JP2015017687A - 圧力制御弁 - Google Patents

Abstract

【課題】弁体を弁座に着座した状態で弁体が傾くことを抑制し、弁口を良好に閉じる圧力制御弁を提供する。
【解決手段】弁体４は先端に平坦面4Ｂを有する。ケーシング１の内部に設けたスリーブ３には、弁体４の平坦面４Ｂと対向する部位に弁体４が着座する弁座３Ｃを設ける。弁座３Ｃは、弁体４が着座した状態で、弁体４の平坦面４Ｂと面接触する平坦面３Ｆを有する。これにより、弁体４は弁座３Ｃに着座した状態で、スリーブ３内周面３Ａと弁体４外周面４Ａとの間の摺動隙間に起因して傾くことを抑制でき、弁口１Ｅを良好に閉じることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧力制御弁に関する。

この種の圧力制御弁は、高圧側の圧力が予め設定された設定圧力を超えると、弁体が移動して弁口を開く。

特開平９−２１０２２８号公報

ところが、かかる従来の圧力制御弁では、弁体の先端部を円錐形状に形成し、この先端部を弁座に着座し、弁体と弁座とが線接触して、弁口を閉じているため、弁体とケーシングとの摺動隙間に起因して弁体が傾き、弁口を良好に閉じることができず、特に、大型の弁を水平に設置した場合には顕著であった。

本発明の課題は、弁体を弁座に着座した状態で弁体が傾くことを抑制し、弁口を良好に閉じる圧力制御弁を提供するものである。

かかる課題を達成すべく、本発明は次の手段をとった。即ち、
高圧側の圧力が予め設定された設定圧力を超えることを抑制する圧力制御弁において、高圧側に接続される第１接続口が設けられた高圧側空間、低圧側に接続される第２接続口が設けられた低圧側空間、および高圧側空間と低圧側空間とを連通させる弁口を有するケーシングと、ケーシングの内部に移動可能に収装して弁口を開閉する弁体であって、弁体は先端に平坦面を有し、ケーシングの内部には弁体の平坦面と対向する部位に弁体が着座する弁座を設け、弁座は、弁体が着座した状態で、弁体の平坦面と面接触する平坦面を有することを特徴とする圧力制御弁がそれである。

この場合、前記弁体を円柱状に形成し、この先端に平坦面を有してもよい。

以上詳述したように、請求項１に記載の発明は、弁体は先端に平坦面を有し、ケーシングの内部には弁体の平坦面と対向する部位に弁体が着座する弁座を設け、弁座は、弁体が着座した状態で、弁体の平坦面と面接触する平坦面を有する。このため、弁体は、先端の平坦面が弁座の平坦面と面接触して弁座に着座するから、弁座に着座した状態で、ケーシングとの摺動隙間に起因して傾くことを抑制でき、弁口を良好に閉じることができる。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明の効果に加え、弁体を円柱状に形成し、この先端に平坦面を有している。このため、弁体の先端部を円錐形状に形成する従来弁に比し、弁体は簡単な形状で、容易に製作することができる。

本発明の一実施形態を示した圧力制御弁の断面図である。 図１のＡ部拡大図である。 図１の回路図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づき説明する。
図１において、１は圧力制御弁２のバルブボディをなすケーシングで、第１接続口１Ａおよび第２接続口１Ｂを設けている。第１接続口１Ａは高圧側に接続する。第２接続口１ＢはタンクＴ等の低圧側に接続する。ケーシング１の内部には、高圧側空間１Ｃ、低圧側空間１Ｄ、および、弁口１Ｅを設けている。高圧側空間１Ｃは第１接続口１Ａに直接に連通する空間である。低圧側空間１Ｄは第２接続口１Ｂに直接に連通する空間である。弁口１Ｅは高圧側空間１Ｃと低圧側空間１Ｄとを連通する連通部である。

３は円筒状のスリーブで、ケーシング１の内部に設けている。４は円柱状の弁体で、ケーシング１の内部でスリーブ３へ移動可能に収装している。スリーブ３は、その内周面３Ａが弁体４の外周面４Ａと摺接することにより弁体４の移動を案内し、内周面３Ａの高圧側空間１Ｃ側を径方向の内方へ突出して環状の段部３Ｂを形成している。弁体４は、弁口１Ｅに対して変位することにより、弁口１Ｅを開閉する。弁体４は、低圧側空間１Ｄ側から高圧側空間１Ｃ側に延びる可動体であって、その長手方向（以下、弁体４の移動方向という。）に移動可能で、高圧側空間１Ｃ側の先端に弁体４の移動方向と直交する平坦面４Ｂを有している。そして、本実施形態では、弁体４の移動方向は、水平方向と一致している。

スリーブ３は、弁口１Ｅを貫通して低圧側空間１Ｄから高圧側空間１Ｃまで到達している。スリーブ３には、弁体４が着座する弁座３Ｃ、大径の大連通口３Ｄおよび小径の小連通口３Ｅを設けている。図２に示す如く、弁座３Ｃは、弁体４の平坦面４Ｂと対向する部位に設けている。すなわち、弁座３Ｃは、スリーブ３の内周面３Ａと直交する段部３Ｂの内壁面に設け、内壁面には弁体４の移動方向と直交する平坦面３Ｆを有し、平坦面３Ｆは弁体２が着座した状態で、弁体４の平坦面２Ｂと面接触する。大連通口３Ｄは、周方向へ等間隔に６個設け、スリーブ３内外を連通させる。小連通口３Ｅは、周方向へ等間隔に２個設け、大連通口３Ｄより小径で、かつ、大連通口３Ｅより弁体４の移動方向で弁座３Ｃ側に配置している。そして、高圧側空間１Ｃと低圧側空間１Ｄとは、弁口１Ｅから小連通口３Ｅおよび大連通口３Ｄを介して連通する。

５は弁体４の背部に形成した作用室で、弁体４を挟んで高圧側空間１Ｃと反対側の空間に配置し、ばね６を収装している。ばね６は、弁口１Ｅを閉じる向きに弁体４を押圧する。つまり、ばね６は、低圧側空間３Ｄ側に移動可能に配置した弁体４を高圧側空間１Ｃ側に押圧する弾性力を発揮する。

図３に示す如き、作用室５には、第１パイロット回路ＰＳ１を介して高圧側の作動流体を導入する。第１パイロット回路ＰＳ１には、切換弁７を設けている。切換弁７は、高圧側の作動流体を作用室５に導入する場合（以下、オンロードという。）と、高圧側の作動流体を作用室５に導入することなく、作用室５とタンクＴ側とを連通する場合（以下、アンロードという。）とに切り換える。

なお、切換弁７は電磁弁である。そして、図３に示す状態では、切換弁７は、アンロードとなっている。つまり、切換弁７が通電状態となると、オンロードとなる。また、切換弁７が非通電状態となると、アンロードとなる。

ＰＳ２は第２パイロット回路で、パイロットリリーフ弁８を設けている。パイロットリリーフ弁１１は、高圧側の圧力が予め設定した圧力（以下、設定圧力という。）以上となったときに、第１パイロット回路ＰＳ１をタンクＴ側に連通する。このため、オンロード状態で高圧側の圧力が設定圧力未満のとき、つまりパイロットリリーフ弁８が閉じているときには、作用室５内の圧力は高圧側の圧力と同じである。オンロード状態で高圧側の圧力が設定圧力以上となったとき、つまりパイロットリリーフ弁８が開いている状態では、作用室５はタンクＴ側と連通する。

なお、パイロットリリーフ弁８は、電流制御可能な比例制御弁である。つまり、パイロットリリーフ弁８の制御電流値が変化すると、これに応じて設定圧力が変化する。

図１に示す如き、ケーシング１には、開閉弁９を有するバイパス通路１０を設けている。バイパス通路１０は、高圧側空間１Ｃと低圧側空間１Ｄとを連通する。開閉弁９は、バイパス通路１０を開閉する。なお、開閉弁９は、手動式の開閉弁である。

開閉弁９は、ケーシング１の外部に設けている。すなわち、バイパス通路１０は、少なくとも第１通路１０Ａと第２通路１０Ｂとを有して構成している。第１通路１０Ａは、ケーシング１の外壁面に開口した第１開口部１０Ｃから高圧側空間１Ｃに至る通路である。

第２通路１０Ｂは、ケーシング１の外壁面に開口した第２開口部１０Ｄから低圧側空間１Ｄに至る通路である。そして、開閉弁９は、ケーシング１の外壁面のうち、第１開口部１０Ｃおよび第２開口部１０Ｄを覆う位置にボルト等の機械的締結具により組み付けている。

なお、図３に示すように、第１パイロット回路ＰＳ１には、固定絞り１１Ａ及び逆止弁１１Ｂを設けている。逆止弁１１Ｂは、切換弁７側から作用室５に作動流体が逆流することを防止する。これにより、作用室５に作動流体が流入する際には、固定絞り１１Ａで作動流体を絞り制御し、弁体４が弁座３Ｃに着座する際の緩衝作用を得る。また、作用室４から作動流体を流出する際には自由流れで流出し、弁体４が弁口１Ｅを開く応答性を悪くしない。

ＰＳ３は第３パイロット回路で、高圧側からパイロットリリーフ弁８に至るもので、減固定絞り１１Ｃを設けている。１１Ｄは空気抜き弁で、圧力制御弁１をシステム（油圧回路）に組み付けたときに、内部の空気を抜くための弁である。

次に、かかる構成の作動を説明する。
図１および図３は、オンロード状態で高圧側の圧力が設定圧力未満の状態を示し、パイロットリリーフ弁１１が閉じており、作用室５内の圧力は高圧側の圧力と同じである。そして、作用室５において作動流体が弁体４に圧力を作用させる面積は、高圧側空間３Ｃにおいて作動流体が弁体５に圧力を作用させる面積より大きい。

このため、弁体４には、ばね６による押圧力に加え、上記の面積差による押圧力が作用する。したがって、弁体４が確実に弁座３Ｃに押し付けられて着座し、弁体４の平坦面４Ｂが弁座３Ｃの平坦面３Ｆと面接触するので、弁口１Ｅが液密に閉じられた状態となる。

いま、このオンロード状態で高圧側の圧力が設定圧力以上になると、パイロットリリーフ弁８が開き、作用室５はタンクＴ側と連通する。このため、作用室５内の作動流体をタンクＴ側に排出すると同時に、第３パイロット回路ＰＳ３を経由して高圧側からタンクＴ側に作動流体を排出する。

しかし、第３パイロット回路ＰＳ３には、固定絞り１１Ｃが設けられているため、固定絞り１１Ｃで発生する圧力損失により、固定絞り１１Ｃの前後で圧力差が生じる。したがって、作用室５内の圧力が高圧側の圧力より低下する。そして、弁体４を開く向きに押圧する押圧力が、弁体４を閉じる向きに押圧する押圧力を上回ると、弁口１Ｅが開く。

メンテナンス時においては、作業者は、システムを停止させて高圧側の圧力を低下させるとともに、切換弁７をアンロードにする。これにより、作用室５内の圧力が低下し、タンクＴ側の圧力、つまり大気圧相当まで低下する。

しかし、ばね６が弁体４を押圧しているので、メンテナンスを行う際に高圧側の圧力が低下して作用室５内の圧力が低下した場合であっても、弁口１Ｅが閉じたままとなる。そこで、作業者が開閉弁９を開き、高圧側の作動流体をタンクＴ側に排出する。

かかる作動で、弁体４は先端に平坦面４Ｂを有し、ケーシング１の内部には弁体４の平坦面４Ｂと対向する部位に弁体４が着座する弁座３Ｃを設け、弁座３Ｃは、弁体４が着座した状態で、弁体４の平坦面４Ｂと面接触する平坦面３Ｆを有する。このため、弁体４は、先端の平坦面４Ｂが弁座３Ｃの平坦面３Ｆと面接触して弁座３Ｃに着座するから、弁座３Ｃに着座した状態で、ケーシング１との摺動隙間、すなわち、スリーブ３内周面３Ａと弁体４外周面４Ａとの間の摺動隙間に起因して傾くことを抑制でき、弁口１Ｅを良好に閉じることができる。特に、図１に示す如く、大型の弁を水平に設置した場合でも、弁体４が傾くことを良好に抑制できる。

また、弁体４を円柱状に形成し、この先端に平坦面４Ｂを有している。このため、弁体の先端部を円錐形状に形成する従来弁に比し、弁体４は簡単な形状で、容易に製作することができる。

また、高圧側空間１Ｃと低圧側空間１Ｄとは、小連通口３Ｅおよび大連通口３Ｄを介して連通し、小連通口３Ｅは、大連通口３Ｄより小径で、かつ、大連通口３Ｅより弁体４の移動方向で弁座３Ｃ側に配置している。このため、弁座３Ｃに着座した弁体４が弁座３Ｃから離脱して弁口１Ｅを開き始める際に、高圧側の作動流体を、最初は小連通口３Ｅを流通し、この後に大連通口３Ｄを流通してタンクＴ側に排出するから、流量を順次漸増して排出することができる。

また、開閉弁９はケーシング１の外部に設けられているため、メンテナンスを行う作業者は、開閉弁９を容易に開くことができる。したがって、メンテナンス時に高圧側の作動流体をタンクＴ側に容易に排出できる。

また、バイパス通路１０は、ケーシング１に設けられているため、外部配管等によりバイパス通路１０を構成する必要がないので、流体回路の構成を簡素な構成とすることができる。

また、開閉弁９は、ケーシング１の外壁面のうち、第１開口部１０Ｃ及び第２開口部１０Ｄを覆う位置に組み付けられている。このため、開閉弁９およびバイパス通路１０をケーシング１に一体化された構成とできるから、流体回路の構成を簡素な構成とし、かつ、圧力制御弁２の小型化を実現できる。

なお、一実施形態では、作用室５を有するバランスピストン型の圧力制御弁であったが、本発明はこれに限定されるものではなく、ばね６の押圧力のみで弁口１Ｅを閉じる直動型の圧力制御弁であってもよい。なお、直動型の圧力制御弁では、パイロットリリーフ弁８および切換弁７は不要である。また、バランスピストン型の圧力制御弁であっても、切換弁７は必須の要件ではない。また、ケーシング１の内部にスリーブ３を設け、スリーブ３に弁体４を移動可能に収装したが、本発明はこれに限定されるものではなく、スリーブ３を設けずに、ケーシング１の内部に弁体４を直接収装してもよい。

また、一実施形態では、高圧側空間１Ｃと低圧側空間１Ｄとは、小連通口３Ｅおよび大連通口３Ｄを介して連通したが、本発明はこれに限定されるものではなく、小連通口３Ｅを設けずに、大連通口３Ｄのみを介して連通してもよい。また、開閉弁９は、ケーシング１の外壁面のうち、第１開口部１０Ｃ及び第２開口部１０Ｄを覆う位置に組み付けられていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他の位置であってもよい。さらにまた、パイロットリリーフ弁８および切換弁７が一体化されていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、パイロットリリーフ弁８および切換弁７を別体化してもよいことは勿論である。

１：ケーシング
１Ｃ：高圧側空間
１Ｄ：低圧側空間
１Ｅ：弁口
３Ｃ：弁座
３Ｆ、４Ｂ：平坦面
４：弁体

Claims (2)

1. 高圧側の圧力が予め設定された設定圧力を超えることを抑制する圧力制御弁において、高圧側に接続される第１接続口が設けられた高圧側空間、低圧側に接続される第２接続口が設けられた低圧側空間、および高圧側空間と低圧側空間とを連通させる弁口を有するケーシングと、ケーシングの内部に移動可能に収装して弁口を開閉する弁体であって、弁体は先端に平坦面を有し、ケーシングの内部には弁体の平坦面と対向する部位に弁体が着座する弁座を設け、弁座は、弁体が着座した状態で、弁体の平坦面と面接触する平坦面を有することを特徴とする圧力制御弁。
2. 前記弁体を円柱状に形成し、この先端に平坦面を有ししたことを特徴とする請求項１に記載の圧力制御弁。

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