(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１部がダイヤフラムで画成されたダイヤフラム室と、前記ダイヤフラムの移動に連動して移動する弁棒に取り付けられた弁体と、該弁体に対する弁座となると共に流体の流路が形成された弁座部材と、該弁座部材に対する弁座となると共に流体の流路が形成された筒状部材と、前記弁体、前記弁座部材、及び前記筒状部材が設けられて流体が通流する流体室とを有し、
前記弁体は、前記弁棒の周囲に同軸に形成され、突出方向に向かって漸次縮径する円錐台状の凸部と、該凸部とは別個に形成されて前記弁棒の端部に固定された台座部とを有し、前記凸部は、前記台座部と、前記弁棒に設けられて前記凸部の移動範囲を規制する規制部との間で前記弁棒に沿って移動可能であり、かつ該凸部の内周面と前記弁棒の外周面との間には隙間が形成されており、
前記弁座部材は、前記弁棒と同軸に形成され、前記弁体の凸部に対応した形状で内部に向かって漸次縮径し、前記弁座部材に形成された流路に連通する凹部と、該凹部の周囲に形成されたリング状の突起部とを有するとともに、前記凸部と、前記弁棒に設けられて前記弁座部材の移動範囲を規制する規制部との間で前記弁棒に沿って移動可能であり、
前記弁体の凸部の外周面と前記弁座部材の凹部の内周面とが当接すること、前記弁体の台座部の前記凸部側の面と前記弁座部材の突起部とが当接すること、及び前記弁座部材と前記筒状部材とが当接することによって弁を閉じ、前記ダイヤフラム室内の圧力に応じた前記弁棒の弁を開く方向への移動に連れて、流体の通流経路が、前記弁体の前記台座部と前記凸部との隙間、及び前記凸部の内周面と前記弁棒の外周面との隙間を通る第１経路から、前記弁体の凸部の外周面と前記弁座部材の凹部の内周面との隙間を主として通る第２経路へ変わり、さらに前記第２経路に加えて前記弁座部材と前記筒状部材との隙間を通る第３経路へ順次変わる気化圧力調整弁。
【請求項２】
加熱手段によって内部を通流する液化ガスを加熱する蒸発用流路の入口側に設けられ、前記蒸発用流路から流出するとともに前記ダイヤフラム室に連通する気相の液化ガスの圧力に応じて前記蒸発用流路に流入する液相の液化ガスの流量を調整する気化圧力調整弁として請求項１に記載の気化圧力調整弁を備えたことを特徴とする液化ガス蒸発装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気化圧力調整弁に係り、特に、液化ガス蒸発装置に好適な気化圧力調整弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
気化圧力調整弁は、例えば液化ガス蒸発装置において、加熱手段によって内部を通流する液相の液化ガスを気化して気相の液化ガスとするための蒸発用流路の入口側に設けられる。そして、蒸発用流路から流出する気相の液化ガスの圧力に応じて蒸発用流路に流入する液相の液化ガスの流量を調整することにより、気化圧力を調整して気化圧力の変動を抑えている。このような気化圧力調整弁は、少なくとも１部がダイヤフラムで画成されたダイヤフラム室、ダイヤフラムの移動に連動して移動する弁棒に取り付けられた弁体、この弁体に対する弁座となると共に流体が通流する流路が形成された弁座部材、そして弁体及び弁座部材が設けられて流体が通流する流体室などを有している。流体室には、液化ガス蒸発装置の熱交換器に流入する前の液相の液化ガスが通流し、ダイヤフラム室は、気相の液化ガスが通流する管路などに連通するように設置される。
【０００３】
従来の気化圧力調整弁では、弁座部材は、弁棒の周囲に同軸に筒状に形成された流路を有している。弁座部材の筒状に形成された流路の入口側の開口周囲には、リング状の突起部が形成されている。また、弁体は、弁棒の端部に固定されており、弁体の弁座部材に面する面は、ゴムなどの弾性材料で覆われており、弾性材料は、弁棒周囲で盛り上がった形状に形成されている。このような、従来の気化圧力調整弁では、弁座部材の突起部の先端部分が弁体の弾性材料で覆われた面に当接することで弁を閉じ、ダイヤフラム室内の圧力に応じて弁座部材の突起部の先端部分と弁体の弾性材料で覆われた面との間隔が変わることで流体の流量を調整している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の気化圧力調整弁では、例えば液化ガス蒸発装置に設けた場合において、気相の液化ガスの使用量つまり流量が比較的少なく気化圧力調整弁が比較的低流量で液相の液化ガスの流量を調整しなければならない場合など、弁が閉じた状態から開き始めたとき、弁座部材の突起部の先端部分が弁体の弾性材料で覆われた面から離れると、急に必要以上の大きな開口面積となる場合がある。このとき、液化ガスの使用量に対して必要量以上の液相の液化ガスが液化ガス蒸発装置の熱交換器に流れ込んでしまう。必要量以上の液相の液化ガスが液化ガス蒸発装置の熱交換器に流れ込むと、気化圧力が上がり、これにより弁が閉じてしまい、弁が閉じると気化圧力が下がるため、また弁が開き、また弁が開くことによって気化圧力が再び上がり、また弁が閉じてしまうという動作を繰り返すことになる。
【０００５】
このように、従来の気化圧力調整弁では、気相の液化ガスの使用量つまり流量が比較的少ないなどの条件によって、弁の開口面積の増加率が大き過ぎ、必要量以上の液相の液化ガスが液化ガス蒸発装置の熱交換器に流れ込むことにより弁の開閉動作が繰り返されることになる。したがって、気化圧力が安定しなくなる場合があり、十分な気化圧力調整能力が得られない。このため、気化圧力調整弁の気圧調整能力の向上が望まれている。
【０００６】
本発明の課題は、気化圧力調整能力を向上することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の気化圧力調整弁は、少なくとも１部がダイヤフラムで画成されたダイヤフラム室と、ダイヤフラムの移動に連動して移動する弁棒に取り付けられた弁体と、この弁体に対する弁座となると共に流体の流路が形成された弁座部材と、弁座部材に対する弁座となると共に流体の流路が形成された筒状部材と、弁体、弁座部材、及び筒状部材が設けられて流体が通流する流体室とを有している。弁体は、弁棒の周囲に同軸に形成され、突出方向に向かって漸次縮径する円錐台状の凸部と、この凸部とは別個に形成されて弁棒の端部に固定された台座部とを有し、凸部は、台座部と、弁棒に設けられて凸部の移動範囲を規制する規制部との間で弁棒に沿って移動可能であり、かつ凸部の内周面と弁棒の外周面との間には隙間が形成されている。弁座部材は、弁棒と同軸に形成され、弁体の凸部に対応した形状で内部に向かって漸次縮径し、弁座部材に形成された流路に連通する凹部と、凹部の周囲に形成されたリング状の突起部とを有するとともに、凸部と、弁棒に設けられて弁座部材の移動範囲を規制する規制部との間で弁棒に沿って移動可能に形成されている。そして、弁体の凸部の外周面と弁座部材の凹部の内周面とが当接すること、弁体の台座部の凸部側の面と弁座部材の突起部とが当接すること、及び弁座部材と筒状部材とが当接することによって弁を閉じるとともに、ダイヤフラム室内の圧力に応じた弁棒の弁を開く方向への移動に連れて、流体の通流経路が、弁体の前記台座部と凸部との隙間、及び凸部の内周面と弁棒の外周面との隙間を通る第１経路から、弁体の凸部の外周面と弁座部材の凹部の内周面との隙間を主として通る第２経路へ変わり、さらに第２経路に加えて弁座部材と筒状部材との隙間を通る第３経路へ順次変わることによって流体の流量を調整する構成とすることにより上記課題を解決する。
【０００８】
このような構成とすれば、弁体に形成された凸部のテーパー状の面である外周面と弁座部材に形成された凹部のテーパー状の面である内周面との間隔で弁の開口面積が決まる。このため、従来の気化圧力調整装置に比べて開口面積の増加率を低減することができ、例えば気相の液化ガスの使用量つまり流量が比較的少ないなどの条件下などでも、弁の開閉動作が繰り返され、気化圧力が安定しなくなるような状態になり難い。したがって、気化圧力調整能力を向上できる。
【００１０】
また、弁の開口面積の増加率を従来の気化圧力調整装置に比べて低減して気化圧力調整能力を向上できるのに加え、弁体の凸部の外周面と弁座部材の凹部の内周面とが当接すること、及び弁体の台座部の凸部側の面と弁座部材の突起部とが当接することによって弁を閉じるため、弁のシール性が向上し、信頼性が向上できる。したがって、気化圧力調整弁の気化圧力調整能力及び信頼性を向上できる。
【００１２】
また、ダイアフラム室の圧力が下がり弁が開き始める際、最初、弁体の台座部と凸部との隙間、及び凸部の内周面と弁棒の外周面との隙間を通る経路（第１経路）が開き、この経路の開口面積の増加率が、弁の開口面積の増加率となる。さらに、弁棒が移動すると、弁体の凸部の外周面と弁座部材の凹部の内周面との隙間を通る経路（第２経路）が開き、この経路の開口面積の増加率が、弁の開口面積の増加率となる。さらに、弁棒が移動すると、第２経路に加えて弁座部材と筒状部材との隙間を通る経路（第３経路）へ順次変わる。このため、弁が閉じた状態から開き始める最初の段階では、弁体の台座部と凸部との隙間、及び凸部の内周面と弁棒の外周面との隙間という、より狭い流路、つまりより小さな開口面積の流路を流体が通流するため、弁の平均的な開口面積の増加率以上に開口面積が増加するのを抑えることができる。したがって、弁の開閉動作が繰り返され、気化圧力が安定しなくなるような状態を一層起こり難くでき、気化圧力調整能力を一層向上できるので好ましい。
【００１３】
また、加熱手段によって内部を通流する液化ガスを加熱する蒸発用流路の入口側に設けられ、蒸発用流路から流出するとともにダイヤフラム室に連通する気相の液化ガスの圧力に応じて蒸発用流路に流入する液相の液化ガスの流量を調整する気化圧力調整弁として上記の気化圧力調整弁を備えた構成の液化ガス蒸発装置とする。
【００１４】
このような構成の液化ガス蒸発装置とすれば、気化圧力が安定しなくなるような状態が起こり難いため、気相の液化ガスの供給安定性を向上できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明を適用してなる気化圧力調整弁の第１の実施形態について図１及び図１２を参照して説明する。図１は、本発明を適用してなる気化圧力調整弁の概略構成を示す断面図である。図２は、本発明を適用してなる気化圧力調整弁の弁棒及び弁体の構成を示す断面図である。図３は、本発明を適用してなる気化圧力調整弁の概略構成及び動作を弁棒及び弁体周辺部分を拡大して示す断面図であり、弁が完全に閉じている状態を示す図である。図４は、本発明を適用してなる気化圧力調整弁の概略構成及び動作を弁棒及び弁体周辺部分を拡大して示す断面図であり、弁が開き始めたときの状態を示す図である。図５は、本発明を適用してなる気化圧力調整弁の概略構成及び動作を弁棒及び弁体周辺部分を拡大して示す断面図であり、液相弁が開いた状態を示す図である。図６は、本発明を適用してなる気化圧力調整弁の概略構成及び動作を弁棒及び弁体周辺部分を拡大して示す断面図であり、気相弁が開いた状態を示す図である。図７は、液相弁の凸部の構成を示す断面図である。図８は、本発明を適用してなる気化圧力調整弁を備えた液化ガス蒸発装置の概略構成を側面側の断面図である。図９は、本発明を適用してなる気化圧力調整弁を備えた液化ガス蒸発装置の概略構成を示す正面図である。図１０は、本発明を適用してなる気化圧力調整弁を備えた液化ガス蒸発装置の概略構成を示す上面図である。図１１は、従来の気化圧力調整弁の開口面積の変化と本発明の気化圧力調整弁の開口面積の変化とお比較説明する図である。図１２は、弁が開き始めたときの開口面積の変化を説明する図である。
【００１６】
本実施形態の気化圧力調整弁１は、図１に示すように、上面がダイヤフラム３で画成されたダイヤフラム室５、ダイヤフラム３の中央部に設けられた略円盤状の円盤部７ａと円盤部７ａから垂下された状態で取り付けられた棒状の棒状部７ｂからなるスペーサ部材７を開してダイヤフラム３と連動して上下方向に移動する弁棒９に取り付けられた弁体である液相弁１１、液相弁１１に対する弁座となると共に流体の流路が形成された弁座部材である気相弁１３、そして液相弁１１及び気相弁１３が設けられた流体室１５などを有している。本実施形態の気化圧力調整弁１では、ダイヤフラム室５の上方にダイヤフラム３を下方に付勢するばね１７が設置されたばね室１９が設けられており、ばね室１９の上端部には、ばね１７の付勢力を調整するための調整ねじ２１と調整ねじ２１の軸の先端に設けられてばね１７の上端を押さえるばね押さえ２３とからなるばね付勢力調整手段が設けられている。
【００１７】
ダイヤフラム３のばね室１９内側の面、つまりダイヤフラム３の上面には、ばね１７の下端部を受ける円盤状のばね受け部材２４が取り付けられている。ばね受け部材２４は、ダイヤフラム３のダイヤフラム室５内側の面、つまりダイヤフラム３の下面側に取り付けられたスペーサ部材７の円盤状の部材と連結されている。ダイヤフラム室５には、気化圧力調整弁１を設けた装置や機器類の気体の管路などの圧力とダイヤフラム室５内の圧力を連動させるための図示していない流路が連通している。流体室１５は、ダイヤフラム室５の下方に設けられており、下側に形成された一次側流体室１５ａと上側に形成された二次側流体室１５ｂなどで形成されている。一次側流体室１５ａには、一次側流体室１５ａに流量を調整する流体を流入させるための流入流路２５が連通している。二次側流体室１５ｂには、一次側流体室１５ａから二次側流体室１５ｂ内に流入した流体を二次側流体室１５ｂから流出させるための流出流路２７が連通している。
【００１８】
スペーサ部材７の棒状部７ｂは、ダイヤフラム室５内を下方に向けて通り、ダイヤフラム室５の底面から二次側流体室１５ｂの上面に貫通する貫通穴２７に挿入されている。弁棒９の上端部も貫通穴２８に挿入されており、スペーサ部材７の棒状部７ｂの下端部と弁棒９の上端部とは、貫通穴２８内で当接している。弁棒９は、二次側流体室１５ｂ内を通り、一次側流体室１５ａ内まで垂下されている。弁棒９の下端部には、主に略円柱状の部材からなる液相弁１１と、液相弁１１の上方に位置して主に略円柱状の部材からなる気相弁１３とが同軸に取り付けられている。弁棒９の下端部に取り付けられた液相弁１１と気相弁１３は、一次側流体室１５ａ内に位置している。
【００１９】
一次側流体室１５ａ内には、一次側流体室１５ａの底部と液相弁１１の底部との間に位置し、液相弁１１を上方に付勢する液相弁用ばね２９、一次側流体室１５ａの底部と液相弁１３の底部との間に位置し、液相弁１３を上方に付勢する気相弁用ばね３１が設けられている。なお、液相弁用ばね２９と気相弁用ばね３１は、気相弁用ばね３１の方が液相弁用ばね２９に比べて全体に径が大きく、気相弁用ばね３１内に液相弁用ばね２９が同軸に設けられた状態で設置されている。一次側流体室１５ａと二次側流体室１５ｂとの連結部３３は、一次側流体室１５ａと二次側流体室１５ｂよりも径が小さくなっており、くびれている。この連結部３３に略円筒状で気相弁１３に対する弁座となる部分を有する筒状部材３５が一次側流体室１５ａ側から填め込まれている。
【００２０】
筒状部材３５は、径が小さい円筒状の小径部３５ａと小径部３５ａの下側に形成されて小径部３５ａよりも径が大きい円筒状の大径部３５ｂとを有している。小径部３５ａが一次側流体室１５ａ側から連結部３３に填め込まれ固定されている。小径部３５ａの下端部、つまり大径部３５ｂの内側上部には断面山形でリング状に下方に突出して気相弁１３に当接する突起部３７が形成されている。大径部３５ｂは、一次側流体室１５ａ内にあり、大径部３５ｂの内径は、気相弁１３の最大外径とほぼ同じであり、気相弁１３は、大径部３５ｂ内に上下移動可能な状態で収容されている。大径部３５ｂを形成している側壁には、図示していない貫通穴が形成されている。
【００２１】
ここで、弁棒９、液相弁１１、そして気相弁１３の構成についてさらに詳細に説明する。液相弁１１は、図２乃至図６に示すように、略円盤状の台座部３９と、台座部３９とは別個に形成された略円錐台形状の凸部４１とで構成されている。台座部３９は、金属製で、略円盤状の部材の円盤面中央に打ち込まれて固定たされ弁棒９周囲の部分を除く上面と側面とをゴムなどの弾性材料４３で覆ったものである。また、台座部３９は、台座部３９の底縁部の角が欠き取られた形状に形成されており、この欠き取られた部分４５に液相弁用ばね２９の上端部が当接する。凸部４１は、図７に示すように、弁棒９が挿通される貫通穴４７を有する金属製で円筒状の部材４９の周囲に、ゴムなどの弾性材料で上に向かうに連れて漸次縮径するテーパー状に形成したテーパー状部材５１を形成したものである。テーパー状部材５１は、底部が円筒状に形成されており、テーパー状部材５１の円筒状に形成された底部の下端部分が内側の円筒状部材４９の下端面よりも突出して突出部分５３となっている。
【００２２】
弁棒９は、液相弁１１の台座部３９に打ち込まれた側の端部が他の部分よりも細く形成されており、液相弁１１の凸部４１には、弁棒９の細く形成された部分が挿通されている。液相弁１１の凸部４１の円筒状部材４９が有する貫通穴４７の内径は、弁棒９の細く形成された部分の径よりも大きく、かつ弁棒９の細く形成された以外の部分の径よりも小さく形成されている。したがって、弁棒９の細く形成された部分と他の部分との段差部分が液相弁１１の凸部４１の移動範囲を規制する規制部５５となり、液相弁１１の凸部４１は、弁棒９に沿って、液相弁１１の台座部３９の弁棒９が打ち込まれた面と弁棒９に形成された規制部５５との間を移動可能な状態になっている。また、液相弁１１の凸部４１の円筒状部材４９が有する貫通穴４７の内周面と弁棒９の細く形成された部分の外周面との間には隙間があり、流体の通流が可能になっている。
【００２３】
気相弁１３は、図２乃至図６に示すように、金属製で径が大きな略略円盤状の弁体部５７と、径が小さく弁体部５７と同軸で弁体部５７と一体に形成された略円盤状の弁座部５９とで構成されている。弁体部５７の上面には、筒状部材３５の突起部３７に対応する位置に、リング状にゴムなどの弾性材料６１が埋め込まれており、筒状部材３５のリング状の突起部３７は、気相弁１３の弁座部５９に埋設されたリング状の弾性材料６１に当接する。弁座部５９は、中央部に底面から内側に向けて漸次縮径するテーパー状の凹部６３が設けられており、このテーパー状の凹部６３は、液相弁１１の凸部４１に対応する形状に形成されている。弁座部５９に形成された凹部６３の開口縁部分は、断面山形でリング状に突出した突起部６５となっている。また、弁座部５９に形成された凹部６３は、凹部６３の最も縮径した部分に連続する気相弁内流路６７に繋がっている。気相弁内流路６７は、弁体部５７の上面の中央部分からずれた位置に開口している。
【００２４】
弁体部５７の上面の中央部分には、弁棒９の径とほぼ同じ径の貫通穴６９が下方に向けて形成されており、貫通穴６９は、気相弁内流路６７に連通している。弁棒９は、弁体部５７の貫通穴６９に挿通されており、気相弁内流路６７の一部と凹部６３を通って、気相弁１３に気相弁１３の弁体部５７と弁座部５９とに同軸に挿通された状態となっている。また、弁棒９には、気相弁１３の移動を規制するリング状の規制部材７１が設けられており、気相弁１３は、弁棒９に沿って規制部材７１と液相弁１１の台座部３９の上面との間で移動可能な状態になっている。また、気相弁１３は、弁座部５９のテーパー状に形成された凹部６３の内周面が液相弁１１のテーパー状に形成された凸部４１の外周面と当接し、さらに、弁座部５９の凹部６３の開口縁部分に形成された突起部６５が液相弁１１の台座部３９の弾性材料４３で覆われた上面部分に当接し、液相弁１１に対する弁座の役割を果たす。
【００２５】
このような気化圧力調整弁１を備えた液化ガス蒸発装置は、図８乃至図１０に示すように、筒状の胴の下端を閉塞すると共に上端に天板７２を取り付けて閉塞した槽７３、槽７３内に設置されて液化ガス蒸発用の流路となるコイル状の管路７５、コイル状管路７５の下方に設置されたヒータ７７、そして槽７３の外側でコイル状管路７５における液相の液化ガスの入口側となる端部に連結された気化圧力調整弁１などで構成されている。なお、槽７３内には図示していない熱媒が収容され、コイル状管路７５は熱媒に浸った状態となる。
【００２６】
コイル状管路７５は、上側に位置する端部が気化圧力調整弁１を設けた液相の液化ガスの入口側であり、下側に位置する端部がコイル状管路７５内の液化ガスが流出する出口側となっている。したがって、気化圧力調整弁１には、図示していない液化ガスを収容した容器などに連結された液相の液化ガスが通流する液相用管路７９が連結されている。つまり、液相用管路７９は、気化圧力調整弁１の流入流路２５に連結され、コイル状管路７５の入口側端部は、気化圧力調整弁１の流出流路２７に連結されている。液相用管路７９には、液化ガスの流れに対して上流側から一次圧力計８１、サーモバルブ８３が順次設けられている。
【００２７】
コイル状管路７５の下側に位置する出口側端部は、図示していない気相の液化ガスを利用する機器や装置類に気相の液化ガスを供給する供給管路８５に連結されている。供給管路８５には、２次側圧力計８７や安全弁８９などが設けられている。また、供給管路８５には、気化圧力調整弁１のダイヤフラム室５と供給管路８５とを連通させるための流路、供給管路８５内の圧力を気化圧力調整弁１のダイヤフラム室５に伝えるための流路となる圧力伝達用管路９１が連結されている。また、槽７３の天板７２には、槽７３内の熱媒の液位を検出してヒータ７７などの作動を制御するためのレベルスイッチ９３、槽７３の側面には、槽７３内の熱媒の液位を確認するための液位計９５、槽７３内の熱媒の温度を確認するための温度計９７、ヒータ７７やレベルスイッチ９３を図示していない制御部などと電気的に接続するための中継ボックス９９などを備えている。
【００２８】
このような構成の液化ガス蒸発装置に設けられた本実施形態の気化圧力調整弁１の動作と本発明の特徴部について説明する。液化ガス蒸発装置の運転が行われている状態で気化圧力つまり供給管路８５内の圧力が所定の値より高くなると、図１及び図３に示すように、気化圧力調整弁１のダイヤフラム室５内の圧力がイヤフラム３を下方に付勢するばね１７の付勢力よりも大きくなり、ダイヤフラム３を上方に押し上げる。これに連れて、スペーサ部材７の棒状部７ｂが上方に上がると、気相弁１３を上方に付勢する気相弁用ばね３１の付勢力で気相弁１３が上方に移動し、さらに、液相弁１１を上方に付勢する液相弁用ばね２９の付勢力で液相弁１３が上方に移動する。そして、気相弁１３の上面が筒状部材３５の突起部３７に当接し、そして、液相弁１１の凸部４１の外周面が気相弁１３の凹部６３の内周面に当接し、液相弁１１の台座部３９上面の弾性材料４３が凸部４１の下面側の突出部分５３と、気相弁１３の下面側の突起部６５とに当接することで、液相弁１１及び気相弁１３が閉じた状態、つまり気化圧力調整弁１が完全に閉じた状態となる。
【００２９】
気化圧力調整弁１が完全に閉じた状態になると、液化ガス蒸発装置のコイル状管路７５への液相の液化ガスの供給がなくなるため、蒸発量が減って、気化圧力つまり供給管路８５内の圧力が低下する。このとき、ダイヤフラム３を下方に付勢するばね１７の付勢力が、ダイヤフラム室５内の圧力、そして液相弁１１を上方つまり弁が閉じる方向に液相弁を付勢する液相弁用ばね２９の付勢力にうち勝つと、スペーサ部材７の棒状部７ｂが下方に下がり始め、これによって弁棒９が下方に押し下げられ始める。
【００３０】
弁棒９が下方に押し下げられ始めたとき、図４に示すように、まず、液相弁１１の台座部３９のみが、弁棒９の下方への移動によって押し下げられる。台座部３９のみが押し下げられると、台座部３９の上面と、凸部４１の突出部分５３及び気相弁１３の突起部６５との間に隙間が生じ、この隙間が弁の開口となる。流入流路２５から一次側流体室１５ａに流入した液相の液化ガスは、液相弁１１の台座部３９の上面と気相弁１３の突起部６５との隙間、そして液相弁１１の台座部３９の上面と凸部４１の突出部分５３との隙間を通過した後、液相弁１１の凸部４１を構成している円筒状部材４９の内周面と弁棒９の外周面との隙間を通過して気相弁１３内に形成された気相弁内流路６７に流入する。気相弁内流路６７を通流した液化ガスは、連結部３３を経て二次側流体室１５ｂに流入して、流出流路２７からコイル状管路７５に向けて流出する。
【００３１】
さらに弁棒９が押し下げられて、図５に示すように、弁棒９に形成された規制部５５が液相弁１１の凸部４１の上端面に当接すると、液相弁１１の凸部４１が弁棒９の移動によって台座部３９と共に下方に押し下げられる。これにより、液相弁１１の凸部４１に形成されたテーパー状の外周面と気相弁１３の凹部６３に形成されたテーパー状の内周面との間に隙間が生じる。この状態になると、流入流路２５から一次側流体室１５ａに流入した液相の液化ガスは、液相弁１１の台座部３９の上面と気相弁１３の突起部６５との隙間から液相弁１１の凸部４１に形成されたテーパー状の外周面と気相弁１３の凹部６３に形成されたテーパー状の内周面との隙間を主に通流して、気相弁１３内に形成された気相弁内流路６７に流入することになる。
【００３２】
この液相弁１１の凸部４１が移動している状態では、弁の開口は、凸部４１の上端縁と気相弁１３の凹部６３の内周面との間のリング状の開口であり、このリング状の開口の面積が弁の開口面積となる。この状態での弁の開口面積は、液相弁１１の凸部４１が下方に押し下げられるにしたがって漸増する。なお、この状態では、液化ガスは、台座部３９の上面と、凸部４１の突出部分５３及び気相弁１３の突起部６５との隙間、そして液相弁１１の凸部４１を構成している円筒状部材４９の内周面と弁棒９の外周面との隙間を通る経路にはあまり通流しなくなる。
【００３３】
さらに弁棒９が押し下げられて、弁棒９に設けられた規制部材７１が気相弁１３の上面に当接すると、図６に示すように、弁棒９の移動によって気相弁１３も下方に押し下げられる。気相弁１３が下方に押し下げられると、筒状部材３５の突起部３７と気相弁１３の上面との間に隙間が生じる。この状態になると、流入流路２５から一次側流体室１５ａに流入した液相の液化ガスは、液相弁１１の台座部３９の上面と気相弁１３の突起部６５との隙間から液相弁１１の凸部４１の外周面と気相弁１３の凹部６３の内周面との隙間を通流して気相弁１３内に形成された気相弁内流路６７から連結部３３に流れると共に、筒状部材３５の大径部３５ｂの側壁に形成された図示していない貫通穴から筒状部材３５の突起部３７と気相弁１３の上面との隙間を通過して連結部３３に流れる。この気相弁１３が開いた状態で気化圧力調整弁１の開口面積は、最大の状態となる。
【００３４】
このような本実施形態の気化圧力調整弁１の開口面積の増加率と従来の気化圧力調整弁の開口面積の増加率との比較を、本実施形態の気化圧力調整弁１の開口面積変化１０１と従来の気化圧力調整弁の開口面積変化１０３を示した図１１を例として説明する。なお、図１１において、縦軸は気化圧力調整弁の開口面積を、横軸は弁棒の移動量を示している。従来の気化圧力調整弁は、本願発明の気化圧力調整弁１のように液相弁１１の凸部４１や、気相弁１３の凹部６３を有しておらず、弁の開口面積の増加率は、気相弁の下面に断面山形でリング状に形成された突起部と液相弁の上面との隙間の増加量で決まる。
【００３５】
これに対して、本願発明の気化圧力調整弁１は、液相弁１１が開いてから気相弁１３が開くまでの間の開口面積は、液相弁１１の凸部４１の上端縁と気相弁１３の凹部６３の内周面との間に形成されるリング状の開口部分の面積であるため、開口面積の増加率は、液相弁１１の凸部４１と気相弁１３の凹部６３との隙間が広がることと、液相弁１１の凸部４１が下方に移動するに連れてリング状の開口部分の径が大きくなることによって決まる。これにより、図１１に示すように、本実施形態の気化圧力調整弁１における液相弁が開いてから気相弁が開くまでの間の弁棒の移動量に対する開口面積の増加率は、従来の気化圧力調整弁における開口面積の増加率に比べて低くなっている。
【００３６】
ところで、従来の気化圧力調整弁や、本実施形態と同様の構成であるが台座部３９と凸部４１に相当する部分が一体に形成された液相弁を備えた気化圧力調整弁では、弁棒が下方に押し下げられ始めて弁が開き始めたとき、液相弁が開いてから気相弁が開くまでの間の平均的な開口面積の増加率よりも開口面積の増加率が一時的に大きくなる場合がある。図１２は、このような状態を、弁棒が下方に押し下げられ始めて弁が開き始めたときにおける本実施形態の気化圧力調整弁１の開口面積変化１０７と、一体に形成された液相弁を備えた気化圧力調整弁の開口面積変化１０５とにより例示するものである。なお、図１２は、例えば図１１において弁棒が下方に押し下げられ始めて弁が開き始めたときに対応する部分Ａに相当する部分のみの弁棒の移動量に対する気化圧力調整弁の開口面積の変化を示したものである。
【００３７】
これに対し、本実施形態の気化圧力調整弁１では、弁棒９が下方に押し下げられ始めて弁が開き始めたとき、図４に示すように、まず、液相弁１１の台座部３９のみが、弁棒９の下方への移動によって押し下げられ、台座部３９の上面と、凸部４１の突出部分５３及び気相弁１３の突起部６５との間に隙間と、液相弁１１の凸部４１を構成している円筒状部材４９の内周面と弁棒９の外周面との隙間とが液化ガスの流路となる。したがって、図１２に示すように、本実施形態の気化圧力調整弁１では、弁棒９が下方に押し下げられ始めて弁が開き始めたときの開口を、液相弁を一体に形成しれたときの開口よりも小さくできる。このため、弁を開き始めたときに、開口面積の増加率が一時的に大きくなるような開口面積の急な増加が抑えられ、弁棒９が下方に押し下げられ始めて弁が開き始めたときの開口面積の増加率が、液相弁が開いてから気相弁が開くまでの間の平均的な開口面積の増加率に近い増加率となっている。
【００３８】
このように、本実施形態の気化圧力調整弁１では、弁体である液相弁１１にテーパー状の凸部４１を設け、液相弁１１に対する弁座となる気相弁１３に液相弁１１の凸部４１に対応する形状の凹部６３を形成し、液相弁１１の凸部４１の外周面と気相弁１３の凹部６３の内周面との隙間を開口としている。これにより、従来の気化圧力調整弁の開口面積の増加率に比べて、開口面積の増加率を低減することができ、例えば気相の液化ガスの使用量つまり流量が比較的少ないなどの条件下などでも、弁の開閉動作が繰り返され、気化圧力が安定しなくなるような状態になり難く、気化圧力調整能力を向上できる。
【００３９】
さらに、本実施形態の気化圧力調整弁１では、液相弁１１が弁棒９に固定された台座部３９、そして台座部３９の上面と弁棒９に形成された規制部５５との間で弁棒９に沿って移動可能な凸部４１とで構成されている。これにより、弁棒９が下方に押し下げられ始めて弁が開き始めたとき、まず、液相弁１１の台座部３９のみが、弁棒９の下方への移動によって押し下げられ、台座部３９の上面と凸部４１の突出部分５３及び気相弁１３の突起部６５との隙間、そして液相弁１１の凸部４１を構成している円筒状部材４９の内周面と弁棒９の外周面との隙間が液化ガスの通流経路となる。
【００４０】
したがって、弁が開き始める際、最初、液相弁１１の台座部３９と凸部４１との隙間、及び凸部４１の内周面と弁棒９の外周面との隙間を通る経路が開き、この経路の開口面積の増加率が、弁の開口面積の増加率となる。これにより、より小さな開口面積の流路における開口面積の増加率を、弁が開き始める際における弁の開口面積の増加率にできるため、弁の平均的な開口面積の増加率以上に開口面積が一時的に増加するのを抑えることができ、弁の開閉動作が繰り返され、気化圧力が安定しなくなるような状態を一層起こり難くでき、気化圧力調整能力を一層向上できるので好ましい。
【００４１】
さらに、本実施形態の気化圧力調整弁１では、液相弁１１の凸部４１の外周面が気相弁１３の凹部６３の内周面に当接することに加え、液相弁１１の台座部３９の上面が気相弁１３の下面側の突起部６５とに当接することで弁を閉じた状態とする。したがって、これら当接部分の１箇所に異物などが挟まってシール性が失われても、他の当接部分でシール性を保てるうえ、液相弁１１の凸部４１の外周面が気相弁１３の凹部６３の内周面では面同士の当接でシールするため、従来気化圧力調整弁よりもシール面積が広くなるため、シール性を向上できる。また、シール性を向上できることにより、気化圧力調整弁の信頼性を向上できる。
【００４２】
加えて、本実施形態の気化圧力調整弁を備えた液化ガス蒸発装置とすれば、気化圧力が安定しなくなるような状態が起こり難いため、気相の液化ガスの供給安定性を向上できる。さらに、気化圧力調整弁の液相弁を介して液相の液化ガスが蒸発用の流路に流入してくる際、液相弁の急閉により発生するウォーターハンマー現象の発生を抑制できる。また、ウォーターハンマー現象の発生を抑制できることにより、配管などの振動の発生が抑えられるため、例えば配管の接続部の緩みなど、振動によって発生する装置の不具合の発生に対する保守点検作業を簡素化できる。さらに、液化ガス蒸発装置の使用寿命も延ばすことができる。
【００４３】
また、本実施形態では、液相弁１１の凸部４１の下面側に突出部分５３にを設け、凸部４１の下面側の突出部分５３が液相弁１１の台座部３９上面を覆う弾性材料４３に当接することで、弁を閉じたときの十分なシール性を確保している。しかし、弁を閉じたときの十分なシール性を確保できれば、液相弁１１の凸部４１の下面側に突出部分５３を形成せずに、例えば図１３に示すように、凸部４１の下面と台座部３９の上面との間の弁棒９の部分にＯ−リング１０９を挿入して配置した構成などにすることもできる。なお、突出部分５３を形成する凸部４１のテーパー状部材５１を形成する弾性材料は、圧縮性をよくするために、台座部３９上面を覆う弾性材料４３とりも硬度が低い材料を用いることが望ましい。
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について図１４乃至図１７を参照して説明する。図１４は、本発明を適用してなる気化圧力調整弁の弁棒及び弁体の構成を示す断面図である。図１５は、本発明を適用してなる気化圧力調整弁の概略構成及び動作を弁棒及び弁体周辺部分を拡大して示す断面図であり、弁が完全に閉じている状態を示す図である。図１６は、本発明を適用してなる気化圧力調整弁の概略構成及び動作を弁棒及び弁体周辺部分を拡大して示す断面図であり、液相弁が開いた状態を示す図である。図１７は、本発明を適用してなる気化圧力調整弁の概略構成及び動作を弁棒及び弁体周辺部分を拡大して示す断面図であり、気相弁が開いた状態を示す図である。なお、本実施形態では、第１の実施形態と同一のものには同じ符号を付して説明を省略し、第１の実施形態と相違する構成及び特徴部などについて説明する。
【００４４】
本実施形態の気化圧力調整弁が第１の実施形態の気化圧力調整弁と相違する点は、台座部と凸部とが別個の部材からなる構成の液相弁に代えて、台座部と凸部が一体に形成された液相弁を用いたことにある。すなわち、本実施形態の気化圧力調整弁に設けられた液相弁１１１は、図１４乃至図１７に示すように、台座部１１３、そして台座部１１３と一体に形成された凸部１１５で構成されている。台座部１１３は、金属製で略円柱状または略円盤状の部分の上面と側面とをゴムなどの弾性材料１１７で覆ったものである。凸部１１５は、台座部１１３の弾性材料１１７で覆われた円形の上面の中央部分に形成された円柱状部分の側面を、上に向かうに連れて漸次縮径するテーパー状に形成したゴムなどの弾性材料１１９で覆ったものである。弁棒９は、凸部１１５を構成する金属製の略円柱状部分に打ち込まれ固定されている。なお、本実施形態では、台座部１１３の上面を覆う弾性材料１１７とテーパー状の凸部１１５を形成する弾性材料１１９とは、同じ材料で一体に形成されている。
【００４５】
このような本実施形態の気化圧力調整弁では、図１５に示すように、液相弁１１１及び気相弁１３が閉じた状態、つまり気化圧力調整弁が完全に閉じた状態になると、第１の実施形態で説明したように、液化ガス蒸発装置のコイル状管路７５への液相の液化ガスの供給がなくなるため、蒸発量が減って、気化圧力つまり供給管路８５内の圧力が低下する。このとき、ダイヤフラム３を下方に付勢するばね１７の付勢力が、ダイヤフラム室５内の圧力、そして液相弁１１を上方つまり弁が閉じる方向に液相弁を付勢する液相弁用ばね２９の付勢力にうち勝つと、スペーサ部材７の棒状部７ｂが下方に下がり始め、これによって弁棒９が下方に押し下げられ始める。
【００４６】
弁棒９が下方に押し下げられ始めると、図１６に示すように、弁棒９の移動に連れて液相弁１１１が下方に押し下げられる。これにより、液相弁１１１の凸部１１５に形成されたテーパー状の外周面と気相弁１３の凹部６３に形成されたテーパー状の内周面との間に隙間が生じる。これにより、液相の液化ガスは、液相弁１１１の台座部１１３の上面と気相弁１３の突起部６５との隙間から、液相弁１１１の凸部１１５に形成されたテーパー状の外周面と気相弁１３の凹部６３に形成されたテーパー状の内周面との隙間を通流して、気相弁１３内に形成された気相弁内流路６７に流入することになる。この液相弁１１１の凸部１１５が移動している状態では、弁の開口は、凸部１１５の上端縁と気相弁１３の凹部６３の内周面との間のリング状の開口であり、このリング状の開口の面積が弁の開口面積となる点は第１の実施形態と同じである。したがって、弁の開口面積は、液相弁１１１のが下方に押し下げられるに連れて漸増する。
【００４７】
さらに弁棒９が押し下げられて、弁棒９に設けられた規制部材７１が気相弁１３の上面に当接すると、図１７に示すように、弁棒９の移動によって気相弁１３も下方に押し下げられる。気相弁１３が下方に押し下げられると、筒状部材３５の突起部３７と気相弁１３の上面に埋設された弾性材料６１との間に隙間が生じる。この状態になると、第１の実施形態と同様に、流入流路２５から一次側流体室１５ａに流入した液相の液化ガスは、液相弁１１１の台座部１１３の上面と気相弁１３の突起部６５との隙間から液相弁１１１の凸部１１５の外周面と気相弁１３の凹部６３の内周面との隙間を通流して気相弁１３内に形成された気相弁内流路６７から連結部３３に流れると共に、筒状部材３５の大径部３５ｂの側壁に形成された図示していない貫通穴から筒状部材３５の突起部３７と気相弁１３の上面との隙間を通過して連結部３３に流れる。この気相弁１３が開いた状態で気化圧力調整弁１の開口面積は、最大の状態となる。
【００４８】
第１の実施形態において説明したように、本実施形態の気化圧力調整弁では、弁棒が下方に押し下げられ始めて弁が開き始めたとき、開口面積が急に増大して、液相弁が開いてから気相弁が開くまでの間の平均的な開口面積の増加率よりも開口面積の増加率が一時的に大きくなる場合がある。しかし、気化圧力調整弁を通流する液化ガスなどの流量の範囲、気化圧力調整弁で流量を調整する値の範囲などの条件によっては、上記のような開口面積が急に増大して、液相弁が開いてから気相弁が開くまでの間の平均的な開口面積の増加率よりも開口面積の増加率が一時的に大きくなるような状態が起こらないか、起こっても液化ガス蒸発装置などに支障をきたさない場合がある。
【００４９】
このような場合には、本実施形態の構成の気化圧力調整弁を用いることができ、従来の気化圧力調整弁の開口面積の増加率に比べて、開口面積の増加率を低減することができるため、例えば気相の液化ガスの使用量つまり流量が比較的少ないなどの条件下などでも、弁の開閉動作が繰り返され、気化圧力が安定しなくなるような状態になり難く、気化圧力調整能力を向上できる。
【００５０】
また、本発明は、第１及び第２の実施形態の気化圧力調整弁に限らず、弁棒を介してダイヤフラムの移動に連動して移動する弁体を備えた様々な構成の気化圧力調整弁に適用できる。例えば、第１及び第２の実施形態では、気相弁を備えた構成について説明したが、気相弁を備えていない構成の気化圧力調整弁にも適用できる。また、シール性などに対して支障が生じにくいような使用条件では、液相弁の凸部の外周面と気相弁の凹部の内周面との当接のみで弁を閉じたときのシールが行われる構成にすることもできる。
【００５１】
また、本発明の気化圧力調整弁は、第１の実施形態において例示した構成の液化ガス蒸発装置に限らず、気化圧力調整弁によって気化圧力を調整し、液相の液化ガスを加熱して気化する様々な構成の液化ガス蒸発装置に適用することができる。加えて、液化ガス蒸発装置に限らず、気化圧力を調整して、液相の流体を気相の流体にする様々な機器や装置類にも適用できる。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、気化圧力調整能力を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用してなる気化圧力調整弁の概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明を適用してなる気化圧力調整弁の第１の実施形態の弁棒及び弁体の構成を示す断面図である。
【図３】本発明を適用してなる気化圧力調整弁の第１の実施形態の概略構成及び動作を弁棒及び弁体周辺部分を拡大して示す断面図であり、弁が完全に閉じている状態を示す図である。
【図４】本発明を適用してなる気化圧力調整弁の第１の実施形態の概略構成及び動作を弁棒及び弁体周辺部分を拡大して示す断面図であり、弁が開き始めたときの状態を示す図である。
【図５】本発明を適用してなる気化圧力調整弁の第１の実施形態の概略構成及び動作を弁棒及び弁体周辺部分を拡大して示す断面図であり、液相弁が開いた状態を示す図である。
【図６】本発明を適用してなる気化圧力調整弁の第１の実施形態の概略構成及び動作を弁棒及び弁体周辺部分を拡大して示す断面図であり、気相弁が開いた状態を示す図である。
【図７】液相弁の凸部の構成を示す断面図である。
【図８】本発明を適用してなる気化圧力調整弁を備えた液化ガス蒸発装置の一例の概略構成を側面側の断面図である。
【図９】本発明を適用してなる気化圧力調整弁を備えた液化ガス蒸発装置の一例の概略構成を示す正面図である。
【図１０】本発明を適用してなる気化圧力調整弁を備えた液化ガス蒸発装置の一例の概略構成を示す上面図である。
【図１１】従来の気化圧力調整弁の開口面積の変化と本発明の気化圧力調整弁の開口面積の変化とお比較説明する図である。
【図１２】弁が開き始めたときの開口面積の変化を説明する図である。
【図１３】本発明を適用してなる第１の実施形態の気化圧力調整弁が備える液相弁の変形例を示す断面図である。
【図１４】本発明を適用してなる気化圧力調整弁の第２の実施形態の弁棒及び弁体の構成を示す断面図である。
【図１５】本発明を適用してなる気化圧力調整弁の第２の実施形態の概略構成及び動作を弁棒及び弁体周辺部分を拡大して示す断面図であり、弁が完全に閉じている状態を示す図である。
【図１６】本発明を適用してなる気化圧力調整弁の第２の実施形態の概略構成及び動作を弁棒及び弁体周辺部分を拡大して示す断面図であり、液相弁が開いた状態を示す図である。
【図１７】本発明を適用してなる気化圧力調整弁の第２の実施形態の概略構成及び動作を弁棒及び弁体周辺部分を拡大して示す断面図であり、気相弁が開いた状態を示す図である。
【符号の説明】
１  気化圧力調整弁
３  ダイヤフラム
５  ダイヤフラム室
９  弁棒
１１  液相弁
１３  気相弁
１５  流体室
３９  台座部
４１  凸部
６３  凹部
【図１】
0004025963.tif 000002
【図２】
0004025963.tif 000003
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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