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技術 高圧ガス容器用弁

出願人 大陽東洋酸素株式会社
発明者 羽深正春
出願日 1994年2月25日 (26年4ヶ月経過) 出願番号 1994-027844
公開日 1995年9月12日 (24年9ヶ月経過) 公開番号 1995-239096
状態 特許登録済
技術分野 圧力容器;ガスの充填・放出 ガス貯蔵容器;ガスの充填・放出
主要キーワード 内径領域 折損箇所 両コイルバネ ガス補充 折損事故 補助弁座 螺子筒 横断面円形状
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1995年9月12日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

目的

容器転倒等により弁が折損した場合にも、ガス噴出を確実に防止でき、安全対策上、万全を期すことができる高圧ガス容器用弁を提供する。

構成

容器1にねじ込まれた螺子部9がA−A箇所で折れた場合、弁体16と補助弁体23とを連結する連結棒26も折れる。螺子部9及び連結棒26が折れると、補助弁体23はコイルバネ24により補助弁座22に当接されて、ガス通路11を遮断し、容器1からのガス噴出を防止する。

概要

背景

この種の高圧ガス容器用弁は、一般に、弁箱に、ガス管を連結しうる連結部及び高圧ガス容器の口部にねじ込み固着する螺子部を設け、弁箱内に形成した弁操作室に、連結部を貫通する第1ガス通路及び螺子部を直線状に貫通する第2ガス通路の基端を開口させると共に、第2ガス通路の基端開口部に形成した弁座に当接して両通路間を遮断閉塞させる閉弁位置と該弁座から離間して両通路間を連通開放させる開弁位置とに亘って第2ガス通路の軸線方向に進退操作される弁体内装してなる。

概要

容器転倒等により弁が折損した場合にも、ガス噴出を確実に防止でき、安全対策上、万全を期すことができる高圧ガス容器用弁を提供する。

容器1にねじ込まれた螺子部9がA−A箇所で折れた場合、弁体16と補助弁体23とを連結する連結棒26も折れる。螺子部9及び連結棒26が折れると、補助弁体23はコイルバネ24により補助弁座22に当接されて、ガス通路11を遮断し、容器1からのガス噴出を防止する。

目的

本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、容器の転倒等により弁が折損した場合にも、ガス噴出を確実に防止でき、安全対策上、万全を期すことができる高圧ガス容器用弁を提供するものである。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
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請求項1

弁箱に、ガス管を連結しうる連結部及び高圧ガス容器の口部にねじ込み固着する螺子部を設け、弁箱内に形成した弁操作室に、連結部を貫通する第1ガス通路及び螺子部を直線状に貫通する第2ガス通路の基端を開口させると共に、第2ガス通路の基端開口部に形成した弁座に当接して両通路間を遮断閉塞させる閉弁位置と該弁座から離間して両通路間を連通開放させる開弁位置とに亘って第2ガス通路の軸線方向に進退操作される弁体内装してある高圧ガス容器用弁において、螺子部に、第2ガス通路の一部を拡大させてなる補助弁室を形成し、この補助弁室に、前記弁座に直対向して形成された補助弁座に当接したときにのみ第2ガス通路を遮断閉塞しうる補助弁体を第2ガス通路の軸線方向に進退自在に内装すると共に、この補助弁体を前記弁体に向かう方向であって補助弁座に当接する方向に附勢させるコイルバネを内装し、弁体と補助弁体とを、第2ガス通路にこれを閉塞することなく進退自在に挿通させた非伸縮性連結杆を介して、弁体が弁開位置に位置されたときに補助弁体がコイルバネに抗して補助弁座から離間した位置に保持されるように、連動連結してあることを特徴とする高圧ガス容器用弁。

技術分野

0001

本発明は、液化塩素液化アンモニウム液化炭酸ガス等の液化ガス半導体の製造に使用される材料ガス(例えばシランホスフィンアルシンジボラン等)等を収容する高圧ガス容器の口部に取り付けられる高圧ガス容器用弁に関するものである。

背景技術

0002

この種の高圧ガス容器用弁は、一般に、弁箱に、ガス管を連結しうる連結部及び高圧ガス容器の口部にねじ込み固着する螺子部を設け、弁箱内に形成した弁操作室に、連結部を貫通する第1ガス通路及び螺子部を直線状に貫通する第2ガス通路の基端を開口させると共に、第2ガス通路の基端開口部に形成した弁座に当接して両通路間を遮断閉塞させる閉弁位置と該弁座から離間して両通路間を連通開放させる開弁位置とに亘って第2ガス通路の軸線方向に進退操作される弁体内装してなる。

発明が解決しようとする課題

0003

この高圧ガス容器用弁は、その螺子部を容器の口部にねじ込むことによって高圧ガス容器に装着されるが、容器口部へのねじ込み量がJIS B 8246等により定められており、少なくとも螺子部の基端側が容器口部からはみ出した形態で容器に装着されている。

0004

したがって、容器が転倒する等により、弁に衝撃が加わった場合、衝撃応力が強度的に弱い箇所に集中して、その箇所が折損する虞れがある。すなわち、螺子部が弁箱から突出しており且つ螺子部の先端側部分が容器口部に装着されている構造上、弁に衝撃が加わると、螺子部の基端箇所が折損する。そして、このような箇所で折損すると、弁としての機能は当然に損なわれ、容器内のガス噴出し、甚だ危険である。特に、容器内のガスが半導体の製造に使用される材料ガス(例えばシラン,ホスフィン,アルシン,ジボラン等)のような可燃性毒ガスである場合には、大事故になる。

0005

ところで、高圧ガス容器を運搬する場合等にあっては、容器が転倒したようなときにも、上記した折損事故が生じないように、容器口部に弁全体を囲繞する保護キャップを取り付けておくことが義務付けられている。しかし、弁の連結部にガス管を脱着させる場合(例えば、容器を交換する場合や空容器にガスを充填させる場合)には、かかる作業を保護キャップを外した状態で行う以上、上記した折損事故を完全に防止することはできない。特に、使用済の容器を新たな容器に交換させる場合、ガス管から外した使用済の容器が作業者の意識外に置かれ易く、使用済の容器を作業者が誤って倒してしまう虞れが強い。なお、使用済の容器と雖も、ある程度のガスが残存しており、容器転倒により上記した折損事故が生じると、ガスが噴出することになる。

0006

本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、容器の転倒等により弁が折損した場合にも、ガス噴出を確実に防止でき、安全対策上、万全を期すことができる高圧ガス容器用弁を提供するものである。

課題を解決するための手段

0007

本発明は、上記した目的を達成すべく、特に、容器口部にねじ込まれる螺子部に、第2ガス通路の一部を拡大させてなる補助弁室を形成し、この補助弁室に、前記弁座に直対向して形成された補助弁座に当接したときにのみ第2ガス通路を遮断閉塞しうる補助弁体を第2ガス通路の軸線方向に進退自在に内装すると共に、この補助弁体を前記弁体に向かう方向であって補助弁座に当接する方向に附勢させるコイルバネを内装し、弁体と補助弁体とを、第2ガス通路にこれを閉塞することなく進退自在に挿通させた非伸縮性連結杆を介して、弁体が弁開位置に位置されたときに補助弁体がコイルバネに抗して補助弁座から離間した位置に保持されるように、連動連結しておくことを提案する。

0008

弁体が弁開位置に位置されたときは、弁体と補助弁体との間に介挿された連結杆により、補助弁体はコイルバネに抗して補助弁座から離間した位置に保持される。そして、弁体を弁開位置から弁閉位置に操作させると、連結杆により、補助弁体はコイルバネに抗して補助弁座から更に離間する位置へと移動される。したがって、弁体の位置に拘わらず、補助弁体は常に補助弁座から離間した状態にあり、補助弁体は弁体による弁機能を何ら妨げることがない。

0009

而して、容器の転倒等により弁に衝撃が加わって、螺子部がその基端箇所で折損すると、連結杆を介しての弁体と補助弁体との連結が解除される。この連結が解除されると、補助弁体はコイルバネにより補助弁座に当接され、その状態に附勢保持される。その結果、補助弁体により容器口部側に残存する第2ガス通路は遮断閉塞され、容器からのガス噴出は阻止される。

0010

以下、本発明の構成を図1図5に示す実施例に基づいて具体的に説明する。

0011

図1において、1は上面部に筒状の口部3を突設した高圧ガス容器であり、2は容器口部3に装着された高圧ガス容器用弁である。

0012

高圧ガス容器1の口部3には、図1鎖線図示する如く、弁2を囲繞する保護キャップ4を螺着するための螺子筒5が嵌着されている。なお、保護キャップ4は厚肉の金属製のもので、容器1の運搬時等において弁2が破損しないように保護するものである。

0013

高圧ガス容器用弁2は、図1及び図2に示す如く、ガス取出管ガス補充管等のガス管7を連結するための連結部8及び容器口部3にねじ込み固着されるテーパネジ状の螺子部9を突設してなる弁箱6を具備してなる。弁箱6内には、連結部8を貫通する第1ガス通路10及び螺子部9を直線状に貫通する第2ガス通路11の基端を開口させた弁操作室12が形成されている。なお、弁箱6には、安全対策上、第2ガス通路11に連通するガス通路13が形成されており、このガス通路13は安全ナット14等により閉塞されている。

0014

弁操作室12には、図1及び図2に示す如く、第2ガス通路11の基端開口部に形成した弁座15に当接して両通路10,11間を遮断閉塞させる閉弁位置(図1に示す位置)と該弁座15から離間して両通路10,11間を連通開放させる開弁位置(図2に示す位置)とに亘って第2ガス通路11の軸線方向つまり上下方向に進退操作される弁体16が内装されている。弁体16は、弁操作室12内を上下動自在であり且つコイルバネ17により上方に附勢されたリテーナ18の下端部に固着されており、弁箱6に螺合させた操作体19を上下方向に進退操作することにより、閉弁位置と開弁位置とに亘って進退されるようになっている。また、リテーナ18と操作体19との間には金属製のダイヤフラム20が介挿されていて、このダイヤフラム20により弁操作室12の上面側を密閉させている。

0015

容器口部3にねじ込まれた螺子部9の先端部分には、図1及び図2に示す如く、第2ガス通路11の一部を拡大してなる補助弁室21が形成されている。この実施例では、第2ガス通路11が横断面円形状をなすものとされているが、補助弁室21は第2ガス通路11の下端部を同心状に拡径させてなる。

0016

この補助弁室21の上面には、図1及び図2に示す如く、前記弁座15の直対向する環状の補助弁座22が形成されていると共に、補助弁体23及びコイルバネ24が内装されている。

0017

補助弁体23は、図1図4に示す如く、補助弁室21よりも若干小径とされた、ステンレス鋼等の金属材又はナイロン66,ダイフロンベークライト等の樹脂材からなる円盤状のもので、補助弁座22に当接したときにのみ第2ガス通路11を遮断閉塞するように、補助弁室21に上下動自在に内装されている。すなわち、補助弁体23の周縁部には複数の切欠23a…が形成されていて、補助弁体23をこれが補助弁座22に当接する補助弁閉位置(図4に示す位置)に位置させたときには、切欠23a…が補助弁座22の内径領域に食み出さず、第2ガス通路11を遮蔽閉塞し、補助弁体23を補助弁座22から離間させた状態(例えば、図1又は図2に示す状態)では、切欠23a…を介して補助弁室21を含む第2ガス通路11が開放されるようになっている。

0018

コイルバネ24は、図1図3に示す如く、補助弁体23と補助弁室21の下端部に螺着された環状のバネ受け板25との間に介挿されていて、補助弁体23を弁座15に向かう方向であって補助弁座22に当接する方向に附勢する。なお、コイルバネ24及びバネ受け板25はステンレス鋼製のものとされている。ところで、コイルバネ24は、後述する連結杆26及び補助弁体23を介して弁体16を前記コイルバネ17と同一方向(上方向)に附勢するものであるから、両コイルバネ17,24のバネ係数は、弁体16及び補助弁体23の機能を案して設定しておく必要がある。つまり、両コイルバネ17,24による弁体16の附勢力が必要以上に大きくならず且つコイルバネ24による補助弁体23の附勢力が必要以上に小さくならないように設定しておくことが好ましい。

0019

そして、弁体16と補助弁体23とは、図1及び図2に示す如く、第2ガス通路11にこれを閉塞することなく進退自在に挿通させた非伸縮性の連結杆26を介して、弁体16が弁閉位置に位置されたときは勿論、弁開位置に位置されたときにも、補助弁体23がコイルバネ24に抗して補助弁座22から離間した位置に保持されるように、連動連結されている。この実施例では、連結杆26を、両弁体16,23がこのような関係をもって連動連結されるに必要且つ充分な長さを有し且つ第2ガス通路11の断面形状より小径の棒状体に構成して、その両端部を弁体16及び補助弁体23に固着してある。なお、連結杆26の構成材としては、弁体16の上下動に伴って補助弁体23をコイルバネ24に抗して押圧変位させるに充分な剛性を有し且つ螺子部9の折損に伴って容易に折損できる金属材又は樹脂材が選択される。この実施例では、連結杆26をステンレス鋼製としてある。

0020

ところで、弁2の各構成部材材質は、その部材の機能(例えば、弁体によるシール機能)や取り扱うガスの性状等に応じて適宜に選定されている。例えば、取り扱うガスが腐食性のものである場合には、ガスに触れる部材については耐食性のある金属材又は樹脂材で構成しておく。

0021

以上のように構成された高圧ガス容器用弁2にあっては、両弁体16,23が連結杆26を介して一体連結されていて、弁体16の上下動に伴って補助弁体23も上下動されるが、弁体16を弁閉位置及び弁開位置の何れに操作した場合にも、補助弁体23は補助弁座22から離間された状態にあり、第2ガス通路11は補助弁体23により閉塞されることがない(図1図2参照)。したがって、弁2の開閉機能上、補助弁体23は何ら関与せず、補助弁体23を設けたことによる問題はない。

0022

而して、保護キャップ4を外した状態で高圧ガス容器1を交換させる場合等において、冒頭で述べた如く、弁2に衝撃が加わって、弁2が螺子部9の基端箇所A−Aで折損したときには、弁体16による弁機能は喪失するが、容器1からのガス噴出は補助弁体23により確実に阻止される。

0023

すなわち、螺子部9の基端箇所A−Aで折損すると、連結杆26もこれと同様箇所で折損することになる。したがって、補助弁体23を補助弁座22から離間する位置に保持する機能が喪失し、補助弁体23は、図4に示す如く、コイルバネ24により補助弁座22に当接されて、容器1側に残存する第2ガス通路部分11´が遮断閉塞される。その結果、容器1からのガス噴出は確実に阻止されることになる。したがって、容器1内のガスが前述した如き可燃性猛毒ガスである場合にも、大事故に繋がる危険は未然に回避される。

0024

ところで、上記した如く弁2が破損した容器1には、それが使用済のものであると否とに拘わらず、ガスが残存しているから、弁2を交換する場合には、その残存ガスを予め排除しておく必要があるが、かかる残存ガスの排除は、図5に例示する如き適当な治具31を使用することによって容易且つ安全に行うことができる。

0025

すなわち、この治具31は、図5に示す如く、保護キャップ4を取付けるための螺子筒5に螺着しうるキャップ32と、キャップ32の上面部に上下螺送自在に支持させた操作棒33と、キャップ32と操作棒33との摺動部分をシールするシール部材34と、キャップ32に連通状に設けた管継手35とからなり、ガス排出に際しては、キャップ32を適当なパッキン36を介して螺子筒5に螺着させることによって、容器口部3及び折損された螺子部9を密閉できるように構成されている。

0026

したがって、キャップ32を取付けると共に、管継手35にガス排出管37を取付けた上、操作棒33を下方に螺送操作して、残存する連結杆部分26´を押し下げることにより、図5に鎖線で示す如く、補助弁体23がコイルスプリング24に抗して補助弁座22から離間せしめられて、容器1内の残存ガスをガス通路部分11´及びキャップ32内を経てガス排出管37から安全に排出させることができる。勿論、残存ガス量が多い場合にあって、弁2を交換する時間的余裕がない場合等にあっては、シール条件次第ではあるが、かかる治具31を補助弁体23と相俟って高圧ガス容器用弁として使用することも可能である。なお、連結杆26の折損箇所が、ガス通路部分11´内にある場合(連結杆26が補助弁体23との連結箇所破断された場合を含む)には、操作棒33をガス通路部分11´内にまで下降挿通できるものとしておくか、ガス通路部分11´に棒状体を別途差し込んでおくことによって、上記したと同様のガス排出作業を行うことができる。

0027

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の基本原理を逸脱しない範囲において適宜に改良・変更することができる。

0028

例えば、連結杆26は、コイルバネ24の附勢力と相俟って、両弁体16,23を連動連結できるものであればよく、両弁体16,23に固着しておく必要はない。すなわち、連結杆26を、弁体16,23の一方にのみ固着しておくことは勿論、何れの弁体16,23にも固着しないようにすることも可能である。また、連結杆26の形状,材質も、その存在が弁体16の機能及び第2ガス通路11におけるガス流動性を妨げず、螺子部9と共に折損されることを条件として、任意である。また、連結杆26を折損し難い高靱性材で構成する必要がある場合等にあっては、螺子部9の折損箇所A−Aに対応する部位に、折損を誘導する切欠を形成しておいてもよい。勿論、かかる切欠は、通常時における弁体16,23の連動連結を妨げるようなものでないことが必要である。

0029

また、補助弁室21の形状,形成位置は、その存在によっては螺子部9の強度が低下されないことを条件として、任意に設定できる。ただし、螺子部9の強度及び加工上の観点からは、上記実施例における如く、容器口部3内に螺合する部分、特に螺子部9の先端部に形成しておくことが好ましい。ところで、高圧ガス容器用弁の中には、第2ガス通路11の先端部に、内径ガス流路11の径と略一致する液体取出管を装着するように構成したもの(例えば、液化炭酸ガスを収容した高圧ガス容器に使用されるもの)があるが、このようなタイプの弁2に本発明を適用する場合には、液体取出管の装着部をそのまま補助弁室21として利用することができる。このようにすれば、既存の高圧ガス容器用弁を本発明に係る弁2に容易に改造することができる。勿論、本発明を適用しうる高圧ガス容器用弁は、上記実施例の如きダイヤフラム弁2に限定されず、任意である。

発明の効果

0030

以上の説明から明らかなように、本発明の高圧ガス容器用弁によれば、高圧ガス容器が転倒する等により螺子部の基端箇所で折損した場合にも、補助弁体によりガス噴出を確実に防止することができる。したがって、可燃性猛毒ガスを収容している場合等にあっても、安全対策に万全を期すことができる。

図面の簡単な説明

0031

図1本発明に係る高圧ガス容器用弁の一実施例を示した縦断側面図である。
図2図1と異なる状態を示す縦断側面図である。
図3要部の横断平面図(断面は図1のIII−III線に沿う)である。
図4高圧ガス容器用弁が折損した状態を示す縦断側面図である。
図5高圧ガス容器用弁の折損後におけるガス排出状態を示す縦断側面図である。

--

0032

1…高圧ガス容器、2…高圧ガス容器用弁、3…容器口部、6…弁箱、7…ガス管、8…連結部、9…螺子部、10…第1ガス通路、11…第2ガス通路、12…弁操作室、15…弁座、16…弁体、21…補助弁室、22…補助弁座、23…補助弁体、24…コイルバネ、25…バネ受け体。

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