JP4944862B2 - 差圧式調圧弁 - Google Patents

Description

本発明は、差圧式調圧弁に関する。

従来、流入する使用液の圧力を調整する調圧弁として、以下の特許文献１に記載の差圧式調圧弁が知られている。この特許文献１に記載の差圧式調圧弁を始めとした従来の差圧式調圧弁の基本構成を示したのが図３である。

図３に示すように、調圧弁３００は、ボディ５０に、流入口５１ａ、流出口５１ｂ及び余液口５１ｃを有する調圧室５１を具備したもので、余液口５１ｃは、調圧室５１に固定された筒状の弁座５２の筒孔により上下方向に延び、図示上下方向に移動可能で円柱形状を成すピストン５３が、付勢手段（不図示）により矢印の如く下方に付勢されることで、その下部が調圧室５１内に進入し弁座５２に上方から着座する構成とされている。ピストン５３は、調圧室５１の内壁面の上部を構成すると共にピストン５３が挿通するピストンガイド５４によって、離座／着座時の移動がガイドされる。そして、ピストン５３の外周面に周設されたＯリング溝５３ａに、ピストン５３とピストンガイド５４との間を液密に封止するためのＯリング５５がバックアップリング５６と共に収容される。

このような調圧弁３００によれば、調圧室５１内の使用液の液圧が設定圧力以下の場合には、付勢手段の付勢力によりピストン５３は弁座５２に着座して余液口５１ｃ側の流路を閉とする一方で、使用液の液圧が上記設定圧力を越えると、ピストン５３が弁座５２から上方に離座して余液口５１ｃ側の流路を開とし使用液の一部が余液口５１ｃを通して戻される。
特許第３９１３０５５号

ここで、上記調圧弁３００にあっては、差圧を決定する部位は、弁座５２とピストン５３のシート面外径Ｄと、ピストン５３とピストンガイド５４との間のＯリング５５の外径と、による投影断面積比である。従って、この調圧弁３００を、低圧の使用液に適用する低圧タイプとすると、当該調圧弁３００を、変更部品点数をできる限り少なくして高圧の使用液に適用させるには、低圧タイプの場合より小さい外径のＯリング及びバックアップリング、このＯリングの変更に伴い低圧タイプの場合より小さい外径のピストン及び小さい内径のピストンガイドを用いる必要がある。

しかしながら、このように変更部品点数をできる限り少なくしているが、さらなる変更部品点数の低減による低コスト化が求められている。

本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、低圧から高圧まで広範囲に圧力調整可能な差圧式調圧弁を低コストにて提供することを目的とする。

本発明による差圧式調圧弁（１００，２００）は、流入する使用液の圧力を調整するための調圧室（１）と、調圧室（１）内の使用液を排出するための余液口（１ｃ）を形成する弁座（２）と、調圧室（１）内にその一部が進入し、使用液の圧力が設定圧力以下の場合に、弁座（２）に着座し流路を閉とする一方で、使用液の圧力が設定圧力を越えると、弁座（２）から離座し流路を開とするピストン（３）と、ピストン（３）が通され当該ピストン（３）の離座／着座時の移動をガイドすると共に、移動するピストン（３）との間を液密に封止するためのＯリング（６，１６）がピストン（３）との間に配設されたピストンガイド（４）と、を具備した差圧式調圧弁において、ピストン（３）又はピストンガイド（４）の何れか一方が、Ｏリング（６，１６）を収容するためのＯリング溝（３ａ，３ｂ）を複数異径位置に備えると共に、これらのＯリング溝（３ａ，３ｂ）の何れかにＯリング（６，１６）が配設されていることを特徴としている。

このような差圧式調圧弁（１００，２００）によれば、流入する使用液の圧力を調整するための調圧室（１）にその一部が進入するピストン（３）、又は、このピストン（３）が通されると共に調圧室（１）内の使用液を排出するための余液口（１ｃ）を形成する弁座（２）に対しての当該ピストン（３）の離座／着座をガイドするピストンガイド（４）の何れか一方に、Ｏリング溝（３ａ，３ｂ）が複数異径位置に設けられ、これらのＯリング溝（３ａ，３ｂ）の何れかにＯリング（６，１６）が配設される構成のため、低圧使用液に適用する場合には、大径位置のＯリング溝（３ａ）に大径のＯリング（６）を配置することで低圧用の差圧を設定でき、高圧使用液に適用する場合には、小径位置のＯリング溝（３ｂ）に小径のＯリング（１６）を配置することで高圧用の差圧を設定でき、このようにＯリング（６，１６）を変更するだけで差圧を最適に設定でき、従って、広範囲に圧力調整可能な差圧式調圧弁（１００，２００）を低コストにて提供することができる。

ここで、上記作用を効果的に奏する構成としては、具体的には、ピストン（３）は、その外周面に段差を有し、ピストンガイド（４）は、その内周面に段差を有し、当該内周面がピストン（３）の外周面に所定の嵌め合い公差で対面し、Ｏリング溝（３ａ，３ｂ）は、ピストン（３）又はピストンガイド（４）の何れか一方の段差による異径位置に設けられる構成が挙げられる。

このように本発明によれば、広範囲に圧力調整可能な差圧式調圧弁を低コストにて提供できる。

以下、本発明に係る差圧式調圧弁の好適な実施形態について添付図面を参照しながら説明する。なお、本明細書において、「上」、「下」等の語は、図面に示す状態に基づいており、便宜的なものである。

図１は、本発明の一実施形態に係る差圧式調圧弁を示す縦断面図であり低圧使用液に適用した場合の縦断面図、図２は、高圧使用液に適用した場合の縦断面図であり、本実施形態の差圧式調圧弁は、例えば農薬等の使用液を噴霧する動力噴霧機や洗浄機等に用いられるものであって、使用液を吐出するポンプの吐出側に取り付けられ、ポンプから吐出される使用液の圧力を調節するためのものである。

先ず、図１を参照しながら、低圧使用液に適用する低圧タイプとした差圧式調圧弁１００について説明する。この差圧式調圧弁１００は、一方の側部に流入口１ａが、これとは反対側の側部に流出口１ｂが各々形成されると共に、これらの流入口１ａと流出口１ｂとの間の下部に余液口１ｃが形成されたボディ１０を備えている。流入口１ａ、流出口１ｂ及び余液口１ｃは、ボディ１０内に形成された調圧室１を介して互いに連通し、例えば、流入口１ａはポンプの吐出口に、流出口１ｂは噴射ノズルに、余液口１ｃはポンプが接続されるタンクに、各々配管等を介して接続される。

調圧室１の余液口１ｃ側には、円筒状に構成されて上下方向に軸線を有する弁座２が調圧室１側から挿入され、当該弁座２の外周面の円環状のＯリング溝に装着されたＯリング５が、これに対向するボディ１０の内周面に圧接することで、弁座２がボディ１０に液密に装着されると共に、弁座２の筒孔が、下方に続く余液口１ｃのその上部を形成する構成とされている。

弁座２に対しては、ピストン３が調圧室１内で上側から着座するように構成されている。このピストン３は、上下方向に軸線を有する段付円柱状に構成されて弁座２と同軸に配置され、下端面であるシート面３ｓが、弁座２の上端面であるシート面２ｓに着座する。

ピストン３は、外周面に段差を有し、上側が大外径部３ｘ、下側が小外径部３ｙとされ、その大外径部３ｘ及びその小外径部３ｙの外周面に、Ｏリングを収容するための円環状のＯリング溝３ａ，３ｂが各々周設されている。すなわち、ピストン３は、Ｏリング溝を複数異径位置に備えている。

そして、ここでは、低圧用の差圧を設定すべくＯリング溝３ａが選択され当該Ｏリング溝３ａに大径のＯリング６及びバックアップリング７が装着されている。

また、ボディ１０には、調圧室１に連通し上下方向に延びる断面円状の貫通孔１０ａが形成され、この貫通孔１０ａの内周面に、上下方向に軸線を有する段付円筒状に構成されてピストン３と同軸に配置されたピストンガイド４が挿嵌されている。

このピストンガイド４は、内周面に段差を有し、上側が大内径部４ｘ、下側が小内径部４ｙとされている。

そして、ピストンガイド４の外周面の円環状のＯリング溝に装着されたＯリング８が、これに対向するボディ１０の内周面に圧接することで、ピストンガイド４がボディ１０に液密に装着されている。

このピストンガイド４の上側には、上下方向に軸線を有する円筒状に構成されたバネ筒９がピストン３と同軸に配置され、このバネ筒９が、貫通孔１０ａの上部に螺合することで、ピストンガイド４が下方に押圧されボディ１０に固定されている。

この状態で、ピストン３はピストンガイド４に挿通され、ピストン３の大外径部３ｘ及び小外径部３ｙの外周面が、ピストンガイド４の大内径部４ｘ及びその小内径部４ｙの内周面に所定の嵌め合い公差でそれぞれ対面し、ピストン３の大外径部３ｘ外周面のＯリング溝３ａに装着されたＯリング６が、ピストンガイド４の大内径部４ｘ内周面に圧接することで液密に摺接すると共に、ピストン３が軸線方向に摺動可能に案内される。

そして、この差圧式調圧弁１００にあっては、弁座２、ピストン３のシート面２ｓ，３ｓの外径と、ピストン３とピストンガイド４との間のＯリング６の外径と、による投影断面積比によって、低圧用の差圧が決定されている。すなわち、Ｏリング溝３ａにＯリング６を装着することで、低圧用の差圧が決定されている。

また、上記ピストン３の後端は、ピストン３と同軸に配置されたバネ受け１１と連結し、このバネ受け１１は、バネ筒９の筒孔内に圧縮され上下方向に積層された複数の皿バネ（付勢手段）１２によって軸線方向に付勢されている。これにより、ピストン３は、バネ受け１１を介して弁座２へ着座する方向に付勢され、余液口１ｃを閉とする。なお、付勢手段は皿バネに限定されるものではなく、例えば圧縮コイルバネ等を用いても良い。

また、バネ筒９の上部には、調圧キャップ１３が螺合され、この調圧キャップ１３の上下方向の螺子込み位置を調節することで、調圧キャップ１３とバネ受け１１との間に配置された複数の皿バネ１２の初期荷重が調節されている。

このように構成された差圧式調圧弁１００によれば、図１に示す状態で、ポンプを起動し低圧使用液がタンクから供給され、流入口１ａを通って調圧室１に流入すると、使用液の圧力が低圧用の設定圧力以下の場合には、ピストン３は弁座２に着座した状態で余液口１ｃ側の流路は閉とされ、使用液は調圧室１の流出口１ｂを通ってノズルへ供給され、使用液の圧力が低圧用の設定圧力を越えると、ピストン３が弁座２から上方に離座し余液口１ｃ側の流路が開とされ、ピストン３と弁座２との隙間から余液口１ｃを通して余液として流出し、配管等を介してタンクに戻される。そして、使用液の圧力が上記設定圧力以下になると、ピストン３が弁座２に着座し余液口１ｃ側の流路が閉とされる。

このような差圧式調圧弁１００を、高圧使用液に適用する高圧タイプの差圧式調圧弁２００とする場合には、大径のＯリング６及びバックアップリング７を大径のＯリング溝３ａから外し、図２に示すように、これらのリング６，７より小径のＯリング１６及びバックアップリング１７を、小径のＯリング溝３ｂに装着すれば良い。

このような差圧式調圧弁２００にあっては、ピストン３とピストンガイド４との間のＯリング１６の外径が差圧式調圧弁１００のＯリング６に対して小さくされ、これにより、他の部品を変更することなく上記低圧用の投影断面積比が変更されて高圧用の差圧が決定され、高圧タイプの差圧式調圧弁とされている。従って、この決定された高圧用の差圧に基づいて、ピストン３が弁座２に対して離座／着座することになる。

なお、ここでは、ピストン３が、Ｏリング６，１６を収容するためのＯリング溝を複数異径位置に備えると共に、これらのＯリング溝３ａ，３ｂの何れかにＯリング及びバックアップリングを配設することで、高圧用にも低圧用にも適用できる差圧式調圧弁としているが、ピストンガイド４が複数の異径位置にＯリング溝を備えると共に、これらのＯリング溝の何れかにＯリング及びバックアップリングを配設し、高圧用にも低圧用にも適用できようにしても良い。

このように、本実施形態においては、流入する使用液の圧力を調整するための調圧室１にその一部が進入するピストン３、又は、このピストン３が通されると共に調圧室１内の使用液を排出するための余液口１ｃを形成する弁座２に対しての当該ピストン３の離座／着座をガイドするピストンガイド４の何れか一方に、Ｏリング溝が複数異径位置に設けられ、これらのＯリング溝３ａ，３ｂの何れかにＯリングが配設される構成のため、低圧使用液に適用する場合には、大径位置のＯリング溝３ａに大径のＯリング６を配置することで低圧用の差圧を設定でき、高圧使用液に適用する場合には、小径位置のＯリング溝３ｂに小径のＯリング１６を配置することで高圧用の差圧を設定でき、このようにＯリングを変更するだけで差圧を最適に設定でき、従って、広範囲に圧力調整可能な差圧式調圧弁１００，２００を低コストにて提供することができる。また、このようにＯリング及びバックアップリングの変更のみで良いため、圧力設定の異なる差圧式調圧弁１００，２００において、部品を共通化することができる。

また、本実施形態によれば、Ｏリングとバックアップリングだけを付属品とすることで、ユーザーがが選択し希望する圧力を設定できる。

なお、例えば圧力振動等により、一のＯリング溝に傷が生じても、他のＯリング溝を使用することで、製品寿命を延長することができる。

以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、上記実施形態においては、特に好ましいとして、Ｏリング及びバックアップリングを備える差圧式調圧弁に対する適用を述べているが、バックアップリングが無い差圧式調圧弁に対しても適用可能である。

また、上記実施形態においては、Ｏリング溝を２箇所の異径位置に設けているが、３箇所以上の異径位置に設け、これら３箇所以上のＯリング溝の何れかにＯリングを配設することで、３段以上の圧力を設定することも可能である。

また、上記実施形態においては、ピストンガイド４とボディ１０は別部品とされているが、ボディの一部がピストンガイドを兼ねる場合もある。

なお、本発明は、例えば特開２００１−５９５７９号公報に記載の調圧弁のように、調圧室に流入口、余液口（流出口）を有し、通常時は、余液口がピストンにより閉じられて調圧室が袋状空間とされている調圧弁に対しても適用可能であり、要は、使用液の圧力が設定圧力以下の場合に、ピストンが弁座に着座し流路を閉とする一方で、使用液の圧力が設定圧力を越えると、ピストンが弁座から離座し流路を開とする差圧式調圧弁に適用可能である。

本発明の一実施形態に係る差圧式調圧弁を示す縦断面図であり低圧使用液に適用した場合の縦断面図である。 本発明の一実施形態に係る差圧式調圧弁を示す縦断面図であり高圧使用液に適用した場合の縦断面図である。 従来技術に係る差圧式調圧弁の基本構成を示す縦断面図である。

符号の説明

１…調圧室、１ｃ…余液口、２…弁座、３…ピストン、３ａ，３ｂ…Ｏリング溝、４…ピストンガイド、６，１６…Ｏリング、１００，２００…差圧式調圧弁。

Claims (2)

1. 流入する使用液の圧力を調整するための調圧室（１）と、前記調圧室（１）内の使用液を排出するための余液口（１ｃ）を形成する弁座（２）と、前記調圧室（１）内にその一部が進入し、使用液の圧力が設定圧力以下の場合に、前記弁座（２）に着座し流路を閉とする一方で、前記使用液の圧力が前記設定圧力を越えると、前記弁座（２）から離座し前記流路を開とするピストン（３）と、前記ピストン（３）が通され当該ピストン（３）の離座／着座時の移動をガイドすると共に、移動する前記ピストン（３）との間を液密に封止するためのＯリング（６，１６）が前記ピストン（３）との間に配設されたピストンガイド（４）と、を具備した差圧式調圧弁において、
   前記ピストン（３）又は前記ピストンガイド（４）の何れか一方が、前記Ｏリング（６，１６）を収容するためのＯリング溝（３ａ，３ｂ）を複数異径位置に備えると共に、これらのＯリング溝（３ａ，３ｂ）の何れかに前記Ｏリング（６，１６）が配設されていることを特徴とする差圧式調圧弁（１００，２００）。
2. 前記ピストン（３）は、その外周面に段差を有し、
   前記ピストンガイド（４）は、その内周面に段差を有し、当該内周面が前記ピストン（３）の外周面に所定の嵌め合い公差で対面し、
   前記Ｏリング溝（３ａ，３ｂ）は、前記ピストン（３）又は前記ピストンガイド（４）の何れか一方の前記段差による異径位置に設けられていることを特徴とする請求項１記載の差圧式調圧弁（１００，２００）。

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