圧力調整弁
【課題】流体圧変動の影響を受け難くして、圧力調整動作が安定的に行え、多少の過大な圧が作用しても破損するおそれが生じないよう、改善された圧力調整弁を提供する。
【解決手段】供給側流路３と排出側流路４との連通口３Ａ、及びこれを開閉する弁体５を有する弁箱１と、連通口３Ａが閉じ状態となるように弁体５を付勢する付勢手段７を有する蓋箱２とが組付けられ、供給側流路３の圧が所定値を上回ると付勢手段７による付勢力に抗して弁体５が開き移動されて連通口３Ａが開き、かつ、供給側流路３の圧が所定値以下のときには連通口３Ａの閉じ状態が維持されるよう構成されている圧力調整弁において、弁体５は、連通口３Ａの開閉が自在で、かつ、付勢力が付与される弁部１０と、この弁部１０に一端が気密状に固定され、かつ、弁箱１に他端が気密状に固定されるベローズ１１とを有して構成する。
【解決手段】供給側流路３と排出側流路４との連通口３Ａ、及びこれを開閉する弁体５を有する弁箱１と、連通口３Ａが閉じ状態となるように弁体５を付勢する付勢手段７を有する蓋箱２とが組付けられ、供給側流路３の圧が所定値を上回ると付勢手段７による付勢力に抗して弁体５が開き移動されて連通口３Ａが開き、かつ、供給側流路３の圧が所定値以下のときには連通口３Ａの閉じ状態が維持されるよう構成されている圧力調整弁において、弁体５は、連通口３Ａの開閉が自在で、かつ、付勢力が付与される弁部１０と、この弁部１０に一端が気密状に固定され、かつ、弁箱１に他端が気密状に固定されるベローズ１１とを有して構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力調整弁（リリーフバルブ）に係り、詳しくは、半導体製造装置、医療用機器、食品製造設備、化学処理設備等における洗浄液、薬液、腐食性液体等の流体の配管系に用いられる圧力調整弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記圧力調整弁は、供給側流路と排出側流路との連通口、及びこれを開閉する弁体を有する弁箱と、連通口が閉じ状態となるように弁体を付勢する付勢手段を有する蓋箱とが組付けられ、供給側流路の圧が所定値を上回ると付勢手段による付勢力に抗して弁体が開き移動されて連通口が開き、かつ、供給側流路の圧が所定値以下のときには連通口の閉じ状態が維持されるよう構成されており、ポンプ吐出圧の規制、回路の圧力制御及び安全弁として使用される。例えば、回路内の圧力を設定値以下に保持するリリーフ弁、減圧弁として、或いは、回路内の圧力が設定値に達すると自動的に回路の切換えをするシーケンス弁、アンロード弁として使用される弁である。
【０００３】
従来、配管系において用いられる圧力調整弁としては、特許文献１において開示されたように、供給側流路と排出側流路とが連接される環状空間に、バネ箱（蓋箱）と弁箱との間に固定されるダイヤフラムを配置し、このダイヤフラムをバネ受けを介してリリーフバネで弁座に押圧付勢する構造、すなわちダイヤフラム式の弁に構成されている。このような構成の圧力調整弁においては、供給側流路に存在する流体の圧力がリリーフバネによってダイヤフラムに作用する付勢力よりも大になると、ダイヤフラムを介してバネ受けを押し返し、ダイヤフラムと弁座との間に生じた隙間から排出側流路へ流体が流れるようになる。つまり、リリーフバネの付勢力によって回路圧の上限が調整される。
【０００４】
上記構造の圧力調整弁によれば、ダイヤフラムを用いて弁座の開閉を行うことにより、液漏れがまず生じないようにできるという優れた利点が得られる。しかしながら、ダイヤフラムが弁全体の大きさの割りには大径で受圧面積の大きなものとなるので、供給側流路の流体圧の影響を受け易く、不用意に振動し易いという不利がある。流体を供給するポンプに脈動があるときにはその振動が顕著になる等、動作が不安定になり易い。圧力制御においてその圧力精度にばらつきが生じると、環境負荷が増すことも考えられる。また、ダイヤフラムは合成樹脂シート等の柔軟な薄膜状材料から構成されるので、過大な圧力が作用したときに破損するおそれもある。
【特許文献１】特開平６−９４１４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上述した実情に鑑みることにより、流体圧変動の影響を受け難くして、圧力調整動作が安定的に行えるとともに、多少の過大な圧が作用しても破損するおそれが生じないよう、改善された圧力調整弁を提供する点を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１による発明は、供給側流路３と排出側流路４との連通口３Ａ、及びこれを開閉する弁体５を有する弁箱１と、前記連通口３Ａが閉じ状態となるように前記弁体５を付勢する付勢手段７を有する蓋箱２とが組付けられ、前記供給側流路３の圧が所定値を上回ると前記付勢手段７による付勢力に抗して前記弁体５が開き移動されて前記連通口３Ａが開き、かつ、前記供給側流路３の圧が所定値以下のときには前記連通口３Ａの閉じ状態が維持されるよう構成されている圧力調整弁において、
前記弁体５は、前記連通口３Ａの開閉が自在で、かつ、前記付勢力が付与される弁部１０と、この弁部１０に一端が気密状に固定され、かつ、前記弁箱１に他端が気密状に固定されるベローズ１１とを有して構成されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項２による発明は、請求項１に記載の圧力調整弁において、前記蓋箱２には、これの外部と前記付勢手段７が収容される内部空間２２とを連通させる空気孔３０が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項３よる発明は、請求項１又は２に記載の圧力調整弁において、前記連通口３Ａを開閉するための前記弁体５の移動方向と前記供給側流路３の向きとが互いに同じに設定され、この向きに対して前記排出側流路４の向きが直交する状態に構成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項４による発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の圧力調整弁において、前記付勢手段７が、棒状部材２５ａを介して前記弁部１０を弾性付勢するコイルバネ２６であり、前記ベローズ１１は、その内周部が前記棒状部材２５ａでガイドされ、かつ、その外周部が前記弁箱１の弁体５を収容するための凹入空間８の周壁８ａでガイドされる蛇腹筒状のものに形成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項５による発明は、請求項４に記載の圧力調整弁において、前記排出側流路４が前記凹入空間８の周壁８ａに開口するように構成されるとともに、前記弁部１０の先端周縁が面取りされていることを特徴とする。
【００１１】
請求項６による発明は、請求項１〜５の何れか一項に記載の圧力調整弁において、前記弁部１０と前記ベローズ１１とが合成樹脂材によって一体形成されており、その蓋箱側端部は、前記弁箱１と前記蓋箱２との間で挟持されるフランジ部１２に形成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項７による発明は、請求項６に記載の圧力調整弁において、前記合成樹脂材がフッ素樹脂であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、可動部分をベローズとしたので、平面視方向での弁体の大きさをコンパクト化できて、受圧面積の少ないものとしながら、弁部の動きが大きくても無理なく追従移動することができ、ダイヤフラム式のものに比べて、高圧にも耐える弁としながらコンパクト化が可能となる利点がある。その結果、流体圧変動の影響を受け難くして、圧力調整動作が安定的に行えるとともに、多少の過大な圧が作用しても破損するおそれが生じないよう、改善された圧力調整弁を提供することができる。この場合、請求項４のように、ベローズの内外が、付勢手段の付勢力を伝達する部材である棒状部材の外周部と凹入空間の周壁とでガイドされる構成とすれば、開弁並びに閉弁動作の際におけるベローズの昇降移動が倒れや変形無く円滑に行われて、開閉動作が良好で応答性の良い圧力調整弁を提供することができる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、次のような作用効果がある。即ち、供給側流路の流体圧が高まり、弁体を押上げて弁が開き移動する際には、ベローズ等で仕切られた蓋箱の内部空間が圧縮されることになるが、その内部空間はほぼ密室状態となっているので、弁体が開き移動することによって圧縮反力が作用し、弁体の開き移動が行われ難くなって応答性に悪影響を及ぼし、また流体圧変動に起因したハンチングの生じるおそれが高くなる。そこで、請求項２のように、内部空間と蓋箱の外部とを連通する空気孔を設けるようにすれば、内部空間の空気が圧縮されることによる上記悪影響等が生じないようになり、弁体の迅速な上昇移動が行えて、開弁作動が瞬時に行われるといった具合に応答性に優れるとともに、ハンチングも起こり難くなる効果が得られる。
【００１５】
請求項３の発明によれば、連通口を開閉するための弁体の移動方向と供給側流路の向きとが互いに同じに設定され、この向きに対して排出側流路の向きが直交する状態、即ちＬ字型流路に構成されているので、圧上昇によって弁体が開き移動して開弁されたときの流体の流れは９０度方向が１回変わるだけで済み、圧力調整弁を通過する際の圧力損失を小さく抑えることができており、配管系の圧損を低く抑えることに寄与できる圧力調整弁を提供できる。
【００１６】
請求項５の発明によれば、弁部の先端周縁の面取り処理により、弁室の周壁に開口する排出側流路の開口縁が尖った角部（ピン角部）になっていても、その開口縁と弁部とが相対的に摺動することによって弁部の先端縁が傷付けられたり削られたりする不都合が未然に防止されるようになり、良好で円滑な弁部の開閉移動が行えるものとなる。
【００１７】
請求項６の発明によれば、弁部及びベローズが一体化され、かつ、ベローズにフランジ部が一体形成されているので、このベローズを有する弁体の一体化構造により、ベローズを用いて弁室を流体存在側と流体非存在側とを気密状に仕切る機能を、ほぼ完全な気密状で、かつ、耐久性を持って実現させることができる利点がある。
【００１８】
請求項７の発明によれば、最重要部品であり、可動部材である弁体がフッ素樹脂で形成されているので、耐薬品性に優れ、外部雰囲気による耐力があるとともに、高温、高圧にも耐えることができる圧力調整弁が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明による圧力調整弁の実施形態を図面を参照しながら説明する。図１，２は圧力調整弁の正面図、底面図、図３は圧力調整弁の構造を示す断面図、図４は開弁状態を示す断面図、図５は弁箱単品の断面図、図６は図５におけるＡ部の詳細図、図７は管継手部の構造を示す断面図、図８は弁体単品の一部切欠きの正面図、図９は図８におけるベローズ部分の詳細図である。
【実施例１】
【００２０】
圧力調整弁Ａは、図１〜図４に示すように、供給側流路３と、排出側流路４と、これらの連通口３Ａと、弁体５とを有するフッ素樹脂（ＰＴＦＥ等）製の弁箱１と、圧力（リリーフ圧）調節機構６と付勢手段７とを有するフッ素樹脂（ＰＴＦＥ等）製の蓋箱２とを螺着自在に組付けて構成されている。この圧力調整弁においては、連通口３Ａを開閉するための弁体５の移動方向と供給側流路３の向きとが互いに同じ弁軸心Ｐに設定され、調節機構６と付勢手段７とがその弁軸心Ｐを中心とする状態に構成されている。そして、圧力調整弁Ａは、供給側流路３の流体圧が所定値を上回ると付勢手段７による付勢力に抗して弁体５が開き移動されて連通口３Ａが開き、供給側流路３の流体が排出側流路４に流れ込むとともに、供給側流路３の流体圧が所定値以下のときには、その流体圧よりも付勢手段３による付勢力が勝り、弁体５による連通口３Ａの閉じ状態が維持されるリリーフ弁として機能する。
【００２１】
四角柱状の弁箱１には、図３〜図５に示すように、上面１Ａに開口し、弁軸心Ｐを中心とする円柱状の弁室８と、この弁室８の下方に続く上下向きで弁軸心Ｐを中心とする管状の供給側流路３と、弁室８の周壁８ａの下端部に開口する横向きで管状の排出側流路４とが形成されるとともに、上端部の外周には雄ネジ部９が形成されている。弁室８の底面８ｃは表面精度に優れる弁座として機能する部分であり、供給側流路３が弁座８ｃに開口する箇所が連通口３Ａである。排出側流路４の管中心Ｘは弁中心Ｐに直交しており、それによって弁箱１における流体の通路としては、上下向きの供給側流路３に対して排出側流路４の向きが横向き（左右向き）となる略Ｌ字状の経路に形成されている。
【００２２】
弁箱１の上面１Ａの中心側には、図５、図６に示すように、弁体５のフランジ部１２と当接する面である高精度仕上げされたシール面１ａが、その周りの部分よりも若干下がった面として形成されている。シール面１ａの径方向で中間（中央）部分には、断面が楔形に盛り上がったリング状のシールリップ１９が形成されている。弁室８の上端開口部の周縁８ｂは、傾斜面となるように面取り加工された形状となっており、連通口３Ａも面取り加工された形状となっている。また、図１に示すように、弁箱１の正面には、開弁時にはにイン側の供給側流路３からアウト側の排出側流路４に向かう流れを示す矢印表示Ｂが設けられている。
【００２３】
弁箱１における各流路３，４の出口部分には、フッ素樹脂等の合成樹脂製の流体移送用チューブ４１をシール状態で接続連結する管継手装置（管継手構造）Ｔを構成するための継手部Ｂが形成されている。参考に、これら公知構造の管継手装置Ｔ及び継手部Ｂの構造を、排出側流路４のもので説明する。
【００２４】
管継手装置Ｔは、図１〜５、及び図７に示すように、チューブ４１の端部を受け入れる受口部５８及びこの受口部５８内に設けられた三箇所のシール面５０〜５２を有する給排ポート５５と、チューブ４１の端部に外嵌された状態で給排ポート５５の受口部側端部に外嵌螺合自在なＰＦＡ等のフッ素樹脂製のユニオンナット５６と、ユニオンナット５６の給排ポート５５への螺進による締付けによりチューブ４１をこれの外側から押圧し、この押圧作用によってチューブ４１の端部と給排ポート５５のシール面５０〜５２とが密着することで形成される三箇所のシール部Ｓ１〜Ｓ３とから構成されている。継手部Ｂは、チューブ４１を除いた部分、すなわち、給排ポート５５、インナーリング６５、ユニオンナット５６から構成されている。
【００２５】
給排ポート５５は弁箱１から突出形成された筒状の部分であり、チューブ４１が内嵌される箇所である受口部５８を内周に有する本体筒部５７と、これの内径側において小突出する補助筒部５９とから成る略二重筒に形成されている。そして、図７に示すように、給排ポート５５の受口部５８の内部には第１〜３のシール面５０〜５２が設けられる。第１のシール面５０は、給排ポート５５の受口部５８の入口より内奥に位置する補助筒部５９の先端面であって、給排ポート５５の管中心Ｘに対して交差状、つまり管中心Ｘ方向の外方に向けて漸次拡径するテーパ面により構成される。第２のシール面５１は、受口部５８の入口に、管中心Ｘに対して交差状、つまり管中心Ｘ方向の外方に向けて漸次拡径するテーパ面により構成される。第３のシール面５２は、本体筒部５７と補助筒部５９との間の溝部、すなわち、給排ポート５５の受口部５８の内奥において第１のシール面５０よりも径方向外方に管中心Ｘと平行に形成された環状溝部５３により構成される。給排ポート５５の受口部５８の外周には雄ねじ５４が形成されている。
【００２６】
一方、チューブ４１の先端部にはＰＦＡ等のフッ素樹脂製のインナーリング６５が圧入されている。インナーリング６５は、図７に示すように、チューブ４１の端部に圧入されて該端部を断面山形状に拡径膨出させる断面算盤玉形状の圧入部６６と、この圧入部６６に連設されてチューブ４１の端部に突出する突出部６９とを有するスリーブ形状に形成されている。断面山形状の圧入部６６はこれの一斜面部に外向きテーパ面６８を、他斜面部に第２のシール面５１との間でチューブ４１の端部を傾斜状態に挟持して第２のシール部Ｓ２を形成する内向きテーパ面６０をそれぞれ形成している。突出部６９の先端には第１のシール面５０に密着状に当接して第１のシール部Ｓ１を形成するテーパ面からなる突出端面６２、および環状溝部５３に嵌入して第３のシール部Ｓ３を形成する円筒部６４を形成してなる。このインナーリング６５の内径はチューブ４１の内径と同一か略同一に設定して流体が滞留することなく、円滑に流動できるようにしてある。
【００２７】
図７に示すように、ユニオンナット５６はこれの内周に給排ポート５５の雄ねじ５４に螺合される雌ねじ５６ａが形成され、かつ、一端部に環状鍔部６１を内向きに張り出すとともに、その環状鍔部６１の内周面の軸方向内端に鋭角または直角の押圧エッジ部６３を設けてある。そして、インナーリング６５が圧入されたチューブ４１の端部を給排ポート５５の受口部５８に挿入し、チューブ４１の端部の外周に予め遊嵌させてあるユニオンナット５６の雌ねじ５６ａを給排ポート５５の雄ねじ５４に螺合させて締付ける。尚、給排ポート５５の根元側部分には、ユニオンナット５６の締込み限界を規定するべく四フッ化エチレン（エチレンテトラフルオロエチレン・ポリマー：ＥＴＦＥ）製のゲージリング４９が外嵌装備されている。
【００２８】
この締付けに伴いユニオンナット５６の押圧エッジ部６３がチューブ４１の拡径部６７の拡径付け根部に当接してインナーリング６５を軸方向から押圧する。これにより、図７に示すように、インナーリング６５の突出端面６２が給排ポート５５の第１のシール面５０に対し押付けられて第１のシール部Ｓ１を形成するとともに、インナーリング６５の内向きテーパ面６０と給排ポート５５の第２のシール面５１との間でチューブ４１の端部を傾斜状態に挟持して第２のシール部Ｓ２を形成し、さらにインナーリング６５の円筒部６４が環状溝部５３に圧入して第３のシール部Ｓ３を形成する。これら第１〜３のシール部Ｓ１〜Ｓ３により信頼性の高いシール機能を発揮する。
【００２９】
さて、弁体５は、図３，４，８，９に示すように、弁座８ｃに当接して連通口３Ａの開閉が自在で、かつ、付勢手段７による付勢力が付与される弁部１０と、この弁部１０に下端が一体化され一端が気密状に固定され、かつ、弁箱１に上端が気密状に固定されるベローズ１１とを有して構成されている。ベローズ１１の上端は、蓋箱２と弁箱１との締め付けによってこれら両者１，２の上下間で挟持されるフランジ部１２に形成されており、その結果、弁体５は、弁部１０とベローズ１１とフランジ部１２とを有するフッ素樹脂（ＰＴＦＥ等）製で単一の部品であり、かつ、中心に押圧棒（後述）２５ｂを嵌合するための円柱穴２０が形成された筒状のものに形成されている。この弁体５の一体化構造により、例えば別体のものどうしを気密状に連結させる手段に比べて、ベローズ１１を用いて弁室８を気密状に仕切る機能を、ほぼ完全な気密状で、かつ、耐久性を持って実現させることができている。
【００３０】
弁部１０は、弁座８ｃに面当接するべく精度良く平面仕上げされた円形の底面１０ａを有した円筒状の部分であり、底面１０ａの下端の角部である周縁１０ｆは面取り処理された傾斜面に形成されている。この面取り処理により、弁室８の周壁８ａに開口する排出側流路４の開口縁４ａが尖った角部（いわゆるピン角部）になっていても、その開口縁４ａによって弁部１０の先端縁が傷付けられたり削られたりする不都合が未然に防止される構造となっている。弁部１０の高さは、開口縁４ａの径よりも大きい値としてあり、弁体５の伸縮時（上下移動時）に、開口縁４ａの上端部と弁部１０とが接触する状態と離間する状態との条件変化が起きないようにしてあり、その開口縁４ａ上端部と弁部１０との接離による引掛りが生じない構成とされている。
【００３１】
また、底面１０ａには、フッ素ゴム製のＯリング１３を植設するための周溝１４が形成されており、この周溝１４は、Ｏリング１３の下方脱落を阻止すべく、下端出口の幅を狭めて奥拡がり状となる断面形状に形成されている。弁体１０の底面１０ａと弁座８ｃとが面当接するとともに、これら両者の間にＯリング１３が介装されることにより、閉じ状態においては連通口３Ａが完全にシールされるという優れた遮断性能を実現させている。尚、弁体５を、互いに別部品である弁体１０とベローズ１１とフランジ部１２とから成り、ベローズ１１の上端部をフランジ部１２に気密状に連結し、かつ、ベローズ１１の下端部を弁体１０に気密状に連結させる構造でも良い。
【００３２】
ベローズ１１は、図８、図９に示すように、上下複数段に配された上下の襞状部１５，１６と、これら襞状部１５，１６を交互に繋ぐ外周側の山折り部１７と内周側の谷折り部１８とから成る蛇腹状のものに形成されており、設計上は、全ての襞状部１５，１６が水平となる状態に、かつ、全ての山折り部１７及び谷折り部１８が垂直な周壁となる状態に設定されている。山折り部１７の内周面１７ａは湾曲面に、かつ、外周面の上下の角部が斜めカットされた傾斜縁１７ｂにそれぞれ形成されている。谷折り部１８の外周面１８ｂは湾曲面に、かつ、内周面の上下の角部が斜めカットされたような傾斜縁１８ａにそれぞれ形成されている。
【００３３】
フランジ部１２は、山折り部１７の外径と同寸法の外径を有する小径部１２Ａと、弁箱１と蓋箱２との上下間に挟持される外周フランジ１２Ｂとから成り、小径部１２Ａの内周側端部分に、最上端の谷折り部１８が連続する状態に形成されている。弁箱１上面のシール面（後述）１ａに当接される外周フランジ１２Ｂのリング状の底面１２ｂは、高いシール性能を得るべく精度の良い仕上げ加工処理が施されている。尚、弁部１０の外径も山折り部１７の外径と同寸法に形成されている。
【００３４】
上記構造を有する弁体５は、その外径が弁室８の内径よりも少し小さい値の寸法に設定され、かつ、その内径、すなわち円柱穴２０の径は、は押圧棒（後述）２５ｂの外径よりも少し大きい値の寸法に設定されている。これにより、弁体５は、内外が押圧棒（後述）２５ｂの外周部と弁室８の内周壁８ａでガイドされており、ベローズ１１が円滑に上下に伸縮できて、圧力調整弁Ａとして弁の開閉に伴う弁体５の昇降移動がスムーズに行われるように構成されている。
【００３５】
次に、蓋箱２は、図１、図３、図４に示すように、円柱ブロック体であり、その内部の下部には、弁箱１の雄ネジ部９に螺合自在な雌ネジ部２１が形成され、上下中間部には、付勢手段７を収容するためのシリンダ室２２が形成され、上部には圧力調節機構６を支持するための雌ネジであるナット部２３が形成されている。このナット部２３は、付勢手段７の付勢力を受ける調圧ネジ（後述）２７を強度十分に螺合すべく十分長いものにものに構成されている。また、蓋箱２には、これの外部と付勢手段７が収容される内部空間であるシリンダ室２２とを連通させる空気孔３０が形成されている。尚、空気孔３０は、上部バネ受け（後述）２４と調圧ネジ（後述）２７と摘み（後述）２９とを上下に貫通する孔（図示省略）として形成する手段でも良い。
【００３６】
付勢手段７は、図３、図４に示すように、シリンダ室２２に摺動自在に内嵌合される上部及び下部のばね受け２４，２５と、これら上下のバネ受け２４，２５の上下間に介装されるばね鋼製のコイルバネ２６とから構成されている。上部ばね受け２４は断面形状が略下向きコ字状でステンレス製のものであり、下部バネ受け２５は、断面形状が略上向きコ字状のバネ受け部２５ａと、円柱状で弁体５の円柱穴２０に内嵌合される押圧棒（棒状部材の一例）２５ｂとが一体形成されて成るステンレス製のものに構成されている。つまり、付勢手段７は、コイルバネ２６の伸張方向への弾性復元力により、円柱穴１３に挿入される押圧棒２５ｂの先端が弁部１０を押す構造のものとなっている。
【００３７】
圧力調節機構６は、図１、図３、図４に示すように、蓋箱２のナット部２３に螺入される調圧ネジ２７と、ロックナット２８と、調圧ネジ２７の上端部に一体回動状態で外嵌装備されるＰＰ（ポリプロピレン）製の摘み２９とから構成されており、調圧ネジ２７の下端部には上部バネ受け２４に当接する径の大きな当接座２７ａが形成されている。調圧ネジ２７には、図２に示すように、当接座２７ａの下面に開口する操作穴２７ｈが、弁軸心Ｐの両側に計二箇所形成されている。これらの操作穴２７ｈは、調圧ネジ２７をシリンダ室２２からナット部２３に螺着するときに、調圧ネジ２７を回動操作するためのものであり、例えば、ラジオペンチの一対の工具先端部を操作穴２７ｈに差し込んで簡単に回すことができる。操作穴２７ｈに代わる別例としては、弁軸心Ｐ上にマイナス或いはプラス形状のドライバー差込穴を形成する手段が可能である。
【００３８】
フッ素樹脂（ＰＴＦＥ等）製の調圧ネジ２７が蓋箱２に対する所定の位置に螺入されると、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ等）製のロックナット２８を回して調圧ネジ２７固定する。上部バネ受け２４の位置は、こらが当接する調圧ネジ２７の位置によって決まる構造であるから、ロックナット２８を緩めて調圧ネジ２７の蓋箱２に対する位置を弁軸心Ｐ方向に調節することにより、弁部１０が連通口３Ａを押す力、すなわちリリーフ圧を調節設定することができる。
【００３９】
調圧ネジ２７の上端には、摘み２９を相対回動不能に嵌合する断面小判形の上端軸部２７ｂが形成されており、それとほぼ同形状の挿入穴２９ａが摘み２９に形成されている。上端軸部２７ｂに挿入された摘み２９は、これに横から螺入される止ネジ３１の先端が上端軸部２７ｂの横穴２７ｃに挿入されることにより、上端軸部２７ｂからの抜け止めがされる構造となっている。
【００４０】
次に、この圧力調整弁Ａの持つ機能等について説明する。弁体５として、弁部１０の往復移動に追従し、かつ、弁部１０と弁箱１との間を密閉するための可動部分をベローズ１１としたので、平面視方向での弁体５の大きさをコンパクトできるものとしながら、弁部１０の動きが大きくても無理なく追従移動することができ、ダイヤフラム式のものに比べて、高圧にも耐える弁としながらコンパクト化が可能となる利点がある。この場合、ベローズ１１の内外が、下部バネ受け２５の押圧棒２５ａの外周部と弁室８の内周部とでガイドされる構成とされているので、開弁並びに閉弁動作の際におけるベローズ１１の昇降移動が倒れや変形無く円滑に行われて、開閉動作が良好で応答性の良い圧力調整弁の実現に寄与している。
【００４１】
圧力調整弁Ａを構成する部品は、上下のバネ受け２４，２５、コイルバネ２６、摘み２９以外は全てフッ素樹脂で形成されているので、耐薬品性に優れ、外部雰囲気による耐力があるとともに、高温、高圧にも耐えることができる。
【００４２】
この圧力調整弁Ａでは、供給側流路３の流体圧が高まり、弁体５を押上げて弁が開き移動する際には、弁室８とシリンダ室２２とを仕切る弁体５の上昇移動により、シリンダ室２２が圧縮されることになる。この場合、シリンダ室２２はほぼ密室状態となっているので、ベローズ１１が収縮変形することによる弁体５の上昇によってシリンダ室２２側の空間部分の容積が減少して圧縮されるので、その圧縮反力が弁体５にも作用し、弁体５の上昇移動が行われ難くなって応答性が悪化するとともに、流体圧変動によるハンチングが生じ易い状態になるといった不都合を招き易くなる。
【００４３】
しかしながら、本発明によれば、シリンダ室２２と蓋箱２の外部とを連通する空気孔３０を設けてあるので、弁体５で仕切られるシリンダ室２２側の空間部分の空気が圧縮（或いは膨張）されることによる上記悪影響が生じないようになり、弁体５の迅速な上昇移動が行えて、開弁作動が瞬時に行われるといった具合に応答性に優れるとともに、弁体５のハンチングも起こり難くなる効果が得られる。なお、このような優れた効果を得るには、シリンダ室２２側の空間部分の容積Ｙｃｃ（ｍｌ）と空気孔３０の径Ｄｍｍとの比率であるＹ：Ｄを、１０：１〜５：１の範囲に設定するのが好ましい。
【００４４】
連通口３Ａを開閉するための弁体５の移動方向と供給側流路３の向きとが互いに同じに設定され、この向きＰに対して排出側流路４の向きＸが直交する状態即ちＬ字型流路に構成されているので、圧上昇によって弁体５が上方移動して開弁されたときの流体の流れは上昇移動から横移動に９０度方向が変わるだけで済み、圧力調整弁を通過する際の圧力損失を小さく抑えることができている。前述した特許文献１のものでは、供給側流路と排出側流路の向きが同じであり、開弁時の流体の流れとしては、横向き→上向き→横向き→下向き→横向きと、直角に曲がる経路が４回続いて延べ３６０度流れの向きが変わる構造であり、これに比べて本発明の圧力調整弁Ａは明らかに有利である。
【００４５】
また、前述した特許文献１のものでは、流体通路部分の大型化を避けるために、弁体即ちダイヤフラムが当接する弁座の肉厚を薄くせざるを得ず、高圧には向かないといった強度的に不利な構造であるに対して、本発明の圧力調整弁Ａでは弁座である弁室８の底面８ｃの肉厚、即ち弁箱１の下部肉厚を十分厚くして強度十分なものに設定でき、高圧、高温にも耐える有利なものにできている。また、面積の大なるダイヤフラム式のものでは振動し易い不利があるが、ベローズ式の弁体５では受圧面積が小さくできて振動し難い点で有利である。
【００４６】
蓋箱２を弁箱１に螺着して締付けた場合、これら両者２，１の上下間で挟持される外周フランジ１２Ｂの底面１２ｂに、図６に示すように、シール面１ａに形成されたシールリップ１９が刺さり込む（食い込む）ようになり、それによって強固なシール機能が発揮される。ただし、経時変化等によって外周フランジ１２Ｂが劣化（弱化）してくると、このシールリップ１９の刺さり込みによる優れたシール性能が落ちるおそれがあるので、部品としての大きさが小さく廉価な弁体５を取り換える消耗部品に設定することにより、大きさが大きくコスト高な弁箱１は、弁体５の数回分は使えるようになり、これによって、耐久性とコストメリットとの両立が図られている。
【００４７】
弁部１０と弁座８ｃとが当接する弁シール構造として樹脂どうしの場合、前述の弁箱１と外周フランジ１２Ｂとのシール構造のように、一方にシールリップを設けるのが一般的であるが、経時変化によりシール性能が落ち易い。そこで、弁部１０と弁座８ｃとの間に弾性に富むＯリング１３を介装させることにより（図８参照）、上下方向（弁部１０の移動方向）の作動に柔軟に対応できるとともに、シール性能が低下した際には、Ｏリング１３の部品交換で簡単に改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】圧力制御弁の全体正面図
【図２】図１の底面図
【図３】圧力制御弁の構造を示す断面図
【図４】圧力制御弁の開弁状態を示す断面図
【図５】弁箱単品の断面図
【図６】図５のＡ部を示す拡大図
【図７】管継手構造を示す要部の拡大断面図
【図８】弁体単品の断面図
【図９】図８のＡ部を示す拡大図
【符号の説明】
【００４９】
１ 弁箱
２ 蓋箱
３ 供給側流路
３Ａ 連通口
４ 排出側流路
５ 弁体
７ 付勢手段
８ 凹入空間
８ａ 周壁
１０ 弁部
１１ ベローズ
１２ フランジ部
２２ 内部空間
２５ａ 棒状部材
２６ コイルバネ
３０ 空気孔
Ａ 圧力調整弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力調整弁（リリーフバルブ）に係り、詳しくは、半導体製造装置、医療用機器、食品製造設備、化学処理設備等における洗浄液、薬液、腐食性液体等の流体の配管系に用いられる圧力調整弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記圧力調整弁は、供給側流路と排出側流路との連通口、及びこれを開閉する弁体を有する弁箱と、連通口が閉じ状態となるように弁体を付勢する付勢手段を有する蓋箱とが組付けられ、供給側流路の圧が所定値を上回ると付勢手段による付勢力に抗して弁体が開き移動されて連通口が開き、かつ、供給側流路の圧が所定値以下のときには連通口の閉じ状態が維持されるよう構成されており、ポンプ吐出圧の規制、回路の圧力制御及び安全弁として使用される。例えば、回路内の圧力を設定値以下に保持するリリーフ弁、減圧弁として、或いは、回路内の圧力が設定値に達すると自動的に回路の切換えをするシーケンス弁、アンロード弁として使用される弁である。
【０００３】
従来、配管系において用いられる圧力調整弁としては、特許文献１において開示されたように、供給側流路と排出側流路とが連接される環状空間に、バネ箱（蓋箱）と弁箱との間に固定されるダイヤフラムを配置し、このダイヤフラムをバネ受けを介してリリーフバネで弁座に押圧付勢する構造、すなわちダイヤフラム式の弁に構成されている。このような構成の圧力調整弁においては、供給側流路に存在する流体の圧力がリリーフバネによってダイヤフラムに作用する付勢力よりも大になると、ダイヤフラムを介してバネ受けを押し返し、ダイヤフラムと弁座との間に生じた隙間から排出側流路へ流体が流れるようになる。つまり、リリーフバネの付勢力によって回路圧の上限が調整される。
【０００４】
上記構造の圧力調整弁によれば、ダイヤフラムを用いて弁座の開閉を行うことにより、液漏れがまず生じないようにできるという優れた利点が得られる。しかしながら、ダイヤフラムが弁全体の大きさの割りには大径で受圧面積の大きなものとなるので、供給側流路の流体圧の影響を受け易く、不用意に振動し易いという不利がある。流体を供給するポンプに脈動があるときにはその振動が顕著になる等、動作が不安定になり易い。圧力制御においてその圧力精度にばらつきが生じると、環境負荷が増すことも考えられる。また、ダイヤフラムは合成樹脂シート等の柔軟な薄膜状材料から構成されるので、過大な圧力が作用したときに破損するおそれもある。
【特許文献１】特開平６−９４１４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上述した実情に鑑みることにより、流体圧変動の影響を受け難くして、圧力調整動作が安定的に行えるとともに、多少の過大な圧が作用しても破損するおそれが生じないよう、改善された圧力調整弁を提供する点を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１による発明は、供給側流路３と排出側流路４との連通口３Ａ、及びこれを開閉する弁体５を有する弁箱１と、前記連通口３Ａが閉じ状態となるように前記弁体５を付勢する付勢手段７を有する蓋箱２とが組付けられ、前記供給側流路３の圧が所定値を上回ると前記付勢手段７による付勢力に抗して前記弁体５が開き移動されて前記連通口３Ａが開き、かつ、前記供給側流路３の圧が所定値以下のときには前記連通口３Ａの閉じ状態が維持されるよう構成されている圧力調整弁において、
前記弁体５は、前記連通口３Ａの開閉が自在で、かつ、前記付勢力が付与される弁部１０と、この弁部１０に一端が気密状に固定され、かつ、前記弁箱１に他端が気密状に固定されるベローズ１１とを有して構成されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項２による発明は、請求項１に記載の圧力調整弁において、前記蓋箱２には、これの外部と前記付勢手段７が収容される内部空間２２とを連通させる空気孔３０が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項３よる発明は、請求項１又は２に記載の圧力調整弁において、前記連通口３Ａを開閉するための前記弁体５の移動方向と前記供給側流路３の向きとが互いに同じに設定され、この向きに対して前記排出側流路４の向きが直交する状態に構成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項４による発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の圧力調整弁において、前記付勢手段７が、棒状部材２５ａを介して前記弁部１０を弾性付勢するコイルバネ２６であり、前記ベローズ１１は、その内周部が前記棒状部材２５ａでガイドされ、かつ、その外周部が前記弁箱１の弁体５を収容するための凹入空間８の周壁８ａでガイドされる蛇腹筒状のものに形成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項５による発明は、請求項４に記載の圧力調整弁において、前記排出側流路４が前記凹入空間８の周壁８ａに開口するように構成されるとともに、前記弁部１０の先端周縁が面取りされていることを特徴とする。
【００１１】
請求項６による発明は、請求項１〜５の何れか一項に記載の圧力調整弁において、前記弁部１０と前記ベローズ１１とが合成樹脂材によって一体形成されており、その蓋箱側端部は、前記弁箱１と前記蓋箱２との間で挟持されるフランジ部１２に形成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項７による発明は、請求項６に記載の圧力調整弁において、前記合成樹脂材がフッ素樹脂であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、可動部分をベローズとしたので、平面視方向での弁体の大きさをコンパクト化できて、受圧面積の少ないものとしながら、弁部の動きが大きくても無理なく追従移動することができ、ダイヤフラム式のものに比べて、高圧にも耐える弁としながらコンパクト化が可能となる利点がある。その結果、流体圧変動の影響を受け難くして、圧力調整動作が安定的に行えるとともに、多少の過大な圧が作用しても破損するおそれが生じないよう、改善された圧力調整弁を提供することができる。この場合、請求項４のように、ベローズの内外が、付勢手段の付勢力を伝達する部材である棒状部材の外周部と凹入空間の周壁とでガイドされる構成とすれば、開弁並びに閉弁動作の際におけるベローズの昇降移動が倒れや変形無く円滑に行われて、開閉動作が良好で応答性の良い圧力調整弁を提供することができる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、次のような作用効果がある。即ち、供給側流路の流体圧が高まり、弁体を押上げて弁が開き移動する際には、ベローズ等で仕切られた蓋箱の内部空間が圧縮されることになるが、その内部空間はほぼ密室状態となっているので、弁体が開き移動することによって圧縮反力が作用し、弁体の開き移動が行われ難くなって応答性に悪影響を及ぼし、また流体圧変動に起因したハンチングの生じるおそれが高くなる。そこで、請求項２のように、内部空間と蓋箱の外部とを連通する空気孔を設けるようにすれば、内部空間の空気が圧縮されることによる上記悪影響等が生じないようになり、弁体の迅速な上昇移動が行えて、開弁作動が瞬時に行われるといった具合に応答性に優れるとともに、ハンチングも起こり難くなる効果が得られる。
【００１５】
請求項３の発明によれば、連通口を開閉するための弁体の移動方向と供給側流路の向きとが互いに同じに設定され、この向きに対して排出側流路の向きが直交する状態、即ちＬ字型流路に構成されているので、圧上昇によって弁体が開き移動して開弁されたときの流体の流れは９０度方向が１回変わるだけで済み、圧力調整弁を通過する際の圧力損失を小さく抑えることができており、配管系の圧損を低く抑えることに寄与できる圧力調整弁を提供できる。
【００１６】
請求項５の発明によれば、弁部の先端周縁の面取り処理により、弁室の周壁に開口する排出側流路の開口縁が尖った角部（ピン角部）になっていても、その開口縁と弁部とが相対的に摺動することによって弁部の先端縁が傷付けられたり削られたりする不都合が未然に防止されるようになり、良好で円滑な弁部の開閉移動が行えるものとなる。
【００１７】
請求項６の発明によれば、弁部及びベローズが一体化され、かつ、ベローズにフランジ部が一体形成されているので、このベローズを有する弁体の一体化構造により、ベローズを用いて弁室を流体存在側と流体非存在側とを気密状に仕切る機能を、ほぼ完全な気密状で、かつ、耐久性を持って実現させることができる利点がある。
【００１８】
請求項７の発明によれば、最重要部品であり、可動部材である弁体がフッ素樹脂で形成されているので、耐薬品性に優れ、外部雰囲気による耐力があるとともに、高温、高圧にも耐えることができる圧力調整弁が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明による圧力調整弁の実施形態を図面を参照しながら説明する。図１，２は圧力調整弁の正面図、底面図、図３は圧力調整弁の構造を示す断面図、図４は開弁状態を示す断面図、図５は弁箱単品の断面図、図６は図５におけるＡ部の詳細図、図７は管継手部の構造を示す断面図、図８は弁体単品の一部切欠きの正面図、図９は図８におけるベローズ部分の詳細図である。
【実施例１】
【００２０】
圧力調整弁Ａは、図１〜図４に示すように、供給側流路３と、排出側流路４と、これらの連通口３Ａと、弁体５とを有するフッ素樹脂（ＰＴＦＥ等）製の弁箱１と、圧力（リリーフ圧）調節機構６と付勢手段７とを有するフッ素樹脂（ＰＴＦＥ等）製の蓋箱２とを螺着自在に組付けて構成されている。この圧力調整弁においては、連通口３Ａを開閉するための弁体５の移動方向と供給側流路３の向きとが互いに同じ弁軸心Ｐに設定され、調節機構６と付勢手段７とがその弁軸心Ｐを中心とする状態に構成されている。そして、圧力調整弁Ａは、供給側流路３の流体圧が所定値を上回ると付勢手段７による付勢力に抗して弁体５が開き移動されて連通口３Ａが開き、供給側流路３の流体が排出側流路４に流れ込むとともに、供給側流路３の流体圧が所定値以下のときには、その流体圧よりも付勢手段３による付勢力が勝り、弁体５による連通口３Ａの閉じ状態が維持されるリリーフ弁として機能する。
【００２１】
四角柱状の弁箱１には、図３〜図５に示すように、上面１Ａに開口し、弁軸心Ｐを中心とする円柱状の弁室８と、この弁室８の下方に続く上下向きで弁軸心Ｐを中心とする管状の供給側流路３と、弁室８の周壁８ａの下端部に開口する横向きで管状の排出側流路４とが形成されるとともに、上端部の外周には雄ネジ部９が形成されている。弁室８の底面８ｃは表面精度に優れる弁座として機能する部分であり、供給側流路３が弁座８ｃに開口する箇所が連通口３Ａである。排出側流路４の管中心Ｘは弁中心Ｐに直交しており、それによって弁箱１における流体の通路としては、上下向きの供給側流路３に対して排出側流路４の向きが横向き（左右向き）となる略Ｌ字状の経路に形成されている。
【００２２】
弁箱１の上面１Ａの中心側には、図５、図６に示すように、弁体５のフランジ部１２と当接する面である高精度仕上げされたシール面１ａが、その周りの部分よりも若干下がった面として形成されている。シール面１ａの径方向で中間（中央）部分には、断面が楔形に盛り上がったリング状のシールリップ１９が形成されている。弁室８の上端開口部の周縁８ｂは、傾斜面となるように面取り加工された形状となっており、連通口３Ａも面取り加工された形状となっている。また、図１に示すように、弁箱１の正面には、開弁時にはにイン側の供給側流路３からアウト側の排出側流路４に向かう流れを示す矢印表示Ｂが設けられている。
【００２３】
弁箱１における各流路３，４の出口部分には、フッ素樹脂等の合成樹脂製の流体移送用チューブ４１をシール状態で接続連結する管継手装置（管継手構造）Ｔを構成するための継手部Ｂが形成されている。参考に、これら公知構造の管継手装置Ｔ及び継手部Ｂの構造を、排出側流路４のもので説明する。
【００２４】
管継手装置Ｔは、図１〜５、及び図７に示すように、チューブ４１の端部を受け入れる受口部５８及びこの受口部５８内に設けられた三箇所のシール面５０〜５２を有する給排ポート５５と、チューブ４１の端部に外嵌された状態で給排ポート５５の受口部側端部に外嵌螺合自在なＰＦＡ等のフッ素樹脂製のユニオンナット５６と、ユニオンナット５６の給排ポート５５への螺進による締付けによりチューブ４１をこれの外側から押圧し、この押圧作用によってチューブ４１の端部と給排ポート５５のシール面５０〜５２とが密着することで形成される三箇所のシール部Ｓ１〜Ｓ３とから構成されている。継手部Ｂは、チューブ４１を除いた部分、すなわち、給排ポート５５、インナーリング６５、ユニオンナット５６から構成されている。
【００２５】
給排ポート５５は弁箱１から突出形成された筒状の部分であり、チューブ４１が内嵌される箇所である受口部５８を内周に有する本体筒部５７と、これの内径側において小突出する補助筒部５９とから成る略二重筒に形成されている。そして、図７に示すように、給排ポート５５の受口部５８の内部には第１〜３のシール面５０〜５２が設けられる。第１のシール面５０は、給排ポート５５の受口部５８の入口より内奥に位置する補助筒部５９の先端面であって、給排ポート５５の管中心Ｘに対して交差状、つまり管中心Ｘ方向の外方に向けて漸次拡径するテーパ面により構成される。第２のシール面５１は、受口部５８の入口に、管中心Ｘに対して交差状、つまり管中心Ｘ方向の外方に向けて漸次拡径するテーパ面により構成される。第３のシール面５２は、本体筒部５７と補助筒部５９との間の溝部、すなわち、給排ポート５５の受口部５８の内奥において第１のシール面５０よりも径方向外方に管中心Ｘと平行に形成された環状溝部５３により構成される。給排ポート５５の受口部５８の外周には雄ねじ５４が形成されている。
【００２６】
一方、チューブ４１の先端部にはＰＦＡ等のフッ素樹脂製のインナーリング６５が圧入されている。インナーリング６５は、図７に示すように、チューブ４１の端部に圧入されて該端部を断面山形状に拡径膨出させる断面算盤玉形状の圧入部６６と、この圧入部６６に連設されてチューブ４１の端部に突出する突出部６９とを有するスリーブ形状に形成されている。断面山形状の圧入部６６はこれの一斜面部に外向きテーパ面６８を、他斜面部に第２のシール面５１との間でチューブ４１の端部を傾斜状態に挟持して第２のシール部Ｓ２を形成する内向きテーパ面６０をそれぞれ形成している。突出部６９の先端には第１のシール面５０に密着状に当接して第１のシール部Ｓ１を形成するテーパ面からなる突出端面６２、および環状溝部５３に嵌入して第３のシール部Ｓ３を形成する円筒部６４を形成してなる。このインナーリング６５の内径はチューブ４１の内径と同一か略同一に設定して流体が滞留することなく、円滑に流動できるようにしてある。
【００２７】
図７に示すように、ユニオンナット５６はこれの内周に給排ポート５５の雄ねじ５４に螺合される雌ねじ５６ａが形成され、かつ、一端部に環状鍔部６１を内向きに張り出すとともに、その環状鍔部６１の内周面の軸方向内端に鋭角または直角の押圧エッジ部６３を設けてある。そして、インナーリング６５が圧入されたチューブ４１の端部を給排ポート５５の受口部５８に挿入し、チューブ４１の端部の外周に予め遊嵌させてあるユニオンナット５６の雌ねじ５６ａを給排ポート５５の雄ねじ５４に螺合させて締付ける。尚、給排ポート５５の根元側部分には、ユニオンナット５６の締込み限界を規定するべく四フッ化エチレン（エチレンテトラフルオロエチレン・ポリマー：ＥＴＦＥ）製のゲージリング４９が外嵌装備されている。
【００２８】
この締付けに伴いユニオンナット５６の押圧エッジ部６３がチューブ４１の拡径部６７の拡径付け根部に当接してインナーリング６５を軸方向から押圧する。これにより、図７に示すように、インナーリング６５の突出端面６２が給排ポート５５の第１のシール面５０に対し押付けられて第１のシール部Ｓ１を形成するとともに、インナーリング６５の内向きテーパ面６０と給排ポート５５の第２のシール面５１との間でチューブ４１の端部を傾斜状態に挟持して第２のシール部Ｓ２を形成し、さらにインナーリング６５の円筒部６４が環状溝部５３に圧入して第３のシール部Ｓ３を形成する。これら第１〜３のシール部Ｓ１〜Ｓ３により信頼性の高いシール機能を発揮する。
【００２９】
さて、弁体５は、図３，４，８，９に示すように、弁座８ｃに当接して連通口３Ａの開閉が自在で、かつ、付勢手段７による付勢力が付与される弁部１０と、この弁部１０に下端が一体化され一端が気密状に固定され、かつ、弁箱１に上端が気密状に固定されるベローズ１１とを有して構成されている。ベローズ１１の上端は、蓋箱２と弁箱１との締め付けによってこれら両者１，２の上下間で挟持されるフランジ部１２に形成されており、その結果、弁体５は、弁部１０とベローズ１１とフランジ部１２とを有するフッ素樹脂（ＰＴＦＥ等）製で単一の部品であり、かつ、中心に押圧棒（後述）２５ｂを嵌合するための円柱穴２０が形成された筒状のものに形成されている。この弁体５の一体化構造により、例えば別体のものどうしを気密状に連結させる手段に比べて、ベローズ１１を用いて弁室８を気密状に仕切る機能を、ほぼ完全な気密状で、かつ、耐久性を持って実現させることができている。
【００３０】
弁部１０は、弁座８ｃに面当接するべく精度良く平面仕上げされた円形の底面１０ａを有した円筒状の部分であり、底面１０ａの下端の角部である周縁１０ｆは面取り処理された傾斜面に形成されている。この面取り処理により、弁室８の周壁８ａに開口する排出側流路４の開口縁４ａが尖った角部（いわゆるピン角部）になっていても、その開口縁４ａによって弁部１０の先端縁が傷付けられたり削られたりする不都合が未然に防止される構造となっている。弁部１０の高さは、開口縁４ａの径よりも大きい値としてあり、弁体５の伸縮時（上下移動時）に、開口縁４ａの上端部と弁部１０とが接触する状態と離間する状態との条件変化が起きないようにしてあり、その開口縁４ａ上端部と弁部１０との接離による引掛りが生じない構成とされている。
【００３１】
また、底面１０ａには、フッ素ゴム製のＯリング１３を植設するための周溝１４が形成されており、この周溝１４は、Ｏリング１３の下方脱落を阻止すべく、下端出口の幅を狭めて奥拡がり状となる断面形状に形成されている。弁体１０の底面１０ａと弁座８ｃとが面当接するとともに、これら両者の間にＯリング１３が介装されることにより、閉じ状態においては連通口３Ａが完全にシールされるという優れた遮断性能を実現させている。尚、弁体５を、互いに別部品である弁体１０とベローズ１１とフランジ部１２とから成り、ベローズ１１の上端部をフランジ部１２に気密状に連結し、かつ、ベローズ１１の下端部を弁体１０に気密状に連結させる構造でも良い。
【００３２】
ベローズ１１は、図８、図９に示すように、上下複数段に配された上下の襞状部１５，１６と、これら襞状部１５，１６を交互に繋ぐ外周側の山折り部１７と内周側の谷折り部１８とから成る蛇腹状のものに形成されており、設計上は、全ての襞状部１５，１６が水平となる状態に、かつ、全ての山折り部１７及び谷折り部１８が垂直な周壁となる状態に設定されている。山折り部１７の内周面１７ａは湾曲面に、かつ、外周面の上下の角部が斜めカットされた傾斜縁１７ｂにそれぞれ形成されている。谷折り部１８の外周面１８ｂは湾曲面に、かつ、内周面の上下の角部が斜めカットされたような傾斜縁１８ａにそれぞれ形成されている。
【００３３】
フランジ部１２は、山折り部１７の外径と同寸法の外径を有する小径部１２Ａと、弁箱１と蓋箱２との上下間に挟持される外周フランジ１２Ｂとから成り、小径部１２Ａの内周側端部分に、最上端の谷折り部１８が連続する状態に形成されている。弁箱１上面のシール面（後述）１ａに当接される外周フランジ１２Ｂのリング状の底面１２ｂは、高いシール性能を得るべく精度の良い仕上げ加工処理が施されている。尚、弁部１０の外径も山折り部１７の外径と同寸法に形成されている。
【００３４】
上記構造を有する弁体５は、その外径が弁室８の内径よりも少し小さい値の寸法に設定され、かつ、その内径、すなわち円柱穴２０の径は、は押圧棒（後述）２５ｂの外径よりも少し大きい値の寸法に設定されている。これにより、弁体５は、内外が押圧棒（後述）２５ｂの外周部と弁室８の内周壁８ａでガイドされており、ベローズ１１が円滑に上下に伸縮できて、圧力調整弁Ａとして弁の開閉に伴う弁体５の昇降移動がスムーズに行われるように構成されている。
【００３５】
次に、蓋箱２は、図１、図３、図４に示すように、円柱ブロック体であり、その内部の下部には、弁箱１の雄ネジ部９に螺合自在な雌ネジ部２１が形成され、上下中間部には、付勢手段７を収容するためのシリンダ室２２が形成され、上部には圧力調節機構６を支持するための雌ネジであるナット部２３が形成されている。このナット部２３は、付勢手段７の付勢力を受ける調圧ネジ（後述）２７を強度十分に螺合すべく十分長いものにものに構成されている。また、蓋箱２には、これの外部と付勢手段７が収容される内部空間であるシリンダ室２２とを連通させる空気孔３０が形成されている。尚、空気孔３０は、上部バネ受け（後述）２４と調圧ネジ（後述）２７と摘み（後述）２９とを上下に貫通する孔（図示省略）として形成する手段でも良い。
【００３６】
付勢手段７は、図３、図４に示すように、シリンダ室２２に摺動自在に内嵌合される上部及び下部のばね受け２４，２５と、これら上下のバネ受け２４，２５の上下間に介装されるばね鋼製のコイルバネ２６とから構成されている。上部ばね受け２４は断面形状が略下向きコ字状でステンレス製のものであり、下部バネ受け２５は、断面形状が略上向きコ字状のバネ受け部２５ａと、円柱状で弁体５の円柱穴２０に内嵌合される押圧棒（棒状部材の一例）２５ｂとが一体形成されて成るステンレス製のものに構成されている。つまり、付勢手段７は、コイルバネ２６の伸張方向への弾性復元力により、円柱穴１３に挿入される押圧棒２５ｂの先端が弁部１０を押す構造のものとなっている。
【００３７】
圧力調節機構６は、図１、図３、図４に示すように、蓋箱２のナット部２３に螺入される調圧ネジ２７と、ロックナット２８と、調圧ネジ２７の上端部に一体回動状態で外嵌装備されるＰＰ（ポリプロピレン）製の摘み２９とから構成されており、調圧ネジ２７の下端部には上部バネ受け２４に当接する径の大きな当接座２７ａが形成されている。調圧ネジ２７には、図２に示すように、当接座２７ａの下面に開口する操作穴２７ｈが、弁軸心Ｐの両側に計二箇所形成されている。これらの操作穴２７ｈは、調圧ネジ２７をシリンダ室２２からナット部２３に螺着するときに、調圧ネジ２７を回動操作するためのものであり、例えば、ラジオペンチの一対の工具先端部を操作穴２７ｈに差し込んで簡単に回すことができる。操作穴２７ｈに代わる別例としては、弁軸心Ｐ上にマイナス或いはプラス形状のドライバー差込穴を形成する手段が可能である。
【００３８】
フッ素樹脂（ＰＴＦＥ等）製の調圧ネジ２７が蓋箱２に対する所定の位置に螺入されると、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ等）製のロックナット２８を回して調圧ネジ２７固定する。上部バネ受け２４の位置は、こらが当接する調圧ネジ２７の位置によって決まる構造であるから、ロックナット２８を緩めて調圧ネジ２７の蓋箱２に対する位置を弁軸心Ｐ方向に調節することにより、弁部１０が連通口３Ａを押す力、すなわちリリーフ圧を調節設定することができる。
【００３９】
調圧ネジ２７の上端には、摘み２９を相対回動不能に嵌合する断面小判形の上端軸部２７ｂが形成されており、それとほぼ同形状の挿入穴２９ａが摘み２９に形成されている。上端軸部２７ｂに挿入された摘み２９は、これに横から螺入される止ネジ３１の先端が上端軸部２７ｂの横穴２７ｃに挿入されることにより、上端軸部２７ｂからの抜け止めがされる構造となっている。
【００４０】
次に、この圧力調整弁Ａの持つ機能等について説明する。弁体５として、弁部１０の往復移動に追従し、かつ、弁部１０と弁箱１との間を密閉するための可動部分をベローズ１１としたので、平面視方向での弁体５の大きさをコンパクトできるものとしながら、弁部１０の動きが大きくても無理なく追従移動することができ、ダイヤフラム式のものに比べて、高圧にも耐える弁としながらコンパクト化が可能となる利点がある。この場合、ベローズ１１の内外が、下部バネ受け２５の押圧棒２５ａの外周部と弁室８の内周部とでガイドされる構成とされているので、開弁並びに閉弁動作の際におけるベローズ１１の昇降移動が倒れや変形無く円滑に行われて、開閉動作が良好で応答性の良い圧力調整弁の実現に寄与している。
【００４１】
圧力調整弁Ａを構成する部品は、上下のバネ受け２４，２５、コイルバネ２６、摘み２９以外は全てフッ素樹脂で形成されているので、耐薬品性に優れ、外部雰囲気による耐力があるとともに、高温、高圧にも耐えることができる。
【００４２】
この圧力調整弁Ａでは、供給側流路３の流体圧が高まり、弁体５を押上げて弁が開き移動する際には、弁室８とシリンダ室２２とを仕切る弁体５の上昇移動により、シリンダ室２２が圧縮されることになる。この場合、シリンダ室２２はほぼ密室状態となっているので、ベローズ１１が収縮変形することによる弁体５の上昇によってシリンダ室２２側の空間部分の容積が減少して圧縮されるので、その圧縮反力が弁体５にも作用し、弁体５の上昇移動が行われ難くなって応答性が悪化するとともに、流体圧変動によるハンチングが生じ易い状態になるといった不都合を招き易くなる。
【００４３】
しかしながら、本発明によれば、シリンダ室２２と蓋箱２の外部とを連通する空気孔３０を設けてあるので、弁体５で仕切られるシリンダ室２２側の空間部分の空気が圧縮（或いは膨張）されることによる上記悪影響が生じないようになり、弁体５の迅速な上昇移動が行えて、開弁作動が瞬時に行われるといった具合に応答性に優れるとともに、弁体５のハンチングも起こり難くなる効果が得られる。なお、このような優れた効果を得るには、シリンダ室２２側の空間部分の容積Ｙｃｃ（ｍｌ）と空気孔３０の径Ｄｍｍとの比率であるＹ：Ｄを、１０：１〜５：１の範囲に設定するのが好ましい。
【００４４】
連通口３Ａを開閉するための弁体５の移動方向と供給側流路３の向きとが互いに同じに設定され、この向きＰに対して排出側流路４の向きＸが直交する状態即ちＬ字型流路に構成されているので、圧上昇によって弁体５が上方移動して開弁されたときの流体の流れは上昇移動から横移動に９０度方向が変わるだけで済み、圧力調整弁を通過する際の圧力損失を小さく抑えることができている。前述した特許文献１のものでは、供給側流路と排出側流路の向きが同じであり、開弁時の流体の流れとしては、横向き→上向き→横向き→下向き→横向きと、直角に曲がる経路が４回続いて延べ３６０度流れの向きが変わる構造であり、これに比べて本発明の圧力調整弁Ａは明らかに有利である。
【００４５】
また、前述した特許文献１のものでは、流体通路部分の大型化を避けるために、弁体即ちダイヤフラムが当接する弁座の肉厚を薄くせざるを得ず、高圧には向かないといった強度的に不利な構造であるに対して、本発明の圧力調整弁Ａでは弁座である弁室８の底面８ｃの肉厚、即ち弁箱１の下部肉厚を十分厚くして強度十分なものに設定でき、高圧、高温にも耐える有利なものにできている。また、面積の大なるダイヤフラム式のものでは振動し易い不利があるが、ベローズ式の弁体５では受圧面積が小さくできて振動し難い点で有利である。
【００４６】
蓋箱２を弁箱１に螺着して締付けた場合、これら両者２，１の上下間で挟持される外周フランジ１２Ｂの底面１２ｂに、図６に示すように、シール面１ａに形成されたシールリップ１９が刺さり込む（食い込む）ようになり、それによって強固なシール機能が発揮される。ただし、経時変化等によって外周フランジ１２Ｂが劣化（弱化）してくると、このシールリップ１９の刺さり込みによる優れたシール性能が落ちるおそれがあるので、部品としての大きさが小さく廉価な弁体５を取り換える消耗部品に設定することにより、大きさが大きくコスト高な弁箱１は、弁体５の数回分は使えるようになり、これによって、耐久性とコストメリットとの両立が図られている。
【００４７】
弁部１０と弁座８ｃとが当接する弁シール構造として樹脂どうしの場合、前述の弁箱１と外周フランジ１２Ｂとのシール構造のように、一方にシールリップを設けるのが一般的であるが、経時変化によりシール性能が落ち易い。そこで、弁部１０と弁座８ｃとの間に弾性に富むＯリング１３を介装させることにより（図８参照）、上下方向（弁部１０の移動方向）の作動に柔軟に対応できるとともに、シール性能が低下した際には、Ｏリング１３の部品交換で簡単に改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】圧力制御弁の全体正面図
【図２】図１の底面図
【図３】圧力制御弁の構造を示す断面図
【図４】圧力制御弁の開弁状態を示す断面図
【図５】弁箱単品の断面図
【図６】図５のＡ部を示す拡大図
【図７】管継手構造を示す要部の拡大断面図
【図８】弁体単品の断面図
【図９】図８のＡ部を示す拡大図
【符号の説明】
【００４９】
１ 弁箱
２ 蓋箱
３ 供給側流路
３Ａ 連通口
４ 排出側流路
５ 弁体
７ 付勢手段
８ 凹入空間
８ａ 周壁
１０ 弁部
１１ ベローズ
１２ フランジ部
２２ 内部空間
２５ａ 棒状部材
２６ コイルバネ
３０ 空気孔
Ａ 圧力調整弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給側流路と排出側流路との連通口、及びこれを開閉する弁体を有する弁箱と、前記連通口が閉じ状態となるように前記弁体を付勢する付勢手段を有する蓋箱とが組付けられ、前記供給側流路の圧が所定値を上回ると前記付勢手段による付勢力に抗して前記弁体が開き移動されて前記連通口が開き、かつ、前記供給側流路の圧が所定値以下のときには前記連通口の閉じ状態が維持されるよう構成されている圧力調整弁であって、
前記弁体は、前記連通口の開閉が自在で、かつ、前記付勢力が付与される弁部と、この弁部に一端が気密状に固定され、かつ、前記弁箱に他端が気密状に固定されるベローズとを有して構成されている圧力調整弁。
【請求項２】
前記蓋箱には、これの外部と前記付勢手段が収容される内部空間とを連通させる空気孔が形成されている請求項１に記載の圧力調整弁。
【請求項３】
前記連通口を開閉するための前記弁体の移動方向と前記供給側流路の向きとが互いに同じに設定され、この向きに対して前記排出側流路の向きが直交する状態に構成されている請求項１又は２に記載の圧力調整弁。
【請求項４】
前記付勢手段が、棒状部材を介して前記弁部を弾性付勢するコイルバネであり、前記ベローズは、その内周部が前記棒状部材でガイドされ、かつ、その外周部が前記弁箱の弁体を収容するための凹入空間の周壁でガイドされる蛇腹筒状のものに形成されている請求項１〜３の何れか一項に記載の圧力調整弁。
【請求項５】
前記排出側流路が前記凹入空間の周壁に開口するように構成されるとともに、前記弁部の先端周縁が面取りされている請求項４に記載の圧力調整弁。
【請求項６】
前記弁部と前記ベローズとが合成樹脂材によって一体形成されており、その蓋箱側端部は、前記弁箱と前記蓋箱との間で挟持されるフランジ部に形成されている請求項１〜５の何れか一項に記載の圧力調整弁。
【請求項７】
前記合成樹脂材がフッ素樹脂である請求項６に記載の圧力調整弁。
【請求項１】
供給側流路と排出側流路との連通口、及びこれを開閉する弁体を有する弁箱と、前記連通口が閉じ状態となるように前記弁体を付勢する付勢手段を有する蓋箱とが組付けられ、前記供給側流路の圧が所定値を上回ると前記付勢手段による付勢力に抗して前記弁体が開き移動されて前記連通口が開き、かつ、前記供給側流路の圧が所定値以下のときには前記連通口の閉じ状態が維持されるよう構成されている圧力調整弁であって、
前記弁体は、前記連通口の開閉が自在で、かつ、前記付勢力が付与される弁部と、この弁部に一端が気密状に固定され、かつ、前記弁箱に他端が気密状に固定されるベローズとを有して構成されている圧力調整弁。
【請求項２】
前記蓋箱には、これの外部と前記付勢手段が収容される内部空間とを連通させる空気孔が形成されている請求項１に記載の圧力調整弁。
【請求項３】
前記連通口を開閉するための前記弁体の移動方向と前記供給側流路の向きとが互いに同じに設定され、この向きに対して前記排出側流路の向きが直交する状態に構成されている請求項１又は２に記載の圧力調整弁。
【請求項４】
前記付勢手段が、棒状部材を介して前記弁部を弾性付勢するコイルバネであり、前記ベローズは、その内周部が前記棒状部材でガイドされ、かつ、その外周部が前記弁箱の弁体を収容するための凹入空間の周壁でガイドされる蛇腹筒状のものに形成されている請求項１〜３の何れか一項に記載の圧力調整弁。
【請求項５】
前記排出側流路が前記凹入空間の周壁に開口するように構成されるとともに、前記弁部の先端周縁が面取りされている請求項４に記載の圧力調整弁。
【請求項６】
前記弁部と前記ベローズとが合成樹脂材によって一体形成されており、その蓋箱側端部は、前記弁箱と前記蓋箱との間で挟持されるフランジ部に形成されている請求項１〜５の何れか一項に記載の圧力調整弁。
【請求項７】
前記合成樹脂材がフッ素樹脂である請求項６に記載の圧力調整弁。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−８４００４（Ｐ２００６−８４００４Ａ）
【公開日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２７２０６３（Ｐ２００４−２７２０６３）
【出願日】平成１６年９月１７日（２００４．９．１７）
【出願人】（０００２２９７３７）日本ピラー工業株式会社 (337)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月１７日（２００４．９．１７）
【出願人】（０００２２９７３７）日本ピラー工業株式会社 (337)
【Ｆターム（参考）】
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