WO2015052863A1

WO2015052863A1 - 減圧弁

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Publication number: WO2015052863A1
Application number: PCT/JP2014/004332
Authority: WO
Inventors: 広大加藤; 野道　薫; 二宮　誠; 登伊藤; 吉田　勝
Original assignee: 川崎重工業株式会社
Priority date: 2013-10-09
Filing date: 2014-08-22
Publication date: 2015-04-16
Also published as: JP2015075930A

Abstract

弁体側シート面と弁座側シート面とが平行な状態で接触する減圧弁を提供することを目的とする。減圧弁（１）は、一次側流路（８１）、二次側流路（８２）及び弁室（１９）が形成されたハウジング（２）と、一次側流路（８１）と弁室（１９）との境界部に設けられた弁座側シート面（４０）と、弁室（１９）内で背圧を受けて一次側流路（８１）と弁室（１９）との境界部の流路面積を可変調整するピストン（３）と、二次側圧力が所定の設定圧力となるように背圧に抗するバネ荷重をピストン（３）に付与するバネ部材（１６）とを備えている。ピストン（３）は、ハウジング（２）に支持されたピストン本体（３０）と、ピストン本体（３０）の端部に取り付けられたシート部材（９）と、シート部材（９）とピストン本体（３０）の間に介装された弾性部材（９１）とを有する。シート部材（９）は、弁座側シート面（４０）と対峙する弁体側シート面（９０）を有する。

Description

減圧弁

　本発明は、ガス用の減圧弁の構造に関する。

　従来、一次側から二次側へ流体が流れる流路に配置されて、二次側の流体圧力を一側の流体圧力より低い所定の設定圧力に保持するように構成された調整弁である減圧弁が知られている。例えば、特許文献１に記載の減圧弁には、一次側流路と二次側流路の境界部に設けられた金属製の環状突起と、この環状突起と対向するように設けられた樹脂製のシート部材とが備えられている。そして、このシート部材と環状突起との間に形成されたオリフィスの流路面積が可変調整されることによって、減圧弁の二次側の流体圧力が設定圧力に保持される。

特開２０１２－９３８０９号公報

　上記特許文献１に記載の減圧弁では、シート部材の弁体側シート面は円形であり、環状突起の突端の弁座側シート面は円環形である。弁体側シート面と弁座側シート面とが平行であれば、弁体側シート面と弁座側シート面とが接触したときに、弁体側シート面と弁座側シート面との接触部の接触面圧はほぼ均一である。しかし、組み付け誤差や各部品の製造誤差などにより、弁体側シート面と弁座側シート面とが平行とならないことがある。弁体側シート面と弁座側シート面とが平行でなければ、弁体側シート面と弁座側シート面とが片当たりし、弁体側シート面と弁座側シート面との接触部に接触面圧が高い部分と低い部分とが生じる。このように弁体側シート面と弁座側シート面との接触部の接触面圧に高低が生じている場合に、流体の漏出を防止するためには、この接触部のうち接触面圧の低い部分が封止されるような圧力で、弁体側シート面と弁座側シート面とが圧接されなければならない。つまり、弁体側シート面と弁座側シート面とが平行でない場合は、これらが平行である場合と比較して、弁を締め切るための二次側圧力（「締切圧力」ともいう）が大きくなり、締切昇圧（締切圧力と設定圧力の差）が増大する。

　上記のように締切昇圧が増大すると、減圧弁の二次側の流体圧力が設定圧力以上となってもオリフィスから一次側流体が漏出して、二次側の流体圧力が設定圧力よりも高くなるという事態が生じる。このように減圧弁が正しく機能しなくなり、二次側の流体圧力が流入する各種装置を損傷してしまう等の不都合が生じる。また、弁体側シート面と弁座側シート面との接触部のうち接触面圧の高い部分は、接触面圧の低い部分と比較して、樹脂シート部の劣化が激しいので、弁の耐久性が損なわれる。

　本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、減圧弁において、弁体側シート面と弁座側シート面とが平行な状態で接触するものを提供することにある。

　本発明に係る減圧弁は、一次側流路、二次側流路、及び前記一次側流路と前記二次側流路の境界部に設けられた弁室が形成されたハウジングと、
前記ハウジングの前記一次側流路と前記弁室との境界部に設けられた弁座と、
前記弁室内に配置され、背圧を受けて前記一次側流路と前記弁室との境界部の流路面積を可変調整するピストンと、
二次側圧力が所定の設定圧力となるように、前記背圧に抗するバネ荷重を前記ピストンに付与するバネ部材とを備え、
前記ピストンが、前記ハウジングに支持されたピストン本体と、前記弁座と対向するように前記ピストン本体の端部に取り付けられたシート部材と、前記シート部材と前記ピストン本体の間に介装された弾性部材とを有するものである。

　上記減圧弁において、前記弾性部材が、前記設定圧力で変形する樹脂製又はゴム製の部材であってよい。さらに、前記減圧弁において、前記シート部材が、前記弾性部材の弾性係数より高い弾性係数の樹脂又はゴムで構成されていてよい。

　上記減圧弁において、前記シート部材が、弁体側シート面と前記弁体側シート面以外の取付面とを有し、前記弾性部材が少なくとも前記取付面と前記ピストン本体との間に設けられていてよい。

　上記構成の減圧弁では、シート部材と弁座の間に傾きがあっても、シート部材と弁座が接触して弁座によりシート部材が加圧されると、弾性部材が上記傾きを吸収するように弾性変形する。これにより、シート部材と弁座とが接触しているときには、弁体側シート面と弁座側シート面とは平行となる。よって、弁体側シート面と弁座側シート面との接触部の接触面圧は均一となり、弁体側シート面と弁座側シート面との片当たりが生じない。

　さらに、上記減圧弁において、前記シート部材の前記取付面又は前記ピストン本体のシート部材保持部の内面に突起が形成されており、前記突起の突端において前記ピストン本体と前記シート部材とが直接的に接触していてよい。

　上記構成の減圧弁では、突起の突端を揺動の中心として、弁体側シート面が揺動する。これによりシート部材の前記ピストン本体への沈み込みを防止することができる。

　また、本発明に係る減圧弁は、一次側流路、二次側流路、及び前記一次側流路と前記二次側流路の境界部に設けられた弁室が形成されたハウジングと、
前記ハウジングの前記一次側流路と前記弁室との境界部に設けられた弁座と、
前記弁室内に配置され、背圧を受けて前記一次側流路と前記弁室との境界部の流路面積を可変調整するピストンと、
二次側圧力が所定の設定圧力となるように、前記背圧に抗するバネ荷重を前記ピストンに付与するバネ部材とを備え、
前記ピストンが、前記ハウジングに支持されたピストン本体と、前記弁座と対向するように前記ピストン本体の端部に取り付けられたシート部材とを有し、
前記弁座が、前記シート部材と対向するように前記ハウジングに保持された弁座部材と、前記弁座部材と前記ハウジングとの間に介装された弾性部材とを有しているものである。

　上記減圧弁において、前記弾性部材が、前記設定圧力で変形する樹脂製又はゴム製の部材であってよい。さらに、上記減圧弁において、前記弾性部材が、前記弁座部材と前記ハウジングとの間に設けられていてよい。

　上記構成の減圧弁では、シート部材と弁座の間に傾きが生じていても、シート部材と弁座が接触してシート部材により弁座が加圧されると、弾性部材が上記傾きを吸収するように弾性変形する。これにより、シート部材と弁座とが接触しているときには、弁体側シート面と弁座側シート面とは平行となる。よって、弁体側シート面と弁座側シート面との接触部の接触面圧は均一となり、弁体側シート面と弁座側シート面との片当たりが生じない。

　本発明によれば、減圧弁の弁体側シート面と弁座側シート面とが接触するときに、これらの間の傾きは弾性部材の変形によって吸収される。よって、弁体側シート面と弁座側シート面とは平行な状態で接触する。

図１は本発明の一実施形態に係る減圧弁の全体的な構成を示す断面図である。図２は図１の減圧弁のオリフィス部周辺の拡大図である。図３は弁の閉止時のオリフィス部構造を示す断面図である。図４は弾性部材の別配置例を示す弁体部材の先端部分の断面図である。図５Ａは実施形態の変形例１－ａに係るオリフィス部構造の弁体部材の先端部分の断面図である。図５Ｂは変形例１－ａに係るオリフィス部構造において弁体側シート面が弁座側シート面により押圧された状態の弁体部材の先端部分の断面図である。図５Ｃは変形例１－ｂに係るオリフィス部構造の弁体部材の先端部分の断面図である。図６Ａは実施形態の変形例２－ａに係るオリフィス部構造の弁体部材の先端部分の断面図である。図６Ｂは変形例２－ａに係るオリフィス部構造において弁体側シート面が弁座側シート面により押圧された状態の弁体部材の先端部分の断面図である。図６Ｃは変形例２－ｂに係るオリフィス部構造の弁体部材の先端部分の断面図である。図７Ａは変形例３に係るオリフィス部構造のヘッド部材の先端部分の断面図である。図７Ｂは変形例３に係るオリフィス部構造において弁体側シート面が弁座側シート面により押圧された状態の弁体部材の先端部分の断面図である。図８Ａは変形例４に係るオリフィス部構造のヘッド部材の先端部分の断面図である。図８Ｂは変形例４に係るオリフィス部構造において弁体側シート面が弁座側シート面により押圧された状態の弁体部材の先端部分の断面図である。変形例５に係るオリフィス部構造の断面図である。

　本発明の一実施形態に係る減圧弁は、作動流体、主に高圧ガスを減圧するために用いられる弁である。この減圧弁は、例えば、高圧タンク等のガス供給源に繋がる供給流路や、大気に繋がる排出流路等に介在させて使用される。以下、本実施形態に係る減圧弁１の構成及び動作について、図面を参照して説明する。

〔減圧弁１の構成〕
　図１は、本発明の一実施形態に係る減圧弁の全体的な構成を示す断面図であり、図２は、図１の減圧弁のオリフィス部周辺の拡大図である。図１及び図２に示されるように、減圧弁１には、ハウジング２と、ピストン３と、弁座体４（弁座部材）と、バネ部材１６と、軸受１５とが備えられている。

　ハウジング２は、ハウジングブロック８、支持体５及びカバー１３の３つの部材によって概略構成されている。ハウジングブロック８には、一次側流路８１と、二次側流路８２と、二段の底を有する凹部８４とが形成されている。この凹部８４を覆うように、ハウジングブロック８にカバー１３が取り付けられている。カバー１３は、減圧弁１の軸線方向（以下、単に軸線方向という）の一端が閉塞され且つ他端が開放された円筒状に形作られている。カバー１３は、開放された端部にフランジを有し、このフランジがハウジングブロック８と締結されている。また、カバー１３には、カバー１３の内外を連通する大気連通孔３８が設けられている。

　ハウジングブロック８の凹部８４の二段目の底８４ｃには、一次側流路８１と二次側流路８２とが開口している。そして、一次側流路８１と二次側流路８２との境界部に弁室１９が設けられている。一次側流路８１は図示しない一次側ポートと接続され、二次側流路８２は図示しない二次側ポートと接続され、一次側流路８１から二次側流路８２へ流体が流れる。

　ハウジング２に形成された弁室１９には、支持体５に支持されたピストン３が設けられている。支持体５は、軸線方向中途部にフランジ５２を有する厚肉円筒状に形作られている。支持体５のフランジ５２よりも先端側の外周面に、雄ネジ部５１が設けられている。支持体５のフランジ５２よりも先端部分、すなわち、外周面に雄ネジ部５１が設けられた部分がハウジングブロック８の凹部８４に螺入されており、フランジ５２とハウジングブロック８の凹部８４の一段目の底８４ａとが接触している。支持体５の雄ネジ部５１は、ハウジングブロック８の凹部８４の二段目の内周壁に設けられた雌ネジ部８４ｂと螺合されている。このようにして、支持体５は、フランジ５２から後端側がハウジングブロック８から軸線方向へ突出する態様で、ハウジングブロック８に一体的に設けられている。

　ピストン３は、ハウジング２に支持されたピストン本体３０と、シート部材９とを備えている。ピストン本体３０は、軸線方向に延びる形状を有し、ピストン本体３０の軸線方向の一端にシート部材９が設けられている。以下、ピストン３のうちシート部材９が設けられた軸線方向の一側の端部を「先端」といい、他側の端部を「後端」という。

　ピストン本体３０は、ハウジング２に軸線方向に移動可能に支持されるロッド部材３１と、ロッド部材３１の軸線方向の先端部に設けられたヘッド部材３２とから構成されている。ロッド部材３１は、全体として筒状に形作られており、先端側に設けられた小径部３１ａと、後端側に設けられた大径部３１ｂと、小径部３１ａと大径部３１ｂとを繋ぐように形成された受圧部３１ｃとを有している。大径部３１ｂは、小径部３１ａよりも大きな内径及び外径を有している。受圧部３１ｃは軸線方向の面を有しており、そのうち先端向きの面にバネ座３１ｄが設けられている。

　ピストン本体３０のロッド部材３１の小径部３１ａが支持体５の内周に挿入されており、ロッド部材３１の小径部３１ａと支持体５の内周との間には、直動型軸受１５が介装されている。本実施形態において、直動型軸受１５はボール又はローラを有する転がり軸受であって、支持体５の内周に形成された軸受収容部５５に保持されている。このようにして、ピストン３は、支持体５によって軸線方向に移動するように案内されるとともに支持されている。

　ピストン本体３０のロッド部材３１の小径部３１ａに、ヘッド部材３２が先端側から挿入されている。ヘッド部材３２は、ロッド部材３１に挿入される基部３２ａと、基部３２ａの先端側に一体的に設けられた頭部３２ｂとを有している。ヘッド部材３２には、ヘッド部材３２の外側とロッド部材３１の内周側とを連通させる内部流路３２ｃが形成されている。また、ヘッド部材３２の先端には、シート部材９を保持するシート部材保持部３２ｄが凹設されており、このシート部材保持部３２ｄにシート部材９が配置されている。上記構成のヘッド部材３２及びその先端に設けられたシート部材９並びにピストン本体３０により減圧弁１の弁体が形成されており、シート部材９の先端側の面が「弁体側シート面９０」となっている。

　弁座体４は、ハウジング２の一次側流路８１と弁室１９との境界部に設けられている。より詳細には、弁座体４は、ハウジングブロック８の凹部８４の二段目の底８４ｃに設けられた一次側流路８１の開口部に挿入されている。

　弁座体４は、軸線方向に延びる厚肉円筒状に形作られている。弁座体４は、円筒内に形成された流路４２と、円筒の一方の端面において流路４２の開口を囲むように形成された環状突起４１と、円筒の外周面に形成された雄ネジ部４３とを、一体的に有している。弁座体４の雄ネジ部４３は、一次側流路８１の周壁に設けられた雌ネジ部８３と螺合されている。そして、弁座体４の外周と一次側流路８１の内周との間には、一次側流路８１と弁室１９との間を封止するシール部材４６が設けられている。弁座体４の環状突起４１の突端面が「弁座側シート面４０」となっている。弁座側シート面４０は、一次側流路８１と弁室１９との境界部に配置されている。

　上記の通りハウジング２に支持されたピストン３と弁座体４は、弁座体４の弁座側シート面４０とピストン３の弁体側シート面９０とが軸線方向に対向するように配置されている。この弁座側シート面４０と弁体側シート面９０との間に、一次側の流体を減圧するためのオリフィス２２が形成されている。ピストン３は、弁体側シート面９０が弁座側シート面４０に近づく向き（即ち、オリフィスを縮小する向き）と、弁体側シート面９０が弁座側シート面４０から離れる向き（即ち、オリフィスを拡大する向き）とに、軸線方向に移動することができる。

　ピストン３は、バネ部材１６によって弁体側シート面９０が弁座側シート面４０から離れる向きに付勢されている。バネ部材１６は、ピストン３に設けられたバネ座３１ｄと、支持体５のフランジ５２に設けられたバネ座５３との間に設けられている。

　上記のようにピストン３が配置された弁室１９内は、ピストン３によってバネ室１８と背圧室１７とに区画されている。バネ室１８は、カバー１３の内周面と、支持体５の外周面と、ピストン本体３０の外周面とにより区画された空間であって、バネ部材１６が配置されている。バネ室１８は、カバー１３に設けられた大気連通孔３８により大気開放されている。一方、背圧室１７は、ロッド部材３１の内周面と、ヘッド部材３２の内部流路と、支持体５の内周面と、ハウジングブロック８の凹部８４とにより区画された空間である。背圧室１７は二次側流路８２と連通しており、背圧室１７内の流体圧力（即ち、背圧）は二次側圧力と等しい。ピストン３の外周面とカバー１３の内周面を封止しているシール部材４８、ピストン３の外周面と支持体５の内周面を封止しているシール部材４７、及び、ハウジングブロック８の凹部８４の内周面と支持体５の外周面を封止しているシール部材４９により、バネ室１８と背圧室１７が隔離されている。

〔減圧弁の動作〕
　続いて、一次側流路８１に導かれた作動流体、例えば高圧ガスを減圧するときの減圧弁１の動作について、図１及び図２を参照しながら説明する。なお、作動流体としては、硫黄ガス等の腐食性流体や高圧の空気などの非腐食性流体が用いられてよい。

　減圧弁１のピストン３には、背圧（即ち、二次側圧力）と、この背圧に抗するバネ荷重とが作用している。一次側流路８１に導かれた作動流体は、オリフィス２２を通って背圧室１７に流入し、更に二次側流路８２を通って下流側の機器に供給される。作動流体は、オリフィス２２を通る際に一次側圧力Ｐ１から二次側圧力Ｐ２に減圧される。

　ピストン３の背圧室１７側には背圧が作用しており、この背圧の作用によりピストン３は一次側流路８１と弁室１９との境界部（即ち、オリフィス２２）が縮小される向きに押圧されている。一方、ピストン３には、二次側圧力Ｐ２が所定の設定圧力となるように、バネ部材１６によって背圧に抗するバネ荷重が付与されている。そして、ピストン３は、背圧の作用力、バネ部材１６による付勢力、及び、その他のピストン３に作用する力（摺動抵抗力など）が釣り合う位置まで軸線方向に移動する。ピストン３が移動することにより、一次側流路８１と弁室１９との境界部（即ち、オリフィス２２）の流路面積は無段階的に可変であって、この流路面積は作動流体の流量や一次側圧力Ｐ１が変化しても二次側圧力Ｐ２が所定の設定圧力から変動しないように調整される。このようにして、減圧弁１は、作動流体の流量や一次側圧力Ｐ１が変化しても二次側圧力Ｐ２が所定の設定圧力から変動しないように、自動的且つ自力でオリフィス２２の開度を調節する。

　例えば、二次側圧力Ｐ２が設定圧力よりも低い場合、ピストンに作用するバネ部材１６による付勢力が背圧による作用力を上回る。すると、背圧による作用力とバネ部材１６による付勢力との力の釣り合いを保つべく、ピストン３がオリフィス２２を拡大する向きに移動する。これにより、オリフィス２２が拡大されて背圧が増加し、二次側圧力Ｐ２が設定圧力に維持される。

　また、例えば、二次側圧力Ｐ２が設定圧力よりも高い場合、ピストンに作用するバネ部材１６による付勢力が背圧による作用力を下回る。すると、背圧による作用力とバネ部材１６による付勢力との力の釣り合いを保つべく、ピストン３がオリフィス２２を縮小する向きに移動する。これにより、オリフィス２２が縮小されて背圧が減少し、二次側圧力Ｐ２が設定圧力に維持される。

　減圧弁１は、作動流体の流れが止まると閉止される。詳細には、一次側流路８１から二次側流路８２への作動流体の流れが止まると、二次側圧力Ｐ２が設定圧力を上回ってピストン３が閉向きに移動し、オリフィス２２が閉じられる。減圧弁１が閉止された状態では、図３に示されるように、シート部材９の弁体側シート面９０と弁座体４の弁座側シート面４０とが、作動流体を封止するために十分な面圧で接触している。なお、図３は弁の閉止時のオリフィス部構造を示す断面図である。

　ピストン３の軸線と弁座体４の軸線とは基本的に一致しており、シート部材９の弁体側シート面９０と弁座体４の弁座側シート面４０は原則として平行である。しかし、ピストン３、支持体５、ハウジングブロック８等の組み付け誤差、及び部品の製造誤差などにより、弁体側シート面９０と弁座側シート面４０との間に僅かな傾きが生じ、弁体側シート面９０と弁座側シート面４０との平行が確保されないことがある。そこで、本実施形態に係る減圧弁１には、弁の閉止時において、弁体側シート面９０と弁座側シート面４０とが平行であり、弁体側シート面９０と弁座側シート面４０の全周とが十分な封止面圧で接触するための機構が備えられている。この機構を備えた減圧弁１のオリフィス部構造（オリフィス２２周辺の構造）について、以下に詳細に説明する。

〔オリフィス部構造〕
　図２に示されるように、シート部材９は、円盤状に形成された、樹脂製又はゴム製の一体成形品である。シート部材９は、先端側に弁体側シート面９０を有し、弁座側シート面４０と軸線方向の反対側に取付面９８を有している。このシート部材９は、ピストン３に形成されたシート部材保持部３２ｄに保持されている。シート部材保持部３２ｄは、ピストン３のヘッド部材３２の先端面に形成された、シート部材９の外径と対応する径を有する円形の凹部である。このシート部材保持部３２ｄにシート部材９が嵌め込まれ、シート部材保持部３２ｄの開口部に落脱防止のための止め輪９２が圧入されている。シート部材保持部３２ｄとシート部材９との間には、樹脂製又はゴム製のエラストマーである弾性部材９１が介装されている。

　図２及び図３において、弾性部材９１は、シート部材保持部３２ｄの軸線方向の面とシート部材９の取付面９８との間に設けられている。そして、シート部材９の周面とシート部材保持部３２ｄとの間には、変形した弾性部材９１や移動したシート部材９が逃げるための僅かな空隙が設けられている。但し、図４に示されるように、弾性部材９１は、シート部材保持部３２ｄの全面とシート部材９との間に設けられてもよい。

　シート部材９は、設定圧力が加えられたときに弾性変形しない樹脂又はゴムで構成されている。一方、弾性部材９１は、設定圧力が加えられたときに弾性変形する樹脂又はゴムで構成されている。つまり、弾性部材９１の弾性係数はシート部材９の弾性係数よりも低く、弾性部材９１はシート部材９よりも弾性変形しやすい。なお、弾性係数は弾性変形における（応力／ひずみ）と定義され、弾性変形のしにくさを表している。例えば、シート部材９の構成材料として、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン，polyetheretherketone）樹脂などの、耐圧縮性に優れ且つ設定圧力で弾性変形しない硬い樹脂を採用することができる。この場合、弾性部材９１の構成材料として、ＥＰＤＭ（エチレン-プロピレンゴム）などの、ＰＥＥＫ樹脂よりも弾性係数が低く且つ設定圧力で弾性変形するゴム等のエラストマーを採用することができる。

　図３に示されるように、ピストン３の移動により弁体側シート面９０と弁座側シート面４０とが接触すると、弁座側シート面４０により弁体側シート面９０が押圧される。すると、弁体側シート面９０と弁座側シート面４０とが平行となるように、シート部材９が変位するとともに、このシート部材９の変位に追従して弾性部材９１が弾性変形する。このようにして、非接触時の弁体側シート面９０と弁座側シート面４０との間（即ち、シート部材９と弁座体４との間）に傾きがあったとしても、この傾きは弁体側シート面９０と弁座側シート面４０の接触時に弾性部材９１で吸収される。この結果、弁体側シート面９０と弁座側シート面４０とが接触しているときには、弁体側シート面９０と弁座側シート面４０は平行であり、弁体側シート面９０に対し弁座側シート面４０が全周に亘り均一な面圧で接触している。

　上記の通り、接触時の弁体側シート面９０と弁座側シート面４０は平行であるので、弁体側シート面９０と弁座側シート面４０との片当たりが生じない。このため、弁体側シート面９０と弁座側シート面４０の片当たりに起因して弁体側シート面９０が部分的に著しく劣化することがなく、オリフィス部の耐久性が向上する。また、非接触時の弁体側シート面９０と弁座側シート面４０との傾きが許容されるので、要求される弁の組立精度や部品の加工精度が緩和される。よって、弁の製造コストの削減に寄与することができる。

　次に、上記実施形態に係る減圧弁１のオリフィス部構造の変形例を説明する。なお、以下に示すオリフィス部構造の変形例の説明においては、前述の実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。

　〔変形例１〕
　変形例１に係るオリフィス部構造は、第１実施形態に係る減圧弁１のオリフィス部構造のうちシート部材９及び弾性部材９１の形状を変形させたものである。図５Ａは変形例１－ａに係るオリフィス部構造のヘッド部材３２の先端部分の断面図であり、図５Ｂは変形例１－ａに係るオリフィス部構造において弁体側シート面９０が弁座側シート面（図示せず）により押圧された状態のヘッド部材３２の先端部分の断面図であり、図５Ｃは変形例１－ｂに係るオリフィス部構造のヘッド部材３２の先端部分の断面図である。

　図５Ａに示されるように、変形例１－ａに係るオリフィス部構造のシート部材９は、円盤状に形成された、樹脂製又はゴム製の一体成形品である。シート部材９は、先端側に弁体側シート面９０を有し、弁体側シート面９０と軸線方向の反対側に取付面９８を有している。取付面９８の中央には半球状の突起９ｂが設けられている。

　上記シート部材９は、ピストン３のピストン本体３０（ヘッド部材３２）の先端に設けられたシート部材保持部３２ｄに嵌め込まれ、シート部材保持部３２ｄの開口部に圧入された止め輪９２によりシート部材保持部３２ｄに保持されている。シート部材保持部３２ｄの軸線方向の面とシート部材９の取付面９８との間には、弾性部材９１が介装されている。シート部材９の周面とシート部材保持部３２ｄとの間には僅かな空隙が設けられている。但し、図５Ｃに示される変形例１－ｂに係るオリフィス部構造のように、シート部材保持部３２ｄの全面とシート部材９との間に、弾性部材９１が介装されていてもよい。なお、シート部材保持部３２ｄとシート部材９の突起９ｂの突端の間には弾性部材９１が介装されていない。シート部材９の突起９ｂの突端とシート部材保持部３２ｄとは、接触点Ｐで直接的に接触している。

　上記構成において、図５Ｂに示されるように、弁体側シート面９０が弁座側シート面により押圧されると、弁体側シート面９０が接触点Ｐを中心として傾くとともに、弾性部材９１がシート部材９の変位に追従して弾性変形することによって、弁体側シート面９０と弁座側シート面４０とが平行となる。このように、シート部材９が接触点Ｐを中心として揺動することによって、シート部材９の動きが安定し、また、シート部材９のシート部材保持部３２ｄ内への沈み込みが防止される。

　〔変形例２〕
　変形例２に係るオリフィス部構造は、第１実施形態に係る減圧弁１のオリフィス部構造のうち、ヘッド部材３２に設けられたシート部材保持部３２ｄ及び弾性部材９１の形状を変形させたものである。図６Ａは変形例２－ａに係るオリフィス部構造のヘッド部材３２の先端部分の断面図であり、図６Ｂは変形例２－ａに係るオリフィス部構造において弁体側シート面９０が弁座側シート面（図示せず）により押圧された状態のヘッド部材３２の先端部分の断面図であり、図６Ｃは変形例２－ｂに係るオリフィス部構造のヘッド部材３２の先端部分の断面図である。

　図６Ａに示されるように、変形例２－ａに係るオリフィス部構造において、ピストン３のピストン本体３０は、その先端のヘッド部材３２にシート部材保持部３２ｄを有している。このシート部材保持部３２ｄは、シート部材９の外径と対応する径を有する円形の凹部である。シート部材保持部３２ｄの軸線方向の面（内面）の中央には、先端側へ突出する半球状の突起３２ｅが設けられている。

　上記シート部材保持部３２ｄに、シート部材９が嵌め込まれている。シート部材保持部３２ｄの開口部には止め輪９２が圧入されており、この止め輪９２によってシート部材９がシート部材保持部３２ｄから落脱しないようにシート部材保持部３２ｄに保持されている。シート部材保持部３２ｄとシート部材９との間には、弾性部材９１が介装されている。シート部材９の周面とシート部材保持部３２ｄとの間には僅かな空隙が設けられている。但し、図６Ｃに示される変形例２－ｂに係るオリフィス部構造のように、シート部材保持部３２ｄの全面とシート部材９との間に、弾性部材９１が介装されていてもよい。なお、シート部材保持部３２ｄの突起３２ｅの突端とシート部材９との間には弾性部材９１が介装されていない。シート部材保持部３２ｄの突起３２ｅの突端とシート部材９とは、接触点Ｐで直接的に接触している。

　上記構成において、図６Ｂに示されるように、弁体側シート面９０が弁座側シート面により押圧されると、弁体側シート面９０が接触点Ｐを中心として傾くとともに、弾性部材９１がシート部材９の変位に追従して弾性変形することによって、弁体側シート面９０と弁座側シート面４０とが平行となる。このように、シート部材９が接触点Ｐを中心として揺動することによって、シート部材９の動きが安定し、また、シート部材９のシート部材保持部３２ｄ内への沈み込みが防止される。

　〔変形例３〕
　変形例３に係るオリフィス部構造は、第１実施形態に係る減圧弁１のオリフィス部構造のうち、ヘッド部材３２に設けられたシート部材保持部３２ｄ、シート部材９、及び、弾性部材９１の形状を変形させたものである。図７Ａは、変形例３に係るオリフィス部構造のヘッド部材３２の先端部分の断面図であり、図７Ｂは変形例３に係るオリフィス部構造において弁体側シート面９０が弁座側シート面（図示せず）により押圧された状態のヘッド部材３２の先端部分の断面図である。

　図７Ａに示されるように、ピストン３のピストン本体３０の先端（ヘッド部材３２）に形成されたシート部材保持部３２ｄは、半球状の凹部に形作られている。シート部材９は、シート部材保持部３２ｄよりも一回り小さい半球状に形作られている。そして、シート部材保持部３２ｄにシート部材９が嵌め込まれて、シート部材保持部３２ｄの開口部に止め輪９２が圧入されている。シート部材保持部３２ｄの全面とシート部材９との間には、弾性部材９１が介装されている。シート部材９の半球状の凸面は、シート部材保持部３２ｄの半球状の凹面と、弾性部材９１を介して対峙している。

　上記構成において、図７Ｂに示されるように、弁体側シート面９０が弁座側シート面により押圧されると、弁体側シート面９０が傾くとともに、弾性部材９１がシート部材９の変位に追従して弾性変形することによって、弁体側シート面９０と弁座側シート面４０とが平行となる。

　〔変形例４〕
　変形例４に係るオリフィス部構造は、第１実施形態に係る減圧弁１のオリフィス部構造のうち、ヘッド部材３２に設けられたシート部材保持部３２ｄ、シート部材９、及び、弾性部材９１の形状を変形させたものである。図８Ａは、変形例４に係るオリフィス部構造のヘッド部材３２の先端部分の断面図であり、図８Ｂは変形例４に係るオリフィス部構造において弁体側シート面９０が弁座側シート面（図示せず）により押圧された状態のヘッド部材３２の先端部分の断面図である。

　図８Ａに示されるように、ピストン３のピストン本体３０の先端（ヘッド部材３２）に形成されたシート部材保持部３２ｄは、半球状の凹部に形作られている。シート部材９は、シート部材保持部３２ｄよりも一回り小さい半球状に形作られている。そして、シート部材保持部３２ｄにシート部材９が嵌め込まれて、シート部材保持部３２ｄの開口部に止め輪９２が圧入されている。止め輪９２は、ピストン本体３０の一部分としてシート部材９を保持している。止め輪９２とシート部材９との間には、弾性部材９１が介装されている。シート部材９の半球状の凸面と、シート部材保持部３２ｄの半球状の凹面とは、凹凸の無い滑らかな表面であるとともに、摺動摩擦が軽減されるような表面加工が施されている。

　上記構成において、図８Ｂに示されるように、弁体側シート面９０が弁座側シート面４０により押圧されると、シート部材９がシート部材保持部３２ｄを摺動するとともに、弾性部材９１がシート部材９の変位に追従して弾性変形することによって、弁体側シート面９０と弁座側シート面４０とが平行となる。

　〔変形例５〕
　変形例５に係るオリフィス部構造は、第１実施形態に係る減圧弁１のオリフィス部構造においてヘッド部材３２側に設けられていた弾性部材９１が、弁座体４側に設けられているものである。図９は、変形例５に係るオリフィス部構造の断面図である。

　図９に示されるように、ピストン３のピストン本体３０の先端部（ヘッド部材３２）には、シート部材保持部３２ｄが形成されている。このシート部材保持部３２ｄに、円盤状に形成されたシート部材９が嵌め込まれている。シート部材保持部３２ｄの開口部には、シート部材９を保持するための止め輪９２が圧入されている。一方、弁座体４の流路４２の開口部には、環状部材保持部９５が設けられており、ここに環状部材９４が嵌め込まれている。環状部材９４の先端は、弁座側シート面４０となっている。環状部材保持部９５と環状部材９４との間には、弾性部材９６が介装されている。弾性部材９６は、設定圧力が加えられたときに弾性変形する樹脂又はゴムで構成されている。

　上記構成において、弁座側シート面４０が弁体側シート面９０により押圧されると、弁体側シート面９０と弁座側シート面４０が平行となるように環状部材９４が変位するとともに、環状部材９４の変位に追従して弾性部材９６が弾性変形する。このように、弁座側シート面４０と弁体側シート面９０との傾きが、弾性部材９６で吸収される。この結果、接触時の弁体側シート面９０と弁座側シート面４０とは平行となり、弁体側シート面９０に対し弁座側シート面４０が全周にわたり均一な面圧で接触することができる。

　１　減圧弁
　２　ハウジング
　３　ピストン
　３０　ピストン本体
　３１　ロッド部材
　３２　ヘッド部材
　３２ｄ　シート部材保持部
　４　弁座体（弁座部材）
　４０　弁座側シート面
　４１　環状突起
　５　支持体
　８　ハウジングブロック
　９　シート部材
　９０　弁体側シート面
　１３　カバー
　１５　直動型軸受
　１６　バネ部材
　１７　背圧室
　１８　バネ室
　１９　弁室
　８１　一次側流路
　８２　二次側流路
　９１　弾性部材

Claims

　一次側流路、二次側流路、及び前記一次側流路と前記二次側流路の境界部に設けられた弁室が形成されたハウジングと、
　前記ハウジングの前記一次側流路と前記弁室との境界部に設けられた弁座と、
　前記弁室内に配置され、背圧を受けて前記一次側流路と前記弁室との境界部の流路面積を可変調整するピストンと、
　二次側圧力が所定の設定圧力となるように、前記背圧に抗するバネ荷重を前記ピストンに付与するバネ部材とを備え、
　前記ピストンが、前記ハウジングに支持されたピストン本体と、前記弁座と対向するように前記ピストン本体の端部に取り付けられたシート部材と、前記シート部材と前記ピストン本体の間に介装された弾性部材とを有する、減圧弁。
　前記弾性部材が、前記設定圧力で変形する樹脂製又はゴム製の部材である、請求項１に記載の減圧弁。
　前記シート部材が、前記弾性部材の弾性係数より高い弾性係数の樹脂又はゴムで構成されている、請求項１又は２に記載の減圧弁。
　前記シート部材が、弁体側シート面と前記弁体側シート面以外の取付面とを有し、前記弾性部材が少なくとも前記取付面と前記ピストン本体との間に設けられている、請求項１～３のいずれか一項に記載の減圧弁。
　前記シート部材の前記取付面又は前記ピストン本体のシート部材保持部の内面に突起が形成されており、前記突起の突端において前記ピストン本体と前記シート部材とが直接的に接触している、請求項４に記載の減圧弁。
　一次側流路、二次側流路、及び前記一次側流路と前記二次側流路の境界部に設けられた弁室が形成されたハウジングと、
　前記ハウジングの前記一次側流路と前記弁室との境界部に設けられた弁座と、
　前記弁室内に配置され、背圧を受けて前記一次側流路と前記弁室との境界部の流路面積を可変調整するピストンと、
　二次側圧力が所定の設定圧力となるように、前記背圧に抗するバネ荷重を前記ピストンに付与するバネ部材とを備え、
　前記ピストンが、前記ハウジングに支持されたピストン本体と、前記弁座と対向するように前記ピストン本体の端部に取り付けられたシート部材とを有し、
　前記弁座が、前記シート部材と対向するように前記ハウジングに保持された弁座部材と、前記弁座部材と前記ハウジングとの間に介装された弾性部材とを有している、減圧弁。
　前記弾性部材が、前記設定圧力で変形する樹脂製又はゴム製の部材である、請求項６に記載の減圧弁。
　前記弾性部材が、前記弁座部材と前記ハウジングとの間に設けられている、請求項６又は７に記載の減圧弁。