JPH0636387Y2 - 温度対応型圧力制御弁 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 利用産業分野 この考案は、生ビールディスペンサーや炭酸飲料カップ
サーバーのカーボネータ等に使用する圧送炭酸ガスの圧
力制御弁の改良に係り、特に、生ビールや炭酸飲料の温
度変化に応じて炭酸ガスの圧力を自動的に補正し、常時
適性圧力に維持する温度対応型圧力制御弁に関する。

背景技術 生ビールディスペンサーは、炭酸ガスボンベからの炭酸
ガスにより、ビヤ樽内の生ビールを瞬間冷却機へチュー
ブ管路を通して圧送し、サーバーコックよりジョッキへ
注ぎ出す構成からなる。

また、炭酸飲料カップサーバーにて炭酸飲料をつくる場
合は、カーボネータ内の飲料水に炭酸ガスボンベから炭
酸ガスを圧送して得られた炭酸水と、炭酸ガスにて圧送
する所定量のシロップ等とを混合してコップなどへ注ぎ
出す構成からなる。

生ビールや炭酸飲料水等の味覚や、安定した注ぎ出しを
維持するためには、圧送炭酸ガスの圧力を調整する必要
があり、一般に、炭酸ガスの圧力が低すぎると、生ビー
ル等から炭酸ガスが分離し、また炭酸ガスの圧力が高す
ぎると生ビール等の中に炭酸ガスが溶け込んでしまい、
いずれの場合も注ぎ出し時に泡立ちが多くなり、各種飲
料の特有の味覚を損ねることになる。

しかも、かかる生ビール等は、温度が高いほど炭酸ガス
が分離しやすいため、温度上昇に伴ない、炭酸ガスの圧
力を高くする必要がある。

このようなことから、炭酸ガスボンベとビヤ樽等の飲料
タンクとを接続する圧送管路中に、炭酸ガスの圧力制御
弁を配置する手段が採用されている。

しかし、従来から使用されている圧力制御弁は、通常、
炭酸ガスボンベからの圧力を所要圧力に減圧し、その圧
力を一定に維持する構成や、圧力調整を随時手動にて行
う構成等からなるもので、上記の如き生ビール等の温度
変化に即応して適正圧力を調整するには極めて不便な構
成であった。

考案の目的 この考案は、上述の問題に鑑み、生ビールや炭酸飲料等
の温度変化に即応して、自動的に圧送炭酸ガスの圧力
を、適性圧力に調整可能にし、かつ構造が簡単で製造容
易な構成からなる温度対応型圧力制御弁を目的としてい
る。

考案の構成 この考案は、一方を開口し他方の閉塞側外端面を感温部
となしたシリンダ内の閉塞内端面側に当接しかつ少なく
とも１つの渦巻バイメタルをピストン部材にて押圧収納
してなるシリンダの開口部に、内蔵した中央部にリリー
フ孔を有するダイヤフラムの一方受圧面に弁部開口度を
調整するステムをばねにて押圧した構成の弁本体を螺合
一体化し、前記ピストン部材先端部のダイヤフラム他方
受圧面への押圧量を調整可能にしたことを特徴とする炭
酸ガス含有飲料用の温度対応型圧力制御弁である。

考案の好ましい実施態様 この考案による温度対応型圧力制御弁（以下圧力制御
弁）は、少なくとも１つの渦巻バイメタルを最も感温し
易く、かつそのばね力が有効に伝達されるように、感温
部となるシリンダ内に直接内蔵配置することによって、
生ビールや炭酸飲料等の温度変化に即応した弁部開口度
の調整を可能とするとともに、ダイヤフラムとステムを
内蔵した弁本体を前記シリンダの開口部に螺合一体化
し、該圧力制御弁の初期圧力の設定調整を容易にした構
造である。

この考案の圧力制御弁を構成する少なくとも１つの渦巻
バイメタルの仕様は、被圧力制御流体や用途等に応じて
適宜選定される。

例えば、第１図に示す実施例の生ビールディスペンサー
に用いる圧力制御弁のバイメタルの場合は、高膨張側を
外側に、低膨張側を内側に配置して、いわゆる右巻の渦
巻きバネ状に加工したもので、渦巻き中心端をシリンダ
に固定し、外端を支持ピン等に係合して配置され、周囲
の温度変化に応じて巻方向に変形し、ピストン部材を介
して所定圧力にて弁本体側のダイヤフラムを押圧する構
成からなっている。また、炭酸飲料カップサーバーにお
けるシロップの圧送の場合は、同巻方向のバイメタルで
高膨張側と低膨張側が前記構成とは逆の構成となってい
る。

また、第１図に示すバイメタルと逆向きの巻方向の場合
は、低膨張側を外側に、高膨張側を内側に配置すること
により、同様の作用効果を得ることができる。

感温応答性よくかつ精度の高い圧力制御を行なうには、
バイメタル厚みを薄くして応答性をよくするため、渦巻
バイメタルの使用数量を多くすることが望ましいが、圧
力制御弁の大きさ、使用温度範囲及び圧送される液体の
種類等を考慮して、使用数量及び形状寸法や材質を選定
することが望ましい。

また、渦巻バイメタルをシリンダ内に押圧収納し、かつ
そのバネ力をダイヤフラムに伝達するピストン部材は、
実施例に示す如き、プッシュピン構成のほか、前記機能
を有し、シリンダと弁本体との螺合進退によるばね力調
整を容易にかつ確実にすることができれば、いかなる構
成も適用できる。

また、ピストン部材には、バイメタルへの所要の反力を
与えるバイアスばねを介装させることができ、渦巻バイ
メタルに押え部材や支持ピン等を介して、ピストン部材
との間にボールやスラストベアリング等のスラスト軸受
部材を配置することが望ましい。

渦巻バイメタルの押さえ板や支持ピン等及びスラスト軸
受部材の材料や構成は、渦巻バイメタルの寸法やばね
力、ピストン部材の形状等に応じて適宜選定でき、実施
例に示す如き、各構成部品が独立した構成の外、断熱材
料からなる押さえ板や、中央部にバイメタル外端を支持
するピンを突設した押さえ板とピストン部材との間にス
ラストベアリングを配置したり、スラストベアリングボ
ックス自体が押さえ板を兼ねる構成等が採用できる。

シリンダの開口部に螺合一体化する弁本体は、実施例に
示す如き、バルブステムの挿通孔が流路となった構成の
他、流路を閉塞する弁部をステムにて押圧開閉する構成
など、内蔵したダイヤフラムの一方受圧面に弁部開口度
を調整するステムをばねにて押圧し、ダイヤフラムの他
方受圧面をシリンダ側のプッシュピンなどのピストン部
材にて押圧できる構成であれば、公知のいかなる構成も
利用できる。

また、この考案において、生ビールディスペンサーの未
使用時に発生した生ビールの温度変化に対応し、閉塞管
路内の滞留炭酸ガスが生ビールに吸収されるのを防止す
るため、滞留炭酸ガスのガス抜き孔は、シリンダおよび
／または弁本体、すなわちシリンダまたは弁本体あるい
はその両方に設けるとよい。例えば実施例に示す如く、
ダイヤフラム支持筒にガス抜き孔を設けた場合、リリー
フ孔をダイヤフラムの中心部に設けるのもよい。

なお、ガス抜き孔は、シリンダと弁本体及びダイヤフラ
ムにて形成された内部空間と外部とを連通する構成であ
れば、その位置、形状、寸法は任意に選定できるが、該
孔より水分や粉塵等の進入を防止するため、実施例の如
きダイヤフラム支持筒に下向きに設けるのが好ましい。

この考案による圧力制御弁は、上記渦巻バイメタルを収
納したシリンダ外面、すなわち感温部を平滑面あるいは
所要形状にすることができるため、ビヤ樽等の飲料タン
クあるいは飲料の管路に直接、感温部を当接配置するこ
とができ、生ビール等の飲料の温度変化への即応性を一
段とすぐれたものにできる。

また、前述した各構成部材の配置形状等は、要求される
制御精度や本体寸法等に応じて適宜選定することができ
る。

図面に基づく考案の開示 第１図はこの考案の一構成を示す圧力制御弁の縦断説明
図である。第２図はこの考案の圧力制御弁を配設した生
ビールディスペンサーの概略説明図である。第３図a,b
図はこの考案の圧力制御弁のダイヤフラム及びリリーフ
孔を詳細を示す縦断説明図である。なお、実施例では、
高膨張側を外側に、低膨張側を内側に配置した所謂右巻
きの渦巻バイメタルを用いた例を示す。

圧力制御弁は、バイメタル（２）を内蔵するカップ状の
シリンダ（１）の開口側のめねじ部（６）に、ダイヤフ
ラム（21）とバルブステム（15）を内蔵する弁本体（1
0）のおねじ部（23）を螺合させて一体化した構成から
なる。

弁本体（10）は、中央部にリリーフ孔（21a）を設けた
円板状のダイヤフラム（21）を張設したダイヤフラム支
持筒（20）と、弁体（11）とを螺合一体化して構成して
あり、ダイヤフラム支持筒（20）に弁体（11）が螺合嵌
入することにより、前記ダイヤフラム（21）が固着され
る構成である。

すなわち、円筒状のダイヤフラム支持筒（20）は、その
開口下端部が弁体（11）と螺合一体化するためのめねじ
部（22）であり、開口上端部は厚肉部となり、シリンダ
（１）と螺合一体化するためのおねじ部（23）が形成さ
れるとともに、中央部は後述するプッシュピン（４）が
位置するための貫通孔（24）が設けられている。

弁体（11）は、中央部に貫通孔（12）が設けてあり、炭
酸ガスの流入口（13）と流出口（14）とを連通させてお
り、該貫通孔（12）には中央部にフランジ（15a）を周
設したバルブステム（15）が挿入され、貫通孔（12）外
端に螺合したエンドキャップ（16）と該フランジ（15
a）との間のバルブステム（15）に巻装された弁ばね（1
7）にて、バルブステム（15）の先端部が、ダイヤフラ
ム（21）の一方受圧面（図においてはダイヤフラムの下
面）中央部、すなわちリリーフ孔部を押圧するととも
に、ダイヤフラム（21）に連動して、貫通孔（12）とフ
ランジ部（15a）にて形成される弁部（18）の開口度を
調整する構成からなる。

シリンダ（１）内には、高膨張側を外側、低膨張側を内
側に配置した２個の渦巻バイメタル（２）が後述する支
持ピン（３）を中心に対称位置に、ダイヤフラム支持筒
（20）の厚肉の開口上端面と平坦面の頭部（５）側内面
に収納され、渦巻き中心端はシリンダ（１）内に設けた
係止部（1a）に固定し、外端は支持ピン（３）の先端部
に係合し、該支持ピン（３）はプッシュピン（４）の受
圧用筒部（4b）に挿入してあり、さらに、支持ピン
（３）とプッシュピン（４）の受圧用筒部（4b）との間
にスラスト軸受用ボール（８）を介装してある。

また、プッシュピン（４）の押圧用ロッド部にはバイア
スばね（９）が巻装され、ロッド部の先端は、ダイヤフ
ラム支持筒（20）を挿通して、ダイヤフラム（21）の他
方受圧面（図においてはダイヤフラムの上面）に当接し
ている。

前記プッシュピン（４）のダイヤフラム（21）への押圧
力は、バイメタル（２）のばね力であるが、このばね力
は、シリンダ（１）の開口側のめねじ部（６）と、弁本
体（10）のおねじ部（23）との螺合進退にて調整可能で
あり、シリンダ（１）のめねじ部（６）に設けた弁本体
（10）のおねじ部（23）へ当接するロックねじ（７）に
て調整後の位置決めができる構成である。

圧力制御弁を組立てる際、第１図に示す各構成部材を所
定位置に配設したのち、弁体（11）の流入口（13）から
一定圧力の炭酸ガスを流し、流出口（14）側の圧力が所
定の圧力（初期圧力）になるまでシリンダ（１）と弁本
体（10）とのねじ込み量を調整する。

すなわち、バイメタル（２）のばね力と、弁ばね（17）
のばね力およびガス圧力とが平衡した時点（初期圧力）
で、ロックねじ（７）を締め込み、シリンダ（１）と弁
本体（10）とを固定する構成である。

バイメタル（２）の中心端を固定する係止部（1a）を、
バイメタル（２）の巻方向に回動可能に配置することに
より、係止部（1a）の回転方向及び回転量とでバイメタ
ル（２）のばね力を調整することができ、シリンダ
（１）と弁本体（10）との螺合調整と併用することで、
プッシュピン（４）のダイヤフラム（21）への押圧力の
調整が一段と容易になる。

しかし、受圧用筒部（4b）にスラスト軸受用ボール
（８）を介装せずにプッシュピン（４）とバイメタルの
支持ピン（３）を直接当接すると、シリンダ（１）と弁
本体（10）との螺合量調整時に、バイメタル（２）が共
回りする恐れがあり、所要の圧力調整が困難になった
り、バイメタル（２）が捩じれて、シリンダ（１）と弁
本体（10）との螺合進退が円滑にいかなくなる。

さらには、プッシュピン（４）の先端が当接しているダ
イヤフラム（21）を捩ってしまい、ゴム製のダイヤフラ
ム（21）を破損したり、また、ダイヤフラム（21）のリ
リーフ孔とバルブステム（15）との位置ずれを招き、通
常使用時に該リリーフ孔より炭酸ガスが洩れて、所要の
圧力が得られなくなる恐れがある。

ところが、支持ピン（３）とプッシュピン（４）との間
にスラスト軸受用ボール（８）を介装することにより、
バイメタル（２）を回転させることないため、前記の問
題を一切発生させることなく、また、極めて容易にシリ
ンダ（１）と弁本体（10）との螺合進退による圧力設
定、調整が可能となる。

また、実施例では後述する如く、ビヤ樽（Ｄ）底部の突
起部(D₁)下面と圧力制御弁のシリンダー（１）の頭部
（５）とを当接配設する構成であるため、該頭部（５）
を平坦面となしているが、感温し易いように配置先に応
じてシリンダ（１）外形を任意の形状とすることができ
る。

第１図に示されるバイメタル（２）の支持ピン（３）
は、この考案において必須の構成部品ではないが、例え
ば、断熱材料からなる押え板や、中央部にバイメタル外
端を支持するピンを突設した押え板とピストン部材との
間にスラストベアリングを配置した構成でもよい。

また、支持ピン（３）を断熱材料で作製配置することに
より、バイメタル（２）からの熱の拡散を低減し、温度
変化への即応性を向上させることも可能である。

また、弁部（18）の構成も第１図に示される構成に限定
されるものでなく、弁体（11）の形状、バルブステム
（15）の形状等を適宜選定すればよく、また弁ばね（1
7）の形状、配置等もバルブステム（15）を介してダイ
ヤフラム（21）を押圧する構成であればいずれの公知手
段を採用してもよい。

さらにシリンダー（１）、ダイヤフラム支持筒（20）等
は加工性等を考慮してAl材を用いるのが望ましいが、特
にこの使用分野においては耐食性を考慮してAl材表面に
無電解Niめっき及びCr電気めっきの複層めっきを施すこ
とか望ましい。

作用 上記構成からなるこの考案の圧力制御弁の配置は、飲料
タンクあるいは圧接管路に当接するほか、飲料タンクが
配設されている同じ雰囲気内に配設すれば、この考案の
効果を達成できる。以下に、第２図に示す如く、ビヤ樽
（Ｄ）底部の突起部(D₁)下面と圧力制御弁（Ｃ）のシリ
ンダー（１）の頭部（５）とを、直接、当接配置する例
を説明する。

生ビールディスペンサーは、第２図に示す如く、炭酸ガ
スボンベ（Ａ）からの炭酸ガスにて、ビヤ樽（Ｄ）内の
生ビール（Ｅ）を瞬間冷却機（Ｆ）へ圧送し、サーバー
コック（Ｇ）よりジョッキ（Ｈ）へ注ぎ出す構成からな
る。

すなわち、炭酸ガスボンベ（Ａ）中の炭酸ガスは、一旦
減圧弁（Ｂ）にて所定圧力に減圧されたのち、圧力制御
弁（Ｃ）に圧送され、該圧力制御弁（Ｃ）にてビヤ樽
（Ｄ）内の生ビール（Ｅ）温度に対応した圧力に自動的
に調圧されたのち、ビヤ樽（Ｄ）内に圧送される。

ビヤ樽（Ｄ）内の生ビール（Ｅ）は、上記の圧力制御に
より常時その温度に対応した炭酸ガスを含むこととな
り、瞬間冷却器（Ｆ）を介して適正温度に冷却されたの
ち、サーバーコック（Ｇ）の開閉によりジョッキ（Ｈ）
に注がれる。

前述の構成からなる圧力制御弁において、炭酸ガスボン
ベ（Ａ）から圧送されてくる炭酸ガスの圧力が増加する
と、流出口（14）側の圧力が増加し、ダイヤフラム（2
1）を押し上げ、これと連動するバルブステム（15）が
上方に移動するため、弁部（18）の開口度が減少してガ
ス流量を減少させ、体（11）内流出口（14）側のガス圧
力を降下させる。

一方、炭酸ガスボンベ（Ａ）から圧送されてくる炭酸ガ
スの圧力が減少すると、流出口（14）側の圧力が減少
し、バイメタル（２）のばね力によりダイヤフラム（2
1）を押し下げ、これと連動するバルブステム（15）が
下方に移動するため、弁部（18）の開口度が拡大し、ガ
ス流量を増加させ、流出口（14）側のガス圧力を増加さ
せる。

このように、上記作用により予め設定した初期圧力を変
動させることなく一定圧力に維持することが可能とな
る。

さらに、生ビールの温度変化は、ビア樽（（Ｄ）及びシ
リンダ（１）を介して、バイメタル（２）が感知し、そ
の温度上昇に伴い、バイメタル（２）が湾曲変形し、プ
ッシュピン（４）を介してダイヤフラム（21）を下方に
押し下げ、弁部（18）の開口度を増加させることで流出
口（14）側の圧力を増加させることが可能となる。

同様に生ビールの温度が低下すると、それに伴いバイメ
タル（２）の湾曲が修正され、プッシュピン（４）を介
してダイヤフラム（21）を押圧する力が減少し、ダイヤ
フラム（21）が上方に押し上げられ、弁部（18）の開口
度が減少し、流出口（14）側の圧力を低下させることが
可能となる。

すなわち、予め設定された温度での初期圧力に対して、
生ビールの温度変化に対応したバイメタル（２）の変形
により流出口（14）側の圧力を、自動的に増加あるいは
低下させることができ、生ビールの温度に即応した最適
な圧力を得ることが可能となる。

なお、炭酸飲料カップサーバーの場合は、カーボネータ
にて得られた炭酸水と、所定量のシロップを炭酸ガスに
より圧送して混合するが、シロップ温度が低下すると、
粘度が上昇するため、圧送圧力を大きくし、逆にシロッ
プ温度が上昇すると、圧送圧力を小さくする必要があ
る。

カーボネータへの炭酸ガスの圧送には、前記と同構成の
圧力制御弁を用いるが、かかるシロップの圧送には、前
記した圧力制御弁のバイメタルに、低膨張側を外側、高
膨張側を内側に配置した前記バイメタル（２）と同方向
巻の構成のバイメタルを使用することにより、シロップ
の温度変化に対応した最適炭酸ガス圧力に保持できる。

この考案において、生ビールディスペンサーの未使用時
は、炭酸ガスボンベからの炭酸ガスの供給を止め、ビー
ルのサーバーコックも閉じられている。この際のサーバ
ーコック（Ｇ）と弁体（11）の流出口（14）間には、使
用停止直前の圧力を持った炭酸ガスが滞留しており、生
ビールの温度が低下すると、炭酸ガスの圧力調整ができ
ず、生ビール内に過剰の炭酸ガスが吸収され、使用再開
時は、味覚を損ねた生ビールを供給することになる。

このため、上述の問題を解消するため、シリンダ（１）
とダイヤフラム支持筒（20）及びダイヤフラム（21）に
て形成された内部空間と外部とを連通するガス抜き孔
（25）をダイヤフラム支持筒（20）のおねじ部（23）に
垂直方向に穿孔して設ける。

第３図ｂ図に示す如く、生ビールの温度低下に対応し
て、バイメタル（図示せず）が感温、変形し、バルブス
テム（15）による弁部（18）の閉塞を維持したまま、ダ
イヤフラム（21）が所要湾曲した時、ダイヤフラム（2
1）のリリーフ孔（21a）、プッシュピン（４）先端に設
けたガス案内溝（4a）及びガス抜き孔（図示せず）を通
過させて、余分な炭酸ガスを弁外に逃して炭酸ガス圧力
を低下させることができ、生ビールの温度変化に対応し
たガス圧に調整できる。

さらに、第３図ａ図に示す如く、炭酸ガス圧力が適性値
まで低下すると、ダイヤフラム（21）はバイメタルのば
ね力と炭酸ガス圧とが均衡してその湾曲を修正し、リリ
ーフ孔（21a）をバルブステム（15）にて閉塞し、常に
適性圧力を維持できる。

考案の効果 この考案による圧力制御弁は、生ビール等の温度変化に
即応して炭酸ガスの圧力を自動的に調整し、常時適正圧
力に維持することができるため味覚を損ねることなく、
生ビール等を供給することができる。

特に、この考案の圧力制御弁は、カップ状のシリンダと
弁本体とを螺合一体化する構成であるため、ばね性の大
きな渦巻バイメタルをシリンダ内に容易にかつ位置決め
よく収納配置することができ、しかもダイヤフラム支持
筒内周面がプッシュピンの案内面となり、より一層組立
てを容易にすることができる。

また、支持ピンとプッシュピンとの間にスラスト軸受用
ボールを介装することにより、バイメタルを回転させる
ことないため、シリンダーと弁本体とのねじ込み量を調
整するだけであり、初期圧力を設定する際も、容易な作
業にて精度の高い圧力調整を可能にする。

また、ガス抜き孔を設けることにより、生ビールディス
ペンサーの未使用時に発生した生ビールの温度変化に対
応し、閉塞管路内の滞留炭酸ガスが生ビールに吸収され
のを防止できる。

また、この考案による圧力制御弁は、シリンダーの頭部
を直接ビヤ樽等の飲料タンクに当接させても、密封性が
よいため生ビール等の侵入を防止でき、制御弁の寿命を
長くすることができる。さらに、感温体として渦巻バイ
メタルを使用することは、材料歩留りがよく、また、加
工性が良好なことなどから、圧力制御弁の低価格化に寄
与する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を示す縦断面説明図であ
る。第２図はこの考案の圧力制御弁を配設した生ビール
ディスペンサーの概略図である。第３図a,b図はこの考
案の圧力制御弁のダイヤフラム及びリリーフ孔を詳細を
示す縦断説明図である。 １……シリンダ、２……バイメタル、３……支持ピン、
４……プッシュピン、4a……ガス案内溝、4b……受圧用
筒部、５……頭部、6,22……めねじ部、７……ロックね
じ、８……スラスト軸受用ボール、９……バイアスば
ね、10……弁本体、11……弁体、12,24……貫通孔、13
……流入口、14……流出口、15……バルブステム、15a
……フランジ、16……エンドキャップ、17……弁ばね、
18……弁部、19,23……おねじ部、20……ダイヤフラム
支持筒、21……ダイヤフラム、21a……リリーフ孔、25
……ガス抜き孔。 Ａ……炭酸ガスボンベ、Ｂ……減圧弁、Ｃ……圧力制御
弁、Ｄ……ビア樽、Ｅ……生ビール、Ｆ……瞬間冷却
機、Ｇ……サーバコック、Ｈ……ジョッキ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】一方を開口し他方の閉塞側外端面を感温部
   となしたシリンダ内の閉塞内端面側に当接しかつ少なく
   とも１つの渦巻バイメタルをピストン部材にて押圧収納
   してなるシリンダの開口部に、内蔵した中央部にリリー
   フ孔を有するダイヤフラムの一方受圧面に弁部開口度を
   調整するステムをばねにて押圧した構成の弁本体を螺合
   一体化し、前記ピストン部材先端部のダイヤフラム他方
   受圧面への押圧量を調整可能にしたことを特徴とする炭
   酸ガス含有飲料用の温度対応型圧力制御弁。