JP6137547B2

JP6137547B2 - リリーフバルブ

Info

Publication number: JP6137547B2
Application number: JP2013246859A
Authority: JP
Inventors: 洋宮野
Original assignee: Eagle Industry Co Ltd
Current assignee: Eagle Industry Co Ltd
Priority date: 2013-01-07
Filing date: 2013-11-29
Publication date: 2017-05-31
Anticipated expiration: 2033-11-29
Also published as: JP2014145478A

Description

本発明は、流体圧力が一定値を越えたときに開くリリーフバルブに関する。
また、本発明は、家庭用燃料電池コージェネレーションシステム等のガス圧制御系に使用されるリリーフバルブに関する。

リリーフバルブは、入口ポートと出口ポートの間の流路を、閉弁方向に付勢された弁体で常時は閉塞するという基本構造を有し、入口ポートの圧力が付勢力に打ち勝つと、弁体が移動して入口ポートと出口ポートの間の流路を開き、圧力を開放する。
この種リリーフバルブとしては、例えば、図８に示す構造のものが知られている。（特許文献１）

この種従来のリリーフバルブは、流体圧力が作用する第１ポート１１０と流体圧力が排出される第２ポート１２０とを備えた円筒形状のハウジング１００と、この第１ポート１１０と第２ポート１２０の間の連通路１３０を開閉する為に軸方向移動可能に支持された弁手段２００と、この弁手段２００を閉弁方向に付勢するバネ手段３００とより構成されている。

そして、リリーフバルブが作動しない状態においては、弁手段２００が弁座１９０に常時押圧された状態が続く為、弁手段２００の弁座１９０と当接する弾性材層２０１が弁座１９０と粘着し、規定圧力になっても高圧流体をリリース（放出）しない問題を惹起した。

この点を改良する案として、テーパー面の弁座に弁手段を当接する構造のものが提案されたが、弁手段が弁座に常時押圧された状態が続く構造である事に変わりが無い為、図８に示した構造のもの同様に、弁手段が粘着し、規定圧力になっても高圧流体をリリース（放出）しない問題を招来した。

特開２００８−１３８７３２号公報

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、長期間リリーフバルブが作動しない状態においも、弁手段が粘着する事が無く、安定で、長寿命なリリーフバルブを提供することを目的とする。

本発明のリリーフバルブは、流体圧力が作用する第１ポートと流体圧力が排出される第２ポートとを備えた円筒形状のハウジングと、前記第１ポートと前記第２ポートの間の連通路を開閉する為に軸方向移動可能に支持された弁手段と、前記弁手段を閉弁方向に付勢するバネ手段とよりなるリリーフバルブにおいて、前記弁手段が、前記ハウジング内を軸方向移動可能に支持されたシャフトと、前記シャフトに保持され、前記第１ポート側に向かって拡径する環状のシールリップを備えた弾性材製の第１パッキンと、前記シールリップが摺接する領域の前記ハウジング内周面には、大径円筒内周面と、小径円筒内周面と、前記大径円筒内周面と前記小径円筒内周面を連結している傾斜面が形成されると共に、前記傾斜面に流体圧力が排出される為の軸方向に伸びる切り欠き部が形成され、流体圧力により前記弁手段が前記バネ手段に抗して前記第２ポート側に移動し、前記シールリップが前記切り欠き部が存在する領域に達した段階で、前記切り欠き部から流体圧力が排出される様に成したことを特徴とする。

本発明は、以下に記載されるような効果を奏する。
請求項１記載の発明のリリーフバルブによれば、ハウジング内周面には、大径円筒内周面と、小径円筒内周面と、前記大径円筒内周面と前記小径円筒内周面を連結している傾斜面が形成されると共に、前記傾斜面に流体圧力が排出される為の軸方向に伸びる切り欠き部が形成され、流体圧力により弁手段がバネ手段に抗して排出ポート側に移動し、第１パッキンのシールリップが、前記切り欠き部が存在する領域に達した段階で、前記切り欠き部から流体圧力が排出される構成とする事により、長期間リリーフバルブが作動しない状態においも、弁手段が粘着する事が無い為、安定で、長寿命なリリーフバルブを提供出来る。
請求項２記載の発明のリリーフバルブによれば、切り欠き部が小径円筒内周面の一部にまで達している構成としている為、リリーフバルブが開の状態から圧力が低下し、再度閉の状態になる際に、第１パッキンのシールリップが小径円筒内周面に接した後、切り欠き部による連通が遮断され、安定したシール性能が発揮出来る。

請求項３記載の発明のリリーフバルブによれば、シャフトには、ハウジング内周面に形成した軸方向溝と係合する突起が形成されている為、シャフトとハウジングとの間の相対回転が防止出来る為、安定したリリーフバルブ機能が発揮出来る。
請求項４記載の発明のリリーフバルブによれば、第１パッキンと対向する形で第１パッキンよりも第１ポート側に配置され、第２ポート側に向かって拡径する環状のシールリップを備えた弾性材製の第２パッキンを有する構成とする事により、第１ポート側（機器側）が第２ポート側（外気側）に比べ低い圧力（負圧）になったとしても、第２パッキンの存在により、第２ポート側から第１ポート側に流体が侵入することを効果的に阻止出来る。

請求項５記載の発明のリリーフバルブによれば、シャフト外周面の第２パッキンが保持されている保持領域の第１ポート側に、この保持領域よりも短い軸方向溝を形成している為、第２パッキンが誤って逆方向に組み付けられた場合（シールリップが第１ポート側に向かって拡径する形に組み付けられた場合）、第２ポート側から第１ポート側への流体の侵入が阻止できないため、誤った取り付けを容易に発見出来る。
請求項６記載の発明のリリーフバルブによれば、第１パッキンと第２パッキンとの間に環状のスペーサを配置する構成とする事により、第１パッキンと第２パッキンのシールリップ間の衝突が避けられる為、第１パッキンと第２パッキンの良好な密封機能を安定的に確保出来る。

本発明の第１の態様に係る閉じた状態のリリーフバルブの縦断面図。図１の部分拡大図。本発明の第１の態様に係る開いた状態のリリーフバルブの縦断面図。図３の部分拡大図。本発明の第１の態様に係るリリーフバルブを、流体圧力を排出する第２ポート側からみた側面図。本発明に係る第２の態様のリリーフバルブを図１と同様に示した図。図６の部分拡大図。従来技術に係るリリーフバルブの縦断面図。

以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
本発明の第１の態様に係るリリーフバルブを図１乃至図５に基づき説明する。
本発明の第１の態様に係るリリーフバルブは、流体圧力が作用する第１ポート１１と流体圧力が排出される第２ポート１２とを備えた円筒形状のハウジング１と、この第１ポート１１と第２ポート１２の間の連通路１３を開閉する為に軸方向移動可能に支持された弁手段２と、この弁手段２を閉弁方向に付勢するバネ手段３とより構成されている。

そして、弁手段２は、ハウジング１内を軸方向移動可能に支持されたシャフト２１と、このシャフト２１に保持され、第１ポート１１側に向かって拡径する環状のシールリップ２２１を備えた弾性材製のパッキン２２を有している。

また、このシールリップ２２１が摺接する領域のハウジング１内周面には、大径円筒内周面１４と、小径円筒内周面１５と、大径円筒内周面１４と小径円筒内周面１５を連結している傾斜面１６が形成されている。
更に、この傾斜面１６には、流体圧力が排出される為の軸方向に伸びる切り欠き部１７が形成されている。

そして、図３及び図４に示す様に、流体圧力により弁手段２がバネ手段３に抗して第２ポート１２側（図上左側）に移動し、シールリップ２２１が切り欠き部１７の存在する領域に達した段階で、切り欠き部１７から流体圧力が排出される様に構成されている。

この様に、図１及び図２に示す様に、リリーフバルブが閉の状態においては、バネ手段３の押圧力は、ハウジング１に設けた内方フランジ１９とシャフト２１の段部が接して受ける為、シールリップ２２１にバネ手段３の押圧力が作用する事は無い。
この様に、長期間リリーフバルブが作動しない状態においても、弁手段２が粘着する事が無い為、安定で、長寿命なリリーフバルブを提供出来る。

更に、内方フランジ１９には流体を流通させる為の貫通孔が複数個設けられている。
この貫通孔の数は、用途に応じ適宜調整される。
また、パッキン２２は、シャフト２１の外周面に設けた段部とシャフト２１の外周面に嵌合した嵌合フランジ２３とにより囲まれる環状溝内に配置されている。
そして、このパッキン２２は、シャフト２１の外周面と密接して、流体の漏洩を阻止している。
この為、構成部品が少なく安価に製作出来る。

また、本第１の態様においては、ハウジング１の外側にＯリングを介して、円筒状のカバー部材４を被せる構造としている。
また、図２に示す様に、切り欠き部１７は、傾斜面１６のみでなく、小径円筒内周面１５の一部にまで入り込む形で存在している。
この事により、リリーフバルブが開の状態から圧力が低下し、再度閉の状態になる際に、パッキン２２のシールリップ２２１が小径円筒内周面１５に接した後、切り欠き部による連通が遮断され、安定したシール性能が発揮出来る。

また、通常のリリーフバルブが閉じている状態においては、シールリップ２２１が、切り欠き部１７が存在しない小径円筒内周面１５に接すると共に、流体圧力により小径円筒内周面１５に押し付けられている為、圧力流体が漏洩する事は無い。
この切り欠き部１７は、図５に示す様に、円周上等配に３ヶ所設けているが、円周上１ヶ所以上存在すれば良く、複数本設ける場合は、実施形態の様に円周上等配に設ける事が好ましい。

また、シャフト２１には、ハウジング１内周面に形成した軸方向溝１８と係合する突起２１１が形成されている。
この突起２１１は、バネ手段３の圧力を調整する為に、シャフト２１外周面に螺合した圧力調整ネジ２４に一体的に設けられている。

この様な構成とする事により、シャフト２１とハウジング１との間の相対回転が防止出来る為、安定したリリーフバルブ機能が発揮出来る。
また、シャフト２１の第２ポート１２側には、プラスドライバー用の溝が設けられており、このプラスドライバー用の溝を用いてシャフト２１を回動させる事により、圧力調整ネジ２４を回動させ、圧力調整ネジ２４と内方フランジ１９との間に配置した、コイルバネであるバネ手段３の押圧力を調整出来る。

パッキン２２の材質としては、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素添加ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、シリコーンゴム（ＶＭＱ）、フルオロシリコーンゴム（ＦＶＭＱ）、ふっ素ゴム（ＦＫＭ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、クロロスルフオン化ポリエチレン（ＣＳＭ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ウレタンゴム（ＡＵ）等のゴム状弾性材が好ましい。

ついで、本発明の第２の態様に係るリリーフバルブを図６及び図７に基づき説明する。
先に説明した第１の態様と相違する点は、第１パッキン２２と対向する形で第１パッキン２２よりも第１ポート１１側に配置され、第２ポート１２側に向かって拡径する環状のシールリップ２５１を備えた弾性材製の第２パッキン２５を有する構成とした点である。

第１パッキン２２は、先に説明した第１の態様と同様に機能して、第１パッキン２２のシールリップ２２１が、切り欠き部１７が存在する領域に達した段階で、切り欠き部１７から流体圧力を排出するものであり、長期間リリーフバルブが作動しない状態においも、弁手段が粘着する事が無い為、安定で、長寿命なリリーフバルブを提供出来る。

更に、本発明の第２の態様に係るリリーフバルブは、新たに第２ポート１２側に向かって拡径する環状のシールリップ２５１を備えた弾性材製の第２パッキン２５を配置する構成とした為、第１ポート１１側（機器側）が第２ポート側（外気側）に比べ低い圧力（負圧）になったとしても、第２パッキン２５のシールリップ２５１が、第２ポート側１２（外気側）の流体圧力により小径円筒内周面１５に押し付けられ、第２ポート１２側から第１ポート１１側に流体が侵入することを効果的に阻止する。

また、第２パッキン２５は、シャフト２１の外周面に嵌合した嵌合フランジ２３により第１ポート１１側への移動を阻止されている。
また、シャフト２１外周面の第２パッキン２５が保持されている保持領域Ｘ（第２パッキン２５の軸方向長さ）の第１ポート１１側に、この保持領域Ｘよりも短い軸方向溝２１２を形成してある。
より具体的には、嵌合フランジ２３に向かって開口する軸方向溝２１２となっている。

この為、図７の状態とは逆の向き（シールリップ２５１が第１ポート１１側に向かって拡径する向き）に第２パッキン２５を配置すると、第２パッキン２５の内周リップ２５２が、軸方向溝２１２が存在する領域に当接する為、内周リップ２５２の密封機能が発揮できなくなる。

この軸方向溝２１２の軸方向長さは、第２パッキン２５が逆の向きに取り付けられた際には、内周リップ２５２の密封機能が発揮されなくなる範囲（内周リップ２５２がシャフト２１外周面と密接している領域を超える範囲）に存在すれば良く、第２パッキン２５が正常に取り付けられた際には、内周リップ２５２の密封機能が損なわれない範囲（保持領域Ｘよりも短い範囲）で有る必要がある。

この結果、第２パッキン２５が誤って逆方向に組み付けられた場合（シールリップ２５１が第１ポート１１側に向かって拡径する形に組み付けられた場合）、第２ポート１２側から第１ポート１１側への流体の侵入が阻止できないため、誤った取り付けを容易に発見出来る。

また、第１パッキン２２と第２パッキン２５との間に環状のスペーサ５を配置する構成としている。
この為、第１パッキン２２と第２パッキン２５のシールリップ２２１、２５１間の衝突が避けられる為、第１パッキン２２と第２パッキン２５の良好な密封機能を安定的に確保出来る。

また、本発明は、上述の発明を実施するための形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成を採り得ることはもちろんである。

本発明に係るリリーフバルブは、家庭用燃料電池コージェネレーションシステム等のガス圧制御系に用いて有用である。

１ハウジング
２弁手段
３バネ手段
４カバー部材
５スペーサ
１１第１ポート
１２第２ポート
１３連通路
１４大径円筒内周面
１５小径円筒内周面
１６傾斜面
１７切り欠き部
１８軸方向溝
１９内方フランジ
２１シャフト
２２第１パッキン
２３嵌合フランジ
２４圧力調整ネジ
２５第２パッキン
２１１突起
２１２軸方向溝
２２１シールリップ
２５１シールリップ
２５２内周リップ

Claims

流体圧力が作用する第１ポート（１１）と流体圧力が排出される第２ポート（１２）とを備えた円筒形状のハウジング（１）と、前記第１ポート（１１）と前記第２ポート（１２）の間の連通路（１３）を開閉する為に軸方向移動可能に支持された弁手段（２）と、前記弁手段（２）を閉弁方向に付勢するバネ手段（３）とよりなるリリーフバルブにおいて、
前記弁手段（２）が、前記ハウジング（１）内を軸方向移動可能に支持されたシャフト（２１）と、前記シャフト（２１）に保持され、前記第１ポート（１１）側に向かって拡径する環状のシールリップ（２２１）を備えた弾性材製の第１パッキン（２２）と、前記シールリップ（２２１）が摺接する領域の前記ハウジング（１）内周面には、大径円筒内周面（１４）と、小径円筒内周面（１５）と、前記大径円筒内周面（１４）と前記小径円筒内周面（１５）を連結している傾斜面（１６）が形成されると共に、前記傾斜面（１６）に流体圧力が排出される為の軸方向に伸びる切り欠き部（１７）が形成され、流体圧力により前記弁手段（２）が前記バネ手段（３）に抗して前記第２ポート（１２）側に移動し、前記シールリップ（２２１）が前記切り欠き部（１７）の存在する領域に達した段階で、前記切り欠き部（１７）から流体圧力が排出される様に成したことを特徴とするリリーフバルブ。
前記切り欠き部（１７）が前記小径円筒内周面（１５）の一部にまで達していることを特徴とする請求項１記載のリリーフバルブ。
前記シャフト（２１）には、前記ハウジング（１）内周面に形成した軸方向溝（１８）と係合する突起（２１１）が形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のリリーフバルブ。
前記第１パッキン（２２）と対向する形で前記第１パッキン（２２）よりも前記第１ポート（１１）側に配置され、前記第２ポート（１２）側に向かって拡径する環状のシールリップ（２５１）を備えた弾性材製の第２パッキン（２５）を有することを特徴とする請求項１〜３いずれか一項に記載のリリーフバルブ。
前記シャフト（２１）外周面の前記第２パッキン（２５）が保持されている保持領域（Ｘ）の前記第１ポート（１１）側に前記保持領域（Ｘ）よりも短い軸方向溝（２１２）を形成したことを特徴とする請求項４記載のリリーフバルブ。
前記第１パッキン（２２）と前記第２パッキン（２５）との間に環状のスペーサ（５）を配置したことを特徴とする請求項４または５記載のリリーフバルブ。