JPH0355708B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は瞬間開口即ちポツプ式の逃し特性を有
する圧力操作リリーフ弁に関する。

〔従来の技術〕

リリーフ弁には比例式開口特性を有するものと
瞬間開口特性を有するものに大別される。

この比例式開口特性を有するリリーフ弁は、一
定圧力又は設定圧力とその弁に作用する圧力との
差に比例する、ベント即ち逃しを得るためのもの
である。一方、瞬間開口即ちポツプ式リリーフ弁
は、検出圧力が一定または設定圧力を超えたら、
一定かつ最大の吐出しを行なう特性を有する。

以下に従来の改良されたパイロツト操作リリー
フ弁の一例を第１図〜第９図に示す。

第１図ないし第９図に示すように、第１段目１
０及び第２段目４１を本体４内に収納したパイロ
ツト弁５はメイン弁７の上端に近接して取付けら
れ（第３図）、このメイン弁７は第２図、第４図
及び第５図のようにメイン弁頭ポート６１及びパ
イロツト弁５のベント・ポート１１を通してパイ
ロツト弁５とつながつている。この実施例におい
ては、６１と１１は導管１１ａで接続されてい
る。さらに第３，４及び５図について述べると、
メイン弁７とパイロツト弁５とを接続している外
圧管６は、一端がタンク圧検出のためにパイロツ
ト弁５の入口ポート１２と連通し、他端は圧力タ
ツプ６３として、メイン弁入口フランジ６６とメ
イン弁入口６５の直ぐ上のメイン弁７の下部に収
容されている。この圧力タツプ６３は感圧チユー
ブ６４と連通し（第２図）、これによつて、常時
タンク圧力をパイロツト弁５に供給している。ま
た通常は、メイン弁７のメイン弁入口フランジ６
６は圧力タンクまたは圧力導管に取付けられてい
る。

従つて、前記圧力タンクまたは導管内のガス状
製品がメイン弁７を経てベントされるように圧力
操作リリーフ弁は動作するものである。

次に上記のようにメイン弁７と連通したパイロ
ツト弁５内の圧力経路を弁の非リリーフ状態をも
とに説明する。

タンクのガス圧が調節可能な圧縮ばね３０の負
荷によつて決定された第１段目１０のリリーフ設
定値より低い場合、第１，２及び４図に示すよう
に圧力容器又は導管からのガス圧は直接メイン弁
ピストン６９に加わり、さらにメイン弁入口６
５、感圧チユーブ６４、圧力タツプ６３を通つて
外圧管６、圧力入口ポート１２と第２段のポート
５７、第２段の中ぐり部分５５及び５６、第２段
のポート５４、ベントポート１１及び導管１１ａ
を通つてメイン弁頭容積部６８に供給される。こ
のようにピストン６９の上下面には同一のタンク
圧力が加わるが、その上面７４の方が下面７５よ
りも面積が大きいので、ピストン６９を押し下げ
る力の方が大きくなり、結局メイン弁７は閉塞し
たままである。またこのとき後述する第２段目４
１のプランジヤ・アセンブリ４２は、そのボア４
０内の摺動部材である閉塞部材４８の上端面には
チヤンバ５２内の圧力である大気圧が作用し、該
閉塞部材４８の環状の下面には中ぐり部分５６内
の圧力であるタンク圧力が作用しているので、押
し上げられた状態となり、下部のシール４８ｃは
本体４の下部シール４５に密接したままである。

圧力はさらに、パイロツト弁の内部において
（第１図参照）、ポート５７から第１段のクロス・
ポート２４、第１段入口ポート１７及びフイルタ
ー１５に連通して、第１段１０に作用する。従つ
て、ガスの圧力は第１段入口ポート１７及びポペ
ツト・アセンブリ１８の下端面に加わり、第１段
１０のポペツト・アセンブリ１８を上方へ押し上
げようとする。

またフイルター１５はテスト・ポート１４ａ及
びクロスポート２４とを有しており、かつボール
状密封部材１６に対する案内部を形成し、さらに
そのフイルター媒体を通して、これらポート２４
及び１４ａを第１段入口ポート１７と連通してい
る。なおボール１６はポート１４ａもしくは２４
に、後述の如く密接する。

“第１段１０のポペツト・アセンブリ１８につい
て” 第１図と、さらに詳細に、第６図及び第７図に
示されるように、第１段の弁座２８に当接する第
１段のポペツト・アセンブリ１８は感流、感圧素
子の役目をするもので、以下のように構成されて
いる。

即ち中央部のピストン１８ｃ及びそのピストン
上部に下方に拡がつた肩部１９を有し、この肩部
１９とピストン１８ｃとの間にそれらと同心的に
設置された弾性体からなる密封部材２５はピスト
ン１８ｃの上昇端で上部弁座２０に密接する。

また前記のポペツト・アセンブリ１８は、さら
に上記肩部１９の上端にポペツト弁心棒１８ｂを
上方に延設している。そしてこの弁心棒１８ｂは
往復運動ができるように、第１段１０の内部の弁
座リテイナ２０ａの内側に、これと同心に取付け
られている。なおリテイナ２０ａの下端は前述の
上部弁座２０を形成している。

さらに前記ポペツト弁心棒１８ｂの上端１８ｄ
は常時ばね３０により下方に押圧されたばねリテ
イナ３０ａと接触している。またこのばねリテイ
ナ３０ａは前記弁座リテイナ２０ａの上面２０ｂ
とは接触していないので、このリテイナ３０ａと
上面２０ｂとの間の〓間が形成されており、この
〓間の存在によつてポペツト弁心棒１８ｂに加わ
る圧縮ばね３０の力を調整することができる。

また前記弁座リテイナ２０ａは、さらにポペツ
ト弁座リテイナ２９の延長部分の内側に螺行可能
に係合されている（第１図）。このねじ込み係合
並びに前述のピストン１８ｃと２０ａとの間の相
対的運動とによつて、上部弁座２０に対するポペ
ツト・シール２５の垂直方向の位置調節が可能で
ある。この構造はリリーフ動作中における、ポペ
ツト・アセンブリ１８を持上げるそれぞれ力に対
する密封部材２５の上部弁座２０への適正な密接
動作の個別調節を可能にし、不安定な動作状態を
解消する。

また、前記第１段１０のポペツト・アセンブリ
１８及び弁座２８には、信頼性のある繰返し可能
なポペツト動作を得るために、特定の環状の遊〓
が設けられている。これらの遊〓は、第１段のポ
ペツト・アセンブリ１８の反カリツプ２１と弁座
リテイナ２９の内径との間の遊〓３７、ポペツ
ト・アセンブリ１８の中間外径部３３と弁座２８
の内径との間の遊〓３９、及びピストン１８ｃの
下端外径部３４と弁座２８の内径部２８ｂとの間
の遊〓３８である。

そしてさらにこれらの遊〓と関連して、設けら
れているのは、上記下端外径部３４とシール１７
ａとの縦方向の重なり部３６並びに上記中間外径
部３３と弁座２８との縦方向の重なり部３５であ
る。

“第２段４１のプランジヤ・アセンブリ４２につ
いて” 第２段４１（第１，４及び５図参照）はプラン
ジヤ・アセンブリ４２を有し、このアセンブリ４
２は、下部の中ぐり部分５５と上部の中ぐり部分
５６とからなるボア４０内を往復運動する閉塞部
材４８を有している。この閉塞部材４８には上端
４８ａと弾性体操作シール４８ｄを有し、プラン
ジヤ・アセンブリ４２はこのシール４８ｄにより
閉塞部材４８の上方と下方との差圧に応答して、
ボア４０内で上下の往復運動可能である。またこ
のアセンブリ４２は最下方に移動したときに中ぐ
り部分５５と５６とを密封遮断する中間シール部
４８ｂを中間部に有す、かつ最上方へ移動したと
きにボア４０内を大気へ通じているベント１３か
ら密封遮断するシール４８ｃを下端部のプランジ
ヤ下部シート・リテイナ４３に有する。

次にタンク内の圧力が種々変動した際の動きに
ついて説明する。

(a) リリーフ動作時 上述のようにタンク内の製品ガス圧力はパイ
ロツト弁５の第１段１０のポペツト・アセンブ
リ１８の下端面に加わつているので、この圧力
によつてポペツト・アセンブリ１８には押し上
げられる力が常に働いている。そしてガス圧力
が上昇して上記押し上げ力が、ばね３０のアセ
ンブリ１８への押し下げ力を上回ると、アセン
ブリ１８は上方へ移動し、その下端外径部３４
はシール１７ａから離れ始めて、ガスは第１段
１０の第１段入口ポート１７から後述する特有
の作用を有するポペツト・アセンブリ１８の遊
〓３８，３９等を通つて第２段４２のチヤンバ
５２内及びポペツト・アセンブリ１８と弁座リ
テイナ２０ａとの遊〓１８ａを通つて大気中に
流れ始める。

最初の製品圧の上昇が小さければ、ポペツ
ト・アセンブリ１８の密封部材２５は上部弁座
２０に密接せず、該アセンブリ１８は宙に浮い
た状態となり、従つて遊〓１８ａを通つてガス
が直接放出され、その結果タンク内ガス圧力が
設定圧以下に戻るとポペツト・アセンブリ１８
は再びシール１７ａに着座する。

一方ガス圧の超過量が大きいときは、ポペツ
ト・アセンブリ１８の上昇量も大きくなり、ア
センブリ１８の密封部材２５は上部弁座２０に
密接するので上記遊〓１８ａを通るガスの流れ
は閉ざされてしまう。従つて過剰圧の製品はす
べてチヤンバ５２内に流入する。そしてチヤン
バ５２内に入つたガスは急激に体積が膨脹する
のでその超過圧がそのままの大きさで直接作用
することない。従つて上記ガス圧の超過量が比
較的大きい場合でも、チヤンバ５２内に流入し
た当初においてはいきなりプランジヤ・アセン
ブリ４２を押し下げることはなく、徐々に上昇
するチヤンバ５２内のガス圧によつて、比較的
ゆつくりとプランジヤ・アセンブリ４２は押し
下げられる。この動作中に入口ポート１２から
加わるガス圧力は、ポート５７を通して中ぐり
部分５６内で閉塞部材４８の下面にも加わつて
いるので、プランジヤ・アセンブリ４２の下降
速度は一層制限されて緩やかな動作が可能とな
る。また完全に押し下げられると中間シール部
４８ｂにより中ぐり部分５５はタンク内のガス
圧力が作用している中ぐり部分５６とは遮断さ
れるので、タンク内ガス圧はもはやメイン弁頭
容積６８に作用することはない。

このような緩やかな動作によつて、本体４内
のポート５４に連通するメイン弁頭容積６８内
のガスは第２段４１の中ぐり部分５５を通つて
徐々に開く下部シート４５とシール４８ｃとの
間〓からゆつくりと大気中に放出されるので、
メイン弁頭容積６８内は徐々に減圧され、従つ
てメイン弁ピストン６９はタンク内のガス圧に
よつて押し上げられてタンク内ガスは流路７１
を通つてメイン弁７の出口６７から放出され、
タンク内の圧力は下降する。

(b) リセツト動作時 上記リリーフ動作によつてタンク内のガス圧
力が設定圧以下に下がると、先ずポペツト・ア
センブリ１８がばね３０の力によつて下降し始
める。そして同時に大気へ通じる遊〓１８ａが
開放されるのでチヤヤンバ５２内のガスが大気
中に放出し始める。またポペツト・アセンブリ
１８がシール１７ａ上に着座する直前には後述
の遊〓３８，３９の作用によつて、ポペツト・
アセンブリ１８には上向きの力が生じているの
で、該アセンブリ１８は比較的ゆつくりとした
速度で着座する。その結果第２段４１の閉塞部
材４８の上面には上記遊〓１８ａを通つて徐々
に大気圧まで減圧するチヤンバ５２内の圧力が
加わり、下面には入口ポート１２、ポート５７
及び中ぐり部分５６を通してタンク内のガス圧
が加わる。従つて次第にプランジヤ・アセンブ
リ４２は上方へ押し上げられて下端部のシール
４８ｃはシート４５に密接するようになり、同
時に中ぐり部分５５と５６は再び連通するよう
になるので、タンク内のガス圧力がメイン弁頭
容積６８に加わつてメイン弁ピストン６９を押
し下げ、メイン弁７は閉塞する。

上記のようなリリーフ動作又はリセツト動作時
における本発明の優れた特徴は第１段のポペツ
ト・アセンブリ１８に含まれる流量制御素子、よ
り詳しくはピストン１８ｃの使用によるものであ
る。そこでリリーフにおけるこのポペツト・アセ
ンブリ１８の動作を次に説明する。即ち第６図及
び第７図のように、第１段のポペツト・アセンブ
リ１８の下端外径部３４の下面に作用するタンク
圧力が調節ばね３０の力を超えると、これに密接
しているシール１７ａに生じている重なり部３６
において第１段入口ポート１７を最初は閉塞し
つゝ、ピストン１８ｃが垂直方向、即ち上方に移
動し始める。この時点では、ポペツトとシールと
の間の遊〓３９の幅の方が遊〓３８の幅より小さ
いのでアセンブリ１８の下端の外径部３４とシー
ル１７ａとで形成されている閉塞が破れると、遊
〓３８及び３９を通るガス流量は主として環状の
遊〓３９の重なり部３５の長さによつてコントロ
ールされる。さらに、遊〓３９に関連する重なり
３５の長さは重なり３６の長さよりも大としてあ
るので、ポペツトの移動によつて、ポペツトとシ
ート間の遊〓を通るようになつた製品の流れは上
記と同様に遊〓３９がコントロールする。結局遊
〓３９即ち重なり部３５によりガスの流れが制限
されて初期の流れに対する抵抗が大きくなり、急
激なポペツト・アセンブリ１８の動作はコントロ
ールされる。

またポペツト・アセンブリ１８ｃの中間外径部
３３の横断面積は下端外径部３４の横断面積より
大きいことから遊〓３８を通過するガスの流れ及
び遊〓３９を経て生じる圧力低下は、さらに付加
的な上向きの力をもたらす。そしてこの流量をコ
ントロールする遊〓３９による付加的圧力低下は
重なり部３５がセロに近づくまで続く。さらに、
第６図中３２で示される外径部のピストンの反力
リツプ２１の下面には、上記遊〓３９を通過した
流れがもう一つの付加的な圧力を作るので、流れ
を示す矢印７８（第７図）が示すように、ポペツ
ト・アセンブリ１８には絶え間なく増大する上向
きの力が得られる。

そしてこの反力リツプ２１が形成する環状チエ
ンバ２６によればリリーフ動作はさらに改善され
る。即ちこれは、前記反力リツプの外周の周縁２
１ａ及び環状のシート表面２８ａの間の遊〓３７
によつて、持上げ動作時に、反力リツプ２１の下
方におけるガスの半径方向への流れを制限するよ
うな抵抗が生じるので、ポペツト・アセンブリ１
８が上昇し始めて上記遊〓３９の重なり部３５が
ゼロになつた後でもアセンブリ１８を押し上げる
力はわずかづつ働いていることになる。このパイ
ロツト弁においては前記ポペツトの外径部と各遊
〓の組合せはこのような特徴を有効に発揮するよ
うに設計されている。

これらのことからこのパイロツト弁と先行技術
によるポペツト設計との相違点としては、上記の
構造によると、リリーフ動作中は安定して増大す
る持上げ力が得られ、それにより、リリーフ時に
ポペツトが元に戻る動作をしないので信頼度の高
いポペツト持上げ動作が行なわれることである。
従つて上記の構成がないと、最初のポペツト持上
げ後、ポペツトとシートとの間の遊〓を経て急速
に圧力が低下してしまうので、ポペツト・アセン
ブリ１８に対する充分な垂直持上げ力が失われ、
部材のチヤタリングまたは過度のシマリングまた
は予漏洩を伴なう部分的な開放が生じることにな
る。なおこのようにチヤタリング等の発生した条
件下で、ポペツトの不安定性をなくして完全なポ
ペツト動作とリリーフ弁操作を行うためには、タ
ンクの圧力がリリーフ設定値を相当超える必要が
ある。

このようにチヤタリングまたはシマリングする
ポペツトの場合には、リリーフ弁は正しい動作が
得られず、そして弁の寿命は短かいことが知られ
ている。

換言すれば、上記のパイロツト弁により、動作
時に、第１段のポペツト・アセンブリ１８及び第
２段のプランジヤ・アセンブリ４２並びにその周
囲の容積内で生じる圧力変化をコントロールする
ことによりリリーフやリセツト動作に対応して第
１段のポペツトと第２段のプランジヤの第１位置
から第２位置への動きが調整されることになる
が、これらの圧力コントロールは弁操作で重要な
ものである。即ちもしこれらの圧力がリセツトの
際に早すぎて減衰したり、持上げ時に早すぎて上
昇したりすると、弁が好ましくない減衰振動、即
ちチヤタリングをすることになるからである。

しかし上記の構造によれば、ポペツト・アセン
ブリ１８下部の各外径部の面積差及び各連する遊
〓の一定の組合せの採用によつて、各遊〓近傍の
圧力減少が一定速度になり、それによつて、第１
段のポペツト・アセンブリの下降及び上昇動作と
それに関連する第２段のプランジヤ・アセンブリ
４２の動作が確実にコントロールされる。

次に上記のパイロツト弁（第１図参照）の他の
特徴について述べる。即ち第１図に示すように圧
力の入口ポート１２につながるクロスポート２４
と現場でのテスト用入口ポート１４との間に、ボ
ール状密封部材１６を配置したことにある。この
ボール１６はフイルター１５内に収納され、ポー
ト２４と、テスト用入口ポート１４が形成するテ
スト用入口シート１４ａとの間を水平移動する。

現場テストは空気又は他の適当な媒体を、一定
の既知圧力で入口ポート１４へ供給して行われ
る。タンクのガス圧がテスト媒体の圧力よりも高
く、かつ第１段１０のリリーフ設定点よりも低い
と、ボール１６は入口シート１４ａに密接してパ
イロツトのテスト接続を閉鎖する。

次にタンク圧力よりも高い値のテスト用ガスを
供給すると、フイルター１５の内部でボール１６
が横に動いてポート２４を閉じ、それによつてタ
ンク内のガスが隔離される。そしてテスト用ガス
の圧力をさらに増加して、第１段１０の設定圧を
超すようにすれば、タンクの圧力をリリーフ設定
値まで引き上げることなく、パイロツトとメイン
弁とを動作させることができる。

次にテスト用圧力が減少すると、ボール１６は
入口ポート１２及びクロスポート２４を通してタ
ンクの圧力が第１段１０に加わるように反動し
て、入口シート１４ａを再び閉塞する。これによ
つて、テスト装置をポート１４から取外す際にタ
ンク内のガスを不用意に逃がすことが防止でき
る。

従つて上記のようなパイロツト動作試験用回路
によれば前記ボールの使用によつて、タンクの圧
力を上げずにリリーフ弁の動作並びにリリーフ設
定点をテストできる。しかも、パイロツトを作動
するのはほんの僅かな量のガスしか必要でない。

またこのようなパイロツト弁の付加的な特徴の
一つとしては、第１図において第２段４１のガス
の放出口であるスクリーン８の代りに、貫通孔の
ない円板を使用して第２段４１のベント１３を密
封することである。即ち、この円板をスクリーン
８の位置に設置して、テスト用入口ポート１４か
ら第１段の設定圧より高圧のテスト用圧力を供給
すると、第１段のポペツト・アセンブリ１８及び
第２段のプランジヤ・アセンブリ４２は前記のよ
うに移動するので、これらパイロツトのテスト操
作を実施できる。しかもこの場合はメイン弁頭容
積６８は密封されたベント１３に連通しているの
で、メイン弁ピストン６９は移動することがな
く、メイン弁を経てガスが損失することがないの
で、テスト用に製品ガスの無駄な放出がなくなる
利点がある。

さらに他の付加的特徴としては上記パイロツト
弁には、第１図、第４図及び第５図、特に第８図
及び９図に示すように参照数字１００で示される
流量アダプタを設置したことである。そして第１
図と第４図では、このアダプタ１００を使用した
パイロツトとメイン弁との組合せが、静止状態、
即ち流れのない状態で示されている。このような
状態で、制御ボール１１６即ち球体は第１図に示
すように中央導管１０６の下端部に静止してい
る。第５図では、ベントしている状態で示され、
この場合、中央導管１０６の最上端、即ち開口１
１０に横に配置されている保持ピン１１５に最上
部のボールが当設しそこに保持されるように、前
記制御ボール１１６が位置する。従つて、流量制
御ボール１１６は、中央導管１０６の下部にある
ばね１２０の下端部と、その上端にあるピン１１
５とによつて、導管１０６内に保持される。即ち
ガスの流れによつてボール１１６が中央導管内を
移行するが、このボールの運動は前記ピン１１５
及びばね１２０によつて限定されている。

しかも第４及び５図に示されるように、前記流
量アダプタ１００は圧力操作パイロツト弁５と前
記メイン弁７の平衡ピストン６９の弁頭容積部６
８との間の連通路内に配置されている。このため
該アダプタ１００はこの位置において、流体がメ
イン弁頭ポート６１を通つて流れるときにその流
れを制限するようにして、メイン弁のピストン６
９の動作をコントロールする。従つてこのような
アダプタ１００によつて、従来のメイン弁に見受
けられるチヤタリングは一層防止される。また製
品の流れによつて導管１０６内に集まる傾向のあ
る破片その他のゴミなどは、ボール１１６の上下
の動きがあるために、ボール１１６と導管１０６
との間のスペースにたまりにくくなり、アダプタ
１００によるガスの清浄作用が働く。

〔発明の解決しようとする問題点〕

このように従来の改良されたリリーフ弁におい
ては、相当な数の高圧移動シールを含む機械的平
衡構造が採用されている。従つてこれらの構造
は、使用中に、ヒステリシスの増加及び作動時の
摩擦力の増加等のため弁の動的安定性が悪い。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記に鑑み検討の結果、メイン弁のリ
リーフ時又はリセツト時のスムーズな応答性を実
現し、パイロツト弁やメイン弁の圧力変動に対す
る安定した制御特性を提供し、さらにこのような
パイロツト弁と設定圧の校正のためのパイロツト
動作試験用回路とを組合わせたパイロツト操作リ
リーフ弁を開発したものである。

即ち本発明リリーフ弁の１つは、メイン弁７の
入口でタンク内の製品ガス圧力を検出し、かつそ
の圧力の過剰量に比例して製品圧力をリリーフす
るメイン弁の上方の弁頭容積の圧力を操作して上
記のリリーフ動作を行なうパイロツト弁におい
て、弁本体１３３内に上記弁頭容積と連通する下
部ポート１５０を形成し、かつ該ポート１５０と
連通し、内周側面部に大気に通ずるベント・オリ
フイス１４７を形成したシリンダー状の容積部１
４２ｃを設け、該容積部１４２ｃ内に、上記ベン
ト・オリフイス１４７を形成した位置の上方の内
周面でシールされて上下に摺動自在で、かつ上端
面からばね１３５によつて押圧された垂直延長部
１４２ａが容積部１４２ｃの上部に形成される上
方容積１４２ｂと上記容積部１４２ｃの上方の本
体部材を貫通して延設され、及び非リリーフ時に
は上記押圧ばね１３５により下端面の周縁が上記
下部ポート１５０と上記容積部１４２ｃのベン
ト・オリフイス１４７との連通を密封遮断するポ
ペツト１４２を設置し、かつ上方容積１４２ｂと
下部ポート１５０とを連通する通路１４３を上記
ポペツト１４２内に設け、さらに上記ばね１３５
で押圧されている垂直延長部１４２ａと連動する
ダイヤフラム１４１を本体１３３に固定し、該ダ
イヤフラム１４１に接してその下方の本体内に検
出容積１４１ａを設け、加えて該検出容積１４１
ａとタンク内とを連通し、さらにタンク内と下部
ポート１５０とを絞り弁１６５を介して連通して
なることを特徴とするものである。

そして本発明の他の１つは、上記のリリーフ弁
においてさらにタンク内と検出容積１４１ａとの
連通路に、両端の開口１５８，１５５を密封する
ボール状密封部材１５４を転動自在に収納した内
部空間を有するバルブチヤンバー１５６を、該内
部空間と検出容積１４１ａとが連通し且つ一方の
開口端１５８とタンク内とが連通するように設
け、かつ他方の開口１５５を大気に開放したパイ
ロツト動作試験用のテストポート１５２に接続
し、さらに下部ポート１５０とタンク内とを連通
する絞り弁１６５を有する連通路はバルブチヤン
バー１５６を介することなく形成したものであ
る。

〔実施例〕

次に本発明の一実施例を説明する。

第１０図及び第１１図に示すように、パイロツ
ト弁１３１は本体１３３を有し、その本体１３３
の内部には内部ポート、フイルター及び感圧素子
が設けられている。また本体１３３の上部にハウ
ジング１３２が取付けられて、弁の上部を保護し
ている。そしてハウジングの内側には前記本体１
３３の上方に圧縮ばね１３５が設けられ、このば
ねは上下ばねリテイナ１３７と１３７ａとの間に
配置されている。さらにばね調節アセンブリ１３
６が、上部調節ねじもしくは他の位置決め装置１
３８と、サポート１３０を通して前記本体の上端
に取付けられたばね調節器保持アセンブリ１３４
とから構成されている。

従つて、圧縮ばね１３５は前記リテイナ１３７
と１３７ａとの間に圧縮され調節可能に保持さ
れ、調節ねじ１３８を回転させることによりその
垂直方向の高さとその圧縮力を変えることができ
る。なお前記ねじが回転するとき、上部ばねリテ
イナ１３７は、該リテイナ１３７と調節器保持ア
センブリ１３４の下部との間に取付けられたピン
１２９によつて回転を止められている。

またばね１３５の下端の下部ばねリテイナ１３
７ａのさらに下端面からは、圧力検出用ダイアフ
ラム１４１に対して、ばね／ダイアフラム連接部
材１３９が、ダイアフラム板１４０を通して圧縮
力を加えている。このダイアフラムはその周縁
を、本体１３３の上部と上部ストツパ１４０ａと
の間に保持されシールされている。またダイアフ
ラム板１４０はダイアフラム１４１に固着されて
いるので、ダイアフラムの検出容積１４１ａの内
圧がばね１３５の力に対抗する力を発生するとき
に垂直運動する。

ダイアフラムの上部ストツプ１４０ａとダイア
フラム板１４０上面との間の環状遊〓によつて、
ダイアフラムの垂直運動は制限される。またダイ
アフラム板１４０の側面と上部ストツプ１４０ａ
の内周面とダイアフラム１４１とに囲まれてさら
に環状空間１４０ｂがあり、この環状空間１４０
ｂ内に２次シールリング１４０ｃが配置されてい
る。

この２次シールリング１４０ｃは次のような作
用をなすものである。

即ち製品ガスの大きな超過圧力が検出容積１４
１ａへ入ると、ダイアフラム１４０の垂直移動は
上部ストツプ１４０ａによつて限定される。然
し、この際にダイアフラムは前述のリング１４０
ｃの設置してあるダイアフラム上面のダイアフラ
ム板１４０と接していない部分（第１１図中１４
０ｄで示す）で破裂する可能性がある。このよう
なダイアフラムを破裂させたり損傷させるような
超過圧力の場合には、リング１４０ｃがダイアフ
ラム板１４０と上部ストツプ１４０ａとの側面間
で形成される空間上部の１４０ｅで示される位置
に移動して２次的なシール作用をする。

なおこのリング１４０ｃは圧力下で半永久的な
シールの役をつとめる変形可能な材料を使用した
ものである。このような構成とすれば破裂部分か
ら逸出する製品の量は最小であり、弁はある一定
時間動作を続ける。従つて製品の予期されない超
過圧力が弁に加わるような情況においては、この
２次的シールは先行技術による弁に対して大きな
改良点である。

次に上記ダイアフラム板１４０は垂直延長部１
４２ａの上端に密閉的に取付けられる。従つてダ
イアフラムの力は板１４０を通して垂直延長部１
４２ａに伝達されて、これにより垂直延長部１４
２ａの他端を連結したポペツト１４２が一体に動
く。また該ポペツト１４２により仕切られるポペ
ツトの上方容積１４２ｂとポペツトの下方容積即
ち下部ポート１５０とはポペツト１４２を上下に
貫通するポート１４３によつて流通している。

またダイアフラム１４１に加わる力によつて作
動されると、ポペツト１４２は排出ポート１５１
を側部に有し、及び前記下部ポート１５０を下方
に有するチヤンバ１４２ｃ内を往復運動する。そ
してチヤンバ１４２ｃは排出ポート１５１からベ
ント・オリフイス１４７を経て、パイロツトのベ
ントポート１４８とを連通する。またチヤンバ１
４２ｃは下部ポート１５０からヘツドポート１４
９及び導管１１ａ（第１０図）を経て、メイン弁
頭容積６８と連通する。

またダイアフラムの検出容積１４１ａは、バル
ブチヤンバー１５６及び通路１６０を経て、絞り
弁１６５を通り、ポペツト１４２の下部ポート１
５０と連通する。この絞り弁１６５は弁の外側か
らアセンブリ１４４を調節することによつて手で
調節できる。そしてこの実施例では、弁の動作と
の相関関係を容易にするために、流量制御値を外
側のアセンブリ１４４に目盛つてある。

またダイアフラムの検出容積１４１ａ及び下部
ポート１５０は、本体１３３内の通路１５９と１
６０を通り、バルブチヤンバー１５６のボール・
セレクタ・アセンブリ１５４ａを経て、テスト用
ポート１５２と連通している（第１３図）。上記
アセンブリ１５４ａは、テスト用入口シート１５
５とタンク圧力出口シート１５８間を移動自在な
閉塞部材、即ちボール１５４を有する。前記タン
ク出口シート１５８は、ポート１２、外圧管６及
び感圧チユーブ６４を経て、タンク内に連通して
いる。さらにフイルター１５７は、管６を通つて
タンク出口シート１５８を経て流れる被濾過製品
ガスをパイロツト弁１３１の感圧部分へ流す際に
ボール１５４を入口シート１５５側へスムーズに
移動させるための案内役をつとめる。

次にこのようなパイロツト弁の動きを説明す
る。

正常の運転条件下での動作中、タンク内のガス
圧力が大気圧以上であれば、ボール１５４は強制
的にテスト用ポートの入口シート１５５と密封係
合されている。

正常の非ベンテイング動作中、即ちばね１３５
によるパイロツトの設定値よりも製品圧力が低い
状態において、もし、この設定をテストする必要
が生じた場合には、テスト用ポート１５２を通し
てテスト・ガスを導入し、次のようなパイロツト
動作試験用回路により行なう。

第１０及び第１３図において、テスト・ガスの
圧力がタンク内のガス圧力を超える場合、ボール
１５４はタンク出口シート１５８と密封係合し
て、それにより、テスト用ガスフイルター１５
７、通路１５９を通過して、ダイアフラム検出容
器１４１ａに増大した圧力をかける。ボールがこ
の位置にあると、タンクの圧力は依然として、管
６から、通路１６０、絞り弁１６５を経て、メイ
ン弁頭容積部６８並びにポペツト１４２の下面及
びポート１４３を経て上方容積１４２ｂに通じて
いる。

従つて、テスト用ガスはダイアフラムに圧力を
かけてパイロツトを操作するためにのみ使用され
る。このようにテスト用に使用するガスは、バル
ブチヤンバー１５６、通路１５９及びダイアフラ
ムの検出容積１４１ａの圧力をタンク圧力以上で
あつてばねによる設定圧若しくは、それより若干
高い圧力まで上げるのに要する極めてわずかなガ
ス量のみである。これ以外の、パイロツト並びに
メイン弁をテスト中に操作するのに要するガス流
量はすべてタンクから供給される。

再び第１０及び１１図について説明すると、パ
イロツト動作の詳細は以下の通りである。製品圧
力が圧縮ばね１３５に加えた圧縮力によつて予め
決定された設定点より低いと、ポペツト１４２は
下端面周囲がポペツトのシート・シール１４５と
密封係合し、さらに上部シール１４５ａ及び延長
部１４５ｂを介して、ハウジングとも密封係合し
ている。

(a) リリーフ動作について ダイアフラムの検出容積１４１ａ内のガス圧
力が、ばね１３５の圧縮によつて生じた対抗力
に打ち克ち力がダイアフラムに加わるとポペッ
ト１４２は垂直上方に動きだして、ダイアフラ
ム板１４０と一体の垂直延長部１４２ａの取付
板２００と、本体１３３に固着した固定板２０
１との間が離れる。そしてポペツト１４２が垂
直に動くにつれて、ポペツトとシート・シール
１４５との密封係合が破れて、タンク内の製品
ガスがメイン弁入口６５の感圧チユーブ６４か
ら絞り弁１６５を経て、パイロツトの下部ポー
ト１５０、そしてベント・オリフイス１４７を
通るようにポペツトの容積部１４２ｃを流れ
る。

上記絞り弁１６５を通つて１４７へ流出する
流れによつてもたらされ圧力低下のために、メ
イン弁頭容積６８の圧力は下部ポート１５０に
おける圧力より大になり、メイン弁頭容積６８
内のガスも１４７及び１４８を通してベントす
る。

ここで上記ポペツト１４２の動きについて説
明する。先ずポペツト１４２に加わる力の一定
の片寄りは、ポペツトの上面と下面の差によつ
て得られる。即ちポペツト１４２の上方容積１
４２ｂに接するポペツト１４２上面の面積は下
部ポート１５０及びシール１４５と関連するそ
の下面の面積より小である。そしてポート１４
３によつて上方容積１４２ｂと下部ポート１５
０のガス圧力が等しくなつているので、ポペツ
ト１４２には面積差に起因する正味上向の力が
生じている。

ところで弁のリリーフ動作が生じると、前述
のようにタンク内の製品ガスがメイン弁入口６
５の感圧チユーブ６５から絞り弁１６５を経て
流れ、これによつて、ポペツト１４２の下方の
圧力は低下する。しかし上方容積１４２ｂの圧
力は依然高いままであるので、短時間の間は、
実質的にポペツト１４２を再閉鎖しようとする
傾向、即ちポペツト１４２を下へ押し下げよう
とする力が生じる。

上記リリーフ時にポペツト１４２に加わる正
味上向きの力と同じく上記下向きの力との相互
作用によつて、パイロツトの動的な安定性は増
大する。

このようなポペツト１４２への押し下げ力を
発生させる絞り弁１６５の構成と他の作用を次
に説明する。

先ずこの絞り弁１６５は弁の本体１３３に形
成された空洞１６８の中に配置されている。こ
の空洞１６８は通路１６０を通してバルブチヤ
ンバー１５６と連通し、さらに外圧管６を通し
て感圧チユーブ６４によりタンク内と連通して
いる。さらに、空洞１６８は下部ポート１５０
及び通路６１に連通しており、結局タンク内製
品ガスとメイン弁頭容積６８とを連通させてい
る連通路上に形成されているものである（第１
０及び１１図）。

さらに上記空洞１６８には、閉塞部材１６６
が配置されている。この部材１６６は調節可能
に本体１３３に取付けられ、空洞１６８の内部
で横に動けるようになつている。そして調節可
能なオリフイス１７０は流量制御シート１６７
と、部材１６６の円錐形尖端部１６９とで形成
されており、このシート１６７を通るガスの流
通路の断面積を尖端部１６９を前後させながら
調節するものである。

そしてリリーフ時に絞り弁１６５がオリフイ
ス１７０を小さくする、即ち流通路を大巾に制
限するように調節されると、ポペツト１４２下
方の下部ポート１５０での最初の圧力低下が大
になり、ポペツト１４２の上方への移動は短時
間ですむので、結局メイン弁ピストン６９の動
きが比較的早くなる。逆にリリーフ時に絞り弁
１６５のオリフイス１７０を大きくする、即ち
流通路の制限を小さくするか或いは全く制限を
なくすかして、絞り弁１６５前後の差圧が小さ
くなると、ポペツト１４２の上昇速度もゆるや
かとなり、結局メイン弁ピストン６９の速度と
行程が大巾に減少する。

従つて絞り弁１６５を調節することでメイン
弁の動作をコントロールできる。

引き続きパイロツト１３１のリリーフ動作を
説明すると、ポペツト１４２の垂直移動とそれ
に続く、ベントポート１４８を通してのベンテ
ングによつて、ポート１４９を通つてメイン弁
頭容積６８のベンテングが行なわれる。これに
よるメイン弁頭容積６８の減圧によつてメイン
弁のピストン６９に加わる圧力がアンバランス
して、この部材６９は垂直上方に移動してその
シールから離れる。

そしてタンク内のガスがメイン弁ピストン６
９の下方を通つて放出され、タンク内ガス圧力
は減少する。

このようにリリーフ動作に対しては、絞り弁
１６５等による強制的な上向き及び下向きの力
の制御により、ポペツト１４２の動きをゆつく
りと安定した確実なものにコントロールでき、
従つてメイン弁頭容積６８の減圧も同様にコン
トロールできるのでメイン弁ピストン６９の上
昇もコントロールできて、チヤタリング等の不
安定動作をなくすことが可能となる。

(b) リセツト動作について 次にタンク内圧力がパイロツト弁のばね１３
５での設定圧より下がると、第１０図によると
ダイアフラム１４１下方の検出容積１４１ａ内
の圧力が下がるのでばね１３５の押圧力によつ
て垂直延長部１４２ａを介してポペツト１４２
が下降してその下面がシート１４５に着座す
る。このときタンク圧力は絞り弁１６５を通し
てポペツト１４２の下面に常時作用している。
従つてポペツト１４２の下面には上向きの力も
生じることになり、ポペツト１４２は急速下降
せず、緩やかな動きで着座する。

そしてポペツト１４２が完全に着座する直前
には絞り弁１６５を通過したガスはメイン弁頭
ポート６１を経てメイン弁頭容積６８内を加圧
し始め、徐々にメイン弁ピストン６９を下降さ
せてゆき、ゆつくりとした動作でピストン６９
がメイン弁入口６５を閉塞する。

従つてこの場合も弁のチヤタリング等は発生
しない。

〔発明の効果〕

このように本発明によればパイロツト操作によ
り応答性が確実で、チヤタリング等の動的不安定
性のないリリーフ弁が得られ、さらにわずかなテ
スト用ガスの使用により簡単に設定圧の試験や弁
の動作を確認できる等顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のパイロツト弁の断面図、第２図
はメイン弁の断面図、第３図は従来のパイロツト
操作リリーフ弁をメイン弁に取付けた状態を示す
外観図、第４図は従来のパイロツト弁とメイン弁
との基本的接続を示す説明図、第５図は第４図に
示す弁のリリーフ状態を示す説明図、第６図は従
来のパイロツト弁内のポペツト・アセンブリを示
す部分断面図、第７図は上記ポペツト・アセンブ
リの持ち上げられた状態を示す部分断面図、第８
図は従来のパイロツト弁に使用される流量アダプ
タの拡大断面図、第９図は第８図の線Ａ−A′に
ついての断面図、第１０図は本発明の実施例にお
けるパイロツト弁とメイン弁との連通路を示す説
明図、第１１図は本発明のパイロツト弁の部分断
面図であり、かつ第１２図における線Ｄ−D′の
断面図、第１２図は第１１図の線Ｂ−B′につい
ての断面図、第１３図は第１２図の線Ｃ−C′につ
いての部分断面図、第１４図は本発明の実施例の
パイロツト弁の外観図、第１５図は同じくパイロ
ツト弁に所定位置にカバーを取付けた外観図であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ メイン弁７の入口でタンク内の製品ガス圧力
   を検出し、かつその圧力の過剰量に比例して製品
   圧力をリリーフするメイン弁の上方の弁頭容積の
   圧力を操作して上記のリリーフ動作を行なうパイ
   ロツト弁において、弁本体１３３内に上記弁頭容
   積と連通する下部ポート１５０を形成し、かつ該
   ポート１５０と連通し、内周側面部に大気に通ず
   るベント・オリフイス１４７を形成したシリンダ
   ー状の容積部１４２ｃを設け、該容積部１４２ｃ
   内に、上記ベント・オリフイス１４７を形成した
   位置の上方の内周面でシールされて上下に摺動自
   在で、かつ上端面からばね１３５によつて押圧さ
   れた垂直延長部１４２ａが容積部１４２ｃの上部
   に形成される上方容積１４２ｂと上記容積部１４
   ２ｃの上方の本体部材を貫通して延設され、及び
   非リリーフ時には上記押圧ばね１３５により下端
   面の周縁が上記下部ポート１５０と上記容積部１
   ４２ｃのベント・オリフイス１４７との連通を密
   封遮断するポペツト１４２を設置し、かつ上方容
   積１４２ｂと下部ポート１５０とを連通する通路
   １４３を上記ポペツト１４２内に設け、さらに上
   記ばね１３５で押圧されている垂直延長部１４２
   ａと連動するダイヤフラム１４１を本体１３３に
   固定し、該ダイヤフラム１４１に接してその下方
   の本体内に検出容積１４１ａを設け、加えて該検
   出容積１４１ａとタンク内とを連通し、さらにタ
   ンク内と下部ポート１５０とを絞り弁１６５を介
   して連通してなることを特徴とするパイロツト操
   作リリーフ弁。 ２ メイン弁７の入口でタンク内の製品ガス圧力
   を検出し、かつその圧力の過剰量に比例して製品
   圧力をリリーフするメイン弁の上方の弁頭容積の
   圧力を操作して上記のリリーフ動作を行なうパイ
   ロツト弁において、弁本体１３３内に上記弁頭容
   積と連通する下部ポート１５０を形成し、かつ該
   ポート１５０と連通し、内周側面部に大気に通ず
   るベント・オリフイス１４７を形成したシリンダ
   ー状の容積部１４２ｃを設け、該容積部１４２ｃ
   内に、上記ベント・オリフイス１４７を形成した
   位置の上方の内周面でシールされて上下に摺動自
   在で、かつ上端面からばね１３５によつて押圧さ
   れた垂直延長部１４２ａが容積部１４２ｃの上部
   に形成される上方容積１４２ｂと上記容積部１４
   ２ｃの上方の本体部材を貫通して延設され、及び
   非リリーフ時には上記押圧ばね１３５により下端
   面の周縁が上記下部ポート１５０と上記容積部１
   ４２ｃのベント・オリフイス１４７との連通を密
   封遮断するポペツト１４２を設置し、かつ上方容
   積１４２ｂと下部ポート１５０とを連通する通路
   １４３を上記ポペツト１４２内に設け、さらに上
   記ばね１３５で押圧されている垂直延長部１４２
   ａと連動するダイヤフラム１４１を本体１３３に
   固定し、該ダイヤフラム１４１に接してその下方
   の本体内に検出容積１４１ａを設け、並びに該検
   出容積１４１ａとタンク内とを連通し、及びタン
   ク内の下部ポート１５０とを絞り弁１６５を介し
   て連通し、さらにタンク内と検出容積１４１ａと
   の連通路に、両端の開口１５８，１５５を密封す
   るボール状密封部材１５４を転動自在に収納して
   内部空間を有するバルブチヤンバー１５６を、該
   内部空間と検出容積１４１ａとが連通し且つ一方
   の開口端１５８とタンク内とが連通するように設
   け、かつ他方の開口１５５を大気に開放したパイ
   ロツト動作試験用のテストポート１５２に接続
   し、さらに下部ポート１５０とタンク内とを連通
   する絞り弁１６５を有する連通路はバルブチヤン
   バー１５６を介することなく形成したことを特徴
   とするパイロツト操作リリーフ弁。