JP3577199B2 - 流体圧制御弁 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮空気のパイロット圧によって作動流体の流れを制御する流体圧制御弁に関し、特に、バルブステムの移動速度を抑制することにより水撃現象を緩和したものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、圧縮空気のパイロット圧によって作動流体の流れを制御する流体圧制御弁の一つに、高圧な作動流体の流れを２つの方向に制御する空気圧パイロット操作切換弁（３ポート弁）がある。ここでは、その一例として、図４の内部構造をもった空気圧パイロット操作切換弁１００について説明する。
【０００３】
図４の空気圧パイロット操作切換弁１００は、復帰状態の内部構造を示したものである。すなわち、空気圧パイロット操作切換弁１００においては、バルブステム１０１の復帰力として、スプリング１０２の弾性力が、ピストン１０３を介し、バルブステム１０１に対して、復帰方向（図の上方向）に常に作用している。この結果、バルブステム１０１が、第２弁座１０４とは着接して閉塞させる一方、第１弁座１０５とは離間して開放させる。
【０００４】
従って、図４の復帰状態の空気圧パイロット操作切換弁１００は、Ｃポート１０６から流入した高圧な作動流体（例えば、７．０ＭＰａ前後）に対し、第２弁座１０４のオリフィス１０４Ａと連通するＡポート１０７への流れを阻止し、第１弁座１０５のオリフィス１０５Ａと連通するＢポート１０８への流れを許可する。このとき、第２弁座１０４に着接したバルブステム１０１には、高圧な作動流体からの面圧を復帰方向（図の上方向）に受けている。よって、かかる面圧がバルブステム１０１の復帰力に加わることによって、バルブステム１０１が第２弁座１０４に着接した状態を安定させることができる。
【０００５】
一方、図４の復帰状態の空気圧パイロット操作切換弁１００において、図示しない電磁弁をＯＮさせると、圧縮空気口１０９を介して、パイロット圧の源である圧縮空気（例えば、０．３０ＭＰａ程度）がシリンダ室１１１に供給される。そして、シリンダ室１１１に供給された圧縮空気によるパイロット圧が、ピストン１０３を介し、バルブステム１０１に対して、上述した復帰力より大きい反復帰力を反復帰方向（図の下方向）に作用させる。
【０００６】
この結果、空気圧パイロット操作切換弁１００は、図４の復帰状態から図５の反復帰状態に移行して、バルブステム１０１は、第２弁座１０４とは離間して開放させる一方、第１弁座１０５とは着接して閉塞させる。尚、スプリング１０２周囲の空気は、通気口１１０を介して、外部へ排出される。
【０００７】
従って、図８の反復帰状態の空気圧パイロット操作切換弁１００は、Ｃポート１０６から流入した高圧な作動流体に対し、第２弁座１０４のオリフィス１０４Ａと連通するＡポート１０７への流れを許可し、第１弁座１０５のオリフィス１０５Ａと連通するＢポート１０８への流れを阻止する。
【０００８】
このとき、第１弁座１０５に着接したバルブステム１０１には、高圧な作動流体からの面圧を復帰方向（図の上方向）に受けていない。なぜなら、バルブステム１０１のロッド部１０１Ａの断面積と第１弁座１０５のオリフィス１０５Ａの断面積を同じにすることで、第１弁座１０５に着接したバルブステム１０１に対して、高圧な作動流体からの面圧が作用しないようにしているからである。
【０００９】
この結果、第１弁座１０５に着接した際のバルブステム１０１の復帰力は、スプリング１０２の弾性力のみで構成されるから、シリンダ室１１１の圧縮空気のパイロット圧によるバルブステム１０１の反復帰力はほとんど減殺されることがない。従って、バルブステム１０１が第１弁座１０５に着接した状態を安定させることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術の空気圧パイロット操作切換弁１００では、図５の反復帰状態から図４の復帰状態に移行する際に、水撃現象が発生する問題点があった。すなわち、図５の反復帰状態の空気圧パイロット操作切換弁１００において、図示しない電磁弁をＯＦＦさせると、圧縮空気口１０９を介して、パイロット圧の源である圧縮空気がシリンダ室１１１から排出される。従って、シリンダ室１１１の圧縮空気のパイロット圧が減少するので、バルブステム１０１に作用する反復帰力も小さくなる。
【００１１】
そして、第１弁座１０５に着接した際のバルブステム１０１に対して作用する復帰力よりも小さくなると、バルブステム１０１が復帰方向（図の上方向）へ移動を開始し、この結果、空気圧パイロット操作切換弁１００は、図５の反復帰状態から図４の復帰状態に移行し、バルブステム１０１は、第２弁座１０４とは着接して閉塞させる一方、第１弁座１０５とは離間して開放させる。尚、スプリング１０２周囲へは、通気口１１０を介して、外部から空気が流入する。
【００１２】
ここで、第１弁座１０５に着接した際のバルブステム１０１の復帰力は、上述したように、スプリング１０２の弾性力のみで構成されている。従って、バルブステム１０１が復帰方向（図の上方向）へ移動を開始した直後においては、シリンダ室１１１の圧縮空気のパイロット圧は、スプリング１０２の弾性力でさえ抵抗できない程に低くなっている。さらに、復帰方向（図の上方向）へ移動を開始した直後のバルブステム１０１には、第１弁座１０５のオリフィス１０５Ａの断面と接していた下端表面に改めて高圧な作動流体が接するので、高圧な作動流体からの面圧が復帰方向（図の上方向）に作用することになる。
【００１３】
従って、復帰方向（図の上方向）の抵抗が殆どない状態のバルブステム１０１に対して、高圧な作動流体からの面圧が復帰方向（図の上方向）に作用するので、バルブステム１０１は復帰方向（図の上方向）へ急速に移動し、第２弁座１０４を急閉塞させる。これにより、高圧な作動流体の流れが一時的に急遮断されたような状態となるので、空気圧パイロット操作切換弁１００に接続された管内に急激な圧力変化が起こり、水撃現象が発生する。
【００１４】
このような問題点に対しては、シリンダ室１１１の圧縮空気のパイロット圧がまだ高い状態にあるうちに、バルムステム１０１の復帰方向（図の上方向）への移動を開始させることができれば、復帰方向（図の上方向）へ移動中のバルムステムは、ピストン１０３を介して、シリンダ室１１１の圧縮空気のパイロット圧から大きな抵抗を受けることができる。その結果、復帰方向（図の上方向）へのバルブステム１０１の移動速度が抑制されて、第２弁座１０４が急閉塞しないようにすることが可能となる。
【００１５】
そこで、本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、シリンダ室の圧縮空気のパイロット圧がまだ高い状態にあるうちに、バルムステムの復帰方向への移動を開始させることによって、バルムステムが復帰方向への移動した際に生じる水撃現象を緩和した流体圧制御弁を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために成された請求項１に係る流体圧制御弁は、圧縮空気のパイロット圧からバルブステムに作用する反復帰力が、第１弁座に着接した際の前記バルブステムに作用する復帰力より小さくなったときに、前記バルブステムが復帰方向へ移動を開始することによって、前記バルブステムが前記第１弁座から離間し第２弁座に着接する流体圧制御弁であって、前記第１弁座に着接した際の前記バルブステムにおける、作動流体により復帰方向に作用する受圧面積を、作動流体により反復帰方向に作用する受圧面積より大きくしたことを特徴とする。
【００１７】
また、請求項２に係る流体圧制御弁は、請求項１に記載する流体圧制御弁であって、前記第１弁座に設けられたオリフィスの断面積が前記バルブステムのロッドの断面積より小さいことを特徴とする。
【００１８】
また、請求項３に係る流体圧制御弁は、請求項１又は請求項２に記載する流体圧制御弁であって、３ポート弁であることを特徴とする流体圧制御弁。
【００１９】
このような構成を有する本発明の流体圧制御弁では、常時、復帰力がバルブステムに対して復帰方向に作用している。従って、かかる復帰力をもって、バルブステムは第２弁座に着接している。そして、パイロット圧の源である圧縮空気の供給が行われると、パイロット圧が起因となって、かかる復帰力より大きい反復帰力がバルブステムに対して反復帰方向に作用する。これにより、バルブステムが反復帰方向へ移動を開始し、その結果、第２弁座とは離間する一方、第１弁座とは着接する。
【００２０】
この状態で、パイロット圧の源である圧縮空気の供給が遮断されると、パイロット圧の減少に伴い、バルブステムに作用する反復帰力も小さくなる。さらに、弁座に着接した際のバルブステムに作用する復帰力よりも小さくなると、バルブステムが復帰方向へ移動を開始し、その結果、第２弁座とは着接する一方、第１弁座とは離間する。
【００２１】
ただし、本発明の流体圧制御弁においては、第１弁座に着接した際のバルブステムに対して、作動流体からの面圧が復帰方向に作用している。従って、第１弁座に着接した際のバルブステムに作用する復帰力は、従来技術のものと比べて、大きなものとなる。これにより、パイロット圧の源である圧縮空気の供給が遮断されてから、バルブステムに作用する反復帰力が、第１弁座に着接した際のバルブステムに作用する復帰力より小さくなるまでに要する時間は、従来技術のものと比べて、短くなる。
【００２２】
従って、従来技術のものと比べて、パイロット圧がまだ高い状態にあるときに、バルムステムが復帰方向へ移動を開始することになる。まだ高い状態にあるパイロット圧は、復帰方向へ移動中のバルブステムに対して、ある程度の大きさの反復帰力を反復帰方向に作用させるので、所謂「ダンパー」のような働きをする。以上より、従来技術のものと比べて、バルムステムが復帰方向へ移動する速度は遅くなり、その結果、第２弁座を急閉塞させない。
【００２３】
また、第１弁座に着接した際のバルブステムの表面においては、少なくとも第１弁座のオリフィスの断面積分は作動流体と接していないので、作動流体が第１弁座のオリフィスの断面積分に及ぼす面圧（復帰方向のもの）を受けていない。従って、バルブステムが復帰方向へ移動したときには、少なくとも第１弁座のオリフィスの断面積分のバルブステムの表面が作動流体と改めて接することになる。よって、復帰方向へ移動中のバルブステムは、第１弁座のオリフィスの断面積分の表面に及ぼす作動流体からの面圧を、加速力として受けることを避けられない。
【００２４】
しかし、第１弁座のオリフィスの断面積をバルブステムのロッドの断面積より小さくすることによって、第１弁座に着接した際のバルブステムに対して、作動流体からの面圧を復帰方向に作用させた場合には、復帰方向へ移動中のバルブステムが作動流体と改めて接する表面の面積がより小さくなって、復帰方向へ移動中のバルブステムが受ける加速力をより小さくすることができるから、バルムステムが復帰方向へ移動する速度をより遅くすることができる。
【００２５】
すなわち、本発明の流体圧制御弁では、第１弁座に着接した際のバルブステムに対して、作動流体からの面圧を復帰方向に作用させたことによって、従来技術のものと比べて、シリンダ室の圧縮空気のパイロット圧がまだ高い状態にあるうちに、バルムステムの復帰方向への移動を開始させることができ、これにより、バルムステムの復帰方向への移動速度が遅くなって、第２弁座が急閉塞することはなくなるので、バルムステムが復帰方向への移動した際に生じる水撃現象を緩和することができる。
【００２６】
また、従来技術のものと比べて、バルムステムの復帰方向への移動速度を遅くさせたことは、さらに、バルムステムが第２弁座に着接する際に生じる衝撃をも小さくすることができる。
【００２７】
また、第１弁座のオリフィスの断面積をバルブステムのロッドの断面積より小さくすることによって、第１弁座に着接した際のバルブステムに対して、作動流体からの面圧を復帰方向に作用させた場合には、復帰方向へ移動中のバルブステムが受ける加速力がより小さくなって、バルムステムが復帰方向へ移動する速度をより遅くすることができるから、上述した効果が大となる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照にして説明する。先ず、本実施の形態の空気圧パイロット操作切換弁１０（流体圧制御弁に相当する）の内部構造を、図１、図２に示す。本実施の形態の空気圧パイロット操作切換弁１０は、従来技術の空気圧パイロット操作切換弁１００（図４、図５参照）と同様に、圧縮空気のパイロット圧によって、高圧な作動流体（例えば、７．０ＭＰａ前後）の流れを２つの方向に制御する３ポート弁である。図１は、反復帰状態の空気圧パイロット操作切換弁１０の内部構造を示す図である。また、図２は、復帰状態の空気圧パイロット操作切換弁１０の内部構造を示す図である。
【００２９】
図２の復帰状態の空気圧パイロット操作切換弁１０においては、バルブステム１１の復帰力として、スプリング１２の弾性力が、ピストン１３を介し、バルブステム１１に対して、復帰方向（図の上方向）に常に作用している。この結果、バルブステム１１が、第２弁座１４とは着接して閉塞させる一方、第１弁座１５とは離間して開放させる。
【００３０】
従って、図２の復帰状態の空気圧パイロット操作切換弁１０では、Ｃポート１６から流入した高圧な作動流体に対し、第２弁座１４のオリフィス１４Ａと連通するＡポート１７への流れを阻止し、第１弁座１５のオリフィス１５Ａと連通するＢポート１８への流れを許可する。このとき、第２弁座１４に着接したバルブステム１１には、高圧な作動流体からの面圧を復帰方向（図の上方向）に受けている。よって、かかる面圧がバルブステム１１の復帰力に加わることによって、バルブステム１１が第２弁座１４に着接した状態を安定させることができる。
【００３１】
一方、図２の復帰状態の空気圧パイロット操作切換弁１０において、図示しない電磁弁をＯＮさせると、圧縮空気口１９を介して、パイロット圧の源である圧縮空気（例えば、０．３０ＭＰａ程度）がシリンダ室２１に供給される。そして、シリンダ室２１に供給された圧縮空気のパイロット圧は、ピストン１３を介し、バルブステム１１に対して、上述した復帰力より大きい反復帰力を反復帰方向（図の下方向）に作用させる。
【００３２】
この結果、空気圧パイロット操作切換弁１０は、図２の復帰状態から図１の反復帰状態に移行し、バルブステム１１は、第２弁座１４とは離間して開放させる一方、第１弁座１５とは着接して閉塞させる。尚、スプリング１２周囲の空気は、通気口２０を介して、外部へ排出される。
【００３３】
従って、図１の反復帰状態の空気圧パイロット操作切換弁１０では、Ｃポート１６から流入した高圧な作動流体に対し、第２弁座１４のオリフィス１４Ａと連通するＡポート１７への流れを許可し、第１弁座１５のオリフィス１５Ａと連通するＢポート１８への流れを阻止する。
【００３４】
ただし、このとき、第１弁座１５に着接したバルブステム１１は、高圧な作動流体からの面圧を復帰方向（図の上方向）に受けている。なぜなら、バルブステム１１のロッド部１１Ａの断面積より第１弁座１５のオリフィス１５Ａの断面積を小さくすることによって、第１弁座１５に着接したバルブステム１１に対して、高圧な作動流体からの面圧が復帰方向（図の上方向）に作用するようにしているからである。
【００３５】
従って、この結果、第１弁座１５に着接した際のバルブステム１１の復帰力は、スプリング１２の弾性力と高圧な作動流体からの面圧で構成されるから、シリンダ室２１の圧縮空気のパイロット圧によるバルブステム１１の反復帰力は減殺されることになる。しかし、バルブステム１１が第１弁座１５に着接した状態を維持でいないほどの減殺ではないので、Ｃポート１６から流入した高圧な作動流体の流れには影響しない。
【００３６】
また、図２の反復帰状態の空気圧パイロット操作切換弁１０において、図示しない電磁弁をＯＦＦさせると、圧縮空気口１９を介して、パイロット圧の源である圧縮空気がシリンダ室２１から排出される。従って、シリンダ室２１の圧縮空気のパイロット圧が減少するので、バルブステム１１に作用する反復帰力も小さくなる。
【００３７】
そして、第１弁座１５に着接した際のバルブステム１１に作用する復帰力よりも小さくなると、バルブステム１１が復帰方向（図の上方向）へ移動を開始し、この結果、空気圧パイロット操作切換弁１０は、図１の反復帰状態から図２の復帰状態に移行し、バルブステム１１は、第２弁座１４とは着接して閉塞させる一方、第１弁座１５とは離間して開放させる。尚、スプリング１２周囲へは、通気口２０を介して、外部から空気が流入する。
【００３８】
ここで、第１弁座１５に着接した際のバルブステム１１の復帰力は、上述したように、スプリング１２の弾性力と高圧な作動流体からの面圧で構成されている。従って、第１弁座１５に着接した際のバルブステム１１に作用する復帰力は、従来技術の空気圧パイロット操作切換弁１００（図４、図５参照）と比べて、大きなものとなる。これにより、パイロット圧の源である圧縮空気の供給が遮断されてから、バルブステム１１に作用する反復帰力が、第１弁座１５に着接した際のバルブステム１１に作用する復帰力より小さくなるまでに要する時間は、従来技術の空気圧パイロット操作切換弁１００（図４、図５参照）と比べて、短くなる。
【００３９】
図３のｔ／Ｔは、圧縮空気の供給が遮断されてからバルムステム１１が復帰方向（図の上方向）へ移動を開始するまでに要する時間ｔを、従来技術の空気圧パイロット操作切換弁１００（図４、図５参照）における時間Ｔに対する比をもって示した値である。
【００４０】
尚、図３においては、３つのポートの大きさが、「Ｒｃ１」のもので比較している。また、比較条件として、７．０ＭＰａの作動流体と、０．２５ＭＰａの圧縮空気とを使用している。さらに、本実施の形態の空気圧パイロット操作切換弁１０においては、第１弁座１５のオリフィス１５Ａの断面積はバルブステム１１のロッド部１１Ａの断面積より小さく、その比は「約０．６４」である。一方、従来技術の空気圧パイロット操作切換弁１００（図４、図５参照）においては、第１弁座１０５のオリフィス１０５Ａの断面積はバルブステム１０１のロッド部１０１Ａの断面積と同じであり、その比は「１」である。
【００４１】
これらの図３における条件は、後述する図３のｖ／Ｖ、ｂ／Ｂ、ｈ／Ｈにおいても同様である。
【００４２】
図３のｔ／Ｔより、本実施の形態の空気圧パイロット操作切換弁１０においては、バルムステム１１が復帰方向（図の上方向）へ移動することを、従来技術の空気圧パイロット操作切換弁１００（図４、図５参照）よりも、５割ほど早く開始していることがわかる。従って、従来技術の空気圧パイロット操作切換弁１００（図４、図５参照）と比べて、パイロット圧がまだ高い状態にあるときに、バルムステム１１が復帰方向へ移動を開始している。
【００４３】
また、図３のｖ／Ｖは、バルムステム１１の復帰方向（図の上方向）への移動速度ｖを、従来技術の空気圧パイロット操作切換弁１００（図４、図５参照）における移動速度Ｖに対する比をもって示した値である。
【００４４】
図３のｖ／Ｖより、本実施の形態の空気圧パイロット操作切換弁１０においては、バルムステム１１の復帰方向（図の上方向）への移動速度ｖが、従来技術の空気圧パイロット操作切換弁１００（図４、図５参照）の移動速度Ｖに対して、２割ほどしかないことがわかる。
【００４５】
なぜなら、まだ高い状態にあるパイロット圧は、復帰方向（図の上方向）へ移動中のバルブステム１１に対して、ある程度の大きさの反復帰力を反復帰方向に作用させるので、所謂「ダンパー」のような働きをするからである。以上より、従来技術の空気圧パイロット操作切換弁１００（図４、図５参照）と比べて、バルムステム１１が復帰方向（図の上方向）へ移動する速度ｖは遅くなり、その結果、第２弁座１４を急閉塞させない。これにより、高圧な作動流体の流れが一時的に急遮断されたような状態を回避できる。
【００４６】
以上詳細に説明したように、本実施の形態の空気圧パイロット操作切換弁１０では、常時、復帰力がバルブステム１１に対して復帰方向（図の上方向）に作用している。従って、かかる復帰力をもって、バルブステム１１は第２弁座１４に着接している（図２参照）。そして、パイロット圧の源である圧縮空気の供給が行われると、パイロット圧が起因となって、かかる復帰力より大きい反復帰力がバルブステム１１に対して反復帰方向（図の下方向）に作用する。これにより、バルブステム１１が反復帰方向（図の下方向）へ移動を開始し、その結果、第２弁座１４から離間して第１弁座１５に着接する（図１参照）。
【００４７】
この反復帰状態で、パイロット圧の源である圧縮空気の供給が遮断されると、パイロット圧の減少に伴い、バルブステム１１に作用する反復帰力も小さくなる。さらに、第１弁座１５に着接した際のバルブステム１１に作用する復帰力よりも小さくなると、バルブステム１１が復帰方向（図の上方向）へ移動を開始し、その結果、第１弁座１５から離間して第２弁座１４に着接する（図２参照）。
【００４８】
ただし、本実施の形態の空気圧パイロット操作切換弁１０においては、第１弁座１５に着接した際のバルブステム１１に対して、作動流体からの面圧が復帰方向（図の上方向）に作用するようになっている。従って、第１弁座１５に着接した際のバルブステム１１に作用する復帰力は、従来技術の空気圧パイロット操作切換弁１００（図４、図５参照）と比べて、大きなものとなる。
【００４９】
これにより、パイロット圧の源である圧縮空気の供給が遮断されてから、バルブステム１１に作用する反復帰力が第１弁座１５に着接した際のバルブステム１１に作用する復帰力より小さくなるまでに要する時間ｔは、従来技術の空気圧パイロット操作切換弁１００（図４、図５参照）における時間Ｔと比べて、短くなる（図３のｔ／Ｔ参照）。
【００５０】
従って、従来技術の空気圧パイロット操作切換弁１００（図４、図５参照）と比べて、パイロット圧がまだ高い状態にあるときに、バルムステム１１が復帰方向（図の上方向）へ移動を開始することになる。まだ高い状態にあるパイロット圧は、復帰方向（図の上方向）へ移動中のバルブステム１１に対して、ある程度の大きさの反復帰力を反復帰方向（図の下方向）に作用させるので、所謂「ダンパー」のような働きをする。以上より、従来技術の空気圧パイロット操作切換弁１００（図４、図５参照）と比べて、バルムステム１１が復帰方向（図の上方向）へ移動する速度は遅くなり（図３のｖ／Ｖ参照）、その結果、第２弁座１４を急閉塞させない。
【００５１】
また、図２の反復帰時の空気圧パイロット操作切換弁１０において、第１弁座１５に着接した際のバルブステム１１の下端表面では、少なくとも第１弁座１５のオリフィス１５Ａの断面積分は作動流体と接していないので、作動流体が第１弁座１５のオリフィス１５Ａの断面積分に及ぼす面圧（復帰方向（図の上方向）のもの）を受けていない。従って、バルブステム１１が復帰方向（図の上方向）へ移動したときには、少なくとも第１弁座１５のオリフィス１５Ａの断面積分のバルブステム１１の下端表面が作動流体と改めて接することになる。よって、復帰方向（図の上方向）へ移動中のバルブステム１１は、第１弁座１５のオリフィス１５Ａの断面積分の表面に及ぼす作動流体からの面圧を、加速力として受けることを避けられない。
【００５２】
しかし、上述したように、第１弁座１５のオリフィス１５Ａの断面積をバルブステム１１のロッド１１Ａの断面積より小さくすることによって、第１弁座１５に着接した際のバルブステム１１に対して、作動流体からの面圧を復帰方向（図の上方向）に作用させているので、復帰方向（図の上方向）へ移動中のバルブステム１１が作動流体と改めて接する表面の面積がより小さくなって、復帰方向（図の上方向）へ移動中のバルブステム１１が受ける加速力をより小さくすることができるから、バルムステム１１が復帰方向（図の上方向）へ移動する速度ｖをより遅くすることができる。
【００５３】
すなわち、本実施の形態の空気圧パイロット操作切換弁１０では、第１弁座１５に着接した際のバルブステム１１に対して、作動流体からの面圧を復帰方向（図の上方向）に作用させたことによって、従来技術の空気圧パイロット操作切換弁１００（図４、図５参照）と比べて、シリンダ室２１の圧縮空気のパイロット圧がまだ高い状態にあるうちに、バルムステム１１の復帰方向（図の上方向）への移動を開始させることができ（図３参照）、これにより、バルムステム１１の復帰方向（図の上方向）への移動速度ｖが遅くなって、第２弁座１４が急閉塞することはなくなるので、バルムステム１１が復帰方向（図の上方向）への移動した際に生じる水撃現象を緩和することができる。
【００５４】
図３のｂ／Ｂは、水撃現象が発生したときの騒音ｂを、従来技術の空気圧パイロット操作切換弁１００（図４、図５参照）における騒音Ｂに対する比をもって示した値である。
【００５５】
図３のｂ／Ｂより、本実施の形態の空気圧パイロット操作切換弁１０においては、水撃現象が発生したときの騒音ｂが、従来技術の空気圧パイロット操作切換弁１００（図４、図５参照）の騒音Ｂに対して、１．５割ほど減少したことがわかる。水撃現象が発生したときの騒音ｂは水撃現象の大きさを測る一つの目安にすぎないが、騒音の単位がデジベルであることを考慮すれば、水撃現象がかなり緩和されたことがわかる。
【００５６】
また、従来技術の空気圧パイロット操作切換弁１００（図４、図５参照）と比べて、バルムステム１１の復帰方向（図の上方向）への移動速度ｖを遅くさせたことは（図４参照）、さらに、バルムステム１１が第２弁座１４に着接する際に生じる衝撃をも小さくすることができる。
【００５７】
図３のｈ／Ｈは、バルムステム１１が復帰方向（図の上方向）へ移動して第２弁座１５に着接した際の衝撃値ｈを、従来技術の空気圧パイロット操作切換弁１００（図４、図５参照）における衝撃値Ｈに対する比をもって示した値である。
【００５８】
図３のｈ／Ｈより、本実施の形態の空気圧パイロット操作切換弁１０においては、バルムステム１１が復帰方向（図の上方向）へ移動して第２弁座１５に着接した際の衝撃値ｈが、従来技術の空気圧パイロット操作切換弁１００（図４、図５参照）の衝撃値Ｈに対して、２割ほど減少したことがわかる。これは、復帰方向（図の上方向）へ移動中のバルブステム１１に対して、シリンダ室２１に残留するパイロット圧が、所謂「ダンパー」のような働きをする結果、復帰方向（図の上方向）へ移動中のバルブステム１１の加速力が低下したからである。
【００５９】
また、第１弁座１５のオリフィス１５Ａの断面積をバルブステム１１のロッド１１Ａの断面積より小さくすることによって、第１弁座１５に着接した際のバルブステム１１に対して、作動流体からの面圧を復帰方向（図の方向）に作用させているので、復帰方向（図の上方向）へ移動中のバルブステム１１が受ける加速力がより小さくなって、バルムステム１１が復帰方向（図の上方向）へ移動する速度ｖをより遅くすることができるから、上述した効果が大となる。
【００６０】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、本実施の形態の空気圧パイロット操作切換弁１０は、一つのバルムステム１１の単動をもって作動流体の流れを制御する３ポート弁であった。しかし、二つのバルムステムの複動をもって作動流体の流れを制御する３ポート弁に対して適用すれば、シリンダ室内のパイロット圧に反して復帰するバルムステムの衝撃を小さくすることができる。
【００６１】
【発明の効果】
本発明の流体圧制御弁では、第１弁座に着接した際のバルブステムに対して、作動流体からの面圧を復帰方向に作用させたことによって、従来技術のものと比べて、シリンダ室の圧縮空気のパイロット圧がまだ高い状態にあるうちに、バルムステムの復帰方向への移動を開始させることができ、これにより、バルムステムの復帰方向への移動速度が遅くなって、第２弁座が急閉塞することはなくなるので、バルムステムが復帰方向への移動した際に生じる水撃現象を緩和することができる。
【００６２】
また、従来技術のものと比べて、バルムステムの復帰方向への移動速度を遅くさせたことは、さらに、バルムステムが第２弁座に着接する際に生じる衝撃をも小さくすることができる。
【００６３】
また、第１弁座のオリフィスの断面積をバルブステムのロッドの断面積より小さくすることによって、第１弁座に着接した際のバルブステムに対して、作動流体からの面圧を復帰方向に作用させた場合には、復帰方向へ移動中のバルブステムが受ける加速力がより小さくなって、バルムステムが復帰方向へ移動する速度をより遅くすることができるから、上述した効果が大となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態の空気圧パイロット操作切換弁において、反復帰状態の内部構造を示した図である。
【図２】本実施の形態の空気圧パイロット操作切換弁において、復帰状態の内部構造を示した図である。
【図３】本実施の形態の空気圧パイロット操作切換弁において、圧縮空気の供給が遮断されてからバルムステムが復帰方向へ移動を開始するまでに要する時間、バルムステムの復帰方向への移動速度、水撃現象が発生したときの騒音、バルムステムが復帰方向へ移動速度して第２弁座に着接した際の衝撃値を、従来技術の空気圧パイロット操作切換弁に対する比をもって示した表である。
【図４】従来技術の空気圧パイロット操作切換弁において、復帰状態の内部構造を示した図である。
【図５】従来技術の空気圧パイロット操作切換弁において、反復帰状態の内部構造を示した図である。
【符号の説明】
１０ 空気圧パイロット操作切換弁
１１ バルムステム
１１Ａ バルムステムのロッド
１４ 第２弁座
１５ 第１弁座
１５Ａ 第１弁座のオリフィス
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮空気のパイロット圧によって作動流体の流れを制御する流体圧制御弁に関し、特に、バルブステムの移動速度を抑制することにより水撃現象を緩和したものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、圧縮空気のパイロット圧によって作動流体の流れを制御する流体圧制御弁の一つに、高圧な作動流体の流れを２つの方向に制御する空気圧パイロット操作切換弁（３ポート弁）がある。ここでは、その一例として、図４の内部構造をもった空気圧パイロット操作切換弁１００について説明する。
【０００３】
図４の空気圧パイロット操作切換弁１００は、復帰状態の内部構造を示したものである。すなわち、空気圧パイロット操作切換弁１００においては、バルブステム１０１の復帰力として、スプリング１０２の弾性力が、ピストン１０３を介し、バルブステム１０１に対して、復帰方向（図の上方向）に常に作用している。この結果、バルブステム１０１が、第２弁座１０４とは着接して閉塞させる一方、第１弁座１０５とは離間して開放させる。
【０００４】
従って、図４の復帰状態の空気圧パイロット操作切換弁１００は、Ｃポート１０６から流入した高圧な作動流体（例えば、７．０ＭＰａ前後）に対し、第２弁座１０４のオリフィス１０４Ａと連通するＡポート１０７への流れを阻止し、第１弁座１０５のオリフィス１０５Ａと連通するＢポート１０８への流れを許可する。このとき、第２弁座１０４に着接したバルブステム１０１には、高圧な作動流体からの面圧を復帰方向（図の上方向）に受けている。よって、かかる面圧がバルブステム１０１の復帰力に加わることによって、バルブステム１０１が第２弁座１０４に着接した状態を安定させることができる。
【０００５】
一方、図４の復帰状態の空気圧パイロット操作切換弁１００において、図示しない電磁弁をＯＮさせると、圧縮空気口１０９を介して、パイロット圧の源である圧縮空気（例えば、０．３０ＭＰａ程度）がシリンダ室１１１に供給される。そして、シリンダ室１１１に供給された圧縮空気によるパイロット圧が、ピストン１０３を介し、バルブステム１０１に対して、上述した復帰力より大きい反復帰力を反復帰方向（図の下方向）に作用させる。
【０００６】
この結果、空気圧パイロット操作切換弁１００は、図４の復帰状態から図５の反復帰状態に移行して、バルブステム１０１は、第２弁座１０４とは離間して開放させる一方、第１弁座１０５とは着接して閉塞させる。尚、スプリング１０２周囲の空気は、通気口１１０を介して、外部へ排出される。
【０００７】
従って、図８の反復帰状態の空気圧パイロット操作切換弁１００は、Ｃポート１０６から流入した高圧な作動流体に対し、第２弁座１０４のオリフィス１０４Ａと連通するＡポート１０７への流れを許可し、第１弁座１０５のオリフィス１０５Ａと連通するＢポート１０８への流れを阻止する。
【０００８】
このとき、第１弁座１０５に着接したバルブステム１０１には、高圧な作動流体からの面圧を復帰方向（図の上方向）に受けていない。なぜなら、バルブステム１０１のロッド部１０１Ａの断面積と第１弁座１０５のオリフィス１０５Ａの断面積を同じにすることで、第１弁座１０５に着接したバルブステム１０１に対して、高圧な作動流体からの面圧が作用しないようにしているからである。
【０００９】
この結果、第１弁座１０５に着接した際のバルブステム１０１の復帰力は、スプリング１０２の弾性力のみで構成されるから、シリンダ室１１１の圧縮空気のパイロット圧によるバルブステム１０１の反復帰力はほとんど減殺されることがない。従って、バルブステム１０１が第１弁座１０５に着接した状態を安定させることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術の空気圧パイロット操作切換弁１００では、図５の反復帰状態から図４の復帰状態に移行する際に、水撃現象が発生する問題点があった。すなわち、図５の反復帰状態の空気圧パイロット操作切換弁１００において、図示しない電磁弁をＯＦＦさせると、圧縮空気口１０９を介して、パイロット圧の源である圧縮空気がシリンダ室１１１から排出される。従って、シリンダ室１１１の圧縮空気のパイロット圧が減少するので、バルブステム１０１に作用する反復帰力も小さくなる。
【００１１】
そして、第１弁座１０５に着接した際のバルブステム１０１に対して作用する復帰力よりも小さくなると、バルブステム１０１が復帰方向（図の上方向）へ移動を開始し、この結果、空気圧パイロット操作切換弁１００は、図５の反復帰状態から図４の復帰状態に移行し、バルブステム１０１は、第２弁座１０４とは着接して閉塞させる一方、第１弁座１０５とは離間して開放させる。尚、スプリング１０２周囲へは、通気口１１０を介して、外部から空気が流入する。
【００１２】
ここで、第１弁座１０５に着接した際のバルブステム１０１の復帰力は、上述したように、スプリング１０２の弾性力のみで構成されている。従って、バルブステム１０１が復帰方向（図の上方向）へ移動を開始した直後においては、シリンダ室１１１の圧縮空気のパイロット圧は、スプリング１０２の弾性力でさえ抵抗できない程に低くなっている。さらに、復帰方向（図の上方向）へ移動を開始した直後のバルブステム１０１には、第１弁座１０５のオリフィス１０５Ａの断面と接していた下端表面に改めて高圧な作動流体が接するので、高圧な作動流体からの面圧が復帰方向（図の上方向）に作用することになる。
【００１３】
従って、復帰方向（図の上方向）の抵抗が殆どない状態のバルブステム１０１に対して、高圧な作動流体からの面圧が復帰方向（図の上方向）に作用するので、バルブステム１０１は復帰方向（図の上方向）へ急速に移動し、第２弁座１０４を急閉塞させる。これにより、高圧な作動流体の流れが一時的に急遮断されたような状態となるので、空気圧パイロット操作切換弁１００に接続された管内に急激な圧力変化が起こり、水撃現象が発生する。
【００１４】
このような問題点に対しては、シリンダ室１１１の圧縮空気のパイロット圧がまだ高い状態にあるうちに、バルムステム１０１の復帰方向（図の上方向）への移動を開始させることができれば、復帰方向（図の上方向）へ移動中のバルムステムは、ピストン１０３を介して、シリンダ室１１１の圧縮空気のパイロット圧から大きな抵抗を受けることができる。その結果、復帰方向（図の上方向）へのバルブステム１０１の移動速度が抑制されて、第２弁座１０４が急閉塞しないようにすることが可能となる。
【００１５】
そこで、本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、シリンダ室の圧縮空気のパイロット圧がまだ高い状態にあるうちに、バルムステムの復帰方向への移動を開始させることによって、バルムステムが復帰方向への移動した際に生じる水撃現象を緩和した流体圧制御弁を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために成された請求項１に係る流体圧制御弁は、圧縮空気のパイロット圧からバルブステムに作用する反復帰力が、第１弁座に着接した際の前記バルブステムに作用する復帰力より小さくなったときに、前記バルブステムが復帰方向へ移動を開始することによって、前記バルブステムが前記第１弁座から離間し第２弁座に着接する流体圧制御弁であって、前記第１弁座に着接した際の前記バルブステムにおける、作動流体により復帰方向に作用する受圧面積を、作動流体により反復帰方向に作用する受圧面積より大きくしたことを特徴とする。
【００１７】
また、請求項２に係る流体圧制御弁は、請求項１に記載する流体圧制御弁であって、前記第１弁座に設けられたオリフィスの断面積が前記バルブステムのロッドの断面積より小さいことを特徴とする。
【００１８】
また、請求項３に係る流体圧制御弁は、請求項１又は請求項２に記載する流体圧制御弁であって、３ポート弁であることを特徴とする流体圧制御弁。
【００１９】
このような構成を有する本発明の流体圧制御弁では、常時、復帰力がバルブステムに対して復帰方向に作用している。従って、かかる復帰力をもって、バルブステムは第２弁座に着接している。そして、パイロット圧の源である圧縮空気の供給が行われると、パイロット圧が起因となって、かかる復帰力より大きい反復帰力がバルブステムに対して反復帰方向に作用する。これにより、バルブステムが反復帰方向へ移動を開始し、その結果、第２弁座とは離間する一方、第１弁座とは着接する。
【００２０】
この状態で、パイロット圧の源である圧縮空気の供給が遮断されると、パイロット圧の減少に伴い、バルブステムに作用する反復帰力も小さくなる。さらに、弁座に着接した際のバルブステムに作用する復帰力よりも小さくなると、バルブステムが復帰方向へ移動を開始し、その結果、第２弁座とは着接する一方、第１弁座とは離間する。
【００２１】
ただし、本発明の流体圧制御弁においては、第１弁座に着接した際のバルブステムに対して、作動流体からの面圧が復帰方向に作用している。従って、第１弁座に着接した際のバルブステムに作用する復帰力は、従来技術のものと比べて、大きなものとなる。これにより、パイロット圧の源である圧縮空気の供給が遮断されてから、バルブステムに作用する反復帰力が、第１弁座に着接した際のバルブステムに作用する復帰力より小さくなるまでに要する時間は、従来技術のものと比べて、短くなる。
【００２２】
従って、従来技術のものと比べて、パイロット圧がまだ高い状態にあるときに、バルムステムが復帰方向へ移動を開始することになる。まだ高い状態にあるパイロット圧は、復帰方向へ移動中のバルブステムに対して、ある程度の大きさの反復帰力を反復帰方向に作用させるので、所謂「ダンパー」のような働きをする。以上より、従来技術のものと比べて、バルムステムが復帰方向へ移動する速度は遅くなり、その結果、第２弁座を急閉塞させない。
【００２３】
また、第１弁座に着接した際のバルブステムの表面においては、少なくとも第１弁座のオリフィスの断面積分は作動流体と接していないので、作動流体が第１弁座のオリフィスの断面積分に及ぼす面圧（復帰方向のもの）を受けていない。従って、バルブステムが復帰方向へ移動したときには、少なくとも第１弁座のオリフィスの断面積分のバルブステムの表面が作動流体と改めて接することになる。よって、復帰方向へ移動中のバルブステムは、第１弁座のオリフィスの断面積分の表面に及ぼす作動流体からの面圧を、加速力として受けることを避けられない。
【００２４】
しかし、第１弁座のオリフィスの断面積をバルブステムのロッドの断面積より小さくすることによって、第１弁座に着接した際のバルブステムに対して、作動流体からの面圧を復帰方向に作用させた場合には、復帰方向へ移動中のバルブステムが作動流体と改めて接する表面の面積がより小さくなって、復帰方向へ移動中のバルブステムが受ける加速力をより小さくすることができるから、バルムステムが復帰方向へ移動する速度をより遅くすることができる。
【００２５】
すなわち、本発明の流体圧制御弁では、第１弁座に着接した際のバルブステムに対して、作動流体からの面圧を復帰方向に作用させたことによって、従来技術のものと比べて、シリンダ室の圧縮空気のパイロット圧がまだ高い状態にあるうちに、バルムステムの復帰方向への移動を開始させることができ、これにより、バルムステムの復帰方向への移動速度が遅くなって、第２弁座が急閉塞することはなくなるので、バルムステムが復帰方向への移動した際に生じる水撃現象を緩和することができる。
【００２６】
また、従来技術のものと比べて、バルムステムの復帰方向への移動速度を遅くさせたことは、さらに、バルムステムが第２弁座に着接する際に生じる衝撃をも小さくすることができる。
【００２７】
また、第１弁座のオリフィスの断面積をバルブステムのロッドの断面積より小さくすることによって、第１弁座に着接した際のバルブステムに対して、作動流体からの面圧を復帰方向に作用させた場合には、復帰方向へ移動中のバルブステムが受ける加速力がより小さくなって、バルムステムが復帰方向へ移動する速度をより遅くすることができるから、上述した効果が大となる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照にして説明する。先ず、本実施の形態の空気圧パイロット操作切換弁１０（流体圧制御弁に相当する）の内部構造を、図１、図２に示す。本実施の形態の空気圧パイロット操作切換弁１０は、従来技術の空気圧パイロット操作切換弁１００（図４、図５参照）と同様に、圧縮空気のパイロット圧によって、高圧な作動流体（例えば、７．０ＭＰａ前後）の流れを２つの方向に制御する３ポート弁である。図１は、反復帰状態の空気圧パイロット操作切換弁１０の内部構造を示す図である。また、図２は、復帰状態の空気圧パイロット操作切換弁１０の内部構造を示す図である。
【００２９】
図２の復帰状態の空気圧パイロット操作切換弁１０においては、バルブステム１１の復帰力として、スプリング１２の弾性力が、ピストン１３を介し、バルブステム１１に対して、復帰方向（図の上方向）に常に作用している。この結果、バルブステム１１が、第２弁座１４とは着接して閉塞させる一方、第１弁座１５とは離間して開放させる。
【００３０】
従って、図２の復帰状態の空気圧パイロット操作切換弁１０では、Ｃポート１６から流入した高圧な作動流体に対し、第２弁座１４のオリフィス１４Ａと連通するＡポート１７への流れを阻止し、第１弁座１５のオリフィス１５Ａと連通するＢポート１８への流れを許可する。このとき、第２弁座１４に着接したバルブステム１１には、高圧な作動流体からの面圧を復帰方向（図の上方向）に受けている。よって、かかる面圧がバルブステム１１の復帰力に加わることによって、バルブステム１１が第２弁座１４に着接した状態を安定させることができる。
【００３１】
一方、図２の復帰状態の空気圧パイロット操作切換弁１０において、図示しない電磁弁をＯＮさせると、圧縮空気口１９を介して、パイロット圧の源である圧縮空気（例えば、０．３０ＭＰａ程度）がシリンダ室２１に供給される。そして、シリンダ室２１に供給された圧縮空気のパイロット圧は、ピストン１３を介し、バルブステム１１に対して、上述した復帰力より大きい反復帰力を反復帰方向（図の下方向）に作用させる。
【００３２】
この結果、空気圧パイロット操作切換弁１０は、図２の復帰状態から図１の反復帰状態に移行し、バルブステム１１は、第２弁座１４とは離間して開放させる一方、第１弁座１５とは着接して閉塞させる。尚、スプリング１２周囲の空気は、通気口２０を介して、外部へ排出される。
【００３３】
従って、図１の反復帰状態の空気圧パイロット操作切換弁１０では、Ｃポート１６から流入した高圧な作動流体に対し、第２弁座１４のオリフィス１４Ａと連通するＡポート１７への流れを許可し、第１弁座１５のオリフィス１５Ａと連通するＢポート１８への流れを阻止する。
【００３４】
ただし、このとき、第１弁座１５に着接したバルブステム１１は、高圧な作動流体からの面圧を復帰方向（図の上方向）に受けている。なぜなら、バルブステム１１のロッド部１１Ａの断面積より第１弁座１５のオリフィス１５Ａの断面積を小さくすることによって、第１弁座１５に着接したバルブステム１１に対して、高圧な作動流体からの面圧が復帰方向（図の上方向）に作用するようにしているからである。
【００３５】
従って、この結果、第１弁座１５に着接した際のバルブステム１１の復帰力は、スプリング１２の弾性力と高圧な作動流体からの面圧で構成されるから、シリンダ室２１の圧縮空気のパイロット圧によるバルブステム１１の反復帰力は減殺されることになる。しかし、バルブステム１１が第１弁座１５に着接した状態を維持でいないほどの減殺ではないので、Ｃポート１６から流入した高圧な作動流体の流れには影響しない。
【００３６】
また、図２の反復帰状態の空気圧パイロット操作切換弁１０において、図示しない電磁弁をＯＦＦさせると、圧縮空気口１９を介して、パイロット圧の源である圧縮空気がシリンダ室２１から排出される。従って、シリンダ室２１の圧縮空気のパイロット圧が減少するので、バルブステム１１に作用する反復帰力も小さくなる。
【００３７】
そして、第１弁座１５に着接した際のバルブステム１１に作用する復帰力よりも小さくなると、バルブステム１１が復帰方向（図の上方向）へ移動を開始し、この結果、空気圧パイロット操作切換弁１０は、図１の反復帰状態から図２の復帰状態に移行し、バルブステム１１は、第２弁座１４とは着接して閉塞させる一方、第１弁座１５とは離間して開放させる。尚、スプリング１２周囲へは、通気口２０を介して、外部から空気が流入する。
【００３８】
ここで、第１弁座１５に着接した際のバルブステム１１の復帰力は、上述したように、スプリング１２の弾性力と高圧な作動流体からの面圧で構成されている。従って、第１弁座１５に着接した際のバルブステム１１に作用する復帰力は、従来技術の空気圧パイロット操作切換弁１００（図４、図５参照）と比べて、大きなものとなる。これにより、パイロット圧の源である圧縮空気の供給が遮断されてから、バルブステム１１に作用する反復帰力が、第１弁座１５に着接した際のバルブステム１１に作用する復帰力より小さくなるまでに要する時間は、従来技術の空気圧パイロット操作切換弁１００（図４、図５参照）と比べて、短くなる。
【００３９】
図３のｔ／Ｔは、圧縮空気の供給が遮断されてからバルムステム１１が復帰方向（図の上方向）へ移動を開始するまでに要する時間ｔを、従来技術の空気圧パイロット操作切換弁１００（図４、図５参照）における時間Ｔに対する比をもって示した値である。
【００４０】
尚、図３においては、３つのポートの大きさが、「Ｒｃ１」のもので比較している。また、比較条件として、７．０ＭＰａの作動流体と、０．２５ＭＰａの圧縮空気とを使用している。さらに、本実施の形態の空気圧パイロット操作切換弁１０においては、第１弁座１５のオリフィス１５Ａの断面積はバルブステム１１のロッド部１１Ａの断面積より小さく、その比は「約０．６４」である。一方、従来技術の空気圧パイロット操作切換弁１００（図４、図５参照）においては、第１弁座１０５のオリフィス１０５Ａの断面積はバルブステム１０１のロッド部１０１Ａの断面積と同じであり、その比は「１」である。
【００４１】
これらの図３における条件は、後述する図３のｖ／Ｖ、ｂ／Ｂ、ｈ／Ｈにおいても同様である。
【００４２】
図３のｔ／Ｔより、本実施の形態の空気圧パイロット操作切換弁１０においては、バルムステム１１が復帰方向（図の上方向）へ移動することを、従来技術の空気圧パイロット操作切換弁１００（図４、図５参照）よりも、５割ほど早く開始していることがわかる。従って、従来技術の空気圧パイロット操作切換弁１００（図４、図５参照）と比べて、パイロット圧がまだ高い状態にあるときに、バルムステム１１が復帰方向へ移動を開始している。
【００４３】
また、図３のｖ／Ｖは、バルムステム１１の復帰方向（図の上方向）への移動速度ｖを、従来技術の空気圧パイロット操作切換弁１００（図４、図５参照）における移動速度Ｖに対する比をもって示した値である。
【００４４】
図３のｖ／Ｖより、本実施の形態の空気圧パイロット操作切換弁１０においては、バルムステム１１の復帰方向（図の上方向）への移動速度ｖが、従来技術の空気圧パイロット操作切換弁１００（図４、図５参照）の移動速度Ｖに対して、２割ほどしかないことがわかる。
【００４５】
なぜなら、まだ高い状態にあるパイロット圧は、復帰方向（図の上方向）へ移動中のバルブステム１１に対して、ある程度の大きさの反復帰力を反復帰方向に作用させるので、所謂「ダンパー」のような働きをするからである。以上より、従来技術の空気圧パイロット操作切換弁１００（図４、図５参照）と比べて、バルムステム１１が復帰方向（図の上方向）へ移動する速度ｖは遅くなり、その結果、第２弁座１４を急閉塞させない。これにより、高圧な作動流体の流れが一時的に急遮断されたような状態を回避できる。
【００４６】
以上詳細に説明したように、本実施の形態の空気圧パイロット操作切換弁１０では、常時、復帰力がバルブステム１１に対して復帰方向（図の上方向）に作用している。従って、かかる復帰力をもって、バルブステム１１は第２弁座１４に着接している（図２参照）。そして、パイロット圧の源である圧縮空気の供給が行われると、パイロット圧が起因となって、かかる復帰力より大きい反復帰力がバルブステム１１に対して反復帰方向（図の下方向）に作用する。これにより、バルブステム１１が反復帰方向（図の下方向）へ移動を開始し、その結果、第２弁座１４から離間して第１弁座１５に着接する（図１参照）。
【００４７】
この反復帰状態で、パイロット圧の源である圧縮空気の供給が遮断されると、パイロット圧の減少に伴い、バルブステム１１に作用する反復帰力も小さくなる。さらに、第１弁座１５に着接した際のバルブステム１１に作用する復帰力よりも小さくなると、バルブステム１１が復帰方向（図の上方向）へ移動を開始し、その結果、第１弁座１５から離間して第２弁座１４に着接する（図２参照）。
【００４８】
ただし、本実施の形態の空気圧パイロット操作切換弁１０においては、第１弁座１５に着接した際のバルブステム１１に対して、作動流体からの面圧が復帰方向（図の上方向）に作用するようになっている。従って、第１弁座１５に着接した際のバルブステム１１に作用する復帰力は、従来技術の空気圧パイロット操作切換弁１００（図４、図５参照）と比べて、大きなものとなる。
【００４９】
これにより、パイロット圧の源である圧縮空気の供給が遮断されてから、バルブステム１１に作用する反復帰力が第１弁座１５に着接した際のバルブステム１１に作用する復帰力より小さくなるまでに要する時間ｔは、従来技術の空気圧パイロット操作切換弁１００（図４、図５参照）における時間Ｔと比べて、短くなる（図３のｔ／Ｔ参照）。
【００５０】
従って、従来技術の空気圧パイロット操作切換弁１００（図４、図５参照）と比べて、パイロット圧がまだ高い状態にあるときに、バルムステム１１が復帰方向（図の上方向）へ移動を開始することになる。まだ高い状態にあるパイロット圧は、復帰方向（図の上方向）へ移動中のバルブステム１１に対して、ある程度の大きさの反復帰力を反復帰方向（図の下方向）に作用させるので、所謂「ダンパー」のような働きをする。以上より、従来技術の空気圧パイロット操作切換弁１００（図４、図５参照）と比べて、バルムステム１１が復帰方向（図の上方向）へ移動する速度は遅くなり（図３のｖ／Ｖ参照）、その結果、第２弁座１４を急閉塞させない。
【００５１】
また、図２の反復帰時の空気圧パイロット操作切換弁１０において、第１弁座１５に着接した際のバルブステム１１の下端表面では、少なくとも第１弁座１５のオリフィス１５Ａの断面積分は作動流体と接していないので、作動流体が第１弁座１５のオリフィス１５Ａの断面積分に及ぼす面圧（復帰方向（図の上方向）のもの）を受けていない。従って、バルブステム１１が復帰方向（図の上方向）へ移動したときには、少なくとも第１弁座１５のオリフィス１５Ａの断面積分のバルブステム１１の下端表面が作動流体と改めて接することになる。よって、復帰方向（図の上方向）へ移動中のバルブステム１１は、第１弁座１５のオリフィス１５Ａの断面積分の表面に及ぼす作動流体からの面圧を、加速力として受けることを避けられない。
【００５２】
しかし、上述したように、第１弁座１５のオリフィス１５Ａの断面積をバルブステム１１のロッド１１Ａの断面積より小さくすることによって、第１弁座１５に着接した際のバルブステム１１に対して、作動流体からの面圧を復帰方向（図の上方向）に作用させているので、復帰方向（図の上方向）へ移動中のバルブステム１１が作動流体と改めて接する表面の面積がより小さくなって、復帰方向（図の上方向）へ移動中のバルブステム１１が受ける加速力をより小さくすることができるから、バルムステム１１が復帰方向（図の上方向）へ移動する速度ｖをより遅くすることができる。
【００５３】
すなわち、本実施の形態の空気圧パイロット操作切換弁１０では、第１弁座１５に着接した際のバルブステム１１に対して、作動流体からの面圧を復帰方向（図の上方向）に作用させたことによって、従来技術の空気圧パイロット操作切換弁１００（図４、図５参照）と比べて、シリンダ室２１の圧縮空気のパイロット圧がまだ高い状態にあるうちに、バルムステム１１の復帰方向（図の上方向）への移動を開始させることができ（図３参照）、これにより、バルムステム１１の復帰方向（図の上方向）への移動速度ｖが遅くなって、第２弁座１４が急閉塞することはなくなるので、バルムステム１１が復帰方向（図の上方向）への移動した際に生じる水撃現象を緩和することができる。
【００５４】
図３のｂ／Ｂは、水撃現象が発生したときの騒音ｂを、従来技術の空気圧パイロット操作切換弁１００（図４、図５参照）における騒音Ｂに対する比をもって示した値である。
【００５５】
図３のｂ／Ｂより、本実施の形態の空気圧パイロット操作切換弁１０においては、水撃現象が発生したときの騒音ｂが、従来技術の空気圧パイロット操作切換弁１００（図４、図５参照）の騒音Ｂに対して、１．５割ほど減少したことがわかる。水撃現象が発生したときの騒音ｂは水撃現象の大きさを測る一つの目安にすぎないが、騒音の単位がデジベルであることを考慮すれば、水撃現象がかなり緩和されたことがわかる。
【００５６】
また、従来技術の空気圧パイロット操作切換弁１００（図４、図５参照）と比べて、バルムステム１１の復帰方向（図の上方向）への移動速度ｖを遅くさせたことは（図４参照）、さらに、バルムステム１１が第２弁座１４に着接する際に生じる衝撃をも小さくすることができる。
【００５７】
図３のｈ／Ｈは、バルムステム１１が復帰方向（図の上方向）へ移動して第２弁座１５に着接した際の衝撃値ｈを、従来技術の空気圧パイロット操作切換弁１００（図４、図５参照）における衝撃値Ｈに対する比をもって示した値である。
【００５８】
図３のｈ／Ｈより、本実施の形態の空気圧パイロット操作切換弁１０においては、バルムステム１１が復帰方向（図の上方向）へ移動して第２弁座１５に着接した際の衝撃値ｈが、従来技術の空気圧パイロット操作切換弁１００（図４、図５参照）の衝撃値Ｈに対して、２割ほど減少したことがわかる。これは、復帰方向（図の上方向）へ移動中のバルブステム１１に対して、シリンダ室２１に残留するパイロット圧が、所謂「ダンパー」のような働きをする結果、復帰方向（図の上方向）へ移動中のバルブステム１１の加速力が低下したからである。
【００５９】
また、第１弁座１５のオリフィス１５Ａの断面積をバルブステム１１のロッド１１Ａの断面積より小さくすることによって、第１弁座１５に着接した際のバルブステム１１に対して、作動流体からの面圧を復帰方向（図の方向）に作用させているので、復帰方向（図の上方向）へ移動中のバルブステム１１が受ける加速力がより小さくなって、バルムステム１１が復帰方向（図の上方向）へ移動する速度ｖをより遅くすることができるから、上述した効果が大となる。
【００６０】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、本実施の形態の空気圧パイロット操作切換弁１０は、一つのバルムステム１１の単動をもって作動流体の流れを制御する３ポート弁であった。しかし、二つのバルムステムの複動をもって作動流体の流れを制御する３ポート弁に対して適用すれば、シリンダ室内のパイロット圧に反して復帰するバルムステムの衝撃を小さくすることができる。
【００６１】
【発明の効果】
本発明の流体圧制御弁では、第１弁座に着接した際のバルブステムに対して、作動流体からの面圧を復帰方向に作用させたことによって、従来技術のものと比べて、シリンダ室の圧縮空気のパイロット圧がまだ高い状態にあるうちに、バルムステムの復帰方向への移動を開始させることができ、これにより、バルムステムの復帰方向への移動速度が遅くなって、第２弁座が急閉塞することはなくなるので、バルムステムが復帰方向への移動した際に生じる水撃現象を緩和することができる。
【００６２】
また、従来技術のものと比べて、バルムステムの復帰方向への移動速度を遅くさせたことは、さらに、バルムステムが第２弁座に着接する際に生じる衝撃をも小さくすることができる。
【００６３】
また、第１弁座のオリフィスの断面積をバルブステムのロッドの断面積より小さくすることによって、第１弁座に着接した際のバルブステムに対して、作動流体からの面圧を復帰方向に作用させた場合には、復帰方向へ移動中のバルブステムが受ける加速力がより小さくなって、バルムステムが復帰方向へ移動する速度をより遅くすることができるから、上述した効果が大となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態の空気圧パイロット操作切換弁において、反復帰状態の内部構造を示した図である。
【図２】本実施の形態の空気圧パイロット操作切換弁において、復帰状態の内部構造を示した図である。
【図３】本実施の形態の空気圧パイロット操作切換弁において、圧縮空気の供給が遮断されてからバルムステムが復帰方向へ移動を開始するまでに要する時間、バルムステムの復帰方向への移動速度、水撃現象が発生したときの騒音、バルムステムが復帰方向へ移動速度して第２弁座に着接した際の衝撃値を、従来技術の空気圧パイロット操作切換弁に対する比をもって示した表である。
【図４】従来技術の空気圧パイロット操作切換弁において、復帰状態の内部構造を示した図である。
【図５】従来技術の空気圧パイロット操作切換弁において、反復帰状態の内部構造を示した図である。
【符号の説明】
１０ 空気圧パイロット操作切換弁
１１ バルムステム
１１Ａ バルムステムのロッド
１４ 第２弁座
１５ 第１弁座
１５Ａ 第１弁座のオリフィス
Claims (3)
- 圧縮空気のパイロット圧からバルブステムに作用する反復帰力が、第１弁座に着接した際の前記バルブステムに作用する復帰力より小さくなったときに、前記バルブステムが復帰方向へ移動を開始することによって、前記バルブステムが前記第１弁座から離間し第２弁座に着接する流体圧制御弁において、
前記第１弁座に着接した際の前記バルブステムにおける、作動流体により復帰方向に作用する受圧面積を、作動流体により反復帰方向に作用する受圧面積より大きくしたことを特徴とする流体圧制御弁。 - 請求項１に記載する流体圧制御弁において、
前記第１弁座に設けられたオリフィスの断面積が前記バルブステムのロッドの断面積より小さいことを特徴とする流体圧制御弁。 - 請求項１又は請求項２に記載する流体圧制御弁において、
３ポート弁であることを特徴とする流体圧制御弁。
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