(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁箱(１)内で入口路(６)と出口路(９)との間に閉止弁室(８)を形成し、その弁室(８)に挿入した閉止部材(１２)を弁座(１５)に対してほぼ垂直方向へ開閉移動させて、その閉止部材(１２)に取付けた弾性シール部材(１６)を上記の弁座(１５)に接当および離間させるように構成した、高圧ガス用バルブ装置において、
弁室(８)の周壁(１８)のうちの弁座(１５)寄り部位に、弁室(８)の内方へ膨出した嵌合部(１８ａ)を形成し、
閉じ状態および部分開き状態へ移動された上記の閉止部材(１２)を上記の嵌合部(１８ａ)の内周面に嵌入させて、この閉止部材(１２)の外周面と嵌合部(１８ａ)の内周面との間に環状絞り隙間(Ｘ)を形成し、
上記の部分開き状態では、上記の入口路(６)を上記の弾性シール部材(１６)の開き隙間と上記の弁室(８)の底スペース(８ａ)と上記の環状絞り隙間(Ｘ)とを順に経て上記の出口路(９)へ連通させ、
開き状態へ移動された上記の閉止部材(１２)を、上記の嵌合部(１８ａ)の内周面との嵌合から解除させ、
この開き状態では、上記の入口路(６)を、上記の弁室(８)を経て上記の出口路(９)へ直接に連通させて構成した、ことを特徴とする高圧ガス用バルブ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の高圧ガス用バルブ装置において、
前記の出口路(９)の始端部を構成するように前記の閉止弁室(８)の前記の周壁(１８)に形成した貫通孔(１９)を、その周壁(１８)の前記の内周面の接線方向へ延びるように方向づけて構成した、ことを特徴とする高圧ガス用バルブ装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の高圧ガス用バルブ装置において、
前記の出口路(９)の始端部を構成するように前記の閉止弁室(８)の前記の周壁(１８)に形成した貫通孔(１９)を、上記の出口路(９)の軸心(Ａ)に対して前記の弁座(１５)から離れる方向へ偏位させて構成した、ことを特徴とする高圧ガス用バルブ装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の高圧ガス用バルブ装置において、
前記の閉止部材(１２)の底面の中央部から上記の入口路(６)内へ絞り部材(４１)を突出させて、その閉止部材(１２)が前記の閉じ状態および部分開き状態へ移動されたときに同上の絞り部材(４１)の外周面と前記の弁座(１５)の内周面との間に第２の環状絞り隙間(Ｙ)を形成し、
上記の部分開き状態では、前記の入口路(６)を上記の第２の環状絞り隙間(Ｙ)と前記の弾性シール部材(１６)の開き隙間と前記の弁室(８)の底スペース(８ａ)と前記の環状絞り隙間(Ｘ)とを順に経て前記の出口路(９)へ連通させて構成した、ことを特徴とする高圧ガス用バルブ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高圧ガス用バルブ装置に関し、より詳しくいえば、閉止弁を開き始める時に高圧ガスが急激に取り出されるのを防止する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の高圧ガス用バルブ装置には、従来では特公昭６２−４９５１２号公報に記載されたものがある。その従来技術は次のように構成されている。
弁室内に閉止部材を上下方向へ移動自在に挿入し、その閉止部材の下部に環状壁を設け、その環状壁内に装着した弾性シール部材を弁座に対して接当および離間させるように構成してある。そして、閉じ状態および部分開き状態では、上記の環状壁の内周面の下部を上記の弁座の外周面に外嵌して、これらの両面同士の間に環状絞り隙間を形成してある。
【０００３】
上記の部分開き状態では、入口路の高圧ガスを上記の環状絞り隙間を経て出口路へ流出させて、その絞り隙間で付与される流動抵抗によって流出量を規制し、高圧ガスが急激に取り出されるのを防止するのである。
このため、取出されたガスは、閉止部材の下流側に配置した減圧弁や逆止弁等の閉止部分へ勢い良く衝突することが防止され、その衝突による断熱圧縮で高温化するのを防止できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、閉止弁の開き始めにおける急激なガス取出しを防止するには、前記の環状絞り隙間を上下方向へ真っすぐに形成して、開き操作時の長い操作領域にわたって流動抵抗を付与できるようにすることが好ましい。
しかし、上記の従来技術では、閉止部材の環状壁の内周面と弁座の外周面との間に上記の絞り隙間を形成したので、その絞り隙間を上下方向へ真っすぐに形成しようとすると、弁座の外周面も上下方向へ真っすぐに形成する必要がある。その結果、ガスの種類や圧力等の使用条件に適合する所望の弁座形状を得ることが困難である。
【０００５】
本発明の目的は、閉止弁の開き始めにおける急激なガス取出しを防止することと、所望の弁座形状を得ることとを両立できるようにすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
(請求項１の発明)
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、例えば、図１から図５(又は図６若しくは図７)に示すように、高圧ガス用バルブ装置を次のように構成した。
【０００７】
弁箱１内で入口路６と出口路９との間に閉止弁室８を形成し、その弁室８に挿入した閉止部材１２を弁座１５に対してほぼ垂直方向へ開閉移動させて、その閉止部材１２に取付けた弾性シール部材１６を上記の弁座１５に接当および離間させるように構成した、高圧ガス用バルブ装置において、
弁室８の周壁１８のうちの弁座１５寄り部位に、弁室８の内方へ膨出した嵌合部１８ａを形成し、
閉じ状態および部分開き状態へ移動された上記の閉止部材１２を上記の嵌合部１８ａの内周面に嵌入させて、この閉止部材１２の外周面と嵌合部１８ａの内周面との間に環状絞り隙間Ｘを形成し、
上記の部分開き状態では、上記の入口路６を上記の弾性シール部材１６の開き隙間と上記の弁室８の底スペース８ａと上記の環状絞り隙間Ｘとを順に経て上記の出口路９へ連通させ、
開き状態へ移動された上記の閉止部材１２を、上記の嵌合部１８ａの内周面との嵌合から解除させ、
この開き状態では、上記の入口路６を、上記の弁室８を経て上記の出口路９へ直接に連通させて構成したものである。
【０００８】
(請求項２の発明)
請求項２の発明は、例えば、同上の図１から図５に示すように、上記の請求項１の構成に次の構成を加えたものである。
前記の出口路９の始端部を構成するように前記の閉止弁室８の前記の周壁１８に形成した貫通孔１９を、上記の周壁１８の前記の内周面の接線方向へ延びるように方向づけて構成した。
【０００９】
(請求項３の発明)
請求項３の発明は、例えば、同上の図１から図５に示すように、上記の請求項１又は２の構成に次の構成を加えたものである。
前記の出口路９の始端部を構成するように前記の閉止弁室８の前記の周壁１８に形成した貫通孔１９を、その出口路９の軸心Ａに対して前記の弁座１５から離れる方向へ偏位させて構成した。
【００１０】
(請求項４の発明)
請求項４の発明は、例えば、図６又は図７に示すように、上記の請求項１から３のいずれかの構成に次の構成を加えたものである。
前記の閉止部材１２の底面の中央部から上記の入口路６内へ絞り部材４１を突出させて、その閉止部材１２が前記の閉じ状態および部分開き状態へ移動されたときに同上の絞り部材４１の外周面と前記の弁座１５の内周面との間に第２の環状絞り隙間Ｙを形成し、
上記の部分開き状態では、前記の入口路６を上記の第２の環状絞り隙間Ｙと前記の弾性シール部材１６の開き隙間と前記の弁室８の底スペース８ａと前記の環状絞り隙間Ｘとを順に経て前記の出口路９へ連通させて構成した。
【００１１】
【作用効果】
(請求項１の発明)
請求項１の発明は、例えば、図１から図５(又は図６若しくは図７)に示すように、次の作用効果を奏する。
弁室８の周壁１８のうちの弁座１５寄り部位に、弁室８の内方へ膨出した嵌合部１８ａを形成し、閉じ状態および部分開き状態へ移動された上記の閉止部材１２を上記の嵌合部１８ａの内周面に嵌入させて、この閉止部材１２の外周面と嵌合部１８ａの内周面との両面間に環状絞り隙間Ｘを形成したので、これら両面を閉止部材１２の移動方向に沿ってほぼ真っすぐに形成することにより、上記の環状絞り隙間Ｘをほぼ真っすぐに形成できる。これにより、上記の部分開き状態の長い領域にわたって所定の流動抵抗を付与できる。
しかも、上記の環状絞り隙間は、弁室の周壁と閉止部材との間に形成され、弁座とは関係なしに形成できるので、その弁座を所望の形状に造ることが可能となった。
【００１２】
従って、閉止弁の開き始め時における急激なガス取出しを防止することと、弁座を所望の形状に造ることとを両立できる。
【００１３】
本発明はさらに次の作用効果を奏する。
ガス取出し時において、弾性シール部材１６を開き始めると、入口路６のガスは、まず、弁座１５と上記の弾性シール部材１６との間の微小の開き隙間で絞られ、次いで、閉止弁室８の底スペース８ａで急激に膨張され、引き続いて、前記の環状絞り隙間Ｘで絞られ、その後、閉止弁室８で急激に膨張される。このように、開き始め時に取出されるガスを閉止弁室８の底スペース８ａで膨張できるので、その膨張によって大きな流動抵抗を付与でき、その開き始め時のガス取出しをさらに緩やかに行える。
【００１４】
このため、取り出されたガスは、閉止弁７の下流側に配置した減圧弁や逆止弁等の閉止部分へ勢い良く衝突することが防止され、断熱圧縮によって高温化するのを防止できる。
従って、例えば、図１に示すように、出口路９内に圧力応答弁１０を装着した場合においては、その圧力応答弁１０の逆止弁座３２を封止するＯリング３１が断熱圧縮による高温ガスにさらされるのを防止できる。その結果、その圧力応答弁１０のシール性能を長期間にわたって良好に保てる。
【００１５】
また、本発明をガスボンベ用バルブ装置に適用した場合のように、通常のガス取出しとは逆の方向へ高圧ガスを流す場合に、次のように作用する。
例えば、充填用の高圧ガスを空のガスボンベへ充填するときにおいて、充填用元バルブを急速に開いたとき等に、多量の高圧ガスがバルブ装置の出口路９へ急激に供給されてしまうことがある。このとき、閉止弁７が閉じ状態や部分開き状態の場合には、その多量の高圧ガスは、閉止弁室８の周壁１８や閉止部材１２へ勢いよく衝突し、断熱圧縮によって高温化する。しかし、その高温ガスが閉止弁室８の底スペース８ａに流入することを環状絞り隙間Ｘによって規制するとともに、その流入してきた高温ガスを上記の底スペース８ａで膨張させて温度降下できるので、その高温ガスによって弾性シール部材１６が損傷・劣化されるのを抑制できる。
このため、閉止弁の封止性能を長期間にわたって良好な状態に保てる。
【００１６】
(請求項２の発明)
請求項２の発明は、例えば、同上の図１から図５に示すように、次の作用効果を奏する。
出口路９の始端部を構成する貫通孔１９を、前記の閉止弁室８の周壁１８の内周面の接線方向へ延びるように方向づけたので、高圧ガスが出口路９から閉止弁室８へ供給される場合に次のように作用する。
その多量の高圧ガスは、上記の貫通孔１９から閉止弁室８の周壁１８に沿って円周方向へ流れるので、衝突による衝撃を緩和でき、断熱圧縮による高温化を抑制できる。このため、高温ガスによって弾性シール部材が損傷・劣化されるのを十分に抑制して、閉止弁の封止性能を長期間にわたってさらに良好な状態に保てる。
【００１７】
(請求項３の発明)
請求項３の発明は、例えば、同上の図１から図５に示すように、次の作用効果を奏する。
同上の出口路９の始端部を構成する貫通孔１９を、その出口路９の軸心Ａに対して前記の弁座１５から離れる方向へ偏位させて構成したので、高圧ガスが出口路９から閉止弁室８へ供給される場合に次のように作用する。
出口路９へ供給されてきた多量の高圧ガスは、貫通孔１９から閉止弁室８内へ流入して上記の弁座１５から離れた箇所で弁室８の周壁１８や閉止部材１２へ衝突するので、断熱圧縮で高温化されたガスの発生源と弾性シール部材１５との距離が大きくなる。
このため、弾性シール部材は、高温化されたガスから受ける熱影響が少なくなり、損傷・劣化されるのを十分に抑制できる。その結果、閉止弁の封止性能を長期間にわたってさらに良好な状態に保てる。
【００１８】
(請求項４の発明)
請求項４の発明は、例えば、図６又は図７に示すように、次の作用効果を奏する。
弁座１５の内周面と絞り部材４１の外周面との間に第２の環状絞り隙間Ｙを形成したので、ガス取出し時の部分開き状態には上記の第２の環状絞り隙間Ｙと前記の環状隙間Ｘとの総合作用によって大きな流動抵抗を付与できる。このため、開き始め時におけるガス取出しをさらに緩やかに行える。
【００１９】
【発明の実施の形態】
(第１実施形態)
図１から図５は、第１実施形態を示し、本発明をガスボンベ用バルブ装置に適用したものを例示してある。
図１は、閉じ状態のバルブ装置の縦断面図である。図２は、上記の図１のII−II線矢視断面図である。図３は、同上の図１のIII−III線矢視断面図である。図４は、上記のバルブ装置の開き状態を示し、図１に相当する部分図である。図５は、上記の開き状態のバルブ装置を示し、図２に相当する図である。
【００２０】
まず、図１から図３によって上記バルブ装置の構造を説明する。
弁箱１から下向きに突設した脚ネジ部２にガス入口３が開口され、その脚ネジ部２がガスボンベ(ここでは図示せず)の首部分に固定可能とされる。また、上記の弁箱１の途中高さ部から横向きに突設した出口ノズル４にガス出口５が開口される。上記ガス入口３は、入口路６と閉止弁７の閉止弁室８と出口路９とを経て上記ガス出口５へ連通される。その出口路９に圧力応答弁１０が配置される。
【００２１】
上記の閉止弁７の概略の構造は次のようになっている。
上記の閉止弁室８に挿入した閉止部材１２が、スピンドル１３とハンドル車１４とによって閉止弁座１５に対してほぼ垂直方向へ開閉移動される。これにより、その閉止部材１２の下部に取付けた合成樹脂製の弾性シール部材１６が上記の弁座１５に接当および離間される。上記の閉止弁室８の周壁１８に形成した貫通孔１９によって前記の出口路９の始端部が構成されている。
【００２２】
前記の圧力応答弁１０は、スリーブ２２およびカップ部材２３からなるカセット筒２４と、そのカセット筒２４に挿入した逆止部材２５とを備え、次のように作動する。
ガスボンベ内のガスを取出すときには、前記の出口ノズル４にガス取出し金具(図示せず)を保密状に接続して前記の閉止弁７を開く(図４および図５参照)。すると、上記ガスボンベ内のガスは、前記の入口路６と閉止弁室８と貫通孔１９とを経て上記スリーブ２２のスリット２７へ流入する。これにより、上記の逆止部材２５は、Ｏリング２９で封止されたガイド孔３０の断面積に作用する圧力と別のＯリング３１で封止された逆止弁座３２の断面積に作用する圧力との差圧力に相当する力よって、逆止バネ３３に抗して開かれて、上記ガスがガス出口５を通ってユースポイントへ取出される。
【００２３】
上記ガス取り出し中において、何らかの原因で異種の高圧ガスがガス出口５へ逆流してきた場合には、その逆流ガスが連通孔３５を通って上記ガイド孔３０へ流入して、その逆流ガスの圧力によって上記の逆止部材２５を逆止弁座３２に閉止接当させる。これにより、上記の逆流ガスがガスボンベへ侵入することを防止できる。
また、上記ガス取り出しが進行してガスボンベ内の残圧が低下すると、上記の逆止部材２５が逆止バネ３３の付勢力によって逆止弁座３２に閉止接当されるので、上記ガスボンベ内に所定の残圧が保持される。これにより、上記の閉止弁７を誤って開いたままにしておいた場合であっても、雰囲気がガスボンベ内へ侵入するのを防止でき、そのガスボンベ内が汚染されるのを阻止できる。
【００２４】
空になったガスボンベ内へ新たなガスを充填するときには、まず、前記の出口ノズル４にガス充填金具(図示せず)を保密状に接続すると共にその金具に付設した開弁ロッド(図示せず)によって上記の逆止部材２５を開き状態に押圧する。次いで、その状態で前記の閉止弁７を開いて、上記の金具からガス出口５へ充填ガスを供給する。すると、充填ガスは、逆止弁座３２の内部空間・前記スリット２７・貫通孔１９・閉止弁室８・閉止弁座１５の内部空間・ガス入口３を順に通ってガスボンベへ充填される。
【００２５】
前記の閉止弁７は、さらに具体的に説明すると、次のように構成されている。
前記の弁室８の周壁１８のうちの弁座１５寄り部位には、弁室８の内方へ膨出した嵌合部１８ａが形成されている。前記の閉止部材１２が図１の閉じ状態へ移動されたときには、その閉止部材１２の外周面が上記の嵌合部１８ａの内周面に嵌入されて、これらの嵌合面の間に環状絞り隙間Ｘが形成される。そして、その閉止部材１２を少し上昇させた部分開き状態では、前記の入口路６が、前記の閉止弁座１５と弾性シール部材１６との間に形成された開き隙間と、上記の閉止弁室８の底スペース８ａと上記の環状絞り隙間Ｘとを順に経て前記の貫通孔１９へ連通される。
なお、上記の環状絞り隙間Ｘの寸法は、ここでは、0.05mm程度の値に設定してあるが、その隙間Ｘの上下方向の長さに応じて種々の値を選択できることは勿論である。
【００２６】
これに対して、上記の閉止部材１２が図４の開き状態へ移動されると、上記の閉止部材１２の外周面と上記の嵌合部１８ａの内周面との嵌合が解除され、これにより、前記の入口路６が閉止弁室８を経て上記の貫通孔１９へ直接に連通される。なお、符号３８は、嵌合解除用のテーパ面である。
【００２７】
上記の貫通孔１９は、図３に示すように、上記の閉止弁室８の周壁１８の前記の内周面の接線方向へ延びるように方向づけて形成されると共に、図１に示すように、上記の出口路９の軸心Ａに対して上方へ偏位されている。符号Ｂは、上記の貫通孔１９の軸心を示している。
なお、上記の図３においては、上記の貫通孔１９は、その軸心Ｂが出口路９の軸心Ａと交差するように配置したが、これに代えて、その軸心Ａに対して上記の軸心Ｂが平行になるように配置してもよい。
さらには、上記の貫通孔１９は、その軸心Ｂが上記の軸心Ａと同軸上に配置されたものであってもよい。
【００２８】
図６と図７は、それぞれ第２実施形態と第３実施形態を示し、前記の図１に相当する部分図である。これらの実施形態においては、上記の第１実施形態と同じ構成の部材には原則として同一の符号を付けて説明する。
【００２９】
(第２実施形態)
図６の第２実施形態では、前記の閉止部材１２の底面の中央部から前記の入口路６内へ絞り部材４１が突出される。そして、上記の閉止部材１２が前記の閉じ状態および部分開き状態へ移動されたときには、上記の閉止部材１２の外周面と嵌合部１８ａの内周面との間に前記の環状絞り隙間Ｘが形成されると共に、上記の絞り部材４１の外周面と前記の閉止弁座１５の内周面との間に第２の環状絞り隙間Ｙが形成される。
そして、上記の閉止部材１２を上向きに少し移動させた部分開き状態では、前記の入口路６が、上記の第２の環状絞り隙間Ｙと前記の弾性シール部材１６の開き隙間と上記の閉止弁室８の底スペース８ａと前記の環状の絞り隙間Ｘとを順に経て前記の貫通孔１９へ連通される。
【００３０】
(第３実施形態)
図７の第３実施形態は、図６の第２実施形態と比べると、閉止弁座１５を平面状に形成した点が異なるが、その他の構成は同様である。
【００３１】
上記の各実施形態は次のように変更可能である。
前記の圧力応答弁１０は、他の形式のものであってもよく、さらには、省略してもよい。
本発明は、ガスボンベ用バルブ装置に適用することに代えて、配管途中に設けるバルブ装置に適用してもよい。
前記の弾性シール部材１６は、合成樹脂に代えて、ゴム等の他の種類の材料を使用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示し、閉じ状態のバルブ装置の縦断面図である。
【図２】上記の図１のII−II線矢視の断面図である。
【図３】同上の図１のIII−III線矢視の断面図である。
【図４】上記バルブ装置の開き状態を示し、上記の図１に相当する部分図である。
【図５】上記の開き状態のバルブ装置を示し、前記の図２に相当する図である。
【図６】本発明の第２実施形態を示し、前記の図１に相当する部分図である。
【図７】本発明の第３実施形態を示し、同上の図１に相当する部分図である。
【符号の説明】
１…弁箱、６…入口路、８…閉止弁室、８ａ…弁室８の底スペース、９…出口路、１２…閉止部材、１５…弁座(閉止弁座)、１６…弾性シール部材、１８…閉止弁室８の周壁、１８ａ…嵌合部、１９…貫通孔、４１…絞り部材、Ａ…出口路９の軸心、Ｘ…環状絞り隙間、Ｙ…第２の環状絞り隙間。
【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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