JPH04165509A - 給水装置用減圧弁 - 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、１次圧力が多少変動しても、２次圧力がこれ
によって変動することなく良好なる流量特性を維持でき
るようにした給水装置用減圧弁に関するものである。

〔従来の技術〕

従来かかる減圧弁は、スプリングにて弾圧調整されたダ
イヤフラムにより２次側の圧力を感知し、該ダイヤフラ
ムの変位に連動するバルブにより弁口の開閉度をｗＲｌ
せしめて２次側の圧力を一定値に維持せしめるようにな
っていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながらこのような２次側の圧力変動によってパル
プを開閉せしめる方式の給水装置用減圧弁においては、
第５図に示すように、給水流量の増加に伴って１次側圧
力Ｐｉ（ポンプの圧力）が低下すると、２次側圧力Ｐ２
’　も順次低下するという欠点を有していた。

本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、減圧弁
の１次側圧力が多少変動しても、２次側圧力を一定のま
まで保持できる給水装置用減圧弁を提供することにある
。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点を解決するため本発明は、本体Ａが第１の開
口部Ｉと第２の開口部２と第３の開口部３を有し、前記
第１の開口部１にポンプ吐出液が流入し前記第２の開口
部２より酸液が流出するとともに、前記第３の開口部３
には蓋４を設け、該蓋４の上にシリンダ５を設け、きら
に調圧弁６を具備する構成であって、前記シリンダ５の
内部には釣合ピストン１１を配設し、前記第１の開口部
１には弁座部７を設け、該弁座部７を塞ぐようにスロッ
トルバルブ８を取り付けるとともに該スロットルバルブ
８の下部に第１の開口部１の内周面を上下方向に摺動す
るガイド９を設け、一端がスロットルバルブ８に固定さ
れ他端が前記蓋４を貫通して前記釣合ピストン１１に固
定される弁棒１０を具備し、該弁棒１０には前記第１の
開口部１に流入するポンプ吐出液圧が前記シリンダ５と
釣合ピストン１１上面に囲まれた１次圧力室２０に通じ
る貫通穴１２が設けられ、さらに前記第１の開口部１と
第２の開口部２間を連通ずるオリフィス１５を設け、ま
た前記蓋４には前記釣合ピストン１１下面と前記シリン
ダ５と前記蓋４に囲まれた調圧室２１と第２の開口部２
間を連通ずる絞りオリフィス１６を設け、前記調圧室２
１は前記調圧弁６に連通せしめて給水装置用減圧弁を構
成した。

また本発明は、前記スロットルバルブ８の有効径を、前
記釣合ピストン１１の径よりも大きくして構成した。

〔作用〕

上記の如く本発明によれば、スロットルバルブ８の第１
の開口部１側の面に加えられる１次圧力は貫通穴１２を
介して釣合ピストン１１の上面にも加えられる。一方釣
合ピストン１１の下面には調圧弁６によって設定された
所定の設定圧力が加えられ、さらにスロットルバルブ８
の第２の開口部２側の面にはスロットルバルブ８と弁ｓ
　ｆｆｌ　７　ｔｙ＞隙間によって絞られた２次圧力が
加えられる。

従って第２の開口部２側の２次圧力が前記調圧弁６によ
って設定された設定圧力と同一となるようにスロットル
バルブ８と弁座部７の間の隙間は絞られる。

ここで（釣合ピストン１１の径）／（スロットルバルブ
８の有効径）を例えば０．９５〜０．９７に設定すると
、２次圧力は、（調圧弁６にて設定された圧力の９５％
〜９７％）＋（１次圧力の約３〜５％）となる、従って
１次圧力の変動による２次圧力への影響は殆どなくなる
。

またスロットルバルブ８の有効径を釣合ピストン１１の
径よりも大きくしたので、１次圧力によってスロットル
バルブ８の第１の開口部１側の面に加えられる力の方が
、釣合ピストン１１の上面に加えられる力よりも大きく
なる。従って給水ポンプ始動時のように第２の開口部２
と調圧室２１内にまだ圧力が無い場合、或いは第２の開
口部２の２次圧力が調圧弁６による設定圧力以下となっ
て該２次圧力と調圧室２１内の圧力がほぼ同等となった
場合でも、スロットルバルブはスムーズに全開となり、
効率よく第２の開口部２の２次圧力を昇圧できる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は本発明にかかる給水装置用減圧弁の１実施例を
示す断面図である。

同図に示すようにこの給水装置用減圧弁は、３方向にそ
れぞれ第１の開口部１と第２の開口部２と第３の開口部
３とを具備する本体Ａと、第３の開口部３を覆う蓋４と
、該蓋４上に取り付けられるシリンダ５と、一端に前記
シリンダ５内を摺動する釣合ピストン１１を固定し他端
に第１の開口部１を開閉するスロットルバルブ８を固定
した弁棒１０と、前記釣合ピストン１１と蓋４の間の空
間で構成する調圧室２１の水圧を一定にする調圧弁６と
を具備して構成されている。

以下各構成部品について説明する。

本体Ａの第１の開口部１には、前記スロットルバルブ８
が当接する弁座部７が設けられている。

また蓋４には、その略中央部に穴１８が形成され、その
穴１Ｂの内周には前記弁棒１０を摺動自在に挿通させる
円筒状の摺動材１７が固定されている。また該蓋４には
調圧室２１と第２の開口部２間を連通ずる絞りオリフィ
ス１６が設けられている。さらにこの蓋４には連通穴１
９が形成され、その先端には調圧弁６が固定され、調圧
室２１と調圧弁６の１次圧力穴間を連通している。

一方弁棒１０には、その中央部を長手方向に貫通する貫
通穴１２が形成され、第１（７＋開ロ部１の圧力水が前
記シリンダ５と釣合ピストン１１上面で囲まれた１次圧
力室２０に通Ｌ：　−ｃ　イル。

またスロットルバルブ８は前記弁座部７に当接・離脱し
て、第１の開口部１と第２の開口部２間を開閉する。こ
のスロットルバルブ８には第１の開口部１の内壁を上下
方向に摺動するガイド９が固定されている。また第１の
開口部１と第２の開口部２間にはオリフィス１５が形成
されている。

ここで前記スロットルバルブ８の有効径ＤＳ（これは第
１の開口部１の径と略同−）は、前記釣合ピストン１１
の径ＤＰ　（これはシリンダ５の径と略同−）よりも若
干大きくなるように（即ちＤＳ＞ＤＰ）構成されている
。

次にこの給水装置用減圧弁の動作を第１図を用いて説明
する。

ここで弁棒１０には、スロットルバルブ８の下面を上方
向に押し上げる力とその上面を下方向に押し下げる力、
及び釣合ピストン１１の第１面１３を押し下げる力とそ
の第２面１４を押し上げる力が加わるので、以下各々に
ついて説明する。

まず第１の開口部１には給水ポンプ（図示せず）の吐出
圧力（１次圧力）が加わり、これによってスロットルバ
ルブ８下面には上方向に押し上げる力が作用する。

一方このときこの１次圧力は、弁棒１０の貫通穴１２を
通して１次圧力室２０に供給きれ、これによって釣合ピ
ストン１１の第１面１３を下方向に押し下げる力が作用
する。

ここでこれらの力のバランスは、スロットルバルブ８の
有効径ＤＳと釣合ピストン１１の径Ｄｒとの比で決まり
、釣合ピストン１１の径ＤＰがスロットルバルブ８の有
効径ＤＳよりも若干小なので、給水ポンプの吐出圧力（
１次圧力）による力は、弁棒１０を上方向に移動させる
ように働く。

一方スロットルバルブ８の上面に加わる圧力は、スロッ
トルバルブ８が弁座部７から持ち上げられたときの隙間
から供給される絞られた圧力（２次圧力）であり、この
圧力による力は下向きである。

また調圧室２１の圧力は、スロットルバルブ８により絞
られた２次圧力が、蓋４に設けた絞りオリフィス１６を
通して加わるが、この圧力は調圧弁６によって調圧きれ
ている。即ち調圧室２１の圧力は、調圧弁６によって調
圧された所望の設定圧力となっており、この力が釣合ピ
ストン１１の第２面１４に加わる。

弁棒１０を上下に押圧する力は以上のとおりである。

ここでまずバランス状態、即ち運転状態で１次圧力と２
次圧力と調圧室２１内の設定圧力のバランスがとれて弁
棒１０が所定位置に停止している状態の場合について説
明する。

この場合、 ＰＰ：ポンプ吐出圧力（１次圧力） Ｐ２：第２の開口部２側圧力（２次圧力）Ｐｌ：調圧室
２１圧力 ＤＰ　、釣合ピストン１１の径 ＤＳ＝スロットルバルブ８の有効径 とすると、 ＤＳ　Ｘ（ＰＰ　−Ｐ２　）寓ＤＰ　Ｘ（ＰＰ　−ＰＩ
　　）となる、従って２次圧力Ｐ２は、 Ｐ２諺Ｐｉ　Ｘ（ＤＰ／ＤＳ　） ＋ＰＰ　Ｘ（１−ＤＰ／ＤＳ　）　　・・・・式（１）
％式％ つまり第２の開口部２の２次圧力Ｐ２は、（調圧弁６に
て設定された調圧室２１の圧力の９５〜９７％）＋（１
次圧力ＰＰの約３〜５％）となり、１次圧力ＰＰの２次
圧力Ｐ２への影響は殆どなくなる。

即ち１次圧力ＰＰが変動しても２次圧力Ｐ２はこれに影
響されることはなく、一定の圧力に維持される。

次に上記の状態から２次圧力が調圧室２１内の設定圧力
よりも大きくなった場合は、釣合ピストン１１の第２面
１４を押し上げる力よりもスロットルバルブ８の上面を
押し下げる力の方が大きくなる。従って弁棒１０は下方
向に移動してスロットルバルブ８と弁座部７間の隙間を
絞り、２次圧力を小さくする。そして両者が釣り合った
状態で弁棒１０は停止してバランス状態となり、２次圧
力Ｐ２は上記数式（１）で表わされる値となる。即ち調
圧弁６で設定された設定圧力とほぼ同等の圧力に維持き
れる。

一方２次圧力が調圧室２１内の設定圧力よりも小さくな
った場合は、調圧室２１内の圧力も絞りオリフィス１６
を介して２次圧力とともに低下し、両者はほぼ同一の圧
力となる。従ってこの状態のときは２次圧力がスロット
ルバルブ８を押し下げる力と調圧室２１内の圧力が釣合
ピストン１１を押し上げる力は同等となってしまう。従
ってこのような場合は２次圧力と調圧室２１内の圧力の
差によっては弁棒１０を最適な位置に動かすことはでき
ない。

しかしながら上述のように、スロットルバルブ８の有効
径ＤＳは釣合ピストン１１の径ＤＰよりも若干大きいの
で、これらに作用する１次圧力によって、全体としては
上方向に向かう力が働き、弁棒１０は上方向に移動し、
スロットルバルブ８は全開状態とされる。この結果２次
圧力はパルプ抵抗が少ない状態で効率良く高められるこ
ととなる。

ところで給水ポンプ始動時のように、第２の開口部２の
圧力がまだ上昇きれていない場合（即ち調圧室２１内の
圧力もまだ上昇されていない場合）にも、上記と同様の
１次圧力の作用により、弁棒１０は上方向に移動しスロ
ットルバルブ８は全開状態となる。従ってこの場合も２
次圧力及び調圧室２１内の圧力は効率良く上昇される。

次に第２図は上記実施例にかかる給水装置用減圧弁の減
圧弁特性を示す図である。

同図に点線で示す２次圧力Ｐ２は、給水流量の増加に伴
って実線で丞す１次圧力ＰＰが徐々に低下しても、所定
の給水流量となるまでは一定のままとなる。

ここでこの２次圧力Ｐ２は、上記式（１）からも分かる
ように、１点鎖線で示す調圧室２１内の設定圧力Ｐ１に
（Ｄｒ／ＤＳ）を掛けた２点鎖線の直線に、１次圧力Ｐ
Ｐに（１−ＤＰ　／ＤＳ　）を掛けた値（微少量）を加
えた直線となる。

即ち本発明によれば、２次圧力は１次圧力の変動に左右
されることはなく、該２次圧力が調圧弁６で設定された
設定圧力とほぼ同一となるように、スロットルバルブ８
と弁座部７間の絞り量が調整されるのである。

なお第２の開口部２の出口が本がれた場合は、２次圧力
は上昇するので弁棒１０は下方向に移動してスロットル
バルブ８は弁座部７を璽ぐ。そしてこの場合は１次圧力
はオリフィス１５を通して第２の開口部２の璽かれた室
を１次圧力と同一なるまで徐々に加圧する。

次にこの給水装置用減圧弁を給水ポンプと組み合わせて
運転する方法を第３図を用いて説明する。

同図に示すように受水槽Ｅ内の水は、吸込配管Ｐ−１を
通して給水ポンプＰに入り、該給水ポンプＰによって昇
圧きれた後、本発明にかかる給水装置用減圧弁Ｂにて所
定の圧力に減圧され、逆上弁Ｃを通り、給水配管Ｆ−１
につながれている蛇口Ｆｌ　、Ｆ２　、Ｆ３より消費さ
れる。

第４図は蛇口１個、２個、３個の場合の使用水量（Ｊｌ
、Ｊ２．Ｊ３）と給水ポンプＰの吐出圧力ＰＰ（１次圧
力）と給水装置用減圧弁Ｂの２次圧力Ｐ２の関係を示す
図である。

同図に示すように本発明によれば、使用水量がＪｌ、Ｊ
２．Ｊ３のいずれの場合にも２次圧力は一定となる。

ここで蛇口Ｆ１〜Ｆ３を全て閉とすると、給水装置用減
圧弁Ｂの２次圧力Ｐ２は第３図に示す圧力タンクＤに水
を蓄圧しながら、第４図に示す給水ポンプＰの締切圧力
ＰＳまで上昇しようとするが、その途中で２次圧力Ｐ２
がＯＦＦの線まで達すると、第３図に示す圧力スイッチ
Ｇが作動して制御盤Ｈに信号を送り、モータＭを停止き
せる。

次に蛇口Ｆ１〜Ｆ３が再度使用されると、まず圧力タン
クＤに蓄圧された水が使用され、２次圧力Ｐ２が第４図
に示すＯＮの線に達すると圧力スイッチＧが作動して制
御盤Ｈに信号を送り、モータＭを始動きせるのである。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように、本発明に係る給水装置用減
圧弁によれば、以下のような優れた効果を有する。

■たとえ１次圧力が変動してもこれによって２次圧力が
影響されることはなく一定の圧力に維持できる。

■スロットルバルブの有効径を釣合ピストンの径よりも
若干大きくしたので、給水ポンプ始動時のように第２の
開口部にまだ圧力が無い場合でも、スロットルバルブは
スムーズに全開となる。

また第２の開口部の圧力が調圧弁の設定値以下となった
場合もスロットルバルブはスムーズに全開となり、効率
よく第２の開口部の２次圧力を昇圧できる。

■また第３の開口部を設けたので、弁棒全体（スロット
ルバルブと釣合ピストンを含む）と調圧弁と蓋とシリン
ダを一緒に、他の配管を外すことなく容易に引き抜くこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる給水装置用減圧弁の１実施例を
示す断面図、第２図は上記実施例にかかる給水装置用減
圧弁の減圧弁特性を示す図、第３図はこの給水装置用減
圧弁を給水ポンプと組み合わせて運転する方法を示す図
、第４図は使用水量（Ｊｌ、Ｊ２．Ｊ３）と給水ポンプ
Ｐの吐出圧力ＰＰ（１次圧力）と給水装置用減圧弁Ｂの
２次圧力Ｐ２の関係を示す図、第５図は従来の減圧弁の
減圧弁特性を示す図である。 図中、Ａ・・・本体、１・・・第１の開口部、２・・・
第２の開口部、３・・・第３の開口部、４・・・蓋、５
・・・シリンダ、６・・・調圧弁、７・・・弁座部、８
・・・スロットルバルブ、９・・・ガイド、１０・・・
弁棒、１１・・・釣合ピストン、１２・・・貫通穴、１
５・・・オリフィス、１６・・・絞りオリフィス、２０
・・・１次圧力室、２１・・・調圧室、である。 特許出願人　株式会社荏原製作所 代理人　弁理士　熊　谷　　隆（外１名）第３図 ＾ 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）本体が第１の開口部と第２の開口部と第３の開口
   部を有し、前記第１の開口部にポンプ吐出液が流入し前
   記第２の開口部より該液が流出するとともに、前記第３
   の開口部には蓋を設け、該蓋の上にシリンダを設け、さ
   らに調圧弁を具備する構成であって、 前記シリンダの内部には釣合ピストンを配設し、前記第
   １の開口部には弁座部を設け、該弁座部を塞ぐようにス
   ロットルバルブを取り付けるとともに該スロットルバル
   ブの下部に第１の開口部の内周面を上下方向に摺動する
   ガイドを設け、一端がスロットルバルブに固定され他端
   が前記蓋を貫通して前記釣合ピストンに固定される弁棒
   を具備し、 該弁棒には前記第１の開口部に流入するポンプ吐出液圧
   が前記シリンダと釣合ピストン上面に囲まれた１次圧力
   室に通じる貫通穴が設けられ、さらに前記第１の開口部
   と第２の開口部間を連通するオリフィスを設け、また前
   記蓋には前記釣り合いピストン下面と前記シリンダと前
   記蓋に囲まれた調圧室と第２の開口部間を連通する絞り
   オリフィスを設け、前記調圧室は前記調圧弁に連通して
   いることを特徴とする給水装置用減圧弁。
2. （２）前記スロットルバルブの有効径を、前記釣合ピス
   トンの径よりも大きくしたことを特徴とする請求項（１
   ）記載の給水装置用減圧弁。