WO2021153272A1 - 減圧弁、バルブユニット、弁装置、及び板ばね - Google Patents

減圧弁、バルブユニット、弁装置、及び板ばね Download PDF

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valve
valve body
pressure reducing
casing
passage
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佳照 藤本
将佳 岡本
将隆 東浦
利隆 白澤
力 富田
重好 森
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川崎重工業株式会社
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    • F16K17/30—Excess-flow valves actuated by the difference of pressure between two places in the flow line acting directly on the cutting-off member operating in one direction only spring-loaded
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Definitions

  • the present invention relates to a pressure reducing valve, a valve unit, a valve device, and a leaf spring that urges a valve body to reduce the pressure of gas and output the gas.
  • a pressure reducing valve as in Patent Document 1 As a pressure reducing valve for gases such as compressed natural gas and hydrogen gas, for example, a pressure reducing valve as in Patent Document 1 is known.
  • a secondary pressure acts on the valve body in the closing direction, and the valve body is urged by a compression coil spring so as to resist the secondary pressure.
  • an object of the present invention is to provide a pressure reducing valve, a valve unit, a valve device, and a spring member that can be miniaturized.
  • the pressure reducing valve according to the first invention includes a casing in which a valve passage is formed, and a valve body that is movably housed in the casing and whose position is changed according to a secondary pressure to adjust the opening degree of the valve passage.
  • the valve body is provided with an urging member that urges the valve body in the opening direction to open the valve passage against the secondary pressure, and the urging member is a plate-shaped spring and is lateral to the valve body. It is extended to.
  • the plate-shaped spring extending to the side of the valve body is used as the urging member, the axial length of the pressure reducing valve can be shortened, that is, the size of the pressure reducing valve can be reduced. Can be achieved.
  • the valve unit according to the second invention includes the above-mentioned pressure reducing valve and a relief valve for relieving the secondary pressure of the pressure reducing valve.
  • An air chamber isolated from the secondary chamber and the valve passage is formed on the opposite side of the secondary chamber, and the air chamber is open to the atmosphere through the secondary passage of the relief valve. ..
  • the atmospheric chamber can be maintained at atmospheric pressure even when the urging member is deformed and the volume of the atmospheric chamber fluctuates or the gas leaks into the atmospheric chamber. .. Further, when the secondary pressure exceeds the set pressure and the relief valve operates, the relief pressure, which is the secondary pressure, can be guided to the atmosphere chamber. As a result, the relief pressure can be applied to the urging member against the secondary pressure. Therefore, it is possible to suppress the load acting on the urging member when the relief valve is operated.
  • the valve device includes a casing in which a valve passage is formed, a valve body that is movably housed in the casing and changes the opening degree of the valve passage according to an acting force, and the valve body. It includes an urging member that urges against the acting force, and the urging member is a plate-shaped spring extending laterally from the valve body.
  • the axial length of the valve device can be shortened, that is, the valve device is compact. Can be achieved.
  • the leaf spring according to the fourth invention is a leaf spring for urging the valve body in one direction, and has an inner portion to which the valve body is attached, an outer edge portion to be supported, the inner portion and the outer edge. It has a tapered tapered portion that connects the portions.
  • the valve body can be smoothly urged while suppressing the height of the leaf spring.
  • the tapered portion elastically deforms while changing the relative angles of the outer edge portion side and the center side portion, and the central portion moves parallel to the axial direction. As a result, the inclination of the valve body attached to the central portion can be suppressed.
  • miniaturization can be achieved.
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing a part of a leaf spring in the pressure reducing valve of FIG. 1 in an enlarged manner. It is sectional drawing which shows the state which the valve body is seated on the valve seat in the pressure reducing valve of FIG.
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing an enlarged portion corresponding to a region X in FIG. 1 in a pressure reducing valve according to another embodiment.
  • the valve unit 2 shown in FIG. 1 is used when the pressure of a gas such as compressed natural gas or hydrogen gas is reduced to the working pressure or the atmospheric pressure.
  • the valve unit 2 includes, for example, a pressure reducing valve 1 and a relief valve 3.
  • the pressure reducing valve 1 has a function of reducing the pressure of gases such as compressed natural gas and hydrogen gas to the working pressure and atmospheric pressure.
  • the pressure reducing valve 1 includes a casing 10, a valve body 11, and a leaf spring 12.
  • the casing 10 has a valve passage 13 and a secondary chamber 26 inside. More specifically, the casing 10 has a cover portion 10a and a housing block portion 10b. In the present embodiment, the valve passage 13 is formed in the housing block portion 10b.
  • the valve passage 13 has a primary side passage 21, a valve chamber 22, and a secondary side passage 23.
  • a valve body 11 is inserted into the valve chamber 22 in order to adjust the opening degree of the primary side passage 21 (that is, the opening degree of the valve passage 13).
  • the gas input to the primary side passage 21 is output to the secondary side passage 23 via the valve chamber 22.
  • the primary side passage 21 and the valve chamber 22 are both formed along a predetermined axis L1 and are connected to each other. That is, the primary side passage 21 is connected to the bottom of the valve chamber 22.
  • a secondary passage 23 is connected to the inner peripheral surface of the valve chamber 22.
  • the secondary side passage 23 extends in a direction intersecting the axis L1. In this embodiment, it extends in a direction orthogonal to the axis L1.
  • the valve body 11 is a cylindrical member formed of resin.
  • a seal member 27 is arranged between the outer peripheral surface of the valve body 11 and the inner peripheral surface of the valve chamber 22 (that is, the housing block portion 10b).
  • the valve body 11 is movably housed in the valve chamber 22 in a state of being sealed by the sealing member 27. That is, the valve body 11 can move along the axis L1 so as to approach and separate from the primary side passage 21.
  • a seating portion 24 is formed in the housing block portion 10b. The seating portion 24 is formed around the opening 22a on the valve chamber 22 side of the primary side passage 21. Then, the primary side passage 21 is closed by seating the tip end portion 11a of the valve body 11 on the seating portion 24.
  • the primary side passage 21 can be opened by separating the valve body 11 from the seating portion 24.
  • the primary side passage 21 and the secondary side passage 23 are connected via the annular passage 22c around the tip end side portion of the valve body 11.
  • the valve passage 13 is closed by moving the valve body 11 in one axial direction (that is, the closing direction) along the axis L1.
  • the valve passage 13 is opened by moving the valve body 11 in the other axial direction (that is, the opening direction) along the axis L1.
  • a leaf spring 12 is attached to the valve body 11.
  • the leaf spring 12 can generate a restoring force according to the displacement. Then, the leaf spring 12 moves the valve body 11 by the generated restoring force.
  • a leaf spring 12 is used instead of the compression coil spring.
  • the leaf spring 12 is formed in a disk shape in a plan view.
  • the central portion 12a of the leaf spring 12 is formed in a convex cross section that rises in one direction in the axial direction.
  • the central portion 12a of the leaf spring 12 has a diameter larger than the outer shape of the valve body 11 and is formed flat.
  • the base end surface of the valve body 11 is attached to the leaf spring 12.
  • the base end surface of the valve body 11 is joined to the surface of the central portion 12a on the other side in the axial direction.
  • a mounting method for example, there is a method in which a surface treatment on the other side in the axial direction is performed, and a valve body 11 made of synthetic resin such as PEEK, PPS, PI, and PAI is resin-molded and joined to the surface. .. Further, examples of surface treatment include chemical treatment and physical treatment by laser irradiation. As another mounting method, a method of mounting using a snap fit, an adhesive, an adhesive tape, and a bush, or a method of mounting by chemical joining, outsert molding, or the like can be considered. Further, in these mounting methods, it is preferable to secure the sealing property between the valve body 11 and the leaf spring 12 by using a sealing member or the like.
  • the leaf spring 12 is fixed to the casing 10.
  • the leaf spring 12 is fixed to the casing 10 by being sandwiched between the cover portion 10a and the housing block portion 10b. More specifically, the outer edge portion 12b of the leaf spring 12 is formed flat. The outer edge portion 12b is fixed to the casing 10. That is, the outer edge portion 12b is sandwiched between the cover portion 10a and the housing block portion 10b.
  • the outer edge of the leaf spring 12 is placed on the housing block portion 10b.
  • the housing block portion 10b is formed with a step portion 10c so as to correspond to the outer edge of the outer edge portion 12b (that is, the outer edge of the leaf spring 12). More specifically, in the housing block portion 10b, a valve chamber 22 is formed on one end surface thereof along the axis L1. A step portion 10c having a diameter larger than that of the leaf spring 12 is formed on one end surface of the housing block portion 10b.
  • the leaf spring 12 is arranged so that its outer edge is placed on the step portion 10c.
  • the cover portion 10a is covered on one end surface of the housing block portion 10b.
  • the cover portion 10a is formed with an annular protrusion portion 10d corresponding to the step portion 10c.
  • the outer edge is sandwiched between the step portion 10c and the annular protrusion 10d.
  • the step portion 10c and the annular protrusion portion 10d do not necessarily have to be provided, and may be omitted.
  • the step portion 10c does not necessarily have to be formed on the housing block portion 10b, and may be formed on the cover portion 10a.
  • the annular protrusion 10d is formed on the housing block portion 10b.
  • the cover portion 10a and the housing block portion 10b are fastened by a plurality of fasteners and bolts in the present embodiment, and the outer edge of the leaf spring 12 is sandwiched by the fastening force.
  • the cover portion 10a and the housing block portion 10b do not necessarily have to be fixed by fasteners, and may be screwed together.
  • the casing 10 is formed with a secondary chamber 26 on one side in the axial direction with respect to the leaf spring 12. Further, an air chamber 28 is formed on the opposite side of the secondary chamber 26 with respect to the leaf spring 12, that is, on the other side in the axial direction.
  • the secondary chamber 26 is surrounded by the cover portion 10a and the leaf spring 12. More specifically, the cover portion 10a is formed with a recess 10e inside the annular protrusion portion 10d. The space surrounded by the recess 10e and the leaf spring 12 forms the secondary chamber 26.
  • the air chamber 28 is surrounded by a housing block portion 10b and a leaf spring 12. More specifically, the housing block portion 10b is formed with a recess 10f inside the step portion 10c. The space surrounded by the recess 10f and the leaf spring 12 forms the air chamber 28.
  • the secondary chamber 26 is a chamber in which the secondary pressure is guided so that the secondary pressure acts on the valve body 11.
  • the secondary chamber 26 is covered with a leaf spring 12. Therefore, the secondary chamber 26 is isolated from the air chamber 28 by the leaf spring 12. That is, the outer edge of the leaf spring 12 is sandwiched between the step portion 10c and the annular protrusion portion 10d, so that a metal seal is formed between the step portion 10c and the annular protrusion portion 10d. As a result, the secondary chamber 26 is isolated from the air chamber 28.
  • the valve body 11 is formed with a communication passage 11b.
  • the communication passage 11b connects the annular passage 22c and the secondary chamber 26. Therefore, the secondary pressure is guided to the secondary chamber 26 via the communication passage 11b.
  • the leaf spring 12 can receive the secondary pressure guided to the secondary chamber 26. That is, the secondary pressure can be applied to the valve body 11 in the closing direction via the leaf spring 12.
  • the leaf spring 12 is formed to be convex in one axial direction (one direction), that is, in the opening direction. Therefore, when the valve body 11 moves to the other side in the axial direction, that is, to the closing direction side, the valve body 11 is urged in the opening direction in order to recover elasticity. Therefore, the valve body 11 receives an urging force from the leaf spring 12 against the secondary pressure described above. Further, the primary pressure of the primary side passage 21 and the secondary pressure of the annular passage 22c act on the valve body 11 in the opening direction. Therefore, the valve body 11 moves to a position where the primary pressure and the secondary pressure to be received and the urging force are balanced.
  • the valve body 11 moves to a position corresponding to the secondary pressure, adjusts the opening degree of the valve passage 13, and keeps the secondary pressure at a predetermined pressure. Since the leaf spring 12 having such a function is a disk member having a convex shape in the opening direction, the height of the spring can be suppressed as compared with the case where a compression coil spring is used. As a result, the valve body 11 can be smoothly urged in the opening direction while suppressing the height of the pressure reducing valve 1. Further, in the leaf spring 12, a tapered portion 12c connecting the outer edge portion 12b and the central portion 12a is formed as follows.
  • the tapered portion 12c is formed in a tapered shape as shown in FIG.
  • the tapered portion 12c is formed in a tapered shape at a plurality of angles. More specifically, the tapered portion 12c has taper angles ⁇ and ⁇ in which the outer edge side portion 12d and the central side portion 12e are different from each other. That is, the taper angle ⁇ of the central side portion 12e is an acute angle than the taper angle ⁇ of the outer edge side portion 12d. Therefore, in the leaf spring 12, the valve body 11 moves in the closing direction with its outer edge sandwiched.
  • the taper angles ⁇ and ⁇ can be directly measured, but may be calculated from the angles formed by the outer edge portion 12b (flat portion), the outer edge side portion 12d, and the central side portion 12e.
  • the leaf spring 12 bends as follows when the central portion 12a moves in the other direction in the axial direction. That is, the tapered portion 12c is elastically deformed while changing the relative angles of the outer edge side portion 12d and the central side portion 12e, and the central portion 12a is moved in parallel. Therefore, the leaf spring 12 lowers the valve body 11 substantially straight in the closing direction to prevent axial deviation (tilt of the valve body 11), so that the valve body 11 moves into the valve chamber when the valve body 11 moves in the closing direction. It is possible to suppress one-sided hitting at 22. Further, by forming the tapered portion 12c, the warp of the leaf spring 12 can be suppressed. As a result, it is possible to prevent the valve body 11 from coming off from the leaf spring 12.
  • the tapered portion 12c does not necessarily have the outer edge side portion 12d and the central side portion 12e having different taper angles, and may be formed with one taper angle.
  • the inner portion of the outer edge portion 12b of the leaf spring 12 protrudes from the step portion 10c to the recess 10f.
  • the inner portion of the outer edge portion 12b can be bent toward the recess 10f side (lower side of the paper surface in FIG. 1), and the leaf spring 12 until the outer edge side portion 12d of the tapered portion 12c becomes substantially flat with respect to the outer edge portion 12b. Can be transformed. Therefore, as shown in FIG.
  • the pressure reducing valve is designed by designing the leaf spring 12 so that the outer edge side portion 12d is substantially flat with respect to the outer edge portion 12b when the valve body 11 is seated on the seating portion 24.
  • the height of the leaf spring 12 in 1 can be further suppressed.
  • a relief port 22d is formed on the inner peripheral surface of the valve chamber 22.
  • the relief port 22d is formed at a position symmetrical to the opening of the secondary side passage 23 with respect to the axis L1.
  • a relief passage 25 is connected to the relief port 22d.
  • the relief passage 25 extends in a direction orthogonal to the axis L1.
  • a relief valve 3 is integrally provided in the casing 10, and the relief passage 25 is connected to the atmosphere via the relief valve 3.
  • the relief valve 3 discharges the secondary pressure to the atmosphere or the like when the secondary pressure of the pressure reducing valve 1 exceeds a predetermined set pressure.
  • an open passage 29 is formed in the casing 10.
  • the open passage 29 communicates the space on the secondary side of the relief valve 3 with the air chamber 28. More specifically, the air chamber 28 is isolated from the secondary chamber 26 by the leaf spring 12 and also from the annular passage 22c by the sealing member 27.
  • the open passage 29 communicates the air chamber 28 with the space on the secondary side of the relief valve 3. Therefore, even when the leaf spring 12 is deformed and the volume of the air chamber 28 fluctuates or gas leaks into the air chamber 28, the air chamber 28 can be maintained at atmospheric pressure. Further, when the secondary pressure exceeds the set pressure and the relief valve 3 opens the relief passage 25, the relief pressure, which is the pressure on the secondary side of the relief valve 3, is introduced into the air chamber 28 by the open passage 29. As a result, the relief pressure can be applied to the leaf spring 12 against the secondary pressure. Therefore, it is possible to suppress the load acting on the leaf spring 12 when the relief valve 3 operates.
  • the leaf spring 12 extends radially outward from the valve body 11, that is, laterally. Therefore, the axial length of the pressure reducing valve 1 can be made shorter than that of the conventional pressure reducing valve 1, that is, the pressure reducing valve 1 can be downsized. Further, in the pressure reducing valve 1, since the leaf spring 12 also has a pressure receiving function as described above, the valve body 11 can be downsized or the number of parts can be reduced. Further, since the leaf spring 12 also has a sealing function, the number of parts can be further reduced. As a result, the pressure reducing valve 1 can be downsized. Further, by using the leaf spring 12 as a seal, the number of sliding seal members provided on the valve body 11 can be reduced.
  • the sliding resistance acting on the valve body can be reduced. Further, by using the leaf spring 12 as a seal, the sliding resistance can be reduced. Further, in the pressure reducing valve 1, since the valve body 11 is made of a resin member, the number of parts is reduced as compared with the case where the portion seated on the seating portion 24 and the remaining portion are formed separately. And the valve body 11 is easy to manufacture. Therefore, the manufacturing cost of the pressure reducing valve 1 can be reduced.
  • the valve device to which the leaf spring 12 is applied is not limited to the pressure reducing valve 1.
  • it may be an on-off valve or a relief valve, and may be a valve device that urges the valve body in the opening direction or the closing direction against gas pressures such as primary pressure and secondary pressure.
  • the leaf spring 12 does not necessarily have to be attached to the end surface of the valve body 11, and may be attached to the side surface of the valve body 11.
  • the leaf spring 12 is not limited to the shape as described above, and the valve body is not limited to the above-mentioned shape.
  • the leaf spring 12 does not necessarily have to have a pressure receiving function or a sealing function, and may be achieved by a valve body 11 or another member. That is, a pressure receiving portion may be formed on the valve body 11, or a seal may be achieved by using an O-ring or a diaphragm.
  • the seal may be achieved by using the O-ring 15 as in the pressure reducing valve 1A shown in FIG. That is, an annular recess 10g is formed in the annular protrusion 10d, an O-ring 15 is fitted therein, and the outer edge of the leaf spring 12 is sandwiched between the step portion 10c and the annular protrusion 10d together with the O-ring 15. Thereby, the sealing property can be further improved.
  • valve passage 13 is not limited to the above-mentioned shape.
  • the secondary side passage 23 may be connected to the secondary chamber 26.
  • the position of the relief valve 3 is not limited to the above-mentioned position, and may be connected to the secondary side passage 23.
  • the valve body 11 is formed with the communication passage 11b as shown in FIG.
  • the casing 10 may be formed with a passage connecting the secondary side passage 23 (or the annular passage 22c) and the secondary chamber 26.
  • the secondary side passage 23 may be connected to the secondary chamber 26 via the passage and external piping.
  • the open passage 29 does not necessarily have to be connected to the relief valve 3. That is, the open passage 29 may be directly open to the atmosphere.
  • Valve gear Valve gear
  • Valve unit 3 Relief valve 10
  • Valve body 12
  • Leaf spring (urging member) 12a
  • Outer edge part 12c
  • Tapered part 12d
  • Outer edge side part 12e
  • Valve passage 22
  • Valve chamber 22d
  • Relief port 26
  • Secondary chamber 28 Atmospheric chamber

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Abstract

減圧弁は、弁通路が形成されるケーシングと、前記ケーシングに移動可能に収容され、二次圧に応じて位置を変えて前記弁通路の開度を調整する弁体と、前記弁体を二次圧に抗して前記弁通路を開く開方向に付勢する付勢部材と、を備え、前記付勢部材は、板状のばねであって前記弁体から側方に延在している。

Description

減圧弁、バルブユニット、弁装置、及び板ばね
　本発明は、ガスを減圧して出力する減圧弁、バルブユニット、弁装置、及び弁体を付勢する板ばねに関する。
　圧縮天然ガス及び水素ガス等のガスに関する減圧弁として、例えば特許文献１のような減圧弁が知られている。特許文献１の減圧弁では、弁体に閉方向に二次圧が作用し、また弁体が二次圧に抗するように圧縮コイルばねによって付勢されている。
特開２０１２－０９３８０９号公報
　特許文献１の減圧弁では、圧縮コイルばねによって弁体を開方向に付勢しているので、減圧弁のサイズ、特に軸線方向の長さが大きくなる。
　そこで本発明は、小型化を図ることができる減圧弁、バルブユニット、弁装置、及びばね部材を提供することを目的としている。
　第１の発明である減圧弁は、弁通路が形成されるケーシングと、前記ケーシングに移動可能に収容され、二次圧に応じて位置を変えて前記弁通路の開度を調整する弁体と、前記弁体を二次圧に抗して前記弁通路を開く開方向に付勢する付勢部材と、を備え、前記付勢部材は、板状のばねであって前記弁体から側方に延在しているものである。
　第１の発明に従えば、付勢部材として前記弁体の側方に延在する板状のばねを用いるので、減圧弁の軸線方向の長さを短くすることができる、即ち減圧弁の小型化を図ることができる。
　第２の発明であるバルブユニットは、前述する減圧弁と、前記減圧弁の二次圧をリリーフするリリーフ弁とを備え、前記減圧弁は、前記ケーシングにおいて、前記付勢部材に対して前記二次室の反対側に、前記二次室及び弁通路から隔離されている大気室が形成され、前記大気室は、前記リリーフ弁の二次側通路を介して大気に開放されているものである。
　第２の発明に従えば、付勢部材が変形して大気室の容積が変動した際やガスが大気室に漏れ出た場合であっても、大気室を大気圧にて維持することができる。また、二次圧が設定圧を超えてリリーフ弁が作動するような場合、二次側の圧であるリリーフ圧を大気室に導くことができる。これにより、二次圧に抗してリリーフ圧を付勢部材に作用させることができる。それ故、リリーフ弁が作動した際の付勢部材に作用する荷重を抑制することができる。
　第３の発明である弁装置は、弁通路が形成されるケーシングと、前記ケーシングに移動可能に収容され、作用する力に応じて前記弁通路の開度を変える弁体と、前記弁体を作用する力に抗して付勢する付勢部材と、を備え、前記付勢部材は、板状のばねであって前記弁体から側方に延在しているものである。
　第３の発明に従えば、付勢部材として前記弁体の側方に延在する板状のばねを用いるので、弁装置の軸線方向の長さを短くすることができる、即ち弁装置の小型化を図ることができる。
　第４の発明である板ばねは、弁体を一方向に付勢するための板ばねであって、前記弁体が取り付けられる内側部分と、支持される外縁部分と、前記内側部分と前記外縁部分とを繋ぐテーパ状のテーパ部とを有するものである。
　第４の発明に従えば、板ばねの高さを抑えつつ、弁体を円滑に付勢することができる。板ばねが撓む際、テーパ部が外縁部分側及び中心側部分の相対角を変えながら弾性変形し、中心部分が軸方向に平行に移動する。これにより、中心部分に取り付けられる弁体の傾きを抑制することができる。
　本発明によれば、小型化を図ることができる。
　本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。
本発明の実施形態に係る減圧弁を示す断面図である。 図１の減圧弁における板ばねの一部分を拡大して示す拡大断面図である。 図１の減圧弁において弁体が弁座に着座している状態を示す断面図である。 その他の実施形態に係る減圧弁において、図１の領域Ｘに対応する部分を拡大して示す拡大断面図である。
　以下、本発明に係る実施形態の減圧弁１、バルブユニット２、及び板ばね１２について前述する図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明で用いる方向の概念は、説明する上で便宜上使用するものであって、発明の構成の向き等をその方向に限定するものではない。また、以下に説明する減圧弁１及び板ばね１２は、本発明の一実施形態に過ぎない。従って、本発明は以下の実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除、変更が可能である。
　図１に示すバルブユニット２は、圧縮天然ガス及び水素ガス等のガスの圧力を使用圧力や大気圧まで減圧する場合に用いられている。バルブユニット２は、例えば減圧弁１とリリーフ弁３とを備えている。減圧弁１は、圧縮天然ガス及び水素ガス等のガスの圧力を使用圧力や大気圧まで減圧する機能を有している。減圧弁１は、ケーシング１０と、弁体１１と、板ばね１２とを備えている。
　ケーシング１０は、内部に弁通路１３と二次室２６を有している。更に詳細に説明すると、ケーシング１０は、カバー部１０ａとハウジングブロック部１０ｂとを有している。本実施形態では、ハウジングブロック部１０ｂに、弁通路１３が形成されている。弁通路１３は、一次側通路２１と、弁室２２と、二次側通路２３とを有している。弁室２２には、一次側通路２１の開度（即ち、弁通路１３の開度）を調整すべく弁体１１が挿入されている。弁通路１３では、一次側通路２１に入力されるガスは弁室２２を介して二次側通路２３へと出力される。
　より詳細に説明すると、一次側通路２１及び弁室２２は、共に所定の軸線Ｌ１に沿って形成され且つ互いに繋がっている。即ち、弁室２２の底には、一次側通路２１が繋がっている。また、弁室２２の内周面には、二次側通路２３が繋がっている。二次側通路２３は、軸線Ｌ１に交差する方向に延在している。本実施形態では、軸線Ｌ１に直交する方向に延在している。
　弁体１１は、樹脂によって成形された円柱部材である。弁体１１の外周面と弁室２２の内周面（即ち、ハウジングブロック部１０ｂ）との間には、シール部材２７が配置されている。弁体１１は、シール部材２７によってシールされている状態で弁室２２に移動可能に収容されている。即ち、弁体１１は、軸線Ｌ１に沿って一次側通路２１に対して近接及び離反するように移動することができる。また、ハウジングブロック部１０ｂには、着座部２４が形成されている。着座部２４は、一次側通路２１の弁室２２側の開口２２ａ周りに形成されている。そして、弁体１１の先端部１１ａを着座部２４に着座させることによって一次側通路２１が閉じられる。他方、弁体１１を着座部２４から離すことで一次側通路２１を開くことができる。これにより、弁体１１の先端側部分の周りにある環状通路２２ｃを介して一次側通路２１と二次側通路２３とが繋がる。このように、減圧弁１では、弁体１１を軸線Ｌ１に沿う軸線方向一方（即ち、閉方向）に移動させることで弁通路１３が閉じられる。また、弁体１１を軸線Ｌ１に沿う軸線方向他方（即ち、開方向）に移動させることで弁通路１３が開かれる。
　弁体１１には、板ばね１２が取り付けられている。板ばね１２は、変位に応じた復元力を発生することができる。そして、板ばね１２は、発生する復元力によって弁体１１を移動させる。本実施形態では、圧縮コイルばねの代わりに板ばね１２が用いられている。付勢部材である板ばね１２は、弁体１１を開方向に付勢する。更に詳細に説明すると、板ばね１２は、板状の金属製の部材（本実施形態においてＳＵＳ３０４ＣＳＰ等のＳＵＳ製及び合金製の部材）である。板ばね１２は、平面視で円板状に形成されている。板ばね１２の中心部分１２ａは、軸線方向一方に盛り上がった断面凸状に形成されている。板ばね１２の中心部分１２ａは、弁体１１の外形より大径で且つ平坦に形成されている。
　板ばね１２には、弁体１１の基端面が取り付けられている。本実施形態では、中心部分１２ａの軸線方向他方側の表面に、弁体１１の基端面が接合されている。弁体１１の基端面を板ばね１２に取り付けることにより、弁体１１と板ばね１２の接合面を大きく確保することができる。
　なお、取付方法としては、例えば軸線方向他方側の表面処理を施してしてその表面にＰＥＥＫ、ＰＰＳ、ＰＩ、及びＰＡＩ等の合成樹脂製の弁体１１を樹脂成形して接合する方法がある。また、表面処理の例としては、化学的処理や、レーザ照射による物理的処理などがある。その他の取付方法としては、スナップフィット、接着材、接着テープ、及びブッシュを用いて取り付けたり、化学的な接合やアウトサート成形等によって取り付けたりする方法が考えられる。また、これらの取付方法では、シール部材等を用いて弁体１１と板ばね１２との間のシール性を確保しておくことが好ましい。
　板ばね１２は、ケーシング１０に固定されている。本実施形態では、板ばね１２は、カバー部１０ａとハウジングブロック部１０ｂとに挟持されることで、ケーシング１０に固定されている。更に詳細に説明すると、板ばね１２の外縁部分１２ｂは、平坦に形成されている。この外縁部分１２ｂが、ケーシング１０に固定されている。即ち、外縁部分１２ｂが、カバー部１０ａとハウジングブロック部１０ｂとに挟持されている。
　ハウジングブロック部１０ｂには、板ばね１２の外縁が載せられている。ハウジングブロック部１０ｂには、外縁部分１２ｂの外縁（即ち、板ばね１２の外縁）に対応させるように段部１０ｃが形成されている。より詳細に説明すると、ハウジングブロック部１０ｂでは、その一端面に軸線Ｌ１に沿って弁室２２が形成されている。ハウジングブロック部１０ｂの一端面に板ばね１２より大径の段部１０ｃが形成されている。板ばね１２は、その外縁を段部１０ｃに載せるように配置されている。そして、ハウジングブロック部１０ｂの一端面にカバー部１０ａが被せられている。カバー部１０ａには、段部１０ｃに対応する円環状の環状突起部１０ｄが形成されている。そして、環状突起部１０ｄを段部１０ｃに嵌め込むことによって外縁が段部１０ｃと環状突起部１０ｄとによって挟持される。なお、段部１０ｃと環状突起部１０ｄとは、必ずしも設ける必要はなく、省略することも可能である。また、段部１０ｃは、必ずしもハウジングブロック部１０ｂに形成されている必要はなく、カバー部１０ａに形成されてもよい。この場合、ハウジングブロック部１０ｂに環状突起部１０ｄが形成されている。カバー部１０ａ及びハウジングブロック部１０ｂは、複数の締結具、本実施形態においてボルトによって締結されており、その締結力によって板ばね１２の外縁が挟持されている。なお、カバー部１０ａ及びハウジングブロック部１０ｂは、必ずしも締結具によって固定されている必要ななく、互いを螺合してもよい。
　また、ケーシング１０には、板ばね１２に対して軸線方向一方側に二次室２６が形成されている。また、板ばね１２に対して二次室２６の反対側、即ち軸線方向他方側に大気室２８が形成されている。本実施形態では、二次室２６は、カバー部１０ａと板ばね１２とで囲われている。より詳細に説明すると、カバー部１０ａには、環状突起部１０ｄの内側に凹所１０ｅが形成されている。凹所１０ｅと板ばね１２とに囲われた空間が、二次室２６を成している。また、大気室２８は、ハウジングブロック部１０ｂと板ばね１２とで囲われている。より詳細に説明すると、ハウジングブロック部１０ｂには、段部１０ｃの内側に凹所１０ｆが形成されている。凹所１０ｆと板ばね１２とに囲われた空間が、大気室２８を成している。
　二次室２６は、弁体１１に二次圧を作用させるべく二次圧が導かれる部屋である。二次室２６は、板ばね１２によって覆われている。そのため、板ばね１２によって、二次室２６が大気室２８から隔離されている。即ち、板ばね１２の外縁が段部１０ｃと環状突起部１０ｄとに挟持されることによって、段部１０ｃと環状突起部１０ｄとの間にメタルシールが形成される。これにより、二次室２６が大気室２８から隔離されている。また、弁体１１には、連通路１１ｂが形成されている。連通路１１ｂは、環状通路２２ｃと二次室２６とを繋いでいる。それ故、二次室２６には、連通路１１ｂを介して二次圧が導かれる。そして、板ばね１２は、二次室２６に導かれた二次圧を受圧することができる。即ち、板ばね１２を介して二次圧を弁体１１に対して閉方向に作用させることができる。
　また、板ばね１２は、前述の通り、軸線方向一方（一方向）、即ち開方向に凸状に形成されている。そのため、弁体１１が軸線方向他方側、即ち閉方向側に移動すると、弾性復帰しようと弁体１１を開方向に付勢する。それ故、弁体１１は、前述する二次圧に抗する付勢力を板ばね１２から受けている。また、弁体１１に対しては、一次側通路２１の一次圧及び環状通路２２ｃの二次圧が開方向に作用している。それ故、弁体１１は、受圧する一次圧及び二次圧、並びに付勢力が釣り合う位置へと移動する。これにより、弁体１１が二次圧に応じた位置へと移動して弁通路１３の開度を調整し、二次圧を所定圧に保つ。このような機能を有する板ばね１２は、開方向に凸状の円板部材であるので、圧縮コイルばねを用いる場合に比べてばねの高さを抑えることができる。これにより、減圧弁１の高さを抑えつつ円滑に弁体１１を開方向に付勢することができる。また、板ばね１２は、外縁部分１２ｂと中心部分１２ａとを繋ぐテーパ部１２ｃが以下のように形成されている。
　即ち、テーパ部１２ｃは、図２に示すようにテーパ状に形成されている。本実施形態では、テーパ部１２ｃは複数の角度のテーパ状に形成されている。詳細に説明すると、テーパ部１２ｃは外縁側部分１２ｄと中心側部分１２ｅとが互いに異なるテーパ角α，βを有している。即ち、中心側部分１２ｅのテーパ角βは、外縁側部分１２ｄのテーパ角αより鋭角になっている。それ故、板ばね１２は、その外縁が挟持された状態で弁体１１が閉方向に移動する。なお、テーパ角α、βは、直接測定することも可能であるが、外縁部分１２ｂ（平坦部分）と外縁側部分１２ｄ及び中心側部分１２ｅの各々とが成す角度から計算してもよい。
　更に詳細に説明すると、板ばね１２は、中心部分１２ａが軸線方向他方に動くと以下のように撓む。即ち、テーパ部１２ｃが外縁側部分１２ｄ及び中心側部分１２ｅの相対角を変えながら弾性変形し、中心部分１２ａを平行に移動させる。それ故、板ばね１２は弁体１１を閉方向へと略真っ直ぐ降ろして軸ずれ（弁体１１の傾き）を防止することで弁体１１が閉方向に移動する際に弁体１１が弁室２２にて片当たりすることを抑制することができる。また、テーパ部１２ｃを形成することで、板ばね１２の反り返りを抑制できる。これにより、板ばね１２から弁体１１が外れることを抑制することができる。なお、テーパ部１２ｃは、必ずしも外縁側部分１２ｄと中心側部分１２ｅとが互いに異なるテーパ角を有している必要はなく、１つのテーパ角にて形成されていてもよい。
　また、板ばね１２の外縁部分１２ｂの内側部分は、段部１０ｃから凹所１０ｆへと突き出ている。これにより、中心部分１２ａが閉方向に移動した際に、板ばね１２が撓むためのスペースを確保することができる。即ち、外縁部分１２ｂの内側部分を凹所１０ｆ側(図１の紙面下側)に撓ませることができ、テーパ部１２ｃの外縁側部分１２ｄが外縁部分１２ｂに対し略平坦になるまで板ばね１２を変形させることができる。それ故、図３に示すように弁体１１が着座部２４に着座している際に外縁側部分１２ｄが外縁部分１２ｂに対し略平坦になるように板ばね１２を設計することによって、減圧弁１における板ばね１２の高さを更に抑えることができる。
　また、減圧弁１では、弁室２２の内周面にリリーフポート２２ｄが形成されている。本実施形態において、リリーフポート２２ｄは、軸線Ｌ１に対して二次側通路２３の開口と対称な位置に形成されている。リリーフポート２２ｄには、リリーフ通路２５が繋がっている。リリーフ通路２５は、軸線Ｌ１に直交する方向に延在している。また、ケーシング１０には、リリーフ弁３が一体的に設けられており、リリーフ通路２５は、リリーフ弁３を介して大気に繋がっている。リリーフ弁３は、減圧弁１の二次圧が所定の設定圧を超えると二次圧を大気等に排出する。このように弁室２２の内周面にリリーフポート２２ｄを形成することによって、弁体１１の側方にリリーフ弁３を配置することができる。これにより、バルブユニット２の軸線方向の長さを抑えることができる。
　更に、バルブユニット２では、ケーシング１０に開放通路２９が形成されている。開放通路２９は、リリーフ弁３の二次側の空間と大気室２８とを連通している。更に詳細に説明すると、大気室２８は、板ばね１２によって二次室２６から隔離され、且つシール部材２７によって環状通路２２ｃからも隔離されている。開放通路２９は、大気室２８をリリーフ弁３の二次側の空間と連通している。それ故、板ばね１２が変形して大気室２８の容積が変動した際やガスが大気室２８に漏れ出た場合であっても、大気室２８を大気圧にて維持することができる。また、二次圧が設定圧を超えてリリーフ弁３がリリーフ通路２５を開くと、開放通路２９によってリリーフ弁３の二次側の圧力であるリリーフ圧が大気室２８に導入される。これにより、リリーフ圧を二次圧に抗して板ばね１２に作用させることができる。それ故、リリーフ弁３が作動した際の板ばね１２に作用する荷重を抑制することができる。
　このように構成されている減圧弁１では、板ばね１２が弁体１１から径方向外方、即ち側方に延在している。それ故、減圧弁１の軸線方向の長さを従来の減圧弁より短くすることができる、即ち減圧弁１の小型化を図ることができる。また、減圧弁１では、前述の通り板ばね１２が受圧機能も有しているので、弁体１１の小型化又は部品点数の低減を図ることができる。更に、板ばね１２がシール機能も有しているので、更に部品点数の低減を図ることができる。これにより、減圧弁１の小型化を図ることができる。また、板ばね１２をシールとして用いることで、弁体１１に設けられる摺動シール部材の数を減らすことができる。これによって、弁体に作用する摺動抵抗を小さくすることができる。また、板ばね１２をシールとして用いることで、摺動抵抗を小さくすることができる。更に、減圧弁１では、弁体１１が樹脂製の部材で構成されているので、着座部２４に着座する部分と残余部とが別体で形成されているものに比べて、部品点数を低減することができ、また弁体１１の製造が容易である。それ故、減圧弁１の製造コストの低減を図ることができる。
　［その他の実施形態］
　本実施形態では、板ばね１２を減圧弁１に適用した場合を説明したが、適用される弁装置は減圧弁１に限定されない。例えば、開閉弁やリリーフ弁であってもよく、一次圧や二次圧等のガス圧に抗して弁体を開方向又は閉方向に付勢する弁装置であればよい。また、板ばね１２は、必ずしも弁体１１の端面に取り付けられる必要はなく、弁体１１の側面に取り付けられてもよい、更に板ばね１２は、前述するような形状に限定されず、弁体１１から側方に延在する板形状（例えば、矩形状）のものであればよい。また、板ばね１２は、必ずしも受圧機能やシール機能を有している必要もなく、弁体１１や別部材によって達成するようにしてもよい。即ち、弁体１１に受圧部を形成したり、Ｏリングやダイアフラムを用いてシールを達成したりするようにしてもよい。
　また、図４に示す減圧弁１ＡのようにＯリング１５を用いてシールを達成するようにしてもよい。即ち、環状突起部１０ｄに環状の凹部１０ｇが形成され、そこにＯリング１５が嵌め込まれ、Ｏリング１５と共に板ばね１２の外縁が段部１０ｃと環状突起部１０ｄとに挟持される。これにより、よりシール性を高めることができる。
　また、弁通路１３の形状も前述の形状に限定されない。例えば、二次室２６に二次側通路２３が繋がっていてもよい。また、リリーフ弁３の位置も前述の位置に限定されず、二次側通路２３に接続されるようにしてもよい。また、二次室２６へ二次圧を導くべく、弁体１１に必ずしも図１のような連通路１１ｂが形成されている必要はない。例えば、ケーシング１０に、二次側通路２３（又は環状通路２２ｃ）と二次室２６とを繋ぐ通路を形成してもよい。他にも、二次側通路２３を通路及び外部配管を介して二次室２６に繋いでもよい。また、開放通路２９は、必ずしもリリーフ弁３に繋がっている必要はない。即ち、開放通路２９は、直接大気に開放されていてもよい。
　上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
　１　　減圧弁（弁装置）
　２　　バルブユニット
　３　　リリーフ弁
　１０　　ケーシング
　１１　　弁体
　１２　　板ばね（付勢部材）
　１２ａ　中心部分
　１２ｂ　外縁部分
　１２ｃ　テーパ部
　１２ｄ　外縁側部分
　１２ｅ　中心側部分
　１３　　弁通路
　２２　　弁室
　２２ｄ　リリーフポート
　２６　　二次室
　２８　　大気室
 

 

Claims (12)

  1. 　弁通路が形成されるケーシングと、
    　前記ケーシングに移動可能に収容され、二次圧に応じて位置を変えて前記弁通路の開度を調整する弁体と、
    　前記弁体を二次圧に抗して前記弁通路を開く開方向に付勢する付勢部材と、を備え、
    　前記付勢部材は、板状のばねであって前記弁体から側方に延在している、減圧弁。
  2. 　前記ケーシングは、二次圧が導かれる二次室を有し、
    　前記付勢部材は二次室を覆い、二次室に導かれる二次圧を受圧し、受圧する二次圧に応じた位置へと前記弁体を移動させる、請求項１に記載の減圧弁。
  3. 　前記ケーシングは、弁体を収容する弁室を有し、
    　前記付勢部材は、前記弁室と前記二次室との間をシールするように前記ケーシングに設けられている、請求項２に記載の減圧弁。
  4. 　前記付勢部材は、金属製の部材であり、
    　前記弁体は、樹脂製の部材である、請求項１又は２に記載の減圧弁。
  5. 　前記付勢部材は、前記開方向に凸状の円板状に形成されている、請求項１乃至４の何れか１つに記載の減圧弁。
  6. 　前記付勢部材は、外縁部分と中心部分とを繋ぐテーパ状のテーパ部を有し、前記ケーシングによって前記外縁部分が支持され且つ前記弁体が中心部分に取り付けられている、請求項５に記載の減圧弁。
  7. 　前記テーパ部は、その外縁部分側の部分に比べて中心部分側の部分の方が鋭角になるように形成されている、請求項６に記載の減圧弁。
  8. 　前記ケーシングには、二次圧をリリーフするリリーフポートが形成され、
    　前記リリーフポートは、前記ケーシングにおいて前記弁体の側方に形成されている、請求項１乃至７の何れか１つに記載の減圧弁。
  9. 　請求項１乃至８の何れか１つに記載の減圧弁と、
    　前記減圧弁の二次圧をリリーフするリリーフ弁とを備え、
    　前記減圧弁は、前記ケーシングにおいて、前記付勢部材に対して前記二次室の反対側に、前記二次室及び弁通路から隔離されている大気室が形成され、
    　前記大気室は、前記リリーフ弁の二次側通路を介して大気に開放されている、バルブユニット。
  10. 　弁通路が形成されるケーシングと、
    　前記ケーシングに移動可能に収容され、作用する力に応じて前記弁通路の開度を変える弁体と、
    　前記弁体を作用する力に抗して付勢する付勢部材と、を備え、
    　前記付勢部材は、板状のばねであって前記弁体から側方に延在している、弁装置。
  11. 　弁体を一方向に付勢するための板ばねであって、
    　前記弁体が取り付けられる内側部分と、
    　支持される外縁部分と、
    　前記内側部分と前記外縁部分とを繋ぐテーパ状のテーパ部とを有する、板ばね。
  12. 　前記テーパ部は、その外縁側部分に比べて中心側部分の方が鋭角になるように形成されている、請求項１１に記載の板ばね。

     
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