JP2011158043A - 圧力開放弁 - Google Patents

Abstract

【課題】自動開弁機能および強制開弁機能を備える圧力開放弁において、スプリングの設定サイズの自由度を大きくすることができ、流入室のデッドスペースを有効活用することができる圧力開放弁を提供する。
【解決手段】センタープレート２２の外周部に、流出室７に配置されてスプリング３５の一端を保持するスプリングリテーナ部２４を一体に設け、流入室６においてセンタープレートの外周部にナット２５を螺合し、スプリングリテーナ部およびナットによってダイアフラム２１の内周端部を挟持し保持する構造を有することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、流体圧力が一定値を超えた場合に開弁動作して圧力を開放する圧力開放弁に関する。本発明の圧力開放弁は例えば、電気温水機用の圧力逃がし弁として用いられ、あるいは水用の圧力逃がし（リリーフ）を必要とする機器に用いられる。また本発明の開放弁は例えば、燃料電池用の圧力開放弁として用いられる。

従来からこの種の圧力開放弁として、図９に示すものが知られており（特許文献１など参照）、この開放弁はその構造ないし機能として、１次側圧力をダイアフラム５１によって受圧すると、ダイアフラム５１を付勢するスプリング５２の荷重に抗して弁座部５３が開放方向へリフトする。弁体５４の位置は上部のシャフト５５の規制により一定位置より移動できないため、１次側圧力が一定値を超えた場合（貯湯タンク内圧の異常上昇）で弁部は開放され、１次側圧力を一定値以下に保持することが可能とされている。また、手動で弁部を強制的に開放するため、レバー５６を操作することによりシャフト５５を伝達した荷重で弁体５４自身を開放方向に移動させることにより、ダイアフラム５１の受圧荷重がなく弁座部５３の位置が無負荷状態であっても、弁部を開放させることが可能とされている。

しかしながら、上記従来技術では、１次側圧力を受圧するダイアフラム５１の内周縁部が、前記弁座部５３を形成するセンタープレート５７のカシメ部５８によってカシメ保持される構造とされるとともに、前記カシメ部５８の外周側に別部品であるスプリングリテーナ５９が配置されてこのスプリングリテーナ５９がスプリング５２の一端を受ける構造とされているために、
（１）スプリング５２の設定サイズの自由度が小さい（スプリング５２の径としてこれをカシメ部５８の径よりも大きく設定しなければならず、よってダイアフラム５１の内径よりも随分と大きく設定しなければならない）、
（２）流入ポート６０に通じる流入室６１の一部であってダイアフラム５１の図上下方に位置する空間６２がデッドスペースとして有効活用されていない、
（３）ケーシング６３の内面に設けたストッパ部６４に対し前記センタープレート５７が当接することにより弁座部５３のストローク限が規定される構造とされているために、前記センタープレート５７に当接（衝接）に対する耐久性が要求される、
（４）ダイアフラム５１はその外周縁部において上下一対のケーシング６３間に挟まれることによりケーシング６３に対し回り止めされているが、ダイアフラム５１はその内周縁部においてケーシング６３に対して十分に回り止めされていない。したがって内周縁部にトルクが作用すると、ダイアフラム５１が捩れてしまうことがある、
などの不都合がある。

特開２００８−１３８７８４号公報

本発明は以上の点に鑑みて、上記従来技術と同様に自動開弁機能（１次側圧力が一定値を超えた場合に自動で開弁して圧力を開放する機能）および強制開弁機能（圧力の高低如何にかかわらず手動で強制的に開弁できる機能）を備える圧力開放弁において、スプリングの設定サイズの自由度を大きくすることができ、流入室のデッドスペースを有効活用することができる圧力開放弁を提供することを目的とする。またこれに加えて、センタープレートがストッパ部に直接当接しないためにセンタープレートに衝接に対する耐久性が要求されることがなく、ダイアフラムの内周縁部を十分に回り止めして捩れの発生を抑制することができ、弁体を保持するポペットを大径化してその強度を高めることができ、スプリングが限界まで圧縮してもその内外で流体を流通させることができ、または調整ネジをケーシングに対し十分に回り止めすることができる圧力調整弁を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１による圧力開放弁は、流体の流入ポートおよび流出ポートを設けたケーシングと、前記ケーシングの内部空間を前記流入ポートに通じる流入室と前記流出ポートに通じる流出室とに仕切るように配置された円環状のダイアフラムと、前記ダイアフラムの内周縁部に固定されるとともに流入室側の端部に弁座を設けた環状のセンタープレートと、前記弁座の流入室側に配置されるとともに前記弁座と接離可能とされた弁体と、前記弁座を設けた前記センタープレートを前記弁体へ向けて弾性付勢するスプリングと、前記センタープレートの内周側に軸方向変位可能に配置されるとともに前記弁体を保持したポペットと、前記ポペットの流出室側に配置されるとともに前記ケーシングに設けた軸受部によって円周方向に回転可能かつ軸方向に変位可能に保持されたピストンと、前記ピストンにおける前記ポペットとは反対側の端部に設けられた雄ネジ部と、前記雄ネジ部に螺合するとともに前記ケーシングに対し軸方向変位可能とされた調整ネジと、前記ケーシングの外部に配置されるとともに揺動操作され、前記揺動操作されたときに前記調整ネジ、ピストン、ポペットおよび弁体を軸方向一方に変位させて前記弁体を前記弁座から離間させる強制開弁用レバーとを有し、前記センタープレートの外周部に前記流出室に配置されて前記スプリングの一端を保持するスプリングリテーナ部を一体に設け、前記流入室において前記センタープレートの外周部にナットを螺合し、前記スプリングリテーナ部および前記ナットによって前記ダイアフラムの内周端部を挟持し保持する構造を有することを特徴とする。

また、本発明の請求項２による圧力開放弁は、上記した請求項１記載の圧力開放弁において、前記スプリングに付勢されて前記センタープレートが前記弁体へ向けてストロークしたときに前記ナットが前記ケーシングの内部に設定したストッパ部に当接することにより前記ストロークの一端限が規定される構造が設けられていることを特徴とする。

また、本発明の請求項３による圧力開放弁は、上記した請求項１または２記載の圧力開放弁において、前記ナットは六角ナットであり、前記六角ナットの外周６面のうち１８０度対称位置の２面を用いる２面幅構造の回り止めが前記ナットおよび前記ケーシング間に設けられていることを特徴とする。

また、本発明の請求項４による圧力開放弁は、上記した請求項１、２または３記載の圧力開放弁において、前記センタープレートの内周側であって前記センタープレートおよび前記ポペット間に復帰スプリングが介装され、前記復帰スプリングの内周側であって前記ポペットの外周部の円周上一部に、前記弁座および前記弁体間を通過した流体を前記流出室へ導くための軸方向流路が設けられていることを特徴とする。

また、本発明の請求項５による圧力開放弁は、上記した請求項１、２または３記載の圧力開放弁において、前記スプリングの他端を保持する環状のスプリング受け面が前記ケーシングの内面に設けられ、前記スプリング受け面の円周上一部に、前記スプリングの内周側から外周側へ流体を導くための径方向流路が設けられていることを特徴とする。

また、本発明の請求項６による圧力開放弁は、上記した請求項１、２または３記載の圧力開放弁において、前記調整ネジは前記ケーシングに対し回り止めされ、このため前記ケーシングにおける前記軸受部に前記調整ネジへ向けて円周上一部の凸部が設けられるとともに対応して前記調整ネジに円周上一部の凹部が設けられ、前記凸部および前記凹部が係合することにより前記ケーシングに対する前記調整ネジの回り止め構造が設けられていることを特徴とする。

更にまた、本発明の請求項７による圧力開放弁は、上記した請求項４記載の圧力開放弁において、前記ケーシングにおける前記軸受部と調整ネジとの間には、ここにも復帰スプリングが設けられていることを特徴とする。

上記構成を備える本発明の圧力開放弁においては、センタープレートの外周部に流出室に配置されてスプリングの一端を保持するスプリングリテーナ部が一体に設けられるとともに、流入室においてセンタープレートの外周部にナットが螺合され、これらスプリングリテーナ部およびナットによってダイアフラムの内周端部が挟持され保持される構造とされている。したがって上記従来技術との対比においてセンタープレートからカシメ部が省略され、このカシメ部が存在した位置にスプリングリテーナ部が配置されるため、これに伴って小径のスプリングを設置することが可能となる。また、従来デッドスペースであった流入室の一部の空間にナットが配置されるため、この空間を有効活用することが可能となる。ナットとしては空間にゆとりがあるため、入手しやすい市販品を利用することが可能である。

また、このナットは、スプリングに付勢されてセンタープレートが弁体へ向けてストロークするときにダイアフラム内周縁部のストローク前方側に配置される。したがってこのナットをして、ケーシングの内部に設定したストッパ部に当接することによりストロークの一端限が規定される構造とすることにより、上記従来技術におけるセンタープレートに代えて、このナットがストロークの一端限を規定することになり、これに伴ってセンタープレートには当接（衝接）に対する耐久性が要求されないことになる。

また、ナットとしては六角ナットが広く知られており、六角ナットは外周６面を備えているため、このうちの１８０度対称位置の２面を用いる２面幅構造の回り止めを設定するのに好都合である。そこで本発明では、六角ナットおよびケーシング間に２面幅構造の回り止めを設けることとし、これによりダイアフラムの内周縁部を十分に回り止めする構造とした。

また、本発明は併せ、以下の開放弁構造を提案する。

センタープレートの内周側であってこのセンタープレートおよびポペット間に復帰スプリングが介装され、この復帰スプリングの内周側であってポペットの外周部の円周上一部に、弁座および弁体間を通過した流体を流出室へ導くための軸方向流路が設けられている。この構造によれば、軸方向流路は軸方向に延びる溝状流路で良く、よってポペットが大径化されるため、ポペットの強度を高めることができ、またポペット材質として従来の金属ではなく比較的軽量の樹脂を用いることも可能となる。

スプリングの他端を保持する環状のスプリング受け面がケーシングの内面に設けられ、このスプリング受け面の円周上一部に、スプリングの内周側から外周側へ流体を導くための径方向流路が設けられている。この構造によれば、コイル状のスプリングが限界まで圧縮されてピッチ間が閉ざされても径方向流路を経由してスプリングの内外で流体を流通させることができるため、スプリングが流体流通の阻害要因となるのを防止することが可能となる。

調整ネジがケーシングに対し回り止めされ、この回り止めを実現するためケーシングにおける軸受部に調整ネジへ向けて円周上一部の凸部が設けられるとともに対応して調整ネジに円周上一部の凹部が設けられ、これら凸部および凹部が係合することによりケーシングに対する調整ネジの回り止め構造が設けられている。この構造によれば、スプリングのバネ荷重を調整するためにピストンの雄ネジ部を治具によって回転させるときに、調整ネジが供回りせず、よってバネ荷重の調整精度を安定化させることが可能となる。

尚、本発明の請求項４に係る圧力開放弁は、バネ作用を奏するものとして、上記「弁座を設けたセンタープレートを弁体へ向けて弾性付勢するスプリング」すなわち所謂排水スプリング（請求項１）と上記「復帰スプリング」とを備えるが、後者の復帰スプリングについてはこれを複数設置しても良く、この場合、そのうちの１つは、センタープレートの内周側であってセンタープレートおよびポペット間に設置し、他の１つは、ケーシングにおける軸受部と調整ネジ間に設置するのが好適である。

本発明は、以下の効果を奏する。

すなわち、本発明の圧力開放弁においては上記したように、センタープレートに一体成形したスプリングリテーナ部とセンタープレートに螺合したナットとの間にダイアフラムの内周縁部を挟持し保持するようにしたために、スプリングの設定サイズの自由度を大きくすることができ、流入室のデッドスペースを有効活用することができる。ナットとして市販品を利用すれば、部品コストを削減することもできる。

また、ストローク一端限の規定構造としてナットがストッパ部に当接し、センタープレートは当接しないため、センタープレートに衝接に対する耐久性が要求されることがない。したがってセンタープレートの材質として金属でなく比較的軽量の樹脂を用いることもできる。

また、ナットとケーシングとの間に２面幅構造の回り止めを設けることにより、ダイアフラムの内周縁部を十分に回り止めし、ダイアフラムに捩れなどの作動不良が発生するのを抑制することができる。

また、復帰スプリングの内周側であってポペットの外周部に軸方向流路を設けることにより、弁体を保持するポペットを大径化してその強度を高めることができる。したがってポペットの材質として金属でなく比較的軽量の樹脂を用いることもできる。

また、ケーシングのスプリング受け面に径方向流路を設けることにより、スプリングが限界まで圧縮してもその内外で流体を流通させることができる。

更にまた、ケーシングにおける軸受部に凸部を設けるとともに対応して調整ネジに凹部を設け、この凸部および凹部の組み合わせよりなる調整ネジの回り止め構造を設けることにより、調整ネジをケーシングに対して十分に回り止めし、スプリングのバネ荷重の調整精度を安定化させることができる。

本発明の実施例に係る圧力開放弁の外観斜視図 同圧力開放弁の縦断面図 同圧力開放弁の内部構造説明図 （Ａ）はスプリングおよびスプリング受け面の説明図、（Ｂ）は（Ａ）の状態からスプリングが圧縮せしめられた状態を示す説明図 図２におけるＤ−Ｄ線要部拡大断面図 同圧力開放弁の強制開弁時の状態を示す縦断面図 本発明の他の実施例に係る圧力開放弁の縦断面図 図７におけるＥ−Ｅ線断面図 従来例に係る圧力開放弁の断面図

本発明には、以下の実施形態が含まれる。
（１）上記自動開弁機能および強制開弁機能を満足させるために従来品においては部品点数が多く、コスト的な問題もあり、サイズについて大きくなる欠点がある。

（２）構成
そこで、本発明では、部品点数をできるかぎり減らし、小型で安価な逃がし弁構造とするため、
（２−１）センタープレートと六角ナットの締結部位をダイアフラム下側に設ける構造とする。
（２−２）また、低圧（無負荷）時に弁体と弁座を付勢するバネをポペット外径部に設置することにより、スプリング固定部品の削減とポペットの樹脂化が可能となる。
（２−３）また、操作レバー部の構造としては調整ネジとリターンスプリングの内径側に回り止めを設けることにより、調整ネジが無負荷状態でも確実にピストンのネジ調整（弁体の位置調整）ができる構造としている。
（２−４）また、カバーと排水スプリングの設置面についてはカバー設置面にリブ形状を設けることにより、スプリングが密着状態に近い場合でも出力側に排水するための流路を確保した形状となる。

（３）効果
（３−１）センタープレートと六角ナットの締結部位をダイアフラム下部で実施する構造（従来はカシメ構造が上側）。
・サイズの小型化
・排水スプリングの設定サイズの自由度が向上
・六角ナットの設定自由度の向上によるコスト削減（特殊サイズ品ではなく、市販品で設定が可能となるため）
（３−２）ポペットを付勢するスプリングを流路外径とする構造（従来は流路内径構造）
・部品点数の削減（内径スプリングでは固定するための部品が必要）
・ポペットの内径部を大きくすることができるため、強度面で従来より有利（よって樹脂化が可能になり部品費低減が実現される）
（３−３）調整ネジの回り止めをリターンスプリングの内径部位に設ける構造
・回り止めがあることにより調整ネジ調整状態での精度向上
・内径部位に設けることにより、カバーに設置された排水スプリング内径内でこの調整ネジ、ピストン、リターンスプリングの設置が可能となり、構造が小型（軸方向で小さく）となる
（３−４）カバーの排水スプリング設置座面をリブ状とする構造
・カバーの設置座面部にリブを追加することにより、排水スプリングの密着に近い状態であっても流路が確保され、安定した排水が可能となる

（４）また、ナットとケーシングとの間に２面幅構造の回り止めを設けることにより、一旦組み立てを実施すれば、ネジが緩まない構造となる。従来はネジ締結部に接着剤やカシメ等を用いていたため、これとの比較においてコストを抑えることが可能となる。

つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

図１は、本発明の実施例に係る圧力開放弁の外観斜視図、図２はその初期状態における縦断面図をそれぞれ示している。当該実施例に係る圧力開放弁は以下のように構成されている。

すなわち先ず、図上下半分のボディ２と上半分のカバー３とが組み合わされて当該圧力開放弁のケーシング１が設けられており、ケーシング１は、そのボトム位置に流体の流入ポート４を備えるとともに側面位置に流出ポート５を備えている。また図２に示すようにケーシング１の内部に、その内部空間を流入ポート４に通じる流入室（１次側圧力室）６と流出ポート５に通じる流出室（２次側圧力室）７とに仕切るように円環状のダイアフラム２１が架設されており、ダイアフラム２１の内周側にセンタープレート２２が配置されている。センタープレート２２は環状であってかつ筒状の部品とされており、その流入室６側の端部に環状突起状の弁座２３が図上下向きに一体に設けられるとともに、その外周面に流出室７側に位置する環状鍔状のスプリングリテーナ部２４が一体に設けられている。ダイアフラム２１はその外周縁部（固定端部）を前記ボディ２とカバー３の間に挟持されているが、その内周縁部（自由端部）は、前記スプリングリテーナ部２４と、流入室６側においてセンタープレート２２の外周面に螺合されたナット２５との間に挟持されている。尚、ダイアフラム２１の内周縁部とナット２５との間には、ダイアフラム２１傷付き防止のための円環状の保護プレート２６が介装されているが、このプレート２６は省略されることもある。ナット２５としては、図示するように設置スペースに十分なゆとりがあることから、六角ナットの市販品が適宜選択のうえ利用されている。

センタープレート２２の内周側に位置してポペット（第一揚弁軸）２７が軸方向（図上上下方向であってすなわち弁座２３や弁体２８の作動方向）ストローク可能に配置されており、その流入室６側の端部に環状の弁体２８が弁体カバー２９とともに取付ネジ３０によって保持されている。弁体２８は弁座２３の流入室６側に配置されるとともに図上上向き配置とされ、よって弁体２８と弁座２３は軸方向に対向し、作動時互いに接離して、当該圧力開放弁の開閉動作をなす。

ポペット２７は、復帰スプリング（第一復帰スプリング）３１を介してセンタープレート２２によって保持されている。すなわち図３の部分斜視図に示すようにポペット２７は、基本的に一定の径寸法を備える円柱状の部品とされ、その上端部近傍に外向き鍔状のスプリング係合部３２が一体に設けられている。またこの係合部３２の流入室６側に位置してセンタープレート２２の内周面に内向き鍔状のスプリング係合部３３が設けられ、この両係合部３２，３３の間に復帰スプリング３１が介装され、これによりポペット２７が復帰スプリング３１を介してセンタープレート２２により保持されている。符号２７ａは取付ネジ３０をねじ込むネジ穴、２７ｂは重量を調整する空洞部、２７ｃは弁体押さえ部である。

また、復帰スプリング３１の内周側に位置してポペット２７の外周面に、弁開時に弁座２３および弁体２８間を通過した流体を流出室７へ導くための軸方向流路３４が設けられている。すなわちこの流路３４は、軸方向に延びる溝状とされかつ前記係合部３２の近辺では連続して軸方向に延びる貫通穴状とされ、その上端部はポペット２７の上端面２７ｄに開口している。当該実施例ではこの流路３４が５本等配状に設けられているが、その形成数などは任意である。

図２の説明に戻って、流出室７に、弁座２３を設けたセンタープレート２２等の部品群を弁体２８の方向へ向けて弾性付勢するスプリング（排水スプリング）３５が設けられている。このスプリング３５は、センタープレート２２に設けた前記スプリングリテーナ部２４とその上方のケーシング１との間に介装され、センタープレート２２、ダイアフラム２１の内周縁部、プレート２６およびナット２５よりなる部品群を図上下方へ押圧している。尚、流入室６の内面には、ナット２５が当接することによりこれらセンタープレート２２等の部品群のストロークの一端限（流入室６側へ向けてのストローク限）を規定するストッパ部８が設けられているので、初期状態においてはこのストッパ部８にナット２５が当接することによりストロークが停止している。ストッパ部８としては図示するように円周上複数の突起状とされているが、このほか別体のストッパ部品を流入室６内に配置するものであっても良い。

また図４（Ａ）に拡大して示すように、スプリング３５の上端部を保持するためケーシング１の内面に設けられた環状凹部状のスプリング受け部９の受け面（受け部底面）９ａに、スプリング３５の内周側（図では右側）から外周側（図では左側）へ流体を導くための径方向流路１０が円周上一部に設けられている。すなわち同図（Ａ）に示すように、コイル状のスプリング３５のピッチ間に間隔ｃがあるときは流体がこのピッチ間の間隔ｃを通過してスプリング３５の内周側から外周側へ流れることができるが、同図（Ｂ）に示すようにスプリング３５が限度まで圧縮されてピッチ間の間隔ｃが一時的に消失すると、このとき流体はピッチ間の間隔ｃを通過することができない。そこで、ケーシング１のスプリング受け面９ａに、溝状ないし凹部状を呈する径方向流路１０が設けられ、これにより同図（Ｂ）に矢印で示すようにこの流路１０を経由してスプリング３５の内周側から外周側へ流体が流れる構造とされている。当該実施例ではこの流路１０が６本等配状すなわち放射状に設けられているが、その形成数などは任意である。

再び図２の説明に戻って、ポペット２７の流出室７側に位置してピストン（第二揚弁軸）３６が配置されており、このピストン３６は、ケーシング１に一体に設けた円筒状の軸受部１１によって回転可能にかつ軸方向ストローク可能に保持されている。軸受部１１とピストン３６との間はＯリング等のシール材３７によってシールされている。またピストン３６の上端部に小径の雄ネジ部３８が一体に設けられ、この雄ネジ部３８に調整ネジ３９が螺合している。

調整ネジ３９は、その内周面にネジ穴（雌ネジ部）４０を設けた環状部品であって、ケーシング１の外面に設けた軸受穴部１２に嵌め込まれ、ケーシング１に対して軸方向ストローク可能であるが、回転はしないようケーシング１に対して回り止めされている。回り止めの構造としては図５に示すように、ケーシング１における軸受部１１の上端部に上方すなわち調整ネジ３９の方へ向けて円周上一部の凸部１３が設けられるとともに、対応して調整ネジ３９に円周上一部の凹部４１が設けられ、これら凸部１３および凹部４１が係合することによって調整ネジ３９がケーシング１に対して回り止めされている。当該実施例ではこの凸部１３および凹部４１の組み合わせよりなる回り止め構造が２組等配状に設けられているが、その形成数などは任意である。また、軸受部１１と調整ネジ３９との間には第二復帰スプリング４２が介装されている。

また、調整ネジ３９の上端部はケーシング１の外部に突出しており、この調整ネジ３９を押圧操作するためのレバー４３がケーシング１の外部に設けられている。レバー４３は、手動で操作され、図１または図５に示す水平向きの中心軸４３ｂを中心として、図１または図２に示す定常位置（横倒しの状態）から図６に示す作動位置（垂直の状態）までほぼ９０度の角度範囲に亙って揺動回転するものであって、図６の作動位置となったときに調整ネジ３９を下方へ向けて押圧し、復帰スプリング３１，４２の弾性に抗してピストン３６、ポペット２７、取付ネジ３０、弁体カバー２９および弁体２８よりなる部品群を下方へ変位させ、弁体２８を弁座２３から離間させて弁を強制開放する。また反対に、図６の作動位置から図２の定常位置へ戻すと、復帰スプリング３１，４２の弾性によりピストン３６、ポペット２７、取付ネジ３０、弁体カバー２９および弁体２８よりなる部品群が元の位置へ復帰動し、弁が閉弁する。

レバー４３は、レバー本体４３ａを有し、このレバー本体４３ａの左右側面部に一対の中心軸（回転軸）４３ｂが一体に設けられている。一対の中心軸４３ｂは、ケーシング１の頭部に対応して設けた一対の切欠状の軸穴１４に圧入され、すなわちスナップフィット構造によってケーシング１の軸穴１４にワンタッチ圧入により組み付けられる構造とされている。

また、レバー４３には、ネジ回し等の治具を差し込むための貫通穴状の貫通部４３ｃが定常位置における上下方向に設けられており、その下方に調整ネジ３９のネジ穴４０とピストン３６の雄ネジ部３８とが配置されている。したがってレバー４３が定常位置にあるときに、貫通部４３ｃからネジ回し等の治具を差し込んで雄ネジ部３８を回転させることが可能とされ、これにより調整ネジ３９に対する雄ネジ部３８のねじ込み量を調整することが可能とされ、これによりスプリング３５の初期荷重を調整することが可能とされている。

上記部品群において、ボディ２、カバー３、センタープレート２２、ポペット２７、ピストン３６、調整ネジ３９およびレバー４３はそれぞれ、その材質を樹脂製とされている。

つぎに、上記圧力開放弁の作動を説明する。

＜初期状態および弁閉時＞
図２は、上記したように当該圧力開放弁の初期状態を示しており、この初期状態において、ナット２５はスプリング３５に付勢されてストッパ部８に当接し、センタープレート２２、ダイアフラム２１の内周縁部、プレート２６およびナット２５よりなる部品群はストロークの一端限に位置している。弁体２８は第一復帰スプリング３１に付勢されて弁座２３と当接し、よって弁は閉じている。またこの状態において、スプリング３５の初期荷重を調整することが可能とされており、すなわちネジ回し等の治具を用いて雄ネジ部３８を回転させてピストン３６を上方へ後退させると、ピストン３６およびポペット２７間に後退分の初期クリアランス（図示せず）が設定される。そして当該開放弁が配管（図示せず）に接続されて流入ポート４から低圧の流体が流入すると、流体圧力（１次側圧力）がダイアフラム２１、ナット２５、センタープレート２２、弁体カバー２９および取付ネジ３０に作用するので、これらの部品群がポペット２７および第一復帰スプリング３１とともにスプリング３５を圧縮しながら流出室７方向へ移動し、初期クリアランスがなくなってポペット２７がピストン３６に当接すると移動が停止する。流体圧力（１次側圧力）は低い状態（定常の状態）なので、弁は閉じたままで、よって圧力は未だ開放されていない。

＜自動開弁時＞
上記弁閉状態において流体圧力（１次側圧力）が高まって一定値を上回ると、センタープレート２２、ダイアフラム２１の内周縁部、プレート２６およびナット２５よりなる部品群がスプリング３５および第一復帰スプリング３１を圧縮しながら流出室７方向へ移動する。弁体２８は、ポペット２７がピストン３６に当接していて移動できないので、弁体２８から弁座２３が離れて開弁する。したがって圧力が開放される。また流体圧力（１次側圧力）が一定値を下回ると、センタープレート２２、ダイアフラム２１の内周縁部、プレート２６およびナット２５よりなる部品群がスプリング３５および第一復帰スプリング３１の弾性により流入室６方向へ復帰動し、弁座２３が弁体２８に当接し、閉弁する。したがって圧力開放が終了する。尚、このときの開弁圧力の大きさは、上記したようにレバー４３に設けた貫通部４３ｃにネジ回し等の治具を差し込んで、調整ネジ３９に対する雄ネジ部３８のねじ込み量を調整することにより、あらかじめ調整可能とされている。

＜強制開弁時＞
また、必要に応じて当該圧力開放弁を強制開弁するときには、図６に示すようにレバー４３を手動で回転させると、レバー４３が調整ネジ３９を押圧し、調整ネジ３９、ピストン３６、ポペット２７、取付ネジ３０、弁体カバー２９および弁体２８よりなる部品群が第一および第二復帰スプリング３１，４２を圧縮しながら流入室６方向へ移動し、弁体２８が弁座２３から離れるので開弁し、圧力が開放される。開放後、レバー４３を定常位置へ戻すと、第一および第二復帰スプリング３１，４２の弾性によって調整ネジ３９、ピストン３６、ポペット２７、取付ネジ３０、弁体カバー２９および弁体２８よりなる部品群が流出室７方向へ復帰動し、弁体２８が弁座２３に当接するので閉弁し、圧力開放が終了する。

上記圧力開放弁は、以上のように作動するものであって、発明として以下の作用効果を発揮する点に特徴を有している。

すなわち上記構成の圧力開放弁は、流体の流入ポート４および流出ポート５を設けたケーシング１と、ケーシング１の内部空間を流入ポート４に通じる流入室６と流出ポート５に通じる流出室７とに仕切るように配置されたダイアフラム２１と、ダイアフラム２１の内周縁部に固定されるとともに流入室６側の端部に弁座２３を設けたセンタープレート２２と、弁座２３の流入室６側に配置されるとともに弁座２３と接離可能とされた弁体２８と、弁座２３を設けたセンタープレート２２を弁体２８へ向けて弾性付勢するスプリング３５と、センタープレート２２の内周側に軸方向変位可能に配置されるとともに弁体２８を保持したポペット２７と、ポペット２７の流出室７側に配置されるとともにケーシング１に設けた軸受部１１によって円周方向に回転可能かつ軸方向に変位可能に保持されたピストン３６と、ピストン３６におけるポペット２７とは反対側の端部に設けられた雄ネジ部３８と、雄ネジ部３８に螺合するとともにケーシング１に対し軸方向変位可能とされた調整ネジ３９と、ケーシング１の外部に配置されるとともに揺動操作され、揺動操作されたときに調整ネジ３９、ピストン３６、ポペット２７および弁体２８等よりなる部品群を軸方向一方に変位させて弁体２８を弁座２３から離間させる強制開弁用のレバー４３とを有し、センタープレート２２の外周部に流出室７に配置されてスプリング３５の一端を保持するスプリングリテーナ部２４が一体に設けられるとともに、流入室６においてセンタープレート２２の外周部にナット２５が螺合され、これらスプリングリテーナ部２４およびナット２５がダイアフラム２１の内周端部を挟持し保持する構造とされている。したがって自動開弁機能および強制開弁機能を備える圧力開放弁において、上記従来技術との対比においてセンタープレート２２からカシメ部が省略され、このカシメ部が存在した位置にスプリングリテーナ部２４が配置されるため、これに伴って小径のスプリング３５を設置することが可能とされている。したがってスプリング３５の設定サイズの自由度を大きくすることができ、また従来デッドスペースであった流入室６の一部の空間にナット２５が配置されるため、この空間を有効に活用することができる。したがってこれらのことから、弁の小型化などを実現することができる。またナット２５として市販品を利用することにより、部品コストを削減することもできる。

また、上記構成の圧力開放弁においては、スプリング３５に付勢されてセンタープレート２２が弁体２８へ向けてストロークしたときにナット２５がケーシング１の内部に設定したストッパ部８に当接することによりストロークの一端限が規定される構造が設けられている。したがってストローク一端限の規定構造としてナット２５がストッパ部８に当接し、センタープレート２２は当接しないため、センタープレート２２に衝接に対する耐久性が要求されることがない。したがってセンタープレート２２の材質として金属でなく比較的軽量の樹脂を用いることもできる。

また、上記構成の圧力開放弁においては、センタープレート２２の内周側であってセンタープレート２２およびポペット２７間に復帰スプリング３１が介装され、復帰スプリング３１の内周側であってポペット２７の外周部の円周上一部に、弁座２３および弁体２８間を通過した流体を流出室７へ導くための軸方向流路３４が設けられている。したがってポペット２７を大径化してその強度を高めることができ、ポペット２７の材質として金属でなく比較的軽量の樹脂を用いることもできる。

また、上記構成の圧力開放弁においては、スプリング３５の他端を保持する環状のスプリング受け面９ａがケーシング１の内面に設けられ、スプリング受け面９ａの円周上一部に、スプリング３５の内周側から外周側へ流体を導くための径方向流路１０が設けられている。したがってスプリング３５が限界まで圧縮してもその内外で流体を流通させることができる。

また、上記構成の圧力開放弁においては、調整ネジ３９がケーシング１に対し回り止めされ、このためケーシング１における軸受部１１に調整ネジ３９へ向けて円周上一部の凸部１３が設けられるとともに対応して調整ネジ３９に円周上一部の凹部４１が設けられ、これら凸部１３および凹部４１が係合することによりケーシング１に対する調整ネジ３９の回り止め構造が設けられている。したがって調整ネジ３９をケーシング１に対して十分に回り止めし、スプリング３５のバネ荷重の調整精度を安定化させることができる。

尚、そのほかの構造として、上記したようにダイアフラム２１についてはその捩れの発生が懸念されるところ、上記圧力開放弁では、ケーシング１の流入室６内にナット２５が配置されるため、このナット２５として六角ナットを用い（上記したように市販品でも良い）、この六角ナットを用いてダイアフラム２１の内周縁部を回り止めすることが考えられる。

すなわち図７および図８に示すように、六角ナット２５が備える外周６面の平面２５ａ〜２５ｆのうちの１８０度対称位置の２面２５ａ，２５ｄを用い、この２面２５ａ，２５ｄの幅と略同等の幅を備える２面幅状の内周平面１ａ，１ｄをケーシング１の流入室６の内面に設け、これらを互いに係合することにより２面幅構造の回り止めを設定する。このようにすればナット２５、センタープレート２２、ダイアフラム２１の内周縁部およびプレート２６よりなる部品群がケーシング１に対して回り止めされるため、ダイアフラム２１に円周方向の捩れが発生するのを抑えることができる。

１ ケーシング
１ａ，１ｄ 内周平面
２ ボディ
３ カバー
４ 流入ポート
５ 流出ポート
６ 流入室
７ 流出室
８ ストッパ部
９ スプリング受け部
９ａ スプリング受け面
１０ 径方向流路
１１ 軸受部
１２ 軸受穴部
１３ 凸部
１４ 軸穴
２１ ダイアフラム
２２ センタープレート
２３ 弁座
２４ スプリングリテーナ部
２５ ナット
２５ａ〜２５ｆ 外周平面
２６ プレート
２７ ポペット
２８ 弁体
２９ 弁体カバー
３０ 取付ネジ
３１ 復帰スプリング
３２，３３ スプリング係合部
３４ 軸方向流路
３５ スプリング
３６ ピストン
３７ シール材
３８ 雄ネジ部
３９ 調整ネジ
４０ ネジ穴
４１ 凹部
４２ 第二復帰スプリング
４３ レバー

Claims (7)

1. 流体の流入ポートおよび流出ポートを設けたケーシングと、前記ケーシングの内部空間を前記流入ポートに通じる流入室と前記流出ポートに通じる流出室とに仕切るように配置された円環状のダイアフラムと、前記ダイアフラムの内周縁部に固定されるとともに流入室側の端部に弁座を設けた環状のセンタープレートと、前記弁座の流入室側に配置されるとともに前記弁座と接離可能とされた弁体と、前記弁座を設けた前記センタープレートを前記弁体へ向けて弾性付勢するスプリングと、前記センタープレートの内周側に軸方向変位可能に配置されるとともに前記弁体を保持したポペットと、前記ポペットの流出室側に配置されるとともに前記ケーシングに設けた軸受部によって円周方向に回転可能かつ軸方向に変位可能に保持されたピストンと、前記ピストンにおける前記ポペットとは反対側の端部に設けられた雄ネジ部と、前記雄ネジ部に螺合するとともに前記ケーシングに対し軸方向変位可能とされた調整ネジと、前記ケーシングの外部に配置されるとともに揺動操作され、前記揺動操作されたときに前記調整ネジ、ピストン、ポペットおよび弁体を軸方向一方に変位させて前記弁体を前記弁座から離間させる強制開弁用レバーとを有し、
   前記センタープレートの外周部に前記流出室に配置されて前記スプリングの一端を保持するスプリングリテーナ部を一体に設け、前記流入室において前記センタープレートの外周部にナットを螺合し、前記スプリングリテーナ部および前記ナットによって前記ダイアフラムの内周端部を挟持し保持する構造を有することを特徴とする圧力開放弁。
2. 請求項１記載の圧力開放弁において、
   前記スプリングに付勢されて前記センタープレートが前記弁体へ向けてストロークしたときに前記ナットが前記ケーシングの内部に設定したストッパ部に当接することにより前記ストロークの一端限が規定される構造が設けられていることを特徴とする圧力開放弁。
3. 請求項１または２記載の圧力開放弁において、
   前記ナットは六角ナットであり、前記六角ナットの外周６面のうち１８０度対称位置の２面を用いる２面幅構造の回り止めが前記ナットおよび前記ケーシング間に設けられていることを特徴とする圧力開放弁。
4. 請求項１、２または３記載の圧力開放弁において、
   前記センタープレートの内周側であって前記センタープレートおよび前記ポペット間に復帰スプリングが介装され、前記復帰スプリングの内周側であって前記ポペットの外周部の円周上一部に、前記弁座および前記弁体間を通過した流体を前記流出室へ導くための軸方向流路が設けられていることを特徴とする圧力開放弁。
5. 請求項１、２または３記載の圧力開放弁において、
   前記スプリングの他端を保持する環状のスプリング受け面が前記ケーシングの内面に設けられ、前記スプリング受け面の円周上一部に、前記スプリングの内周側から外周側へ流体を導くための径方向流路が設けられていることを特徴とする圧力開放弁。
6. 請求項１、２または３記載の圧力開放弁において、
   前記調整ネジは前記ケーシングに対し回り止めされ、このため前記ケーシングにおける前記軸受部に前記調整ネジへ向けて円周上一部の凸部が設けられるとともに対応して前記調整ネジに円周上一部の凹部が設けられ、前記凸部および前記凹部が係合することにより前記ケーシングに対する前記調整ネジの回り止め構造が設けられていることを特徴とする圧力開放弁。
7. 請求項４記載の圧力開放弁において、
   前記ケーシングにおける前記軸受部と調整ネジとの間には、ここにも復帰スプリングが設けられていることを特徴とする圧力開放弁。

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