JPH10110847A

JPH10110847A - バキュームリリーフ弁

Info

Publication number: JPH10110847A
Application number: JP28150296A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Komiya; 靖行小宮; Yoshitake Yoshida; 省剛吉田; Koichi Nakano; 光一中野
Original assignee: Kyushu Electric Power Co Inc; Takata Kogyo Co Ltd
Current assignee: Kyushu Electric Power Co Inc; Takata Kogyo Co Ltd
Priority date: 1996-10-01
Filing date: 1996-10-01
Publication date: 1998-04-28
Anticipated expiration: 2016-10-01
Also published as: JP3821887B2

Abstract

(57)【要約】【課題】シートパッキンとフロートの固着現象の発生
を防止して、良好な作動性能を得ることができると共
に、たとえ、最低水位以下まで液体を排出する場合で
も、ダイヤフラムゴム膜やダイヤフラム受台等が破損す
るのを防止して、高い信頼性を得ることができるバキュ
ームリリーフ弁を提供する。【解決手段】上部に通気口１６ａを備え、下部に液体
出入口１６ｂを備えるハウジング１６内に、液体出入口
１６ｂから流入する液体の液位の上昇によって、通気口
１６ａの下部に設けられたリング状のシートパッキン２
６のリップ部１７ａと当接して弁シールをするフロート
２５を備えたバキュームリリーフ弁Ａにおいて、フロー
ト２５は表面にフッ素樹脂をコーティングした球体から
なり、シートパッキン２６はゴム材からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原子力工業や、化
学工業、食品工業など、各種産業分野において使用され
るタンクなどに付設するバキュームリリーフ弁に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、図１４に示す純水タンクＢに
は、タンク本体１１内に貯溜する液体の一例である純水
Ｗと大気が接触して純水Ｗ中の溶存酸素量が増える（又
は純水Ｗの純度が低下する）のを防止するため、純水Ｗ
と大気を隔離するダイヤフラムゴム膜１２が配設されて
いる。また、このダイヤフラムゴム膜１２を、変動する
純水Ｗの水位（又は液位という）に追従させるため、こ
のダイヤフラムゴム膜１２内には、重錘リング１３が配
設されていると共に、ダイヤフラムゴム膜１２の下に
は、重錘リング１３の重量と平衡する浮力を有するリン
グ状の浮きフープ１４が配設されている（図１５参
照）。また、タンク本体１１の底部には、このタンク本
体１１内の純水Ｗを側マンホール６０から完全にブロー
（又は排液、排水という）したとき、ダイヤフラムゴム
膜１２がタンク本体１１と固着したり破損したりするの
を防止するため、上部にグレーチングを有するダイヤフ
ラム受台１５が配設されている。なお、ダイヤフラムゴ
ム膜１２がダイヤフラム受台１５の上方の所定距離まで
近接したときを最低水位又は水位０％という（図１５参
照）。更に、タンク本体１１内の純水Ｗを最低水位以下
まで側マンホール６０から排出する場合、タンク本体１
１とダイヤフラムゴム膜１２で形成される空間Ｓが減圧
されて、ダイヤフラムゴム膜１２が下方に引き込まれ
（図１８参照）、この結果、ダイヤフラムゴム膜１２や
ダイヤフラム受台１５が破損するのを防止するため、タ
ンク本体１１の周壁にはバキュームリリーフ弁Ｃが取付
けられている。

【０００３】ここで、図１５及び図１６を参照して、従
来のバキュームリリーフ弁Ｃの基本構成について説明す
ると、このバキュームリリーフ弁Ｃは、上部に通気口１
６ａを備え、下部に液体出入口１６ｂを備えるハウジン
グ１６内に、液体出入口１６ｂから流入する純水Ｗの水
位の上昇によって、通気口１６ａの下部に設けられたリ
ング状のシートパッキン１７のリップ部１７ａと当接し
て弁シールをするオーステナイト系ステンレス鋼（ＪＩ
Ｓ規格ＳＵＳ３０４：以下、単にＳＵＳ３０４という）
製の球体からなるフロート１８を備えている。また、図
１５〜図１７を参照して、従来のバキュームリリーフ弁
Ｃの具体的構成について説明すると、上述したハウジン
グ１６は、タンク本体１１の下部周壁に取付けられた短
管１９に元弁２０を介して接続されたエルボー管１６ｃ
と、このエルボー管１６ｃの上端に接続された外側ケー
ス１６ｄとから構成されている。そして、エルボー管１
６ｃの上端内部には、フロート１８を支持する４つの支
脚からなる弁座１６ｅが設けられていると共に、このエ
ルボー管１６ｃの上端内部には、純水Ｗの水位の変動に
よるフロート１８の上、下動をガイドする４本のフロー
トガイド１６ｆが立設されている。また、外側ケース１
６ｄの上部中央には、通気口１６ａが形成されていると
共に、この通気口１６ａを介してハウジング１６内に塵
や埃が入るのを防止するため、外側ケース１６ｄの上部
には、通気口１６ａを覆って四角い金属製のネット１６
ｇが配設され、更に、このネット１６ｇの上方に笠１６
ｈが配設されている。また、外側ケース１６ｄの通気口
１６ａには、図１６に示すように、パッキンホルダー１
６ｉが螺着されていると共に、このパッキンホルダー１
６ｉにシートパッキン１７が嵌着されている。なお、こ
のシートパッキン１７は、ショア硬度７０のエチレンプ
ロピレンゴム（以下、ＥＰＤＭ７０という）からなり、
図１６及び図１７に示すように、フランジ部１７ｂの一
端部からリップ部１７ａを延設してなるものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のバキュームリリーフ弁Ｃでは、未だ、以下の解決す
べき課題を有していた。即ち、シートパッキン１７の材
質にＥＰＤＭ７０が使用されると共に、フロート１８の
材質にＳＵＳ３０４が使用されているため、これらＥＰ
ＤＭ７０とＳＵＳ３０４の馴染みが良く、シートパッキ
ン１７とフロート１８の固着現象が発生するという問題
があった。このため、タンク本体１１内の純水Ｗを最低
水位以下まで側マンホール６０から排出する場合、タン
ク本体１１とダイヤフラムゴム膜１２で形成される空間
Ｓが減圧されて、ダイヤフラムゴム膜１２が下方に引き
込まれてしまい（図１８参照）、この結果、ダイヤフラ
ムゴム膜１２やダイヤフラム受台１５が破損するという
危険性があった。本発明はこのような事情に鑑みてなさ
れたもので、シートパッキンとフロートの固着現象の発
生を防止して、良好な作動性能を得ることができると共
に、たとえ、最低水位以下まで液体を排出する場合で
も、ダイヤフラムゴム膜やダイヤフラム受台等が破損す
るのを防止して、高い信頼性を得ることができるバキュ
ームリリーフ弁を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項１
記載のバキュームリリーフ弁は、上部に通気口を備え、
下部に液体出入口を備えるハウジング内に、前記液体出
入口から流入する液体の液位の上昇によって、前記通気
口の下部に設けられたリング状のシートパッキンのリッ
プ部と当接して弁シールをするフロートを備えたバキュ
ームリリーフ弁において、前記フロートは表面にフッ素
樹脂をコーティングした球体からなり、前記シートパッ
キンはゴム材からなることを特徴とする。また、請求項
２記載のバキュームリリーフ弁は、請求項１記載のバキ
ュームリリーフ弁において、前記フッ素樹脂は、ＰＦＡ
であることを特徴とする。更に、請求項３記載のバキュ
ームリリーフ弁は、請求項１又は２記載のバキュームリ
リーフ弁において、前記ゴム材は、ＮＢＲであることを
特徴とする。そして、請求項４記載のバキュームリリー
フ弁は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のバキュー
ムリリーフ弁において、前記ゴム材は、ショア硬度６０
〜９０であることを特徴とする。

【０００６】ここで、上述した「ＰＦＡ」、「ＮＢ
Ｒ」、及び「ＥＰＤＭ」とは、それぞれ、「ポリテトラ
フルオロエチレン」、「アクリロニトリルブタジエンゴ
ム」、「エチレンプロピレンゴム」をいう。また、フロ
ートはその材質等にも依るが、中空状又は中実状のもの
を使用することができる。また、フロートの材質として
具体的には、ステンレス鋼等の金属製、セラミックス
製、合成樹脂製のもの等を使用することができる。ま
た、フロートの表面にコーティングするフッ素樹脂の厚
さは、８０〜１２０μｍ、好ましくは９０〜１１０μｍ
とするのが望ましい。これは、フッ素樹脂の厚さが９０
μｍ未満になると、フッ素樹脂の厚さが薄過ぎて簡単に
剥離し、フロートとシートパッキンの固着現象を防止で
きなくなる傾向が現れ、特に８０μｍ未満になるとその
傾向が著しくなるからである。また、逆に、フッ素樹脂
の厚さが１１０μｍを越えると、フッ素樹脂の厚さが厚
過ぎて塊状に剥離してしまい、前記と同様、フロートと
シートパッキンの固着現象を防止できなくなる傾向が現
れ、特に１２０μｍを越えるとその傾向が著しくなるか
らである。また、シートパッキンの材質であるゴム材の
硬さは、ショア硬度６０〜９０、好ましくはショア硬度
６０〜８０とするのが望ましい。これは、ゴム材の種類
にも依るが、ゴム材の硬さがショア硬度６０未満になる
と、シートパッキンが柔らか過ぎて、フロートとシート
パッキンの固着現象を防止できなくなる傾向が現れるか
らである。また、逆に、ゴム材の硬さがショア硬度８０
を越えると、シートパッキンが硬過ぎて、例えば、シー
トパッキンに圧縮成形時の加工誤差等が生じていたと
き、フロートとシートパッキンの間にできる隙間をそれ
自体の変形に依って消失することができなくなって、弁
シールの際、水漏れ等が発生する傾向が現れ、特にショ
ア硬度９０を越えるとその傾向が著しくなるからであ
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。なお、従来例と同様の構成について
は、同一の符号を付して説明を省略するものとする。図
１に示すように、本発明の一実施の形態に係るバキュー
ムリリーフ弁Ａが、従来例のバキュームリリーフ弁Ｃと
異なる点は、表面にフッ素樹脂の一例であるＰＦＡをコ
ーティングした中空状の金属製（ＳＵＳ３０４）の球体
からなるフロート２５を用いた点と、ゴム材の一例であ
るＮＢＲ７０製のシートパッキン２６を用いた点であ
る。以上のように本実施の形態に係るバキュームリリー
フ弁Ａによれば、シートパッキン２６の材質としてＮＢ
Ｒ７０を使用し、フロート２５として中空状のＳＵＳ３
０４製球体の表面にＰＦＡをコーティングしたものを使
用することにより、シートパッキン２６とフロート２５
の間の固着現象を防止することができ、この結果、バキ
ュームリリーフ弁Ａの作動性能を向上することができる
と共に、たとえ、純水タンクＢのタンク本体１１内の最
低水位以下まで純水Ｗをブロー（又は排液、排水とい
う）する場合でもダイヤフラムゴム膜１２やダイヤフラ
ム受台１５等が破損するのを防止して、高い信頼性を得
ることができる。

【０００８】

【実施例】次に、本実施の形態に係るバキュームリリー
フ弁Ａ（図１参照）の確認試験を行った結果について説
明する。なお、本確認試験では、バキュームリリーフ弁
Ａの基本的な構造を変えずに、シートパッキンの材質や
形状とフロートの材質の異なる組合せを種々変更して
（表１参照）後述する各種試験を行うものとする。

【０００９】

【表１】

【００１０】なお、表１中、「ＥＰＤＭ７０」とはショ
ア硬度７０のＥＰＤＭ（但し、リップ幅１２ｍｍ：主要
寸法は図２（ａ）参照）、「ＥＰＤＭ９０」とはショア
硬度９０のＥＰＤＭ（但し、リップ幅１２ｍｍ：主要寸
法は図２（ａ）参照）、「ＮＢＲ７０」とはショア硬度
７０のＮＢＲ（但し、リップ幅１２ｍｍ：主要寸法は図
２（ａ）参照）である。また、表１中、「ＥＰＤＭ７０
（リップ幅変更）」とは、ＥＰＤＭ７０製のシートパッ
キンであってリップ部を削ってリップ幅を７ｍｍに変更
したもの（主要寸法は図２（ｂ）参照）、「ＥＰＤＭ７
０（Ｏリングタイプ）」とは、ＥＰＤＭ７０製のシート
パッキンであってＯリング状としたもの（主要寸法は図
２（ｃ）参照）である。更に、「ＥＰＤＭ７０＋エムラ
ロン３４５（３０μｍ）」とは、ＥＰＤＭ７０製のシー
トパッキンであって内面に四弗化エチレン樹脂を含有す
るエマルジョン塗料と硬化剤とからなる乾燥皮膜潤滑塗
料（日本アチソン（株）社製：商品名エムラロン３４
５）を３０μｍコーティングしたものである。また、
「ＳＵＳ３０４」とは外径１５５ｍｍ（厚さ約１ｍｍ）
の中空状のＳＵＳ３０４製の球体からなるフロートであ
り、「ＳＵＳ３０４＋ＰＦＡ（１００μｍ）」とは、前
述したＳＵＳ３０４製のフロートの表面全面にポリテト
ラフルオロエチレンを１００μｍコーティングしたもの
である。

【００１１】まず、シール性確認試験を行った結果につ
いて説明する。〈シール性確認試験〉本試験は、表１に示すフロートと
シートパッキンの各種組合せについて、図３に示す実機
モデル４１を用いて、表２に示す条件下でのシール性の
確認をする目的で行ったものである。なお、本試験で
は、フロートの上部に空気が残存する場合（図４（ａ）
参照）としない場合（図４（ｂ）参照）、更に、水位０
％のとき（水圧３００ｍｍＡｑ）とタンク本体１１内に
純水Ｗを満水したとき（水圧９９２０ｍｍＡｑ）につい
て検討するものとする。以下詳細に説明する。

【００１２】

【表２】

【００１３】まず、図３に示す実機モデル４１、及び表
１に示すフロートとシートパッキンを準備する。なお、
実機モデル４１の主要寸法は、図４（ａ）、（ｂ）に示
す通りである。また、フロートの作動状態及び水位の確
認をするため、弁本体３６及び水位計３０は透明アクリ
ル製とし、その他の部材は所定圧力に耐える材質とす
る。なお、図３及び図４中、３２、３３、３４は接続
弁、３５は圧力計、３７は空気抜き弁、３８は下部弁
体、３９は排水弁、４０は注入弁、４２は通気口、４３
はフロートガイド、４４は液体出入口である。次に、実
機モデル４１にシートパッキンとフロートを所定の組合
せでセットし、注入弁４０より水道水を注入する。この
際、接続弁３２、３３、３４は開放しておき、空気抜き
弁３７及び排水弁３９は閉止しておくものとする。そし
て、フロートがシートパッキンにあたるまで水道水を注
入する。ここで、フロートの上部に空気を残存させる場
合（図４（ａ）参照）は、そのまま水位を上昇させ、水
位計３０の水圧が３００ｍｍＡｑとなる位置で１０分間
保持する。この保持期間中に目視でシール状態を確認す
ると共に、シール部に指先で石鹸水を付け、この石鹸水
の状況を目視で確認する。また、フロートを水没させた
状態で試験する場合（図４（ｂ）参照）は、上述したシ
ール状態を確認した後、弁本体３６の上部にある空気抜
き弁３７を利用して、フロート上部に残存する空気を除
去する。その後、フロート上部に空気を残存させた場合
と同じ手順で試験を行う。そして、更に水位を上昇さ
せ、９９２０ｍｍＡｑの圧力で試験を行うが、装置の都
合で前記圧力を測定できる水位計を準備できない場合
は、接続弁３２を閉止し、注入弁４０側より図示しない
水圧ポンプにて昇圧し、１ｋｇｆ／ｃｍ²の圧力にてシ
ール状態の確認を行うものとする。そして、所定の圧力
が得られたら、注入弁４０を閉止し、この状態で１０分
間保持し、この保持期間中にシール状態の確認を行う。
この際、漏れの無い場合を合格とする。その結果を表３
に示す。

【００１４】

【表３】

【００１５】表３から明らかなように、試験Ｎｏ９、１
０の場合（シートパッキンに「ＥＰＤＭ７０（Ｏリング
タイプ）」を用いた場合）、フロートとの馴染みが悪
く、シール部より水が漏れることが確認された。また、
試験Ｎｏ１１、１２の場合（シートパッキンに「ＥＰＤ
Ｍ７０＋エムラロン３４５（３０μｍ）」を用いた場
合）、シール性は一応確認できるものの、コーティング
材であるエムラロン３４５が剥離し易く、耐久性に欠け
ることが確認された。なお、その他のシートパッキンに
関しては、フロートが「ＳＵＳ３０４」であっても「Ｓ
ＵＳ３０４＋ＰＦＡ（１００μｍ）」であっても、良好
なシール性が得られることが確認された。

【００１６】次に、離脱性確認試験を行った結果につい
て説明する。〈離脱性確認試験〉本試験は、本試験に先立ち行われた
シール性確認試験にて合格したフロートとシートパッキ
ンの組合せ（表１参照）について、図３に示す実機モデ
ル４１を用いて、表４に示す条件下で、１週間放置した
後、フロートを作動したときの作動状況及び水位データ
を確認し、その中で良好なデータが得られた２種類及び
オリジナルの組合せ（表１参照）について、３ヶ月放置
した後のフロートの作動状況及び水位データを確認する
目的で行ったものである。以下詳細に説明する。

【００１７】

【表４】

【００１８】まず、上述したシール性確認試験と同様、
実機モデル４１（図３参照）にシートパッキンとフロー
トを所定の組合せでセットし、注入弁４０（図３参照）
より水道水を注入し、フロートがシートパッキンにあた
るまで水道水を注入する。そして、フロート上部に空気
を残存させる場合は、そのまま水位を上昇させ、１ｋｇ
ｆ／ｃｍ²の圧力で１週間放置する。一方、フロート上
部に空気を残存させない（即ち、フロートを水没した状
態）で試験する場合は、前記と同様、空気抜き弁３７
（図３参照）を利用してフロート上部に残存する空気を
除去する。そして、試験期間を終えたものについて、順
次離脱試験を行う。この際、まず、水位計３０の圧力が
保持されていることを圧力計３５（図３参照）で確認し
た後、水位計３０のほぼ上端まで水を注入する。そし
て、接続弁３２、３３を徐々に開放し、水位計３０内の
水圧と弁本体３６内の水圧が均衡して、水位計３０内の
水の水面が静まるまで待ち、その後、排水弁３９を徐々
に開放する。この際、水位計３０内の水の水位の降下速
度は１０〜１５ｍｍ／分（純水タンクの排水時の水位降
下速度と同等の速度）とする。そして、水位の下降に伴
い、フロートが離脱した時の水位を水位計３０で離脱時
水頭圧として読むと共に、シートパッキンのリップ部セ
ンター位置（図５参照）との差を記録する。そして、水
位が充分に下がっても、フロートがシートパッキンに固
着して離れない場合は、フロートに少しずつデジタルフ
ォースゲージ（シンポ工業（株）社製：商品名ＤＩＧＩ
ＴＡＬＦＯＲＣＥＧＡＵＧＥＭｏｄｅｌＦＧＣ
−５０）で荷重を負荷し、最終的に離脱した時の負荷重
量を離脱時荷重として測定する。なお、このデジタルフ
ォースゲージの先端には、円板状でフロート球の当接面
にフロートの曲率とほぼ同一の曲率面を有するテフロン
製のアタッチメント（図６参照）を設け、このデジタル
フォースゲージにより加えられる荷重が一点に集中しな
いように配慮するものとする。その結果を表５〜表７に
示す。

【００１９】

【表５】

【００２０】

【表６】

【００２１】

【表７】

【００２２】なお、リップ部センター位置とは、図２
（ａ）、（ｂ）に示すようなシートパッキンの場合、リ
ップ部の高さ方向中央の位置をいい、また、図２（ｃ）
に示すようなシートパッキンの場合、リップ部の最下端
の位置をいうものである。また、上記の離脱時水頭圧や
離脱時荷重の測定値と共に、フロートの質量や浮力等を
考慮して算出した離脱荷重を表５〜表６に示した。この
離脱荷重は離脱の時点においてフロートに働いている力
で、鉛直方向上向きを負（−）、下向きを正（＋）とし
（表７参照）フロートの質量を考慮し、以下に示す算出
方法により求めたものである。すなわち、水位計３０内
の水の水位が降下中（即ち、減圧中）にフロートが脱落
した場合については、その水位計３０の水位の読みから
下記（１）式により算出した。Ｐ＝Ｗ×１０^-3＋ΔＰ×Ｓ×ρ×１０^-4−Ｆ・・・・・・・（１）但し、前記（１）式中、Ｐは離脱荷重（ｋｇｆ）、Ｗは
フロートの重さ（ｇｆ）、ΔＰは水頭差（ｍｍＡｑ）、
Ｓはシートパッキンのリップ部センター位置でのシート
パッキンの穴の面積（ｃｍ²）、ρは水の密度（ｇｆ／
ｃｍ³）、Ｆはフロートが水から受ける浮力（ｋｇｆ）
である。なお、水頭差ΔＰとは、弁本体３６内と水位計
３０との水頭差である。但し、弁本体３６内の水位がリ
ップ部センター位置より上にある場合は、リップ部セン
ター位置と水位計３０の水位との水頭差とする。また、
浮力Ｆは下記（２）式により算出した。Ｆ＝（７７．５×Ｘ²−１／３×Ｘ³）×ρ×１０^-6 ・・・・・（２）但し、前記（２）式中、Ｘは弁本体３６内の純水Ｗの水
位とフロートの最下位との距離である（図７参照）。ま
た、減圧により離脱しない場合、弁本体３６内の水を抜
き、フロート上面よりデジタルフォースゲージにて垂直
荷重を加えた時の離脱荷重は下記（３）式により算出し
た。Ｐ＝Ｗ×１０^-3＋Ｄ・・・・・・・・・・・・・・・（３）但し、前記（３）式中、Ｐは離脱荷重（ｋｇｆ）、Ｗは
フロートの重さ（ｇｆ）、Ｄはデジタルフォースゲージ
の読み値（ｋｇｆ）である。

【００２３】表５から明らかなように、１週間の試験期
間では、シートパッキンとフロートの組合せのうち、試
験Ｎｏ２、５、６、８の４つの組合せのときには良好な
離脱性を示すことが確認された。また、表６から明らか
なように、３ヶ月間の試験期間では、１週間試験で良好
な試験Ｎｏ６、８と、オリジナル（試験Ｎｏ１）の計３
組について実施した結果、シートパッキンとフロートの
組合せが、オリジナルを除く試験Ｎｏ６、８の場合には
良好な離脱性を示すことが確認された。この結果、以下
の傾向が認められる。シートパッキンの材質の固着し易さ（離脱性の悪さ）
の傾向ＥＰＤＭ９０＞ＥＰＤＭ７０＞ＮＢＲ７０フロート材の固着し易さの傾向ＳＵＳ３０４＞ＳＵＳ３０４＋ＰＦＡ（１００μ
ｍ）シートパッキンの形状の影響は少ない。従って、シートパッキンとフロートの組合せは、シート
パッキンの材質を「ＮＢＲ７０」とし、フロートの材質
を「ＳＵＳ３０４＋ＰＦＡ（１００μｍ）」とするのが
良いと考えられる。

【００２４】次に、固着力確認試験を行った結果につい
て説明する。〈固着力確認試験〉本試験は、表１に示すフロート及び
シートパッキンの各種組合せについて、図８に示す板状
試験片であるフロート相当材４５、板状試験片であるシ
ートパッキン相当材４６を用いて、表８に示す条件下で
固着現象再現実験を行い、各組合せでの引張固着強度、
及びその経時的変化を確認する目的で行ったものであ
る。以下詳細に説明する。

【００２５】

【表８】

【００２６】なお、バキュームリリーフ弁Ａを適用する
純水タンクＢの最高使用温度が６５℃であるため、試験
温度を６５℃とした（表８参照）。まず、準備した板状
試験片４５、４６を脱脂した後、自然乾燥させる。な
お、この試験の際、フロート相当材４５及びシートパッ
キン相当材４６の重なり部分の面積が２ｃｍ²になるよ
うにフロート相当材４５に予めケガキ針等で罫書いてお
くものとする。そして、図８（ａ）、（ｂ）に示すよう
に、フロート相当材４５及びシートパッキン相当材４６
を重ねた後、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、重ね合
わせたフロート相当材４５及びシートパッキン相当材４
６を４組（同一試験期間条件で、異なる組合せ同士）を
それぞれ長方形台４８のセットピン４７のほぼセンター
になるようにおく。そして、フロート相当材４５及びシ
ートパッキン相当材４６上に長方形台４９を各１個ずつ
載せた後、この状態で図示しない恒温槽内にセットし、
所定の時間保持する。なお、板状試験片４５、４６を恒
温槽内に入れるのは試験環境条件下に保つためである。
なお、荷重負荷装置５０の長方形台４８と板状試験片４
５、４６との固着、及び長方形台４９と板状試験片４
５、４６との固着を防止するため、長方形台４８上、及
びこの長方形台４８上に載置した板状試験片４５、４６
上にはテフロン製シート（厚さ２ｍｍ）５１を置くもの
とする。そして、所定時間が経過した板状試験片４５、
４６を荷重負荷装置５０から取り出し、１２時間室温
（２０℃）で放置する。そして、固着した板状試験片４
５、４６の両端をそれぞれ図示しないオートグラフイン
ストロン引張試験機（島津製作所社製：商品名ＡＵＴＯ
ＧＲＡＰＨＡＧ５００Ａ）のチャックに固定し、２０
℃、１０〜１５ｍｍ／分の引張速度で引っ張る。この
際、固着部分にできるだけ、応力がかからないように注
意深く行うものとする。その結果を表９に示す。

【００２７】

【表９】

【００２８】なお、この試験で測定された固着強度は剪
断固着強度（ＦＳ）である。そこで、引張固着強度（Ｆ
Ｔ）と剪断固着強度（ＦＳ）には、下記（７）式の関係
があることから、（７）式を用いて引張固着強度（Ｆ
Ｔ）を求めるものとする。ＦＴ＝ｋ（ＦＳ）² ・・・・・・・・・・・・・・・・・（７）但し、ｋ＝１．０２（日本ゴム協会誌第６０巻第３号
（１９８７）「報文固着の測定方法について」より引
用）である。

【００２９】表９から明らかなように、固着現象が発生
したシートパッキンとフロートの組合せは、オリジナル
の組合せを含む試験Ｎｏ１、３、１１、１２の４通りの
場合であることが確認された。中でも試験Ｎｏ１１の場
合に最も高い引張固着強度を示した。また、他のシート
パッキンとフロートの組合せに関しては、固着現象は認
められなかった。また、試験Ｎｏ１２の組合せを除く全
ての試料について、試験期間が長くなると、引張固着強
度は低下することなく、同等若しくはそれ以上に増加す
る傾向が認められた。従って、フロートの材質のＰＦＡ
テフロンコーティングは、耐固着性に関して有効である
と考えられる。また、フロートとして用いるゴムの硬度
を高くすると、金属表面に対するゴム分子鎖の吸着を抑
制するので、引張固着強度は低くなると考えられる。

【００３０】最後に、溶出イオン測定試験を行った結果
について説明する。〈溶出イオン測定試験〉本試験は、表１に示すフロート
及びシートパッキンの組合せで純水中に浸漬した時、フ
ロート及びシートパッキンより溶出すると考えられる各
種溶出イオンを定量的に検出する目的で行ったものであ
る。なお、溶出イオンは、純水の温度及び浸漬時間に依
存すると考えられる。そこで、表１０に示す試験条件の
もとで行うものとする。以下詳細に説明する。

【００３１】

【表１０】

【００３２】まず、図１０（ａ）、（ｂ）に示す寸法・
形状（フロートの表面積の１／１０相当）の板状試験片
からなるフロート相当材５２（図１０中、５３はＰＦＡ
コーティングである）、及び、図１１に示すシートパッ
キンを１０分割したうちの１つであるシートパッキン分
割材５４を準備する。そして、表１に示した組合せにつ
いて、図１２に示すように、それぞれ広口試薬瓶５５に
入れ、更に純水５リットルを加え栓をする。また、比較
例としてフロート相当材５２及びシートパッキン分割材
５４を入れずに広口試薬瓶５５に純水を入れて栓をした
ものも準備した（試験Ｎｏ１３）。次に、この広口試薬
瓶５５を６５℃の恒温槽５６に浸漬し、所定の試験期間
保持する。次に、試験期間終了後、広口試薬瓶５５から
メスピペットを用いて試験液を規定量採取する。そし
て、表１１に示すフロート相当材５２及びシートパッキ
ン分割材５４より溶出する可能性のあるイオンを、ＪＩ
ＳＫ０１０１「工業用水試験方法」に従って測定す
るものとする。また、５ヶ月の試験期間後に採取した試
験液については、亜硝酸イオン（ＮＯ₂ ^-）、硝酸イオ
ン（ＮＯ₃ ^-）及びフッ素イオン（Ｆ^-）に関して、測
定精度を上げるために、イオンクロマトグラフ法によ
り、イオンクロマトグラフ装置（ダイオネクス社製：商
品名ＥＸ−３００）を用いて、検出限界０．０５ｐｐｍ
まで測定するものとする。

【００３３】

【表１１】

【００３４】試験期間２４時間における各種イオンの測
定結果を表１２、試験期間５ヶ月間における各種イオン
の測定結果を表１３に示す。

【００３５】

【表１２】

【００３６】

【表１３】

【００３７】表１２、表１３から明らかなように、ＴＯ
Ｃ（有機体炭素）の溶出量は、試験Ｎｏ１の場合に最も
高い値を示すことが確認された。また、Ｏ−Ｎ（有機体
窒素）の溶出量は、広口試薬瓶５５に純水を入れて栓を
した試験Ｎｏ１３を除き、試験Ｎｏ４の場合に最も低い
値を示すことが確認された。更に、塩化物イオン（Ｃｌ
^-）の溶出量は、２４時間試験では試験Ｎｏ１の場合に
最も高い値を示し、広口試薬瓶５５に純水を入れて栓を
した試験Ｎｏ１３と共に、試験Ｎｏ２、６の時、最も低
い値を示すことが確認された。また、５ヶ月試験では、
いずれも検出限界以下であることが確認された。また、
溶存酸素は、脱気水を使用していないため、高い値を示
したが、５ヶ月試験後には約２ｍｇ／リットル増加する
ことが確認された。更に、５ヶ月試験では、ＴＯＣ（有
機体炭素）、Ｏ−Ｎ（有機体窒素）、及び溶存酸素の合
計値を比較すると試験Ｎｏ６の場合に最も低く、良好な
結果を示すことが確認された。また、フッ化物イオン
は、５ヶ月試験で、試験Ｎｏ１の場合にのみ検出され
た。これは、離型剤が原因と考えられる。更に、その他
の溶出イオンは、測定試験に供した全ての試料に関して
いずれも検出限界未満であり、検出されなかった。

【００３８】以上各種試験の結果から、フロートとシー
トパッキンの固着現象が明らかになり、総合的に判断す
ると、シートパッキンとフロートの組合せは試験Ｎｏ６
〔「ＮＢＲ７０」、「ＳＵＳ３０４＋ＰＦＡ（１００μ
ｍ）」〕の組合せが最も優れていると考えられる。従っ
て、シートパッキンの材質としてＮＢＲ７０を選択し、
フロートの材質としてＳＵＳ３０４の表面にＰＦＡテフ
ロンコーティングを実施することにより、シートパッキ
ンとフロートとの間に固着のないバキュームリリーフ弁
を実現でき、この結果、バキュームリリーフ弁の作動性
能を向上することができると共に、信頼性を向上するこ
とができる。

【００３９】以上、本発明の一実施の形態を説明した
が、本発明は何ら上記の実施の形態に限定されるもので
はなく、要旨を逸脱しない条件の変更などは全て本発明
の適用範囲である。例えば、ハウジングの外側ケースと
して透明アクリル製のものを使用してもよい。また、図
１３に示すように、本実施の形態に係るバキュームリリ
ーフ弁Ａを好適に用いる純水タンクＢにおいて、このバ
キュームリリーフ弁Ａと元弁２０との間に短管５７を設
けると共に、この短管５７に連通するドレン弁５８を設
け、更に、このドレン弁５８に透明ホース５９を接続し
てタンク本体１１内の純水の水量を確認するようにして
もよい。

【００４０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１〜４記載のバキュームリリーフ弁においては、上部に
通気口を備え、下部に液体出入口を備えるハウジング内
に、液体出入口から流入する液体の液位の上昇によっ
て、通気口の下部に設けられたリング状のシートパッキ
ンのリップ部と当接して弁シールをするフロートを備え
たバキュームリリーフ弁において、フロートは表面にフ
ッ素樹脂をコーティングした球体からなり、シートパッ
キンはゴム材からなる。従って、シートパッキンとフロ
ートの固着現象を防止することができ、この結果、最低
水位以下まで純水を排出する場合でもダイヤフラムゴム
膜やダイヤフラム受台等が破損するのを防止することが
できる信頼性の高いバキュームリリーフ弁を提供するこ
とができる。

【００４１】また、請求項２記載のバキュームリリーフ
弁においては、フッ素樹脂としてＰＦＡを用いるので、
更に確実にシートパッキンとフロートの固着現象を防止
することができ、この結果、最低水位以下まで純水を排
出する場合でもダイヤフラムゴム膜やダイヤフラム受台
等が破損するのを確実に防止することができる。更に、
請求項３記載のバキュームリリーフ弁においては、ゴム
材としてＮＢＲを用いるので、更に確実にシートパッキ
ンとフロートの固着現象を防止することができ、この結
果、最低水位以下まで純水を排出する場合でもダイヤフ
ラムゴム膜やダイヤフラム受台等が破損するのを確実に
防止することができる。そして、請求項４記載のバキュ
ームリリーフ弁においては、ゴム材のショア硬度が６０
〜９０であるので、更に確実にシートパッキンとフロー
トの固着現象を防止することができ、この結果、最低水
位以下まで純水を排出する場合でもダイヤフラムゴム膜
やダイヤフラム受台等が破損するのを確実に防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係るバキュームリリー
フ弁及びそれを好適に用いることができる純水タンクの
説明図である。

【図２】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれバキュームリリーフ
弁の確認試験に用いるシートパッキンの拡大側面図であ
る。

【図３】バキュームリリーフ弁のシール性確認試験及び
離脱確認試験に用いる実機モデルの説明図である。

【図４】（ａ）、（ｂ）はそれぞれバキュームリリーフ
弁のシール性確認試験及び離脱確認試験に用いる実機モ
デルの要部拡大説明図である。

【図５】バキュームリリーフ弁の要部拡大説明図であ
る。

【図６】バキュームリリーフ弁の離脱確認試験に用いる
デジタルフォースゲージのアタッチメントの説明図であ
る。

【図７】バキュームリリーフ弁の要部拡大説明図であ
る。

【図８】バキュームリリーフ弁の固着力確認試験に用い
る板状試験片の説明図である。

【図９】バキュームリリーフ弁の固着力確認試験の説明
図である。

【図１０】バキュームリリーフ弁の溶出イオン測定試験
に用いるフロート相当材の説明図である。

【図１１】バキュームリリーフ弁の溶出イオン測定試験
に用いるシートパッキン分割材の説明図である。

【図１２】バキュームリリーフ弁の溶出イオン測定試験
の説明図である。

【図１３】バキュームリリーフ弁を好適に用いることが
できる純水タンクの変形例の説明図である。

【図１４】純水タンクの説明図である。

【図１５】従来のバキュームリリーフ弁及びそれを適用
した純水タンクの説明図である。

【図１６】従来のバキュームリリーフ弁の要部拡大説明
図である。

【図１７】（ａ）シートパッキンの拡大側面図である。
（ｂ）シートパッキンの拡大平面図である。

【図１８】純水タンクの不具合発生状況を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

Ａバキュームリリーフ弁Ｂ純水タンクＣバキュームリリーフ弁Ｓ空間Ｗ純水１１タンク本
体１２ダイヤフラムゴム膜１３重錘リン
グ１４浮きフープ１５ダイヤフ
ラム受台１６ハウジング１６ａ通気口１６ｂ液体出入口１６ｃエルボ
ー管１６ｄ外側ケース１６ｅ弁座１６ｆフロートガイド１６ｇネット１６ｈ笠１６ｉパッキ
ンホルダー１７シートパッキン１７ａリップ
部１７ｂフランジ部１８フロート１９短管２０元弁２５フロート２６シートパ
ッキン３０水位計３２接続弁３３接続弁３４接続弁３５圧力計３６弁本体３７空気抜き弁３８下部弁体３９排水弁４０注入弁４１実機モデル４２通気口４３フロートガイド４４液体出入
口４５フロート相当材４６シートパ
ッキン相当材４７セットピン４８長方形台４９長方形台５０荷重負荷
装置５１テフロン製シート５２フロート
相当材５３ＰＦＡコーティング５４シートパ
ッキン分割材５５広口試薬瓶５６恒温槽５７短管５８ドレン弁５９透明ホース６０側マンホ
ール

フロントページの続き (72)発明者中野光一福岡県北九州市八幡西区築地町１番１号株式会社高田工業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上部に通気口を備え、下部に液体出入口
を備えるハウジング内に、前記液体出入口から流入する
液体の液位の上昇によって、前記通気口の下部に設けら
れたリング状のシートパッキンのリップ部と当接して弁
シールをするフロートを備えたバキュームリリーフ弁に
おいて、前記フロートは表面にフッ素樹脂をコーティングした球
体からなり、前記シートパッキンはゴム材からなること
を特徴とするバキュームリリーフ弁。
【請求項２】前記フッ素樹脂は、ＰＦＡであることを
特徴とする請求項１記載のバキュームリリーフ弁。
【請求項３】前記ゴム材は、ＮＢＲであることを特徴
とする請求項１又は２記載のバキュームリリーフ弁。
【請求項４】前記ゴム材は、ショア硬度６０〜９０で
あることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記
載のバキュームリリーフ弁。