JP2010265957A - 圧力調整弁 - Google Patents

Abstract

【課題】安定的に開弁動作を行うことが可能な圧力調整弁を得る。
【解決手段】容器体１４内は、ダイヤフラム２４と弁座部材２６とで構成された隔壁部材２２により、流入側領域２８と流出側領域３０とに区画され、弁座開口３２は板バネ片３４により閉塞されている。流入口１８からの流体流入で流入側領域２８の内圧が高まると、第１コイルスプリング３６の押圧力に抗して隔壁部材２２が上方へと移動し、移動途中で、板バネ片３４が接触部４０に接触するため、さらに隔壁部材２２が上方へと移動すると、板バネ片３４は接触部４０から押圧されて弁座開口３２が開放される。隔壁部材２２の変位の初期段階では、弁座開口３２を開放せず、この変位の途中から弁座開口３２を開放するので、弁座開口３２の開弁動作を安定的に行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧力調整弁に関し、さらに詳しくは、流入される流体の圧力が所定値よりも大きくなると開弁されて流体の流出を許容することで圧力を調整する圧力調整弁に関する。

流入される流体の圧力に応じて開弁される圧力調整弁として、特許文献１には、ダイヤフラムを２点でリテーナに固定することで、開弁時にダイヤフラムがリテーナに追従するようにした構成のダイヤフラムバルブが記載されている。

特許文献１に記載のような圧力調整弁は、ダイヤフラム自体が直接的に流路の開閉を行うようになっている。しかし、ダイヤフラムの挙動は、その初期において不安定になることがあるため、より安定的に開弁動作を行うことが望まれる。

特開平９−１５２０４６号

本発明は上記事実を考慮し、安定的に開弁動作を行うことが可能な圧力調整弁を得ることを課題とする。

請求項１に記載の発明では、流体の流入口及び流出口備えた流路部材と、前記流路部材の内部を、前記流入口を有する流入側領域と前記流出口を有する流出側領域とに区画すると共に、流入側領域と流出側領域の内圧変化に応じて変位する隔壁部材と、前記隔壁部材に形成され前記流入側領域と前記流出側領域とを連通可能とする連通孔と、前記流路部材の前記流出側領域に固定され、先端が前記連通孔に臨む開弁用固定部材と、前記流出側領域が拡大されるように前記隔壁部材を押圧する押圧手段と、前記連通孔を閉塞し、前記隔壁部材が前記押圧手段の押圧力に抗して前記流入側領域を拡大するように変位すると変位途中から前記開弁用固定部材に押されて連通孔を開放する開閉部材と、を有する。

この圧力調整弁では、流路部材の内部が隔壁部材によって流入側領域と流出側領域とに区画され、隔壁部材には連通孔が形成されているが、通常は流出側領域が拡大されるように押圧手段が隔壁部材を押圧しているので、開閉部材は開弁用固定部材に押されることはなく、開閉部材によって連通孔は閉塞されている。

流入口から流入側領域に流体が流入して流入側領域の圧力が上昇すると、隔壁部材は、押圧手段の押圧力に抗して、流入側領域を拡大する（流出側領域を縮小する）ように変位する。変位の初期では開閉部材は連通孔を閉塞した状態を維持しているが、変位途中からは、開弁用固定部材に押されて連通孔を開放する。これにより、流体が流入側領域から流出側領域へと流れ、さらに流出口から流出されて、圧力が調整される。

このように、本発明では、隔壁部材の変位の途中から連通孔を開放する構造であり、隔壁部材の変位初期では連通孔を開放しない。すなわち、隔壁部材の挙動が初期において不安定であっても、連通孔の開放動作には影響しないことになるので、安定的に開弁動作（連通孔の開放）を行うことができるようになる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記開閉部材が、前記流路部材の前記流入側領域において、一端側が前記隔壁部材に取り付けられ他端側がばね力により前記連通孔を閉塞した位置に維持される板ばね片である。

このように、板ばね片を隔壁部材に取り付ける簡単な構造で、開閉部材を構成できる。板ばね片自体の有するバネ力により連通孔を閉塞した状態を維持でき、連通孔の閉塞状態を維持するための部材を必要としないので、部品点数を少なくできる。

請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記開閉部材が、前記流路部材の前記流入側領域において、前記連通孔を閉塞する閉塞位置と連通孔を開放する開放位置との間を移動可能な開閉部材本体と、前記流路部材に取り付けられ開閉部材本体を前記閉塞位置に付勢する付勢部材と、を有する。

したがって、付勢部材により、開閉部材本体を閉塞位置（すなわち連通孔を閉塞した状態）に、より確実に維持できるようになる。たとえば、流入側領域の圧力が低い場合でも、連通孔の閉塞状態を確実に維持できる。

請求項４に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記開閉部材が、前記流路部材の前記流入側領域において、前記連通孔を閉塞する閉塞位置と連通孔を開放する開放位置との間を移動可能な開閉部材本体と、前記流路部材の前記流入側領域において、前記隔壁部材が前記流入側領域を拡大するように変位していない状態で前記開弁用固定部材の反対側から前記開閉部材本体に接触する位置に形成され、開閉部材本体を閉塞位置に維持する閉弁維持部材と、を有する。

すなわち、この構造では、隔壁部材が流入側領域を拡大するように変位していない状態では、閉弁維持部材が開閉部材本体に接触することで、開閉部材本体が閉塞位置に確実に維持される。そして、隔壁部材が流入側領域を拡大するように変位すると、開閉部材本体が隔壁部材から離れて開放位置へ移動され、連通孔を開放する。

このように、開閉部材本体を閉塞位置に維持するために、付勢手段の付勢力を受ける必要がない。すなわち、開閉部材本体には閉塞位置に維持するための付勢手段に付勢力が作用していないので、開弁時には短時間で一気に開弁することが可能で、開弁時の流量のばらつきを抑制できる。

本発明は上記構成としたので、液化燃料の回収効率を向上させることが可能となる。

本発明の第１実施形態の圧力調整弁の概略構造を示す断面図であり、（Ａ）は閉弁状態、（Ｂ）は開弁する直前の状態、（Ｃ）は開弁状態をそれぞれ示す。 本発明の第１実施形態の圧力調整弁の概略構造を示す断面図であり、（Ａ）は閉弁状態、（Ｂ）は開弁する直前の状態、（Ｃ）は開弁状態をそれぞれ示す。 本発明の第１実施形態の圧力調整弁の概略構造を示す断面図であり、（Ａ）は閉弁状態、（Ｂ）は開弁する直前の状態、（Ｃ）は開弁状態をそれぞれ示す。

図１には、本発明の第１実施形態の圧力調整弁１２が示されている。この圧力調整弁１２は、断面が扁平Ｕ字状で、上方に向かって開放された流入側ハウジング１４Ａと、断面がＵ字状で、下方に向かって開放された流出側ハウジング１４Ｂとで構成された容器体１４を有している。流入側ハウジング１４Ａと上辺及び流出側ハウジング１４Ｂの下辺からは接合用フランジ１６Ａ、１６Ｂが延出されており、これら接合用フランジ１６Ａ、１６Ｂの間に、後述するダイヤフラム２４の外縁部分を挟持した状態で、流入側ハウジング１４Ａと流出側ハウジング１４Ｂとが接合されて一体化されることで、全体として略円筒形状の容器体１４が構成されている。

流入側ハウジング１４Ａの下面中央には流体の流入口１８が、流出側ハウジング１４Ｂの上面中央には流体の流出口２０がそれぞれ形成されている。これにより、容器体１４としても、流体の流入口１８及び流出口２０が形成されていることになる。

ダイヤフラム２４は、可撓性を有する材料によって膜状に形成されており、中央には開口部分が形成されている。この開口部分には、弁座部材２６が取り付けられており、ダイヤフラム２４と弁座部材２６とで、容器体１４の内部を、流入口１８を有する流入側領域２８と、流出口２０を有する流出側領域３０とに区画している。すなわち、ダイヤフラム２４と弁座部材２６とで、本発明の隔壁部材２２を構成している。ダイヤフラム２４は可撓性を有しているので、流入側領域２８と流出側領域３０との相対的な圧力変動により、図１（Ａ）〜（Ｃ）に示すように変位して、流入側領域２８と流出側領域３０とを拡縮する。

さらに、弁座部材２６の中央には、流入側領域２８と流出側領域３０とを連通可能とする弁座開口３２が形成されている。弁座部材２６の下面（流入側領域２８側の面）には板バネ片３４の一端側が取り付けられている。板バネ片３４の他端側は、バネ力により弁座部材２６に下面に密着し、弁座開口３２を閉塞している。

流出側領域３０には、本発明の押圧部材である第１コイルスプリング３６が配置されている。第１コイルスプリング３６の上端は流出側ハウジング１４Ｂの上面に、下端は弁座部材２６の上面に固定されており、弁座部材２６（隔壁部材２２）を、下方すなわち流入側領域２８が縮小される方向に押圧している。第１コイルスプリング３６の押圧力は、流入側領域２８に流入した流体の圧力が所定圧以上になると、この流体の圧力に抗されて弁座部材２６（隔壁部材２２）が上方に向かって移動する程度に設定されている。

さらに、流出側領域３０には、本発明の開弁用固定部材である複数本の開弁用固定アーム３８が固定されている。開弁用固定アーム３８のそれぞれの上端は、流出口２０を取り囲む位置で流出側ハウジング１４Ｂの上面に固定されている。開弁用固定アーム３８の下端は１箇所で結合されると共に、弁座開口３２に臨んでおり、接触部４０とされている。したがって、開弁用固定アーム３８の間は、矢印Ｆ１で示すように流体が通過可能となっている。

接触部４０の位置は、流入側領域２８に流体が流入していない状態、あるいは、流入していても流入側領域２８の内圧が低いために、隔壁部材２２が流入側領域２８を拡大していない状態では、板バネ片３４から離間する位置で（図１（Ａ）参照）、且つ、流入側領域２８の内圧が高くなって隔壁部材２２が流入側領域２８を拡大するように変位すると、この変位の途中で板バネ片３４が接触する位置（図１（Ｂ）参照）とされている。

なお、図面では、開弁用固定アーム３８を２本のみ示しているが、開弁用固定アーム３８の下端（接触部４０）の位置を維持するためには、３本以上とすることが好ましい（この場合には三脚状の形状となる）。もちろん、接触部４０の位置を維持可能であれば、開弁用固定アーム３８は１本でもよい。

次に、本実施形態の圧力調整弁１２の作用を説明する。

図１（Ａ）に示すように、初期状態、すなわち流入口１８に流体が流入していない場合、あるいは、流入していても流入側領域２８の内圧が低い場合には、隔壁部材２２は第１コイルスプリング３６の付勢力を受けて下方に位置しており、板バネ片３４は開弁用固定アーム３８の接触部４０から離間している。板バネ片３４は自身のバネ力により、その他端側で弁座開口３２を閉塞している。したがって、この状態では、流入側領域２８から流出側領域３０に流体が移動することはない。

流入口１８から流体が流入し、流入側領域２８の内圧が徐々に高まると、第１コイルスプリング３６の押圧力に抗して隔壁部材２２が上方へと移動し、流入側領域２８が拡大される（流出側領域３０か縮小される）。そして、この移動途中で、図１（Ｂ）に示すように、板バネ片３４が接触部４０に接触する。

その後、さらに流入側領域２８の内圧が上昇して隔壁部材２２が上方へと移動すると、板バネ片３４は接触部４０に接触しているので、この接触部４０から押圧されて他端側が斜め下方へ変形し、弁座部材２６から離間する。すなわち、弁座開口３２が開放される。これにより、流入側領域２８から流出側領域３０への流体の移動が可能になり、流入側領域２８における流体の圧力調整がなされる。

このように、本実施形態の圧力調整弁１２では、隔壁部材２２が図１（Ａ）に示す位置から変位する初期の段階では、弁座開口３２を開放せず、この変位の途中（図１（Ｂ）に示す位置）から以降において、弁座開口３２を開放する。隔壁部材２２の変位の初期において、その挙動が不安定になっても、この段階では弁座開口３２の開放動作を行わず、影響を及ぼさない。したがって、弁座開口３２の開弁動作を安定的に行うことができる。

しかも、本実施形態の圧力調整弁１２では、隔壁部材２２の中央に形成した弁座開口３２を、隔壁部材２２とは別の板バネ片３４が開閉する構造であり、従来のように、隔壁部材２２（ダイヤフラム）の挙動が直接的に流路を開閉する構造ではない。従来の構造では、ダイヤフラムの変位を確実に生じさせるためにはある程度の大きさがダイヤフラムに必要になるが、このようにダイヤフラムを大きくすると、ダイヤフラムが流路を開閉する際に、わずかな挙動の変化によって、流路の開放断面積が大きく変動してしまう。これに対し、隔壁部材２２とは別の板バネ片３４が流路（弁座開口３２）を開閉する本実施形態の構造では、開弁時の流量に応じた最小の弁サイズ（弁座開口３２の開口断面積）とすることが可能となるため、隔壁部材２２の挙動（変位）に起因する開弁動作の不安定さを回避して、弁座開口３２の開弁動作を安定的に行うことが可能になる。

また、第１実施形態の圧力調整弁１２では、弁座開口３２は板バネ片３４を弁座部材２６に取り付ける簡単な構造で可能となっている。特に、板バネ片３４の有するバネ力を有功に利用して弁座開口３２を閉塞した状態を維持でき、閉塞状態を維持するために他の部材を必要としないので、部品点数の増加を招かない。

図２（Ａ）〜（Ｃ）には、本発明の第２実施形態の圧力調整弁５２が示されている。第２実施形態では、第１実施形態と異なる構成要素、部材のみ説明し、第１実施形態と同一の部材については同一符号を付して、詳細な説明を省略する。

第２実施形態の圧力調整弁５２では。第１実施形態の板バネ片３４に代えて、開閉板５４と第２コイルスプリング５６とが設けられている。

開閉板５４は、弁座開口３２を閉塞するのに十分な大きさを有する板状の部材であり、流入側領域２８において弁座部材２６の下面側に配置されている。また、第２コイルスプリング５６は、開閉板５４と流入側ハウジング１４Ａの下面との間に配置されており、その上端が開閉板５４に、下端が流入側ハウジング１４Ａの下面に固定されている。開閉板５４は実質的に第２コイルスプリング５６によって支持されており、弁座部材２６に密着して弁座開口３２を閉塞した位置（閉塞位置）と、弁座開口３２から離間して弁座開口３２を開放した位置（開放位置）との間を移動可能とされ、さらに、第２コイルスプリング５６によって、閉塞位置に向かって付勢されている。

このような構造とされた第２実施形態の圧力調整弁５２においても、図２（Ａ）に示すように、隔壁部材２２が流入側領域２８を拡大する動作の初期では、開閉板５４は弁座開口３２を閉塞しており、隔壁部材２２が流入側領域２８を拡大する動作の途中で、図２（Ｂ）に示すように開閉板５４が開弁用固定アーム３８の接触部４０に接触し、以降の動作において、接触部４０に押圧された（厳密には上方への移動を阻止された開閉板５４が）弁座部材２６から離間して、弁座開口３２を開放する。すなわち、第２実施形態の圧力調整弁５２においても、隔壁部材２２の変位の初期段階では弁座開口３２を開放せず、この変位の途中から以降において、弁座開口３２を開放するので、弁座開口３２の開弁動作を安定的に行うことができる。

しかも、第２実施形態の圧力調整弁５２においても、隔壁部材２２とは別の開閉板５４が流路（弁座開口３２）を開閉する構造であり、開弁時の流量に応じた最小の弁座開口３２の開口断面積とすることが可能となるため、弁座開口３２の開弁動作を安定的に行うことが可能になる。

さらに、第２実施形態の圧力調整弁５２では、開閉板５４とは別体の第２コイルスプリング５６を用いて、積極的に開閉板５４を弁座部材２６に付勢している。したがって、たとえば流入側領域２８の圧力が低い場合等であっても、確実に開閉板５４を弁座部材２６に密着させて閉塞位置に維持し、弁座開口３２を閉塞した状態に維持できる。

図３（Ａ）〜（Ｃ）には、本発明の第３実施形態の圧力調整弁７２が示されている。第３実施形態では、第１実施形態又は第２実施形態と異なる養成要素、部材のみ説明し、第１実施形態又は第２実施形態と同一の部材については同一符号を付して、詳細な説明を省略する。

第３実施形態の圧力調整弁７２では、第２実施形態と同様の開閉板５４を供えているが、第２コイルスプリング５６は設けられておらず、これに代えて、保持枠７４及び複数の閉弁用固定アーム７８が備えられている。

保持枠７４は、弁座部材２６の下面において、開閉板５４の周囲から延出されると共に、開閉板５４からは所定間隔を開けて配置されている。この保持枠７４により、開閉板５４は弁座部材２６から脱落することなく、弁座部材２６の下面に密着して弁座開口３２を閉塞した閉塞位置（図３（Ａ）及び（Ｂ）参照）と、弁座部材２６の下面から離間して弁座開口３２を開放した開放位置（図３（Ｃ）参照）との間を移動可能となっている。保持枠７４の中央には、保持枠開口７６が形成されている。

複数の閉弁用固定アーム７８は、それぞれの下端が流入口１８を取り囲む位置で流入側ハウジング１４Ａの下面に固定されている。閉弁用固定アーム７８の上端は１箇所で結合されると共に、保持枠開口７６を貫通して開閉板５４に対向しており、支持部８０とされている。したがって、閉弁用固定アーム７８の間も、開弁用固定アーム３８の間と同様に、矢印Ｆ２で示すように流体が移動可能となっている。

支持部８０の位置は、流入側領域２８に流体が流入していない状態、あるいは、流入していても流入側領域２８の内圧が低いために、隔壁部材２２が流入側領域２８を拡大していない状態では、第１コイルスプリング３６の付勢力を、弁座部材２６を介して間接的に受けている開閉板５４を下方から接触して支持する位置（図３（Ａ）参照）とされている。

なお、第３実施形態の閉弁用固定アーム７８も、第１実施形態の開弁用固定アーム３８と同様に、その上端（支持部８０）の位置を安定的に維持するためには、３本以上（略三脚状の形状）とすることが好ましい。もちろん、支持部８０の維持を維持可能であれば、閉弁用固定アーム７８は１本でもよい。

このような構成とされた第３実施形態の圧力調整弁７２においても、図３（Ａ）に示すように、隔壁部材２２が流入側領域２８を拡大する動作の初期では、開閉板５４は支持部８０に支持されて（換言すれば支持部８０と弁座部材２６の間に挟まれて）弁座開口３２を閉塞している。そして、流入側領域２８の内圧が上昇して隔壁部材２２が流入側領域２８を拡大した場合でも、開閉板５４は流入側領域２８の内圧を受けて、弁座部材２６に密着した状態を維持して上昇する。すなわち、開閉板５４は、図３（Ｂ）に示すように、開弁用固定アーム３８の接触部４０に接触するまでは、弁座開口３２を閉塞した状態を維持する。

この状態から、さらに隔壁部材２２が上昇すると、それ以降は、接触部４０に押圧された（厳密には上方への移動を阻止された開閉板５４が）弁座部材２６から離間して、弁座開口３２を開放する。すなわち、第３実施形態の圧力調整弁７２においても、隔壁部材２２の変位の初期段階では弁座開口３２を開放せず、この変位の途中から以降において、弁座開口３２を開放するので、弁座開口３２の開弁動作を安定的に行うことができる。

しかも、第３実施形態の開閉板５４は、接触部４０に接触した後は、第１コイルスプリング３６や第２コイルスプリング５６のバネ力を受けない。これにより、開閉板５４が弁座開口３２を開放した状態（開放位置にある状態）をより確実に維持できるようになる。たとえば、開閉板５４が接触部４０に接触した後は、弁座開口３２を極めて短かい時間で一気に開放するような構造とすることも可能となる。

なお、上記では、本発明の流路部材として容器体１４を挙げたが、流路部材としては容器の形状とされている必要はなく、配管等で構成される流路の一部として、流体の流入口と流出口とを備えた構造であればよい。

１２ 圧力調整弁
１４ 容器体（流路部材）
１４Ａ 流入側ハウジング
１４Ｂ 流出側ハウジング
１６Ａ、１６Ａ 接合用フランジ
１８ 流入口
２０ 流出口
２２ 隔壁部材
２４ ダイヤフラム
２６ 弁座部材
２８ 流入側領域
３０ 流出側領域
３２ 弁座開口（連通孔）
３４ 板バネ片（開閉部材）
３６ 第１コイルスプリング（押圧手段）
３８ 開弁用固定アーム（開弁用固定部材）
４０ 接触部
５２ 圧力調整弁
５４ 開閉板（開閉部材本体）
５６ 第２コイルスプリング（付勢部材）
７２ 圧力調整弁
７４ 保持枠
７６ 保持枠開口
７８ 閉弁用固定アーム（閉弁維持部材）
８０ 支持部Ｕ 扁平

Claims (4)

1. 流体の流入口及び流出口備えた流路部材と、
   前記流路部材の内部を、前記流入口を有する流入側領域と前記流出口を有する流出側領域とに区画すると共に、流入側領域と流出側領域の内圧変化に応じて変位する隔壁部材と、
   前記隔壁部材に形成され前記流入側領域と前記流出側領域とを連通可能とする連通孔と、
   前記流路部材の前記流出側領域に固定され、先端が前記連通孔に臨む開弁用固定部材と、
   前記流出側領域が拡大されるように前記隔壁部材を押圧する押圧手段と、
   前記連通孔を閉塞し、前記隔壁部材が前記押圧手段の押圧力に抗して前記流入側領域を拡大するように変位すると変位途中から前記開弁用固定部材に押されて連通孔を開放する開閉部材と、
   を有する圧力調整弁。
2. 前記開閉部材が、
   前記流路部材の前記流入側領域において、一端側が前記隔壁部材に取り付けられ他端側がばね力により前記連通孔を閉塞した位置に維持される板ばね片である請求項１に記載の圧力調整弁。
3. 前記開閉部材が、
   前記流路部材の前記流入側領域において、前記連通孔を閉塞する閉塞位置と連通孔を開放する開放位置との間を移動可能な開閉部材本体と、
   前記流路部材に取り付けられ開閉部材本体を前記閉塞位置に付勢する付勢部材と、
   を有する請求項１に記載の圧力調整弁。
4. 前記開閉部材が、
   前記流路部材の前記流入側領域において、前記連通孔を閉塞する閉塞位置と連通孔を開放する開放位置との間を移動可能な開閉部材本体と、
   前記流路部材の前記流入側領域において、前記隔壁部材が前記流入側領域を拡大するように変位していない状態で前記開弁用固定部材の反対側から前記開閉部材本体に接触する位置に形成され、開閉部材本体を閉塞位置に維持する閉弁維持部材と、
   を有する圧力調整弁。

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