(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に流路（１１）が形成されており、前記流路（１１）内の液体の一部を排出する余液口（１６）が形成されているボディ（１８）と、
前記余液口（１６）に設けられた弁座（２０）と、
前記弁座（２０）に着座される弁体（３０）と、
前記弁体（３０）に取り付けられ、前記弁座（２０）から前記ボディの前記流路（１１）を通って延びる弁棒（３２）と、
前記弁体（３０）が前記弁座（２０）に着座される方向に前記弁棒（３２）を付勢する付勢手段（５６）と、
前記弁棒（３２）に設けられ、前記付勢手段（５６）による付勢方向と同じ方向に前記流路（１１）内の液体の圧力が作用する液圧作用面が形成されているピストン部（４２）と、
前記ボディ（１８）に設けられ、前記ピストン部（４２）を囲んで該ピストン部（４２）を摺動可能に案内するガイド部（４６）と、
前記ピストン部（４２）と前記ガイド部（４６）との間の間隙（４７）に配設されたシール部材（４８）と、
前記シール部材（４８）の前記間隙（４７）からの脱落を防止するための押さえ部材（５０）と、
前記弁棒（３２）を囲み且つ前記流路（１１）内に配置され、前記押さえ部材（５０）を前記シール部材（４８）側に押圧するコイルばね（５２）であって、弁座（２０）側ほど外径が小さくされている前記コイルばね（５２）と、を備える調圧弁。
【請求項２】
前記ピストン部が、前記弁棒（３２）に対して着脱可能なスリーブ（４２）である請求項１に記載の調圧弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力噴霧機や洗浄機等のポンプ装置における流路に接続され、吐出圧が一定となるよう調節する調圧弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば農薬等の液体を噴霧するための動力噴霧機では、通常、ポンプから吐出される液体の圧力を一定とするために調圧弁が用いられている。かかる調圧弁としては、図2に示すような構成のものが広く知られている。図２に示す調圧弁１は、内部にて互いに連通された入口２ａ、出口２ｂ及び余液口２ｃが形成されたボディ２を備えている。ボディ２の余液口２ｃには弁座３が取り付けられており、弁体４が弁座３の下方から着座するようになっている。弁体４からは上方に弁棒５が延びており、ボディ２内を貫通して上方に突出している。弁棒５の上端部には調節ナット７が螺合しており、調節ナット７とボディ２との間には、複数の皿ばね８が弁棒５を囲んで圧縮された状態で積層されている。複数の皿ばね８の周囲は、ボディ２の上部に連結されたばね筒９により囲まれている。
【０００３】
このような調圧弁１を動力噴霧機に用いた場合、図示しないが、入口２ａはポンプの吐出口に、出口２ｂは噴霧ノズルに、また余液口２ｃは液体を貯留する液体タンクに接続される。そして、ポンプを駆動して液体を液体タンクから調圧弁１の入口２ａに供給すると、その液圧が所定値よりも低い場合、皿ばね８が弁棒５を上方に付勢しているため、弁体４は弁座３に着座し、ボディ２内の液体はそのまま出口２ｂから吐出される。一方、ボディ２内の液圧が所定値を超えて皿ばね８の付勢力に打ち勝つと、弁体４が弁座３から離れてボディ２内の液体の一部が余液口２ｃから流出し液体タンクに戻される。この流出によりボディ２内の液圧は低下し、所定値に戻ると、弁体４は弁座３に再び着座してボディ２内の液体の余液口２ｃからの流出が停止される。このようにして、出口２ｂから吐出される液体の吐出圧は一定に保たれ、噴霧を安定して行うことが可能となる。なお、弁棒５に対する調節ナット７の位置を変化させて皿ばね８に生じる初期荷重を調節することにより、上記液圧の所定値を所望の値に設定することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したような調圧弁１においては、調圧弁の吐出圧を維持しつつ、皿ばね８のばね力の低減を図ることが望ましい。調圧弁１の各構成部品に生じるストレスや調節ナット７の操作力を軽減させることができるからである。そのために、弁座３の穴径を小さくしたり、或いは弁棒３の外径を大きくしたりして、弁体４の、弁座３からボディ２内に臨む面積、すなわち弁体４における液圧を受ける面積を小さくする手段が従来から考えられている。
【０００５】
しかしながら、弁座３の穴径を小さくすると、調圧弁自体の容量性能に影響を与えるおそれがある。また、弁棒３の外径を大きくすると、コストアップや調圧弁１の大型化に繋がるという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、容量性能を維持しつつ、弁体を弁座に対して付勢するための付勢力を低減することのできる調圧弁を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る調圧弁（１０）は、内部に流路（１１）が形成されており、この流路内の液体の一部を排出する余液口（１６）が形成されているボディ（１８）と、余液口（１６）に設けられた弁座（２０）と、弁座（２０）に着座される弁体（３０）と、弁体（３０）に取り付けられ、弁座（２０）からボディの前記流路（１１）を通って延びる弁棒（３２）と、弁体（３０）が弁座（２０）に着座される方向に弁棒（３２）を付勢する付勢手段（５６）と、弁棒（３２）に設けられ、付勢手段（５６）による付勢方向と同じ方向に流路（１１）内の液体の圧力が作用する液圧作用面が形成されているピストン部（４２）と、ボディ（１８）に設けられ、ピストン部（４２）を囲んで当該ピストン部（４２）を摺動可能に案内するガイド部（４６）とを備えることを特徴とする。
【０００８】
この調圧弁（１０）においては、弁体（３０）とピストン部（４２）とに、流路（１１）内の液圧が相反する方向に作用する。特にピストン部（４２）に作用する液圧の方向は、ばね等の付勢手段（５６）による付勢方向と同一方向であるので、ピストン部（４２）に作用する液圧による力が付勢手段（５６）の付勢力の補助力として機能する。従って、吐出圧については従来構成と同一とした場合であっても、付勢手段（５６）の付勢力を従来構成よりも低減することができる。
【０００９】
また、ピストン部は、弁棒（３２）に対し着脱可能なスリーブ（４２）とすることが好ましい。
【００１０】
着脱可能なスリーブ（４２）によりピストン部が形成されるため、スリーブ（４２）のみに、例えばセラミックスを溶射した材料等、耐磨耗材料を適用することができ、耐磨耗性を向上させながらコストを抑えることが可能となる。また、スリーブ（４２）がガイド部（４６）との摩擦により摩耗した際に、スリーブ（４２）を新しいものに交換することができるため、調圧弁（１０）全体としての耐用期間を延ばすことができる。
【００１１】
更に、本発明の調圧弁（１０）は、ピストン部（４２）とガイド部（４６）との間の間隙に配設されたシール部材（４８）と、シール部材（４８）の間隙（４７）からの脱落を防止するための押さえ部材（５０）と、弁棒（３２）を囲み且つ流路（１１）内に配置され、押さえ部材（５０）をシール部材（４８）側に押圧するコイルばね（５２）であって、弁座（２０）側ほど外径が小さくされている前記コイルばね（５２）とを備えることが好ましい。
【００１２】
上記構成を採れば、シール部材（４８）が押さえ部材（５０）を介してコイルばね（５２）により押さえられ、シール部材（４８）が間隙（４７）から脱落するのを防止することができる。また、コイルばね（５２）の外径が、弁座（２０）側ほど小さくされているので、コイルばね（５２）により遮られる流路（１１）の部分が少なくて済み、流路（１１）内における液体の流れ、特に弁座（２０）から余液口（１５６）への流れを円滑化することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面とともに本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書において、「上」、「下」等の語は、図面に示す状態に基づいており、便宜的なものである。
【００１４】
図１は本発明による調圧弁の一実施形態を示す図である。本実施形態に係る調圧弁１０は、動力噴霧機におけるポンプの吐出側の流路（図示しない）に接続されるものであり、図示するように、側部に入口１２及び出口１４が形成され、下部に余液口１６が形成されたボディ１８を備えている。入口１２、出口１４及び余液口１６はボディ１８の内部のＴ字状の流路１１により互いに連通しており、入口１２は動力噴霧機におけるポンプの吐出口に、出口１４は噴霧ノズルに、また余液口１６は液体タンクにそれぞれ配管やホース等を介して接続されるようになっている。
【００１５】
ボディ２の余液口１６に通じる下向きの流路１１内には、上方から順に弁棒ガイド１９、弁座２０及び座金２２が嵌め込まれ、当該流路１１の下端部内面に螺合する固定部材２４により固定されている。弁棒ガイド１９は、後述する弁棒３２を囲んでその長手方向に摺動可能に案内するものであり、弁棒３２を案内する案内孔２６の周囲には、ボディ１８の内部と弁座２０とを連通する複数の貫通孔２８が形成されている。
【００１６】
弁座２０には、円錐台状の弁体３０が下方から着座するようになっている。弁体３０には、弁座２０の穴径より小さい外径を有する弁棒３２が取り付けられ、弁体３０は弁棒３２の下端部に螺合する固定ナット３４により固定されている。弁棒３２は、弁座２０、弁棒ガイド１９の案内孔２６、及びボディ１８内を貫通してボディ１８の上方に突出している。弁棒３２の、ボディ１８上部を貫通している部分には、横方向にピン３６が貫通している。弁棒３２の外周面から突出するピン３６の両端部はそれぞれ、ボディ１８上部に形成された溝３８により弁棒３２の長手方向に案内され、弁棒３２の軸線周りの回転が防止されている。
【００１７】
また、弁棒３２の中間部であって、ピン３６の直下部分には、弁棒３２の外径より若干大きい外径を有する大径部４０が形成されており、ボディ１８上部の貫通孔３９に摺動可能に嵌合されて、弁棒３２をその長手方向に沿って案内するようになっている。弁棒３２には、更に、その外周面に対し円筒状のスリーブ（ピストン部）４２が着脱可能に嵌め込まれ、スリーブ４２の上端面が大径部４０の下端面に当接するようＣ形止め輪４４により固定されている。従って、スリーブ４２はボディ１８の流路１１の上側に位置することとなる。
【００１８】
ボディ１８の内部の、弁座２０に対向する部分には、弁棒３２に固定されたスリーブ４２を囲んで、弁棒３２の長手方向にスリーブ４２を摺動可能に案内する穴がガイド部４６として形成されている。ガイド部４６は下方に開口しているため、スリーブ４２の下端面はボディ１８の内部の流路１１に臨んでいる。
【００１９】
ガイド部４６の案内面（内周面）の下部部分は拡径されており、スリーブ４２の外周面との間に間隙４７が形成されている。この間隙４７には、スリーブ４２とガイド部４６との間からの液体の漏洩を防止すべく、リング状のシール部材４８が配設されている。このシール部材４８の下面は、スリーブ４２を摺動可能に囲み且つ間隙４７の下端開口部を覆う大きさとなっているカラー（押さえ部材）５０によって支承されるようになっている。カラー５０下端面と弁棒ガイド１９の上端面との間には、上方に向かって末広がりの円錐コイルばね５２が、弁棒３２を囲んで圧縮された状態で配設されている。円錐コイルばね５２の下端は、弁棒ガイド１９の上端面の内周部分に当接している。この円錐コイルばね５２によりカラー５０はボディ１８の内面に押圧され、シール部材４８の間隙４７からの脱落が防止されている。
【００２０】
弁棒３２の上端部には調節ナット５４が螺合しており、調節ナット５４とボディ１８との間には、複数の皿ばね（付勢手段）５６が弁棒３２を囲んで圧縮された状態で積層されている。調節ナット５４と最上部の皿ばね５６との間には、ばね座５７が配設されている。複数の皿ばね５６の周囲は、ボディ１８の上部に連結されたばね筒５８により囲まれている。なお、調節ナット５４は、弁棒３２に対する位置を変化させて皿ばね５６に生じる初期荷重を調節することにより、ボディ１８からの吐出圧を所望の値に設定するためのものである。
【００２１】
次に、上述した調圧弁１０を動力噴霧機に用いた場合の本発明の作用について説明する。
【００２２】
調圧弁１０は動力噴霧機に用いられた場合、上述したように、ボディ１８の入口１２が動力噴霧機におけるポンプの吐出口に、出口１４が噴霧ノズルに、また余液口１６が液体タンクにそれぞれ配管やホース等を介して接続される。
【００２３】
ポンプが停止状態にある場合には、液体は供給タンクから調圧弁１０に供給されず、調圧弁１０においては、皿ばね５６により弁棒３２が上方に付勢されているため、弁体３０は弁座２０に着座した状態となっている。
【００２４】
この状態からポンプを駆動して液体を供給タンクから調圧弁１０に供給すると、液体はボディ１８の入口１２から流路１１に流入する。この際、ボディ１８内の液体は、弁棒ガイド１９の貫通孔２８を通って、弁体３０の上面に接しこれを下方に押圧するが、ボディ１８内の液圧が、調整ナット５４により調整、設定された所定値よりも低い場合には、弁体３０は弁座２０にそのまま着座した状態を維持し、液体は流路１１を直進してボディ１８の出口１４からのみ吐出される。このとき、液体の多くは円錐コイルばね５２の外側を通過するが、円錐コイルばね５２は下方ほど外径が小さくなっており、流路１１の下部は広く開放されることになるので、液体の流れは円滑なものとなる。この吐出された液体は噴霧ノズルから噴霧される。
【００２５】
また、ポンプの脈動、或いはその他の要因によってポンプからの液体の圧力が上昇し、ボディ１８内の液圧が所定値を超えると、弁体３０に作用する液体からの力が皿ばね５６のばね力を上回り、弁体３０を弁棒３２と共に下方に移動させる。これによって、弁体３０が弁座２０から離れてボディ１８内の液体の一部が弁座２０と弁体３０との隙間から余液口１６に余液として流出する。流出した余液は、所定の配管等を介して液体タンクに戻される。このとき、弁棒ガイド１９の貫通孔２８は円錐コイルばね５２下端の周囲に設けられているため、円錐コイルばね５２がボディ１８内から弁座２０への液体の流れを邪魔することがなく、液体の流出が円滑に行われる。
【００２６】
この余液の流出によりボディ１８内の液圧は低下し、所定値以下に戻る。従って、皿ばね５６の付勢力によって弁棒３２が引き上げられ、弁体３０が弁座２０に着座し、余液口１６からの液体の流出は停止され、再び液体はボディ１８の出口１４からのみ吐出されるようになる。
このようにして、調圧弁１０の吐出圧、すなわちボディ１８の出口１４から吐出される液体の圧力は略一定に維持され、噴霧ノズルからの液体の噴霧状態は安定したものとなる。
【００２７】
ところで、ボディ１８内に生じる液圧は、弁体３０の、弁座２０からボディ１８内に臨んでいる面（弁体３０の液圧作用面）とともに、スリーブ４２の弁座２０に対向する面（スリーブ４２の液圧作用面）にも作用する。従って、弁体３０の液圧作用面の面積をＳ１、スリーブ４２の液圧作用面の面積をＳ２、ボディ１８内に生じる液圧をＰとすると、弁棒３２を介して皿ばね５６に加えられる荷重Ｗは、Ｗ＝Ｐ×Ｓ１−Ｐ×Ｓ２となり、（Ｐ×Ｓ２）分だけ、すなわちスリーブ４２の液圧作用面に生じる圧力分だけ低減される。勿論、この関係が成り立つためには、Ｓ１はＳ２よりも大きいことが必要条件となる。Ｐを上記液圧の所定値（吐出圧）とすれば、Ｗは皿ばね５６に要求される付勢力となるため、図２の従来構成と比較すると、液圧の所定値が同一ならば、皿ばね５６の付勢力Ｗは（Ｐ×Ｓ２）分だけ低減される。従って、皿ばね５６自体をばね力の弱いものや小型のものを使用することができる。皿ばね５６の小型化は、調圧弁１０自体の小型、軽量化に寄与する。また、調圧弁１０の各構成部品に生じるストレスが軽減されるため、各構成部品の寿命も延びる。更に、調節ナット５４の操作力を軽減させることができるので、吐出圧調節作業を容易に行うことが可能となる。
【００２８】
なお、上述した調圧弁１０において、スリーブ４２はピストンとしてガイド部４６の案内面に沿って摺動するため、スリーブ４２に摩耗が生じることが考えられる。しかしながら、図示実施形態ではスリーブ４２は弁棒３２に対して脱着可能であるので、摩耗やその他の損傷が生じたならば、スリーブ４２を新しいものに交換することができ、調圧弁１０全体としての耐用期間を延ばすことができる。
【００２９】
スリーブ４２を交換する場合には、まず、弁棒３２の下端部に螺合している固定ナット３４を外し、弁体３０を弁棒３２から外す。続いて、ボディ１８の余液口１６に通じる流路の内面に螺合している固定部材２４を外し、当該流路内に嵌め込まれている座金２２、弁座２０及び弁棒ガイド１９を抜き取り、更に、円錐コイルばね５２、カラー５０及びシール部材４８を弁棒３２から取り外す。その後、Ｃ形止め輪４４を弁棒３２から外し、ガイド部４６内に収容されているスリーブ４２を取り出す。スリーブ４２交換後の組み立ては、上述した分解の手順を逆に行えばよい。
【００３０】
なお、前述したようにスリーブ４２が弁棒３２と別体であるため、スリーブ４２のみに、例えばセラミックスを溶射した材料等、耐磨耗材料を適用することができる。セラミックスは高価であるため、弁棒３２及びスリーブ４２の全体をセラミック製とするよりも、耐磨耗性を向上させながらコストを抑えることが可能となる。また、圧力作用面の面積が異なるスリーブ４２を種々用意すれば、スリーブ４２を変えるだけで、調圧弁１０の他の構成部品に共通のものを用いながら、種々の圧力仕様の調圧弁１０を提供することが可能となる。
【００３１】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。
【００３２】
例えば、上記実施形態では、弁棒３２とスリーブ４２とが別体である場合について説明したが、本発明では、両者を一体的に形成してもよい。この場合にも、皿ばね等、弁体を付勢するための付勢手段の付勢力を低減させることができるからである。
【００３３】
また、上記実施形態では、付勢手段としては皿ばね５６を用いるとしているが、圧縮コイルばねのようなものも使用可能である。付勢手段の付勢力の低減により、皿ばねの如き強力なばねを使用する必要が減るからである。
【００３４】
更に、上記実施形態は、調圧弁を動力噴霧機に適用する場合であったが、本発明の調圧弁は、液圧が一定となるよう調節することを要する種々の機器に適用可能である。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ボディの内部に生じる液圧が弁体と、弁棒に設けられたピストンないしはスリーブとに相反する方向に作用するため、弁体を弁座に着座させようとする付勢力が、スリーブに作用する液圧の分だけ低減される。
【００３６】
従って、弁棒にピストンないしはスリーブが設けられていない型式の調圧弁と比較して、一定とされるべき吐出圧の所定値が同一の場合には、付勢手段の小型化、ひいては調圧弁自体の小型化、軽量化が可能となる。
また、付勢手段の付勢力を低減させることによって、調圧弁の各構成部品に生じるストレスの軽減や調圧弁の操作性の向上を図ることができ、ひいては、調圧弁の耐用期間を延ばすことが可能となる。
更に、弁座の穴径を小さくしたり、弁棒を太くしたりする必要もないので、調圧弁自体の性能を低下させることもない。
【００３７】
特に、本発明による調圧弁を背負式等の携帯式の動力噴霧機に適用した場合には、動力噴霧機の小型・軽量化、また噴霧作業性の向上に大いに寄与することになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による調圧弁の一実施形態を示す断面図である。
【図２】従来の調圧弁の構成を示す断面図である
【符号の説明】
１０…調圧弁、１１…流路、１６…余液口、１８…ボディ、２０…弁座、３０…弁体、３２…弁棒、４２…スリーブ（ピストン部）、４６…ガイド部、４８…シール部材、５０…カラー（押さえ部材）、５２…円錐コイルばね、５６…皿ばね（付勢手段）。
【図１】
0003913055.tif 000002
【図２】
0003913055.tif 000003