JPH0117749Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は自動車のエンジン等に用いられる流量
制御弁に関する。

（従来技術） 一般に、この種流量制御弁は弁の上流側と下流
側の圧力差に応じて自動的に開閉弁するようにな
つており、その従来例としては、例えば、第８図
に示すようなものがある。この流量制御弁にあつ
ては、流入口４１と流出口４２との間に形成され
る流路内において、リード弁４３の上流側に絞り
弁４４を備え、上記流入口４１から流出口４２へ
と流れる空気等の流体の流量を自由に制御し得る
ようになつている。すなわち、上記絞り弁４４
は、ダイアフラム室４５に供給される作動流体の
信号圧力によつて作動するダイヤフラム４６に連
結された弁体４７と、該弁体４７の弁頭４８が着
座する弁座４９とよりなつている。従つてダイア
フラム室４５内に供給される作動流体の信号圧力
を増すことにより、同ダイアフラム室４５内の圧
力が上昇すると、ダイアフラム４６が圧縮スプリ
ング５０の弾発力に抗して押下げられるため、該
ダイアフラム４６に連結された弁体４７も同時に
押下げられ、流体の流量が制御される。

しかし、上記流量制御弁にあつては、弁体４７
の弁頭４８が弁座４９に近づくにつれ、弁頭４８
と弁座４９との間を流れる空気の流速が増し圧力
が低下するので、弁頭４８の弁座当接面４８ａ側
に加わる圧力が小さくなる。これに対して、弁頭
４８の上記弁座当接面４８ａと反対の面（以下、
反弁座当接面と称する）４８ｂ側に加わる圧力は
変化しないため、第９図に示すように弁頭４８の
反弁座当接面４８ｂ側に加わる圧力P₁と弁座当
接面４８ａ側に加わる圧力P₂とのバランスがく
ずれ、弁頭４８の反弁座当接面４８ｂ側に加わる
圧力P₁の方が大きくなる。この結果、弁体４７
を閉じる方向に作用する力すなわち圧力P₁の方
が大きくなつて、急激に弁体４７が閉じてしま
い、第１０図に示すように、広範囲の信号圧力に
わたつて絞り弁４４を作動させ、空気の流量を制
御することができないといつた問題点があつた。

この対策として、本出願人は、第１１図及び第
１２図にすような流量制御弁を既に提案してい
る。この流量制御弁は、第６図に示すものと同一
部分については同一符号を付して説明すると、弁
頭４８が弁座４９に近づいて弁座当接面４８ａに
加わる圧力が低下した際、弁頭４８の反弁座当接
面４８ｂを密封的に覆うと共に当該弁頭４８の外
周側面４８ｃと微小間隙ｇを有して対面する弁箱
５１側に支持されたラビリンス室５２によつて生
じるラビリンス効果を利用して、反弁座当接面４
８ｂに加わる圧力を減少させ、弁頭４８の両面に
加わる圧力のバランスをとつて、弁体４７の動作
を安定させると共に、広範囲にわたつて空気等の
流体の流量を滑らかに制御することができるよう
になつている。

（考案が解決しようとする問題点） しかし、斯かる従来例の場合には、第１２図に
示すように、弁体４７の弁頭４８が弁座４９に近
づき、弁頭４８と弁座４９の隙間が微小になる
と、この隙間を流れる空気の流速がかなり速くな
り圧力が大きく低下するので、弁頭４８の弁座当
接面４８ａ側に加わる圧力P₂が大幅に低下する。
これに対して、弁頭４８の反弁座当接面４８ｂ側
に加わる圧力は、ラビリンス室５２によつて生じ
るラビリンス効果により、弁頭４８の上流側に位
置する空気の圧力P₁より小さくなる。ところが、
弁頭４８の弁座当接面４８ａ側に加わる圧力P₂
の低下の方が、弁頭４８の反弁座当接面４８ｂ側
に加わる圧力P₃の低下より大きいため、弁頭４
８の反弁座当接面４８ｂ側に加わる圧力P₃と弁
座当接面４８ａ側に加わる圧力P₂とのバランス
がくずれ、弁頭４８の反弁座当接面４８ｂ側に加
わる圧力P₃の方が大きくなる。この結果、弁体
４７を閉じる方向に作用する力すなわち圧力P₃
の方が大きくなつて、急激に弁体４８が閉じてし
まい、第１３図に示すように、流量がある程度の
値（図中Ｃ点）まで減少してくると、それ以上少
ない流量の制御が行なえないという問題点があ
る。

本考案は、従来技術の斯かる問題点を解決する
ためになされたもので、その目的とするところ
は、弁頭と弁座の隙間が微小になつた場合でも、
流量の制御を滑らかに行なうことができ、最終的
にすべての範囲にわたつて空気等の流体の流量を
滑らかに制御することができるようにした流量制
御弁を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） そこで、本考案は、上記の目的を達成するため
に、弁箱内に設けられた弁座と、前記弁座の上流
側に配置され、ダイアフラム室に供給される作動
流体により前記弁座と協働して開閉弁する弁頭を
備えた弁体と、前記弁頭の反弁座当接面を密封的
に覆うと共に当該弁頭の外周側面と微小間隙を有
して対面する前記弁箱側に支持されるラビリンス
室とを備えてなる流量制御弁において、前記弁頭
の弁座当接面を円錐形状に形成すると共に、前記
弁座を弾性体により形成し、前記弁座を構成する
弾性体の一部を内側に突出させて環状のフインを
設け、該フインに切欠部を設けるように構成され
ている。

（実施例） 以下に本考案を図示の実施例に基づいて説明す
る。第１図乃至第６図において、１は流量制御弁
本体であり、この流量制御弁本体１は弁箱２と、
該弁箱２の上下に被着された上部カバー３と下部
カバー４とよりなつている。上記流量制御弁本体
１は、流入口５と流出口６とを備えており、流路
７中に絞り弁８が配置されていて、この絞り弁８
は弁箱１０付き弁体９と弁座１１からなつてい
る。さらにその下流側にはリード弁１２の弁座１
３とストツパー１４とが配設されており、該弁座
１３とストツパー１４との間にはリード１５が装
備されている。

前記絞り弁８の弁体９は弁軸１６を備えてお
り、この弁軸１６は軸受１７及び軸シール１８を
介して弁箱２の支持部１９に支持されている。こ
の弁軸１６の上端は、弁箱２と上部カバー３との
間に挾着されたダイアフラム２０に、上下のセン
ターデイスク２１，２２を介して連結されてい
る。このダイアフラム２０は、外部の圧力源より
供給口２３を介してダイアフラム室２４に供給さ
れる作動流体の信号圧力により、圧縮スプリング
２５の弾発力に抗して押下げられ、前記弁頭１０
を弁座１１に着座させるようになつている。前記
弁箱２には、ダイアフラム２０の下面側を大気に
開放する開放孔２６が穿設されており、該ダイア
フラム２０に連結された弁頭１０は、ダイアフラ
ム室２４内の圧力と大気圧との差圧によつて作動
される。

前記弁箱２の支持部１９先端には、ラビリンス
室２７が設けられており、該ラビリンス室２７内
に弁体９の弁頭１０が配置されている。このラビ
リンス室２７は、上記弁頭１０の反弁座当接面１
０ｂを密封的に覆うと共に、当該弁頭１０の外周
側面１０ｃと微小間隙ｇを有して対面するように
なつている。

さらに、上記弁頭１０は、円柱状体よりなり、
その弁座当接面１０ａは外周側の平坦部１０a′と
その内周側の円錐部１０a″とから形成されてい
る。この弁頭１０が当接する弁座１１は、ゴム等
よりなる断面略コ字形の環状弾性体２８によつて
形成され、該弾性体２８は弁箱２に固着された弁
座形成部材２９の開口部３０に嵌着されている。
上記弾性体２８の上端内周には、環状のフイン３
１が内側に向けて一体的に突設されており、該フ
イン３１には平面コ字形状の切欠部３２が設けら
れている。また、上記弁座形成部材２９の開口部
３０の内径D₁は、弁頭１０の外径D₂より小さく
なつており、弾性体２８のフイン３１を除く内径
D₃は、弁頭１０の平坦部１０a′の内径D₄より大
きく設定されている。弾性体２８のフイン３１の
内径D₅は、弁頭１０の平坦部１０a′の内径D₄よ
り小さく設定されており、弁頭１０の平坦部１０
a′の一部及び円錐部１０a″がフイン３１に当接す
るものである。

以上の構成において、本考案に係る流量制御弁
は、次のように作動する。すなわち、ダイアフラ
ム室２４内に供給される作動流体の信号圧力によ
りダイアフラム２０を下降させると、弁頭１０が
押下げられて弁座１１に近づくため、第４図に示
すように、該弁頭１０の下降に伴なつてラビリン
ス室２７内に空間Ｓが徐々に形成される。このと
き、弁頭１０と弁座１１の間の間隔がせまくな
り、流入口５から流出口６へと流れる流体の流速
が速くなるので、弁頭１０の弁座当接面１０ａに
加わる圧力P₂は減少する。一方、弁頭１０の上
流側に位置する流体が微小間隙ｇを介してラビリ
ンス室２７内に形成される空間Ｓ内に流入するた
め、弁頭１０の反弁座当接面１０ｂには、上流側
の流体がラビリンス効果を生じながら作用する。
従つて、弁頭１０の反弁座当接面１０ｂに加わる
圧力P₃は、弁頭１０の上流側に位置する外部流
体の圧力P₁より小さくなるため、弁頭１０の反
弁座当接面１０ｂに加わる圧力P₃と弁座当接面
１０ａに加わる圧力P₂との差を小さくすること
ができる。依つて、弁頭１０が弁座１１に近づい
た場合でも、弁頭１０の作動を安定させることが
できる。

さらに、上記弁頭１０が弁座１１に近づくと、
第５図に示すように、弁座当接面１０ａの円錐部
１０a″が弁座１１を構成する弾性体２８のフイン
３１に接触し、流体はフイン３１に設けられた切
欠部３２によつて流量が制御される。この際、弁
頭１０は弾性体２８のフイン３１に弾性的に支持
されるので動きが安定する。前記ダイアフラム室
２４の圧力がさらに高くなると、弁頭１０が押下
げられ、弁座当接面１０ａの円錐部１０a′によつ
てフイン３１が変形する。このように、フイン３
１が変形すると、切欠部３２の開口面積が徐々に
減少していく。最後に、第６図に示すように、弁
座当接面１０ａの円錐部１０a″がフイン３１の切
欠部３２を完全に閉塞すると共に、該弁座当接面
１０ａの平坦部１０a′が弁座１１を構成する弾性
体２８の上端面２８′に当接して流量がゼロとな
る。しかして、弁頭１０が弁座１１に近づいて、
弁座当接面１０ａの円錐部１０a″が弁座１１を構
成する弾性体２８のフイン３１に接触した後は、
フイン３１の切欠部３２によつて流量が制御さ
れ、弁頭１０の下降に伴なつて切欠部３２の面積
が徐々に減少されるため、第７図に示すように、
信号圧力が大きくなつて流量が減少した場合に
も、空気等の流体の流量を滑らかに制御すること
ができる。

なお、図示の実施例では、フイン３１に切欠部
３２を１つ設けた場合について説明したが、これ
に限定されるわけではなく、フイン３１に切欠部
３２を複数設けても良く、この切欠部３２の形状
も平面Ｖ字形、半円形等任意の形状で良いことは
もちろんである。

また、図示の実施例では、流量制御弁がリード
弁１２を備えているものについて説明したが、こ
れに限定されるものではなく、絞り弁８の弁頭１
０に加わる圧力のアンバランスが問題となる他の
流量制御弁にも適用できることはもちろんであ
る。

もつとも、上記図示の実施例のように、絞り弁
８の下流側にリード弁１２を設けた場合には、弁
頭１０が閉弁しようとする際、該弁頭の弁座当接
面１０ａに加わる流体圧力が低下するが、このと
き、リード弁１２も閉弁状態に移行するので、こ
のリード弁１２の閉弁状態への移行によつて、上
記弁頭の弁座当接面１０ａに加わる流体圧力の低
下が緩和されるため、弁頭１０の不安定な閉弁が
より確実に防止できるといつた利点がある。

（考案の効果） 本考案は以上の構成及び作用よりなるもので、
弁頭が弁座に近づいた場合、ラビリンス効果によ
つて流体の流量を滑らかに制御することができる
のはもちろんのこと、弁頭が弁座に非常に接近し
た場合でも、弁座を構成する弾性体のフインに切
欠部が設けられているため、当該切欠部の面積
を、弁頭の円錐形状に形成された弁座当接面によ
つて調節することにより、流体の流量を滑らかに
制御することができ、結果的に、すべての範囲に
わたつて空気等の流体の流量を滑らかに制御する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る流量制御弁の一実施例を
示す縦断面図、第２図は同流量制御弁の要部を示
す作動前の状態の縦断面図、第３図は第２図のＸ
方向矢視図、第４図は同流量制御弁の要部を示す
作動時の状態の縦断面図、第５図は同流量制御弁
の要部を示す第４図と異なつた作動時の状態の縦
断面図、第６図は同流量制御弁の要部を示す閉鎖
状態の縦断面図、第７図は同流量制御弁の動作を
示すグラフ、第８図は従来の流量制御弁を示す縦
断面図、第９図は同流量制御弁の要部を示す作動
状態の縦断面図、第１０図は同流量制御弁の作動
を示すグラフ、第１１図は従来の他の流量制御弁
を示す縦断面図、第１２図は同流量制御弁の要部
を示す作動状態の縦断面図、第１３図は同流量制
御弁の動作を示すグラフである。 符号の説明、２……弁箱、９……弁体、１０…
…弁頭、１０ａ……弁座当接面、１０ｂ……反弁
座当接面、１０ｃ……外周側面、１１……弁座、
２４……ダイアフラム室、２７……ラビリンス
室、２８……弾性体、３１……フイン、３２……
切欠部、ｇ……微小間隙。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 弁箱内に設けられた弁座と、前記弁座の上流側
   に配置され、ダイアフラム室に供給される作動流
   体により前記弁座と協働して開閉弁する弁頭を備
   えた弁体と、前記弁頭の反弁座当接面を密封的に
   覆うと共に当該弁頭の外周側面と微小間隙を有し
   て対面する前記弁箱側に支持されるラビリンス室
   とを備えてなる流量制御弁において、前記弁頭の
   弁座当接面を円錐形状に形成すると共に、前記弁
   座を弾性体により形成し、前記弁座を構成する弾
   性体の一部を内側に突出させて環状のフインを設
   け、該フインに切欠部を設けたことを特徴とする
   流量制御弁。