JP2001012694A - 圧力制限弁 - Google Patents

圧力制限弁

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JP2001012694A JP2000161702A JP2000161702A JP2001012694A JP 2001012694 A JP2001012694 A JP 2001012694A JP 2000161702 A JP2000161702 A JP 2000161702A JP 2000161702 A JP2000161702 A JP 2000161702A JP 2001012694 A JP2001012694 A JP 2001012694A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 可能な限り簡素な圧力制限弁を用いて、温度
に応じて開放および閉鎖する制限圧力を自動的に変化さ
せること。 【解決手段】 圧力制限弁は、流体の入口（８）および
出口（９）と、制限圧力に達したときに、入口（８）お
よび出口（９）間の流体の流れ接続を開放または閉鎖す
るように、弁座（４）と協働する弁本体（３）と、弁本
体（３）に作用し荷重を加えるばね要素（５）とを有す
る。圧力制限弁には、更に、液体コンテナ（６，６ａ）
を設け、液体がその熱膨張によって、ばね要素（５）が
弁本体（３）に加える荷重を変化させ、液体の温度に応
じて制限圧力を変化させるようにコンテナ（６，６ａ）
が配置かつ設計される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、流体の入口および
出口を有する圧力制限弁であって、制限圧力に達したと
きに、入口および出口間の流体の流れ接続を開放または
閉鎖するように、弁座と協働する弁本体と、弁本体に作
用し、弁本体に荷重を加えるばね要素とを備えた圧力制
限弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】圧力制限弁は、例えば、ガス駆動自動車
両の供給コンテナを初めとする可動圧力コンテナにガス
を充填する、例えば、ガス充填所（ｇａｓ ｆｉｌｌｉ
ｎｇｓｔａｔｉｏｎ）において必要である。この種のガ
ス充填所は、典型的に、圧縮ガスが充填されている固定
貯蔵コンテナと、およびこの貯蔵コンテナを可動供給コ
ンテナに接続し、貯蔵コンテナから可動供給コンテナに
ガスを流入可能とする吐出装置とを備えている。
【０００３】圧縮天然ガスは、とりわけ、自動車両用代
替燃料として、重要性を次第に増しつつある。天然ガス
で駆動する自動車両の十分な走行距離を可能としつつ、
同時に自動車両内の供給コンテナの寸法を適度な範囲内
に確保するためには、それらの供給コンテナに、約１５
℃の基準温度に対して、約２００ｂａｒの圧力までの天
然ガスを充填する。このために、ガソリンの充填と比較
して、この種の自動車両に関しては、非常に簡単で迅速
な充填を可能とする充填方法および充填所が開発されて
いる。この種の方法およびこの種のガス充填所は、欧州
特許出願公開第６５３５８５号に詳細に記載されてい
る。
【０００４】ガス充填所における問題の１つとして、可
動供給コンテナに充填する最終圧力に、充填中の周囲温
度を考慮に入れなければならないことがあげられる。即
ち、この最終圧力が１５℃の基準温度において約２００
ｂａｒに達すると仮定すると、外部温度が１５℃未満の
場合、周囲温度が上昇した場合に可動供給コンテナにお
ける圧力が法外に高くならないように確実にするために
は、充填終了時における最終圧力は、２００ｂａｒ未満
でなければならない。逆に、周囲温度が１５℃よりも高
い場合には、供給コンテナにおける圧力が過度に上昇す
る虞れなく、最終圧力が２００ｂａｒを超えるまで充填
を行なうことができる。
【０００５】実際には、温度センサによって周囲温度の
変動を測定し、次いで適当な制御装置によって正しく温
度補正した最終圧力で充填を実現することが可能ではあ
るが、この種の方法は比較的複雑で費用がかかる。した
がって、補助がなくともこの種の温度変動を考慮に入れ
ることができる圧力制限弁を有することが望ましい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、温度に応じて制限圧力を自動的に変化させる、
可能な限り簡単な圧力制限弁であって、同制限圧力にお
いて開放および閉鎖する圧力制限弁を提供することであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、流体の入口および出口を
有する圧力制限弁であって、制限圧力に達したときに、
入口および出口間の流体の流れ接続を開放または閉鎖す
るように、弁座と協働する弁本体と、弁本体に作用し、
弁本体に荷重を加えるばね要素とを備えた圧力制御弁に
おいて、液体のコンテナを設け、液体がその熱膨張によ
って、ばね要素が弁本体に加える荷重を変化させ、液体
の温度に応じて制限圧力を変化させるように、コンテナ
が配置かつ設計される。
【０００８】コンテナ内の液体容量は、その熱膨張の結
果として変化する。例えば、液体の温度が上昇すると、
その体積も増大する。この体積増大によって、ばね要素
を圧縮し、ばね要素が弁本体に加える荷重が増大する。
したがって、圧力制限弁がそれぞれ閉鎖および開放する
制限圧力も上昇する。逆に、温度が低下すると、液体の
体積は減少する。これによって、ばね要素はいくらか弛
緩し、弁本体の荷重は減少する。その結果、弁が閉鎖ま
たは開放する制限圧力は低下する。このように、圧力制
限弁は、温度に応じてその制限圧力を自動的に変化さ
せ、これによって温度依存圧力制限が簡単な方法で可能
となる。
【０００９】請求項２に記載の発明は、請求項１記載の
発明において、液体のコンテナを中空シリンダとして設
計し、一側がばね要素上で支持され、他側が液体の圧力
によって加圧される可動圧力ピストンを備える。
【００１０】請求項３に記載の発明は、請求項２記載の
発明において、中空シリンダの内壁が圧力ピストンを案
内する。これは、中空シリンダの内径が、圧力ピストン
の直径と実質的に同一であることを意味する。可動圧力
ピストンは、中空シリンダ内部において液体が利用可能
な空間の境界面を形成する。
【００１１】請求項４に記載の発明は、請求項２記載の
発明において、中空シリンダ内に同軸上に配置された内
側シリンダを備え、圧力ピストンは内側シリンダ内に設
けられると共に、内側シリンダによって案内され、内側
シリンダは、液体が圧力ピストンに作用するように開口
を有する。
【００１２】請求項５に記載の発明は、請求項２乃至４
のいずれか１項記載の発明において、圧力ピストンの断
面積が、流体の圧力によって加圧される弁本体の有効断
面積よりも大きい。
【００１３】即ち、この処置には、コンテナ内の液体の
圧力を、弁がそれぞれ閉鎖または開放する制限圧力より
もかなり低く選択することができるという利点がある。
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか１
項記載の発明において、 流体および液体間で熱接触を
行なわせ、コンテナ内の液体が流体とほぼ同一温度を有
するようにする手段を備える。
【００１４】この目的で、例えばコンテナ内に液体に包
囲される圧力管路を設けることができ、これを通じて流
体が通過する。熱交換器の原理にしたがって、液体は流
体と同じ温度となる。その結果、液体は、流体の現温度
に応じて、圧力制限弁の制限圧力を変化させる。
【００１５】請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６
のいずれか１項記載の発明において、 コンテナが設定
手段を備え、液体が利用可能な空間を変化させる。これ
らの設定手段は、圧力制限弁の調節または較正にそれぞ
れ用いられる。設定手段は例えば中空シリンダコンテナ
の内径と一致する調節ピストンを備え、その位置は設定
ねじによって変更することができる。設定ねじを回転さ
せることによって、中空シリンダの長手方向の軸に沿っ
て調節ピストンを変位させることができ、これによって
液体が利用可能な空間を変化させることができる。圧力
制限弁を調節するには、既知の基準温度において、この
基準温度に属する制限圧力に達するまで、調節ピストン
の位置、したがってばね要素の張力を変化させる。
【００１６】請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７
のいずれか１項記載の発明において、 コンテナは、動
作状態において、熱体積膨張係数が１０-4Ｋ-1以上、特
に、５・１０-4Ｋ-1以上に達する液体を収容する。
【００１７】具体的には、液体として、通常この大きさ
の体積膨張係数を有する油を使用することが好ましい。
請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８のいずれか１
項記載の発明において、制限圧力は、液体の温度にほぼ
線形に依存し、傾きが特に１．５ｂａｒ／Ｋ乃至２ｂａ
ｒ／Ｋの範囲である。
【００１８】この傾きは、天然ガスの圧力対温度の関係
に対応する。温度の関数としての制限圧力の傾きは、本
発明による圧力制限弁のコンテナ内にある液体量によっ
て、簡単に、所望の値に設定することができる。
【００１９】請求項１０に記載の発明は、請求項１乃至
９のいずれか１項記載の発明において、コンテナ内の液
体が１５℃の温度を有するとき、制限圧力が１８０ｂａ
ｒ乃至２２０ｂａｒに達する。ことが好ましい。
【００２０】請求項１１に記載の発明は、請求項１乃至
１０のいずれか１項記載の発明を備えたガス充填所であ
る。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、例示の実施形態および図面
を参照しながら、本発明について説明する。図面におい
て、同一の参照記号は、同一または同等の機能を有する
部分を示すこととする。
【００２２】図１は、本発明による圧力制限弁の第１の
例示実施形態を、概略縦断面図で示す。圧力制限弁全体
に参照番号１を付する。圧力制限弁１は、流体の入口８
および出口９を有する弁ハウジング２を備えている。弁
ハウジング２内には、封止面３１を有するばねによって
荷重される弁本体３が設けられ、これが弁座４と公知の
態様で協働し、制限圧力に達した場合に、入口８および
出口９間での流体の流れ接続をそれぞれ開放および閉鎖
する。図１は、圧力制限弁が開放位置にある場合を示
す。
【００２３】更に、例えば、螺旋ばねである、ばね要素
５が設けられる。ばね要素５は弁本体３に作用し、弁本
体３にばね力をかける。このため、ばね要素５は、タペ
ット１２が隣接するタペット・ヘッド１３に支持され、
弁本体３の端面を押圧する。図１において前述の端面に
隣接する弁本体３の上位部分は、弁ハウジング２の長手
方向に延びるボア内に案内され、Ｏ−リング１４によっ
て封止されている。
【００２４】図１に示すように、弁本体３は、下方に向
かうように示した力が弁本体３に作用し、弁本体３を弁
座４に押し付けるように、ばね要素５によって荷重され
る。一方、圧力制限弁１が開放位置にある才に、入口８
から出口９に流出する流体は、弁本体３に圧力を加え、
弁本体３に力を及ぼす。この力は、上方に向かうように
示されており、ばね荷重によって発生する力に対抗す
る。ばね荷重によって生ずる力が流体によって生ずる力
よりも大きい間は、圧力制限弁１はその開放位置に留ま
る。出口９における流体の圧力が上昇し、そのために発
生する弁本体３にかかる力が、ばね荷重によって生ずる
力よりも大きくなった場合、弁本体３は、図面に関して
上方に押圧されるので、そのシート面３１が押圧され、
封止状に弁座４に嵌入する。次いで、圧力制限弁１は、
その閉鎖位置に配置され、入口８および出口９間の流体
の流れ接続は閉鎖される。圧力制限弁１がその開放位置
からその閉鎖位置に変化するときの圧力を、制限圧力と
呼ぶことにする。弁座４と、この場合円錐形に設計した
封止面３１との間の封止機能を促進するために、Ｏ−リ
ング１４を備えることができる。
【００２５】弁ハウジング２には、長手方向の軸Ａを有
する中空シリンダ６として設計した、液体コンテナが隣
接する。中空シリンダ６は、通常は、鋼鉄である耐圧材
料から製造する。以下に示す中空シリンダ６の端部は、
例えば、ねじによって、弁ハウジング２に堅固に接続さ
れている。ばね要素５は、中空シリンダ６内部に配さ
れ、長手方向の軸Ａの方向に延在する。圧力ピストン７
は、長手方向の軸Ａの方向に移動可能であると共に、中
空シリンダ６の内壁６１によって案内されるような寸法
に形成される。圧力ピストン７は、ばね要素５の弁本体
３とは対向側の端部に支持されている。圧力ピストン７
および内壁６１間には、封止のためのＯ−リング１４が
設けられる。
【００２６】図１では、中空シリンダ６の内部空間は、
上端部において調節ピストン１０に接している。調節ピ
ストン１０の直径は、中空シリンダ６の内径にほぼ対応
する。調節ピストン１０はＯ−リング１４を備え、これ
が封止用ピストンリングとして機能する。調節ピストン
１０は設定ねじ１１に接続されている。設定ねじ１１
は、ねじ切り部１１ａによって案内され、その頭部は中
空シリンダ６から突出している。設定ねじ１１を回転さ
せることによって、調節ピストン１０を長手方向軸Ａの
方向に変位させることができる。以下で更に詳しく説明
するように圧力制限弁１の調節または設定をそれぞれ行
なった後、調節ピストン１０は、設定ねじ１１によって
固定される位置に、通常動作の間停留する。
【００２７】一端における調節ピストン１０の端面、他
端における圧力ピストン７の端面、および中空シリンダ
６の内壁６１は、中空シリンダ６内部の液密空間１５の
境界面を形成する。この空間１５は、液体、好ましくは
油で完全に充填されている。中空シリンダは、調節ピス
トン１０および圧力ピストン７のところでそれぞれＯ−
リング１４によって封止されているので、空間１５から
逃げることができる油は実質的に皆無である。
【００２８】圧力制限弁１を動作させるためには、最初
に設定ねじ１１および調節ピストン１０によって空間１
５を充填する油に加圧する。圧力の設定については、以
下で更に詳しく説明する。油の圧力は圧力ピストン７に
かかり、これによってばね要素５が圧縮される。ばね要
素５の張力によって、タペット・ヘッド１３およびタペ
ット１２を介して、弁本体３に負荷がかけられる。した
がって、流体によって弁本体３の他側にかかる圧力が制
限圧力に達するまで、圧力制限弁１は開放位置に保持さ
れる。制限圧力を超過した場合、圧力制限弁１は閉鎖す
る。
【００２９】このように、圧力制限弁１の制限圧力は、
ばね要素５が弁本体３に加える荷重によって左右され
る。ここで、動作中に周囲温度が変化したとすると、油
は中空シリンダ６の壁を通して周囲と熱的に接触してい
るので、中空シリンダ６内の油の温度も変化する。例え
ば、油の温度が上昇した場合、油は膨張し、これによっ
て、図１において圧力ピストン７は下方に変位する。こ
のために、ばね要素５は更に強く圧縮され、ばね要素５
によって生じる弁本体３への荷重が増大する。その結
果、制限圧力が上昇する。これは、圧力制限弁１が、周
囲温度が上昇する前よりも高い圧力でないと閉鎖しない
ことを意味する。逆に、周囲温度が低下すると、その結
果、油も冷却し、このために油の体積が減少する。これ
によって、圧力ピストンは、図１において上方に移動
し、その結果ばね要素５の部分的緩和が生じ、更にはば
ね要素５によって加えられる弁本体３への荷重が減少す
る。結果として、圧力制限弁１の制限圧力が低下する。
これは、周囲温度が低下する前よりも低い流体の圧力で
既に閉じることを意味する。
【００３０】このように、本発明による圧力制限弁は、
温度変動の間にその制限圧力を自動的に変化させる特性
を有する。図１に示されるように、圧力ピストン７の断
面積Ｂは、流体の圧力がかかる弁本体３の有効断面積Ｃ
よりも大きいことが好ましい。これによって、すなわ
ち、一種の油圧伝達を確保することができる。液体の圧
力は、流体の圧力による荷重を受ける有効断面積Ｃより
も大きな断面積Ｂにかかるので、流体が弁本体３に及ぼ
す力を補償するためには、液体側、即ち、圧力ピストン
７側には、流体側よりもはるかに低い圧力だけがあれば
済む。中空シリンダ６内の圧力低下は、一方では、動作
の安全性ならびに製造コストおよび製造の複雑性の理由
から有効であり、他方では、空間１５の封止が容易とな
る。
【００３１】ばね要素５は、比較的軟質となるように設
計することが好ましい。これが意味するのは、ばね要素
５が低いばね定数を有するということである。即ち、こ
の処置によって、圧力制限弁１が開口位置から閉鎖位置
まで（またはその逆）に到達するのに必要な時間であ
る、閉鎖間隔（または開放間隔）を短縮することができ
る。例えば、ばね要素５を螺旋ばねとすると、螺旋ばね
をできるだけ長く設計することによって、低いばね定数
を得ることができる。
【００３２】以下では、圧力制限弁１の調節および動作
について、具体的な応用例を参照しながら説明する。こ
こでは、圧力制限弁１がガス充填所の一部であり、ガス
充填所によってガス駆動自動車両の供給コンテナ等の可
動圧力コンテナに、最終圧力まで圧縮天然ガスを充填す
る場合を引用する。この場合、流体は天然ガスである。
圧力制限弁１は、吐出装置内に設けられる。吐出装置に
よって圧縮天然ガスは固定貯蔵コンテナから可動供給コ
ンテナに充填される。貯蔵コンテナ内の天然ガスの圧力
は、典型的には、１５℃の基準温度に対して約２００ｂ
ａｒに達する。圧力制限弁１の入口８は、圧力管路に接
続され、圧力管路は他端において、固定貯蔵コンテナに
接続される。出口９は、更に別の圧力管路を通じて、可
動供給コンテナに接続される。
【００３３】圧力制限弁１の役割は、可動供給コンテナ
内の圧力、したがって出口９における圧力が充填最終圧
力に達し、これ以上の天然ガスが可動供給コンテナ内に
流入できなくなった場合、直ちに入口８および出口９間
で流体の流れ接続を閉鎖することである。この最終圧力
は、周囲温度によって異なる。例えば、周囲温度が１５
℃では最終圧力は２００ｂａｒに達する。天然ガスの圧
力対温度の関係を記述する典型的な値は、少なくとも実
用上関係のある約−４０℃乃至＋５０℃の温度範囲にお
いては、１Ｋの温度上昇に対して、１．６ｂａｒの圧力
上昇となる。
【００３４】本発明による圧力制限弁１では、主に２つ
の要因が、制限圧力の温度依存性に影響を与える。即
ち、一方はコンテナ内の液体の熱体積膨張係数β（図１
ではコンテナは中空シリンダ６である）である。更に正
確に言うと、液体の熱膨張とコンテナを形成する材料の
熱膨張との間の差である。他方は、コンテナ内に収容さ
れている液体の量である。
【００３５】実際には、液体の熱体積膨張係数βが約１
０-4Ｋ-1、特に、少なくとも５・１０-4Ｋ-1に達すると
効果的であることが立証されている。ここに記載する実
施形態では、液体は、体積膨張係数が７・１０-4Ｋ-1で
ある油である。油を液体として用いると、他の液体と比
較した場合、油には圧力ピストン７においてＯ−リング
１４を潤滑し、発生する摩擦損失を少なくするという更
なる利点がある。加えて、多数回温度が上昇および低下
する場合に、制限圧力対温度曲線にヒステリシスが発生
しない。
【００３６】中空シリンダ６は、通常、相対線形の熱体
積膨張係数α≒１１・１０-6Ｋ-1を有する鋼鉄より製造
される。これは、鋼鉄の相対熱体積膨張係数は、油のそ
れよりも１桁以上小さいということを意味する。
【００３７】図２のグラフは、圧力制限弁１の制限圧力
の油温度に対する依存性を示す。縦軸ｐ上には、ｂａｒ
（バール、１ｂａｒ＝１×１０5Ｐａ）単位で制限圧力
をプロットし、横軸Ｔには温度を摂氏単位でプロットし
てある。図２において、温度に対する制限圧力のほぼ線
形な依存性を、明らかに認めることができる（直線
Ｇ）。圧縮天然ガスの使用に関して、中空シリンダの空
間１５における油の量は、直線Ｇの傾きが１．６ｂａｒ
／Ｋとなるように決める。しかしながら、他の使用で
は、例えば、中空シリンダ６内の油量を変化させること
により、直線Ｇの別の傾斜も実現可能であることは明白
であろう。
【００３８】圧力制限弁１の調節または設定をそれぞれ
行なうには、以下のように進める。制限圧力対温度曲線
の所望の傾きに基づいて決定した油量を中空シリンダ６
内に充填した後、調節ピストン１０またはねじ切り部１
１ａそれぞれを用いて、中空シリンダ６を閉鎖する。次
に、例えば１５℃の基準温度において設定ねじ１１を回
転させることによって、調節ピストン１０を圧力ピスト
ン７に向かう方向に変位させる。これによって、ばね要
素５の張力、したがって弁本体３にかかる荷重が増大す
る。その結果、制限圧力が上昇する。基準温度において
所望の制限圧力、ここでは２００ｂａｒに達するまで、
設定ねじ１１を回転させて調節ピストン１０を動かす。
こうして、圧力制限弁１は、動作準備完了となる。
【００３９】このように、調節ピストン１０の設定中
に、図２における直線Ｇは、所望の作用点（ここでは１
５℃において２００ｂａｒ）を通過するまで、平行な変
位を受ける。
【００４０】すると、動作中、圧力制限弁１は、温度に
応じて、制限圧力を自動的に規制する。例えば、自動車
両に−２５℃の周囲温度で圧縮天然ガスが充填される場
合、圧力制限弁１は、１４０ｂａｒの制限圧力で閉鎖す
る（図２参照）。これが意味するのは、圧力制限弁１
は、自動車両の供給コンテナ内に、最終圧力が１４０ｂ
ａｒの時に充填プロセスを終了するということである。
周囲温度が例えば１５℃に上昇した場合、最初に中空シ
リンダ６、次いでその中にある油がこの温度となること
によって、前述のように制限圧力は２００ｂａｒに上昇
する。その結果、周囲温度が１５℃では、圧力制限弁１
は、２００ｂａｒにならないと充填プロセスを終了しな
い。これによって、圧力制限弁１は、充填の最終圧力を
温度に対して自動的に適合させることが可能となる。
【００４１】図３は、本発明による圧力制限弁の第２の
例示実施形態を示す縦断面図を示す。以下では、第１の
例示実施形態との相違についてのみ説明する。それ以外
は、第１の例示実施形態に関する説明が、第２の例示実
施形態にも同様に適用される。
【００４２】第２の例示実施形態では、液体のコンテナ
が二重の円筒形状に設計されている。内側シリンダ６ｂ
を外側の中空シリンダ６ａ内に同軸上に配置する。圧力
ピストン７およびばね要素５を内側シリンダ６ｂ内に設
け、圧力ピストン７の直径は、内側シリンダ６ｂの内壁
６１ｂによって案内されるような寸法とする。弁本体３
とは逆側に面する内側シリンダ６ｂの端面６２に、開口
６３を設け、これを通じて、外側の中空シリンダ６ａ内
に位置する液体が内側シリンダ６ｂ内に流入し、液体が
圧力ピストン７に作用することが可能となっている。二
重円筒構造を有するこの第２の例示実施形態は、特に、
小型で省スペースな設計である点で際立っている。
【００４３】図４は、本発明による圧力制限弁１の第３
の例示実施形態を、縦断面図で示す。この実施形態は、
第１の例示実施形態と組み合わせても、同様に第２の例
示実施形態と組み合わせても実現可能な、更なる改良を
備えたものである。
【００４４】更なる改良とは、流体とコンテナ６または
６ａ内に位置する液体との間に熱接触をもたらし、コン
テナ６または６ａ内の液体が流体とほぼ同じ温度を有す
るようにした手段から成る。
【００４５】第３の例示実施形態では、弁ハウジング２
の内部空間領域から下流側へと圧力管路１７が、液体が
位置する中空シリンダ６の内側まで導かれている。中空
シリンダ６の内部空間内では、圧力管路１７が螺旋部１
８として設計されており、これによって流体および液体
の熱交換器を表す。圧力管路１７は、螺旋部１８の端部
から延出し、中空シリンダ６の壁を貫通し、圧力制限弁
１の出口９まで達する。中空シリンダ６は絶縁体１６で
包囲され、周囲と中空シリンダ６との間での熱交換がそ
れぞれ防止または減少されている。この更なる改良は、
特に、中空シリンダ６の周囲温度が流体の現温度を表わ
さない場合の使用にも適している。
【００４６】圧力制限弁１が開いている場合、流体は入
口８を通過して圧力管路１７に至り、更に螺旋部１８を
通過する。この際、流体は中空シリンダ６内の液体と熱
的に接触することによって、これら２つの媒体間で温度
補償が行われる。これは、液体がほぼ流体の温度となる
ことを意味する。その結果、圧力制限弁１は、流体の現
温度に応じて、その制限圧力を変化させる。
【００４７】勿論、この更なる改良を備えた実施形態
は、流体が最初に中空シリンダ６内の液体と熱的に接触
し、次いで入口８に到達する場合にも可能である。本発
明による圧力制限弁１は、ガス充填所に関するもの以外
の使用にも適していることは自明である。また、圧力制
限弁１は、他の圧力系における安全弁または過剰圧力弁
としても使用可能である。さらに、圧力制限弁１を通過
して流れる流体は他のガス、蒸気、または液体であって
もよい。
【００４８】簡単な方法で、即ち、例えばコンテナ６ま
たは６ａ内の液体量によって、圧力対温度曲線（図２参
照）の傾きを変化させることができるので、本発明によ
る圧力制限弁は、多大なコストや複雑化を招くことな
く、多くの用途に合わせることも可能である。
【００４９】例えば、先に説明したような調節ピストン
１０および設定ねじ１１から成る、液体が利用可能な空
間の設定手段からは、「ゼロ点」、即ち、制限圧力対温
度曲線（図２）が通過すべき作用点も簡単な方法で変更
することができるという利点も得られる。
【００５０】また、圧力制限弁１を、制限圧力を超過し
たときに開き、閉鎖位置から開放位置まで移動すること
により、例えば、過剰な圧力を開放するように設計する
ことも可能である。
【００５１】更に、ばね要素５が弁座４を弁本体３に対
して偏倚させる実施形態も可能である。これは、流体に
よる逆圧が制限圧力を超過しない限りばね要素５が弁本
体３に力を加え、弁本体３を押圧して、その封止面を弁
座４内に嵌入するということを意味する。
【００５２】
【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、可能な
限り簡素な圧力制御弁により、周囲温度に応じて適正量
の流体を充填することが可能である。
【００５３】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明の効果に加え、液体の熱膨張を、可動圧力
ピストンという簡単な構成により、ばね要素、弁本体に
伝えることができる。
【００５４】請求項３に記載の発明によれば、請求項２
記載の発明の効果に加え、圧力ピストンが液体の境界面
を形成する役割をも果たし、液体の変化が円滑に制限圧
力の変化につなげられる。
【００５５】請求項４に記載の発明によれば、請求項２
記載の発明の効果に加え、圧力制限部弁を小型で省スペ
ースに設計可能である。請求項５に記載の発明によれ
ば、請求項２乃至４のいずれか１項記載の発明の効果に
加え、コンテナ内の液体の圧力を、制限圧力よりもかな
り低く選択することができる。
【００５６】請求項６に記載の発明によれば、請求項１
乃至５のいずれか１項記載の発明の効果に加え、液体と
流体の温度が補償され、流体の現温度に応じて、制限圧
力が変化される。
【００５７】請求項７に記載の発明によれば、請求項１
乃至６のいずれか１項記載の発明の効果に加え、圧力制
限弁が調節または較正される。請求項８に記載の発明に
よれば、請求項１乃至７のいずれか１項記載の発明の効
果に加え、圧力制御弁の制御圧力に関して、十分大きな
温度依存性が得られる。
【００５８】請求項９に記載の発明によれば、請求項１
乃至８のいずれか１項記載の発明の効果に加え、特に天
然ガスの充填に適する。請求項１０に記載の発明によれ
ば、制限圧力を一般的な最終圧力と対応させ、充填プロ
セスを最終圧力を温度に対して自動的に適合化させるこ
とが可能となる。
【００５９】請求項１１に記載の発明によれば、請求項
１乃至１０のいずれか１項記載の発明の効果を有する圧
力制御弁を備えたガス充填所が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による圧力制限弁の第１の例示実施形態
の縦断面図。
【図２】制限圧力の温度依存性を示すグラフ。
【図３】本発明の第２の例示実施形態の縦断面図。
【図４】本発明の第３の例示実施形態の縦断面図。
【符号の説明】
Ｂ…断面積、Ｃ…有効断面積、１…圧力制限弁、３…弁
本体、４…弁座、５…ばね要素、６…コンテナ（中空シ
リンダ）、６ａ…コンテナ（中空シリンダ）、６ｂ…内
側シリンダ、７…圧力ピストン、８…入口、９…出口、
１０，１１…設定手段、１５…空間、１７，１８…手
段、６１…内壁、６３…開口。

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 流体の入口（８）および出口（９）を有
    する圧力制限弁であって、制限圧力に達したときに、入
    口（８）および出口（９）間の流体の流れ接続を開放ま
    たは閉鎖するように、弁座（４）と協働する弁本体
    （３）と、弁本体（３）に作用し、弁本体（３）に荷重
    を加えるばね要素（５）とを備えた圧力制御弁におい
    て、 液体のコンテナ（６，６ａ）を設け、液体がその熱膨張
    によって、ばね要素（５）が弁本体（３）に加える荷重
    を変化させ、液体の温度に応じて制限圧力を変化させる
    ように、コンテナ（６，６ａ）が配置かつ設計されるこ
    とを特徴とする圧力制限弁。
  2. 【請求項２】 液体のコンテナ（６，６ａ）を中空シリ
    ンダ（６，６ａ）として設計し、一側がばね要素（５）
    上で支持され、他側が液体の圧力によって加圧される可
    動圧力ピストン（７）を備えることを特徴とする請求項
    １記載の圧力制限弁。
  3. 【請求項３】 中空シリンダ（６）の内壁（６１）が圧
    力ピストン（７）を案内することを特徴とする請求項２
    記載の圧力制限弁。
  4. 【請求項４】 中空シリンダ（６ａ）内に同軸上に配置
    された内側シリンダ（６ｂ）を備え、圧力ピストン
    （７）は内側シリンダ（６ｂ）内に設けられると共に、
    内側シリンダ（６ｂ）によって案内され、内側シリンダ
    （６ｂ）は、液体が圧力ピストン（７）に作用するよう
    に開口（６３）を有することを特徴とする請求項２記載
    の圧力制限弁。
  5. 【請求項５】 圧力ピストン（７）の断面積（Ｂ）が、
    流体の圧力によって加圧される弁本体（３）の有効断面
    積（Ｃ）よりも大きいことを特徴とする請求項２乃至４
    のいずれか１項記載の圧力制限弁。
  6. 【請求項６】 流体および液体間で熱接触を行なわせ、
    コンテナ（６，６ａ）内の液体が流体とほぼ同一温度を
    有するようにする手段（１７，１８）を備えることを特
    徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の圧力制限
    弁。
  7. 【請求項７】 コンテナ（６，６ａ）が設定手段（１
    ０，１１）を備え、液体が利用可能な空間（１５）を変
    化させることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１
    項記載の圧力制限弁。
  8. 【請求項８】 コンテナ（６，６ａ）は、動作状態にお
    いて、熱体積膨張係数が１０-4Ｋ-1以上、特に、５・１
    ０-4Ｋ-1以上に達する液体を収容することを特徴とする
    請求項１乃至７のいずれか１項記載の圧力制限弁。
  9. 【請求項９】 制限圧力は、液体の温度にほぼ線形に依
    存し、傾きが特に１．５ｂａｒ／Ｋ乃至２ｂａｒ／Ｋの
    範囲であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか
    １項記載の圧力制限弁。
  10. 【請求項１０】 コンテナ（６，６ａ）内の液体が１５
    ℃の温度を有するとき、制限圧力が１８０ｂａｒ乃至２
    ２０ｂａｒに達することを特徴とする請求項１乃至９の
    いずれか１項記載の圧力制限弁。
  11. 【請求項１１】 請求項１乃至１０のいずれか１項記載
    の圧力制限弁（１）を備えることを特徴とするガス充填
    所。
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