JP2000207031A - 安全弁機構及び圧力調整器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】減圧機能を有する圧力調整器において、長期間
にわたって調整スプリングが初期設定の状態で、調整圧
力を一定に保持することが可能な安全弁機構の構造を得
る。 【解決手段】調整弁４０が設置された一次室Ａと、前記
調整弁に追従して移動可能な調整弁案内６０が設置され
た二次室Ｂと、調整スプリング７１の力により前記二次
室内を所望の設定圧力に調整するよう配置された受圧部
材３０とを具備し、受圧部材３０は、二次室と調整スプ
リング設置空間とを通じさせるよう穿孔した排出孔３４
と、弾性部材で形成され排出孔の内径側に設置するＯリ
ング３６とを有し、調整弁案内６０は、その先端側を排
出孔３４に挿入可能な形状とし、この先端側にＯリング
３６との当接により二次室をシールする第一段差部６４
と、このシール時において受圧部材３０と当接すること
により受圧部材の二次室側への移動を規制する第二段差
部６５とを設けた圧力調整器とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高圧ガスを所要の
ガス圧に減圧調整する圧力調整器における安全弁の構造
にかかり、特に、設定調整圧力を初期設定と同一に保持
できる構造の安全弁機構及びこの機構を備えた圧力調整
器に関する。

【０００２】

【従来の技術】安全弁機構を有するオートリリーフ式の
圧力調整器は、例えば図３（ａ）に示すように、調整器
本体１０の側面に流入口１３及び流出口１４を設け、そ
の内部に、流入口１３に連通し弁座本体２０で区画され
た一次室Ａと、流出口１４に連通しダイヤフラム３１で
覆われた二次室Ｂとが形成されている。一次室内Ａには
調整弁４０が設置され、二次室Ｂ内には前記調整弁４０
に追従して移動可能な調整弁案内６０が設置されてい
る。

【０００３】そして、ゴム等の通気性のない弾性体で形
成されたダイヤフラム３１と、このダイヤフラム３１の
反二次室側に装着したダイヤフラム受け３２とにより二
次室内の圧力を受ける受圧部材３０を構成し、また、受
圧部材３０の中央には排出孔３４が穿孔されることによ
り、調整弁案内６０と受圧部材３０とで安全弁を構成し
ている。受圧部材３０には、調整スプリング７１の力が
作用するように構成されている。また、前記調整弁案内
６０の先端面に頂面を鋭利状とする環状凸部（弁座）６
８が形成され、この環状凸部（弁座）６８がダイヤフラ
ム３１面に当接することにより前記排出孔３４を塞ぐよ
うに構成されている。

【０００４】図３（ｂ）は安全弁機構を有するオートリ
リーフ式の圧力調整器の他の構造を示すもので、安全弁
を構成する調整弁案内６０と受圧部材３０の構造が相違
するものである。すなわち、ダイヤフラム３１をダイヤ
フラム受け３２と調整弁案内受け３７とで挟持すること
により受圧部材３０を構成し、調整弁案内受け３７に設
けた頂面を鋭利状とする環状凸部（弁座）３８が調整弁
案内６０に装着された樹脂又はゴム製の弁シート６９に
当接するようになっている。排出孔３４は、受圧部材３
０の調整弁案内受け３７に設けられている。他の構成は
図３（ａ）に示す構造と同じであり、同一構成部分につ
いては同一符号を付して詳細な説明を省略する。

【０００５】上記した各構造の圧力調整器によれば、二
次室内において所望の二次圧が得られるように調整スプ
リング７１の付勢力を圧力調整ねじ７３により調整する
と、二次室Ｂの圧力が設定圧力に満たない場合には、図
４（ａ）（ｂ）に示されるように、調整スプリング７１
の付勢力により調整弁案内６０及び調整弁４０が緩衝ス
プリング５０の弾性力に抗して移動し、流入口１３から
の高圧ガスが一次室Ａから弁孔２１の隙間を介して二次
室Ｂへ流入する。

【０００６】そして、高圧ガスの流入により二次室Ｂの
圧力が上昇すると、その圧力を受圧部材３０が受け、図
３（ａ）（ｂ）に示されるように、調整スプリング７１
の力に抗して受圧部材３０が移動し、また、緩衝スプリ
ング５０力により調整弁４０が弁座２２側に移動し、二
次室Ａが所望の設定圧に達すると弁座２２に調整弁４０
の弁シート４１が当接して弁孔２１が閉塞される（この
状態でダイヤフラム３１が取り付け面に対して平面状と
なるように、調整スプリング７１の付勢力が調整されて
いる）。調整弁４０が以上の動作を繰り返し行い、弁座
２２が弁シート４１に接離することにより高圧ガスを減
圧して二次室内を一定圧とし、二次室Ｂの圧力を所望の
設定圧にすることが可能となる。

【０００７】一方、何等かの理由で減圧機構が作用せず
二次室内が設定圧以上になった場合、図５（ａ）（ｂ）
に示されるように、調整スプリング７１力に抗して受圧
部材３０がさらに右側へ移動し、調整弁案内６０が受圧
部材３０から離れ排出孔３４が開口され、二次室内のガ
スが外部に流出することにより、二次室側が設定圧以上
の圧力になることを防止する（安全弁機構）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記構造
の安全弁機構によると、通常の圧力調整時においては、
調整スプリング７１の付勢力により調整弁案内６０と受
圧部材３０とが当接しているので、緩衝スプリング５０
の付勢力に起因する、ゴム等の通気性のない弾性体で形
成されたダイヤフラム３１や樹脂又はゴム製の弁シート
４１の当接部分での経年変化により、図６（ａ）に示し
た調整弁案内６０の環状凸部（弁座）６８がダイヤフラ
ム内に位置する部分や、図６（ｂ）に示した調整弁案内
受け３７の環状凸部（弁座）３８が弁シート６９内に位
置する部分（例えば、長さｌ分だけ環状凸部６８，３８
の先端がダイヤフラム３１，弁シート６９内にそれぞれ
侵入する）が変化する現象が生じる。

【０００９】その結果、例えば、前記長さｌだけ環状凸
部６８，３８の先端が弁シート４１，６９内に侵入した
場合、調整スプリング７１は初期設定圧力時の長さより
圧縮量が減少するので、調整スプリング７１の荷重が減
り調整圧力が初期設定圧力より１０％程度下がるという
問題があった。したがって、上記した安全弁機構による
と、長期間にわたって初期設定のままで調整圧力を一定
に保持することができなかった。

【００１０】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、減圧機能を有する圧力調整器において、長期間にわ
たって調整スプリングが初期設定の状態で、調整圧力を
一定に保持することが可能な安全弁機構の構造を提供す
ることを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１は、調整弁が設置された一次室と、前記調整弁
に追従して移動可能な調整弁案内が設置された二次室
と、二次室と反対側に設置された調整スプリングの力に
より前記二次室内を所望の設定圧力に調整するよう配置
された受圧部材とを備えた調整器に対して、次の構成を
含む安全弁機構であることを特徴としている。前記二次
室と調整スプリング設置空間とを通じさせる排出孔を受
圧部材に穿孔する。弾性部材で形成されたＯリングを前
記排出孔の内径側に設置する。前記調整弁案内の先端側
を、前記排出孔に挿入可能な形状とするとともに、第一
段差部及び第二段差部を形成する。前記Ｏリングと第一
段差部との当接により前記二次室をシールし、このシー
ル時において前記第二段差部と前記受圧部材とが当接し
て受圧部材の二次室側への移動が規制される構造とす
る。

【００１３】請求項２は、調整弁が設置された一次室
と、前記調整弁に追従して移動可能な調整弁案内が設置
された二次室と、二次室と反対側に設置された調整スプ
リングの力により前記二次室内を所望の設定圧力に調整
するよう配置された受圧部材と、を具備して減圧機能を
有する圧力調整器において、次の構成を含むことを特徴
としている。前記受圧部材は、二次室と調整スプリング
設置空間とを通じさせるよう穿孔した排出孔と、弾性部
材で形成され前記排出孔の内径側に設置するＯリング
と、を有する。前記調整弁案内は、その先端側を前記排
出孔に挿入可能な形状とし、この先端側に前記Ｏリング
との当接により前記二次室をシールする第一段差部と、
このシール時において前記受圧部材と当接することによ
り受圧部材の二次室側への移動を規制する第二段差部
と、を設ける。

【００１４】上記した安全弁機構及び圧力調整器の構成
によれば、二次室が設定圧以下である場合においては、
排出孔に挿入された調整弁案内の第一段差部とＯリング
とが当接して二次室と外部とがシールされる。このシー
ル時においては、第二段差部と受圧部材とが当接し、こ
の受圧部材は二次室側への移動が規制されて、第一段差
部とＯリングとの当接状態での位置を一定とする。二次
室が設定圧を越えた場合、調整弁案内の第二段差部に対
して受圧部材が離れ、第一段差部とＯリングとが離れて
排出孔が開口されるので、二次室内のガスを流出させる
ことができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の一例につい
て、図１及び図２を参照しながら説明する。図１及び図
２は、本発明の実施例の形態の一例に係る安全弁機構を
有する減圧式の圧力調整器を示すもので、図１は圧力調
整している状態、図２は安全弁が作動している状態をそ
れぞれ示している。

【００１６】この圧力調整器は、調整器本体１０に内径
の異なる上部円柱状空間部１１と下部円柱状空間部１２
とを連設し、下部円柱状空間部１２の周壁に筒蓋状の弁
座本体２０を挿入配置することにより一次室Ａとして区
画形成し、上部円柱状空間部１１を受圧部材３０で被冠
して二次室Ｂを形成している。調整器本体１０には、そ
の側面に一次室Ａに連通する流入口１３と、二次室Ｂに
連通する流出口１４とを設けている。

【００１７】弁座本体２０における区画壁には、弁孔２
１とその周囲に流入口側に対して環状凸部となる弁座２
２とが形成されている。一次室Ａには調整弁４０が配置
され、調整弁４０の弁座２２側には弁シート４１が設け
られている。調整弁４０は、一次室Ａの底部に設置され
た緩衝スプリング５０により弁座２２側へ付勢され、前
記弁シート４１が弁座本体２０の弁座２２に接し、弁孔
２１を塞ぐように構成されている。

【００１８】弁座本体２０の二次室Ｂ側には内側に円柱
状空間２３が形成されるように周壁２４が設けられ、こ
の円柱状空間２３内に調整弁案内６０が配置されてい
る。調整弁案内６０は、円柱状のピストン部６１が周壁
に摺動するように配置されるとともに、弁孔２１に挿入
されて調整弁４０の頭部に当接する案内棒６２を一端側
に有し、また、他端側には二次室Ｂ内に臨ませるロッド
部６３を有している。弁座本体２０内の円柱状空間２３
は、周壁２４に形成された通路２５，２５により二次室
Ｂと連通され、周壁２４の先端側には調整弁案内６０が
円柱状空間２３外に抜けることを防止するため穴用ＳＩ
型リング５１が装着されている。この穴用ＳＩ型リング
５１は、ねじ込みによるストッパーで代用させてもよ
い。

【００１９】受圧部材３０は、調整器本体１０の開口側
に調整器カバー７０で覆うように挟まれて配置されるダ
イヤフラム３１を、調整器カバー７０内に配置されるダ
イヤフラム受け３２と二次室Ｂ内に位置するダイヤフラ
ム固定部材３３とで挟持して構成されている。ダイヤフ
ラム受け３２は、円柱部３２ａとその略中央周囲に形成
された鍔部３２ｂとから構成されている。ダイヤフラム
受け３２には軸方向に沿って排出孔３４が穿孔され、こ
の排出孔３４は、反二次室Ｂ側の案内部３４ａと、案内
部３４ａよりやや大径の流路部３４ｂとから構成されて
いる。また、円柱部３２ａにおける流路部３４ｂの二次
室側の端部には、環状の段部３５が形成され、この段部
３５にＯリング３６が配されている。このＯリング３６
は、鍔部３２ｂにダイヤフラム３１を配置した状態で円
柱部３２ａに固着されるダイヤフラム固定部材３３によ
り固定されている。

【００２０】調整弁案内６０のロッド部６３は、先端側
より第一段差部６４，第二段差部６５が設けられ、第二
段差部６５の段差面とダイヤフラム固定部材３３のナッ
ト面とが当接可能なように構成され、第二段差部６５よ
り先端寄りの部分が受圧部材３０の排出孔３４内に挿入
可能となっている。そして、第二段差部６５の段差面と
前記ダイヤフラム固定部材３３のナット端面とが当接す
る時、第一段差部６４の段差面とＯリング３６とが当接
して二次室Ｂと外部とがシール可能に構成されている。
ロッド部６３の第一段差部６４より先端寄りは、案内部
３４ａに挿嵌可能な大きさの径で構成されるとともに、
軸に沿った連通孔６６が形成されている。また、この連
通孔６６はロッド部６３の直径方向に穿孔された連通孔
６７により流路部３４ｂに通じている。

【００２１】調整器カバー７０内には、二次室Ｂ内を所
望の設定圧に調整するための圧力調整スプリング７１
が、ダイヤフラム受け３２の鍔部３２ｂと圧力調整ナッ
ト７２との間に配置されている。圧力調整ナット７２
は、調整器カバー７０の中央頭部外側に臨ませた圧力調
整ネジ７３に螺着されており、圧力調整ネジ７３を回転
させることにより圧力調整ナット７２の調整器カバー７
０内での位置を進退させ、圧力調整スプリング７１によ
る鍔部３２ｂにかかる付勢力を調整するようになってい
る。調整器カバー７０内は、その側面に形成した孔部７
０ａより外部と通じている。

【００２２】次に、上記した圧力調整器の動作について
説明する。圧力調整器において、高圧ガスは流入口１３
から一次室Ａへ供給されるが、調整スプリング７１によ
る付勢力を調整弁案内６０を介して調整弁４０に作用さ
せない場合においては、緩衝スプリング５０の力により
調整弁４０の弁シート４１が弁座２２に当接して弁孔２
１を塞いで、閉弁状態を維持するようになっている。実
際に配管された流路中で圧力調整器を使用する場合、そ
の初期状態においては、調整器カバー７０側の圧力調整
ねじ７３を回すことにより、調整スプリング７１の押圧
力を調整し、調整スプリング７１の付勢力がダイヤフラ
ム受け３２，ダイヤフラム固定部材３３，調整弁案内６
０を介して調整弁４０に作用し、緩衝スプリング５０の
力に抗して調整弁４０を移動させて弁シート４１を弁座
２２から離し、開弁状態を設定する。

【００２３】この状態において（図１（ｂ））、弁孔２
１を通して一次室Ａから二次室Ｂへガスが流れると、二
次室内の圧力が上昇してダイヤフラム３１が押し上げら
れることにより、ダイヤフラム固定部材３３，調整弁案
内６０が移動して緩衝スプリング力で調整弁４０が動
き，二次室内の圧力が調整スプリング７１で設定した所
望の設定圧となったとき、調整弁４０の弁シート４１が
弁座２２に当接して閉弁状態となる（図１（ａ））。こ
のとき、調整弁案内６０のピストン部６１は、穴用ＳＩ
型リング５１に当接するようになっている。そして、調
整弁４０の弁シート４１の弁座２２への接離が繰り返さ
れることにより、二次室内の圧力を設定圧とし、流出口
１４からは一定の圧力に減じられたガスが流出すること
になる（圧力調整状態）。

【００２４】この圧力調整状態（図１（ａ）（ｂ））に
おいては、二次室Ｂが設定圧以下であり、調整スプリン
グ７１による付勢力は調整弁４０に作用するようになっ
ているので、排出孔３４に挿入された調整弁案内６０の
第一段差部６４とＯリング３６とが当接して二次室Ｂと
外部とがシールされる。また、このシール時において
は、調整弁案内６０に設けた第二段差部６５の存在によ
り第二段差部６５と受圧部材３０とが当接し、受圧部材
３０は二次室側Ｂへの移動が規制されて、第一段差部６
４がＯリング３６を必要以上に押圧することを防止し、
調整スプリング７１の付勢力によるシール時におけるＯ
リング３６を必要以上に変形させることを防止すること
ができる。

【００２５】また、何等かの原因で所望の圧力に減圧さ
れることなく二次室Ｂにガスが流入し、二次室Ｂ内が設
定圧を越えて上昇すると、調整スプリング７１の力に抗
してダイヤフラム３１が更に押し上げられることによ
り、ダイヤフラム受け３２及びダイヤフラム固定部材３
３が移動し、最大で調整弁カバー７０の段部７０ｂにダ
イヤフラ受け３２の鍔部３２ｂが当接するまで移動す
る。調整弁案内６０は、穴用ＳＩ型リング５１の存在に
より移動が規制されるので、調整弁案内６０のロッド部
６３の第二段差部６５とダイヤフラム固定部材３３とが
離れるとともに第一段差部６４とＯリング３６とが離
れ、シール状態が解除されて排出孔３４が開口する（図
２）。その結果、二次室内のガスは、流路部３４ｂ，連
通孔６６，６７を通じて調整器カバー７０内に導かれ、
調整器カバー７０の側面の孔部７０ａより外部へ排出さ
れる。

【００２６】上記構造による安全弁機構は、受圧部材３
０としてダイヤフラム３１を使用したが、ダイヤフラム
に代えて、二次室Ｂ内を摺動するピストン状の部材によ
り、二次室Ｂの圧力を受けるような構造であってもよ
い。

【００２７】上記構造による安全弁機構を有する圧力調
整器によれば、圧力調整状態において、排出孔３４に挿
入された調整弁案内６０のロッド部６３の第一段差部６
４とＯリング３６とが当接し、二次室Ｂと外部とがシー
ルされる。そして、このシール時においては、調整弁案
内６０のロッド部６３の第二段差部６５の存在により、
ダイヤフラム固定部材３３の二次室側への移動が規制さ
れる。その結果、設定調整圧力に対する受圧部材３０の
位置を固定できるので、設定調整圧力を初期設定と同一
に保持することができる。

【００２８】また、ダイヤフラム固定部材３３の二次室
Ｂ側への移動が規制されることにより、第一段差部６４
とＯリング３６との間での押圧が制限され、Ｏリング３
６に緩衝スプリング５０の力が必要以上に加わることを
防止でき、調整圧力に影響を与える調整弁案内の長さを
常に一定に保持できる。更に、従来例のように、弾性部
材に対して環状凸部頂面の鋭利状部分でシールするので
なく、Ｏリング３６よりシールするので、弾性部材で構
成されたＯリング３６に対して局部的に力が加わるのを
防止し、その変形を一定に保つことができる。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、安全弁機構を有する減
圧式の圧力調整器での圧力調整状態において、第二段差
部の存在により受圧部材は、二次室側への移動が規制さ
れて、第一段差部とＯリングとの間の押圧が一定に保た
れ、Ｏリング部分の耐久性の向上及び変形をシール可能
な範囲内に抑え、設定調整圧力に対する受圧部材の位置
を固定できるので、設定調整圧力を初期設定と同一に保
持できる構造とすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例としてのオートリリ
ーフ式圧力調整器の圧力調整状態を示す断面説明図であ
り、（ａ）は閉弁状態、（ｂ）は開弁状態をそれぞれ示
している。

【図２】図１のオートリリーフ式圧力調整器において安
全弁が作用している状態を示す断面説明図である。

【図３】（ａ）及び（ｂ）は、従来のオートリリーフ式
圧力調整器の閉弁状態を示した断面説明図である。

【図４】（ａ）及び（ｂ）は、従来のオートリリーフ式
圧力調整器の開弁状態を示した断面説明図である。

【図５】（ａ）及び（ｂ）は、従来のオートリリーフ式
圧力調整器において安全弁が作用している状態を示す断
面説明図である。

【図６】（ａ）及び（ｂ）は、従来のオートリリーフ式
圧力調整器において設定圧力が変動する理由を説明する
ための圧力調整器の一部の断面説明図である。

【符号の説明】

１０…調整器本体、 １３…流入口、 １４…流出口、
２０…弁座本体、 ２１…弁孔、 ２２…弁座、 ２４
…周壁、３０…受圧部材、 ３１…ダイヤフラム、 ３
２…ダイヤフラム受け、３３…ダイヤフラム固定部材、
３４…排出孔、 ３６…Ｏリング、４０…調整弁、
４１…弁シート、５０…緩衝スプリング、 ５１…穴用
ＳＩリング、６０…調整弁案内、 ６１…ピストン部、
６２…案内棒、 ６３…ロッド部、 ６４…第１段差
部、 ６５…第２段差部、 ６６，６７…連通孔、７０
…調整器カバー、 ７１…調整スプリング、Ａ…一次
室、 Ｂ…二次室

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】調整弁が設置された一次室と、前記調整弁
   に追従して移動可能な調整弁案内が設置された二次室
   と、二次室と反対側に設置された調整スプリングの力に
   より前記二次室内を所望の設定圧力に調整するよう配置
   された受圧部材と、を備えた調整器に対して、 前記二次室と調整スプリング設置空間とを通じさせる排
   出孔を受圧部材に穿孔し、 弾性部材で形成されたＯリングを前記排出孔の内径側に
   設置する一方、 前記調整弁案内の先端側を、前記排出孔に挿入可能な形
   状とするとともに、第一段差部及び第二段差部を形成
   し、 前記Ｏリングと第一段差部との当接により前記二次室を
   シールし、このシール時において前記第二段差部と前記
   受圧部材とが当接して受圧部材の二次室側への移動が規
   制される構造としたことを特徴とする安全弁機構。
2. 【請求項２】調整弁が設置された一次室と、 前記調整弁に追従して移動可能な調整弁案内が設置され
   た二次室と、 二次室と反対側に設置された調整スプリングの力により
   前記二次室内を所望の設定圧力に調整するよう配置され
   た受圧部材と、を具備して減圧機能を有する圧力調整器
   において、 前記受圧部材は、二次室と調整スプリング設置空間とを
   通じさせるよう穿孔した排出孔と、 弾性部材で形成され前記排出孔の内径側に設置するＯリ
   ングと、を有する一方、 前記調整弁案内は、その先端側を前記排出孔に挿入可能
   な形状とし、この先端側に前記Ｏリングとの当接により
   前記二次室をシールする第一段差部と、このシール時に
   おいて前記受圧部材と当接することにより受圧部材の二
   次室側への移動を規制する第二段差部と、を設けたこと
   を特徴とする圧力調整器。