JP2021103464A

JP2021103464A - 減圧弁

Info

Publication number: JP2021103464A
Application number: JP2019234888A
Authority: JP
Inventors: 公孝仲村; Kimitaka Nakamura
Original assignee: Sakura Rubber Co Ltd
Current assignee: Sakura Rubber Co Ltd
Priority date: 2019-12-25
Filing date: 2019-12-25
Publication date: 2021-07-15
Anticipated expiration: 2039-12-25
Also published as: JP6763075B1

Abstract

【課題】配管内の流量に応じた減圧効果を有する減圧弁を提供する。
【解決手段】本発明の一態様に係る減圧弁は、流体が流れる第１流路と、第２流路と、を有する本体と、前記本体の内部に配置され、前記第１流路と前記第２流路を隔てる弁体と、前記弁体を前記第１流路から前記第２流路へ前記流体が通過する流路面積が縮小する方向に向けて付勢する付勢部材と、を有する弁部と、を備え、前記弁体は、前記第１流路を流れる前記流体の動圧が作用する受圧面と、前記流体の動圧が前記受圧面に作用していない状態であっても、前記第１流路と前記第２流路を連通させる連通部と、を有し、前記受圧面に作用する前記動圧の増加に応じて前記流路面積が前記付勢部材の付勢力に抗して拡大する。
【選択図】図２

Description

本発明は、減圧弁に関する。

流量が減少すると減圧効果が高くなり、流量が増加すると減圧効果が低くなる減圧弁が必要となる場合がある。例えば、高所に設置したタンクから低所にある建物内に向けて送液する配管内を流体が流れる際には、配管内の摩擦損失やバルブ等による圧力損失が発生する。流量が多い時を基準に供給元（ポンプ車等）の圧力を設定し、流量を変化させながら送液する場合、流量が多い時には問題とならないが、流量が低下した際には圧力損失が小さくなるため、配管内の圧力が配管の許容圧力を超えてしまうという問題がある。

特開平１０−１４９２２３号公報

本発明の目的の一つは、配管内の流量に応じた減圧効果を発揮する減圧弁を提供することである。

本発明の一態様に係る減圧弁は、流体が流れる第１流路と、第２流路と、を有する本体と、前記本体の内部に配置され、前記第１流路と前記第２流路を隔てる弁体と、前記弁体を前記第１流路から前記第２流路へ前記流体が通過する流路面積が縮小する方向に向けて付勢する付勢部材と、を有する弁部と、を備えている。前記弁体は、前記第１流路を流れる前記流体の動圧が作用する受圧面と、前記流体の動圧が前記受圧面に作用していない状態であっても、前記第１流路と前記第２流路を連通させる連通部と、を有している。前記受圧面に作用する前記動圧の増加に応じて前記流路面積が前記付勢部材の付勢力に抗して拡大する。

前記減圧弁は、前記本体の一端に設けられ、前記第１流路を配管に接続するための第１接続具と、前記本体の他端に設けられ、前記第２流路を他の配管に接続するための第２接続具と、をさらに有してもよい。

前記本体は、前記受圧面の周縁部と向かい合う対向面を内部に有し、前記付勢部材は、前記受圧面が前記対向面に近づく方向に向けて前記弁体を付勢し、前記受圧面に作用する前記動圧が増加すると前記弁体が前記第１流路を流れる前記流体の流れ方向に押されて前記受圧面と前記対向面の間の距離が増加し、これにより前記流路面積が拡大してもよい。

前記弁部は、前記本体の内部に配置された弁箱と、前記流れ方向に沿って前記弁箱内を移動可能なベースと、前記弁体と前記ベースを接続する接続部材と、をさらに有してもよい。この場合において、前記付勢部材は、前記弁箱と前記ベースで形成される弁室に収容され、前記ベースを前記流れ方向の反対方向に向けて付勢してもよい。

前記減圧弁は、前記第１流路と前記弁室を接続する導圧管をさらに有してもよい。

前記弁体は、板状であってもよい。前記弁部は、前記第１流路を流れる前記流体の流れ方向と直交する軸を中心に前記弁体を回動可能に支持する軸部を有してもよい。

前記付勢部材は、前記受圧面が前記流れ方向に対し垂直に近づく方向に向けて前記弁体が回動するように前記弁体を付勢してもよい。この場合において、前記受圧面に作用する前記動圧が増加すると前記弁体が前記流れ方向に対し平行に近づく方向に回動して前記弁体と前記本体の内壁の間の隙間が増加し、これにより前記流路面積が拡大してもよい。

本発明によれば、配管内の流量に応じた減圧効果を発揮する減圧弁を提供することができる。

図１は、第１実施形態に係る減圧弁の設置状況を示す概略図である。図２は、第１実施形態に係る減圧弁の概略的な断面図である。図３は、第１実施形態に係る減圧弁の弁部の概略的な分解斜視図である。図４は、第１実施形態に係る減圧弁内の調整弁の動きを示す模式図である。図５は、第２実施形態に係る減圧弁の概略的な部分断面図である。図６は、図５のＡ−Ａ線に沿う矢視断面図である。図７は、第２実施形態に係る減圧弁内の調整弁の動きを示す模式図である。

本発明のいくつかの実施形態につき、図面を参照しながら説明する。

各実施形態においては、減圧弁の一例として、真水や海水などの液体が流れる流路に設けられる減圧弁を開示する。ただし、本実施形態に係る減圧弁と同様の構造は、ガスなどの気体や液体と気体が混ざりあった混相流が流れる流路に設けられる減圧弁にも適用することができる。なお、以下に説明する実施形態によって本発明が限定されるものではない。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る減圧弁１００の設置状況を示す概略図である。減圧弁１００は、本体１と、第１接続具２Ａと、第２接続具２Ｂと、後述する弁部３と、導圧管４と、を備えている。減圧弁１００の各部は、例えば金属材料で形成されることができる。ただし、減圧弁１００は、樹脂などの非金属材料で形成された部材を含んでもよい。

減圧弁１００は、可撓性を有するホース２０１Ａ，２０１Ｂを接続するために使用することができる。ホース２０１Ａ，２０１Ｂは、それぞれ端部に接続具２０２Ａ，２０２Ｂを有している。第１接続具２Ａは、減圧弁１００の一次側（入口側）配管であるホース２０１Ａが有する接続具２０２Ａと接続されている。第２接続具２Ｂは、減圧弁１００の二次側（出口側）配管であるホース２０１Ｂが有する接続具２０２Ｂと接続されている。図１に図示した矢印は、流体の流れ方向を示している。

本実施形態において、減圧弁１００は、ホース２０１Ａとホース２０１Ｂを接続するための媒介金具である。減圧弁１００は、他種のホース敷設ラインなどに用いられる媒介金具として使用することも可能である。また、媒介金具としてホース間だけでなく、ホースと他の機器類との間にも使用することができる。

図２は、第１実施形態に係る減圧弁１００の概略的な断面図である。図３は、第１実施形態に係る減圧弁１００の弁部３の概略的な分解斜視図である。減圧弁１００は、上述の本体１、第１接続具２Ａ、第２接続具２Ｂおよび導圧管４に加え、弁部３を備えている。

本体１は、筒体１１と、第１取付部１２Ａと、第２取付部１２Ｂと、を有している。筒体１１は、軸ＡＸに沿って延びる円筒形状である。ただし、本体１の形状は、円筒形状に限られない。本体１は、内部に流体が流れる流路Ｆを有している。本体１は、内部に後述する受圧面３７ａの周縁部と向かい合う対向面１３を有している。対向面１３は、筒体１１の内壁から延びる、軸ＡＸと直交する面である。図２の例において、対向面１３は、第１取付部１２Ａの内面の一部である。対向面１３には、軸ＡＸ周りに第１流路Ｆ１と同径の流路が形成されている。

ここで、軸ＡＸに沿いかつ第１取付部１２Ａから第２取付部１２Ｂに向かう方向を軸方向Ｘ、軸方向Ｘと反対方向を軸方向Ｙ、軸ＡＸを中心として軸ＡＸから遠ざかる方向を半径方向Ｒと定義する。図２に図示した矢印は、流体の流れ方向を示しており、軸方向Ｘと一致している。

第１取付部１２Ａは、筒体１１の一次側（入口側）端部に設けられている。第２取付部１２Ｂは、筒体１１の二次側（出口側）端部に設けられている。筒体１１、第１取付部１２Ａ、及び第２取付部１２Ｂは、一体物であっても、別部材からなる集合体であってもよい。図示した例においては、筒体１１の外径が、第１取付部１２Ａ及び第２取付部１２Ｂの外径よりも大きいが、筒体１１の外径と第１取付部１２Ａ及び第２取付部１２Ｂの外径は等しくてもよい。

第１接続具２Ａは、第１取付部１２Ａに設けられている。第２接続具２Ｂは、第２取付部１２Ｂに設けられている。第１接続具２Ａ、第２接続具２Ｂには、様々な形状を適用できる。例えば、第１接続具２Ａと図１に示した接続具２０２Ａは、雌雄の区別のない同一構造を有してもよいし、反対に雌雄の区別のある構造を有してもよい。第２接続具２Ｂと図１に示した接続具２０２Ｂについても、同様である。

弁部３は、弁箱３１と、調整弁３２と、付勢部材Ｅ１と、を有している。弁部３は、本体１の内部であって、筒体１１の中央付近に配置されている。弁部３の本体１における配置は、筒体１１の中央付近以外であってもよい。

弁箱３１は、円筒部３３と、円底部３４と、円柱部３５と、を有している。円筒部３３の外径は、筒体１１の内径よりも小さい。円筒部３３の軸方向Ｘにおける長さは、筒体１１の軸方向Ｘにおける長さよりも短い。

円筒部３３は、内部に軸ＡＸに向かって突出する円環状の突出部３３ａを有している。円底部３４は、円筒部３３の第２接続具２Ｂ側の端部を閉塞している。円底部３４は、第１接続具２Ａ側に面３４ａを有している。円柱部３５は、円底部３４の面３４ａより軸ＡＸに沿って第１接続具２Ａに向かって突出する円柱である。円筒部３３、円底部３４、及び円柱部３５は、一体物であってもよい。円筒部３３、円底部３４、及び円柱部３５の各中心軸は、軸ＡＸ上にある。

弁箱３１は、筒体１１の内壁から軸ＡＸに向かって延びる棒状のシャフト１４が円筒部３３の外周面と接続されることで、筒体１１の内部に支持されている。シャフト１４は、円筒部３３の第２接続具２Ｂ側の端部と接続されている。シャフト１４が円筒部３３に接続される位置は、円筒部３３の第２接続具２Ｂ側の端部以外であってもよい。

例えば、シャフト１４は、軸ＡＸを中心とした円周方向において等間隔で配置された４本の棒状部材であり、筒体１１の内壁及び弁箱３１と溶接されている。シャフト１４の本数は、３本以下であってもよいし、５本以上であってもよい。シャフト１４によって、流路Ｆが閉塞されることはない。

調整弁３２は、ベース３６と、弁体３７と、接続部材３８と、を有している。調整弁３２の中心軸は、軸ＡＸ上に位置している。ベース３６は、円柱形状であって、第１接続具２Ａ側の面３６ａと、面３６ａと反対側の面３６ｂと、開口部３６ｃと、を有している。開口部３６ｃは、ベース３６の中心部にあって、ベース３６を面３６ａから面３６ｂに向かって貫通している。

ベース３６の外径は、円筒部３３の内径よりも小さい。開口部３６ｃの直径は、円柱部３５の直径よりも大きい。ベース３６は、弁箱３１の内部に配置されている。ベース３６は、軸方向Ｘ，Ｙにおいて円筒部３３の内部を移動可能である。言い換えると、ベース３６は、軸ＡＸに沿って移動可能に弁箱３１内に配置されている。また、突出部３３ａの内径は、ベース３６の外径よりも小さい。つまり、ベース３６は、面３６ｂが突出部３３ａに接触するので、ベース３６の軸方向Ｘにおける移動は、突出部３３ａによって制限されている。他の方法によりベース３６の軸方向Ｘにおける移動を制限する場合には、突出部３３ａを設置しなくともよい。例えば、弁体３７の外径を円筒部３３の外径よりも大きくすることで、面３７ｂを円筒部３３の第１接続具２Ａ側端部に接触するようにし、調整弁３２の軸方向Ｘにおける移動を制限してもよい。一方、軸方向Ｙにおける移動は、対向面１３によって制限されている。

弁体３７は、円板形状である。弁体３７は、受圧面３７ａと、受圧面３７ａと反対側の面３７ｂと、連通部Ｏ１と、を有している。受圧面３７ａの周縁部と対向面１３は、向かい合っている。本体１内の流路Ｆは、弁体３７によって隔てられており、弁体３７よりも一次側（入口側）の流路Ｆを第１流路Ｆ１とする。本体１内の流路Ｆのうち、弁体３７よりも二次側（出口側）の流路Ｆを第２流路Ｆ２とする。

連通部Ｏ１は、受圧面３７ａの中心部に位置する孔である。連通部Ｏ１は、受圧面３７ａの中心部以外に位置してもよいし、複数の孔から形成されていてもよい。連通部Ｏ１は必ずしも孔である必要はなく、弁体３７に設けられた切り欠きや受圧面３７ａと対向面１３の間の隙間であってもよい。流路Ｆは、弁体３７によって閉塞されることはない。受圧面３７ａの周縁部が対向面１３に接触している場合であっても、連通部Ｏ１を通じて第１流路Ｆ１と第２流路Ｆ２が連通している。

弁体３７は、ベース３６と棒状の接続部材３８により接続されている。接続部材３８は、面３６ａと面３７ｂに接続されている。例えば、接続部材３８は、軸ＡＸを中心とした円周方向において等間隔で配置された４本の棒状部材であり、面３６ａと面３７ｂに溶接されている。接続部材３８の本数は、３本以下であってもよいし、５本以上であってもよい。

弁体３７は、ベース３６と接続部材３８により接続されているため、弁体３７の動きとベース３６の動きは、連動している。ベース３６の動きが、調整弁３２の動きである。

弁箱３１の内部には、円筒部３３の内壁、面３４ａ、及び面３６ｂによって弁室３Ａが形成される。付勢部材Ｅ１は、弁室３Ａに収容されている。付勢部材Ｅ１は、例えば、コイルばねである。コイルばねの内径は、円柱部３５の直径よりも大きい。付勢部材Ｅ１は、円柱部３５に通すよう配置されている。付勢部材Ｅ１は、ベース３６の面３６ｂを軸方向Ｙに向けて付勢している。流体が送液されていない場合、付勢部材Ｅ１の付勢力によって、受圧面３７ａの周縁部が対向面１３と接触している。

本実施形態において、本体１、弁箱３１、及び調整弁３２は、軸ＡＸ上に位置している。弁箱３１と調整弁３２の軸は一致するが、弁箱３１と調整弁３２の軸は、軸ＡＸと一致しなくてもよい。

導圧管４は、管部４１と、管部４２と、管部４３と、を有する。管部４１は、第１取付部１２Ａの外周面にある孔部４１ａから半径方向Ｒに向かって突出している。管部４２は、弁室３Ａの外周面にある孔部４２ａから半径方向Ｒに向かって突出しており、筒体１１の外周面にある孔部４２ｂを通過している。管部４３は、筒体１１の外周面に沿って軸方向Ｘと平行に延び、筒体１１管部４１と管部４２を接続している。導圧管４は、各管部（４１，４２，４３）によって構成されるが、鋼管等を折り曲げることで製作されてもよい。

第１流路Ｆ１と弁室３Ａは、導圧管４を介して接続されている。流体が送液されている場合、第１流路Ｆ１内の流体が、導圧管４を介して弁室３Ａに流れこんでいるため、第１流路Ｆ１の静圧と弁室３Ａの静圧が等しくなる。ここで、静圧とは、配管内の流体が持つ圧力のことである。

減圧弁１００に流体が満たされている状況における調整弁３２へ軸方向Ｘ，Ｙから作用する静圧を考える。調整弁３２には、第１流路Ｆ１の流体の静圧と第２流路Ｆ２の流体の静圧が、それぞれ作用している。第１流路Ｆ１の流体の静圧は、軸方向Ｘからは受圧面３７ａに作用している。また、導圧管４を介して第１流路Ｆ１と弁室３Ａが接続されている。そのため、第１流路Ｆ１の流体の静圧は、軸方向Ｙからはベース３６の面３６ｂに作用している。よって、第１流路Ｆ１の流体の静圧は、調整弁３２に対して双方向から作用しており、その静圧の影響は互いに打ち消されるので、第１流路Ｆ１の流体の静圧の影響は、調整弁３２の移動に関してほとんどない。

同様に、第２流路Ｆ２の流体の静圧は、軸方向Ｘからはベース３６の面３６ａに作用している。また、第２流路Ｆ２の流体の静圧は、軸方向Ｙからは面３７ｂに作用している。よって、第２流路Ｆ２の流体の静圧は、調整弁３２に対して双方向から作用しており、その静圧の影響は互いに打ち消されるので、第２流路Ｆ２の流体の静圧の影響は、調整弁３２の移動に関してほとんどない。

したがって、調整弁３２は、主に受圧面３７ａに作用する第１流路Ｆ１の流体の動圧の影響で軸方向Ｘに移動する。

図４は、第１実施形態に係る減圧弁１００内の調整弁３２の動きを示す模式図である。図４（ａ）（ｂ）（ｃ）は、減圧弁１００を流れる流体の流量が増加することによって、調整弁３２が軸方向Ｘ（流体の流れ方向）に移動している状態を示している。また、減圧弁１００内の矢印は、流体の流れを表している。

まず図４（ａ）は、受圧面３７ａの周縁部が、対向面１３に接触している状態を示す。減圧弁１００内を流体が流れる場合、第１流路Ｆ１を流れる流体の動圧が、受圧面３７ａに作用する。第１流路Ｆ１の流量が少ない場合、受圧面３７ａに作用する流体の動圧は小さい。受圧面３７ａに作用する流体の動圧が付勢部材Ｅ１の付勢力よりも小さい場合、図４（ａ）に示すように受圧面３７ａの周縁部が対向面１３から離れることはない。

この場合、第１流路Ｆ１と第２流路Ｆ２は、連通部Ｏ１でのみ連通している。第１流路Ｆ１から第２流路Ｆ２へ流体が通過する流路面積は、連通部Ｏ１の面積である面積Ａ１である。第１流路Ｆ１の流路面積を面積Ａ０とすると、第１流路Ｆ１から第２流路Ｆ２へ流体が通過する流路面積が面積Ａ０から面積Ａ１に縮小しているといえる。そして、第１流路Ｆ１から第２流路Ｆ２へ通過する際の圧力損失によって、流体の圧力が減圧される。つまり、第１接続具２Ａ側から流入してきた流体は、第１流路Ｆ１から調整弁３２を通過し減圧され、第２流路Ｆ２から第２接続具２Ｂ側に流出する。

図４（ａ）の場合よりも第１流路Ｆ１の流量が増加すると、受圧面３７ａに作用する流体の動圧が増加し、調整弁３２が付勢部材Ｅ１の付勢力に抗して軸方向Ｘに移動する。これにより、図４（ｂ）に示すように受圧面３７ａの周縁部が対向面１３から離れる。受圧面３７ａと対向面１３の間の距離が増加する。

受圧面３７ａの周縁部が対向面１３から離れると、受圧面３７ａの周縁部と対向面１３の間に流路が形成される。ここで、受圧面３７ａの周縁部と対向面１３の間で形成される流路面積を面積Ａ２とする。面積Ａ２は、受圧面３７ａの周縁部と対向面１３の間に形成される円筒状の隙間の面積である。第１流路Ｆ１から第２流路Ｆ２へ流体が通過する流路面積は、連通部Ｏ１の面積Ａ１と面積Ａ２の総和である面積（Ａ１＋Ａ２）となる。

図４（ｂ）の状態において、第１流路Ｆ１から第２流路Ｆ２へ流体が通過する流路面積は、面積Ａ０から面積（Ａ１＋Ａ２）に縮小しているといえる。図４（ａ）の場合と比べ、流路面積が面積Ａ２分拡大しているため、流路面積の縮小幅は、図４（ａ）よりも小さい。そのため、第１流路Ｆ１から第２流路Ｆ２に流体が通過する際の圧力損失は、図４（ａ）の場合と比較すると小さくなる。つまり、減圧弁１００を通過した際の減圧効果は、図４（ａ）の場合と比較すると低くなるといえる。

図４（ｂ）の場合よりもさらに第１流路Ｆ１の流量が増加すると、受圧面３７ａに作用する流体の動圧が増加し、調整弁３２が付勢部材Ｅ１の付勢力に抗して軸方向Ｘにさらに移動する。第１流路Ｆ１の流量が十分に増加すると、図４（ｃ）に示すようにベース３６の面３６ｂが突出部３３ａに接触し、調整弁３２がそれ以上軸方向Ｘに移動できなくなる。受圧面３７ａと対向面１３の間の距離がさらに増加する。このとき、受圧面３７ａの周縁部が対向面１３から最も離れた状態となる。

図４（ｃ）においては、受圧面３７ａの周縁部と対向面１３との間の距離が図４（ｂ）の場合よりも増加しているため、面積Ａ２も図４（ｂ）の場合より大きくなる。第１流路Ｆ１から第２流路Ｆ２へ流体が通過する流路面積は、面積Ａ０から面積（Ａ１＋Ａ２）に縮小している。しかし、面積Ａ２が、図４（ｂ）よりも拡大しているため、流路面積の縮小幅は図４（ｂ）よりも小さい。そのため、第１流路Ｆ１から第２流路Ｆ２に流体が通過する際の圧力損失は、図４（ｂ）の場合と比較すると小さくなる。減圧弁１００を通過した際の減圧効果は、図４（ｂ）の場合と比較するとさらに低くなるといえる。

このように、本実施形態に係る減圧弁１００は、流量が増加するに従い減圧弁１００の減圧効果が低くなる。

以上のような構成を有する減圧弁１００であれば、流量が少ないときに高く、流量が増加すると低くなる減圧効果を発揮することができる。すなわち、弁体３７の受圧面３７ａに作用する動圧の増加に応じて流路面積が付勢部材Ｅ１の付勢力に抗して拡大することで、上記の減圧効果を得ることができる。

具体的には、本実施形態に係る減圧弁１００においては、調整弁３２が第１流路Ｆ１の流体の動圧の影響で軸方向Ｘに移動し、受圧面３７ａの周縁部と対向面１３の間の距離が増加することで、受圧面３７ａと対向面１３の間に新たな流路が形成され、流路面積が拡大する。さらに減圧弁１００が第１流路Ｆ１と弁室３Ａとを接続する導圧管４を有していれば、第１流路Ｆ１の流体の静圧の影響を受けず、調整弁３２を第１流路Ｆ１の流体の動圧の影響で移動させることが可能となる。

本実施形態に係る減圧弁１００は、第１流路Ｆ１の流体の動圧が受圧面３７ａに作用していない状態であっても第１流路Ｆ１と第２流路Ｆ２を連通させる連通部Ｏ１を有している。これにより、受圧面３７ａに作用する動圧が付勢部材Ｅ１の付勢力に比べて小さい場合でも、第１流路Ｆ１から第２流路Ｆ２に流体を流すことができる。

また減圧弁１００の減圧効果は、流体の動圧が作用する受圧面３７ａの面積や付勢部材Ｅ１の付勢力を変更することで調整することができる。減圧効果が調整可能であれば、使用現場に適した減圧効果を有する減圧弁１００を製作することが可能である。

減圧弁１００は、電気的制御を使用しない制御機構のため、構造がシンプルであり、使用方法も簡便である。また、減圧弁１００はホース間やホースと他の機器との間に設置することでき、着脱可能な接続具と組み合わせることで媒介金具として使用できる。

本実施形態に係る減圧弁１００は、例えば海水利用型消防水利システム、自動調圧装置付き消防ポンプ車、石油備蓄基地大容量泡消火システム、原子力施設における代替注水ライン、ＩＴＯ／ＡＩ等による自動送水制御ライン、及びその他流体移送自動制御ライン等の分野に適用することが可能である。

［第２実施形態］
第２実施形態について説明する。第１実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を適宜省略する。

図５は、第２実施形態に係る減圧弁３００の概略的な部分断面図である。図６は、図５のＡ−Ａ線に沿う矢視断面図である。

減圧弁３００は、本体１と、弁部５と、を有している。図５には示していないが、減圧弁３００は第１実施形態と同様の接続具２Ａ，２Ｂを有してもよい。

本体１は、筒体１１を有している。筒体１１は、軸ＡＸに沿って延びる円筒形状である。ただし、本体１の形状は、円筒形状に限られない。本体１は、内部に流体が流れる流路Ｆを有している。筒体１１は、内壁１１ａと、突出部１５と、を有している。内壁１１ａは、軸ＡＸに沿って延びる円周面状をなしている。突出部１５は、内壁１１ａから軸ＡＸに向かって突出する円環状である。突出部１５は、後述する受圧面５２ａ，５３ａの周縁部と向かい合う対向面１５ａを有している。突出部１５の内側には、開口部１５ｂが規定されている。

ここで、軸ＡＸに沿い、かつ図５において左から右に向かう方向を軸方向Ｘ、軸方向Ｘと反対方向を軸方向Ｙと定義する。図５に図示した矢印は、流体の流れ方向を示しており、軸方向Ｘと一致している。

弁部５は、調整弁５１と、軸部５４とを有している。調整弁５１は、円板形状であり、２枚の弁体５２，５３と、連通部Ｏ２と、を有している。調整弁５１は、軸方向Ｘと直交するように位置している。弁体５２，５３は、半円形の板状である。弁体５２，５３は、受圧面５２ａ，５３ａと、受圧面５２ａ，５３ａと反対側の面５２ｂ，５３ｂと、をそれぞれ有している。受圧面５２ａ，５３ａの周縁部と対向面１５ａは、向かい合っている。弁体５２，５３の外径は、内壁１１ａの直径より小さく、開口部１５ｂの直径よりも大きい。

本体１内の流路Ｆは、弁体５２，５３によって隔てられており、弁体５２，５３よりも一次側（入口側）の流路Ｆを第１流路Ｆ１とする。本体１内の流路Ｆのうち、弁体５２，５３よりも二次側（出口側）の流路Ｆを第２流路Ｆ２とする。

連通部Ｏ２は、軸ＡＸを中心軸とする孔である。弁体５２，５３にそれぞれ設けられた半円状の切り欠きを組み合わせることで、円形の連通部Ｏ２が形成される。連通部Ｏ２は、軸ＡＸを中心軸とした孔でなくともよい。連通部Ｏ２は、必ずしも軸ＡＸを中心とした孔である必要ではなく、弁体５２，５３にそれぞれ設けられた孔、切り欠き、及び受圧面５２ａ，５３ａと対向面１５ａの間の隙間であってもよい。流路Ｆは、弁体５２，５３によって閉塞されることはない。受圧面５２ａ，５３ａの周縁部が対向面１５ａに接触している場合であっても、連通部Ｏ２を通じて第１流路Ｆ１と第２流路Ｆ２が連通している。

軸部５４は、軸５５と、付勢部材Ｅ２と、を有している。軸５５は、軸方向Ｘ（流れ方向）と直交する方向に延び、軸ＡＸと交わる軸である。軸部５４は、軸５５を中心に弁体５２，５３を回動可能に支持している。弁体５２は、図５において軸５５を中心に反時計回りに面５２ｂが軸ＡＸに近づく方向に向かって回動する。一方、弁体５３は、図５において軸５５を中心に時計回りに面５３ｂが軸ＡＸに近づく方向に向かって回動する。

付勢部材Ｅ２は、例えば、ねじりコイルばねであり、コイル部分が軸５５に通され、一端が面５２ｂに当接し、他端が面５３ｂに当接する。付勢部材Ｅ２は、軸５５を中心に、受圧面５２ａ，５３ａが軸方向Ｘ（流れ方向）に対して垂直に近づく方向に向けて弁体５２，５３を回動するように付勢する。流体が送液されていない場合、付勢部材Ｅ２の付勢力によって、受圧面５２ａ，５３ａの周縁部が対向面１５ａと接触している。

第２実施形態に係る減圧弁３００は、第１実施形態に係る減圧弁１００と異なり、導圧管４を有していない。第１流路Ｆ１の流体と第２流路Ｆ２の流体間で、第１流路Ｆ１から第２流路Ｆ２へ弁部５を通過する際の圧力損失の影響による差圧が発生するが、その差圧が調整弁５１の移動に影響を与える。したがって、調整弁５１は、主に受圧面５２ａ，５３ａに作用する第１流路Ｆ１の流体の動圧と、第１流路Ｆ１と第２流路Ｆ２との間に発生する圧力損失の影響による差圧の影響で回動する。以下、第１流路Ｆ１の流体の動圧と、第１流路Ｆ１と第２流路Ｆ２との間に発生する圧力損失の影響による差圧を合わせて、総圧という。

図７は、第２実施形態に係る減圧弁３００内の調整弁５１の動きを示す模式図である。図７（ａ）（ｂ）（ｃ）は、減圧弁３００を流れる流体の流量が増加することによって、調整弁５１の弁体５２，５３が軸方向Ｘ（流体の流れ方向）対し平行に近づく方向にそれぞれ回動していく状態を示している。また、減圧弁内３００の矢印は、流体の流れを表している。

まず図７（ａ）は、受圧面５２ａ，５３ａの周縁部が、対向面１５ａに接触している状態を示す。減圧弁３００内を流体が流れる場合、第１流路Ｆ１を流れる流体の動圧が、受圧面５２ａ，５３ａに作用する。第１流路Ｆ１の流量が少ない場合、受圧面５２ａ，５３ａに作用する流体の動圧は小さい。また、第１流路Ｆ１と第２流路Ｆ２との間に発生する圧力損失の影響による差圧も小さい。受圧面５２ａ，５３ａに作用する総圧が付勢部材Ｅ２の付勢力よりも小さい場合、図７（ａ）に示すように受圧面５２ａ，５３ａの周縁部が対向面１５ａから離れることはない。

この場合、第１流路Ｆ１と第２流路Ｆ２は、連通部Ｏ２でのみ連通している。第１流路Ｆ１から第２流路Ｆ２へ流体が通過する流路面積は、連通部Ｏ２の面積である面積Ｂ１である。筒体１１の内壁１１ａの流路面積を面積Ｂ０とすると、第１流路Ｆ１から第２流路Ｆ２へ流体が通過する流路面積が面積Ｂ０から面積Ｂ１に縮小しているといえる。そして、第１流路Ｆ１から第２流路Ｆ２へ通過する際の圧力損失によって、流体の圧力が減圧される。

図７（ａ）の場合よりも第１流路Ｆ１の流量が増加すると、受圧面５２ａ，５３ａに作用する総圧が増加する。これにより、調整弁５１の弁体５２，５３が、付勢部材Ｅ２の付勢力に抗して軸方向Ｘ（流体の流れ方向）対し平行に近づく方向に回動する。これにより、図７（ｂ）に示すように受圧面５２ａ，５３ａの周縁部が対向面１５ａから離れる。

受圧面５２ａ，５３ａの周縁部が対向面１５ａから離れると、内壁１１ａと弁体５２，５３の間の隙間に流路が形成される。ここで、内壁１１ａと弁体５２，５３の間の隙間で形成される流路面積を面積Ｂ２とする。面積Ｂ２は、内壁１１ａと弁体５２，５３の間に形成される円環状の面積である。第１流路Ｆ１から第２流路Ｆ２へ流体が通過する流路面積は、連通部Ｏ２の面積Ｂ１と面積Ｂ２の総和である面積（Ｂ１＋Ｂ２）となる。弁体５２，５３が軸方向Ｘ（流体の流れ方向）対し平行に近づく方向に回動すると、面積Ｂ１は次第に縮小するが、面積Ｂ２は拡大する。そのため、図７（ａ）の状態の面積Ｂ１よりも、図７（ｂ）の状態の面積（Ｂ１＋Ｂ２）の方が広い。

図７（ｂ）の状態において、第１流路Ｆ１から第２流路Ｆ２へ流体が通過する流路面積は、面積Ｂ０から面積（Ｂ１＋Ｂ２）に縮小している。図７（ａ）の場合と比べ、流路面積は面積Ｂ１から面積（Ｂ１＋Ｂ２）に拡大しているため、流路面積の縮小幅は、図７（ａ）よりも小さい。そのため、第１流路Ｆ１から第２流路Ｆ２に流体が通過する際に流体が受ける圧力損失は、図７（ａ）の場合と比較すると小さくなる。減圧弁３００を通過した際の減圧効果は、図７（ａ）の場合と比較すると低くなるといえる。

図７（ｂ）の場合よりもさらに第１流路Ｆ１の流量が増加すると、受圧面５２ａ，５３ａに作用する総圧が増加する。これにより、調整弁５１の弁体５２，５３が、付勢部材Ｅ２の付勢力に抗して軸方向Ｘ（流体の流れ方向）対し平行に近づく方向に回動する。第１流路Ｆ１の流量が十分に増加すると、図７（ｃ）に示すように、調整弁５１の弁体５２，５３が軸方向Ｘに対し平行になり、弁体５２，５３はこれ以上軸５５を中心として回動できなくなる。このとき、内壁１１ａと弁体５２，５３が最も離れた状態となる。

図７（ｃ）においては、受圧面５２ａ，５３ａの周縁部と対向面１３との間の距離が図７（ｂ）の場合よりも増加しているため、面積Ｂ２は拡大する。一方、弁体５２，５３が軸方向Ｘと平行になるため、面積Ｂ１はほとんど消滅する。図７（ｂ）の状態の面積（Ｂ１＋Ｂ２）よりも、図７（ｃ）の状態の面積Ｂ２の方が広い。

図７（ｃ）の状態において、第１流路Ｆ１から第２流路Ｆ２へ流体が通過する流路面積は、面積Ｂ０から面積Ｂ２に縮小している。図７（ｂ）の場合と比べ、流路面積は図７（ｂ）の面積（Ｂ１＋Ｂ２）から面積Ｂ２に拡大しているため、流路面積の縮小幅は図７（ｂ）よりも小さい。そのため、第１流路Ｆ１から第２流路Ｆ２に流体が通過する際に流体が受ける圧力損失は、図７（ｂ）の場合と比較すると小さくなる。減圧弁３００を通過した際の減圧効果は、図７（ｂ）の場合と比較するとさらに低くなるといえる。

本実施形態に係る構造であっても、第１実施形態と同様に、流量が減少すると減圧効果が高くなり、流量が増加すると減圧効果が低くなる減圧弁３００を実現できる。第２実施形態に係る減圧弁３００は、第１実施形態と比較して部品点数が少なく、構造がよりシンプルなため、製作しやすい。

なお、本実施形態においては調整弁５１が２枚の弁体５２，５３を有しているが、１枚の弁体のみを有してもよい。この場合、軸５５は、軸ＡＸとは交わらない位置に配置されてもよい。

以上、第１実施形態及び第２実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、本発明の範囲を各実施形態にて開示した構成に限定するものではない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能である。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１００，３００…減圧弁、２０１Ａ，２０１Ｂ…ホース、２０２Ａ，２０２Ｂ…接続具、１…本体、１１…筒体、１３…対向面、１５…突出部、１５ａ…対向面、２Ａ…第１接続具、２Ｂ…第２接続具、３，５…弁部、３１…弁箱、３２…調整弁、３７…弁体、３７ａ…受圧面、３Ａ…弁室、４…導圧管、５１…調整弁、５２，５３…弁体、５２ａ，５３ａ…受圧面、５４…軸部、５５…軸、Ａ，Ｂ…面積、ＡＸ…軸、Ｅ１，Ｅ２…付勢部材、Ｆ１…第１流路、Ｆ２…第２流路、Ｒ…半径方向、Ｘ，Ｙ…軸方向

Claims

流体が流れる第１流路と、第２流路と、を有する本体と、
前記本体の内部に配置され、前記第１流路と前記第２流路を隔てる弁体と、前記弁体を前記第１流路から前記第２流路へ前記流体が通過する流路面積が縮小する方向に向けて付勢する付勢部材と、を有する弁部と、
を備え、
前記弁体は、前記第１流路を流れる前記流体の動圧が作用する受圧面と、前記流体の動圧が前記受圧面に作用していない状態であっても、前記第１流路と前記第２流路を連通させる連通部と、を有し、
前記受圧面に作用する前記動圧の増加に応じて前記流路面積が前記付勢部材の付勢力に抗して拡大する、
減圧弁。
前記本体の一端に設けられ、前記第１流路を配管に接続するための第１接続具と、
前記本体の他端に設けられ、前記第２流路を他の配管に接続するための第２接続具と、
をさらに有する、
請求項１に記載の減圧弁。
前記本体は、前記受圧面の周縁部と向かい合う対向面を内部に有し、
前記付勢部材は、前記受圧面が前記対向面に近づく方向に向けて前記弁体を付勢し、
前記受圧面に作用する前記動圧が増加すると前記弁体が前記第１流路を流れる前記流体の流れ方向に押されて前記受圧面と前記対向面の間の距離が増加し、これにより前記流路面積が拡大する、
請求項１または２に記載の減圧弁。
前記弁部は、前記本体の内部に配置された弁箱と、前記流れ方向に沿って前記弁箱内を移動可能なベースと、前記弁体と前記ベースを接続する接続部材と、をさらに有し、
前記付勢部材は、前記弁箱と前記ベースで形成される弁室に収容され、前記ベースを前記流れ方向の反対方向に向けて付勢する、
請求項３に記載の減圧弁。
前記第１流路と前記弁室を接続する導圧管をさらに有する、
請求項４に記載の減圧弁。
前記弁体は、板状であり、
前記弁部は、前記第１流路を流れる前記流体の流れ方向と直交する軸を中心に前記弁体を回動可能に支持する軸部を有している、
請求項１または２に記載の減圧弁。
前記付勢部材は、前記受圧面が前記流れ方向に対し垂直に近づく方向に向けて前記弁体が回動するように前記弁体を付勢し、
前記受圧面に作用する前記動圧が増加すると前記弁体が前記流れ方向に対し平行に近づく方向に回動して前記弁体と前記本体の内壁の間の隙間が増加し、これにより前記流路面積が拡大する、
請求項６に記載の減圧弁。