JPS6150185B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、電磁制御パイロツト操作式流量制御
弁、特に、エネルギー回収型油圧エレベーターの
昇降制御などに適した流量制御弁に関する。

＜従来技術＞ 油圧エレベーターなどの制御に用いられる従来
公知の電磁制御パイロツト操作式流量制御弁は
（第４図参照）、弁通過時における圧油の圧力損
（入口側と流出側の圧力差）が大である場合に
は、弁座に対する弁体１０１の位置を電磁比例弁
１０２により制御してその流量を制御し所期の目
的を達成している。しかしながら、エネルギー回
収型油圧エレベーターの流量制御弁（昇降制御
弁）などのように、その弁通過時における圧油の
圧力損が０又は非常に小さくなる場合には、第４
図に示すような従来公知の流量制御弁は、その開
弁時にその電磁比例弁を閉じて閉弁させようとし
ても、その差動ピストン１０３に作用する閉弁方
向の押圧力は、弁体及び差動ピストンに作用する
開弁方向の押圧力と同一になるだけであるので、
弁体１０１は、油圧力に比しきわめて力の小さな
ばね１０４の弾力だけにより閉弁方向に作動され
る状態となり、所期の流量制御をすることができ
ず、したがつて、エネルギー回収型エレベーター
などの油圧装置を所期のように制御することがで
きない。

＜発明が解決しようとする問題点＞ 本発明は、弁通時における圧油の圧力損が０又
は非常に小であつても所望の流量制御を行なうこ
とができ、しかも構造簡単で安価な油圧装置用流
量制御弁を得ることを目的とする。

＜問題点を解決するための手段＞ 弁体の前面の一部又は全部に作用する油圧力を
打消す油圧力を受けるバランスピストンを、弁体
の前面に結合杆を介して取付けた構造。

＜作 用＞ 弁体の前面に作用して弁体を開弁方向に押圧す
る油圧力が、バランスピストンに作用して弁体を
閉弁方向に押圧する油圧力により打消されて、弁
体を閉弁方向に押圧する油圧の作用面積が、実質
的に、弁体を開弁方向に押圧する油圧の作用面積
より常に大となるため、弁の圧力損０でも、弁体
は、常に電磁比例弁１０２の制御に応じて迅速に
移動し所要の流量制御を行なう。

＜実施例＞ 第１図は、本発明に係る流量制御弁の一実施例
を示す縦断説明図である。図中２は差動ピストン
３を有する弁体である。弁体２の前端面には結合
杆４を介してバランスピストン５が設けられ、差
動ピストン３の背面には背圧室６が設けられてい
る。背圧室６は、被制御流体の流入側弁室７に接
続する流入通路８に、オリフイス９を有する通路
１０と通路１１により連通し、また、通路１１，
１２と電磁比例弁１３を通つてドレン通路１４に
連通するようになつている。差動ピストン３の背
面に当接する弁開度規制ばね１５は常に弁体２を
閉弁方向に付勢している。なお、１６は被制御流
体の流出側弁室１７に接続する流出通路、１８は
バランスピストン５の背面側に漏出する作動油の
ドレン通路である。

次にその作動を説明する。電磁比例弁１３が閉
じているときには、背圧室６の油圧は流入側弁室
７の油圧と同一であるので、差動ピストン３の上
下油圧作用面の面積差から生じる閉弁方向の力に
より弁体２はその弁座に密着されている（弁開度
規制ばね１５の力は、油圧の作用による力に比較
すれば極めて小である）。電磁比例弁１３に漸増
的に電流を流すと（又は電圧を印加すると）、電
流の増大に比例して電磁比例弁１３が漸開し、そ
れにつれて、通路１２からドレン通路１４への油
の流量が漸増する。通路１２からドレン通路１４
への油の流出流量が漸増すると、それにつれて背
圧室６の油圧が低下するので、差動ピストン３の
前面ａに作用する油圧力が差動ピストン３の背面
に作用する油圧力と弁開度規制ばね１５の弾力と
の合成力に打勝つて、弁体２はその弁座から離れ
る方向に向つて移動を開始する。電磁比例弁１３
の通電電流が規定最大値に達すると、電磁比例弁
１３は全開し、背圧室６の油圧は最低（ほぼ０）
になるので、弁体２は差動ピストンの下面ａに作
用する油圧力により、弁開度規制ばね１５の弾力
に抗してその全開位置に移動されその位置に保持
される。

弁体２がその全開位置にあるとき、圧油は、ほ
ぼ圧力損０で流入通路８から流出通路１６へと流
動する。

バランスピストン５は、開弁時に弁体２の下面
に作用する開弁方向の油圧力を打消すために設け
たものである。このバランスピストン５の存在に
より、弁体２は、電磁比例弁１３に制御されて
種々の弁開度位置に円滑迅速に移動可能となる。

弁体２は、差動ピストン３の背圧の低下にした
がつて開弁方向に移動するが、弁体２を閉弁方向
に付勢する弁開度規制ばね１５の弾力は、弁体２
の開弁方向への移動距離に比例して増加するの
で、弁体２は差動ピストン３の背圧に応じた特定
の位置に維持される。したがつて、第１図に示す
流量制御弁は、差動ピストン３の背圧すなわち背
圧室６の油圧を制御する電磁比例弁１３の制御に
より、流量制御される。

第２図は、本発明に係る流量制御弁の他の実施
例を示す縦断説明図である。図中、２２は弁体、
２３は差動ピストン、２５はバランスピストン、
２６は背圧制御室、２７は流入通路、２８は流出
通路、２９，３０は背圧室２６と流入通路２７と
を連通する通路、３１はオリフイス、３２は電磁
比例弁、３３はドレン通路、３４は弁開度規制ば
ねである。第２図に示す流量制御弁２１の構造
は、弁開度規制ばね３４をバランスピストン２５
の背面に当接設置して常開弁とした点及び電磁比
例弁３２の弁体と弁座の関係構造を除き、第１図
の流量制御弁１の構造と同一である。

電磁比例弁３２が図示合ように非励磁開弁状態
にあるときに、流入通路２７を通して圧油が弁室
３５に流入すると、弁体２２は全開位置にあるの
で、圧油は、ほぼ圧力低下なしに流出通路２８へ
と流出する。この時、背圧室２６は無圧又はかな
りの低圧状態にある。電磁比例弁３２に漸増的に
電流を通すと、それに比例的に電磁比例弁３２は
閉じ、電磁比例弁３２を通る流量が漸減し、それ
に応じて背圧室２６の圧力が上昇する。背圧室２
６の圧力上昇にしたがつて、差動ピストン２３の
背面に作用する閉弁方向の油圧力が増大し、つい
には、該油圧力が、差動ピストン２３の下面ａに
作用する開弁方向の油圧力と、バランスピストン
２５の背面に作用する開弁方向の弁開度規制ばね
３４の弾力との合成力に打勝ち、弁体２２を閉弁
方向へと移動させる。電磁比例弁３２に規定最大
電流（又は電圧）が通電されると、電磁比例弁３
２が閉じ、背圧室２６の油圧は弁室３５の油圧と
同一になるので、弁体２２は差動ピストン２３の
作用によりその弁座に密着し、流量制御弁２１は
閉弁状態となる。電磁比例弁３２への通電電流
（又は電圧）の制御により、弁体２２が所要の弁
開度位置に移動し、その位置に停止することは、
第１図の流量制御弁１に関する説明から容易に理
解できるので、その説明は省略する。

第３図は、第１図の流量制御弁１を下降制御弁
に、第２図の流量制御弁２１を上昇制御弁に用い
たエネルギー回収型油圧エレベーターの一例を示
す説明図である。この使用例の説明により、本発
明に係る流量制御弁の作用効果をより一層明確に
理解できるものと信じる。

第３図中、下降制御用及び上昇制御用の各流量
制御弁の各部には、それぞれ第１図及び第２図に
おける符号と同一の符号をつけたので、その説明
は省略する。図中、５１は定容量型油圧ポンプ、
５２はシリンダ、５３はプランジヤー、５４はリ
リーフ弁、５５，５６，５７，５８は逆止弁であ
る。

次にその作動を説明する。油圧エレベーターの
各部は、その運転停止状態において図示の状態に
あり、定容量型油圧ポンプ５１は停止している。
電動機Ｍにより油圧ポンプ５１を駆動すると、作
動油が油槽５９−油圧ポンプ５１−管路６０，６
１−上昇制御用の流量制御弁２１−逆止弁５８−
油槽５９と循還流動する。流量制御弁２１の電磁
比例弁３２にプログラムにしたがつて電流漸増的
に通電されると、背圧室２６の油圧が漸増的に上
昇し、それに応じて弁体２２が閉弁方向に移動
し、ついには弁体２２がその弁座に密着して流量
制御弁２１は閉弁する。前記のような、流量制御
弁２１の流量漸減的な閉弁運動に対応して、油圧
ポンプ５１から管路６０に送出される作動油は、
逆止弁５５を開いてシリンダ５２に流量漸増的に
流入し、プランジヤー５３を加速上昇させる。流
量制御弁２１の閉止と同時にプランジヤー５３は
全速上昇する。所要の時期に電磁比例弁３２の励
磁電流をプログラムに従つて漸減的に減小させる
と、電磁比例弁３２が漸開し、それに応じて背圧
室２６の油圧が低下し、そして弁体２２がその弁
座から開弁方向に移動して流量制御弁２１の流量
が漸増するので、管路６０からシリンダー５２に
流入する作動油流量が漸減し、その結果プランジ
ヤー５３は減速上昇する。そして、流量制御弁２
１が全開すると、油圧ポンプ５１から送出される
作動油は全量が流量制御弁２１を通つて油槽５９
へともどり、シリンダー５２への流入は０となる
ので、プランジヤー５３は停止しその位置に保持
される。次に油圧エレベーターの下降運転につい
て説明する。

下降制御用の流量制御弁１の電磁比例弁１３に
プログラムにしたがつて電流漸増的に通電する
と、電磁比例弁１３が漸開し、それに応じて背圧
室６の油圧が低下するので、弁体２は差動ピスト
ン３の下面ａに作用する油圧により開弁方向に移
動する。したがつて、流量制御弁１は流量漸増的
に開弁し、電磁比例弁１３が全開位置に達する
と、流量制御弁１も全開する。

前記のような、流量制御弁１の流量漸増的開弁
作動に応じて、シリンダー５２の作動油が、流量
制御弁１−逆止弁５６−油圧ポンプ５１を通つて
油槽５９に流量漸増的に流出するので、プランジ
ヤー５３は加速下降し、流量制御弁１の全開と共
にプランジヤー５３は全速下降する。プランジヤ
ー５３の全速下降時、油圧ポンプ５１はシリンダ
ー５２から排出される圧油により油圧モーターと
して作動し、そして電動機Ｍは発電機として作動
して、プランジヤー５３及びそれに支持される荷
重の落下エネルギーを電力として回収する。

下降制御用の流量制御弁１の電磁比例弁１３へ
の通電と同時に、上昇制御用の流量制御弁２１の
電磁比例弁３２は閉じられる。これにより、上昇
制御用の流量制御弁２１は、下降制御用の流量制
御弁１の開弁と同時に閉弁し、シリンダー５２か
ら排出される圧油が流量制御弁２１を通つて油槽
５９にもどるのが防止される。逆止弁５８は流量
制御弁２１の閉弁用油圧を確保するためのもので
ある。

プランジヤー５３を全速下降に移し、ついで停
止させるには、電磁比例弁１３の励磁電流をプロ
グラムにしたがつて漸減し０にする。電磁比例弁
１３の励磁電流の減小にしたがつて、流量制御弁
１が漸時閉弁し、それに応じてシリンダー５２か
らの圧油流出量が減小するので、プランジヤー５
３の下降速度は低下する。そして、流量制御弁１
の閉弁と同時に、プランジヤー５３は停止しその
位置に保持される。

バランスピストン５，２５は、開弁時において
弁体２，２２の前面に作用する開弁方向の油圧を
打消し、電磁比例弁１３，３２による弁体２，２
２の閉弁方向の制御減度を良好にする作用を有す
る。また、バランスピストン５，２５は、弁体
２，２２がその弁座から離れる瞬間に、弁体２，
２２の前面に作用する油圧により弁体２，２２が
開弁方向の急激な力を受けることを防止する作用
を有する。この作用により、弁体２，２２は常に
円滑に移動し、したがつて、流量制御弁１，２１
はその全流量制御範囲にわたつて常に流量を円滑
に制御することができる。

なお、上昇制御用の流量制御弁２１において
は、弁体２２は、バランスピストン２５の付設に
より、その開弁位置から閉弁位置への移動が可能
となる。もし、バランスピストン２５がないと、
弁体２２及び差動ピストン２３の下面に作用する
油圧の有効作用面積と、差動ピストン２３の上面
に作動する油圧の有効作用面積とが同一となるた
め、背圧室２６の油圧が最高圧すなわち弁室の油
圧と同一になつても、弁体２２は閉弁方向に移動
しない。

本発明によれば、圧力損が０又は非常に小であ
つても、所望のとおりに流量制御を行なうことが
でき、しかも構造簡単で安価な油圧装置用流量制
御弁を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る流量制御弁の一実施例を
示す縦断説明図、第２図は本発明の他の実施例を
示す縦断説明図、第３図は本発明の使用例を示す
エネルギー回収型油圧エレベーターの説明図、第
４図は従来公知の流量制御弁の縦断説明図であ
る。 １……流量制御弁、２……弁体、３……差動ピ
ストン、５……バランスピストン、６……背圧
室、７……入口側弁室、８……流入通路、９……
オリフイス、１３……電磁比例弁、１５……弁開
度規制ばね、１６……流出通路、２１……流量制
御弁、２３……差動ピストン、２５……バランス
ピストン、２７……流入通路、２８……流出通
路、３１……オリフイス、３２……電磁比例弁、
３４……弁開度規制ばね。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 差動ピストン３を有する弁体２と、差動ピス
   トン３の背圧室６に被制御流体を導入するところ
   のオリフイス９を有する通路と、背圧室６を電磁
   比例弁１３を通してドレン通路１４に接続する通
   路と、弁体２の前面に結合杆を介して取付けたバ
   ランスピストン５と、弁体２を開弁方向又は閉弁
   方向に付勢する弁開度規制ばね１５と、被制御流
   体を入口側弁室７に流入させる流入通路８と、被
   制御流体を出口側弁室１７から流出させる流出通
   路１６とを有することを特徴とする流量制御弁。 ２ 弁開度規制ばね１５が差動ピストン３の背面
   に当接設置され、そして弁体２を閉弁方向に付勢
   しているところの、特許請求の範囲１に記載の流
   量制御弁。 ３ 弁開度規制ばね３４が、バランスピストン２
   ５の背面に当接設置され、そして弁体２２を開弁
   方向に付勢しているところの、特許請求の範囲１
   に記載の流量制御弁。