JPH07113478A - ジュールトムソン弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ボディー１９のバルブ室２１に一方Ｃ側端部
が挿入されたインナーバルブ２４の他方Ｄ側寄りの部分
をベローズ３１により取り囲み、該ベローズ３１のＤ側
端部を前記バルブ２４のＤ側端部に固着し、ベローズ３
１のＣ側端部にバルブ２４を取り囲むよう固着した支持
リング３２をシール押え部材４１でＣ側へ押圧すること
により、支持リング３２に支持させた環状の弾性ガスケ
ット３３をボディー１９に当接させ、バルブ室２１とバ
ルブ２４との間から漏洩する液体ヘリウムＨｅを、ガス
ケット３３とリング３２とベローズ３１とバルブ２４と
により囲まれる空間に補捉する。 【効果】 液体入口流路２０、バルブ室２１、インナー
バルブ２４等が略水平になるようにジュールトムソン弁
を横置き配置することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はジュールトムソン弁に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、液体を断熱膨張させることにより
液体の温度を低下させるための手段としてジュールトム
ソン弁が用いられている。

【０００３】図３はジュールトムソン弁の一例を示すも
ので、１はボディーであり、該ボディー１には、下方Ａ
側からボディー１の中心へ向って延びる液体入口流路２
と、上方Ｂ側からボディー１の中心へ向って前記の液体
入口流路２に対し略同軸に連通するバルブ室３と、一方
Ｃ側から前記のバルブ室３に対し略直角に連通する液体
出口流路４とが穿設されている。

【０００４】液体入口流路２と液体出口流路４は略等し
い内径を有し、また、バルブ室３は液体入口流路２より
も大きい内径を有している。

【０００５】５はインナーバルブであり、該インナーバ
ルブ５は、上下方向へ移動し得るように前記のバルブ室
３に挿入されており、インナーバルブ５を下方Ａ側へ向
って押圧すると、インナーバルブ５の先端部に形成した
テーパ部分６によって前記の液体入口流路２の上方Ｂ側
端部が閉塞されるようになっている。

【０００６】インナーバルブ５の上方Ｂ側端部に形成さ
れた凹陥部７には、上下方向に延びるピボット８の下方
Ａ側端部が挿入されている。

【０００７】ピボット８の上下方向中間部外周部と前記
の凹陥部７の内周部との間にはホルダー９が設けられて
おり、該ホルダー９によってインナーバルブ５とピボッ
ト８は一体的に連結されている。

【０００８】１０は上下方向に延びる筒状のステムパイ
プであり、該ステムパイプ１０の下方Ａ側端部には下部
ステムソケット１１が、また上方Ｂ側端部には上部ステ
ムソケット１２がそれぞれ嵌装されている。

【０００９】下部ステムソケット１１には、前記のピボ
ット８の上方Ｂ側端部が螺着され、また上部ステムソケ
ット１２には、上下方向に延びるバルブステム１３の下
方Ａ側端部が螺着されている。

【００１０】１４は上下方向に延びる筒状のエクステン
ションパイプであり、該エクステンションパイプ１４
は、前記のステムパイプ１０よりも全長が大きく形成さ
れ、且つ前記のステムパイプ１０を周方向に取り囲むよ
うに配置されており、エクステンションパイプ１４の下
方Ａ側端部は前記のボディー１の上方Ｂ側端部に外嵌固
着されている。

【００１１】１５はエクステンションフランジであり、
該エクステンションフランジ１５は、前記のエクステン
ションパイプ１４の上方Ｂ側端部に外嵌固着されてい
る。

【００１２】１６はボンネットであり、該ボンネット１
６にはバルブステム挿通孔１７が設けられている。

【００１３】ボンネット１６は、前記のバルブステム１
３がバルブステム挿通孔１７に挿通されるようにエクス
テンションフランジ１５の上方Ｂ側端面に載置され、且
つボルト等の締結手段（図示せず）によってエクステン
ションフランジ１５に対して固着されている。

【００１４】１８はバックアップリングであり、該バッ
クアップリング１８は、前記のインナーバルブ５の所定
位置に設けた周方向に延びる溝部にバルブ室３の内周面
に接触するように嵌合されている。

【００１５】なお、図３において、Ｈｅは液体ヘリウム
を示している。

【００１６】上述した構成を有するジュールトムソン弁
においては、図示されていないアクチュエータによって
バルブステム１３を下方Ａ側へ向って付勢すると、バル
ブステム１３に作用する付勢力が上部ステムソケット１
２、ステムパイプ１０、下部ステムソケット１１、ピボ
ット８を介してインナーバルブ５に伝達され、該インナ
ーバルブ５が下方Ａ側へ押圧されることにより、インナ
ーバルブ５のテーパ部分６によって液体入口流路２の上
方Ｂ側端部が閉塞され、液体入口流路２と液体出口流路
４との連通が遮断された状態になる。

【００１７】また、前記のアクチュエータによってバル
ブステム１３を上方Ｂ側へ向って付勢すると、バルブス
テム１３に作用する付勢力が上部ステムソケット１２、
ステムパイプ１０、下部ステムソケット１１、ピボット
８を介してインナーバルブ５に伝達され、該インナーバ
ルブ５が上方Ｂ側へ引上げられてインナーバルブ５のテ
ーパ部分６と液体入口流路２の上方Ｂ側端部内周面との
間に間隙が形成され、該間隙が形成されることによりバ
ルブ室３を介して液体入口流路２と液体出口流路４とが
連通した状態になる。

【００１８】このような状態で液体入口流路２に液体ヘ
リウムを所定圧力で供給すると、該液体ヘリウムが前記
の間隙を経てバルブ室３から液体出口流路４へ噴出する
際に断熱膨張し、液体ヘリウムの温度が低下する。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】近年、上述したジュー
ルトムソン弁を用いた設備において、設備の小型化等を
図るために、液体入口流路２、バルブ室３、インナーバ
ルブ５等が略水平になるようにジュールトムソン弁を横
置き配置したいという要望がある。

【００２０】ところが、液体ヘリウムは分子が小さいた
めに粘性が低い（流動性がよい）ので、極く微細な間隙
でも流通するという特性を有しており、上述したように
ジュールトムソン弁を横置き配置したとすると、インナ
ーバルブ５が開放状態に位置しているときに、液体入口
流路２からバルブ室３へ流入する液体ヘリウムが、バッ
クアップリング１８の外周部とバルブ室３の内周面との
間、あるいはバックアップリング１８の内周部とインナ
ーバルブ５の溝部との間からエクステンションパイプ１
４の内部へ漏洩し、液体ヘリウムにエクステンションパ
イプ１４を介して入熱が生じるというジュールトムソン
弁を図３に示すように縦置き配置しているときにはなか
った問題が発生する。

【００２１】本発明は上記の問題点を解消するもので、
横置き配置が可能なジュールトムソン弁を提供すること
を目的としている。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のジュールトムソン弁においては、一方Ｃ側
から中心部へ向って延びる液体入口流路２０と他方Ｄ側
から中心部へ向って前記の液体入口流路２０に対し略同
軸に連通するバルブ室２１と外方Ｂ側から中心部へ向っ
て前記のバルブ室２１に連通する液体出口流路２２と他
方Ｄ側端面に前記のバルブ室２１の開口部を周方向に取
り囲むように形成された環状凹陥形状のシール座２３と
を有するボディー１９と、前記のバルブ室２１に軸線方
向へ摺動し得るように挿入され且つ一方Ｃ側へ付勢され
た際に液体入口流路２０の他方Ｄ側端部を閉塞し得るイ
ンナーバルブ２４と、該インナーバルブ２４の他方Ｄ側
寄りの部分を周方向に取り囲むように配置され且つ他方
Ｄ側端部がインナーバルブ２４の他方Ｄ側端部に対して
液密性を保持するように固着されたベローズ３１と、前
記のインナーバルブ２４を周方向に取り囲むように配置
され且つベローズ３１の一方Ｃ側端部に液密性を保持す
るように固着された支持リング３２と、該支持リング３
２の一方Ｃ側端面に支持された前記のシール座２３に当
接可能な外径を有する環状の弾性ガスケット３３と、前
記の支持リング３２の他方Ｄ側端面に当接し且つ支持リ
ング３２を一方Ｃ側へ押圧するシール押え部材４１とを
備えている。

【００２３】

【作用】本発明のジュールトムソン弁では、インナーバ
ルブ２４を開放状態に位置させた際に、液体入口流路２
０よりバルブ室２１の内周面とインナーバルブ２４の外
周面との間隙を経て他方Ｄ側へ向って漏洩する液体は、
弾性ガスケット３３と支持リング３２とベローズ３１と
インナーバルブ２４とにより囲まれる空間に補捉され
る。

【００２４】よって、液体入口流路２０、バルブ室２
１、インナーバルブ２４等が略水平になるようにジュー
ルトムソン弁を横置き配置することができる。

【００２５】

【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照しつつ説明
する。

【００２６】図１並びに図２は本発明のジュールトムソ
ン弁の一実施例を示すもので、１９はボディーであり、
該ボディー１９には、一方Ｃ側からボディー１９の中心
へ向って略水平に延びる液体入口流路２０と、他方Ｄ側
からボディー１９の中心へ向って前記の液体入口流路２
０に対し略同軸に連通するバルブ室２１と、上方Ｂ側か
ら前記のバルブ室２１に対し略直角に連通する液体出口
流路２２とが穿設されている。

【００２７】液体入口流路２０と液体出口流路２２は略
等しい内径を有し、また、バルブ室２１は液体入口流路
２０よりも大きい内径を有している。

【００２８】また、ボディー１９の他方Ｄ側端面には、
前記のバルブ室２１の開口部を周方向に取り囲む環状凹
陥形状のシール座２３が形成されている。

【００２９】２４はインナーバルブであり、該インナー
バルブ２４は、略水平方向へ移動し得るように前記のバ
ルブ室２１に挿入された摺動部分２９と、該摺動部分２
９に対し一体的に形成され且つ他方Ｄ側へ略水平に延び
る延長部分３０とを有しており、インナーバルブ２４を
一方Ｃ側へ向って押圧すると、インナーバルブ２４の先
端部に形成したテーパ部分２５によって前記の液体入口
流路２０の他方Ｄ側端部が閉塞されるようになってい
る。

【００３０】インナーバルブ２４の他方Ｄ側端部に形成
された凹陥部２６には、略水平方向に延びるピボット２
７の一方Ｃ側端部が挿入されている。

【００３１】ピボット２７の長手方向中間部外周部と前
記の凹陥部２６の内周部との間にはホルダー２８が設け
られており、該ホルダー２８によってインナーバルブ２
４とピボット２７は一体的に連結されている。

【００３２】３１はベローズであり、該ベローズ３１
は、前記のインナーバルブ２４の延長部分３０を周方向
に取り囲むように配置され且つ他方Ｄ側端部が前記の延
長部分３０の他方Ｄ側端部に対してシール溶接により液
密性を保持するように固着されている。

【００３３】３２は環状の支持リングであり、該支持リ
ング３２は前記の凹陥部２６よりも大きい外径を有し、
前記の延長部分３０を周方向に取り囲むように配置され
且つベローズ３１の一方Ｃ側端部に対してシール溶接に
より液密性を保持するように固着されている。

【００３４】３３は断面が切欠環形状に形成された環状
の金属性弾性ガスケットであり、該弾性ガスケット３３
は、前記の凹陥部２６に当接可能な外径を有し、前記の
延長部分３０を周方向に取り囲むように配置されてい
る。

【００３５】上記の弾性ガスケット３３は、略Ｌ字状断
面を有するシール支持部材３４を介して前記の支持リン
グ３２の一方Ｃ側端部に支持されている。

【００３６】３５は上下方向に延びる筒状のステムパイ
プであり、該ステムパイプ３５の一方Ｃ側端部には第１
のステムソケット３６が、また他方Ｄ側端部には第２の
ステムソケット３７がそれぞれ嵌装されている。

【００３７】第１のステムソケット３６には、前記のピ
ボット２７の他方Ｄ側端部が螺着され、また第２のステ
ムソケット３７には、略水平方向に延びるバルブステム
３８の一方Ｃ側端部が螺着されている。

【００３８】３９は略水平方向に延びる筒状のエクステ
ンションパイプであり、該エクステンションパイプ３９
は、前記のステムパイプ３５を周方向に取り囲むように
配置されており、エクステンションパイプ３９の一方Ｃ
側端部は前記のボディー１９の他方Ｄ側端部に外嵌固着
されている。

【００３９】４０は内周部にめねじ部を有するエクステ
ンションフランジであり、該エクステンションフランジ
４０は、前記のエクステンションパイプ３９の他方Ｄ側
端部に外嵌固着されている。

【００４０】４１は筒状のシール押え部材であり、該シ
ール押え部材４１は、前記の支持リング３２と略等しい
外径を有し且つ前記のベローズ３１、ピボット２７、ス
テムパイプ３５を周方向に取り囲むようにエクステンシ
ョンパイプ３９の内方に配置されている。

【００４１】シール押え部材４１の外周にはストッパ４
２が固着されており、該ストッパ４２は、前記のエクス
テンションパイプ３９の内周部に設けた切欠リング４３
の切欠部分に嵌合しており、これらストッパ４２及び切
欠リング４３によってエクステンションパイプ３９に対
するシール押え部材４１の周方向の相対的な変位が拘束
されるようになっている。

【００４２】４４は外周部におねじ部を有する環状の押
圧部材であり、該押圧部材４４は、前記のシール押え部
材４１の他方Ｄ側端面に当接するように前記のエクステ
ンションフランジ４０のめねじ部に螺着されている。

【００４３】この押圧部材４４によりシール押え部材４
１が一方Ｃ側へ向って押圧されることによって、前記の
弾性ガスケット３３が支持リング３２及びボディー１９
のシール座２３に密着するようになっている。

【００４４】４５はボンネットであり、該ボンネット４
５にはバルブステム挿通孔４６が設けられている。

【００４５】ボンネット４５は、前記のバルブステム３
８がバルブステム挿通孔４６に挿通されるようにエクス
テンションフランジ４０の他方Ｄ側端面に当接し、且つ
ボルト等の締結手段（図示せず）によってエクステンシ
ョンフランジ４０に対して固着されている。

【００４６】４７はバックアップリングであり、該バッ
クアップリング４７は、前記のインナーバルブ２４の所
定位置に設けた周方向に延びる溝部にバルブ室２１の内
周面に接触するように嵌合されている。

【００４７】なお、図１において、Ｈｅは液体ヘリウム
を示してる。

【００４８】上述した構成を有するジュールトムソン弁
においては、図示されていないアクチュエータによって
バルブステム３８を一方Ｃ側へ向って付勢すると、バル
ブステム３８に作用する付勢力が第２のステムソケット
３７、ステムパイプ３５、第１のステムソケット３６、
ピボット２７を介してインナーバルブ２４に伝達され、
該インナーバルブ２４が一方Ｃ側へ押圧されることによ
り、インナーバルブ２４のテーパ部分２５によって液体
入口流路２０の他方Ｄ側端部が閉塞され、液体入口流路
２０と液体出口流路２２との連通が遮断された状態にな
る。

【００４９】また、前記のアクチュエータによってバル
ブステム３８を他方Ｄ側へ向って付勢すると、バルブス
テム３８に作用する付勢力が第２のステムソケット３
７、ステムパイプ３５、第１のステムソケット３６、ピ
ボット２７を介してインナーバルブ２４に伝達され、該
インナーバルブ２４が他方Ｄ側へ移動することによりイ
ンナーバルブ２４のテーパ部分２５と液体入口流路２０
の他方Ｄ側端部内周面との間に間隙が形成され、該間隙
が形成されることによりバルブ室２１を介して液体入口
流路２０と液体出口流路２２とが連通した状態になる。

【００５０】このような状態で液体入口流路２０に液体
ヘリウムを所定圧力で供給すると、該液体ヘリウムが前
記の間隙を経てバルブ室２１から液体出口流路２２へ噴
出する際に断熱膨張し、液体ヘリウムの温度が低下す
る。

【００５１】一方、インナーバルブ２４が開放状態に位
置すると、液体入口流路２０からバルブ室２１へ流入す
る液体ヘリウムが、バックアップリング４７の外周部と
バルブ室２１の内周面との間、あるいはバックアップリ
ング４７の内周部とインナーバルブ２４の溝部との間か
ら他方Ｄ側へ向って漏洩するが、この液体ヘリウムは、
弾性ガスケット３３と支持リング３２とベローズ３１と
インナーバルブ２４とにより囲まれる空間に補捉され
る。

【００５２】このように本実施例では、ベローズ３１、
支持リング３２、弾性ガスケット３３により液体ヘリウ
ムがバルブ室２１からボディー１９の外部へ漏洩するの
を阻止するので、液体入口流路２０、バルブ室２１、イ
ンナーバルブ２４等が略水平になるようにジュールトム
ソン弁を横置き配置することができる。

【００５３】また、上記の液体ヘリウムの流入を阻止す
るベローズ３１及び弾性ガスケット３３に対する保守を
実施する際には、エクステンションフランジ４０からボ
ンネット４５及び押圧部材４４を取外した後、エクステ
ンションパイプ３９の内部からシール押え部材４１を他
方Ｄ側へ向って引抜き、弾性ガスケット３３の交換等を
行う。

【００５４】保守が完了したならば、シール押え部材４
１をエクステンションパイプ３９の内部に挿入し、エク
ステンションフランジ４０に対し押圧部材４４及びボン
ネット４５を取り付ける。

【００５５】上記の押圧部材４４をエクステンションフ
ランジ４０に螺着する際に、押圧部材４４がシール押え
部材４１に当接すると、該シール押え部材４１が一方Ｃ
側方向へ付勢されるとともに周方向へ回動しようとする
が、シール押え部材４１は、ストッパ４２及び切欠リン
グ４３によってエクステンションパイプ３９に対する周
方向の相対的な変位が拘束される。

【００５６】よって、ベローズ３１が周方向へ捩られた
り、弾性ガスケット３３がボディー１９のシール座２３
に擦りつけられることがなく、ベローズ３１及び弾性ガ
スケット３３に損傷が生じない。

【００５７】なお、本発明のジュールトムソン弁は、上
述した実施例のみに限定されるものではなく、本実施例
において適用した筒状のシール押え部材４１に代えて棒
状等の他の形状のシール押え部材を用いるようにするこ
と、液体入口流路２０及びバルブ室２１に対する液体出
口流路２２の角度を適宜変更すること、その他、本発明
の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得る
ことは勿論である。

【００５８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明のジュールト
ムソン弁によれば、下記の優れた効果を奏し得る。

【００５９】（１）インナーバルブ２４を開放状態に位
置させた際に、液体入口流路２０よりバルブ室２１の内
周面とインナーバルブ２４の外周面との間隙を経て他方
Ｄ側へ向って漏洩する液体を、弾性ガスケット３３と支
持リング３２とベローズ３１とインナーバルブ２４とに
より囲まれる空間に補捉するので、液体入口流路２０、
バルブ室２１、インナーバルブ２４等が略水平になるよ
うにジュールトムソン弁を横置き配置することができ
る。

【００６０】（２）ジュールトムソン弁を横置き配置で
きるので、ジュールトムソン弁を用いた設備の小型化を
図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のジュールトムソン弁の一実施例を示す
断面図である。

【図２】図１に示すジュールトムソン弁のエクステンシ
ョンパイプに対するシール押え部材の回り止め構造を示
す断面図である。

【図３】従来のジュールトムソン弁の一例を示す断面図
である。

【符号の説明】

１９ ボディー ２０ 液体入口流路 ２１ バルブ室 ２２ 液体出口流路 ２３ シール座 ２４ インナーバルブ ３１ ベローズ ３２ 支持リング ３３ 弾性ガスケット ４１ シール押え部材 Ｂ 外方（上方） Ｃ 一方 Ｄ 他方

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方（Ｃ）側から中心部へ向って延びる
   液体入口流路（２０）と他方（Ｄ）側から中心部へ向っ
   て前記の液体入口流路（２０）に対し略同軸に連通する
   バルブ室（２１）と外方（Ｂ）側から中心部へ向って前
   記のバルブ室（２１）に連通する液体出口流路（２２）
   と他方（Ｄ）側端面に前記のバルブ室（２１）の開口部
   を周方向に取り囲むように形成された環状凹陥形状のシ
   ール座（２３）とを有するボディー（１９）と、前記の
   バルブ室（２１）に軸線方向へ摺動し得るように挿入さ
   れ且つ一方（Ｃ）側へ付勢された際に液体入口流路（２
   ０）の他方（Ｄ）側端部を閉塞し得るインナーバルブ
   （２４）と、該インナーバルブ（２４）の他方（Ｄ）側
   寄りの部分を周方向に取り囲むように配置され且つ他方
   （Ｄ）側端部がインナーバルブ（２４）の他方（Ｄ）側
   端部に対して液密性を保持するように固着されたベロー
   ズ（３１）と、前記のインナーバルブ（２４）を周方向
   に取り囲むように配置され且つベローズ（３１）の一方
   （Ｃ）側端部に液密性を保持するように固着された支持
   リング（３２）と、該支持リング（３２）の一方（Ｃ）
   側端面に支持された前記のシール座（２３）に当接可能
   な外径を有する環状の弾性ガスケット（３３）と、前記
   の支持リング（３２）の他方（Ｄ）側端面に当接し且つ
   支持リング（３２）を一方（Ｃ）側へ押圧するシール押
   え部材（４１）とを備えてなることを特徴とするジュー
   ルトムソン弁。