| 【発明の名称】 |
バルブ |
| 【発明者】 |
【氏名】石田 欣也
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| 【要約】 |
【課題】簡単な構成で、逆止弁がなく、出力側の圧力が入力側に逆流しないバルブを提供する。
【解決手段】ハウジング２内に入力ポート１１と出力ポート１２との連通を規制する弁４を両ポート間の連通を規制するように配設し、弁４を閉弁状態とするスプリング１６の付勢力に抗して外部圧力により弁４を開弁させて両ポート１１，１２を連通させるバルブ１において、ハウジング２には入力ポート１１、出力ポート１２、および圧力作用室１３が設けられ、圧力作用室１３には入力ポート１１からのパイロット圧が供給され、弁４は圧力作用室１３の圧力により開弁されるようにした。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ハウジング内に入力ポートと出力ポートとの連通を規制する弁を前記両ポート間に配設し、前記弁を閉弁状態とするスプリングの付勢力に抗して外部圧力により前記弁を開弁させて前記両ポートを連通させるバルブにおいて、前記ハウジングには入力ポート、出力ポート、および圧力作用室が設けられ、該圧力作用室には入力ポートからのパイロット圧が供給され、前記弁は前記圧力作用室の圧力により開弁されることを特徴とするバルブ。
【請求項２】 前記入力ポートと前記圧力作用室を連通する連通孔を設けた請求項１に記載のバルブ。
【請求項３】 前記圧力作用室に圧力作用室内を摺動するピストンを設け、該ピストンに前記弁はつながり、前記ピストンの動作により開弁するようにし、外部圧力がピストンに作用しない場合に前記弁を閉状態とする請求項２に記載のバルブ。
【請求項４】 前記ハウジングの前記ピストンの摺動範囲内に圧力を開放する排出孔を設けた請求項３に記載のバルブ。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はバルブに関するものであり、特に、入力ポートに所定圧が作用すると弁を開弁するバルブに係る。
【０００２】
【従来の技術】従来、バルブは電磁弁を用いることにより直接バルブを開閉する直動方式、外部圧を電磁弁により制御してバルブを開閉する外部パイロット方式、入力側の圧力を電磁弁で制御してバルブを開閉する内部パイロット方式が知られており、例えば、このような方式のバルブは流体制御用２・３ポートバルブ（ソレノイドバルブ／エアオペレートバルブ）カタログ（ＳＭＣ株式会社 １９９６年３月発行）に開示されている。
【０００３】この中の直動式のバルブでは、電磁弁により弁を制御し、入力側と出力側を連通または非連通させるものである。一般的には電磁弁のコイルに通電されていないときには、リターンスプリングによりアマーチャ（電磁弁の軸）が下方に押圧されて弁が閉じ、入力側と出力側が閉じた状態（非連通状態）になっている。そこで、電磁弁のコイルに通電がなされると、アマーチャがコイルの中心方向、即ち、コイル側に吸引されて、入力側と出力側が連通した状態になる。
【０００４】また、図３に示される内部パイロット方式のバルブでは、内部にオリフィスを有し弁を開弁方向に付勢するダイヤフラムスプリングの付勢力に抗してアマーチャにより閉弁させる構造をとっている。この構成において、電磁弁のコイルに通電されていないとき（図４（ａ）参照）には、入力側（ＩＮ側）の流体はオリフィスを通り圧力作用室に充填されるので入力側の圧力がダイヤフラムを介して等圧なり、圧力作用室の圧力とアマーチャを下方に付勢するリターンスプリングの付勢力により弁が閉じている。そこで、電磁弁のコイルに通電がされると（図４（ｂ）参照）、アマーチャがコイル側に吸引されてパイロットオリフィスが開き開き始める。これにより、圧力作用室に充填された流体は、パイロットオリフィスを通って出力側（ＯＵＴ側）へ流れる。その結果、圧力作用室の圧力が下がることから弁を押し下げる力が弱まり、弁を押し上げるダイヤフラムスプリングの付勢力によりアシストされて弁が開弁する（図４（ｃ）参照）。
【０００５】また、制御機器総合カタログＶｅｒ．１（株式会社コガネイ １９９６年４月発行）の７７５頁に示されるような逆止弁は、バルブ本体の中に弁体がスプリングにより付勢され、弁が閉じた状態になっており、入力ポートに一定圧が作用することで弁が開き、出力ポートと連通するようになっている。
【０００６】
【本発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記に示すバルブにおいては弁を開閉するために、コイルまたは電磁弁が必要となり、構造が複雑化してコストアップしてしまうものとなる。また、出力側が入力側よりも高圧になった場合には、出力側の流体が入力側に逆流してしまうために、逆止弁を設けなければならない。
【０００７】また、逆止弁はスプリングの付勢力により弁を閉弁状態としているが、入出力ポート間の漏れを防止するためには、スプリングの付勢力を強くしなければならない。このように、スプリングの付勢力を強くすると、弁を開弁させるためには、高い圧力が必要となり、低い圧力では動作しなくなってしまう。
【０００８】よって、本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、構造を簡単なものとすると共に、出力側の流体が入力側に逆流せず、低い圧力でも弁が開く構造とすることを技術的課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するために講じた技術的手段は、ハウジング内に入力ポートと出力ポートとの連通を規制する弁を両ポート間に配設し、弁を閉弁状態とするスプリングの付勢力に抗して外部圧力により弁を開弁させて両ポートを連通させるバルブにおいて、ハウジングには入力ポート、出力ポート、および圧力作用室が設けられ、圧力作用室には入力ポートからのパイロット圧が供給され、弁は圧力作用室の圧力により開弁されるようにした。
【００１０】上記の構成により、圧力作用室には入力ポートから圧力（パイロット圧）が供給され、圧力作用室の圧力により弁が開弁するようにしたので、弁を開閉する電磁弁は必要なくなり、簡単な構成により弁をパイロット圧により開弁させることが可能となる。
【００１１】この場合、入力ポートと圧力作用室を連通する連通孔を設ければ、連通孔を入力ポートと圧力作用室に設けるだけで、圧力作用室に入力側のパイロット圧を供給し、弁を開弁させることが可能となる。
【００１２】また、圧力作用室に圧力作用室内を摺動するピストンを設け、ピストンに弁はつながり、ピストンの動作により開弁するようにして、外部圧力がピストンに作用しない場合に弁を閉状態となるようにすれば、出力側の圧力が入力側の圧力より高くなっても、出力側から入力側に圧力が逆流することはなく、逆止弁は必要なくなり、ピストンの受圧面にかかる圧力で弁を開状態とすることができるため、低い圧力で弁を開けることが可能となる。
【００１３】更に、ハウジングのピストンの摺動範囲内に圧力を開放する排出孔を設ければ、ピストン摺動時にピストンの摺動範囲の圧力は排出孔により排出されるため、ピストンの摺動に影響を与えないものとなる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００１５】図１は本発明のバルブ１の構成を示している。バルブ１を構成するハウジング２には、吸入口２１を介して流体を取り入れる入力ポート１１と、流体を排出口２２を介して排出する出力ポート１２が穿設され、両ポート１１，１２を連通する連通孔２ｂが設けられている。連通孔２ｂの出力ポート側は環状の弁座となるテーパ面２ｂｂを有しており、テーパ面２ｂｂに着座可能な状態で弁体（弁）４が配設されている。弁体４はハウジング２に設けられたテーパ面２ｂｂの傾斜角度に一致する面を有した円形形状のものであり、中央にはネジ孔が設けられており、このネジ孔には後述するピストン３のシャフト３ａの先端が螺合する。
【００１６】また、ハウジング２の入力ポート上部には圧力作用室１３となる円筒状の孔２ｄが軸方向に穿設されており、円筒状の孔２ｄの内壁がガイド面２ａとなっている。このガイド面２ａを外周にＯリング等のシール部材３１が外周溝に嵌着され、シールを保った状態で円盤状の弁体４より径が大きいピストン３が摺動する。ピストン３は弁４とネジにより係合するシャフト３ａにより、弁体４と一体となって軸方向に可動する。この場合、シャフト３ａは入力ポート１１と円筒状の孔２ｄの中心を貫通する孔に支持され、ハウジング２とピストン３により区画されたピストン下側の空間と入力ポート１１とはＯリング等のシール部材３４により、シールが保たれた状態で摺動を行う。ピストン３のシャフト上には入力ポート１１の底面に係止されたスプリング１６を受ける円盤状のリテーナ１５が、シャフト３ａの途中位置で溶接等により固定されており、ハウジング２に係止されたスプリング１６の付勢力により、ピストン３に圧力が作用していないときには、弁体４がハウジングのテーパ面（弁座）２ｂｂに着座するようになっている。
【００１７】一方、ハウジング２には円筒状の孔２ｄに対して、入力ポート１１と円筒状の孔２ｄを連通する連通孔１４が穿設され、連通孔１４および円筒状の孔２ｄを塞ぐように、ハウジング２の一端の開口にハウジングカバー５が被せられている。この場合、ハウジングカバー５はハウジング２との環状の当接面をＯリング等のシール部材３２によりシールした状態で、ハウジング２の一方の開口を塞いでいる。このようにハウジングカバー５をハウジング２に被せることにより空間が形成され、この空間が圧力作用室１３となり、入力ポート１１からの圧力（パイロット圧）が圧力作用室１３に導かれるようになっており、圧力作用室１３にかかるパイロット圧により、ピストン３をガイド面２ａに沿って押圧可能となっている。
【００１８】また、ハウジング２の出力ポート側では、弁体４がピストン３のシャフト３ａに取り付けられた後、下側の開口を塞ぐようにＯリング等のシール部材３３によって、ハウジング２の下側がシールされている。この場合、図示しない固定部材によりハウジング２の底部においてハウジングカバー６は固定され、弁体４が開弁したときに吸入口２１と排出口２２は連通するようになっている。
【００１９】次に、作動について説明する。吸入口２１に外部からの圧力が作用していない場合、連通孔１４を介して圧力作用室１３に圧力が作用しない。このため、ピストン３は軸方向に圧力が作用しないので下方に動かない。この場合、弁体４はシャフト上に固定されたリテーナ１５から上方への付勢力を受け、弁体４がハウジング２のテーパ面２ｂｂに着座し、弁が閉じた状態を維持する。
【００２０】この状態から、吸入口２１に圧力が作用すると入力ポート１１の圧力が増加して、その圧力は連通孔１４を介して圧力作用室１３に導かれる。圧力作用室１３に供給された圧力は、ピストン３をハウジング２のガイド面２ａに沿って下方に押圧するように作用する。つまり、ピストン３は図１に示す実線の状態から破線の状態に下側へ遷移する。ピストン３の移動に伴い、弁体４がスプリング１６の付勢力に抗して押し下げられることでテーパ面２ｂｂで構成される弁座から離れ、弁４が開弁するものとなる。このように、弁体４が開弁すると、入力ポート１１に供給されている高圧の流体は、出力ポート１２へと導かれ、その後、排出口２２から排出され、スプリング１６の付勢力に抗するパイロット圧が入側に作用すれば、入力ポート１１と出力ポート１２は連通するものとなる。このため、スプリング１６の付勢力のチューニングのみで、入力側の圧力を一定圧以下になるように抑えることができる。
【００２１】この場合、圧力作用室１３に圧力作用室内を摺動するピストン３を設け、ピストン動作により開弁するようにして、外部圧力がピストン３に作用しない場合に弁を閉状態となるようにすれば、出力側の圧力が入力側の圧力より高くなっても、出力側から入力側に圧力が逆流することはなく、従来のような逆止弁は必要なくなる。
【００２２】また、スプリング１６の付勢力が弁体４を確実に着座させるように作用した場合であっても、入力ポート１１から弁体４に作用する圧力を受ける弁体４の受圧面積よりも、ピストン３の受圧面積の方を大きくしたので、ピストン３の受圧面にかかる圧力により弁を開けることができる。このため、圧力損失が少なく、吸入口２１にかかる圧力が低い圧力でも弁を開弁させることができる。
【００２３】更に、ピストン３が圧力を受け、ガイド面２ａに沿って摺動を成すとき、ピストン３の摺動範囲内に圧力を大気等に開放する排出孔１７をハウジング２の側壁等に設ければ、ピストン摺動時にピストン摺動内の圧力は排出孔１７より排出されるため、ピストン運動し易くなる。
【００２４】
【効果】本発明によれば、ハウジング内に入力ポートと出力ポートとの連通を規制する弁を両ポート間に配設し、弁を閉弁状態とするスプリングの付勢力に抗して外部圧力により弁を開弁させて両ポートを連通させるバルブにおいて、ハウジングには入力ポート、出力ポート、および圧力作用室が設けられ、圧力作用室には入力ポートからのパイロット圧が供給され、弁は圧力作用室の圧力により開弁されるようにしたことにより、圧力作用室には入力ポートから圧力（パイロット圧）が供給され、圧力作用室の圧力により弁が開弁するようにしたので、弁を開閉する電磁弁は必要なくなり、簡単な構成により弁をパイロット圧により開弁させることができる。
【００２５】この場合、入力ポートと圧力作用室を連通する連通孔を設ければ、連通孔を入力ポートと圧力作用室の間に設けるだけで、圧力作用室に入力側のパイロット圧を供給し、弁を開弁させる構造とすることができる。
【００２６】また、圧力作用室に圧力作用室内を摺動するピストンを設け、ピストンに弁はつながり、ピストンの動作により開弁するようにして、外部圧力がピストンに作用しない場合に弁を閉状態となるようにすれば、出力側の圧力が入力側の圧力より高くなっても、出力側から入力側に圧力が逆流することはなく、逆止弁は必要なくなり、ピストンの受圧面にかかる圧力で弁を開状態とすることができるため、低い圧力で弁を開けることが可能となる。
【００２７】更に、ハウジングのピストンの摺動範囲内に圧力を開放する排出孔を設ければ、ピストン摺動時にピストンの摺動埴内の圧力は排出孔により排出されるため、ピストンの摺動に影響を与えない。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００００１１
【氏名又は名称】アイシン精機株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年（１９９８）４月２２日 |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開平１１−３０４０３７ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）１１月５日 |
| 【出願番号】 |
特願平１０−１１１６０８ |
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