JP2020041643A - リリーフ弁 - Google Patents

Abstract

【課題】流体排出口の開度を非連続的に変化させるリリーフ弁を提供する。【解決手段】リリーフ弁は、ケース外とケース内を連通する２個の連通孔２４，３８を有するケース２２と、ケース内に固定されている付勢部材３６と、ケース内に配置されており、付勢部材によって付勢されて２個の連通孔のうちの第１連通孔の開口を塞ぐ弁体３２を備えている。このリリーフ弁では、配管内の圧力が第１所定圧力未満のときは、弁体は、付勢部材によってケースに付勢された状態で、第１連通孔の開口を一巡して接触している。配管内の圧力が第１所定圧力以上になったときは、弁体は、付勢部材によってケースに付勢された状態で弾性変形し、第１連通孔の開口を一巡する範囲において少なくとも一部が弁座面と非接触となる。配管内の圧力が第１所定圧力より大きい第２所定圧力以上になったときは、弁体は、付勢部材の付勢力に抗して弁座面から離反する。【選択図】図１

Description

本明細書は、リリーフ弁に関する技術を開示する。

特許文献１に、配管内の圧力上昇を抑制するためのリリーフ弁が開示されている。特許文献１のリリーフ弁は、内燃機関を備える車両において、内燃機関の構成部品に供給されるオイルが通過する配管に取り付けられる。特許文献１のリリーフ弁は、配管内の圧力を受圧する受圧部を備えたスプールを用いてオイル排出口（第４スプール）を開閉し、配管内の圧力を制御する。具体的には、配管内の圧力が低圧のときは、オイル排出口がスプールによって塞がれており、配管内の圧力が維持される。配管内の圧力が上昇すると、スプールが移動し、配管とオイル排出口が連通して配管からオイルが排出され、配管内の圧力が低下する。なお、スプールの移動量（オイル排出口の開口面積）は、配管内の圧力に比例して変化する。また、特許文献１のリリーフ弁では、複数の受圧部がスプールに設けられており、電子制御される切換弁を用いて配管からリリーフ弁までの流路を変更し、配管内の圧力が加わる受圧部の数（受圧面積）を変更することができる。配管内の圧力が加わる受圧部の数を変更することにより、リリーフ弁が作動開始する圧力を変化させることができる。

特開２０１４−９８３２６号公報

上記したように、特許文献１のリリーフ弁は、配管内の圧力に比例してスプールの移動量（オイル排出口の開口面積）が変化する。すなわち、オイル排出口の開口面積は、配管内の圧力上昇に伴い、連続的に大きくなる。しかしながら、リリーフ弁の機能として、配管内が特定の圧力を超えたときに、急速に（非連続的に）オイル排出口の開口面積を大きくすることが必要な場合がある。例えば、配管内の圧力が異常に上昇した場合、圧力に応じて開口面積が連続的に変化するタイプより、開口面積が非連続的に変化するタイプの方が、配管内の圧力を素早く低下させることができる。なお、特許文献１のリリーフ弁は、上記した切換弁とともに用いれば、リリーフ弁が作動開始する圧力を変化させることができる。しかしながら、作動開始後は、圧力に応じて開口面積が連続的に変化する。本明細書は、配管内の圧力変化に対して、流体排出口の開度を非連続的に変化させることができるリリーフ弁を提供することを目的とする。

本明細書で開示する第１技術は、流体が通過する配管に取り付けられ、配管内の圧力上昇を抑制するためのリリーフ弁である。そのリリーフ弁は、ケース外とケース内を連通する２個の連通孔を有するケースと、ケース内に固定されている付勢部材と、ケース内に配置されており、付勢部材によって付勢されて２個の連通孔のうちの第１連通孔の開口を塞ぐ弁体を備えていてよい。また、このリリーフ弁では、配管にリリーフ弁を取り付けた状態において配管内の圧力が第１所定圧力未満のときは、弁体は、付勢部材によってケースに付勢された状態で、第１連通孔の開口の周囲の弁座面に第１連通孔の開口を一巡して接触していてよい。また、配管にリリーフ弁を取り付けた状態において配管内の圧力が第１所定圧力以上になったときは、弁体の少なくとも一部が、付勢部材によってケースに付勢された状態で弾性変形し、第１連通孔の開口を一巡する範囲において少なくとも一部が弁座面と非接触になってよい。さらに、配管にリリーフ弁を取り付けた状態において配管内の圧力が第１所定圧力より大きい第２所定圧力以上になったときは、弁体は、付勢部材の付勢力に抗して弁座面から離反してよい。

本明細書で開示する第２技術は、上記第１技術のリリーフ弁であって、弁体は、付勢部材と接触するとともに第１連通孔側端面のサイズが第１連通孔の開口より小さい第１部材と、弁座面に接触するとともに第１部材より剛性が低い第２部材を備えていてよい。

本明細書で開示する第３技術は、上記第２技術のリリーフ弁であって、第２部材の弁座面と接触する部分の弁座面に直交する方向の厚みが、第１連通孔の開口を一巡する方向において不均一であってよい。

本明細書で開示する第４技術は、流体が通過する配管に取り付けられ、配管内の圧力上昇を抑制するためのリリーフ弁である。そのリリーフ弁は、ケース外とケース内を連通する２個の連通孔を有するケースと、２個の連通孔のうちの第１連通孔に圧入されているとともに、第１連通孔に沿って伸びる貫通孔を有する圧入部材を備えていてよい。また、このリリーフ弁では、配管にリリーフ弁を取り付けた状態において配管内の圧力が第１所定圧力未満のときは、圧入部材の貫通孔は封止されていてよい。配管にリリーフ弁を取り付けた状態において配管内の圧力が第１所定圧力以上になったときは、圧入部材の貫通孔によって配管内とケース内が連通してよい。配管にリリーフ弁を取り付けた状態において配管内の圧力が第１所定圧力より大きい第２所定圧力以上になったときは、圧入部材がケース内に向けて移動してよい。

本明細書で開示する第５技術は、上記第４技術のリリーフ弁であって、圧入部材の貫通孔は、ケース外側の開口の断面積がケース内側の開口の断面積より大きく、ケース外側の開口に向けて断面積が増加する開口断面積増加部を備えていてよい。

本明細書で開示する第６技術は、上記第４または第５技術のリリーフ弁であって、さらに、ケース内に固定されている付勢部材と、ケース内に配置されているとともに付勢部材によって付勢されて第１連通孔の開口を塞ぐ弁体を備えていてよい。このリリーフ弁では、配管内の圧力が第１所定圧力未満のときは、弁体は、付勢部材によって圧入部材に付勢されて圧入部材の開口を塞いでいてよい。また、配管内の圧力が第１所定圧力以上になったときは、弁体は、付勢部材の付勢力に抗して圧入部材から離反してよい。さらに、配管内の圧力が第２所定圧力以上になったときは、圧入部材がケース内に向けて移動してよい。

第１技術によると、配管内の圧力が第１所定圧力（リリーフ弁が作動開始する圧力）未満のときは、付勢部材によって第１連通孔の開口部分に付勢された弁体により、リリーフ弁の作動が禁止される。すなわち、リリーフ弁は配管内の圧力を低下させず、配管内の圧力が維持される。

配管内の圧力が第１所定圧力に達すると、配管内の圧力によって弁体（典型的には、弁体の端部）が弾性変形を開始する。弁体と弁座面（弁体が接触する面）との間に隙間が生じ、ケースに設けられた第１連通孔の開口が、ケース内空間と連通する。その結果、配管内とケース内空間が第１連通孔を介して連通し、配管内の流体がリリーフ弁から排出され、配管内の圧力が低下する。なお、開口を一巡する範囲の全体において弁体と弁座面が非接触となる必要はなく、開口を一巡する範囲において、少なくとも弁体と弁座面の一部が非接触となればよい。また、配管内の圧力が第１所定圧力に達しても、付勢部材は変形しない。詳細は後述するが、付勢部材は、配管内の圧力が第２所定圧力（第１所定圧力より大きい圧力）になるまで変形しない。そのため、第１連通孔の開口の大部分は弁体によって塞がれており、上記した隙間のみから流体がケース内空間に移動する。また、配管内の圧力が第１所定圧力を超えて上昇すると、弁体の変形量も増大し、弁体と弁座面の隙間が増大する。その結果、配管内からケース内空間への流体の移動量（リリーフ弁による配管内圧力の低減能力）も増大する。

上記したように、配管内の圧力が第２所定圧力に達すると、付勢部材が変形し、弁体が弁座面から離反する。すなわち、弁体は、付勢部材の付勢力に抗して、弁座面から離反する。その結果、第１連通孔の開口の全面がケース内に露出し、配管内からケース内への流体の移動量が急激に増大する。

以上のように、第１技術によると、配管内の圧力が第１所定圧力未満のときは配管内の圧力を維持し、第１所定圧力以上第２所定圧力未満のときは流体が配管内からケース内に移動するための流路（弁体と弁座面の隙間）が形成され、さらに、配管内の圧力に応じて流路サイズ（流路の断面積）が増大する。また、配管内の圧力が第２所定圧力以上になったときは、第１連通孔の開口が完全に開き、流路サイズが急速に増大する。すなわち、第１所定圧力以上第２所定圧力未満のときは流路サイズが配管内の圧力変化に比例して変化し、第２所定圧力の前後で流路サイズが非連続に変化する。

特に限定されないが、「付勢部材」は、コイルばね、板ばね、空気ばね、ゴム、樹脂等、弾性を有し、弁体に付勢力を与える（弁体を弁座面に押し付ける）ことが可能であればよい。また、上記したように、付勢部材は、配管内の圧力が第２所定圧力未満のときは変形せず（弁体を弁座面に押し付け）、第２所定圧力以上になったときは変形する（弁体が弁座面から離れることを許容する）という特性を有することが必要である。そのため、付勢力が容易に調整でき、比較的低コストであるという観点より、付勢部材はコイルばねであることが好ましい。

特に限定されないが、「弁体」は、少なくとも弁座と接する部分が、ゴム、樹脂、金属（薄片板）、超弾性合金などの弾性金属等、弾性を有し、圧力が加わったときに弾性変形可能なものであればよい。また、弁体は、単体の材料で構成されていてもよいし、弁座に接する部分と弁座に接しない部分が異なる材料で構成されていてもよい。上記したように、弁体は、付勢部材に付勢されて弁座面に接し、第１連通孔の開口を塞ぐことが必要である。そのため、弁座面との高い密着性を実現することができるという観点より、弁体のうち、弁座と接する部分は、ゴムであることが好ましい。弁体として用いるゴム材料として、例えば、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエンゴム）、ＮＢＲ（ニトリルゴム）、シリコンゴム、フッ素ゴム等を用いることができる。

第２技術によると、配管内の圧力（第１所定圧力以上第２所定圧力未満）が弁体に加わったときに、弁体が変形する範囲を調整することができる。すなわち、配管内の圧力が弁体に加わったときに、弁体が変形する部分と、弁体が変形しない部分を区画することができる。配管内の圧力に応じて弁体と弁座面の隙間を制御し易くなり、配管内の圧力に応じて流路サイズを調整し易くなる。また、配管内の圧力が第２所定圧力以上となったときに、弁体から付勢部材に対して力（圧力）が加わり易くなる。配管内の圧力が第２所定圧力以上になったときに、付勢部材が速やかに変形し、第１連通孔の開口を速やかに開放することができる。

第３技術によると、配管内の圧力が第１所定圧力以上になったときに、まず、厚みが薄い部分の第２部材が弁座面と非接触となり、第２部材が弁座面に隙間が形成される。その後、さらに配管内の圧力が上昇すると、厚みが厚い部分の第２部材が弁座面と非接触となり、弁体と弁座面に隙間が存在する範囲が拡大する。すなわち、第２部材の厚みを周方向（開口を一巡する方向）において不均一にすることにより、配管内の圧力に応じて流体の流路サイズを変化させ易くすることができる。

第４技術によると、配管内の圧力が第１所定圧力以上第２所定圧力未満のときは、貫通孔（第１連通孔より流路サイズが小さい）を通じて配管内の流体がケース内に移動する。また、配管内の圧力が第２所定圧力以上のときは、第１連通孔の開口が完全に開き、第１連通孔（貫通孔より流路サイズが大きい）を通じて配管内の流体がケース内に移動する。すなわち、第２所定圧力の前後で、流路自体が変わり、配管内の圧力変化に伴い流路サイズが非連続に変化する。

第５技術によると、圧入部材に加わる配管内の圧力を、貫通孔が設けられている位置に集中させることができる。

第６技術によると、配管内の圧力が第１所定圧力未満のときに確実に貫通孔を塞ぐことができる。

リリーフ弁を配管に取り付けた状態を示す。 リリーフ弁が用いられるシステムの一例を示す。 リリーフ弁が用いられるシステムの一例を示す。 第１実施例のリリーフ弁の断面図を示す。 第１実施例のリリーフ弁の動作を説明する図を示す。 第１実施例のリリーフ弁の動作を説明する図を示す。 第２実施例のリリーフ弁の断面図を示す。 第３実施例のリリーフ弁の断面図を示す。 第３実施例のリリーフ弁に用いられる弁体の斜視図を示す。 第４実施例のリリーフ弁の断面図を示す。 第４実施例のリリーフ弁の動作を説明する図を示す。 第４実施例のリリーフ弁の動作を説明する図を示す。 第４実施例のリリーフ弁に用いられる弁体の斜視図を示す。 第５実施例のリリーフ弁の断面図を示す。 第５実施例のリリーフ弁の動作を説明する図を示す。 第５実施例のリリーフ弁の動作を説明する図を示す。 第６実施例のリリーフ弁の断面図を示す。 第６実施例のリリーフ弁の動作を説明する図を示す。

（リリーフ弁の基本構造）
図１を参照し、リリーフ弁２０について説明する。リリーフ弁２０は、本明細書で開示するリリーフ弁の基本構造を簡易的に示したものである。リリーフ弁２０について説明することにより、先ず、本明細書で開示するリリーフ弁の一般的な特徴を説明する。なお、リリーフ弁の詳細な形態については後述する。リリーフ弁２０は、配管２に取り付けられる。配管２の内部空間６を、流体（液体、気体）が通過する。リリーフ弁２０は、配管２内の圧力が上昇したときに、配管２内と配管２外を連通し、配管２内の圧力上昇を抑制するために用いられる。リリーフ弁２０は、ケース２２と、ケース２２内に配置されているコイルばね３６と、ゴム弁３２を備えている。コイルばね３６は付勢部材の一例であり、ゴム弁３２は弁体の一例である。

ケース２２には、突出部２６とフランジ部２８が設けられている。また、ケース２２には、ケース２２内とケース２２外を連通する２個の連通孔２４，３８が設けられている。２個の連通孔２４，３８のうち、連通孔２４は、第１連通孔の一例である。連通孔２４は、突出部２６に設けられており、突出部２６の先端（配管２の内部空間６）とケース内空間３４を連通している。連通孔３８は、突出部２６及びフランジ部２８が設けられている位置に対抗する位置で、ケース内空間３４とケース２２の外部を連通している。リリーフ弁２０を配管２に取り付ける際、配管２に設けられた取付孔（貫通孔）８に突出部２６を挿入し、配管２の外面４にフランジ２８を固定する。その結果、配管２の内部空間６と連通孔２４が連通する。なお、シール材１４が、突出部２６の外周面と取付孔８の内周面の間に設けられている。シール材１４は、配管２内の流体が突出部２６と取付孔８の隙間から漏れることを防止している。なお、シール材１４に代えて、または、シール材１４に加えて、配管２の外面４とフランジ２８（フランジ２８の配管２側の表面２８ａ）の間にシール材（図示省略）を配置してもよい。突出部２６と取付孔８の隙間から流体が漏れることを防止することができるシール構造であれば、公知の種々のシール構造を適用することができる。

ケース２２内には、コイルばね３６とゴム弁３２が配置されている。コイルばね３６の一端はケース２２に固定されており、他端はゴム弁３２に接している。コイルばね３６は、ケース２２とゴム弁３２によって圧縮されている。そのため、コイルばね３６は、ゴム弁３２に付勢力を加え、ゴム弁３２を弁座面３０（連通孔２４の開口周囲のケース２２内壁）に押し付けている。その結果、ゴム弁３２は、連通孔２４の開口を塞いでいる。詳細は後述するが、配管２内の圧力が上昇し、ゴム弁３２と弁座面３０の間に隙間が形成されると、配管２内の流体が連通孔２４を通過してケース内空間３４に移動し（矢印１０）、連通孔３８よりケース２２外に排出される（矢印１２）。

（リリーフ弁の適用例１）
図２を参照し、リリーフ弁２０を適用した燃料電池システム６０について説明する。燃料電池システム６０は、例えば車両に搭載され、車両に搭載されたモータ（図示省略）を駆動するための電力を発電する。燃料電池システム６０は、水素と酸素の化学反応を利用して電力を発電する。燃料電池システム６０は、燃料電池８０と、燃料電池８０に水素を供給する水素供給路６４と、燃料電池８０から使用後の水素を排出する水素排出路７８と、燃料電池８０に空気（酸素）を供給する空気供給路８１と、燃料電池８０から使用後の空気（酸素）を排出する空気排出路８６を備えている。

水素供給路６４は、水素ボンベ６２に接続される。水素供給路６４には、水素ボンベ６２から燃料電池８０に向けて、第１圧力計６６，レギュレータ６８，リリーフ弁２０，第２圧力計７０，水素供給器７２，第３圧力計７４が配置されている。燃料電池システム６０では、水素供給路６４が図１に示す配管２に相当する。レギュレータ６８は、水素ボンベ６２から排出された水素ガスの圧力を減圧する。第１圧力計６６は、水素ボンベ６２とレギュレータ６８の間の水素供給路６４の圧力を検出する。すなわち、第１圧力計６６は、レギュレータ６８に送られる水素ガスの圧力を検出する。

水素供給器７２は、燃料電池８０に供給する水素ガスの圧力及び流量を調整する。水素供給器７２内には、インジェクタ（図示省略）が配置されている。なお、水素供給器７２の構造は特に限定されず、公知のものを用いることができる。第２圧力計７０は、レギュレータ６８と水素供給器７２の間の水素供給路６４の圧力、すなわち、水素供給器７２に送られる水素ガスの圧力を検出する。また、第３圧力計７４は、水素供給器７２と燃料電池８０の間の水素供給路６４の圧力、すなわち、燃料電池８０に送られる水素ガスの圧力を検出する。水素排出路７８には、第１バルブ７６が設けられている。第１バルブ７６を開弁することにより、燃料電池８０で使用された後の水素ガス（水素オフガス）が排出される。

空気供給路８１には、ポンプ８２及び第４圧力計８４が配置されている。ポンプ８２は、燃料電池８０に供給する空気の流量を調整する。第４圧力計８４は、ポンプ８２より下流（燃料電池８０側）に配置されている。第４圧力計８４は、ポンプ８２と燃料電池８０の間の空気供給路８１の圧力、すなわち、燃料電池８０に送られる空気の圧力を検出する。空気排出路８６には、第２バルブ８８が設けられている。第２バルブ８８を開弁することにより、燃料電池８０で使用された後の空気（空気オフガス）が排出される。なお、燃料電池８０の構造は特に限定されず、公知のものを用いることができる。また、燃料電池８０の発電メカニズムについても公知のため、説明を省略する。

燃料電池システム６０では、リリーフ弁２０を配置することにより、水素供給路６４の圧力（より具体的には、水素供給器７２に送られる水素ガスの圧力）が上昇することを抑制する。すなわち、リリーフ弁２０は、水素供給路６４の圧力が所定値（第１所定圧力）以上になったときに作動し、水素供給路６４の圧力を低減する。なお、リリーフ弁２０は、レギュレータ６８と水素供給器７２の間に代えて、あるいは、レギュレータ６８と水素供給器７２の間に加えて、水素供給器７２と燃料電池８０の間に配置してもよい。

（リリーフ弁の適用例２）
図３を参照し、リリーフ弁２０を適用したオイル供給システム９０について説明する。オイル供給システム９０は、例えば車両に搭載され、車両の構成部品（例えば、エンジンのオイルギャラリ）に対してオイルを供給する。オイル供給システム９０は、オイルタンク９２と構成部品９８を接続するオイル供給路９５と、オイル供給路９５に配置されているポンプ９４と、ポンプ９４の下流（構成部品９８側）でオイル供給路９５に配置されているリリーフ弁２０と、リリーフ弁２０とオイルタンク９２を接続するオイル回収路９６を備えている。オイル供給システム９０では、オイル供給路９５が、図１に示す配管２に相当する。

ポンプ９４は、構成部品９８に向けてオイルを圧送する。ポンプ９４より下流のオイル供給路９５の圧力が所定値（第１所定圧力）以上になると、リリーフ弁２０が作動し、オイル供給路９５内のオイルがオイル回収路９６を通じてオイルタンク９２に戻る。その結果、オイル供給路９５内の圧力上昇が抑制される。

以上、リリーフ弁２０の適用例について２つのシステムについて説明した。なお、リリーフ弁２０は、流体が通過する配管であれば、上記したシステム以外のシステムにも適用することができる。

以下、リリーフ弁の具体的な構造（第１〜第６実施例）について説明する。以下の説明では、リリーフ弁２０（図１）で説明した部品と実質的に同一の部品については、同一又は下二桁が同一の参照番号を付すことにより、重複説明を省略することがある。

（第１実施例）
図４から図６を参照し、リリーフ弁２０ａについて説明する。リリーフ弁２０ａは、実質的に図１に示すリリーフ弁２０と同一であり、構造が図１よりも詳細に示されたものである。なお、図４は、配管２内の圧力（内部空間６の圧力）が正常（圧力を低減する必要が無い圧力）であるときのリリーフ弁２０ａの状態を示している。図５は、配管２内の圧力が上昇し、第１所定圧力（圧力を低減する必要がある圧力）以上になったときのリリーフ弁２０ａの状態を示している。図６は、配管２内の圧力が過剰に上昇し、第２所定圧力（圧力を早急に低減する必要がある圧力）以上になったときのリリーフ弁２０ａの状態を示している。

図４に示すように、リリーフ弁２０ａは、ケース２２，ばね支持体４０，コイルばね３６，ゴム弁３２を備えている。ばね支持体４０は、突出部２６及びフランジ部２８が設けられている位置に対抗する位置のケース壁２２ａ（連通孔３８が設けられているケース壁）に固定されている。ばね支持体４０のサイズは、連通孔３８のサイズより大きい。また、ばね支持体４０には貫通孔４２が設けられている。貫通孔４２のサイズは、連通孔３８のサイズより小さく、コイルばね３６の径３６Ｒより小さい。そのため、連通孔３８のサイズと径３６Ｒの関係に関わらず（連通孔３８のサイズが径３６Ｒより大きくても）、コイルばね３６をケース２２内に固定することができる。なお、貫通孔４２によって、ケース内空間３４と連通孔３８が連通している。

コイルばね３６は、圧縮された状態で、一端がばね支持体４０に接し、他端がゴム弁３２に接している。そのため、コイルばね３６は、ゴム弁３２に対して圧力（付勢力）を与えている。コイルばね３６は、ゴム弁３２の中央部３２ｃ（突出部２６の連通孔２４の開口を塞いでいる部分）に接している。すなわち、コイルばね３６の径３６Ｒは、連通孔２４の径２４Ｒより小さい。

ゴム弁３２の端部３２ｅは、弁座面３０に接している。上記したように、ゴム弁３２は、コイルばね３６に付勢され、弁座面３０に押し付けられている。ゴム弁３２は、連通孔２４の開口を一巡する範囲で、弁座面３０に接触している。ゴム弁３２は、配管２内の流体が配管２外（ケース内空間３４）に漏れることを防止している。すなわち、配管２内の圧力が第１所定圧力未満の場合、配管２内の圧力が維持される。

図５に示すように、配管２内の圧力が第１所定圧力以上になると、ゴム弁３２に対して矢印１０方向に加わる圧力が増加し、ゴム弁３２の端部３２ｅが変形（弾性変形）し、弁座面３０から離れる。その結果、ゴム弁３２と弁座面３０に隙間が形成され、配管２内の流体がケース内空間３４に移動し（矢印１１）、連通孔３８からリリーフ弁２０ａの外部に排出される（矢印１２）。なお、配管２内の圧力が第１所定圧力以上になった直後は、端部３２ｅの周方向の一部が弁座面３０から離れる。すなわち、連通孔２４の開口を一巡する範囲の一部において、ゴム弁３２と弁座面３０が非接触となる。配管２内の圧力が上昇するに従って、ゴム弁３２と弁座面３０が非接触となる範囲が広くなり、流体の流路が広がる。また、配管２内の圧力が第１所定圧力以上になっても、コイルばね３６は変形しない（縮まない）。そのため、連通孔２４の開口の中央部分はゴム弁３２に覆われており、流体の経路はゴム弁３２と弁座面３０に隙間に限定される。

図６に示すように、配管２内の圧力が第２所定圧力以上になると、ゴム弁３２に対して矢印１０方向に加わる圧力がさらに増加する。その結果、ゴム弁３２全体が、コイルばね３６の付勢力に抗して、弁座面３０から離れる方向に移動する。すなわち、コイルばね３６が変形し（縮み）、連通孔２４の開口が完全に開き、流体の流路が拡大する。配管２内の流体がケース内空間３４に速やかに移動し、配管２内の圧力が速やかに低減する。

上記したように、リリーフ弁２０ａは、配管２内の圧力が第１所定圧力未満のときは、配管２内の圧力を維持する。配管２内の圧力が第１所定圧力以上第２所定圧力未満のときは、配管２内の圧力上昇に応じて、リリーフ弁２０ａの開度（ゴム弁３２と弁座面３０の隙間）が連続的に大きくなる。そして、配管２内の圧力が第２所定圧力以上になったときは、リリーフ弁２０ａが全開する（連通孔２４の開口が完全に開く）。すなわち、第２所定圧力の前後で、リリーフ弁２０ａの開度を非連続に変化させる。リリーフ弁２０ａは、配管２内の圧力が異常に上昇したときに、配管２内の圧力を速やかに低減させることができる。

（第２実施例）
図７を参照し、リリーフ弁１２０について説明する。リリーフ弁１２０は、弁体の構造がリリーフ弁２０ａと異なる。リリーフ弁１２０では、金属ブロック４６とゴム弁３２によって弁体４８が構成されている。金属ブロック４６は第１部材の一例であり、ゴム弁３２は第２部材の一例である。金属ブロック４６は、コイルばね１３６とゴム弁３２の間に介在している。金属ブロック４６は、表裏面（コイルばね３６側の表面４６ａとゴム弁３２側の裏面４６ｂ）のサイズが異なる。なお、表面４６ａ及び裏面４６ｂは円形である。すなわち、表面４６ａの径が、裏面４６ｂの径４６Ｒ（連通孔側端面のサイズ）より大きい。また、径４６Ｒは、連通孔３８の径２４Ｒより小さい。

リリーフ弁１２０は、配管２内の圧力が弁体４８（ゴム弁３２）に加わったときに、ゴム弁３２の中央部３２ｃが変形することを抑制することができる。すなわち、配管２内の圧力が第１所定圧力以上になったときに、ゴム弁３２の端部３２ｅのみが変形する。ゴム弁３２が変形する部分を特定位置に制限することにより、配管２内の圧力に対する流路サイズを制御し易い。また、コイルばね１３６の径と連通孔２４の径２４Ｒの関係に関わらず（コイルばね１３６の径が径２４Ｒより大きくても）、ゴム弁３２の端部３２ｅの変形が妨げられることを防止することができる。リリーフ弁１２０の作動形態は、リリーフ弁２０ａと同様のため、説明を省略する。

（第３実施例）
図８及び図９を参照し、リリーフ弁２２０について説明する。図８に示すように、リリーフ弁２２０は、金属ブロック２４６とゴム弁２３２が一体となって弁体２４８を構成している。図９に示すように、弁体２４８は、金属ブロック２４６を、貫通孔２３２ａを有するリング状のゴム弁２３２に嵌めることにより形成することができる。

図８から明らかなように、リリーフ弁２２０では、ゴム弁２３２は、ほぼ弁体２４８の端部（弁座面３０と接触する部分）のみに位置する。配管２内の圧力が上昇したときに弁体２４８の中央部が変形することを確実に防止することができ、配管２内の圧力に対する流体の流路サイズをさらに制御し易くなる。リリーフ弁２２０の作動形態は、リリーフ弁２０ａ，１２０と同様のため、説明を省略する。

（第４実施例）
図１０から図１３を参照し、リリーフ弁３２０について説明する。図１０に示すように、リリーフ弁３２０は、金属ブロック３４６とゴム弁３３２が一体となって弁体３４８を構成しているという点において、リリーフ弁２２０（図８も参照）と共通する。しかしながら、リリーフ弁３２０では、ゴム弁３３２の端部（弁座面３０と接触する部分）の厚み（弁座面に直交する方向の厚み）が、周方向（連通孔２４の開口を一巡する方向）において不均一である。図１３に示すように、ゴム弁３３２は、中央部３３２ｃの厚みは均一であり、端部３３２ｅの厚みは周方向で連続的に変化している。すなわち、ゴム弁３３２の端部３３２ｅは、周方向において強度（変形のし易さ）が異なる。

図１１及び図１２に示すように、リリーフ弁３２０では、配管２内の圧力が第１所定圧力以上になったときに、まず、端部３３２ｅの厚みが薄い部分が変形する（図１１）。その結果、ゴム弁３３２周方向の一部において、ゴム弁３３２（端部３３２ｅ）と弁座面３０に隙間が形成され、配管２内の流体がケース内空間３４に移動する（矢印１１）。配管２内の圧力がさらに上昇すると、端部３３２ｅの厚みが薄い部分に加え、厚みが厚い部分も変形する（図１２）。ゴム弁３３２周方向において、ゴム弁３３２と弁座面３０に隙間が形成される範囲が広がり、流体の流路がさらに広がる（矢印１１）。このように、リリーフ弁３２０では、端部３３２ｅの強度を変化させる（不均一にする）ことにより、配管２内の圧力に応じて流体の流路サイズの制御を容易に行うことができる。なお、配管２内の圧力が第２所定圧力以上になると、コイルばね３６が変形し（縮み）、連通孔２４の開口が完全に開く。

上記第１〜第４実施例のリリーフ弁は、配管２内の圧力が第１所定圧力以上になったときにゴム弁の端部が変形してゴム弁と弁座面に隙間（流体の流路）が形成され、配管２内の圧力が第２所定圧力以上になったときにコイルばねが収縮して連通孔２４の開口を完全に開くという点で共通している。以下に説明する実施例のリリーフ弁は、ゴム弁の端部が変形することを必要としない点で、第１〜第４実施例のリリーフ弁と相違する。

（第５実施例）
図１４から図１６を参照し、リリーフ弁４２０について説明する。図１４に示すように、リリーフ弁４２０では、金属ブロック４４６とゴムブロック５０によって連通孔２４の開口を塞いでいる。金属ブロック４４６は、弁体の一例である。ゴムブロック５０の中央には貫通孔５２が設けられている。ゴムブロック５０の外径は、連通孔２４の径２４Ｒより僅かに大きい。ゴムブロック５０は、連通孔２４に圧入されている。すなわち、ゴムブロック５０は、圧縮された状態で連通孔２４内に挿入されており、ゴムブロック５０自体の反力によって連通孔２４内に保持されている。ゴムブロック５０は、圧入部材の一例である。

金属ブロック４４６は、コイルばね３６とゴムブロック５０の間に介在している。コイルばね３６は、金属ブロック４４６に付勢力を加え、金属ブロック４４６をゴムブロック５０に押し付けている。金属ブロック４４６によって貫通孔５２が塞がれている。リリーフ弁４２０では、配管２内の圧力が第１所定圧力未満のときは、金属ブロック４４とゴムブロック５０によって連通孔２４が塞がれ、配管２内の圧力が維持される（流体がケース内空間３４に移動しない）。

図１５に示すように、配管２内の圧力が第１所定圧力以上になると、金属ブロック４４６がコイルばね３６の付勢力に抗して、ゴムブロック５０から離れる方向に移動する。すなわち、配管２内の圧力が第１所定圧力以上になると、コイルばね３６が縮む。その結果、貫通孔５２によって連通孔２４とケース内空間３４が連通し、矢印１１，１２に示すように、配管２内の流体がケース内空間３４を通過して連通孔３８から排出される。

図１６に示すように、配管２内の圧力が第２所定圧力以上になると、ゴムブロック５０に加わる力によって、ゴムブロック５０がケース内空間３４に向けて矢印５５方向に移動する。その結果、連通孔２４の開口が完全に開き、配管２内の圧力が速やかに低減する。すなわち、第２所定圧力の前後で、流体の流路サイズが非連続に変化する。リリーフ弁４２０は、配管２内の圧力が第１所定圧力以上になったときに、ゴムブロック５０の変形を利用することなく、金属ブロック４４６からコイルばね３６力が加わり、コイルばね３６が縮むことによって流体の流路が確保される。そのため、コイルばね３６の付勢力を調整するだけでリリーフ弁４２０の作動開始圧力を制御することができ、配管２内の圧力変化に対する応答性を制御し易い。

（第６実施例）
図１７及び図１８を参照し、リリーフ弁５２０について説明する。図１７に示すように、リリーフ弁５２０では、ゴムブロック５４によって連通孔２４の開口を塞いでいる。詳細は後述するが、ゴムブロック５４の中央には貫通孔５６が設けられている。図１７は、貫通孔５６が閉じた状態を示している。ゴムブロック５４の外径は、連通孔２４の径２４Ｒより僅かに大きい。ゴムブロック５４は、連通孔２４に圧入されている。ゴムブロック５４は、圧入部材の一例である。ゴムブロック５４は、貫通孔５６が閉じるまで圧縮された状態で連通孔２４内に挿入されており、ゴムブロック５４自体の反力によって連通孔２４内に保持されている。また、貫通孔５６のケース２２外側（内部空間６に面する側）には傾斜部５８が設けられている。そのため、貫通孔５６のケース２２外側の断面積は、ケース２２内側の断面積より大きい。なお、傾斜部５８は、貫通孔５６の中間部分からケース２２の外側の開口まで設けられており、貫通孔５６の断面積は、ケース２２外側の開口に向けて連続的に増加している。傾斜部５８は、開口断面積増加部の一例である。

図１８に示すように、ゴムブロック５４は、内部空間６の圧力に応じて、（ａ）〜（ｄ）に示すように形状が変化する。形状（ａ）は、配管２内の圧力が第１所定圧力未満（正常状態）のときのゴムブロック５４を示している。図１８に示すように、貫通孔５６が閉じており、配管２内の圧力が維持される。形状（ｂ）は、配管２内の圧力が第１所定圧力以上になったときのゴムブロック５４を示している。配管２内の圧力が第１所定圧力以上になると、ゴムブロック５４の圧縮力（貫通孔５６を閉じる力）に抗し、貫通孔５６が開く。なお、上記したように、貫通孔５６のケース２２外側に傾斜部５８が設けられている。そのため、配管２内の圧力は傾斜部５８に集中し易く、配管２内の圧力上昇に伴って貫通孔５６が開きやすい。配管２内の圧力がさらに上昇すると、形状（ｃ）のように貫通孔５６のサイズ（貫通孔５６が伸びる方向に直交する面の断面積）がさらに大きくなる。また、配管２内の圧力が第２所定圧力以上になると、ゴムブロック５４の反力（ゴムブロック５４を連通孔２４内に保持する力）に抗して、ゴムブロック５４がケース内空間３４に向けて移動する。その結果、連通孔２４の開口が完全に開き、配管２内の圧力が速やかに低減する。すなわち、第２所定圧力の前後で、流体の流路サイズが非連続に変化する。

リリーフ弁５２０は、ゴムブロック５４単体で、流体の流路サイズを非連続に変化させることができる。換言すると、リリーフ弁５２０は、実施例１〜５のリリーフ弁よりも、部品数を少なくすることができる。

（他の実施形態）
第１実施例では、貫通孔４２のサイズが連通孔３８及びコイルばね３６の径より小さいばね支持体４０について説明した。しかしながら、ばね支持体は、ケース内空間３４と連通孔３８が連通し、コイルばね３６を支持できるものであれば、ばね支持体４０に限定されない。例えば、ばね支持体は、メッシュ状の平板（パンチングメタル等）であってもよい。

第２，第３，第４実施例の金属ブロック（第１部材）は、ゴム弁（第２部材）より剛性が高い材料であればよく、例えば、セラミックス、樹脂等であってもよい。

第４実施例では、ゴム弁３３２の端部３３２ｅの厚みが連続的に変化する例について説明した。しかしながら、ゴム弁は、端部の厚みが周方向で不均一であればよく、例えば、端部を周方向にｎ分割（第１〜第ｎ範囲）したときに、第１範囲は第１厚さで均一であり、第２範囲は第２厚さで均一であり、・・第ｎ範囲は第ｎ厚さで均一であってよい。

第５実施例の金属ブロック（弁体）４４６は、ゴムブロック５０に設けられた貫通孔５２を塞ぐことが可能であればよく、例えば、セラミックス、樹脂、あるいは、ゴムブロックと同じ材料で形成されていてもよい。

第６実施例では、開口断面積増加部の一例として、貫通孔５６の断面積がケース２２外側の開口に向けて連続的に増加する傾斜部５８について説明した。しかしながら、開口断面積増加部は、ケース外側の開口の断面積がケース内側の開口の断面積より大きく、ケース外側の開口に向けて断面積が増加していればよく、例えば、開口の断面積が階段状に非連続的に増加していてもよい。

第５，第６実施例では、圧入部材としてゴムブロックを用いる例について説明した。圧入部材は、連通孔に圧入したときに、自身の反力で連通孔内に保持される材料であればよく、例えば、発泡高分子材料等であってもよい。また、第５実施例において、第６実施例と同様に、貫通孔のケース外側に傾斜部（開口断面積増加部）を設けてもよい。

また、実施例では、貫通孔、連通孔、弁体、圧入部材が円形である例について説明した。しかしながら、貫通孔、連通孔、弁体、圧入部材は、多角形、あるいは、楕円形であってもよい。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２：配管
２０：リリーフ弁
２２：ケース
２４，３８：連通孔
３０：弁座面
３２：弁体
３６：付勢部材

Claims (6)

1. 流体が通過する配管に取り付けられ、配管内の圧力上昇を抑制するためのリリーフ弁であって、
   ケース外とケース内を連通する２個の連通孔を有するケースと、
   ケース内に固定されている付勢部材と、
   ケース内に配置されており、付勢部材によって付勢されて２個の連通孔のうちの第１連通孔の開口を塞ぐ弁体と、
   を備えており、
   配管にリリーフ弁を取り付けた状態において配管内の圧力が第１所定圧力未満のときは、弁体は、付勢部材によってケースに付勢された状態で、前記開口の周囲の弁座面に前記開口を一巡して接触しており、
   配管にリリーフ弁を取り付けた状態において配管内の圧力が第１所定圧力以上になったときは、弁体の少なくとも一部が、付勢部材によってケースに付勢された状態で弾性変形し、前記開口を一巡する範囲において少なくとも一部が弁座面と非接触になり、
   配管にリリーフ弁を取り付けた状態において配管内の圧力が第１所定圧力より大きい第２所定圧力以上になったときは、弁体は、付勢部材の付勢力に抗して弁座面から離反するリリーフ弁。
2. 請求項１に記載のリリーフ弁であって、
   弁体は、付勢部材と接触するとともに第１連通孔側端面のサイズが前記開口より小さい第１部材と、弁座面に接触するとともに第１部材より剛性が低い第２部材と、を備えているリリーフ弁。
3. 請求項２に記載のリリーフ弁であって、
   第２部材の弁座面と接触する部分の弁座面に直交する方向の厚みが、前記開口を一巡する方向において不均一であるリリーフ弁。
4. 流体が通過する配管に取り付けられ、配管内の圧力上昇を抑制するためのリリーフ弁であって、
   ケース外とケース内を連通する２個の連通孔を有するケースと、
   ２個の連通孔のうちの第１連通孔に圧入されているとともに、第１連通孔に沿って伸びる貫通孔を有する圧入部材と、
   を備えており、
   配管にリリーフ弁を取り付けた状態において配管内の圧力が第１所定圧力未満のときは、前記貫通孔は封止されており、
   配管にリリーフ弁を取り付けた状態において配管内の圧力が第１所定圧力以上になったときは、前記貫通孔によって配管内とケース内が連通し、
   配管にリリーフ弁を取り付けた状態において配管内の圧力が第１所定圧力より大きい第２所定圧力以上になったときは、圧入部材がケース内に向けて移動するリリーフ弁。
5. 請求項４に記載のリリーフ弁であって、
   前記貫通孔は、ケース外側の開口の断面積がケース内側の開口の断面積より大きく、ケース外側の開口に向けて断面積が増加する開口断面積増加部を備えているリリーフ弁。
6. 請求項４または５に記載のリリーフ弁であって、
   さらに、ケース内に固定されている付勢部材と、
   ケース内に配置されているとともに付勢部材によって付勢されて第１連通孔の開口を塞ぐ弁体と、
   を備えており、
   配管内の圧力が第１所定圧力未満のときは、弁体は、付勢部材によって圧入部材に付勢されて前記貫通孔を塞ぎ、
   配管内の圧力が第１所定圧力以上になったときは、弁体は、付勢部材の付勢力に抗して圧入部材から離反し、
   配管内の圧力が第２所定圧力以上になったときは、圧入部材がケース内に向けて移動するリリーフ弁。

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