JP2004257485A

JP2004257485A - 安全弁

Info

Publication number: JP2004257485A
Application number: JP2003049308A
Authority: JP
Inventors: Hideki Saito; 秀樹斉藤
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2003-02-26
Filing date: 2003-02-26
Publication date: 2004-09-16
Anticipated expiration: 2023-02-26
Also published as: JP4259138B2

Abstract

【課題】弁体の移動が背圧によって妨げられることを抑制し、また、開弁動作が長期間行われていない場合でも、好適に開弁動作を行うことを可能とする安全弁を提供する。
【解決手段】ポペット４の外周面とハウジング１の内周面との間の隙間に、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２との間の流体の流れは許容しつつ、両領域間に流体圧力差を生じさせる環状部材６を設ける。そして、ハウジング１の内周面に、第２領域Ｒ２と逃げ通路Ｒ３とを連通する連通溝１４を形成して、第２領域Ｒ２内の流体圧力と逃げ通路Ｒ３内の流体圧力を等しくする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、温水洗浄便座（温水洗浄装置）などに用いられる安全弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術に係る安全弁としては、たとえば、図４に示すものがある。図４は従来技術に係る安全弁の模式的断面図である。図４に示す従来技術に係る安全弁２００は、温水洗浄便座（温水洗浄装置）などに適用されるもので、このような装置に備えられた配管に取り付けられて使用されるものである。
【０００３】
安全弁２００は、ハウジング２１０と、ハウジング２１０に液密に取り付けられる安全弁蓋２２０と、同じくハウジング２１０に液密に取り付けられる逃げ通路用配管２３０と、ハウジング２１０内に備えられる弁体であるポペット２４０と、ポペット２４０を付勢するスプリング２５０とを備えている。そして、ハウジング２１０には弁座２１１が形成されており、この弁座２１１にポペット２４０に備えられた弁体先端部材２４１が着座することで弁が閉じる仕組みとなっている。スプリング２５０はポペット２４０を弁体先端部材２４１が弁座２１１に着座する方向に付勢しており、通常の状態では弁は閉じた状態にある。
【０００４】
また、ハウジング２１０には、流路上流側の配管に接続される第１配管接続部２１２と、下流側の配管に接続される第２配管接続部２１３とを備えている。そして、逃げ通路用配管２３０には逃がした流体を排出するための配管を接続する配管接続部２３１が備えられている。
【０００５】
以上の構成により、通常状態においては、流体は入口ポート２１２ａから入って出口ポート２１３ａから出て行く流路を形成している。ハウジング２１０内部の第１領域Ｒ１は、この流路の一部を構成している。そして、何らかの影響により、この流路内の流体圧力が高くなり第１領域Ｒ１内の流体圧力が所定圧力を超えると、ポペット２４０は、スプリング２５０による付勢力に抗して移動し、弁座２１１から離れる。これにより弁は開いた状態となる。
【０００６】
弁が開いた状態になると、第１領域Ｒ１内の流体の一部は、弁が開いた部分を通って、逃げ通路用配管２３０の逃げ通路Ｒ３を通り、出口ポート２３１ａを介して不図示の配管から装置外部へと排出される。このようにして、第１領域Ｒ１における流体圧力が一定値を越えることを防止している。
【０００７】
ここで、安全弁２００は非常時に作動するものであり、通常時に弁が開くことはない。従って、仮に安全弁２００が作動する場合であっても、安全弁２００が作動するのは、安全弁２００の使用開始から、例えば、１０年後や２０年後に初めて作動する場合が想定される。そのため、安全弁２００の使用開始から１０年後や２０年後に初めて作動させる必要が生じた場合であっても、ポペット２４０が好適に移動するように構成しておく必要がある。
【０００８】
従って、ポペット２４０の外周面とハウジング２１０の内周面との間には、隙間が設けられ、この隙間はシールしないようにしている。何故ならば、例えば、ゴムシールによって、この隙間をシールした場合には、長年の間、安全弁を作動させない状態にしておくと、ゴムシールがハウジングの内周面に固着する恐れがある。そして、ゴムシールがハウジングの内周面に固着すると、ポペットが適切に移動できずに、安全弁が作動しなくなってしまうからである。
【０００９】
このように、ポペット２４０の外周面とハウジング２１０の内周面との間には隙間が設けられている。そのため、弁が開いた場合には、第１領域Ｒ１側の流体は、この隙間を通って、スプリング２５０が配設されている第２領域Ｒ２側にも流れ込むことになる。これにより、この第２領域Ｒ２側に流れ込んだ流体の流体圧力（背圧）は、ポペット２４０を、弁体先端部材２４１が弁座２１１に着座する方向に押圧することになる。従って、この背圧が作用すると、ポペット２４０を弁座２１１から離す方向に移動させるストロークが、所望のストロークよりも小さくなってしまうことがある。そのため、第１領域Ｒ１側の流体圧力が一定値を超えてしまうことがある。
【００１０】
その他の関連する技術としては、例えば、特許文献１に開示されたものがある。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００３−４１５５号公開公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の安全弁の目的の一つとしては、弁体の移動が背圧によって妨げられることを抑制することが挙げられる。また、本発明の安全弁の目的の一つとしては、弁体の移動をスムーズにすることで、好適に弁を開くことを可能にすることが挙げられる。また、本発明の安全弁の目的の一つとしては、長期間作動されていなくても、好適に作動できることが挙げられる。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
【００１４】
本発明の安全弁は、弁体の背圧側における領域の流体圧力が、弁体の正圧側から流体の一部を逃がすための逃げ通路内の流体圧力と等しくなるように構成して、背圧を低くするようにした。このように構成することで、弁体の移動が背圧によって妨げられることが抑制される。また、弁体とハウジング間の隙間のシールは行わずに、弁体の正圧側と背圧側相互の流体の流れを許容する構成とした。このように構成することで、シール部材による固着の問題は発生せず、長期間作動されない状態にある場合でも、弁体はスムーズに移動される。
【００１５】
より具体的な本発明の安全弁としては、
ハウジングと、
該ハウジングの内部に往復動可能に設けられる弁体と、
該弁体が着座する弁座と、
前記弁体を該弁座に向けて付勢する付勢部材と、
前記弁体が弁座から離れて開弁状態にあるときに、該弁座を介して前記付勢部材が配設された第２領域とは反対側の第１領域の流体の一部を逃がす逃げ通路と、を備え、
第１領域の流体圧力が所定以上になると、前記弁体が前記付勢部材による付勢力に抗して移動して前記弁座から離れて開弁状態とすることで、第１領域の流体の一部を前記逃げ通路へと逃がして第１領域の流体圧力を一定以下に維持する安全弁において、
前記ハウジングの内周面と前記弁体の外周面との間の隙間に設けられ、前記開弁状態にあるときに、第１領域と第２領域との間相互の流体の流れを許容しつつ、両領域間に流体圧力差を生じさせる環状部材を設けると共に、
第２領域内の流体を前記逃げ通路に逃がして、これら第２領域内と逃げ通路内の流体圧力を等しくする連通路を設けることを特徴とするものが挙げられる。
【００１６】
本発明の構成によれば、第２領域内の流体は連通路から逃げ通路に逃げて、第２領域内と逃げ通路内の流体圧力が等しくなる一方、環状部材によって第１領域と第２領域間には流体圧力差が生じる。従って、高圧状態にある第１領域に対して、第２領域を低圧状態にすることができる。これにより、弁を開くために弁体が第２領域側に移動する際に、背圧（第２領域側の流体圧力）によって弁の移動が妨げられることは抑制される。また、環状部材は第１領域と第２領域との間相互の流体の流れは許容する構成である。つまり、環状部材によってシールを行っているわけではないため、弁体が環状部材によってハウジングに固着してしまう問題は発生しない。従って、長期間作動されていなくても、弁体は好適に移動することができる。
【００１７】
ここで、上記付勢部材の好適な具体例としては、スプリングを挙げることができる。また、上記環状部材の好適な具体例としては、樹脂で構成されたリングを挙げることができる。特に、摺動性に優れた樹脂（例えば、テフロン（登録商標））で構成すると好適である。また、連通路は、専用の配管を設けたり、ハウジングや弁体等に連通孔あるいは連通溝を形成したりすることで構成することができる。
【００１８】
前記連通路は、前記ハウジングの内周面に形成され、第２領域と前記逃げ通路とを連通する連通溝により構成されるとよい。
【００１９】
このように構成すれば、簡易な構成で、連通路を構成できる。すなわち、連通路は、上記のように専用の配管を設けることで構成できるが、この場合には、別途配管を必要とするため、部品点数が増えるだけでなく、この配管を取り付ける構造を要するため、構成が複雑化する。また、連通孔によって連通路を構成する場合には、ハウジングや弁体等に孔を形成する加工を必要となり、連通路の形状によっては、孔の加工作業が難しい場合がある。これらに対して、溝を形成する加工は一般的に比較的容易である。また、特に、ハウジングの形状によっては、溝を形成する加工をしなくても、金型によるハウジングの成形と同時に溝を形成することもできる。
【００２０】
また、弁体に溝を設けることによっても、連通路を構成することは可能である。しかし、一般的に、弁体はハウジングに対して回転方向には規制されずに、自由に取り付けられる構成である。一方、本発明の場合には、連通路は、第２領域と逃げ通路とを結ぶ必要があり、弁体に溝を設ける構成とした場合には、この溝が第２領域と逃げ通路とを結ぶ位置になければならない。従って、本発明において弁体に溝を設ける構成を採用した場合には、弁体がハウジングに対して回転方向に規制される構造を設けたり、組み立て時に弁体の回転方向の位置を注意しながら組み付けたりする必要が生じる。これに対して、ハウジング側に溝を設ければ、必然的に、第２領域と逃げ通路を連通する連通路を構成することができるため、簡易に連通路を構成できる。
【００２１】
なお、弁体に複数の溝を設けておき、弁体をハウジングに組み付けた場合に、複数の溝のうちの一部が連通路として機能し、他の溝は連通路として機能させない構成を採ることで、弁体のハウジングに対する回転方向の組み付け位置を自由にすることも考えられ得る。しかしながら、本発明の場合には、第１領域と第２領域との間には、流体圧力差が生じることが必須である。従って、弁体に連通路として機能しない溝がある場合には、この溝を介して、第１領域側から第２領域側に流体が流れ込みやすくなってしまい、第１領域と第２領域との間に流体圧力差を生じさせることは困難となる。以上のことから、弁体に複数の溝を設ける構成は、本発明の場合には不適切である。
【００２２】
なお、上記各構成は、可能な限り組み合わせて採用し得る。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２４】
図１〜図３を参照して、本発明の実施の形態に係る安全弁について説明する。図１は本発明の実施の形態に係る安全弁の模式的断面図（弁体の駆動軸を通る面で切断した断面図）である。図２は図１の一部拡大図（図１中点線の丸で囲った部分の拡大図）である。図３は本発明の実施の形態に係る安全弁の模式的断面図（弁体の駆動軸に垂直な面で切断した断面図）の一部（ハウジングと環状部材とポペットのみ示したもの）であり、図２におけるＡＡ断面に相当する断面図である。
【００２５】
本実施の形態に係る安全弁１００は、ハウジング１と、ハウジング１に液密に取り付けられる安全弁蓋２と、同じくハウジング１に液密に取り付けられる逃げ通路用配管３と、ハウジング１内に備えられる弁体であるポペット４と、ポペット４を付勢する付勢部材としてのスプリング５とを備えている。そして、ハウジング１には弁座１１が形成されており、この弁座１１にポペット４に備えられた弁体先端部材４１が着座することで弁が閉じる仕組みとなっている。なお、本実施の形態では、弁座１１をハウジング１に一体に設ける構成を採用したが、弁座１１はハウジング１と別体構成とすることも可能である。スプリング５はポペット４を弁体先端部材４１が弁座１１に着座する方向に付勢しており、通常の状態では弁は閉じた状態にある。
【００２６】
また、ハウジング１には、流路上流側の配管に接続される第１配管接続部１２と、下流側の配管に接続される第２配管接続部１３とを備えている。そして、逃げ通路用配管３には逃がした流体を排出するための配管を接続する配管接続部３１が備えられている。
【００２７】
以上の構成により、通常状態においては、流体は入口ポート１２ａから入って出口ポート１３ａから出て行く流路を形成している。ハウジング１内部の第１領域Ｒ１は、この流路の一部を構成している。そして、何らかの影響により、この流路内の流体圧力が高くなり第１領域Ｒ１内の流体圧力が所定圧力を超えると、ポペット４は、スプリング５による付勢力に抗して移動し、弁座１１から離れる。これにより弁は開いた状態となる。
【００２８】
弁が開いた状態になると、第１領域Ｒ１内の流体の一部は、弁が開いた部分を通って、逃げ通路用配管３の逃げ通路Ｒ３を通り、出口ポート３１ａを介して不図示の配管から装置外部へと排出される。これにより、第１領域Ｒ１内の流体圧力が一定値以上になることを防止している。
【００２９】
そして、本実施の形態においては、ポペット４の外周に環状溝４２を設けて、この環状溝４２に環状部材６を装着させている。つまり、ポペット４の外周面とハウジング１の内周面との間の隙間に、環状部材６を設ける構成としている。この環状部材６は、当該隙間をシールするために配設されたものではなく、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２との間の流体の流れは許容している。この隙間をシールしない理由は、上記従来技術の中でも説明したように、この隙間にシール部材を配設したまま長期間作動させない状態にしておくと、シール部材がハウジングの内周などに固着してしまう恐れがあるからである。
【００３０】
そして、環状部材６は、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２との間に流体圧力差を生じさせるために設けている。そのため、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２との間の流体の流れを許容しつつも、両領域間の流体の流れをある程度抑制する必要がある。そこで、環状部材６の外周面とハウジング１の内周面との間は、殆ど隙間は設けられないか、隙間があっても微小にする必要がある。また、ポペット４がスムーズに移動可能とするために、環状部材６は摺動性が高いと好適である。以上のことから、環状部材６の素材としては、摺動性が高く、また、ハウジング１に固着しないように、例えば、テフロンやポリアセタールを好適に採用することができる。
【００３１】
また、本実施の形態においては、ハウジング１の内周面に、第２領域Ｒ２と逃げ通路Ｒ３とを連通する連通溝１４を形成している。この連通溝１４は第２領域Ｒ２から流体を逃げ通路Ｒ３に逃がすことによって、第２領域Ｒ２内の流体圧力と逃げ通路Ｒ３内の流体圧力を等しくするために設けられている。ここで、本実施の形態においては、連通溝１４の逃げ通路Ｒ３側の開口端部が弁の近傍にある。これにより、次のような効果を発揮する。すなわち、弁が開くと高圧状態にある第１領域Ｒ１から弁を通って流体は逃げ通路Ｒ３へと流れ込んでいくが、弁の狭い部分を通る流体は流速が速くなり、弁付近での流体圧力は低い状態となる。従って、第２領域Ｒ２側に流れた流体は、連通溝１４から積極的に逃げ通路Ｒ３へと流れていく。つまり、連通溝１４によって構成された連通路はベンチュリ管としての機能を発揮する。
【００３２】
以上のように、本実施の形態に係る安全弁によれば、第２領域Ｒ２側の流体は、連通溝１４を通って逃げ通路Ｒ３へと流れていく。これにより、第２領域Ｒ２内の流体圧力と逃げ通路Ｒ３内の流体圧力を等しくすることができる。一方、環状部材６を設けたことによって、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２との間に流体圧力差を生じさせることができる。これにより、高圧状態にある第１領域Ｒ１に対して、第２領域Ｒ２を低圧状態にすることが可能となる。従って、第１領域Ｒ１側の流体圧力（正圧）が何らかの影響により一定値を越えたことで、ポペット４が第２領域Ｒ２側へと移動する際に、第２領域Ｒ２側の流体圧力（背圧）がポペット４の移動を妨げることを抑制することが可能となる。これにより、ポペット４のストロークを所望のストロークとすることができ、第１領域Ｒ１内の流体圧力が一定値を越えてしまうことを好適に防止できる。
【００３３】
また、環状部材６は、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２との間相互の流体の流れを許容する構成である。つまり、環状部材６はシールを行っているわけではないため、固着の問題は発生しない。従って、安全弁１００が長期間作動されていなくても、ポペット４は好適に移動することができる。
【００３４】
以上のように構成された本実施の形態に係る安全弁１００は、流体が水の場合に特に好適に用いることができる。すなわち、流体が水の場合には、流体が油である場合と比べて、弁体とハウジングとの間の固着が問題となる場合が多い。これに対して、本実施の形態に係る安全弁１００はこの問題を解消しつつ、安全弁本来の機能の向上を図っている。従って、例えば、温水洗浄便座（温水洗浄装置）などに好適に適用することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明により、弁体の移動が背圧によって妨げられることを抑制することができ、また、開弁動作が長期間行われていない場合であっても、好適に開弁動作を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る安全弁の模式的断面図（弁体の駆動軸を通る面で切断した断面図）である。
【図２】図１の一部拡大図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る安全弁の模式的断面図（弁体の駆動軸に垂直な面で切断した断面図）の一部である。
【図４】従来技術に係る安全弁の模式的断面図である。
【符号の説明】
１ハウジング
１１弁座
１２第１配管接続部
１２ａ入口ポート
１３第２配管接続部
１３ａ出口ポート
１４連通溝
２安全弁蓋
３逃げ通路用配管
３１配管接続部
３１ａ出口ポート
４ポペット
４１弁体先端部材
４２環状溝
５スプリング
６環状部材
１００安全弁
Ｒ１第１領域
Ｒ２第２領域
Ｒ３逃げ通路

Claims

ハウジングと、
該ハウジングの内部に往復動可能に設けられる弁体と、
該弁体が着座する弁座と、
前記弁体を該弁座に向けて付勢する付勢部材と、
前記弁体が弁座から離れて開弁状態にあるときに、該弁座を介して前記付勢部材が配設された第２領域とは反対側の第１領域の流体の一部を逃がす逃げ通路と、を備え、
第１領域の流体圧力が所定以上になると、前記弁体が前記付勢部材による付勢力に抗して移動して前記弁座から離れて開弁状態とすることで、第１領域の流体の一部を前記逃げ通路へと逃がして第１領域の流体圧力を一定以下に維持する安全弁において、
前記ハウジングの内周面と前記弁体の外周面との間の隙間に設けられ、前記開弁状態にあるときに、第１領域と第２領域との間相互の流体の流れを許容しつつ、両領域間に流体圧力差を生じさせる環状部材を設けると共に、
第２領域内の流体を前記逃げ通路に逃がして、これら第２領域内と逃げ通路内の流体圧力を等しくする連通路を設けることを特徴とする安全弁。
前記連通路は、前記ハウジングの内周面に形成され、第２領域と前記逃げ通路とを連通する連通溝により構成されることを特徴とする請求項１に記載の安全弁。