JP2014152845A - リリーフバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】ハンチング現象による振動、異音、後漏れ等を防止し、瞬時に大流量の液体を流すことが可能なリリーフバルブを提供する。
【解決手段】圧力導入口３に連通する弁室５と、弁室に備わっている弁座６ａを開閉する弁体装置９と、弁体装置を弁座側に付勢する付勢手段（コイルばね）１０と、弁室内に膨出する膨出部２ａを有するバルブハウジング２とを備え、弁室５内の流体圧力の上昇によって弁体装置が弁座から離間すると、弁体装置が弁室の閉塞状態を維持しながらバルブハウジングの膨出部を摺動し、膨出部から弁体装置が離間することにより流体流路が急拡大するように生成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、水等の液体全般の異常圧力による配管や容器等の破損を防止するリリーフバルブに関する。

上記リリーフバルブの一例として、図７に示すように、圧力導入口２３とリリーフ用開口部２４を有する弁本体２２と、弁本体２２の内部において弁座部材２８が固定された弁室２５と、弁座部材２８の弁座２８ａに当接する弁体２６を保持して弁室２５内を摺動する弁体ホルダ２７と、弁体ホルダ２７を弁座２８ａ側に付勢するコイルばね２９等で構成されるリリーフバルブ２１が存在する。

このリリーフバルブ２１は、圧力導入口２３より流入した液体の圧力を弁体２６によって受け止め、圧力導入口２３側の弁室２５ｂ内の液体圧がコイルばね２９の付勢力を上回ると、図７（ｂ）、（ｃ）に示すように、弁座２８ａに当接していた弁体２６が、弁体ホルダ２７を介して弁本体２２内を移動して弁座２８ａから離間し、弁体２６と弁座２８ａとの間の開口部から液体が右方へ流れ、リリーフ用開口部２４より流出する。

一方、特許文献１には、自動車エンジンの吸気管等に取り付けられるリリーフバルブであって、キャップに設けたガイドによって弾性弁体の保持体を案内することでバルブ本体の全長を短くし、小型に組立可能なものが記載されている。

また、特許文献２には、正常圧力時の通気が可能で、液体圧力が異常に上昇した場合には、動作確認用の閉蓋シートが完全に吹き飛ぶようにした安全弁が記載されている。

実公昭６３−８９４７０号公報 特開平９−１００９２６号公報

上記従来のリリーフバルブ２１は、弁体２６が弁座２８ａから離れると、液体が即座に大きな流路２５ａに流れてしまうため、弁体２６が受ける圧力が急激に低下し、弁体２６が弁座２８ａの方向に急速に移動し、弁体２６が連続的に開閉動作を繰り返すことで、弁体２６と弁座２８ａとの接離が繰り返される、所謂ハンチング現象による振動、異音が発生することがある。

図９は、上記リリーフバルブ２１の動作時における弁座２８ａの近傍の弁室２５ｂ（図７参照）の圧力（以下「内圧」という）と、流路２５ａへの液体の吹出し量の関係を示し、弁体２６が弁座２８ａから離れる前の時点（点Ａ）から、弁体２６が弁座２８ａから離れ始めた後、内圧の上昇及び低下に伴って前記吹出し量が変化し（点Ｂ〜点Ｅ）、最終的に液体の流路２５ａへの吹出しが停止する（点Ｆ）。しかし、液体の流路２５ａへの吹出しが停止しても、その際の内圧（点Ｆ）が吹き出し開始時の内圧（点Ａ）より高いと、その後も弁体２６と弁座２８ａとが僅かに離間した状態が継続し、液体の流出（後漏れ）が続くという問題があった。

特許文献１、２に記載のリリーフバルブ等についても、基本構成は上記リリーフバルブ２１と同様であるため、同じような問題があった。

そこで本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、ハンチング現象による振動、異音、後漏れ等が発生することのないリリーフバルブ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に係るリリーフバルブは、圧力導入口に連通する弁室と、該弁室に備わっている弁座を開閉する弁体装置と、該弁体装置を前記弁座側に付勢する付勢手段と、前記弁室内に膨出する膨出部を有するバルブハウジングとを備え、前記弁室内液体圧力の上昇によって前記弁体装置が前記弁座から離間すると、当該弁体装置が前記弁室の閉塞状態を維持しながら前記バルブハウジングの前記膨出部を摺動し、該膨出部から前記弁体装置が離間することにより流体流路が急拡大するように生成されることを特徴とする。

本発明に係るリリーフバルブによれば、弁体装置が弁座から離間しても直ぐに大きな流体流路に液体が流れず、バルブハウジングの膨出部と弁体装置が離間することによって始めて流体流路が急拡大するため、弁体装置が弁座に接離する動作が繰り返される、所謂ハンチング現象による振動、異音、後漏れ等が発生することがなく、円滑かつ迅速な作動が得られる。

以上のように、本発明によれば、ハンチング現象による振動、異音、後漏れ等が発生することがなく、円滑かつ迅速に応答可能なリリーフバルブを提供することができる。

本発明に係るリリーフバルブの一実施形態の断面図であって、（ａ）は閉弁状態、（ｂ）は開弁初期状態、（ｃ）は開弁完了状態を示す。 図１（ｃ）のＡ−Ａ線断面図である。 図１（ｃ）のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明のリリーフバルブの開閉動作を示し、（ａ）は閉弁状態、（ｂ）は開弁初期状態、（ｃ）は開弁完了状態、（ｄ）は閉弁直前状態、（ｅ）は閉弁完了状態を示す。 本発明に係るリリーフバルブの弁体の受圧面を示す断面図である。 本発明に係るリリーフバルブの動作特性図である。 従来のリリーフバルブの断面図であって、（ａ）は閉弁状態、（ｂ）は開弁初期状態、（ｃ）は開弁完了状態を示す。 図７に示すリリーフバルブの弁体の受圧面を示す断面図である。 図７に示す従来のリリーフバルブの動作特性図である。

次に、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１乃至図４に示す通り、リリーフバルブ１は、圧力導入口３に連通する弁室５と、弁室５内に固定される弁座部材６と、弁座部材６の弁座６ａを開閉する弁体７と、弁体７を保持して弁室５の内部を摺動する弁体ホルダ８と、弁体ホルダ８を弁座６ａ側に付勢する付勢手段としてのコイルばね１０と、弁室５の内部に膨出する膨出部２ａを有するバルブハウジング２等を備える。弁体７と弁体ホルダ８とで弁体装置９を構成する。

バルブハウジング２は、全体的に円筒状に形成され、左端に圧力導入口３が右端にリリーフ開口部４が穿設され、内部が弁室５として圧力導入口３及びリリーフ開口部４に連通する。バルブハウジング２の中央部に弁座部材６が固定される。弁座部材６の右端の弁座６ａの近傍のバルブハウジング２の内壁は、弁室内に膨出する膨出部２ａが形成され、膨出部２ａは端部に垂直面部２ｂ（図４参照）を備える。

弁座部材６は、全体的に円筒状に形成され、左側の大径部がバルブハウジング２の内壁に固着され、右側の小径部の端部が弁座６ａを形成する。

弁体７は、ゴム等の弾性体で円柱状に形成され、弁座６ａに対向する面の外周部には、弁座６ａ側に突出するリング状突出部７ａが設けられる。

弁体ホルダ８は、左端の弁体把持部８ａによって弁体７を把持し、この弁体把持部８ａがバルブハウジング２の膨出部２ａを摺動すると共に、図３に明示されるように、４つの外周面８ｂとバルブハウジング２の内面との間には僅かな隙間が存在し、これらの外周面８ｂはバルブハウジング２の内面を摺動する。弁体ホルダ８の４つの外周面８ｂ以外の外周面とバルブハウジング２の内周面との間には大きな隙間があり、この隙間を通って液体が弁室５内をリリーフ開口部４に向かって流れる。

バルブハウジング２の右端部には、中央部に突出部を有してリング状に形成されるばね押さえ１１が固定され、このばね押さえ１１と弁体ホルダ８の内部の垂直面との間にはコイルばね１０が設けられる。コイルばね１０によって弁体ホルダ８が弁座部材６側に付勢され、これによって弁体７が弁座６ａに付勢される。

次に、上記構成を有するリリーフバルブ１の動作について、図１乃至び図４を参照しながら説明する。

通常の状態では、図１（ａ）の閉弁状態にある。すなわち、弁体７が弁座６ａにコイルばね１０よって弁体ホルダ８を介して押し付けられており、リリーフバルブ１は閉じている。

図１（ａ）の閉弁状態において、圧力導入口３側の弁室５ｂ内の液体圧が上昇してコイルばね１０の付勢力を上回ると、弁体７が弁座６ａから離れ始め、弁体ホルダ８の弁体把持部８ａが弁室５の閉塞状態を維持しながらバルブハウジング２の膨出部２ａを摺動する。この状態が図１（ｂ）の開弁初期状態である。この状態では、液体は流路５ａに向けて吹き出ない。

弁室５ｂ内の液体圧がさらに上昇し、弁体７が弁座６ａからさらに右側に離れると、バルブハウジング２の膨出部２ａから弁体ホルダ８の弁体把持部８ａが離間し、膨出部２ａの端部には垂直面部２ｂが形成されて流路５ａが急拡大するため、瞬時に大流量の液体が流れる（図１（ｃ）及び図４（ｃ）参照）。

弁室５ｂ内の液体圧が低下すると、図４（ｄ）に示すように、コイルばね１０の付勢力により弁体７が弁座６ａの方向に移動し、弁体把持部８ａがバルブハウジング２の膨出部２ａを弁座６ａの方向に摺動して流路５ａへの流体吹出しが停止する。

さらに、弁体７の移動が進み、コイルばね１０の付勢力により弁体７が弁座６ａに当接し、リリーフバルブ１が完全に閉弁状態となる。

上述のように、本発明に係るリリーフバルブ１によれば、圧力導入口３側の弁室５ｂ内の液体圧がコイルばね１０の付勢力を上回ると弁体７が弁座６ａから離れ始めるが、直ぐに流路５ａには液体が流れず、液体は弁体ホルダ８の弁座６ａ側の面（図５に示す受圧面７ｂ(太線部分））を押圧する。そのため、図８に示した従来のリリーフバルブの受圧面２６ｂに比較して受圧面積が増加し、この状態で開弁動作が進行する。

また、弁体７が弁座６ａから離れ始めても、液体が直ぐに大きな流路に流れず、弁体７と弁座６ａとの間が所定の距離になるまで弁体７が受ける圧力が維持された後、液体が流路に吹き出す。そのため、液体の吹出後弁体７の位置が多少変化しても、弁体７と弁座６ａとが互いに離間しているため、ハンチングによる振動、異音、後漏れ等を防止することができる。

また、図６は、上記リリーフバルブ１の動作時における弁座６ａの近傍の弁室５ｂ（図４参照）の圧力（以下「内圧」という）と、流路５ａへの液体の吹出し量の関係を示し、弁体７が弁座６ａから離れる前の時点（点Ａ）から、弁体７が弁座６ａから離れ始めた後、内圧の上昇及び低下に伴って吹出し量が変化し（点Ｂ〜点Ｅ）、最終的に液体の流路５ａへの吹出しが停止する（点Ｆ）。このように、液体の流路５ａへの吹出しが停止した際の内圧（点Ｆ）は、吹出し開始時の内圧（点Ａ）よりも十分に低い。そのため、弁室５ｂ内の液体圧が一定値まで下がってしまえば、一瞬にして弁体７は弁座６ａに押圧され、弁体７と弁座６ａとの間の液体の流出（後漏れ）を防止することができる。

なお、上記実施の形態においては、弁体装置９を弁体７と弁体ホルダ８とで構成したが、弁体７と弁体ホルダ８とを一体に形成することもできる。

１ リリーフバルブ
２ バルブハウジング
２ａ 膨出部
２ｂ 垂直面部
３ 圧力導入口
４ リリーフ開口部
５ 弁室
５ａ 流路
５ｂ （圧力導入口３側の）弁室
６ 弁座部材
６ａ 弁座
７ 弁体
７ａ リング状突出部
７ｂ 受圧面
８ 弁体ホルダ
８ａ 弁体把持部
９ 弁体装置
１０ コイルばね
１１ ばね押さえ

Claims (2)

1. 圧力導入口に連通する弁室と、該弁室に備わっている弁座を開閉する弁体装置と、該弁体装置を前記弁座側に付勢する付勢手段と、前記弁室内に膨出する膨出部を有するバルブハウジングとを備え、
   前記弁室内流体圧力の上昇によって前記弁体装置が前記弁座から離間すると、当該弁体装置が前記弁室の閉塞状態を維持しながら前記バルブハウジングの前記膨出部を摺動し、該膨出部から前記弁体装置が離間することにより流体流路が急拡大するように生成される
   ことを特徴とするリリーフバルブ。
2. 前記弁体装置は、前記弁座に接離する弁体と、該弁体を備えて前記弁室内を移動可能な弁体ホルダとで構成される
   ことを特徴とする請求項１に記載のリリーフバルブ。