JP2006079171A

JP2006079171A - 液体制御用減圧弁

Info

Publication number: JP2006079171A
Application number: JP2004259585A
Authority: JP
Inventors: Sho Oshima; 祥大島
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 2004-09-07
Filing date: 2004-09-07
Publication date: 2006-03-23

Abstract

【課題】安価な液体制御用減圧弁を提供すること。
【解決手段】入口ポート１と出口ポート６を連通する弁孔１９に形成された弁座２０と、弁座２０と当接又は離間する弁体１５と、出口ポート６と連通する弁室４を隔離する隔離手段１７と、弁体１５を弁座２０から離間させる方向に隔離手段１７を付勢するバネ２２とを有する液体制御用減圧弁において、本体にガイド柱１２が形成され、弁体１５がガイド柱１２と嵌合して、摺動するように形成された中空円筒部１５ｃを有し、中空円筒部１５ｃが弁室４と連通孔８により連通されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体の出力圧、即ち二次側圧力を設定圧力に減圧制御する液体制御用減圧弁に関するものである。

流量又は入力圧（一次側圧力）に関わりなく、出力圧（二次側圧力）を一次側圧力よりも低い設定圧力となるように減圧制御する液体制御用減圧弁が知られている。例えば、衛生洗浄装置の液体制御用減圧弁は、シリンダやタンク等の被圧力供給体の上流側の配管に接続され、同被圧力供給体に一定の圧力を供給する用途が一般的である。そのため、二次側圧力が常に設定圧力に減圧保持されることが望まれている。
そこで、衛生洗浄装置の液体制御用減圧弁が特許文献１にあるが、本願に近い技術で現在使用されている液体制御用減圧弁の一例を図３に基づいて説明する。ボディ１１１には入口ポート１０１及び出口ポート１０６が形成され、入口ポート１０１は連通孔１０２により弁座１２１の下部の環状室１０３と連通され、一方、出口ポート１０６は連通孔１０５により弁室１０４と連通されている。環状室１０３と弁室１０４との間で減圧制御するために、当接又は離間する弁座１２１と弁体１１６とを有する。ボディ１１１の上面にはカバー１２２が取り付けられ、ボディ１１１とカバー１２２の間にダイアフラム１１８の外周部が挟持固定されている。一方、ダイアフラム１１８の中央部は弁体１１６の上部に圧受け皿１１９とバネ受け皿１２５とにより挟持され、締結手段１２６で固定されている。カバー１２２の上部にはメネジが形成され、調圧ネジ１２４がメネジに螺合されている。ダイアフラム１１８とボディ１１１との間には弁室１０４が形成され、ダイアフラム１１８とカバー１２２及び調圧ネジ１２４との間にはバネ室１０９が形成されており、弁室１０４とバネ室１０９とが隔離手段であるダイアフラム１１８により隔離されている。なお、バネ室１０９は調圧ネジ１２４の通気孔１１０により大気に開放されている。

弁体１１６の下部には円筒軸部１１６ｂが形成され、円筒軸部１１６ｂはガイド１１２の円筒凹部１１３に摺動可能にガイドされている。弁体１１６の下端とガイド１１２の円筒凹部１１３とにより弁体下部室１０７が形成され、弁体下部室１０７は弁体１１６に形成された連通孔１０８ａ、１０８ｂにより、弁室１０４に連通されている。弁体下部室１０７は二次側圧力となり、一次側圧力の環状室１０３とのシールのために、円筒凹部１１３と摺動する円筒軸部１１６ｂ側にＯリング１１５が装着されている。
バネ室１０９にはバネ１２３が配設され、その下端はバネ受け皿１２５の上面に、上端は調圧ネジ１２４の下面に、それぞれ当接されている。従って、バネ１２３の付勢力はバネ受け皿１２５を介して、弁体１１６を弁座１２１から離間させる方向に作用する。二次側圧力は調圧ネジ１２４を左右いずれかの方向に回転し、調圧ネジ１２４のバネ１２３が当接する下面を上下に移動させることにより設定される。即ち、調圧ネジ１２４の上下移動の調整により、弁体１１６が弁座１２１を閉じた状態の時、バネ１２３の下向きの付勢力を大きく又は小さくすることが出来るからである。

以上の構成により、出口ポート１０６からの液体の流れがない時、二次側圧力は設定圧力となっており、弁体１１６は弁座１２１を閉じている。この時、弁体１１６に上向きに作用する力と弁座１２１が閉じた位置でのバネ１２３の付勢力とが均衡している。即ち、弁体１１６に上向きに作用する力とは、図３において二次側圧力が直径φＤに作用する力である。但し、弁体１１６に一次側圧力による軸力が発生しないように、弁座１２１と円筒軸部１１６ｂの直径が同じになるように形成されている。シリンダやタンク等の被圧力供給体において液体が使用されると、二次側圧力が設定圧力より低下しその結果、弁体１１６に上向きに作用する力も低下する。弁体１１６の上向き作用力の低下により、弁体１１６はその上向き作用力とバネ１２３の付勢力が均衡する位置まで、弁座１２１を閉じた位置から開く方向に移動されるので、液体が一次側から二次側に流れる。被圧力供給体に液体が補充され二次側圧力が設定圧力となると、弁体１１６が弁座１２１を閉じ、液体の一次側から二次側への流れが遮断される。
以上のように、液体制御用減圧弁は二次側圧力を減圧制御する。その作動を安定させるために、弁体１１６が弁座１２１と同芯を維持しながら作動するように、弁体１１６の円筒軸部１１６ｂをガイド１１２の円筒凹部１１３と摺動させている。更に弁体下部室１０７を二次側圧力と連通させているので、一次側圧力とシールするため円筒凹部１１３と摺動する円筒軸部１１６ｂにＯリング１１５が装着されている。このように弁体１１６はガイド１１２との摺動及びＯリング１１５によるシールの機能のため、又円錐部１１６ａが弁座１２１と当接又は離間させて減圧制御する機能のため、寸法精度が要求されるので通常は機械加工された金属製のものが使用されている。
特開昭６１―２２９０３６号公報

しかしながら、このような液体制御用減圧弁は次のような問題があった。
（１）弁体１１６は形状が複雑で、肉厚が不均一であり、下部にＯリング溝を有しているため、必要な寸法精度を確保するためには、金属の機械加工しか選択できず、コスト高であった。
（２）弁体１１６は上部にネジ部を有して、ダイアフラム１１８を圧受け皿１１９とバネ受け皿１２５とで挟持して締結手段１２６で固定しているので、締結手段１２６の組み付け工数が必要で、更にコスト高であった。
（３）コスト低減対策として、弁体１１６を現状の形状のまま樹脂化しようとすると、肉厚が均一でないため、弁座１２１と当接する円錐部１１６ａ、円筒凹部１１３でガイドされる円筒軸部１１６ｂの寸法精度が確保出来ない。そのため、減圧制御の性能が安定せず、円滑な摺動が損なわれ、ばらつきが大きくなる。又弁体１１６にＯリング溝があり、Ｏリング溝には樹脂成形時のパーティングラインが生じて、シール性能も損なわれる。従って、コスト低減対策として、樹脂化することが出来なかった
そこで本発明は、かかる課題を解決すべく、安価な液体制御用減圧弁を提供することを目的とする。

本発明の液体制御用減圧弁は、上記課題を解決するために以下のような構成を有している。
（１）入口ポートと出口ポートを連通する弁孔に形成された弁座と、前記弁座と当接又は離間する弁体と、前記出口ポートと連通する弁室を隔離する隔離手段と、前記弁体を前記弁座から離間させる方向に前記隔離手段を付勢するバネとを有する液体制御用減圧弁において、本体にガイド柱が形成され、前記弁体が前記ガイド柱と嵌合して、摺動するように形成された中空円筒部を有し、前記中空円筒部が前記弁室と連通孔により連通されていることを特徴とする。
（２）（１）に記載する液体制御用減圧弁において、前記弁体が前記隔離手段と当接していることを特徴とする。
（３）（１）に記載する液体制御用減圧弁において、前記弁体が樹脂製であって、ほぼ均一な厚みを有することを特徴とする。

本発明の液体制御用減圧弁は、次のように作用効果を奏する。
本発明の液体制御用減圧弁は、入口ポートと出口ポートを連通する弁孔に形成された弁座と、前記弁座と当接又は離間する弁体と、前記出口ポートと連通する弁室を隔離する隔離手段と、前記弁体を前記弁座から離間させる方向に前記隔離手段を付勢するバネとを有する液体制御用減圧弁において、本体にガイド柱が形成され、前記弁体が前記ガイド柱と嵌合して、摺動するように形成された中空円筒部を有し、前記中空円筒部が前記弁室と連通孔により連通されているので、弁体は中空円筒部を有して肉厚がほぼ均一であり、Ｏリング溝もないため、単純な形状であり、同じ製造方法の場合、安価に製作できる。又、生産数量等により、金属の機械加工又は樹脂成形など、コストに最適な材質及び製造方法を選択することが出来る。
又、本発明の液体制御用減圧弁は、前記弁体が前記隔離手段と当接しているので、弁体と隔離手段は締結でなく当接構造であり、従って組み付け工数が不要であり、安価に製作することが出来る。
又、本発明の液体制御用減圧弁は、前記弁体が樹脂製であって、ほぼ均一な厚みを有するので、弁体は中空円筒部を有して肉厚がほぼ均一であり、Ｏリング溝もないため、生産数量が多ければ樹脂成形が可能となり、安価に製作することが出来る。弁体の樹脂化は、肉厚がほぼ均一であるので弁座と当接する円錐部、ガイドされる円筒軸部の部品精度が確保でき、又Ｏリング溝もないため、減圧弁の機能に悪影響となる樹脂成形時のパーティングラインの発生も防ぐことが出来るので、可能となるのである。

以下に本発明に係る液体制御用減圧弁の第１実施例について、図１の断面図を参照して説明する。ボディ１１には入口ポート１及び出口ポート６が形成され、入口ポート１は連通孔２により弁座２０の下部の環状室３と連通され、一方、出口ポート６は連通孔５により弁室４と連通されている。環状室３と弁室４との間で減圧制御するために、当接又は離間する弁座２０と弁体１５とを有する。ボディ１１の上面にはカバー２１が取り付けられ、ボディ１１とカバー２１の間にダイアフラム１７の外周部が挟持固定されている。一方、ダイアフラム１７の中央部には、上下に圧受け皿１８がダイアフラム１７に挟持固定されている。カバー２１の上部にはメネジが形成され、調圧ネジ２３がメネジに螺合されている。ダイアフラム１７とボディ１１との間には弁室４が形成され、ダイアフラム１７とカバー２１及び調圧ネジ２３との間にはバネ室９が形成されており、弁室４とバネ室９とが隔離手段であるダイアフラム１７により隔離されている。なお、バネ室９は調圧ネジ２３の通気孔１０により大気に開放されている。
ダイアフラム１７の下部の圧受け皿１８は弁体１５の上部先端と当接されている。このようにダイアフラム１７と弁体１５は、締結手段を持たず、当接だけの構成であるので、締結のための組み付け工数が不要である。又、弁体１５は締結部分がないため、単純な形状に形成することができる。

弁体１５は弁座２０に対して当接又は離間する円錐部１５ａとその下部に円筒軸部１５ｂを有する。円錐部１５ａと円筒軸部１５ｂは、ほぼ均一な肉厚となるように内部が中空状に形成される。ほぼ均一な肉厚としたことにより、樹脂化した場合でも、円錐部１５ａの精度が確保され、弁座２０と円錐部１５ａによる減圧制御の性能を確保することが出来る。弁体１５は弁座２０に対して同芯で作動するように、中空円筒部１５ｃがボディ１１の下部から上方に伸びるガイド柱１２と嵌合して、摺動するように形成されている。弁体１５の中空円筒部１５ｃを含む中空部とガイド柱１２の上端とにより弁体内部室７が形成され、弁体内部室７は弁体１５に形成された連通孔８により、弁室４に連通されている。弁体内部室７は二次側圧力となり、一次側圧力の環状室３とのシールのために、中空円筒部１５ｃと摺動するガイド柱１２側にＯリング１４が装着されている。これにより、弁体１５にはＯリング溝が不要となり、弁体１５の樹脂化が可能となった。又、弁体１５はほぼ均一な肉厚とすることが出来、ガイド柱１２側と摺動する中空円筒部１５ｃの精度が確保されるので、弁体１５が円滑に作動することが出来る。弁体内部室７には弁体１５を弁座２０に対して閉じる方向に付勢するバネ１６が配設されている。

バネ室９にはバネ２２が配設され、バネ２２の下端はダイアフラム１７上部の圧受け皿１８の上面に、上端はカバー２１に螺合されている調圧ネジ２３の下面に、それぞれ当接されている。従って、バネ２２の付勢力は上部の圧受け皿１８、ダイアフラム１７及び下部の圧受け皿１８を介して、弁体１５を弁座２０から離間させる方向に作用する。二次側圧力は調圧ネジ２３を左右いずれかの方向に回転し、調圧ネジ２３のバネ２２が当接する下面を上下に移動させることにより設定される。即ち、調圧ネジ２３の上下移動の調整により、弁体１５が弁座２０を閉じた状態の時、バネ２２の下向きの付勢力を大きく又は小さくすることが出来るからである。

このように設けられた本発明の第１実施例の作動及び作用・効果について説明する。まず、出口ポート６からの液体の流れがない場合、二次側圧力は設定圧力となっており、弁体１５は弁座２０を閉じている。即ち、ダイアフラム１７に上向きに作用する力と弁座２０が閉じた位置でのバネ２２の付勢力とは均衡しており、弁体１５は弁体内部室７に配設されているバネ１６の付勢力により弁座２０を閉じて、且つ弁体１５の上部先端部はダイアフラム１７の下部の圧受け皿１８と当接されている。ここで、ダイアフラム１７に上向きに作用する力とは、従来技術と同様に直径φＤに二次側圧力が作用する力である。弁体１５は弁座２０と中空円筒部１５ｃの直径が同じになるように形成されているので、一次側圧力による軸力が発生せず、弁体１５に作用する力は、弁座２０を閉じる方向のバネ１６の付勢力のみである。

次に、シリンダやタンク等の被圧力供給体において液体が使用されると、二次側圧力が設定圧力より低下しその結果、ダイアフラム１７に上向きに作用する力も低下する。ダイアフラム１７の上向き作用力の低下により、ダイアフラム１７はその上向き作用力とバネ２２の付勢力が均衡する位置まで下方に移動される。ダイアフラム１７の下方への移動により、弁体１５は弁座２０を閉じた位置から開く方向に移動されるので、液体が一次側から二次側に流れる。被圧力供給体に液体が補充され二次側圧力が設定圧力になると、ダイアフラム１７は弁座２０が閉じる位置まで戻り、弁体１５は弁体内部室７に配設されているバネ１６の付勢力により弁座２０を閉じ、液体の一次側から二次側への流れが遮断される。
以上の説明では作動をわかり易くするために、被圧力供給体の液体が使用されるところから始まって順序を追って説明した。しかし、実際の場合、被圧力供給体の液体の使用はある時間継続するので、この間、液体制御用減圧弁は二次側圧力を設定値になるまで、液体の使用に相当する流量を一次側から流入させ、設定値になると弁が閉じるように作動することになる。

以上、詳細に説明したように第１実施例の液体制御用減圧弁によれば、入口ポート１と出口ポート６を連通する弁孔１９に形成された弁座２０と、弁座２０と当接又は離間する弁体１５と、出口ポート６と連通する弁室４を隔離する隔離手段１７と、弁体１５を弁座２０から離間させる方向に隔離手段１７を付勢するバネ２２とを有する液体制御用減圧弁において、本体にガイド柱１２が形成され、弁体１５がガイド柱１２と嵌合して、摺動するように形成された中空円筒部１５ｃを有し、中空円筒部１５ｃが弁室４と連通孔８により連通されているので、弁体１５は中空円筒部１５ｃを有して肉厚がほぼ均一であり、Ｏリング溝もないため、単純な形状であり、同じ製造方法の場合、安価に製作できる。又、生産数量等により、金属の機械加工又は樹脂成形など、コストに最適な材質及び製造方法を選択することが出来る。
又、第１実施例の液体制御用減圧弁によれば、弁体１５が隔離手段１７と当接しているので、弁体１５と隔離手段１７は締結手段を持たず、当接構造であり、従って、組み付け工数が不要である。又、弁体１５も単純な形状とすることが出来、安価に製作することが出来る。
又、第１実施例の液体制御用減圧弁によれば、弁体１５が樹脂製であって、ほぼ均一な厚みを有するので、弁体１５は中空円筒部１５ｃを有して肉厚がほぼ均一であり、Ｏリング溝もないため、生産数量が多ければ樹脂成形が可能となり、安価に製作することが出来る。弁体１５の樹脂化は、肉厚がほぼ均一であるので弁座２０と当接する円錐部１５ａ、ガイドされる中空円筒部１５ｃの部品精度が確保でき、又Ｏリング溝もないため、減圧弁の機能に悪影響となる樹脂成形時のパーティングラインの発生も防ぐことが出来るので、可能となるのである。

次に、本発明の第２実施例を説明する。第２実施例は第１実施例の弁室４を隔離する隔離手段としてのダイアフラム１７が圧受け摺動板３２となっていることのみが異なり、その他は同様であるので、相違する点のみを説明して、その他の説明は割愛する。
図２の断面図を参照して説明する。ボディ２８の上面にはカバー３１が取り付けられ、カバー３１の下部孔に圧受け摺動板３２が摺動可能に配接され、カバー３１の上部メネジに調圧ネジ２３が螺合されている。圧受け摺動板３２とボディ２８との間には弁室２５が形成され、圧受け摺動板３２とカバー３１及び調圧ネジ２３との間にはバネ室２６が形成されている。弁室２５とバネ室２６とが隔離手段である圧受け摺動板３２により隔離されている。バネ室２６にはバネ２９が配設され、バネ２９の下端は圧受け摺動板３２上部の円筒凹部と、上端は調圧ネジ２３の下面とそれぞれ当接されている。又、圧受け摺動板３２の下部は弁体１５の上部先端と当接されているので、バネ２９の付勢力は圧受け摺動板３２を介して、弁体１５を弁座２０から離間させる方向に作用する。

このように設けられた本発明の第２実施例の作動及び作用・効果について説明する。まず、出口ポート６からの液体の流れがない場合、二次側圧力は設定圧力となっており、弁体１５は弁座２０を閉じている。即ち、二次側圧力を受けて圧受け摺動板３２に上向きに作用する力と弁座２０が閉じた位置でのバネ２９の付勢力とは均衡している。ここで、圧受け摺動板３２に上向きに作用する力とは、圧受け摺動板３２の直径φＤ’に二次側圧力が作用する力である。その他の作動は、第１実施例と全く同様である。
次に、シリンダやタンク等の被圧力供給体において液体が使用されると、二次側圧力が設定圧力より低下しその結果、圧受け摺動板３２に上向きに作用する力も低下する。圧受け摺動板３２の上向き作用力の低下により、圧受け摺動板３２はその上向き作用力とバネ２９の付勢力が均衡する位置まで下方に移動される。圧受け摺動板３２の下方への移動により、弁体１５は弁座２０を閉じた位置から開く方向に移動されるので、液体が一次側から二次側に流れる。その他の作動は、第１実施例と全く同様である。
このように設けられた第２実施例の作用・効果は、第１実施例と全く同様であるので説明は割愛する。即ち、第２実施例が第１実施例の弁室２５を隔離する隔離手段としてのダイアフラム１７が圧受け摺動板３２となっていることのみが異なり、その他は同様である。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

本発明の第１実施例である液体制御用減圧弁の構成を示す断面図である。本発明の第２実施例である液体制御用減圧弁の構成を示す断面図である。従来の液体制御用減圧弁の構成を示す断面図である。

符号の説明

１入口ポート
４弁室
６出口ポート
８連通孔
１２ガイド柱
１５弁体
１５ｃ中空円筒部
１７隔離手段
１９弁孔
２０弁座
２１カバー
２２バネ

Claims

入口ポートと出口ポートを連通する弁孔に形成された弁座と、前記弁座と当接又は離間する弁体と、前記出口ポートと連通する弁室を隔離する隔離手段と、前記弁体を前記弁座から離間させる方向に前記隔離手段を付勢するバネとを有する液体制御用減圧弁において、
本体にガイド柱が形成され、
前記弁体が前記ガイド柱と嵌合して、摺動するように形成された中空円筒部を有し、
前記中空円筒部が前記弁室と連通孔により連通されていることを特徴とする液体制御用減圧弁。
請求項１に記載する液体制御用減圧弁において、
前記弁体が前記隔離手段と当接していることを特徴とする液体制御用減圧弁。
請求項１に記載する液体制御用減圧弁において、
前記弁体が樹脂製であって、ほぼ均一な厚みを有することを特徴とする液体制御用減圧弁。