JPH06230832A - 空気圧力制御弁 - Google Patents

空気圧力制御弁

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JPH06230832A
JPH06230832A JP1466293A JP1466293A JPH06230832A JP H06230832 A JPH06230832 A JP H06230832A JP 1466293 A JP1466293 A JP 1466293A JP 1466293 A JP1466293 A JP 1466293A JP H06230832 A JPH06230832 A JP H06230832A
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JP
Japan
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main valve
pressure
valve
communication passage
control valve
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JP1466293A
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English (en)
Inventor
Kenji Araki
獻次 荒木
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 流量が増加したとき取出二次圧力の変化の少
ない空気圧力制御弁を得ること。 【構成】 一次圧力導入口と;二次圧力取出口と;軸方
向に可動で、一次圧力導入口と二次圧力取出口間の連通
路を開閉する主弁と;二次圧力取出口とパイロット圧室
の圧力差に応じて移動し、主弁を開閉する浮動ピストン
と;パイロット圧室の圧力を制御する調圧機構とを備え
た空気圧力制御弁において、主弁及びその周囲の連通路
形状を、該主弁の周囲を流れる流体が、該主弁に可及的
に軸方向の力を及ぼさないように定めた空気圧力制御
弁。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】本発明は、空気圧力制御弁に関する。
【0002】
【従来技術およびその問題点】空気圧力制御弁は、入力
信号の大小に応じて取出圧力(二次圧力)を変化させる
弁であり、入力信号の大小に応じて流量を変化させる流
量制御弁とは区別される。この空気圧力制御弁では従
来、流量が小さい範囲では、ほぼ一定の二次圧力を得る
ことが可能であったが、流量が増加するにつれて、二次
圧力が低下する現象があった。ところが流量増加に伴う
二次圧力の低下については従来、特別な考慮が払われて
いないのが実情であった。
【0003】
【発明の目的】本発明は、従来の空気圧力制御弁につい
ての以上の問題意識に基づき、圧力−流量特性を改善
し、流量が増加しても二次圧力の変化の少ない空気圧力
制御弁を得ることを目的とする。
【0004】
【発明の概要】本発明は、流量が増加すると二次圧力が
低下する原因につき研究の結果、主弁に作用するベルヌ
イ力(流体力)がその原因であるとの結論に達して完成
されたものである。
【0005】本発明は、一次圧力導入口と;二次圧力取
出口と;軸方向に可動で、一次圧力導入口と二次圧力取
出口間の連通路を開閉する主弁と;二次圧力取出口とパ
イロット圧室の圧力差に応じて移動し、主弁を開閉する
浮動ピストンと;パイロット圧室の圧力を制御する調圧
機構とを備えた空気圧力制御弁において、主弁及びその
周囲の連通路形状を、該主弁の周囲を流れる流体が、該
主弁に可及的に軸方向の力を及ぼさないように定めたこ
とを特徴としている。
【0006】このように主弁及びその周囲の連通路形状
を定めれば、流量が増加しても、主弁が移動することが
なく、よって、圧力−流量特性が変化することがない。
このような主弁及びその周囲の連通路形状は種々考えら
れるが、具体的には、例えば、主弁が開いた状態におい
て、主弁の軸方向に滑らかに断面積を増加させた後、滑
らかに断面積を減少させる流線形状に形成するとよい。
二次圧力取出口は、少なくとも、この断面積の最も大き
い連通路部分に連通させると、さらに主弁が流体の力
(ベルヌイ力)を受ける可能性が減る。
【0007】本発明はまた、別の態様によると、以上の
空気圧力制御弁において、一次圧力導入口と二次圧力取
出口間の連通路に、主弁が接離して連通路を閉開する弁
座部と、この弁座部より二次圧力取出口側において、主
弁との間の流路断面積を徐々に拡大した後縮小する流線
形状の拡縮流路を形成したことを特徴としている。この
連通路形状によれば、主弁が流体力を受けることが少な
い。さらに、この連通路形状に加えて、主弁の外形を、
この連通路側の拡縮流路に対応して、これとは逆に、そ
の外形を滑らかに減少させた後、滑らかに増加させる流
線形状とすれば、より好ましい。
【0008】この場合においても、二次圧力取出口は、
連通路の拡縮通路に対し、少なくともその流路断面積が
最大の部分において連通させることにより、主弁が流体
の力(ベルヌイ力)を受ける可能性が減少させることが
できる。
【0009】
【実施例】以下図示実施例について本発明を説明する。
図1は、本発明を電−空変換式の空気圧力制御弁(空気
リレー)、すなわち入力電気量(例えば電圧)の大小に
応じて取出二次圧力を変化させる空気圧力制御弁に本発
明を適用した実施例である。ハウジング11は、図1の
上方から順に、符合11a、11b、11c及び11d
の4部材からなっている。最下方のハウジング11dに
は、一次圧力導入口12と二次圧力取出口13が開口し
ており、一次圧力導入口12と二次圧力取出口13の間
には連通路16が形成されている。この連通路16は、
ハウジング11dに形成した円形孔14内に挿入した連
通路ブロック15によって構成されている。
【0010】この連通路16は主弁17が開閉するもの
で、連通路ブロック15には、その下端に主弁17の大
径弁部17aが接離する弁座部15aが形成されてい
る。また主弁17の上端側の大径弁軸部17bは、連通
路ブロック15のスリーブ孔15bに実質的に隙間なく
嵌まっている。一方、主弁17には、この上下の大径弁
部17aと大径弁軸部17bの間に、外形を滑らかに縮
小させた後再び滑らかに拡大する外径変化部17cが設
けられている。また連通路ブロック15には、弁座部1
5aとスリーブ孔15bとの間に、外径変化部17cと
は逆に、断面積を滑らかに拡大した後再び滑らかに縮小
する拡縮流路15cが形成されている。
【0011】連通路ブロック15には、この拡縮流路1
5cをその最も断面積が大きい部分を中心として、二次
圧力取出口13側に連通させる連通孔15dが形成され
ている。主弁17は、常時は圧縮ばね18の力により、
その大径弁部17aが弁座部15aに着座する方向、つ
まり主弁17が連通路16を閉じる方向に付勢されてい
る。
【0012】ハウジング11dと11cの間、及びハウ
ジング11cと11bの間にはそれぞれ、浮動ピストン
20の上下を画成するダイアフラム21、22が挟着さ
れている。浮動ピストン20は、その下方の二次圧力取
出口13側の圧力と、その上方のパイロット圧室23と
の圧力差に応じて上下に移動するもので、ダイアフラム
21と22の内面に沿うバックプレート24、25と、
このバックプレート24、25の中心部間を結合する浮
動ブロック26とを有している。この浮動ブロック26
は、浮動ピストン20の上下位置に応じ、主弁17の頭
部を押圧し、圧縮ばね18に抗して主弁17を下降させ
る。浮動ブロック26はまた、主弁17によって開閉さ
れる中心孔28と半径方向孔29とを有していて、ダイ
アフラム21と22の間のピストン内部空間30を中心
孔28に連通させている。ハウジング11cには、ピス
トン内部空間30を外部に連通させる排気孔31が穿け
られている。
【0013】パイロット圧室23は、ハウジング11d
及び11cに穿けた連通路33を介して二次圧力取出口
13と連通しており、さらに、電−空変換部35に設け
た空気通路36を介して、外部に連通している。可動受
力板40に作用する電磁力は、入力端子線37を介して
コイル38に与えられる電圧の大小により変化する。連
通路36より流出する空気の噴流が可動受力板40に及
ぼす力は、パイロット圧室23の圧力に対応して変化
し、該圧力が増大すると、可動受力板40に及ぼす力も
増大する。電磁力が空気噴流力より大きければ、その電
磁力が空気噴流力に打ち勝って、可動受力板40を連通
路36側に押していき、可動受力板40と連通路36は
近接していってその間の連通面積が小さくなる。その結
果、流路抵抗が増大して、パイロット圧室の圧力が増大
し、空気噴流力が増大していって、電磁力に釣り合うよ
うになるまで増大していく。また電磁力が空気噴流力よ
り小さければ、可動受力板40は空気噴流力に押し返さ
れて、連通路36から離れる方向に移動し、可動受力板
40と連通路36の間の流路面積が増大していく。その
結果、流路抵抗が低下していき、パイロット圧室の圧力
が減少して空気噴流力は減少していき電磁力と釣り合う
ところまで減少していく。このようにして、可動受力板
40は、電磁力と空気噴流力とが釣り合ったところで定
位し、コイル38に加えられた電圧によって発生する電
磁力に対応したパイロット圧室の圧力を発生することに
なる。ハウジング11bと浮動ピストン20のダイアフ
ラム22との間には、浮動ピストン20に主弁17側へ
の初期移動圧力を設定する圧縮ばね39が挿入されてい
る。
【0014】上記構成の本空気圧制御弁は、電−空変換
部35に与えられる電圧がゼロの状態で、圧縮ばね39
により、主弁17の大径弁部17aが連通路ブロック1
5の弁座部15aには完全には着座しない、僅かに開弁
した状態となっていて、必ず一次圧力導入口12側の圧
力が連通路16を通じて二次圧力取出口13側に及ぼさ
れる。この状態で、電圧が増大すると、パイロット圧室
23側の圧力が増大し、パイロット圧室23側の圧力に
よる力が二次圧力取出口13側の圧力による力より大き
くなり、浮動ピストン20が下降する。すると、浮動ブ
ロック20が主弁17を押して下降させ、大径弁部17
aを弁座部15aからさらに離すため、一次圧力導入口
12の圧縮空気がさらに二次圧力取出口側に導かれる。
つまり二次圧力取出口13側に一次圧力導入口12の高
い圧力がより多く導入されて二次圧力取出口13の圧力
が増大し、浮動ピストン20に作用する力が平衡し、電
−空変換部35のコイル38に与えられる電圧に対応し
た二次圧力取出口13側の圧力を発生する。
【0015】二次圧力取出口13側の圧力がパイロット
圧室23側の圧力に対応する圧力より高くなると、今度
は浮動ピストン20がその圧力を受けて上昇する。する
と、浮動ブロック26が主弁17から離れるため、二次
圧力取出口13が中心孔28、半径方向孔29及び排気
孔31を介して大気に連通し、二次圧力取出口13側の
圧力が下降する。そして二次圧力取出口13側の圧力が
下降すると、再び浮動ピストン20が下降して浮動ブロ
ック26が主弁17に当接し、中心孔28を閉じる。
【0016】以上の動作が連続して行なわれる結果、二
次圧力取出口13に取り出される二次圧力は、一次圧力
の大小に関係なく、電−空変換部35のコイル38で設
定された電圧による電磁力と、空気通路36より流出す
る空気の及ぼす力が可動受力板40の上で平衡するよう
なパイロット圧室の圧力に応じた一定値になる。従っ
て、電−空変換部コイル38により、可動受力板40に
作用する電磁力を変化させれば、取出二次圧力も変化す
ることとなる。
【0017】以上は、通常の圧力制御動作であるが、本
発明の圧力制御弁は、一次圧力導入口12から二次圧力
取出口13へ流れる流量が変化(増大)しても、取出二
次圧力が変化(低下)しない。その理由は次の通りであ
る。主弁17の大径弁部17aが連通路ブロック15の
弁座部15aから離座すると、一次圧力導入口12側か
ら連通路16を通って二次圧力取出口13に空気が流れ
る。この空気流は、主に主弁17の外径変化部17cに
沿って流れた後、さらに一部は拡縮流路15cに沿って
流れ、この間に、やがて、連通孔15dから二次圧力取
出口13側へと流れる。本発明によると、この主弁17
に沿う空気流は、主弁17に軸方向の力を作用させな
い。すなわち、連通孔15dc及び外径変化部17c
は、ともに、軸方向の中心に関し、対称に流路面積を滑
らかに拡大または縮小するように作られているから、仮
に、外径変化部17cの図2の下半分に沿って流れる空
気流によって生じるベルヌイ力により、主弁17に下方
への移動力が作用したとしても、外径変化部17cの同
上半分に沿って流れる空気流によるベルヌイ力によって
は、主弁17に上方への移動力が作用する。よって両方
の移動力がバランスするため、主弁17には大きな軸方
向力は作用しない。そして、この効果は、大径弁部17
aと弁座部15aの開度によって大きく変化することは
ない。このため、本発明の空気圧力制御弁の圧力−流量
特性は、図3に実線で模式的に示すように、流量変化に
関わらず、一定に保持される。
【0018】これに対し、従来の空気圧力制御弁の圧力
−流量特性は、同図に破線で示すように、流量の増加に
伴い圧力が減少する傾向にあった。これは従来装置で
は、主弁に作用する流体力(ベルヌイ力)が流量に応じ
て変化し、その結果主弁が移動して開度を変化させてし
まうからである。
【0019】なお以上は、電空変換型の空気圧力制御弁
に本発明を適用したものであるが、本発明は電空変換型
以外の空気圧力制御弁にも適用できる。例えば、要は浮
動ピストン20のパイロット圧室23の外気への連通面
積、浮動ピストン20の主弁17に対する位置(距
離)、あるいは浮動ピストン20に与える主弁17側へ
の付勢力を変化させる調圧機構を備えた空気圧力制御弁
であれば、他の如何なるタイプの空気圧力制御弁にも本
発明は適用できる。
【0020】
【発明の効果】以上のように本発明の空気圧力制御弁に
よれば、流量が増加しても二次圧力の変化の少ない空気
圧力制御弁を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による空気圧力制御弁の実施例を示す縦
断面図である。
【図2】図1の空気圧力制御弁の主弁部分の拡大断面図
である。
【図3】本発明による空気圧力制御弁及び従来の空気圧
力制御弁の圧力−流量特性を示すモデル図である。
【符号の説明】
11 ハウジング 12 一次圧力導入口 13 二次圧力取出口 15 連通路ブロック 15a 弁座部 15b スリーブ孔 15c 拡縮流路 15d 連通孔 17 主弁 17a 大径弁部 17b 大径弁軸部 17c 外径変化部 18 圧縮ばね 20 浮動ピストン 21 22 ダイアフラム 23 パイロット圧室 31 排気孔 35 電−空変換部 36 空気通路 37 入力端子線 38 コイル 39 圧縮ばね 40 可動受力板

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一次圧力導入口と;二次圧力取出口と;
    軸方向に可動で、上記一次圧力導入口と二次圧力取出口
    間の連通路を開閉する主弁と;上記二次圧力取出口とパ
    イロット圧室の圧力差に応じて移動し、上記主弁を開閉
    する浮動ピストンと;上記パイロット圧室の圧力を制御
    する調圧機構とを備えた空気圧力制御弁において、 上記主弁及びその周囲の連通路形状を、該主弁の周囲を
    流れる流体が、該主弁に可及的に軸方向の力を及ぼさな
    いように定めたことを特徴とする空気圧力制御弁。
  2. 【請求項2】 請求項1において、主弁及びその周囲の
    連通路形状は、主弁が開いた状態において、主弁の軸方
    向に滑らかに断面積を増加させた後、滑らかに断面積を
    減少させる流線形状をなしている空気圧力制御弁。
  3. 【請求項3】 請求項2において、上記二次圧力取出口
    は、少なくとも、断面積の最も大きい連通路部分に連通
    している空気圧力制御弁。
  4. 【請求項4】 一次圧力導入口と;二次圧力取出口と;
    軸方向に可動で、上記一次圧力導入口と二次圧力取出口
    間の連通路を開閉する主弁と;上記二次圧力取出口とパ
    イロット圧室の圧力差に応じて移動し、上記主弁を開閉
    する浮動ピストンと;上記パイロット圧室の圧力を制御
    する調圧機構とを備えた空気圧力制御弁において、 上記一次圧力導入口と二次圧力取出口間の連通路に、上
    記主弁が接離して連通路を閉開する弁座部と、この弁座
    部より二次圧力取出口側において、主弁との間の流路断
    面積を徐々に拡大した後縮小する流線形状の拡縮流路を
    形成したことを特徴とする空気圧力制御弁。
  5. 【請求項5】 請求項4において、主弁の外形は、この
    連通路側の拡縮流路に対応して、これとは逆に、その外
    形を滑らかに減少させた後、滑らかに増加させる流線形
    状をなしている空気圧力制御弁。
  6. 【請求項6】 請求項4または5において、二次圧力取
    出口は、上記連通路の拡縮通路に対し、少なくともその
    流路断面積が最大の部分において連通している空気圧力
    制御弁。
JP1466293A 1993-02-01 1993-02-01 空気圧力制御弁 Pending JPH06230832A (ja)

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