JP6554053B2 - 差圧弁 - Google Patents

Description

本発明は、上流側と下流側との差圧が一定の大きさ以上になると開弁する差圧弁に関する。

従来、この種の差圧弁は、弁口に対して下流側から弁体が接離すると共に、その弁体が圧縮コイルバネ等により閉弁側に付勢された構造になっている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−１００８１４号公報（図２参照）

しかしながら、上記した従来の差圧弁では、ハンチング現象による騒音が問題になっていた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、従来より静粛性が高い差圧弁の提供を目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１の発明は、屈曲した流路（１６）を有するベース部材（１１）と、前記流路（１６）の屈曲部（１６Ａ）の上流側を絞ってなる第１弁口（２４）と、前記ベース部材（１１）のうち前記屈曲部（１６Ａ）を挟んで前記第１弁口（２４）の反対側に形成されている小径嵌合孔部（２３）と、前記ベース部材（１１）のうち前記小径嵌合孔部（２３）より前記第１弁口（２４）から離れる側に形成され、前記小径嵌合孔部（２３）より内径が大きい大径嵌合孔部（２２）と、前記小径嵌合孔部（２３）に嵌合する小径嵌合軸部（３５）と前記大径嵌合孔部（２２）に嵌合する大径嵌合軸部（３８）とを有して前記ベース部材（１１）に対して直動し、前記第１弁口（２４）を開閉する第１弁体（３０）と、前記第１弁体（３０）を閉弁側に付勢する第１付勢手段（１５）と、前記大径嵌合孔部（２２）における前記小径嵌合孔部（２３）との段差面（２２Ｄ）と前記大径嵌合軸部（３８）との間に挟まれている特別空間（１７）と、前記第１弁体（３０）に形成され、前記第１弁口（２４）との対向面に開口する流入開口（５４Ａ）を一端に有すると共に、前記特別空間（１７）に連通する連通開口（５４Ｂ）を他端に有する流体導入路（５４）と、前記流体導入路（５４）の途中に設けられて、前記流入開口（５４Ａ）から前記連通開口（５４Ｂ）に流れる流体の全てが通過する第２弁口（５２）と、前記第２弁口（５２）に対して下流側から接離して前記第２弁口（５２）を開閉する第２弁体（５９）と、前記第２弁体（５９）を閉弁側に付勢する第２付勢手段（５８）と、前記大径嵌合孔部（２２）の内周面と前記大径嵌合軸部（３８）の外周面との間をシールするシール部材（４１）と、前記特別空間（１７）を前記流路（１６）における第１弁口（２４）より下流側に常時連通するオリフィス（１８）とを備え、前記第１弁体（３０）及び前記第２弁体（５９）が閉じた状態から、前記第２弁体（５９）は、前記流路（１６）のうち前記第１弁口（２４）より上流側と下流側との差圧の変化に起因して開弁し、前記第１弁体（３０）は、前記第２弁体（５９）の開弁により前記特別空間（１７）の圧力が前記流路（１６）の前記下流側の圧力から前記上流側の圧力に変わったことに起因して開弁する差圧弁（１０）である。

請求項２の発明は、前記第１弁口（２４）の口径に比べて、前記小径嵌合軸部（３５）の外径が大きい請求項１に記載の差圧弁（１０）である。

請求項３の発明は、前記小径嵌合軸部（３５）の外周面に形成されたリング収容溝（３５Ａ）と、前記リング収容溝（３５Ａ）に収容されたＣリング（４３）とを備え、前記Ｃリング（４３）に備えた切欠部が前記オリフィス（１８）になっている請求項１又は２に記載の差圧弁（１０）である。

請求項４の発明は、前記流体導入路（５４）には、第１弁口（２４）の中心軸と平行に直線状に延びた直線部（５０）が備えられて、前記直線部（５０）に前記第２弁口（５２）が配置されている請求項１乃至３の何れか１の請求項に記載の差圧弁（１０）である。

請求項５の発明は、前記第１弁体（３０）には、前記小径嵌合軸部（３５）と前記大径嵌合軸部（３８）との間に、前記小径嵌合軸部（３５）より小径で前記小径嵌合孔部（２３）に遊嵌される遊嵌合軸部（３６）が備えられ、前記連通開口（５４Ｂ）は、前記遊嵌合軸部（３６）の外周面に開口している請求項１乃至４の何れか１の請求項に記載の差圧弁（１０）である。

請求項６の発明は、前記第１弁体（３０）のうち前記第１弁口（２４）との対向面と反対側の面は、大気圧を受けている請求項１乃至５の何れか１の請求項に記載の差圧弁（１０）である。

本発明の差圧弁（１０）では、第１弁口（２４）より下流側の流路下流部（９２）と特別空間（１７）との間はオリフィス（１８）によって常時連通し、第１弁口（２４）より上流側の流路上流部（９１）と特別空間（１７）の間は、第２弁体（５９）による第２弁口（５２）の開閉により連通状態と断絶状態とに切り替わる。そして、流路下流部（９２）の内圧の低下に伴って特別空間（１７）の内圧が低下すると第２弁口（５２）が開き、特別空間（１７）の内圧が流路上流部（９１）の内圧と近い状態になってから第２弁口（５２）が閉じる。そして、大径嵌合軸部（３８）に高い内圧がかかって第１弁体（３０）が開位置側に移動し、第１弁口（２４）が開いて流路上流部（９１）から流路下流部（９２）へと流体が流れる。また、第２弁口（５２）が閉じると、特別空間（１７）の流体がオリフィス（１８）を通って徐々に流路下流部（９２）へと流れ、特別空間（１７）の内圧が徐々に下がることで、第１弁体（３０）が徐々に閉位置側へと移動して第１弁口（２４）が閉じられる。これにより、本発明の差圧弁（１０）では、ハンチング現象が抑えられ、従来より静粛性が高くなる。

また、請求項２の差圧弁（１０）のように、第１弁口（２４）の口径に比べて小径嵌合軸部（３５）の外径を大きくすれば、第１弁口（２４）が開いたときに小径嵌合軸部（３５）にかかる内圧によっても第１弁体（３０）を開弁側に移動又は保持することができる。

さらに、オリフィス（１８）に関しては、第１弁体（３０）又はベース部材（１１）に流路径が小さい孔を形成してオリフィスとしてもよいし、請求項３の発明のように、小径嵌合軸部（３５）の外周面に備えたＣリング（４３）の切欠部をオリフィス（１８）としてもよい。また、請求項４及び５の構成により、流体導入路（５４）の構成が簡素になる。

本発明の一実施形態に係る差圧弁の第１弁口と第２弁口とが閉じた状態の側断面図 差圧弁の第１弁口が閉じ、第２弁口が開いた状態の側断面図 差圧弁の第１弁口と第２弁口とが開いた状態の側断面図 差圧弁の第１弁口が開き、第２弁口が閉じた状態の側断面図

以下、本発明の一実施形態の差圧弁１０を図１〜図４に基づいて説明する。なお、この差圧弁１０は、重力方向に対して任意の姿勢で使用可能であるが、以下の説明では、図１〜図５の上下方向を差圧弁１０の上下方向として説明する。

図１に示すように、本実施形態の差圧弁１０のバルブボディ１２は、例えば、直方体の一部を切除した形状をなし、上下に貫通する貫通孔２０を有する。貫通孔２０には、上から順番に雌螺子部２１、大径嵌合孔部２２、小径嵌合孔部２３、第１弁口２４及び流入管接続部２５が備えられ、それらは第１弁口２４を除く、雌螺子部２１、大径嵌合孔部２２、小径嵌合孔部２３、流入管接続部２５の順番で内径が段階的に小さくなっていて、流入管接続部２５の上端部が絞られて第１弁口２４になっている。また、第１弁口２４における小径嵌合孔部２３側の開口縁からは環状突条２４Ｔが突出していて、その環状突条２４Ｔの上面が第１弁口２４の弁座２４Ｚになっている。

小径嵌合孔部２３の下端寄り位置とバルブボディ１２の一側面との間には、流出管接続部１９が形成されている。また、流出管接続部１９における小径嵌合孔部２３側の端部が絞られて排出口１９Ａになっている。そして、流入管接続部２５から小径嵌合孔部２３を通過して流出管接続部１９へと流体が流れる流路１６が構成されている。また、流路１６における小径嵌合孔部２３が、本発明に係る屈曲部１６Ａになっている。

バルブボディ１２の雌螺子部２１には、ストッパリング１３が螺合装着されている。そのストッパリング１３は、円筒状をなし、その外周面には雄螺子部１３Ａが形成され、内周面には雌螺子部１３Ｂが形成されている。また、ストッパリング１３の外周面の上端部からは鍔部１３Ｆが側方に張り出し、ストッパリング１３の下端面の内縁部からは位置決突部１３Ｔが下方に突出している。さらに、ストッパリング１３の上面における周方向の複数位置には、工具孔１３Ｈが穿孔されている。そして、鍔部１３Ｆがバルブボディ１２の上面に当接し、位置決突部１３Ｔの下面がバルブボディ１２の雌螺子部２１と大径嵌合孔部２２との境界部分に配置されている。

ストッパリング１３の雌螺子部１３Ｂには、調整リング１４が螺合装着されている。調整リング１４は、円盤状をなし、外周面に雄螺子部１４Ａを有すると共に、中央に貫通孔１４Ｂを有する。また、貫通孔１４Ｂの周囲の複数位置には、工具孔１４Ｈが穿孔され、調整リング１４の下面には、貫通孔１４Ｂより内径が大きいバネ受容凹部１４Ｃが形成されている。

本実施形態では、バルブボディ１２とストッパリング１３と調整リング１４とから本発明に係るベース部材１１が構成されている。そして、このベース部材１１の内部に、第１弁体３０が収容されている。第１弁体３０は、弁体本体３１に押えリング４０、詰栓４４等を組み付けてなる。弁体本体３１は、上下に延びる円柱部３２の下端部と上端寄り位置とから第１円盤部３３と第２円盤部３４とが側方に張り出した構造になっている。下端部の第１円盤部３３は、小径嵌合孔部２３の内径より外径が小さく、その下面には外縁部と内縁部とを除く全体を陥没させてパッキン装着部３３Ａが形成されている。そして、パッキン装着部３３Ａにパッキン４２が収容されて、例えば接着剤で固定されている。

第２円盤部３４は、第１円盤部３３より厚くなっていて、その外周面の下端部が側方に僅かに突出し、その突出部分を有する第２円盤部３４の下端部全体が、本発明に係る小径嵌合軸部３５になっている。そして、小径嵌合軸部３５が、小径嵌合孔部２３に僅かな隙間を空けて嵌合されている。

小径嵌合軸部３５の外周面にはリング収容溝３５Ａが形成され、そこにＣリング４３が収容されている。Ｃリング４３は、例えば、樹脂製又はエラストマー製の平板状のリングにおける周方向の一部を切除して本発明に係る切欠部を備えている。また、Ｃリング４３は、僅かに弾性縮径された状態で小径嵌合孔部２３の内周面に当接している。そして、Ｃリング４３の切欠部が、本発明に係るオリフィス１８になっている。

第２円盤部３４の外周面の上端部からは、フランジ部３７Ａが側方に張り出し、そのフランジ部３７Ａの上面外縁部から断面四角形の環状突条３７Ｂが突出している。また、環状突条３７Ｂの内側には押えリング４０が圧入され、その押えリング４０と環状突条３７Ｂとフランジ部３７Ａとから本発明に係る大径嵌合軸部３８が構成されている。さらに、押えリング４０の外周面の上端部からはフランジ部４０Ｆが張り出していて、そのフランジ部４０Ｆと環状突条３７Ｂとに環状シール４１（本発明の「シール部材」に相当する）が挟持されている。また、フランジ部４０Ｆの外周面と環状突条３７Ｂ及びフランジ部３７Ａの外周面は面一になって大径嵌合軸部３８全体の外周面を構成している。そして、大径嵌合軸部３８が大径嵌合孔部２２に僅かな隙間を空けて嵌合されると共に、環状シール４１の一部が大径嵌合軸部３８の外周面から突出して大径嵌合孔部２２の内周面に密着している。

第２円盤部３４のうち小径嵌合軸部３５と大径嵌合軸部３８との間は、小径嵌合軸部３５より僅かに外径が小さい遊嵌合軸部３６になっていて、大径嵌合孔部２２と小径嵌合孔部２３とに跨がって嵌合されている。

第１弁体３０は、大径嵌合軸部３８と大径嵌合孔部２２との嵌合と、小径嵌合軸部３５と小径嵌合孔部２３との嵌合とによって、ベース部材１１に直動可能に支持されている。また、第２円盤部３４と調整リング１４との間には、圧縮コイルバネ１５（本発明の「第１付勢手段」に相当する）が収容され、その圧縮コイルバネ１５の弾発力によって、第１弁体３０が下方に付勢されている。なお、圧縮コイルバネ１５の上端部は、調整リング１４のバネ受容凹部１４Ｃに受容され、第２円盤部３４の上面には、バネ受容凹部１４Ｃと同様のバネ受容凹部３４Ａが形成されている。

第１弁体３０は、図１に示すように弁座２４Ｚとの当接よって直動範囲の下端位置（第１弁口２４の閉弁位置でもある）に位置決めされる一方、図３に示すように大径嵌合軸部３８と位置決突部１３Ｔとの当接によって直動範囲の上端位置に位置決めされる。

大径嵌合軸部３８と、大径嵌合孔部２２における小径嵌合孔部２３との間の段差面２２Ｄと間は、本発明に係る特別空間１７になっている。また、第１弁体３０が閉弁位置に配置された状態でも、大径嵌合軸部３８が段差面２２Ｄから離間していて特別空間１７が消滅しないようになっている。

第１弁体３０には、円柱部３２の中心部を貫通する縦孔５０と、遊嵌合軸部３６を径方向に貫通する横孔５１とが形成されて互いに直交している。また、縦孔５０のうち横孔５１より下側位置には段差面５０Ｄが設けられ、段差面５０Ｄより上側の内径が段付き状に大きくなっていて、さらに、縦孔５０の上端部は、雌螺子孔５３になっている。なお、横孔５１の内径は、縦孔５０のうち段差面５０Ｄより下側部分の内径と略同一になっている。

雌螺子孔５３には、詰栓４４が螺合装着されている。詰栓４４は、上側から順番にフランジ部４４Ａ、雄螺子部４４Ｂ、孔嵌合部４４Ｃ及びバネ嵌合部４４Ｄを備えてなり、下方に向かって段階的に外径が縮径している。また、孔嵌合部４４Ｃの外周面には、Ｏリング溝が形成され、そこにＯリング４５が装着されている。そして、フランジ部４４Ａが円柱部３２の上面に当接する位置まで雄螺子部４４Ｂが第１弁体３０の雌螺子孔５３に締め込まれ、Ｏリング４５が縦孔５０の内周面に密着している。これにより、縦孔５０の上端部が閉塞され、縦孔５０と横孔５１とから本発明に係る流体導入路５４が構成されている。そして、縦孔５０の下端部の開口が、本発明に係る流入開口５４Ａをなし、遊嵌合軸部３６の外周面における横孔５１の開口が、本発明に係る連通開口５４Ｂになし、さらには、段差面５０Ｄの開口が本発明に係る第２弁口５２になっている。なお、オリフィス１８における流体の通過面積に比べて、第２弁口５２における流体の通過面積は、極めて大きくなっている。

縦孔５０のうち段差面５０Ｄと詰栓４４との間には、ボール状の第２弁体５９と圧縮コイルバネ５８（本発明の「第２付勢手段」に相当する）とが収容されている。そして、圧縮コイルバネ５８によって第２弁体５９が第２弁口５２を閉弁する位置に付勢されている。なお、第２弁体５９の上端部は、詰栓４４のバネ嵌合部４４Ｄの外側に嵌合されている。

ベース部材１１と第１弁体３０との隙間のうち小径嵌合軸部３５と大径嵌合軸部３８との挟まれかつ特別空間１７を含む空間は、流体導入路５４のうち第２弁口５２より上側部分と常時連通している内圧保持空間９３になっている。そして、第２弁口５２が開くと、内圧保持空間９３と流路１６における第１弁口２４より上流側部分（以下、これを「流路上流部９１」という）とが連通し、第２弁口５２が閉じると、内圧保持空間９３と流路上流部９１とが断絶される。また、第２弁口５２の開閉に拘わらず、内圧保持空間９３と流路１６における第１弁口２４より下流側部分（以下、これを「流路下流部９２」という）とがオリフィス１８によって常時連通している。

本実施形態の差圧弁１０の構成に関する説明は、以上である。次に、この差圧弁１０の作用効果について説明する。差圧弁１０は、例えば、第１弁体３０の上面で大気圧を受け、流入管接続部２５及び流出管接続部１９に配管が接続されて、流入管接続部２５から第１弁口２４を通って流出管接続部１９へと流体が流れ得るようにセットされる。また、内圧保持空間９３は、オリフィス１８によって流路下流部９２と連通しているので、第１弁口２４が閉じかつ第２弁口５２が閉じてから暫く経過すると内圧保持空間９３と流路下流部９２とが同じ内圧になる。この状態を以下、初期状態という。

ここで、流路上流部９１の内圧Ｐ１は、大気圧及び流路下流部９２の内圧Ｐ２より大きい一定の値になっている。一方の流路下流部９２の内圧Ｐ２は変化し、その内圧Ｐ２の変化が所定の範囲に収まるように差圧弁１０が以下のように作動する。

即ち、初期状態から流路下流部９２の内圧Ｐ２と共に内圧保持空間９３の内圧Ｐ３が徐々に低くなり、内圧保持空間９３と流路上流部９１との差圧ΔＰが第１基準差圧ΔＰ１０を超えると、図２に示すように第２弁体５９が閉弁位置から上昇して第２弁口５２が開く。すると、流路上流部９１の流体が内圧保持空間９３に流れ込み、内圧保持空間９３の内圧Ｐ３が流路上流部９１の内圧Ｐ１に近づき、図３に示すように、第１弁体３０が上昇して第１弁口２４が開くと共に、第２弁体５９が降下して第２弁口５２が閉じる（図４参照）。

また、第１弁口２４が開くと、流路上流部９１から小径嵌合孔部２３に流れ込んだ流体によって、小径嵌合軸部３５の下面にかかる圧力が上昇し、このことによって第１弁体３０がさらに上方に移動する。ここで、第１弁口２４の上流側の流路上流部９１より下流側の流路下流部９２が広いこと等による流体の圧力損失により、小径嵌合軸部３５に下面にかかる流路下流部９２の内圧は、流路上流部９１の内圧Ｐ１より小さくなる。これにより、内圧保持空間９３から流路下流部９２へとオリフィス１８を通って徐々に流体が流れる。よって、第２弁口５２が閉じた当初は、大径嵌合軸部３８が内圧保持空間９３の高い内圧Ｐ３を受けて第１弁体３０が開いた状態に維持されるが、時間の経過と共に内圧保持空間９３の内圧が徐々に下がって第１弁体３０を上方に押し上げる力も徐々に下がる。そして、第１弁体３０が徐々に降下してやがて第１弁口２４が閉じ、差圧弁１０が初期状態に戻る（図１参照）。

このように本実施形態の差圧弁１０では、特別空間１７を含む内圧保持空間９３に流路上流部９１の内圧Ｐ１の流体を閉じ込め、その内圧保持空間９３の内圧Ｐ３を利用して第１弁体３０が開き、内圧保持空間９３の閉じ込められた流体がオリフィス１８を通して流路下流部９２側に徐々に抜けるように構成したことで、第１弁体３０が開いてから即座に閉じることが防がれる。即ち、本実施形態の差圧弁１０によれば、ハンチング現象が防がれ、従来より静粛性が高くなる。

［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、上記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

１０ 差圧弁
１１ ベース部材
１２ バルブボディ
１５ 圧縮コイルバネ（第１付勢手段）
１６ 流路
１６Ａ 屈曲部
１７ 特別空間
１８ オリフィス
２２ 大径嵌合孔部
２２Ｄ 段差面
２３ 小径嵌合孔部
２４ 第１弁口
３０ 第１弁体
３５ 小径嵌合軸部
３５Ａ リング収容溝
３６ 遊嵌合軸部
３８ 大径嵌合軸部
４１ 環状シール（シール部材）
４３ Ｃリング
５０ 縦孔（直線部）
５１ 横孔
５２ 第２弁口
５４ 流体導入路
５４Ａ 流入開口
５４Ｂ 連通開口
５８ 圧縮コイルバネ（第２付勢手段）
５９ 第２弁体
９１ 流路上流部
９２ 流路下流部

Claims (6)

1. 屈曲した流路（１６）を有するベース部材（１１）と、
   前記流路（１６）の屈曲部（１６Ａ）の上流側を絞ってなる第１弁口（２４）と、
   前記ベース部材（１１）のうち前記屈曲部（１６Ａ）を挟んで前記第１弁口（２４）の反対側に形成されている小径嵌合孔部（２３）と、
   前記ベース部材（１１）のうち前記小径嵌合孔部（２３）より前記第１弁口（２４）から離れる側に形成され、前記小径嵌合孔部（２３）より内径が大きい大径嵌合孔部（２２）と、
   前記小径嵌合孔部（２３）に嵌合する小径嵌合軸部（３５）と前記大径嵌合孔部（２２）に嵌合する大径嵌合軸部（３８）とを有して前記ベース部材（１１）に対して直動し、前記第１弁口（２４）を開閉する第１弁体（３０）と、
   前記第１弁体（３０）を閉弁側に付勢する第１付勢手段（１５）と、
   前記大径嵌合孔部（２２）における前記小径嵌合孔部（２３）との段差面（２２Ｄ）と前記大径嵌合軸部（３８）との間に挟まれている特別空間（１７）と、
   前記第１弁体（３０）に形成され、前記第１弁口（２４）との対向面に開口する流入開口（５４Ａ）を一端に有すると共に、前記特別空間（１７）に連通する連通開口（５４Ｂ）を他端に有する流体導入路（５４）と、
   前記流体導入路（５４）の途中に設けられて、前記流入開口（５４Ａ）から前記連通開口（５４Ｂ）に流れる流体の全てが通過する第２弁口（５２）と、
   前記第２弁口（５２）に対して下流側から接離して前記第２弁口（５２）を開閉する第２弁体（５９）と、
   前記第２弁体（５９）を閉弁側に付勢する第２付勢手段（５８）と、
   前記大径嵌合孔部（２２）の内周面と前記大径嵌合軸部（３８）の外周面との間をシールするシール部材（４１）と、
   前記特別空間（１７）を前記流路（１６）における第１弁口（２４）より下流側に常時連通するオリフィス（１８）とを備え、
   前記第１弁体（３０）及び前記第２弁体（５９）が閉じた状態から、前記第２弁体（５９）は、前記流路（１６）のうち前記第１弁口（２４）より上流側と下流側との差圧の変化に起因して開弁し、前記第１弁体（３０）は、前記第２弁体（５９）の開弁により前記特別空間（１７）の圧力が前記流路（１６）の前記下流側の圧力から前記上流側の圧力に変わったことに起因して開弁する差圧弁（１０）。
2. 前記第１弁口（２４）の口径に比べて、前記小径嵌合軸部（３５）の外径が大きい請求項１に記載の差圧弁（１０）。
3. 前記小径嵌合軸部（３５）の外周面に形成されたリング収容溝（３５Ａ）と、
   前記リング収容溝（３５Ａ）に収容されたＣリング（４３）とを備え、
   前記Ｃリング（４３）に備えた切欠部が前記オリフィス（１８）になっている請求項１又は２に記載の差圧弁（１０）。
4. 前記流体導入路（５４）には、第１弁口（２４）の中心軸と平行に直線状に延びた直線部（５０）が備えられて、前記直線部（５０）に前記第２弁口（５２）が配置されている請求項１乃至３の何れか１の請求項に記載の差圧弁（１０）。
5. 前記第１弁体（３０）には、前記小径嵌合軸部（３５）と前記大径嵌合軸部（３８）との間に、前記小径嵌合軸部（３５）より小径で前記小径嵌合孔部（２３）に遊嵌される遊嵌合軸部（３６）が備えられ、
   前記連通開口（５４Ｂ）は、前記遊嵌合軸部（３６）の外周面に開口している請求項１乃至４の何れか１の請求項に記載の差圧弁（１０）。
6. 前記第１弁体（３０）のうち前記第１弁口（２４）との対向面と反対側の面は、大気圧を受けている請求項１乃至５の何れか１の請求項に記載の差圧弁（１０）。

Images