JPH03152609A - 双方向減圧弁 - 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］ 本発明は空気圧機器に使用される双方向減圧弁に関する
ものである。

［従来の技術］ 空気圧機器には種々の減圧弁が使用されているが、その
多くは圧縮空気の供給側（入力１１！！ｌ）ポートと排
出側（出力側）ポートとが予め定められており、入力側
から出力側への一方向のみの減圧制御しかできなかった
。

［発明が解決しようとする課題］ 前記従来の減圧弁では入力側ポートと出力側ポートとが
定められているため、例えば、圧力容器への圧縮空気の
充填、あるいは圧力容器からの圧縮空気の放出を行う場
合において、充填圧及び放出圧の両方の制御を必要とす
る場合、従来は充填用と放出用にそれぞれ独立して減圧
弁を設けなければならず、その分手間が掛かるとともに
配管も増えるという間顧がある。又、配管作業時に入力
側ポートに供給配管を、出力側ポートに排出配管を間違
わずに接続する必要があり、間違って接続した場合には
減圧弁として役立たないため、配管作業をやり直す必要
があり手間が掛かる。入力側と出力側の口径あるいはね
じのピッチを代えて間違った配管ができないようにした
ものもあるが、製作が面倒になるばかりでなく配管もそ
れに対応して異なるものを用意する必要があるという不
都合がある。

本発明は前記の問題点に鑑みてなされたものであって、
その目的は２＃ＩＩのポートを明確に入力側と出力側と
に区別せず、圧縮空気の流れる方向がいずれの方向であ
っても減圧制御が可能な双方向減圧弁を提供することに
ある。

［課題を解決するための手段］ 前記の目的を達成するため本発明においては、１個の入
出力ポートを有し互いに連通する２個の室と、ダイヤフ
ラムを介して区画されたパイロット室及びバランス室内
め圧力対抗により作動されて前記両室の連通状態を制御
する弁体と、パイロット圧力を調整する調整手段と、前
記各室を前記バランス室に連通させるための通路と、前
記各室と前記バランス室との連通状態を切換える切換手
段とを備えている。

又、第２請求項記載の発明では、前記切換手段は、ハウ
ジング内にスプールがその長手方向に摺動可能に設けら
れ、スプールの異なる端面側に前記各室の圧力をそれぞ
れ供給する通路が形成され、一方の室の圧力が他方の室
の圧力より高い場合にスプールは他方の室をバランス室
と連通させる位置に配置され、他方の室の圧力が一方の
室の圧力より高い場合にスプールは一方の室をバランス
室と連通させる位置に配置されるようになっている。

［作用］ 前記の構成により本発明の減圧弁では、２個の入出力ポ
ートを供給（入力）側及び排出（出力）側の区別なしに
管路に接続する。そして、排出（出力）側の管路に接続
された入出力ポートと対応する室が、切換手段の作用に
よりバランス室に連通される。従って、排出（出力）側
の圧力がバランス室に供給され、パイロット室内め圧力
と対抗してダイヤプラムを介して弁体が作動されて所定
の減圧動作が行われる。

又、第２請求項記載の発明では、２個の入出力ポートを
供給（入力）側及び排出（出力）側の区別なしに管路に
接続した状態で減圧弁に圧縮空気が供給されると、切換
手段を構成するスプールが供給側に接続された入出力ポ
ート側の室内圧力と、排出側に接続された入出力ポート
側の室内圧力とのバランスにより、自動的に出力側に接
続された入出力ポート側の室をバランス室と連通させる
位置に配置される。そして、排出（出力）側の圧力がバ
ランス室に供給され、パイロット室内め圧力と対抗して
ダイヤフラムを介して弁体が作動されて所定の減圧動作
が行われる。

［実施例１］ 以下、本発明をノズルフラッパ機構を用いたパイロット
式圧力制御弁に具体化した第１実施例を第１，２図に従
って説明する。

パルプハウジング１の下部中央には２個の室２゜３が上
下に並んで互いに連通ずる状態に形成され、各室２．３
は入出力ポート２ａ、３ａをそれぞれ１個備えている。

一方の室２の下端には弁座４が形成されている。又、一
方の室２の上方には室２と連通する室が形成されるとと
もに、語基が２枚のダイヤフラム５，６及び該ダイヤフ
ラム５，６に支持された支持部材７の上部により上下３
段に区画され、パイロット室８、第１のバランス室９及
び第２のバランス室１０が形成されている。支持部材７
は前記室２を貫通して延びるように形成されるとともに
、その中間部に室２と第２のバランス室１０とを区画す
るスプール１１が一体に形成され、下端には前記弁座４
と当接可能な弁体１２が嵌着固定されている。室２．３
内め空気圧力が直接弁体１２の移動に影響を及ぼすのを
無くずため、スプール１１及び弁体１２の受圧面積は等
しく形成されている。又、第２のバランス室１０内には
バイアススプリング１０ａが介装されている。

バルブハウジング１には前記各室２．３を第１のバラン
ス室９に連通させるため、一端が室２゜３にＩＩ！１＠
がバルブハウジング１の外側にそれぞれ開口する通路１
３．１４と、一端が第１のバランス室９に他端がバルブ
ハウジング１の外側に開口する通路１５とが形成されて
いる。バルブハウジング１の外側には前記各通路１３〜
１５の開口部と対応する位置に、各室２，３と第１のバ
ランス室９との連通状態を切換える切換手段としての切
換弁１６が配設されている。切換弁１６のハウジング１
７にはスプール１８がその長手方向に摺動可能に収容さ
れる収容部と、前記各通路１３〜１５に連通したポート
１７ａ〜１７ｃとが形成されるとともに、各室２．３の
圧力をスプール１８の端面側に供給する通路１９ａ、１
９ｂが形成されている。そして、スプール１８は通路１
９ａ、１９ｂから供給される圧力により摺動され、中立
位置では各ポート１７ａ〜１７ｃの連通状態を阻止し一
通路１９ａ側に移動した位置ではポート１７ａと１７ｂ
とを連通状態とし、通路１９ｂ側に移動した位置ではポ
ート１７ｂと１７ｃとを連通状態とするように形成され
ている。

パイロット室８にはオリフィス２０を有するパイロット
圧供給通Ｉｉ！８２１からパイロット圧が供給されるよ
うになっている。又、パイロット室８の上方にはパイロ
ット圧力を調整する調整手段としてのノズルフラッパ機
構が設けられ、ノズルフラッパ機構はノズル２２及びノ
ズル２２に対向して開口部を調整する圧電素子フラツパ
２３から構成されている。圧電素子フラッパ２３には薄
い金属板の両面に圧電素子を接着したいわゆるピエゾバ
イモルフが使用され、印加された電圧により変位が生じ
てノズル開口部を操作し、パイロット圧を制御するよう
になっている。圧電素子フラッパ２３は前記通路１５の
分岐部に設けられた圧力センサ２４からの出力信号と、
設定信号とに基づいて印加電圧を制御するコントローラ
２５により制御される。

次に前記のように構成されたパイロット式圧力制御弁の
作用を説明する。このパイロット式圧力制御弁を管路に
接続する場合は、管路の供給（入力）側、排出（出力）
＠を考慮せずに再入出力ポート２ａ、３ａが管路に接続
される。

まず、一方の室２の入出力ポート２ａが供給側の管路に
接続され、他方の室３の入出力ポート３ａが排出側の管
路に接続された場合について説明する。管路から圧縮空
気が供給されない状態では、切換弁１６のスプール１８
は中立位置に配置されている。入出力ポート２ａの圧力
をＰａ、入出力ポート３ａの圧力をｐｂとすると、管路
から圧縮空気が供給されると、供給側に接続された入出
力ポート２ａの圧力Ｐａが排出側に接続された入出力ポ
ート３ａの圧力ｐｂより大きくなり、スプール１８は中
立位置から第１図に示す位置に移動配置される。これに
より切換弁１６のポート１７ｂとポート１７ｃとが連通
状態となり、排出側に接続された入出力ポート３ａと、
第１のバランス室９とが通路１４．ポート１７ｃ、１７
ｂ−通路１５を介して連通され、入出力ポート３ａの圧
力ｐｂが第１のバランス室９及び圧力センサ２４に伝達
される状態となる。

この状態でコントローラ２５は設定信号と圧力センサ２
４からのフィードバック信号を比較して圧電素子フラッ
パ２３に対する印加電圧を制御し、フィードバック信号
（入出力ポート３ａの圧力ｐｂに対応する圧力信号）に
比べて設定信号が大きな場合には、圧電素子フラッパ２
３に印加される電圧が増加して圧電素子フラッパ２３の
先端が下方に変位し、ノズル開口部を閉じようとする。

ここで、パイロット圧供給口２１ａから供給される圧縮
空気がオリフィス２０を通過してパイロット室８に流入
するが、ノズル開口部が圧電素子フラッパ２３で閉じら
れているためパイロット室８の圧力が上昇し、ダイヤフ
ラム５，６が支持部材７とともに弁体１２を押し下げて
弁体１２が開状態となり、供給側に接続された入出力ポ
ート２ａに供給された圧縮空気が排出側に接続された入
出力ポート３ａに供給される。入出力ポート３ａの圧力
が上昇すると、２枚のダイヤフラム５．６の間の圧力す
なわち第１のバランス室９内め圧力も上昇し、圧力セン
サ２４からのフィードバック信号が増加して設定信号と
の差が小さくなり、圧電素子フラッパ２３の変位が減少
してノズル２２の開口部が開いてパイロット圧が減少す
るため弁体１２が閉じる。このようにして供給側に接続
された入出力ポート２ａから排出側に接続された入出力
ポート３ａ供給される圧縮空気の減圧制御が行われる。

一方、配管への接続作業時に、一方の室２の入出力ポー
ト２ａが排出側の管路に接続され、他方の室３の入出力
ポート３ａが入力側の管路に接続された場合には、前記
とは逆に入出力ポート２ａの圧力Ｐａが入出力ポート３
ａの圧力ｐｂより小さくなり、切換弁１６のスプール１
８は中立位置から押し上げられて第２図に示す状態とな
る。これにより切換弁１６のポート１７ａとポート１７
ｂとが連通状態となり、排出側に接続された入出力ポー
ト２ａと、第１のバランス室９とが通路１３゜ポート１
７ａ、１７ｂ、通路１５を介して連通され、入出力ポー
ト２ａの圧力Ｐａが第１のバランス室９及び圧力センサ
２４に伝達される状態となる。そして、コントローラ２
５ヘフイードバツクされる圧力センサ２４がらの圧力信
号が入出力ポート２ａの圧力Ｐａに対応するものとなり
、前記と同様にしてノズルフラッパ機構により弁体１２
が作動され、供給側に接続された入出力ポート３ａから
排出側に接続された入出力ポート２ａに供給される圧縮
空気の減圧制御が行われる。

［実施例２］ 次に第２実雑例を第３図に従って説明する。この実施例
ではパイロット圧力を調整する調整手段としてノズルフ
ラッパ機構を採用する代わりに、手動ノブ２６の操作に
より支持部材７に対する押圧力を調整可能とした調圧ス
プリング２７が使用されている点が前記実施例と大きく
異なっており、その他の構成は基本的に同じである。バ
ルブハウジング１の上部には手動ノブ２６が回動可能に
取り付けられ、手動ノブ２６には調圧ネジ２８が一体回
動可能に固定されている。調圧ネジ２８にはストップリ
ング２９が螺合され、該ストップリング２９と前記支持
部材７との間に前記調圧スプリング２７が介装されてい
る。そして、手動ノブ２６の回動操作に伴ってストップ
リング２９が調圧ネジ２８に沿って移動し、ストップリ
ング２９と前記支持部材７との間隔が変化して調圧スプ
リング２７の押圧力が変更される。

従って、この実施例の減圧弁においても前記実施例と同
様に切換弁１６のスプール１８が、両人出力ポート２　
ａ　＋　３　ａのうち排出側に接続された入出力ポート
が第１のバランス室９と連通する状態となる位置に自動
的に配置され、調圧スプリング２７の押圧力と排出側に
接続された入出力ポートの圧力との対抗により弁体１２
の開度が決まり、供給側に接続された入出力ポートから
排出側に接続された入出力ポート供給される圧縮空気の
減圧制御が行われる。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、
例えば、第４図に示すように切換手段として電磁弁３０
を設けて電気的に制御方向の切換えを可能な構成とした
り、切換弁１６や電磁弁３０をバルブハウジング１内に
組み込んでもよい、さらには、切換手段として手動式の
切換弁を採用してもよい。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明によれば切換手段の作用に
より２個の入出力ポートのいずれの側からの流れに対し
ても減圧制御が可能となる。又、２個の入出力ポートを
供給（入力）側及び排出（出力）側の区別なしに管路に
接続しても、切換手段の作用により排出（出力）側の入
出力ポートがバランス室に連通されてパイロット室内め
圧力と対抗してダイヤプラムを介して弁体が作動され、
供給側入出力ポートから排出側入出力ポートへ供給され
る圧縮空気の減圧動作が行われるので、配前作業時に入
出力ポートの取付は方向を気にせずに作業ができる。

又、第２請求項記載の発明では、切換手段を構成するス
プールが自動的に排出（出力）側に接続された入出力ポ
ート側の室をバランス室と連通させる位置に配置されて
排出（出力）ｒｐＪの圧力がバランス室に供給され、パ
イロット室内め圧力と対抗してダイヤプラムを介して弁
体が作動されて所定の減圧動作が行われる。

【図面の簡単な説明】

第１．２図は本発明を具体化した第１の実施例の断面図
、第３図は第２実施例の断面図、第４図は変更例の断面
図である。 室２，３、入出力ポート２ａ、３ａ、ダイヤフラム５，
６、パイロット室８、第１のバランス室９、第２のバラ
ンス室１０、弁体１２、通路１３゜１４．１５、切換手
段としての切換弁１６．電磁弁３０、スプール１８、パ
イロット圧供給通路２１、パイロット圧力調整手段を構
成するノズル２２゜圧電素子フラッパ２３．圧力センサ
２４、同じく、パイロット圧力調整手段を構成する手動
ノブ２６゜調圧スプリング２７．調圧すじ２８゜

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、１個の入出力ポート（２ａ，３ａ）を有し互いに連
   通する２個の室（２、３）と、 ダイヤフラム（５、６）を介して区画されたパイロット
   室（８）及びバランス室（９）内め圧力対抗により作動
   されて前記両室（２，３）の連通状態を制御する弁体（
   １２）と、パイロット圧力を、調整する調整手段（２２
   ，２３，２４等）と、 前記各室（２，３）を前記バランス室（９）に連通させ
   るための通路（１３，１４，１５）と、前記各室（２，
   ３）と前記バランス室（９）との連通状態を切換える切
   換手段（１６，３０）とを備えたことを特徴とする双方
   向減圧弁。 ２、前記切換手段（１６）は、ハウジング（１７）内に
   スプール（１８）がその長手方向に摺動可能に設けられ
   、スプール（１８）の異なる端面側に前記各室（２，３
   ）の圧力をそれぞれ供給する通路（１９ａ，１９ｂ）が
   形成され、一方の室（２）の圧力が他方の室（３）の圧
   力より高い場合にスプール（１８）は他方の室（３）を
   バランス室（９）と連通させる位置に配置され、他方の
   室（３）の圧力が一方の室（２）の圧力より高い場合に
   スプール（１８）は一方の室（２）をバランス室（９）
   と連通させる位置に配置されるようにした第１請求項記
   載の双方向減圧弁。