JPH0731556B2

JPH0731556B2 - 減圧弁

Info

Publication number: JPH0731556B2
Application number: JP640789A
Authority: JP
Inventors: 義彦長谷川
Original assignee: Tlv Co Ltd
Current assignee: Tlv Co Ltd
Priority date: 1989-01-13
Filing date: 1989-01-13
Publication date: 1995-04-10
Anticipated expiration: 2010-04-10
Also published as: JPH02187808A

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
側の流体圧力を減じて一定の設定圧に保つ減圧弁に関す
る。

＜従来の技術＞従来の減圧弁は第４図に示す通りであり、減圧弁部１と
気水分離器部２と排水弁部３とから成る。本体10で入口
12,弁口14,出口16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。主弁18を弁口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
せしめる。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30,32の間に挟んで取り付ける。ダイヤフラム28の下
方空間は二次圧検出通路34を通して出口16に連通する。
パイロット弁26の弁棒36の頭部端面はダイヤフラム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、圧力設定用
のコイルばね40を当接せしめる。調節ねじ44をスプリン
グケース66にねじ結合して取り付ける。

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を開閉せしめる。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。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。

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せ
しめられる。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。

＜発明が解決しようとする課題＞前述した構成の従来の減圧弁を含め現存する全ての減圧
弁に於て、どうしても解消できない現象として、著しい
振動と騒音を発生するチャタリング現象がある。これは
適性流量での圧力設定時には正常な動作をしていても、
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、又は一次圧に対して設定圧（二次圧）が小さい
時、つまり減圧比が大きい時にも発生する。

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が二次圧
検出通路34を介して伝わり、パイロット弁26が開弁する
時、その圧力低下程度以上に開弁し、そして閉弁方向に
戻ることを繰り返して振動状態を呈し、略これに従って
ピストン20の上部空間のピストン室20aに急激な圧力変
動を生じて主弁18も振動状態を呈するというパイロット
弁26の振動が一つの原因と考えられる。主弁18が開閉す
る為に二次側圧力が脈動し、その振動が再び二次圧検出
通路34を介してダイヤフラムの下面に作用してパイロッ
ト弁26を開閉させる。こ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18の急激な開弁によって二次側へ向か
う蒸気の噴流がピストン20の下面に作用してピストン20
を急激に押し上げてその上壁に衝突し、このピストン20
の上昇に主弁18が追従できず、再びピストン20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18とピストン20の動作はピ
ストン20の軸部20bの破損や、主弁18の弁座の損傷等を
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＞上記問題を解決するのに、二次圧検出通路34にオリフィ
スを設けることにより応答性を悪くしてチャタリングを
起こさないようにすることが考えられるが、しかしその
オリフィスの口径の大小により通常の設定変更に於ける
応答性も悪くなるという問題がある。

そこで、減圧弁の二次側圧力を入力としダイヤフラム28
の下面域の圧力を出力として、その入出力圧力の周波数
特性を調べてボード線図上に描いてみると、第２図のゲ
イン曲線Ａのようになる。入力の周波数を変化させた場
合、チャタリングの前段階である大きな脈動から著しい
振動と騒音の発生するチャタリング現象は約30〜200Hz
から発生し、そして約300〜400Hz付近を折点周波数とし
て−20dB/decで減衰する一次遅れ要素を含む周波数応答
になることが解った。つまり、チャタリングが発生し始
める30Hz領域でもゲインが減衰せずに伝達する為に二次
側圧力がそのままダイヤフラム下面へ伝わってチャタリ
ングを誘発するのである。

また、二次圧検出通路34にオリフィスを設ければ更に一
次遅れ要素を含む周波数応答になることが解り、更にオ
リフィスの口径を変化させれば折点周波数が移動すると
いうことが解った。

そこで、二次圧検出通路にある口径のオリフィスを設
け、チャタリングが発生し始める領域以前に折点周波数
を持ってきて、チャタリングが発生する領域でゲインを
減衰させればよいのであるがこの場合、ゲイン曲線Ｂに
示すようにチャタリングが発生する領域で十分にゲイン
を小さくするには、この部分での減衰率が−20dB/decゆ
えに折点周波数をチャタリング発生領域より相当以前に
設定しなければならない。つまりチャタリングを起こさ
ない周波数の領域でもゲインが減衰してしまい、応答性
が悪くなってしまう。

上記の結果を考慮して問題点を解決する為に講じた本発
明の技術的手段は、ダイヤフラムの上面に圧力設定ばね
の弾性力を作用せしめ、その下面には二次側圧力を作用
せしめ、両力のバランスにより一次側に接続される入口
と二次側に接続される出口の間に設けられた弁口を弁体
が開閉して流量を制御することにより、二次側圧力を設
定圧力に保つ構造の減圧弁に於て、二次側圧力をダイヤ
フラムの下面に導入する二次圧検出通路に、二次側圧力
を入力とし、ダイヤフラム下面域の圧力を出力としたそ
の入出力圧力の周波数特性を調べ、その時の折点周波数
がチャタリングが発生する周波数領域以下になるように
口径を決定したオリフィスを直列に複数個配置したもの
である。

＜作用＞チャタリングが発生する周波数領域でゲインが減衰する
ようにオリフィスの口径が定められているので、二次圧
が高周波で振動してもその圧力はダイヤフラムへは減衰
して伝達されチャタリングは防止される。

また、上述したようにオリフィス１個で一次遅れ要素の
応答になり、そのオリフィスを複数個直列に配置すれ
ば、全体の応答はオリフィス１個での一次遅れ要素をオ
リフィスの数合成したものになる。従って、減衰率をあ
る一定の値に置いてオリフィス１個の場合と比較すれ
ば、複数個の方が減衰率が大きいので折点周波数をより
チャタリングが発生する周波数領域に近付けることがで
き、チャタリングが発生しない領域でゲインが減衰しな
い帯域を広くとることができる。

＜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。
（第１図及び３図参照）以下の実施例は従来の減圧弁の二次圧検出通路部を改良
したもので、第４図に対応する部位には同じ参照番号を
付して、減圧弁としての詳細な説明は省略する。

本体10とパイロットボディ70を通る二次圧検出通路34に
オリフィス72,74を配置する。オリフィス72,74は内側に
ある容積を有し、夫々同じ口径の孔を形成する。

この減圧弁の二次側圧力を入力としダイヤフラム下面域
の圧力を出力としたその入出力圧力の周波数特性を調べ
ると第３図に示すゲイン曲線Ｃのようになる。オリフィ
スが２個なのでチャタリングが発生する周波数領域では
ゲインが−40dB/dec下がる二次遅れ要素を含む周波数応
答になっている。この場合の折点周波数はチャタリング
が発生する周波数の領域で減衰率が好適な値になるよう
にオリフィスの口径を変更しながら決定する。従って折
点周波数はゲイン曲線の減衰する部分での傾きを大きく
すれば、つまりオリフィスの数を多くすれば図面上では
右へ移動し、傾きを小さくすれば左へ移動する。そし
て、この折点周波数を決定する場合、通常の設定変更に
は影響のない程度にしておく必要がある。

上記のゲインの表示はdBになっているので、ゲインが40
dB下がるということは増幅度に直せば1/100に相当し、
非常に大きな効果が得られることになる。そして、オリ
フィスを３個にすれば−60dB/decで減衰する。

従って上記減圧弁によればチャタリングが発生する周波
数領域から二次側圧力がダイヤフラム28の下面に減衰し
て伝わるので、パイロット弁26も従来よりも小さく変化
し、ピストン20を急激に刺激しなくなってチャタリング
は起こらなくなる。

＜発明の効果＞以上のように本願によれば構造が非常に簡単にしてチャ
タリングが解消される。従って振動は無くなり各部材は
損傷することなく、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、構造簡単ゆえに周波
数特性の変更が容易にできるという利点も有する。

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２、３図は減
圧弁の入出力圧力の周波数特性を表示した図、第４図は
従来の減圧弁の断面図である。 1:減圧弁部、2:気水分離器部 3:排水弁部、10:本体 12:入口、14:弁口 16:出口、20:ピストン 26:パイロット弁、28:ダイヤフラム 34:二次圧検出通路、72,74:オリフィス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ダイヤフラムの上面に圧力設定ばねの弾性
力を作用せしめ、その下面には二次側圧力を作用せし
め、両力のバランスにより一次側に接続される入口と二
次側に接続される出口の間に設けられた弁口を弁体が開
閉して流量を制御することにより、二次側圧力を設定圧
力に保つ構造の減圧弁に於て、二次側圧力をダイヤフラ
ムの下面に導入する二次圧検出通路に、二次側圧力を入
力としダイヤフラム下面域の圧力を出力としたその入出
力圧力の周波数特性を調べ、その時の折点周波数がチャ
タリングが発生する周波数領域以下になるように口径を
決定したオリフィスを直列に複数個配置したことを特徴
とする減圧弁。