JP3059614B2 - スライド弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スライド弁に関し、特
に弁体およびスプールが収納される弁室を作動流体の流
路として有為に利用することにより、小型化および高速
化を図れるようにしたスライド弁に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】負荷の切り替えを目的とするスライド弁
は、例えば図６の縦断側面図に示すように、弁箱101 に
形成した弁室102 の下面を覆う弁座103 と、弁室102 内
に進退可能に挿通されるスプール104 と、このスプール
104 に駆動されて弁座103 の上面に沿って摺動する弁体
105 とを備えている。

【０００３】上記弁座103 は上面に開口させた入口ポー
ト106 、この入口ポート106 に択一的に接続される２つ
の負荷接続用の出口ポート 107Ａ・ 107Ｂおよび各出口
ポート 107Ａ・ 107Ｂに対応する２つの排気ポート 108
Ａ・ 108Ｂを有している。また、上記弁体105 の下面に
は、それぞれ出口ポート 107Ａ・ 107Ｂを入口ポート10
6 と対応する排気ポート 108Ａ・ 108Ｂとに切り替え接
続する通路 109Ａ・ 109Ｂが弁体105 の摺動方向（以
下、単に摺動方向という）に並べて凹設されている。

【０００４】そして、図７ないし図８の各模式図に示す
ように、上記弁体105をスプール104で駆動して摺動させ
ることにより、弁体105 の両通路 109Ａ・ 109Ｂの間の
中央部下面110 を弁座103 の入口ポート106の摺動方向
のいずれか一側のすべり面111の部分 111Ａ・ 111Ｂに
重ねることにより、その一方の出口ポート 107Ｂ（また
は 107Ａ）を入口ポート106 から遮断するとともに、通
路 109Ｂを介して排気ポート 108Ｂに連通させ、他方の
出口ポート 107Ａ（または 107Ｂ）を通路 109Ａ（また
は 109Ｂ）を介して入口ポート106 に連通させるように
している。

【０００５】入口ポート106 に連通されている方の出口
ポート 107Ａ（または 107Ｂ）に対応する排気ポート 1
08Ａ（または 108Ｂ）は弁体105 の摺動方向両端部で対
応する出口ポート 107Ａ（または 107Ｂ）および入口ポ
ート106 から遮断させるようにしている。なお、スプー
ル104 の駆動方式としては、手動、電動、空気圧駆動、
油圧駆動など種々の方式が採用されている。また、特に
高速での弁の切り替えが要求される場合には、上記弁座
103 および弁体105 は耐摩性に優れたセラミックスで構
成されることが多い。

【０００６】この従来のスライド弁において、各出口ポ
ート 107Ａ・ 107Ｂおよびこれに接続される各負荷回路
の圧力管理を厳格にする場合には、例えば図８に示すよ
うに、弁切り替えの過渡期に、上記中央部下面110 が、
入口ポート106 を覆って、両出口ポート 107Ａ・ 107Ｂ
が同時に入口ポート106 から遮断されるとともに、両出
口ポート 107Ａ・ 107Ｂがそれぞれ対応する排気ポート
108Ａ・ 108Ｂからも遮断されるようにしている。

【０００７】上記各ポートの間には、弁体105 と弁座10
3 との間のシール性を確保するため、一定の長さａ以上
の長さが必要とされる。また、上記各ポートの流路断面
積は要求される圧縮空気などの作動流体の流量と各ポー
トの摺動方向に直角の方向（以下、幅方向という）の寸
法とによって決定され、各ポートの幅方向の寸法は例え
ばＩＳＯ標準などによって与えられた電磁弁の幅方向の
寸法に対応して一定以下に制限される。

【０００８】上記弁体105 の摺動方向の長さは、中央部
下面110 の長さと、その両側の通路109Ａ・ 109Ｂの長
さと、弁体105 のストロークの２倍の長さと、両排気ポ
ート105 ・106 の両外側に必要とされるシール面の長さ
２ａとの合計長さに設定される。今、所定の流量を得る
ために各ポートが必要とする摺動方向の長さをｂとする
と、中央部下面110 の長さは入口ポート２の摺動方向の
長さｂに設定され、弁座105 のストロークは、入口ポー
ト106 の摺動方向の長さｂと中央部下面110 の長さｂと
を加えた長さ２ｂに設定される。また、上記各通路 109
Ａ・ 109Ｂの摺動方向の長さは、各出口ポート 107Ａ・
107Ｂの流路断面積を所定の大きさにするため、各出口
ポート 107Ａ・ 107Ｂと対応する排気ポート105 ・106
との間隔ａと２ｂとを加えた長さ（ａ＋２ｂ）に設定す
る必要がある。

【０００９】したがって、弁体105 の摺動方向の長さ
は、中央部下面110 の摺動方向の長さｂと、その両側の
通路 109Ａ・ 109Ｂの摺動方向の長さ（ａ＋２ｂ）の２
倍の長さと、弁体105 のストローク２ｂの２倍の長さ
と、両排気ポート105 ・106 の両外側に必要とされる各
シール面の摺動方向の長さａの２倍の長さとの合計長さ
（４ａ＋９ｂ）に設定される。

【００１０】また、弁座103 の摺動方向の長さは、弁座
105 の摺動方向の長さ（４ａ＋９ｂ）に弁座105 のスト
ローク２ｂを加えた長さ（４ｂ＋11ｂ）以上に設定され
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】このため、大流量を要
求されるスライド弁においては、ＩＳＯなどの標準を遵
守しながら要求流量を得るために各ポートの摺動方向の
長さｂを大きくしてスライド弁全体を摺動方向に大型化
することを甘受するか、大型化を避けるために流量不足
となることを甘受するか、ＩＳＯなどの標準を無視する
かのいずれかを選択せざるを得ないという難点がある。

【００１２】これらのうち、ＩＳＯ等の標準を無視する
ことは、製品の汎用性を損なうことになるので、きわめ
て限られたケースでのみ許されることであり、また、流
量不足を甘受することは、負荷が制限されることになる
ので好ましくなく、結局、通常の生産においては大型化
を甘受することになることが多い。しかし、弁座103 お
よび弁体105 の長さが大きくなると、弁体105 が弁座10
5に摺接する面積（以下、摺接面積という）が大きくな
り、弁体105 の摺動抵抗が大きくなるので、弁の切り替
え速度が遅くなる上、スプール104 が弁体105 を摺動方
向に駆動する力（以下、推力という）を大きくする必要
があり、このためにスプール104 を大径にしなければな
らず、一層大型化しなければならないという問題が生じ
る。

【００１３】本発明は、上記の事情を鑑みてなされたも
のであり、弁体およびスプールが収納される弁室を作動
流体の流路として有為に利用することにより、小型化お
よび高速化を図れるようにしたスライド弁を提供するこ
とを目的とするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、弁箱に形成し
た弁室の下面を覆う弁座と、弁室内に進退可能に挿通さ
れるスプールと、このスプールに駆動されて弁座の上面
に沿って摺動する弁体とを備え、上記弁座は上面に開口
させた入口ポート、この入口ポートに択一的に接続され
る２つの負荷接続用の出口ポートおよび各出口ポートに
対応する２つの排気ポートを有し、上記弁体の摺動によ
り、２つの出口ポートのうちの１つが択一的に入口ポー
トに接続されると共に、他の１つの出口ポートが対応す
る排気ポートに接続されるスライド弁において、上記の
目的を達成するため、次のような手段を講じている。

【００１５】すなわち、本発明は、上記弁座の側縁部に
弁室に連通する入口ポートが開口され、上記弁座の中央
部に両出口ポートと両排気ポートとが摺動方向に並べて
開口され、上記弁体の下面中央部に両出口ポートを択一
的に弁室に連通させる入口側通路が形成されるととも
に、その摺動方向両側部に弁室から遮断された出口ポー
トを排気ポートに連通させる排気側通路が形成されるこ
とを特徴とするものである。

【００１６】

【作用】本発明においては、入口ポートは弁座の幅方向
の両側の縁部に開口させてもよく、また、その片側の側
縁部に開口させてもよい。この入口ポートから弁室に流
入した作動流体は、弁体に形成した入口側通路を経てい
ずれか一方の出口ポートに流入し、入口側通路から遮断
された出口ポートの作動流体は弁体に形成した排気側通
路により対応する排気ポートに流出することになる。

【００１７】上記弁座の上面の幅方向中央部には、両出
口ポートと両排気ポートとの４つのポートが摺動方向に
並べて開口されることになり、これら４つのポートに加
えて入口ポートが摺動方向に並べて開口されている従来
例に比べると弁座および弁体の摺動方向の長さが短くな
るので、スライド弁全体を摺動方向の長さに小さくする
ことができるとともに、弁体の摺接面積が小さくなって
弁体の摺動抵抗が小さくなり、弁の切り替え速度が高め
られる。

【００１８】また、弁体の摺動抵抗が小さくなるので、
弱い推力で弁体を駆動できることになり、スプールを小
径にしてスライド弁全体を摺動方向に直角の方向にも小
型にすることができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の一実施例に係るスライド弁を
図面に基づいて具体的に説明するが、本発明は、この実
施例によって限定されるものではなく、この明細書およ
び添付された図面から明らかになる本発明の真に意図す
る範囲全体に広くおよぶものである。

【００２０】図１の縦断側面図および図２の分解斜視図
に示す本発明の一実施例に係るスライド弁は、弁箱１に
形成した弁室２の下面を覆う弁座３と、弁室２内に進退
可能に挿通されるスプール４と、このスプール４に駆動
されて弁座３の上面に沿って摺動する弁体５とを備え
る。また、弁座３および弁箱１の下面がインターフェー
スを兼ねる弁座押さえ12によって覆われ、さらに、弁箱
１の下面には配管取付台13が固定される。

【００２１】上記弁座３の上面14には、その幅方向の両
側縁部にそれぞれ入口ポート６が開口させてあり、弁座
３の上面14の中央部に２つの出口ポート７Ａ・７Ｂが摺
動方向に並べて開口させてある。また、弁座３の上面14
の幅方向の中央部に各出口ポート７Ａ・７Ｂの摺動方向
両外側に各出口ポート７Ａ・７Ｂに対応する各排気ポー
ト８Ａ・８Ｂが開口させてある。

【００２２】また、上記弁体５の下面には、その摺動方
向中央部に弁体５の幅方向の全長にわたって各出口ポー
ト７Ａ・７Ｂの摺動方向の長さｂとほぼ同じ溝幅を有す
る入口側通路９が形成されるとともに、この入口側通路
９の摺動方向両側の下面に弁体５によって弁室２から遮
断された出口ポート７Ｂ（または７Ａ）を排気ポート８
Ｂ（または８Ａ）に連通させる各排気側通路10Ａ・10Ｂ
が形成される。

【００２３】さらに、弁体５の上面にはスプール４の小
径部の下周面に対応する半円筒溝11が凹設される。今、
図３ないし図５の各模式図に示すように、所要の流量を
確保するために入口側通路８、各出口ポート７Ａ・７Ｂ
および各排気ポート８Ａ・８Ｂに必要とされる摺動方向
の長さをｂとし、シール性を保持するために各出口ポー
ト７Ａ・７Ｂと対応する排気ポート８Ａ・８Ｂとの間に
必要とされる間隔をａとすると、図４に示すように、上
記弁座３の両出口ポート７Ａ・７Ｂの間隔は、両出口ポ
ート７Ａ・７Ｂが同時に入口側通路９に連通しないよう
にするために、入口側通路９の溝幅、すなわち、各出口
ポート７Ａ・７Ｂの摺動方向の長さｂと同じ長さに設定
される。

【００２４】また、入口側通路９と各排気側通路10Ａ・
10Ｂとの間で弁体５の下面に形成される内側シール面15
Ａ・15Ｂの摺動方向の長さは、弁体５がストロークエン
ドにある時には、弁室２に連通されている出口ポート３
（または４）を対応する排気ポート５（または６）から
遮断されるようにしてあればよいので、この間隔はｂよ
りも小さいａに設定される。

【００２５】さらに、各排気側通路10Ａ・10Ｂの摺動方
向の長さは、弁室２から遮断されている出口ポート７Ｂ
（または７Ａ）およびこれに対応する排気ポート８Ｂ
（または８Ａ）を連通させ、しかも、所要の流量を確保
するために各出口ポート７Ａ・７Ｂおよび各排気ポート
８Ａ・８Ｂに必要とされる摺動方向の長さ（ｂ＋ｂ）と
シール性を保持するために各出口ポート７Ａ・７Ｂと対
応する排気ポート８Ａ・８Ｂとの間に必要とされる間隔
ａとの合計長さ（ａ＋２ｂ）以上の長さが必要である。

【００２６】この実施例では、両出口ポート７Ａ・７Ｂ
の間隔がｂであるので、各排気側通路10Ａ・10Ｂの摺動
方向の長さは、この長さ（ａ＋２ｂ）に両出口ポート７
Ａ・７Ｂの間隔ｂを加えた長さ〔ｂ＋（ａ＋２ｂ）〕か
ら内側シール面15Ａ・15Ｂの摺動方向の長さａを差し引
いた長さ３ｂとされる。さらに、上記排気側通路10Ａ・
10Ｂの摺動方向の両外側の弁体５の下面には、各排気ポ
ート８Ａ・８Ｂと弁室２との間をシールするために、弁
体５の摺動方向の両側部には摺動方向の長さａの外側シ
ール面16Ａ・16Ｂが設けられる。

【００２７】その結果、この弁体５の摺動方向の長さは
（４ａ＋６ｂ）となり、弁座３の摺動方向の長さはこの
弁体５の摺動方向の長さ（４ａ＋６ｂ）に弁体５のスト
ローク３ｂを加えた長さ（４ａ＋９ｂ）となり、弁座３
および弁体７を従来例の弁座103 および弁体105 よりも
それぞれ２ｂずつ短くできる。なお、上記配管取付台13
にはそれぞれ上面に開口する１つの入口ポート17、２つ
の出口ポート18Ａ・18Ｂおよび２つの排気ポート19Ａ・
19Ｂが設けられ、弁座押さえ12にはこれらにそれぞれ連
通される１つの入口通路20、２つの出口通路21Ａ・21Ｂ
および２つの排気通路22Ａ・22Ｂが通設される。

【００２８】上記入口通路20は弁押さえ12内で幅方向に
分岐され、弁押さえ12の上面では２つの幅方向に長い長
孔状に開口させてある。これにより、配管取付台13の入
口ポート17が入口通路20を介して弁座３の両側縁部に形
成された２つの入口ポート６に連通される。また、２つ
の出口通路21Ａ・21Ｂと２つの排気通路22Ａ・22Ｂとは
それぞれ弁座３の対応する２つの出口ポート７Ａ・７Ｂ
と２つの排気ポート８Ａ・８Ｂに連通される。

【００２９】また、このスライド弁は手動操作により切
り替えるように構成することも可能であるが、この実施
例では、図１に示すように、上記弁室２の両側にシリン
ダ室23Ａ・23Ｂが形成され、各シリンダ室23Ａ・23Ｂに
挿入されたピストン24Ａ・24Ｂの両外側に形成される受
圧室25Ａ・25Ｂにパイロット電磁弁26Ａ・26Ｂを介して
圧縮空気を給排してスプール４を駆動させている。

【００３０】さらに、上記の一実施例では、弁座３の幅
方向の両側縁部に入口ポート６を形成しているが、各出
口ポート７Ａ・７Ｂおよび各排気ポート８Ａ・８Ｂを幅
方向の一方に偏倚させ、弁座３の幅方向の他方の側縁部
のみに入口ポート６を形成することも可能である。

【００３１】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明は、弁座
の幅方向の側縁部に弁室に連通する入口ポートが開口さ
れ、上記弁座の中央部に両出口ポートと両排気ポートと
が弁体摺動方向に並べて開口され、上記弁体がその摺動
方向に分割された２つの弁体からなり、両弁体の間に両
出口ポートを択一的に弁室に連通させる入口側通路が形
成されるとともに、各弁体に弁室から遮断された出口ポ
ートを排気ポートに連通させる排気側通路が形成され
る。

【００３２】これにより、弁体摺動方向の弁座および弁
体の寸法を小さくしてスライド弁を小型にすることがで
き、弁体と弁座との摺接面積を小さくして弁体の摺動抵
抗を減少させて、弁の切り替え速度を一層高められる
上、スプールの径を小さくしてスライド弁全体を一層小
型にできるという効果を得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の縦断側面図である。

【図２】本発明の一実施例の要部の分解斜視図である。

【図３】本発明の一実施例のＡ接続時の模式図である。

【図４】本発明の一実施例の過渡期の模式図である。

【図５】本発明の一実施例のＢ接続時の模式図である。

【図６】従来例の縦断側面図である。

【図７】従来例のＢ接続時の模式図である。

【図８】従来例の過渡期の模式図である。

【図９】従来例のＡ接続時の模式図である。

【符合の説明】

１…弁箱 ２…弁室 ３…弁座 ４…スプール ５…弁体 ６…入口ポート ７Ａ・７Ｂ…出口ポート ８Ａ・８Ｂ…排気ポート ９…入口側通路 10Ａ・10Ｂ…排気側通路

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−29123（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−187777（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−86482（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−191470（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−8468（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−8467（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16K 3/00 - 3/36 F16K 11/00 - 11/24 F16K 27/00 - 27/04 F16K 31/12 - 31/165

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁箱に形成した弁室の下面を覆う弁座
   と、弁室内に進退可能に挿通されるスプールと、このス
   プールに駆動されて弁座の上面に沿って摺動する弁体と
   を備え、上記弁座は上面に開口させた入口ポート、この
   入口ポートに択一的に接続される２つの負荷接続用の出
   口ポートおよび各出口ポートに対応する２つの排気ポー
   トを有し、上記弁体の摺動により、２つの出口ポートの
   うちの１つが択一的に入口ポートに接続されると共に、
   他の１つの出口ポートが対応する排気ポートに接続され
   るスライド弁において、上記弁座の側縁部に弁室に連通
   する入口ポートが開口され、上記弁座の中央部に両出口
   ポートと両排気ポートとが摺動方向に並べて開口され、
   上記弁体の下面中央部に両出口ポートを択一的に弁室に
   連通させる入口側通路が形成されるとともに、その摺動
   方向両側部に弁室から遮断された出口ポートを排気ポー
   トに連通させる排気側通路が形成されることを特徴とす
   るスライド弁。