(57)【要約】【課題】バルブの開閉作動に合わせて一対のシール要素が互いに接離する構造のバルブのシール構造において、シール要素にはみ出し現象が発生するのを抑え、もってその破損を防止することが可能なバルブのシール構造を提供する。【解決手段】一対のシール要素を、金属等の剛性部品と、合成樹脂よりなる平板との組み合わせとし、または、金属等の剛性部品と、表面にゴム膜１４を被着した金属よりなる１２平板との組み合わせとする。表面にゴム膜１４を被着した金属よりなる平板１２は、弁閉時に板バネ性を発揮するよう立体化された状態で、保持部材に設けた装着溝１３ｂに装着される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブの開閉作動に合わせて一対のシール要素が互いに接離する構造のバルブのシール構造において、
前記一対のシール要素は、金属等の剛性部品と、合成樹脂よりなる平板との組み合わせとされていることを特徴とするバルブのシール構造。
【請求項２】
バルブの開閉作動に合わせて一対のシール要素が互いに接離する構造のバルブのシール構造において、
前記一対のシール要素は、金属等の剛性部品と、表面にゴム膜を被着した金属よりなる平板との組み合わせとされていることを特徴とするバルブのシール構造。
【請求項３】
請求項２記載のシール構造において、
表面にゴム膜を被着した金属よりなる平板は、弁閉時に板バネ性を発揮するよう立体化された状態で、保持部材に設けた装着溝に装着されていることを特徴とするバルブのシール構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バルブの開閉作動に合わせて一対のシール要素が互いに接離する構造のバルブのシール構造に関するものである。本発明のシール構造は例えば、燃料電池用高圧ガスバルブの開閉作動部に用いられる。
【背景技術】
【０００２】
図６に示す従来のバルブ装置５１においてはその閉弁作動時、図７（Ａ）に示すように一方のシール要素である金属部品よりなる弁体５２が、他方のシール要素であるゴムリップ（外側シール部）５３および金属部（内側シール部）５４に順次当接するように構成され、すなわち先ずゴムリップ５３に当接してから金属部５４に当接するように構成されている。
【０００３】
しかしながらこの構造によると、シールすべきガス圧力の高圧化に伴ってゴムリップ５３が圧力に押されて変形し、はみ出し現象を生じることから、図７（Ｂ）に示すようにゴムリップ５３が弁体５２と金属部５４との間に挟まれて破損してしまうことがある。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１５０７２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は以上の点に鑑みて、シール要素にはみ出し現象が発生するのを抑えることができ、もってその破損を防止することが可能なバルブのシール構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１によるシール構造は、バルブの開閉作動に合わせて一対のシール要素が互いに接離する構造のバルブのシール構造において、前記一対のシール要素は、金属等の剛性部品と、合成樹脂よりなる平板との組み合わせとされていることを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明の請求項２によるシール構造は、バルブの開閉作動に合わせて一対のシール要素が互いに接離する構造のバルブのシール構造において、前記一対のシール要素は、金属等の剛性部品と、表面にゴム膜を被着した金属よりなる平板との組み合わせとされていることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の請求項３によるシール構造は、上記した請求項２記載のシール構造において、表面にゴム膜を被着した金属よりなる平板は、弁閉時に板バネ性を発揮するよう立体化された状態で、保持部材に設けた装着溝に装着されていることを特徴とするものである。
【０００９】
上記構成を有する本発明の請求項１によるシール構造のように、金属等の剛性部品と組み合わされるシール要素として従来のゴムリップに代えて合成樹脂よりなる平板を使用すると、この合成樹脂よりなる平板はその材質および形状的な特徴から圧力に押されても大きく変形せず、よってはみ出し現象を生じることがない。態様としては、弾性のある樹脂、例えばテフロン（登録商標）を保持部材に貼り付けるのが好適である。
【００１０】
また、上記構成を有する本発明の請求項２によるシール構造のように、金属等の剛性部品と組み合わされるシール要素として従来のゴムリップに代えて表面にゴム膜を被着した金属よりなる平板を使用すると、この表面にゴム膜を被着した金属よりなる平板はその材質および形状的な特徴から圧力に押されても大きく変形せず、よってはみ出し現象を生じることがない。平板の表面に被着したゴム膜は薄い膜状であることから、これもはみ出し現象を生じることがない。態様としては、薄い鉄板、ステンレス板またはアルミニウム板などの表面に合成ゴムをコーティングしたものを保持部材に貼り付けるのが好適である。
【００１１】
またこれに加えて、本発明の請求項３によるシール構造のように、表面にゴム膜を被着した金属よりなる平板を、弁閉時に板バネ性を発揮するよう立体化した状態で、保持部材に設けた装着溝に装着するようにすると、弁閉時に作用するバネ反発力によって、優れたシール性を発揮することが可能となる。また、使用環境による極低温時にゴムシールの圧力はなくなるが、金属の弾性は低温時の影響を受けないことから、安定したシール性を維持することが可能である。上記平板の立体化は、平板の塑性変形によるが、平板を弾性変形させるものであっても良い。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、以下の効果を奏する。
【００１３】
すなわち、本発明の請求項１によるシール構造においては上記したように、金属等の剛性部品と組み合わされるシール要素として従来のゴムリップに代えて合成樹脂よりなる平板を使用するようにしたために、この合成樹脂よりなる平板はその材質および形状的な特徴から圧力に押されても大きく変形せず、はみ出し現象を生じることがない。したがって、従来生じていたシール要素のはみ出し現象を抑えることができ、もってその破損を防止することができる。
【００１４】
また、本発明の請求項２によるシール構造においては上記したように、金属等の剛性部品と組み合わされるシール要素として従来のゴムリップに代えて表面にゴム膜を被着した金属よりなる平板を使用するようにしたために、この表面にゴム膜を被着した金属よりなる平板はその材質および形状的な特徴から圧力に押されても大きく変形せず、はみ出し現象を生じることがない。平板の表面に被着したゴム膜は薄い膜状であることから、これもはみ出し現象を生じることがない。したがって、従来生じていたシール要素のはみ出し現象を抑えることができ、もってその破損を防止することができる。
【００１５】
またこれに加えて、本発明の請求項３によるシール構造においては上記したように、表面にゴム膜を被着した金属よりなる平板を、弁閉時に板バネ性を発揮するように立体化した状態で、保持部材に設けた装着溝に装着するようにしたために、弁閉時に作用するバネ反発力によって、優れたシール性を発揮することが可能とされている。金属板バネによるシール性は、使用環境が極低温時にも失われることがない。したがって、上記請求項２によりはみ出し破損を防止し、なおかつ当該請求項３により優れたシール性を発揮する高性能のバルブシール構造を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。
【００１７】
第一実施例・・・
図１は、本発明の第一実施例に係るバルブのシール構造を示している。
【００１８】
当該実施例に係るシール構造は、バルブの開閉作動に合わせて一対のシール要素が互いに接離するものであって、一対のシール要素が、金属等の剛性部品である弁体１と、弁座側の、合成樹脂よりなる平板（樹脂板）２との組み合わせにより構成されている。
【００１９】
平板２は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の弾性のある樹脂を成形材料として環状の平板状に成形されており、その一面に軸直角平面状の当接面２ａを有している。平板２の厚みは、耐変形性を確保するよう薄く設定されている。また、この平板２はその他面側の貼着面２ｂをもって保持部材であるバルブボディ３の保持面３ａに貼着されており、貼着部の密着性を確保するため、金属よりなるバルブボディ３の保持面３ａには凹凸形状（凹凸面）３ｂが形成されている。
【００２０】
弁体１は、金属または硬質樹脂等の剛材によって成形されており、その一部に軸直角平面状の当接面１ａを有している。
【００２１】
図１（Ａ）はバルブの弁開状態を示しており、高圧側空間Ｈから低圧側空間Ｌへ高圧ガスが流れている。この弁開状態からバルブが閉弁作動して弁体１がバルブボディ３に近付く方向に移動すると、図１（Ｂ）に示すように弁体１の当接面１ａが平板２の当接面２ａに密接し、弁閉のシール状態が実現される。
【００２２】
上記構成のシール構造においては、金属等の剛性部品よりなる弁体１と組み合わされる弁座側のシール要素が従来のようにゴムリップではなく合成樹脂よりなる平板２とされているために、この合成樹脂よりなる平板２はその材質および形状的な特徴から圧力に押されても変形することがなく、よってはみ出し現象を生じることがない。したがって、シール要素にはみ出し現象が発生するのを抑えることができ、もってその破損を防止することができる。また、一対のシール要素が剛性部品同士の組み合わせではなく、剛性部品と樹脂との組み合わせであることから、必要とされるシール性を確保することができる。
【００２３】
第二実施例・・・
図２は、本発明の第二実施例に係るバルブのシール構造を示している。
【００２４】
当該実施例に係るシール構造は、バルブの開閉作動に合わせて一対のシール要素が互いに接離するものであって、この一対のシール要素が、金属等の剛性部品である弁体１１と、弁座側の、表面にゴム膜１４を被着した金属よりなる平板（金属板）１２との組み合わせにより構成されている。
【００２５】
平板１２は、鉄板、ステンレス板またはアルミニウム板等の金属板によって環状の平板状に成形されており、その一面１２ａに合成ゴムよりなる薄膜状のゴム膜１４が全面に亙ってコーティングされている。したがってこのゴム膜１４の表面が軸直角平面状の当接面１４ａとされている。また、この平板１２はその他面側の貼着面１２ｂをもって保持部材であるバルブボディ１３の保持面１３ａに貼着されている。
【００２６】
一方の弁体１１は、金属または硬質樹脂等の剛材によって成形されており、その一部に軸直角平面状の当接面１１ａを有している。
【００２７】
図２（Ａ）はバルブの弁開状態を示しており、高圧側空間Ｈから低圧側空間Ｌへ高圧ガスが流れている。この弁開状態からバルブが閉弁作動して弁体１１がバルブボディ１３に近付く方向に移動すると、図２（Ｂ）に示すように弁体１１の当接面１１ａが平板１２におけるゴム膜１４の当接面１４ａに密接し、弁閉のシール状態が実現される。
【００２８】
上記構成のシール構造においては、金属等の剛性部品よりなる弁体１１と組み合わされる弁座側のシール要素が従来のようにゴムリップではなく表面にゴム膜１４を被着した金属よりなる平板１２とされているために、この表面にゴム膜１４を被着した金属よりなる平板１２はその材質および形状的な特徴から圧力に押されても変形することがなく、よってはみ出し現象を生じることがない。平板１２の表面にコーティングされたゴム膜１４は薄い膜状であることから、これもはみ出し現象を生じることがない。したがって、シール要素にはみ出し現象が発生するのを抑えることができ、もってその破損を防止することができる。また、一対のシール要素が剛性部品同士の組み合わせではなく、剛性部品とゴムとの組み合わせであることから、必要とされるシール性を確保することができる。
【００２９】
第三実施例・・・
図３は、本発明の第三実施例に係るバルブのシール構造を示している。
【００３０】
当該実施例に係るシール構造は、バルブの開閉作動に合わせて一対のシール要素が互いに接離するものであって、この一対のシール要素が、金属等の剛性部品である弁体１１と、弁座側の、表面にゴム膜１４を被着した金属よりなる平板（金属板）１２との組み合わせにより構成されている。また、表面にゴム膜１４を被着した金属よりなる平板１２は、弁閉時、弁体１１に押圧されたときに板バネ性を発揮するように立体化された状態で、保持部材であるバルブボディ１３に設けた装着溝１３ｂに装着されている。
【００３１】
平板１２は、鉄板またはステンレス板等の金属板によって環状の平板状に成形されるとともに図示するように断面略円弧形の立体状に設定されており、その凸側の一面１２ａに合成ゴムよりなる薄膜状のゴム膜１４が全面に亙ってコーティングされている。装着溝１３ｂに装着された状態で平板１２は上記円弧形の凸側が装着溝１３ｂの外部へ突出するので、この凸側突出部の頂端部位に弁体１１が接離することになり、よって該部位におけるゴム膜１４が当接部１４ｂとされている。
【００３２】
一方、弁体１１は、金属または硬質樹脂等の剛材によって成形されており、その一部に軸直角平面状の当接面１１ａを有している。
【００３３】
図３（Ａ）はバルブの弁開状態を示しており、高圧側空間Ｈから低圧側空間Ｌへ高圧ガスが流れている。この弁開状態からバルブが閉弁作動して弁体１１がバルブボディ１３に近付く方向に移動すると、図３（Ｂ）に示すように弁体１１の当接面１１ａが平板１２におけるゴム膜１４の当接部１４ｂに当接し、平板１２を撓ませ、弁閉のシール状態が実現される。撓んだ平板１２はそのバネ反発力によってゴム膜１４を弁体１１に強く押し付けることになる。
【００３４】
上記構成のシール構造においては、金属等の剛性部品よりなる弁体１１と組み合わされる弁座側のシール要素が従来のようにゴムリップではなく表面にゴム膜１４を被着した金属よりなる平板１２とされているために、この表面にゴム膜１４を被着した金属よりなる平板１２はその材質および形状的な特徴から圧力に押されても変形することがなく、よってはみ出し現象を生じることがない。平板１２の表面にコーティングされたゴム膜１４は薄い膜状であることから、これもはみ出し現象を生じることがない。したがって、シール要素にはみ出し現象が発生するのを抑えることができ、もってその破損を防止することができる。
【００３５】
また、上記したように表面にゴム膜１４をコーティングした金属よりなる平板１２が、弁閉時に板バネ性を発揮するように立体化された状態でバルブボディ１３の装着溝１３ｂに装着されているために、弁閉時この平板１２に弁体１１が押し付けられると、平板１２は弾性変形してバネ反発力を発生し、これによりゴム膜１４を弁体１１に強く押し付ける。したがって、優れたシール性が発揮されることになる。また、この金属板バネによるシール性は、使用環境が極低温時にも失われることがないことから、優れたシール性を維持することができる。
また当該実施例では、平板１２の全面にゴム膜１４がコーティングされているために、ゴム膜１４は上記円弧形の脚部近傍において装着溝１３内部の側面１３ｃに密接する。したがって、平板１２およびバルブボディ１３間のシール性を確保することもできる。
【００３６】
尚、上記第三実施例では、立体化された平板１２が断面略円弧形を呈して１条のシールビードをなすように設定されているが、設定するシールビードの数は複数とすることも可能であって、例えば図４の例では円弧形が径方向に２つ並べられてシールビードが２条設定されている。このようにシールビードの数が複数であると弁閉時複数段のシール構造が形成されることから、シール性を一層向上させることができる。
【００３７】
また、上記第三実施例では、保持部材であるバルブボディに設ける装着溝を断面矩形の矩形溝としているが、図５に示すように蟻溝（あり溝）とすることによって抜け防止効果を得ることができる。
【００３８】
更にまた、上記各実施例では、金属等の剛性部品がバルブの弁体を形成し、合成樹脂または金属等よりなる平板がバルブの弁座側を形成しているが、反対に金属等の剛性部品がバルブの弁座側を形成し、合成樹脂または金属等よりなる平板がバルブの弁体側を形成することにしても良い。この場合は、合成樹脂または金属等よりなる平板が金属等の剛性部品に対して進退することになる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第一実施例に係るシール構造を示す図で、（Ａ）はその弁開状態の断面図、（Ｂ）はその弁閉状態の断面図
【図２】本発明の第二実施例に係るシール構造を示す図で、（Ａ）はその弁開状態の断面図、（Ｂ）はその弁閉状態の断面図
【図３】本発明の第三実施例に係るシール構造を示す図で、（Ａ）はその弁開状態の断面図、（Ｂ）はその弁閉状態の断面図
【図４】平板立体化構造の他の例を示す断面図
【図５】装着溝断面形状の他の例を示す断面図
【図６】従来例に係るバルブ装置の断面図
【図７】同バルブ装置に備えられるシール構造の断面図
【符号の説明】
【００４０】
１，１１  弁体（剛性部品）
１ａ，２ａ，１１ａ，１４ａ  当接面
２，１２  平板
２ｂ，１２ｂ  貼着面
３，１３  バルブボディ
３ａ，１３ａ  保持面
３ｂ  凹凸形状
１２ａ  一面
１３ｂ  装着溝
１３ｃ  側面
１４  ゴム膜
１４ｂ  当接部
Ｈ  高圧側空間
Ｌ  低圧側空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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