(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次側流体の流入路及び２次側流体の流出路を有するとともに前記流入路と前記流出路との間に凹部が形成された弁本体と、
前記１次側流体と前記２次側流体との接続部を構成する弁座と、
前記凹部の開口部を覆うように取付けられたダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムに連結され、又は連動するシール部材と、
前記ダイヤフラムを前記凹部側に付勢する付勢手段とを備え、
前記シール部材が前記弁座から離間し、又は前記弁座に当接して前記接続部を開閉することにより流体の圧力を調整する圧力調整弁であって、
前記シール部材の振動抑制手段を備え、
該振動抑制手段は、
前記付勢手段の軸線と同軸に配置された弾性部材と、
前記付勢手段の移動部側に設けられ、前記軸線に垂直な面に対して傾斜して形成された第１の支持部と、
前記弁本体側に設けられ、前記軸線に垂直な面に対して傾斜して形成された第２の支持部とを備え、
前記弾性部材は、前記第１の支持部と前記第２の支持部との間に配置される構成とされ、
前記シール部材が前記弁座から離間する際に、
前記第１の支持部が前記弾性部材と接触する第１の接触部と、前記第２の支持部が前記弾性部材と接触する第２の接触部とが形成され、かつ前記第１の接触部と前記第２の接触部とは、前記軸線からの距離と前記軸線方向位置とが、ともに異なることを特徴とする圧力調整弁。
【請求項２】
請求項１に記載の圧力調整弁であって、
前記弾性部材は、前記軸線と同心に配置された環状弾性部材とされることを特徴とする圧力調整弁。
【請求項３】
請求項２に記載の圧力調整弁であって、
前記環状弾性部材は、Ｏリングであることを特徴とする圧力調整弁。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の圧力調整弁であって、
前記シール部材が前記弁座から離間する際に、
前記弾性部材の前記付勢手段の軸線を含む断面に、回転モーメントが生じることを特徴とする圧力調整弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の圧力をダイヤフラムで検出し、ダイヤフラムに設けられたシール部材で、１次側流体と２次側流体との接続部を開閉することにより流体圧力を調整する圧力調整弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、１次側流体の流入路と２次側流体の流出路との間に形成された凹部の開口部を覆うようにダイヤフラムを設け、凹部内の流体圧力に応じてダイヤフラムが変形し、ダイヤフラムに連結され、又は連動するシール部材が１次側流体と２次側流体との接続部に形成された弁座を開閉して、流体圧力を調整する圧力調整弁として、１次側流体の圧力を調整する背圧弁や２次側流体の圧力を調整する減圧弁が用いられている。（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００３−０４２２９１号公報
【特許文献２】特開平７−１２２４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このように構成された圧力調整弁では、背圧弁において１次側流体の圧力が上昇した場合や、減圧弁において２次側流体の圧力が下降した場合に、ダイヤフラムが変形してシール部材が弁座の接続部を開放して流体が１次側から２次側に流通するようになっている。このように、ダイヤフラムを付勢している付勢手段の移動部が移動してシール部材が弁座から離間して移動する場合に、シール部材が軸線方向に往復する振動が発生する場合がある。
特に、付勢手段であるコイルスプリング等が共振した場合、シール部材が弁座を頻繁に開閉されて、流体の圧力に振動が生じて圧力が不安定になる場合やシール部材の破損が生じる場合がある。
そこで、付勢手段の移動部とともに往復運動する筒状体に、Ｏリング等の摺動部材を設け、この筒状体を弁本体内部に形成されたシリンダ内に配置するとともに、Ｏリングとシリンダ内周面との間に摺動摩擦を発生させることにより、付勢手段の移動部の振動を抑制し、その結果、シール部材の振動を抑制する技術が実用化されている。
【０００４】
しかしながら、かかる技術を用いた場合、付勢手段の移動部の振動を十分に抑制することはできるが、弊害として、Ｏリングに生じる摺動摩擦の変化や長期間の休止により生じるＯリングとシリンダとの固着により、圧力調整弁の作動が不安定になる場合があった。
そこで、弁本体の凹部の開口部を覆うように設けられたダイヤフラムが凹部内の流体の圧力によって変形し、ダイヤフラムに連結され、又は連動するシール部材が弁座を開閉する上記構成の圧力調整弁を対象として、シール部材が振動するのを抑制するとともに流体圧力の振動を抑制するための技術が求められていた。
【０００５】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、１次側流体の流入路と２次側流体の流出路との間に形成された凹部の開口部をダイヤフラムにより覆うように構成され、凹部内の流体圧力によりダイヤフラムが変形するとともに、ダイヤフラムに連結され、又は連動するシール部材により弁座に形成された１次側流体と２次側流体との接続部を開閉する圧力調整弁において、シール部材の振動を抑制するとともにシール部材をスムースに作動させることで、流体圧力を安定させることができる圧力調整弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１記載の発明は、１次側流体の流入路及び２次側流体の流出路を有するとともに前記流入路と前記流出路との間に凹部が形成された弁本体と、前記１次側流体と前記２次側流体との接続部を構成する弁座と、前記凹部の開口部を覆うように取付けられたダイヤフラムと、前記ダイヤフラムに連結され、又は連動するシール部材と、前記ダイヤフラムを前記凹部側に付勢する付勢手段とを備え、前記シール部材が前記弁座から離間し、又は前記弁座に当接して前記接続部を開閉することにより流体の圧力を調整する圧力調整弁であって、前記シール部材の振動抑制手段を備え、該振動抑制手段は、前記付勢手段の軸線と同軸に配置された弾性部材と、前記付勢手段の移動部側に設けられ、前記軸線に垂直な面に対して傾斜して形成された第１の支持部と、前記弁本体側に設けられ、前記軸線に垂直な面に対して傾斜して形成された第２の支持部とを備え、前記弾性部材は、前記第１の支持部と前記第２の支持部との間に配置される構成とされ、前記シール部材が前記弁座から離間する際に、前記第１の支持部が前記弾性部材と接触する第１の接触部と、前記第２の支持部が前記弾性部材と接触する第２の接触部とが形成され、かつ前記第１の接触部と前記第２の接触部とは、前記軸線からの距離と前記軸線方向位置とが、ともに異なることを特徴とする。
【０００７】
この発明に係る圧力調整弁によれば、弾性部材が、前記付勢手段の移動部側に設けられ、前記付勢手段の軸線に垂直な面に対して傾斜して形成された第１の支持部と、前記弁本体側に設けられ、前記軸線に垂直な面に対して傾斜して形成された第２の支持部との間に配置されているので、シール部材が弁座から離間する際に弾性部材が受ける前記軸線方向の力は、前記第１の接触部及び第２の接触部において、各接触部に対して垂直な方向の力と、各接触部の接線方向の力とに分散され、該垂直な方向の力によって弾性部材に生じる圧縮変形は、シール部材の移動量に比較すると小さくなる。
また、弾性部材が、付勢手段の軸線に対して同心に配置されているので、シール部材は、軸線方向に安定して圧縮変形される。また、第１の接触部と第２の接触部は、軸線からの距離と軸線方向位置とがともに異なり、シール部材が弁座から離間する際に生じる圧縮変形と接線方向の力により弾性部材が大きく変形するので、振動エネルギーを効率的に減衰させてシール部材の振動が抑制される。その結果、圧力調整弁に生じる流体圧力の振動が抑制される。
また、弾性部材に摺動がほとんど発生しないので、弾性部材への摩耗がほとんど生じることがない。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の圧力調整弁であって、前記弾性部材は、前記軸線と同心に配置された環状弾性部材とされることを特徴とする。
【００１１】
この発明に係る圧力調整弁によれば、弾性部材が環状弾性部材とされるので、軸線に対して同心に容易に配置可能とされ、また、シール部材が軸線方向に移動する際に安定した変形が可能とされる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の圧力調整弁であって、前記環状弾性部材は、Ｏリングであることを特徴とする。
【００１３】
この発明に係る圧力調整弁によれば、環状弾性部材がＯリングとされていて、付勢手段の軸線を含む断面の形状が円形とされているので、前記シール部材が前記弁座から離間する際に、安定した変形を行なわせて振動エネルギーを効率的に減衰可能とする。
また、環状弾性部材がＯリングであるため、入手が容易かつ低コストである。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の圧力調整弁であって、前記シール部材が前記弁座から離間する際に、前記弾性部材の前記付勢手段の軸線を含む断面に、回転モーメントが生じることを特徴とする。
【００１５】
この発明に係る圧力調整弁によれば、シール部材が弁座から離間する際に、弾性部材の前記軸線を含む断面に回転モーメントが生じ、前記軸線を中心として環状に形成される弾性部材のモーメント中心廻りに弾性部材が回転して、弾性部材が捲られるように大きく変形されるので、振動エネルギーが効率的に減衰されシール部材の振動が抑制される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る圧力調整弁によれば、シール部材が弁座から離間する際に生じる振動エネルギーを、効率的に減衰させることによりシール部材に生じる振動を抑制することができる。また、その結果、流体圧力の振動を安定させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る圧力調整弁を示す図であり、符号１は減圧弁（圧力調整弁）を示している。以下、図１から図４に基づいて、減圧弁１について説明する。図１から図４は、付勢手段３０の軸線Ｏ１を含む断面の縦断面図である。
減圧弁１は、図１に示すように、弁本体１０と、１次側流体と２次側流体との接続部１５を構成する弁座１６と、弁本体１０に形成された凹部１８の開口部１８aを覆うように取付けられたダイヤフラム２１と、ダイヤフラム２１にロッド２４を介して連結され、又は連動する弁体２５と、ダイヤフラム２１を凹部１８側に付勢する付勢手段３０とを備えており、凹部１８内の２次側流体の圧力によって、ダイヤフラム２１が付勢手段の軸線方向に変位することによって、弁体２５に設けられたシール部材２６が弁座１６のシール部１６ａを開閉して２次側流体の圧力が調整されるようになっている。
また、減圧弁１は、シール部材２６がシール部１６ａに密着して接続部１５を開閉する際に、シール部材２６が付勢手段３０の振動にともなって振動するのを抑制する振動抑制手段５０を備えている。
【００１８】
弁本体１０は、流路部材１１とキャップ４０とから構成されており、流路部材１１は、１次側流体が流入する流入路１２と、２次側流体が流出する流出路１４とを備え、流路部材１１の一方端側には、凹部１８が形成されている。
【００１９】
流入路１２は、一方端が流路部材１１の外部に連通される第１の流入路１２ａと、凹部１８の底面側に形成され、第１の流入路１２ａの他方端に連通される第２の流入路１２ｂとから構成されている。
流出路１４は、一方端が流路部材１１の外部に連通されるとともに、他方端は凹部１８に連通されている。
また、流入路１２及び流出路１４の先端側は、流路部材１１の外部に延在する配管を有しており、これら配管には接続金具が設けられ、外部の配管等に接続可能とされている。
【００２０】
弁座１６は、シール部１６ａと、凹部１８側から第２の流入路１２ｂ側に延在する接続流路１６ｂとを備えており、外周面に形成されたネジによって第２の流入路１２ｂの内周面に密封状態にて螺着されることで、第２の流入路１２ｂと凹部１８とは、接続流路１６ｂのみによって連通され、シール部１６ａには、１次側流体と２次側流体との接続部１５が形成されている。第１の実施の形態において、シール部１６ａは、弁座１６の第２の流入路１２ｂ側に形成されている。
【００２１】
ダイヤフラム２１は、弾力性のある円形平板状の金属板で、平板状の面に垂直な方向に移動自在とされ、中央部に弁体２５と連結され、又は連動するためのロッド２４が設けられるとともに、外周縁部が流路部材１１及びキャップ４０によって挟持されて、流路部材１１の凹部１８の開口部１８ａを覆うようになっている。なお、ロッド２４については、ダイヤフラム２１とシール部材２６とを連結させる構成と、連結させずに連動する構成のいずれも選択可能である。
【００２２】
弁体２５は、第２の流入路１２ｂ内に配置されるとともにシール部材２６を備えており、弁体２５の底面には、弁座１６の第２の流入路１２ｂの底面側に配置されたシール用バネ１７の一端が当接し、弁体２５の作動が緩衝可能とされている。
【００２３】
付勢手段３０は、固定端側受皿３２と、移動端側受皿３４と、コイルスプリング３５とを備えている。
固定端側受皿３２は、小径凸部３２ａと、円錐形状の凹部３２ｂとを備えており、小径凸部３２ａにはコイルスプリング３５の固定端の内周が配置され、凹部３２ｂは圧力調整ネジ６１の凸部６１ａにより支持されている。
円錐形状の凹部３２ｂと圧力調整ネジ６１の凸部６１ａとは、点接触することで付勢手段３０は揺動自在とされている。
【００２４】
移動端側受皿３４は、小径凸部３４ｂを備えており、小径凸部３４ｂの外周にはコイルスプリング３５の移動端側の内周が配置され、移動端側受皿３４の弁座１６側の面には、ダイヤフラム２１が配置されている。
【００２５】
コイルスプリング３５は、キャップ４０のキャップ凹部４１内に収納され、固定側端面３５ａが固定端側受皿３２によって支持されるとともに、移動側端面３５ｂが移動側受皿３４に支持されている。
【００２６】
キャップ４０は、コイルスプリング３５を収納する第１のキャップ凹部４１を備えており、第１のキャップ凹部４１の開口側には、第１のキャップ凹部４１よりも大径とされる第２の凹部４３が形成されている。
キャップ４０の天面中央部には、付勢手段３０の軸線Ｏ１と同心に雌ネジが形成され、その雌ネジに圧力調整ネジ６１が螺合され、圧力調整ネジ６１に接続されたハンドル６２を回動することでコイルスプリング３５の付勢力を変化させて、流出路１４側の２次側流体が減圧弁１を作動させる圧力を調整可能としている。
【００２７】
振動抑制手段５０は、図２に示すように、付勢手段３０の移動部側に配置された移動側受皿３４に形成された第１の支持部３４ｓと、弁本体１１側のキャップ４０のキャップ凹部４３の内周面に設けられた軸線Ｏ１に垂直な面に対して角度θ２で傾斜して形成された第２の支持部４０ｓと、Ｏリング（環状弾性部材）５１とを備えている。
【００２８】
第１の支持部３４ｓは、移動側受皿３４の外周に形成され、付勢手段３０の固定端側から移動端側に向かうにつれて縮径されるとともに、付勢手段３０の軸線Ｏ１に垂直な面と軸線Ｏ１側でなす角が角度θ１で傾斜する傾斜面として構成されている。
第２の支持部４０ｓは、キャップ４０の第２のキャップ凹部４３の開口部４３ａ近傍の内周面に形成され、キャップ凹部４３の開口部４３ａに近づくにつれて内周面が縮径されるとともに、軸線Ｏ１に垂直な面と軸線Ｏ１の径方向外方でなす角が角度θ２で傾斜する傾斜面として構成されている。
【００２９】
角度θ１、θ２は、それぞれ２０°以上７０°以下が好適とされ、第１の実施形態において、角度θ１と角度θ２とは、それぞれ４５°で同一とされている。
図３に示したのは、角度θ１、θ２が４５°とし、Ｏリング５１としてＰ−３２（内径３２ｍｍ、直径ｄ＝φ３．５ｍｍ）を使用した場合に、シール部材２６が弁座１６から０．８ｍｍ離間した際の、Ｏリング５１の付勢手段３０の軸線Ｏ１を含む断面（以下、断面Ｇという）における変形を示したものであり、この場合、圧縮変形量ｅは０．６ｍｍとなる。
【００３０】
角度θ１、θ２が２０°以上とされると、Ｏリング５１の圧縮変形量ｅが抑制され、圧縮変形量ｅがＯリング５１のつぶし代の許容範囲内とされることでＯリング５１の寿命が延長され、また、Ｏリング５１の軸線Ｏ１を中心とした径方向の変形が抑制されることで、移動側受皿３４の外周とキャップ４０の内周面との間に必要とされる径方向のクリアランスを小さく抑えることが可能となるため、シール部材２６が弁座１６から離間する際の遊びを小さくしてシール部材２６の軸線Ｏ１方向の移動が安定する。
【００３１】
ここで、角度θ１、θ２が７０°以下とされると、シール部材２６が弁座１６から離間する際に、Ｏリング５１が、第１の支持部３４ｓと第２の支持部４０ｓを構成するいずれの傾斜面とも摺動することが抑制され、その結果、Ｏリング５１に摺動による摩耗の発生が抑制され、その結果、Ｏリング５１の寿命が延長される。
【００３２】
Ｏリング５１は、キャップ４０の第２のキャップ凹部４３内に周方向、軸線Ｏ１方向に、付勢手段３０の軸線Ｏ１と同心、かつ軸線Ｏ１に対して垂直な面にわずかなクリアランスを持って移動自在に収納され、弁体２５のシール部材２６が弁座１６から離間する際に、第１の支持部３４ｓ及び第２の支持部４０ｓの双方に接触するように構成され、Ｏリング５１と第１の支持部３４ｓとの接触部である第１の接触部５２と、Ｏリング５１と第２の支持部４０ｓとの接触部である第２の接触部５３とは、軸線Ｏ１からの距離と、軸線Ｏ１方向の位置が異なるように構成されている。
また、Ｏリング５１は、この実施の形態において、デュロメータ硬さ７０°（ＪＩＳ  Ｋ６２５３）とされ、デュロメータ硬さ５０°から９０°の範囲が好適である。
第１の実施形態の減圧弁１は、弁本体１０、弁座１６、弁体２５、シール部材２６及び振動抑制部材５０の軸線は、付勢手段３０の軸線Ｏ１と同心に構成されている。
【００３３】
次に、上記構成の減圧弁１の作用について説明する。
まず、流出路１４側の２次側流体の圧力が所定の値以下の場合には、凹部１８内の２次側流体がダイヤフラム２１に与える力がコイルスプリング３５の付勢力以下とされ、コイルスプリング３５の付勢力によってダイヤフラム２１が弁座１６側に変形し、その結果、シール部材２６が弁座１６のシール部１６ａから離間されるとともに接続部１５が開放されて１次側流体が流出路１４側に流入する。
【００３４】
１次側流体が流入路１２から流出路１４に流通して凹部１８内の２次側流体の圧力が所定の圧力まで上昇すると、ダイヤフラム２１がコイルスプリング３５の付勢力に抗してコイルスプリング３５が圧縮され、その結果、シール部材２６が弁座１６のシール部１６ａに密着されるとともに接続部１５が閉塞されて１次側流体の流入が停止される。
【００３５】
図４は、振動抑制手段５０の作用を示す図であり、（ａ）には、シール部材２６が弁座１６から離間していないときの状態を、（ｂ）には、シール部材２６が弁座１６から離間したときの状態を示すものである。
【００３６】
シール部材２６が弁座１６から離間していないときは、図４（ａ）に示すように、Ｏリング５１はキャップ凹部４０の第２の支持部４０ｓに支持されて、第１の支持部３４ｓとの間に、わずかなクリアランスが形成されている。
シール部材２６が弁座１６から離間した場合は、Ｏリング５１は、図４（ｂ）に示すように、第１の接触部５２及び第２の接触部５３において、第１の支持部３４ｓ及び第２の支持部４０ｓからの押圧力Ｐ１、押圧力Ｐ２により押圧、圧縮変形されて、Ｏリング５１は図３に示すように、断面Ｇが楕円形状に変形される。
【００３７】
また、図５（ａ）は、Ｏリング５１を軸線Ｏ１方向から見た図であり、符号Ｏ２は、Ｏリング５１を構成する環の中心線を、符号５１ａは、Ｏリング５１の周方向の一部である微小区間を示したものであり、図５においては、説明を簡単にするために相当な周方向の長さとしているが、概念的には微小な区間を意味している。
図５（ｂ）は、微小区間５１ａのうち、Ｏリング５１が捲られた場合に軸線Ｏ１方向に変位する部位（凹部１８の反対側に位置する略半分）の中心線Ｏ２方向の変形を示したものであり、図５（ｃ）は、Ｏリング５１が捲られた場合に軸線Ｏ１から離間する方向に変位する部位（凹部１８側に位置する略半分）の中心線Ｏ２方向の変形を示したものである。
【００３８】
押圧力Ｐ１、Ｐ２は、シール部材２６が弁座１６から離間する際に生じる、Ｏリング５１と第１の接触部５２、第２の接触部５３における接線方向の分力に垂直な方向の力を示している。
また、Ｏリング５１は、図３、図４に示すように、押圧力Ｐ１、Ｐ２の分力によって生じる回転モーメントＭ１によって中心線Ｏ２廻りに回動され、捲られるような変形が生じると推測され、この場合、Ｏリング５１が捲られることによって、中心線Ｏ２は、矢印Ａ方向に移動するとともに中心線Ｏ２の直径Ｄ１が縮径されると考えられる。
第１の実施形態において、中心線Ｏ２は、断面Ｇにおける、回転モーメントＭ１のモーメント中心を構成する。
【００３９】
Ｏリング５１が捲られることで軸線Ｏ１方向に変位する部位では、微小区間５１ａは、中心線Ｏ２方向に図５（ｂ）の矢印Ｘで示すような圧縮変形が発生し、さらに、Ｏリング５１の中心線Ｏ２が、第２の支持部４０ｓを構成する傾斜面に沿って、図４（ｂ）に示す矢印Ａの方向に移動することで、Ｏリング５１の中心線Ｏ２の直径Ｄ１が縮径されて矢印Ｙ方向の圧縮変形が発生し、矢印Ｘと矢印Ｙによる大きな圧縮変形が発生すると考えられる。
【００４０】
また、Ｏリング５１が捲られて軸線Ｏ１から離間する方向に変位する部位では、微小区間５１ａは、中心線Ｏ２方向に図５（ｃ）の矢印Ｘで示すような引張変形が発生し、Ｏリング５１の中心線Ｏ２が、第２の支持部４０ｓを構成する傾斜面に沿って、図４（ｂ）に示す矢印Ａの方向に移動することで、Ｏリング５１の中心線Ｏ２の直径Ｄ１が縮径され、矢印Ｙ方向の圧縮変形が発生し、矢印Ｘと矢印Ｙによる小さな圧縮変形又は引張変形が発生すると考えられる。
【００４１】
その結果、Ｏリング５１が、図３に示すような断面Ｇにおける形状変形と、図５（ｂ）、（ｃ）における圧縮、引張変形により３次元的に変形されることで、振動エネルギーを効率よく減衰させることが可能と推測される。
【００４２】
第１の実施形態に係る減圧弁１によれば、２次側流体の圧力振動が抑制され、２次側流体の圧力を安定させることができる。
図９（ａ）は、第１の実施形態の減圧弁１の振動レベルと、流量Ｑの改善効果を示したものであり、実線で示した振動レベルＶ１、経過時間に対する流量Ｑ１は、改善後の状態を示し、破線で示した振動レベルＶ２、経過時間に対する流量Ｑ２は、改善前の状態を示している。これによると、減圧弁１に生じる振動はほとんどなくなり、流量Ｑに関する応答性が向上されている。
また、Ｏリング５１に生じる圧縮変形量ｅが、シール部材２６の移動量よりも小さくされるので、Ｏリング５１のつぶし代の許容範囲内に設定し易く、また、Ｏリング５１に摺動摩耗が生じにくいので、Ｏリング５１の寿命が延長される。
【００４３】
次に、この発明の第２の実施形態について説明する。
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る圧力調整弁を示す図であり、符号２は背圧弁（圧力調整弁）を示している。以下、図６から図８に基づいて、背圧弁２について説明する。図６から図８は、付勢手段３０の軸線Ｏ１を含む断面の縦断面図であり、第２の実施の形態において、第１の実施形態と同一の構成に関しては、第１の実施形態と同じ符号を付し、説明を省略する。
【００４４】
背圧弁２は、図６に示すように、弁本体１０と、１次側流体と２次側流体との接続部１５を構成する弁座１６と、弁本体１０に形成された凹部１８の開口部１８aを覆うように取付けられたダイヤフラム２１と、ダイヤフラム２１に連結された弁体２５と、ダイヤフラム２１を凹部１８側に付勢する付勢手段３０とを備えており、ダイヤフラム２１が、凹部１８内の１次側流体の圧力によって、ダイヤフラム２１が付勢手段の軸線方向に変位することによって、弁体２５に設けられたシール部材２６が弁座１６のシール部１６ａを開閉して１次側流体の圧力が調整されるようになっており、また、振動抑制手段５０を備えている。
【００４５】
流入路１２は、一方端が流路部材１１の外部に連通されるとともに、他方端は凹部１８に連通されている。
流出路１４は、凹部１８の底面側に形成された第１の流出路１４ａと、一方端が第１の流出路１４ａに連通され、他方端が流路部材１１の外部に連通される第２の流出路１４ｂとから構成されている。
【００４６】
弁座１６は、シール部１６ａと、凹部１８側から第１の流出路１４ａ側に延在する接続流路１６ｂとを備えており、外周面に形成されたネジによって第１の流出路１４ａの内周面に密封状態にて螺着されることで、第１の流出路１４ａと凹部１８とは、接続流路１６ｂのみによって連通され、シール部１６ａには、１次側流体と２次側流体と接続部１５が形成されるようになっている。
この実施の形態において、シール部１６ａは、弁座１６のダイヤフラム２１側に形成されている。
【００４７】
ダイヤフラム２１は、凹部１８内において、ダイヤフラム２１と弁座１６との間に弁体２５を保持するようになっており、弁体２５は、ダイヤフラム２１の中央に形成された孔に固定されるとともに、弁体２５の先端には、放物体形状、又は球体形状の一部からなる支持凸部２５ａが形成され、支持凸部２５ａが移動端側受皿３４の支持凹部３４ａに揺動自在に点接触するように支持されている。ここで、点接触とは、幾何学上定義される面積を有しない点に限られず、凸部と凹部の相対的な大きさ、配置等に基づいて、凸部と凹部とが揺動可能に接触する概念をさしている。
【００４８】
第２の実施形態の付勢手段３０は、第１の実施形態の付勢手段に加えて、付勢手段３０の軸線Ｏ２が弁座１６軸線と一致しない場合でもシール部材２６が弁座１６のシール部１６ａを安定して密封できるようにするための軸心調整手段４５を備えており、軸心調整手段４５は、弁体２５の支持凸部２５ａと、弁体取付板３３と、移動端側受皿３４とから構成されている。
【００４９】
弁体取付板３３は、弁体２５をダイヤフラム２１の板面に対して垂直に固定するための部材であって、ダイヤフラム２１のコイルスプリング３５側の面に接する第１の壁部３３ａと、第１の壁部３３ａの中央部に形成され、弁体２５をダイヤフラム２１に対して垂直に保持する孔３３ｂを備えており、孔３３ｂに弁体２５が嵌挿されることで、弁体２５が変形をしていない時のダイヤフラム２１の板面に垂直な方向に変位自在とされている。
【００５０】
移動端側受皿３４は、弁体２５側の面に、弁体２５の支持凸部２５ａと点接触可能な凹部３４ａが形成されるとともに、小径凸部３４ｂの外周にコイルスプリング３５の移動端側の内周が配置されコイルスプリング３５の移動端側を支持している。
その結果、コイルスプリング３５の固定側端面３５ａと移動側端面３５ｂの平行度に関係なく、コイルスプリング３５の伸縮方向が弁体２５の移動方向と一致するようになっている。
【００５１】
この第２の実施形態の振動抑制手段５０では、第１の支持部３３ｓが、移動側受皿３４ではなく、付勢手段の移動部側の弁体取付板３３の外周面に付勢手段３０の移動端側から固定端側に向かって縮径して形成される傾斜面として構成されるとともに、第２の支持部４０ｓが、第２のキャップ凹部４３と第１のキャップ凹部４１とが接続される、第２のキャップ凹部４３の底部４３ｂ近傍に形成され、第２のキャップ凹部４３の底部４３ｂに近づくにつれて縮径される傾斜面として構成されている点で第１の実施形態と異なり、これら第１の支持部３３ｓ及び第２の支持部４０ｓとＯリング５１との配置は、図７に示すとおりである。
【００５２】
次に、上記構成の背圧弁２の作用について説明する。
まず、流入路１２側の１次側流体の圧力が所定の値以上の場合には、凹部１８内の１次側流体によりコイルスプリング３５の付勢力に抗してダイヤフラム２１がコイルスプリング３５を圧縮することで、シール部材２６が弁座１６のシール部１６ａから離間して接続部１５が開放されて１次側流体が流出路１４側に流入する。
【００５３】
１次側流体が流入路１２から流出路１４に流通することで、凹部１８内の１次側流体の圧力が所定の圧力まで下降すると、１次側流体がダイヤフラム２１に与える力がコイルスプリングの付勢力以下とされ、コイルスプリング３５の付勢力によってダイヤフラム２１が弁座１６側に変形し、その結果、シール部材２６が弁座１６のシール部１６ａを押圧、密封するとともに接続部１５が閉塞されて流体の流れが停止される。
【００５４】
Ｏリング５１は押圧力Ｐ３と押圧力Ｐ４により圧縮されて、第１の実施形態で示した図３の場合と同様に、断面Ｇが楕円形状に変形される。
また、図８に示すように、シール部材２６が弁座１６から離間する場合に、Ｏリング５１が第１の接触部５２及び第２の接触部５３において、第１の支持部３３ｓ及び第２の支持部４０ｓから押圧力Ｐ３、押圧力Ｐ４により押圧され、Ｏリング５１は、断面Ｇにおいて、軸線Ｏ１方向及び軸線Ｏ１に垂直な方向に圧縮されるとともに、回転モーメントＭ２により、Ｏリング５１が捲られる作用は、第１の実施形態の図４、図５に示した場合と同様に得られると推測される。
【００５５】
Ｏリング５１が捲られると、Ｏリング５１は傾斜面５３に沿って図８（ｂ）で示した矢印Ｂで示される方向に移動し、Ｏリング５１の環の直径Ｄ２が縮径されると考えられる。
第２の実施形態におけるＯリング５１の作用については、Ｏリング５１の第１の接触部５２及び第２の接触部５３との位置関係にともない変形の方向が異なる以外は、第１の実施形態と同様であり、その結果、背圧弁２の１次側流体の圧力の振動が抑制され、１次側流体の圧力を安定させることができる。
【００５６】
第２の実施形態に係る背圧弁２によれば、１次側流体の圧力振動が抑制され、１次側流体の圧力を安定させることができる。
図９（ｂ）は、第２の実施形態の背圧弁２の振動レベルと、流量Ｑの改善効果を示したものであり、実線で示した振動レベルＶ３、経過時間に対する流量Ｑ３は、改善後の状態を示し、破線で示した振動レベルＶ４、経過時間に対する流量Ｑ４は、改善前の状態を示している。これによると、背圧弁２に生じる振動はほとんどなくなり、流量Ｑに関する応答性が向上されている。
【００５７】
また、第２の実施形態の背圧弁２によれば、付勢手段３０が、シール部材２６が弁座１６のシール部１６ａを安定して密封するための軸心調整手段４５を備えているため、コイルスプリング３５の固定側端面３５ａと移動側端面３５ｂの相互の平行度に関わらず、シール部材２６が弁座１６を安定して押圧し、流体の吹き抜けを抑制するとともに流体圧力を安定して維持することができる。
【００５８】
その結果、Ｏリング５１の断面Ｇの形状がＯリング５１の周方向位置で偏って変形した場合であっても、シール部材２６と、弁座１６のシール部１６ａとの均一な接触が維持され、流体の安定した流通を維持することができる。
また、シール部２６が弁座１６に偏って密封するのが抑制されるので、１次側流体が流出路１４側に吹き抜けるのが抑制され、１次側流体の圧力を安定させることができる。
また、弁体２５のシール部材２６が、弁座１６に均一に接触するので、シール部材２６の食込み変形深さが均一となり、変形や摩耗の偏りが抑制されることにより、シール部材２６の寿命を延長することができる。
【００５９】
なお、この発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更をすることが可能である。
上記実施の形態においては、環状弾性部材としてＯリング５１を用いた場合について説明したが、環状弾性部材として、Ｏリング５１に替えて、付勢手段３０の軸線Ｏ１を含む断面の形状が、楕円形や、だるま型や、多角形等のものを用いてもよく、また、環状弾性部材の軸線Ｏ１を含む断面の形状や大きさが、環状弾性部材の周方向位置にともなって変化するように構成された環状弾性部材を用いてもよい。
【００６０】
また、弾性部材は、環状弾性部材に限られるものではなく、例えば、軸線Ｏ１を含む断面が同形状とされる弾性部材を、軸線Ｏ１方向の同じ位置に、軸線Ｏ１を中心とした仮想円の周方向に複数、等間隔に配置させた構成としてもよく、また、例えば、弾性部材の軸線Ｏ１を含む断面における形状が、前記仮想円の周方向で変化する構成とすることも可能である。
【００６１】
また、Ｏリング５１を支持する第１の支持部３３ｓ、３４ｓ及び第２の支持部４３ｓが軸線Ｏ１に垂直な面に対して同じ角度で傾斜し、対向する用に形成された傾斜面として形成される場合について説明したが、これら第１の支持部３３ｓ、３４ｓ及び第２の支持部４３ｓは、付勢手段３０の軸線Ｏ１を含む断面において、弾性部材と第１の接触部５２との接線、及び弾性部材と第２の接触部５３との接線が、軸線Ｏ１に垂直な面に対して傾斜していればよく、第１の支持部３３ｓ、３４ｓ及び第２の支持部４３ｓのいずれかの軸線Ｏ１を含む断面の形状が、直線又は曲面から構成される凹部や凸部とされてもよく、また、第１の支持部３３ｓ、３４ｓと第２の支持部４３ｓの、軸線Ｏ１に垂直な面に対する角度が異なって形成されてもよい。
【００６２】
また、上記背圧弁２又は減圧弁２で使用可能な流体としては、窒素、アルゴン等の不活性ガス、水素、メタン、エチレン等の可燃性ガス、酸素等の支燃性ガス、塩素、二酸化硫黄等の腐食性ガスをはじめとする気体のほか、水、酸又はアルカリを含有する液体等、種々の流体を対象とすることができる。
【００６３】
上記第２の実施の形態においては、付勢手段３０が軸心調整手段４５を備えた場合について説明したが、背圧弁２に関して、軸心調整手段４５は必須の構成ではなく、また、かかる軸心調整手段４５を減圧弁１に適用することも可能である。
【００６４】
上記実施の形態においては、付勢手段３０がコイルスプリング３５により構成される場合について説明したが、付勢手段３０については、円すい形等の他のコイルバネ、たけのこバネ、皿バネ、樹脂で形成された弾性部材等、伸縮方向の両側に端面を有するものであれば、種々の構成のものに適用可能である。
【００６５】
ダイヤフラム２１については、金属製の円板で構成された場合について説明したが、材質に関して、ステンレス鋼をはじめとする金属の他、ゴム膜や、合成樹脂膜等の弾力性を有する他の材質を用いることが可能であり、さらに、形状に関して、円板形状の平板に限定されず、例えば弁体２５を中心としてダイヤフラム２１に環状リブが形成されている場合や、あるいは球面等、立体的形状の一部を用いてダイヤフラム２１が構成されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す全体の縦断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の振動抑制手段を示す縦断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の作用を示す図であり、シール部材が弁座から離間した場合の弾性部材の変形状態を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態の作用を示す図であり、（ａ）には、シール部材が弁座から離間していないときの状態を、（ｂ）には、シール部材が弁座から離間したときの状態を示す。
【図５】本発明の第１の実施の形態の環状弾性部材示す図であり、（ａ）には、Ｏリングを、（ｂ）には、Ｏリングが捲られて軸線Ｏ１方向に変位する部位の変形を、（ｃ）には、Ｏリングが捲られて軸線Ｏ１から離間する方向に変位する部位の変形を示す。
【図６】本発明の第２の実施の形態を示す全体の縦断面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態の振動抑制手段を示す縦断面図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態の作用を示す図であり、（ａ）には、シール部材が弁座から離間していないときの状態を、（ｂ）には、シール部材が弁座から離間したときの状態を示す。
【図９】本発明の効果を示す図であり、（ａ）には、第１の実施形態の効果を、（ｂ）には、第２の実施形態の効果を示す。
【符号の説明】
【００６７】
Ｏ１  （付勢手段の）軸線
Ｇ  軸線を含む断面
１  減圧弁（圧力調整弁）
２  背圧弁（圧力調整弁）
１０  弁本体
１１  流路部材（弁本体）
１２  流入路
１４  流出路
１６  弁座
１８  凹部
１８ａ  （凹部の）開口部
２１  ダイヤフラム
２６  シール部材
３０  付勢手段
３３  弁体取付板
３４  移動側受皿
３５  コイルスプリング
４０  キャップ（弁本体）
５０  振動抑制手段
５１  Ｏリング（弾性部材、環状弾性部材）
５２  第１の接触部
５３  第２の接触部
【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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