特許第6033119号(P6033119)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

▶ アズビル株式会社の特許一覧
<>
  • 特許6033119-調節弁 図000002
  • 特許6033119-調節弁 図000003
  • 特許6033119-調節弁 図000004
  • 特許6033119-調節弁 図000005
< >
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6033119
(24)【登録日】2016年11月4日
(45)【発行日】2016年11月30日
(54)【発明の名称】調節弁
(51)【国際特許分類】
   F16K 1/36 20060101AFI20161121BHJP
   F16K 51/00 20060101ALI20161121BHJP
   F16K 17/02 20060101ALI20161121BHJP
【FI】
   F16K1/36 Z
   F16K51/00 Z
   F16K17/02 Z
【請求項の数】4
【全頁数】12
(21)【出願番号】特願2013-36534(P2013-36534)
(22)【出願日】2013年2月27日
(65)【公開番号】特開2014-163474(P2014-163474A)
(43)【公開日】2014年9月8日
【審査請求日】2015年9月16日
(73)【特許権者】
【識別番号】000006666
【氏名又は名称】アズビル株式会社
(72)【発明者】
【氏名】久保田 耕
【審査官】 加藤 昌人
(56)【参考文献】
【文献】 特開平07−198064(JP,A)
【文献】 米国特許第2584761(US,A)
【文献】 実開平03−094477(JP,U)
【文献】 実開昭48−044520(JP,U)
【文献】 実開昭58−050279(JP,U)
【文献】 特開2009−293794(JP,A)
【文献】 特開昭59−117963(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F16K 17/00−17/168
F16K 1/00− 1/54
F16K 51/00−51/02
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
低温流体が流れる配管途中に設けられ、この配管に連通する内部流路を有するバルブ本体と、前記バルブ本体の内部流路を通過する低温流体の流量を規制する弁体を先端に装着した弁軸を摺動可能にガイドするグランド部と、前記弁軸を取り囲んで前記バルブ本体と前記グランド部との間に接続される長尺の管状のエクステンションとを有し、前記弁体の外周面に前記バルブ本体内の弁体ガイド部の内周面との隙間を流体が通過するのを防ぐためのシール部材を装着した調節弁であって、前記弁体の内部に前記バルブ本体内の内部流路と前記エクステンションの内部空間との間を連通する連通路と、前記連通路の途中に前記連 通路を開閉する連通路開閉機構とを設け、前記連通路開閉機構は、前記バルブ本体の内部流路の圧力が前記エクステンションの内部空間の内部空間の圧力より大きい場合であってかつ、前記エクステンションの内部空間の圧力と前記バルブ本体の内部流路の圧力との差圧が所定値を越えたときのみ前記連通路を開放し、それ以外は前記連通路を閉鎖することを特徴とする調節弁。
【請求項2】
請求項1に記載の調節弁において、前記連通路開閉機構は、前記連通路内に置かれ前記連通路を閉鎖する位置および開放する位置に移動可能な弁栓部材と、前記弁栓部材が前記連通路を閉鎖する位置を保つように前記弁栓部材を前記連通路の前記バルブ本体の内部流路側から前記連通路の前記エクステンションの内部空間側に向けて押圧する弾性部材と、前記弾性部材を付勢状態で支持する支持部材とを有することを特徴とする調節弁。
【請求項3】
請求項2に記載の調節弁において、前記連通路は、前記エクステンションの内部空間に開口する第1の開口から第1の位置まで第1の内径を有する第1内径部と、前記バルブ本体の内部流路に開口する第2の開口から第2の位置まで第2の内径を有する第2の内径部と、前記第1の位置から第2の位置まで第3の内径を有する第3の内径部とで構成され、第3の内径部は第1の内径部よりも大径であって、かつ、第2の内径部よりも小径であり、前記連通路開閉機構の弁栓部材は前記連通路の第3の内径と等しい外径を有し、かつ、前記弁栓部材の先端面が前記連通路の第1の位置に保たれて前記連通路を閉鎖するように前記弁栓部材の後端面を前記弾性部材により押圧され、前記弁栓部材がその先端面に過大圧力を受けた際に前記弾性部材による押圧力に逆らって、その先端面が第2の内径部中に後退することを許容するように前記弾性部材を支持する前記支持部材を前記連通路の第2の開口から第2の位置まで連通する隙間を確保して前記連通路の第2の内径部内に装着固定したことを特徴とする調節弁。
【請求項4】
請求項2に記載の調節弁において、前記弁体は前記弁軸に軸着される弁体基部と、この弁 体基部の先端に着脱自在に取付けられる弁体先端部とで構成され、前記弁体基部は、その 外周面に前記エクステンションの内部空間に開口する第1の開口と、前記弁体先端部と当 接する面に開口し第1の内径を有する第3の開口と、第1の開口と第3の開口とを連通する第1の連通路を有し、前記弁体先端部は、その外周面に前記バルブ本体の内部流路に開口する第2の開口と、前記弁体基部と当接する面の前記弁体基部の第3の開口に対応する 位置に第1の内径よりも大径の第3の内径を有する第4の開口と、第2の開口と第4の開 口とを連通する第2の連通路とを有し、前記第2の連通路は、第4の開口から第2の位置 まで第3の内径を有し、第2の位置から第3の位置まで第3の内径よりも大径の第4の内 径を有し、第3の位置から第2の開口まで第5の内径を有し、前記連通路開閉機構の弁栓 部材は前記第2の連通路の第3の内径と等しい外径を有し、かつ、前記弁栓部材の先端面 が前記第2の連通路の第4の開口に位置するように保たれて前記第2の連通路を閉鎖する ように、前記弁栓部材の後端面を前記弾性部材により押圧され、前記弁栓部材がその先端 面に過大圧力を受けた際に前記弾性部材による押圧力に逆らって、その先端面が第4の内 径部中に後退することを許容するように前記弾性部材を支持する前記支持部材を前記第2 の連通路の第3の位置に形成された前記弁体先端部の穴底部により構成したことを特徴とする調節弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液化天然ガス、液体窒素、ヘリウムガスなどの各種低温流体の流量を調節する調節弁に関するものである。
【背景技術】
【0002】
液化天然ガス、液体窒素、ヘリウムガスなどの低温流体を取り扱う工業用プロセスなどでは低温流体用調節弁が用いられる。調節弁は、配管と接続されて、流量調節対象の流体がその内部流路を流れるバルブ本体と、バルブ本体を通過する流体の流量を調節するためバルブ本体の内部流路の開口面積を変更可能に規制する弁体を先端に装着した弁軸と、バルブ本体を流れる流体が外部に漏れることをグランドパッキンにより極力防止しつつ、弁軸を内部で摺動可能にガイドするグランド部とを備える。
【0003】
ところで、低温流体用調節弁はバルブ本体の内部流路を流れる流体が氷点以下であるため、低温流体の冷熱がバルブ本体からグランド部へと熱伝導し、グランド部のグランドパッキンを低温化させる。グランドパッキンは低温となると弾性が低下しシール性が悪化するため、グランド部からバルブ本体を流れる流体が外部に漏れ易くなるという問題が生じる。また、弁軸とグランド部との間で着霜、あるいは氷結が生じ易くなるが、それによってグランドパッキンが傷ついたり、弁軸が摺動不能になって流量調節機能が損なわれるという問題も生じる。したがって、低温流体用調節弁では低温流体からの熱伝導による調節弁への悪影響を緩和させる構造が求められる。
【0004】
この低温流体からの熱伝導による調節弁への悪影響を緩和させる構造としては、低温流体用調節弁のバルブ本体とグランド部との間にエクステンションと呼ばれる長尺の管状部材を弁軸を取り囲むように接続して、グランド部をバルブ本体の内部流路から遠ざけるとともに、エクステンションの大きな外表面積を利用して外部へ放熱し易くする構造が一般的に採用されている(特許文献1の図3参照)。このようなエクステンションを有する低温流体用調節弁は、特許文献1の図3に示すように、エクステンションが垂直の状態で現場に設置されることを前提として設計製造される。しかしながら、現場の事情によって、低温流体用調節弁がエクステンションが大きく傾いた状態で設置されることが望ましい場合がある。
【0005】
エクステンションが大きく傾いた状態で設置された低温流体用調節弁が開弁状態になると、バルブ本体の内部流路を流れる低温流体はエクステンション内部に浸入し易くなり低温流体の上部がグランド部に近づく。すると、エクステンションの放熱機能が低下して低温流体の冷熱による悪影響を抑え難くなり、上述したような氷結などの問題が生じ易くなる。よって、エクステンション内部への低温流体の浸入を極力防ぐために、弁体の外周面とバルブ本体内で弁体が摺動する内周面(弁体ガイド部)との隙間にシール部材を装着している。しかしながら、シール部材による完全密閉は困難なため、エクステンション内部に低温流体が浸入してエクステンション内部に滞留すると、外部から供給される熱により低温流体は気化したり、膨張する。そのような状況下で、シール部材が逆に機能すると、気化した気体の逃げ場がなく、エクステンションの内部空間の圧力が上昇して危険な状態に陥る可能性がある。したがって、このような低温流体用調節弁は安全上、エクステンションが大きく傾いた状態で設置して運用することができなかった。
【0006】
そこで、このような事情に鑑み、エクステンションが大きく傾いた状態、あるいは横向きの状態で現場に設置されたとしても、安全に使用可能な低温流量用弁調節弁が望まれており、特許文献1の図1にそのような低温弁(低温流量用調節弁)の一例が開示されている。特許文献1の図1に開示されている低温弁は、エクステンションパイプ11を無くして、弁箱7(バルブ本体)と弁棒10(弁軸)との間に、弁棒挿入口を液密保持可能に閉塞するとともに弁棒の軸方向の移動の際に伸縮するベローズ21を有することを特徴としている。そのため、低温弁が横向きに設置(即ち、弁棒10が水平な状態で設置)されたとしても、低温流体はベローズ21の内部までは流入するが外部に漏れることはなく、弁箱7に戻されて下流側の管路へと流れていくので、安全に使用することができるものである。
【0007】
しかしながら、特許文献1に開示された低温弁は以下の欠点を有する。
(1)ベローズは直接、低温流体に晒されるので高い耐冷熱性を有し、かつ、極低温でも伸縮できなければならないので、ベローズとして使用可能な材料が限られ高価となる。
(2)ベローズは有寿命製品なので定期的に交換しなければならないが、交換時にはベローズのみならず、ベローズ周辺部品も含めて交換する必要があるので、更に高価となる。
(3)エクステンションが無いので、万が一、ベローズが破損して孔が生じると、そこから外部に一気に低温流体が流出する可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開平7−198064号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明は、バルブ本体とグランド部との間に弁軸を取り囲むようにエクステンションを設けた低温流体用の調節弁を、エクステンションが大きく傾けられた状態で現場に設置され、エクステンション内部に低温流体が浸入して気化・膨張したとしても、エクステンションの内部空間の圧力の上昇を防ぐことができる安全性の高い調節弁を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の調節弁は、低温流体が流れる配管途中に設けられ、この配管に連通する内部流
路を有するバルブ本体と、このバルブ本体の内部流路を通過する低温流体の流量を規制する弁体を先端に装着した弁軸を摺動可能にガイドするグランド部と、弁軸を取り囲んでバルブ本体とグランド部との間に接続される長尺の管状のエクステンションとを有し、弁体 の外周面にバルブ本体内の弁体ガイド部の内周面との隙間を流体が通過するのを防ぐため シール部材を装着した調節弁であって、弁体の内部にバルブ本体内の内部流路とエクステ ンションの内部空間との間を連通する連通路と、この連通路の途中に連通路を開閉する連 通路開閉機構とを設け、この連通路開閉機構は、前記バルブ本体の内部流路の圧力が前記エクステンションの内部空間の内部空間の圧力より大きい場合であってかつ、エクステンションの内部空間の圧力とバルブ本体の内部流路の圧力との差圧が所定値を越えたときのみ連通路を開放し、それ以外 は連通路を閉鎖することを特徴とする。
【発明の効果】
【0011】
本発明では、バルブ本体とグランド部との間に弁軸を取り囲むようにエクステンションを設けた低温流体用の調節弁を、エクステンションが大きく傾けられた状態で現場に設置され、エクステンション内部に低温流体が浸入して気化・膨張したとしても、それに伴ってエクステンションの内部空間の圧力が上昇し始めてバルブ本体の内部流路の圧力との差圧が大きくなって所定値を越えると、弁体内部に形成されたバルブ本体内の内部流路とエクステンションの内部空間との間を連通する連通路の途中に設けた連通路開閉機構が連通路を開放することにより、エクステンションの内部空間の圧力の上昇を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
図1図1は本発明の一実施例の全体図である。
図2図2は本発明の弁体の一例を示した図である。
図3図3は本発明の弁体の他の例を示した図である。
図4図4は本発明の弁体の更に別の例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明の調節弁の一実施例の全体図であり、図2は、図1中の調節弁の弁体の一例を示した図である。
【実施例1】
【0014】
図1中、11および12は、それぞれ氷点以下の低温の液体又は気体である低温流体を白抜きの矢印方向へ流す上流側配管と下流側配管であり、上流側配管11と下流側配管12の間に調節弁1のバルブ本体2が接続されている。バルブ本体2は内部に上流側配管11および12へ連通する内部流路8を有する。また、バルブ本体2の上部には弁体4が上下動可能に挿入される開口部があり、その開口部の内壁面は弁体4を摺動可能にガイドする弁体ガイド部9となっている。
【0015】
弁体4は弁軸5の下端部の先端に装着されており、弁軸5の上端部は弁軸5を駆動する操作器3に連結されている。その操作器3は弁軸5の上端部を固定連結したダイアフラムによって、操作器3の内部空間を2つの室に仕切られ、少なくとも何れか一方の室に空気圧を導入し、その空気圧に応じてダイアフラムが変位することで弁軸5を上下に駆動させ、弁軸5に連動して弁体4も上下動する。その結果、弁体4に規制される内部流路8を通過する低温流体の流量が調節される。なお、操作器3はこのようなダイアフラム式空気圧作動型に限らず、シリンダ式空気圧作動型やモータ駆動式電動型のものも使用可能である。
【0016】
弁軸5の操作器3側の端部の外周には、弁軸5を摺動可能にガイドしつつ、バルブ本体2の内部流路8を流れる低温流体が弁軸5に沿って外部に漏れないようにシールするグランドパッキンを詰めたグランド部6が設けられている。7は長尺の管状部材のエクステンションであり、バルブ本体2の上部から垂直に延びるように接続され、弁体4、弁軸5およびグランド部6を取り囲んで外部から隔絶している。
【0017】
なお、本発明の実施例1では弁体4が図2に示すような独特の構造を有しているので、図2に基づいて弁体4の構造について詳細に説明する。
【0018】
まず、弁体4には、その外周面にバルブ本体2の弁体ガイド部9との隙間から内部流路8を流れる低温流体がエクステンション7の内部空間に極力浸入しないようにシールするシール部材41を装着する段部であるシール部材装着部40が形成されるとともに、シール部材41がシール部材装着部40から脱落することを防止する脱落防止部材としてのCリング42が弁体4の外周面上のシール部材41の下端近傍に装着されている。
【0019】
また、弁体4には弁体4の外周面のシール部材装着部40より上方(即ち、弁軸5側)に位置して常にエクステンション7の内部空間に開口する第1の開口43と、弁体4の外周面のCリング42より下方(即ち、内部流路8側)に位置して常にバルブ本体2の内部流路8に開口する第2の開口44と、弁体4内部に第1の開口43と第2の開口44との間を連通する連通路47とが形成されている。そして、連通路47は、第1の開口43から連通路47内の第1の位置47dまで第1の内径D1を有する第1内径部47aと、第2の開口44から連通路47内の第2の位置47eまで第2の内径D2を有する第2内径部47bと、連通路47内の第1の位置47dから第2の位置47eまで第3の内径D3を有する第3内径部47cとから構成されている。なお、第1の内径D1、第2の内径D2、および第3の内径D3の間には、D1<D3<D2の関係がある。
【0020】
そして、連通路47内の第1の位置47dにその先端面51aが位置するようにその外径が第3の内径D3と等しい弁栓部材51が第2の開口44から連通路47内に挿入され、第3内径部47cを塞ぐように設置される。続いて、コイルばね52が弁栓部材51の後端面51bに当接して弾性押圧力F1を弁栓部材51に及ぼすように第2の開口44から連通路47内に第2内径部47bの通路を塞がないように挿入される。続いて、支持部材54をコイルばね52の後端に当接してコイルばね52を圧縮し、コイルばね52が弁栓部材51の後端面51bに弾性押圧力F1を及ぼすようにするとともに、弁栓部材51の先端面51aが受ける圧力P1が過大となり、後端面51bが受ける圧力P2よりも所定値以上大きくなった場合に、弁栓部材51の先端面51aがコイルばね52の弾性押圧力F1に逆らって、第2内径部47b内まで後退することを許容するように第2内径部47b内に通路を塞がないように第2の開口44から装着固定する。
【0021】
支持部材54を第2内径部47b内に装着固定するには、予め、第2内径部47bの内周面に雌ねじを形成しておくとともに、支持部材54の外周面に雄ねじを形成しておき、ドライバー等の工具により支持部材54を第2の開口44からねじ込むようにすれば容易に実現できる。なお、弁栓部材51、コイルばね52、および支持部材54が協働して本発明の連通路開閉機構50を構成する。
【0022】
ここで、連通路開閉機構50が図2に示すように第3内径部47cにて連通路47を閉鎖している状態(通常状態)下で、バルブ本体2の内部流路8を流れる低温流体の一部が弁体4の外周面とバルブ本体2の弁体ガイド部9との間を通ってエクステンション7の内部空間に浸入した後に気化し、その際にシール部材41が逆に機能した場合を想定すると、エクステンション7の内部空間は気化した気体の逃げ場がなく、エクステンション7の内部空間の圧力が大きく上昇する。すると、第1の開口43、連通路47の第1内径部47aを介してエクステンション7の内部空間と連通している弁栓部材51の先端面51a側の圧力P1が過大となり、やがて、先端面51a側の圧力P1と後端面51b側の圧力P2との差圧(P1−P2)が所定値を越える。
【0023】
すると、コイルばね52により弁栓部材51が連通路47を閉鎖するように弁栓部材51の後端面51bに及ぼしている弾性押圧力F1よりも、先端部51a側と後端部51b側との差圧に起因して先端部51aに及ぼしている弁栓部材51を保持部材54側に押し付ける差圧押圧力F2の方が大きくなり、結果的に弁栓部材51は保持部材54に近づくように第3内径部47cを脱して、連通路47の第2内径部47b内に後退するようになる。しかし、先端部51aの外径D3は第2内径部47bの内径D2より小さいので、第2内径部47bが弁栓部材51によって完全に塞がれることはない。したがって、連通路47の第1内径部47a→第3内径部47c→第2内径部47bという経路が開放されて、連通路47を介してエクステンション7の内部空間とバルブ本体2の内部流路8が連通することになる。すると、エクステンション7の内部空間に閉じ込められていた高圧の気体は連通路47を通って、バルブ本体2の内部流路8へ、そして下流側配管12へと逃れることができる。
【0024】
エクステンション7の内部空間に閉じ込められていた高圧の気体が連通路47を通ってバルブ本体2の内部流路8へと逃れるにしたがって、エクステンション7の内部圧力、即ち弁栓部材51の先端面51a側圧力P1が低下していく。やがて、先端面51a側の圧力P1と後端面51b側の圧力P2との差圧(P1−P2)が所定値を下回るようになると、コイルばね52による弾性押圧力F1に対して差圧押圧力F2が小さくなるので、弁栓部材51は連通路47の第3内径部47cに向かって前進し、最終的に先端面51aが第1の位置47dに到達し、再び第3内径部47cにて連通路47を閉鎖する。
【0025】
このように弁体4内の連通路開閉機構50が連通路47を通常は閉鎖するとともに、エクステンション7の内部空間に浸入した低温流体の気化・膨張によりエクステンション7の内部空間の圧力が過大となると連通路47を開放して、エクステンション7の内部空間の高圧気体をバルブ本体2の内部流路8を経て下流側配管12へと逃すことを可能とするので、調節弁の安全性を高めることができる。また、下流側配管12へ逃れた気体は、そこで下流側配管を流れる低温流体によって冷やされて液化されるので、外部に漏れることなく流量の損失も抑えられる。
【0026】
次に本発明の別の実施の形態を図1および図3に基づいて説明する。なお、本実施の形態では、図1に示す調節弁の一実施例の全体図については実施例1と同じであり、弁体4の構造のみが図3に示すように実施例1と異なるものである。したがって、実施例1と同様の点は説明を省略し、相異点について図3に基づいて詳細に説明する。
【実施例2】
【0027】
図3に示すように、本実施の形態では、弁体4は弁体基部4aと弁体先端部4bで構成される2分割構造となっており、弁体基部4aの下方に突出した雄ねじ部4a1を弁体先端部4bの中心に設けた凹部に形成した雌ねじ部4b2に螺着することで、弁体基部4aと弁体先端部4bは一体化されて弁体4として機能する。なお、弁体基部4aに雄ねじ部4a1の代わりに雌ねじ部4b2を設け、反対に弁体先端部4bに雌ねじ部4b2の代わりに雄ねじ部4a1を設けて両者を螺着して一体化するようにしてもよい。
【0028】
弁体基部4aの弁体先端部4bの端面と当接する面の外周端には弁体基部4aの外周面より凹んだシール部材装着部4a2が形成され、バルブ本体2の弁体ガイド部9との隙間から内部流路8を流れる低温流体がエクステンション7の内部空間に極力浸入しないようにシールするシール部材41が装着される。なお、シール部材装着部4a2にシール部材41を装着した状態で弁体基部4aと弁体先端部4bとを螺着して一体化したとき、弁体先端部4bの弁体基部4aと当接する面の外周端がシール部材41を支持してシール部材装着部4a2から脱落するのを防止するようになっており、実施例1の弁体4に設けられていたCリング42が不要となる。
【0029】
また、弁体基部4aには、その外周面にシール部材装着部40よりは上方(即ち、弁軸5側)に位置して常にエクステンション7の内部空間に開口する第1の開口43、および、弁体先端部4bの端面と当接する面には第3の開口45が設けられ、弁体基部4a内に第1の開口43と第3の開口45との間を連通する第1の内径D1を有する第1連通路48が形成されている。
【0030】
一方、弁体先端部4bには、その外周面に常にバルブ本体2の内部流路8に開口する第2の開口44、および、弁体基部4aの端面と当接する面の第1の位置49dには第4の開口46が設けられ、弁体先端部4b内に第2の開口44と第4の開口46との間を連通する第2連通路49が形成されている。なお、弁体基部4aの第3の開口45と弁体先端部4bの第4の開口46とは、弁体基部4aと弁体先端部4bとを螺着して一体化したとき、同軸上に対向する位置関係にある。第2連通路49は、第4の開口46から第2連通路49内の第2の位置49eまで第3の内径D3を有する第3内径部49aと、第2の開口44から第2連通路49内の第3の位置49fまで第5の内径D5を有する第5内径部49cと、第2連通路49内の第2の位置49eから第3の位置49fまで第4の内径D4を有する第4内径部49bとから構成されている。また、第1の内径D1、第3の内径D3、第4の内径D4、および第5の内径との間には、D1<D3<D4、および、D5<D4の関係がある。また、第2連通路49の第4内径部49bは第3の位置49fで弁体先端部4bの穴底部55に突き当たるが、この穴底部55の径の寸法はほぼD4−D5であり、第4内径部49bは第3の位置49fにおいて縮径して第5内径部49cへ連通している。
【0031】
そして、弁体先端部4bが単体の状態下で、第4の開口46からコイルばね52を穴底部55に支持されるように第2連通路49内に挿入した後、続いて、第4の開口46から第3内径部49aの内径D3と等しい外径D3を有する弁栓部材51をその後端面51bがコイルばね52に当接するまで第2連通路49内に挿入する。この状態で弁栓部材51の先端面51aが第4の開口46が形成された第1の位置49aから外部に突き出るようにしておくと、弁体先端部4bと弁体基部4aとを螺着して両者を一体化させると、弁栓部材51はその先端面51aが第1の位置49aに位置するように押し込まれ、それにともなって、弁栓部材51と穴底部55との間に挟まれたコイルばね52は圧縮されるので付勢されて、結果的にコイルばね52は弁栓部材51の後端面51bに対して弁栓部材51が第3内径部49aにおいて第2連通路49を閉鎖するように弾性押圧力F1を及ぼす。なお、弁栓部材51の先端面51aが受ける圧力P1が過大となり、後端面51bが受ける圧力P2よりも所定値以上大きくなった場合に、弁栓部材51の先端面51aがコイルばね52の弾性押圧力F1に逆らって、第4内径部49b内まで後退することを許容するように穴底部55の位置(即ち、第3の位置49f)は決められている。 本実施の形態において、弁栓部材51、コイルばね52、および穴底部55が協働して本発明の連通路開閉機構50を構成する。
【0032】
ここで、連通路開閉機構50が図3に示すように第3内径部49aにて第2連通路49を閉鎖している状態(通常状態)下で、バルブ本体2の内部流路8を流れる低温流体の一部が弁体4の外周面とバルブ本体2の弁体ガイド部9との間を通ってエクステンション7の内部空間に浸入した後に気化し、その際にシール部材41が逆に機能した場合を想定すると、気化した気体の逃げ場がなく、エクステンション7の内部空間の圧力が過大となる。すると、第1の開口43、第1連通路48を介してエクステンション7の内部空間と連通している弁栓部材51の先端面51a側の圧力P1が過大となり、やがて、先端面51a側の圧力P1と後端面51b側の圧力P2との差圧(P1−P2)が所定値を越える。
【0033】
すると、コイルばね52により弁栓部材51が第2連通路49を閉鎖するように弁栓部材51の後端面51bに及ぼしている弾性押圧力F1よりも、先端面51a側と後端面51b側との差圧に起因して先端面51aに及ぼしている弁栓部材51を穴底部55側に押し付ける差圧押圧力F2の方が大きくなり、結果的に弁栓部材51は穴底部55に近づくように第3内径部49aを脱して、第2連通路49の第4内径部49b内に後退するようになる。しかし、先端面51aの外径D3は第4内径部49bの内径D4より小さいので、第4内径部49bが弁栓部材51によって完全に塞がれることはない。したがって、第3内径部49aでの閉鎖が解除され、第1連通路48→第3内径部49a→第4内径部49b→第5内径部49cという経路が連通し、エクステンション7の内部空間とバルブ本体2の内部流路8が連通することになる。すると、エクステンション7の内部空間に閉じ込められていた高圧の気体は第1連通路48から第2連通路49を通って、バルブ本体2の内部流路8へ、そして下流側配管12へと逃れることができる。
【0034】
エクステンション7の内部空間に閉じ込められていた高圧の気体が第1連通路48および 第2連通路49を通ってバルブ本体2の内部流路8へと逃れるにしたがって、エクステン ション7の内部空間の圧力、即ち弁栓部材51の先端面51a側の圧力P1が低下していく。やがて、先端面51a側の圧力P1と後端面51b側の圧力P2との差圧(P1−P 2)が所定値を下回るようになると、コイルばね52による差圧押圧力F2が弾性押圧力 F1より小さくなるので、弁栓部材51は第2連通路49の第3内径部49aに向かって前進し、最終的に先端面51aが第1の位置49dに到達し、再び第3内径部49aにて第2連通路49を閉鎖する。
【0035】
このように弁体4内の連通路開閉機構50が第2連通路49を通常は閉鎖するとともに、エクステンション7の内部空間に浸入した低温流体の気化によりエクステンション7の内部空間の圧力が過大となると第2連通路49の閉鎖を解除することで第1連通路48と第2連通路49とを連通させ、エクステンション7の内部空間の高圧気体をバルブ本体2の内部流路8を経て下流側配管12へと逃すことを可能とするので、実施例1と同様に調節弁の安全性を高めることができる。更に本実施の形態では、実施例1の弁体4の構造におけるCリング42および支持部材54を不要とするとともに、弁体4を弁体基部4aと弁体先端部4bの2分割構造で構成することにより、弁体4内への連通路開閉機構50やシール部材41の装着が容易となるなど実施例1に比較して優位点を有するものである。
【0036】
次に本発明の更に別の実施の形態を図1および図4に基づいて説明する。なお、本実施の形態では、図1に示す調節弁の一実施例の全体図については実施例1および2と同じであるが、図4に示すように弁体先端部4bに装着される連通路開閉機構50が図3に示す実施例2と異なるものである。したがって、実施例1および2と同様の点は説明を省略し、相異点について図4に基づいて詳細に説明する。
【実施例3】
【0037】
図4に示すように、本実施の形態も実施例2と同様に弁体4が弁体基部4aと弁体先端部4bとで構成される2分割構造となっており、弁体基部4aの構造は実施例2と同じである。一方、弁体先端部4bには、その外周面に常にバルブ本体2の内部流路8に開口する第2の開口44、および、弁体基部4aの端面と当接する面の第1の位置49dには平面視環状の第4の開口46が設けられ、弁体先端部4b内に第2の開口44と第4の開口46との間を連通する第2連通路49が形成されている。なお、弁体基部4aの第3の開口45と弁体先端部4bの第4の開口46の一部分とは、弁体基部4aと弁体先端部4bとを螺着して一体化したとき、対向する位置関係にある。そして、第2連通路49は、第4の開口46から第2連通路49内の第2の位置49eまで第3の内径D3を有する平面視環状の第3内径部49aと、第2の開口44から第2連通路49内の第3の位置49fまで第5の内径D5を有する第5内径部49cと、第2連通路49内の第2の位置49eから第3の位置49fまで第4の内径D4を有する平面視環状の第4内径部49bとから構成されている。
【0038】
なお、第1の内径D1、第3の内径D3、第4の内径D4、および第5の内径D5との間には、D1<D3<D4、および、D5<D4の関係がある。また、第4の開口46、第3内径部49a、および第4内径部49bは各々平面視で同心上に配置され、かつ、平面視で第4の開口46の全領域が第3内径部49aに含まれるとともに、第3内径部49aの全領域が第4内径部49bに含まれる。また、第2連通路49の第4内径部49bは第3の位置49fで弁体先端部4bの平面視環状の穴底部55に突き当たるが、この穴底部55の径の寸法はほぼD4−D5となっているので、第4内径部49bは第3の位置49fにおいて縮径して第5内径部49cへ連通している。
【0039】
そして、弁体先端部4bが単体の状態下で、第4の開口46から平面視環状の皿ばね53を穴底部55に支持されるように第2連通路49内に挿入した後、続いて、第4の開口46から第3内径部49aの内径D3と等しい外径D3を有する平面視環状の弁栓部材56をその後端面56bが皿ばね53に当接するまで第2連通路49内に挿入する。この状態で、弁栓部材56の先端面56aが第4の開口46が形成された第1の位置49aから外部に突き出るようにしておくと、弁体先端部4bと弁体基部4aとを螺着して両者を一体化すると、弁栓部材56の先端面56aが第1の位置49aに位置するように押し込まれる。すると、弁栓部材56と穴底部55との間に挟まれた皿ばね53は圧縮されるので付勢され、結果的に皿ばね53は弁栓部材56の後端面56bに対して弁栓部材56が第3内径部49aにおいて第2連通路49を閉鎖するように弾性押圧力F1を及ぼす。なお、弁栓部材56の先端面56aが受ける圧力P1が過大となり、後端面56bが受ける圧力P2よりも所定値以上大きくなった場合に、弁栓部材56の先端面56aが皿ばね53の弾性押圧力F1に逆らって、第4内径部49b内まで後退することを許容するように穴底部55の位置(即ち、第3の位置49f)は決められている。本実施の形態において、弁栓部材56、皿ばね53、および穴底部55が協働して本発明の連通路開閉機構50を構成する。
【0040】
ここで、連通路開閉機構50が図4に示すように第3内径部49aにて第2連通路49を閉鎖している状態(通常状態)下で、バルブ本体2の内部流路8を流れる低温流体の一部が弁体4の外周面とバルブ本体2の弁体ガイド部9との間を通ってエクステンション7の内部空間に浸入した後に気化し、その際にシール部材41が逆に機能した場合を想定すると、エクステンション7の内部空間の気化した気体の逃げ場がなく、エクステンション7の内部空間の圧力が過大となる。すると、第1の開口43、第1連通路48を介してエクステンション7の内部空間と連通している弁栓部材56の先端面56a側の圧力が過大となり、やがて、先端面56a側の圧力P1と後端面56b側の圧力P2との差圧(P1−P2)が所定値を越える。
【0041】
すると、皿ばね53により弁栓部材56が第2連通路49を閉鎖するように弁栓部材56の後端面56bに及ぼしている弾性押圧力F1よりも、先端面56a側と後端面56b側との差圧に起因して先端面56aに及ぼしている弁栓部材56を穴底部55側に押し付ける差圧押圧力F2の方が大きくなり、結果的に弁栓部材56は穴底部55に近づくように第3内径部49aを脱して、第2連通路49の第4内径部49b内に後退するようになる。しかし、先端面56aの外径D3は第4内径部49bの内径D4より小さいので、第4内径部49bが弁栓部材56によって完全に塞がれることはない。したがって、第3内径部49aでの閉鎖が解除され、第1連通路48→第3内径部49a→第4内径部49b→第5内径部49cという経路が連通し、エクステンション7の内部空間とバルブ本体2の内部流路8が連通することになる。すると、エクステンション7の内部空間に閉じ込められていた高圧の気体は第1連通路48から第2連通路49を通って、バルブ本体2の内部流路8へ、そして下流側配管12へと逃れることができる。
【0042】
エクステンション7の内部空間に閉じ込められていた高圧の気体が第1連通路48および 第2連通路49を通ってバルブ本体2の内部流路8へと逃れるにしたがって、エクステン ション7の内部圧力、即ち弁栓部材56の先端面56a側の圧力P1が低下していく。や がて、先端面56a側の圧力P1と後端面56b側の圧力P2との差圧(P1−P2)が 所定値を下回るようになると、差圧押圧力F2が弾性押圧力F1より小さくなるので、弁 栓部材56は第2連通路49の第3内径部49aに向かって前進し、最終的に先端面5 6aが第1の位置49dに到達し、再び第3内径部49aにて第2連通路49を閉鎖する。
【0043】
このように弁体4内の連通路開閉機構50が第2連通路49を通常は閉鎖するとともに、エクステンション7の内部空間に浸入した低温流体の気化によりエクステンション7の内部空間の圧力が過大となると第2連通路49の閉鎖を解除することで第1連通路48と第2連通路49とを連通させ、エクステンション7の内部空間の高圧気体をバルブ本体2の内部流路8を経て下流側配管12へと逃すことを可能とするので、実施例1および2と同様に調節弁の安全性を高めることができる。また、本実施の形態でも実施例2と同様に、実施例1の弁体4の構造におけるCリング42および支持部材54を不要とするとともに、弁体4を弁体基部4aと弁体先端部4bの2分割構造で構成することにより、弁体4への連通路開閉機構50やシール部材41の装着が容易となるなど実施例1に比較して優位点を有するものである。
【0044】
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。
【産業上の利用可能性】
【0045】
本発明は、工業用プロセスや低温流体を扱う各種設備などにおいて、各種低温流体の流量を調節する調節弁として適用できるものである。
【符号の説明】
【0046】
1・・・調節弁、2・・・バルブ本体、3・・・操作器、4・・・弁体、4a・・・弁体基部、4a1・・・雄ねじ部、4a2・・・シール部材装着部、4b・・・弁体先端部、4b1・・・雌ねじ部、5・・・弁軸、6・・・グランド部、7・・・エクステンション、8・・・内部流路、9・・・弁体ガイド部、11・・・上流側配管、12・・・下流側配管、40・・・シール部材装着部、41・・・シール部材、42・・・Cリング、43・・・第1開口、44・・・第2開口、45・・・第3開口、46・・・第4開口、47・・・連通路、47a・・・第1内径部、47b・・・第2内径部、47c・・・第3内径部、47d・・・第1位置、47e・・・第2位置、48・・・第1連通路、48a・・・第1内径部、49・・・第2連通路、49a・・・第3内径部、49b・・・第4内径部、49c・・・第5内径部、49d・・・第1位置、49e・・・第2位置、49f・・・第3位置、50、連通路開閉機構、51・・・弁栓部材、51a・・・先端面、51b・・・後端面、52・・・コイルばね、53・・・皿ばね、54・・・支持部材、55・・・穴底部、56・・・弁栓部材、56a・・・先端面、56b・・・後端面
図1
図2
図3
図4