(57)【要約】【課題】減圧弁の調圧精度を向上する。【解決手段】  一次側ポートに連通する一次側室１７と、二次側ポートに連通する二次側室１８とが弁ハウジング１１に形成され、一次側室１７と二次側室１８は弁孔１６により連通されている。弁ハウジング１１には二次側室１８を区画するダイヤフラム３４が設けられ、ダイヤフラムの中央部にはポペット弁２４が設けられている。ダイヤフラム３４に対向する液体案内面４３には、ダイヤフラム３４の外周部と対向し環状の旋回流路４５を形成する環状面４４が設けられており、弁孔１６から二次側室１８に流入した液体はそれぞれ旋回流路４５に向けて円周方向に傾斜して供給され、旋回流路４５には旋回流が生成される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次側室に連通する一次側ポート、一端部側が前記一次側室に開口し他端部側が二次側室に開口する弁孔、および前記二次側室の外周部に連通孔を介して連通する二次側ポートが形成された弁ハウジングと、
前記弁ハウジングに設けられ前記二次側室を区画するダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムに同軸に設けられ前記弁孔の前記一端部側に設けられた弁座を開閉するポペット弁とを有し、
前記ダイヤフラムに対向する液体案内面に、前記連通孔が開口するとともに前記ダイヤフラムの外周部と対向し環状の旋回流路を形成する環状面を設け、
複数のガイド溝を前記液体案内面に形成し、前記ガイド溝は、前記弁孔から前記二次側室に流入した液体を前記旋回流路に向けて円周方向に傾斜して供給して、前記旋回流路に旋回流を形成することを特徴とする減圧弁。
【請求項２】
請求項１記載の減圧弁において、前記ポペット弁に対して前記弁座に向かう方向のばね力を付勢するばね部材と、前記ダイヤフラムに流体圧を加え前記ポペット弁に対して前記弁座から離す方向に付勢する調圧室を前記弁ハウジングに設けることを特徴とする減圧弁。
【請求項３】
請求項１または２記載の減圧弁において、前記弁座との間で前記一次側室を区画する弾性変形自在の仕切り膜を前記ポペット弁に設けることを特徴とする減圧弁。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の減圧弁において、それぞれの前記ガイド溝を中央部から外周部に向けて真っ直ぐに形成することを特徴とする減圧弁。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の減圧弁において、それぞれの前記ガイド溝を内側部と当該内側部に対して円周方向に屈曲した外側とにより形成することを特徴とする減圧弁。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の減圧弁において、前記ガイド溝の深さを中央部から外周部に向けて小さくすることを特徴とする減圧弁。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の減圧弁において、前記ガイド溝の円周方向の幅を中央部から外周部に向けて大きくすることを特徴とする減圧弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一次側ポートに流入した液体を一次側よりも低い設定圧力に減圧して二次側ポートに供給する減圧弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
一次側ポートに供給された一次側の流体を、一次側圧力よりも低い設定圧力に調圧して二次側ポートに流出するために減圧弁が使用されている。この減圧弁としては、一次側ポートに連通する一次側室、二次側ポートに連通する二次側室、および一次側室と二次側室とを連通する弁孔が形成された弁ハウジングを有し、当該弁孔を開閉するポペット弁が弁孔に配置され、二次側室を区画するダイヤフラムが弁ハウジングに設けられたタイプがある。ポペット弁には弁孔を閉じる方向のばね力が付勢され、ダイヤフラムにはポペット弁に対して弁孔を開放する方向にばね力や流体圧による圧力調整力が付勢されている。これにより、一次側の流体の圧力が変動しても、二次側ポートからは調圧された二次側の圧力の流体を流出させることができる。特許文献１には、上述のような減圧弁が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４６９４３４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されるように、二次側ポートは二次側室の外周部に連通孔により連通しているので、弁孔から二次側室に流入した流体は二次側室を径方向外方に向かって流れて二次側ポートに流出することになる。
【０００５】
一次側ポートに供給された液体の圧力を二次側ポートに減圧して流出するために減圧弁が使用されるときには、減圧弁の立ち上げ時に予め流路内に含まれていた気泡が二次側室に残留することがある。また、使用流体を変更するときに、変更前の流体が残留して、液体の置換が良好に行われないことがある。このような気泡の残留や流体の残留を防ぐために、特許文献１に記載される減圧弁においては、弁孔の二次側室の連通孔つまり二次側室への流入側の連通孔を径方向一方側に向けて形成し、二次側ポートに連通する流出側の連通孔を流入側の連通孔に対して反対側つまり円周方向に１８０度ずれた位置に形成するようにしている。
【０００６】
しかしながら、流入側の連通孔と流出側の連通孔とをこのように相互に円周方向逆方向に形成すると、弁孔を介して一次側室から二次側室に流入する液体によってポペット弁およびダイヤフラムには径方向に片寄る方向の流体圧が加わることになる。このため、二次側圧力の設定精度を高めることができないという問題点がある。
【０００７】
本発明の目的は、液体の置換性能が良く、気泡の排出ができるとともに、減圧弁の調圧精度を向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の減圧弁は、一次側室に連通する一次側ポート、一端部側が前記一次側室に開口し他端部側が二次側室に開口する弁孔、および前記二次側室の外周部に連通孔を介して連通する二次側ポートが形成された弁ハウジングと、前記弁ハウジングに設けられ前記二次側室を区画するダイヤフラムと、前記ダイヤフラムに同軸に設けられ前記弁孔の前記一端部側に設けられた弁座を開閉するポペット弁とを有し、前記ダイヤフラムに対向する液体案内面に、前記連通孔が開口するとともに前記ダイヤフラムの外周部と対向し環状の旋回流路を形成する環状面を設け、複数のガイド溝を前記液体案内面に形成し、前記ガイド溝は、前記弁孔から前記二次側室に流入した液体を前記旋回流路に向けて円周方向に傾斜して供給して、前記旋回流路に旋回流を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この減圧弁においては、ダイヤフラムに対向する液体案内面には、二次側ポートに連通する連通孔が開口された環状面と、環状面の内側に複数のガイド溝とが設けられている。ガイド溝は環状面とダイヤフラムの外周部との間に形成される旋回流路に対して傾斜しているので、弁孔から二次側室に流入した液体により、旋回流路には液体の旋回流が生成される。この旋回流により二次側室全域に流れが生じるので、室内の液体の置換性能は良く、室内の気泡は流れに乗って確実に外部に排出される。
【００１０】
さらに、複数のガイド溝に案内された弁孔から放射状に液体が流れるので、ダイヤフラムやポペット弁には径方向に片寄った荷重が加えられることなく、ポペット弁の真角度を確保して減圧弁の調圧精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】減圧弁を示す断面図である。
【図２】図１に示された弁収容ブロックを示す斜視図である。
【図３】図２の平面図である。
【図４】図３における４−４線断面図である。
【図５】変形例である減圧弁における弁収容ブロックを示す平面図である。
【図６】図５における６−６線断面図である。
【図７】他の変形例である減圧弁における弁収容ブロックを示す平面図である。
【図８】さらに他の変形例である減圧弁における弁収容ブロックを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１に示されるように、この減圧弁１０は樹脂製の弁ハウジング１１を有している。弁ハウジング１１はほぼ直方体形状の弁収容ブロック１２と、この一端面に取り付けられる第１のカバー１３と、他端面に取り付けられる第２のカバー１４とにより形成されている。
【００１３】
弁ハウジング１１を形成する弁収容ブロック１２には、図１において上下方向に貫通する段付きの弁装着孔１５が設けられている。弁装着孔１５の一部である小径部により弁孔１６が形成される。弁装着孔１５の大径部により一次側室１７が形成され、一次側室１７の反対側には二次側室１８が形成されている。弁孔１６の一端部側は一次側室１７に開口し、弁孔１６の他端部側は二次側室１８に開口している。
【００１４】
弁収容ブロック１２の側面には円筒形状の一次側ジョイント１９が突出して設けられており、反対側の側面には円筒形状の二次側ジョイント２０が一次側ジョイント１９と同軸となって突出して設けられている。一次側ジョイント１９の連通孔は一次側室１７に連通する一次側ポート２１となっており、二次側ジョイント２０の連通孔は二次側室１８に連通する二次側ポート２２となっている。弁収容ブロック１２には二次側室１８と二次側ポート２２とを連通する連通孔２３が形成されている。一次側ジョイント１９には図示しない液体供給流路が接続され、二次側ジョイント２０には図示しない液体流出流路が接続される。一次側ポート２１に供給された液体は、圧力が減圧されて連通孔２３を介して二次側ポート２２から流出する。
【００１５】
一次側室１７内には弁孔１６の軸方向に移動自在にポペット弁２４が装着されている。このポペット弁２４は弁体２６を有しており、弁体２６は弁孔１６の一端部側つまり一次側室１７側に設けられた弁座２５に密着して弁孔１６を閉じる一方、弁座２５から離れて弁孔１６を開放する。弁体２６は樹脂により成形されている。弁体２６の軸方向両端部にはステム２７，２８が一体に設けられている。
【００１６】
ステム２７には径方向外方に突出する弾性変形自在の仕切り膜３０が一体に設けられ、仕切り膜３０の外周部には固定リング３１が一体に設けられている。ポペット弁２４が一次側室１７内に装着されると、仕切り膜３０と弁座２５との間で一次側室１７が区画される。ステム２７にはばね受け３２が装着され、このばね受け３２とカバー１３との間には、ポペット弁２４に対して弁座２５に向かう方向のばね力を付勢するためのばね部材として圧縮コイルばね３３が装着されている。
【００１７】
弁収容ブロック１２とこれに取り付けられるカバー１４との間には、樹脂製のダイヤフラム３４が装着されており、このダイヤフラム３４と弁収容ブロック１２の端面との間に二次側室１８が区画されている。ダイヤフラム３４は肉厚のディスク３５を有し、このディスク３５には径方向外方に突出する弾性変形自在の仕切り膜３６が一体に設けられ、仕切り膜３６の外周部には固定リング３７が仕切り膜３６に一体に設けられており、固定リング３７は弁収容ブロック１２とカバー１４との間に挟み込まれている。ディスク３５の中央部にはポペット弁２４のステム２８が突き当てられており、ポペット弁２４はダイヤフラム３４と同軸状に設けられている。ポペット弁２４のステム２８の先端部は半球形状となっており、ダイヤフラム３４のディスク３５にはステム２８の先端部が入り込む半球形状の凹面３８が形成されている。図１に示されるポペット弁２４はダイヤフラム３４の凹面３８に設けられるようになっているが、ポペット弁２４とダイヤフラム３４とを一体に成形しても良い。
【００１８】
カバー１４の内面には調圧室３９が形成されており、この調圧室３９はダイヤフラム３４とカバー１４とにより区画されている。カバー１４には調圧室３９に圧縮空気等の流体を供給する調圧ポート４０が設けられており、調圧ポート４０に接続される配管等により調圧室３９には流体が供給され、ダイヤフラム３４を介してポペット弁２４に対して、ポペット弁２４が弁座２５から離れる方向の流体圧が加えられる。
【００１９】
ポペット弁２４には、圧縮コイルばね３３により弁座２５に向かう方向のばね力が加えられる一方、調圧室３９の流体圧が加えられるダイヤフラム３４により弁座２５から離れる方向の付勢力が加えられるようになっており、調圧室３９に供給される流体圧を調整することによって二次側ポート２２から流出する液体の圧力が設定される。二次側ポート２２から流出する液体の圧力が設定圧力よりも低くなると、調圧室３９内の流体によりダイヤフラム３４に与えられる推力つまりポペット弁２４を弁座２５から離す方向の推力が、圧縮コイルばね３３により与えられるばね力つまり弁座２５向けてポペット弁２４を押圧するばね力よりも大きくなる。これにより、ポペット弁２４は弁座２５から離れるので、弁孔１６が開放されて、一次側ポート２１に供給された液体が二次側ポート２２に流出する。一方、二次側ポート２２の圧力が高くなると、ダイヤフラム３４とポペット弁２４が圧縮コイルばね３３のばね力により弁座２５に向かう方向に変位して、弁孔１６がポペット弁２４により閉じられる。これにより、二次側ポート２２から流出する液体の圧力は、調圧室３９に供給される調圧用の流体圧により一定の二次側圧力に設定される。二次側の圧力は、一次側ポート２１に供給される一次側圧力が変動したり、流量が変動したりしても設定圧に調圧され、調圧された液体が二次側ポートから図示しない被供給部材に向けて供給される。
【００２０】
図２は図１に示された弁ハウジング１１の弁収容ブロック１２を示す斜視図であり、図３は図２の平面図であり、図４は図３における４−４線断面図である。図２および図３には弁収容ブロック１２の図１における上側の端面が示されている。
【００２１】
弁収容ブロック１２にはダイヤフラム３４の固定リング３７の環状リブ３７ａが入り込む環状溝４１が形成されており、環状溝４１の径方向内側には固定リング３７をカバー１４との間で挟み込む環状突起４２が設けられている。この環状突起４２の径方向内側は、ダイヤフラム３４の内面に対向する液体案内面４３となっており、この液体案内面４３はダイヤフラム３４のディスク３５と仕切り膜３６とに対向し、液体案内面４３の中央部には弁孔１６が開口している。
【００２２】
液体案内面４３の外周部には環状面４４が形成され、連通孔２３は環状面４４に開口しており、連通孔２３は円周方向に伸びてその開口面が円弧形状となっている。環状面４４とこれが対向するダイヤフラム３４の外周部との間には旋回流路４５が形成される。液体案内面４３のうち環状面４４よりも径方向内側の部分は、図４に示されるように、ダイヤフラム３４に向けて突出しており、図４に示されるように、ポペット弁２４が弁座２５から離れても、ダイヤフラム３４の内面との間で僅かな隙間が形成されるようになっている。これにより、ポペット弁２４が弁座２５から離れて弁孔１６が開放されると、液体案内面４３の全面とダイヤフラム３４との間に形成される二次側室１８を液体が流れ、二次側ポート２２に向けて液体が流れることになる。
【００２３】
液体案内面４３には弁孔１６から旋回流路４５に向けて液体を案内する４つのガイド溝４６が円周方向に一定の間隔を隔てて設けられている。それぞれのガイド溝４６は、底面４７および相互に対向する側面４８，４９により区画されており、図３に示されるように、中央部から外周部に向けて真っ直ぐに伸びるとともに、液体案内面４３の半径方向線Ｒに対して傾斜している。ガイド溝４６内を径方向外方に向けて流れる液体は、旋回流路４５に円周方向に傾斜して流入する。４つのガイド溝が同じように傾斜しているので、旋回流路４５には円周方向に流れる液体の旋回流が生成される。
【００２４】
４つのガイド溝４６の断面積の合計面積は、連通孔２３の断面積にほぼ対応する面積に設定されている。ポペット弁２４が弁孔１６を開放すると、弁孔１６から二次側室１８に流入する液体は、その多くがガイド溝４６に案内されて旋回流路４５に向けて流れ、旋回流路４５には旋回流が生成される。他の一部の液体は、液体案内面４３とダイヤフラム３４との間の隙間に入り込み、入り込んだ液体は旋回流に吸引されて旋回流路４５に向けて流れることになる。ガイド溝４６は環状面４４に対して傾斜しているので、旋回流路４５の全体に液体が循環して流れることになる。したがって、減圧弁１０を起動させる時つまり立ち上げ時に二次側室１８の内部に気泡や異物が残留していたとしても、旋回流路４５に形成される液体の旋回流と、これに吸引されて隙間を流れる液体流により、気泡や異物が流体とともに二次側ポート２２へ流出するので、二次側室１８内に気泡や異物が残留することが防止される。旋回流路４５に流入した液体は連通孔２３に向かい、二次側ポート２２から外部に排出される。
【００２５】
しかも、弁孔１６から二次側室１８内に流入した液体は、複数のガイド溝４６を流れるとともに、ダイヤフラム３４と液体案内面４３の全面に沿って放射状に流れることになる。したがって、二次側室１８内に流入した液体によってポペット弁２４およびダイヤフラム３４を径方向に片寄らせる方向の液圧が加わることがなく、開閉動作時のポペット弁２４の中心軸はダイヤフラム３４に対して直角となった状態つまり真直度が保持される。ポペット弁２４の真直度が保持されると、ポペット弁２４が弁座２５に垂直に接触して弁孔１６を閉鎖する。垂直でない場合に比較して、ポペット弁２４の二次側圧力を高精度に調圧することができる。
【００２６】
図５は変形例である減圧弁１０における弁収容ブロック１２を示す平面図であり、図６は図５における６−６線断面図である。
【００２７】
図５に示される液体案内面４３に形成された４つのガイド溝４６の側面４８，４９は、中央部から外周部に向けて湾曲するとともに、それぞれの側面４８，４９の間の間隔は中央部側から外周部側に向けて広くなっている。このように、それぞれのガイド溝４６の側面４８，４９が湾曲しているので、ガイド溝４６により案内される液体は、旋回流路４５に対して上述した場合よりも大きく傾斜して流入する。これにより、ガイド溝４６により案内された液体により旋回流路４５に生成される旋回流をより高速とすることができる。
【００２８】
それぞれのガイド溝４６の底面４７は、図６に示されるように、中央部から外周部に向かうに従ってダイヤフラム３４に接近する方向に傾斜しており、ガイド溝４６の深さは中央部から外周部に向けて浅くなっている。このように、ガイド溝４６の側面間の間隔が外周部に向けて広く設定されているのに対し、ガイド溝４６の深さを外周部に向けて浅くすることによって、それぞれのガイド溝４６の断面積は中央部から外周部に向けてほぼ同一になっている。
【００２９】
図７および図８は、それぞれ変形例である減圧弁１０における弁収容ブロック１２を示す平面図である。
【００３０】
図７に示される減圧弁１０は上述した場合と同様に４つのガイド溝４６を有しているのに対し、図８に示される減圧弁１０は３つのガイド溝４６を有している。それぞれのガイド溝４６は、中央部から半径方向線Ｒに対して円周方向に傾斜して真っ直ぐに伸びる内側部４６ａと、この内側部４６ａの径方向外方端から内側部４６ａに対してさらに円周方向に屈曲した外側部４６ｂとを有している。このように二段階に傾斜させると、ガイド溝４６の外周部と旋回流路４５との円周方向の傾斜角度を大きくすることができる。これにより、ガイド溝４６により案内された液体により旋回流路４５に生成される旋回流をより高速とすることができる。図５〜図８に示されるように、ガイド溝４６から旋回流路４５に流入する液体の流入角度を大きくすると、二次側室１８内に残留する気泡や異物を迅速に排出することができる。
【００３１】
なお、図５〜図８においては、図１〜図４に示される部材と共通する部材には同一の符号が付されている。
【００３２】
上述した減圧弁１０においては、ダイヤフラム３４に調圧推力を加えるために、調圧室３９に流体圧を加えるようにしているが、カバー１４に調圧ばね部材を設けると、ばね力を調整して二次側の液圧を設定するようにした形態の減圧弁となる。
【００３３】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上述したポペット弁２４とダイヤフラム３４は、別部材となっているが、これらを一体に成形するようにしても良い。
【符号の説明】
【００３４】
１０    減圧弁
１１    弁ハウジング
１２    弁収容ブロック
１３，１４    カバー
１６    弁孔
１７    一次側室
１８    二次側室
２１    一次側ポート
２２    二次側ポート
２３    連通孔
２４    ポペット弁
２５    弁座
２６    弁体
２７，２８    ステム
３０    仕切り膜
３３    圧縮コイルばね
３４    ダイヤフラム
３５    ディスク
３６    仕切り膜
３９    調圧室
４０    調圧ポート
４１    環状溝
４２    環状突起
４３    液体案内面
４４    環状面
４５    旋回流路
４６    ガイド溝
４６ａ    内側部
４６ｂ    外側部
４７    底面
４８，４９    側面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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