JP4214130B2

JP4214130B2 - ポペット弁体を有する開閉弁のシール構造

Info

Publication number: JP4214130B2
Application number: JP2005155214A
Authority: JP
Inventors: 章磯田; 岳彦川口
Original assignee: 株式会社アイビーエスジャパン
Priority date: 2005-05-27
Filing date: 2005-05-27
Publication date: 2009-01-28
Anticipated expiration: 2025-05-27
Also published as: JP2006329353A

Description

本発明は、ポペット弁体を有する開閉弁に関し、特にポペット弁体に設けられたシール部材のシール構造に関するものである。

従来、弁本体内にポペット弁体が軸方向に移動自在に介装されてなるポペット弁が提供されており、ポペット弁体に設けたシール部材を弁座に圧接させることで例えば流入経路を切り換えるようにしているものが提供されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−１８４００号公報

しかしながら、上記従来のものでは、ポペット弁体へのシール部材の取付けが手作業によって行っていることから、この取付けに時間と手間がかかって生産効率が悪く、この結果として生産コストの高騰を招いていた。

また、ポペット弁体とシール部材とを例えば圧縮成形によって一体成形することは技術的に可能であるが、開閉弁としてはシール部材の剥がれなどがなく耐久性に優れ、しかも高い精度のシール性能が要求されるため、このような要求を満足した上で一体成形することは技術的に事実上困難であった。特に高精度小型化が要求される開閉弁への適用は非常に困難であった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ポペット弁体及びシール部材の形状を工夫することにより、優れた耐久性と高い精度のシール性能を確保した上でポペット弁体とシール部材との一体成形が可能で、生産効率の向上を図り生産コストを大幅に削減することができるポペット弁体を有する開閉弁のシール構造を提供することにある。

上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明のポペット弁体を有する開閉弁のシール構造は、弁本体内にポペット弁体が軸方向に移動自在に介装されてなるポペット弁体を有する開閉弁のシール構造であって、前記ポペット弁体の傘状に形成された弁体部の端面にはフランジ状の台座が形成され、この台座から弁体部の外周面に亘ってシール部材が成形手段によって一体形成されている。

また、この発明のポペット弁体を有する開閉弁のシール構造は、前記台座のシール部材接合面には環状の第１溝が形成されるとともに、前記弁体部のシール部材接合面には環状の第２溝が形成されている。

さらに、この発明のポペット弁体を有する開閉弁のシール構造は、前記シール部材は、その断面形状が前記第２溝からポペット弁体の軸方向と略直交方向に突出した後、湾曲状の凹部を描きながら前記第１溝に導かれている。

本発明によれば、優れた耐久性と高い精度のシール性能を確保した上でポペット弁体とシール部材との圧縮成形による一体成形が可能になり、これにより生産効率の向上を図り生産コストを大幅に削減することができる

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本実施の形態ではポペット弁体を有する開閉弁としてリリーフ弁を例に採り、このリリーフ弁のシール構造について説明する。

図１は、リリーフ弁の構成を示している。

このリリーフ弁１は、プラグ部３を有するプラグ側部材と、該プラグ部３が着脱自在に接合されるソケット側部材５とで構成された管継手に一体に組み込まれたもので、具体的にはプラグ側部材として一体的に組み込まれている。

上記リリーフ弁１は、図２及び図３に示すように、弁本体１１内にポペット弁体２が軸方向に移動可能に介装されている。

具体的には、弁本体１１は両端にフランジ部１１ａ、１１ｂが形成され、管内圧力作用側となる一方（図２及び図３において左方）のフランジ部１１ａからプラグ部３が突出するようにして当該弁本体１１と一体に設けられている。

また、弁本体１１には、その軸心部に液体や気体などの適宜な流体が流れる流路１２が形成されている。流路１２は、上記プラグ部３側に形成された圧力流体の流入路１２ａと、この流入路１２ａよりも大径の逃がし路１２ｂとを有し、流入路１２ａと逃がし路１２ｂとが湾曲凹状に形成された連通路１２ｃを通じて連通されている。

ポペット弁体２は、軸部２１が上記流入路１２ａ内に配置されるとともに、傘状の弁体部２２が連通路１２ｃに配置されている。

軸部２１の先端部寄りには、流入路１２ａ内を摺動自在なガイド２３が軸部２１に螺入されたナット２４によって抜け止めされる形で設けられている。

また、流入路１２ａ内には上記ガイド２３をプラグ部３側に付勢するようにして軸部２１の外周にスプリング２５が設けられており、このスプリング２５によってポペット弁体２全体をプラグ部３側に付勢している。

弁体部２２の外周には、円環状のシール部材４が設けられており、前記スプリング２５によってポペット弁体２をプラグ部３側に付勢することで、シール部材４が連通路１２ｃに押圧され、これにより流入路１２ａと逃がし路１２ｂとの連通を遮断するようにしている。つまり、連通路１２ｃが弁座の機能を果たすようになっている。

従って、流入路１２ａ側にスプリング２５の付勢力に勝る流体の圧力が作用すると、ポペット弁体２がガイド２３に案内されながら逃がし路１２ｂ側に移動することになり、これによってシール部材４と連通路１２ｃとに生じた隙間を通じて流体を流入路１２ａ側から逃がし路１２ｃに逃がすようにしている。

なお、ポペット弁体２の弁体部２２とシール部材４の具体的構造については後で詳説する。

一方、プラグ部３は、その途中部に環状溝３１が形成されており、この環状溝３１にＯリング３２などのシール材が設けられている。

そして、プラグ部３の先端には、当該プラグ部３の一部を構成する形でフィルタ部材６が設けられている。

フィルタ部材６は、図２及び図３に示すようにプラグ部３の先端に着脱自在に接続される接続部材７と、この接続部材７とでフィルタ８を保持する保持部材９とで構成されている。具体的には、図３に示すように接続部材７は、環状に形成されたもので、その内面にはプラグ部３の先端に形成された雄ねじ３３に螺入する雌ねじ７４が形成されている。そして、接続部材７の外周面には、一端から途中部にかけて径大となるテーパ面７１が形成されるとともに、他端部にフランジ７２が形成され、テーパ面７１とフランジ７２との間に環状の係止溝７３が形成されている。

保持部材９は、図３に示すように、上記接続部材７と同様に環状に形成されたもので、その内面が以下の役割を担うように段状に形成されている。まず、環状に形成された一端面９１の内側にフィルタ８を収容する収容部９２が形成されている。また、途中部にはこの保持部材９に接続部材７を嵌め込んだ際に係止溝７３内に係止する環状の係止片９３が形成され、この係止片９３の他端面側には接続部材７のフランジ７２が嵌め込まれる収容部９４が形成されている。

従って、保持部材９内に接続部材７を押し込むことによって、係止片９３がテーパ面７１を摺接しながら係止溝７３に係止し、これにより両者を一体に接続する。この際、接続部材７が好適に撓みながら上述したように保持部材９に嵌合するように、当該接続部材７の周面には切欠７５を強度に支障をきたさない範囲で適数個形成している。

フィルタ８は、図４に示すようにメッシュフィルタであって、パッキン８１とカバー８２とによってサンドイッチ状に挟持された状態で前記収容部９２に配置される。

パッキン８１は図５に示すようにリング状に形成され、また、カバー８２は例えば図６に示すように４つの通孔８２ａを有する円盤状に形成されている。

従って、パッキン８１、フィルタ８、カバー８２を重ね合わせた状態で収容部９２に予め収容しておき、上述のように保持部材９に接続部材７を嵌入することで、これらフィルタ８等は保持部材９の一端面９１と接続部材７の一端面７ａとによってその周縁を挟持された状態で安定的に保持される。

つまり、フィルタ８等を収容部９２に挿入して保持部材９に接続部材７を嵌め込むだけの簡単な作業によってフィルタ部材６を作製することができ、このフィルタ部材６をプラグ部３の先端にねじ込むことでリリーフ弁１に簡単に組み付けることができる。

このようにフィルタ部材６をプラグ部３の一部分として組み付けることで、既存の形状を殆ど変えることなく簡単な形状のままで、フィルタ機能を持たせたリリーフ弁１を提供することができる。

前記ソケット側部材５は、図１に示すように接続側端部にフランジ５１が形成されるとともに、この端部内に前記プラグ部３が挿入可能な凹部５２が形成されている。このソケット側部材５は適宜な連結手段によって図示しない配管に連結されている。

また、前記リリーフ弁１の逃がし路１２ｃも適宜な連結手段によって図示しない配管に連結されている。

そして、リリーフ弁１とソケット側部材５との連結は、プラグ部３を凹部５２に差し込んで両者のフランジ１１ａ、５１を合致させ、この状態でこれらフランジ１１ａ、５１同士を図示しないファスナで挟み込んむ形で結合することによって行われる。

ところで、前述したポペット弁体２の弁体部２２とシール部材４とは、以下のような構造になっている。

弁体部２２は、図７に示すように、その端面にフランジ状の台座２６が形成されている。そして、台座２６のシール部材接合面となる弁体部連結側面（図７において左側面）に環状の第１溝２７が形成されるとともに、弁体部２２のシール部材接合面となる外周面途中部に環状の第２溝２８が形成されている。

一方、シール部材４は、ゴムや合成樹脂製の弾性体からなり、成形手段として例えば従来周知の圧縮成形によってポペット弁体２の弁体部２２に一体成形される。なお、圧縮成形は、ポペット弁体２を収容した金型の空間（キャビティ）においてゴムや合成樹脂を充填固化させることによって行われる。

シール部材４の具体的形状は、図８に示すようにその断面外形状が前記第２溝２８からポペット弁体２の軸方向と略直交方向に突出した後、湾曲状の凹部を描きながら前記第１溝２７に導かれるように形成されている。つまり、このような外形状を有した上で第１溝２７内及び第２溝２８内に装填された状態で台座２６から弁体部２２の途中部に亘って配設されている。

そして、第１溝２７側から外方に突出したシール部材４の先端部分４１が連通路１２ｃに圧接して流入路１２ａと逃がし路１２ｂとの連通を遮断するためのシール機能を発揮する部位になっており、この先端部分４１の先端は微小な円弧に形成されている。

弁体部２２及びシール部材４をこのような構造にすることで、優れた耐久性と高い精度のシール性能を確保した上で圧縮成形による一体成形が可能になる。

具体的には、弁体部２２の端面に台座２６を形成するとともに、第１溝２７及び第２溝２８を形成してシール部材４の両端面をこれら溝２７、２８に埋設した形で一体成形することで、弁体部２２に接合するシール部材４の両端面部位が露出しない状態で安定的に配設することができる。これによりシール部材４をこれら端面で剥がれやカケが起きにくい耐久性に優れた構造にすることができる。

また、シール部材４を上述したような特有な形状にすることで、材質自体の持つ弾性と相まって先端部分４１に好適な弾性を持たせることができ、これにより先端部分４１が良好な状態で連通路１２ｃに圧接して高いシール性能を確保することができるとともに、先端部分４１が連通路１２ｃから離間する際にもその弾性力が良好に作用して当該離間動作をスムーズに行うことができる。

さらに、シール部材４にセラミックコートなどのコーティングを施すことによって、高いシール性能を確保した上で長期に亘って離間動作をスムーズに行うことができ、耐久性の向上をさらに図ることができる。

しかもこのリリーフ弁１は、上流側でフィルタ部材６により異物を除去しているので、異物の噛み込みや付着などによるシール性能の低下を防止でき、さらなる耐久性の向上を図ることができる。

なお、上述した実施形態は、あくまでも本発明の好適な実施態様を示すものであって、本発明はこれに限定されることなく、その範囲内において種々設計変更可能である。

例えば、開閉弁としてリリーフ弁について説明したが、ポペット弁体を備えた開閉弁であればいずれにも適用することができる。

また、第１溝２７及び第２溝２８は、所望の耐久性や精度がクリアできるのであれば必ずしも必要ではない。

さらに、成形手段としても圧縮成形だけに限らず、一体成形が可能であれば他の周知な成形方法を用いても良い。

リリーフ弁を一体に組み込んだ管継手を示す断面図である。リリーフ弁を示す断面図である。同じくリリーフ弁を各構成部材に分解した状態を示す断面図である。フィルタを示す正面図である。パッキンを示す正面図である。カバーを示す正面図である。ポペット弁体を示す側面図である。シール部材の具体的形状を示す断面図である。

符号の説明

１リリーフ弁（開閉弁）
１１弁本体
２ポペット弁体
２２弁体部
２６台座
２７第１溝
２８第２溝
４シール部材

Claims

弁本体内にポペット弁体が軸方向に移動自在に介装されてなるポペット弁体を有する開閉弁のシール構造であって、
前記ポペット弁体の傘状に形成された弁体部の端面にはフランジ状の台座が形成され、この台座から弁体部の外周面に亘ってシール部材が成形手段によって一体形成され、
前記台座のシール部材接合面には環状の第１溝が形成されるとともに、前記弁体部のシール部材接合面には環状の第２溝が形成され、
前記シール部材は、その断面形状が前記第２溝からポペット弁体の軸方向と略直交方向に突出した後、湾曲状の凹部を描きながら前記第１溝に導かれてなることを特徴とするポペット弁体を有する開閉弁のシール構造。