JP5273283B2

JP5273283B2 - 流量制御弁

Info

Publication number: JP5273283B2
Application number: JP2012193865A
Authority: JP
Inventors: 慎一郎中山
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2012-09-04
Filing date: 2012-09-04
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2029-11-26
Also published as: JP2012255559A

Description

本発明は、流体の流量を制御すべく用いられる流量制御弁に関する。

従来、流体の流量を制御すべく設けられる流量制御弁として、スプール収納室内に進退可能に収納してなり入口側流路に向け開口する固定オリフィス及び出口側流路に向け開口し出口側流路との間の相対移動に伴い開口幅を変更可能な可変オリフィスを有するスプールを具備するものが広く用いられている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００９−３６３３６号公報

このような流量制御弁において、スプールとスプール収納室との間の摺動面は、流体の漏れを少なくすべく、隙間がμｍ単位となるように仕上げている。しかして、この隙間の形状が適正なものでない場合には、特に弁の下流の圧力が大きい場合、隙間内の流体の圧力分布が軸対象とならずにスプールをスプール収納室の内壁に向けて押し付ける横力が発生し、スプールが作動しにくくなることがある。

また、このような流量制御弁では、弁の上流側と下流側との間の差圧を利用してスプールを駆動するため、スプールと収納室の内壁との間の圧力勾配は弁の下流側の圧力に応じて変化する。特に、弁の下流側が低圧である場合は、前記圧力勾配が大きくなり、これにつれてスプールを収納室の内壁に向けて押し付ける横力が大きくなり、スプールが動きにくくなる不具合が発生することがある。

本発明は、以上を踏まえ、スプールを収納室の内壁に向けて押し付ける横力を低下させ、スプールをよりスムーズに動作させるようにすることを目的とする。

すなわち本発明に係る流量制御弁の一つは、入力ポート及び出力ポートを開口させてなるハウジングと、このハウジング内に摺動可能に嵌装してなり入力ポートに向け開口する固定オリフィス及び出力ポートに向け開口し進退動作に伴い出力ポートへの通路を開閉する可変オリフィスを有するスプールを具備するものであって、このスプールの前記ハウジングに摺動する摺動面に、該スプールの周方向に延伸する円周溝と、前記入力ポート及び前記円周溝に連通する圧力導入溝を設けてなることを特徴とする。

また、本発明に係る流量制御弁の他の一つは、入力ポート及び出力ポートを開口させてなるハウジングと、このハウジング内に摺動可能に嵌装してなり入力ポートに向け開口する固定オリフィス及び出力ポートに向け開口し進退動作に伴い出力ポートへの通路を開閉する可変オリフィスを有するスプールを具備するものであって、このスプールの前記ハウジングに摺動する摺動面に、前記入力ポートに連通し該スプールの進退方向に延伸する圧力導入溝を周方向に等間隔で複数設けてなることを特徴とする。

これらのような構成によれば、圧力導入溝の先端までは入口側流路と液圧が等しくなるので、圧力勾配を受ける部位はこの圧力導入溝の先端から可変オリフィスの入口側流路寄り端縁までであり、従来の構成と比較して圧力勾配を受ける部位が少なくなる。従って、圧力勾配により発生する横力を受ける部位もまた少なくなり、スプール収納室の内壁によりスプールの進退方向をガイドしつつスプールをよりスムーズに操作させるようにすることができる。

本発明に係る流量制御弁の構造によれば、圧力導入溝の先端までは入口側流路と液圧が等しくなるので、圧力勾配を受ける部位はこの圧力導入溝の先端から可変オリフィスの入口側流路寄り端縁までであり、従来の構成と比較して圧力勾配を受ける部位が少なくなる。従って、圧力勾配により発生する横力を受ける部位もまた少なくなり、スプール収納室の内壁によりスプールの進退方向をガイドしつつスプールをよりスムーズに操作させるようにすることができる。

本発明の一実施形態に係る流量制御弁を示す中央縦断面図。同実施形態に係る流量制御弁を示す中央縦断面図。同実施形態に係るスプールを示す斜視図。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。

本実施形態に係る流量制御弁１は、図１及び図２に示すように、入力ポート３及び出力ポート４を開口させてなるハウジング２と、このハウジング２内に摺動可能に嵌装してなり入力ポート３に向け開口する固定オリフィス６及び出力ポート４に向け開口し進退動作に伴い出力ポート４への通路を開閉する可変オリフィス７を有するスプール５を具備する。また、この流量制御弁１は、液圧回路の作動液や気体流路の気体等の流体の流量を制御すべく用いられる。

さらに詳述すると、前記ハウジング２には、前記図１及び図２に示すように、入力ポート３と、出力ポート４と、これら入力ポート３及び出力ポート４に連通し内部にスリーブ８を収納してなるスプール収納室２ｓとを有する。また、このスプール収納室２ｓ内には、スプール５を入力ポート３側に付勢するための付勢手段たるスプリング９を収納している。ここで、前記スリーブ８には、前記スプール５の可変オリフィス７と前記出力ポート４との間に位置し、前記スプール５の進退に伴い可変オリフィス７の一部のみを出力ポート４に連通させ出力ポート４へ吐出される流量を調整する可変絞りとして機能する可変絞り孔８ｓを設けている。また、このスリーブ８とハウジング２との間には、作動液の入力ポート３から出力ポート４への漏れを防ぐべくＯリング１０を配している。そして、前記スリーブ８内に前記スプール５を摺動可能に嵌装してなる。

一方、前記スプール５には、上述したように、また、前記図１、前記図２、及び図３に示すように、入力ポート３に向け開口する固定オリフィス６と、出力ポート４に向け開口し進退動作に伴い出力ポート４への通路を開閉する可変オリフィス７とを有する。また、このスプール５の内部空間５ｓは、前記固定オリフィス６及び前記可変オリフィス７に連通するとともに、この内部空間５ｓの前記入力ポート３に向かう面である受圧面５ａと反対側すなわち固定オリフィス６と反対側には、前記スプリングの自由端を接続するためのリテーナ部材１１を設けていて、このリテーナ部材１１を介してスプリング９から入力ポート側に向かう弾性付勢力を受けるようにしている。また、このリテーナ部材１１によりスプールの内部空間５ｓとスプリング９を収納するスプリング収納室５ｔとを区画するようにしているとともに、このリテーナ部材１１には、前記スプールの内部空間５ｓ及び前記スプリング収納室５ｔを連通する絞り１１ｓを設けている。なお、前記スプリング９の固定端は、図示は省略しているが、前記スプリング収納室５ｔの前記入力ポートと反対側の内壁に接続している。

しかして本実施形態では、前記図１、前記図２、及び図３に示すように、このスプール５の前記ハウジング２、より具体的には前記スリーブ８に摺動する摺動面５ｂに、該スプール５の周方向に延伸する第１及び第２の円周溝１２ａ、１２ｂと、前記入力ポート３及び前記第１の円周溝１２ａに連通する圧力導入溝１３とを設けている。

前記第１の円周溝１２ａは、本実施形態では前記受圧面５ａと前記可変オリフィス７の入力ポート３側端縁７ｔとの中間に設けてなる。前記第２の円周溝１２ｂは、この第１の円周溝１２ａと前記可変オリフィス７の入力ポート３側端縁７ｔとの中間に設けてなる。

一方、前記圧力導入溝１３は、上述したように前記受圧面５ａからこのスプール５の進退方向に沿って前記第１の円周溝１２ａと連通する位置まで延伸している。また、本実施形態では、この圧力導入溝１３は、互いに周方向に離間させて複数本を等間隔に設けている。

ここで、出力ポート４側の液圧が高い場合、すなわち入力ポート３側と出力ポート４側の差圧が小さい場合には、図１に示すように、スプール５は入力ポート３側に位置し、可変オリフィス７の開度は大きくなる。一方、スプール５の摺動面５ｂとスリーブ８の内面との間の隙間にも作動液が入り込む。特に、前記第１の円周溝１２ａには前記圧力導入溝１３を介して入力ポート３側から作動液が入り込むので、受圧面５ａの側端縁から前記第１の円周溝１２ａまでの部位の液圧は入力ポート３側の液圧と等しくなる。すなわち、受圧面５ａの側端縁から前記第１の円周溝１２ａまでの部位はスプール５の進退方向をガイドする機能のみを有し、前記第１の円周溝１２ａから前記可変オリフィス７の入力ポート３側端縁７ｔまでの部位のみが圧力勾配を受ける。

また、出力ポート４側の液圧が低くなると、すなわち入力ポート２側と出力ポート３側の差圧が大きくなると、図２に示すように、スプール５は入力ポート３から離間し、可変オリフィス７の開度は小さくなる。一方、この場合にも、スプール５の摺動面５ｂとスリーブ８の内面との間の隙間に作動液が入り込む。特に、前記第１の円周溝１２ａには前記圧力導入溝１３を介して入力ポート３側から作動液が入り込むので、受圧面５ａの側端縁から前記第１の円周溝１２ａまでの部位の液圧は入力ポート３側の液圧と等しくなる。すなわち、この場合であっても受圧面５ａの側端縁から前記第１の円周溝１２ａまでの部位はスプール５の進退方向をガイドする機能のみを有し、前記第１の円周溝１２ａから前記可変オリフィス７の入力ポート３側端縁７ｔのみが圧力勾配を受ける。

これに対して、従来の円周溝のみを設けるスプールを利用する態様では、受圧面から可変オリフィスの端縁までの部位の全体が圧力勾配を受ける。

すなわち、本実施形態に係る流量調整弁の構成によれば、従来の構成と比較して、圧力勾配を受ける部位、すなわちスプール５をスプール収納室２ｓの内壁に向けて押し付ける横力が作用する部位を小さくしつつ、受圧面５ａの側端縁から前記可変オリフィス７の入力ポート３側端縁７ｔまでの部位の全体でスプール５の進退方向をガイドする機能は維持できるので、スプール５の長さをいたずらに長くすることなく、スプール５を収スプール収納室２ｓの内壁に向けて押し付ける横力によりスプール５がスムーズに進退しなくなる不具合の発生を抑制することができる。また、本実施形態では、圧力導入溝１３を周方向に離間させて複数本を等間隔に設けているので、スプール５の摺動面５ｂとスリーブ８の内面との間の隙間の液圧を均一にでき、この点からもスプール５がスムーズに進退しなくなる不具合の発生を抑制することができる。

なお、本発明は以上に述べた実施形態に限られない。

例えば、円周溝は必ずしも設ける必要はない。

一方、円周溝を設ける場合、圧力導入溝は１本でもよく、また、複数本設ける場合であっても必ずしも周方向に等間隔に設ける必要はない。

その他、本発明の趣旨を損ねない範囲で種々に変更してよい。

１…流量制御弁
２…ハウジング
３…入力ポート
４…出力ポート
５…スプール
６…固定オリフィス
７…可変オリフィス
１２ａ…（第１の）円周溝
１３…圧力導入溝

Claims

入力ポート及び出力ポートを開口させてなるハウジングと、このハウジング内に摺動可能に嵌装してなり入力ポートに向け開口する固定オリフィス及び出力ポートに向け開口し進退動作に伴い出力ポートへの通路を開閉する可変オリフィスを有するスプールを具備するものであって、このスプールの前記ハウジングに摺動する摺動面に、該スプールの周方向に延伸する円周溝と、前記入力ポート及び前記円周溝に連通する圧力導入溝とを設けてなることを特徴とする流量制御弁。
入力ポート及び出力ポートを開口させてなるハウジングと、このハウジング内に摺動可能に嵌装してなり入力ポートに向け開口する固定オリフィス及び出力ポートに向け開口し進退動作に伴い出力ポートへの通路を開閉する可変オリフィスを有するスプールを具備するものであって、このスプールの前記ハウジングに摺動する摺動面に、前記入力ポートに連通し該スプールの進退方向に延伸する圧力導入溝を周方向に等間隔で複数設けてなることを特徴とする流量制御弁。