JP4267143B2

JP4267143B2 - 混入気体の抜き弁

Info

Publication number: JP4267143B2
Application number: JP27763099A
Authority: JP
Inventors: 雅之堀口
Original assignee: Nikkiso Co Ltd
Current assignee: Nikkiso Co Ltd
Priority date: 1999-09-29
Filing date: 1999-09-29
Publication date: 2009-05-27
Anticipated expiration: 2019-09-29
Also published as: JP2001099345A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイアフラムポンプのダイアフラムに駆動力を伝達する流体（以下作動流体と記す）中に混入した混入流体を流体圧室から抜くための抜き弁の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
流体を介してダイアフラムを駆動するダイアフラムポンプにおいては、前記作動流体内部に混入または内部に発生した混入流体、例えば空気を排除するための抜き弁が設けられている。
【０００３】
図７には、ダイアフラムポンプに用いられている従来の混入流体の抜き弁、特にエア抜き弁の概略構成の一例が示されている。ダイアフラムポンプのダイアフラムには、クランク機構などによって往復運動するピストンの運動が、作動流体を介して伝達される。したがって、この駆動力の伝達媒体となる作動流体の圧力は、ピストンの運動に対応して脈動している。作動流体は流体圧室に密封されている。この流体圧室のハウジング１００には、内部の流体に混入した別の流体、例えば空気を抜くためのエア抜き弁１０２が設けられている。
【０００４】
エア抜き弁１０２は、エア抜き弁１０２全体をハウジング１００に固定するためのボルト１０４を有している。ボルト１０４内部には軸方向に軸穴１０６が設けられ、この穴は、流体圧室側にのみ開放している。また、ボルト１０４の側面には、軸穴１０６まで到達する横穴１０８が設けられている。ハウジング１００の横穴１０８に対応する位置には、他端が大気に開放された開放穴１１０が設けられている。軸穴１０６内には、スリーブ１１２の小径部が納められ、またスリーブ１１２の大径部は、ボルト１０４の下端によってハウジング１００の肩部１１３に配置されたガスケット１１４に結合されている。スリーブ１１２には、これを軸方向に貫通する軸穴１１６が設けられている。この軸穴１１６には、作動流体の逆流を防止するチェックボール１１８、空気などの混入流体を大気側に逃がし、作動流体の漏れは阻止する弁体１２０が配置されている。弁体１２０は、ばね１２２により図中下方に付勢されている。さらに、弁体１２０の柄の内部には、軸方向に軸穴１２３が設けられ、この中にはオリフィス１２４が設けられている。また、弁体の軸穴１２３は、弁ヘッド部分には達しておらず、これの手前の横穴１２６に連通している。スリーブ１１２の図中下端に対応するハウジング１００には、流体圧室につながる圧力穴１２８が設けられている。
【０００５】
混入流体が作動流体と分離しており、作動流体より密度が低い場合は、これを抜くための弁は、ハウジング１００の最も高い位置に設けられる。多くの場合、作動流体が液体で混入流体が気体であり、さらに混入流体の気体は、空気である。作動流体中に混入した空気は、圧力穴１２８を通って、ハウジング頭頂部に設けられたエア抜き弁１０２へと移動する。流体圧室内部の圧力が大気圧以上に上昇を始めると、空気は、弁体内の横穴１２６、軸穴１２３、さらにオリフィス１２４を通って、チェックボール１１８を押し上げる。さらにスリーブ１１２の外側に達し、そこからボルトの横穴１０８、開放穴１１０を通って外気に開放される。たまっていた空気が排出され、作動流体が弁体１２０内に進入し、オリフィスに達する。オリフィス１２４の通路は極狭いため、空気は容易に通過するが、作動流体は大きな流路抵抗を受ける。この抵抗が弁体１２０をばね１２２の付勢力に抗して上方に移動させ、弁ヘッドによってスリーブの軸穴１１６がふさがれる。これによって、作動流体の流出が阻止され、流体圧室内の圧力が上昇する。一方、流体圧室の圧力が減少する場合、チェックボール１１８がスリーブの軸穴１１６をふさぎ、外部からの空気の侵入を防止する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述のエア抜き弁において、混入空気の排出工程の最後に、作動流体がわずかに漏れる。漏れ量は、弁体１２０の運動に依存するが、この運動は、オリフィス１２４を通過する作動流体の流路抵抗に影響を受ける。流路抵抗は、作動流体の粘度、流速、流体圧室内の圧力変化などにより変わる。よって、運転条件が変化することによって、作動流体の漏れ量が変化し、エア抜き弁の性能が変化するという問題があった。
【０００７】
また、オリフィス１２４の流路の径は、非常に小さいため、作動流体内に異物（ゴミなど）が混入すると、これが詰まってしまうという問題もあった。
【０００８】
また、弁体、スリーブともに形状が複雑でかつ高い精度が要求され、加工コストが高いという問題があった。
【０００９】
本発明は、前述問題点を解決するためになされたものであり、簡易で信頼性の高い混入流体の抜き弁を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために、本発明の混入流体の抜き弁は、ダイアフラムポンプのダイアフラムの駆動力を伝達する作動液体中に混入した混入気体を流体圧室から抜くための混入気体の抜き弁であって、流体圧室と大気側に通じる連通路を形成するスリーブと、流体圧室と大気側にそれぞれの端を突出させ、前記連通路内を流体圧室と大気側の圧力差に応じて移動するスプールと、スプールの流体圧室および大気側に突出した部分に設けられ、前記連通路の開放端の径より大きい径を有し、これらの開放端をふさぐことができ、またスプールの移動範囲を規定する弁ヘッドと、を有し、前記スプールには、当該スプールの移動中に、流体圧室と大気側を連通させ、作動液体の移動を許容することができる流路が設けられ、前記弁ヘッドは、前記スプールがスプールの移動範囲の液体圧室側の端に移動したとき前記連通路の大気側開放端をふさぐ第１の弁ヘッドと、前記スプールがスプールの移動範囲の大気側の端に移動したとき前記連通路の流体圧室側の開放端をふさぐ第２の弁ヘッドと、を有し、前記スプールは、前記ダイアフラムポンプの吸込み、吐出動作と合わせて、前記移動範囲を往復運動し、当該混入気体の抜き弁は、前記作動液体の漏れとともに、混入流体を抜くものである。
【００１１】
流体圧室と大気側を連通する流路の流路抵抗は、作動流体の移動を許容できる程度に十分に小さくなっており、流路抵抗の変化の影響を減じることができる。
【００１２】
さらに、前記スプールの流路は、少なくとも、一方の弁ヘッドが連通路の開放端をふさいでいるときには、スリーブによってふさがれているものとすることができる。
【００１３】
さらに、大気側から流体圧室側に向けて前記スプールを付勢する付勢手段を有するものとすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。
【００１５】
図１には、本実施形態の概略構成が示されている。ダイアフラムポンプのダイアフラムを駆動する作動流体で満たされた流体圧室を形成するハウジング１０には、作動流体に混入した混入流体を流体圧室から排出するためのエア抜き弁１２が取り付けられている。混入流体は主に空気であるが、これに限るものではない。作動流体は、通常非圧縮性の流体である液体であり、混入流体が空気などの気体であれば、エア抜き弁１２は、ハウジング１０の最も高い位置に配置される。これによって、混入した空気は、その密度の差によって、エア抜き弁１２の位置に自然に集まる。逆の場合、すなわち混入流体として作動流体より密度が高いものを想定する場合であれば、これを抜くための弁は、ハウジングの最も低い位置に配置される。このような場合は、例えば、作動流体がオイルで、混入流体がオイルと分離する水などである。
【００１６】
エア抜き弁１２は、このエア抜き弁全体をハウジング１０のエア抜き穴１１に固定するため、ハウジングのねじ部とねじ結合するボルト１４を有している。エア抜き穴１１は、ハウジングの内外、すなわち流体圧室と大気側をつなぐように設けられている。ボルト１４内部には軸方向に軸穴１６が設けられ、この穴は、流体圧室側にのみ開放している。また、ボルト１４には、軸直交方向にボルト側面と軸穴１６内を連通する横穴１８が形成されている。ハウジング１０の横穴１８に対応する位置には、他端が大気に開放された開放穴２０が設けられている。
【００１７】
ボルト１４の図中下端には、スリーブ２２が配置されている。スリーブ２２は、大径部と小径部を有し、ボルト１４の下端が、この大径部に当接し、ハウジング１０の肩部２６に配置されたシート２４に対し、スリーブ２２を押圧してこれを固定保持している。
【００１８】
スリーブ２２は、軸方向に延び両端が開放している軸穴２８が形成されている。両端の開放部分は、後述する弁ヘッド３０が当接する弁シート３２が形成されている。スリーブの軸穴２８内には、これに隙間なく内接してスプール３４が配置されている。スプール３４は、その両端にねじ３６により固定された前述の弁ヘッド３０と共に、弁体３８を形成している。スプール３４には、中心軸に沿って延びる軸穴４０とこれに略直交し、スプール３４を貫通する二つの横穴４２が形成されている。このスプール３４に設けられた軸穴４０と横穴４２により、流体圧室側と大気側を連通することができる流路が形成されている。この流路４０，４２は、弁体３８の位置によって流体圧室側と大気側を連通したり、ふさいだりするようになっている。具体的には、両方の弁ヘッド３０が弁シート３２に接しない弁体３８の位置となる範囲の少なくとも一部において、流路４０，４２が流体室側と大気側を連通するように、スリーブの軸穴２８の長さと、流路の横穴４２の位置が定められている。また、一方の弁ヘッド３０が弁シート３２に着座している場合は、少なくとも流路４０，４２がふさがれた状態となるよう、スリーブの軸穴２８、流路の横穴４２の寸法が定められている。
【００１９】
以上のように、ハウジングのエア抜き穴１１は、エア抜き弁１２によって大気側に対しては、ふさがれた状態となっている。一方、エア抜き穴１１は、圧力室とは、圧力穴４４により連通している。また、スリーブの軸穴２８は、圧力穴４４と、ボルトの軸穴１６、横穴１８および開放穴２０を介して、流体圧室側と大気側を連通する連通路として機能する。また、ボルトの軸穴１６内には、弁体３８を圧力室側に向けて付勢するばね４６が配置されている。
【００２０】
流体圧室内部の圧力が大気圧以上に上昇する前においては、図中上側の弁ヘッド３０ａが弁シート３２に着座している。また、図中上側の流路の横穴４２ａは、スリーブ２２によってふさがれている。流体圧室内の圧力が上昇する過程においては、流体圧室側から弁体３８に加わる圧力による力が、大気側から弁体３８に加わる圧力による力およびばね４６の付勢力の和より大きくなると、この差によってばね４６の付勢力に抗して、弁体３８が図中上方に移動し始める。弁体３８の移動により、二つの弁ヘッド３０ａ，３０ｂともに弁シート３２から離れた状態となり、さらに移動すると、上側の横穴４２ａと下側の横穴４２ｂが共に開放した状態となる。このとき、流路４０，４２は、流体圧室と大気側を連通するものとなる。この状態において、作動流体に混入している空気が流路４０，４２を通して、ボルトの軸穴１６内に流れ、さらにボルトの横穴１８、ハウジングの開放穴２０を通して、大気側へと排出される。さらに、弁体２８が上昇すると横穴４２ｂがスリーブ２２によってふさがれ、流路４０，４２が閉じた状態となり、最後には、下側の弁ヘッド３０ｂが弁シート３２に着座して、これ以上の混入空気、作動流体の流出を阻止する。これによって、流体圧室内の圧力がさらに上昇し、ダイアフラムが駆動される。
【００２１】
ピストンが上死点に達し、ポンプの取扱い液の吐出が止まると、ポンプ内の取扱い液および作動流体の圧力はほぼ大気圧まで低下する。流体圧室の内部の圧力が低下し、ばね４６の付勢力と大気圧に抗することができなくなると、弁体３８は図中下方に移動し、上側の弁ヘッド３０ａが着座することによって、作動流体の逆流および空気の吸い込みが阻止される。また、この弁体３８の移動過程においても、弁体３８内に流体圧室と大気側を連通する通路が形成される。しかし、前述のように、このときの流体圧室内の圧力は、大気圧とほぼ等しく、このため、大気側から流体圧室へと空気が流れることはない。なお、弁体３８が、自重のみで下方に移動することで、作動流体の逆流及び空気の吸い込みが阻止できるのであれば、ばね４６を省略することも可能である。
【００２２】
図２および図３には、スリーブと弁体の他の形態が示されている。スリーブ４８は、図１に示すスリーブ２２と同様所定の長さの軸穴５０を有している。弁体５２は、スリーブの軸穴５０とはまり合うスプール５４を有し、スプール５４の両端には弁ヘッド５６がナット５８により固定されている。スプール５４には、軸直交方向にこれを貫通する貫通孔６０が明けられている。貫通孔６０の直径は、軸穴５０の長さよりやや長く、これにより貫通孔６０は、流体圧室と大気側を連通する流路として機能する。スリーブ４８および弁体５２は、図１に示すスリーブ２２と弁体３８に代えて、使用することが可能であり、エア抜き弁を構成することができる。
【００２３】
図４および図５には、スリーブと弁体のさらに他の形態が示されている。スリーブ６２は、図１に示すスリーブ２２と同様所定の長さの軸穴６４を有している。弁体６６は、スリーブの軸穴６４とはまり合うスプール６８を有し、スプール６８の両端には弁ヘッド７０がナット７２により固定されている。スプール６８には、その側面に軸方向に延びる溝７４が設けられている。溝７４の長さは、軸穴６４の長さよりやや長く、これにより溝７４は、流体圧室と大気側を連通する流路として機能する。スリーブ６２および弁体６６は、図１に示すスリーブ２２と弁体３８に代えて、使用することが可能であり、エア抜き弁を構成することができる。
【００２４】
図６には、図４および図５に示す弁体６６に代替可能な弁体７６の一部が示されている。弁体７６は、図４などに示されるスプール６８と一つの弁ヘッド７０が一体に形成されたものである。さらに、図中上方のねじ部には、図４に示される弁ヘッド７０がナット７２によって固定され、前述してきた各弁体と同様に機能する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の概略構成図である。
【図２】弁体とスリーブの変形例を示す図である。
【図３】図２の弁体のスプールを示す図である。
【図４】弁体とスリーブの他の変形例を示す図である。
【図５】図４の弁体のスプールを示す図である。
【図６】弁体のさらに他の変形例を示す図である。
【図７】従来のエア抜き弁の概略構成図である。
【符号の説明】
１０ハウジング、１２エア抜き弁、２２スリーブ、３０弁ヘッド、３４スプール、３８弁体、４０軸穴、４２横穴（流路）、４６ばね。

Claims

ダイアフラムポンプのダイアフラムの駆動力を伝達する作動液体中に混入した混入気体を流体圧室から抜くための混入気体の抜き弁であって、
流体圧室と大気側に通じる連通路を形成するスリーブと、
流体圧室と大気側にそれぞれの端を突出させ、前記連通路内を、流体圧室と大気側の圧力差に応じて移動するスプールと、
スプールの流体圧室および大気側に突出した部分に設けられ、前記連通路の開放端の径より大きい径を有し、これらの開放端をふさぐことができ、またスプールの移動範囲を規定する弁ヘッドと、
を有し、
前記スプールには、当該スプールの移動中に、流体圧室と大気側を連通させ、作動液体の移動を許容することができる流路が設けられ、
前記弁ヘッドは、前記スプールがスプールの移動範囲の液体圧室側の端に移動したとき前記連通路の大気側開放端をふさぐ第１の弁ヘッドと、前記スプールがスプールの移動範囲の大気側の端に移動したとき前記連通路の流体圧室側の開放端をふさぐ第２の弁ヘッドと、を有し、
前記スプールは、前記ダイアフラムポンプの吸込み、吐出動作に合わせて、前記移動範囲を往復運動し、
当該混入気体の抜き弁は、前記作動液体の漏れとともに、混入気体を抜くものである、
前記スプールの流路は、少なくとも、一方の弁ヘッドが連通路の開放端をふさいでいるときには、スリーブによってふさがれている、
混入気体の抜き弁。
請求項１記載の混入気体の抜き弁において、大気側から流体圧室側に向けて前記スプールを付勢する付勢手段を有する、混入気体の抜き弁。