JP4619722B2 - 容器バルブ - Google Patents

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Description

本発明は、本発明は、小型ガス容器の容器バルブに関するもので、主として、分析用途に使用される高純度ガス、標準ガスを充填する１Ｌあるいは３．４Ｌ程度の小型ガス容器の容器バルブに関する。
従来、高圧ガス容器には閉止弁および安全弁を備えた容器バルブが取り付けられ、その容器バルブに別途独立した機能を有する減圧用バルブを取り付けて使用していた。昨今、医療あるいは工業用においても、設置条件からコンパクト化を図る目的で、減圧弁一体型容器バルブが用いられるようになってきた。特に、医療用を主として小型のガス容器に使用される減圧弁一体型容器バルブがあり、一般的には、ガス充填口は逆止弁でＯリングシールという構造が用いられていた（例えば特許文献１あるいは２参照）。
あるいは、逆止弁構造をとらず、通常のバルブを充填用バルブとして使用する方法も提案されている（例えば特許文献３あるいは４参照）。
特開平５−３９８９８号公報 特開２００３−１６６７００号公報 特開２０００−２５７７９７号公報 特開２００３−３１６４４７号公報
しかしながら、上記のような小型の減圧弁一体型容器バルブの多くは、ガス充填口がＯリングを使用した逆圧弁構造であり、通常の使用条件では問題はないものの、各種の分析用途で使用されるＨｅやＨ2など透過性の強いガスを充填するとリークが発生する可能性があるという課題があった。
一方、逆止弁構造をとらず、通常のバルブを充填用バルブとして使用する場合、ガス導出用バルブと誤って操作し、ガス使用中に減圧されていない高圧のガスが噴出する危険性があった。また開閉ハンドルを使用するため小型コンパクト化が困難であった。
本発明の目的は、主として分析用途に使用される高純度ガス、標準ガスを充填する１Ｌや３．４Ｌ程度の小型ガス容器の容器バルブとして、ガス品質を保持して充填し、容器に取り付けた際にバランスを保って自立できるために小型・軽量であることを特徴とした減圧弁一体型容器バルブを提供することにある。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、以下に示す容器バルブによって上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに到った。
本発明は、ガス容器に取り付けて使用される容器バルブであって、容器取り付け側に取り付けられる閉止弁と、その下流側に配される減圧弁とを備え、該減圧弁を容器バルブから取り外し可能な構造とすることを特徴とする。こうした構造の容器バルブを高圧のガス容器に取り付けることにより、ガス容器内に充填された高圧ガスを使用する際に、容器バルブを開く操作によって、使用に適した圧力に減圧されたガスを供給することが可能となる。特に、一体化によって容器バルブ全体の小型、軽量化を図ることができ、自立しながら高圧ガスを使用することが可能となる。また、固定された圧に減圧する場合においては、２次的圧力調整手段を用いる必要がなく、自立性の高い容器バルブを供給することができる。さらに、種々の特性を有する流体の最適設定圧用の減圧弁への変更、あるいは個々の流体の種類による接ガス材料の使い分けを必要とする場合において、減圧弁を容器バルブから取り外し可能な構造とすることで、汎用性の高い容器バルブを構成することができる。特に、減圧弁が閉止弁の下流側に配されることによって、こうした構成を容易に採ることができる。また、各種充填ガス等の特性に応じた材質あるいは部材の取外し・追加・変更などを容易に行うことができるとともに、流路の清掃・洗浄などを可能とすることができ、容器バルブをガス容器に取り付けた状態で、上記の変更や保守などを円滑に行うことができる。
前記容器バルブであって、前記閉止弁において、容器取り付け側からの流路を分岐し、流路の開閉を制御する閉止部材、ガス容器内にガスを充填するための充填口とシール弁、および耐圧以上の加圧状態を回避するための安全弁が、その分岐流路に連結して配設され、前記シール弁がパック式バルブ構造であって、六角レンチでの開閉により小型コンパクトでガス充填時以外は操作できない構造にすることを特徴とする。こうした構造を有することによって、デッドスペースを最小にして流路のコンパクト化を可能とし、しいては、容器バルブ全体のコンパクト化および軽量化を図ることができるとともに、高い安全性を確保しつつガス品質を保持して充填することができる。従って、容器バルブをガス容器に取り付けた際であっても、バランスを保って自立を図ることができる。
前記容器バルブであって、前記シール弁が、その先端部にナットを有し、該ナットで開閉するパック式バルブ構造であることを特徴とする。こうした構造にすることで、高純度ガスや標準ガスなどを、純度を保った状態で充填口から充填し、充填後もリークなく閉止することを可能とする。また、このシール弁の開閉をハンドルではなく、ナット行う方式を採用することにより、充填時以外には開閉できず、ガス使用時に誤って充填口を開けてしまい高圧ガスを噴出させるような事故の可能性を低くすることができる。かつ、使用時には突起部などのない、安全性の高くコンパクトな容器バルブを構成することが可能となる。
以上のように、本発明の減圧弁一体型容器バルブは、主として分析用途に使用される高純度ガス、標準ガスを充填する１Ｌや３．４Ｌ程度の小型ガス容器に取り付けることにより、現場分析、持ち運びに適した高圧ガス容器として使用することが可能となる。また、充填時にガスの品質を劣化させること無く充填でき、充填口からのガスの漏洩、噴出などを避けて、安全にガスを供給することが可能となる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る容器バルブＶをガス容器Ｇに設けたときを例示する概略図である。ガス容器Ｇに充填された高圧ガスは、ガス取り出し口１、閉止部材２、連結部３、１次減圧用部材４および２次減圧用部材５を経由して供出口６から取り出すことができるとともに、充填口７からシール弁８およびガス取り出し口１を経由して充填することができる構成が採られている。
具体的には、図２に示すような閉止弁Ａと減圧弁Ｂとからなる容器バルブが、ガス容器Ｇ本体に設けられたネジ受部（図示せず）に回動挿入し固定され使用される。このとき、減圧弁Ｂは予め所定の圧力に設定されるが、閉止弁Ａと減圧弁Ｂを一体化することによって、従来両者に採り付けられていた接合に必要な継手および関連部材が必要でなくなり、容器バルブＶ全体が小型でかつ軽量となる。ガス容器Ｇには、閉止弁Ａから、液化ガスや低圧封入ガス、あるいは透過性、腐蝕性あるいは毒性を有するガスなど種々の特性を有するガスが充填される。高圧ガスを使用する際には、閉止弁Ａの開操作によって、閉止弁Ａを経由して減圧弁Ｂに高圧ガスが流入し、減圧弁Ｂによって使用に適した圧力に減圧されたガスが容器バルブＶから供出することが可能となる。
ここで、この容器バルブＶは、その材質がガス純度の保持、および、反応性ガスを含む標準ガスへの適合性に優れたステンレスであることが望ましいが、充填されるガスの種類など上記の条件に対応して、アルミニウム合金、真鍮を使用することができる。
閉止弁Ａは、該ネジ受部の嵌合するネジ部を外部に有する容器取り付け部９、ガスの開閉を操作するハンドル部１０、流路を開閉する閉止部材２、ガスをガス容器Ｇ内に導入する充填口７とそのシール弁８、および耐圧以上の加圧状態を回避するための安全弁１１を主たる構成要素とし、ガス容器Ｇからの流路が分岐され、閉止部材２、シール弁８および安全弁１１がその分岐流路に連結するように配設される。
つまり、高圧ガスのガス容器Ｇへの充填に際しては、充填口７および容器取り付け部９に設けられたガス取り出し口１を介して充填ガスを注入し、注入が完了した段階で、シール弁８を充填口７の流路を閉止するように押込み密閉性を確保する。シール弁８の先端にはシート８ａを設け、これを分岐流路に対し押しつぶすことによって流路のシール性を高めることができるとともに、シート８ａから充填口７あるいはシール弁８挿入口までの経路にＯリングやパッキンを設けることによって、さらに高いシール性を確保することができる。
このように、本発明に係る容器バルブＶは、ガス容器Ｇ内にガスを充填するための気密性に優れた閉止弁Ａを備えたことを特徴としている。具体的には図２に例示するように、下記のような構成を形成している。
（１）充填口７を開閉するためのシール弁８としては、図２では、パック式を例示し、シール弁８は六角レンチでの開閉により小型コンパクトでガス充填時以外は操作できない構造にすることによって、安全性を高めている。
（２）閉止部材２をダイヤフラム２ａで構成することによって、Ｏリングシール構造に比較し、ガス漏れを起こさない構造になっている。
（３）ガス充填後の抜け防止あるいは誤操作を防止するために、シール弁８の先端部にナット８ｂを有することが好ましい。つまり、ガス充填時以外には容易に開閉できないため、ガス使用時に誤って充填口７を開けてしまい高圧ガスを噴出させるような事故の可能性を低くすることができる。特に、ナット８ｂの形状を特殊なものとすることで、充填口７の開閉をより一層制限することができる。
図３に、充填当初の圧力を１００とした場合において、充填口７の構造の違いによる、ガスリークに伴う圧力低下の傾向をグラフに示す。本発明のダイヤフラム式構造と、従来品のＯリング逆止弁式構造とによって、時間経過に伴う圧力低下量について顕著な相違が見られる。このように、本発明の容器バルブＶは、小型、軽量化するとともに、充填口７の密閉度の高い構造を確保することができる。
なお、シール弁８としては、上記のパック式が適しているが、キープレート式あるいはダイヤフラム式でも良い。
また、充填後においては、異常事態によって設定圧力以上の加圧状態が発生した場合には、危険回避のために安全弁１１が開き充填ガスの放出を可能とする。未使用時を考慮すると、安全弁１１は、閉止部材２とガス取り出し口１の中間にあって、充填口７（シール弁８）と相対する流路に設けられることが好ましく、ガス取り出し口１からの流路に閉止部材２、シール弁８および安全弁１１が連結して配設することが好ましい。
減圧弁Ｂは、閉止弁Ａとの連結部３、１次減圧用部材４、２次減圧用部材５および供出口６を主たる構成要素とし、２次減圧用部材５に連結したダイヤフラム５ａによって所定圧力に保持される。１次減圧用部材４を用い予め１次減圧を行うことによって、２次減圧の制御精度を保持することが可能となる。つまり、充填量の低下に伴う供給圧力の低下の影響あるいは充填ガスの供出に伴うガス温度の低下の影響を低減し、２次減圧用部材５に対しては殆ど充填量の低下の受けないようにすることができる。１次減圧用部材４による減圧圧力の確認あるいは２次減圧用部材５による２次減圧の調整圧力は、図２のＣ部に圧力計（図示せず）を接続し流路内の圧力を検出することによって行うことが可能である。
このとき、減圧弁Ｂを容器バルブＶから取り外し可能な構造とすることが好ましい。流体容器には、液化ガスあるいは低圧封入ガスなど封入条件が異なる流体に加え、透過性、腐蝕性あるいは毒性など種々の特性を有する流体が充填されることから、最適設定圧用の減圧弁への変更、あるいは個々の流体の種類による接ガス材料の使い分けを必要とする場合がある。こうした場合、最もこうした変更や使い分けを必要とする減圧弁を容器バルブから取り外し可能な構造とすることで、汎用性の高い容器バルブを構成することができる。特に、本発明においては、減圧弁が閉止弁の下流側に配されることから、こうした構成を容易に採ることができる。さらに、この容器バルブは、全体を小型、軽量化するために、その減圧弁部分が予め設定された圧力に減圧可能なダイヤフラム構造とすることで、ガス使用時におけるデッドスペースを最小にすることが可能となる。
つまり、上記の各種充填ガス等の特性に応じた材質あるいは部材の取外し・追加・変更などを容易に行うことができるとともに、流路の清掃・洗浄などを可能とすることができる。シール弁や安全弁のように基本的に変更の必要のない部材を含む容器バルブＶ全体の交換は、用途の汎用性から好ましくない。従って、容器取り付け側に閉止弁Ａを設け、その閉止弁Ａの流路にシール弁８および安全弁１１を設けることによって、容器バルブをガス容器Ｇに取り付けた状態で、上記の変更や保守などを円滑に行うことができる。
以上のように、本発明の構成において、閉止弁Ａおよび減圧弁Ｂをダイヤフラム構造とすることで、密閉度が高く、かつガス使用時におけるデッドスペースを最小にすることができる。
また、こうした容器バルブＶを取り付けたガス容器Ｇに充填されるガスとしては、Ｈｅ、Ｈ2 、Ｏ2 、Ａｒ、Ｎ2 、Ｘｅ、Ｎｅ、Ｋｒ等の高純度ガス、および、微量のＯ2 、Ｈ2 、ＣＯ、ＣＯ2 、ＣＨ4 、ＳＯ2 、ＮＨ3 、ＮＯ、ＮＯ2 、Ｈ2Ｓ、Ｃ2Ｈ4 、Ｃ3Ｈ8 、Ｃ4Ｈ10、その他揮発性有機化合物等を含む標準ガス、混合ガスに適している。
以上は、主としてガス体の容器バルブを中心に述べたが、同様の技術は、上記に限定されるものでないことはいうまでもない。例えば、液化ガスあるいは液体などの流体一般に対しても適用可能である。
本発明に係る容器バルブを容器に設けたときを例示する概略図 本発明に係る容器バルブの実施態様を例示する説明図 本発明に係る容器バルブのシール性を例示する説明図
符号の説明
１ ガス取り出し口
２ 閉止部材
３ 連結部
４ １次減圧用部材
５ ２次減圧用部材
７ 充填口
８ シール弁
９ 容器取り付け部
１０ ハンドル部
１１ 安全弁
Ａ 閉止弁
Ｂ 減圧弁
Ｇ ガス容器（容器）
Ｖ 容器バルブ

Claims (2)

  1. ガス容器に取り付けて使用され、容器取り付け側に取り付けられる閉止弁と、その下流側に配される減圧弁とを備え、該減圧弁を容器バルブから取り外し可能な構造を有する容器バルブであって、
    前記閉止弁において、容器取り付け側からの流路を分岐し、流路の開閉を制御する閉止部材、ガス容器内にガスを充填するための充填口とシール弁、および耐圧以上の加圧状態を回避するための安全弁がその分岐流路に連結して配設され、前記シール弁がパック式バルブ構造であって、六角レンチでの開閉により小型コンパクトでガス充填時以外は操作できない構造にすることを特徴とする容器バルブ。
  2. 前記シール弁が、その先端部にナットを有し、該ナットで開閉するパック式バルブ構造であることを特徴とする請求項１記載の容器バルブ。
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