JP2022034222A

JP2022034222A - 弁装置

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Publication number: JP2022034222A
Application number: JP2020137911A
Authority: JP
Inventors: 重章細川; Shigeaki Hosokawa; 隼人盛田; Hayato Morita
Original assignee: BEN KK; Venn Co Ltd
Current assignee: BEN KK; Venn Co Ltd
Priority date: 2020-08-18
Filing date: 2020-08-18
Publication date: 2022-03-03

Abstract

【課題】弁口から二次室に流出する流体が直接通路に当たらないようにして、作動ダイヤフラムの作動室において上部室と下部室との圧力差の変動を抑制し、作動ダイヤフラムの作動の安定化を図る。【解決手段】本体１に仕切壁１２で仕切った入口２側の一次室１３及び出口３側の二次室１４を設け、仕切壁１２に弁口１５を形成し、一次室１３に弁口１５を開閉する弁体１７を設け、二次室１４側に弁体１５を支持し作動ダイヤフラム１８に連係される弁棒２０を設け、本体１に隔壁７で仕切られ上部室３１及び下部室３２を有した作動ダイヤフラム１８の作動室３０を設け、弁棒２０を隔壁７に進退動可能に貫通して設け、弁棒２０の近傍に二次室１４と作動室３０の上部室３１とを連通する狭隘な通路Ｒを形成し、二次室１４内であって通路Ｒの開口Ｒａの上側に、弁口１５に対向する傘部４０を設けた。【選択図】図２

Description

本発明は、蒸気等の流体が流通する配管系に設けられる弁装置に係り、特に、ダイヤフラムを備えこのダイヤフラムの両側の圧力差に基づき流路を開閉する例えば減圧弁等の弁装置に関する。

従来、この種の弁装置としては、例えば、特許第３６６０３３９号公報（特許文献１）に掲載された蒸気用の減圧弁の技術が知られている。図１４に示すように、この弁装置Ｓａは、入口１０１及び出口１０２を有し蒸気である流体が流れる流路を形成した本体１００を備え、この本体１００に、流路を仕切壁１０３で仕切って形成され入口１０１側の一次室１０４及び出口１０２側の二次室１０５を設け、仕切壁１０３に流体が通過可能な弁口１０６を形成し、一次室１０４側に弁口１０６を開閉する弁体１０７を設け、二次室１０５側に一端が弁体１０７を支持し他端が作動ダイヤフラム１０８に連係される弁棒１０９を設け、本体１００に、弁口１０６に対向する隔壁１１１により二次室１０５に対して隔てられ作動ダイヤフラム１０８が収納される作動室１１２を設け、この作動室１１２を隔壁１１１側の上部室１１３及び作動ダイヤフラム１０８で仕切られた下部室１１４から構成し、弁棒１０９を隔壁１１１に進退動可能に貫通して設けてある。弁体１０７は、弁口１０６を閉にする方向にコイルスプリング１１５で付勢されている。また、この弁装置Ｓａおいて、隔壁１１１に、弁棒１０９を進退動可能に支持するブッシュ１１６を設け、弁棒１０９の近傍であって、ブッシュ１１６の外側に、二次室１０５と作動室１１２の上部室１１３とを連通する狭隘な通路１１７を形成し、二次室１０５から通路１１７を通して作動室１１２の上部室１１３に流入する流体と下部室１１４の流体との圧力差により作動ダイヤフラム１０８を介して弁棒１０９を進退動させて弁体１０７により弁口１０６を開閉するように構成されている。

この弁装置Ｓａは、作動ダイヤフラム１０８の作動を制御する制御部１２０を備え、制御部１２０は、二次室１０５側の圧力が低くなって所定圧力以下になったとき、一次室１０４の流体を作動室１１２の下部室１１４の流入口１２１から流入させて作動ダイヤフラム１０８がスプリング１１５の付勢力に抗して弁棒１０９を進出させ、弁体１０７により弁口１０６を開にし、一次室１０４から弁口１０６を通して二次室１０５側に流体を流出させ、二次室１０５側の圧力が所定圧力を超えたとき、一次室１０４の流体が作動室１１２の下部室１１４に流入することを停止し、作動ダイヤフラム１０８がスプリング１１５の付勢力により弁棒１０９を後退させ、弁体１０７により弁口１０６を閉にし、一次室１０４から二次室１０５側への流体の流出を停止する。これにより、二次室１０５側の流体の圧力を、一次室１０４側の流体圧力より低い所定圧力に保持するようにしている。

特許第３６６０３３９号公報

ところで、この従来の弁装置Ｔａにおいては、二次室１０５側の圧力が所定圧力より低くなったとき、弁体１０７により弁口１０６を開にし、一次室１０４から弁口１０６を通して二次室１０５側に流体を流出させるが、このとき、一次室１０４側の流体が弁口１０６から二次室１０５に噴出し、この噴出流が通路１１７の開口１１７ａに当たって作動室１１２の上部室１１３に流入しようとする現象が生じ、その場合には、作動室１１２の上部室１１３と下部室１１４との圧力差の変動が大きくなって作動ダイヤフラム１０８の作動が不安定になり、所謂ハンチングが生じる要因になるし、小刻みに弁体１０７が動くので弁体１０７そのものや弁棒１０９の摺動部の摩耗が進みやすくなって耐久性を損ねる要因となり、好ましくないという問題があった。

本発明は上記の問題点に鑑みて為されたもので、弁口から二次室に流出する流体が直接通路に当たらないようにして、作動ダイヤフラムの作動室において上部室と下部室との圧力差の変動を抑制し、作動ダイヤフラムの作動の安定化を図った弁装置を提供することを目的とする。

このような目的を達成するため、本発明の弁装置は、入口及び出口を有し流体が流れる流路を形成した本体を備え、該本体に、上記流路を仕切壁で仕切って形成され上記入口側の一次室及び上記出口側の二次室を設け、上記仕切壁に流体が通過可能な弁口を形成し、上記一次室に上記弁口を開閉する弁体を設け、上記二次室側に一端が上記弁体を支持し他端が作動ダイヤフラムに連係される弁棒を設け、上記本体に、上記弁口に対向する隔壁により上記二次室に対して隔てられ上記作動ダイヤフラムが収納される作動室を設け、該作動室を上記隔壁側の上部室及び上記作動ダイヤフラムで仕切られた下部室から構成し、上記弁棒を上記隔壁に進退動可能に貫通して設け、上記弁棒の近傍に上記二次室と上記作動室の上部室とを連通する狭隘な通路を形成し、上記二次室から上記通路を通して上記作動室の上部室に流入する流体と下部室の流体との圧力差により上記作動ダイヤフラムを介して上記弁棒を進退動させて上記弁体により上記弁口を開閉する弁装置において、
上記二次室内であって上記通路の開口の上側に、上記弁口に対向する傘部を設けた構成としている。

これにより、例えば、流体を作動室の下部室に流入させて作動ダイヤフラムにより弁棒を進出させ、弁体により弁口を開にし、一次室から弁口を通して二次室側に流体を流出させる際、流体が弁口から噴き出すと、流体は通路を覆う傘部に当接するので、流体が通路の開口に当たって作動室の上部室に流入しようとする事態が阻止され、そのため、作動室の上部室と下部室との圧力差に変動を極めて小さくすることができる。その結果、作動ダイヤフラムの作動の安定化を図ることができ、所謂ハンチングが生じる事態を防止することができるとともに、弁体そのものや摺動部の摩耗を進みにくくして耐久性を向上させることができる。この場合、通路の開口の上側に傘部を設けたので、通路による二次室と作動室の上部室との連通状態が確保されることから、通常の作動ダイヤフラムの動作に影響を与えることはない。

そして、必要に応じ、上記隔壁に、上記弁棒が進退動可能に挿通される挿通孔を有したブッシュを設け、上記傘部を、上記ブッシュの上記二次室側の端部に脚部を介して設けた構成としている。傘部をブッシュに脚部を介して設けたので、組付けが容易になり、二次室内に設置し易くなる。

また、必要に応じ、上記通路を、上記ブッシュの挿通孔と上記弁棒との間に形成し、上記傘部を、盤状に形成し、該傘部に上記弁棒が挿通される貫通孔を形成し、上記脚部を、上記傘部の裏面と上記ブッシュの端面との間に架設して設け、上記傘部の裏面と上記ブッシュの端面との間に上記通路の開口が臨む凹所を形成した構成としている。

これにより、弁棒が傘部の貫通孔によっても支持されるので、弁棒の支持が安定する。また、傘部は貫通孔の周囲にあって挿通孔の周囲の上側にあることから、弁口からの流体が通路の開口に確実に当たらないようにすることができる。また、弁口からの流体が貫通孔に侵入することがあっても、流体は凹所に抜けるので、この点でも、流体が通路の開口に確実に当たらないようにすることができる。

この場合、上記挿通孔を横断面円形に形成し、上記弁棒の少なくともその進退動時に上記挿通孔の内面に対面する部位を、上記挿通孔の内面を摺接する頂角を有した横断面多角形状に形成した構成としている。弁棒の頂角部分が挿通孔を摺接するので、弁棒の支持が安定する。また、通路を断面多角形状の辺と挿通孔の内面で形成するので、通路が複数形成されることから、通路による二次室と作動室の上部室との連通状態を確実に確保することができ、通常の作動ダイヤフラムの動作を確実に行わせることができる。

また、この場合、上記頂角に対応する部位を上記挿通孔の内周面に摺接する円弧面に面取り形成したことが有効である。弁棒の頂角部分の挿通孔に対する摺接を、円滑に行わせることができる。

そしてまた、必要に応じ、上記弁棒の上記二次室に露出する全部もしくは一部に、周方向に沿う溝を、軸方向に沿って所定間隔で複数形成した構成としている。これにより、弁棒に溝による段差が形成されることから、弁口から噴出した流体が弁棒に当たるとこの溝による段差によって流体が分散し、より一層、流体が通路の開口に当たって作動室の上部室に流入しようとする事態を阻止することができる。

また、必要に応じ、上記一次室に、上記弁体を上記弁棒の後退方向であって上記弁体が上記弁口を閉にする方向に付勢する弁体スプリングを設け、上記作動ダイヤフラムの作動を制御する制御部を備え、該制御部を、上記一次室と上記作動室の下部室との間に設けられた作動管路と、該作動管路の途中に設けられ上記二次室側のパイロット圧が所定圧力以下になったとき該作動管路を開にし該パイロット圧が所定圧力を超えたとき該作動管路を閉にするパイロット弁とを備えて構成し、
上記制御部のパイロット弁が上記作動管路を開にしたとき、上記作動ダイヤフラムが上記弁体スプリングの付勢力に抗して上記弁棒を進出させて上記弁体により上記弁口を開にし、上記一次室から上記弁口を通して二次室側に流体を流出させ、上記制御部のパイロット弁が上記作動管路を閉にしたとき、上記作動ダイヤフラムが上記弁体スプリングの付勢力により上記弁棒を後退させて上記弁体により上記弁口を閉にし、上記一次室から二次室側への流体の流出を停止する構成としている。パイロット圧により作動する作動ダイヤフラムに対応することができる。

以上説明したように本発明の弁装置によれば、流体が弁口から噴き出すと、流体は通路を覆う傘部に当接するので、流体が通路の開口に当たって作動室の上部室に流入しようとする事態を阻止することができ、そのため、作動ダイヤフラムの作動室において上部室と下部室との圧力差の変動を抑制し、作動ダイヤフラムの作動の安定化を図ることができ、所謂ハンチングが生じる事態を防止することができる。

本発明の実施の形態に係る弁装置を示す斜視図である。本発明の実施の形態に係る弁装置を示す図１中Ａ－Ａ線断面図である。本発明の実施の形態に係る弁装置を示す図１中Ｂ－Ｂ線断面図である。本発明の実施の形態に係る弁装置の要部を示す分解斜視図である。本発明の実施の形態に係る弁装置のブッシュに設けられた傘部を示し（ａ）は図４中Ｃ－Ｃ線断面図、（ｂ）は図４中Ｄ－Ｄ線断面図である。本発明の実施の形態に係る弁装置の傘部のある要部を示す拡大断面図である。本発明の実施の形態に係る弁装置の傘部のある要部を示す図６中Ｅ－Ｅ線断面図である。本発明の実施の形態に係る弁装置の傘部のある要部を示す図６中Ｆ－Ｆ線断面図である。本発明の実施の形態に係る弁装置の試験例において、比較対象とした比較例に係る弁装置の要部を示す拡大断面図である。本発明の実施の形態に係る弁装置の試験例において用いた試験装置を示す図である。本発明の実施の形態に係る弁装置の試験結果を示し、（ａ）は流量－圧力特性を示すグラフ図、（ｂ）は作動ダイヤフラムの作動室の下部室圧力と上部室圧力との圧力差を示すグラフ図である。本発明の実施の形態に係る弁装置の試験例において、比較対象とした比較例に係る弁装置の試験結果を示し、（ａ）は流量－圧力特性を示すグラフ図、（ｂ）は作動ダイヤフラムの作動室の下部室圧力と上部室圧力との圧力差を示すグラフ図である。本発明の実施の形態に係る弁装置の変形例を示す要部断面図である。従来の弁装置の一例を示す断面図である。

以下、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態に係る弁装置について詳細に説明する。
図１乃至図８に示すように、本発明の実施の形態に係る弁装置Ｓは、蒸気用の減圧弁であり、入口２及び出口３を有し流体が流れる流路を形成した本体１を備えている。本体１は、入口２及び出口３がこれらの軸線が一方向中心線Ｐ上に位置するように形成された管体４を備えている。管体４には、一方向中心線Ｐに直交する他方向中心線Ｑ上に、下開口５及び上開口６が形成されている。下開口５には、下開口５を塞ぐ隔壁７を有しこの隔壁７により隔てて形成される後述の作動ダイヤフラム１８の作動室３０が設けられる下部体８が取付けられ、上開口６には、後述の制御部５０を構成し上開口６を塞ぐベース壁１１を有した上部体１０が取付けられている。本体１は、管体４，下部体８及び上部体１０で構成される。

管体４内には、一方向中心線Ｐを横切り、入口２及び上開口６側と、出口３及び下開口５側とを仕切る仕切壁１２が設けられている。これにより、本体１には、流路を仕切壁１２で仕切って形成され入口２側の一次室１３及び出口３側の二次室１４が設けられている。仕切壁１２には、他方向中心線Ｑを軸線とする流体が通過可能な弁口１５が形成されている。弁口１５は仕切壁１２にネジ結合により装着された弁座体１６に形成されている。また、一次室１３には、弁口１５を開閉する弁体１７が設けられている。

二次室１４側には、一端が弁体１７を支持し他端が作動ダイヤフラム１８に連係され他方向中心線Ｑを軸線とした弁棒２０が設けられている。更に、一次室１３には、弁体１７を弁棒２０の後退方向であって弁体１７が弁口１５を閉にする方向に付勢するコイルスプリングからなる弁体スプリング２１が設けられている。弁体スプリング２１は他方向中心線Ｑを軸線として一端がベース壁１１に設けたスプリング保持体２２に保持され、他端が弁体１７に係止されている。

また、本体１を構成する下部体８には、弁口１５に対向する下部体８の隔壁７により二次室１４に対して隔てられ作動ダイヤフラム１８が収納される作動室３０が設けられている。作動室３０は、隔壁７側の上部室３１及び作動ダイヤフラム１８で仕切られた下部室３２から構成されている。弁棒２０は、隔壁７に進退動可能に貫通して設けられている。更に、弁棒２０の近傍には、二次室１４と作動室３０の上部室３１とを連通する狭隘な通路Ｒが形成されている。そして、二次室１４から通路Ｒを通して作動室３０の上部室３１に流入する流体と下部室３２の流体との圧力差により作動ダイヤフラム１８を介して弁棒２０を進退動させて弁体１７により弁口１５を開閉するようにしている。

詳しくは、隔壁７には、弁棒２０が進退動可能に挿通され他方向中心線Ｑを軸線とした挿通孔３４を有したブッシュ３５が設けられている。ブッシュ３５は、作動室３０側の他方向中心線Ｑを軸線とした雄ネジ部３６と二次室１４側に突出した基部３７とを備えて構成され、挿通孔３４は横断面円形の円柱状に形成されている。隔壁７には他方向中心線Ｑを軸線とした雌ネジ部３８が形成されており、ブッシュ３５はその雄ネジ部３６を雌ネジ部３８に螺合することにより隔壁７に取付けられている。通路Ｒは、ブッシュ３５の挿通孔３４と弁棒２０との間に形成されている。

二次室１４内であって通路Ｒの開口の上側には、弁口１５に対向する傘部４０が設けられている。傘部４０は、図２乃至図６に示すように、ブッシュ３５の二次室１４側の端部に脚部４１を介して設けられている。詳しくは、傘部４０は、円盤状に形成されており、傘部４０の中心には弁棒２０が挿通され他方向中心線Ｑを軸線とした貫通孔４２が形成されている。貫通孔４２は挿通孔３４と同じ内径の横断面円形の円柱状に形成されている。脚部４１は、一対設けられ、傘部４０の裏面とブッシュ３５の上端面との間に互いに対向して架設して設けられている。一対の脚部４１の内側面は、挿通孔３４及び貫通孔４２に連続するこれらと同じ円弧面に形成されている。これにより、傘部４０の裏面とブッシュ３５の端面との間には、通路Ｒの開口Ｒａが臨む凹所４３が形成される。実施の形態においては、ブッシュ３５，脚部４１及び傘部４０は、一体形成されている。そのため、傘部４０をブッシュ３５に脚部４１を介して一体形成したので、加工が容易であり、また、傘部４０の組付けが容易になり、二次室１４内に設置し易くなる。

弁棒２０において、図４，図６乃至図８に示すように、少なくともその進退動時に挿通孔３４及び貫通孔４２の内面に対面する部位は、挿通孔３４及び貫通孔４２の内面を摺接する頂角を有した横断面多角形状に形成されている。実施の形態では、ブッシュ３５の下端面と傘部４０の上面間の寸法よりも長い範囲に亘って、横断面正六角形状に形成されている。また、頂角に対応する部位は、挿通孔３４及び貫通孔４２の内周面に摺接する円弧面に面取り形成されている。これにより、通路Ｒは、横断面正六角形状の辺と挿通孔３４の内面で形成され、等角度間隔で複数形成されることになる。

また、弁棒２０の二次室１４に露出する全部もしくは一部には、周方向に沿う溝４５が、軸方向に沿って所定間隔で複数形成されている。実施の形態では、溝４５は、弁棒２０の横断面正六角形状に形成された部分であって、挿通孔３４に僅かに入り込む部分から弁口１５側に向けて、４条形成してある。溝４５の底面は円周面に形成されている。

そして、本装置には、作動ダイヤフラム１８の作動を制御する制御部５０が備えられている。制御部５０は、図２及び図３に示すように、一次室１３と作動室３０の下部室３２との間に設けられた作動管路５１と、作動管路５１の途中に設けられ二次室１４側のパイロット圧が所定圧力以下になったとき作動管路５１を開にし、パイロット圧が所定圧力を超えたとき作動管路５１を閉にするパイロット弁５２と、パイロット弁５２よりも下部室３２側に設けられ作動管路５１内の流体を二次室１４に逃す逃し管路５３（図１）とを備えて構成されている。

詳しくは、上部体１０には、パイロット弁５２が収納されベース壁１１で一次室１３と仕切られた弁室５４が設けられており、ベース壁１１には一次室１３と弁室５４とを連通する連通路５５（図３）が形成されている。本体１の外部には、弁室５４と作動室３０の下部室３２の流入口３２ａとの間に配管された第１パイプ５６（図１及び図３）と、第１パイプ５６の途中から分岐されて管体４の二次室１４に配管された第２パイプ５７が設けられており、作動管路５１は、連通路５５－弁室５４－第１パイプ５６で形成される通路で構成され、逃し管路５３は、第２パイプ５７で形成される通路で構成される。

制御部５０において、弁室５４には他方向中心線Ｑを軸心とするパイロット弁口５８が形成されており、パイロット弁５２は、連通路５５側に設けられ、ベース壁１１のスプリング保持体２２に一端が支持されたコイルスプリングからなる第１スプリング５９の他端に保持され、この第１スプリング５９により常時パイロット弁口５８を閉じる方向に付勢されている。上部体１０のパイロット弁５２よりも上側には、パイロット弁５２を開閉する駆動部６０が設けられている。駆動部６０は、パイロット弁５２の上側に設けられた軸受体６１に摺動可能に設けられ常時先端がパイロット弁５２に当接する他方向中心線Ｑを軸線とするロッド６２を備えている。

また、駆動部６０は、ロッド６２の基端に当接し二次室１４側のパイロット圧によりロッド６２を押圧及び押圧解除する制御ダイヤフラム６３を備えている。制御ダイヤフラム６３は、上部体１０の軸受体６１の上側に設けた動作室６４に収納されており、動作室６４は、二次室１４側のパイロット圧を受ける受圧室６５と、制御ダイヤフラム６３によって仕切られ制御ダイヤフラム６３を常時所定の付勢力で押圧するコイルスプリングからなる第２スプリング６７を収納したスプリング室６６とから構成されている。６８は第２スプリング６７の付勢力を調整し、パイロット圧を所定圧力に設定する調整部である。図２中、符号６９は、二次室１４側であって出口３より後流側の管路からのパイロット圧を受圧室６５に供給するパイロット管である。

これにより、パイロット圧が、設定した所定圧力以下になると、第２スプリング６７の付勢力により制御ダイヤフラム６３がロッド６２を押圧し、ロッド６２はパイロット弁５２を押圧し、パイロット弁５２はパイロット弁口５８を開き、作動管路５１を開にする。作動管路５１が開になると、一次室１３の流体が作動管路５１（連通路５５→弁室５４→第１パイプ５６）を通して作動ダイヤフラム１８の作動室３０の下部室３２に供給される。作動室３０の下部室３２に流体が供給されると、作動ダイヤフラム１８が弁体スプリング２１の付勢力に抗して弁棒２０を進出させて弁体１７により弁口１５を開にし、一次室１３から弁口１５を通して二次室１４側に流体を流出させる。

一方、パイロット圧が、設定した所定圧力を超えると、第２スプリング６７の付勢力に抗して制御ダイヤフラム６３が押し上げられ、ロッド６２の押圧が解除されるので、第１スプリング５９の付勢力によりパイロット弁５２はロッド６２を押し上げながらパイロット弁口５８を閉じ、作動管路５１を閉にする。作動管路５１が閉になると、一次室１３の流体の供給が停止され、作動ダイヤフラム１８の作動室３０の下部室３２の流体は逃し管路５３（第２パイプ５７）を通して二次室１４に逃される。これにより、作動ダイヤフラム１８が弁体スプリング２１の付勢力により弁棒２０を後退させて弁体１７により弁口１５を閉にし、一次室１３から二次室１４側への流体の流出を停止する。

従って、この実施の形態に係る弁装置Ｓによれば、パイロット圧が、設定した所定圧力以下になると、制御部５０が、作動管路５１を開にし、一次室１３の流体が作動管路５１を通して作動ダイヤフラム１８の作動室３０の下部室３２に供給され、作動ダイヤフラム１８が弁体スプリング２１の付勢力に抗して弁棒２０を進出させて弁体１７により弁口１５を開にし、一次室１３から弁口１５を通して二次室１４側に流体を流出させる。一方、パイロット圧が、設定した所定圧力を超えると、制御部５０が、作動管路５１を閉にし、一次室１３の流体の供給が停止され、作動ダイヤフラム１８が弁体スプリング２１の付勢力により弁棒２０を後退させて弁体１７により弁口１５を閉にし、一次室１３から二次室１４側への流体の流出を停止する。これにより、二次室１４側の流体の圧力は、一次室１３側の流体圧力より低い所定圧力に保持される。

この弁装置Ｓにおいて、二次室１４側の圧力が所定圧力より低くなったとき、弁体１７により弁口１５を開にし、一次室１３から弁口１５を通して二次室１４側に流体を流出させるが、このとき、一次室１３側の流体が弁口１５から二次室１４に噴出すると、図６に示すように、流体は通路Ｒを覆う傘部４０に当接するので、流体が通路Ｒの開口Ｒａに当たって作動室３０の上部室３１に流入しようとする事態を阻止することができる。また、傘部４０は貫通孔４２の周囲にあって挿通孔３４の周囲の上側にあることから、弁口１５からの流体が通路Ｒの開口Ｒａに確実に当たらないようにすることができる。弁口１５からの流体が貫通孔４２に侵入することがあっても、流体は凹所４３に抜けるので、この点でも、流体が通路Ｒの開口Ｒａに確実に当たらないようにすることができる。

特に、弁棒２０の二次室１４に露出する一部に、周方向に沿う溝４５を、軸方向に沿って所定間隔で複数形成したので、弁棒２０に溝４５による段差が形成されることから、弁口１５から噴出した流体が弁棒２０に当たるとこの溝４５による段差によって流体が分散し、より一層、流体が通路Ｒの開口Ｒａに当たって作動室３０の上部室３１に流入しようとする事態を阻止することができる。そのため、作動室３０の上部室３１と下部室３２との圧力差の変動を極めて小さくすることができる。その結果、作動ダイヤフラム１８の作動の安定化を図ることができ、所謂ハンチングが生じる事態を防止することができるとともに、弁体１７そのものや摺動部の摩耗を進みにくくして耐久性を向上させることができる。

この場合、通路Ｒの開口Ｒａの上側に傘部４０を設けたので、通路Ｒによる二次室１４と作動室３０の上部室３１との連通状態が確保されることから、通常の作動ダイヤフラム１８の動作に影響を与えることはない。特に、通路Ｒを断面多角形状の辺と挿通孔３４の内面で形成するので、通路Ｒが複数形成されることから、通路Ｒによる二次室１４と作動室３０の上部室３１との連通状態を確実に確保することができ、通常の作動ダイヤフラム１８の動作を確実に行わせることができる。

また、弁棒２０の進退動においては、弁棒２０が傘部４０の貫通孔４２によっても支持されるので、弁棒２０の支持を安定化させることができる。また、弁棒２０の頂角部分が挿通孔３４及び貫通孔４２を摺接するので、弁棒２０の支持をより一層安定化させることができる。更に、頂角に対応する部位を挿通孔３４及び貫通孔４２の内周面に摺接する円弧面に面取り形成したので、弁棒２０の頂角部分の挿通孔３４及び貫通孔４２に対する摺接を、円滑に行わせることができ、この点でも弁棒２０の支持をより一層安定化させることができる。

＜試験例＞
次に試験例について説明する。
実施の形態に係る弁装置Ｓについて、作動ダイヤフラム１８の作動室３０において上部室３１と下部室３２との圧力差の変動について試験した。試験は、比較例に係る弁装置Ｓｂについても行い、これと比較した。図９に示すように、比較例に係る弁装置Ｓｂは、傘部４０及び脚部４１を切除したブッシュ３５のみとするとともに、弁棒２０を溝４５のない横断面正六角形状で頂角に対応する部位を面取り形成した構成とし、他は実施の形態に係る弁装置Ｓと同様に構成した。これにより、比較例においては、通路Ｒの開口Ｒａが弁口に対向して二次室１４内で露出することになる。

また、試験は、図１０に示す試験装置７０を用いた。試験装置７０は、ボイラ（図示せず）で生成された蒸気を蒸気ヘッダー７１に貯留し、この蒸気ヘッダー７１に接続した蒸気管７２の途中に弁装置Ｓ，Ｓｂを介装した。また、蒸気管７２には弁装置Ｓ，Ｓｂより上流側に第１開閉弁７３及び流量計７４を介装し、弁装置Ｓ，Ｓｂより下流側に第２開閉弁７５を介装した。弁装置Ｓ，Ｓｂより下流側の管路と制御ダイヤフラム６３の動作室６４の受圧室６５とをパイロット管路７６で接続し、弁装置Ｓ，Ｓｂより下流側の管路からパイロット圧を取るように構成した。図２も参照し、弁装置Ｓ，Ｓｂより上流側の一次側圧力（設定値）をＰ１、パイロット圧（設定値）をＰ２ａ、二次室１４圧力をＰ２ｂ、作動ダイヤフラム１８の作動室３０における下部室３２の圧力をＰ３、上部室３１の圧力をＰ４とし、Ｐ１=１．０ＭＰａ、Ｐ２ａ=０．２ＭＰａに設定した。

この条件で、第１開閉弁７３を全開にして、第２開閉弁７５を閉状態から徐々に開き、所要時間（例えば２分間）で蒸気管の流量を０Ｋｇ／ｈから３１００Ｋｇ／ｈに変化させ、デジタル圧力計により、各圧力（パイロット圧Ｐ２ａ、二次室１４圧力Ｐ２ｂ、下部室３２圧力Ｐ３、上部室３１圧力Ｐ４）を測定した。

実施の形態に係る弁装置Ｓについての結果を図１１（ａ）、比較例に係る弁装置Ｓｂについての結果を図１２（ａ）に示す。この結果、パイロット圧Ｐ２ａと二次室１４圧力Ｐ２ｂとは略等しい値を示し、実施の形態に係る弁装置Ｓ及び比較例に係る弁装置Ｓｂともに減圧弁として有効に機能していることが分かる。しかし、下部室３２の圧力Ｐ３及び上部室３１の圧力Ｐ４において、比較例に係る弁装置Ｓｂでは、小刻みに変動しており、そのため、流量が７００Ｋｇ／ｈ付近で、所謂ハンチングの現象が生じていることが分かる（図１２（ａ）のＸ視部分）。これに対して、実施の形態に係る弁装置Ｓでは、変動が極めて少なく安定していることが分る。

そして、作動ダイヤフラム１８の作動室３０における下部室３２の圧力Ｐ３と上部室３１の圧力Ｐ４との差圧ΔＰ（＝Ｐ３－Ｐ４）を算出した。実施の形態に係る弁装置Ｓについての結果を図１１（ｂ）、比較例に係る弁装置Ｓｂについての結果を図１２（ｂ）に示す。この結果、下部室３２の圧力Ｐ３と上部室３１の圧力Ｐ４との差圧ΔＰは、比較例に係る弁装置Ｓｂでは、小刻みに大きく変動し、これに対して、実施の形態に係る弁装置Ｓでは、変動が極めて少なく安定していることが分かった。この結果、通路Ｒの開口Ｒａの上側に傘部４０を設け、弁棒２０に溝４５を形成することが極めて有効であることが分かった。

尚、上記実施の形態では、通路Ｒをブッシュ３５の挿通孔３４と弁棒２０との間に形成し、傘部４０を円盤状に形成してその中心に弁棒２０が挿通される貫通孔４２を形成して脚部４１で支持したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、図１３に示すように、従来例で示した弁装置Ｓ（図１４）のように、通路Ｒをブッシュ３５と隔壁７との間に形成し、傘部４０をこの通路Ｒの開口Ｒａの上側に位置させてブッシュ３５に脚部４１で支持するように設けても良く、適宜変更して差支えない。また、図１３に示すように、このタイプにおいても弁棒２０に周方向に沿う溝４５を軸方向に沿って所定間隔で複数形成することは有効である。また、上記実施の形態では、傘部４０を脚部４１を介してブッシュ３５に支持したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、二次室１４を構成する壁部や弁棒２０に設ける等、適宜変更して差支えない。

また、上記実施の形態では、本発明を減圧弁に適用した例を示したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、作動ダイヤフラム１８に連係される弁棒２０により弁体１７を作動させ、弁棒２０の近傍に通路Ｒを形成して作動ダイヤフラム１８を作動するタイプの弁装置であれば、どのような弁装置においても本発明を適用できることが勿論である。また、蒸気用の弁装置に限らず、蒸気用以外の流体用の弁装置に本発明を適用してよいことは勿論である。要するに、当業者は、本発明の新規な教示及び効果から実質的に離れることなく、これら例示である実施の形態に多くの変更を加えることが容易であり、これらの多くの変更は本発明の範囲に含まれる。

Ｓ弁装置
１本体
２入口
３出口
Ｐ一方向中心線
Ｑ他方向中心線
４管体
５下開口
６上開口
７隔壁
８下部体
１０上部体
１１ベース壁
１２仕切壁
１３一次室
１４二次室
１５弁口
１６弁座体
１７弁体
１８作動ダイヤフラム
２０弁棒
２１弁体スプリング
２２スプリング保持体
３０作動室
３１上部室
３２下部室
３２ａ流入口
Ｒ通路
Ｒａ開口
３４挿通孔
３５ブッシュ
３６雄ネジ部
３７基部
３８雌ネジ部
４０傘部
４１脚部
４２貫通孔
４３凹所
４５溝
５０制御部
５１作動管路
５２パイロット弁
５３逃し管路
５４弁室
５５連通路
５６第１パイプ
５７第２パイプ
５８パイロット弁口
５９第１スプリング
６０駆動部
６１軸受体
６２ロッド
６３制御ダイヤフラム
６４動作室
６５受圧室
６６スプリング室
６７第２スプリング
６８調整部
６９パイロット管
Ｓｂ比較例に係る弁装置
７０試験装置
７１蒸気ヘッダー
７２蒸気管
７３第１開閉弁
７４流量計
７５第２開閉弁
７６パイロット管路
Ｐ１一次側圧力（設定値）
Ｐ２ａパイロット圧（設定値）
Ｐ２ｂ二次室の圧力
Ｐ３下部室の圧力
Ｐ４上部室の圧力
ΔＰ下部室の圧力と上部室の圧力との差圧（Ｐ３－Ｐ４）

Claims

入口及び出口を有し流体が流れる流路を形成した本体を備え、該本体に、上記流路を仕切壁で仕切って形成され上記入口側の一次室及び上記出口側の二次室を設け、上記仕切壁に流体が通過可能な弁口を形成し、上記一次室に上記弁口を開閉する弁体を設け、上記二次室側に一端が上記弁体を支持し他端が作動ダイヤフラムに連係される弁棒を設け、上記本体に、上記弁口に対向する隔壁により上記二次室に対して隔てられ上記作動ダイヤフラムが収納される作動室を設け、該作動室を上記隔壁側の上部室及び上記作動ダイヤフラムで仕切られた下部室から構成し、上記弁棒を上記隔壁に進退動可能に貫通して設け、上記弁棒の近傍に上記二次室と上記作動室の上部室とを連通する狭隘な通路を形成し、上記二次室から上記通路を通して上記作動室の上部室に流入する流体と下部室の流体との圧力差により上記作動ダイヤフラムを介して上記弁棒を進退動させて上記弁体により上記弁口を開閉する弁装置において、
上記二次室内であって上記通路の開口の上側に、上記弁口に対向する傘部を設けたことを特徴とする弁装置。
上記隔壁に、上記弁棒が進退動可能に挿通される挿通孔を有したブッシュを設け、上記傘部を、上記ブッシュの上記二次室側の端部に脚部を介して設けたことを特徴とする請求項１記載の弁装置。
上記通路を、上記ブッシュの挿通孔と上記弁棒との間に形成し、上記傘部を、盤状に形成し、該傘部に上記弁棒が挿通される貫通孔を形成し、上記脚部を、上記傘部の裏面と上記ブッシュの端面との間に架設して設け、上記傘部の裏面と上記ブッシュの端面との間に上記通路の開口が臨む凹所を形成したことを特徴とする請求項２記載の弁装置。
上記挿通孔を横断面円形に形成し、上記弁棒の少なくともその進退動時に上記挿通孔の内面に対面する部位を、上記挿通孔の内面を摺接する頂角を有した横断面多角形状に形成したことを特徴とする請求項３記載の弁装置。
上記頂角に対応する部位を上記挿通孔の内周面に摺接する円弧面に面取り形成したことを特徴とする請求項４記載の弁装置。
上記弁棒の上記二次室に露出する全部もしくは一部に、周方向に沿う溝を、軸方向に沿って所定間隔で複数形成したことを特徴とする請求項１乃至５何れかに記載の弁装置。
上記一次室に、上記弁体を上記弁棒の後退方向であって上記弁体が上記弁口を閉にする方向に付勢する弁体スプリングを設け、上記作動ダイヤフラムの作動を制御する制御部を備え、該制御部を、上記一次室と上記作動室の下部室との間に設けられた作動管路と、該作動管路の途中に設けられ上記二次室側のパイロット圧が所定圧力以下になったとき該作動管路を開にし該パイロット圧が所定圧力を超えたとき該作動管路を閉にするパイロット弁とを備えて構成し、
上記制御部のパイロット弁が上記作動管路を開にしたとき、上記作動ダイヤフラムが上記弁体スプリングの付勢力に抗して上記弁棒を進出させて上記弁体により上記弁口を開にし、上記一次室から上記弁口を通して二次室側に流体を流出させ、上記制御部のパイロット弁が上記作動管路を閉にしたとき、上記作動ダイヤフラムが上記弁体スプリングの付勢力により上記弁棒を後退させて上記弁体により上記弁口を閉にし、上記一次室から二次室側への流体の流出を停止することを特徴とする請求項１乃至６記載の弁装置。