(57)【要約】【課題】弁体に流体通路の外部の圧力が作用する外圧受圧面を形成した減圧弁において、流体通路の２次側に残圧が残らない減圧弁を提供する。【解決手段】減圧弁１の１次側ポート７に供給された流体の圧力によって、弁体４２が弁座１９に押し付けられる力を減殺するように、弁体４２に弁室４１の外部の圧力が作用する大気圧受圧面４４を形成する。バルブスプリング４３には、大気圧受圧面４４を形成することによって減殺されたシート圧力を補完するバネ荷重を付与する。減圧弁１の流体通路の２次側を１次側に連結するバイパス通路２３を形成し、弁体４２が１９弁座に密着することによって流体通路が閉鎖され、かつ、１次側の流体圧力が２次側の流体圧力よりも低圧であるときに、バイパス通路２３を介して、流体通路の２次側から１次側に流体を吐出させるように構成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次側に供給された流体を２次側に導く流体通路と、前記流体通路に形成された弁座と、前記流体通路の１次側に配置され、かつ、前記弁座と協働して前記流体通路の断面積の大きさを規制する、弁体と、前記弁体と前記弁座のシート圧力を規定するバルブスプリングと、前記流体通路の２次側に配置され、かつ、前記流体通路の２次側の圧力変動に応じて前記弁体を前記弁座に関して変位させる、弁体駆動部材と、前記弁体駆動部材を前記弁体に向けて付勢する圧力設定スプリングとを有し、前記流体通路の１次側に供給された流体を減圧して２次側に吐出する、減圧弁において、前記流体通路の１次側に供給された流体の圧力によって前記弁体が前記弁座に押し付けられる力を減殺するように、前記弁体に前記流体通路の外部の圧力が作用する外圧受圧面を形成し、前記バルブスプリングに、前記外圧受圧面によって減殺されたシート圧力を補完するバネ力を付与し、前記流体通路の２次側を１次側に連結するバイパス通路を形成し、前記弁体が前記弁座に密着することによって前記流体通路が閉鎖され、かつ、前記１次側の流体圧力が前記２次側の流体圧力よりも低圧であるとき、前記バイパス通路を介して、前記２次側から前記１次側に流体を吐出させることを特徴とする、減圧弁。
【請求項２】
請求項１に記載の減圧弁において、前記流体通路にセパレータを挿入し、前記セパレータは前記流体通路を１次側と２次側とに画成すると共に、前記セパレータの外面と前記流体通路の内壁との間に前記バイパス通路を画成し、前記セパレータの外面に前記バイパス通路に沿って延在する環状溝を形成し、前記環状溝に環状の逆止弁を嵌着し、前記逆止弁は、前記弁体が前記弁座に密着することによって前記連通路が遮断され、かつ、前記流体通路の１次側の流体圧力が２次側の流体圧力よりも低圧であるとき、前記バイパス通路を介して前記流体通路の２次側から１次側に流体が流れることを許容することを特徴とする、前記減圧弁。
【請求項３】
請求項２に記載の減圧弁において、前記セパレータに前記流体通路の１次側と２次側を連通させる連通路を形成し、前記セパレータの前記１次側の端面に、前記連通路の開口部と、前記開口部を囲繞する前記弁座とを形成し、前記逆止弁をＹ形の横断面形状を有する環状弾性体で構成したことを特徴とする、前記減圧弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気圧縮機等から供給される流体の圧力を所望の圧力まで減圧する減圧弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、釘打ち機（ネイラー）やエアインパクトドライバー等の圧縮空気によって駆動されるエア工具を使用するに際しては、空気圧縮機のエアタンクの吐出管路に減圧弁を装着し、この減圧弁の２次側圧力を所望の値に設定することにより、高圧空気によって駆動される高圧用エア工具には高圧の圧縮空気を供給し、低圧空気によって駆動される低圧用エア工具には低圧の圧縮空気を供給している。エア工具の駆動に使用される空気圧縮機のうち、可搬式の空気圧縮機は、一般に、作業現場に搬入されて使用され、その日の作業が終了すると、エアタンクの圧力を抜かれて、作業現場から搬出される。数日間にわたって特定のエア工具を使用する場合には、一日の作業が終了したときにエア工具を空気圧縮機に連結したままにしておく場合が多い。したがって、一日の作業が終了し、エアタンクの圧力を抜いたときには、減圧弁の１次側の圧力が抜けるだけでなく、２次側の圧力も抜ける必要がある。減圧弁の２次側の残圧でエア工具が誤作動する可能性があるからである。
【０００３】
例えば、特許第３３５８４２８号には、エア工具本体に装着される空気圧レギュレータが開示されている。この空気圧レギュレータは、シリンダ４に螺着された圧力調整ネジ７を回転させることにより、シリンダ４とピストン５の間に介装された圧力調節バネ１６のバネ圧を変化させ、２次側の空気圧を所望の値に設定するように構成された減圧弁である。すなわち、ポペットバルブホルダー６のバネ室６ｂにエアプラグ３を介して供給された高圧の圧縮空気は、ポート１８を囲繞するバルブシート２１と、圧力バネ２０によってバルブシート２１の方向に付勢されたポペット１９とを、２次側の空気圧に応動するピストン５によって開閉させることにより、予め設定された２次側の圧力まで減圧される。そして、作業が終了し、エアプラグ３からエアホースを取り外すと、ポペットバルブホルダー６のバネ室６ｂが大気圧になり、圧力調節バネ１６によって付勢されたピストン５が、圧力バネ２０のバネ力に打勝ってポペット１８をバルブシート２１から離隔させる。これによってポート１８が開放し、２次側の空気圧が大気圧まで低下する。
【特許文献１】特許第３３５８４２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本願の出願人は、流体通路の１次側に供給された流体の圧力が弁体を弁座に密着させようとする力と、流体通路の１次側に供給された流体の圧力が弁体を弁座から離隔させようとする力とが互いに打ち消し合うように、弁体に流体通路の外部の圧力が作用する外圧受圧面を形成したことを特徴とする、圧力制御弁を提案した（特願２００５−３１９５２０号）。このように、外圧受圧面は、弁体に作用する２方向の力が互いに打ち消し合うように形成されるが、圧力制御弁の使用目的によっては、これらの２方向の力が厳密に打ち消される必要がない場合がある。例えば、この圧力制御弁を、エア工具に圧縮空気を供給するために、空気圧縮機のエアタンクの吐出口に取り付けられる、減圧弁として使用する場合である。このような減圧弁では、１次側の流体圧力が変動したとき、２次側の流体圧力の変動を所定の範囲に収めれば、エア工具の駆動に支障を生じない場合が多い。
【０００５】
さて、弁体の外圧受圧面に大気圧が作用する減圧弁と、弁体に外圧受圧面（大気圧受圧面）を有さない一般的な減圧弁とを比較すると、前者の減圧弁における弁体と弁座のシート圧力は、後者の減圧弁のシート圧力に比較して、外圧受圧面（大気圧受圧面）に作用する１次側圧力の分だけ少ない。弁体と弁座のシート圧力が不足すると、流体通路の１次側と２次側の遮断性が低下するから、２次側圧力を適切に制御することができない。このため、前者の減圧弁のバルブスプリングには、一般的な減圧弁のバルブスプリングよりも、バネ荷重の大きなスプリングを使用し、シート圧力の減少分を補完する。しかしながら、バネ荷重の大きなバルブスプリングを使用すると、減圧弁の使用が終了し、減圧弁の１次側の圧力を抜いたときにも、バルブスプリングの弾発力によって弁体が弁座に密着したままになり、減圧弁の２次側の圧力が流体通路の２次側に残圧として残る場合がある。
【０００６】
本発明の目的は、流体通路の１次側に供給された流体の圧力によって弁体が弁座に押し付けられる力を減殺するように、弁体に流体通路の外部の圧力が作用する外圧受圧面を形成した減圧弁において、流体通路の２次側に残圧が残らない減圧弁を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、流体通路の１次側に供給された流体の圧力によって弁体が弁座に押し付けられる力を減殺するように、弁体に流体通路の外部の圧力が作用する外圧受圧面を形成した減圧弁において、シート圧力を適切に設定することができる減圧弁を提供することにある。
【０００８】
本発明の更に他の目的は、構造が簡単で、小型化が容易であり、汎用性の高い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】
【０００９】
本発明の減圧弁は、１次側に供給された流体を２次側に導く流体通路と、前記流体通路に形成された弁座と、前記流体通路の１次側に配置され、かつ、前記弁座と協働して前記流体通路の断面積の大きさを規制する、弁体と、前記弁体と前記弁座のシート圧力を規定するバルブスプリングと、前記流体通路の２次側に配置され、かつ、前記流体通路の２次側の圧力変動に応じて前記弁体を前記弁座に関して変位させる、弁体駆動部材と、前記弁体駆動部材を前記弁体に向けて付勢する圧力設定スプリングとを有し、前記流体通路の１次側に供給された流体を減圧して２次側に吐出する、減圧弁において、前記流体通路の１次側に供給された流体の圧力によって前記弁体が前記弁座に押し付けられる力を減殺するように、前記弁体に前記流体通路の外部の圧力が作用する外圧受圧面を形成し、前記バルブスプリングに、前記外圧受圧面によって減殺されたシート圧力を補完するバネ力を付与し、前記流体通路の２次側を１次側に連結するバイパス通路を形成し、前記弁体が前記弁座に密着することによって前記流体通路が閉鎖され、かつ、前記１次側の流体圧力が前記２次側の流体圧力よりも低圧であるとき、前記バイパス通路を介して、前記２次側から前記１次側に流体を吐出させることを特徴とする。
【００１０】
本発明の減圧弁は、また、前記流体通路にセパレータを挿入し、前記セパレータは前記流体通路を１次側と２次側とに画成すると共に、前記セパレータの外面と前記流体通路の内壁との間に前記バイパス通路を画成し、前記セパレータの外面に前記バイパス通路に沿って延在する環状溝を形成し、前記環状溝に環状の逆止弁を嵌着し、前記逆止弁は、前記弁体が前記弁座に密着することによって前記連通路が遮断され、かつ、前記流体通路の１次側の流体圧力が２次側の流体圧力よりも低圧であるとき、前記バイパス通路を介して前記流体通路の２次側から１次側に流体が流れることを許容することを特徴とする。
【００１１】
本発明の減圧弁は、更に、前記セパレータに前記流体通路の１次側と２次側を連通させる連通路を形成し、前記セパレータの前記１次側の端面に、前記連通路の開口部と、前記開口部を囲繞する前記弁座とを形成し、前記逆止弁をＹ形の横断面形状を有する環状弾性体で構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の減圧弁によれば、弁体が弁座に密着することによって流体通路が閉鎖されていても、１次側の流体圧力が２次側の流体圧力よりも低圧になると、流体通路の２次側はバイパス通路を介して流体通路の１次側に連通するから、流体通路の１次側の流体圧力を大気圧にすると、２次側の流体圧力も大気圧になる。よって、減圧弁の２次側にエア工具等を連結したままにしておいても、流体通路の２次側の残圧によりエア工具等が誤作動することを確実に防止することができる。
【００１３】
また、本発明の減圧弁によれば、バルブスプリングのバネ荷重の大きさに関わらず流体通路の２次側の残圧を消滅させることができるから、バルブスプリングのバネ荷重を自由に増減させて、弁体と弁座のシート圧力を適切に設定することができる。
【００１４】
また、本発明の減圧弁は、流体通路を１次側と２次側に画成するセパレータの外面と、流体通路の壁面との間に、流体通路の２次側を１次側に連通させるバイパス通路を形成することができる。このバイパス通路は、セパレータを流体通路に挿入するのみで形成されるから、減圧弁の弁ハウジングに新たにバイパス通路を加工する必要はない。また、セパレータの外面にバイパス通路に沿って延在する環状溝を形成し、この環状溝に環状の逆止弁を装着しておけば、セパレータを流体通路に挿入するのみで、バイパス通路の形成と逆止弁の配置とを同時に行うことができる。
【００１５】
更に、本発明の減圧弁は、弁体と弁座の密着部の外縁によって囲繞される部分の面積と、外圧受圧面の面積とを、それぞれ、任意に設定することができる。したがって、１次側の流体圧力によって弁体が弁座に押し付けられる力（１次側圧力に基づくシート圧力）を調整することができると共に、１次側の流体圧力の変動が２次側の流体圧力に及ぼす影響を調整することができる。
【００１６】
本発明の減圧弁のその他の特徴は、以下の実施例の説明から明らかになる。以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１は、本発明を直動型減圧弁に適用した実施例を示す。この直動型減圧弁１は、可搬式の空気圧縮機２に付随するエアタンク３の吐出口５に取り付けられ、エアタンク３から吐出された高圧の圧縮空気を予め設定された圧力（以下、設定圧という。）まで減圧して、ネイラー等のエア工具５に供給する空気減圧弁である。
【００１８】
減圧弁１の弁ハウジング６の側面には１次側ポート７と２次側ポート８が開口する。１次側ポート７はエアタンク３の吐出口４に連結され、２次側ポート８は可撓性のエアホース９を介してエア工具５に連結される。弁ハウジング６には、また、中央貫通孔１０が形成され、１次側ポート７は連通路１１を介して中央貫通孔１０に連結される。弁ハウジング６の中央貫通孔１０の外側には、中央貫通孔１０の上部大径部１２に開口する連通溝１３が形成され、２次側ポート８は連通溝１３に連結される。
【００１９】
弁ハウジング６の中央貫通孔１０にはセパレータ１４が嵌着される。セパレータ１４は、図４及び５に示すように、ピストン１５が摺動自在に嵌合するシリンダ部１６と、中央貫通孔１０に嵌合する突出部１７と、シリンダ部１６から突出部１７を貫通して突出部１７の下端面に開口する連通路１８と、連通路１８の開口部を囲繞する弁座１９とを有し、ピストン１５の突起部２０は連通路１８の内部に延びる。突出部１７の外面には環状溝２１が形成され、環状溝２１にはＹ形の横断面形状を有する環状弾性体２２が装着されている。突出部１７の外面と弁ハウジング６の中央貫通孔１０の壁面との間には、図３に示すように、環状のバイパス通路２３が形成され、環状弾性体２２はバイパス通路２３に介装される。環状弾性体２２は環状舌片２４を有し、環状舌片２３は中央貫通孔１０の壁面に当接し、図３中、矢印方向に流体が流れることを許容し、その反対方向に流体が流れることを阻止する。環状弾性体２２の全体的な形状は、図６に示すとおりである。環状弾性体２２の環状舌片２４は逆止弁を構成する。図１及び２中、参照番号２５、２６は密封用のシールリングを示す。
【００２０】
図１及び２に示すように、ピストン１５には、その中心軸線に沿って延在するリリーフ通路２７が形成され、リリーフ通路２７はピストン１５の背面２８とピストン１５の突起部２０の先端部２９とに開口する。弁ハウジング６の上部には、図示しないボルトによって、ボンネット３０が固定される。セパレータ１４は、弁ハウジング６とボンネット３０の間に挟まれて固定される。ボンネット３０には調圧ボルト３１が螺合し、調圧ボルト３１は調圧ノブ３２によって回転される。調圧ボルト３１の下端部にはバネ受け３３が係合し、バネ受け３３とピストン１５との間には圧力設定スプリング３６が介装される。図１中、参照番号３７はボンネット３０の内部と外部を連通させる開口を示す。
【００２１】
図１及び２に示すように、弁ハウジング６の下部には、弁ハウジング６の中央貫通孔１０に螺合して栓体３８が装着される。参照番号３９は、中央貫通孔１０と栓体３８との間に介装された密封用シールリングを示す。栓体３８の中央部には、ピストン１５の突起部２０と軸心を一致させて貫通孔４０が形成される。栓体３８を弁ハウジング６に装着することにより、中央貫通孔１０の弁座１９よりも上流側に弁室４１が画成される。弁室４１には弁体４２とバルブスプリング４３が配置され、バルブスプリング４３は弁体４２と栓体３８との間に介装される。弁体４２の下端部は栓体３８の貫通孔４０に摺動可能に挿入され、弁体４２は栓体３８の貫通孔４０によって、図１及び２中、上下方向に移動自在に支持される。弁体４１の下端面４４は栓体３８の貫通孔４０から弁室４１の外部に露出し、大気圧受圧面４４を形成する。参照番号４５は、弁体４１の下端部と栓体３８の貫通孔４０の間に介装された密封用シールリングを示す。
【００２２】
図２に示すように、弁体４１がセパレータ１４の弁座１９に着座したとき、弁体４２と弁座１９との間の密着部の外径によって囲繞される面積をＡとする。また、栓体３８の貫通孔４０から露出した大気圧受圧面４４の面積をＢとする。今、エアタンク３から１次側ポート７に流入した圧縮空気の１次側圧力をＰ１とすると、１次側圧力Ｐ１によって弁体４２が受ける上方への力はＰ１・Ａで表され、１次側圧力Ｐ１によって弁体４２が受ける下方への力はＰ１・Ｂで表される。したがって、１次側圧力Ｐ１によって弁体４２が受ける力は（Ｐ１・Ａ−Ｐ１・Ｂ）となり、弁体４１と弁座１９のシート圧力は大気圧受圧面４４の形成によってＰ１・Ｂだけ減殺されることなる。そこで、バルブスプリング４３のバネ荷重を増加させることにより、弁体４１と弁座１９のシート圧力を適切に設定する。なお、弁体４１に大気圧受圧面４４を形成する目的は、１次側圧力Ｐ１の圧力変動が弁体４１の動作に及ぼす影響を減少させ、もって２次側圧力の変動を減少させることにあるから、バルブスプリング４３のバネ荷重の選定にあたっては、１次側圧力Ｐ１、２次側圧力Ｐ２、面積Ａ及びＢを総合的に勘案し、その減圧弁に最適のバネ荷重が選定されるべきである。
【００２３】
以下、図１の使用態様に基づいて、本発明の作用を説明する。
先ず、調圧ノブ３２を回転させて、圧力設定スプリング３６のバネ荷重を変更し、減圧弁１の設定圧をエア工具５に適した設定圧にする。次いで、空気圧縮機２を起動し、エア工具５を使用して作業を行う。このとき、圧力設定スプリング３６のバネ荷重により、ピストン１５が下降して弁体４２を押し下げている。したがって、空気圧縮機２で生成させた高圧の圧縮空気は、１次側ポート７から連通路１１を経て弁室４１に流入し、弁座１９を通過して連通路１８に流入し、連通路１８から環状流路５６に流入し、連通溝１３を経て２次側ポート８に到る。ここで、１次側ポート７、連通路１１、弁室４１までが１次側の流体通路を構成し、また、連通路１８、環状流路５６、連通溝１３、２次側ポート８、エアホース９及びエア工具５までが２次側の流体通路を構成する。高圧の圧縮空気が１次側の流体通路から２次側の流体通路に流入すると、この圧縮空気は連通路１８からシリンダ部１６に流入し、圧力設定スプリング３６の弾発力に抗してピストン１５を上昇させる。そして、２次側の流体通路の空気圧が設定圧に達すると、弁体４２が弁座１９に着座し、２次側の流体通路を１次側の流体通路から遮断する。エア工具５の使用により、２次側の流体通路の空気圧が設定圧よりも低下すると、ピストン１５が下降して弁体４２を押し下げ、弁体４２が弁座１９から離隔して、１次側の流体通路から２次側の流体通路に圧縮空気が供給される。以下、前述の動作を繰り返し、２次側の流体通路の空気圧を設定圧に維持する。この間、流体通路の１次側の空気圧は２次側の空気圧よりも常に高圧であるから、バイパス通路２３は環状弾性体２２の環状舌片２４によって閉鎖されている。よって、バイパス通路２３を通って流体通路の１次側から２次側に圧縮空気が流れることはない。
【００２４】
エア工具５による作業が終了すると、空気圧縮機２の作動を停止させ、エアタンク３の抜気を行う。このとき、減圧弁１の１次側ポート７はエアタンク３の吐出口４に連結されているから、エアタンク３の内部が零気圧になると、減圧弁１の流体通路の１次側も零気圧になる。しかし、減圧弁１の弁体４２に大気圧受圧面４４を形成したことに伴って、バルブスプリング４３のバネ荷重を増加させてあるから、バルブスプリング４３のバネ荷重によっては、エアタンク３の内部が零気圧になったときにも、バルブスプリング４３のバネ力によって弁体４３が弁座１９に着座し、連通路１８が閉鎖されている場合がある。この状態で、バイパス通路２３を閉鎖していた環状弾性体２２の環状舌片２４が開放し、図３に→で示すように、流体通路の２次側から１次側に流体が排出される。これにより、流体通路の２次側に残圧は直ちに排出され、流体通路の２次側の残圧によってエア工具５が誤作動することを防止することができる。
【００２５】
なお、エア工具５の使用時に、流体通路の２次側の空気圧が何らかの理由で設定圧よりも高いリリーフ圧に達したときには、ピストン１５が上昇して弁体４２を弁座１９に着座させた後、ピストン１５は更に上昇して弁体４２から離隔する。これにより、リリーフ通路２７が開放して、流体通路の２次側をボンネット３０の開口３７から大気に連通させ、流体通路の２次側の排気が行われる。また、前述の実施例では、弁体駆動部材としてピストン１５を例示したが、弁体駆動部材はピストンに限定されることなく、例えば、ダイヤフラム等の部材のように、流体通路の２次側の流体圧力に応じて弁体を駆動することができる部材であれば、如何なる部材でも良い。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明の減圧弁は、小型化、軽量化が容易であり、また、流体通路の２次側に残圧が残らないから、エア工具の駆動用のみならず、種々の用途に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の圧力制御弁の使用態様を例示した縦断面図である。
【図２】図１の圧力制御弁の要部を拡大した断面図である。
【図３】Ｙパッキン装着部付近の拡大断面図である。
【図４】セパレータの一部を切り欠いた断面図である。
【図５】セパレータの平面図である。
【図６】Ｙパッキンの縦断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１    減圧弁
２    空気圧縮機
３    エアタンク
５    エア工具
１４  セパレータ
１９  弁座
２１  環状溝
２２  環状弾性体
２３  バイパス通路
２４  環状舌片
４２  弁体
４３  バルブスプリング
４４  外圧受圧面（大気圧受圧面）
Ａ    弁体と弁座との間の密着部の外径によって囲繞される面積
Ｂ    大気圧受圧面の面積
【図１】
2008276630.tif 000003
【図２】
2008276630.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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