JP7303005B2 - 付勢部材保持器およびこれを備える減圧弁 - Google Patents
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Description
はじめに、付勢部材保持器(スプリング受け40)およびこれを備える減圧弁1の構成を図1ないし図8を参照しながら説明する。なお、一部構成は、上述した減圧弁100の構成と重複するが、当該重複部分についても改めて説明する。
なお、入力室6と出力室7との連通/非連通の切替態様の詳細については、後述する。
なお、第1の連通孔32の中間部は、円錐台状を呈し、後述するポペットスプリング17が収容される空間領域32c(特許請求範囲に記載の「第2の空間」の一部を形成する空間に相当)を形成している。
また、入力室6に面した第1の弁部15bの底面には、円筒状の凸状部が突設されている。この凸状部の外周側面と後述するポペットスプリング17(特許請求の範囲に記載の「付勢部材」に相当)の内周側面とが係合することにより、ポペット弁15は、中心軸CLを法線とする平面内の移動が規制されるようにしてポペットスプリング17上に載置される。
なお、凹部41の直径は、組付性と摺動抵抗などを考慮して、ポペットスプリング17の直径よりも大きくする必要があるが、ポペットスプリング17の胴曲がりを抑制できるように、その差が所定値以下となるように設定するとよい。
なお、スプリング受け40の空間領域32cに面する上面は略平坦面であり、貫通孔44の空間領域32c側開口縁と凹部41の開口縁とは、図1において同一の水平面内に形成されている。
なお、貫通孔44の長さは流路形成部43の厚みによって画定されるが、本実施の形態では、当該流路形成部43の厚みを、スペース効率(小型化)の観点から、ポペットスプリング17が嵌入される凹部41の深さに基づいて決定されている。このため、本実施の形態では、貫通孔44の長さは凹部41の深さに略等しいものとなっている。
ボンネット5は、ダイアフラム4が載置されたセンターボディ3の上記外周縁部に載せられたのち、上記ボルト貫通孔を挿通するボルト19と上記ボルト穴とを螺合させることで、センターボディ3に結合される。このとき、ダイアフラム4は、センターボディ3とボンネット5とに挟持されるようにしてその外周縁が固定される。
ボンネット5の内部には、調圧ノブ21の軸21bの他端近傍に、例えば鋼材などからなる調圧スプリング受け22が配設されおり、この調圧スプリング受け22とダイアフラム4に固定された面積板18との間に、例えばばね用鋼材で形成されたコイルバネなどからなる調圧スプリング23が配設されている。
次に、本実施の形態に係る減圧弁1の動作態様について説明する。
従来の減圧弁、例えば、特許文献1に記載の発明に係る減圧弁100においては、上述したように、隔壁131に設けられた貫通孔132の入力室106側開口部の周囲に垂設された支持部に長方形のスプリング受け140が支持・固定され、入力室106から貫通孔132に至る流路が、長方形の短辺140aに沿ってのみ形成される構造となっている。このため、入力室106に流入した加圧流体は、長方形のスプリング受け140が障害となってその流れが阻害され、また、偏在する流路を通じて不均一かつ旋回流を伴う流れとなって貫通孔132内を通過し、その後、出力室107へと導かれる。当該事象は、後述する加圧流体の流れに関するシミュレーションによって確認された事象である。このような不均一かつ旋回流を伴う流れの加圧流体が出力室107に流入する従来の減圧弁100では、上述した問題が顕著に表れる。
この点を詳述すると、入力流路34から入力室6内へ流入する加圧流体は、流量が多いとき、一部は圧力差によって直接貫通孔44に吸引され、残りは入力室6を画成するフィルターカバー2、隔壁31およびスプリング受け40の底面部等に衝突しながら貫通孔44へと導かれる。ここで、本実施の形態が備える突出部45にあっては、上述したように、その表面が所定の曲率半径をもつ曲面からなり、さらにその周囲(境界部46)に沿って10個もの貫通孔44が均等に配設されている。このため、突出部45に衝突した加圧流体は、いずれかの貫通孔44に向けて円滑に誘導される。また、曲面から形成されていることで、突出部45に衝突した加圧流体の流れを過度に乱すこともない。
このように、突出部45は、加圧流体を貫通孔44へと誘導する「流体誘導部」として機能し、非定常流(偏流、旋回流、乱流)を抑制する効果を奏する。この機能および効果は、貫通孔44の開口周縁の一部と境界部46とが重なり合い、この重なり合った部分と突出部45の側面45a(図7および図8参照)とが連続した曲面から構成されている場合により顕著にあらわれる。また、貫通孔44を通過した加圧流体は、均一かつ所定の方向(例えば、貫通孔44の軸心、すなわち、減圧弁1の中心軸CLに沿った方向)に整流された状態で、第2の連通孔91を通って出力室7へと導かれる。この結果、加圧流体の流れの乱れに起因した上記問題を好適に解決することができる。
本実施の形態に係る減圧弁1および従来の減圧弁100において、所定の境界条件のもと、加圧流体の軌跡に関するシミュレーションを実施し、本実施の形態の整流効果を検証した。
本実施の形態の別の変形例として、例えば、図17に示すスプリング受け40-2がある。このスプリング受け40-2は、その流路形成部43-2の開口部32aに面する下面が略截頭円錐面(略円錐台の側面)をなしており、この下面と突出部45-2の側面45a-2との境界部46-2が連続した曲面で形成されている。ここで、突出部45-2は、流路形成部43-2の上記下面よりも大きな傾斜角をもつ略截頭円錐面(略円錐台の側面)をなし、略平坦である頂部(底部)の周縁と連続した曲面で接続している(換言すれば、頂部(底部)の周縁は曲面から形成されている)。
Claims (10)
- 外部から流体が流入する第1の空間と前記流体の流路を切り替える弁体およびこの弁体を所定の方向へ付勢する付勢部材が収容される第2の空間とを画成し、かつ前記付勢部材を保持する付勢部材保持器であって、
前記第2の空間に面して形成された保持部と、この保持部の周囲に形成された流路形成部とを備え、
前記流路形成部は、前記第1の空間と前記第2の空間とを隔てる隔壁に設けられた開口部に係合する外周縁を有し、
前記第1の空間と前記第2の空間とを連通する複数の貫通孔が、前記流路形成部に設けられ、
前記第1の空間に流入した流体を前記複数の貫通孔へと導く流体誘導部が、前記第1の空間に面して形成されている
ことを特徴とする付勢部材保持器。 - 請求項1に記載の付勢部材保持器において、
前記流体誘導部は、前記流路形成部の内側かつ前記第1の空間に面する領域に突設された錐台状の突出部を含み、
前記複数の貫通孔は、前記突出部と前記流路形成部との境界部に沿って開口している
ことを特徴とする付勢部材保持器。 - 請求項2に記載の付勢部材保持器において、
前記突出部の頂部周縁は、曲面により形成されていることを特徴とする付勢部材保持器。 - 請求項1ないし3のいずれか1つに記載の付勢部材保持器において、
前記保持部は、前記付勢部材の収縮時の全長と整合する深さの有底凹部からなり、この有底凹部の内測壁面に案内されるように前記付勢部材が嵌入されるように構成されている
ことを特徴とする付勢部材保持器。 - 請求項1ないし4のいずれか1つに記載の付勢部材保持器において、
前記複数の貫通孔は、孔径が同一の円孔であり、かつ前記流路形成部の周方向に等間隔で配置されている
ことを特徴とする付勢部材保持器。 - 請求項1ないし4のいずれか1つに記載の付勢部材保持器において、
前記複数の貫通孔は、孔径が同一の円孔であり、かつ前記流路形成部の周方向に不等間隔で配置されている
ことを特徴とする付勢部材保持器。 - 請求項1ないし4のいずれか1つに記載の付勢部材保持器において、
前記複数の貫通孔は、少なくとも2つの異なる孔径の円孔からなる
ことを特徴とする付勢部材保持器。 - 請求項1ないし7のいずれか1つに記載の付勢部材保持器と、
前記第1の空間前記第2の空間により形成される入力室と出力室と排気室とを内部に有し、前記入力室に連通する入力流路と前記出力室に連通する出力流路と前記排気室に連通する排気孔とが開設され、前記入力室と前記出力室とを画成しかつこれら2つの室を連通する第1の連通孔が開設された隔壁とを備える容器と、
前記出力室と前記排気室とを画成するダイアフラムと、
前記ダイアフラムに結合され、前記出力室と前記排気室とを連通する弁孔が形成された排気ポートと、
前記排気ポートを前記出力室に向けて付勢する第2の付勢部材と、
前記第1の連通孔の前記出力室側開口部に配設され、前記入力室と前記出力室とを連通する第2の連通孔を備えるガイド部材と、
前記第2の連通孔に挿通支持された軸部と、この軸部の一端に形成され前記第2の連通孔の前記入力室側に形成された弁座を閉じる第1の弁部と、前記軸部の他端に形成され前記弁孔と対向配置される第2の弁部とを有する前記弁体としてのポペット弁と、
前記ポペット弁を前記出力室に向けて付勢する前記付勢部材とを備える
ことを特徴とする減圧弁。 - 請求項6または7に記載の付勢部材保持器と、
前記第1の空間前記第2の空間により形成される入力室と出力室と排気室とを内部に有し、前記入力室に連通する入力流路と前記出力室に連通する出力流路と前記排気室に連通する排気孔とが開設され、前記入力室と前記出力室とを画成しかつこれら2つの室を連通する第1の連通孔が開設された隔壁とを備える容器と、
前記出力室と前記排気室とを画成するダイアフラムと、
前記ダイアフラムに結合され、前記出力室と前記排気室とを連通する弁孔が形成された排気ポートと、
前記排気ポートを前記出力室に向けて付勢する第2の付勢部材と、
前記第1の連通孔の前記出力室側開口部に配設され、前記入力室と前記出力室とを連通する第2の連通孔を備えるガイド部材と、
前記第2の連通孔に挿通支持された軸部と、この軸部の一端に形成され前記第2の連通孔の前記入力室側に形成された弁座を閉じる第1の弁部と、前記軸部の他端に形成され前記弁孔と対向配置される第2の弁部とを有する前記弁体としてのポペット弁と、
前記ポペット弁を前記出力室に向けて付勢する前記付勢部材とを備え、
前記複数の貫通孔の隣接間隔は、前記入力流路の開口部との距離が短くなるにしたがって小さくなるように構成されている
ことを特徴とする減圧弁。 - 請求項7に記載の付勢部材保持器と、
前記第1の空間前記第2の空間により形成される入力室と出力室と排気室とを内部に有し、前記入力室に連通する入力流路と前記出力室に連通する出力流路と前記排気室に連通する排気孔とが開設され、前記入力室と前記出力室とを画成しかつこれら2つの室を連通する第1の連通孔が開設された隔壁とを備える容器と、
前記出力室と前記排気室とを画成するダイアフラムと、
前記ダイアフラムに結合され、前記出力室と前記排気室とを連通する弁孔が形成された排気ポートと、
前記排気ポートを前記出力室に向けて付勢する第2の付勢部材と、
前記第1の連通孔の前記出力室側開口部に配設され、前記入力室と前記出力室とを連通する第2の連通孔を備えるガイド部材と、
前記第2の連通孔に挿通支持された軸部と、この軸部の一端に形成され前記第2の連通孔の前記入力室側に形成された弁座を閉じる第1の弁部と、前記軸部の他端に形成され前記弁孔と対向配置される第2の弁部とを有する前記弁体としてのポペット弁と、
前記ポペット弁を前記出力室に向けて付勢する前記付勢部材とを備え、
前記複数の貫通孔の孔径は、前記入力流路の開口部との距離が短くなるにしたがって大きくなるように構成されている
ことを特徴とする減圧弁。
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