JP6914474B2 - バルブ - Google Patents

Description

本発明は、圧力流体の流通する配管等に接続され、該圧力流体の流通状態を切り換え可能なバルブに関する。

従来から、圧力流体の流通する流体通路に接続され、前記圧力流体の流通状態を制御するためのバルブが用いられている。このバルブは、例えば、特許文献１に開示されるように、圧力流体の流通する流路を有したボディと、該ボディの上部を閉塞するボンネットと、前記ボディ及びボンネットの内部に移動自在に設けられる弁ユニットとを備え、この弁ユニットが流路を閉塞する弁体と、前記弁体の上部を覆うダイヤフラムと、前記弁体の中心部との間に前記ダイヤフラムの中央部を挟持するリテーナとからなる。そして、ダイヤフラムの外縁部がボディとボンネットとの間に挟持され、弁体が弁座部に対して離間・着座するように移動することでダイヤフラムが撓むように変形する。

特許第３０９５９８３号公報

しかしながら、上述したバルブでは、ダイヤフラムの中央部及び外縁部をそれぞれ平面状に挟み込む構成としているため、弁体の移動に伴って前記ダイヤフラムが撓む際に内周側にしわが発生しやすく亀裂等が発生する懸念がある。

また、ダイヤフラムの中央部と外縁部との間にオリフィス孔を設けた場合には、前記ダイヤフラムの変形に伴って前記オリフィス孔を起点とした亀裂が生じやすいという問題がある。

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、ダイヤフラムの耐久性をさらに向上させることが可能なバルブを提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、圧力流体の流通する流路を有したボディと、ボディの開口部を覆うように設けられるボンネットと、ボディ及びボンネットの内部に設けられ、流路の連通状態を切り換える弁機構とを有したバルブにおいて、
弁機構は、弁体と、
可撓性を有したシート状に形成され、弁体に対して中央部が保持され、且つ、ボディとボンネットとの間に外縁部が保持されるダイヤフラムと、
弁体との間にダイヤフラムの中央部を挟むように設けられたホルダと、
を備え、
ダイヤフラムの中央部近傍には、流路とボンネットのパイロット室とを連通するパイロット通路が形成され、弁体、ダイヤフラム及びホルダの中央部が積層された状態で締結部材によって固定されると共に、
ダイヤフラムが、弁体の着座するボディの弁座部とは反対側となる弁体の一端部側に設けられ、
弁体には、パイロット通路と連通する連通路がＬ字状に屈曲して形成され、その一端が弁座部に着座する弁体の他端部から離間した弁体の外周面に開口し、他端がパイロット室側に開口してパイロット通路と接続されることを特徴とする。

本発明によれば、バルブを構成する弁機構が、流路を有したボディとボディの開口部を覆うボンネットの内部に設けられ、弁体と、可撓性を有したシート状で弁体に対して中央部が保持され、且つ、ボディとボンネットとの間に外縁部が保持されるダイヤフラムと、弁体との間にダイヤフラムの中央部を挟むように設けられたホルダとからなり、ダイヤフラムの中央部近傍には、流路とボンネットのパイロット室とを連通するパイロット通路が形成されている。

従って、パイロット通路をダイヤフラムの中央部と外縁部との間に形成しているバルブと比較し、ダイヤフラムにおいてパイロット通路の形成された部位が撓むことがないため、パイロット通路を起点とした亀裂の発生が防止される。その結果、ダイヤフラムの耐久性をさらに向上させることができる。

また、本発明は、圧力流体の流通する流路を有したボディと、ボディの開口部を覆うように設けられるボンネットと、ボディ及びボンネットの内部に設けられ、流路の連通状態を切り換える弁体とを有したバルブにおいて、
弁体は、ボディの弁座部に着座する着座部を有した本体部と、
本体部に対して径方向外側に延在する可撓性を有したシート状のダイヤフラム部と、
を備え、
ダイヤフラム部の外縁部がボディとボンネットとの間に保持され、
弁体には、流路とボンネットのパイロット室とを連通するパイロット通路が形成されると共に、
ダイヤフラム部が、弁体の着座するボディの弁座部とは反対側となる弁体の一端部側に設けられ、
パイロット通路はＬ字状に屈曲して形成され、その一端が弁座部に着座する弁体の他端部から離間した弁体の外周面に開口し、他端がパイロット室側に開口することを特徴とする。

本発明によれば、バルブを構成する弁体は、ボディの弁座部に着座する着座部を有した本体部と、本体部に対して径方向外側に延在する可撓性を有したダイヤフラム部とが一体的に形成され、このダイヤフラム部の外縁部がボディとボンネットとの間に保持されることで固定されると共に、流路とボンネットのパイロット室とを連通するパイロット通路が形成されている。

従って、パイロット通路をダイヤフラムの中央部と外縁部との間に形成しているバルブと比較し、ダイヤフラム部が本体部と一体的に形成されパイロット通路の形成された部位が撓むことがないため、パイロット通路を起点とした亀裂の発生が防止される。その結果、ダイヤフラム部を含む弁体の耐久性をさらに向上させることができる。

さらに、ボディ及びボンネットの少なくともいずれか一方には、外縁部を保持する部位に、ダイヤフラムの厚さ方向に向かって突出した突起部を有し、ダイヤフラムに臨む突起部の端部を、ダイヤフラムの撓曲部位側が最も高く該撓曲部位から離間するにつれて低くなるテーパ状に形成するとよい。

さらにまた、ボディ及びボンネットの少なくともいずれか一方には、外縁部を保持する部位に、ダイヤフラム部の厚さ方向に向かって突出した突起部を有し、ダイヤフラム部に臨む突起部の端部を、ダイヤフラム部の撓曲部位側が最も高く撓曲部位から離間するにつれて低くなるテーパ状に形成するとよい。

またさらに、弁体及びホルダの少なくともいずれか一方には、中央部を保持する部位に、ダイヤフラムの厚さ方向に向かって突出した突起部を有し、ダイヤフラムに臨む突起部の端部を、ダイヤフラムの撓曲部位側が最も高く撓曲部位から離間するにつれて低くなるテーパ状に形成するとよい。

また、弁体の着座する弁座部を、ボディの側部に開口し圧力流体の供給される入口ポートの軸中心近傍となるように形成するとよい。

さらに、ボディには圧力流体の排出される出口ポートを有し、出口ポートを、ボディの内部に向かって徐々に拡径するテーパ状に形成するとよい。

さらにまた、ダイヤフラムの中心に弁体の一部が挿通される挿通孔を形成し、挿通孔と弁体との間には径方向に沿って隙間を設けるとよい。

またさらに、ダイヤフラムの外縁部とボディとの間には径方向に沿って隙間を設けるとよい。

また、ダイヤフラム部の外縁部とボディとの間には径方向に沿って隙間を設けるとよい。さらに、本体部には、ボンネットに臨む端部から弁座部側に段付状に形成された段差部を有し、段差部から延在するようにダイヤフラム部を形成するとよい。

さらに、弁座部に臨む本体部の端部に、弁座部から離間する方向に窪んだ凹部を形成するとよい。

さらにまた、着座部に、弁座部側に向かって突出した凸部を形成するとよい。

またさらに、ダイヤフラム部は、本体部に接合される内縁部を最も厚く形成し、内縁部から外縁部に向けて徐々に薄くなるように形成するとよい。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、パイロット通路をダイヤフラムの中央部と外縁部との間に形成しているバルブと比較し、ダイヤフラムにおけるパイロット通路の形成された部位が撓むことがないため、パイロット通路を起点とした亀裂の発生が防止され、ダイヤフラムの耐久性を向上させることができる。

本発明の第１の実施の形態に係るバルブの全体断面図である。 図１のバルブにおけるダイヤフラム近傍を示す拡大断面図である。 図１のバルブが弁座部から離間した弁開状態を示す全体断面図である。 図３のバルブにおけるダイヤフラム近傍を示す拡大断面図である。 バルブにおける弁座部の高さ位置と流体の流れやすさを示すＣｖ値との関係を示す特性曲線図である。 本発明の第２の実施の形態に係るバルブの全体断面図である。 図６のバルブにおける弁体のスカート部近傍を示す拡大断面図である。 図６のバルブが弁座部から離間した弁開状態を示す全体断面図である。 図８のバルブにおける弁体のスカート部近傍を示す拡大断面図である。

本発明に係るバルブについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。図１において、参照符号１０は、本発明の第１の実施の形態に係るバルブを示す。

このバルブ１０は、図１〜図４に示されるように、ボディ１２と、該ボディ１２の内部に収納される弁機構１４と、前記ボディ１２の上部を閉塞するように設けられるボンネット１６とを含む。

ボディ１２は、例えば、金属製材料から形成され、その上方（矢印Ａ方向）には円形状に開口した開口部１８が形成されると共に、側方に開口した第１ポート（入口ポート）２０と、下方（矢印Ｂ方向）に開口した第２ポート（出口ポート）２２と、前記第１及び第２ポート２０、２２と連通した連通室２４とを有する。すなわち、第１ポート２０と第２ポート２２とが略直交するように形成される。

そして、第２ポート２２は、その円筒状の壁部が連通室２４側（矢印Ａ方向）へと直線状に突出し、その上端部には後述する弁体３０の着座可能な弁座部２６が形成されると共に、前記弁座部２６側となる端部が上方（矢印Ａ方向）に向かって徐々に拡径したテーパ状に形成されている。

また、弁座部２６は、図１に示されるように第１ポート２０の軸中心近傍となる位置に形成されている。換言すれば、弁座部２６は、第１ポート２０の軸中心高さと略同一高さとなるように形成されている。

さらに、開口部１８の外周側端部には、上方（矢印Ａ方向）に向かって突出した環状の第１突起部２８が形成される。第１突起部２８の上面は、その内周側が最も上方へと突出し外周側に向かって徐々に低くなるような傾斜状に形成される。

弁機構１４は、弁体３０と、該弁体３０に当接するように設けられたダイヤフラム３２と、前記弁体３０との間に前記ダイヤフラム３２の中央部を挟持する保持部材（ホルダ）３４と、前記弁体３０、ダイヤフラム３２及び保持部材３４を軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に当接させた状態で固定する固定ボルト３６とを有する。

弁体３０は、例えば、樹脂製材料によって上端部から下端部に向かって徐々に拡径する断面台形状に形成され、その上端部にはダイヤフラム３２の中央部が当接すると共に、中央部に突出したボス部３０ａが前記ダイヤフラム３２の第１孔部４８に挿通されることで前記弁体３０と前記ダイヤフラム３２とが同軸状に位置決めされる。

一方、弁体３０の下端部中央には、固定ボルト３６の挿通されるボルト収納孔３８が形成され、軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に貫通した挿通孔４０と連通している。また、ボルト収納孔３８の外周側には、平面状で弁座部２６に着座可能な着座部４２が形成される。この着座部４２は弁座部２６に臨むように形成されている。

また、弁体３０には、テーパ状に形成された外周面に開口したパイロット通路４４を有し、該パイロット通路４４は略同一径で径方向内側（弁体３０の中心側）に向かって延在した後、挿通孔４０から所定間隔離間した位置で上端部に向かって直角に曲がるように延在している。換言すれば、パイロット通路４４は、弁体３０の内部において断面Ｌ字状に形成されている。そして、パイロット通路４４は、弁体３０の上端部まで貫通している。

さらに、弁体３０の上端部には、その外縁部に上方（矢印Ａ方向）に向かって突出した環状の第２突起部４６が形成され、該第２突起部４６の上面は、外周側が最も上端部から突出し内周側に向かって徐々に低くなるような傾斜状に形成される。

ダイヤフラム３２は、例えば、ゴム等の弾性材料から薄膜円盤状（シート状）に形成され、その中央部には固定ボルト３６及び弁体３０のボス部３０ａが挿通される第１孔部４８が形成されると共に、該第１孔部４８の一部がパイロット孔として機能する。この第１孔部４８は、ダイヤフラム３２の厚さ方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に貫通し、隣接する弁体３０のパイロット通路４４に臨んで連通している。

また、第１孔部４８は、弁体３０のボス部３０ａとの間に所定間隔の隙間が設けられ、ダイヤフラム３２が前記弁体３０と保持部材３４との間に挟持され潰された際、その変形部位を内周側となる隙間へと逃がすことが可能となる。

さらに、ダイヤフラム３２の厚さ中心には、薄肉化と強度向上を両立させるための基布（図示せず）が設けられている。

そして、ダイヤフラム３２は、その中央部が弁体３０の上端部と保持部材３４との間に挟持されることで第２突起部４６が食い込んで係止され、一方、前記ダイヤフラム３２の外縁部は、ボディ１２と前記ボンネット１６との間に挟持されることで第１突起部２８が食い込んで係止される。すなわち、第１及び第２突起部２８、４６は、いずれもダイヤフラム３２の撓曲する部位側が高くなるように形成されている。

このダイヤフラム３２の外縁部とボディ１２及びボンネット１６との間には、該外縁部の径方向外側に径方向に沿った所定間隔の隙間が設けられ、ダイヤフラム３２が前記ボディ１２と前記ボンネット１６との間に挟持され潰された際、その変形部位を外周側となる隙間へと逃がすことが可能となる。

保持部材３４は、例えば、金属製材料から円盤状に形成され、その下面が弁体３０及びダイヤフラム３２の中央部近傍に当接すると共に、略中央部に形成された第２孔部５２には固定ボルト３６の軸部５８が挿通される。

また、保持部材３４には、第２孔部５２に対して径方向外側となる位置にパイロット孔５４が形成され、該パイロット孔５４は、ダイヤフラム３２の第１孔部４８、弁体３０におけるパイロット通路４４の他端部側と略一直線状となるように形成され、ボンネット１６の内部と連通している。

固定ボルト３６は、例えば、頭部５６が弁体３０のボルト収納孔３８へ収納され、該頭部５６から軸方向（矢印Ａ方向）に延在する軸部５８が前記弁体３０の挿通孔４０、ダイヤフラム３２の第１孔部４８及び保持部材３４の第２孔部５２へと挿通される。そして、固定ボルト３６は、その頭部５６と弁体３０との間にワッシャ６０が設けられ、保持部材３４の端部から突出した部位にナット部材６２が螺合されることで、ダイヤフラム３２の中央部が弁体３０と保持部材３４との間に挟持された状態で一体的に固定される。

ボンネット１６は、例えば、金属製材料から形成され、その中央部には弁機構１４に臨むパイロット室６４が形成され、一方、上端部中央にはパイロットバルブ６６の接続されるパイロットポート６８が開口している。

このパイロット室６４の内部にはスプリング７０が収納され、内周面に形成された段差に前記スプリング７０の一端端部が係合され、他端部は保持部材３４の上面に当接するように介装される。このスプリング７０は、例えば、螺旋状に巻回されたコイルスプリングからなり、その弾発力によって保持部材３４がボディ１２側（矢印Ｂ方向）へと常に付勢され、該保持部材３４と共にダイヤフラム３２の中央部、弁体３０が前記ボディ１２側（矢印Ｂ方向）へと付勢され、該弁体３０が弁座部２６へと押し付けられ着座する。

一方、パイロットポート６８は、ボンネット１６の内部においてパイロット室６４の上端部と連通し、パイロットバルブ６６は、例えば、通電によって励磁するソレノイド部を有した２方弁からなり、該ソレノイド部の励磁作用下にパイロット弁体を弁開させパイロットポート６８と外部とを連通させる目的で設けられる。

そして、ボンネット１６は、その内部に弁機構１４が収納された状態でボディ１２の開口部１８を覆うように設けられ、複数の締結ボルト７２を前記ボディ１２に対して軸方向に螺合させることで連結される。この際、ボンネット１６の下端部が、ボディ１２の上端部に対して直接接触するため、両者の間に設けられたダイヤフラム３２の外縁部に対して締結ボルト７２の締結力が直接付与されることが回避される。

本発明の第１の実施の形態に係るバルブ１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。なお、ボンネット１６のパイロットポート６８に対してパイロットバルブ６６が接続され、図１に示されるように弁体３０が弁座部２６に対して着座した弁閉状態を初期位置として説明する。

先ず、この初期状態では、スプリング７０の弾発力によって弁機構１４が弁座部２６側（矢印Ｂ方向）へと押圧され、それに加え、図示しない圧力流体供給源から圧力流体が第１ポート２０を通じて連通室２４へと導入されている。この圧力流体は、その一部が連通室２４に開口したパイロット通路４４、第１孔部４８及びパイロット孔５４を通じてボンネット１６のパイロット室６４へと流入することで該圧力流体の圧力が前記弁体３０等を前記弁座部２６側（矢印Ｂ方向）へと押し下げている。すなわち、弁体３０を含む弁機構１４は、スプリング７０の弾発力及び圧力流体の圧力によって弁座部２６側へと押圧されている。

なお、この場合、パイロットバルブ６６が非通電状態で弁閉しているため、パイロット室６４内の圧力流体が外部に排出されることがなく所定圧力へと上昇する。

次に、図示しないコントローラからパイロットバルブ６６のソレノイド部（図示せず）へ通電することでパイロット弁体が開き、パイロットポート６８が開放されることでパイロット室６４内の圧力流体が徐々に外部へと排出される。これにより、パイロット室６４の圧力が低下し、それに伴って、弁体３０を弁座部２６側へと付勢する押圧力がスプリング７０の弾発力のみとなるため、該押圧力が弱まることで弁体３０が前記弾発力に抗して弁座部２６から離間する方向（矢印Ａ方向）へと移動し始める。

すなわち、スプリング７０の弾発力は、該スプリング７０の単体で弁体３０を弁座部２６へと着座させておく強さには設定されておらず、パイロット室６４内における圧力流体の圧力と併せることで初めて弁閉状態とすることが可能な大きさに設定されている。

そして、図３及び図４に示されるように、弁体３０を含む弁機構１４が弁座部２６から完全に離間することで弁開状態となり、第１ポート２０に供給された圧力流体が連通室２４、弁座部２６の内部を通じて第２ポート２２へと流通する。この場合も、パイロットバルブ６６は通電作用下に弁開状態にある。

一方、弁体３０を含む弁機構１４を再び図１に示される弁座部２６へ着座した弁閉状態とする場合には、パイロットバルブ６６に対する通電を停止することでパイロット弁体が弁閉状態となり、それに伴って、パイロットポート６８を通じた圧力流体の外部への排出が停止される。これにより、ボンネット１６のパイロット室６４内が密閉状態となり、パイロット通路４４、第１孔部４８及びパイロット孔５４を通じて再び流入する圧力流体によってパイロット室６４の圧力が徐々に上昇し始める。

これにより、弁機構１４は常に付勢しているスプリング７０の弾発力に加え、圧力流体の圧力上昇によって弁座部２６側（矢印Ｂ方向）へと押圧され、連続的な圧力上昇によってさらに弁座部２６側へと押圧されることで着座部４２が前記弁座部２６へと着座した弁閉状態となる（図１及び図２参照）。その結果、第１ポート２０から連通室２４を通じた第２ポート２２への圧力流体の流通が遮断される。

以上のように、第１の実施の形態では、ボディ１２及びボンネット１６の内部に弁機構１４の収納されたバルブ１０において、前記弁機構１４を構成する弁体３０には、前記ボディ１２の連通室２４に開口したパイロット通路４４が形成されると共に、前記弁体３０と保持部材３４との間に保持されるダイヤフラム３２の中央部にも、前記パイロット通路４４と連通した第１孔部４８が形成されている。

このため、オリフィス孔をダイヤフラムの中央部と外縁部との間に形成しているバルブと比較し、第１孔部４８の形成された部位が撓むことがないため、該第１孔部４８を起点とした亀裂の発生が防止される。その結果、ダイヤフラム３２の耐久性を向上させることが可能となる。

また、ダイヤフラム３２の外縁部をボディ１２とボンネット１６との間に挟持する際、該ボディ１２の上面に設けられた第１突起部２８を前記ダイヤフラム３２に食い込ませることで、該ダイヤフラム３２を確実に保持し、且つ、前記第１突起部２８を内周側から外周側に向かって低くなる傾斜面とすることで、前記ダイヤフラム３２が挟持された際に生じるはみ出しが内周側となることがなく外周側へと送られるため、圧力流体の受圧面となるダイヤフラム３２の撓曲部位にしわが生じてしまうことが回避される。

さらに、ダイヤフラム３２の中央部を弁体３０と保持部材３４との間に挟持する際、該弁体３０の上面に設けられた第２突起部４６を前記ダイヤフラム３２に食い込ませることで、該ダイヤフラム３２を確実に保持し、且つ、前記第２突起部４６を外周側から内周側に向かって低くなる傾斜面とすることで、前記ダイヤフラム３２が挟持された際に生じるはみ出しが外周側となることがなく内周側へと送られるため、圧力流体の受圧面となるダイヤフラム３２の撓曲部位のしわが防止される。

すなわち、ダイヤフラム３２の外縁部及び中央部を保持するボディ１２及び弁体３０に、それぞれ第１及び第２突起部２８、４６を設け、外周側に設けられた第１突起部２８を該外周側に向かって徐々に低くなるように形成し、内周側に設けられた第２突起部４６を該内周側に向かって徐々に低くなるように形成することで、前記ダイヤフラム３２を挟持した際のはみ出し部位が、圧力流体の受圧面となる撓曲部位側へと移動することを回避してしわの発生を好適に防止することができる。

さらにまた、ボディ１２とボンネット１６との間にダイヤフラム３２を挟持する際、ボディ１２の端面とボンネット１６との端面とが直接接触し、締結ボルト７２による軸方向への締結力の大部分を前記ボディ１２及び前記ボンネット１６で受ける構造としているため、従来のバルブと比較して前記ダイヤフラム３２を押し潰すように作用する力が抑制される。その結果、ダイヤフラム３２に弾性力がなくなり圧縮永久歪が生じた場合においてでも締結ボルト７２が緩んでしまうことを防止できる。

またさらに、図５のダイヤフラム３２における弁座部２６の高さ位置と、圧力流体の流れやすさを表すＣｖ値との関係を示す特性曲線から諒解されるように、ダイヤフラム３２における弁座部２６の高さを従来の高さから第１ポート２０の軸中心高さへと低く設定することで、バルブ１０における圧力流体の流量特性（Ｃｖ値）を向上させることができる（図５中、破線位置参照）。すなわち、第１ポートの軸中心より高く弁座部を設けていた従来のバルブと比較し、本願発明に係るバルブ１０のように第１ポート２０の軸中心高さと同一高さとなるように弁座部２６を設けることで流量特性の向上を図ることができる。

その結果、例えば、バルブ１０を同一流量で設定する場合に弁体３０の軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿った移動量を短くすることができ、それに伴って、前記弁体３０が移動する際のダイヤフラム３２の撓み量を抑制することが可能となるため、該ダイヤフラム３２に働く張力や衝撃力が緩和されさらなる耐久性の向上を図ることができる。

また、弁座部２６を、第１ポート２０の軸中心近傍となるように形成することにより、圧力流体が前記第１ポート２０から弁座部２６の開口した第２ポート２２へと流れる際の流量損失を低減させ流量特性の向上を図ることが可能となる。

次に、第２の実施の形態に係るバルブ１００を図６〜図９に示す。なお、上述した第１の実施の形態に係るバルブ１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。

この第２の実施の形態に係るバルブ１００では、弁機構を弁体１０２のみで構成している点で、第１の実施の形態に係るバルブ１０と相違している。

このバルブ１００は、図６〜図９に示されるように、ボディ１０４と、該ボディ１０４の内部に収納される弁体１０２と、前記ボディ１０４の上部を閉塞するように設けられるボンネット１０６とを含む。

このボディ１０４には、その上方（矢印Ａ方向）に開口した開口部１０８の外周側に立設した環状壁１１０が形成され、その環状壁１１０の内部にボンネット１０６の一部が挿入される。

また、環状壁１１０の内側には下方（矢印Ｂ方向）に向かって窪んだ環状溝１１２が形成され、後述する弁体１０２のスカート部（ダイヤフラム部）１１６が挿入され保持される。なお、環状溝１１２のさらに内側には第１突起部２８が形成されている。

弁体１０２は、例えば、弾性を有した樹脂製材料から一体成形され、中央部に形成される本体部１１４と、該本体部１１４から径方向外側に延在する薄膜状のスカート部１１６とからなり、該スカート部１１６の外縁部１１６ａに形成されたフック１１８がボディ１０４の開口部１０８に形成された環状溝１１２に挿入されボンネット１０６との間に挟持される。

本体部１１４は断面円形状に形成され、その下端部が第２ポート２２に臨むように設けられると共に、前記下端部の中央には、第２ポート２２から離間する方向に窪んだ凹部１２０が形成され、該凹部１２０の外周側となる外縁部には弁座部２６に着座可能な着座部１２２が形成される。この着座部１２２は、ボディ１０４の弁座部２６に臨むように形成され、該弁座部２６側（矢印Ｂ方向）に向かって突出した環状の凸部１２４を有している。この凸部１２４は、着座部１２２に対して径方向に沿った幅寸法が小さく形成され、着座部１２２に沿って延在している。

また、本体部１１４には、その外周面に開口したパイロット通路１２６を有し、該パイロット通路１２６は径方向内側に向かって延在した後、本体部１１４の上端部に向かって直角に曲がるように延在している。すなわち、パイロット通路１２６は、本体部１１４の内部において断面Ｌ字状に形成され、本体部１１４の外周面と上端部とを貫通している。

この本体部１１４の外周面におけるパイロット通路１２６の開口位置は、本体部１１４の下端部に設けられた着座部１２２と上端部近傍に設けられたスカート部１１６との間となるように形成される。換言すれば、パイロット通路１２６の開口位置は、弁体１０２の軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）においてスカート部１１６より所定距離だけ下方（矢印Ｂ方向）へと離間した位置に設けられている。

スカート部１１６は、本体部１１４の外周面から径方向外側に向かって延在し、その外縁部１１６ａには下方へ突出したフック１１８が形成され、ボディ１０４の環状溝１１２に挿入されボンネット１０６との間に挟持される。一方、スカート部１１６の内縁部１１６ｂは、本体部１１４の上端部より一段下がった段差部１２８に接合されている。

ボンネット１０６は、例えば、円盤状に形成されたベース部１３０と、該ベース部１３０の中心から上方（矢印Ａ方向）に突出した筒部１３２とを有し、該筒部１３２にはパイロットバルブ６６の接続されるパイロットポート６８が開口している。

ベース部１３０は、ボディ１０４の開口部１０８に挿入され、その外縁部下面に形成された段部１３４に環状壁１１０が係合される。また、ボディ１０４に臨むベース部１３０の下面には、外縁部に形成され弁体１０２のスカート部１１６を把持する把持部１３６と、該把持部１３６の径方向内側に形成され筒部１３２側に向かって窪んだパイロット室１３８とが形成される。

パイロット室１３８は、把持部１３６から径方向内側に向かって徐々に筒部１３２側（矢印Ａ方向）へ傾斜したテーパ状に形成されると共に中央部が平面状に形成されている。このパイロット室１３８は、弁体１０２の本体部１１４及びスカート部１１６に臨むように設けられる。

そして、ボンネット１０６は、ボディ１０４の環状溝１１２に弁体１０２のスカート部１１６が挿入された状態でボディ１０４の開口部１０８を覆うように挿入され、把持部１３６によってボディ１０４との間に前記スカート部１１６の外縁部１１６ａが挟持された状態で、複数の締結ボルト７２を前記ボディ１０４に対して軸方向に螺合させることで連結される。

この際、スカート部１１６の外縁部１１６ａとボディ１０４の環状壁１１０との間には、該外縁部１１６ａの径方向外側に径方向に沿った所定間隔の隙間が設けられ、前記スカート部１１６が前記ボディ１０４と前記ボンネット１０６との間に挟持され潰された際、その変形部位を外周側となる隙間へと逃がすことが可能となる。

本発明の第２の実施の形態に係るバルブ１００は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。なお、基本的な動作は、上述した第１の実施の形態に係るバルブ１０と同様であるため、詳細な動作説明については省略する。

先ず、図６に示される弁体１０２の弁座部２６に着座した弁閉状態では、図示しない圧力流体供給源から圧力流体が第１ポート２０を通じて連通室２４へと導入され、この圧力流体が連通室２４に開口したパイロット通路１２６を通じてボンネット１０６のパイロット室１３８へと流入することで該圧力流体の圧力によって前記弁体１０２が前記弁座部２６側（矢印Ｂ方向）へと押圧される。

次に、パイロットバルブ６６への通電作用下にパイロットポート６８が開放されることでパイロット室１３８内の圧力流体が徐々に外部へと排出され、パイロット室１３８の圧力が低下することで弁体１０２に対する押圧力が弱まって弁座部２６から離間する方向（矢印Ａ方向）へと移動し始める。

そして、図８及び図９に示されるように、弁体１０２が弁座部２６から完全に離間し、本体部１１４の上端部がボンネット１０６のパイロット室１３８の上面へ当接することで弁開状態となり、第１ポート２０に供給された圧力流体が連通室２４、弁座部２６の内部を通じて第２ポート２２へと流通する。

一方、弁体１０２を図６に示されるように弁座部２６へ着座した弁閉状態とする場合には、パイロットバルブ６６に対する通電を停止することで弁閉状態とし、それに伴って、パイロットポート６８を通じたパイロット室１３８からの圧力流体の排出が停止される。これにより、ボンネット１０６のパイロット室１３８内が密閉状態となり、再びパイロット通路１２６を通じて流入する圧力流体によってパイロット室１３８の圧力が徐々に上昇し始める。

これにより、弁体１０２はパイロット室１３８における圧力流体の圧力上昇によって弁座部２６側（矢印Ｂ方向）へと押圧され、着座部１２２が弁座部２６へと着座した弁閉状態となる。その結果、第１ポート２０から連通室２４を通じた第２ポート２２への圧力流体の流通が遮断される。

以上のように、第２の実施の形態では、ボディ１０４の内部に弁体１０２を有したバルブ１００において、この弁体１０２を、ボディ１０４の弁座部２６に着座自在な本体部１１４と、該本体部１１４から径方向外側に延在するスカート部１１６とが一体的に形成された構成とすることで、オリフィス孔をダイヤフラムの中央部と外縁部との間に形成しているバルブと比較し、パイロット通路１２６の設けられた本体部１１４が撓むことがないため、スカート部１１６に対する亀裂の発生が防止される。その結果、スカート部１１６を含む弁体１０２の耐久性を向上させることが可能となる。

また、本体部１１４とスカート部１１６とを一体的に形成した弁体１０２とすることで、それぞれ別部材とした場合と比較して部品点数の削減を図ることができるため、前記弁体１０２を含むバルブ１００の製造コストを削減できると共に、組付工数の削減を図ることができる。

さらに、弁体１０２を弾性を有した樹脂製材料から形成することで、本体部１１４が弁座部２６に着座する際の衝撃及び作動音を低減しつつ前記弁座部２６の摩耗を低減できると共に、前記弁座部２６に着座した際のシール性を向上できる。

さらにまた、本体部１１４及びスカート部１１６を含む弁体１０２を一体成形で形成することで、樹脂製材料が有する復元力を利用して図１に示されるような弁閉状態とすることが可能となるため、第１の実施の形態に係るバルブ１０で用いられていた弁体３０を弁座部２６側に付勢するためのスプリング７０が不要となり、それに伴って、さらなるバルブ１００の部品点数の削減が可能となる。

またさらに、弁体１０２の外周面におけるパイロット通路１２６の開口位置を、スカート部１１６の内縁部１１６ｂから下方（矢印Ｂ方向）へと離間させることで、接合部位（内縁部１１６ｂ）を前記スカート部１１６の把持位置（外縁部１１６ａ）に対して下方に配置することができる。そのため、弁体１０２が上方（矢印Ａ方向）へ移動する際、スカート部１１６に対して径方向に縮むように応力が生じるため亀裂の発生が防止される。その結果、スカート部１１６を含む弁体１０２の耐久性を向上させることができる。

また、弁体１０２における本体部１１４の上端部に段差部１２８を設けることで、図８に示される弁体１０２がボンネット１０６側（矢印Ａ方向）へ移動した弁開時において、前記上端部が前記ボンネット１０６のパイロット室１３８へと当接した場合でも、スカート部１１６の内縁部１１６ｂが前記パイロット室１３８へと密着することがなく所定間隔離間した状態とすることができる。その結果、弁開時から下方へ移動させる際にスカート部１１６の全体がボンネット１０６に貼着してしまうことが回避され、該貼着に起因した作動性の低下を抑制することができる。

さらに、弁体１０２のスカート部１１６を、本体部１１４に接合された内縁部１１６ｂから径方向外側に向かって徐々に薄くなるように形成することで、前記弁体１０２の開閉動作に伴って前記スカート部１１６が屈曲した際の内縁部１１６ｂに対する応力集中が好適に緩和され、前記スカート部１１６の耐久性をさらに向上させることが可能となる。

さらにまた、弁体１０２を樹脂製材料から成形することで、スカート部１１６の外縁部１１６ａに対して凸状のフック１１８を容易に形成できるため、前記フック１１８を設けることでボディ１０４の環状溝１１２に対してより確実に前記スカート部１１６を係合させ保持することが可能となり、前記スカート部１１６の径方向内側への脱抜がより確実に防止される。

またさらに、弁体１０２の着座部１２２に弁座部２６側（矢印Ｂ方向）に向かって突出した環状の凸部１２４を設け、前記弁体１０２が弁座部２６に着座する弁閉時において前記凸部１２４を前記弁座部２６へと当接させることで、弁閉時におけるシール性をより一層高めることができる。

また、弁体１０２における本体部１１４の下端部に凹部１２０を設けることで、該本体部１１４の軽量化を図ることができると共に、弁体１０２の成形時における退けを抑制することができる。

なお、本発明に係るバルブは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０、１００…バルブ １２、１０４…ボディ
１４…弁機構 １６、１０６…ボンネット
１８、１０８…開口部 ２４…連通室
２６…弁座部 ２８…第１突起部
３０、１０２…弁体 ３２…ダイヤフラム
３４…保持部材 ４４、１２６…パイロット通路
４６…第２突起部 ４８…第１孔部
６４、１３８…パイロット室 ６６…パイロットバルブ
１１４…本体部 １１６…スカート部
１１８…フック １２４…凸部

Claims (14)

1. 圧力流体の流通する流路を有したボディと、該ボディの開口部を覆うように設けられるボンネットと、前記ボディ及びボンネットの内部に設けられ、前記流路の連通状態を切り換える弁機構とを有したバルブにおいて、
   前記弁機構は、弁体と、
   可撓性を有したシート状に形成され、前記弁体に対して中央部が保持され、且つ、前記ボディと前記ボンネットとの間に外縁部が保持されるダイヤフラムと、
   前記弁体との間に前記ダイヤフラムの中央部を挟むように設けられたホルダと、
   を備え、
   前記ダイヤフラムの中央部近傍には、前記流路と前記ボンネットのパイロット室とを連通するパイロット通路が形成され、前記弁体、前記ダイヤフラム及びホルダの中央部が積層された状態で締結部材によって固定されると共に、
   前記ダイヤフラムが、前記弁体の着座する前記ボディの弁座部とは反対側となる前記弁体の一端部側に設けられ、
   前記弁体には、前記パイロット通路と連通する連通路がＬ字状に屈曲して形成され、その一端が前記弁座部に着座する前記弁体の他端部から離間した該弁体の外周面に開口し、他端が前記パイロット室側に開口して前記パイロット通路と接続されることを特徴とするバルブ。
2. 圧力流体の流通する流路を有したボディと、該ボディの開口部を覆うように設けられるボンネットと、前記ボディ及び前記ボンネットの内部に設けられ、前記流路の連通状態を切り換える弁体とを有したバルブにおいて、
   前記弁体は、前記ボディの弁座部に着座する着座部を有した本体部と、
   前記本体部に対して径方向外側に延在する可撓性を有したシート状のダイヤフラム部と、
   を備え、
   前記ダイヤフラム部の外縁部が前記ボディと前記ボンネットとの間に保持され、
   前記弁体には、前記流路と前記ボンネットのパイロット室とを連通するパイロット通路が形成されると共に、
   前記ダイヤフラム部が、前記弁体の着座する前記ボディの弁座部とは反対側となる前記弁体の一端部側に設けられ、
   前記パイロット通路はＬ字状に屈曲して形成され、その一端が前記弁座部に着座する前記弁体の他端部から離間した該弁体の外周面に開口し、他端が前記パイロット室側に開口することを特徴とするバルブ。
3. 請求項１記載のバルブにおいて、
   前記ボディ及び前記ボンネットの少なくともいずれか一方には、前記外縁部を保持する部位に、前記ダイヤフラムの厚さ方向に向かって突出した突起部を有し、前記ダイヤフラムに臨む前記突起部の端部は、該ダイヤフラムの撓曲部位側が最も高く該撓曲部位から離間するにつれて低くなるテーパ状に形成されることを特徴とするバルブ。
4. 請求項２記載のバルブにおいて、
   前記ボディ及び前記ボンネットの少なくともいずれか一方には、前記外縁部を保持する部位に、前記ダイヤフラム部の厚さ方向に向かって突出した突起部を有し、前記ダイヤフラム部に臨む前記突起部の端部は、前記ダイヤフラム部の撓曲部位側が最も高く該撓曲部位から離間するにつれて低くなるテーパ状に形成されることを特徴とするバルブ。
5. 請求項１記載のバルブにおいて、
   前記弁体及び前記ホルダの少なくともいずれか一方には、前記中央部を保持する部位に、前記ダイヤフラムの厚さ方向に向かって突出した突起部を有し、前記ダイヤフラムに臨む前記突起部の端部は、該ダイヤフラムの撓曲部位側が最も高く該撓曲部位から離間するにつれて低くなるテーパ状に形成されることを特徴とするバルブ。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のバルブにおいて、
   前記弁体の着座する弁座部は、前記ボディの側部に開口し前記圧力流体の供給される入口ポートの軸中心近傍となるように形成されることを特徴とするバルブ。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載のバルブにおいて、
   前記ボディには前記圧力流体の排出される出口ポートを有し、該出口ポートは、前記ボディの内部に向かって徐々に拡径するテーパ状に形成されることを特徴とするバルブ。
8. 請求項１又は５記載のバルブにおいて、
   前記ダイヤフラムの中心には前記弁体の一部が挿通される挿通孔が形成され、前記挿通孔と前記弁体との間には径方向に沿って隙間が設けられることを特徴とするバルブ。
9. 請求項１、３及び５のいずれか１項に記載のバルブにおいて、
   前記ダイヤフラムの外縁部と前記ボディとの間には径方向に沿って隙間が設けられることを特徴とするバルブ。
10. 請求項２又は４記載のバルブにおいて、
    前記ダイヤフラム部の外縁部と前記ボディとの間には径方向に沿って隙間が設けられることを特徴とするバルブ。
11. 請求項２記載のバルブにおいて、
    前記本体部には、前記ボンネットに臨む端部から前記弁座部側に段付状に形成された段差部を有し、前記段差部から延在するように前記ダイヤフラム部が形成されることを特徴とするバルブ。
12. 請求項２又は１１記載のバルブにおいて、
    前記弁座部に臨む前記本体部の端部には、該弁座部から離間する方向に窪んだ凹部が形成されることを特徴とするバルブ。
13. 請求項２又は１１記載のバルブにおいて、
    前記着座部には、前記弁座部側に向かって突出した凸部が形成されることを特徴とするバルブ。
14. 請求項２又は１１記載のバルブにおいて、
    前記ダイヤフラム部は、前記本体部に接合される内縁部が最も厚く形成され、該内縁部から外縁部に向けて徐々に薄くなるよう形成されることを特徴とするバルブ。

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