JP4597615B2 - 圧力作動弁 - Google Patents

Description

本発明は、銘板およびそれを用いた圧力作動弁に関し、特に外装体等の内部の圧力変化に伴う不具合を防止する技術の改良に関する。

外装体で密閉された機器、特に精密機器では、外装体内部に圧力変化が生じた際に、各種の不具合が生じることがある。例えば、外装体内外の圧力差により外装体内部へシール部等から水分が浸入し、外装体内部の部材を劣化させたり、部材の作動に影響を与えたりすることがある。

また、こうした精密機器を筺体内部に密閉した場合においても、筺体内外の圧力差により筺体内部へシール部等から水分が浸入し、収納した精密機器に悪影響を与えることがある。

この他、外装体もしくは筺体内外の圧力差により塵などの異物が浸入して、外装体内部の部材もしくは筺体に収納された機器を損傷したり、あるいは外装体もしくは筺体の蓋が開きにくくなったりすることがある。

従来から、こうした不具合を解消するための各種の技術が提案されている。特許文献１では、自動車のカーテシスイッチ装置において、外装体内部の圧力変化に応じて膨張、収縮方向に弾性変形する弾性フィルムを外装体に設けると共に、通気性および非通水性を有するフィルムを設けることにより、外装体内部に圧力変化、特に負圧が生じた際に、これらのフィルムにより圧力を吸収、回復させて外装体内部へ水分が浸入することを防止している。

特許文献２では、屋外設置用筺体において、筺体内部の圧力変化に応じて膨張、収縮方向に弾性変形する弾性フィルムを筺体に設けることにより、筺体内外に圧力差が生じた際に弾性フィルムが弾性変形して圧力を吸収することにより、筺体内部へ水分が浸入することを防止している。
実開平６−５６９３１号公報 特開平６−６１６５７号公報

しかしながら、こうした従来の技術では、外装体もしくは筺体内外の圧力差による不具合を防止するために専用の部品を設ける必要があり、部品点数が増加するため、これらの部品のための別途の占有領域を要し、またコスト高となる等の問題があった。

また、特に弁、スイッチおよびセンサなどの、外部からの圧力で所定の作動をする機構を有する機器では、外装体内部に圧力変化が生じた際に、圧力で作動する移動部材、変形部材の所定の作動が妨げられることがある。具体的には、ダイヤフラム、ベローズ、バネで付勢された部材などの各種弁体、スイッチの移動子、圧力センサのダイヤフラムなどは、外部からの所定圧に応じて所定の作動をしなければならないが、温度の変動等によりこれらの周囲の圧力が変化すると、所定の作動ができなくなることがある。

本発明は、専用の部品を設けることなく外装体もしくは筺体内部の圧力変化による不具合を防止することを目的としている。
また本発明は、専用の部品を設けることなく、温度変化等による外装体内部の圧力変化を吸収して外部からの所定圧に応じた所定の作動を維持できる圧力作動弁を提供することを目的としている。

本発明の圧力作動弁は、
圧力変化に応じて弾性変形可能な圧力変化吸収部を備えた弾性膜体からなる銘板を外装体に接着固定することで、前記外装体における外部との密封状態を保ち、かつ前記銘板が取り付けられた外装体の内部における圧力が上昇して弁体が弁座方向へ加圧された際に、前記弾性膜体からなる銘板の前記圧力変化吸収部が外側へ膨出することにより前記圧力の上昇を吸収し、これにより弁開圧を一定に維持するようにしたことを特徴とする。

上記の発明では、例えば製品の型番、機器の名称もしくは計測単位、機器の操作に必要な事項などを表示した、一般に機器等に取り付けられる銘板に圧力変化吸収部を設け、温度変化等により外装体等の内圧が上昇した場合には銘板の圧力変化吸収部が外側へ膨張し、外装体等の内圧が下降した場合には銘板の圧力変化吸収部が内側へ収縮して圧力変化を吸収する。これにより外装体等の内部は適切な圧力に保たれる。

従って、専用の部品を設けることなく外装体等の内部の圧力変化による不具合を防止することができる。具体的には、例えば圧力差によるシール部等からの水分の浸入、塵などの異物の浸入、および外装体等の蓋が開きにくくなるといった不具合を防止できる。

さらに、外部からの圧力で所定の作動をする移動部材もしくは変形部材を有する弁、スイッチ、センサ等の機器では、温度変化等による外装体内部の圧力変化を銘板の圧力変化吸収部が吸収し、外部からの所定圧に応じた所定の作動を維持できる。
また、ダイヤフラム、ベローズ、バネで付勢された部材などの各種弁体が外部からの圧力により作動する圧力作動弁において、その内圧が温度変化等により上昇し、弁体が弁座方向へ加圧された際に、銘板の圧力変化吸収部が外側へ膨張して圧力変化を吸収する。これにより外装体等の内部は適切な圧力に保たれ、弁開圧が維持される。

本発明の圧力作動弁は、
前記銘板の圧力変化吸収部が、エンボス加工により形成され、常時は一方向へ窪むと共に、前記外装体における内外の圧力差により逆方向へ膨出するエンボス加工部であることを特徴とする。

上記の発明では、常時は外側に凸状に膨出するかあるいは凹状に窪んでいるエンボス加工部が銘板に設けられ、温度変化等により外装体等の内圧が上昇した場合には、凹状に窪んでいるエンボス加工部が外側へ膨出し、外装体等の内圧が下降した場合には凸状に膨出しているエンボス加工部が内側へ窪むことにより圧力変化を吸収する。これにより外装体等の内部は適切な圧力に保たれ、外装体等の内部の圧力変化による上記のような不具合を防止することができる。

本発明の圧力作動弁は、弁室の上面部に設けられたダイヤフラムが、前記弁室から流体を流出させる流出口の周縁部に設けられた弁座に接離することにより流入口から流入する前記流体の前記流出口からの流出を遮断、許容する圧力作動弁であって、
前記銘板が、前記ダイヤフラムの前記弁室とは逆側の空間を封止し、該空間の圧力が上昇して前記ダイヤフラムが前記弁座方向へ加圧された際に、前記銘板の前記圧力変化吸収部が外側へ膨出することにより前記圧力の上昇を吸収するようにしたことを特徴とする。

上記の発明では、弁体であるダイヤフラムの背圧が温度変化等により上昇し、ダイヤフラムが弁座方向へ加圧された際に、銘板の圧力変化吸収部が外側へ膨張し、圧力変化を吸収する。これにより外装体等の内部は適切な圧力に保たれ、弁開圧が維持される。

本発明の圧力作動弁によれば、専用の部品を設けることなく、温度変化等による外装体内部の圧力変化を吸収して外部からの所定圧に応じた所定の作動が維持できる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の圧力作動弁の実施形態を示した図であり、図１（ａ）は上面図、図１（ｂ）は縦断面図である。なお、図１（ａ）は２等分した片側のみ図示している。

本実施形態の圧力作動弁は、流体回路に使用されるダイヤフラム式の圧力作動弁であり、図示したように、蓋部材５とダイヤフラム７で弁室１３が形成され、蓋部材５の底部には流入側継手８および流出側継手９がろう付けにより取り付けられるとともに、流出側継手９の先端部を覆うように弁座６がろう付けにより取り付けられている。

ダイヤフラム７と弁座６とは互いに対向するように配置され、常時はダイヤフラム７が弁座６に当接して弁座６の中央部に形成された流出口９ａを閉止し、流出口９ａからの流体の流出を遮断している。即ち、ダイヤフラム７と弁座６とで流体の圧力により作動する弁機構を構成している。

流入側継手８の先端部の流入口８ａから弁室１３内に流体が流入し、流体圧が上昇すると、ダイヤフラム７は弁室１３内の流体により上方へ押圧されて弁座６から離れる。これにより流出口９ａが開放され、流体の流出を許容する。

ダイヤフラム７を押さえて固定する押さえ部材１１には、貫通穴１２が設けられ、貫通穴１２の外側を封止するように銘板１が取り付けられている。銘板１には、内側へ凹状に窪んだエンボス加工部２が形成されており、このエンボス加工部２は、外側へ凸状に膨出するように変形できるようになっている。ここでは、蓋部材５および押さえ部材１１等により、圧力作動弁の外装体を形成している。

銘板１は、このエンボス加工部２が貫通穴１２の開口に位置するように押さえ部材１１に取り付けられ、エンボス加工部２は貫通穴１２の内部方向へ窪むように配置されている
。

銘板１は、例えば製品の型番、機器の名称もしくは計測単位、機器の操作に必要な事項などを、例えばシルクスクリーン印刷などにより容易に消えない方法で表示したものである。銘板１は、弾性を有する樹脂材、金属材などで作製でき、金型加工、押し出し成形その他の適宜の方法によりエンボス加工部２が形成される。エンボス加工部２は、膨出側における圧力上昇により変形した後、その圧力が元の状態に戻った際に弾性により元の形状に復帰できるように作製することが望ましい。

ダイヤフラム７の上側の上部空間１０は、ダイヤフラム７の上面への水分の浸入および異物等の付着を防止するために外部から遮断する必要があるが、温度が上昇してこの封止された上部空間１０の圧力が上昇すると、ダイヤフラム７は背圧を受けて弁開圧が上昇する。即ち図４に示したように、温度上昇により上部空間１０の圧力が上昇すると、常時の弁開圧Ｐ１では弁が開かず、それよりも高い圧力Ｐ１´にならないと流出口９ａは開放されない。

しかし本実施形態では銘板１のエンボス加工部２を上部空間１０に対向させているので、温度上昇により上部空間１０の圧力が上昇すると、常時は図２（ａ）のように内側に窪んでいる銘板１のエンボス加工部（圧力変化吸収部）２が、内外の圧力差により図２（ｂ）のように外側へ膨出し、上部空間１０の体積が増加して圧力上昇を吸収する。これにより、温度が上昇しても図４の弁開圧Ｐ１が維持されるようにしている。上部空間１０の圧力が元の状態に戻ると、銘板１も図２（ａ）の状態に戻る。

図３は、本発明の圧力作動弁の他の実施形態を示した図であり、図３（ａ）は上面図、図３（ｂ）、図３（ｃ）は縦断面図である。なお、図３（ａ）は２等分した片側のみ図示している。

本実施形態においても、ダイヤフラム７を押さえて固定する押さえ部材１１に貫通穴１２を設け、この押さえ部材１１の上面に、貫通穴１２の外側を封止するように銘板１を取り付けている。この銘板１は、ゴム製フィルムからなり、押さえ部材１１に接着部３で接着されている。

温度上昇により上部空間１０の圧力が上昇すると、常時は図３（ｂ）のように平面状である銘板１が、内外の圧力差により図３（ｃ）のように外側へ弾性により膨出し、上部空間１０の体積が増加して圧力上昇を吸収する。これにより、温度が上昇しても図４の弁開圧Ｐ１が維持されるようにしている。上部空間１０の圧力が元の状態に戻ると、銘板１も図３（ｂ）の状態に戻る。

なお、銘板１は、図示したようにその膨出部（圧力変化吸収部）が押さえ部材１１の貫通穴１２よりも広い径となるように押さえ部材１１に接着されており、上部空間１０の圧力が上昇した際に、図３（ｃ）のように貫通穴１２の外面側の開口周囲に気体が入り込んで広い領域で圧力を吸収できるようにしている。

図５は、参考例として銘板を機器（圧力スイッチ）の外装体に取り付けた状態を示した側面図、図６は外装体に取り付けた銘板のＡ−Ａ線による断面図である。
この例では、圧力スイッチ２１の外装体２２に、図１と同様のエンボス加工部２を有する銘板１を取り付けている。温度上昇等により外装体２２の内部圧力が増加すると、外装体２２の貫通穴２３を介して銘板１のエンボス加工部２が押圧され、図６（ａ）の状態から図６（ｂ）の状態にエンボス加工部２が膨出変形する。これにより圧力が吸収されて外装体２２内部の圧力が維持され、スイッチとして作動する移動子の所定圧に応じた所定の作動を維持できるようにしている。

図７は、他の参考例として銘板を機器（圧力スイッチ）の外装体に取り付けた状態を示した側面図、図８は外装体に取り付けた銘板のＡ−Ａ線による断面図である。
この例では、圧力スイッチ２１の外装体２２に、図３と同様の銘板１を取り付けている。温度上昇等により外装体２２の内部圧力が増加すると、外装体２２の貫通穴２３を介して、その周囲を接着により封止した銘板１が図８（ａ）の平面状の状態から図８（ｂ）のようにゴム弾性により膨張変形する。これにより圧力が吸収されて外装体２２内部の圧力が維持され、スイッチとして作動する移動子の所定圧に応じた所定の作動を維持できるようにしている。

上記の各参考例における銘板１は、例えば、ダイヤフラム、ベローズ、バネで付勢された部材などを弁体とする圧力作動弁、圧力スイッチ、温度スイッチなどの圧力作動スイッチ、ダイヤフラム式の圧力センサなどの圧力作動センサに好適に使用することができ、これらの機器の外装体に銘板１を取り付けることにより、温度の変動等により外装体内部の圧力が変化しても銘板１の変形により圧力変化が吸収されるので、外装体内部に設けられた圧力で作動する移動部材、変形部材による、外部からの所定圧に応じた所定の作動が維持できる。

図９は、他の参考例として銘板を、機器を収納する筺体に取り付けた状態を示した斜視図、図１０は筺体に取り付けた銘板のＡ−Ａによる断面図である。
この例では、筺体３１に、図１と同様のエンボス加工部２を有する銘板１を取り付けているが、図１０（ａ）に示したように、エンボス加工部２を、その凸側が外側となるように配置している。

例えば筺体が冷却されて、筺体３１の内部が負圧となると、図１０（ａ）の貫通穴３３の方向へ銘板１のエンボス加工部２が吸引され、図１０（ａ）の状態から図１０（ｂ）の状態にエンボス加工部２が逆方向へ膨出するように変形する。これにより筺体３１内外の圧力差が吸収されて筺体３１内部の圧力が維持されるので、例えば圧力差による第１本体３２ａと第２本体３２ｂとのシール部３４などからの水分、埃等の浸入が防止できる。

また、場合に応じて、前述した参考例と同様に、エンボス加工部２をその凹側が外側となるように配置してもよく、例えば筺体３１に収納された機器の発熱等により筺体３１内部の圧力が増加した際に、エンボス加工部２が外側へ膨出変形することにより筺体３１内外の圧力差が吸収されて筺体３１内部の圧力が維持される。これにより、例えば圧力差による第１本体３２ａと第２本体３２ｂとのシール部３４の変形などによる水分、埃等の浸入が防止される。また、筺体３１の蓋部材（同図では第１本体３２ａ）が内外の圧力差により開きにくくなることを防止できる。

図１１は、他の参考例として銘板を、機器を収納する筺体に取り付けた状態を示した斜視図、図１２は筺体に取り付けた銘板のＡ−Ａ線による断面図である。
この例では、筺体３１に、図３と同様のゴム製フィルムからなる銘板１を接着により取り付けている。

例えば筺体が冷却されて、筺体３１の内部が負圧となると、図１２（ａ）の貫通穴３３の方向へ銘板１が吸引され、図１２（ａ）の状態から図１２（ｂ）の状態に銘板１が弾性変形する。これにより筺体３１内外の圧力差が吸収されて筺体３１内部の圧力が維持される。これにより、例えば圧力差による第１本体３２ａと第２本体３２ｂとのシール部３４などからの水分、埃等の浸入が防止される。

また、例えば筺体３１に収納された機器の発熱等により筺体３１内部の圧力が増加した際には、銘板１は図１２（ｂ）とは逆に外側へ膨張変形し、筺体３１内外の圧力差が吸収されて筺体３１内部の圧力が維持される。これにより、例えば圧力差による第１本体３２ａと第２本体３２ｂとのシール部３４の変形などによる水分、埃等の浸入が防止される。また、筺体３１の蓋部材（同図では第１本体３２ａ）が内外の圧力差により開きにくくなることを防止できる。

上記の各参考例における銘板１は、内部の機器を保護するため密閉された筺体、例えば、通信機などのように屋外に設置される機器を収納する防水用筺体、電子機器を収納する筺体、防水カメラの筺体に好適に使用することができ、これらの筺体に銘板１を取り付けることにより、例えば筺体内外の圧力差によるシール部等からの水分、埃等の浸入が防止できる。また、筺体の蓋部材が内外の圧力差により開きにくくなることを防止できる。

以上、本発明について説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形、変更が可能である。

図１は、本発明の圧力作動弁の実施形態を示した図であり、図１（ａ）は上面図、図１（ｂ）は縦断面図である。 図２は、図１の圧力作動弁に設けた銘板のエンボス加工部の断面図であり、図２（ａ）は常時の形態、図２（ｂ）は内外の圧力差により外側へ膨出した形態を示す。 図３は、本発明の圧力作動弁の他の実施形態を示した図であり、図３（ａ）は上面図、図３（ｂ），（ｃ）は縦断面図である。 図４は、ダイヤフラムに作用する流体圧と、ダイヤフラムの変位との関係を示したグラフである。 図５は、参考例として銘板を圧力スイッチの外装体に取り付けた状態を示した側面図である。 図６は、図５のＡ−Ａ線による断面図である。 図７は、他の参考例として銘板を圧力スイッチの外装体に取り付けた状態を示した側面図である。 図８は、図７のＡ−Ａ線による断面図である。 図９は、他の参考例として銘板を、機器を収納する筺体に取り付けた状態を示した斜視図である。 図１０は、図９のＡ−Ａ線による断面図である。 図１１は、他の参考例として銘板を、機器を収納する筺体に取り付けた状態を示した斜視図である。 図１２は、図１１のＡ−Ａ線による断面図である。

符号の説明

１ 銘板
２ エンボス加工部
３ 接着部
５ 蓋部材
６ 弁座
７ ダイヤフラム
８ 流入側継手
８ａ 流入口
９ 流出側継手
９ａ 流出口
１０ 上部空間
１１ 押さえ部材
１２ 貫通穴
１３ 弁室
２１ 圧力スイッチ
２２ 外装体
２３ 貫通穴
３１ 筺体
３２ａ 第１本体
３２ｂ 第２本体
３３ 貫通穴
３４ シール部

Claims (3)

1. 圧力変化に応じて弾性変形可能な圧力変化吸収部を備えた弾性膜体からなる銘板を外装体に接着固定することで、前記外装体における外部との密封状態を保ち、かつ前記銘板が取り付けられた外装体の内部における圧力が上昇して弁体が弁座方向へ加圧された際に、前記弾性膜体からなる銘板の前記圧力変化吸収部が外側へ膨出することにより前記圧力の上昇を吸収し、これにより弁開圧を一定に維持するようにしたことを特徴とする圧力作動弁。
2. 弁室の上面部に設けられたダイヤフラムが、前記弁室から流体を流出させる流出口の周縁部に設けられた弁座に接離することにより流入口から流入する前記流体の前記流出口からの流出を遮断、許容する圧力作動弁であって、
   前記銘板が、前記ダイヤフラムの前記弁室とは逆側の空間を封止し、該空間の圧力が上昇して前記ダイヤフラムが前記弁座方向へ加圧された際に、前記銘板の前記圧力変化吸収部が外側へ膨出することにより前記圧力の上昇を吸収するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の圧力作動弁。
3. 前記銘板の圧力変化吸収部が、エンボス加工により形成され、
   常時は一方向へ窪むと共に、前記外装体における内外の圧力差により逆方向へ膨出するエンボス加工部であることを特徴とする請求項１または２に記載の圧力作動弁。

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