JP2016169854A

JP2016169854A - 減圧弁

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Publication number: JP2016169854A
Application number: JP2015051792A
Authority: JP
Inventors: 聡湯澤; Satoshi Yuzawa
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2015-03-16
Filing date: 2015-03-16
Publication date: 2016-09-23
Also published as: CN105987208B; CN105987208A; EP3070567A1; US20160274600A1; US9841771B2

Abstract

【課題】組立ての調整テクニックを不要とし、作業効率や現場保守性を向上させる。ガイド部に摺動摩擦が殆ど発生しないようにする。【解決手段】給気ポート部材１４と排気ポート部材１５との間に受け皿２８を設ける。排気ポート部材１５の排気ポート１５ａの出力室８側に面する開口部１５ａ１の周縁部をすり鉢状の案内部１５ｃとする。案内部１５ｃと受け皿２８の内底面２８ｄとの間に球体２９を配置する。受け皿２８の内周壁２８ａを出力室８内に位置する排気ポート部材１５の端部の外周面１５ｄに摺動可能に嵌め込む。受け皿２８の外底面２８ｃにポペット弁２０の他端２０ｃを当接させる。これにより、ポペット弁２０の軸線の位置とは無関係に排気ポート１５ａの中心の位置で、排気ポート２０ａと閉止部品（球体２９）との自動調心が行わるものとなり、摺動摩擦も殆ど生じないものとなる。【選択図】図２

Description

この発明は、加圧流体の圧力を減圧する減圧弁、特にダイアフラム型の減圧弁に関するものである。

従来より、化学プラントや電力プラントなどのプロセス系と呼ばれるシステムにおいては、防爆のために電気に代えて例えば空気などの流体の圧力によって駆動される機器を用いて制御が行われている。この機器に供給される加圧流体は、圧力が高すぎると誤動作や故障の原因となるので、減圧弁によって圧力を下げることが行われる。このような減圧弁の一種に、ダイアフラム型の減圧弁がある（例えば、特許文献１参照）。

ダイアフラム型の減圧弁は、入力室と出力室との連通および遮断を行う第１の開閉弁と、出力室と排気室との連通および遮断を行う第２の開閉弁とを備え、この第１の開閉弁と第２の開閉弁とが交互に逆の動作を行う。これにより、入力室から出力室に入った加圧流体は減圧されて出力される一方、排気室に入った加圧流体は排気孔を通して減圧弁の外部に放出される。

このダイアフラム型の減圧弁において、第１の開閉弁は、入力室と出力室とを連通する貫通孔として形成された給気ポートと、この給気ポートの入力室側の開口部を開閉する第１の弁体とから構成されており、第２の開閉弁は、出力室と排気室とを連通する貫通孔として形成された排気ポートと、この排気ポートの出力室側の開口部を開閉する第２の弁体とから構成されている。

第１の開閉弁を構成する給気ポートは、入力室と出力室とを隔てる隔壁に設けられた給気ポート部材に形成されており、第２の開閉弁を構成する排気ポートは、出力室と排気室とを隔てるダイアフラムに結合された排気ポート部材に形成されている。また、第１の開閉弁を構成する第１の弁体および第２の開閉弁を構成する第２の弁体は、ポペット弁の一端および他端に形成されている。

図７に従来のダイアフラム型の減圧弁の一例を示す。図８に図７における要部の拡大図を示す。図７および図８において、１０１は入力室、１０２は出力室、１０３は排気室、１０４は入力室１０１と出力室１０２とを隔てる隔壁、１０５は出力室１０２と排気室１０３とを隔てるダイアフラム、１０６は隔壁１０４に設けられた給気ポート部材、１０７はダイアフラム１０５に結合された排気ポート部材、１０８はポペット弁である。

給気ポート部材１０６には入力室１０１と出力室１０２とを連通する貫通孔として給気ポート１０６ａが形成されており、排気ポート部材１０７には出力室１０２と排気室１０３とを連通する貫通孔として排気ポート１０７ａが形成されている。

ポペット弁１０８は、給気ポート１０７ａに挿通支持される軸部（ステム）１０８ａと、軸部１０８ａの一端に形成され給気ポート１０６ａの入力室１０１側に面する開口部１０６ａ１を開閉する傘型の弁体（第１の弁体）１０８ｂと、軸部１０８ａの他端に形成され排気ポート１０７ａの出力室１０２側に面する開口部１０７ａ１を開閉する弁体（第２の弁体）１０８ｃとから構成されている。

ポペット弁１０８の第１の弁体１０８ｂはポペット弁スプリング１０９によって出力室１０２側に向かって付勢されており、第１の弁体１０８ｂと給気ポート１０６ａとによって第１の開閉弁１１０が構成され、第２の弁体１０８ｃと排気ポート１０７ａとによって第２の開閉弁１１１が構成されている。

この減圧弁１００において、ダイアフラム１０５は、調圧スプリング１１２によって出力室１０２に向かって付勢されており、この調圧スプリング１１２によるダイアフラム１０５への付勢の程度を調圧ノブ１１３によって調整することにより、出力室１０２から出力される加圧流体の圧力が設定される。以下、この設定される圧力を「設定圧」と言う。

ダイアフラム１０５は、出力室１０２側に押圧されたときに排気ポート１０７ａの開口部１０７ａ１がポペット弁１０８の第２の弁体１０８ｃで塞がれるよう、排気ポート１０７ａの中心とポペット弁１０８の軸線（軸部１０８ａの軸心）とが一致するように位置決めされる。

ダイアフラム１０５が出力室１０２に向かって付勢されると、ポペット弁１０８の第２の弁体１０８ｃが排気ポート１０７ａの出力室１０２側の開口部１０７ａ１を閉じると共に、排気ポート部材１０７に押されてポペット弁１０８の軸部１０８ａが入力室１０１に向かって移動し、ポペット弁１０８の第１の弁体１０８ｂが給気ポート１０６ａの開口部１０６ａ１から離間する。

この状態において、すなわち第１の開閉弁１１０が開いて第２の開閉弁１１１が閉じた状態において、外部からの加圧流体が入力流路１１４を通して入力室１０１に入力されると、この入力された加圧流体が給気ポート１０６ａを経て出力室１０２へと入り、出力流路１１５を通して外部に出力されることとなる。

この状態において、出力圧Ｐ_OUTが設定圧よりも高くなると、ダイアフラム１０５が排気室１０３に向かって移動する。すると、排気ポート１０７ａの開口部１０７ａ１に付勢されていたポペット弁１０８の第２の弁体１０８ｃも排気室１０３に向かって移動して行き、この移動に伴うポペット弁１０８の軸部１０８ａの移動によって、ポペット弁１０８の第１の弁体１０８ａが給気ポート１０６ａの開口部１０６ａ１を塞ぐようになる。

ダイアフラム１０５が排気室１０３に向かってさらに移動すると、ポペット弁１０８の第２の弁体１０８ｃが排気ポート１０７ａの開口部１０７ａ１から離間する。このような状態となると、すなわち第１の開閉弁１１０が閉じて第２の開閉弁１１１が開くと、出力室１０２内の加圧流体は、排気ポート１０７ａを通って排気室１０３へと入り、排気孔１１６から減圧弁１００の外部に放出される。

これにより、出力室１０２内の加圧流体が減圧され、ダイアフラム１０５が出力室１０２に向かって付勢され、第２の開閉弁１１１が閉じられる。このような動作が繰り返されることにより、出力室８内の調圧が図られ、結果として、設定圧に減圧された加圧流体が出力室１０２から出力流路１１５を通して外部に出力されることとなる。

特開２０００−１２０８９６号公報実開平５−４０６６８号公報特開平１１−３１１３４９号公報特開２００７−２１８４２４号公報

しかしながら、このような減圧弁１００では、第２の開閉弁１１１による流体の完全締切が難しく、第２の開閉弁１１１から外部への加圧流体の漏れ（ブリード）が生じる。ブリードは、流体の外部放散に過ぎないので、できるだけ少ない方が望ましい。すなわち、減圧弁１００からのブリードは、扱う流体の浪費と言え、その低減は省資源化・省エネルギー化の環境性向上に直接寄与するものである。

そこで、この減圧弁１００では、第２の開閉弁１１１からの外部への加圧流体の漏れをブリード流量とし、このブリード流量をできるだけ少なくするような構造としている。以下、この点について、具体的に説明する。

図７に示した減圧弁１００では、図８に示されるように、ダイアフラム１０５が出力室１０２側に移動しているときに排気ポート１０７ａの開口部１０７ａ１がポペット弁１０８の第２の弁体１０８ｃで塞がれるように、排気ポート１０７ａの開口部１０７ａ１とポペット弁１０８の第２の弁体１０８ｃとを対向配置する必要がある。より具体的には、排気ポート１０７ａの中心とポペット弁１０８の軸線とが一致するように、減圧弁１００の組み立て時にダイアフラム１０５を位置決めする必要がある。

図８に示した状態は、主調圧機構が同心に組立てられており、すなわち排気ポート１０７ａの中心とポペット弁１０８の軸線とが同心となるように組み立てられており、ブリード流量が極小となる理想状態にある。しかし、この状態を実現することは難しい。

すなわち、ダイアフラム１０５は可撓性を有する材料からなるために、公差が大きく、組立ての最初に排気ポート１０７ａの中心をポペット弁１０８の軸線と合わせるように位置決めすることが難しい。また、位置決めすることができたとしても、ダイアフラム１０５は周縁をネジ留めする過程で伸びが不均一となるので、位置がずれて行く。

この位置のずれのばらつきは、そのままブリード流量のばらつきとして顕れるので、製品仕様は、ばらつきの上限に設定されることになる。実際は、製造現場で微調整を重ねて組立し、市場競争に合う仕様値以下まで、ばらつきを抑え込んでいることが多い。当然、組立ての調整テクニックが必要となるため、作業効率が悪くなる。また、現場保守性も悪化する。

なお、図７に示した減圧弁１００では、図８に示されるように、排気ポート１０７ａの開口部１０７ａ１の周縁部１０７ｂをすり鉢状とし、またポペット弁１０８の第２の弁体１０８ｃの先端を半球状とし、第２の弁体１０８ｃの先端を排気ポート１０７ａの開口部１０７ａ１の周縁部１０７ｂに押し当てて、排気ポート１０７ａの中心とポペット弁１０８の軸線との調心を保持させるようにしている。

すなわち、図９に調心前の排気ポート１０７ａの中心をＪ１として示すように、この調心前の排気ポート１０７ａの中心Ｊ１がポペット弁１０８の第２の弁体１０８ｃの中心Ｊ０に一致するように、第２の弁体１０８ｃの先端を排気ポート１０７ａの開口部１０７ａ１の周縁部１０７ｂに押し当ててダイアフラム１０５を引き寄せ、第２の弁体１０８ｃの先端を開口部１０７ａ１の周縁部１０７ｂの中心に入り込ませるようにしている。

しかし、このような構造とした場合、排気ポート１０７ａの横方向の位置がポペット弁１０８により拘束され、ダイアフラム１０５の中心ずれや変形歪みが大きい場合、ポペット弁１０８の摺動を案内するガイド部の摺動摩擦が大きくなる。なお、ポペット弁と排気ポートとの間をガイド構造としたものもあるが（例えば、特許文献２，３，４参照）、このような構造とした場合も同様であり、ガイド部の摺動摩擦が大きくなる。

ガイド部の摺動摩擦が大きくなると、制御性の観点では、減圧弁の制御動作にヒステリシスと遅れ時間が発生し、出力側に精密・高速応答性の機器が接続される場合は、接続された機器の制御性を損なうことになる。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、組立ての調整テクニックを不要とし、作業効率や現場保守性を向上させることが可能な、またダイアフラムの中心ずれや変形歪みが大きくても、摺動摩擦が殆ど発生することがない減圧弁を提供することにある。

このような目的を達成するために本発明は、隔壁により内部が入力室となる第１の空間と出力室および排気室となる第２の空間とに隔てられ、入力室への加圧流体の入力流路および出力室からの加圧流体の出力流路が形成された容器と、第２の空間内に設けられ、この第２の空間を隔壁側の出力室と排気室とに隔てるダイアフラムと、ダイアフラムに結合され、出力室と排気室とを連通する連通孔が排気ポートとして形成された排気ポート部材と、排気ポート部材を出力室に向かって付勢する第１の付勢部材と、排気ポート部材と対向する隔壁に設けられ、入力室と出力室を連通する連通孔が給気ポートとして形成された給気ポート部材と、出力室内に位置する排気ポート部材の端部の外周面に摺動可能に嵌め込まれる第１の内周壁および出力室内に位置する給気ポート部材の端部の外周面に摺動可能に嵌め込まれる第２の内周壁の何れか一方を有し、１つ以上の貫通孔が形成された受け皿と、受け皿の内底面と排気ポート部材との間に位置し、排気ポートの出力室側に面する開口部をその球面で開閉する球体と、給気ポートに挿通支持された軸部と、この軸部の一端に形成され給気ポートの入力室側に面する開口部を開閉する弁体とを有し、軸部の他端が受け皿の外底面に当接するポペット弁と、弁体を出力室に向かって付勢する第２の付勢部材とを備え、排気ポート部材は、排気ポートの出力室側に面する開口部がその球面で塞がれるように球体の動きを案内する案内部を有することを特徴とする。

この発明において、受け皿は、出力室内に位置する排気ポート部材の端部の外周面に摺動可能に嵌め込まれる第１の内周壁あるいは出力室内に位置する給気ポート部材の端部の外周面に摺動可能に嵌め込まれる第２の内周壁を有し、受け皿の内底面と排気ポート部材との間に球体が位置し、受け皿の外底面にポペット弁の軸部の他端が当接する。また、排気ポート部材は、排気ポートの出力室側に面する開口部への球体の動きを案内する案内部を有し、受け皿の摺動移動によって受け皿の内底面と排気ポート部材との間隔が狭まると、排気ポートの出力室側に面する開口部がその球面で塞がれるように球体の動きが案内される。

本発明において、受け皿が第１の内周壁を有するものとした場合、この第１の内周壁が出力室内に位置する排気ポート部材の端部の外周面に嵌め込まれ、この排気ポート部材の端部の外周面をガイドとして受け皿が摺動移動する。本発明において、受け皿が第２の内周壁を有するものとした場合、この第２の内周壁が出力室内に位置する給気ポート部材の端部の外周面に嵌め込まれ、この給気ポート部材の端部の外周面をガイドとして受け皿が摺動移動する。この場合、ポペット弁の軸部の他端は受け皿の外底面に当接し、このポペット弁の軸部の他端と当接した状態での受け皿の摺動移動により、受け皿の内底面と排気ポート部材との間隔が変化し、この受け皿の内底面と排気ポート部材との間に位置する球体による排気ポートの出力室側に面する開口部の開閉が行われる。

このように、本発明では、受け皿の外底面にポペット弁の他端を当接させ、排気ポートの出力側に面する開口部の開閉を受け皿の内底面と排気ポート部材との間に位置する球体によって行わせるようにしているので、排気ポートの中心とポペット弁の軸線とを同心とする必要がなく、ポペット弁の軸線の位置とは無関係に排気ポートの中心の位置で、排気ポートと閉止部品（球体）との自動調心が行われるものとなる。また、排気ポートの横方向の位置がポペット弁により拘束されないので、受け皿やポペット弁が独立して摺動移動し、ダイアフラムの中心ずれや変形歪みが大きくても、ガイド部に摺動摩擦が殆ど発生することがないものとなる。

本発明によれば、受け皿の外底面にポペット弁の他端を当接させ、排気ポートの出力側に面する開口部の開閉を受け皿の内底面と排気ポート部材との間に位置する球体によって行わせるようにしたので、ポペット弁の軸線の位置とは無関係に排気ポートの中心の位置で、排気ポートと閉止部品（球体）との自動調心が行われるものとなり、組立ての調整テクニックを不要とし、作業効率や現場保守性を向上させることが可能となる。また、排気ポートの横方向の位置がポペット弁により拘束されることがなく、ダイアフラムの中心ずれや変形歪みが大きくても、ガイド部に摺動摩擦が殆ど発生することがないものとなる。

本発明に係る減圧弁の一実施の形態の構成を示す断面図である。図１における要部の拡大図（排気ポートの中心とポペット弁の軸線とが一致している例）である。図１における要部の拡大図（排気ポートの中心とポペット弁の軸線とがずれている例）である。本発明に係る減圧弁の他の実施の形態の要部の拡大図（排気ポートの中心とポペット弁の軸線とが一致している例）である。本発明に係る減圧弁の他の実施の形態の要部の拡大図（排気ポートの中心とポペット弁の軸線とがずれている例）である。図１に示した構成において受け皿の内底面に球体の下部を受け入れる凹部を形成した例を示す図である。従来のダイアフラム型の減圧弁の一例を示す構成図である。図７における要部の拡大図（排気ポートの中心とポペット弁の軸線とが一致している例）である。図７における要部の拡大図（排気ポートの中心とポペット弁の軸線とがずれていた場合の例）である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る減圧弁の一実施の形態の構成を示す断面図であり、図２は図１における要部の拡大図である。

本実施の形態の減圧弁１は、有底筒状のフィルターカバー２と、このフィルターカバー２上に配置され、内部に隔壁３１が形成された筒状のセンターボディ３と、このセンターボディ３上にセンターボディ３の上部開口を覆うように配設されたダイアフラム４と、このダイアフラム４上に配置された有天筒状のボンネット５とを備えており、フィルターカバー２とセンターボディ３とボンネット５とによって容器６が構成されている。

この容器６内は、隔壁３１により入力室７となる第１の空間１０と出力室８および排気室９となる第２の空間１１とに隔てられている。入力室７はフィルターカバー２と隔壁３１との間に形成されており、出力室８は隔壁３１とダイアフラム４との間に形成されており、排気室９はダイアフラム４とボンネット５との間に形成されている。

フィルターカバー２は、有底円筒状の部材であり、例えばアルミニウムなどで形成されている。このフィルターカバー２の底部には、ドレン用ボルト１６が螺着されている。

フィルターカバー２は、天部側の端部に形成されたフランジ２ａがガスケット１７を介してセンターボディ３の入力室７側の外縁部に当接させた状態で、そのフランジ２ａに挿通されるボルト１８によりセンターボディ３に固定されている。

センターボディ３のフィルターカバー２側の開口とフィルターカバー２の天部側の開口との間には、すなわち入力室７内の出力室８側に向かう圧力流体の流路の途中には、塵埃除去用のスポンジやステンレスメッシュなどからなるフィルタ１９が設けられている。

センターボディ３は、円筒状の部材であり、例えばアルミニウムなどで形成されている。センターボディ３の内部は、隔壁３１により上下２つの空間に隔てられている。この隔壁３１の中央部には、貫通孔３２が形成されており、この貫通孔３２に給気ポート部材１４が設けられている。

給気ポート部材１４は、例えば黄銅から形成されており、その中央部に上下方向に貫通した貫通孔が給気ポート１４ａとして形成されている。また、給気ポート１４ａの中央部には、この給気ポート１４ａと直交する方向に、給気ポート１４ａを出力室８に連通させる分岐孔１４ｂが形成されている。また、給気ポート１４ａの下方の通路１４ａ１の内径は大径とされ、給気ポート１４ａの上方の通路１４ａ２の内径は小径とされている。

給気ポート１４ａには、例えば黄銅やステンレスからなるポペット弁２０が挿通支持されている。このポペット弁２０は、軸部（ステム）２０ａと、この軸部２０ａの入力室７側の一端に形成された傘型の弁体２０ｂとを有し、軸部２０ａの出力室８側の他端２０ｃの先端は半球状とされている。

ポペット弁２０の軸部２０ａの外径は、軸部２０ａと給気ポート１４ａの下方の通路１４ａ１との間を加圧流体が流通するように、給気ポート１４ａの下方の通路１４ａ１の内径よりも小さく形成されている。また、ポペット弁２０の軸部２０ａの外径は、軸部２０ａが給気ポート１４ａの上方の通路１４ａ２の内周面をガイド面として摺動移動するように、給気ポート１４ａの上方の通路１４ａ２の内径よりも僅かに小さくされている。また、ポペット弁２０の弁体２０ｂの外径は、給気ポート１４ａの入力室７側に面する開口部１４ａ３を開閉するように、開口部１４ａ３の内径よりも大きく形成されている。

隔壁３１の入力室７側の面における貫通孔３２の下端には、ポペットスプリング受け２１が支持されている。ポペットスプリング受け２１とポペット弁２０の弁体２０ｂとの間には、ポペットスプリング２２が配設されている。このポペットスプリング２２は、例えばステンレスのコイルスプリングなどからなり、ポペット弁２０を出力室８に向かって付勢する。これにより、ポペット弁２０の他端２０ｃは、給気ポート１４ａの上方の通路（出力室８側の開口部）１４ａ２から突出することとなる。

また、センターボディ３には、一端がセンターボディ３の外側面に開口し、他端が入力室７側の面に開口した入力流路１２と、一端が出力室８側の面に開口し、他端がセンターボディ３の外側面に開口した出力流路１３とが形成されている。また、入力流路１２におけるセンターボディ３の外側面の開口には、外部から加圧流体を入力するための配管（図示せず）が接続される。また、出力流路１３におけるセンターボディ３の外側面の開口には、外部に加圧流体を送出するための配管（図示せず）が接続される。

ダイアフラム４は、平面視略円形の膜状の部材であり、例えばニトリルゴムなどの可撓性を有する材料で形成されている。ダイアフラム４の外径は、センターボディ３上面の外径と同等に形成されている。このダイアフラム４は、センターボディ３の出力室８側の端部とボンネット５の底部側の開口縁部とにより外縁部が挟持された状態で、センターボディ３とボンネット５との間に配設されている。これにより、ダイアフラム４は、出力室８と排気室９とを隔てることとなる。

ダイアフラム４の出力室８側の面には、排気ポート部材１５が結合されている。この排気ポート部材１５は、円盤状の部材であり、例えば黄銅から形成されている。排気ポート部材１５の外径は、ダイアフラム４の外径およびセンターボディ３の出力室８側の開口よりも小さく形成されている。

排気ポート部材１５のダイアフラム４に当接する側の面の中央部には、円柱状の突出部１５ｂが形成されており、この突出部１５ｂは、ダイアフラム４の中央部に形成された貫通孔４ａに挿通されており、ダイアフラム４の排気室９側の面から突出している。また、排気ポート部材１５の中央部には、出力室８と排気室９とを連通する貫通孔が排気ポート１５ａとして形成されている。

ダイアフラム４の排気室９側の面には、面積板２３が配設されている。この面積板２３は、円盤状の部材であり、例えば黄銅で形成されている。面積板２３の外径は、ダイアフラム４の外径およびボンネット５の底部開口よりも小さく形成されている。この面積板２３は、中央部に形成された貫通孔２３ａに排気ポート部材１５の突出部１５ｂが挿通された状態で、ダイアフラム４の上面に固定されている。

ボンネット５は、例えばアルミニウムからなる有天円筒状の部材である。このボンネット５は、センターボディ３の上部に載置されたダイアフラム４上に、ボンネット５の下端部に形成されたフランジ５ａを載せた状態で、このフランジ５ａに挿通されるボルト２４によりダイアフラム４を介してセンターボディ３に固定されている。これにより、ダイアフラム４とボンネット５との間には排気室９が形成される。この排気室９は、ボンネット５の側壁に形成された排気孔５ｂを介して外部と連通している。

ボンネット５の天部には、調圧ノブ２５が螺着されている。この調圧ノブ２５は、つまみ２５ａと、一端がつまみ２５ａに固定され、他端がボンネット５内に位置する軸２５ｂとから構成されており、軸２５ｂが上下方向に移動可能にボンネット５の天部に螺着されている。

ボンネット５の内部には、調圧ノブ２５の軸２５ｂの他端近傍に例えば鋼材などからなる調圧スプリング受け２６が配設されおり、この調圧スプリング受け２６とダイアフラム４に固定された面積板２３との間には、例えばばね用鋼材で形成されたコイルバネなどからなる調圧スプリング２７が配設されている。

出力室８内において、給気ポート部材１４と排気ポート部材１５との間には、その内周壁２８ａが排気ポート部材１５の端部の外周面１５ｄに摺動可能に嵌め込まれた円盤状の受け皿２８が設けられている。受け皿２８にはその底面に複数の貫通孔２８ｂが形成されており、この受け皿２８の外底面２８ｃにポペット弁２０の他端２０ｃが当接している。受け皿２８は、例えば黄銅から形成されている。

また、受け皿２８の内底面２８ｄの中央部には球体２９が載置されており、排気ポート部材１５の排気ポート１５ａの出力室８側に面する開口部１５ａ１の周縁部はすり鉢状とされている。本実施の形態では、このすり鉢状の周縁部を球体２９の開口部１５ａ１の動きを案内する案内部１５ｃとし、この案内部１５ｃと受け皿２８の内底面２８ｄとの間に球体２９を配置している。球体２９は、例えば黄銅やステンレスから形成されている。

この減圧弁１では、弁体２０ｂと給気ポート１４ａとによって第１の開閉弁３４が構成されており、球体２９と排気ポート１５ａとによって第２の開閉弁３５が構成されている。また、調圧スプリング２７によるダイアフラム４への付勢の程度を調圧ノブ２５によって調整することにより、出力室８から出力される加圧流体の圧力が設定される。

この減圧弁１において、ダイアフラム４が出力室８に向かって付勢されると、受け皿２８の内底面２８ｄと排気ポート部材１５との間隔が狭められ、排気ポート部材１５のすり鉢状の案内部１５ｃと受け皿２８の内底面２８ｄとの間に位置する球体２９が挾圧されることにより、この球体２９の球面で排気ポート１５ａの出力室８側に面する開口部１５ａ１が塞がれる。また、受け皿２８の外底面２８ｃに当接しているポペット弁２０の他端２０ｃが押し下げられることにより、ポペット弁２０の軸部２０ａが入力室７に向かって移動し、ポペット弁２０の弁体２０ｂが給気ポート１４ａの開口部１４ａ３から離間する。

この状態において、すなわち第１の開閉弁３４が開いて第２の開閉弁３５が閉じた状態において、外部からの加圧流体が入力流路１２を通して入力室７に入力されると、この入力された加圧流体が給気ポート１４ａを経て出力室８へと入り、出力流路１３を通して外部に出力されることとなる。

この状態において、出力圧Ｐ_OUTが設定圧よりも高くなると、ダイアフラム４が排気室９に向かって移動する。すると、受け皿２８の外底面２８ｃに当接しているポペット弁２０の他端２０ｃも排気室９に向かって移動して行き、この移動に伴うポペット弁２０の軸部２０ａの移動によって、ポペット弁２０の弁体２０ｂが給気ポート１４ａの開口部１４ａ３を塞ぐようになる。

さらにダイアフラム４が排気室９に向かって移動し、受け皿２８の内底面２８ｄと排気ポート部材１５との間隔が拡がると、受け皿２８に形成された貫通孔２８ｂを通して流入する加圧流体によって受け皿２８が押し下げられ、排気ポート１５ａの出力室８側に面する開口部１５ａから球体２９の球面が離間する。これにより、第２の開閉弁３５が開かれ、出力室８内の加圧流体が排気ポート１５ａを通って排気室９へと入り、排気孔５ｂから減圧弁１の外部に放出され、出力室８内の調圧が図られるものとなる。

図２は、排気ポート１５ａの中心とポペット弁２０の軸線とが一致している状態を示しているが、本実施の形態の減圧弁１において、排気ポート１５ａの中心とポペット弁２０の軸線とは一致している必要はない。すなわち、この減圧弁１では、受け皿２８の外底面２８ｃにポペット弁２０の他端２０ｃを当接させ、排気ポート１５ａの出力側に面する開口部１５ａ１の開閉を受け皿２８の内底面２８ｄと排気ポート部材１５との間に位置する球体２９によって行わせるようにしているので、排気ポート１５ａの中心とポペット弁２０の軸線とが同心でなくても、排気ポート１５ａが球体２９によって確実に塞がれる。

図３に排気ポート１５ａの中心とポペット弁２０の軸線とがずれている例を示す。図３において、Ｃ１は排気ポート１５ａの中心であり、Ｃ０はポペット弁２０の軸線である。この図からも分かるように、この減圧弁１では、排気ポート１５ａの出力側に面する開口部１５ａ１の開閉を球体２９で行うようにし、この球体２９を受ける受け皿２８の外底面２８ｃにポペット弁２０の他端２０ｃを当接させるようにしているので、ポペット弁２０の軸線Ｃ０の位置とは無関係に排気ポート１５ａの中心Ｃ１の位置で、排気ポート１５ａと閉止部品（球体２９）との自動調心が行われるものとなる。

これにより、この減圧弁１では、組立ての調整テクニックが不要となり、作業効率や現場保守性を向上させることができるものとなる。また、この減圧弁１では、排気ポート１５ａの横方向の位置がポペット弁２０により拘束されることがなく、受け皿２８およびポペット弁２０がそれぞれ独立して摺動移動し、ダイアフラム４の中心ずれや変形歪みが大きくても、受け皿２８やポペット弁２０の摺動を案内するガイド部に摺動摩擦が殆ど発生しないものとなる。

なお、上述した実施の形態では、受け皿２８の排気ポート部材１５側に内周壁２８ａを設け、この内周壁２８ａを出力室８内に位置する排気ポート部材１５の端部の外周面１５ｄに摺動可能に嵌め込むようにしているが、図４に示すように、受け皿２８の給気ポート部材１４側に内周壁２８ｅを設け、この内周壁２８ｅを出力室８内に位置する給気ポート部材１４の端部の外周面１４ｃに摺動可能に嵌め込むようにしてもよい。

図４に示した構成では、受け皿２８の内底面２８ｄと排気ポート部材１５との間隔が拡がると、受け皿２８と排気ポート部材１５との間の隙間および受け皿２８に形成された貫通孔２８ｂを通して流入する流体によって受け皿２８が押し下げられ、排気ポート１５ａの出力室８側に面する開口部１５ａから球体２９の球面が離間する。これにより、第２の開閉弁３５が開かれ、出力室８内の加圧流体が排気ポート１５ａを通って排気室９へと入り、排気孔５ｂから減圧弁１の外部に放出され、出力室８内の調圧が図られる。

図４に示した構成において排気ポート１５ａの中心とポペット弁２０の軸線とがずれている例を図５に示す。

図４に示した構成においても、排気ポート１５ａの出力側に面する開口部１５ａ１の開閉を球体２９で行うようにし、この球体２９を受ける受け皿２８の外底面２８ｃにポペット弁２０の他端２０ｃを当接させるようにしているので、ポペット弁２０の軸線Ｃ０の位置とは無関係に排気ポート１５ａの中心Ｃ１の位置で、排気ポート１５ａと閉止部品（球体２９）との自動調心が行われる。

また、排気ポート１５ａの横方向の位置がポペット弁２０により拘束されることがなく、受け皿２８およびポペット弁２０がそれぞれ独立して摺動移動するので、ダイアフラム４の中心ずれや変形歪みが大きくても、受け皿２８やポペット弁２０の摺動を案内するガイド部に摺動摩擦が殆ど発生しないものとなる。

また、上述した実施の形態では、受け皿２８の内底面２８ｄを平坦な面とし、この平坦な面とされた内底面２８ｄに球体２９を載置するようにしている、図６に示すように、受け皿２８の内底面２８ｄの排気ポート１５ａの出力室８側に面する開口部１５ａ１と対向する位置に凹部２８ｆを形成し、この凹部２８ｆに球体２９を落とし込み、球体２９の下部を受け入れるようにしてもよい。このようにすると、受け皿２８における球体２９の位置が定まり、排気ポート部材１５への受け皿２８の組み付けも容易となる。

また、上述した実施の形態では、ポペット弁２０の他端２０ｃの先端を半球状としたが、必ずしも半球状としなくてもよい。例えば、図２に示した構成において、ポペット弁２０の他端２０ｃの先端をＴ字状の板面とし、このＴ字状の板面を受け皿２８の外底面２８ｃに当接させるようにしてもよい。

図２に示した構成では、ポペット弁２０の他端２０ｃの先端を半球状とし、この半球状の先端を受け皿２８の外底面２８ｃに突き当てるようにしているので、受け皿２８の外底面２８ｃが１点でしか支持されず、摺動移動が安定しない虞がある。これに対して、ポペット弁２０の他端２０ｃの先端をＴ字状の板面とすると、受け皿２８の外底面２８ｃが面で支持されるものとなり、受け皿２８の摺動移動を安定して行わせることができるようになる。

また、図４に示した構成では、ポペット弁２０の他端２０ｃの先端を受け皿２８の外底面２８ｃに突き当てるようにしているが、ポペット弁２０の他端２０ｃの先端を受け皿２８の外底面２８ｃに固定するようにしてもよい。この場合、受け皿２８はポペット弁２０と一体となって摺動移動する。この例のように、ポペット弁２０の他端２０ｃの先端を受け皿２８の外底面２８ｃに固定した状態も、本発明でいうポペット弁の軸部の他端を受け皿の外底面に当接させた状態の１つの例として含まれる。

また、上述した実施の形態では、排気ポート部材１５の排気ポート１５ａの出力室８側に面する開口部１５ａ１の周縁部をすり鉢状とし、このすり鉢状とした周縁部を球体２９の動きを案内する案内部１５ｃとしたが、案内部１５ｃはすり鉢状に限られるものではない。また、減圧弁１に入出力される加圧流体は、液体および気体の何れも用いることができる。

また、上述した実施の形態において、受け皿２８に設ける貫通孔２８ｂは１つ以上あればよく、受け皿２８を網目状とするなどして、排気される加圧流体の通過を確保するようにしてもよい。

また、本発明の減圧弁は、流体を給排気するパイロットリレーなど、ブリードを低減させることを目的として適用可能であり、バルブポジショナや電空変換器などで用いることができる。流体を給排気するパイロットリレーは、内弁構造に共通点が多い。

〔実施の形態の拡張〕
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

１…減圧弁、２…フィルタカバー、３…センターボディ、４…ダイアフラム、５…ボンネット、５ｂ…排気孔、６…容器、７…入力室、８…出力室、９…排気室、１０…第１の空間、１１…第２の空間、１２…入力流路、１３…出力流路、１４…給気ポート部材、１４ａ…給気ポート、１４ａ３…開口部、１４ｂ…分岐孔、１４ｃ…外周面、１５…排気ポート部材、１５ａ…排気ポート、１５ａ１…開口部、１５ｃ…案内部、１５ｄ…外周面、２０…ポペット弁、２０ａ…軸部、２０ｂ…弁体、２０ｃ…他端、２２…ポペットスプリング、２７…調圧スプリング、２８…受け皿、２８ａ…内周壁、２８ｂ…貫通孔、２８ｃ…外底面、２８ｄ…内底面、２８ｅ…内周壁、２８ｆ…凹部、２９…球体、３１…隔壁、３４…第１の開閉弁、３５…第２の開閉弁。

Claims

隔壁により内部が入力室となる第１の空間と出力室および排気室となる第２の空間とに隔てられ、前記入力室への加圧流体の入力流路および前記出力室からの前記加圧流体の出力流路が形成された容器と、
前記第２の空間内に設けられ、この第２の空間を前記隔壁側の前記出力室と前記排気室とに隔てるダイアフラムと、
前記ダイアフラムに結合され、前記出力室と前記排気室とを連通する連通孔が排気ポートとして形成された排気ポート部材と、
前記排気ポート部材を前記出力室に向かって付勢する第１の付勢部材と、
前記排気ポート部材と対向する前記隔壁に設けられ、前記入力室と前記出力室を連通する連通孔が給気ポートとして形成された給気ポート部材と、
前記出力室内に位置する前記排気ポート部材の端部の外周面に摺動可能に嵌め込まれる第１の内周壁および前記出力室内に位置する前記給気ポート部材の端部の外周面に摺動可能に嵌め込まれる第２の内周壁の何れか一方を有し、１つ以上の貫通孔が形成された受け皿と、
前記受け皿の内底面と前記排気ポート部材との間に位置し、前記排気ポートの前記出力室側に面する開口部をその球面で開閉する球体と、
前記給気ポートに挿通支持された軸部と、この軸部の一端に形成され前記給気ポートの前記入力室側に面する開口部を開閉する弁体とを有し、前記軸部の他端が前記受け皿の外底面に当接するポペット弁と、
前記弁体を前記出力室に向かって付勢する第２の付勢部材とを備え、
前記排気ポート部材は、
前記排気ポートの前記出力室側に面する開口部がその球面で塞がれるように前記球体の動きを案内する案内部を有する
ことを特徴とする減圧弁。
請求項１に記載された減圧弁において、
前記受け皿は、
前記内底面の前記排気ポートの前記出力室側に面する開口部と対向する位置に前記球体の下部を受け入れる凹部が形成されている
ことを特徴とする減圧弁。