メカニカル過大圧力保護スイッチ
【課題】電源や制御装置を必要とせず、外圧を利用して、外圧を受ける機器を過大圧力から保護するメカニカル過大圧力保護スイッチを提供する。
【解決手段】本体内２に設けられ、一端部に流体が流入する流入口部３と流入した流体が流出する流出口部４とを有する小径孔部５ａ及び他端部に流体に連通する開口部５ｂ１を有する大径孔部５ｂからなる段付孔５と、この段付孔５に摺動可能に挿入され、小径孔部５ａに設けられた流入口部３と流出口部４の間に形成された流路を開閉する小径部６ａ及び大径孔部５ｂの開口部５ｂ１からの流体の圧力を受ける大径部６ｂからなる段付プランジャ６と、段付プランジャ６の小径部６ａが流入口部３と流出口部４との間を開放する方向に、開口部５ｂ１からの流体の圧力に抗して段付プランジャ６を付勢するバネ７と、を備える。
【解決手段】本体内２に設けられ、一端部に流体が流入する流入口部３と流入した流体が流出する流出口部４とを有する小径孔部５ａ及び他端部に流体に連通する開口部５ｂ１を有する大径孔部５ｂからなる段付孔５と、この段付孔５に摺動可能に挿入され、小径孔部５ａに設けられた流入口部３と流出口部４の間に形成された流路を開閉する小径部６ａ及び大径孔部５ｂの開口部５ｂ１からの流体の圧力を受ける大径部６ｂからなる段付プランジャ６と、段付プランジャ６の小径部６ａが流入口部３と流出口部４との間を開放する方向に、開口部５ｂ１からの流体の圧力に抗して段付プランジャ６を付勢するバネ７と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はメカニカル過大圧力保護スイッチに係り、特に、所定の外圧を受けることにより、流路を遮断し外圧を受ける機器を過大圧力から保護をするものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、油圧が設定以上の圧力に上昇しないようにする制御弁として、リリーフ弁が使用されている。従来のリリーフ弁としては、例えば、環状の弁座と接触し、弁座により囲まれた弁ボートを閉鎖するように配備されている閉鎖部材を固定した円筒状心棒と、閉鎖部材を弁座と接触させるように付勢するバネを備え、心棒を回してハウジングの外からバネの圧力調整をしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、従来の遮断弁は、筒状の弁箱の内部にシリンダと弁座とを設け、シリンダ内に弁体を挿入すると共に、シリンダにパイロット弁を設け、受圧板がバネで設定される流速圧以上を受けると、後退してパイロット弁を閉じる。そして、シリンダの内径が弁体の外径より大きいため、弁体の上下流側両面の受圧は下流側が上流側より高くなり、その差圧によって弁体は上流側に動いて弁座に接して、管路を遮断している（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
また、従来の遮断弁は、一次ポートと二次ポートを連通する通路に設けられた遮断弁部と、遮断弁部にパイロット圧を導くパイロット通路に介在されて設けられ、パイロット圧を操作して、遮断弁部を開閉駆動操作する操作弁部と、通路に設けられた差圧発生弁部とを備えており、操作弁部は電磁弁によって駆動している（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】実公昭４５−２７９９０号公報（第２〜３頁、図）
【特許文献２】特開平１１−２８７３４２号公報（段落００２６〜００３５、図１、２）
【特許文献３】特許第３７８８９７５号公報（段落００２３〜００５２、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に示された従来のリリーフ弁は、移動式クレーン等の油圧回路に使用されており、油圧が設定圧以下の時にはバネで押付けられている閉鎖部材により、弁ボートを閉鎖し、油圧が設定圧を超えると、バネの力よりも強い油圧の力によって閉鎖部材が押し上げられて弁ボートが開き、圧力が過度に上昇するのを防いでいるが、用途によっては設定圧力で完全に液密とすることができず、過大圧力の保護ができないという問題があった。
【０００７】
また、特許文献２に示された従来の遮断弁は、常に流体が流れている流路にあり流体の圧力ではなく、流れる流体の作用力を利用しており、静止流体の過大圧力の保護ができず、また、高圧には適しないという問題があった。
【０００８】
また、特許文献２に示された従来の遮断弁は、電磁弁等を使用するので、電源や制御装置を必要とし、構造が複雑で小型にできないという問題があった。
【０００９】
この発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、電源や制御装置を必要とせず、外圧を利用して、所定の圧力で流路を遮断し、外圧を受ける機器を過大圧力から保護するメカニカル過大圧力保護スイッチを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明のメカニカル過大圧力保護スイッチは、本体と、この本体内に設けられ、一端部に流体が流入する流入口部と前記流体が流出する流出口部とを有する小径孔部及び他端部に前記流体に連通する開口部を有する大径孔部からなる段付孔と、この段付孔に摺動可能に挿入され、前記小径孔部に設けられた前記流入口部と前記流出口部の間に形成される流路を開閉する小径部及び前記大径孔部の前記開口部からの前記流体の圧力を受ける大径部からなる段付プランジャと、前記段付プランジャの前記小径部が前記流入口部と前記流出口部との間を開放する方向に、前記開口部からの前記流体の前記圧力に抗して前記段付プランジャを付勢するバネと、を備えたものである。
【００１１】
また、前記段付プランジャの前記小径部と前記大径部の外周にＯリングが装着されているものである。
【００１２】
また、前記段付孔の前記小径孔部に設けられた前記流入口部と前記流出口部は、軸方向に離間して、配設され、前記段付プランジャの前記小径部の外周に装着された前記Ｏリングは少なくとも２個装着され、前記段付プランジャの前記小径部が前記流入口部と前記流出口部との間の前記流路を遮断する位置の状態では、前記段付プランジャの前記小径部に装着された前記Ｏリングのうち、少なくとも１個を前記流入口部と前記流出口部の間に位置するようにして前記流入口部と前記流出口部の間の前記流路を液密に遮断するようにしたものである。
【００１３】
また、前記流入口部と前記流出口部との間の前記流路は、前記流入口部に連通し、前記小径孔部の端部端面と前記段付プランジャの小径部の端部の端面間に形成された小径孔端部室、前記小径部の端面に設けられた孔とこの孔に連通し、前記小径部の端部の対向する両側面に貫通する孔を有するＴ字形の小径端部孔、前記小径孔部の端部側に流入口部３から大径孔部の方向に離間して設けられ、前記小径部の前記Ｔ字形の端部孔に連通する環状溝部及び一端が前記環状溝部に連通するとともに前記流出口部に連通する段付孔を備えたものである。
【００１４】
また、一端に前記段付孔の前記流入口部と前記流出口部の間の前記流路に連通する緩衝用連通孔を有し、他端に閉塞壁を有する緩衝用孔と、この緩衝用孔に摺動可能に挿入された緩衝用プランジャと、前記緩衝用孔の前記緩衝用連通孔の方向に前記緩衝用プランジャを付勢する緩衝用バネと、を備えたものである。
【００１５】
また、前記緩衝用孔の前記閉塞壁と前記緩衝用プランジャの間にエアクッション室を設けたものである。
【００１６】
また、前記バネの一端が係合する前記段付プランジャの段差部に、前記バネの初期張力を調整する作動圧力調整手段を備えたものである。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、本体と、この本体内に設けられ、一端部に流体が流入する流入口部と前記流体が流出する流出口部とを有する小径孔部及び他端部に前記流体に連通する開口部を有する大径孔部からなる段付孔と、この段付孔に摺動可能に挿入され、前記小径孔部に設けられた前記流入口部と前記流出口部の間に形成される流路を開閉する小径部及び前記大径孔部の前記開口部からの前記流体の圧力を受ける大径部からなる段付プランジャと、前記段付プランジャの前記小径部が前記流入口部と前記流出口部との間を開放する方向に、前記開口部からの前記流体の前記圧力に抗して前記段付プランジャを付勢するバネと、を備えたので、電源や制御装置を必要とせず、外圧を利用して、所定の圧力で流路を遮断し、外圧を受ける機器を過大圧力から保護することができる。
【００１８】
また、前記段付プランジャの前記小径部と前記大径部の外周にＯリングが装着されているので、外圧が過大になると、流路を液密に遮断し、外圧が静圧の場合でも外圧を受ける機器を過大圧力からよりよく保護することができる。
【００１９】
また、前記段付孔の前記小径孔部に設けられた前記流入口部と前記流出口部は、軸方向に離間して、配設され、前記段付プランジャの前記小径部の外周に装着された前記Ｏリングは少なくとも２個装着され、前記段付プランジャの前記小径部が前記流入口部と前記流出口部との間の前記流路を遮断する位置の状態では、前記段付プランジャの前記小径部に装着された前記Ｏリングのうち、少なくとも１個を前記流入口部と前記流出口部の間に位置するようにして前記流入口部と前記流出口部の間の前記流路を液密に遮断するようにしたので、外圧が静圧の場合でも外圧を受ける機器を過大圧力から、さらに、よりよく保護することができる。
【００２０】
また、前記流入口部と前記流出口部との間の前記流路は、前記流入口部に連通し、前記小径孔部の端部端面と前記段付プランジャの小径部の端部の端面間に形成された小径孔端部室、前記小径部の端面に設けられた孔とこの孔に連通し、前記小径部の端部の対向する両側面に貫通する孔を有するＴ字形の小径端部孔、前記小径孔部の端部側に流入口部から大径孔部の方向に離間して設けられ、前記小径部の前記Ｔ字形の端部孔に連通する環状溝部及び一端が前記環状溝部に連通するとともに前記流出口部に連通する段付孔を備えたことにより、段付プランジャの摺動を良好にするとともに、外圧を受ける機器を過大圧力からよりよく保護することができる。
【００２１】
また、一端に前記段付孔の前記流入口部と前記流出口部の間の前記流路に連通する緩衝用連通孔を有し、他端に閉塞壁を有する緩衝用孔と、この緩衝用孔に摺動可能に挿入された緩衝用プランジャと、前記緩衝用孔の前記緩衝用連通孔の方向に前記緩衝用プランジャを付勢する緩衝用バネと、を備えたので、流路を遮断する際に、瞬間的な圧力変動が発生したときに圧力変動を緩和することができる。
【００２２】
また、前記緩衝用孔の前記閉塞壁と前記緩衝用プランジャの間にエアクッション室を設けたので、流路を遮断する際に、瞬間的な圧力変動が発生したときに、緩衝用プランジャが、バネ及び内部空気を押込んで変移することにより、圧力変動を緩和することができる。
【００２３】
また、前記バネの一端が係合する前記段付プランジャの段差部に、前記バネの初期張力を調整する作動圧力調整手段を備えたので、作動圧力を変更することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
実施の形態１．
本実施の形態は、流体が水の場合で、例えば、水中で使用する機器が水深により変化する圧力に対し、機器を過大圧力から保護するためのメカニカル過大圧力保護スイッチを示す。
図１はこの発明の実施の形態１を示すメカニカル過大圧力保護スイッチの断面図、図２はメカニカル過大圧力保護スイッチの動作説明図である。
【００２５】
図１において、メカニカル過大圧力保護スイッチ１は、本体２内に設けられ、一端部に水が流入する流入口部３と、流入した水が流出する流出口部４とを有する小径孔部５ａ及び端部に水に連通する開口部５ｂ１を有する大口径孔部５ｂからなる段付孔５と、この段付孔５に摺動可能に挿入され、小径孔部５ａに設けられた流入口部３と流出口部４の間に形成された流路を開閉する小径部６ａ及び端部が大口径孔部５ｂの開口部５ｂ１からの水の圧力を受ける大径部６ｂからなる段付プランジャ６と、段付プランジャ６の小径部６ａが流入口部３と流出口部４との間を開放する方向に、開口部５ｂ１からの水の圧力に抗して段付プランジャ６を付勢するバネ７を備えている。
【００２６】
図１は、流入口部３と流出口部４の間の流路が開放された場合を示すが、この流路は、流入口部３、小径孔部５ａの端面と段付プランジャ６の小径部６ａの端面６ａ１の間に形成された小径孔端部室５ａ１、小径部６ａの端面に設けられた孔９ａとこの孔９ａに連通し、小径部６ａの端部の対向する両側面に貫通する孔９ｂを有するＴ字形の小径端部孔９、段付孔５の小径孔部５ａの端部側に流入口部３から大口径孔部５ｂ方向に離間して設けられ、小径部６ａの小径端部孔９に連通する環状溝部１０及び一端が環状溝部１０に連通するとともに流出口部４に連通し、他端がプラグ１２で塞がれ小径孔部１１ａと大径孔部１１ｂを有する段付孔１１から構成される。
【００２７】
また、段付孔５の小径孔部５ａと大口径孔部５ｂとの間に設けられ、バネ７が収容される円筒状溝１３と、段付プランジャ６の大径部６ｂとの段部の小径部６ａに設けられたネジ１４に螺合し、バネ７の初期張力を調整する作動圧力調整手段である作動圧力調整ネジ１５とを設け、バネ７は作動圧力調整ネジ１５と円筒状溝１３の小径孔部５ａ側の端面との間に装着される。また、開口部５ｂ１に設けられた止め輪溝１６にＣ型止め輪１７が嵌め込まれ、段付プランジャ６が開口部５ｂ１から抜けないようにしている。
【００２８】
また、段付プランジャ６の小径部６ａの外周には２個のＯリング１８、１９が装着され、大径部６ｂの外周には１個のＯリング２０が装着され、段付プランジャ６の小径部６ａ及び大径部６ｂの外周と段付孔５の小径孔部５ａ及び大口径孔部５ｂとの間の間隙を各々シールして水密になるようにしている。
【００２９】
そして、段付プランジャ６の小径部６ａが流入口部３と流出口部４との間の流路を遮断する位置の状態（後述の図２（ｂ））では、段付プランジャ６の小径部６ａに装着された二つのＯリング１８、１９のうち、一つのＯリング１８を流入口部３と流出口部４側の流路である環状溝部１０の間に位置するようにして、流入口部３と流出口部４の間の流路を水密に遮断して、流入口部３からの静圧が流出口部４に伝わらないようにしている。
なお、流入口部３と流出口部４との間の流路では、小径孔部５ａの端部に設けられた孔９ｂと段付孔１１の小径孔部１１ａが交わるところであり、孔と孔が交わる箇所はかえりが生じ易くＯリングを傷つけやすいので、Ｏリングの保護のため小径孔部１１ａを大きくし、孔９ｂと段付孔１１の小径孔部１１ａの間に環状溝部１０を設けている。
【００３０】
また、段付孔１１に連通する緩衝部２１が設けられている。緩衝部２１は、一端に段付孔１１に連通する緩衝用連通孔２２を有し、他端に閉塞壁であるプラグ２３を有し、小径孔部２４ａと大径孔部２４ｂからなる緩衝用孔である緩衝用段付孔２４と、この緩衝用段付孔２４の大径孔部２４ｂ内に摺動可能に挿入された緩衝用プランジャ２５と、緩衝用段付孔２４の緩衝用連通孔２２方向に緩衝用プランジャ２５を付勢する緩衝用バネ２６とが設けられている。そして、緩衝用段付孔２４内は緩衝用プランジャ２５で二分され、そのうちの一方はプラグ２３側の空気が封入されたエアクッション室２７であり、他方は緩衝用連通孔２２側の水が流入する流体室２８である。
【００３１】
また、緩衝用プランジャ２５の外周にはＯリング２９が装着され、緩衝用プランジャ２５の外周と緩衝用段付孔２４の大径孔部２４ｂとの間の間隙をシールしている。なお、プラグ１２、２３の外周に各々Ｏリング３０、３１が装着されている。
【００３２】
また、メカニカル過大圧力保護スイッチ１の流出口部４の外周に設けられたネジ４ａは、この保護すべき機器３２を収納ケース３３に収納して取り付けるときに用いられ、収納ケース３３の開口部のネジ３３ａに螺合する。
【００３３】
次に、この発明のメカニカル過大圧力保護スイッチ１の動作について図２により説明する。図２（ａ）は、外圧が小さく流路が遮断されてない場合を示し、図２（ｂ）は外圧が大きく流路が遮断されている場合を示す。図２において、保護すべき機器３２は、例えば、水中で移動して使用する装置３４に搭載され、水深により変化する圧力を測定する圧力センサ３５である。なお、斑点模様は水を示す。
【００３４】
まず、メカニカル過大圧力保護スイッチ１の外圧に対する作動圧力を設定するため、バネ７の初期張力を作動圧力調整ネジ１５により調整するが、調整方法及び段付プランジャ６による流入口部３と流出口部４の間の流路の開放と遮断時の水の圧力、設定圧力、バネ力等の関係を次に説明する。
段付プランジャ６の大径部６ｂの面積を（直径）Ａ、小径部６ａの面積をＢ、メカニカル過大圧力保護スイッチ１の外圧に対して流路を遮断開始するときの設定圧力をＰｓ、バネ７のバネ力をＦｓ、流路を開放しているときの外圧をＰ１、流路を遮断しているときの外圧をＰ２とすると次のようになる。
（１）外圧の関係：Ｐ２＞Ｐｓ≧Ｐ１
（２）バネ力（初期張力）Ｆｓの設定（流路を遮断開始するとき）の関係：ＰｓＡ＝Ｆｓ＋ＰｓＢ
（３）流路を開放しているときの関係：Ｐ１（Ａ−Ｂ）≦Ｆｓ
（４）流路を遮断しているときの関係；Ｐ２（Ａ−Ｂ）＞Ｆｓ
バネ７の初期張力（バネ力）は上記の（２）となるように調節する。なお、（４）の場合は、プランジャの小径部６ａの端面が小径孔部５ａの小径孔端面５ａ２に当接しても、端面はシール構造ではないため、間隙に挟まっている水を介して圧力（外圧）が作用している。
【００３５】
次に、圧力センサ３５を収納ケース３３に収納し、メカニカル過大圧力保護スイッチ１の流出口部４の外周に設けられたネジ３３ａに収納ケース３３の開口部に設けられたネジ３３ａを螺合して取り付け、収納ケース３３を水中で使用する装置３４に取り付ける。
そして、装置３４が水中を移動すると、装置３４に取り付けられた圧力センサ３５は水深により変化する圧力を測定する。
【００３６】
水の深さにより、開口部５ｂ１から段付プランジャ６の大径部６ｂ及び流入口部３から小径部６ａにかかる３水の圧力（外圧）が、設定値Ｐｓ以下の圧力Ｐ１の場合は、図２（ａ）に示すように、段付プランジャ６の大径部６ｂの端面と小径部６ａの端面６ａ１の面積差（Ａ−Ｂ）により生じる押込み力Ｐ２（Ａ−Ｂ）が、バネ７のバネ力Ｆｓ以下であるため、段付プランジャ６は、バネ７のバネ力により開口部５ｂ１方向に押しつけられ、流入口部３と流出口部４の間の流路が開放される。そして、水の外圧は流入口部３から伝達し、小径孔端部室５ａ１、孔９ａと孔９ｂを有からなるＴ字形の小径端部孔９、環状溝部１０及び段付孔１１の流路を通り、流出口部４へと伝達することにより、外圧（水圧）は圧力センサ３５に伝わり、外圧Ｐ１が測定される。
【００３７】
一方、開口部５ｂ１から段付プランジャ６の大径部６ｂ及び流入口部３から小径部６ａにかかる３水の圧力（外圧）が、設定値Ｐｓを超えた圧力Ｐ２の場合は、図２（ｂ）に示すように、段付プランジャ６の大径部６ｂ端面と小径部６ａ端面の面積差（Ａ−Ｂ）により生じる押込み力Ｐ２（Ａ−Ｂ）が、バネ７のバネ力Ｆｓを超えるので、段付プランジャ６は小径孔端部室５ａ１方向に押しつけられ、小径部６ａの端部が小径孔端面５ａ２に当接する。
このとき、流入口部３と流出口部４の間の流路は、小径孔端部室５ａ１、小径部６ａ端部のＴ字形の小径端部孔９、環状溝部１０及び段付孔１１から構成されており、流入口部３と流出口部４に連通する段付孔１１が段付孔５の軸方向に離間して設けられ、Ｏリング１８が流入口部３と流出口部４側の流路である環状溝部１０の間に位置するようにしているので、流入口部３と流出口部４の間の流路が水密に遮断されるので、外圧が静圧でも、設定圧力Ｐｓを超えた過大な圧力が圧力センサ３５に伝わらなくなる。
【００３８】
また、大径部６ｂの外周のＯリング２０により、大径部６ｂの外周と段付孔５の大口径孔部５ｂとの間の間隙をシールされているので、大口径孔部５ｂの開口部５ｂ１からバネ７の収容されている大口径孔部５ｂの円筒状溝１３等に水が流入しない。
そして、外圧が設定圧力Ｐｓ以下になると、段付プランジャ６が、バネ７のバネ力により復帰し、流路が再生し、外圧が圧力センサ３５に伝わるようになる。
【００３９】
また、段付プランジャ６により、流入口部３と流出口部４の間の流路が遮断されたときに、瞬間的な圧力変動が発生した場合は、緩衝部２１の緩衝用段付孔２４の流体室２８に緩衝用連通孔２２から水が流入し、 緩衝用バネ２６とエアクッション室２７の空気圧に抗して緩衝用プランジャ２５が押込まれて変移することにより、圧力変動を緩和する。
【００４０】
次に、メカニカル過大圧力保護スイッチ１による過大圧力保護の実験をした結果について図３により説明する。図３はメカニカル過大圧力保護スイッチの試験結果を示す圧力特性図である。
実験は、まず、圧力センサ３５を収納ケース３３に収納し、メカニカル過大圧力保護スイッチ１の流出口部４の外周に設けられたネジ３３ａを収納ケース３３の開口部に設けられたネジ３３ａに螺合して取り付け、これを試験用水圧タンクに入れた。メカニカル過大圧力保護スイッチ１は圧力センサ３５の保護圧力である圧力Ｐｓに設定した。
次に、試験用水圧タンクに水を注入し、設定圧力の６倍の圧力Ｐ２になるまで水圧を上げ、経過時間に対する水圧タンクの水圧と圧力センサ３５の圧力を測定した。
その結果、水圧タンクの圧力は図３の点線で示すように、圧力をＰ２まで上げ、ｔ１〜ｔ２の時間圧力をかけたが、圧力センサ３５の圧力は、実線で示すようにメカニカル過大圧力保護スイッチ１の設定圧力のＰｓを超えず、外圧が大きい間、圧力センサ３５に過大な圧力は伝わらないことが確認できた。
【００４１】
以上のように、本体２と、この本体内２に設けられ、一端部に流体が流入する流入口部３と流入した流体が流出する流出口部４とを連通する流路を有する小径孔部５ａ及び他端部に流体に連通する開口部５ｂ１を有する大径孔部５ｂからなる段付孔５と、この段付孔５に摺動可能に挿入され、小径孔部５ａに設けられた流入口部３と流出口部４の間の流路を開閉する小径部６ａ及び大径孔部５ｂの開口部５ｂ１からの流体の圧力を受ける大径部６ｂからなる段付プランジャ６と、段付プランジャ６の小径部６ａが流入口部３と流出口部４との間を開放する方向に、開口部５ｂ１からの流体の圧力に抗して段付プランジャ６を付勢するバネ７と、を備えたので、電源や制御装置を必要とせず、外圧を利用して、所定の圧力で流路を遮断し、外圧を受ける機器を過大圧力から保護することができる。
また、メカニカル過大圧力保護スイッチは、リリーフ弁と同じ目的を果たすものであるが、作動は逆で、圧力が過大になると、流路を完全にシールし遮断することができる。
また、電源や制御装置を必要とせず、外圧を利用して、所定の圧力で流路を遮断し、外圧を受ける機器を過大圧力から保護することができる。
【００４２】
また、段付プランジャ６の小径部６ａの外周にＯリング１８，１９。大径部６ｂの外周にＯリング２０が装着されているので、外圧が過大になると、流路を液密に遮断し、外圧が静圧の場合でも外圧を受ける機器を過大圧力からよりよく保護することができる。
【００４３】
また、段付孔５の小径孔部５ａに設けられた流入口部３と流出口部４は、軸方向に離間して、配設され、段付プランジャ６の小径部６ａの外周に装着されたＯリング１８，１９の２個装着され、段付プランジャ６の小径部６ａが流入口部３と流出口部４との間の流路を遮断する位置の状態では、段付プランジャ６の小径部６ａに装着されたＯリング１８，１９のうち、Ｏリング１８を流入口部３と流出口部４の間に位置するようにして流入口部３と流出口部４の間の流路を液密に遮断するようにしたので、外圧が静圧の場合でも外圧を受ける機器を過大圧力から、さらに、よりよく保護することができる。
【００４４】
また、流入口部３と流出口部４との間の流路は、流入口部３に連通し、小径孔部５ａの端部端面と段付プランジャ６の小径部６ａの端部の端面６ａ１間に形成された小径孔端部室５ａ１、小径部６ａの端面６ａ１に設けられた孔９ａとこの孔９ａに連通し、小径部６ａの端部の対向する両側面に貫通する孔９ｂを有するＴ字形の小径端部孔９、小径孔部５ａの端部側に流入口部３から大径孔部５ｂの方向に離間して設けられ、小径部５ａのＴ字形の端部孔９に連通する環状溝部１０及び一端が環状溝部１０に連通するとともに流出口部４に連通する段付孔１１を備えたので、外圧を受ける機器を過大圧力からよりよく保護することができる。
【００４５】
また、一端に段付孔５の流入口部３と流出口部４の間の流路に連通する緩衝用連通孔２２を有し、他端にプラグ２３を有する緩衝用段付孔２４と、この緩衝用段付孔２４に摺動可能に挿入された緩衝用プランジャ２５と、緩衝用段付孔２４の緩衝用連通孔２２の方向に緩衝用プランジャ２５を付勢する緩衝用バネ２６と、を備えたので、流路を遮断する際に、瞬間的な圧力変動が発生したときに圧力変動を緩和することができる。
【００４６】
また、緩衝用段付孔２４のプラグ２３と緩衝用プランジャ２５の間にエアクッション室２７を設けたので、流路を遮断する際に、瞬間的な圧力変動が発生したときに、緩衝用プランジャが、バネ及び内部空気を押込んで変移することにより、圧力変動を緩和することができる。
【００４７】
また、バネ７の一端が係合する段付プランジャ６の段差部に、バネ７の初期張力を調整する作動圧力調整ネジ１５を備えたので、作動圧力を変更することができる。
【００４８】
なお、本実施の形態では、水中で使用する装置に使用する場合を示したが、油中で使用する装置等に使用してもよく、流体中で使用する装置に使用可能である。
【００４９】
実施の形態２．
実施の形態１では、メカニカル過大圧力保護スイッチを水中（静止液中）で使用する装置に取付けて使用する場合を示したが、油圧回路で使用される油圧測定機器を過大圧力から保護するためのメカニカル過大圧力保護スイッチを示す。
【００５０】
図４はこの発明の実施の形態２を示すメカニカル過大圧力保護スイッチの断面図である。図４において、実施の形態１の図１と異なるのは、段付孔５の大口径孔部５ｂの開口部５ｂ１側に本体２から延設された筒体部２ａと、筒体部２ａの端部を閉塞するプラグ３６と、筒体部２ａの内壁及び大径部６ｂにより形成される大径孔部端部室５ｂ２と、筒体部２ａに設けられた大口径孔側流入口部３９と、プラグ３６の外周に装着されたＯリング３８を備えた構成である。この他は図１と同じ構成である。
また、保護すべき機器３２は、例えば、油圧回路の油圧を測定する圧力センサ３５である。
【００５１】
次に、この発明のメカニカル過大圧力保護スイッチ１の動作について説明する。
まず、実施の形態１と同様に、メカニカル過大圧力保護スイッチ１の作動圧力を設定する。そして、圧力センサ３５を収納ケース３３に収納し、メカニカル過大圧力保護スイッチ１の流出口部４のネジ３３ａに収納ケース３３のネジ３３ａを螺合して取り付け、油圧回路の測定部（図示せず）とメカニカル過大圧力保護スイッチ１の流入口部３を配管接続（図示せず）し、この配管から分岐して大口径孔側流入口部３９に配管接続（図示せず）をする。
【００５２】
そして、油圧回路の油圧測定部からの油圧が、メカニカル過大圧力保護スイッチ１の流入口部３から小径部６ａ及び大口径孔側流入口部３９から段付プランジャ６の大径部６ｂにかかる油圧が、設定値Ｐｓ以下の圧力Ｐ１の場合は、実施の形態１の図２（ａ）に示すように、段付プランジャ６は、開口部５ｂ１方向に押しつけられ、流入口部３と流出口部４の間の流路が開放され、油圧は圧力センサ３５に伝わり油圧Ｐ１が測定される。
【００５３】
一方、油圧が設定値Ｐｓを超えた圧力Ｐ２の場合は、実施の形態１の図２（ｂ）に示すように、段付プランジャ６は小径孔端部室５ａ１方向に押しつけられ、小径部６ａの端部が小径孔端面５ａ２に当接し、設定圧力Ｐｓを超えた過大な油圧が圧力センサ３５に伝わらなくなる。
また、流入口部３と流出口部４の間の流路が遮断されたときに、瞬間的な圧力変動が発生した場合は、実施の形態１と同様に、緩衝部２１の緩衝用段付孔２４の流体室２８に油が流入し、 緩衝用バネ２６とエアクッション室２７の空気圧により圧力変動を緩和する。
【００５４】
以上のように、実施の形態１の構成に加えて、段付孔５の大口径孔部５ｂの開口部５ｂ１側に本体２から延設された筒体部２ａと、筒体部２ａの端部を閉塞するプラグ３６と、筒体部２ａの内壁及び大径部６ｂにより形成される大径孔部端部室５ｂ２と、筒体部２ａに設けられた大口径孔側流入口部３９と、プラグ３６の外周に装着されたＯリング３８とを備えたので、電源や制御装置を必要とせず、所定の圧力で流路を遮断し、油圧回路の油圧を測定する圧力センサ３５を過大圧力から保護することができる。
【００５５】
なお、本実施の形態は油圧回路に用いた例を示したが、空気回路や水圧回路等にも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】この発明の実施の形態１を示すメカニカル過大圧力保護スイッチの断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１を示すメカニカル過大圧力保護スイッチの動作説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１を示すメカニカル過大圧力保護スイッチの試験結果を示す圧力特性図である。
【図４】この発明の実施の形態２を示すメカニカル過大圧力保護スイッチの断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ メカニカル過大圧力保護スイッチ、２ 本体、３ 流入口部、４ 流出口部、５ 段付孔、５ａ 小径孔部、５ａ１、 小径孔端部室、５ａ２ 小径孔端面、５ｂ 大口径孔部、５ｂ１ 開口部、５ｂ２大口径孔部端部室、６ 段付プランジャ、６ａ 小径部、６ａ１ 端面、 ６ｂ 大径部、７ バネ、９ 小径端部孔、９ａ 孔、９ｂ 孔、１０ 環状溝部、１１ 段付孔、１５ 作動圧力調整ネジ、１８ Ｏリング、２０ Ｏリング、２１ 緩衝部、２２ 緩衝用連通孔、２４ 緩衝用段付孔、２５ 緩衝用プランジャ、２６ 緩衝用バネ、２７ エアクッション室、２８ 流体室。
【技術分野】
【０００１】
この発明はメカニカル過大圧力保護スイッチに係り、特に、所定の外圧を受けることにより、流路を遮断し外圧を受ける機器を過大圧力から保護をするものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、油圧が設定以上の圧力に上昇しないようにする制御弁として、リリーフ弁が使用されている。従来のリリーフ弁としては、例えば、環状の弁座と接触し、弁座により囲まれた弁ボートを閉鎖するように配備されている閉鎖部材を固定した円筒状心棒と、閉鎖部材を弁座と接触させるように付勢するバネを備え、心棒を回してハウジングの外からバネの圧力調整をしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、従来の遮断弁は、筒状の弁箱の内部にシリンダと弁座とを設け、シリンダ内に弁体を挿入すると共に、シリンダにパイロット弁を設け、受圧板がバネで設定される流速圧以上を受けると、後退してパイロット弁を閉じる。そして、シリンダの内径が弁体の外径より大きいため、弁体の上下流側両面の受圧は下流側が上流側より高くなり、その差圧によって弁体は上流側に動いて弁座に接して、管路を遮断している（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
また、従来の遮断弁は、一次ポートと二次ポートを連通する通路に設けられた遮断弁部と、遮断弁部にパイロット圧を導くパイロット通路に介在されて設けられ、パイロット圧を操作して、遮断弁部を開閉駆動操作する操作弁部と、通路に設けられた差圧発生弁部とを備えており、操作弁部は電磁弁によって駆動している（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】実公昭４５−２７９９０号公報（第２〜３頁、図）
【特許文献２】特開平１１−２８７３４２号公報（段落００２６〜００３５、図１、２）
【特許文献３】特許第３７８８９７５号公報（段落００２３〜００５２、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に示された従来のリリーフ弁は、移動式クレーン等の油圧回路に使用されており、油圧が設定圧以下の時にはバネで押付けられている閉鎖部材により、弁ボートを閉鎖し、油圧が設定圧を超えると、バネの力よりも強い油圧の力によって閉鎖部材が押し上げられて弁ボートが開き、圧力が過度に上昇するのを防いでいるが、用途によっては設定圧力で完全に液密とすることができず、過大圧力の保護ができないという問題があった。
【０００７】
また、特許文献２に示された従来の遮断弁は、常に流体が流れている流路にあり流体の圧力ではなく、流れる流体の作用力を利用しており、静止流体の過大圧力の保護ができず、また、高圧には適しないという問題があった。
【０００８】
また、特許文献２に示された従来の遮断弁は、電磁弁等を使用するので、電源や制御装置を必要とし、構造が複雑で小型にできないという問題があった。
【０００９】
この発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、電源や制御装置を必要とせず、外圧を利用して、所定の圧力で流路を遮断し、外圧を受ける機器を過大圧力から保護するメカニカル過大圧力保護スイッチを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明のメカニカル過大圧力保護スイッチは、本体と、この本体内に設けられ、一端部に流体が流入する流入口部と前記流体が流出する流出口部とを有する小径孔部及び他端部に前記流体に連通する開口部を有する大径孔部からなる段付孔と、この段付孔に摺動可能に挿入され、前記小径孔部に設けられた前記流入口部と前記流出口部の間に形成される流路を開閉する小径部及び前記大径孔部の前記開口部からの前記流体の圧力を受ける大径部からなる段付プランジャと、前記段付プランジャの前記小径部が前記流入口部と前記流出口部との間を開放する方向に、前記開口部からの前記流体の前記圧力に抗して前記段付プランジャを付勢するバネと、を備えたものである。
【００１１】
また、前記段付プランジャの前記小径部と前記大径部の外周にＯリングが装着されているものである。
【００１２】
また、前記段付孔の前記小径孔部に設けられた前記流入口部と前記流出口部は、軸方向に離間して、配設され、前記段付プランジャの前記小径部の外周に装着された前記Ｏリングは少なくとも２個装着され、前記段付プランジャの前記小径部が前記流入口部と前記流出口部との間の前記流路を遮断する位置の状態では、前記段付プランジャの前記小径部に装着された前記Ｏリングのうち、少なくとも１個を前記流入口部と前記流出口部の間に位置するようにして前記流入口部と前記流出口部の間の前記流路を液密に遮断するようにしたものである。
【００１３】
また、前記流入口部と前記流出口部との間の前記流路は、前記流入口部に連通し、前記小径孔部の端部端面と前記段付プランジャの小径部の端部の端面間に形成された小径孔端部室、前記小径部の端面に設けられた孔とこの孔に連通し、前記小径部の端部の対向する両側面に貫通する孔を有するＴ字形の小径端部孔、前記小径孔部の端部側に流入口部３から大径孔部の方向に離間して設けられ、前記小径部の前記Ｔ字形の端部孔に連通する環状溝部及び一端が前記環状溝部に連通するとともに前記流出口部に連通する段付孔を備えたものである。
【００１４】
また、一端に前記段付孔の前記流入口部と前記流出口部の間の前記流路に連通する緩衝用連通孔を有し、他端に閉塞壁を有する緩衝用孔と、この緩衝用孔に摺動可能に挿入された緩衝用プランジャと、前記緩衝用孔の前記緩衝用連通孔の方向に前記緩衝用プランジャを付勢する緩衝用バネと、を備えたものである。
【００１５】
また、前記緩衝用孔の前記閉塞壁と前記緩衝用プランジャの間にエアクッション室を設けたものである。
【００１６】
また、前記バネの一端が係合する前記段付プランジャの段差部に、前記バネの初期張力を調整する作動圧力調整手段を備えたものである。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、本体と、この本体内に設けられ、一端部に流体が流入する流入口部と前記流体が流出する流出口部とを有する小径孔部及び他端部に前記流体に連通する開口部を有する大径孔部からなる段付孔と、この段付孔に摺動可能に挿入され、前記小径孔部に設けられた前記流入口部と前記流出口部の間に形成される流路を開閉する小径部及び前記大径孔部の前記開口部からの前記流体の圧力を受ける大径部からなる段付プランジャと、前記段付プランジャの前記小径部が前記流入口部と前記流出口部との間を開放する方向に、前記開口部からの前記流体の前記圧力に抗して前記段付プランジャを付勢するバネと、を備えたので、電源や制御装置を必要とせず、外圧を利用して、所定の圧力で流路を遮断し、外圧を受ける機器を過大圧力から保護することができる。
【００１８】
また、前記段付プランジャの前記小径部と前記大径部の外周にＯリングが装着されているので、外圧が過大になると、流路を液密に遮断し、外圧が静圧の場合でも外圧を受ける機器を過大圧力からよりよく保護することができる。
【００１９】
また、前記段付孔の前記小径孔部に設けられた前記流入口部と前記流出口部は、軸方向に離間して、配設され、前記段付プランジャの前記小径部の外周に装着された前記Ｏリングは少なくとも２個装着され、前記段付プランジャの前記小径部が前記流入口部と前記流出口部との間の前記流路を遮断する位置の状態では、前記段付プランジャの前記小径部に装着された前記Ｏリングのうち、少なくとも１個を前記流入口部と前記流出口部の間に位置するようにして前記流入口部と前記流出口部の間の前記流路を液密に遮断するようにしたので、外圧が静圧の場合でも外圧を受ける機器を過大圧力から、さらに、よりよく保護することができる。
【００２０】
また、前記流入口部と前記流出口部との間の前記流路は、前記流入口部に連通し、前記小径孔部の端部端面と前記段付プランジャの小径部の端部の端面間に形成された小径孔端部室、前記小径部の端面に設けられた孔とこの孔に連通し、前記小径部の端部の対向する両側面に貫通する孔を有するＴ字形の小径端部孔、前記小径孔部の端部側に流入口部から大径孔部の方向に離間して設けられ、前記小径部の前記Ｔ字形の端部孔に連通する環状溝部及び一端が前記環状溝部に連通するとともに前記流出口部に連通する段付孔を備えたことにより、段付プランジャの摺動を良好にするとともに、外圧を受ける機器を過大圧力からよりよく保護することができる。
【００２１】
また、一端に前記段付孔の前記流入口部と前記流出口部の間の前記流路に連通する緩衝用連通孔を有し、他端に閉塞壁を有する緩衝用孔と、この緩衝用孔に摺動可能に挿入された緩衝用プランジャと、前記緩衝用孔の前記緩衝用連通孔の方向に前記緩衝用プランジャを付勢する緩衝用バネと、を備えたので、流路を遮断する際に、瞬間的な圧力変動が発生したときに圧力変動を緩和することができる。
【００２２】
また、前記緩衝用孔の前記閉塞壁と前記緩衝用プランジャの間にエアクッション室を設けたので、流路を遮断する際に、瞬間的な圧力変動が発生したときに、緩衝用プランジャが、バネ及び内部空気を押込んで変移することにより、圧力変動を緩和することができる。
【００２３】
また、前記バネの一端が係合する前記段付プランジャの段差部に、前記バネの初期張力を調整する作動圧力調整手段を備えたので、作動圧力を変更することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
実施の形態１．
本実施の形態は、流体が水の場合で、例えば、水中で使用する機器が水深により変化する圧力に対し、機器を過大圧力から保護するためのメカニカル過大圧力保護スイッチを示す。
図１はこの発明の実施の形態１を示すメカニカル過大圧力保護スイッチの断面図、図２はメカニカル過大圧力保護スイッチの動作説明図である。
【００２５】
図１において、メカニカル過大圧力保護スイッチ１は、本体２内に設けられ、一端部に水が流入する流入口部３と、流入した水が流出する流出口部４とを有する小径孔部５ａ及び端部に水に連通する開口部５ｂ１を有する大口径孔部５ｂからなる段付孔５と、この段付孔５に摺動可能に挿入され、小径孔部５ａに設けられた流入口部３と流出口部４の間に形成された流路を開閉する小径部６ａ及び端部が大口径孔部５ｂの開口部５ｂ１からの水の圧力を受ける大径部６ｂからなる段付プランジャ６と、段付プランジャ６の小径部６ａが流入口部３と流出口部４との間を開放する方向に、開口部５ｂ１からの水の圧力に抗して段付プランジャ６を付勢するバネ７を備えている。
【００２６】
図１は、流入口部３と流出口部４の間の流路が開放された場合を示すが、この流路は、流入口部３、小径孔部５ａの端面と段付プランジャ６の小径部６ａの端面６ａ１の間に形成された小径孔端部室５ａ１、小径部６ａの端面に設けられた孔９ａとこの孔９ａに連通し、小径部６ａの端部の対向する両側面に貫通する孔９ｂを有するＴ字形の小径端部孔９、段付孔５の小径孔部５ａの端部側に流入口部３から大口径孔部５ｂ方向に離間して設けられ、小径部６ａの小径端部孔９に連通する環状溝部１０及び一端が環状溝部１０に連通するとともに流出口部４に連通し、他端がプラグ１２で塞がれ小径孔部１１ａと大径孔部１１ｂを有する段付孔１１から構成される。
【００２７】
また、段付孔５の小径孔部５ａと大口径孔部５ｂとの間に設けられ、バネ７が収容される円筒状溝１３と、段付プランジャ６の大径部６ｂとの段部の小径部６ａに設けられたネジ１４に螺合し、バネ７の初期張力を調整する作動圧力調整手段である作動圧力調整ネジ１５とを設け、バネ７は作動圧力調整ネジ１５と円筒状溝１３の小径孔部５ａ側の端面との間に装着される。また、開口部５ｂ１に設けられた止め輪溝１６にＣ型止め輪１７が嵌め込まれ、段付プランジャ６が開口部５ｂ１から抜けないようにしている。
【００２８】
また、段付プランジャ６の小径部６ａの外周には２個のＯリング１８、１９が装着され、大径部６ｂの外周には１個のＯリング２０が装着され、段付プランジャ６の小径部６ａ及び大径部６ｂの外周と段付孔５の小径孔部５ａ及び大口径孔部５ｂとの間の間隙を各々シールして水密になるようにしている。
【００２９】
そして、段付プランジャ６の小径部６ａが流入口部３と流出口部４との間の流路を遮断する位置の状態（後述の図２（ｂ））では、段付プランジャ６の小径部６ａに装着された二つのＯリング１８、１９のうち、一つのＯリング１８を流入口部３と流出口部４側の流路である環状溝部１０の間に位置するようにして、流入口部３と流出口部４の間の流路を水密に遮断して、流入口部３からの静圧が流出口部４に伝わらないようにしている。
なお、流入口部３と流出口部４との間の流路では、小径孔部５ａの端部に設けられた孔９ｂと段付孔１１の小径孔部１１ａが交わるところであり、孔と孔が交わる箇所はかえりが生じ易くＯリングを傷つけやすいので、Ｏリングの保護のため小径孔部１１ａを大きくし、孔９ｂと段付孔１１の小径孔部１１ａの間に環状溝部１０を設けている。
【００３０】
また、段付孔１１に連通する緩衝部２１が設けられている。緩衝部２１は、一端に段付孔１１に連通する緩衝用連通孔２２を有し、他端に閉塞壁であるプラグ２３を有し、小径孔部２４ａと大径孔部２４ｂからなる緩衝用孔である緩衝用段付孔２４と、この緩衝用段付孔２４の大径孔部２４ｂ内に摺動可能に挿入された緩衝用プランジャ２５と、緩衝用段付孔２４の緩衝用連通孔２２方向に緩衝用プランジャ２５を付勢する緩衝用バネ２６とが設けられている。そして、緩衝用段付孔２４内は緩衝用プランジャ２５で二分され、そのうちの一方はプラグ２３側の空気が封入されたエアクッション室２７であり、他方は緩衝用連通孔２２側の水が流入する流体室２８である。
【００３１】
また、緩衝用プランジャ２５の外周にはＯリング２９が装着され、緩衝用プランジャ２５の外周と緩衝用段付孔２４の大径孔部２４ｂとの間の間隙をシールしている。なお、プラグ１２、２３の外周に各々Ｏリング３０、３１が装着されている。
【００３２】
また、メカニカル過大圧力保護スイッチ１の流出口部４の外周に設けられたネジ４ａは、この保護すべき機器３２を収納ケース３３に収納して取り付けるときに用いられ、収納ケース３３の開口部のネジ３３ａに螺合する。
【００３３】
次に、この発明のメカニカル過大圧力保護スイッチ１の動作について図２により説明する。図２（ａ）は、外圧が小さく流路が遮断されてない場合を示し、図２（ｂ）は外圧が大きく流路が遮断されている場合を示す。図２において、保護すべき機器３２は、例えば、水中で移動して使用する装置３４に搭載され、水深により変化する圧力を測定する圧力センサ３５である。なお、斑点模様は水を示す。
【００３４】
まず、メカニカル過大圧力保護スイッチ１の外圧に対する作動圧力を設定するため、バネ７の初期張力を作動圧力調整ネジ１５により調整するが、調整方法及び段付プランジャ６による流入口部３と流出口部４の間の流路の開放と遮断時の水の圧力、設定圧力、バネ力等の関係を次に説明する。
段付プランジャ６の大径部６ｂの面積を（直径）Ａ、小径部６ａの面積をＢ、メカニカル過大圧力保護スイッチ１の外圧に対して流路を遮断開始するときの設定圧力をＰｓ、バネ７のバネ力をＦｓ、流路を開放しているときの外圧をＰ１、流路を遮断しているときの外圧をＰ２とすると次のようになる。
（１）外圧の関係：Ｐ２＞Ｐｓ≧Ｐ１
（２）バネ力（初期張力）Ｆｓの設定（流路を遮断開始するとき）の関係：ＰｓＡ＝Ｆｓ＋ＰｓＢ
（３）流路を開放しているときの関係：Ｐ１（Ａ−Ｂ）≦Ｆｓ
（４）流路を遮断しているときの関係；Ｐ２（Ａ−Ｂ）＞Ｆｓ
バネ７の初期張力（バネ力）は上記の（２）となるように調節する。なお、（４）の場合は、プランジャの小径部６ａの端面が小径孔部５ａの小径孔端面５ａ２に当接しても、端面はシール構造ではないため、間隙に挟まっている水を介して圧力（外圧）が作用している。
【００３５】
次に、圧力センサ３５を収納ケース３３に収納し、メカニカル過大圧力保護スイッチ１の流出口部４の外周に設けられたネジ３３ａに収納ケース３３の開口部に設けられたネジ３３ａを螺合して取り付け、収納ケース３３を水中で使用する装置３４に取り付ける。
そして、装置３４が水中を移動すると、装置３４に取り付けられた圧力センサ３５は水深により変化する圧力を測定する。
【００３６】
水の深さにより、開口部５ｂ１から段付プランジャ６の大径部６ｂ及び流入口部３から小径部６ａにかかる３水の圧力（外圧）が、設定値Ｐｓ以下の圧力Ｐ１の場合は、図２（ａ）に示すように、段付プランジャ６の大径部６ｂの端面と小径部６ａの端面６ａ１の面積差（Ａ−Ｂ）により生じる押込み力Ｐ２（Ａ−Ｂ）が、バネ７のバネ力Ｆｓ以下であるため、段付プランジャ６は、バネ７のバネ力により開口部５ｂ１方向に押しつけられ、流入口部３と流出口部４の間の流路が開放される。そして、水の外圧は流入口部３から伝達し、小径孔端部室５ａ１、孔９ａと孔９ｂを有からなるＴ字形の小径端部孔９、環状溝部１０及び段付孔１１の流路を通り、流出口部４へと伝達することにより、外圧（水圧）は圧力センサ３５に伝わり、外圧Ｐ１が測定される。
【００３７】
一方、開口部５ｂ１から段付プランジャ６の大径部６ｂ及び流入口部３から小径部６ａにかかる３水の圧力（外圧）が、設定値Ｐｓを超えた圧力Ｐ２の場合は、図２（ｂ）に示すように、段付プランジャ６の大径部６ｂ端面と小径部６ａ端面の面積差（Ａ−Ｂ）により生じる押込み力Ｐ２（Ａ−Ｂ）が、バネ７のバネ力Ｆｓを超えるので、段付プランジャ６は小径孔端部室５ａ１方向に押しつけられ、小径部６ａの端部が小径孔端面５ａ２に当接する。
このとき、流入口部３と流出口部４の間の流路は、小径孔端部室５ａ１、小径部６ａ端部のＴ字形の小径端部孔９、環状溝部１０及び段付孔１１から構成されており、流入口部３と流出口部４に連通する段付孔１１が段付孔５の軸方向に離間して設けられ、Ｏリング１８が流入口部３と流出口部４側の流路である環状溝部１０の間に位置するようにしているので、流入口部３と流出口部４の間の流路が水密に遮断されるので、外圧が静圧でも、設定圧力Ｐｓを超えた過大な圧力が圧力センサ３５に伝わらなくなる。
【００３８】
また、大径部６ｂの外周のＯリング２０により、大径部６ｂの外周と段付孔５の大口径孔部５ｂとの間の間隙をシールされているので、大口径孔部５ｂの開口部５ｂ１からバネ７の収容されている大口径孔部５ｂの円筒状溝１３等に水が流入しない。
そして、外圧が設定圧力Ｐｓ以下になると、段付プランジャ６が、バネ７のバネ力により復帰し、流路が再生し、外圧が圧力センサ３５に伝わるようになる。
【００３９】
また、段付プランジャ６により、流入口部３と流出口部４の間の流路が遮断されたときに、瞬間的な圧力変動が発生した場合は、緩衝部２１の緩衝用段付孔２４の流体室２８に緩衝用連通孔２２から水が流入し、 緩衝用バネ２６とエアクッション室２７の空気圧に抗して緩衝用プランジャ２５が押込まれて変移することにより、圧力変動を緩和する。
【００４０】
次に、メカニカル過大圧力保護スイッチ１による過大圧力保護の実験をした結果について図３により説明する。図３はメカニカル過大圧力保護スイッチの試験結果を示す圧力特性図である。
実験は、まず、圧力センサ３５を収納ケース３３に収納し、メカニカル過大圧力保護スイッチ１の流出口部４の外周に設けられたネジ３３ａを収納ケース３３の開口部に設けられたネジ３３ａに螺合して取り付け、これを試験用水圧タンクに入れた。メカニカル過大圧力保護スイッチ１は圧力センサ３５の保護圧力である圧力Ｐｓに設定した。
次に、試験用水圧タンクに水を注入し、設定圧力の６倍の圧力Ｐ２になるまで水圧を上げ、経過時間に対する水圧タンクの水圧と圧力センサ３５の圧力を測定した。
その結果、水圧タンクの圧力は図３の点線で示すように、圧力をＰ２まで上げ、ｔ１〜ｔ２の時間圧力をかけたが、圧力センサ３５の圧力は、実線で示すようにメカニカル過大圧力保護スイッチ１の設定圧力のＰｓを超えず、外圧が大きい間、圧力センサ３５に過大な圧力は伝わらないことが確認できた。
【００４１】
以上のように、本体２と、この本体内２に設けられ、一端部に流体が流入する流入口部３と流入した流体が流出する流出口部４とを連通する流路を有する小径孔部５ａ及び他端部に流体に連通する開口部５ｂ１を有する大径孔部５ｂからなる段付孔５と、この段付孔５に摺動可能に挿入され、小径孔部５ａに設けられた流入口部３と流出口部４の間の流路を開閉する小径部６ａ及び大径孔部５ｂの開口部５ｂ１からの流体の圧力を受ける大径部６ｂからなる段付プランジャ６と、段付プランジャ６の小径部６ａが流入口部３と流出口部４との間を開放する方向に、開口部５ｂ１からの流体の圧力に抗して段付プランジャ６を付勢するバネ７と、を備えたので、電源や制御装置を必要とせず、外圧を利用して、所定の圧力で流路を遮断し、外圧を受ける機器を過大圧力から保護することができる。
また、メカニカル過大圧力保護スイッチは、リリーフ弁と同じ目的を果たすものであるが、作動は逆で、圧力が過大になると、流路を完全にシールし遮断することができる。
また、電源や制御装置を必要とせず、外圧を利用して、所定の圧力で流路を遮断し、外圧を受ける機器を過大圧力から保護することができる。
【００４２】
また、段付プランジャ６の小径部６ａの外周にＯリング１８，１９。大径部６ｂの外周にＯリング２０が装着されているので、外圧が過大になると、流路を液密に遮断し、外圧が静圧の場合でも外圧を受ける機器を過大圧力からよりよく保護することができる。
【００４３】
また、段付孔５の小径孔部５ａに設けられた流入口部３と流出口部４は、軸方向に離間して、配設され、段付プランジャ６の小径部６ａの外周に装着されたＯリング１８，１９の２個装着され、段付プランジャ６の小径部６ａが流入口部３と流出口部４との間の流路を遮断する位置の状態では、段付プランジャ６の小径部６ａに装着されたＯリング１８，１９のうち、Ｏリング１８を流入口部３と流出口部４の間に位置するようにして流入口部３と流出口部４の間の流路を液密に遮断するようにしたので、外圧が静圧の場合でも外圧を受ける機器を過大圧力から、さらに、よりよく保護することができる。
【００４４】
また、流入口部３と流出口部４との間の流路は、流入口部３に連通し、小径孔部５ａの端部端面と段付プランジャ６の小径部６ａの端部の端面６ａ１間に形成された小径孔端部室５ａ１、小径部６ａの端面６ａ１に設けられた孔９ａとこの孔９ａに連通し、小径部６ａの端部の対向する両側面に貫通する孔９ｂを有するＴ字形の小径端部孔９、小径孔部５ａの端部側に流入口部３から大径孔部５ｂの方向に離間して設けられ、小径部５ａのＴ字形の端部孔９に連通する環状溝部１０及び一端が環状溝部１０に連通するとともに流出口部４に連通する段付孔１１を備えたので、外圧を受ける機器を過大圧力からよりよく保護することができる。
【００４５】
また、一端に段付孔５の流入口部３と流出口部４の間の流路に連通する緩衝用連通孔２２を有し、他端にプラグ２３を有する緩衝用段付孔２４と、この緩衝用段付孔２４に摺動可能に挿入された緩衝用プランジャ２５と、緩衝用段付孔２４の緩衝用連通孔２２の方向に緩衝用プランジャ２５を付勢する緩衝用バネ２６と、を備えたので、流路を遮断する際に、瞬間的な圧力変動が発生したときに圧力変動を緩和することができる。
【００４６】
また、緩衝用段付孔２４のプラグ２３と緩衝用プランジャ２５の間にエアクッション室２７を設けたので、流路を遮断する際に、瞬間的な圧力変動が発生したときに、緩衝用プランジャが、バネ及び内部空気を押込んで変移することにより、圧力変動を緩和することができる。
【００４７】
また、バネ７の一端が係合する段付プランジャ６の段差部に、バネ７の初期張力を調整する作動圧力調整ネジ１５を備えたので、作動圧力を変更することができる。
【００４８】
なお、本実施の形態では、水中で使用する装置に使用する場合を示したが、油中で使用する装置等に使用してもよく、流体中で使用する装置に使用可能である。
【００４９】
実施の形態２．
実施の形態１では、メカニカル過大圧力保護スイッチを水中（静止液中）で使用する装置に取付けて使用する場合を示したが、油圧回路で使用される油圧測定機器を過大圧力から保護するためのメカニカル過大圧力保護スイッチを示す。
【００５０】
図４はこの発明の実施の形態２を示すメカニカル過大圧力保護スイッチの断面図である。図４において、実施の形態１の図１と異なるのは、段付孔５の大口径孔部５ｂの開口部５ｂ１側に本体２から延設された筒体部２ａと、筒体部２ａの端部を閉塞するプラグ３６と、筒体部２ａの内壁及び大径部６ｂにより形成される大径孔部端部室５ｂ２と、筒体部２ａに設けられた大口径孔側流入口部３９と、プラグ３６の外周に装着されたＯリング３８を備えた構成である。この他は図１と同じ構成である。
また、保護すべき機器３２は、例えば、油圧回路の油圧を測定する圧力センサ３５である。
【００５１】
次に、この発明のメカニカル過大圧力保護スイッチ１の動作について説明する。
まず、実施の形態１と同様に、メカニカル過大圧力保護スイッチ１の作動圧力を設定する。そして、圧力センサ３５を収納ケース３３に収納し、メカニカル過大圧力保護スイッチ１の流出口部４のネジ３３ａに収納ケース３３のネジ３３ａを螺合して取り付け、油圧回路の測定部（図示せず）とメカニカル過大圧力保護スイッチ１の流入口部３を配管接続（図示せず）し、この配管から分岐して大口径孔側流入口部３９に配管接続（図示せず）をする。
【００５２】
そして、油圧回路の油圧測定部からの油圧が、メカニカル過大圧力保護スイッチ１の流入口部３から小径部６ａ及び大口径孔側流入口部３９から段付プランジャ６の大径部６ｂにかかる油圧が、設定値Ｐｓ以下の圧力Ｐ１の場合は、実施の形態１の図２（ａ）に示すように、段付プランジャ６は、開口部５ｂ１方向に押しつけられ、流入口部３と流出口部４の間の流路が開放され、油圧は圧力センサ３５に伝わり油圧Ｐ１が測定される。
【００５３】
一方、油圧が設定値Ｐｓを超えた圧力Ｐ２の場合は、実施の形態１の図２（ｂ）に示すように、段付プランジャ６は小径孔端部室５ａ１方向に押しつけられ、小径部６ａの端部が小径孔端面５ａ２に当接し、設定圧力Ｐｓを超えた過大な油圧が圧力センサ３５に伝わらなくなる。
また、流入口部３と流出口部４の間の流路が遮断されたときに、瞬間的な圧力変動が発生した場合は、実施の形態１と同様に、緩衝部２１の緩衝用段付孔２４の流体室２８に油が流入し、 緩衝用バネ２６とエアクッション室２７の空気圧により圧力変動を緩和する。
【００５４】
以上のように、実施の形態１の構成に加えて、段付孔５の大口径孔部５ｂの開口部５ｂ１側に本体２から延設された筒体部２ａと、筒体部２ａの端部を閉塞するプラグ３６と、筒体部２ａの内壁及び大径部６ｂにより形成される大径孔部端部室５ｂ２と、筒体部２ａに設けられた大口径孔側流入口部３９と、プラグ３６の外周に装着されたＯリング３８とを備えたので、電源や制御装置を必要とせず、所定の圧力で流路を遮断し、油圧回路の油圧を測定する圧力センサ３５を過大圧力から保護することができる。
【００５５】
なお、本実施の形態は油圧回路に用いた例を示したが、空気回路や水圧回路等にも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】この発明の実施の形態１を示すメカニカル過大圧力保護スイッチの断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１を示すメカニカル過大圧力保護スイッチの動作説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１を示すメカニカル過大圧力保護スイッチの試験結果を示す圧力特性図である。
【図４】この発明の実施の形態２を示すメカニカル過大圧力保護スイッチの断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ メカニカル過大圧力保護スイッチ、２ 本体、３ 流入口部、４ 流出口部、５ 段付孔、５ａ 小径孔部、５ａ１、 小径孔端部室、５ａ２ 小径孔端面、５ｂ 大口径孔部、５ｂ１ 開口部、５ｂ２大口径孔部端部室、６ 段付プランジャ、６ａ 小径部、６ａ１ 端面、 ６ｂ 大径部、７ バネ、９ 小径端部孔、９ａ 孔、９ｂ 孔、１０ 環状溝部、１１ 段付孔、１５ 作動圧力調整ネジ、１８ Ｏリング、２０ Ｏリング、２１ 緩衝部、２２ 緩衝用連通孔、２４ 緩衝用段付孔、２５ 緩衝用プランジャ、２６ 緩衝用バネ、２７ エアクッション室、２８ 流体室。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体と、
この本体内に設けられ、一端部に流体が流入する流入口部と前記流体が流出する流出口部とを有する小径孔部及び他端部に前記流体に連通する開口部を有する大径孔部からなる段付孔と、
この段付孔に摺動可能に挿入され、前記小径孔部に設けられた前記流入口部と前記流出口部の間に形成される流路を開閉する小径部及び前記大径孔部の前記開口部からの前記流体の圧力を受ける大径部からなる段付プランジャと、
前記段付プランジャの前記小径部が前記流入口部と前記流出口部との間を開放する方向に、前記開口部からの前記流体の前記圧力に抗して前記段付プランジャを付勢するバネと、
を備えたことを特徴とするメカニカル過大圧力保護スイッチ。
【請求項２】
前記段付プランジャの前記小径部と前記大径部の外周にＯリングが装着されていることを特徴とする請求項１記載のメカニカル過大圧力保護スイッチ。
【請求項３】
前記段付孔の前記小径孔部に設けられた前記流入口部と前記流出口部は、軸方向に離間して、配設され、
前記段付プランジャの前記小径部の外周に装着された前記Ｏリングは少なくとも２個装着され、
前記段付プランジャの前記小径部が前記流入口部と前記流出口部との間の前記流路を遮断する位置の状態では、前記段付プランジャの前記小径部に装着された前記Ｏリングのうち、少なくとも１個を前記流入口部と前記流出口部の間に位置するようにして前記流入口部と前記流出口部の間の前記流路を液密に遮断するようにしたことを特徴とする請求項２記載のメカニカル過大圧力保護スイッチ。
【請求項４】
前記流入口部と前記流出口部との間の前記流路は、前記流入口部に連通し、前記小径孔部の端部端面と前記段付プランジャの小径部の端部の端面間に形成された小径孔端部室、前記小径部の端面に設けられた孔とこの孔に連通し、前記小径部の端部の対向する両側面に貫通する孔を有するＴ字形の小径端部孔、前記小径孔部の端部側に流入口部から大径孔部の方向に離間して設けられ、前記小径部の前記Ｔ字形の端部孔に連通する環状溝部及び一端が前記環状溝部に連通するとともに前記流出口部に連通する段付孔を備えたことを特徴とする請求項１記載のメカニカル過大圧力保護スイッチ。
【請求項５】
一端に前記段付孔の前記流入口部と前記流出口部の間の前記流路に連通する緩衝用連通孔を有し、他端に閉塞壁を有する緩衝用孔と、
この緩衝用孔に摺動可能に挿入された緩衝用プランジャと、
前記緩衝用孔の前記緩衝用連通孔の方向に前記緩衝用プランジャを付勢する緩衝用バネと、
を備えたことを特徴とする請求項1〜４のいずれかに記載のメカニカル過大圧力保護スイッチ。
【請求項６】
前記緩衝用孔の前記閉塞壁と前記緩衝用プランジャの間にエアクッション室を設けたことを特徴とする請求項５記載のメカニカル過大圧力保護スイッチ。
【請求項７】
前記バネの一端が係合する前記段付プランジャの段差部に、前記バネの初期張力を調整する作動圧力調整手段を備えたことを特徴とする請求項1〜６のいずれかに記載のメカニカル過大圧力保護スイッチ。
【請求項１】
本体と、
この本体内に設けられ、一端部に流体が流入する流入口部と前記流体が流出する流出口部とを有する小径孔部及び他端部に前記流体に連通する開口部を有する大径孔部からなる段付孔と、
この段付孔に摺動可能に挿入され、前記小径孔部に設けられた前記流入口部と前記流出口部の間に形成される流路を開閉する小径部及び前記大径孔部の前記開口部からの前記流体の圧力を受ける大径部からなる段付プランジャと、
前記段付プランジャの前記小径部が前記流入口部と前記流出口部との間を開放する方向に、前記開口部からの前記流体の前記圧力に抗して前記段付プランジャを付勢するバネと、
を備えたことを特徴とするメカニカル過大圧力保護スイッチ。
【請求項２】
前記段付プランジャの前記小径部と前記大径部の外周にＯリングが装着されていることを特徴とする請求項１記載のメカニカル過大圧力保護スイッチ。
【請求項３】
前記段付孔の前記小径孔部に設けられた前記流入口部と前記流出口部は、軸方向に離間して、配設され、
前記段付プランジャの前記小径部の外周に装着された前記Ｏリングは少なくとも２個装着され、
前記段付プランジャの前記小径部が前記流入口部と前記流出口部との間の前記流路を遮断する位置の状態では、前記段付プランジャの前記小径部に装着された前記Ｏリングのうち、少なくとも１個を前記流入口部と前記流出口部の間に位置するようにして前記流入口部と前記流出口部の間の前記流路を液密に遮断するようにしたことを特徴とする請求項２記載のメカニカル過大圧力保護スイッチ。
【請求項４】
前記流入口部と前記流出口部との間の前記流路は、前記流入口部に連通し、前記小径孔部の端部端面と前記段付プランジャの小径部の端部の端面間に形成された小径孔端部室、前記小径部の端面に設けられた孔とこの孔に連通し、前記小径部の端部の対向する両側面に貫通する孔を有するＴ字形の小径端部孔、前記小径孔部の端部側に流入口部から大径孔部の方向に離間して設けられ、前記小径部の前記Ｔ字形の端部孔に連通する環状溝部及び一端が前記環状溝部に連通するとともに前記流出口部に連通する段付孔を備えたことを特徴とする請求項１記載のメカニカル過大圧力保護スイッチ。
【請求項５】
一端に前記段付孔の前記流入口部と前記流出口部の間の前記流路に連通する緩衝用連通孔を有し、他端に閉塞壁を有する緩衝用孔と、
この緩衝用孔に摺動可能に挿入された緩衝用プランジャと、
前記緩衝用孔の前記緩衝用連通孔の方向に前記緩衝用プランジャを付勢する緩衝用バネと、
を備えたことを特徴とする請求項1〜４のいずれかに記載のメカニカル過大圧力保護スイッチ。
【請求項６】
前記緩衝用孔の前記閉塞壁と前記緩衝用プランジャの間にエアクッション室を設けたことを特徴とする請求項５記載のメカニカル過大圧力保護スイッチ。
【請求項７】
前記バネの一端が係合する前記段付プランジャの段差部に、前記バネの初期張力を調整する作動圧力調整手段を備えたことを特徴とする請求項1〜６のいずれかに記載のメカニカル過大圧力保護スイッチ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−２５３２３（Ｐ２０１０−２５３２３Ａ）
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１９１２３４（Ｐ２００８−１９１２３４）
【出願日】平成２０年７月２４日（２００８．７．２４）
【出願人】（５０２１１６９２２）ユニバーサル造船株式会社 (172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月２４日（２００８．７．２４）
【出願人】（５０２１１６９２２）ユニバーサル造船株式会社 (172)
【Ｆターム（参考）】
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