JPH0198774A - 圧力制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は圧力制御弁に関するものであり、特に入口側
の圧力に感応して流れを制御する例えばリリーフ弁等の
圧力制御弁に関する。

（従来の技術） 圧力制御弁の具体例としては、例えば実開昭５３−９０
２２９号公報記載の比例電磁式リリーフ弁がある。

第２図にその構成を模式的に示しており、同図のように
、弁本体５１の一方の端面（図において左端面）には電
磁ソレノイド５２が取着され、また弁本体５１内には上
記ソレノイド５２から延びるブツシュロッド５３と同軸
上に中心貫通穴５４が穿設されている。この中心貫通穴
５４の右端側には、その内周面に周接するシート部材５
５が配設されており、このシート部材５５と上記ソレノ
イド５２のブツシュロッド５３との間に弁体５６が軸方
向摺動自在に配置されている。上記シート部材５５の弁
体５６側端面には、その軸心位置に弁座５７が形成され
、この弁座５７からこのシート部材５５の外周側壁面に
開口する油路５８が上記シート部材５５内に設けられて
いる。そして入口ポート５９は流入路６０によって上記
油路５８に連通ずると共に、出口ボート６１は流出路６
２によって上記弁座５７よりも弁体５６側の中心貫通穴
５４に連通している。したがって上記弁体５６の右端の
テーパ状弁部６３が上記弁座５７に当接離反することに
よって、上記流入路６０と流出路６２との上記弁座５７
部を介する連通状態が制御される。前記ソレノイド５２
に通電する際の電磁力は、ブツシュロッド５３を介して
上記弁体５６を図において軸方向右側へと移動するよう
に、したがって弁部６３が弁座５７に当接する閉弁方向
の押圧力として作用する。つまり上記ソレノイド５２へ
の通電電流を制御することによって、弁体５６を閉弁方
向に付勢する押圧力、すなわちリリーフ圧力を可変する
ようになされている。そして入口ボート５９から流入路
６０を介してシート部材５５の油路５８に導入される圧
油の圧力が、上記ソレノイド５２による押圧力相当圧力
を超えたときに弁体５６が上記押圧力に抗して開弁方向
へと押動され、入口ポート５９が出口ポート６１に連通
して圧油の一部が上記弁本体５１内を介してバイパスし
、これにより入口ポート５９側に供給される圧油の圧力
が略一定となるように制御される。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら上記従来の比例電磁式リリーフ弁では、高
圧、大容量のリリーフ弁としては構成できないという問
題がある。つまり閉弁状態の弁体５６には油路５８に導
入される圧油の圧力に弁座５７の口径面積を乗じた力が
開弁方向に作用する訳であり、この開弁方向の力を超え
る力が電磁ソレノイド５２により与えられる必要がある
。しかしながら電磁ソレノイド５２で得られる押圧力に
は限界があり、このためこの電磁ソレノイド５２で得ら
れる押圧力で制御するためには、上記弁座５７の開口面
積を小さなものにする。二とが必要となってくる。そし
てこのように弁座５７の開口面積を小さ（して構成した
場合には、供給圧油の圧力が設定値を超えて開弁じたと
きにもその流路面積は小さなものとなってしまうため、
必要なバイパス流量が得られず、この結果、供給圧油の
圧力が設定圧を超えてい（こととなってリリーフ機能を
なし得なくなってしまうのである。

この発明は上記に鑑みなされたものであって、その目的
は、高圧かつ大流量の圧力制御が可能な圧力制御弁を提
供することにある。

（問題点を解決するための手段） そこでこの発明の圧力制御弁は、弁本体１内にスプール
摺動室２を設けると共に、流入路１４と流出路１５とを
上記スプール摺動室２にそれぞれ開口させ、また上記ス
プール摺動室２内にスプール６を摺動自在に配置して、
このスプール６の軸方向移動によって上記スプール摺動
室２を介する上記流入路１４と流出路１５との連通状態
を制御すべく構成して成る圧力制御弁であって、上記ス
プール６を閉弁方向に押圧する付勢手段２０を設ける一
方、上記スプール６内に、上記スプール摺動室２の上記
流入路１４側に連通ずる流体導入路２５を穿設して、こ
の流体導入路２５内に受圧部材２８を挿入すると共に、
この受圧部材２８の軸方向外方への移動を上記弁本体１
の内壁面によって規制し、上記流体導入路２５に導入さ
れる流体圧力によって上記スプール６を開弁方向に押動
可能に構成している。

（作用） 上記の圧力制御弁においては、流入路１４側に導入され
る流体が、さらにスプール６内に設けられた流体導入路
２５に導入され、この流体導入路２５に挿入されている
受圧部材２８の端面に作用する上記流体の圧力によって
、上記スプール６に対する開弁方向の押圧力が発生する
。つまりこの押圧力は上記流体の圧力に上記受圧部材２
８端面の面積を乗じた大きさとなる。したがって上記流
体圧力が大きな場合にも、上記スプール６内に挿入され
る受圧部材２８の端面形状を小さく構成することによっ
て、上記押圧力を小さくすることが可能となり、例えば
電磁ソレノイド等によって上記スプール６を閉弁方向に
押圧する付勢手段２０を構成する場合にも、このような
付勢手段２０によるスプール６の軸方向移動の制御が可
能となる。

そして上記流体圧力による押圧力が上記付勢手段２０の
押圧力を超えてスプール６が開弁方向に移動した場合に
は、上記流入路１４から流出路１５へと流れる流体は上
記スプール６により変化する流路面積に応じて流れるこ
ととなる。

このようにスプール６の移動により制御される流路とは
別に、上記スプール６内にこのスプール６の移動制御を
なすための流体導入路２５を形成し、この流体導入路２
５を上記流路とは独立に小さく構成できるので、閉弁方
向の押圧力が例えば電磁ソレノイド等のように小さな場
合にも、高圧、かつ大容量の圧力制御弁としての構成が
可能となる。

（実施例） 次にこの発明の圧力制御弁の具体的な実施例について、
図面を参照しつつ詳細に説明する。

第１図には、比例電磁式リリーフ弁として構成したこの
発明の一実施例における圧力制御弁を示している。同図
において、１は弁本体であって、この弁本体１内には、
図において左右方向に貫通するスプール摺動室２が穿設
されると共に、このスプール摺動室２内に、３個のラン
ド部、すなわち左ランド部３、中央ランド部４、右ラン
ド部５を有するスプール６が軸方向摺動自在に配置され
ている。そして上記スプール摺動室２の内壁面には、上
記各ランド部３．４．５がそれぞれ周接する第１、第２
、第３すべり面７．８．９が軸方向に互いに離間して形
成されると共に、上記スプール摺動室２における上記第
１及び第２すべり面７．８間における径大部領域が流入
ボート室１０として、また第２及び第３すべり面８．９
間における径大部領域が流出ポート室１１としてそれぞ
れ形成されている。一方、弁本体１の外周側壁面には入
口ボード１２と出口ボート１３とが設けられ、上記流入
ボート室１０に開口する流入路１４が上記入口ポート１
２から穿設されると共に、上記流出ポート室１１に開口
する流出路１５が上記出口ポート１３から穿設されてい
る。

上記スプール６の中央ランド部４には、その周側面に、
軸心側に向かうと共に内方で上記流出ポート室１１に連
通ずる流路孔１６が複数設けられている。したがって上
記スプール６が例えば第１図に示すように位置する場合
、つまり上記各流路孔１６の一部が、第２すべり面８に
おける流入ポート室ＩＯ側の端面より、上記流入ボート
室１０側に位置する場合に、上記各流路孔１６の上記流
入ボート室１０への開口面積の総和に応じた流路面積で
上記流入ボート室１０と流出ボート室１１とが連通ずる
こととなる。そして上記スプール６が第１図に示す位置
より右側に移動されることによって上記各流路孔１６の
上記流入ボート室１０への開口面積の総和は小さくなり
、したがって流入ボート室１０と流出ボート室１１との
間の連通流路面積が低下し、さらに上記各流路孔１６が
すべて第２すべり面８に覆われるときには、流入ボート
室１０と流出ボート室１１との連通状態は遮断され、閉
弁状態となるのである。

一方、上記スプール摺動室２の右端には盲栓１７が螺合
され油密状態となされると共に、この盲栓１７と上記ス
プール６における右ランド部５との間には弁ばね１８が
配置され、この弁ばね１８によって上記スプール６は軸
方向左方に押圧されている。また弁本体１の左側端面に
は、付勢手段となる電磁ソレノイド２０が取着され、こ
のソレノイド２０内部から上記スプール摺動室２内に延
びたブツシュロッド２１の先端は上記スプール６の左端
側に連結されている。上記ソレノイド２０に通電するこ
とによって上記ブツシュロッド２１を右方向に移動させ
ようとする電磁力が発生し、これによりスプール６を閉
弁方向に押圧する力が作用するようになされている。

そしてさらに上記スプール６には、右側端面から軸心位
置を左方に延びる小径の流体導入路２５が穿設されてい
る。この流体導入路２５の先端は上記スプール６におけ
る左ランド部３と中央ランド部４との間の小径軸部２６
まで延びており、この小径軸部２６の位置で径方向放射
状に穿設された連通孔２７を介して、流入ポート室１０
に連通するようになされている。一方、上記流体導入路
２５の右端側には、受圧部材となるピストン２８の左端
側が挿入され、上記流体導入路２５の内周面に周接され
ている。このピストン２８と上記スプール６とは軸方向
相対移動自在になされており、また上記ピストン２８の
右端側に形成された拡径部２９は、スプール摺動室２の
右端側を覆う前記盲栓１７の端面の軸心位置に形成され
た凹部に嵌入され、この凹部の底面に上記ピストン２８
の右端が当接することによって、このピストン２８の右
方向への移動が規制されている。

次に上記構成の比例電磁式リリーフ弁の作動状態につい
て説明する。

まず電磁ソレノイド２０への非通電状態においては、弁
ばね１８のばね力によってスプール６は左方向に押圧さ
れ、したがって第１図に示す開弁状態、すなわち中央ラ
ンド部４における流路孔１６の一部が第２すべり面８の
左端面より流入ボート室１０側に位置し、したがって流
入路１４と流出路１５とが上記流路孔１６を介して連通
ずる状態となされている。そして上記電磁ソレノイド２
０に所定の電流値を通電することによって、上記スプー
ル６は上記の開弁位置から閉弁方向（第１図において右
方向）へと上記弁ばね１８のばね力に抗して押動され、
スプール６の右端面が盲栓１７の端面に当接した閉弁位
置に保持される。このとき中央ランド部４における流路
孔１６は第２すべり面８で覆われ、したがって流入路１
４と流出路１５との連通状態が遮断されている。またこ
の閉弁位置においては、上記電磁ソレノイド２０への通
電電流値に応じた電磁力から、上記弁ばね１８のばね力
を減じた力が右方向に作用している。

なお弁ばね１８は、上記のように、この比例電磁式リリ
ーフ弁をノーマルオープン形式のリリーフ弁として、す
なわち電磁ソレノイド２０への非通電時における開弁状
態を与え、るために設けているものであって、そのばね
力は比較的弱い構成である。そこで上記通電時の閉弁方
向の押圧力は電磁ソレノイド２０による電磁力相当とし
、これをリリーフ設定圧力として以下の説明を行う。

上記の閉弁状態において、入口ボート１２から流入路１
４を介して流入ボート室１０に圧力流体が導入されると
、この流体圧力によってスプール６を開弁方向に押圧す
る力が発生する。つまり上記流体はさらに流入ポート室
ＩＯからスプール６の小径軸部２６における連通孔２７
を介して流体導入路２５内に導入され、この流体導入路
２５の右端側を塞ぐピストン２８端面への加圧力が発生
する。そして上記ピストン２８は盲栓１７を介して弁本
体１に対する右方向の移動が規制されているので、スプ
ール摺動室２内で軸方向移動可能なスプール６に対する
左方向、すなわち開弁方向の押動力として上記ピストン
２８への加圧力は作用するのである。したがって上記入
口ポート１２から流入する流体圧力が上昇し、上記のよ
うな開弁方向の押圧力も上昇して、前記した電磁ソレノ
イド２０によるリリーフ設定圧力を超えた場合に、スプ
ール６は左方向、すなわち開弁方向へ押動され、スプー
ル６の中央ランド部４における流路孔１６の左端側が第
２すべり面８の左端面を越えて流入ポート室ｌＯ内に位
置することとなり、これにより上記流路孔１６を介して
流入ポート室１０から流出ボート室１１へのバイパス流
が生じることとなる。この流出ボート室１１に通ずる出
口ボート１３は低圧配管に接続されており、したがって
上記バイパス流の流量に応じて、流入ポート室１０にお
ける圧力上昇が抑えられ、そしてそのときの流入流体圧
力によるスプール６の開弁方向押圧力と前記電磁ソレノ
イド２０によるリリーフ設定圧力とがバランスする位置
でスプール６が停止してその位置を保持し、この結果入
口ボート１２に導入される流体圧力が所定の圧力に制御
されることとなる。

そして上記の比例電磁式リリーフ弁においては、流入流
体によるスプール６を開弁方向に押圧する力は、その圧
力に前記したピストン２８端面の面積を乗じた大きさで
与えられる。したがって流入流体が例えば２００　ｋｇ
／ｃＩＩｉを越えるような高圧の場合においても、上記
ピストン２８の径を小さく構成することによって、通常
の電磁ソレノイド２０における電磁力とバランスさせて
スプール６の移動制御をすることが可能であり、そして
このときに流入路１４側から流出路１５側へバイパスす
る流量は、上記のピストン２８や流体導入路２５の形状
によらずに、スプール６の中央ランド部４における流路
孔１６によって制御され、したがって通常のスプール弁
で得られる大容量の流量を制御することが可能である。

以上の説明のように上記実施例においては、流入路１４
から流出路１５に至る流路を制御するためのスプール６
の移動が、上記流路とは別にスプール６に設けた流体導
入路２５における流体の作用により生じる押圧力に応す
るようになされているので、上記スプール６の閉弁方向
の付勢力を例えば電磁ソレノイド２０で与えるような構
成においても、高圧かつ大容量の圧力制御弁としての構
成が可能である。また上記実施例におけるように、スプ
ール６の開弁方向の押圧力を生じさせるための流体導入
路２５をスプール６内に設ける構成とすることによって
、受圧部材としてのピストン２８のみを追加するだけの
簡素な構造で上記リリーフ弁としての構成が可能であり
、したがってスプール弁構造の本体部以外には、例えば
パイロット弁体部等の付加スペースを必要とせずしたが
って小形に構成できると共に、構造が簡単であることか
ら製作費用も安価なものとすることができる。

さらに上記実施例においては、流入ボート室１０から流
体導入路２５に導入される流体圧力によって直接スプー
ル６を開弁方向に押圧する力を生じる構成であるので、
流入流体の圧力変動に対する応答性に優れ、したがって
チャタリング等の生じにくいリリーフ弁としての構成も
可能となる。また例えば上記流体導入路２５から流出路
１５に流出していく流体等は生じず、スプール弁側のみ
で必要なバイパス流を生じる構成であるので、流体損失
も必要最小限に抑えることが可能である。

なお上記実施例はこの発明を限定するものでは、なく、
この発明の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば上
記においては付勢手段として電磁ソレノイド２０を設け
、比例電磁式リリーフ弁として構成した例について説明
したが、例えば閉弁方向の付勢手段としてばねを配設し
たその他のリリーフ弁、或いはその他の圧力制御弁にこ
の発明を適用することができる。また上記においては受
圧部材２８を別部材で構成したが、弁本体ｌの内壁面に
一体的に構成すること等も可能である。

（発明の効果） 上記のようにこの発明の圧力制御弁においては、流入路
から流出路に至る流路を制御するためのスプールの移動
が、上記流路とは別にスプール内に設けた流体導入路に
おける流体の作用により生じる押圧力に応じて制御され
るので、流入流体が高圧の場合にも上記流体導入路にお
いて生じる押圧力を小さなものとなるように構成するこ
とができ、このため上記押圧力に抗する閉弁方向の押圧
力を与える付勢手段として例えば電磁ソレノイドを用い
るような場合にも、高圧、大容量の圧力制御弁としての
構成が可能となり、そのため射出成形機における射出シ
リンダの背圧制御弁等として好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を適用して比例電磁式リリーフ弁とし
て構成した圧力制御弁の断面図、第２図は従来の比例電
磁式リリーフ弁の断面図である。 １・・・弁本体、２・・・スプール摺動室、６・・・ス
プール、２０・・・電磁ソレノイド（付勢手段）、２５
・・・流体導入路、２８・・・ピストン（受圧部材）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、弁本体（１）内にスプール摺動室（２）を設けると
   共に、流入路（１４）と流出路（１５）とを上記スプー
   ル摺動室（２）にそれぞれ開口させ、また上記スプール
   摺動室（２）内にスプール（６）を摺動自在に配置して
   、このスプール（６）の軸方向移動によって上記スプー
   ル摺動室（２）を介する上記流入路（１４）と流出路（
   １５）との連通状態を制御すべく構成して成る圧力制御
   弁であって、上記スプール（６）を閉弁方向に押圧する
   付勢手段（２０）を設ける一方、上記スプール（６）内
   に、上記スプール摺動室（２）の上記流入路（１４）側
   に連通する流体導入路（２５）を穿設して、この流体導
   入路（２５）内に受圧部材（２８）を挿入すると共に、
   この受圧部材（２８）の軸方向外方への移動を上記弁本
   体（１）の内壁面によって規制し、上記流体導入路（２
   ５）に導入される流体圧力によって上記スプール（６）
   を開弁方向に押動可能に構成していることを特徴とする
   圧力制御弁。