(57)【要約】      （修正有）【課題】圧力調整器の外部に流体が漏出することをより効果的に抑制する。【解決手段】圧力調整器は、弁体１８の位置を調整するために、シリンダ１６と、シリンダ１６内を上下動するピストン１４とを備えている。ピストン１４の側面には、第１のＯリング５８が設けられており、更に、この第１のＯリング５８よりも弁体１８から離れた位置に第２のＯリング５９が設けられている。第１のＯリング５８の弁体１８側および第２のＯリング５９側には、一対のバックアップリング６０，６１が配置されている。【選択図】図２
2010267177.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の圧力を調整する圧力調整器であって、
前記流体が流入する流入口と、
圧力の調整された前記流体が流出する流出口と、
前記流入口と前記流出口との間に設けられた連通口と、
前記連通口に接触する方向である第１の方向ないし前記連通口から離れる方向である第２の方向に移動することにより前記連通口の開度を変更する弁体と、
前記圧力調整器の内部に固定されたシリンダと、
前記シリンダ内を移動することによって、前記弁体を前記第１の方向ないし前記第２の方向に移動させるピストンと、
前記ピストンの側面に設けられ、前記シリンダと前記ピストンとの隙間をシールする第１のＯリングと、
前記ピストンの側面の前記第１のＯリングよりも前記弁体から離れた位置に設けられ、前記シリンダと前記ピストンとの隙間をシールする第２のＯリングと、
前記第１のＯリングの、前記弁体側および前記第２のＯリング側に隣接して配置された一対のバックアップリングと
を備える圧力調整器。
【請求項２】
請求項１に記載の圧力調整器であって、
更に、外部から供給される所定のガスの圧力に応じて前記ピストンと前記弁体との間に働く力を調整する駆動圧調整部を備える、圧力調整器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の圧力を調整する圧力調整器に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧力調整器には、一般的に、内部から外部への流体の漏出を抑制するため、圧力を調整するための可動部分等にＯリング等のシール部材が設けられている。特許文献１に記載のバルブ装置では、このようなＯリングの変形を抑制するために、一対のバックアップリングの間にＯリングを配置する構成が開示されている。しかし、例えば、分子構造の小さな流体の圧力を調整しようとすると、従来のＯリングの構成では、流体の漏出が十分に抑制できない場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３３３０７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような問題を考慮し、本発明が解決しようとする課題は、圧力調整器の外部に流体が漏出することをより効果的に抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］流体の圧力を調整する圧力調整器であって、前記流体が流入する流入口と、圧力の調整された前記流体が流出する流出口と、前記流入口と前記流出口との間に設けられた連通口と、前記連通口に接触する方向である第１の方向ないし前記連通口から離れる方向である第２の方向に移動することにより前記連通口の開度を変更する弁体と、前記圧力調整器の内部に固定されたシリンダと、前記シリンダ内を移動することによって、前記弁体を前記第１の方向ないし前記第２の方向に移動させるピストンと、前記ピストンの側面に設けられ、前記シリンダと前記ピストンとの隙間をシールする第１のＯリングと、前記ピストンの側面の前記第１のＯリングよりも前記弁体から離れた位置に設けられ、前記シリンダと前記ピストンとの隙間をシールする第２のＯリングと、前記第１のＯリングの、前記弁体側および前記第２のＯリング側に隣接して配置された一対のバックアップリングとを備える圧力調整器。
【０００７】
このような構成の圧力調整器であれば、ピストンに対して、２つのＯリング（第１のＯリングおよび第２のＯリング）が設けられているので、外部に流体が漏出することを効果的に抑制することができる。特に、小さな気体分子からなる流体の圧力調整時において、外部への流体の漏出をより効果的に抑制することができる。さらに、上記構成では、第１のＯリングが、一対のバックアップリングによって挟まれている。そのため、第１のＯリングに対して圧力が加わった場合などに、この第１のＯリングが、所定の位置からずれてしまうことを抑制することができる。
【０００８】
［適用例２］適用例２に記載の圧力調整器であって、更に、外部から供給される所定のガスの圧力に応じて前記ピストンと前記弁体との間に働く力を調整する駆動圧調整部を備える圧力調整器。このような構成であれば、外部から供給するガスの圧力に応じて、出力する流体の圧力を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】圧力調整器１００の概略構造を示す鉛直断面図である。
【図２】調整圧ピストン１４および本体部３４の拡大図である。
【図３】弁体１８が最も上方に押し上げられた状態を示す図である。
【図４】Ｏリングが脱落する様子を示す参考図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づき説明する。
図１は、本発明の実施例としての圧力調整器１００の概略構造を示す鉛直断面図である。本実施例の圧力調整器１００は、その筐体１０内に、可動部品として、駆動圧ピストン１２や、調整圧ピストン１４、弁体１８などを備えており、固定部品としてシリンダ１６を備えている。筐体１０やシリンダ１６は、例えば、ステンレス製とすることができ、可動部品は、真鍮製とすることができる。
【００１１】
筐体１０は、天井面を有し下面が開口した筒状の上蓋部２０と、上蓋部２０の下面の開口部に接続され、上蓋部２０よりも径の大きい筒状の中蓋部２２と、中蓋部２２の下面を塞ぎ、中央に設けられた貫通口２３にシリンダ１６が固定される円盤部材２４と、円盤部材２４とともにシリンダ１６を固定し、円盤部材２４の下方に配置された本体部３４とから構成されている。
【００１２】
本体部３４の内部には、高圧の流体が流入する流入口２６と、圧力調整後の流体が流出する流出口２８と、流入口２６と連通する一次圧力室３０と、流出口２８と連通する二次圧力室３２とが形成されている。本体部３４は、中蓋部２２よりも小さな径によって形成されており、その直径は、概ね１５ｃｍである。
【００１３】
上蓋部２０の天井面の中央には、外部のエアポンプ３６が接続される導入口３８が設けられている。上蓋部２０の下方に接続された中蓋部２２内には、中蓋部２２の内径と略同じ直径の円盤状の駆動圧ピストン１２が配置されている。駆動圧ピストン１２とシリンダ１６との間には、第１バネ４２が配置されている。駆動圧ピストン１２は、中蓋部２２内で上下動可能となっている。駆動圧ピストン１２の外周には、気密漏れを防止するためのＯリング３９が設けられている。以下では、上蓋部２０と中蓋部２２と駆動圧ピストン１２の上面とによって区画される圧力調整器１００内の空間を、駆動圧室４０と呼ぶ。本実施例では、この駆動圧室４０内に、エアポンプ３６によって、０．１〜０．９ＭＰａの圧縮空気が導入される。エアポンプ３６によって駆動圧室４０内に圧縮空気が導入されると、駆動圧室４０内の圧力が高まり、駆動圧ピストン１２を下方に移動させる力が働く。こうして駆動圧ピストン１２が移動すると、この移動によって、後述する調整圧ピストン１４と弁体１８との間に働く力が調整されることになる。
【００１４】
駆動圧ピストン１２の下面中心には、下方に向けて凹部１３が形成されている。この凹部１３には、調整圧ピストン１４の上端が嵌め込まれている。調整圧ピストン１４は、シリンダ１６内で上下動可能となっている。そのため、上述のように、駆動圧ピストン１２が中蓋部２２内で上下動すると、それに併せて、調整圧ピストン１４もシリンダ１６内を上下動する。
【００１５】
図２は、調整圧ピストン１４および本体部３４の拡大図である。調整圧ピストン１４は、その最大直径が１５〜２０ｍｍである。調整圧ピストン１４は、その側面に２つの溝部５６，５７を備えている。調整圧ピストン１４の下端には、厚さＴが３ｍｍ以上確保された平板状の底部材１５が一体的に結合されている。上述した２つの溝部５６，５７のうち、下方に位置する溝部５６の下面は、この底部材１５の上面によって構成されている。
【００１６】
２つの溝部５６，５７のうち、下方に位置する溝部５６には、第１のＯリング５８が嵌め込まれており、上方に位置する溝部５７には、第２のＯリング５９が嵌め込まれている。第１のＯリング５８の上側および下側には、一対のバックアップリング６０，６１が配置されている。また、上方に配置された第２のＯリング５９の上側には、１つのバックアップリング６２が配置されている。バックアップリング６０，６１，６２としては、例えば、テフロン(登録商標)製のバックアップリングを採用することができる。本実施例では、このように２つのＯリング（第１のＯリング５８および第２のＯリング５９）を、調整圧ピストン１４の側面に備えることにより、調整圧ピストン１４とシリンダ１６との間の気密漏れを抑制している。
【００１７】
調整圧ピストン１４の下方には、二次圧力室３２が配置されている。二次圧力室３２の天井面からは、調整圧ピストン１４（底部材１５）の下面が露出している。二次圧力室３２内には、弁案内４４が配置されており、この弁案内４４の上面は、調整圧ピストン１４（底部材１５）の下面に接触可能である。弁案内４４は、上端にフランジ部４５が形成されており、このフランジ部４５の下方に、第２バネ４６が配置されている。調整圧ピストン１４がシリンダ１６内を下方に移動すると、これに伴って、調整圧ピストン１４（底部材１５）の下面に接触する弁案内４４も第２バネ４６を圧縮しながら下方に移動する。
【００１８】
二次圧力室３２の下方には、一次圧力室３０が配置されている。二次圧力室３２と一次圧力室３０との間には、ベスペルシートによって形成された連通部材４８が配置されている。連通部材４８の下方の一次圧力室３０内には、弁体１８が配置されている。弁体１８は、下方に頭部５１を、上方に脚部５２を備えており、この脚部５２が、連通部材４８の中心に設けられた連通口５３を通じて二次圧力室３２内の弁案内４４の下端に接続されている。そのため、二次圧力室３２内で、弁案内４４が上下動すると、この動きと同期して一次圧力室３０内で弁体１８も上下動することになる。なお、連通部材４８の中心に設けられた連通口５３は、弁体１８の脚部５２よりも大きな直径を有している。
【００１９】
弁体１８の頭部５１と脚部５２との間は、頭部５１から脚部５２に向かって縮径するよう、テーパ状に形成されている。そして、連通部材４８の中心に設けられた連通口５３も、弁体１８の頭部５１の形状に合わせて、下方から上方に向かって縮径するよう、テーパ状に形成されている。そのため、弁体１８は、最上部に移動した場合において、連通口５３を良好に塞ぐことができる。
【００２０】
以上のように構成された圧力調整器１００の動作原理を簡単に説明する。まず、流入口２６への高圧の流体の供給に先立って、駆動圧室４０に、エアポンプ３６によって、０．１〜０．９ＭＰａの圧縮空気を導入する。そうすると、駆動圧ピストン１２は下方に押し下げられ、これに伴って、調整圧ピストン１４および弁体１８も、下方に押し下げられる。そのため、連通部材４８の連通口５３は開度が高くなる。図１および図２には、駆動圧ピストン１２、調整圧ピストン１４、弁体１８のすべてが最も下方に押し下げられた状態を示している。
【００２１】
続いて、流入口２６から高圧（たとえば、７０ＭＰａ）の流体を供給すると、この高圧流体は、一次圧力室３０内に導入され、上述のように開口された連通口５３を通って、二次圧力室３２内に流入する。すると、二次圧力室３２内の圧力が高まり、調整圧ピストン１４（底部材１５）の下面を上方に押し上げる。そうすると、第２バネ４６によって、弁案内４４も下方から押し上げられ、これに伴い、弁体１８も上方へ移動する。図３には、弁体１８が最も上方に押し上げられた状態を示している。このように、弁体１８が上方へ移動すると、連通口５３の開度が低下する。この結果、二次圧力室３２内の圧力が低下し、これによって、流出口２８からは、減圧された流体が流出する。
【００２２】
二次圧力室３２内の圧力が低下していった場合には、今度は、駆動圧室４０内の圧力によって、駆動圧ピストン１２と調整圧ピストン１４とが下方に押し下げられるため、弁体１８が下方に移動する。そうすると、連通口５３の開度が高まり、再び、一次圧力室３０から二次圧力室３２に高圧流体が流入して、二次圧力室３２内の圧力が高くなる。
【００２３】
以上のように、本実施例の圧力調整器１００では、一次圧力室３０や二次圧力室３２内の流体の圧力、駆動圧室４０内の圧縮空気の圧力、第１バネ４２や第２バネ４６の弾性力、のすべてのバランスによって弁体１８が移動して、連通口５３の開度が変更されることにより、一次圧力室３０から二次圧力室３２に流れる流体の流量が制御され、流出口２８から出力される流体の圧力が一定の圧力に減圧されることになる。本実施例の圧力調整器１００では、７０ＭＰａ程度の高圧流体が供給されると、駆動圧室４０内の圧力（０．１〜０．９ＭＰａ）に応じて、概ね、１〜７０ＭＰａの圧力に、その圧力を減圧することができる。
【００２４】
本実施例では、上述のように、圧力調整時にシリンダ１６内を調整圧ピストン１４が上下動するため、調整圧ピストン１４の側面に設けられた溝部５６，５７内にも、高圧の流体が流入する。そのため、圧力調整器１００の使用を停止して、流出口２８の下流を大気圧に開放した場合等には、溝部５６，５７内から二次圧力室３２内に、高圧の流体が流出することになる。このとき、特に、調整圧ピストン１４の下方に配置された第１のＯリング５８には、調整圧ピストン１４とシリンダ１６の間を擦り抜けて、二次圧力室３２内に脱落しようとする力が加わることになる（図４参照）。しかし、本実施例では、調整圧ピストン１４の下方に配置した第１のＯリング５８を、その上下方向から一対のバックアップリング６０，６１で狭持する構成としたため、第１のＯリング５８が二次圧力室３２内に脱落してしまうことを抑制することができる。また、本実施例では、調整圧ピストン１４の下面部（底部材１５）の厚みを３ｍｍ以上としたため、このような第１のＯリング５８の脱落を、より確実に抑制することが可能となる。
【００２５】
更に、本実施例では、調整圧ピストン１４に対して、Ｏリングをその側面に２箇所、設けることとしたため、二次圧力室３２の気密性をより高めることができる。この結果、高圧の流体として、小さな気体分子（例えば、ヘリウム、水素、窒素、空気等）からなる流体を供給した場合であっても、その流体が、中蓋部２２内に漏出することを抑制することが可能になる。また、このように、Ｏリングを２箇所に設ければ、シリンダ１６内で調整圧ピストン１４が傾いた状態で移動してしまうことが抑制されるため、調整圧ピストン１４とシリンダ１６とが干渉して傷が生じることを抑制することも可能になる。
【００２６】
以上、本発明の種々の実施例について説明したが、本発明はこのような実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成を採ることができる。
【００２７】
例えば、上記実施例では、駆動圧室４０内の圧力を、圧縮空気の導入によって調整することとしたが、駆動圧室４０内にバネを配置し、そのバネの押圧力を調整することで、駆動圧室４０内の圧力を調整してもよい。
【００２８】
また、上記実施例では、第２のＯリング５９に対しては、その上側のみにバックアップリング６２を設けているが、第１のＯリング５８と同様に、上側および下側の両方にバックアップリングを設けてもよい。
【００２９】
また、調整圧ピストン１４に取り付けられるバックアップリング６０〜６２としては、バイアスカットタイプや、スパイラルタイプ、エンドレスタイプなど、種々の形態ものを採用することができる。バイアスカットタイプやスパイラルタイプのものであれば、溝部５６，５７へのバックアップリングの取り付けが容易となり、エンドレスタイプのものであれば、バックアップリングの変形を抑制することができる。上記実施例では、底部材１５と調整圧ピストン１４とを別部材とし、底部材１５の上面によって溝部５６の下面が形成される。そのため、例えば、下方に配置された溝部５６に嵌め込まれるバックアップリング６０，６１としては、エンドレスタイプのものを採用し、上方に配置された溝部５７には、バイアスカットタイプやスパイラルタイプのものを採用することなどができる。
【符号の説明】
【００３０】
１００…圧力調整器
１０…筐体
１２…駆動圧ピストン
１４…調整圧ピストン
１６…シリンダ
１８…弁体
２０…上蓋部
２２…中蓋部
２３…貫通口
２４…円盤部材
２６…流入口
２８…流出口
３０…一次圧力室
３２…二次圧力室
３４…本体部
３６…エアポンプ
３８…導入口
３９…Ｏリング
４０…駆動圧室
４２…第１バネ
４４…弁案内
４６…第２バネ
４８…連通部材
５０…弁本体
５１…頭部
５２…脚部
５３…連通口
５６…溝部
５８…第１のＯリング
５９…第２のＯリング
６０〜６２…バックアップリング
【図１】
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【図２】
2010267177.tif 000004
【図３】
2010267177.tif 000005
【図４】
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