(57)【要約】【課題】本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであって、簡易な構成にして弁をスムーズに開閉することができるリリーフ弁の提供を目的とする。【解決手段】内部に流体が通過する通過孔１１０が形成された弁本体１００と、弁本体１００の通過孔１１０を開閉するステム２００と、ステム２００を流出側に付勢するバネ部材８００と、ステム２００が貫通する態様で設けられ、該ステム２００を流入側に付勢するためのダイヤフラム４００とを備える。ステム２００の内部に長さ方向に沿って貫通孔２４０が穿設されるとともに、ダイヤフラム４００の後方に流体が滞留する空間部１３０が設けられる。弁本体１００の通過孔１１０を通過する流体の一部がステム２００の貫通孔２４０を通過してから空間部１３０に流出し、その流体の圧力がダイヤフラム４００に作用する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に流体が通過する通過孔が形成された弁本体と、
該弁本体の通過孔を開閉するステムと、
該ステムを流出側に付勢するバネ部材と、
前記ステムが貫通する態様で設けられ、該ステムを流入側に付勢するためのダイヤフラムとを備え、
前記ステムの内部に長さ方向に沿って貫通孔が穿設されるとともに、前記ダイヤフラムの後方に流体が滞留する空間部が設けられ、前記弁本体の通過孔を通過する流体の一部が前記ステムの貫通孔を通過してから空間部に流出し、該空間部に滞留した流体の圧力がダイヤフラムに作用するものとなされていることを特徴とするリリーフ弁。
【請求項２】
前記ステムの貫通孔の後端部において、抜出孔が長さ方向に穿設された圧力調整部材が設けられている請求項１に記載のリリーフ弁。
【請求項３】
前記圧力調整部材は、前記ガイド部材の貫通孔の後端部において脱着可能な状態で設けられている請求項２に記載のリリーフ弁。
【請求項４】
前記圧力調整部材は、前記ガイド部材の貫通孔の内径よりも径大に形成された弾性部材からなる請求項３に記載のリリーフ弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体が一定の圧力以上になった場合に流体を流すリリーフ弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療機器、流体混合ライン、レーザー機器、燃料電池、ガス発生装置、高圧洗浄装置、油圧空圧ライン、容器等圧力保護システムなどの各種機器において、流体が一定の圧力以上になった場合に流体を流すリリーフ弁は既に知られている。
【０００３】
このリリーフ弁の構造は種々のものが存在しているが、例えば特許文献１には、リリーフ弁の弁体５０において、弁座４２と当接する部位よりも上流側を円錐形にしたものが開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、リリーフ弁２０において、ボール受けホルダ４０が、ボール受け２４の小径部２４ａの端面に当接する基板４１と、基板４１の外縁部に接着される防振シール４２とを有し、防振シール４２が、基板４１に一端を接着されてボール受け２４の小径部２４ａの外周に抱着される抱着部４３と、抱着部４３の基板４１に接着されている一端側から半径方向に沿う外方、かつ軸方向に沿うボール２３側に延在してバルブ孔２１ａの内面に摺接するリップ部４４とを有して構成されるゴムからなり、防振シール４２のゴム硬度をＨｓ75〜Ｈｓ65の範囲内に定めてなるものが開示されている。
【０００５】
さらに、特許文献３には、リリーフ弁２０において、ボール受けホルダ４０の防振シール４２が、ボール受け２４の小径部２４ａの外周に抱着される抱着部４３と、抱着部４３から半径方向に沿う外方、かつ軸方向に沿う反ボール２３側に延在してバルブ孔２１ａの内面に摺接するリップ部４４とを有して構成されるものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２３６２６９
【特許文献２】特開２００９−２３６２４２
【特許文献３】特開２００９−２３６２４１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来のリリーフ弁はいずれも簡易な構成にして弁をスムーズに開閉することが難しいという問題があった。
【０００８】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであって、簡易な構成にして弁をスムーズに開閉することができるリリーフ弁の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するために、内部に流体が通過する通過孔が形成された弁本体と、該弁本体の通過孔を開閉するステムと、該ステムを流出側に付勢するバネ部材と、前記ステムが貫通する態様で設けられ、該ステムを流入側に付勢するためのダイヤフラムとを備え、前記ステムの内部に長さ方向に沿って貫通孔が穿設されるとともに、前記ダイヤフラムの後方に流体が滞留する空間部が設けられ、前記弁本体の通過孔を通過する流体の一部が前記ステムの貫通孔を通過してから空間部に流出し、該空間部に滞留した流体の圧力がダイヤフラムに作用するものとなされていることを特徴とする。
【００１０】
これによれば、流体の一部がステムの貫通孔を通過してから空間部に流出して、流体の圧力がダイヤフラムに作用するようになっている。このため、流体が一定の圧力未満の場合、ステムはバネ部材の付勢力により流入側に付勢され通過孔を閉蓋するが、流体が一定の圧力以上になった場合、増加した流体の圧力がダイヤフラムに後方から作用し、それに伴ってバネ部材の付勢力に抗してダイヤフラムがステムを流入側に移動せしめることにより通過孔を開蓋する。このように流体の圧力をダイヤフラムに作用させるのに別の圧力管を別途設ける必要はなく、ステムの貫通孔を通じて流体を流すのみでよいため、簡易な構成にして弁をスムーズに開閉することができる。
【００１１】
また、前記ステムの貫通孔の後端部において、抜出孔が長さ方向に穿設された圧力調整部材が設けられているのが好ましい。これによれば圧力調整部材によりステムの貫通孔を通過する流体の流量が調整されるため、弁の開閉のときに生じるいわゆるチャタリングを防止することができる。
【００１２】
また、前記圧力調整部材は、前記ガイド部材の貫通孔の後端部において脱着可能な状態で設けられているのが好ましい。これによれば圧力調整部材をリリーフ弁に簡単に脱着することができるため、製品納入前の試験段階において当該リリーフ弁に適した圧力調整部材を試行錯誤的に選定し易くなる。
【００１３】
また、前記圧力調整部材は、前記ガイド部材の貫通孔の内径よりも径大に形成された弾性部材からなるのが好ましい。圧力調整部材をステムの流出側端部に押し込むと、その弾性部材の弾性作用によりステムの貫通孔に密着するため、圧力調整部材をリリーフ弁により一層簡単に取り付けることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、流体の圧力をダイヤフラムに作用させるのに別の圧力管を別途設ける必要はなく、ステムの貫通孔を通じて流体を流すのみでよいため、簡易な構成にして弁をスムーズに開閉することができ、ひいては流体を安定良く制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本リリーフ弁の閉蓋状態の縦断面図である。
【図２】本リリーフ弁の開蓋状態の縦断面図である。
【図３】圧力調整部材付近の拡大図である。
【図４】本リリーフ弁の分解斜視図である。
【図５】圧力調整部材を設けいないリリーフ弁の流量、流入側圧力および流出側圧力の状態の遷移図である。
【図６】圧力調整部材を設けているリリーフ弁の流量、流入側圧力および流出側圧力の状態の遷移図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に本発明の一実施形態に係るリリーフ弁（以下、本リリーフ弁という）ついて図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
本リリーフ弁は、金属製の円錐台状の弁本体１００を備えている。この弁本体１００は、前方内部に略Ｌ字状の通過孔１１０が形成されるとともに、後方内部にダイヤフラム４００などが収容される収容部１２０が形成されている。
【００１８】
この通過孔１１０は、弁本体１００の流入側端部に流入口１１１が形成されるとともに、弁本体１００の側面部に流出口１１２が形成されている。このため流体は、流入口１１１から流入すると、通過孔１１０をＬ字状に通過したあと、流出口１１２から流出するようになっている。また、通過孔１１０がＬ字状に屈曲する部分にはやや径小の通過口１１３が形成され、当該通過口１１３がステム２００により開閉するようになっている。
【００１９】
前記弁本体１００の内部には、流入の軸線方向（図１の左右方向）に沿ってステム２００が設けられている。このステム２００は、全体形状が筑紫状に形成されており、通過口１１３を開閉する頭部２１０と、該頭部２１０から後方に延びる胴体部２２０とから構成される。なお、頭部２１０の後方部分にはＯ型リング２３０が設けられており、頭部２１０が通過口１１３を閉蓋したときに頭部２１０と通過口１１３の密着状態をより確実なものとしている。
【００２０】
ステム２００の胴体部２２０は、頭部２１０に連結される径小の第１胴体部２２１と、該第１胴体部２２１に連結される径大の第２胴体部２２２と、該第２胴体部２２２に連結される径小の第３胴体部２２３とから構成される。第１胴体部２２１は通過孔１１０の屈曲部部分に位置し、第２胴体部２２２は主に弁本体１００に摺動可能に挿着され、第３胴体部２２３は弁本体１００の収容部１２０に位置している。
【００２１】
ステム２００の内部には、長さ方向に沿って貫通孔２４０が形成されている。このため通過孔１１０を通過する流体の一部は、ステム２００の頭部２００から流入したあと、貫通孔２４０を直線的に通過して、ステム２００の後端部から流出する。
【００２２】
また、前記ステム２００の第３胴体部２２３には、流入側から順にピストン３００、ダイヤフラム４００、リティナプレート５００、ナット６００が同軸状に設けられている。
【００２３】
前記ピストン３００は、浅底円筒状に形成されており、その開口部を前方側に向ける態様で設けられている。このピストン３００は、ステム２００の第２胴体部２２２と第３胴体部２２３の段差部分に係止されるとともに、バネ部材８００とダイヤフラム４００の間に接した状態で配置されており、ダイヤフラム４００の動作をバネ部材８００の付勢力に抗してステム２００に伝達するようになっている。
【００２４】
前記ダイヤフラム４００は、円形状の弾性部材からなり、周縁部を弁本体１００部の内周部に固着されるとともに、その大部分をピストン３００に密着している。また、弁本体１００の内周面とピストン３００の側面の間において折り返すように屈曲している。このようなダイヤフラム４００の構造により、後述するようにダイヤフラム４００は流体の圧力を全体で受けて、流体の圧力が一定以上になった場合に前方側に変形して、それをほぼ全体でピストン３００に伝達するようになっている。
【００２５】
前記リティナプレート５００は、皿状に形成されており、その開口部を前方側に向けたる態様で設けられている。このリティナプレート５００は、ピストン３００を沿う態様でダイヤフラム４００を挟み込んでおり、ダイヤフラム４００の中央部付近の形状を不必要に変形させることなく、流体の圧力を適正に受けてピストン３００に伝達できるようになっている。
【００２６】
前記ナット６００は、ステム２００の第３胴体部２２３の後端部に螺着され、これによりピストン３００、ダイヤフラム４００、リティナプレート５００がステム２００に一体的に構成されている。
【００２７】
また、前記リティナプレート５００及びナット６００の後方位置には、浅底略円筒状のボンネット７００が設けられている。このボンネット７００は、周縁部が弁本体１００に固着されており、これにより弁本体１００の収容部１２０を閉蓋する態様でダイヤフラム４００との間に空間部１３０を形成している。これによりステム２００の貫通孔２４０から流出した一部の流体は当該空間部１３０内に滞留することになり、該空間部１３０に滞留した流体がダイヤフラム４００に対して圧力を加えるようになっている。
【００２８】
なお、１４０は、環状のパッキンであり、空間部１３０の密閉状態を確実なものとして、空間部１３０内の流体が弁外に流出することを防止している。
【００２９】
また、前記ステム２００の第２胴体部２２２の後方側周囲にはバネ部材８００が設けられている。このバネ部材８００は、前方側端部を弁本体１００の収容部１２０の壁面に接地し、後方側端部をピストン３００の底壁に接地しており、ピストン３００を後方側に付勢することにより、ピストン３００と一体に構成されているステム２００を後方側に付勢している。このとき、図１に示すように、ステム２００の頭部２１０は通過口１１３を閉蓋している。
【００３０】
なお、１５０は、合成樹脂製のＯ型リングであり、ステム２００と弁本体１００との間の密閉状態を維持している。また、１６０は、パッキンであり、ステム２００とピストン３００との間の密閉状態を維持している。
【００３１】
而して、流体が一定の圧力未満の場合、ステム２００はバネ部材８００の付勢力により後方側に付勢され、それに伴ってステム２００の頭部２１０が通過口１１３を閉蓋している。このとき弁本体１００の通過孔１１０に流入した流体の一部は、ステム２００の頭部２００から流入したあと、貫通孔２４０を直線的に通過して、ステム２００の後端部から流出して空間部１３０に滞留するが、流体の圧力が低いためにダイヤフラム４００を作動させるに至っていない。
【００３２】
そして、流体の流量が増加して一定の圧力以上になった場合、空間部１３０内の流体の圧力が増加して一定圧力以上になると、当該圧力によってダイヤフラム４００をバネ部材８００の付勢力に抗して前方側に移動せしめ、それに伴ってダイヤフラム４００と一体のステム２００も前方側に移動する。
【００３３】
すると、ステム２００の頭部２１０が通過口１１３を開蓋して、通過孔１１０の流入口１１１から流入した流体は通過口１１３を通過して、Ｌ字状に屈曲しながら通過孔１１０の流出口１１２から流出していく。
【００３４】
このようにこのように流体の圧力をダイヤフラム４００に作用させるのに別の圧力管を別途設ける必要はなく、ステム２００の貫通孔２４０を通じて流体を流すのみでよいため、簡易な構成にして弁をスムーズに開閉することができる。
【００３５】
ただし、特に流体が微小流のである場合、図５に示すように、ステム２００が閉蓋状態から開蓋状に移動するときにいわゆるチャタリングと呼ばれる微小振動が生じるという問題があった。
【００３６】
図５を具体的に説明すると、横軸に時間、縦軸に流量又は圧力が設定されている。（Ａ）は流体の流量、（Ｂ）は流体の流入側の圧力、（Ｃ）は流体の流出側の圧力である。そして、時間が経過するにつれて流量が増えて圧力が大きくなると、ステム２００が閉蓋状態から開蓋状態に動くことにより弁内を流体が流れ、それに伴って流入側圧力が次第に減少するとともに、流出側圧力が急激に減少する。このときステム２００にチャタリングが生じるため、流体の流量、流入側圧力および流出側圧力のいずれにも振動の影響が生じ、流量を安定良く制御することが難しかった。
【００３７】
そこで、本発明では、前記ステム２００の貫通孔２４０の後方端部において圧力調整部材９００が脱着可能な状態で設けられている。この圧力調整部材９００は、円柱状の弾性部材からなり、軸線方向に沿って流体を抜き出すための抜出孔９１０が穿設されている。
【００３８】
このため 圧力調整部材９００によりステム２００の貫通孔２４０を通過する流体の流量が調整されるため、弁の開閉のときに生じるいわゆるチャタリングを防止することができる。
【００３９】
実際、本リリーフ弁について、図６に示すように実験を試みた。図６を具体的に説明すると、横軸に時間、縦軸に流量又は圧力が設定されている。（Ａ）は流体の流量、（Ｂ）は流体の流入側の圧力、（Ｃ）は流体の流出側の圧力である。そして、時間が経過するにつれて流量が増えて圧力が大きくなると、ステム２００が閉蓋状態から開蓋状態に動くことにより弁内を流体が流れ、それに伴って流入側圧力が次第に減少するとともに、流出側圧力が急激に減少する。このとき図５に示すような従来のリリーフ弁とは違って、流体の流量、流入側圧力および流出側圧力のいずれにも振動が生じておらず、ステム２００にチャタリングを防止できており、流量を安定良く制御することが可能となる。
【００４０】
ところで、この圧力調整部材９００はどのようなものであってもいいものではなく、リリーフ弁のサイズや設定流圧などによって適宜変更する必要がある。そして、リリーフ弁は使用される機器や納入先の要望する仕様によって、納入前の試験段階において種々変更しなければならない。本実施形態では、圧力調整部材９００をステム２００に完全に固定するのではなく、上述のようにステム２００に脱着可能な状態で設けられているため、製品納入前の試験段階において試行錯誤的に適正な圧力を選定し易くなっている。
【００４１】
具体的には、この圧力調整部材９００は、ステム２００の貫通孔２４０の内径よりもやや経大の円柱状の弾性部材（例えば合成樹脂）からなる。このため圧力調整部材９００をステム２００の挿通孔に押し込むように嵌合すれば、弾性部材の弾性力によりステム２００の貫通孔２４０の内面に密着するように固定される。
【００４２】
また、圧力調整部材９００の選定に際しては、所望のリリーフ弁に応じて抜出孔９１０の径や長さなどが種々変更されたものが試行錯誤的に使用される。
【００４３】
なお、本逆止弁は一実施形態にすぎないものであり、各部の形状、大きさ、あるいは材質は種々に設計変更可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１００…弁本体
１１０…通過孔
１１１…流入口
１１２…流出口
１１３…通過口
１２０…収容部
１３０…空間部
１４０…パッキン
１５０…Ｏ型リング
１６０…パッキン
２００…ステム
２１０…頭部
２２０…胴体部
２２１…第１胴体部
２２２…第２胴体部
２２３…第３胴体部
２３０…Ｏ型リング
２４０…貫通孔
３００…ピストン
４００…ダイヤフラム
５００…リティナプレート
６００…ナット
７００…ボンネット
８００…バネ部材
９００…圧力調整部材
９１０…抜出孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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