JPH0535888B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は減圧弁、即ち、通過する流体そのもの
のエネルギーにより弁体の開度を変化させ、一次
側圧力から所定の二次側圧力に減圧する自動調整
弁に関する。

減圧弁としては、二次側圧力の検出部そのもの
が直接、弁体を作動させる操作部となる形式の直
動形と、直動形減圧弁をパイロツト部として、主
弁体操作部の圧力を調整することにより、主弁体
を作動させる形式のパイロツト作動形がある。本
発明は弁体と操作部との連結部の構造に関し、直
動形減圧弁にもパイロツト作動形減圧弁にも適用
できる。

本発明は減圧弁のオフセツト特性と定格流量特
性の改善に係わる。空気調和・衛生工学会規格、
HASS 106−1978では、用語を次ぎの様に定義し
ている。

最小調整可能流量：安定な流れの状態を維持する
ことができる減圧弁の最小流量 設定圧力：最小調整可能流量における二次側圧力 オフセツト：一次側圧力を一定に保持した状態
で、流量を最小調整可能流量から減圧弁の定格
流量まで漸次増加させた場合、変化する二次側
圧力と設定圧力との差 定格流量：一次側圧力を一定とする場合、所定の
オフセツト内において保証し得る最大流量 減圧弁は、上記の意味において、オフセツトが
小さくて、定格流量が大きいものが優れている。

従来の技術 本出願人は第３図に示すパイロツト作動形減圧
弁を開発した。これは蒸気用減圧弁で、減圧弁部
１０１と気水分離器部１０２と排水弁部１０３と
から成る。

弁ケーシング１１０で入口１１２、弁口１１
４、出口１１６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。弁口は
弁座部材で形成する。

主弁体１１８を弁口１１４の入口側端の弁座に
コイルばねで弾性的に付勢して配置する。

ピストン１２０をシリンダ１２２内に摺動自在
に配置する。ピストン１２０の周壁に溝を形成し
てピストンリング１０４，１０５を嵌め込む。ピ
ストン１２０の外周とシリンダ１２２の内周面の
間には隙間を設け、ピストンリング１０４，１０
５の外周をシリンダ１２２の内周面に当接させ
る。

可動壁を成すピストン１２０の下端壁１０８の
下面に、下方に垂下させた円柱形状のピストン棒
１０６を一体に形成し、その下端面を主弁体１１
８の主弁棒１０７の上端面に当接せしめる。ピス
トン棒１０６の上端面と主弁棒１０７の下端面は
平面同志で当接する。

入口１１２とピストン１２０の上部空間、即ち
ピストン室を連通する一次圧通路１２４にパイロ
ツト弁１２６を配置する。

ダイヤフラム１２８をその外周縁をフランジ１
３０，１３２に間に挟んで取り付ける。ダイヤフ
ラム１２８の下方空間は二次圧通路１３４を通し
て出口１１６に連通する。

パイロツト弁１２６のパイロツト弁棒１３６の
頭部端面はダイヤフラム１２８の中央下面に当接
する。

ダイヤフラム１２８の上面にばね座１３８を介
して、圧力設定用のコイルばね１４０を当接せし
める。調節ねじ１４４の弁ケーシング１１０にね
じ結合して取り付ける。

調節ねじ１４４を左右に回すと、圧力設定ばね
１４０のダイヤフラム１２８を押し下げる弾性力
が変る。この圧力設定ばね１４０の弾性力を基準
値として、ダイヤフラム１２８はその下面に作用
する二次側圧力に応じて湾曲し、パイロツト弁棒
１３６を変位せしめてパイロツト弁１２６を開閉
せしめる。この結果、一次側流体圧力がピストン
室に導入され、ピストン１２０が駆動され、主弁
体１１８が変位せしめられ、入口１１２の流体が
弁口１１４を通つて出口１１６に流れる。これは
二次側の流体圧力が低下すると弁口１１４が開
き、上昇すると閉じる様に自動的に作動する。

弁口１１４の下方に円筒形状の隔壁部材１４６
を取り付け、これを囲む弁ケーシング１１０との
間に環状空間１４８を形成し、その上部はコーン
形状のスクリーン１５０を通して入口１１２に連
通し、下部は排水弁室１５２の上部に連通する。
また、排水弁室１５２の上部は隔壁部材１４６の
中央開口を通して弁口１１４に連通する。環状空
間１４８には傾斜壁から成る旋回羽根１５４を配
置する。

従つて、入口１１２の流体は、弁口１１４が開
いて環状空間１４８を通過するときに、旋回羽根
１５４で方向を曲げられて旋回せしめられる。液
体は外側に振り出されて周囲の弁ケーシング内壁
に当たつて排水弁室１５２に流下し、軽い気体は
中央部を旋回して、隔壁部材１４６の中央開口か
ら弁口１１４に向い、そこを通過して出口１１６
に流れ去る。

排水弁室１５２の底部には、排水口１５６に通
じる排水弁口１５８を形成する。フロートカバー
１６２で覆つて、球形の弁フロート１６０を変位
自在に収容する。フロートカバー１６２の上部に
は通気孔１６４を開ける。

従つて、弁フロート１６０は排水弁室１５２の
水位と共に浮上降下して排水弁口１５８を開閉
し、排水弁室１５２に溜る水を自動的に排除す
る。

本発明が解決しようとする問題点 上記減圧弁の流量特性は、オフセツトが比較的
大きく、定格流量が比較的小さくて、従来の減圧
弁と大差ない。

この流量特性の限界の原因は、ピストンが下方
に変位して主弁体を押し下げるときに、弁口から
の噴出流体を受けて、押し上げられ、かつ振動せ
しめられることによると推定される。

従つて、流量特性を改善するには、ピストン即
ち操作部と弁体との連結部の構造を改善すること
である。

問題点を解決するための手段 上記の問題点を解決するために講じた本発明の
技術的手段は、弁ケーシングで入口と弁口と出口
を形成し、弁口に対向して弁体を配置し、該弁体
が操作部と協働して弁口を開閉せしめるようにし
たものにおいて、操作部の可動壁と、該可動壁の
変位を弁体に伝える操作棒とを、ほぼ半球面で接
続すると共に、操作棒の下端面と、弁体の弁棒の
上端面とを、ほぼ半球状の凹凸面で当接させたも
のである。

可動壁は、直動形減圧弁ではダイヤフラムそれ
自体であり、パイロツト作動形減圧弁ではピスト
ンの端壁である。

作 用 上記の技術的手段の作用を説明する。

弁口から噴出した流体は操作部の可動壁に向か
つて直進する、その途中でほぼ半球状の接続面に
当たり、その表面に沿つて流れる。接続面をほぼ
半球状としたことにより、その表面を流れる流体
速度は、接続面が従来例のような平面状の場合と
比較して、大きくなり、従つて平面状の場合より
も静圧が低下する。流体速度と静圧の関係は、ベ
ルヌーイの定理より周知なように、流体速度が大
きくなれば静圧は小さくなり、流体速度が小さく
なれば静圧が大きくなる関係がある。

接続面をほぼ半球状にして、平面状の場合より
も静圧が低下した分だけ、可動壁上面との圧力差
が大きくなり、可動壁及び操作棒は下方に、即
ち、弁口側に引き寄せられる。従つてこの分だけ
弁体が弁口から引き離され、分口開度が大きくな
る。

また、接続半球面は弁口からの噴出流に対して
自ら中心に位置する。即ち、半球面が噴出流の中
心軸上にあるときは全周囲の流速が同じである
が、側方に偏位すると流速が周上で不均一とな
り、半球面を中心軸上に押し戻す様に静圧が分布
する。従つて、操作部の可動壁と操作棒が振動を
受けたり、傾斜せしめられたりせずに、噴出流の
中心軸に沿つて滑かに変位するので、二次側圧力
の変動が小さく、オフセツトも小さい。

弁口前後の圧力差が大きい場合には、弁口から
流出してくる流体が高速で、かつ著しい乱流状態
となるので、操作部の可動壁と操作棒が傾くこと
を避けれない。このとき、従来例のように弁体と
操作棒を平面同志で連結したものでは、連結部で
の摩擦抵抗が大きく、操作棒は鉛直方向の姿勢に
戻れないが、弁体と操作棒とをほぼ半球状の凹凸
面で連結しているので、操作棒のほぼ半球状の凸
面あるいは凹面が弁体の凹面あるいは凸面に沿つ
て滑かに変位で、鉛直方向の姿勢に戻ることがで
きる。

発明の効果 本発明は下記の特有の効果を生じる。

操作部が弁口側に滑かに、大きく変位するの
で、オフセツトが小さく、かつ定格流量が大きく
なる。

操作部が鉛直方向に滑かに変位するので、二次
側圧力の変動が小さい。また、ピストンとシリン
ダーや、弁体と弁座などの摺接部の摩耗が少な
く、初期の良好な作動が長期間維持される。

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。

実施例 １ （第１図参照） 本実施例は操作棒の下端面をほぼ半球状の凸面
に、主弁体の上端面をほぼ半球状の凹面に形成し
たものである。第１図は主弁部分のみを示すもの
で、第３図の主弁部分に対応し、対応する部材に
は同一の参照番号を付す。

ピストン１２０の周壁に溝を形成してピストン
リング１０４，１０５を嵌め込み、下端壁１０８
にオリフイス１０を開ける。下端壁１０８の下面
は平面に形成する。可動壁を成すピストン１２０
の下端壁１０８の下面と、操作棒を成すピストン
棒１０６は半球面１６で接続する。ピストン棒１
０６は円柱で、その下端面１２は主弁体１１８の
弁棒１０７の上端面１４に当接する。ピストン棒
１０６の下端面１２はほぼ半球状の凸面であり、
弁棒１０７の上端面１４は凸面よりも半径の大き
な半球以下の凹面である。

実施例 ２ （第２図参照） 本実施例は操作棒の下端面をほぼ半球状の凹面
に、主弁体の上端面をほぼ半球状の凸面に形成し
たものである。第２図は主弁部分のみを示すもの
で、第３図の主弁部分に対応し、対応する部材に
は同一の参照番号を付す。

ピストン１２０の周壁に溝を形成してピストン
リング１０４，１０５を嵌め込み、下端壁１０８
にオリフイス１０を開ける。下端壁１０８の下面
は平面に形成する。可動壁を成すピストン１２０
の下端壁１０８の下面と、操作棒を成すピストン
棒１０６は半球面１６で接続する。ピストン棒１
０６は円柱で、その下端面２０は主弁体１１８の
弁棒１０７の上端面２２に当接する。弁棒１０７
の上端面２２はほぼ半球状の凸面であり、ピスト
ン棒１０６の下端面２０は凸面よりも半径の大き
な半球以下の凹面である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の減圧弁の主弁部の断
面図、第２図は他の実施例の主弁部の断面図、第
３図は従来の減圧弁の断面図である。 １２，２０：ピストン棒の下端面、１４，２
２：弁棒の上端面、１０６：ピストン棒、１１
８：主弁体、１２０：ピストン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 弁ケーシングで入口と弁口と出口を形成し、
   弁口に対向して弁体を配置し、該弁体が操作部と
   協働して弁口を開閉せしめるようにしたものにお
   いて、操作部の可動壁と、該可動壁の変位を弁体
   に伝える操作棒とを、ほぼ半球面で接続すると共
   に、操作棒の下端面と、弁体の弁棒の上端面と
   を、ほぼ半球状の凹凸面で当接させた減圧弁。