析、理化学用等の高純度が必要な流体の流路にも使用可能なバルブ装置を提供することを目的とする。

以上の目的のため、本発明は、弁座に対して当接または離間して流路を開閉する弁体と、
該弁体の当接または離間方向に対して直交方向にスライドし、該スライド動作に伴って前記弁体を前記弁座に対して当接または離間させる弁体移動操作部と、を備え、前記弁体移動操作部には溝部が形成されており、前記弁体には、前記弁体移動操作部のスライドにより、前記溝部に嵌まり込んだ位置と前記溝部から出た位置とに移動することで、前記当接または離間方向に移動する移動部材と、前記弁座に対して当接または離間する弁体本体と、前記移動部材と前記弁体本体との間に設けられ、前記弁体本体を前記弁座に対する当接方向に押圧する第１のスプリングと、前記弁体本体を、前記第１のスプリングによる押圧方向と逆方向である前記弁座に対する離間方向に押圧する第２のスプリングと、が備えられており、
前記移動部材が前記溝部に嵌まり込んだ位置にあるときには、前記第２のスプリングによる前記弁体本体の押圧力が前記第１のスプリングによる前記弁体本体の押圧力よりも大きくなっており、前記弁体本体は前記弁座から離間し、前記移動部材が前記溝部から出た位置にあるときには、前記第１のスプリングによる前記弁体本体の押圧力が前記第２のスプリングによる前記弁体本体の押圧力よりも大きくなっていて、前記弁体本体は前記弁座に当接するようになっていることを特徴とするバルブ装置である。

本発明によれば、弁体移動操作部をスライドさせることにより、弁体を弁座に対して当接または離間させることができるので、弁体を移動させるための操作が容易であり、また、小型な弁体移動操作部とすることができる。

また、弁体移動操作部の位置により、弁体の弁座に対する当接または離間状態を確認できるので、弁体の状態の確認が容易となる。

また、弁体移動操作部をスライドさせることにより、弁体を弁座に対して当接または離間でき、弁体を回転させつつ流路に押し込むものではないので、弁体を傷つけたり、破損してしまうことを防止できる。

また、バルブ装置のハウジング部内にスピンドルを収容する必要がなく、ハウジング部を小型化できて、例えば、ノート型パソコン等の小型電子機器用にも使用できる。

また、バルブ装置のハウジング部内にスピンドルを収容する必要がなく、ハウジング部を小型化でき、ハウジング部内の不純物と流体が混ざり合う恐れが少なく、半導体用や分析、理化学用等として使用する高純度が必要とされる流体のバルブ装置としても使用できる。

また、簡単な構成により、また容易な操作によって、弁体を弁座に対して当接または離間することができる。

また、移動部材が溝部に嵌まり込んだ位置にあるときに、弁体本体は弁座に対し離間する位置にあるので、誤って、弁体移動操作部が移動してしまい、弁体本体が弁座に当接する位置に移動してしまうことを防止できる。

また、移動部材と弁体本体との間に設けられ、弁体本体を弁座に対する当接方向に押圧する第１のスプリングを備えているので、弁体本体の弁座に対する押圧力を一定にでき、弁体が流路を強く押し付けすぎて、弁体を傷つけたり、破損してしまう恐れを防止できる。

また、本発明において、前記弁体移動操作部に設けられた位置決め用突起を、前記弁体を収容するハウジング部に設けられた位置決め用突起嵌合穴に嵌め込むことで、前記弁体本体が前記弁座に当接した状態に維持されるようになっていても良い。

本発明によれば、誤って、弁体移動操作部が移動してしまい、弁体本体が弁座から離間する方向に移動してしまうことを防止できる。

また、本発明は、携帯用電子機器の燃料電池用として使用されることを特徴とする上記バルブ装置である。

本発明によれば、弁体移動操作部をスライドさせることにより、弁体を弁座に対して当接または離間させることができるので、弁体を移動させるための操作が容易であり、また、小型な弁体移動操作部とすることができる。

また、弁体移動操作部の位置により、弁体の弁座に対する当接または離間状態を確認できるので、弁体の状態の確認が容易となる。

また、弁体移動操作部をスライドさせることにより、弁体を弁座に対して当接または離間でき、弁体を回転させつつ流路に押し込むものではないので、弁体を傷つけたり、破損してしまうことを防止できる。

また、バルブ装置のハウジング部内にスピンドルを収容する必要がなく、ハウジング部を小型化できて、例えば、ノート型パソコン等の小型電子機器用にも使用できる。

また、バルブ装置のハウジング部内にスピンドルを収容する必要がなく、ハウジング部を小型化でき、ハウジング部内の不純物と流体が混ざり合う恐れが少なく、半導体用や分析、理化学用等として使用する高純度が必要とされる流体のバルブ装置としても使用できる。

本発明の実施の形態によるバルブ装置１につき、以下、図面を参照して説明する。
本発明の実施の形態によるバルブ装置１は、例えば、ノート型パソコン等の小型電子機器のバッテリー部における燃料電池用として使用されるものであり、燃料電池における流体としての水素の流れをＯＮ／ＯＦＦするためのものである。尚、燃料電池における流体の流れのＯＮ／ＯＦＦは、例えば、ノート型パソコンのユーザがノート型パソコンを使用する際には、流体の流れをＯＮし、使用しない際には、流体の流れをＯＦＦすること等により行なう。

本発明の実施の形態によるバルブ装置１は、図１、２に示すように、ハウジング部２と、弁体５と、弁体移動操作部３とを備えている。
ハウジング部２は、流体の流れをｈとして示しているように、水素等の流体が流入すると共に、流入した流体が流出する流路を有すると共に、弁体５および弁体移動操作部３を収容している。弁体５は、ハウジング部２の弁座２８に対して当接または離間して流路を開閉するものである。また、弁体移動操作部３は、弁体５の当接または離間方向に対して直交方向にスライドし、スライド動作に伴って弁体５を弁座２８に対して当接または離間させるものである。

ハウジング部２は、ハウジング部本体６、及び、ハウジング部本体６の上部に固定された押え板７からなる。ハウジング部２は、この実施の形態では、短手方向（図１における紙面の上下方向）、及び、厚さ方向（図２における紙面の上下方向）において、寸法が８ｍｍであり、非常に小型のバルブ装置１となっている。

ハウジング部本体６は、流体が流入する流入側流路８および流体が流出する流出側流路９を有し、流入側流路８および流出側流路９の間に、流入側流路８および流出側流路９に連なって収容空間２７が形成されている。収容空間２７は、弁体収容空間１０と、弁体収容空間１０の上方に連なる弁体移動操作部収容空間１１とからなる。弁体移動操作部収容空間１１は、弁体収容空間１０より幅広であり、弁体移動操作部３が水平方向に移動可能な幅を有する。押え板７には、弁体移動操作部収容空間１１に連なって、開閉ツマミ突出用開口部１３が形成されており、弁体移動操作部３の開閉ツマミ１２を外側へ突出させている。
また、押え板７には、位置決め用突起嵌合穴（円錐穴）１９が形成されており、後述する位置決め用突起１８が嵌まり込む。

弁体５は、弁体本体４と、移動部材２１と、第１のスプリング２２と、第２のスプリング２３と、シール部材２４と、を備えている。
弁体本体４は、ハウジング部本体６における弁体収容空間１０内に設けられており、内部に円筒状の空間１４を有する。弁体本体４は、円錐状の先端部１５を有しており、この円錐状の先端部１５は、ハウジング部本体６の流入側流路８端部に形成されている弁座２８に当接・離間することにより流入側流路８を開閉する。
弁体本体４の基端部には、弁体本体４の外周全体に亘ってツバ状の基端部突出部１６が設けられており、弁体本体４の先端部１５と基端部との間の中間部には、弁体本体４の外周全体に亘ってツバ状の中間部突出部１７が設けられている。

移動部材２１は、球体であり、弁体本体４の円筒状の空間１４内に設けられている。移動部材２１は、弁体移動操作部３の水平方向の移動により、弁体移動操作部３に形成された溝部２０に嵌まり込んだ位置と溝部２０から出た位置とに移動することで、弁体５の当接または離間方向に移動する。

第１のスプリング２２は、弁体本体４の円筒状の空間１４内に設けられている。第１のスプリング２２は、一端部が移動部材２１と当接し、他端部が弁体本体４の先端側内壁２５に当接し、弁体本体４を弁座２８に当接する方向へ押圧する。
第２のスプリング２３は、ハウジング本体６の弁体収容空間１０に収納されている。第２のスプリング２３は、その一端部が中間部突出部１７に当接し、他端部がハウジング本体６の内壁２６に当接し、弁体本体４を、第１のスプリング２２による押圧方向と逆方向である弁座２８から離間する方向に押圧する。

シール部材２４はＯリングであり、弁体収容空間１０内に備えられ、ハウジング本体６の弁体収容空間１０と弁体本体４との間をシールする。シール部材２４は、弁体本体４の基端部突出部１６と中間部突出部１７間に備えられている。このＯリングは、二トリルゴム、ＥＰＤＭ、フッ素ゴム、シリコンゴム、ハイカー（登録商標）等からなり、弁体収容空間１０内の流体が、バルブ装置１から漏れ出してしまうことを防止するものである。

尚、シール部材２４としては、上記のようなＯリングを使用するのではなく、金属製の部材、例えば、金属ダイヤフラム（金属製の膜状のシール部材）や金属ベローズ（金属製の蛇腹状のシール部材２４）を使用することも可能である。この場合、ＳＵＳ３１６Ｌ製のシール部材２４を使用可能であり、また、耐蝕性を考慮すれば、ハステロイＣ（登録商標）（耐塩酸合金であり、ニッケル基の合金）、スプロン（登録商標）（高耐食合金）、インコネル（登録商標）（耐食耐熱超合金）、モネル（登録商標）（ニッケル−銅合金）等を使用可能である。シール部材２４としてＯリングを使用する場合は、窒素ガスや空気等、腐食性のないガスが流体である場合に有効であり、シール部材２４として金属製の部材を使用する場合は、ガス種を選ばず、塩素ガスや塩化水素ガス等の流体の場合でも有効である。

弁体移動操作部３は、ハウジング部本体６の弁体移動操作部収容空間１１に設けられている。
弁体移動操作部３には、開閉ツマミ１２が形成されており、開閉ツマミ１２は、押え板７の開閉ツマミ突出用開口部１３を通って、ハウジング部２の外側へ突出している。
弁体移動操作部３は、開閉ツマミ１２に対する操作者による操作、または、操作マシンによる操作により、弁体移動操作部収容空間１１内で弁体本体４の移動方向に対し直交方向（開閉ツマミ１２のスライド方向ｉ）にスライド可能であり、弁体本体４の弁座２８に対する当接位置に対応する閉位置と弁体本体４の弁座２８に対する離間位置に対応する開位置の２つの位置に移動し得る。

また、弁体移動操作部３には、弁体位置維持手段としての半球状の位置決め用突起１８が一体として設けられており、弁体移動操作部３の位置を維持する。即ち、弁体移動操作部３が弁体本体４が弁座２８に対する当接位置に対応する位置に移動した際、この位置決め用突起１８が押え板７に設けられた位置決め用突起嵌合穴（円錐穴）１９に嵌まり込むことで、弁体移動操作部３の位置移動を防止している。

弁体移動操作部３の下方には、円錐状の溝部２０が形成されており、移動部材２１が溝部２０に嵌まり込んだ位置にあるときには、第２のスプリング２３による弁体本体４の押圧力が第１のスプリング２２による弁体本体４の押圧力よりも大きくなっており、弁体本体４は弁座２８から離間した位置に移動し、移動部材２１が溝部２０から出た位置にあるときには、第１のスプリング２２による弁体本体４の押圧力が第２のスプリング２３による弁体本体４の押圧力よりも大きくなっていて、弁体本体４は弁座２８に当接した位置に移動するようになっている。

尚、実験により、本発明の実施の態様によるバルブ装置１を有効に使用できる範囲は、０〜１００ｌ／ｍｉｎ （１ａｔｍ、０℃、Ｎ_２ガス換算時、Ｐ１（圧力）＝１．０ＭＰａ時）であることが確認された。

本発明の実施の形態によるバルブ装置の平面図である。 図１におけるＡ−Ａ線断面図である。

符号の説明

１‥‥バルブ装置、２‥‥ハウジング部、３‥‥弁体移動操作部、４‥‥弁体本体、５‥‥弁体、６‥‥ハウジング部本体、７‥‥押え板、８‥‥流入側流路、９‥‥流出側流路、１０‥‥弁体収容空間、１１‥‥弁体移動操作部収容空間、１２‥‥開閉ツマミ、１３‥‥開閉ツマミ突出用開口部、１４‥‥空間、１５‥‥弁体本体の先端部、１６‥‥基端部突出部、１７‥‥中間部突出部、１８‥‥位置決め用突起、１９‥‥位置決め用突起嵌合穴、２０‥‥溝部、２１‥‥移動部材、２２‥‥第１のスプリング、２３‥‥第２のスプリング、２４‥‥シール部材、２５‥‥弁体の先端側内壁、２６‥‥ハウジング本体の内壁、２７‥‥収容空間、２８‥‥弁座、ｈ‥‥流体の流れ、ｉ‥‥開閉ツマミのスライド方向

Claims (3)

1. 弁座に対して当接または離間して流路を開閉する弁体と、
   該弁体の当接または離間方向に対して直交方向にスライドし、該スライド動作に伴って前記弁体を前記弁座に対して当接または離間させる弁体移動操作部と、を備え、
   前記弁体移動操作部には溝部が形成されており、
   前記弁体には、前記弁体移動操作部のスライドにより、前記溝部に嵌まり込んだ位置と前記溝部から出た位置とに移動することで、前記当接または離間方向に移動する移動部材と、前記弁座に対して当接または離間する弁体本体と、前記移動部材と前記弁体本体との間に設けられ、前記弁体本体を前記弁座に対する当接方向に押圧する第１のスプリングと、前記弁体本体を、前記第１のスプリングによる押圧方向と逆方向である前記弁座に対する離間方向に押圧する第２のスプリングと、が備えられており、
   前記移動部材が前記溝部に嵌まり込んだ位置にあるときには、前記第２のスプリングによる前記弁体本体の押圧力が前記第１のスプリングによる前記弁体本体の押圧力よりも大きくなっており、前記弁体本体は前記弁座から離間し、前記移動部材が前記溝部から出た位置にあるときには、前記第１のスプリングによる前記弁体本体の押圧力が前記第２のスプリングによる前記弁体本体の押圧力よりも大きくなっていて、前記弁体本体は前記弁座に当接するようになっていることを特徴とするバルブ装置。
2. 前記弁体移動操作部に設けられた位置決め用突起を、前記弁体を収容するハウジング部に設けられた位置決め用突起嵌合穴に嵌め込むことで、前記弁体が前記弁座に当接した状態に維持されるようになっていることを特徴とする請求項１に記載のバルブ装置。
3. 携帯用電子機器の燃料電池用として使用されることを特徴とする請求項１又は２に記載のバルブ装置。

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