特許 6114423 減圧弁とそれを備えた等圧弁と気体混合器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6114423

(24)【登録日】2017年3月24日

(45)【発行日】2017年4月12日

(54)【発明の名称】減圧弁とそれを備えた等圧弁と気体混合器

(51)【国際特許分類】

   G05D 16/06 20060101AFI20170403BHJP

   F16K 17/30 20060101ALI20170403BHJP

   F16K 1/44 20060101ALI20170403BHJP

【ＦＩ】

   G05D16/06 C

   F16K17/30 A

   F16K1/44 A

【請求項の数】4

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-40888(P2016-40888)

(22)【出願日】2016年3月3日

【審査請求日】2016年3月3日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】595136911

【氏名又は名称】株式会社山本電機製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】特許業務法人 有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】柴田 和夫

【審査官】 影山 直洋

(56)【参考文献】

【文献】 実開平０５−０７５８１２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭５７−０８６９１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３４９０３０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０５Ｄ １６／０６

Ｆ１６Ｋ １７／３０

Ｆ１６Ｋ １／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一次圧力の気体を所定の二次圧力に減圧する減圧弁であって、
弁ハウジングと、
前記一次圧力の気体が流入する一次流路と、
前記二次圧力の気体が流出する二次流路と、
前記一次流路と前記二次流路との間の制御流路を開閉する弁部と、
前記弁部を開放する圧力を設定する圧力設定部と、
を備え、
前記弁部は、前記圧力設定部の設定圧力で前記制御流路を開閉し、前記一次流路の気体を減圧して前記二次流路から流出させるように前記弁ハウジングの弁座に当接する硬質の弁体と、前記弁体の閉鎖後に、前記一次流路と前記二次流路との間をシールする軟質のシール体と、を有し
前記弁体と前記シール体とは、同軸上に配置され、
前記シール体を前記圧力設定部の前記設定圧力で軸方向に作動させて前記制御流路を開放する作動軸と、前記作動軸を前記圧力設定部の方向に付勢する第１コイルスプリングと、前記弁体を前記作動軸と切り離された状態で前記弁ハウジングから前記弁座に向けて前記第１コイルスプリングと同一方向に付勢する第２コイルスプリングと、を備え、
前記作動軸は、前記第１コイルスプリングに抗して前記シール体を軸方向に作動させて前記制御流路を開放した後、前記第２コイルスプリングに抗して前記硬質の弁体を同軸方向に作動させて前記弁座との間の制御流路を開閉する係合部を有している、ことを特徴とする減圧弁。

【請求項2】

前記圧力設定部は、前記作動軸を作動させるダイヤフラム部を有し、
前記ダイヤフラム部は、前記設定圧力を気体圧力で設定するように構成されている、請求項１に記載の減圧弁。

【請求項3】

請求項２に記載の減圧弁を少なくとも第１減圧弁と第２減圧弁として備え、第１気体を前記第１減圧弁で減圧し、第２気体を前記第２減圧弁で減圧して、前記第１気体と第２気体とを均等圧力にする等圧弁であって、
前記第１減圧弁と前記第２減圧弁とは前記ダイヤフラム部を挟んで対向配置され、
前記ダイヤフラム部には、前記第１減圧弁及び前記第２減圧弁の前記制御流路を開放する前記設定圧力が導入され、前記第１減圧弁及び前記第２減圧弁のそれぞれは、前記ダイヤフラム部の前記設定圧力で前記シール体を開放した後、前記弁体を開放するように構成されている、ことを特徴とする等圧弁。

【請求項4】

請求項３に記載の等圧弁を備えた気体混合器であって、
前記等圧弁で均等圧力に減圧した少なくとも前記第１気体と前記第２気体との混合比率を設定する比率設定部と、
前記比率設定部で設定した比率の前記第１気体と前記第２気体とを混合する合流部と、
前記合流部で混合した混合気体の流量を制御する流量制御部と、を備えていることを特徴とする気体混合器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃焼ガスなどの気体を一定圧力に減圧する減圧弁と、それを備えた等圧弁と気体混合器に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ガスなどの供給路に、一次圧力のガスを所定の二次圧力に減圧して下流側へ流す減圧弁が備えられている。また、異なる２種類のガスを等圧にする等圧弁が備えられる場合もある。この等圧弁は、例えば、異なるガスを等圧にして所定の比率で混合して下流側に供給するガス混合器などの気体混合器に用いられる。

【0003】

例えば、この種の先行技術として、気体の流路に弁体を設け、この弁体を一次側の気体の圧力作用方向と対向するように付勢手段で付勢するようにした圧力調整弁がある（例えば、特許文献１参照）。この圧力調整弁では、二次側の気体の圧力が付勢手段の付勢力よりも高い状態では、弁体のシール（ゴム材など）が弁座に押圧されて流路を閉鎖するようになっている。

【0004】

また、他の先行技術として、ダイヤフラムを有する第１室内の流体を絞り部で絞って第二室に流出させ、その流体を硬質の弁体と弁座との隙間を通過させることで一定流量に制御するようにした定流量制御装置もある（例えば、特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００７−２２５０８５号公報

【特許文献2】特開２００８−２３２１９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、上記特許文献１では、流路を閉鎖する時には弁体のシールを弁座に押圧しているため、弁体の開放時には、押圧されて変形した状態のシールが元の状態に戻ろうとする。このため、押圧された状態のシールが元の状態に戻るまでは、流路面積に微妙な変化を生じる。よって、シールが元の状態に戻るまでは弁体の開閉時に流量特性が異なり、安定した微小流量の制御が難しい。

【0007】

また、特許文献２に記載の定流量制御装置では、硬質の弁体と弁座との隙間で開放時から微小流量の制御はできる。しかし、弁体を閉鎖した状態でも、硬質の弁体と弁座との間に微小な隙間を生じるおそれがある。このため、閉鎖時に安定したシール性を保つことが難しい場合がある。

【0008】

そこで、本発明は、閉鎖時には安定したシール性を保ち、制御流路の開放時から微小流量の流量制御を安定して行うことができる減圧弁と、その減圧弁を備えた等圧弁と、その等圧弁を備えた気体混合器とを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的を達成するために、本発明に係る減圧弁は、一次圧力の気体を所定の二次圧力に減圧する減圧弁であって、前記一次圧力の気体が流入する一次流路と、前記二次圧力の気体が流出する二次流路と、前記一次流路と前記二次流路との間の制御流路を開閉する弁部と、前記弁部を開放する圧力を設定する圧力設定部と、を備え、前記弁部は、前記圧力設定部の設定圧力で前記制御流路を開閉し、前記一次流路の気体を減圧して前記二次流路から流出させる硬質の弁体と、前記弁体の閉鎖後に、前記一次流路と前記二次流路との間をシールする軟質のシール体と、を有している。この明細書及び特許請求の範囲の書類中における「硬質」は、弁座に接触しても変形することのない性質をいい、「軟質」は座面に接触することで変形して密閉できる性質をいう。

【0010】

この構成により、硬質の弁体を軸方向に作動させて制御流路を開閉することで、第一流路から第二流路へ流れる気体を微小流量で制御できる。しかも、硬質の弁体による制御流路の開閉により、制御流路の開放時から一定の流量特性を保って気体の微小流量制御を安定して行うことができる。そして、弁体による制御流路の閉鎖後は、軟質のシール体によって一次流路と二次流路との間がシールされるので、制御流路を密閉した状態を安定して保つことができる。

【0011】

また、前記弁体と前記シール体とは、同軸上に配置され、前記シール体を前記圧力設定部の前記設定圧力で軸方向に作動させて前記制御流路を開放する作動軸を備え、前記作動軸は、前記弁体を同軸方向に作動させて前記制御流路を開閉するように構成されていてもよい。このように構成すれば、作動軸により、圧力設定部の設定圧で軟質のシール体を開放した後、硬質の弁体を軸方向に作動させて制御流路を開放させる。よって、軟質のシール体によるシールを開放した後、硬質の弁体による制御流路の開放量による微小流量の調整で一次圧力を二次圧力に減圧できる。

【0012】

また、前記作動軸は、前記シール体が前記制御流路を開放した後、前記弁体に係合して該弁体を軸方向に作動させる係合部を有していてもよい。このように構成すれば、シール体を軸方向に作動させる作動軸により、シール体を開放した後、係合部が弁体を軸方向に作動させる。よって、シール体を開放した後に弁体を開放することを機械的に連続して行うことができる。

【0013】

また、前記圧力設定部は、前記作動軸を作動させるダイヤフラム部を有し、前記ダイヤフラム部は、前記設定圧力を気体圧力で設定するように構成されていてもよい。このように構成すれば、圧力設定部のダイヤフラム部に作用させる設定圧力を気体圧力で設定するので、作動軸の作動量が変化しても一定の設定圧力で作動軸を作動させることができる。

【0014】

一方、本発明に係る等圧弁は、前記減圧弁を少なくとも第１減圧弁と第２減圧弁として備え、第１気体を前記第１減圧弁で減圧し、第２気体を前記第２減圧弁で減圧して、前記第１気体と第２気体とを均等圧力にする等圧弁であって、前記第１減圧弁と前記第２減圧弁とは前記ダイヤフラム部を挟んで対向配置され、前記ダイヤフラム部には、前記第１減圧弁及び前記第２減圧弁の前記制御流路を開放する前記設定圧力が導入され、前記第１減圧弁及び前記第２減圧弁のそれぞれは、前記ダイヤフラム部の前記設定圧力で前記シール体を開放した後、前記弁体を開放するように構成されている。

【0015】

この構成により、第１減圧弁及び第２減圧弁は共に、ダイヤフラム部に導入される設定圧により、シール体が開放された後、弁体が開放される。これにより、第１気体は第１減圧弁によって一次圧力がダイヤフラム部の設定圧で所定の二次圧力に減圧され、第２気体も第２減圧弁によって一次圧力がダイヤフラム部の設定圧で所定の二次圧力に減圧される。しかも、第１減圧弁及び第２減圧弁は共に、シール体を開放した後、弁体を開放するので、第１気体と第２気体とを微小流量で適切に流量制御することができる。

【0016】

一方、本発明に係る気体混合器は、前記等圧弁を備えた気体混合器であって、前記等圧弁で均等圧力に減圧した少なくとも前記第１気体と前記第２気体との混合比率を設定する比率設定部と、前記比率設定部で設定した比率の前記第１気体と前記第２気体とを混合する合流部と、前記合流部で混合した混合気体の流量を制御する流量制御部と、を備えている。この明細書及び特許請求の範囲の書類中における「気体混合器」は、「ガス混合器」を含む。

【0017】

この構成により、等圧弁によって等圧にされた少なくとも第１気体と第２気体とは、比率設定部で所定の比率に設定され、それぞれの気体を合流部で混合することができる。この混合した気体を、流量制御部で所定の流量に制御して下流側へと供給することができる。これにより、例えば、微小流量の第１気体と第２気体とを適正な比率で混合することが可能な気体混合器を構成できる。この気体混合器は、例えば、異なる種類のガスを微小流量で混合するガス混合器として利用できる。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、閉鎖時には密閉した状態を安定して保ち、制御流路の開放時から一定の流量特性を保って微小流量の気体の流量制御を安定して行うことが可能となる。また、その減圧弁を備えた等圧弁と、その等圧弁を備えた気体混合器を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】図１は、本発明の第１実施形態に係る減圧弁の断面図である。

【図2】図２は、本発明の第２実施形態に係る減圧弁の断面図である。

【図3】図３は、本発明の第３実施形態に係る減圧弁の断面図である。

【図4】図４（Ａ）、（Ｂ）は、図３に示す減圧弁の作動説明図である。

【図5】図５は、図３に示す減圧弁を備えた一実施形態に係る等圧弁の断面図である。

【図6】図６は、図５に示す等圧弁を備えた気体混合器の全体構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下の実施形態では、減圧弁１０，４０，５０と、減圧弁５０を備えた等圧弁７０と、等圧弁７０を備えた気体混合器８０とを説明する。以下の実施形態では、弁体２４，５５によって制御流路２５，５６を閉じる方向を「前方」、弁体２４，５５によって制御流路２５，５６を開く方向を「後方」とする。

【0021】

（第１実施形態に係る減圧弁）
図１は、本発明の第１実施形態に係る減圧弁１０の断面図である。第１実施形態に係る減圧弁１０は、パイロットコイルスプリング１３によって弁体２４を開閉させるパイロット圧力を決定している例である。減圧弁１０は、第１ハウジング１１と第２ハウジング１２とを有している。第１ハウジング１１には、弁ハウジング２０が備えられている。弁ハウジング２０は、第１弁ハウジング２１と第２弁ハウジング２２とから構成されている。第１弁ハウジング２１に第２弁ハウジング２２がねじ込まれている。第１弁ハウジング２１と第１ハウジング１１との間は、Ｏリング３６でシールされている。第２弁ハウジング２２と第１弁ハウジング２１との間は、Ｏリング３７でシールされている。第２ハウジング１２には、弁ハウジング２０に向けてパイロット圧力を作用させる上記パイロットコイルスプリング１３が備えられている。第１ハウジング１１と第２ハウジング１２との間にはダイヤフラム部１４が備えられている。パイロットコイルスプリング１３の付勢力は、ダイヤフラム部１４に設けられた作動部材１７を介して弁ハウジング２０に備えられた弁部２３に作用させられている。パイロットコイルスプリング１３の付勢力は、調整部１８を回転させることで調整できる。

【0022】

また、第１ハウジング１１には、一次圧力の気体Ａ１が流入する一次流路１５と、二次圧力の気体Ａ２が流出する二次流路１６とが設けられている。上記弁ハウジング２０には、一次流路１５と二次流路１６との間に制御流路２５が設けられている。制御流路２５には、弁部２３が備えられている。弁部２３は、弁ハウジング２０の内部に形成された円柱状の空間である移動部２６において、軸方向に移動可能な円柱状に形成されている。

【0023】

弁部２３には、軸方向に移動可能な作動軸２７と、硬質の弁体２４とが備えられている。弁体２４は、作動軸２７が中央部分に挿入される円筒状に形成されている。作動軸２７は、先端部が上記作動部材１７に当接している。これにより、作動軸２７には、上記パイロットコイルスプリング１３の付勢力により、ダイヤフラム部１４を介して所定のパイロット圧力が作用している。作動軸２７は、弁ハウジング２０に設けられた軸受部材２９（この実施形態では、すべり軸受）によって、軸方向に移動可能な状態で支持されている。作動軸２７と第２弁ハウジング２２との間は、Ｏリング３８によってシールされている。作動軸２７と弁体２４との間は、Ｏリング３９によってシールされている。作動軸２７は、付勢部材である第１コイルスプリング３０によって上記ダイヤフラム部１４に向けて付勢されている。従って、作動軸２７は、第１コイルスプリング３０の付勢力と、ダイヤフラム部１４を付勢するパイロットコイルスプリング１３の付勢力とが対向して作用した状態となっている。この実施形態では、パイロットコイルスプリング１３によってダイヤフラム部１４を介してパイロット圧力を作用させる構成が圧力設定部である。

【0024】

そして、上記弁部２３には、硬質の弁体２４以外に、この弁体２４の閉鎖後に、弁体２４と同じ軸方向に移動して一次流路１５と二次流路１６との間をシールする軟質のシール体２８が備えられている。シール体２８は、上記作動軸２７に固定されている。弁体２４とシール体２８とは、同軸方向に移動するようになっている。硬質の弁体２４は、金属材で形成されている。軟質のシール体２８は、ゴム材で形成されている。

【0025】

また、弁ハウジング２０の軸方向の中間部分にはシール座３１が設けられている。シール座３１は、第１弁ハウジング２１と第２弁ハウジング２２との間に挟んだ状態で取り付けられている。シール座３１には、上記作動軸２７に設けられた上記シール体２８が当接するようになっている。

【0026】

そして、作動軸２７のシール体２８よりも前方に、上記弁体２４が備えられている。弁体２４の先端部分は、テーパ面３２に形成されている。このテーパ面３２が弁ハウジング２０の弁座３３に当接することで制御流路２５を閉鎖する。この弁体２４は、弁ハウジング２０に設けられた付勢部材である第２コイルスプリング３４によって上記ダイヤフラム部１４の方向に付勢されている。なお、弁体２４の先端部は、テーパ面３２の他、球面、平面とすることができる。弁体２４の先端部は、弁座３３に当接して制御流路２５を閉鎖できる形状であればよい。

【0027】

また、上記弁体２４は、上記作動軸２７に設けられた係合部３５によって軸方向に移動させられる。弁体２４の前端部と係合部３５との間には、軸方向に所定の第１間隙Ｓ１が設けられている。第１間隙Ｓ１は、図示するように弁体２４及びシール体２８のいずれもが閉鎖された状態で、軸方向の前方に設けられている。また、弁体２４のテーパ面３２の後方部分にも、作動軸２７との間に軸方向に所定の第２間隙Ｓ２が設けられている。これらの間隙Ｓ１，Ｓ２により、弁体２４は、作動軸２７の軸方向移動とは切り離された状態で軸方向に移動するようになっている。つまり、弁体２４は、作動軸２７とは切り離された状態で、第２コイルスプリング３４の付勢力で弁座３３に向けて付勢されている。

【0028】

このような弁部２３によれば、圧力設定部であるパイロットコイルスプリング１３で設定したパイロット圧力に対して、上記二次流路１６からの気体Ａ２の圧力が高い場合は、図示するように弁部２３は閉じられた状態となる。一方、上記二次流路１６からの気体Ａ２の圧力が低くなってパイロット圧力が高くなった場合、上記ダイヤフラム部１４によって作動軸２７が軸方向の後方に移動させられる。この時、作動軸２７の係合部３５が弁体２４に当接するまでは、作動軸２７のみが軸方向に移動させられる。これにより、作動軸２７と一体的にシール体２８が軸方向の後方に移動させられる。よって、シール体２８がシール座３１から離れて、シール体２８の部分では制御流路２５が開放される。その後、作動軸２７の係合部３５が弁体２４に当接し、作動軸２７と一体的に弁体２４が後方に開放させられる。これにより、弁体２４と弁座３３との隙間から気体が二次流路１６に流れる。この弁体２４の軸方向移動量は、ダイヤフラム部１４に作用させているパイロット圧力で制御され、一次流路１５の気体Ａ１（一次圧力）は所定の二次圧力に減圧された気体Ａ２となって二次流路１６から流出させられる。

【0029】

従って、上記減圧弁１０によれば、シール体２８が開放させられた後、上記弁体２４によって制御流路２５が開放させられることで流量が制御される。これにより、閉鎖状態ではシール体２８がシール座３１に押圧されて制御流路２５を密閉し、シール体２８の開放後は、硬質の弁体２４で制御流路２５を開閉し、一定の流量特性を保って微小流量の制御を行うことが可能となる。

【0030】

（第２実施形態に係る減圧弁）
図２は、本発明の第２実施形態に係る減圧弁４０の断面図である。第２実施形態に係る減圧弁４０は、上記第１実施形態に係る減圧弁１０とは、圧力設定部の構成が異なる。この実施形態の減圧弁４０は、上記減圧弁１０と圧力設定部の構成が異なるのみであるため、減圧弁１０と同一の構成には同一符号を付して説明する。

【0031】

第２実施形態の減圧弁４０は、弁体２４を開閉させるパイロット圧力として所定の気体圧力がダイヤフラム部１４に作用させられている。ダイヤフラム部１４には、弁部２３の作動軸２７が当接している反対側の空間４１（後述する図５の空間７２に相当）に、所定のパイロット圧力の気体Ａ３が導入されている。このため、この減圧弁４０によれば、ダイヤフラム部１４によって作動軸２７が軸方向に移動させられたとしても、常に空間４１のパイロット圧力を作動軸２７に作用させることができる。

【0032】

従って、この減圧弁４０によっても、シール体２８が開放させられた後、上記弁体２４によって制御流路２５が開放させられることで流量が制御される。これにより、閉鎖状態ではシール体２８がシール座３１に押圧されて制御流路２５を密閉し、シール体２８の開放後は、硬質の弁体２４で制御流路２５を開閉し、一定の流量特性を保って微小流量の制御を行うことが可能となる。

【0033】

（第３実施形態に係る減圧弁）
図３は、本発明の第３実施形態に係る減圧弁５０の断面図である。第３実施形態に係る減圧弁５０は、弁体５５を開閉させるパイロット圧力をダイヤフラム部１４に作用させる気体圧力で決定している他の例である。なお、上記第２実施形態と同一の構成には同一符号を付して説明する。

【0034】

図示するように、第３実施形態に係る減圧弁５０は、第１ハウジング１１に備えられる弁ハウジング５１が、第１弁ハウジング５２と第２弁ハウジング５３とから構成されている。第１弁ハウジング５２及び第２弁ハウジング５３と第１ハウジング１１との間は、Ｏリング６７でシールされている。第１弁ハウジング５２と第２弁ハウジング５３との間に、一次流路１５が連通している。第１弁ハウジング５２と第２弁ハウジング５３との間には、軸方向に移動する作動軸５８が設けられている。また、作動軸５８の周囲に円筒状の弁体５５が備えられている。作動軸５８の前部は、第１弁ハウジング５２に設けられた軸受部材６０（すべり軸受）によって、軸方向に移動可能な状態で支持されている。作動軸５８の後部は、弁体５５の後部が第２弁ハウジング５３に設けられた移動部５７を軸方向に移動可能な状態で支持されている。弁体５５と第２弁ハウジング２２との間は、Ｏリング６８によってシールされている。

【0035】

この実施形態では、作動軸５８の前部と弁体５５の後部とによって、弁部５４が弁ハウジング５１に支持されている。作動軸５８の軸方向の中間部分には、シール体５９が備えられている。第１弁ハウジング５２にはシール座６２が形成されている。シール体５９は、シール座６２に当接することで制御流路５６を閉鎖する。弁体５５は、先端部分にテーパ面６３が備えられている。弁体５５は、テーパ面６３が第１弁ハウジング５２に形成された弁座６４に当接することで制御流路５６を閉鎖する。弁体５５は、第２弁ハウジング５３との間に備えられた付勢部材である第２コイルスプリング６５によってダイヤフラム部１４の方向に付勢されている。また、作動軸５８は、弁体５５との間に備えられた第１コイルスプリング６１によってダイヤフラム部１４の方向に付勢されている。

【0036】

さらに、上記弁体５５は、上記作動軸５８に設けられた係合部６６によって後方へ移動させられる。弁体５５は、係合部６６との間に、軸方向に所定の第１間隙Ｓ１を有している。第１間隙Ｓ１は、図示するように弁体５５及びシール体５９のいずれもが閉鎖された状態で形成される。この間隙Ｓ１により、弁体５５は、作動軸５８の軸方向移動とは切り離された状態で軸方向に移動するようになっている。つまり、弁体５５は、作動軸５８とは切り離された状態で、第２コイルスプリング６５の付勢力で弁座６４に向けて付勢されている。

【0037】

作動軸５８は、第１コイルスプリング６１の付勢力と二次流路１６からの気体Ａ２の圧力に対し、二次流路１６の気体Ａ２の圧力が低くなってダイヤフラム部１４からの付勢力が大きくなると軸方向の後方に移動させられる。これにより、シール体５９がシール座６２から離れる。そして、係合部６６が弁体５５に当接すると、作動軸５８と弁体５５とが一体となって、第２コイルスプリング６５の付勢力に抗して軸方向の後方に移動させられる。これにより、弁体５５のテーパ面６３が弁座６４から離れて、制御流路５６が開放させられる。

【0038】

従って、この減圧弁５０によっても、シール体５９が開放させられた後、上記弁体５５によって制御流路５６が開放させられることで流量が制御される。これにより、閉鎖状態ではシール体５９がシール座６２に押圧されて制御流路５６を密閉し、シール体５９の開放後は、硬質の弁体５５によって制御流路５６を開閉し、一定の流量特性を保って微小流量の制御を行うことが可能となる。

【0039】

（第３実施形態に係る減圧弁の作動説明）
図４（Ａ）、（Ｂ）は、図３に示す減圧弁５０の作動説明図である。図４（Ａ）に示すように、図３に示す状態から、二次流路１６の気体Ａ２の圧力が低くなると、作動軸５８は、ダイヤフラム部１４のパイロット圧力で第１コイルスプリング６１の付勢力に抗して軸方向に移動させられる。これにより、シール体５９がシール座６２から離れる。この時点では、弁体５５のテーパ面６３が弁座６４に当接した状態であり、制御流路５６は弁体５５によって閉じられた状態である。

【0040】

そして、図４（Ｂ）に示すように、ダイヤフラム部１４のパイロット圧力で作動軸５８がさらに軸方向の後方に移動させられると、作動軸５８の係合部６６が弁体５５に当接する。この状態から、作動軸５８と弁体５５とが一体となって、第２コイルスプリング６５の付勢力に抗して軸方向の後方に移動させられる。これにより、弁体５５のテーパ面６３が弁座６４から離れて、制御流路５６が開放させられる。よって、一次流路１５の気体Ａ１（一次圧力）は所定の二次圧力に減圧された気体Ａ２となって二次流路１６から流出させられる。

【0041】

このように、上記減圧弁５０によれば、シール体５９を開放させる段階と、弁体５５を開放させる段階との、２段階の動作で制御流路５６が開放させられる。

【0042】

従って、シール体５９が閉じられた状態では、軟質のシール体によって一次流路１５と二次流路１６との間で制御流路５６がシールされるので、一次流路１５から制御流路５６を介して二次流路１６へ気体が漏れるのを適切に防止できる。そして、シール体５９が開放された後は、硬質の弁体５５によって制御流路５６が開閉されるので、一定の流量特性を保って微小流量の流量制御が可能となる。

【0043】

なお、上記減圧弁１０，４０においても、この減圧弁５０と同様に、シール体２８を開放させる段階と、弁体２４を開放させる段階との、２段階の動作で制御流路２５が開放させられる。よって、減圧弁１０，４０も、同様の作用効果を奏する。

【0044】

（等圧弁の一実施形態）
図５は、図３に示す減圧弁５０を備えた一実施形態に係る等圧弁７０の断面図である。この実施形態の等圧弁７０は、上記第３実施形態に係る減圧弁５０を対向するように２個備えている。以下、これらの減圧弁を、第１減圧弁５０Ａと第２減圧弁５０Ｂと称す。なお、上記第１減圧弁５０Ａと第２減圧弁５０Ｂとは同一の構成であるため、同一の構成には同一の符号を付して、その説明は省略する。

【0045】

第１減圧弁５０Ａは、第１気体Ｂ１を減圧するように備えられている。第２減圧弁５０Ｂは、第２気体Ｃ１を減圧するように備えられている。第１減圧弁５０Ａと第２減圧弁５０Ｂとは、それぞれのダイヤフラム部１４が対向配置されている。そして、これらのダイヤフラム部１４の間の空間７２に、第１減圧弁５０Ａと第２減圧弁５０Ｂの制御流路５６を開放する設定圧力となるパイロット圧力の気体Ｂ３（この例では、「Ｂ３」とする）が導入路７１を介して導入されている。

【0046】

そして、第１減圧弁５０Ａ及び第２減圧弁５０Ｂのそれぞれは、上記図４で説明したように、ダイヤフラム部１４に導入されているパイロット圧力が作用した状態で、上記したように、シール体５９を開放した後、弁体５５を開放するようになっている。

【0047】

従って、この等圧弁７０によれば、第１気体Ｂ１は、第１減圧弁５０Ａによって一次圧力がダイヤフラム部１４のパイロット圧力で所定の二次圧力の第１気体Ｂ２に減圧される。また、第２気体Ｃ１も、第２減圧弁５０Ｂによって一次圧力がダイヤフラム部１４のパイロット圧力で所定の二次圧力の第２気体Ｃ２に減圧される。このように、この等圧弁７０によれば、第１気体Ｂ１及び第２気体Ｃ１は共に、ダイヤフラム部１４のパイロット圧力によって同じ二次圧力の第１気体Ｂ２と第２気体Ｃ２とに減圧することができる。

【0048】

しかも、この等圧弁７０によれば、第１減圧弁５０Ａ及び第２減圧弁５０Ｂは共に、上記したようにシール体５９を開放した後、弁体５５を開放するので、第１気体Ｂ１と第２気体Ｃ１とを微小流量で適切に流量制御することが可能となる。

【0049】

（気体混合器の実施形態）
図６は、図５に示す等圧弁７０を備えた気体混合器８０の全体構成図である。上記図５に示す構成と同一の構成には、同一符号を付して説明する。この実施形態の気体混合器８０は、上記等圧弁７０を備えている。この例では、一方の第１気体Ｂ１の一部をパイロット減圧弁８１に導いている。パイロット減圧弁８１で減圧された第１気体Ｂ３は、等圧弁７０のパイロット圧力として利用されている。パイロット減圧弁８１の出口には、第１圧力計８２が設けられている。第１圧力計８２により、パイロット圧力となった第１気体Ｂ３の圧力を確認できる。また、この例では、第２気体Ｃ１を二次圧力に減圧した第２気体Ｃ２の流路８３に第２圧力計８４が設けられている。第２圧力計８４により、第２気体Ｃ２の二次圧力を確認できる。

【0050】

そして、上記等圧弁７０の第１減圧弁５０Ａと第２減圧弁５０Ｂとによって均等圧力に減圧された第１気体Ｂ２と第２気体Ｃ２とは、混合比率を設定する比率設定部である混合弁８５によって所定の比率に設定される。混合弁８５は、第１気体Ｂ２と第２気体Ｃ２の流量を決定している。その後、混合弁８５で設定された比率の第１気体Ｂ２と第２気体Ｃ２とは、合流部である合流器８６で合流される。この合流器８６によって、第１気体Ｂ２と第２気体Ｃ２とが混合される。その後、合流器８６で混合された混合気体の流量を制御する流量制御部である流量調節弁８７によって流量が調節されて下流側へ供給される。

【0051】

このような気体混合器８０によれば、等圧弁７０によって第１気体Ｂ２と第２気体Ｃ２とが同圧力となって混合弁８５に供給される。このため、混合弁８５で所定の比率を設定することで、第１気体Ｂ２と第２気体Ｃ２とを適切な混合比率で混合することができる。

【0052】

しかも、等圧弁７０によって第１気体Ｂ１と第２気体Ｃ１とを微小流量で適切に減圧することができるので、微小流量の制御が必要な機器などにおいて、第１気体Ｂ２と第２気体Ｃ２とを適正な比率で混合することが可能な気体混合器８０を提供することが可能となる。この気体混合器８０は、例えば、異なる種類のガスを微小流量で混合するガス混合器として利用できる。

【0053】

（その他の実施形態）
なお、上記した実施形態の等圧弁７０及び気体混合器８０では、第１気体Ｂ１と第２気体Ｃ１との２種類の気体を例に説明したが、３種類以上の気体を等圧にする等圧弁７０などにも利用することは可能であり、気体は２種類に限定されるものではない。

【0054】

また、上記した実施形態は一例を示しており、減圧弁１０，４０，５０は、等圧弁７０、気体混合器８０の他、微小流量の制御が必要な場合に利用することができ、本発明の要旨を損なわない範囲での種々の構成を変更してもよく、本発明は上記した実施形態に限定されるものではない。

【符号の説明】

【0055】

１０ 減圧弁（第１実施形態）
１３ パイロットコイルスプリング（圧力設定部）
１４ ダイヤフラム部（圧力設定部）
１５ 一次流路
１６ 二次流路
１７ 作動部材
２０ 弁ハウジング
２３ 弁部
２４ 弁体
２５ 制御流路
２６ 移動部
２７ 作動軸
２８ シール体
３０ 第１コイルスプリング
３１ シール座
３２ テーパ面
３３ 弁座
３４ 第２コイルスプリング
３５ 係合部
４０ 減圧弁（第２実施形態）
５０ 減圧弁（第３実施形態）
５０Ａ 第１減圧弁
５０Ｂ 第２減圧弁
５４ 弁部
５５ 弁体
５６ 制御流路
５８ 作動軸
５９ シール体
６１ 第１コイルスプリング
６２ シール座
６３ テーパ面
６４ 弁座
６５ 第２コイルスプリング
６６ 係合部
７０ 等圧弁
７１ 導入路
７２ 空間
８０ 気体混合器
８１ パイロット減圧弁
８３ 流路
８５ 混合弁
８６ 合流器
８７ 流量調整弁
Ａ１，Ａ２，Ａ３ 気体
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３ 第１気体
Ｃ１，Ｃ２ 第２気体
Ｓ１ 第１間隙
Ｓ２ 第２間隙

【要約】

【課題】 閉鎖時には安定したシール性を保ち、制御流路の開放時から微小流量の流量制御を安定して行うことができる減圧弁を提供すること。
【解決手段】 一次圧力の気体を所定の二次圧力に減圧する減圧弁であって、一次圧力の気体が流入する一次流路と、二次圧力の気体が流出する二次流路と、一次流路と二次流路との間の制御流路を開閉する弁部と、弁部を開放する圧力を設定する圧力設定部と、を備え、弁部は、圧力設定部の設定圧力で制御流路を開放し、一次流路の気体を減圧して二次流路から流出させる硬質の弁体と、弁体の閉鎖後に、弁体と同軸方向に作動して一次流路と二次流路との間をシールする軟質のシール体と、を有している。
【選択図】 図３

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】