JP4317739B2 - 絶対圧レギュレータ及び定圧レギュレータ - Google Patents

Description

この発明は、大気圧付近のあらかじめ設定された所定気圧を供給する定圧レギュレータに関するものである。

例えば、大気圧の変動に関わらず、特定の室内空間に１気圧を供給する定圧レギュレータでは、大気圧が１気圧以下であれば、加圧源を接続して室内空間を加圧し、大気圧が１気圧以下であれば真空源を接続して室内空間を減圧する必要がある。

このような定圧レギュレータの一例を図１０に示す。加圧源１は加圧レギュレータ２を介して切換弁３に接続され、真空源４は真空レギュレータ５を介して切換弁３に接続される。

加圧源１から供給される正圧は、気圧計６で検出され、真空源４から供給される負圧は気圧計７で検出される。切換弁３は、供給される正圧あるいは負圧のいずれかを選択して、被供給部に供給し、その供給圧力は、気圧計８で検出される。

このような構成により、気圧計８で被供給部の圧力を確認しながら切換弁３を切換えて、被供給部に正圧あるいは負圧のいずれかを供給することにより、被供給部に所定圧力が供給される。

上記のような定圧レギュレータに使用される真空レギュレータは、例えば特許文献１に開示されている。
特開２０００−３５６２７６号公報

図１０に示す定圧レギュレータでは、被供給部に供給する圧力を調整するためには、気圧計８で供給圧力を確認し、その供給圧力を引き上げる場合には、切換弁３を加圧レギュレータ２側に切換えて加圧レギュレータ２により供給圧力を調整する必要がある。

また、被供給部に供給する圧力を引き下げる場合には、切換弁３を真空レギュレータ５側に切換えて真空レギュレータ５により供給圧力を調整する必要がある。
従って、供給圧力を調整するための作業が極めて煩雑であるとともに、供給圧力の加圧から減圧までを連続的に調整することができないという問題点がある。

また、加圧レギュレータ２及び真空レギュレータ５に加えて、切換弁３を必要とするため、部品点数が増大し、コストも上昇するという問題点がある。
この発明の目的は、供給圧力を加圧から減圧まで連続的に調整可能としながら、部品点数を削減し得る定圧レギュレータを提供することにある。

請求項１では、負圧が供給される一次側負圧ポートに減圧弁を介して連通する二次側ポートと、
前記二次側ポートに連通する第一のダイヤフラム室と、
正圧が供給される一次側加圧ポートに連通する第二のダイヤフラム室と、
前記第二のダイヤフラム室と、前記第一のダイヤフラム室及び前記二次側ポートとの間に介在される昇圧弁と、
前記第一のダイヤフラム室と第二のダイヤフラム室とを区画するとともに、該第一及び第二のダイヤフラム室の気圧差に基づいて、該第一のダイヤフラム室側あるいは第二のダイヤフラム室側に移動するダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムを前記第二のダイヤフラム室に向かって付勢する付勢手段と、
前記ダイヤフラムが原位置から前記付勢手段の付勢力に抗して第一のダイヤフラム室側に移動するとき前記昇圧弁を開路させ、前記ダイヤフラムが原位置から第二のダイヤフラム室側に移動するとき、前記減圧弁を開路させる弁軸と
を備えた。

請求項２では、前記付勢手段は、付勢力調整手段によりその付勢力を調整可能とした。
請求項３では、前記一次側加圧ポートと二次側ポートを直方体状の本体の対向する側面に設け、前記本体の他の対向する側面に前記二次側ポートに連通するゲージポートを設け、前記本体の底面に前記一次側負圧ポートを設けた。

請求項４では、前記一次側負圧ポートと二次側ポートを直方体状の本体の対向する側面に設け、前記本体の他の対向する側面に、前記一次側加圧ポートと、前記二次側ポートに連通するゲージポートとを設けた。

請求項５では、請求項１乃至４のいずれかに記載の絶対圧レギュレータの一次側加圧ポートに、加圧レギュレータから正圧を供給し、一次側負圧ポートに真空源から任意の負圧を供給した。

本発明によれば、供給圧力を加圧から減圧まで連続的に調整可能としながら、部品点数を削減し得る定圧レギュレータを提供することができる。

（第一の実施の形態）
以下、本発明を具体化した第一の実施の形態を図面に従って説明する。前記従来例と同一構成部分は、同一符号を付して説明する。

図１に示す定圧レギュレータは、加圧源１から正圧が供給される加圧レギュレータ２と、加圧レギュレータ２から出力される正圧を測定する気圧計６と、真空源４から供給される負圧を測定する気圧計７を備える。さらに、前記加圧レギュレータ２及び真空源４から供給される正圧及び負圧に基づいて定圧を出力する絶対圧レギュレータ１１と、絶対圧レギュレータ１１から出力される供給圧力を測定する気圧計８とを備える。

前記加圧源１から供給される正圧は、加圧レギュレータ２により所定の圧力値に調整されて、前記絶対圧レギュレータ１１に供給される。絶対圧レギュレータ１１は、加圧レギュレータ２から供給される正圧と、真空源４から供給される任意の負圧とに基づいて、大気圧の変動に関わらず、例えば１気圧を安定して出力するように構成される。

次に、前記絶対圧レギュレータ１１の具体的構成を図２〜図７に従って説明する。図２及び図４に示すように、本体１２の上部にはカバー１３がネジ部１４により螺合される。
前記カバー１３はほぼ円筒状に形成され、その上端部には調節ネジ１５が回転可能に支持される。前記調節ネジ１５の上端部は前記カバー１３外に露出され、その上端部にノブ１６が取着される。従って、ノブ１６の操作により調節ネジ１５が回転される。

図３に示すように、前記本体１２はほぼ直方体状に形成され、図４に示すように、４面の側面のうち対向する２面には一次側（入力側）加圧ポート１７と、二次側（出力側）ポート１８とが開口される。また、残りの対向する２面には、図２及び図５に示すように、ゲージポート３８ａ，３８ｂが形成される。ゲージポート３８ａ，３８ｂのいずれかには前記気圧計８が接続される。

前記一次側加圧ポート１７には、所定の配管を介して前記加圧レギュレータ２から正圧が供給され、二次側ポート１８は所定の配管を介して前記被供給部に接続される。
前記本体１２の下面には、略筒状のボトムプラグ１９が螺合され、そのボトムプラグ１９には一次側（入力側）負圧ポート２０が形成されている。そして、一次側負圧ポート２０には所定の配管を介して前記真空源４から任意の負圧が供給される。

前記二次側ポート１８と一次側負圧ポート２０とは、前記本体１２内に形成される連通路２１を介して連通されている。前記連通路２１には一次側負圧ポート２０に向かって開口する第一の弁座２２が形成される。

図５に示すように、前記連通路２１には前記ゲージポート３８ａ，３８ｂが連通されている。
また、前記連通路２１内には棒状の弁軸２３が上下方向に移動可能に支持され、その弁軸２３の下部にはフランジ上の第一の弁体２４が形成されている。そして、第一の弁体２４が前記第一の弁座２２に下方から当接可能となっている。第一の弁体２４と第一の弁座２２とで減圧弁が構成される。

前記第一の弁体２４と前記ボトムプラグ１９との間にはコイルスプリング２５が配設され、ボトムプラグ１９を支点とするコイルスプリング２５の付勢力により、第一の弁体２４は第一の弁座２２に向かって付勢されている。従って、図４に示すように、常には第一の弁体２４が第一の弁座２２に当接して、連通路２１が遮断されるようになっている。

前記弁軸２３の上部は、前記連通路２１及び本体１２を貫通して、前記カバー１３内まで延設されている。そして、弁軸２３の先端には球面状の第二の弁体２６が形成される。
前記カバー１３内において、前記調節ネジ１５の下部には支持板２７が螺合されている。また、カバー１３内の下部にはダイヤフラム２８が配設され、そのダイヤフラム２８と前記支持板２７との間にはコイルスプリング２９が配設されている。そして、ダイヤフラム２８は支持板２７を支点とするコイルスプリング２９の付勢力により、下方へ付勢されている。

前記ダイヤフラム２８には、前記弁軸２３の第二の弁体２６に当接する凹面状の第二の弁座３０が形成されている。そして、前記コイルスプリング２９の付勢力により、常には第二の弁座３０が第二の弁体２６に圧接されている。第二の弁体２６と第二の弁座３０により昇圧弁が構成される。

また、ノブ１６の操作により調節ネジ１５が回転されると、支持板２７が下降あるいは上昇し、支持板２７が下降すると、コイルスプリング２９が圧縮されて、第二の弁座３０が第二の弁体２６により強く圧接されるようになっている。従って、ノブ１６及び調節ネジ１５はコイルスプリング２９の付勢力を調整する付勢力調整手段として作用する。

前記ダイヤフラム２８の周縁部と前記カバー１３との間にはダンパー３１が配設され、そのダンパー３１によりダイヤフラム２８上方のカバー１３内に第一のダイヤフラム室３２ａが形成されるとともに、ダイヤフラム２８がカバー１３に対し上下方向に相対移動可能である。

前記ダイヤフラム２８と前記本体１２の上面との間には、第二のダイヤフラム室３２ｂとして所定の空間が形成され、その第二のダイヤフラム室３２ｂと前記一次側加圧ポート１７とは、前記本体１２に形成された第一の連通孔３３を介して連通されている。

また、前記第二のダイヤフラム室３２ｂはダイヤフラム２８に形成された第二の連通孔３４を介して前記第二の弁座３０に連通されている。そして、ダイヤフラム２８には前記第二の弁体２６が第二の弁座３０から離間したとき、第二の連通孔３４と前記第一のダイヤフラム室３２ａとを連通させる第三の連通孔３５が形成されている。

前記弁軸２３が本体１２を貫通する部分において、弁軸２３と本体１２との間には、前記ダイヤフラム２８から伸びるスリーブ３６が配設され、そのスリーブ３６の外周面は本体１２に密着している。従って、前記第二のダイヤフラム室３２ｂは二次側ポート１８に対し密封されている。

また、スリーブ３６と弁軸２３との間には僅かな間隙３７が確保され、前記第二の連通孔３４と二次側ポート１８とは、この間隙３７を介して連通されている。従って、第二の弁体２６が第二の弁座３０から離間すると、第二の連通孔３４が間隙３７を介して二次側ポート１８に連通するようになっている。また、第一のダイヤフラム室３２ａは間隙３７を介して二次側ポート１８に常時連通されている。

次に、上記のように構成された絶対圧レギュレータ１１の動作を説明する。
一次側加圧ポート１７に加圧源１から所定の正圧を供給し、一次側負圧ポート２０に真空源４から所定の負圧を供給した状態で、昇圧弁及び減圧弁がともに閉じられた状態(原置)では、第一のダイヤフラム室３２ａと二次側ポート１８とは間隙３７を介して連通しているので、同圧となる。また、第二のダイヤフラム室３２ｂと一次側加圧ポート１７とは同圧に維持されている。

この状態で、二次側ポート１８の圧力が低下して、第一のダイヤフラム室３２ａの圧力が低下すると、相対的に第二のダイヤフラム室３２ｂの圧力が高くなる。そして、第一及び第二のダイヤフラム室３２ａ，３２ｂの圧力差が所定値以上、すなわちコイルスプリング２９の付勢力に抗し得る圧力差以上となると、図６に示すように、ダイヤフラム２８が上方へ押し上げられ、昇圧弁が開路される。

すると、第二の弁座３０が上昇して第二の弁体２６との間に隙間が生じ、第二のダイヤフラム室３２ｂは、第二の連通孔３４及び間隙３７を介して二次側ポート１８と連通する。同時に、第二のダイヤフラム室３２ｂは第二の連通孔３４及び第三の連通孔３５を介して第一のダイヤフラム室３２ａに連通する。すると、二次側ポート１８及び第一のダイヤフラム室３２ａの気圧が上昇して、被供給部に供給される供給圧力が上昇する。

二次側ポート１８及び第一のダイヤフラム室３２ａの気圧が上昇して、第一のダイヤフラム室３２ａと第二のダイヤフラム室３２ｂとの気圧差が小さくなると、コイルスプリング２９の付勢力によりダイヤフラム２８が下降し、第二の弁体２６が第二の弁座３０に当接して、昇圧弁が閉じられる。この結果、二次側ポート１８の気圧の上昇が停止する。

一方、二次側ポート１８の圧力が上昇して、第一のダイヤフラム室３２ａの圧力が上昇すると、相対的に第二のダイヤフラム室３２ｂの圧力が低くなる。そして、第一及び第二のダイヤフラム室３２ａ，３２ｂの圧力差が所定値以上、すなわちコイルスプリング２５の付勢力に抗し得る圧力差以上となると、図７に示すように、ダイヤフラム２８が下方へ押し下げられる。

すると、第一の弁体２４が押し下げられて減圧弁が開路され、二次側ポート１８が一次側負圧ポート２０と連通し、二次側ポート１８の気圧が低下する。
二次側ポート１８の気圧が低下して、第一のダイヤフラム室３２ａと第二のダイヤフラム室３２ｂとの圧力差が小さくなると、ダイヤフラム２８が上昇し、コイルスプリング２５の付勢力に基づいて第一の弁体２４が上昇して減圧弁が閉路される。この結果、二次側ポート１８の気圧の低下が停止する。

上記のような動作において、ダイヤフラム２８が上昇するときの第一のダイヤフラム室３２ａと第二のダイヤフラム室３２ｂとの気圧差、すなわち二次側ポート１８の気圧は、コイルスプリング２９の付勢力の調整により任意に設定可能である。

上記のように構成された絶対圧レギュレータ及び定圧レギュレータでは、次に示す作用効果を得ることができる。
（１）絶対圧レギュレータ１１では、一次側加圧ポート１７に所定の正圧を供給し、一次側負圧ポート２０に任意の負圧を供給し、ノブ１６の操作によりコイルスプリング２９の付勢力を適宜に調整すれば、二次側ポート１８の気圧をコイルスプリング２９の付勢力に基づいてあらかじめ設定された設定値に維持することができる。すなわち、二次側ポート１８の気圧が設定値より低くなると、ダイヤフラム２８が上昇して昇圧弁が開路され、一次側加圧ポート１７と二次側ポート１８とが連通して、二次側ポート１８の気圧が上昇する。また、二次側ポート１８の気圧が設定値より高くなると、ダイヤフラムが下降して減圧弁が開路され、一次側負圧ポート２０と二次側ポート１８とが連通して、二次側ポートの気圧が低下する。
（２）絶対圧レギュレータ１１を備えた定圧レギュレータでは、絶対圧レギュレータ１１の動作により、あらかじめ設定された気圧を自動的に維持して被供給部に供給することができる。
（３）前記従来例で使用した真空レギュレータ５を必要とせず、かつ切換弁３に代えて絶対圧レギュレータ１１を使用する構成であるので、定圧レギュレータの部品点数を削減し、コストを低減することができる。
（４）二次側ポート１８から被供給部に供給する気圧は、ノブ１６の操作により、１気圧以上あるいは１気圧以下の任意の気圧に設定可能である。また、その設定値は、ノブ１６の操作により、加圧から減圧まで連続して調整可能であり、二次側ポート１８の気圧を気圧計８で確認しながら、１気圧付近の気圧に微調整することも容易である。
（５）減圧弁の開口面積は、昇圧弁の開口面積より広い面積を確保した。従って、二次側ポート１８の減圧動作を速やかに行うことができる。
（６）ゲージポート３８ａ，３８ｂは本体１２の対向する側面に形成されているので、絶対圧レギュレータ１１の取付方向によって、いずれかのゲージポートを選択して気圧計８を接続することができる。
（第二の実施の形態）
図８及び図９は、絶対圧レギュレータの第二の実施の形態を示す。この実施の形態は、前記第一の実施の形態のゲージポートの一方を一次側加圧ポート４１として使用し、一次側加圧ポートとして使用したポートを一次側負圧ポート４２として使用するものである。前記第一の実施の形態と同一構成部分は同一符号を付して詳細な説明を省略する。

一次側加圧ポート４１は、連通孔４３を介して第二のダイヤフラム室３２ｂに連通され、連通路２１には連通されない。一次側負圧ポート４２は第一の弁座２２及び第一の弁体２４とから構成される減圧弁を介して二次側ポート１８に連通される。二次側ポート１８と連通するゲージポート３８ｂは前記第一の実施の形態と同様である。

ボトムプラグ４４は、一次側負圧ポートを設ける必要がないので、連通路２１と本体１２外部とを封止した構成である。その他の構成は、前記第一の実施の形態と同様である。
このように構成された絶対圧レギュレータでは、前記第一の実施の形態で得られた（１）〜（５）と同様な作用効果を得ることができる。

また、一次側加圧ポート１７、一次側負圧ポート２０、二次側ポート１８及びゲージポート３８ｂを本体１２の側面に配設することができる。
上記各実施の形態は、以下の態様で実施してもよい。
・第二の実施の形態において、本体１２の側面を５面以上とすることにより、ゲージポートを２つ以上設けるようにしてもよい。

定圧レギュレータを示す概要図である。 第一の実施の形態の絶対圧レギュレータを示す正面図である。 第一の実施の形態の絶対圧レギュレータを示す平面図である。 図３におけるＡ−Ａ線断面図である。 図３におけるＢ−Ｂ線断面図である。 第一の実施の形態の動作を示す断面図である。 第一の実施の形態の動作を示す断面図である。 第二の実施の形態の絶対圧レギュレータを示す断面図である。 第二の実施の形態の絶対圧レギュレータを示す断面図である。 従来例を示す概要図である。

符号の説明

１１ 絶対圧レギュレータ
１２ 本体
１７，４１ 一次側加圧ポート
１８ 二次側ポート
２０，４２ 一次側負圧ポート
２３ 弁軸
２２，２４ 減圧弁（第一の弁座、第一の弁体）
２５ 付勢手段（コイルスプリング）
２６，３０ 昇圧弁（第二の弁座、第一の弁座）
２８ ダイヤフラム
３２ａ 第一のダイヤフラム室
３２ｂ 第二のダイヤフラム室

Claims (5)

1. 負圧が供給される一次側負圧ポートに減圧弁を介して連通する二次側ポートと、
   前記二次側ポートに連通する第一のダイヤフラム室と、
   正圧が供給される一次側加圧ポートに連通する第二のダイヤフラム室と、
   前記第二のダイヤフラム室と、前記第一のダイヤフラム室及び前記二次側ポートとの間に介在される昇圧弁と、
   前記第一のダイヤフラム室と第二のダイヤフラム室とを区画するとともに、該第一及び第二のダイヤフラム室の気圧差に基づいて、該第一のダイヤフラム室側あるいは第二のダイヤフラム室側に移動するダイヤフラムと、
   前記ダイヤフラムを前記第二のダイヤフラム室に向かって付勢する付勢手段と、
   前記ダイヤフラムが原位置から前記付勢手段の付勢力に抗して第一のダイヤフラム室側に移動するとき前記昇圧弁を開路させ、前記ダイヤフラムが原位置から第二のダイヤフラム室側に移動するとき、前記減圧弁を開路させる弁軸と
   を備えたことを特徴とする絶対圧レギュレータ。
2. 前記付勢手段は、付勢力調整手段によりその付勢力を調整可能としたことを特徴とする請求項１記載の絶対圧レギュレータ。
3. 前記一次側加圧ポートと二次側ポートを直方体状の本体の対向する側面に設け、前記本体の他の対向する側面に前記二次側ポートに連通するゲージポートを設け、前記本体の底面に前記一次側負圧ポートを設けたことを特徴とする請求項１または２記載の絶対圧レギュレータ。
4. 前記一次側負圧ポートと二次側ポートを直方体状の本体の対向する側面に設け、前記本体の他の対向する側面に、前記一次側加圧ポートと、前記二次側ポートに連通するゲージポートとを設けたことを特徴とする請求項１または２記載の絶対圧レギュレータ。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の絶対圧レギュレータの一次側加圧ポートに、加圧レギュレータから正圧を供給し、一次側負圧ポートに真空源から任意の負圧を供給したことを特徴とする定圧レギュレータ。

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