(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、一方のシール要素をなすゴム状弾性体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。【解決手段】一対のシール要素を金属等の剛性部品とゴム状弾性体との組み合わせとし、ゴム状弾性体５に設けた複数の環状突起６が同時に剛性部品に接離する複数段シール構造７を設定することにより、はみ出しの原因となる高圧を減圧する。または一対のシール要素を金属等の剛性部品とゴム状弾性体との組み合わせとし、剛性部品に設けた複数の環状突起が同時にゴム状弾性体に接離する複数段シール構造を設定することにより、はみ出しの原因となる高圧を減圧する。【選択図】図１
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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ゴム状弾性体との組み合わせよりなり、
前記ゴム状弾性体に設けた複数の環状突起が同時に前記剛性部品に接離する複数段シール構造を有す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ゴム状弾性体との組み合わせよりなり、
前記剛性部品に設けた複数の環状突起が同時に前記ゴム状弾性体に接離する複数段シール構造を有す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、
ゴム状弾性体は、これも環状突起に合わせて複数が配置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７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８（Ａ）に示すように弁体５２がゴムリップ（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８（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、一方のシール要素をなすゴム状弾性体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ゴム状弾性体との組み合わせよりなり、前記ゴム状弾性体に設けた複数の環状突起が同時に前記剛性部品に接離する複数段シール構造を有す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ゴム状弾性体との組み合わせよりなり、前記剛性部品に設けた複数の環状突起が同時に前記ゴム状弾性体に接離する複数段シール構造を有す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、ゴム状弾性体は、これも環状突起に合わせて複数が配置されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、以下の効果を奏する。
【００１０】
すなわち、上記構成を備えた本発明の請求項１または２によるシール構造においては、一対のシール要素をなす剛性部品およびゴム状弾性体間に複数段シール構造を設けるようにしたために、この複数段シール構造が発揮する蓄圧作用によって高圧を徐々に減圧させることが可能とされている。高圧が減圧されるとゴム状弾性体の末端部はもはや、はみ出し現象を生じるほど大きく変形しないことになる。したがって、ゴム状弾性体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。
【００１１】
またこれに加えて、本発明の請求項３によるシール構造においては、複数の環状突起を剛性部品側に設ける場合にゴム状弾性体も合わせて複数配置するようにしたために、複数のゴム状弾性体は単品ごとにその特性を設定することが可能とされている。したがって例えば、高圧側に配置するゴム状弾性体には耐圧・耐破損性重視の設定を行ない、低圧側に配置するゴム状弾性体にはシール性重視の設定を行なうと云ったことが可能となるので、これにより広くバルブシールの性能向上を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。
【００１３】
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。
【００１４】
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、一対のシール要素は、金属等の剛性部品である弁体１と弁座側のゴム状弾性体５との組み合わせよりなり、この弁体１およびゴム状弾性体５の間に、ゴム状弾性体５に設けた複数の環状突起（ビード）６が弁体１に対して同時に接離する複数段シール構造７が設けられている。
【００１５】
ゴム状弾性体５は、環状に成形され、バルブボディ２の弁座部３に設けた環状の装着溝４に装着されている。装着溝４およびゴム状弾性体５は共に断面矩形状に成形されている。ゴム状弾性体５の表面には環状突起６が複数同心状に一体成形されている。図では環状突起６が四つ同心状に一体成形されているが、その形成数は二つ以上であれば特に限定されない。各突起６の形状や大きさは同じとされているが、互いに異なるように設定しても良い。各突起６の先端部は装着溝４から突出していて、バルブボディ２の端面部２ａよりも弁体１側に配置されている。
【００１６】
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、各突起６が接離自在に密接する平面状の当接面１ａを有している。
【００１７】
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２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が各突起６の先端部に当接し、各突起６を若干変形させた状態で停止し、弁閉のシール状態が実現されることになる。
【００１８】
上記構成のシール構造において、バルブの閉弁作動時、図１（Ｂ）に示したように弁体１の当接面１ａが各突起６の先端部に当接すると、当該シール構造によって遮断されるバルブの高圧側空間Ｈと低圧側空間Ｌとの間には複数の突起６によって仕切られる中間空間が形成され、この中間空間において蓄圧作用が発揮される。図ではバルブの高圧側空間Ｈと低圧側空間Ｌとの間に突起６が四つ設けられているので中間空間Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３が三箇所形成され、この中間空間Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３がそれぞれ蓄圧作用を発揮し、結果、圧力は高圧側空間Ｈから低圧側空間Ｌへかけて中間空間Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３ごとに徐々に低くなり、低圧となった最も低圧側の中間空間Ｍ３の圧力がその更に低圧側の突起６に作用してもこの突起６は殆ど変形することがない。したがって、ゴム状弾性体５にはみ出し現象が発生するのを抑えることができ、もってゴム状弾性体５が弁体１とバルブボディ２との間に挟まれて破損するのを防止することができる。また当該実施例では、ゴム状弾性体５が装着溝４内に収容されているので、これによってもゴム状弾性体５は圧力が作用しても変形しにくく設定されていると云うことができる。尚、当該実施例では、剛性部品が弁体を形成し、ゴム状弾性体が弁座を形成しているが、反対にゴム状弾性体が弁体を形成し、剛性部品が弁座を形成する構成であっても良く、この場合は、ゴム状弾性体が剛性部品に対して進退することになる。
【００１９】
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。
【００２０】
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、一対のシール要素は、金属等の剛性部品である弁体１１と弁座側のゴム状弾性体１６との組み合わせよりなり、この弁体１１およびゴム状弾性体１６の間に、弁体１１に設けた複数の環状突起１２がゴム状弾性体１６に対して同時に接離する複数段シール構造１７が設けられている。
【００２１】
環状突起１２は、金属または硬質樹脂等の剛材よりなる弁体１１の端面部１１ａにゴム状弾性体１６に向けて一体成形され、また複数が同心状に一体成形されている。図では環状突起１２は四つが同心状に一体成形されているが、その形成数は二つ以上であれば特に限定されない。各突起１２の形状や大きさは同じとされているが、互いに異なるように設定しても良い。
【００２２】
ゴム状弾性体１６は、環状に成形され、バルブボディ１３の弁座部１４に設けた環状の装着溝１５に装着されている。装着溝１５およびゴム状弾性体１６は共に断面矩形状に成形されている。またこのゴム状弾性体１６は、各突起１２が接離自在に密接する平面状の当接面１６ａを有している。
【００２３】
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へと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）に示すように各環状突起１２がゴム状弾性体１６の当接面１６ａに当接し、若干食い込んだ状態で停止し、弁閉のシール状態が実現されることになる。
【００２４】
上記構成のシール構造において、バルブの閉弁作動時、図２（Ｂ）に示したように各突起１２がゴム状弾性体１６の当接面１６ａに当接すると、当該シール構造によって遮断されるバルブの高圧側空間Ｈと低圧側空間Ｌとの間には複数の突起１２によって仕切られる中間空間が形成され、この中間空間において蓄圧作用が発揮される。図ではバルブの高圧側空間Ｈと低圧側空間Ｌとの間に突起１２が四つ設けられているので中間空間Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３が三箇所形成され、この中間空間Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３がそれぞれ蓄圧作用を発揮し、結果、圧力は高圧側空間Ｈから低圧側空間Ｌへかけて中間空間Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３ごとに徐々に低くなり、低圧となった最も低圧側の中間空間Ｍ３の圧力がその更に低圧側の突起１２を漏れてゴム状弾性体１６の表面に作用することがあってもこの表面は殆ど変形することがない。したがって、ゴム状弾性体１６にはみ出し現象が発生するのを抑えることができ、もってゴム状弾性体１６が弁体１１とバルブボディ１３との間に挟まれて破損するのを防止することができる。また当該実施例では、ゴム状弾性体１６が装着溝１５内に収容されているので、これによってもゴム状弾性体１６は圧力が作用しても変形しにくく設定されていると云うことができる。尚、当該実施例では、剛性部品が弁体を形成し、ゴム状弾性体が弁座を形成しているが、反対にゴム状弾性体が弁体を形成し、剛性部品が弁座を形成する構成であっても良く、この場合は、ゴム状弾性体が剛性部品に対して進退することになる。
【００２５】
第三実施例・・・
上記第二実施例（図２）では、バルブボディ１３の弁座部１４にゴム状弾性体１６が一つのみ配置されているが、これを図３に示すように環状突起１２の形成数に合わせて複数配置するようにすると、高圧側空間Ｈから低圧側空間Ｌへかけて並べられる複数のゴム状弾性体１６ごとにその特性を設定することが可能となる。したがって例えば、高圧側に配置されるゴム状弾性体１６には耐圧・耐破損性に優れた形状を施すとともに低圧側に配置されるゴム状弾性体１６にはシール性に優れた形状を施すと云うように特性設定の自由度を拡大することができる。図３の複数のゴム状弾性体１６はそれぞれ別体とされるが、その製作に際しては図４に示すように一体で成形し、装着溝１５に嵌め込んでから平板状の連結部１６ｂを切除もしくは研摩すると良い。
【００２６】
第四実施例・・・
また、上記第二実施例（図２）では、突起１２を設けた弁体１１の端面部１１ａおよび、装着溝１５を設けてゴム状弾性体１６を装着したバルブボディ１３の端面部１３ａが何れも軸直角の平面状に設定されているが、これを図５および図６に示すようにそれぞれ、対応する円錐面状に設定するようにしても良い。ゴム状弾性体１６の装着数は一つでも良いが、図示するように複数設けることにより上記第三実施例と同様の作用効果を発揮することができる。図示の例では、各突起１２は円筒面１２ａと軸直角の平面１２ｂの組み合わせよりなる段差状に設定されている。また、各装着溝１５も円筒面１５ａと軸直角の平面１５ｂの組み合わせよりなる段差状に設定され、ここに断面直角三角形状のゴム状弾性体１６が装着されている。
【００２７】
これら第三および第四実施例においても、ゴム状弾性体が弁体を形成し、剛性部品が弁座を形成する構成であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【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】同シール構造におけるゴム状弾性体の製作方法を示す断面図
【図５】本発明の第四実施例に係るシール構造の弁開状態を示す断面図
【図６】同シール構造の弁閉状態を示す断面図
【図７】従来例に係るバルブ装置の断面図
【図８】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】
【００２９】
１，１１  弁体（剛性部品）
１ａ，１６ａ  当接面
２，１３  バルブボディ
２ａ，１１ａ，１３ａ  端面部
３，１４  弁座部
４，１５  装着溝
５，１６  ゴム状弾性体
６，１２  環状突起
７，１７  複数段シール構造
１２ａ，１５ａ  円筒面
１２ｂ，１５ｂ  平面
１６ｂ  連結部
Ｈ  高圧側空間
Ｌ  低圧側空間
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３  中間空間
【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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【図８】
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