(57)【要約】  【課題】  低流量時においてハンチング現象をより確実に抑制して安定した圧力制御が行なえる減圧弁を提供する。  【解決手段】  流体供給口及び流体排出口が形成された主弁ケース（４０）、この主弁ケース内を一次側流路及び二次側流路に区画する弁孔（４２）、及びこの弁孔を開閉する弁体（４４）を有する主弁と、前記一次側流路からの主弁開閉作動用流体が供給され、前記二次側流路内の圧力変化に従って当該主弁開閉作動用流体の圧力を減圧調整するパイロット弁（６）と、前記パイロット弁により減圧調整された主弁開閉作動用流体により加圧される主弁作動用圧力室（５２）と、前記一次側流路からの定圧流体により加圧される定圧室（５１）と、前記定圧室と前記主弁作動用圧力室との間の圧力差に従って前記弁体の開閉動作を制御する主弁開閉制御手段と、を備える構成とする。【選択図】 図１
2006330890.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体供給口及び流体排出口が形成された主弁ケースと、この主弁ケース内を一次側流路及び二次側流路に区画する弁孔と、この弁孔を開閉する弁体と、を有する主弁と、
前記一次側流路からの主弁開閉作動用流体が供給され、前記二次側流路内の圧力変化に従って当該主弁開閉作動用流体の圧力を減圧調整するパイロット弁と、
前記パイロット弁により減圧調整された主弁開閉作動用流体により加圧される主弁作動用圧力室と、
前記一次側流路からの定圧流体により加圧される定圧室と、
前記定圧室と前記主弁作動用圧力室との間の圧力差に従って前記弁体の開閉動作を制御する主弁開閉制御手段と、を備えることを特徴とする減圧弁。
【請求項２】
前記定圧室は、その内圧により弁体を閉方向に作動させ、これに抗して前記主弁作動用圧力室は、その内圧により弁体を開方向に作動させることを特徴とする請求項１記載の減圧弁。
【請求項３】
前記弁体は、当該弁体の開の移動方向側に位置するように主弁に設けられたシリンダ内を弁体移動方向に沿って摺動可能なピストンと連結部材を介して接続され、さらに、前記定圧室及び主弁作動用圧力室は、当該弁体の閉の移動方向における前方側に主弁作動用圧力室が位置され、後方側に定圧室が位置されるようにシリンダ内部領域を前記ピストンで仕切って形成されていることを特徴とする請求項１記載の減圧弁。
【請求項４】
前記パイロット弁は、
前記主弁開閉作動用流体の供給口及び排出口が形成されたパイロット弁ケースと、このパイロット弁ケース内を一次側流路及び二次側流路に区画する弁孔と、この弁孔を開閉するパイロット弁体と、を有するパイロット弁ケースと、
前記主弁の二次側流路からのパイロット弁作動用流体により加圧されるパイロット弁作動用圧力室と、
前記パイロット弁作動用圧力室の内圧上昇に従って前記パイロット弁体を閉方向に作動させ、当該パイロット弁作動用圧力室の内圧低下に従って前記パイロット弁を開方向に作動させるパイロット弁開閉制御手段と、を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の減圧弁。
【請求項５】
前記本弁の一次側流路と前記定圧室とは圧力導入路を介して接続されており、この圧力導入路の途中に流量規制手段を設けたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の減圧弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、減圧弁に関し、特にパイロット弁を備えた減圧弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば水道又は建築設備等の給水又は送水設備は、安定した給水又は送水を行なうために、給水路又は送水路の途中に減圧装置である減圧弁を設けた構成とされている。そして、この減圧弁の有する圧力制御機能により、例えば夜間等に下流側での水使用量が変化しても、安定した水圧で給水又は送水をすることが可能になる。
【０００３】
ここで、従来の減圧弁は、例えば夜間等の水使用量が少ない時間帯において、減圧弁の弁開度が小さくなった際に、水圧が不安定になり易いという問題点が指摘されている。
【０００４】
即ち、減圧弁の一次側圧力と二次側圧力との間の差圧（圧力損失）は、弁開度に対して略リニアな特性を有するが、例えば図８に模式的に示すように、一定の開度以下になると線形的な曲線を描いて急激に上昇し、開度がさらに０に近付くにつれて無限大に近付く。そのため、低開度領域においては、僅かな開度変化であっても圧力損失が急激に変化し、これに伴って二次側圧も急激に変化する。このような急激な二次側の圧力変化に対し減圧弁の圧力制御機能がついてこれなくなると、結果として二次側圧力が上下動を繰り返す現象、いわゆる圧力ハンチング現象が発生する場合がある。圧力ハンチング現象は、騒音、振動又はウォーターハンマーを発生させる原因となり得るため、圧力ハンチング現象の発生を防止するための対策が必要である。
【０００５】
上記の問題点を解決することのできる減圧弁の一つに、パイロット弁を備えた減圧弁が知られている（例えば、特許文献１参照）。図９は、この従来の減圧弁の構成を示す縦断面図であり、主弁１、シリンダ２及びパイロット弁３を備えて構成されている。
【０００６】
主弁ケース１０の内部領域は、流体が通流する通流路として形成されており、この通流路は弁孔１１により上流側の一次側流路及び下流側の二次側流路に区画されている。さらに、弁孔１１の周囲には弁座１２が形成され、この弁座１２に対して弁体１３が上方から進退自在かつ着座可能に設けられている。
【０００７】
弁体１３は、主弁ケース１０の上面に設けられたシリンダ２内のピストン２０と弁棒２１を介して接続されている。このシリンダ２の内部領域は、ピストン２０によって圧力バランス室２２と主弁作動用圧力室２３とに区画されており、圧力バランス室２２は圧力導入路２４を介して二次側流路と接続され、また主弁作動用圧力室２３はその途中にパイロット弁３が介在する圧力導入路２５を介して一次側流路と接続されている。なお、図中２６，２７はＯ−リングであり、また図中２８はオリフィスである。
【０００８】
一方、前記パイロット弁３は、パイロット弁ケース３０及び圧力ケース３１を備えている。パイロット弁ケース３０の内部は、パイロット弁孔３２を介してパイロット弁一次側流路及びパイロット弁二次側流路に区画され、このパイロット弁孔３２の周囲に形成された弁座３３に対してパイロット弁体３４が上方から進退自在かつ着座可能に設けられている。パイロット弁体３４は、パイロット作動用圧力室３５まで延設された弁棒３６を介してダイヤフラム３７と接続されており、さらにダイヤフラム３７は調節ばね３８により所定の力で上方から付勢されている。
【０００９】
このような構成の減圧弁においては、主弁１の二次側圧力が設定圧力値よりも上昇すると、圧力導入路２４を介してパイロット弁作動用圧力室３５の内圧が増加し、ダイヤフラム３７が調節ばね３８に抗して押し上げられ、パイロット弁体３４が開方向に移動する。これによりパイロット弁３を通過する流体の流量が増加して主弁作動用圧力室２３の内圧が上昇し、ピストン２０が押し下げられて主弁開度が小さくなり、二次側圧力が低下して元の設定圧力となる。
【００１０】
反対に、二次側圧力が設定圧力値を下回ると、圧力導入路２４を介してパイロット弁作動用圧力室３５の内圧が低下し、パイロット弁体３４が閉方向に移動する。これによりパイロット弁３を通過する流体の流量が減少して主弁作動用圧力室２３の内圧が低下し、ピストン２０が押し上げられて主弁開度が大きくなり、二次側圧力が上昇して元の設定圧力となる。
【特許文献１】特開２００５−８３５０２号公報（第２の実施形態及び第４の実施形態、第４図及び第１０図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述の減圧弁には以下のような問題点があった。即ち、上述の減圧弁は、二次側圧力に変化があった場合に、パイロット弁３により主弁作動用圧力室２３の内圧を調整し、元の設定圧力となるように弁開度を調整する構成であるが、圧力バランス室２２に二次側流体を導入してピストン２０を押し上げる構成であるため、二次側圧力の変化に伴い圧力バランス室２２の内圧が変化してしまう。そのためピストン２０の位置制御（つまり主弁１３の開度制御）が難しく、圧力ハンチング現象の抑制が充分でないという問題がある。
【００１２】
具体例を挙げて説明すると、例えば二次側圧力が上昇した場合、詳しくは既述のように、主弁１３の開度を絞って二次側圧力を下げていくが、これ伴い圧力バランス室２２の内圧も低下し、ピストン２０を押し上げる力が小さくなっていく。そのためピストン２０の下降を停止させるブレーキ作用が充分でなくなり、ピストン２０（すなわち弁体１３）が適正位置を超えて下がり過ぎてしまう場合がある。低流量領域においては圧力損失の変化が大きいため、このような微小な開度のずれによっても圧力ハンチング現象を発生させてしまうことが多い。
【００１３】
即ち、二次側圧力が上昇した場合、上昇した二次側圧力を元の設定圧力に復帰させるためには、弁体１３を閉方向に作動させる必要がある。しかしながら、低開度領域にあっては弁開度が小さくなるほど益々圧力損失が急増する。これに対し、二次側圧力が低下した場合、低下した二次側圧力を元の設定圧力に復帰させるための動作は、弁体１３を開方向に作動させる動作であり、開度が大きくなるに伴い圧力損失の変化幅は穏やかになる。そのため、弁体１３を開方向に動作させる場合に比して、弁体１３を閉方向に動作させる場合の圧力制御は極めて難しい。従って、より確実に安定した圧力制御を実現するためには、特に弁体の閉方向動作に対する効果的なブレーキ作用を実現するための更なる検討が必要である。
【００１４】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、効果的なブレーキ作用を備え、低開度領域時においても圧力ハンチング現象をより確実に抑制して、安定した圧力制御を行なうことのできる減圧弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の減圧弁は、流体供給口及び流体排出口が形成された主弁ケースと、この主弁ケース内を一次側流路及び二次側流路に区画する弁孔と、この弁孔を開閉する弁体と、を有する主弁と、前記一次側流路からの主弁開閉作動用流体が供給され、前記二次側流路内の圧力変化に従って当該主弁開閉作動用流体の圧力を減圧調整するパイロット弁と、前記パイロット弁により減圧調整された主弁開閉作動用流体により加圧される主弁作動用圧力室と、前記一次側流路からの定圧流体により加圧される定圧室と、前記定圧室と前記主弁作動用圧力室との間の圧力差に従って前記弁体の開閉動作を制御する主弁開閉制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
なお、主弁の上流側にて流体の圧力が変化すれば前記定圧流体の圧力も変化するが、二次側圧力の変化と比較すれば変化の程度は格段に小さいため、この場合も本発明の効果を実質的に得ることができる。即ち、一次側圧力が変化する場合も、本発明の技術的範囲に含まれる。
【００１７】
前記定圧室は、その内圧により弁体を閉方向に作動させ、これに抗して前記主弁作動用圧力室は、その内圧により弁体を開方向に作動させる構成とすることができる。
【００１８】
前記弁体は、当該弁体の開の移動方向側に位置するように主弁に設けられたシリンダ内を弁体移動方向に沿って摺動可能なピストンと連結部材を介して接続され、さらに、前記定圧室及び主弁作動用圧力室は、当該弁体の閉の移動方向における前方側に主弁作動用圧力室が位置され、後方側に定圧室が位置されるようにシリンダ内部領域を前記ピストンで仕切って形成されている構成とすることができる。
【００１９】
前記パイロット弁は、前記主弁開閉作動用流体の供給口及び排出口が形成されたパイロット弁ケースと、このパイロット弁ケース内を一次側流路及び二次側流路に区画する弁孔と、この弁孔を開閉するパイロット弁体と、を有するパイロット弁ケースと、前記主弁の二次側流路からのパイロット弁作動用流体により加圧されるパイロット弁作動用圧力室と、前記パイロット弁作動用圧力室の内圧上昇に従って前記パイロット弁体を閉方向に作動させ、当該パイロット弁作動用圧力室の内圧低下に従って前記パイロット弁を開方向に作動させるパイロット弁開閉制御手段と、を備える構成とすることができる。
【００２０】
前記本弁の一次側流路と前記定圧室とは圧力導入路を介して接続されており、この圧力導入路の途中に流量規制手段を設けた構成とすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、定圧室を一次側圧力に加圧すると共に、二次側圧力の変化に従って圧力調整された一次側流路からの主弁開閉作動用流体により主弁作動用圧力室を加圧し、定圧室と主弁作動用圧力室との間の圧力差により弁体の開閉動作を制御する構成としたことにより、パイロット弁による圧力調整を除いて、定圧室及び主弁作動用圧力室の内圧は二次側圧力変化の影響を直接受けないので、圧力ハンチング現象を抑制して安定した圧力制御をすることが可能になる。
【００２２】
本発明によれば、前記定圧室は、その内圧により弁体を閉方向に作動させ、これに抗して前記主弁作動用圧力室は、その内圧により弁体を開方向に作動させる構成とすることにより、弁体の移動動作に対するブレーキ作用を効果的に働かせることができる。その結果、弁体を適正な位置で停止させることができるので、より確実に圧力ハンチング現象を抑制することが可能となる。
【００２３】
本発明によれば、主弁の上面に設けられたシリンダ内部領域における上部側に定圧室が位置し、下部側に主弁作動用圧力室が位置するように、当該シリンダ内部領域をピストンで仕切った構成としたことにより、前記した場合と同様に、弁体の移動動作に対するブレーキ作用を効果的に働かせることができる。その結果、弁体を適正な位置で停止させることができるので、より確実に圧力ハンチング現象を抑制することが可能となる。
【００２４】
本発明によれば、主弁の二次側流路からのパイロット弁作動用流体によりパイロット弁作動用圧力室を加圧し、パイロット弁作動用圧力室の内圧上昇に従ってパイロット弁体を閉方向に作動させ、当該パイロット弁作動用圧力室の内圧低下に従ってパイロット弁体を開方向に作動させる構成としたことにより、主弁開閉作動用流体の圧力を安定調整することができる。その結果、主弁の低流量領域でも圧力ハンチング現象を抑制して安定した圧力制御をすることが可能になる。
【００２５】
本発明によれば、前記一次側流路と前記定圧室とを接続する圧力導入路の途中に流量規制手段を設けて、弁体が開方向に移動する際における移動速度を制限する構成としたことにより、弁体の開方向動作に対するブレーキ作用を働かせることができる。これにより、二次側圧力が設定圧力を下回った場合であっても、速やかに元の設定圧力に復帰させることができ、安定した圧力制御をすることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明の好ましい実施形態に係る減圧弁について、添付図面を参照しながら詳しく説明する。図１は、本実施形態に係る減圧弁の縦断面図であり、また図２は、パイロット弁の縦断面図である。
【００２７】
本実施形態に係る減圧弁は、主弁及びパイロット弁を備えて構成されている。まず、主弁４の構成について説明すると、主弁４の本体部をなす主弁ケース４０の内部領域は、流体供給口４１Ａ及び流体排出口４１Ｂを介して流体例えば水などの液体が通流する通流路として形成されており、この通流路は弁孔４２により上流側の一次側流路及び下流側の二次側流路に区画されている。さらに、弁孔４２の開口部内周面に沿って弁座４３が形成され、この弁座４３に向かって弁体４４が上方側から進退自在かつ着座可能に設けられている。即ち、弁孔４２，弁座４３及び弁体４４は、当該減圧弁の弁開閉手段を構成し、弁孔４２に対する弁体４４の離間距離を変えることにより、弁孔４２を潜り抜けて二次側流路に供給する圧力を制御する。
【００２８】
また、流体供給口４１Ａ及び流体排出口４１Ｂには、継手部材例えばフランジＦが夫々設けられており、これらフランジＦと不図示のボルト等によって、主弁ケース４０は例えば配管などの流路と連結される。但し、継手部材はフランジに限られず、例えばねじ込み継手を用いることもできる。
【００２９】
主弁ケース４０の上面にはシリンダ５が着脱自在に設けられており、さらにシリンダ５内にはピストン５０が上下方向に摺動自在に設けられている。つまり、シリンダ５の内部領域は、ピストン５０により上下２室に区画されており、そのうち上部側領域は定圧室５１として形成され、下部側は主弁作動用圧力室５２として形成されている。さらに、ピストン５０は、主弁ケース４０内に延びる弁棒５３を介して前記弁体４４と接続されている。そして、定圧室５１と主弁作動用圧力室５２との間の圧力バランスを変えることにより、ピストン５０が上方側あるいは下方側に移動し、これに連動して弁体４４が進退することで弁開度を調整可能な構成である。即ち、シリンダ５、ピストン５０及び弁棒５３は本弁開閉制御手段を構成する。
【００３０】
なお、定圧室５１には、弁開度が閉方向となるようにピストン５０を下方に付勢する弾性部材例えばコイルばね５４が縮設されている。このコイルばね５４は、主弁ケース４０の一次側圧力と二次側圧力との差圧（圧力損失）が非常に小さくなったときに、弁体４４を弁座４３に着座させて弁開度を全閉状態にするためのものである。また、図中５５は、定圧室５１と主弁作動用圧力室５２との間の気密を確保するためのシール部材例えばＯ−リングであり、また５６は、主弁ケース４０とシリンダ５との間の気密を確保するためのシール部材例えばＯ−リングである。
【００３１】
続いて、パイロット弁６の構成について図２を参照しながら詳しく説明する。パイロット弁６は、仕切り部材６０により区画されたパイロット弁ケース６１及び圧力ケース６２を備えている。さらに、パイロット弁ケース６１内は、パイロット弁孔６３を介してパイロット弁一次側流路及びパイロット弁二次側流路に区画されている。
【００３２】
パイロット弁孔６３の周囲には弁座６４が形成され、この弁座６４に対してパイロット弁体６５が下方から進退自在かつ着座可能に設けられている。パイロット弁体６５は弁棒６６の一端と接続されており、この弁棒６６の他端は圧力ケース６２内のパイロット作動用圧力室６７まで延設されてダイヤフラム６８と接続されている。
【００３３】
前記ダイヤフラム６８により、圧力ケース６２内は上下に仕切られ、下部側にパイロット作動用圧力室６７が形成され、上部側には圧力設定室７が形成されている。この圧力設定室７内には、ダイヤフラム６８と圧力設定室７の頂壁との間に弾性体例えば調節ばね７１が縮設されている。即ち、調節ばね７１は、弁棒６６及び弁体６５を下方に移動させてパイロット弁６が開く方向にダイヤフラム６８を付勢している構成である。この調節ばね７１は、圧力調節ねじ７２によりその端部が支持されており、この圧力調節ねじ７２で調節ばね７１の圧縮量（つまりダイヤフラム６８への付勢力）を変えることにより、主弁４の二次側圧力の設定圧を調節できるように構成されている。即ち、当該パイロット弁６は、パイロット弁作動用圧力室６７の内圧が増加すると、ダイヤフラム６８が調節ばね７１に抗して押し上げられ、パイロット弁体６５が開方向に移動するように構成されている。
【００３４】
説明を図１に戻し、主弁４の一次側流路とシリンダ５の定圧室５１とは圧力導入路としての定圧導入路例えば定圧導入管８により接続されており、この定圧導入管８を介して主弁４の一次側流路からの流体（定圧流体）を定圧室５１に導入して加圧する。なお、主弁４の上流側にて流体の圧力が変化すれば当該流体の圧力も変化するが、二次側圧力の変化と比較すればその変化の程度が格段に小さいため、説明の便宜上、当該流体を定圧流体と呼ぶ。
【００３５】
また、定圧導入管８の途中には流量規制手段例えばオリフィス８０が設けられている。このオリフィス８０は、ピストン５０がシリンダ５内を上昇する際に、当該ピストン５０に押し出されるようにして定圧室５１内から排出される流体の流量を制限し、これによってピストン５０の上昇速度を制限するためのものである。
【００３６】
また、主弁４の二次側流路とパイロット弁作動用圧力室６７とはパイロット弁作動圧導入路例えばパイロット弁作動圧導入管８１により接続されており、このパイロット弁作動圧導入管８１を介して主弁４の二次側流路からの流体（説明の便宜上、この流体を「パイロット弁作動用流体」と呼ぶ）をパイロット弁作動用圧力室６７に導入する。既述のように、パイロット弁６は、パイロット弁作動用圧力室６７の内圧の変化を作動用圧力にして開閉動作をする構成であるので、パイロット弁作動用圧力室６７に主弁４の二次側圧力を導入する構成とすることにより、二次側圧力の変化に素早く反応することが可能となる。
【００３７】
さらにまた、主弁４の一次側流路とシリンダ５の主弁作動用圧力室５２とは主弁作動圧導入路例えば主弁作動圧導入管８２を介して接続され、その途中にパイロット弁６のパイロット弁ケース６１が接続されている。さらに、主弁作動用圧力室５２と主弁４の二次側流路とはバイパス路例えばバイパス管８３により接続されており、このバイパス路８３の途中にはオリフィス８４が設けられている。
【００３８】
即ち、主弁４の一次側流路からの流体（説明の便宜上、この流体を「主弁開閉作動用流体」と呼ぶ）はパイロット弁ケース６１のパイロット弁一次側流路に導入され、詳しくは後述するが、主弁二次側圧力の変化に従って圧力調整がなされた後、パイロット弁二次側流路から排出される。そして、この圧力調整後の主弁開閉作動用流体は、主弁作動圧導入管８２を介して主弁作動用圧力室５２に導入され、オリフィス８４でさらに減圧されてから主弁４の二次側流路に戻される構成である。
【００３９】
なお、上述の例では定圧導入管８、パイロット弁作動圧導入管８１、主弁作動圧導入管８２及びバイパス管８３を夫々別個に設けた構成としているが、本発明においてはこれに限られず、主弁一次側流路と接続された一本の圧力導入管を途中で分岐させて定圧室５１及びパイロット弁６に接続し、また主弁二次側流路と接続された一本の圧力導入管を途中で分岐させて主弁作動用圧力室５２及びパイロット弁６に接続する構成とすることができる。
【００４０】
続いて、上述の減圧弁の作用について説明するが、まず、当該減圧弁が流体の圧力制御を行なう全体動作の流れを説明し、その後で当該減圧弁のブレーキ作用について詳しく説明する。図３を参照すれば、例えば主弁二次側圧力が設定圧力値よりも上昇した場合、パイロット弁作動圧導入路８１を介してパイロット弁作動用圧力室６７の内圧が増加し、ダイヤフラム６８は調節ばね７１に抗して押し上げられ、パイロット弁体６５は閉方向に移動する。このようにパイロット弁６の開度が小さくなると、当該パイロット弁６を介して主弁作動用圧力室５２に導入される本弁開閉作動用流体の流量が減少し、主弁作動用圧力室５２の内圧が低下する。
【００４１】
ここで、シリンダ５内にて、ピストン５０は上部の定圧室５１に導入された一次側圧力による一定の圧力を下向きに受けているため、本体作動用圧力室５２内の内圧が低下すると、そのつり合いが破れ、内圧が低下した分においてピストン５０が下方に移動する。このとき、ピストン５０に連動して弁体４４も下方に移動して主弁４の弁開度が小さくなり、開度が小さくなった分において圧力損失が大きくなるので、これにより二次側圧力が低下して元の設定圧力となる。
【００４２】
反対に、主弁４の二次側圧力が設定圧力値よりも低下した場合には、先ずパイロット弁作動用圧力室６７の内圧が低下し、パイロット弁６のダイヤフラム６８が調節ばね７１によって押し下げられて、パイロット弁体６５は開方向に移動する。このようにパイロット弁６の開度が大きくなると、当該パイロット弁６を介して主弁作動用圧力室５２に導入される本弁開閉作動用流体の流量が増加し、主弁作動用圧力室５２の内圧が高くなる。そして定圧室５１による下向きの押圧力に抗してピストン５０が押し上げられ、弁体４４も上方に移動して主弁４の弁開度が大きくなり、開度が大きくなった分において圧力損失が小さくなるので、これにより二次側圧力が上昇して元の設定圧力となる。
【００４３】
続いて、当該減圧弁のブレーキ作用について図４及ぶ図５を参照しながら説明する。なお、図５は、当該ブレーキ作用が働いているときの本弁二次側圧力変化の様子を模式的に示すものであり、比較として従来の減圧弁の二次側圧力変化の様子を点線で記載してある。まず、パイロット弁体６５と弁座６４との離間距離がＬ０であったとすると、例えば下流側流体使用量の変化によって主弁二次側圧力が設定圧力値よりも高くなった場合（図５の時刻ｔ１）、パイロット弁作動用圧力室６７の内圧上昇によりダイヤフラム６８と一体的にパイロット弁体６５が持ち上げられて離間距離がＬ１と狭くなる。そして、主弁開閉作動用流体の流量が減少することにより主弁作動用圧力室５２の内圧は小さくなり、この内圧の変化（厳密には定圧室５１と主弁作動用圧力室５２との間の圧力差）を作動力として主弁４４を閉じていく動作が開始される（図５の時刻ｔ２）。
【００４４】
そして、主弁開度の絞り動作が行なわれることによって主弁二次側圧力が減少し始めると、離間距離がＬ１からＬ０に向けて広がっていき、主弁作動用流体の流量が順次増加し、これに伴って主弁４４の絞り動作を停止させようとするブレーキ作用が働き始める。より詳しくは、弁体４４が閉方向に移動している最中における、主弁４４を開方向に移動させようとする力（反力）はいわばブレーキとして作用するものであり、前記した主弁開閉作動用流体の流量が順次増加するということは、開方向への反力（ブレーキ作用）を順次大きくしていくということになる。
【００４５】
このため、主弁４４（厳密にはピストン５０）は、最初の二次側圧力の上昇によって発生した閉方向の力により最初は速く下降するが、その後はブレーキ作用が働き始めて徐々に下降速度を落としていき、最後は二次側圧力が元の設定圧力になると下降を停止する（図５の時刻ｔ３）。しかも、前記したようにブレーキ作用は順次増加していくので、元の設定圧付近において主弁４４の下降速度は緩やかになっている。このため、元の設定圧にて良好に弁体４４を停止させることができ、また弁体４４に急ブレーキをかけないことによって、弁体４４が適正位置を越えて下がり過ぎることを防止することができる。
【００４６】
上述の実施形態によれば、主弁４の一次側圧力からの定圧流体により加圧される定圧室５１と、主弁４の二次側圧力の変化に従ってパイロット弁６により圧力が減圧調整された一次側流路からの主弁開閉作動用流体により加圧される主弁作動用圧力室５２と、を備えた構成とし、定圧室５１と主弁作動用圧力室５２との間の圧力差に従ってシリンダ５のピストン５０と一体的に弁体４４の開閉動作を制御することにより、パイロット弁６による圧力調整を除いて、定圧室５１及び主弁作動用圧力室５２の内圧は二次側圧力の変化に影響を受けることがないか、又はあったとしてもその影響は極めて小さい。その結果、例えば低流量領域における主弁４の微小な開度変化による急激な圧力損失の変化に対しても、速やかに元の設定圧力値に復帰させることができ、圧力ハンチング現象の発生をより確実に防止して安定した圧力制御を行なうことが可能になる。
【００４７】
さらに上述の実施形態によれば、主弁二次側圧力の上昇に伴うパイロット弁作動用圧力室６７の内圧上昇に従ってパイロット弁体６５を閉方向に作動させる構成としたことにより、本弁開閉作動用流体の圧力調整を良好に行なうことが可能になる。より詳しく説明すると、パイロット弁６であっても、低開度領域においては本弁４と同様に、僅かな開度変化でも圧力損失が急激に変化する。この場合、弁を閉じる方向よりも、弁を開く方向の方が圧力損失の変化幅が緩やかになるので、一旦弁開度を小さくした後（例えば、図４におけるＬ０→Ｌ１）、弁を開きながら圧力調整を行なうことによって（例えば、図４におけるＬ１→Ｌ０）、弁は安定動作となり、本弁開閉作動用流体の圧力調整を良好に行なうことが可能になる。さらに、安定動作であるため、ばね振動や弁体のハンチング現象が発生することが少ない。
【００４８】
ところで、給水又は送水設備などにおいては、夜間時に瞬間的に水使用量がゼロになる場合がある。このように主弁４の下流側が全閉になった場合、二次側圧力が設定圧力よりも若干上昇すると、パイロット弁作動用圧力室６７の内圧が上昇してパイロット弁６は全閉となり、同時に主弁４も全閉状態となる。このため、主弁４の一次側流路から二次側流路への通流が完全に遮断され、かつ二次側全閉時における昇圧を確実に防止することが可能になる。
【００４９】
即ち、上述のパイロット弁６は、主弁二次側圧力の上昇に伴うパイロット弁作動用圧力室６７の内圧上昇に従ってパイロット弁体６５を閉方向に作動させる構成としたことにより、主弁４が全閉状態になったときに、同時にパイロット弁６も全閉となり、主弁作動圧導入管８２、主弁作動用圧力室５２及びバイパス管８３を介して二次側流路に流体が流れ込んで昇圧することを防止することが可能となる。
【００５０】
さらに上述の実施形態によれば、定圧室５１の内圧により弁体４４を閉方向に作動させ、これに抗して主弁作動用圧力室５２の内圧により弁体４４を開方向に作動させる構成、より具体的には、弁体４４の閉の移動方向における前方側に主弁作動用圧力室５２が位置し、後方側に定圧室５１が位置するようにシリンダ５の内部領域をピストン５０で仕切った構成（即ち、図１の例ではシリンダ５０の上部側に定圧室５１が位置し、下部側に主弁作動用圧力室５２が位置している構成）としたことにより、例えば二次側圧力が上昇した際に発生する弁体４４を閉じようとする力を徐々に減衰させるブレーキ作用を効果的に働かせることができる。その結果、弁体４４が閉方向に行き過ぎるのをより確実に抑えることができ、極めて良好な圧力制御を行なうことが可能となる。
【００５１】
これに加えて、上述の実施形態によれば、定圧導入管８の途中に流量規制手段であるオリフィス８０を設けて、ピストン５０がシリンダ５内を上昇する際の上昇速度を制限することにより、ピストン５０の上昇動作が滑らかになり、微小な位置調整を行なうことが可能となる。即ち、弁体４４の閉方向動作に対するブレーキ作用のみならず、弁体４４の開方向動作に対するブレーキ作用を働かせることができ、二次側圧力が設定圧力を下回った場合であっても、速やかに元の設定圧力に復帰させることが可能になる。
【００５２】
ここで、上述の実施形態においては、本弁４の二次側流路に弁体４４を配置し、その上流側に配置された弁座４２に向かって弁体４４を進退させる構成を採用している。この場合、弁体４４を閉方向に動作させる際には、弁体４４には弁座４２を潜り抜けて流入する一次側流体の流体抵抗が作用する。即ち、閉方向に動作する弁体４４に対して前記流体抵抗によるブレーキ作用が働くので、結果として弁体４４が閉方向に行き過ぎることを、より確実に抑えることが可能になる。
【実施例】
【００５３】
続いて本発明の効果を確認するために行った実施例について説明する。
【００５４】
（実施例１）
本例は、図１記載の減圧弁に実際に水を供給した状態で二次側圧力を変化させ、圧力ハンチングの有無を確認した実施例１である。この実施例１に用いた試験装置について、図６を参照しながら説明すると、水を貯留した受水槽、ポンプ、減圧弁の順に配管を介して接続し、ポンプを介して減圧弁の一次側に所定の圧力で水を供給し、当該減圧弁の二次側から排出された水は再度受水槽に戻すようにした。このとき、一次側圧力の設定は、手動弁Ａ及びバイパス路に設けた手動弁Ｃの開度調整により行なった。そして、減圧弁の前後に一次側及び二次側圧力を測定するための圧力計Ａ，Ｂを設けておき、パイロット弁の調整ねじ（７２）により二次側設定圧力を段階的に変化させ、ハンチングの有無を当該圧力計の指示値の変化（振れ）を視認することによって判定した。さらに、二次側圧力が設定圧力に落ち着いてから手動弁Ｂ（流量調整弁）を開閉させることによって流量を変化させ、そのときのハンチングの有無についても併せて確認した。その結果を図７に示す。また、詳細な試験条件は以下のとおりである。
・減圧弁の口径；３インチサイズ（８０Ａ），接続ＪＩＳ１０ｋＲＦ
・一次側圧力；５ｋｇ／ｃｍ2（０．５ＭＰａ）
・二次側圧力；２→３→４ｋｇ／ｃｍ2（０．２→０．３→０．４ＭＰａ）の順に段階的に圧力を上げた。また２→１ｋｇ／ｃｍ2→全閉状態（０．２→０．１ＭＰａ→全閉状態）の順に段階的に圧力を下げた。
・ポンプ仕様；５００〜６００リットル／分，揚程圧力１５ｋ圧（１５０ｍ）
【００５５】
（実施例２）
本例は、一次側圧力を７ｋｇ／ｃｍ2（０．７ＭＰａ）に設定したことを除いて実施例１と同じ試験を行なった実施例２である。その結果を図７に併せて示す。
【００５６】
（実施例３）
本例は、一次側圧力を９ｋｇ／ｃｍ2（０．９ＭＰａ）に設定したことを除いて実施例１と同じ試験を行なった実施例３である。その結果を図７に併せて示す。
【００５７】
（実施例４）
本例は、一次側圧力を１２ｋｇ／ｃｍ2（１．２ＭＰａ）に設定したことを除いて実施例１と同じ試験を行なった実施例４である。その結果を図７に併せて示す。
【００５８】
（実施例５）
本例は、一次側圧力を１５ｋｇ／ｃｍ2（１．５ＭＰａ）に設定したことを除いて実施例１と同じ試験を行なった実施例５である。その結果を図７に併せて示す。
【００５９】
（比較例１）
本例は、従来の減圧弁（図９記載の減圧弁）を用い、二次側圧力を３ｋｇ／ｃｍ2から徐々に下げていったことを除いて実施例２と同じ試験を行なった比較例である。その結果を図７に併せて示す。
【００６０】
（実施例１〜５，比較例１の結果と考察）
図７に示す結果から明らかなように、図１記載の本発明の減圧弁を用いた実施例１〜５は、２→３→４ｋｇ／ｃｍ2に段階的に圧力を上げた場合、及び２→１ｋｇ／ｃｍ2→全閉状態に段階的に圧力を下げた場合のいずれもハンチングは発生しなかった。さらに、手動弁Ｂにより流量を変化させた場合にもハンチングは発生しなかった。一方、図９記載の従来の減圧弁を用いた比較例１は、二次側圧力を３ｋｇ／ｃｍ2に設定した場合にはハンチングは発生しなかったが、３ｋｇ／ｃｍ2よりも圧力を小さくすると、微小ではあるが二次側圧力の指示値に振れが生じる程に不安定になった。すなわち、微小ではあるがハンチングが発生した。以上の結果から、本発明の減圧弁は、低流量領域において、弁を開く方向、及び弁を閉じる方向のいずれの場合であっても、確実にハンチングを抑制することができることが確認された。なお、発明者らは上記結果を得たことに基づき、その他の製造メーカの減圧弁についても製品仕様書等により調査をしたところ、初めから３ｋｇ／ｃｍ2以下の設定は不可との明記がなされていることを確認した。
【００６１】
さらに、実施例１ないし５をするにあたり、本発明の減圧弁は、調整ボルト（７２）を調整することによって一次側圧力が変化しても簡単に設定変更が可能であった。一方、比較例１に用いた減圧弁は、一次，二次側の設定を変えた場合は弁が対応しきれず、そのためパイロット弁（３）及びオリフス（２８）径の仕様変更が必要であった。この場合、適正な仕様への変更は熟練した作業員であっても負担が大きいという懸念がある。すなわち、本発明の減圧弁は、一次側の種々の設定圧力に対応することができ、その設定変更の作業を簡単に行なうことができることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施形態による主弁及びパイロット弁を備えた減圧弁の縦断面図である。
【図２】上記パイロット弁の縦断面図である。
【図３】上記減圧弁の作用を説明するための図である。
【図４】上記パイロット弁の作用を説明するための図である。
【図５】上記減圧弁のブレーキ作用を説明するための図である。
【図６】本発明の効果を確認するために行った実施例に用いた装置を示す図である。
【図７】本発明の効果を確認するために行った実施例の結果を示す図である。
【図８】減圧弁の開度と圧力損失の特性を示す図である。
【図９】従来の減圧弁を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００６３】
４    主弁
４２  弁孔
４４  弁体
５    シリンダ
５０  ピストン
５１  定圧室
５２  主弁作動用圧力室
６    パイロット弁
【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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【図９】
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