JP2002139161A - 二方弁 - Google Patents

二方弁

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JP2002139161A
JP2002139161A JP2000337760A JP2000337760A JP2002139161A JP 2002139161 A JP2002139161 A JP 2002139161A JP 2000337760 A JP2000337760 A JP 2000337760A JP 2000337760 A JP2000337760 A JP 2000337760A JP 2002139161 A JP2002139161 A JP 2002139161A
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JP
Japan
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piston
displacement
valve
port
way valve
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Application number
JP2000337760A
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English (en)
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Yoshihiro Fukano
Tadashi Uchino
正 内野
喜弘 深野
Original Assignee
Smc Corp
エスエムシー株式会社
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/12Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid
    • F16K31/122Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid the fluid acting on a piston
    • F16K31/1225Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid the fluid acting on a piston with a plurality of pistons

Abstract

(57)【要約】 【課題】簡素な構造によって、単位時間内に導出される
流体の流量を多段に変化させることが可能な二方弁を提
供することにある。 【解決手段】下部側の第1変位機構40aは、第1ピス
トン42aと、前記第1ピストン42aと一体的に変位
するピストンロッド44と、前記ピストンロッド44に
連結されたダイヤフラム46とを有し、上部側の第2変
位機構40bは、前記ピストンロッド44が貫通孔66
に沿って挿通自在に設けられた第2ピストン42bを有
し、前記第1ピストン42aの変位量S1と第2ピスト
ン42bの変位量S2をそれぞれ異なるように設定す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【発明の属する技術分野】本発明は、二方向に圧力流体
を出入する第1ポートおよび第2ポートが形成された二
方弁に関する。

【0002】

【従来の技術】従来から、例えば、流体圧回路等におい
て二方弁が用いられている。この種の従来技術に係る二
方弁を図5に示す(例えば、米国特許第5131627
号参照)。この二方弁1は、圧力流体が出入する第1ポ
ート2および第2ポート3を有し、パイロットポート4
を介して供給されるパイロット圧の作用下にピストン5
を変位させ、前記ピストン5と一体的に作動するダイヤ
フラム(弁体)6を介して前記第1ポート2と第2ポー
ト3とが連通する連通路7を開閉している。

【0003】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術に係る二方弁1では、連通路7を介して第2ポート3
から導出される圧力流体の流量が、弁体として機能する
ダイヤフラム6の弁開度、すなわち、パイロット圧の作
用下に変位するピストン5の変位量によって予め固定さ
れているため、第2ポートから導出される圧力流体の流
量を多段に変化させることができないという不具合があ
る。

【0004】例えば、ある流体を図示しない容器内に充
填する際、初期段階では単位時間において大流量からな
る圧力流体を充填し、中間あるいは最終段階では単位時
間において微小流量からなる圧力流体に変更して容器内
に所定の流量を充填したい場合がある。その際、従来技
術に係る二方弁では、単位時間内に充填される圧力流体
の流量が一定値に固定されており、単位時間内において
充填される圧力流体の流量を自在に変更することができ
ないという不具合がある。

【0005】なお、従来技術に係る二方弁と容器との間
に、該容器内に充填される圧力流体の流量を制御する流
量制御弁(図示せず)を配設することが考えられるが、
二方弁以外に流量制御弁という他の部材が必要となりそ
の配管作業等が煩雑になるとともに、流量制御弁の購入
に係るコストが増大するという不具合がある。

【0006】本発明は、前記の不具合を考慮してなされ
たものであり、簡素な構造によって、単位時間内に導出
される圧力流体の流量を多段に変化させることが可能な
二方弁を提供することを目的とする。

【0007】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、流体通路を有し、一端部に前記流体通
路に連通する第1ポートが形成され他端部に前記流体通
路に連通する第2ポートが形成された継手部と、パイロ
ット圧の作用下に前記流体通路を開閉する弁体を含む複
数の変位機構が設けられた弁機構部と、パイロット圧を
供給するパイロットポートが設けられた複数のパイロッ
ト圧供給機構を有するパイロット圧供給部と、を備え、
前記弁体は複数の変位機構に対応してそれぞれ異なる弁
開度に設定されることを特徴とする。

【0008】この場合、同軸状に配設された第1変位機
構と第2変位機構とを含み、変位量が異なるように設定
された第1ピストンと第2ピストンとを有するように変
位機構を構成するとよい。

【0009】また、同軸状に配設された第1変位機構と
第2変位機構とを含み、前記第1変位機構は、第1ピス
トンと、前記第1ピストンと一体的に変位するピストン
ロッドと、前記ピストンロッドに連結されたダイヤフラ
ムとを有し、前記第2変位機構は、前記ピストンロッド
が貫通孔に沿って挿通自在に設けられた第2ピストンを
有し、前記第1ピストンと第2ピストンの変位量が異な
るように設定された変位機構を設けるとよい。

【0010】さらに、前記弁体の変位量を調整すること
により、該弁体の弁開度を制御する流量調整機構を設け
るとよい。

【0011】本発明によれば、パイロット圧供給機構に
よって供給されるパイロット圧の作用下に複数の変位機
構の中から所望の変位機構を付勢し、選択された変位機
構の変位量に対応して弁体の弁開度が設定される。この
ため、弁体の弁開度に対応して流体通路を流通する流体
の流量が変化する。

【0012】

【発明の実施の形態】本発明に係る二方弁について好適
な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳
細に説明する。

【0013】図1において、参照数字10は、本発明の
実施の形態に係る二方弁を示す。

【0014】この二方弁10は、一組のチューブ12
a、12bがそれぞれ着脱自在に接続される継手部14
と、前記継手部14の上部側に設けられる弁機構部16
と、前記弁機構部16を作動させるパイロット圧が供給
されるパイロット圧供給部18とから基本的に構成され
る。

【0015】なお、前記継手部14、弁機構部16およ
びパイロット圧供給部18は、それぞれ一体的に組み付
けて構成される。

【0016】継手部14には、一端部に第1ポート20
a、他端部に第2ポート20bがそれぞれ形成されると
ともに、前記第1ポート20aと第2ポート20bとを
連通させる流体通路22が設けられたボデイ24と、前
記第1ポート20aおよび第2ポート20bにそれぞれ
係合し、且つチューブ12a、12bの開口部に挿入さ
れるインナ部材26と、前記ボデイ24の端部に刻設さ
れたねじ溝に螺入することによりチューブ12a、12
bの接続部位の気密性または液密性を保持するロックナ
ット28とを有する。

【0017】なお、前記継手部14は、軸線と交差する
部分ではシールされておらず、前記軸線と略平行な部分
でのみシールされるように設けられている。前記継手部
14の詳細については、本出願人の提案に係る特開平1
0−267176号公報を参照するとよい。

【0018】前記ボデイ24の上部にはボンネット30
が連結され、前記ボンネット30は、図示しないボルト
によって一体的に連結されるカバー部材34、第1ブロ
ック体36aおよび第2ブロック体36bから構成され
る。

【0019】前記弁機構部16は、ボンネット30の内
部に形成された第1室38aおよび第2室38bに沿っ
て矢印X1またはX2方向に変位することにより、流体
通路22を開閉する第1変位機構40aと第2変位機構
40bとを有する。

【0020】下部側の第1変位機構40aは、環状溝を
介して外周面に第1Vパッキン41aが装着された第1
ピストン42aと、前記第1ピストン42aと一体成形
されたピストンロッド44と、前記ピストンロッド44
の下端部に連結され、該第1ピストン42aと一体的に
変位するダイヤフラム46とを有する。なお、第1ピス
トン42aは、その変位量(ストローク量)がS1に設
定されている。

【0021】また、第1ピストン42aと第1ブロック
体36aとの間には第1室38aが形成され、前記第1
室38a内には、一端部が第1ピストン42aの上面に
係着されるとともに他端部が第1ブロック体36aの環
状凹部48に係着され、その弾発力の作用下に、ダイヤ
フラム46を含む第1および第2変位機構40a、40
b全体を下方側(矢印X2方向)に向かって付勢する一
組のばね部材54a、54bが設けられる。前記ばね部
材54a、54bは、それぞれ巻回された直径が異なる
2重の環状構造によって構成される。

【0022】なお、第1ブロック体36aには、連通路
を介して第1ピストン42aの上部側の第1室38aと
外部(大気)とを連通させる第1呼吸ポート56aが設
けられ、前記第1呼吸ポート56aによって第1室38
a内のエアーが外部に給排される。

【0023】前記ピストンロッド44の下端側には、ダ
イヤフラム46によって閉塞されたダイヤフラム室58
が形成され、前記ダイヤフラム室58は、第2呼吸ポー
ト56bを介して外部(大気)と連通可能に設けられて
いる。

【0024】前記ダイヤフラム46は、ピストンロッド
44を介して第1ピストン42aの下部側に連結されて
該第1ピストン42aと一体的に変位するように設けら
れ、ボデイ24に形成された着座部60から離間し、ま
たは前記着座部60に着座することにより、流体通路2
2を開閉する弁体としての機能を営む。従って、ダイヤ
フラム46の開閉作用下に、流体通路22を流通する圧
力流体(または流体)の供給状態またはその供給停止状
態が円滑に切り換えられる。

【0025】また、ダイヤフラム46の上面部には、例
えば、ゴム等の弾性材料によって形成され、前記ダイヤ
フラム46の薄肉部を保護するリング状の保護部材62
が設けられ、前記保護部材62は、ピストンロッド44
の下端部に連結された屈曲する保持部材64によって保
持される。

【0026】上部側の第2変位機構40bは、環状溝を
介して外周面に第2Vパッキン41bが装着されピスト
ンロッド44の上部が貫通孔66に沿って挿通自在に設
けられた第2ピストン42bと、前記第2ピストン42
bを係止する止め輪68と、前記ピストンロッド44の
上端部に螺合されて前記止め輪68を固定するナット部
材70とを有する。前記ピストンロッド44には、第2
ピストン42bの貫通孔66の内周面に接触してシール
機能を営む第1シール部材72aと、第1ブロック体3
6aの孔部に接触してシール機能を営む第2シール部材
72bとが装着されている。

【0027】第2ピストン42bは、その変位量(スト
ローク量)がS2に設定され、第1ピストン42aに対
してその変位量がS1>S2となるように設けられてい
る。換言すると、第1ピストン42aと第2ピストン4
2bとでは、その変位量がS1>S2となるように設定
されているため、前記変位量に対応するダイヤフラム4
6の弁開度も第1ピストン42aの方が第2ピストン4
2bよりも大きくなる。従って、第1ピストン42aを
変位させることにより、大流量の圧力流体を流通させる
ことができ(図2参照)、一方、第2ピストン42bを
変位させることにより、小流量の圧力流体を流通させる
ことができる(図3参照)。なお、第1および第2ピス
トン42a、42bの変位量を、前記とは反対にS1<
S2となるように設けてもよい。

【0028】この場合、第2変位機構40bは、第2ピ
ストン42bを変位させることがなく貫通孔66に沿っ
てピストンロッド44のみを上方に向かって変位させる
ことができ、一方、パイロット圧の作用下に第2ピスト
ン42bを押圧して、該第2ピストン42bとピストン
ロッド44とを一体的に上方に向かって変位させるよう
に設けられている。

【0029】前記第2ピストン42bとカバー部材34
との間には第2室38bが形成され、前記第2室38b
は第3呼吸ポート56cを介して外部(大気)と連通す
るように設けられている。

【0030】カバー部材34には、第2ピストン42b
の変位量を規制することにより、ダイヤフラム46の弁
開度を調整する流量調整機構74が設けられる。この流
量調整機構74は、第2ピストン42bの上面部に当接
するカップ部76aとねじ部76bとが一体的に形成さ
れた調整部材78と、前記ねじ部76bに螺合して調整
部材78を所望の位置に固定するロックナット80とか
ら構成される。

【0031】パイロット圧供給部18は、第1ピストン
42aの下部側に形成された第1パイロット室82aに
連通する第1パイロットポート84aを有する第1パイ
ロット圧供給機構86aと、第2ピストン42bの下部
側に形成された第2パイロット室82bに連通する第2
パイロットポート84bを有する第2パイロット圧供給
機構86bとから構成される。

【0032】第1パイロットポート84aを介して第1
パイロット室82aに供給された圧力流体の作用下に第
1ピストン42aが上方に向かって押圧された場合、該
第1ピストン42aおよびピストンロッド44が一体的
に上方に向かって変位するが、ピストンロッド44が貫
通孔66に沿って変位するだけで第2ピストン42bは
変位しない。

【0033】一方、第2パイロットポート84bを介し
て第2パイロット室82bに供給された圧力流体の作用
下に第2ピストン42bが上方に向かって押圧された場
合、止め輪68を介して該第2ピストン42bとピスト
ンロッド44とが一体的に上方に向かって変位し、前記
ピストンロッド44と一体的に形成された第1ピストン
42aも共に変位する。

【0034】なお、第1パイロット室82aには、第1
ピストン42aが下降した際の衝撃を吸収するリング状
の緩衝部材88が環状溝を介して装着されている。

【0035】本発明の実施の形態に係る二方弁10は、
基本的には以上のように構成されるものであり、次にそ
の動作並びに作用効果について説明する。

【0036】先ず、第1ポート20aおよび第2ポート
20bに接続されるチューブ12a、12bを介して、
例えば、二方弁10の第1ポート20aに図示しない流
体供給源を接続し、第2ポート20bに図示しない流体
機器を接続する。また、図示しない切換弁を介して第1
および第2パイロットポート84a、84bに図示しな
い圧縮空気供給源をそれぞれ接続しておく。なお、第1
ピストン42aおよび第2ピストン42bがそれぞれ下
限状態にあり、且つダイヤフラム46が着座部60に着
座した図1に示す状態を初期位置として以下説明する。

【0037】このような準備作業を経た後、初期位置に
おいて、図示しない流体供給源を付勢し、図示しない切
換弁の切換作用下に第1パイロットポート84aに対し
てパイロット圧を供給する。前記第1パイロットポート
84aから導入されたパイロット圧は第1パイロット室
82aに供給され、前記パイロット圧の作用下に、ばね
部材54a、54bの弾発力に抗して第1ピストン42
aが上昇する。

【0038】従って、前記第1ピストン42aと一体的
にダイヤフラム46を含む第1変位機構40a全体が上
昇し、ピストンロッド44を介して第1ピストン42a
に連結されたダイヤフラム46が着座部60から所定間
隔離間することにより、オン状態となる。その際、第1
ピストン42aおよびピストンロッド44のみが一体的
に上方に向かって変位するだけであり、ピストンロッド
44が貫通孔66に沿って摺動変位する第2ピストン4
2bは変位しない(図2参照)。

【0039】この結果、第1ポート20aを介して図示
しない流体供給源から供給された流体は、流体通路22
に沿って流通し、さらに第2ポート20bを介して図示
しない流体機器に導出される。

【0040】この場合、第2ポート20bから図示しな
い流体機器に導出される圧力流体の流量は、第1ピスト
ン42aの変位量S1に対応するダイヤフラム46の弁
開度によって制御され、第2ピストン42bの変位量S
2よりも大きく設定された第1ピストン42aの変位量
S1に基づいて、単位時間において大流量からなる圧力
流体が図示しない流体機器に導出される(図2参照)。

【0041】次に、図示しない切換弁の切換作用下に第
1パイロットポート84aに対するパイロット圧の供給
を停止する。このため、第1パイロット室82a内の圧
力が減少することにより、ばね部材54a、54bの弾
発力の作用下に第1ピストン42aが下降し、ダイヤフ
ラム46が着座部60に着座したオフ状態となり、図1
に示す初期位置に復帰する。

【0042】なお、第1ピストン42aが下降する際、
該第1ピストン42aの下面部がリング状の緩衝部材8
8に当接することにより、その衝撃が吸収される。従っ
て、前記ダイヤフラム46が着座部60に着座する際に
発生する振動を抑制することができる。

【0043】次に、図示しない切換弁の切換作用下に第
2パイロットポート84bに対してパイロット圧を供給
する。前記第2パイロットポート84bから導入された
パイロット圧は第2パイロット室82bに供給され、前
記パイロット圧の作用下に、ばね部材54a、54bの
弾発力に抗して第2ピストン42bおよびピストンロッ
ド44が一体的に上昇する。

【0044】従って、前記第2ピストン42bと一体的
にダイヤフラム46を含む第2変位機構40b全体が上
昇し、ピストンロッド44を介して連結されたダイヤフ
ラム46が着座部60から所定間隔離間することによ
り、オン状態となる。その際、止め輪68を介して第2
ピストン42bとピストンロッド44とが一体的に上方
に向かって変位し、前記ピストンロッド44と一体的に
形成された第1ピストン42aも共に変位する(図3参
照)。

【0045】この結果、第1ポート20aを介して図示
しない流体供給源から供給された流体は、流体通路22
に沿って流通し、さらに第2ポート20bを介して図示
しない流体機器に導出される。

【0046】この場合、第2ポート20bから図示しな
い流体機器に導出される圧力流体の流量は、第2ピスト
ン42bの変位量S2に対応するダイヤフラム46の弁
開度によって制御され、第1ピストン42aの変位量S
1よりも小さく設定された第2ピストン42bの変位量
S2に基づいて、単位時間において小流量からなる圧力
流体が図示しない流体機器に導出される(図3参照)。

【0047】なお、図示しない切換弁の切換作用下に第
2パイロットポート84bに対するパイロット圧の供給
を停止することにより、ばね部材54a、54bの弾発
力の作用下に第2ピストン42bが下降し、ダイヤフラ
ム46が着座部60に着座したオフ状態となり、初期位
置に復帰する。

【0048】本実施の形態では、変位量がそれぞれ異な
る第1ピストン42aと第2ピストン42bとを設け、
弁体として機能するダイヤフラム46の弁開度を変化さ
せることにより、第2ポート20bから図示しない流体
機器に供給される圧力流体の流量を多段に制御すること
ができる。

【0049】また、本実施の形態では、流量調整機構7
4を設けて第2ピストン42bの変位量を規制すること
により、ダイヤフラム46の弁開度を自在に調整するこ
とができる。

【0050】さらに、本実施の形態では、ボンネット3
0の内部に第1変位機構40aを構成する第1ピストン
42aと第2変位機構40bを構成する第2ピストン4
2bとをそれぞれ配設し、第1パイロットポート84a
または第2パイロットポート84bを介して供給される
パイロット圧の作用下に変位させるという簡素な構造に
よって、図示しない流体機器に供給される圧力流体の流
量を多段に制御することができる。このため、流量制御
弁等を別途必要とすることがないため、煩雑な配管作業
等を行う必要がなく、製造コストを低減することができ
るという利点がある。

【0051】なお、本実施の形態では、大流量に対応す
る第1ピストン42aを作動させた後、小流量に対応す
る第2ピストン42bを作動させているがこれに限定さ
れるものではなく、ユーザが所望する流通速度に対応さ
せていずれを先に作動させてもよく、さらに、第1およ
び第2ピストン42a、42bの他に図示しない複数の
ピストンを設けることにより、圧力流体の流量をより一
層多段に制御できることは勿論である。

【0052】次に、他の実施の形態に係る二方弁を図4
に示す。

【0053】この他の実施の形態に係る二方弁10aで
は、流量調整機構74を設けることがなく、カバー部材
90の凸部90aによって第2ピストン42bの変位量
が予め固定されている点で前記実施の形態と異なってい
る。

【0054】なお、その他の作用効果は、前記実施の形
態と同一であるため、その詳細な説明を省略する。

【0055】

【発明の効果】本発明によれば、以下の効果が得られ
る。

【0056】すなわち、パイロット圧供給機構によって
供給されるパイロット圧の作用下に複数の変位機構の中
から所望の変位機構を付勢し、選択された変位機構の変
位量に対応するように弁体の弁開度を設定することがで
きる。

【0057】従って、弁体の弁開度に対応して流体通路
を流通する流体の流量を変化させることにより、単位時
間内に導出される流体の流量を多段に変化させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図1】本発明の実施の形態に係る二方弁の縦断面構成
図である。

【図2】図1の初期位置において、第1パイロットポー
トからパイロット圧を供給して第1ピストンを変位させ
た状態を示す動作説明図である。

【図3】図1の初期位置において、第2パイロットポー
トからパイロット圧を供給して第2ピストンを変位させ
た状態を示す動作説明図である。

【図4】他の実施の形態に係る二方弁の一部省略縦断面
図である。

【図5】従来技術に係る二方弁の縦断面図である。

【符号の説明】

10、10a…二方弁 12a、12b…
チューブ 14…継手部 16…弁機構部 18…パイロット圧供給部 20a、20b…
ポート 22…流体通路 24…ボデイ 30…ボンネット 38a、38b…
室 40a、40b…変位機構 42a、42b…
ピストン 44…ピストンロッド 46…ダイヤフラ
ム 54a、54b…ばね部材 56a〜56c…
呼吸ポート 58…ダイヤフラム室 60…着座部 66…貫通孔 68…止め輪 74…流量調整機構 82a、82b…
パイロット室 84a、84b…パイロットポート 86a、86b…
パイロット圧供給機構 88…緩衝部材

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】流体通路を有し、一端部に前記流体通路に
    連通する第1ポートが形成され他端部に前記流体通路に
    連通する第2ポートが形成された継手部と、 パイロット圧の作用下に前記流体通路を開閉する弁体を
    含む複数の変位機構が設けられた弁機構部と、 パイロット圧を供給するパイロットポートが設けられた
    複数のパイロット圧供給機構を有するパイロット圧供給
    部と、 を備え、前記弁体は複数の変位機構に対応してそれぞれ
    異なる弁開度に設定されることを特徴とする二方弁。
  2. 【請求項2】請求項1記載の二方弁において、 前記変位機構は、同軸状に配設された第1変位機構と第
    2変位機構とを含み、変位量が異なるように設定された
    第1ピストンと第2ピストンとを有することを特徴とす
    る二方弁。
  3. 【請求項3】請求項1記載の二方弁において、 前記変位機構は、同軸状に配設された第1変位機構と第
    2変位機構とを含み、前記第1変位機構は、第1ピスト
    ンと、前記第1ピストンと一体的に変位するピストンロ
    ッドと、前記ピストンロッドに連結されたダイヤフラム
    とを有し、前記第2変位機構は、前記ピストンロッドが
    貫通孔に沿って挿通自在に設けられた第2ピストンを有
    し、前記第1ピストンと第2ピストンの変位量が異なる
    ように設定されることを特徴とする二方弁。
  4. 【請求項4】請求項1乃至3のいずれか1項に記載の二
    方弁において、 前記弁体の変位量を調整することにより、該弁体の弁開
    度を制御する流量調整機構が設けられることを特徴とす
    る二方弁。
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