JP4681695B2 - 減圧弁 - Google Patents

Description

本発明は、タンクからの一次側圧力を使用空気圧工具の二次圧力に調圧する減圧弁に関する。

建設現場等の作業現場では、効率的に作業を行うために、釘打ち機等の空気圧工具が用いられている。このような空気圧工具を作動させるためには、エアコンプレッサで生成した圧縮空気を、該エアコンプレッサのタンクに取付けた減圧弁を介して空気圧工具へ供給する。図３に、従来より用いられている一般的な減圧弁１０を示す。

減圧弁１０において、一次側ポート１１はエアコンプレッサのタンクに接続され、一次圧の圧縮空気が供給されるようになっている。また、二次側ポート１２には釘打ち機等の空気圧工具が接続され、減圧された二次圧の圧縮空気が排出されるようになっている。減圧弁１０を操作して二次圧を所望の圧力に設定する際には、ハンドル８１を回転操作してスプリングリテイナー８３を上昇又は下降させる。その結果、スプリング８５の弾性変形量に応じて該スプリングの付勢力が変化する。これにより、開閉弁８７を押圧するための弁棒９１を備えたピストン９２が、設定圧力に応じた付勢力で押圧されるようになっている。

しかしながら、上述した従来の減圧弁には以下に述べる問題があった。

減圧弁の操作では、一般的に、ハンドルを時計回り方向に回すと圧力が高くなり、反対方向に回すと圧力が低くなる。そして、この操作は、スプリング荷重（たわみ）を調整するものであるので、高圧に上げるほどスプリングの荷重が増すために、ハンドルを回すのに大きな労力が必要とされる。

しかも、近年におけるエアコンプレッサの高圧化により、使用空気圧工具の高圧化も進んでいる。したがって、減圧弁を介して二次圧を任意の使用圧力に調整する操作では、高圧がゆえに減圧弁のハンドルを回すために極めて大きな力が必要とされ、操作性の点で問題があった。しかも、圧力を調整するためにはハンドルを何回も回さなければならない場合があり、使用者にとっては圧力調整操作は多大な労力を伴うものであった。

そこで、上述した問題点に鑑み、本発明の目的は、操作性が良好で且つ圧力調整操作における労力を軽減させることを可能にする減圧弁を提供することにある。

このような目的は、下記（１）〜（４）記載の減圧弁によって達成される。

（１） 一次圧の圧縮気体を減圧して二次圧の圧縮気体として出力するための減圧弁であって、
二次圧を受けるピストンを付勢するためのスプリングと、
前記スプリングを保持するスプリングリテイナーと、
前記ピストンに作用する二次圧を前記スプリングリテイナー側へ導くための導通路とを有しており、
前記導通路を介して導かれた二次圧は、スプリング荷重を受ける側とは反対の側において、前記スプリングリテイナーに作用するようになっていることを特徴とする減圧弁。

（２） 前記スプリングリテイナーは、ハンドル操作に連動して変位するピストン構造を有していることを特徴とする上記（１）記載の減圧弁。

（３） 二次圧の圧縮気体の下限圧を設定するための下限圧設定部材と、二次圧の圧縮気体の上限圧を設定するための上限圧設定部材とを有しており、前記下限圧と前記上限圧との間で二次圧側の圧力を調整できるように構成されていることを特徴とする上記（１）記載の減圧弁。

（４） ハンドルの微量操作を可能にするための微量操作機構を有することを特徴とする上記（１）記載の減圧弁。

上述した本発明によれば、ピストンには、スプリングによる付勢力を受ける側とは反対の側において、二次圧が作用するようになっている。また、スプリングリテイナーには、スプリング荷重を受ける側とは反対の側において、バック圧（導通路を介して導かれた二次圧）が作用するようになっている。これにより、ピストンに作用する圧力と、スプリングリテイナーに作用する圧力とのバランスが常に保たれるので、圧力調整時において、ほとんど抵抗力を感じることなくハンドルを軽く回転操作することができる。その結果、減圧弁の操作性を飛躍的に改善することができる。また、ハンドルを回すための力が軽く且つ一定になるので、圧力調整操作を行う使用者の労力を大幅に軽減することが可能になる。

また、本発明では、二次圧の下限値及び上限値を任意の値に設定できるようになっている。これにより、現場でほとんど使用することのない圧力域を減圧弁の調整可能範囲から除外し、現実的に使用可能性のある範囲だけ（たとえば、低圧側で約０．３９２ＭＰａ〜０．９８ＭＰａ，高圧側で約０．９８ＭＰａ〜２．２５ＭＰａ）を、調整可能範囲として減圧弁に設定することが可能になる。その結果、常に、有用性のある圧力範囲内で圧力調整を行うことができるので、二次圧の圧力を簡単かつ迅速に所望の値にセットすることが可能になる。

さらに、本発明では、ハンドルの微量操作を可能にするための微量操作機構が設けられている。このような機構を設けることにより、ハンドルの回転量が僅かであっても、操作者においてその回転量を常に把握することができるので、圧力の微調整を確実に行うことが可能になる。

以下、図１に基づいて、本発明に係る減圧弁について詳細に説明する。図１は、減圧弁１を示す断面図である。

本発明に係る減圧弁１は、主として、減圧弁本体２と、該本体に対して相対回転可能に設けられたハンドル３とから構成されている。減圧弁本体２のハウジング５は上部ボディ５１と下部ボディ５２から成り、該ハウジング５には、一次圧の圧縮気体を流入させるための一次側ポート１１と、二次圧の圧縮気体を排出するための二次側ポート１２と、ピストン２９等が収容されるピストン室１５と、開閉弁４１が収容される弁室１７と、後述する下限圧設定部材２１を挿通させるための貫通孔１９が形成されている。ハウジング５の下部ボディ５２に形成された一次側ポート１１はエアコンプレッサのタンクに接続され、二次側ポート１２は釘打ち機等の空気圧工具に接続されるようになっている。

ハウジング５内に形成されたピストン室１５には、スリーブ状の下限圧設定部材２１の一部と、該下限圧設定部材に対し固定されたスクリュー２３と、該スクリューに螺合したスプリングリテイナー２５と、該スプリングリテイナーによって一端側が保持されたスプリング２７と、該スプリングの他端側によって付勢されるピストン２９とが配置されている。

スリーブ状の下限圧設定部材２１は、ハウジング５の上面側に形成された貫通孔１９に回動可能に挿通されている。この下限圧設定部材２１は、ハウジング５の内外に部分的に突出するように設けられており、ハウジング外部に突出した部分はハンドル３に対してネジで着脱自在に固定されている。一方、ピストン室１５内に突出した部分は、二次圧を下限値に設定した際にスプリングリテイナー２５の上端側に当接するようになっている。これにより、スプリングリテイナー２５が所定位置を越えて上昇することを防止することができる。

上記構成の下限圧設定部材２１は、減圧後の圧縮空気の圧力（二次圧）の下限値を規定する役割を担っており、本実施形態では一例として下限値を約０．３９２ＭＰａに設定している。なお、二次圧の下限値は固定的なものではなく、下限圧設定部材２１の突出量（ピストン室１５内において下方に突出した部分の長さ）を調整することにより任意の値に変更することが可能である。

スクリュー２３は外壁にネジが形成されており、その上端側において下限圧設定部材２１にピン２２で着脱自在に固定されている。そのため、圧力調整時においてハンドル３を回転操作すると、該ハンドル３，下限圧設定部材２１及びスクリュー２３が一体回転する。スクリュー２３の下端側には、ナット状の上限圧設定部材２４が設けられている。この上限圧設定部材２４の上面側に対しては、二次圧を上限値に設定した際にスプリングリテイナー２５の下端側が当接するようになっている。これにより、スプリングリテイナー２５が所定位置を越えて下降することを防止することができる。

上限圧設定部材２４は、減圧後の圧縮空気の圧力（二次圧）の上限値を規定する役割を担っており、本実施形態では一例として上限値を約２．２５ＭＰａに設定している。なお、二次圧の上限値は固定的なものではなく、上限圧設定部材２４の取付け位置を上下させることにより任意の値に変更することが可能である。

スプリング２７を保持するためのスプリングリテイナー２５は、ハンドル操作に連動して変位するピストン構造を有しており、下限圧設定部材２１の下端と上限圧設定部材２４の上端との間で進退可能に設けられている。スプリングリテイナー２５にはスプリング保持面の反対側に受圧面が形成され、該受圧面（上面側）とピストン室１５の上端との間には、バック圧室３１が形成されるようになっている。

また、スプリングリテイナー２５の中央には、上記スクリュー２３を螺合させるためのネジ孔が形成してある。ハンドル３の回転操作に伴ってスクリュー２３が回転すると、該スクリューの回転方向に応じてスプリングリテイナー２５が上下方向に変位するようになっている。なお、スプリングリテイナー２５の外壁には回転止めが設けられているので、スクリュー２３の回転時にスプリングリテイナー２５が従動回転することはない。

本実施形態では、スプリングリテイナー２５は、ハンドル３を回転操作することにより最大で距離Ｄだけ（図１参照）進退させることができる。その結果、二次側ポート１２から出力される二次圧の圧縮空気の圧力を、低圧側約０．３９２ＭＰａ〜０．９８ＭＰａ，高圧側約０．９８ＭＰａ〜２．２５ＭＰａの範囲で調整することが可能になる。

スプリング２７は、スプリングリテイナー２５とピストン２９との間に配置され、上端及び下端をそれぞれスプリングリテイナー２５及びピストン２９に装着させてある。ハンドル３の回転操作に伴ってスプリングリテイナー２５が上下動すると、スプリング２７の弾性変形量が変化して、該スプリングの付勢力が変化するようになっている。このようにスプリング２７の付勢力を調整することにより、下限圧設定部材２１によって規定される「下限圧」と上限圧設定部材２４によって規定される「上限圧」との間で、二次圧の圧力を制御することが可能になる。

スプリング２７の下端に装着されたピストン２９は、後述する開閉弁４１の下流側（二次圧側）に配置されている。該ピストン２９は、スプリング２７による付勢力を受ける側（スプリング受け面）とは反対側に、二次圧を受ける受圧面（下面側）を有している。そして、ピストン２９の受圧面（下面側）とピストン室１５の下端との間には、減圧された圧縮気体が流通する二次圧室３２が形成されるようになっている。このピストン２９は開閉弁４１を押圧，開弁するための弁棒２８を備えており、スプリング２７の付勢力を利用して開閉弁４１を押し開けることができるようになっている。

上述した各部材を収容したピストン室１５は流路１６を介して弁室１７と連通しており、該弁室には開閉弁４１が設けられている。開閉弁４１はバネ４３によって閉弁方向へ付勢されており、通常の状態では流路１６を閉塞するように弁座４５に着座している。流路１６が閉塞された状態では、一次側ポート１１と二次側ポート１２の間が遮断される。一方、スプリング２７によってピストン２９が付勢されて、該ピストンの弁棒２８によって開閉弁４１が押圧された際には、該開閉弁が弁座４５から離座して流路１６を開放する。これにより、一次側ポート１１と二次側ポート１２の間が連通する。

上述したハウジング５には、さらに、二次圧室３２とバック圧室３１とを連通する導通路３３が形成されており、ピストン２９に作用する二次圧は該導通路３３を介してスプリングリテイナー２５側へ導かれるようになっている。その結果、減圧された圧縮気体の圧力（二次圧）は、ピストン２９の受圧面側（下面側）に作用するとともに、導通路３３を介してバック圧室３１に導かれてスプリングリテイナー２５の受圧面側（上面側）にも作用するようになっている

次に、図１及び図２に基づいて、ハンドル３に設けられた微量操作機構６の構成について説明する。

下限圧設定部材２１に対してネジで着脱自在に固定されたハンドル３には、回転操作する際に微量操作を可能にするための微量操作機構（ラチェットスクリュー）６が設けられている。微量操作機構６は、図２（Ａ）に示すように、下端側に開口部が形成されたケース６１と、前記開口部から部分的に突出可能にケース６１内に収容された球状の突出部材６３と、該突出部材６３を開口部方向へ付勢するようにケース６１内に設けられたバネ６５とを有している。

上述した構成の微量操作機構６は、突出部材６３がハウジング５の上面に形成した湾曲凹部を経由するようにハンドル３に取付けられている（図１参照）。ハウジング５の上面側には図２（Ｂ）に示すように、多数の湾曲凹部７，７…が周方向に等角度間隔で形成されている。したがって、ハンドル３を回転操作すると、微量操作機構６の突出部材６３が、進退動を繰り返しながら湾曲凹部７，７…上を通過する。そして、各湾曲凹部７上を通過する際には、突出部材６３の進退動に伴う僅かな振動や音が操作者に伝わることとなる。したがって、ハンドル３の回転量が僅かであっても、操作者においてその回転量を常に把握することができるので、圧力の微調整を簡単かつ確実に行うことが可能になる。

以上説明した減圧弁によれば、ピストン２９には、スプリング２７による付勢力を受ける側とは反対の側において、二次圧が作用するようになっている。また、スプリングリテイナー２５には、スプリング荷重を受ける側とは反対の側において、バック圧（導通路３３を介してバック圧室３１導かれた二次圧）が作用するようになっている。これにより、ピストン２９に作用する圧力と、スプリングリテイナー２５に作用する圧力とのバランスが常に保たれるので、圧力調整時において、ほとんど抵抗力を感じることなくハンドル３を回転操作することができる。その結果、減圧弁１の操作性を飛躍的に改善することができるので、圧力調整操作を行う使用者の労力を大幅に軽減することが可能になる。

本発明は、操作性が良好で且つ圧力調整操作における労力を軽減させることを可能にする減圧弁を提供するのに好適である。

本発明に係る減圧弁を示す断面図である。 図２（Ａ）は図１の減圧弁が備える微量操作機構（ラチェットスクリュー）を示す断面図であり、図２（Ｂ）は図１の減圧弁のハウジング上面側に形成された複数の湾曲凹部を示す斜視図である。 従来の減圧弁を示す断面図である。

符号の説明

１ 減圧弁
２ 減圧弁本体
３ ハンドル
５ ハウジング
６ 微量操作機構（ラチェットスクリュー）
７ 湾曲凹部
１０ 従来の減圧弁
１１ 一次側ポート
１２ 二次側ポート
１５ ピストン室
１６ 流路
１７ 弁室
１９ 貫通孔
２１ 下限圧設定部材
２２ ピン
２３ スクリュー
２４ 上限圧設定部材
２５ スプリングリテイナー
２７ スプリング
２８ 弁棒
２９ ピストン
３１ バック圧室
３２ 二次圧室
３３ 導通路
４１ 開閉弁
４３ バネ
４５ 弁座
５１ 上部ボディ
５２ 下部ボディ
６１ ケース
６３ 突出部材
６５ バネ
８１ ハンドル
８３ スプリングリテイナー
８５ スプリング
８７ 開閉弁
９１ 弁棒
９２ ピストン

Claims (1)

1. 一次圧の圧縮気体を減圧して二次圧の圧縮気体として出力するための減圧弁であって、使用者がハンドルを回転操作することで二次圧を調整することが可能な減圧弁において、
   二次圧を所望の圧力に設定するために回転操作するハンドル(3)と、
   前記ハンドル(3)と一体回転可能なスクリュー(23)と、
   前記スクリュー(23)に螺合し、前記ハンドル(3)の回転操作に伴って上下方向に変位可能なスプリングリテイナー(25)と、
   前記スプリングリテイナー(25)の正面に一端側が接しており、二次圧を受けるピストン(29)を他端側で付勢するためのスプリング(27)と、
   前記ピストン(29)に作用する二次圧を、前記スプリングリテイナー(25)の背面側へ導くための導通路(33)とを有しており、
   前記導通路(33)を介して導かれた二次圧は、スプリング荷重を受ける側とは反対の背面側において、前記スプリングリテイナー(25)に作用し、それによりハンドル(3)の回転操作を軽くするようになっていることを特徴とする減圧弁。

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