JP2007085418A - リリーフ機構 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造で安価に実施できるうえ小形に形成でき、しかも所定以上の圧力で確実にリリーフ作動できるようにする。
【解決手段】 逃し路(３)に環状の収容部(９)を形成する。ゴム弾性材料で環状に形成した封止部材(10)を収容部(９)に収容し、外周縁部(11)を収容部(９)の内周面で支持する。封止部材(10)の周面のうち、軸心(19)と直交し内周縁部(20)を通る仮想平面(21)を挟んだ一側に大径の第１シール部(12)を、他側に小径の第２シール部(13)を形成し、両シール部(12・13)を収容部(９)の内面に接当させる。封止部材(10)の上流側に受圧室(14)を形成して、両シール部(12・13)間の周面を臨ませる。第１シール部(12)を挟んで受圧室(14)とは反対側の収容部(９)周壁に排出路(15)を形成する。受圧室(14)内が所定圧以上に達することで、封止部材(10)を変形させ第１シール部(12)を収容部(９)の内面から離隔させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、容器弁などのハウジング内の流路に生じた所定以上の圧力を安全に外部空間へ逃すリリーフ機構に関し、さらに詳しくは、簡単な構造で安価に実施できるうえ小形に形成でき、しかも所定以上の圧力で確実に作動するリリーフ機構に関する。

一般に容器弁などのハウジング内に形成されたガス流路には、所定以上の圧力に達するとその流路内の圧力ガスを外部空間へ安全に排出するリリーフ機構が設けられている。
従来、上記のリリーフ機構としては、封止部材をリリーフばねで弾圧して構成したものがある(例えば、特許文献１参照。)。

即ちこの従来技術のものは、例えば図６に示すように、ハウジング(52)内に形成した逃し路(53)に封止部材(54)を配置して、この封止部材(54)をリリーフばね(55)の弾圧力で逃し路(53)の内面に保密状に当接させた封止姿勢(Ｘ)に保持し、これによりこの逃し路(53)を封止してある。上記の封止部材(54)の上流側には受圧室(56)を形成してあり、封止部材(54)の下流側に排出路(57)を形成してある。
上記の受圧室(56)が所定以上の圧力に達すると、上記の封止部材(54)に加わるガス圧力が上記のリリーフばね(55)による付勢力よりも大きくなり、上記の封止姿勢(Ｘ)の封止部材(54)が、逃し路(53)内面から離隔した解除姿勢に切換わる。これによりこの逃し路(53)の封止が解除され、この逃し路(53)内の高い圧力ガスが排出路(57)から外部空間へ排出される。

特開平７−２２５０００号公報

上記の封止部材(54)は、逃し路(53)を確りと封止するため一般にゴム弾性材料で形成してあり、図６に示すように、リリーフばね(55)の一端側を受け止める保持部材(58)で保持してある。一方、リリーフばね(55)の他端側にはこのリリーフばね(55)の弾圧力を受け止めるばね受け部材(59)が必要とされる。このため、リリーフ機構(51)の構成部材が多く必要とされ、安価に実施できない問題があった。
しかもこれらの部品を収容する容積が必要であり、特にリリーフばね(55)は所定の弾圧力を発揮するとともに、解除姿勢へ切換えるための伸縮長さを必要とすることから、このリリーフ機構(51)全体の小形化が容易でない問題があった。

本発明の技術的課題はこれらの問題点を解消し、簡単な構造で小形に形成できるうえ安価に実施でき、しかも所定以上の圧力で確実に作動できるリリーフ機構を提供することにある。

本発明は上記の課題を解決するため、例えば本発明の実施の形態を示す図１から図５に基づいて説明すると、次のように構成したものである。
即ち、本発明はリリーフ機構に関し、ハウジング(２)内に形成した逃し路(３)へ封止部材(10)を配置し、この封止部材(10)を逃し路(３)内面へ保密状に当接させた封止姿勢(Ｘ)に保持してこの逃し路(３)を封止し、上記の封止部材(10)の上流側に受圧室(14)を形成して、この受圧室(14)が所定以上の圧力に達すると上記の封止部材(10)が封止姿勢(Ｘ)から解除姿勢(Ｙ)に切換わるように構成したリリーフ機構であって、上記の封止部材(10)をゴム弾性材料で環状に形成し、上記の逃し路(３)に形成した環状の収容部(９)へこの封止部材(10)を収容するとともに、この収容部(９)の内周面で封止部材(10)の外周縁部(11)を支持し、上記の封止部材(10)の環状に沿った周面のうち、この封止部材(10)の軸心(19)と直交し且つ内周縁部(20)を通る仮想平面(21)を挟んだ一側に環状の第１シール部(12)を形成するとともに、他側に環状で第１シール部(12)よりも小径の第２シール部(13)を形成し、上記の両シール部(12・13)をそれぞれ上記の収容部(９)の内面に封止接当させて、この両シール部(12・13)間の封止部材(10)の周面を上記の受圧室(14)に臨ませ、上記の第１シール部(12)を挟んで受圧室(14)とは反対側の収容部(９)周壁に排出路(15)を形成し、上記の受圧室(14)内の所定以上の圧力により、上記の封止部材(10)が変形して上記の第１シール部(12)が収容部(９)の内面から離隔した解除姿勢(Ｙ)へ切換わるように構成したことを特徴とする。

ここで、上記の封止部材は環状に形成してあればよく、その環状と直交する断面は、例えばＯリングのように円形であってもよく、或いは楕円形や多角形など他の任意の形状に形成してあってもよい。この封止部材を構成する材料はゴム弾性を備えておればよく、天然ゴム材料や合成ゴム材料のほか合成樹脂材料等で形成することも可能であり、複数の材料を組み合わせて用いることも可能である。
また、上記の第１シール部は第２シール部よりも大径であればよく、この第１シール部は上記の外周縁部近傍に形成することも可能であり、第２シール部は封止部材の内周縁部近傍に形成することも可能である。

上記のゴム弾性材料で形成された封止部材には受圧室内の圧力が加わるが、この封止部材は外周縁部が収容部の内周面で支持されており、受圧室の内圧を受けても拡径することが防止される。また、封止部材の軸心と直交し且つ内周縁部を通る仮想平面を挟んで、一側に第１シール部が形成され他側に第２シール部が形成してあり、第１シール部は第２シール部よりも大径であることから、封止部材は、両シール部の受圧面積差に応じた押圧力で、第１シール部側が収容部の内面から離隔する方向に押圧される。

このとき、上記の受圧室内が所定圧力によりも低い場合には、上記の封止部材はその弾性復元力により、上記の受圧面積差に応じた押圧力に抗して第１シール部が収容室の内面に封止接当した封止姿勢に保持される。
一方、上記の受圧室内が所定以上の圧力に達すると上記の受圧面積差に応じた押圧力が大きくなり、上記の封止部材の弾性復元力に抗して、第１シール部が収容室の内面から離隔した解除姿勢に切換わる。これにより、この第１シール部による封止が解除され、受圧室が排出路に連通して逃し路内の高い圧力流体が排出路から外部空間へ排出される。

上記の収容部はハウジングに形成した逃し路の内面のみで構成してもよいが、封止部材を収容する形状が形成し易いように、上記の逃し路に支持部材を固定して、この支持部材の端面と逃し路の内面とで上記の収容部を形成してもよい。この場合、封止部材を逃し路内の所定位置に収容したのち支持部材を逃し路に固定することで、封止部材を収容部内に簡単に収容することができるので、好ましい。

上記の封止部材は、上記の受圧室の圧力によりその断面形状が変形することで、封止姿勢から解除姿勢へ切換えるように構成してもよく、この場合、上記の第２シール部と外周縁部との間は全体を収容部の内面に当接させて支持することができる。
しかし、この第２シール部と外周縁部との間で封止部材の周面と収容部の内面との間に受入空間を形成し、上記の受圧室内の圧力による上記の封止部材の変形をこの受入空間へ受け入れるように構成した場合には、封止部材の変形が容易になるので、所定以上の圧力で封止部材を封止姿勢から解除姿勢へ確実に切換えることができ、好ましい。

上記の第２シール部と上記の外周縁部との間の収容部の周壁には、この第２シール部からのリークガスを案内するリークガス導出路を形成することができる。この場合は、このリークガス導出路の外側開口端に検知液を塗布して気泡の発生の有無を検査することで、第２シール部による封止性能を容易に確認することができ、好ましい。

なお、上記の受圧室に流入する流体は、各種のガスであってもよく、或いは油などの液体であってもよい。
また、上記の封止部材が上記の封止姿勢から解除姿勢に切換わる、いわゆるリリーフ作動する受圧室の圧力は、第１シール部と第２シール部の受圧面積差のほか、封止部材のゴム弾性や、上記の受入空間の有無などにより設定される。

本発明は上記のように構成され作用することから、次の効果を奏する。

(１) 逃し路に形成した収容部へ封止部材を収容するだけでよく、部品点数を極めて少なくできるので、簡単な構成で安価に実施することができる。

(２) 封止部材のゴム弾性変形によりこの封止部材を封止姿勢から解除姿勢に切換えることから、前記の従来技術と異なってばね部材の伸縮のための空間を必要とせず、部品点数が少ないことと相俟ってリリーフ機構を小形に形成することができる。

(３) 封止部材の外周縁部が収容部の内面で支持してあり、しかもこの封止部材には受圧室の内圧により第１シール部と第２シール部との受圧面積差に応じた押圧力が加わることから、この封止部材を小形に形成しても、受圧室内が所定圧力より低い場合はこの封止部材を封止姿勢に確りと保持できるうえ、所定以上の圧力に達すると封止部材を封止姿勢から解除姿勢へ確実に切換えることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１と図２は本発明の実施形態を示し、図１(ａ)はリリーフ機構の断面図、図１(ｂ)は支持部材の斜視図、図２(ａ)は封止姿勢での封止部材近傍の拡大断面図、図２(ｂ)は解除姿勢での封止部材近傍の拡大断面図である。

図１(ａ)に示すように、このリリーフ機構(１)はハウジング(２)内に、例えば容器弁のガス取出路や減圧弁の二次側流路などの図外の流路から分岐した逃し路(３)を形成してある。上記の逃し路(３)内には出口側を拡径した２つの段部(４・５)が形成してあり、下流側の段部(４)へ当接する状態に円板状の支持部材(６)を逃し路(３)内へ装着して、止め輪(７)で固定してある。また上流側の段部(５)には環状の突条(８)が上記の支持部材(６)に対面させて形成してあり、上記の逃し路(３)内には、この突条(８)と支持部材(６)の端面との間で、支持部材(６)の端面と逃し路(３)の内面とにより環状の収容部(９)が形成してある。

上記の収容部(９)には、例えばＯリングなどの、ゴム弾性材料で環状に形成した封止部材(10)が収容してあり、この封止部材(10)の外周縁部(11)は収容部(９)の内周面で外側から支持してある。この封止部材(10)の環状に沿った周面には、上記の支持部材(６)の端面と保密状に当接する第１シール部(12)と、上記の突条(８)と保密状に当接する第２シール部(13)とが形成してある。この第２シール部(13)は、封止部材(10)の軸心(19)と直交し且つ内周縁部(20)を通る仮想平面(21)を挟んで、上記の第１シール部(13)とは反対側に形成され、この第１シール部(12)よりも小径に形成してある。上記の封止部材(10)の上流側には受圧室(14)が形成してあり、この封止部材(10)の周面は、上記の両シール部(12・13)間がこの受圧室(14)に臨ませてある。

上記の収容部(９)の周壁には、上記の第１シール部(12)を挟んで受圧室(14)とは反対側に排出路(15)が形成してある。即ち図１(ｂ)に示すように、上記の支持部材(６)の周縁部には、上記の第１シール部(12)が当接する位置よりも外側に切欠部(16)が形成してあり、図１(ａ)に示すように、この切欠部(16)と逃し路(３)内面との間に上記の排出路(15)が形成してある。

また上記の収容部(９)には、上記の第２シール部(13)と上記の外周縁部(11)との間で、封止部材(10)の周面と収容部(９)の内面との間に環状の受入空間(17)が形成してある。この受入空間(17)は収容部(９)の内面に形成した凹溝状のリークガス導出路(18)により、排出路(15)を介して大気に連通してある。上記の第２シール部(13)の封止が万一不十分な場合、ここから漏洩したリークガスが受入空間(17)内で滞留してこの受入空間(17)の内圧が高まることを防止してある。また、このリークガス導出路(18)の開口端や排出路(15)の外側開口端、或いはハウジング(２)の表面に開口した逃し路(３)の外側開口端にリークガス検知液を塗布することで、上記の逃し路(３)が封止部材(10)により確実に封止されていることを確認することができる。

次に、上記のリリーフ機構の作動について、主に図２に基づき説明する。
図２(ａ)に示すように、上記の封止部材(10)には第１シール部(12)と第２シール部(13)との間の周面に受圧室(14)の内圧が加わる。しかし、この封止部材(10)は外周縁部(11)が収容部(９)の内面で支持してあることから、受圧室(14)の内圧による拡径が防止される。

上記の両シール部(12・13)は、封止部材(10)の軸心(19)と直交し且つ内周縁部(20)を通る仮想平面(21)に対して、一側に第１シール部(12)が、他側に第２シール部(13)が配置してあり、この第１シール部(12)は第２シール部(13)よりも大径で受圧面積が大きい。このため、上記の封止部材(10)は、この両シール部(12・13)の受圧面積差に応じた押圧力により、第１シール部(12)が収容部(９)の内面、即ち上記の支持部材(６)の端面から離隔する方向に押圧される。

しかし上記の封止部材(10)は、上記の外周縁部(11)が収容部(９)の内周面で支持され、上記の仮想平面(21)の両側から収容部(９)の内面で両シール部(12・13)が支持された状態となっており、また構成材料のゴム弾性が適切に設定してあるので、受圧室(14)の内圧が所定のリリーフ圧力に達しない場合は、その弾性復元力により、上記の受圧面積差による押圧力に抗して第１シール部(12)が上記の支持部材(６)に押圧され、図２(ａ)に示す封止姿勢(Ｘ)に保持される。

これに対し、受圧室(14)の内圧が所定のリリーフ圧力以上に達すると、上記の弾性復元力に抗して上記の受圧面積差に基づく押圧力により封止部材(10)が変形し、図２(ｂ)に示すように、封止部材(10)の一部が上記の受入空間(17)へ入り込むとともに、第１シール部(12)が支持部材(６)の端面から離隔した解除姿勢(Ｙ)に切換わる。これにより、上記の逃し路(３)の封止が解除されて受圧室(14)が上記の排出路(15)に連通し、この逃し路(３)内の高い圧力流体が排出路(15)から外部空間へ排出される。

上記の第１実施形態では、上記の排出路(15)を支持部材(６)の切欠部(16)と逃し路(３)の内面との間に形成した。しかし本発明のこの排出路は、上記の第１シール部(12)を挟んで受圧室(14)とは反対側の収容部(９)の周壁に形成してあればよい。即ち、例えば図３に示す変形例では、支持部材(６)に透設した１個または複数個の透孔で上記の排出路(15)を形成してある。なおこの変形例のその他の構成は、上記の第１実施形態と同様であり同様に作用するので説明を省略する。

図４は本発明の第２実施形態を示す、リリーフ機構の断面図である。
この第２実施形態では、封止部材(10)の周面に形成した第１シール部(12)と第２シール部(13)は、逃し路(３)内の上流側の段部(５)に形成した突条(８)へ第１シール部(12)が保密状に当接してあり、支持部材(６)の端面に形成した突起部(22)へ第２シール部(13)が保密状に当接してある。そして上記の突起部(22)は周側面をテーパ状に形成してあり、この突起部(22)に当接する第２シール部(13)は、上記の第１シール部(12)よりも小径に形成してある。

なお、上記の支持部材(６)には、上記の第２シール部(13)と接する突起部(22)よりも外方に、リークガス導出路(18)が大気と連通する状態に透設してある。
一方、上記のハウジング(２)内には、上記の第１シール部(12)を挟んで受圧室(14)とは反対側の収容部(９)の周壁に、排出路(15)が形成してある。その他の構成は上記の第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。

この第２実施形態では、第１シール部(12)と第２シール部(13)の位置関係が上記の第１実施形態と異なるが、封止姿勢(Ｘ)にあってはこの第１実施形態と同様に作用する。
一方、受圧室(14)内の圧力が所定のリリーフ圧力以上に達すると、両シール部(12・13)の受圧面積差に基づく押圧力により封止部材(10)が支持部材(６)側へ押圧されて変形し、図４の仮想線に示すように、第１シール部(12)が上記の突条(８)から離隔した、解除姿勢(Ｙ)に切換わる。これにより上記の逃し路(３)の封止が解除されて受圧室(14)が上記の排出路(15)に連通し、この逃し路(３)内の高い圧力流体が排出路(15)から外部空間へ排出される。

図５は本発明の第３実施形態を示す、リリーフ機構の断面図である。
この第３実施形態では、支持部材(６)を逃し路(３)内へ固定する手段として、前記の各実施形態とは異なって止め輪を使用せず、支持部材(６)の周面にネジ部を形成して逃し路(３)内へ螺着固定してある。なお本発明では、この支持部材の固定手段は特定の構成に限定されず、例えば上記の第１実施形態や第２実施形態において、上記の止め輪に代えてねじ構造や他の固定手段を採用してもよく、この第３実施形態においても止め輪や他の固定手段を採用することが可能である。

上記の支持部材(６)の受圧室(14)側の端面には、上記の第２実施形態と同様の、突起部(22)が形成してある。この突起部(22)の形状は、上記の第２実施形態のものに比べてやや大径に形成してあり、この突起部(22)と逃し路(３)の内周面との間に受入空間(17)が形成してある。また、逃し路(３)内の上流側の段部(５)には、上記の第２実施形態に比べてやや大径の突条(８)が形成してある。
なお、上記の支持部材(６)には、外部空間に臨む端面にリークポート(23)が開口してあり、このリークポート(23)と上記の受入空間(17)とを連通する状態に、リークガス導出路(18)が支持部材(６)に透設してある。

この第３実施形態では、上記の受圧室(14)内が所定のリリーフ圧力以上に達すると、両シール部(12・13)の受圧面積差に基づく押圧力により封止部材(10)が支持部材(６)側へ押圧されて変形し、図５の仮想線に示すように、封止部材(10)の一部が上記の受入空間(17)へ入り込むとともに、第１シール部(12)が支持部材(10)の端面から離隔した解除姿勢(Ｙ)に切換わる。これにより、上記の逃し路(３)の封止が解除されて受圧室(14)が上記の排出路(15)に連通し、この逃し路(３)内の高い圧力流体が排出路(15)から外部空間へ排出される。
その他の構成は上記の第１実施形態や第２実施形態と同様であり、同様に作用するので説明を省略する。

上記の各実施形態で説明したリリーフ機構は、本発明の技術的思想を具体化するために例示したものであり、封止部材や収容部、支持部材などの形状や構造を、これらの実施形態のものに限定するものではなく、本発明の特許請求の範囲内において種々の変更を加え得るものである。

例えば上記の封止部材はいずれもＯリング形状のものを用いたが、本発明の封止部材の断面は他の形状であってもよい。また、この封止部材に当接する収容部の内面形状は、例えば上記の第２実施形態や第３実施形態にあっては、上記の突条を省略して上流側段部へ直接封止部材の第１シール部を保密状に当接させてもよい。また、上記の実施形態では、例えば容器弁のガス取出路や減圧弁の二次側流路に付設される場合について説明したが、本発明は例えば配管弁に付設されるものであってもよく、また、閉止弁などを備えないハウジングに単体で組み付けたものであってもよい。さらに、上記の逃し路へ流入する流体は特定のガス種に限定されず、油などの液体であってもよいことはいうまでもない。

本発明のリリーフ機構は、簡単な構造で安価に実施できるうえ小形に形成でき、しかも所定以上の圧力で確実に作動することから、小形化が要求される容器弁のガス取出路や減圧弁の二次側流路に付設されるリリーフ機構として特に好適に用いられるが、他の各種流路に付設されるリリーフ機構にも好適に用いられる。

本発明の第１実施形態を示し、図１(ａ)はリリーフ機構の断面図、図１(ｂ)は支持部材の斜視図である。 第１実施形態の作動を示し、図２(ａ)は封止姿勢での封止部材近傍の拡大断面図、図２(ｂ)は解除姿勢での封止部材近傍の拡大断面図である。 第１実施形態の変形例を示す、リリーフ機構の断面図である。 本発明の第２実施形態を示す、リリーフ機構の断面図である。 本発明の第３実施形態を示す、リリーフ機構の断面図である。 従来技術を示す、リリーフ機構の断面図である。

符号の説明

１…リリーフ機構
２…ハウジング
３…逃し路
６…支持部材
９…収容部
10…封止部材
11…封止部材(10)の外周縁部
12…第１シール部
13…第２シール部
14…受圧室
15…排出路
17…受入空間
18…リークガス導出路
Ｘ…封止姿勢
Ｙ…解除姿勢

Claims (4)

1. ハウジング(２)内に形成した逃し路(３)へ封止部材(10)を配置し、この封止部材(10)を逃し路(３)内面へ保密状に当接させた封止姿勢(Ｘ)に保持してこの逃し路(３)を封止し、
   上記の封止部材(10)の上流側に受圧室(14)を形成して、この受圧室(14)が所定以上の圧力に達すると上記の封止部材(10)が封止姿勢(Ｘ)から解除姿勢(Ｙ)に切換わるように構成したリリーフ機構であって、
   上記の封止部材(10)をゴム弾性材料で環状に形成し、上記の逃し路(３)に形成した環状の収容部(９)へこの封止部材(10)を収容するとともに、この収容部(９)の内周面で封止部材(10)の外周縁部(11)を支持し、
   上記の封止部材(10)の環状に沿った周面のうち、この封止部材(10)の軸心(19)と直交し且つ内周縁部(20)を通る仮想平面(21)を挟んだ一側に環状の第１シール部(12)を形成するとともに、他側に環状で第１シール部(12)よりも小径の第２シール部(13)を形成し、
   上記の両シール部(12・13)をそれぞれ上記の収容部(９)の内面に封止接当させて、この両シール部(12・13)間の封止部材(10)の周面を上記の受圧室(14)に臨ませ、
   上記の第１シール部(12)を挟んで受圧室(14)とは反対側の収容部(９)の周壁に排出路(15)を形成し、
   上記の受圧室(14)内の所定以上の圧力により、上記の封止部材(10)が変形して上記の第１シール部(12)が収容部(９)の内面から離隔した解除姿勢(Ｙ)へ切換わるように構成したことを特徴とする、リリーフ機構。
2. 上記の受圧室(14)に臨ませて支持部材(６)をハウジング(２)内に装着し、この支持部材(６)の端面と逃し路(３)の内面とで上記の収容部(９)を形成した、請求項１に記載のリリーフ機構。
3. 上記の第２シール部(13)と上記の外周縁部(11)との間で、封止部材(10)の周面と収容部(９)の内面との間に受入空間(17)を形成し、上記の受圧室(14)内の圧力による上記の封止部材(10)の変形をこの受入空間(17)へ受け入れるように構成した、請求項１または請求項２に記載のリリーフ機構。
4. 上記の第２シール部(13)と上記の外周縁部(11)との間の収容部(９)の周壁に、この第２シール部(13)からのリークガスを案内するリークガス導出路(18)を形成した、請求項１から３のいずれか１項に記載のリリーフ機構。

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