JP5110252B2 - Valve seal structure - Google Patents
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本発明は、バルブの開閉作動に合わせて一対のシール要素が互いに接離する構造のバルブのシール構造に関するものである。本発明のシール構造は例えば、燃料電池用高圧ガスバルブの開閉作動部に用いられる。 The present invention relates to a valve seal structure in which a pair of seal elements come in contact with and separate from each other in accordance with the opening and closing operation of the valve. The seal structure of the present invention is used, for example, in an opening / closing operation part of a high pressure gas valve for a fuel cell.
図4に示す従来のバルブ装置51においてはその閉弁作動時、他方のシール要素であるバルブボディ側の弁座面52に対して、一方のシール要素である弁体側のゴムパッキン53が接離自在に当接するように構成されており、ゴムパッキン53は当接時、所定のつぶし代をもって弁座面52に押し付けられる(尚、図上矢印Aは、弁開時における流体(ガス)の流れ方向を示している)。
In the
しかしながら近年、流体流量制御の高精度化を実現するため、弁開時に弁座面52およびゴムパッキン53間に形成される流路幅Cの寸法を高精度に設定することが求められており、この点、ゴムパッキン53ではその材質上へたりを生じ易いことから、この要求に対して充分に応えることができない。また、ゴムの加工については金属の加工ほどに加工精度が出せないことからも、流路幅Cに誤差が生じ易くなっている。
However, in recent years, in order to achieve high accuracy of fluid flow control, it is required to set the dimension of the flow path width C formed between the
尚、本願出願人は先に、板バネを用いるバルブとして、下記特許文献1または2に掲載されたバルブ構造を提案しているが、これらの先行技術は何れもバルブ本体をバルブハウジングに装着するために板バネを用いるものであって、本発明のように直接のシール要素として板バネ部材を用いるものではない。
Incidentally, the applicant of the present application has previously proposed a valve structure described in
本発明は以上の点に鑑みて、シール要素にゴムパッキンのようなへたりを生じにくく、もって弁開時に形成される流路幅を高精度に設定することが可能なバルブのシール構造を提供することを目的とする。 In view of the above, the present invention provides a valve seal structure that is less likely to sag, such as rubber packing, in a seal element and that can set the flow path width formed when the valve is opened with high accuracy. The purpose is to do.
上記目的を達成するため、本発明のシール構造は、バルブの開閉作動に合わせて一対のシール要素が互いに接離する構造のバルブのシール構造において、他方のシール要素に接離自在に当接する一方のシール要素は、予め平板を立体構造に加工した形状を有して圧縮時にバネ性を発揮可能な板バネ部材よりなり、前記板バネ部材の当接部にはシールゴムが被着されており、前記板バネ部材は、剛板によって環状に成形され、保持部材の端面に設けた環状の装着溝に装着されるものであり、前記板バネ部材は、前記装着溝の底面に配置される固定部と、軸方向の立ち上がり部と、前記当接部とを一体に有して断面略コ字状またはU字状に成形され、前記シールゴムは、前記板バネ部材の当接部の外側端面のみに被着されていることを特徴とする。 To achieve the above object, the seal structure of the present invention is a valve seal structure in which a pair of seal elements come in contact with and separate from each other in accordance with the opening and closing operation of the valve. The sealing element has a shape obtained by processing a flat plate into a three-dimensional structure in advance and is made of a leaf spring member capable of exhibiting spring properties when compressed, and a seal rubber is attached to the contact portion of the leaf spring member, the plate spring member is formed annularly by a hard plate, which is mounted on an annular mounting groove formed in the end surface of the holding member, the plate spring member is fixed portion disposed on the bottom surface of the mounting groove And the axially rising portion and the abutting portion are integrally formed into a substantially U-shaped or U-shaped cross section , and the seal rubber is formed only on the outer end surface of the abutting portion of the leaf spring member. characterized in that it is deposited
上記構成を有する本発明のシール構造のように、他方のシール要素と組み合わされる一方のシール要素として従来のゴムパッキンに代えて、予め平板を立体構造として圧縮時にバネ性を発揮する板バネ部材を使用すると、この板バネ部材が材質上へたりを生じにくく、また加工精度を出し易いものであることから、弁開時における流路幅を高精度に設定することが可能となる。板バネ部材は、圧縮時に弾性変形してバネ性を発揮するよう予め立体構造のものとして製作されており、その構造例としては、一部に弾性リップ片を有する、断面略コ字状またはU字状のものとするのが好適である。 Instead of the conventional rubber packing as one seal element combined with the other seal element as in the seal structure of the present invention having the above configuration, a plate spring member that exhibits a spring property at the time of compression using a flat plate as a three-dimensional structure in advance. When used, the leaf spring member is unlikely to sag on the material, and the processing accuracy can be easily obtained, so that the flow path width when the valve is opened can be set with high accuracy. The leaf spring member is manufactured in advance as a three-dimensional structure so as to exhibit elastic properties by being elastically deformed when compressed, and examples of the structure include a substantially U-shaped cross-section having an elastic lip piece in part or U It is preferable to use a letter shape.
本発明は、以下の効果を奏する。 The present invention has the following effects.
すなわち、本発明のシール構造においては上記したように、他方のシール要素と組み合わされる一方のシール要素として、予め平板を立体構造に加工した形状を有して圧縮時にバネ性を発揮可能な板バネ部材が使用され、この板バネ部材が材質上へたりを生じにくく、また加工精度を出し易いものであることから、弁開時における流路幅を高精度に設定することが可能とされている。したがって本発明所期の目的どおり、シール要素にへたりを生じにくく、もって弁開時に形成される流路幅を高精度に設定可能で、流量制御の高精度化に寄与することができるバルブのシール構造を提供することができる。 That is, as described above, in the seal structure of the present invention, as one seal element combined with the other seal element, a plate spring having a shape in which a flat plate is processed into a three-dimensional structure in advance and exhibiting spring properties when compressed Since a member is used, and this leaf spring member is less likely to be slid on the material and processing accuracy is easily obtained, it is possible to set the flow path width when the valve is opened with high accuracy. . Therefore, according to the intended purpose of the present invention, the seal element is less likely to sag, so that the width of the flow path formed when the valve is opened can be set with high accuracy, and the valve can contribute to high accuracy of flow control. A seal structure can be provided.
また、板バネ部材の当接部の外側端面にワンポイントでシールゴムが被着されているので、弁閉時に微少漏れが発生することはない。また、板バネ部材の当接部に被着されるシールゴムは従来のゴムパッキンと比較して充分に薄いので、そのへたりが問題化することもない。 Further, since the sealing rubber is attached to the outer end face of the contact portion of the leaf spring member at one point, a slight leak does not occur when the valve is closed. Further, since the seal rubber attached to the contact portion of the leaf spring member is sufficiently thin as compared with the conventional rubber packing, the sag does not become a problem.
本発明には、以下の実施形態が含まれる。 The present invention includes the following embodiments.
すなわち、板バネを使用することによって安定したシール反力を出しつつ、ゴムのへたり等による経時変化等の影響をなくす。そして、接触面にゴムを焼き付けることにより微もれを防ぎ、シール性を確保する。 That is, by using a leaf spring, a stable seal reaction force is produced, and the influence of changes over time due to rubber sag or the like is eliminated. Then, the rubber is baked on the contact surface to prevent fine leakage and to ensure sealing performance.
つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第一実施例・・・
図1は、本発明の第一実施例に係るバルブのシール構造を示している。
First embodiment ...
FIG. 1 shows a valve seal structure according to a first embodiment of the present invention .
当該第一実施例に係るシール構造は、バルブの開閉作動に合わせて一対のシール要素が互いに接離するものであって、この一対のシール要素が、金属等の剛性部品よりなるバルブボディ1側の弁座面2と、この弁座面2に接離自在に当接する弁体4側の板バネ部材6との組み合わせにより構成されている。
The seal structure according to the first embodiment is such that a pair of seal elements come in contact with and separate from each other in accordance with the opening / closing operation of the valve, and the pair of seal elements is made of a rigid part such as metal. The
板バネ部材6は、金属板等の剛板によって環状に成形され、保持部材である弁体4の端面に設けた環状の装着溝5に装着され、弁閉時、弁座面2に当接してバルブボディ1側の弁孔3を閉塞するものであって、更に以下のように構成されている。
The leaf spring member 6 is formed in an annular shape by a rigid plate such as a metal plate, and is attached to an
すなわち、この板バネ部材6は、予め平板(金属平板)を立体構造に加工した形状を有して圧縮時にバネ性を発揮することが可能とされており、具体的には図示するように内径側(低圧側)を開放した断面略コ字状の環状体として成形されており、装着溝5の底面5a側に配置される固定部(固定板部)6aと、軸方向の立ち上がり部(立ち上がり板部)6bと、弁座面2側に配置される当接部(当接板部)6cとを一体に有している。上記コの字はバルブの内径側が開放されているが、これに代えてバルブの外径側(高圧側)が開放されていても良く、すなわち径方向の何れか一方が開放されていれば良い。当接部6cは当該板バネ部材6の弾性リップ片をなすもので、少なくともその先端部位は装着溝5の外部へ突出するよう配置され、その外側端面(図では上面)に環状のシールゴム7aが被着(接着)され、このシールゴム7aが弁座面2に接離自在に密接する構成とされている。
That is, the leaf spring member 6 has a shape obtained by processing a flat plate (metal flat plate) into a three-dimensional structure in advance, and can exhibit a spring property during compression. Specifically, as shown in FIG. It is formed as an annular body having a substantially U-shaped cross section with the side (low pressure side) open, and a fixed portion (fixed plate portion) 6a disposed on the
シールゴム7aは、金属製の板バネ部材6の外面に被着したゴム状弾性体7の一部としてリップ状に設けられている。ゴム状弾性体7にはシールゴム7aのほかに、固定部6aの外側端面(図では下面)に被着されて、固定部6aと装着溝5の底面5aとの間をシールする第二シールゴム7b、および立ち上がり部6bの外周面に被着されて、立ち上がり部6bと装着溝5の側面5bとの間をシールする第三シールゴム7cが一体に設けられている。
The
ゴム状弾性体7を被着した板バネ部材6は、図示するように弁体4に設けた装着溝5に装着される。図は弁開状態を示しており、移送流体である高圧ガスは矢印A方向に流れている。この弁開状態からソレノイドへの励磁等により閉弁作動が開始されて弁体4が弁座面2に近付く方向へストロークすると、板バネ部材6の当接部6cに被着したシールゴム7aが弁座面2に当接し、圧縮され、次いで板バネ部材6にも閉弁力が作用し、板バネ部材6はコの字の開口幅を狭めるよう弾性変形し、その反力によってシールゴム7aを弁座面2に強く押し付け、弁閉状態が実現される。
The leaf spring member 6 to which the rubber-like
金属板により成形された板バネ部材6は、繰り返し弾性変形してもへたりを生じにくいものである。また金属板により成形された板バネ部材6は、その製作時に加工精度を出し易いものである。したがって、弁開時に弁座面2およびシールゴム7a間に形成される流路幅Cを長期間に亙って高精度に設定・維持することが可能とされている。
The leaf spring member 6 formed of a metal plate is unlikely to sag even if it is repeatedly elastically deformed. Further, the plate spring member 6 formed of a metal plate is easy to obtain processing accuracy at the time of production. Therefore, the flow path width C formed between the
また、板バネ部材6の当接部6cにシールゴム7aが被着されてこのシールゴム7aが弁座面2に密接するよう構成されているために、弁閉時にいわゆるメタルタッチは発生せず、よってメタルタッチを原因とする微少漏れが発生するのを防止することが可能とされている。
Further, since the
また、シールゴム7aはゴム材であるのでそのへたりが懸念されるが、充分に薄く設定されているので、そのへたりが問題化することはない。
Further, since the
第二実施例・・・
尚、上記第一実施例では、シールゴム7aをゴム状弾性体7の一部として第二および第三シールゴム7b,7cとともに一体成形したが、これに代えて図2に示すように、板バネ部材6の当接部6cの外側端面にワンポイントで被着するようにしても良い。この場合、板バネ部材6と弁体4との間のシール性が懸念されるときは、両者4,6を溶接部8にて環状に溶接固定する。
Second embodiment ...
In the first embodiment, the
第三実施例・・・
また、溶接に代えて、図3に示すように板バネ部材6の固定部6aの外側端面にワンポイントで第二シールゴム7bを被着することにより両者4,6間をシールすることにしても良い。
Third embodiment ...
Further, instead of welding, as shown in FIG. 3, the
また、板バネ部材6の断面形状は、コ字状に代えて、図2または図3に示すように略U字状であっても良い。図示するUの字はその内径側(低圧側)が開放されているが、これに代えてその外径側(高圧側)が開放されていても良く、すなわち径方向の何れかが開放されていれば良い。 Further, the cross-sectional shape of the leaf spring member 6 may be substantially U-shaped as shown in FIG. 2 or 3 instead of the U-shape. The U-shape shown in the figure is open on the inner diameter side (low pressure side), but instead, the outer diameter side (high pressure side) may be opened, that is, one of the radial directions is opened. Just do it.
1 バルブボディ
2 弁座面
3 弁孔
4 弁体
5 装着溝
5a 底面
5b 側面
6 板バネ部材
6a 固定部
6b 立ち上がり部
6c 当接部
7 ゴム状弾性体
7a,7b,7c シールゴム
8 溶接部
1 valve body
2- valve seat
3 valve holes
4
6
7a, 7b, 7c seal rubber
8 welds
Claims (1)
他方のシール要素に接離自在に当接する一方のシール要素は、予め平板を立体構造に加工した形状を有して圧縮時にバネ性を発揮可能な板バネ部材よりなり、前記板バネ部材の当接部にはシールゴムが被着されており、
前記板バネ部材は、剛板によって環状に成形され、保持部材の端面に設けた環状の装着溝に装着されるものであり、
前記板バネ部材は、前記装着溝の底面に配置される固定部と、軸方向の立ち上がり部と、前記当接部とを一体に有して断面略コ字状またはU字状に成形され、
前記シールゴムは、前記板バネ部材の当接部の外側端面のみに被着されていることを特徴とするバルブのシール構造。 In the valve seal structure in which the pair of seal elements are in contact with each other in accordance with the opening / closing operation of the valve,
One seal element that comes into contact with and separates from the other seal element is a plate spring member that has a shape in which a flat plate has been processed into a three-dimensional structure in advance and can exhibit springiness during compression. Seal rubber is attached to the contact area,
The leaf spring member is formed into an annular shape by a rigid plate, and is attached to an annular attachment groove provided on an end surface of the holding member,
The leaf spring member is integrally formed with a fixed portion disposed on the bottom surface of the mounting groove, an axial rising portion, and the contact portion, and is formed into a substantially U-shaped or U-shaped cross section ,
The valve seal structure according to claim 1, wherein the seal rubber is attached only to an outer end face of the contact portion of the leaf spring member .
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