JPH10184948A - パイロット式ダイアフラム弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐久性の高いダイアフラムを有し、ダイアフ
ラムの動作を安定させることができるパイロット式ダイ
アフラム弁を安価にて提供すること。 【解決手段】 本発明のパイロット式ダイアフラム弁１
は、上面に溝部３５を備え、その溝部３５にブリード孔
３６が設けられ厚肉に形成された主弁体部３２と、その
主弁体部３２の外周側面から連続して形成された薄肉の
可動部３３と、その可動部３３の周縁部に形成された固
定部３１とが、全て硬質ゴムで成形されたダイアフラム
２を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パイロット弁によ
って流入室とパイロット室の流体圧力のバランスを制御
してダイアフラム弁を開閉するパイロット式ダイアフラ
ム弁に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のパイロット式ダイアフラム弁につ
いて図面を参照して説明する。図５、図６は、従来のパ
イロット式ダイアフラム弁を示した断面図である。図５
は閉弁状態を示し、図６は開弁状態を示している。ボデ
ィ５３内には、入力ポート５５及び出力ポート５６が配
設され、入力ポート５５に流入室５７、出力ポート５６
に流出室５８が形成されている。この流入室５７と流出
室５８とは、弁孔５９を介して連通されている（図６参
照）。このボディ５３上部にはカバー５４を介して、ソ
レノイド部７０が装着されている。このソレノイド部７
０は、一般的なものであり、両端部にフランジを有する
中空円筒状のコイルボビンの胴部に導線が巻かれたコイ
ル７１と、コイルボビン孔内の図中上端に挿入され固定
されている固定鉄心７２と、コイルボビン孔内の図中下
端に摺動可能に嵌合されたプランジャ７３と、から構成
されている。

【０００３】ボディ５３とカバー５４との間には、ダイ
アフラム５２が配設され、ダイアフラム５２の周縁部に
形成された固定部８１ａがボディ５３とカバー５４とに
よって挟持されている。そして、このダイアフラム５２
によって、カバー５４内面に囲まれたパイロット室６１
が流入室５７から仕切られた状態で形成されている。

【０００４】ダイアフラム５２は全体がゴムによって形
成され、その中央部には、弁座６２に当接する主弁体部
が形成されている。この主弁体部には、補強用金属であ
るインサートメタル８３がインサート成形されている。
このインサートメタル８３は、使用されるゴム自体の硬
度が弱く流体圧力によって変形が生じるために設けられ
る。さらに、ダイアフラム５２の中心に、インサートメ
タル８３によって構成されたセンター孔８７が形成され
ている。主弁体部と一体に形成されブリード孔８６を備
えた可動部は、使用されるゴムの強度が弱いため主弁体
部が上がった時も、ダイアフラムに引張力が極力かから
ないように、可動部は曲率の小さい曲面で構成してい
る。

【０００５】このような構成による従来のパイロット式
ダイアフラム弁５０は、次のように作用する。閉弁（コ
イル非通電時）の際には、図５に示すように、コイル７
１への通電を解除すると、プランジャ７３に対する吸引
力が消滅して、固定鉄心７２とプランジャ７３との間に
縮設されたバネ７４によって、プランジャ７３がダイア
フラム５２に付勢されてプランジャ７３がセンター孔８
７を塞ぐ。一方、パイロット室６１には、ダイアフラム
５２の可動部に形成されたブリード孔８６を介して、流
体が流入し、パイロット室６１と流入室５７内の流体圧
力が同じになる。よって、流体圧力が働く面積差及びバ
ネ７４の付勢力によって、ダイアフラム５２の主弁体部
が下方に付勢され弁座６２に当接して閉弁される。

【０００６】一方、開弁（コイル通電時）の際には、図
６に示すように、コイル７１へ通電すると、固定鉄心７
２が電磁石となりプランジャ７３を吸引する。そうする
と、センター孔８７が開き、センター孔８７部の抵抗よ
りもブリード孔８６部の抵抗が大きくなり、パイロット
室６１と流入室５７との間で圧力差が生じる。従って、
ダイアフラム５２の主弁体部は弁座６２から離間して開
弁される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来から使用されているパイロット式ダイアフラム
弁５０には次のような問題点があった。すなわち、ブリ
ード孔８６をダイアフラム５２の可動部に形成している
ため、ダイアフラム５２の繰り返し行なわれる動作によ
って、その箇所から亀裂が生じる等の破損が発生し易い
という問題があった。また、インサート成形を行なった
インサートメタル８３が、繰り返し行なわれる動作によ
ってダイアフラム５２全体を構成するゴムとの間で剥が
れが生じることもあった。さらに、ブリード孔８６が変
形してしまい流体がパイロット室６１にうまく供給され
ない場合があり、ダイアフラム５２の動作が不安定にな
るという問題もあった。

【０００８】そこで、本発明は、上記した問題点を解決
するためになされたものであり、耐久性の高いダイアフ
ラムを有し、ダイアフラムの動作を安定させることがで
きるパイロット式ダイアフラム弁を安価にて提供するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項１の発明によれば、入力ポートと出力ポー
トを連通する弁孔を備えた弁座に対し接離可能に張設さ
れたダイアフラムを有し、そのダイアフラム下部の入力
ポート側の流入室とダイアフラム上部のパイロット弁室
との間を、ダイアフラムに形成されたブリード孔を介し
て小流量の流体の連通を可能にした状態で、両室の圧力
バランスを調節するパイロット弁を有するパイロット式
ダイアフラム弁において、前記ダイアフラムが、厚肉に
形成された主弁体部と、その主弁体部の外周側面から連
続して形成された薄肉の可動部と、その可動部の周縁部
に形成された固定部とが、全て硬質ゴムで成形されたも
のであり、前記主弁体部に前記ブリード孔を有すること
を特徴とする。

【００１０】厚肉に形成された主弁体部にブリード孔を
有することにより、可動部に亀裂が生じる可能性が大幅
に低くなり、ダイアフラムの破損を防止できる。従っ
て、ダイアフラムの耐久性を向上させることができる。
また、弁の開閉に影響されずブリード孔は常に一定形状
を保つので、確実にパイロット室に流体を供給すること
ができ、ダイアフラムの動作が安定する。さらに、ダイ
アフラムを硬質ゴムのみで成形することにより、補強用
金属であるインサートメタルが不要となるため、部品点
数の低減が図れ、安価にパイロット式ダイアフラム弁を
製造することができる。

【００１１】請求項２の発明によれば上記問題点を解決
するために、請求項１に記載するパイロット式ダイアフ
ラム弁において、前記主弁体部の上面に溝部が形成さ
れ、前記溝部に前記ブリード孔を有することを特徴とす
る。

【００１２】ダイアフラムの主弁体部の上面に溝部を形
成し、その溝部にブリード孔を有することにより、開弁
時に主弁体部がカバーと当接しても、溝部が流路となり
パイロット室全体に確実に流体を供給することができ
る。従って、弁の開閉状態に影響されず、常にパイロッ
ト室に流体を供給することが可能となり、ダイアフラム
の動作を安定させることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明のパイロット式ダイ
アフラム弁について、具体化した実施の形態を挙げ、図
面に基づいて詳細に説明する。図１、図２は本発明の一
実施の形態であるパイロット式ダイアフラム弁の断面
図、図３はダイアフラムの斜視図、図４（Ａ）はダイア
フラムの平面図、（Ｂ）は同断面図を示している。

【００１４】まず、図１を参照してパイロット式ダイア
フラム弁１の構成について説明する。 パイロット式ダ
イアフラム弁１は、上半分のソレノイド部２０と、下半
分の弁部１０と、から構成されている。ソレノイド部２
０は、従来例と同様に、両端部にフランジを有する中空
円筒状のコイルボビンの胴部に導線が巻かれたコイル２
１と、コイルボビン孔内の図中上端に挿入され固定され
ている固定鉄心２２と、コイルボビン孔内の図中下端に
摺動可能に嵌合されたプランジャ２３と、から構成され
ている。プランジャ２３の下端にはダイアフラム２のセ
ンター孔３７を開閉するための弁体２３ａが形成され、
一方上端には、バネ穴２４ａが開口し、このバネ穴２４
ａ内にバネ２４及び固定鉄心２２に接合されたバネ押え
２５が嵌装されている。

【００１５】一方、本発明の特徴部分を有する弁部１０
は、ダイアフラム２、ボディ３、及びカバー４から構成
されている。ボディ３には、入力ポート５及び出力ポー
ト６が配設され、入力ポート５に流入室７、出力ポート
６に流出室８が形成されている。この流入室７と流出室
８とは、弁孔９を介して連通されている（図２参照）。
このボディ３上部にはカバー４を介して、ソレノイド部
２０が装着されている。

【００１６】ボディ３とカバー４との間には、ダイアフ
ラム２が配設され、ダイアフラム２の周縁部に形成され
た固定部３１が、ボディ３に形成された固定溝３１ａに
嵌合し、カバー４に形成された突起部３１ｂによって挟
持されている。そして、このダイアフラム２によって、
カバー４内面に囲まれたパイロット室１１が流入室７及
び流出室８から仕切られた状態で形成されている。

【００１７】ここで、ダイアフラム２について図３、図
４を参照して詳細に説明する。本実施の形態のダイアフ
ラム２は、主弁体部３２と可動部３３とから構成され、
それらがウレタンだけの単一素材によって一体に成型さ
れたものである。即ち、このダイアフラム２は、所定の
厚さからなる厚肉で円盤形状の主弁体部３２と、その主
弁体部３２の円周側面から円周方向に広がるように薄肉
の可動部３３が一体に形成されている。そして、更に可
動部３３の円周端部には、前記した固定部３１が形成さ
れている。主弁体部３３の厚みは、弁座面積に使用圧力
を掛けた力が加わるため、その力に耐え得る厚さに設計
されている。また、主弁体部３２の上面には溝部３５が
形成され、また、中心にセンター孔３７が、溝部３５に
ブリード孔３６が搾設されている。一方、可動部３３
は、厚肉の主弁体部３２の円周方向に広がるように薄肉
で成形されている。また、溝部３５を形成したことによ
り、凸部が３４が形成されている。

【００１８】ところで、このダイアフラム２は、全体が
ウレタンの単一素材によって成形されたものであるが、
これにはウレタンエストラマー（ポリエステル系ウレタ
ンエストラマー、ポリエーテル系ウレタンエストラマー
の２種類がある）が使用される。これは、８０゜±５
（ＪＩＳ Ａ）の硬度を有し、引張強度４０Ｎ／ｍｍ
² 、引裂強度９５Ｎ／ｍｍ² であり、どのエストラマー
より高い値を示している。また、耐摩耗減量にしても、
荷重１ｋｇ×２の１０００回転で行なった結果、天然ゴ
ムが２８０ｍｇであるのに対してウレタンエストラマー
は４５ｍｇしか摩耗しなかった。このようにウレタンエ
ストラマーは、強度が強く耐摩耗性にも優れている。

【００１９】さらに、このダイアフラム２を成形する素
材としては、上記ウレタンだけでなくニトリルゴム（以
下、「ＮＢＲ」という）の単一素材によって成形するも
のであってもよい。ここで使用されるＮＢＲは、特に水
素化ＮＢＲがよい。この水素化ＮＢＲは、上記ウレタン
エストラマーと同様の８０゜±５（ＪＩＳ Ａ）の硬度
を有し、また、引張強度は５０〜６０Ｎ・ｍｍ² と高い
値を示す。そして、使用温度での動的粘弾性にも優れ、
単一素材によって形成した主弁体であっても流体圧力に
よる変形を受けず、可動部としても十分に作用する。こ
のようなウレタンエストラマーや水素化ＮＢＲの硬度で
あれば、従来例に示すダイアフラム５２のようにインサ
ートメタル８３を必要とせず、弁体が流体圧力によって
変形することはない。

【００２０】上記のようなダイアフラム２を配設した本
実施の形態のパイロット式ダイアフラム弁１は、次のよ
うに作用する。まず、図１に示すように、コイル２１へ
通電していない状態では、バネ２４の付勢力によって、
弁体２３ａを介してダイアフラム２を下方へ付勢すると
ともに、ダイアフラム２に対しパイロット室１１内に充
填された流体によって下方へかかる圧力が、流入室７内
の流体によって上方へかかる圧力より大きいため、ダイ
アフラム２の主弁体部３２が弁座１２に当接して閉弁状
態にある。

【００２１】次に、コイル２１へ通電すると、固定鉄心
２２の上下方向に磁界が発生し、固定鉄心２２とプラン
ジャ２３により磁気回路が形成され、固定鉄心２２は電
磁石となりプランジャ２３を吸引する。この吸引力は、
プランジャ２３を下方へ付勢しているバネ２４の付勢力
よりも強いので、プランジャ２３が上方に移動する。そ
うすると、図２に示すように、センター孔３７がダイア
フラム室１１と連通するため、パイロット室１１内の流
体が急速に流れ出し、ダイアフラム２上部の圧力が低下
すること、並びにセンター孔３７部の抵抗よりもブリー
ド孔３６部の抵抗が大きくなることから、パイロット室
１１と流入室７との間で圧力差が生じる。従って、主弁
体部３２が弁座１２から離間して、入力ポート５と出力
ポート６とが連通し開弁状態となる。

【００２２】このとき、入力ポート５から供給されてい
る流体は、図中矢印のように、流入室７から弁孔９を通
って流出室８へ流れる流れと、流入室７からダイアフラ
ム２のブリード孔３６、溝部３５、及びセンター孔３７
を通って流出室８へ流れる流れとによって流れていく。
後者の流体の流れは、ダイアフラム２の主弁体部３２の
上面に溝部３５を形成し、その溝部３５にブリード孔３
６を有しているために、凸部３４がカバー４と当接して
も発生する。すなわち、開弁状態（図２の状態）におい
ても、常にパイロット室１１全体に流体が供給されてい
る。

【００２３】そして、コイル２１への通電を解除する
と、プランジャ２３に対する吸引力が消滅して、固定鉄
心２２とプランジャ２３との間に縮設されたバネ２４に
よって、プランジャ２３がダイアフラム２に付勢されて
弁体２３ａがセンター孔３７を塞ぐ。センター孔３７が
塞がれるまでは、上記のようにパイロット室１１内を流
体が流れているから、センター孔３７が塞がれると、瞬
時にパイロット室１１内に流体が充填されて圧力が上昇
する。よって、主弁体部３２は下方に付勢され弁座１２
に当接する。当接後は、パイロット室１１と流入室７内
の流体圧力が同じになるが、流体圧力がダイアフラム２
に対して働く面積差によって、主弁体部３２は弁座１２
に当接している。従って、入力ポート５と出力ポート６
とが遮断され閉弁状態になる。

【００２４】以上説明したように本発明のパイロット式
ダイアフラム弁１によれば、ダイアフラム２をウレタン
又は水素化ＮＢＲで成形し、主弁体部３３及び可動部３
２を一体成型としたダイアフラムを用いたことによって
部品点数を削減でき、部品コストの低減に加え、組立工
程の削除といった面からのコスト削減をもたらした。ま
た、ブリード孔３６を主弁体部３２及び可動部３３の成
型時に同時に形成することができ、そのブリード孔３７
を厚肉の主弁体部３２に形成したこと、膜状に形成され
た可動部１６に使用されるウレタンエストラマー等の強
度が大きく、伸びも大きいこと、から破損に対する強度
が高まる。

【００２５】さらに、ダイアフラム２の主弁体部３２の
上面に溝部３５を形成し、その溝部３５にブリード孔３
６を有することにより、開弁状態において、主弁体部３
２がカバー４と当接しても、溝部３５が流路となりパイ
ロット室１１全体に確実に流体を供給することができ
る。従って、弁の開閉状態に影響されず、常にパイロッ
ト室１１に流体を供給することが可能となり、ダイアフ
ラム２の動作を安定させることができる。

【００２６】以上本発明の実施の形態について説明した
が、本発明は上記実施の形態に限ることなく、色々な応
用が可能である。例えば、本実施の形態では、円盤形状
の主弁体部を示したが、このような形状に限定されるこ
となく、弁本体の形状に適したものであればよい。ま
た、主弁体部に形成される溝部の形状も、本発明の目的
を達成し得る形状であればどんな形状でもよい。

【００２７】

【発明の効果】本発明のパイロット式ダイアフラム弁に
よれば、ダイアフラムが、厚肉に形成された主弁体部
と、その主弁体部の外周側面から連続して形成された薄
肉の可動部と、その可動部の周縁部に形成された固定部
とが、全て硬質ゴムで成形されたものであり、前記主弁
体部にブリード孔を有することにより、可動部に亀裂が
生じる可能性が大幅に低くなり、ダイアフラムの破損を
防止することができ、ダイアフラムの耐久性を向上させ
ることができる。また、弁の開閉に影響されずブリード
孔は常に一定形状を保つので、確実にパイロット室に流
体を供給することができる。さらに、ダイアフラムを硬
質ゴムのみで成形することにより、補強用金属であるイ
ンサートメタルが不要となるため、部品点数の低減が図
れ、安価にパイロット式ダイアフラム弁を製造すること
ができる。

【００２８】また、ダイアフラムの主弁体部の上面に溝
部を形成し、その溝部にブリード孔を有することによ
り、開弁時に主弁体部がカバーと当接しても、溝部が流
路となりパイロット室全体に確実に流体を供給すること
ができ、弁の開閉状態に影響されず、常にパイロット室
に流体を供給することが可能となり、ダイアフラムの動
作を安定させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係るパイロット式ダイ
アフラム弁の開弁状態での断面図である。

【図２】本発明の一実施の形態に係るパイロット式ダイ
アフラム弁の閉弁状態での断面図である。

【図３】本発明の一実施の形態に係るパイロット式ダイ
アフラム弁のダイアフラムの斜視図である。

【図４】（Ａ）は図３に示すダイアフラムの平面図、
（Ｂ）は同断面図である。

【図５】従来のパイロット式ダイアフラム弁の開弁状態
での断面図である。

【図６】従来のパイロット式ダイアフラム弁の閉弁状態
での断面図である。

【符号の説明】

１ パイロット式ダイアフラム弁 ２ ダイアフラム ３ ボディ ４ カバー ７ 流入室 ８ 流出室 １０ 弁部 １１ パイロット室 １２ 弁座 ２０ ソレノイド部 ２３ａ 弁体 ３１ 固定部 ３２ 主弁体部 ３３ 可動部 ３４ 凸部 ３５ 溝部 ３６ ブリード孔 ３７ センター孔

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力ポートと出力ポートを連通する弁孔
   を備えた弁座に対し接離可能に張設されたダイアフラム
   を有し、そのダイアフラム下部の入力ポート側の流入室
   とダイアフラム上部のパイロット弁室との間を、ダイア
   フラムに形成されたブリード孔を介して小流量の流体の
   連通を可能にした状態で、両室の圧力バランスを調節す
   るパイロット弁を有するパイロット式ダイアフラム弁に
   おいて、 前記ダイアフラムが、厚肉に形成された主弁体部と、そ
   の主弁体部の外周側面から連続して形成された薄肉の可
   動部と、その可動部の周縁部に形成された固定部とが、
   全て硬質ゴムで成形されたものであり、 前記主弁体部に前記ブリード孔を有することを特徴とす
   るパイロット式ダイアフラム弁。
2. 【請求項２】 請求項１に記載するパイロット式ダイア
   フラム弁において、 前記主弁体部の上面に溝部が形成され、前記溝部に前記
   ブリード孔を有することを特徴とするパイロット式ダイ
   アフラム弁。