JPH0786779B2 - 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、弁主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６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、操作棒の径方向に外側に脹
れ出した湾曲面等の複数の同形状曲面から成り且つ操作
棒の回りに回転対称な複数の曲面から成る壁で接続し、
該複数の曲面から成る壁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壁面を構成する個々の曲面は、平
面を一方向に弓なりに曲げた湾曲面でも、球面でも、楕
円体曲面でも良い。これらの構成曲面同志の接合部には
稜線が形成されるが、この稜線をそのままにしておいて
も、Ｒ面に加工して丸みを付けてもよい。

作用 上記の技術的手段の作用を説明する。

弁口から噴出した流体は操作部の他面側に向かって直進
する。その途中で操作棒の径方向に外側に脹れ出した湾
曲面等の複数の曲面から成る接続面壁に当り、その表面
に沿って流れる。接続面壁を外側に脹れ出した複数の同
形状曲面で形成したことにより、その流れは滑かなもの
となり出口へ流下する。接続面部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
ように湾曲面等の複数の同形状曲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曲面壁に沿って流れ
る場合、従来例の平面状のものと比較すると、曲面とな
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曲面壁に直進する場合に
おいては、接続曲面壁の中心軸が噴出流体の中心軸から
側方に傾くと、回転対称な接続曲面壁に沿って流れる噴
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、回転対称な曲面
壁に作用する静圧の分布が不均一となり、この静圧の差
異でもって接続曲面壁は噴出流体の中心軸上に押し戻さ
れる。このように、噴出流体が接続曲面壁に直進する場
合、静圧の不均一が生じ、接続曲面壁の中心軸と噴出流
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
体の中心軸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の少なく、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図ないし第３図参照） 本実施例は可動壁と操作棒との間の接続曲面壁を６枚の
湾曲面で形成したものである。第１図ないし第３図は第
６図に示すような減圧弁の操作部の作動壁と操作棒を構
成するピストンを示すものである。

ピストン10は上部の円筒部11と、端壁15と、ピストン棒
18と、端壁15とピストン棒18の間の接続曲面壁16とから
成る。操作棒を成すピストン10の下面側は第１図におけ
る弁口114から噴出した流体が直進する位置に配置す
る。円筒部11はその外周面に環状の溝12,13が設けてあ
り、パッキング・リングを介在してシリンダー内に嵌合
する。

操作部の可動壁に相当する端壁15にオリフィス14を設け
る。操作棒に相当するピストン棒18は通常円柱である
が、六角柱等の角柱にしてもよい。

接続曲面壁16は、ピストン棒18の径方向に外側に脹れ出
した６枚の湾曲面17,・・から成り、それらの接合部
に、ピストン棒18の径方向の稜線19が形成される。湾曲
面17,・・は全て互いに同形状で、ピストン棒18の回り
に回転対称に位置し、且つ、弁口からの噴出流体の方向
に向けて形成すると共に、接続曲面壁16の中心は弁口か
らの噴出流体のほぼ中心上に配置する。

実施例２（第４図参照） 本実施例は可動壁と操作棒との間の接続曲面壁を４枚の
湾曲面で形成したものである。第４図は第２図同様のピ
ストンの底面図である。

ピストン20の、操作部の可動壁に相当する端壁25にオリ
フィス24を設ける。操作棒に相当するピストン棒28は通
常円柱であるが、四角柱等の角柱にしてもよい。

接続曲面壁26は、ピストン棒28の径方向に外側に脹れ出
した４枚の湾曲面27,・・から成り、それらの接合部
に、ピストン棒28の径方向の稜線29が形成される。湾曲
面27,・・は全て互いに同形で、ピストン棒28の回りに
対称に位置する。

実施例３（第５図参照） 本実施例は可動壁と操作棒との間の接続曲面壁を３枚の
湾曲面で形成したものである。第５図は第２図同様のピ
ストンの底面図である。

ピストン30の、操作部の可動壁に相当する端壁35にオリ
フィス24を設ける。接続曲面壁36は、ピストン棒38の径
方向に外側に脹れ出した３枚の湾曲面37,・・から成
り、それらの接合部に、ピストン棒38の径方向の稜線39
が形成される。湾曲面37,・・は全て互いに同形で、ピ
ストン棒38の回りに対称に位置する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の減圧弁のピストンの断面図、
第２図は第１図のピストンの底面図、第３図は第１図の
ピストンの第２図のIII−III線に垂直な方向の斜側面
図、第４図は他の実施例のピストンの第２図と同様の底
面図、第５図はさらに他の実施例のピストンの第２図と
同様の底面図、第６図は従来の減圧弁の断面図である。 10,20,30:ピストン 15,25,35:端壁（可動壁） 16,26,36:接続曲面壁 17,27,37:湾曲面 18,28,38:ピストン棒（操作棒） 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、操作棒の径方向
   に外側に脹れ出した湾曲面等の複数の同形状曲面から成
   り且つ操作棒の回りに回転対称な複数の曲面から成る壁
   で接続し、該複数の曲面から成る壁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る減圧弁。