JPH117325A

JPH117325A - 減圧弁

Info

Publication number: JPH117325A
Application number: JP15900097A
Authority: JP
Inventors: Yoshiro Honda; 善郎本田
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 1997-06-16
Filing date: 1997-06-16
Publication date: 1999-01-12

Abstract

(57)【要約】【課題】設定圧の高さに応じて設定感度を変更するこ
とによって、設定圧調整の作業性を向上させることがで
き、また設定感度を変更するための構成が簡単な減圧弁
を得ること。【解決手段】圧縮調整される調圧スプリング２１のば
ね圧に応じて、加圧空気の導入圧を減圧調整して導出口
１Ｂから導出する減圧弁において、調圧スプリング２１
を不等ピッチのコイルスプリングとし、調圧スプリング
２１の圧縮に伴い、その小ピッチ部分を線間密着させて
有効巻数を減少させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、圧縮調整される
調圧スプリングのばね圧に応じて、流体の導入圧を減圧
調整して導出する減圧弁に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１２は、この種の減圧弁の従来例とし
ての空気圧の減圧弁を説明するための断面図である。図
１２において、１はボディ、２はフィルタカバー、３は
ボンネットであり、これらの結合によって減圧弁の本体
が構成されている。ボディ１には、空気圧供給源からの
空気圧を導入する導入口１Ａと、減圧調整した空気圧を
導出する導出口１Ｂが形成されており、その導出口１Ｂ
には、図示しない空圧式の作動装置などが接続される。
ボディ１の中央部には上下方向に延在する中央流通路１
Ｃが形成され、この中央流通路１Ｃの内部には、弁体４
を備えたポペット弁（以下、「第１の開閉機構」とい
う）Ｖ１が構成されている。弁体４は、スプリング５に
よって図中上方の閉弁方向に付勢されており、その弁体
４がスプリング５に抗して下方に変位されることによっ
て、第１の開閉機構Ｖ１が開弁する。６は、ボディ１に
ねじ付けられたスプリング押さえである。導入口１Ａか
ら導入された空気圧は、ボディ１に形成された流通路１
Ｄから、フィルタカバー２のカバー内室Ｒ１を通って中
央流通路１Ｃ内に導入される。カバー内室Ｒ１にはエア
フィルタ７が備えられている。また、８はドレンプラグ
である。

【０００３】ボディ１とボンネット３との間にはダイヤ
フラム９の外周部が取り付けられ、そのダイヤフラム９
の中央部には受圧板１０が取り付けられている。そのダ
イヤフラム９によって上下の２室Ｒ２、Ｒ３が画成され
ている。下方室Ｒ２は、ボディ１に形成された流通路１
Ｅによって導出口１Ｂに連通されている。また、受圧板
１０の中央にはブリード孔１０Ａが形成されており、そ
の下側開口部と弁体４の先端とが対向している。弁体４
は、ブリード孔１０Ａの下側開口部を弁座とする開閉機
構（以下、「第２の開閉機構」という）Ｖ２を構成し
て、ブリード孔１０Ａを開閉するようになっている。

【０００４】受圧板１０は調圧スプリング１１によって
下方に付勢されており、その調圧スプリング１１として
は一定ピッチのコイルスプリングが用いられている。調
圧スプリング１１の付勢力は、ボンネット３にねじ合う
設定ねじ１２を回すことによって調整できる。すなわ
ち、設定ねじ１２を回してスプリングシート１３の位置
を上下方向に調整することによって、調圧スプリング１
１が圧縮調整されることになる。スプリングシート１３
の中央には、下方に湾曲する湾曲部１３Ａが形成されて
おり、その湾曲部１３Ａの下側の凸状部分によって調圧
スプリング１１の上端が位置決めされ、その湾曲部１３
Ａの上側の凹状部分に設定ねじ１２の下端が位置する。
１４は設定ねじ１２のノブ、１５は設定ねじ１２を回り
止めするためのロックナット、３Ａは上方室Ｒ３を大気
に開放するためのブリード穴である。

【０００５】次に動作について説明する。弁体４には、
スプリング５からの上向きの付勢力が作用すると共に、
受圧板１０を介して調圧スプリング１１からの下向きの
付勢力が作用し、またダイヤフラム９には下方室Ｒ２内
の空気圧が作用する。これらの作用力のバランスにより
弁体４およびダイヤフラム９が変位して、第１、第２の
開閉機構Ｖ１、Ｖ２が関連的に開閉動作する。いま、第
１の開閉機構Ｖ１が開かれている場合には、導入口１Ａ
内に導入された空気圧が流通路１Ｄ、カバー内室Ｒ１、
中央流通路１Ｃ、下方室Ｒ２、および流通路１Ｅを通っ
て導出口１Ｂから導出される。このときに、導出口１Ｂ
側の圧力が所定圧以上となった場合には、ダイヤフラム
９が調圧スプリング１１に抗して上方に変位され、第２
の開閉機構Ｖ２が開いて、下方室Ｒ２内の圧力がブリー
ド孔１０Ａ、上方室Ｒ３、およびブリード穴３Ａを通し
て外部に逃がされる。このようにして下方室Ｒ２内が減
圧され、導出口１Ｂからの空気の導出圧が調圧スプリン
グ１１のばね圧に応じて設定されることになる。その調
圧スプリング１１のばね圧は、設定ねじ１２によって調
整できるため、導出口１Ｂからの導出圧は任意に設定で
きる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の減圧弁は以上の
ように構成され、導出圧を設定するための調圧スプリン
グ１１としては、一定ピッチのコイルスプリングが用い
られていた。そのため、設定する導出圧（以下、「設定
圧」という）の高さに拘わらず、設定感度が一定であっ
た。ここで設定感度とは、設定ねじ１２を一定量回した
ときの設定圧の変化量をいう。図１３（ａ）は、設定圧
を低く設定すべく調圧スプリング１１の圧縮量を小さく
した状態、図１３（ｂ）は、設定圧を高く設定すべく調
圧スプリング１１の圧縮量を大きくした状態であり、調
圧スプリング１１は均一に圧縮されることになる。その
ため、調圧スプリング１１は、その圧縮量に拘わらず、
ばね定数が図１４のように一定となり、設定感度が設定
圧の高さに拘わらず一定となる。例えば、設定圧が１．
０ｋｇｆ／ｃｍ² または５．０ｋｇｆ／ｃｍ² のとき
は、いずれも設定感度が±０．０５ｋｇｆ／ｃｍ² であ
った。

【０００７】そのため、設定圧が高い範囲において、設
定圧を大きく変更することができないために、その設定
作業に手間取ったり、また設定圧が低い範囲において
は、設定圧を小さく変更することができないために、そ
の設定作業にも手間取るという問題があった。

【０００８】この発明は、このような課題を解決するた
めになされたものであり、設定圧の高さに応じて設定感
度を変更することによって、設定圧調整の作業性を向上
させることができる減圧弁を得ることを目的とする。ま
た、この発明は、設定感度を変更するための構成が簡単
な減圧弁を得ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明に係
る減圧弁は、圧縮量に応じてばね定数が異なる調圧スプ
リングを備えたものである。

【００１０】請求項２記載の発明に係る減圧弁は、調圧
スプリングを不等ピッチのコイルスプリングとしたもの
である。

【００１１】請求項３記載の発明に係る減圧弁は、調圧
スプリングを円錐コイルスプリングとしたものである。

【００１２】請求項４記載の発明に係る減圧弁は、調圧
スプリングを、ピッチが異なりかつ直列に配備される複
数のコイルスプリングとしたものである。

【００１３】請求項５記載の発明に係る減圧弁は、調圧
スプリングを、自由長が異なりかつ並列に配備される複
数のコイルスプリングとしたものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。実施の形態１．本実施の形態は、前述した図１２と同様
の空気圧の減圧弁としての構成例であり、図１２の調圧
スプリング１１に代えて、不等ピッチのコイルスプリン
グを調圧スプリング２１として備えている。その他の構
成は前述した図１２のものと同様である。

【００１５】本例における調圧スプリング２１は、その
上側部分のピッチが下側部分よりも小さく設定されたコ
イルスプリングである。しかし、この調圧スプリング２
１は、そのピッチが多段階的に変化するものであっても
よく、または徐々に変化するものであってもよい。要
は、不等ピッチのコイルスプリングであればよい。その
他の構成は前述した図１２のものと同様であるため、同
様の部分には同一符号を付して説明は省略する。

【００１６】次に動作について説明する。前述した図１
２のものと同様に、導出口１Ｂからの空気の導出圧が調
圧スプリング２１のばね圧に応じて設定されるため、設
定ねじ１２を回して調圧スプリング２１の圧縮の程度を
調整することにより、そのばね圧が調整されて、設定圧
が任意に設定できることになる。その際、調圧スプリン
グ２１が不等ピッチのコイルスプリングであるが故に、
設定圧の高さに応じて、設定感度つまり設定ねじ１２を
一定量回したときの設定圧の変化量が変化する。

【００１７】すなわち、図２（ａ）のように、設定圧を
低く設定すべく調圧スプリング２１の圧縮量を小さくし
た状態から、図２（ｂ）のように、設定圧を高く設定す
べく調圧スプリング２１の圧縮量を大きくした場合、調
圧スプリング２１は、ピッチの小さい上側部分から線間
密着し、その線間密着の分だけ有効巻数が減少する。そ
のため、調圧スプリング２１のばね定数は、図３のよう
に、調圧スプリング２１の圧縮量の増大に伴って増加す
ることになる。この結果、設定圧が高い範囲においては
設定感度が大きくなり、その分、設定圧を大きく調整し
て速やかに所望の設定圧とすることができる。一方、設
定圧が低い範囲においては設定感度が小さくなり、その
分、設定圧を微調整して速やかに所望の設定圧とするこ
とができる。例えば、設定圧が比較的小さい１．０ｋｇ
ｆ／ｃｍ² のときは、設定感度を比較的小さい±０．０
１ｋｇｆ／ｃｍ² とし、また設定圧が比較的大きい５．
０ｋｇｆ／ｃｍ² のときは、設定感度を比較的大きい±
０．０５ｋｇｆ／ｃｍ² とすることができる。

【００１８】さらに、この実施の形態では、調圧スプリ
ング２１が１つですむため、構成部品の増加を招くこと
なく、減圧弁自体の構成の簡素化、および製造工程の単
純化を図ることができる。

【００１９】実施の形態２．本実施の形態では、図４の
ように、円錐状のコイルスプリングを調圧スプリング２
２として備えている。その他の構成は前述した実施の形
態１と同様である。

【００２０】本例における調圧スプリング２２は、その
下側部分の巻き径が上側部分よりも大きく設定された等
ピッチのコイルスプリングである。しかし、この調圧ス
プリング２２は、その巻き径が多段階的に変化するもの
であってもよく、また不等ピッチであってもよい。要
は、円錐状のコイルスプリングであればよい。

【００２１】次に動作について説明する。本実施の形態
では、調圧スプリング２２が円錐状のコイルスプリング
であるが故に、設定圧の高さに応じて、設定感度つまり
設定ねじ１２を一定量回したときの設定圧の変化量が変
化する。

【００２２】すなわち、図５（ａ）のように、設定圧を
低く設定すべく調圧スプリング２２の圧縮量を小さくし
た状態から、図５（ｂ）のように、設定圧を高く設定す
べく調圧スプリング２２の圧縮量を大きくした場合、調
圧スプリング２２は、巻き径の大きい下側部分から線間
密着し、その線間密着の分だけ有効巻数が減少する。そ
のため、調圧スプリング２２のばね定数は、前述した図
３と同様に、調圧スプリング２２の圧縮量の増大に伴っ
て増加することになる。この結果、設定圧が高い範囲に
おいては設定感度が大きくなり、その分、設定圧を大き
く調整して速やかに所望の設定圧とすることができる。
一方、設定圧が低い範囲においては設定感度が小さくな
り、その分、設定圧を微調整して速やかに所望の設定圧
とすることができる。

【００２３】さらに、この実施の形態では、調圧スプリ
ング２２が１つですむため、構成部品の増加を招くこと
なく、減圧弁自体の構成の簡素化、および製造工程の単
純化を図ることができ、しかも調圧スプリング２２とし
て等ピッチのコイルスプリングを用いることができる。

【００２４】実施の形態３．本実施の形態では、図６の
ように、ピッチが異なる２つのコイルスプリングを調圧
スプリング２３、２４として、それらを中間スプリング
シート２５を挟んで直列的に備えている。これらの調圧
スプリング２３、２４は異なるばね定数Ｋ１、Ｋ２に設
定されている。中間スプリングシート２５はリング状と
されており、その上面側には調圧スプリング２３の下端
を位置決めするための環状溝２５Ａが形成され、その下
面側には、調圧スプリング２４の上端を位置決めするた
めの環状溝２５Ｂが形成されている。その他の構成は前
述した実施の形態１と同様である。

【００２５】本例における調圧スプリング２３、２４
は、上側の調圧スプリング２３のピッチが下側の調圧ス
プリング２４よりも小さく設定された同一巻き径のコイ
ルスプリングである。しかし、これらの調圧スプリング
２３、２４は、その巻き径が異なるものであってもよ
い。要は、ピッチが異なって直列に備えられる複数のコ
イルスプリングであればよい。

【００２６】次に動作について説明する。本実施の形態
では、調圧スプリング２３、２４がピッチが異なるコイ
ルスプリングであるが故に、設定圧の高さに応じて、設
定感度つまり設定ねじ１２を一定量回したときの設定圧
の変化量が変化する。

【００２７】すなわち、図７（ａ）のように、設定圧を
低く設定すべく調圧スプリング２３、２４の圧縮量を小
さくした状態から、図７（ｂ）のように、設定圧を高く
設定すべく調圧スプリング２３、２４の圧縮量を大きく
した場合、小さいピッチの調圧スプリング２３が先に線
間密着し、その線間密着の分だけ有効巻数が減少する。
そのため、図８のように、調圧スプリング２３が線間密
着する圧縮変位ｘ１の時点までは、調圧スプリング２
３、２４全体のばね定数（Ｋ１・Ｋ２）／（Ｋ１＋Ｋ
２）となり、その時点以降は、調圧スプリング２４のみ
のばね定数Ｋ２となる。この結果、設定圧が高い範囲に
おいては設定感度が大きくなり、その分、設定圧を大き
く調整して速やかに所望の設定圧とすることができる。
一方、設定圧が低い範囲においては設定感度が小さくな
り、その分、設定圧を微調整して速やかに所望の設定圧
とすることができる。

【００２８】さらに、この実施の形態では、２つの調圧
スプリング２３、２４を組み合わせるため、その組み合
わせに応じてばね定数を多様に変化させることができ
る。

【００２９】実施の形態４．本実施の形態では、図９の
ように、自由長が異なる２つのコイルスプリングを調圧
スプリング２６、２７として、それらを並列的に備えて
いる。調圧スプリング２６は巻き径が大きくて外側に位
置し、調圧スプリング２７は巻き径が小さくて内側に位
置しており、それらは異なるばね定数Ｋ１、Ｋ２に設定
されている。スプリングシート１３の湾曲部１３Ａの下
面には、内側の調圧スプリング２７の圧縮時に、その上
端を位置決めするための段差部１３Ｂが形成されてい
る。また、受圧板１０の上面には、調圧スプリング２
６、２７の下端を位置決めするための環状突部１０Ｂが
形成されている。その他の構成は前述した実施の形態１
と同様である。

【００３０】本例における調圧スプリング２６、２７
は、内側の調圧スプリング２７の自由長が外側の調圧ス
プリング２６よりも短く設定された同一ピッチのコイル
スプリングである。しかし、これらの調圧スプリング２
６、２７は、ピッチが異なるものであってもよい。要
は、自由長が異なって並列に備えられる複数のコイルス
プリングであればよい。

【００３１】次に動作について説明する。本実施の形態
では、調圧スプリング２６、２７が自由長の異なるコイ
ルスプリングであるが故に、設定圧の高さに応じて、設
定感度つまり設定ねじ１２を一定量回したときの設定圧
の変化量が変化する。

【００３２】すなわち、図１０（ａ）のように、設定圧
を低く設定すべく調圧スプリング２６、２７の圧縮量を
小さくした状態から、図１０（ｂ）のように、設定圧を
高く設定すべく調圧スプリング２６、２７の圧縮量を大
きくした場合には、先に、外側の調圧スプリング２６の
みが所定量圧縮され、その後、その調圧スプリング２６
と共に内側の調圧スプリング２７が圧縮されることにな
る。そのため、図１１のように、調圧スプリング２７の
圧縮が開始される圧縮変位ｘ１の時点までは、調圧スプ
リング２６のみのばね定数Ｋ１となり、その時点以降
は、調圧スプリング２３、２４全体のばね定数（Ｋ１＋
Ｋ２）となる。この結果、設定圧が高い範囲においては
設定感度が大きくなり、その分、設定圧を大きく調整し
て速やかに所望の設定圧とすることができる。一方、設
定圧が低い範囲においては設定感度が小さくなり、その
分、設定圧を微調整して速やかに所望の設定圧とするこ
とができる。

【００３３】さらに、この実施の形態では、調圧スプリ
ング２６、２７のいずれも線間密着させる必要がないた
め、その線間密着の部分のずれや変動などに起因するば
ね定数の変動がなく、設定圧の変動をなくして信頼性を
向上させることができ、しかも２つの調圧スプリング２
６、２７を組み合わせるため、その組み合わせに応じて
ばね定数を多様に変化させることができる。なお、調圧
スプリング２６、２７の圧縮開始時期をずらすことがで
きれば、必ずしもそれらの自由長を異ならせる必要はな
い。

【００３４】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明によ
れば、圧縮量に応じてばね定数が異なる調圧スプリング
を備えているため、設定圧の高さに応じて設定感度を変
更して、設定圧調整の作業性を向上させることができ、
しかも圧縮量に応じてばね定数が異なる調圧スプリング
を備えるだけで簡単に構成することができる効果があ
る。

【００３５】請求項２記載の発明によれば、調圧スプリ
ングを不等ピッチのコイルスプリングとすることによ
り、調圧スプリングが１つですみ、この結果、構成部品
の増加を招くことなく、減圧弁自体の構成の簡素化、お
よび製造工程の単純化を図ることができる効果がある。

【００３６】請求項３記載の発明によれば、調圧スプリ
ングを円錐コイルスプリングとすることにより、調圧ス
プリングが１つですみ、この結果、構成部品の増加を招
くことなく、減圧弁自体の構成の簡素化、および製造工
程の単純化を図ることができ、さらに調圧スプリングと
して等ピッチのコイルスプリングを用いることもできる
効果がある。

【００３７】請求項４記載の発明によれば、調圧スプリ
ングを、ピッチが異なりかつ直列に配備される複数のコ
イルスプリングとすることにより、複数の調圧スプリン
グの組み合わせに応じてばね定数を多様に変化させるこ
とができる効果がある。

【００３８】請求項５記載の発明によれば、調圧スプリ
ングを、自由長が異なりかつ並列に配備される複数のコ
イルスプリングとすることにより、複数の調圧スプリン
グの組み合わせに応じてばね定数を多様に変化させるこ
とができ、さらに調圧スプリングを線間密着させる必要
がないために、その線間密着の部分のずれや変動などに
起因するばね定数の変動をなくすることができ、この結
果、設定圧の変動をなくして信頼性を向上させることが
できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１による減圧弁の断面図
である。

【図２】図１の減圧弁の動作を説明するための要部の拡
大断面図である。

【図３】図１の減圧弁における調圧スプリングのばね定
数の変化の説明図である。

【図４】この発明の実施の形態２による減圧弁の断面図
である。

【図５】図４の減圧弁の動作を説明するための要部の拡
大断面図である。

【図６】この発明の実施の形態３による減圧弁の断面図
である。

【図７】図６の減圧弁の動作を説明するための要部の拡
大断面図である。

【図８】図６の減圧弁における調圧スプリングのばね定
数の変化の説明図である。

【図９】この発明の実施の形態４による減圧弁の断面図
である。

【図１０】図９の減圧弁の動作を説明するための要部の
拡大断面図である。

【図１１】図９の減圧弁における調圧スプリングのばね
定数の変化の説明図である。

【図１２】従来の減圧弁の断面図である。

【図１３】図１２の減圧弁の動作を説明するための要部
の拡大断面図である。

【図１４】図１２の減圧弁における調圧スプリングのば
ね定数の変化の説明図である。

【符号の説明】

１ボディ２フィルタカバー３ボンネット４弁体５スプリング６スプリング押さえ７エアフィルタ８ドレンプラグ９ダイヤフラム１０受圧板１２設定ねじ１３スプリングシート１４ノブ１５ロックナット２１，２２，２３，２４，２６，２７調圧スプリング２５中間スプリングシート

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮調整される調圧スプリングのばね圧
に応じて、流体の導入圧を減圧調整して導出する減圧弁
において、前記調圧スプリングは、圧縮量に応じてばね
定数が異なることを特徴とする減圧弁。
【請求項２】前記調圧スプリングは、不等ピッチのコ
イルスプリングであることを特徴とする請求項１記載の
減圧弁。
【請求項３】前記調圧スプリングは、円錐コイルスプ
リングであることを特徴とする請求項１記載の減圧弁。
【請求項４】前記調圧スプリングは、ピッチが異なり
かつ直列に配備される複数のコイルスプリングであるこ
とを特徴とする請求項１記載の減圧弁。
【請求項５】前記調圧スプリングは、自由長が異なり
かつ並列に配備される複数のコイルスプリングであるこ
とを特徴とする請求項１記載の減圧弁。