JP5575590B2

JP5575590B2 - 減圧弁

Info

Publication number: JP5575590B2
Application number: JP2010205362A
Authority: JP
Inventors: 直樹窪田
Original assignee: Eagle Industry Co Ltd
Current assignee: Eagle Industry Co Ltd
Priority date: 2010-09-14
Filing date: 2010-09-14
Publication date: 2014-08-20
Anticipated expiration: 2030-09-14
Also published as: JP2012063827A

Description

本発明は、弁装置の一種である減圧弁に係り、更に詳しくは、給水配管に用いられるのに適した減圧弁に関するものである。本発明の減圧弁は例えば、全熱交換器用加湿器の給水部に用いられ、あるいはその他の、流体を低圧に調整する機能がある機器の給水部などに用いられる。

従来から例えば全熱交換器用の加湿器における給水部に用いられる減圧弁が知られており、図４はこのような減圧弁を含む加湿器の回路図を示し、すなわち同図において、符号１は、給水電磁弁２、減圧弁３、安全弁４および排水電磁弁５を図示するように配管したうえで備える減圧電磁弁ユニットを示し、符号６はそれぞれ加湿器を示している。

図示するように減圧弁１台に対し、加湿器が複数台（図では２台）使用されるケースがあり、その場合、使用される台数が多いほど、必要流量が増えることになる。基本的に加湿器に必要な流量は少量であるが、加湿器の使用台数が多く流量が多い場合には、規定の減圧値を下回るようになり、必要流量値に応じた減圧弁が必要となる。

特許第３４３５７４０号公報

本発明は以上の点に鑑みて、必要流量が多く、このため流量を増大させるべく減圧弁の弁孔の径を大きく設定した場合でも調圧シャフトが安定して作動し、よって精度良く減圧することができる減圧弁を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１による減圧弁は、給水配管に用いられる減圧弁において、当該減圧弁の弁ケースには、流入側の１次側ポート、流出側の２次ポートが設けられるとともに、前記１次側ポートと前記２次側ポートは、前記弁ケースに設けられた弁室、弁孔及びダイアフラム室を介して連通せしめられており、前記弁ケース内部に調圧ダイアフラム、調圧スプリング及び調圧シャフトが組み込まれた減圧弁であって、前記調圧シャフトは、当該減圧弁の流出側２次圧とこれに対抗するように配置した前記調圧スプリングのバネ力との均衡点を求めて作動する前記調圧ダイアフラムに連結されて往復動することにより、当該調圧シャフトの一部をなす弁体部を前記弁孔の開口周縁部に設けられた弁座部に対して接近離反させ、前記調圧シャフトは、前記弁体部を軸方向の真ん中として前記弁座部側に配置された上部シャフト部と前記弁座部の反対側に配置された下部シャフト部とを同軸上に有し、前記上部シャフト部は、前記弁座部内周の前記弁孔に差し込まれて前記調圧ダイアフラムに連結され、前記下部シャフト部は、その上端部で前記弁体部に連結されるとともにその下端部でスライド穴にスライド可能に差し込まれ、前記弁座部はその先端を断面円弧形の丸みを備えるアール状に形成されており、前記下部シャフト部の外径をａ、前記弁座部のアール先端径をｂ、前記弁孔の内径をｃ、前記上部シャフト部の外径をｄとして、ｄ＜ｃおよびｃ＜ｂであるとともにａ＝ｂに設定されていることを特徴とする。

また、本発明の請求項２による減圧弁は、上記した請求項１記載の減圧弁において、前記下部シャフト部は、前記スライド穴に設置された、前記弁ケースとは別体の軸受部品によって保持されていることを特徴とする。

上記構成を備える本発明の減圧弁は、２次圧力を調圧ダイアフラムで感知し、そのダイアフラムに対し設定する圧力に相当する調圧スプリングを設置し、そのダイアフラムの変動に連動する調圧シャフトの移動により、流路面積を変えることができる減圧弁である。また、基本的な構造を変えず、部品の一部を変更することで、精度良く減圧することができる減圧弁である。

この構成の減圧弁は、流量が多い場合、流路面積が大きくなる方向に変化し、流量が少ない場合は、流路面積が小さくなる方向になる。そのとき、上部シャフト部が差し込まれた弁孔における流路断面積に対応した弁座部および弁体部間の開弁距離によって流量が決定するが、前記流路断面積が小さい場合は、前記開弁距離が長くなっても、流れる流量は限られ、２次圧力も低下する。

そこで、対策としては、弁孔の内径ｃを大きくすることによって流量を多くすることが可能となるが、単純に弁孔の内径ｃを大きくするだけであれば、２次圧力が不安定になる。これは、１次圧力に対し、下部シャフト部の外径ａと弁座部のアール先端径ｂが異なる設定とされ、弁体部における上下面に受圧面積差が存在し、これにより調圧シャフトの位置が変わるためである。

したがってこのとき、下部シャフト部の外径ａを弁孔の内径ｃを大きくしたことによる弁座部のアール先端径ｂに合わせることにより上記弁体部における上下面に受圧面積差が存在しないようにすれば、１次圧力の変動による調圧シャフトの移動を抑制することができ、よって上記問題（２次圧力が不安定）を解決することができる。

また、下部シャフト部は、その下端部でスライド穴にスライド可能に差し込まれる構成であるところ、ここに大きな径方向のガタツキがあると、調圧シャフトの円滑な移動が阻害される虞がある。

そこで、本発明では追加的に、下部シャフト部を、スライド穴に設置された、弁ケースとは別体の軸受部品によって保持する構成とし、このように下部シャフト部を専用の軸受部品で保持することにより、その円滑な軸方向移動を確保することにした。

本発明は、以下の効果を奏する。

すなわち、本発明によれば、必要流量が多く、このため流量を増大させるべく減圧弁の弁孔の径を大きく設定した場合でも調圧シャフトが安定して作動し、よって精度良く減圧することができる減圧弁を提供することができる。また、調圧シャフトにおける下部シャフト部を専用の軸受部品で保持する場合には、その円滑な軸方向移動を確保することもできる。

本発明の実施例に係る減圧弁の断面図図１における要部拡大図図２における更なる要部拡大図減圧弁を含む加湿器の回路図

つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

図１は、本発明の実施例に係る減圧弁（ダイアフラム型減圧弁）１１の断面図を示している。当該実施例に係る減圧弁１１は、全熱交換器用加湿器の給水部に流出側２次圧を安定化させるために用いられるものであって、以下のように構成されている。

すなわち先ず、ボディ１３、カバー１４、上部キャップ（第１キャップ）１５および下部キャップ（第２キャップ）１６の４部品が水密的に組み合わされて当該減圧弁１１の弁ケース１２が設けられており、この弁ケース１２の内部に、調圧ダイアフラム２５、調圧スプリング２６および調圧シャフト３１等の作動部品が組み込まれている。弁ケース１２におけるボディ１３には、流入側の１次側ポート１８が設けられるとともに反対側に流出側の２次側ポート１９が設けられ、両ポート１８，１９は、同じくボディ１３に設けた弁室２０、弁孔２１およびダイアフラム室２２を介して連通せしめられている。

上記ダイアフラム室２２内において、ボディ１３とカバー１４との間に調圧ダイアフラム２５が架設されている。この調圧ダイアフラム２５は、当該減圧弁１１の２次圧とこれに対抗するよう配置された調圧スプリング（第１スプリング）２６のバネ力との均衡点を求めてその遊動端部が軸方向（図では上下方向）に移動するように構成されており、この調圧ダイアフラム２５の遊動端部に頭部付きの調圧シャフト（軸とも称する）３１がダイアフラムリテーナ２７、スプリングリテーナ２８および組付ナット２９を用いて連結されている。調圧スプリング２６は、カバー１４にねじ込まれた上部キャップ１５とスプリングリテーナ２８との間に弾性的に介装され、上部キャップ１５のねじ込み量を加減することによってバネ力を調整可能とされている。

上記弁室２０内において、弁孔２１の下側開口周縁部に弁座部３０が下向きに設けられ、この弁座部３０の下側に弁体部３２が上向きに設けられている。弁座部３０はその先端（下端）を尖端状ではなく、断面円弧形の丸みを備えるアール状に形成されている。

弁体部３２は、弁体本体３３を弁体ホルダー３４によって保持したものであって、前記調圧シャフト３１の一部をなし、すなわち調圧シャフト３１は、弁体部３２を上下方向の真ん中に配置してその弁座部３０側（上側）に配置された上部シャフト部（第１シャフト部）３５と、その反対側（下側）に配置された下部シャフト部（第２シャフト部）３６とを同軸上に備えている。

このうち上部シャフト部３５は、弁孔２１に遊嵌状態で差し込まれるとともに上記したようにして調圧ダイアフラム２５に連結されており、一方、下部シャフト部３６は、その上端部で弁体部３２の弁体ホルダー３４に連結されるとともにその下端部で、下部キャップ１６に設けた貫通穴状のスライド穴１７にスライド可能に差し込まれている。

また、この下部シャフト部３６は、スライド穴１７に設置された、弁ケース１２とは別体の樹脂等の材料よりなる環状の軸受部品３７によって軸方向スライド可能でかつ径方向にガタツキのない状態で保持されており、よってその円滑な軸方向移動が確保されている。

軸受部品３７の下側には、下部キャップ１６および下部シャフト３６間をシールするＯリング等のシール部品３８が組み付けられている。軸受部品３７と弁体部３２の弁体ホルダー３４との間には、弁体部３２を弁座部３０の方向へ向けて弾性付勢するための下部スプリング（第２スプリング）３９が組み付けられている。

更にまた、図２および図３に示すように、当該減圧弁１１は、下部シャフト部３６の外径寸法をａ、弁座部３０のアール先端径寸法をｂ、弁孔２１の内径寸法をｃ、上部シャフト部３５の外径寸法をｄとして、ｄ＜ｃであり、ｃ＜ｂであるとともに、ａ＝ｂに設定されている。

上記構成の減圧弁１１は、上記したように全熱交換器用加湿器の給水部に流出側２次圧を安定化させるために用いられるものであって、例えば２次圧が増大すると、調圧スプリング２６との均衡により調圧ダイアフラム２５の遊動端部が上昇し、これに伴って調圧シャフト３１が上昇するので、弁体部３２が弁座部３０に接近し、流量が絞られて２次圧が減圧される。またこの状態から反対に、２次圧が低下すると、調圧スプリング２６との均衡により調圧ダイアフラム２５の遊動端部が下降し、これに伴って調圧シャフト３１が下降するので、弁体部３２が弁座部３０から離れ、流量が増大されて２次圧が増圧される。したがってこのような調圧機能により２次圧を一定にすることが可能とされている。

また、上記構成の減圧弁１１は上記したように、流量が多い場合、流路面積が大きくなる方向に変化し、流量が少ない場合は、流路面積が小さくなる方向になる。そのとき、上部シャフト部３５が差し込まれた弁孔２１における流路断面積に対応した弁座部３０および弁体部３２間の開弁距離ＳＴによって流量が決定するが、前記流路断面積が小さい場合は、前記開弁距離ＳＴが長くなっても、流れる流量は限られ、２次圧力も低下する。

そこで、対策としては、弁孔２１の内径ｃを大きくすることによって流量を多くすることが可能となるが、単純に弁孔２１の内径ｃを大きくするだけであれば、２次圧力が不安定になる。これは、１次圧力に対し、下部シャフト部３６の外径ａと弁座部３０のアール先端径ｂが異なる設定とされ、弁体部３２における上下面に受圧面積差が存在し、これにより調圧シャフト３１の位置が変わるためである。

したがってこのとき、下部シャフト部３６の外径ａを弁孔２１の内径ｃを大きくしたことによる弁座部３０のアール先端径ｂに合わせるようにし、すなわちａ＝ｂとすることにより上記弁体部３２における上下面に受圧面積差が存在しないようにし、これにより１次圧力の変動による調圧シャフト３１の移動を抑制する。

また、単純に弁孔２１の内径寸法ｃを大きくした仕様にしておけば、基本的に小流量から大流量までカバーすることができるが、弁孔２１の内径寸法ｃが大きく、少ない流量を制御する場合には、弁座部３０および弁体部３２間の開弁距離ＳＴが殆んどないため、減圧精度が落ちることやゴミづまりの要因になる可能性がある。

また、一般的にａ寸法のシャフト径やシャフト摺動部のＯリング径は、標準で決まっているため、必然的にｂおよびｃ寸法も決まる。そのときａ寸法を変えることにより流路面積を調整することも可能である。

１１減圧弁
１２弁ケース
１３ボディ
１４カバー
１５，１６キャップ
１７スライド穴
１８１次側ポート
１９２次側ポート
２０弁室
２１弁孔
２２ダイアフラム室
２５調圧ダイアフラム
２６調圧スプリング
２７，２８リテーナ
２９ナット
３０弁座部
３１調圧シャフト
３２弁体部
３３弁体本体
３４弁体ホルダー
３５上部シャフト部
３６下部シャフト部
３７軸受部品
３８シール部品
３９下部スプリング

Claims

給水配管に用いられる減圧弁において、当該減圧弁の弁ケースには、流入側の１次側ポート、流出側の２次ポートが設けられるとともに、前記１次側ポートと前記２次側ポートは、前記弁ケースに設けられた弁室、弁孔及びダイアフラム室を介して連通せしめられており、前記弁ケース内部に調圧ダイアフラム、調圧スプリング及び調圧シャフトが組み込まれた減圧弁であって、
前記調圧シャフトは、当該減圧弁の流出側２次圧とこれに対抗するように配置した前記調圧スプリングのバネ力との均衡点を求めて作動する前記調圧ダイアフラムに連結されて往復動することにより、当該調圧シャフトの一部をなす弁体部を前記弁孔の開口周縁部に設けられた弁座部に対して接近離反させ、
前記調圧シャフトは、前記弁体部を軸方向の真ん中として前記弁座部側に配置された上部シャフト部と前記弁座部の反対側に配置された下部シャフト部とを同軸上に有し、
前記上部シャフト部は、前記弁座部内周の前記弁孔に差し込まれて前記調圧ダイアフラムに連結され、
前記下部シャフト部は、その上端部で前記弁体部に連結されるとともにその下端部でスライド穴にスライド可能に差し込まれ、
前記弁座部はその先端を断面円弧形の丸みを備えるアール状に形成されており、
前記下部シャフト部の外径をａ、前記弁座部のアール先端径をｂ、前記弁孔の内径をｃ、前記上部シャフト部の外径をｄとして、ｄ＜ｃおよびｃ＜ｂであるとともにａ＝ｂに設定されていることを特徴とする減圧弁。
請求項１記載の減圧弁において、
前記下部シャフト部は、前記スライド穴に設置された、前記弁ケースとは別体の軸受部品によって保持されていることを特徴とする減圧弁。