JP3107301B2 - 制御弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は制御弁に係り、とく
に分流弁あるいは混合弁として用いて好適な制御弁に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来の分流のための制御弁は、一対のニ
ードル弁を組合わせてそれらを互いに逆方向にモータで
駆動する方式となっている。すなわち図６に示すよう
に、ブロック１に入口ポート２と一対の出口ポート３、
４とをそれぞれ設けるようにし、とくに出口ポート３、
４の入口部分にニードル弁５、６を配するようにしてい
る。これらのニードル弁５、６はそれぞれ雄ねじ７、８
を備え、このような雄ねじ７、８をブロック１の雌ねじ
孔に螺合させることによって軸線方向に移動させるよう
にしている。

【０００３】ニードル弁５、６はそれぞれ歯車９、１０
を備え、これらが互いに噛合うようになっている。そし
てニードル弁５の支軸１１をカップリング１２を介して
モータ１３に直結し、このモータ１３をコントローラ１
４によって制御するようにしている。

【０００４】ここでコントローラ１４によってモータ１
３を正方向に回転させると、雄ねじ７によってニードル
弁５が下方に移動し、出口ポート３のバルブシートとの
間のギャップを狭くする。同時にニードル弁５の回転が
歯車９、１０を介してもう一方のニードル弁６に伝達さ
れ、ニードル弁６は逆方向に回転するために雄ねじ８に
よってニードル弁６が出口ポート４のバルブシートから
離間するように上方に移動される。モータ１３の回転方
向を逆転させると、ニードル弁５が上方に移動し、ニー
ドル弁６が下方に移動して逆の動作になる。

【０００５】このようにコントローラ１４によってモー
タ１３の回転方向と回転角度とを制御することにより、
ニードル弁５、６の開度が調整されるとともに、これら
が互いに逆比例するようになる。従って入口ポート２を
通して供給されるガスの出口ポート３、４への分流比を
任意に調整できるようになる。

【０００６】図７は別の従来の分流のための制御弁を示
している。ここでは入口ポート２０に対して分岐するよ
うに出口ポート２１、２２が設けられている。そして出
口ポート２１、２２へのガスの流量を制御するように調
整弁２３、２４が接続されている。調整弁２３、２４は
それぞれアクチュエータ２５、２６を備え、これらのア
クチュエータ２５、２６がポジショナー２７、２８から
の信号によって作動するようになっている。

【０００７】調整弁２３のポジショナー２７へは信号ａ
が直接印加されるようになっている。しかも信号ａは演
算器３０に供給され、この演算器３０によってｂ−ａの
信号が発生され、この信号がポジショナー２８に供給さ
れるようになっている。従って一対の調整弁２３、２４
の開度は図８に示されるようになり、一方が開くと他方
が閉じるようにしており、これによって分流比を調整す
るようにしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】流体を分流しあるいは
混合する技術は高精度の温度制御を行なう場合や、混合
ガスの濃度制御を実施する場合に必要不可欠な技術であ
る。そしてこのような技術を進歩させるためには高精度
でしかも安定な分流弁あるいは混合弁を必要とする。

【０００９】ところが図５に示す従来の分流用の制御弁
は応答速度が極めて遅く、さらに機構が複雑で故障を発
生し易い問題がある。また分解能が悪いので出力が安定
せず、さらには歯車９、１０の損傷による保守管理に手
間がかかるという問題がある。

【００１０】また図６に示す別の制御弁は、応答速度が
遅く、システムアップするための部品点数が余分にかか
り、その工数も馬鹿にならず、非常に高コストの制御弁
になる。また故障個所が多く、保守管理に手間がかかる
問題がある。

【００１１】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであって、応答速度に優れ、機構が簡潔で故障す
る部位が少なく、保守管理に手間がかからず、分解能が
高くて高精度な制御が行ない得るようにした制御弁であ
って、分流弁あるいは混合弁として用いることが可能な
制御弁を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本願の主要な発明は、入
口ポートと、分岐通路と、該分岐通路の両側に連通する
一対の出口ポートとを設けた本体ブロックを具備し、前
記分岐通路の両端のバルブシートに着座すると対応する
出口ポートを閉塞するとともに互いに一体になって前記
分岐通路内を軸線方向に移動するように一対の弁体を配
し、信号圧を第１のダイヤフラムを介して第１の圧力板
に加えると、該第１の圧力板によって一方の弁体が一方
の出口ポートと連通するバルブシートに圧着するととも
に、他方の弁体が他方の出口ポートと連通するバルブシ
ートから離間するように移動し、信号圧が増加して一方
の弁体が一方の出口ポートを閉じるように移動するとき
に第１のダイヤフラムの有効面積が小さくなり、入口ポ
ートに供給される流体を一対の出口ポートに信号圧に応
じた分流比で分流させるか、または一対の出口ポートに
供給される流体を信号圧に応じた混合比で混合して入口
ポートから出すことを特徴とする制御弁に関するもので
ある。また本願の別の主要な発明は、入口ポートと、分
岐通路と、該分岐通路の両側に連通する一対の出口ポー
トとを設けた本体ブロックを具備し、前記分岐通路の両
端のバルブシートに着座すると対応する出口ポートを閉
塞するとともに互いに一体になって前記分岐通路内を軸
線方向に移動するように一対の弁体を配し、信号圧を第
１のダイヤフラムを介して第１の圧力板に加えると、該
第１の圧力板によって一方の弁体が一方の出口ポートと
連通するバルブシートに圧着するとともに、他方の弁体
が他方の出口ポートと連通するバルブシートから離間す
るように移動し、信号圧による力と対向するようにばね
が配され、信号圧が増加して一方の弁体が一方の出口ポ
ートを閉じるように移動するときに前記ばねの変形が大
きくなり、入口ポートに供給される流体を一対の出口ポ
ートに信号圧に応じた分流比で分流させるか、または一
対の出口ポートに供給される流体を信号圧に応じた混合
比で混合して入口ポートから出すことを特徴とする制御
弁に関するものである。

【００１３】ここで分岐通路に対して前記第１の圧力板
と反対側に第２の圧力板を配し、パイロット圧を第２の
ダイヤフラムを介して前記第２の圧力板に加えると該第
２の圧力板によって他方の弁体が他方の出口ポートと連
通するバルブシートに圧着するとともに、一方の弁体が
一方の出口ポートと連通するバルブシートから離間する
ように移動するようにしてよい。またここでパイロット
圧が相対的に増加して他方の弁体が他方の出口ポートを
閉じるように移動するときに、第２のダイヤフラムの有
効面積が小さくなるようにしてよい。

【００１４】また第１の圧力板に対して前記第１のダイ
ヤフラムとは反対側に第３のダイヤフラムが配され、該
第３のダイヤフラムによってライン圧を前記第１のダイ
ヤフラムに対して遮断するようにしてよい。また第２の
圧力板に対して前記第２のダイヤフラムとは反対側に第
４のダイヤフラムが配され、該第４のダイヤフラムによ
ってライン圧を前記第２のダイヤフラムに対して遮断す
るようにしてよい。

【００１５】本発明の好ましい態様は、本体ブロックに
単一の入口ポートと一対の出口ポートとを設けるように
し、しかもこれらを連通させるように分岐通路を形成す
る。そしてこのような分岐通路の両端にそれぞれバルブ
シートを設け、これらのバルブシートに対して圧着およ
び離間を行なう一対の弁体を配し、しかも一対の弁体が
連結手段によって一体になって移動するようにしたもの
である。ここで信号圧を受ける第１のダイヤフラムによ
って第１の圧力板を介して一方の弁体が閉じる方向に押
圧されるようにし、これに対してパイロット圧を受ける
第２のダイヤフラムによって第２の圧力板を介して他方
の弁体を閉じる方向に押圧するようにしている。

【００１６】ここで第１のダイヤフラムに印加される信
号圧を得るために、パイロット圧が印加されるノズルを
備え、このノズルの先端と対向するようにフラッパを配
するとともに、このフラッパをムービングコイルによっ
てノズルとの間の距離が変化するように移動制御してお
り、上記ノズルの背面側で信号圧を発生させるようにし
ている。従ってこのような信号圧の変化に応じて、第１
のダイヤフラムと第１の圧力板とを介して一対の弁体が
軸線方向に移動し、これによって一対の弁体の開度の調
整が行なわれるようにしている。

【００１７】このような制御弁によれば、入口ポートか
ら一対の出口ポートへ分流される流体の分流比を第１の
ダイヤフラムに印加される信号圧によって調整すること
が可能になる。あるいはまた一対の出口ポートから供給
されるガスの混合比を信号圧に応じて調整し、入口ポー
トを通して出すことが可能になる。すなわち分流弁ある
いは混合弁として用いることが可能な制御弁が提供され
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施の形態に係
る制御弁を示しており、この制御弁は金属板を積重ねて
成る本体ブロック３７を備えている。そしてこの本体ブ
ロック３７の左側の側面には入口ポート４０が形成され
るとともに、右側の側面には上下に出口ポート４１、４
２が形成されている。そして入口ポート４０と出口ポー
ト４１、４２とを連通させるようにこの本体ブロック３
７の中心部を上下に貫通するように分岐通路４３が形成
されている。このような分岐通路４３の上端と下端の内
周面がそれぞれテーパ状をなすバルブシート４５、４６
を構成している。

【００１９】分岐通路４３のバルブシート４５、４６に
対応するように弁体５１、５２が設けられている。なお
これらの弁体５１、５２はそれぞれＯリングを備えてい
る。そして弁体５１、５２は凹部５３、５４内を移動す
る移動板５５、５６を備えている。また一対の弁体５
１、５２は連結ロッド５７によって互いに連結されてお
り、これによって弁体５１、５２が一体になって軸線方
向上下に移動するようになっている。

【００２０】上記弁体５１の移動板５５が移動する凹部
５３の上部には連続して凹部６１が形成されている。ま
た弁体５２の移動板５６が移動する凹部５４には連続し
て凹部６２が連設されている。そして凹部６１内には第
１の圧力板６３が配されるとともに、凹部６２内には第
２の圧力板６４が配されている。そして第１の圧力板６
３は第１のダイヤフラム６５を受けるようになってい
る。また第２の圧力板６４は第２のダイヤフラム６６を
受けるようになっている。また第１の圧力板６３の下側
には突部６９が形成されるとともに、この突部６９と上
記移動板５５との間に第３のダイヤフラム６７が配され
ている。また下側の移動板５６と第２の圧力板６４との
間には第４のダイヤフラム６８が介装されるようになっ
ている。

【００２１】第１のダイヤフラム６５と第３のダイヤフ
ラム６７との間の空間であって第１の圧力板６３が配さ
れている空間は小孔７１によって大気圧に維持されるよ
うになっている。また第２のダイヤフラム６６と第４の
ダイヤフラム６８との空間であって第２の圧力板６４が
配されている空間は小孔７２によって大気圧に維持され
るようになっている。また上記凹部６１は補助ポート７
５によってパイロット圧が印加されるようになってい
る。さらに凹部６２であって第２のダイヤフラム６６の
下側の空間には補助ポート７６を介してパイロット圧が
印加されるようになっている。

【００２２】次に信号圧を設定するためのノズルフラッ
パの構造について説明する。上記凹部６１と連通するよ
うに本体ブロック３７の上部にはノズル８０が取付けら
れている。そしてこのようなノズル８０はフラッパ８１
と対向するようになっている。フラッパ８１は弾性支持
板８２によって弾性的に受けられるようになっている。
なおこの弾性支持板８２はその外周側の部分に開口８３
を備えている。

【００２３】次にフラッパ８１を軸線方向に移動するた
めの構造について説明すると、ハウジング８６内にはカ
ップ状をなすヨーク８７が配されるとともに、ヨーク８
７の上端の下面にはマグネット８８が取付けられてい
る。そしてマグネット８８の下部にはセンタコア８９が
固着されるとともに、このようなセンタコア８９の外周
側にはボビン９０が配されており、このボビン９０にコ
イル９１が巻装されている。そしてボビン９０に取付け
られている可動板９２に上記フラッパ８１が取付けられ
るようになっている。そしてヨーク８７の内側の空間は
本体ブロック３７に形成されている小孔９３と弾性支持
板８２の開口８３とによって大気圧に維持されるように
なっている。

【００２４】このように本実施の形態の制御弁は、本体
ブロック３７に入口ポート４０と、信号圧が０で開放状
態の出口ポート４１と信号圧が０で閉鎖状態の出口ポー
ト４２とを設けるようにし、しかも本体ブロック３７内
には信号圧が０の場合に開放する弁体５１と信号圧が０
の場合に閉じる弁体５２とを分岐通路４３の両端に配す
るようにしており、これらを連結ロッド５７によって連
結した構造になっている。

【００２５】そして弁体５１、５２の上下にそれぞれ圧
力板６３、６４を配するようにしており、圧力板６３の
上側には信号圧を受ける第１のダイヤフラム６５を、そ
の下側にはライン圧を遮断する第３のダイヤフラム６７
を、また下側の圧力板６４の下側にはパイロット圧を受
ける第２のダイヤフラム６６を、圧力板６４の上側には
ライン圧を遮断する第４のダイヤフラム６８を配するよ
うにしている。

【００２６】そして上側の第１のダイヤフラム６５に加
えられる信号圧を形成するためのノズル８０を設けるよ
うにし、このノズル８０の背圧を調整するためのフラッ
パ８１をヨーク８７とセンタコア８９との間のギャップ
に配されたコイル９１によって軸線方向に移動調整を行
なうようにしている。

【００２７】このような制御弁において、下側の第２の
ダイヤフラム６６の下側であって凹部６２内にはポート
７６を通してパイロット圧が印加されるようになってい
る。また上側の凹部６１内にはポート７５を通してパイ
ロット圧が供給されている。ところがここではノズル８
０とフラッパ８１とのギャップによってパイロット圧の
一部が逃がされ、この逃がされる度合によって信号圧が
設定されるようになっている。

【００２８】また第１のダイヤフラム６５と第２のダイ
ヤフラム６６の有効面積Ｓ₁ とＳ₂の比率はほぼ２：１
の割合になっており、次の式が成立する。

【００２９】Ｓ₁ ＝２Ｓ₂ またライン圧を遮断するための上下の第３および第４の
ダイヤフラム６７、６８の有効面積は互いに等しくなっ
ている。すなわち次式が成立する。

【００３０】Ｓ₃ ＝Ｓ₄ 次にこのような制御弁の動作原理について説明する。こ
の制御弁は上下の圧力板６３、６４を介して軸線方向に
加わる上下方向の力の平衡と、第１のダイヤフラム６５
および第２のダイヤフラム６６の有効断面積Ｓ₁ 、Ｓ₂
の変化によって作動を行なうようになっている。

【００３１】ここでダイヤフラムの有効断面積は、ダイ
ヤフラムが圧力により湾曲する外周側の湾曲部の曲率中
心間の距離によって定義される。このことは図２に示さ
れている。すなわち中央の平坦部と外周側の固定部との
間に断面がほぼ円弧状をなす湾曲部が形成されており、
この湾曲部の変形によってダイヤフラムが軸線方向に移
動するようにしている。このときにダイヤフラムが圧力
の変化に応じて軸線方向に、すなわち図２において上下
方向に移動されると、湾曲する湾曲部の曲率中心が変化
する。そして有効面積はダイヤフラムの中心と湾曲部の
曲率中心との間の半径によって決まる面積で設定され
る。すなわちダイヤフラムが軸線方向に移動するとき
に、周縁の湾曲部の曲率中心が変化すると、有効面積を
変化させることが可能になる。

【００３２】このような原理を図１に示す制御弁の上側
のダイヤフラム６５に適用した場合において、このダイ
ヤフラム６５が信号圧の変化によって圧力板６３を押し
ながら下方に移動したときの周縁側の湾曲部の曲率中心
の変化が図３に示される。すなわち中立位置に対してダ
イヤフラム６５および圧力板６３が上方に移動した場合
には、湾曲部の曲率中心が外周側へ移動するために、有
効面積が大きくなる。これに対してダイヤフラム６５と
圧力板６３とが下方へ移動した場合には、湾曲部の曲率
中心が中心側へ移動し、有効面積が小さくなる。ここで
圧力板６３のエッジの曲率半径を大きくし、まだダイヤ
フラム６５の周縁部を固定する固定部のエッジの曲率半
径を大きくすると、有効面積の変化がより顕著になる。

【００３３】また上記の原理を下側の第２のダイヤフラ
ム６６に適用したときの曲率中心の変化が図４に示され
る。すなわち下側の第２のダイヤフラム６６が信号圧ま
たはパイロット圧の相対的な変化に応じて上方または下
方に移動される。信号圧が大きくなるとダイヤフラム６
６と圧力板６４とが下方に移動し、これによって周縁の
湾曲部の曲率中心は外周側へ移動し、有効面積が大きく
なる。これに対して信号圧が小さくなった場合にはダイ
ヤフラム６６と圧力板６４とは上方に移動し、湾曲部の
曲率中心が中心側に移動して有効断面積が小さくなる。

【００３４】次にこの制御弁を分流弁として用いた場合
における分流比の制御の動作について説明する。入口ポ
ート４０を一次圧に接続するとともに、出口ポート４
１、４２をそれぞれ負荷に接続する。ここで第３のダイ
ヤフラム６７と第４のダイヤフラム６８とにはそれぞれ
ライン圧、すなわち入口ポート４０を通して供給される
入力圧が印加されており、これらの方向が互いに逆方向
のためにこれらのダイヤフラム６７、６８を介して圧力
板６３、６４に加えられる力は互いに相殺される。従っ
てこのような力は考慮する必要がなく、ここではこのよ
うな力は無視する。

【００３５】第１のダイヤフラム６５に加えられる信号
圧が０の場合には、第３のダイヤフラム６７に加えられ
るパイロット圧によって、圧力板６４が上方への力を受
け、これによって一対の弁体５１、５２を移動板５６を
介して軸線方向上方に押上げることになる。従って弁体
５２がバルブシート４６に圧着され、弁体５１がバルブ
シート４５から離間して全開の状態にある。すなわちこ
の場合は入口ポート４０を通して入ってきたガスは総て
出口ポート４１に流れることになる。

【００３６】このような状態において信号圧が増加する
と、第１のダイヤフラム６５に印加される圧力が次第に
増加し、ダイヤフラム６５、６６に印加される圧力によ
る力のバランスが崩れるようになる。今第１のダイヤフ
ラム６５に加わる信号圧をＰ_s とし、下側の第２のダイ
ヤフラム６６に加えられるパイロット圧をＰ_p とする。
すると上記の力のアンバランスによって次の式が成立す
る。

【００３７】Ｐ_s ・Ｓ₁ ＞Ｐ_p ・Ｓ₂ このように力のアンバランスが生ずると、信号圧Ｐ_s に
よる第１の圧力板６３に作用する下向きの力の方が第２
の圧力板６４に加わるパイロット圧Ｐ_p による上向きの
力よりも大きくなって一対の弁体５１、５２は下方へ一
体となって移動する。

【００３８】所定量弁体５１、５２が下方へ移動する
と、図３に示すように上側のダイヤフラム６５の有効断
面積Ｓ₁ が小さくなるとともに、図４に示すように下側
のダイヤフラム６６の有効断面積Ｓ₂ が大きくなる。従
ってやがて次の式が成立するようになる。

【００３９】Ｐ_s ・Ｓ₁ ＝Ｐ_p ・Ｓ₂ このような一対の弁体５１、５２の下方への移動に伴っ
て、下側の弁体５２が開くとともに、そのストローク分
上側の弁体５１が閉じられるようになる。すなわち入口
ポート４０に供給される一次流体は第１のダイヤフラム
６５の上側に印加される信号圧Ｐ_s に比例する比率で出
口ポート４１、４２に分流される。

【００４０】しかもここでは、信号圧がノズル８０とフ
ラッパ８１との間のギャップによって調整されるように
なっており、フラッパ８１の軸線方向の位置がコイル９
１に流れる電流によって調整されるようになっている。
従ってコイル９１の信号電流を調整することによってフ
ラッパ８１がノズル８０との間のギャップを調整し、ノ
ズル８０の背圧が変化することになる。このようなノズ
ル８０の背圧が信号圧として第１のダイヤフラム６５に
印加されているために、コイル９１に印加される信号電
流に応じて一対の出口ポート４１、４２に分流されるガ
スの分流比が制御されることになる。

【００４１】次に図１に示す制御弁を混合弁として用い
た場合の動作について説明する。出口ポート４１、４２
にそれぞれ別々の流体を同一の圧力で接続する。そして
混合された流体を入口ポート４０から取出すようにす
る。

【００４２】コイル９１に加えられる信号が０であって
ダイヤフラム６５に印加される信号圧Ｐ_s がほぼ０の状
態では、パイロット圧Ｐ_p が印加される第２のダイヤフ
ラム６６によって受ける圧力で下側の圧力板６４が上方
に向って受ける力によって、一対の弁体５１、５２は上
方に移動している。これによって下側の弁体５２がバル
ブシート４６に圧着して第２の出口ポート４２を閉鎖す
るとともに、上側の弁体５１がバルブシート４５から離
間して第１の出口ポート４１が開放された状態になる。
従ってこの場合には一方の出口ポート４１を通して導入
される１種類の流体のみが入口ポート４０から取出され
るようになる。

【００４３】コイル９１に電流を印加し、フラッパ８１
を下方に移動させて信号圧Ｐ_s を高くすると、高くなっ
た信号圧Ｐ_s が第１のダイヤフラム６５に印加されるよ
うになる。これによって信号圧Ｐ_s が作用する第１のダ
イヤフラム６５を介して圧力板６３を下方に押す力と、
パイロット圧Ｐ_p が作用する第２のダイヤフラム６６に
よって第２の圧力板６４を上方に押す力のバランスが崩
れるようになり、次の式が成立する。

【００４４】Ｐ_s ・Ｓ₁ ＞Ｐ_p ・Ｓ₂ 従ってこのような力のアンバランスによって一対の弁体
５１、５２が下方に移動する。このときに上側のダイヤ
フラム６５が下方に移動することによってその有効断面
積を減少させるとともに、下側のダイヤフラム６６が下
方へ移動させることによってその有効断面積を増大させ
る。従って軸線方向に所定のストローク移動されると、
新たな平衡状態に達して力のバランスは次のようにな
る。

【００４５】Ｐ_s ・Ｓ₁ ＝Ｐ_p ・Ｓ₂ このような移動に伴って下側の弁体５２がバルブシート
４６から離間するとともに、上側の弁体５１がバルブシ
ート４５に近づくようになる。すなわち一対の出口ポー
ト４１、４２へ供給される流体は、コイル９１に加えら
れる入力信号に比例する比率で入口ポート４０から取出
されるようになり、２種類の流体を一定の比率で混合し
た混合流体を入口ポート４０から取出すことが可能にな
る。

【００４６】次に別の実施の形態を図５によって説明す
る。この実施の形態は信号圧の増加に伴う力のアンバラ
ンスを第１のダイヤフラム６５と第２のダイヤフラム６
６の有効面積の変化によって新たな力の平衡状態を現出
する構造に代えて、圧縮コイルばね９６の弾性復元力の
変化を利用して力の平衡を得るようにしたものである。
すなわちこの実施の形態は、ダイヤフラム６５〜６８と
して通常のダイヤフラムを使用するとともに、凹部６２
内に圧縮コイルばね９６を配し、この圧縮コイルばね９
６によって第２の圧力板６４を上方に押圧するようにし
たものである。

【００４７】すなわち上側の第１のダイヤフラム６５の
上面に信号圧Ｐ_s が加えられると、これに伴って一対の
弁体５１、５２が下方へ移動する。従って第２の圧力板
６４によって圧縮コイルばね９６が押され、この圧縮コ
イルばね９６の変形量が大きくなって新たな平衡状態に
達するようになる。

【００４８】分流弁として用いたときの動作について説
明する。入力信号が０の状態では上側のダイヤフラム６
５に加わる信号圧Ｐ_s はほぼ０の状態である。これに対
して第２のダイヤフラム６６にはパイロット圧Ｐ_p が加
わっており、さらに圧縮コイルばね９６の弾性復元力ｋ
ｘが作用している。従って一対の弁体５１、５２は上方
に押えつけられており、弁体５１は全開の状態で弁体５
２が全閉の状態になっている。

【００４９】ダイヤフラム６５に信号圧Ｐ_s を印加する
とともにこの信号圧Ｐ_s を増加させると、上方から下方
へ向って働く力が増加し、力のバランスが崩れ、次のよ
うな状態になる。

【００５０】Ｐ_s ・Ｓ₁ ＞Ｐ_p ・Ｓ₂ ＋ｋｘ ここでｋはばね９６のばね定数を示し、ｘはばね９６の
変形量を示している。

【００５１】このような力のアンバランスによって一対
の弁体５１、５２が下方へ移動する。すると圧縮コイル
ばね９６の変形量が△ｘだけ増加する。そして Ｐ_s ・Ｓ₁ ＝Ｐ_p ・Ｓ₂ ＋ｋ（ｘ＋△ｘ） なる平衡状態に達する。すなわち一対の弁体５１、５２
が所定のストローク移動すると新たな平衡状態に達す
る。従ってこのような平衡状態に応じて、弁体５１およ
び弁体５２は所定の開度を維持するようになる。従って
入口ポート４０から導入される一次流体は所定の分流比
で出口ポート４１、４２に分流されることになる。なお
このような力の新たなバランスによる分流の動作は、混
合の場合についても同様であって、信号圧Ｐ_s に比例す
る比率で２種類の流体を混合して入口ポート４０から取
出すことが可能になる。

【００５２】

【発明の効果】請求項１または請求項２に係る発明は、
入口ポートと、分岐通路と、該分岐通路の両側に連通す
る一対の出口ポートとを設けた本体ブロックを具備し、
分岐通路の両端のバルブシートに着座すると対応する出
口ポートを閉塞するとともに互いに一体になって分岐通
路内を軸線方向に移動するように一対の弁体を配し、信
号圧を第１のダイヤフラムを介して第１の圧力板に加え
ると、該第１の圧力板によって一方の弁体が一方の出口
ポートと連通するバルブシートに圧着するとともに、他
方の弁体が他方の出口ポートと連通するバルブシートか
ら離間するように移動し、信号圧が増加して一方の弁体
が一方の出口ポートを閉じるように移動するときに第１
のダイヤフラムの有効面積が小さくなり、入口ポートに
供給される流体を一対の出口ポートに信号圧に応じた分
流比で分流させるか、または一対の出口ポートに供給さ
れる流体を信号圧に応じた混合比で混合して入口ポート
から出すようにしたものである。

【００５３】従ってこのような制御弁によれば、信号圧
の増加に伴う力のバランスの変化が、第１のダイヤフラ
ムの軸線方向への移動に伴うダイヤフラムの有効面積の
減少によって新たな力の平衡に達し、これによって分流
比あるいは混合比が設定される。よって信号圧によって
一対の弁体を移動させ、これによって入口ポートから一
対の出口ポートへの流体の流動を所定の分流比とするこ
とができ、あるいはまた一対の出口ポートから導入され
る流体の混合比を一定の割合として入口ポートを通して
取出すことが可能になる。請求項３または請求項４に係
る発明は、入口ポートと、分岐通路と、該分岐通路の両
側に連通する一対の出口ポートとを設けた本体ブロック
を具備し、分岐通路の両端のバルブシートに着座すると
対応する出口ポートを閉塞するとともに互いに一体にな
って分岐通路内を軸線方向に移動するように一対の弁体
を配し、信号圧を第１のダイヤフラムを介して第１の圧
力板に加えると、該第１の圧力板によって一方の弁体が
一方の出口ポートと連通するバルブシートに圧着すると
ともに、他方の弁体が他方の出口ポートと連通するバル
ブシートから離間するように移動し、信号圧による力と
対向するようにばねが配され、信号圧が増加して一方の
弁体が一方の出口ポートを閉じるように移動するときに
ばねの変形が大きくなり、入口ポートに供給される流体
を一対の出口ポートに信号圧に応じた分流比で分流させ
るか、または一対の出口ポートに供給される流体を信号
圧に応じた混合比で混合して入口ポートから出すように
したものである。従ってこのような制御弁によれば、信
号圧の増加に伴う力のバランスの変化が、はねの変形に
伴う弾性復元力の変化によって新たな平衡に達し、これ
によって分流比あるいは混合比が設定される。よって信
号圧によって一対の弁体を移動させ、これによって入口
ポートから一対の出口ポートへの流体の流動を所定の分
流比とすることができ、あるいはまた一対の出口ポート
から導入される流体の混合比を一定の割合として入口ポ
ートを通して取出すことが可能になる。

【００５４】請求項５に係る発明は、分岐通路に対して
第１の圧力板と反対側に第２の圧力板を配し、パイロッ
ト圧を第２のダイヤフラムを介して第２の圧力板に加え
ると該第２の圧力板によって他方の弁体が他方の出口ポ
ートと連通するバルブシートに圧着するとともに、一方
の弁体が一方の出口ポートと連通するバルブシートから
離間するようにしたものである。

【００５５】従って信号圧とパイロット圧との力のバラ
ンスによって一対の弁体を移動させて分流比あるいは混
合比を制御することが可能になる。

【００５６】

【００５７】請求項４に係る発明は、パイロット圧が相
対的に増加して他方の弁体が他方の出口ポートを閉じる
ように移動するときに、第２のダイヤフラムの有効面積
が小さくなるようにしたものである。従って信号圧が変
化するとともにパイロット圧がこれに応じて相対的に増
加した場合には、これに応じて一対の弁体が移動すると
ともに第２のダイヤフラムの有効面積が小さくなり、新
たな平衡点に達し、このような平衡点において混合比あ
るいは分流比が設定される。

【００５８】請求項７に係る発明は、第１の圧力板に対
して第１のダイヤフラムとは反対側に第３のダイヤフラ
ムが配され、該第３のダイヤフラムによって第１のダイ
ヤフラムに対してライン圧を遮断するようにしたもので
ある。従って第３のダイヤフラムによって第１のダイヤ
フラムに対するライン圧の影響をなくすことが可能にな
る。

【００５９】請求項８に係る発明は、第２の圧力板に対
して第２のダイヤフラムとは反対側に第４のダイヤフラ
ムが配され、該第４のダイヤフラムによって第２のダイ
ヤフラムに対してライン圧を遮断するようにしたもので
ある。従って第４のダイヤフラムによってライン圧を遮
断することにより、第２のダイヤフラムに対するライン
圧の影響をなくすことが可能になる。

【００６０】

【００６１】請求項８に係る発明は、一対の出口ポート
に供給される流体を信号圧に応じた混合比で混合して入
口ポートから出力するようにしたものである。従ってこ
のような発明によれば、この制御弁を混合弁として用い
ることが可能になる。

【００６２】請求項９に係る発明は、信号圧による力と
対向するようにばねが配され、信号圧が増加して一方の
弁体が一方の出口ポートを閉じるように移動するときに
ばねの変形が大きくなるようにしたものである。従って
信号圧の増加に伴う力のバランスの変化が、ばねの変形
に伴う弾性復元力の変化によって新たな平衡に達し、こ
れによって分流比あるいは混合比が設定される。

【図面の簡単な説明】

【図１】制御弁の全体の構成を示す縦断面図である。

【図２】ダイヤフラムの周縁部の湾曲部の曲率中心の変
化を示す縦断面図である。

【図３】第１のダイヤフラムの変位に伴う周縁部の湾曲
部の曲率中心の変化を示す縦断面図である。

【図４】第２のダイヤフラムの軸線方向の変位に伴う周
縁部の湾曲部の曲率中心の変化を示す縦断面図である。

【図５】別の実施の形態の制御弁の全体の構成を示す縦
断面図である。

【図６】従来の分流弁の縦断面図である。

【図７】別の従来の分流弁の配管図である。

【図８】分流弁の動作を示すグラフである。

【符号の説明】

１ ブロック ２ 入口ポート、 ３、４ 出口ポート ５、６ ニードル弁 ７、８ 雄ねじ ９、１０ 歯車 １１ 支軸 １２ カップリング １３ モータ １４ コントローラ ２０ 入口ポート ２１、２２ 出口ポート ２３、２４ 調整弁 ２５、２６ アクチュエータ ２７、２８ ポジショナー ３０ 演算器 ３７ 本体ブロック ４０ 入口ポート ４１、４２ 出口ポート ４３ 分岐通路 ４５、４６ バルブシート ５１、５２ 弁体 ５３、５４ 凹部 ５５、５６ 移動板 ５７ 連結ロッド ６１、６２ 凹部 ６３ 第１の圧力板 ６４ 第２の圧力板 ６５ 第１のダイヤフラム ６６ 第２のダイヤフラム ６７ 第３のダイヤフラム ６８ 第４のダイヤフラム ６９ 突部 ７１、７２ 小孔 ７５、７６ 補助ポート ８０ ノズル ８１ フラッパ ８２ 弾性支持板 ８３ 開口 ８６ ハウジング ８７ ヨーク ８８ マグネット ８９ センタコア ９０ ボビン ９１ コイル ９２ 可動板 ９３ 小孔 ９６ ばね

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小川 誠 千葉県船橋市習志野４丁目９番３号株式 会社朝日工業社事業所内 (72)発明者 西巻 伸浩 千葉県船橋市習志野４丁目９番３号株式 会社朝日工業社事業所内 (72)発明者 松村 修二 千葉県船橋市習志野４丁目９番３号株式 会社朝日工業社事業所内 (72)発明者 正田 睦生 千葉県船橋市習志野４丁目９番３号株式 会社朝日工業社事業所内 (56)参考文献 特開 昭48−2227（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−48528（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−293738（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−102226（ＪＰ，Ａ) 実開 昭52−143592（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−76747（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16K 11/00 - 11/24 F16K 31/00 - 31/72

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入口ポートと、分岐通路と、該分岐通路の
   両側に連通する一対の出口ポートとを設けた本体ブロッ
   クを具備し、 前記分岐通路の両端のバルブシートに着座すると対応す
   る出口ポートを閉塞するとともに互いに一体になって前
   記分岐通路内を軸線方向に移動するように一対の弁体を
   配し、 信号圧を第１のダイヤフラムを介して第１の圧力板に加
   えると、該第１の圧力板によって一方の弁体が一方の出
   口ポートと連通するバルブシートに圧着するとともに、
   他方の弁体が他方の出口ポートと連通するバルブシート
   から離間するように移動し、 信号圧が増加して一方の弁体が一方の出口ポートを閉じ
   るように移動するときに第１のダイヤフラムの有効面積
   が小さくなり、 入口ポートに供給される流体を一対の出口ポートに信号
   圧に応じた分流比で分流させることを特徴とする制御
   弁。
2. 【請求項２】入口ポートと、分岐通路と、該分岐通路の
   両側に連通する一対の出口ポートとを設けた本体ブロッ
   クを具備し、 前記分岐通路の両端のバルブシートに着座すると対応す
   る出口ポートを閉塞するとともに互いに一体になって前
   記分岐通路内を軸線方向に移動するように一対の弁体を
   配し、 信号圧を第１のダイヤフラムを介して第１の圧力板に加
   えると、該第１の圧力板によって一方の弁体が一方の出
   口ポートと連通するバルブシートに圧着するとともに、
   他方の弁体が他方の出口ポートと連通するバルブシート
   から離間するように移動し、 信号圧が増加して一方の弁体が一方の出口ポートを閉じ
   るように移動するときに第１のダイヤフラムの有効面積
   が小さくなり、 一対の出口ポートに供給される流体を信号圧に応じた混
   合比で混合して入口ポートから出すことを特徴とする制
   御弁。
3. 【請求項３】入口ポートと、分岐通路と、該分岐通路の
   両側に連通する一対の出口ポートとを設けた本体ブロッ
   クを具備し、 前記分岐通路の両端のバルブシートに着座すると対応す
   る出口ポートを閉塞するとともに互いに一体になって前
   記分岐通路内を軸線方向に移動するように一対の弁体を
   配し、 信号圧を第１のダイヤフラムを介して第１の圧力板に加
   えると、該第１の圧力板によって一方の弁体が一方の出
   口ポートと連通するバルブシートに圧着するとともに、
   他方の弁体が他方の出口ポートと連通するバルブシート
   から離間するように移動し、 信号圧による力と対向するようにばねが配され、信号圧
   が増加して一方の弁体が一方の出口ポートを閉じるよう
   に移動するときに前記ばねの変形が大きくなり、 入口ポートに供給される流体を一対の出口ポートに信号
   圧に応じた分流比で分流させることを特徴とする制御
   弁。
4. 【請求項４】入口ポートと、分岐通路と、該分岐通路の
   両側に連通する一対の出口ポートとを設けた本体ブロッ
   クを具備し、 前記分岐通路の両端のバルブシートに着座すると対応す
   る出口ポートを閉塞するとともに互いに一体になって前
   記分岐通路内を軸線方向に移動するように一対の弁体を
   配し、 信号圧を第１のダイヤフラムを介して第１の圧力板に加
   えると、該第１の圧力板によって一方の弁体が一方の出
   口ポートと連通するバルブシートに圧着するとともに、
   他方の弁体が他方の出口ポートと連通するバルブシート
   から離間するように移動し、 信号圧による力と対向するようにばねが配され、信号圧
   が増加して一方の弁体が一方の出口ポートを閉じるよう
   に移動するときに前記ばねの変形が大きくなり、 一対の出口ポートに供給される流体を信号圧に応じた混
   合比で混合して入口ポートから出すことを特徴とする制
   御弁。
5. 【請求項５】分岐通路に対して前記第１の圧力板と反対
   側に第２の圧力板を配し、パイロット圧を第２のダイヤ
   フラムを介して前記第２の圧力板に加えると該第２の圧
   力板によって他方の弁体が他方の出口ポートと連通する
   バルブシートに圧着するとともに、一方の弁体が一方の
   出口ポートと連通するバルブシートから離間するように
   移動することを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか
   に記載の制御弁。
6. 【請求項６】パイロット圧が相対的に増加して他方の弁
   体が他方の出口ポートを閉じるように移動するときに、
   第２のダイヤフラムの有効面積が小さくなることを特徴
   とする請求項５に記載の制御弁。
7. 【請求項７】第１の圧力板に対して前記第１のダイヤフ
   ラムとは反対側に第３のダイヤフラムが配され、該第３
   のダイヤフラムによってライン圧を前記第１のダイヤフ
   ラムに対して遮断することを特徴とする請求項１〜請求
   項４の何れかに記載の制御弁。
8. 【請求項８】第２の圧力板に対して前記第２のダイヤフ
   ラムとは反対側に第４のダイヤフラムが配され、該第４
   のダイヤフラムによってライン圧を前記第２のダイヤフ
   ラムに対して遮断することを特徴とする請求項１〜請求
   項４の何れかに記載の制御弁。