JP4303717B2 - 減圧弁及び給水装置 - Google Patents

Description

本発明は、給水装置等に用いられる減圧弁及び給水装置に関する。

流体として例えば水を供給する水道管等の給水管には、一般に、二次側圧力（即ち二次側流路の圧力）を一定に保つために減圧弁が取り付けられる（例えば、特許文献１−４参照）。

この減圧弁として、二次側圧力の変化に応じて弁体の開閉を制御するパイロット弁を備えたものが知られており、自動制御が行えるように構成されている。
特開２００３−１８５０３４号公報 特開平８−２７０８０６号公報 特開平８−２８６７６２号公報 特開平８−５４９３６号公報

ところで、従来の減圧弁には、その動作の安定化を図る上で次のような限界がある。すなわち、減圧弁の弁体の開度（弁開度）が比較的大きい場合、例えば開度が１０〜７０％の範囲内の場合には、減圧弁は安定した動作が可能であるが、弁体の開度が比較的小さい場合、例えば開度が１０％未満の場合においては、二次側圧力の変動が小さいときに減圧弁はハンチングを生じることがあり、安定した制御ができなくなる。

そこで、ハンチングを防止するため、次のような減圧弁が考えられる。すなわち、減圧弁の主弁口を迂回して一次側流路と二次側流路とを副流路で連通し、この副流路にこれを開閉する副弁を設ける。そして、主弁体の開度が比較的大きいときには、主弁によって主流路を開閉し、一方、主弁体の開度が比較的小さく且つ二次側圧力の変動が小さいときには、副弁によって副流路を開閉するように構成した減圧弁が考えられる。

しかしながら、減圧弁の外部にこのような副流路を有する副管及び副弁を付設すると、減圧弁は大型のものになる。しかるに、減圧弁が例えば水道管に取り付けられるものである場合には、水道管は道路の下などの地下中に配置されることが多いから、減圧弁の設置スペースに制約を受ける。そのため、減圧弁が大型のものである場合には、減圧弁を水道管に取り付けることができなくなる。

本発明は、上述した技術背景に鑑みてなされたもので、その目的は、主弁の主弁体の開度が小さい場合であっても安定して制御ができ、更に、コンパクト化を図ることができる減圧弁を提供することにある。

本発明は次の手段を提供する。

［１］ 主流路における一次側流路と二次側流路との間の主弁口を開閉するピストン主弁体及び該ピストン主弁体を開閉動作させる主シリンダ駆動部を有する主弁と、
主弁口を通って一次側流路と二次側流路とに跨がるとともに、ピストン主弁体をその軸方向に貫通して配置され、ピストン主弁体を開閉方向に摺動案内するガイド棒と、
主弁のピストン主弁体の開閉を制御するパイロット弁と、
一次側流路と二次側流路とを連通する副流路と、
副流路の途中に設けられた副流路の副弁口を開閉する副弁体及び該副弁体を副弁軸を介して開閉動作させる副シリンダ駆動部を有する副弁と、
を備え、
副流路は、ガイド棒の内部及びピストン主弁体の内部を順次通って設けられるとともに、副流路の副弁口がガイド棒の内部に配置されており、且つ、副流路の流入口がガイド棒における一次側流路に臨んだ箇所に設けられる一方、副流路の流出口がピストン主弁体における二次側流路に臨んだ箇所に設けられており、
ガイド棒の内部に副弁口と連通して中空部が設けられるとともに、該中空部内に副弁の副弁体及び副弁軸が副弁口に対して開閉動作可能にガイド棒の軸方向に挿入配置されていることを特徴とする減圧弁。

［２］ 主弁は、主シリンダ駆動部の主シリンダに設けられた導入路を通じて一次側圧力が主シリンダ室内に導入されて、該主シリンダ室内の圧力が高くなるのに伴い、ピストン主弁体の開度が小さくなるものとなされる一方、主シリンダ室内の圧力が主シリンダに設けられた排出路を通じて二次側流路に排出されて、該主シリンダ室内の圧力が低くなるのに伴い、ピストン主弁体の開度が大きくなるものとなされており、
パイロット弁は、主弁の排出路に設けられたパイロット弁口を開閉するパイロット弁体及び該パイロット弁体を開閉動作させるパイロットシリンダ駆動部を有しており、且つ、パイロットシリンダ駆動部のパイロットシリンダ室と二次側流路とを連通して設けられたパイロット弁用連通路を通じて二次側圧力がパイロットシリンダ室内に導入されて、該パイロットシリンダ室内の圧力が高くなるのに伴い、パイロット弁体の開度が小さくなるものとなされる一方、パイロットシリンダ室内の圧力がパイロット弁用連通路を通じて二次側流路に排出されて、該パイロットシリンダ室内の圧力が低くなるのに伴い、パイロット弁体の開度が大きくなるものとなされており、
副弁は、副シリンダ駆動部の副シリンダ室と二次側流路とを連通して設けられた副弁用連通路を通じて二次側圧力が副シリンダ室内に導入されて、該副シリンダ室内の圧力が高くなるのに伴い、副弁体の開度が小さくなるものとなされる一方、副シリンダ室内の圧力が副弁用連通路を通じて二次側流路に排出されて、該副シリンダ室内の圧力が低くなるのに伴い、副弁体の開度が大きくなるものとなされている前項１記載の減圧弁。

［３］ 主弁の導入路に、主シリンダ室内に導入される一次側圧力を調整する圧力調整弁が設けられている前項２記載の減圧弁。

［４］ 前項１〜３のいずれか１項記載の減圧弁が給水管に取り付けられていることを特徴とする給水装置。

本発明は次の効果を奏する。

［１］の発明では、減圧弁の二次側圧力の変動が大きいときには、二次側圧力の制御は、主弁及び副弁のうち主に主弁におけるピストン主弁体の開閉動作によって行われる。一方、二次側圧力の変動が小さいときには、二次側圧力の制御は、主弁及び副弁のうち主に副弁における副弁体の開閉動作によって行われる。しかるに、この副弁体の開閉動作はピストン主弁体の開度の大小には依存しない。したがって、この減圧弁では、ピストン主弁体の開度が大きい場合はもとより、開度が小さい場合であっても、安定して圧力制御することができる。

さらに、この減圧弁は、主弁口を通って一次側流路と二次側流路とに跨るとともに、ピストン主弁体をその軸方向に貫通して配置され、ピストン主弁体を開閉方向に摺動案内するガイド棒を備えている。そのため、ガイド棒を備えていない減圧弁に比べて、ピストン主弁体を開閉方向に確実に案内することができ、もってピストン主弁体による圧力制御を確実に行うことができる。

しかも、この減圧弁では、副流路は、ガイド棒の内部及びピストン主弁体の内部を順次通って設けられるとともに、副流路の副弁口がガイド棒の内部に配置されており、また、ガイド棒の内部に副弁口と連通して中空部が設けられるとともに、該中空部内に、副弁の副弁体及び副弁軸が副弁口に対して開閉動作可能にガイド棒の軸方向に挿入配置されている。すなわち、副流路と副弁体と副弁軸は、いずれもガイド棒の内部に存在しているので、減圧弁のコンパクト化を図ることができる。

［２］の発明では、減圧弁における主弁、パイロット弁及び副弁の動作が全て自動で行われる。よって、二次側圧力を自動制御することができる。

さらに、この減圧弁は次の利点がある。

すなわち、パイロット弁は、二次側圧力がパイロットシリンダ室内に導入されて、パイロットシリンダ室内の圧力が高くなるのに伴い、該パイロット弁体の開度が小さくなるものとなされる一方、パイロットシリンダ室内の圧力が排出されて、該パイロットシリンダ室内の圧力が低くなるのに伴い、パイロット弁体の開度が大きくなるものとなされている。したがって、パイロット弁のパイロット弁体は、二次側圧力の変動に応じて開閉動作するように構成されている。

また、副弁は、二次側圧力が副シリンダ室内に導入されて、該副シリンダ室内の圧力が高くなるのに伴い、副弁体の開度が小さくなるものとなされる一方、副シリンダ室内の圧力が排出されて、該副シリンダ室内の圧力が低くなるのに伴い、副弁体の開度が大きくなるものとなされている。したがって、副弁の副弁体についても、パイロット弁体と同様に、二次側圧力の変動に応じて開閉動作するように構成されている。

これに対して、主弁のピストン主弁体は、二次側圧力の変動に応じてではなく、パイロット弁体の開閉動作に応じて開閉動作されるものである。すなわち、ピストン主弁体の開閉動作は、厳密に言えば、副弁体やパイロット弁体の開閉動作と完全に同時に行われるのではなく、副弁体やパイロット弁体が動作した直後にピストン主弁体は動作する。つまり、ピストン主弁体の開閉動作と副弁体やパイロット弁体の開閉動作との間に、僅かな時間的なずれが生じる。そのため、二次側圧力の変動が小さい場合には、ピストン主弁体が開閉動作する前に副弁体が開閉動作し、これにより、二次側圧力の制御が行われる。すなわち、二次側圧力の変動が小さい場合における二次側圧力の制御は、ピストン主弁体ではなく副弁体の開閉動作により行われる。したがって、この減圧弁によれば、二次側圧力についてより精密な制御を行うことができるという利点がある。

さらに、この減圧弁には次の利点がある。

すなわち、従来の主弁で制御する方式の減圧弁では、主弁のピストン主弁体が開動作を開始した直後では、開動作を開始する前に比べて二次側圧力が一時的に急激に増大しようとするが、本発明の減圧弁ではこの二次側圧力の急激な増大によって副弁の副弁体は一時的に閉動作を開始する。これとは逆に、従来の主弁で制御する方式の減圧弁では、主弁のピストン主弁体が閉動作を開始した直後では、閉動作を開始する前に比べて二次側圧力が急激に減少しようとするが、本発明の減圧弁ではこの二次側圧力の急激な減少によって副弁の副弁体は一時的に開動作を開始する。したがって、この減圧弁によれば、主弁のピストン主弁体が開閉動作を開始することによる二次側圧力の急激な変化について、ピストン主弁体の開閉動作開始直後に副弁の副弁体がピストン主弁体の開閉動作とは逆の動作を開始することによって、これを緩和することができる。そのため、二次側圧力の急激な変化による衝撃音や衝撃波の発生を抑制することができる。

［３］の発明では、一次側圧力を圧力調整弁により調整することにより、主弁の主シリンダ室内の圧力を所定圧力に確実に設定することができる。

［４］の発明では、上記利点を有する給水装置を提供できる。

次に、本発明の一実施形態について図面を参照して以下に説明する。

図１に示すように、本発明の一実施形態に係る減圧弁（１）は、液体や気体等の流体として水を一般家庭や工場等に供給する給水装置（70）に用いられるものであり、道路の下などの地下中に配置される水道管等の給水管（８）に取り付けられて使用されるものである。

この減圧弁（１）は、主流路（５）と主弁（10）とパイロット弁（30）とガイド棒（40）と副流路（50）と副弁（20）とを備えている。

＜主弁（10）の構成＞
図１に示すように、主弁（10）は、パイロット作動式のものであり、減圧弁（１）の弁箱（２）内部に形成され、水が流れる主流路（５）における一次側流路（６）と二次側流路（７）との間に配置された主弁口（11）と、該主弁口（11）を開閉するピストン主弁体（12）と、該ピストン主弁体（12）を開閉動作させる主シリンダ駆動部（13）とを有している。

ピストン主弁体（12）は、ピストン部（12a）の先端部に主弁体部（12b）が弁軸を介さないで直接設けられたものである。

主シリンダ駆動部（13）は、主シリンダ（14）内にピストン主弁体（12）が主弁口（11）に対して開閉動作可能に配置されたものである。

主シリンダ（14）には、その内部の主シリンダ室（15）内に一次側圧力を導入する導入路（16）が、主シリンダ室（15）と一次側流路（６）とを相互に連通して設けられている。この導入路（16）には、主シリンダ室（15）内に導入される一次側圧力を調整する圧力調整弁（60）が設けられている。この圧力調整弁（60）は例えばニードル弁からなる。

さらに、主シリンダ（14）には、主シリンダ室（15）内の圧力を二次側流路（７）に排出する排出路（17）が、主シリンダ室（15）と二次側流路（７）とを相互に連通して設けられている。

そして、この主弁（10）は、一次側圧力が導入路（16）を通じて主シリンダ室（15）内に導入されることで、該主シリンダ室（15）内の圧力が高くなるのに伴い、ピストン主弁体（12）の主弁口（11）に対する開度が小さくなるように構成されている（図２参照）。

さらに、この主弁（10）は、主シリンダ室（15）内の圧力が排出路（17）を通じて二次側流路（７）に排出されることで、該主シリンダ室（15）内の圧力が低くなるのに伴い、ピストン主弁体（12）の主弁口（11）に対する開度が大きくなるように構成されている。

なお、主弁（10）のピストン主弁体（12）の開閉動作速度は、圧力調節弁（60）により設定変更可能である。

＜パイロット弁（30）の構成＞
パイロット弁（30）は、主弁（10）のピストン主弁体（12）の開閉を制御するものである。

このパイロット弁（30）は、圧力作動式の通常開型（Ｎ−Ｏ型）のものであり、主弁（10）の排出路（17）に設けられた排出路のパイロット弁口（31）を開閉するパイロット弁体（32）と、該パイロット弁体（32）をパイロット弁軸（33）を介して開閉動作させるパイロットシリンダ駆動部（35）とを有している。パイロット弁体（32）はパイロット弁軸（33）の先端部に設けられている。

パイロットシリンダ駆動部（35）においては、そのパイロットシリンダ（36）内にパイロットピストン（34）が、パイロット弁軸（33）の先端部のパイロット弁体（32）がパイロット弁口（31）に対して開閉動作可能になるように配置されている。

また、パイロットシリンダ（36）のパイロットシリンダ室（37）と二次側流路（７）とは、パイロット弁用連通路（38）により相互に連通している。

また、このパイロット弁（30）は上述したように常時開型のものであることから、パイロット弁体（32）は調圧ばね（35a）の力により常時開方向に付勢されている。

そして、このパイロット弁（30）は、二次側圧力がパイロット弁用連通路（38）を通じてパイロットシリンダ室（37）内に導入されることで、該パイロットシリンダ室（37）内の圧力が高くなるのに伴い、パイロット弁体（32）のパイロット弁口（31）に対する開度が小さくなるように構成されている（図２参照）。

さらに、このパイロット弁（30）は、パイロットシリンダ室（37）内の圧力がパイロット弁用連通路（38）を通じて二次側流路（７）に排出されることで、該パイロットシリンダ室（37）内の圧力が低くなるのに伴い、パイロット弁体（32）のパイロット弁口（31）に対する開度が大きくなるように構成されている。

＜ガイド棒（40）及び副流路（50）の構成＞
ガイド棒（40）は、真直な中空状のものであって、主弁（10）のピストン主弁体（12）を開閉方向に摺動案内するためのものである。

このガイド棒（40）は、主弁口（11）を通って一次側流路（６）と二次側流路（７）とに跨るとともに、ピストン主弁体（12）及び主シリンダ（14）をその軸方向に貫通して配置されている。そして、ガイド棒（40）の一端部（同図では下端部）が減圧弁（１）の弁箱（２）の底壁部（2a）に固定される一方、ガイド棒（40）の他端部（同図では上端部）が減圧弁（１）の弁蓋（３）に固定されている。

ガイド棒（40）とピストン主弁体（12）との間にはＯ−リング等のシール部材（図示せず）が介在されており、これにより両者間に水が浸入するのを防止している。

副流路（50）は、主流路（５）の一次側流路（６）と二次側流路（７）とを、主流路（５）とは別に相互に連通したものであり、換言すれば主弁口（11）を迂回するバイパス流路としても捉えることができる。この副流路（50）では、主弁口（11）を通過する水の量よりも少量の水がこの副流路（50）を通過する。

副流路（50）は、ガイド棒（40）の内部及びピストン主弁体（12）の内部を順次通って設けられている。すなわち、ガイド棒（40）の内部には、副流路（50）の一部を構成する副流路用中空部（53a）がガイド棒（40）の軸方向に延びて設けられており、また、ピストン主弁体（12）の内部（詳述すると、ピストン主弁体（12）のピストン部（12a）の内部）には、副流路（50）の一部を構成する空洞部（54）が、ガイド棒（40）の周囲を包囲する形で形成されている。

また、ガイド棒（40）の内部における副流路（50）の途中には、副流路（50）の副弁口（21）が設けられている。この副弁口（21）は主弁口（21）よりも小口径のものである。さらに、ガイド棒（40）の内部の副流路（50）における副弁口（21）よりも下流側の箇所には、該副弁口（21）と連通して、後述する副弁（20）の副弁体（22）及び副弁軸（23）が挿入される副弁体等挿入用中空部（53b）が、ガイド棒（40）の軸方向に延びて設けられている。

さらに、ガイド棒（40）における一次側流路（６）に臨んだ箇所には、一次側流路（６）の水が副流路（50）に流入する流入口（51）が、一次側流路（６）とガイド棒（40）の内部の副流路（50）とを相互に連通して設けられている。また、ガイド棒（40）の内部の副流路（50）における副弁口（21）よりも下流側で且つピストン主弁体（12）の空洞部（54）に臨んだ箇所には、副弁口（21）を通過した副流路（50）の水がピストン主弁体（12）の空洞部（54）に排出される排出口（52）が、ガイド棒（40）内部の副流路（50）と空洞部（54）とを相互に連通して設けられている。さらに、ピストン主弁体（12）における二次側流路（７）に臨んだ箇所には、副流路（50）の水が二次側流路（７）に流出する流出口（55）が、ピストン主弁体（12）の空洞部（54）と二次側流路（７）とを相互に連通して設けられている。

したがって、この減圧弁（１）は、主流路（５）と副流路（50）との二つの流路を具備している。すなわち、主流路（５）とは、一次側流路（６）の水が主弁口（11）を通過して二次側流路（７）に流れる流路であり、一方、副流路（50）とは、一次側流路（６）の水が流入口（51）から副流路（50）を構成するガイド棒（40）内部の副流路用中空部（53a）に流入し、副弁口（21）と排出口（52）とピストン主弁体（12）内部の空洞部（54）とを順次通過して流出口（55）から二次側流路（７）に流出する流路である。

＜副弁（20）の構成＞
副弁（20）は、パイロット弁（30）と同じく圧力作動式の通常開型（Ｎ−Ｏ型）のものであり、副流路（50）の途中に配置された副弁口（21）を開閉する副弁体（22）と、該副弁体（22）を副弁軸（23）を介して開閉動作させる副シリンダ駆動部（25）とを有している。副弁体（22）は副弁軸（23）の先端部に設けられている。

副シリンダ駆動部（25）においては、その副シリンダ（26）内に副ピストン（24）が、副弁軸（23）の先端部の副弁体（22）が副弁口（21）に対して開閉動作可能になるように配置されている。

さらに、この副弁（20）において、副弁体（22）及び副弁軸（23）は、ガイド棒（40）内部の上記の副弁体等挿入用中空部（53b）内に、副弁口（21）に対して開閉動作可能にガイド棒（40）の軸方向に挿入配置されている。そして、副弁軸（23）の基端部が減圧弁（１）の弁蓋（３）を貫通して該弁蓋（３）外側に突出して配置されている。更に、この副弁軸（23）の突出した部分に副シリンダ駆動部（25）が装着されている。

また、副シリンダ駆動部（25）の副シリンダ室（27）と二次側流路（７）とは、副弁用連通路（28）により相互に連通している。本実施形態では、副弁用連通路（28）は、パイロット弁用連通路（38）の途中から分岐して副シリンダ室（27）内に接続されている。

また、この副弁（20）は上述したように常時開型のものであることから、副弁体（22）は調圧ばね（25a）の力により常時開方向に付勢されている。

そして、この副弁（20）は、二次側圧力が副弁用連通路（28）を通じて副シリンダ室（27）内に導入されることで、該副シリンダ室（27）内の圧力が高くなるのに伴い、副弁体（22）の副弁口（21）に対する開度が小さくなるように構成されている（図２参照）。

さらに、この副弁（20）は、副シリンダ室（27）内の圧力が副弁用連通路（28）を通じて二次側流路（７）に排出されることで、該副シリンダ室（27）内の圧力が低くなるのに伴い、副弁体（22）の副弁口（21）に対する開度が大きくなるように構成されている。

次に、上記実施形態の減圧弁（１）の動作について以下に説明する。

ここで説明の便宜上、この減圧弁（１）では、主弁（10）による有効制御範囲は、ピストン主弁体（12）の主弁口(11)に対する開度について１０〜７０％であるとし、また副弁（20）による有効制御範囲も、副弁体（22）の副弁口（21）に対する開度について１０〜７０％であるとする。

図１に示した減圧弁（１）では、主弁（10）のピストン主弁体（12）の主弁口（11）に対する開度は中程度、例えば１０〜７０％の範囲内であり、更に、副弁（20）の副弁口（21）とパイロット弁（30）のパイロット弁口（31）はともに開いているものとする。

この場合、一次側流路（６）の水の多くは、主弁口（11）を通過して二次側流路（７）に流出している。また、一次側流路（６）の水の一部は、流入口（51）から副流路（50）に流入し該副流路（50）を通過して流出口（55）から二次側流路（７）に流出している。さらに、一次側流路（６）の水のごく少量は、主弁（10）の導入路（16）を通じて主シリンダ室（15）内に流入し排出路（17）を通じて二次側流路（７）に流出している。

図１に示した状態から二次側圧力が僅かに高くなった場合（即ち、二次側流路（７）の流量が僅かに減少した場合）には、二次側圧力の制御は副弁（20）により行われる。

すなわち、僅かに高くなった二次側圧力が副弁用連通路（28）を通じて副弁（20）の副シリンダ室（27）内に導入されることにより、該副シリンダ室（27）内の圧力が高くなり、これに伴い、副弁軸（23）を介して副弁体（22）が閉動作し、該副弁体（22）の副弁口（21）に対する開度が小さくなる。その結果、二次側圧力が低くなるから、二次側圧力が元の圧力に保たれる。

しかるに、このような副弁（20）による圧力制御だけでは二次側圧力を元の圧力に保つことができない位に、二次側圧力が大幅に高くなった場合（即ち、二次側流路（７）の流量が大幅に減少した場合）には、二次側圧力の制御は、副弁（20）に加えて更に主弁（10）により行われる。

すなわち、大幅に高くなった二次側圧力がパイロット弁用連通路（38）を通じてパイロット弁（30）のパイロットシリンダ室（37）内に導入されることにより、該パイロットシリンダ室（37）内の圧力が高くなり、これに伴い、パイロット弁軸（33）を介してパイロット弁体（32）が閉動作し、該パイロット弁体（32）のパイロット弁口（31）に対する開度が小さくなる。すると、主弁（10）の主シリンダ室（15）内の圧力が高くなり、これに伴い、ピストン主弁体（12）が閉動作し、該ピストン主弁体（12）の主弁口（11）に対する開度が小さくなる。その結果、二次側圧力が大幅に低くなるから、二次側圧力が元の圧力に保たれる。

一方、図１に示した状態から二次側圧力が僅かに低くなった場合（即ち、二次側流路（７）の流量が僅かに増加した場合）には、二次側圧力の制御は副弁（20）により行われる。

すなわち、副弁（20）の副シリンダ室（27）内の圧力が副弁用連通路（28）を通じて二次側流路（７）に排出されることにより、該副シリンダ室（27）内の圧力が低くなり、これに伴い、副弁軸（23）を介して副弁体（22）が開動作し、該副弁体（22）の副弁口（21）に対する開度が大きくなる。その結果、二次側圧力が高くなるから、二次側圧力が元の圧力に保たれる。

しかるに、このような副弁（20）による圧力制御だけでは二次側圧力を元の圧力に保つことができない位に、二次側圧力が大幅に低くなった場合（即ち、二次側流路（７）の流量が大幅に増加した場合）には、二次側圧力の制御は、副弁（20）に加えて更に主弁（10）により行われる。

すなわち、パイロット弁（30）のパイロットシリンダ室（37）の圧力がパイロット弁用連通路（38）を通じて二次側流路（７）に排出されることにより、該パイロットシリンダ室（37）内の圧力が低くなり、これに伴い、パイロット弁軸（33）を介してパイロット弁体（32）が開動作し、該パイロット弁体（32）のパイロット弁口（31）に対する開度が大きくなる。すると、主弁（10）の主シリンダ室（15）内の圧力が低くなり、これに伴い、ピストン主弁体（12）が開動作し、該ピストン主弁体（12）の主弁口（11）に対する開度が大きくなる。その結果、二次側圧力が大幅に高くなるから、二次側圧力が元の圧力に保たれる。

以上のように、本実施形態の減圧弁（１）によれば、二次側圧力が僅かに高くなったり低くなったりする場合、すなわち二次側圧力の変動が小さい場合には、二次側圧力の制御は副弁（20）により行われる。

さらに、二次側圧力が大幅に高くなったり低くなったりする場合、すなわち二次側圧力の変動が大きい場合には、二次側圧力の制御は、副弁（20）に加えて更に主弁（10）により行われる。

しかるに、従来の減圧弁では、主弁（10）のピストン主弁体（12）の開度が、主弁（10）による有効制御範囲（１０〜７０％）の下限値未満の場合すなわち１０％未満の場合において、二次側圧力の変動が小さいときには、ハンチングを生じ、安定した制御ができないという欠点がある。

これに対して、本実施形態の減圧弁（１）によれば、ピストン主弁体（12）の開度が１０％未満の場合であっても、二次側圧力の変動が小さいときには、二次側圧力の制御は副弁（20）により何ら支障なく行われる。したがって、本実施形態の減圧弁（１）では、ピストン主弁体（12）の開度が大きい場合はもとより、開度が小さい場合であっても、安定して圧力制御をすることができる。

このように、本実施形態の減圧弁（１）は、安定して制御可能な圧力範囲（流量範囲）が従来の主弁だけで制御する方式の減圧弁よりも大幅に拡大される。これについて、弁の容積係数Ｃv値を用いて定量的に概略説明すると、以下のとおりである。

一般に、この種の減圧弁の有効制御範囲は、開度について１０〜７０％程度である。減圧弁において、１０％開度のＣv値と７０％開度のＣv値とを比較すると、前者の値を１とした場合、後者の値は約３００である。この関係は、程度に多少の差はあるものの、主弁（10）と副弁（20）のぞれぞれに適用できる。

したがって、減圧弁（１）の主弁（10）及び副弁（20）による有効制御範囲は、Ｃv値で表すと、ぞれぞれ概略次式（ｉ）のようになる。

［10％開度のＣv値］：［70％開度のＣv値］＝1：約300 …（ｉ）
ここで本実施形態では、副弁（20）により制御可能な最大流量を、主弁（10）の１０％開度における流量に相当するように設定したとする。

この場合、主弁（10）と副弁（20）を組み合わせた有効制御範囲は、概略次式（ii）のようになる。

［副弁の10％開度のＣv値］：［主弁の70％開度のＣv値］＝1：約30000 …（ii）
したがって、上記式（ｉ）と（ii）から分かるように、本実施形態の減圧弁（１）は、安定して制御可能な圧力範囲が従来の主弁だけで制御する方式の減圧弁に比べて約１００倍拡大されることになり、安定的に制御可能な圧力範囲について大幅に拡大することができる。

さらに、上記実施形態の減圧弁（１）には次の利点がある。

すなわち、この減圧弁（１）は、ピストン主弁体（12）を開閉方向に摺動案内するガイド棒（40）を備えている。そのため、ガイド棒（40）を備えていない減圧弁に比べて、ピストン主弁体（12）を開閉方向に確実に案内することができ、もってピストン主弁体（12）による圧力制御を確実に行うことができる。

しかも、この減圧弁（１）では、副流路（50）と副弁体（22）と副弁軸（23）は、いずれもガイド棒（40）の内部に存在しているので、減圧弁（１）のコンパクト化を図ることができる。そのため、もしこの減圧弁（１）が地下中に配置される水道管等に取り付けられるものである場合であっても、減圧弁（１）を取り付けることが可能となる。しかも、副流路（50）と副弁体（22）と副弁軸（23）がいずれもガイド棒（40）の内部に存在しているので、減圧弁（１）について部品点数を減らすことができ、もって製造コストの引き下げや製造工程数の低減を図ることができる。

また、パイロット弁（30）のパイロット弁体（32）は、二次側圧力の変動に応じて開閉動作するように構成されており、これと同じく、副弁（20）の副弁体（22）についても、パイロット弁体（32）と同様に、二次側圧力の変動に応じて開閉動作するように構成されている。

これに対して、主弁（10）のピストン主弁体（12）は、二次側圧力の変動に応じてではなく、パイロット弁体（32）の開閉動作に応じて開閉動作されるものである。すなわち、ピストン主弁体（12）の開閉動作は、厳密に言えば、副弁体（22）やパイロット弁体（32）の開閉動作と完全に同時に行われるのではなく、副弁体（22）やパイロット弁体（32）が開閉動作した直後にピストン主弁体（12）は開閉動作する。つまり、ピストン主弁体（12）の開閉動作と副弁体（22）やパイロット弁体（32）の開閉動作との間に、僅かな時間的なずれが生じる。そのため、二次側圧力の変動が小さい場合には、ピストン主弁体（12）が開閉動作する前に副弁体（22）が開閉動作し、これにより、二次側圧力の制御が行われる。すなわち、二次側圧力の変動が小さい場合における二次側圧力の制御は、ピストン主弁体（12）ではなく副弁体（22）の開閉動作により行われる。したがって、この減圧弁（１）によれば、二次側圧力についてより精密な制御を行うことができるという利点がある。

さらに、従来の主弁（10）だけで制御する方式の減圧弁では、主弁（10）のピストン主弁体（12）が開動作を開始した直後では、開動作を開始する前に比べて二次側圧力が一時的に急激に増大し、その結果、衝撃音や衝撃波が発生するという欠点があった。また同じく、主弁（10）のピストン主弁体（12）が閉動作を開始した直後では、閉動作を開始する前に比べて二次側圧力が一時的に急激に減少し（即ち、一次側圧力が一時的に急激に増大し）、その結果、衝撃音や衝撃波が発生するという欠点があった。

これに対して、本実施形態の減圧弁（１）では、二次側圧力が一時的に急激に増大することに伴い、副弁（20）の副シリンダ室（27）内の圧力が一時的に急激に高くなるため、副弁体（22）が一時的に閉動作を開始する。また、二次側圧力が一時的に急激に減少することに伴い、副弁（20）の副シリンダ室（27）内の圧力が一時的に急激に低くなるため、副弁体（22）が一時的に開動作を開始する。したがって、この減圧弁（１）によれば、主弁（10）のピストン主弁体（12）が開閉動作を開始することによる二次側圧力の急激な変化について、ピストン主弁体（12）の開閉動作開始直後に副弁（20）の副弁体（22）がピストン主弁体（12）の開閉動作とは逆の動作を開始することによって、これを緩和することができる。そのため、二次側圧力の急激な変化による衝撃音や衝撃波の発生を抑制することができる。

また、主弁（10）の導入路（16）には、主シリンダ室（15）内に導入される一次側圧力を調整する圧力調節弁（60）が設けられているので、主弁（10）の主シリンダ室（15）内の圧力を所定圧力に確実に設定することができる。

また、本実施形態の減圧弁（１）を水道管等の給水管（８）に取り付けることにより、上記と同様の利点を有する給水装置（70）を提供できる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に示したものに限定されるものではなく、様々に設定変更可能であることは言うまでもない。

本発明は、給水装置等に用いられる減圧弁及び給水装置に利用可能である。

本発明の一実施形態に係る減圧弁において、主弁、副弁、パイロット弁がいずれも開状態である場合の概略断面図である。 同減圧弁において、主弁、副弁、パイロット弁がいずれも閉状態である場合の概略断面図である。

符号の説明

１…減圧弁
２…弁箱
５…主流路
６…一次側流路
７…二次側流路
８…給水管
10…主弁
11…主弁口
12…ピストン主弁体
13…主シリンダ駆動部
16…導入路
17…排出路
20…副弁
21…副弁口
22…副弁体
23…副弁軸
25…副シリンダ駆動部
28…副弁用連通路
30…パイロット弁
31…パイロット弁口
32…パイロット弁体
35…パイロットシリンダ駆動部
38…パイロット弁用連通路
40…ガイド棒
50…副流路
51…流入路
55…流出路
60…圧力調整弁
70…給水装置

Claims (4)

1. 主流路（５）における一次側流路（６）と二次側流路（７）との間の主弁口（11）を開閉するピストン主弁体（12）及び該ピストン主弁体を開閉動作させる主シリンダ駆動部（13）を有する主弁（10）と、
   主弁口（11）を通って一次側流路（６）と二次側流路（７）とに跨がるとともに、ピストン主弁体（12）をその軸方向に貫通して配置され、ピストン主弁体（12）を開閉方向に摺動案内するガイド棒（40）と、
   主弁（10）のピストン主弁体（12）の開閉を制御するパイロット弁（30）と、
   一次側流路（６）と二次側流路（７）とを連通する副流路（50）と、
   副流路（50）の途中に設けられた副流路の副弁口（21）を開閉する副弁体（22）及び該副弁体を副弁軸（23）を介して開閉動作させる副シリンダ駆動部（25）を有する副弁（20）と、
   を備え、
   副流路（50）は、ガイド棒（40）の内部及びピストン主弁体（12）の内部を順次通って設けられるとともに、副流路の副弁口（21）がガイド棒（40）の内部に配置されており、且つ、副流路の流入口（51）がガイド棒（40）における一次側流路（６）に臨んだ箇所に設けられる一方、副流路の流出口（55）がピストン主弁体（12）における二次側流路（７）に臨んだ箇所に設けられており、
   ガイド棒（40）の内部に副弁口（21）と連通して中空部（53b）が設けられるとともに、該中空部（53b）内に副弁（20）の副弁体（22）及び副弁軸（23）が副弁口（21）に対して開閉動作可能にガイド棒（40）の軸方向に挿入配置されていることを特徴とする減圧弁。
2. 主弁（10）は、主シリンダ駆動部（13）の主シリンダ（14）に設けられた導入路（16）を通じて一次側圧力が主シリンダ室（15）内に導入されて、該主シリンダ室（15）内の圧力が高くなるのに伴い、ピストン主弁体（12）の開度が小さくなるものとなされる一方、主シリンダ室（15）内の圧力が主シリンダ（14）に設けられた排出路（17）を通じて二次側流路（７）に排出されて、該主シリンダ室（15）内の圧力が低くなるのに伴い、ピストン主弁体（12）の開度が大きくなるものとなされており、
   パイロット弁（30）は、主弁（10）の排出路（17）に設けられたパイロット弁口（31）を開閉するパイロット弁体（32）及び該パイロット弁体を開閉動作させるパイロットシリンダ駆動部（35）を有しており、且つ、パイロットシリンダ駆動部（35）のパイロットシリンダ室（37）と二次側流路（７）とを連通して設けられたパイロット弁用連通路（38）を通じて二次側圧力がパイロットシリンダ室（37）内に導入されて、該パイロットシリンダ室（37）内の圧力が高くなるのに伴い、パイロット弁体（32）の開度が小さくなるものとなされる一方、パイロットシリンダ室（37）内の圧力がパイロット弁用連通路（38）を通じて二次側流路（７）に排出されて、該パイロットシリンダ室（37）内の圧力が低くなるのに伴い、パイロット弁体（32）の開度が大きくなるものとなされており、
   副弁（20）は、副シリンダ駆動部（25）の副シリンダ室（27）と二次側流路（７）とを連通して設けられた副弁用連通路（28）を通じて二次側圧力が副シリンダ室（27）内に導入されて、該副シリンダ室（27）内の圧力が高くなるのに伴い、副弁体（22）の開度が小さくなるものとなされる一方、副シリンダ室（27）内の圧力が副弁用連通路（28）を通じて二次側流路（７）に排出されて、該副シリンダ室（27）内の圧力が低くなるのに伴い、副弁体（22）の開度が大きくなるものとなされている請求項１記載の減圧弁。
3. 主弁（10）の導入路（16）に、主シリンダ室（15）内に導入される一次側圧力を調整する圧力調整弁（60）が設けられている請求項２記載の減圧弁。
4. 請求項１〜３のいずれか１項記載の減圧弁（１）が給水管（８）に取り付けられていることを特徴とする給水装置。
   

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