JP3872464B2 - 減圧弁装置 - Google Patents

Description

本発明は、主として水道又は建築設備等の給水又は送水設備に使用される減圧弁装置に関し、特にパイロット弁を併設した減圧弁装置に関する。

図１４は、本弁１とパイロット弁１００を備えた従来の減圧弁装置を示しており、本弁ケース２内には、弁孔３を介して一次側流路４と二次側流路５が形成されると共に、弁孔３の周囲に形成された弁座７に対して弁体８が着座可能に配置され、本弁ケース２の上面にはケース蓋９が固定されている。

弁体８にはケース蓋９内に延びる弁棒１１及びダイヤフラム１２が取り付けられ、ダイヤフラム１２の外周端部は本弁ケース２とケース蓋９の間に挟持されており、該ダイヤフラム１２により、弁体８を上下方向移動可能に保持すると共にケース蓋９内の本弁作動用圧力室１５と二次側流路５とを仕切っている。弁体８とケース蓋９の頂壁の間にはばね１６が縮設され、該ばね１６により弁体８を閉方向（下方）に付勢し、弁孔３を閉じるようになっている。

本弁作動用圧力室１５に本弁作動圧を導入するために、本弁１の一次側流路４と本弁作動用圧力室１５とを本弁作動圧導入路２０により接続しており、そして本弁二次側圧力の変化に対応して本弁作動圧を制御するために、上記本弁作動用圧力室１５と本弁二次側流路５とをパイロット弁用流路１０１で接続し、該パイロット弁用流路１０１にパイロット弁１００を配置してある。また、本弁作動圧導入路２０の途中にはニードル弁１２０等の絞りが設けられている。

図１５は図１４のパイロット弁１００の縦断面略図であり、パイロット弁ケース１０２内には、弁孔１０３を境としてパイロット弁一次側流路１０４とパイロット弁二次側流路１０５が形成されると共に、弁孔１０３の周囲に形成された弁座１０７に対して弁体１０８が着座可能に配置され、パイロット弁ケース１０２の上面にはケース蓋１０９が固定されている。

パイロット弁体１０８にはケース蓋１０９内に延びる弁棒１１１及びダイヤフラム１１２が取り付けられ、ダイヤフラム１１２の外周端部はパイロット弁ケース１０２とケース蓋１０９の間に挟持されており、ダイヤフラム１１２により、パイロット弁体１０８を上下方向移動可能に保持すると共に、ケース蓋１０９内とパイロット弁二次側流路１０５とを仕切っている。弁棒１１１の上端とケース蓋１０９の頂壁の間には調節ばね１１６が縮設され、該調節ばね１１６により弁体を開方向（下方）に付勢し、弁孔１０３を開くようになっている。

図１４及び図１５に示す従来構造において、本弁１の二次側圧力がパイロット弁１００で設定された設定圧力値よりも上昇した場合には、図１５のパイロット弁二次側流路１０５の圧力が上昇し、パイロット弁１００のダイヤフラム１１２が押し上げられることによりパイロット弁体１０８が上昇し、パイロット弁孔１０３を閉じる方向に作用する。その結果、図１４の本弁作動用圧力室１５の内圧が高くなり、本弁１のダイヤフラム１２が押し下げられ、本弁１の弁体８が弁孔３を閉じる方向（図１４の下方向）に作用し、本弁１の二次側圧力を下降させる。

逆に、本弁１の二次側圧力がパイロット弁１００で設定された設定圧力値よりも下降した場合には、図１５のパイロット弁二次側流路１０５の圧力が下降し、パイロット弁１００のダイヤフラム１１２と共にパイロット弁体１０８が下降し、パイロット弁孔１０３を開く方向に作用する。これによりパイロット弁１００から本弁二次側流路５への流量は増加し、一方、パイロット弁一次側流路１０４につながる本弁作動用圧力室１５の内圧は低下し、本弁１のダイヤフラム１２と共に弁体８が上昇し、本弁１の弁孔３を開く方向に作用し、本弁１の二次側圧力を上昇させる。このようにして、本弁の二次側圧力は所定の設定値に保たれる。
特開平８−１７１４２４号公報

前記のような減圧弁装置において従来問題となる点は、本弁１の二次側圧力が上下動を繰り返す現象、いわゆる圧力ハンチング現象が生じることであり、このハンチング現象は、騒音、振動又はウォーターハンマーを誘引する原因となる。

ハンチング現象の発生メカニズムを詳しく説明する。図２は、作用時における本弁１の弁体３の開度（Ａ）と、弁体３と弁座７の隙間を水等の流体が潜り抜ける時の圧力損失（Ｂ）との関係を示したものであり、圧力損失Ｂは、弁開度Ａが一定の開度以下になると急激に上昇し、開度Ａがさらに０に近付くにつれて無限大に近付くことを示している。また、図１５のパイロット弁１００についても、上記本弁１と同様な構造であることから、図２のような圧力損失曲線を示す、パイロット弁１００の開度が一定の開度以下になると急激に上昇し、開度が０に近付くにつれて無限大に近付くことになる。

今仮に、本弁１内の流量が減少し、本弁開度Ａが図２の弁開度Ｄ1内まで小さくなっているとすると、図１４及び図１５の構造では、パイロット弁１００の開度も小となっている。この状態を図２に当て嵌めて見ると、本弁１及びパイロット弁１００の開度は共に、圧力損失が急上昇する危険範囲Ｄ１内まで小さくなった状態にある。そのため、パイロット弁１００及び本弁１の各開度の僅かな変化が、それぞれ圧力損失の大きな変動を招くことになる。

たとえば、前記のように本弁１の開度が図２の開度Ｄ1内の状態の時に、何等かの原因で本弁開度が僅かに小側に変化した場合でも、本弁１の圧力損失が急上昇し、これが本弁二次側圧の変化を促し、パイロット弁１００にはそれまでとは異なったパイロット弁作動圧が作用し、パイロット弁１００の弁開度を変化させ、このパイロット弁開度の変化が再び本弁作動用圧力室１５に影響し、本弁１の開度を変化させる。このような本弁１とパイロット弁１００の圧力変化の相互影響が繰り返される場合、圧力変化が衝撃的に起これば起こる程、圧力変化幅は増大され、終には大きな圧力ハンチング現象となる。

すなわち、図１４及び図１５の減圧弁装置では、本弁１の弁開度が大きい時にはパイロット弁１００の弁開度も大きく、本弁１の弁開度が小さい時にはパイロット弁１００の弁開度も小さくなるように構成してあるので、本弁１及びパイロット弁１００の弁開度がいずれも図２の開度Ｄ1内の状態では、いずれの弁も僅かな開度の変化で大きな圧力変化が生じることになり、前記ハンチング現象を増長させることになる。

また、パイロット弁１００を、本弁作動用圧力室１５と本弁二次側流路５の間に配置し、パイロット弁用流路１０１の一次側を本弁作動用圧力室１５に、パイロット弁用流路１０１の二次側を本弁１の二次側流路５に接続しているので、本弁作動用圧力室１５の圧力とパイロット弁１００内の圧力が、直接影響し合い、安定した圧力制御作用が行なえなくなる可能性がある。

本発明の目的は、ハンチング現象を効果的に抑制し、かつ、安定した圧力制御が行なえる減圧弁装置を提供することである。

上記課題を解決するため、本願請求項１記載の発明は、本弁とパイロット弁とを有する減圧弁装置において、本弁は、一次側流路と二次側流路との間の弁孔を開閉する弁体と、該弁体を開閉作動する本弁作動用圧力室を備え、上記一次側流路と本弁作動用圧力室とを本弁作動圧導入路で接続し、本弁作動用圧力室の内圧を増加させることにより本弁の弁体を閉方向に作動するようになっており、パイロット弁は、上記本弁作動圧導入路に配置されると共に、パイロット弁孔を開閉するパイロット弁体と、該パイロット弁体を作動するパイロット弁作動用圧力室を備え、該パイロット弁作動用圧力室と上記本弁の二次側流路とをパイロット弁作動圧導入路で接続し、パイロット弁作動用圧力室の内圧を増加させることによりパイロット弁体を開方向に作動するようになっている。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の減圧弁装置において、パイロット弁作動圧導入路に、パイロット弁作動用圧力室への導入圧力を制御する電磁式開閉弁を配置し、該電磁式開閉弁は、本弁の二次側圧力が、上記パイロット弁の二次側設定圧力値よりも高くなった時に閉じるようになっている。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の減圧弁装置において、パイロット弁作動圧導入路に第２のパイロット弁を設け、該第２のパイロット弁の一方の流通口は本弁の二次側流路に接続し、第２のパイロット弁の他方の流通口を第１のパイロット弁のパイロット弁作動用圧力室に接続すると共にオリフィスを介して本弁作動用圧力室にも接続し、第１のパイロット弁により本弁の二次側設定圧力値を設定し、第２のパイロット弁の設定圧力値は、第１のパイロット弁による二次側設定圧力値よりも高く設定してある。

請求項４記載の発明は、請求項１記載の減圧弁装置において、パイロット弁作動圧導入路に第２のパイロット弁を設け、該第２のパイロット弁の一方の流通口は本弁の二次側流路に接続し、本弁の開度が小の時に、第１のパイロット弁と共に第２のパイロット弁の開度も大となるように、第２のパイロット弁の他方の流通口を第１のパイロット弁のパイロット弁作動用圧力室に接続すると共にオリフィスを介して本弁作動用圧力室にも接続し、第２のパイロット弁により本弁の二次側設定圧力値を設定し、第１のパイロット弁の設定圧力値は、上記第２のパイロット弁による本弁二次側設定圧力値よりも高く設定してある。

（１）本弁開度の大小変化と、パイロット弁開度の大小変化が逆になるように構成していると、両弁の弁開度が同時に小さい状態になることはなく、これによりハンチング現象を抑制でき、また、パイロット弁を、本弁一次側流路と本弁作動用圧力室との間に配置し、パイロット弁内の流路とは別のパイロット弁作動用圧力室に本弁二次側流路を接続していると、本弁作動用圧力室の圧力と本弁二次側圧が直接影響し合うことはなく、安定した圧力制御作用が行なえる。

（２）パイロット弁作動圧導入路に、パイロット弁作動用圧力室への導入圧力を制御する開閉弁を配置し、本弁の二次側圧力が、パイロット弁の二次側設定圧力値よりも高くなった時に閉じることにより、パイロット弁が全閉状態となるようにしていると、たとえば住宅給水設備等で、深夜に短時間ながら本弁二次側の使用流量が０になる場合に、パイロット弁を介して本弁一次側流路から本弁二次側流路へ漏れようとする水を、全閉状態の開閉弁により完全に遮断し、本弁二次側の圧力上昇を防止できる。

（３）パイロット弁作動圧導入路に第２のパイロット弁を設け、該第２のパイロット弁の一方の流通口は本弁の二次側流路に接続し、本弁の開度が小の時に、第１のパイロット弁と共に第２のパイロット弁の開度も大となるように、第２のパイロット弁の他方の流通口を第１のパイロット弁のパイロット弁作動用圧力室に接続すると共にオリフィスを介して本弁作動用圧力室にも接続し、第１のパイロット弁により本弁の二次側設定圧力値を設定し、第２のパイロット弁の設定圧力値は、第１のパイロット弁による二次側設定圧力値よりも高く設定する。又はその逆に、第２のパイロット弁により本弁の二次側設定圧力値を設定し、第１のパイロット弁の設定圧力値は、上記第２のパイロット弁による本弁二次側設定圧力値よりも高く設定することにより、本弁の通常使用時におけるハンチング現象を、より確実に防止できると同時に、流量０の締め切り時においても、第２のパイロット弁が閉じることにより、本弁二次側への漏れを確実に阻止することができる。

［発明の第１の実施の形態］
図１は本発明を適用した減圧弁装置を示しており、本弁１と１個のパイロット弁３０から構成されている。本弁１の構造は、前記図１４で説明した従来の本弁１と同じであるので、同じ部品には同じ符号を付し、詳しい説明は省略する。

この図１において、本弁１の一次側流路４と本弁作動用圧力室１５とを本弁作動圧導入路（導入管）２０により接続し、該本弁作動圧導入路２０を介して本弁１の一次側圧力を本弁作動用圧力室１５に導入するようになっており、該本弁作動圧導入路２０に、パイロット弁３０を配置してある。

パイロット弁３０は、パイロット弁ケース３２と、該パイロット弁ケース３２と一体的に設けられた圧力ケース４０とを備えており、パイロット弁ケース３２内には、パイロット弁孔３３を境としてパイロット弁一次側流路３４とパイロット弁二次側流路３５が形成されており、パイロット弁一次側流路３４は本弁１の一次側流路４に接続し、パイロット弁二次側流路３５は本弁作動用圧力室１５に接続している。

パイロット弁孔３３の周囲に形成された弁座３７に対してパイロット弁体３８が着座可能に配置されており、パイロット弁体３８に結合された弁棒４１は、圧力ケース４０内のパイロット作動用圧力室４５に突出し、ダイヤフラム４２に連結されている。ダイヤフラム４２の外周端部は圧力ケース４０とケース蓋３９の間に固定され、ダイヤフラム４２により、パイロット弁作動用圧力室４５とケース蓋３９内とを仕切っている。ケース蓋３９内には調節ばね４６が配置され、該調節ばね４６はダイヤフラム４２とケース蓋３９の頂壁の間に縮設されており、該調節ばね４６により弁棒４１及び弁体３８を閉方向（下方）に付勢し、パイロット弁孔３３を閉じるようになっている。調節ばね４６は、調節ばね４６の端部を保持する調節ねじ４６ａにより、設定圧を調節できるようになっている。

前記パイロット弁作動圧力室４５は、パイロット弁作動圧導入路（導入管）５０により本弁二次側流路５に接続し、これにより本弁１の二次側圧を導入できるようになっており、パイロット弁作動用圧力室４５の内圧が増加すると、ダイヤフラム４２が調節ばね４６に抗して押し上げられ、パイロット弁体３８が開方向（上方向）に移動するようになっている。また、本弁１の二次側流路５から、オリフィス４７を有するバイパス路４８が分岐し、該バイパス路４８は本弁作動用圧力室１５に接続している。

図１に示す減圧弁装置において、本弁二次側圧力が設定圧力値より上昇した場合には、パイロット弁作動圧導入路５０を介してパイロット弁３０のパイロット弁作動用圧力室４５の内圧が増加し、パイロット弁３０のダイヤフラム４２は調節ばね４６に抗して押し上げられ、パイロット弁体３８は開方向に移動する。このようにパイロット弁３０の開度が大きくなることにより、本弁一次側流路４から本弁作動圧導入路２０、パイロット弁３０の弁孔３３を介して本弁作動用圧力室１５に導入される流量が増加し、本弁作動用圧力室１５の内圧が増加する。それによって本弁１の弁体８は閉方向に下降し、本弁１の開度を減らし、本弁１の二次側圧力を低くする。

本弁二次側圧力が設定圧力値より低下した場合は、パイロット弁３０のパイロット弁作動用圧力室４５の内圧が減少し、パイロット弁３０のダイヤフラム４２は下降し、パイロット弁体３８は閉方向に移動する。このようにしてパイロット弁３０の開度が小さくなることにより、本弁一次側流路４からパイロット弁３０の弁孔３３を介して本弁作動用圧力室１５に導入される流量が減少し、本弁作動用圧力室１５の内圧が低下する。それにより、本弁１の弁体８は開方向に上昇し、本弁１の開度を増加させ、本弁の二次側圧を上昇させる。

上記のようにして、本弁１の二次側圧力を一定圧力値に維持するのであるが、本弁１を全閉状態近くで維持する場合には、パイロット弁３０の開度は逆に大きな開度状態で維持することになり、したがって、パイロット弁３０の僅かな変動によって本弁作動用圧力室１５の内圧が急激に増減することはなく、圧力ハンチング現象を防止することができる。

図３は、第１の実施の形態の変形例であり、図１の構造と異なるところは、パイロット作動圧導入路５０に接続されたバイパス路４８を、本弁作動圧導入路２０のパイロット弁二次側部分２０ａに合流させた後、本弁作動用圧力室１５に接続していることである。要するに本弁作動用圧室１５に接続する流路を一本化し、配管等を簡素化しているのである。その他の構造は図１と同じであり、同じ部品には同じ符号を付しており、説明は省略する。

[発明の第２の実施の形態]
図４は第２の実施の形態であり、ピストン構造を有する本弁１を備えた減圧弁装置に本発明を適用した例である。本弁ケース２の上面にシリンダ５３が固定され、該シリンダ５３内には、前記ダイヤフラムの代わりにピストン５４が摺動自在に嵌合し、該ピストン５４のロッド５５に弁棒１１を連結してある。

シリンダ５３内は、ピストン５４により上側の本弁作動用圧力室１５と、下側の圧力バランス室５６に仕切られており、上側の本弁作動用圧力室１５は、パイロット弁二次側流路３５に接続し、圧力バランス室５６は、流路５８を介して本弁二次側流路５に接続している。なお、上側の本弁作動用圧力室１５には、ピストン５３を閉方向に付勢する調節ばね５７が縮設されており、この調節ばね５７は、本弁１の一次側圧力と本弁１の二次側圧力との差が非常に小さくなった時に、本弁１の弁孔３を全閉状態にするためのものである。

パイロット弁３０の構造並びにパイロット弁３０周りの配管構造は前記図１の構造と同じであり、同じ部品には同じ符号を付しており、説明は省略する。

図４に示すピストン式減圧弁装置において、本弁１の二次側圧力が設定圧力値より上昇した場合には、パイロット弁３０のダイヤフラム４２は調節ばね４６に抗して押し上げられ、パイロット弁体３８は開方向に移動する。これにより、本弁一次側流路４からパイロット弁３０の弁孔３３を介して本弁作動用圧力室１５に導入される流量が増加し、本弁作動用圧力室１５の内圧が増加し、ピストン５４は本弁１の弁体８を閉じる方向に移動し、本弁１の弁開度を小さくする。

すなわち、図４のピストン式減圧弁装置においても、図１のダイヤフラム式の場合と同様に、本弁１の弁開度が小さくなっている時には、パイロット弁３０の弁開度は大きくなっており、本弁１を全閉状態近くで維持する場合においても、圧力ハンチング現象の発生を防止することができる。

[発明の第３の実施の形態］
図５は第３の実施の形態であり、図１に示す減圧弁装置の構造に加え、パイロット弁作動圧導入路５０とバイパス路４８の合流した後に第２のパイロット弁６０を配置してある。第２のパイロット弁６０は、第１のパイロット弁作動圧導入路５０の途中であって、本弁１の二次側流路５と、オリフィス４７を有するバイパス路４８の分岐点の間に配置されている。その他の構造は図１と同じであり、同じ部品には同じ符号を付し、説明は省略する。なお、本弁作動圧導入路２０のパイロット弁３０と第２のパイロット弁６０とを区別するために、本弁作動圧導入路２０に配置したパイロット弁３０は、「第１のパイロット弁」と称して、以下、説明する。

図６は第２のパイロット弁６０の拡大縦断面図であり、パイロット弁ケース６２と、ケース蓋６９を備えており、パイロット弁孔６３の周囲に形成された弁座６７に対して、第２のパイロット弁体６８は、ケース蓋６９側とは反対側から着座可能に配置されている。弁棒７１はパイロット弁孔６３を通ってケース蓋６９内に延びると共に、ダイヤフラム７２に連結されており、該ダイヤフラム７２により、ケース蓋６９内と上側流路６５とを仕切っている。ダイヤフラム７２とケース蓋６９の頂壁の間には調節ばね７６が縮設され、該調節ばね７６により第２のパイロット弁体６８を開方向（下方）に付勢している。

第２のパイロット弁６０内の流路は、パイロット弁孔６３を境にダイヤフラム側の上側流路６５と弁体配置側の下側流路６４に分けられており、上側流路６５は本弁二次側流路５に接続し、下側流路６４は、第１のパイロット弁３０のパイロット弁作動用圧力室４５に連通すると共に、オリフィス４７及びバイパス路４８を介して本弁作動用圧力室１５に接続している。

第１のパイロット弁３０により本弁１の二次側設定圧力値を設定しており、一方、第２のパイロット弁６０の設定圧力値は、上記第１のパイロット弁３０による本弁１の二次側設定圧力値よりも一定値だけ高く設定してある。すなわち、本弁１の二次側圧力が第１のパイロット弁３０による設定圧力値よりも一定値以上昇した時に、第２のパイロット弁６０が全閉状態となるように設定してある。ただし、この第２のパイロット弁６０は、該第２のパイロット弁６０の設定圧力値より低い圧力時には十分に開いた状態に維持され、該第２のパイロット弁６０の設定圧力値に達した時に全閉状態となる構成である。要するにオンオフ開閉制御の機能を有する弁であり、本弁１の二次側設定圧力値以下においては、第１のパイロット弁３０による制御のみで本弁１の開度が支配され、第２のパイロット弁６０は実質的に本弁１の制御に影響を及ぼさないようになっている。

本弁の二次側の使用流量が一定時間０となる場合、たとえば住宅給水等では深夜間において短時間ながら使用流量が０になることがあるが、この場合に、図５の減圧弁装置では、本弁の二次側圧力の上昇を確実に防止することができる。すなわち、本弁１の二次側使用流量が０の場合において、開弁状態である第１のパイロット弁３０を通過する水によって本弁１の二次側圧力が上昇する。本弁１の二次側圧力の上昇により、図６に示す第２のパイロット弁６０のばね７６の設定圧力に打ち勝って同弁６０のダイヤフラム７２が上昇すると、パイロット弁体６８は上昇し、弁孔６３を閉鎖する。これに伴って図５の本弁１の本弁作動用圧力室１５の内圧は一次側圧力まで上昇し、本弁１の弁孔３を完全に閉鎖する。また、第１のパイロット弁３０を通過する水は、第２のパイロット弁６０によって阻止される。このように本弁一次側流路４から本弁二次側流路５への水の漏れは完全遮断され、本弁二次側流路５の昇圧を阻止することができる。

なお、本弁１の二次側の水が使用されている場合であって、本弁二次側圧力が、第２のパイロット弁６０の設定圧力値より低い状況では、第２のパイロット弁６０は十分に開いた状態となっており、減圧弁装置の作用は、前記第１の実施の形態の場合と同様となる。

図９は、第３の実施の形態の別の変形例であり、図６の第２のパイロット弁の代わりに電磁開閉弁６１を配置した構造である。該電磁開閉弁６１はオンオフ開閉方式であり、本弁の二次側圧力を検出する圧力センサーを備え、本弁の二次側圧力が、パイロット弁３０の設定圧力値より一定量だけ高い値を検出した時に閉じ、その他の時には全開状態となるように構成されている。

[発明の第４の実施の形態]
図１０は第４の実施の形態であり、ピストン構造を有する本弁１を備えた減圧弁装置に、第１のパイロット弁３０を及び第２のパイロット弁６０を設けた例である。

前記図４の構造を基本構造としており、図４の構造に加え、パイロット作動圧導入路５０であって、バイパス路４８との分岐点と流路５８との分岐点との間に、第２のパイロット弁６０を配置してある。第２のパイロット弁６０の構造は、図６で説明した構造と同じであり、その他の構造は図４の構造と同じであり、同じ部品には同じ符号を付しており、説明は省略する。

[発明の第５の実施の形態]
図１１は第５の実施の形態の略図であり、減圧弁装置の全体構造は前記図５及び図６で説明した第３の実施の形態と同様であるが、両パイロット弁３０、６０の設定圧力値を第３の実施の形態とは異ならせており、第２のパイロット弁６０の設定圧力値を本弁１の二次側設定圧力値とし、第１のパイロット弁３０の設定圧力値を本弁１の二次側設定圧力値よりも一定値だけ高く設定してある。なお、各弁１、３０、６０内の作用説明については、便宜上、前記図５及び図６を利用する。

（制御動作１）
該実施の形態において、第１のパイロット弁３０と共に第２のパイロット弁６０の開度も、本弁１の開度とは大小方向が逆になり、常に安全領域で作動し、本弁１が全閉に近い小さな開度で作動している間も、圧力ハンチングは発生しない。

すなわち、第２のパイロット弁６０の開弁動作も第１のパイロット弁３０の開閉動作と同様に、本弁と相反する大小方向に制御されるので、これを説明すると、本弁１の開度が小の状態では、第１のパイロット弁３０が支配する制御条件のとき、第１のパイロット弁３０の弁開度が大きく、本弁作動用圧力室１５の内圧を上昇させ、本弁一次側流路４から本弁作動用圧力室１５への流入量が増加する。このときも本弁二次側圧力は設定圧に維持され、また、第１のパイロット弁３０が第２のパイロット弁６０の直前圧力を一定にするので、第２のパイロット弁６０の前後圧（Ｐ１−Ｐ２）は変化しない。

以上のように、第２のパイロット弁６０の前後圧が変化しない状態で、第１のパイロット弁３０の通水量が増加するので、第２のパイロット弁６０の開度は増加していることになる。これを図７によって説明すると、第２のパイロット弁６０の前後圧（Ｐ１−Ｐ２）は一定であるから、第２のパイロット弁６０を流れる水量ｑの増加に対応して、第２のパイロット弁６０の開度は、図７の開度１から開度２へ増大する。すなわち、本弁１の開度の大小に対して、第１のパイロット弁３０及び第２のパイロット弁６０の開度の大小は、いずれも本弁１に対して逆の状態になっており、したがって、本弁１が全閉に近い小さい開度の場合には、第１のパイロット弁３０及び第２のパイロット弁６０は共に大きな開度となっており、これにより、圧力ハンチングの発生を確実に阻止することができる。以上の流量、圧力及び弁開度の変化するときの関係を図８に示している。

（制御動作２）
図５を参照して、第１のパイロット弁３０の調節ばね４６の設定圧を調節することにより、第１のパイロット弁３０及び第２のパイロット弁６０の圧力落差負担分を広範囲に変更することが可能となる。

すなわち、第５の実施の形態では、第３の実施の形態と異なり、本弁二次側を給水等に使用している時は、第１のパイロット弁３０及び第２のパイロット弁６０の双方が常時動作している。その動作を図１２により説明すると、減圧弁装置全体において減圧して行く順番は、本弁一次側流路４→第１のパイロット弁３０→本弁作動用圧力室１５→オリフィス４７→第２のパイロット弁６０→本弁二次側流路５となる。

このような減圧段階において、第１のパイロット弁３０のばね圧を調節することにより、第２のパイロット弁６０の直前圧を調節することができ、両パイロット弁３０、６０間の圧力落差を変更することができる。たとえば、第１のパイロット弁３０のばね力を弱くするほど、第１のパイロット弁３０の圧力落差負担が大きくなる。

第１のパイロット弁３０及び第２のパイロット弁６０は、本弁１に対してその開度の大小方向は逆であるから、元来、圧力ハンチングが生じ難いが、仮に、圧力ハンチングが生じた時でも、第１のパイロット弁３０のばね圧を調節することにより、第１のパイロット弁３０と第２のパイロット弁６０の圧力落差負担を変更し、圧力ハンチングを避けることができる。たとえば図１３を利用して説明すると、図１３の上段に示す状態は、第２のパイロット弁６０の動作域は安定した範囲にあるが、第１のパイロット弁３０の動作域は不安定な範囲にあり、これにより圧力ハンチングが生じる可能性もあるが、この上段の状態から、第１のパイロット弁３０のばね力を強くして、第１のパイロット弁３０の圧力差負担を小さくすることにより、図１３の下段に示すように、両パイロット弁３０、６０が共に安定した動作域に入る範囲を見つけることができ、これにより、より確実に圧力ハンチングを回避できる。

(制御動作３）
本弁１の流量が０で、本弁１が全閉状態となったとき、第１のパイロット弁３０を通過する水のために、本弁１の二次側圧力が設定圧力値（第２のパイロット弁６０による設定圧）を越えて高くなろうとする場合があり、この場合、第２のパイロット弁６０は全閉となり、第２のパイロット弁６０から本弁二次側流路５に漏れる水は完全に遮断される。つまり、本弁全閉後も、本弁１の二次側圧を一定状態に維持することができる。

なお、第３の実施の形態では、二次側設定圧力値を越えて初めて第２のパイロット弁６０が閉動作をするが、このこと以外は、第５の実施の形態は、前記第３の実施の形態で説明した二次側圧力漏れ防止作用と同じである。

（まとめ）
該実施形態における機能及び作用効果を簡単に纏めると次のようになる。
（１）本弁１の全閉状態がない範囲で第２のパイロット弁６０は動作しているが、本弁１が全閉状態になると、第２のパイロット弁６０は必ず全閉状態になる。したがって、流量０の時の二次圧側への水の漏れを完全に遮断することが可能となる。

（２）第１、第２のパイロット弁３０、６０の圧力落差負担の変更が広範囲にできるので、仮に不安定な領域に入っても、圧力落差負担を第１のパイロット弁３０のばね力の変更だけで、簡単に、両パイロット弁３０、６０を安定な領域に変更することができる。

（３）第１のパイロット弁３０で大きな圧力落差を取り、残りを第２のパイロット弁６０で取ると、制御動作は第１のパイロット弁３０が支配的となる。すなわち本弁開度小で第１のパイロット弁３０の水量が大となり、よって第２のパイロット弁６０の開度も大となる。つまり、第２のパイロット弁６０についても大小方式が成り立ち、圧力ハンチングを確実に防止できるのである。

本発明による減圧弁装置の第１の実施の形態を示す縦断面図である。 弁開度と圧力損失との関係を示す図である。 本発明による減圧弁装置の第１の実施の形態の変形例を示す縦断面図である。 本発明による減圧弁装置の第２の実施の形態を示す縦断面図である。 本発明による減圧弁装置の第３の実施の形態を示す縦断面図である。 図５の第２のパイロット弁の縦断面拡大図である。 第２パイロット弁の開度の変化を示す図である。 各弁の開度の大小関係を示す図である。 本発明による減圧弁装置の第３の実施の形態の変形例を示す縦断面図である。 本発明による減圧弁装置の第４の実施の形態を示す縦断面図である。 本発明による減圧弁装置の第５の実施の形態を示す縦断面図である。 第５の実施の形態における減圧順を段階的に示す図である。 第５の実施の形態において、圧力落差負担の変更前と変更後の各パイロット弁の作動域を示す図である。 従来の減圧弁装置の縦断面図である。 図１４のパイロット弁の縦断面拡大図である。

符号の説明

１ 本弁
２ 本弁ケース
３ 本弁の弁孔
４ 本弁の一次側流路
５ 本弁の二次側流路
８ 本弁の弁体
１５ 本弁作動用圧力室
１６ 本弁の調節ばね
２０ 本弁作動圧導入路
３０ 第１のパイロット弁
３２ 第１のパイロット弁ケース
３３ 第１のパイロット弁孔
３４ 第１のパイロット弁の一次側流路
３５ 第１のパイロット弁の二次側流路
３８ 第１のパイロット弁体
４５ 第１のパイロット弁の作動用圧力室
４６ 第１のパイロット弁の調節ばね
４７ オリフィス
４８ バイパス路
５０ パイロット弁作動圧導入路
６０ 第２のパイロット弁
６２ 第２のパイロット弁ケース
６３ 第２のパイロット弁孔
６８ 第２のパイロット弁体
７６ 第２のパイロット弁の調節ばね

Claims (4)

1. 本弁とパイロット弁とを有する減圧弁装置において、
   本弁は、一次側流路と二次側流路との間の弁孔を開閉する弁体と、該弁体を開閉作動する本弁作動用圧力室を備え、上記一次側流路と本弁作動用圧力室とを本弁作動圧導入路で接続し、本弁作動用圧力室の内圧を増加させることにより本弁の弁体を閉方向に作動するようになっており、
   パイロット弁は、上記本弁作動圧導入路に配置されると共に、パイロット弁孔を開閉するパイロット弁体と、該パイロット弁体を作動するパイロット弁作動用圧力室を備え、該パイロット弁作動用圧力室と上記本弁の二次側流路とをパイロット弁作動圧導入路で接続し、パイロット弁作動用圧力室の内圧を増加させることによりパイロット弁体を開方向に作動するようになっていることを特徴とする減圧弁装置。
2. 請求項１記載の減圧弁装置において、パイロット弁作動圧導入路に、パイロット弁作動用圧力室への導入圧力を制御する電磁式開閉弁を配置し、該電磁式開閉弁は、本弁の二次側圧力が、上記パイロット弁の二次側設定圧力値よりも高くなった時に閉じるようになっていることを特徴とする減圧弁装置。
3. 請求項１記載の減圧弁装置において、パイロット弁作動圧導入路に第２のパイロット弁を設け、該第２のパイロット弁の一方の流通口は本弁の二次側流路に接続し、第２のパイロット弁の他方の流通口を第１のパイロット弁のパイロット弁作動用圧力室に接続すると共にオリフィスを介して本弁作動用圧力室にも接続し、第１のパイロット弁により本弁の二次側設定圧力値を設定し、第２のパイロット弁の設定圧力値は、第１のパイロット弁による二次側設定圧力値よりも高く設定してあることを特徴とする減圧弁装置。
4. 請求項１記載の減圧弁装置において、パイロット弁作動圧導入路に第２のパイロット弁を設け、該第２のパイロット弁の一方の流通口は本弁の二次側流路に接続し、本弁の開度が小の時に、第１のパイロット弁と共に第２のパイロット弁の開度も大となるように、第２のパイロット弁の他方の流通口を第１のパイロット弁のパイロット弁作動用圧力室に接続すると共にオリフィスを介して本弁作動用圧力室にも接続し、第２のパイロット弁により本弁の二次側設定圧力値を設定し、第１のパイロット弁の設定圧力値は、上記第２のパイロット弁による本弁二次側設定圧力値よりも高く設定してあることを特徴とする減圧弁装置。
   

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