JPH07104863A - 圧力制御弁 - Google Patents

圧力制御弁

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JPH07104863A
JPH07104863A JP25335993A JP25335993A JPH07104863A JP H07104863 A JPH07104863 A JP H07104863A JP 25335993 A JP25335993 A JP 25335993A JP 25335993 A JP25335993 A JP 25335993A JP H07104863 A JPH07104863 A JP H07104863A
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pressure chamber
spool
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清 村田
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貴 古宮
Akio Ishii
明生 石井
Moriatsu Kobayashi
盛厚 小林
Yasuo Ozawa
泰夫 小澤
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は2次圧力が異常値となったとき弁体
が閉弁動作できるよう構成した圧力制御弁を提供するこ
とを目的とする。 【構成】 圧力制御弁1は、主圧力室20の作動圧力が
上昇すると弁体5を閉弁駆動し、作動圧力が降下すると
弁体5を開弁駆動させる。弁体5の内部には副圧力室2
3が形成され、この副圧力室23内にはスプール24
と、スプール24に摺動自在に嵌合する環状ピストン2
5と、スプール24を上方に押圧するコイルバネ26
と、環状ピストン25を下方に押圧するコイルバネ27
と、よりなる切換弁機構が収納されている。通常、スプ
ール24及び環状ピストン25が下方に変位して1次圧
力検出孔29を遮断しており、2次圧力P2 が所定圧以
上に昇圧すると、スプール24が上動して1次圧力P1
を副圧力室23を介して主圧力室20に供給して弁体5
を閉弁動作させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は圧力制御弁に係り、特に
2次圧力が異常値となったときに流路を遮断できるよう
構成した圧力制御弁に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば都市ガスの供給ライン等に配設さ
れ下流側への供給圧力が一定となるように圧力を制御す
る圧力制御弁では、ダイヤフラムの中央部にシート部
(弁体)を設け、下流側のガス使用量が減少すると、ダ
イヤフラム室(圧力室)内の圧力が上昇してシート部が
弁閉動作してガス供給量を減らすようになっている。
又、下流側のガス使用量が増大すると、ダイヤフラム室
内の圧力が降下してシート部を弁開方向に変位させガス
供給量を増やす。シート部は円板状に形成され、弁座に
円板状の平面が離着座することにより下流側への供給量
を制御する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】以上の様に、従来の圧
力制御弁では、例えばパイロット弁が故障したり、圧力
検出等の管路が破損して圧力制御弁が制御不能となった
場合、弁体が開弁状態に保持されて2次圧力P2 が異常
に上昇してしまうおそれがあった。
【0004】そこで、本発明は上記課題を解決した圧力
制御弁を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、内部に流路が
設けられた弁本体と、該弁本体の流路の途中に設けられ
た弁座と、該弁座より下流の2次圧力が設定圧力値とな
るように前記弁座に対する弁開度を変更する弁体と、2
次圧力の変動に応じた作動圧力が供給されて前記弁体に
該作動圧力を付与する主圧力室と、前記弁本体内に形成
された副圧力室と、前記弁体内部に設けられ、前記弁座
より下流の2次圧力が所定圧力以上となったとき、前記
弁座より上流の1次圧力を前記副圧力室を介して前記主
圧力室に供給して前記弁体を閉弁位置に駆動せしめる切
換弁機構と、よりなることを特徴とする。
【0006】
【作用】2次圧力が所定圧力以上となったとき、弁体内
に形成された副圧力室を介して主圧力室に1次圧力を供
給して弁体を閉弁位置に駆動させる切換弁機構が弁体内
部に設けられているので、コンパクトな構成で遮断弁と
しての機能を有することになり、組み立て作業が容易と
なるとともに、例えば故障により圧力制御ができなくな
って2次圧力が大幅に昇圧した場合でも弁座より上流の
1次圧力が圧力室に供給されて圧力制御弁自体が流路を
遮断することができるので、事故発生時の安全性が高め
られる。
【0007】
【実施例】図1及び図2に本発明になる圧力制御弁の一
実施例を示す。
【0008】両図中、圧力制御弁1は例えばガス供給ラ
インに設けられており、弁本体2内の流路3に設けられ
た弁座4に対し弁体5を弁開、弁閉動作させることによ
り下流側の圧力を一定に制御する。
【0009】弁本体2は左側方に上流側配管6が接続さ
れる上流側フランジ2aを有し、下方には下流側配管7
が接続される下流側フランジ2bを有する。上流側フラ
ンジ2aの中央には流路3の一端に連通する流入口2c
が開口し、下流側フランジ2bの中央には流路3の他端
に連通する流出口2dが開口する。
【0010】流路3は、弁本体2の内部を横切るように
形成された隔壁8により、流入口2cに連通する上流側
流路3aと、流出口2dに連通する下流側流路3bとに
画成されている。ここで、上流側流路3aの圧力は1次
圧力P1 、下流側流路3bの圧力は2次圧力P2 と表
す。本実施例では、例えば1次圧力P1 =70kg/cm2
とかなり高圧に設定されている。
【0011】そして、上記弁座4はリング状に形成さ
れ、隔壁8に穿設された中央孔9に嵌合しており、外周
より半径方向に突出する鍔部がボルト10の締め付けに
より隔壁8に固定されている。
【0012】又、弁座4の下方には、ケージガイド11
が設けられている。このケージガイド11は、円筒状に
形成され、その内周と外周とを貫通する複数の長孔11
aを有する。複数の長孔11aはケージガイド11の全
周に一定間隔毎に設けられており、絞りとしても機能し
ており、弁体5が開弁動作した際、流体の流れを絞り流
速を減速する。そのため、1次圧力P1 が高圧に設定さ
れていても、弁座4を通過する流速が減速されて小流量
域での圧力制御しやすくなっている。
【0013】弁体5は、弁座4の上方で上下方向に摺動
自在に設けられたピストン12と、ピストン12の下方
に一体的に設けられたケージ13と、を一体的に形成さ
せてなる。ピストン12は、その下面に閉弁動作時に弁
座4に当接するシート部12aを有する。ケージ13
は、前述したケージガイド11の内周に嵌合して弁体5
の摺動をガイドする。
【0014】又、ケージ13の周面には、流体が通過す
るための複数の開口13aが穿設されている。この開口
13aは台形状に形成されており、弁体5の移動量に応
じて開口面積が増加するようになっている。即ち、弁体
5が開弁動作を開始したときは開口面積が小さく、弁座
4を通過する流量が絞られており、弁体5の弁開度が大
きくなるにつれて開口面積が大きくなって流量が増大す
る。
【0015】そのため、弁体5が開弁動作を開始したと
きに急激に流量が増加せず、弁体5の開弁動作とともに
徐々に流量が増加することになり、小流量域での圧力制
御しやすくなっている。
【0016】又、ケージ13の周囲には円筒状の多孔板
15が配設されている。この多孔板15は、外周面に多
数の孔が穿設されている。そのため、上流側流路3aか
ら弁座4を通過した流体(本実施例ではガス)は、多孔
板15の孔を通過して下流側流路3bへ流出し、多孔板
15の孔を通過する過程で整流される。
【0017】又、ピストン12の上部には、位置検出ロ
ッド16の取り付け部16bがボルト17により固定さ
れている。ピストン12の内部に形成された凹部12c
の上部開口は、位置検出ロッド16の取り付け部16b
により閉塞されている。位置検出ロッド16は、垂直方
向に延在する上端16aが蓋18の上部に突出してお
り、上端16aの摺動位置に応じて弁体5の移動量、即
ち弁開度が分かる。
【0018】弁本体2の上部開口2eを塞ぐ蓋18は、
ボルト19により弁本体2に固定される。弁体5と蓋1
8との間には主圧力室20が形成されており、蓋18の
外周には主圧力室20に圧力を導入する圧力導入孔18
aが穿設されている。
【0019】又、弁本体2の中央には、上部開口2eに
連通してピストン12の上下動をガイドするガイド面2
fが形成されており、弁座4の上方に位置するように弁
本体2内に形成されている。尚、ピストン12の外周に
は、ガイド面2fとピストン12との間をシールするO
リング12dが嵌合しており、このOリング12dによ
り主圧力室20と上流側流路3aとの間もシールされ
る。
【0020】21は弁開度表示部材で、蓋18の上面に
ネジ止めされ、下部にピストン12を弁座4に押圧する
ピストン押圧バネ23の上端部に当接する凹部21aを
有し、中央には位置検出ロッド16が挿通される孔21
bが穿設されている。そして、ピストン押圧バネ22の
下端部は、位置検出ロッド16の取り付け部16bに当
接している。従って、弁体5はバネ22の押圧力により
閉弁方向に付勢されている。
【0021】弁開度表示部材21は弁開度を表示する目
盛り21cと、目盛り21cを見るための窓21dとを
有する。前述した位置検出ロッド16の上端16aは、
弁開度表示部材21の窓21dから視認することができ
る。従って、上端16aの摺動位置に一致する目盛り2
1aを読み取ることにより弁体5の弁開度が分かる。
【0022】図3に示すように、上記ピストン12の凹
部12cの内部には、副圧力室23が形成され、副圧力
室23には底部のガイド孔12dに摺動自在に嵌合する
円筒状のスプール24と、スプール24の外周面と副圧
力室23の内周面との間で摺動自在に嵌合する環状ピス
トン25と、スプール24を上方に押圧するコイルバネ
26と、環状ピストン25を下方に押圧するコイルバネ
27と、よりなる切換弁機構が収納されている。
【0023】従って、上記切換弁機構がピストン12の
内部に設けられているので、圧力制御弁1の外部に切換
弁を設けるよりも構成が簡略化できるとともにコンパク
トな構成にできる。よって、圧力制御弁1の外部に切換
弁を設けた場合のように、各管路と切換弁とを細管で接
続する必要がないので、圧力制御弁1の組み立て作業が
容易となり、生産性が高められる。
【0024】さらに、ピストン12の底部には、副圧力
室23とピストン12の下方に位置する下流側流路3b
とを連通する2次圧力検出孔28が穿設され、ピストン
12の外周には、スプール24の下部が嵌合するガイド
孔12eと上流側流路3aとを連通する1次圧力検出孔
29が穿設されている。
【0025】又、位置検出ロッド16の取り付け部16
bには、主圧力室20と副圧力室23とを連通する連通
孔16cが穿設されている。そのため、副圧力室23内
の環状ピストン25より上方に位置する上室23aは、
常に主圧力室20の作動圧力PL と同圧である。副圧力
室23内の環状ピストン25より下方に位置する下室2
3bは、2次圧力検出孔28から供給された2次圧力P
2 と同圧である。
【0026】スプール24は、環状ピストン25の中央
孔25aに挿通され、1次圧力検出孔29,中央孔25
aを閉塞する大径部24aと、1次圧力検出孔29と副
圧力室23の下室23bとの間を連通するための小径部
24bと、環状ピストン25の下面に当接する鍔部24
cと、軸方向に貫通する貫通孔24dとを有する。そし
て、鍔部24cの上方及び下方に大径部24aが設けら
れ、大径部24aの上方及び下方に小径部24bが設け
られている。
【0027】尚、副圧力室23の上室23aの圧力は、
スプール24の貫通孔24dを介してガイド孔12eに
も供給されており、スプール24はバネ27又は下室2
3bの圧力により上下方向に変位する。
【0028】通常、コイルバネ27のバネ力によりスプ
ール24及び環状ピストン25が下方に変位しているた
め、1次圧力検出孔29はスプール24により遮断され
ている。そして、2次圧力P2 が作動圧力PL 以上に昇
圧すると、スプール24が上動して1次圧力検出孔29
と副圧力室23の下室23bとの間を連通して1次圧力
1 が下室23bに供給される。
【0029】30は圧力制御部で、1次圧力供給管路3
1と、2次圧力供給管路40と、ブリード圧力を下流側
へ逃がすブリード管路32と、パイロット弁33と、主
圧力室20に1次圧力P1 又は2次圧力P2 を導入する
作動圧力導入管路34と、パイロット弁33に下流側の
検出圧力(2次圧力P2 )を供給する検出管路35と、
とよりなる。
【0030】1次圧力供給管路31は、一端が上流側配
管6の1次側接続口6aに接続され、他端が2次圧力供
給管路40及び作動圧力導入管路34aとの分岐点41
に接続されている。又、1次圧力供給管路31の途中に
は上流側配管6からの流量を制限する絞り36が配設さ
れている。
【0031】作動圧力導入管路34は、一端が1次圧力
供給管路31及び2次圧力供給管路40との分岐点41
に接続され、他端が蓋18の圧力導入孔18aに接続さ
れている。従って、主圧力室20には絞り36により流
量を制限された1次圧力P1又は2次圧力P2 のガスが
供給される。
【0032】2次圧力供給管路40は、一端が1次圧力
供給管路31及び作動圧力導入管路34との分岐点41
に接続され、他端がパイロット弁33のノズル33fと
接続されている。
【0033】パイロット弁33は一対のダイヤフラム3
3a,33bにより上室33c、中室33d、下室33
eに画成されている。中室33dには2次圧力供給管路
40に接続されたノズル33fが設けられ、下室33e
にはダイヤフラム33bを押圧するコイルバネ33gが
介在する。尚、コイルバネ33gは調整ネジ33hを回
わすことによりバネ力の大きさが変更され、パイロット
設定圧力P0 が調整される。
【0034】従って、パイロット設定圧を調整すること
により圧力制御弁1の下流の2次圧力P2 が所定圧力に
設定される。
【0035】又、一対のダイヤフラム33a,33bは
互いに連結され同方向に変位する構成であり、ダイヤフ
ラム33aは上室33cの圧力上昇によりノズル33f
より流出する流量を絞り、上室33cの圧力降下により
ノズル33fより流出する流量を増大させる。
【0036】ブリード管路32は一端がパイロット弁3
3の中室33dに接続され、他端が下流側配管7の2次
側接続口7aに接続されている。従って、中室33dに
供給されたガスはブリード管路32を通って下流側配管
7へ逃げる。
【0037】上記検出管路35は一端がパイロット弁3
3の上室33cに接続され、他端が下流側配管7の2次
側接続口7bに接続されている。そのため、パイロット
弁33の上室33cは下流側の2次圧力P2 の変化に応
じた圧力となる。
【0038】例えば、2次圧力P2 が設定圧力P0 以下
に低下すると、2次圧力供給管路40及び作動圧力導入
管路34のガスはパイロット弁33を介して下流側配管
7へ流出し、主圧力室20の作動圧力PL は低下する。
そのため、ダイヤフラム21が上流側流路3aの1次圧
力P1 により上方に押し上げられ弁体5は、開弁方向に
移動する。よって、上流側流路3aからのガスが弁座4
を通過して下流側流路3bへ流出する流量が増大し、2
次圧力P2 が設定圧力P0 に上昇する。
【0039】ここで、上記構成になる圧力制御弁1の圧
力制御動作につき説明する。
【0040】通常、図2に示すように、副圧力室23に
設けられたスプール24は下方に変位しているため、ピ
ストン12に穿設された1次圧力検出孔29が閉塞され
ており、副圧力室23内の下室23bの圧力は2次圧力
検出孔28から供給された2次圧力P2 となっている。
【0041】そのため、上流側の1次圧力P1 は弁座4
より上流側の上流側流路3aに供給されるとともに、1
次圧力供給管路31及び作動圧力導入管路34を介して
主圧力室20内に供給される。従って、弁体5の下面に
は上流側管路3aの1次圧力P1 が作用し、ピストン1
2の上面には主圧力室20の作動圧力PL (閉弁時は1
次圧力P1 )が作用する。又、ピストン12の下面には
上流側流路3aの1次圧力P1 が作用する。
【0042】このように、主圧力室20の作動圧力PL
が1次圧力P1 と等しいとき、弁体5は作動圧力PL
バネ22の押圧力とにより下方に押圧されて弁座4にピ
ストン12を着座させる。つまり、弁体5は弁閉状態と
なり流路3を遮断する。
【0043】ここで、下流側でのガス使用量が増加する
と、2次圧力P2 が設定圧力P0 より低下する。
【0044】このように、2次圧力P2 が設定圧力P0
より低下することによりパイロット弁33の上室33c
内の圧力が低下すると、ダイヤフラム33a,33bは
上方に変位する。その結果、パイロット弁33のダイヤ
フラム33aがノズル33fより離間する。
【0045】そのため、1次圧力供給管路31には絞り
36が設けられているので、2次圧力供給管路40及び
作動圧力導入管路34のガスがブリード管路32を通っ
て下流側配管7へ流出し、主圧力室20の作動圧力PL
が2次圧力P2 に減圧される。その結果、作動圧力PL
とバネ22の押圧力との合力が、上流側流路3aの1次
圧力P1 による押圧力よりも小さくなり、弁体5が上動
して弁座4より離座する。
【0046】弁体5は、ピストン12がガイド面2fに
ガイドされるとともに、下部のケージ13がケージガイ
ド11にガイドされながら弁開方向に変位する。そのた
め、弁体5は流体圧力のあおり振動を受けず弁座4に対
して傾いたりせず、安定的に弁開する。
【0047】又、ケージ13には前述したように台形状
の開口13aが穿設されているため、弁体5が弁座4よ
り離間しても急激に開口面積が増大せず、下流側への流
量は徐々に増えることになる。即ち、ケージ13に設け
られた開口13aの形状により、容量又は特性の変更を
行うことができる。従って、弁開しはじめたところで
は、流量増加率が小さく抑えられ、ある距離以上弁体5
が上昇すると流量増加率が上昇するようにできる。
【0048】又、弁体5の開弁動作により上流側流路3
aからの流体は、ケージガイド11の長孔11a及び多
孔板15により整流され、開弁と同時に下流側流路3b
に勢い良く流れることが防止される。
【0049】従って、弁体5が弁開方向に変位して、弁
座4より抜け出した開口13aの総開口面積に応じた流
量が下流側流路3bに供給されることになり、特に小流
量域での制御が安定する。そのため、弁体5の弁開動作
時、流量が急激に増加して小流量域の制御ができないと
いった不都合が解消される。従って、2次側圧力P2
徐々に上昇し、ハンチングの発生が防止される。
【0050】又、下流側でのガス使用量が減少すると、
2次圧力P2 が設定圧力P0 より上昇し、その圧力は検
出管路35を介してパイロット弁33の上室33cに供
給される。上室33cの圧力上昇によりダイヤフラム3
3aが下動して、ノズル33fからの流出量を絞る。
【0051】これにより、1次圧力供給管路31からの
1次圧力P1 は作動圧力導入管路34を介して主圧力室
20に供給される。その結果、主圧力室20の圧力が上
昇するため、弁体5は弁閉方向に変位して下流側への流
量を減少させる。
【0052】このようにして、圧力制御弁1は、2次圧
力P2 の変動に応じて弁体5を弁開方向又は弁閉方向に
変位させて2次圧力P2 が設定圧力P0 になるように制
御する。
【0053】次に、下流側配管7において、例えば圧力
制御弁1が故障して制御不能となった場合、2次圧力P
2 が異常に上昇することがある。その場合、図4,図5
に示すように、昇圧した2次圧力P2 が2次圧力検出孔
28から副圧力室23の下室23bに供給されるため、
副圧力室23に設けられた環状ピストン25が上動する
とともに、スプール24がバネ27の押圧力により上動
する。
【0054】これにより、ピストン12の1次圧力検出
孔29が開となり、スプール24の小径部24bを介し
て1次圧力検出孔29と副圧力室23の下室23bとが
連通する。そのため、副圧力室23の下室23bの圧力
は、1次圧力検出孔29から供給された1次圧力P1
なる。
【0055】これにより、主圧力室20の作動圧力PL
が低下した状態でも、副圧力室23の下室23bの1次
圧力P1 はスプール24の小径部24bと環状ピストン
25の中央孔25aとの間及び連通孔16cを介して主
圧力室20へ供給される。従って、弁体5は下動し、シ
ート部12aを弁座4に当接させる。つまり、弁体5は
弁閉状態となり流路3を遮断する。
【0056】このように、圧力制御弁1は制御不能とな
って2次圧力P2 が異常に上昇したとき、流路3を遮断
する機能を内蔵するため、上流側に配設された遮断弁の
閉弁動作とともに、配管流路を2重に遮断することがで
き、特に1次圧力P1 を高圧にした場合の安全性が高め
られる。
【0057】尚、上記実施例では、ガスの圧力制御する
ものとして説明したが、ガス以外の気体あるいは液体等
の圧力を制御するようにしても良い。
【0058】
【発明の効果】上述の如く、本発明になる圧力制御弁
は、2次圧力が所定圧以上となったとき、弁体内の副圧
力室を介して主圧力室に1次圧力を供給して弁体を閉弁
位置に駆動させる切換弁機構が弁体内部に設けられてい
るため、コンパクトな構成で遮断弁としての機能を内蔵
することができ、組み立て作業が容易となるとともに、
例えば故障などにより圧力制御ができなくなって2次圧
力が大幅に昇圧した場合でも弁座より上流の1次圧力を
弁体内の副圧力室に供給させて圧力制御弁自体が流路を
強制的に遮断することができるので、事故発生時の安全
性を高めることができる等の特長を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明になる圧力制御弁の一実施例の概略構成
図である。
【図2】圧力制御弁の内部を拡大して示す縦断面図であ
る。
【図3】切換弁機構の構成を拡大して示す縦断面図であ
る。
【図4】切換弁機構の動作による圧力制御弁の閉弁動作
を説明するための縦断面図である。
【図5】圧力制御弁の閉弁動作を拡大して示す縦断面図
である。
【符号の説明】
1 圧力制御弁 2 弁本体 3 流路 4 弁座 5 弁体 12 ピストン 18 蓋 20 主圧力室 21 弁開度表示部材 23 副圧力室 24 スプール 25 環状ピストン 28 2次圧力検出孔 29 1次圧力検出孔 30 圧力制御部 31 1次圧力供給管路 32 ブリード管路 33 パイロット弁 34 作動圧力導入管路 35 検出管路 40 2次圧力供給管路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古宮 貴 大阪府大阪市中央区平野町四丁目1番2号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 石井 明生 神奈川県川崎市川崎区富士見1丁目6番3 号 トキコ株式会社内 (72)発明者 小林 盛厚 神奈川県川崎市川崎区富士見1丁目6番3 号 トキコ株式会社内 (72)発明者 小澤 泰夫 神奈川県川崎市川崎区富士見1丁目6番3 号 トキコ株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部に流路が設けられた弁本体と、 該弁本体の流路の途中に設けられた弁座と、 該弁座より下流の2次圧力が設定圧力値となるように前
    記弁座に対する弁開度を変更する弁体と、 2次圧力の変動に応じた作動圧力が供給されて前記弁体
    に該作動圧力を付与する主圧力室と、 前記弁本体内に形成された副圧力室と、 前記弁体内部に設けられ、前記弁座より下流の2次圧力
    が所定圧力以上となったとき、前記弁座より上流の1次
    圧力を前記副圧力室を介して前記主圧力室に供給して前
    記弁体を閉弁位置に駆動せしめる切換弁機構と、 よりなることを特徴とする圧力制御弁。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007079996A (ja) * 2005-09-14 2007-03-29 Tokiko Techno Kk 圧力制御装置
CN104989856A (zh) * 2015-07-07 2015-10-21 海宁市倍世环保科技有限公司 一种控压稳压装置
JP2017519167A (ja) * 2014-06-25 2017-07-13 モクフェルト バルブズ ベスローテン フェノーツハップMokveld Valves B.V. 流体管路用の高度圧力保護システム(hipps)
KR20200126113A (ko) * 2019-04-29 2020-11-06 주식회사 미래보 반도체 공정의 반응부산물 포집장치용 가스 가압형 밸브

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