(57)【要約】本発明は、流路（３）を備え、弁体（１４）及び流路の横断方向の表面積Ａ2が弁体の弁座（１３）のところの流路（１３）の断面積Ａ1よりも大きな持上げ板（２１）を有する圧力弁に関し、圧力弁は、いつでも容器が持上げ板の上方の領域と連通状態にあるよう構成されている。本発明は、圧力弁が磁石（８）及び磁化性本体（９）を更に有し、磁化性本体（９）及び持上げ板（２１）の質量は、圧力弁の閉鎖状態で弁座（１３）に対して働く弁体（１４）の当接力Ｆcを定める上での一因となることを特徴とする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器、特に、海上運搬船の貨物倉又はタンクと、周囲大気との間の均圧を行う圧力弁であって、弁ハウジング（１）を有し、弁ハウジングは、
壁（２）を有し、該壁（２）は、前記容器内のガスのための、上方に差し向けられた流出口（１１）を備えた流路（３）を構成し、前記容器に連結可能な流出口（１１）の反対側に位置し、
前記流出口（１１）に設けられた弁体（１４）とを有し、該弁体は、前記流路を通り、前記弁体（１４）の回りを流れるガス流を集め、上方に差し向けられたジェットを形成するのに適した表面部分（１６）を有し、前記弁体（１４）は、前記圧力弁の閉鎖状態を定めるために前記弁ハウジング（１）の前記流出口（１１）に設けられた関連した弁座（１３）に当接するように形作られた下方に差し向けられた弁フェース（１５）を有し、
前記弁座（１３）に対し、前記流路（３）内に更に下方に配置された持上げ板（２１）を有し、前記持上げ板（２１）は、前記弁座（１３）における前記流路（３）の断面積Ａ1よりも大きい、前記流路（３）の横断方向における表面積Ａ2を有し、
前記持上げ板（２１）は、前記弁体（１４）に連結されて、これら持上げ板及び弁体を前記閉鎖状態と、前記圧力弁が開いている状態との間で、一体の弁ユニットとして、動かすことができ、
前記圧力弁は、前記容器が前記持上げ板（２１）の上方の領域といつでも連通関係をなすように構成され、
前記圧力弁は、磁石（８）及び磁化性本体（９）を有し、
前記磁石（８）と前記磁化性本体（９）との間に働く吸引力Ｆm及び前記持上げ板（２１）の質量は、前記圧力弁の前記閉鎖状態において前記弁座（１３）に対して働く前記弁体（１４）の当接力Ｆcを定める上での一因となる、
圧力弁。
【請求項２】
流路（３）及び流出口（１１）は、本質的に断面が円形であり、弁体（１４）の前記表面部分（１６）は、回転面であることを特徴とする請求項１記載の圧力弁。
【請求項３】
持上げ板（２１）は、弁座（１５）のところの流路（３）の直径よりも大きな外径を備えた円板として構成されていることを特徴とする請求項２記載の圧力弁。
【請求項４】
弁体（１４）の表面部分（１６）は、実質的に小滴の形をしていることを特徴とする請求項１〜３のうち何れか一に記載の圧力弁。
【請求項５】
磁石（８）は、持上げ板（２１）の下で弁ハウジングの内部にしっかりと取り付けられ、磁石（８）と持上げ板（２１）及び弁体（１４）から成る弁ユニットとの間の距離を変化させることができることを特徴とする請求項１〜４のうち何れか一に記載の圧力弁。
【請求項６】
磁石（８）が弁体（１４）内にしっかりと取り付けられると共に磁化性本体（９）が流出口（１１）のところの領域に配置され、又は、磁化性本体（９）が弁体（１４）内にしっかりと取り付けられると共に磁石（８）が流出口（１１）のところの領域に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のうち何れか一に記載の圧力弁。
【請求項７】
持上げ板（２１）と弁体（１４）は、ロッドの形をした連結要素（６）によって剛結され、圧力弁は、開放位置と閉鎖位置との間での弁体（１４）の制御された運動を生じさせるアクチュエータユニット（４）を有していることを特徴とする請求項１〜６のうち何れか一に記載の圧力弁。
【請求項８】
壁（２）と持上げ板（２１）との間には、自由通路（２２）が設けられ、それにより、容器はいつでも持上げ板（２１）の上方の領域と連通関係にあることを特徴とする請求項１〜７のうち何れか一に記載の圧力弁。
【請求項９】
磁石の吸引力Ｆmは、当接力Ｆcの約２０％〜約３５％を占めることを特徴とする請求項１〜８のうち何れか一に記載の圧力弁。
【請求項１０】
持上げ板（２１）のところの流路（３）の自由貫通流れ面積（Ａ3−Ａ2）は、持上げ板（２１）のところの流路の面積Ａ3の約２５％〜約５５％、好ましくは約３０％〜約５０％を占めることを特徴とする請求項１〜９のうち何れか一に記載の圧力弁。
【請求項１１】
比（Ａ1／Ａ3）は、０．１６〜０．３５の値を取り、この場合、Ａ3は、持上げ板（２１）の全運動領域中の流路（３）の断面積であることを特徴とする請求項１０記載の圧力弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、密閉容器又はタンクと周囲大気との間の圧力差を無くして均圧化する圧力弁に関する。特に、本発明は、海上運搬船の貨物倉又はタンクと関連して用いられる圧力弁に関する。しかしながら、本発明は、定置タンク又は車輪によって支持されたタンクと関連しても用いられる。
例えば本出願人に付与された米国特許第５，８７３，３８４号明細書は、請求項１の前文に記載された形式の圧力弁を教示しており、かかる米国特許明細書の記載内容全体を本明細書の一部を形成するものとしてここに引用する。
【０００２】
タンクに単位時間当たり所与の量の液体を積み込む場合、この種の圧力弁は、タンク内のガス圧力が所定の開放圧に達すると開き、単位時間当たり積み込まれた製品又は産品の量にタンク内の液面からの蒸発量を加えた量に一致した単位時間当たりのガスの量が吹き出されることになる。単位時間当たりの吹出し量は、弁の流れ抵抗及びタンク内に生じている圧力の流れ抵抗で決まる。単位時間当たりの最大吹出し量からタンク内の圧力が所与の安全閾値Ｐmaxを越えない状態で生じうる蒸発量を引いた量は、圧力弁の容量として表示される。圧力弁の容量は単位時間当たりの最大許容積込み量を定める。積込みの中断時に、タンク内の圧力が或る値、即ち、圧力弁の閉鎖圧（これは、開放圧よりも低い）まで下がると、圧力弁は閉じる。公知の圧力弁では、閉鎖圧は開放圧よりもかなり低い。加うるに、例えば石油製品又は化学物質の貯蔵又は運搬中における周囲温度の上昇又は低下は、沸騰蒸発（boiling-off ）の原因となり、この沸騰蒸発は、容器内に圧力変化を生じさせる場合があり、この場合、これにより圧力弁が基本的に積み下ろしの際と同一の仕方で開閉することになる。
【０００３】
圧力弁のもう１つの用途は、安全上の理由で、不活性ガス、例えば窒素を運搬中の産品の上方に位置する容器の自由空間に供給することが必要な場合である。例えば、産品は、引火性液体又は長期にわたる貯蔵後引火性のガスを生じさせるもの、例えばオレンジやレモンである場合がある。不活性ガスは、所定圧力に自動的に維持され、この所定圧は、大気圧よりも高いが圧力弁の開放圧よりも低いものであるのがよい。この場合、周囲の温度の上昇又は低下により、これに対応して容器内の不活性ガスの圧力が変化することになり、それにより圧力弁は、開かなければならない。
【０００４】
公知の圧力弁では、弁の開放圧と閉鎖圧の差は、圧力弁の設計によっては圧力弁にとっては大き過ぎて或る品物の運搬の際に用いるのには最適ではないことが判明している。かくして、本発明の目的は、上述した形式の圧力弁であって、開放圧と閉鎖圧の差を閉鎖圧の約１０％〜約２０％に減少させることができる圧力弁を提供することにある。例えば果物を運搬する場合、圧力弁を通る初期吹出しに続き、周囲温度が下がった場合に供給されなければならない不活性ガスの量を減少させることが可能である。
これは、請求項１の特徴事項記載部分に記載された技術的事項によって得られる。
【０００５】
従属項に記載された実施形態により、開放中における圧力弁の特性曲線の特に有利な形態が得られる。特に、請求項１０に記載された特徴により、開放圧と閉鎖圧の差の相当な減少が得られる。持上げ板の全運動領域全体を通じ、請求項１０に与えられた関係に従う必要がある。
【０００６】
次に、本発明の内容を図面に示した実施形態を参照して詳細に説明する。
図１ａでは、符号１は、底部にフランジ５を備えた鉛直方向に差し向けられた弁ハウジングを示すために用いられており、弁ハウジング１はフランジ５によってガス充填容器、例えば船のタンク又は貨物倉に設けられた圧力逃がしスタブ又は１以上のかかる容器に連結された圧力逃がし管の頂端部にボルト止めできる。
【０００７】
圧力弁１は、流出口１１を備えた貫通流路３を構成する管状壁２を有し、それにより、下に位置する容器内のガスが、特定の圧力条件下で自由大気に逃げ出ることができる。流路３は好ましくは、断面が円形であるが他の断面形状を選択してもよく、かかる形状としては、矩形の断面が挙げられる。所望ならば、管状壁２に側開口部を設けてもよく、かかる側開口部に真空逃がし弁７が連結され、この真空逃がし弁は、本発明の要部をなさない。
【０００８】
流出口１１には環状弁座１３が嵌め込まれ、この環状弁座は、弁体１４の下面に設けられた弁フェース１５と協働するよう構成されている。弁体１４は圧力弁の完全開放状態と圧力弁の閉鎖状態との間で変位可能であるように可動的に支承されている。適当な停止要素が、弁体１４の運動を制限するのに役立つ。
【０００９】
図１ａでは、圧力弁は閉鎖状態で示され、この閉鎖状態では、弁フェース１５は弁座１３に密接している。弁座１３及び弁フェース１５は好ましくは円錐形の形をしており、弁体１４は好ましくは、従前通り、容器から上方に流れて弁体１４の周りを流れるガスの流れを弁ハウジング１の上方のガスのひとまとまりの上方に差し向けられたジェットに合流させることができるように形作られた表面部分１６を有する。それにより、現行の安全面の規則が守られる。このため、弁体１４は好ましくは図示の小滴の形をしている。
【００１０】
ロッドの形をした連結要素６が弁体１４に剛結されており、この連結要素は、弁ハウジング１を通って下方に延びている。連結要素６は、ガイド３０，３２で支持され、流路３に沿って変位する。分銅荷重１２及び持上げ板２１が連結要素６にしっかりと取り付けられており、持上げ板２１と壁２との間には隙間２２がある。この領域では、流路３の断面が円形である場合、持上げ板を円板として構成するのがよく、それにより隙間２２は環状になる。
【００１１】
好ましくは、持上げ板２１は、途切れていない表面を備え、それにより、流路３内のガスが持上げ板２１の周りを流れて隙間２２を通って持上げ板２１の上方の領域に流れる。しかしながら、持上げ板２１が多数の貫通チャネルを有するのを阻害する理由は何もない。重要なことは、持上げ板２１が流路３の横断方向において、流路３内のガスの流れに圧力損失を生じさせる面積Ａ2（図１ｂを参照）を定めるということにある。
【００１２】
図１ａに示すように、圧力弁は、連結要素６の制御された運動、かくして、弁体１４の制御された運動を生じさせるアクチュエータユニット４を更に有している。アクチュエータユニットを図示していない取っ手を用いて弁ハウジング１の外部から操作することができる。
【００１３】
連結要素と関連して、圧力弁は、図示のように持上げ板２１の下の流路３内に設けられるのがよい磁石８と、圧力弁の閉鎖状態で磁石８と協働できるよう構成された磁化性本体９とを更に有している。磁石８及び本体９を、流出口１１のところの領域内に設けるのがよいが、このようにするかどうかは任意であり、しかしながら、これは磁石８に定期的に接近する必要がある場合には好ましい。これは、永久磁石又は例えば電磁石の何れであってもよい。
【００１４】
図１ａに示す閉鎖位置では、弁体１４は、下向きの当接力Ｆcによって弁座１３に影響を及ぼし、この当接力Ｆcは、弁体１４の質量、連結要素６の質量、分銅荷重１２の質量、磁石８又は本体９の何れか（これらの部品のうちどれが連結要素６に取り付けられているかによる）の質量からの要因及び磁石８と本体９との間の吸引力Ｆmからの要因を含む。かくして、当接力Ｆcは、圧力弁を閉鎖状態に保つ力、即ち圧力弁の閉鎖力として理解されるべきである。図１ａには、例えば磁石８と本体９の相対的な位置を変えることによりどのように当接力Ｆcを変えることができるかが示されており、所与の大きさの隙間１０は任意的であるが圧力弁の閉鎖位置で存在する。
【００１５】
容器内において圧力が大気圧よりも高くなると、かかる圧力は、隙間２２に起因して持上げ板２１と弁体１４との間の空間にも生じることになる。それにより、この空間内の圧力は、容器内の圧力に等しく、かかる圧力は、同じ力で持上げ板２１の上側フェースと下側フェースに影響を及ぼす。過圧（superatmospheric pressure ）が圧力弁の閉鎖力Ｆcを越える上向きの力を弁体１４に生じさせない限り、圧力弁は閉鎖状態のままであろう。弁体１４に加わる上向きの力を、容器内の過圧に流路３の流出口１１の断面積Ａ1を掛け算したものとして定めることができ、これについては図１ｂを参照されたい。
【００１６】
過圧が圧力弁の閉鎖力Ｆcよりも高いと、圧力弁は開く。ガスの流出により、流出口の方に向いた持上げ板２１のフェースに加わる圧力が下がる。すると、圧力弁の完全開放位置に向かう弁体１４の上向きの運動は、流れているガスにより持上げ板２１の下側フェースに加わる力により或る程度制御される。この影響は、容器の例外の過圧に持上げ板の面積Ａ2を掛け算したものとして定めることができる。この面積は流出口１１の面積Ａ1よりも大きいので、持上げ板２１に加わるガスの持上げ力が増大し、圧力弁の完全開放状態に向かう方向における持上げ板２１の運動速度、それ故弁体１４の運動速度が増大する。
【００１７】
図２には、圧力弁は、弁体１４が流れているガスにより開放位置に維持されるその完全開放状態で示されている。弁体１４に加わる下向きの力は、弁体１４の質量、連結要素６の質量、分銅荷重１２の質量、磁石又は本体９の何れか（これら２つの部品の何れが連結要素６に取り付けられているかによる）の質量からの要因を含む。磁石８と本体９との間の吸引力Ｆmは、弁体１４を図１に示す位置から僅かに離れて間もなくの間はそれほど貢献しない。
【００１８】
図示の開放位置では、圧力弁は、容器内の圧力の関数として単位時間当たりの所与の量のガスを流出させることができる。この量は、圧力弁の寸法に応じ、容器の大きさに従って選択され、それにより例外の過圧が容器の臨界値を越える前に容器内に入っているガスが流れ出るようになる。弁体１４は、僅かな程度であるが圧力弁を開放位置に保持する一因となる下に開いた中空キャビティを備えるのがよいことは注目される。さらに、一実施形態によれば、圧力弁は、図示のように表面積Ａ2が次第に減少する多くの更に下に位置する持上げ板２１′を備えるのがよい。
【００１９】
圧力弁の所望の作用効果を特に高い程度まで得ることができるようにするためには、持上げ板２１の面積Ａ2は、持上げ板２１の全運動領域中の流路３の横断面積Ａ3よりも非常に小さいことが必要である。このことは、持上げ板２１のところの領域中の流路３内の自由貫通流れ面積（Ａ3−Ａ2）から分かり、かかる自由貫通流れ面積は、いつでも、持上げ板２１のところの領域中の流路の面積Ａ3の約２５％〜約５５％、好ましくは約３０％〜約５０％を占める。図１ｂを参照されたい。図１ａには、流路３が真空逃がし弁７の側開口部と流出口１１のところの領域との間のほぼ真ん中のところで幅が狭くなる実施形態が示されているが、流路３は、真空逃がし弁７の側開口部と流出口１１との間の距離全体にわたって同一の横断面積を有し、即ち、この領域では、管状壁２が円筒形の管で構成されることが好ましい。
【００２０】
比較のため、図３は、図１ａに示すように構成された圧力弁の２つの互いに異なる実施例Ｖ1，Ｖ2についての特性曲線を示しているが、この場合、容器と持上げ板２１の上方の領域との間の自由貫通流れ面積（Ａ3−Ａ2）は互いに異なる大きさのものである。磁石８を用いることにより、僅かな量の吹出しが容器内のほどほどの圧力降下を生じさせ、この点からの曲線が完全開放状態の圧力弁についての吹出し量を反映する点線の曲線まで比較的ほどほどの傾斜度で進んでいるように見える。
【００２１】
次式が値Ｖ1に適用できる。
Ａ2＝Ａ1×２．４９、且つ
Ａ3＝（Ａ1×２．１）＋Ａ2
これに対し、値Ｖ2については、次式が適用できる。
Ａ2＝Ａ1×２．９９、且つ
Ａ3＝（Ａ1×１．４６）＋Ａ2
【００２２】
曲線Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｇ及び曲線Ｇ−Ｃ−Ｂ−Ｄは、それぞれ、値Ｖ1についての開放過程及び閉鎖過程を示し、曲線Ａ−Ｂ−Ｅ−Ｇ及び曲線Ｇ−Ｅ−Ｇ−Ｆは、それぞれ、値Ｖ2についての開放過程及び閉鎖過程を示している。
かくして、Ｄ，Ｆは、それぞれの圧力値が再び互いに近くなる圧力を表している。両方の場合において、点Ａは、圧力弁を開く容器内の例外過圧を表している。
【００２３】
図３から明らかなように、開放圧と閉鎖圧の差、即ち、点Ａ，Ｆ及び点Ａ，Ｄの過圧相互間の差はそれぞれ、開放圧Ａの値の１０％〜２０％を占めている。これは、広い程度まで、力Ｆcの約２０％〜約３５％を定める磁石８の吸引力Ｆmによって達成される。
【００２４】
本発明に従って、磁石を持上げ板と組み合わせて用いた場合の作用効果は、図３の閉鎖曲線の過程と２つの従来型圧力弁についての閉鎖曲線の過程を比較することにより最もよく示されている。図４ａは、米国特許第５，８７３，３８４号明細書に開示された形式の圧力弁についての閉鎖曲線Ｃ−Ｂ−Ｄを示し、図４ｂは、符号８′で示された磁石が用いられているが、持上げ板は用いられていない図４ｃに示す形式の従来技術の圧力弁についての閉鎖曲線Ｄ−Ｃ−Ｅを示している。点Ａ，Ｅ及び点Ａ，Ｄ相互間の差はそれぞれ代表的には、点Ａの圧力値の５０％よりも高いレベルに相当しているように思われる。
【００２５】
換言すると、本発明により、圧力弁は、容器内の圧力が比較的小さな値だけ低くなると閉じるようになる。図４ａ及び図４ｂに示す状態では、容器内に入っているガスの不必要にも多量の流出が圧力弁を閉じる前に生じることになる。それ故、油タンクに関して、液体の不適切な沸騰蒸発が生じる場合がある。変形例として、不活性ガスの雰囲気中で貯蔵されるべき果物等を運搬するのに容器等が用いられる場合、船体が冷えている場合、夜間、不必要なほど多くの補充量の上記不活性ガスを供給することが必要な場合がある。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１ａ】本発明の圧力弁を閉鎖状態で示す断面図である。
【図１ｂ】図１ａに示す圧力弁の断面図である。
【図２】図１に示す一般形式の圧力弁を開放状態で示す図である。
【図３】本発明に従って構成された２つの互いに異なる圧力弁の特性曲線を示す図であり、容器内に生じている過圧が圧力弁を通って流れ出ているガスの量の関数として示されている図である。
【図４ａ】図４ｃに示すような従来技術の圧力弁を含む一つの従来型圧力弁の同一形式の特性曲線を示す図である。
【図４ｂ】図４ｃに示すような従来技術の圧力弁を含む一つの従来型圧力弁の同一形式の特性曲線を示す図である。
【図４ｃ】従来技術の圧力弁を示す圧力弁の断面図である。
【国際公開パンフレット】
2004529300.tif 000003
2004529300.tif 000004
2004529300.tif 000005
2004529300.tif 000006
2004529300.tif 000007
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2004529300.tif 000011
2004529300.tif 000012
2004529300.tif 000013
2004529300.tif 000014
2004529300.tif 000015
2004529300.tif 000016
2004529300.tif 000017
2004529300.tif 000018
2004529300.tif 000019
【国際調査報告】
2004529300.tif 000020
2004529300.tif 000021
2004529300.tif 000022