JPH09280400A - 圧力制御弁 - Google Patents
圧力制御弁Info
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- JPH09280400A JPH09280400A JP11956196A JP11956196A JPH09280400A JP H09280400 A JPH09280400 A JP H09280400A JP 11956196 A JP11956196 A JP 11956196A JP 11956196 A JP11956196 A JP 11956196A JP H09280400 A JPH09280400 A JP H09280400A
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Abstract
制御弁を提供する。 【解決手段】 弁体36と、該弁体36が着座される弁
座39と、前記弁体36を前記弁座39方向に付勢する
制御スプリング41とからなり、前記弁体36に作用す
る制御流体の圧力が制御スプリング41の押圧力を超え
た時に開弁して制御流体をオーバーフローさせるタイプ
の圧力制御弁において、前記弁座39の周囲に設けら
れ、弁体36が弁座39を閉塞した時に該弁体36が接
触するストッパー41と、前記弁体36をユニバーサル
に保持させる保持部35と、からなり、前記弁座39を
合成樹脂で形成し、前記弁座39に前記ストッパー41
よりも弁体36側に突出する先端部39Aを形成してな
ること。
Description
られ、オーバーフローさせることによって該流体流動経
路を流動する制御流体の圧力を制御する圧力制御弁に関
し、更に詳しくは該制御流体の圧力が高圧の場合に効果
的な圧力制御弁に関する。
動する制御流体の圧力を制御するために圧力制御弁が設
けられている。このような圧力制御弁には種々のタイプ
があるが、制御流体の圧力が所定値を超えた時に該制御
流体をオーバーフローさせてタンクへ戻すようにしたオ
ーバーフロータイプの圧力制御弁が最も普通である。従
来公知のオーバーフロータイプの圧力制御弁は、制御流
体の圧力を比較的低圧に制御する圧力弁であったため、
これをそのまま高圧の圧力制御弁に適用するには種々の
問題があり、十分なものということができなかった。
圧力制御弁は弁ケーシング1の内部にはオーバーフロー
通路2が形成されており、該オーバーフロー通路2を開
閉する弁体3及び弁座4が設けられている。弁体3は鋼
鉄でできており、弁座4も鋼鉄製となっている。弁体3
は制御スプリング5によって弁座4の方に押圧されてい
る。
路2の入口端2Aを介して制御流体の圧力が弁体3に作
用しており、該制御流体の圧力が制御スプリング5の押
圧力よりも大きくなると、弁体3が弁座4から離れて制
御流体がオーバーフロー通路2を介して出口端2Bを出
てタンク(図示しない)へ戻される。
制御スプリング5の押圧力よりも小さくなると、弁体3
が弁座4に着座してオーバーフロー通路2を流れる制御
流体を止める。
に示すような従来公知の圧力制御弁では、これを高圧用
の圧力制御弁に使用した場合、以下のような問題点があ
った。即ち、弁体3及び弁座4が共に鋼鉄(SUS等)
からなっているので、弁体3が弁座4に着座した時のシ
ール性を確保するために超精密精度(表面粗さや平面度
を出す必要性から)を出す超精密加工が必要となり、加
工コストが高コストとなってしまう上、加工メーカーに
制約が生じてしまう。
脂等の弾性体で形成すると、シール性の低下が低減され
るが、弾性体は大きい荷重を長期間掛けられると経時変
化してシール性が低下してしまう。この弾性体に作用す
る荷重を低減して経時変化を抑えるため、弁体を調圧ス
プリングで支持し、弁座も弱いスプリングで支持する構
造とすると、弱い加重でシールすることができるが、こ
のような構造とすると、その反面において構造が複雑と
なって大型化する上、部品点数が多くなりかつ高コスト
となってしまう。
10メガパスカル(MPa)以上の非常に高い制御流体
の圧力を制御する弁として使用する場合、圧力勾配や経
時的な弁のシール性能を所定の要求数値範囲内に抑える
必要があるが、前記従来公知の金属同士あるいは金属と
弾性体の組合せの弁体3及び弁座4の構造では、十分な弁
性能が得られないという問題点があった。
圧力制御弁構造の持つ欠点を改善し、高圧の制御流体の
圧力を制御する弁として効果的なオーバーフロータイプ
の弁構造を提供せんとするにある。
ろは次の構成にある。即ち、弁体と、該弁体が着座され
る弁座と、前記弁体を前記弁座方向に付勢する制御スプ
リングとからなり、前記弁体に作用する制御流体の圧力
が制御スプリングの押圧力を超えた時に開弁して制御流
体をオーバーフローさせるタイプの圧力制御弁におい
て、前記弁座の周囲に設けられ、弁体が弁座を閉塞した
時に該弁体が接触するストッパーと、前記弁体をユニバ
ーサルに保持させる保持部と、からなり、前記弁座を合
成樹脂で形成し、前記弁座に前記ストッパーよりも弁体
側に突出する先端部を形成してなることを特徴とする圧
力制御弁。
と、該弁体が着座される弁座と、前記弁体を前記弁座方
向に付勢する制御スプリングとからなり、前記弁体、弁
座、制御スプリング等を収容するボデー及びカバーを有
し、前記弁体に作用する制御流体の圧力が制御スプリン
グの押圧力を超えた時に開弁して制御流体をオーバーフ
ローさせるタイプの圧力制御弁において、ボデーの周縁
に形成された環状の凹所あるいはカバーの周縁に形成さ
れた環状の凹所と、該凹所に配設されたシールリング
と、からなり、該ボデーの周縁とカバーの周縁とを前記
シールリングを挟んでかしめてなるところにある。
記弁体がボール部に保持されてなり、該ボール部を球状
の保持部に保持させてなるところにある。
高圧の制御流体の圧力を制御する圧力制御弁に必要な諸
性能、製品開発時に解明して置かなければならない必要
仕様について説明する。
動経路を流動する制御流体の圧力を10Mpa以上とい
う非常に高い圧力に制御するオーバーフロータイプの圧
力制御弁である。このような高圧の制御流体の圧力を制
御する圧力制御弁の場合、例えば、図1及び図2に示す
ように、圧力勾配特性や弁シール特性を所定の範囲に確
保することが必要となる。
特性の一例を示すものである。ここで、縦軸は制御流体
の圧力P(MPa)を示し、横軸は制御流体の単位時間
当たりの流量Q(l/h)を示す。今、制御流体の調整
圧力を、10MPaとし、制御流体の流量を40リット
ルから100リットルの範囲で変更させた場合、調整圧
力の変動を最大0.5MPaの変動範囲内とすることが
要求される。これを更に詳しく説明すると、制御流体が
高圧噴射タイプのエンジンの燃料である場合、燃料の流
量はエンジン負荷の最小(アイドリング時)から最大
(全負荷時、あるいは加速時)までの範囲で40リット
ルから100リットルの範囲で変更させる必要があり、
そのような燃料流量の変更時に調整圧力の変動を0.5
MPaの範囲に抑えることが望まれる。
ール特性を示すものであり、弁体が弁座に着座した状態
でどの程度の制御流体が漏れ出すかを示すものである。
図示の特性では、9MPaで弁体が閉塞したとして、6
0秒(sec)経過した後でも8.1MPaに維持され
ることが望まれる。
数値は一例であって、本発明はその数値に限定されるも
のではない。
す前記従来公知の弁体と弁座とが共に金属で構成されて
いる圧力制御弁の特性を見た場合、図3及び図4に示す
ような圧力勾配特性及びシール特性となる。すなわち、
図3を参照して、圧力勾配特性では流量が40リットル
から100リットルの間で変動した時、1.2MPaの
上昇変動となっている。
非常に短時間で圧力が0MPaとなってしまう。このよ
うなシール特性の低下は、弁体と弁座の加工精度や取付
け精度に左右されるが、それ以前の問題として弁体と弁
座が共に金属製であることに起因するものと解釈するの
が妥当である。
体及び弁座の組合せでは、好ましい結果が得られないこ
とが判明した。そこで、図5に示すような弁体及び弁座
の構造を提案してみた。すなわち、弁体11及び弁座1
2を共にSUSとし、弁体11の構造を先端に開口11
Aを有するスリーブ構造とした。つまり、コップ状のス
リーブ11Bの内部に閉塞体11Cを充填し、スリーブ
11Bの先端の底壁11Dに開口11Aを形成したもの
である。図5に示す弁体11の構造によると、底壁11
Dが弾性変形可能となっているので、結果として弁体1
1に弾力性が生じ、弁座12に着座した時のシール性の
向上が得られるものとなっている。
特性を見た場合、図6及び図7に示すような圧力勾配特
性及びシール特性となる。すなわち、図6に示す圧力勾
配特性では、制御流体の流量が40リットルから100
リットルの間で変動した時、制御圧力は1.2MPaの
変動となり、これは図1に示す従来公知の圧力制御弁構
造と同一である。ところが、図7に示すシール特性で
は、弁体の閉塞後、60秒経過しても圧力が0MPaと
ならず、シール性の面では改善が見られたが、未だ十分
な特性という訳ではなかった。なお、図5に示す構造の
圧力制御弁は、制御圧力や、要求性能如何によっては、
この方式でも十分に製品化が可能な程度の性能である。
上のためには、弁体と弁座の加工精度や取付け精度以前
の問題として、弁体あるいは弁座の材料自体を十分に検
討し直さなければ要求される仕様が得られないことが判
明した。
の接触面積を低減させると特性向上が得られることは既
に分かっている。弁体と弁座の接触面積は、例えば弁座
を合成樹脂とした場合、該弁座の経時的な塑性変形によ
って接触面積が増大してしまう。そこで、弁体あるいは
弁座の経時変化(例えば、長時間使用した時の塑性変形
等)に基づく接触面積の増加を抑えることが必要とな
る。
は、シール特性が向上する材料の選定を行った。更に、
材料の塑性変形等の経時的変化の生じない構造を提案し
た。また、シール性を損なわない程度の初期接触面積を
選定した。
実施例構造について説明する。ボデー31の周縁にはカ
バー32の周縁がシールリング33を介してかしめ止め
られている。ボデー31とカバー32とによって囲まれ
た内部空間にはバルブガイド34が摺動可能に設けられ
ている。バルブガイド34には半球状のボール保持部3
4Aが形成されている。半球状のボール保持部34Aの
周縁から突出するように3本の保持爪35が設けられて
おり、該保持爪35によって弁体36が固定されたボー
ル37をユニバーサル状に保持している。このため、ボ
ール37は半球状のボール保持部34Aの内面に接触
し、3本の保持爪35の弾力によって保持されている。
保持爪35の構造は、図9に示すように、コップ状のバ
ルブガイド34の底壁34Bに打ち抜き34Cを形成
し、該打ち抜き34Cによって形成された爪片を折り曲
げて保持爪35としている。
られ、該通路38の外周にリング状の弁座39が設けら
れている。弁座39は弁体36の座りを良くするために
先端部39Aを薄肉として、下端側39Bを肉厚として
いる。弁座39の外周には、ストッパー40が設けられ
ている。弁座39の先端はストッパー40の先端よりも
弁体36側に突出して形成されている。カバー32とバ
ルブガイド34に接して制御スプリング41が設けら
れ、該制御スプリング41によって弁体36が弁座39
及びストッパー40に押圧されている。
からパイプ状に突出した構造となっており、該パイプ部
38Aの外周にはシールリング42が設けられている。
パイプ部38Aは制御流体の入口端となっている。カバ
ー32の端部には、パイプ状に突出したパイプ部38B
が形成され、該パイプ部38Bは制御流体の通路38の
出口端となっている。
形成されており、該凹所31Aに前記シールリング33
が配設され、これによってカバー32の周縁でかしめ止
めする時のシールリング33のずれを防止し、シール性
の向上を図っている。
更に図10及び図11を参照して説明する。図10は、
弁体36がちょうど弁座39に接触した状態を示し、図
のΔhが弁座39の先端部39Aがストッパー40から
突出した長さを示すものである。図10において、tは
弁座39の先端部39Aの肉厚を表している。この肉厚
tは、前述のように、圧力勾配に大きく影響するもので
あり、肉厚tが薄い程圧力勾配が小さくなることが判っ
ている。
触して弁座39の先端部39Aの一部を圧縮し、弁体3
6が弁座39を閉塞した状態を示すものである。この状
態では、先端部39Aの変形は小さくなっており、従っ
て弁座39の先端部39Aの経時的な塑性変形の量が低
減されるものとなっている。
39の材料として、三フッ化エチレン(商品名テフロ
ン)、ポリエステル(商品名ハイトレル)、ポリアミド
(商品名ナイロン6)等の軟質の合成樹脂を採用した。
なお、本発明において、前述の各合成樹脂は好ましい一
例であり、本発明は前述の例示された合成樹脂に限定さ
れるものではないし、更には本発明は合成ゴム等のゴム
材料を除外するものではない。また、本発明では、弁体
36の材料として、金属(SUS等)の他、硬質の合成
樹脂が採用可能である。
面積について述べる。図12を参照して、弁座の先端部
の肉厚(t)を0.2mm、0.3mm、0.4mmの
3種類とし、弁座の先端がストッパーから突出した長さ
(Δh)の初期長さを0.05mmとし、実験の雰囲気
条件を常温(20°C)及び高温(100°C)とし、
200時間の経過によるΔh寸法の変化(塑性変形によ
る縮み)を計った。この場合、弁座の材料として、三フ
ッ化エチレン(商品名テフロン)、ポリエステル(商品
名ハイトレル)の2つの材料を実験材料とした。
端の肉厚tが0.4mm、0.3mmのものでは、20
0時間経過した後においても、0.01mm以上の突出
長さ(Δh)を維持していることが判明し、好結果が得
られた。一方、弁座の先端の肉厚tが0.2mmのもの
では、200時間経過した後には、特に高温状態では
0.01mm程度の突出長さ(Δh)となってしまうこ
とが判明した。なお、図の特性線において、実線は三フ
ッ化エチレン(商品名テフロン)の場合を示し、破線は
ポリエステル(商品名ハイトレル)の場合を示す。
の寸法の変動を考えた場合、先端部の肉厚tが0.3m
m、あるいは0.4mmの弁座を採用することが好まし
いものであるとの結論に達した。なお、本発明は前述の
数値に限定されるものではなく、設計仕様や、使用され
る雰囲気条件如何によっては、適宜数値範囲を変更する
ことが可能である。
明の圧力制御弁の作用を説明する。定常状態では、制御
スプリング41の押圧力によって弁体36が弁座39を
閉塞している。この状態では、図11に示すように、弁
座39の先端部39Aが変形して弁体36と接触してい
る。今、通路38に作用する制御流体の圧力が高くな
り、その圧力が弁体36に作用する制御スプリング41
の押圧力を超えると、弁体36は弁座39を離れる。そ
して、制御流体は通路38を介して、図示しないタンク
等へ戻される。オーバーフローによって制御流体の圧力
が低下すると、また制御スプリング41の押圧力によっ
て弁体36が弁座39を閉塞する。上述の作用を繰り返
すことによって、制御流体を所定の圧力に維持させるも
のである。
成によると、弁体36がストッパー41に当接すること
によって該弁体36の移動が規制され、その結果弁座3
9の先端部39Aの変形が僅かな量に抑えられている。
このため、弁座39の先端部39Aの塑性変形が低減さ
れ、長期間の使用後においても十分にシール性が確保さ
れるものである。
部39Aの面積が小さくて済むので、望ましい圧力勾配
が得られるものとなる。
弁について、その圧力勾配と弁のシール性を測定したと
ころ、図13に示すような結果が得られた。すなわち、
初期における圧力勾配及び弁のシール性は、設定値の範
囲内に保持できた。また、2万回使用後の圧力勾配にお
いても、高温状態及び常温状態の両者において設定値の
範囲内に維持できた。更にまた、2万回使用後の弁のシ
ール性においては、初期の設定値の範囲内に収まらなか
ったが、製品として十分に使用することができる範囲内
であった。
であって、本発明は上述の実施例に限定されるものでは
なく、例えば以下のような構造にすることもできる。例
えば、図14に示すように、弁体36の下端周縁に傾斜
面36Aを形成し、弁座39から噴出する制御流体の流
れを案内することにより圧力損失の低減を計る構造とす
ることもできる。このように、弁体36の構造を逆円錐
台形状とすることにより、図8で示す円板状の弁体36
と比べて、圧力勾配の特性が向上するものとなる。
1とカバー32の周縁によって保持されるシールリング
33の保持構造は、前記図8に示すようなボデー31の
周縁に形成された凹所31Aに保持させるのではなく、
カバー32側の周縁に環状の凹所32Aを形成して保持
させる構造とすることもできる。
によると、以下に示すような効果を奏する。弁座の先端
部の塑性変形が低減されるので、長期間に渡って所期の
圧力勾配が得られると同時に、所期のシール性が確保さ
れるものとなる。
勾配やシール性にとって最も効果的な圧力制御弁を提供
できるものとなる。
ることにより、圧力勾配やシール性に一層効果的な圧力
制御弁を提供できるものとなる。
を形成した場合、かしめ作業時にシールリングがずれな
いので、かしめ作業が容易となる上、かしめ部分のシー
ル性が確実となる。
ある。
図である。
圧力勾配を説明するための特性線図である。
弁のシール性を説明するための特性線図である。
示す部分断面図である。
ための特性線図である。
するための特性線図である。
示す断面図である。
平面図である。
る。
拡大断面図である。
場合の該先端部の縮みについて測定した結果を示す線図
である。
弁のシール性を初期と2万回使用時とについて測定した
結果を示す線図である。
施例を示す部分断面図である。
他の実施例を示す部分断面図である。
す断面図である。
Claims (4)
- 【請求項1】弁体と、該弁体が着座される弁座と、前記
弁体を前記弁座方向に付勢する制御スプリングとからな
り、前記弁体に作用する制御流体の圧力が制御スプリン
グの押圧力を超えた時に開弁して制御流体をオーバーフ
ローさせるタイプの圧力制御弁において、 前記弁座の周囲に設けられ、弁体が弁座を閉塞した時に
該弁体が接触するストッパーと、前記弁体をユニバーサ
ルに保持させる保持部と、からなり、前記弁座を合成樹
脂で形成し、前記弁座に前記ストッパーよりも弁体側に
突出する先端部を形成してなることを特徴とする圧力制
御弁。 - 【請求項2】弁体と、該弁体が着座される弁座と、前記
弁体を前記弁座方向に付勢する制御スプリングとからな
り、前記弁体、弁座、制御スプリング等を収容するボデ
ー及びカバーを有し、前記弁体に作用する制御流体の圧
力が制御スプリングの押圧力を超えた時に開弁して制御
流体をオーバーフローさせるタイプの圧力制御弁におい
て、 ボデーの周縁に形成された環状の凹所と、該凹所に配設
されたシールリングと、からなり、該ボデーの周縁とカ
バーの周縁とを前記シールリングを挟んでかしめてなる
ことを特徴とする圧力制御弁。 - 【請求項3】弁体と、該弁体が着座される弁座と、前記
弁体を前記弁座方向に付勢する制御スプリングとからな
り、前記弁体、弁座、制御スプリング等を収容するボデ
ー及びカバーを有し、前記弁体に作用する制御流体の圧
力が制御スプリングの押圧力を超えた時に開弁して制御
流体をオーバーフローさせるタイプの圧力制御弁におい
て、 カバーの周縁に形成された環状の凹所と、該凹所に配設
されたシールリングと、からなり、該カバーの周縁とボ
デーの周縁とを前記シールリングを挟んでかしめてなる
ことを特徴とする圧力制御弁。 - 【請求項4】前記弁体がボール部に保持されてなり、該
ボール部を球状の保持部に保持させてなることを特徴と
する請求項1ないし請求項3のいずれか1項記載の圧力
制御弁。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11956196A JPH09280400A (ja) | 1996-04-18 | 1996-04-18 | 圧力制御弁 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11956196A JPH09280400A (ja) | 1996-04-18 | 1996-04-18 | 圧力制御弁 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09280400A true JPH09280400A (ja) | 1997-10-28 |
Family
ID=14764381
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11956196A Pending JPH09280400A (ja) | 1996-04-18 | 1996-04-18 | 圧力制御弁 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09280400A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012145126A (ja) * | 2011-01-07 | 2012-08-02 | Kofurotsuku Kk | 電磁弁 |
| CN104989856A (zh) * | 2015-07-07 | 2015-10-21 | 海宁市倍世环保科技有限公司 | 一种控压稳压装置 |
| CN108302030A (zh) * | 2018-01-30 | 2018-07-20 | 浙江大农实业股份有限公司 | 适用于清洗机高压柱塞泵的高压单向阀 |
-
1996
- 1996-04-18 JP JP11956196A patent/JPH09280400A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012145126A (ja) * | 2011-01-07 | 2012-08-02 | Kofurotsuku Kk | 電磁弁 |
| CN104989856A (zh) * | 2015-07-07 | 2015-10-21 | 海宁市倍世环保科技有限公司 | 一种控压稳压装置 |
| CN108302030A (zh) * | 2018-01-30 | 2018-07-20 | 浙江大农实业股份有限公司 | 适用于清洗机高压柱塞泵的高压单向阀 |
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Legal Events
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|
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