JPS6333593B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液圧システムの中で用いられる排気弁
に関する。

液圧システムの中には、空気や他のガスが当該
システム内に溜るという問題を有するものが多
い。油や他の液体が入つた空間の部分が空気や他
のガスで充満されると、当該システムが加圧され
ている場合には、その空気の圧縮性及び弾性のた
め、該システムの作動が低下する。この空気は一
般に、液圧システムが減圧されるとき、特に、液
圧システムの液が大気圧より低い圧とされるとき
にその気密シールを通して負圧が生じているので
当該システム内に入ることになる。このような事
態は入れ子式の液圧シリンダにおいてはその複数
の摺動シールの故に特に問題となるが、空気は液
溜及び帰還路等の他の部分からも入ることがあ
る。

これらの空気やガスは液圧システムの最も高い
位置の部分に集まるので、一般的にはその最も位
置の高い所に排気弁が設けられる。この弁は、液
圧システムが操作のはじめに加圧されるときに手
動で開かれ、空気が排出された後に手動で閉じら
れ、液圧システム内の液を通し始める。弁が液圧
システム内の最高点に位置決めされるので、それ
を手動操作する為に近づくのが困難でわずらわし
く、しかも、空気が排出されて液が当該弁を通し
て洩れるときを視覚的に確かめる必要があるの
で、過剰の液が洩れる傾向があり、またこの液は
常に液溜内に導かれるのでゴミ等を混入させる傾
向を有し、それ故、それらのまわりの部分を定期
的に掃除する必要があつた。更に、排気弁操作は
毎日のようにやる必要があり、また、それを効果
的に行うには少なくとも二人の作業員を必要とす
るので、その操作を省略し、システム内のある程
度の空気を存在させながらシステム操作する傾向
があり、それは当該システムの効率の低下及び該
システムのある部分の大きな消耗を来たす傾向が
ある。

このような点に関して、液圧システム内の空気
などのガスを自動的に排出する弁装置が開発され
てきている。

その１つの代表的なものは、液圧システムが操
作のはじめに加圧され始められたときに、当該液
圧システム内にある空気等のガスが排出されるの
を許容するとともに、ガスに続いて液が排出され
ようとするときになると、当該液の圧力により当
該弁装置の弁部材が動かされて排出用の開口を閉
じ、それにより、液の排出を阻止するようにした
ものである。

しかし、このような装置には次のような問題が
あつた。すなわち、液圧システム内の圧力が低下
した場合には、上記弁部材がそれに応じて変位
し、従つて、排出用開口を解放するようになるた
め、一時的な圧力低下が生じても上記排出用開口
が解放されてしまい、液圧が再度増大した場合、
液が当該排出弁を通して外部へ漏れでる虞れがあ
るということである。

本発明は、上記の点に鑑み、液圧システムが作
動開始されるときに、当該システム内にあるガス
を自動的に排出するとともに、一旦、ガスが排出
された後は、当該システム内の圧力が一時的に低
下しても、解放されることがないようにした液圧
システム用排気弁を提供することを目的とするも
のである。

すなわち、本発明に係る排気弁は、加圧下の液
圧システムから空気等のガスを排出するととも
に、同システムから液が排出されるのを防止する
ための排気弁であつて、 弁部材と、 該弁部材の一端から中心方向に向けて設けられ
た第１の孔と、 同弁部材の反対側の端部から中心方向に向けて
設けられた第２の孔で、その内面にねじが設けら
れている第２の孔と、 第１及び第２の孔を連通する中間の孔と、 第１及び第２の孔の上記中間の孔との接続部分
に設けられた弁座と、 第１の孔の上記第１の端部側に設けられ、第１
の孔内に入る流体の流れを制限するオリフイス
と、 第１の孔内で上記弁座とオリフイスとの間に設
けられ、上記液よりも密度の高い球形の第１の弁
体で、上記弁座とオリフイスとの間で当該弁体の
少なくとも直径分の距離だけ移動出来るようにさ
れている第１の弁体と、 第２の孔内に設けられ、第２の孔の上記弁座に
係合可能とされた第２の球形の弁体と、 第２の孔内の上記ねじにねじ係合されるプラグ
と、 該プラグと上記第２の弁体との間に設けられて
第２の弁体を第２の孔の上記弁座に押圧するばね
と、 上記第２の孔を大気に連通する通路とを有して
いる。

本発明に係る排気弁は、以上の如き構成を有す
るものであり、該排気弁を液圧システムの適正な
箇所に設定しておけば、液圧システムが操作開始
されて、その内部圧力が増大されて同システム内
のガスが当該弁内を通されても、それによつて、
第１の弁体がその弁座に係合することはなく、ガ
スが第２の弁体の回りを通つて外部に排出するの
を許容するとともに、ガスに続いてシステム内の
液が押し出されてくると、該液の粘性によつて第
１弁体が変位されて、その弁座に係合し、当該排
出弁を閉じて、液の排出を阻止する。

そのような状態において、液圧システム内の圧
力が低下しても、第２の弁体がその弁座に係合し
ているので、外部から空気等のガスが当該システ
ム内に入ることは阻止される。しかし、圧力の低
下の程度によつては、第１の弁体が弁座から離れ
てしまうことが生じうる。従つて、このような状
態において、システム内の液圧が増大すれば、第
２の弁体がその弁座から離されて、液が当該弁を
通して外部へ排出されてしまう虞れがある。この
ような事態に対して、本発明に係る排気弁では、
上記の如き自動的ガス排出の後、プラグを回して
上記第２の孔内に変位させることにより、該プラ
グと第２の弁体との間にあるばねの圧力を増大さ
せることにより、上記のような事態は回避できる
のである。

以下、本発明を添付図面に示した実施例に基づ
き詳細に説明する。

第１図には、本発明に係る排気弁の代表的な使
用例が示されている。こゝに断面で示されている
のは、液圧シリンダ１０の上端部である。このシ
リンダは、通常、操作液で満される空所１１を有
しているが、このシリンダが液圧システムの上端
部に設けられているので、当該システム内の空気
が集まり、滞溜する傾向がある。

図示の液圧シリンダは空所１１に開口する孔１
２を有しており、排気弁１３を受け入れるように
なつている。孔１２の外方には円錐座部１４、螺
子孔１６及び弁が操作位置に組み合されたときに
排気用間隙を与える端面が設けられている。第１
図に示されるように、操作位置にある排気弁１３
は垂直位置からある角度だけ傾けられるが、後で
詳述するように、当該排気弁を自動弁として適正
に操作するために、該弁の軸線は60゜以内にされ
る。

排気弁１３は第２図に詳細に示されている。図
示の通りこの弁は、単一の棒状材から作成され、
その下方端部には孔１２内に密着するようになさ
れた円筒外周面２１を有する弁部材２０を備えて
いる。この外周面２１には溝２２が設けられ、該
溝には０リング２３及び支持リング２４が収容さ
れて孔１２との間に適正な密封係合（シール）が
行われる。外周面２１の上方には円錐肩部２６が
設けられており、該肩部は液圧シリンダ内の座部
１４に当接して付加的シール及びストツパとして
作用する。肩部２６の上方には螺子部２７が設け
られ、この螺子部は上述した螺子孔１６に螺合さ
れている。更にその上方には、小径の排気溝２８
及びレンチ係合用六角ヘツド３１が設けられてい
る。弁部材２０の頂端部には端面３２が設けられ
面取３３がしてある。

弁部材２０はその中間部分に、外周面と同軸状
の中心軸孔又は通路３５を有しており、この孔は
当該排気弁の２つの排気部間の流路として作用す
る。孔３５の下端には円錐弁座（又は第１の弁
座）３６があり、その下方は大径の孔又は第１チ
ヤンバ３７が設けてある。該孔は後で詳述する理
由のため、その直径のほぼ２倍の長さを有してい
る。孔３７の下端には第２の大径の孔３８が設け
てあり、該孔には弁部材の端部に設けたリツプ４
１によつて所定の位置に保持されるオリフイスプ
レート４０が収納されている。オリフイスプレー
トは中心に設けられたオリフイス４３と内側面に
設けられたほぼ円錐状の座部４４とを有してい
る。第１の弁体即ち球型弁体４５は孔３７内に配
置されて、オリフイスプレート４０上の座部４４
と弁座３６との間を自由に動くことができる。オ
リフイスプレート４０は第１チヤンバ又は孔３７
の制限された入口を形成している。

弁部材２０はその上方端部に上方孔又は第２チ
ヤンバ４８を有しており、該孔は第２の弁座すな
わち円錐弁座４９において中心孔３５と接続され
ている。弁座４９のすぐ上には上方孔４８から当
該弁部材の外面上の排気溝２８へ伸びる複数の半
径方向排気路又は第２の通路５１が設けられてい
る。それらの排気路は孔の周りに対称形に配置さ
れているが、後に詳述する如く、所定の流れ制限
を与えるようにその数及び直径が選択される。

上方孔４８の上端は端面３２まで伸びる螺子孔
５３に接続されており、また、この上方孔内には
第２の弁体即ち球型弁体５５が収納されて弁座４
９と密封係合するようになつている。プラグ５６
が孔５３内に設けられ、弁体５５に向けて及びそ
れから離れるように軸方向で可動なるようにされ
ている。プラグ５６にはレンチによつて回転され
るようにソケツト５７が設けられており、また、
円錐部分５８及び中心突出部６０を有している。
中心突出部６０は平らな端面６１を有し、ばね６
３がこの突出部６０のまわりに設定され、その一
端でプラグの円錐部５８と当接し、他端で弁体５
５と係合して、それにより、弁体５５を弁座４９
との密封係合位置に偏倚している。プラグ５６の
軸方向の動きは、ばね６３によつて加えられる力
を調節し、弁体５５を弁座４９から動かすのに要
する開放力を決定する。更に、この排気弁はプラ
グ５６を内方に螺入してその中心突出部６０の端
面６１が弁体５５を弁座４９に確実に押し付ける
ようにすることにより確実に閉じることができ
る。

本発明に係る弁の操作については、第３図及び
第４図に最も良く示されている。排気弁はほぼ垂
直位置（垂直位置から60゜以上は傾かない）で操
作される。但し、この弁は垂直位置から90゜まで
の傾きにおいて動作することがわかつている。通
常、液圧システムが加圧されないときは、弁は第
２図に示す状態にあり、この場合には上方の弁体
５５は弁座に当接して排気路５１から中心孔３５
への空気の流れを防止し、空気が入るのを防ぐ。
下方の弁体４５は通常はオリフイス４０の円錐座
部４４に係合しているが、この点においては何ら
の密封も必要とされない。この弁は、座部４４内
のノツチのような手段によつて、若しくは、オリ
フイス４３を非円形にすることによつて、座部４
４と弁体４５間に積極的な排気が図られるとする
と、実用的になる。しかし、この点にシールがあ
るか否かは弁の操作に影響しない。なぜなら、重
力の力だけが弁体４５をその下方位置へ保持する
からである。

液圧システムが加圧されると、液若しくはガス
の流体が弁体４５を第３図に示すように座部４４
から持ち上げる。それから、例えば約3.52Kg／cm²
（50psi）の所定の圧力に達すると、上方の弁体５
５は弁座４９から離れ、流体が排気路５１を通つ
て大気内に通される。液圧システム内の圧力が増
加するに従い、空気又はガスの流れの速度は直線
的に増加し、弁体４５はオリフイスプレートと弁
座３６との間に保持される。しかし、液がオリフ
イス４３を通り当該弁に入り始めるや否や、ガス
と比べて大きい液の粘性が弁体４５を、第４図に
示す如く、弁座３６と密封係合するように動か
し、それにより、弁体５５がばね６３により弁座
４９と密封係合した後は、液が当該弁から洩れる
のが防止される。それ故、ある圧力がシステム内
に保持されている限り、排気弁は第４図の状態に
とどまり、どのような流体若しくはガスも液圧シ
ステムから逃げない。

弁体４５がたとえ空気の比較的速い速度の下で
も何故弁座３６に対して密封しないのかという点
について特に明確には理解されないであろう。実
験の結果、弁体４５が孔３７の寸法にほぼ近づき
且つ孔３７の長さを当該弁体４５がオリフイスプ
レート４４に隣接する低位置から弁座３６に隣接
する上方位置の間で孔の直径に少なくとも等しい
距離だけ動けるような長さとすることが重要であ
るとわかつた。更に、オリフイス４３における制
限と中心孔３５の下流の他の制限を設けることが
重要であることがわかつた。この実験において
は、弁は直径9.5mm（0.375インチ）の弁体と直径
11.1mm（0.437インチ）の孔３７とを備えていた。
また、排気路５１は４個設けられ約3.6mm（0.14
インチ）の直径とされた。そのような条件の下、
異る直径のオリフイス４３を用いて実験した結
果、オリフイスの径が4.7mm（0.187インチ）のと
きに最良の結果を得た。オリフイス４３の径を更
に小さくすると、所定の圧力レベルにおける空気
流の速度を減少するだけの結果となり、また、オ
リフイス４３の拡大は弁体４５が弁座３６に係合
して弁を早期に閉じる結果となる。従つて、オリ
フイス４３が何らの制限を与えない点まで拡大さ
れ、ばね６３の偏倚力が上方の弁体５５が約3.52
Kg／cm²（50psi）で開くのを許すように調整され
ると、はじめ空気は流れるが、圧力が100psiに増
加すると、下方の弁体４５が弁座３６を密封し、
空気が更に逃げるのを防いでしまう。更に、上述
した如く約4.7mm（0.187インチ）のオリフイスで
の最良の流れでも、プラグ５６と弁体５５を取り
除くと、流れが中心孔３５に入り螺子孔５３を通
つて直実に進み、外部に流れるようになり、この
場合もまた、早期に弁が閉じられる。

しかし、もし空気流の最大の流れが必要とされ
ないならば、第５図に示す実施例を使用すること
もできる。第５図の実施例はオリフイスプレート
４０が設けられていない点を除けば、第１図乃至
第４図に示した実施例のものと実質的に同じであ
る。この実施例においては、弁の下端部は孔３７
と同径の孔６６を有している。この孔６６は孔３
７と異り、弁部材２０の下端面６７まで伸びてい
る。球型弁体４５を孔６６内の所定の位置に保持
しておくために、弁部材には横断孔６９が設けら
れ、該孔６９には弁体４５が下方位置で当接する
保持ピン７０が収納されている。保持ピン７０
は、弁体４５が早期に弁を閉じないように、流れ
にある程度の制限を与えるような直径となされる
が、第１図乃至第４図に示した実施例のオリフイ
スプレートのように高速の流れを与えるようには
作用しない。

第６図は、排気弁をシリンダ内に直接取り付け
ることが実際的でない状況のための排気弁のため
の取り付け装置を示す。この場合、液圧シリンダ
７２には排気金具７３が設けられ、該金具には可
撓性の液圧ホース７４が取り付けられている。マ
ニホルド７５がシリンダ７２から離して垂直部材
７６にボルト７７の如き手段で取り付けられてい
る。マニホルド７５はその下端部に金具７９を有
し、この金具にホース７４の一端が連結されてい
る。本発明に係る排気弁８０はマニホルドの上側
の開口内に取り付けられ、その下端はホース７４
を通りマニホルドに入る流体に連通されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る排気弁を液圧システム
の液圧シリンダに取り付けた状態を示す一部断面
側面図；第２図は、第１図の排気弁がまだ圧力を
受けていない状態を示す断面側面図；第３図は、
同排気弁において液圧システムから空気を排気し
ている状態を示す断面側面図；第４図は、液圧シ
ステムの圧力により排気弁が閉じた状態を示す断
面側面図；第５図は、他の実施例に係る排気弁の
断面側面図；第６図は、排気弁を液圧シリンダか
ら離れた位置に取り付けた状態を示す側面図；で
ある。 １０……液圧シリンダ、１１……空所、１３…
…排気弁、３５……第１の通路、３６……第１の
弁座部、３７……第１のチヤンバ（孔）、４５…
…球型弁体（第１の弁体）、４８……第２チヤン
バ（孔）、４９……第２の弁座、５１……第２の
通路（排気路）、５５……第２の弁体、６３……
偏倚手段（ばね）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 加圧下の液圧システムから空気等のガスを排
   出するとともに、同システムから液が排出される
   のを防止するための排気弁であつて、 弁部材と； 該弁部材の一端から中心方向に向けて設けられ
   た第１の孔と； 同弁部材の反対側の端部から中心方向に向けて
   設けられた第２の孔で、その内面にねじが設けら
   れている第２の孔と； 第１及び第２の孔を連通する中間の孔と； 第１及び第２の孔の上記中間の孔との接続部分
   に設けられた弁座と； 第１の孔の上記第１の端部側に設けられ、第１
   の孔内に入る流体の流れを制限するオリフイス
   と； 第１の孔内で上記弁座とオリフイスとの間に設
   けられ、上記液よりも密度の高い球形の第１の弁
   体で、上記弁座とオリフイスとの間で当該弁体の
   少なくとも直径分の距離だけ移動出来るようにさ
   れている第１の弁体と； 第２の孔内に設けられ、第２の孔の上記弁座に
   係合可能とされた第２の球形の弁体と； 第２の孔内の上記ねじにねじ係合されるプラグ
   と； 該プラグと上記第２の弁体との間に設けられて
   第２の弁体を第２の孔の上記弁座に押圧するばね
   と； 上記第２の孔を大気に連通する通路と；を有し
   ている液圧システム用の排気弁。