知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-03-11
(45)【発行日】2024-03-19
(54)【発明の名称】弁機構
(51)【国際特許分類】
F16K 1/32 20060101AFI20240312BHJP
【ＦＩ】
F16K1/32 B
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2020029068
(22)【出願日】2020-02-25
(65)【公開番号】P2021134807
(43)【公開日】2021-09-13
【審査請求日】2022-12-21
(73)【特許権者】
【識別番号】000006666
【氏名又は名称】アズビル株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100098394
【弁理士】
【氏名又は名称】山川 茂樹
(74)【代理人】
【識別番号】100064621
【弁理士】
【氏名又は名称】山川 政樹
(72)【発明者】
【氏名】小松 雅弘
【審査官】加藤 昌人
(56)【参考文献】
【文献】特表２０２１－５１３６３１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平４－２６２１７４（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１１／０１７５００９（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２００９－２３６１（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開平６－４８１０（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開平１－２７５９６９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－７５６３８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ１６Ｋ １／００－ １／５４
Ｆ１６Ｋ ４１／００－４１／１８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
一端に弁栓部または弁座が設けられた軸部材と、前記軸部材が軸方向に移動自在に挿入される穴とを有する弁機構であって、
前記穴の内周面に対向する前記軸部材の外周面に装着されて、前記穴の内周面と前記軸部材の外周面との間をシールするとともに前記軸部材を前記穴の内周面に沿って移動可能にガイドするガイドリングを備えたことを特徴とする弁機構。
【請求項2】
請求項１記載の弁機構において、前記軸部材の前記一端は、前記弁栓部によって構成され、
前記弁座は、前記軸部材が挿入される前記穴を有する弁座部材に前記弁栓部が着座するように設けられ、
前記軸部材が挿入される前記穴は、
弁座部材に設けられて前記弁座の中央部に開口する弁孔と、
前記弁座部材に対向配置された弁体保持部材に設けられ、前記弁孔と同一軸線上に位置するガイド孔とを有し、
前記軸部材は、前記弁栓部と一端で接続するとともに他端が前記弁体保持部材に向かって延伸し、他端側が前記弁体保持部材の前記ガイド孔に挿入されて前記ガイド孔の内周面にガイドされる弁軸を有し、
前記ガイドリングは、前記弁軸と前記ガイド孔の内周面との間に設けられていることを特徴とする弁機構。
【請求項3】
請求項１記載の弁機構において、前記軸部材の前記一端は、前記弁座によって構成され、
前記弁栓部は、前記軸部材が挿入される前記穴の中に収容された弁体に、前記弁座に着座するように設けられ、
前記軸部材が挿入される前記穴は、
前記弁体を収容する弁孔と、
前記弁孔と同一軸線上に位置するガイド孔とを有し、
前記軸部材は、前記弁座が一端に設けられるとともに前記ガイド孔の内周面にガイドされる弁軸を有し、
前記ガイドリングは、前記弁軸と前記ガイド孔の内周面との間に設けられていることを特徴とする弁機構。
【請求項4】
請求項１～請求項３の何れか一つに記載の弁機構において、前記ガイドリングは軸方向と異なる方向に切れ目を形成された環状部材であるとともに、前記ガイドリングの内径は前記軸部材に装着される以前では前記軸部材の外径よりも小さく、かつ、前記軸部材に装着されると前記ガイドリングは拡径して、前記軸部材が挿入された前記穴の内周面に当接して面圧を発生させること
を特徴とする弁機構。
【請求項5】
請求項２に記載の弁機構において、前記弁座部材と前記弁体保持部材とが一体形成されていること
を特徴とする弁機構。
【請求項6】
請求項２に記載の弁機構において、前記軸部材を前記弁軸に沿った方向に付勢する付勢部材を設けたことを特徴とする弁機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、弁栓部または弁座が一端に設けられた軸部材を穴の中で移動自在に支持する弁機構に関する。
【背景技術】
【0002】
弁軸を有する弁体と、この弁体の弁軸を移動自在に支持するガイド（弁体保持部材）とを有する弁機構においては、弁軸がガイドに接触することがないように構成すると、弁体が目標の位置から外れて位置の精度が低くなる。一方、弁軸をガイドに接触させて位置の精度を高くすると、弁体が開閉動作をするときの摩擦抵抗が大きくなる。この摩擦抵抗を小さく抑えた従来の弁機構としては、例えば特許文献１に記載されているものがある。
【0003】
特許文献１に開示されている弁機構は、図１０に示すように構成されている。図１０において、符号１で示すものは弁体、２は弁体１を支持する軸部材、３は軸部材２を移動自在に支持するガイド部材を示す。軸部材２は、ガイド部材３の貫通孔４に挿入されて軸方向に移動する。軸部材２が図１０において上側に移動することにより弁体１が弁座５に着座し、流体通路６が閉じられる。
【0004】
この弁機構７においては、流体が軸部材２と貫通孔４との間の隙間を通って漏洩することを防ぐために、弁体１とガイド部材３との間にシール部材８が設けられている。シール部材８は、リング状のシール保持部材９とバックアップリング１０とによって挟まれて所定の位置に保持されている。この弁機構７において、軸部材２のガイドはガイド部材３によって行われ、軸部材２が挿通される部分（以下、単に挿通部という）のシールは、シール部材８によって行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０１１－７０４２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献１に示す弁機構７では、軸部材２のガイドと、軸部材２の挿通部のシールは、それぞれ別の構成・部品によって行われているから、部品点数が多くなるという問題があった。
【0007】
本発明の目的は、弁の軸部材のガイドと軸部材の挿通部のシールとを一つの部品によって実現できて部品点数が少なくなる弁機構を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
このような目的を達成するために、本発明に係る弁機構は、一端に弁栓部または弁座が設けられた軸部材と、前記軸部材が軸方向に移動自在に挿入される穴とを有する弁機構であって、前記穴の内周面に対向する前記軸部材の外周面に装着されて、前記穴の内周面と前記軸部材の外周面との間をシールするとともに前記軸部材を前記穴の内周面に沿って移動可能にガイドするガイドリングを備えたものである。
【0009】
本発明は、前記弁機構において、前記軸部材の前記一端は、前記弁栓部によって構成され、前記弁座は、前記軸部材が挿入される前記穴を有する弁座部材に前記弁栓部が着座するように設けられ、前記軸部材が挿入される前記穴は、弁座部材に設けられて前記弁座の中央部に開口する弁孔と、前記弁座部材に対向配置された弁体保持部材に設けられ、前記弁孔と同一軸線上に位置するガイド孔とを有し、前記軸部材は、前記弁栓部と一端で接続するとともに他端が前記弁体保持部材に向かって延伸し、他端側が前記弁体保持部材の前記ガイド孔に挿入されて前記ガイド孔の内周面にガイドされる弁軸を有し、前記ガイドリングは、前記弁軸と前記ガイド孔の内周面との間に設けられていてもよい。
【0010】
本発明は、前記弁機構において、前記軸部材の前記一端は、前記弁座によって構成され、前記弁栓部は、前記軸部材が挿入される前記穴の中に収容された弁体に、前記弁座に着座するように設けられ、前記軸部材が挿入される前記穴は、前記弁体を収容する弁孔と、前記弁孔と同一軸線上に位置するガイド孔とを有し、前記軸部材は、前記弁座が一端に設けられるとともに前記ガイド孔の内周面にガイドされる弁軸を有し、前記ガイドリングは、前記弁軸と前記ガイド孔の内周面との間に設けられていてもよい。
【0011】
本発明は、前記弁機構において、前記ガイドリングは軸方向と異なる方向に切れ目を形成された環状部材であるとともに、前記ガイドリングの内径は前記軸部材に装着される以前では前記軸部材の外径よりも小さく、かつ、前記軸部材に装着されると前記ガイドリングは拡径して、前記軸部材が挿入される前記穴の内周面に当接して面圧を発生させるものでもよい。
【0012】
本発明は、前記弁機構において、前記弁座部材と前記弁体保持部材とが一体形成されていてもよい。
【0013】
本発明は、前記弁機構において、前記軸部材を前記弁軸に沿った方向に付勢する付勢部材を備えていてもよい。
【発明の効果】
【0014】
本発明においては、ガイドリングが軸部材をガイドするとともに、軸部材の挿通部をシールする。したがって、軸部材のガイドと軸部材の挿通部のシールとを一つの部品によって実現できて部品点数が少なくなる弁機構を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【発明を実施するための形態】
【0016】
（第１の実施の形態）
以下、本発明に係る弁機構の一実施の形態を図１～図６を参照して詳細に説明する。第１の実施の形態に示す弁機構は、請求項１，２,４～６に記載した発明を実施したものである。この実施の形態においては、本発明に係る弁機構を減圧弁に適用する場合の一例を示す。
以下、本発明に係る弁機構の一実施の形態を図１～図６を参照して詳細に説明する。第１の実施の形態に示す弁機構は、請求項１，２,４～６に記載した発明を実施したものである。この実施の形態においては、本発明に係る弁機構を減圧弁に適用する場合の一例を示す。
【0017】
図１に示す減圧弁１１は、本発明に係る弁機構１２と流体入口１３および流体出口１４とを有するボディ１５と、このボディ１５の一端部（図１においては上端部）にダイアフラム１６を介して取付けられたボンネット１７などを備え、流体入口１３に供給された流体の圧力を減圧して流体出口１４に導くものである。この減圧弁１１を流れる流体は気体である。
【0018】
ボディ１５の他端部には、ガスケット１８を介してカップ状のドレンボウル１９が取付けられている。ドレンボウル１９の内部は、流体入口１３に上流側通路孔２０を介して接続されているとともに、ボディ中央部の貫通穴２１および下流側通路孔２２を介して流体出口１４に接続されている。ボディ１５の貫通穴２１は、ボディ１５の中央部を貫通するように形成されている。ドレンボウル１９内と貫通穴２１との間にはフィルター２３が設けられている。貫通穴２１の内部には、後述する弁機構１２が設けられている。
【0019】
ボディ１５とボンネット１７との間に位置するダイアフラム１６は、円板状に形成されており、ボディ１５との間にダイアフラム室２４を形成している。ダイアフラム室２４は、ボディ１５の貫通穴２１が開口しているとともに、小孔２５を介して下流側通路孔２２に接続されている。ダイアフラム１６の中央部には、押圧部材２６が設けられている。この押圧部材２６は、後述する弁機構１２の弁体３１を押圧するためのものである。
【0020】
押圧部材２６には、ダイアフラム１６の厚み方向に延びて押圧部材２６を貫通する通路孔３２が形成されている。また、押圧部材２６は、圧縮コイルばねからなる調圧ばね３３によってボディ１５に向けて付勢されている。
調圧ばね３３は、一端部が押圧部材２６を押すとともに、他端部が調圧ばね受け３４を押す状態でこれらの部材の間に設けられている。調圧ばね受け３４は、ボンネット１７に螺合された調圧ノブ３５の一端が当接し、調圧ノブ３５と調圧ばね３３とによって挟まれて保持されている。
調圧ばね３３は、一端部が押圧部材２６を押すとともに、他端部が調圧ばね受け３４を押す状態でこれらの部材の間に設けられている。調圧ばね受け３４は、ボンネット１７に螺合された調圧ノブ３５の一端が当接し、調圧ノブ３５と調圧ばね３３とによって挟まれて保持されている。
【0021】
弁機構１２は、ボディ１５の貫通穴２１に嵌合して固定された円柱状の吸気ポート４１と、この吸気ポート４１の中央部の穴４２（図２参照）の中に挿入された弁体３１と、弁体３１の一端部を付勢する圧縮コイルばねからなるバルブばね４３などを備えている。
吸気ポート４１は、図３に示すように、複数の部材を一体形成することによって構成されている。複数の部材とは、吸気ポート４１の一端側（ドレンボウル１９側）の半部となる弁座部材４４と、吸気ポート４１の他端側（ボンネット１７側）の半部となる弁体保持部材４５である。弁座部材４４は、弁座４６を有しているとともに、弁座４６の中央部に開口する弁孔４７を有している。
吸気ポート４１は、図３に示すように、複数の部材を一体形成することによって構成されている。複数の部材とは、吸気ポート４１の一端側（ドレンボウル１９側）の半部となる弁座部材４４と、吸気ポート４１の他端側（ボンネット１７側）の半部となる弁体保持部材４５である。弁座部材４４は、弁座４６を有しているとともに、弁座４６の中央部に開口する弁孔４７を有している。
【0022】
弁体保持部材４５は、弁座部材４４に対向配置されている。弁体保持部材４５の内部（中央部）には、段付きの貫通孔からなるガイド孔４８が弁孔４７に接続されるように形成されている。弁孔４７とガイド孔４８は、開口形状が円形で、同一軸線上に位置しており、吸気ポート４１の中央部の穴４２を構成している。ガイド孔４８は、弁孔４７に接続される小径部４８ａと、ダイアフラム室２４に開口する大径部４８ｂと、小径部４８ａと大径部４８ｂとの間に位置する中央部４８ｃとによって形成されている。中央部４８ｃの孔径は、小径部４８ａの孔径より大きく、大径部４８ｂの孔径より小さい。
【0023】
吸気ポート４１の外周面には、周方向に延びる環状の溝４９が形成されている。この溝４９の一部は、下流側通路孔２２に接続されている。また、この溝４９には、吸気ポート４１内で放射状に延びる複数の連通孔５０が開口している。連通孔５０は、溝４９内と弁孔４７内とを連通している。
【0024】
弁体３１は、本発明でいう「軸部材」に相当するものである。弁体３１の一端（図においては下端）は、図２に示すように、弁座４６に着座する弁栓部５１によって構成されている。弁体３１は、弁栓部５１と一端で接続するとともに他端が弁体保持部材４５に向かって延伸する弁軸５２を有している。弁栓部５１には、バルブばね４３が設けられている。バルブばね４３は、本発明でいう「付勢部材」を構成するもので、弁体３１を弁軸５２に沿った方向に付勢している。
【0025】
このバルブばね４３は、貫通穴２１の上流側開口部に設けられたバルブばね受け５３（図１参照）と弁栓部５１との間に装着されている。
弁軸５２は、円柱状に形成されており、他端側が弁体保持部材４５のガイド孔４８に挿入され、ガイド孔４８の内周面に後述するガイドリング５４を介してガイドされている。
弁軸５２の他端は、半球状に形成されており、上述した押圧部材２６に接触し、押圧部材２６の通路孔３２を閉じている。
弁軸５２は、円柱状に形成されており、他端側が弁体保持部材４５のガイド孔４８に挿入され、ガイド孔４８の内周面に後述するガイドリング５４を介してガイドされている。
弁軸５２の他端は、半球状に形成されており、上述した押圧部材２６に接触し、押圧部材２６の通路孔３２を閉じている。
【0026】
ガイドリング５４は、図４に示すように、単一の環状部材である。このガイドリング５４は、図２に示すように弁軸５２が貫通し、ガイド孔４８の内周面に対向する弁軸５２の外周面に装着されており、ガイド孔４８の中央部４８ｃに挿入されている。また、ガイドリング５４は、ガイド孔４８の大径部４８ｂに挿入された平座金５５とばね座金５６とによって、大径部４８ｂ側へ移動することができないように中央部４８ｃ内に保持されている。なお、ガイドリング５４の周方向への移動は、摩擦抵抗によって規制されている。
【0027】
この実施の形態によるガイドリング５４は、軸方向と異なる方向に切れ目６１を形成された環状部材である。ガイドリング５４の周方向とは直交する方向の断面形状は、図１に示すように四角形である。切れ目６１は、図２に示すように、ガイドリング５４を軸方向とは直交する方向から見た状態でガイドリング５４の軸線Ｃに対して所定の角度で傾斜するように形成されており、ガイドリング５４の軸方向の一方の端面から他方の端面まで延びている。
【0028】
切れ目６１がガイドリング５４の軸線と平行に形成されている場合には、切れ目６１の部分でガイドリング５４が弁軸５２に接触できなくなる。この場合、ガイドリング５４が弁軸５２を押す力が周方向において不均一になって弁体３１が偏心するおそれがある。しかし、この実施の形態で示すように切れ目６１が傾斜していると、ガイドリング５４が多少拡がったとしても周方向において接触が不均一となることが少ないから、弁体３１の偏心を低減することができる。
【0029】
ガイドリング５４の内径は、弁軸５２に装着される以前においては弁軸５２の外径よりも小さい。ガイドリング５４の外径は、ガイド孔４８の中央部４８ｃの内径と同一か中央部４８ｃの内径より小さい。ガイドリング５４は、一部が切れ目６１によって切断されているために弁軸５２に装着されると拡径する。このため、ガイドリング５４は、一般的なゴムほどの伸び性を必ずしも必要とせず、樹脂材料や、ガラス繊維入り樹脂などの複合材料によって形成することができる。
【0030】
この実施の形態によるガイドリング５４は、弁軸５２に装着された状態においては、外周面が弁体保持部材４５（ガイド孔４８の中央部４８ｃの内周面）に当接するように構成されている。以下においては、ガイド孔４８の中央部４８ｃの内周面を単に「ガイド孔内周面」という。図２は、ガイドリング５４が熱膨張を起こす以前の状態で描いてあり、ガイドリング５４の外周面とガイド孔内周面との間に微少な隙間Ｇが形成されている。ガイドリング５４が熱膨張を起こすと、ガイドリング５４の外周面はガイド孔内周面に密着する。
【0031】
このガイドリング５４は、弁軸５２により拡径させられて外周面が弁体保持部材４５に当接した状態においては、ガイド孔内周面に所定の面圧を発生させるように構成されている。このように弁軸５２とガイド孔内周面とに密着したガイドリング５４は、弁体保持部材４５のガイド孔内周面と弁軸５２の外周面との間をシールするとともに、弁体３１が弁体保持部材４５のガイド孔内周面に沿って移動可能に弁軸５２をガイドする。
【0032】
ここで、弁軸５２がガイドリング５４に挿入されてガイドリング５４の内径をΔＲだけ拡げるために必要な力Ｆを図５を参照して説明する。ここでは、図５に示すように、円筒状のリングＡの内径をＲ、リングＡの厚みをｔ、リングＡの幅（軸方向の長さ）をＢ、リングＡ内周面に作用する内圧をｐとして説明する。
【0033】
内径ＲのリングＡに挿入したバルブが膨張しリング内径をΔＲだけ拡張する場合、内径Ｒ、肉厚ｔの円筒に内圧ｐが作用すれば、リングＡは膨張し、次式の円周方向引張応力σt が生じる。なお、以下においては、リングＡのヤング率をＥとする。
内圧の合力と円周方向応力の合力が釣り合うので、
2σtｔＢ＝２ＲＢｐ
σt ＝Ｒｐ／ｔ
フックの法則より円周方向ひずみは
εt＝σt ／Ｅ＝Ｒｐ／ｔＥ
半径方向の増加量ΔＲは、ひずみの定義より
２πＲεt ＝２π（Ｒ＋ΔＲ）－２πＲ
εt＝ΔＲ／Ｒ
従って、
Ｒｐ／ｔＥ＝ΔＲ／Ｒ
ΔＲ＝（Ｒ2／ｔＥ）ｐ
ｐ＝ｔＥΔＲ／Ｒ2＝ｔσt／Ｒ
内径をΔＲげるための力Ｆは、圧力Ｐに内径側の面積を掛けて
Ｆ＝２πＲＢＰ＝２πＲＢ・（ｔＥΔＲ／Ｒ2）＝２πｔＢＥΔＲ／Ｒ
このとき周は２πΔＲだけ広がる。
内圧の合力と円周方向応力の合力が釣り合うので、
2σtｔＢ＝２ＲＢｐ
σt ＝Ｒｐ／ｔ
フックの法則より円周方向ひずみは
εt＝σt ／Ｅ＝Ｒｐ／ｔＥ
半径方向の増加量ΔＲは、ひずみの定義より
２πＲεt ＝２π（Ｒ＋ΔＲ）－２πＲ
εt＝ΔＲ／Ｒ
従って、
Ｒｐ／ｔＥ＝ΔＲ／Ｒ
ΔＲ＝（Ｒ2／ｔＥ）ｐ
ｐ＝ｔＥΔＲ／Ｒ2＝ｔσt／Ｒ
内径をΔＲげるための力Ｆは、圧力Ｐに内径側の面積を掛けて
Ｆ＝２πＲＢＰ＝２πＲＢ・（ｔＥΔＲ／Ｒ2）＝２πｔＢＥΔＲ／Ｒ
このとき周は２πΔＲだけ広がる。
【0034】
一方、リングＡの一端を切断し、２πΔＲだけ開く場合に必要な力Ｆ’を考えると、この力Ｆ’は、図６に示すように、長さＬ＝２Ｒの片持ちはりＢの先端に荷重を掛けて２πΔＲだけ撓ませるのと同程度の力と考えられる。
はりＢの断面二次モーメントＩは、
Ｉ＝Ｂｔ3／１２
たわみεtは、
εt ＝Ｆ’Ｌ3／３ＥＩ＝２πΔＲ
ＩとＬを代入して
２πΔＲ＝{４Ｆ’（２Ｒ）3 }／ＥＢｔ3
Ｆ’＝２πΔＲＥＢｔ3／４（２Ｒ）3＝πＥＢｔ3ΔＲ／２（２Ｒ）3
はりＢの断面二次モーメントＩは、
Ｉ＝Ｂｔ3／１２
たわみεtは、
εt ＝Ｆ’Ｌ3／３ＥＩ＝２πΔＲ
ＩとＬを代入して
２πΔＲ＝{４Ｆ’（２Ｒ）3 }／ＥＢｔ3
Ｆ’＝２πΔＲＥＢｔ3／４（２Ｒ）3＝πＥＢｔ3ΔＲ／２（２Ｒ）3
【0035】
【数1】
【0036】
Ｆ’＜Ｆとなるのは、
ｔ2＜８（２Ｒ）2
ｔ＜（４√２）Ｒ （ｔ＞０、Ｒ＞０）
上記の仮定では、ｔが４√２Ｒより小さい場合には切込みありの方が広がりやすいことを意味している。また、実際の設計ではｔ≦Ｒ程度であることが想定されるが、ｔ＝ＲのときＦ’／Ｆ＝１／３２となり、切込みのある場合の方が必要な力は十分に小さくなる。
逆にｔが４√２Ｒより大きい場合には切込みがあまり意味をなさない。なお、実際の変形は真円形にならず、上記計算結果は測定される値と厳密には一致しない。
ｔ2＜８（２Ｒ）2
ｔ＜（４√２）Ｒ （ｔ＞０、Ｒ＞０）
上記の仮定では、ｔが４√２Ｒより小さい場合には切込みありの方が広がりやすいことを意味している。また、実際の設計ではｔ≦Ｒ程度であることが想定されるが、ｔ＝ＲのときＦ’／Ｆ＝１／３２となり、切込みのある場合の方が必要な力は十分に小さくなる。
逆にｔが４√２Ｒより大きい場合には切込みがあまり意味をなさない。なお、実際の変形は真円形にならず、上記計算結果は測定される値と厳密には一致しない。
【0037】
このように構成された減圧弁１１を流れる流体の流量は、ダイアフラム１６に設けられている押圧部材２６の位置に応じて変化する。押圧部材２６は、ダイアフラム室２４の圧力を含めてダイアフラム１６をボンネット１７側に押す力が調圧ばね３３のばね力より大きいときに吸気ポート４１から離れる方向に移動する。調圧ばね３３のばね力は、調圧ノブ３５をボンネット１７に対して締め込むことにより大きくなり、調圧ノブ３５を緩めることにより小さくなる。
【0038】
減圧弁１１の流体出口１４において流体の圧力が低下すると、ダイアフラム室２４の圧力が低下するために押圧部材２６が弁体３１の弁軸５２を押すようになり、弁体３１の弁栓部５１が弁座４６から離れて弁機構１２が開くようになる。弁機構１２が開くと、流体が流体入口１３から上流側通路孔２０とドレンボウル１９内とを通ってボディ１５の貫通穴２１に流入し、さらに、吸気ポート４１の弁孔４７から連通孔５０および環状の溝４９などを通って下流側通路孔２２に流入する。このように下流側通路孔２２に流体が流入し、下流側通路孔２２の圧力が所定の圧力まで上昇すると、ダイアフラム室２４の圧力が上昇して弁機構１２が閉じるようになる。このように弁機構１２が開閉するときには、弁体３１の弁軸５２がガイドリング５４の内周面に摺接しながら移動する。
【0039】
すなわち、弁軸５２は、ガイドリング５４との間がシールされた状態で、ガイドリング５４によってガイドされながら移動する。したがって、この実施の形態によれば、ガイドリング５４が弁体３１の弁軸５２をガイドするとともに、弁軸５２の挿通部をシールするから、弁軸５２のガイドと弁軸５２の挿通部のシールとを一つの部品によって実現できて部品点数が少なくなる弁機構を提供することができる。
【0040】
この実施の形態によるガイドリング５４は、軸方向と異なる方向に切れ目６１を形成された環状部材である。ガイドリング５４の内径は、弁軸５２に装着される以前では弁軸５２の外径よりも小さい。ガイドリング５４は、弁軸５２に装着されると拡径して、弁体保持部材４５に当接してガイド孔内周面に面圧を発生させるように構成されている。
切れ目６１が斜めに形成されているために、ガイドリング５４が弁軸５２を周方向において略均等に押圧するようになるから、弁体３１が偏心することが少ない。また、ガイドリング５４がガイド孔内周面に押し付けられた際にガイドリング５４の切れ目６１において端面どうしが接触すると、切れ目６１を流体が通過することによる流体の漏洩を少なく抑えることができる。
切れ目６１が斜めに形成されているために、ガイドリング５４が弁軸５２を周方向において略均等に押圧するようになるから、弁体３１が偏心することが少ない。また、ガイドリング５４がガイド孔内周面に押し付けられた際にガイドリング５４の切れ目６１において端面どうしが接触すると、切れ目６１を流体が通過することによる流体の漏洩を少なく抑えることができる。
【0041】
この実施の形態による吸気ポート４１の弁座部材４４と弁体保持部材４５とは一体形成されている。このため、弁孔４７とガイド孔４８とが正確に同一軸線上に位置するようになるから、弁体３１が開閉するときの弁軸５２の移動をガイドリング５４によって正しくガイドすることが可能になる。
【0042】
この実施の形態による弁機構１２には、弁体３１を弁軸５２に沿った方向に付勢するバルブばね４３が設けられている。このため、押圧部材２６が弁体３１から離れる方向に移動した際に弁体３１がガイドリング５４との摩擦に抗して応答性よく追従し、弁機構１２が閉じる。したがって、ガイドリング５４を備えているにもかかわらず、応答性が高い弁機構が実現される。
【0043】
（第２の実施の形態）
本発明に係る弁機構は、図７に示すように、ポジショナのパイロットリレーに適用することができる。第２の実施の形態に示す弁機構は、請求項１および請求項３に記載した発明を実施したものである。
ポジショナは、空気作動型バルブの開度を制御するためのもので、空気信号を増幅するためのパイロットリレーを備えていることが多い。
本発明に係る弁機構は、図７に示すように、ポジショナのパイロットリレーに適用することができる。第２の実施の形態に示す弁機構は、請求項１および請求項３に記載した発明を実施したものである。
ポジショナは、空気作動型バルブの開度を制御するためのもので、空気信号を増幅するためのパイロットリレーを備えていることが多い。
【0044】
図７に示すパイロットリレー７１は、本発明に係る弁機構７２の「軸部材」としてのピストン弁７３を備えている。ピストン弁７３は、一端側（図７においては下側）にハウジング７１ａ内のシリンダ孔７４に移動自在に挿入される弁軸７５を有し、他端側が第１および第２のダイアフラム７６，７７を介してハウジング７１ａに支持されている。
第１のダイアフラム７６とハウジング７１ａとの間には、背圧室８１が形成され、電気信号に相当する空気圧であるノズル背圧ＰＮが供給される。第１のダイアフラム７６と第２のダイアフラム７７との間には、バイアス室８２が形成され、空気作動型バルブ（図示せず）に供給される駆動用空気の圧力と同圧のバイアス圧力ＰＢが供給される。
第１のダイアフラム７６とハウジング７１ａとの間には、背圧室８１が形成され、電気信号に相当する空気圧であるノズル背圧ＰＮが供給される。第１のダイアフラム７６と第２のダイアフラム７７との間には、バイアス室８２が形成され、空気作動型バルブ（図示せず）に供給される駆動用空気の圧力と同圧のバイアス圧力ＰＢが供給される。
【0045】
第２のダイアフラム７７とハウジング７１ａとの間には、排気室８３が形成されている。排気室８３は、ベント孔８４に接続されている。
弁軸７５の一端（図７においては下端）は、後述するポペット弁８５の第１の弁体８６が着座する第１の弁座８７によって構成されている。弁軸７５の軸心部には排気通路９１が形成されている。排気通路９１の一端は第１の弁座８７に開口し、他端は排気室８３に開口している。
弁軸７５の一端（図７においては下端）は、後述するポペット弁８５の第１の弁体８６が着座する第１の弁座８７によって構成されている。弁軸７５の軸心部には排気通路９１が形成されている。排気通路９１の一端は第１の弁座８７に開口し、他端は排気室８３に開口している。
【0046】
ハウジング７１ａ内のシリンダ孔７４は、ポペット弁８５を収容する弁孔９２と、この弁孔９２と同一軸線上に位置するガイド孔９３とを有している。弁孔９２の一端（図７においては下端）には、空気作動型バルブの開度を制御するための供給空気圧ＰＳが供給される。また、弁孔９２の一端部には、環状の第２の弁座９４が設けられている。第２の弁座９４には、ポペット弁８５が通されており、ポペット弁８５の一端の第２の弁体９５が着座する。ポペット弁８５は、その一端部において、板状のばね部材９６を介してハウジング７１ａに支持されている。
【0047】
シリンダ孔７４のガイド孔９３における弁孔９２との境界となる部分は、出力室９７に連通され、図示していない空気作動型バルブのアクチュエータに接続されている。
ピストン弁７３の弁軸７５は、このガイド孔９３にガイドリング１０１を介して支持されている。
ガイドリング１０１は、第１の実施の形態で示したガイドリング５４と同等の単一部材のもので、断面形状が四角形の環状に形成されており、図示してはいないが、図２に図示した切れ目６１と同等の切れ目が形成されている。このガイドリング１０１は、ガイド孔９３の内周面に対向する弁軸７５の外周面に装着されて、ガイド孔９３の内周面と弁軸７５の外周面との間をシールするとともに弁軸７５をガイド孔９３の内周面に沿って移動可能にガイドする。
ピストン弁７３の弁軸７５は、このガイド孔９３にガイドリング１０１を介して支持されている。
ガイドリング１０１は、第１の実施の形態で示したガイドリング５４と同等の単一部材のもので、断面形状が四角形の環状に形成されており、図示してはいないが、図２に図示した切れ目６１と同等の切れ目が形成されている。このガイドリング１０１は、ガイド孔９３の内周面に対向する弁軸７５の外周面に装着されて、ガイド孔９３の内周面と弁軸７５の外周面との間をシールするとともに弁軸７５をガイド孔９３の内周面に沿って移動可能にガイドする。
【0048】
すなわち、ガイドリング１０１は、ピストン弁７３が一端側（図７においては下側）に移動するときと、他端側に移動するときの両方において、弁軸７５のガイドと弁軸７５の挿通部のシールとを行う。ピストン弁７３は、ノズル背圧ＰＮが上昇して背圧室８１の圧力が上昇することにより一端側に移動する。ピストン弁７３が一端側に移動することにより、ポペット弁８５が第２の弁座９４から離れるように押され、供給空気圧が弁孔９２と出力室９７とを通って空気作動型バルブに供給される。一方、ピストン弁７３は、ノズル背圧ＰＮが低下することにより、バイアス室８２と出力室９７の圧力よって他端側に移動する。ピストン弁７３が他端側に移動することにより、第２の弁体３１が第２の弁座９４に着座して供給空気圧の供給が停止し、空気作動型バルブから駆動用空気が出力室９７と排気通路９１と排気室８３とを通って排気される。
【0049】
この実施の形態で示すように本発明に係る弁機構７２をパイロットリレー７１に設けることにより、ピストン弁７３の動作が円滑でしかもピストン弁７３の動作の信頼性が高いパイロットリレーを実現することができる。
【0050】
（ガイドリングの他の使用例）
本発明のガイドリングは、図８に示すように、パイロットリレーのポペット弁を支持するために用いることができる。図８は、図７に示したパイロットリレーのポペット弁部のみを拡大して示す断面図である。図８において、図７によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。
本発明のガイドリングは、図８に示すように、パイロットリレーのポペット弁を支持するために用いることができる。図８は、図７に示したパイロットリレーのポペット弁部のみを拡大して示す断面図である。図８において、図７によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。
【0051】
図８に示すポペット弁８５は、円柱状の弁軸１１１を有し、この弁軸１１１が貫通したガイドリング１１２を介してハウジング７１ａに移動自在に支持されている。
ガイドリング１１２は、第１の実施の形態で示したガイドリング５４と同等の単一部材のもので、断面形状が四角形の環状に形成されており、図示してはいないが、図２に図示した切れ目６１と同等の切れ目が形成されている。このガイドリング１１２は、弁軸１１１の外周面に装着されて、ハウジング７１ａの突壁１１３に保持されている。
このようにポペット弁８５がガイドリング１１２によって支持されていることにより、ポペット弁８５の支持が安定し、ポペット弁８５の動作の信頼性が高くなる。
ガイドリング１１２は、第１の実施の形態で示したガイドリング５４と同等の単一部材のもので、断面形状が四角形の環状に形成されており、図示してはいないが、図２に図示した切れ目６１と同等の切れ目が形成されている。このガイドリング１１２は、弁軸１１１の外周面に装着されて、ハウジング７１ａの突壁１１３に保持されている。
このようにポペット弁８５がガイドリング１１２によって支持されていることにより、ポペット弁８５の支持が安定し、ポペット弁８５の動作の信頼性が高くなる。
【0052】
（ガイドリングの他の実施の形態）
ガイドリングは、図９に示すように構成することができる。
図９に示すガイドリング１２１は、第１の半部１２２と第２の半部１２３とに分けて構成されている。第１の半部１２２と第２の半部１２３は、ガイドリング１２１の軸方向から見てそれぞれ半円状に形成されている。第１の半部１２２と第２の半部１２３の長手方向に見た断面形状、すなわちガイドリング１２１の周方向とは直交する方向の断面形状は、上述したガイドリング５４と同様に四角形である。
ガイドリングは、図９に示すように構成することができる。
図９に示すガイドリング１２１は、第１の半部１２２と第２の半部１２３とに分けて構成されている。第１の半部１２２と第２の半部１２３は、ガイドリング１２１の軸方向から見てそれぞれ半円状に形成されている。第１の半部１２２と第２の半部１２３の長手方向に見た断面形状、すなわちガイドリング１２１の周方向とは直交する方向の断面形状は、上述したガイドリング５４と同様に四角形である。
【0053】
第１の半部１２２および第２の半部１２３の互いに合わせられる両端は、ガイドリング１２１の軸方向と異なる方向に傾斜した傾斜面１２２ａ，１２３ａによって形成されている。このため、第１の半部１２２と第２の半部１２３を組み合わせて構成されたガイドリング１２１は、周方向の２箇所において、軸方向と異なる方向に切れ目１２４を形成された環状部材となる。
このようにガイドリング１２１を第１および第２の半部１２２，１２３によって構成する場合であっても、上述した実施の形態を採る場合と同様に一つのガイドリング１２１で軸部材のガイドと軸部材の挿通部のシールとを行うことができる。
このようにガイドリング１２１を第１および第２の半部１２２，１２３によって構成する場合であっても、上述した実施の形態を採る場合と同様に一つのガイドリング１２１で軸部材のガイドと軸部材の挿通部のシールとを行うことができる。
【符号の説明】
【0054】
１１…減圧弁、１２，７２…弁機構、２１…貫通穴、３１…弁体（軸部材）、４３…バルブばね（付勢部材）、４４…弁座部材、４５…弁体保持部材、４６…弁座、４７，９２…弁孔、４８，９３…ガイド孔、５１…弁栓部、５４，１０１，１１２，１２１…ガイドリング、５２，７５…弁軸、６１…切れ目、７３…ピストン弁（軸部材）、７４…シリンダ孔、８６…第１の弁体、８７…第１の弁座。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】