JP2017113668A - ガスコントロールユニットにおけるフィルタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ケーシング１に形成される弁室２１の弁座２２とは反対側の面が開放されて、この開放面がケーシングに取付けられる蓋板１５で閉塞され、蓋板のケーシング側の面にパッキン１６が装着されるガスコントロールユニットに設けられるフィルタ装置であって、網目が可及的に細かなフィルタをケーシングに支障なく装着できるようにしたものを提供する。【解決手段】弁室２１とガス入口１１との間のガス通路の一部分が、一側面を蓋板１５で閉塞される開放面とした開放通路部１７に構成される。そして、開放通路部１７と交差するようにフィルタ６が開放通路部１７の開放面を通してケーシング１に装着される。フィルタ６は、網状のフィルタ本体６１と、その周辺を被覆する樹脂製の外枠６２とで構成される。パッキン１６に、外枠６２の蓋板１４側の辺に当接して外枠６２を押えるビード１６ａが形成される。【選択図】図３

Description

本発明は、ガス入口とガス出口とを有するケーシングに、ガス入口からガス出口へのガスの流れを制御する１個以上の弁が組み込まれたガスコントロールユニットに、ガス入口から流入するガス中の異物を除去するために設けられるガスコントロールユニットにおけるフィルタ装置に関する。

従来、この種のフィルタ装置として、キャップ状に成形された金網製のフィルタをガス入口に装着したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。尚、ガスコントロールユニットでは、一般的に、ケーシングに形成されるガス入口に最も近い上流端の弁の弁室の弁座とは反対側の面が開放されており、この開放面がケーシングに取付けられる蓋板で閉塞され、蓋板のケーシング側の面に、蓋板とケーシングとの間をシールするパッキンが装着されている。

ところで、弁座や弁体への異物の付着やケーシング内のオリフィスの詰りを確実に防止するには、フィルタの網目をかなり細かくすることが必要になる。そのためには、フィルタを構成する金網の元となる金属線をかなり細くしなければならない。然し、これでは、フィルタの剛性が不足して、フィルタの形が崩れやすくなり、ガス入口にフィルタを装着することが困難になる。従って、ガス入口にフィルタを装着可能とするには、フィルタの網目をある程度以上に細かくすることはできない。

特開２０１０−１０１５０２号公報

本発明は、以上の点に鑑み、網目が可及的に細かなフィルタをケーシングに支障なく装着できるようにしたガスコントロールユニットにおけるフィルタ装置を提供することをその課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、ガス入口とガス出口とを有するケーシングに、ガス入口からガス出口へのガスの流れを制御する１個以上の弁が組み込まれ、ケーシングに形成されるガス入口に最も近い上流端の弁の弁室の弁座とは反対側の面が開放されて、この開放面がケーシングに取付けられる蓋板で閉塞され、蓋板のケーシング側の面に、蓋板とケーシングとの間をシールするパッキンが装着されたガスコントロールユニットに、ガス入口から流入するガス中の異物を除去するために設けられるフィルタ装置において、上流端の弁の弁室とガス入口との間のガス通路の一部分が、前記開放面と同じ側に位置する面を前記蓋板で閉塞される開放面とした開放通路部に構成され、この開放通路部と交差するようにフィルタが開放通路部の開放面を通してケーシングに装着され、フィルタは、網状のフィルタ本体と、フィルタ本体の周辺を被覆する樹脂製の外枠とで構成され、前記パッキンに、フィルタの外枠の蓋板側の辺に当接して外枠を押えるビードが形成されることを特徴とする。

本発明によれば、網目を細かくすることでフィルタ本体の剛性が低くなっても、外枠によってフィルタ全体の剛性が確保される。従って、フィルタ本体の網目を可及的に細かなものとしても、開放通路部と交差するようにフィルタをその形を崩すことなく確実にケーシングに装着できる。また、外枠の蓋板側の辺はパッキンに形成したビードで弾力的に押えられるため、樹脂製の外枠がクリープ現象によるへたりを生じても、外枠とビードとの間に隙間は生じず、この隙間から異物が侵入するようなことはない。

本発明の実施形態のフィルタ装置を具備するガスコントロールユニットを示す斜視図。 図１のガスコントロールユニットの模式的断面図。 図１のガスコントロールユニットの要部の拡大断面図。 図３のＩＶ−ＩＶ線で切断した切断平面図。 図１のガスコントロールユニットの要部の分解状態の斜視図。

図１、図２は、本発明の実施形態のフィルタ装置を具備するガスコントロールユニットを示している。このガスコントロールユニットは、ガス入口１１とガス出口１２とを有するケーシング１に、ガス入口１１からガス出口１２へのガスの流れを制御する弁として、第１電磁弁２と第２電磁弁３とメインガバナ弁４と制御ガバナ弁５とを組み込んだゼロガバナ方式のものである。

第１電磁弁２は、ガス入口１１に最も近い上流端の弁であって、ガス流入口１１に常時連通する弁室２１と、弁室２１の下面の弁座２２に着座可能な弁体２３と、弁体２３を開閉駆動するソレノイド２４とを備えている。第２電磁弁３は、後述する圧力室４５に連通路４５ａを介して連通する弁室３１と、弁室３１の下面の弁座３２に着座可能な弁体３３とを備えている。弁座３２には、第１電磁弁２の弁座２２に形成した弁孔２２ａを介して弁室２１に連通するケーシング１内のガス通路１３を第２電磁弁３の弁室３１に連通させるオリフィス付きの弁孔３２ａが形成されている。また、第２電磁弁３にはソレノイドが設けられていないが、第１電磁弁２のソレノイド２４への通電で第１電磁弁２と同時に第２電磁弁３が開弁される。

メインガバナ弁４は、ガス通路１３の下流端に位置する弁室４１と、弁室４１の下面の弁座４２に着座可能な弁体４３と、ガス出口１２に常時連通し、弁座４２に形成した弁孔４２ａを介して弁室４１に連通する出口室１４の下面を覆うダイヤフラム４４と、ダイヤフラム４４の下側に画成される圧力室４５とを備えている。弁体４３は、弁軸４３ａを介してダイヤフラム４４に連結され、更に、バネ４６で下方の閉じ側に付勢される。

制御ガバナ弁５は、出口室１４に連通路１４ａを介して常時連通する弁室５１と、弁室５１の下面の弁座５２に着座可能な弁体５３を取付けた、弁室５１の上面を覆うダイヤフラム５４と、ダイヤフラム５４の上側に画成される制御圧室５５とを備えている。弁座５２には、圧力室４５に連通路４５ｂを介して連通する弁孔５２ａが形成され、また、弁体５３は、バネ５６で下方の閉じ側に付勢される。

尚、第１と第２の両電磁弁２，３の弁室２１，３１及びメインガバナ弁４の弁室４１はケーシング１に形成されている。これら弁室２１，３１，４１の弁座２２，３２，４２とは反対側の面である上面は開放されおり、この開放面をケーシング１に取付ける蓋板１５で閉塞している。また、制御ガバナ弁５の弁室５１は蓋板１５に形成されている。更に、蓋板１５のケーシング１側の面、即ち、下面には、図３〜図５に示す如く、蓋板１５とケーシング１との間をシールするパッキン１６が装着されている。

ここで、ガス入口１１の圧力（一次圧）をＰ１、ガス出口１２の圧力（二次圧）をＰ２、圧力室４５の内圧をＰ３、制御圧室５５の内圧をＰ４、メインガバナ弁４のバネ４６の付勢力をＦ１、制御ガバナ弁５のバネ５６の付勢力をＦ２、メインガバナ弁４のダイヤフラム４４の有効受圧面積をＳａ、メインガバナ弁４の弁孔４２ａの面積をＳｂ、制御ガバナ弁５のダイヤフラム５４の有効受圧面積をＳｃ、制御ガバナ弁５の弁孔５２ａの面積をＳｄとすると、第１と第２の両電磁弁２，３を開弁させた状態において、メインガバナ弁４のダイヤフラム４４には、上方にＰ３・Ｓａ＋Ｐ２・Ｓｂの押圧力が作用し、下方にＰ２・Ｓａ＋Ｐ１・Ｓｂ＋Ｆ１の押圧力が作用して、両押圧力がバランスする。そのため次式、
Ｐ３・Ｓａ＋Ｐ２・Ｓｂ＝Ｐ２・Ｓａ＋Ｐ１・Ｓｂ＋Ｆ１…（１）
が成立し、（１）式から次式、
Ｐ３＝Ｐ２＋（Ｐ１−Ｐ２）Ｓｂ／Ｓａ＋Ｆ１／Ｓａ…（２）
が得られる。ここで、Ｓｂ≪Ｓａであるから、（２）式の右辺第２項は零と看做すことができ、次式、
Ｐ３＝Ｐ２＋Ｆ１／Ｓａ…（３）
が成立する。

また、制御ガバナ弁５のダイヤフラム５４には、上方にＰ２・（Ｓｃ−Ｓｄ）＋Ｐ３・Ｓｄの押圧力が作用し、下方にＰ４・Ｓｃ＋Ｆ２の押圧力が作用して、両押圧力がバランスする。そのため次式、
Ｐ２・（Ｓｃ−Ｓｄ）＋Ｐ３・Ｓｄ＝Ｐ４・Ｓｃ＋Ｆ２…（４）
が成立する。（４）式に（３）式を代入して整理すると、次式、
Ｐ２・Ｓｃ＋Ｆ１・Ｓｄ／Ｓａ＝Ｐ４・Ｓｃ＋Ｆ２…（５）
になる。ここで、Ｓｄ≪Ｓａであるから、（５）式の左辺第２項は零と看做すことができ、次式、
Ｐ２＝Ｐ４＋Ｆ２／Ｓｃ…（６）
が成立する。従って、二次圧Ｐ２は、制御圧室４５の内圧Ｐ４に傾き１で比例することになる。そして、制御圧室５５を例えば大気開放して、内圧Ｐ４を大気圧にすれば、二次圧Ｐ２は、大気圧にＦ２／Ｓｃを加えた一定圧に維持されることになる。

以上、ガスコントロールユニットについて説明したが、このガスコントロールユニットには、ガス入口１１から流入するガス中の塵埃等の異物を除去するためにフィルタ装置が設けられている。以下、このフィルタ装置について図３乃至図５を参照して詳述する。

上流端の弁である第１電磁弁２の弁室２１とガス入口１１との間のガス通路の一部分は、弁室２１の開放面と同じ側に位置する上面を蓋板１５で閉塞される開放面とした開放通路部１７に構成されている。そして、開放通路部１７と交差するようにフィルタ６が開放通路部１７の開放面を通して上方からケーシング１に装着されている。尚、本実施形態では、開放通路部１７が弁室２１に連続しているが、弁室２１から離れた部分に開放通路部を設けることも可能である。

フィルタ６は、金網製の方形のフィルタ本体６１と、フィルタ本体６１の周囲四辺を被覆する樹脂製の外枠６２とで構成されている。一方、開放通路部１７の開放面（上面）側を除く周囲三方の面、即ち、下面と横方向両側面には、フィルタ６の外枠６２の三辺、即ち、下辺と横方向両側辺を嵌め込む装着溝１７ａが形成されている。これにより、蓋板６を取外した状態で、フィルタ６を開放通路部１７に上方から押し込むことにより、開放通路部１７の周囲三方の面に形成した装着溝１７ａにフィルタ６の外枠６２の三辺を嵌め込んだ状態で、開放通路部１７と交差するようにフィルタ６がケーシング１に装着される。また、蓋板１５の下面のパッキン１６には、フィルタ６の外枠６２の蓋板１５側の辺（上辺）に当接して外枠６２を押えるビード１６ａが形成されている。図３には、ビード１６ａの自由状態が２点鎖線で示されている。尚、フィルタ本体６１は、金網製に限らず樹脂製の網状のものであってもよい。

以上の構成によれば、網目を細かくすることでフィルタ本体６１の剛性が低くなっても、外枠６２によってフィルタ６全体の剛性が確保される。従って、フィルタ本体６１の網目を可及的に細かなものとしても、開放通路部１７と交差するようにフィルタ６をその形を崩すことなく確実にケーシング１に装着できる。また、外枠６２の上辺はビード１６ａで弾力的に押えられるため、樹脂製の外枠６２がクリープ現象によるへたりを生じても、外枠６２とビード１６ａとの間に隙間は生じず、この隙間から異物が侵入するようなことはない。

尚、開放通路部１７の側面の装着溝１７ａには、上方に向かって横方向外方に若干傾いた抜き勾配が付けられている。そこで、フィルタ６の外枠６２の側辺部分の下半部を下方に向かって横方向内方に若干傾斜させて、側辺部分を開放通路部１７の側面の装着溝１７ａに上方から挿入しやすくしている。一方、外枠６２の側辺部分の上半部は、下半部の上端に対し横方向外方に若干張り出した段部６２ａから上方に真直にのびるストレート部６２ｂになっている。そして、ストレート部６２ｂが開放通路部１７の側面の装着溝１７ａの上半部に圧入されて、フィルタ６がケーシング１にガタ無く装着されるようにしている。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態は、ゼロガバナ方式のガスコンロトールユニットに設けるフィルタ装置であるが、ゼロガバナ方式以外のガスコントロールユニットに設けるフィルタ装置にも同様に本発明を適用できる。

１…ケーシング、１１…ガス入口、１２…ガス出口、１５…蓋板、１６…パッキン、１６ａ…ビード、１７…開放通路部、２…第１電磁弁（上流端の弁）、２１…弁室、６…フィルタ、６１…フィルタ本体、６２…外枠。

Claims (1)

1. ガス入口とガス出口とを有するケーシングに、ガス入口からガス出口へのガスの流れを制御する１個以上の弁が組み込まれ、ケーシングに形成されるガス入口に最も近い上流端の弁の弁室の弁座とは反対側の面が開放されて、この開放面がケーシングに取付けられる蓋板で閉塞され、蓋板のケーシング側の面に、蓋板とケーシングとの間をシールするパッキンが装着されたガスコントロールユニットに、ガス入口から流入するガス中の異物を除去するために設けられるフィルタ装置において、
   上流端の弁の弁室とガス入口との間のガス通路の一部分が、前記開放面と同じ側に位置する面を前記蓋板で閉塞される開放面とした開放通路部に構成され、この開放通路部と交差するようにフィルタが開放通路部の開放面を通してケーシングに装着され、フィルタは、網状のフィルタ本体と、フィルタ本体の周辺を被覆する樹脂製の外枠とで構成され、前記パッキンに、フィルタの外枠の蓋板側の辺に当接して外枠を押えるビードが形成されることを特徴とするガスコントロールユニットにおけるフィルタ装置。

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