JP2782010B2 - 減圧弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、送液管路内の流体圧力を制御する減圧弁に
関する。

〔従来の技術〕

従来、上水道の給水系統等の送液管路の下流側の流体
圧力を制御する減圧弁として、例えば、実開昭60−1215
66号公報，同61−133767号公報，同61−141816号公報等
に示されているものが使用されている。これらは、主弁
１次側と圧力室とを１次側パイロット配管で接続して、
１次側流体を圧力室内に導入するとともに、該圧力室内
の流体を、主弁２次側の流体圧力に応じて開閉する２次
側パイロット弁を備えた２次側パイロット配管により導
出して圧力室内の圧力を変化させ、これにより主弁体の
開度を制御するように構成されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、管路途中に設置された減圧弁は、その
上流側（主弁１次側）に設置した弁を急激に開閉して管
路内に水撃が発生した場合、該水撃による一次側の圧力
変動が１次側パイロット配管を介して圧力室内に作動
し、減圧弁が開閉作動するが、この開閉作動が逆に管路
内の圧力変動を増幅し、管路内に定常的な振動（脈動）
を誘発することがある。

また、減圧弁２次側においても、前述のような下流側
に設置されている弁の急激な開閉により主弁２次側管路
内に脈動が生じると、前記２次側パイロット弁が脈動に
よる流体圧力の低下に従って開弁し、圧力室内の流体を
導出して主弁体を開方向に作動させるとともに、１次側
からは１次側パイロット配管を介して常に１次側流体が
圧力室内に導入されているために主弁体を閉方向に作動
させる。従って、２次側パイロット弁の開閉により圧力
室内の圧力が変動して主弁体を上下動させるために脈動
が収束せず、該脈動により弁や配管の継目のシール等を
傷め、最後には漏水を引起こす虞もある。同様に、該減
圧弁の開閉作動により主弁１次側に脈動を生じた場合
も、該脈動による圧力変化が１次側パイロット配管から
直接圧力室内に伝達され、主弁体の細かな開閉作動を生
じてしまう。

そこで本発明は、送液管路内に脈動を生じても主弁体
の動きを抑制し、脈動を収束させることのできる減圧弁
を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明の第１の構成は、
主弁２次側の圧力に応じて主弁体を開閉して主弁２次側
の流体圧力を制御する減圧弁において、１次側パイロッ
ト配管に主弁２次側の圧力が設定圧力よりも上昇したと
きに開弁する１次側パイロット弁を設けるとともに、該
１次側パイロット弁の設定圧力を、２次側パイロット弁
の設定圧力よりも高い圧力に設定したことを特徴とする
減圧弁を提供するとともに、１次側パイロット配管及び
２次側パイロット配管と圧力室とを、主弁２次側の圧力
変化により作動し、前記主弁２次側の圧力が第１設定圧
力よりも上昇したときに１次側パイロット配管と圧力室
とを連通させる流路と、主弁２次側の圧力が第２設定圧
力よりも低下したときに２次側パイロット配管と圧力室
とを連通させる流路とを有するパイロット弁を介して接
続するとともに、前記第１設定圧力を前記第２設定圧力
よりも高い圧力に設定したことを特徴としている。

また、本発明の第２の構成は、前記１次側パイロット
配管及び２次側パイロット配管と前記圧力室とを、主弁
２次側の圧力変化により作動し、該主弁２次側の圧力が
第１設定圧力よりも上昇したときに前記１次側パイロッ
ト配管と圧力室とを連通させる流路と、主弁２次側の圧
力が第２設定圧力よりも低下したときに前記２次側パイ
ロット配管と圧力室とを連通させる流路とを有するパイ
ロット弁を介して接続するとともに、前記第１設定圧力
を前記第２設定圧力より高い圧力に設定したことを特徴
としている。

〔作 用〕

上記第１の構成によれば、主弁２次側の流体圧力が１
次側パイロット弁の設定圧力（第１設定圧力）より上昇
した場合には、主弁１次側の流体が圧力室に導入されて
主弁体を閉方向に作動させる。逆に主弁２次側の流体圧
力が２次側パイロット弁の設定圧力（第２設定圧力）よ
り低下した場合には、圧力室内の流体が２次側パイロッ
ト配管から導出させて主弁体を開方向に作動させる。ま
た、主弁２次側の流体圧力が第１設定圧力と第２設定圧
力との間にある場合には、両パイロット配管が閉じられ
た状態に保たれるために主弁体は作動しない。従って、
送液管路内に脈動を生じても主弁２次側の圧力に応じて
いずれか一方のパイロット配管のみが開くため、主弁体
の作動が一方向となり、細かな開閉作動が抑制されて脈
動を収束することができる。

また、第２の構成によれば、一つのパイロット弁で上
記同様の作用を得ることができる。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいてさらに詳
細に説明する。

まず、第１図は本発明の第１実施例を示している。上
水道の給水管路等に設けられる減圧弁１は、主弁２と、
該主弁２の開閉を制御する制御部分とからなるもので、
主弁２は、弁箱３の内部が隔壁４により１次側弁室５と
２次側弁室６とに区画形成されており、該隔壁４に１次
側弁室５と２次側弁室６とを連通する弁口７が設けら
れ、該弁口７に主弁体８が垂直方向に摺動可能に嵌挿さ
れている。さらに弁箱３の上部には、上記主弁体８を開
閉させるための圧力室９を画成するダイヤフラム10が設
けられており、該ダイヤフラム10を、主弁体８とダイヤ
フラム押え11とで挟持している。

そして前記主弁２の１次側弁室５と圧力室９とは、１
次側パイロット弁12を有する１次側パイロット配管13に
より接続されており、圧力室９と２次側弁室６とは、２
次側パイロット弁14を備えた２次側パイロット配管15に
より接続されている。

上記１次側パイロット弁12は、その内部がダイヤフラ
ム16及び隔壁17によりスプリング室18とパイロット室19
と弁室20の３室に区画されており、中間に位置するパイ
ロット室19は、２次側圧力導入管21により２次側弁室６
と連通している。このパイロット室19と隔壁17により区
画される弁室20には、１次側パイロット配管13を開閉す
る弁体22が収容されており、該弁体22と前記ダイヤフラ
ム16とが前記隔壁17を液密に貫通する弁軸23を介して接
続されている。また、ダイヤフラム16によりパイロット
室19と区画されるスプリング室18内には、ダイヤフラム
16を介して前記弁体22を閉方向に押圧する調整スプリン
グ24が収納されている。

このように構成された１次側パイロット弁12は、パイ
ロット室19内の圧力、即ち２次側弁室６の圧力が調整ス
プリング24の押圧力を超えたときにダイヤフラム16を介
して弁体22を開方向に移動させ、１次側パイロット配管
13を開いて１次側弁室５内の流体を圧力室９に導入し、
主弁体８を閉方向に移動させる。従って、上記調整スプ
リング24の押圧力を調節ねじ25で任意に設定することに
より、該１次側パイロット弁12を開弁させる２次側圧
力、即ち第１設定圧力を任意に設定することができる。

一方、上記２次側パイロット弁14は、その内部がダイ
ヤフラム26によりスプリング室27と弁室28の２室に区画
されており、弁室28内には、２次側パイロット配管15を
開閉する弁体29が収容されている。この弁体29は、スプ
リング室27内に設けられた調整スプリング30により前記
ダイヤフラム26,弁軸31を介して開弁方向に押圧されて
いる。従って、２次側パイロット弁14は、前記弁室28内
に２次側パイロット配管15を介して伝達される２次側弁
室６内の圧力が、上記調整スプリング30の押圧力より低
下したときに開弁して２次側パイロット配管15を開き、
圧力室９内の流体を２次側弁室６に導出して主弁体８を
開方向に移動させる。この２次側パイロット弁14も、上
記調節スプリング30の押圧力を調節ねじ32で調節するこ
とにより、該２次側パイロット弁14が開弁する設定圧
力、即ち第２設定圧力を任意に設定することができる。

さらに、上記両パイロット配管13,15には、それぞれ
該配管13,15内の流体の流量を制御して圧力室９内の圧
力の変化速度、即ち主弁体８の応答速度を調節するため
のコントロール弁33,34が設けられている。

尚、このコントロール弁は、両パイロット配管13,15
と圧力室９との接続部、即ち管13aと15aとを１本の管に
纏め、圧力室９への流体の流入及び圧力室９からの流体
の流出を１つの管で兼用させるように構成することによ
り、この纏められた管に１つだけ設けることができる。
このように圧力室９への接続部を１つの管に纏め、該管
にコントロール弁を設けることにより、減圧弁１の作動
に伴い、該コントロール弁を逆方向に流体が流れるの
で、コントロール弁の逆洗を行うことが可能となる。従
って、主弁体８の開閉速度を遅くするためにコントロー
ル弁を絞ったときに、該コントロール弁の弁口に付着す
る慮のある異物を上記逆洗により排除することができ、
異物による作動不良を防止することができる。

第２図は、本発明の第２実施例を示すものである。
尚、以下の説明において前記第１実施例と同一要素のも
のには同一符号を付して詳細な説明を省略する。

この減圧弁50は、弁箱３内の１次側に突出し、その周
面に適数の通孔からなる弁口７を有する筒体51により画
成される１次側弁室５及び２次側弁室６と、該筒体51の
外周に摺接するスリーブ状の主弁体８とからなる主弁２
と、前記主弁体８に連結されて該主弁体８と共に前記筒
体51の軸方向に移動するピストン52と、該ピストン52を
収納するシリンダ53等から構成されている。

そして、上記シリンダ53に形成される圧力室９は、前
記実施例と同様に形成された１次側パイロット弁12を備
えた１次側パイロット配管13を介して１次側弁室５に接
続されるとともに、２次側パイロット弁14を備えた２次
側パイロット配管15を介して２次側弁室６に接続されて
いる。また、１次側パイロット弁12のパイロット室19
も、前記同様に２次側圧力導入管21により２次側弁室６
に連通している。

従って、この構成の減圧弁50も、上記１次側パイロッ
ト弁12と２次側パイロット弁14の開閉により圧力室９内
の流体の導入，導出が行われ、前記ピストン52に作用す
る圧力室９内の圧力と１次側弁室５内の圧力の差により
主弁体８を移動させ、弁口７を開閉して主弁２次側の圧
力を制御する。

次に、本発明の減圧弁の作動を第３図に基づいて説明
する。

ここで、現在２次圧をP2,1次側パイロット弁12の設定
圧力（第１設定圧力）をP2S（max）,2次側パイロット弁
14の設定圧力（第２設定圧力）をP2S（min）、P2S（ma
x）＞P2S（min）とする。また、第３図中では、１次側
パイロット弁12をパイロット弁,2次側パイロット弁14
をパイロット弁と表記する。

まず、下流側の流体の使用量が増大して送液管路内の
圧力、即ち現在２次圧P2が第２設定圧力P2S（min）より
も低下すると、第３図左側に示すように、２次側パイロ
ット弁14のみが開弁し、１次側パイロット弁12は閉弁状
態を維持する。これにより、主弁２の圧力室９内の流体
が２次側パイロット配管15を経て２次側弁室６に流出す
るとともに圧力室９内の圧力が低下し、１次側弁室５内
の流体圧力により前記ダイヤフラム10又はピストン52が
圧力室９側に移動して主弁体８を開方向に移動させ、主
弁２を開いて２次側の圧力を上昇させる。

そして主弁２の開弁により２次側の圧力が上昇し、P2
がP2S（min）以上になると、第３図中央に示すように、
２次側パイロット弁14が閉じて圧力室９からの流体の流
出が止まり、主弁体８を現在位置に保持して主弁２の開
閉作動を停止する。

下流側の流体の使用量が減少してP2が第１設定圧力P2
S（max）よりも上昇すると、第３図右側に示すように、
１次側パイロット弁12のみが開弁し、２次側パイロット
弁14は閉弁状態を維持する。これにより、主弁２の１次
側弁室５内の流体が１次側パイロット配管13を経て圧力
室９内に導入され、圧力室９内の圧力が上昇して前記ダ
イヤフラム10またはピストン52を押動して主弁体８を閉
方向に移動させ、主弁２を閉じて２次側の圧力を下降さ
せる。

そして主弁２の閉弁により２次側の圧力が下降し、P2
がP2S（max）以下になると、第３図中央に示すように、
１次側パイロット弁12が閉じて圧力室９への流体の導入
が止まり、主弁体８を現在位置に保持して主弁２の開閉
作動を停止する。

また、下流側の流体の使用量変化による２次側の圧力
変化が上記P2S（max）とP2S（min）の範囲内の場合に
は、第３図中央に示すように両パイロット弁12,14は開
弁せず、両パイロット弁12,14の設定圧力P2S（max）とP
2S（min）の範囲が主弁作動の不感帯となり主弁２の停
止状態が継続される。

このような３つの状態で前述のごとき脈動が発生した
場合、まずその圧力変化が上記P2S（max）とP2S（min）
の間の圧力変化ならば、第３図中央の状態で主弁２は停
止状態を維持する。また脈動の最低圧力が第２設定圧力
P2S（min）を下回る場合には、第３図左側の状態で２次
側パイロット弁14のみが開弁して主弁体８を開方向にの
み移動させる。逆に最高圧力が第１設定圧力P2S（max）
を上回る場合には、第３図右側の状態で１次側パイロッ
ト弁12のみが開弁して主弁体８を閉方向にのみ移動させ
る。即ち、主弁体が細かく開閉作動（往復運動）をしな
いので、管内の脈動の範囲がP2S（max）とP2S（min）の
間に収められ、直ちに収束する。さらに、脈動の圧力変
化が大きく、P2S（max）とP2S（min）の幅を超える場合
でも、P2S（max）とP2S（min）の間では主弁２の動作が
停止するために脈動が弱められ、脈動を収束させる方向
に向かう。

また、主弁１次側で脈動を生じた場合でも、両パイロ
ット弁12,14が同時に開くことがないので、上記同様に
脈動を速やかに収束させることができる。

従って、２次側の所望の送液圧力に適当な幅を持たせ
て上記両パイロット弁12,14のそれぞれの設定圧力P2S
（max）,P2S（min）を定めることにより、送液管路内に
脈動が発生することを防止でき、仮に脈動が発生したと
しても直ちに収束させることができる。

第４図乃至第７図は本発明の第３実施例を示すもので
あり、前述の１次側パイロット弁と２次側パイロット弁
の２つの弁の作用を１つのパイロット弁で行うようにし
たものである。

即ち、前記第１実施例に示した減圧弁と同様に形成さ
れた主弁２の１次側パイロット配管13と、２次側パイロ
ット配管15と、圧力室９に連通する配管60とを、パイロ
ット弁61の各ポート62,63,64,65,66にそれぞれ接続し、
２次側流体の圧力に応じて各ポートの開閉を切換え、前
記同様の作用を得られるように構成したものである。

上記パイロット弁61は、第５図に示すように、圧力検
知部67と流路切換部68とから構成されている。圧力検知
部67は、その内部がダイヤフラム69によりスプリング室
70と圧力導入室71の２室に区画されており、圧力導入室
71には、２次側パイロット配管15が接続される圧力検出
用ポート62が設けられている。また、スプリング室70に
はダイヤフラム69を圧力導入室71側に押圧するコイルス
プリング72が配設されており、スプリング室70の端部に
は、該コイルスプリング72の押圧力を調整するための調
節ねじ73が設けられている。

また、流路切換部68には、その側面に前記１次側パイ
ロット配管13が接続される第１ポート63と、圧力室９に
連通する配管60が接続される圧力室ポート64と、２次側
パイロット配管15が接続される第２ポート65と、前記１
次側パイロット配管13からの分岐管13bが接続されるパ
ランスポート66とが設けられており、その内部には、各
ポートの連通状態を切換えるスプール74が移動可能に収
容されている。このスプール74は、その一端が上記ダイ
ヤフラム69に接続された第１弁部75と、該第１弁部75に
螺着された第２弁部76とにより構成されている。

第１弁部75は、前記第１ポート63と圧力室ポート64と
の間を開閉できる位置に配置されており、主弁２次側の
圧力が上昇し、前記ダイヤフラム69が、第５図において
上方に移動したときに、第６図に示すように両ポート6
3,64を連通させ、主弁１次側流体を圧力室９に導入する
流路77を形成する。

また、第２弁部76は、前記第２ポート64と圧力室ポー
ト65との間を開閉できる位置に配置されており、主弁２
次側の圧力が低下し、前記ダイヤフラム69が、第５図に
おいて下方に移動したときに、第７図に示すように両ポ
ート64,65を連通させ、圧力室９内の流体を２次側パイ
ロット配管15に導出する流路78を形成する。

上記第１弁部75は開弁する主弁２次側の圧力、即ち第
１設定圧力は、前記調節ねじ73によるコイルスプリング
72の押圧力の増減により任意に設定することが可能であ
り、第２弁部76が開弁する主弁２次側の圧力、即ち第２
設定圧力は、第１弁部75と第２弁部76の螺合量を調節す
ることにより、前記第１設定圧力に応じて任意に設定す
ることが可能である。

上記バランスポート66は、スプール74に加わる第１ポ
ート63からの主弁１次側の圧力を補償し、主弁１次側の
圧力変動によるスプール74の誤差動を防止している。即
ち、スプール74は第１ポート63側とバランスポート66側
の両方から主弁１次側圧力で押圧されるため、スプール
74は主弁１次側の圧力が大きく変動しても移動すること
がない。従ってスプール74の移動によるパイロット弁61
の開閉は、２次側圧力の変動による前記ダイヤフラム69
の変形による移動のみとすることができる。

このようにパイロット弁61を構成することにより、前
記第３図にて説明したと同様に、２次側圧力が第１設定
圧力よりも上昇した場合の主弁体８の閉じ方向作動とと
も、２次側圧力が第２設定圧力よりも低下した場合の主
弁体８の開き方向作動とを、一つのパイロット弁61で行
うことができる。そして、２次側圧力が第１設定圧力と
第２設定圧力との間にある場合には、両弁部75,76は閉
じ状態を維持するため、前記同様の脈動収束作用を発揮
することができる。

さらにこの構成のパイロット弁61では、第一設定圧力
及び第２設定圧力の設定を一つの調節ねじ73で行うこと
ができ、また、両設定圧力の差、即ち不感帯の幅を第１
弁部75と第２弁部76との螺合量を調節することより行う
ことができるため、前記第１実施例及び第２実施例に示
した２個のパイロット弁を用いたものに比べて設定圧力
の調節が容易となる。

また、本実施例においては、圧力室９に出入りする流
体量を調節するコントロール弁79を、前記圧力室９と圧
力室ポート65とを接続する配管60に設けている。これに
より、前述のごとく該コントロール弁79における流体の
流れの向きが、主弁体８の閉じ作動時と開き作動時とで
逆になるので、該コントロール弁79が絞られて弁口に流
体中の異物が詰りやすい状態にある場合でも、上記流体
の逆方向の流れにより弁口を逆洗することができ、目詰
りの発生を防止することができる。

第８図は第４実施例を示すもので、上記第３実施例と
略同様に構成したパイロット弁80における第１弁部81の
形状を、閉弁時に第１ポート63を完全に閉塞する形状と
し、第２弁部82の端部を開放したものである。他の構成
は前記第３実施例のパイロット弁と同様に形成され、同
様に作動するので、前記パイロット弁と同一要素のもの
には同一符号を付して詳細な説明を省略する。この構成
によれば、第１ポート63の閉塞時には、第１弁部81及び
第２弁部82共に主弁１次側圧力の影響を受けないので、
前記バランスポートを設けなくても主弁１次側圧力の変
動による誤作動を防止できる。図中、83は第２弁部82を
固定するためのロックナットである。

尚、主弁や各パイロット弁は、上記実施例に示した構
成のものに限らず、同様な作動を行う各種周知の構成の
弁を用いることができる。さらに各配管も流体の導入，
導出及び圧力の伝達を上記同様に行えれば、その接続位
置を適宜に設定することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の減圧弁は、主弁の圧力
室と主弁２次側とを、２次側の圧力が設定圧力よりも低
下したときに開弁するパイロット弁を備えたパイロット
配管で接続するとともに、圧力室と主弁１次側とを、主
弁２次側の圧力が設定圧力よりも上昇したときに開弁す
るパイロット弁を備えた１次側パイロット配管で接続
し、該１次側のパイロット弁の設定圧力を、前記２次側
のパイロット弁の設定圧力よりも高い圧力に設定したか
ら、管路内に脈動が生じても主弁が作動しない範囲、即
ち不感帯を設けることができ、該脈動を直ちに収束させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す減圧弁の系統図、第
２図は同じく第２実施例を示す減圧弁の系統図、第３図
は減圧弁の作動を示すフローチャート、第４図乃至第７
図は本発明の第３実施例を示すもので、第４図は系統
図、第５図乃至第７図はそれぞれパイロット弁の作動を
説明する断面図、第８図は第４実施例を示すパイロット
弁の断面図である。 1,50……減圧弁、２……主弁、５……１次側弁室、６…
…２次側弁室、８……主弁体、９……圧力室、10……ダ
イヤフラム、12……１次側パイロット弁、13……１次側
パイロット配管、14……２次側パイロット弁、15……２
次側パイロット配管、21……２次側圧力導入管、61,80
……パイロット弁、74……スプール、75,81……第１弁
部、76,82……第２弁部

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主弁の弁口を開閉する主弁体と、主弁１次
   側の流体が１次側パイロット配管を介して導入される圧
   力室とを備え、該圧力室の流体を、主弁２次側の圧力が
   設定圧力よりも低下したときに開弁する２次側パイロッ
   ト弁を備えた２次側パイロット配管で導出して圧力室の
   圧力を変化させ、前記主弁体を開閉して主弁２次側の流
   体圧力を制御する減圧弁において、前記１次側パイロッ
   ト配管に主弁２次側の圧力が設定圧力よりも上昇したと
   きに開弁する１次側パイロット弁を設けるとともに、該
   １次側パイロット弁の設定圧力を、前記２次側パイロッ
   ト弁の設定圧力よりも高い圧力に設定したことを特徴と
   する減圧弁。
2. 【請求項２】主弁の弁口を開閉する主弁体と、主弁１次
   側の流体が１次側パイロット配管を介して導入される圧
   力室とを備え、該圧力室の流体を、主弁２次側の圧力が
   設定圧力よりも低下したときに２次側パイロット配管で
   導出して圧力室の圧力を変化させ、前記主弁体を開閉し
   て主弁２次側の流体圧力を制御する減圧弁において、前
   記１次側パイロット配管及び２次側パイロット配管と前
   記圧力室とを、主弁２次側の圧力変化により作動し、該
   主弁２次側の圧力が第１設定圧力よりも上昇したときに
   前記１次側パイロット配管と圧力室とを連通させる流路
   と、主弁２次側の圧力が第２設定圧力よりも低下したと
   きに前記２次側パイロット配管と圧力室とを連通させる
   流路とを有するパイロット弁を介して接続するととも
   に、前記第１設定圧力を前記第２設定圧力より高い圧力
   に設定したことを特徴とする減圧弁。