JPH0246375A - 流量制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は吐出量を切換えることのできる流量制御弁に閉
する。

（従来技術） ガソリンスタンド等で用いられている満タンになるまで
自動的に給液する給液機及びプリセット給液機では、給
液に応じて流量を切換えて給液できる弁が要求されてい
る。

このような流量の切換えを弁によって行なう技術は、工
作機械のサイクルタイム短縮手段等において利用されて
いるが（例えば日刊工業新聞社発行「油圧教本」１０２
．１０３頁参照）、これらには、３位貫切換弁のほかに
幾つかの流量制御弁が必要となって、設備がかなり複雑
で高価なものになるほか、大量の給液を行なうようなも
のには適用できないといった問題を有している。

このような問題を解消するため、本出願人は、弁体背面
の液室に、給液管路の上流側と下流側に連通する導液通
孔と排液通孔を設けるとともに、導液通孔と排液通孔に
独立して各通孔を開閉することのできる弁を配設して、
この弁を操作することにより液室内の圧力を変えて弁体
の開度を変えることのできる流量制御弁を提案した。

（解決すべき課題） これによれば、単一の弁体をもって大流量から小流量へ
と吐出量を切換えることのできるが、ストロークの調整
が困難で設定流量に変動が生じやすいという不都合があ
った。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであっ
て、その目的とするところは、小流量から大流量を複数
種類の流量でもってを高い信頼性で設定することができ
る新規な流量制御弁を提供することにある。

（課題を解決するための手段） すなわち、本発明はかかる課題を解決するための流量制
御弁として、流入側と流出側を連通させる弁座穴と、こ
の弁座穴に対向するとともに先端側が段階的に細くなる
複数の段差部を形成した主弁と、段差部の段差に対応さ
せて主弁を駆動する手段を備え、駆動手段により弁座穴
に対する弁体の段差の位雪を調節して弁座穴と段差部と
の間隙により弁開度を調整するようにした。

（実施例） そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例に基づいて
説明する。

第１図は本発明の一実施例を示したものであって、図中
符号２は、給液管３の一部に配設した流量制御弁１とし
ての主弁で、この主弁２は、後述する弁座穴８ａに対向
する面には先端側が段階的に細くなる直径ｒｌ、ｒ２を
有するとともに、段差部ｄ＋、ｄ２を有する複数の段差
部２ａ、２ｂが形成されており（第２図）、またその背
面と蓋４との間に設ゆたスプリング５の押圧力と、導液
通孔１１を介して背面の液圧室７に作用する管路上流側
の静圧を受けで弁座穴８ａに対向して常時弁座８に着座
するように構成されている。

一方この主弁２１Ｆｒ摺動自在に挿通した弁本体１０側
には、給液管３の上流側に連通する導液通孔１１と、給
液管３の下流側に連通する排液通孔１５が設けられ、各
通孔１１．１５には各通孔１１．１５を開閉する第１電
磁弁１３及び第２電磁弁１７が設けられている。

なお、図中符号６は主弁２に設けたバッキング、１４．
１８は導液通孔１１と排液通孔１５に設ゆた流量調整用
のネジ弁を、また１９は主弁２の流入側と流出側を隔て
る壁部に通孔を穿設してなる最低流量設定用の側路をそ
れぞれ示している。

つぎに、このように構成された流量制御弁１の開閉動作
を第１図及び第３図によって説明する。

全開動作（第３図（ａ）） 第１及び第２の各電磁弁１３．１７がそれぞれ導液通孔
１１及び排液通孔１５を閉塞し、かつ主弁２が弁座８に
当接して給液管３１Ｆｒ閉止している第１図の状態のも
とで図示しない給液ポンプを作動し、ついで第２電磁弁
１７に通電すると、電磁弁１７は排液通孔１５を開いて
主弁２背面の液圧室７と給液管３の下流側を連通状態に
する。このため、液圧室７内の液は給液管３の下流側に
流出し、これに伴って主弁２は上流側の液の圧力を受け
て限界点まで上昇し、管路を全開して最大流量を設定す
ることになる（第３図（ａ　））。

開度調節動作（第３図（ｂ）乃至（ｅ））上記した全開
状態から開度を絞るには第２電磁弁１７を消勢し排液通
孔］５を閉じで下流側との連通を断つ一方、第１電磁弁
１３に通電し、導液通孔１１を開放して給液管３の上流
側と液圧室７を連通状態にする。これにより主弁２は液
圧室７内の圧力上昇により下降を開始する（第３図（ｂ
））、所定の流Ｎを設定する段差部２ｂが弁座穴８ａに
到達したら、その時点で第１電磁弁１３への通電を断っ
で導液通孔１１を閉塞する。これにより、液圧室７内は
導液通孔１１を閉じた時点の圧力により主弁２の段差部
２ｔｌ弁座穴８ａに挿入した状態を保つ（第２図（Ｃ）
）、これにより、実質的に段差部２ｂと弁座穴８ａとの
隙間により規定される開口でもって流量が決定される。

そしてこの絞った状態からざらに吐出量を絞るには、再
度第１電磁井１３を付勢して導液通孔１１を開く（第３
図（ｄ　））、これにより液圧室７内の液圧上昇により
主弁２が降下して大径側の段差部２ａが弁座穴８ａに移
動する。この時点で第１の電磁弁１３への通電を断って
導液通孔１１を閉塞する。これにより、主弁２は、大径
の段差部２ａを弁座穴８ａに挿入した状態で停止して第
３の流量を設定することになる（第３図（ｅ）。

ところで、これらの段差２ａ、２ｂは、弁座方向に対し
て一定の段差部ｄｌ　　６２を有するから、この長さｄ
　＋　　６２の範囲内に弁座の移動が収まっていさえす
れば、弁座穴８ａは段差部２ａ、２ｂにより実質的に絞
られることになるから、主弁２の移動精度に裕度をもた
せることができる。

閉止動作（第１図） そして最後に主弁２を閉じるには、第１電磁弁１３を付
勢し導液通孔１１を開放したままにすれば、液圧室７内
の液圧により主弁２は弁座８に当接するまで下降して弁
座８１Ｆ！、閉塞する。これにより、上流側と下流側と
は側路１９によってのみ連通され、この側路１９により
決る最低流量が設定される。これにより、安定した微小
流量により液を供給することができる。なお、液の供給
を停止する場合は、例えば給液装置にあっては、流出口
側に接続されでいる給液ノズル２７の主弁４９を閉塞す
ることにより行うことができる（第５．６図）。

ところで、第４図は上述した流量制御弁１を用いた計量
装置の一例を示したもので、制御装置２ｏにより制御を
受けるモータ２１で駆動される給液ポンプ２２からノズ
ルに到る給液管２４には、その上流側から流量計２５、
上記した流量制御弁１、ノズルホース２６、給液ノズル
２７が順に配設され、また制御装！２０には、流量計２
５に接続した流量パルス発信器２８からのパルス信号と
、キーボード上のプリセット釦２９により設定された給
液量に相当する信号と、ノズルスイッチ７ｏからの各信
号が入力し、また制御装［２０から出力した信号は、上
記した第１、第２の電磁弁１３．１７と、流量及びプリ
セットｊｌヲ表示する表示器３］へ出力するように構成
されている。

第５．６図は、上述した流量制御弁］を適用するのに好
適な給液ノズルの一実施例を示すもので、給液ノズル２
７は、大別して筒先部４０と筒胴部４１と握り部４３と
によって構成されてあり、筒先部４０には、一端が筒先
部４０の先端付近に開口した空気流路管４４が挿入され
ていて、その他端は筒胴部４１に設けたチエツク弁４５
の負圧発生部４６と、自動閉弁機構４７の負圧室４８内
に開口している。このチエツク弁４５は、これと主弁４
９とにより形成される液室５０と、筒先部４０とを連通
させるとともに、給液時にチエツク弁４５自体の開弁動
作を阻害しない程度の径を持つ小径の細孔５１が設けら
れている。

一方、上記した筒胴部４１には、その側面に計量装冒内
の給液ポンプ２２（第４図）に連通するホース２６の端
部が結合し、ここから筒先部４０へ達する流路には、弁
杆５２を介してスプリング５３により常時流路を閉塞す
るよう付勢された主弁４９が配設されており、またこの
筒胴部４１の側面には、負圧室４８内に生じた負圧によ
りダイヤフラム５４を変形させて主弁４９を閉止する自
動閉弁機構４７が設けられている。この自動閉弁機構４
７は周知のように、空気流路管４４の筒先部４０先端に
位置する開口端４４ａがタンク内の液により塞がれた際
主弁４９を閉鎖するよう作動するもので、空気流路管４
４と連通する負圧室４８には、常時バネ５５により外方
へ付勢されたダイヤフラム５４が張設され、このダイヤ
フラム５４には、特公昭５１−２７８８５号公報に見ら
れるようなコ字状をなす駒５７が固設されていて、この
駒５７の長孔内で摺動する２本のビン５８１Ｆｒ弁杆５
２の一部に設けた切欠き５９内に位置させた上、弁杆５
２内に挿通したブツシュロッド６０の凹部に係脱させる
ことにより、弁杆５２とブツシュロッド６０を接離させ
るように構成されている。上記したブツシュロッド６０
は、その復端に作用するスプリング６２によって常時レ
バー６３を前向きに付勢するようその背面に当接してい
て、一端をビン６４により回動可能に枢支されたレバー
６３を引くことによりブツシュロッド６０！スプリング
６２に抗して図中右方へ移動し、ビン５８を介してこれ
と結合した弁杆５２、主弁４９７ｉ！伴って流路を開放
するように構成されている。

ところで、上記した筒胴部４１にはチエツク弁４５の上
流側に主弁４９と当接して流路を閉塞する弁座６５が摺
動可能に配設されている。この弁座６５は上記した一般
的な弁座機能のほかに、液面検知によりブツシュロッド
６０から外されてここに当接した主弁４９を、その襖の
給液停止に伴って生じた液圧からの開放により主弁４９
を図中右方へ前進動させ、再びビン５８を介してこれを
ブツシュロッド６ｏに結合させる機能を有するもので、
この弁座６５の背面には、スプリング５３の付勢力に抗
して主弁４９１Ｆ！：図中右方へ移動させるに足る圧縮
スプリング６６の付勢力が作用している。

なお、図中符号６７は弁座６５の右方移動の限界点に設
けたストッパ、６８はレバー６３を引いた位置で保持す
るための掛金を示している。

つぎに、前述した流量制御弁を用い満タン給液をする場
合における上記給液ノズルの動作を第７図に基づいて説
明する。

給液ノズル２７が計量装置のノズル掛けに掛けられてい
る状態、つまり、給液ポンプ２２が停止し、かつレバー
６３が操作されていない状態のもとでは、第７図（ｉ）
に示したように、筒胴部４］内に摺動自在に組付けられ
た弁座６５は、その背面に作用するスプリング６６の付
勢力によりストッパ６７に当接する位置まで図中右方へ
前進動じている。このため、スプリング５３に付勢され
て弁座６５に当接している主弁４９も図中右方へ押戻さ
れ、この闇に、弁杆５２の切欠き５９内に位置するビン
５８は、プッシュ口・ンド６０の凹部５９に係合して弁
杆５２とブツシュロッド６０を結合させる。

この状態のもとで、例えば自動車の燃料タンク内にガン
リンを充填すべくノズル掛けから給液ノズル２７を外す
と、ノズルスイッチからの信号により制御装置２０内の
計数手段はリセットされて表示器３１を零にし、これと
同時にポンプモータ２１は給液ポンプ２２を駆動する。

今の場合には、流量制御弁１の主弁２が閉塞されている
から（第１図）、ポンプ２２により送られてきた液は、
側路１９を経由してノズル２７に流れ込む、このため、
スプリング６６に付勢されて前進位Ｍ（図中右方）１Ｆ
ｒ占めていた弁座６５は、給液ポンプ２２からの液圧を
受けて主弁４９を当接させたまま後退する（第７図（ｉ
ｉ））。

つぎに筒先部４０を自動車の燃料タンクの給液口に挿入
してレバー６３１Ｆ！、引き、その位置で掛金６８に係
止すると、レバー６３に押されたブツシュロッド６０は
ビシ５８を介して結合一体となした弁杆５２を図中右方
へ引戻しで主弁４９を開く（第７図（ｉｉｉ））　、こ
のとき主弁１の側路１９から微少流量、例えば毎分７β
で液が流れる（篤８図１）、この流量で少し給液された
後に流量制御弁１のソレノイド１７を付勢して排液通路
１５を開いて主弁２を全開にすると、例えば毎分４５β
の吐出ｊｌ！もって通常の給液が開始され（第３図ａ、
第８図■）、これに伴って流量パルス発信器２８から出
力したパルスは逐次計数手段によつ積算されて表示器３
１に給液量として表示される。

給液ポンプ２２から送られてきた液をチエツク弁４５の
負圧発生部４６から筒先部４ｏへと導いた上、ここから
タンク内（こ供給する。言うまでもなく、細孔５１の径
が小さいため、主弁４９を経由した液の圧力により十分
に開弁することができる。そして、このようにして給液
が開始されると、チエツク弁４５の負圧発生部４６には
ベンチュリー効果により負圧が生じ、ここに開口した空
気流路管４４の内部を負圧にするが、空気流路管４４の
筒先部４ｏ側開口端４４ａは大気中にあって空気を吸引
しているため、管４４内はこの時点で常圧となっている
。

このようにして、１ｏβ程度給油されると制御装置１２
０から信号が出て、第２電磁弁１７を閉塞した状態で、
第１電磁弁１３に微少時間駆動電流を流す、これにより
、第１電磁弁１３は瞬間的に開き、そして閉じる。これ
により液室内７の液体が少量増加することになって、主
弁２が弁座８側に移動する。これによりの段差部２ｂと
弁座穴８ａとの径の差で決る流量、例えば３５β／分の
流量に絞られることになる第３図Ｃ１第８図ＩＩＩ）、
この流量絞り動作により流入量が低下してタンクからの
吹返しが防止される。

引続く給液によりタンク内の液面レベルが上昇し、やが
て筒先部４０の開口端４４ａが液面上のアワにより閉塞
されると、空気流路管４４と連通している負圧室４８内
は、負圧発生部４６での負圧作用を受けて負圧となり、
この負圧によりバネ５５に抗してダイヤフラム５４を図
中上方に吸弓し、これと一体となった駒５７を引上げて
ビン５８をブツシュロッド６０の凹部５９から外す。

これにより、ビン５８による拘止を解かれた弁杆５２は
ビン５８を伴いつつ自己に作用するスプリング５３の付
勢力により図中左方へ移動し、主弁４９を弁座６５に当
接させて閉止して給液を停止する（第７図（１Ｖ））。

そしてこの状態になると、制御装置２０は第１の電磁弁
］３を開き主弁２を閉塞させ（第１図）、ついでポンプ
モータ２１を停止させる。このため、液圧を解かれた弁
座６５は、スプリング６６の付勢により主弁４９を押し
やりながら図中右方へ前進動じ、その終端において再び
ビン５８を介して弁杆５２とブツシュロッド６０とを結
合させようとする。この過程において弁座６５の移動に
伴なって液室５０が拡大するため、ここに負圧が発生し
ようとするが、チエツク弁４５の細孔５１を介して筒先
部４０がら空気が供給されるため、過度な圧力低下を引
き起すことなく、弁座６５はスムーズにビン５８を介し
て弁杆５２とブツシュロッド６０とを結合させる位置ま
で前進動を行なうことができる（第７図（Ｖ））。

ついでこの状態から予め設定された時間、すなわちアワ
が消えるまでの２〜３秒の時Ｍが経過すると、制御装置
２０によりポンプモータ２１が再び作動させられる。こ
れにより、流量制御弁１の側路１９から液がノズル２７
に流れ込み、箇胴部４１内に流入した液は、スプリング
６６に抗して弁座６５を図中左方へ復退させ、主弁４９
と弁座６５とを離間させて樽び給液動作に入らせる（第
７図（ｉｉｉ）　　第８図Ｉ°）、この再給油が行なわ
れる段階では、すでに満タンに近いので、しばらくする
と流量制御弁１の主弁２を小流量、例えば２ｏβ／分と
なるように第２電磁弁１７に制御装置１２０は微少時間
駆動電流を流しく第３図ｅ、第８図■）、第１の段差２
ａに設定させて給液を行なう（第３図ｅ、第４図ＩＩ［
）。

そしてこの給液再開動作の後、再び空気流路管４４の筒
先部４ｏ側開口端４４ａがアワにより閉ざされ、これと
ともに作動した自動閉弁機構４７が主弁４９を閉じて給
液を停止し、ポンプモータを停止し、また流量制御弁１
の主弁２を閉塞させる（第１図）、そして２〜３秒後に
ポンプモータが再び作動させられ、上述の工程と同様に
して側路１９からノズル２７に給液が行なわれるが、こ
の段階では、はぼ溝タシであるので、主弁２を開くこと
なく、側路１９だけによる給液を行ない（第８図Ｉ　”
’）、給液量に端数が無くなったときに制御手段２０は
タンク内が満クンになったものと見なしポンプモータ２
１１Ｆｒ停止させて全ての給液動作を終了する。

なお、プリセット給液の場合は、所望量をプリセット釦
２９より入力して給液を行なえば、給液Ｉに応じて制御
装置２０からの信号により流量制御弁１の第１、第２の
電磁弁１３．１７は開閉し、設定量でポンプモータ２１
から停止して給液が終る。

なお、この実施例においては、流量制御弁１の電磁弁］
３．１７への通電時間により主弁の移動量を制御してい
るが、一定幅を有するパルスの個数を制御するようにし
ても同様の作用を奏することは明らかである。

また、この実施例においては、供給すべき液体の圧力を
積極的に利用して主弁２を移動させているが、管路を圧
縮気体源等の他の圧力源に接続したり、また主弁２を電
磁弁等の機械的駆動手段に接続して直接移動させるよう
にしても同様の作用を示すことは明らかである。

ざらに、上述の実施例においては段差部を２つとしたが
１もしくは３以上であっても同様の作用を奏することは
明らかである。

（発明の効果） 以上述べたように本発明によれば、流入側と流出側を連
通させる弁座穴と、弁座穴に対向するとともに先端側が
段階的に細くなる複数の段差部を形成した主弁と、段差
部の段差に対応させて主弁を駆動する手段を備えたので
、段差部の段差により定まるストロークにさえ移動させ
れば目的の流量に設定することができ、高い信頼性でも
って複数種類の流量を設定できるばかりでなく、主弁の
移動制御に精密さを不要として主弁を移動させるための
制御機構の簡素化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す流量制御弁の断面図、
第２図は主弁の段差部を示す拡大図、第３図は（ａ）乃
至（ｅ）はその各動作を示す図、第４図は上記流量制御
弁を用いた給液装置の一例を示す図、第５．６図は上記
流量制御弁に適した給液ノズルの一例を示す断面図、第
７図は同上給液のノズルの動作を示す説明図で、第８図
は満タン給油時の流量を示す図である。 １・・・・流量制御弁 ２ａ、２ｂ・・・・段差部 ７・・・・液圧室 １３・・・・第１電磁弁 １７・・・・第２電磁弁 ２・・・・主弁 ３・・・・給液管 １１・・・・導液通孔 １５・・・・排液通孔 １９・・・・側路 時間

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　流入側と流出側を連通させる弁座穴と、該弁座穴に対
   向するとともに先端側が段階的に細くなる複数の段差部
   を形成した主弁と、前記段差部の段差長に対応させてに
   主弁を駆動する手段を備えてなる流量制御弁。