JPH02283986A - 流量制御弁 - 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〉 本発明は液体機械に備えられるアクチュエータの駆動を
制御する流量制御弁に関する。

〈従来の技術〉 第４図は従来の流量制御弁を示す断面図である。

この流量制御弁は、本体５０内に流入ポート５１と流出
ポート５２とを形成し、これらの流入ポート５１と流出
ポート５２間に、当該通路を連通、しゃ断する主弁５３
を配置するとともに、差圧補償弁５４を介して主弁５３
を作動させるパイロット弁５５を設けてあり、また、主
弁５３に設けられ、可変絞りを形成するスリット５６を
介して流入ポート５１に連通ずる背圧室５７を備えてい
る。

この流量制御弁は、パイロット流量と、主弁５３のスリ
ット５６の通過流量とのバランスにより主弁５３の移動
量を制御するようになっており、また、差圧補償弁５４
によって、差圧の変化にかかわらず流入ポート５１がら
流出ポート５２に流れる流量を一定に保持できるように
なっている。

そして、流出ポート５２がら流出する流量が図示しない
アクチュエータに導がれて、当該アクチュエータを駆動
する。

なお、上記した第４図に示した流量制御弁と同等の技術
が特許出願公表昭５８−５０１７８１号公報に開示され
ている。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記した従来の流量制御弁にあっては、
高精度な差圧補償弁５４を要すること、主弁５３に寸法
精度の高いスリット５６を要することから、構造が複雑
で製作工数がかがるとともに、主弁５３のスリット５６
については組立時に特に高精度な位１合せを要すること
がら組立工数がかかり、製作原価が高くなりやすい。ま
た、流量制御が差圧補償弁５４を介しておこなわれるの
で、追従性の点で問題がある。

本発明は、上記した従来技術における実情に鑑みてなさ
れたもので、その目的は、差圧補償弁およびスリットを
要することなく、差圧の変ｆヒにかかわらず流量を一定
に保持できるように制御でき、しかも構造が簡単で、製
作工数、組立工数を低減できる流量制御弁を提供するこ
とにある。

〈課題を解決するための手段〉 この目的を達成するために本発明は、流入ポートと流出
ボー１−間に配置され、これらの流入ポートと流出ポー
トとを連通、しゃ断する主弁と、この主弁を作動させる
パイロット弁と、流入ポートに絞りを介して連通ずる背
圧室とを有する流量制御弁において、主弁を挟むように
パイロット弁と差圧検出部を設け、しかもパイロット弁
を背圧室側に、差圧検出部を流出ボー１〜側にそれぞれ
配置し、差圧検出部の上流側圧力をパイロット弁のピス
トン部の上部圧力室に導く管路と、差圧検出部の下流側
圧力をピストン部の下部圧力室に導く管路とを設けた構
成にしである。

〈作用〉 本発明の流量制御弁は、上記のように構成しであること
から、パイロット弁の操作により主弁が開度を大きくす
るように移動して流入ポートと流出ポートとが連通し、
流入ポートから流出ポートを経て差圧検出部に流体が流
れる。そして、差圧検出部の上流側圧力と下流側圧力の
差圧がパイロット弁を移動させる力として作用し、例え
ば、差圧検出部の上流側圧力がそれまでより大きくなる
とパイロット弁はその開度を小さくするように移動し、
これに伴って背圧室の圧力が高くなり、主弁が開度を小
さくするように移動し、差圧の変化にかかわらず流量が
一定となるように制御される。

そして、差圧検出部によって検出される差圧に応じて主
弁を連動させるようにしてあり、この差圧検出部はきわ
め゛ζ簡単な構成とすることができ、しかも何ら差圧補
償弁やスリットを設けることを要しないことから、全体
の構造が簡単で、製作工数、組立工数が少なくて済む。

〈実施１例〉 第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は第１
図に示す実施例の動作を説明する系統図である。

第１図に示す実施例は、本体２内に流入ポート３と流出
ポート４とを形成してあり、これらの流入ポート３と流
出ポート４との間に主弁１を配置しである。この主弁１
が弁座６に当接することにより、流入ポート３と流出ポ
ート４との連通がしゃ断され、主弁１が図示上方に移動
することにより流入ポート３と流出ポート４とが連通ず
る。なお、主弁１には絞り７が形成されている。主弁１
の背圧室８は絞り７を介して流入ボー１−３に連通して
いる。また、主弁１を挟むように、パイロット弁１３と
差圧検出部とを設けてあり、しかも背圧室８側にパイロ
ット弁１３を、流出ポート４に連通可能な負荷ポート５
に至る流路内に差圧検出部をそれぞれ配置しである。上
記したパイロット弁１３は段付ピストン部１３ａを有す
るとともに、主弁１の貫通穴上端においてシート部を形
成するように設定しである。このパイロット弁１３の段
付ピストン部１３ａを挟むように、第１パイロット圧室
１６、第２パイロツト圧室１７及び上部圧力室１４、下
部圧力室１５が設けられ、また、このパイロット弁１３
の図示上端部には、当該パイロット弁１３の貫通穴を介
して流出ポート４と連通ずるバランス圧力室１８が形成
されている。上述した第１パイロツト圧室１６、第２パ
イロツト圧室１７は、当該パイロット弁１３を駆動する
流体が導かれる第１制御管路１９、第２制御管路２０に
それぞれ接続されており、また第２パイロツト圧室１７
内には、段付ピストン部１３ａ、つまりパイロット弁１
３を図示下方に付勢する戻しばね２３が配置されている
。

そして、上述したように流入ポート３と、流出ポート４
を経て負荷ポート５とを連絡する流路中、例えば負荷ポ
ート５に、流入ポート３から負荷ポート５に流れる流体
の差圧を検出する差圧検出部を設けである。この差圧検
出部は、例えば受圧部である検出部１０ａ及び支持部を
形成するガイド部１０ｂを有する差圧検出部材１０と、
この差圧検出部材１０を付勢する検出ばね９とを含んで
いる。

そして、負荷ポート５の壁面１２の形状は、例えば差圧
検出部材１０のストロークＸに対して、差圧検出部材１
０の移動によって当該壁面１２との間に形成される開口
面積ＡがＣｖマ（α：定数）のルート関数となる曲面形
状に設定しである。この壁面１２には、上述した差圧検
出部のガイド部１０ｂを移動可能に支持する支持板１１
が嵌着されている。また、流出ポート４と上述の上部圧
力室１４、負荷ポート５と上述の下部圧力室１５をそれ
ぞれ連絡する管路２１．２２を本体２に設けである。

なお、上記したパイロット弁１３、主弁１、及び差圧検
出部材１０は一軸上に配置しである。

このように構成した実施例の動作関係を第２図の系統図
にしたがって説明する。

ここで、第１図に示すパイロット圧室１６．１７の面積
をａ、制御管路１９．２０の圧力をＰｃＨ、Ｐｃ２とす
ると、パイロット弁１３の指令操作量Ｆｃは、Ｆｃ＝ａ
　（Ｐｃ１−Ｐｃ２　）で示される。また、第２図中、
Ｑは流量、Ｋｆは検出ばね９のばね定数、Ｋｐｆ戻しば
ね２３のばね定数、Ａｆは差圧検出部材１０の検出部１
０ａの受圧面積、Ａｐはパイロット弁１３の圧力室１４
．１５の面積、Ｃｖは流量係数、Ｄは主弁１の弁座６の
当接によって形成されるシート面直径、ΔＰは主弁１の
差圧、ρは流入ポート３から流入する流体の密度、ξは
差圧検出部材１０の移動量と、流体ポート４から負荷ポ
ート５に流れる流量の比例定数、ΔＰｃＨは差圧検出部
材１０で検出された差圧、ｙはパイロット弁１３の変位
、Ｘは差圧検出部材１０の変位である。この第２図の関
係を整理すると、 Ｑ・ξ・　（Ｋｆ／Ａｆ）　・Ａ　ｐ　／　Ｆ　ｃ＝Ｋ
Ｌ　・　（１＋ＫＬ）　　　　　ｍとなる。ここで、Ｋ
、はループゲインで、ＫＬ　＝　＜Ａｐ／Ａｆ　）・（
Ｋｆ／Ｋｐ）・ξ・ＣｖπＤ　　２ＡＰ／、Ｑ となる。つまり、Ｋ、はΔＰの関数となり、ΔＰが大き
な値になると、 Ｑ・　ξ　・　（Ｋｆ／Ａｆ）　　・　Ａ　ｐ　／　Ｆ
　ｃ　＝　１すなわち、 Ｑ＝Ｆｃ／ξ・　（Ａｐ／Ａｆ）　　・Ｋｆ　　　（３
）となり、指令操作量Ｆｃに比例した一定の流量に収束
する。

上述の関係を簡単に述べると次のようになる。

すなわち、第１図に示す状態からパイロット弁１３に指
令操作量Ｆｃが与えられたとすると、パイロット弁１３
は上昇し、流入ポート３から流入する流体の圧力によっ
て主弁１がパイロット弁１３に追従するように上昇し、
流入ポート３と流出ポート４とが連通ずる。そして、流
出ポート４に流れ込んだ流体は、差圧検出部材１０を図
示下方に押し下げ負荷ポート５に流出する。この時、流
出ポート４内の流体圧は、管路２１を介して上部圧力室
１４内に導かれ、また、負荷ポート５内の流体圧は管路
２２を介して下部圧力室１５内に導かれる。したがって
、流出ポート４と負荷ポート５の差圧は、力としてパイ
ロット弁１３に加えられる。

そして、仮に流入ポート３の圧力が上昇し、流入ポート
３と流出ポート４内の流体差圧が上昇し、その通過流量
が増加しようとすると、差圧検出部材１０が検出ばね９
に抗して図示下方に押され、流出ポート４内と負荷ポー
ト５の流体差圧が上昇し、これによってパイロット弁１
３が図示下方に移動し、これに伴って主弁１も下方に移
動し、弁座６部分の開度を少なくするように働き、流量
増加を抑制する。つまり、パイロット弁１３の指令操作
量Ｆｃと、差圧検出部材１０により検出された差圧によ
る力とが釣合うように動作し、流入ポート３と流出ポー
ト４内の流体差圧の変化にかかわらず近似的に指令操作
量Ｆｃに比例した流量を得ることができ、この流量が負
荷ポート５を介して図示しないアクチュエータに供給さ
れ、当該アクチュエータが駆動する。

このように構成した実施例にあっては、差圧補償弁およ
びスリットを要することなく、上述のように流量を一定
に保持できるように制御でき、しかも差圧検出部は、検
出部１０ａおよびガイド部１０ｂを有する差圧検出部材
１０と、検出ばね９とを含むだけの簡単な構成であるこ
とから、全体構造が簡単で、製作工数、組立工数が少な
くて済み、したがって製作原価を安くすることができる
。

また、差圧補償弁によることなく、管路２１．２２を介
して直接に差圧を検出できるので、追従性が良く、優れ
た差圧補償性能を有する。

第３図は本発明の別の実施例を示す断面図である。この
別の実施例にあっては、パイロット弁１３を電磁力によ
って作動させるようにしである。

すなわち、ソレノイドコイル３０に流す電流の大きさに
相応してパイロット弁１３が移動するように構成しであ
る。このパイロット弁１３のピストン部３１は、ガイド
壁面３２において密接し、摺動可能な構成にしてあり、
また、当該パイロット弁１３の貫通穴と連通ずるように
管路２１を設け、上部圧力室１４に流出ポート４内の流
体圧を導いている。また、戻しばね２３は、パイロット
弁１３のポペット部と本体２の間に設けられ、パイロッ
ト弁１３を図示下方に付勢する。その他の構成は前述し
た第１図に示した実１ｆ！例と同等である。

この第３図に示した実施例も前述した第１図に示した実
施例と同等の作用効果を奏する。

なお、上記実施例では、負荷ポート５の壁面１２の形状
を、差圧検出部材１０のストロークＸに対して、差圧検
出部材１０の移動によって当該壁面１２との間に形成さ
れる開口面積がルート関数となる曲面形状に設定しであ
るが、本発明はこれに限られず、例えば近似的にルート
関数となる形状に形成することもできる。

〈発明の効果〉 本発明は、以上のように構成しであることから、差圧補
償弁及びスリットを要することなく差圧の変化にかかわ
らず流量を一定に保持できるように制御でき、しかも構
造が簡単で製作工数、組立工数を低減でき、従来に比べ
て製作原価を安くすることができる。また、直接的に差
圧を検出して当該流量の制御をおこなうので優れた差圧
補償性能を有す、る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の流量制御弁の一実施例を示す断面図、
第２図は第１図に示す実施例の動作を説明する系統図、
第３図は本発明の別の実施例を示す断面図、第４図は従
来の流量制御弁を示す断面図である。 １・・・・・・主弁、２・・・・・・本体、３・・・・
・流入ポート、４・・・・・流出ポート、５・・・・・
・負荷ポート、６・・・・・・弁座、７・・・・・・絞
り、８・・・・・・背圧室、９・・・・・検出ばわ、１
０・・・・・・差圧検出部材、１０ａ・・・・・・検出
部、１０ｂ・・・・・・ガイド部、１１・・・・・・支
持板、１２・・・・・壁面、１３・・・・・・パイロッ
ト弁、１３ａ・・・・・・段付ピストン部、１４・・・
・・・上部圧力室、１５・・・・・・下部圧力室、１６
・・・・・・第１パイロツト圧室、１７・・・・・・第
２パイロツト圧室、１８・・・・・・バランス圧力室、
１つ・・・・・第１制御管路、２０・・・・・・第２制
御管路、２１．２２・・・・・・管路、２３・・・・・
・戻しばね、３０・・・・・・ソレノイドコイル、３１
・・・・・・ピストン部、３２・・・・・・ガイド壁面
。 第１ 囚 ｏｂ １０σ 第２図 第４囚

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）流入ポートと流出ポート間に配置され、これらの
   流入ポートと流出ポートとを連通し、しや断する主弁と
   、この主弁を作動させるパイロツト弁と、上記流入ポー
   トに絞りを介して連通する背圧室とを有する流量制御弁
   において、上記主弁を挟むように上記パイロツト弁と差
   圧検出部を設け、しかも上記パイロツト弁を上記背圧室
   側に、上記差圧検出部を上記流出ポート側にそれぞれ配
   置し、上記差圧検出部の上流側圧力を上記パイロツト弁
   のピストン部の上部圧力室に導く管路と、上記差圧検出
   部の下流側圧力を上記ピストン部の下部圧力室に導く管
   路とを設けたことを特徴とする流量制御弁。
2. （２）差圧検出部が、移動可能な差圧検出部材と、この
   差圧検出部材に係着させたばねとから成ることを特徴と
   する請求項（１）記載の流量制御弁。
3. （３）差圧検出部材のストロークに対する開口面積を、
   該ストロークに対してルート関数に、またはルート関数
   に近似するものに設定したことを特徴とする請求項（２
   ）記載の流量制御弁。