JP2013087856A - 流量制御弁 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の流量制御弁10では、直動シャフト80の直動の前後方向において、第1弁孔40Aに対して第1弁体40を後側に配置したのとは逆に、第2弁孔51A,52Aに対して第2弁体51,52を前側に配置したので、直動シャフト80を可動ストロークの中間位置より後側で直動して第1弁体40のみを動作させ、流量が「0」の状態から第1の流量変化特性の下で流量制御を行うことができるし、直動シャフト80を可動ストロークの中間位置より前側で直動して第2弁体51,52のみを動作させ、流量が「0」の状態から第2の流量変化特性の下で流量制御を行うこともできる。即ち、本実施形態の流量制御弁10によれば、2種類の流量変化特性を任意に選んで流量制御を行うことが可能になる。
【選択図】図2
Description
請求項1の流量制御弁(10)では、開口面積が異なる第1弁孔(40A)と第2弁孔(51A,52A)とを備え、直動部材(80)の直動の前後方向において、第1弁体(40)と第1弁孔(40A)の前後の配置と、第2弁体(51,52)と第2弁孔(51A,52A)の前後の配置とが逆になっている。これにより、直動部材(80)を可動ストロークの中間位置から後退させたときに直動部材(80)から第1弁体(40)に軸力を付与して、第1弁孔(40A)のみを開いていくことができる一方、直動部材(80)を可動ストロークの中間位置から前進したときに直動部材(80)から第2弁体(51,52)に軸力を付与して、第2弁孔(51A,52A)のみを開いていくことができる。また、直動部材(80)が可動ストロークの中間位置に配置されたときには、第1弁体(40)及び第2弁体(51,52)は弁体付勢手段(42,54)の付勢力によって閉弁状態に保持される。即ち、本発明によれば、開口面積が異なる第1弁孔(40A)と第2弁孔(51A,52A)とを共に閉じた状態から、それら第1弁孔(40A)と第2弁孔(51A,52A)の任意の一方のみを開いていくことができるので、2種類の流量変化特性を任意に選んで流量制御を行うことが可能になる。
請求項2の流量制御弁(10)では、直線状に延びた直動部材(80)の同軸上に、前側から順番に、第1流出路(29)と、流入路(26)の前側流入領域(23)と、第2流出路(27)と、流入路(26)の後側流入領域(21)とが並べられている。また、前側流入領域(23)と第2流出路(27)との間の前側第2弁孔(52A)と、後側流入領域(21)と第2流出路(27)との間の後側第2弁孔(51A)とを直動部材(80)が貫通し、その直動部材(80)と前側第2弁孔(52A)の内面との間の筒状の隙間を貫通した可動筒体(50)の前端部の前側第2弁体(52)と後端部の後側第2弁体(51)とによって、前側第2弁孔(52A)及び後側第2弁孔(51A)を閉じられている。これにより、前側第2弁体(52)が流入路(26)内の流体から受ける内圧と、後側第2弁体(51)が流入路(26)内の流体から受ける内圧とが逆向きになってそれら前側第2弁体(52)と後側第2弁体(51)とが受ける内圧の一部又は全部が相殺(キャンセル)され、前側第2弁体(52)及び後側第2弁体(51)を直動させるための動力を抑えることが可能になる。また、前側第2弁孔(52A)と後側第2弁孔(51A)とが閉じた状態で直動部材(80)を更に後退させると、直動部材(80)が第1弁体(40)の後端部を後側に引き、第1流出路(29)と前側流入領域(23)との間の第1弁孔(40A)が開かれる。
請求項3の構成では、前側第2弁体(52)と前側第2弁孔(52A)の弁座(52B)との環状接触部(69)の内側の面積と、後側第2弁体(51)と後側第2弁孔(51A)の弁座(51B)との環状接触部(68)の内側の面積とを同じにしたので、前側第2弁体(52)及び後側第2弁体(51)の間で流体から受ける圧力の全部を相殺することができる。
請求項4の構成によれば、前側第2弁孔(52A)及び後側第2弁孔(51A)が前側第2弁体(52)及び後側第2弁体(51)によって閉弁した状態で可動筒体(50)を工具等にて後側に加圧すると、前側メタルシール部(52,52B)における弁座(52B)の金属が前側第2弁体(52)の金属によって押し潰されると共に、後側メタルシール部(51,51B)における弁座(51B)の金属が後側第2弁体(51)の金属によって押し潰され、閉弁状態における可動筒体(50)の支持ボディ(20)に対する停止位置が僅かに後方側にズレる。ここで、本発明では、前側第2弁体(52)と後側第2弁体(51)のテーパー角が異っているので、可動筒体(50)の停止位置のズレ量に対する前側メタルシール部(52,52B)における上記環状接触部(69)の内側の面積変化量と、後側メタルシール部(51,51B)における上記環状接触部(68)の内側の面積変化量とが相違する。これにより、初期状態で、前側メタルシール部(52,52B)における上記環状接触部(69)の内側の面積と後側メタルシール部(51,51B)における上記環状接触部(68)の内側の面積と敢えて異ならせておき、両メタルシール部の弁座(51B,52B)の金属を押し潰しながら、両メタルシール部における上記環状接触部(68,69)の内側の面積の差分が小さくなるように調整することができる。
請求項5の構成によれば、前側第2弁孔(52A)及び後側第2弁孔(51A)が前側第2弁体(52)及び後側第2弁体(51)によって閉弁した状態で可動筒体(50)を工具等にて後側に加圧すると、前側メタルシール部(52,52B)における前側第2弁孔(52A)の弁座(52B)の金属が前側第2弁体(52)の金属によって押し潰されると共に、後側メタルシール部(51,51B)における後側第2弁孔(51A)の弁座(51B)の金属が後側第2弁体(51)の金属によって押し潰される。ここで、前側第2弁体(52)のテーパー角より後側第2弁体(51)のテーパー角を大きくすると、テーパー角が大きな弁体(51)を備えたメタルシール部(51,51B)の方が、可動筒体(50)の軸方向における弁座(52B)の金属の押し潰し量に対する上記環状接触部(68,69)の内側の面積変化量が大きくなる。これに対し、本発明では、支持ボディ(20)のうち前側流入領域(23)と第2流出路(27)との間の区画壁(63)をリング形状にして支持ボディ(20)に形成された貫通孔(25)の内面に対して圧入し、可動筒体(50)の軸方向で位置調整可能としたので、前側第2弁孔(52A)及び後側第2弁孔(51A)が前側第2弁体(52)及び後側第2弁体(51)によって閉弁した状態で可動筒体(50)を工具等にて後側に加圧していくと、テーパー角が小さな前側第2弁体(52)によって開閉される前側第2弁孔(52A)の弁座(52B)は可動筒体(50)の軸方向にずれて弁座の金属の押し潰し量に対する上記環状接触部(69)の内側の面積の増加が進まず、テーパー角が大きい後側第2弁体(51)によって開閉される後側第2弁孔(51A)の弁座(51B)は可動筒体(50)の軸方向にずれずに弁座の金属の押し潰しが進行していく。これにより、初期状態で、前側メタルシール部(52,52B)における上記環状接触部(69)の内側の面積と後側メタルシール部(51,51B)における上記環状接触部(68)の内側の面積と敢えて異ならせておき、両メタルシール部の弁座(51B,52B)の金属を押し潰しながら、両メタルシール部における上記環状接触部(68,69)の内側の面積の差分が小さくなるように調整することができる。
請求項6の構成によれば、直動部材(80)が前進して第2弁孔(51A,52A)の開度が大きくなるに従って、第1弁体押圧バネ(42)の圧縮変形量が増加して、第1弁体押圧バネ(42)の付勢力による第1弁体(40)の第1弁孔(40A)の弁座(40B)に対する押し付け力も増加し、第1弁孔(40A)の密閉度が増していく。
請求項7の構成によれば、直動部材(80)が前進して前側第2弁孔(52A)及び後側第2弁孔(51A)の開度が大きくなるに従って、直動部材(80)の前端部に形成された前端筒部(81)の奥側に第1弁体(40)の後端シャフト部(40S)が押し込まれていき、第1弁体押圧コイルバネ(42)の圧縮変形量が増加する。これにより、第1弁体押圧コイルバネ(42)の付勢力による第1弁体(40)の第1弁孔(40A)の弁座に対する押し付け力も増加し、第1弁孔(40A)の密閉度が増していく。また、前側第2弁孔(52A)及び後側第2弁孔(51A)が閉じた状態で、直動部材(80)を後退させたときには、後端シャフト部(40S)の後端フランジ(41)に直動部材(80)の前端筒部(81)における前端から内側に突出した第1軸力伝達部(82)が係止して、第1弁体(40)が後方に引かれ、第1弁孔(40A)が開いていく。
請求項8の構成によれば、直動部材(80)又は後端シャフト部(40S)を直動可能に支持する直動支持壁(35,63V)と可動筒体(50)との間に挟持されると共に直動部材(80)の外側に挿通された第2弁体押圧コイルバネ(54)によって、前側第2弁体(52)を前側第2弁孔(52A)側に付勢すると共に後側第2弁体(51)を後側第2弁孔(51A)側に付勢することができる。
以下、本発明の第1実施形態を図1〜図8に基づいて説明する。図1に示すように、本実施形態の流量制御弁10は、同図の上下に延びた円柱状の支持ボディ20の一端部に駆動源としてのステッピングモータ13を備えている。なお、以下の説明において、流量制御弁10のうちステッピングモータ13を備えた側を「後側」といい、その反対側を「前側」ということとする。
本実施形態の流量制御弁10Vは、図9に示されており、第2弁体50Vが後側第2弁体51のみを有し、第1流出路29と第2流出路27との間の区画壁63Vに前側第2弁孔52Aが形成されていない点が第1実施形態と大きく異なっている。また、第2弁体50Vの前端面に第1実施形態の中央突部50Tと同様の中央突部150Tが形成されると共に、区画壁63Vの第2流出路27側に段差突部63Tが形成され、中央突部150Tの後端側の段差面150Dと段差突部63Tの前端側の段差面63Dとの間に第2圧縮コイルバネ54Vが配されている。その他の構成については、第1実施形態の流量制御弁10と同じになっている。なお、本実施形態では、区画壁63Vが、本発明における「直動支持壁」に相当する。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
20 支持ボディ
21 後側流入領域
23 前側流入領域
24W,32,63,63V 区画壁
26 流入路
27 第2流出路
27A 第2流出口
29 第1流出路
29A 第1流出口
35 支持スリーブ(直動支持壁)
40 第1弁体
40A 第1弁孔
40B,51B,52B 弁座
40S 後端シャフト部
41 後端フランジ
42 第1圧縮コイルバネ(弁体付勢手段,第1弁体押圧コイルバネ,第1弁体押圧バネ)
50 可動筒体
51 後側第2弁体
51A 後側第2弁孔
52 前側第2弁体
52A 前側第2弁孔
54 第2圧縮コイルバネ(弁体付勢手段,第2弁体押圧コイルバネ)
70 流出口
80 駆動シャフト(直動部材)
80F 押圧フランジ(軸力伝達部,第2軸力伝達部)
81 前端筒部
82 係止カラー(軸力伝達部,第1軸力伝達部)
Claims (10)
- 前進又は後退する直動部材(80)がその可動ストロークの中間位置より一方側に移動したときに、弁孔(40A,51A,52A)を閉じた弁体(40,51,52)と係止して前記弁孔(40A,51A,52A)を開き、前記直動部材(80)が前記中間位置より他方側に移動したときに、前記直動部材(80)と前記弁体(40,51,52)との係止が解除されると共に、弁体付勢手段(42,54)によって前記弁孔(40A,51A,52A)を閉じた状態が保持される流量制御弁(10)において、
前記弁体としての第1弁体(40)及び第2弁体(51,52)と、
支持ボディ(20)に形成されると共に前記第1弁体(40)に対して前記直動部材(80)の前進側に配置されて、前記第1弁体(40)によって開閉される前記弁孔としての第1弁孔(40A)と、
前記支持ボディ(20)に形成されると共に前記第2弁体(51,52)に対して前記直動部材(80)の後退側に配置されて、前記第2弁体(51,52)によって開閉されかつ前記第1弁孔(40A)とは開口面積が異なる前記弁孔としての第2弁孔(51A,52A)と、
前記支持ボディ(20)に形成されて、前記支持ボディ(20)の外部から流体が流入しかつ内面に前記第1弁孔(40A)及び前記第2弁孔(51A,52A)を有した流入路(26)と、
前記支持ボディ(20)に形成されて、前記第1弁孔(40A)を通して前記流入路(26)に連絡可能な第1流出路(29)と、
前記支持ボディ(20)に形成されて、前記第2弁孔(51A,52A)を通して前記流入路(26)に連絡可能な第2流出路(27)と、
前記直動部材(80)がその可動ストロークの中間位置に配置されたときに前記第1弁体(40)及び前記第2弁体(51,52)を共に閉弁状態に保持する前記弁体付勢手段(42,54)と、
前記直動部材(80)に設けられ、前記直動部材(80)が前記可動ストロークの中間位置から前進したときに前向きの軸力を前記第2弁体(51,52)に付与して、前記第2弁体(51,52)を前記第2弁孔(51A,52A)の弁座(51B,52B)から離間させる一方、前記直動部材(80)が前記可動ストロークの中間位置から後退したときに後向きの軸力を前記第1弁体(40)に付与して、前記第1弁体(40)を前記第1弁孔(40A)の弁座(40B)から離間させる軸力伝達部(80F,82)とを備えたことを特徴とする流量制御弁(10)。 - 駆動方向に直線状に延びた前記直動部材(80)と、
前記直動部材(80)の同軸上に配置された前記第1流出路(29)と、
前記流入路(26)に設けられ、前記第1流出路(29)に対して前記直動部材(80)の後退側に配置された前側流入領域(23)と、
前側流入領域(23)に対して前記直動部材(80)の後退側に配置された前記第2流出路(27)と、
前記流入路(26)に設けられ、前記第2流出路(27)に対して前記直動部材(80)の後退側に配置された後側流入領域(21)と、
前記支持ボディ(20)のうち前記第1流出路(29)と前記前側流入領域(23)との間の区画壁(24W)に貫通形成され、前記直動部材(80)の同軸上に位置した前記第1弁孔(40A)と、
前記支持ボディ(20)のうち前記前側流入領域(23)と前記第2流出路(27)との間の区画壁(63)に貫通形成され、前記直動部材(80)が貫通した前記第2弁孔としての前側第2弁孔(52A)と、
前記支持ボディ(20)のうち前記後側流入領域(21)と前記第2流出路(27)との間の区画壁(32)に貫通形成され、前記直動部材(80)が貫通した前記第2弁孔としての後側第2弁孔(51A)と、
前記直動部材(80)と前記前側第2弁孔(52A)の内面との間の筒状の隙間を直動可能に貫通した筒状をなして、前端部が前記前側流入領域(23)に配置される一方、後端部が前記第2流出路(27)に配置された可動筒体(50)と、
前記可動筒体(50)の前端部に設けられ、前記前側第2弁孔(52A)を開閉可能な前記第2弁体としての前側第2弁体(52)と、
前記可動筒体(50)の後端部に設けられ、前記前側第2弁体(52)が前記前側第2弁孔(52A)を開閉する動作と同時に前記後側第2弁孔(51A)を開閉する前記第2弁体としての後側第2弁体(51)と、
前記直動部材(80)に設けられ、前記直動部材(80)が前記可動ストロークの中間位置から前進したときに前記可動筒体(50)を押圧することで、前記前側第2弁体(52)及び後側第2弁体(51)を前記前側第2弁孔(52A)及び後側第2弁孔(51A)の各弁座から離間させる前記軸力伝達部としての第2軸力伝達部(80F)と、
前記直動部材(80)に設けられ、前記直動部材(80)が前記可動ストロークの中間位置から後退したときに前記第1弁体(40)の後端部に係止して引き、前記第1弁体(40)を前記第1弁孔(40A)の弁座から離間させる前記軸力伝達部としての第1軸力伝達部(82)とを備えたことを特徴とする請求項1に記載の流量制御弁(10)。 - 前記前側第2弁体(52)と前記前側第2弁孔(52A)の弁座(52B)との環状接触部(69)の内側の面積と、前記後側第2弁体(51)と前記後側第2弁孔(51A)の弁座(51B)との環状接触部(68)の内側の面積とを同じにしたことを特徴とする請求項2に記載の流量制御弁(10)。
- 前記前側第2弁体(52)と前記前側第2弁孔(52A)の弁座(52B)との当接部分を異種金属としかつ前記前側第2弁体(52)をテーパー形状に形成してなり、前記前側第2弁孔(52A)の弁座(52B)を前記前側第2弁体(52)によって押し潰してシール可能な前側メタルシール部(52,52B)と、
前記後側第2弁体(51)と前記後側第2弁孔(51A)の弁座(51B)との当接部分を異種金属としかつ前記後側第2弁体(51)を前記前側第2弁体(52)とは異なるテーパー角のテーパー形状にしてなり、前記後側第2弁孔(51A)の弁座(51B)を前記後側第2弁体(51)によって押し潰してシール可能な後側メタルシール部(51,51B)とを備えたことを特徴とする請求項3に記載の流量制御弁(10)。 - 前記前側第2弁体(52)と前記前側第2弁孔(52A)の弁座(52B)との当接部分を異種金属としかつ前記前側第2弁体(52)をテーパー形状に形成してなり、前記前側第2弁孔(52A)の弁座(52B)を前記前側第2弁体(52)によって押し潰してシール可能な前側メタルシール部(52,52B)と、
前記後側第2弁体(51)と前記後側第2弁孔(51A)の弁座(51B)との当接部分を異種金属としかつ前記後側第2弁体(51)を前記前側第2弁体(52)よりテーパー角の大きなテーパー形状にしてなり、前記後側第2弁孔(51A)の弁座を前記後側第2弁体(51)によって押し潰してシール可能な後側メタルシール部(51,51B)と、
前記支持ボディ(20)のうち前記前側流入領域(23)と前記第2流出路(27)との間の区画壁(63)をリング形状にして前記支持ボディ(20)に形成された貫通孔(25)の内面に圧入することで、その第2弁孔(52A)の弁座(52B)を前記可動筒体(50)の軸方向で位置調整可能とした位置調整機構とを備えたことを特徴とする請求項3に記載の流量制御弁(10)。 - 前記第1弁体(40)を付勢する前記弁体付勢手段(42,54)として前記第1弁体(40)と前記直動部材(80)との間に挟んだ状態にして設けられた第1弁体押圧バネ(42)を備えたことを特徴とする請求項1乃至5の何れか1の請求項に記載の流量制御弁(10)。
- 前記直動部材(80)の前端部に形成された前端筒部(81)と、
前記第1弁体(40)の後端部に形成され、前記前端筒部(81)に直動可能に嵌合した後端シャフト部(40S)と、
前記後端シャフト部(40S)における後端部から側方に張り出した後端フランジ(41)と、
前記前端筒部(81)の前端から内側に突出し、前記後端フランジ(41)に前側から当接して前記第1弁体(40)に軸力を付与可能な前記軸力伝達部としての第1軸力伝達部(82)と、
前記前端筒部(81)の奥面と前記後端シャフト部(40S)の後面又は前記後端フランジ(41)との間に挟持され、前記第1弁体(40)を付勢する前記弁体付勢手段としての第1弁体押圧コイルバネ(42)とを備えたことを特徴とする請求項1乃至5の何れか1の請求項に記載の流量制御弁(10)。 - 前記支持ボディ(20)に設けられ、前記直動部材(80)又は前記後端シャフト部(40S)を直動可能に支持する直動支持壁(35,63V)と、
前記直動支持壁(35,63V)と前記可動筒体(50)との間に挟持されると共に、前記直動部材(80)の外側に挿通され、前記前側第2弁体(52)及び前記後側第2弁体(51)を付勢する前記弁体付勢手段としての第2弁体押圧コイルバネ(54)とを備えたことを特徴とする請求項7に記載の流量制御弁(10)。 - 前記第1流出路(29)を流れた流体と前記第2流出路(27)を流れた流体とを区別せずに前記支持ボディ(20)の外部に排出可能な流出口(70)を備えたことを特徴とする請求項1乃至8の何れか1の請求項に記載の流量制御弁(10)。
- 前記第1流出路(29)を流れた流体と前記第2流出路(27)を流れた流体とを区別して前記支持ボディ(20)の外部に排出可能な第1流出口(29A)及び第2流出口(27A)を備えたことを特徴とする請求項1乃至8の何れか1の請求項に記載の流量制御弁(10)。
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