JPH03265914A - パイロット式減圧弁 - 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〉 本発明は流体配管系に取り付けて一次側の流体圧力を減
じて、二次側の流体圧力を所定の設定圧力に保つ減圧弁
に関し、特にパイロット式減圧弁に関するものである。

〈従来の技術〉 従来の一般的なのパイロット式減圧弁として実開昭６３
−４８２１１号公報に開示されているものがある。

これは−次側につながる入口から供給される高圧の流体
が、出口に接続する二次側の圧力低下により主弁が下方
へ移動せしめられて開くことにより二次側へ流出して二
次側の圧力の低下を補うようになっている。その主弁は
上部のパイロット弁や、そのパイロット弁に関連したダ
イヤフラム、圧力設定用のばね等によって制御されるピ
ストンの下降によって開動作し、ピストンの上昇によっ
て閉動作する。

〈発明が解決しようとする課題〉 上記の減圧弁は、−次側圧力に対して設定圧力（二次側
圧力）が小さい時、つまり減圧比が大きい時や、主弁の
開度が小ざい小流量時に著しいチヤタリング現象を起こ
す。

その減圧比は例えば、−次側圧力１ＯＮｆｆ／ｉを二次
側圧力２Ｋｇ／ｃａｔ程度以下に減圧する場合であり、
主弁及びピストン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
がダイヤフラムを介してパイロット弁を開弁し、ピスト
ンが主弁を押し下げ弁口を開弁させて一次側流体を二次
側へ供給して圧力上昇をはかる。しかし、この時−次側
と二次側の圧力差が大きく、しかも主弁の開度と流量の
関係を第２図の曲線Ａに示すように、開弁初期には少し
の主弁の開度で大くの流量が出るという関係があるので
二次側圧力は瞬時にして上昇し、その圧力はダイヤフラ
ムを介してパイロット弁を急閉させる。

パイロット弁が急閉すればピストンの上部への流体も急
所され、ピストンは急上昇して主弁は急閉弁する。主弁
が急閉弁すれば二次圧も急低下してダイヤフラムを介し
て再びパイロット弁を急閉する。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、振動は主弁の急激な開弁によって二次側へ向かう
流体の噴流がピストンの下面に作用してピストンを急激
に押し上げてその上壁に衝突し、このピストンの上昇に
主弁が追従できず、再びピストン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
、この様な主弁とピストンの作動はピストンの破損や、
主弁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、本発明の技術的課題はチャタリング現象を起こ
さずに、小流量から大流量まで対応が可能な減圧弁を提
供することである。

く課題を解決するための手段〉 上記の技術的課題を解決するために講じた本発明の技術
的手段は、入口と出口の間に設けられた複数の弁口と、
それぞれの弁口を開閉するように主弁ばねで閉弁方向に
付勢配置された複数の主弁と、複数の主弁の白菊１の主
弁を開弁するように設けられた第１のピストンと、第１
ピストンより小さな径を有し、第１の主弁以外の主弁を
それぞれ開弁するように設けられたピストンと、二次側
圧力の低下に基いて開弁するように設けられたパイロッ
ト弁と、パイロット弁の開弁により一次側圧力流体を個
々のピストンの上部へ導入する通路とを具備するもので
ある。

〈作用〉 パイロット弁が開弁じて一次側の高圧流体が個々のピス
トンの上部に導入されそれぞれピストンへ駆動力を与え
る。この時発生するピストンの駆動力は、ピストン上部
の流体圧力が同じでもピストン径が大きな第１のピスト
ンの駆動力の方が小さな径を有する他のピストンの駆動
力より大きくなる。従って主弁の閉弁力が同一の場合に
は第１の主弁のみが開弁して他の主弁は閉弁状態を維持
する。第１の主弁が開弁することにより一次側の流体が
二次側へ流出して設定圧力を維持するように働く。

このように開弁している主弁は複数の主弁の中の一つだ
けであるから、流出する流量は減圧弁全体の流量から見
れば小量である。従って一つの主弁が開弁じただけでは
二次側圧力は瞬間的には上昇せず、それに伴うパイロッ
ト弁の急閉弁もなくなるので、前述したようなチャタリ
ング現象は発生しない。

流量をそれほど多く必要としない場合には第１の主弁の
みの開弁で対応できるが、この状態より多くの流量を必
要として二次側圧力が低下すれば、パイロット弁は更に
大きく開弁じて個々のピストンの上部への供給量が多く
なる。供給量が多くなれば第１のピストンの駆動力は更
に大きくなり、第１の主弁も更に降下して流量を増加す
ると同時に、第１のピストン以外の小径のピストンも上
部の流体圧力の増加に伴い駆動力は大きくなり対応する
下方の主弁を開弁する。

他の主弁も開弁じて一次側の流体が二次側へ流出し二次
側の圧力が高くなればパイロット弁は閉弁方向に作用し
、それぞれのピストンへの流体供給量は減少する。ピス
トンへの流体供給量が減少すればそれぞれのピストンの
駆動力は減少し、第１のピストン以外の小径のピストン
の駆動力は減少して対応する主弁の閉弁を始める。しか
し、第１ピストンは径が大きい分だけ駆動力を有してお
り、開度は小さくなるがまだ開弁を続ける。このように
第１のピストン及び第１の主弁を優先的に作動させて減
圧作用を行う。

〈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図及び第２図参照） 以下に示す実施例はピストン及び主弁が２組内蔵された
例であるが、それ以上でも良いことは勿論である。本体
２でムロ４．第１弁ロ６．第２弁口８出口１０を形成し
、入口４は一次側の高圧流体源に出口１０は二次側低圧
域に接続する。第１弁口６及び第２弁口８は弁座部材１
２．１４により形成され、それぞれの入口側端に主弁ば
ね１６．１Ｂで弾性的に付勢して第１主弁２０、第２主
弁２２を配置し、それぞれの主弁軸２０ａ、　２２ａを
底部材２４の摺動孔に挿入する。

第１主弁２０、第２主弁２２に対応する第１ピストン２
６、第２ピストン２８をそれぞれのシリンダー３０．３
２内に摺動自在に配置し、各ピストンの下部に形成され
たピストン棒２６ｂ、　２８ｂをそれぞれの弁口６．８
を通して各主弁の中央突起部に当接せしめる。

部材番号３４ａ、　ｂ、　３６ａ、　ｂはピストンとシ
リンダーとの気密を保持する為のピストンリングであり
、フッ化エチレン樹脂等の樹脂で製作する。参照番号２
６Ｃ，２８Ｃはピストンの上面と下面を連通するオリフ
ィスである。ここで第２ピストン２８は第１ピストン２
６より小径に形成し、ピストン上部の圧力が同じ場合に
は発生する駆動力、つまり下方の主弁を開弁する開弁力
が第１ピストンより小さくなるようにする。従ってこの
時は上述した２組の弁口内径及び主弁ばねのばね定数は
同一として設計する。

第１ピストン２６の上部空間、即ちピストン室２６ａと
第２ピストン２８のピストン室２８ａは連通孔２９で連
通し、両ピストン室が常時同一の圧力になるように流体
が自由に流通できるようにする。また、ここに挙げた技
術ではピストンとシリンダーの間の気密を保ち、オリフ
ィスにより流体を一定量逃がすようにしているが、他の
一般的な技術手段としてはオリフィスを形成せず、ピス
トンの周側面に設けたラビリンス構造によるものでもよ
い。

入口４と第１ピストン２６の上部空間、即ちピストン室
２６ａを連通する一次圧通路３８に付勢ばね４０により
閉弁方向に付勢されたパイロット弁４２を配置する。本
実施例ではパイロット弁４２からの通路３８をピストン
室２６ａに連通したが、他にピストン１２８ａと連通さ
せてもよい。ダイヤフラム４４をその外周縁を７ランジ
４６．４８の間に挟んで取り付け、ダイヤフラム４４の
下方空間は二次圧検出通路５０を通して出口１０に連通
し、また、ダイヤフラム４４の下面はパイロット弁４２
の弁棒５２の頭部端面に当接する。ダイヤフラム４４の
上面にばね座５４を介して、圧力設定ばね５６を当接せ
しめ、その上端はスプリングケース５８にねじ結合され
た調節ねじ６０で付勢される。

調節ねじ６０を左右に回すと、圧力設定ばね５６のダイ
ヤフラム４４を押し下げる弾性力が変る。この圧力設定
ばね５６の弾性力を基準値として、ダイヤフラム４４は
その下面に作用する二次側圧力に応じて湾曲し、弁棒５
２を変位せしめてパイロット弁４２を開弁せしめる。こ
の結果、−次側流体圧力がピストン室２６ａに導入され
、同時に連通孔２９を介してピストン室２８ａにも導入
されて、両ピストンは共に下方の主弁を開弁じようとと
する駆動力が発生する。しかしこの時減圧比か大きかっ
たり、流量が少ない時のパイロット弁の開度は小さいた
めに両ピストン至へ供給される流量は小量であり、それ
程大きな駆動力は発生しない。また、この時発生するピ
ストンの駆動力は、ピストン上部の流体圧力が同じでも
ピストン径が大きな第１ピストン２６の駆動力の方が小
さな径を有する第２ピストン２８の駆動力より大きくな
る。従って主弁の閉弁力が同一の場合には第１主弁２０
のみが開弁して第２主弁２２は閉弁状態を維持する。第
１主弁２０が開弁することにより一次側の流体が二次側
へ流出して設定圧力を維持するように動く。

このように開弁じている主弁は第１の主弁２０だけであ
るから、流出する流量は減圧弁全体の流量から見れば小
量である。この状態を表示したものが第２図のグラフ中
の曲線Ｂであり、特にＢ１の領域が第１主弁２０が開弁
じた時の主弁の変位と流量の関係を示す。従って一つの
主弁が開弁しただけでは二次側圧力は瞬間的には上昇せ
ず、それに伴うパイロット弁４２の急閉弁もなくなるの
で、前述したようなチャタリング現象は発生しない。

流量をそれほど多く必要としない場合には第１ピストン
２６と対応する第２主弁２０のみの作動でその流量を賄
うことができるが、この状態より多くの流量を必要とし
て二次側圧力が低下すれば、ダイヤフラム４４の作用に
よりパイロット弁４２は更に大きく開弁して第１ピスト
ン２６のピストン室２６ａ及び第２ピストン２８のピス
トン室２８ａへの供給量が多くなる。供給量が多くなれ
ば第１ピストン２６の駆動力は更に大きくなり、第１主
弁２０も更に降下して流量を増加すると同時に、小径の
第２ピストン２８も上部の流体圧力の増加に伴い駆動力
は大きくなり対応する下方の第２主弁２２も開弁を始め
る。この状態を第２図のグラフで示せば曲線Ｂ２の領域
になる。

第２主弁２２も開弁して一次側の流体が二次側へ流出し
二次側の圧力が高くなればパイロット弁４２は閉弁方向
に作用してそれぞれのピストンへの流体供給量は減少す
る。ピストンへの流体供給量が減少すればそれぞれのピ
ストンの駆動力は減少し、小径の第２ピストン２８の駆
動力は減少して対応する第２主弁２２の閉弁を始める。

しかし、第１ピストン２６は径が大きい分だけ駆動力を
有しており、開度は小さくなるがまだ開弁を続ける。こ
のように常時第１ピストンが優先的に駆動して第１主弁
を開弁ぜしめて減圧作用を行う。

本実施例では第２ピストン２８の径を第１ピストンより
小ざくするすることにより、第１ピストンと第２ピスト
ンに於て、ピストンの開弁力と主弁の閉弁力のそれぞれ
の関係が異なるようにしたが、この関係が異なる方法で
あれば他の方法でもよい。

〈発明の効果〉 本発明の技術手段によればチャタリング現象が解消され
るので、ピストンヤ主弁等の部材か損傷せず、安定した
状態で減圧作用を行うことができる。また、チャタリン
グ現象が解消されることにより、最小調整可能流量を小
さく設定でき、使用範囲が広い減圧弁を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す減圧弁の断面図、第２図
は減圧弁の主弁の変位と流量の関係を表示したグラフで
ある。 ２：本体 ８：第２弁口 ２２：第２主弁 ２８；第２ピストン ４２、パイロット弁 ５６；圧力設定ばね ４；入口 １０；出口 ６ ９ ４ ６；第１弁口 ２０；第１主弁 第１ピストン 連通孔 ダイヤフラム 第１酉

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、入口と出口の間に設けられた複数の弁口と、それぞ
   れの弁口を開閉するように主弁ばねで閉弁方向に付勢配
   置された複数の主弁と、複数の主弁の内第１の主弁を開
   弁するように設けられた第１のピストンと、第１ピスト
   ンより小さな径を有し、第１の主弁以外の主弁をそれぞ
   れ開弁するように設けられたピストンと、二次側圧力の
   低下に基いて開弁するように設けられたパイロット弁と
   、パイロット弁の開弁により一次側圧力流体を個々のピ
   ストンの上部へ導入する通路とを具備するパイロット式
   減圧弁。