JP4659669B2 - 減圧弁 - Google Patents

Description

本発明は，流出側の流体圧が低下すると開弁するパイロット弁と，上記パイロット弁が開くことによって低下する親弁上部室内の圧力に反応して開弁し，流入側から流出側への

流体の流出を許容する親弁とを備えてなる減圧弁の改良に係り，特に，流入側と流出側の圧力差が小さい状態，即ち流量が少ない状態においても反応して精度よく減圧させることのできる減圧弁に関するものである。

従来，上記のような減圧弁は，水道管などの一部に接続され，流出側，即ち２次側の流体圧力が所定の低圧になると開弁して流体を流すように構成されている。そのような減圧弁の一例が特許文献１に開示されている。
特開平１０−１４９２２３号公報

ところで，前記のような一般の減圧弁では，弁体が１つしかないので，この弁体の作動圧（設定圧）になったときにのみ開弁する。逆に言えば，上記作動圧より若干でも高い圧力では一切作動しない。そのため，流出側と流入側の圧力差が上記設定圧より小さいときに，その圧力差に見合った少量の水量を得たい場合でも，一切開弁しないので，そのような微妙な制御には向かないものとなっていた。
従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，流入側と流出側の差圧が大きい所定圧のときに作動する親弁と，上記差圧が小さいときにも作動する子弁を備えることにより，使用流量が多いときはもちろん，少ない場合にも反応することのできる減圧弁を提供することである。

上記目的を達成するために本発明は，流入側弁室（１１）と流出側弁室（１３）が親弁（５）および該親弁（５）に設けられた子弁開口（７ａ）を開閉する子弁（７）によって仕切られており，上記親弁（５）および／あるいは子弁（７）が開あるいは閉することにより，上記流入側弁室（１１）と流出側弁室（１３）とが，連通あるいは遮断される減圧弁において，
前記親弁（５）は，前記流入側弁室（１１）の圧力およびそれを受ける流入側弁室側の受圧面積から生じる押圧力と，前記流出側弁室（１３）とパイロット弁（３）を介して連通し，前記親弁（５）を閉方向に押圧する親弁上部室（１７）の圧力およびそれを受ける上記親弁上部室側の受圧面積から生じる押圧力との大小関係によって開閉するものであり，
前記子弁（７）は，前記流入側弁室（１１）の圧力およびそれを受ける流入側弁室側前記子弁開口（７ａ）の受圧面積から生じる押圧力と，前記親弁（５）内に設けられ子弁（７）を閉方向に押圧する子弁室（２１）の圧力およびそれを受ける子弁室（２１）側の受圧面積から生じる押圧力との大小関係によって開閉するものであり，
さらに，前記子弁室２１と前記親弁上部室（１７）とは第１の導管（２９，３１）によって連通し，常時同じ圧力であり，
且つ，前記子弁室（２１）と親弁上部室（１７）とを連通する前記第１の導管と前記流入側弁室（１１）とは，前記第１の導管とは別の前記第１の導管より流体の流動抵抗が大きい第２の導管（２９ａ）で連通されていることを特徴とする減圧弁である。
このような子弁を備えることで，使用流量が多いときは，通常の減圧弁と同様に親弁が作動して大量の流量制御を行い，流量が少ない場合には上記子弁のみが作動してわずかな流量でも減圧制御を行うことができる。
この場合，上記のような子弁は，上記のように親弁に取り付けられている。これにより，弁体全体の大型化になることなく，大流量に対しても，少流量に対しても正確に反応することができる。

本発明によれば，使用流量が多いときは，通常の減圧弁と同様に親弁が作動して大量の流量制御を行い，流量が少ない場合には上記子弁のみが作動してわずかな流量でも減圧制御をおこなうことができる。

以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は，本発明の実施の形態に係るパイロット弁を含む減圧弁全体の断面図，図２〜図４は，減圧弁の作動状態を示す断面図，図５は，同減圧弁を一次側から見た側面図，図６は，同減圧弁の正面図である。
まず，図１を参照して，減圧弁の全体構成を説明する。
この減圧弁１は，流出側（２次側）Ｏの流体圧が低下すると開弁するパイロット弁３と，上記パイロット弁３が開くことによって低下する流出側Ｏの第１のパイロット圧に反応して開弁し，流入側（１次側）Ｉから流出側Ｏへの流体の流出を許容する親弁５とを備えている点において，従来の減圧弁と同様である。
一方，この実施形態にかかる減圧弁１が，従来の減圧弁と異なる点は，上記親弁５の作動圧より低い第２のパイロット圧に反応して開弁し，上記親弁５の親弁開口５ａより小さい子弁開口７ａを開閉する子弁７を備えている点である。
特にこの実施形態にかかる減圧弁１では，上記子弁７が，上記親弁５そのものに設けられており，親弁５が上下動（開閉）すると，一緒に上下動するように構成されている。このように，子弁７が，親弁５に一体に設けられていることによって，これらを別体に設ける場合と比べて，減圧弁１全体の小型化が達成される。

さらに詳細に説明すると次の通りである。
弁箱９は，流入側弁室１１と流出側弁室１３とに上記親弁５によって仕切られている。従って，上記親弁５が上昇して開けば，弁室１１と１３とは連通し，流入側Ｉから流出側Ｏに流体が流れることになる。
上記親弁５は，親シリンダ１５に添って上下動する。親シリンダ１５の上部は上記親弁５に仕切られた親弁上部室１７を構成している。
上記親弁５は，親弁座５ｂと嵌合することで，前記親弁開口５ａを開閉する。
図からわかるように上記親弁５は，上記親弁上部室１７の水平断面積の分，導管３１から流入する流入側の流体圧により下向きの力を受ける。
一方，親弁５は，前記開口５ａの断面積（即ち，親弁座５ｂの内径の面積）の分だけ，流入側Ｉからの上向きの流体圧を受圧する。
このようにして，親弁５は，上記下向きの圧力と上向きの圧力を受けて，そのバランスによって上下動する。
上記親弁開口５ａの断面積は上記親弁上部室１７の断面積より小さく設定されている。
従って，単純に流入側Ｉの流体圧だけを受ける場合には，上記２つの受圧面積の差によって，親弁５は，下向きに作動し，親弁座５ｂが閉鎖される。

上記親弁５の内部には子シリンダ１９が設けられており，この子シリンダ１９内に，前記子弁７が上下動自在に収納されている。
更に上記子弁７内には，子弁室２１が形成されており，この子弁室２１は，連絡通路２３，２５を介して前記パイロット弁３に接続された導管２７に接続されている。

前記子弁室２１と連通する連絡通路２３と連通する前記連絡通路２５は，導管２９を介して，前記流入側弁室１１と接続されている。上記導管２９は，更に導管３１を介して前記親弁上部室１７に連通している。
前記パイロット弁３は，弁箱３ａ内に摺動自在のピストン３ｂを有している。上記ピストン３ｂは，コイルばね３ｃによって常時パイロット弁体３ｄが開く方向に弾性付勢されている。
前記ピストン３ｂの下部には，パイロット弁室３ｅが形成されており，このパイロット弁室３ｅは，通路３ｆを介して，前記流出側弁室１３と接続された導管３３に接続されている。
また上記導管３３と前記導管２７とは，前記パイロット弁体３ｄによって開閉自在に接続されている。
上記コイルばね３ｃの弾力は，上記パイロット弁室３ｅ内の圧力が所定の第２のパイロット圧Ｐ２となったとき，コイルばね３ｃが縮んでパイロット弁体３ｄが開弁するような値に設定されている。

従って，流出側Ｏの圧力が上記第２のパイロット圧Ｐ２より高い場合には，コイルばね３ｃの圧力にパイロット弁室３ｅ内の押し上げ力が打ち勝つので，パイロット弁体３ｄが閉となる。
これにより，導管３３と２７は連通しなくなる。この状態では，導管２９と３１の圧力は流入側Ｉの圧力と等しくなる。従って，前記親弁室１７，流入側弁室１１，子弁室２１内の流体圧が全て等しくなるので，図２に示すように，親弁５は前記した親弁室１７の断面積と親弁開口５ａの断面積差の分だけの押し付け力で下向きに押され，閉じる。
また子弁７についても，子弁室２１の断面積と，開口７ａの断面積との差の分だけの押し付け力を下向きに受けて，図２に示すように，子弁７が閉じる。
即ちこの状態では子弁７も親弁５も閉じているので，流体は一切流れない。

次に，流出側Ｏの流体圧が低下していくと，やがてパイロット弁室３ｅ内の流体圧がコイルばね３ｃの圧力に抗しきれず，パイロット弁３ｂが下降して開くことになる。この時の流体圧が前記第２のパイロット圧である。流出側Ｏの圧力が，この第２のパイロット圧よりも低くなると，上記のようにコイルばね３ｃが縮んでパイロット弁体３ｄが開き，導管２７内の流体圧が低下する。これにより上記導管２７と連通する連絡通路２５，２３及び子弁室２１内の流体圧が低下する。
この時流入側Ｉの圧力は変化していないので，やがて上記子弁室２１内の流体圧の低下により図３のように子弁７が開き，子弁開口７ａから少量の流体が流入側Ｉから流出側Ｏへ流れるようになる。
もちろんこの時点では，まだ上記導管２７内の流体圧が第１のパイロットＰ１より高いので，上記導管２７と連通する親弁上部室１７の流体圧が高く，親弁５は閉じたままである。
従来のように親弁１つしかない減圧弁では，親弁の作動圧（第１のパイロット圧）より低い圧力では弁がまったく開かないので，このような少量の流量に対応できないが，この実施形態に係る減圧弁では，上記のように子弁７が第２のパイロット圧で作動するように構成されているので，上記のように少量の流量にも反応して流れを作ることができる。

一方，導管２７およびこれと連通する導管２９，３１（第１の導管の一例）は，図１に明記されているように，これらとは別の導管２９ａ（第２の導管の一例）を介して流入側Ｉ（流入側弁室１１）と連通されているが，上記別の導管２９ａ（第２の導管の一例）の流体抵抗は，前記導管２７およびこれと連通する導管２９，３１（第１の導管の一例）における流体抵抗より大きく設定されているので，流出側Ｏの流体圧がさらに低下していくと，やがて導管２７と連通する導管２９及び導管３１内の流体圧が低下する。導管３１は前記親弁上部室１７に接続されているので，親弁上部室１７の流体圧が低下して流入側弁室１１内の流体圧により親弁５が持ち上げられて図４のように開弁する。これによって，親弁５の大きい親弁開口５ａから流体が流れることになる。
もちろんこの時子弁７も図４のように開いている。

この実施形態では子弁７が親弁５に設けられた構造となっているが，子弁７をどこに設けるかは，任意である。例えば弁箱９の流入側Ｉと流出側Ｏとを仕切る壁部９ａなどに設けることも可能である。

本発明の実施の形態に係るパイロット弁を含む減圧弁全体の断面図。 減圧弁の作動状態を示す断面図。 減圧弁の作動状態を示す断面図。 減圧弁の作動状態を示す断面図。 減圧弁を一次側から見た側面図。 減圧弁の正面図。

１…減圧弁
３…パイロット弁
３ａ…弁箱
３ｂ…ピストン
３ｃ…コイルばね
３ｄ…パイロット弁体
３ｅ…パイロット弁室
３ｆ…通路
５…親弁
５ａ…親弁開口
５ｂ…親弁座
７…子弁
７ａ…子弁開口
９…弁箱
１１…流入側弁室
１３…流出側弁室
１５…親シリンダ
１７…親弁上部室
１９…子シリンダ
２１…子弁室
２３，２５…連絡通路
２７，２９，３１，３３…導管
Ｐ１，Ｐ２…第１，第２のパイロット圧
２９ａ…第２の導管

Claims (1)

1. 流入側弁室（１１）と流出側弁室（１３）が親弁（５）および該親弁（５）に設けられた子弁開口（７ａ）を開閉する子弁（７）によって仕切られており，上記親弁（５）および／あるいは子弁（７）が開あるいは閉することにより，上記流入側弁室（１１）と流出側弁室（１３）とが，連通あるいは遮断される減圧弁において，
   前記親弁（５）は，前記流入側弁室（１１）の圧力およびそれを受ける流入側弁室側の受圧面積から生じる押圧力と，前記流出側弁室（１３）とパイロット弁（３）を介して連通し，前記親弁（５）を閉方向に押圧する親弁上部室（１７）の圧力およびそれを受ける上記親弁上部室側の受圧面積から生じる押圧力との大小関係によって開閉するものであり，
   前記子弁（７）は，前記流入側弁室（１１）の圧力およびそれを受ける流入側弁室側前記子弁開口（７ａ）の受圧面積から生じる押圧力と，前記親弁（５）内に設けられ子弁（７）を閉方向に押圧する子弁室（２１）の圧力およびそれを受ける子弁室（２１）側の受圧面積から生じる押圧力との大小関係によって開閉するものであり，
   さらに，前記子弁室２１と前記親弁上部室（１７）とは第１の導管（２９，３１）によって連通し，常時同じ圧力であり，
   且つ，前記子弁室（２１）と親弁上部室（１７）とを連通する前記第１の導管と前記流入側弁室（１１）とは，前記第１の導管とは別の前記第１の導管より流体の流動抵抗が大きい第２の導管（２９ａ）で連通されていることを特徴とする減圧弁。

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