WO2016136239A1

WO2016136239A1 - 弁装置

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Publication number: WO2016136239A1
Application number: PCT/JP2016/000955
Authority: WO
Inventors: 二宮　誠; 将佳岡本; 吉田　勝; 佳照藤本
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd; Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd; Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2015-02-26
Filing date: 2016-02-23
Publication date: 2016-09-01
Anticipated expiration: 2017-08-26
Also published as: US10161360B2; US20180038507A1; JP6463647B2; JP2016156485A

Abstract

　弁装置は、ハウジング(2)の弁体空間を第１圧力室(32)と第２圧力室(24)とに仕切る主弁体(4)と、第１圧力室(32)と第２圧力室(24)とを隔離するシール部材(9)と、一端が一次通路と直接的または間接的に連通し、他端が第２圧力室(24)と連通する、第１絞り(62)を有する第１パイロット通路(61)と、主弁体(4)に形成された、第２絞り(64)を有する第２パイロット通路(63)と、第２パイロット通路(63)を開閉するパイロット弁体(5)と、通電によりパイロット弁体(5)を付勢部材(55)の付勢力に抗して第２パイロット通路(63)を開く方向に駆動する駆動機構と、主弁体(4)とパイロット弁体(5)とを連結するピン(8)と、を備え、主弁体(4)が、第１圧力室(32)と第２圧力室(24)の差圧によって二次通路(33)を開く方向に駆動されるように構成されており、シール部材(9)は、ハウジングと摺動するスパイラルリング・フラットリングを含む。

Description

弁装置

　本発明は、例えば空圧用の制御機器やガスタンクの閉栓などとして用いられる弁装置に関する。

　例えば高圧環境下で作動する弁装置としては、ハウジングに形成された主通路を遮断または開放する主弁体と、主弁体の開閉動作を操作するパイロット弁体を備えたものが知られている。例えば、特許文献１には、主弁体とパイロット弁体が同軸上に配置された弁装置が開示されている。

　図１０に、特許文献１に開示された弁装置１００の一部を示す。この弁装置１００では、ハウジング１１０に、主通路１２０を構成する一次通路１２１、圧力室１２２および二次通路１２３が形成されており、二次通路１２３が主弁体１４０によって開閉される。主弁体１４０を挟んで圧力室１２２と反対側にはパイロット室１３０が形成されており、このパイロット室１３０は、主弁体１４０とハウジング１１０の間の隙間である第１パイロット通路１３１を通じて圧力室１２２と連通している。また、主弁体１４０には、第２パイロット通路１３２が形成されており、この第２パイロット通路１３２は、パイロット弁体１５０によって開閉される。パイロット弁体１５０は、図略のソレノイドにより駆動される。

　さらに、弁装置１００では、主弁体１４０とパイロット弁体１５０がピン１６０で連結されている。ピン１６０はパイロット弁体１５０に設けられた横穴とは隙間なく嵌合しているものの、ピン１６０と主弁体１４０に設けられた支持穴１４１との間には隙間が形成されており、パイロット弁体１５０はその隙間分だけ主弁体１４０から離間できるようになっている。

　パイロット弁体１５０は、図略のばねによって主弁体１４０に押し付けられている。図略のソレノイドに通電されると、まずパイロット弁体１５０が支持穴１４１とピン１６０の間の隙間分だけ主弁体１４０から離間する。これにより、第２パイロット通路１３２が開かれる。その後、パイロット室１３０と二次通路１２３の差圧が小さくなって、ソレノイドによるパイロット弁体１５０の吸引力がパイロット弁体１５０を付勢するばねの付勢力およびパイロット室１３０の圧力に打ち勝つと、主弁体１４０が引き上げられる。これにより、二次通路１２３が開かれる。

特開平８－７５０２９号公報

　しかしながら、特許文献１に開示された弁装置１００のように、ソレノイドの吸引力により主弁体１４０を開方向に駆動する構成では、ソレノイドの吸引力がパイロット弁体１５０を付勢するばねの付勢力およびパイロット室１３０の圧力に打ち勝つまでにある程度の時間を要し、応答性がよくない。また、ソレノイドは主弁体１４０を引き上げるために大きな吸引力を有する必要があるため、ソレノイドを小型化することが困難である。

　そこで、本発明は、パイロット弁体用の駆動機構を小型化でき、かつ、応答性に優れた弁装置を提供することを目的とする。

　前記課題を解決するために、本発明の弁装置は、主通路を構成する一次通路および二次通路が形成された、前記一次通路と前記二次通路の間に弁体空間を有するハウジングと、前記弁体空間を前記一次通路および前記二次通路と連通する第１圧力室と第２圧力室とに仕切るように前記ハウジング内に配置された、前記二次通路を開閉する主弁体と、前記主弁体に設けられた環状溝であって前記ハウジングで覆われる環状溝内に配置された、前記第１圧力室と前記第２圧力室とを隔離するシール部材と、一端が前記一次通路と直接的または間接的に連通し、他端が前記第２圧力室と連通する、第１絞りを有する第１パイロット通路と、前記第２圧力室から前記二次通路へ至るように前記主弁体に形成された、第２絞りを有する第２パイロット通路と、前記第２圧力室内に配置された、前記第２パイロット通路を開閉するパイロット弁体と、前記パイロット弁体を前記主弁体に押し付ける付勢部材と、通電により前記パイロット弁体を前記付勢部材の付勢力に抗して前記第２パイロット通路を開く方向に駆動する駆動機構と、前記主弁体と前記パイロット弁体とを連結するピンであって、前記主弁体または前記パイロット弁体との間に前記パイロット弁体の前記主弁体からの離間を可能とする隙間が形成されたピンと、を備え、前記主弁体が、前記パイロット弁体により前記第２パイロット通路が開かれて前記第２圧力室の圧力が前記第１圧力室の圧力よりも低下したときに、前記第１圧力室と前記第２圧力室の差圧によって前記二次通路を開く方向に駆動されるように構成されており、前記シール部材は、前記ハウジングと摺動するスパイラルリングを含む、ことを特徴とする。

　上記の構成によれば、主弁体が第１圧力室と第２圧力室の差圧によって開方向に駆動されるため、パイロット弁体により第２パイロット通路が開かれれば、第２圧力室の圧力の低下により主弁体が瞬時に開動作する。従って、弁装置は優れた応答性を有する。しかも、パイロット弁体用の駆動機構は、ピンと主弁体またはパイロット弁体との間の隙間分だけパイロット弁体を駆動させるのに必要なパワーを有すればよいため、駆動機構を小型化することができる。さらには、主弁体に第２絞りを有する第２パイロット通路が形成されているため、パイロット弁体の弁座面積を小さくして、より小さな駆動パワーでパイロット弁体の開動作が可能となる。また、主弁体とパイロット弁体とがピンにより連結されているので、駆動機構のパワーを利用して、主弁体が二次通路を開いた状態を保持できる。

　ところで、主弁体に装着されるシール部材としては、ハウジングと摺動するフラットリングであって装着時に拡大できるように斜めの切り込みが形成されたバイアスカット型のフラットリングと、そのフラットリングを径方向外向きに付勢する弾性体を含むものを用いることも可能である。しかしながら、この場合には、第１圧力室と第２圧力室の差圧を安定して発生させるために、装着後のフラットリングの切り込みの寸法を厳密に管理する必要がある。これに対し、本発明のようにスパイラルリングを含むシール部材を用いれば、スパイラルリングの周回部分同士が重なり合う距離が比較的に長いため、それらの周回部分同士の間の隙間を厳密に管理しなくても十分なシール性を確保することができる。従って、フラットリングのような装着後の寸法の管理が不要となり、製造コストを削減することができる。

　前記スパイラルリングは、１本の線材が当該線材の少なくとも両端部が周回部分と重なり合うように巻き回されたものであり、前記線材の両端部は、前記周回部分との間に楔状の隙間が形成されるように先細りとなっていてもよい。この構成によれば、スパイラルリングを主弁体の環状溝に嵌め込むときに、線材の両端部間で周回部分を両端部の形状に沿って滑らかに変形させることができ、スパイラルリングを簡単にフラットにすることができる。

　例えば、前記シール部材は、前記スパイラルリングを径方向外向きに付勢する弾性体を含んでもよい。

　前記スパイラルリングに代えて、前記ハウジングと摺動するフラットリングであって、前記フラットリングの周方向に延びる線材における互いに重なり合う両端部が前記フラットリングの軸方向と直交する平面上で互いに面接触するように段差形状とされたフラットリングが用いられてもよい。この構成においても、スパイラルリングを用いた場合と同様の効果を得ることができる。例えば、前記シール部材は、前記フラットリングを径方向外向きに付勢する弾性体を含んでもよい。

　前記駆動機構は、前記パイロット弁体を吸引する固定磁極を含むソレノイドであり、前記ハウジングには、前記主弁体用のストッパーが設けられており、前記第２パイロット通路および前記二次通路が閉じられた状態において、前記パイロット弁体から前記固定磁極までの距離は、前記主弁体から前記ストッパーまでの距離と前記隙間の和よりも大きくてもよい。この構成によれば、ソレノイドに通電されている間は、ソレノイドの吸引力によって主弁体をストッパーに押し付けることができる。

　前記第１パイロット通路が前記ハウジングまたは前記主弁体に形成されていてもよい。この構成によれば、第１絞りを機械加工によって高精度に成形することができる。

　本発明によれば、パイロット弁体用の駆動機構を小型化でき、かつ、応答性に優れた弁装置を提供できる。

本発明の第１実施形態に係る弁装置の概略的な構成図であり、主弁体により主通路が遮断された状態を示す。第１実施形態の弁装置において主弁体により主通路が開放された状態を示す。図３Ａは主弁体の環状溝に嵌め込まれる前のスパイラルリングの側面図であり、図３Ｂは主弁体の環状溝に嵌め込まれた後のスパイラルリングの側面図である。バイアスカット型のフラットリングの側面図である。本発明の第２実施形態に係る弁装置の概略的な構成図である。本発明の第３実施形態に係る弁装置の概略的な構成図である。第３実施形態の変形例に係る弁装置の概略的な構成図である。本発明の第４実施形態に係る弁装置の概略的な構成図である。スパイラルリングの代わりに用いられ得るフラットリングの側面図である。従来の弁装置の一部の断面図である。

　（第１実施形態）
　図１および図２に、本発明の第１実施形態に係る弁装置１Ａを示す。弁装置１Ａは、空圧用の制御機器やガスタンクの閉栓などとして用いられる。弁装置１Ａが対象とする流体は、例えば高圧ガスである。

　本実施形態の弁装置１Ａは、電磁弁である。具体的に、弁装置１Ａは、ハウジング２と、ハウジング２内に配置された主弁体４およびパイロット弁体５と、パイロット弁体５を駆動するソレノイド（駆動機構）７を備える。弁装置１Ａがガスタンクの閉栓として用いられる場合は、ソレノイド７を含む弁装置１Ａのほぼ全体がガスタンク内に挿入されてもよい。

　ただし、弁装置１Ａは、駆動機構としてソレノイド７が採用された電磁弁に限定されるものではない。例えば、駆動機構としては、圧電アクチュエータを使用してもよい。圧電アクチュエータは、圧電素子（例えば、ピエゾ素子）を含み、印加される電圧に応じた駆動力を発生する。あるいは、駆動機構としては、フォースモータを使用してもよい。フォースモータは、円筒状の永久磁石の中に可動コイルが挿入されており、可動コイルに電流を流すと電流に応じた励磁力が発生し、この励磁力により可動コイルが動くようになっている。

　主弁体４およびパイロット弁体５は共に断面円形状の棒状部材であり、それらの中心軸は同一直線上に位置している。換言すれば、主弁体４とパイロット弁体５は同軸上に配置されている。なお、以下では、説明の便宜上、主弁体４とパイロット弁体５が並ぶ方向（主弁体４およびパイロット弁体５の軸方向）を上下方向（パイロット弁体５側を上方、主弁体４側を下方）という。ただし、主弁体４とパイロット弁体５が並ぶ方向は、水平方向や斜め方向であってもよいことは言うまでもない。

　ハウジング２は、主通路３を構成する一次通路３１および二次通路３３が形成された第１本体２１と、ソレノイド７が組み込まれた第２本体２２を含む。また、ハウジング２は、一次通路３１と二次通路３３の間に弁体空間２０を有する。弁体空間２０は、第１本体２１と第２本体２２に跨って延びている。

　より詳しくは、第１本体２１には、主弁体４を上下方向に摺動可能に保持する円筒状の第１摺動室２０ａが形成されており、第２本体２２には、パイロット弁体５を上下方向に摺動可能に保持する円筒状の第２摺動室２０ｂが形成されている。また、第１本体２１には、第１摺動室２０ａと第２摺動室２０ｂの間で径方向内側に突出し、上方に移動する主弁体４を当て止めるストッパー２３が設けられている。上述した弁体空間２０は、第１摺動室２０ａ、ストッパー２３および第２摺動室２０ｂで規定される連続した空間である。

　一次通路３１の一端（上流端）は第１本体２１の側面に開口し、他端（下流端）は第１摺動室２０ａの周面に開口している。一方、二次通路３３の一端（上流端）は第１摺動室２０ａの底面に開口し、他端（下流端）は第１本体２１の下面に開口している。そして、第１摺動室２０ａの底面には、二次通路３３の上流端の周囲に、主弁体４用の第１弁座２５が形成されている。

　主弁体４は、ハウジング２内に、弁体空間２０を一次通路３１および二次通路３３と連通する第１圧力室３２と第２圧力室２４とに仕切るように配置されている。第１圧力室３２は、一次通路３１および二次通路３３と共に主通路３を構成する。

　より詳しくは、主弁体４は、第１摺動室２０ａの周面の直径よりも小径の軸部４１と、軸部４１の上側の周縁部から上向きに延びる、第１摺動室２０ａの周面の直径とほぼ等しい外径の筒状部４２とを有する。筒状部４２は第１摺動室２０ａに摺動可能に保持される部分である。すなわち、第１圧力室３２は、第１摺動室２０ａの周面のうちの筒状部４２よりも下側の部分と軸部４１の外周面との間に規定される。一方、第２圧力室２４は、軸部４１の上面および筒状部４２の内周面に面する空間、第１摺動室２０ａのうちの主弁体４よりも上側の領域、ストッパー２３の内部ならびに第２摺動室２０ｂで構成される。

　主弁体４の筒状部４２には、第１圧力室３２と第２圧力室２４とを隔離するシール部材９が装着されている。具体的に、筒状部４２の外周面には、径方向外向きに開口し、第１摺動室２０ａの周面で覆われる環状溝が設けられている。シール部材９は、この環状溝内に配置されている。シール部材９については、後述にて詳細に説明する。

　主弁体４は、軸部４１が第１弁座２５に着座する閉位置と、筒状部４２がストッパー２３に当接する開位置との間で移動し、二次通路３３を開閉する。軸部４１が第１弁座２５に着座すると、二次通路３３が閉じられて第１圧力室３２が二次通路３３から隔離され、軸部４１が第１弁座２５から離間すると、二次通路３３が開かれて第１圧力室３２が二次通路３３と接続される。

　本実施形態では、ハウジング２の第１本体２１に、第１パイロット通路６１が形成されている。第１パイロット通路６１の一端（上流端）は一次通路３１と直接的に連通しており、第１パイロット通路６１の他端（下流端）は第２圧力室２４と連通している。第１パイロット通路６１には、中間に第１絞り６２が設けられている。

　一方、主弁体４には、第２圧力室２４から二次通路３３へ至るように第２パイロット通路６３が形成されている。第２パイロット通路６３は主弁体４の中心軸上に配置されており、第２パイロット通路６３の一端（上流端）は軸部４１の上面に開口し、他端（下流端）は軸部４１の先端面に開口している。第２パイロット通路６３には、第２圧力室２４側の端部に第２絞り６４が設けられている。第２パイロット通路６３は、パイロット弁体５により開閉される。

　パイロット弁体５は、第２圧力室２４内に配置されている。また、第２圧力室２４内には、パイロット弁体５を主弁体４に押し付ける付勢部材５５が配置されている。付勢部材５５は、例えば圧縮コイルばねである。

　パイロット弁体５には、当該パイロット弁体５によって第２圧力室２４が上下に分断されることを回避するために、中心軸上の縦穴５３と、この縦穴５３の下端と交わる横穴５４が形成されている。これらの縦穴５３および横穴５４により、第２圧力室２４においてパイロット弁体５の下側空間と上側空間とが連通している。

　より詳しくは、パイロット弁体５は、第２摺動室２０ｂに摺動可能に保持される本体部５１と、本体部５１から下方に突出して主弁体４の筒状部４２内に挿入される軸部５２とを有している。

　主弁体４の軸部４１の上面には、第２パイロット通路６３の上流端の周囲に、パイロット弁体５用の第２弁座４５が形成されている。軸部５２が第２弁座４５に着座すると、第２パイロット通路６３が閉じられて第２圧力室２４が第２パイロット通路６３から隔離され、軸部５２が第２弁座４５から離間すると、第２パイロット通路６３が開かれて第２圧力室２４が第２パイロット通路６３と接続される。なお、第２圧力室２４内では、パイロット弁体５の軸部５２が第２弁座４５から離間すると、主弁体４の筒状部４２の内周面とパイロット弁体５の軸部５２の外周面との間の隙間、および主弁体４の軸部４１の上面とパイロット弁体５の軸部５２の先端面との間の隙間を通じて、流体が第２パイロット通路６３の上流端に導かれる。

　上述したソレノイド７は、通電によりパイロット弁体５を付勢部材５５の付勢力に抗して第２パイロット通路６３を開く方向に駆動する。すなわち、パイロット弁体５は、ソレノイド７により駆動される可動鉄心としても機能する。ソレノイド７は、第２摺動室２０ｂの回りに巻き回されたコイル７１と、パイロット弁体５の上方に配置された、パイロット弁体５を吸引する固定磁極７２を含む。固定磁極７２は、ハウジング２の第２本体２２の一部でもある。

　パイロット弁体５の軸部５２と主弁体４の筒状部４２とは、上下方向と直交する水平方向に延びるピン８によって連結されている。パイロット弁体５の軸部５２には、ピン８に挿通される横穴５６が形成されており、主弁体４の筒状部４２には、ピン８の両端部を支持する支持穴４３が形成されている。本実施形態では、支持穴４３がピン８と隙間なく嵌合しており、パイロット弁体５が主弁体４に当接した状態のピン８の下方においてピン８と横穴５６との間に隙間ｅ１が形成されている。このため、パイロット弁体５は、その隙間ｅ１分だけ主弁体４から離間することができる（図２参照）。横穴５６は、ピン８よりも大径の円形穴であってもよいし、ピン８の直径と同一幅で上下方向に延びる長穴であってもよい。

　第２パイロット通路６３が閉じられているとき、第２圧力室２４の圧力Ｐｒは、一次通路３１の圧力である一次圧力Ｐ１と等しい。パイロット弁体５を隙間ｅ１だけ駆動するために、ソレノイド７は、二次通路３３の圧力である二次圧力をＰ２、第２弁座４５の面積をＡｐ、付勢部材５５の付勢力をＦｓとしたときに、Ｆｓ＋Ａｐ（Ｐ１－Ｐ２）よりも大きい吸引力Ｆｃを有する。

　主弁体４は、パイロット弁体５により第２パイロット通路６３が開かれて第２圧力室２４の圧力が第１圧力室３２の圧力よりも低下したときに、第１圧力室３２と第２圧力室２４の差圧によって二次通路３３を開く方向に駆動されるように構成されている。具体的には、第１摺動室２０ａの断面積をＡ１、第１弁座２５の面積をＡｍとしたときに、以下の式
　　（Ｐ１－Ｐｒ）（Ａ１－Ａｍ）＞（Ｐｒ－Ｐ２）Ａｍ
を満たすように、第１絞り６２および第２絞り６４ならびに面積Ａ１，Ａｍが設定されている。

　上述したシール部材９は、第１摺動室２０ａの周面と摺動するスパイラルリング９２と、スパイラルリング９２を径方向外向きに付勢する環状の弾性体９１を含む。弾性体９１は、例えば略四角形状や断面円形状のゴムリングである。

　スパイラルリング９２は、図３Ａに示すように、１本の線材が当該線材の少なくとも両端部９３，９４がスパイラルリング９２の軸方向において周回部分９５と重なり合うように巻き回されたものである。つまり、スパイラルリング９２は、主弁体４の筒状部４２の環状溝に嵌め込まれる前、換言すれば自然体では、線材の両端部９３，９４がスパイラルリング９２の軸方向に突出する形状を有している。本実施形態では、線材が略２周巻き回されているが、線材は略１．５周巻き回されていてもよいし、略３周巻き回されていてもよい。スパイラルリング９２は、径方向や軸方向に押し潰し可能（変形可能）なように、比較的に柔らかい材質（例えば、樹脂）で構成されている。スパイラルリング９２を比較的柔らかい材質で構成することにより、スパイラルリング９２を径方向に押し潰すことによって、シール性を確保することができ、また、軸方向に押し潰すことによって、主弁体４の筒状部４２の環状溝に収まる形状に変形させることができる。更に、スパイラルリング９２を樹脂で構成することにより、ゴム製と比較して、摺動性の向上を図れる。

　線材の両端部９３，９４は、周回部分９５との間に楔状の隙間が形成されるように先細りとなっている。換言すれば、両端部９３，９４には、周回部分９５を挟んで互いに対向するように（換言すれば、先端からその近傍位置に向かって周回部分９５に近づくように）傾斜する傾斜面が形成されている。このため、スパイラルリング９２を主弁体４の筒状部４２の環状溝に嵌め込むときに、図３Ｂに示すように、線材の両端部９３，９４間で周回部分９５を両端部９３，９４の形状に沿って滑らかに変形させることができ、スパイラルリング９２を簡単にフラットにすることができる。

　次に、弁装置１Ａの動作を説明する。まず、図１に示すように、主弁体４が閉位置に位置する状態から説明する。

　ソレノイド７に通電されていないときは、付勢部材５５によりパイロット弁体５が主弁体４に押し付けられて、第２パイロット通路６３が閉じられる。すなわち、第２パイロット通路６３の圧力は二次圧力Ｐ２と等しく、第１パイロット通路６１および第２圧力室２４の圧力は一次圧力Ｐ１と等しい。このため、パイロット弁体５の軸部５２は、付勢部材５５の付勢力Ｆｓおよび第２圧力室２４と第２パイロット通路６３の差圧に応じた押付力（Ａｐ（Ｐ１－Ｐ２））により第２弁座４５に押し付けられている。一方、主弁体４の軸部４１は、付勢部材５５の付勢力Ｆｓおよび第２圧力室２４と二次通路３３の差圧に応じた押付力（Ａｍ（Ｐ１－Ｐ２））により第１弁座２５に押し付けられている。

　ソレノイド７に通電されると、まず、ソレノイド７の吸引力Ｆｃによりパイロット弁体５が隙間ｅ１分だけ上昇する。これにより、第２パイロット通路６３が開かれ、一次通路３１から、第１パイロット通路６１、第２圧力室２４および第２パイロット通路６３を通じて二次通路３３へ流体が流れる。その結果、第２圧力室２４の圧力Ｐｒが一次圧力Ｐ１と二次圧力Ｐ２の間の圧力に低下し、第１圧力室３２と第２圧力室２４の差圧によって主弁体４が上昇する。これにより、二次通路３３が開かれる。

　主弁体４は、当該主弁体４がストッパー２３に当接するまで上昇する。主弁体４の上昇に伴い、主弁体４とピン８により連結されたパイロット弁体５もソレノイド７の吸引力Ｆｃにより上昇する。

　本実施形態では、第２パイロット通路６３および二次通路３３が閉じられた状態において、パイロット弁体５から固定磁極７２までの距離Ｅは、パイロット弁体５の主弁体４からの離間を可能とする隙間ｅ１と主弁体４からストッパー２３までの距離ｅ２の和よりも大きく設定されている（Ｅ＞ｅ１＋ｅ２）。このため、主弁体４がストッパー２３に当接したときでも、図２に示すようにパイロット弁体５と固定磁極７２の間に隙間が確保される。換言すれば、ソレノイド７の吸引力Ｆｃによって主弁体４をストッパー２３に押し付けることができる。このため、ソレノイド７に通電されている間は、たとえ弁装置１Ａの下流側で流体の供給が停止されて、主通路３に流体が流れなくなったとしても、主弁体４を開位置に拘束することができる。なお、パイロット弁体５の主弁体４からの離間を可能とする隙間ｅ１は、主弁体４のストロークでもある距離ｅ２よりも格段に小さい。

　ソレノイド７への通電が切られると、まず付勢部材５５の付勢力Ｆｓによりパイロット弁体５が第２パイロット通路６３を閉じる。これにより、Ｐｒ＝Ｐ１となり、主弁体４が付勢部材５５の付勢力Ｆｓおよび第２圧力室２４と二次通路３３の差圧より開位置から閉位置に移動する。

　以上説明したように、本実施形態の弁装置１Ａでは、主弁体４が第１圧力室３２と第２圧力室２４の差圧によって開方向に駆動されるため、パイロット弁体５により第２パイロット通路６３が開かれれば、第２圧力室２４の圧力の低下により主弁体４が瞬時に開動作する。従って、弁装置１Ａは優れた応答性を有する。しかも、パイロット弁体５用のソレノイド７は、ピン８とパイロット弁体５の間の隙間ｅ１分だけパイロット弁体５を駆動させるのに必要な吸引力を有すればよいため、ソレノイド７を小型化することができる。さらには、主弁体４に第２絞り６４を有する第２パイロット通路が形成されているため、パイロット弁体５の弁座面積を小さくして、より小さな駆動パワーでパイロット弁体５の開動作が可能となる。また、主弁体４とパイロット弁体５とがピン８により連結されているので、ソレノイド７の吸引力を利用して、主弁体４が二次通路３３を開いた状態を保持できる。

　ところで、主弁体４に装着されるシール部材としては、第１摺動室２０ａの周面と摺動するフラットリングであって、図４に示すように装着時に拡大できるように斜めの切り込みが形成されたバイアスカット型のフラットリング９６と、そのフラットリング９６を径方向外向きに付勢する弾性体を含むものを用いることも可能である。しかしながら、この場合には、第１圧力室３２と第２圧力室２４の差圧を安定して発生させるために、装着後のフラットリング９６の切り込みの寸法を厳密に管理する必要がある。これに対し、本実施形態のようにスパイラルリング９２を含むシール部材９を用いれば、スパイラルリング９２の周回部分９５同士が重なり合う距離が比較的に長いため、それらの周回部分９５同士の間の隙間を厳密に管理しなくても十分なシール性を確保することができる。従って、フラットリング９６のような装着後の寸法の管理が不要となり、製造コストを削減することができる。

　＜変形例＞
　前記実施形態では、パイロット弁体５から固定磁極７２までの距離Ｅは、パイロット弁体５の主弁体４からの離間を可能とする隙間ｅ１と主弁体４からストッパー２３までの距離ｅ２の和よりも大きく設定されていた（Ｅ＞ｅ１＋ｅ２）。しかしながら、Ｅ≦ｅ１＋ｅ２（ｅ２≧Ｅ、又は、ストッパー２３がない場合も含む）となっていても、ソレノイド７への通電によってパイロット弁体５が固定磁極７２に当接し、パイロット弁体５とピン８によって連結された主弁体４は開位置を維持できる。ただし、その状態において、ピン８と横穴５６の間の僅かな隙間分だけ、主弁体４が位置変動するおそれがある。これに対し、Ｅ＞ｅ１＋ｅ２となっていれば、開位置に位置した主弁体４にソレノイド７の吸引力Ｆｃを作用させることができる。これにより、そのような主弁体４の位置変動を防止することができる。なお、本変形例は、後述する第２～第４実施形態においても適用可能である。

　また、シール部材９は、必ずしもスパイラルリング９２を径方向外向きに付勢する弾性体９１を含んでいる必要はない。例えば、スパイラルリング９２を自然体での外径が第１摺動室２０ａの周面の直径よりも大きくなるように構成すれば、弾性体９１を省略することも可能である。この変形例も、後述する第２～第４実施形態に適用可能である。

　（第２実施形態）
　次に、図５を参照して、本発明の第２実施形態に係る弁装置１Ｂを説明する。なお、本実施形態および後述する第３および第４実施形態において、第１実施形態と同一構成要素には同一符号を付し、重複した説明は省略する。

　本実施形態では、パイロット弁体５に設けられた横穴５６がピン８と隙間なく嵌合しており、主弁体４に設けられた支持穴４３とピン８との間にパイロット弁体５の主弁体４からの離間を可能とする隙間ｅ１が形成されている。

　このような構成であっても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

　（第３実施形態）
　次に、図６を参照して、本発明の第３実施形態に係る弁装置１Ｃを説明する。本実施形態では、第１絞り６２を有する第１パイロット通路６１が主弁体４に形成されており、第１パイロット通路６１の上流端が第１圧力室３２を通じて間接的に一次通路３１と連通している。なお、図７に示すように、第１パイロット通路６１は、主弁体４の軸部４１の回りに複数形成されていてもよい。

　（第４実施形態）
　次に、図８を参照して、本発明の第４実施形態に係る弁装置１Ｄを説明する。本実施形態では、第１絞り６２を有する第１パイロット通路６１が固定磁極７２に形成されている。

　本実施形態は、弁装置１Ｄのほぼ全体がガスタンク（図示せず）内に挿入されることを想定したものである。すなわち、ガスタンクの内部空間を通じて、第１パイロット通路６１の上流端が間接的に一次通路３１と連通する。

　（その他の実施形態）
　本発明は上述した第１～第４実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

　例えば、第１～第４実施形態において、スパイラルリング９２に代えて、図９に示すような、第１摺動室２０ａの周面と摺動するフラットリング９７が用いられてもよい。このフラットリング９７は、当該フラットリング９７の周方向に延びる線材における互いに重なり合う両端部９８，９９がフラットリング９７の軸方向と直交する平面上で互いに面接触するように段差形状とされたものである。換言すれば、線材の両端部９８，９９は、互いに係合するように相手側から切り欠かれている。例えば、線材の両端部９８，９９は、線材の中間部の半分の高さでフラットリング９７の周方向に延びてもよい。この構成においても、スパイラルリング９２を用いた場合と同様の効果を得ることができる。

　フラットリング９７を用いた場合でも、弾性体９１によってフラットリング９７を径方向外向きに付勢してもよいし、弾性体９１を省略してもよい。

　本発明は、種々の用途の弁装置に広く適用可能である。

　１Ａ～１Ｅ　弁装置
　２　　ハウジング
　２０　弁体空間
　２３　ストッパー
　２４　第２圧力室
　３　　主通路
　３１　一次通路
　３２　第１圧力室
　３３　二次通路
　４　　主弁体
　５　　パイロット弁体
　５５　付勢部材
　６１　第１パイロット通路
　６２　第１絞り
　６３　第２パイロット通路
　６４　第２絞り
　７　　ソレノイド
　８　　ピン
　９　　シール部材
　９１　弾性体
　９２　スパイラルリング
　９３，９４　端部
　９５　周回部分
　９７　フラットリング
　９８，９９　端部
　ｅ１　隙間

Claims

　主通路を構成する一次通路および二次通路が形成された、前記一次通路と前記二次通路の間に弁体空間を有するハウジングと、
　前記弁体空間を前記一次通路および前記二次通路と連通する第１圧力室と第２圧力室とに仕切るように前記ハウジング内に配置された、前記二次通路を開閉する主弁体と、
　前記主弁体に設けられた環状溝であって前記ハウジングで覆われる環状溝内に配置された、前記第１圧力室と前記第２圧力室とを隔離するシール部材と、
　一端が前記一次通路と直接的または間接的に連通し、他端が前記第２圧力室と連通する、第１絞りを有する第１パイロット通路と、
　前記第２圧力室から前記二次通路へ至るように前記主弁体に形成された、第２絞りを有する第２パイロット通路と、
　前記第２圧力室内に配置された、前記第２パイロット通路を開閉するパイロット弁体と、
　前記パイロット弁体を前記主弁体に押し付ける付勢部材と、
　通電により前記パイロット弁体を前記付勢部材の付勢力に抗して前記第２パイロット通路を開く方向に駆動する駆動機構と、
　前記主弁体と前記パイロット弁体とを連結するピンであって、前記主弁体または前記パイロット弁体との間に前記パイロット弁体の前記主弁体からの離間を可能とする隙間が形成されたピンと、を備え、
　前記主弁体が、前記パイロット弁体により前記第２パイロット通路が開かれて前記第２圧力室の圧力が前記第１圧力室の圧力よりも低下したときに、前記第１圧力室と前記第２圧力室の差圧によって前記二次通路を開く方向に駆動されるように構成されており、
　前記シール部材は、前記ハウジングと摺動するスパイラルリングを含む、弁装置。
　前記スパイラルリングは、１本の線材が当該線材の少なくとも両端部が周回部分と重なり合うように巻き回されたものであり、前記線材の両端部は、前記周回部分との間に楔状の隙間が形成されるように先細りとなっている、請求項１に記載の弁装置。
　前記シール部材は、前記スパイラルリングを径方向外向きに付勢する弾性体を含む、請求項１または２に記載の弁装置。
　前記駆動機構は、前記パイロット弁体を吸引する固定磁極を含むソレノイドであり、
　前記ハウジングには、前記主弁体用のストッパーが設けられており、
　前記第２パイロット通路および前記二次通路が閉じられた状態において、前記パイロット弁体から前記固定磁極までの距離は、前記主弁体から前記ストッパーまでの距離と前記隙間の和よりも大きい、請求項１～３のいずれか一項に記載の弁装置。
　前記第１パイロット通路が前記ハウジングまたは前記主弁体に形成されている、請求項１～４のいずれか一項に記載の弁装置。
　主通路を構成する一次通路および二次通路が形成された、前記一次通路と前記二次通路の間に弁体空間を有するハウジングと、
　前記弁体空間を前記一次通路および前記二次通路と連通する第１圧力室と第２圧力室とに仕切るように前記ハウジング内に配置された、前記二次通路を開閉する主弁体と、
　前記主弁体に設けられた環状溝であって前記ハウジングで覆われる環状溝内に配置された、前記第１圧力室と前記第２圧力室とを隔離するシール部材と、
　一端が前記一次通路と直接的または間接的に連通し、他端が前記第２圧力室と連通する、第１絞りを有する第１パイロット通路と、
　前記第２圧力室から前記二次通路へ至るように前記主弁体に形成された、第２絞りを有する第２パイロット通路と、
　前記第２圧力室内に配置された、前記第２パイロット通路を開閉するパイロット弁体と、
　前記パイロット弁体を前記主弁体に押し付ける付勢部材と、
　通電により前記パイロット弁体を前記付勢部材の付勢力に抗して前記第２パイロット通路を開く方向に駆動する駆動機構と、
　前記主弁体と前記パイロット弁体とを連結するピンであって、前記主弁体または前記パイロット弁体との間に前記パイロット弁体の前記主弁体からの離間を可能とする隙間が形成されたピンと、を備え、
　前記主弁体が、前記パイロット弁体により前記第２パイロット通路が開かれて前記第２圧力室の圧力が前記第１圧力室の圧力よりも低下したときに、前記第１圧力室と前記第２圧力室の差圧によって前記二次通路を開く方向に駆動されるように構成されており、
　前記シール部材は、前記ハウジングと摺動するフラットリングであって、前記フラットリングの周方向に延びる線材における互いに重なり合う両端部が前記フラットリングの軸方向と直交する平面上で互いに面接触するように段差形状とされたフラットリングを含む、弁装置。
　前記シール部材は、前記フラットリングを径方向外向きに付勢する弾性体を含む、請求項６に記載の弁装置。
　前記駆動機構は、前記パイロット弁体を吸引する固定磁極を含むソレノイドであり、
　前記ハウジングには、前記主弁体用のストッパーが設けられており、
　前記第２パイロット通路および前記二次通路が閉じられた状態において、前記パイロット弁体から前記固定磁極までの距離は、前記主弁体から前記ストッパーまでの距離と前記隙間の和よりも大きい、請求項６または７に記載の弁装置。
　前記第１パイロット通路が前記ハウジングまたは前記主弁体に形成されている、請求項６～８のいずれか一項に記載の弁装置。