JP2006235766A - 減圧弁 - Google Patents

Abstract

【課題】
既存の減圧弁の構成部品を有効に利用しつつ、既存のもののわずかな変更で、減圧弁に圧力保持機能をもたせる。
【解決手段】
弁体５０が離着座する弁座を弁ハウジング２０に対して可動にする。すなわち、弁座を弁ハウジング２０とは別体のリング部材７０で構成し、そのリング部材７０の一側をストッパ７６で位置規制する一方、他側をリターンスプリング７４で拘束するようにする。リング部材７０は、ストッパ７６を越えるような上方への移動はできないが、リターンスプリング７４を変形させつつストッパ７４から離れる下方への移動をすることができる。そのため、移動するリング部材７０と、それに接する弁体５０とにより、二次側の圧力保持機能を生じる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、一次側入口から入る圧力を減圧し、二次側出口から出力する減圧弁に関し、特には、空気圧回路における減圧弁であって、本来の減圧機能に加えて、一次側の圧力低下に対して二次側の圧力を保持する機能をもつ、圧力保持機能付き減圧弁に関する。

空気圧回路は、各種の作動機器を作動するための技術であり、そこには、この種の減圧弁が必須である。空気圧回路の作動源は、圧縮機が作り出す圧縮空気である。その圧縮空気は、まずエアドライヤなどのエア処理装置を通してごみ、オイルや水分などを除去され、処理後の圧縮空気が減圧弁の一次側入口に供給される。そして、圧縮空気は、減圧弁によって、より安定した圧力に減圧され、減圧弁の二次側出口から作動機器へと出力される。

このような減圧弁の一つとして、特許文献１が示すように、ピストンを用いて、減圧すべき圧力の設定を行うタイプがある。ピストンは、一端に圧力設定ばねの力を受け、他端に二次側圧力を受ける。ピストンは弁体を付随し、圧力の変化に伴って移動可能である。そこで、一次側からの供給圧によって、二次側圧力が設定圧に達すると、弁体が、弁ハウジング側に設けた弁座に接し、二次側圧力の上昇を停止する（減圧状態）。
特開平１０−２２０６１３号公報

今までの減圧弁では、減圧状態にあるとき、一次側圧力が低下すると、それに追随して二次側圧力も低下する。したがって、空気圧回路において、減圧弁の上流にあるエアドライヤなどを外すような場合（エアドライヤのメンテナンスや部品交換などのとき、そのような場合が生じる）、下流側の作動機器（たとえば、バスの自動ドア開閉用のドアエンジン）を作動することができないという事態を生じてしまう。たとえば、エアドライヤのメンテナンス中にドアを開閉することができない、という不都合を生じる。

そのような不都合を解消するために、減圧弁にチェック弁を付属させることが考えられる。しかし、チェック弁を単に付け加えるとすれば、チェック弁の分だけ減圧弁が全体として大きくなってしまう。また、弁ハウジングをはじめ、既存の減圧弁をかなり変更せざるをえず、既存のものの構成部品を有効に活用することができない。

そこで、この発明は、既存の減圧弁の構成部品を有効に利用しつつ、既存のものにわずかな変更を加えることにより、減圧弁にチェック弁の機能（つまり、圧力保持機能）をもたせることができる技術を提供することを目的とする。
この発明のその他の目的については、今後の説明から明らかになるであろう。

この発明の基本的な着想は、弁体が離着座する弁座を可動（弁ハウジングに対し可動）にする点にある。今までの減圧弁において、弁座は弁ハウジングと常に一体であり、弁座と弁ハウジングの両者間に相対的な動きはなかった。この発明では、不動であった弁座を可動にするという斬新な考え方に基づく。

弁座を可動にすることにより、その弁座に離着座する弁体は、チェック弁の機能（あるいは圧力保持機能）をもつことになり、前記した一次側圧力低下に伴う二次側圧力の低下を防ぐことができる。その点、二次側圧力がなぜ低下するかを考えることにより、可動の弁座による作用効果を知ることができる。減圧状態において一次側圧力が低下すると、二次側圧力が弁体を弁座から離すため、二次側圧力も一次側に洩れ、それに応じて二次側圧力も低下する。二次側圧力が低下すれば、ピストンの圧力設定ばねがピストンを一次側から二次側の方向に動かす。弁体は、このピストンの動きに付随して動く。今までの減圧弁では、弁体は不動な弁座から離座せざるをえないが、この発明の減圧弁では、弁座が可動であるから、可動な弁座は弁体の動きに追随し、弁体と相協力して二次側の圧力を保持することができる。

弁座を可動にすることは、既存のものの弁座周りのわずかな変更で対応することができる。すなわち、弁座を弁ハウジングとは別体のリング部材で構成し、そのリング部材の一側をストッパで位置規制する一方、他側をリターンスプリングで拘束するようにすれば良い。

図１〜図３の各図は、この発明の減圧弁の好適な一実施例について互いに異なる状態を示している。図１は無圧状態および減圧前の状態、図２は減圧状態、図３は一次側が無圧になった状態をそれぞれ示す。そこで、それらの各図を参照しながら、一実施例である減圧弁１０について明らかにする。

減圧弁１０の主要な構成部品は、内部空間（いわば弁室）２００を区画する弁ハウジング２０と、内部空間２００の中の圧力設定ピストン３０と、ピストン３０の動きに追随する弁体５０と、弁体５０に対する弁座となるリング部材７０である。

弁ハウジング２０の内部空間２００はシリンダ孔の形態であり、大径孔２０１、第１の中径孔２０２、第２の中径孔２０３、小径孔２０４がその順に軸心を一にして上下方向に連続している。また、弁ハウジング２０は、同じ一側面に２つの配管接続口２１，２２を備えている。それら２つの配管接続口２１，２２は、上下方向に配置され、互いの軸心が平行である。上側の配管接続口２２は、第１の中径孔２０２の部分に開口し、下側の配管接続口２１は、第２の中径孔２０３の部分に開口している。上側に位置する配管接続口２２が二次側出口であり、下側に位置する配管接続口２１が一次側入口である。

次に、弁ハウジング２０の内部空間２２の内部を見よう。内部空間２２の大径孔２０１から第２の中径孔２０３にわたる部分に、ピストン３０がある。ピストン３０は、大径孔２０１にはまり合う大径部３０１と、大径部３０１の下端から伸びる錐体部３０２とを一体に備える。大径部３０１は筒型で、内側の凹部３０１ｈが圧力設定のためのコイルスプリング３４の大半を受け入れている。凹部３０１ｈの底がコイルスプリング３４の一端を支持し、また、大径孔２０１の開口部に位置するふた構成部材４０が、コイルスプリング３４の他端を支持する。ふた構成部材４０には、ねじ４２を含む設定圧調整手段が付属している。

ピストン３０は、その外周側面の上部にシールリング３２を保持し、そのシールリング３２によって、コイルスプリング３４のある側と、錐体部３０２の下方側とを気密に区画している。コイルスプリング３４のある側は、ふた構成部材４０がもつ空気孔を通して大気に連通しているのに対し、錐体部３０２の下方側は、一次側および二次側の圧力を受ける圧力室である。なお、ピストン３０は、大径部３０１の部分が大径孔２０１の内周壁に沿って上下方向に移動可能である。そのような移動をするとき、ピストン３０は、大径部３０１の上下の両端で案内されるので、こじりなどを生じることなく、円滑に移動することができる。ピストン３０を案内する部分は、シールリング３２を入れるリング溝を区画する上部ランド３０１ａと、大径部３０１の下端側の下部ランド３０１ｂである。

ピストン３０の錐体部３０２は、中心を貫く通路３０２ｐを備える。通路３０２ｐは、上側の端が凹部３０１ｈに開口し、下側の端は第２の中径孔２０３に開口している。小ピストン状の弁体５０が、通路３０２ｐの下側の開口を遮るように、錐体部３０２の下方に位置している。ここで、小ピストンとは、ピストン３０に比べて小さいピストンを意味する言葉である。弁体５０は、段付き構造の本体部分５０１と、その本体部分５０１の端面に取り付けたゴム部分５０２とを備える。このような弁体５０にも、ゴム部分５０２および本体部分５０１を貫く中心孔５０３がある。弁体５０の本体部分５０１は、弁ハウジング２０の小径孔２０４にはまり合い、上下方向に移動可能である。また、弁体５０は、本体部分５０１の外周にシールリング５２、ゴム部分５０２とは反対側の端に弁ばね５４をそれぞれ携えている。弁ばね５４の力は、圧力設定のためのコイルスプリング３４のそれに比べればきわめて小さいが、小ピストン状の弁体５０は、その弁ばね５４の力を受けてゴム部分５０２をピストン３０の錐体部３０２の下端に当てている。したがって、錐体部３０２／ゴム部分５０２の結合、およびシールリング５２によるシール機能によって、弁体５０は、一次側および二次側の圧力が加わる部分を大気（あるいは大気圧）から遮断することができる。

さて、ピストン３０の錐体部３０２の外周部分に注目されたい。その外周部分には、弁体５０に対する弁座が設けられる。今までの弁座が、常に弁ハウジング２０と一体の不動の弁座であったのに対し、この発明では、弁座を可動にしている。この発明の弁座は、弁ハウジング２０とは別体のリング部材７０を備え、しかも、そのリング部材７０を弁ハウジング２０に対して可動になるように支持している。リング部材７０は、第２の中径孔２０３にはまり合う外径をもち、外周にシールリング７２を保持している。また、リング部材７０の内径は、弁体５０のゴム部分５０２の外径よりも小さく設定され、それにより、弁体５０のゴム部分５０２がリング部材７０の一面（つまり、下面）に離着座するようになっている。そのようなリング部材７０は、リングの上側一面がＣ型リングからなるストッパ７６によって位置規制されているのに対し、下側一面はリターンスプリング７４で拘束されているだけである。

ストッパ７６は、第２の中径孔２０３の上部に位置するため、リング部材７０は、一次側入口２１に連絡する側と二次側出口２２に連絡する側との間に位置する。リング部材７０は、ストッパ７６があるため、ストッパ７６を越えるような上方への移動はできないが、リターンスプリング７４を変形させつつストッパ７６よりも下方へは移動することができる。言い換えると、この発明では、リング部材７０を可動にするという部分的な変更をしているだけである。そのような変更は、既存のものを活用することによっても容易に対応することができる。しかし、わずかな変更ではあるが、その変更によって、減圧弁１０に圧力保持機能という新たな作用効果をもたらすことができる。

図１に示す無圧状態および減圧前において、リング部材７０は、リターンスプリング７４の力により上面がストッパ７６に当たった位置を保ち、それにより、一次側入口２１からリング部材７０の内周を通り、二次側出口２２に至る空気通路を確保している。そうした状態から、一次側入口２１を通して圧縮空気（圧力）が供給され、供給される圧力が減圧弁１０の設定圧力に達すると、ピストン３０がコイルスプリング３４を変形させつつ上方向に移動し、図２の減圧状態に移行する。そのように減圧状態に移行するとき、弁体５０は、弁ばね５４の力を受けてピストン３０の動きに追従する。そのため、弁体５０（つまりは、弁体５０のゴム部分５０２）は、弁座であるリング部材７０の下面に接して空気通路を遮断し、二次側圧力の上昇（加圧）を停止する。なお、一次側圧力が供給され、二次側圧力が過剰になる事態が生じた場合、その過剰な二次側圧力を受けるピストン３０がコイルスプリング３４の力に打ち勝ち、錐体部３０２の下端が弁体５０のゴム部分５０２から離れる。それにより、過剰な二次側圧力を、錐体部３０２の中心を貫く通路３０２ｐを通して大気に逃がすことができる。

減圧弁１０は、そのような減圧およびリリーフの各機能を生じるほか、二次側圧力を保持する機能をも生じる。減圧状態において、一次側圧力が二次側圧力よりも低下する事態が生じたとする。そのような場合、リング部材７０が可動であるため、リング部材７０は、二次側圧力によって下方向に押され、弁体５０と接した状態を維持することができる。したがって、二次側と一次側とを連絡する空気通路を遮断し、二次側圧力を保持することができる。

この発明の一実施例の減圧弁の断面図であり、無圧状態および減圧前の状態を示している。 図１の減圧弁の減圧状態を示す断面図である。 図１の減圧弁において、一次側が無圧になった状態を示す断面図である。

符号の説明

１０ 減圧弁
２０ 弁ハウジング
２０１ 大径孔（ピストンガイド孔）
２０３ 第２の中径孔（リング部材ガイド孔）
２１ 一次側入口
２２ 二次側出口
２００ 内部空間
３０ ピストン
５０ 弁体
７０ リング部材（弁座）
７４ リターンスプリング
７６ ストッパ

Claims (4)

1. 一次側入口から入る圧力を減圧し、二次側出口から出力する減圧弁であって、
   内部空間を区画し、その内部空間にそれぞれ連絡する一次側入口および二次側出口をもつ弁ハウジングと、
   この弁ハウジングの内部空間の中に位置し、一端から他端に通じる連絡孔をもち、一端に圧力設定ばねの力を受け、他端に二次側圧力を受けるピストンと、
   このピストンの他端に対向し、他端に開口する連絡孔を開閉可能な弁体と、
   リング形状であり、リングの内側の孔を通して一次側入口と二次側出口とを連絡し、しかも、リングの一面が前記弁体の弁座となるリング部材とを備え、
   このリング部材は、二次側出口に臨む側への動きがストッパで位置規制されているのに対し、一次側入口に臨む側への動きはリターンスプリングで拘束されているだけである、減圧弁。
2. 前記弁体が前記リング部材に接した減圧状態において、一次側の圧力が低下するとき、リング部材は二次側の圧力により押され、弁体と接した状態を維持する、請求項１の減圧弁。
3. 前記弁ハウジングは、前記ピストンをガイドするピストンガイド孔と、前記リング部材をガイドするリング部材ガイド孔をもつ、請求項１の減圧弁。
4. 前記弁体は、前記弁ハウジングによってガイドされつつ移動する小ピストンである、請求項１の減圧弁。

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