(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力流体が供給される一次側ポートと、圧力流体を排出する二次側ポートとを有する減圧弁本体と、
前記減圧弁本体の底面部に形成された開口部を閉塞するとともに、複数のリブが設けられた閉塞部材と、
前記減圧弁本体内に変位自在に設けられ、着座部から離間し、または前記着座部に着座することにより前記一次側ポートと二次側ポートとの連通路を開閉する弁体と、
前記減圧弁本体内に前記弁体と同軸に設けられ、該減圧弁本体の孔部に固着された保持部材によって変位自在に保持されたステムと、
前記減圧弁本体内の前記弁体と前記ステムとの間に張設され、前記弁体の端部と前記ステムの端部とがそれぞれ当接する第１ダイヤフラムと、
前記閉塞部材に一端部が着座し、他端部が前記弁体に当接して前記弁体を前記ステム側へと押圧する弁ばねと、
前記減圧弁本体内に形成されたダイヤフラム室に設けられ、一次側ポートから供給される圧力流体の作用下に、前記ステムと一体的に前記弁体を変位させる第２ダイヤフラムと、
前記減圧弁本体の内部に設けられ、ばね受け部材に一端部が着座し、他端部が前記第２ダイヤフラムに着座して前記ステムを前記弁体側へと押圧する調圧ばねと、
前記調圧ばねの弾発力を調整すべく前記減圧弁本体に螺合するハンドルの回転作用下に前記ばね受け部材を変位させるシャフトと、
前記ばね受け部材に係合して該ばね受け部材の回り止めを行うための係止部材と、
を備え、
前記連通路は、一次側ポートに近接する第１室と、前記第１室の下方に形成され前記第１ダイヤフラムによって閉塞される第２室と、前記二次側ポートに近接し前記弁体が着座部に着座することにより前記第２室との連通状態が遮断される第３室とからなり、
前記第３室と前記二次側ポートとの間には、傾斜する壁面を有し前記二次側ポートに向かって徐々に拡径するノズル孔が設けられ、
前記第３室と前記ダイヤフラム室との間には、前記第３室と前記ダイヤフラム室とを連通させるべく前記第３室から斜め上方へと延在して前記ダイヤフラム室に到達する第１通路が設けられるとともに、前記ダイヤフラム室と前記ノズル孔とを連通させるべく前記ダイヤフラム室から鉛直方向に延在して該ノズル孔に到達する第２通路が設けられ、前記第１通路を介して圧力流体の一部がダイヤフラム室に導入され、前記第２通路を介して前記ダイヤフラム室内の圧力流体が二次側ポート側に吸引されることを特徴とする減圧弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一次側から供給される圧力流体を所定の圧力に調圧して二次側に導出する減圧弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術に係る減圧弁を図４に示す。この減圧弁１は、ガス供給ポート２とガス排出ポート３とが設けられた本体部４と、前記本体部４の上部に嵌合されるボンネット５と、圧力調整ハンドル６とを有し、ガスの圧力調整器として用いられる。前記本体部４とボンネット５との間にはダイヤフラム７が張設されたダイヤフラム室８が形成され、前記ダイヤフラム室８はガス供給ポート２およびガス排出ポート３とそれぞれ連通可能に設けられている。
【０００３】
また、本体部４の内部には、圧力調整ハンドル６の螺回作用下に変位する弁棒９に連結された弁体１０が配設される。前記弁体１０が弁シート１１の着座部から離間することによりガス供給ポート２とガス排出ポート３とが連通し、一方、該弁体１０が着座部に着座することにより、前記連通状態が遮断される。なお、参照数字１２、１３は、それぞれ、調圧ばね並びに弁ばねを示している。
【０００４】
従来技術に係る減圧弁１では、ダイヤフラム室８内に圧力流体が残存することを防止するために、ガス供給ポート２から供給された圧力流体の全流量をダイヤフラム室８に直接導入する構成が採用され、ダイヤフラム室８に導入された圧力流体は、ダイヤフラム７の作用下に所望の圧力に調圧されてガス排出ポート３から導出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術に係る減圧弁１では、ガス供給ポート２から供給された圧力流体の全流量がダイヤフラム室８に直接導入されるため、圧力流体の全圧がダイヤフラム７に作用し、ガス排出ポート３側（二次側）の流量特性が劣化するという不都合がある。
【０００６】
本発明は、前記の不都合を克服するためになされたものであり、ダイヤフラム室内に圧力流体が残存することを防止するとともに、二次側に良好な流量特性を得ることが可能な減圧弁を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、圧力流体が供給される一次側ポートと、圧力流体を排出する二次側ポートとを有する減圧弁本体と、
前記減圧弁本体の底面部に形成された開口部を閉塞するとともに、複数のリブが設けられた閉塞部材と、
前記減圧弁本体内に変位自在に設けられ、着座部から離間し、または前記着座部に着座することにより前記一次側ポートと二次側ポートとの連通路を開閉する弁体と、
前記減圧弁本体内に前記弁体と同軸に設けられ、該減圧弁本体の孔部に固着された保持部材によって変位自在に保持されたステムと、
前記減圧弁本体内の前記弁体と前記ステムとの間に張設され、前記弁体の端部と前記ステムの端部とがそれぞれ当接する第１ダイヤフラムと、
前記閉塞部材に一端部が着座し、他端部が前記弁体に当接して前記弁体を前記ステム側へと押圧する弁ばねと、
前記減圧弁本体内に形成されたダイヤフラム室に設けられ、一次側ポートから供給される圧力流体の作用下に、前記ステムと一体的に前記弁体を変位させる第２ダイヤフラムと、
前記減圧弁本体の内部に設けられ、ばね受け部材に一端部が着座し、他端部が前記第２ダイヤフラムに着座して前記ステムを前記弁体側へと押圧する調圧ばねと、
前記調圧ばねの弾発力を調整すべく前記減圧弁本体に螺合するハンドルの回転作用下に前記ばね受け部材を変位させるシャフトと、
前記ばね受け部材に係合して該ばね受け部材の回り止めを行うための係止部材と、
を備え、
前記連通路は、一次側ポートに近接する第１室と、前記第１室の下方に形成され前記第１ダイヤフラムによって閉塞される第２室と、前記二次側ポートに近接し前記弁体が着座部に着座することにより前記第２室との連通状態が遮断される第３室とからなり、
前記第３室と前記二次側ポートとの間には、傾斜する壁面を有し前記二次側ポートに向かって徐々に拡径するノズル孔が設けられ、
前記第３室と前記ダイヤフラム室との間には、前記第３室と前記ダイヤフラム室とを連通させるべく前記第３室から斜め上方へと延在して前記ダイヤフラム室に到達する第１通路が設けられるとともに、前記ダイヤフラム室と前記ノズル孔とを連通させるべく前記ダイヤフラム室から鉛直方向に延在して該ノズル孔に到達する第２通路が設けられ、前記第１通路を介して圧力流体の一部がダイヤフラム室に導入され、前記第２通路を介して前記ダイヤフラム室内の圧力流体が二次側ポート側に吸引されることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、ハンドルを所定方向に螺回して二次側ポートから流体圧機器に供給する二次側の設定圧力を予め設定しておく。この場合、ハンドルの回動作用下にシャフトの軸線方向に沿ってばね受け部材を変位させ、前記ばね受け部材によって圧縮された調圧ばねを介して第２ダイヤフラムを押圧することにより、ステムおよび弁体が一体的に下降する。前記弁体が着座部から離間することにより、一次側ポートと二次側ポートとの連通路を構成する第１室、第２室および第３室がそれぞれ連通した状態となる。従って、本発明によれば、第２ダイヤフラムの調圧作用下に一次側ポートと二次側ポートとの連通路を開閉する弁体を変位させることにより、二次側に調圧された圧力流体を供給することができる。
【０００９】
すなわち、一次側圧力に対して二次側圧力が低い時、一次側ポートから導入された圧力流体は、第１室、第２室および第３室を順次流通し、ノズル孔および二次側ポートを介して流体圧機器に供給される。この場合、一次側ポートから供給された圧力流体の一部は、第１通路を介して第３室からダイヤフラム室に導入され、さらに、第２通路を介してノズル孔へと流通することにより、第２ダイヤフラムを上方に向かって押圧する力を発生させ、前記第２ダイヤフラムを上方に向かって押圧する力と調圧ばねの弾発力とが対抗することにより、二次側圧力が調圧される。その際、一次側ポートから供給された圧力流体が第３室を経由してノズル孔を通過することにより、第２通路を介してダイヤフラム室内の圧力流体が二次側ポート側に吸引される。この結果、圧力流体がダイヤフラム室内に残存することがなく、二次側に良好な流量特性を得ることが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る減圧弁について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１１】
図１において、参照符号２０は、本発明の実施の形態に係る減圧弁を示し、この減圧弁２０は、一次側ポート２２および二次側ポート２４が同軸状に形成されたボデイ２６と、前記ボデイ２６の上部に嵌合されるボンネット２８と、外周面の所定範囲にねじ部が刻設されたシャフト３０を回転中心として前記ボンネット２８の上部に回動自在に軸支されるハンドル３２と、前記ボデイ２６の底面部に形成された開口部を閉塞するとともに、複数のリブ３４が設けられた閉塞部材３６とから構成される。なお、ボデイ２６、ボンネット２８および閉塞部材３６は、減圧弁本体として機能するものである。
【００１２】
ボデイ２６の一次側ポート２２と二次側ポート２４との間には、矢印ＡまたはＢ方向に沿って変位するステム３８が設けられ、前記ステム３８は、ボデイ２６内の孔部に固着された保持部材４０に対して摺動自在に配設される。前記ステム３８の下端部には、ボデイ２６と閉塞部材３６との間に張設された第１ダイヤフラム４２が当接し、さらに、前記第１ダイヤフラム４２には弁体４４の一端部が当接する。前記弁体４４のフランジ部４６には、閉塞部材３６の孔部に挿入された弁ばね４８が係着される。この場合、前記弁ばね４８は、その弾発力によって弁体４４を常時矢印Ａ方向に押圧するように作用している。
【００１３】
前記一次側ポート２２と二次側ポート２４との間には、該一次側ポート２２と二次側ポート２４とを連通させる連通路５０が形成され、前記連通路５０は、一次側ポート２２に近接する第１室５２と、前記第１室５２の下方に形成され第１ダイヤフラム４２によって閉塞される第２室５４と、前記第２室５４の上方に形成され弁体４４が着座部５６に着座することにより前記第２室５４との連通状態が遮断される第３室５８とから構成される。前記第３室５８と二次側ポート２４との間には、所定の傾斜角度からなる壁面を有し、二次側ポート２４に向かって徐々に拡径するノズル孔６０が形成される。
【００１４】
前記ボデイ２６とボンネット２８との間には第２ダイヤフラム６２が張設され、前記第２ダイヤフラム６２とボデイ２６の側壁とによってダイヤフラム室６４が形成される。前記ダイヤフラム室６４には、連通路５０の第３室５８に連通する第１通路６６と、ノズル孔６０に連通する第２通路６８とが形成され、前記第１通路６６および第２通路６８は、それぞれ所定の直径で形成される。前記第２ダイヤフラム６２は一組の弁シート７０ａ、７０ｂによって挟持され、前記弁シート７０ａの底面部にはステム３８の一端部が当接する。なお、第１ダイヤフラム４２および第２ダイヤフラム６２は、例えば、可撓性を有する合成樹脂等の材料でそれぞれ形成される。
【００１５】
この場合、ダイヤフラム室６４と第３室５８との間には保持部材４０およびステム３８が設けられ、前記ダイヤフラム室６４と第３室５８とが保持部材４０およびステム３８によって遮断されている。従って、連通路５０を介して一次側ポート２２から供給された圧力流体の全流量が第２ダイヤフラム６２に直接的に作用することが阻止され、ダイヤフラム室６４には所定の直径を有する第１通路６６を通じて圧力流体の一部が導入されるのみである。
【００１６】
前記ハンドル３２に固定されたシャフト３０のねじ部には、ばね受け部材７２が螺設され、前記ばね受け部材７２と弁シート７０ｂとの間に装着された調圧ばね７４の弾発力によって第２ダイヤフラム６２を矢印Ｂ方向に押圧する力が作用する。この場合、前記調圧ばね７４は第２ダイヤフラム６２の調圧作用を営むものであり、ハンドル３２の回動作用下にばね受け部材７２がシャフト３０のねじ部に沿って矢印ＡまたはＢ方向に変位する。なお、前記ボンネット２８の内部には、ばね受け部材７２に係合して該ばね受け部材７２の回り止めの機能を営む係止部材７６が設けられる。
【００１７】
本発明の実施の形態に係る減圧弁２０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。
【００１８】
まず、一次側ポート２２に図示しない圧力流体供給源を接続し、二次側ポート２４に所望の流体圧機器（図示せず）を予め接続しておく。また、ハンドル３２を所定方向に螺回して流体圧機器に供給する二次側の設定圧力を設定しておく。
【００１９】
すなわち、ハンドル３２の回動作用下にシャフト３０の軸線方向に沿ってばね受け部材７２を変位させ、前記ばね受け部材７２によって圧縮された調圧ばね７４を介して第２ダイヤフラム６２を矢印Ｂ方向に向かって押圧することにより、ステム３８および弁体４４が一体的に下降する。従って、弁体４４が矢印Ｂ方向に変位して着座部５６から所定間隔だけ離間するに至り、一次側ポート２２と二次側ポート２４との連通路５０を構成する第１室５２、第２室５４および第３室５８がそれぞれ連通した状態となる（図２参照）。
【００２０】
一次側圧力に対して二次側圧力が低い時、圧力流体供給源の付勢作用下に一次側ポート２２から導入された圧力流体は、第１室５２、第２室５４および第３室５８を順次流通し、ノズル孔６０および二次側ポート２４を介して流体圧機器に供給される。この場合、一次側ポート２２から供給された圧力流体の一部は、第１通路６６を介して第３室５８からダイヤフラム室６４に導入され、さらに、第２通路６８を介してノズル孔６０へと流通することにより、第２ダイヤフラム６２を上方に向かって押圧する力を発生させる。従って、一次側ポート２２から供給された圧力流体によって発生する第２ダイヤフラム６２を上方に押圧する力と、調圧ばね７４の弾発力とが対抗することにより、流体圧機器に導入される二次側圧力が調圧される。
【００２１】
このように、二次側圧力が設定値より低い間は、流体圧機器に対して圧力流体の流入が継続され、一次側圧力と二次側圧力との差が小さくなるにつれて、調圧ばね７４の弾発力に抗して徐々に第２ダイヤフラム６２が上昇し、前記第２ダイヤフラム６２と一体的にステム３８および弁体４４が上昇することにより、前記弁体４４が着座部５６に着座して設定圧力に至る。このようにして、所望の設定圧力に調圧された圧力流体が図示しない流体圧機器に供給される。
【００２２】
本実施の形態に係る減圧弁２０では、ダイヤフラム室６４と第３室５８との間に隔壁として機能する保持部材４０およびステム３８を設けるとともに、一次側ポート２２から導入された圧力流体の全流量を直接ダイヤフラム室６４に導入することがなく、圧力流体の一部を第１通路６６を介して第３室５８からダイヤフラム室６４に導入し、さらに、第２通路６８を介してノズル孔６０へと導出している。従って、圧力流体の全圧が第２ダイヤフラム６２に直接作用することがないため、二次側に良好な流量特性を得ることができる。
【００２３】
ここで、図３に基づき、ダイヤフラム室６４内に導入された圧力流体をダイヤフラム室６４外に流出させる作用について説明する。なお、図３は、図１に示す減圧弁２０の概略動作説明図であり、図１と対応する構成要素には同一の参照数字を付している。
【００２４】
図３において、一次側ポート２２から供給され第３室５８に到達した圧力流体は、第１通路６６を介してダイヤフラム室６４に導入される。この場合、ダイヤフラム室６４に導入された圧力流体によって一次側圧力が第２ダイヤフラム６２に負荷され、前記第２ダイヤフラム６２は、矢印Ａ方向に向かって押圧される。
【００２５】
一方、一次側ポート２２から供給された圧力流体が第３室５８を経由してノズル孔６０を通過することにより、第２通路６８を介してダイヤフラム室６４内の圧力流体が二次側ポート２４側に吸引される。従って、第１通路６６を介してダイヤフラム室６４に導入された圧力流体は、第２通路６８を通じて二次側ポート２４に流出することから、前記ダイヤフラム室６４内に圧力流体が残存して液溜まりが発生することを阻止することができる。このように、ダイヤフラム室６４に導入された圧力流体を循環させ、前記ダイヤフラム室６４内に圧力流体が滞留することを防止することができる。
【００２６】
ダイヤフラム室６４内の圧力流体を第２通路６８より吸引し、二次側ポート２４に向かって流通させるためには、図３に示す第１通路６６の直径φ1 と、第２通路６８の直径φ2 と、ノズル孔６０の傾斜角度θとをそれぞれ所定の値に設定すればよい。けだし、二次側の流量特性は、ダイヤフラム室６４の圧力によって大きく影響を受けるからである。
【００２７】
従って、第１通路６６の直径φ1 と、第２通路６８の直径φ2 と、ノズル孔６０の傾斜角度θとの相関関係に基づいて、前記直径φ1 、φ2 および傾斜角度θを所定の値に設定することにより、二次側に良好な流量特性を得ることができる。
【００２８】
この結果、本実施の形態に係る減圧弁２０では、ダイヤフラム室６４内に圧力流体が残存することがなく、二次側に良好な流量特性を得ることができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００３０】
すなわち、一次側ポートから供給された圧力流体がダイヤフラム室内に残存することを防止するとともに、二次側に良好な流量特性を得ることが可能となる。従って、二次側に設けられる流体圧機器に対して、所望の圧力に調圧された清浄性を有する圧力流体を供給することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る減圧弁の縦断面図である。
【図２】図１に示す減圧弁において、弁体が着座部から離間した状態を示す縦断面図である。
【図３】図２に示す減圧弁の概略動作説明図である。
【図４】従来技術に係る減圧弁の縦断面図である。
【符号の説明】
２０…減圧弁                        ２２…一次側ポート
２４…二次側ポート                  ２６…ボデイ
２８…ボンネット                    ３０…シャフト
３２…ハンドル                      ３６…閉塞部材
３８…ステム                        ４０…保持部材
４２、６２…ダイヤフラム            ４４…弁体
４８…弁ばね                        ５０…連通路
５２、５４、５８…室                ６０…ノズル孔
６４…ダイヤフラム室                ６６、６８…通路
７０ａ、７０ｂ…弁シート            ７４…調圧ばね
【図１】
0003658472.tif 000002
【図２】
0003658472.tif 000003
【図３】
0003658472.tif 000004
【図４】
0003658472.tif 000005