JP4527536B2 - シリンダ弁 - Google Patents

Description

本発明は、気体が圧力下にて貯蔵されるシリンダ又はその他の容器からの気体の流れを制御することを目的とする弁を意味するシリンダ弁及び該シリンダ弁が装着された気体シリンダに関する。

気体シリンダ及び圧縮した気体のその他の容器は、圧縮気体を貯蔵するため永年に亙って一般的に使用されてきた。気体シリンダは、シリンダ弁が装着された口部を有している。シリンダ弁は、気体をシリンダから解放するため手操作で開放し、気体の解放を停止するため再度、閉じられる。シリンダが空のとき、シリンダは、シリンダ弁を通じて再充填される。このため、シリンダ弁は、かかる再充填を行うことを許容する形態でなければならない。

従来のシリンダ弁は、弁座を有する本体と、スピンドル上に保持された弁部材と、スピンドルが終わる手回し車とを有している。手回し車を適正な方向に回すことにより弁を開放し且つ閉じることができる。シリンダは、空のとき、弁が開放位置にある状態にて充填することができる。
英国特許第１ ３１９ ７６４号明細書

この従来のシリンダ弁の不利益な点は、シリンダが空又はほぼ空であるとき、不純物がシリンダ内に逆流する可能性がある点である。例えば、医療用気体を供給するときのように、気体の純度を保つことが必須であるとき、かかる不純物の逆流は特に望ましくない。

この不利益な点を解決するため、幾つかのより近代的な形態のシリンダ弁は、スピンドル作動弁に加えて第二の弁を内蔵しており、該第二の弁は、ばね負荷式シャトル部材を有しており、該ばねは、気体の圧力に抗して作用する。シリンダ内の圧力が最早、ばねの偏倚力に打勝つことができない程、極めて低圧まで低下したとき、シャトル弁は閉じ、また、シリンダは、最早、気体を供給することができない。このため、不純物の逆流を防止し得るようシリンダ内では常に正圧が維持される。このため、第二の弁は、「残留圧力」又は「最小圧力」弁と称されることがある。単一の本体内にて２つの弁が異なる形態であることは可能であるが、これらは、全て配置の複雑さを増すことになる。１つの可能な形態の一例は、英国特許第１ ３１９ ７６４号明細書に記載されている。

本発明の１つの目的は、手動による遮断及び残留圧力を保つという特徴を保持する簡単なシリンダ弁を提供することである。

本発明に従って、ばね負荷式のシャトルの形態をした単一の弁部材であって、ばねは閉弁方向に向けてシャトルに圧力を加える上記弁部材と、その閉弁位置において弁部材が当接する弁座と、シャトルがその内部にて移動することのできる通路を画成する案内部と、弁部材をその閉弁位置に保持する位置内に及び位置外に通路内にて平行移動することのできるストッパ部材と、案内部と係合する本体とを備え、シャトルが弁座に対して当接することのできない位置内に案内部が平行移動することのできる、シリンダ弁が提供される。

本発明に従ったシリンダ弁は、平行移動可能なストッパ部材により遮断弁の機能を再現し且つ、ストッパ部材がその閉弁位置にないとき、ばねの作用により残留圧力弁の機能を再現することができる。更に、シャトルが弁座に対して当接するのが防止されるその位置まで案内部が平行移動することによりシリンダの再充填が許容される。

好ましくは、シリンダ弁は、案内部がその（再）充填位置にないとき、シリンダを充填することができないような形態とされるものとする。従って、シャトルは、ヘッドであって、該ヘッドよりも大きい直径の本体から弁座の方向に向けて伸びる上記ヘッドを有することが好ましく、該ヘッドは、弁の外側部分と、シャトル及びストッパ部材の中間の通路の領域との間にて気体連通させるオリフィスを有している。

便宜上、ばねは、その一端がシャトルの凹所内に着座し、その他端がストッパ部材に対して当接する圧縮ばねであることが好ましい。シャトルのヘッドのオリフィスは、凹所を介して通路の上記中間領域と連通することが好ましい。

好ましくは、弁座は本体と一体的であるものとする。これと代替的に、弁座は、本体に取り付けてもよい。
好ましくは、ストッパ部材は、案内部の相補的なねじ部と係合するねじ部を有するものとする。この配置は、ストッパ部材をその閉弁位置内に且つ該閉弁位置外に平行移動させる簡単な機構を使用することを容易にする。例えば、ストッパ部材は、弁スピンドル上に保持し又は弁スピンドルと一体化し、また、弁スピンドルは、手回し車にて終わるものとすることができる。

好ましくは、案内部は、本体の相補的なねじ部と係合するねじ付き外面を有するものとする。この配置は、シリンダを再充填することが必要とされるとき、案内部を平行移動させるため簡単な装置を使用することを容易にする。例えば、スリーブは、受け口を有し、該受け口内には、案内部を本体に対して平行移動させる作用可能な工具を挿入することができる。

本発明に従ったシリンダ弁の一例において、案内部は、シャトルが弁座に対して当接することのできない上記位置に案内部があるとき、シャトルと弁座とが係合するのを防止するストッパとして作用する内面を有している。

任意の気体のシリンダ又は圧縮気体のその他の容器は、本発明に従ったシリンダ弁を装着することができる。かかるシリンダの一例は、医療用気体を保持する気体シリンダである。

本発明に従ったシリンダ弁の本体は、外部の配管に接続するためのピン指標（ピンインデックス）を有することができる。この配置の有利な効果は、異なる気体に対し異なるピン標識を採用することにより、正確な気体を配管に供給することができることを保証することができる点である。かかる配慮は、医療用気体を供給するとき、特に望ましいことである。

次に、弁の一部分断面図で且つ一部分、立面図の概略図である、添付図面を参照して単に一例として本発明に従ったシリンダ弁について説明する。

図面は正確な縮尺ではない。
図面に示した弁は、本体２を有している。本体２の下端は、図示するように、ねじ付きのテーパー付き端部４を有しており、該テーパー付き端部は、端部４がシリンダ６のタップ立てした凹所内にねじ込まれたとき、シリンダ６の内部と連通する。

シリンダ弁の本体２は、弁が開放しているとき、圧縮気体の流れをシリンダ６から受け取る全体として垂直の入口脚部１０と、気体がそこから流れ出る全体として水平の出口脚部１２とを有する主要通路８を備えている。垂直脚部１０が通路８の水平脚部１２と合わさる領域において、本体２は、弁座として作用する環状の突起１４を有している。弁座１４は従来の形態のものとすることができる。弁が図面に示した垂直位置にあるとき、弁座１４はシャトル１６の垂直方向下方に配置される。シャトル１６は、ナイロン又はその他の柔軟なプラスチック材料で出来た挿入体１８を保持する一体形のヘッド１７を有する弁体１５を備えており、該挿入体１８は、弁が閉弁位置にあるとき、弁座１４と係合する。弁体１５の直径は、ヘッド１７の直径よりも大きい。シャトル１６は、全体としてスリーブ形状の案内部２２により画成された通路２０内にて、弁座１４に向けて且つ弁座１４から離れるよう後方及び前方に移動することができる。案内部２２は、弁座１４に近接するその端部に、全体としてリング形状の突起２３を有しており、弁がその閉弁位置にあるとき、シャトル１６のヘッド１７は該突起を通じて、突き出す。シャトル１６の弁座１４から離れる方向への移動は、案内部２２の内面の相補的なねじ部と係合するねじ付きの円筒状外面を有するストッパ部材２４により制限される。挿入体１８から遠方のシャトル１６の端部は、シャトル１６の最上面と面一である（図示するように）炭素装填のプラスチックリング２６を保持している。この配置は、シャトル１６がストッパ部材２４に対して当接するとき、リング２６と接触するようにされている。

シャトル１６には、深い凹所２８が形成されている。圧縮ばねの一端は、凹所２８の１つの面上に着座している。圧縮ばね３０の他端は、ストッパ部材２４に対して当接する。ストッパ部材２４は、弁スピンドル３２の一端と係合し且つ、該弁スピンドル３２の一端により保持される。弁スピンドル３２の他端は、手回し車３４と係合する。スピンドル３２は、案内部２２の内面における相補的なねじ部と係合するねじ付き外面を有するグランドナット３６を保持している。手回し車３４、スピンドル３２及びグランドナット３６の配置は、全体として従来通りであり、本明細書にて更に説明する必要はない。

ねじ部は案内部２２の内面にのみならず、その外面にも形成される。案内部２２の外面のねじ部は、本体２に形成された相補的なねじ付き面と係合する。案内部２２の別の特徴は、該案内部は手回し車３４に隣接するその端部に受け口３８を有し、該受け口内に工具を挿入して案内部２２を本体２に対して移動させることができる点である。気体をシリンダ６から供給することが望まれないとき、ストッパ部材２４は、シャトル１６に対して当接し且つ、該シャトルを弁座１４に対して保持する。弁を開き且つ、気体をシリンダ６から供給することが望まれるとき、手回し車３４を回してストッパ部材を弁座から離れる方向に動かし得るようにする。その結果、シリンダ６内の気体の圧力は、シャトル１６を弁座１４から持ち上げ且つ、気体が垂直脚部１０から通路８の水平脚部１２まで流れ、従って、弁からユーザに気体を伝導する配管（図示せず）に流れるのを許容する。

シャトル１６が弁座１４から離れるように移動することは、圧縮ばね３０の偏倚力に抗して行われる。シリンダがほぼ空のとき、シリンダ内の圧力は圧縮ばね３０の偏倚力を上廻るのに必要な値以下まで低下する。次に、シャトル１６は圧縮ばね３０により弁座１４に向けて押され、そのとき、挿入体１８は弁座１４と閉弁係合する。従って、シリンダ内にて常に正圧を維持し、通路８の水平脚部１２に偶発的に入る全ての不純物がシリンダ内に逆流するのを防止することができる。このように、シャトル１６は、最小圧力弁及び遮断弁の双方として機能する。最小圧力は、典型的に２００ｋＰａ（２バール）ないし６００ｋＰａ（６バール）絶対圧程度であるように選ばれる。

シリンダ６内の気体圧力が最早、圧縮ばね３０の偏倚力に上廻ることができないような低い値まで低下したとき、シリンダを再充填することができる。再充填配管は、通路８の水平脚部１２と簡単に接続可能である点は、本発明に従った装置の有利な点である。再充填作用のため、弁を開くべく、工具を受け口３８に挿入し、案内部２２を弁座１４から離れる方向に移動させる。その結果、シャトル部材１６及びストッパ部材２４は、案内部２２と共に弁座１４から離れる方向に移動する。このため、シリンダ６内の気体圧力が圧縮ばね３０の偏倚力に上廻ることができない場合でも案内部２２の内方突起２３は、シャトル１６が弁座１４と係合するのを防止するストッパとして機能するため、弁は開放する。このため、気体は通路８を通ってシリンダ内に流れることができる。シリンダ内の圧力が外部配管（図示せず）内の圧力に等しくなったとき、工具（図示せず）を、受け口３８内に再挿入し、シャトル部材１６が弁座１４に対する閉弁位置に保持されるその当初の位置に案内部２２を戻す（案内部を移動させるため、工具及び受け口以外の代替的な手段が採用可能である）。

案内部２２がその（再）充填位置にないならば、シリンダ６を充填することができないようなシリンダ弁の形態とされている。シャトル１６のヘッド１７は、シャトル１６とストッパ部材２４の中間の通路２０の領域を凹所２８を介して通路８の水平脚部１２（及び脚部１２が終わる外側部分）と連通させるオリフィス４２を有している。圧力が最小圧力まで低下する前に、シリンダ６を再充填しようとしたものと想定する。気体は、再充填気体の供給源から通路８の脚部１２内に流れる。気体の少なくとも一部は、オリフィス４２及び凹所２８を通ってシャトル１６とストッパ部材２４との中間の通路２０の領域に入る。このように、シリンダ内の圧力に等しく又はより高圧の圧力が通路２０内に形成される。その結果、シャトル１６はシリンダ６を再充填することができないように、その閉弁位置内に押される。シャトル１６の弁体１５がそのヘッド１７よりも大きい直径を有することを考えれば、圧縮ばね３０の偏倚力が何ら効果を有しない場合でさえ、弁は依然として閉じられたままであろう。

シャトル１６は、気体がシャトル１６の外面と案内部２２の内面との間に望ましくなく流れるのを防止し又は制限すべくエラストマー製の密封リング５０、５２を保持している。同様に、エラストマー製の密封リング５４、５６は、案内部２２と本体２との間に係合した状態に保持される。密封リング５０、５４を通って流れる全ての気体を雰囲気中に排気し得るように案内部２２及び本体２には、それぞれ換気通路５８、６０が形成されている。

本体２、シャトル１６、案内部２２及びストッパ２４は、典型的に全て黄銅で出来ている。
本発明に従った弁の１つの有利な効果は、受け口４２内に挿入される工具とシャトル１６又は弁座１４との間にて何ら接触が為されない点である。このように、かかる工具は、シリンダから供給された気体の汚染源として作用する可能性はない。

例えば、図面に示した弁が気体を医療用配管に供給する場合、通路８の水平脚部１２の口部付近の本体２の面には、シリンダ内に保持された気体を供給する指定された配管に対する指標となることを許容し得るよう適宜なピン又は受け口を設けることができる。

弁の一部分断面図で、且つ一部分、立面図の概略図である。

Claims (15)

1. シリンダ弁において、
   ばね負荷式のシャトルの形態をした単一の弁部材であって、ばねは閉弁方向に向けてシャトルに圧力を加える前記弁部材と、
   その閉弁位置において弁部材が当接する弁座と、
   シャトルがその内部にて移動することのできる通路を画成する案内部と、
   通路内を移動することのできるストッパ部材であって、弁部材をその閉弁位置に保持する位置内に及び位置外に移動するストッパ部材と、
   前記案内部と係合する本体と、を備え、
   前記案内部は、シャトルを弁座に対して当接させることのできない位置に移動できるように構成された、シリンダ弁。
2. 請求項１に記載のシリンダ弁において、本体が、外部の配管に接続するための指標を有する、シリンダ弁。
3. 請求項１又は２に記載のシリンダ弁において、シャトルが、ヘッドであって、該ヘッドよりも大きい直径の本体から弁座の方向に向けて伸びる前記ヘッドを有し、該ヘッドが、弁の外部と、シャトル及びストッパ部材の中間の通路の領域との間にて気体連通させるオリフィスを有する、シリンダ弁。
4. 請求項３に記載のシリンダ弁において、ばねが、その一端がシャトルの凹所内に着座し、その他端がストッパ部材に対して当接する圧縮ばねである、シリンダ弁。
5. 請求項４に記載のシリンダ弁において、シャトルのヘッドのオリフィスが、凹所を介して通路の前記中間領域と連通する、シリンダ弁。
6. 請求項１ないし５の何れか１つに記載のシリンダ弁において、弁座が本体と一体的である、シリンダ弁。
7. 請求項１ないし６の何れか１つに記載のシリンダ弁において、ストッパ部材が、案内部の相補的なねじ部と係合するねじ部を有する、シリンダ弁。
8. 請求項１ないし７の何れか１つに記載のシリンダ弁において、ストッパ部材が、弁スピンドル上に保持され又は弁スピンドルと一体的である、シリンダ弁。
9. 請求項８に記載のシリンダ弁において、弁スピンドルが端部に手回し車を有する、シリンダ弁。
10. 請求項１ないし９の何れか１つに記載のシリンダ弁において、案内部が、本体の相補的なねじ部と係合するねじ付き外面を有する、シリンダ弁。
11. 請求項１ないし１０の何れか１つに記載のシリンダ弁において、案内部が、受け口を有し、該受け口内には、案内部を本体に対して移動させる作用可能な工具を挿入することができる、シリンダ弁。
12. 請求項１ないし１１の何れか１つに記載のシリンダ弁において、ばねが、その一端がシャトルの凹所内に着座し、その他端がストッパ部材に対して当接する圧縮ばねである、シリンダ弁。
13. 請求項１ないし１２の何れか１つに記載のシリンダ弁において、案内部が、シャトルを弁座に対して当接させることのできない前記位置に案内部があるとき、シャトルと弁座とが係合するのを防止するストッパとして作用する内面を有する、シリンダ弁。
14. 請求項１ないし１３の何れか１つに記載のシリンダ弁が装着された気体シリンダ。
15. 医療用気体を保持する請求項１４に記載の気体シリンダ。

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