JP2020166730A - 付勢部材保持器およびこれを備える減圧弁 - Google Patents

Abstract

【課題】内部を流れる流体を整流する機能を有する弁体付勢部材保持器およびこの弁体付勢部材保持器を備える減圧弁を提供する。【解決手段】弁体付勢部材の保持部４１と、この保持部の周囲に形成された複数の貫通孔４４を備える流路形成部４３と、流体を前記複数の貫通孔４４へと導く流体誘導部４５を備えた付勢部材保持器４０およびこれを具備する減圧弁１とする。【選択図】図２

Description

本発明は、弁体を用いた流体流量制御装置およびその構成部品である弁体付勢部材の保持器、特に減圧弁およびその構成部品である弁体付勢部材の保持器に関するものである。

従来より、流体流量制御装置の１つとして、流路を流れる流体の圧力を所定の圧力に減圧して出力する減圧弁が知られている。この減圧弁の一種に、例えば、特許文献１に示すような、ゴムなどの可撓性を有する材料からなる膜状のダイアフラムを可動式圧力隔壁として備えたダイアフラム型減圧弁がある。

図２５は、上記ダイアフラム型の減圧弁の一例を示す断面図である。この図で示されるダイアフラム型の減圧弁１００は、入力室１０６と出力室１０７との連通および遮断を行う第１の開閉弁と、出力室１０７と減圧弁１００の外部と接続された排気室１０８との連通および遮断を行う第２の開閉弁とが、交互に逆の動作を行うように構成されている。

第１の開閉弁は、入力室１０６と出力室１０７とを隔てる隔壁１３１に開口する略円筒状の貫通孔１３２に配設されたガイド部材１０９、より具体的には、貫通孔１３２の出力室１０７側開口部に配設されたガイド部材１０９が備える貫通孔１９１の入力室１０６側開口部と、ポペット弁１１５の入力室１０６側端部に設けられた傘型の第１の弁部１１５ｂとから構成されている。ポペット弁１１５（第１の弁部１１５ｂ）は、ポペットスプリング１１７によって、貫通孔１９１の入力室１０６側開口部に向けて付勢されるように構成されている。

ここで、ポペットスプリング１１７は、貫通孔１３２の入力室１０６側開口部近傍の空間領域（以下、「空間領域１３２ａ」という。）内に配置され、スプリング受け１４０の上に載置されることで、図２５における下方への移動が規制されるようにして支持されている。スプリング受け１４０は、図２６に示すように、長方形を呈した板材からなり、その略中央に円環状の凸部が突設されている。この凸部の外周側面とポペットスプリング１１７の下部内周側面とが嵌合することで双方が連接し、これにより、ポペットスプリング１１７は、図２５における水平面内の移動が規制されている。また、スプリング受け１４０は、貫通孔１３２の入力室１０６側開口部周囲に垂設された支持部にその短辺１４０ａが載置されることで静止した状態で保持されている。

なお、図２５では、入力室１０６と空間領域１３２ａとが、スプリング受け１４０および隔壁１３１によって隔絶しているかのように図示されているが、スプリング受け１４０の短辺１４０ａと隔壁１３１との間には同図に示されない空隙が形成されており、この空隙を介して入力室１０６と空間領域１３２ａとが連通している。また、空間領域１３２ａは、貫通孔１９１を介して出力室１０７と連通している。

上記第２の開閉弁は、出力室１０７と排気室１０８とを隔てるダイアフラム１０４に結合する排気ポート１１０に開設された貫通孔１１０ａ、より具体的には、貫通孔１１０ａの出力室１０７側開口部に形成された弁座１１０ｃと、ポペット弁１１５の出力室１０７側端部、より具体的には、貫通孔１１０ａと対向するように貫通孔１９１内を貫通して延設されたポペット弁１１５のステム１１５ａの頂部（以下、「第２の弁部１１５ｃ」と言う。）とから構成されている。

ここで、調圧スプリング１２３によるダイアフラム１０４への付勢の程度は、調圧ノブ１２１を通じて調整することができ、これにより、出力室１０７から出力される加圧流体の圧力（以下、「設定圧」と言う。）が設定されるように構成されている。また、ダイアフラム１０４が出力室１０７側に押圧されたときに、排気ポート１１０の貫通孔１１０ａが第２の弁部１１５ｃによって塞がれるよう、第２の弁部１１５ｃの軸心（すなわち、ポペット弁１１５の軸心）と貫通孔１１０ａの軸心とが一致するよう構成されている。

上記構成からなる減圧弁１００は、以下のように動作する。すなわち、ダイアフラム１０４が、調圧スプリング１２３による付勢によって出力室１０７に向けて移動すると、ダイアフラム１０４に結合する排気ポート１１０も、この方向へと移動する。排気ポート１１０がポペット弁１１５の第２の弁部１１５ｃと当接する位置まで移動すると、第２の開閉弁が閉じられる。さらに、排気ポート１１０の上記方向への移動が進むと、ポペット弁１１５もこの方向へと移動して第１の弁部１１５ｂが貫通孔１９１の入力室１０６側開口部から離間し、第１の開閉弁が開かれる。この第１の開閉弁が開いて第２の開閉弁が閉じた状態において、入力側の配管などを通じて加圧流体が入力室１０６へ流入すると、この加圧流体は、入力室１０６からガイド部材１０９の貫通孔１９１を経て出力室１０７へと入り、さらに、出力室１０７から配管などを通じて出力される。

上記状態において、設定圧以上の加圧流体が入力されると、ダイアフラム１０４は、排気室１０８に向かって移動し、ダイアフラム１０４と結合する排気ポート１１０の貫通孔１１０ａも、これに連動して移動する。すると、貫通孔１１０ａによって付勢されていたポペット弁１１５は、当該付勢が解除されるなかでポペットスプリング１１７による付勢により、排気室１０８側、換言すれば出力室１０７側に向けて移動する。ポペット弁１１５の第１の弁部１１５ｂが、ガイド部材１０９に開口する貫通孔１９１ａの入力室１０６側開口部にまで移動してこれと当接すると、第１の開閉弁が閉じられる。このとき、ポペットスプリング１１７による付勢を受けるポペット弁１１５は、この位置で静止する。この状態でさらにダイアフラム１０４が排気室１０８に向けて移動すると、排気ポート１１０の貫通孔１１０ａと第２の弁部１１５ｃとが離間する。このような第１の開閉弁が閉じて第２の開閉弁が開いた状態では、出力室１０７内の加圧流体が、排気ポート１１０の貫通孔１１０ａを通って排気室１０８へと流入し、さらに排気孔１０５ｂから減圧弁１００の外部に放出される。以上のプロセスにより、出力室１０７内の加圧流体は設定圧まで減圧され、この減圧された加圧流体が、出力室１０７から出力側の配管などを通じて、下流に設けられた装置へと出力される。

特開２０１５−２１０７４６号公報

上記構成の減圧弁１００においては、入力室１０６から出力室１０７に向かう流路上に形成された貫通孔１３２（空間領域１３２ａ）内に、長方形の板状部材からなるスプリング受け１４０が配設されることになる。このため、高圧高流速の流体はこのスプリング受け１４０に直接衝突する、すなわち、スプリング受け１４０が、大きな流路抵抗として流路内に介在することになる。また、減圧弁１００においては、スプリング受け１４０の短辺１４０ａと隔壁１３１との間に空隙が形成される一方、スプリング受け１４０の長辺１４０ｂと隔壁１３１との間に空隙が存在しない。このため、入力室１０６から空間領域１３２ａに至るまでの流路断面積が極端に小さくなり、圧力損出および急激な流速変化が引き起こされる。また、流体流路が偏在することで、入力室１０６から空間領域１３２ａに向かう加圧空気の流れに偏流が生じ易くなる。この結果、入力室１０６から空間領域１３２ａに流入する加圧空気の流れに旋回流等が生じ、また、流速および流束密度等にばらつきが生じる。

上述したような加圧空気の流れ、すなわち、偏流、旋回流、乱流といった非定常流を多く含み、かつ流速および流束密度等にばらつきのある加圧流体の流れは、減圧弁１００の流量特性に悪影響を及ぼし、減圧弁１の応答性が低下するなどの問題を引き起こす。加えて、加圧空気の流れの乱れに起因して、ダイアフラム１０４に作用する圧力（押圧力）の分布が不均一となり、また、流路の一部を構成する貫通孔１９１内にステム１１５ａが延在するポペット弁１１５が搖動するなどの望ましくない事態も引き起こされる。

本発明は、上記問題に鑑み創作されたものであり、入力室から出力室に向かう加圧空気の流れを整流するスプリング受け（付勢部材保持器）、およびこれを備える減圧弁を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明は、外部から流体が流入する第１の空間（６、３２ａ）と前記流体の流路を切り替える弁体（１５）およびこの弁体を所定の方向へ付勢する付勢部材（１７）が収容される第２の空間（３２ｃ）とを画成し、かつ前記付勢部材を保持する付勢部材保持器（４０）であって、前記第２の空間に面して形成された保持部（４１）と、この保持部の周囲に形成された流路形成部（４３）とを備え、前記流路形成部は、前記第１の空間と前記第２の空間とを隔てる隔壁（３１）に設けられた開口部（３２ａ）に係合する外周縁を有し、前記第１の空間と前記第２の空間とを連通する複数の貫通孔（４４）が、前記流路形成部に設けられ、前記第１の空間に流入した流体を前記複数の貫通孔へと導く流体誘導部（４５）が、前記第１の空間に面して形成されていることを特徴とする付勢部材保持器である。

また、上記付勢部材保持器において、前記流体誘導部が、前記流路形成部の内側かつ前記第１の空間に面する領域に突設された錐台状の突出部（４５）を含み、前記複数の貫通孔が、前記突出部と前記流路形成部との境界部（４６）に沿って開口するように構成してもよい。

さらに、上記付勢部材保持器において、前記有底突出部の頂部の周縁が、曲面状に面取りされているように構成してもよい。

また、上記付勢部材保持器において、前記保持部が、前記付勢部材の収縮時の全長と整合する深さの有底凹部からなり、この有底凹部の内測壁面に案内されるように前記付勢部材が嵌入されるように構成してもよい。

さらに、上記付勢部材保持器において、前記複数の貫通孔が、孔径が同一の円孔であり、かつ前記表面の周方向に等間隔に配置されるように構成してもよい。

また、上記付勢部材保持器において、前記複数の貫通孔が、孔径が同一の円孔であり、かつ前記表面の周方向に不等間隔で配置されているように構成してもよい。

さらに、上記付勢部材保持器において、前記複数の貫通孔が、少なくとも２つの異なる孔径の円孔からなるように構成してもよい。

また、上述したような課題を解決するための本発明は、前記付勢部材保持器と、前記第１の空間前記第２の空間により形成される入力室（６）と出力室（７）と排気室（８）とを内部に有し、前記入力室に連通する入力流路（３４）と前記出力室に連通する出力流路（３５）と前記排気室に連通する排気孔（５ｂ）とが開設され、前記入力室と前記出力室とを画成しかつこれら２つの室を連通する第１の連通孔（３２）が開設された隔壁（３１）とを備える容器（２、３、５）と、前記出力室と前記排気室とを画成するダイアフラム（４）と、前記ダイアフラム（４）に結合され、前記出力室と前記排気室とを連通する弁孔（１０a）が形成された排気ポート（１０）と、前記排気ポートを前記出力室に向けて付勢する第２の付勢部材と、前記第１の連通孔（３２）の前記出力室側開口部に配設され、前記入力室と前記出力室とを連通する第２の連通孔（９１）を備えるガイド部材（９）と、前記第２の連通孔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第２の連通孔の前記入力室側に形成された弁座（９１ｂ）を閉じる第１の弁部（１５ｂ）と、前記軸部の他端に形成され前記弁孔と対向配置される第２の弁部（１５ｃ）とを有する前記弁体としてのポペット弁（１５）と、前記ポペット弁を前記出力室に向けて付勢する前記付勢部材（１７）とを備えることを特徴とする減圧弁である。

さらに、上述したような課題を解決するための本発明は、前記付勢部材保持器と、前記第１の空間前記第２の空間により形成される入力室（６）と出力室（７）と排気室（８）とを内部に有し、前記入力室に連通する入力流路（３４）と前記出力室に連通する出力流路（３５）と前記排気室に連通する排気孔（５ｂ）とが開設され、前記入力室と前記出力室とを画成しかつこれら２つの室を連通する第１の連通孔（３２）が開設された隔壁（３１）とを備える容器（２、３、５）と、前記出力室と前記排気室とを画成するダイアフラム（４）と、前記ダイアフラム（４）に結合され、前記出力室と前記排気室とを連通する弁孔（１０a）が形成された排気ポート（１０）と、前記排気ポートを前記出力室に向けて付勢する第２の付勢部材と、前記第１の連通孔（３２）の前記出力室側開口部に配設され、前記入力室と前記出力室とを連通する第２の連通孔（９１）を備えるガイド部材（９）と、前記第２の連通孔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第２の連通孔の前記入力室側に形成された弁座（９１ｂ）を閉じる第１の弁部（１５ｂ）と、前記軸部の他端に形成され前記弁孔と対向配置される第２の弁部（１５ｃ）とを有する前記弁体としてのポペット弁（１５）と、前記ポペット弁を前記出力室に向けて付勢する前記付勢部材（１７）とを備え、前記複数の貫通孔の隣接間隔は、前記入力流路の開口部との距離が短くなるにしたがって小さくなるように構成されていることを特徴とする減圧弁である。

また、上述したような課題を解決するための本発明は、前記付勢部材保持器と、前記第１の空間前記第２の空間により形成される入力室（６）と出力室（７）と排気室（８）とを内部に有し、前記入力室に連通する入力流路（３４）と前記出力室に連通する出力流路（３５）と前記排気室に連通する排気孔（５ｂ）とが開設され、前記入力室と前記出力室とを画成しかつこれら２つの室を連通する第１の連通孔（３２）が開設された隔壁（３１）とを備える容器（２、３、５）と、前記出力室と前記排気室とを画成するダイアフラム（４）と、前記ダイアフラム（４）に結合され、前記出力室と前記排気室とを連通する弁孔（１０a）が形成された排気ポート（１０）と、前記排気ポートを前記出力室に向けて付勢する第２の付勢部材と、前記第１の連通孔（３２）の前記出力室側開口部に配設され、前記入力室と前記出力室とを連通する第２の連通孔（９１）を備えるガイド部材（９）と、前記第２の連通孔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第２の連通孔の前記入力室側に形成された弁座（９１ｂ）を閉じる第１の弁部（１５ｂ）と、前記軸部の他端に形成され前記弁孔と対向配置される第２の弁部（１５ｃ）とを有する前記弁体としてのポペット弁（１５）と、前記ポペット弁を前記出力室に向けて付勢する前記付勢部材（１７）とを備え、前記複数の貫通孔の孔径は、前記入力流路の開口部との距離が短くなるにしたがって大きくなるように構成されていることを特徴とする減圧弁である。

本発明によれば、流体流路中にスプリング受けが介在することに起因した流体流路の偏在が生じないため、加圧空気の流れが均一になる。また、本発明によれば、流路断面積を広く確保することがきるため、流路抵抗が抑えられて圧力損失が減少する。さらに、本発明によれば、付勢部材保持器（スプリング受け）が整流板として機能することで、この付勢部材保持器を通過した加圧空気の流れにおいて非定常流（偏流、旋回流、乱流）が抑制され、減圧弁の流量特性が向上する。加えて、本発明によれば、製品、ボディ、フィルタ、フィルターカバーといった周辺部品の形状変更を要することなく付勢部材保持器（スプリング受け）の変更のみの低コスト仕様によって上記効果を奏することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る減圧弁の構成を示す断面図である。 図２は、図１の要部拡大図である。 図３は、図１の要部拡大図である。 図４は、本発明の実施の形態に係る減圧弁に用いられる付勢部材保持器（スプリング受け）、ポペット弁およびポペットスプリングを示す図である。 図５は、本発明の実施の形態に係る減圧弁に用いられる付勢部材保持器（スプリング受け）、ポペット弁およびポペットスプリングを示す図である。 図６は、本発明の実施の形態に係る減圧弁に用いられる付勢部材保持器（スプリング受け）の平面図である。 図７は、本発明の実施の形態に係る減圧弁に用いられる付勢部材保持器（スプリング受け）の底面図である。 図８は、本発明の実施の形態に係る減圧弁に用いられる付勢部材保持器（スプリング受け）のＰ−Ｐ線断面図である。 図９は、本発明の実施の形態に係る減圧弁の流体軌跡に関するシミュレーション結果を示す図である。 図１０は、本発明の実施の形態に係る減圧弁の流体軌跡に関するシミュレーション結果を示す図である。 図１１は、本発明の実施の形態に係る減圧弁の流体軌跡に関するシミュレーション結果を簡略化して示した図である。 図１２は、本発明の実施の形態に係る減圧弁の流体軌跡に関するシミュレーション結果を簡略化して示した図である。 図１３は、従来の減圧弁の流体軌跡に関するシミュレーション結果を示す図である。 図１４は、従来の減圧弁の流体軌跡に関するシミュレーション結果を示す図である。 図１５は、従来の減圧弁の流体軌跡に関するシミュレーション結果を簡略化して示した図である。 図１６は、従来の減圧弁の流体軌跡に関するシミュレーション結果を簡略化して示した図である。 図１７は、本発明の実施の形態に係る減圧弁に用いられる付勢部材保持器（スプリング受け）の変形例のＰ−Ｐ線断面図である。 図１８は、本発明の実施の形態に係る減圧弁に用いられる付勢部材保持器（スプリング受け）の変形例のＰ−Ｐ線断面図である。 図１９は、本発明の実施の形態に係る減圧弁に用いられる付勢部材保持器（スプリング受け）の変形例のＰ−Ｐ線断面図である。 図２０は、本発明の別の実施の形態に係る減圧弁の構成を示す断面図の要部拡大図である。 図２１は、本発明の別の実施の形態に係る減圧弁に用いられる付勢部材保持器（スプリング受け）の平面図である。 図２２は、本発明の別の実施の形態に係る減圧弁の構成を示す断面図の要部拡大図である。 図２３は、本発明の別の実施の形態に係る減圧弁に用いられる付勢部材保持器（スプリング受け）の平面図である。 図２４は、本発明の別の実施の形態に係る減圧弁に用いられる付勢部材保持器（スプリング受け）のＰ´−Ｐ´線断面図である。 図２５は、従来の減圧弁の構成を示す断面図である。 図２６は、従来の減圧弁に用いられる付勢部材保持器（スプリング受け）、ポペット弁およびポペットスプリングを示す図である。

図１ないし図２４を参照しながら、本発明に係る付勢部材保持器（スプリング受け４０）およびこれを備える減圧弁１の実施の形態を説明する。なお、説明文中の上下方向、左右方向および前後方向は、図１に示された減圧弁１の上下方向、左右方向および紙面に垂直な方向としてそれぞれ定義する。

［付勢部材保持器および減圧弁の構成］
はじめに、付勢部材保持器（スプリング受け４０）およびこれを備える減圧弁１の構成を図１ないし図８を参照しながら説明する。なお、一部構成は、上述した減圧弁１００の構成と重複するが、当該重複部分についても改めて説明する。

図１は、本実施の形態に係るスプリング受け４０およびこれを備える減圧弁１の断面図であり、図２は、本発明の要部、すなわち、本実施の形態に係る付勢部材保持器（スプリング受け４０）周辺の拡大断面図である。

減圧弁１は、有底筒状のフィルターカバー２、筒状のセンターボディ３、ダイアフラム４および有天筒状のボンネット５を備え、これらの順で互いが重なり合うことで、減圧弁１の容器が構成されている。この容器内には、入力室６、出力室７および排気室８が形成されている。

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合金製の鋳造品から形成され、その底部には、ドレン用ボルト１１が螺着されている。フィルターカバー２は、上端部に形成されたフランジ２ａがガスケット１２を介してセンターボディ３の入力室６側外縁部に当接し、ボルト１３を介してセンターボディ３と接合している。センターボディ３とフィルターカバー２との接合部の一部には、これら２つの部位を連通する開口部が形成されており、この開口部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１４が設けられている。また、上記開口部の他の一部は、後述する入力流路３４と連通し、これにより、フィルターカバー２の内部空間は、外部から加圧流体が流入する入力室６（特許請求の範囲に記載の「第１の空間」に相当）の一部として機能する。

センターボディ３は、円筒状の部材であり、例えばフィルターカバー２と同様に、アルミニウム合金製の鋳造品から形成されている。センターボディ３は、減圧弁１の中心軸ＣＬと略直交するように延在する隔壁３１が内壁の一部として設けられており、この隔壁３１を隔てて、入力室６の一部となる空間と出力室７となる空間とが形成されている。

入力室６の一部を形成する上記空間は、隔壁３１の下方に形成された空間であって、フィルターカバー２の内部空間とともに、入力室６を形成する。このように、入力室６は、隔壁３１の下面を含むセンターボディ３の内壁とフィルターカバー２の内壁とから画成された空間として形成される。

また、出力室７は、ダイアフラム４と隔壁３１との間に形成された空間であって、隔壁３１の上面を含むセンターボディ３の内壁とダイアフラム４とによって画成されている。この出力室７と上記入力室６との間には、後述する第２の連通孔９１が開口し、この第２の連通孔９１の入力室６側開口部が同じく後述するポペット弁１５に設けられた第１の弁部１５ｂによって閉塞されまたは開口されることによって、これら２つの室が連通または非連通となるように構成されている。出力室７が入力室６と連通すると、加圧空気が入力室６から流入し、さらにこの加圧空気は、出力流路３５を通じて減圧弁１の下流に配設された装置へと出力される。
なお、入力室６と出力室７との連通／非連通の切替態様の詳細については、後述する。

隔壁３１の平面視における略中央には、入力室６側と出力室７側とに開口部をもつ第１の連通孔３２が設けられている。第１の連通孔３２の入力室６側には、円筒状の開口部３２ａ（この開口部３２ａの内側空間は、入力室６に含まれ、特許請求範囲に記載の「第１の空間」の一部を形成する。）が形成され、詳細については後述するスプリング受け４０（特許請求の範囲に記載の「付勢部材保持器」に相当）が、その外周縁部、より具体的には流路形成部４３が、開口部３２ａ内に収容されるように、例えば圧入によって埋設されている。また、第１の連通孔３２の出力室７側には、入力室６側より口径の小さな円筒状の開口部３２ｂが形成され、この開口部３２ｂに、後述するガイド部材９が、例えば圧入によって固設されている。
なお、第１の連通孔３２の中間部は、円錐台状を呈し、後述するポペットスプリング１７が収容される空間領域３２ｃ（特許請求範囲に記載の「第２の空間」の一部を形成する空間に相当）を形成している。

さらにセンターボディ３には、一端がその外側面に開口し他端がフィルターカバー２との接合部に形成された上記開口部に開口する入力流路３４と、一端が出力室７内に開口し他端がセンターボディ３の外側面に開口する出力流路３５とが形成されている。入力流路３４には、外部から加圧流体を導入するための配管（図示せず）などが接続され、また、出力流路３５には、制御装置等に向けて加圧流体を送出するための配管（図示せず）などが接続される。

上記構成のセンターボディ３の内部には、以下に述べるガイド部材９、ポペット弁１５、ポペットスプリング１７およびスプリング受け４０が所定の位置に配設されている。

ガイド部材９は、上述したように、第１の連通孔３２の出力室７側開口部３２ｂに、例えば圧入によって固設された部材である。このガイド部材９は、柱状の部材であって、その中央部に減圧弁１の中心軸ＣＬに沿って延在する第２の連通孔９１が入力室６と出力室７とを連通するように形成されている。第２の連通孔９１は、後述するポペット弁１５のステム１５ａがその内部に挿通されこれを支持する。第２の連通孔９１の出力室７側には端部９１ａが形成されており、第２の連通孔９１の入力室６側端部には、弁座９１ｂが形成されている。この弁座９１ｂには、後述するポペット弁１５の第１の弁部１５ｂが当接する。

ポペット弁１５は、図４および５に示すように、ステム１５ａと、ステム１５ａの下端部（入力室６側の端部）に接合する第１の弁部１５ｂとから構成され、例えば、黄銅やステンレス鋼から形成されている。

ステム１５ａは、減圧弁１の中心軸ＣＬに沿って延在する棒状を呈した部位であって、ガイド部材９の第２の連通孔９１に挿通支持される。また、ステム１５ａの上端部（出力室７側の端部）は、ドーム状を呈し、後述する排気ポート１０に開設された貫通孔１０ａ、より具体的には、貫通孔１０ａの出力室７側端部に形成された弁座１０ｃと当接または離間することで第２の開閉弁として機能する（以下、このステム１５ａの上端部を「第２の弁部１５ｃ」という。）。ここで、排気ポート１０の貫通孔１０ａ、より具体的には、弁座１０ｃとポペット弁１５の第２の弁部１５ｃとは、中心軸ＣＬに沿って対向配置されている。また、ステム１５ａの外径は、ガイド部材９に開口する第２の連通孔９１との間で流体流路が形成されるよう、第２の連通孔９１の内径よりも小さく形成されている。

第１の弁部１５ｂは、第１の連通孔３２の中ほどに形成された略円錐台状の空間領域３２ｃ内に収容される部位であって、ステム１５ａと接合する上部が略円錐台を呈しかつその下部が円筒形を呈している。また、第１の弁部１５ｂは、上部略円錐台部の一部が第２の連通孔９１の入力室６側端部に形成された弁座９１ｂと中心軸ＣＬに沿って対向配置されており、これら２つの部位が当接し又は離間することで、第２の連通孔９１を開閉する第１の開閉弁が構成される。このため、第１の弁部１５ｂの外径は、第２の連通孔９１の内径よりも大きく形成されている。
また、入力室６に面した第１の弁部１５ｂの底面には、円筒状の凸状部が突設されている。この凸状部の外周側面と後述するポペットスプリング１７（特許請求の範囲に記載の「付勢部材」に相当）の内周側面とが係合することにより、ポペット弁１５は、中心軸ＣＬを法線とする平面内の移動が規制されるようにしてポペットスプリング１７上に載置される。

ポペットスプリング１７は、ポペット弁１５を出力室７側に向けて付勢する部材であり、例えば図５に示すように、ステンレス製線からなるコイルスプリングから形成されている。ポペットスプリング１７による付勢によって、ポペット弁１５の出力室７側先端部に形成された第２の弁部１５ｃが、第２の連通孔９１の出力室７側端部９１ａより突出する。ポペットスプリング１７は、後述するスプリング受け４０によって、所定の精度で位置決めされ、かつ胴曲がりが抑制されながら支持されている。

スプリング受け４０は、上述したように、例えば圧入によって第１の連通孔３２の入力室６側開口部３２ａに埋設される。スプリング受け４０は、図２ないし図８に示すように、その基本的な形状が、入力室６に面する底部の中央が下方に膨らんだ円盤状を呈している。また、スプリング受け４０は、ガイド部材９との間に、ポペットスプリング１７（およびポペット弁１５の第１の弁部１５ｂ）が収容される空間領域３２ｃを形成し、この空間領域３２ｃに面する表面の中央部に、ポペットスプリング１７が嵌入される円筒状の凹部４１（特許請求範囲に記載の「保持部」に相当）が、例えば切削加工によって所定の精度で設けられている。この凹部４１の深さは、例えば、ポペットスプリング１７が最も収縮したときの長と略同じである。また、凹部４１の底部には、円環状の溝部４２が刻設されている。ポペットスプリング１７は、その下部が溝部４２と嵌合し、かつその外周側面が凹部４１の内周側壁面に接するようにして嵌入される。これにより、ポペットスプリング１７は、溝部４２によって、所定の精度で位置決めされ、かつ凹部４１の内周壁面によって伸縮自在に案内されながら支持される。
なお、凹部４１の直径は、組付性と摺動抵抗などを考慮して、ポペットスプリング１７の直径よりも大きくする必要があるが、ポペットスプリング１７の胴曲がりを抑制できるように、その差が所定値以下となるように設定するとよい。

凹部４１の外周には、スプリング受け４０の外周縁を画成する円環形状（板状のフランジ形状）を呈した流路形成部４３が形成されており、さらに、この流路形成部４３に、開口部３２ａと空間領域３２ｃとを連通する中心軸ＣＬに沿って延在する円筒状の貫通孔４４が、例えば平面視において略等間隔に１０個配設されている。入力流路３４を通じて入力室６（より具体的には、スプリング受け４０よりも下方に位置する入力室６の一部の空間）に流入した加圧流体は、この貫通孔４４を通って空間領域３２ｃに流入し、その後、第２の連通孔９１を通って出力室７へと導かれることになる。
なお、スプリング受け４０の空間領域３２ｃに面する上面は略平坦面であり、貫通孔４４の空間領域３２ｃ側開口縁と凹部４１の開口縁とは、図１において同一の水平面内に形成されている。

貫通孔４４の開口径、全長、導入部形状（開口部３２ａ側の開口部形状）は、流体の整流効果および圧力損出等を考慮して適宜設定される。例えば、圧力損出および流速変化を抑制する観点から、貫通孔４４の開口径（流路断面積）をできる限り大きく設定してもよい。また、加圧流体が貫通孔４４へ円滑に流入するよう、入力流路３４から貫通孔４４へ至る加圧流体の流線を考慮して、貫通孔４４の開口径（流路断面積）を変化させてもよい。さらに、貫通孔４４の全長を、例えば整流効果を考慮して、所定値以上の長さとしてもよい。
なお、貫通孔４４の長さは流路形成部４３の厚みによって画定されるが、本実施の形態では、当該流路形成部４３の厚みを、スペース効率（小型化）の観点から、ポペットスプリング１７が嵌入される凹部４１の深さに基づいて決定されている。このため、本実施の形態では、貫通孔４４の長さは凹部４１の深さに略等しいものとなっている。

スプリング受け４０は、上述したように、隔壁３１に開口する第１の連通孔３２の入力室６側開口部３２ａに圧入されることで隔壁３１に固定されている。このため、流路形成部４３の外径は、隔壁３１に設けられた第１の連通孔３２の入力室６側の開口径よりも僅かに大きい。ただし、スプリング受け４０の固定方法は、圧入に限定されるわけではなく、スナップリング等を用いた固定方法であってもよい。なお、いずれの固定方法においても、流体流路の偏在および流体流路断面積の急激な変化を回避する観点から、スプリング受け４０の外周側壁面と開口部３２ａの内周側壁面との間に間隙が形成されないよう、これら２つの壁面が全周縁にわたって当接することが望ましい。このため、スプリング受け４０の外周縁形状と開口部３２ａの開口形状とは、互いが係合する相補的な形状を呈していることが好ましい。

また、上述したように、スプリング受け４０は、より具体的には、スプリング受け４０の流路形成部４３は、開口部３２ａの内側空間に収容されるように埋設されている。すなわち、流路形成部４３に配設された貫通孔４４の入力室６側開口部は、開口部３２ａの内側空間内にあって、かつ開口部３２ａの開口縁よりも出力室７側に位置している。これにより、相対的に開口径の大きな開口部３２ａと相対的に開口径の小さな貫通孔４４とが流体流路上において連接し、スプリング受け４０近傍の流体流路断面積が、大から小へと変化するように構成されることになる。さらに、後述する突出部４５を設けることで、スプリング受け４０近傍の流体流路断面積を連続的に変化させるように構成することも可能となる。このような構成は、流体流路断面積の変化に伴う圧力損失を低減するのに有用である。

また、入力室６に面する底部中央に形成された上記膨み（以下、「突出部４５」という。この「突出部４５」は、特許請求の範囲に記載の「流体誘導部」に相当する。）は、例えば、流路形成部４３の厚みと略同等の高さを有し、流路形成部４３との境界部４６に向かうにつれて次第に外径が大きくなるように形成された円錐台形状を呈している。また、突出部４５の頂部（底面）の周縁は、例えば高さと同等の曲率半径をもつ曲面によって形成されている。

突出部４５は、例えば第１の連通孔３２の入力室６側開口部３２ａの内側空間に収容されるよう、その高さを設定してもよい。このとき、突出部４５の頂部(底部)は、図１および図２において、開口部３２ａの開口縁よりも上方（出力室７側）に配置されることになる。

また、流路形成部４３に配設された１０個の貫通孔４４を、例えば突出部４５との境界部４６に沿って配置してもよい。また、貫通孔４４の開口縁の一部と境界部４６とが重なり合い、この重なり合った部分と突出部４５の側面４５ａとが連続した曲面から構成されていてもよい。

上記構成の突出部４５は、入力室６に流入した流体を貫通孔４４に向けて誘導する「流体誘導部」として機能する。この点については、[本実施の形態の効果]のところで詳述する。

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、その外径がセンターボディ３の上面の外径と略同値となるように形成されている。ダイアフラム４は、その外縁部がセンターボディ３の出力室７側の端面とボンネット５の出力室７側の端面とによって挟持された状態で、センターボディ３とボンネット５との間に配設される。

ダイアフラム４の出力室側の面には、排気ポート１０がダイアフラム４に結合するように配設されている。この排気ポート１０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１０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７側の開口よりも小さく形成されている。また、排気ポート１０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１０ｂが形成されている。この突出部１０ｂは、ダイアフラム４の中央部に形成された貫通孔に挿通され、ダイアフラム４の排気室８側の面から突出するように構成されている。さらに、排気ポート１０の中央部には、中心軸ＣＬに沿って延在する貫通孔１０ａ（特許請求の範囲に記載の「弁孔」に相当）が開設されており、これにより、ダイアフラム４によって隔てられた出力室７と排気室８とが連通する構造となっている。この貫通孔１０ａの出力室７側の端部には、ポペット弁１５の第２の弁部１５ｃと当接する弁座１０ｃが形成されている。この弁座１０ｃは、その第２の弁部１５ｃと対向配置され、ダイアフラム４が出力室７側に移動することにより第２の弁部１５ｃと当接する。

また、ダイアフラム４の排気室８側の面には、面積板１８が配設されている。この面積板１８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１８の外径は、ダイアフラム４の外径および後述するボンネット５の底部開口よりも小さく形成されている。面積板１８は、中央部に形成された貫通孔に排気ポート１０の突出部１０ｂが挿通された状態で、ダイアフラム４の上面に固定される。また、面積板１８の排気室８側の面には、後述する調圧スプリング２３（特許請求の範囲に記載の「第２の付勢部材」に相当）が当接する。

ボンネット５は、例えばアルミニウム合金からなる有天円筒状の部材であり、その下端部には、センターボディ３の排気室８側上面の外周縁部と対向するようにフランジ５ａが形成されている。また、このフランジ５ａには、センターボディ３の上記外周縁部に形成されたボルト穴と係合するボルト貫通孔が開口している。
ボンネット５は、ダイアフラム４が載置されたセンターボディ３の上記外周縁部に載せられたのち、上記ボルト貫通孔を挿通するボルト１９と上記ボルト穴とを螺合させることで、センターボディ３に結合される。このとき、ダイアフラム４は、センターボディ３とボンネット５とに挟持されるようにしてその外周縁が固定される。

ダイアフラム４とボンネット５の内壁とによって画成された空間は、排気室８として機能する。この排気室８には、ダイアフラム４と結合した排気ポート１０に開口する貫通孔１０ａ（特許請求の範囲に記載の「弁孔」に相当）を通じて、出力室７から加圧流体が流入し、さらに、この流入した加圧流体が、ボンネット５の側面に開口する排気孔５ｂを通じて減圧弁１の外部へと排気される。

ボンネット５の天部には、調圧ノブ２１が螺着されている。この調圧ノブ２１は、つまみ２１ａと、一端がつまみ２１ａに固定され、他端がボンネット５内に位置する軸２１ｂとから構成されており、軸２１ｂがボンネット５の中心軸ＣＬに沿って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２１の軸２１ｂ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２２が配設されおり、この調圧スプリング受け２２とダイアフラム４に固定された面積板１８との間に、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２３が配設されている。

［減圧弁の動作態様］
次に、本実施の形態に係る減圧弁１の動作態様について説明する。

減圧弁１においては、調圧ノブ２１を操作することにより、出力する流体の圧力、換言すれば、減圧が開始されるときの流体の圧力が設定される。例えば、調圧ノブ２１をボンネット５に向けてねじ込むと、軸２１ｂの下端部が、調圧スプリング受け２２を通じて調圧スプリング２３を中心軸ＣＬに沿って下方（ダイアフラム４側）へ押圧し、これによって生じた調圧スプリング２３の付勢力により、ダイアフラム４は出力室７に向けて中心軸ＣＬに沿って下方移動する。ここで、排気ポート１０の弁座１０ｃとポペット弁１５の第２の弁部１５ｃとは、上述したように、中心軸ＣＬに沿って対向配置されている。このため、ダイアフラム４が中心軸ＣＬに沿って下方移動すると、これと結合する排気ポート１０の弁座１０ｃは第２の弁部１５ｃに向けて移動し、これと当接する（すなわち、第２の開閉弁が閉じる）。さらに調圧ノブ２１をねじ込むと、ポペット弁１５が入力室６に向けて移動し、第１の弁部１５ｂが第２の連通孔９１の入力室６側の端部に形成された弁座９１ｂから離間する（すなわち、第１の開閉弁が開く）。これにより、第２の連通孔９１を介して入力室６と出力室７とが連通する。

第１の開閉弁が開き第２の開閉弁が閉じた状態においては、入力室６と出力室７とが連通し、かつ排気室８がこれら２つの室と隔絶しているため、入力流路３４に接続された配管などを通じて入力室６内に供給された加圧流体は、第１の弁部１５ｂと弁座９１ｂとの間を流れて第２の連通孔９１に流入したのち後出力室７へと到達し、この出力室７と連通する出力流路３５を通じて配管等へ出力される。

ここで、ダイアフラム４および排気ポート１０の上面には、調圧ノブ２１のねじ込み量に比例して生じる調圧スプリング２３の付勢力Ｆ１が作用し、また、その底面には、出力室７内の加圧流体からの押圧力Ｆ２が作用している。押圧力Ｆ２が付勢力Ｆ１よりも大きくなると、後述するように、ポペット弁１５に設けられた第１の弁部１５ｂが第２の連通孔９１の入力室６側の端部に形成された弁座９１ｂに当接して第１の開閉弁が閉じ、かつ排気ポート１０に設けられた弁座１０ｃとポペット弁１５に設けられた第２の弁部１５ｃとが離間して、第２の開閉弁が開く。このとき、出力室７と排気室８とが連通することで、出力室７内の加圧空気が排気され、この結果減圧されることになる。

このように、減圧が開始されるときの出力室７内の流体圧力は、付勢力Ｆ１の大きさに依存する。したがって、付勢力Ｆ１の大きさを調圧ノブ２１のねじ込み量によって調整することで、出力室７内の流体圧力を設定することができる（以下、このように設定された流体圧力を「設定圧」と言う。）。

出力室７内の圧力（以下、「出力圧」と言う。）が設定圧を超えない場合、すなわち、押圧力Ｆ２が付勢力Ｆ１以下の場合、ダイアフラム４に作用する力は、出力室７に向かう下向きの力が優勢となる。このため、ダイアフラム４は排気室８に向けて上方移動することなく、第２の開閉弁が閉じた状態（排気ポート１０の弁座１０ｃがポペット弁１５の第２の弁部１５ｃに当接した状態）が維持される。他方、第１の開閉弁も開いた状態（ポペット弁１５に設けられた第１の弁部１５ｂと第２の連通孔９１の入力室６側の端部に形成された弁座９１ｂとが離間した状態）が維持される。このため、入力室６から出力室７に流入した加圧流体は、そのまま出力流路３５から出力される。

これに対し、出力圧が設定圧を超える場合、すなわち、押圧力Ｆ２が付勢力Ｆ１より大きい場合、ダイアフラム４に作用する力は、排気室８に向かう上向きの力が優勢となるので、ダイアフラム４は排気室８に向けて上方移動する。このとき、ポペット弁１５は、ポペットスプリング１７により付勢されることで出力室７に向けて上方移動する。この結果、ポペット弁１５に設けられた第１の弁部１５ｂが第２の連通孔９１の入力室６側の端部に形成された弁座９１ｂと当接し第２の連通孔９１を閉塞、すなわち、第１の開閉弁を閉じる。これにより、入力室６と出力室７とが非連通状態となり、入力室６から出力室７に向けた加圧流体の供給が停止されることで出力圧の上昇が抑制される。

なおも出力圧が設定圧より高いと、ダイアフラム４は排気室８に向けて上方移動し、排気ポート１０の弁座１０ｃとポペット弁１５の第２の弁部１５ｃとが離間して第２の開閉弁が開いた状態となる。このとき、出力室７と排気室８とは連通状態となるので、出力室７内の加圧空気は、貫通孔１０ａを通って排気室８へと流れ込み、その後、ボンネット５に開口する排気孔５ｂを通じて外部に排出される。この結果、出力圧は低下し、出力室７内の加圧空気が減圧される。

加圧流体が排気孔５ｂから排出されることで出力圧が設定圧よりも低くなると、調圧スプリング２３によって再びダイアフラム４が出力室７に向けて下方移動し、排気ポート１０の弁座１０ｃがポペット弁１５の第２の弁部１５ｃに当接して排気ポート１０の貫通孔１０ａが塞がれる（すなわち、第２の開閉弁を閉じる。）。これにより、排気孔５ｂからの加圧流体の排出は停止する。なおも出力圧が設定圧より低ければ、排気ポート１０の弁座１０ｃを介してポペット弁１５が入力室６に向けて押圧され、結果、第１の弁部１５ｂが第２の連通孔９１の入力室６側の端部に形成された弁座９１ｂから離間する（すなわち、第１の開閉弁が開く。）。これにより、再び第２の連通孔９１を介して入力室６と出力室７（出力流路３５）とが連通し、入力室６内の加圧空気が出力室７に流入することとなる。以降、減圧弁１は、上記動作を繰り返すことで、下流に配設された装置に入流する流体の圧力が設定圧を超えないよう（流体の圧力が設定圧に維持されるよう）調整する。

[本実施の形態の効果]
従来の減圧弁、例えば、特許文献１に記載の発明に係る減圧弁１００においては、上述したように、隔壁１３１に設けられた貫通孔１３２の入力室１０６側開口部の周囲に垂設された支持部に長方形のスプリング受け１４０が支持・固定され、入力室１０６から貫通孔１３２に至る流路が、長方形の短辺１４０ａに沿ってのみ形成される構造となっている。このため、入力室１０６に流入した加圧流体は、長方形のスプリング受け１４０が障害となってその流れが阻害され、また、偏在する流路を通じて不均一かつ旋回流を伴う流れとなって貫通孔１３２内を通過し、その後、出力室１０７へと導かれる。当該事象は、後述する加圧流体の流れに関するシミュレーションによって確認された事象である。このような不均一かつ旋回流を伴う流れの加圧流体が出力室１０７に流入する従来の減圧弁１００では、上述した問題が顕著に表れる。

これに対し、本実施の形態では、流路形成部４３の強度・剛性を考慮の上、できるだけ大きな開口面積を確保すべく、平面視において略等間隔に１０個の貫通孔４４が開設されている。このため、本実施の形態においては、従来の減圧弁１００に比べてスプリング受け４０周囲の流路断面積が大きく確保されており、また、流路の偏在もみられない。このため、本実施の形態によれば、流路内にスプリング受け４０が存在することに起因した加圧流体の流速変化および圧力損失（圧力低下）を好適に抑制することができ、また、偏流が抑えられた均一な流れを実現することができる。さらに、比較的長い貫通孔４４が設けられていることで高い整流効果がもたらされ、加圧流体の流れにおける非定常流（偏流、旋回流、乱流）を好適に抑制することができる。これら効果は、上記問題を解決する上で有用である。

また、スプリング受け４０の入力室６に面した底面に突出部４５が設けられている本実施の形態によれば、入力室６内の加圧流体は、円滑に貫通孔４４へと誘導され、非定常流（偏流、旋回流、乱流）を抑制する効果を奏する。
この点を詳述すると、入力流路３４から入力室６内へ流入する加圧流体は、流量が多いとき、一部は圧力差によって直接貫通孔４４に吸引され、残りは入力室６を画成するフィルターカバー２、隔壁３１およびスプリング受け４０の底面部等に衝突しながら貫通孔４４へと導かれる。ここで、本実施の形態が備える突出部４５にあっては、上述したように、その表面が所定の曲率半径をもつ曲面からなり、さらにその周囲（境界部４６）に沿って１０個もの貫通孔４４が均等に配設されている。このため、突出部４５に衝突した加圧流体は、いずれかの貫通孔４４に向けて円滑に誘導される。また、曲面から形成されていることで、突出部４５に衝突した加圧流体の流れを過度に乱すこともない。
このように、突出部４５は、加圧流体を貫通孔４４へと誘導する「流体誘導部」として機能し、非定常流（偏流、旋回流、乱流）を抑制する効果を奏する。この機能および効果は、貫通孔４４の開口周縁の一部と境界部４６とが重なり合い、この重なり合った部分と突出部４５の側面４５ａ（図７および図８参照）とが連続した曲面から構成されている場合により顕著にあらわれる。また、貫通孔４４を通過した加圧流体は、均一かつ所定の方向（例えば、貫通孔４４の軸心、すなわち、減圧弁１の中心軸ＣＬに沿った方向）に整流された状態で、第２の連通孔９１を通って出力室７へと導かれる。この結果、加圧流体の流れの乱れに起因した上記問題を好適に解決することができる。

また、スプリング受け４０、より具体的には、スプリング受け４０の流路形成部４３が開口部３２ａの内側空間に収容されるように埋設された本実施の形態のスプリング受け４０にあっては、上述したように、相対的に開口径の大きな開口部３２ａと相対的に開口径の小さな貫通孔４４とが流体流路上において連接することになる。さらに、開口部３２ａの内側空間に略円錐台形状の突出部４５が配置された本実施の形態にあっては、スプリング受け４０近傍の流体流路断面積が大から小へ連続的に変化するように構成されることになる。このような構成により、流体流路断面積の変化に伴う圧力損失を低減することができる。

また、本実施の形態によれば、上記整流効果を、スプリング受け４０のみの構成を変更するだけで実現することができる。このため、製品形状、部品形状およびコストへの影響を最小限に抑えることができる。

さらに、ポペットスプリング１７が最も収縮したときの長と略同じ深さの凹部４１によってポペットスプリング１７を保持する本実施の形態によれば、凹部４１の内周側壁がガイド面となって、ポペットスプリング１７の胴曲がりを防止することができる。このため、ポペット弁１５における移動軸心の変動を好適に抑制することができる。これにより、排気ポート１０の弁座１０ｃとポペット弁１５の第２の弁部１５ｃとの片当たりが回避され、ポペット弁１５の第２の弁部１５ｃの偏摩耗によるシール性の低下を防止することができる。

さらに、本実施の形態に係るスプリング受け４０にあっては、ポペットスプリング１７を収容するように形成された凹部４１の周囲に複数の貫通孔４４が開設され、かつこれら複数の貫通孔４４の長さが凹部４１の深さと略同一であり、さらに、凹部４１の開口縁と貫通孔４４の空間領域３２ｃ側開口縁とが同一の水平面内に形成されている。このような、所定の深さもつ凹部４１と所定の長さをもつ複数の貫通孔４４とが略同一の水平面内に形成されたスプリング受け４０によれば、上記効果とスペース効率（特に厚みの削減）とを両立させることができる。

[整流効果に関する検証シミュレーション]
本実施の形態に係る減圧弁１および従来の減圧弁１００において、所定の境界条件のもと、加圧流体の軌跡に関するシミュレーションを実施し、本実施の形態の整流効果を検証した。

図９および図１０は、本実施の形態に係る減圧弁１に対して実施された流体軌跡に関するシミュレーションの結果を示した図であり、図１１および図１２は、当該シミュレーション結果に基づいて、主な流線Ｓ１およびＳ２のみを示した図である。なお、図９および図１１は、減圧弁１の正面視における流体軌跡を、図１０および図１２は、減圧弁１の側面視における流体軌跡を示す。

上記境界条件は、例えば流体が空気、環境圧力が４００ｋＰｓ、体積流量が０．００３３ｍ³／ｓ、温度が２９３Ｋである。また、スプリング受け４０の寸法に関する条件については、第１の連通孔３２の入力室６側開口径およびスプリング受け４０の外形Ｄを１０としたとき、貫通孔４４の長さＬは略２．５、有形突出部の高さｔ２は略２．５、貫通孔４４の孔径φｄ２は略１とした。

図１３および図１４は、従来の減圧弁１００に対して実施された流体軌跡に関するシミュレーションの結果を示した図であり、図１５および図１６は、当該シミュレーション結果に基づいて、主な流線Ｓ´１およびＳ´２のみを示した図である。図１３および図１５は、減圧弁１００の正面視における流体軌跡を、図１４および図１６は、減圧弁１００の側面視における流体軌跡を示す。なお、境界条件は、スプリング受け１４０の寸法に関する条件を除き上記条件と同一であり、スプリング受け１４０の寸法に関する条件については、貫通孔１３２の入力室１０６側開口径を１０としたとき、減圧弁１００が備えるスプリング受け１４０の短辺１４０ａは略５、長辺１４０ｂは略１０、板厚（高さ）は略２とした。

従来の減圧弁１００では、スプリング受け１４０の周囲の流路が偏在しているため、入力室１０６内において流路が形成されていない部分近傍に流体軌跡がみられない領域１０６ａが存在する（図１３を参照）。また、流路断面積が小さな限られた流路を通じてスプリング受け１４０の上方へ導かれる加圧流体においては、流速の急激な変化や流体抵抗等に起因して、旋回流Ｒが生じ、流線の分布（流速密度）も均一でない（図１３および図１４を参照）。

これに対し、本実施の形態に係る減圧弁１では、スプリング受け４０の周囲の流路に偏在がみられないため、入力室６内の略全域に流体軌跡が認められる（図９および図１０を参照）。また、１０個の貫通孔４４が略均一に配設され、かつこの貫通孔４４に流体を誘導する突出部４５が設けられていることで、加圧流体は、円滑かつ略均一に貫通孔４４へと導かれ、スプリング受け４０を通過した後の加圧流体の流れも略均一で旋回流等の乱れはみられない。

上記シミュレーション結果から、本実施の形態に係るスプリング受け４０およびこれを備える減圧弁１によれば、従来のスプリング受け１４０およびこれを備える減圧弁１００に比べて、スプリング受けを通過した後の加圧流体の流れが大幅に安定することがわかる。したがって、本実施の形態に係るスプリング受け４０およびこれを備える減圧弁１によれば、出力室７へ流入する加圧流体の流れも安定することでダイアフラム４が受ける圧力が均一となり、また、ポペット弁１５の移動軸心が加圧流体の流れによって乱されることも抑制されるため、上記問題を好適に改善することができる。

[本実施の形態の変形例]
本実施の形態の別の変形例として、例えば、図１７に示すスプリング受け４０−２がある。このスプリング受け４０−２は、その流路形成部４３−２の開口部３２ａに面する下面が略截頭円錐面（略円錐台の側面）をなしており、この下面と突出部４５−２の側面４５ａ−２との境界部４６−２が連続した曲面で形成されている。ここで、突出部４５−２は、流路形成部４３−２の上記下面よりも大きな傾斜角をもつ略截頭円錐面（略円錐台の側面）をなし、略平坦である頂部（底部）の周縁と連続した曲面で接続している（換言すれば、頂部（底部）の周縁は曲面から形成されている）。

当該構成のスプリング受け４０−２においては、その下面が流線形に近い形状を呈している。このため、入力経路３４から流入する加圧流体は、スプリング受け４０−２の下面に沿いながら貫通孔４４−２へと誘導される。したがって、スプリング受け４０−２を具備する減圧弁１−２によれば、加圧流体の流れにおける非定常流（偏流、旋回流、乱流）を好適に抑制することができる。

なお、スプリング受け４０の基本形状に関する他の変形例とし、例えば図１８および１９に示すような断面形状を有するものがある。これら変形例は、貫通孔４４の導入部形状（開口部３２ａ側の開口部形状）に特徴を有し、例えば、図１８に示すスプリング受け４０−３では、貫通孔４４−３の導入部開口周縁４４α−３が曲面により形成され、図１９に示すスプリング受け４０−４では、貫通孔４４−４の導入部開口周縁４４α−４が略截頭円錐面（略円錐台の側面）により形成されている。これにより、貫通孔における流路断面積の変化が緩やかになり、圧力損失を低減することができる。

また、本実施の形態の別の変形例として、例えば、図２０および図２１に示すスプリング受け４０−５がある。ここで、図２０は、スプリング受け４０−５を備える減圧弁１−５の部分拡大図であり、図２１は、スプリング受け４０−５の平面図である。

スプリング受け４０とスプリング受け４０−５との相違点は、流路形成部４３−５に設けられた貫通孔の隣接間隔にある。すなわち、スプリング受け４０の貫通孔４４においては、複数の貫通孔４４の隣接間隔が、全て略同一であったのに対し、スプリング受け４０−５の貫通孔４４−５ａないし４４−５ｊにおいては、図２１に示すように、入力室６と連通する入力流路３４の開口部と近接する側に配設された貫通孔４４−５ａ、４４−５ｂおよび４４−５ｃの隣接間隔が、最も離間する貫通孔４４−５ｈ、４４−５ｉおよび４４−５ｊの隣接間隔に比べて大きく設定されている。

上記構成のスプリング受け４０−５およびこれを具備する減圧弁１−５によれば、入力流路３４に近接する領域の単位面積あたりの流路開口面積が、入力流路３４から離間する領域のそれに比べて大きくなる。当該構成によれば、入力流路３４から入力室６に流入する加圧流体の多くが、手前に位置する貫通孔４４−５ａ、４４−５ｂおよび４４−５ｃから効率的に吸引されることになる。このため、加圧流体が多量であっても、多くの加圧流体が直接貫通孔４−５ａないし４４−５ｊに吸引されることととなり、これにより、加圧流体の圧力損出等を小さく抑えることができる。

さらに、本実施の形態の別の変形例として、例えば、図２２ないし図２４に示すスプリング受け４０−６がある。ここで、図２２は、スプリング受け４０−６を備える減圧弁１−３の部分拡大図であり、図２３は、スプリング受け４０−６の平面図、図２４は、スプリング受け４０−６のＰ´―Ｐ´線断面図である。

本実施の形態に係るスプリング受け４０とその変形例であるスプリング受け４０−６との相違点は、流路形成部４３−６に設けられた貫通孔の孔径にある。すなわち、スプリング受け４０の貫通孔４４においては、その孔径が全て同一であったのに対し、スプリング受け４０−６の貫通孔４４−６ａないし４４−６ｊにおいては、図２２および図２３に示すように、入力室６と連通する入力流路３４の開口部からの距離が最短の貫通孔４４ａから最長の４４ｊにかけて、次第に孔径が小さくなるように設定されている（換言すれば、貫通孔４４ａないし４４ｊの孔径は、入力室６に面した入力流路３４の開口部からの距離が短いほど大きくなるように設定されている）。

当該構成のスプリング受け４０−６およびこれを具備する減圧弁１−６によれば、入力流路３４から入力室６に流入する加圧流体がより円滑に貫通孔４４ａないし４４ｊへと導かれることになる。

この点を詳述すると、入力室６に面した入力流路３４の開口部が下方に向いた本実施の形態においては、入力流路３４から入力室６に流入する加圧流体は、一旦下方に向けて流れた後、圧力の低い出力室７と連通する貫通孔４４ａないし４４ｊに向かう流れとなる。ここで、加圧流体が多量のとき、一部は直接貫通孔４４ａないし４４ｊに吸引されるが、残りは入力室６を画成するフィルターカバー２の内壁、隔壁３１およびスプリング受けの底面部等に衝突しながら貫通孔４４ａないし４４ｊへと導かれる。ここで、加圧空気の流れを乱さずかつ圧力損失等を抑制するには、入力流路３４の開口部から貫通孔４４ａないし４４ｊに向かう流れ（流線）が、互いに干渉すること無くより多くの加圧流体が直接貫通孔４４ａないし４４ｊに吸引されることが望ましい。このような流れを実現する方法として、例えば、入力流路３４の開口部から入力室６に流入した加圧流体が、貫通孔４４ａないし４４ｊへ略同時に到達して吸引されるよう、入力流路３４の開口部から各貫通孔４４ａないし４４ｊまでの距離に比例して流速が大きくなる（換言すれば、上記距離に反比例して流速が小さくなる）ように設計することが有用と考えられる。本実施の形態の変形例に係るスプリング受け４０−６では、孔径が大きいほど流速が小さくなるといった事象に着目し、上記距離が短くなるにしたがって孔径が大きくなるように構成することで、上記望ましい加圧流体の流れを実現している。

また、別の変形例として、入力室６側に位置する底面に、溝を設けたスプリング受けとしてもよい。この溝は、例えば底面の略中央からそれぞれの貫通孔４４に向かって延在し、この溝に沿って加圧流体をそれぞれの貫通孔４４に導くように構成してもよい。また、この溝を、突出部４５の表面に設けてもよいし、突出部４５を設けることなく平板状の底面に設けてもよい。

さらに、別の変形例として、入力流路３４の開口部位置や入力室６の形状等によって多様に変化する加圧流体の流れの態様に応じて、貫通孔４４の開口形状を円形以外の形状、例えば楕円としてもよい。

また、上記本実施の形態に係るスプリング受け４０では、第１の連通孔３２の入力室６側開口部３２ａの内側空間に収容されるよう突出部４５の高さを設定するとしたが、フィルターカバー２とセンターボディ３との間に介在するフィルタ１４と干渉しない範囲で、その頂部を上記設定の範囲を超えて設ける、すなわち、頂部が開口部３２ａの開口縁よりフィルターカバー２側（図1における下側）に突出して設けるようにしてもよい。また、突出部４５の形状を略円錐台以外の形状、例えば、略円錐状としてもよい。

さらに、本実施の形態において、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。

以上、本発明に係る実施の形態を説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。また、明細書および図面に直接記載のない構成であっても、本発明の作用・効果を奏する以上、本発明の技術的思想の範囲内である。さらに、上記記載および各図で示した実施の形態は、その目的および構成等に矛盾がない限り、互いの記載内容を組み合わせることも可能である。

１…減圧弁、２…フィルターカバー、３…センターボディ、４…ダイアフラム、５…ボンネット、５ａ…フランジ、５ｂ…排気孔、６…入力室、７…出力室、８…排気室、９…ガイド部材、１０…排気ポート、１０ａ…貫通孔、１０ｂ…突出部、１１…ドレン用ボルト、１２…ガスケット、１３…ボルト、１４…フィルタ、１５…ポペット弁、１５ａ…ステム、１５ｂ…第１の弁部、１５ｃ…第２の弁部、１７…ポペットスプリング、１８…面積板、１９…ボルト、２１…調圧ノブ、２１ａ…つまみ、２１ｂ…軸、２２…調圧スプリング受け、２３…調圧スプリング、３１…隔壁、３２…第１の連通孔、３２ａ…開口部、３２ｂ…開口部、３４…入力流路、３５…出力流路、４０…スプリング受け、４１…凹部、４２…溝部、４３…流路形成部、４４…貫通孔、４５…有底突出部、４６…境界部、９１…第２の連通孔、９１ａ…端部、９１ｂ…弁座。

Claims (10)

1. 外部から流体が流入する第１の空間と前記流体の流路を切り替える弁体およびこの弁体を所定の方向へ付勢する付勢部材が収容される第２の空間とを画成し、かつ前記付勢部材を保持する付勢部材保持器であって、
   前記第２の空間に面して形成された保持部と、この保持部の周囲に形成された流路形成部とを備え、
   前記流路形成部は、前記第１の空間と前記第２の空間とを隔てる隔壁に設けられた開口部に係合する外周縁を有し、
   前記第１の空間と前記第２の空間とを連通する複数の貫通孔が、前記流路形成部に設けられ、
   前記第１の空間に流入した流体を前記複数の貫通孔へと導く流体誘導部が、前記第１の空間に面して形成されている
   ことを特徴とする付勢部材保持器。
2. 請求項１に記載の付勢部材保持器において、
   前記流体誘導部は、前記流路形成部の内側かつ前記第１の空間に面する領域に突設された錐台状の突出部を含み、
   前記複数の貫通孔は、前記突出部と前記流路形成部との境界部に沿って開口している
   ことを特徴とする付勢部材保持器。
3. 請求項２に記載の付勢部材保持器において、
   前記突出部の頂部周縁は、曲面により形成されていることを特徴とする付勢部材保持器。
4. 請求項１ないし３のいずれか１つに記載の付勢部材保持器において、
   前記保持部は、前記付勢部材の収縮時の全長と整合する深さの有底凹部からなり、この有底凹部の内測壁面に案内されるように前記付勢部材が嵌入されるように構成されている
   ことを特徴とする付勢部材保持器。
5. 請求項１ないし４のいずれか１つに記載の付勢部材保持器において、
   前記複数の貫通孔は、孔径が同一の円孔であり、かつ前記表面の周方向に等間隔で配置されている
   ことを特徴とする付勢部材保持器。
6. 請求項１ないし４のいずれか１つに記載の付勢部材保持器において、
   前記複数の貫通孔は、孔径が同一の円孔であり、かつ前記表面の周方向に不等間隔で配置されている
   ことを特徴とする付勢部材保持器。
7. 請求項１ないし４のいずれか１つに記載の付勢部材保持器において、
   前記複数の貫通孔は、少なくとも２つの異なる孔径の円孔からなる
   ことを特徴とする付勢部材保持器。
8. 請求項１ないし７のいずれか１つに記載の付勢部材保持器と、
   前記第１の空間前記第２の空間により形成される入力室と出力室と排気室とを内部に有し、前記入力室に連通する入力流路と前記出力室に連通する出力流路と前記排気室に連通する排気孔とが開設され、前記入力室と前記出力室とを画成しかつこれら２つの室を連通する第１の連通孔が開設された隔壁とを備える容器と、
   前記出力室と前記排気室とを画成するダイアフラムと、
   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弁孔が形成された排気ポートと、
   前記排気ポートを前記出力室に向けて付勢する第２の付勢部材と、
   前記第１の連通孔の前記出力室側開口部に配設され、前記入力室と前記出力室とを連通する第２の連通孔を備えるガイド部材と、
   前記第２の連通孔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第２の連通孔の前記入力室側に形成された弁座を閉じる第１の弁部と、前記軸部の他端に形成され前記弁孔と対向配置される第２の弁部とを有する前記弁体としてのポペット弁と、
   前記ポペット弁を前記出力室に向けて付勢する前記付勢部材とを備える
   ことを特徴とする減圧弁。
9. 請求項６または７に記載の付勢部材保持器と、
   前記第１の空間前記第２の空間により形成される入力室と出力室と排気室とを内部に有し、前記入力室に連通する入力流路と前記出力室に連通する出力流路と前記排気室に連通する排気孔とが開設され、前記入力室と前記出力室とを画成しかつこれら２つの室を連通する第１の連通孔が開設された隔壁とを備える容器と、
   前記出力室と前記排気室とを画成するダイアフラムと、
   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弁孔が形成された排気ポートと、
   前記排気ポートを前記出力室に向けて付勢する第２の付勢部材と、
   前記第１の連通孔の前記出力室側開口部に配設され、前記入力室と前記出力室とを連通する第２の連通孔を備えるガイド部材と、
   前記第２の連通孔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第２の連通孔の前記入力室側に形成された弁座を閉じる第１の弁部と、前記軸部の他端に形成され前記弁孔と対向配置される第２の弁部とを有する前記弁体としてのポペット弁と、
   前記ポペット弁を前記出力室に向けて付勢する前記付勢部材とを備え、
   前記複数の貫通孔の隣接間隔は、前記入力流路の開口部との距離が短くなるにしたがって小さくなるように構成されている
   ことを特徴とする減圧弁。
10. 請求項７に記載の付勢部材保持器と、
    前記第１の空間前記第２の空間により形成される入力室と出力室と排気室とを内部に有し、前記入力室に連通する入力流路と前記出力室に連通する出力流路と前記排気室に連通する排気孔とが開設され、前記入力室と前記出力室とを画成しかつこれら２つの室を連通する第１の連通孔が開設された隔壁とを備える容器と、
    前記出力室と前記排気室とを画成するダイアフラムと、
    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弁孔が形成された排気ポートと、
    前記排気ポートを前記出力室に向けて付勢する第２の付勢部材と、
    前記第１の連通孔の前記出力室側開口部に配設され、前記入力室と前記出力室とを連通する第２の連通孔を備えるガイド部材と、
    前記第２の連通孔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第２の連通孔の前記入力室側に形成された弁座を閉じる第１の弁部と、前記軸部の他端に形成され前記弁孔と対向配置される第２の弁部とを有する前記弁体としてのポペット弁と、
    前記ポペット弁を前記出力室に向けて付勢する前記付勢部材とを備え、
    前記複数の貫通孔の孔径は、前記入力流路の開口部との距離が短くなるにしたがって大きくなるように構成されている
    ことを特徴とする減圧弁。