特開 2024-90101 圧力調整弁

(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】P2024090101

(43)【公開日】2024-07-04

(54)【発明の名称】圧力調整弁

(51)【国際特許分類】

   F16K 17/30 20060101AFI20240627BHJP

【ＦＩ】

F16K17/30 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022205765

(22)【出願日】2022-12-22

(71)【出願人】

【識別番号】000143949

【氏名又は名称】株式会社鷺宮製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100134315

【弁理士】

【氏名又は名称】永島 秀郎

(74)【代理人】

【識別番号】100213757

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 詩人

(72)【発明者】

【氏名】當山 雄一郎

(72)【発明者】

【氏名】蝦名 拓己

【テーマコード（参考）】

3H060

【Ｆターム（参考）】

3H060AA05

3H060BB10

3H060CC36

3H060DA02

3H060DB02

3H060DC05

3H060DD17

3H060DF02

(57)【要約】

【課題】ハンチング現象を抑制することができる圧力調整弁を提供する。
【解決手段】弁座部３に内側突出部Ａ１が設けられることにより、中間圧力変化部Ｂ１が形成され、中間圧力変化部Ｂ１は圧力が緩やかに変化する緩衝領域となる。一次側ポート１１Ａ側から中間圧力変化部Ｂ１を介して二次側ポート１２Ａ側へ流体が流れる際、まず、一次側ポート１１Ａから中間圧力変化部Ｂ１に向かって流体が流れ、その後、中間圧力変化部Ｂ１から二次側ポート１２Ａに向かって流体が流れることから、弁体４には中間圧力変化部Ｂ１内の圧力と二次側圧力との圧力差が作用することとなる。中間圧力変化部Ｂ１が設けられていることで、一次側圧力と二次側圧力との圧力差が弁体４に直接作用する構成と比較して、圧力差が急激に変化することを抑制することができ、ハンチング現象を抑制することができる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１継手部材が接続される第１接続開口と、第２継手部材が接続される第２接続開口と、を有する弁ハウジングと、
前記弁ハウジング内に設けられ、前記第１継手部材と連通する弁ポートを有する弁座部と、
前記弁ポートの軸線方向に沿って弁開側または弁閉側に移動することで該弁ポートの開度を変更する弁体と、
前記弁ハウジング内における前記第１継手部材又は前記第２継手部材に連通した収容部に収容され、該収容部内の圧力に応じた前記軸線方向の付勢力を前記弁体に付与する感圧部材と、を備え、
前記弁ハウジングには、前記第２継手部材と連通する弁室が前記弁体の周囲に形成され、
前記弁体は、前記弁閉側に向かうにしたがって外径が小さくなる縮径部と、該縮径部に設けられて前記弁座部に着座する着座部と、を有し、
前記弁座部は、前記着座部と接触する接触部を有するとともに、該接触部から前記軸線方向に延びる第１仮想面よりも内周側に突出した内側突出部と、該接触部から径方向に延びる第２仮想面よりも前記弁開側に突出した弁開側突出部と、のうち少なくとも一方を有することを特徴とする圧力調整弁。

【請求項2】

前記弁座部は、前記接触部に対して一次側に、前記内側突出部又は前記弁開側突出部を有することを特徴とする請求項１に記載の圧力調整弁。

【請求項3】

前記内側突出部が、前記接触部から前記弁閉側に向かうにしたがって内径が小さくなる傾斜面を含むか、又は、前記弁開側突出部が、前記接触部から前記弁開側に向かうにしたがって内径が大きくなる傾斜面を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の圧力調整弁。

【請求項4】

前記弁座部が、前記接触部から前記第１仮想面又は前記第２仮想面に沿って延びるストレート部と、前記ストレート部に連続して前記径方向又は前記軸線方向に延びる延在部と、によって構成される段差部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の圧力調整弁。

【請求項5】

前記弁体は、棒状部と、前記棒状部の一端に設けられて前記着座部及び前記縮径部を有するニードル先端部と、を一体に有するニードル弁体であることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧力調整弁。

【請求項6】

前記弁体は、球状に形成されるとともに前記着座部及び前記縮径部が設けられたボール部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の圧力調整弁。

【請求項7】

前記弁体を前記軸線方向に沿って案内しつつ、前記弁開側に位置し前記収容部に連通した空間と、前記弁閉側に位置し前記第２継手部材に連通した空間と、を区画するシール部材をさらに備え、
前記第１継手部材は、一次側の継手部材であるとともに前記収容部と連通し、
前記シール部材には、前記弁開側から前記第２継手部材の圧力が作用し、前記弁閉側から前記第１継手部材の圧力が作用し、
前記弁体には、前記シール部材と前記接触部との間において前記第２継手部材の圧力が作用し、前記シール部材よりも前記弁開側および前記接触部よりも前記弁閉側において前記第１継手部材の圧力が作用することを特徴とする請求項１又は２に記載の圧力調整弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧力調整弁に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ニードルの弁部を付勢する感圧用ベローズを有する圧力調整弁が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された圧力調整弁では、感圧用ベローズの内部空間に大気が導入されるとともに、外部空間に二次側圧力が導入されるようになっている。このような内部空間と外部空間との圧力差に応じて感圧用ベローズが変形して付勢力が変化し、この付勢力や、一次側圧力と二次側圧力との圧力差等によって、ニードルのリフト量が決まるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－１３４４５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載されたような圧力調整弁では、所定の条件下で弁開状態となると、一次側から二次側に向かって流体が流れる。このような流体の流れによって一次側と二次側との圧力差が低下する場合がある。このとき、例えば弁開時に一次側から二次側に向かって急激に流体が流れ込むと、弁体の近傍では圧力差が小さくなって弁閉し、弁閉することにより圧力差が大きくなるため再び弁開し、このときの一次側から二次側への流体の流れ込みが急激なものになると再び弁閉するという動作が繰り返され、即ちハンチング現象が生じてしまう可能性があった。

【0005】

本発明の目的は、ハンチング現象を抑制することができる圧力調整弁を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の圧力調整弁は、第１継手部材が接続される第１接続開口と、第２継手部材が接続される第２接続開口と、を有する弁ハウジングと、前記弁ハウジング内に設けられ、前記第１継手部材と連通する弁ポートを有する弁座部と、前記弁ポートの軸線方向に沿って弁開側または弁閉側に移動することで該弁ポートの開度を変更する弁体と、前記弁ハウジング内における前記第１継手部材又は前記第２継手部材に連通した収容部に収容され、該収容部内の圧力に応じた前記軸線方向の付勢力を前記弁体に付与する感圧部材と、を備え、前記弁ハウジングには、前記第２継手部材と連通する弁室が前記弁体の周囲に形成され、前記弁体は、前記弁閉側に向かうにしたがって外径が小さくなる縮径部と、該縮径部に設けられて前記弁座部に着座する着座部と、を有し、前記弁座部は、前記着座部と接触する接触部を有するとともに、該接触部から前記軸線方向に延びる第１仮想面よりも内周側に突出した内側突出部と、該接触部から径方向に延びる第２仮想面よりも前記弁開側に突出した弁開側突出部と、のうち少なくとも一方を有することを特徴とする。

【0007】

以上のような本発明によれば、内側突出部又は弁開側突出部と縮径部との間に中間圧力変化部が形成される。即ち、弁座部が接触部から第１仮想面に沿って延びる面と第２仮想面に沿って延びる面とによって形成される構成に対し、中間圧力変化部は、着座部及び接触部の一次側又は二次側において、流路断面積の変化を緩やかにする部分である。このような中間圧力変化部は、圧力が緩やかに変化する緩衝領域となり、一次側圧力と二次側圧力との中間の圧力を有する。一次側の継手部材のポート側から中間圧力変化部を介して二次側の継手部材のポート側へ流体が流れる際、まず、一次側から中間圧力変化部に向かって流体が流れ、その後、中間圧力変化部から二次側に向かって流体が流れることから、弁体には、中間圧力変化部内の圧力と、一次側圧力または二次側圧力と、の圧力差が作用することとなる。従って、中間圧力変化部が設けられていることで、一次側圧力と二次側圧力との圧力差が弁体に直接作用する構成と比較して、圧力差が急激に変化することを抑制することができ、ハンチング現象を抑制することができる。

【0008】

また、流路の断面積は、着座部と接触部との間で最小となる。流路断面積が急に狭くなる（流路断面積の変化率が大きい）と、流速が高くなって流体が急激に流れ込んだり、流体の流れが不安定になったりする。中間圧力変化部が設けられていることで、流路断面積が最小となる部分の前後において、流路の断面積の変化率を小さくし、流速が急上昇したり不安定になったりすることを抑制し、ハンチング現象を抑制することができる。

【0009】

この際、本発明の圧力調整弁では、前記弁座部は、前記接触部に対して一次側に、前記内側突出部又は前記弁開側突出部を有することが好ましい。このような構成によれば、弁体には、着座部よりも一次側に、中間圧力変化部の圧力が作用する領域が形成される。中間圧力変化部の圧力は、一次側圧力よりも低い。従って、着座部よりも一次側において弁体に対して一次側圧力のみが作用する構成と比較して、弁体に作用する合計の圧力を小さくし、弁体に作用する力を小さくすることができる。これにより、弁開直後において流体の流れが不安定であっても、弁体に過度な力が加わって勢いよく開閉することが抑制され、ハンチング現象を抑制することができる。

【0010】

また、本発明の圧力調整弁では、前記内側突出部が、前記接触部から前記弁閉側に向かうにしたがって内径が小さくなる傾斜面を含むか、又は、前記弁開側突出部が、前記接触部から前記弁開側に向かうにしたがって内径が大きくなる傾斜面を含んでもよい。このような構成によれば、内側突出部又は弁開側突出部が傾斜面を含むことで、中間圧力変化部における流路断面積の変化が緩やかとなり、一次側圧力と二次側圧力との中間の圧力を得やすい。

【0011】

また、本発明の圧力調整弁では、前記弁座部が、前記接触部から前記第１仮想面又は前記第２仮想面に沿って延びるストレート部と、前記ストレート部に連続して前記径方向又は前記軸線方向に延びる延在部と、によって構成される段差部を有してもよい。このような構成によれば、例えばザグリ穴を形成することで内側突出部又は弁開側突出部を形成することができ、加工性を向上させることができる。

【0012】

また、本発明の圧力調整弁では、前記弁体は、棒状部と、前記棒状部の一端に設けられて前記着座部及び前記縮径部を有するニードル先端部と、を一体に有するニードル弁体であってもよい。また、本発明の圧力調整弁では、前記弁体は、球状に形成されるとともに前記着座部及び前記縮径部が設けられたボール部を有してもよい。即ち、弁体は、縮径部及び着座部を有するものであればよい。

【0013】

また、本発明の圧力調整弁では、前記弁体を前記軸線方向に沿って案内しつつ、前記弁開側に位置し前記収容部に連通した空間と、前記弁閉側に位置し前記第２継手部材側面ポートに連通した空間と、を区画するシール部材をさらに備え、前記第１継手部材端部ポートは、一次側ポートの継手部材であるとともに前記収容部と連通し、前記シール部材には、前記弁開側から前記側面ポートの圧力が作用し、前記弁閉側から前記第１継手部材端部ポートの圧力が作用し、前記弁体には、前記シール部材と前記接触部との間において前記第２継手部材側面ポートの圧力が作用し、前記シール部材よりも前記弁開側および前記接触部よりも前記弁閉側において前記第１継手部材端部ポートの圧力が作用することが好ましい。

【0014】

このような構成によれば、シール部材によって弁体を案内することにより、着座部と接触部との同軸性を確保し、動作を安定化することができる。また、シール部材に対しては、弁開側から一次側圧力が作用するとともに弁閉側から二次側圧力が作用する。弁体および弁座部には、弁開側から二次側圧力が作用するとともに弁閉側から一次側圧力が作用する。このように、弁体とシール部材と弁座部とに対して作用する、弁開側からの圧力による力と、弁閉側からの圧力による力と、を相殺し、一次側圧力および二次側圧力によって弁体に作用する力を小さくすることができる。これにより、弁体に作用する力は、主として、一次側圧力に応じて変化する感圧部材の付勢力となり、二次側圧力の変動による影響を抑制しつつ、一次側圧力に応じて弁開させることができる。

【発明の効果】

【0015】

本発明の圧力調整弁によれば、ハンチング現象を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一例である実施形態にかかる圧力調整弁を示す断面図である。

【図2】弁閉状態における前記圧力調整弁の要部を示す断面図である。

【図3】弁開状態における前記圧力調整弁の要部を示す断面図である。

【図4】本発明の変形例１にかかる圧力調整弁を示す断面図である。

【図5】本発明の変形例２にかかる圧力調整弁の要部を示す断面図である。

【図6】本発明の変形例３にかかる圧力調整弁の弁閉状態における要部を示す断面図である。

【図7】本発明の変形例３にかかる圧力調整弁の弁開状態における要部を示す断面図である。

【図8】本発明の変形例４にかかる圧力調整弁の要部を示す断面図である。

【図9】本発明の変形例５にかかる圧力調整弁の要部を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態の圧力調整弁１は、図１に示すように、弁ハウジング２と、弁座部３と、弁体４と、感圧ユニット５と、調節ばねユニット６と、を備える。

【0018】

弁ハウジング２は、第１筒部２１と、第１筒部２１の一端に接続された第２筒部２２と、第１筒部２１の他端に接続されて第１接続開口２Ａを有するコネクタ２３と、を備え、全体として円筒状に形成されている。弁ハウジング２の各部は、例えば真鍮、鉄、アルミニウム、ステンレス等の金属により構成され、ろう付けや溶接により接合されていればよい。また、弁ハウジング２は円筒状以外の筒状であってもよい。以下では、円筒状の弁ハウジング２の軸線方向（即ち延在方向）をＺ方向とし、Ｚ方向に直交する平面をＸＹ平面とする。また、Ｚ方向において、第１筒部２１に対して第２筒部２２が設けられる側（図１において上側）を弁開側とし、第１筒部２１に対してコネクタ２３が設けられる側（図１において下側）を弁閉側とする。

【0019】

第１筒部２１には、曲面部であるその側面においてＸ方向の一方側に開口した第２接続開口２Ｂが形成されており、第２接続開口２Ｂに第２継手部材としての側面継手管１２が接続される。また、第１筒部２１は二重の筒状に形成されており、内側の筒部がガイド筒部２１１となっている。第１筒部２１は、両端が開口した形状となっている。

【0020】

第２筒部２２は、第１筒部２１から弁開側に向かって延びることで、後述するように感圧ユニット５の感圧用ベローズ５１を収容して収容部となり、その内部空間２２Ｒの圧力に応じて感圧ユニット５が作動するようになっている。第２筒部２２は、両端が開口した形状となっている。

【0021】

コネクタ２３は、円環状に形成されて内面が第１接続開口２Ａとなり、第１筒部２１の弁開側の開口に挿入される。第１接続開口２Ａには、第１継手部材としての端部継手管１１が接続される。

【0022】

本実施形態では、上記のように弁ハウジング２が第１筒部２１と第２筒部２２とコネクタ２３とを別体に有しているが、これらは一体に形成されていてもよい。

【0023】

弁座部３は、弁ハウジング２とは別体に形成された弁座部材であって、全体として円環状に形成されて第１筒部２１内に収容される。弁座部３は、その内周面が弁ポート３Ａとなり、ガイド筒部２１１の弁閉側に設けられる。これにより、弁ポート３Ａが端部継手管１１と連通するようになっている。弁座部３は、例えば適宜な金属や樹脂等により形成されていればよく、弁ハウジングと一体に形成されていてもよい。弁ポート３Ａの軸線方向（流体が通過する方向）は、弁ハウジング２の軸線方向と一致し、即ちＺ方向となる。

【0024】

弁体４は、円柱状の棒状部４１と、棒状部４１の弁閉側に連続したニードル先端部４２と、を一体に有するニードル弁体である。ニードル先端部４２は、図２，３にも示すように、先端側（弁閉側）に向かうにしたがって外径が小さくなる縮径部４２１と、ＸＹ平面に沿って延びる先端面４２２と、を有する。縮径部４２１は、図１に示すように断面直線状に形成されている。縮径部４２１の途中には、弁座部３に着座する着座部４２３が設けられている。即ち、着座部４２３を挟んで両側に、Ｚ方向に対して傾斜した部分が形成されている。また、棒状部４１の外径とニードル先端部４２の最大外径とは等しく、棒状部４１の外径の方が、着座部４２３の外径よりも大きい。

【0025】

棒状部４１は、ガイド筒部２１１に挿通され、Ｚ方向に沿って移動するように案内される。ガイド筒部２１１の弁開側端部には、ゴムや樹脂等の弾性部材により構成されたシール部材２４が設けられている。棒状部４１の外径は、ガイド筒部２１１の内径よりも若干小さく、自然状態（取付前の状態）のシール部材２４の内径よりも若干大きい。これにより、棒状部４１はシール部材２４に対して摺接し、棒状部４１は主としてシール部材２４によって案内される。

【0026】

弁体４には、円環状のばね受け部４３が設けられている。第１筒部２１内には、弁体４に弁開側への付勢力を付与する弁開ばね９が設けられており、ばね受け部４３は、弁開ばね９に対して弁開側に配置されることで付勢力を受けるようになっている。第１筒部２１には、ガイド筒部２１１の外側に位置するとともに弁開側を向いた面であるばね受け部２１２が形成されており、弁開ばね９は、ばね受け部２１２とばね受け部４３との間に配置される。

【0027】

感圧ユニット５は、感圧部材としての感圧用ベローズ５１と、ベローズ上蓋５２と、Ｚ方向に沿って延びる連結棒５３と、を備え、第２筒部２２内に収容される。ベローズ上蓋５２は、連結棒５３の弁開側端部５３１が挿通される貫通孔５２１を有するとともに、第２筒部２２の弁開側の開口を塞ぐように設けられる。このとき、ベローズ上蓋５２の外周面が、第２筒部２２の内周面に対して気密に接続される。連結棒５３は、弁開側端部５３１の弁閉側に大径部５３２を有しており、大径部５３２の外径が貫通孔５２１の内径よりも大きく、弁開側端部５３１の外径が貫通孔５２１の内径よりも小さい。

【0028】

感圧用ベローズ５１は、Ｚ方向に沿って延びる筒状に形成され、その弁開側の端部がベローズ上蓋５２に接続され、その弁閉側の端部が連結棒５３の弁閉側の端部に接続される。感圧用ベローズ５１自体の弾性力は、弁体４を弁閉側に付勢する。

【0029】

感圧用ベローズ５１は、収容部としての第２筒部２２内に収容されることから、第２筒部２２内の圧力が外側圧力として作用する。これに対し、感圧用ベローズ５１の内部空間には、弁開側端部５３１と貫通孔５２１との間の隙間、及び、ベローズ上蓋５２と後述する弁開側接続部材７との間の隙間を介して、常時大気が導入される。即ち、感圧用ベローズ５１には、大気圧が内側圧力として作用する。感圧用ベローズ５１は、外側圧力と内側圧力との圧力差に応じて変形し、外側圧力が高いほど弁閉側への付勢力が低下するように構成されている。

【0030】

調節ばねユニット６は、調節ばね６１と、ばねケース６２と、ばね受け部材６３と、調節ねじ部材６４と、を備える。調節ばね６１は、例えばＺ方向を軸線方向とする多重巻型ウェーブスプリングや、コイルスプリングであればよく、Ｚ方向に圧縮されることで付勢力を付与するものである。ばねケース６２は、第２筒部２２の弁開側の端部に対して例えば螺合することで接続され、調節ばね６１を収容する。ばね受け部材６３は、調節ばね６１に対して弁閉側に設けられ、調節ねじ部材６４は、調節ばね６１に対して弁開側に設けられる。即ち、調節ばね６１は、Ｚ方向においてばね受け部材６３と調節ねじ部材６４との間に設けられる。

【0031】

調節ねじ部材６４には、外周面に雄ねじ部６４１が形成され、ばねケース６２には、内周面に雌ねじ部６２１が形成され、これらが螺合するようになっている。調節ねじ部材６４は、弁開側の面に回転操作用の凹部を有しており、回転することでねじ送り機構によってＺ方向に移動し、ばね受け部材６３との間隔が変化する。これにより、調節ばね６１の圧縮量が変化し、付勢力が調節可能となっている。尚、ばねケース６２の内部空間は、外部空間と連通しており大気が導入されるようになっている。

【0032】

上記のような感圧ユニット５と調節ばねユニット６との間には、弁開側接続部材７が設けられ、感圧ユニット５と弁体４との間には、弁閉側接続部材８が設けられることにより、Ｚ方向の力が伝達されるようになっている。弁開側接続部材７および弁閉側接続部材８は、ボール状であって、感圧ユニット５の弁開側及び弁閉側と、調節ばねユニット６の弁閉側と、弁体４の弁開側と、のそれぞれは、ボールを配置可能なように凹状に形成されている。感圧ユニット５と弁開側接続部材７との間においては、ベローズ上蓋５２と弁開側接続部材７との間を大気が通過可能となっている。

【0033】

ここで、圧力調整弁１における流体の流れ及び各部の圧力について説明する。まず、圧力調整弁１においては、第１接続開口２Ａに接続された端部継手管１１が一次側の継手部材であり、第２接続開口２Ｂに接続された側面継手管１２が二次側の継手部材である。即ち、端部継手管１１がその内側に一次側ポート１１Ａを有し、側面継手管１２がその内側に二次側ポート１２Ａを有する。

【0034】

第１筒部２１には、ガイド筒部２１１の外側かつ弁開ばね９が配置される位置を通過するように、Ｚ方向に延びる均圧孔２１３が形成されている。均圧孔２１３は、第１筒部２１の弁閉側の端部と弁開側の端部とを接続するものであり、即ち、コネクタ２３に形成された端部継手管１１の一次側ポート１１Ａと第２筒部２２の内部空間２２Ｒとを連通させる。

【0035】

第１筒部２１には、側面継手管１２の二次側ポート１２Ａとガイド筒部２１１の内側とを連通させる連通路２１４が形成されている。これにより、ガイド筒部２１１と弁座部３との間に形成される中間室２１５内の圧力は、二次側ポート１２Ａの圧力と等しくなる。この中間室２１５は、側面継手管１２の二次側ポート１２Ａと連通するとともに弁体４の周囲に形成されたものであり、弁室として機能する。

【0036】

シール部材２４は、Ｚ方向の両側の空間を区画するように設けられる。シール部材２４の弁開側の空間は、収容部としての第２筒部２２の内部空間２２Ｒに連通した空間であり、一次側ポート１１Ａの圧力（一次側圧力）が作用する。シール部材２４の弁閉側の空間は、中間室２１５に連通した空間（即ち二次側ポート１２Ａに連通した空間）であり、二次側ポート１２Ａの圧力（二次側圧力）が作用する。このように、シール部材２４は、一次側圧力の空間と二次側圧力の空間とを気密に区画する。

【0037】

弁体４に対しては、シール部材２４よりも弁開側において一次側圧力が作用し、シール部材２４と弁座部３との間において二次側圧力が作用し、弁座部３よりも弁閉側において一次側圧力が作用する。尚、弁体４のニードル先端部４２に作用するより詳細な圧力については後述する。

【0038】

上記のように弁体４とシール部材２４と弁座部３とが配置され、各々に対して一次側圧力および二次側圧力が作用する。即ち、シール部材２４に対しては、弁開側から一次側圧力が作用するとともに弁閉側から二次側圧力が作用する。弁体４および弁座部３には、弁開側から二次側圧力が作用するとともに弁閉側から一次側圧力が作用する。このように、弁体４とシール部材２４と弁座部３とに対して作用する、弁開側からの圧力による力と、弁閉側からの圧力による力と、が相殺される。尚、ここでの「相殺される」とは、力が互いに完全に打ち消し合って合力が０になる場合だけでなく、力が互いに打ち消し合うものの合力が多少残る場合も含む。

【0039】

以上のように、弁体４には、感圧ユニット５及び調節ばねユニット６による弁閉側への力と、弁開ばね９による弁開側への力と、が主として作用する。尚、上記のような一次側圧力と二次側圧力との圧力差に基づく力も多少作用し得るが、弁開側からの圧力による力と、弁閉側からの圧力による力とが相殺されているため、ここでは当該力は充分に小さいものとする。一次側圧力が上昇すると、感圧ユニット５の外側圧力が高くなって弁閉側への付勢力が低下する。感圧ユニット５及び調節ばねユニット６による弁閉側への合力が、弁開ばね９による弁開側への力を下回ると弁体４が弁開動作を開始する。調節ばねユニット６による付勢力を調節することで、弁開開始時の一次側圧力を調節することができる。

【0040】

次に、弁座部３の詳細な構造について、図２，３に基づいて説明する。まず、弁座部３は、弁体４の着座部４２３と接触する角部である接触部３１を有する。さらに、弁座部３は、接触部３１から外周側に向かってＸＹ平面に沿って延びるとともに弁開側を向いた上面３２と、接触部３１から弁閉側に向かうにしたがって内径が小さくなる傾斜面３３と、傾斜面３３の弁閉側端部からＺ方向に沿って延びる内面３４と、を有する。即ち、上面３２と傾斜面３３との間に角部（接触部３１）が形成され、傾斜面３３と内面３４との間にも角部３５が形成されている。弁座部３において、内面３４および角部３５の内径が弁口径となり、上面３２及び接触部３１の内径がシール径となり、シール径の方が内径より大きい。また、シール径よりも、棒状部４１の外径（即ち変形後のシール部材２４の内径）の方がわずかに大きい。棒状部４１の外径（即ち変形後のシール部材２４の内径）が、シール径よりもわずかに大きいだけであるため、上記のように弁開側からの圧力による力と、弁閉側からの圧力による力と、が相殺される。

【0041】

傾斜面３３は、接触部３１からＺ方向に延びる第１仮想面Ｓ１に対して内周側に向かうように延びている。即ち、弁座部３のうち、傾斜面３３及び内面３４によって構成される部分が、第１仮想面Ｓ１よりも内周側に突出した内側突出部Ａ１となる。上面３２は、接触部３１から径方向に延びる第２仮想面Ｓ２と重なるように延びる。

【0042】

本実施形態では、端部継手管１１が一次側の継手部材であることから、図３に示すような弁開状態において、流体が内面３４の内側を上側に向かって通過した後、着座部４２３および接触部３１の近傍において外周側に向かうように進路を変え、その後は外周側に向かって流れる。このとき、流体の流路の断面積は、内面３４の内側においてニードル先端部４２に到達するまでは一定であり、縮径部４２１と内面３４との間においては縮径部４２１の傾斜角度に応じて徐々に小さくなっていき、縮径部４２１と傾斜面３３との間においては縮径部４２１及び傾斜面３３の傾斜角度に応じて徐々に小さくなっていき、接触部３１と着座部４２３との間において最小となり、その後は縮径部４２１の傾斜角度に応じて徐々に大きくなっていく。

【0043】

縮径部４２１と内面３４とが成す角よりも、縮径部４２１と傾斜面３３とが成す角の方が小さい。即ち、縮径部４２１と傾斜面３３との間においては、縮径部４２１と内面３４との間と比較して、所定距離だけＺ方向に進んだ際の流路の断面積の変化量が小さく、即ち変化が緩やかとなっている。これにより、流路の断面積が最小となる接触部３１と着座部４２３との間よりも一次側に、圧力が緩やかに変化する（流路が緩やかに絞られる）絞り部が形成される。このような絞り部における圧力は、弁開状態においては一次側圧力と二次側圧力との中間の値となる。縮径部４２１と傾斜面３３との間には、このような絞り部としての中間圧力変化部Ｂ１が形成される。尚、ニードル先端部４２のうち中間圧力変化部Ｂ１が形成される領域は、弁開度によって変化し得る。

【0044】

弁開状態においてニードル先端部４２に対して作用する圧力は以下の通りである。即ち、先端面４２２と、縮径部４２１のうち内面３４の内側に位置する領域には、一次側圧力が作用し、縮径部４２１のうち傾斜面３３と対向する領域には中間圧力変化部Ｂ１の圧力が作用し、縮径部４２１のうち接触部３１と対向する位置よりも外周側の領域には二次側圧力が作用する。これに対し、内側突出部Ａ１及び中間圧力変化部Ｂ１が形成されない構成においては、縮径部に対し、接触部と対向する位置よりも内周側においては一次側圧力が作用し、その外周側においては二次側圧力が作用する。中間圧力変化部Ｂ１の圧力は一次側圧力よりも低い。従って、内側突出部Ａ１及び中間圧力変化部Ｂ１が形成されることにより、縮径部４２１に対して弁閉側から作用する圧力が低下し、弁体４に作用する弁開側への力が小さくなる。

【0045】

以上の本実施形態によれば、内側突出部Ａ１が設けられることにより、中間圧力変化部Ｂ１が形成され、中間圧力変化部Ｂ１は圧力が緩やかに変化する緩衝領域となる。一次側ポート１１Ａ側から中間圧力変化部Ｂ１を介して二次側ポート１２Ａ側へ流体が流れる際、まず、一次側ポート１１Ａから中間圧力変化部Ｂ１に向かって流体が流れ、その後、中間圧力変化部Ｂ１から二次側ポート１２Ａに向かって流体が流れることから、弁体４には中間圧力変化部Ｂ１内の圧力と二次側圧力との圧力差が作用することとなる。従って、中間圧力変化部Ｂ１が設けられていることで、一次側圧力と二次側圧力との圧力差が弁体４に直接作用する構成と比較して、圧力差が急激に変化することを抑制することができ、ハンチング現象を抑制することができる。

【0046】

また、中間圧力変化部Ｂ１が設けられていることで、流路断面積が最小となる部分（接触部３１及び着座部４２３）の前後において、流路の断面積の変化率を小さくし、流速が急上昇したり不安定になったりすることを抑制し、ハンチング現象を抑制することができる。

【0047】

また、内側突出部Ａ１が接触部３１に対して一次側（即ち端部継手管１１及び第１接続開口２Ａ側）に設けられていることで、弁体４には、着座部４２３よりも一次側に、中間圧力変化部Ｂ１の圧力が作用する領域が形成される。中間圧力変化部Ｂ１の圧力は、一次側圧力よりも低い。従って、着座部よりも一次側において弁体に対して一次側圧力のみが作用する構成と比較して、弁体４に作用する圧力を小さくし、弁体４に作用する力を小さくすることができる。これにより、弁開直後において流体の流れが不安定であっても弁体４に過度な力が加わって勢いよく開閉することが抑制され、ハンチング現象を抑制することができる。

【0048】

また、内側突出部Ａ１が傾斜面３３を含むことで、中間圧力変化部Ｂ１における流路断面積の変化が緩やかとなり、一次側圧力と二次側圧力との中間の圧力を得やすい。

【0049】

また、弁体４をＺ方向に沿って案内するシール部材２４が設けられていることで、着座部４２３と接触部３１との同軸性を確保し、動作を安定化することができる。また、弁体４とシール部材２４と弁座部３とに対して作用する、弁開側からの圧力による力と、弁閉側からの圧力による力と、を相殺し、一次側圧力および二次側圧力によって弁体４に作用する力を小さくすることにより、弁体４に作用する力は、主として、一次側圧力に応じて変化する感圧用ベローズ５１の付勢力となり、二次側圧力の変動による影響を抑制しつつ、一次側圧力に応じて弁開させることができる。

【0050】

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。例えば、前記実施形態では、圧力調整弁１が、端部側の第１接続開口２Ａに接続される端部継手管１１が一次側の継手部材となり側面側の第２接続開口２Ｂに接続される側面継手管１２が二次側の継手部材となるように使用されるものとしたが、圧力調整弁は、端部側に二次側の継手部材が接続されるとともに側面側に一次側の継手部材が接続されて使用されてもよい。このように使用される圧力調整弁の一例として、変形例１の圧力調整弁１Ｂを図４に示す。

【0051】

圧力調整弁１Ｂは、弁ハウジング２０と、弁座部３０と、弁体４０と、感圧ユニット５と、調節ばねユニット６と、を備え、主として弁ハウジング２０と弁座部３０と弁体４０とが前記実施形態と相違し、以下では相違点について説明する。

【0052】

弁ハウジング２０は、第１接続開口２Ａおよび第２接続開口２Ｂが形成された一部品によって構成されている。弁ハウジング２０は、感圧ユニット５の感圧用ベローズ５１が収容された収容部２５を有し、収容部２５は、第２接続開口２Ｂに接続された一次側継手部材としての側面継手管１２のポート１２Ｂに連通して一次側圧力が導入されるようになっている。

【0053】

弁座部３０は、弁体４０のうち棒状の部分をガイドするガイド筒３００を有し、ガイド筒３００にはシール部材は設けられていない。弁体４０は、各部の寸法や形状等が前記実施形態の弁体４とは多少相違しているものの、弁体４と同様の縮径部４２１を有するものとする。ガイド筒３００の外側には、ばね受け部材３００Ａが取り付けられており、ばね受け部材３００Ａは、弁開ばね９に対して弁閉側に位置して力を受ける。

【0054】

変形例１においても、弁座部３０は、前記実施形態同様の内側突出部Ａ１及び中間圧力変化部Ｂ１を有する。前記実施形態では接触部３１及び着座部４２３に対して弁閉側が一次側となっているのに対し、変形例１では、接触部３１及び着座部４２３に対して弁閉側が二次側となる。即ち、中間圧力変化部Ｂ１は、流路の断面積が最小となる部分に対して二次側に設けられている。

【0055】

また、前記実施形態では、内側突出部Ａ１が傾斜面３３と内面３４とによって形成されるものとしたが、内側傾斜面の形状はこれに限定されない。例えば変形例２として図５に示すように、内側突出部Ａ２によって段差部Ｃ１が形成されるようにしてもよい。即ち、変形例２において、弁座部３０Ａは、接触部３１と、上面３２と、接触部３１から弁閉側に向かってＺ方向に沿って延びるストレート部３０１と、ストレート部３０１の弁閉側の端部から径方向に沿って内周側に向かって延びる径方向延在部３０２と、径方向延在部３０２の内周側端部から弁閉側に向かってＺ方向に沿って延びる内面３４と、を有する。ストレート部３０１は、第１仮想面Ｓ１に沿って延びており、弁座部３０Ａのうち、径方向延在部３０２及び内面３４によって構成される部分が、第１仮想面Ｓ１よりも内周側に突出した内側突出部Ａ２となる。ストレート部３０１と内側突出部Ａ２とによって段差部Ｃ１が構成される。

【0056】

接触部３１と着座部４２３との間において流路の断面積が最小となるとともに、径方向延在部３０２と内面３４との間の角部と、縮径部４２１と、の間において流路の断面積が極小となり、中間圧力変化部Ｂ２が形成される。このような中間圧力変化部Ｂ２によっても前記実施形態同様にハンチング現象を抑制することができる。

【0057】

また、前記実施形態では、弁座部３が内側突出部Ａ１を有するものとしたが、弁座部が弁開側突出部を有する構成としてもよい。例えば変形例３として図６，７に示すように、弁座部３０Ｂが、接触部３１と、接触部３１から弁閉側に向かってＺ方向に沿って延びる内面３０３と、接触部３１から弁開側に向かうにしたがって内径が大きくなる傾斜面３０４と、傾斜面３０４の外周側端部からＸＹ平面に沿って外周側に延びる上面３０５と、を有する構成としてもよい。変形例３における弁座部３０Ｂのうち、傾斜面３０４及び上面３０５によって構成される部分が、第２仮想面Ｓ２よりも弁開側に突出した弁開側突出部Ａ３となる。内面３０３は、接触部３１からＺ方向に延びる第１仮想面Ｓ１と重なるように延びる。このような弁開側突出部Ａ３によって、接触部３１及び着座部４２３よりも外周側において、縮径部４２１と傾斜面３０４との間に中間圧力変化部Ｂ３が形成される。

【0058】

また、弁開側突出部は、傾斜面を含むものに限定されず、変形例２のように段差部を構成するようなものであってもよい。

【0059】

また、前記実施形態では、弁体４がニードル弁体であるものとしたが、弁体は、縮径部および着座部を有するものであればよく、例えば先端部にボール部を有するボール弁であってもよい。例えば変形例４として図８に示すように、ボール部４０Ａを有する弁体を採用してもよい。ボール部４０Ａのうち、弁閉側の半分の領域が、弁閉側に向かうにしたがって外径が小さくなる縮径部４４となり、この縮径部４４に、着座部４４１が設けられている。また、変形例６では、前記実施形態と同様の弁座部３が用いられている。

【0060】

前記実施形態における弁体４の縮径部４２１は断面直線状であるのに対し、変形例４のボール部４０Ａの縮径部４４は、外側及び弁閉側に凸状の断面形状を有している。縮径部４４がこのような断面形状である場合においても、前記実施形態と同様に内側突出部Ａ１及び中間圧力変化部Ｂ１を形成することにより、ハンチング現象を抑制することができる。

【0061】

また、変形例５として図９に示すように、ボール部４０Ａと、変形例２と同様の弁座部３０Ａと、を組み合わせてもよい。

【0062】

また、前記実施形態および変形例１～５において示した各構成（シール部材の有無や、一次側及び二次側のポートの設定、内側突出部と弁開側突出部とのうちどちらを設けるか、内側突出部又は弁開側突出部の形状、弁体の形状等）について、適宜に組み合わせることが可能である。また、内側突出部と弁開側突出部との両方が設けられる構成としてもよい。この場合、弁体と弁座部とが面接触することがあり得るが、面接触する任意の位置が接触部及び着座部となる。

【0063】

また、前記実施形態では、第１継手部材としての端部継手管１１が接続される第１接続開口２Ａが弁ハウジング２のＺ方向端部に設けられ、第２継手部材としての側面継手管１２が接続される第２接続開口２Ｂが弁ハウジング２の側面に設けられるものとしたが、これらの開口は、上記の位置に設けられたものに限定されず、弁ハウジングの適宜な位置に設けられていればよい。

【0064】

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

【符号の説明】

【0065】

１，１Ｂ…圧力調整弁、２，２０…弁ハウジング、２Ａ…第１接続開口、２Ｂ…第２接続開口、２２…第２筒部（収容部）、２４…シール部材、２５…収容部、２１５…中間室（弁室）、３，３０，３０Ａ，３０Ｂ…弁座部、３Ａ…弁ポート、３１…接触部、３３，３０４…傾斜面、３０１…ストレート部、３０２…径方向延在部、４，４０…弁体、４１…棒状部、４２…ニードル先端部、４２１，４４…縮径部、４２３，４４１…着座部、４０Ａ…ボール部、５１…感圧用ベローズ（感圧部材）、１１…端部継手管（第１継手部材）、１２…側面継手管（第２継手部材）、Ａ１，Ａ２…内側突出部、Ａ３…弁開側突出部、Ｃ１…段差部、Ｓ１…第１仮想面、Ｓ２…第２仮想面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】