(57)【要約】【課題】弁芯棒の先端部と弁座双方の磨耗、変形、偏あたりを軽減でき、耐久性が高く、しかも小型で軽量の流量調節弁およびこの流量調節弁を用いた吹管を提供することを目的とする。【解決手段】弁芯棒６を、先端部に延在された円周状壁部２１を有する弁芯棒本体３と、この弁芯棒本体３の先端に設けられたバルブチップ４とから構成し、円周状壁部２１の先端に形成された窪み部２２とバルブチップ４の前進端と後進端との間に設けられた小径部２５とが、円周状壁部２１の内周面と小径部２５の外周面との間に遊びを持って嵌合した構造とすることによってバルブチップ４を秤動自在かつ回転自在とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁座を有する弁本体と、この弁本体に収納され、回転操作によって回転しながら進退動させられる弁芯棒とを備え、
この弁芯棒は、回転操作される弁芯棒本体と、その前進端において弁本体の弁座に当接するバルブチップと、該バルブチップを弁芯棒本体の先端に秤動自在に支持する継手機構とを備えることを特徴とする流量調節弁。
【請求項２】
前記継手機構は、さらにバルブチップを前記弁芯棒本体とは独立して回転自在に支持していることを特徴とする請求項1に記載の流量調節弁。
【請求項３】
前記継手機構は、弁芯棒本体の先端部に延在された円周状壁部と、この円周状壁部の中に挿入されたバルブチップの後端部とから構成され、
前記円周状壁部は先端部に径方向内方に縮径された窪み部を備え、
前記バルブチップの後端部は、弁座への当接部の基端部側に連設され該当接部における
最大外周径より小さい外周径を有する小径部と、この小径部に連設され小径部の外周径より大きい径を有する抜け止め部とを備え、
前記バルブチップの小径部と前記弁芯棒本体の円周状壁部の窪み部とが、前記円周状壁部の内周面と前記小径部の外周面との間および前記円周状壁部の先端と前記当接部の後端との間に遊びを持って嵌合した構造を有することを特徴とする請求項２に記載の流量調節弁。
【請求項４】
前記弁芯棒本体の円周状壁部の内側に、前記バルブチップを先端方向に押圧する付勢手段を備えることを特徴とする請求項３に記載の流量調節弁。
【請求項５】
酸素を導入する酸素導入管と、燃料ガスを導入する燃料ガス導入管と、この燃料ガス導入管に導入される燃料ガスの流量を調節する第１のバルブと、前記酸素導入管から導入された酸素ガスを下流の酸素管と混合酸素管とに分岐させる分岐空間と、この分岐空間から混合酸素管に流出された酸素ガスと第１のバルブで流量を調節された燃料ガスとが混合される混合管と、前記分岐空間と前記酸素管との間に設けられ前記分岐空間から前記酸素管に流出される酸素ガスの流量を調節する第２のバルブと、前記酸素管から供給される酸素ガスと前記混合管とから供給される混合ガスとを吹出するトーチヘッドとを備える吹管であって、
前記第１のバルブと前記第２のバルブとの少なくとも一方が請求項１から請求項４のいずれかに記載の流量調節弁からなることを特徴とする吹管。
【請求項６】
酸素を導入する酸素導入管と、燃料ガスを導入する燃料ガス導入管と、この燃料ガス導入管に導入される燃料ガスの流量を調節するバルブと、前記酸素導入管から供給される酸素ガスと前記燃料ガス導入管から供給される燃料ガスとを混合した混合ガスを吹出するトーチヘッドとを備える吹管であって、
前記バルブが請求項１から請求項４のいずれかに記載の流量調節弁からなることを特徴とする吹管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の流量調節のための流量調節弁およびこの流量調節弁を使用した吹管に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス切断等に使用する吹管では、つまみを回すことによって回転しながら進退動する弁芯棒と、ノズルの内周面に形成された弁座とからなる流量調節弁を利用してガス供給量を調節することが一般的である。ガスの供給の停止はつまみを回して弁芯棒をノズル先端に向かって進動させ、弁芯棒の先端部を弁座に線接触または面接触で当接させることによって行う（特許文献１参照）。
従来の流量調節弁ではつまみを回すと弁芯棒の先端は弁芯棒と一緒に回転する。そして弁芯棒の先端を弁座に当接させてガス供給を停止させるときは、弁座に弁芯棒の先端をねじ込むような形となり、弁芯棒の先端および弁座双方にかかる周方向の摺動力や軸力による磨耗や変形が生じてしまう。
また、加工誤差等により弁芯棒の軸線とノズルの軸線との間に若干のずれが生じていると、弁芯棒の先端部の一部が弁座に当接したときに弁芯棒と弁座との隙間が完全には閉じないので、ガスの漏れを防ぐためにますます弁芯棒の先端を弁座にねじ込むこととなり、弁芯棒と弁座の偏あたりによる磨耗や変形が生じてしまう。
このような磨耗や変形によって弁の修理や交換をする必要が生じていたので、従来の流量調節弁の耐久性を向上させる必要があった。
【特許文献１】特開平１１−１１８１１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明では弁芯棒の先端部と弁座双方の磨耗、変形、偏あたりを軽減でき、耐久性が高く、しかも小型で軽量の流量調節弁およびこの流量調節弁を用いた吹管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】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供している。
本発明に係る流量調節弁は、弁座を有する弁本体と、この弁本体に収納され、回転操作によって回転しながら進退動させられる弁芯棒とを備え、この弁芯棒は、回転操作される弁芯棒本体と、その前進端において弁本体の弁座に当接するバルブチップと、該バルブチップを弁芯棒本体の先端に秤動自在に支持する継手機構とを備えることを特徴とする。
【０００５】
このようにバルブチップを秤動自在に支持する継手機構を備えたことにより、弁芯棒本体の先端に取り付けられたバルブチップが弁本体の弁座面に当接したときにノズルの軸と弁芯棒の軸との間に若干のずれが生じていても、バルブチップが秤動することによってこのバルブチップの軸と弁本体の軸とが一致するので、バルブチップと弁本体の弁座とが偏あたりすることなく弁を密封状態とすることができる。
【０００６】
また、前記流量調節弁において、前記継手機構は、さらにバルブチップを前記弁芯棒本体とは独立して回転自在に支持していることを特徴とする。
【０００７】
バルブチップは弁芯棒本体とは独立して回転自在であるので、バルブチップが弁本体の弁座に当接すると弁芯棒本体のみが回転しバルブチップの回転は拘束される。よって、バルブチップと弁座の双方に周方向の摺動力がかからず、磨耗や変形を軽減できる。
【０００８】
さらに、前記流量調節弁において、前記継手機構は弁芯棒本体の先端部に延在された円周状壁部とこの円周状壁部の中に挿入されたバルブチップの後端部とから構成され、前記円周状壁部は先端部に径方向内方に縮径された窪み部を備え、前記バルブチップの後端部は、弁座への当接部の基端部側に連設され該当接部における最大外周径より小さい外周径を有する小径部と、この小径部に連設され小径部の外周径より大きい径を有する抜け止め部とを備え、前記バルブチップの小径部と前記弁芯棒本体の円周状壁部の窪み部とが、前記円周状壁部の内周面と前記小径部の外周面との間および前記円周状壁部の先端と前記当接部の後端との間に遊びを持って嵌合した構造を有することを特徴とする。
【０００９】
このような構成とすることにより、バルブチップは抜け止め部が窪み部にあたって弁芯棒本体から抜けない状態になるとともに、円周状壁部の内周面と前記小径部の外周面との間、および円周状壁部の先端と当接部の後端との間に遊びがあるので、この遊びの範囲内でバルブチップは秤動自在かつ弁芯棒本体とは独立して回転自在とすることができる。
また、バルブチップが弁芯棒本体の内側に挿入された構造であるので、弁芯棒全体としての大きさや重さを従来の流量調節弁と同等とすることができる。
【００１０】
また、本発明に係る流量調節弁は、前記弁芯棒本体の円周状壁部の内側に前記バルブチップを先端方向に押圧する付勢手段を備えることを特徴とする。
【００１１】
流量調節弁が開いている場合にはガスがバルブチップの外周面に沿って流れているため、このガスの流れによってバルブチップが秤動するとガスの流れが乱れる場合もあるが、弁芯棒本体の円周状壁部の内側にバルブチップを先端方向に押圧する付勢手段を備えると、この付勢手段によってバルブチップの抜け止め部が円周状壁部の窪み部に押し当てられてガスの流れによって振動しないので、ガスの流れを安定化することができる。
また、流量調節弁を閉める場合にはこの付勢手段によってバルブチップを弁座に押し当てることができるので、バルブチップを弁座に当接させるときのバルブチップと弁座とにかかる軸力を軽減することができる。
【００１２】
酸素を導入する酸素導入管と、燃料ガスを導入する燃料ガス導入管と、この燃料ガス導入管に導入される燃料ガスの流量を調節するバルブと、前記酸素導入管から供給される酸素ガスと前記燃料ガス導入管から供給される燃料ガスとを混合した混合ガスを吹出するトーチヘッドとを備える吹管であって、
前記バルブが請求項１〜請求項４のいずれかに記載の流量調節弁からなることを特徴とする吹管。
【００１３】
吹管の構造中に本発明にかかる流量調節弁を備えることによって、耐久性が高く軽量な吹管を提供することができる。
【００１４】
さらに、本発明に係る吹管は、酸素を導入する酸素導入管と、燃料ガスを導入する燃料ガス導入管と、この燃料ガス導入管に導入される燃料ガスの流量を調節する第１のバルブと、前記酸素導入管から導入された酸素ガスを下流の酸素管と混合酸素管とに分岐させる分岐空間と、この分岐空間から混合酸素管へ流出された酸素ガスと第１のバルブで流量を調節された燃料ガスとが混合される混合管と、前記分岐空間と前記酸素管との間に設けられ前記分岐空間から前記酸素管に流出される酸素ガスの流量を調節する第２のバルブと、前記酸素管から供給される酸素ガスと前記混合管とから供給される混合ガスとを吹出するトーチヘッドとを備える吹管であって、第１のバルブと第２のバルブの少なくとも一方が請求項1から請求項４のいずれかに記載の流量調節弁からなることを特徴とする。
【００１５】
吹管の構造中に本発明にかかる流量調節弁を備えることによって、耐久性が高く軽量な吹管を提供することができる。
【００１６】
また、本発明に係る吹管は、酸素を導入する酸素導入管と、燃料ガスを導入する燃料ガス導入管と、この燃料ガス導入管に導入される燃料ガスの流量を調節するバルブと、前記酸素導入管から供給される酸素ガスと前記燃料ガス導入管から供給される燃料ガスとを混合した混合ガスを吹出するトーチヘッドとを備える吹管であって、
前記バルブが請求項１〜請求項４のいずれかに記載の流量調節弁からなることを特徴とする吹管。
【００１７】
吹管の構造中のバルブが一つである場合にも、本発明にかかる流量調節弁使用することによって、耐久性が高く軽量な吹管を提供することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、弁芯棒の先端部と弁座双方の磨耗、変形、偏あたりを軽減でき、耐久性が高く、しかも小型で軽量の流量調節弁およびこの流量調節弁を用いた吹管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】
【００１９】
本発明に係る吹管の実施形態１を図１から図３を用いて説明する。
図１は本発明に係る手切り吹管の構造を示したものであり、図２は本発明に係る流量調節弁を図１に示した手切り吹管の切断酸素バルブとして使用した例を示したものであり、さらに図３は、図２で切断酸素バルブとして使用された流量調節弁の弁芯棒の構造を示したものである。
【００２０】
本実施形態の手切り吹管２０１は、酸素を導入する酸素導入管１０１と、この酸素導入管が中を通る、燃料ガスを導入する燃料ガス導入管１０２と、この燃料ガス導入管１０２の上流端に設けられ、燃料ガス導入管１０２に導入される燃料ガスの流量を調節する第１のバルブ１０３とを有する。この第１のバルブ１０３は本発明にかかる流量調節弁からなっている。前記酸素導入管１０１の下流端は弁本体１０４に設けられた分岐空間１０５を介して切断酸素管１０６と混合酸素管１０７とに分岐している。前記分岐空間１０５と切断酸素管１０６との間には前記酸素導入管１０１から前記切断酸素管１０６に流入する酸素流量を調節する第２のバルブ１０８が設けられている。この第２のバルブ１０８もまた本発明にかかる流量調節弁からなっている。前記混合酸素管１０７の下流端はニードル弁１０９を介して混合管１１０の上流端に接続されており、前記燃料ガス導入管１０２の下流端もまた前記混合管１１０に接続されている。この混合管１１０の下流端には混合ガス管１１１が設けられており、前記切断酸素管１０６の下流端と前記混合ガス管１１１の下流端とはともにこれらの先端に設けられたトーチヘッド１１２に接続されている。
【００２１】
図２に示すように、第２のバルブ１０８は、外周に握りの付いた円盤状の流量調節つまみ１と、この円盤状の流量調節つまみ１の中心を貫通し基端部をナット２で流量調節つまみ１に固定された弁芯棒６と、この弁芯棒６が挿入される弁本体１０４とから構成される。弁本体１０４にはその中心部に分岐空間１０５が形成され、該分岐空間１０５の一方の側部に酸素導入管１０１に接続される導入孔７が形成されるとともに、分岐空間１０５の他方の側部には導入孔７に対して上下方向に離間した位置に切断酸素管１０６に接続される流出孔８が形成されている。そして、分岐空間１０５の高さ方向の途中位置に弁座５が軸方向の断面を凸円弧状とするように形成され、この弁座５を閉じることにより、導入孔７と流出孔８との間が遮断されるようになっている。なお、分岐空間１０５には導入孔７と常時連通状態となる混合酸素管１０７が形成されている。
【００２２】
前記弁芯棒６の構造を図３によりさらに詳細に説明すると、弁芯棒６は弁芯棒本体３と、この弁芯棒本体３の先端に設けられたバルブチップ４と、このバルブチップ４を弁芯棒本体３の先端に秤動自在に支持する継手機構２９とを備えている。この継手機構２９は弁芯棒本体３の先端部に延在された円周状壁部２１とこの円周状壁部２１の中に挿入されたバルブチップ４の後端部２８とから構成されている。弁芯棒本体３の延在された円周状壁部２１の先端部には径方向内方に縮径された窪み部２２が形成されている。また、弁芯棒本体３における円周状壁部２１の内側は、その付け根から基端部軸方向に内径が小さくなる凹部２３を有する。
【００２３】
一方、バルブチップ４は、先端部が円錐状に形成された当接部２４と、この当接部２４の基端部側に連接され当接部２４における最大外周径より小さい外周径を有する小径部２５と、この小径部２５に連接され小径部２５の外周径より大きい径を有する抜け止め部２６とからなり、小径部２５と抜け止め部２６とがバルブチップの後端部２８とされている。また、抜け止め部２６は後端部に向かって外周径を減じる円錐形状をしている。さらに、当接部２４の先端の円錐状外周面は弁座５に当接する当接面２７とされている。
弁芯棒の円周状壁部２１に形成された窪み部２２とバルブチップ４の小径部２５とが円周状壁部２１の内周面と小径部２５の外周面との間に遊びを持って嵌合することによって、バルブチップ４は弁芯棒本体３から外れない構造となっている。また、バルブチップ４の抜け止め部２６の後端部は弁芯棒本体３の前記凹部２３に、この凹部２３の底部分に隙間を有した状態ではまり込み、抜け止め部２６と小径部２５は円周状壁部２１によって周囲を囲われている。さらに、円周状壁部２１の先端と当接部２４の基端との間にも遊びが設けられている。
【００２４】
本実施形態１の手切り吹管２０１では、酸素導入管１０１から分岐空間１０５を経て第２のバルブ１０８で流量を調節された酸素ガスは切断酸素管１０６に流入する。一方分岐空間１０５を経て混合酸素管１０７に流入する酸素ガスはニードル弁１０９で流量を調節された後混合管１１０に流入し、第1のバルブ１０３で流量を調節された後、燃料ガス導入管１０２から燃料ガス管113を経て混合管１１０に流入した燃料ガスと混合される。これら切断酸素管１０６に流入した酸素ガスと、混合管１１０で酸素ガスと燃料ガスとが混合された混合ガスとは、それぞれ切断酸素管１０６と混合ガス管１１１を通ってトーチヘッド１１２から吹出される。
【００２５】
第２のバルブ１０８において、流量調節つまみ１と弁芯棒本体３とはナット２で固定されているので流量調節つまみ１を回すと弁芯棒本体３も一緒に回転しながら進退動する。酸素ガスは酸素導入管１０１から分岐空間１０５に流入し、弁芯棒本体３の先端に設けられたバルブチップ４が弁座５に当接していないときには分岐空間１０５から切断酸素管１０６と混合酸素管１０７とに流出する。切断酸素管１０６へ流出する酸素量は流量調節つまみ１を回して弁芯棒本体３を進退動させることによって調節される。そして、切断酸素管１０６への酸素ガスの流出を止める場合は流量調節つまみ１を回して弁芯棒本体３を分岐空間方向へ進動させ、バルブチップ４の当接面２７を弁座５に当接させることによって第２のバルブ１０８を閉めることになる。この場合、バルブチップ４はその後端部２８が、弁芯棒本体３の円周状壁部２１の内周面との間、および円周状壁部２１の先端と当接部２４の基端との間に遊びを持って、円周状壁部２１の窪み部２２に嵌合しているので、全体として秤動可能であると同時に独立して回転自在である。このため、弁本体１０４の軸とバルブ芯棒本体３の軸がずれていても、バルブチップ４の円錐状の当接面２７が凸円弧状の弁座５と接触した際に、バルブチップ４がバルブチップ４の軸と弁本体１０４の軸を一致させる方向に動くので、当接面２７の弁座５に対する偏あたりが生じない。また、バルブチップの当接面２７が弁本体１０４の弁座５に接触すると、弁芯棒本体３に対して独立して回転自在なバルブチップ４は弁座５との摩擦により回転を拘束されるので、弁芯棒本体３の回転が継続したとしても当接面２７と弁座５との双方に摺動方向の力はかからない。
【００２６】
以上のように、弁芯棒本体３の軸と弁本体１０４の軸がずれていてもバルブチップ４が秤動することによって第２のバルブ１０８を密封することができ、また、当接面２７と弁座５との偏あたりによる偏った磨耗や変形が生じる可能性を低減することができる。
さらに、バルブチップ４が弁座５に当接した後は周方向に摺動しないので、当接面２７と弁座５との磨耗や異物を巻き込んで生じる傷が生じにくい。
この結果、従来の流量調節弁から大幅な耐久性の改善が認められている。また、当接面２７および弁座５に生じた変形も軽微なものであることが確認されている。
【００２７】
さらに、独立して回転自在であってかつ秤動するバルブチップ４を弁芯棒本体３の先端部に挿入する構造であるため、第２のバルブは小型かつ軽量にできる。また、本実施形態の吹管では第1のバルブも本発明にかかる流量調節弁からなっているので、第２のバルブと同様に小型かつ軽量にできるので、本実施形態では耐久性が高くて小型かつ軽量な手切り吹管を提供することができる。
また、精度の高い加工を必要とするバルブチップ４を弁芯棒本体３から分離して加工することができるので第1のバルブ１０３や第２のバルブ１０８の製造上の歩留まりも向上する。
【００２８】
次に、本発明に係る吹管の実施形態２を図４と図５を用いて説明する。
図４は本発明に係る溶接器の吹管の構造を示したものであり、図５は本発明に係る流量調節弁を図４に示した溶接器の吹管の燃料調節バルブとして使用した例を示したものである。これら図４と図５中において、実施態様1に示した手切り吹管における機能と同様の機能を有する部分には実施態様１と同じ符号を用いている。
【００２９】
本実施形態２の溶接器の吹管では実施形態1で示した手切り吹管におけるのと同様に、燃料ガスホース３０１から燃料ガス導入管１０２に導入される燃料ガスの流量を調節する第１のバルブ１０３に本発明に係る流量調節バルブが使用されている。この第１のバルブ１０３の構造は図５に示すように実施形態1における第２のバルブ１０８（図２）と同様であるが、上流側に酸素導入管１０１の代わりに燃料ホース３０１が接続されており、下流側に切断酸素管１０６の代わりに図２中には示されていない燃料導入管１０２が接続されていること、および、混合酸素管１０７が設けられていないことで異なる。また、本実施形態２の溶接器の吹管では、図4に示すように、酸素導入管１０１から導入された酸素ガスは分岐されることなくその全量が混合酸素間へ流入するので、図１に示した第２のバルブ１０８およびこの第２のバルブ１０８に接続される切断酸素管１０６は設けられていない。 
【００３０】
本実施形態２の吹管２０２では、酸素導入管１０１から導入された酸素ガスは混合酸素管１０７を経て後、ニードル弁１０９で流量を調節されて混合管１１０に流入する。一方、燃料ホース３０１から第1のバルブ１０３の導入孔7に流入した燃料ガスは分岐空間１０５を経由して第１のバルブ１０３で流量を調節される。この流量を調節された燃料ガスは燃料導入管１０２から燃料ガス管１１３を経て混合管１１０に流入し、混合管１１０内で酸素ガスと混合され混合ガス管１１１を通ってトーチヘッド１１２から吹出される。
【００３１】
このように本発明に係る流量調節弁を吹管の構造中に備えることによって、耐久性の高い軽量の溶接器の吹管を提供することができる。
【００３２】
なお、本実施形態では、弁芯棒本体３の円周状壁部２１の後端とバルブチップ４の後端との間には隙間があるだけだが、この隙間にスプリングをはさみ、このスプリングの弾性力でバルブチップ４の当接面２７を弁座５に押し付けることによって、第1のバルブ１０３や第２のバルブ１０８の密封性を上げることが可能である。また、このスプリングがバルブチップを先端方向に押圧することよってバルブチップ４の抜け止め部２６が円周状壁部２１の窪み部２２に押し当てられ、ガスの流れによるバルブチップ４の振動を防ぎ、ガスの流れを安定化することもできる。
【００３３】
また、本実施形態では、弁本体１０４に形成された弁座５は軸方向の断面が凸円弧状となっているのでバルブチップ４の当接面２７は弁座５に線接触しているが、弁座の形状をバルブチップ４の外周形状に合わせた円錐状とすることによって、バルブチップ４と弁座５とを面接触させてもよい。
さらに、実施形態1では手切り吹管を、実施形態２では溶接器の吹管をあげたが、本発明にかかる流量調節弁はこれら以外の切断器、溶接器、加熱器などの吹管に使用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は本発明に係る手切り吹管の配管図である。
【図２】図２は、図１の第２のバルブの縦断面図である。
【図３】図３は、図２の第２のバルブの弁芯棒の縦断面図である。
【図４】図４は本発明に係る溶接器の吹管の配管図である。
【図５】図５は、図４の第１のバルブの縦断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１・・・流量調節つまみ、２・・・ナット、３・・・弁芯棒本体、
４・・・バルブチップ、５・・・弁座、６・・・弁芯棒、７・・・導入孔、
８・・・流出孔
２１・・・円周状壁部、２２・・・窪み部、２３・・・凹部、２４・・・当接部、
２５・・・小径部、２６・・・抜け止め部、２７・・・当接面、２８・・・後端部
２９・・・継手機構
１０１・・・酸素導入管、１０２・・・燃料ガス導入管、
１０３・・・第1のバルブ、１０４・・・弁本体、１０５・・・分岐空間、
１０６・・・切断酸素管、１０７・・・混合酸素管、１０８・・・第２のバルブ、
１０９・・・ニードル弁、１１０・・・混合管、１１１・・・混合ガス管、
１１２・・・トーチヘッド、１１３・・・燃料ガス管
２０１・・・手切り吹管、２０２・・・溶接器の吹管
３０１・・・燃料ホース
【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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