JP2507228Y2 - 圧力補償可能な流量調整弁 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は圧力補償機能を有する流量調整弁に関するも
のである。

［従来の技術］ 従来から存在する一般的な圧力補償付の流量調整弁
は、流量設定用絞り部の前後の圧力をそれぞれパイロッ
トポートにより伝えてスプールを移動させる方式となっ
ており、この圧力補償用のスプールは流量設定用絞り部
で発生した圧力差の影響だけで移動するものとなってい
る。

したがって仮に、バルブの入口と出口の差圧が高くな
り圧力補償のための絞り部が全閉に近い状態になっても
スプールに作用する力は流量設定用絞り部の圧力差だけ
であり、その圧力差は変化することなく流量が安定する
のである。

［考案が解決しようとする課題］ 上記した様に従来の圧力補償付の流量調整弁は安定し
た流量が得られるのであるが、この調整弁には主ポート
の外に複数の長いパイロットポートが必要であり、また
その構造はJIS-B8357における圧力補償付の流量調整弁
に見られる様に、非常に複雑であってポート穴加工等に
手間を要し製造に多大な労力と費用がかかるのである。

また、スプールに出口圧力の影響が及ばない様にする
ことが必要で、例えば本出願人が昭和62年２月に出願し
た「流量調整弁の圧力補償構造」なる考案（実願昭62-0
25137号；実開昭63-133670号公報）においても記載して
いる様に、スプール外周に出口圧力の影響を受けなくす
るための円筒状はめ輪を組込んでいるのである。

この様に従来のこの種の流量調整弁は複雑な構造のた
めにコスト上に大きな問題点を有しているのである。

ところで、流量調整弁と言えどもその用途によっては
多少の流量の変化があっても良いものも多く、つまり、
ある程度の許容範囲内での流量変化は問題にならないと
いう用途が意外に多く、この様な用途には前記した様な
正確な流量安定性の得られる高価な調整弁はむしろ不要
であると判断され、この種の用途に適する安価な流量調
整弁が要望されているのである。

本考案調整弁は、この問題を解決することを目的とし
て開発されたものであり、非常にシンプルな構造でもっ
て圧力補償機能を発揮させ、ある程度の許容範囲内での
流量を調整するという圧力補償可能な流量調整弁を提供
しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために種々検討した結果、バネ
室に絞り穴出口を設けてスプールが出口側に移動すると
スプール端部がこの絞り穴出口を絞るように構成してや
れば、この絞り穴出口の面積に入口側と出口側の圧力差
が作用して出口側方向への力が発生しこの力が流量設定
用絞り部の圧力差に影響を与えることになるものの、非
常にシンプルな構造で圧力補償機能を有し、適宜の許容
範囲内での流量調整が可能なものになることを見い出し
たのである。

すなわち本考案は、バルブ本体内に圧力補償用のスプ
ールを摺動自在に設け、絞り穴出口を有するバネ室と入
口側とを該スプールにより仕切り、流体は前記入口側か
ら入って流量設定用絞り部を介して該バネ室に入り前記
絞り穴出口を通って排出され、かつ該スプールが該バネ
室に設けられたバネに抗して出口側へ移動した場合に、
スプール端部が前記絞り穴出口を絞るようになっている
ことを特徴とする圧力補償可能な流量調整弁、を要旨と
するものである。

本考案を１実施例をあげて、図面を参照して説明す
る。

第１図は本考案調整弁の要部を示した断面図である。

この図の様に本考案は、バルブ本体（１）の中にスプ
ール（２）を設けて、このスプール（２）の仕切壁
（３）を介してバネ室（４）が備えられているのであ
る。

そして、バネ室（４）内にはバネ（５）が設けられて
いてスプール（２）の仕切壁（３）に当接してスプール
（２）を押圧しているのである。またこのバネ室（４）
の出口は絞り穴出口（６）となっており、この絞り穴出
口（６）の出口面積はスプール端部（７）によって絞れ
るようになっているのである。

つまりスプール（２）は圧力差とバネ（５）のバラン
スにより摺動自在に移動して、バネ室（４）を拡縮する
と同時にスプール端部（７）が絞り穴出口（６）の面積
を拡縮できる様に構成されているのである。

バルブ本体（１）の入口側（８）とバネ室（４）と
は、例えばスプール（２）に穿設された透穴（９）とこ
れに連通するポート（10）によって連通しており、この
ポート（10）の途中に流量設定用絞り部（11）が介在
し、流量設定用絞り弁（12）によってその流量を設定し
得るようになっているのである。

すなわち第１図の実施例では、流体は入口側（８）か
らスプール（２）内に入り、スプール（２）の透穴
（９）からポート（10）を通って、流量設定用絞り部
（11）を介してバネ室（４）に入り、絞り穴出口（６）
から排出されるのである。

なお、図面では流量設定用絞り部（11）はポート（1
0）内に設けられている場合が示されているが、この流
量設定用絞り部（11）はスプール（２）の仕切壁（３）
に設けても良いものである。

また、図面ではスプール（２）に透穴（９）が設けら
れていて流体がこの透穴（９）を通る様になっている
が、これに限定されるものではなく、例えばスプール
（２）を短尺にして隙間を設け、ここから流体がポート
（10）に連通する様にしても良いものである。

［作用］ 本考案調整弁は以上のような構成からなり、次にその
作動原理を説明する。

まず、入口側（８）より流入した流体は流量設定用絞
り部（11）で差圧を発生し、スプール（２）を出口側
（13）に移動させる推力を発生させる。この推力がバネ
（５）の抗力より大きくなるとスプール（２）は出口側
（13）に向って移動する。

このスプール（２）の移動によりスプール端部（７）
がバネ室（４）の絞り穴出口（６）を絞り縮小させるの
で流出する流体に圧力を発生させバネ室（４）内の圧力
が上昇する。その結果、スプール（２）の移動は止まる
のである。

この様にスプール（２）はバネ（５）の抗力とスプー
ル（２）前後の圧力差による推力とがバランスするよう
に作動し、流量設定用絞り部（11）の圧力差を一定にす
る作用を発揮し、それにより流量が安定化を保ち、本考
案調整弁が圧力補償機能を有する流量調整弁として使用
できるのである。

しかし、上記の作用は入口側（８）と出口側（13）と
の圧力差（ΔＰ）が所定の範囲内にある場合に得られる
ものであり、この圧力差（ΔＰ）が大きくなるにつれて
流量は変化する様になるのである。

つまりスプール（２）が作動して絞り穴出口（６）が
絞られた状態でこの圧力差（ΔＰ）が次第に大きくなる
と、絞り穴出口（６）の出口面積に作用しスプール
（２）を出口側（13）へ向わせる力を発生し、やがて、
この力がバネ（５）に抗してスプール（２）を移動させ
るのでスプール端部（７）により絞り穴出口（６）は次
第に縮小して流量が小さくなり、さらに、圧力差（Δ
Ｐ）が大きくなると終にはスプール端部（７）が絞り穴
出口（６）に押し付けられて、出口は閉塞され流れは止
ってしまうのである。

この様子をグラフで示したのが第２図である。

つまり、第２図は本考案調整弁における入口と出口の
圧力差と流量との関係を示したグラフである。

この第２図のグラフにおいて、縦軸は流量（Ｑ）を表
わし、横軸は圧力差（ΔＰ）を示している。

このグラフの様に、圧力差（ΔＰ）が生じると最初は
急激に流量（Ｑ）が大きくなり、所定の圧力差（ΔＰ）
になると流量（Ｑ）は安定化し前記した様な圧力補償機
能を有した流量調整弁として作動するのである。

そしてさらに圧力差（ΔＰ）が大きくなるにつれて、
徐々に流量（Ｑ）が連続的に変化して減少し、終には圧
力差（ΔＰ）がグラフのＫ点に達すると絞り穴出口
（６）は閉塞されて流量（Ｑ）は無くなるのである。

すなわち、グラフに示した流量変化の許容範囲（ｓ）
内においてこの調整弁を使用する場合は、圧力差（Δ
Ｐ）がグラフに示した使用圧力差範囲（ｔ）内に入って
おれば流量調整弁として機能するのである。

換言すれば、使用圧力差範囲（ｔ）において流量変化
量が許容範囲内になる様にバネ（５）の力、スプール
（２）の径、絞り穴出口（６）の径などを設定すること
により、絞り穴出口（６）の縮小化が適切に得られるよ
うに構成してやれば、使用圧力差範囲を限定した上で圧
力補償付きの流量調整弁として使用できるのである。

逆に本考案調整弁は、圧力差（ΔＰ）が増加すると流
量（Ｑ）が減少する特性を利用して、圧力差（ΔＰ）に
より流量（Ｑ）を調整でき、かつこの圧力差（ΔＰ）が
極端に大きくなれば流れが止まるという特殊バルブとし
ても使用できるのである。

以上の様に本考案調整弁は、バネ室（４）に絞り穴出
口（６）を設けて、この絞り穴出口（６）をスプール
（２）と共に移動するスプール端部（７）により拡縮で
きる様にしたことに最大の特徴を有するものであり、入
口側と出口側の圧力差（ΔＰ）がこの絞り穴出口（６）
の面積に影響を及ぼし、この圧力差（ΔＰ）が小さい範
囲では圧力補償機能が働いて流量調整が達成され、この
圧力差（ΔＰ）が次第に大きくなると流量（Ｑ）が減少
して行き、終りには流れが止ってしまうのである。

［考案の効果］ 本考案の効果を列挙すれば、下記の通りである。

（ａ）弁本体内にはパイロットポートはなく、ポート加
工の手間が激減し製造に要する労力と費用は大幅に軽減
される。

（ｂ）さらに、この調整弁を構成する部品数も少なく、
加工や組立も簡単であり、経済的効果は大きく一層の低
価格化が図れる。

（ｃ）また、スプール外周のはめ輪が必要でないため、
スプール径を大きくでき、応答性や作動性が向上し、感
度の良い調整弁にすることができる。

（ｄ）構造が簡単であるため、全体の大きさを小型化す
ることができ、用途も増加する。

以上の様に本考案は種々なるすぐれた効果を奏し、あ
る程度の許容範囲内で流量変化があっても問題にならな
いという用途の流量調整弁として、きわめて高い有用性
を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案調整弁の要部を示した断面図である。 第２図は本考案調整弁における入口と出口の圧力差と流
量の関係を示したグラフである。 （１）……バルブ本体、（２）……スプール、（３）…
…仕切壁、（４）……バネ室、（５）……バネ、（６）
……絞り穴出口、（７）……スプール端部、（８）……
入口側、（９）……透穴、（10）……ポート、（11）…
…流量設定用絞り部、（12）……流量設定用絞り弁、
（13）……出口側、ΔＰ……（８）と（13）との圧力
差、Ｑ……流量、

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】バルブ本体内に圧力補償用のスプールを摺
   動自在に設け、絞り穴出口を有するバネ室と入口側とを
   該スプールにより仕切り、流体は前記入口側から入って
   流量設定用絞り部を介して該バネ室に入り前記絞り穴出
   口を通って排出され、かつ該スプールが該バネ室に設け
   られたバネに抗して出口側へ移動した場合に、スプール
   端部が前記絞り穴出口を絞るようになっていることを特
   徴とする圧力補償可能な流量調整弁。