JP4805711B2 - 弁装置およびそれを備える整圧器 - Google Patents

Description

本発明は、整圧器、特に整圧器に備えられる弁装置に関する。

図１９は、従来の技術の整圧器に備えられる弁装置１を示す断面図である。図２０は、弁装置１に設けられるシリンダ５を平面状に展開して示す正面図である。弁装置１は、弁座２が形成される円環状の弁座体３に、複数の透孔４が形成されるシリンダ５が当接して設けられ、シリンダ５内にピストン６が変位可能に設けられている。ピストン６は、弁座２に着座および離間可能である。

弁座体３は、ゴムから成る弁座片７が、保持部材８の凹溝に嵌まり込んで保持される構成である。弁座片７の上面によって弁座２が形成される。シリンダ５は、下端部を弁座２に上方から当接させて設けられている。ピストン６は、弁座２に上方から着座可能であり、着座する位置が閉位置であり、この閉位置で弁通路を閉じる。ピストン６は、閉位置から上方へ変位し、弁座２から離間することによって弁通路を開く。開度は、ピストン６の閉位置から上方への変位量に応じて変化する。

各透孔４は、シリンダ５の下端部寄りの部分に形成されているが、下端面から距離（以下「無透孔距離」という）Δｈの領域には、透孔４が形成されていない。これによってピストン６の変位量が無透孔距離Δｈ未満の状態では、ピストン６が変位しても開度が変化しない。したがってピストン６が閉位置付近にある状態では、開度の調整ができない。このような弁装置１を備える整圧器は、整圧性能が低くなってしまう。

図２１は、他の従来の技術の整圧器に備えられる弁装置１Ａを示す断面図である。図２１の弁装置１Ａは、図１９の弁装置１と類似しており、対応する部分には同一の符号を付し、異なる構成だけ説明する。弁装置１Ａでは、弁座体３は、弁座片７および保持部材８に加えて、押え片９を有している。保持部材８には、凹溝は形成されておらず、弁座片７は、保持部材８に乗載される状態で設けられ、内周部分で押え片９によって上方から押えられ、保持部材８と押え片９とによって挟持されている。シリンダ５は、下端部を保持部材８に上方から当接させ、下端部の内周面を押え片９に当接させて設けられる。

この弁装置１Ａでは、弁座片７の厚み寸法が、無透孔距離Δｈよりも大きく、弁座２よりも下方に透孔３７の一部が存在している。したがって弁装置１Ａは、図１９、図２０の弁装置１の課題を解決し、ピストン６の変位量が無透孔距離Δｈ未満の状態でも、ピストン６の変位によって開度が変化し、ピストン６が閉位置付近にある状態でも、開度の調整が可能である。したがって弁装置１Ａを備える整圧器は、整圧性能を高くすることができる。このように弁装置１Ａは、弁装置１の課題を解決することはできるが、弁座体３に押え片９が必要となり、部品点数が多くなり、構成が複雑にあるという、別の課題を生じる。先行技術文献は、見当たらなかった。

本発明の目的は、部品点数の増加、構成の複雑化を招くことなく、閉位置付近においても開度の調整が可能な弁装置およびそれを備える整圧器を提供することである。

本発明は、気体供給管路に介在され、開度を調整する弁装置であって、
環状の弁座が形成される弁座体と、
軸線方向の端面が弁座体の弁座に当接されて設けられ、複数の透孔が形成されるシリンダと、
シリンダ内に、弁座に対して着座および離間するように変位可能に設けられ、シリンダに対する変位によって開度を変化させるピストンとを備え、
前記透孔は、
シリンダの弁座に当接される端面で開放する長透孔と、シリンダの軸線方向と一致する上下方向の寸法が前記長透孔よりも小さい中透孔と、前記上下方向の寸法が前記中透孔よりも小さい短透孔とを含み、
各透孔は、周方向一方へ長透孔、中透孔、小透孔の順で繰返し並んで形成され、
各透孔の上端部は、上下方向に関して同一の位置まで延びていることを特徴とする弁装置である。

また本発明は、弁座体は、
外表面部が弾性材料から成り、弁座を形成する環状の弁座片と、
弁座片を保持する保持部材とを有することを特徴とする。

また本発明は、弁座片は、
弾性材料から成る環状の弁座片本体と、
剛性を有し、弁座片本体の内部に全周にわたって挿通する状態で設けられる芯材とを有することを特徴とする。

また本発明は、前記弁装置と、
二次圧力を一定に保持するように弁装置のピストンを駆動する駆動手段とを備えることを特徴とする整圧器である。

本発明によれば、シリンダに対してピストンが変化することによって、開度を調整し、気体供給管路を介して供給される気体の状態量を制御することができる。この状態量は、たとえば二次圧力であってもよい。シリンダは、軸線方向の端面が、弁座体の弁座に当接する状態で設けられている。シリンダには、弁座に当接される端面で、開放する透孔が形成されている。ピストンが弁座に着座する閉位置では、弁通路が閉じ、開度が０であるが、ピストンが弁座からわずかにでも離間すると、つまり閉位置以外では、弁通路が開き、開度が０を超える値となる。したがって閉位置付近においても、ピストンの変位によって開度が変化し、開度の調整が可能である。しかも弁座体は、簡素な構成とし、少ない部品点数で実現することができる。したがって部品点数の増加、構成の複雑化を招くことなく、閉位置付近においても開度の調整が可能な弁装置を実現することができる。

また本発明によれば、弁座体は、弁座片が保持部材に保持されて構成され、弁座片は、外表面部が弾性材料から成る。これによってピストンを弁座片に確実に密着させ、ピストンが閉位置にあるときに弁通路を確実に閉じることができる。しかも弁座体は、弁座片を保持部材で保持すればよく、部品点数を少なくして構成を簡素に実現することができる。

また本発明によれば、剛性を有する芯材が、弁座片本体の内部に挿通して設けられる。これによって弁座片は、全体的な変形が防止され、表面部だけが局所的に変形可能である。したがってシリンダ、ピストンおよび保持部材の形状に倣い、密着させることができ、かつ弁座片が、シリンダの端面で開放する透孔に臨む部分で、浮上がることを防ぐことができる。したがって弁座片と保持部材との間、シリンダと弁座片との間およびピストンと弁座片との間に、不所望なバイパス通路が形成されてしまい、このバイパス通路を経て気体が流下してしまうことを防ぐことができる。したがって信頼性の高い弁装置を実現することができる。

また本発明によれば、駆動手段によって、弁装置のピストンを駆動し、二次圧力を一定に保持することができる。弁装置は、前述のように部品点数の増加、構成の複雑化を招くことなく、閉位置付近においても開度の調整が可能であり、これによって部品点数の増加、構成の複雑化を招くことなく、整圧性能の高い整圧器を実現することができる。

図１は、本発明の実施の一形態の弁装置２０を示す断面図である。図２は、弁装置２０を示す斜視図である。図３は、弁装置２０を備える整圧器２１が設けられる整圧装置２２を示す系統図である。弁装置２０は、ガス供給源からガス消費機器に、ガスを供給するためのガス供給管路２３に介在され、開度を調整することによって、ガス供給管路２３によって供給されるガスの状態量を制御する。ガスは、気体であれば特に限定されるものでなく、したがってガス供給源は、気体供給源であり、ガス消費機器は、気体供給先装置であり、ガス供給管路は、気体供給管路である。ガスは、たとえば燃料ガスであってもよい。

弁装置２０の制御対象である状態量は、特に限定されるものではなく、供給流量であってもよいが、本実施の形態では、二次圧力（以下「二次圧」という）である。弁装置２０が設けられる整圧器２１は、二次圧を一定に保つための機器であり、弁装置２０は、二次圧を一定に保つために、開度が調整される。

弁装置２０は、弁座体２５と、シリンダ２６と、弁体としてのピストン２７とを備えている。弁座体２５、シリンダ２６、ピストン２７は、弁座体２５の軸線、シリンダ２６の軸線、ピストン２７の軸線が、上下方向に延びる基準軸線Ｌ０と一致するように、同軸に設けられる。本実施の形態では、図１において上方となる基準軸線Ｌ０に沿う軸線方向一方が上方ｚ１であり、図１において下方となる基準軸線Ｌ０に沿う軸線方向他方が下方ｚ２である。したがって軸線方向一方（上方ｚ１）の端部である一端部は、上端部となり、軸線方向他方（下方ｚ２）の端部である他端部は、下端部となる。図２には、弁座体２５を省略して示す。

弁座体２５は、円環状の形状を有し、軸線に垂直な断面の形状が長方形状である。弁座体２５は、少なくとも外表面部が弾性材料であるゴムから成る弁座片３１と、金属などから成る剛性を有する保持部材３３とを有する。弁座片３１は、円環状の形状を有し、軸線に垂直な断面の形状が大略的に長方形状である。保持部材３３は、円環状の形状を有し、軸線に垂直な断面の形状が大略的に長方形状であり、上端部側の部分に周方向全周に延びる凹溝３０が形成されている。弁座片３１は、凹溝３０に嵌まり込んで、保持部材３３に保持される。この弁座片３１の上端面によって、弁座体２５の上端部に弁座３２が形成される。

シリンダ２６は、円筒状の形状を有し、下端部寄りの部分に、複数の透孔３７が形成されている。各透孔３７は、上下方向ｚ１，ｚ２に延びる溝状の孔であり、周方向に規則正しく並んで形成されている。図２は、一部の透孔３７だけを示すが、周方向全周にわたって透孔３７が形成されている。このシリンダ２６は、弁座体２５の上方ｚ１に配置され、下端部が弁座３２に当接するように設けられる。シリンダ２６は、たとえば金属から成り、剛性を有する。

ピストン２７は、略円柱状の形状を有し、シリンダ２６に同軸に嵌まり込んだ状態で、シリンダ２６に対して、上下方向ｚ１，ｚ２へ変位可能に設けられている。ピストン２７は、下端部の最外周部に、下方へ尖鋭状に突出する突条４０が形成されている。この突条４０は、周方向全周に延びている。ピストン２７は、たとえば金属から成り、剛性を有する。

弁座体２５、シリンダ２６およびピストン２７は、図示を省略するハウジングに収納され、この状態で、ハウジング内に、一次側から二次側に、シリンダ２６の外方の空間（以下「外空間」という）４５、各透孔３７、シリンダ２６の内方におけるピストン２７の下方の空間（以下「弁室」という）４６、弁座体２５の内方の空間（以下「弁孔」という）４７の順序で、矢符ｘ１、ｘ２で示すように、ガスが流下する弁通路が形成される。つまり外空間４５、各透孔３７、弁室４６、弁孔４７は、弁通路の一部を構成する。

ピストン２７は、突条４０が弁座３２に着座する位置（以下「閉位置」という）にあるとき、弁通路を閉じ、閉位置から上方へ変位し、突条４０が弁座３２から離間することによって弁通路を開く。弁装置２０は、ピストン２７の閉位置からの上方への変位量に応じた開度で、弁通路を開く。

弁装置２０は、蓋体４１が設けられる。蓋体４１は、円板状の形状を有し、シリンダ２６の上方に設けられ、シリンダ２６を上方から塞ぐ。これによってピストン２７の上方に背圧室４２が形成される。ピストン２７には、上下方向に延びる導圧通路４３が形成され、背圧力室４２が弁室４６に連通され、背圧室４２の圧力が、弁室４６の圧力と同一になるよに構成される。これによってピストン２７が、弁室４６のガスから受ける力を、背圧室４２のガスから受ける力で相殺させ、ピストン２７を駆動するために必要な駆動力を小さくすることができる。蓋体４１は、たとえば金属から成り、剛性を有する。図２には、蓋体４１を省略して示す。

弁装置２０は、シール部材５０を備えており、シール部材５０は、ピストン２７の外周部に保持されている。シール部材５０は、たとえばゴムから成り、形状が円環状の部材であり、たとえばＯリングによって実現される。ピストン２７の外周部には、周方向全周に延びるシール溝５１が形成され、シール部材５０は、シール溝５１に嵌まり込んで保持されて周方向へ延び、シリンダ２６の内周面に弾発的に当接し、ピストン２７の外周面とシリンダ２６の内周面との間の隙間空間５３をシールする。このシール部材５０を設けることによって、ピストン４０が閉位置にある状態で、ガスが、透孔３７から隙間空間５３を経て背圧室４２に抜け、導圧通路４３を通過して弁室４６に至る迂回経路を通って、不所望に流下してしまうことが防がれる。

また弁装置２０では、ピストン２７がシリンダ２６に対して変位するときの摺動抵抗（以下「変位摺動抵抗」という）を小さくするために、隙間空間５３に、グリスなどの耐ガス性を有する潤滑剤を保持している。ピストン２７の外周部には、シール溝５１の上方に、周方向全周に延びる潤滑剤溝５４が形成され、潤滑剤は、潤滑剤溝５４に充填される状態で保持されている。潤滑剤は、この潤滑剤溝５４から隙間空間５３に供給され、隙間空間５３に保持される。これによって変位摺動抵抗を小さくすることができる。

シール部材５０は、ピストン２７の変位に伴なって、シリンダ２６における透孔３７が形成されていない部分において摺動するように設けられている。本実施の形態では、シール部材５０および潤滑剤溝５４は、ピストン２７が開位置にある状態で、シリンダ２６の各透孔３７が形成される部分よりも上方の部分に当接する位置に設けられている。図には、シール部材５０および潤滑剤溝５４は、理解しやすくするため、前述のような位置関係を無視して記載している。

このような弁装置２０を備える整圧器２１は、ダイヤフラム５９を用いた駆動手段６０を備えている。弁装置２０のピストン２７には、ピストンロッド６１が固定され、ピストンロッド６１は、蓋体４１を挿通し、駆動手段６０のダイヤフラム５９に連結されている。駆動手段６０のダイヤフラム５９によって仕切られる両側の圧力室６２，６３のうち、一方の圧力室６２には、二次圧が導かれ、他方の他方の圧力室６３には、パイロットガバナ６４によって、一次圧力（以下「一次圧」という）に基づいて調整された中間圧力（以下「中間圧」という）が導かれる。駆動手段６０は、二次圧と中間圧との差圧に基づいてダイヤフラム５９が変位し、二次圧が一定に保持されるように弁装置２０のピストン２７を駆動する。整圧器２１は、ガバナとも呼ばれる機器である。整圧装置２２は、整圧器２１とパイロットガバナ６４とを含んで構成される。

したがって整圧器２２は、ガス供給管路２３に弁装置２０が介在され、駆動手段６０による弁装置２０の開度の調整によって、供給するガスの流量にかかわらず二次圧を一定に保つことができる。一次圧は、供給管路２３における弁装置２０よりも供給方向上流側となるガス供給源側の圧力であり、二次圧は、供給管路２３における弁装置２０よりも供給方向下流側となるガス消費機器側の圧力であり、中間圧は、一次圧と二次圧との間の圧力である。中間圧は、パイロットガバナ６４によって最適圧力に制御されている。

図４は、シリンダ２６を展開して示す正面図である。図４には、シリンダ２６を、周方向１カ所で分断し、平面状に展開して外方側から見て示す。各透孔３７は、上端部を除く部分の幅が一様な平行溝状であり、上端部が先鋭状に形成されている。各透孔３７の上端部は、上下方向ｚ１，ｚ２に関して同一の位置まで延びている。各透孔３７には、上下方向ｚ１，ｚ２の寸法が異なる複数種類の透孔３７ａ〜３７ｃが含まれ、上下方向ｚ１，ｚ２の寸法の異なる透孔は、下端部が上下方向ｚ１，ｚ２に関して互いに異なる位置まで延びている。上下方向ｚ１，ｚ２の寸法が最も大きい透孔３７ａは、シリンダ２６の下端部の端面（以下「下端面」という）３８で下方へ開放している。各透孔３７は、寸法の異なる透孔３７ａ〜３７ｃが、予め定める規則に従う並び順で並んでいる。

本実施の形態では、透孔３７は、上下方向ｚ１，ｚ２の寸法が大きい透孔（以下「長透孔」という）３７ａと、上下方向ｚ１，ｚ２の寸法が中程度の透孔（以下「中透孔」という）３７ｂと、上下方向ｚ１，ｚ２の寸法が小さい透孔（以下「短透孔」という）３７ｃとの、３種類の透孔３７ａ〜３７ｃを含んでいる。各透孔３７は、複数の透孔３７の並びを１グループＧ３７とし、複数のグループＧ３７が周方向に繰返し並ぶように、形成されている。１つのグループ３７Ｇは、２つの長透孔３７ａ、２つの中透孔３７ｂ、２つの短透孔３７ｃを有し、周方向一方へこの順序で並んでいる。

図５は、弁座体２５付近を拡大して示す断面図である。図６は、図５の切断面線Ｓ６−Ｓ６から見て示す断面図である。図５は、基準軸線Ｌ０を含む平面で切断した断面を示し、図６は、シリンダ２６の内周面に沿う円筒面で切断した断面を示す。また図５には、ピストン２７が閉位置にある状態で示す。弁座体２５は、弁座片３１の上端面である弁座３２と保持部材３３の上端面５５とが面一になるように形成されている。シリンダ２６は、弁座片３１の外周部と、保持部材３３における弁座片３１の外方の部分とに跨るように配置され、下端面３８が、弁座片３１の上端面から成る弁座３２および保持部材３３の上端面５５に当接するように設けられる。

このようにシリンダ２６は、下端面３８の一部が剛性の保持部材３３の上端面５５に当接することによって、弁座体２５に対して、上下方向ｚ１，ｚ２に位置決めされ、下端面３８の残りの一部が弾性材料から成る弁座片３１の上端面によって形成される弁座３２に当接することによって、長透孔３７ａが形成される部分を除く部分で、弁座体２５に密着して弁座３２との間に隙間が形成されることを防止することができる。

図７は、弁座片３１を軸線を含む平面で切断して斜め上方から見て示す断面図である。弁座片３１は、環状の弁座片本体５５と、弁座片本体５５の内部に全周にわたって挿通する状態で設けられる芯材５６とを有する。弁座片本体５５は、弾性材料であるゴムから成り、弁座片３１の外表面部は、この弁座片本体５５によって形成される。芯材５６は、たとえば金属から成り、剛性を有している。芯材５６は、弁座片３１におけるシリンダ２６の下端面３８の下方の領域のうち、少なくとも一部の領域に配置されるように設けられる。本実施の形態では、芯材５６は、外周側の部分８０が、弁座片３１におけるシリンダ２６の下端面３８の下方の領域から半径方向内方延び、弁座３２におけるピストン２７の着座位置の下方の位置よりもさらに内方となる位置まで延びて配置される。

本実施の形態の弁装置２０によれば、シリンダ２６には、弁座３２に当接される端面３８で、開放する透孔３７ａが形成されている。ピストン２７が弁座３２に着座する閉位置では、弁通路が閉じ、開度が０であるが、ピストン２７が弁座３２からわずかにでも離間すると、つまり閉位置以外では、弁通路が開き、開度が０を超える値となる。したがって閉位置付近においても、ピストン２７の変位によって開度が変化し、開度の調整が可能である。しかも弁座体２５は、簡素な構成とし、少ない部品点数で実現することができる。したがって部品点数の増加、構成の複雑化を招くことなく、閉位置付近においても開度の調整が可能な弁装置２０を実現することができる。

図８は、図４のシリンダ２６が設けられる場合の開閉特性を示すグラフである。図４において、横軸は、ピストン２７の開位置からの上方への変位量を示し、縦軸は、弁通路を流下するガスの流量を示す。この平行溝状の透孔３７が形成されるシリンダ２６を用いる構成では、変位量の単位変化量に対する流量増加量が小さくなる開閉特性を有する。変位量の単位変化量に対する流量増加量の減少度は小さい。

また弁座体２５は、弁座片３１が保持部材に保持されて構成され、弁座片３１は、外表面部が弾性材料から成る。これによってピストン２７を弁座片３１に確実に密着させ、ピストン２７が閉位置にあるときに弁通路を確実に閉じることができる。しかも弁座体２５は、弁座片３１を保持部材３３で保持すればよく、部品点数を少なくして構成を簡素に実現することができる。

また剛性を有する芯材５６が、弁座片本体５５の内部に挿通して設けられる。これによって弁座片３１は、全体的な変形が防止され、外表面部だけが局所的に変形可能である。したがってシリンダ２６、ピストン２７および保持部材３３の形状に倣い、密着させることができ、かつ弁座片３１が、シリンダ２６の下端面３８で開放する透孔３７ａに臨む部分で、浮上がることを防ぐことができる。したがって弁座片３１と保持部材３３との間、シリンダ２６と弁座片３１との間およびピストン２７と弁座片３１との間に、不所望なバイパス通路が形成されてしまい、このバイパス通路を経てガスが流下してしまうことを防ぐことができる。したがって信頼性の高い弁装置２０を実現することができる。

またシリンダ２６は、下端面３８の一部が保持部材３３の上端面５５に当接し、弁座体２５に対して位置決めされ、下端面３８の残りの一部が弁座３２に当接することによって、長透孔３７ａが形成される部分を除く部分で、弁座体２５に密着して弁座３２との間に隙間が形成されることを防止することができる。したがってシリンダ２６を弁座体２５に対して、好適な状態で設けることができ、信頼性の高い弁装置２０を実現することができる。しかも芯材５６は、弁座片３１におけるシリンダ２６の下端面３８の下方の領域のうち、少なくとも一部の領域に配置されるように設けられる。したがって弁座片３１におけるシリンダ２６の下端面３８の下方の領域の変形を防止し、前述の弁座片３１の浮上がり防止を確実に達成することができる。

また芯材５６が、ピストン２７の弁座３２への着座位置の下方にも配置されており、ピストン２７が弁座３２に対して繰返し着座および離間することによって、弁座片３１に、不所望な変形が残留してしまうことを防ぐことができ、ピストン２７が閉位置にある場合の弁通路の閉止を確実に達成することができる。したがって信頼性の高い弁装置２０を実現することができる。

このようなゴムから成る弁座片本体５５に剛性の芯材５６が挿通される弁座弁３１では、保持部材３３、シリンダ２６、ピストン２７における弁座片３１と接触する部分の加工精度が低く、表面が粗い場合は、芯材５６の厚み寸法および半径方向寸法を小さくして弁座片本体５５を厚肉に形成することによって、保持部材３３、シリンダ２６、ピストン２７における弁座片３１と接触する部分の表面の凹凸を吸収しやすくなり、シール性を高くすることができる。弁座弁３１では、逆に、保持部材３３、シリンダ２６、ピストン２７における弁座片３１と接触する部分の加工精度が高く、表面が細かい場合は、芯材５６の厚み寸法および半径方向寸法を大きくして弁座片本体５５を薄肉に形成することによって、弁座片３１全体の変形、経年変化を抑え、高い面圧を長期にわたって維持し、高いシール性を長期にわたって得ることができる。したがって芯材５６の厚み寸法および半径方向寸法、弁座片本体５５の肉厚寸法は、保持部材３３、シリンダ２６、ピストン２７における弁座片３１と接触する部分の表面の状態に合わせて、適宜選択すればよい。図１〜図７の構成は、芯材５６の厚み寸法および半径方向寸法を小さくして弁座片本体５５を厚肉に形成した構成である。

弁座片本体５５の肉厚寸法は、たとえば１ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、この範囲で適宜選択される。この数値範囲は、あくまで一例であり、本発明がこの範囲内に限定されるものではない。弁座片本体５５の肉厚寸法が前記範囲であっても、本発明に含まれることはいうまでもない。

またこのような弁装置２０を備える整圧器２１によれば、弁装置２０が、前述のように部品点数の増加、構成の複雑化を招くことなく、閉位置付近においても開度の調整が可能である。したがって部品点数の増加、構成の複雑化を招くことなく、整圧性能の高い整圧器２１を実現することができる。

図９は、本発明の実施の他の形態として、弁装置２０に設けられるシリンダ２６の一部を展開して示す正面図である。図１０は、図９のシリンダ２６が設けられる場合の開閉特性を示すグラフである。図１０において、横軸は、ピストン２７の開位置からの上方への変位量を示し、縦軸は、弁通路を流下するガスの流量を示す。本実施の形態は、図１〜図８に示す前述の実施の形態と類似しており、対応する部分に同一の符号を付し、異なる構成についてだけ説明し、同様の構成の説明は省略する。

図１〜図８に示す前述の実施の形態では、シリンダ２６に、平行溝状であり上端部が尖鋭に形成される透孔３７が形成されたけれども、本実施の形態では、シリンダ２６に、いわばラッパ状の透孔３７が形成される。この透孔３７は、下端部がシリンダ２６の端面３８で開放し、上方に向かうにつれて幅寸法が大きくなるように拡開する。上方への単位距離辺りの幅寸法の増加量（以下「拡開率」という）は、上方になるにつれて大きくなる。シリンダ２６には、このような形状の複数の透孔３７が、周方向に並べて形成されている。このシリンダ２６を用いても、図１〜図７の構成と同様の効果を達成することができる。またこのラッパ状の透孔３７が形成されるシリンダ２６を用いる構成では、ピストン２７の変位量が大きくなると、変位量の単位変化量に対する流量増加量が大きくなる開閉特性を有する。

図１１は、本発明の実施のさらに他の形態として、弁装置２０に設けられるシリンダ２６の一部を展開して示す正面図である。図１２は、図１１のシリンダ２６が設けられる場合の開閉特性を示すグラフである。図１２において、横軸は、ピストン２７の開位置からの上方への変位量を示し、縦軸は、弁通路を流下するガスの流量を示す。本実施の形態は、図１〜図８に示す前述の実施の形態と類似しており、対応する部分に同一の符号を付し、異なる構成についてだけ説明し、同様の構成の説明は省略する。

図１〜図８に示す前述の実施の形態では、シリンダ２６に、平行溝状であり上端部が尖鋭に形成される透孔３７が形成されたけれども、本実施の形態では、シリンダ２６に、いわば逆台形状の透孔３７が形成される。この透孔３７は、下端部がシリンダ２６の端面３８で開放し、上方に向かうにつれて幅寸法が大きくなるように拡開する。拡開率は、一定である。シリンダ２６には、このような形状の複数の透孔２７が、周方向に並べて形成されている。このシリンダ２６を用いても、図１〜図８の構成と同様の効果を達成することができる。またこの逆台形状の透孔３７が形成されるシリンダ２６を用いる構成では、変位量の単位変化量に対する流量増加量が小さくなる開閉特性を有する。変位量の単位変化量に対する流量増加量の減少度は小さい。

図１３は、本発明の実施のさらに他の形態として、弁装置２０に設けられるシリンダ２６の一部を展開して示す正面図である。図１４は、図１３のシリンダ２６が設けられる場合の開閉特性を示すグラフである。図１４において、横軸は、ピストン２７の開位置からの上方への変位量を示し、縦軸は、弁通路を流下するガスの流量を示す。本実施の形態は、図１〜図８に示す前述の実施の形態と類似しており、対応する部分に同一の符号を付し、異なる構成についてだけ説明し、同様の構成の説明は省略する。

図１〜図８に示す前述の実施の形態では、シリンダ２６に、平行溝状であり上端部が尖鋭に形成される透孔３７が形成されたけれども、本実施の形態では、シリンダ２６に、いわば略ホームベース状の透孔３７が形成される。この透孔３７は、下端部がシリンダ２６の端面３８で開放し、上方に向かうにつれて幅寸法が大きくなるように拡開する。拡開率は、上方になるにつれて小さくなる。シリンダ２６には、このような形状の複数の透孔３７が、周方向に並べて形成されている。このシリンダ２６を用いても、図１〜図８の構成と同様の効果を達成することができる。またこの略ホームベース状の透孔３７が形成されるシリンダ２６を用いる構成では、ピストン２７の変位量が大きくなると、変位量の単位変化量に対する流量増加量が小さくなる開閉特性を有する。変位量の単位変化量に対する流量増加量の減少度は大きい。

図１５は、本発明の実施のさらに他の形態として、弁装置２０に設けられる弁座片３１を、軸線を含む平面で切断した端面を示す端面図である。本実施の形態は、図１〜図８に示す前述の実施の形態と類似しており、対応する部分に同一の符号を付し、異なる構成についてだけ説明し、同様の構成の説明は省略する。図１〜図８に示す前述の実施の形態では、弁座片３１の弁座片本体５６は、肉厚寸法が大きく形成されたけれども、本実施の形態では、弁座片３１の弁座片本体５６は、肉厚寸法が小さく形成される。弁座片３１は、芯材５６に対して上方および下方ならびに半径方向内方および外方における弁座片本体５６の肉厚寸法が小さく形成される。

これによって弁座片３１と、保持部材３３、シリンダ２６およびピストン２７との当接域における面圧を高く保つことができる。したがって保持部材３３、シリンダ２６およびピストン２７の、弁座片３１に当接する領域の寸法精度を高くすることによって、高いシール性を得ることができる。また弁座片３１全体の変形、経年変化を抑え、高い面圧を長期にわたって維持し、高いシール性を長期にわたって得ることができる。この弁座片３１を用いても、図１〜図８の構成と同様の効果を達成することができる。

図１６は、本発明の実施のさらに他の形態として、弁装置２０に設けられる弁座片３１を、軸線を含む平面で切断した端面を示す端面図である。本実施の形態は、図１〜図８，図１５に示す前述の実施の形態と類似しており、対応する部分に同一の符号を付し、異なる構成についてだけ説明し、同様の構成の説明は省略する。本実施の形態では、弁座片３１は、芯材５６に対して上方ならびに半径方向内方および外方における弁座片本体５６の肉厚寸法が小さく、芯材５６に対して下方における弁座片本体５６の肉厚寸法が大きく形成されている。これによって保持部材３３の表面が粗くても、保持部材３３との間のシール性を確保することができる。この弁座片３１を用いても、図１〜図８の構成と同様の効果を達成することができる。

図１７は、本発明の実施のさらに他の形態として、弁装置２０に設けられる弁座片３１を、軸線を含む平面で切断した端面を示す端面図である。本実施の形態は、図１〜図８，図１５に示す前述の実施の形態と類似しており、対応する部分に同一の符号を付し、異なる構成についてだけ説明し、同様の構成の説明は省略する。本実施の形態では、弁座片３１は、芯材５６に対して下方ならびに半径方向内方および外方における弁座片本体５６の肉厚寸法が小さく、芯材５６に対して上方における弁座片本体５６の肉厚寸法が大きく形成されている。これによってピストン２７の突条４０が損傷した場合、また異物を噛み込んだ場合においても、弁通路を確実に閉止することが可能になる。この弁座片３１を用いても、図１〜図８の構成と同様の効果を達成することができる。

図１８は、本発明の実施のさらに他の形態として、弁装置２０に設けられる弁座片３１を、軸線を含む平面で切断した端面を示す端面図である。本実施の形態は、図１〜図８に示す前述の実施の形態と類似しており、対応する部分に同一の符号を付し、異なる構成についてだけ説明し、同様の構成の説明は省略する。本実施の形態では、弁座片３１は、芯材５６が、シリンダ２６の下端面３８の下方の領域にだけ配置されるように設けられる。したがって弁座片３１におけるシリンダ２６の下端面３８の下方の領域の変形を防止し、前述の弁座片２５の浮上がり防止を確実に達成することができる。しかもピストン２７の着座位置の下方には、芯材５６が存在しないので、ピストン２７の突条４０が損傷した場合、また異物を噛み込んだ場合に、これらの影響を吸収し、弁通路を確実に閉止することができる。この弁座片３１を用いても、図１〜図８の構成と同様の効果を達成することができる。

前述の実施の形態は、本発明の例示に過ぎず、本発明の範囲内で構成を変更することができる。構成要素の形状、材料などは、前述の構成に限定されるものではない。

本発明の実施の一形態の弁装置２０を示す断面図である。 弁装置２０を示す斜視図である。 弁装置２０を備える整圧器２１が設けられる整圧装置２２を示す系統図である。 シリンダ２６を展開して示す正面図である。 弁座体２５付近を拡大して示す断面図である。 図５の切断面線Ｓ６−Ｓ６から見て示す断面図である。 弁座片３１を軸線を含む平面で切断して斜め上方から見て示す断面図である。 図４のシリンダ２６が設けられる場合の開閉特性を示すグラフである。 本発明の実施の他の形態として、弁装置２０に設けられるシリンダ２６の一部を展開して示す正面図である。 図９のシリンダ２６が設けられる場合の開閉特性を示すグラフである。 本発明の実施のさらに他の形態として、弁装置２０に設けられるシリンダ２６の一部を展開して示す正面図である。 図１１のシリンダ２６が設けられる場合の開閉特性を示すグラフである。 本発明の実施のさらに他の形態として、弁装置２０に設けられるシリンダ２６の一部を展開して示す正面図である。 図１３のシリンダ２６が設けられる場合の開閉特性を示すグラフである。 本発明の実施のさらに他の形態として、弁装置２０に設けられる弁座片３１を、軸線を含む平面で切断した端面を示す端面図である。 本発明の実施のさらに他の形態として、弁装置２０に設けられる弁座片３１を、軸線を含む平面で切断した端面を示す端面図である。 本発明の実施のさらに他の形態として、弁装置２０に設けられる弁座片３１を、軸線を含む平面で切断した端面を示す端面図である。 本発明の実施のさらに他の形態として、弁装置２０に設けられる弁座片３１を、軸線を含む平面で切断した端面を示す端面図である。 従来の技術の整圧器に備えられる弁装置１を示す断面図である。 弁装置１に設けられるシリンダ５を平面状に展開して示す正面図である。

他の従来の技術の整圧器に備えられる弁装置１Ａを示す断面図である。

符号の説明

２０，２０Ａ〜２０Ｄ 弁装置
２１ 整圧器
２２ 整圧装置
２３ ガス供給管路
２５ 弁座体
２６ シリンダ
２７ ピストン
３１ 弁座片
３２ 弁座
３７ 透孔
５０ シール部材
５５ 弁座片本体
５６ 芯材

Claims (4)

1. 気体供給管路に介在され、開度を調整する弁装置であって、
   環状の弁座が形成される弁座体と、
   軸線方向の端面が弁座体の弁座に当接されて設けられ、複数の透孔が形成されるシリンダと、
   シリンダ内に、弁座に対して着座および離間するように変位可能に設けられ、シリンダに対する変位によって開度を変化させるピストンとを備え、
   前記透孔は、
   シリンダの弁座に当接される端面で開放する長透孔と、シリンダの軸線方向と一致する上下方向の寸法が前記長透孔よりも小さい中透孔と、前記上下方向の寸法が前記中透孔よりも小さい短透孔とを含み、
   各透孔は、周方向一方へ長透孔、中透孔、小透孔の順で繰返し並んで形成され、
   各透孔の上端部は、上下方向に関して同一の位置まで延びていることを特徴とする弁装置。
2. 弁座体は、
   外表面部が弾性材料から成り、弁座を形成する環状の弁座片と、
   弁座片を保持する保持部材とを有することを特徴とする請求項１に記載の弁装置。
3. 弁座片は、
   弾性材料から成る環状の弁座片本体と、
   剛性を有し、弁座片本体の内部に全周にわたって挿通する状態で設けられる芯材とを有することを特徴とする請求項２に記載の弁装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の弁装置と、
   二次圧力を一定に保持するように弁装置のピストンを駆動する駆動手段とを備えることを特徴とする整圧器。

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