JP7152999B2 - ガス放出防止器及びそれを備えた圧力調整器 - Google Patents

Description

本発明は、ガス放出防止器及びそれを備えた圧力調整器に関する。

液化ガス等を貯蔵するタンクからガスを供給する場合、タンクから取り出されたガスは、圧力調整器により所定の圧力まで減圧され、下流側へと供給される。
ガスを移送する配管の不測の事故等により、過剰にガスが放出された際に、ガスの流出を遮断するため、圧力調整器にはガス放出防止器が設置されている。
ガス放出防止器は、スプリングで付勢された遮断弁を備えており、ガス放出防止器の上流側と下流側の間で、スプリングによって定められた設定圧以上の差圧が生じると、スプリングの付勢力に抗して遮断弁が閉弁し、ガスの流出を防止する。

特開２０１９－１９９４２号公報 特開２００１－３３６６５４号公報 特開平３－２９１７０７号公報 特開２００１－１０８１９７号公報

ガス放出防止器は、ガス供給系統の安全が確認された場合、ガスの供給を復帰させるため、通常はリセット機構を備えている。
ガスの遮断機構が動作すると、遮断弁が弁座と密着してしまうため、リセット機構は、遮断弁を弁座から押し戻すためのリセット棒を備えている。
ガス供給系の安全を確認後、作業者がリセット棒を操作することにより、遮断弁を弁座から離し、ガスの供給を復帰させる。

しかし、例えば液化ガスが遮断弁の上流側で再液化した場合、非常に大きな圧力が遮断弁に加えられることがある。
このような場合、作業者がリセット棒の操作により、遮断弁を弁座から押し戻すことは困難である。

また、バイパス方式で、上流と下流の圧力差を無くす方式のリセット機構もあるが、上記のように高い圧力が印加された場合、遮断弁のＯリングが大きく変形して弁座と嵌合し、遮断弁のスプリングの付勢力により復帰させることは困難となる。
また、復帰のためスプリングの付勢力を強くすると、ガスを遮断するために必要な圧力も高くなり、定められた過剰流量でガスを遮断することができなくなる。

上記課題を鑑み、本発明は、ガス放出防止器の上流と下流との間に高い圧力差が生じ、ガス放出防止器が作動した場合においても、簡単な操作によりガスの供給をより確実に復帰させることが可能なガス放出防止器及びそれを備えた圧力調整器を提供することを目的とする。

本発明に係るガス放出防止器は、
第１の内部流路と、第２の内部流路と、弁座部と、遮断部と、復帰棒と、バイパス流路と、空洞部とを備え、
前記弁座部は、前記第１の内部流路と前記第２の内部流路との間に設置され、
前記バイパス流路は、前記第１の内部流路及び前記空洞部に連通し、
前記第２の内部流路と前記空洞部との間には、封止部材が設けられ、
前記遮断部は、弁体部及び当接部を有し、第１の支持部材により摺動可能に支持され、
前記復帰棒は、閉鎖部と流通部と押圧部とを有し、
前記閉鎖部が前記封止部材に接する第１の配置と、前記流通部が前記封止部材に対向する第２の配置との間で摺動可能に、第２の支持部材により支持され、
前記第２の配置において、前記押圧部と前記当接部とが接し、前記流通部と前記封止部材の間には、前記空洞部と前記第２の内部流路とを連通する流路となる空隙が設けられることを特徴とする。

このようなガス放出防止器とすることで、流体から遮断部に高い圧力が印加され、ガス放出防止器が作動し、流体が遮断された状態においても、復帰棒を摺動させることのみにより、遮断部に印加された圧力を解放するとともに、遮断部を押圧し、遮断部により閉鎖された流路を、開放することができる。従って、簡単な操作により、復帰させることができるガス放出防止器を提供することができる。
また、流体を遮断する応答性能と復帰の容易性との両立も可能となる。

また、本発明に係るガス放出防止器は、
前記閉鎖部及び前記流通部の断面が円形であり、前記閉鎖部の断面の直径は、前記流通部の断面の直径より大きいことを特徴とする。

このような構成とすることにより、閉鎖部及び流通部の加工が容易となり、復帰棒の製造を容易にする。

また、本発明に係るガス放出防止器は、
前記弁体部は、弁先端部を有し、
前記遮断部は、前記弁体部が前記弁座部から離隔した配置と、前記弁体部の前記弁先端部が前記弁座部と接触した配置との間を摺動することを特徴とする。

このような構成とすることにより、作業者が簡単な操作によりガス放出防止器を復帰させることができる。

本発明に係る圧力調整器は、前記ガス放出防止器を備えたことを特徴とする。

このような圧力調整器とすることにより、圧力調整器の下流側でガスの過剰流が生じた場合の安全性を確保することができるとともに、復帰作業も容易となる。

本発明によれば、簡単な操作によりガスの供給を復帰させることが可能なガス放出防止器及びそれを備えた圧力調整器を提供することができる。

本発明の１実施形態によるガス放出防止器の主要構成を示す断面図。 ガス放出防止器のリセット機構の動作を説明する断面図。 ガス放出防止器を備えた流体供給装置の断面図。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は、いずれも本発明の要旨の認定において限定的な解釈を与えるものではない。また、同一又は同種の部材については同じ参照符号を付して、説明を省略することがある。

図１は、本発明の実施形態１によるガス放出防止器１の主要部を示す断面図である。
本体部２には、流体（ガス）の流入口３と流出口４とを備え、流体が流入口３側（上流側）から流出口４側（下流側）へと流れる構成である。
遮断部５は、弁体部６において第１の封止部材７（例えばＯリング等のゴム製の封止部材）を有し、さらに側壁面がテーパー形状の弁先端部８を備えている。

遮断部５は、長手方向（図中上下方向）に第１の可動軸９を有し、シャフト部１０において、第１の支持部材１１により、第１の可動軸９に沿って、図中上下方向に摺動可能に支持されている。
第１の支持部材１１は、流体を流すための流路１２を備えており、流体は第１の支持部材１１を介して、上流側から下流側へと流れることが可能である。

遮断部５が、下方、即ち下流側方向に移動すると、弁体部６の第１の封止部材７が、本体部２の弁座部１３に接触することで、弁体部６の上流側から下流側への流体の流れを阻止することができる。
なお、第１の封止部材７が弁座部１３に接触可能なように、弁体部６の弁先端部８の側壁面と弁座部１３の側壁面とはテーパー形状を有してもよく、これらの側壁面は同一のテーパー角であってもよい。ただし、弁先端部８と弁座部１３の形状を限定するものではない。

遮断部５は、第１のスプリング１４により付勢力が加えられている。具体的には、第１のスプリング１４の一端部は、遮断部５の突起部５１に支持され、他端部は第１の支持部材１１に支持されており、遮断部５は、第１の可動軸９に沿って、上流側方向に付勢されている。
従って、通常の使用状態では、図１に示すように第１のスプリング１４の付勢力により、遮断部５の弁体部６、弁座部１３から離隔した状態を維持する。

従って、遮断部５は、弁体部６が弁座部１３に接触した遮断状態の配置と、弁体部６が弁座部１３から離隔した流通状態の配置との間を摺動する。

通常状態では、本体部２の流入口３から流入した流体は、第１の支持部材１１の流路１２を通過し、本体部２の第１の内部流路１５に流入し、遮断部５の弁体部６と弁座部１３とに挟まれた空隙を通過し、本体部２の第２の内部流路１６に流入し、流出口４から下流側に流れる。

例えば、不測の事故等により、下流側に過剰に流体が流出した場合、弁体部６の受圧部６１に圧力が加えられる。受圧部６１に加えられた圧力が、第１のスプリング１４の弾性力で定まる所定の圧力以上になると、遮断部５は、第１のスプリング１４の付勢力に抗して、第１の可動軸９に沿って下流側方向に移動し、上記のように第１の封止部材７と弁座部１３とが接触する。弁座部１３は、第１の内部流路１５と第２の内部流路１６との間に配置されており、第１の封止部材７と弁座部１３とによる封止効果により、第１の内部流路１５と第２の内部流路１６間の流体の流れが遮断されることになる。

一旦、流体の流れが遮断されると、第１の内部流路１５と第２の内部流路１６との間の圧力差によって、第１の封止部材７と弁座部１３とは接触した状態が維持される。
そのため、流体の流れを再開するためには、遮断部５を上流側に移動させ、第１の封止部材７と弁座部１３とを離隔させる必要がある。
そのため、ガス放出防止器１は、以下に述べるようなリセット機構（復帰装置）を有している。
遮断部５は、遮断された流路を復帰させるリセット機構からの外力を受けるための当接部１７（接触子）を、弁体部６のさらに先端部（下流側部）に備えている。当接部１７は、図１に示すように、その側壁の断面はテーパー形状である。
以下、リセット機構の構成について説明する。

（リセット機構）
リセット機構は、遮断部５の当接部１７を押圧するための復帰棒１８を有している。さらに、復帰棒１８は、第２の支持部材１９によって摺動可能に支持されている。第２の支持部材１９は、本体部２に嵌合わされ、ネジ等により固定されている。その結果、復帰棒１８は、作業者によって、第２の可動軸２０方向（図１中左右方向）に手動で移動することができる。
なお、第２の可動軸２０方向と第１の可動軸９方向とは、好適には直交するが、これに限定するものではない。

復帰棒１８と第２の支持部材１９との間には、第２の封止部材２１（例えばＯリング等のゴム製の封止部材）が設けられており本体部２の内部の気密性を確保している。
復帰棒１８の先端には、第２の可動軸２０に沿って、第１の突出部２２及び第２の突出部２３が設けられている。第１の突出部２２の先端には押圧部２４（カム部）が設けられている。押圧部２４の側壁の断面はテーパー形状であり、当接部１７と当接可能なように、第２の内部流路１６内に位置している。

第２の支持部材１９と復帰棒１８との間には空洞部２５が設けられている。空洞部２５内部には、第２のスプリング２６が収容されている。

第２のスプリング２６の一端は復帰棒１８のフランジ８１に支持され、第２のスプリング２６の他端はストッパー２７に支持されている。ただし、ストッパー２７には、復帰棒１８の先端の第１の突出部２２が第２の内部流路１６内に突出するように開口部が設けられている。
復帰棒１８は、第２のスプリング２６によって、第２の可動軸２０に沿って、遮断部５から離隔する方向に付勢されている。復帰棒１８のフランジ８１が第２の支持部材１９の当接部３２に当接するため、復帰棒１８は第２の支持部材１９から抜け出ることはない。
また、支持部材１９がストッパー２７を本体部２に押しつけ、第３の封止部材２８をストッパー２７と本体部２との間に固定することができる

本体部２の第１の突出部２２に対向する側には、第３の封止部材２８が設けられている。復帰棒１８のフランジ８１が第２の支持部材１９の当接部３２に接している状態（通常状態）では、第３の封止部材２８は第１の突出部２２に、気密に接触する。その結果、第３の封止部材２８によって空洞部２５と第２の内部流路１６との間の流体の流れが遮断される。
以下、第１の突出部２２が第３の封止部材２８に対向し、接触している配置を、第１の配置と称する。

復帰棒１８は、第２の可動軸２０に沿って第２の内部流路１６側に移動し、その結果第２の突出部２３を第３の封止部材２８と対向させることができる。第２の突出部２３の表面と第３の封止部材２８とは、少なくとも一部において離隔する。そのため、第２の突出部２３の表面と第３の封止部材２８との間には間隙が存在し、流体の流路を構成する。その結果、空洞部２５から第２の内部流路１６への流体の流入を可能にする。
以下、第２の突出部２３が第３の封止部材２８と対向している配置を、第２の配置と称する。

例えば、復帰棒１８、特に第２の突出部２３及び第１の突出部２２を円柱形状とし、第２の突出部２３の断面の直径を第１の突出部２２の断面の直径より小さくすることで、第２の突出部２３の表面と第３の封止部材２８との間に間隙を設けることができる。この場合、円柱状材料から容易に復帰棒１８を製造することができる。
また、第２の突出部２３及び第１の突出部２２を同一径の円柱とし、第２の突出部２３の表面のみに溝部を設けてもよい。この場合、少なくとも溝部においては第３の封止部材２８との間に間隙が生じるため、流体の流路となる。

復帰棒１８が第２の可動軸２０に沿って第２の内部流路１６側に移動し、少なくとも復帰棒１８の押圧部２４が遮断部５の当接部１７に当接した位置においては、第２の突出部２３が第３の封止部材２８と対向するように構成されている。すなわち、復帰棒１８を図中左から右に移動させ、復帰棒１８の押圧部２４が遮断部５の当接部１７に当接する時点またはそれ以前に第２の突出部２３が第３の封止部材２８と対向するように構成されている。このような構成は、第２の突出部２３及び第１の突出部２２の第２の可動軸２０方向の長さを調整することによって実現できる。

このように、復帰棒１８自体が、空洞部２５から第２の内部流路１６への流体回路の開閉弁（スイッチ）として機能し、第２の突出部２３は流体の流通部として機能し、第１の突出部２２は流体の閉鎖部として機能する。
復帰棒１８は第２の可動軸２０方向に移動することで、第１の配置と第２の配置との間で往復移動でき、第１の配置である閉弁（オフ）状態と第２の配置である開弁（オン）状態を選択することができる。

復帰棒１８は、第２の支持部材１９の外部に展開されている操作部２９を備えている。操作部２９は、誤操作や異物の侵入を防止するため、キャップ３０によって覆われている。
作業者が、キャップ３０を取り外し、操作部２９を手動により押圧することで、復帰棒１８は、第２の可動軸２０に沿って、容易に移動させることができる。

なお、復帰棒１８と第２の支持部材１９との間にネジを構成し、操作部２９を回すことで、復帰棒１８を第２の可動軸２０に沿って移動させるよう構成してもよい。この場合、（限定するものではないが、）例えば、第２の封止部材２１より外側（空洞部２５と反対側）に第２の支持部材１９を拡張し、ネジを好適に形成することができる。

さらにリセット機構には、本体部２及び第２の支持部材１９を貫通し、第１の内部流路１５と空洞部２５とを連通させるバイパス流路３１が設けられている。そのため、第１の内部流路１５と空洞部２５との圧力を同一に保つことができる。

以上のように、リセット機構は、遮断部を押圧する復帰棒１８と、復帰棒１８を摺動可能に支持し、内部に空洞部２５を有する第２の支持部材１９と、空洞部２５と第１の内部流路１５とを連通させるバイパス流路３１とを備え、復帰棒１８は、空洞部２５から第２の内部流路１６への流体の流入又は遮断を制御する流体回路のスイッチを構成する流通部（第２の突出部２３）及び閉鎖部（第１の突出部２２）を備えている。

（リセット機構の動作原理）
以下、例えばガス放出防止器１の下流側への流体の過剰流出によって遮断部５が作動し、流体の流れが遮断された状態から復帰するための、リセット機構の動作について説明する。

図２は、遮断部５が動作し流体の流れが遮断された状態から、復帰棒１８を押し、ガスの流れを復帰させようとしている際のガス放出防止器１を示す断面の拡大図である。
遮断部５が下流側に移動し、第１の封止部材７が弁座部１３に接し、流体の第１の内部流路１５から第２の内部流路１６への流入が遮断されている。
特に、流体として液化ガスを用いている場合には、第１の内部流路１５において流体が再液化することがある。再液化した流体が、気化すると第１の内部流路１５が、さらに高圧状態となる。

流体の流れを復帰するためには、作業者が、キャップ３０を取り外し、操作部２９を手動により押圧する。それにより、復帰棒１８を第２の可動軸２０に沿って、遮断部５方向に移動し、復帰棒１８の押圧部２４が、遮断部５の当接部１７に接触する。さらに復帰棒１８を第２の可動軸２０に沿って（図中白抜き矢印Ｘ方向）押圧することにより、復帰棒１８の押圧部２４が遮断部５を押し上げる方向（図中白抜き矢印Ｙ方向）に力を加える。

遮断部５を押し上げる力が、第１の内部流路１５と第２の内部流路１６との圧力差より大きければ、弁体部６を弁座部１３から離隔させることができる。
しかし、第１の内部流路１５と第２の内部流路１６との圧力差が大きい場合、手動により遮断部５を押し上げることは困難となる。

本ガス放出防止器１においては、図２に示すように、復帰棒１８の押圧部２４が、遮断部５の当接部１７に接触すると、第１の突出部２２は、第３の封止部材２８を通過し、第２の突出部２３が第３の封止部材２８に対向するように構成されている。（第２の配置状態）そのため、第３の封止部材２８と第２の突出部２３との間に空隙が生じ、空洞部２５と第２の内部流路１６とを連通する流路を形成する。
その結果、図２の黒線矢印に示すように、流体は、第１の内部流路１５から、バイパス流路３１、空洞部２５及び第３の封止部材２８と第２の突出部２３と間隙を経由して、第２の内部流路１６へと流れることになる。

流体が第１の内部流路１５から第２の内部流路１６へと流れることにより、第１の内部流路１５及び第２の内部流路１６の内部圧力は等しくなり、遮断部５を下流側へと押さえこむ圧力差が解消される。そのため、復帰棒１８により遮断部５を押し上げるために必要な力が低減する。

ただし、上述のように、非常に高い圧力差によって、弁体部６の側壁面と弁座部１３の側壁面とが接触し、金属面同士が嵌合すると、スプリング１４の付勢力のみにより弁体部６と弁座部１３とを離隔させることは困難になることがある。

そのため、さらに復帰棒１８を第２の可動軸２０に沿って第２の内部流路１６へと押し込むことにより、押圧部２４が当接部１７のテーパーを有する側壁面を押圧する。当接部１７を押圧されることにより、遮断部５は上流側方向に力が加えられ、弁体部６の弁先端部８の側壁面と弁座部１３の側壁面とが離隔する。
その後、遮断部５は、スプリング１４の付勢力により上流側に移動し、第１の封止部材７と弁座部１３とが離隔して流路が形成され、ガス放出防止器１が復帰する。

上記のように、流体回路の開閉器としての機能を有する復帰棒１８を操作するだけで、遮断部５の上流側と下流側の圧力を均一化するとともに、遮断部５を上流側に機械的に押し上げることができる。そのため、作業者が簡単な操作により、ガス放出防止器１の復帰を行うことができる。
さらに、復帰棒１８自体が、流体の経路を構成するため、流体をバイパスするための機構を別途必要とせず、装置の簡素化ができる。
さらに、第１の内部流路１５と第２の内部流路１６の圧力の均等化のタイミングと、遮断部５を復帰棒１８に押し上げるタイミングとが、単独の復帰棒１８により機械的に決定できる。そのため、遮断部５を復帰棒１８に押し上げるタイミングと同時又はそれ以前に圧力の均等化を確実に実行することができる。

なお、本ガス放出防止器１は、液化石油ガスのように、ガス放出防止器１の高圧側（上流側）でガスが再液化し易いガスに対して好適に使用できるが、その他の流体（ガス）にも使用できることは言うまでもない。

図３は、ガス放出防止器１を備えた流体供給装置の断面図である。
例えば液化ガスのタンク等の流体供給部に配管を介して、流体の流れる方向に、一次圧力調整器４１、ガス放出防止器１及び二次圧力調整器４２が順に接続されている。
なお、一次圧力調整器４１及び二次圧力調整器４２は公知の装置を使用することができる。

また、ガス放出防止器１は、図３に示すように、一次圧力調整器４１の流出側に組み込むことも可能である。すなわち、ガス放出防止器１は、２つのリセット機構を併せ持つが、上記のように特別な構成のため、小型化が可能であり、公知の圧力調整器に容易に組み込むことができる。

本発明によれば、ガス放出防止器の上流と下流との間に高い圧力差が生じた場合においても、簡単な操作によりガス放出防止器を復帰させることが可能となる。
特に液化石油ガスのような液化ガスに対しても好適に使用することができ、大型のガスタンクのみならず家庭用のＬＰガスボンベからのガス供給系統に使用でき、産業上の利用可能性が大きい。

１ ガス放出防止器
２ 本体部
３ 流入口
４ 流出口
５ 遮断部
５１ 突起部
６ 弁体部
６１ 受圧部
７ 第１の封止部材
８ 弁先端部
９ 第１の可動軸
１０ シャフト部
１１ 第１の支持部材
１２ 流路
１３ 弁座部
１４ スプリング
１５ 第１の内部流路
１６ 第２の内部流路
１７ 当接部
１８ 復帰棒
８１ フランジ
１９ 第２の支持部材
２０ 第２の可動軸
２１ 第２の封止部材
２２ 第１の突出部
２３ 第２の突出部
２４ 押圧部
２５ 空洞部
２６ 第２のスプリング
２７ ストッパー
２８ 第３の封止部材
２９ 操作部
３０ キャップ
３１ バイパス流路
３２ 当接部
４１ 一次圧力調整器
４２ 二次圧力調整器

Claims (4)

1. 第１の内部流路と、第２の内部流路と、弁座部と、遮断部と、復帰棒と、バイパス流路と、空洞部とを備え、
   前記弁座部は、前記第１の内部流路と前記第２の内部流路との間に設置され、
   前記バイパス流路は、前記第１の内部流路及び前記空洞部に連通し、
   前記第２の内部流路と前記空洞部との間には、封止部材が設けられ、
   前記遮断部は、弁体部及び当接部を有し、第１の支持部材により摺動可能に支持され、
   前記復帰棒は、閉鎖部と流通部と押圧部とを有し、
   前記閉鎖部が前記封止部材に接する第１の配置と、前記流通部が前記封止部材に対向する第２の配置との間で摺動可能に、第２の支持部材により支持され、
   前記第２の配置において、前記押圧部と前記当接部とが接し、前記流通部と前記封止部材の間には、前記空洞部と前記第２の内部流路とを連通する流路となる空隙が設けられる
   ことを特徴とするガス放出防止器。
2. 前記閉鎖部及び前記流通部の断面が円形であり、前記閉鎖部の断面の直径は、前記流通部の断面の直径より大きいことを特徴とする請求項１記載のガス放出防止器。
3. 前記弁体部は、弁先端部を有し、
   前記遮断部は、前記弁体部が前記弁座部から離隔した配置と、前記弁体部の前記弁先端部が前記弁座部と接触した配置との間を摺動することを特徴とする請求項１記載のガス放出防止器。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項記載の前記ガス放出防止器を備えたことを特徴とする圧力調整器。

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