(57)【要約】  一次側ポート１５と二次側ポート１６とを連通する連通孔１７は、弁座１８に接触する弁体２１により開閉され、弁体２１には弁座１８に接触する方向のばね力が弁ばね２５により加えられている。弁体２１に対向して調圧ダイヤフラム２７がハウジング１１に装着されており、調圧ダイヤフラム２７には調圧ばね４３により弁体２１を開く方向のばね力が付勢されている。リリーフ孔３７を開閉する先端面４９が設けられ、調圧ダイヤフラム２７の弁体２１に向かう移動を弁体２１に伝達するステム４６が弁体２１に設けられている。調圧ダイヤフラム２７には、リリーフ孔３７から排気する排気時に調圧ダイヤフラム２７の振動を抑制するとともに、調圧時にダイヤフラム組立体３８とともに弁組立体２６の振動を抑制する動吸振器５０が設けられている。
2010035323.tif 000002
【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、および当該一次側ポートに連通孔を介して連通するとともに圧力流体を流出する二次側ポートを有するハウジングと、
前記連通孔の開口部側に形成された弁座を開閉する弁体、および当該弁体に対して前記弁座を閉じる方向にばね力を付勢する弁ばねを有する弁組立体と、
前記弁体に対向して前記ハウジングに装着され前記二次側ポートに連通する調圧室と外部に連通するばね室とを区画形成する調圧ダイヤフラム、および当該調圧ダイヤフラムに設けられたリテーナと当該リテーナに対向して前記ばね室内に配置されたばね受け部材との間に装着され前記弁座から前記弁体を開放する方向のばね力を前記弁体に付勢する調圧ばねを有するダイヤフラム組立体と、
前記リテーナに形成され前記調圧室と前記ばね室とを連通させるリリーフ孔を開閉する先端面を有し、前記調圧ばねのばね力を前記弁体に加え、前記弁組立体を構成するステムと、
前記リテーナに取り付けられて前記ばね室内に配置され、前記ダイヤフラムが前記ステムから離れたときには前記ダイヤフラム組立体の振動を抑制し、前記弁組立体が前記ダイヤフラム組立体とともに前記弁座を開閉移動して前記二次側ポートの圧力を調整するときには前記ダイヤフラム組立体と前記弁組立体の振動を抑制する動吸振器とを有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、前記動吸振器は、前記リテーナに前記ばね受け部材に向けて突出して設けられた支持ロッドの先端に固定される環状ダンパと、当該環状ダンパに設けられる環状質量体と、前記ダイヤフラムと前記環状質量体との間に装着されるばね部材とを有することを特徴とする減圧弁。
【請求項３】
請求項２記載の減圧弁において、前記リテーナは、前記支持ロッドが設けられるとともに前記ダイヤフラムに突き当てられるディスク部を有し、当該ディスク部と前記ばね受け部材との間に装着される前記調圧ばねの内側に前記動吸振器を前記支持ロッドの先端に位置させて装着す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、前記動吸振器の固有振動数を、前記ダイヤフラム組立体により構成されるダイヤフラム振動系の固有振動数と、前記弁組立体および前記ダイヤフラム組立体からなる複合振動系の複合固有振動数とに相違させることを特徴とする減圧弁。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の減圧弁において、前記ステムの先端部を摺動自在に支持する貫通孔を介して前記二次側ポートと前記調圧室との連通をシールするシール材を前記ステムの先端部に設けることを特徴とする減圧弁。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の減圧弁において、前記ステムを前記リリーフ孔の開閉方向に移動自在に支持するとともに前記二次側ポートと前記調圧室との連通をシールするダイヤフラムを前記ステムの先端部に設けることを特徴とする減圧弁。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の減圧弁において、前記ハウジングに形成され前記弁体が組み込まれるガイド孔と前記弁体との間をシールする圧力バランス用のシール材を有することを特徴とする減圧弁。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の減圧弁において、前記ハウジングに形成され前記弁体が組み込まれるガイド孔と前記弁体との間をシールする圧力バランス用のダイヤフラムを有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】
本発明は流体供給源から供給される圧力流体を所定の圧力に調圧して流体圧作動機器に供給する減圧弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体供給源である空気圧源から供給される圧縮空気を所定の圧力に調圧して空気圧シリンダ等の空気圧作動機器に供給するために減圧弁が使用されている。この減圧弁は、例えば、特許文献１に記載されるように、圧縮空気が供給される一次側ポートと、空気圧作動機器が接続される二次側ポートとを有し、これらを連通する連通孔の開口端部は弁体により開閉されるようになっており、弁体には弁ばねにより開口端部の弁座を閉じる方向のばね力が加えられている。減圧弁は二次側ポートの設定圧力と大気圧との差圧により弾性変形するダイヤフラムを有し、ダイヤフラムには二次側空気を外部に排出するリリーフ孔が形成されている。弁体に取り付けられたステムの先端はダイヤフラムに当接してリリーフ孔を閉じるようになっており、ダイヤフラムには調圧ばねによりステムを介して弁座を開く方向のばね力が加えられるようになっている。【０００３】
このような減圧弁においては、二次側の圧力が設定圧よりも低いときには調圧ばねのばね力によりダイヤフラムがステムを介して弁座を開き、二次側ポートに一次側の圧縮空気が供給される。二次側ポートの圧縮空気の圧力が設定圧力となると、ダイヤフラムに加わる空気圧によってダイヤフラムは弁体から離れる方向に変位して弁体が弁座に接触してこれを閉じ、一次側ポートと二次側ポートの連通が遮断されることになる。【０００４】
一方、二次側圧力が設定圧力よりも上昇すると、ダイヤフラムが弁体から離れる方向に変位し、ダイヤフラムはステムの先端から離れてリリーフ孔が開放されて二次側の圧力が外部に排出される。二次側の圧力が低下すると、ダイヤフラムがステムに接触してリリーフ孔は閉じられることになる。したがって、例えば、空気圧作動機器を有する空気圧回路にて使用されている圧力を下げる場合に空気圧作動機器に供給された圧縮空気を減圧する際には、新しく二次側の圧力が低く設定される。これにより、二次側配管内の圧縮空気は新しく設定された設定圧力までリリーフ孔を介して外部に排気される。また、空気圧シリンダ等のロッド作動方向とは反対方向の負荷が外部から作用することにより二次側の設定圧力が上昇すると、設定圧力を一定にするために二次側配管内の圧縮空気はリリーフ孔を介して外部に排気される。【０００５】
二次側ポートに供給される圧縮空気の圧力が設定されて空気圧シリンダ等の空気圧作動機器が断続的に作動すると、二次側空気が消費され圧力も断続的に変動するため弁体により弁座が頻繁に開閉されることになる。このため、一次側ポートから二次側ポートに流れる圧縮空気が断続的な流れになることによって弁体が振動することになり、振動音が発生するとともに二次側圧力が絶えず変動し安定性が低下することになる。一方、リリーフ孔を介して二次側配管内の空気を排気する際には、二次側ポートからリリーフ孔に逆流する空気の流れによってダイヤフラムが振動することになり、振動音が発生するとともに二次側圧力が絶えず変動し安定性が低下することになる。弁体やダイヤフラムが振動すると、弁体に設けられたシール材の摩耗が促進され、またダイヤフラムの劣化が促進されることになり、減圧弁の耐久性を低下させることになる。さらに同時に発生する振動音は作業環境をも悪化させることにもなる。【０００６】
振動体の振動を抑制する制振器としては動吸振器が知られている。動吸振器は、質量体、ばね、ダンパから構成されており、制振対象にばねやダンパを介して質量体が取り付けられる。制振対象が振動すると動吸振器の質量体が振動し、制振対象の持つ振動エネルギーの一部が質量体の振動エネルギーに転換され、制振対象の振動が抑制されることとなる。特許文献２には電気機器の基板の振動を吸収するための動吸振器が記載され、特許文献３には顕微鏡に組み込まれた電動機構から発生する振動を抑制するための動吸振器が記載されている。動吸振器は、ダイナミック  バイブレーション  アブソーバまたはダイナミック  バイブレーション  レデューサと言われている。
【特許文献１】特開平１０−２６８９４３号公報
【特許文献２】特開２００７−２８５３２０号公報
【特許文献３】特許第３９１１３７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のように、二次側ポートに供給される圧縮空気の圧力が設定され空気圧シリンダ等の空気圧作動機器が断続的に作動すると、二次側空気が消費され圧力も断続的に変動するため弁体により弁座が頻繁に開閉されることになり、一次側ポートから二次側ポートに脈動して流れる圧縮空気の振動数が弁体を含めた可動部の固有振動数と一致すると、弁体が共振する。弁体が振動すると、弁座の開度が二次側の設定圧力に応じた所定の開度とならないので、二次側の圧力が変動し設定圧からずれて減圧弁の調圧安定性が低下することとなる。一方、リリーフ孔を介して二次側配管内の空気を排気する際には、二次側ポートからリリーフ孔に逆流する空気の流れによってダイヤフラムが振動し、二次側の圧力が変動し設定圧からずれて減圧弁の調圧安定性が低下することになる。さらに同時に発生する振動音は作業環境をも悪化させることにもなる。【０００８】
そこで、従来の減圧弁においては、弁体が弁座を開閉させて調圧しているときの共振現象を回避するために、弁体やステムに取り付けられるＯリング等の摺動抵抗を減衰要素として加味して設計する必要があった。一方、リリーフ孔を開放して二次側空気を排気する際のダイヤフラムの共振現象を回避するために、ダイヤフラムの弾性係数を大きく設計することでダイヤフラムの可動性を落とす方法や、ゴム材等を減衰要素として弁体やステムに取り付ける方法などが採用されている。このように、弁体とダイヤフラムとにそれぞれ減衰要素を設けるようにすることは、弁体の開閉運動を妨げる要因であり、減圧弁の調圧応答性能を著しく損なうこととなる。【０００９】
減圧弁における振動系は、上述のように、弁体が作動する調圧時と二次側ポートの空気を外部に排気させる排気時とでは相違している。つまり、調圧時においては弁体の振動系が振動し、排気時にはダイヤフラムが弁体から離れるのでダイヤフラムの振動系が振動することになる。これらの振動系の振動を動吸振器により抑制するには、それぞれの振動系に動吸振器を装着することになり、限られたスペースに複数の動吸振器を装着することは困難である。しかも、減圧弁内には空気の流路が形成されており、空気の流れを阻害しない部位に動吸振器を装着することは、調圧特性を低下させることになる。【００１０】
本発明の目的は、減圧弁の調圧安定性を高めることにある。【００１１】
本発明の目的は、空気の流れを阻害することなく、弁体やダイヤフラムの振動発生を抑制して減圧弁の調圧安定性を高めることにある。【００１２】
本発明の目的は、弁体やダイヤフラムの振動発生を抑制して減圧弁の耐久性を向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の減圧弁は、圧力流体が供給される一次側ポート、および当該一次側ポートに連通孔を介して連通するとともに圧力流体を流出する二次側ポートを有するハウジングと、前記連通孔の開口部側に形成された弁座を開閉する弁体、および当該弁体に対して前記弁座を閉じる方向にばね力を付勢する弁ばねを有する弁組立体と、前記弁体に対向して前記ハウジングに装着され前記二次側ポートに連通する調圧室と外部に連通するばね室とを区画形成する調圧ダイヤフラム、および当該調圧ダイヤフラムに設けられたリテーナと当該リテーナに対向して前記ばね室内に配置されたばね受け部材との間に装着され前記弁座から前記弁体を開放する方向のばね力を前記弁体に付勢する調圧ばねを有するダイヤフラム組立体と、前記リテーナに形成され前記調圧室と前記ばね室とを連通させるリリーフ孔を開閉する先端面を有し、前記調圧ばねのばね力を前記弁体に加え、前記弁組立体を構成するステムと、前記リテーナに取り付けられて前記ばね室内に配置され、前記ダイヤフラムが前記ステムから離れたときには前記ダイヤフラム組立体の振動を抑制し、前記弁組立体が前記ダイヤフラム組立体とともに前記弁座を開閉移動して前記二次側ポートの圧力を調整するときには前記ダイヤフラム組立体と前記弁組立体の振動を抑制する動吸振器とを有することを特徴とする。【００１４】
本発明の減圧弁においては、前記動吸振器は、前記リテーナに前記ばね受け部材に向けて突出して設けられた支持ロッドの先端に固定される環状ダンパと、当該環状ダンパに設けられる環状質量体と、前記ダイヤフラムと前記環状質量体との間に装着されるばね部材とを有することを特徴とする。本発明の減圧弁においては、前記リテーナは、前記支持ロッドが設けられるとともに前記ダイヤフラムに突き当てられるディスク部を有し、当該ディスク部と前記ばね受け部材との間に装着される前記調圧ばねの内側に前記動吸振器を前記支持ロッドの先端に位置させて装着することを特徴とする。本発明の減圧弁は、前記動吸振器の固有振動数を、前記ダイヤフラム組立体により構成されるダイヤフラム振動系の固有振動数と、前記弁組立体および前記ダイヤフラム組立体からなる複合振動系の複合固有振動数とに相違させることを特徴とする。【００１５】
本発明の減圧弁は、前記ステムの先端部を摺動自在に支持する貫通孔を介して前記二次側ポートと前記調圧室との連通をシールするシール材を前記ステムの先端部に設けることを特徴とする。本発明の減圧弁は、前記ステムを前記リリーフ孔の開閉方向に移動自在に支持するとともに前記二次側ポートと前記調圧室との連通をシールするダイヤフラムを前記ステムの先端部に設けることを特徴とする。本発明の減圧弁は、前記ハウジングに形成され前記弁体が組み込まれるガイド孔と前記弁体との間をシールする圧力バランス用のシール材を有することを特徴とする。本発明の減圧弁は、前記ハウジングに形成され前記弁体が組み込まれるガイド孔と前記弁体との間をシールする圧力バランス用のダイヤフラムを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、弁体が開閉して二次側ポートに供給される空気の圧力を調整する調圧時には、ダイヤフラム組立体に装着された動吸振器により弁組立体とダイヤフラム組立体との振動発生が防止される。二次側ポートの圧縮空気をリリーフ孔を介して外部に排出する排気時には、ダイヤフラム組立体に装着された動吸振器によりダイヤフラム組立体の振動発生が防止される。これにより、二次側ポートに供給される圧縮空気の調圧安定性を高めることができる。【００１７】
弁組立体とダイヤフラム組立体の振動発生を抑制することができるので、弁体やダイヤフラムの劣化や摩耗を低減することができ、減圧弁の耐久性を向上することができる。さらに同時に振動音の発生も防止され作業環境の改善も可能となる。【００１８】
動吸振器によって弁組立体とダイヤフラム組立体との同期した振動を防止することができるとともに、ダイヤフラム組立体の振動をも防止することができるので、１つの動吸振器によって減圧弁の作動時における振動発生を防止することができる。【００１９】
動吸振器はダイヤフラム組立体の調圧ばねの内部に組み込まれているので、減圧弁を大型化することなく、動吸振器が減圧弁内における空気の流れを阻害することが防止される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施の形態である減圧弁の断面図である。
【図２】（Ａ）は調圧時における減圧弁の弁組立体とダイヤフラム組立体を示す断面図であり、（Ｂ）は排気時における弁組立体とダイヤフラム組立体を示す断面図である。
【図３】（Ａ）は調圧時における複合振動系の振動モデルであり、（Ｂ）は排気時におけるダイヤフラム振動系の振動モデルである。
【図４】本発明の他の実施形態である減圧弁を示す断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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、減圧弁はハウジング１１を有しており、ハウジング１１はハウジング本体１２と、これに取り付けられるキャップ１３と、キャップ１３に対向してハウジング本体１２に取り付けられるボンネット１４とにより構成されている。ハウジング本体１２には流体圧供給源としての圧縮空気供給源に連通される一次側ポート１５と、空気圧シリンダ等の流体圧作動機器としての空気圧作動機器に連通される二次側ポート１６とが図１に示すように同軸状となって形成されており、一次側ポート１５と二次側ポート１６とを連通させる連通孔１７が両ポート１５，１６の中心軸に対して直角方向を向いてハウジング本体１２に形成されている。連通孔１７はキャップ１３に対向する開口部を有しており、ハウジング本体１２には連通孔１７の開口部側に弁座１８が形成されている。【００２２】
キャップ１３内には弁体２１が軸方向に往復動自在に装着されており、弁体２１は弁座１８に接触してこれを閉じる状態と、弁座１８から離れてこれを開く状態とに作動する。弁体２１はキャップ１３に形成されたガイド孔２２に組み込まれて摺動自在に嵌合される軸部２１ａと、これの先端部に一体に設けられて弁座１８に対向するフランジ部２１ｂとを有している。フランジ部２１ｂの前面には弁座１８に接触するゴム製のシール部材２３が設けられている。軸部２１ａにはガイド孔２２の内周面に接触して弁体２１の軸部２１ａと一次側ポート１５および二次側ポート１６との連通をシールする圧力バランス用のシール部材２４が設けられている。ただし、弁体２１の軸部２１ａにシール部材２４を設けないタイプの減圧弁を用いてもよい。【００２３】
キャップ１３はハウジング本体１２に形成された雌ねじにねじ結合する雄ねじが設けられた円筒形状の取付部１３ａと、キャップ１３と一体になりガイド孔２２が形成されたガイド筒部１３ｂとを有しており、取付部１３ａとガイド筒部１３ｂとの間のスペースには圧縮コイルばねが弁ばね２５として組み込まれている。この弁ばね２５は一方の端面が弁体２１のフランジ部２１ｂの外面に当接し、他方の端面がキャップ１３の内面に当接しており、弁ばね２５により弁体２１には弁座１８を閉じる方向のばね力が加えられている。弁体２１と弁ばね２５は弁組立体２６を構成している。【００２４】
ハウジング本体１２とこれにねじ結合されるボンネット１４とによりゴム製の調圧ダイヤフラム２７が挟み付けられた状態となって装着されており、調圧ダイヤフラム２７には補強用ディスク２８が取り付けられている。調圧ダイヤフラム２７によりボンネット１４内部のばね室３１とハウジング本体１２側の調圧室３２とに区画されている。ハウジング本体１２には管部材からなるアスピレーター３３が取り付けられている。アスピレーター３３は一端部が調圧室３２に開口し、他端部は二次側ポート１６に開口しており、調圧室３２はアスピレーター３３のパイロット孔３４により二次側ポート１６に連通している。ばね室３１はボンネット１４に形成されたブリードポート３５により外部に連通され、ばね室３１は大気圧状態となっている。【００２５】
調圧ダイヤフラム２７のばね室３１側には補強用ディスク２８を介してリテーナ３６が取り付けられており、リテーナ３６は補強用ディスク２８を介して調圧ダイヤフラム２７に突き当てられるディスク部３６ａとこれと一体となって軸方向に突出する支持ロッド部３６ｂとを有している。これら調圧ダイヤフラム２７、補強用ディスク２８、およびリテーナ３６の軸心には、調圧室３２とばね室３１とを連通させるリリーフ孔３７が形成されている。調圧ダイヤフラム２７、補強用ディスク２８、リテーナ３６および調圧ばね４３によってダイヤフラム組立体３８が形成されている。【００２６】
ボンネット１４は端壁部１４ａが一体となった円筒部１４ｂを有し、円筒部１４ｂの開口端部には、ハウジング本体１２に形成された雌ねじにねじ結合する雄ねじが形成されており、ボンネット１４はハウジング本体１２にねじ結合されるようになっている。端壁部１４ａには調整ねじ軸３９が回転自在に装着されており、この調整ねじ軸３９の雄ねじ４０がばね室３１内に配置されたばね受け部材４２にねじ結合されている。ばね受け部材４２と調圧ダイヤフラム２７に固定されたリテーナ３６のディスク部３６ａとの間には圧縮コイルばねが調圧ばね４３として装着され、この調圧ばね４３により調圧ダイヤフラム２７には弁体２１に向かい弁体２１を弁座１８から開放する方向のばね力が加えられるようになっている。このばね力を調整するために、調整ねじ軸３９に操作ハンドル４４が取り付けられている。この操作ハンドル４４を介して調整ねじ軸３９を回動することにより、ばね受け部材４２を軸方向に移動させると、調圧ばね４３の伸縮量が調整されることになる。これにより、この伸縮量に応じて調圧ダイヤフラム２７に加えられるばね力が調整される。操作ハンドル４４にはロックカバー４５が取り付けられており、このロックカバー４５により操作ハンドル４４が操作され、ロックカバー４５を軸方向に移動させると操作ハンドル４４の回転が規制される。【００２７】
弁体２１には例えば金属製の棒状部材からなるステム４６が取り付けられており、ステム４６は弁組立体２６の一部を構成している。ステム４６の基端部は弁体２１に形成された取付孔に嵌合しており、基端部に形成された係止部によりステム４６は弁体２１に固定されている。ステム４６の先端部はハウジング本体１２に形成された貫通孔４７を貫通しており、先端面４９は半球状となっている。ステム４６の先端部には貫通孔４７の内面に摺動接触するＯリング４８が取り付けられており、ステム４６の先端部がハウジング本体１２に支持されて、Ｏリング４８により連通孔１７と調圧室３２との間をシールしている。ステム４６は弁体２１とともに軸方向に往復動自在であり、ステム４６の半球状の先端面４９が調圧ダイヤフラム２７に接触するとリリーフ孔３７は閉塞され、調圧ダイヤフラム２７がステム４６から離れるとリリーフ孔３７は開放される。【００２８】
二次側ポート１６の圧力が低下すると調圧室３２に連通するアスピレーター３３のパイロット孔３４により調圧室３２の圧力が低下するため、図２（Ａ）に示すように、ステム４６の先端面４９がリリーフ孔３７を閉塞した状態のもとで、調圧ばね４３によって調圧ダイヤフラム２７およびステム４６を介して弁体２１が弁座１８から離れる方向に駆動されて弁体２１は開いた状態になる。このときの弁体２１の開度は調圧室３２の圧力に応じて可変し、二次側ポート１６の圧力が設定圧に調圧される。したがって、二次側ポート１６の圧力が調圧ばね４３のばね力により設定される圧力よりも低い圧力となると、連通孔１７を介して一次側ポート１５から二次側ポート１６に圧縮空気が流れて二次側ポート１６に供給される圧縮空気の圧力は設定値に調圧される。【００２９】
一方、二次側ポート１６に供給される圧縮空気の圧力が設定圧よりも高くなると、図２（Ｂ）に示すように、弁体２１が弁座１８に当接して弁体２１の軸方向移動が規制された状態のもとで、調圧室３２の圧力により調圧ばね４３が収縮して調圧ダイヤフラム２７がステム４６の先端面４９から離れ、リリーフ孔３７は開いた排気状態になる。したがって、二次側ポート１６の圧力が調圧ばね４３のばね力により設定される圧力よりも高い圧力となると、二次側ポート１６に供給された圧縮空気は調圧室３２からリリーフ孔３７を介してばね室３１内に流入しブリードポート３５から排出されて、二次側ポート１６に供給される圧縮空気の圧力は設定値に調圧される。例えば、空気圧作動機器が設けられた空気圧回路にて使用されている圧力を下げる際に空気圧作動機器に供給されている圧縮空気を減圧する際には、新しく二次側の圧力が低く設定される。これにより、二次側ポート１６の圧縮空気は新しく設定された設定圧力までリリーフ孔３７を介して外部に排気される。また、空気圧シリンダ等のロッド作動方向とは反対方向の負荷が外部から作用することにより二次側の設定圧力が上昇すると、設定圧力を一定にするために二次側ポート１６の圧縮空気はリリーフ孔３７を介して外部に排気される。【００３０】
減圧弁は、弁体２１、ステム４６および弁ばね２５により構成される弁組立体２６と、調圧ダイヤフラム２７、補強用ディスク２８、リテーナ３６および調圧ばね４３により構成されるダイヤフラム組立体３８とを有しており、それぞれは流路内の圧力状況に応じて振動することになる。振動現象に着目すると、弁組立体２６は弁体振動系を構成し、ダイヤフラム組立体３８はダイヤフラム振動系を構成している。弁体２１が開閉される調圧時には弁組立体２６とダイヤフラム組立体３８とが同期して作動するので、一次側ポート１５から二次側ポート１６へ流れる空気の脈動による振動数が弁組立体２６とダイヤフラム組立体３８とにより形成される複合振動系の複合固有振動数に近づくと、共振することによって振動音が発生するとともに圧力調整安定性が低下することになる。【００３１】
一方、二次側ポート１６内の空気をリリーフ孔３７から外部に排出させる排気時には、弁組立体２６は弁体２１が弁座１８に当接して移動が規制されており、ダイヤフラム組立体３８は弁組立体２６から離れた作動状態となるので、二次側ポート１６からリリーフ孔３７を介して外部に排出される空気の脈動による振動数がダイヤフラム組立体３８により形成されるダイヤフラム振動系の固有振動数に近づくと、共振することによって振動音が発生するとともに圧力調整安定性が低下することになる。【００３２】
リテーナ３６の支持ロッド部３６ｂには、上述したそれぞれの振動を抑制するために動吸振器５０が装着されている。動吸振器５０は、ばね部材としてのコイルばね５１と、減衰部材としてのゴム製の環状ダンパ５２と、環状の錘部材つまり環状質量体５３とを有している。環状ダンパ５２の一方の端面は、支持ロッド部３６ｂの先端に固定された取付板５４に固定され、他方の端面には環状質量体５３が固定されている。この環状質量体５３とリテーナ３６のディスク部３６ａとの間にコイルばね５１が装着されている。【００３３】
動吸振器５０はばね室３１内に装着された調圧ばね４３の内部のスペースを利用してその内部に位置させてリテーナ３６に組み込まれている。リテーナ３６の支持ロッド部３６ｂは調圧ダイヤフラム２７の中心軸と同心状となっており、支持ロッド部３６ｂの外側に全体的に円筒形状となった動吸振器５０が装着されている。このように動吸振器５０は支持ロッド部３６ｂの外側に配置されているので、支持ロッド部３６ｂ内のリリーフ孔３７からばね室３１内に流入した空気の流れが動吸振器５０によって邪魔されることはない。しかも、動吸振器５０は支持ロッド部３６ｂに対してこれの中心軸と同心状となって装着されているので、弁体２１や調圧ダイヤフラム２７が軸方向に移動してもそれぞれを傾ける方向に負荷が加えられることはない。【００３４】
図３（Ａ）は調圧時における複合振動系の振動モデルであり、図３（Ｂ）は排気時におけるダイヤフラム振動系の振動モデルである。ただし、図３において、ｍは環状質量体５３の質量、ｃは環状ダンパ５２の減衰係数、ｋはコイルばね５１のばね定数であり、Ｋ１は調圧ばね４３のばね定数、Ｋ２は弁ばね２５のばね定数、Ｍ１はダイヤフラム組立体３８の質量、Ｍ２は弁組立体２６の質量である。【００３５】
ダイヤフラム振動系の固有振動数をΩ１とし、弁体振動系の固有振動数をΩ２とし、両方の振動系の複合固有振動数をΩｃとすると、動吸振器５０の固有振動数ωは、固有振動数をΩ１に相違するとともに複合固有振動数Ωｃに相違している。【００３６】
図２（Ａ）に示すように、調圧時には弁組立体２６とダイヤフラム組立体３８とが組み合わされた状態となって同期して移動することになる。このときに、圧縮空気からこれらに振動が加えられると、図３（Ａ）に示すように、ばね定数（Ｋ１＋Ｋ２）のばね部材に固定された質量体（Ｍ１＋Ｍ２）からなる制振対象に動吸振器５０が取り付けられた複合振動系の振動モデルとなる。このときの複合固有振動数Ωｃは動吸振器５０の固有振動数ωと相違しているので、弁組立体２６とダイヤフラム組立体３８の振動は動吸振器５０により速やかに抑制される。これにより、弁体２１の開度が調圧室３２の圧力に応じた所定の開度から大きくずれることが防止され、二次側ポート１６の圧力を設定圧に高精度に安定化させることができる。【００３７】
一方、図２（Ｂ）に示すように、排気時には調圧ダイヤフラム２７はステム４６から離れて移動することになる。このときに、排気される圧縮空気から振動がダイヤフラム組立体３８に加えられると、図３（Ｂ）に示すように、ばね定数Ｋ１のばね部材に固定された質量Ｍ１からなる制振対象に動吸振器５０が取り付けられたダイヤフラム振動系の振動モデルとなる。このときのダイヤフラム振動系の固有振動数Ω１は動吸振器５０の固有振動数ωと相違しているので、ダイヤフラム組立体３８の振動は、動吸振器５０により速やかに抑制される。これにより、ダイヤフラム組立体３８から振動音が発生することなく、二次側ポート１６内の空気は外部に排出される。【００３８】
このように、減圧弁の調圧ダイヤフラム２７のばね室３１内に動吸振器５０を取り付けたので、弁座１８およびリリーフ孔３７の開閉に影響を与えることなく、調圧時にはダイヤフラム組立体３８とともに弁組立体２６の振動が速やかに抑制され、排気時にはダイヤフラム組立体３８の振動が速やかに抑制される。これにより、調圧時において弁体２１の共振現象の発生が防止され、排気時には調圧ダイヤフラム２７の共振現象の発生が防止され、二次側ポート１６に供給される空気の圧力を高精度に設定することができる。しかも、それぞれの共振現象の発生が防止されるので、Ｏリング４８の摩耗や調圧ダイヤフラム２７の劣化を抑制し、減圧弁の耐久性を向上させることが可能となる。【００３９】
図４は本発明の他の実施形態である減圧弁を示す断面図である。図１に示す減圧弁においては、弁体２１の軸部２１ａにシール部材２４を取り付けて弁体２１をその軸方向に摺動自在に支持するとともに、ステム４６の先端部にＯリング４８を取り付けてステム４６をその軸方向に摺動自在に支持するようにしている。一方、図４に示す減圧弁においては、ハウジング１１を構成するとともに弁体２１が組み込まれるキャップ１３のガイド孔２２に圧力バランス用のダイヤフラム５５が設けられている。このダイヤフラム５５により、弁体２１はその軸方向に進退移動自在にハウジング１１に支持される。さらに、ステム４６の先端部にはステム４６をリリーフ孔３７の開閉方向に移動自在に支持するとともに二次側ポート１６と調圧室３２との連通を遮断してシールするダイヤフラム５６が設けられている。これにより、弁体２１とステム４６とはハウジング１１に摺動することがないので、図１に示すように弁体２１とステム４６との摺動性を確保するためにガイド孔２２とシール部材２４との間および貫通孔４７とＯリング４８との間に潤滑油を塗布する必要がなく、減圧弁内を流れる圧縮空気に潤滑油が混入することがない。したがって、図４に示す減圧弁は、空気中への油分の混入を防止する必要がある禁油仕様の空気圧作動機器に対しても使用可能である。このように禁油仕様の空気圧作動機器に対応する減圧弁においても、調圧ダイヤフラム２７のばね室３１側に動吸振器５０を取り付けることで、前記実施形態と同様の効果を奏することができる。【００４０】
なお、他の実施形態においては、キャップ１３は、ねじ等の締結部材によりハウジング本体１２に固定されるフランジ形状の取付部１３ａと、キャップ１３と一体になりガイド孔２２が形成されたガイド筒部１３ｂとを有している。弁ばね２５は弁体２１の軸部２１ａの端部に取り付けられて、ガイド孔２２の内部に配置されている。【００４１】
また、リテーナ３６は、調圧ダイヤフラム２７に突き当てられるディスク部３６ａと、調圧ダイヤフラム２７の径方向中心部を貫通する支持ロッド部３６ｂとを有している。支持ロッド部３６ｂの軸心にはリリーフ孔３７が形成されており、ステム４６の半球状の先端面４９が支持ロッド部３６ｂに接触するとリリーフ孔３７は閉塞され、支持ロッド部３６ｂがステム４６から離れるとリリーフ孔３７は開放される。ディスク部３６ａには調圧ばね４３およびコイルばね５１がばね受け部材５７，５８を介して装着されており、調圧ばね４３の伸縮量を調整するための操作ハンドル４４はロックカバー４５を備えていないタイプとなっている。【００４２】
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、調圧ダイヤフラム２７への動吸振器５０の取付構造としては、ばね部材と減衰部材とにより質量体を調圧ダイヤフラムに２７に対して相対移動自在に取り付けるようにすれば良く、前記実施形態に限定されないのはもちろんである。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
減圧弁は、圧縮機から供給される圧縮空気を所定の設定圧力に調圧して空気圧シリンダ等の空気圧作動機器に供給するための空気圧回路に使用される。
【図１】
2010035323.tif 000003
【図２】
2010035323.tif 000004
【図３】
2010035323.tif 000005
【図４】
2010035323.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成23年5月9日(2011.5.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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、および当該一次側ポートに連通孔を介して連通するとともに圧力流体を流出する二次側ポートを有するハウジングと、
前記連通孔の開口部側に形成された弁座を開閉する弁体、および当該弁体に対して前記弁座を閉じる方向にばね力を付勢する弁ばねを有する弁組立体と、
前記弁体に対向して前記ハウジングに装着され前記二次側ポートに連通する調圧室と外部に連通するばね室とを区画形成する調圧ダイヤフラム、当該調圧ダイヤフラムに設けられ前記調圧室と前記ばね室とを連通させるリリーフ孔を有するリテーナ、および当該リテーナに対向して前記ばね室内に配置されたばね受け部材との間に装着され前記弁体に対して前記弁座を開放する方向のばね力を付勢する調圧ばねを有するダイヤフラム組立体と、
前記リリーフ孔を開閉する先端面を有し前記調圧ばねのばね力を前記弁体に加え前記弁組立体を構成するステムと、
前記リテーナに取り付けられて前記ばね室内の前記調圧ばねの内側に配置され、前記調圧ダイヤフラムが前記ステムから離れたときには前記ダイヤフラム組立体の振動を抑制し、前記弁組立体が前記ダイヤフラム組立体とともに前記弁座を開閉移動して前記二次側ポートの圧力を調整するときには前記ダイヤフラム組立体と前記弁組立体の振動を抑制する動吸振器とを有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、前記動吸振器は環状ダンパと環状質量体とばね部材とを有することを特徴とする減圧弁。
【請求項３】
請求項１記載の減圧弁において、前記動吸振器は、前記リテーナに前記ばね受け部材に向けて突出して設けられた支持ロッドの先端に固定される環状ダンパと、当該環状ダンパに設けられる環状質量体と、前記調圧ダイヤフラムと前記環状質量体との間に装着されるばね部材とを有することを特徴とする減圧弁。
【請求項４】
請求項３記載の減圧弁において、前記リテーナは、前記支持ロッドが設けられるとともに前記調圧ダイヤフラムに突き当てられるディスク部を有し、当該ディスク部と前記ばね受け部材との間に装着される前記調圧ばねの内側に前記動吸振器を前記支持ロッドの先端に位置させて装着することを特徴とする減圧弁。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の減圧弁において、前記動吸振器の固有振動数を、前記ダイヤフラム組立体により構成されるダイヤフラム振動系の固有振動数と、前記弁組立体および前記ダイヤフラム組立体からなる複合振動系の複合固有振動数とに相違させ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、前記ステムの先端部を摺動自在に支持する貫通孔を介して前記二次側ポートと前記調圧室との連通をシールするシール材を前記ステムの先端部に設け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、前記ステムを前記リリーフ孔の開閉方向に移動自在に支持するとともに前記二次側ポートと前記調圧室との連通をシールするダイヤフラムを前記ステムの先端部に設けることを特徴とする減圧弁。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の減圧弁において、前記ハウジングに形成され前記弁体が組み込まれるガイド孔と前記弁体との間をシールする圧力バランス用のシール材を有することを特徴とする減圧弁。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の減圧弁において、前記ハウジングに形成され前記弁体が組み込まれるガイド孔と前記弁体との間をシールする圧力バランス用のダイヤフラムを有することを特徴とする減圧弁。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
減圧弁における振動系は、上述のように、弁体が作動する調圧時と二次側ポートの空気を外部に排気させる排気時とでは相違している。つまり、調圧時においては弁体の振動系が振動し、排気時にはダイヤフラムが弁体から離れるのでダイヤフラムの振動系が振動することになる。これらの振動系の振動を動吸振器により抑制するには、それぞれの振動系に動吸振器を装着することになり、限られたスペースに複数の動吸振器を装着することは困難である。しかも、減圧弁内には空気の流路が形成されており、空気の流れを阻害する部位に動吸振器を装着することは、調圧特性を低下させることになる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明の減圧弁は、圧力流体が供給される一次側ポート、および当該一次側ポートに連通孔を介して連通するとともに圧力流体を流出する二次側ポートを有するハウジングと、前記連通孔の開口部側に形成された弁座を開閉する弁体、および当該弁体に対して前記弁座を閉じる方向にばね力を付勢する弁ばねを有する弁組立体と、前記弁体に対向して前記ハウジングに装着され前記二次側ポートに連通する調圧室と外部に連通するばね室とを区画形成する調圧ダイヤフラム、当該調圧ダイヤフラムに設けられ前記調圧室と前記ばね室とを連通させるリリーフ孔を有するリテーナ、および当該リテーナに対向して前記ばね室内に配置されたばね受け部材との間に装着され前記弁体に対して前記弁座を開放する方向のばね力を付勢する調圧ばねを有するダイヤフラム組立体と、前記リリーフ孔を開閉する先端面を有し前記調圧ばねのばね力を前記弁体に加え前記弁組立体を構成するステムと、前記リテーナに取り付けられて前記ばね室内の前記調圧ばねの内側に配置され、前記調圧ダイヤフラムが前記ステムから離れたときには前記ダイヤフラム組立体の振動を抑制し、前記弁組立体が前記ダイヤフラム組立体とともに前記弁座を開閉移動して前記二次側ポートの圧力を調整するときには前記ダイヤフラム組立体と前記弁組立体の振動を抑制する動吸振器とを有することを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明の減圧弁においては、前記動吸振器は環状ダンパと環状質量体とばね部材とを有することを特徴とする。本発明の減圧弁においては、前記動吸振器は、前記リテーナに前記ばね受け部材に向けて突出して設けられた支持ロッドの先端に固定される環状ダンパと、当該環状ダンパに設けられる環状質量体と、前記調圧ダイヤフラムと前記環状質量体との間に装着されるばね部材とを有することを特徴とする。本発明の減圧弁においては、前記リテーナは、前記支持ロッドが設けられるとともに前記調圧ダイヤフラムに突き当てられるディスク部を有し、当該ディスク部と前記ばね受け部材との間に装着される前記調圧ばねの内側に前記動吸振器を前記支持ロッドの先端に位置させて装着することを特徴とする。本発明の減圧弁は、前記動吸振器の固有振動数を、前記ダイヤフラム組立体により構成されるダイヤフラム振動系の固有振動数と、前記弁組立体および前記ダイヤフラム組立体からなる複合振動系の複合固有振動数とに相違させることを特徴とする。
【手続補正書】
【提出日】平成23年7月27日(2011.7.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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、および当該一次側ポートに連通孔を介して連通するとともに圧力流体を流出する二次側ポートを有するハウジングと、
前記連通孔の開口部側に形成された弁座を開閉する弁体、および当該弁体に対して前記弁座を閉じる方向にばね力を付勢する弁ばねを有する弁組立体と、
前記弁体に対向して前記ハウジングに装着され前記二次側ポートに連通する調圧室と外部に連通するばね室とを区画形成する調圧ダイヤフラム、当該調圧ダイヤフラムに設けられ前記調圧室と前記ばね室とを連通させるリリーフ孔を有するリテーナ、および当該リテーナに対向して前記ばね室内に配置されたばね受け部材との間に装着され前記弁体に対して前記弁座を開放する方向のばね力を付勢する調圧ばねを有するダイヤフラム組立体と、
前記リリーフ孔を開閉する先端面を有し前記調圧ばねのばね力を前記弁体に加え前記弁組立体を構成するステムと、
前記リテーナに取り付けられて前記ばね室内の前記調圧ばねの内側に配置され、前記調圧ダイヤフラムが前記ステムから離れたときには前記ダイヤフラム組立体の振動を抑制し、前記弁組立体が前記ダイヤフラム組立体とともに前記弁座を開閉移動して前記二次側ポートの圧力を調整するときには前記ダイヤフラム組立体と前記弁組立体の振動を抑制する動吸振器とを有し、
前記動吸振器は、前記リテーナに前記ばね受け部材に向けて突出して設けられた支持ロッドの先端に固定される環状ダンパと、当該環状ダンパに設けられる環状質量体と、前記調圧ダイヤフラムと前記環状質量体との間に装着されるばね部材とを有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、前記リテーナは、前記支持ロッドが設けられるとともに前記調圧ダイヤフラムに突き当てられるディスク部を有し、当該ディスク部と前記ばね受け部材との間に装着される前記調圧ばねの内側に前記動吸振器を前記支持ロッドの先端に位置させて装着す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、前記動吸振器の固有振動数を、前記ダイヤフラム組立体により構成されるダイヤフラム振動系の固有振動数と、前記弁組立体および前記ダイヤフラム組立体からなる複合振動系の複合固有振動数とに相違させ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、前記ステムの先端部を摺動自在に支持する貫通孔を介して前記二次側ポートと前記調圧室との連通をシールするシール材を前記ステムの先端部に設け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、前記ステムを前記リリーフ孔の開閉方向に移動自在に支持するとともに前記二次側ポートと前記調圧室との連通をシールするダイヤフラムを前記ステムの先端部に設け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、前記ハウジングに形成され前記弁体が組み込まれるガイド孔と前記弁体との間をシールする圧力バランス用のシール材を有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、前記ハウジングに形成され前記弁体が組み込まれるガイド孔と前記弁体との間をシールする圧力バランス用のダイヤフラムを有することを特徴とする減圧弁。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明の減圧弁は、圧力流体が供給される一次側ポート、および当該一次側ポートに連通孔を介して連通するとともに圧力流体を流出する二次側ポートを有するハウジングと、
前記連通孔の開口部側に形成された弁座を開閉する弁体、および当該弁体に対して前記弁座を閉じる方向にばね力を付勢する弁ばねを有する弁組立体と、前記弁体に対向して前記ハウジングに装着され前記二次側ポートに連通する調圧室と外部に連通するばね室とを区画形成する調圧ダイヤフラム、当該調圧ダイヤフラムに設けられ前記調圧室と前記ばね室とを連通させるリリーフ孔を有するリテーナ、および当該リテーナに対向して前記ばね室内に配置されたばね受け部材との間に装着され前記弁体に対して前記弁座を開放する方向のばね力を付勢する調圧ばねを有するダイヤフラム組立体と、前記リリーフ孔を開閉する先端面を有し前記調圧ばねのばね力を前記弁体に加え前記弁組立体を構成するステムと、前記リテーナに取り付けられて前記ばね室内の前記調圧ばねの内側に配置され、前記調圧ダイヤフラムが前記ステムから離れたときには前記ダイヤフラム組立体の振動を抑制し、前記弁組立体が前記ダイヤフラム組立体とともに前記弁座を開閉移動して前記二次側ポートの圧力を調整するときには前記ダイヤフラム組立体と前記弁組立体の振動を抑制する動吸振器とを有し、前記動吸振器は、前記リテーナに前記ばね受け部材に向けて突出して設けられた支持ロッドの先端に固定される環状ダンパと、当該環状ダンパに設けられる環状質量体と、前記調圧ダイヤフラムと前記環状質量体との間に装着されるばね部材とを有することを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明の減圧弁においては、前記リテーナは、前記支持ロッドが設けられるとともに前記調圧ダイヤフラムに突き当てられるディスク部を有し、当該ディスク部と前記ばね受け部材との間に装着される前記調圧ばねの内側に前記動吸振器を前記支持ロッドの先端に位置させて装着することを特徴とする。本発明の減圧弁は、前記動吸振器の固有振動数を、前記ダイヤフラム組立体により構成されるダイヤフラム振動系の固有振動数と、前記弁組立体および前記ダイヤフラム組立体からなる複合振動系の複合固有振動数とに相違させることを特徴とする。
【国際調査報告】
2010035323.tif 000007
2010035323.tif 000008
2010035323.tif 000009