JP6100550B2 - 圧力制御弁 - Google Patents

Description

本発明は、高圧側の圧力が予め設定された設定圧力を超えることを抑制する圧力制御弁に関する。

例えば、特許文献１に記載のバランスピストン方式の圧力制御弁では、高圧側と低圧側とを連通させるメイン通路とは別に、高圧側と低圧側とを連通させるバイパス通路を備えている。そして、メイン通路に設けられた弁口を開閉する弁体の中に、バイパス通路及びバイパス通路を開閉する開閉弁が設けられている。

また、上記圧力制御弁は、弁口を閉じる向きの弾性力を弁体に作用させるばねを有している。当該ばねは、弁口の開閉状態によらず、常に、押圧力を弁体に作用させている。そして、弁体は、当該押圧力及び作用室内の圧力により、弁口を閉じる向きに押圧されている。作用室は、弁口を閉じる向きに弁体を押圧する圧力流体が導入されている。当該圧力流体は、通常、絞り等の減圧部を介して高圧側から導入されている。

特開２００８−２８１０４１号公報

圧力制御弁は、油圧回路等の流体回路に組み込まれて使用される。そして、当該流体回路を保守・点検等するメンテナンス時においては、弁口を開いて高圧側の流体を低圧側に排出する必要がある。

しかし、圧力制御弁の弁口は、高圧側の圧力が設定圧力未満のときは開かない。このため、メンテナンスを行う際に高圧側の圧力が低下して作用室内の圧力が低下した場合であっても、弁口が閉じたままとなる。したがって、メンテナンス時に、高圧側の流体を低圧側に排出することが難しい。

本発明は、上記点に鑑み、弁口が閉じたままであっても、高圧側の流体を低圧側に容易に排出することができる圧力制御弁を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、高圧側に接続される第１接続口（３Ａ）が設けられた高圧側空間（３Ｃ）、低圧側に接続される第２接続口（３Ｂ）が設けられた低圧側空間（３Ｄ）、及び高圧側空間（３Ｃ）と低圧側空間（３Ｄ）とを連通させる弁口（３Ｅ）を有するケーシング（３）と、ケーシング（３）の内部に変位可能に収納された弁体（５）であって、弁口（３Ｅ）を開閉する弁体（５）と、弁口（３Ｅ）を閉じる向きに弁体（５）を押圧するばね（９）と、ケーシング（３）の外部に設けられた開閉弁（１７）であって、高圧側空間（３Ｃ）と低圧側空間（３Ｄ）と連通させるバイパス通路（１５）を開閉する開閉弁（１７）とを備えることを特徴とする。

これにより、本発明では、開閉弁（１７）を開くことにより、高圧側の流体を低圧側に容易に排出することができる。
ところで、特許文献１に記載の発明では、開閉弁が弁体の中に設けられているので、メンテナンスを行う作業者は、当該開閉弁を開く作業を行うことはできない。

これに対して、本発明では、開閉弁（１７）がケーシング（３）の外部に設けられているので、メンテナンスを行う作業者は、当該開閉弁（１７）を容易に開くことができる。したがって、本発明では、メンテナンス時に高圧側の流体を低圧側に容易に排出できる。

因みに、上記各手段等の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段等との対応関係を示す一例であり、本発明は上記各手段等の括弧内の符号に示された具体的手段等に限定されるものではない。

本発明の実施形態に係る圧力制御弁を示す図である。 本発明の実施形態に係る圧力制御弁の回路図である。

以下に説明する「発明の実施形態」は実施形態の一例を示すものである。つまり、特許請求の範囲に記載された発明特定事項等は、下記の実施形態に示された具体的手段や構造等に限定されるものではない。

そして、本実施形態は、油圧回路用のリリーフ弁に本発明に係る圧力制御弁を適用したものである。以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
なお、各図に付された方向を示す矢印等は、各図相互の関係を理解し易くするために記載したものであり、本発明は、各図に付された方向に限定されるものではない。少なくとも符号を付して説明した部材又は部位は、「複数」や「２つ以上」等の断りをした場合を除き、少なくとも１つ設けられている。

１．圧力制御弁の構成
図１に示すように、圧力制御弁１のバルブボディをなすケーシング３には、第１接続口３Ａ及び第２接続口３Ｂ等が設けられている。第１接続口３Ａは、高圧側に接続される高圧側継手部である。第２接続口３Ｂは、タンク等の低圧側に接続される低圧側継手部である。

ケーシング３内には、高圧側空間３Ｃ、低圧側空間３Ｄ、及び弁口３Ｅが設けられている。高圧側空間３Ｃは、第１接続口３Ａに直接的に連通した空間である。低圧側空間３Ｄは、第２接続口３Ｂに直接的に連通した空間である。弁口３Ｅは、高圧側空間３Ｃと低圧側空間３Ｄとを連通させる連通部である。

ケーシング３の内部には、弁体５が変位可能に収納されている。弁体５は、弁口３Ｅに対して変位することにより、弁口３Ｅを開閉する。弁体５は略円柱状に形成された可動体であって、その長手方向に変位可能である。略円筒状のスリーブ７は、その内周面が弁体５の外周面に滑り接触（摺接ともいう。）することにより、弁体５の変位を案内する。

弁体５は、低圧側空間３Ｄ側に配設され、かつ、弁口３Ｅの外縁を含む仮想平面（図示せず。）と直交する方向に変位する。つまり、スリーブ７の軸線方向は、弁体５の変位方向と一致する。なお、第１Ｏリング７Ｃ及び第２Ｏリング７Ｄは、スリーブ７の外周面とケーシング３との隙間を液密に密閉する密閉部材である。

スリーブ７は、弁口３Ｅを貫通して低圧側空間３Ｄから高圧側空間３Ｃまで到達している。スリーブ７には、弁座部７Ａ及び連通口７Ｂが設けられている。弁座部７Ａは、弁体５の変位に伴って弁体５と離接する部位である。連通口７Ｂは、スリーブ７内外を連通させる。そして、高圧側空間３Ｃと低圧側空間３Ｄとは、弁口３Ｅ及び連通口７Ｂを介して連通する。

因みに、図１は、弁体５が弁座部７Ａに接触し、弁口３Ｅが閉じられた状態を示している。弁体５が、図１に示す状態から低圧側空間３Ｄ側（図１の上方側）に変位して弁座部７Ａから離間すると、弁口３Ｅが開く。

弁体５のうち弁座部７Ａと離接する部位にはテーパ部５Ａが設けられている。テーパ部５Ａは、高圧側空間３Ｃ側に向かうほど断面積が縮小するような円錐状である。
弁体５を挟んで高圧側空間３Ｃと反対側の空間（以下、作用室３Ｆという。）には、ばね９が配設されている。ばね９は、弁口３Ｅを閉じる向きに弁体５を押圧する。つまり、ばね９は、低圧側空間３Ｄ側に変位可能に配設された弁体５を高圧側空間３Ｃ側に押圧する弾性力を発揮する。

作用室３Ｆには、図２に示すように、第１パイロット回路ＰＳ１を介して高圧側の作動流体が導入される。第１パイロット回路ＰＳ１には、切替弁１３が設けられている。切替弁１３は、高圧側の作動流体を作用室３Ｆに導入させる場合（「オンロード」ともいう。）と、高圧側の作動流体を作用室３Ｆに導入させることなく、作用室３Ｆと低圧側（タンク側）とを連通させる場合（「アンロード」ともいう。）とを切り替える。

なお、本実施形態に係る切替弁１３は電磁弁である。そして、図２に示す状態では、切替弁１３は、アンロードとなっている。つまり、本実施形態では、切替弁１３が通電状態となると、オンロードとなる。切替弁１３が非通電状態となると、アンロードとなる。

第２パイロット回路ＰＳ２には、パイロットリリーフ弁１１が設けられている。パイロットリリーフ弁１１は、高圧側の圧力が予め設定された圧力（以下、設定圧力という。）以上となったときに、第１パイロット回路ＰＳ１を低圧側に連通させる。

このため、オンロード状態で高圧側の圧力が設定圧力未満のとき、つまりパイロットリリーフ弁１１が閉じているときには、作用室３Ｆ内の圧力は高圧側の圧力と同じである。オンロード状態で高圧側の圧力が設定圧力以上となったとき、つまりパイロットリリーフ弁１１が開いている状態では、作用室３Ｆは低圧側と連通する。

なお、本実施形態に係るパイロットリリーフ弁１１は、比例制御弁等の電流制御可能な電磁弁である。つまり、パイロットリリーフ弁１１の制御電流値が変化すると、これに応じて設定圧力が変化する。

ケーシング３には、図１に示すように、開閉弁１７を有するバイパス通路１５が設けられている。バイパス通路１５は、高圧側空間３Ｃと低圧側空間３Ｄとを連通させる。開閉弁１７は、バイパス通路１５を開閉する。なお、本実施形態に係る開閉弁１７は、手動式の開閉弁である。

開閉弁１７は、ケーシング３の外部に設けられている。すなわち、バイパス通路１５は、少なくとも第１通路１５Ａ及び第２通路１５Ｂを有して構成されている。第１通路１５Ａは、ケーシング３の外壁面で開口した第１開口部１５Ｃから高圧側空間３Ｃに至る通路である。

第２通路１５Ｂは、ケーシング３の外壁面で開口した第２開口部１５Ｄから低圧側空間３Ｄに至る通路である。そして、開閉弁１７は、ケーシング３の外壁面のうち、第１開口部１５Ｃ及び第２開口部１５Ｄを覆う位置にボルト等の機械的締結具により組み付けられている。

なお、図２に示すように、第１パイロット回路ＰＳ１には、固定絞り１９Ａ及び逆止弁１９Ｂが設けられている。逆止弁１９Ｂは、切替弁１３側から作用室３Ｆに作動流体が逆流することを防止する。

これにより、作用室３Ｆに作動流体が流入する際には、固定絞り１９Ａで作動流体を絞り制御し、弁体５が弁座部７Ａに着座する際の緩衝作用を得る。また、作用室３Ｆから作動流体を流出する際には自由流れで流出し、弁体５が弁口３Ｅを開く応答性を悪くしない。

高圧側からパイロットリリーフ弁１１に至る第３パイロット回路ＰＳ３にも減圧器をなす固定絞り１９Ｃが設けられている。空気抜き弁１９Ｄは、圧力制御弁１をシステム（油圧回路）に組み付けたときに、内部の空気を抜くための弁である。

２．本実施形態に係る圧力制御弁の概略作動及び特徴
オンロード状態で高圧側の圧力が設定圧力未満のとき、つまりパイロットリリーフ弁１１が閉じているときには、上述したように、作用室３Ｆ内の圧力は高圧側の圧力と同じである。そして、作用室３Ｆにおいて作動流体が弁体５に圧力を作用させる面積は、高圧側空間３Ｃにおいて作動流体が弁体５に圧力を作用させる面積より大きい。

このため、弁口３Ｅが閉じられた状態においては、弁体５には、ばね９による押圧力に加え、上記の面積差による押圧力が作用する。したがって、弁体５（テーパ部５Ａ）が確実に弁座部７Ａに押し付けられるので、弁口３Ｅが液密に閉じられた状態となる。

オンロード状態で高圧側の圧力が設定圧力以上となると、パイロットリリーフ弁１１が開くので、作用室３Ｆは低圧側と連通する。このため、作用室３Ｆ内の作動流体が低圧側に流通すると同時に、第３パイロット回路ＰＳ３を経由して高圧側から低圧側に作動流体が流通する。

しかし、第３パイロット回路ＰＳ３には、固定絞り１９Ｃが設けられているため、固定絞り１９Ｃで発生する圧力損失により、固定絞り１９Ｃの前後で圧力差が生じる。したがって、作用室３Ｆ内の圧力が高圧側の圧力より低下する。そして、弁体５を開く向きに押圧する押圧力が、弁体５を閉じる向きに押圧する押圧力を上回ると、弁口３Ｅが開く。

ところで、メンテナンス時においては、作業者は、システムを停止させて高圧側の圧力を低下させるとともに、切替弁１３をアンロードにする。これにより、作用室３Ｆ内の圧力が低下し、タンク側の圧力、つまり大気圧相当まで低下する。

しかし、ばね９が弁体５を押圧しているので、メンテナンスを行う際に高圧側の圧力が低下して作用室３Ｆ内の圧力が低下した場合であっても、弁口３Ｅが閉じたままとなる。したがって、メンテナンス時に、高圧側の作動流体を低圧側に排出することが難しい。

これに対して、本実施形態では、作業者が開閉弁１７を開くことにより、高圧側の作動流体を低圧側に容易に排出することができる。
そして、本実施形態では、開閉弁１７がケーシング３の外部に設けられているので、メンテナンスを行う作業者は、開閉弁１７を容易に開くことができる。したがって、本実施形態では、メンテナンス時に高圧側の流体を低圧側に容易に排出できる。

また、本実施形態では、バイパス通路１５は、ケーシング３に設けられていることを特徴としている。これにより、外部配管等によりバイパス通路１５を構成する必要がないので、流体回路の構成を簡素な構成とすることができる。

また、本実施形態では、開閉弁１７は、ケーシング３の外壁面のうち、第１開口部１５Ｃ及び第２開口部１５Ｄを覆う位置に組み付けられていることを特徴としている。
これにより、開閉弁１７及びバイパス通路１５がケーシング３に一体化された構成となる。このため、流体回路の構成を簡素な構成とし、かつ、圧力制御弁の小型化を実現できる。

（その他の実施形態）
上述の実施形態に係る圧力制御弁１は、作用室３Ｆを有するバランスピストン型の圧力制御弁であったが、本発明はこれに限定されるものではなく、ばね９の押圧力のみで弁口３Ｅを閉じる直動型の圧力制御弁であってもよい。

なお、直動型の圧力制御弁では、パイロットリリーフ弁１１及び切替弁１３は不要である。バランスピストン型の圧力制御弁であっても、切替弁１３は必須の要件ではない。
また、上述の実施形態では、バイパス通路１５がケーシング３に設けられていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、外部配管にてバイパス通路１５を構成してもよい。

また、上述の実施形態では、開閉弁１７は、ケーシング３の外壁面のうち、第１開口部１５Ｃ及び第２開口部１５Ｄを覆う位置に組み付けられていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他の位置であってもよい。

また、上述の実施形態では、パイロットリリーフ弁１１及び切替弁１３が一体化されていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、パイロットリリーフ弁１１及び切替弁１３を別体化してもよい。

また、上述の実施形態に係る開閉弁１７は、手動式であったが、本発明はこれに限定されるものではなく、電磁弁にて開閉弁１７を構成してもよい。
また、本発明は、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されるものではない。

１… 圧力制御弁 ３… ケーシング ３Ａ… 第１接続口
３Ｂ… 第２接続口 ３Ｃ… 高圧側空間 ３Ｄ… 低圧側空間 ３Ｅ… 弁口
３Ｆ… 作用室 ５… 弁体 ５Ａ… テーパ部 ７… スリーブ
７Ａ… 弁座部 ７Ｂ… 連通口 １１… パイロットリリーフ弁 １３… 切替弁
１５… バイパス通路 １５Ａ… 第１通路 １５Ｂ… 第２通路
１５Ｃ… 第１開口部 １５Ｄ… 第２開口部 １７… 開閉弁

Claims (1)

1. 高圧側に接続される第１接続口が設けられた高圧側空間、低圧側に接続される第２接続口が設けられた低圧側空間、及び前記高圧側空間と前記低圧側空間とを連通させる弁口を有するケーシングであって、前記高圧側空間と前記低圧側空間と連通させるバイパス通路が設けられたケーシングと、
   前記ケーシングの内部に変位可能に収納された弁体であって、前記弁口を開閉する弁体と、
   前記弁口を閉じる向きに前記弁体を押圧するばねと、
   前記ケーシングの外部に設けられた開閉弁であって、前記バイパス通路を開閉する開閉弁とを備え、
   前記バイパス通路は、
   前記ケーシングの外壁面で開口した第１開口部から前記高圧側空間に至る第１通路、及び
   前記ケーシングの外壁面で開口した第２開口部から前記低圧側空間に至る第２通路を有し、
   前記開閉弁は、前記ケーシングの外壁面のうち、前記第１開口部及び前記第２開口部を覆う位置に組み付けられていることを特徴とする圧力制御弁。

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