JPS5829865B2

JPS5829865B2 - ブルドン管圧力計の安全装置

Info

Publication number: JPS5829865B2
Application number: JP52067662A
Authority: JP
Inventors: 和夫横樹; 嘉徳窪田; 嘉通原; 峻史長谷川
Original assignee: Teisan KK
Current assignee: Teisan KK
Priority date: 1977-06-07
Filing date: 1977-06-07
Publication date: 1983-06-25
Also published as: JPS542171A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、例えば、圧力調整器の一次側圧力計やその他
、各種の流体管路の流体圧測定に使用されるブルドン管
圧力計における安全性向上技術に関する。

例えば、高圧ボンベから酸素などを所望圧力にまで降下
させて取り出す場合、容器バルブの開弁操作は、法規に
従って徐々に行なわれなければならないが、それでもバ
ルブの口径が大きいため高圧流体が急激に流出し、バル
ブ開放時に圧力調整器の高圧側圧力計に瞬間的に大きな
圧力が加わって該圧力計内部のブルドン管が破損するこ
とがある。

しかも、このような容器バルブの開弁操作はとかく早く
なりやすいものであるから、実際の危険度はさらに高く
、該使用によってバルブが急速に開放された場合は、ブ
ルドン管の破損事故に直結しやすく非常に危険である。

また、例えば、溶接作業中に逆火を生じて酸素、アセチ
レンの管路に異常な圧力が加わったり、あるいは、管路
の折曲りや重量物による踏付けなどによって下流側の管
路が閉塞された場合など、管路の流体圧力が異常に上昇
した場合にも、管路にとりつけた圧力計に同様なブルド
ン管破損事故が発生する危険性がある。

このため、第３図に例示するように、ブルドン管圧力計
０５Ａの圧力流体導入路０６の始端部に絞り、いわゆる
虫０７を螺着して容器バルブの開放時の導入圧力を緩衝
すべく配慮されたものもあるが、虫０７に形成する絞り
部の断面積の大きさには、製作加工上、自ずと限界があ
って、実際上、径が０．１ｍｍの貫通孔を設けるのが
限度であるから、その圧力緩衝効果は後述の通り、虫０
７を入れない場合に較べて微々たるものであり、ブルド
ン管の破損防止対策として不十分であるばかりでなく、
たとえ、このような対策を講じても、万が−、ボンベが
転倒したり、他物と衝突してブルドン管が破壊された場
合、その破壊箇所から多量のガスが噴出することを免れ
得ず、この面での安全性確保は十分でなかった。

本発明によるブルドン管圧力計の安全装置は、このよう
な現状に鑑みて開発されたもので、ブルドン管圧力計の
取付は支管内に、微量流体の通過を許容する微細通路を
その内部に形成した弁体を介装して、−次側流体の圧力
上昇に伴う一次側と二次１則との差圧の発生により前記
弁体をブルドン管への圧力流体導入路の端面に密着させ
てその導入路を閉塞させるとともに、この閉塞状態にお
ける前記弁体内の微細通路を通じての圧力流体の二次側
への流入に伴う前記差圧の解消により、前記弁体を前記
圧力流体導入路の端面から密着解除させて、その導入路
の閉塞を解除させるように構成し、さらに、前記取付は
支管内で前記弁体よりも一次側流体通路の上手側位置に
は、前記圧力流体導入路の端面から離れた弁体によって
一次側流体通路が閉塞されることを阻止する規制部を設
けであることを特徴とするものである。

従って、圧力流体導入路を極端に狭小に製作、加工しな
くても、バルブを開放したり、あるいは、圧力測定中、
何らかの原因によって管路に異常な高圧流体が流れた際
、弁体前後の一次側と二次側との差圧発生により弁体を
圧力流体導入路の端面に密着させて、その導入路を閉塞
させ、この状態では弁体の微細通路を通して圧力流体を
徐々にブルドン管内へ流入させて顕著な圧力緩衝効果を
発揮させ、瞬間的な圧力上昇によるブルドン管の破損を
防止でき、また、たとえ、他物との接当なと外的な原因
によってブルドン管が破壊されても、圧力差によって弁
体が閉塞状態となり、破壊箇所からの流体噴出を抑制す
る安全弁として機能し、安全性を確保し得るのである。

また、閉塞状態での弁体の微細通路を通じての流体流入
に伴って弁体前後が均圧した状態においてでは、差圧に
よる閉塞状態が解除され、弁体が開弁姿勢に復帰するか
、あるいは、少なくとも閉塞姿勢に保時する付勢力が解
かれるため、バルブ閉塞時や、あるいは、異常圧力上昇
の原因を取り除いた際に、ブルドン管内部の圧力流体の
放出を速やかに行なえるものである。

そして、殊に本発明では、弁体が圧力流体導入路の端面
から離れたとき、すなわち、−次側、二次側の流体通路
で差圧が消失した場合や、−次側圧が二次側圧よりも低
くなった場合には、その弁体によって一次側流体通路が
閉塞されることを阻止する規制部を設けであるので、弁
体の封止作用によって二次側流体の逃げ出しを妨げるこ
となく、ブルドン管内の圧力流体を、すばやく排出して
、次期圧力検知の準備態勢を速やかに整えられるもので
ある。

そしてまた、前記弁体は、微量流体の通過を許す微細通
路を、その内部に形成しであるものであるから、前記圧
力流体導入路の端面に頻繁に接触する弁体表面が成る程
度摩滅しても、その微細通路面積には殆んど影警を及ぼ
すことがなく、従って、長期に亘り微量流体の通過度合
を略一定な値に維持して、安定な圧力検出を行なえる点
で有利である。

以下、本発明を高圧ガス容器用圧力調整器の高圧側圧力
計に適用した実施例に喝、図面に基づいて説明する。

第１図は圧力調整器を例示し、１は酸素ボンベなとめ圧
力容器に対する取付は用ハンドル、２は圧力調整用ハン
ドル、３は容器バルブ（図示せ力の開閉操作ハンドル、
４は圧力流体取出し口、５Ａは圧力調整器の高圧側に連
通ずるブルドン管圧力計、５Ｂは低圧側に連通ずるブル
ドン管圧力計である。

本実施例では、上記圧力計５Ａの取付は支管９の一例で
ある圧力調整器本体の分岐流路内に、後記するように微
量流体の通過を許容する微細通路を有する弁体７を介装
し、もって、−次側流体の圧力上昇に伴う一次側と二次
側との差圧の発生により前記弁体７をブルドン管への圧
力流体導入路６の端面６ａに密着させて、その導入路６
を一旦閉塞させるとともに、この閉塞状態における弁体
７の微細通路を通じて微量の流体を前記導入路６からブ
ルドン管内へ流入させることによって前記差圧を解消さ
せ、これによって前記弁体７を圧力流体導入路６の端面
から密着解除させて、その導入路６の閉塞を自動的に解
除させるように構成したものである。

８は、規制部の一例であるフィルターで、前記弁体７が
前記圧力流体導入路の端面から離れたとき、自重或いは
二次側流体の圧力によって、弁体７が一次側流体通路を
閉塞してしまうことを阻止するものである。

上記の実施例によれば、圧力調整器を圧力計５Ａの指針
部が上になるように取り付けた場合、容器バルブを開放
することによって、第２図イ。

口に示す如く、弁体７が押し上げられて圧力流体導入路
６始端部の周縁に密着し、該圧力流体導入路６を閉塞す
るので圧力流体はブルドン管側へ流入するのを妨げられ
る。

しかし乍ら、前記の弁体７はたとえば金属フィルターの
ような微小連続気泡多孔性物質で製作され、微量流体の
通過を許容する微細通路を有しているので、圧力流体は
、この弁体７の微細通路を通じて徐々に流入して、圧力
計５Ａの指針をゆっくり上昇させ、弁体７内外が均圧し
て圧力計５Ａの指針が所定値で静止した状態では、密着
が解除されて第２図ハに示す如く、自重により落下する
。

作業を終了して容器バルブを閉めた場合、第３図のよう
に虫０７を挿入している圧力計であれば、流路が絞られ
ているため、圧力計内の圧力流体の放出が妨げられ、開
放時とは逆に、圧力計の指針の零点への復帰が遅くなる
ものであるが、本実施例による場合は、弁体７が自重で
落下しているため、容器バルブを閉めると、圧力計５Ａ
内の圧力流体は、フィルター８を介して速やかに外部に
放出され、圧力計５Ａの指針は瞬時に零点に復帰する。

たとえ、指針部が下になるように取り付けられている場
合であっても、弁体７内外が均圧した状態では、圧力流
体によって弁体７が圧力流体導入路６の始端面に押圧さ
れておらず、フリーな状態にあるから、上記の容器バル
ブの閉塞によって、圧力計５Ａの指針が瞬時に零点復帰
するものである。

第４図は、種々の形状、材質、構造の弁体７を示し、こ
れらは流体の性状、使用圧力等に応じて適宜、選択使用
されるものであり、以下合弁体についての説明を行なう
。

第４図イに示すものは、前述のように、たとえば、発泡
金属、焼結金属などの金属フィルターのような微小連続
気泡多孔性物質製円柱１１であり、金属以外にもセラミ
ック、プラスチック等でもよい。

このような多孔質単体の場合、これを通過する流体は、
円柱１１の軸方向のみでなく、側面からも流入、流出す
るし、端面面積も比較的大きいので、通過流体量もごく
微量とはなり難い。

また、差圧によって圧力流体導入路６の端面に弁体７が
密着される際、衝撃的な接当により多孔質体が欠損する
虞れもあり、これを、防ぐには、円柱１１の両端面に微
小な流体通路を残して外周面を金属、プラスチック等で
被覆するのが好ましい。

第４図口〜二は、このようなものの実施例である。

第４図口に示すものは、第４図イの円柱１１の外周面を
プラスチック製部材１２で被包し、ついでその各端面中
央に約０．８ｍｒｎ径程度の小孔１３を穿孔して、多孔
性物質製円柱１１にまで到達させである。

第４図ハに示すものは、口とほぼ同じであるが、プラス
チック製部材１２で被包する成形時に、微量流体通路で
ある小孔１３を残すようにして成形加工したものである
。

第４図二に示すものは、多孔性物質製円柱１１の両端面
中央に小突起１４を削り出し加工にて設け、これら小突
起１４の先端部分を残してプラスチック製部材１２で被
包するような構造となっている。

第４図口〜二で示したような構造の弁体７を使用すれば
、圧力流体は小孔１３、あるいは、多孔性物質製円柱１
１に入り、さらに、小孔１３、あるいは、小突起１４を
通って圧力流体導入路６からブルドン管内に徐々に流入
するので、圧力計５Ａの指針をゆっくりと上昇させるの
である。

これらの実施例では、弁体の下端面から上端面へと微量
流体を通過させるように、たとえば側面に複数個の小孔
やスリットを設けてもよい。

第４図ホ、へ、トで示すものも、連続気泡多孔性物質又
は、これに代替する物質を利用したものであって、第４
図ホに示したものは、多孔性物質製円柱１１の外周面を
、金属、または、プラスチック製の円筒状部材１２で被
包させたものであり、第４図へに示したものは、上下端
面の中央部に小孔１３を突出形成し、これにメツシュ２
９を張ったプラスチック製中空部材１２内に多孔性物質
の代替として粉粒体３０を充填して微細通路を形成させ
たものであり、第４図トに示すものはいプラスチック製
の箱型中空部材１２の上下端面に小孔１３をドリル加工
をもって穿設するとともに、連続気泡の多孔性発泡剤を
注入し発泡させて円柱１１を形成させたものである。

以上７種の弁体は、微量流体の通過を許容する微細通路
を形成させるために多孔性物質又は、それの代替物を使
用して、その細間隙を流体が通過するようにしているが
、他の材料、構造によって微量流体通過用の微細通路を
設けることもできる。

第４図チールにそれらの例を示す。

第４図チに示すものは、金属あるいはプラスチック製円
柱１５の軸芯部に貫通小孔１６を穿孔し、さらに側方向
から加圧して小孔断面積を狭窄したもので、前記したよ
うな加工上の限度以下の微小断面積の貫通孔が得られる
。

第４図りに示すものは有底中空円筒１７の底面中央に小
孔１８を設け、この中空部に他の円筒１９を螺着し、そ
の円錐状先端部２０を前記中空円筒１７の小孔１８に臨
ませである。

圧力流体は、両者の螺着部分の間隙を通って一旦中空部
２１に入り、さらに円筒１９の先端部２０と小孔１８下
端との間隙から小孔１８に流入して、圧力流体導入路６
へと徐々に流れるのである。

この際、円筒１９の先端部２０は、ニードル弁のニード
ルの役割を果たし、円筒１９の螺着時のネジ込み度合い
により、小孔２０への流体流入を調節できる。

また、シール剤によって螺着部分からの流体流入を阻止
し、別に円筒１９に貫通小孔２２を設けることもできる
。

第４図ヌに示すものは、上記りと類似した構造であり、
有底中空円筒２３の中空部に、軸部に貫通小孔２５を設
けたツバ付円筒２４を嵌合したものである。

ツバ付円筒２４の先端部は截頭半球状または截頭円錐状
とするのが好ましい。

圧力流体は同円筒２３．２４の間隙を通ってツバ付き円
筒２４の小孔２５に入り、圧力流体導入路６を経てブル
ドン管へと徐々に流入する。

その際、有底中空円筒２３は圧力流体によってツバ付き
円筒２４の下端に強く押しつけられているので、この部
分における両者の間隙はきわめて微小となっており、弁
体全体としては、微量流体しか通過しない。

第４図ルに示すものは、円柱２６内部に複数個の中空室
２７を設け、さらに軸部に貫通小孔２８を穿孔したもの
である。

この場合、前記貫通小孔２８を狭窄するには、前記第４
図チの実施例で説明するような加圧手段を用いればよく
、また、中空室２７の代りに、第４図口〜ハのような多
孔性物質を充填してもよい。

以上、いくつかの実施例について説明したように、本発
明では、種々の形状、材質、構造による微量流体の通過
を許す微細通路を有する弁体７を圧力計の取付支管９内
に介装し、−次側流体の圧力が上昇すると一次側と二次
側との差圧によって弁体７をブルドン管への圧力流体導
入路６の端面に密着させて流体導入路６を一旦閉塞した
後、その閉塞状態を保ちながら、弁体７の微細通路を通
して微量の流体を徐々に圧力流体導入路６からブルドン
管へと流入させるので、圧力流体の急激な流入によるブ
ルドン管の破損事故を防止することができる。

また逆に一次側の圧力が低下して、二次側の圧力の方が
高くなったときも、その差圧によって弁体７は圧力流体
導入路６から離れる方向へ移動して、同導入路６を開放
するので、ブルドン管内の圧力流体は急速に流出するの
である。

本発明の効果を知るため、圧力流体導入路６に伺も入れ
ない場合、いくつかの形状のいわゆる虫を挿入した場合
と本発明による弁体７を圧力計取付支管９内に介装した
場合について、圧力計を高圧ガス容器に取付けて、容器
バルブ開放時点から圧力計５Ａの指針が容器内圧力値を
指示するまでの所要時間を比較した。

その結果はつぎの通りである。

何も挿入しない場合０・２９秒第５図
イを挿入した場合０．３０５秒第５図口
０．３４７秒第５図ハ
０．２９秒第５図ユ
０．５１秒木兄明の第４図口を介装した場合２．８
５秒これから明らかなように、本発明によれば従来の圧
力計の１０倍前後の時間をかけて圧力計の指針が圧力を
指示するのであって、圧力緩衝効果が飛躍的に増大して
いることが解る。

これを、高圧ガス容器用圧力調整器に用いた場合を例に
とって第６図のダイヤグラムに基づいて説明する。

ブルドン管内の圧力（二次側圧力）は、容器バルブの開
放によって零から容器内圧力（−次側圧力）まで上昇す
る。

この所要時間Ｔを縦軸上方にとる。

横軸右方には、容器バルブの開放速度をとる。

これは、単位時間当りに開かれるバルブ開度（断面積Ｓ
）で表わせばｄｓ／ｄｔとなる。

そしてブルドン管への圧力流体導入路の断面積をＳとす
れば、Ｓをパラメータとして曲線（１１）。

（１２）・・が実験的に定まる。

この場合、（１２）より（１１）の方がＳが犬である。

一方、作業者が容器バルブを開く際、どのような開放速
度・（ｄｓ／ｄｔ）となるかの確率（頻度）を縦
軸下方にとると、曲線Ｏのようになることが分かる。

また、Ｔなる時間でブルドン管内の圧力が上昇した場合
に、ブルドン管が破損する割合を横軸左方にとると、新
品については曲線（ｂｌ）となり、使用回数が増すにし
たがって（ｂ２）、（ｂ３）と曲線は左方へ移動する。

このようにしてみると、例えば、１万回使用後ａ％破損
を保証条件とすれば、Ｔ＝Ｌ以下の圧力上昇時間（指針
が一次側圧力値まで到達する時間）では、破損率がこれ
以上になることが分かる。

そして、圧力計の実際の使用に当っては、圧力上昇時間
がこれ以上では、あまりにも時間がかかりすぎて好まし
くないという時間Ｔ＝Ｕもあるので、適当な圧力上昇時
間Ｔは自ずとＵ＜Ｔ＜Ｌに定まる。

一方、曲線Ｏから、ごく一般的なバルブ開放速度がＳと
Ｑ間であることも分かる。

以上のことから、一般的なバルブ開放操作でブルドン管
の破損が殆んどない圧力上昇時間を得るという安全条件
は、Ｕ、ＬとＳ、Ｑとの夫々の交点Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄの範
囲内であるので、曲線（１１）、（１２）・・が線Ｓと
はＡ、Ｃ間で、線ＱとはＢ、Ｄ間で交わらねばならない
ことが分かる。

そのために、Ｓを小さくして、曲線（１１）。

（１２）・・を上方へ上げて行こうというのが従来の
考え方であるが、これには、冒頭にも記したように、加
工上の限度があって、非常に困難である。

一方、本発明適用の装置では、弁体７の形状、大きさく
圧力流体の圧力を受ける面積と、圧力計取付は支管内壁
と弁体外縁との間隙面積に影響を与える）をパラメータ
として、曲線（ｌ、′）。

（１２’ ）・・が実験的に定まる。

換言すれば、バルブ開放速度を一定とすれば、圧力上昇
速度は、弁体の形状、大きさを変えることによって任意
に変えることができる。

即ち、前述のように、本発明適用の装置では、弁体７に
よって圧力流体導入路６を一旦閉塞した後、弁体７自体
が有する微細通路を通って徐々に圧力流体が流入するよ
うに構成しであるし、また、圧力計取付支管９内壁と弁
体７外縁との間隙と弁体７下面の面積も弁体７の閉塞速
度及び閉塞までの圧力流体の流入に関係するので、弁体
７の形状、大きさによって圧力上昇時間を調製すること
が可能である。

図からも明らかなように、本発明による装置では、曲線
（１１’ ）、（４／）・・は線ＳとＡ、Ｃ間で
、線ＱとはＢ、Ｄ間で容易に交点を結ぶ。

即ち、一般的なバルブ開放操作で十分に安全が保たれ、
圧力上昇時間は適当な時間（１〜数秒）に設定すること
ができるのである。

そして、もし、急激にバルブを開くといった危険な操作
をした場合には、−次側と二次側との間に急激に差圧が
発生して瞬時に弁体７が圧力流体導入路６を閉塞するの
で、圧力上昇時間が非常に犬となり、（ｌ、′）。

（１２′）・・の線Ｕよりもはるかに上の部分に相当す
ることとなって、一種の安全閉塞弁の働きをするのであ
る。

このような場合は、一旦バルブを閉じて基び適当な開放
速度でバルブを開ければ、何の支障もなく作業が継続さ
れる。

また、作業現場などで流体管路の圧力計に異常圧力が加
わる場合もこれと同じく瞬時に圧力流体導入路が閉塞さ
れてブルドン管の破損を防止し得るとともに、ブルドン
管が万一、破壊した場合も、安全弁の働きで高圧流体が
噴出しつづけるといった危険を避けることができるのは
勿論である。

尚、弁体７が圧力流体導入路６を閉塞している状態の場
合、第４図口〜ルのような弁体では、弁体７と導入路６
とをほぼ同芯にする必要があるので、取付支管９内にガ
イドを設けたり、スプリングであらかじめ弁体７を導入
路６端部に接近させておいて、差圧による弁体７の移動
ストロークを小にする等の対案を講じることもある。

また、圧力計の取付姿勢がどのようであっても（圧力計
指針部が必ずしも上にならなくても）、弁体に差圧が作
用しない状態では圧力流体導入路６が大きく開放されて
いるように、たとえば、圧力流体導入路６の端面と弁体
７との間にスプリングを介在させる等して常時開放状態
にあるようにし、１次側の圧力が上昇して差圧が発生し
たときのみ、弁体７が導入路６を閉塞するようにしても
よい。

このスプリングはまた、前述のガイドの役割も果すこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係るブルドン管圧力計の安全装置の実施
の態様を例示し、第１図は容器用圧力調製器の平面図、
第２図イ乃至ハは要部の縦断面図、第３図は従来例を示
す要部の縦断面図、第４図イ乃至ルは夫々、本発明の弁
体例を示す縦断面図、第５図イ乃至二は虫の形状を例示
する縦断面図、第６図は、本発明の作用を示すダイヤグ
ラムである。６・・・・・・圧力流体導入路、７・・・・・・弁体、
９・・・・・・取付は支管。

Claims

【特許請求の範囲】

１ブルドン管圧力計の取付は支管９内に、微量流体の
通過を許容する微細通路をその内部に形成した弁体７を
介装して、−次側流体の圧力上昇に伴う一次側と二次側
との差圧の発生により前記弁体７をブルドン管への圧力
流体導入路６の端面に密着させてその導入路６を閉塞さ
せるとともに、この閉塞状態における前記弁体７内の微
細通路を通じての圧力流体の二次側への流入に伴う前記
差圧の解消により、前記弁体７を前記圧力流体導入路６
の端面から密着解除させて、その導入路６の閉塞を解除
させるように構成し、さらに、前記取付支管９内で前記
弁体７よりも一次側流体通路の上手側位置には、前記圧
力流体導入路６の端面から離れた弁体７によって一次側
流体通路が閉塞されることを阻止する規制部８を設けで
あることを特徴とするブルドン管圧力計の安全装置。