JPH04362711A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧力制御弁に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、圧力制御弁として、例えば実公昭
６３−５０４４号公報に開示されているようなものがあ
る。この圧力制御弁においては、気体の流路を開閉する
開閉部の弁体が背室内に摺動可能に嵌挿されている。そ
の弁体は受圧体の往復動により開閉動作され、受圧体は
パイロット室と主フィードバック室との圧力差により往
復動される。パイロット室には設定圧が付与され、主フ
ィードバック室には通孔を介して流路の出力ポート側の
圧力が導入される。そして、主フィードバック室と前記
背室とは連通されて、前記流路の出力ポート側の圧力が
通孔、主フィードバック室を介して背室に導入され、前
記弁体にかかる背室側の圧力と出力ポート側の圧力とを
バランスさせて、同弁体を圧力的にバランスさせるよう
にしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来の
圧力制御弁においては、流路の出力ポート側の圧力が通
孔、主フィードバック室を介して背室に加えられるよう
になっているため、出力ポートから背室に至る経路が長
くなり、背室に出力ポート側の正確な圧力が伝達されな
い。しかも、弁体に加えられる出力ポート側の圧力と背
室側の圧力とは流体速度が高くなると相違することが多
い。従って、従来の圧力制御弁においては弁体を圧力的
にバランスさせることが難しかった。このため、従来は
弁体の開閉動作をパイロット室と主フィードバック室と
の圧力差に対応して正確に行い得ず、確実な圧力制御を
行うことができなかった。

【０００４】このため、主フィードバック室と背室との
間をシール等により気密に封鎖するとともに、弁体に流
路の出力ポート側と背室とを直接連通させる通孔を形成
することも考えられるが、この場合には、前記受圧体と
弁体とを連結するロッドに対して前記シールの摺動抵抗
が付与されて、弁体が前記圧力差に対して敏感に反応し
なくなる。特に、両室の圧力差が小さい場合は、摺動抵
抗により弁体が作動せず、高い精度で圧力制御を行うこ
とができないという問題もある。

【０００５】本発明の目的は上記問題点を解消すること
ができる圧力制御弁を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明では、両端にそれぞれポートを形成した
気体の流路と、前記両ポート間において前記流路に設け
られ、その流路を開閉する弁体を有した開閉部と、前記
一方のポート側の流路と連通し、その一方のポート側の
圧力が導入される圧力室と、前記弁体と対応する位置に
おいて往復動可能に設けられ、その往復動に伴い前記弁
体を開閉動作させる開閉作動体と、前記圧力室内におい
て前記開閉作動体上に設けられ、その圧力室を流路から
の圧力が導入される第１室と導入されない第２室とに区
画する受圧体と、その受圧体は第１室内の圧力により前
記往復動方向の一方向へ付勢されることと、前記第２室
側において受圧体に対して前記往復動方向の他方向への
設定圧を付与する設定圧付与手段とよりなり、前記第１
室内の圧力と前記設定圧との差により前記弁体が開閉さ
れるようにした圧力制御弁において、前記第１室と第２
室との間に設けられ、両室の圧力差が所定値以下の場合
には両室を連通させるとともに、所定値より大きい場合
にはその連通を遮断する開閉弁を設けたものである。

【０００７】

【作用】従って、本発明によれば、第１室と第２室との
圧力差が所定値より大きい場合は、開閉弁により両室の
連通が遮断された状態で、受圧体の作動により開閉作動
体を介して開閉部が開閉されて圧力制御が行われる。 又、圧力差が所定値以下の場合は、開閉弁により両室が
連通され、流体が第１室から第２室へ、或いは第２室か
ら第１室へ流れて圧力制御が行われる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面に
基づいて説明する。図１に示すように、バルブハウジン
グ１には気体の流路２が形成され、その流路２の両端は
それぞれ給気ポート３及び出力ポート４となっている。 流路２を開閉するための開閉部５は弁座６と弁体７とを
有し、弁体７は弁座６の対向位置に形成された背室８に
摺動可能に嵌挿されている。そして、弁体７は常にはバ
ネ９により弁座６に押し付けられて、流路２が閉鎖され
ている。又、弁体７には流路２の出力ポート４側と背室
８とを連通させる連通孔７ａが形成され、この連通孔７
ａを介して弁体７の出力ポート４側と背室８側との圧力
を同一にすることにより、弁体７を圧力的にバランスさ
せている。

【０００９】別の流路１０は前記流路２の出力ポート４
側と連通するようにバルブハウジング１に形成され、そ
の端部は排気ポート１１となっている。又、第１のハウ
ジングカバー１２はバルブハウジング１の上面に取り付
けられている。前記流路１０を開閉するための開閉部１
３は弁座１４と弁体１５とを有し、弁体１５は弁座１４
の対向位置において第１のハウジングカバー１２に形成
された背室１６に摺動可能に嵌挿されている。そして、
弁体１５は常にはバネ１８により弁座１４に押し付けら
れて、流路１０が閉鎖されている。又、弁体１５には流
路２の出力ポート４側と背室１６とを連通させる連通孔
１５ａが形成され、この連通孔１５ａを介して弁体１５
の出力ポート４側と背室１６側との圧力を同一にするこ
とにより、弁体１５を圧力的にバランスさせている。

【００１０】第２のハウジングカバー１９は第１のハウ
ジングカバー１２の上面に取り付けられ、両カバー１２
，１９の間には圧力室４２が形成されるとともに、同圧
力室４２内に位置するように両カバー１２，１９間には
受圧体２０が配置されている。その受圧体２０は第２の
ハウジングカバー１９と第１のハウジングカバー１２と
の間に挟持固定されたダイヤフラム２１と、そのダイヤ
フラム２１を両面から挟持する受圧板２２とより構成さ
れている。受圧体２０と第２のハウジングカバー１９と
の間には第２室としてのパイロット室２３が、受圧体２
０と第１のハウジングカバー１２との間には第１室とし
てのフィードバック室２４が形成されるように、受圧体
２０は圧力室４２を区画している。又、受圧体２０の中
央にはパイロット室２３とフィードバック室２４とを連
通させる通孔２５が貫設され、その通孔２５の中間部の
上下には係合凹部２５ａ，２５ｂが形成されている。

【００１１】開閉作動体としてのロッド２６はその上端
に係合凸部２６ａを有し、この係合凸部２６ａが前記受
圧体２０の係合凹部２５ａ，２５ｂに係合することによ
り、ロッド２６と受圧体２０とがロッド２６の軸線方向
に沿って一体に往復動可能となっている。通孔２５と係
合凸部２６ａとで開閉弁が構成されている。即ち、通孔
２５は、図１に示すようにその係合凹部２５ａ，２５ｂ
と係合凸部２６ａとが接触した状態では両者間の隙間が
閉じられて、パイロット室２３とフィードバック室２４
との連通が断たれる。そして、係合凹部２５ａ，２５ｂ
と係合凸部２６ａとが互いに接触しない状態では両者間
に隙間が生じ、パイロット室２３とフィードバック室２
４とが連通される。

【００１２】前記ロッド２６は第１のハウジングカバー
１２の挿通孔２７及び弁体１５の挿通孔２８を通って前
記弁体７の上面近傍まで延びている。又、第１のハウジ
ングカバー１２の挿通孔２７の内周面にはロッド２６を
抱持するシールリング２９が配設され、フィードバック
室２４と背室１６との間の気密が保持されている。ロッ
ド２６のほぼ中間部にはリング３０が固定され、そのリ
ング３０は弁体１５の下面に係合可能となっている。そ
して、前記パイロット室２３の内部圧力がフィードバッ
ク室２４の内部圧力より大きくなり受圧体２０とともに
ロッド２６が下動されたとき、同ロッド２６の下端が弁
体７に当接して同弁体７をバネ９の付勢力に抗して押し
下げ、開閉部５を開放させる。又、前記フィードバック
室２４の内部圧力がパイロット室２３の内部圧力より大
きくなり受圧体２０とともにロッド２６が上動されたと
き、同ロッド２６のリング３０が弁体１５に係合して同
弁体１５をバネ１８の付勢力に抗して押し上げ、開閉部
１３を開放させる。

【００１３】パイロット通路３１は前記流路２の給気ポ
ート３側と第２のハウジングカバー１９に形成されたパ
イロットポート３２とを接続するように、バルブハウジ
ング１、第１のハウジングカバー１２及び第２のハウジ
ングカバー１９に形成されている。又、第２のハウジン
グカバー１９には前記パイロット室２３に連通するパイ
ロットポート３３が形成され、このパイロットポート３
３と前記パイロットポート３２とが制御弁３４を介して
接続されている。そして、この制御弁３４により設定圧
付与手段が構成され、パイロット室２３内に設定圧が導
入される。又、フィードバック通路３５は前記流路２の
出力ポート４側とフィードバック室２４とを接続するよ
うに、バルブハウジング１及び第１のハウジングカバー
１２に形成されている。従って、流路２の出力ポート４
側の圧力がフィードバック室２４内に導入される。

【００１４】前述したように、パイロット室２３とフィ
ードバック室２４との圧力差に基づいて、受圧体２０、
ロッド２６及び各弁体７，１５が作動される場合には、
ロッド２６とシールリング２９等との間で摺動抵抗が発
生する。ここで、その摺動抵抗の大きさをＲ、パイロッ
ト室２３とフィードバック室２４との圧力差をΔＳと定
義すると、ΔＳ＞Ｒの場合、即ち圧力差が大きい場合に
は、受圧体２０及びロッド２６が移動される。この時、
受圧体２０は大きく動いてその受圧体２０の係合凹部２
５ａ，２５ｂとロッド２６の係合凸部２６ａとは接触し
ており、パイロット室２３とフィードバック室２４との
連通は断たれる。又、ΔＳ≦Ｒの場合、即ち圧力差が小
さい場合には、受圧体２０及びロッド２６は摺動抵抗に
より移動されない。この時、受圧体２０はわずかに動い
て係合凹部２５ａ，２５ｂと係合凸部２６ａとは互いに
接触しておらず、パイロット室２３とフィードバック室
２４とは連通されている。

【００１５】次に、上記のように構成された圧力制御弁
の作用を説明する。さて、図１はパイロット室２３とフ
ィードバック室２４との圧力がつり合っている状態を示
し、この状態ではロッド２６が中立位置にあって給気側
及び排気側の開閉部５，１３が閉鎖されている。ここで
、パイロット室２３とフィードバック室２４との圧力差
ΔＳが摺動抵抗Ｒより大きい場合の作用を説明する。 さて、出力ポート４の圧力が制御弁３４による設定圧よ
り低い場合、即ち出力ポート４に通じるフィードバック
室２４の内部圧力がパイロット室２３の内部圧力より小
さい場合には、その圧力差に応じて受圧体２０が下動さ
れる。それに伴い、ロッド２６の係合凸部２６ａが受圧
体２０の係合凹部２５ａに密着した状態で、同ロッド２
６が第１のハウジングカバー１２の挿通孔２７及び弁体
１５の挿通孔２８を摺動し、同ロッド２６の下端が弁体
７に当接して同弁体７を押し下げ、開閉部５を開放させ
る。これにより給気ポート３の圧力気体が出力ポート４
に供給され、出力ポート４の圧力が設定圧まで昇圧され
る。

【００１６】又、出力ポート４の圧力が制御弁３４によ
る設定圧より高い場合、即ちフィードバック室２４の内
部圧力がパイロット室２３の内部圧力より大きい場合に
は、その圧力差に応じて受圧体２０が上動される。それ
に伴い、ロッド２６の係合凸部２６ａが受圧体２０の係
合凹部２５ｂに密着した状態で、同ロッド２６が第１の
ハウジングカバー１２の挿通孔２７を摺動し、同ロッド
２６のリング３０が弁体１５に係合して同弁体１５を押
し上げ、開閉部１３を開放させる。これにより、出力ポ
ート４の過剰の圧力気体が流路１０を介して排気ポート
１１から大気に放出され、出力ポート４の圧力が設定圧
まで降圧される。

【００１７】このようにして、出力ポート４の圧力が昇
圧又は降圧された後に設定圧に達すると、フィードバッ
ク室２４の内部圧力がパイロット室２３の内部圧力と等
しくなるため、前述したようにロッド２６が図１に示す
中立位置に静止する。次に、パイロット室２３とフィー
ドバック室２４との圧力差ΔＳが摺動抵抗Ｒ以下の場合
の作用を説明する。つまりこの場合には、フィードバッ
ク室２４の内部圧力とパイロット室２３の内部圧力との
差が小さいため、受圧体２０、ロッド２６及び各弁体７
，１５が摺動抵抗に抗して作動されない。しかし、この
実施例においては、ロッド２６の係合凸部２６ａと受圧
体２０の係合凹部２５ａ，２５ｂとの間に隙間が形成さ
れて、パイロット室２３とフィードバック室２４とが連
通されるため、両室２３，２４の圧力差ΔＳが摺動抵抗
Ｒ以下の場合には、係合凸部２６ａと係合凹部２５ａ，
２５ｂとの間の隙間から気体が低圧側に流れ、両室２３
，２４の圧力が等しくなる。従って、フィードバック室
２４の内部圧力とパイロット室２３の内部圧力との差が
小さくて、受圧体２０、ロッド２６及び各弁体７，１５
が摺動抵抗に抗して作動されない場合でも、正確な圧力
制御を行うことができ、高い精度を維持することができ
る。

【００１８】このように、フィードバック室２４とパイ
ロット室２３との圧力差に応じて、的確な圧力制御を行
うことができるので、その圧力制御を高速でしかも安定
して行うことができる。又、この実施例においては、弁
体１５の出力ポート４側と背室１６側とが連通孔１５ａ
により短い距離で直接連通されているので、弁体１５に
加えられる出力ポート４側と背室１６側との圧力を確実
に等しくすることができる。従って、弁体１５を圧力的
にバランスさせることができ、流量の大小に係わらず弁
体１５が誤動作することはない。

【００１９】

【別の実施例】次に、この発明の別の実施例を図２に基
づいて説明する。この別の実施例においては、前記実施
例とは異なり、ロッド２６が受圧体２０に対してナット
３６により固定され、それらロッド２６、受圧体２０間
は気密になっている。そして、第１及び第２のハウジン
グカバー１２，１９の側部に開閉弁３７が取り付けられ
ている。この開閉弁３７のハウジング３８内にはパイロ
ット室２３とフィードバック室２４とを連通させる通路
３９が形成されている。その通路３９の上下両端側には
バネ４０がそれぞれ配設され、両バネ４０の間にはボー
ル４１が配置されている。

【００２０】そして、パイロット室２３とフィードバッ
ク室２４との圧力がつり合っている状態では、図２に示
すようにボール４１が中立位置にあって両室２３，２４
が連通されている。ここで、パイロット室２３とフィー
ドバック室２４との圧力差ΔＳが摺動抵抗Ｒ以下の場合
には、受圧体２０、ロッド２６及び各弁体７，１５が摺
動抵抗に抗して作動されないとともに、ボール４１が中
立位置を維持し、気体が通路３９を介して低圧側へ流れ
、両室２３，２４の圧力が等しくなる。従って、フィー
ドバック室２４の内部圧力とパイロット室２３の内部圧
力との差が小さくて、受圧体２０、ロッド２６及び各弁
体７，１５が摺動抵抗に抗して作動されない場合でも、
前記実施例と同じく正確な圧力制御を行うことができ、
高い精度を維持することができる。

【００２１】又、パイロット室２３とフィードバック室
２４との圧力差ΔＳが摺動抵抗Ｒより大きい場合には、
ボール４１が一方のバネ４０の付勢力に抗して低圧側へ
移動されて通路３９を閉鎖する。そして、その状態で前
記実施例と同じく受圧体２０とともにロッド２６及び弁
体７，１５の何れか一方が作動されて、出力ポート４の
圧力が設定圧まで昇圧又は降圧され、フィードバック室
２４の内部圧力がパイロット室２３の内部圧力と等しく
なる。。

【００２２】以上のように、この別の実施例においても
、フィードバック室２４とパイロット室２３との圧力差
に応じて、的確な圧力制御を行うことができるので、そ
の圧力制御を高速でしかも安定して行うことができる。 尚、この発明は前記実施例に限定されるものではなく、
例えば排気側の流路１０及び開閉部１３を除いて流路及
び開閉部をそれぞれ１ヶ所のみに設けたり、設定圧付与
手段としてバネを用いたりするなど、この発明の趣旨を
逸脱しない範囲で各部の構成を任意に変更して具体化す
ることも可能である。

【００２３】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、第
１室と第２室との圧力差の大小に係わらず、その圧力差
に応じて、的確な圧力制御を行うことができるとともに
、出力圧がゼロ付近の微圧についても正確な圧力制御を
行うことができ、圧力制御を高い精度で行うことができ
るという優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した圧力制御弁の一実施例を示
す断面図である。

【図２】圧力制御弁の別の実施例を示す断面図である。

【符号の説明】

２　　流路、３　　給気ポート、４　　出力ポート、５
　　開閉部、７　　弁体、２０受圧体、２３　　パイロ
ット室（第２室）、２４　　フィードバック室（第１室
）、２５通孔（開閉弁）、２６　　ロッド（開閉作動体
）、２６ａ　　係合凸部（開閉弁）、３４　　制御弁（
設定圧付与手段）、３７　　開閉弁、４２　　圧力室。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　両端にそれぞれポート（３，４）を形
   成した気体の流路（２）と、前記両ポート（３，４）間
   において前記流路（２）に設けられ、その流路（２）を
   開閉する弁体（７）を有した開閉部（５）と、前記一方
   のポート（４）側の流路（２）と連通し、その一方のポ
   ート（４）側の圧力が導入される圧力室（４２）と、前
   記弁体（７）と対応する位置において往復動可能に設け
   られ、その往復動に伴い前記弁体（７）を開閉動作させ
   る開閉作動体（２６）と、前記圧力室（４２）内におい
   て前記開閉作動体（２６）上に設けられ、その圧力室（
   ４２）を流路（２）からの圧力が導入される第１室（２
   ４）と導入されない第２室（２３）とに区画する受圧体
   （２０）と、その受圧体（２０）は第１室（２４）内の
   圧力により前記往復動方向の一方向へ付勢されることと
   、前記第２室（２３）側において受圧体（２０）に対し
   て前記往復動方向の他方向への設定圧を付与する設定圧
   付与手段（３４）とよりなり、前記第１室（２４）内の
   圧力と前記設定圧との差により前記弁体（７）が開閉さ
   れるようにした圧力制御弁において、前記第１室（２４
   ）と第２室（２３）との間に設けられ、両室（２３，２
   ４）の圧力差が所定値以下の場合には両室（２３，２４
   ）を連通させるとともに、所定値より大きい場合にはそ
   の連通を遮断する開閉弁（２５，２６ａ，３７）を設け
   たことを特徴とする圧力制御弁。