調圧弁
【課題】ダイアフラム式の調圧弁と同等の機能を、より安価な構造で確保することのできる調圧弁を提供する。
【解決手段】流入口Ａから弁室Ｂ、弁孔Ｃ及び調圧室Ｄを経由して流出口Ｅへ到る流路が形成されたボディ１０と、このボディ１０における弁室Ｂと反対側のシリンダ部内に移動可能に配置され調圧室Ｄの容積を増減する調圧ピストン２０と、弁孔Ｃの端部に形成された弁座１１ｃと接離可能であって弁室Ｂ内に移動可能に配置され流出口Ｅ側の二次圧が背圧として与えられた調圧シャフト３０と、この調圧シャフト３０を弁孔Ｃの開放方向へ調圧ピストン２０を介して付勢する調圧スプリング２２と、調圧シャフト３０を弁孔Ｃの閉塞方向へ付勢するサポートスプリング３２を備える。
【解決手段】流入口Ａから弁室Ｂ、弁孔Ｃ及び調圧室Ｄを経由して流出口Ｅへ到る流路が形成されたボディ１０と、このボディ１０における弁室Ｂと反対側のシリンダ部内に移動可能に配置され調圧室Ｄの容積を増減する調圧ピストン２０と、弁孔Ｃの端部に形成された弁座１１ｃと接離可能であって弁室Ｂ内に移動可能に配置され流出口Ｅ側の二次圧が背圧として与えられた調圧シャフト３０と、この調圧シャフト３０を弁孔Ｃの開放方向へ調圧ピストン２０を介して付勢する調圧スプリング２２と、調圧シャフト３０を弁孔Ｃの閉塞方向へ付勢するサポートスプリング３２を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は調圧弁であって、例えば便座の局部洗浄装置や、食器洗い機などの給水配管に好適に用いられるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
便座の局部洗浄装置において、給水源からの洗浄水は、調圧弁によって所定の水圧に調圧された後、図示されていないヒータや電磁弁を経由して人体局部に吐出されるようになっている。図７は、このような局部洗浄装置に搭載される従来の調圧弁（減圧弁）を示す断面図である。
【０００３】
この調圧弁１００は、流入口１００Ａから弁室１００Ｂ、弁孔１００Ｃ及び調圧室１００Ｄを経由して流出口１００Ｅに到る給水路が形成されたボディ本体１０１と、弁室１００Ｂを閉塞するようにボディ本体１０１に結合された弁ホルダ１０２と、この弁ホルダ１０２と反対側でボディ本体１０１に結合されたカバー１０３と、外周縁１０４ａがボディ本体１０１とカバー１０３の間に密接状態で挟着されて前記調圧室１００Ｄを画成するダイアフラム１０４と、カバー１０３とダイアフラム１０４の間に配置されてこのダイアフラム１０４を調圧室１００Ｄ側へ向けて付勢するスプリング１０５と、弁室１００Ｂから弁孔１００Ｃ内を通って一端がダイアフラム１０４の中央部に螺子１０６ａ及びプレート１０６ｂ，１０６ｃを介して結合された調圧シャフト１０６とを備える。
【０００４】
調圧シャフト１０６には、弁孔１００Ｃにおける弁室１００Ｂ側の弁座１０１ａに接離可能に対向する円錐状の弁体部１０７が形成されている。また、この調圧シャフト１０６は、ダイアフラム１０４との結合部と反対側が、弁ホルダ１０２におけるガイド筒部１０２ａの内周面にＯリング１０８を介して軸方向移動可能に密接されており、流入口１００Ａからの一次圧力が軸方向移動力として作用しないように、前記ガイド筒部１０２ａの内径が弁孔１００Ｃと同径に形成されると共に、前記弁ホルダ１０２と調圧シャフト１０６との間に前記Ｏリング１０８によって画成された背圧室１００Ｆが、この調圧シャフト１０６に形成された導圧孔１０６ｄを介して調圧室１００Ｄと連通している。
【０００５】
すなわち上記構成を備える従来の調圧弁１００は、例えば、流出口１００Ｅ側の二次圧が高くなると、ダイアフラム１０４がスプリング１０５による付勢力と均衡する方向すなわちスプリング１０５を圧縮する方向へ変位し、これに伴って調圧シャフト１０６が変位して弁体部１０７が弁孔１００Ｃの縁部に形成された弁座１０１ａに接近するので、弁孔１００Ｃの開口面積が縮小され、流量が絞られて二次圧が減圧されるのである（下記の特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３８７１０６５号公報
【０００６】
しかしながら、上記従来の調圧弁１００によれば、ダイアフラム１０４に加わる調圧室１００Ｄの圧力によって調圧シャフト１０６を引張る構造となっているので、この引張り力はダイアフラム１０４の径と圧力により変化するが、温水洗浄便座の局部洗浄装置に用いられる調圧弁では１０Ｎ以上の引張り力となり、調圧シャフト１０６を合成樹脂などで製作した場合、螺子１０６ａとの螺合部や弁体部１０７の上側の最小径部などに応力が集中して破損するおそれがある。このため、調圧シャフト１０６は金属製とせざるを得ず、その加工コストが高いものとなっていた。しかもダイアフラム１０４は補強用の基布を埋設してゴム又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料で成形されるために高価であり、しかもこれを調圧シャフト１０６に結合するための螺子１０６ａ及びプレート１０６ｂ，１０６ｃも必要になって、部品数が多いので、全体としての製造コストが高くならざるを得なかった。
【０００７】
また、近年は調圧弁の代わりに水ガバナを用いて定流量とした上で、捨て水をすることによって、適正水圧及び必要流量に調整する手法も用いられているが、この場合は、余った水を常に捨てることになるので、近年のエコロジーの要求に逆行することになり、好ましくなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、従来のダイアフラム式の調圧弁と同等の機能を、より安価な構造で確保することのできる調圧弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係る調圧弁は、流入口から弁室、弁孔及び調圧室を経由して流出口へ到る流路が形成されたボディと、このボディにおける前記弁室と反対側のシリンダ部内に移動可能に配置され前記調圧室の容積を増減する調圧ピストンと、前記弁孔の端部に形成された弁座と接離可能であって前記弁室内に移動可能に配置され前記流出口側の二次圧が背圧として与えられた調圧シャフトと、この調圧シャフトを前記弁孔の開放方向へ前記調圧ピストンを介して付勢する調圧スプリングと、前記調圧シャフトを前記弁孔の閉塞方向へ付勢するサポートスプリングと、を備えるものである。
【００１０】
請求項２の発明に係る調圧弁は、請求項１に記載の構成において、調圧ピストンと調圧シャフトが、互いに軸方向に衝合されたものである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明に係る調圧弁によれば、調圧シャフトを動作させる調圧手段として高価なダイアフラムに代えて調圧ピストンを用いることによって、部品単価が低減されるばかりでなく、ダイアフラムと調圧シャフトとの結合手段も不要になるため、部品数が削減され、ダイアフラムを用いた調圧弁と同等の減圧機能を、低コストで実現することができる。
【００１２】
請求項２の発明に係る調圧弁によれば、調圧ピストンと調圧シャフトが、互いに軸方向に衝合されただけであって、調圧スプリング及びサポートスプリングの付勢力によって互いに衝合された状態で動作するものであるため、調圧ピストンと調圧シャフトを互いに結合する必要がなく、その結果、組立工数が削減されるばかりか、調圧シャフトを合成樹脂成形品とすることもできるため、一層の低コスト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る調圧弁の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。まず図１は、本発明に係る調圧弁の第一の形態を示す断面図である。
【００１４】
図１において、参照符号１０はボディで、図における上側の第一筒部１１ａ及び下側の第二筒部１１ｂが互いに同心的に形成されたボディ本体１１と、前記第二筒部１１ｂに挿入された状態でボディ本体１１に結合された弁ホルダ１２と、前記第一筒部１１ａに一部が挿入された状態でボディ本体１１に結合されたカバー１３とからなる。第二筒部１１ｂと弁ホルダ１２との間はＯリング１４で密封され、第一筒部１１ａとカバー１３との間はＯリング１５で密封されている。
【００１５】
ボディ１０には、流入口Ａから弁室Ｂ、弁孔Ｃ及び調圧室Ｄを経由して流出口Ｅに到る給水路が形成されている。弁室Ｂは、ボディ本体１１の第二筒部１１ｂとこれに挿入された弁ホルダ１２との間に形成されており、流入口Ａは、前記第二筒部１１ｂの周壁を弁室Ｂへ向けて貫通して形成されており、弁孔Ｃは、第二筒部１１ｂの内周と第一筒部１１ａの内周との間に同心的に開設されて、弁室Ｂと調圧室Ｄとを連通するものであり、調圧室Ｄは、第一筒部１１ａとこれに結合されたカバー１３との間に形成されており、流出口Ｅは、調圧室Ｄからカバー１３と反対側へ向けて延びるようにボディ本体１１に開設されている。
【００１６】
カバー１３には、調圧室Ｄと同心の円筒状のシリンダ部１３ａが形成され、調圧室Ｄに開口している。そしてこのシリンダ部１３ａ内には調圧ピストン２０が軸方向移動可能な状態で挿入され、その外周溝に装着されたパッキン２１が、前記シリンダ部１３ａの内周面に摺動可能に密接されている。そして調圧室Ｄは、この調圧ピストン２０の動作によって容積が可変となっている。なお、シリンダ部１３ａの内周面に形成された溝に装着されたパッキン２１が、調圧ピストン２０の外周面に摺動可能に密接された構成とすることもできる。
【００１７】
カバー１３のシリンダ部１３ａ内における調圧ピストン２０の背面側（調圧室Ｄと反対側）のスプリング室１３ｂには、この調圧ピストン２０を調圧室Ｄ側へ向けて付勢する調圧スプリング２２が配置され、調圧ピストン２０の背面に形成された保持筒部２０ａに保持されている。調圧ピストン２０における調圧室Ｄ側の端面には、ボディ本体１１の第一筒部１１ａの底面に当接することによって、調圧スプリング２２の付勢力による調圧ピストン２０の移動を制限する突起２０ｂが形成されている。また、前記スプリング室１３ｂは、カバー１３に開設された排水ポート１３ｃを介して大気開放されている。
【００１８】
弁室Ｂ内には、調圧シャフト３０が軸方向移動可能に配置されている。詳しくは、この調圧シャフト３０は合成樹脂で成形されたものであって、弁孔Ｃにおける弁室Ｂ側の端部に形成された弁座１１ｃと接離可能な円錐状弁体部３０ａと、その小径側から軸方向へ延びて弁孔Ｃに遊挿されると共に、調圧ピストン２０における調圧室Ｄ側の端面に形成された凹部２０ｃに挿入され、先端がこの凹部２０ｃの底面に衝合された軸部３０ｂと、前記円錐状弁体部３０ａの大径側から軸部３０ｂと反対側へ延びて、端部外周が弁ホルダ１２における支持筒部１２ａに挿入された被支持筒部３０ｃからなる。そして、上述した調圧ピストン２０を付勢する調圧スプリング２２の付勢力は、この調圧ピストン２０を介して、調圧シャフト３０を弁孔Ｃの開放方向（調圧シャフト３０の円錐状弁体部３０ａを弁座１１ｃから離間させる方向）に作用している。
【００１９】
調圧シャフト３０の被支持筒部３０ｃの外径は弁孔Ｃ（弁座１１ｃ）の内径と同径であって、この被支持筒部３０ｃの外周面には、弁ホルダ１２における支持筒部１２ａの内周に装着されたパッキン３１が、摺動可能に密接されている。また、被支持筒部３０ｃにはサポートスプリング３２が保持されていて、その端部が前記支持筒部１２ａの底部に当接しており、このサポートスプリング３２によって、調圧シャフト３０は弁孔Ｃの閉塞方向（円錐状弁体部３０ａが弁座１１ｃに近接する方向）へ付勢されている。
【００２０】
調圧シャフト３０の被支持筒部３０ｃと弁ホルダ１２における支持筒部１２ａの底部との間は、パッキン３１によって弁室Ｂから隔絶した背圧室Ｆとなっており、この背圧室Ｆには、弁ホルダ１２に開設された導圧孔１２ｂを通じて、ボディ本体１１の流出口Ｅ側の二次圧が、調圧シャフト３０の背圧として導入されるようになっている。
【００２１】
以上のように構成された第一の形態による調圧弁において、不図示の給水源からの洗浄水は、流入口Ａから弁室Ｂ、弁孔Ｃ（弁座１１ｃと調圧シャフト３０との間の絞り流路）及び調圧室Ｄを経由して流出口Ｅへ吐出される。
【００２２】
調圧室Ｄ内を通る洗浄水の圧力は、流出口Ｅ側の圧力（二次圧）に相当し、この二次圧は、調圧ピストン２０を、調圧スプリング２２の圧縮方向（図１における上方）へ移動させるように作用するので、調圧ピストン２０は、二次圧による軸方向移動力と、調圧スプリング２２による軸方向付勢力とが均衡する位置に保持されることになる。なお、調圧ピストン２０への二次圧の作用面積（受圧面積）は、調圧ピストン２０の外周溝に装着されたパッキン２１によるシール径の断面積、言い換えればシリンダ部１３ａの内径の断面積に等しい。
【００２３】
また、調圧室Ｄ内の二次圧は、調圧シャフト３０に対しては調圧ピストン２０から引き離す方向（図１における下方）に作用するが、この二次圧は、流出口Ｅ側では、導圧孔１２ｂを通じて背圧室Ｆに調圧シャフト３０の背圧として導入され、この背圧の作用径（調圧シャフト３０における被支持筒部３０ｃの外径）は、調圧室Ｄからの二次圧の作用径（弁孔Ｃの内径）と同径であるため、二次圧による調圧シャフト３０の軸方向移動力は相殺される。このため、調圧シャフト３０にはサポートスプリング３２の付勢力のみが軸方向移動力として作用しており、このサポートスプリング３２の付勢力によって、調圧シャフト３０は常にその軸部３０ｂが調圧ピストン２０の凹部２０ｃの底面に衝合された状態を維持するように、調圧ピストン２０に追随動作することになる。
【００２４】
したがって、例えば流入口Ａから流入する洗浄水の圧力（一次圧）の上昇によって、調圧室Ｄ内に印加される二次圧が高くなり、調圧ピストン２０が調圧スプリング２２を圧縮させながらシリンダ部１３ａ内を図１における上方へ変位して行くと、調圧シャフト３０がサポートスプリング３２の付勢力によって調圧ピストン２０に追随して上方へ変位し、この調圧シャフト３０の円錐状弁体部３０ａが弁座１１ｃに接近するので、この弁座１１ｃと円錐状弁体部３０ａ間で流路が絞られ、調圧室Ｄ内の二次圧が低下する。また、二次圧が低下すると、調圧ピストン２０は、調圧スプリング２２の軸方向付勢力によって調圧室Ｄ側へ進出しながら調圧シャフト３０を図１における下方へ押し下げ、この調圧シャフト３０の円錐状弁体部３０ａが弁座１１ｃから離間するので、この弁座１１ｃと円錐状弁体部３０ａ間で流路が拡張され、流入口Ａからの流量が増大して二次圧が上昇する。したがって、この形態による調圧弁によれば、上述のような調圧機能によって二次圧を常に一定とすることができるのである。
【００２５】
ここで、調圧ピストン２０の背面側のスプリング室１３ｂは、カバー１３に形成された排水ポート１３ｃを介して大気開放されているので、調圧ピストン２０の動作がスプリング室１３ｂ内の残存空気によって阻害されることがない。そして、調圧ピストン２０の外周のパッキン２１とシリンダ部１３ａとの摺動部を介して、調圧室Ｄからスプリング室１３ｂへの僅かな漏水を生じた場合には、この漏水は前記排水ポート１３ｃを通じて排出される。
【００２６】
そして上記構成の調圧弁によれば、先に説明した図７の従来技術のような高価なダイアフラム１０４の代わりに、合成樹脂等によって安価に製造可能な調圧ピストン２０を用いており、しかも、調圧ピストン２０と調圧シャフト３０は、調圧スプリング２２及びサポートスプリング３２の付勢力によって調圧ピストン２０の凹部２０ｃの底面と調圧シャフト３０の軸部３０ｂの端面が互いに衝合された状態で動作するものであるため、互いに結合する必要がなく、その結果、先に説明した図７の従来技術のような螺子１０６ａ及びプレート１０６ｂ，１０６ｃなどの結合手段が不要になると共に、組立工数も削減されるので、低コストで製造することができる。
【００２７】
更に、調圧ピストン２０と調圧シャフト３０を結合する必要がなくなった結果、調圧シャフト３０には調圧ピストン２０との螺合手段を設ける必要がなく、しかも調圧シャフト３０はサポートスプリング３２の押し上げ方向の付勢力で調圧を行っており、調圧ピストン２０と調圧シャフト３０は連結していないことから無理な引張り力も加わらない。このため、調圧シャフト３０を合成樹脂成形品とすることも可能であり、そのようにすることによって、一層のコスト低減を図ることができる。
【００２８】
次に図２は、本発明に係る調圧弁の第二の形態を示す断面斜視図である。この形態も、基本的には図１と同様であるが、流入口Ａから流出口Ｅへ到る給水路の経路において相違する。
【００２９】
すなわち図２における参照符号１０はボディで、底部に流入口Ａが開設され、周壁に流出口Ｅが突設された外殻１６と、その内周に挿入され、シリンダ部１１ｄ及び第二筒部１１ｂが互いに同心的に形成されたボディ本体１１と、前記第二筒部１１ｂに挿入された状態でボディ本体１１に固定された弁ホルダ１２と、前記外殻１６における前記流入口Ａと反対側の端部に固定されると共に、この外殻１６と前記シリンダ部１１ｄとの間に挿入された筒状部１３ｄを有するカバー１３とからなる。第二筒部１１ｂと弁ホルダ１２との間、シリンダ部１１ｄとカバー１３との間、ボディ本体１１におけるシリンダ部１１ｄと第二筒部１１ｂとの間の外周面と外殻１６との間、及びシリンダ部１１ｄとカバー１３の筒状部１３ｄと外殻１６との間は、それぞれＯリングで密封されている。
【００３０】
ボディ本体１１のシリンダ部１１ｄ内には調圧ピストン２０が軸方向移動可能な状態で挿入され、その外周溝に装着されたパッキンが、前記シリンダ部１１ｄの内周面に摺動可能に密接されている。そして前記シリンダ部１１ｄ内における第二筒部１１ｂ側の端部には、この調圧ピストン２０によって容積が可変の調圧室Ｄが画成されている。
【００３１】
ボディ本体１１のシリンダ部１１ｄ内における調圧ピストン２０の背面側（調圧室Ｄと反対側）のスプリング室には、この調圧ピストン２０を調圧室Ｄ側へ向けて付勢する調圧スプリング２２が配置され、調圧ピストン２０の背面に形成された保持筒部に保持されている。また、前記スプリング室は、カバー１３に開設された排水ポート１３ｃを介して大気開放されている。
【００３２】
ボディ本体１１の第二筒部１１ｂと弁ホルダ１２との間には弁室Ｂが形成されていて、この弁室Ｂは、弁孔Ｃを介して調圧室Ｄと連通している。
【００３３】
弁室Ｂ内には、合成樹脂で成形された調圧シャフト３０が軸方向移動可能に配置されている。この調圧シャフト３０は、弁孔Ｃにおける弁室Ｂ側の縁部に形成された弁座１１ｃと接離可能な円錐状弁体部３０ａと、その小径側から軸方向へ延びて弁孔Ｃに遊挿されると共に、調圧ピストン２０における調圧室Ｄ側の端面に形成された凹部２０ｃに挿入され、先端がこの凹部２０ｃの底面に衝合された軸部３０ｂと、前記円錐状弁体部３０ａの大径側から軸部３０ｂと反対側へ延びて、端部外周が弁ホルダ１２における支持筒部１２ａに挿入された被支持筒部３０ｃからなる。そして、上述した調圧ピストン２０を付勢する調圧スプリング２２の付勢力は、この調圧ピストン２０を介して、調圧シャフト３０を弁孔Ｃの開放方向（調圧シャフト３０の円錐状弁体部３０ａを弁座１１ｃから離間させる方向）に作用している。
【００３４】
調圧シャフト３０の被支持筒部３０ｃの外径は弁孔Ｃ（弁座１１ｃ）の内径と同径であって、この被支持筒部３０ｃの外周面には、弁ホルダ１２における支持筒部１２ａの内周に装着されたパッキンが、摺動可能に密接されている。また、被支持筒部３０ｃにはサポートスプリング３２が保持されていて、その端部が前記支持筒部１２ａの底部に当接しており、このサポートスプリング３２によって、調圧シャフト３０は弁孔Ｃの閉塞方向（円錐状弁体部３０ａが弁座１１ｃに近接する方向）へ付勢されている。
【００３５】
外殻１６の底部に開設された流入口Ａは、外殻１６とボディ本体１１の第二筒部１１ｂの間に形成された筒状空間Ａ１と、前記第二筒部１１ｂに開設された複数の径方向孔Ａ２を介して、第二筒部１１ｂの内周の弁室Ｂと連通しており、外殻１６の周壁に突設された流出口Ｅは、外殻１６とボディ本体１１のシリンダ部１１ｄの間に形成された軸方向両側をＯリングで密封された環状空間Ｅ１と、前記シリンダ部１１ｄに開設された複数の径方向孔Ｅ２を介して、シリンダ部１１ｄの内周の調圧室Ｄに開口している。
【００３６】
調圧シャフト３０の被支持筒部３０ｃと弁ホルダ１２における支持筒部１２ａの底部との間は、パッキンによって弁室Ｂから隔絶した背圧室Ｆとなっており、この背圧室Ｆには、調圧シャフト３０に開設されたＴ字形の導圧孔３０ｄを通じて、調圧室Ｄの二次圧が、調圧シャフト３０の背圧として導入されるようになっている。そしてこの背圧の作用径（調圧シャフト３０における被支持筒部３０ｃの外径）は、調圧室Ｄからの二次圧の作用径（弁孔Ｃの内径）と同径に形成されている。
【００３７】
以上のように構成された第二の形態による調圧弁は、外殻１６に挿入される部分をカートリッジ化することによって、汎用性を持たせたものである。
【００３８】
そしてこの形態によれば、不図示の給水源からの洗浄水は、流入口Ａから、筒状空間Ａ１、径方向孔Ａ２、弁室Ｂ、弁孔Ｃ（弁座１１ｃと調圧シャフト３０との間の絞り流路）、調圧室Ｄ、径方向孔Ｅ２、及び環状空間Ｅ１を経由して流出口Ｅへ吐出されるものであって、二次圧の変動によって、調圧ピストン２０及び調圧シャフト３０が、先に説明した第一の形態と同様に動作し、調圧機能を奏するものである。
【００３９】
ここで、上述した第一の形態あるいは第二の形態において、調圧バランスを高精度に維持するためには、調圧ピストン２０、調圧スプリング２２及びサポートスプリング３２を、以下の条件に設定する必要がある。
【００４０】
すなわち流入口Ａ側の一次圧をＰ１、一次圧の変動範囲をＰ１min〜Ｐ１maxとすると、流出口Ｅ側の二次圧Ｐ２も若干の変動が想定されるので、その変動範囲をＰ２min〜Ｐ２maxとする。図３は、このときの一次圧Ｐ１と二次圧Ｐ２との関係を示す圧力線図である。
【００４１】
次に、二次圧Ｐ２と調圧ピストン２０及び調圧シャフト３０のストロークについて考える。二次圧Ｐ２が軸方向に作用する調圧ピストン２０の受圧面積をＸとすると、調圧ピストン２０が受ける圧力荷重ＦＰは、以下のとおりとなる。
ＦＰ＝Ｐ２×Ｘ
更に、
ＦＰmin＝Ｐ２min×Ｘ
ＦＰmax＝Ｐ２max×Ｘ
【００４２】
また、Ｐ２＝Ｐ２minのときの調圧ピストン２０のストロークをＳｔ１、Ｐ２＝Ｐ２maxのときの調圧ピストン２０のストロークをＳｔ２とすると、ストロークと圧力荷重は、図４の線図に示されるような比例関係となるように、圧力とストロークを設定することが好ましい。このとき、図４に示される比例線の傾きをαとすると、
【数１】
となる。
【００４３】
一方、ストロークがＳｔ１のときの調圧スプリング２２の付勢力をＳｐ１、サポートスプリング３２の付勢力をＳｓ１とし、ストロークがＳｔ２のときの調圧スプリング２２の付勢力をＳｐ２、サポートスプリング３２の付勢力をＳｓ２とすると、これら調圧スプリング２２とサポートスプリング３２の合力は表１のとおりであり、図５の線図に示されるように変化する。
【表１】
【００４４】
また、調圧スプリング２２のバネ定数をｋｐ、サポートスプリング３２のバネ定数をｋｓとすると、以下の関係が導き出される。
【数２】
【００４５】
これらの関係式に加え、ストロークに対するスプリング合力の傾きをαｓとすると、αｓは次式で求められる。
【数３】
【００４６】
以上の式により、以下を満足するスプリング荷重、調圧ピストン２０の外径及びストロークを設定することによって、図６の線図に示されるように、安定した二次圧を得ることができる。
α＝αｓ （ストローク−圧力荷重の傾きαと、ストローク−スプリング合力の傾きαｓを一致させる）
ＦＰmin＝Ｓｐ１−Ｓｓ１ （調圧ピストン２０が受ける圧力荷重ＦＰが最低値のときの圧力荷重とスプリング合力を一致させる）
ＦＰmax＝Ｓｐ２−Ｓｓ２ （調圧ピストン２０が受ける圧力荷重ＦＰが最高値のときの圧力荷重とスプリング合力を一致させる）
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る調圧弁の第一の形態を示す断面図である。
【図２】本発明に係る調圧弁の第二の形態を示す断面斜視図である。
【図３】一次圧Ｐ１と二次圧Ｐ２との関係を示す圧力線図である。
【図４】ストロークと圧力荷重の関係を示す線図である。
【図５】ストロークとスプリング合力の関係を示す線図である。
【図６】ストロークと圧力荷重の関係を示す線図である。
【図７】従来の調圧弁を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０ ボディ
１１ ボディ本体
１１ｃ 弁座
１１ｄ，１３ａ シリンダ部
１２ 弁ホルダ
１３ カバー
１３ｃ 排水ポート
１６ 外殻
２０ 調圧ピストン
２２ 調圧スプリング
３０ 調圧シャフト
３０ａ 円錐状弁体部
３０ｂ 軸部
３０ｃ 被支持筒部
３２ サポートスプリング
Ａ 流入口
Ｂ 弁室
Ｃ 弁孔
Ｄ 調圧室
Ｅ 流出口
Ｆ 背圧室
【技術分野】
【０００１】
本発明は調圧弁であって、例えば便座の局部洗浄装置や、食器洗い機などの給水配管に好適に用いられるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
便座の局部洗浄装置において、給水源からの洗浄水は、調圧弁によって所定の水圧に調圧された後、図示されていないヒータや電磁弁を経由して人体局部に吐出されるようになっている。図７は、このような局部洗浄装置に搭載される従来の調圧弁（減圧弁）を示す断面図である。
【０００３】
この調圧弁１００は、流入口１００Ａから弁室１００Ｂ、弁孔１００Ｃ及び調圧室１００Ｄを経由して流出口１００Ｅに到る給水路が形成されたボディ本体１０１と、弁室１００Ｂを閉塞するようにボディ本体１０１に結合された弁ホルダ１０２と、この弁ホルダ１０２と反対側でボディ本体１０１に結合されたカバー１０３と、外周縁１０４ａがボディ本体１０１とカバー１０３の間に密接状態で挟着されて前記調圧室１００Ｄを画成するダイアフラム１０４と、カバー１０３とダイアフラム１０４の間に配置されてこのダイアフラム１０４を調圧室１００Ｄ側へ向けて付勢するスプリング１０５と、弁室１００Ｂから弁孔１００Ｃ内を通って一端がダイアフラム１０４の中央部に螺子１０６ａ及びプレート１０６ｂ，１０６ｃを介して結合された調圧シャフト１０６とを備える。
【０００４】
調圧シャフト１０６には、弁孔１００Ｃにおける弁室１００Ｂ側の弁座１０１ａに接離可能に対向する円錐状の弁体部１０７が形成されている。また、この調圧シャフト１０６は、ダイアフラム１０４との結合部と反対側が、弁ホルダ１０２におけるガイド筒部１０２ａの内周面にＯリング１０８を介して軸方向移動可能に密接されており、流入口１００Ａからの一次圧力が軸方向移動力として作用しないように、前記ガイド筒部１０２ａの内径が弁孔１００Ｃと同径に形成されると共に、前記弁ホルダ１０２と調圧シャフト１０６との間に前記Ｏリング１０８によって画成された背圧室１００Ｆが、この調圧シャフト１０６に形成された導圧孔１０６ｄを介して調圧室１００Ｄと連通している。
【０００５】
すなわち上記構成を備える従来の調圧弁１００は、例えば、流出口１００Ｅ側の二次圧が高くなると、ダイアフラム１０４がスプリング１０５による付勢力と均衡する方向すなわちスプリング１０５を圧縮する方向へ変位し、これに伴って調圧シャフト１０６が変位して弁体部１０７が弁孔１００Ｃの縁部に形成された弁座１０１ａに接近するので、弁孔１００Ｃの開口面積が縮小され、流量が絞られて二次圧が減圧されるのである（下記の特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３８７１０６５号公報
【０００６】
しかしながら、上記従来の調圧弁１００によれば、ダイアフラム１０４に加わる調圧室１００Ｄの圧力によって調圧シャフト１０６を引張る構造となっているので、この引張り力はダイアフラム１０４の径と圧力により変化するが、温水洗浄便座の局部洗浄装置に用いられる調圧弁では１０Ｎ以上の引張り力となり、調圧シャフト１０６を合成樹脂などで製作した場合、螺子１０６ａとの螺合部や弁体部１０７の上側の最小径部などに応力が集中して破損するおそれがある。このため、調圧シャフト１０６は金属製とせざるを得ず、その加工コストが高いものとなっていた。しかもダイアフラム１０４は補強用の基布を埋設してゴム又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料で成形されるために高価であり、しかもこれを調圧シャフト１０６に結合するための螺子１０６ａ及びプレート１０６ｂ，１０６ｃも必要になって、部品数が多いので、全体としての製造コストが高くならざるを得なかった。
【０００７】
また、近年は調圧弁の代わりに水ガバナを用いて定流量とした上で、捨て水をすることによって、適正水圧及び必要流量に調整する手法も用いられているが、この場合は、余った水を常に捨てることになるので、近年のエコロジーの要求に逆行することになり、好ましくなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、従来のダイアフラム式の調圧弁と同等の機能を、より安価な構造で確保することのできる調圧弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係る調圧弁は、流入口から弁室、弁孔及び調圧室を経由して流出口へ到る流路が形成されたボディと、このボディにおける前記弁室と反対側のシリンダ部内に移動可能に配置され前記調圧室の容積を増減する調圧ピストンと、前記弁孔の端部に形成された弁座と接離可能であって前記弁室内に移動可能に配置され前記流出口側の二次圧が背圧として与えられた調圧シャフトと、この調圧シャフトを前記弁孔の開放方向へ前記調圧ピストンを介して付勢する調圧スプリングと、前記調圧シャフトを前記弁孔の閉塞方向へ付勢するサポートスプリングと、を備えるものである。
【００１０】
請求項２の発明に係る調圧弁は、請求項１に記載の構成において、調圧ピストンと調圧シャフトが、互いに軸方向に衝合されたものである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明に係る調圧弁によれば、調圧シャフトを動作させる調圧手段として高価なダイアフラムに代えて調圧ピストンを用いることによって、部品単価が低減されるばかりでなく、ダイアフラムと調圧シャフトとの結合手段も不要になるため、部品数が削減され、ダイアフラムを用いた調圧弁と同等の減圧機能を、低コストで実現することができる。
【００１２】
請求項２の発明に係る調圧弁によれば、調圧ピストンと調圧シャフトが、互いに軸方向に衝合されただけであって、調圧スプリング及びサポートスプリングの付勢力によって互いに衝合された状態で動作するものであるため、調圧ピストンと調圧シャフトを互いに結合する必要がなく、その結果、組立工数が削減されるばかりか、調圧シャフトを合成樹脂成形品とすることもできるため、一層の低コスト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る調圧弁の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。まず図１は、本発明に係る調圧弁の第一の形態を示す断面図である。
【００１４】
図１において、参照符号１０はボディで、図における上側の第一筒部１１ａ及び下側の第二筒部１１ｂが互いに同心的に形成されたボディ本体１１と、前記第二筒部１１ｂに挿入された状態でボディ本体１１に結合された弁ホルダ１２と、前記第一筒部１１ａに一部が挿入された状態でボディ本体１１に結合されたカバー１３とからなる。第二筒部１１ｂと弁ホルダ１２との間はＯリング１４で密封され、第一筒部１１ａとカバー１３との間はＯリング１５で密封されている。
【００１５】
ボディ１０には、流入口Ａから弁室Ｂ、弁孔Ｃ及び調圧室Ｄを経由して流出口Ｅに到る給水路が形成されている。弁室Ｂは、ボディ本体１１の第二筒部１１ｂとこれに挿入された弁ホルダ１２との間に形成されており、流入口Ａは、前記第二筒部１１ｂの周壁を弁室Ｂへ向けて貫通して形成されており、弁孔Ｃは、第二筒部１１ｂの内周と第一筒部１１ａの内周との間に同心的に開設されて、弁室Ｂと調圧室Ｄとを連通するものであり、調圧室Ｄは、第一筒部１１ａとこれに結合されたカバー１３との間に形成されており、流出口Ｅは、調圧室Ｄからカバー１３と反対側へ向けて延びるようにボディ本体１１に開設されている。
【００１６】
カバー１３には、調圧室Ｄと同心の円筒状のシリンダ部１３ａが形成され、調圧室Ｄに開口している。そしてこのシリンダ部１３ａ内には調圧ピストン２０が軸方向移動可能な状態で挿入され、その外周溝に装着されたパッキン２１が、前記シリンダ部１３ａの内周面に摺動可能に密接されている。そして調圧室Ｄは、この調圧ピストン２０の動作によって容積が可変となっている。なお、シリンダ部１３ａの内周面に形成された溝に装着されたパッキン２１が、調圧ピストン２０の外周面に摺動可能に密接された構成とすることもできる。
【００１７】
カバー１３のシリンダ部１３ａ内における調圧ピストン２０の背面側（調圧室Ｄと反対側）のスプリング室１３ｂには、この調圧ピストン２０を調圧室Ｄ側へ向けて付勢する調圧スプリング２２が配置され、調圧ピストン２０の背面に形成された保持筒部２０ａに保持されている。調圧ピストン２０における調圧室Ｄ側の端面には、ボディ本体１１の第一筒部１１ａの底面に当接することによって、調圧スプリング２２の付勢力による調圧ピストン２０の移動を制限する突起２０ｂが形成されている。また、前記スプリング室１３ｂは、カバー１３に開設された排水ポート１３ｃを介して大気開放されている。
【００１８】
弁室Ｂ内には、調圧シャフト３０が軸方向移動可能に配置されている。詳しくは、この調圧シャフト３０は合成樹脂で成形されたものであって、弁孔Ｃにおける弁室Ｂ側の端部に形成された弁座１１ｃと接離可能な円錐状弁体部３０ａと、その小径側から軸方向へ延びて弁孔Ｃに遊挿されると共に、調圧ピストン２０における調圧室Ｄ側の端面に形成された凹部２０ｃに挿入され、先端がこの凹部２０ｃの底面に衝合された軸部３０ｂと、前記円錐状弁体部３０ａの大径側から軸部３０ｂと反対側へ延びて、端部外周が弁ホルダ１２における支持筒部１２ａに挿入された被支持筒部３０ｃからなる。そして、上述した調圧ピストン２０を付勢する調圧スプリング２２の付勢力は、この調圧ピストン２０を介して、調圧シャフト３０を弁孔Ｃの開放方向（調圧シャフト３０の円錐状弁体部３０ａを弁座１１ｃから離間させる方向）に作用している。
【００１９】
調圧シャフト３０の被支持筒部３０ｃの外径は弁孔Ｃ（弁座１１ｃ）の内径と同径であって、この被支持筒部３０ｃの外周面には、弁ホルダ１２における支持筒部１２ａの内周に装着されたパッキン３１が、摺動可能に密接されている。また、被支持筒部３０ｃにはサポートスプリング３２が保持されていて、その端部が前記支持筒部１２ａの底部に当接しており、このサポートスプリング３２によって、調圧シャフト３０は弁孔Ｃの閉塞方向（円錐状弁体部３０ａが弁座１１ｃに近接する方向）へ付勢されている。
【００２０】
調圧シャフト３０の被支持筒部３０ｃと弁ホルダ１２における支持筒部１２ａの底部との間は、パッキン３１によって弁室Ｂから隔絶した背圧室Ｆとなっており、この背圧室Ｆには、弁ホルダ１２に開設された導圧孔１２ｂを通じて、ボディ本体１１の流出口Ｅ側の二次圧が、調圧シャフト３０の背圧として導入されるようになっている。
【００２１】
以上のように構成された第一の形態による調圧弁において、不図示の給水源からの洗浄水は、流入口Ａから弁室Ｂ、弁孔Ｃ（弁座１１ｃと調圧シャフト３０との間の絞り流路）及び調圧室Ｄを経由して流出口Ｅへ吐出される。
【００２２】
調圧室Ｄ内を通る洗浄水の圧力は、流出口Ｅ側の圧力（二次圧）に相当し、この二次圧は、調圧ピストン２０を、調圧スプリング２２の圧縮方向（図１における上方）へ移動させるように作用するので、調圧ピストン２０は、二次圧による軸方向移動力と、調圧スプリング２２による軸方向付勢力とが均衡する位置に保持されることになる。なお、調圧ピストン２０への二次圧の作用面積（受圧面積）は、調圧ピストン２０の外周溝に装着されたパッキン２１によるシール径の断面積、言い換えればシリンダ部１３ａの内径の断面積に等しい。
【００２３】
また、調圧室Ｄ内の二次圧は、調圧シャフト３０に対しては調圧ピストン２０から引き離す方向（図１における下方）に作用するが、この二次圧は、流出口Ｅ側では、導圧孔１２ｂを通じて背圧室Ｆに調圧シャフト３０の背圧として導入され、この背圧の作用径（調圧シャフト３０における被支持筒部３０ｃの外径）は、調圧室Ｄからの二次圧の作用径（弁孔Ｃの内径）と同径であるため、二次圧による調圧シャフト３０の軸方向移動力は相殺される。このため、調圧シャフト３０にはサポートスプリング３２の付勢力のみが軸方向移動力として作用しており、このサポートスプリング３２の付勢力によって、調圧シャフト３０は常にその軸部３０ｂが調圧ピストン２０の凹部２０ｃの底面に衝合された状態を維持するように、調圧ピストン２０に追随動作することになる。
【００２４】
したがって、例えば流入口Ａから流入する洗浄水の圧力（一次圧）の上昇によって、調圧室Ｄ内に印加される二次圧が高くなり、調圧ピストン２０が調圧スプリング２２を圧縮させながらシリンダ部１３ａ内を図１における上方へ変位して行くと、調圧シャフト３０がサポートスプリング３２の付勢力によって調圧ピストン２０に追随して上方へ変位し、この調圧シャフト３０の円錐状弁体部３０ａが弁座１１ｃに接近するので、この弁座１１ｃと円錐状弁体部３０ａ間で流路が絞られ、調圧室Ｄ内の二次圧が低下する。また、二次圧が低下すると、調圧ピストン２０は、調圧スプリング２２の軸方向付勢力によって調圧室Ｄ側へ進出しながら調圧シャフト３０を図１における下方へ押し下げ、この調圧シャフト３０の円錐状弁体部３０ａが弁座１１ｃから離間するので、この弁座１１ｃと円錐状弁体部３０ａ間で流路が拡張され、流入口Ａからの流量が増大して二次圧が上昇する。したがって、この形態による調圧弁によれば、上述のような調圧機能によって二次圧を常に一定とすることができるのである。
【００２５】
ここで、調圧ピストン２０の背面側のスプリング室１３ｂは、カバー１３に形成された排水ポート１３ｃを介して大気開放されているので、調圧ピストン２０の動作がスプリング室１３ｂ内の残存空気によって阻害されることがない。そして、調圧ピストン２０の外周のパッキン２１とシリンダ部１３ａとの摺動部を介して、調圧室Ｄからスプリング室１３ｂへの僅かな漏水を生じた場合には、この漏水は前記排水ポート１３ｃを通じて排出される。
【００２６】
そして上記構成の調圧弁によれば、先に説明した図７の従来技術のような高価なダイアフラム１０４の代わりに、合成樹脂等によって安価に製造可能な調圧ピストン２０を用いており、しかも、調圧ピストン２０と調圧シャフト３０は、調圧スプリング２２及びサポートスプリング３２の付勢力によって調圧ピストン２０の凹部２０ｃの底面と調圧シャフト３０の軸部３０ｂの端面が互いに衝合された状態で動作するものであるため、互いに結合する必要がなく、その結果、先に説明した図７の従来技術のような螺子１０６ａ及びプレート１０６ｂ，１０６ｃなどの結合手段が不要になると共に、組立工数も削減されるので、低コストで製造することができる。
【００２７】
更に、調圧ピストン２０と調圧シャフト３０を結合する必要がなくなった結果、調圧シャフト３０には調圧ピストン２０との螺合手段を設ける必要がなく、しかも調圧シャフト３０はサポートスプリング３２の押し上げ方向の付勢力で調圧を行っており、調圧ピストン２０と調圧シャフト３０は連結していないことから無理な引張り力も加わらない。このため、調圧シャフト３０を合成樹脂成形品とすることも可能であり、そのようにすることによって、一層のコスト低減を図ることができる。
【００２８】
次に図２は、本発明に係る調圧弁の第二の形態を示す断面斜視図である。この形態も、基本的には図１と同様であるが、流入口Ａから流出口Ｅへ到る給水路の経路において相違する。
【００２９】
すなわち図２における参照符号１０はボディで、底部に流入口Ａが開設され、周壁に流出口Ｅが突設された外殻１６と、その内周に挿入され、シリンダ部１１ｄ及び第二筒部１１ｂが互いに同心的に形成されたボディ本体１１と、前記第二筒部１１ｂに挿入された状態でボディ本体１１に固定された弁ホルダ１２と、前記外殻１６における前記流入口Ａと反対側の端部に固定されると共に、この外殻１６と前記シリンダ部１１ｄとの間に挿入された筒状部１３ｄを有するカバー１３とからなる。第二筒部１１ｂと弁ホルダ１２との間、シリンダ部１１ｄとカバー１３との間、ボディ本体１１におけるシリンダ部１１ｄと第二筒部１１ｂとの間の外周面と外殻１６との間、及びシリンダ部１１ｄとカバー１３の筒状部１３ｄと外殻１６との間は、それぞれＯリングで密封されている。
【００３０】
ボディ本体１１のシリンダ部１１ｄ内には調圧ピストン２０が軸方向移動可能な状態で挿入され、その外周溝に装着されたパッキンが、前記シリンダ部１１ｄの内周面に摺動可能に密接されている。そして前記シリンダ部１１ｄ内における第二筒部１１ｂ側の端部には、この調圧ピストン２０によって容積が可変の調圧室Ｄが画成されている。
【００３１】
ボディ本体１１のシリンダ部１１ｄ内における調圧ピストン２０の背面側（調圧室Ｄと反対側）のスプリング室には、この調圧ピストン２０を調圧室Ｄ側へ向けて付勢する調圧スプリング２２が配置され、調圧ピストン２０の背面に形成された保持筒部に保持されている。また、前記スプリング室は、カバー１３に開設された排水ポート１３ｃを介して大気開放されている。
【００３２】
ボディ本体１１の第二筒部１１ｂと弁ホルダ１２との間には弁室Ｂが形成されていて、この弁室Ｂは、弁孔Ｃを介して調圧室Ｄと連通している。
【００３３】
弁室Ｂ内には、合成樹脂で成形された調圧シャフト３０が軸方向移動可能に配置されている。この調圧シャフト３０は、弁孔Ｃにおける弁室Ｂ側の縁部に形成された弁座１１ｃと接離可能な円錐状弁体部３０ａと、その小径側から軸方向へ延びて弁孔Ｃに遊挿されると共に、調圧ピストン２０における調圧室Ｄ側の端面に形成された凹部２０ｃに挿入され、先端がこの凹部２０ｃの底面に衝合された軸部３０ｂと、前記円錐状弁体部３０ａの大径側から軸部３０ｂと反対側へ延びて、端部外周が弁ホルダ１２における支持筒部１２ａに挿入された被支持筒部３０ｃからなる。そして、上述した調圧ピストン２０を付勢する調圧スプリング２２の付勢力は、この調圧ピストン２０を介して、調圧シャフト３０を弁孔Ｃの開放方向（調圧シャフト３０の円錐状弁体部３０ａを弁座１１ｃから離間させる方向）に作用している。
【００３４】
調圧シャフト３０の被支持筒部３０ｃの外径は弁孔Ｃ（弁座１１ｃ）の内径と同径であって、この被支持筒部３０ｃの外周面には、弁ホルダ１２における支持筒部１２ａの内周に装着されたパッキンが、摺動可能に密接されている。また、被支持筒部３０ｃにはサポートスプリング３２が保持されていて、その端部が前記支持筒部１２ａの底部に当接しており、このサポートスプリング３２によって、調圧シャフト３０は弁孔Ｃの閉塞方向（円錐状弁体部３０ａが弁座１１ｃに近接する方向）へ付勢されている。
【００３５】
外殻１６の底部に開設された流入口Ａは、外殻１６とボディ本体１１の第二筒部１１ｂの間に形成された筒状空間Ａ１と、前記第二筒部１１ｂに開設された複数の径方向孔Ａ２を介して、第二筒部１１ｂの内周の弁室Ｂと連通しており、外殻１６の周壁に突設された流出口Ｅは、外殻１６とボディ本体１１のシリンダ部１１ｄの間に形成された軸方向両側をＯリングで密封された環状空間Ｅ１と、前記シリンダ部１１ｄに開設された複数の径方向孔Ｅ２を介して、シリンダ部１１ｄの内周の調圧室Ｄに開口している。
【００３６】
調圧シャフト３０の被支持筒部３０ｃと弁ホルダ１２における支持筒部１２ａの底部との間は、パッキンによって弁室Ｂから隔絶した背圧室Ｆとなっており、この背圧室Ｆには、調圧シャフト３０に開設されたＴ字形の導圧孔３０ｄを通じて、調圧室Ｄの二次圧が、調圧シャフト３０の背圧として導入されるようになっている。そしてこの背圧の作用径（調圧シャフト３０における被支持筒部３０ｃの外径）は、調圧室Ｄからの二次圧の作用径（弁孔Ｃの内径）と同径に形成されている。
【００３７】
以上のように構成された第二の形態による調圧弁は、外殻１６に挿入される部分をカートリッジ化することによって、汎用性を持たせたものである。
【００３８】
そしてこの形態によれば、不図示の給水源からの洗浄水は、流入口Ａから、筒状空間Ａ１、径方向孔Ａ２、弁室Ｂ、弁孔Ｃ（弁座１１ｃと調圧シャフト３０との間の絞り流路）、調圧室Ｄ、径方向孔Ｅ２、及び環状空間Ｅ１を経由して流出口Ｅへ吐出されるものであって、二次圧の変動によって、調圧ピストン２０及び調圧シャフト３０が、先に説明した第一の形態と同様に動作し、調圧機能を奏するものである。
【００３９】
ここで、上述した第一の形態あるいは第二の形態において、調圧バランスを高精度に維持するためには、調圧ピストン２０、調圧スプリング２２及びサポートスプリング３２を、以下の条件に設定する必要がある。
【００４０】
すなわち流入口Ａ側の一次圧をＰ１、一次圧の変動範囲をＰ１min〜Ｐ１maxとすると、流出口Ｅ側の二次圧Ｐ２も若干の変動が想定されるので、その変動範囲をＰ２min〜Ｐ２maxとする。図３は、このときの一次圧Ｐ１と二次圧Ｐ２との関係を示す圧力線図である。
【００４１】
次に、二次圧Ｐ２と調圧ピストン２０及び調圧シャフト３０のストロークについて考える。二次圧Ｐ２が軸方向に作用する調圧ピストン２０の受圧面積をＸとすると、調圧ピストン２０が受ける圧力荷重ＦＰは、以下のとおりとなる。
ＦＰ＝Ｐ２×Ｘ
更に、
ＦＰmin＝Ｐ２min×Ｘ
ＦＰmax＝Ｐ２max×Ｘ
【００４２】
また、Ｐ２＝Ｐ２minのときの調圧ピストン２０のストロークをＳｔ１、Ｐ２＝Ｐ２maxのときの調圧ピストン２０のストロークをＳｔ２とすると、ストロークと圧力荷重は、図４の線図に示されるような比例関係となるように、圧力とストロークを設定することが好ましい。このとき、図４に示される比例線の傾きをαとすると、
【数１】
となる。
【００４３】
一方、ストロークがＳｔ１のときの調圧スプリング２２の付勢力をＳｐ１、サポートスプリング３２の付勢力をＳｓ１とし、ストロークがＳｔ２のときの調圧スプリング２２の付勢力をＳｐ２、サポートスプリング３２の付勢力をＳｓ２とすると、これら調圧スプリング２２とサポートスプリング３２の合力は表１のとおりであり、図５の線図に示されるように変化する。
【表１】
【００４４】
また、調圧スプリング２２のバネ定数をｋｐ、サポートスプリング３２のバネ定数をｋｓとすると、以下の関係が導き出される。
【数２】
【００４５】
これらの関係式に加え、ストロークに対するスプリング合力の傾きをαｓとすると、αｓは次式で求められる。
【数３】
【００４６】
以上の式により、以下を満足するスプリング荷重、調圧ピストン２０の外径及びストロークを設定することによって、図６の線図に示されるように、安定した二次圧を得ることができる。
α＝αｓ （ストローク−圧力荷重の傾きαと、ストローク−スプリング合力の傾きαｓを一致させる）
ＦＰmin＝Ｓｐ１−Ｓｓ１ （調圧ピストン２０が受ける圧力荷重ＦＰが最低値のときの圧力荷重とスプリング合力を一致させる）
ＦＰmax＝Ｓｐ２−Ｓｓ２ （調圧ピストン２０が受ける圧力荷重ＦＰが最高値のときの圧力荷重とスプリング合力を一致させる）
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る調圧弁の第一の形態を示す断面図である。
【図２】本発明に係る調圧弁の第二の形態を示す断面斜視図である。
【図３】一次圧Ｐ１と二次圧Ｐ２との関係を示す圧力線図である。
【図４】ストロークと圧力荷重の関係を示す線図である。
【図５】ストロークとスプリング合力の関係を示す線図である。
【図６】ストロークと圧力荷重の関係を示す線図である。
【図７】従来の調圧弁を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０ ボディ
１１ ボディ本体
１１ｃ 弁座
１１ｄ，１３ａ シリンダ部
１２ 弁ホルダ
１３ カバー
１３ｃ 排水ポート
１６ 外殻
２０ 調圧ピストン
２２ 調圧スプリング
３０ 調圧シャフト
３０ａ 円錐状弁体部
３０ｂ 軸部
３０ｃ 被支持筒部
３２ サポートスプリング
Ａ 流入口
Ｂ 弁室
Ｃ 弁孔
Ｄ 調圧室
Ｅ 流出口
Ｆ 背圧室
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入口から弁室、弁孔及び調圧室を経由して流出口へ到る流路が形成されたボディと、このボディにおける前記弁室と反対側のシリンダ部内に移動可能に配置され前記調圧室の容積を増減する調圧ピストンと、前記弁孔の端部に形成された弁座と接離可能であって前記弁室内に移動可能に配置され前記流出口側の二次圧が背圧として与えられた調圧シャフトと、この調圧シャフトを前記弁孔の開放方向へ前記調圧ピストンを介して付勢する調圧スプリングと、前記調圧シャフトを前記弁孔の閉塞方向へ付勢するサポートスプリングと、を備えることを特徴とする調圧弁。
【請求項２】
調圧ピストンと調圧シャフトが、互いに軸方向に衝合されたことを特徴とする請求項１に記載の調圧弁。
【請求項１】
流入口から弁室、弁孔及び調圧室を経由して流出口へ到る流路が形成されたボディと、このボディにおける前記弁室と反対側のシリンダ部内に移動可能に配置され前記調圧室の容積を増減する調圧ピストンと、前記弁孔の端部に形成された弁座と接離可能であって前記弁室内に移動可能に配置され前記流出口側の二次圧が背圧として与えられた調圧シャフトと、この調圧シャフトを前記弁孔の開放方向へ前記調圧ピストンを介して付勢する調圧スプリングと、前記調圧シャフトを前記弁孔の閉塞方向へ付勢するサポートスプリングと、を備えることを特徴とする調圧弁。
【請求項２】
調圧ピストンと調圧シャフトが、互いに軸方向に衝合されたことを特徴とする請求項１に記載の調圧弁。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１０２５３４（Ｐ２０１０−１０２５３４Ａ）
【公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７３８４９（Ｐ２００８−２７３８４９）
【出願日】平成２０年１０月２４日（２００８．１０．２４）
【出願人】（０００００４３８５）ＮＯＫ株式会社 (1,527)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月２４日（２００８．１０．２４）
【出願人】（０００００４３８５）ＮＯＫ株式会社 (1,527)
【Ｆターム（参考）】
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