JP2813111B2 - 弁装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、弁装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】図３に示されるようにメインバルブ１の
パイロット圧作用部２に対しパイロットバルブ３を接続
し、流体圧源４からこのパイロットバルブ３を経て供給
されるエア等のパイロット信号を使用してメインバルブ
１を切換えることにより、このメインバルブ１を介して
大流量の流体を供給するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記パイロットバルブ
３は、微小変位でもパイロット圧を発生してメインバル
ブ１を切換えることが可能であるが、微小変位単独では
瞬時に多量の流体を供給することができず、これのみを
ニューマチックポンプへの流体供給制御に使用すると、
ポンプの往復動切換が中立位置で停止する等の切換不良
の問題が発生する。

【０００４】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、一つの弁装置のみにより瞬時に多量の流体を供給
できるようにして、ポンプで発生する切換不良等を解決
することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、弁本体に形成
された流体入口と流体出口との間の弁座に対し流体入口
側にてポペット弁体が接離自在に設けられた弁装置にお
いて、このポペット弁体と一体的に設けられポペット弁
体より弁座を経て反対側に延出された軸方向移動自在の
弁軸と、この弁軸の周面に嵌着され弁本体側の部材との
摩擦により弁軸の軸方向移動に抵抗力を付与するシール
部材と、前記弁軸の軸端に当接され弁軸に対し外部から
の変位により蓄圧された軸力をかけるスプリングとを具
備した構成の弁装置である。

【０００６】

【作用】本発明は、外部からの変位がないときはポペッ
ト弁体に作用する流体圧による閉方向軸力によりポペッ
ト弁体が弁座を閉じている。さらに、外部からの変位に
より蓄圧されたスプリングから弁軸に作用する開方向軸
力が強まり、このスプリング力がポペット弁体に作用す
る流体圧による閉方向軸力とシール部材に作用する最大
静止摩擦力との合力を上回ると、その瞬間にポペット弁
体が瞬時に十分なストロークを軸方向移動して弁座を開
き、流体入口よりこの弁座を経て流体出口に大流量の流
体を供給する。また、逆方向変位によりスプリングから
弁軸に作用する開方向軸力が弱まり、このスプリング力
とシール部材に作用する最大静止摩擦力との合力より
も、弁軸の断面積に作用する流体圧による閉方向軸力が
上回ると、その瞬間にポペット弁体が瞬時に閉方向へ移
動して弁座を閉じ、流体出口からの流体供給を瞬時に停
止する。

【０００７】

【実施例】以下、本発明を図１および図２に示される実
施例を参照して説明する。

【０００８】図１は本発明に係る弁装置を示し、弁本体
11に流体入口12および流体出口13が形成され、その間に
弁座14が形成され、この弁座14に対し流体入口側にてポ
ペット弁体15が接離自在に設けられている。

【０００９】このポペット弁体15は、小径弁軸21の上部
に、円環状の着座部15a を一体化してなる取付金具15b
が嵌着され、座金15c を介し袋ナット15d により一体的
に固定されたものである。

【００１０】前記小径弁軸21は、ポペット弁体15より弁
座14の開口を経て反対側に延出され、ポペット弁体15と
ともに軸方向移動自在となっている。この小径弁軸21に
は大径弁軸22が螺合により一体化されている。この大径
弁軸22は、弁本体11の中心孔23に嵌着されたスリーブ24
の内部に摺動自在に嵌合されている。このスリーブ24
は、パッキン28およびストップリング29により、弁本体
11と一体化されている。

【００１１】前記大径弁軸22の外周面には凹溝25が設け
られ、この凹溝25にシール部材としてのＯリング26が嵌
着されている。このＯリング26は、弁本体側の部材であ
るスリーブ24と大径弁軸22との間の摺動間隙における空
気漏れを防止する本来のシール機能とともに、通常より
もスリーブ24にきつく嵌入されているため、このＯリン
グ26とスリーブ24との摩擦により弁軸22の軸方向移動時
に抵抗力を付与する重要な機能も有する。

【００１２】このＯリング26には、弁軸22の静止状態で
発生する大きな静止摩擦係数による静止摩擦力と、弁軸
22の移動状態で発生する小さな動摩擦係数による動摩擦
力との２種類が作用する。

【００１３】前記大径弁軸22の軸端には異径の二つの圧
縮コイルスプリング31が当接され、このスプリング31を
挟んで対向するプランジャ32がスリーブ24に摺動自在に
嵌合されている。このプランジャ32により圧縮されたコ
イルスプリング31は、大径弁軸22に対し外部からの変位
により蓄圧された軸力を作用する。

【００１４】前記弁本体11の下面にはねじ34によりブラ
ケット35が固定され、このブラケット35により軸36を介
してＬ形のプランジャ操作板37が回動自在に設けられ、
このプランジャ操作板37にフロート軸38が一体的に設け
られている。プランジャ操作板37の一端部37a は上方へ
折曲され、フロート軸38が下方へ回動したとき、ねじ34
の一つの頭部に設けられた係止部34a と係合し、プラン
ジャ32の抜落ちを防止する。

【００１５】図２に示されるように、本発明に係る弁装
置Ｖは空圧源41と空圧駆動式ポンプ（以下、エアポンプ
42という）との間に介設され、このエアポンプ42の吸込
管43が挿入された液の液面Ｌに、前記フロート軸38の先
端に取付けられたフロート44を浮かべ、給液管45から供
給される液の液面Ｌが一定液位まで上昇したら、エアポ
ンプ42を駆動して液を吐出管46へ汲上げるように制御す
る。なお、この図２に示された液位制御システムは後で
詳述する。

【００１６】次に、図１に基づいてこの弁装置のみの作
用を説明する。

【００１７】先ず、フロート軸38が実線に示されるよう
に下方へ回動しているときは、流体入口12から供給され
てポペット弁体15の表面に作用する空圧による閉方向軸
力によってポペット弁体15が弁座14を閉じている。

【００１８】ポペット弁体15に作用する空圧による閉方
向軸力とは、ポペット弁体15が弁座14と接触する円内の
断面積を軸方向受圧面積として、この軸方向受圧面積と
空圧との積で計算される軸方向力である。

【００１９】さらに、フロート軸38が上方へ回動するこ
とにより、プランジャ32を介し圧縮されて蓄圧されたス
プリング31から弁軸22に作用する開方向軸力も徐々に高
まっていくが、Ｏリング26とスリーブ24との間に作用す
る静止摩擦力（下向き）も徐々に高まっていくので、弁
軸22は直ぐには移動しない。

【００２０】そして、スプリング31に蓄圧された力が、
ポペット弁体15に作用する空圧による閉方向軸力と、Ｏ
リング26に作用する最大静止摩擦力（下向き）との合力
を上回って、ポペット弁体15および弁軸22が移動を開始
すると、その瞬間にＯリング26に作用する軸方向摩擦力
は最大静止摩擦力から小さな動摩擦力へと急激に減少す
るため、ポペット弁体15および弁軸22は瞬時に十分なス
トロークを上方へ軸方向移動して弁座14を開き、流体入
口12よりこの弁座14を経て流体出口13に大流量のエアを
供給する。

【００２１】上方へ移動して弁座14を開口したポペット
弁体15の停止位置は、大径弁軸22の断面積を軸方向受圧
面積としてこれと空圧との積により決定される閉方向軸
力と、Ｏリング26に作用する動摩擦力との合力が、プラ
ンジャ32・弁軸22間の拡大により減少したスプリング31
の蓄圧力とバランスする場所に決定される。

【００２２】そして、上昇したポペット弁体15がいった
ん停止した後は、弁軸22の断面積と空圧との積で決まる
閉方向軸力に対抗して、スプリング31から弁軸22に作用
する開方向軸力と、Ｏリング26にかかる静止摩擦力（上
向き）とが作用するので、弁座14の開口状態が保たれ
る。

【００２３】最後に、フロート軸38の下方への回動によ
り、スプリング31から弁軸22に作用する開方向軸力が弱
まり、このスプリング31の蓄圧力とＯリング26に作用す
る最大静止摩擦力（上向き）との合力よりも、弁軸22の
断面積と空圧との積により決まる閉方向軸力が上回る
と、その瞬間にポペット弁体15が瞬時に下方へ軸方向移
動して弁座14を閉じ、流体出口13からのエア供給を停止
する。

【００２４】次に、図２に基づいてこの弁装置を使用し
た液位制御システムの作用を説明する。

【００２５】図２（Ａ）に示されるように、給液管45か
らの液供給により液面Ｌが上昇すると、この液面Ｌのフ
ロート44の浮力によりプランジャ32が徐々に押上げら
れ、スプリング31が圧縮されてゆく。そして、ポペット
弁体15が弁座14と接触する円内の断面積を軸方向受圧面
積としてこの軸方向受圧面積と空圧との積で決定される
閉方向軸力と、Ｏリング26に作用する最大静止摩擦力
（下向き）との合力よりも、徐々に蓄圧されたスプリン
グ31の圧縮力が勝ると、その瞬間にポペット弁体15は一
気に開き、多量の空気をエアポンプ42へ供給し、この供
給された空気を駆動源として作動するエアポンプ42によ
り液を汲出す。

【００２６】図２（Ｂ）に示されるように、給液管45か
らの液供給量よりもエアポンプ42による液汲出量が多い
と、液面Ｌとともにフロート44が下降し、スプリング31
の圧縮力が弱まっていく。そして、大径弁軸22の断面積
とこの断面積に加わっている空圧との積により決まる閉
方向軸力が、スプリング31の圧縮力とＯリング26に作用
する最大静止摩擦力（上向き）との合力を相対的に上回
ると、その瞬間にポペット弁体15は下方へ移動して瞬時
に弁座14を閉じ、ポンプ42へのエア供給を停止する。

【００２７】このポンプ停止と給液管45からの液供給と
により液面Ｌは図２（Ａ）に示される状態に回復する。
以下、同様にして二つのレベル間で液の汲出、停止の繰
返自動制御が行われる。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、スプリングから弁軸に
作用する開方向軸力と、弁軸に作用する流体圧による閉
方向軸力と、弁軸が移動しようとするとシール部材に逆
方向に作用する静止摩擦力とを利用して、弁軸に開方向
または閉方向のクイックアクションを行わせるようにし
たから、一つの弁装置のみにより瞬時に大流量の流体を
供給または停止して、エアポンプ等を直接動作させるこ
とができるとともに、瞬時開閉式であるからエアポンプ
等の切換を確実に行うことができ、切換不良の問題を解
決できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る大流量制御用の弁装置の一実施例
を示す断面図である。

【図２】同上弁装置の使用例を示す説明図である。

【図３】従来の大流量制御回路を示す回路図である。

【符号の説明】

11 弁本体 12 流体入口 13 流体出口 14 弁座 15 ポペット弁体 21，22 弁軸 26 シール部材 31 スプリング

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁本体に形成された流体入口と流体出口
   との間の弁座に対し流体入口側にてポペット弁体が接離
   自在に設けられた弁装置において、 このポペット弁体と一体的に設けられポペット弁体より
   弁座を経て反対側に延出された軸方向移動自在の弁軸
   と、 この弁軸の周面に嵌着され弁本体側の部材との摩擦によ
   り弁軸の軸方向移動に抵抗力を付与するシール部材と、 前記弁軸の軸端に当接され弁軸に対し外部からの変位に
   より蓄圧された軸力をかけるスプリングとを具備したこ
   とを特徴とする弁装置。