JPH0664497B2 - 減圧弁の主弁構造 - Google Patents

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
側の流体圧力を一定の設定圧力に保つ減圧弁に関する。

＜従来の技術＞ 従来使用されていた減圧弁を第２図を用いて説明する。
これは、減圧弁部２と気水分離器４と排水弁部６とから
成るものである。

本体10で入口12,弁口14,出口16を形成し、入口12は一次
側の高圧流体源に出口16は二次側低圧域に接続する。弁
口14の入口側端に主弁18をコイルばねで弾性的に付勢し
て配置し、主弁18の上部にピストン20とパイロット弁26
と圧力設定ばね40とを配置する。パイロット弁26と圧力
設定ばね40の間にダイヤフラム28を配置し、ダイヤフラ
ム28の下面を二次圧検出通路34を介して出口16と連通す
る。

ダイヤフラム28がその下面に作用する二次側圧力に応じ
て湾曲してパイロット弁26を開閉することにより、一次
側流体でもってピストン20が駆動され主弁18が変位せし
められ、入口12側の高圧流体が弁口14を通って出口16に
供給されることにより出口16側の圧力を所定値に維持す
るものである。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。

＜発明が解決しようとする課題＞ 上記従来の減圧弁では、著しい振動と騒音を伴うチャタ
リング現象を生じる問題があった。これは適性流量範囲
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、
あるいは、一次側圧力に対して設定圧力（すなわち二次
側圧力）が小さい時、つまり減圧比が大きい場合にも発
生する。

その減圧比は、例えば、一次側圧力10kg／cm²を二次側
圧力2kg／cm²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によ
り弁口14が開弁し一次側流体を二次側へ供給して圧力上
昇をはかる場合に、主弁18の開度と流量との関係が第３
図の曲線Ａに示すように開弁初期には少しの主弁18の開
度で多量の流量がでてしまう関係があり、一次側と二次
側の圧力差が大きいと二次側圧力が瞬時に上昇し、ピス
トン20及び主弁18も急閉弁してしまい、そして、主弁18
が急閉弁すれば今度は二次側圧力が急低下してダイヤフ
ラム28は圧力設定ばねに押されてパイロット弁26を急開
することとなり、これら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のである。

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、出口を形成する弁ケーシングに両者を
連通する弁口を設け、弁口の入口側端の弁座に副弁を介
して主弁をコイルばねで弾性的に付勢して配置し、副弁
と主弁の間に付勢ばねを介在し、副弁と弁座の間に皿ば
ね等の弾性部材を配置し、当該付勢ばねのばね定数を皿
ばね等の弾性部材のばね定数よりも小さく形成し、副弁
が主弁に対して主弁の変位方向に規制されたリフトを有
するように形成されたものである。

＜作用＞ 弁口の閉弁時、主弁はコイルばねの付勢力により副弁を
弁座に付勢し、副弁と弁座間の弾性部材、及び、副弁と
主弁間の付勢ばねは圧縮状態にある。次に主弁がピスト
ンに押されて降下してくると、副弁と弁座間の弾性部材
が伸長して副弁と弁座間が開弁し、その隙間から流体が
流下する。この場合、副弁と主弁間の付勢ばねはまだ圧
縮状態を維持している。

更に主弁が降下すると、副弁と弁座は前と同じ程度の開
度を保ちつつ、主弁だけが副弁との間の付勢ばねを伸長
させながら副弁の規制されたリフト分だけ降下する。こ
の間の流量はほとんど同じ状態を維持するが、厳密には
主弁が降下して付勢ばねの付勢力が弱くなるにつれて流
量は僅かながら増加する。従って、主弁が急降下した場
合でも弁座と副弁の間は急開弁することがなく、二次側
圧力の急激な上昇もない。

更に主弁が降下した場合、主弁の降下量は副弁の規制さ
れたリフト量の範囲外となり、主弁が副弁を降下させて
開度を増す。

開弁時は上記と逆作用となり、主弁が急上昇しても、副
弁の規制されたリフトの間では流量はほとんど変化する
ことがなく、二次側圧力の急激な変動はなくなる。

＜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。

まず、減圧弁全体の構成を第２図を用いて説明する。第
２図に示す減圧弁は減圧弁部２と気水分離器４と排水弁
部６とから成り、本体10で入口12,弁口14,出口16を形成
し、入口12を一次側の高圧流体源に、出口16を二次側低
圧域に接続して使用する。主弁18は弁口14の入口側端に
コイルばね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の中央突起棒18aに当接
する。ピストン20の下面とピストン棒20bとをほぼ半球
面で接続する。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をその外周縁をフランジ3
0,32の間に挟んで取り付け、ダイヤフラム28の下方空間
は二次圧検出通路34を介して出口16に連通する。パイロ
ット弁26の弁棒36の頭部端面をダイヤフラム28の中央下
面に当接する。

ダイヤフラム28の上面にばね座38を介して、圧力設定ば
ね40を当接する。圧力設定ばねの上端はばね押え42、鋼
球43を介して調節ねじ44の下端に当接する。スプリング
ケース66の上端内部から平行面を有するナット45を嵌合
し、ナット45の雌ねじ部と調節ねじ44を螺合させる。部
材番号47はロックナットである。

第１図において、主弁18の弁体部18cに環状の凹部を形
成してリブ70を設ける。副弁72の周側面上下部にリブ7
4,76を形成し、主弁18の中央突起棒18aに摺動自在に嵌
入する。この場合リブ74,76の間隙Ｘが副弁72の規制さ
れたリフトである。副弁のリブ74,76の間に主弁のリブ7
0を嵌合する。副弁72の周側面の外径は主弁のリブ70の
内径より小さく形成する。副弁72と弁座15の間に皿ばね
78を配置して内周部を溶接で固定し、副弁72と主弁18の
間に付勢ばね80を配置する。付勢ばね80のばね定数の方
が、皿ばね78のばね定数よりも小さなものとする。

第１図は弁口14が閉弁している状態を示し、皿ばね78と
付勢ばね80の弾性力に抗してコイルばね19が主弁18を弁
座15に付勢した状態である。第３図は主弁18の変位と流
量の関係を表示したもので、曲線Ａは従来の流量曲線、
Ｂは本実施例の曲線であり、閉弁状態は点Ｃの部分に相
当する。

次に作用を説明する。

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を開閉する。この結果、一次側流体
圧力がピストン室20a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。主弁18がコイルばね19の付勢力
に抗してピストン20に押されて降下すると、皿ばね78が
伸長して弁座15との間隙Ｙ（第1a図参照）から流体が流
出する。この時付勢ばね80はまだ圧縮状態である。この
状態は第３図において点Ｄに相当する。

更に流量を必要として主弁18が降下すれば、副弁は開度
Ｙを保ちながら主弁18だけが副弁72のリフトＸ（第1b
図）分だけ降下する。この時付勢ばね80は伸長してい
る。この状態は第３図において点Ｅに相当する。このリ
フトＸ間での流量は殆ど変化しないが、実際には付勢ば
ね80の付勢力の変化により、つまり付勢ばね80が伸長す
る程間隙Ｙが微小変化して僅かであるが流量も増加す
る。

従って主弁18が急降下しても流量は急激に増加しないの
で二次側圧力の急上昇もなくチャタリング現象を誘発し
ない。

更に流量を必要とする時は第1c図に示すように、主弁18
のリブ70が副弁72のリブ76と係合して副弁72を降下させ
る。

開弁時は上記と逆になり、主弁18が急上昇しても副弁の
リフトＸの作用で急激に流量低下を起こさず、二次側に
安定した流量を供給することができ、チャタリング現象
を誘発しなくなる。

次に本実施例における減圧弁の気水分離器部４と排水弁
部６を説明する。

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の上部に連通する。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
し、液体は外側に振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14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。

＜発明の効果＞ 以上のようにチャタリングが解消されるので、振動が無
くなり各部材は損傷することなく、また、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1a,b,c図は第
１図の作動状態を表示した図、第２図は従来の減圧弁の
断面図、第３図は主弁の変位と流量の関係を表示したグ
ラフである。 2:減圧弁部、4:気水分離器部 6:排水弁部、10:本体 12:入口、14:弁口 16:出口、18:主弁 19:コイルばね、20:ピストン 26:パイロット弁、28:ダイヤフラム 72:副弁、78:皿ばね 80:付勢ばね

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入口、出口を形成する弁ケーシングに両者
   を連通する弁口を設け、弁口の入口側端の弁座に副弁を
   介して主弁をコイルばねで弾性的に付勢して配置し、副
   弁と主弁の間に付勢ばねを介在し、副弁と弁座の間に皿
   ばね等の弾性部材を配置し、当該付勢ばねのばね定数を
   皿ばね等の弾性部材のばね定数よりも小さく形成し、副
   弁が主弁に対して主弁の変位方向に規制されたリフトを
   有するように形成された減圧弁の主弁構造。