特開 2023-157166 調圧弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023157166

(43)【公開日】2023-10-26

(54)【発明の名称】調圧弁

(51)【国際特許分類】

   F16K 17/04 20060101AFI20231019BHJP

   F16K 1/42 20060101ALI20231019BHJP

【ＦＩ】

F16K17/04 B

F16K17/04 A

F16K1/42 G

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022066902

(22)【出願日】2022-04-14

(71)【出願人】

【識別番号】000141174

【氏名又は名称】株式会社丸山製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100140682

【弁理士】

【氏名又は名称】妙摩 貞茂

(72)【発明者】

【氏名】東條 信男

(72)【発明者】

【氏名】青山 良平

【テーマコード（参考）】

3H052

3H059

【Ｆターム（参考）】

3H052AA01

3H052BA25

3H052CA01

3H052CB01

3H052EA02

3H059AA06

3H059BB22

3H059CA01

3H059CB02

3H059CD06

3H059CE01

3H059EE01

3H059FF02

(57)【要約】

【課題】大型化することを抑制しつつ、調圧容量性能の高い調圧弁を提供する。
【解決手段】調圧弁１００は、調圧室１０内の液体を排出するための余液排出路Ｌを形成する弁座２と、弁座２に着座して余液排出路Ｌの開口部Ｌａを閉とし、液体の圧力が設定圧力を越える場合、弁座２から離座して開口部Ｌａを開とするピストン弁体３と、を備える。ピストン弁体３は、弁座２の端部を凹部３０内に侵入させて弁座２の外周面２ａに設けられた環状の弁座当接部２０に当接することによって、弁座２に着座する。弁座当接部２０は、ピストン弁体３側に向って徐々に径が小さくなる形状を呈している。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

流入する液体の圧力を調整するための調圧室（１０）と、前記調圧室（１０）内の液体を排出するための余液排出路（Ｌ）を形成する弁座（２）と、前記調圧室（１０）内にその一部が進入し、液体の圧力が設定圧力以下の場合、前記弁座（２）に着座して余液排出路（Ｌ）の開口部（Ｌａ）を閉とし、前記液体の圧力が前記設定圧力を越える場合、前記弁座（２）から離座して前記開口部（Ｌａ）を開とするピストン弁体（３）と、を備える調圧弁（１００）であって、
前記ピストン弁体（３）における前記弁座（２）と対向する部位には凹部（３０）が設けられ、
前記ピストン弁体（３）は、前記弁座（２）の前記開口部（Ｌａ）側の端部を前記凹部（３０）内に侵入させて前記弁座（２）の外周面（２ａ）に設けられた環状の弁座当接部（２０）に当接することによって、前記弁座（２）に着座し、
前記弁座当接部（２０）は、前記ピストン弁体（３）側に向って徐々に径が小さくなる形状を呈している、調圧弁（１００）。

【請求項2】

前記ピストン弁体（３）は、当該ピストン弁体（３）における前記弁座（２）側の端面（３ａ）と前記凹部（３０）の内周面（３０ａ）との角部（３１）が前記弁座当接部（２０）に当接する、請求項１に記載の調圧弁（１００）。

【請求項3】

前記弁座当接部（２０）は、前記ピストン弁体（３）側に向って徐々に径が小さくなるテーパ状、又は、前記ピストン弁体（３）側に向って徐々に径が小さくなると共に外側に向って円弧状に張り出す曲面状を呈している、請求項１又は２に記載の調圧弁（１００）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、調圧弁に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、特許文献１には、流入する液体の圧力を調整する調圧弁が記載されている。このような調圧弁は、調圧室内の液体を排出するための余液排出路を形成する弁座と、弁座に着座及び離座可能なピストン弁体とを備えている。このピストン弁体は、バネによって付勢されており、調圧室内の液体の圧力が設定圧力以下の場合に、弁座に着座して余液排出路の開口部を閉とする。また、ピストン弁体は、調圧室内の液体の圧力が設定圧力を越えると、弁座から離座して余液排出路の開口部を開とする。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０－９６３０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

このような調圧弁においては、調圧時のジェット音や振動が小さいほど、調圧容量性能が良くなる。このため、ジェット音や振動が抑制されるように、シート径（弁座とピストン弁体との接触部の径）を大きくすることが考えられる。しかしながら、単純にシート径を大きくしようとすると、弁体の径も大きくなり、調圧弁自体が大型化する。

【0005】

そこで、本発明は、大型化することを抑制しつつ、調圧容量性能の高い調圧弁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】

【0006】

本発明は、流入する液体の圧力を調整するための調圧室（１０）と、調圧室（１０）内の液体を排出するための余液排出路（Ｌ）を形成する弁座（２）と、調圧室（１０）内にその一部が進入し、液体の圧力が設定圧力以下の場合、弁座（２）に着座して余液排出路（Ｌ）の開口部（Ｌａ）を閉とし、液体の圧力が設定圧力を越える場合、弁座（２）から離座して開口部（Ｌａ）を開とするピストン弁体（３）と、を備える調圧弁（１００）であって、ピストン弁体（３）における弁座（２）と対向する部位には凹部（３０）が設けられ、ピストン弁体（３）は、弁座（２）の開口部（Ｌａ）側の端部を凹部（３０）内に侵入させて弁座（２）の外周面に設けられた環状の弁座当接部（２０）に当接することによって、弁座（２）に着座し、弁座当接部（２０）は、ピストン弁体（３）側に向って徐々に径が小さくなる形状を呈している。

【0007】

この調圧弁（１００）では、弁座（２）の外周面（２ａ）に設けられた弁座当接部（２０）にピストン弁体（３）が着座する。つまり、この調圧弁（１００）では、シート径の位置が弁座（２）の外周面（２ａ）の位置となり、同じ大きさの弁座（２）を用いる場合においてシート径をより大きく確保することができる。これにより、この調圧弁（１００）は、大型化することを抑制しつつ、調圧容量性能を高めることができる。

【0008】

上記の調圧弁（１００）において、ピストン弁体（３）は、当該ピストン弁体（３）における弁座（２）側の端面（３ａ）と凹部（３０）の内周面（３０ａ）との角部（３１）が弁座当接部（２０）に当接してもよい。この場合、調圧弁（１００）は、ピストン弁体（３）と弁座（２）との接触面積を小さくすることができる。これにより、調圧弁（１００）では、ピストン弁体（３）が付勢されて弁座（２）に着座したときに、接触部分における単位面積当たりの荷重を大きくすることができる。したがって、調圧弁（１００）は、ピストン弁体（３）が弁座（２）に着座した状態において、余液排出路（Ｌ）への液体の漏れを抑制できる。

【0009】

上記の調圧弁（１００）において、弁座当接部（２０）は、ピストン弁体（３）側に向って徐々に径が小さくなるテーパ状、又は、ピストン弁体（３）側に向って徐々に径が小さくなると共に外側に向って円弧状に張り出す曲面状を呈していてもよい。この場合、調圧弁（１００）は、弁座（２）の外周面（２ａ）に設けられた弁座当接部（２０）に対してピストン弁体（３）を適切に当接させることができる。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、大型化することを抑制しつつ、調圧容量性能を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、実施形態に係る調圧弁の縦断面図である。

【図2】図２は、図１の弁座周りを拡大して示す縦断面図であり、ピストン弁体が弁座に着座した状態を示す図である。

【図3】図３は、図１の弁座周りを拡大して示す縦断面図であり、ピストン弁体が弁座から離座した状態を示す図である。

【図4】図４は、変形例に係る弁座の弁座当接部周りを拡大して示す縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各図において、同一又は相当する要素同士には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、本明細書において、「上」、「下」等の語句は、図面に示す状態に基づいており、構成を説明する上での便宜的なものである。

【0013】

図１に示される調圧弁１００は、いわゆる差圧式の調圧弁である。調圧弁１００は、一例として、農薬等の使用液を噴霧する動力噴霧機や洗浄機等に用いられるものであって、使用液を吐出するポンプの吐出側に取り付けられ、ポンプから吐出される使用液（液体）の圧力を調節するためのものである。

【0014】

調圧弁１００は、ボディ１、弁座２、ピストン弁体３、ピストンガイド４、バネ筒５、バネ受け６、複数の皿バネ７、及び調圧キャップ８を備えている。

【0015】

ボディ１には、一方の側部に流入口１ａが、これとは反対側の側部に流出口１ｂが各々形成されると共に、これらの流入口１ａと流出口１ｂとの間の下部に余液口１ｃが形成されている。流入口１ａ、流出口１ｂ、及び余液口１ｃは、ボディ１内に形成された調圧室１０を介して互いに連通している。調圧室１０は、流入する液体の圧力を調整するための部屋となる。例えば、流入口１ａはポンプの吐出口に、流出口１ｂは噴射ノズルに、余液口１ｃはポンプが接続されるタンクに、各々配管等を介して接続される。

【0016】

弁座２は、上下方向に軸線を有する円筒状を呈し、調圧室１０内に配置されている。弁座２の下端部は、ボディ１の内部に設けられた弁座嵌込部１１に調圧室１０側から挿入されている。弁座２の外周面に設けられた円環状のＯリング溝には、ＯリングＲ１が装着されている。弁座２に装着されたＯリングＲ１が、ボディ１に設けられた弁座嵌込部１１の内周面に圧接することで、弁座２がボディ１に液密に装着される。弁座２の筒孔は、調圧室１０内の使用液を排出するための余液排出路Ｌを構成している。余液排出路Ｌは、ボディ１の余液口１ｃに連通している。

【0017】

ピストン弁体３は、上下方向に軸線を有する円柱状を呈し、弁座２と同軸に配置されている。ピストン弁体３は、調圧室１０内において上側から弁座２の上部に着座する。すなわち、ピストン弁体３の一部（下側の端部）が調圧室１０内に侵入している。なお、図１では、ピストン弁体３が弁座２に着座した状態が示されている。ピストン弁体３の外周面に設けられた円環状のＯリング溝には、ＯリングＲ２が装着されている。

【0018】

また、ボディ１には、調圧室１０に連通すると共に、上下方向に延びる断面円状の貫通孔１２が形成されている。ピストンガイド４は、上下方向に軸線を有する円筒状を呈している。ピストンガイド４は、ピストン弁体３と同時に配置され、ボディ１の貫通孔１２に嵌め込まれている。ピストンガイド４の外周面に設けられた円環状のＯリング溝には、ＯリングＲ３が装着されている。ピストンガイド４に装着されたＯリングＲ３が貫通孔１２の内周面に圧接することで、ピストンガイド４がボディ１に液密に装着される。

【0019】

バネ筒５は、上下方向に軸線を有する円筒状を呈し、ピストンガイド４の上側の位置においてピストン弁体３と同軸に配置されている。バネ筒５は、貫通孔１２の上部に螺合することにより、ピストンガイド４を下方に押圧しつつボディ１に固定される。

【0020】

この状態で、ピストン弁体３はピストンガイド４に挿通され、ピストン弁体３に装着されたＯリングＲ２がピストンガイド４の内周面に圧接されて液密に摺接する。これにより、ピストン弁体３は、ピストンガイド４によって軸線方向（上下方向）に摺動可能に案内される。

【0021】

バネ受け６は、ピストン弁体３と同軸に配置され、ピストン弁体３の後端（上側の端部）に連結されている。複数の皿バネ７は、バネ筒５の筒孔内に上下方向に積層されている。複数の皿バネ７は、バネ筒５の筒孔内において圧縮された状態で配置されており、軸線方向にバネ受け６を付勢する。これにより、ピストン弁体３は、バネ受け６を介して弁座２へ着座する方向に付勢され、余液排出路Ｌの開口部Ｌａを覆うことによって開口部Ｌａを閉とする。なお、ピストン弁体３を付勢する付勢手段としては皿バネ７に限定されず、例えば圧縮コイルバネ等の他の部材であってもよい。

【0022】

調圧キャップ８は、バネ筒５の上部に螺合している。調圧キャップ８の下側の端部は複数の皿バネ７の上部に当接している。調圧キャップ８の上下方向の位置を調節することで、調圧キャップ８とバネ受け６との間に配置された複数の皿バネ７の初期荷重が調節される。

【0023】

次に、弁座２及びピストン弁体３の構成の詳細について説明する。図２に示されるように、ピストン弁体３における弁座２と対向する部位（つまり、ピストン弁体３の下側の端面３ａ）には、上方に向って窪む凹部３０が設けられている。弁座２の上端部の外周面２ａには、周方向に沿って延在する環状の弁座当接部２０が設けられている。弁座当接部２０は、ピストン弁体３側に向って徐々に径が小さくなる形状を呈している。本実施形態において弁座当接部２０は、ピストン弁体３側に向って徐々に径が小さくなるテーパ状を呈している。つまり、弁座２の外周面２ａのうち、上側の部分がテーパ状に形成されている。

【0024】

弁座当接部２０の大きさは、ピストン弁体３が弁座２に着座した状態において、弁座当接部２０の少なくとも一部がピストン弁体３の端面３ａ内に侵入可能な大きさとなっている。つまり、弁座当接部２０の上端部２０ａの位置での直径は、ピストン弁体３の凹部３０の下端部の位置での直径よりも小さい。また、本実施形態において、弁座当接部２０の下端部２０ｂの位置での直径は、ピストン弁体３の凹部３０の下端部の位置での直径よりも大きい。

【0025】

また、ピストン弁体３は、弁座２側（下側）の端面３ａと凹部３０の内周面３０ａとによって形成される角部３１が弁座当接部２０に当接する。つまり、本実施形態において、ピストン弁体３の角部３１と弁座当接部２０とは、円を描くように線接触している。

【0026】

このように、ピストン弁体３は、弁座２に設けられた余液排出路Ｌの開口部Ｌａ側の端部を端面３ａ内に侵入させる。そして、ピストン弁体３は、弁座２の外周面２ａに設けられた環状の弁座当接部２０に当接することによって、弁座２に着座する。

【0027】

ピストン弁体３は、流入口１ａから調圧室１０に供給された使用液の圧力が設定圧力以下の場合、弁座当接部２０を覆うようにして弁座２に着座し、余液排出路Ｌの開口部Ｌａを閉とする。

【0028】

一方、ピストン弁体３は、供給された使用液の圧力が設定圧力を越える場合、図３に示されるように、バネ受け６を押し上げて上方に移動し、弁座２から離座する。これにより、ピストン弁体３は、余液排出路Ｌの開口部Ｌａを開とする。このように、調圧弁１００は、使用液の一部を余液排出路Ｌ及び余液口１ｃを介して外部に排出することによって使用液の圧力を調節し、圧力が調節された使用液を流出口１ｂから吐出することができる。

【0029】

以上のように、調圧弁１００では、弁座２の外周面２ａに設けられた弁座当接部２０にピストン弁体３が着座する。つまり、この調圧弁１００では、シート径の位置が弁座２の外周面２ａの位置となり、同じ大きさの弁座を用いる場合においてシート径をより大きく確保することができる。これにより、この調圧弁１００は、大型化を抑制しつつ、調圧容量性能を高めることができる。

【0030】

なお、調圧容量性能とは、調圧弁１００の余液口１ｃから排出される余水量（使用液の量）と配管圧力との関係をいう。一般に余液口１ｃから排出される余水量が少なくなるほど配管圧力は小さくなる。調圧容量性能が良いこととは、余水量の増減での配管圧力の変動が少ないことをいう。

【0031】

ピストン弁体３は、弁座２側の端面３ａと凹部３０の内周面３０ａとによって形成される角部３１が、弁座当接部２０に当接する。つまり、ピストン弁体３の角部３１と弁座当接部２０とは、円を描くように線接触する。この場合、調圧弁１００は、ピストン弁体３と弁座２との接触面積を小さくすることができる。これにより、調圧弁１００では、ピストン弁体３が付勢されて弁座２に着座したときに、接触部分における単位面積当たりの荷重が大きくなる。したがって、調圧弁１００は、ピストン弁体３が弁座２に着座した状態において、余液排出路Ｌへの使用液の漏れを抑制できる。

【0032】

弁座２の弁座当接部２０は、ピストン弁体３側に向って徐々に径が小さくなるテーパ状を呈している。この場合、調圧弁１００は、弁座２の外周面２ａに設けられた弁座当接部２０に対してピストン弁体３を適切に当接させることができる。

【0033】

また、弁座当接部２０がピストン弁体３側に向って徐々に径が小さくなるテーパ状を呈しているため、ピストン弁体３が移動して開口部Ｌａが開いたときに、図３の矢印Ａ１で示されるように、弁座当接部２０の傾斜に沿って滑らかに（余水流線の折れ曲がりが少ない状態で）余水（使用液）を余液排出路Ｌに導入することができる。

【0034】

さらに、図３の矢印Ａ１に沿って弁座２とピストン弁体３との間に流れ込んだ余水は、ピストン弁体３の凹部３０の底部にぶつかる。これにより、ピストン弁体３には、矢印Ａ２で示される方向の力を受ける。このように、調圧弁１００では、ピストン弁体３が移動して開口部Ｌａが開いたときに、余水の水圧によってピストン弁体３を持ち上げる（皿バネ７の荷重に逆らう）方向にピストン弁体３を付勢することができ、ピストン弁体３のリフト量を大きくすることができる。これにより、調圧弁１００は、ピストン弁体３のリフト量を大きくすることができることによって、調圧容量性能をさらに向上させることが可能となる。

【0035】

本実施形態におけるピストン弁体３は、弁座２の外周面２ａに設けられたテーパ状の弁座当接部２０に当接する構成である。このため、弁座２の弁座当接部２０の部分は、径を小さくする方向の力をピストン弁体３から受けるものの、径を拡大する方向の力は受けない。例えば、弁座２の上面の開口部Ｌａに円錐状のピストン弁体を差し込んで開口部Ｌａを閉じる構成である場合、弁座２の上端部は径を拡大する方向の力をピストン弁体から受ける。例えば、一般にセラミックは径の拡大方向の荷重には弱い（割れが生じる）が、本実施形態の構成では、弁座２の材料として一例としてセラミックを用いることができる。このように、調圧弁１００では、弁座２の材料選定の自由度を向上させることができる。

【0036】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、弁座２の弁座当接部２０の形状は、テーパ状に限定されない。テーパ状以外の他の形状の一例として、図４に示される弁座２Ａの弁座当接部２０Ａのように、ピストン弁体３側に向って徐々に径が小さくなると共に外側に向って円弧状に張り出す曲面状を呈していてもよい。ここでの円弧状に張り出す曲面状とは、図４に示されるように、弁座当接部２０Ａの上端部２０ａと下端部２０ｂとをつなぐ直線Ｂよりも、弁座当接部２０Ａの面が外側に湾曲するように張り出していればよい。

【0037】

また、ピストン弁体３は、角部３１が弁座２の弁座当接部２０に当接することに限定されない。例えば、ピストン弁体３は、角部３１に代えて、弁座２側に向って徐々に径が拡大する形状の弁体当接部を有し、この弁体当接部が弁座当接部２０に当接する構成であってもよい。なお、弁体当接部における弁座２側に向って徐々に径が拡大する形状とは、テーパ状、又は内側に向って円弧状に張り出す曲面状であってもよい。

【符号の説明】

【0038】

２，２Ａ…弁座、２ａ…外周面、３…ピストン弁体、３ａ…端面、１０…調圧室、２０，２０Ａ…弁座当接部、３０…凹部、３０ａ…内周面、３１…角部、１００…調圧弁、Ｌ…余液排出路、Ｌａ…開口部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】