JP3770813B2 - 開閉弁 - Google Patents

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、開閉弁に関し、特に弁体の軸径を小さくすることができる開閉弁及び該開閉弁用弁体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術およびその問題点】
開閉弁の最も一般的なタイプとして、小径軸部と、大径軸部と、この小径軸部と大径軸部の間に位置する径変化軸部とを有する弁体を、弁座部材に対して相対的に軸方向に移動させ、径変化軸部を環状弁座に接離させることで流路を開閉するタイプが知られている。このような開閉弁は、単独で用いられることも、他の開閉弁と組み合わせて例えば減圧弁（レギュレータ）として使用されることもあるが、特に小流量用では、細い弁体（例えば軸径が１ｍｍ程度以下）を要求されることがある。しかし、従来の開閉弁構造では、小さい受圧面積の開閉弁を得ることが困難であった。
【０００３】
【発明の目的】
本発明は、軸線を中心とする回転対称形状を有する、軸線方向に相対移動可能な弁体と弁座部材とを備えたタイプの開閉弁において、受圧面積が小さい開閉弁を簡単な構造で得ることを目的とする。
【０００４】
【発明の概要】
本発明は、市販のＯリングを用いた簡単な構造で受圧部の小径化を達成したもので、弁体が、小径軸部と、大径軸部と、この小径軸部と大径軸部の間に位置する径変化軸部とを有しており、弁座部材が、弁体の小径軸部を隙間をもって挿通させる小径穴を有する小径台と、大径軸部を隙間をもって挿通させる大径穴を有する大径台と、この小径台と大径台の間に軸方向に圧縮された状態で挟着保持され、弾性変形して小径穴と大径穴の間に内周部が露出するＯリングとから構成されており、このＯリングの内周露出部は、その内径が弁体の小径軸部径より大きく大径軸部径より小さい環状弁座を構成し、この環状弁座が弁体の径変化部に接離することを特徴としている。
【０００５】
弁体の径変化部は、テーパ径部、球面の一部または段部（軸線と直交する平面部）から構成することができる。
【０００６】
【発明の実施形態】
図示実施形態は、本発明を小流量用（例えば数ｃｃ〜数リットル／分）の減圧弁（レギュレータ）に適用した実施形態であり、図１ないし図３は第一の実施形態を示している。ハウジング１１は、ボディ１１ａとカバー１１ｂとからなっており、ボディ１１ａには、一次圧力導入口１２と二次圧力取出口１３とが開口している。ボディ１１ａには、一次圧力導入口１２と二次圧力取出口１３を連通させる大径穴１４ａと弁体収納穴１４ｂとが形成されている。ボディ１１ａは、大径穴１４ａを有する大径台である。
【０００７】
ボディ（大径台）１１ａにはまた、大径穴１４ａ及び弁体収納穴１４ｂと同軸で、カバー１１ｂ側に開口する弁座部材ねじ込み穴１５ａと、このねじ込み穴１５ａより大径穴１４ａ側に位置するＯリング挿入環状溝１５ｂとが形成されている。このＯリング挿入環状溝１５ｂにはＯリング１６が挿入され、弁座部材ねじ込み穴１５ａには、筒状の小径台１７が螺合固定されている。小径台１７には、その下端部に大径穴１４ａと同心でこれより小径の小径穴１７ａが形成されている。Ｏリング１６は、小径台１７をねじ込み穴１５ａの正規位置に螺合させると、小径台１７とボディ（大径台）１１ａとの間に軸方向に圧縮されて保持され、弾性変形してその内周部が小径穴１７ａより内方に突出する環状弁座１６ａを構成する。これらのボディ（大径台）１１ａの大径穴１４ａ、Ｏリング１６の環状弁座１６ａ及び小径台１７の小径穴１７ａが軸線を中心とする回転対称形状の弁座部材を構成する。
【０００８】
弁体２０は、軸線方向に順に、小径軸部２０ａ、テーパ径部（径変化軸部）２０ｂ、大径軸部２０ｃ、ばね掛け大径部２０ｄ、及び空気室形成軸部２０ｅを有している。小径台１７の小径穴１７ａは、この弁体２０の小径軸部２０ａより大径であり、大径穴１４ａは大径軸部２０ｃより大径である。図では、嵌合関係にある部材の間隔を誇張して描いている。環状弁座１６ａは、弁体２０のテーパ径部２０ｂと接離するもので、その内径は、弁体２０の小径軸部２０ａの径より大きく大径軸部２０ｃの径より小さい。
【０００９】
ボディ１１ａの弁体収納穴１４ｂには、弁体２０の抜けを防止するプラグ１８が螺合されており、このプラグ１８には、弁体２０の空気室形成軸部２０ｅを摺動自在に嵌合させる筒状部１８ａが一体に設けられている。筒状部１８ａは、空気室形成軸部２０ｅを空気の出入りに抵抗を与える僅かな隙間で嵌合させており、空気室形成軸部２０ｅとの間に振動防止用の空気溜まり室１９を形成する。弁体２０は、ばね掛け大径部２０ｄとプラグ１８との間に挿入した圧縮ばね２１の力によって常時そのテーパ径部２０ｂが弁座１６ａに密着し、通路を閉じている。
【００１０】
ボディ１１ａには、小径台１７に連通する二次圧力室２２が形成されており、二次圧力室２２と二次圧力取出口１３は、別にアスピレータ通路２３によって連通している。
【００１１】
カバー１１ｂは、ボディ１１ａにねじ結合されるもので、両者の間には、ダイアフラム２５の周縁部がガスケット２６を介して挟着支持されている。ガスケット２６は、ボディ１１ａとカバー１１ｂを相対回転させて結合するとき、ダイアフラム２５に捩れを生じさせない作用をするもので、ダイアフラム２５の下面にあってもよい。ダイアフラム２５のカバー１１ｂ側には、筒状小径台１７内に抵抗なく摺動可能な隙間をもって挿入されるリテイナ２７が位置し、カバー１１ｂ側には、ピストン２８が位置する。リテイナ２７は、上端部がダイアフラム２５に接し、他端部が弁体２０の上端部に接する。
【００１２】
カバー１１ｂには、ピストン２８に形成した筒状部２８ａを隙間をもって受け入れる穴部２９が形成されている。すなわち、穴部２９は、筒状部２８ａを空気の出入りに抵抗を与える僅かな隙間で嵌合させており、筒状部２８ａとの間に振動防止用の空気溜まり室３０を形成するとともに、ピストンのセンタリング作用をしている。
【００１３】
ピストン２８は、圧縮ばね３１により、下方に、つまりダイアフラム２５を介して二次圧力室２２の容積を小さくする方向に付勢されており、その付勢力は、調圧ねじ３２によって調節することができる。カバー１１ｂには、ダイアフラム２５の二次圧力室２２とは反対側の室を大気に連通させる大気連通穴３３が形成されている。
【００１４】
上記構成の本実施形態の減圧弁は、次のように作用する。二次圧力取出口１３側の圧力（二次圧力室２２内の圧力）が上がり、圧縮ばね３１の力に打ち勝ってダイアラム２５及びピストン２８を押し上げる程高くなると、圧縮ばね２１の力及び一次圧力と二次圧力の差により弁体２０が上昇し、そのテーパ径部２０ｂがＯリング１６の環状弁座１６ａに着座して流路を閉じる。つまり、一次圧力導入口１２側の高圧が二次圧力室２２側に流れることはない。逆に、二次圧力取出口１３側の圧力が下がり、圧縮ばね３１の力によって、ピストン２８及びダイアフラム２５が下降すると、リテイナ２７が弁体２０の小径軸部２０ａを押して、テーパ径部２０ｂを環状弁座１６ａから離す。その結果、一次圧力導入口１２側の流体が通路１４を通って二次圧力取出口１３側に流れる。以上の動作が二次圧力取出口１３側の圧力の大小によって連続して行われる結果、一次圧力導入口１２の圧力を減圧して二次圧力取出口１３側に取り出すことができる。アスピレータ通路２３は、二次圧力取出口１３を流れる流体の流速が増して静圧が下がると、二次圧力室２２の圧力を下げて、より多くの流量を流す作用をする。以上の動作が二次圧力取出口１３側の圧力の大小によって連続して行われる結果、一次圧力導入口１２の圧力を減圧して二次圧力取出口１３側に取り出すことができる。
【００１５】
さらに、図示実施形態では、弁体２０とプラグ１８との間に空気溜まり室１９が形成され、ピストン２８と穴部２９との間に空気溜まり室３０が形成されているため、弁体２０とピストン２８（ダイアフラム２５）をゆっくりと動作させることができる。このため、急激な圧力変動が発生しても振動の発生を防止し、設定圧のオーバーシュートを防ぐ小流量を安定して流すことができる。
【００１６】
以上の実施形態では、弁体２０の径変化部をテーパ径部２０ｂから構成したが、単なる段部（軸線と直交する平面部）から構成してもよい。あるいは、図４に示すように、球面の一部によって径変化部２０ｂ’を構成してもよい。
【００１７】
以上の実施形態は、本開閉弁及び弁体の製造方法を減圧弁に適用したものであるが、本発明は、他の開閉弁との組み合わせあるいは単独での使用も可能である。
【００１８】
以上の実施形態は、本開閉弁及び弁体の製造方法を減圧弁に適用したものであるが、本発明は、他の開閉弁との組み合わせあるいは単独での使用も可能である。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、軸線を中心とする回転対称形状を有する、相対移動可能な弁体と弁座部材とを備えたタイプの開閉弁において、受圧面積の小さい開閉弁を簡単な構造で得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による開閉弁を有する減圧弁の一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図１の減圧弁の分解斜視図である。
【図３】弁座部材のＯリング部分の拡大断面図である。
【図４】本発明の別の実施形態を示す、弁座部材のＯリング部分の拡大断面図である。
【符号の説明】
１１ ハウジング
１１ａ ボディ（大径台）
１１ｂ カバー
１２ 一次圧力導入口
１３ 二次圧力取出口
１４ａ 大径穴
１５ａ 弁座部材ねじ込み穴
１５ｂ Ｏリング挿入環状溝
１６ Ｏリング
１６ａ 環状弁座
１７ 小径台
１７ａ 小径穴
１８ プラグ
１９ 空気溜まり室
１９ 小径穴
２０ 弁体
２０ａ 小径軸部
２０ｂ テーパ径部（径変化軸部）
２０ｂ 径変化軸部（球面の一部）
２０ｃ 大径軸部
２１ 圧縮ばね
２２ 二次圧力室
２５ ダイアフラム
２６ ガスケット
２７ リテイナ
２８ ピストン
２８ａ 筒状部
２９ 穴部
３０ 空気溜まり室
３１ 圧縮ばね
３２ 調圧ねじ
３３ 大気連通穴

Claims (4)

1. 軸線を中心とする回転対称形状を有する、軸線方向に相対移動可能な弁体と弁座部材とを備えた開閉弁において、上記弁体が、小径軸部と、大径軸部と、この小径軸部と大径軸部の間に位置する径変化軸部とを有し、上記弁座部材が、弁体の小径軸部を隙間をもって挿通させる小径穴を有する小径台と、大径軸部を隙間をもって挿通させる大径穴を有する大径台と、この小径台と大径台の間に軸方向に圧縮された状態で挟着保持され、弾性変形して上記小径穴と大径穴の間に内周部が露出するＯリングとから構成されており、このＯリングの内周露出部は、その内径が弁体の小径軸部径より大きく大径軸部径より小さい環状弁座を構成し、この環状弁座が弁体の径変化部に接離することを特徴とする開閉弁。
2. 請求項１記載の開閉弁において、弁体の径変化部がテーパ径部からなっている開閉弁。
3. 請求項１記載の開閉弁において、弁体の径変化部が球面の一部からなっている開閉弁。
4. 請求項１記載の開閉弁において、弁体の径変化部が段部からなっている開閉弁。

Images