JPH02187808A - 減圧弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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力に保つ減圧弁に関
する。

く従来の技術〉 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１Ｂ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２Ｑをシリンダ２２内に摺動自在に配宣し、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、即ちビス（・ン至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７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に連通ずる。

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を当接ぜしめる。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
ゼしめる。この結果、−次側流体圧力がピストン室２０
ａ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、八日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を通して八日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に連通ずる。、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、八日１２の流体は、弁口１４が開いて環状空間
４８を通過するとぎに、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１
４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−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、−次側圧力１０ＫＨ／ａａを二次
側圧力２に！ｊ／ｃｉ程度以下に減圧する場合であり、
主弁１８及びピストン２０等の可動部が撮動してチャタ
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
じ、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、その撮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ぎな振動状態を
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おる。

く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（ブ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
Ｃブ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２
８の下向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
ゲイン曲線へのようになる。

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撮動と騒音の発生するチャ
タリング現象は約３０〜２００１ｆＺから発生し、そし
て約３００〜４０Ｏｔｆｚ付近を折点周波数として−２
０ｄＢ／ｄｅｃで減衰する一次遅れ要素を含む同波数応
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３０１１ｚ６Ａ賊でもゲインが減衰せずに伝達す
る為に二次側圧力か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覆−
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／ｄ
ｅｃ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、両刀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
か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
でおる。

く作用〉 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か大ぎいので折点周波数をよりチャ
タリングか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とパイロン１〜ボデイ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じ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
ゲインが一４ＱｄＢ／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、傾きを小ざ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
４０ｄＢ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１７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も従来よりも小ざく
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。従って撮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。 減圧弁部 排水弁部 入口 出口 パイロット弁 二次圧検出通路 ７２゜ 気水分離器部 本体 弁口 ピストン ダイヤフラム ７４ニオリフイス

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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、両刃の
   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ヤタリングが
   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。