JPS61286602A - 流量制御弁 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、流体圧作動機器の動作速度を制御するため
の流量制御弁に係り、特に低速域での微調整が可能な流
量制御弁に関する。

〔従来の技術〕

従来、例えば空気圧シリンダのように流体の圧力によっ
て作動する機器の動作速度を制御しようとする場合には
、速度制御弁またはスピードコントローラーと呼ばれる
逆止め弁と絞り弁とを並列に一体構造として組み合わせ
た流量制御弁が用いられている。かかる流量制御弁は、
正逆両方向への流れを通じさせる弁であって、順方向に
は逆止め弁を開いてできるだけ小さな抵抗で自由に流体
を流し、これに体して逆方向の場合には、逆止め弁が閉
じて流体は絞り弁で絞られながら制御流れとして速度制
御を行うものである。

この種の流量制御弁の特性中、絞り弁の進入度を調節す
るために絞り弁と一体になっている調節ねじの回転数と
制御流れ流量との関係は、流量制御弁の制御対象である
シリンダの作動速度の制御の調節がしやすいか否かに関
連するので特に重要である。中でもシリンダの低速度域
での使用においては、精度の高い流量調節のできること
が要求され、これまでに幾つかの流量制御弁が提案され
ている（例えば、特開昭５７−１６７５７４号公報、実
公昭５９−２２３８０号公報、実公昭６０−２３７８号
公報等参照）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記従来例においては、いずれも制御流
れ流量を調節するための絞り弁として、調節ねじの先端
に一体に形成された一つのテーパー部を有するニードル
弁が用いられ、弁座に対して進退自在に取り付けられた
構造となっている。

この場合、弁座の内周面と、この弁座に挿入されるニー
ドル弁のテーパー部との間に形成される間隙は、ニード
ル弁と一体になっている調節ねじを回すことにより決定
され、流体はこの間隙を制御流れとなって流れる。その
ため、調節ねじの回転にしたがって制御流れの流量は、
ニードル弁の全閉点から全開点に至るまでほぼ比例的に
増加し、特に低流量域での流量調節が極めて難しいばか
りか、流量が不安定であるという欠点がある。

また、かかる構造において流体の流れを完全に遮断する
場合は、ニードル弁の外周面のテーパー部が弁座の内周
縁部に当接するまで調節ねじを締め付ける構成であるか
ら、全閉したときの両者の接触状態はほぼ線接触となっ
ている。そのため、低流量域での微調整を考慮してテー
パー部のニードル中心軸に対する傾斜角を小さくした場
合には、流体を遮断する際に調節ねじを回していくと、
ニードル弁のテーパー部が弁座の内周縁部に当接しても
テーパーに導かれてそのままさらに奥まで入り込みやす
いので、全閉点が明確でない。その結果、あらかじめ流
量特性がわかっていても基準点がはっきりとしないから
、流量曲線に基づいて調節ねじを回しても必要な流通の
得られないことが多い。また、必要以上に調節ねじを回
してしまうことが多くなり、全閉動作を何回か行ううち
に、ニードル弁のテーパー部または弁座の内周縁部、あ
るいは両者の当接個所に変形、損傷等を生じ、流体の完
全な遮断ができなくなるという問題点もある。

この発明は、かかる従来技術の問題点を解消し、低流量
域での制御流れの微調整が可能で、しかも全開点がはっ
きりとしているから、流量調節を行う際に流量曲線に基
づき簡単に所望の流量を得ることのできる流量制御弁の
提供を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、上記従来技術の問題点を解決するためにな
されたものであり、そのためこの発明によれば、本体に
設けた流体の一方の流出入口と他方の流出入口との間に
流体の他方の流出入口から一方の流出入口への流通を許
容し且つ一方の流出入口から他方の流出入口への流通を
阻止する逆止め弁を設けると共に、前記一方の流出入口
から送り込まれる流体の流量を流路内に設けた弁座と該
弁座に対して進退自在に設けられたニードル弁とで制御
するものにおいて、前記ニードル弁は前記弁座のニード
ル弁側内周縁部に当接して流体の流れを遮断する遮断用
テーパー部と、この遮断用テーパー部のニードル弁先端
側に隣接して設けられ前記弁座に対し微小間隙を遺して
嵌合すべく形成されたストレート部と、このストレート
部に隣接して設けられる少なくとも一つの流量調節用テ
ーパー部とを備えてなる流量制御弁を構成する。

この構成において、流量調節用テーパー部を隣合う二つ
のテーパー部で構成し、この二つのテーパー部のうちの
ストレート部に隣接する第一のテーパー部のニードル弁
の中心軸に対する傾斜角を、第二のテーパー部の傾斜角
よりも小さくなるように形成すれば、低流量域での微調
整ができるばかりか、中流量域、高流量域での調整も無
理なく行うことも可能となり好都合である。

〔作用〕

この発明によれば、上記のごとく、ニードル弁を用いる
流量制御弁において、ニー・ドル弁は弁座のニードル弁
側内周縁部に当接して流体の流れを遮断するための遮断
用テーパー部と、この遮断用テーパー部のニードル弁先
端側に隣接して設けられ前記弁座に対して微小間隙を残
して嵌合するように形成されたストレート部と、このス
トレート部に隣接して少なくとも一つの流量調節用テー
パー部を設けてなるものであるから、ニードル弁が弁座
に完全に当接した状態である全閉点からニー゛ドル弁と
一体になっている調節ねじを徐々に回してニードル弁を
抜いていった場合に、まず流体はニードル弁のストレー
ト部の外周面と弁座の内周面との間に形成された微小間
隙を制御流れとして通過するため、全閉点から開路した
初期時点の流量はごくわずかであり、さらに調節ねじを
回してもニードル弁のストレート部が弁座内にあるうち
は、間隙の断面積が一定であることから流量の増加割合
は小さい。さらに調節ねじを回し、ニードル弁のストレ
ート部が弁座から抜け、ストレート部に続く流量調節用
テーパー部と弁座との間で制御が行なわれるようになる
と、流体は流量調節用テーパー部のニードル弁の中心軸
に対する傾斜角に比例して流量が増加するようになる。

したがって、ニードル弁のストレート部の長さを適宜選
択すれば低流量域での微調整が可能となり、さらにこの
ストレート部に続く流量調節用テーパー部を例えば二つ
のテーパー部とし、ストレート部に隣接する第一のテー
パー部をニードル中心軸に対してゆるやかな傾斜角とす
ると共に第二のテーパー部を一方のテーパー部の傾斜角
よりも大きくなるように形成すれば、ニードル弁のスト
レート部が弁座から抜けた後に急激に流量が増加するこ
とがないので、低流量域における微調整可能な範囲が広
がるばかりか、他方のテーパー部の傾斜角を選択するこ
とにより、中流量域、あるいは高流量域に至るまで無理
なく制御することができる。

また、従来の流量制御弁においては流体の流量調節と遮
断とを一つのテーパー部で行っているから、調節ねじを
回したときにテーパー部の外周面が弁座の内周縁部に当
接してもそのテーパーに導かれてニードル弁がさらに奥
まで押し込まれやすく、そのため全閉点が一定しなくな
るのに対して、この発明ではニードル弁を弁座に進入さ
せていったときに、ニードル弁の外周面と弁座の内周面
との間に微小な間隙しかないので、ニードル弁の遮断用
テーパー部が弁座の内周縁部に当接する際、加工上避け
ることのできないニードル弁の回転軸の若干のずれが弁
座の内周面によって修正されると共に、ニードル弁の遮
断用テーパー部に当接する弁座の内周縁部の変形も防止
される。そのため、調節ねじを回していったときにニー
ドル弁が弁座の内周縁部に当接した状態が明確で、必要
以上に調節ねじを回すことがなくなり、全閉点が常に一
定となるから、流量を設定する場合に流量曲線に基づい
゛て簡単に必要な流量を得ることができる。

〔実施例〕

第１図はこの発明による流量制御弁の縦断面図である。

第２図この発明において使用するニードル弁の拡大側面
図である。

この流量制御弁は、本体ｌの上面から垂直下方にねじ孔
２と、このねじ孔２に続く断面が円形の環状孔３が形成
され、この環状孔３の下方部には筒状体からなる弁座４
が圧入され、さらに流量を制御しようとする気体または
液体の一方の流出入口５が形成されている。また、本体
ｌには上記ねじ孔２及び環状孔３の軸線と直角に他方の
流出入口６が形成され、この他方の流出入口６に連通す
べく前記本体１にシールリング７を介して管継手８が結
合されている。上記ねじ孔２には、弁座４の軸線と一致
すべく先端にニードル弁９を有する調節ねじｌＯを螺合
し、前記調節ねじ１０を回動することによって弁座４に
対して進退自在となっている。この調節ねじ１０の雄ネ
ジ部１１とニードル弁９の間の外周面には、環状孔３の
内周面に接して封止保持するシールリング１２が巻装さ
れ、さらに雄ねじ部１１にはロックナツト！３が螺合し
ている。上記弁座４の外周面には、合成ゴム等の弾性材
料からなる逆止め弁１４がその開口部１５を一方の流出
入口５側に向けて巻装され、その舌片部１６が本体ｌの
環状孔３の内周面に弾発的に圧接した構成となっている
。

なお、ニードル弁９については第２図を用いて詳細に説
明する。ニードル弁９は、本体ｌの一方の流出入口から
の流体を遮断する際に前記弁座４の内周縁部４ａに当接
する遮断用テーパー部９１と、この遮断用テーパー部９
１のニードル弁先端側に隣接して設けられ前記弁座４に
対して微小間隙を残して嵌合すべく形成されたストレー
ト部９２・と、このストレート部９２に続いて設けられ
た二つの流量調節用テーパー部９３．９４とを備えたも
のである。なお、この場合ストレート部９２に隣接する
第一の流量調節用テーパー部９３のニードル弁９の中心
軸に体する傾斜角は、第二の流量調節用テーパー部９４
の傾斜角よりも小さくなるように形成されている。

次に、本実施例の作用について説明する。上述の流量制
御弁においては、例えば本体ｌの管継手８に可撓管を接
続し、圧縮空気源に連結すると、他方の流出入口６から
送り込まれた空気は本体Ｉの環状孔３を通って逆止め弁
Ｉ４の舌片部Ｉ６を押し開き、さらに弁座４に設けられ
た流通孔４ｂを通過し一方の流出入口５からニアリング
等へと自由に流通する。

また、空気流が逆方向に流れるときには、逆止め弁１４
の舌片部１６が圧縮空気の圧力とそれ自身の弾性とで環
状孔３の内周面に押し付けられるため、空気流はあらか
じめ所望の進入度に調節されたニードル弁９とこれが進
入している弁座４の内周面との間隙の広さに応じて制御
された制御流れとなって、他方の流出入口６方向へと流
通する。

調節ねじ１０を回動すると上述の間隙が変化するから、
一方の流出入口５から他方の流出入口６へと送り込まれ
る空気の流量が制御されるが、上記実施例においては特
にニードル弁９か、遮断用テーパー部９１に隣接して弁
座４の内周面に微小間隙を残して嵌合するストレート部
９２を有するものであるから、遮断用テーパー部９１が
弁座４の内周縁部４ａに当接した状態（全閉点）から調
節ねじ１０をゆるめて徐々に開いていった場合に、スト
レート部９２においてはニードル弁９と弁座４との間隙
の断面積の変化がないから、この間の流量の増加はわず
かであり、流量曲線の立上がりがゆるやかになる。さら
に調節ねじ１０をゆるめてストレート部９２が弁座４の
内周縁部４ａから抜けると、間隙の断面積が徐々に増加
するのでストレート部９１の部分に比べて流量の増加割
合は大きくなる。そして、第二のテーパー部９４におい
ては、第一のテーパー部９３に比べて傾斜角が大きいこ
とから、間隙の断面積の増加割合は第一のテーパー部９
３の部分よりも大きくなり、その結果流量の増加割合は
さらに大きくなる。

このように、実施例では遮断用テーパー部９１に隣接し
てストレート部９２を設けであるから、ニードル弁９を
開いていったときに、低流量域での増加割合が小さく、
そのため精密な流量調整が可能である。さらにストレー
ト部９２に続いて第一のテーパー部９３と第二のテーパ
ー部９４とが形成されているから、中流量域、高流量域
へと無理なく流量を増加することができるので、摘要範
囲の広い流量制御弁となる。

また、調節ねじｌＯを回して流体を遮断したときのニー
ドル弁９の位置は常に一定であるから、基準点がはっき
りとし、流量設定する場合に、あらかじめ作成された流
量曲線に基づいて調節ねじ１０を回転させれば必要とす
る流量を確実に得ることができるので、従来のものに比
べて極めて使いやすいものとなる。なお、実施例におい
ては流量調節用テーパー部が二つある場合について説明
したが、一つあるいは二つ以上であってもよく、それら
のニードル弁の中心軸に対する傾斜角は適宜選択するこ
とができ、またストレート部と流量調節用テーパー部と
の長さの割合を変えることも可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、ニードル弁と
弁座とで流量調整する流量制御弁において、ニードル弁
は弁座の内周縁部に当接して流体の流れを遮断するため
の遮断用テーパー部と、この遮断用テーパー部のニード
ル弁先端側に隣接するストレート部と、このストレート
部に続く少なくとも一つの流量調節用テーパー部とを備
えてなるものを用いるから、低流量域での増加割合は小
さく、そのため微調整が可能になるばかりか、中流量域
、あるいは高流量域の調整も可能となる。

また、全閉点におけるニードル弁の位置が常に一定であ
るから、あらかじめ作成した流量曲線に基づき、簡単に
所望の流量を得ることができ、さらに全閉点が明確であ
るからニードル弁を必要以上に押し込むことがなくなる
ので、耐久性の向上にもつながる。

なお、この発明は上記実施例に限定されるものではなく
、例えば流出入口の向きを同一方向にしたりするなど、
流路の方向は任意に変更することができ、また実施例と
は反対に給気側を制御するメータイン方式の構造への変
更、あるいは管継手の構造の変更等、この発明の技術思
想内での種々の変更はもちろん可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による流量制御弁の縦断面図、第２図
は第１図実施例におけるニードル弁の拡大側面図である
。 １：本体、　　　４：弁座、 ５ニ一方の流出入口、　　　６：他方の流出入口、８：
管継手、　　９：ニードル弁、 ９１：遮断用テーパー部、 ９２ニストレ一ド部、 ９３．９４：流量調節用テーパー部、 １０　：Ｒ節ねじ、　　　１４：逆止め弁。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）本体に設けた流体の一方の流出入口と他方の流出
   入口との間に流体の他方の流出入口から一方の流出入口
   への流通を許容し且つ一方の流出入口から他方の流出入
   口への流通を阻止する逆止め弁を設けると共に、前記一
   方の流出入口から送り込まれる流体の流量を流路内に設
   けた弁座と該弁座に対して進退自在に設けられたニード
   ル弁とで制御するものにおいて、前記ニードル弁は前記
   弁座のニードル弁側内周縁部に当接して流体の流れを遮
   断する遮断用テーパー部と、この遮断用テーパー部のニ
   ードル弁先端側に隣接して設けられ前記弁座に対し微小
   間隙を残して嵌合すべく形成されたストレート部と、こ
   のストレート部に隣接して設けられる少なくとも一つの
   流量調節用テーパー部とを備えてなることを特徴とする
   流量制御弁。
2. （２）特許請求の範囲第１項に記載の流量制御弁におい
   て、流量調節用テーパー部は隣接する二つのテーパー部
   からなり、この二つのテーパー部のうちのストレート部
   に隣接する第一のテーパー部は、ニードル弁の中心軸に
   対する傾斜角が第二のテーパー部のニードル弁の中心軸
   に対する傾斜角より小さいことを特徴とする流量制御弁
   。