JP3625449B2 - On-off valve - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば流体圧装置に設けられる開閉弁に関する。
【0002】
【従来の技術】
図8は、従来の技術の開閉弁1を示す断面図である。開閉弁1は、ハウジング2内に、軸線方向に変位自在にピストン3が保持され、ピストン3に軸線方向一方x1に向かうばね力を与えるばね部材4が設けられて構成される。ハウジング2には、供給ポート5および排出ポート6が形成され、供給ポート5を外囲して弁座7が形成される。このようにして、ハウジング2内が、供給ポート5に連なる第1圧力室10と、排出ポート6に連なる第2圧力室11とに仕切られる。また開閉弁1は、ハウジング2の外部に、強磁性材料から成るピストン3に軸線方向他方x2に向かう電磁力を与え、ばね部材4と協働して、供給ポート5と排出ポート6との連通および遮断を制御するソレノイド9が設けられる。
【0003】
ソレノイド9に通電していない状態では、ピストン3は、ばね部材4によって軸線方向一方x1に向かうばね力が与えられて、シート部8が弁座7に着座する遮断位置に配置され、供給ポート5と排出ポート6とは遮断される。ソレノイド9に通電している状態では、ピストン3は、ソレノイド9によって軸線方向他方x2に向かう電磁力が与えられて、シート部8が弁座7から離間する離間位置に配置され、供給ポート5と排出ポート6とは連通する。このとき、供給ポート5に供給された供給圧力p1の流体を、排出ポート6から排出することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
供給ポート5と排出ポート6とを遮断するためには、ピストン3のシート部8をハウジング2の弁座7に安定して着座させる必要がある。このためには、開閉弁1は、ピストン3が遮断位置に配置されるときに、ピストン3に働く力の関係が、次式(a)を満たすように構成する必要がある。
k・Δh>a1・p1 …(a)
【0005】
上式(a)において、a1は、ピストン3の軸線方向他方x2に供給圧力p1を受ける受圧面積であり、kは、ばね部材4のばね定数であり、Δhは、ピストン3が遮断位置に配置されるときの、ばね部材4の自然状態に対する撓み量である。また上式(a)の左辺は、ピストン3に軸線方向一方x1に働く力、すなわちばね部材4によるばね力k・Δhであり、右辺は、ピストン3に軸線方向他方x2に働く力、すなわち供給ポート5に供給される供給圧力p1の流体による力a1・p1である。開閉弁1では、ピストン3が供給圧力p1を面積a1の受圧面で軸線方向他方x2にだけ受ける構成である。したがってシート部8を弁座7に安定して着座させるには、供給ポート5に供給される流体の供給圧力p1を高くなるにつれて、ばね部材4のばね力k・Δhを大きくするように、供給圧力p1に対応して設定しなければならない。一方ピストン3を軸線方向他方x2に向けて駆動するためには、大きなばね力に抗する電磁力をピストン3に与えることができる大形のソレノイド9が必要となる。
【0006】
また開閉弁1の流量キャパシティ、すなわち最大許容流量を大きくするためには、弁座7の直径を大きくする必要がある。弁座7の直径を大きくすると、受圧面積a1が大きくなり、式(a)に示すように、ばね力を大きくする必要がある。その結果、ソレノイド9によるピストン3に与える軸線方向他方x2に向かう電磁力をより大きくする必要がある。すなわち、より大形のソレノイド9が必要となる。
【0007】
本発明の目的は、供給圧力を高くしても、最大許容流量を大きくしても、供給ポートと排出ポートとの連通および遮断を制御する開閉駆動手段の駆動力を小さくできる開閉弁を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の本発明は、(a)軸線方向一端部に供給ポートが形成され、軸線方向他端部に排出ポートが形成されるハウジングと、
(b)軸線方向一端部をハウジングの軸線方向一端部側に配置してハウジングに保持されるロッドと、
(c)有底筒状に形成されるピストンであって、
(c1)底部をハウジングの軸線方向一端部側に配置してロッドが挿入された状態で、ハウジングおよびロッドに対して軸線方向に変位自在に保持され、
(c2)その軸線方向の変位によって、供給ポートと排出ポートとを連通および遮断し、
(c3)供給ポートに連なる第1圧力室と排出ポートに連なる第2圧力室とにハウジング内を仕切るとともに、ロッドとの間に供給圧力に保持される背圧力室を形成し、
(c4)第1圧力室の流体から軸線方向一方に向かう供給圧力を受ける供給受圧面積の供給受圧面と、背圧力室の流体から軸線方向他方に向かう供給圧力を供給受圧面積と同一の背受圧面積で受ける背受圧面とが形成され、
(d)ピストンに軸線方向の駆動力を与えて、供給ポートと排出ポートとを連通および遮断を制御する開閉駆動手段とを含み、
(e)ハウジング内に、供給ポートから排出ポートに流体が流下する通路が形成されることを特徴とする開閉弁である。
【0009】
本発明に従えば、ハウジングの軸線方向一端部に供給ポートが形成され、ハウジングの軸線方向他端部に排出ポートが形成され、ハウジング内に、供給ポートから排出ポートに流体が流下する通路が形成されている。このハウジングに、有底筒状のピストンが底部をハウジングの軸線方向一端部側に配置して設けられる。このピストンが設けられることによって、ハウジング内が第1圧力室と第2圧力室とに仕切られる。またハウジングに保持されてロッドが設けられ、このロッドがピストンに挿入される。ロッドがピストンに挿入されることによって、ロッドとピストンとの間に背圧力室が形成される。
このようにしてピストンには、供給受圧面、背受圧面および排出受圧面が形成される。供給受圧面の面積と背受圧面の面積とは同一であり、供給受圧面と背受圧面とは、軸線方向に相互に反対方向から供給圧力を受ける。これによって供給圧力に基づいて、ピストンに軸線方向一方に働く力と、ピストンに軸線方向他方に働く力とを釣り合わせて、ピストンに働く供給圧力による軸線方向の力を相殺することができる。したがって供給圧力を高くしても、開閉駆動手段が供給ポートと排出ポートとの連通および遮断を制御するために、ピストンに与える軸線方向の駆動力を大きくする必要がない。
【0010】
さらに最大許容流量を大きくするために、供給圧力を受けるピストンの供給受圧面積を大きくしても、供給受圧面積と同一の背受圧面積の背受圧面を形成することで、供給圧力に基づいて、ピストンに軸線方向一方に働く力と、ピストン軸線方向他方に働く力とを釣り合わせて、ピストンに働く供給圧力による軸線方向の力を相殺することができる。これによって開閉駆動手段が供給ポートと排出ポートとの連通および遮断を制御するために、ピストンに与える軸線方向の駆動力を大きくする必要がない。ピストンに与える駆動力を大きくする必要がないので、開閉駆動手段を小形化でき、開閉弁の半径方向寸法を小さく抑えることができる。
このようにハウジング内に有底筒状のピストンを設け、ピストンにロッドを挿入する構成とすることによって、供給ポートおよび排出ポートがハウジングの軸線方向両端部に形成される開閉であって、半径方向寸法を小さく抑え、かつ最大許容流量を大きくすることができる開閉弁を容易に実現することができる。
【0011】
請求項2記載の本発明は、ロッドは、軸線方向一端部を除く部分であってかつピストン内に挿入される部分の外周部が、ピストンの内周部との間に半径方向に間隔をあけて設けられて、ピストンとロッドとの間に円環状のピストン内空間が形成され、このピストン内空間が、供給ポートから排出ポートに流体が流下する通路の一部を成すことを特徴とする。
【0012】
本発明に従えば、ピストンとロッドとの間に円環状のピストン内空間が形成され、このピストン内空間を、通路として利用して、供給ポートから排出ポートに流体を流下させることができる。これによってピストンに供給ポートと排出ポートとを連通させるための通路を別途に穿設する必要がなく、構成が簡単であり、複雑な加工を必要としないので、容易に製造することができる。また通路の穿設に伴なうピストンの強度低下がないので、ピストンの肉厚(半径方向寸法)を小さく抑えることができ、これによっても、減圧弁の半径方向寸法を小さくすることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の実施の一形態の開閉弁100のピストン102が第1位置に配置される状態を示す断面図であり、図2は、開閉弁100のピストン102が第2位置に配置される状態を示す断面図である。開閉弁100は、供給側から排出側に流体が流下する流路に介在され、供給側から供給される流体の排出側への排出を制御する弁である。この開閉弁100は、ハウジング101と、ピストン102と、ばね部材103と、ロッド104と、ソレノイド180とを含んで構成され、ハウジング101、ピストン102、ばね部材103およびロッド104は、相互に同軸に設けられ、それぞれの軸線は、開閉弁100の軸線L10と一致している。
【0014】
ハウジング101は、有底円筒状の第1ハウジング体105と、第1ハウジング体105の開口端部106に外装されて装着され、非磁性材料からなる非磁性部160および磁性材料からなる磁性部161で構成される第2ハウジング体113と、第2ハウジング体113の軸線方向一端部114に内挿されて装着され、非磁性材料からなるキャップ部材107とを有する。第1ハウジング体105の開口端部106の外周部と第2ハウジング体113の軸線方向他端部122の内周部との間は、周方向全周にわたってシールが達成されている。また第2ハウジング体113の軸線方向一端部114の内周部とキャップ部材107の外周部との間は、周方向全周にわたってシールが達成されている。第1ハウジング体105の底部109と開口端部106との間の軸線方向中間部には、半径方向内方に突出して周方向全周に延びるフランジ状の内向き凸部120が形成される。
【0015】
キャップ部材107には、軸線L10に沿って挿通する供給ポート108が形成され、第1ハウジング体105の底部109には、軸線L10に沿って挿通する排出ポート110が形成される。このようにハウジング101には、軸線方向一端部111に供給ポート108が形成され、軸線方向他端部112に排出ポート110が形成される。
【0016】
またキャップ部材107には、ハウジング101の内方に向けて、第1方向X1へ先細状に突出し、供給ポート108を外囲するように、周方向全周に延びる円環状の弁座118が形成される。ここで第1方向X1は、ハウジング101の軸線方向一端部111から他端部112に向かう方向である。
【0017】
ピストン102は、強磁性材料からなり、有底円筒状に形成され、軸線方向一端部である底部115側をハウジング101の軸線方向一端部111側に配置し、軸線方向他端部である開放端部116側をハウジング101の軸線方向他端部112側に配置して、第2ハウジング体113に保持される。この状態でピストン102は、軸線L10に沿って、第1方向X1およびその反対の第2方向X2へ変位自在である。
【0018】
ロッド104は、大略的に円柱状であって、ハウジング101に保持され、軸線方向一端部128側の部分をピストン102内に、ピストン102に対して、軸線L10に沿って、第1方向X1および第2方向X2へ変位自在に挿入されている。このロッド104は、少なくとも軸線方向他端部131がピストン102から突出した状態で設けられる。ハウジング101の軸線方向他端部112、すなわち第1ハウジング体105の底部109には、開口端部106に向かって(第2方向X2に)凹となる嵌合凹所130が形成される。ロッド104は、この嵌合凹所130に軸線方向他端部131が嵌まり込んで保持されている。
【0019】
ロッド104の軸線方向一端部128は、その外周部がピストン102の内周部にシールを達成した状態で当接し、ピストン102とロッド104との間に背圧力室135が形成される。またロッド104は、軸線方向一端部128を除く部分であって、ピストン102内に挿入される部分の外周部は、ピストン102の内周部との間に半径方向に間隔をあけており、略円環状のピストン内空間136が形成される。第1ハウジング体105内には、内向き凸部120よりも第1方向X1側に、環状の空間141が形成される。
【0020】
ピストン102は、軸線方向一端部の端面部分に、周方向全周に延びる特殊樹脂から成るシート部142が形成され、このシート部142がキャップ部材107の弁座118に軸線方向に対向して、周方向全周に延びる円環状の円環状通路143が形成される(図2参照)。ピストン102が、図1に示す第1位置に配置されると、シート部142がキャップ部材107の弁座118に着座し、このときシート部142と弁座118との間はシールが達成される。空間140は、円環状通路143を介して連なる2つの領域144,145を有する。円環状通路143よりも半径方向内方側となる領域は、供給ポート108に連なる第1圧力室144である。
【0021】
またピストン102の開放端部116を除く外周部には、軸線方向に延びるとともに半径方向内方に陥没する溝121が形成される。ハウジング101内には、第2ハウジング体113の内周面とピストン102の溝121とによって囲まれる空間140が形成される。さらにピストン102のロッド104の軸線方向一端部128に当接する部分よりも開口端部116寄りの部分に、半径方向に挿通する挿通孔147が形成される。この挿通孔147によって、空間140とピストン内空間136とが連通される。
【0022】
またロッド104の軸線方向他端部131およびその付近には、前記軸線方向他端部131において、第1方向X1に開口するとともに半径方向外方に開口する連通孔148が形成される。この連通孔148によって、排出側空間141およびピストン内空間136が、排出ポート110に連通される。円環状通路143よりも半径方向外方側の領域145、空間140、ピストン内空間136、挿通孔147、排出側空間141および連通孔148を含んで、排出ポート110に連なる第2圧力室150が構成される。
【0023】
またピストン102の底部115には、この底部115を軸線L10に沿って挿通する透孔151が形成されている。この透孔151によって、第1圧力室144と、背圧力室135とが連通される。
【0024】
このように開閉弁100では、ピストン102は、ハウジング101内を、円環状通路143によって連なる第1圧力室144と第2圧力室150とに仕切る。供給ポート108に供給される流体は、図2に示すようなピストン102が第2位置に配置されるとき、第1圧力室144から円環状通路143を通過して第2圧力室150に、具体的には、供給側空間の領域145に流下し、空間140、挿通孔147、ピストン内空間136、排出側空間141および連通孔148を経て、排出ポート110に流下し、排出ポート110から排出される。
【0025】
ばね部材103は、圧縮コイルばねであり、第1ハウジング体105とピストン102とが軸線方向に間隔をあけて形成される円環状のばね収容空間123に配置されて、ロッド104に外嵌される状態でハウジング101内に設けられる。ばね収容空間123は、第1ハウジング体105の内向き凸部120とピストン102の開放端部116との間に形成される。ばね部材103は、軸線方向一端部125がピストン102の開放端部116に支持され、軸線方向他端部126が内向き凸部120に支持される。このばね部材103によって、ハウジング101に対して第2方向X2に向かうばね力を、ピストン102に与えることができる。
【0026】
ソレノイド132は、強磁性材料からなる略円筒状のコイルボビン133と、軸線L10を中心にしてコイルボビン133に巻回されるコイル134とを含んで構成される。ソレノイド132のコイル134に駆動電流Iを与えない状態では、ピストン102は、ばね部材103の第2方向X2に向かうばね力によって、図1に示すような、ピストン102のシート部142がキャップ部材107の弁座118に着座する第1位置に配置される。ソレノイド132のコイル134に駆動電流Iを与えると、ばね部材103の第2方向X2に向かうばね力に抗する第1方向X1に向かう電磁力によって、ピストン102が第1方向X1に変位し、図2に示すような、ピストン102のシート部142がキャップ部材107の弁座118から離間する第2位置に配置される。このようにソレノイド132への駆動電流Iの供給および供給停止によって、ソレノイド132とばね部材103とが協働して、ピストン102に電磁力およびばね力を働かせて、ピストン102を変位させて、供給ポート108と排出ポート110との連通および遮断を制御することができる。本実施の形態において、開閉駆動手段は、ばね部材103およびソレノイド132を含んで構成され、駆動力は、ばね部材103によるばね力およびソレノイド132による電磁力を含む。
【0027】
図3は、開閉弁100を簡略化して示す断面図である。図1および図2を併せて参照して、ピストン102は、第1圧力室144の流体から第1方向X1に向かう供給圧力P1を、有効的に受ける供給受圧面積A1の供給受圧面155を有する。供給受圧面積A1は、第1圧力室144内の流体から受ける供給圧力P1が、ピストン102に第1方向X1への力として有効的に働く面積である。本実施の形態では、ピストン102は、第1圧力室144内の流体から第1方向X1にだけ供給圧力P1を受けており、その面積が供給受圧面積A1となる。
【0028】
ピストン102は、第1圧力室144に第1方向X1側からだけ臨んでおり、第1圧力室144の流体から第1方向X1にだけ供給圧力P1を受けるので、上述のピストン102が第1圧力室144内の流体から第2方向X2に供給圧力P1を受ける受圧面積は零となる。したがって供給受圧面積A1は、シート部142と協働して円環状通路143を形成する弁座118の先端部の直径D1を用いて、次式(1)で表される。
【0029】
【数1】
【0030】
また背圧力室135は、上述のようにピストン102内にロッド104の軸線方向他端部128が挿入されることによって形成されており、ピストン102は、背圧力室135内の流体から第2方向X2に向かう供給圧力P1を、有効的に受ける背受圧面積A4の背受圧面156を有する。背受圧面積A4は、背圧力室135内の流体から受ける供給圧力P1が、ピストン102を第2方向X2への力として有効的に働く面積である。本実施の形態では、ピストン102は、背圧力室135内の流体から第2方向X2だけでなく第1方向X1にも供給圧力P1を受けており、背受圧面積A4は、背圧力室135内の流体から第2方向X2に供給圧力P1を受ける受圧面積から、ピストン102が背圧力室135内の流体から第1方向X1に供給圧力P1を受ける受圧面積を減算した面積である。
【0031】
この背受圧面積A4は、ロッド104の軸線方向一端部128の軸線L10に垂直な断面の面積と同一であって、ロッド104の軸線方向他端部131を除く部分の外径D2を用いて、次式(2)で表される。
【0032】
【数2】
【0033】
弁座118の先端部の直径D1と、ロッド104の軸線方向一端部128の外径D2とは同一であって、したがって供給受圧面積A1と背受圧面積A4とは同一である。このようにピストン102は、第1圧力室144内の流体から供給圧力P1を第1方向X1に受ける供給受圧面155の供給受圧面積A1と同一の背受圧面積A4を有し、背圧力室135内の流体から第2方向X2に向かう供給圧力P1を受ける背受圧面156を有する。
【0034】
またピストン102は、第2圧力室150内の流体から第2方向X2に向かう排出圧力P2を、有効的に受ける第1排出受圧面積A3の第1排出受圧面157を有する。第1排出受圧面積A3は、第2圧力室150内の流体から受ける排出圧力P2が、ピストン102に第2方向X2への力として有効的に働く面積である。本実施の形態では、ピストン102は、第2圧力室150、詳細には、排出側空間141に開放端部116が部分的に第2方向X2側から臨んでおり、排出側空間141の流体からは第2方向X2にだけ排出圧力P2を受ける。したがって第1排出受圧面積A3は、ピストン102の開放端部116の最大外径D3を直径とする円からロッド104の軸線方向他端部131を除く部分の断面の面積、すなわち背受圧面積A4を減算した面積であって、次式(3)で表される。
【0035】
【数3】
【0036】
またピストン102は、第2圧力室150内の流体から第1方向X1に向かう排出圧力P2を、有効的に受ける第2排出受圧面積A2の第2排出受圧面158を有する。第2排出受圧面積A2は、第2圧力室150内の流体から受ける排出圧力P2が、ピストン102に第1方向X1への力として有効的に働く面積である。本実施の形態では、ピストン102は、第2圧力室150、詳細には、供給側空間の円環状通路143の外方側領域145に底部115が部分的に第1方向X1側から臨んでおり、前記外方側領域145の流体からは第1方向X1にだけ排出圧力P2を受ける。したがって第2排出受圧面積A2は、ピストン102の供給側空間の円環状通路143の外方側領域145に臨む部分の最大外径D4を直径とする円から供給受圧面積A1を減算した面積であって、次式(4)で表される。
【0037】
【数4】
【0038】
ピストン102の開放端部116の最大外径D3と、ピストン102の供給側空間の円環状通路143の外方側領域145に臨む部分の最大外径D4とは同一であって、したがって第1排出受圧面積A3と第2排出受圧面積A2とは同一である。このようにピストン102は、第2圧力室150内の流体から排出圧力P2を第2方向X2に受ける第1排出受圧面157の第1排出受圧面積A3と同一の第2排出受圧面積A2を有し、第2圧力室150内の流体から第1方向X1に向かう排出圧力P2を受ける第2排出受圧面158を有する。換言すれば、ピストン102の底部115を除く部分の外周部は、直径D3(=D4)の円筒状に形成される。
【0039】
また開閉弁100では、ピストン102に働く軸線方向の力の釣り合いは、次式(5)のように表される。
(A1−A4)P1+(A2−A3)P2+Fs=K(ΔH+Z) …(5)
【0040】
ここで、Kは、ばね部材103のばね定数であり、ΔHは、図1に示されるばね部材103の第1位置での自然状態からの撓み量である。またZは、ピストン102の図1に示される第1位置からの第1方向X1への変位量である。
【0041】
本実施の形態の開閉弁100では、上述のようにピストン背圧力室135を形成して、ピストン102が供給圧力P1を背受圧面積A4で、第2方向Xに受けるように構成し、これによってピストン102が第1方向X1に受ける供給圧力P1による力と、ピストン102が第2方向X2に受ける供給圧力P1による力とを釣り合わせて、ピストン102に働く供給圧力P1による軸線方向の力を相殺することができる。従来の構成では、供給圧力を高くすると、安定してピストンを弁座に着座させるために、その供給圧力によってピストンに働く力に抗するような大きさのばね力をピストンに与えるばね力の大きなばね部材を用いる必要があり、ピストンを弁座から離間するときには、このような大きなばね力に抗する大きな電磁力を与えることができるようにソレノイドを大形化しなければならない。本実施の形態の開閉弁100では、ピストン102に働く供給圧力P1による軸線方向の力が相殺されるので、供給圧力P1を高くしても、安定してピストン102のシート部142を弁座118に着座させて第1位置に配置するために、ばね部材103のばね力を大きくする必要がない。これに伴って、ピストン102のシート部142を弁座118から離間させて第2位置に配置するために、ソレノイド132がピストン102に与える電磁力を大きくする必要がなく、ソレノイド102を小形化することができ、開閉弁100の半径方向寸法を小さく抑えることができる。
【0042】
つまり供給受圧面積A1と背受圧面積A4とを同一とする、換言すれば弁座118の先端部の直径D1とロッド104の軸線方向他端部131を除く部分の外径D2とを同一とすることによって、上式(5)における左辺第一項を零にする(A1−A4=0)ことができ、ピストン102に働く供給圧力P1による力をなくすことができる。これに加えてさらに、第1排出受圧面積A3と第2排出受圧面積A2とを同一とする、換言すればピストン102の供給側空間の円環状通路143の外方側領域145に臨む部分の最大外径D4とピストン102の開放端部116の最大外径D3とを同一とすることによって、上式(5)における左辺第二項を零にする(A2−A3=0)ことができ、ピストン102に働く供給圧力P2による力をもなくすことができる。したがってソレノイド132は、ばね部材103の第2方向X2に向かうばね力に抗する電磁力をピストン102に与えればよく、ピストン102に働く供給圧力P1および排出圧力P2による力を考慮する必要がなく、ソレノイド132を小形化することができる。
【0043】
また流量キャパシティ、すなわち最大許容流量を大きくするために、供給圧力P1を受けるピストン201の供給受圧面積A1を大きくしても、背受圧面156を供給受圧面積A1と同一の背受圧面積A4にして形成することで、供給圧力P1に基づいて、ピストン102に第1方向X1に働く力と、ピストン102に第2方向に働く力とを釣り合わせて、ピストン102に働く供給圧力P1による軸線方向の力を相殺できる。これによってばね部材103が供給ポート108と排出ポート110とを遮断するためにピストン102に与えるばね力を小さくすることができ、これによってソレノイド132が供給ポート108と排出ポート110とを連通するためにピストン102に与える電磁力を大きくすることがない。
【0044】
またロッド104を設けて、ピストン102内に部分的に挿入する構成とすることによって、簡単な構成によって、背圧力室135を形成し、上述の効果が得られる開閉弁100を容易に実現することができる。さらにピストン102とロッド104との間のピストン内空間136を流体が流下する通路として利用することによって、ピストン102に空間140の領域144と空間141とを連通するための軸線方向に延びる通路を穿設する必要がなく、構成が簡単であり、複雑な加工を必要としないので、容易に製造することができる。また通路の穿設に伴なうピストン102の強度低下がないので、ピストン102の肉厚(半径方向寸法)を小さく抑えることができ、これによっても、開閉弁100の半径方向寸法を小さくすることができる。もちろんピストン102に空間140の領域144と空間141とを連通するための軸線方向に延びる通路を穿設する構成も、本発明に含まれることは言うまでもない。
【0045】
このような開閉弁100は、たとえば消防士が火災現場などで背負う酸素を収容したタンクなどの高圧タンクに設け、高圧タンク内の酸素を外部に排出するための開閉弁として用いることができる。このような高圧タンクに内蔵化して用いる場合、高圧タンクは、強度の観点から半径方向寸法を小さくする必要があり、上述のように半径方向寸法を小さく抑えることができる開閉弁100は、好適である。
【0046】
上述の実施の形態は、本発明の例示に過ぎず、本発明の範囲内で構成を変更することができる。たとえばハウジング101とロッド104とは一体に形成されてもよい。また本実施の形態では、開閉駆動手段は、ばね部材103およびソレノイド132を含んで構成するとしたが、これに限ることなく、ピストン102に軸線方向の駆動力を与えることができる構成であればよい。また用途は、上述の消防士が背負うタンク以外の高圧タンクに設けてもよく、たとえば電気自動車などに搭載される燃料電池を構成するためのガスを収容するタンクに設けるようにしてもよい。またタンク以外の流体圧装置に設けるようにしてもよい。流体は、気体であってもよいし、液体であってもよい。
【0047】
図4は、開閉弁100と減圧弁20とを組合わせた弁装置200を示す断面図である。弁装置200は、開閉弁100によって供給ポート108から供給された流体の排出および排出の停止を切換えるとともに、減圧弁20によって供給された流体を減圧しながら外部に排出する。
【0048】
図5は、減圧弁20を拡大して示す断面図である。減圧弁20は、一次側から二次側に流体が流下する流路に介在され、供給される一次圧力(以後「一次圧」と略して表記することがある)P3の流体を、一次圧P3よりも低い二次圧(以後「二次圧」と略して表記することがある)P4に減圧して排出する弁である。この減圧弁20は、ハウジング21と、ピストン22と、ばね部材23と、ロッド24とを含んで構成され、ハウジング21、ピストン22、ばね部材23およびロッド24は、相互に同軸に設けられ、それぞれの軸線は、減圧弁20の軸線L1と一致している。
【0049】
ハウジング21は、有底円筒状のハウジング本体25と、ハウジング本体25の開口端部26に内挿されて装着されるキャップ部材27とを有する。キャップ部材27は、ハウジング本体25に対して、軸線L1まわりに回転して、軸線L1沿って螺進および螺退自在に螺着され、軸線方向の位置を調節自在に設けられる。ハウジング本体25の内周部とキャップ部材27の外周部との間は、周方向全周にわたってシールが達成されている。
【0050】
キャップ部材27には、軸線L1に沿って挿通する一次ポート28が形成され、ハウジング本体25の底部29には、軸線L1に沿って挿通する二次ポート30が形成される。このようにハウジング21には、軸線方向一端部31に一次ポート28が形成され、軸線方向他端部32に二次ポート30が形成される。
【0051】
またキャップ部材27には、ハウジング21の内方に向けて、軸線方向一方X1へ先細状に突出し、一次ポート28を外囲するように、周方向全周に延びる円環状の突起片38が形成される。ここで軸線方向一方X1は、ハウジング21の軸線方向一端部31から他端部32に向かう方向である。
【0052】
ピストン22は、有底円筒状に形成され、軸線方向一端部である底部35側をハウジング21の軸線方向一端部31側に配置し、軸線方向他端部である開放端部36側をハウジング21の軸線方向他端部32側に配置して、ハウジング21内に保持される。この状態でピストン22は、軸線L1に沿って、軸線方向一方X1およびその反対の軸線方向他方X2へ変位自在である。
【0053】
ハウジング21の軸線方向両端部31,32間の軸線方向中間部39には、半径方向内方に突出して周方向全周に延びるフランジ状の内向き凸部40が形成され、この内向き凸部40の内周部に、ピストン22の底部35および開口端部36間の軸線方向中間部37における外周部が、シールを達成した状態で当接している。またピストン22の開口端部36には、半径方向外方に突出して周方向全周に延びるフランジ状の外向き凸部41が形成され、この外向き凸部41の外周部が、ハウジング21の軸線方向中間部39における内向き凸部40よりも軸線方向他端部32寄りの部分の内周部に、シールを達成した状態で当接している。
【0054】
ばね手段であるばね部材23は、圧縮コイルばねであり、ハウジング21とピストン22とが半径方向に間隔をあけて形成される円環状のばね収容空間43に配置されて、ピストン22に外嵌される状態でハウジング21内に設けられる。ばね収容空間43は、内向き凸部40と外向き凸部41との間に形成され、ハウジング21に形成される大気開放孔44によって大気に開放されている。
【0055】
ばね部材23は、軸線方向一端部45が内向き凸部40に支持され、軸線方向他端部46が外向き凸部41に支持される。このばね部材23によって、ハウジング21に対して軸線方向一方X1に向かうばね力を、ピストン22に与えることができる。
【0056】
ロッド24は、大略的に円柱状であって、ハウジング21に保持され、軸線方向一端部48側の部分をピストン22内に、ピストン22に対して、軸線L1に沿って、軸線方向一方X1および軸線方向他方X2へ変位自在に挿入されている。このロッド24は、少なくとも軸線方向他端部51がピストン22から突出した状態で設けられ、この軸線方向他端部51は、残余の部分に比べて外径が大きく形成されており、ピストン22の開口端部36を軸線方向に支持することができるように構成されている。
【0057】
ハウジング21の軸線方向一端部32、したがってハウジング本体25の底部29には、開口端部26に向かって(軸線方向他方X2に)凹となる嵌合凹所50が形成される。ロッド24は、この嵌合凹所50に軸線方向他端部51が嵌まり込んで保持されている。
【0058】
ロッド24の軸線方向一端部48は、その外周部がピストン22の内周部にシールを達成した状態で当接し、ピストン22とロッド24との間に背圧力室55が形成される。またロッド24は、軸線方向一端部48を除く部分であって、ピストン22内に挿入される部分の外周部は、ピストン22の内周部との間に半径方向に間隔をあけており、円環状のピストン内空間56が形成される。
【0059】
このような減圧弁20では、上述のようにピストン22の外周部が、2箇所において、ハウジング21の内周部に、周方向全周にわたってシールを達成した状態で当接している。ハウジング21内には、ハウジング21とピストン22との間に、内向き凸部40よりも軸線方向他方X2側に、有底筒状の空間60が形成されるとともに、外向き凸部41よりも軸線方向一方X1側に、環状の空間61が形成される。
【0060】
ピストン22は、軸線方向一端部の端面部分に、周方向全周に延びる特殊樹脂から成るシート部62が形成され、このシート部62がキャップ部材27の突起片38に軸線方向に対向して、周方向全周に延びる円環状のオリフィス63が形成される。空間60は、オリフィス63を介して連なる2つの領域64,65を有する。オリフィス63よりも半径方向内方側となる領域は、一次ポート28に連なる一次圧力室64である。
【0061】
またピストン22には、軸線方向中間部37のロッド24の軸線方向一端部48に当接する部分よりも開口端部36寄りの部分に、内外に挿通する挿通孔67が形成される。この挿通孔67によって、空間60のオリフィスよりも半径方向外方側の領域65と、ピストン内空間56とが連通される。
【0062】
またロッド24の軸線方向他端部51およびその付近には、軸線方向他端部51において、軸線方向一方X1に開口するとともに半径方向外方に開口し、軸線方向他端部51付近のピストン22内に挿入される部分において、半径方向外方に開口する連通孔68が形成される。この連通孔68によって、二次側空間61と、ピストン内空間56とが連通されるとともに、これら二次側空間61およびピストン内空間56が、二次ポート30に連通される。オリフィス63よりも半径方向外方側の領域65、空間61、ピストン内空間56、挿通孔67および連通孔68を含んで、二次ポート30に連なる二次圧力室70が構成される。
【0063】
またピストン22の底部35には、この底部35を軸線L1に沿って挿通する透孔71が形成されている。この透孔71によって、一次圧力室64と、背圧力室55とが連通される。
【0064】
このように減圧弁20では、ピストン22は、ハウジング21内を、オリフィス63によって連なる一次圧力室64と二次圧力室70とに仕切る。一次ポート28に供給される流体は、一次圧力室64からオリフィス63を通過して二次圧力室70に、具体的には、一次側空間の領域65に流下し、挿通孔67、ピストン内空間56および連通孔68を経て、二次ポート30に流下し、二次ポート30から吐出される。このように減圧弁20を流体が流下するとき、ピストン22は、ロッド24の軸線方向他端部51との間に軸線方向に間隔をあける。
【0065】
流体がオリフィス63を通過するとき、流体の圧力が低下される。言い換えるならば、流体は、一次圧力室64から、オリフィス63を通過することによって減圧されて、二次圧力室70に流下する。したがって一次ポート28、一次圧力室64および背圧力室55内の流体は、一次圧P3を有し、二次ポート30および二次圧力室70内の流体は、一次圧P3よりも低い二次圧P4を有する。
【0066】
図6は、減圧弁20を簡略化して示す断面図である。図5を併せて参照して、ピストン22は、一次圧力室64の流体から軸線方向一方X1に向かう一次圧P3を、有効的に受ける一次受圧面積B1の一次受圧面75を有する。一次受圧面積B1は、ピストン22が一次圧力室64内の流体から軸線方向一方X1に一次圧P3を受ける受圧面積から、ピストン22が一次圧力室64内の流体から軸線方向他方X2に一次圧P3を受ける受圧面積を減算した面積であって、一次圧力室64内の流体から受ける一次圧P3が、ピストン22を軸線方向一方X1への力として有効的に働く面積である。
【0067】
ピストン22は、一次圧力室64に軸線方向一方X1側からだけ臨んでおり、一次圧力室64の流体から軸線方向一方X1にだけ一次圧P3を受ける。したがって一次受圧面積B1は、シート部62と協働してオリフィス63を形成する突起片38の先端部の直径E1を用いて、次式(6)で表される。
【0068】
【数5】
【0069】
また背圧力室55は、上述のようにピストン22内にロッド24の軸線方向一端部48が挿入されることによって形成されており、ピストン22は、背圧力室55内の流体から軸線方向他方X2に向かう一次圧P3を、有効的に受ける背受圧面積B4の背受圧面76を有する。背受圧面積B4は、ピストン22が背圧力室55内の流体から軸線方向他方X2に一次圧P3を受ける受圧面積から、ピストン22が背圧力室55内の流体から軸線方向一方X1に一次圧P3を受ける受圧面積を減算した面積であって、背圧力室55内の流体から受ける一次圧P3が、ピストン22を軸線方向他方X2への力として有効的に働く面積である。この背受圧面積B4は、ロッド24の軸線方向一端部48の軸線L1に垂直な断面の面積と同一であって、ロッド24の軸線方向一端部48の外径E2を用いて、次式(7)で表される。
【0070】
【数6】
【0071】
突起片38の先端部の直径E1と、ロッド24の軸線方向一端部48の外径E2は、同一であって、したがって一次受圧面積B1と有効背受圧面積B4とは同一である。このようにピストン22は、一次圧力室64内の流体から一次圧P3を軸線方向一方X1に受ける一次受圧面75の一次受圧面積B1と同一の有効背受圧面積B4を有し、背圧力室55内の流体から軸線方向他方X2に向かう一次圧P3を受ける背受圧面76を有する。
【0072】
またピストン22は二次圧力室70内の流体から軸線方向他方X2に向かう二次圧P4を有効的に受ける受圧面積B3−B2の二次受圧面80を有する。
【0073】
また、ピストン22が二次圧力室70内の流体から軸線方向他方X2に二次圧P4を受ける受圧面積B3は、ピストン22の二次側空間61に臨む部分の最大外径である外向き凸部41の外径E3を直径とする円からロッド24の軸線方向他端部48の軸線L1に垂直な断面の面積(=B4)を減算した面積であって、次式(8)で表される。
【0074】
【数7】
【0075】
ピストン22が二次圧力室70内の流体から軸線方向一方X1に二次圧P4を受ける受圧面積B2は、ピストン22の一次側空間のオリフィス63の外方側領域65に臨む部分の最大外径E4を直径とする円から一次受圧面積B1を減算した面積であって、次式(9)で表される。
【0076】
【数8】
【0077】
図7は、減圧弁20の二次圧P4を示すグラフであって、図7(1)は、一次圧P3と二次圧P4との関係を示し、図7(2)は、流量Qと二次圧P4との関係を示す。減圧弁20では、ピストン22に働く力の釣り合いから、二次圧P4は、次式(10)のように表される。
【0078】
【数9】
【0079】
ここで、Kaは、ばね部材23のばね定数であり、ΔHaは、図6に示されるばね部材23の初期状態での自然状態からの撓み量である。またZaは、ピストン22の図6に示される初期状態からの軸線方向他方X2への変位量であって、式(10)で表されるように、一次圧P3と、減圧弁20を流下する流体の流量Qとの関数で表される。
【0080】
以上のように上述の減圧弁20では、上述のように背圧力室55を形成して、ピストン22が一次圧P3を背受圧面積B4で、軸線方向他方X2に受けるように構成し、これによってピストン22が軸線方向一方X1に受ける一次圧P3による力と、ピストン22が軸線方向他方X2に受ける一次圧P3による力とを釣り合わせることができる。つまり一次受圧面積B1と背受圧面積B4とを同一とし、上式(10)における右辺第二項の分子を零にする(B1−B4=0)ことができ、一次圧P3が変化しても、式(10)における右辺第二項の値を一定値(=0)として、右辺第一項だけが変化する式となるようにすることができる。したがって図7(1)に示すように、ピストン22に背受圧面76を形成しない、従来の構成に比べて、一次圧P3の変化量ΔP3に対する二次圧P4の変化量ΔP4を大幅に低減することができる。
【0081】
また減圧弁20では、流量キャパシティ、すなわち最大許容流量を大きくするために、突起片38の先端部の直径E1を大きくして、一次受圧面積B1が大きくなっても、背受圧面積B4を大きくすれば、一次圧P3の変化量ΔP3に対する二次圧P4の変化量ΔP4を小さく抑えることができる。したがって最大許容流量を大きくするために、ピストン22に背受圧面76を形成しない場合のように、ピストン22の二次圧P4を軸線方向他方X2に受ける受圧面積B3を大きくする必要がなく、ピストン22の最大外径である外向き凸部41の外径E3を大きくする必要がない。したがって減圧弁20の半径方向寸法を小さく抑えることができる。このように流量Qに拘わらず、減圧弁20の半径方向寸法を小さく抑えた上、一次圧P3の変化量ΔP3に対する二次圧P4の変化量ΔP4を小さく抑えることができる。
【0082】
またロッド24を設けて、ピストン22内に部分的に挿入する構成とすることによって、簡単な構成によって、背圧力室55を形成し、上述の効果が得られる減圧弁20を容易に実現することができる。さらにピストン22とロッド24との間のピストン内空間56を流体が流下する通路として利用することによって、ピストン22に空間60の領域64と空間61とを連通するための軸線方向に延びる通路を穿設する必要がなく、構成が簡単であり、複雑な加工を必要としないので、容易に製造することができる。また通路の穿設に伴なうピストン22の強度低下がないので、ピストン22の肉厚(半径方向寸法)を小さく抑えることができ、これによっても、減圧弁20の半径方向寸法を小さくすることができる。もちろんピストン22に空間60の領域64と空間61とを連通するための軸線方向に延びる通路を穿設する構成も、本発明に含まれることは言うまでもない。
【0083】
また本実施の形態では、突起片38が形成されるキャップ部材27を、ハウジング本体25に対する軸線方向に位置を調節できるので、突起片38とピストン22のシート部62との軸線方向間隔を調節することができ、一次圧P3に対する二次圧P4の減圧比を調節することができる。
【0084】
上述の減圧弁20の説明は一例に過ぎず、構成を変更することができる。たとえばハウジング21とロッド24とは一体に形成されてもよい。
【0085】
図4に示す弁装置200は、開閉弁100の軸線方向他端部112を減圧弁20のキャップ部材27に内挿されて連結されて構成される。このとき、開閉弁100の軸線L10と減圧弁20の軸線L1とが同軸となるとともに、開閉弁100の軸線方向他端部112と減圧弁20のキャップ部材27は、シール部材を配設してシールが達成される。またこのとき、開閉弁100の排出ポート110と減圧弁20の一次ポート28とは連通しており、排出圧力P2と一次圧P3とは等しい。
【0086】
このような弁装置200において、開閉弁100の供給ポート108から供給される供給圧力P1の流体は、開閉弁100によって排出ポート110への排出を制御され、排出ポート110から排出された一次圧P3の流体は、減圧弁20の一次ポート28に供給され、減圧弁20によって二次圧P4に減圧されて、二次ポート30から排出される。
【0087】
このような弁装置200は、たとえば消防士が火災現場などで背負う酸素を収容したタンクなどの高圧タンクに設け、高圧タンク内の酸素を、減圧しながら外部に排出するための弁装置として用いることができる。このような高圧タンクに内蔵化して用いる場合、高圧タンクは、強度の観点から半径方向寸法を小さくする必要があり、上述のように半径方向寸法を小さく抑えることができる弁装置200は、極めて好適である。
【0088】
上述の弁装置200の説明は一例に過ぎず、構成を変更することができる。また用途は、上述の消防士が背負うタンク以外の高圧タンクに設けてもよく、たとえば電気自動車などに搭載される燃料電池を構成するためのガスを収容するタンクに設けるようにしてもよい。またタンク以外の流体圧装置に設けるようにしてもよい。流体は、気体であってもよいし、液体であってもよい。
【0089】
【発明の効果】
請求項1記載の本発明によれば、供給ポートおよび排出ポートがハウジングの軸線方向両端部に形成され、ハウジング内に供給ポートから排出ポートに流体が流下する通路が形成される開閉弁において、ピストン内にロッドを挿入するだけの簡単な構成によって、供給圧力を高くしても、開閉駆動手段が供給ポートと排出ポートとの連通および遮断を制御するために、ピストンに与える軸線方向の駆動力を大きくすることなく、最大許容流量を大きくすることができる。しかも開閉弁の半径方向寸法を小さくすることができる。
【0090】
請求項2記載の本発明によれば、ピストンに供給ポートと排出ポートとを連通させるための通路を別途に穿設する必要がなく、構成が簡単であり、複雑な加工を必要としないので、容易に製造することができる。また通路の穿設に伴なうピストンの強度低下がないので、ピストンの肉厚(半径方向寸法)を小さく抑えることができ、これによっても、開閉弁の半径方向寸法を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態の開閉弁100のピストン102が第1位置に配置される状態を示す断面図である。
【図2】開閉弁100のピストン102が第2位置に配置される状態を示す断面図である。
【図3】開閉弁100を簡略化して示す断面図である。
【図4】開閉弁100と減圧弁20とを組合わせた弁装置200を示す断面図である。
【図5】減圧弁20を拡大して示す断面図である。
【図6】減圧弁20を簡略化して示す断面図である。
【図7】減圧弁20の二次圧P4を示すグラフであって、図7(1)は、一次圧P3と二次圧P4との関係を示し、図7(2)は、流量Qと二次圧P4との関係を示す。
【図8】従来の技術の開閉弁1を示す断面図である。
【符号の説明】
100 開閉弁
101 ハウジング
102 ピストン
103 ばね部材
104 ロッド
108 供給ポート
110 排出ポート
118 弁座
132 ソレノイド
135 背圧力室
144 第1圧力室
150 第2圧力室
155 供給受圧面
156 背受圧面[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an on-off valve provided, for example, in a fluid pressure device.
[0002]
[Prior art]
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a conventional on-off
[0003]
In a state in which the solenoid 9 is not energized, the piston 3 is provided with a spring force toward the axial direction one x1 by the spring member 4, and is disposed at a blocking position where the
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In order to shut off the
k · Δh> a1 · p1 (a)
[0005]
In the above formula (a), a1 is a pressure receiving area that receives the supply pressure p1 in the other axial direction x2 of the piston 3, k is a spring constant of the spring member 4, and Δh is a position where the piston 3 is located at the blocking position. This is the amount of bending of the spring member 4 with respect to the natural state. The left side of the above formula (a) is the force acting on the piston 3 in one axial direction x1, that is, the spring force k · Δh by the spring member 4, and the right side is the force acting on the piston 3 in the other axial direction x2, ie, supply. The force a1 · p1 due to the fluid having the supply pressure p1 supplied to the
[0006]
In order to increase the flow capacity of the on-off
[0007]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an on-off valve that can reduce the driving force of an on-off driving means that controls communication and disconnection between a supply port and a discharge port even when the supply pressure is increased or the maximum allowable flow rate is increased. That is.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention according to
(B) a rod that is held on the housing by disposing one end in the axial direction on the one end side in the axial direction of the housing;
(C) a piston formed in a bottomed cylindrical shape,
(C1) The bottom portion is disposed on one end side in the axial direction of the housing, and the rod is inserted, and is held so as to be displaceable in the axial direction with respect to the housing and the rod,
(C2) The supply port and the discharge port are communicated and blocked by the displacement in the axial direction,
(C3) partitioning the housing into a first pressure chamber connected to the supply port and a second pressure chamber connected to the discharge port, and forming a back pressure chamber held at the supply pressure between the rod and the rod;
(C4) A supply pressure receiving surface of a supply pressure receiving area that receives a supply pressure directed in one axial direction from the fluid in the first pressure chamber; A back pressure receiving surface that is received by area is formed,
(D) open / close drive means for applying axial driving force to the piston to control communication and disconnection between the supply port and the discharge port;
(E) The on-off valve is characterized in that a passage in which a fluid flows from the supply port to the discharge port is formed in the housing.
[0009]
According to the present invention, a supply port is formed at one end of the housing in the axial direction, a discharge port is formed at the other end in the axial direction of the housing, and a passage in which fluid flows from the supply port to the discharge port is formed in the housing. Has been. The housing is provided with a bottomed cylindrical piston with the bottom disposed on one end side in the axial direction of the housing. By providing this piston, the inside of the housing is partitioned into a first pressure chamber and a second pressure chamber. Further, a rod is provided by being held by the housing, and this rod is inserted into the piston. By inserting the rod into the piston, a back pressure chamber is formed between the rod and the piston.
Thus, the supply pressure receiving surface, the back pressure receiving surface, and the discharge pressure receiving surface are formed on the piston. The area of the supply pressure receiving surface and the area of the back pressure receiving surface are the same, and the supply pressure receiving surface and the back pressure receiving surface receive supply pressure from opposite directions in the axial direction. Thus, based on the supply pressure, the force acting on the piston in one axial direction and the force acting on the piston in the other axial direction can be balanced to cancel the axial force due to the supply pressure acting on the piston. Therefore, even if the supply pressure is increased, it is not necessary to increase the axial driving force applied to the piston in order for the opening / closing drive means to control the communication and disconnection between the supply port and the discharge port.
[0010]
Furthermore, in order to increase the maximum allowable flow rate, even if the supply pressure receiving area of the piston that receives the supply pressure is increased, by forming a back pressure receiving surface of the same back pressure receiving area as the supply pressure receiving area, based on the supply pressure, The force acting on the piston in one axial direction and the force acting on the other in the piston axial direction can be balanced to cancel the axial force due to the supply pressure acting on the piston. As a result, the opening / closing drive means controls the communication and blocking between the supply port and the discharge port, so there is no need to increase the axial driving force applied to the piston. Since it is not necessary to increase the driving force applied to the piston, the opening / closing driving means can be reduced in size, and the radial dimension of the opening / closing valve can be kept small.
Thus, by providing a bottomed cylindrical piston in the housing and inserting the rod into the piston, the supply port and the discharge port are open and closed formed at both ends in the axial direction of the housing, and the radial direction An on-off valve that can keep the size small and increase the maximum allowable flow rate can be easily realized.
[0011]
According to the second aspect of the present invention, the rod is a portion excluding one end portion in the axial direction and the outer peripheral portion of the portion inserted into the piston is spaced apart from the inner peripheral portion of the piston in the radial direction. An annular piston inner space is formed between the piston and the rod, and this piston inner space forms part of a passage through which fluid flows from the supply port to the discharge port.
[0012]
According to the present invention, an annular piston inner space is formed between the piston and the rod, and the fluid can flow from the supply port to the discharge port using the piston inner space as a passage. Accordingly, it is not necessary to separately provide a passage for connecting the supply port and the discharge port to the piston, the structure is simple, and complicated processing is not required, so that the piston can be easily manufactured. Further, since there is no decrease in the strength of the piston due to the drilling of the passage, the thickness (radial dimension) of the piston can be kept small, and this can also reduce the radial dimension of the pressure reducing valve.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a state in which the
[0014]
The
[0015]
The
[0016]
The
[0017]
The
[0018]
The
[0019]
One
[0020]
In the
[0021]
Further, a
[0022]
A
[0023]
In addition, a through
[0024]
As described above, in the on-off
[0025]
The
[0026]
The
[0027]
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the on-off
[0028]
The
[0029]
[Expression 1]
[0030]
The
[0031]
This back pressure receiving area A4 is the same as the area of the cross section perpendicular to the axis L10 of the
[0032]
[Expression 2]
[0033]
The diameter D1 of the distal end portion of the
[0034]
Further, the
[0035]
[Equation 3]
[0036]
Further, the
[0037]
[Expression 4]
[0038]
The maximum outer diameter D3 of the
[0039]
In the on-off
(A1-A4) P1 + (A2-A3) P2 + Fs = K (ΔH + Z) (5)
[0040]
Here, K is a spring constant of the
[0041]
In the on-off
[0042]
That is, the supply pressure receiving area A1 and the back pressure receiving area A4 are made the same, in other words, the diameter D1 of the distal end portion of the
[0043]
Further, in order to increase the flow capacity, that is, the maximum allowable flow rate, even if the supply pressure receiving area A1 of the piston 201 that receives the supply pressure P1 is increased, the back
[0044]
Further, by providing the
[0045]
Such an on-off
[0046]
The above-described embodiment is merely an example of the present invention, and the configuration can be changed within the scope of the present invention. For example, the
[0047]
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a
[0048]
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the
[0049]
The
[0050]
A
[0051]
The
[0052]
The
[0053]
A flange-shaped inward
[0054]
The
[0055]
In the
[0056]
The
[0057]
A
[0058]
One
[0059]
In the
[0060]
The
[0061]
Further, the
[0062]
The
[0063]
A through hole 71 is formed in the
[0064]
Thus, in the
[0065]
As the fluid passes through the
[0066]
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the
[0067]
The
[0068]
[Equation 5]
[0069]
Further, the
[0070]
[Formula 6]
[0071]
The diameter E1 of the tip end portion of the protruding
[0072]
The
[0073]
In addition, the pressure receiving area B3 where the
[0074]
[Expression 7]
[0075]
The pressure receiving area B2 where the
[0076]
[Equation 8]
[0077]
FIG. 7 is a graph showing the secondary pressure P4 of the
[0078]
[Equation 9]
[0079]
Here, Ka is the spring constant of the
[0080]
As described above, the above-described
[0081]
Further, in the
[0082]
Further, by providing the
[0083]
Further, in the present embodiment, the position of the
[0084]
The above description of the
[0085]
The
[0086]
In such a
[0087]
Such a
[0088]
The description of the
[0089]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, in the on-off valve, the supply port and the discharge port are formed at both ends in the axial direction of the housing, and the passage in which fluid flows from the supply port to the discharge port is formed in the housing. Even if the supply pressure is increased, the opening and closing drive means controls the communication between the supply port and the discharge port and shuts off the axial driving force applied to the piston even if the supply pressure is increased. The maximum allowable flow rate can be increased without increasing it. Moreover, the radial dimension of the on-off valve can be reduced.
[0090]
According to the second aspect of the present invention, there is no need to separately provide a passage for connecting the supply port and the discharge port to the piston, the configuration is simple, and no complicated processing is required. It can be manufactured easily. Further, since there is no decrease in the strength of the piston due to the drilling of the passage, the thickness (radial dimension) of the piston can be kept small, and this can also reduce the radial dimension of the on-off valve.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a state where a
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a state in which a
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the on-off
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a
FIG. 5 is an enlarged sectional view showing a
6 is a cross-sectional view showing a
7 is a graph showing the secondary pressure P4 of the
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a conventional on-off
[Explanation of symbols]
100 On-off valve
101 housing
102 piston
103 Spring member
104 rod
108 Supply port
110 Discharge port
118 Valve seat
132 Solenoid
135 Back pressure chamber
144 First pressure chamber
150 Second pressure chamber
155 Supply pressure surface
156 Back pressure surface
Claims (2)
(b)軸線方向一端部をハウジングの軸線方向一端部側に配置してハウジングに保持されるロッドと、
(c)有底筒状に形成されるピストンであって、
(c1)底部をハウジングの軸線方向一端部側に配置してロッドが挿入された状態で、ハウジングおよびロッドに対して軸線方向に変位自在に保持され、
(c2)その軸線方向の変位によって、供給ポートと排出ポートとを連通および遮断し、
(c3)供給ポートに連なる第1圧力室と排出ポートに連なる第2圧力室とにハウジング内を仕切るとともに、ロッドとの間に供給圧力に保持される背圧力室を形成し、
(c4)第1圧力室の流体から軸線方向一方に向かう供給圧力を受ける供給受圧面積の供給受圧面と、背圧力室の流体から軸線方向他方に向かう供給圧力を供給受圧面積と同一の背受圧面積で受ける背受圧面とが形成され、
(d)ピストンに軸線方向の駆動力を与えて、供給ポートと排出ポートとを連通および遮断を制御する開閉駆動手段とを含み、
(e)ハウジング内に、供給ポートから排出ポートに流体が流下する通路が形成されることを特徴とする開閉弁。(A) a housing having a supply port formed at one end in the axial direction and a discharge port formed at the other end in the axial direction;
(B) a rod that is held on the housing by disposing one end in the axial direction on the one end side in the axial direction of the housing;
(C) a piston formed in a bottomed cylindrical shape,
(C1) The bottom portion is disposed on one end side in the axial direction of the housing, and the rod is inserted, and is held so as to be displaceable in the axial direction with respect to the housing and the rod,
(C2) The supply port and the discharge port are communicated and blocked by the displacement in the axial direction,
(C3) partitioning the housing into a first pressure chamber connected to the supply port and a second pressure chamber connected to the discharge port, and forming a back pressure chamber held at the supply pressure between the rod and the rod;
(C4) A supply pressure receiving surface of a supply pressure receiving area that receives a supply pressure directed in one axial direction from the fluid in the first pressure chamber; A back pressure receiving surface that is received by area is formed,
(D) open / close drive means for applying axial driving force to the piston to control communication and disconnection between the supply port and the discharge port;
(E) An on-off valve characterized in that a passage in which a fluid flows from the supply port to the discharge port is formed in the housing.
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