JPH0736136B2 - 双方向減圧弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は空気圧機器に使用される双方向減圧弁に関する
ものである。

［従来の技術］ 空気圧機器には種々の減圧弁が使用されているが、その
多くは圧縮空気の供給側（入力側）ポートと排出側（出
力側）ポートとが予め定められており、入力側から出力
側への一方向のみの減圧制御しかできなかった。

［発明が解決しようとする課題］ 前記従来の減圧弁では入力側ポートと出力側ポートとが
定められているため、例えば、圧力容器への圧縮空気の
充填、あるいは圧力容器からの圧縮空気の放出を行う場
合において、充填圧及び放出圧の両方の制御を必要とす
る場合、従来は充填用と放出用にそれぞれ独立して減圧
弁を設けなければならず、その分手間が掛かるとともに
配管も増えるという問題がある。又、配管作業時に入力
側ポートに供給配管を、出力側ポートに排出配管を間違
わずに接続する必要があり、間違って接続した場合には
減圧弁として役立たないため、配管作業をやり直す必要
があり手間が掛かる。入力側と出力側の口径あるいはね
じのピッチを代えて間違った配管ができないようにした
ものもあるが、製作が面倒になるばかりでなく配管もそ
れに対応して異なるものを用意する必要があるという不
都合がある。

本発明は前記の問題点に鑑みてなされたものであって、
その目的は２個のポートを明確に入力側と出力側とに区
別せず、圧縮空気の流れる方向がいずれの方向であって
も減圧制御が可能な双方向減圧弁を提供することにあ
る。

［課題を解決するための手段］ 前記の目的を達成するため本発明においては、１個の入
出力ポートを有し互いに連通する２個の室と、ダイヤフ
ラムを介して区画されたパイロット室及びバランス室内
の圧力対抗により作動されて前記両室の連通状態を制御
する弁体と、パイロット圧力を調整する調整手段と、前
記各室を前記バランス室に連通させるための通路と、前
記各室と前記バランス室との連通状態を切換える切換手
段とを備えている。

又、第２請求項記載の発明では、前記切換手段は、ハウ
ジング内にスプールがその長手方向に摺動可能に設けら
れ、スプールの異なる端面側に前記各室の圧力をそれぞ
れ供給する通路が形成され、一方の室の圧力が他方の室
の圧力より高い場合にスプールは他方の室をバランス室
と連通させる位置に配置され、他方の室の圧力が一方の
室の圧力より高い場合にスプールは一方の室をバランス
室と連通させる位置に配置されるようになっている。

［作用］ 前記の構成により本発明の減圧弁では、２個の入出力ポ
ートを供給（入力）側及び排出（出力）側の区別なしに
管路に接続する。そして、排出（出力）側の管路に接続
された入出力ポートと対応する室が、切換手段の作用に
よりバランス室に連通される。従って、排出（出力）側
の圧力がバランス室に供給され、パイロット室内の圧力
と対抗してダイヤフラムを介して弁体が作動されて所定
の減圧動作が行われる。

又、第２請求項記載の発明では、２個の入出力ポートを
供給（入力）側及び排出（出力）側の区別なしに管路に
接続した状態で減圧弁に圧縮空気が供給されると、切換
手段を構成するスプールが供給側に接続された入出力ポ
ート側の室内圧力と、排出側に接続された入出力ポート
側の室内圧力とのバランスにより、自動的に出力側に接
続された入出力ポート側の室のバランス室と連通させる
位置に配置される。そして、排出（出力）側の圧力がバ
ランス室に供給され、パイロット室内の圧力と対抗して
ダイヤフラムを介して弁体が作動されて所定の減圧動作
が行われる。

［実施例１］ 以下、本発明をノズルフラッパ機構を用いたパイロット
式圧力制御弁に具体化した第１実施例を第1,2図に従っ
て説明する。

バルブハウジング１の下部中央には２個の室2,3が上下
に並んで互いに連通する状態に形成され、各室2,3は入
出力ポート2a,3aをそれぞれ１個備えている。一方の室
２の下端には弁座４が形成されている。又、一方の室２
の上方には室２と連通する室が形成されるとともに、該
室が２枚のダイヤフラム5,6及び該ダイヤフラム5,6に支
持された支持部材７の上部により上下３段に区画され、
パイロット室８、第１のバランス室９及び第２のバラン
ス室10が形成されている。支持部材７は前記室２を貫通
して延びるように形成されるとともに、その中間部に室
２と第２のバランス室10とを区画するスプール11が一体
に形成され、下端には前記弁座４と当接可能な弁体12が
嵌着固定されている。室2,3内の空気圧力が直接弁体12
の移動に影響を及ぼすのを無くすため、スプール11及び
弁体12の受圧面積は等しく形成されている。又、第２の
バランス室10内にはバイアススプリング10aが介装され
ている。

バルブハウジング１には前記各室2,3を第１のバランス
室９に連通させるため、一端が室2,3に他端がバルブハ
ウジング１の外側にそれぞれ開口する通路13,14と、一
端が第１のバランス室９に他端がバルブハウジング１の
外側に開口する通路15とが形成されている。バルブハウ
ジング１の外側には前記各通路13〜15の開口部と対応す
る位置に、各室2,3と第１のバランス室９との連通状態
を切換える切換手段としての切換弁16が配設されてい
る。切換弁16のハウジング17にはスプール18がその長手
方向に摺動可能に収容される収容部と、前記各通路13〜
15に連通したポート17a〜17cとが形成されるとともに、
各室2,3の圧力をスプール18の端面側に供給する通路19
a,19bが形成されている。そして、スプール18は通路19
a,19bから供給される圧力により摺動され、中立位置で
は各ポート17a〜17cの連通状態を阻止し、通路19a側に
移動した位置ではポート17aと17bとを連通状態とし、通
路19b側に移動した位置ではポート17bと17cとを連通状
態とするように形成されている。

パイロット室８にはオリフィス20を有するパイロット圧
供給通路21からパイロット圧が供給されるようになって
いる。又、パイロット室８の上方にはパイロット圧力を
調整する調整手段としてのノズルフラッパ機構が設けら
れ、ノズルフラッパ機構はノズル22及びノズル22に対向
して開口部を調整する圧電素子フラッパ23から構成され
ている。圧電素子フラッパ23には薄い金属板の両面に圧
電素子を接着したいわゆるピエゾバイモルフが使用さ
れ、印加された電圧により変位が生じてノズル開口部を
操作し、パイロット圧を制御するようになっている。圧
電素子フラッパ23は前記通路15の分岐部に設けられた圧
力センサ24からの出力信号と、設定信号とに基づいて印
加電圧を制御するコントローラ25により制御される。

次に前記のように構成されたパイロット式圧力制御弁の
作用を説明する。このパイロット式圧力制御弁を管路に
接続する場合は、管路の供給（入力）側、排出（出力）
側を考慮せずに両入出力ポート2a,3aが管路に接続され
る。

まず、一方の室２の入出力ポート2aが供給側の管路に接
続され、他方の室３の入出力ポート3aが排出側の管路に
接続された場合について説明する。管路から圧縮空気が
供給されない状態では、切換弁16のスプール18は中立位
置に配置されている。入出力ポート2aの圧力をPa、入出
力ポート3aの圧力をPbとすると、管路から圧縮空気が供
給されると、供給側に接続された入出力ポート2aの圧力
Paが排出側に接続された入出力ポート3aの圧力Pbより大
きくなり、スプール18は中立位置から第１図に示す位置
に移動配置される。これにより切換弁16のポート17bと
ポート17cとが連通状態となり、排出側に接続された入
出力ポート3aと、第１のバランス室９とが通路14、ポー
ト17c,17b、通路15を介して連通され、入出力ポート3a
の圧力Pbが第１のバランス室９及び圧力センサ24に伝達
される状態となる。

この状態でコントローラ25は設定信号と圧力センサ24か
らのフィードバック信号を比較して圧電素子フラッパ23
に対する印加電圧を制御し、フィードバック信号（入出
力ポート3aの圧力Pbに対応する圧力信号）に比べて設定
信号が大きな場合には、圧電素子フラッパ23に印加され
る電圧が増加して圧電素子フラッパ23の先端が下方に変
位し、ノズル開口部を閉じようとする。ここで、パイロ
ット圧供給口21aから供給される圧縮空気がオリフィス2
0を通過してパイロット室８に流入するが、ノズル開口
部が圧電素子フラッパ23で閉じられているためパイロッ
ト室８の圧力が上昇し、ダイヤフラム5,6が支持部材７
とともに弁体12を押し下げて弁体12が開状態となり、供
給側に接続された入出力ポート2aに供給された圧縮空気
が排出側に接続された入出力ポート3aに供給される。入
出力ポート3aの圧力が上昇すると、２枚のダイヤフラム
5,6の間の圧力すなわち第１のバランス室９内の圧力も
上昇し、圧力センサ24からのフィードバック信号が増加
して設定信号との差が小さくなり、圧電素子フラッパ23
の変位が減少してノズル22の開口部が開いてパイロット
圧が減少するため弁体12が閉じる。このようにして供給
側に接続された入出力ポート2aから排出側に接続された
入出力ポート3a供給される圧縮空気の減圧制御が行われ
る。

一方、配管への接続作業時に、一方の室２の入出力ポー
ト2aが排出側の管路に接続され、他方の室３の入出力ポ
ート3aが入力側の管路に接続された場合には、前記とは
逆に入出力ポート2aの圧力Paが入出力ポート3aの圧力Pb
より小さくなり、切換弁16のスプール18は中立位置から
押し上げられて第２図に示す状態となる。これにより切
換弁16のポート17aとポート17bとが連通状態となり、排
出側に接続された入出力ポート2aと、第１のバランス室
９とが通路13、ポート17a,17b、通路15を介して連通さ
れ、入出力ポート2aの圧力Paが第１のバランス室９及び
圧力センサ24に伝達される状態となる。そして、コント
ローラ25へフィードバックされる圧力センサ24からの圧
力信号が入出力ポート2aの圧力Paに対応するものとな
り、前記と同様にしてノズルフラッパ機構により弁体12
が作動され、供給側に接続された入出力ポート3aから排
出側に接続された入出力ポート2aに供給される圧縮空気
の減圧制御が行われる。

［実施例２］ 次に第２実施例を第３図に従って説明する。この実施例
ではパイロット圧力を調整する調整手段としてノズルフ
ラッパ機構を採用する代わりに、手動ノブ26の操作によ
り支持部材７に対する押圧力を調整可能とした調圧スプ
リング27が使用されている点が前記実施例と大きく異な
っており、その他の構成は基本的に同じである。バルブ
ハウジング１の上部には手動ノブ26が回動可能に取り付
けられ、手動ノブ26には調圧ネジ28が一体回動可能に固
定されている。調圧ネジ28にはストップリング29が螺合
され、該ストップリング29と前記支持部材７との間に前
記調圧スプリング27が介装されている。そして、手動ノ
ブ26の回動操作に伴ってストップリング29が調圧ネジ28
に沿って移動し、ストップリング29と前記支持部材７と
の間隔が変化して調圧スプリング27の押圧力が変更され
る。

従って、この実施例の減圧弁においても前記実施例と同
様に切換弁16のスプール18が、両入出力ポート2a,3aの
うち排出側に接続された入出力ポートが第１のバランス
室９と連通する状態となる位置に自動的に配置され、調
圧スプリング27の押圧力と排出側に接続された入出力ポ
ートの圧力との対抗により弁体12の開度が決まり、供給
側に接続された入出力ポートから排出側に接続された入
出力ポートに供給される圧縮空気の減圧制御が行われ
る。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、
例えば、第４図に示すように切換手段として電磁弁30を
設けて電気的に制御方向の切換えを可能な構成とした
り、切換弁16や電磁弁30をバルブハウジング１内に組み
込んでもよい。さらには、切換手段として手動式の切換
弁を採用してもよい。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明によれば切換手段の作用に
より２個の入出力ポートのいずれの側からの流れに対し
ても減圧制御が可能となる。又、２個の入出力ポートを
供給（入力）側及び排出（出力）側の区別なしに管路に
接続しても、切換手段の作用により排出（出力）側の入
出力ポートがバランス室に連通されてパイロット室内の
圧力と対抗してダイヤフラムを介して弁体が作動され、
供給側入出力ポートから排出側入出力ポートへ供給され
る圧縮空気の減圧動作が行われるので、配管作業時に入
出力ポートの取付け方向を気にせずに作業ができる。

又、第２請求項記載の発明では、切換手段を構成するス
プールが自動的に排出（出力）側に接続された入出力ポ
ート側の室をバランス室と連通させる位置に配置されて
排出（出力）側の圧力がバランス室に供給され、パイロ
ット室内の圧力と対抗してダイヤフラムを介して弁体が
作動されて所定の減圧動作が行われる。

【図面の簡単な説明】

第1,2図は本発明を具体化した第１の実施例の断面図、
第３図は第２実施例の断面図、第４図は変更例の断面図
である。 室2,3、入出力ポート2a,3a、ダイヤフラム5,6、パイロ
ット室８、第１のバランス室９、第２のバランス室10、
弁体12、通路13,14,15、切換手段としての切換弁16,電
磁弁30、スプール18、パイロット圧供給通路21、パイロ
ット圧力調整手段を構成するノズル22,圧電素子フラッ
パ23,圧力センサ24、同じく、パイロット圧力調整手段
を構成する手動ノブ26,調圧スプリング27,調圧ねじ28。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１個の入出力ポート（2a,3a）を有し互い
   に連通する２個の室（2,3）と、 ダイヤフラム（5,6）を介して区画されたパイロット室
   （８）及びバランス室（９）内の圧力対抗により作動さ
   れて前記両室（2,3）の連通状態を制御する弁体（12）
   と、 パイロット圧力を調整する調整手段（22,23,24等）と、 前記各室（2,3）を前記バランス室（９）に連通させる
   ための通路（13,14,15）と、 前記各室（2,3）と前記バランス室（９）との連通状態
   を切換える切換手段（16,30）とを備えたことを特徴と
   する双方向減圧弁。
2. 【請求項２】前記切換手段（16）は、ハウジング（17）
   内にスプール（18）がその長手方向に摺動可能に設けら
   れ、スプール（18）の異なる端面側に前記各室（2,3）
   の圧力をそれぞれ供給する通路（19a,19b）が形成さ
   れ、一方の室（２）の圧力が他方の室（３）の圧力より
   高い場合にスプール（18）は他方の室（３）をバランス
   室（９）と連通させる位置に配置され、他方の室（３）
   の圧力が一方の室（２）の圧力より高い場合にスプール
   （18）は一方の室（２）をバランス室（９）と連通させ
   る位置に配置されるようにした第１請求項記載の双方向
   減圧弁。