JP2016156446A - リリーフバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】厳格な寸法管理を不要としつつ、開弁圧のばらつきを抑制することができるリリーフバルブを提供すること。
【解決手段】シリンダ室２２に配置されて流路２４を開閉するピストン３の外周面３１ａに、シリンダ室２２の第１内周面２２ｅに接することで流路２４を閉鎖するＯリング３４が設けられる。そして、ピストン３を流路閉鎖方向に付勢するコイルバネ４の初期付勢力Ｆ_Ｓ０を、１次側の流体圧力Ｐがバルブ開圧力Ｐ_ｔｈ未満のとき、ピストン３が流路開放方向に移動する大きさに設定する。さらに、シリンダ室２２のピストンストローク長Ｌを、１次側の流体圧力Ｐがバルブ開圧力Ｐ_ｔｈ未満の間、Ｏリング３４と第１内周面２２ｅとの接触を確保し、１次側の流体圧力Ｐがバルブ開圧力Ｐ_ｔｈに達したとき、Ｏリング３４と第１内周面２２ｅとの接触を解除して流路２４を開放する長さに設定する構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、１次側の流体圧力が予め設定した圧力（バルブ開圧力）に達すると開放するリリーフバルブに関する発明である。

従来、１次側ポートからシリンダ室を経由して２次側ポートへ至る流路が形成されたバルブボディと、シリンダ室に配置されて流路を開閉するピストンと、シリンダ室と１次側ポートの間に配置されてピストン先端に当接する弁座部材と、ピストンを弁座部材に向けて付勢する付勢部材と、を備えたリリーフバルブが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許第４９９６９９０号公報

ところで、従来のリリーフバルブにあっては、１次側ポートに流体圧力が作用してピストンが付勢部材の付勢力に抗して微小量だけ開放方向に移動した場合、１次側ポートの流体は、ピストンと弁座部材との間から、ピストン端面とシリンダ室端面との間の第１隙間と、ピストン外周面とシリンダ室内周面との間の第２隙間とを順に通過し、２次側ポートから排出される。
ここで、第２隙間は外気圧に開放した２次側ポートに連通しているため、この第２隙間の寸法管理を精度よく行わないと、第１隙間に流れ込んだ流体がそのまま大気へと排出され、第１隙間を区画するピストン端面に流体圧力を作用させることができなくなってしまう。したがって、この第２隙間に対して非常に厳しい寸法管理が必要であった。
また、従来のリリーフバルブでは、ピストンが移動しない状態が一定期間継続すると、バルブ開放時の１次側の流体圧力（開弁圧）にばらつきが発生するという問題も生じていた。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、厳格な寸法管理を不要としつつ、開弁圧のばらつきを抑制することができるリリーフバルブを提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明のリリーフバルブは、１次側ポートからシリンダ室を経由して２次側ポートへ至る流路が形成されたバルブボディと、シリンダ室内に配置されて流路を開閉するピストンと、ピストンを流路閉鎖方向に付勢する付勢部材と、を備えている。
ここで、前記ピストンは、１次側ポートに臨み１次側の流体圧力を受けるピストン受圧面と、外周面に設けられてシリンダ室の内周面に接することで流路を閉鎖する環状のシール部材と、を有している。
そして、前記付勢部材の初期付勢力を、１次側の流体圧力が流路を開放させるバルブ開圧力未満であってもピストンがシリンダ室内を移動する大きさに設定する。
さらに、前記シリンダ室のピストンストローク長を、１次側の流体圧力がバルブ開圧力未満の間、シール部材とシリンダ室の内周面との接触を確保し、１次側の流体圧力がバルブ開圧力に達したとき、シール部材とシリンダ室の内周面との接触を解除して流路を開放する長さに設定する。

本発明のリリーフバルブでは、ピストンの外周面にシリンダ室の内周面に接することで流路を閉鎖する環状のシール部材が設けられている。そのため、流路が開放する開弁圧をシール部材の接触状態によって制御することができ、厳格な寸法管理を不要とすることができる。
また、ピストンの移動状態は、ピストン受圧面に作用する１次側の流体圧力によるピストン押圧力と、付勢部材の付勢力及びシール部材の接触抵抗力の合計値と、の差によって変化する。
そして、本発明のリリーフバルブでは、付勢部材の初期付勢力が、１次側の流体圧力が流路を開放させるバルブ開圧力未満であってもピストンが流路開放方向に移動する大きさに設定されている。また、シリンダ室のピストンストローク長は、１次側の流体圧力がバルブ開圧力未満の間は、シール部材とシリンダ室の内周面との接触を確保する長さに設定されている。これにより、１次側の流体圧力がバルブ開圧力未満のときにピストンが流路開放方向に移動可能としつつ、流路が開放することはない。つまり、流路を閉鎖している状態でピストンを移動させることができる。
さらに、このシリンダ室のピストンストローク長は、１次側の流体圧力がバルブ開圧力に達したときには、シール部材とシリンダ室の内周面との接触を解除して流路を開放する長さに設定されている。このため、流路開放時の開弁圧をバルブ開圧力にすることができる。
このように、流路開放前にピストンを移動させることで流路開放時のシール部材の接触抵抗力がばらつくことを防止し、開弁圧のばらつきを抑制して、１次側の流体圧力がバルブ開圧力に達したら流路を適切に開放することができる。

実施例１のリリーフバルブ（初期閉弁状態）を示す縦断面図である。 実施例１のリリーフバルブ（中期閉弁状態）示す縦断面図である。 実施例１のリリーフバルブ（開弁状態）を示す縦断面図である。 ピストンに作用するピストン押圧力と、コイルバネの付勢力と、Ｏリングの接触抵抗力との関係を示す説明図である。 コイルバネのバネ縮み量とピストン付勢力との関係を示す特性線図である。 Ｏリングの状態と接触抵抗力との関係を示す特性線図である。 比較例のリリーフバルブを示す縦断面図である。 比較例のリリーフバルブにおける開弁回数と開弁圧との関係を示すグラフである。 コイルバネの縮み量と１次側の流体圧力との関係を示す特性線図である。 ゴムリングの他の例を示す一部を破断した斜視図である。

以下、本発明のリリーフバルブを実施するための形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。

（実施例１）
図１は、実施例１のリリーフバルブを示す縦断面図である。以下、図１に基づき、実施例１のリリーフバルブの構成を説明する。なお図１には、リリーフバルブの初期閉弁状態を示す。この「初期閉弁状態」とは、１次側の流体圧力によるピストンの移動がない状態である。

実施例１のリリーフバルブ１は、図１に示すように、バルブボディ２と、ピストン３と、コイルバネ４（付勢部材）と、調整ネジ５と、ロックナット６と、を備えている。

前記バルブボディ２は、１次側ポート２１からシリンダ室２２を経由して２次側ポート２３へと至る流路２４が内部に形成されている。１次側ポート２１は、バルブボディ２の中央軸線ＣＬに沿って図１中上下方向に延在し、シリンダ室２２の底面に開口部２１ａを有している。２次側ポート２３は、バルブボディ２の中央軸線ＣＬを中心にして放射方向に延在し、シリンダ室２２を外部に連通させる。なお、バルブボディ２には、複数の２次側ポート２３を設けることができる。

前記シリンダ室２２は、バルブボディ２を中央軸線ＣＬに沿って貫通し、１次側ポート２１側から順に連続するピストンヘッド摺接室２２ａ、開弁室２２ｂ、ピストンフランジ案内室２２ｃ、バネ室２２ｄ、を有している。

前記ピストンヘッド摺接室２２ａは、ピストン３の後述するピストンヘッド３１が差し込まれ、ピストン３の軸方向移動に伴って、このピストンヘッド３１に設けられたＯリング３４が内周面（以下、第１内周面２２ｅという）に摺接する部分である。このピストンヘッド摺接室２２ａの内径寸法は、ピストンヘッド３１の外径寸法よりも大きく、Ｏリング３４の外径寸法よりも小さい値に設定される。すなわち、ピストンヘッド摺接室２２ａにピストンヘッド３１が差し込まれた際、Ｏリング３４は数パーセントから十数パーセントの範囲で圧縮されて流路２４を閉鎖する。

そして、シリンダ室２２のピストンストローク長Ｌは、１次側の流体圧力Ｐによるピストン押圧力Ｆ_Ｐが、コイルバネ４の初期付勢力Ｆ_Ｓ０に、Ｏリング３４がピストンヘッド摺接室２２ａの第１内周面２２ｅに固着しているときの接触抵抗力（固着時接触抵抗力Ｆ_ＲＡ）を加算した値を超えても、１次側の流体圧力Ｐがバルブ開圧力Ｐ_ｔｈ未満の間、Ｏリング３４とピストンヘッド摺接室２２ａの第１内周面２２ｅとの接触を確保し、１次側の流体圧力Ｐがバルブ開圧力Ｐ_ｔｈに達したとき、Ｏリング３４とピストンヘッド摺接室２２ａの第１内周面２２ｅとの接触を解除して流路２４を開放する長さに設定される。

なお、「シリンダ室２２のピストンストローク長Ｌ」とは、ピストンヘッド３１が差し込まれるピストンヘッド摺接室２２ａの軸方向長さのうち、Ｏリング３４が接触可能な部分の長さである。つまり、シリンダ室２２の内周面にＯリング３４が接触しながらピストン３が移動できる長さである。
また、「１次側の流体圧力Ｐ」とは、１次側ポート２１に作用する流体の圧力である。「ピストン押圧力Ｆ_Ｐ」とは、１次側の流体圧力Ｐによってピストン３の後述するピストン受圧面３１ｃに作用するピストン３を流路開放方向に押圧する力である。「コイルバネ４の初期付勢力Ｆ_Ｓ０」とは、１次側の流体圧力Ｐがゼロのときのコイルバネ４のピストン付勢力である。
そして、「バルブ開圧力Ｐ_ｔｈ」とは、流路２４を開放し、１次側ポート２１と２次側ポート２３を連通させて、１次側の流体圧力Ｐを開放させる圧力であり、予め任意に設定する。

前記開弁室２２ｂは、ピストンヘッド摺接室２２ａよりも内径寸法を大きい値に設定され、ピストン３の軸方向移動に伴ってピストンヘッド３１がピストンヘッド摺接室２２ａから抜けたとき、このピストンヘッド３１に設けられたＯリング３４と開弁室２２ｂの内周面（以下、第２内周面２２ｆという）との間に隙間を生じさせ、流路２４を開放させる部分である。
なお、この実施例１において開弁室２２ｂの内径寸法は、ピストンヘッド摺接室２２ａ側からピストンフランジ案内室２２ｃ側に向かって、次第に拡径している。

前記ピストンフランジ案内室２２ｃは、ピストン３の後述するピストンフランジ３２が嵌合し、ピストン３の軸方向移動に伴って、このピストンフランジ３２を支持する部分である。このピストンフランジ案内室２２ｃの内周面（以下、第３内周面２２ｇという）に対し、２次側ポート２３が開放している。
また、このピストンフランジ案内室２２ｃの内径寸法は、ピストンフランジ３２の外径寸法よりも大きい値に設定され、ピストンフランジ３２と第３内周面２２ｇとの隙間からの流体の流出を可能としている。さらに、ピストンフランジ案内室２２ｃと開弁室２２ｂとの境界位置には、ピストンフランジ案内室２２ｃの内部に張り出したフランジ当接面２２ｈが形成され、ピストンフランジ３２のフランジ受圧面３２ａが干渉する。

前記バネ室２２ｄは、ピストンフランジ案内室２２ｃよりも内径寸法を大きい値に設定され、端部が開放した部分であり、内側にネジ溝２２ｊが形成されている。そして、端部開口から調整ネジ５が差し込まれ、ネジ溝２２ｊに螺合する。そして、このバネ室２２ｄと、調整ネジ５と、ピストン３のピストンフランジ３２のバネ押圧面３２ｂによってバネ配置空間Ｂが区画される。
なお、バネ室２２ｄに螺合した調整ネジ５の外面には、バネ室２２ｄと調整ネジ５の間の相対的な変位を防止するロックナット６が螺合している。

前記ピストン３は、バルブボディ２のシリンダ室２２に配置され、軸方向に移動して流路２４を開閉する。このピストン３は、ピストンヘッド３１と、ピストンフランジ３２と、ピストン本体３３と、を有している。

前記ピストンヘッド３１は、ピストン３の一端部に形成され、ピストンヘッド摺接室２２ａに対し出没自在に差し込まれる部分である。このピストンヘッド３１の外周面３１ａには、環状のリング溝３１ｂが形成され、Ｏリング３４（ゴムリング）が嵌着されている。
ここで、Ｏリング３４は、全周がゴムのみによって形成された断面Ｏ形状の環状のシール部材であり、ここではＮＢＲ（ニトリルゴム）によって形成され、シリンダ室２２のピストンヘッド摺接室２２ａに接することで流路２４を閉鎖する。
また、このピストンヘッド３１の先端には、１次側ポート２１の開口部２１ａに臨み、１次側の流体圧力Ｐを受けるピストン受圧面３１ｃが形成されている。このピストン３を流路開放方向に押圧する力（ピストン押圧力Ｆ_Ｐ）は、１次側の流体圧力Ｐと、ピストン受圧面３１ｃの面積との積によって求めることができる。

前記ピストンフランジ３２は、ピストンヘッド３１とピストン本体３３との間に形成され、ピストンヘッド３１及びピストン本体３３から径方向外側に張り出した環状部分である。このピストンフランジ３２は、ピストンヘッド３１側の端面がフランジ受圧面３２ａとなり、開弁室２２ｂに流れ込んだ流体の流体圧力を受ける。また、ピストン本体３３側の端面がバネ押圧面３２ｂとなり、コイルバネ４の一端部が当接する。

前記ピストン本体３３は、バルブボディ２のバネ室２２ｄ及びコイルバネ４を貫通し、端部が調整ネジ５のピストン貫通孔５ａから突出している。なお、ピストン貫通孔５ａは、バルブボディ２に形成された１次側ポート２１の開口部２１ａに対向する穴であり、ピストン本体３３がピストン貫通孔５ａを貫通することで、ピストン３がバルブボディ２の中央軸線ＣＬに沿った移動を確保する。また、ピストン貫通孔５ａの内径寸法は、ピストン本体３３の外形寸法よりも大きく、このピストン貫通孔５ａからの流体の流出を可能としている。

前記コイルバネ４は、一端がピストンフランジ３２のバネ押圧面３２ｂに当接し、他端が調整ネジ５のピストン貫通孔５ａの周囲に形成されたバネ支持面５ｂに当接し、ピストン３を流路閉鎖方向、すなわち１次側ポート２１に向けて付勢する。このコイルバネ４は、全長が短くなるほど付勢力Ｆ_Ｓが大きくなる圧縮バネである。つまり、１次側の流体圧力Ｐが上昇し、ピストン３が流路開放方向、すなわち開弁室２２ｂに向けて移動すると、このコイルバネ４はバネ押圧面３２ｂによって押圧されて縮み、この縮み量に比例して付勢力Ｆ_Ｓが上昇する。

また、このコイルバネ４の初期付勢力Ｆ_Ｓ０は、調整ネジ５のバネ室２２ｄに対するねじ込み量によって設定される。実施例１では、このコイルバネ４の初期付勢力Ｆ_Ｓ０が、１次側の流体圧力Ｐがバルブ開圧力Ｐ_ｔｈに達したときに生じるピストン押圧力Ｆ_Ｐから、Ｏリング３４が固着しているときの固着時接触抵抗力Ｆ_ＲＡを差し引いた値よりも小さい値であって、流路２４が閉鎖した状態でピストン３のピストン受圧面３１ｃが受ける１次側の流体圧力Ｐが経験する値に基づいて、ピストン３が流路開放方向に移動するように設定される。

次に、実施例１のリリーフバルブにおける作用を、「寸法管理の容易化作用」と、「開弁圧の平準化作用」に分けて説明する。

［寸法管理の容易化作用］
図２は、実施例１のリリーフバルブの中期閉弁状態を示し、図３は、実施例１のリリーフバルブの開弁状態を示す。以下、図１〜図３に基づき、実施例１のリリーフバルブにおける寸法管理容易化作用を説明する。なお、「中期閉弁状態」とは、流路開放前に、１次側の流体圧力によってピストンが流路開放方向に移動した状態である。

実施例１のリリーフバルブ１において、バルブボディ２に形成された流路２４は、ピストン３のピストンヘッド３１に設けられたＯリング３４が、シリンダ室２２の内周面に接することで閉鎖される。

すなわち、図１及び図２に示すように、ピストンヘッド３１がシリンダ室２２のピストンヘッド摺接室２２ａ内に差し込まれ、Ｏリング３４と第１内周面２２ｅが接していれば、このＯリング３４によって流路２４内の流体の流れが阻止されて流路２４は閉鎖される。そして、流路２４が閉鎖しているために１次側の流体圧力Ｐは上昇可能となっている。

一方、図３に示すように、ピストンヘッド３１がピストンヘッド摺接室２２ａから抜けて開弁室２２ｂへ入り込むと、Ｏリング３４と開弁室２２ｂの第２内周面２２ｆとの間に隙間が生じ、Ｏリング３４による密封状態が解除されて流路２４は開放される。そして、流路２４が開放したことで、１次側ポート２１からピストンヘッド摺接室２２ａ→開弁室２２ｂ→２次側ポート２３へと流体が流れて１次側の流体圧力Ｐが下降する。

このように、流路２４の開閉状態をシリンダ室２２の内周面に対するＯリング３４の接触状態によって制御することができる。そして、Ｏリング３４を用いた場合の寸法管理は、Ｏリング３４のつぶし代に基づいて行うが、このＯリング３４のつぶし代は密封作用に必要なシール力（密封力）、滑り抵抗、Ｏリング３４の永久ひずみ等の諸要素を考慮するものの、金属部品間の隙間管理に比べて緩い。そのため、厳格な寸法管理を不要とすることができ、リリーフバルブ１の製造容易性を向上することができる。

さらに、この実施例１のリリーフバルブ１では、図３に示すように、流路開放時、１次側ポート２１からピストンヘッド摺接室２２ａ→開弁室２２ｂ→ピストンフランジ案内室２２ｃへと流れ込んだ流体は、ピストンフランジ案内室２２ｃに連通している２次側ポート２３へと排出される一方、一部は、ピストンフランジ３２とピストンフランジ案内室２２ｃの第３内周面２２ｇとの隙間からバネ室２２ｄへと流れ出す。なお、このバネ室２２ｄへと流れ出た流体は、調整ネジ５に形成されたピストン貫通孔５ａから外部へと排出される。

これにより、ピストンフランジ３２と、ピストンフランジ案内室２２ｃの第３内周面２２ｇとの間の隙間寸法によって、リリーフバルブ１における吹き止まり圧力を制御することができる。

［開弁圧の平準化作用］
実施例１のリリーフバルブ１において、ピストン３の移動状態は、図４に示すように、１次側の流体圧力Ｐに応じて変化するピストン押圧力Ｆ_Ｐと、コイルバネ４による付勢力Ｆ_Ｓ及びＯリング３４とピストンヘッド摺接室２２ａの第１内周面２２ｅの間に生じる接触抵抗力Ｆ_Ｒとの合計値と、のバランスによって決まる。
つまり、下記式（１）が成立する場合では、付勢力Ｆ_Ｓ及び接触抵抗力Ｆ_Ｒに対抗するピストン押圧力Ｆ_Ｐが小さいため、ピストン３は流路閉鎖方向に移動する。なお、ピストン３の流路閉鎖方向の移動は、ピストンフランジ３２がフランジ当接面２２ｈに干渉することで規制されるので、ピストン押圧力Ｆ_Ｐがゼロであってもピストン３が１次側ポート２１側に抜けることはない。
また、下記式（２）が成立する場合では、付勢力Ｆ_Ｓ及び接触抵抗力Ｆ_Ｒによるピストン押圧力Ｆ_Ｐに抗する力が小さいため、ピストン３は流路開放方向に移動する。
さらに、下記式（３）が成立する場合では、ピストン押圧力Ｆ_Ｐと、付勢力Ｆ_Ｓ及び接触抵抗力Ｆ_Ｒを合わせた力とが拮抗し、ピストン３は移動しない。
Ｆ_Ｐ＜Ｆ_Ｓ＋Ｆ_Ｒ …（１）
Ｆ_Ｐ＞Ｆ_Ｓ＋Ｆ_Ｒ …（２）
Ｆ_Ｐ＝Ｆ_Ｓ＋Ｆ_Ｒ …（３）

ここで、コイルバネ４による付勢力Ｆ_Ｓは、バネ縮み量に比例して上昇するが、その変化率は図５に示すように一定である。一方、Ｏリング３４による接触抵抗力Ｆ_Ｒは、図６に示すように、Ｏリング３４の状態によって大きく変化する。つまり、ピストン３が静止しているときの静止時接触抵抗力Ｆ_ＲＢと、ピストン３が移動しているときの摺動時接触抵抗力Ｆ_ＲＣとは、相対的に静止時接触抵抗力Ｆ_ＲＢの方が高い値であるものの、その差は大きくない。しかし、Ｏリング３４がシリンダ室２２の内周面（第１内周面２２ｅ）に固着している固着時接触抵抗力Ｆ_ＲＡは、静止時接触抵抗力Ｆ_ＲＢや摺動時接触抵抗力Ｆ_ＲＣと比べると非常に高い値になる。

そのため、Ｏリング３４が固着している場合では、ピストン３を流路開放方向へと動かすために非常に大きなピストン押圧力Ｆ_Ｐが必要となる。しかし、固着状態が解消してピストン３が動き始めると、接触抵抗力Ｆ_Ｒが急速に低下し、ピストン押圧力Ｆ_Ｐが小さくてもピストン３は流路開放方向に移動可能となる。

そこで、コイルバネの初期付勢力Ｆ_Ｓ０を、１次側の流体圧力Ｐがバルブ開圧力Ｐ_ｔｈに達したらピストンを移動させる大きさに設定してしまうと、Ｏリング３４が固着している場合での流路２４が開放する開弁圧は、バルブ開圧力Ｐ_ｔｈよりも大幅に高くなってしまう。
そのため、予め設定されたバルブ開圧力Ｐ_ｔｈよりも１次側の流体圧力Ｐが高くなってしまい、リリーフバルブとして不適格になるおそれがある。

また、コイルバネの初期付勢力Ｆ_Ｓ０を、１次側の流体圧力Ｐがバルブ開圧力Ｐ_ｔｈ未満であってもピストンを移動させる大きさに設定すると共に、ピストンストローク長（Ｏリング１０２とシリンダ室１０３の内周面１０３ａとが接触したままピストン１０１がストローク可能な長さ）を僅かにした図７に示す比較例のリリーフバルブ１００を考える。
この場合、ピストン１０１は、１次側の流体圧力Ｐがバルブ開圧力Ｐ_ｔｈに達する前に流路開放方向に移動可能であり、Ｏリング１０２がシリンダ室１０３の内周面１０３ａに固着していても、開弁圧がバルブ開圧力Ｐ_ｔｈよりも高くなることを回避することができる。しかし、ピストン１０１が流路開放方向に移動した途端、Ｏリング１０２とシリンダ室１０３の内周面１０３ａとの間に隙間が生じて流路１０４が開放する。つまり、ピストン１０１の移動開始時の１次側の流体圧力Ｐが開弁圧となる。

そして、このような比較例のリリーフバルブ１００では、固着時接触抵抗力Ｆ_ＲＡが高いことから、Ｏリング１０２が内周面１０３ａに固着している場合では、ピストン１０１の移動開始時の１次側の流体圧力Ｐも高くなり、開弁圧も高い値となる。また、Ｏリング１０２による静止時接触抵抗力Ｆ_ＲＢや摺動時接触抵抗力Ｆ_ＲＣは比較的低いため、Ｏリング１０２が内周面１０３ａに固着していなければ、ピストン１０１の移動開始時の１次側の流体圧力Ｐも低くなり、開弁圧は低い値となる。

つまり、比較例のリリーフバルブ１００において、長期間にわたって閉弁状態が維持されてＯリング１０２が固着している状態から、複数回連続して開閉動作が行われる場合では、Ｏリング１０２が固着している最初の開弁時（第１回）には開弁圧が高い値になる。そして、その後開弁したことでＯリング１０２の固着状態が解消すれば、開弁圧は低下し比較的低い値で落ち着く。すなわち、開弁圧にばらつきが生じてしまう（図８参照）。
しかも、Ｏリング１０２の固着を見込んでコイルバネ１０５の初期付勢力Ｆ_Ｓ０を低く設定してしまうと、Ｏリング１０２が固着していないときの開弁圧が、バルブ開圧力Ｐ_ｔｈよりも大幅に低くなるという懸念もある。

これに対し、実施例１のリリーフバルブ１では、コイルバネ４の初期付勢力Ｆ_Ｓ０を、１次側の流体圧力Ｐがバルブ開圧力Ｐ_ｔｈに達したときに生じるピストン押圧力Ｆ_Ｐから、Ｏリング固着時の接触抵抗力（固着時接触抵抗力Ｆ_ＥＡ）を差し引いた値よりも小さい値に設定している。すなわち、このコイルバネ４の初期付勢力Ｆ_Ｓ０は、１次側の流体圧力Ｐが所定のバルブ開圧力Ｐ_ｔｈ未満であっても、ピストン３がシリンダ室２２内を流路開放方向に移動可能な大きさになる。
そのため、ピストン３は、１次側の流体圧力Ｐがバルブ開圧力Ｐ_ｔｈになる前に流路開放方向に向けて移動することができる。

特に、この実施例１では、コイルバネ４の初期付勢力Ｆ_Ｓ０が、１次側の流体圧力Ｐがバルブ開圧力Ｐ_ｔｈに達したときに生じるピストン押圧力Ｆ_Ｐから、固着時接触抵抗力Ｆ_ＥＡを差し引いた値よりも小さい値になっている。
そのため、Ｏリング３４が第１内周面２２ｅに固着していても、１次側の流体圧力Ｐがバルブ開圧力Ｐ_ｔｈに達する前にピストン３を流路開放方向に確実に移動することができる。

しかも、このコイルバネ４の初期付勢力Ｆ_Ｓ０は、流路２４が閉鎖した状態でピストン３のピストン受圧面３１ｃが受ける１次側の流体圧力Ｐが経験する値に基づいて、ピストン３が流路開放方向に移動するように設定されている。
ここで、「１次側の流体圧力Ｐが経験する値」とは、リリーフバルブ１を装着した装置において、１次側の流体圧力Ｐが達すると想定される圧力値であり、いわゆる非異常圧力値である。
つまり、リリーフバルブ１を装着した装置の通常使用状態で発生しうる１次側の流体圧力Ｐに基づいてコイルバネ４の初期付勢力Ｆ_Ｓ０を設定することで、この装置が通常使用状態であっても、ピストン３の流路開放方向への移動を可能にすることができる。これにより、ピストン３の移動頻度を高め、Ｏリング３４の固着を防止することができる。

そして、シリンダ室２２のピストンストローク長Ｌは、１次側の流体圧力Ｐがバルブ開圧力Ｐ_ｔｈ未満の間、Ｏリング３４とピストンヘッド摺接室２２ａの第１内周面２２ｅとの接触を確保し、１次側の流体圧力Ｐがバルブ開圧力Ｐ_ｔｈに達したとき、Ｏリング３４とピストンヘッド摺接室２２ａの第１内周面２２ｅとの接触を解除して流路２４を開放する長さに設定されている。
これにより、１次側の流体圧力Ｐがバルブ開圧力Ｐ_ｔｈ未満であれば、ピストン３は流路２４を閉鎖した状態でシリンダ室２２内を移動することができる（図２参照）。つまり、流路開放以前にピストン３を移動させておき、流路開放時にはピストン３がスムーズに移動できる状態にしておくことができる。このため、流路開放時のＯリング３４による接触抵抗力Ｆ_Ｒのばらつきを抑制することができる。また、１次側の流体圧力Ｐがバルブ開圧力Ｐ_ｔｈに達したら、Ｏリング３４と第１内周面２２ｅとの接触が解除され（図３参照）、速やかに流路開放を行うことができる。これにより、開弁圧のばらつきを抑制しつつ、適切なタイミング（１次側の流体圧力Ｐがバルブ開圧力Ｐ_ｔｈになったタイミング）で流路開放を行うことできる。

すなわち、この実施例１では、シリンダ室２２のピストンストローク長Ｌを、図９に示すように、ピストン３を流路開放方向に移動させるために必要な最低限の１次側の流体圧力Ｐ（ピストンストローク必要圧）とバルブ開圧力Ｐ_ｔｈとの圧力差ΔＰを、コイルバネ４の縮み量に換算した値に設定する。
ここで、「ピストンストローク必要圧」は、Ｏリング３４の状態によって大きく変化する。つまりＯリング固着時では、初期付勢力Ｆ_Ｓ０＋固着時接触抵抗力Ｆ_ＲＡであり、図９中Ａで示す値になる。また、Ｏリング摺動時では、初期付勢力Ｆ_Ｓ０＋摺動時接触抵抗力Ｆ_ＲＣであり、図９中Ｂで示す値になる。しかしながら、いずれにしても、ピストンストローク長Ｌを、この「ピストンストローク必要圧」とバルブ開圧力Ｐ_ｔｈとの圧力差ΔＰをバネ縮量に換算した値の分だけ確保すれば、ピストン３が流路開放方向に移動すると同時に流路２４が開放されることはなく、１次側の流体圧力Ｐがバルブ開圧力Ｐ_ｔｈに達したタイミングで開弁することができる。

さらに、この実施例１では、ピストンストローク長Ｌが、ピストン押圧力Ｆ_Ｐが、コイルバネ４の初期付勢力Ｆ_Ｓ０に、Ｏリング固着時の接触抵抗力（固着時接触抵抗力Ｆ_ＲＡ）を加算した値を超えても、１次側の流体圧力Ｐがバルブ開圧力Ｐ_ｔｈ未満の間、Ｏリング３４とピストンヘッド摺接室２２ａの第１内周面２２ｅとの接触を確保し、１次側の流体圧力Ｐがバルブ開圧力Ｐ_ｔｈに達したとき、Ｏリング３４とピストンヘッド摺接室２２ａの第１内周面２２ｅとの接触を解除して流路２４を開放する長さに設定されている。
これにより、Ｏリング３４が第１内周面２２ｅに固着していても、このＯリング３４の固着状態を確実に解消してから流路開放を行うことができ、Ｏリング３４が第１内周面２２ｅに固着している状態から、いきなり流路２４が開放されてしまうことがなくなる。この結果、Ｏリング３４が固着していても、開弁圧のばらつきを抑制することができる。

そして、シリンダ室２２のピストンストローク長Ｌを、Ｏリング固着時のピストンストローク必要圧（点Ａ）とバルブ開圧力Ｐ_ｔｈとの圧力差ΔＰをコイルバネ４の縮み量に換算した値に設定した場合では、ピストンストローク長ＬをＯリング３４の固着解消に必要な最低限の長さに設定することができる。これにより、ピストン３の軸方向長さが長くなることを防止することができる。

また、シリンダ室２２内におけるピストンストローク長Ｌを、Ｏリング摺動時のピストンストローク必要圧（点Ｂ）とバルブ開圧力Ｐ_ｔｈとの圧力差ΔＰをコイルバネ４の縮み量に換算した値に設定した場合では、ピストンストローク長Ｌが比較的長く設定され、固着時接触抵抗力Ｆ_ＲＡにばらつきが生じても、１次側の流体圧力Ｐがバルブ開圧力Ｐ_ｔｈに達する前に開弁することを防止できる。

さらに、この実施例１では、シリンダ室２２の内周面とピストン３の外周面との間を密封し、シリンダ室２２の内周面に接することで流路２４を閉鎖する環状のシール部材として、ピストンヘッド３１に形成されたリング溝３１ｂに嵌着する全周がゴムにより形成された断面Ｏ形状のＯリング３４を用いている。
そのため、例えばシール部材としてメカニカルシールを用いる場合と比較して、製造コストを安価にすることができる。また、ピストン３への装着作業も容易である。

次に、効果を説明する。
実施例１のリリーフバルブ１にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1) １次側ポート２１からシリンダ室２２を経由して２次側ポート２３へ至る流路２４が形成されたバルブボディ２と、前記シリンダ室２２内に配置されて流路２４を開閉するピストン３と、前記ピストン３を流路閉鎖方向に付勢する付勢部材（コイルバネ４）と、を備えたリリーフバルブ１において、
前記ピストン３は、前記１次側ポート２１に臨んで１次側の流体圧力Ｐを受けるピストン受圧面３１ｃと、外周面３１ａに装着されて前記シリンダ室２２の内周面（第１内周面２２ｅ）に接することで前記流路２４を閉鎖する環状のシール部材（Ｏリング３４）と、を有し、
前記付勢部材（コイルバネ４）の初期付勢力Ｆ_Ｓ０を、前記１次側の流体圧力Ｐが前記流路２４を開放させるバルブ開圧力Ｐ_ｔｈ未満のとき前記ピストン３が前記シリンダ室２２内を流路開放方向に移動する大きさに設定し、
前記シリンダ室２２のピストンストローク長Ｌを、前記１次側の流体圧力Ｐが前記バルブ開圧力Ｐ_ｔｈ未満の間、前記シール部材（Ｏリング３４）と前記シリンダ室２２の内周面（第１内周面２２ｅ）との接触を確保し、前記１次側の流体圧力Ｐが前記バルブ開圧力Ｐ_ｔｈに達したとき、前記シール部材（Ｏリング３４）と前記シリンダ室２２の内周面（第１内周面２２ｅ）との接触を解除して前記流路２４を開放する長さに設定する構成とした。
これにより、厳格な寸法管理を不要としつつ、開弁圧のばらつきを抑制することができる。

(2) 前記シリンダ室２２のピストンストローク長Ｌを、前記ピストン３を流路開放方向に移動させるために必要な１次側の流体圧力Ｐと前記バルブ開圧力Ｐ_ｔｈとの圧力差ΔＰを、前記付勢部材（コイルバネ４）の縮み量に換算した値に設定する構成とした。
これにより、(1)の効果に加え、ピストン３が流路開放方向に移動すると同時に流路２４が開放されることを防止し、１次側の流体圧力Ｐがバルブ開圧力Ｐ_ｔｈに達したタイミングで開弁することができる。

(3) 前記付勢部材（コイルバネ４）の初期付勢力Ｆ_Ｓ０を、前記１次側の流体圧力Ｐがバルブ開圧力Ｐ_ｔｈに達したときに生じるピストン押圧力Ｆ_Ｐから、前記シール部材（Ｏリング３４）が前記シリンダ室２２の内周面（第１内周面２２ｅ）に固着しているときの接触抵抗力（固着時接触抵抗力Ｆ_ＲＡ）を差し引いた値よりも小さい値に設定する構成とした。
これにより、(1)又は(2)の効果に加え、Ｏリング３４が第１内周面２２ｅに固着していても、１次側の流体圧力Ｐがバルブ開圧力Ｐ_ｔｈに達する前にピストン３を流路開放方向に確実に移動することができる。

(4) 前記シリンダ室２２のピストンストローク長Ｌを、前記１次側の流体圧力Ｐによるピストン押圧力Ｆ_Ｐが、前記付勢部材（コイルバネ４）の初期付勢力Ｆ_Ｓ０に、前記シール部材（コイルバネ４）が前記シリンダ室２２の内周面（第１内周面２２ｅ）に固着しているときの接触抵抗力（固着時接触抵抗力Ｆ_ＲＡ）を加算した値を超えても、前記１次側の流体圧力Ｐが前記バルブ開圧力Ｐ_ｔｈ未満の間、前記シール部材（Ｏリング３４）と前記シリンダ室２２の内周面（第１内周面２２ｅ）との接触を確保する長さに設定する構成とした。
これにより、(1)〜(3)のいずれかの効果に加え、Ｏリング３４の固着状態を確実に解消してから流路開放を行うことができ、Ｏリング３４が固着していても、開弁圧のばらつきを抑制することができる。

(5) 前記付勢部材（コイルバネ４）の初期付勢力Ｆ_Ｓ０を、前記流路２４が閉鎖した状態で前記ピストン受圧面３１ｃが受ける１次側の流体圧力Ｐが経験する値に基づいて、前記ピストン３を移動するように設定する構成とした。
これにより、(1)〜(4)のいずれかの効果に加え、リリーフバルブ１を装着した装置が通常使用状態において、ピストン３の流路開放方向への移動を可能にでき、ピストン３の移動頻度を高めてＯリング３４の固着を防止することができる。

(6) 前記シール部材を、前記ピストン３の外周面３１ａに形成されたリング溝３１ｂに装着される全周がゴムにより形成されたゴムリング（Ｏリング３４）によって構成することとした。
これにより、(1)〜(5)のいずれかの効果に加え、製造コストを安価なものとすることができる。

以上、本発明のリリーフバルブを実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例１に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例１では、ピストン３を流路閉鎖方向に付勢する付勢部材としてコイルバネ４を用いる例を示したが、これに限らず、通常リリーフバルブで使用される付勢部材であれば適用することができる。

また、実施例１では、ゴムリングとして断面Ｏ形状のＯリング３４を用いる例を示したが、これに限らず、全周がゴムのみによって形成されていればよく、例えば図１０に示すような断面Ｘ状のＸリング３４´であっても適用することができる。

１ リリーフバルブ
２ バルブボディ
２１ １次側ポート
２２ シリンダ室
２２ａ ピストンヘッド摺接室
２２ｂ 開弁室
２２ｃ ピストンフランジ案内室
２２ｄ バネ室
２２ｅ 第１内周面
２３ ２次側ポート
２４ 流路
３ ピストン
３１ ピストンヘッド
３１ｂ リング溝
３１ｃ ピストン受圧面
３４ Ｏリング（シール部材）
４ コイルバネ（付勢部材）
５ 調整ネジ
６ ロックナット

Claims (6)

1. １次側ポートからシリンダ室を経由して２次側ポートへ至る流路が形成されたバルブボディと、前記シリンダ室内に配置されて流路を開閉するピストンと、前記ピストンを流路閉鎖方向に付勢する付勢部材と、を備えたリリーフバルブにおいて、
   前記ピストンは、前記１次側ポートに臨んで１次側の流体圧力を受けるピストン受圧面と、外周面に装着されて前記シリンダ室の内周面に接することで前記流路を閉鎖する環状のシール部材と、を有し、
   前記付勢部材の初期付勢力を、前記１次側の流体圧力が前記流路を開放させるバルブ開圧力未満のとき前記ピストンが前記シリンダ室内を流路開放方向に移動する大きさに設定し、
   前記シリンダ室のピストンストローク長を、前記１次側の流体圧力が前記バルブ開圧力未満の間、前記シール部材と前記シリンダ室の内周面との接触を確保し、前記１次側の流体圧力が前記バルブ開圧力に達したとき、前記シール部材と前記シリンダ室の内周面との接触を解除して前記流路を開放する長さに設定する
   ことを特徴とするリリーフバルブ。
2. 請求項１に記載されたリリーフバルブにおいて、
   前記シリンダ室のピストンストローク長を、前記ピストンを流路開放方向に移動させるために必要な１次側の流体圧力と前記バルブ開圧力との圧力差を、前記付勢部材の縮み量に換算した値に設定する
   ことを特徴とするリリーフバルブ。
3. 請求項１又は請求項２に記載されたリリーフバルブにおいて、
   前記付勢部材の初期付勢力を、前記１次側の流体圧力がバルブ開圧力に達したときに生じるピストン押圧力から、前記シール部材が前記シリンダ室の内周面に固着しているときの接触抵抗力を差し引いた値よりも小さい値に設定する
   ことを特徴とするリリーフバルブ。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載されたリリーフバルブにおいて、
   前記シリンダ室のピストンストローク長を、前記１次側の流体圧力によるピストン押圧力が、前記付勢部材の初期付勢力に、前記シール部材が前記シリンダ室の内周面に固着しているときの接触抵抗力を加算した値を超えても、前記１次側の流体圧力が前記バルブ開圧力未満の間、前記シール部材と前記シリンダ室の内周面との接触を確保する長さに設定する
   ことを特徴とするリリーフバルブ。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載されたリリーフバルブにおいて、
   前記付勢部材の初期付勢力を、前記流路が閉鎖した状態で前記ピストン受圧面が受ける１次側の流体圧力が経験する値に基づいて、前記ピストンを移動するように設定する
   ことを特徴とするリリーフバルブ。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載されたリリーフバルブにおいて、
   前記シール部材を、前記ピストンの外周面に形成されたリング溝に装着される全周がゴムによって形成されたゴムリングによって構成する
   ことを特徴とするリリーフバルブ。