JPH082544Y2

JPH082544Y2 - パイロット弁

Info

Publication number: JPH082544Y2
Application number: JP1989085675U
Authority: JP
Inventors: 道明国沢; 純鈴木
Original assignee: 株式会社本山製作所
Priority date: 1989-07-24
Filing date: 1989-07-24
Publication date: 1996-01-29
Anticipated expiration: 2004-07-24
Also published as: JPH0325088U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は、適宜主弁などと組合わせて所望の制御弁を
構成するために用いられるパイロット弁に関する。

〔従来の技術〕

従来のパイロット弁においては、第６図に例示するよ
うに、弁箱60に張設されたダイアフラム61が、ばね部材
62にて設定された付勢力と、弁室63に導入される作用圧
力との差に応じて変位し、流入口64と流出口65との間に
位置して弁箱60に設けられた開閉弁66を駆動するように
構成されていた。これにより、たとえば流出側圧力を、
弁室63に導入される作用圧力に応じて設定値に維持する
ような自動制御が行えるようになっている。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来のパイロット弁は、流体の流
路が１本の場合に限られており、２本の流れ方向を切り
換えたい場合は２つの独立したパイロット弁を用いる必
要がある。しかし、２つの独立したパイロット弁を使用
すると、弁箱やダイアフラム、ばね部材および弁体等の
部品がそれぞれ２個必要となり、部品点数が増す。ま
た、個々のパイロット弁の間では、弁体の作動特性にば
らつきが生じ、これらの誤差を調節するのが困難であ
り、手間を要するという問題もある。

そこで、単一の弁体を用いて２方向の流れを切り換え
る弁、すなわち３方向切換弁を採用することが考えられ
る。しかし、従来の３方向切換弁は、単一の弁体により
３通路のうちのいずれか２つの通路を連通させるように
切り換える構造になっているため、一方の組の連通を他
方の組の連通に切換えるタイミングが固定的に決まって
おり、これらの切換えタイミングを調整出来ないという
欠点があった。

さらに、従来のパイロット弁は、ダイアフラムの変位
をロッドを通じて弁体に伝える構造になっており、上記
ロッドの動きをガイドするために摺動ガイド部を設けて
いた。しかしながら、ロッドを摺動ガイド部でガイドす
ると、摺動抵抗が生じる欠点がある。この種のパイロッ
ト弁は、作用圧力の変動に応じて弁体の動きが円滑でな
ければならないが、上記のような摺動抵抗をもつ従来の
パイロット弁では円滑な動きが阻害され、作用圧力に対
する切換え作動の応答性が損なわれるとともに、高精度
な作動が邪魔される原因にもなる。

さらにまた、上記従来例の場合、ダイアフラム61が主
としてゴム等から形成されているため、高温流体に適せ
ず、使用範囲に制限があるなどの不具合もある。

本考案は上述のような問題点を解決するためになされ
たもので、その目的とするところは、摺動抵抗部分をも
たず、作用圧力に対する切換え作動の応答性に優れ、し
かも切換えのタイミングを自在に選定可能であり、かつ
使用可能な温度範囲が広く、特に高温流体に好適であ
り、使用範囲が広くなるパイロット弁を提供しようとす
るものである。

〔課題を解決するための手段〕

本考案は上記目的を達成するため、弁箱と、この弁箱
に張設され、この弁箱を３つの部屋に区画して変形可能
なそれぞれ金属製の第１および第２のダイアフラムと、
これら第１および第２のダイアフラムを連動可能に連結
する連結部材と、上記弁箱と第１のダイアフラムとで区
画された第１の圧力室に設けられ、上記第１のダイアフ
ラムを第２の圧力室側に押圧付勢するばね部材と、上記
第２の圧力室に連通された１次側流路および負荷側流路
と、上記１次側流路に設けられ、上記第１のダイアフラ
ムが第２の圧力室側に変位された場合にこの第１のダイ
アフラムに押されて上記１次側流路と第２の圧力室を連
通させるように開作動される第１の開閉弁と、上記弁箱
と第２のダイアフラムとで区画された第３の圧力室に連
通された２次側流路と、上記第２のダイアフラムに装着
され、上記２次側流路から第３の圧力室に導かれた圧力
が第１の圧力室の設定圧より高くなった場合にこの第２
のダイアフラムの移動に伴って弁箱に当接して上記第３
の圧力室と第２の圧力室を連通させるように開作動され
る第２の開閉弁と、を具備したことを特徴とするパイロ
ット弁である。

〔作用〕

本考案の構成によれば、２次側流路から第３の圧力室
に導入された流体の圧力P₂が、第１の圧力室に設けられ
たばね部材の付勢力により定められた設定圧力P₀より小
さい場合（P₂＜P₀）は、連結部材を介して相互に連結さ
れた第１および第２のダイアフラムが同動して第２およ
び第３の圧力室側に移動する。このため第１の開閉弁が
開かれ、第２の開閉弁が閉じられる。よって、１次側流
路が第２の圧力室を経て負荷側流路に連通し、１次側流
路の流体が負荷側流路から送出される。

また、第３の圧力室の流体圧力P₂が、第１の圧力室の
設定圧力P₀より大きくなった場合（P₂＞P₀）は、第１お
よび第２のダイアフラムが一体的に第１および第２の圧
力室側に移動する。このため第１の開閉弁が閉じられ、
第２の開閉弁が開かれる。よって、２次側流路が第３の
圧力室および第２の圧力室を経て負荷側流路に連通し、
２次側流路の流体が負荷側流路より送出される。

このため、流体の流れ方向を２次側流路から導入され
た流体圧力に応じて切換えることができる。

この場合、流路の切換えを２つの開閉弁により切換え
るから、これら２つの開閉弁の作動特性をそれぞれ適宜
に選定することができ、例えば一方の開閉弁が開く前に
他方の開閉弁を閉じる、または一方の開閉弁が開いた後
に他方の開閉弁が閉じる、などのような切換えタイミン
グを自由に設定することができる。

しかも、上記２つの開閉弁は２つのダイアフラムの連
動により作動されるようにしたから摺動部分が存在せ
ず、摺動抵抗がない、または少なくなり、開閉弁の円滑
な動きが可能になり、作用圧力に対する切換え作動の応
答性に優れ、高精度な作動が得られる。

さらに、２つのダイアフラムを金属製としたから、圧
力変動に応じて比例的に変位し、上記摺動抵抗が少ない
ことと相俟って作用圧力に対する応答性に優れ、高精度
な作動が得られる。しかも、金属製の場合は高温および
低温の流体に適用しても支承がなく、使用可能な範囲が
拡大される。

〔実施例〕

以下、本考案について図示の一実施例を参照しながら
説明する。

第１図において１は弁箱であり、この弁箱１は筒状の
本体２、およびこの弁箱本体２の軸方向両端部に連結さ
れた上蓋3,下蓋４を備えている。本体２と上蓋３および
下蓋４との間には第１のダイアフラム５および第２のダ
イアフラム６の各外周部がそれぞれ流体密に挾持されて
おり、これにより弁箱１は第１、第２、第３の圧力室7,
8,9に分割されている。また、両ダイアフラム5,6の各中
央部は連結部材10を介して同動可能に連結されている。

上記第１圧力室７には、第１のダイアフラム５に連結
された下側ばね座11と、これと対向する上側ばね座12と
の間に位置して圧力設定用のばね部材13が設けられてい
る。上側ばね座12は上蓋３に螺合する設定圧力調整用ね
じ軸14に連係しており、設定圧力調整用ねじ軸14を進退
作動させることにより設定圧力を調節できるようになっ
ている。上記上蓋３には第１圧力室７と外部とを連通す
る連通孔15が設けられている。

上記第２圧力室８には、本体２に突設された腕部16の
先端部に位置して、第１の開閉弁17が設けられている。
第１の開閉弁17は、腕部16に形成された弁室18、この弁
室18に開口する弁孔19、第２圧力室８と弁孔19とを連通
する流路20、弁孔19の開口部周縁に設けられた弁座21、
弁室18内に位置して弁座21と接離自在に対向する弁部2
2、および先端部が上記連結部材10と接離自在に対向す
る軸部23を一体に有する弁体25、この弁体25を軸方向に
付勢するばね部材24等を備えている。上記本体２には、
上記弁室18と連通する１次側流路26、および第２圧力室
８と連通する負荷側流路27が設けられている。

上記第２圧力室８と第３圧力室９との間には、上記第
２のダイアフラム６に支持された第２の開閉弁28が設け
られている。第２の開閉弁28は、第３圧力室９に開口す
る弁孔29、第２圧力室８と弁孔29とを連通する流路30、
弁孔29の開口部周縁に設けられた弁座31、第３圧力室９
内に位置して弁座31と接離自在に対向する弁部32、およ
び先端部が上記腕部16と接離自在に対向する軸部33を一
体に有する弁体35、この弁体35を軸方向に付勢するばね
部材34等を備えている。上記下蓋４には第３圧力室９と
連通する２次側流路36が設けられている。

上述のように構成されたパイロット弁においては、調
整用ねじ軸14を操作することによりばね部材13の付勢力
を調整して、第１のダイアフラム５の設定圧力P₀を設定
することができる。

以下においては記述を簡明にするため上記第1,第２の
ダイアフラム5,6の流体圧力作用面積が同等であるもの
とする。

いま、２次側流路36から第３圧力室９に導入された２
次圧力P₂が第１のダイアフラム５の設定圧力P₀に対し、
P₂＝P₀の場合には、第1,第２のダイアフラム5,6は大き
さが相等しく、しかも方向が相反する押圧力が作用して
いるため図示のバランス状態にある。この状態において
は、第１の開閉弁17は弁体25の弁部22がばね部材24によ
り弁座21に圧接されて弁孔19が閉塞されるため閉状態に
なっており、また第２の開閉弁28も弁体35の弁部32がば
ね部材34により弁座31に圧接されて弁孔29が閉塞される
ため閉状態になっている。したがって１次側流路26、第
２圧力室８および第３圧力室９は相互に遮断されてい
る。

２次圧力P₂が低下してP₂＜P₀になると、連結部材10に
より一体的に連結されている第1,第２のダイアフラム5,
6はともに押し下げられるので、第１の開閉弁17は、弁
体25がばね部材24に抗して押し下げられて弁孔19が開放
されるため、開状態となり、これに対し第２の開閉弁28
は、弁体35の軸部33が連結部材10から離間して弁部32が
弁座31に圧接されたままであるため、閉状態になってい
る。

したがって、１次側流路26から第１の開閉弁17の弁室
18、弁孔19、流路20などを経て１次側圧力が第２圧力室
８に導入され、流動に基づく圧力降下相当分だけ低い負
荷圧力P_Lが負荷側流路27から外部（主弁等）に導かれ
る。このとき、第３圧力室９と第２圧力室８は遮断され
たままである。

また、上記バランス状態から２次圧力が上昇してP₂＞
P₀になると第1,第２のダイアフラム5,6および連結部材1
0が同動して押し上げられるので、第１の開閉弁17は、
弁体25の軸部23が連結部材10から離間して弁部22が弁座
21に圧接された閉状態のままであるが、これに対し、第
２の開閉弁28は、弁体35の軸部33が連結部材10によって
押圧されるため弁体35がばね部材34に抗して弁座31から
離間され、弁孔29が開放されるため、開状態になる。し
たがって、１次側流路26と第２の圧力室８は遮断される
が、第３圧力室９から第２の開閉弁28を経て２次圧力が
第２の圧力室８に導入され、負荷側流路27から、流動に
基づく圧力降下相当分だけ低い負荷圧力P_Lが外部（主弁
側等）に導かれることになる。なお、この場合の負荷圧
力と、前記第１の開閉弁17が開いた場合に負荷圧力は、
同等圧力ではない。

上述のようなパイロット弁は一般に適宜の主弁と組合
せて使用されるものであり、つぎにその組合せ例につい
て説明する。

第２図は減圧弁に適用する場合を例示し、パイロット
弁Ａは第１図におけると同様に構成されているので相対
応する部分には同一記号を付して説明を省略する。

同図において模式的に例示する主弁40はいわゆるケー
ジ形であって、弁箱41の１次側主流路42と２次側主流路
43との間に設けられた筒状部（ケージ）44、およびこれ
に摺動自在に嵌装された弁体45を備えており、筒状部44
の周壁に開設された弁孔46の開度を弁体45によって制御
し得るように構成されている。また、弁軸47を介して弁
体45を駆動するための操作部48を一体に備えたいわゆる
直結形であって、図示例においては操作部48はシリンダ
49、ピストン50、ばね部材51等を備えている。

上記弁軸47はピストンロッドを兼ねており、ばね部材
51はパイロット弁Ａのばね部材13に対応する特性を備え
ている。そして、パイロット弁Ａの１次側流路26および
２次側流路36は、主弁40の１次側主流路42および２次側
主流路43にそれぞれ接続されており、シリンダ49の第１
シリンダ室52および第２シリンダ室53は、上記２次側主
流路43およびパイロット弁Ａの負荷側流路27にそれぞれ
接続されている。

パイロット弁Ａにおいて、前述のようにP₂＜P₀の場合
には、第１の開閉弁17が開状態で、第２の開閉弁28が閉
状態であるから、第２圧力室８に導入された１次圧力は
負荷側流路27から負荷圧力P_Lとして送り出され、この負
荷圧力P_Lは主弁40の第２シリンダ室53に導かれる。

この場合、P₁は主弁40の１次側主流路42の圧力に相当
し、P_LはP₁よりも圧力降下相当分だけ低い圧力であり、
かつP₂は主弁40の２次側主流路43の圧力に相当するか
ら、P₁≧P_L＞P₂の関係になり、ばね部材51の付勢力を適
宜に設定しておけばピストン50が押し上げられるように
なり、主弁40の開度が増大される。

また、前記P₂＞P₀の場合には、第１の開閉弁17が閉状
態で第２の開閉弁28が開状態であるから、第２圧力室８
に導入された２次圧力は負荷側流路27から負荷圧力P_Lと
して第２シリンダ室53に導かれる。この場合、P_L＞P₂か
らP_L＝P₂に変わり、ばね51の付勢力によりピストン50が
押し下げられるようになり、主弁40の開度が減少するこ
とになる。

すなわち、常にP₂をP₀に近づけるような自動制御が行
われる。

上述のように構成されたパイロット弁においては、流
路の切換えを２つの開閉弁17、28によって切換えるよう
にしたから、これら２つの開閉弁17、28の作動特性をそ
れぞれ適宜に選定することができる。このため、例えば
一方の開閉弁17が開く前に他方の開閉弁28を閉じる、ま
たは一方の開閉弁17が開いた後に他方の開閉弁28を閉じ
る、などのような切換えのタイミングを自由に設定する
ことができる。

しかも、上記２つの開閉弁17、28は２つのダイアフラ
ム５、６の連動により作動されるようにしたから摺動部
分が存在せず、摺動抵抗がない、または少なくなり、開
閉弁17、28の円滑な動きが可能になり、作用圧力に対す
る切換え作動の応答性に優れ、高精度な作動が得られ
る。

さらに、第１、第２のダイヤフラム５、６はいずれも
金属製にしたから、金属製のダイヤフラム5,6は耐熱性
があり、低温はもちろん特に高温でも使用可能であるか
ら使用可能な温度範囲が従来例よりも大巾に拡張され
る。しかも、金属製のダイヤフラム5,6は材質および膜
圧を選択すれば圧力変動に応じて比例的に変形する特質
をもっており、小さな変動幅で高精度に作動する。よっ
て、前記摺動抵抗が少ない点と関連して、開閉弁17、28
の円滑な動きが可能になり、応答性に優れ、高精度な作
動が得られる。

そして、第２のダイアフラム６を第１の開閉弁17と連
係する第１のダイアフラム５と連動可能に設けるととも
に，第２の開閉弁28を第２のダイアフラム６に支持させ
るようにしたので、両弁17,28はそれぞれの流路20,30の
断面積を充分大きく形成することができ、かつ開閉弁1
7、28の配置スペースを小さくすることができ、小形、
コンパクト化が可能になる。

さらに、このようなパイロット弁Ａを主弁40に組合わ
せることにより、主弁40の操作部48を従来よりも小形軽
量にすることができ、総合コストの節減に寄与すること
ができる。

しかも、一部の部品を変更ないし加除することにより
圧力以外にも、たとえば流量等の制御に適用することも
可能になるあるなど、使用範囲が大巾に拡張される。

なお、本考案は上記実施例のみに限定されるものでは
なく、その要旨とするところの範囲内で種々の変更ない
し応用が可能である。

たとえば、第３図に例示するように背圧弁に適用する
場合には、パイロット弁Ｂは上記第1,第２のダイアフラ
ム5,6と連動可能に設けられた第３のダイアフラム54
と、これにより上記第３圧力室９から隔離された第４圧
力室55とを備えており、その他は上記パイロット弁Ａと
実質的に同等に構成されている。

そして、パイロット弁Ｂの１次側流路26および２次側
流路36は主弁40の１次側主流路42および２次側主流路43
にそれぞれ接続されており、かつ第４圧力室55は一端が
負荷側流路27に接続されるとともに、他端が絞弁56を介
して１次側流路26に接続されている。また、シリンダ49
の第１シリンダ室52および第２シリンダ室53は負荷側流
路27および１次側主流路42にそれぞれ接続されている。

この場合には、P₁＜P₀の領域では第１の開閉弁17が閉
状態で、第２の開閉弁28が開状態であるから、第２圧力
室８に導入された２次圧力は負荷側流路27から負荷圧力
P_Lとしてシリンダ49の第１シリンダ室52に導かれる。同
時に、１次圧力が絞弁56およびパイロット弁Ｂの第４圧
力室55を介して負荷側流路27に導かれているので、P_L＝
P₁になったときにばね部材51の付勢力によって主弁40が
閉状態になる。

また、P₁＞P₀の領域では第１の開閉弁17が閉状態で第
２の開閉弁28が開状態であるから、第２圧力室８に導入
された２次圧力P₂が負荷側流路27から負荷圧力P_Lとして
シリンダ49の第１シリンダ室52に導かれる。この場合も
１次圧力が絞弁56およびパイロット弁Ｂの第４圧力室55
を介して負荷側流路27に導かれているが、P_L≦P₁である
からピストン50が押し上げられるようになり、主弁40の
開度が増大することになる。

すなわち、常にP₀をP₀に近づけるような自動制御が行
われことになる。

また、第４図は背圧式差圧弁に適用する場合を例示
し、パイロット弁Ｃは第1,第２のダイアフラム5,6およ
び第1,第２の開閉弁17,28が上記パイロット弁Ａとは上
下反転された状態になっている。そして、パイロット弁
Ｃの１次側流路26および２次側流路36は共に上記１次側
主流路42に、第１圧力室７は２次側主流路43にそれぞれ
接続されている。また、シリンダ49の第１シリンダ室52
および第２シリンダ室53は上記２次側主流路43および上
記負荷側流路27にそれぞれ接続されている。

この場合には、P₁−P₂＜P₀の領域では第１の開閉弁17
が閉状態で第２の開閉弁28が開状態であるから、第１圧
力室７を経て第２圧力室８に導入された２次圧力P₂は負
荷側流路27からシリンダ49の第２シリンダ室53に導か
れ、P_L＝P₂になったときばね部材51の付勢力によって主
弁40が閉状態になる。

また、P₁−P₂＞P₀の領域では第１の開閉弁17が開状態
で第２の開閉弁28が閉状態であるから、第２圧力室８に
導入された１次圧力P₁が負荷側流路27からシリンダ49の
第２シリンダ室53に導かれ、このとき第１シリンダ室52
に導かれる２次圧力P₂はP₂＜P₁であるから、主弁40の開
度が増大することになる。

すなわち、P₁−P₂＝P₀になるような自動制御が行われ
る。

あるいは、第５図に例示する他の差圧弁に適用する場
合には、主弁57はばね部材51がピストン50に対し第２シ
リンダ室53側に設けられている。そして、パイロット弁
Ｃの１次側流路26および２次側流路36は２次側主流路43
の上流側に接続されるとともに、第１圧力室７は２次側
主流路43の下流側（図示略）に接続されており、シリン
ダ49の第１シリンダ室52および第２シリンダ室53は上記
パイロット弁Ｃの負荷側流路27および第１圧力室７にそ
れぞれ接続されている。

この場合には、P₂−P₃＜P₀の領域では第１の開閉弁17
が閉状態で第２の開閉弁28が開状態であるから、第１圧
力室７を経て第２圧力室８に導入された下流側圧力P₃は
負荷側流路27から負荷圧力P_Lとしてシリンダ49の第１シ
リンダ室52に導かれ、主弁57は上下両部室52,53が同圧
となるからばね部材51の付勢力により開度が増大され
る。

また、P₂−P₃＞P₀の領域では第１の開閉弁17が開状態
で第２の開閉弁28が閉状態であるから、第２圧力室８に
導入された２次圧力P₂は負荷側流路27から負荷圧力P_Lと
してシリンダ49の第１シリンダ室52に導かれ、P₂＞P₃で
あるから主弁57は開度が減少されることになる。

すなわち、P₂−P₃＝P₀になるような自動制御が行われ
る。

〔考案の効果〕

以上説明した通り本考案によれば、単一の弁箱内に２
つの開閉弁を設けてこれら開閉弁により２つの流路の切
換えを行うから、これら２つの開閉弁の作動特性をそれ
ぞれ適宜に選定することができ、例えば一方の開閉弁が
開く前に他方の開閉弁を閉じる、または一方の開閉弁が
開いた後に他方の開閉弁が閉じる、などのような切換え
タイミングを自由に設定することができる。

しかも、上記２つの開閉弁は２つのダイアフラムの連
動により作動されるようにしたから摺動部分が存在せ
ず、摺動抵抗がない、または少なくなり、開閉弁の円滑
な動きが可能になり、作用圧力に対する切換え作動の応
答性に優れ、高精度な作動が得られる。さらに、２つの
ダイアフラムを金属製としたから、圧力変動に応じて比
例的に変位し、上記摺動抵抗が少ないことと相俟って作
用圧力に対する応答性に優れ、高精度な作動が得られ
る。しかも、金属製の場合は高温および低温の流体に適
用しても支承がなく、使用可能な範囲が拡大される、な
どの利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す断面図、第２図は本考
案を適用した減圧弁を例示する動作説明図、第３図ない
し第５図は本考案を適用した他の各種制御弁を例示する
動作説明図、第６図は従来例を示す断面図である。１……弁箱、5,6,54……ダイアフラム、10……連結部
材、13……圧力設定用ばね部材、17……第１の開閉弁、
28……第２の開閉弁、40,57……主弁、48……操作部、
A,B,C……パイロット弁。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】弁箱と、この弁箱に張設され、この弁箱を３つの部屋に区画して
変形可能なそれぞれ金属製の第１および第２のダイアフ
ラムと、これら第１および第２のダイアフラムを連動可能に連結
する連結部材と、上記弁箱と第１のダイアフラムとで区画された第１の圧
力室に設けられ、上記第１のダイアフラムを第２の圧力
室側に押圧付勢するばね部材と、上記第２の圧力室に連通された１次側流路および負荷側
流路と、上記１次側流路に設けられ、上記第１のダイアフラムが
第２の圧力室側に変位された場合にこの第１のダイアフ
ラムに押されて上記１次側流路と第２の圧力室を連通さ
せるように開作動される第１の開閉弁と、上記弁箱と第２のダイアフラムとで区画された第３の圧
力室に連通された２次側流路と、上記第２のダイアフラムに装着され、上記２次側流路か
ら第３の圧力室に導かれた圧力が第１の圧力室の設定圧
より高くなった場合にこの第２のダイアフラムの移動に
伴って弁箱に当接して上記第３の圧力室と第２の圧力室
を連通させるように開作動される第２の開閉弁と、を具備したことを特徴とするパイロット弁。