JP7249676B2 - パイロット式減圧弁 - Google Patents

Description

本発明は、主弁駆動部の圧力を調整することにより主弁体を作動させるパイロット式減圧弁に関する。

流体の通路には、通路内の圧力を調節するために種々の弁装置が配置される（例えば、特許文献１）。特許文献１の弁装置では、主弁体の二次側の流体圧力に応じて主弁体が自動的に作動する。主弁体の作動圧力は、圧力調整手段により調整される。特許文献１の弁装置では、圧力調整手段として調節ねじが用いられている。しかしながら、特許文献１の調節ねじは、上方に突出して配置されるため装置が大形化するうえに、調整に工具が必要となるので作業性もよくない。

特開昭６２－１０３７１７号公報

また、圧力調整手段として、水平方向に回動軸心を持つハンドルを設け、このハンドルを手動操作することで、圧力を調整するものもある。この構成によれば、装置の小形化を図ることができるうえに、工具が不要であるから操作性もよい。しかしながら、ハンドルの向きが決まっているので、設置個所によっては操作しづらくなる恐れがある。

本発明は、設置場所を問わずに、操作性のよいパイロット式減圧弁を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明のパイロット式減圧弁は、主弁駆動部の圧力を調整することにより主弁体を作動させて主通路の一次側の圧力を二次側の圧力に減圧する。パイロット式減圧弁は、前記主弁駆動部の圧力を調整するパイロット弁ユニットと、前記主弁体が収納される第１のケースと、前記パイロット弁ユニットが収納される第２のケースと、前記第１および第２のケースに形成されて前記主通路の一次側の圧力を前記パイロット弁ユニットに導入する一次導通路と、前記第１および第２のケースに形成されて前記主通路の二次側の圧力を前記パイロット弁ユニットに導入する二次導通路と、前記第２のケースに取り付けられて前記主弁駆動部の圧力を調整する手動の調整ハンドルとを備えている。前記第１のケースと前記第２のケースが、調整ハンドルの回転移動方向に離間した複数の締結部材により着脱自在に連結されている。前記第１および第２のケースの一方に複数の前記一次導通路および複数の前記二次導通路が形成され、他方にこれらの一次および二次導通路に対応する一次および二次導通路が形成されている。

ここで、第１および第２のケースの一方のケースに複数の一次導通路および複数の二次導通路が形成されていれば、他方のケースに形成される一次導通路および二次導通路の一方の通路が複数（一方のケースと同数）であれば、他方の通路は単数であってもよい。

この構成によれば、調整ハンドルにより手動操作で圧力が設定できるので、工具が不要で操作性がよい。また、第２のケースを回転移動方向に回動させて、一次導通路および二次導通路を切り替えることで、調整ハンドルの向きを変えることができる。これにより、設置場所を問わずに、圧力調整の操作性を確保できる。

本発明において、前記第１のケースに複数の前記一次導通路および複数の前記二次導通路が形成され、前記第２のケースに複数の一次導通路および一つの二次導通路が形成されていてもよい。この構成によれば、通路の数を減らして、機械加工の工数を少なくできる。

本発明において、前記調整ハンドルは、回動により前記主弁駆動部の圧力を調整するものであり、その回動軸心と直交する取付軸心の周方向が前記回転移動方向に合致していてもよい。この場合、前記調整ハンドルの回動軸心が、前記主通路と平行な面上に配置されていてもよい。この構成によれば、調整ハンドルが取付軸心方向に大きく突出するのを防ぐことができる。例えば、主通路を水平に設置したとき、調整ハンドルが上方に突出するのを防ぐことができる。

本発明のパイロット式減圧弁によれば、調整ハンドルの向きを変えることができるので、設置場所を問わずに、圧力調整の操作性を確保できる。

本発明の対象である減圧弁の基本構成を示す縦断面図である。 同減圧弁の減圧前の状態を模式的に示す縦断面図である。 同減圧弁の圧力調整状態を模式的に示す縦断面図である。 同減圧弁の減圧保持状態を模式的に示す縦断面図である。 本発明の第１実施形態に係る減圧弁の側面図である。 同減圧弁の第１のケースから第２のケースを取り外した状態を示す斜視図である。 （Ａ）は、同第１のケースを示す平面図で、（Ｂ）は同第２のケースを示す平面図である。 （Ａ）～（Ｃ）は、同減圧弁における調整ハンドルの向きが異なる平面図である。

本発明の実施形態を説明するのに先立って、蒸気通路に用いる減圧弁について説明する。様々な産業において、コスト、利便性、安全性の観点から、蒸気は、熱媒体として用いられている。その最大のメリットとして、単位重量当たりの潜熱量が大きいこと、圧力をコントロールすれば温度も一定に保持できることがあげられる。

蒸気を使用する場合、必要な圧力ごとに蒸気を発生させるのではなく、ボイラーで高圧の蒸気を発生させておいて、その蒸気を生産物や用途に応じて必要な圧力に下げて使用する。その場合、蒸気の圧力をほぼ一定に保つ自動弁が減圧弁である。圧力を下げる目的は、蒸気温度を下げて所望の加熱温度に保つためである。

減圧の基本原理は、絞り現象と呼ばれるもので、蒸気が管内を流れるとき、蒸気が流れる通路を絞ると、絞られた箇所よりも下流側の蒸気圧力が低くなる。これが蒸気の減圧である。単に絞るだけであれば、バルブを中間開度に固定したり、オリフィスプレートを設けたりする方法があるが、この方法では、流量が変化した際に圧力も変わるという問題がある。そこで、流量や、一次側の圧力（絞り箇所の上流側の圧力）が変わっても、二次側の圧力（絞り箇所の下流側の圧力）が変動しないように、弁を通過する流体のエネルギーを直接利用して自動的に弁開度が変化するように設定されたバルブが減圧弁である。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の対象である弁装置を用いた減圧弁の一種であるパイロット作動式の減圧弁の基本構成を示す。図１において、減圧弁は流体の一種である蒸気Ｓが流れる主通路１に配置されている。減圧弁ＰＲＶのケーシング２は、本体ケース４と、上ケース６と下ケース８とを連結してなる。本体ケース４の内部に、一次側通路１０と、二次側通路１２と、その間にある弁室１４とが形成されている。一次側通路１０および二次側通路１２が、蒸気Ｓが流れる主通路１の一部を形成する。

弁室１４には、弁ホルダ１６と、その内部を摺動する主弁体１８とが配置されている。つまり、本体ケース４が、主弁体１８を収納する第１のケース４を構成する。弁ホルダ１６は、その上部が本体ケース４にねじ連結により支持されている。つまり、一次側通路１０および二次側通路１２が、主弁体１８に対する流入路と流出路をそれぞれ形成している。弁ホルダ１６は、その上部が本体ケース４にねじ連結により支持されている。

主弁体１８は、コイルスプリングからなる主ばね体２０により、弁ホルダ１６に形成された主弁シート２２に接触して閉弁する方向にばね力が付加されている。弁室１４の上方には、主弁体１８を駆動する主弁駆動部２４が配置されている。この主弁駆動部２４は、主弁体１８に当接するピストン２６が、本体ケース４に支持されたシリンダ２８に摺動自在に挿入されている。ピストン２６が、本体ケース４に支持されたシリンダ２８に摺動自在に挿入されている。ピストン２６の上方が、後述する主弁体駆動室２７となっている。ピストン２６には主弁体駆動室２７の圧力を逃がす逃がし孔２９が設けられている。これら主弁体１８、主ばね体２０、ピストン２６およびシリンダ２８により主弁装置であるバルブＶＡが構成されている。

上ケース６の上部に、パイロット弁ユニット３０が配置されている。つまり、上ケース６が、パイロット弁ユニット３０を収納する第２のケース６を形成する。このパイロット弁ユニット３０は、弁体３２を含むパイロット弁装置３４と、このパイロット弁装置３４を開閉させるパイロット弁駆動部３６とを有する。本実施形態では、弁体３２は、ボール形（球体）であるが、これに限定されない。パイロット弁装置３４は、弁座ブロック３７を有し、その先端部（図１の左端部）に弁シート４０が形成されている。弁シート４０の中央部に、弁体３２により開閉される弁口４１が開口している。

弁座ブロック３７に、シャフト部材４２が前後方向（図１の左右方向）に貫通して挿入されている。シャフト部材４２の先端部４２aが弁体３２に接触し、後端部４２ｂがパイロット弁駆動部３６の後述する先端板３８に対向している。弁体３２は、コイルスプリングからなる第１のばね体４４によって弁シート４０に押し付けられている。第１のばね体４４は、上ケース６に設けた第１のばね受け４８との間に介装されている。

パイロット弁駆動部３６は、先端（図１の左端）の先端板３８が、後方（図１の右方）から前方（図１の左方）へ向かって、コイルスプリングからなる第２のばね体５４によって押圧されている。第２のばね体５４は、先端板３８に接触する先端部材５６と、カバー部材５０の内側に配置された第２のばね受け５８との間に介装されている。カバー部材５０は、上ケース６（第２のケース）にねじ連結されている。カバー部材５０と先端部材５６との間にプッシュロッド６０が配置され、このプッシュロッド６０は第２のばね体５４の内側空間を通っている。

パイロット弁駆動部３６は、圧力付加手段４９を有している。圧力付加手段４９は、前記先端板３８とベローズ４３とを有し、第２のばね体５４を閉弁方向（右方向）に後退させる。つまり、圧力付加手段４９は、第２のばね体５４をそのばね力に抗して閉弁方向に後退させる閉弁力付加部材を構成する。

先端板３８にベローズ４３の先端部４３ａが接続されており、ベローズ４３の基端部４３ｂが、上ケース６とカバー部材５０との間で固定支持されている。カバー部材５０に、圧力調整用の調整ハンドル５２が回動自在にねじ連結されている。調整ハンドル５２は、ピストン２６の軸心ＡＸ１に直交する軸心ＡＸ２周りに回動する。図１の例では、ピストン２６の軸心ＡＸ１が上下方向に延び、調整ハンドル５２の回動軸心ＡＸ２が水平方向（図１の左右方向）に延びている。

パイロット弁装置３４の前側（左側）には第１のばね体４４を収納するパイロット室６２が配置されている。このパイロット室６２に、一次導通路６４を介して一次側通路１０が連通している。つまり、一次導通路６４は、主通路１の一次側の圧力をパイロット弁ユニット３０に導入する。パイロット室６２には、異物除去用のスクリーン６６が配置されている。また、パイロット弁装置３４における弁体３２の下流側に、弁口４１に連通する貫通路６８が形成されている。これらパイロット室６２と貫通路６８とが、パイロット弁ユニット３０に対する流入路と流出路をそれぞれ形成している。他方、圧力付加手段４９が収納されている圧力導入室７０には、二次導通路７２を介して二次側通路１２が連通している。つまり、二次導通路７２は、主通路１の二次側の圧力をパイロット弁ユニット３０に導入する

一次導通路６４は、第１および第２のケース４，６に形成されている。同様に、二次導通路７２は、第１および第２のケース４，６に形成されている。詳細には、一次導通路６４は、第１のケース４に形成される第１の一次導通路６４ａと、第２のケース６に形成される第２の一次導通路６４ｂとを有している。同様に、二次導通路７２は、第１のケース４に形成される第１の二次導通路７２ａと、第２のケース６に形成される第２の二次導通路７２ｂとを有している。

つぎに上記構成の作動を説明する。
［減圧前］
図２は減圧動作の開始前を示し、主弁体１８が閉弁状態にある。この減圧弁に蒸気Ｓが通気されると、蒸気Ｓは一次側通路１０から一次導通路６４を通ってパイロット室６２に達する。

［圧力調整］
調整ハンドル５２を減圧方向（左回り）に回転させると、図３に示すように、圧力付加手段４９のプッシュロッド６０が前方（左方向）へ移動する。これに伴い、ベローズ４３が伸長して先端板３８によりシャフト部材４２を前方（左方向）へ移動させ、弁体３２を開く。これにより、流出路（貫通路）６８に蒸気Ｓが流れ、ピストン２６を押し下げて主弁体１８を開弁させる。このとき、圧力付加手段４９の先端の押圧板３８と弁座ブロック３７の背面との間には若干の隙間Ｇが存在する。主弁体１８の開弁により、一次側通路１０内の圧力Ｐ１の蒸気Ｓが二次側通路１２に流入して圧力Ｐ２に減圧される。

［減圧の保持］
二次側通路１２に流入した蒸気Ｓの一部が、図４に示すように、二次導通路７２を通って圧力導入室７０に達する。圧力導入室７０内の蒸気圧力によって圧力付加手段４９のベローズ４３が押し縮められ、先端板３８が右方向へ後退する。これにより、シャフト部材４２の後方（右方向）への移動を許容して弁体３２を閉弁方向に移動させる。このようにして主弁体駆動室２７の圧力が調整されることで、主弁体１８の開度が調整され、二次側通路１２の圧力が一定に保たれる。

つぎに、本発明の要部であるバルブＶＡについて図５～８の第１実施形態により説明する。図５に示すように、第１のケース４と第２のケース６は、締結部材８０により着脱自在に連結されている。第１のケース４と第２のケース６は、図7に示す円板状の取付フランジ７４，７６を取付軸心ＡＸ３（図５）方向に重合させている。本実施形態では、取付軸心ＡＸ３は、回動軸心ＡＸ２と直交する。締結部材８０は、取付フランジ７４，７６の周方向（取付軸心ＡＸ３の周方向）に離間して複数設けられている。つまり、締結部材８０は、調整ハンドル５２の回転移動方向Ｒに離間して複数設けられている。

詳細には、図６に示すように、第１のケース４に４つのねじ孔４ａ－１，４ａ－２，４ａ－３，４ａ－４が形成され、第２のケース６にこれらに対応する４つの挿通孔６ａ－１，６ａ－２，６ａ－３，６ａ－４が形成されている。各挿通孔６ａ－１，６ａ－２，６ａ－３，６ａ－４に締結部材８０が挿通され、ねじ孔４ａ－１，４ａ－２，４ａ－３，４ａ－４に締め付けられることで、第１のケース４と第２のケース６が連結される。締結部材８０の数は、複数であればよく、４つに限定されない。

調整ハンドル５２が後方（図１の右側）に配置された図１の状態では、第２のケース６の挿通孔６ａ－１，６ａ－２，６ａ－３，６ａ－４に、第１のケース４のねじ孔４ａ－１，４ａ－２，４ａ－３，４ａ－４がそれぞれ対応している。

第１のケース４に複数の一次導通路６４ａおよび複数の二次導通路７２ａが形成されている。本実施形態では、３つの一次導通路６４ａ－１，６４ａ－２，６４ａ－３と、３つの二次導通路７２ａ－１，７２ａ－２，７２ａ－３が形成されている。一方、第２のケース６に、３つの一次導通路６４ｂ－１，６４ｂ－２，６４ｂ－３と、１つの二次導通路７２ｂが形成されている。

図８（Ａ）～（Ｃ）を用いて、本実施形態の調整ハンドル５２の向きの変更方法を説明する。調整ハンドル５２が左側（図８（Ａ）の上側）に配置された図８（Ａ）の状態では、第２のケース６の挿通孔６ａ－１，６ａ－２，６ａ－３，６ａ－４に、第１のケース４のねじ孔４ａ－４，４ａ－１，４ａ－２，４ａ－３がそれぞれ対応している。

図８（Ａ）の状態では、第１のケース４の一次導通路６４ａ－１と第２のケース６の一次導通路６４ｂ－１とにより一次導通路６４が形成されている。また、第１のケース４の二次導通路７２ａ－１と第２のケース６の二次導通路７２ｂとにより二次導通路７２が形成されている。

調整ハンドル５２が後側（図８（Ｂ）の右側）に配置された図８（Ｂ）の状態では、第２のケース６の挿通孔６ａ－１，６ａ－２，６ａ－３，６ａ－４に、第１のケース４のねじ孔４ａ－１，４ａ－２，４ａ－３，４ａ－４がそれぞれ対応している。つまり、図１と同じ状態である。

図８（Ｂ）の状態では、第１のケース４の一次導通路６４ａ－２と第２のケース６の一次導通路６４ｂ－２とにより一次導通路６４が形成されている。また、第１のケース４の二次導通路７２ａ－２と第２のケース６の二次導通路７２ｂとにより二次導通路７２が形成されている。

調整ハンドル５２が右側（図８（Ｃ）の下側）に配置された図８（Ｃ）の状態では、第２のケース６の挿通孔６ａ－１，６ａ－２，６ａ－３，６ａ－４に、第１のケース４のねじ孔４ａ－２，４ａ－３，４ａ－４，４ａ－１がそれぞれ対応している。図８（Ｃ）の状態では、第１のケース４の一次導通路６４ａ－３と第２のケース６の一次導通路６４ｂ－３とにより一次導通路６４が形成されている。また、第１のケース４の二次導通路７２ａ－３と第２のケース６の二次導通路７２ｂとにより二次導通路７２が形成されている。

上記構成によれば、調整ハンドル５２により手動操作で圧力が設定できるので、工具が不要で操作性がよい。また、第２のケース６を回転移動方向に回転させて、一次導通路６４および二次導通路７２を切り替えることで、調整ハンドル５２の向きを変えることができる。これにより、設置場所を問わずに、圧力調整の操作性を確保できる。

また、第１のケース６に３つの一次導通路６４ａ－１，６４ａ－２，６４ａ－３および３つの二次導通路７２ａ－１，７２ａ－２，７２ａ－３が形成され、第２のケース６に３つの一次導通路６４ｂ－１，６４ｂ－２，６４ｂ－３および１つの二次導通路７２ｂが形成されている。これにより、通路の数を減らして、機械加工の工数を少なくできる。

調整ハンドル５２の回動軸心ＡＸ２が、水平に延びる主通路１と平行な面上に配置されているので、調整ハンドル５２が上方に突出するのを防ぐことができる。

本発明は、以上の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。例えば、第１および第２のケース４，６に形成される一次導通路６４ａ、６４ｂおよび二次導通路７２ａ，７２ｂの数、位置は上記実施形態に限定されない。一次導通路６４ａ、６４ｂおよび二次導通路７２ａ，７２ｂの数、位置は、必要に応じて適宜設定される。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。

１ 主通路
４ 本体ケース（第１のケース）
６ 上ケース（第２のケース）
１０ 一次側通路
１２ 二次側通路
１８ 主弁体
２４ 主弁駆動部
３０ パイロット弁ユニット
５２ 調整ハンドル
６４ 一次導通路
７２ 二次導通路
８０ 締結部材
ＡＸ２ 回動軸心
ＡＸ３ 取付軸心
ＰＲＶ パイロット式減圧弁
Ｒ 回転移動方向
Ｓ 蒸気（流体）

Claims (4)

1. 主弁駆動部の圧力を調整することにより主弁体を作動させて主通路の一次側の圧力を二次側の圧力に減圧するパイロット式減圧弁であって、
   前記主弁駆動部の圧力を調整するパイロット弁ユニットと、
   前記主弁体が収納される第１のケースと、
   前記パイロット弁ユニットが収納される第２のケースと、
   前記第１および第２のケースに形成されて、前記主通路の一次側の圧力を前記パイロット弁ユニットに導入する一次導通路と、
   前記第１および第２のケースに形成されて、前記主通路の二次側の圧力を前記パイロット弁ユニットに導入する二次導通路と、
   前記第２のケースに取り付けられて前記主弁駆動部の圧力を調整する手動の調整ハンドルと、を備え、
   前記第１のケースと前記第２のケースが、前記調整ハンドルの回転移動方向に離間した複数の締結部材により着脱自在に連結され、
   前記第１および第２のケースの一方に複数の前記一次導通路および複数の前記二次導通路が形成され、他方にこれらの一次および二次導通路に対応する一次および二次導通路が形成されているパイロット式減圧弁。
2. 請求項１に記載のパイロット式減圧弁において、前記第１のケースに複数の前記一次導通路および複数の前記二次導通路が形成され、前記第２のケースに複数の一次導通路および一つの二次導通路が形成されているパイロット式減圧弁。
3. 請求項１または２に記載のパイロット式減圧弁において、前記調整ハンドルは、回動により前記主弁駆動部の圧力を調整するものであり、その回動軸心と直交する取付軸心の周方向が前記回転移動方向に合致しているパイロット式減圧弁。
4. 請求項３に記載のパイロット式減圧弁において、前記調整ハンドルの回動軸心が、前記主通路と平行な面上に配置されているパイロット式減圧弁。

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