JP2011008381A - 減圧弁 - Google Patents

Abstract

【課題】調圧スプリングをハウジングに組み込んでからでもバネ荷重を外部から調整することができ、もってスプリングのバネ荷重について製品ごとのバラツキが発生するのを抑制し、しかも圧力損失が小さい減圧弁を提供する。
【解決手段】流入口と流出口の間に弁座を備え、流体が弁座の外周から内周へ流れるハウジングと、弁座の流出口側に配置され、筒状を呈し、弁体を備え、筒状内部を流路とし、流体の流出側圧力を受けて移動するピストンと、ピストンを弾性付勢するスプリングと、スプリング固定端を保持する保持部材と、ピストン外周側をシールする手段と、保持部材をハウジング内で変位可能とするとともにその停止位置をハウジング外部から操作可能とすることによりスプリングのバネ荷重を調整する調整手段とを有する。弁座、弁体、ピストン、スプリング、保持部材、シール手段および調整手段は一軸上に配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、流体を減圧調節するために用いられる減圧弁に関するものである。本発明の減圧弁は例えば、給湯器の分野で用いられる。

例えば給湯器の分野では、流体（水道水など）の圧力が常に一定となるように配管の途中に減圧弁が設けられており、減圧弁は一般に、流体の流出側圧力と調圧スプリングのバネ荷重との均衡点を求めて調圧ピストンが移動し、ピストンとともに移動する弁体と弁座の間の間隔（流路開口断面積）が可変とされることにより減圧機能を発揮する（特許文献１参照）。

しかしながら、調圧スプリングは、調圧ピストンとともに弁ハウジングの内部に組み込まれることから、一旦組み込まれると、もはやバネ荷重を外部から調整することができない。したがって製品ごとのバラツキが発生しており、その対策が求められている。

この点、従来、図２に示すように、調圧スプリング５１を弁ハウジング５２に組み込んでからでもそのバネ荷重を外部から調整できるようにした弁が開発されているが（特許文献２参照）、この従来技術によると、流体を減圧するための減圧機構と調圧スプリング５１のバネ荷重を調整するためのバネ荷重調整手段とが一軸上に配置されていないことから、流体の圧力損失が大きいと云う問題がある。

特許第３８６９６７３号公報 特開２００８−１８６１０６号公報

本発明は以上の点に鑑みて、調圧スプリングを弁ハウジングに組み込んでからでもそのバネ荷重を外部から調整することができ、もってスプリングのバネ荷重について製品ごとのバラツキが発生するのを抑制することができ、しかも流体の圧力損失が小さい構造の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、流体の流入口と流出口の間に弁座を備え、前記流入口から流入した流体が前記弁座の外周側から内周側へ流れるように設定されたハウジングと、前記弁座の流出口側に配置され、筒状を呈し、前記弁座に対向する弁体を備え、前記筒状の内部貫通部を前記流出口に通じる貫通流路とし、流体の流出側圧力を受けて前記弁体が前記弁座に近付く方向へ移動可能とされた調圧ピストンと、前記調圧ピストンを前記弁体が前記弁座から離れる方向へ弾性付勢する調圧スプリングと、前記調圧スプリングの固定端を保持するスプリング保持部材と、前記調圧ピストンの外周側をシールするシール手段と、前記スプリング保持部材を前記ハウジング内で変位可能に設定するとともにその停止位置を前記ハウジングの外部から操作可能とすることにより前記調圧スプリングのバネ荷重を調整するバネ荷重調整手段とを有し、前記弁座、弁体、調圧ピストン、調圧スプリング、スプリング保持部材、シール手段およびバネ荷重調整手段は一軸上に配置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、前記バネ荷重調整手段は、前記ハウジングの外面にねじ込み構造で取り付けられた操作部材と、前記ハウジングに設けた貫通部に貫挿されるとともに前記操作部材に押圧されて前記スプリング保持部材を押圧支持する押圧部材とを有することを特徴とする。

上記構成を備える本発明の減圧弁においては、弁座の流出口側に調圧ピストンが配置され、この調圧ピストンが流体の流出側圧力と調圧スプリングのバネ荷重との均衡点を求めて移動し、この調圧ピストンに設けられた弁体が弁座との間の間隔（流路開口断面積）を可変とするため、減圧機能が発揮される。

また、調圧スプリングを保持するスプリング保持部材をハウジングの内部で変位可能に設定するとともにその停止位置をハウジングの外部から操作可能とすることにより調圧スプリングのバネ荷重を調整するバネ荷重調整手段が設けられているため、調圧スプリングをハウジングに組み込んでからでもそのバネ荷重を外部から調整することが可能とされている。

この外部からのバネ荷重調整手段は例えば、ハウジングの外面にねじ込み構造で取り付けられた操作部材と、ハウジングに設けた貫通部に貫挿されるとともに操作部材に押圧されてスプリング保持部材を押圧支持する押圧部材とを有する構造とされ、ハウジングに対する操作部材のねじ込みを深くすると、この操作部材が押圧部材を介してスプリング保持部材を押し下げ、結果、スプリングの取付長が短くなってバネ荷重が大きくなる。また反対に、ハウジングに対する操作部材のねじ込みを浅くすると、スプリングの取付長が長くなってバネ荷重が小さくなる。

また、上記構成を備える本発明の減圧弁においては、流体を減圧するための減圧機構（弁座、弁座に対向する弁体を備える調圧ピストン、調圧ピストンを弾性付勢する調圧スプリングなどよりなる）と、調圧スプリングのバネ荷重を調整するためのバネ荷重調整手段（調圧スプリングを保持するスプリング保持部材、操作部材、押圧部材などよりなる）とが一軸上に配置され、しかも調圧ピストンが筒状とされてインライン構造とされているため、流体が流れやすく、圧力損失を低減させることが可能とされている。

本発明は、以下の効果を奏する。

すなわち、以上説明したように本発明によれば、調圧スプリングを保持するスプリング保持部材をハウジングの内部で変位可能に設定するとともにその停止位置をハウジングの外部から操作可能とすることにより調圧スプリングのバネ荷重を調整するバネ荷重調整手段が設けられているために、調圧スプリングをハウジングに組み込んでからでもそのバネ荷重を外部から調整することが可能とされている。したがって、スプリングのバネ荷重について製品ごとのバラツキが発生するのを抑制することができ、給湯器など製品の品質を安定化させることができる。

また、弁座、弁体、調圧ピストン、調圧スプリング、スプリング保持部材、シール手段およびバネ荷重調整手段が一軸上に配置され、しかも調圧ピストンが筒状とされてインライン構造とされているために、流体の圧力損失を低減させることができる。

本発明の実施例に係る減圧弁の断面図 従来例に係る減圧弁の断面図

尚、本発明には、以下の実施形態が含まれる。
（１）従来、一軸（入出力を結ぶ軸）上に調圧機構を有する減圧弁が存在しているが、この場合、弾性を付加するスプリング荷重は、組立後は調整することはできなかった。そのため、製品毎のばらつきが発生している。また従来、一軸上にスプリング加重を調整する機構が存在するものはなく、圧損が大きくなる問題点があった。
（２）そこで、本発明は、一軸上に調圧スプリングを持つ調整機構を設けた。入力側外周に内側にネジを切った回転式のレバー（操作部材）を設置し、レバーとスプリング上部に設置したカバー（スプリング保持部材）の間をピン（押圧部材）により接続した。レバーの回転による押し込み具合により、スプリング上部のカバーがピンにより押され、スプリングの加重を調整できるようにした。弁の作動としては、ダイアフラムに水圧がかかることにより、ピストンが上昇し、１次側の流路を狭め、調圧を行なう。
（３）本発明によれば、外部よりスプリング荷重の調整ができるようになり、個々に調圧特性を調整できるようになるため、製品毎のばらつきが小さくなる効果が得られる。

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１の断面を示している。当該実施例に係る減圧弁１は給湯器の給湯または給水配管に用いられるものであって、このためこの給湯器の給湯または給水配管に用いられるのに適した構造を有するとともに送給流体として湯または水（水道水、液体）が想定されている。また、当該減圧弁１は全体として一軸構造であるので、以下その中心軸線０の方向を軸方向とも称する。軸方向は図では上下方向である。当該減圧弁１は以下のように構成されている。

すなわち先ず、上ケース３、中ケース４および下ケース５よりなる複数のケースが図示するようにネジ止めされて当該減圧弁１のハウジング２が構成されており、このハウジング２の上端部（軸方向一方の端部）に流体の流入口６が設けられるとともに下端部（軸方向他方の端部）に流出口７が設けられ、また流入口６から入ったところのハウジング２上端部内面に環状の弁座８が下向きに流出口７のほうへ向けて設けられている。ハウジング２上端部内面には下向きに流出口７のほうへ向けて突出した凸部９が設けられ、この凸部９に放射状の開口１０が設けられているので、流入口６から流入した流体はこの放射状開口１０で放射状に流れ、次いで弁座８で外周側（径方向外方）から内周側（径方向内方）へ収束するように流れることになる。弁座８は凸部９の下端面に設けられている。

ハウジング２の内部であって弁座８の流出口７側に、調圧機構（減圧機構）２０の調圧ピストン２１が軸方向移動可能に配置されている。この調圧ピストン２１は、筒状を呈し、弁座８に対向する上端部に環状の弁体２４を一体に備え、筒状の内部貫通部を流出口７に通じる貫通流路２８とし、その下端部で流体の流出側圧力を受けて上方すなわち弁体２４が弁座８に近付く方向へ移動可能とされている。このため、調圧ピストン２１の下端面とハウジング２の下端部内面との間には軸方向間隙２９が設定されている。またこの調圧ピストン２１は内筒２２および外筒２３の組み合わせよりなり、これらにダイアフラムリテーナ２６およびナット部材２７が組み付けられている。弁体２４は内筒２２の上端部に一体に設けられている。外筒２３の下端部にはフランジ部２５が一体に設けられている。また調圧ピストン２１はその上端部近傍でガイド部材３１によって支持され、下端部近傍はフランジ部２５がハウジング２の内面に対して滑動することによりガイドされる。

弁体２４は、弁座８と対向して両者８，２４の間に環状のオリフィス３２を形成しており、調圧ピストン２１が上方（軸方向一方）へ移動すると弁体２４が弁座８に接近してオリフィス３２の間隔ｃが狭められ、反対に調圧ピストン２１が下方（軸方向他方）へ移動すると弁体２４が弁座８から離れてオリフィス３２の間隔ｃが広げられる。また弁体２４が弁座８に着座すると、弁が閉じられることになる。

流体が流入口６から調圧ピストン２１の外周側を経由して流出口７へ流れることがないように、調圧ピストン２１の外周側において調圧ピストン２１およびハウジング２間にシール手段が設けられ、当該実施例ではこのシール手段が上下一対のダイアフラム３３によって構成されている。上側のダイアフラム３３はその内周部を調圧ピストン２１の内筒２２および外筒２３間に挟持され、外周部をガイド部材３１およびダイアフラムリテーナ３４間に挟持されている。ダイアフラムリテーナ３４は上ケース３および中ケース４間に保持され、ガイド部材３１は上ケース３およびダイアフラムリテーナ３４間に保持されている。上ケース３およびガイド部材３１間にはＯリング等のシール部材３５が介装されている。下側のダイアフラム３３はその内周部を外筒２３およびダイアフラムリテーナ２６間に挟持され、外周部を中ケース４および下ケース５間に挟持されている。上下一対のダイアフラム３３間には、これらダイアフラム３３でシールされることにより流体が入ってこない水密的な空間３６が形成されている。

上記調圧ピストン２１の外周側であって上記水密的な空間３６内に、調圧ピストン２１を下方すなわち弁体２４が弁座８から離れる方向へ弾性付勢するコイル状の調圧スプリング３７が設けられている。また調圧ピストン２１の下端面および下側のダイアフラム３３の露出部下面には、流体の流出側圧力が上向きに流入口６のほうへ向けて作用する。したがって調圧ピストン２１は、この流体圧力と調圧スプリング３７のバネ荷重との均衡点を求めて移動し、これにより調圧ピストン２１とともに移動する弁体２４と弁座８の間のオリフィス３２の間隔（流路開口断面積）ｃが可変とされることにより調圧機能が発揮される。すなわち具体的には、流体圧力が大きくなると、調圧ピストン２１が上向きに調圧スプリング３７を押し縮める方向へ移動するので、弁体２４が弁座８に接近し、オリフィス３２の間隔ｃが狭められる。また反対に流体圧力が小さくなると、調圧ピストン２１が下向きに調圧スプリング３７を伸ばす方向へ移動するので、弁体２４が弁座８から離れ、オリフィス３２の間隔ｃが広げられる。

上記したように調圧ピストン２１は、ハウジング２内部の水密的な空間３６内に配置されているので、以上の構成によると、そのバネ荷重をハウジング２の外部から調整することができない。そこで、以下のようなバネ荷重調整手段４０が設けられている。

すなわち先ず、上記調圧スプリング３７は、その一端（遊動端）で調圧ピストン２１のフランジ部２５を下向きに押圧するが、その他端（固定端）はスプリング保持部材４１で保持される構成とされ、このスプリング保持部材４１がハウジング２内で所定のストロークに亙って軸方向移動可能とされている。スプリング保持部材４１は平板環状の部品であって、調圧スプリング３７と同じく調圧ピストン２１の外周側であって上記水密的な空間３６内に配置されている。

また、ハウジング２の上端部外周面すなわち上ケース３の外周面に雄ネジ１１が切られ、ここに内周面に雌ネジを切ったナット状の操作部材４２がネジ込まれている。操作部材４２はねじ込みにより軸方向に変位可能とされている。

また、スプリング保持部材４１および操作部材４２間においてハウジング２（中ケース４およびダイアフラムリテーナ３４）に、軸方向に貫通する貫通穴状の貫通部１２が複数等配状に設けられ（例えば４等配または６等配など）、この貫通部１２にそれぞれピン状を呈する押圧部材４３が軸方向スライド可能に貫挿されている。

また、操作部材４２はねじ込みにより回転する部材であり、一方、ピン状の押圧部材４３は回転しない部品であるため、両者の摺動抵抗を低減すべく両者４２，４３間に低摩擦部材４４が介装されている。

ピン状の押圧部材４３の下端部はハウジング２の内部に達し、スプリング保持部材４１を押さえ付けている。

したがって以上の構成により、ハウジング２に対する操作部材４２のねじ込み量を増減することでスプリング保持部材４１を上下動することが可能とされ、すなわち操作部材４２のねじ込みを深くすると、操作部材４２が押圧部材４３を介してスプリング保持部材４１を押し下げ、調圧スプリング３７の取付長が短くなって調圧スプリング３７のバネ荷重が大きくなる。また反対に、ハウジング２に対する操作部材４２のねじ込みを浅くすると、調圧スプリング３７の取付長が長くなって調圧スプリング３７のバネ荷重が小さくなる。

また、当該減圧弁１では図示するように、弁座８、弁体２４、調圧ピストン２１、調圧スプリング３７、スプリング保持部材４１、ダイアフラム３３およびバネ荷重調整手段４０が中心軸線０を中心として一軸上（同軸上）に配置されており、その他の構成部品および構成要素（ハウジング２、流入口６、流出口７、凸部９、放射状の開口１０、弁体２４、貫通流路２８、オリフィス３２、ガイド部材３１、ダイアフラムリテーナ３４、シール部材３５、水密空間３６、雄ネジ１１、操作部材４２、貫通部１２、押圧部材４３、低摩擦部材４４など）も中心軸線０を中心として一軸上（同軸上）に配置されている。

上記構成の減圧弁１においては、弁座８の流出口７側に調圧ピストン２１が軸方向往復動可能に配置され、この調圧ピストン２１が流体の流出側圧力（２次側圧力）と調圧スプリング３７のバネ荷重との均衡点を求めて移動し、弁体２４および弁座８間のオリフィス３２の間隔ｃを可変とするため、減圧機能が発揮される。

また、調圧スプリング３７を保持するスプリング保持部材４１をハウジング２の内部で変位可能に設定するとともにその停止位置をハウジング２の外部から操作可能とすることにより調圧スプリング３７のバネ荷重を調整するバネ荷重調整手段４０が設けられているため、調圧スプリング３７をハウジング２に組み込んでからでもそのバネ荷重を外部から調整することが可能とされている。したがって調圧スプリング３７のバネ荷重について製品ごとのバラツキが発生するのを抑制することができ、給湯器などの品質を安定化させることができる。

また、上記構成の減圧弁１においては、流体を減圧するための調圧機構（減圧機構）２０と調圧スプリング３７のバネ荷重を調整するためのバネ荷重調整手段４０とが一軸上に配置され、しかも調圧ピストン２１が筒状とされてインライン構造とされているため、圧力損失が小さい特徴を有している。

１ 減圧弁
２ ハウジング
３ 上ケース
４ 中ケース
５ 下ケース
６ 流入口
７ 流出口
８ 弁座
９ 凸部
１０ 放射状開口
１１ 雄ネジ
１２ 貫通部
２０ 調圧機構（減圧機構）
２１ 調圧ピストン
２２ 内筒
２３ 外筒
２４ 弁体
２５ フランジ部
２６，３４ ダイアフラムリテーナ
２７ ナット部材
２８ 貫通流路
２９ 軸方向間隙
３１ ガイド部材
３２ オリフィス
３３ ダイアフラム
３５ シール部材
３６ 水密空間
３７ 調圧スプリング
４０ バネ荷重調整手段
４１ スプリング保持部材
４２ 操作部材
４３ 押圧部材
４４ 低摩擦部材
０ 中心軸線
ｃ オリフィス間隔

Claims (2)

1. 流体の流入口と流出口の間に弁座を備え、前記流入口から流入した流体が前記弁座の外周側から内周側へ流れるように設定されたハウジングと、
   前記弁座の流出口側に配置され、筒状を呈し、前記弁座に対向する弁体を備え、前記筒状の内部貫通部を前記流出口に通じる貫通流路とし、流体の流出側圧力を受けて前記弁体が前記弁座に近付く方向へ移動可能とされた調圧ピストンと、
   前記調圧ピストンを前記弁体が前記弁座から離れる方向へ弾性付勢する調圧スプリングと、
   前記調圧スプリングの固定端を保持するスプリング保持部材と、
   前記調圧ピストンの外周側をシールするシール手段と、
   前記スプリング保持部材を前記ハウジング内で変位可能に設定するとともにその停止位置を前記ハウジングの外部から操作可能とすることにより前記調圧スプリングのバネ荷重を調整するバネ荷重調整手段とを有し、
   前記弁座、弁体、調圧ピストン、調圧スプリング、スプリング保持部材、シール手段およびバネ荷重調整手段は一軸上に配置されていることを特徴とする減圧弁。
2. 請求項１記載の減圧弁において、
   前記バネ荷重調整手段は、前記ハウジングの外面にねじ込み構造で取り付けられた操作部材と、前記ハウジングに設けた貫通部に貫挿されるとともに前記操作部材に押圧されて前記スプリング保持部材を押圧支持する押圧部材とを有することを特徴とする減圧弁。

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