JPS6145115B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、高い圧力の流体を適切な低い圧力に
下げて供給する慣用の減圧弁の改良に関するもの
である。

（従来の技術） 減圧弁は、高圧の流体源から、それよりも低い
所要の圧力で流体を取出す自動弁で、一次（高
圧）側流体に大きな変動があつても、安定した二
次（低圧）側の静圧を保つと共に、二次側の使用
流量の増減に即応した一次流体の供給量を動的に
制御するものである。

減圧弁の作動は、弁の開度を加減することによ
つてなされるが、それは二次圧力を受けて働くダ
イヤフラム等の圧力作動素子と、これに対抗する
バネなどの弾性素子とのバランスを求める力平衡
機構に弁体を関連させて行われるものである。

即ち、二次圧力が高まれば弁の開度を絞り、低
くなれば逆に開くよう調整作用する。

従来の減圧弁は、盲盤状の弁体が、開口する弁
座と相関して流体を開閉する構造のため、弁体は
その前後に発生する差圧によつて一次流体の方向
へ推力を受ける。しかもこの推力は、一次流体の
圧力・弁の開度・二次流体の流量などの変化に伴
つて大きく変動する。

弁体と直結してその作動を司掌すべき力平衡機
構が、この変動の激しい推力の影響を受け正常な
機能を発揮できず、安定した二次流体の供給は不
可能となる。

従来の減圧弁は、上述のように調整機能に大き
な障害を与える弁体にかかる一次流体の推力をい
かに軽減するかが重要なポイントであり、次のよ
うな手段を採用している。

Ａ きわめて小口径の気体用のものは、単座弁で
弁体と直結した力平衡機構の受圧面積を特に広
く取つて、その出力を流体の推力の影響を受け
ぬ程大きくする。

Ｂ 力平衡機構を直結した２つの弁体（弁座共）
を設け、これにかかる推力をそれぞれ反対方向
に作用させて相殺する複座弁形式。

Ｃ 力平衡機構と直結した２つの弁体の一方を、
ピストン状としてシリンダに滑合し、双方の推
力をバランスさせるビストンバランス弁形式。

Ｄ 弁体前後の差圧を行動力源とするもので、小
口径の減圧弁の機能を持つパイロツト弁を経由
して制御された圧力がピストン室に送り込ま
れ、主弁を開閉するパイロツトバランス弁形
式、 などである。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、上述の従来のものは、 イ 構造が複雑で大型となつてコストが嵩み、小
型なもの程割高となつた。

ロ 作動機能に重点を置いた構造にすると弁漏れ
や、運動部分のトラブルや漏れも発生して封止
能力が低下するなど、一つの機能を高めると他
の機能が損われる一長一短の難が避られなかつ
た。

ハ 構造が複雑なため保守が容易でない。

ニ 非圧縮流体例えば水など液体に適応しにく
い。

などの問題点があつた。

本発明の目的は、以上の点を配慮して、簡単な
構造で安定した機能を持つた減圧弁を提供するも
のである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記のような問題点を解決するため、
慣用の減圧弁において、第１〜３図に示すよう
に、 内部を流体が流過するように管状で一側に封止
軸部１５を具え、かつこの開口端面が封止縁１４
に形成された主流筒１２と、この主流筒１２の封
止軸部１５が軸封素子１１を介して往復動自在に
突入する一次弁室４と、この一次弁室４内に於て
主流筒１２の封止縁１４と相関する弁座７と、二
次流体圧力によつて主流筒１２を着座方向に作動
させる圧力作動素子１７と、主流筒１２を開弁方
向に押圧する弾性素子２８とをもつて構成したも
のである。

（実施例） 以下本発明の実施例を図によつて詳細に説明す
る。

第１図は本発明の縦断面図で、弁本体１は流入
口２を具えた一次部体１ａと、中間部体１ｂ及び
流出口３を持つた二次部体１ｃとを接合して一体
に構成されている。

一次部体１ａ内部には流入口２と通じた空室状
の一次弁室４が形成され、底部はこの一次部体１
ａにガスケツト５を介して接合（図示には螺合）
された中間部体１ｂ上部の隔壁６によつて区画さ
れている。この一次弁室４内には複数の腕に支え
られ、下向きの封止面を持つた盲盤状の弁座７が
設けてある。前記封止面には密封効果をあげるた
め軟弾性のゴム或いは合成樹脂など、使用流体に
適したデイスク８を填装するのが望ましい。

弁座７の上下両側及び外周には第２図（第１図
Ａ−Ａ断面図）にも示すよう流入口２からの流体
をこの弁座７の下面に導入するための十分な空隙
が確保されている。

中間部体１ｂの下部は一段太められた膨径部９
となつていて、隔壁６の下側内部はほぼ外部形状
に倣つた空室となつている。

上記隔壁６の中央には貫通孔１０が穿かれ、内
側には軸封素子（図示はＯリング）１１が装入さ
れている。

１２は、内部を流体が流過するよう軸心に沿つ
て貫流孔１３が穿かれた管状の主流筒で、その上
側端付近の外面は平行で滑かな封止軸部１５に加
工されている。

主流筒１２は、前記封止軸部１５が隔壁６の貫
流孔１０に上下動自在に、かつ軸封素子１１との
滑合によつて封止的に挿通されて一次弁室４内に
突入し、その端面は弁座７と対向する。

第４図は主流筒１２の上端部の拡大縦断面図
で、端面には対向する弁座７に着接する封止縁１
４を具えている。この封止縁１４は図示のように
巾を挾ばめた環状で角を丸め、出来るだけ外縁に
近づけて形成する。

１６は主流筒１２の胴部に設けられた鍔で、上
側面には挿込まれた圧力作動素子の１つであるダ
イヤフラム１７の開口縁が載せられ、その上から
この主流筒１２に螺合されたプレート１８によつ
て封密的に締付けられている。

上記ダイヤフラム１７の周縁は、中間部体１ｂ
の膨径部９内に削成された環状面１９と、この中
間部体１ｂに螺合された二次部体１ｃの上側に設
けられた環状面２０との間で封密的に締付けられ
ている。

２１は主流筒１２の下側の筒状の案内部、２２
はこの案内部２１の上端に設けられた段状のスト
ツパである。

二次部体１ｃの上側は、周縁に環状面２０を残
して凹状に掘下げられ、底部に開口した流出口３
には前記主流筒１２の案内部２１が遊合されてい
る。

２３はダイヤフラム１７と二次部体１ｃの凹部
との間に形成された加圧室で、主流筒１２に穿設
された連通孔２４によつて流路と通じている。

主流筒１２は、上部は貫通孔１０に、下部は流
出口３にそれぞれ支承されて上下動し、上限は封
止縁１４が弁座７に当接し、下限では流体の全量
流過に必要な開度を得た処で段状のストツパ２２
が加圧室２３の底面で受止られる。

このように主流筒１２は上下動することによつ
て流体を開閉制御し、在来のものの弁体と同じ機
能を果すものである。

中間部体１ｂ胴部の側壁には、第３図（第１図
のＢ−Ｂ断面図）にも示すよう軸方向に延びて貫
通した複数条（図示は３条）の案内構２５が設け
られている。

２６は、中間部体１ｂ胴内において十分な間隙
を持つて主流筒１２に嵌られたバネ座で、その外
周には前記複数の案内溝２５のそれぞれと合致す
る位置に案内ピン２７（図示は３本）が植込ま
れ、 その外端部は案内溝２５の外に突出している。

前記バネ座２６は、植込まれた案内ピン２７が
案内溝２５内を摺動するため回動することもなく
上下動できる。

このバネ座２６とプレート１８との間には弾性
素子であるコイルバネ２８（以下単にバネと呼
ぶ）が挿入され、主流筒１２を下向き即ち開弁方
向に押圧する。

２９は、中間部体１ｂの胴外部に刻設されたお
ねじ３０に螺合された調節リングで、下方へ螺動
させると、その下側面が突出している案内ピン２
７を押下げ、従つてバネ座２６がバネ２８を圧縮
する。このように調節リング２９の上下螺動によ
つて主流筒１２を下方を押圧するバネ２８の弾力
を加減できる。

本発明は以上の構成であるが、次にその作用に
ついて述べる。

第１図において、図は未だ弁本体１内に流体は
導入されず、バネ２８は若干圧縮されていて主流
筒１２は押下げられて開弁の状態を示しているも
ので、流入口２を一次側に、流出口３を二次側に
それぞれ接続する。流出口３に配管された二次流
路の弁本体１に近い位置に、この流路の内圧を検
出する圧力計を取付ける。

次に調節リング２９を螺動上昇させてバネ２８
の負荷を軽減し、前記圧力計より下流の近くを止
弁などで締切つたのち、流入口２から弁本体１内
に流体を導入する。流体した一次流体は、一次弁
室４内に於て開口した主流筒１２の貫流孔１３か
ら、その圧力を降下させながら流出口３を経て二
次流体へ流過する。

しかし、二次流路は前述のように閉ざされてい
るため、二次流路へ入り一旦圧力が下つた流体は
再び急速に一次圧力まで上昇しようとし、流路と
連通した加圧室２３内でダイヤフラムの下側面を
圧迫する。

圧力を受けたダイヤフラム１７は、前述のよう
にバネ２８の弾力が軽減され、また主流筒１２が
管状で横断面の受圧面積が従来の盲盤状の弁体と
比較してきわめて小さく、一次流体の下向の推力
を僅か受けるだけで、微圧でも素早く作動して主
流筒１２を着座させて流体を遮断する。

上述のように着座した主流筒１２は第４図にも
示すよう端面の外縁が弁座７に着接するので、正
面に全く圧力を受けず、上述のような少いダイヤ
フラム１７の推力でも弁漏れはない。

次に、所望の二次圧力を設定するには、調節リ
ング２９を下方に螺動し、バネ２８を圧縮して荷
重を増すと、前述のように二次圧力を受けて主流
筒１２を着座させているダイヤフラム１７の上向
きの推力に勝つてこの主流筒１２を押下げて一次
流体を流入させる。

流体が流入した。二次側は圧力が高まり、それ
に伴つてダイヤフラム１７の出力も増し、上記の
ように強められたバネ２８の弾力にも勝つて再び
主流筒１２を着座させようとする。

これを追うように、調節リング２９によつて更
にバネ２８の荷重を増してゆくと、そのバネ２８
の力に対抗してダイヤフラム１７が主流筒１２を
着座させるのに必要な二次圧力も高まつてゆき、
その変化は圧力計に検出される。

そして、この圧力計が設定すべき数値を示した
ときバネ２８の調節を止めると、ダイヤフラム１
１７は直ちに作動して主流筒１２を着座させ、一
次流体を締切つて、二次圧力は設定される。

上述の二次圧力の設定の過程は従来の減圧弁と
変らない。

二次圧力を設定したのち、流路を開き二次流体
の供給がはじまると、弁本体１の二次側の圧力は
再び降下、ダイヤフラム１７の推力は減退して主
流筒１２は開き一次流体の供給がはじまる。

二次流体は供給量の多い程圧力の降下は大き
く、従つてダイヤフラム１７に従動する主流筒１
２の開度も多くなり、二次側に供給される一次流
体の量も増加し、主流筒１２に設けられたストツ
パ２２が加圧室２３の底部に当接して全開とな
る。

また、二次流体の流量が減少すると、それに応
じてその圧力は高まり、ダイヤフラム１７は対抗
するバネ２８の弾力と釣合うまで主流筒１２を上
昇させて開度を絞り設定圧力を越えぬよう一次流
体の流入を抑制する。この作用に於て、主流筒１
２は一次流体の推力を僅に受けるだけで、ダイヤ
フラム１７とバネ２８のデリケートな釣合にほと
んど影響なくスムーズな開度調整の作用を行うこ
とができる。

上記のように一次流体の推力が僅であるが主流
筒１２の開弁方向へ作用するため、気体は勿論水
などの非圧縮流体の場合でも開度を極端に絞つた
状態でハンチング（振動）は発生しない（従来の
もののように閉弁方向に作用すると発生し易
い）。

終りに、流路を閉じ二次流体の供給を止めると
ダイヤフラム１７は作動し、一次流体は遮断され
二次側の静圧は設定圧力を示す。

第５図はこの遮断の状態を示す縦断面図である
が着座した主流筒１２は、前述のようにこれを押
下げる力を受けない。従つて流体の完全締切には
弁座７（デイスク８）との密着に要する押圧力だ
けでよい。また一次圧力に大きな変動、例えば激
しいウオターハンマがあつても、それは一次弁室
４内に突出した主流筒１２の側面が受けるだけで
封止に影響はなく弁漏れは発生しない。

以上の実施では、圧力作動素子としてダイヤフ
ラム１７を使用しているが、第６図はベローズ３
１を採用した他の実施例を示す縦断面図である。

この他ベロフラム、或いは弁本体内部にシリン
ダを形成し、これに主流筒１２と連動するピスト
ンを封止的に滑合したパワーシリンダも圧力作動
素子として使用できる。そしてそのいずれもダイ
ヤフラム１７と作用には変りはない。

なお、第６図は設定された二次圧力の変更を行
なわない仕様のもので、予め計算されたバネ２８
を必要なだけ撓ませて装入し、調節手段を省略し
た他の実施例を示す図でもある。

第７図は、主流筒１２を押下げるバネ２８と対
抗する方向に作用する着座バネ３２を組込んだ他
の実施例を示す縦断面図である。

この着座バネ３２は、バネ２８の弾力で主流筒
１２が押下さげられると容易に撓む反発力の弱い
ものであるが、バネ２８の負荷を解放もしくは最
少に軽減すると、主流筒１２を押上げ着座させ
る。

前述の実施例では、ダイヤフラム１７は二次圧
力を受けてから作動し主流筒１２が着座するの
で、実質的に二次圧をゼロにすることは不可能で
あつた。この実施例は設定二次圧力をゼロからス
タートできるようにしたものである。

（発明の効果） 本発明は以上の構成と作用を持つので次の効果
を発揮する。

Ａ 構造が簡単で小型軽量である。

在来品のように弁体が受ける一次流体の抵抗
を軽減するための複雑な構造を必要とせず、圧
力作動素子の出力（受圧面積）も小さくて済
み、また主流筒１２が流体を貫流させるので流
体路の曲折が少ないので小型軽量となる。

Ｂ 一次流体に大きな変動があつても設定二次圧
力は変化しない。

開弁・閉弁及び開度調整のいずれの状態でも
主流筒１２は流体の影響を受けず、また運動部
分が少ないので機能障害や、時間の経過による
設定圧力の変化はなく、保守には手がかからな
い。

Ｃ 二次流体の流量の変化に敏速に応動する。

二次流体の流量の増減をカバーするために必
要な一次流体補給の開度を敏速に調整する機能
は、二次側流路に微流量調整或いは定流量など
デリケートなプロセスであるときなど特に有効
性を発揮する。

Ｄ ハンチングが発生しない。

ハンチングが発生し易く、その障害も大きく
またこれを防ぐのがむづかしいとされている水
などの非圧縮流体の過酷な条件にも適応し、ハ
ンチングの発生することがない。

Ｅ 漏れがない。

単座弁形式で、着座推力が小さくて済むので
封止部材（弁座７、主流筒１２の封止縁１４）
の損耗がきわめて少なく弁漏れせず、運動部分
が少ないので在来品のような弁漏れ以外の漏れ
も発生しない。

Ｆ 取付姿勢を自由に選定できる。

弁本体１を縦・横、或いは上下逆に取付けて
も作用や効果は変らない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の縦断面図、第２図は第１図Ａ
−Ａ断面図、第３図は同じくＢ−Ｂ断面図、第４
図は主流筒１２の上端部分の拡大縦断面図、第５
図は閉弁の作用の状態を示す縦断面図、第６図は
第１図と異なる圧力作動素子を使用し、またバネ
２８の調節手段を省略した他の実施例を示す縦断
面図、第７図は着座バネ３２を装入した他の実施
例の縦断面図である。 １は弁本体、１ａは一次部体、１ｂは中間部
体、１ｃは二次部体、２は流入口、３は流出口、
４は一次弁室、７は弁座、１１は軸封素子、１２
は主流筒、１３は貫流孔、１５は封止軸部、１７
はダイヤフラム、２６はバネ座、２８はバネ、２
９は調節リングである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内部を流体が流過するように管状で一側に封
   止軸部を具え且つ該側開口端面が封止縁に形成さ
   れた主流筒と、該主流筒の前記封止軸部が軸封素
   子を介して往復動自在に突入する一次弁室と、該
   一次弁室内に於て前記主流筒の封止縁と相関する
   盲盤状の弁座と、二次流体圧力によつて前記主流
   筒を着座方向に作動させる圧力作動素子と、前記
   主流筒を開弁方向に押圧する弾性素子とを具備し
   て成る減圧弁。