JP4948330B2

JP4948330B2 - 減圧弁装置

Info

Publication number: JP4948330B2
Application number: JP2007220433A
Authority: JP
Inventors: 衛橋本; 憲二小瀬木
Original assignee: Lixil Corp
Current assignee: Lixil Corp
Priority date: 2007-08-27
Filing date: 2007-08-27
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2027-08-27
Also published as: JP2009053962A

Description

この発明は２次液圧を１次液圧よりも低い減圧状態に保持する減圧弁装置に関する。

従来より、２次液圧を１次液圧よりも低い一定の設定圧力の減圧状態に保持する減圧弁装置が各種の目的で広く使用されている。
例えば電気温水器を設置し、電気温水器で加熱した湯を水栓器具に供給する場合において、電気温水器の温水タンクの上流側に減圧弁装置を設置し、１次側の給水圧を減圧した上で温水タンクに給水するといったことが行われている。

図１２はこの種減圧弁装置として従来用いられているものの一例を示している。
同図において２００は減圧弁装置で、２０２はその減圧弁装置２００における本体ボデー（バルブボデー）であり、液の流入口２０４と流出口２０６とが設けられている。
２０８は、流入口２０４と流出口２０６とを連絡する液の主通路で、この主通路２０８上に主弁体としての減圧弁体２１２が設けられている。

減圧弁体２１２は、主弁座２１４に向けて進退移動し、弁開度を変化させることで主通路２０８における２次側通路２０８-２の２次液圧を制御する。
詳しくは主弁座２１４に向って前進移動することで弁開度を小さくし、１次側通路２０８-１から２次側通路２０８-２へと液が流れ込む際の流れに対する絞りを大として、そこでの圧損（圧力損失）を大とし、２次液圧Ｐ_２を減少させるように作用する。

また逆に主弁座２１４から図中下向きに後退移動して弁開度を大とし、主弁座２１４との隙間を大きくすることによって、１次側通路２０８-１から２次側通路２０８-２へと液が流れ込む際の流れに対する絞りを抑制してそこでの圧損を小とし、２次液圧Ｐ_２を増大させるように作用する。

この減圧弁体２１２からは連結軸２１６が図中上向きに延び出している。
連結軸２１６にはピストン部２１８が設けられていて、このピストン部２１８が、シリンダ部２２０に摺動可能に嵌合されている。
このピストン部２１８にはＯリングからなる環状のシール部材２２２が装着されていて、このシール部材２２２にて、ピストン部２１８とシリンダ部２２０との間が液密にシールされている。

２２４はゴム製のダイヤフラム（感圧動作部材）で、図中下面が２次液圧Ｐ_２を受ける受圧面２２６とされている。
ダイヤフラム２２４の図中上側には、大気に連通したばね室２２８が形成されていて、そこにコイルスプリングからなる２次圧調節ばね２３０が収容されている。

この２次圧調節ばね２３０は、下端をダイヤフラム２２４に当接させ、ダイヤフラム２２４に対して図中下向きの付勢力を及ぼしている。即ちダイヤフラム２２４に対して作用する２次液圧Ｐ_２の作用方向と逆向きに付勢力を作用させている。
従ってダイヤフラム２２４は、２次液圧Ｐ_２による図中上向きの力と、２次圧調節ばね２３０による図中下向きの付勢力との差によって中心部が上下方向に移動（感圧動作）する。

上記減圧弁体２１２は連結軸２１６を介してこのダイヤフラム２２４に連結されており、かかる減圧弁体２１２が、ダイヤフラム２２４と一体に図中上下方向に進退移動するようになっている。
この減圧弁装置２００では、２次液圧Ｐ_２を駆動力として、詳しくは２次液圧Ｐ_２による図中上向きの力と、２次圧調節ばね２３０による図中下向きの付勢力との差によって、ダイヤフラム２２４が図中上下方向に進退動作（感圧動作）し、減圧弁体２１２を一体に進退移動させて２次液圧Ｐ_２の圧力調節を行う。

具体的には、２次液圧Ｐ_２が上昇するとダイヤフラム２２４が図中上向きに移動し、これとともに減圧弁体２１２が図中上向きに前進移動して弁開度を小とし、そこでの圧損を大として２次液圧Ｐ_２を低くする方向に作用する。
逆に２次液圧Ｐ_２が低くなるとダイヤフラム２２４が図中下向きに移動し、これとともに減圧弁体２１２が図中下向きに後退移動して弁開度を大とし、そこでの圧損を小として２次液圧Ｐ_２を増大させる方向に作用する。
尚、この種の減圧弁装置は例えば下記特許文献１，特許文献２に開示されている。

ところでこの減圧弁装置２００は、主弁体としての減圧弁体２１２を２次液圧Ｐ_２によって直接に、詳しくは２次液圧Ｐ_２と２次圧調節ばね２３０の付勢力との差による力で直接に進退移動させるものであるため、シール部材２２２のシール径即ちシール面積も大となって、そこでの摺動抵抗が大きくなり、このことが、減圧弁体２１２が開く方向に移動するときと、閉じる方向に移動するときとで減圧特性に差を生じるヒステリシス現象の要因となる問題がある。

図４はこのヒステリシスの現象を具体的に表したものである。
図４中Ａは図１２に示す減圧弁装置２００の減圧特性を表したもので、図中Ａ-１は減圧弁体２１２が閉弁状態から開く方向に後退移動して減圧を行うときの減圧特性を、またＡ-２は開弁状態にある減圧弁体２１２が閉弁方向に前進移動する際の減圧特性を表している。
尚図４中横軸は流量を、縦軸は２次液圧Ｐ_２を表している。
図４に示しているように、シール部材２２２による摺動抵抗が大きい図１２の減圧弁装置２００ではヒステリシスを大きく生じてしまう。

この減圧弁装置２００はまた、その他に次のような問題も有している。
この減圧弁装置２００では、上記のように２次液圧Ｐ_２によって直接的に主弁体としての減圧弁体２１２を進退移動させるようになしているために、その際に大きな力が必要であるとともに、減圧弁体２１２が閉じる際に減圧弁体２１２と主弁座２１４との間の隙間を通じて１次側通路２０８-１から２次側通路２０８-２へと液が漏れようとする力に抗して、減圧弁体２１２を強い力で閉弁させることが必要であり、その際に速やかな閉弁動作ができないと、閉弁直近で２次液圧Ｐ_２がどんどん高くなってしまう問題を生ずる。

そこでこれを防ぐため、また上記シール部材２２２の摺動抵抗による影響を小さくするため、ダイヤフラム２２４を大きくすることが必要で、またこれに伴って２次圧調節ばね２３０も大きなものを使うことが必要となる。
その結果として減圧弁装置２００が大型化してしまう問題を生ずる。

尚、下記特許文献３にはパイロット弁体を設け、そのパイロット弁体の進退移動に追従して主弁体としての減圧弁体を進退移動させることで、２次液圧を減圧調整するようになした点が開示されているが、このものは２次液圧にて直接的にパイロット弁体を移動させるものでなく、本発明とは異なったものである。

また下記特許文献４には、２次側通路の２次液圧を２次圧室に導いて、ダイヤフラムによりパイロット弁体を進退移動させ、これにより主通路上に設けた主弁体を開閉させるようになしたものが開示されているが、このものは単なる開閉弁であって、２次液圧を調節する機能を有するものではなく、本発明とは異なったものである。

特開２００３−７６４２８号公報特開平０７−２７１４４９号公報特開平０５−９４２１９号公報実公昭５８−３２７５３号公報

本発明は以上のような事情を背景とし、小型化が可能で、しかも減圧特性が良好でヒステリシスを有効に抑制でき、且つ構造も簡単な減圧弁装置を提供することを目的としてなされたものである。

而して請求項１のものは、(イ)液の流入口及び流出口と、(ロ)それら流入口及び流出口を連絡する液の主通路と、(ハ)該主通路上に設けられ、主弁座に向けて進退移動して弁開度を変化させる主弁体としての減圧弁体と、(ニ)２次液圧を受ける受圧面を有し、該２次液圧を駆動力として動作せしめられて前記減圧弁体を連動して進退移動させる感圧動作部材と、(ホ)該感圧動作部材に対して前記２次液圧の作用方向とは逆向きに付勢力を作用させる２次圧調節ばねと、を備え、前記２次液圧の増大により前記感圧動作部材を前記２次圧調節ばねによる付勢力の作用方向と逆方向に感圧動作させて前記減圧弁体の弁開度を小とする方向に、該２次液圧の減少により該感圧動作部材を該２次圧調節ばねの付勢力の作用方向に感圧動作させて前記減圧弁体の弁開度を大とする方向に該減圧弁体をそれぞれ移動させ、前記２次液圧を前記１次液圧よりも低い減圧状態に保持する減圧弁装置において、(ａ)前記減圧弁体の背後に形成され、内部の圧力を該減圧弁体に対して閉弁方向の押圧力として作用させる背圧室と、(ｂ)前記主通路における１次側通路の液を該背圧室に導いて該背圧室の圧力を増大させる導入小孔と、(ｃ)該背圧室と前記主通路における２次側通路とを連通させ、該背圧室の液を該２次側通路に抜いて該背圧室の圧力を減少させるパイロット通路と、(ｄ)該背圧室側において、前記減圧弁体に設けられたパイロット弁座に向けて進退移動可能に設けられたパイロット弁体と、を備えて、該パイロット弁体を前記感圧動作部材に一体移動状態に連結し、２次液圧の増大減少変化に伴う該感圧動作部材の前記感圧動作により該パイロット弁体を進退移動させることで、前記減圧弁体に対する前記背圧室の圧力による閉弁方向の押圧力と、前記１次側通路の１次液圧による開弁方向の押圧力とをバランスさせるように、該パイロット弁体と前記パイロット弁座との間に一定の微小な追従間隙を保持しつつ該減圧弁体を該パイロット弁体の進退移動に追従して同じ方向に同じ距離だけ進退移動させ、該減圧弁体の開度調節を行って減圧動作するようになしてあり、前記感圧動作部材は、前記減圧弁体に対して前記背圧室とは反対側且つ前記２次側通路の側に設けられているとともに、前記パイロット通路が前記減圧弁体を貫通して形成されており、前記感圧動作部材からは連結軸が延び出していて、前記背圧室側の前記パイロット弁体と該感圧動作部材とが該連結軸を介して且つ前記パイロット通路の部分で前記減圧弁体を貫通して一体移動状態に連結され、該感圧動作部材の感圧動作に伴って前記パイロット弁体が前記２次側通路の側から進退移動せしめられるようになしてあることを特徴とする。

請求項２のものは、請求項１において、前記連結軸が前記減圧弁体を前記背圧室側に貫通して延びており、該背圧室側で前記パイロット弁体が該連結軸の端部に一体に設けてあることを特徴とする。

請求項３のものは、請求項１において、前記パイロット弁体が弁ばねにて閉弁方向に付勢されているとともに、該パイロット弁体からは弁軸が前記パイロット通路の部分で前記減圧弁体を貫通して前記２次側通路へと突き出しており、該弁軸に対して前記連結軸が当接する状態に該パイロット弁体と前記感圧動作部材とが該連結軸を介して一体移動状態に連結されていることを特徴とする。

請求項４のものは、請求項１〜３の何れかにおいて、前記２次圧調節ばねを収容するばね室が、前記感圧動作部材に対して前記連結軸及び前記パイロット弁体とは反対側に形成されているとともに、該ばね室の壁部の一部が該２次圧調節ばねの、該感圧動作部材側とは反対側の端部を受けるばね受を成しており、且つ該ばね受がねじにて該感圧動作部材の動作方向に位置調節可能とされ、該位置調節によって該２次圧調節ばねによる付勢力が調節可能となしてあることを特徴とする。

発明の作用・効果

以上のように本発明は、減圧弁装置に背圧室、導入小孔、パイロット通路及びパイロット弁体を備えて、パイロット弁体を感圧作動部材に一体移動状態に連結し、２次液圧の増大・減少変化に伴う感圧作動部材の感圧動作によりパイロット弁体を進退移動させることで、減圧弁体に対する背圧室の圧力による閉弁方向の押圧力と、１次側通路の１次液圧による開弁方向の押圧力とをバランスさせるように、パイロット弁体とパイロット弁座との間に一定の微小な追従間隙を保持しつつ減圧弁体をパイロット弁体の進退移動に追従して進退移動させ、減圧動作させるようになしたものである。

かかる本発明の減圧弁装置では、２次液圧が増大変化すると、感圧動作部材が２次圧調節ばねの付勢方向と反対方向に感圧動作してパイロット弁体を前進移動させ、これに追従して主弁体としての減圧弁体を前進移動させて弁開度を小とし、２次液圧を減少させる方向に作用させる。

また逆に２次液圧が減少変化した場合には、感圧動作部材が２次圧調節ばねの付勢方向に感圧動作してパイロット弁体を後退移動させ、これに追従するようにして主弁体としての減圧弁体を後退移動させて、減圧弁体の弁開度を大となし、２次液圧を増大させる方向に作用させる。

かかる本発明の減圧弁装置は、パイロット弁体を進退移動させることで、主弁体としての減圧弁体を進退移動させるものであり、パイロット弁体と本体ボデーとの間をシール部材でシールする必要がある場合においてもシール径を小となし得て、シール部材による摺動抵抗を小さくすることができる。
また場合によってそのシール部材自体をも省略することが可能となる。

加えて本発明では、僅かな力で主弁体としての減圧弁体を進退移動させることができ、特に減圧弁体が閉弁する際に、１次側通路から２次側通路へと液が漏れようとする力に抵抗して、小さな力で減圧弁体を閉弁させ、主通路を閉じることができる。
従ってダイヤフラム等の感圧動作部材を小さく構成することができ、またこれに応じて２次圧調節ばねも小さくし得て、減圧弁装置全体を小型化することが可能となる。

しかも従来の減圧弁装置と異なって、減圧弁体における開弁方向の移動と閉弁方向の移動とによって減圧特性が異なるヒステリシスを可及的に抑制でき、また減圧弁体の閉弁の際の１次側通路から２次側通路への液の漏れの抵抗力に打ち勝って、速やかに減圧弁体を閉弁させることができ、閉弁間際において２次液圧が上昇してしまうといった不具合を解決することができる。

また本発明では背圧室の圧力によって、即ち１次側通路の１次液圧によって減圧弁体を閉弁させ、主通路を閉じることができるので、閉弁の際に速やかに且つ確実に減圧弁体を閉弁動作させることができる。
更に本発明の減圧弁装置は、パイロット弁体の移動に追従して減圧弁体を移動させ、その際にパイロット弁体と減圧弁体との間に一定の追従間隙を保持しつつ減圧弁体を追従移動させるものとなしてあるため、パイロット弁体によって減圧弁体を移動させるための構造も簡単な構造となすことができる。

本発明では、２次側通路の側から連結軸を介して背圧室側のパイロット弁体を進退移動させるようになしてあり、本発明によれば、パイロット弁体を本体ボデーの支持孔に摺動状態に嵌合して支持することを不要となすことが可能となる（但し必要に応じて支持孔により支持するようになすこともできる）。
この場合、パイロット弁体の進退移動の際に、パイロット弁体と本体ボデーとの間をシールするシール部材が摺動抵抗を生じる問題を無くすことができ、減圧弁装置の減圧性能をより一層高めることが可能となる。

この場合において、連結軸を減圧弁体を背圧室側に貫通して延びる形態となし、そして背圧室側でパイロット弁体を連結軸の端部に一体に設けておくことができる（請求項２）。

一方、パイロット弁体を弁ばねにて閉弁方向に付勢するとともに、パイロット弁体から弁軸をパイロット通路の部分で減圧弁体を貫通して２次側通路へと突き出させ、その弁軸に対して連結軸を当接させる状態に、パイロット弁体と感圧動作部材とを一体移動状態に連結しておくことができる（請求項３）。
この場合、感圧動作部材の感圧動作は連結軸及びこれに当接する弁軸を介してパイロット弁体に伝えられる。

次に請求項４は、感圧動作部材に対して上記連結軸及びパイロット弁体とは反対側にばね室を形成して、そこに２次圧調節ばねを収容し、更にばね室の壁部の一部を、感圧動作部材とは反対側の端部を受けるばね受となし且つこれをねじにて感圧動作部材の動作方向に位置調節可能となして、その位置調節により、２次圧調節ばねによる付勢力を調節可能となしたもので、この請求項４によれば、２次圧調節ばねの付勢力を増減変化させることで、２次液圧の設定圧力を大小変化させ、調節することができる。

次に本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図１（参考例）において、１０は減圧弁装置で、１２はその減圧弁装置１０の本体ボデー（バルブボデー）であり、液の流入口１４と、流出口１６とが設けられている。
１８は流入口１４と流出口１６とを連絡する液の主通路で、１８-１，１８-２は主通路１８における１次側通路，２次側通路をそれぞれ表している。
２０は主通路１８上に設けられた主弁体としてのダイヤフラム弁体からなる減圧弁体で、ゴム製のダイヤフラム膜２２と、これを保持する硬質の樹脂製の保持部材２４とからなっている。

この減圧弁体２０は、円筒部２５の先端部にて構成された主弁座２６に向けて進退移動し、弁開度を変化させる。
詳しくは、主弁座２６に向けて前進移動することで弁開度を小とし、主弁座２６と減圧弁体２０との間の隙間を小として、１次側通路１８-１から２次側通路１８-２へと液が流れ込む際に、そこでの圧損（圧力損失）を大として、２次側通路１８-２の２次液圧Ｐ_２を減少させるように作用する。

また逆に弁開度を大とすることで、詳しくは減圧弁体２０が主弁座２６から離れる方向に後退移動することで、減圧弁体２０と主弁座２６との間の隙間を大とし、これにより１次側通路１８-１から２次側通路１８-２へと液が流れ込む際の圧損を少なくして、２次液圧Ｐ_２を増大させる方向に作用する。

２８は減圧弁体２０の背面側、即ち図中上側に設けられた背圧室で、この背圧室２８は、内部の液の圧力を減圧弁体２０に対し閉弁方向の押圧力として作用させる。
３０は減圧弁体２０の中心から偏心した位置で減圧弁体２０を貫通して設けられ、１次側通路１８-１と背圧室２８とを連通させる導入小孔で、この導入小孔３０は、１次側通路１８-１の液を背圧室２８に導入して背圧室２８の圧力を増大させる。

３２は減圧弁体２０の中心部において、２次側通路１８-２と背圧室２８とを連通させる状態に設けられたパイロット通路で、このパイロット通路３２は、背圧室２８内の液を２次側通路１８-２へと流出させて、背圧室２８の圧力を減少させる。

減圧弁体２０の背圧室２８側の図中上面には、円環状且つ小突起状のパイロット弁座３４が一体に設けられている。
３６は、このパイロット弁座３４に向けて進退移動するパイロット弁体で、このパイロット弁体３６からは連結軸３８が図中上向きに延び出している。
そしてこの連結軸３８が、本体ボデー１２に形成された嵌合孔（支持孔）４０に上下に摺動可能に嵌合され、この嵌合孔４０によって軸直角方向に支持されている。
この連結軸３８と嵌合孔４０との間はＯリングからなる環状のシール部材４２にて液密にシールされている。
尚、３７はパイロット弁体３６の先端部に設けられたシール部材である。

この例では、パイロット弁体３６が図中上下方向に進退移動することで、主弁体としての減圧弁体２０がこれに追従して同方向に且つパイロット弁体３６と同一のストロークで進退移動せしめられる。
詳しくは、図２（Ｉ）に示しているように減圧弁体２０及びパイロット弁体３６が何れも閉弁した状態から、パイロット弁体３６が図２（II）に示しているように図中上方向に後退移動すると、パイロット弁体３６とパイロット弁座３４との間に隙間が生ぜしめられる。

これにより背圧室２８内の液が、パイロット水路３２を通じて２次側通路１８-２へと流れ出し、背圧室２８の圧力が減少する。
すると減圧弁体２０に対して図中上向きに作用する１次側通路１８-１の１次液圧Ｐ_１によって、減圧弁体２０が図中上向きに後退移動する。

而して減圧弁体２０が上向きに後退移動すると、パイロット弁座３４とパイロット弁体３６との間の隙間が小となり、ここにおいて背圧室２８からパイロット通路３２を通じて２次側通路１８-２へと抜け出る液の量が減少し、背圧室２８の圧力が相対的に上昇する。

そして減圧弁体２０が一定距離図中上向きに後退移動したところで、背圧室２８内の圧力と１次側通路１８-１の１次液圧Ｐ_１とが釣り合った（バランスした）状態となり、ここにおいて減圧弁体２０の後退移動が停止する。
図２（III）はこのときの状態を表している。

このときパイロット弁体３６とパイロット弁座３４との間には微小な一定の追従間隙ｄが保たれる。
而して減圧弁体２０が図中上向きに後退移動することで、減圧弁体２０と主弁座２６との間に隙間が生じ、減圧弁体２０が開弁した状態となる。
ここにおいて１次側通路１８-１の液が主弁座２６と減圧弁体２０との間の隙間を通過して２次側通路１８-２へと流れ込む。そして液がその隙間を通過する過程で圧力損失が生ぜしめられる。

図２（III）に示す状態から、パイロット弁体３６が更に図中上向きに後退移動すると、背圧室２８内の圧力と１次側通路１８-１の１次液圧Ｐ_１とをバランスさせるようにして、減圧弁体２０がパイロット弁体３６の後退移動に追従して同じ距離だけ後退移動し、弁開度を更に大とする。即ち減圧弁体２０と主弁座２６との間の隙間を更に大きくする。

尚、パイロット弁体３６が後退移動することによって一時的にパイロット弁体３６とパイロット弁座３４との間の隙間は大となるが、続いて減圧弁体２０がパイロット弁体３６に追従して後退移動することで、それらの間の隙間は微小な一定の追従間隙ｄに保持される。

減圧弁体２０が、図２（III）から図２（IV）に示す状態まで後退移動すると、減圧弁体２０の弁開度が更に大となることによって、１次側通路１８-１から２次側通路１８-２へと液が流れ込む際の圧損が更に少なくなり、その結果として２次液圧Ｐ_２がより増大する方向に変化する。

減圧弁体２０は、このようにして弁開度を変化させることで、２次側通路１８-２の２次液圧Ｐ_２を、１次液圧Ｐ_１よりも低い一定の設定圧力に減圧保持する。
そして１次液圧Ｐ_１が増大又は減少変化して、２次液圧Ｐ_２が増大又は減少変化しようとしたとき、減圧弁体２０が弁開度を小さく又は大きく変化させて、２次液圧Ｐ_２を設定圧力に保持する。

また１次液圧Ｐ_１が大きくなって弁開状態では２次液圧Ｐ_２を設定圧力に保持できない状態になると、閉弁動作して１次側通路１８-１と２次側通路１８-２との間を遮断する。即ち主通路１８を遮断する。

尚、図３（Ｉ）に示しているようにパイロット弁体３６がパイロット弁座３４に向けて前進移動した場合においても、減圧弁体２０はこれに追従して主弁座２６に向けて前進移動し、弁開度を小とする。その際の動作は基本的に上記と同様である。

即ち、パイロット弁体３６が図中下向きに前進移動し、パイロット弁座３４との間の隙間が一時的に小となると、減圧弁体２０は背圧室２８の圧力と１次液圧Ｐ_１との圧力をバランスさせるようにしてパイロット弁体３６の前進移動に追従して図中下向きに前進移動し、弁開度を小とする（図３（II）参照）。

そして更にパイロット弁体３６が前進移動すると、これに追従して減圧弁体２０が、パイロット弁体３６の前進移動距離と同じ距離だけ主弁座２６に向けて前進移動し、弁開度を更に小さくする。

そしてパイロット弁体３６の引き続く前進移動により、図３（III），図３（IV）に示しているように最終的にパイロット弁体３６及び減圧弁体２０がともに閉弁状態となって、ここに主通路１８が連通遮断された状態となる。
即ちここにおいて１次側通路１８-１から２次側通路１８-２への液の流通が停止する。

図１において、４４は２次液圧Ｐ_２に感応して動作する感圧動作部材としてのダイヤフラムで、外周端部が本体ボデー１２に固定されている。
このダイヤフラム４４の図中上面は、２次液圧Ｐ_２を受ける受圧面４６とされている。
このダイヤフラム４４の図中下側には、連通孔４８を通じて大気に開放されたばね室５０が設けられていて、そこにコイルばねからなる２次圧調節ばね５２が収容されている。
２次圧調節ばね５２は、その上端をばね受５４を介してダイヤフラム４４に当接させ、その付勢力をダイヤフラム４４に対して図中上向きに作用させている。

ダイヤフラム４４の図中上側には、２次圧室５６が形成されており、この２次圧室５６が、連通路５８を通じて２次側通路１８-２と連通させられている。
即ち２次液圧Ｐ_２が、この連通路５８を通じて２次圧室５６へと導入され、ダイヤフラム４４に対してこの２次液圧Ｐ_２が図中下向きに、即ち２次圧調節ばね５２による図中上向きの付勢力とは反対方向に作用せしめられている。

ダイヤフラム４４はこの２次液圧Ｐ_２を駆動力として、その中心部が図中上下方向に進退移動する。詳しくは２次液圧Ｐ_２による図中下向きの力と、２次圧調節ばね５２による図中上向きの付勢力との差に応じて、中心部が図中上下方向に移動し感圧動作せしめられる。
尚上記連通路５８は、減圧弁体２０，パイロット弁体３６，ダイヤフラム４４を迂回する形態で本体ボデー１２内に設けられている。

この減圧弁装置１０は次のように作用する。
この減圧弁装置１０では、２次液圧Ｐ_２が増大すると、その２次液圧Ｐ_２によるダイヤフラム４４に対する図中下向きの力が大となって、ダイヤフラム４４が２次圧調節ばね５２による付勢力との釣合位置から下向きに前進移動し、これによりパイロット弁体３６が図中下向きに前進移動させられる。
すると減圧弁体２０が図中下向きに前進移動して弁開度を小とし、減圧弁体２０と主弁座２６との間を液が通過する際の圧損を大として、２次液圧Ｐ_２を小さくする方向に作用する。

また逆に２次液圧Ｐ_２が減少すると、２次液圧Ｐ_２によるダイヤフラム４４に対する図中下向きの力に対して、２次圧調節ばね５２による図中上向きの付勢力が打ち勝つに到って、ダイヤフラム４４がそれまでのバランス位置から図中上向きに後退移動し、これとともにパイロット弁体３６がパイロット弁座３４から離れる方向に後退移動する。
すると減圧弁体２０がこれに追従して後退移動し、弁開度をより大きくする。これに伴って減圧弁体２０と主弁座２６との間の隙間による圧損が小となって、２次液圧Ｐ_２が増大する方向に圧力変化する。

減圧弁体２０は、以上のような動作を２次液圧Ｐ_２の変化に追従して行い、２次液圧Ｐ_２を設定圧力に保持するように働く。
また２次液圧Ｐ_２が設定圧力を保持できないような大きな圧力が１次側通路１８-１に生じたときには、減圧弁体２０が閉弁して主通路１８を連通遮断し、１次側通路１８-１から２次側通路１８-２への液の流通を遮断する。

以上のような本例の減圧弁装置１０は、パイロット弁体３６を進退移動させることで、主弁体としての減圧弁体２０を進退移動させるものであり、パイロット弁体３６と本体ボデー１２との間をシール部材４２でシールする場合においてもシール径を小となし得て、シール部材４２による摺動抵抗を小さくすることができる。

加えて本例では、僅かな力で主弁体としての減圧弁体２０を進退移動させることができ、特に減圧弁体２０が閉弁する際に、１次側通路１８-１から２次側通路１８-２へと液（圧）が漏れようとする力に抵抗して、小さな力で減圧弁体２０を閉弁させ、主通路１８を閉じることができる。
従ってダイヤフラム４４を小さく構成することができ、またこれに応じて２次圧調節ばね５２も小さくし得て、減圧弁装置１０全体を小型化することが可能となる。

しかも従来の減圧弁装置と異なって、減圧弁体における開弁方向の移動と閉弁方向の移動とによって減圧特性が異なるヒステリシスを可及的に抑制でき、また減圧弁体２０の閉弁の際の１次側通路１８-１から２次側通路１８-２への液の漏れの抵抗力に打ち勝って、速やかに減圧弁体２０を閉弁させることができ、閉弁間際において２次液圧Ｐ_２が上昇してしまうといった不具合を解決することができる。

因みに図４（Ｂ）は、この例において減圧弁体２０が閉弁状態から開弁し且つ後退移動する際の減圧特性と、減圧弁体２０が後退位置から前進移動して閉弁する際の減圧特性を減圧特性曲線Ｂで示したもので、同図に示しているように本例のものはヒステリシスが極めて小さく抑えられる。

また本例では、背圧室２８の圧力によって、即ち１次通路１８-１の１次液圧Ｐ_１によって減圧弁体２０を閉弁させ、主通路１８を閉じることができるので、閉弁の際に速やかに且つ確実に減圧弁体２０を閉弁動作させることができる。
更に本例の減圧弁装置１０は、パイロット弁体３６の移動に追従して減圧弁体２０を移動させ、その際にパイロット弁体３６と減圧弁体２０との間に一定の追従間隙を保持しつつ減圧弁体２０を追従移動させるものとなしてあるため、パイロット弁体３６によって減圧弁体２０を移動させるための構造も簡単な構造となすことができる。

図５は他の参考例の要部を示している。
上記の例では、パイロット弁体３６が減圧弁体２０の上面、詳しくはその上面に形成されたパイロット弁座３４に対して図中下向きに押し付けられて閉弁する形態とされているが、この図５に示す例では、パイロット通路３２周りにパイロット弁座３４が円環状に構成されている。図中６０は、そのパイロット弁座３４におけるＯリングからなる環状のシール部材である。

一方パイロット弁体３６は、ダイヤフラム４４に連結されて一体に図中上下方向に移動する連結軸３８の端部に一体に構成されている。
図５（Ｂ）は、パイロット弁体３６が閉弁した状態を表しており、このときパイロット弁体３６はパイロット弁座３４のシール部材６０に嵌合して液密に弾性接触しており、この状態でパイロット通路３２は遮断された状態にあって、背圧室２８から２次側通路１８-２への液の流通は阻止されている。
従ってこの状態では減圧弁体２０もまた、主弁座２６に対して着座し閉弁した状態にある。

この状態から、図５（Ａ）に示しているようにパイロット弁体３６が図中上向きに後退移動し、パイロット弁座３４のシール部材６０との間に隙間を生ぜしめると、パイロット通路３２が開放された状態となって、背圧室２８内の液がパイロット通路３２を通じて２次側通路１８-２へと流出する。

この状態で連結軸３８と一体にパイロット弁体３６が図中上下方向に進退移動すると、パイロット弁体３６とパイロット弁座３４との間、詳しくはシール部材６０との間に一定の微小な追従間隙を保持しつつ、減圧弁体２０がパイロット弁体３６の進退移動に追従して同じ距離だけ進退移動する。

図６は更に他の参考例を示している。
この例では、ダイヤフラム４４に連結された連結軸３８が円筒部材にて構成されており、その図中下端部にパイロット弁体３６が一体に構成されている。
一方、減圧弁体２０の上面側のパイロット弁座３４は、減圧弁体２０の上面とほぼ面一に平面上に構成されており、そのパイロット弁座３４の、中心部に貫通穴を有する平板状のシール部材６４に対して、パイロット弁体３６が図中下向きに当接し、閉弁するようになっている。

この例では、円筒部材にて構成された連結軸３８の内部通路６６，パイロット通路３２にて、減圧弁体２０，パイロット弁体３６及びダイヤフラム４４を軸方向に貫通して、２次側通路１８-２と２次圧室５６とを連通させる連通路５８が構成されている。
即ちこの例では、パイロット通路３２が連通路５８の一部を兼ねた形態で構成されている。
尚、他の構成については図１に示した例と基本的に同様である。

本例によれば、２次側通路１８-２の２次液圧Ｐ_２を２次圧室５６に導くための連通路を上記減圧弁体２０，パイロット弁体３６，ダイヤフラム４４とは別の個所に迂回して設けることをしなくても良く、これにより減圧弁装置１０の構造を更に簡素化し得るとともに、減圧弁装置１０をより一層小型化できる利点が得られる。

尚この例においても、図７に示しているように減圧弁体２０のパイロット通路３２周りにパイロット弁座３４を円環状に設け、そのパイロット弁座３４におけるシール部材６０に対してパイロット弁体３６を嵌合状態として、パイロット弁体３６とパイロット弁座３４との間を径方向にシールし、そのことによってパイロット弁体３６を閉弁状態となすようにし、またその状態からパイロット弁体３６を図中上向きに後退移動させることで、パイロット弁体３６とパイロット弁座３４との間に微小な一定の追従間隙を生ぜしめ、その追従間隙を保持しつつ、減圧弁体２０をパイロット弁体３６の進退移動に追従して、同じストロークで進退移動させるようになすこともできる。

図８は本発明の実施形態を示している。
この例では、感圧動作部材としてのダイヤフラム４４を２次側通路１８-２の側に且つ２次側通路１８-２に直接面する状態に配置し、そしてこのダイヤフラム４４から図中上向きに連結軸３８を延び出させている。

連結軸３８は大径部６８の図中上側に小径部７０を有しており、その小径部７０が、パイロット通路３２の部分で減圧弁体２０を背圧室２８側に貫通し、そしてその先端部にパイロット弁体３６が一体に設けられている。
尚、パイロット弁体３６は図５に示したのと同様の形態となしてあり、またパイロット弁座３４も図５に示したのと同様の形態で構成してある。

この実施形態において、ダイヤフラム４４は減圧弁体２０に対して背圧室２８とは反対側に設けられており、そしてこのダイヤフラム４４の図中更に下側に、連通孔４８にて大気に開放されたばね室５０が形成されていて、そこに２次圧調節ばね５２が収容されている。

２次圧調節ばね５２は、その上端をダイヤフラム４４に当接させ、その付勢力を図中上向きに及ぼしている。
尚、ダイヤフラム４４は受圧面４６において２次液圧Ｐ_２を図中下向きに受けており、その２次液圧Ｐ_２による図中下向きの力と、２次圧調節ばね５２による図中上向きの力を互いに逆向きに受けている。

７１は、ばね室５０の壁の一部を構成するばね受で、このばね受７１に対し２次圧調節ばね５２の下端が図中下向きに当接させられている。
ばね受７１は本体ボデー１２に対してねじ部７２でねじ結合されており、工具係合溝７４に工具を係合させてこれを回転操作することで、図中上下方向にねじ送りで位置調節可能である。

而してばね受７１を図中上向きに位置移動させると、２次圧調節ばね５２が圧縮されて、ダイヤフラム４４に対する付勢力を増大させる。
また一方ばね受７１を逆方向に回転操作して図中下向きに位置移動させると、２次圧調節ばね５２の圧縮量が少なくなって、ダイヤフラム４４に対する付勢力が減少する。
従ってこの２次圧調節ばね５２の付勢力を増減変化させることで、２次液圧Ｐ_２の設定圧力を変化させ調節することが可能である。

この実施形態では、２次液圧Ｐ_２が圧力上昇すると、その２次液圧Ｐ_２によるダイヤフラム４４に対する図中下向きの押圧力の増加によって、連結軸３８を介しパイロット弁体３６が図中下向きに前進移動する。これに伴って減圧弁体２０がパイロット弁体３６の前進移動に追従して図中下向きに前進移動し、弁開度を小さく変化させる。

また一方、２次液圧Ｐ_２が減少すると、２次圧調節ばね５２の付勢力が２次液圧Ｐ_２に打ち勝って、ダイヤフラム４４が図中上向きに移動し、これにより連結軸３８を介しパイロット弁体３６が図中上向きに後退移動する。そしてこれに伴って減圧弁体２０が図中上向きに追従移動して弁開度を大きく変化させる。

この実施形態では、パイロット弁体３６を水密に摺動案内する図１に示すようなシール部材４２が設けられていない。
従ってパイロット弁体３６の進退移動に際して、そのシール部材４２による摺動抵抗は発生しない。
従って本実施形態によれば、減圧弁装置１０の減圧性能をより一層高めることができる。
また本実施形態によれば、２次圧調節ばね５２の付勢力を増減変化させることで、２次液圧Ｐ_２の設定圧力を大小変化させ調節することができる。

尚この実施形態において、図８（Ｂ）に示しているようにパイロット弁体３６を図中上向きに延長形成して、これを本体ボデー１２の嵌合孔４０に、シール部材４２を介して水密に且つ摺動可能に嵌合させ、パイロット弁体３６を軸直角方向に支持するようになすことも可能である。
このようにすれば、パイロット弁体４０の進退移動を安定して円滑に行わせることができる。

図９は本発明の他の実施形態を示している。
この例では、パイロット弁体３６が弁ばね７６にて図中下向き即ち閉弁方向に付勢されている。
この例では、パイロット弁体３６のシール部材３７が、ダイヤフラム弁体からなる減圧弁体２０の中心部周りの上面にて形成されたパイロット弁座３４に着座することで、パイロット弁体３６が閉弁状態となる。

このパイロット弁体３６からは弁軸３５が図中下向きに突き出している。ここで弁軸３５は、パイロット通路３２の部分で減圧弁体２０を図中下向きに貫通し、端部が減圧弁体２０から下向きに突出させられている。

一方、ダイヤフラム４４からは大径の連結軸３８が図中上向きに延び出しており、その連結軸３８の上端が、弁軸３５の下端に当接させられており、パイロット弁体３６とダイヤフラム４４とが、かかる連結軸３８を介して作動的に連結されている。
尚、弁軸３５を連結軸３８の一部とみなし、連結軸３８がダイヤフラム４６側の部分と、パイロット弁体３６の側とに途中で分断され、２分割されているものとみなすこともできる。

この図９の実施形態では、パイロット弁体３６が弁ばね７６にて常時閉弁方向に付勢されており、その付勢力をダイヤフラム４４から図中上向きに延び出した連結軸３８で受けている。
従ってこの実施形態では、連結軸３８がダイヤフラム４４によって図中上向きに押し上げられることで、パイロット弁体３６が弁軸３５と連結軸３８との当接作用により図中上向きに押し上げられパイロット弁座３４から離れる方向に、即ち図中上向きに後退移動せしめられる。
逆に連結軸３８が図中下向きに移動すると、パイロット弁体３６が弁ばね７６の付勢力にて閉弁方向に前進移動する。

図１０は更に他の参考例を示している。
この例では、パイロット通路３２が減圧弁体２０を貫通して設けられておらず、円筒部材にて構成された連結軸３８の中空内部がパイロット水路３２として構成されている。
またダイヤフラム４４は、２次側通路１８-２に直接面する状態で設けられており、２次側通路１８-２の２次液圧Ｐ_２を図中下向きに受ける形態で設けられている。
尚、他の構成は上記の例と基本的に同様である。

図１１は更に他の参考例を示している。
この例では、２次圧室５６と２次側通路１８-２とが、連通路５８にて連通させられており、その連通路５８を通じて２次圧室５６に２次液圧Ｐ_２が導入されるようになっている。
更に円筒部材にて構成された連結軸３８の内部通路６６と、２次圧室５６及び連通路５８にて、背圧室２８内の液を２次側通路１８-２へと抜き出すパイロット通路３２が構成されている。

而してそのパイロット通路３２上には電磁弁７８が設けられている。
この電磁弁７８は、パイロット通路３２上に設けられたパイロット弁座８０に対して着座し又はこれから離間して開閉動作するプランジャからなる第２のパイロット弁体８２と、これを閉弁方向に付勢するばね８４と、電磁コイル８６とを備えている。

電磁弁７８は、電磁コイル８６への通電により電磁吸引力を発生させ、その電磁吸引力により第２のパイロット弁体８２を図中右方向に引き込み、開弁させる。
また通電停止により、ばね８４の付勢力で第２のパイロット弁体８２をパイロット弁座８０に着座させ、閉弁状態に保持する。

この例の減圧弁装置は次のように動作する。
電磁弁７８の開弁状態の下では、減圧弁装置１０は通常の減圧弁装置として動作する。即ち連通路５８を通じて２次液圧Ｐ_２が２次圧室５６に導かれ、その２次液圧Ｐ_２の大小変化に応じてダイヤフラム４４が感圧動作して、２次液圧Ｐ_２の圧力を減圧制御する。

一方電磁弁７８の第２のパイロット弁体８２を閉弁させると、ここにおいてパイロット通路３２が閉鎖された状態となって、主弁体としての減圧弁体２０が、背圧室２８の増大した圧力により閉弁し、主通路１８を連通遮断する。
従ってこの減圧弁体２０は通常の開閉弁における主弁体としての働きも備えている。
またこの減圧弁装置１０は通常の開閉弁としての機能も併せ有している。

減圧弁装置１０は、給水圧力の高い地域等において給水弁等に設定した一定圧力で給水できるように設けられるが、減圧弁装置１０を設置した地域が給水圧の低い地域であったりすると、減圧弁装置１０による圧力損失と、給水弁による圧力損失との両方とによって、給水弁を開作動させたときに大きな圧力損失によって十分な流量を確保できない場合が生じ得る。

しかるに本例によれば、減圧弁装置１０が減圧弁としての機能と、開閉弁としての機能の２つの機能を有し且つ減圧弁体２０が２つの弁機能における共通の主弁体として働き、従って圧力損失を生じる個所が少ないために、２つの弁装置をそれぞれ別々に設ける場合に比べて圧力損失が小なく、従って低圧地域においても十分な流量で給水を確保することが可能となる。

以上本発明の実施形態を参考例とともに詳述したがこれらはあくまで一例示であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた形態で構成可能である。

参考例の減圧弁装置の図である。同参考例の作用説明図である。図２に続く作用説明図である。同参考例の減圧特性を比較例とともに示した図である。他の参考例の要部を示した図である。更に他の参考例を示した図である。更に他の参考例の要部を示した図である。本発明の実施形態を示した図である。本発明の他の実施形態を示した図である。更に他の参考例を示した図である。更に他の参考例を示した図である。従来の減圧弁装置の一例を示した図である。

１０減圧弁装置
１４流入口
１６流出口
１８主通路
１８-１１次側通路
１８-２２次側通路
２０減圧弁体
２６主弁座
２８背圧室
３０導入小孔
３２パイロット通路
３４パイロット弁座
３６パイロット弁体
３８連結軸
４４ダイヤフラム（感圧動作部材）
４６受圧面
５０ばね室
５２２次圧調節ばね
５８連通路
７１ばね受
７２ねじ部
７６弁ばね
８２第２のパイロット弁体
８４電磁コイル
Ｐ_１１次液圧
Ｐ_２２次液圧
ｄ追従間隙

Claims

(イ)液の流入口及び流出口と、
(ロ)それら流入口及び流出口を連絡する液の主通路と、
(ハ)該主通路上に設けられ、主弁座に向けて進退移動して弁開度を変化させる主弁体としての減圧弁体と、
(ニ)２次液圧を受ける受圧面を有し、該２次液圧を駆動力として動作せしめられて前記減圧弁体を連動して進退移動させる感圧動作部材と、
(ホ)該感圧動作部材に対して前記２次液圧の作用方向とは逆向きに付勢力を作用させる２次圧調節ばねと、
を備え、前記２次液圧の増大により前記感圧動作部材を前記２次圧調節ばねによる付勢力の作用方向と逆方向に感圧動作させて前記減圧弁体の弁開度を小とする方向に、該２次液圧の減少により該感圧動作部材を該２次圧調節ばねの付勢力の作用方向に感圧動作させて前記減圧弁体の弁開度を大とする方向に該減圧弁体をそれぞれ移動させ、前記２次液圧を前記１次液圧よりも低い減圧状態に保持する減圧弁装置において
(ａ)前記減圧弁体の背後に形成され、内部の圧力を該減圧弁体に対して閉弁方向の押圧力として作用させる背圧室と、
(ｂ)前記主通路における１次側通路の液を該背圧室に導いて該背圧室の圧力を増大させる導入小孔と、
(ｃ)該背圧室と前記主通路における２次側通路とを連通させ、該背圧室の液を該２次側通路に抜いて該背圧室の圧力を減少させるパイロット通路と、
(ｄ)該背圧室側において、前記減圧弁体に設けられたパイロット弁座に向けて進退移動可能に設けられたパイロット弁体と、
を備えて、該パイロット弁体を前記感圧動作部材に一体移動状態に連結し、２次液圧の増大減少変化に伴う該感圧動作部材の前記感圧動作により該パイロット弁体を進退移動させることで、前記減圧弁体に対する前記背圧室の圧力による閉弁方向の押圧力と、前記１次側通路の１次液圧による開弁方向の押圧力とをバランスさせるように、該パイロット弁体と前記パイロット弁座との間に一定の微小な追従間隙を保持しつつ該減圧弁体を該パイロット弁体の進退移動に追従して同じ方向に同じ距離だけ進退移動させ、該減圧弁体の開度調節を行って減圧動作するようになしてあり、
前記感圧動作部材は、前記減圧弁体に対して前記背圧室とは反対側且つ前記２次側通路の側に設けられているとともに、前記パイロット通路が前記減圧弁体を貫通して形成されており、
前記感圧動作部材からは連結軸が延び出していて、前記背圧室側の前記パイロット弁体と該感圧動作部材とが該連結軸を介して且つ前記パイロット通路の部分で前記減圧弁体を貫通して一体移動状態に連結され、該感圧動作部材の感圧動作に伴って前記パイロット弁体が前記２次側通路の側から進退移動せしめられるようになしてあることを特徴とする減圧弁装置。
請求項１において、前記連結軸が前記減圧弁体を前記背圧室側に貫通して延びており、該背圧室側で前記パイロット弁体が該連結軸の端部に一体に設けてあることを特徴とする減圧弁装置。
請求項１において、前記パイロット弁体が弁ばねにて閉弁方向に付勢されているとともに、該パイロット弁体からは弁軸が前記パイロット通路の部分で前記減圧弁体を貫通して前記２次側通路へと突き出しており、該弁軸に対して前記連結軸が当接する状態に該パイロット弁体と前記感圧動作部材とが該連結軸を介して一体移動状態に連結されていることを特徴とする減圧弁装置。
請求項１〜３の何れかにおいて、前記２次圧調節ばねを収容するばね室が、前記感圧動作部材に対して前記連結軸及び前記パイロット弁体とは反対側に形成されているとともに、該ばね室の壁部の一部が該２次圧調節ばねの、該感圧動作部材側とは反対側の端部を受けるばね受を成しており、且つ該ばね受がねじにて該感圧動作部材の動作方向に位置調節可能とされ、該位置調節によって該２次圧調節ばねによる付勢力が調節可能となしてあることを特徴とする減圧弁装置。