JPH0675011U - 圧力調整器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 第１段減圧弁と第２段減圧弁とを有する圧力
調整器において、液化ガスをボンベからの供給ガスとす
る場合においても、２次側の圧力の変動を最小限に抑え
る。 【構成】 １次側圧力を中間セット圧力に減圧する第１
段減圧弁と、前記中間セット圧力を０〜１０kgf／cm²の
２次側圧力に減じる第２段減圧弁とを有する圧力調整器
において、前記中間セット圧力を２５〜３５kgf／cm²と
することにより、第１段減圧弁での減圧時の冷却作用に
よる再液化や結晶化を防止し、第２段減圧弁の２次側圧
力の変動を防止する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、高圧ガス容器から供給されるガスの圧力を、必要なガス圧に減圧す るための圧力調整器に係り、特に、ジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）混合ガス、又は、液化ガ スを減圧する際に、液化ガスの再液化等に起因する２次側圧力の変動を防止する 圧力調整器に関する。

【０００２】

【従来の技術】

圧力調整器は、例えば１次側に高圧ガス容器（ボンベ）を装着し、この高圧ガ ス容器中のガスを２次側に取り出す際に所望のガス圧力になるように調整するも のである。圧力調整器は、２次側圧力を一定にする機能を有しているが、ボンベ に充填されたガスのように、圧力調整器の使用中に、例えば、１５０kgf／cm² から１０kgf／cm²程度まで１次側圧力が減少するような場合においては、それに 応じて２次側圧力が変動する性質（元圧変動）を有している。

【０００３】 前記元圧変動を少なくするため、圧力調整器（減圧弁）を２段に連結した圧力 調整器が提案されている。この圧力調整器は、図３に示すように、ハウジング３ ０内に第１段減圧弁Ａ及び第２段減圧弁Ｂを設け、第１段減圧弁Ａの１次圧力室 ３２に連結する流入口３１を形成し、第２段減圧弁Ｂの２次圧力室３６に連結す る流出口３７を形成し、第１段減圧弁Ａの２次圧力室３３と第２段減圧弁Ｂの１ 次圧力室３５を連通路３４により連結して構成される。 各減圧弁は、調整弁４１の先端部が１次圧力室３２（３５）と２次圧力室３３ （３６）を繋ぐ弁孔４２に挿入され、調整弁４１を弁孔４２側に押圧するコイル スプリング４３と、２次圧力室３３（３６）のダイヤフラム４４に連結されると ともに前記調整弁４１の先端棒状部４５に接触可能に配置した調整弁案内４６に 連結される調整スプリング４７と、を具備している。

【０００４】 従って、２次圧力室３３（３６）の圧力によるダイヤフラム４４の移動及び調 整スプリング４７，コイルスプリング４３の押圧力のつり合いにより調整弁４１ が移動し、１次圧力室３２（３５）と２次圧力室３３（３６）を区画する弁座４ ８の弁シート４９に前記調整弁４１の円すい部が接離することにより前記弁孔４ ２を開口又は閉塞して、１次圧力室３２（３５）から２次圧力室３３（３６）へ 流れるガスの流量を制御して２次圧力室３３（３６）の圧力を一定にする。

【０００５】 上記のような構造の圧力調整器によれば、ボンベのガス圧力（１次側圧力）を 第１段減圧弁Ａにおいて中間セット圧力に設定し、この中間圧力を第２段減圧弁 Ｂにより減圧するので、１次側圧力が変動するような場合においても、中間セッ ト圧力の変動範囲を減少させることができ、この中間セット圧力を１次側圧力と する第２段減圧弁の２次側圧力の変動を小さくすることができる。 このような圧力調整器においては、ボンベ中になるべく残ガスを残さないよう にするため、前記中間セット圧を、例えば１０kgf／cm²程度のように低く設定す ることが行なわれていた。また、第１段減圧弁Ａの１次側圧力は高く、第２段減 圧弁Ｂの１次側圧力（中間セット圧力）は低いので、第２段減圧弁Ｂの弁孔４２ の口径を、第１減圧弁Ａの弁孔４２の口径よりを大きくし、流量の少ない場合の 制御をしやすくすることが一般に行なわれていた。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記のような圧力調整器においては、ジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）混合 ガス、又は、塩化水素（ＨＣｌ），アンモニア（ＮＨ₃），笑気ガス（Ｎ₂Ｏ）等 を含む液化ガスをボンベからの供給ガスとする場合に、第２段減圧弁Ｂの２次側 圧力（圧力調整器の２次側圧力）が変動する現象が確認された。すなわち、図４ に示すように、ジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）混合ガス、又は、液化ガスをボンベからの供 給ガスとして、ガス流量が２ｌ／ｍｉｎ、１次側圧力が１００kgf／cm² から７ ０kgf／cm²まで減少する場合の２次側圧力を測定したとき、２次側圧力が設定圧 力である２kgf／cm² 付近で波打つ現象及びハンチングが生じた。

【０００７】 上記現象は、ジボラン混合ガスが減圧される際に圧力調整器のハウジング３０ を冷却し、これにより内部の微量高次ジボランが液化し、液状となった微量高次 ジボランが第１段減圧弁Ａや第２減圧弁Ｂの各調整弁４１の円すい部と弁座４９ 間に付着し、流路を細くする場合があることにより生じるのではないかと考えら れる。 また、使用後の圧力調整器を分解して調査したところ、第１段減圧弁Ａの調整 弁４１の円すい部に、経時変化によると考えられるジボランの分解重合に起因す る高次ボランの結晶が付着していた。 本考案者は、高次ジボランの液化や結晶付着量は、第１段減圧弁Ａにおいて、 減圧する際の圧力変化が大きいことに主な原因があると推察し、本考案に及ぶに 至った。

【０００８】 すなわち、本考案は上記実情に鑑みてなされたもので、第１段減圧弁と第２段 減圧弁とを有する圧力調整器において、液化ガスをボンベからの供給ガスとする 場合においても、２次側の圧力の変動を最小限に抑えることができる圧力調整器 を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため請求項１の圧力調整器は、１次側圧力を中間セット圧 力に減圧する第１段減圧弁と、前記中間セット圧力を０〜１０kgf／cm²の２次側 圧力に減じる第２段減圧弁とを有する圧力調整器において、前記中間セット圧力 を２５〜３５kgf／cm²としたことを特徴としている。

【００１０】 請求項２の圧力調整器は、請求項１の圧力調整器において、第１段減圧弁の弁 孔の口径を、第２段減圧弁の弁孔の口径より大きくしたことを特徴としている。

【００１１】

【作用】

請求項１の圧力調整器によれば、第２段減圧弁の１次側圧力となる中間セット 圧力を２５〜３５kgf／cm²に設定したので、液化ガスを圧力調整器の１次側圧力 とする場合においても、第１段減圧弁での減圧時の冷却作用による再液化や結晶 化を防止することができる。

【００１２】 請求項２の圧力調整器によれば、第１段減圧弁の弁孔の口径を第２段減圧弁の 弁孔の口径より大きくしたので、第１段減圧弁の１次側圧力が中間セット圧力以 下となって第１段減圧弁が減圧作用を行なわない場合において、第１段減圧弁が 流体の抵抗とならないようにすることができる。

【００１３】

【実施例】

以下、図１を参照して本考案の圧力調整器の一実施例について説明する。 圧力調整器は、第１段減圧弁Ａ及び第２段減圧弁Ｂを連結して構成されている 。すなわち第１段減圧弁Ａは、圧力調整器のハウジング１の略中央の側面部に、 ガスボンベよりガスが供給される流入口２が形成され、この流入口２に繋がる１ 次圧力室３ａが形成されている。ハウジング１の一端側にはカバー４が被冠され 、このカバー４内には圧力調整スプリング５がダイヤフラム受け６と端部材７に 挟まれた状態で配置されている。端部材７には、カバー４に螺着され頭部にネジ 孔８を有するロッド９の先端部が当接するようになっている。カバー４の縁部に は、ダイヤフラム受け６及びハウジング１側をそれぞれ塞ぐように、ダイヤフラ ム１０が取り付けられ、このダイヤフラム１０とハウジング１との間に中間圧力 室１１ａが形成されている。

【００１４】 １次圧力室３ａと中間圧力室１１ａとの間には、弁座１２が配置され、この弁 座１２には１次圧力室３ａと中間圧力室１１ａとを繋げる弁孔１３ａが形成され ている。１次圧力室３ａ内には、コイルスプリング１４により常時ダイヤフラム １０側に付勢される調整弁１５が配置されている。調整弁１５のダイヤフラム１ ０側は、前記弁孔１３を貫通する棒状の弁体１６の一端が当接するようになって おり、また、弁体１６の他端側は、中間圧力室１１ａ側に位置するようになって いる。弁体１６の前記他端側には、逆円すい状部に連なる大径の弁案内１７が形 成されている。また、調整弁１５の上面には弁座１８が形成され、この弁座１８ が前記弁座１２に形成された環状凸部１９に接離するように構成されている。

【００１５】 第１段減圧弁Ａに対してハウジング１の他端側には、第１段減圧弁Ａと略同一 構造の第２段減圧弁Ｂが形成されている。第２段減圧弁Ｂの各構成部品について 、第１段減圧弁Ａと同一の構成部品を使用する箇所については、第１段減圧弁Ａ の構成部品と同一符号を付することにより詳細な説明を省略する。 第１段減圧弁Ａのロッド９に対して、第２段減圧弁Ｂのロッド２０は細長く形 成され、その先端に調整ハンドル２１が形成されている。 ハウジング１には、第１段減圧弁Ａの中間圧力室１１ａと第２段減圧弁Ｂの１ 次圧力室３ｂとを連通させる連結孔２２と、第２段減圧弁Ｂの２次圧力室１１ｂ に連結する流出口２３が形成されている。

【００１６】 上記のような構造の減圧弁によれば、ロッド９（２０）を螺進又は螺退させる ことにより、ダイヤフラム受け６に所定の弾性力を与えることにより、ダイヤフ ラム受け６を介してダイヤフラム１０の位置及び調整弁１５の位置を定め、弁座 １２の環状凸部１９に対して弁シート１８が離れる。１次圧力室３ａ（３ｂ）内 のガスは中間圧力室１１ａ（２次圧力室１１ｂ）に流れて、中間圧力室１１ａ（ ２次圧力室１１ｂ）の圧力が上昇し、前記所定の弾性力より大きな力でダイヤフ ラム１０及びダイヤフラム受け６を押圧すると、調整弁１５は移動して弁孔１３ ａ（１３ｂ）を塞いで閉弁させる。すなわち、調整スプリング５の弾性力をＦ、 コイルスプリング１４の弾性力をｆ、１次圧力室３の圧力をＰ1、２次圧力室１ １の圧力をＰ2、ダイヤフラム１０が２次圧力室１１に接する面積をＳ、弁孔１ ３の面積から弁体１６の面積を引いた面積（ガスが流出する流路の断面積）をｓ とすると、ダイヤフラム１０を境として、Ｆ＝（Ｐ1−Ｐ2）s＋Ｐ2×Ｓ＋ｆが成 立する。 従って、ロッド９（２０）を螺進させて調整スプリング５によるダイヤフラム 受け６への押圧力を変化させれば、その力に対応した２次圧力を得ることができ る。

【００１７】 上記構造の圧力調整器において、第１段減圧弁Ａは、ガスボンベから供給され る最大で１００kgf／cm² のガス圧を、３０kgf／cm² の中間セット圧力に減圧す るように構成されている。また、第２段減圧弁Ｂは、２５〜３５kgf／cm² の中 間セット圧力を１kgf／cm² に減圧するように構成されている。 また、第１段減圧弁Ａの弁孔１３ａの口径をφ４、第２段減圧弁Ｂの弁孔１３ ｂの口径をφ２．５とし、前記した面積ｓの比較において、４：１程度としてい る。 従って、第１段減圧弁Ａの１次側圧力が中間セット圧力以下となって第１段減 圧弁Ａが減圧作用を行なわない場合において、圧力調整器を流れるガスに対して 第１段減圧弁Ａが抵抗とならないようにすることができる。

【００１８】 上記構造の圧力調整器を用いて、ジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）混合ガス、又は、液化ガ スをボンベからの供給ガスとして、ガス流量が２ｌ／ｍｉｎ、１次側圧力が１０ ０kgf／cm² から７０kgf／cm²まで減少する場合（図４と同じ条件）の２次側圧 力を測定した結果を図２に示す。図２のグラフによれば、図４のグラフに比較し て、２次側圧力が波打つ現象が発生せず、２次側圧力を設定圧力である２kgf／c m² に維持することができ、圧力変動が少ないことが確認できた。

【００１９】 また、従来例で述べたように、使用後の圧力調整器を分解して調査したところ 、第１段減圧弁Ａの弁孔１３ａ部分に、ジボランの分解重合に起因する高次ボラ ンの結晶の付着量が減少していた。 上記のような結果が得られる理由としては、第１段減圧弁Ａにおいて、減圧す る際の圧力変化を小さく設定したので、高次ジボランの液化や結晶の発生を少な くすることができることに起因するものと考えられる。

【００２０】

【考案の効果】

請求項１に記載された考案によれば、第２段減圧弁の１次側圧力となる中間セ ット圧力を２５〜３５kgf／cm²に設定したので、液化ガスを圧力調整器の１次側 圧力とする場合においても、第１段減圧弁での減圧時の冷却作用による再液化や 結晶化を防止することができ、第２段減圧弁の２次側圧力の変動を防止すること ができる。

【００２０】 請求項２に記載された考案によれば、第１段減圧弁の弁孔の口径を第２段減圧 弁の弁孔の口径より大きくしたので、第１段減圧弁の１次側圧力が中間セット圧 力以下となって第１段減圧弁が減圧作用を行なわない場合において、第１段減圧 弁が流体の抵抗とならないようにすることができ、流量の変動を防止して圧力調 整器の２次側に流体の安定的な供給を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案の圧力調整器の一実施例を示す縦断面
説明図である。

【図２】 図１の圧力調整器を用いて２次側圧力を測定
した場合の特性を示すグラフ図である。

【図３】 従来の圧力調整器の一実施例を示す縦断面説
明図である。

【図４】 図３の圧力調整器を用いて２次側圧力を測定
した場合の特性を示すグラフ図である。

【符号の説明】

１…ハウジング、 ２…流入口、 ３ａ，３ｂ…１次圧
力室、 ４…カバー、５…調整スプリング、 ６…ダイ
ヤフラム受け、 ７…端部材、 ９…ロッド、１０…ダ
イヤフラム、 １１ａ…中間圧力室、 １１ｂ…２次圧
力室、 １２…弁座、 １３ａ，１３ｂ…弁孔、 １４
…コイルスプリング、 １５…調整弁、 １６…弁体、
１７…弁案内、 １８…弁シート、 １９…環状凸
部、 ２０…ロッド、 ２１…ハンドル、 ２２…連結
孔、 ２３…流出口、 Ａ…第１段減圧弁、 Ｂ…第２
段減圧弁

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 １次側圧力を中間セット圧力に減圧する
   第１段減圧弁と、前記中間セット圧力を０〜１０kgf／c
   m²の２次側圧力に減じる第２段減圧弁とを有する圧力調
   整器において、前記中間セット圧力を２５〜３５kgf／c
   m²としたことを特徴とする圧力調整器。
2. 【請求項２】 第１段減圧弁の弁孔の口径を、第２段減
   圧弁の弁孔の口径より大きくした請求項１に記載の圧力
   調整器。