JP6618918B2 - キャップ形状をなす可変チャンバを備えた減圧弁 - Google Patents

Description

本発明は、圧縮ガスの圧力及び／または流量を調整する装置に関する。より詳細には、本発明は、とりわけ産業用及び較正用ガスのためのそのような装置に関する。

公開された先行技術特許文献である国際公開公報第２００４／０５２０７７Ａ２号（特許文献１）には、ガスボンベの中の圧縮ヘリオックス混合ガスを減圧させるための減圧弁が開示されている。該減圧弁は、遮断弁としても機能しかつ、ピストン及びその閉止要素をシートに押し付けるステムによって遮断位置に維持される。この装置の上部に配置された調整つまみによってステムの位置が動かされるので、調整つまみを回すと、ステムがピストンを解放して装置を開放することができる。その後、ガスを流すことができ、ガスの調整は、シートを貫通する開口部を調整する低圧チャンバを形成するピストンによってなされる。調整つまみには、ガスが流れ始めた後の装置の閉止を防止するロック機構が含まれる。減圧弁は、修理などの役務を行う者が再使用のためにリセットすることができる。この減圧弁においては、単一の遮断装置が、遮断弁の機能を果たしかつまた減圧弁が開放されたときの調整の機能も果たす点において興味深い。しかし、装置を作動させるには、減圧弁の上部において複雑かつ場所をとる構成が必要となる。

公開された先行技術特許文献である米国特許第６，０４７，７２７号明細書（特許文献２）には、ガスボンベ用バルブ装置が開示されている。このバルブ装置には減圧弁が設けられており、該減圧弁内のピストン部材を移動させるバネ力を、一般的にはベルビルワッシャという名の複数枚の重ね合わせた皿バネによって付与するように構成されている。一連の第１皿バネに、より大きな径の１対の第２皿バネが連結されている。調整可能なキャップ部材により第２皿バネの圧縮量を変化させることにより、第１皿バネの付勢力を所望の値に設定できる。この教示は、減圧弁に対して調整のための興味深い解決策を提供する。しかしながら、減圧弁を遮断状態に保持するため及びその状態から解放するための解決策を提供してはいない。

国際公開公報第２００４／０５２０７７Ａ２号 米国特許第６，０４７，７２７号明細書（特開平１１−９４１９７）

本発明は、技術的問題の解決のために、遮断位置に保持されかつそこから解放されることができるような、改良された、加圧ガスの圧力及び／または流量を調整する装置を提供する。より具体的には、本発明は、技術的問題の解決のために、そのような調整装置に対してコンパクトさ及び／または製造コストを改良した設計を提供する。

本発明は、加圧ガスの圧力及び／または流量を調整する装置であって、ガス入口、ガス出口及び該出口を入口に接続するガス通路を備えたボディと、通路内におけるシート及び該シートと協働する可動閉止要素を含むガス遮断装置と、遮断装置の下流において、閉止要素を内部に有しかつボディとともに低圧チャンバを画定するピストンとを含み、低圧チャンバ内の圧力がピストンの位置及びシートに対する閉止要素の位置に影響を与えることによってガスの流量及び／または圧力を制御し、ボディが、シート及び入口を含む第１の部分と、ピストンを収容しかつ低圧チャンバを画定する第２の部分とを含み、第２の部分がピストン及び閉止要素をシートに押し付けるような遮断状態にある遮断位置と、ピストンが変位することによりガスの流量及び／または圧力を制御し得る開位置との間において、第２の部分が第１の部分に対して相対的に変位可能であるような装置に関する。

本発明の或る好適実施形態によれば、ボディの第２の部分は出口を含む。あるいは、出口を第１の部分に設けることもできる。

本発明の或る好適実施形態によれば、ボディの第２の部分は、第１の部分に摺動自在に嵌合する１つの開口端を備えた略円筒形状を有する。

本発明の或る好適実施形態によれば、ボディの第２の部分は、出口を含む反対端を含む。

本発明の或る好適実施形態によれば、低圧チャンバは、第２の部分が遮断位置をとるときにボディの第２の部分とピストンの間において圧縮状態にあるように構成された弾性ユニットを収容している。

本発明の或る好適実施形態によれば、弾性ユニットは、第２の部分が開位置をとるときに圧縮から解放される。

本発明の或る好適実施形態によれば、弾性ユニットは１つまたは幾つかのベルビルワッシャを含む。

本発明の或る好適実施形態によれば、ボディの第２の部分は、該部分が遮断位置に変位したときにピストンに当接するように構成されたストッパ面を含み、圧縮された弾性ユニットは、閉止要素及びシートの接触面の表面粗さ（凹凸）を相殺する働きをする。

本発明の或る好適実施形態によれば、装置は、遮断装置を開放するのに資する弾性力をピストンに加えるために、ボディの第１の部分とピストンとの間に配置された弾性要素、好適にはバネを含む。

本発明の或る好適実施形態によれば、低圧チャンバは、ピストンの、弾性要素を受容する面とは反対の面によって画定されている。

本発明の或る好適実施形態によれば、ピストンは、ボディの第１の部分のボア内に摺動自在に受容されている突出部分を含み、該突出部分の先端部内に閉止要素を有する。

本発明の或る好適実施形態によれば、突出部分は、低圧チャンバとボディの第１の部分におけるボアによって画定されたキャビティとを相互に接続する中間通路を含む。

本発明の或る好適実施形態によれば、ボディの第２の部分は、第１の部分の周囲に摺動自在に嵌合する開口端と、第１の部分と協働しかつ第１の部分に対する第２の部分の変位を制限するように構成されたインタロック要素とを含む。

本発明の或る好適実施形態によれば、インタロック要素は、装置の長手方向軸を横切る方向に、好適には該長手方向軸に垂直に延在するピン、好適にはねじを含む。

本発明の或る好適実施形態によれば、ボディの第１の部分は、外側面に、第２の部分のピンまたはねじを受容するキャビティを含む。

本発明の或る好適実施形態によれば、ボディの第１の部分のキャビティは、第２の部分の相対的な回転を可能にするように構成されており、各々が、ピンまたはねじのうちの一方との接触面と、当該ピンまたはねじを解放するための空間とを含む。

本発明の或る好適実施形態によれば、装置は、ボディの第２の部分を遮断位置に保持するための１つまたは幾つかの保持要素を含み、該保持要素は、好適には装置の長手方向軸を横切る方向に第２の部分を回転させかつ／または牽引する手動操作によって解除可能であるように構成されている。

本発明の或る好適実施形態によれば、ボディの第２の部分は、第１の部分に対して相対的に、並進運動、好適には回転運動するように構成されている。

本発明はまた、ガスボンベ用のバルブであって、ガスボンベのネック部に係合させるための雄ねじを備えたバルブボディと、ガスボンベ内のガスの圧力を低下させる装置とを含み、該装置が本発明に従うものであるようなバルブに関する。

本発明は、遮断弁としても機能することができる、加圧ガスの圧力及び／または流量を調整する装置のための、シンプルかつコンパクトな構造を提供する点において特に興味深い。

加圧ガスの圧力を低下させる装置の断面図であり、該装置は本発明に従うものであり、かつ遮断状態にある。 図１の装置の断面図であるが、該装置は開状態にある。

図１及び図２は、ガスの圧力を低下させる装置の断面図である。図１は遮断状態、図２は開状態における装置をそれぞれ示している。

図１に見られるように、ガスの圧力を低下させる装置２は、第１の部分４^１及び第２の部分４^２でできているボディ４を含む。第１の部分４^１は、ガス入口６及びガス用の通路１０を含む。第２の部分４^２は、略キャップまたはフード形状をなし、第１の部分４^１に嵌合する。第２の部分４^２は、その上端において出口８を含むことができる。バルブボディ４の第２の部分４^２は、実質的に平坦な部分１２^１及び突出部分１２^２からなるピストン１２を収容している。平坦部分１２^１は、好適には円形であり、好適にはその外面に設けられた凹部に収容されたガスケット１６を含む。この外面及びガスケット１６は、ボディ４の第２の部分４^２の内面１８に摺動自在に受容されている。ボディの第１の部分４^１とピストン１２の平坦部分１２^１との間には、渦巻バネ１４が配置されている。突出部分１２^２は、その先端部内に、ガス通路１０においてシート２２と協働するように構成された閉止要素２４を有する。シート２２及び閉止要素２４は、ガス通路１０を遮断し得る遮断装置を形成する。突出部分１２^２は、ボディ４の第１の部分４^１に形成されたボア２０内に摺動的にかつ気密に受容されている。突出部分１２^２はまた、ボア２０のキャビティと低圧チャンバ２８とを相互に接続する中間通路２６を含む。

低圧チャンバ２８は、ピストン１２の、バネ１４を受容する面とは反対の面と、第２の部分４^２の内面１８とによって画定される。本実施形態において、低圧チャンバ２８には、一般的にはベルビルワッシャという名の２つの皿バネ３０からなる弾性ユニットが収容されている。これら２つのワッシャは、Ｖ字形の断面を有するように互いに正反対の形状を呈している。

ボディ４の第２の部分４^２は、略円筒形であり、第１の部分４^１の周囲に嵌合する自由端を含む。それゆえにこの自由端はスカート形状をなしており、かつ減圧装置２の長手方向軸に対して垂直に延在するねじ３２を含む。これらのねじは各々、第１の部分４^１に対する第２の部分４^２のストロークに対応するねじの長手方向の変位に十分な空間を提供するキャビティ３４内に突出している。

図１は、遮断状態にある装置２を示しており、すなわちこのときガス通路１０は遮断されている。実際に、遮断状態では、ボディ４の第２の部分４^２は、第１の部分４^１に対する相対位置であって、第２の部分４^２がピストン１２を第１の部分４^１に向けて推し進める位置、より具体的には、閉止要素２４がシート２２に押し付けられる位置にある。この推し進める力（押し付ける力）は、最初に、低圧チャンバ２８内の、第２の部分４^２のストッパ面３６によって加えられる。この面は、実際に、装置２を閉状態に至らせるために第２の部分４^２を第１の部分４^１に向けて変位させたときに最初にピストン１２の対応する面に当接する。この推進力は、並行して、圧縮状態にある弾性ユニット３０によっても加えられる。しばらくして、閉止要素２４及びシート２２のうちの少なくとも一方の接触面が、表面粗さのせいで僅かに変形し得る。ストッパ面３６とピストン１２との接触が失われる可能性があるにもかかわらず、弾性ユニット３０は、必要な推進力を加えることによって、そのような表面粗さを相殺することを可能にする。ストッパ面３６は、装置２がその遮断状態において十分であるような幾何学的な安全手段を提供する点において興味深い。実際に、何らかの理由でピストンがブロックした場合、ストッパ面３６とピストンとの接触が、ボディの第２の部分４^２を遮断位置に至らせることを妨げることになる。したがって、このことは、装置２を遮断状態に至らせようと試みるオペレータに明確なフィードバックを与えることになる。

弾性ユニット３０の特性は、当然のことながら、必要な気密性を維持するように選択されることになり、これらの特性は、入口における一連の圧力、シート２２の通路の断面積、バネ１４、閉止要素２４の材料などによって決まる。

図２は、開状態、すなわち圧力低下状態にある図１の装置を示している。実際に、図２では、ボディ４の第２の部分４^２は第１の部分４^１から遠ざかっている。低圧チャンバ２８においては、弾性ユニット３０は既に解放されており、もはや第２の部分４^２に接触していない。ピストン１２は、したがって、低圧チャンバ２８を利用して圧力を調整することができる。実際には、入口６から流入するガスは、遮断装置２２／２４を通過するときに層流化され、この層流化は、閉止要素２４とシート２２の相対位置に依存する。したがって、ボア２０のキャビティ内のガスの圧力は、入口圧力に比べて低下しており、一般的には低圧と称される。中間通路２６のおかげで、ボア２０のキャビティ内の圧力は低圧チャンバ２８内の圧力と実質的に同じである。出口８におけるガスの消費量にもよるが、圧力の低下すなわち減少を相殺するために、低圧チャンバ内の圧力が閉止要素２４の位置に影響することになる。この調整原理それ自体は当業者に公知であり、さらに詳しく説明しなくてもよいであろう。

同様に図２に見られるように、ボディ４の第２の部分４^２を保持するねじ３２が、キャビティ３４内のより低い位置からより高い位置へ移動している。より正確には、ねじ３２はキャビティ３４の上面に当接しており、低圧チャンバ２８内のガスの圧力の結果として生じる力によって第２の部分４^２がこの上方位置に維持される。第２の部分を当該位置に維持するために、特定の機械的付加的手段を設けることができる。

ボディの第２の部分４^２は、第１の部分に対して相対的に、装置２の長手方向軸に沿って並進運動することができ、任意で回転運動も可能である。実際に、ねじ３２（または任意の種類のピンまたは突出要素）の並進運動及び回転運動に必要な空間を提供するように、キャビティ３４を設計することができる。例えば、キャビティは、第２の部分を遮断状態に保持するための静止面と、第２の部分を解放するための第一に回転運動、第二に並進運動を可能にするためのスロットとを含むことができる。第２の部分の回転によって遮断状態に戻すための傾斜部を見込むこともできる。

Claims (19)

1. 加圧ガスの圧力及び／または流量を調整する装置（２）であって、
   ガス入口（６）、ガス出口（８）及び該出口を前記入口に接続するガス通路（１０，２６）を備えたボディ（４）と、
   前記通路（１０）内におけるシート（２２）及び該シートと協働する可動閉止要素（２４）を含むガス遮断装置と、
   前記遮断装置（２２，２４）の下流において、前記閉止要素（２４）を内部に有しかつ前記ボディ（４）とともに低圧チャンバ（２８）を画定するピストン（１２）とを含み、
   前記チャンバ（２８）内の圧力が前記ピストン（１２）の位置及び前記シート（２２）に対する前記閉止要素（２４）の位置に影響を与えることによってガスの流量及び／または圧力を制御し、
   前記ボディ（４）が、
   前記シート（２２）及び前記入口（６）を含む第１の部分（４^１）と、
   前記ピストン（１２）を収容しかつ前記低圧チャンバを画定する第２の部分（４^２）とを含み、
   前記第２の部分（４^２）が前記ピストン（１２）及び前記閉止要素（２４）を前記シート（２２）に押し付けるような遮断状態にある遮断位置と、前記ピストン（１２）が変位することによりガスの流量及び／または圧力を制御し得る開位置との間において、前記第２の部分（４^２）が前記第１の部分（４^１）に対して相対的に変位可能であることを特徴とする装置（２）。
2. 前記ボディの前記第２の部分（４^２）が、前記出口（８）を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置（２）。
3. 前記ボディ（４）の前記第２の部分（４^２）が、前記第１の部分（４^１）に摺動自在に嵌合する１つの開口端を備えた略円筒形状を有することを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の装置（２）。
4. 前記ボディ（４）の前記第２の部分（４^２）が、前記出口（８）を含む反対端を含むことを特徴とする請求項３に記載の装置（２）。
5. 前記低圧チャンバ（２８）が、前記第２の部分（４^２）が前記遮断位置をとるときに前記ボディ（４）の前記第２の部分（４^２）と前記ピストン（１２）の間において圧縮状態にあるように構成された弾性ユニット（３０）を収容していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の装置（２）。
6. 前記弾性ユニット（３０）が、前記第２の部分（４^２）が前記開位置をとるときに圧縮から解放されるように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の装置（２）。
7. 前記弾性ユニットが、１つまたは幾つかのベルビルワッシャ（３０）を含むことを特徴とする請求項５または６のいずれか１項に記載の装置（２）。
8. 前記ボディ（４）の前記第２の部分（４^２）が、該部分（４^２）が前記遮断位置に変位したときに前記ピストン（１２）に当接するように構成されたストッパ面（３６）を含み、前記圧縮された弾性ユニット（３０）が、前記閉止要素（２４）及び／または前記シート（２２）の接触面の表面粗さを相殺する働きをするように構成されていることを特徴とする請求項５ないし７のいずれか１項に記載の装置（２）。
9. 前記遮断装置（２２，２４）を開放するのに資する弾性力を前記ピストン（１２）に加えるために、前記ボディ（４）の前記第１の部分（４^１）と前記ピストン（１２）との間に配置された弾性要素（１４）、好適にはバネを含むことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の装置（２）。
10. 前記低圧チャンバ（２８）が、前記ピストン（１２）の、前記弾性要素（１４）を受容する面とは反対の面によって画定されていることを特徴とする請求項９に記載の装置（２）。
11. 前記ピストン（１２）が、前記ボディ（４）の前記第１の部分（４^１）のボア（２０）内に摺動自在に受容されている突出部分（１２^２）を含み、該突出部分（１２^２）の先端部内に前記閉止要素（２４）を有することを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の装置（２）。
12. 前記ピストン（１２）の前記突出部分（１２^２）が、前記低圧チャンバ（２８）と前記ボディ（４）の前記第１の部分（４^１）における前記ボア（２０）によって画定されたキャビティとを相互に接続する中間通路（２６）を含むことを特徴とする請求項１１に記載の装置（２）。
13. 前記ボディ（４）の前記第２の部分（４^２）が、
    前記第１の部分（４^１）の周囲に摺動自在に嵌合する開口端と、
    前記第１の部分（４^１）と協働しかつ前記第１の部分に対する前記第２の部分の変位を制限するように構成されたインタロック要素（３２）とを含むことを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の装置（２）。
14. 前記インタロック要素が、当該装置の長手方向軸を横切る方向に、好適には該長手方向軸に垂直に延在するピン、好適にはねじ（３２）を含むことを特徴とする請求項１３に記載の装置（２）。
15. 前記ボディ（４）の前記第１の部分（４^１）が、外側面に、前記第２の部分（４^２）の前記ピンまたはねじ（３２）を受容するキャビティ（３４）を含むことを特徴とする請求項１４に記載の装置（２）。
16. 前記ボディ（４）の前記第１の部分（４^１）の前記キャビティ（３４）が、前記第２の部分（４^２）の相対的な回転を可能にするように構成されており、各々が、前記ピンまたはねじ（３２）のうちの一方との接触面と、前記ピンまたはねじを解放するための空間とを含むことを特徴とする請求項１５に記載の装置（２）。
17. 前記ボディ（４）の前記第２の部分（４^２）を前記遮断位置に保持するための１つまたは幾つかの保持要素（３２）を含み、該保持要素（３２）が、好適には当該装置の長手方向軸を横切る方向に前記第２の部分（４^２）を回転させかつ／または牽引する手動操作によって解除可能であるように構成されていることを特徴とする請求項１ないし１６のいずれか１項に記載の装置（２）。
18. 前記ボディ（４）の前記第２の部分（４^２）が、前記第１の部分（４^１）に対して相対的に、並進運動、好適には回転運動するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし１７のいずれか１項に記載の装置（２）。
19. ガスボンベ用のバルブであって、
    ガスボンベのネック部に係合させるための雄ねじを備えたバルブボディと、
    前記ガスボンベ内のガスの圧力を低下させる装置とを含み、
    前記装置が、請求項１ないし１８のいずれか１項に記載の装置（２）であることを特徴とするバルブ。

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