JP3592927B2

JP3592927B2 - ガス噴射弁

Info

Publication number: JP3592927B2
Application number: JP07108398A
Authority: JP
Inventors: 達雄筒井; 明柳川
Original assignee: 株式会社日立ユニシアオートモティブ; 有限会社ドット
Priority date: 1998-03-20
Filing date: 1998-03-20
Publication date: 2004-11-24
Anticipated expiration: 2018-03-20
Also published as: US6305582B1; EP0996579A1; WO1999048774A1; JPH11267557A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液化炭酸ガス等の高圧ガスをプロペラントとしてガス容器内に充填した内容物を噴射するガス噴射弁に関し、とりわけ、安定した噴射性能を得ることのできる改良を施したガス噴射弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
薬剤等の内容物を高圧ガスと共にガス容器内に充填し、ガス容器の口部に固定設置したガス噴射弁から内容物をガス圧によって噴射する装置が従来より用いられている。この種の噴射装置は、従来は特定フロンをプロペラントとして用いていたが、現在では、環境保全の関心の高まりから特定フロンに代わる代替フロンＨＦＣ１３４ａを使用する動きがある。
【０００３】
しかし、このＨＦＣ１３４ａは、オゾン層への影響は無いものの、地球温暖化への影響はＣＯ_２の１０００倍以上あり、今後使用が増加すると新たな問題の提起が予測される。そこで、今日ではオゾン層の破壊や地球温暖化への影響の少ない炭酸ガスや窒素ガス、ヘリューム、ネオン、クリプトン、キセノン、ラドン等の不活性ガスを噴射装置のプロペラントとして使用することが考えられている。
【０００４】
ところで、このようなガスを噴射装置のプロペラントとして用いる場合、現行のフロンのように液化してガス容器を小型化することが望まれているが、例えば、液化炭酸ガスであれば、その蒸気圧は２０℃で６０ｋｇｆ／ｃｍ^２あり、また、不活性ガスについても容積効率を上げるには、高圧縮したものや液化したものが良く、やはり５０ｋｇｆ／ｃｍ^２以上の圧力での使用が望まれている。
【０００５】
このような高圧ガスを扱うためのガス噴射弁としては、例えば、特開平８−１４１４５０号公報に示されるようなものが従来より案出されている。
【０００６】
このガス噴射弁は、図３，図４に示すように、ガス容器１の口部１ａに固定設置されたバルブケース２に、ガス容器１の外部からの押し込み操作によってガス通路３を開閉するバルブピン４が進退自在に保持されており、バルブピン４には、バルブケース２に固定設置されたシールリング５が密接する大径部４ａと、この大径部４ａからテーパ部４ｂを通して上方に突出する小径部４ｃとが形成されている。そして、ガス容器１の内部に導通するガス通路３は、バルブケース２のバルブガイド孔６とバルブピン４の大径部４ａの間の環状隙間７とガス容器１の口部１ａによって構成されており、バルブピン４の押し込まれない定常状態においては、図３に示すように、大径部４ａがシールリング５部分に位置されてこのシールリング５と密接し、それによってガス通路３を閉じるようになっている。
【０００７】
このガス噴射弁は以上のような構成であるため、図４に示すように、バルブピン４の先端部がガス容器１の外部から押し込み操作されると、今まで大径部４ａが位置していたシールリング５部分に小径部４ｃが移動し、それによってシールリング５とバルブピン４の間に隙間が生じてガス通路３が開かれる。これにより、ガス容器１の内容物はガスと共にガス容器１の外部に噴射される。尚、ガス噴射弁での単位時間当たりのガス噴射量は、環状隙間７の間隔を管理することで設定調整されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のガス噴射弁においては、単位時間当たりのガス噴射量の設定調整を環状隙間７の０，０１ｍｍ単位の微小な間隔を管理することによって行っているため、この隙間７の僅かな誤差によってガス噴射量に大きなばら付きが生じることとなり、製品毎のガス噴射量が一定しなくなると共に、ガスの噴射停止の間に環状隙間７内に付着した内容物によってガスの噴射量が大きく減少して、安定した噴射が行えなくなるという不具合がある。
【０００９】
そこで本発明は、安定した噴射性能を得ることのできるガス噴射弁を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するための手段として、本発明は、ガス容器の口部に固定設置されたバルブケースに、ガス容器外部からの押し込み操作によってガス通路を開閉するバルブピンが進退自在に保持されたガス噴射弁において、前記バルブピンに、一端がガス容器の外部に開口し、他端がガス容器内側でバルブピンの外周面に開口する通路孔を形成し、前記バルブピンの通路孔のガス容器内側の開口の軸方向前後に、バルブケースとバルブピンの間を密閉する第１シールリングと第２シールリングを夫々配置し、このうちのガス容器内に臨む側の第１シールリングをバルブピンに一体に組み付けて、この第１シールリングをバルブピンの押し込み操作時にバルブケースから離間させるようにし、バルブピンのガス容器内側の端部にこのバルブピンの一般部よりも径の大きいピストン部を設ける一方で、バルブケースに、前記ピストン部を摺動自在に収容するシリンダ穴をガス容器内側に開口して形成し、前記ピストン部の外周面に、通路孔のガス容器内側の開口と第１シールリングを配置し、さらに、前記ピストン部の外周面の前記通路孔の開口よりもシリンダ穴の底部寄り位置に、シリンダ穴との間を密閉する第３シールリングを設け、バルブケースに、ガス容器内の圧力をシリンダ穴の底部に導入する圧力導入孔を形成するようにした。
本発明の場合、バルブピンが押し込まれない定常状態においては、第１シールリングがバルブケースに密接して通路孔とガス容器の内部の連通が遮断される。この状態からバルブピンが押し込まれると、第１シールリングがバルブケースから離間して通路孔とガス容器の内部が連通し、ガス容器内の内容物がガスと共に通路孔を通って外部に噴射される。単位時間当たりのガス噴射量の設定調整はバルブピンに形成する通路孔の径を管理することによって行われる。
さらに、本発明では、第１シールリングを径の大きいピストン部の外周面に配置したため、第１シールリングを充分な肉厚のものに設定してこのシールリングによるガス容器内と通路孔との遮断と連通を確実なものにすることができる。また、ピストン部の径が大きいことから、ピストン部のガス容器内側の端面にはガス圧による大きな力が作用するが、ピストン部の背面側にも圧力導入孔を通してガス容器内のガス圧力が作用するため、ピストン部のガス容器内側の端面で受ける力の一部は、背面側で受ける力によって相殺される。したがって、バルブピンを押し込む際のガス圧による反力は、ピストン部のガス容器内側の端面とその背面の受圧面積差に応じた力のみとなる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施例を図１，図２に基づいて説明する。
【００１４】
図１，図２は、本発明にかかるガス噴射弁１０を用いた噴射装置を示し、この噴射装置は、液化炭酸ガス等の高圧ガスと薬剤等の内容物を充填したガス容器１１の口部１１ａにガス噴射弁１０が密閉状態で取り付けられている。
【００１５】
ガス噴射弁１０は、ガス容器１１の口部１１ａにかしめ固定されるバルブケース１２と、このバルブケース１２に摺動自在に保持されるバルブピン１３を備え、バルブケース１２から上方に突出したバルブピン１３の先端部にノズル機能と押しボタン機能を併せ持ったノズルボタン１４が嵌着固定されている。
【００１６】
バルブケース１２は、ガス容器１１の内側に臨む側（図中下側）にシリンダ穴１５が開口形成されると共に、このシリンダ穴１５の底壁の中央部にガイド孔１６が軸方向に貫通して形成されている。このガイド孔１６内の軸方向略中間位置には環状溝３０が形成され、この環状溝３０に弾性体から成る第２シールリング１７が収容配置されている。また、バルブケース１２には、その外周面とシリンダ穴１５の底部を連通する圧力導入孔１８が径方向に沿って形成されており、ガス容器１１の内部のガス圧をこの圧力導入孔１８を通して直接シリンダ穴１５の底部に導入するようになっている。
【００１７】
一方、バルブピン１３は、バルブケース１２のガイド孔１６に嵌入されて前記第２シールリング１７が密接する小径の一般部１３ａと、バルブケース１２のシリンダ穴１５に嵌合される大径のピストン部１３ｂとを備えている。また、このバルブピン１３の内部には一端が一般部１３ａの先端面に開口し、他端がピストン部１３ｂの外周面に開口する通路孔１９が形成されている。具体的には、この通路孔１９は、一般部１３ａの先端面（ガス容器１１の外側の端部）からピストン部１３ｂに向かって軸方向に沿って形成された軸穴１９ａと、この軸穴１９の底部とピストン部１３ｂの外周面を連通するように径方向に沿って形成されたオリフィス孔１９ｂとによって構成されている。軸穴１９ａは比較的大径に形成され、オリフィス孔１９ｂはこの軸穴１９ａの径よりも小さい所定径に形成されている。このオリフィス孔１９ｂはガス噴射弁１０の単位時間当たりのガス噴射量を決定する部分で、必要とするガス噴射量に応じてその径が適宜設定されている。
【００１８】
また、ピストン部１３ｂの外周面にはオリフィス孔１９ｂの開口２０を挟んで軸方向前後（図中下部と上部）に環状溝２１，２２が夫々形成され、この各環状溝２１，２２に弾性体から成る第１シールリング２３と第３シールリング２４が夫々収容されている。これらのシールリング２３，２４はシリンダ穴１５の内周面に夫々摺動自在に密接し、第１シールリング２３は、バルブピン１３が上昇位置にある場合にオリフィス孔１９ｂとガス容器１１内との直接的な連通を阻止し、第３シールリング２４はオリフィス孔１９ｂとシリンダ穴１５の底部との連通を常時阻止するようになっている。圧力導入孔１８を通してシリンダ穴１５の底部に導入されるガス圧は、シリンダ穴１５の底部とオリフィス孔１９ｂが第３シールリング２４によって導通を確実に阻止されるため、ガス容器１１内のガス圧と同圧のままピストン部１３ｂの背面２５（図中上端面）に作用する。
【００１９】
ここで、ピストン部１３ｂの下側の端面２６はガス容器１１の内部に臨んでいるため、ガス容器１１の内部のガス圧は常時この端面２６の全域に作用するが、上述のようにピストン部１３ｂの背面２５にも同圧が作用しているため、ピストン部１３ｂの端面２６に作用するガス圧による力の一部は背面２５に作用するガス圧による力によって相殺される。つまり、ピストン部１３ｂの端面２６と背面２５は、端面２６側が背面２５側よりも一般部１３ａの断面積に相当する面積分だけ受圧面積が大きくなっているため、この受圧面積差とガス圧の積に相当する力が実質的にバルブピン１３を上方に押し上げるように作用する。
【００２０】
また、バルブケース１２のシリンダ穴１５の開口端には外開きのテーパ面２７が形成されており、バルブピン１３が所定量以上下方に変位したときに、第１シールリング２３がこのテーパ面２７部分でバルブケース１２から離間して、オリフィス孔１９ｂとガス容器１１の内部を導通させるようになっている。
【００２１】
このガス噴射弁１０は以上のような構成であるため、ノズルボタン１４が押し込み操作されない定常状態においては、図１に示すように、バルブピン１３がガス容器１１内のガス圧による付勢力を受けて上方に位置されている。このとき、バルブピン１３のピストン部１３ｂに付設した第１シールリング２３はバルブケース１２のシリンダ穴１５に密接しているため、バルブピン１３のオリフィス孔１９ｂとガス容器１１の内部とは第１シールリング２３によって遮断されている。
【００２２】
また、この状態からノズルボタン１４が押し込み操作されると、図２に示すように、バルブピン１３の第１シールリング２３がテーパ面２７部分においてバルブケース１２から離間し、バルブピン１３のオリフィス孔１９ｂとガス容器１１の内部が導通するようになる。この結果、ガス容器１１内の高圧のガスは、バルブピン１３のオリフィス孔１９ｂと軸穴１９ａを通り、ノズルボタン１４の噴射口からガス容器１１の外部に噴射される。
【００２３】
ところで、このガス噴射弁１０は、バルブピン１３に形成した通路孔１９をガス通路とし、この通路孔１９を構成するオリフィス孔１９ｂ部分の径を管理することで単位時間当たりのガス噴射量を設定調整するようにしているため、製造誤差によるガス噴射量への影響が極めて小さくなり、その結果、個々の製品毎のガス噴射量のばら付きが少なくなる。したがって、すべての製品について安定したガス噴射量を得ることが可能である。
【００２４】
また、このガス噴射弁１０の場合、オリフィス孔１９ｂの径は０．１ｍｍ単位で形成されるため、ガス噴射を停止した際にオリフィス孔１９ｂ内に内容物が付着しにくく、仮に付着したとしてもガス噴射量への影響が少なくなる。したがって、経時使用によってもガス噴射量が変動しにくく、常に安定したガス噴射性能を維持することが可能である。
【００２５】
さらに、このガス噴射弁１０においては、バルブピン１３にその一般部１３ａよりも径の大きいピストン部１３ｂを形成し、そのピストン部１３ｂに第１シールリング２３を付設するようにしているため、第１シールリング２３を充分な肉厚に設定して、ガス容器１１の内部とオリフィス孔１９ｂとの連通と遮断を確実なものとすることができる。
【００２６】
このガス噴射弁１０の場合、バルブピン１３にピストン部１３ｂを設けたため、バルブピン１３の端面２６で受けるガス圧による力は大きくなるが、この力は圧力導入孔１８を通してピストン部１３ｂの背面２５に作用するガス圧によってその大部分を相殺されるため、バルブピン１３を押し込み操作する際のガス反力が増大する不具合を回避することができる。したがって、径の大きいピストン部１３ｂを設けたにも拘わらず、バルブピン１３の操作性の低下を来すことはなくなる。
【００２７】
また、このガス噴射弁１０にあっては、バルブピン１３の通路孔１９を、バルブピン１３の軸方向に沿う軸穴１９ａと、これに交差する径方向に沿ったオリフィス孔１９ｂによって構成するようにしたため、通路孔１９の加工が極めて容易であり、また、単位時間当たりのガス噴射量も、オリフィス孔１９ｂを穿設するための工具の径を変えるだけで容易に変更することができる。したがって、加工及び設計変更が容易であることから製造コストの低減を図ることも可能である。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように本発明は、単位時間当たりのガス噴射量の設定調整をバルブピンに形成する通路孔の径を管理することで行うことができるため、製造時の寸法誤差や内容物の付着によるガス噴射量のばら付きを小さくすることができるという基本的な効果を奏する。
また、第１シールリングをシール性能に優れた充分な厚みのものに設定しても径の大きいピストン部によって確実に支持できると共に、圧力導入孔を通してピストン部の背面に作用するガス圧によってバルブピンの押し込み操作時のガス反力を低減できる。したがって、この発明によれば、高圧ガスを用いた場合であっても、ガスの漏出を確実に防止することができると共に、バルブピンの操作性の低下を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す断面図。
【図２】同実施例を示す断面図。
【図３】従来の技術を示す断面図。
【図４】同技術を示す断面図。
【符号の説明】
１０…ガス噴射弁、
１１…ガス容器、
１２…バルブケース、
１３…バルブピン、
１３ａ…一般部、
１３ｂ…ピストン部、
１５…シリンダ穴、
１７…第２シールリング、
１８…圧力導入孔、
１９…通路孔、
１９ａ…軸穴、
１９ｂ…オリフィス孔、
２０…開口、
２３…第１シールリング、
２４…第３シールリング。

Claims

ガス容器の口部に固定設置されたバルブケースに、ガス容器外部からの押し込み操作によってガス通路を開閉するバルブピンが進退自在に保持されたガス噴射弁において、
前記バルブピンに、一端がガス容器の外部に開口し、他端がガス容器内側でバルブピンの外周面に開口する通路孔を形成し、前記バルブピンの通路孔のガス容器内側の開口の軸方向前後に、バルブケースとバルブピンの間を密閉する第１シールリングと第２シールリングを夫々配置し、このうちのガス容器内に臨む側の第１シールリングをバルブピンに一体に組み付けて、この第１シールリングをバルブピンの押し込み操作時にバルブケースから離間させるようにし、
バルブピンのガス容器内側の端部にこのバルブピンの一般部よりも径の大きいピストン部を設ける一方で、バルブケースに、前記ピストン部を摺動自在に収容するシリンダ穴をガス容器内側に開口して形成し、前記ピストン部の外周面に、通路孔のガス容器内側の開口と第１シールリングを配置し、さらに、前記ピストン部の外周面の前記通路孔の開口よりもシリンダ穴の底部寄り位置に、シリンダ穴との間を密閉する第３シールリングを設け、バルブケースに、ガス容器内の圧力をシリンダ穴の底部に導入する圧力導入孔を形成したことを特徴とするガス噴射弁。