JP4748436B2

JP4748436B2 - 逆止弁付き定流量弁

Info

Publication number: JP4748436B2
Application number: JP2001270783A
Authority: JP
Inventors: 一男平石; 茂久保園; 泰輔豊榮; 能長松藤
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 2001-09-06
Filing date: 2001-09-06
Publication date: 2011-08-17
Anticipated expiration: 2021-09-06
Also published as: JP2003083461A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二次側から一次側への流体の逆流を防止する逆止弁と、一次側の流体圧が変動しても流出側オリフィス穴から二次側に向けて一定の流量を供給する定流量弁に係り、特に小型で精度の高い定流量特性を実現するのに好適な逆止弁付き定流量弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
まず、逆止弁について説明する。従来、逆止弁部３に関しては図７に示すような構造のものがあり、これに関して詳述すると以下の通りである。
【０００３】
逆止弁部３は、本体部２の流入口５側に固定された流入オリフィス７と、流出口６側に固定され流入口５流出口６間を貫通する透穴８とガイド穴９を有するガイドホルダー１０と、前記ガイド穴９に遊合し前記流入オリフィス７に対して進退自在なガイド部材１１と、前記ガイド部材１１の基部１２に一体的に設けられ前記流入オリフィス７を閉塞するシール部材１４と、前記ガイド部材１１を前記流入オリフィス７方向に付勢する弾性部材１５とから構成されている。
【０００４】
一次圧が二次圧よりも小さいときは、基部１２の受圧面積と二次圧と一次圧の差圧の積と、弾性部材１５の付勢力との和により、ガイド部材基部１２のシール部材１４が流入オリフィス７を閉塞し閉弁状態にあり逆流を防止しているが、基部１２の受圧面積と一次圧と二次圧の差圧の積とが弾性部材１５の付勢力よりも大きくなると、基部１２が二次側に移動しシール部材１４が流入オリフィス７から離間して流体が流れ出す。
【０００５】
次に定流量弁について説明する。従来、定流量弁は実開昭６１−１２４７６８号に見られるものがあり、この構造について図５、６を用いて詳述すると以下の通りである。
【０００６】
本体部２の流入口５側に固定され流入口５流出口６間を貫通する透穴８を有するガイドホルダー１０と、前記本体部２の流出口６側に固定された流出オリフィス１６と、ガイドホルダー１０から前記流出オリフィス１６側に突設したガイド部材１１と、鍔部に流入口５流出口６間を貫通する透穴１７と略中心に前記ガイド部材１１に遊合する内孔１８を設け、前記流出オリフィス１６に対して進退自在であるニードル弁１９と、前記ニードル弁１９を前記流出オリフィス１６から離間させる方向に付勢する弾性部材２０とから構成されている。
【０００７】
ここで、流体が流れていない時は、弾性部材２０の弾性力で流出オリフィス１６が最大開口状態になるよう位置している定流量弁部４のニードル弁１９であるが、一次圧が二次圧よりも大きくなり流体が流れ始めると、流出口６側に向かう流体圧とそれに反して流入口５側に向かって作用する弾性部材２０の弾性力とが釣り合った位置までニードル弁１９が移動し、ニードル弁１９と流出口オリフィス１６によって形成される環状間隙の大きさに応じた流量が流れ出す。この時、一次圧が大きくなるほど前記環状間隙の面積は小さくなるので、一次圧が変化しても二次側の流量が常に一定に保たれるような定流量特性が得られる。
【０００８】
従来、上記の逆止弁部３と定流量弁部４は、図８に示されるように直列に配置されて用いられていた。しかしながら、逆止弁と定流量弁が別体となっていた従来の構造では、図８に示す如くサイズが大きくなるので、図９に示す特開平１１−１９０４４８のように、逆止弁機能と定流量弁機能を一体して小型化を図る発明が行われた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
図８の従来例の場合、サイズが大きいという欠点以外に次のような欠点があった。すなわち、定流量弁において、定流量特性を確保しようとすれば、一次圧が高圧の場合にはより精度の高い制御特性を要求されるが、この時ニードル弁は固定ガイドから離間する方向に移動するので、図６に示す如くニードル弁に対するガイドの係り代が小さくなりガイド効果が弱くなるため、ニードル弁のがたつきが大きくなる。その結果、摺動抵抗の増大等で制御精度が低くなり、高圧時には定流量特性が悪くなっていた。また、定流量弁ニードル弁とガイド部材とで形成する閉塞空間の水抜けが悪く、定流量制御時に前記閉塞空間の体積増加に伴う吸盤作用によりニードル弁の移動が阻害され、精度が低いという問題があった。
【００１０】
また、図９の従来例の場合、サイズが小さいという利点はあったが、次のような欠点があった。すなわち、逆止弁に用いられるバネは順方向の流れを阻害しないように、できるだけ小さな付勢力であることが理想的であり、定流量弁に用いられるバネは定流量制御がしやすいよう、できるだけ付勢力が強く、かつバネ定数が小さいことが理想的である。図９の従来例は、本来なら特性が全く異なる二つのバネを、小型化のために一つで兼用する構造となっているため、定流量弁機能を重視して付勢力を強くすれば低圧時に逆止弁が開弁せず、逆止弁機能を重視して付勢力を弱くすれば定流量特性が悪くなるという欠点があった。
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、低圧時でも作動し、精度の高い定流量制御が行え、かつ小型の逆止弁付き定流量弁を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１は、二次側から一次側への流体の移動を防止する逆止弁部と、一次圧の変動に関わらず定流量制御を行うニードル式定流量弁部とが、直列に配置された逆止弁付き定流量弁において、逆止弁部の弁の移動をガイドするガイド部材は、逆止弁部と前記定流量弁部を内包する筐体の内部空間の軸方向に構成され、定流量弁部のニードル弁のガイド機能を兼用し、さらに、ガイド部材は、逆止弁部の基部方向に拡径部を有し、筐体の径方向に設けられたガイドホルダーを貫通し、ニードル弁に挿入されてなり、拡径部とガイドホルダーとの軸方向距離は、ニードル弁内孔先端部とガイド部材先端部との軸方向距離より小さくなるので、逆止弁部と定流量弁部の集約性を高めることができ、小型の逆止弁付き定流量弁を提供することができる。
また、筐体の径方向にガイドホルダーを有し、ガイド部材は前記ガイドホルダーを貫通し、ニードル弁に挿入されるよう構成したので、径方向に簡素な構成となり、小型の逆止弁付き定流量弁を提供することができる。さらに、ガイド部材が逆止弁部の基部方向に拡径部を有し、前記拡径部とガイドホルダーとの軸方向距離は、ニードル弁内孔先端部とガイド部材先端部との軸方向距離より小さくなるよう構成したので、逆止弁部が全開してガイド部材が最もニードル弁に深く挿入される場合でも、ガイド部材がニードル弁に当接して定流量弁部の動作に悪影響を与えることがないため、精度の高い定流量制御が行える逆止弁付き定流量弁を提供することができる。
【００１３】
上記目的を達成するために請求項２は、ガイド部材を逆止弁部基部より二次側方向へ突設するよう構成したので、開弁時に定流量弁部ニードル弁が二次側に移動すると同時に、ガイド部材もまた二次側に移動するため、固定ガイド部材と異なりニードル弁のガイド係り代が小さくなることがなく、精度の高い定流量制御が行える逆止弁付き定流量弁を提供することができる。
【００１６】
上記目的を達成するために請求項３は、逆止弁部を閉弁する方向に付勢する弾性部材の付勢力が、定流量弁部を全開する方向に付勢する弾性部材の付勢力よりも小さく設定したので、開弁時のニードル弁とガイド部材との係り代が、閉弁時の前記係り代よりも小さくなることがなく、定流量弁部に高精度の制御特性が要求される一次圧が高圧な場合でも、ニードル弁にがたつきが生じて摺動抵抗が増大することがなくなり、精度の高い定流量制御が行える逆止弁付き定流量弁を提供することができる。
【００１７】
上記目的を達成するために請求項４は、ガイド部材のニードル弁側端面位置から始まり、ガイド部材の拡径部に終わるように、軸方向に流体置換溝を設けたので、ニードル弁とガイド部材とで形成する閉塞空間の体積変化時に、流体の置換がスムーズに行えるため、吸盤作用等によりニードル弁の移動が阻害されることがなく、精度の高い定流量制御が行える逆止弁付き定流量弁を提供することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の内容をより理解しやすくする為、以下に図示の実施例に基づいて説明する。図１は本発明の逆止弁付き定流量弁の実施例の構造を示す図、図２は本発明の逆止弁付き定流量弁のガイド部に設けられた流体置換溝の形状を説明する図、図３は本発明の逆止弁付き定流量弁における閉弁時の係り代を示す図、図４は同開弁時における係り代を示す図である。図５は従来の定流量弁の閉弁時における係り代を示す図、図６は同開弁時における係り代を示す図である。図７は従来の逆止弁の例、図８は従来の逆止弁と定流量弁を直列に配設した例、図９は従来の逆止弁と定流量弁を一体に構成した例である。
【００１９】
まず、図１の本発明の実施例について説明する。
本体部２には、流入口５と流出口６が設けられ、内部に流路が形成されている。また、逆止弁部３は、本体部２の流入口５側に固定された流入オリフィス７、流入口５と流出口６間を貫通する透穴８とガイド穴９を有し本体部２の略中心部に固定されたガイドホルダー１０、ガイド穴９に遊合し流入オリフィス７に対して進退自在なガイド部材１１、ガイド部材１１の基部１２側に設けられた拡径部１３、基部１２に一体的に設けられ流入オリフィス７を閉塞するシール部材１４、ガイド部材１１を流入オリフィス７方向に付勢する弾性部材１５とから構成されている。
【００２０】
さらに、定流量弁部４は、本体部２の流出口６側に固定された流出オリフィス１６、鍔部に流入口５と流出口６間を貫通する透穴１７と略中心にガイドに遊合する内孔１８を設け、流出オリフィス１６に対して進退自在であるニードル弁１９と、ニードル弁１９を流出オリフィス１６から離間させる方向に付勢する弾性部材２０とから構成されている。これら逆止弁部３と定流量弁部４は、筐体２１に内包されるように配設されている。
【００２１】
図１の状態では、まだ流体が流れておらず、逆止弁部３は弾性部材１５の弾性力により閉弁状態にある。また、定流量弁部４も弾性部材２０の弾性力により最大開口状態にある。
【００２２】
上記のように逆止弁付き定流量弁１は、二次側から一次側への流体の移動を防止する逆止弁部３と、一次圧の変動に関わらず定流量制御を行うニードル式の定流量弁部４とが、直列に配置された逆止弁付き定流量弁１において、前記逆止弁部３の弁の移動をガイドするガイド部材１１は、前記逆止弁部３と前記定流量弁部４を内包する筐体２１の内部空間の軸方向に構成され、前記定流量弁部４のニードル弁１９のガイド機能を兼用する構造にしたため、サイズを小さくすることができる。
【００２３】
ここで、流入口５から流体が流入してくると、ガイド部材１１の基部１２にかかる流体圧により、弾性部材１５の弾性力に抗して流入オリフィス７から離間する方向にガイド部材１１が移動し、シール部材１４による流入オリフィス７の閉塞が解かれ、流体が流れ始める。
【００２４】
次に、逆止弁部３内に流れ込んだ流体は、ガイドホルダー１０に設けられた透穴８を通過し、定流量弁部４に達する。流体は、透穴１７、流出オリフィス１６を通過して流出口６に達するが、この時流体圧により定流量弁部４のニードル弁１９は、流出オリフィス１６との間に形成する環状口面積を小さくする方向に移動する。流入口５側の一次圧が大きければ大きいほど、該環状口面積を小さくする方向にニードル弁１９が移動することで定流量作用が行われる。
【００２５】
ここで、ガイド部材１１を逆止弁部３の基部１２より二次側方向へ突設するよう構成したので、開弁時に定流量弁部４のニードル弁１９が二次側に移動すると同時に、ガイド部材１１もまた二次側に移動するため、固定ガイドと異なりニードル弁１９のガイド係り代が小さくなることがなく、また、定流量弁部４のニードル弁１９とガイド部材１１とで形成する閉塞空間の体積変化が従来よりも小さいため、吸盤作用によりニードル弁１９の移動が阻害されることがなく、精度の高い定流量制御が行える。
【００２６】
また、筐体部２１の径方向にガイドホルダー１０を有し、ガイド部材１１は前記ガイドホルダー１０を貫通し、ニードル弁１９に挿入されるよう構成したので、筒状のガイド等を設けるのに比較して径方向に簡素な構成となるため、サイズを小型にすることができる。
【００２７】
また、拡径部１３とガイドホルダー１０との軸方向距離が、ニードル弁１９の内孔１８先端部とガイド部材１１先端部との軸方向距離より小さくなるように設定したので、逆止弁部３が全開してガイド部材１１が最もニードル弁１９に深く挿入される場合でも、ガイド部材１１がニードル弁１９に当接して定流量弁部４の動作に悪影響を与えることがない。
【００２８】
さらに、逆止弁部３を閉弁する方向に付勢する弾性部材１５の付勢力を、定流量弁部４を全開する方向に付勢する弾性部材２０の付勢力よりも小さく設定したので、図４に示す如く開弁時の定流量弁部４のニードル弁１９とガイド部材１１との係り代が、閉弁時の前記係り代よりも小さくなることがなく、定流量弁部４に高精度の制御特性が要求される一次圧が高圧な場合でも、ニードル弁１９にがたつきが生じて摺動抵抗が増大することがない。また、弾性部材２０は弾性部材１５と別体のため、定流量制御に適した設計が行えるので、高い定流量特性を実現できる。
【００２９】
さらに、図２の如く、ガイド部材１１のニードル弁１９側端面位置から始まり、ガイド部材１１の拡径部１３に終わるように、軸方向に流体置換溝２２を設けたので、定流量弁部４のニードル弁１９とガイド部材１１とで形成する閉塞空間の体積変化時に、流体の置換がスムーズに行えるため、吸盤作用等によりニードル弁１９の移動が阻害されることがなく、精度の高い定流量制御が行える。
【００３０】
上述した内容はあくまで本発明の一実施形態に関するものであって、本発明が上記内容のみに限定されることを意味されるものでない。たとえば、本実施例では流体置換溝がガイド部材の表面に設けられているが、これに限定されるものではなく、例えばガイド部材の内部を貫通するように設けられていても良い。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の構成により、以下のような効果を得ることができる。
１．低圧時でも逆止弁が開弁しないとか、所定の流量が出ないということがない。
２．精度の高い定流量特性が得られる。
３．サイズを小型にすることができる。
【００３２】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の逆止弁付き定流量弁の実施例における構造を説明する図である。
【図２】本発明の逆止弁付き定流量弁のガイド部に設けられた流体置換溝の形状を説明する図である。
【図３】本発明の逆止弁付き定流量弁の閉弁時におけるガイド係り代を示す図である。
【図４】本発明の逆止弁付き定流量弁の開弁時におけるガイド係り代を示す図である。
【図５】従来の定流量弁の閉弁時のガイド係り代を示す図である。
【図６】従来の定流量弁の開弁時のガイド係り代を示す図である。
【図７】従来の逆止弁の例である。
【図８】従来の逆止弁と定流量弁を直列に配設した例である。
【図９】従来の逆止弁と定流量弁を一体構成にした実施例である。
【符号の説明】
１…逆止弁付き定流量弁、２…本体部、３…逆止弁部、４…定流量弁部、
５…流入口、６…流出口、７…流入オリフィス、８…透穴、９…ガイド穴、
１０…ガイドホルダー、１１…ガイド部材、１２…基部、１３…拡径部、
１４…シール部材、１５…弾性部材、１６…流出オリフィス、１７…透穴、
１８…内孔、１９…ニードル弁、２０…弾性部材、２１…筐体、
２２…流体置換溝

Claims

二次側から一次側への流体の移動を防止する逆止弁部と、一次圧の変動に関わらず定流量制御を行うニードル式定流量弁部とが、直列に配置された逆止弁付き定流量弁において、
前記逆止弁部の弁の移動をガイドするガイド部材は、前記逆止弁部と前記定流量弁部を内包する筐体の内部空間の軸方向に構成され、前記定流量弁部のニードル弁のガイド機能を兼用し、
さらに、前記ガイド部材は、前記逆止弁部の基部方向に拡径部を有し、前記筐体の径方向に設けられたガイドホルダーを貫通し、前記ニードル弁に挿入されてなり、
前記拡径部と前記ガイドホルダーとの軸方向距離は、前記ニードル弁内孔先端部とガイド部材先端部との軸方向距離より小さくなることを特徴とする逆止弁付き定流量弁。
請求項１に記載の逆止弁付き定流量弁において、前記ガイド部材は前記逆止弁部基部より二次側方向へ突設されてなることを特徴とする逆止弁付き定流量弁。
請求項１又は２に記載の逆止弁付き定流量弁において、前記逆止弁部を閉弁する方向に付勢する弾性部材の付勢力が、前記定流量弁部を全開する方向に付勢する弾性部材の付勢力よりも小さく設定されてなることを特徴とする逆止弁付き定流量弁。
請求項１乃至３に記載の逆止弁付き定流量弁において、前記ガイド部材の前記ニードル弁側端面位置から始まり、前記ガイド部材の前記拡径部に終わるように、軸方向に流体置換溝が設けられてなることを特徴とする逆止弁付き定流量弁。