JPH0737134Y2 - 給水装置用減圧弁 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、一次圧力が多少変動しても２次圧力がこれに
よって変動することなく良好なる流量特性を維持できる
ようにした給水装置用減圧弁に関するものである。

〔従来の技術〕

給水装置にはポンプから吐出される高圧の給水を一定の
圧力に減圧する減圧弁が取り付けられている。

そして従来はこの減圧弁として、油圧用のものをそのま
ま使用していた。

第８図はこの種の減圧弁の構造を示す概略側断面図であ
る。

この減圧弁は、ポンプからの給水を導入する１次圧力室
85と、棒状のスプール86と、該スプール86の上下にそれ
ぞれ設けられた調圧室84及び２次圧力室88によって構成
されている。

ここでスプール86内には調圧室84と２次圧力室88を連通
する貫通穴89が設けられ、その貫通穴89内にはスプール
ばね87が挿入されている。

また調圧室84側には該調圧室84内の圧力を一定にするた
めの調整ねじ80とパイロットバネ81とドレイン82とポペ
ット83が備えられている。

そして圧力一定の調圧室84内の圧力に比べて２次圧力室
88内の圧力が小さくなった場合は、スプール86両端面に
かかる圧力差によって、スプール86は２次圧力室88方向
に移動し、１次圧力室85と２次圧力室88の間の隙間90が
広がり、１次圧力室85内の高圧の給水が２次圧力室88側
に導入され、該２次圧力室88内の圧力を調圧室84内の圧
力と同等となるまで上昇させるのである。

第９図は前記油圧用の減圧弁を応用した水用減圧弁であ
り、同図においては開状態を示している。

同図に示すようにこの減圧弁は、第１の開口部１と第２
の開口部２と第３の開口部３を具備する減圧弁本体４
と、その中央部に絞りオリフィス11を設けた弁棒９と、
該弁棒９の左右にそれぞれ装着される同径のスロットル
バルブ７及び釣り合いピストン10と、前記減圧弁本体４
の第３の開口部３側に取り付けられる蓋５と、該蓋５に
取り付けられる調圧弁20と、第３の開口部３内に装入さ
れ前記釣り合いピストン10を左方向に弾発するばね16を
具備して構成されている。

そしてこの減圧弁にあっては、給水ポンプから吐出され
た給水は第１の開口部１から減圧弁本体４内に流入し、
減圧弁本体４のスロート部６とスロットルバルブ７の間
の隙間ａから第２の開口部２に流出する。

ここでスロットルバルブ７の右面と釣り合いピストン10
の左面にはいずれも第１の開口部１側の１次圧力が加わ
る。そしてこのときスロットルバルブ７と釣り合いピス
トン10は同径なので、スロットルバルブ７を左に押圧す
る力と釣り合いピストン10を右に押圧する力は同一とな
り、バランスされる。

一方第３の開口部３内の圧力は調圧弁20によって所定の
一定圧に保たれているので該設定圧力が釣り合いピスト
ン10を左方向に押圧する力は一定である。

従って第２の開口部２内の圧力（２次圧力）が第３の開
口部３の設定圧力よりも小さいときは、釣り合いピスト
ン10の右面を左方向に押圧する力の方がスロットルバル
ブ７の左面を右方向に押圧する力よりも大きいので、弁
棒９は左方向に移動し、前記隙間ａが大きくなり、第１
の開口部１から第２の開口部２への給水量が増し、第２
の開口部２内の圧力を上昇する。

ところで第９図に示す減圧弁にあっては、スロットルバ
ルブ７と釣り合いピストン10は同径であり、いずれもそ
の圧力を受ける面積は同じなので、第２の開口部２内の
２次圧力と第３の開口部３内の設定圧力が同一となった
場合は、弁棒９がどの位置にあってもその位置に固定さ
れてしまい、隙間ａの開口量を調整できない。

そしてこのような場合に弁棒９を左方向に移動させて所
定量隙間ａを開口させるために、第３の開口部３内にば
ね16を装入している。

なお第８図に示すスプールばね87もこれと同様の目的で
装入されている。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながら上記のようにバランス時のスロットルバル
ブ７による隙間ａの開口量の調整にばね16を用いた場合
は、この減圧弁の２次圧力を一定にしておくことは困難
であった。これは本来１次圧力と２次圧力と調圧室12内
の設定圧力のバランスでスロットルバルブ７の隙間ａの
開口量を調整すべきところは、ばね16の弾発力が加わる
ためであると考えられる。

第10図は上記第９図に示す減圧室の減圧弁特性を示す図
である。同図に示すように２次圧力P2′はばね16のばね
定数の違いによってその特性が変化するばかりか、該２
次圧力は一定に維持されにくく、給水量Ｑが増えるに従
って（即ち１次圧力が減少するに従って）、２次圧力も
一定とならずに順次低下するという問題点があった。

本考案は上述の点に鑑みてなされたものであり、２次圧
力を一定にでき、またばねを用いなくてもバランス時の
スロットルバルブを所定方向に移動して第１の開口部と
第２の開口部の間に所定の隙間を確保できる給水装置用
減圧弁を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点を解決するため本考案は、３方向に第１の開
口部１と第２の開口部２と第３の開口部３を形成し、前
記第１の開口部１よりポンプ吐出液が流入し、前記第２
の開口部２から該液が流出する構造の減圧弁本体４を具
備し、前記第３の開口部３には蓋５を取り付け、該減圧
弁本体４内には弁棒９が配置され、該弁棒９の前記第２
の開口部２側端にはスロットルバルブ７を装着するとと
もに、第３の開口部３側端には該スロットルバルブ７の
直径より小さい径の釣り合いピストン10を装着し、前記
弁棒９には、前記釣り合いピストン10と蓋５の間の調圧
室12と第２の開口部２とを連通せしめるオリフィス11を
貫通せしめ、前記蓋５には前記調圧室12の圧力を所定の
一定圧力に維持する調圧弁20を取り付けて給水装置用減
圧弁を構成した。

〔作用〕

上記の如く給水装置用減圧弁を構成することにより、
（釣り合いピストンの直径）／（スロットルバルブの直
径）を例えば0.93〜0.95とすると、２次圧力は、（調圧
弁20にて設定された圧力の95〜97％）＋（ポンプ吐出圧
力の約３〜５％）となる。従って１次圧力の変動による
２次圧力への影響は殆どなくなる。

またスロットルバルブの直径を釣り合いピストンの直径
よりも大きくすることで、バランス時にも弁棒にスロッ
トルバルブ方向へ移動する力を付加でき、スロットルバ
ルブを所定量開口させることができる。従って従来のよ
うなばねは不要となり、部品点数を減少できるばかりで
なく、スロットルバルブは該ばねの影響を受けずに１次
圧力と２次圧力と調圧室内の設定圧力のバランスのみに
よってその絞り量が調整されるので、該調整が正確・確
実となり、２次圧力を一定に保持できることとなる。

〔実施例〕

以下、本考案の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は本考案にかかる給水装置用減圧弁の第１実施例
を示す断面図である。

同図に示すようにこの給水装置用減圧弁は、減圧弁本体
４と、該減圧弁本体４内に挿入される弁棒９と、該弁棒
９の左端に装着されるスロットルバルブ７と、該弁棒９
の右端に装着される釣り合いピストン10と、前記減圧弁
本体４の第３の開口部３側に取り付けられる蓋５と、該
蓋５に取り付けられる調圧弁20とを具備して構成されて
いる。

以下各構成部品について説明する。

減圧弁本体４は略Ｔ字状に構成され、その３方向には第
１の開口部１と第２の開口部２と第３の開口部３が形成
されている。

またこの減圧弁本体４には、スロットルバルブ７と釣り
合いピストン10の外周面が摺接する円筒状のスロート部
６が設けられている。

次にスロットルバルブ７はその直径がDSの円板状に構成
され、その所定位置には該スロットルバルブ７と釣り合
いピストン10の間の室と第２の開口部２とを導通するオ
リフィス15が形成されている。またこのスロットルバル
ブ７には前記スロート部６の内周に摺接するガイド８が
設けられている。

次に釣り合いピストン10はその直径がDPの円板状に構成
されている。ここでこの直径DPは前記スロットルバルブ
７の直径DSよりも若干小さくなるように（即ち、DP＜D
S）構成されている。またこの釣り合いピストン10の外
周にはスロート部６の内周面に密接してシールするＯリ
ング21が取り付けられている。

一方蓋５を第３の開口部３を覆うように取り付けること
によって、この蓋５と釣り合いピストン10の間には調圧
室12が形成されている。また、この蓋５に取り付けられ
る調圧弁20は、調圧室12内の水圧を一定にする機能を有
する。

さらに弁棒９の中央部には、前記調圧室12と第２の開口
部２とを連通せしめるオリフィス11が貫通せしめられて
いる。

次にこの給水装置用減圧弁の動作について第１図と第２
図を用いて説明する。

ここで第１図はこの給水装置用減圧弁のスロットルバル
ブ７が最も開いている状態を示し、第２図はスロットル
バルブ７が最も閉じている状態を示す。

ここで弁棒９には、スロットルバルブ７の左側面を押す
力と右側面を押す力、及び釣り合いピストン10の左側面
を押す力と右側面を押す力が加わるので、以下各々につ
いて説明する。

まず第１の開口部１には給水ポンプ（図示せず）の吐出
液が流入し、これによってスロットルバルブ７の右側の
面と釣り合いピストン10の左側の面にはこの流入液の圧
力即ち１次圧力が加わる。

ここでスロットルバルブ７の直径DSよりも釣り合いピス
トン10の直径DPの方が小さいので、スロットルバルブ７
を左方向に押圧する力の方が釣り合いピストン10を右方
向に押圧する力よりも大きい。このため弁棒９には左方
向、即ち隙間ａを開く方向に移動しようとする力が働
く。この力は上記従来のばね16に相当する力となる。

次にスロットルバルブ７の左側面に加わる圧力は、第１
の開口部１側の１次圧力がスロート部６とスロットルバ
ルブ７の間の隙間ａで絞られた後の圧力（２次圧力）で
あり、この圧力による力は右方向である。

一方調圧室12の圧力はスロットルバルブ７により絞られ
た２次圧力が弁棒９のオリフィス11を通って加えられる
が、この調圧室12は調圧弁20により調圧されている。即
ち調圧室12の圧力は調圧弁20によって調圧された所望の
設定圧力となっている。

弁棒９を左右に押圧する力は以上のとおりである。

ここでまずバランス状態、即ち運転状態で１次圧力と２
次圧力と調圧室12内の設定圧力のバランスがとれて弁棒
９が所定位置に停止している状態の場合について説明す
る。

この場合、 PP:ポンプ吐出圧力（１次圧力） P2:第２の開口部２側圧力（２次圧力） P1:調圧室12圧力 DP:釣り合いピストン10直径 DS:スロットルバルブ７直径 とすると、 DS×（PP−P2）＝DP×（PP−P1）となる。従って２次圧
力P2は、 P2＝P1×（DP/DS）＋PP×（１−DP/DS） ……式（１） となる。

ここで（DP/DS）を0.95〜0.97とすると、（１−DP/DS）
は0.005〜0.03となる。

つまり第２の開口部２の圧力P2は、 （調圧弁20にて設定された圧力の95〜97％）＋（ポンプ
吐出圧力の約３〜５％） となり、１次圧力PPの２次圧力P2への影響は殆どなくな
る。

即ち１次圧力PPが変動しても２次圧力P2はこれに影響さ
れることなく、調圧弁20で設定された設定圧力とほぼ同
等の一定の圧力に維持される。

次に上記のバランス状態から、２次圧力が低下し、該２
次圧力が調圧室12内の設定圧力よりも小さくなって両圧
力のバランス状態が崩れた場合は、該低下した２次圧力
が調圧室12内の設定圧力とほぼ同等の圧力に上昇するに
必要な量だけ弁棒９が左に移動してその隙間ａを開くよ
うに動作する。以下その動作を具体的に説明する。

ここでまず当初の圧力のバランス状態、即ちスロットル
バルブ７を左側に移動しようとする力と釣り合いピスト
ン10を右側に移動しようとする力が同一のときの両者の
力をＦとする。即ち、 DS×（PP−P2）＝DP×（PP−P1）＝Ｆ ……式（２） とする。

そして次に２次圧力P2が圧力ΔＰだけ低下したとする
と、新たな２次圧力P2′は、 P2′＝P2−ΔＰ となる。

このときスロットルバルブ７を左側に移動しようとする
力は、 DS×｛PP−（P2−ΔＰ）｝＝DS×（PP−P2）＋DS×ΔＰ
＝Ｆ＋DS×ΔＰ ……式（３） となる。

一方、釣り合いピストン10を右側に移動しようとする力
は、 DP×（PP−P1）＝Ｆ ……式（４） のままで変化していない（１次圧力PPと調圧室圧力P1は
変化していない）。

式（３）と式（４）から、スロットルバルブ７を左側に
移動しようとする力の方が、釣り合いピストン10を右側
に移動しようとする力よりも力（DS×ΔＰ）だけ大きく
なる。

従って該力（DS×ΔＰ）が弁棒９に働き、弁棒９は左側
（スロットルバルブ７側）に移動する。

弁棒９が左側に移動していくと、第１図に示す隙間ａが
徐々に大きくなり、該隙間ａによる絞り効果が小さくな
る。そして該絞り効果の減少によって１次圧力を減圧す
る値がΔＰだけ小さくなると、その分２次圧力P2″は上
昇し、 P2″＝P2′＋ΔＰ＝（P2−ΔＰ）＋ΔＰ＝P2 となる。

これによって再び前記式（２）のバランス状態となる。
従って弁棒９は移動後の位置で再び静止状態となる。即
ち２次圧力は調圧弁20で設定された設定圧力とほぼ同等
の圧力に常に維持される。

次に２次圧力が調圧室12内の設定圧力よりも大きくなっ
た場合は、該第２の開口部２側の２次圧力が該調圧室12
内の設定圧力と同等となるに必要な量だけ弁棒９が右に
移動して隙間ａを小さく絞り、２次圧力を小さくする。
そしてこの場合も両者が釣り合って弁棒９が停止すれ
ば、２次圧力は上記数式で表わされる値となる。

ここで第３図は上記実施例にかかる給水装置用減圧弁の
減圧弁特性を示す図である。

同図に点線で示す２次圧力P2は、給水流量の増加に伴っ
て実線で示す１次圧力PPが徐々に低下しても、所定の給
水流量となるまでは一定のままとなる。

ここでこの２次圧力P2は、上記式（１）からも分かるよ
うに、一点鎖線で示す調圧室12内の設定圧力P1に（DP/D
S）を掛けた２点鎖線の直線に、ポンプ吐出圧力PPに
（１−DP/DS）を掛けた値（微少量）を加えた直線とな
る。

即ち本考案によれば、２次圧力は１次圧力の変動によっ
て左右されることはなく、該２次圧力が調圧弁20で設定
された設定圧力とほぼ同一となるように、スロットルバ
ルブ７とスロート部６の間の絞り量が調整されるのであ
る。

また本考案によれば、スロットルバルブ７の直径を釣り
合いピストン10の直径よりも大きくすることで、バラン
ス時にも弁棒９にスロットルバルブ７方向へ移動する力
を付加できるので、従来のようなばねは不要となる。

なお第２の開口部２の出口が塞がれた場合は、２次圧力
は上昇するので弁棒９は右方向に移動して第２図に示す
ように隙間ａを塞ぐ。そしてこの場合は１次圧力はオリ
フィス15を通して第２の開口部の塞がれた室を１次圧力
となるまで徐々に加圧する。

第４図は本考案の第２実施例を示す断面図である。

この第２実施例が上記第１実施例と相違する点は、スロ
ットルバルブ７′にガイド８を設けず、その代わりにス
ロート部６をスロットルバルブ７′の全移動範囲に亘る
ように延長している点と、該延長したスロート部６に第
１の開口部１と第２の開口部２間を連通する切り欠き部
30を設けた点である。なおスロットルバルブ７′の直径
を釣り合いピストン10の直径よりも若干大きくする点は
第１実施例と同様である。

そしてスロットルバルブ７′がこの切り欠き部30を塞い
で絞る量によって、第１実施例と同様に２次圧力が調整
できるのである。

第５図は本考案の第３実施例を示す断面図である。

この第３実施例が上述の第１実施例と相違する点は、ス
ロットルバルブ７と釣り合いピストン10と弁棒９が筒状
のアダプター17内に一体に組み込まれており、該アダプ
ター17の外側に減圧弁本体４を取り付けた点と、第２の
開口部２への２次圧力を絞る隙間ａ（同図においては閉
じている）が、アダプター17の右側の円周状の端面とス
ロットルバルブ７の左側側面との間に設けられている点
と、オリフィス15′が減圧弁本体４に設けられている点
である。なおスロットルバルブ７の直径を釣り合いピス
トン10の直径よりも若干大きくする点は同様である。

そしてスロットルバルブ７の左側面とアダプター17の右
側端面の間に生じる隙間ａの絞り量に応じて、第１実施
例と同様に２次圧力が調整できるのである。

次にこの給水装置用減圧弁を給水ポンプと組み合わせて
運転する方法を第６図を用いて説明する。

同図に示すように受水槽Ｅ内の水は、吸込配管Ｐ−１を
通して給水ポンプＰに入り、該給水ポンプＰによって昇
圧された後、本考案にかかる給水装置用減圧弁Ｂにて所
定の圧力に減圧され、逆止弁Ｃを通り、給水配管Ｆ−１
につながれている蛇口F1,F2,F3より消費される。

第７図は蛇口１個、２個、３個の場合の使用水量（J1,J
2,J3）と給水ポンプＰの吐出圧力（１次圧力）と給水装
置用減圧弁Ｂの２次圧力の関係を示す図である。

同図に示すように本考案によれば、使用水量がJ1,J2,J3
のいずれの場合にも２次圧力は一定となる。

ここで蛇口F1〜F3を全て閉とすると、給水装置用減圧弁
Ｂの２次圧力は第６図に示す圧力タンクＤに水を蓄圧し
ながら、第７図に示す給水ポンプＰの締切圧力Psまで上
昇しようとするが、その途中で２次圧力がOFFの線まで
達すると、第６図に示す圧力スイッチＧが作動して制御
盤Ｈに信号を送り、モータＭを停止させる。

次に蛇口F1〜F3が再度使用されると、まず圧力タンクＤ
に蓄圧された水が使用され、２次圧力が第７図に示すON
の線に達すると圧力スイッチＧが作動して制御盤Ｈに信
号を送り、モータＭを始動させるのである。

〔考案の効果〕

以上詳細に説明したように、本考案に係る給水装置用減
圧弁によれば、たとえ１次圧力が変動してもこれによっ
て２次圧力が影響されることはなく一定の圧力に維持で
きるという優れた効果を有する。

またスロットルバルブの直径を釣り合いピストンの直径
よりも大きくすることで、バランス時にも弁棒にスロッ
トルバルブ方向へ移動する力を付加でき、スロットルバ
ルブを所定量開口させることができるので、従来のよう
なばねは不要となる。従って部品点数を減少できるばか
りでなく、スロットルバルブは該ばねの影響を受けずに
１次圧力と２次圧力と調整室内の設定圧力のバランスの
みによってその絞り量が調整されるので、該調整が正確
・確実となり、２次圧力を一定とできる。

また第３の開口部を設けたので、弁棒全体（スロットル
バルブと釣り合いピストンを含む）と調圧弁と蓋を、他
の配管を外すことなく容易に取り外すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図，第２図は本考案にかかる給水装置用減圧弁の第
１実施例を示す断面図、第３図は上記実施例の減圧弁特
性を示す図、第４図は本考案の第２実施例を示す断面
図、第５図は本考案の第３実施例を示す断面図、第６図
は本考案にかかる給水装置用減圧弁を給水ポンプと組み
合わせて運転する方法を示す図、第７図は使用水量（J
1,J2,J3）と給水ポンプＰの吐出圧力（１次圧力）と給
水装置用減圧弁Ｂの２次圧力の関係を示す図、第８図は
従来の減圧弁の構造を示す概略側断面図、第９図は第８
図に示す油圧用の減圧弁を応用した水用減圧弁を示す断
面図、第10図は第９図に示す減圧弁の減圧弁特性を示す
図である。 図中、１…第１の開口部、２…第２の開口部、３…第３
の開口部、４…減圧弁本体、５…蓋、７…スロットルバ
ルブ、９…弁棒、10…釣り合いピストン、11…オリフィ
ス、12…調圧室、20…調圧弁、である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】３方向に第１の開口部と第２の開口部と第
   ３の開口部を形成し、前記第１の開口部よりポンプ吐出
   液が流入し、前記第２の開口部から該液が流出する構造
   の減圧弁本体を具備し、 前記第３の開口部には蓋を取り付け、 該減圧弁本体内には弁棒が配置され、該弁棒の前記第２
   の開口部側端にはスロットルバルブを装着するととも
   に、第３の開口部側端には該スロットルバルブの直径よ
   り小さい径の釣り合いピストンを装着し、 前記弁棒には、前記釣り合いピストンと蓋の間の調圧室
   と第２の開口部とを連通せしめるオリフィスを貫通せし
   め、 前記蓋には前記調圧室の圧力を所定の一定圧力に維持す
   る調圧弁を取り付けたことを特徴とする給水装置用減圧
   弁。