JP2015060523A - ポペット形減圧弁 - Google Patents

Abstract

【課題】一次圧力室から二次圧力室への流体の流れ及び漏れを遮断し、高圧流体が流れ込んで二次圧力室が設定圧力以上になることのないポペット形減圧弁を提供する。【解決手段】弁本体２５と、弁本体２５に嵌挿されたスリーブ１２と、スリーブ１２内に摺動自在に嵌挿されたポペット弁軸２６と、ポペット弁軸２６に隣接してスリーブ１２内の軸芯方向に変位可能に設けられ一次圧力室３０から二次圧力室４０へ流れる流体を制御するポペット弁体１１と、ポペット弁軸２６とポペット弁体１１の間に支持部３８を有するガイド部１３と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は圧力制御弁、特に、リリーフ弁で設定された一次圧力室の流体圧力（以下、一次圧という。）を減圧して、二次圧力室へ出力する流体圧力（以下、二次圧という。）を一次圧より低い流体圧力に制御するポペット形減圧弁に関する。

例えば、従来から図３に示すように減圧弁６０では、一次圧力室３０と二次圧力室４０の境界部にシート部２３を有しており、弁体５０とピストン５２が連結棒５１でネジ結合され、二次圧がばね部材１５で調整される減圧弁６０が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

実開昭５６−６４１１２号公報

しかしながら、特許文献１では弁体５０とピストン５２が連結棒５１でネジ結合されているため、弁体５０と連結棒５１の直角度の確保が困難という問題があり、シート部２３と弁体５０に隙間が発生して流体が漏れる恐れがある。また、弁体５０の移動量に対してシート部２３の開口面積の増加が大きいので、一次圧力室３０から二次圧力室４０へ多くの高圧流体が流れ込み、二次圧が設定圧力以上に昇圧する恐れもある。

本発明は、係る課題を解決するためになされたもので、設定圧力になると一次圧力室から二次圧力室への流体の流れ及び漏れを遮断し、高圧流体が流れ込んで設定圧力以上になることを最小限におさえるポペット形減圧弁を提供することを目的とする。

本発明では、弁本体と、弁本体と連結するスリーブと、スリーブ内に設けられた一次圧力室及び二次圧力室と、スリーブ内を摺動するポペット弁軸と、ポペット弁軸と一体になってスリーブ内を摺動して一次圧力室から二次圧力室へと流れる流体を制御するポペット弁体と、ポペット弁体に隣接して一次圧力室と二次圧力室の境界部に形成されたシート部と、シート部と当接するポペット弁体に形成されたテーパ部と、ポペット弁体の端面に形成された受圧部と、弁本体内に嵌合された予め設定した弾性力を有する弾性体と、を備え、
受圧部は二次圧を受圧してポペット弁体を閉弁方向へ付勢し、弾性体は弾性力によりポペット弁体を開弁方向へ付勢してポペット弁体が開閉するようにして、一次圧力室に導入する流体の一次圧を減圧し二次圧として二次圧力室へ出力するポペット形減圧弁において、
閉弁時にポペット弁軸とポペット弁体の間に設けられた支持部を有するガイド部が一次圧力室の内壁と当接することによりポペット弁体とスリーブの内径を同軸上とし、
テーパ部とシート部が当接して一次圧力室と二次圧力室を遮断することにより二次圧の増減に応答して前記ポペット弁体が開閉し、一次圧が変動しても二次圧が変動しないようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、ポペット弁軸とポペット弁体の間に形成される支持部を有するガイド部と一次圧力室の内壁とが当接するので、テーパ部を有するポペット弁体とシート部を有するスリーブの内径が同軸上となる。これにより、テーパ部とシート部が隙間なく当接するので一次圧力室と二次圧力室を遮断する。そして、圧力流体の流路を確実に遮断して漏れを防止するので一次圧が変動しても二次圧が変動せず、二次圧を設定圧力に保持することができる。

また、請求項２に記載の発明においては、シート部がテーパ形状であり、かつ、スリーブと連結するプラグ内に設けられたポペット弁体と当接して開弁方向の移動量を制限する歯止め部を有することを特徴とする請求項１に記載のポペット形減圧弁とした。

本発明によれば、ポペット弁体だけでなくシート部もテーパ形状にし、かつ、歯止め部によりポペット弁体の開弁方向の移動量を制限することで開口面積の増加を小さくできるので、一次圧力室から二次圧力室へ設定圧力以上の高圧流体が大量に流れ込むことがなく二次圧の急激な昇圧がない。これにより、工作機等で実機上使用する際にワークや工具等に過大なクランプ力が作用する恐れを軽減することが可能である。

本発明は、圧力流体の流路を確実に遮断して漏れを防ぐことで一次圧が変動しても二次圧が変動せず、二次圧を設定圧力に保持することができる。また、例えば、一次圧が想定した値より高くなったとしても二次圧力室へ高圧流体が大量に流れ込むことがないため、二次圧の急激な昇圧がない。そのため、実機使用上において故障・トラブル等による工程遅延の減少や省エネルギー化に貢献できる。

本発明の実施の形態の一例であるポペット形減圧弁１０の略縦断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線の断面図である。 従来例の減圧弁６０の略縦断面図である。

本発明のポペット形減圧弁１０につき、好適な実施の形態を挙げ添付図面を参照して詳細に説明する。

図１に示すように本発明のポペット形減圧弁１０は、基本的には段付円筒形状の弁本体２５と、弁本体２５の内周面に嵌挿された段付形状のスリーブ１２と、スリーブ１２内に設けられた一次圧力室３０に摺動自在に嵌挿されたポペット弁軸２６と、ポペット弁軸２６に隣接してスリーブ１２内の軸芯方向に変位可能に設けられ一次圧力室３０から二次圧力室４０へ流れる流体を制御するポペット弁体１１と、を備える。

弁本体２５の内部には、ばね部材（弾性体）１５と、第一リテーナ部材１６と、第二リテーナ部材１７と、が略同軸上に設置されており、予め設定されたばね部材（弾性体）１５の弾性力をポペット弁軸２６に付勢することで、二次圧が設定値になるまでポペット弁体１１を開弁させている。また、弁本体２５の側面の半径方向に大気通気孔３５を設けることで、ポペット弁軸２６の摺動動作による弁本体２５の内部の空気が圧縮及び膨張されることを防止している。さらに、弁本体２５の一端（図１で左端）に螺着したキャップ１９と、キャップ１９に螺着した調整ねじ２０と、調整ねじ２０にネジ結合したロックナット２１が取り付けられており、ばね部材（弾性体）１５が付加する弾性力を微調整することができる。また、ばね部材（弾性体）１５の種類は圧縮コイルばねを使用することが好ましいが、必要に応じて皿ばね等を用いても良い。

スリーブ１２の内部には一次圧力室３０及び二次圧力室４０が設けられており、一次圧力室３０と二次圧力室４０の境界部にはテーパ形状のシート部２３が形成されている。また、シート部２３には樹脂等を用いず金属面のみとして、一次圧力室３０と二次圧力室４０を遮断することで耐久性を向上させることができる。さらに、スリーブ１２の側面には、図示しないリリーフ弁等により設定値に保持された流体を導入する流体入口３６が形成されている。流体入口３６にはフィルタ１８を取り付けており、コンタミ等が侵入してスリーブ１２の内部に傷が付くことを防止している。さらにまた、スリーブ１２の一端（図１で右端）にはプラグ１４が取り付けられており、二次圧力室４０の流体はプラグ１４の内穴を通って流体出口３７から工作機等に供給される。また、流体入口３６及び流体出口３７は一つでも良い。しかし、流体の流れと圧力バランスを良くするために二つ以上の流体入口３６及び流体出口３７が対称位置にあったほうが望ましい。

ポペット弁軸２６はスリーブ１２内を摺動自在に嵌挿されており、ポペット弁軸２６の一端（図１で左端）はばね部材（弾性体）１５に予め設定された弾性力を受けて開弁方向（図１で右方向）に摺動する。

また、ポペット弁軸２６の他端（図１で右端）はポペット弁体１１と一体となっていて、ポペット弁体１１のテーパ部２４とシート部２３が当接して、一次圧力室３０から二次圧力室４０への流体の流れ及び漏れを遮断する。さらに、ポペット弁軸２６とポペット弁体１１を一体として製作することによりポペット弁軸２６とポペット弁体１１を同軸上に確保することができる。

さらにまた、ポペット弁軸２６とポペット弁体１１の間にガイド部１３を設けることにより、スリーブ１２の内壁２８とガイド部１３に形成される支持部３８を当接させることができる。そして、スリーブ１２内に形成される円筒形状の一次圧力室３０にポペット弁軸２６を嵌挿させることで、テーパ部２４を有するポペット弁体１１の軸とシート部２３が形成されるスリーブ１２の内径中心とを同軸上にすることができる。これにより、テーパ部２４とシート部２３が同軸上となり、閉弁時にテーパ部２４とシート部２３が隙間のないように当接するので流体の漏れがなく、一次圧が変動しても二次圧が影響を受けない。

また、図２に示すように、テーパ部２４とシート部２３の同軸を安定して確保する観点からガイド部１３が有する支持部３８は等間隔になるべく多く形成して、スリーブ１２の内壁２８に当接させたほうがよい。しかし、支持部３８が多いと流体の流路面積を十分に確保できなくなる。そこで、テーパ部２４とシート部２３の同軸を確保する観点と、流体の流路面積を確保する観点とから、ガイド部１３は三点の支持部３８を有する三角形状とするのが望ましい。また、例えば、二点の支持部３８を有する楕円形状や略長方形状等でも、四点以上の支持部３８を有する多角形状でも、減圧弁として必要な流路面積や同軸は確保できるので性能に大きな影響を与えない。しかし、ガイド部１３を加工する際、三角形状とするほうが作製しやすい。

ポペット弁体１１にはテーパ部２４が形成されており、テーパ部２４とテーパ形状のシート部２３で流路面積を形成することにより、一次圧力室３０から二次圧力室４０へ流れる流体の開口面積の増加を制御する。シート部２３をテーパ形状にすることで、ポペット弁体１１の移動量に対して開口する流路面積の増加を小さくすることができる。

さらに、ポペット弁体１１には開弁時に二次圧を受圧してポペット弁体１１を閉弁方向へ付勢する受圧部２７が形成されている。また、プラグ１４には、受圧部２７と当接してポペット弁体１１の開弁方向の移動量を制限する歯止め部２９が形成されている。これにより、一次圧が上昇して流体が流れ込んでもポペット弁体１１の移動量が増加しないので、二次圧の急激な昇圧を防止することができる。

本発明の実施の形態に係るポペット形減圧弁１０は、二次圧がばね部材（弾性体）１５により調整された設定圧力よりも低い場合は、ばね部材（弾性体）１５の弾性力により開弁方向に付勢機構が作用するので、一次圧力室３０から二次圧力室４０へ流体は自由に流れる。二次圧が設定圧力に達すると、受圧部２７が二次圧を受けてポペット弁体１１は閉弁方向に移動する。ポペット弁体１１が閉弁方向に移動してシート部２３とテーパ部２４が当接すると、一次圧力室３０と二次圧力室４０が遮断され二次圧を設定圧力に保持する。そして、二次圧が設定圧力以下になると、ポペット弁体が開弁方向に付勢して上記制御を繰り返す。

また、ポペット形減圧弁１０は、外部から大気通気孔３５を通って弁本体２５の内部へゴミ等を混入しないようにする為のＯリング３１と、流体の外部漏れを防止する為のＯリング３２と、一次圧力室３０から弁本体２５の内部を通って外部に流体が漏れないようにする為のＯリング２２及び３３と、スリーブ１２の外周に設けられる図示しない一次圧力室３０と二次圧力室４０を遮断する為のＯリング３４とを備えてもよい。そして、ポペット弁軸２６の摺動抵抗を小さくするためにＯリング３２にシール部材を付してもよい。

１０ ポペット形減圧弁
１１ ポペット弁体
１２ スリーブ
１３ ガイド部
１４ プラグ
１５ ばね部材（弾性体）
２３ シート部
２４ テーパ部
２５ 弁本体
２６ ポペット弁軸
２７ 受圧部
２８ 内壁
２９ 歯止め部
３０ 一次圧力室
３８ 支持部
４０ 二次圧力室

Claims (2)

1. 弁本体と、
   前記弁本体と連結するスリーブと、
   前記スリーブ内に設けられた一次圧力室及び二次圧力室と、
   前記スリーブ内を摺動するポペット弁軸と、
   前記ポペット弁軸と一体になって前記スリーブ内を摺動して前記一次圧力室から前記二次圧力室へと流れる流体を制御するポペット弁体と、
   前記ポペット弁体に隣接して前記一次圧力室と前記二次圧力室の境界部に形成されたシート部と、
   前記シート部と当接する前記ポペット弁体に形成されたテーパ部と、
   前記ポペット弁体の端面に形成された受圧部と、
   前記弁本体内に嵌合された予め設定した弾性力を有する弾性体と、を備え、
   前記受圧部は前記二次圧を受圧して前記ポペット弁体を閉弁方向へ付勢し、前記弾性体は前記弾性力により前記ポペット弁体を開弁方向へ付勢して前記ポペット弁体が開閉するようにして、前記一次圧力室に導入する流体の一次圧を減圧し二次圧として前記二次圧力室へ出力するポペット形減圧弁において、
   閉弁時に前記ポペット弁軸と前記ポペット弁体の間に設けられた支持部を有するガイド部が前記一次圧力室の内壁と当接することにより前記ポペット弁体と前記スリーブの内径中心を同軸上とし、
   前記テーパ部と前記シート部が当接して前記一次圧力室と前記二次圧力室を遮断することにより二次圧の増減に応答して前記ポペット弁体が開閉し、前記一次圧が変動しても前記二次圧が変動しないようにしたことを特徴とするポペット形減圧弁。
2. 前記シート部がテーパ形状であり、かつ、前記スリーブと連結するプラグ内に設けられた前記ポペット弁体と当接して開弁方向の移動量を制限する歯止め部を有することを特徴とする請求項１に記載のポペット形減圧弁。

Images