JP4358659B2 - 軸流減圧弁 - Google Patents

Description

本発明は、主に水道に用いられる軸流（インライン）式の減圧弁に関する。

従来、水道用の減圧弁は、水道本管から各戸へ供給される支管に設置しており、その構
造としては、ダイヤフラム式やパイロット式の駆動部、その他の駆動部を有するなど多種
多様なものが見受けられる。
例えば、特許文献１に開示される減圧弁は、ダイヤフラム式の駆動部を有するものであ
って、弁箱内に一次側圧力室と二次側圧力室とを隔壁にて上下に区画形成し、該隔壁に前
記両圧力室に連通する弁口を設け、該弁口を開閉する弁体にその弁棒を介して二次側圧力
室の圧力変動に応じて変位するダイヤフラムを連結し、該ダイヤフラムを弁体の開弁方向
へ二次側圧力室の圧力設定のための調圧バネで付勢し、該調圧バネ及びこれのダイヤフラ
ムに対する圧縮量を加減する調節ネジとを設けたバネカバーと、弁箱との間にダイヤフラ
ムを挟持することで構成されている。
実開平２−１４５４１４号公報

しかしながら、上記の様に構成された減圧弁では、一次側から二次側への流路に直交す
る様に弁体を配置すると共に、これを動作させるダイヤフラム等の駆動部を弁箱上部に突
出配置しているため、その駆動部の構造が複雑となると共に装置全体が大型となる。
従って、配管中に減圧弁を設置するに際し、減圧弁の大きさに対応した設置スペース、
即ち流路を有する弁箱のみならず、その上部に突出一体化した駆動部を含むスペースを確
保せねばならず、狭い場所における他の機器との調和を図りながらの据え付け作業は極め
て困難であった。

本発明は、上記課題に鑑み、流入口と流出口とを端部の夫々に設けると共に、流入口に
連通する弁口を内装した円筒状の弁箱に、弁口を開閉する弁体を前端に設けると共に、後
端が流出口に開口した中空部を設け、該中空部に弁箱と前端側との間に設けた流路を連通
させる通水口を設けたピストンロッドを摺動自在に挿嵌し、該ピストンロッドには、一次
側に通ずるバイパス流路を介して弁体の閉弁方向に一次側圧力を受圧すると共に、弁口の
面積にほぼ等しい有効受圧面積を有する第一ピストンと、弁体の閉弁方向に二次側圧力を
受圧すると共に、弁箱に内装した調圧バネの付勢力が前記開弁方向に付与される第二ピス
トンとを設けた軸流減圧弁を提供することにより、上記課題を解決する。
又、上記軸流減圧弁は、第二ピストンに対する調圧バネの付勢力の調節手段を設けてお
り、具体的に、この調節手段は、弁箱内に同心円状にして回転自在に配置され、且つ弁箱
外周に設けた環状溝より鍔状のダイヤル部を外方突設した転輪と、該転輪に螺挿されると
共に、ピストンロッドを摺動自在に挿嵌し、第二ピストンとで調圧バネを圧縮介装したバ
ネ受けとから構成している。
更に、バイパス流路は、一端に弁口を設け、他端より第一ピストンを摺動自在に挿嵌し
て通水口に連通する流路を設けた内筒と、該内筒を挿嵌した弁箱との間に設けた間隙であ
って、上記流入口を共用する様に構成しても良く、又弁体は、弁口を開閉するために着離
する弁座とピストンロッドの前端に設けたストッパーとの間を移動自在な球状から構成し
ても良い。

要するに本発明は、流入口と流出口とを端部の夫々に設けると共に、流入口に連通する
弁口を内装した円筒状の弁箱に、弁口を開閉する弁体を前端に設けると共に、後端が流出
口に開口した中空部を設け、該中空部に弁箱と前端側との間に設けた流路を連通させる通
水口を設けたピストンロッドを摺動自在に挿嵌し、該ピストンロッドには、一次側に通ず
るバイパス流路を介して弁体の閉弁方向に一次側圧力を受圧すると共に、弁口の面積にほ
ぼ等しい有効受圧面積を有する第一ピストンと、弁体の閉弁方向に二次側圧力を受圧する
と共に、弁箱に内装した調圧バネの付勢力が前記開弁方向に付与される第二ピストンとを
設けたので、一次側圧力が弁口を通して弁体を開弁させる力と、一次側圧力がバイパス流
路を通して第一ピストンに作用する閉弁力とが打ち消し合うため、弁体は、一次側圧力に
何等影響を受けることなく、第二ピストンの開弁方向に働く調圧バネの付勢力と、二次側
圧力が第二ピストンに作用する閉弁力とのバランスによって開閉でき、調圧バネの第二ピ
ストンに対する付勢力によって二次側圧力を所望圧力に設定できる。
従って、本発明によれば、流路が直線的で圧力損失が少なくコンパクトな減圧弁を配管
中に簡単容易に組み込むことができ、また構造も比較的簡単であるため、安価に製造でき
る。

請求項２に記載の発明では、第二ピストンに対する調圧バネの付勢力の調節手段を設け
たので、この調節手段により、調圧バネの第二ピストンに対する付勢力の微調整が簡単に
行え、二次側圧力を任意に設定できる。

請求項３に記載の発明では、調節手段は、弁箱内に同心円状にして回転自在に配置され
、且つ弁箱外周に設けた環状溝より鍔状のダイヤル部を外方突設した転輪と、該転輪に螺
挿されると共に、ピストンロッドを摺動自在に挿嵌し、第二ピストンとで調圧バネを圧縮
介装したバネ受けとから成るので、弁箱外周面に露出した転輪を正逆回転することのみで
、弁箱の軸線方向に進退させられるバネ受けにより調圧バネの圧縮量を加減してその付勢
力を調整でき、その操作が容易である。
又、本発明のものは、従来の様に弁箱上に調圧バネ及び調節ネジ等を設けたバネカバー
を突設していないので、その突出部分に対応した据え付けスペースを大きく確保する必要
が無く、しかも調節ネジの良好な操作を行うために調節ネジの向き、即ち弁箱の据え付け
姿勢を限定した従来品とは異なり、配管に対する据え付け姿勢によって転輪の操作性に全
く影響がないため、その据え付け姿勢を限定する必要がなく、その据え付け作業が簡便で
ある。

請求項４に記載の発明では、バイパス流路は、一端に弁口を設け、他端より第一ピスト
ンを摺動自在に挿嵌して通水口に連通する流路を設けた内筒と、該内筒を挿嵌した弁箱と
の間に設けた間隙であって、上記流入口を共用して成るので、流入口から流出口へ連通す
る通水路とは別に流入口から分岐するバイパス流路を弁箱内に簡単に形成できる。
例えば、弁箱側壁において、その軸線方向にバイパス流路を穿設した場合では、その穿
孔作業が困難であること、その側壁を厚肉に形成して弁箱の強度向上を図らねばならない
ため、弁箱全体の外径が大きくなること、配管への据え付けにおいて、流入口と共にその
流入口より外方に存するバイパス流路の入口にも漏水防止用のシールを施さねばならず、
そのための専用のシール手段を設けた継手が必要であるので、その据え付け作業が煩雑と
なりがちであること、並びに、前記穿孔作業の困難性や専用シール手段の採用等によって
コストが高騰することなどの不具合を有するが、本発明によれば、弁箱の側壁を厚肉にし
て穿孔したり、専用のシール手段を講ずる必要が無く、流入口を共用しているため、前記
不具合は皆無である。

請求項５に記載の発明では、弁体は、弁口を開閉するために着離する弁座とピストンロ
ッドの前端に設けたストッパーとの間を移動自在な球状から成るので、弁体における弁座
に着座する部位が作動の度に異なり、弁体と弁座の間における異物の噛み込みを防止でき
る。
しかも、開弁時において通水口に連通する流路中で弁体表面を通過する流体は、その球
面に沿って一次側から二次側へスムーズに流動するため、圧力損失を少なくでき、その性
能を向上できる等その実用的効果甚だ大である。

以下本発明の実施の一形態例を図面に基づいて説明する。
図１、２は軸流減圧弁の縦断面図であり、図１は閉弁状態を示し、図２は開弁状態を示
している。
この軸流減圧弁は、流入口１と流出口２とを端部の夫々に設けると共に、流入口１と同
軸上にしてその下流側で連通する弁口３を内装した円筒状の弁箱４と、該弁箱４に二次側
圧力の変動に応じてその軸線方向に進退する様に摺動自在に挿嵌したピストンロッド５と
、該ピストンロッド５の前端に弁口３を開閉する様に設けられた弁体６と、該弁体６の開
弁方向へピストンロッド５を付勢した二次側圧力の圧力設定用の調圧バネ７と、該調圧バ
ネ７のピストンロッド５に対する付勢力の調節手段８とから主に構成している。

流入口１及び流出口２は、弁箱４本体より小径に形成しており、弁口３の二次側開口周
縁には、弁口３を開閉するために弁体６が着離する弁座９を設けている。
ピストンロッド５は略円筒状に設けられ、ピストンロッド５の前端は、その円周方向で
所定間隔置きに複数の円弧壁10と凹状切欠11を交互に配設し、ピストンロッド５の後端は
流出口２に向かって開口した中空部12を設けている。
円弧壁10の内側は、その先端（ピストンロッド５の最前端）から基端に達しない部位に
渡り薄肉に形成され、その基端寄り部位に段部13を形成し、該段部13上に弁体６が着離す
る薄肉リング状のストッパー14を設置している。
弁体６はゴム製で球状に形成され、円弧壁10内に着脱自在に収容され、ストッパー14と
弁座９との間で移動自在と成している。
凹状切欠11は、弁箱４とピストンロッド５の前端側の間に設けた流路15を中空部12に連
通させる通水口11と成り、該通水口11と中空部12との連続部位は、流体が通水口11を通し
て中空部12内にスムーズに流入する様にその軸線に向かう傾斜面を形成している。
又、ピストンロッド５には、一次側に別途に通ずるバイパス流路16を介して弁体６の閉
弁方向に一次側圧力を受圧すると共に、弁口３の面積S₁にほぼ等しい有効受圧面積S₂を有
する第一ピストン17と、弁体６の閉弁方向に二次側圧力を受圧すると共に、弁箱４に内装
した調圧バネ７の付勢力が前記開弁方向に付与される第二ピストン18とを設けている。

第一ピストン17は、ピストンロッド５において円弧壁10の基端に略対応した部位を鍔状
に外方突設して成り、その周囲にＵリングを装着し、弁箱４の流入口１を有する前端側を
水密状に摺動する様に成している。
第一ピストン17において、弁体６の閉弁方向に一次側圧力を受圧する環状面（以下、単
に受圧面17ａと称する。）の面積を上記有効受圧面積S₂とし、この面積S₂を弁口３を通過
する流体の断面積に相当する弁口３の面積S₁にほぼ等しく設定している。
又、バイパス流路16に連通すると共に、第一ピストン17が弁体６の閉弁方向に一次側圧
力を受圧する空間を一次側圧力室19と成している。
弁箱４の前端側には、一端に弁口３を有し、他端より第一ピストン17を摺動自在に挿嵌
して通水口11に連通する流路15を設けた内筒20を挿嵌して成り、該内筒20は、弁口３を有
する外側端面の一直径方向に弁口３を通過する溝を刻設すると共に、該溝の両端に連続し
て内筒20の側面にその長さ方向に渡る帯状平坦面を切欠形成しているため、これらの溝及
び帯状平坦面とが内筒20と弁箱４との間に間隙を生じさせ、この間隙をバイパス流路16と
成している。
従って、バイパス流路16は、流入口１から通水口11及び中空部12を経て流出口２へ通ず
る通水流路とは別に流入口１を共用して一次側圧力室19へ連通している。
尚、内筒20と弁箱４とは、内筒20の上記外側端面と、これに対応した弁箱４の流入口１
を有する内側端面とを接着することにより、一体化している。

第二ピストン18は、ピストンロッド５の後端を鍔状に外方突設して成り、その周囲にＵ
リングを装着し、弁箱４の流出口２を有する後端側を水密状に摺動する様に成している。
第二ピストン18において二次側圧力の受圧面18ａは、弁箱４においてその本体とこれよ
り小径な流出口２とを連続させる環状面21に着離自在と成している。
又、第二ピストン18において、受圧面18ａの反対面に調圧バネ７の一端を当接支持する
バネ座18ｂを設けている。

調圧バネ７の調節手段８は、弁箱４内に同心円状にして回転自在に配置され、且つ弁箱
４外周に設けた環状溝22より鍔状のダイヤル部23ａを外方突設した略円筒状の転輪23と、
該転輪23に螺挿されると共に、Ｕリングを装着したピストンロッド５の略中間部を水密状
に摺動自在に挿嵌し、第二ピストン18とで調圧バネ７を圧縮介装した略円筒状のバネ受け
24とから構成される。
このため、弁箱４は流入口１側と流出口２側とに前後に分割形成され、その前後分割体
4a、4bは、転輪23により連結されている。

前後分割体4a、4bの分割端部側の外周面の夫々には、一条の環状の凹溝25が刻設され、
該凹溝25の溝底には、その直径方向に一対の貫通孔26を設けている。
一方、転輪23は、前後分割体4a、4bの分割端部側の内部に設けた拡径部27、27ａに対応
した外径を有し、転輪23の外周面において、その中間部に膨出形成されたダイヤル部23ａ
の前後には各凹溝25に対応した環状の凹溝28を別途刻設し、又転輪23の内周には雌ねじ部
29を設けている。
そして、後端側の外周に雄ねじ部30を設けたバネ受け24を転輪23に螺挿すると共に、ピ
ストンロッド５を摺動自在に挿嵌したバネ受け24の後端面と第二ピストン18のバネ座18ｂ
との間に調圧バネ７を介装し、転輪23のダイヤル部23ａを、上記環状溝22を構成する前後
分割体4a、4bの分割端部の開口部端面間に介装する様にして、前後分割体4a、4bの拡径部
27、27ａ内に転輪23を配置し、各凹溝25に略半円弧状の止め具31を装着する（図６、７参
照）。

止め具31の両端には、貫通孔26に対応した突片32が設けられ、該突片32が弁箱４内周の
一円周上に突出して転輪23の凹溝28内に摺動自在に嵌入されることで、前後分割体4a、4b
は転輪23により一体的に連結されて弁箱４を構成する。
そして、弁箱４外周面上に露出するダイヤル部23ａを正逆回転することにより、バネ受
け24を弁箱４内で調圧バネ７の伸縮方向に進退自在と成し、バネ受け24と第二ピストン18
間の調圧バネ７の圧縮量を加減する様に成している。
尚、ダイヤル部23ａの表面には、図示しないローレット目を施している。
バネ受け24において、雄ねじ部30を有しない前端部24ａは、内筒20より大径に拡開形成
され、その外周にＯリングを装着して成り、内筒20の後端を被冠する様にして、前方分割
体4a内の拡径部27より前方でこれより小径な段部33に摺動自在に挿嵌している。
上記の様に前端部24ａが内筒20の後端を被冠することにより、第一ピストン17と共にバ
イパス流路16に連通した一次側圧力室19を構成している。

弁箱４の流入口１及び流出口２には、配管連結用の継手部材34を設けている。
尚、弁体６は上記球状に限定されず、例えば、ピストンロッド５の最前端となる円弧壁
10の先端に固定した円板状のものでも良く、この場合、弁口３及び弁座９も弁体６に対応
した形状に形成される。

次に本発明に係る軸流減圧弁の作用について説明する。
軸流減圧弁は調節手段８により予め二次側圧力が設定される。
この設定は、弁箱４外周面に露出した転輪23を正逆回転して弁箱４の軸線方向にバネ受
け24を進退させ、第二ピストン18との間に介装した調圧バネ７の圧縮量を加減することに
より、調圧バネ７の第二ピストン18に対する付勢力を調整することで成し得る。
そして、バイパス流路16を介して一次側圧力が流入する一次側圧力室19において、第一
ピストン17の受圧面17ａに働く弁体６の閉弁方向の力と、一次側圧力が弁口３を通して弁
体６を開弁させる力とは、受圧面17ａの有効受圧面積S₁と弁口３の面積S₂とがほぼ等しく
設定されていることにより打ち消し合う。
よって、ピストンロッド５は、一次側圧力に何等影響を受けることなく、第二ピストン
18の開弁方向に働く調圧バネ７の付勢力と、二次側圧力が第二ピストン18の受圧面18ａに
作用する閉弁力とのバランスによって弁座９に対し進退移動し、ピストンロッド５の前端
に設けた弁体６の弁口３に対する開度が自動制御され、流体は流入口１から流路15、通水
口11、中空部11及び流出口２の流路を経て二次側へ流動し、二次側圧力が一次側より低い
ある一定の圧力に保持される。
又、特に弁体６がストッパー14と弁座９との間を移動自在な球状から成る場合では、弁
体６における弁座９に着座する部位が作動の度に異なり、弁体６と弁座９の間における異
物の噛み込みがなく、又開弁時において通水口11に連通する流路15中に弁体６表面を通過
する流体は、その球面に沿って一次側から二次側へ流動し、その流れがスムーズなため圧
力損失が少ない。

軸流減圧弁の閉弁状態を示す断面図である。 同上開弁状態を示す断面図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 図２のＢ−Ｂ断面図である。 図２のＣ−Ｃ断面図である。 前後分割体と転輪との連結状態を示す弁箱の一部破断側面図である。 図６のＤ−Ｄ断面図である。

符号の説明

１ 流入口
２ 流出口
３ 弁口
４ 弁箱
５ ピストンロッド
６ 弁体
７ 調圧バネ
８ 調節手段
11 通水口
12 中空部
14 ストッパー
15 流路
16 バイパス流路
17 第一ピストン
18 第二ピストン
20 内筒
22 環状溝
23 転輪
23ａ ダイヤル部
24 バネ受け
S₁ 有効受圧面積
S₂ 弁口の面積

Claims (5)

1. 流入口と流出口とを端部の夫々に設けると共に、流入口に連通する弁口を内装した円筒
   状の弁箱に、弁口を開閉する弁体を前端に設けると共に、後端が流出口に開口した中空部
   を設け、該中空部に弁箱と前端側との間に設けた流路を連通させる通水口を設けたピスト
   ンロッドを摺動自在に挿嵌し、該ピストンロッドには、一次側に通ずるバイパス流路を介
   して弁体の閉弁方向に一次側圧力を受圧すると共に、弁口の面積にほぼ等しい有効受圧面
   積を有する第一ピストンと、弁体の閉弁方向に二次側圧力を受圧すると共に、弁箱に内装
   した調圧バネの付勢力が前記開弁方向に付与される第二ピストンとを設けたことを特徴と
   する軸流減圧弁。
2. 第二ピストンに対する調圧バネの付勢力の調節手段を設けたことを特徴とする請求項１
   記載の軸流減圧弁。
3. 調節手段は、弁箱内に同心円状にして回転自在に配置され、且つ弁箱外周に設けた環状
   溝より鍔状のダイヤル部を外方突設した転輪と、該転輪に螺挿されると共に、ピストンロ
   ッドを摺動自在に挿嵌し、第二ピストンとで調圧バネを圧縮介装したバネ受けとから成る
   ことを特徴とする請求項２記載の軸流減圧弁。
4. バイパス流路は、一端に弁口を設け、他端より第一ピストンを摺動自在に挿嵌して通水
   口に連通する流路を設けた内筒と、該内筒を挿嵌した弁箱との間に設けた間隙であって、
   上記流入口を共用して成ることを特徴とする請求項１、２又は３記載の軸流減圧弁。
5. 弁体は、弁口を開閉するために着離する弁座とピストンロッドの前端に設けたストッパ
   ーとの間を移動自在な球状から成ることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の軸流
   減圧弁。
   

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