JPH08326948A

JPH08326948A - リリーフ弁

Info

Publication number: JPH08326948A
Application number: JP15541795A
Authority: JP
Inventors: Masao Shinoda; 昌男信田; Tomoshirou Yamashina; 智四郎山科; Shinpei Miyagawa; 新平宮川
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1995-05-30
Filing date: 1995-05-30
Publication date: 1996-12-10

Abstract

(57)【要約】【目的】主弁が主弁収容穴内を滑らかに往復動し、ヒ
ステリシスの小さいリリーフ弁を提供すること。【構成】主弁１１を有する主弁部Ａ及びポペット弁３
１を有するパイロット部Ｂを具備し、作動流体である作
動液の圧力によりポペット弁３１が開くことにより、主
弁１１が弁座１２より離間し、該主弁１１と弁座１２の
隙間から作動液が流出し、作動液の圧力が所定の一定圧
になるようにするバランスピストン形の水圧リリーフ弁
において、主弁部Ａはケーシング１０に形成された主弁
収納穴を往復動するように構成され、該主弁収納穴内面
と主弁１１外周面との間に静圧軸受を設けたことを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は主に水道水や清水を作動
流体として使用する水圧駆動装置に使用する水圧リリー
フ弁に関するものである。

【０００２】

【従来技術】従来、高速且つ大動力のアクチュエータを
駆動する駆動源として、主に作動流体に鉱物油を用いる
油圧駆動装置が使用されてきた。しかしながら、作動流
体が鉱物油である油圧駆動装置の欠点は、鉱物油が燃焼
することによる火災の危険があること、鉱物油の漏れに
より環境の汚染が発生する恐れがあること、更に作動流
体の交換の際に鉱物油の廃液処理が必要になる等の問題
がある。特に延焼に際し大きな危険性を抱えていること
は明らかであり、防火性が重視される場所では、高含水
流体が用いられるようになっている。

【０００３】この高含水流体は９５％が水であるから火
災の問題はないが、廃液処理の問題は依然として残る。
現在技術に要望される自然環境との調和を重視すると、
水は自然環境と完全に融和する流体であることから、こ
の水を作動流体とする水圧駆動装置が要望されている。
この水圧駆動装置の開発には水圧回路の最高圧力を設定
して、回路の圧力を一定に保つ水圧リリーフ弁の開発が
不可欠である。このリリーフ弁には直動形とバランスピ
ストン形があるが、リリーフ性能の良いバランスピスト
ン形の開発が望まれる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】鉱物油を作動流体とす
るバランスピストン形のリリーフ弁に水を作動流体とし
て使用する場合、水は粘性が低いため、主弁がケーシン
グに形成された主弁収容穴内を往復動する時、潤滑性が
悪く、主弁の滑らかな動きを得ることができず、ヒステ
リシスが大きくなるという問題があった。

【０００５】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、主弁が主弁収容穴内を滑らかに往復動し、ヒステリ
シスの小さいリリーフ弁を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本願発明は、主弁を有する主弁部及びポペット弁を有す
るパイロット部を具備し、作動流体である作動液の圧力
によりポペット弁が開くことにより、主弁が弁座より離
間し、該主弁と弁座の隙間から作動液が流出し、作動液
の圧力が所定の一定圧力になるようにするバランスピス
トン形のリリーフ弁において、主弁部はケーシングに形
成された主弁収納穴を往復動するように構成され、該主
弁収納穴内面と主弁外周面との間に静圧軸受を設けたこ
とを特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明によれば、上記のようにケーシングに形
成した主弁収納穴内面と主弁外周面との間に静圧軸受を
設けたので、主弁の往復動が滑らかになり、ヒステリシ
スが小さくなる。特に、作動流体が水又は粘性が水に近
い液の場合は油に比べて粘性が低いため、このような静
圧軸受は有効に作用する。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明に係る水圧リリーフ弁の構造を示す
断面図である。なお、本実施例では作動流体として水を
用いる例を説明するが、作動流体は水に限定されるもの
ではなく、飽和蒸気圧及び粘性が水に近い液体でもよ
い。図１に示すように、水圧リリーフ弁は主弁部Ａとパ
イロット部Ｂとを具備する。

【０００９】主弁部Ａはケーシング１０、主弁１１及び
弁座１２を具備している。弁座１２はＯリング１４及び
座金１３を介在してケーシング１０に設けられた穴に固
定され、主弁１１はケーシング１０に形成した主弁収容
穴内を後に詳述する静圧軸受で支持され所定のストロー
クで上下動できるようになっている。

【００１０】また、主弁１１の上部とパイロット部Ｂの
ケーシング３０の間にはコイル状のスプリング１７が配
設され、該スプリング１７の弾発力により主弁１１は弁
座１２に向かって付勢されている。なお、１６はケーシ
ング１０の内面と主弁１１の外周面の間の気密を保持す
るパッキンである。

【００１１】パイロット部Ｂはケーシング３０、ポペッ
ト弁３１、弁座３２、絞り部材３３、押え部材３４、押
え部材３５を具備する。弁座３２は間に絞り部材３３を
介在して押え部材３４で固定される。また、ポペット弁
３１と押え部材３５の間にはコイル状のスプリング３６
が配設され、該スプリング３６の弾発力によりポペット
弁３１は弁座３２に向かって付勢されている。

【００１２】また、スプリング３６の反ポペット弁３１
側の端部にはバネ座３８が配設され、該バネ座３８は軸
３７を回転することにより押え部材３５に設けられた穴
内を進退し、スプリング３６がポペット弁３１に加える
弾発力を調整できるようになっている。また、ポペット
弁３１は一端がケーシング１０に固定された板バネ３９
で支持されている。

【００１３】主弁部Ａのケーシング１０の反パイロット
部Ｂ側には板材５０が設けられ、該板材５０を貫通して
弁座１２の中央部を貫通する通水穴１９が設けられてい
る。該通水穴１９は主弁１１の中央部に配設された部材
１８に設けた通水穴１８ａに連通している。

【００１４】図２は主弁の構造を示す図で、同図（ａ）
は縦断面図、同図（ｂ）はＡ−Ａ断面である。主弁１１
の先端（図では下端）には後に詳述する２段形絞りを構
成する鍔１１ｂと鍔１１ａを所定の間隔を設けて形成し
ている。また後端（図では上端）にはスプリング１７の
端部が挿入される凹部１１ｄが形成されている。主弁１
１の外周には所定の間隔で凹溝１５、１５が設けられ、
該凹溝１５、１５はそれぞれ径の小さい絞り通水穴１１
ｇ、１１ｈを通して前述の通水穴１８ａに連通してい
る。

【００１５】図３は主弁１１の先端と弁座１２の先端の
間に形成する２段形絞りＧの構造例を示す断面図であ
る。本２段形絞りＧは図示するように、主弁１１の先端
（図では下端）に鍔１１ｂと鍔１１ａを所定の間隔を設
けて形成している。一方弁座１２の先端（図では上端）
には円筒突起部１２ａを形成している。鍔１１ｂの外径
は円筒突起部１２ａの外径より小さく内径より大きく形
成され、鍔１１ｂと鍔１１ａの間に位置する部分１１ｃ
の外径は円筒突起部１２ａの内径より小さく形成してい
る。

【００１６】図３は主弁１１が弁座１２から離間した状
態を示し、主弁１１が弁座１２に突接した状態では、鍔
１１ｂの下面は円筒突起部１２ａの上面に当接して、通
水穴１９に連通する円筒突起部１２ａ内の通水室１２ｂ
を閉鎖する。主弁１１が弁座１２から離間した状態では
弁座１２と鍔１１ａの間に絞り部ｅを形成し、鍔１１ｂ
の下面と円筒突起部１２ａの上面の間に絞り部ｆを形成
する。通水穴１９からの高圧水は絞り部ｅ、円筒突起部
１２ａ内の通水室１２ｂ、絞り部ｆ、主弁１１及び円筒
突起部１２ａの外周部に形成された通水室１０ａを通っ
て段階的に降圧し、通水穴２７へと流れる。

【００１７】上記構造の水圧リリーフ弁において、主弁
部Ａの弁座１２の通水穴１９は水圧ポンプ等の高圧水に
連通しており、該高圧水は図２に示す主弁１１の中央部
に設けた部材１８の通水穴１８ａに流入する。そして絞
り通水穴１１ｇ、１１ｈを通って凹溝１５、１５に流入
し、更に上側の凹溝１５に流入した水は主弁１１の外周
面とケーシング１０の内周面の間隙を通って２次圧室２
０へ流入し、下側の凹溝１５に流入した水は主弁１１の
外周面とケーシング１０の内周面の間隙を通って通水穴
２７に流入する。２次圧室２０へ流入した水はパイロッ
ト部Ｂのケーシング３０の通水穴４０、押え部材３４の
通水穴３４ａ、絞り部材３３の通水穴３３ａ及び弁座３
２の通水穴３２ａへと流入する。

【００１８】ここで通水穴３２ａの水圧がポペット弁３
１を付勢するスプリング３６の弾発力、即ち設定圧力よ
り小さい場合は、ポペット弁３１で弁座３２の通水穴３
２ａは閉鎖されているから、通水穴１９の水圧と２次圧
室２０の水圧が同圧となると主弁１１はスプリング１７
の弾発力に押され、主弁１１の先端の鍔１１ｂは弁座１
２に突き当たり、２段形絞りＧを閉じる。従って、弁座
１２の通水穴１９の高圧水は該２段形絞りＧを通って通
水穴２７に流れることはない。

【００１９】通水穴１９の水圧が上昇し、通水穴３２ａ
の水圧がスプリング３６の弾発力より大きくなると、ポ
ペット弁３１は該水圧に押され、弁座３２から離間す
る。これにより、高圧水は通水穴３２ａを通って通水室
４２、通水穴４３、通水穴２５、２６、２７、２８を通
って水タンクへと流れる。水圧が更に上昇し、弁座３２
の通水穴３２ａを通って流れる流水量が増加すると、主
弁１１の外周面とケーシング１０の内周面の間の隙間抵
抗によって主弁１１の上下の圧力差が大きくなり、スプ
リング１７の弾発力に打ち勝つと、主弁１１は上昇す
る。

【００２０】この時前述のように凹溝１５、１５には絞
り通水穴１１ｇ、１１ｈを通って圧水が流入し、更に上
側の凹溝１５から主弁１１の外周面とケーシング１０の
内周面の隙間を通って２次圧室２０に流れ、下側の凹溝
１５から主弁１１の外周面とケーシング１０の内周面の
隙間を通って通水穴２７に流れるから、この主弁１１の
外周面とケーシングの内周面の間には静圧軸受が形成さ
れ、主弁１１は滑らかに動作する。即ち、このような静
圧軸受を設けない場合、水は油に比較し潤滑性が悪いか
ら、主弁１１の滑らかな動きが得られず、ヒステリシス
が大きくなるが、本実施例では主弁１１を静圧軸受で支
持することになるから、このヒステリシスは大きくなら
ない。

【００２１】また、通水穴１９からの高圧水は通水穴１
８ａ、絞り通水穴１１ｇ、１１ｈ、凹溝１５、１５、主
弁１１の外周面とケーシング１０の内周面の間の間隙を
通る間にその圧力は除々に降下するから、キャビテーシ
ョンの発生が抑制され、主弁１１にキャビテーションに
よる振動や衝撃等の不具合を与えることがないのでその
動作は安定する。

【００２２】この時、通水穴１９を通って高圧水が大気
圧に近い通水穴２７に流れるので、２段形絞りＧが無い
と急激な圧力降下となり、水は油と異なり飽和蒸気圧は
高いから、キャビテーションが発生し、騒音が発生した
り、激しい衝撃圧力が生じたり、作動流体と接する部分
に損傷を与えるという問題が発生する。しかしながら、
本実施例では２段形絞りＧを設けているので、水圧は該
２段形絞りＧを通って段階的に降下し、キャビテーショ
ンの発生は抑えられ、上記のような不具合は発生しな
い。

【００２３】また、上記のようにパイロット部Ｂのポペ
ット弁３１を板バネ３９で支持することにより、該ポペ
ット弁３１が開く時の横振動を抑制するから、水圧リリ
ーフ弁の安定した動作が得られる。

【００２４】なお、上記実施例では主弁１１の外周に所
定の間隔で凹溝１５、１５を形成し、該１５、１５に主
弁１１の中央部に設けた部材１８の通水穴１８ａから絞
り通水穴１１ｇ、１１ｈを通して高圧の作動水を供給
し、ケーシング１０の主弁収容穴と主弁１１の外周面の
間に静圧軸受を形成するような構造としたが、これに限
定されるものではなく、例えば、図４に示すように、主
弁１１の外周に円筒状の軸受部材６０と該軸受部材を支
持する支持部材６１を設けると共に、軸受部材６０に所
定の間隔で通水穴６０ａ、６０ｂを設け、該支持部材６
１には該通水穴６０ａ、６０ｂに連通する絞り通水穴６
１ａ、６１ｂを設け、ケーシング４０に設けた通水穴１
９に連通する通水穴１０ａから高圧水を供給するような
構造としてもよい。

【００２５】上記構造とすることにより、支持部材６１
の上側の絞り通水穴６１ａを通って軸受部材６０の通水
穴６０ａに流入した高圧水は主弁１１の外周面と軸受部
材６０の内周面の間隙を通って２次圧室２０に流れ、下
側の絞り通水穴６１ｂを通って軸受部材６０の通水穴６
０ｂに流入した高圧水は主弁１１の外周面と軸受部材６
０の内周面の間隙を通って通水穴２７に流れるから、こ
の主弁１１の外周面と軸受部材６０の内周面（主弁収容
穴の内周面）の間に静圧軸受が形成され、主弁１１は滑
らかに動作する。なお、図４（ａ）は本発明に係る水圧
リリーフ弁の構造を示す断面図、図４（ｂ）はＨ−Ｈ断
面図である。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本願発明によれば
ケーシングに形成した主弁収納穴内面と主弁外周面との
間に静圧軸受を設けたので、主弁の往復動が滑らかにな
り、ヒステリシスが小さくなるという優れた効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のリリーフ弁の構造を示す断面図であ
る。

【図２】本発明のリリーフ弁の主弁の構造を示す図で、
同図（ａ）は縦断面図、同図（ｂ）はＡ−Ａ断面図であ
る。

【図３】本発明のリリーフ弁の主弁と弁座の間の２段形
絞りの構造を示す図である。

【図４】本発明のリリーフ弁の構造を示す図で、同図
（ａ）は縦断面図、同図（ｂ）はＨ−Ｈ断面図である。

【符号の説明】

Ａ主弁部Ｂパイロット部１０ケーシング１１主弁１２弁座１５凹溝１６パッキン１７スプリング１８部材３０ケーシング３１ポペット弁３２弁座３３絞り部材３４押え部材３５押え部材３６スプリング３７軸３８バネ座３９板バネ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主弁を有する主弁部及びポペット弁を有
するパイロット部を具備し、作動流体である作動液の圧
力により前記ポペット弁が開くことにより、主弁が弁座
より離間し、該主弁と弁座の隙間から作動液が流出し、
作動液の圧力が所定の一定圧力になるようにするバラン
スピストン形のリリーフ弁において、前記主弁部はケーシングに形成された主弁収納穴を往復
動するように構成され、該主弁収納穴内面と主弁外周面
との間に静圧軸受を設けたことを特徴とするリリーフ
弁。