JPH0786778B2 - 減圧弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は減圧弁、即ち、通過する流体そのもののエネル
ギーにより弁体の開度を変化させ、一次側圧力から所定
の二次側圧力に減圧する自動調整弁に関する。

減圧弁としては、二次側圧力の検出部そのものが直接、
弁体を作動させる操作部となる形式の直動形と、直動形
減圧弁をパイロット部として、主弁体操作部の圧力を調
整することにより、主弁体を作動させる形式のパイロッ
ト作動形がある。本発明は弁体と操作部との連結部の構
造に関し、直動形減圧弁にもパイロット作動形減圧弁に
も適用できる。

本発明は減圧弁のオフセット特性と定格流量特性の改善
に係わる。空気調和・衛生工学会規格、HASS 106−197
8では、用語を次ぎの様に定義している。

最小調整可能流量： 安定な流れの状態を維持すること
ができる減圧弁の最小流量 設定圧力： 最小調整可能流量における二次側圧力 オフセット：一次側圧力を一定に保持した状態で、流量
を最小調整可能流量から減圧弁の定格流量まで漸次増加
させた場合、変化する二次側圧力と設定圧力との差 定格流量： 一次側圧力を一定とする場合、所定のオフ
セット内において保証し得る最大流量 減圧弁は、上記の意味において、オフセットが小さく
て、定格流量が大きいものが優れている。

従来の技術 本出願人は第４図に示すパイロット作動形減圧弁を開発
した。これは蒸気用減圧弁で、減圧弁部101と気水分離
器部102と排水弁部103とから成る。

弁ケーシング110で入口112,弁口114,出口116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。弁口は弁座部材で形成する。

主弁体118を弁口114の入口側端の弁座にコイルばねで弾
性的に付勢して配置する。

ピストン120をシリンダ122内に摺動自在に配置し、ピス
トン棒を弁口114を通して主弁体118に当接せしめる。入
口112とピストン120の上部空間、即ちピストン室を連通
する一次圧通路124にパイロット弁126を配置する。

ダイヤフラム128をその外周縁をフランジ130,132の間に
挟んで取り付ける。ダイヤフラム128の下方空間は二次
圧通路134を通して出口116に連通する。

パイロット弁126の弁棒136の頭部端面はダイヤフラム12
8の中央下面に当接する。

ダイヤフラム128の上面にばね座138を介して圧力設定用
のコイルばね140を当接せしめる。調節ねじ144を弁ケー
シング110にねじ結合して取り付ける。

調節ねじ144を左右に回すと、圧力設定ばね140のダイヤ
フラム128を押し下げる弾性力が変る。この圧力設定ば
ね140の弾性力を基準値としてダイヤフラム128はその下
面に作用する二次側圧力に応じて湾曲し、弁棒136を変
位せしめてパイロット弁126を開閉せしめる。この結
果、一次側流体圧力がピストン室に導入され、ピストン
120が駆動され、主弁体118が変位せしめられ、入口112
の流体が弁口114を通って出口116に流れる。これは二次
側の流体圧力が低下すると弁口114が開き、上昇すると
閉じる様に自動的に作動する。

弁口114の下方に円筒形状の隔壁部材146を取り付け、こ
れを囲む弁ケーシング110との間に環状空間148を形成
し、その上部はコーン形状のスクリーン150を通して入
口112に連通し、下部は排水弁室152の上部に連通する。

また、排水弁室152の上部は隔壁部材146の中央開口を通
して弁口114に連通する。環状空間148には傾斜壁から成
る旋回羽根154を配置する。

従って、入口112の流体は、弁口114が開いて環状空間14
8を通過するときに、旋回羽根154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弁ケ
ーシング内壁に当たって排水弁室152に流下し、軽い気
体は中央部を旋回して、隔壁部材146の中央開口から弁
口114に向い、そこを通過して出口116に流れ去る。

排水弁室152の底部には、排水口156に通じる排水弁口15
8を形成する。フロートカバー162で覆って、球形の弁フ
ロート160を変位自在に収容する。フロートカバー162の
上部には通気孔164を開ける。

従って、弁フロート160は排水弁室152の水位と共に浮上
降下して排水弁口158を開閉し、排水弁室152に溜る水を
自動的に排除する。

本発明が解決しようとする問題点 上記減圧弁の流量特性は、オフセットが比較的大きく、
定格流量が比較的小さくて、従来の減圧弁と大差ない。

この流量特性の限界の原因は、ピストンが下方に変位し
て主弁体を押し下げるときに、弁口からの噴出流体を受
けて、押し上げられ、かつ振動せしめられることによる
と推定される。

従って、流量特性を改善にするには、ピストン即ち操作
部と弁体との連結部の構造を改善することである。

問題点を解決するための手段 上記の問題点を解決するために講じた本発明の技術的手
段は、弁ケーシングで入口と弁口と出口を形成し、弁口
に対向して弁体を配置し、該弁体を操作する操作部を設
け、該操作部の一面に一次側圧力を作用させ他面に二次
側圧力を作用させて弁体を操作することにより、弁口を
開閉して二次側圧力を所定値に減圧する自動調整弁にお
いて、操作部の他面側を弁口から噴出した流体が直進す
る位置に配置して、操作部の可動壁と、該可動壁の変位
を弁体に伝える操作棒とを、ほぼ半球面で接続し、該半
球面を弁口からの噴出流体の方向に向けて形成すると共
に、該噴出流体のほぼ中心上に配置したものである。

可動壁は、直動形減圧弁ではダイヤフラムそれ自体であ
り、パイロット作動形減圧弁ではピストンの端壁であ
る。

可動壁と操作棒の接続部は、半球面が最も好ましいが、
多少半球を越えた球面でも、多少半球に満たない球面で
も、後部に円柱が続く半球面でも良い。

断面楕円の曲面等の、円錐面よりも外側に脹れ出した曲
面であれば、下記の作用効果がが得られるので、ほぼ半
球面とはこれらの曲面をも含むものである。

作用 上記の技術的手段の作用を説明する。

弁口から噴出し流体は操作部の他面側に向かって直進す
る。その途中でほぼ半球状の接続面に当りその表面に沿
って流れる。接続面をほぼ半球状としたことによりその
流れは滑かなものとなり出口へ流下する。接続面が従来
例のように平面状の場合は、噴出流体をほぼ直角に受け
てその流れにより押し上げられる作用を受けるのである
が、本願発明のようにほぼ半球面としたことにより、噴
出流体は平面状の場合と比較してより滑かに出口へ流下
して、流れによって操作部が押し上げられる作用が減少
する。従って、この押し上げられる作用が減少した割合
だけ弁口開度は大きくなる。

また、弁口から噴出した流体が接続半球面に沿って流れ
る場合、従来例の平面状のものと比較すると、半球面と
なって流路が長くなった分だけ流速も速くなる。従っ
て、流速が速くなった分だけ静圧は小さなものとなる。
そして、弁口からの噴出流体が接続半球面に直進する場
合においては、接続半球面の中心軸が噴出流体の中心軸
から側方に傾くと、半球面に半球面に沿って流れる噴出
流体の流路長さが傾きに応じて変化し、更に流速の速く
なる面と反対に遅くなる面が生じて、半球面に作用する
静圧の分布が不均一となり、この静圧の差異でもって半
球面は噴出流体の中心軸上に押し戻される。このよう
に、噴出流体が接続半球面に直進する場合、静圧の不均
一が生じ、接続半球面の中心軸と噴出流体の中心軸が同
一軸上に位置することにより、操作部が振動したり傾斜
することが少なくなり、操作部は噴出流体の中心に沿っ
て滑かに変位して、二次側圧力の変動は小さなものとな
ると共に、オフセットも小さなものとなる。

発明の効果 本発明は下記の特有の効果を生じる。

操作部の可動壁と操作棒が弁口側に滑かに、大きく変位
するので、オフセットが小さく、かつ定格流量が大きく
なる。

操作部の可動壁と操作棒が振動や傾斜力を受けにくいの
で、二次側圧力の変動が小さい。また、ピストンとシリ
ンダーや、弁体と弁座などの摺接部の摩耗が少なく、初
期の良好な作動が長期間維持される。

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。

実施例１（第１図参照） 本実施例は可動壁と操作棒との間の接続面を半球面に形
成したものである。第１図は主弁部分のみを示すもの
で、第４図の主弁部分に対応し、対応する部材には同一
の参照番号を付す。

ピストン120の周壁に溝を形成してピストンリング12,13
を嵌め込み、下端壁16にオリフィス11を開ける。下端壁
16の下面は平面に形成する。ピストン棒14は円柱で、そ
の下端面は弁棒15の上端面に当接する。

可動壁を成すピストン120の下端壁16の下面と、操作棒
を成すピストン棒14は半球面10で接続する。また、操作
部のピストン120の下面側は弁口114から噴出した流体が
直進する位置に配置する。半球面10は、弁口114からの
噴出流体の方向に向けて形成すると共に、半球面10の中
心は弁口114からの噴出流体のほぼ中心上に配置する。
半球面10と下端壁16の下面と、半球面10とピストン棒14
との接続部は、極めて小さな半径のＲ面で、あるいはＲ
面加工せずに接続する。

代表的部位の寸法を例示すると、ピストン120の外径は4
7mm、ピストン棒14の外径は7mm、弁口114の内径は20m
m、幅は16mm、ピストン棒14と弁棒15が当接した状態で
下端壁16の下面から弁体118の弁面までの距離は50mm接
続球面10の半径は14mmである。

実施例２（第２図参照） 本実施例は可動壁と操作棒との間の接続面を3/4半球面
で形成したものである。第図は主弁部分のみを示すもの
で、第４図の主弁部分に対応し、対応する部材には同一
の参照番号を付す。

ピストン120の周壁に溝を形成してピストンリング22,23
を嵌め込み、下端壁26にオリフィス21を開ける。下端側
26の下面は平面に形成する。ピストン棒24は円柱で、そ
の下端面は弁棒25の上端面に当接する。

可動壁を成すピストン120の下端壁26の下面と、操作棒
を成すピストン棒24は3/4半球面20で接続する。半球面2
0と下端壁16の下面との接続部はＲ面で接続する。これ
により流体が円滑に方向を転換できる。半球面20とピス
トン棒24との接続部は、極めて小さな半径のＲ面で、あ
るいはＲ面加工せずに接続する。

実施例３（第３図参照） 本実施例は可動壁と操作棒との間の接続面を後部に円柱
が続く半球面で形成したものである。第３図は主弁部分
のみを示すもので、第４図の主弁部分に対応し、対応す
る部材には同一の参照番号を付す。

ピストン120の周壁に溝を形成してピストンリング32,33
を嵌め込み、下端壁16にオリフィス31を開ける。下端壁
36の下面は平面に形成する。ピストン棒34は円柱で、そ
の下端面は弁棒35上端面に当接する。

可動壁を成すピストン120の下端壁36の下面と、操作棒
を成すピストン棒34は後部に円柱が続く半球面30で接続
する。円柱面と下端壁36の下面と、半球面30とピストン
棒34との接続部はＲ面で接続する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の減圧弁の主弁部の断面図、第
２図は他の実施例の主弁部の断面図、第３図はさらに他
の実施例の主弁部の断面図、第４図は従来の減圧弁の断
面図である。 10,20,30:接続半球面 14,24,34:ピストン棒 114:弁口 118:弁体 120:ピストン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】弁ケーシングで入口と弁口と出口を形成
   し、弁口に対向して弁体を配置し、該弁体を操作する操
   作部を設け、該操作部の一面に一次側圧力を作用させ他
   面に二次側圧力を作用させて弁体を操作することによ
   り、弁口を開閉して二次側圧力を所定値に減圧する自動
   調整弁において、操作部の他面側を弁口から噴出した流
   体が直進する位置に配置して、操作部の可動壁と、該可
   動壁の変位を弁体に伝える操作棒とを、ほぼ半球面で接
   続し、該半球面を弁口からの噴出流体の方向に向けて形
   成すると共に、該噴出流体のほぼ中心上に配置したこと
   を特徴とする減圧弁。