JPH02184905A - 減圧弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は蒸気や圧縮空気等の配管系に取り付けて、二次
側の流体圧力を減じて一定の設定圧力に保つ減圧弁に関
する。

〈従来の技術〉 従来の減圧弁は第３図に示す通りであり、減圧弁部１と
気水分離器部２と排水弁部３とから成る。

本体１０で入口１２．弁口１４．出口１６を形成する。

入口は一次側の高圧流体源に出口は二次側低圧域に接続
する。主弁１８を弁口１４の入口側端に主弁ばね１９で
弾性的に付勢して配置する。

ピストン２０をシリンダ２２内に摺動自在に配置し、ピ
ストン棒２０ｂを弁口１４を通して主弁１８の中央突起
部１８ａに当接せしめる。ピストン２０の下面とピスト
ン棒２０ｂとをほぼ半球面で接続し、上面と下面を連通
する連通口２０Ｇを開ける。入口１２とピストン２０の
上部空間、即ちピストン室２０ａを連通する一次圧通路
２４にパイロット弁２６を配置する。ダイヤフラム２８
をその外周縁を７ランジ３０．３２の間に挟んで取り付
ける。ダイヤフラム２８の下方空間は二次圧検出通路３
４を通して出口１６に連通ずる。パイロット弁２６の弁
棒３６の頭部端面はダイヤフラム２８の中央下面に当接
する。また、パイロット弁２６はパイロットばね２７で
閉弁方向に付勢されている。

ダイヤフラム２８の上面にばね座３８を介して、圧力設
定用のコイルばね４０を当接せしめる。調節ねじ４４を
スプリングケース６６にねじ結合して取り付ける。

調節ねじ４４を左右に回すと、圧力設定ばね４０のダイ
ヤフラム２８を押し下げる弾性力が変る。

この圧力設定ばね４０の弾性力を基準値として、ダイヤ
フラム２８はその下面に作用する二次側圧力に応じて湾
曲し、弁棒３６を変位せしめてパイロット弁２６を開閉
せしめる。この結果、一次側流体圧力がピストン室２０
ａに導入され、ピストン２０が駆動されて主弁１８が変
位せしめられ、入口１２の流体が弁口１４を通って出口
１６に流れる。これは二次側の流体圧力が低下すると弁
口１４が開き、上昇すると閉じる様に自動的に作動する
。

弁口１４の下方に円筒形状の隔壁部材４６を取り付け、
これを囲む本体１０との間に環状空間４８を形成し、そ
の上部はコーン形状のスクリーン５０を通して入口１２
に連通し、下部は排水弁室５２の上部に連通ずる。また
、排水弁室５２の上部は隔壁部材４６の中央開口を通し
て弁口１４に連通する。環状空間４８には傾斜壁から成
る旋回羽根５４を配置する。

従って、入口１２の流体は、弁口１４が開いて環状空間
４８を通過するときに、旋回羽根５４で方向を曲げられ
て旋回せしめられる。液体は外側に撮り出されて周囲の
本体内壁に当たって排水弁室５２に流下し、軽い気体は
中央部を旋回して、隔壁部材４６の中央開口から弁口１
４に向い、そこを通過して出口１６に流れ去る。

排水弁室５２の底部には、排水口５６に通じる排水弁口
５８を形成する。フロートカバー６２で覆って、球形の
弁フロート６０を変位自在に収容する。フロートカバー
６２の上部には通気孔６４を開ける。

従って、弁フロート６０は排水弁室５２の水位と共に浮
上降下して排水弁口５８を開閉し、排水弁室５２に溜る
水を自動的に排除する。

〈発明が解決しようとする課題〉 前述した構成の従来の減圧弁を含め現存する全ての減圧
弁に於て、どうしても解消できない現象として、著しい
振動と騒音を発生するチャタリング現象がある。これは
適性流量での圧力設定時には正常な作動をしていても、
二次側の負荷が少なくなって流量が減少した場合に発生
したり、又は−次圧に対して設定圧（二次圧）が小さい
時、つまり減圧比が大きい時にも発生する。

その減圧比は例えば、一次側圧力１０に’Ｊ／ｃｉを二
次側圧力２　Ｋｇ　／　ｃｍ程度以下に減圧する場合で
あり、主弁１８及びピストン２０等の可動部が振動して
チャタリング現象を起こす。これは二次側圧力が低下し
てその圧力変化が二次圧検出通路３４を介してパイロッ
ト弁２６を開弁させる時、主弁１８は微開した程度にも
拘らず、一次側と二次側の圧力差が大きいために高圧の
一次側流体が二次側で体積膨張を起こし、二次側圧力を
瞬時にして上昇させてしまう。そしてその圧力が再び二
次側圧力検出通路３４を介してパイロット弁２６を急閉
弁させてしまう。そうすればピストン室２０ａの流体が
急所され、ピストン２０及び主弁１８も急閉弁する。主
弁１８が急閉弁すれば二次側圧力も急低下してダイヤフ
ラム２８は圧力設定ばね４４に押されてパイロット弁２
６を急開弁する。以上の過程が加速度的に行なわれて大
きな振動状態を呈する。

また、振動は主弁１８の急激な開弁によって二次側へ向
かう蒸気の噴流がピストン２０の下面に作用してピスト
ン２０を急激に押し上げてその上壁に衝突し、このピス
トン２０の上昇に主弁１８が追従できず、再びピストン
２０が下降してきた時に衝突するからであると考えられ
る。再接触は衝撃的であり、この様な主弁１８とピスト
ン２０の作動はピストン棒２０ｂの破損や、主弁１８の
弁座の損傷等を生じる問題がある。これらの部材の損傷
により、二次側圧力が設定不能になったり、減圧弁とし
ての寿命が短くなる。

従って、本考案の技術的課題はチャタリング現象を起こ
さない減圧弁を提供することである。

〈課題を解決するための技術的手段〉 上述したようにチャタリングは弁座と弁体が微開状態を
維持しようとする時に発生しやすく、そしてその二次圧
の変化がダイヤフラム、パイロット弁、ピストン、モし
て主弁を一巡する間に著しい振動を呈する訳である。こ
の中で特にピストンから主弁への変位の伝達について言
えば、入力と出力の関係が過渡応答に成っており、この
間には応答の遅れがない為にピストンの急降下に伴って
主弁が急開し、二次圧を急上昇させている。

そこで主弁と駆動部の間にばねを介在させて両者の間に
伝達の遅れが生じるようにすることが考えられるが、こ
れでは主弁の微開状態の時は良いが、大流量を必要とす
る時に駆動部が主弁を大きく押し下げることができない
という問題がある。

この点に勘案して上記課題を解決する為に講じた本発明
の技術的手段は、一次側に接続される入口と一次側より
も低圧の二次側に接続される出口との間に設けた主弁口
を開閉するように主弁体を入口側から付勢ばねで付勢し
て配置し、主弁体を開弁方向に駆動する駆動部を設け、
上記主弁体と駆動部を、圧縮するに連れてばね定数が大
きくなるばねを介して当接せしめたものである。

ここで上記減圧弁は直動式でもパイロット式のものでも
適用できる。駆動部は直動式ではダイヤフラムの変位を
主弁に伝達する連結部材であり、パイロット式ではピス
トンである。また、圧縮するに連れてばね定数が大きく
なるばねとしては、駆動部と主弁の間に自由長で長さの
異なるばねを２種類以上配置することにより達成するこ
とができる。

く作用〉 主弁が閉弁状態から駆動部が作用して開弁を始める時、
ばねは圧縮初期にはばね定数が小ざい為に駆動部の変位
量は主弁に小ざく伝達される。従って、主弁の開弁初期
に駆動部が急変位してもその変位は主弁に減衰して伝わ
る為に主弁は急開せず、チャタリングを引き起こすこと
はなくなる。

次に、主弁からの流量を多くしようとして駆動部が大き
く降下して主弁を開弁させる時は、ばねは大きく圧縮し
ており、この時ばねは大きなばね定数の状態にあるので
駆動部の変位を殆どそのまま主弁に伝達することができ
る。

〈実施例〉 上記の技術的手段の具体例を示す実施例を説明する。（
第１及び第２図参照） 本実施例は従来のパイロット式減圧弁のピストンと主弁
部を改良したもので、第３図に対応する部位には同じ参
照番号を付して、減圧弁としての詳細な説明は省略する
。

主弁１８ａの中央突起部に円筒部２５を形成し、その下
部に連通口１８ｂを開ける。その筒内部２５にばね２９
及び３１を配置し、ピストン２０のピストン棒２０ｂの
下端を挿入して前記ばね２９に当接せしめる。ここでば
ね２９と３１は自由長で２９の方がしだけ長く形成され
いる。また、弁口１４を形成する弁座部材２３の入口側
に前記主弁１８を主弁ばね１９で弾性的に付勢せしめて
配置する。

作用は以下の通りである。今、ばね２９．３１．１９の
ばね定数をａ、ｂ、ｃとして、ピストン２０の変位Ｘに
対して主弁１８ａの変位をＹとすると、ピストン２０の
ピストン棒２０ｂが変位し、ばね２９がしだけ縮んでば
ね３１に当たる迄は、Ｙ＝　（ａ／（ａ十ｃ））Ｘ で現される。そしてばね３１に当たってからは、Ｙ＝　
（（ａ十ｂ）／　（ａ＋ｂ＋ｃ））Ｘで現される。ここ
でばね定数の比を ａ：ｂ：ｃ＝１　：４：１ とすれば、ピストン棒２０ｂがばね３１に当たる迄は、 Ｙ＝（１／２＞Ｘ　　　　　（１） であり、ピストン棒２０ｂがばね３１に当たってからは
、 Ｙ＝　（５／６）Ｘ　　　　　（２＞ で現される。この関係を簡易的にグラフ化したのが第２
図に示すものである。つまり、二次側圧力が変動してパ
イロット弁２６が急開し、ピストン２０が急降下して主
弁１８ａを開弁じようとしても、式（１）（示すように
ピストン棒２０ｂがばね３１に当たる迄は、主弁１８は
ピストン２０の変位の１／２しか変位せず、主弁１８は
僅か開弁するだけである。従って二次圧も急上昇せず以
降これに順じてダイヤフラム２８、パイロット弁２６、
ピストン２０、そして主弁１８へと一定した変動のない
フィードバック圧力が伝わり、チャタリングは起こらな
くなる。

次に、主弁１８からの流量を多くする為にピストン２０
が大きく降下して主弁１８を開弁させる時は、式（２）
に示すように主弁１８はピストン２０の変位の５／６変
位するのでピストンの変位を殆どそのまま主弁に伝達す
ることができるので主弁１８は大きく開弁することがで
きる。

上記のばね定数の比を変えることにより任意に主弁１８
の開弁状態を設定することができる。また、上記実施例
ではピストン棒２０ｂと主弁１８の間には２本のばねを
介在させたが、夫々長さが異なるばねを複数本介在させ
た方が更に大きな効果が得られる。また、線径の異なる
ばねを１本介在させることもできる。

〈発明の効果〉 以上のように本願によればチャタリングが解消されるの
で、撮動は無くなり各部材は損傷することなく、減圧弁
は安定した状態で設定圧力を維持し続けることができる
。

また、チャタリングが解消されることにより従来設定で
きなかった低圧域の圧力設定が可能となり、減圧弁とし
ての使用範囲が広くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の要部断面図、第２図はピスト
ンの変位と主弁の変位の関係を簡易的に示したグラフ、
第３図は従来の減圧弁の断面図である。 １：減圧弁部　　　　　２：気水分離器部３：排水弁部
　　　　１０：本体 １２：入口　　　　　　１４：弁口 １６：出口　　１８，１８ａ：主弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、一次側に接続される入口と一次側よりも低圧の二次
   側に接続される出口との間に設けた主弁口を開閉するよ
   うに主弁体を入口側から付勢ばねで付勢して配置し、主
   弁体を開弁方向に駆動する駆動部を設け、上記主弁体と
   駆動部を、圧縮するに連れてばね定数が大きくなるばね
   を介して当接せしめたことを特徴とする減圧弁。