JP4049909B2 - パイロット作動流量調整弁 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、弁の前後差圧を一定に保って流体の流量を調整するようにしたパイロット作動流量調整弁に関する。
【0002】
【従来の技術】
流量調整弁は、一般に、電磁ソレノイドで弁の前後差圧を調整して、その設定差圧に対応して流量が制御されるようになっている。
【0003】
しかし、その差圧が例えば50気圧ないし100気圧と非常に大きい場合には、流路の断面積に比較して巨大なソレノイドが必要となって実用的でなくなるため、パイロット作動の流量調整弁が用いられる。
【0004】
そのようなパイロット作動の流量調整弁は、単なるパイロット作動の開閉弁と違って、パイロット通路を開閉する弁を定差圧弁にする必要がある。そこで従来は、主弁の下流側流路と調圧室内との間に形成したパイロット通路を、ソレノイドで付勢される定差圧弁により下流側から開閉するようにし、上流側流路と調圧室内とを細いリーク路で連通させていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のような構成をとると、弁閉時にパイロット通路が閉じられたとき、細いリーク路を介して上流側と連通する調圧室内が高圧になる。すると上述のように下流側との差圧が非常に大きい場合には、パイロット通路やその周辺を通じて調圧室内から下流側に流体が流れてしまい、常にある程度以上の流量が発生してしまう不都合がある。
【0006】
そこで本発明は、上流の流体圧が高圧でも、パイロット通路が閉じられたときには、下流側への流体の流れを確実に止めることができるパイロット作動流量調整弁を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のパイロット作動流量調整弁は、高圧の流体が送られてくる流路内に形成された弁座に上流側から当接して閉状態になるように配置された主弁と、上記弁座の下流側の流路から分岐して形成された調圧室と、上記弁座の下流側の流路内の圧力と上記調圧室内の圧力とを表裏両面に受けて上記主弁と一体的に移動するように上記主弁と連結部材によって連結された受圧部材と、上記弁座の下流側の流路内と上記調圧室内との間を細い断面積でリークさせるリーク路と、上記弁座より上流側の流路内と上記調圧室内とを連通させるパイロット通路と、上記パイロット通路の入口と出口の差圧が一定以上になると開いて上記パイロット通路の入口と出口の差圧を一定に保つパイロット通路定差圧弁とを設けたことを特徴とする。
【0008】
なお、上記パイロット通路定差圧弁が電磁作動弁であり、電磁コイルへの通電電流によって差圧値を制御することができるようにしてもよく、上記パイロット通路を開閉する開閉弁が上記パイロット通路定差圧弁と直列に接続配置されていてもよい。
【0009】
また、上記パイロット通路が上記連結部材中から上記受圧部材中にわたって形成されていて、上記パイロット通路定差圧弁がその部分に配置されていてもよい。
【0010】
その場合、上記パイロット通路定差圧弁が、電磁コイルによって駆動される可動鉄芯によりパイロット弁体を付勢する電磁作動弁であり、上記パイロット通路中に配置された可動鉄芯が外部に配置された電磁コイルによって駆動されるようにしてもよい。
【0011】
そして、上記可動鉄芯が上記パイロット通路の上流側に向けて上記パイロット弁体を付勢し、上記可動鉄芯の下流側端部に上記パイロット通路を開閉するための開閉弁が連結されていてもよい。
【0012】
【発明の実施の形態】
図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
本発明のパイロット作動流量調整弁は、例えば炭酸ガスを冷媒とする冷凍サイクルの膨張弁や、内燃機関の直噴燃料制御弁あるいは高水圧の流量制御弁等のように、高圧の流体が送られてきて大きな差圧下で動作させる必要がある弁に用いられる。
【0013】
図1は、本発明の第1の実施の形態のパイロット作動流量調整弁を示しており、例えば50気圧ないし100気圧という高圧の流体が送られて来る管路の途中に、環状に弁座1が形成されている。
【0014】
弁座1より上流側の管路2と下流側の管路3とは直角に曲がって形成されていて、弁座1は上流側の管路2内に形成されている。
主弁4は、上流側の端面が塞がった円筒状に形成されて、軸線方向に進退自在に弁座1内に嵌挿配置されていて、主弁4の側壁面に流量調整用のスリット5が形成されている。
【0015】
また、主弁4の上流側端部には止め弁部6がフランジ状に突出形成されていて、この止め弁部6が弁座1に押し付けられると、主弁4が全閉状態になるようになっている。
【0016】
上流側の管路2の軸線の延長線位置には、弁座1の径より大きな径のシリンダ状の調圧室8が下流側の管路3から分岐して形成されており、その中にピストン円盤状の受圧部材9が軸線方向に進退自在に嵌挿されている。17は、調圧室8の外面隔壁であり、この実施の形態では蓋状に形成されている。
【0017】
受圧部材9は、一直線にある上流側の管路2の軸線と調圧室8の軸線とを結ぶ位置に配置された連結棒10によって主弁4と一体的に連結されている。したがって、主弁4と受圧部材9とは一体となって移動する。12及び13は、それらがガタつかないように両側から付勢する圧縮コイルスプリングである。
【0018】
主弁4は一方の面で上流側の管路2内の圧力を受圧し、反対側から下流側の管路3内の圧力を受圧する。また受圧部材9は、一方の面で調圧室8内の圧力を受圧し、反対側の面で下流側の管路3内の圧力を受圧する。
【0019】
そして、受圧部材9の受圧面積(=調圧室8の断面積)が主弁4の受圧面積(=弁座1の断面積)より広く(例えば2〜10倍程度広く)形成されている。したがって、調圧室8内の圧力を制御することによって、受圧部材9と連結棒10を介して主弁4の状態が制御される。
【0020】
弁座1と下流側の管路3を通らずに上流側の管路2から調圧室8内に通じるパイロット通路15が設けられており、パイロット通路定差圧弁20と止め弁30がパイロット通路15の途中に直列に介挿接続されている。
【0021】
15Aは、パイロット通路15のうちの定差圧弁座21より上流側の部分、15Bは、定差圧弁座21とパイロット開閉弁座31との間の部分、15Cは、パイロット開閉弁座31より下流側の部分である。また、調圧室8内と下流側の管路3とは細い断面積のリーク路16で連通している。ただし、リーク路16は受圧部材9に形成してもよい。
【0022】
止め弁30は、パイロット通路15の途中に形成されたパイロット開閉弁座31をパイロット開閉弁体32で単純に開閉する電磁開閉弁であり、電磁コイル34への通電がないときは、パイロット開閉弁体32に連結された可動鉄芯33が固定鉄芯35に吸引されないので、閉弁状態になる。36は、可動鉄芯33と固定鉄芯35との間に配置された圧縮コイルスプリングである。以下、この止め弁30が開状態であるとの前提で説明をする。
【0023】
パイロット通路定差圧弁20は、パイロット通路15の内面に形成されたパイロット弁座21に下流側から対向して配置された円錐状のパイロット弁体22が、電磁コイル24で駆動される可動鉄芯23に連結された構造の電磁駆動定差圧弁である。可動鉄芯23は、電磁コイル24から生じる磁界によって固定鉄芯25に吸引されてパイロット弁体22を閉じ方向に付勢する。
【0024】
その結果、電磁コイル24への通電電流値が一定の状態においては、パイロット弁座21の上流側と下流側の差圧(即ち、パイロット通路15の入口と出口の差圧)が一定以上になるとパイロット弁体22が開き、差圧が一定より小さくなるとパイロット弁体22が閉じて、パイロット通路15の入口と出口の差圧が一定に保たれる。
【0025】
したがって、一定に保たれるパイロット通路15の入口と出口の差圧値を、電磁コイル24への通電電流値を選択することによって制御することができ、電磁コイル24への通電がない状態では差圧値が最小になる。
【0026】
調圧室8内の圧力はパイロット通路15の出口圧力なので、このような構成により、上流側の管路2内の圧力と調圧室8内の圧力との差圧が一定に維持され、それによって主弁4の開度が制御されて、上流側の管路2から下流側の管路3へ流れる流体の流量が一定に制御される。したがって、パイロット通路定差圧弁20の電磁コイル24への通電電流値を変えることにより、上流側の管路2から下流側の管路3へ流れる流体の流量を任意に制御することができる。
【0027】
このようなパイロット作動流量調整弁において、止め弁30をオフにして閉じれば、パイロット通路15が閉じられるので、リーク路16を介して下流側の管路3側と連通する調圧室8内が下流側の管路3内と同じ低圧になる。
【0028】
その結果、その圧力と上流側の管路2内の圧力との差圧により主弁4の止め弁部6が弁座1に押し付けられ、主弁4が全閉状態になる。そして、調圧室8内は下流側の管路3内と同じ低圧なので、上流側の管路2側がどんなに高圧でも、調圧室8から下流側の管路3への漏れがなく完全な流量ゼロの状態を安定して得ることができる。
【0029】
図2は、本発明の第2の実施の形態のパイロット作動流量調整弁を示しており、パイロット通路15を、連結棒10中から受圧部材9中にまたがって形成して、パイロット通路定差圧弁20のパイロット弁座21、パイロット弁体22、可動鉄芯23及び固定鉄芯25をその内部に配置したものである。電磁コイル24は、それらを囲む状態で外部に配置されている。
【0030】
この第2の実施の形態において前述の第1の実施の形態と同じ機能の部分には同じ符合を付してある。新しい符号は19だけであり、先が塞がった円筒状に形成された外面隔壁17と固定鉄芯25との嵌合部の隙間により形成されたリーク路16の圧損を減じるために、固定鉄芯25の外周面に形成された三つの円周溝である。
【0031】
この第2の実施の形態においても、弁座1と上流側の管路2と下流側の管路3との位置関係は第1の実施の形態と同じである。ただし、主弁4は弁座1に対して上流側の管路2側の正面から対向配置されている。止め弁部6はゴム製の円盤状である。
【0032】
調圧室8は、先が塞がれた円筒形状の外面隔壁17の奥の空間によって形成されており、その内部に円筒状の受圧部材9と固定鉄芯25とが一体に連結された状態で軸線方向に進退自在に嵌挿配置されている。
【0033】
その結果、受圧部材9の端面で調圧室8内の圧力が受圧され、固定鉄芯25の端面で下流側の管路3内の圧力が受圧される。したがって、固定鉄芯25は受圧部材9を兼用している(或いは、固定鉄芯25が受圧部材9の半部を構成している)。
【0034】
このように受圧部材9の半部を兼用する固定鉄芯25と主弁4とを連結する連結棒10はパイプ状であり、その孔部がパイロット通路15の一部(15A)になり、下流側端部の口元がパイロット通路定差圧弁20のパイロット弁座21になっている。
【0035】
受圧部材9(及び固定鉄芯25)の受圧面積は弁座1の断面積より広く(例えば2〜10倍程度広く)形成されている。そして、固定鉄芯25の軸線位置に形成された孔内にパイロット通路定差圧弁20のパイロット弁体22が配置されていて、電磁コイル24への通電により、受圧部材9内の空間に配置された可動鉄芯23が固定鉄芯25側に吸引されると、それによってパイロット弁体22がパイロット弁座21に押し付けられる。
【0036】
また、受圧部材9と固定鉄芯25の内部空間がパイロット通路15の一部(15B)になっている。そして、受圧部材9と調圧室8とを通じさせる孔(15C)の内側口元が止め弁のパイロット開閉弁座31になっており、それに対向する可動鉄芯23の端部にパイロット開閉弁体32が突設されている。
【0037】
このように構成された第2の実施の形態のパイロット作動流量調整弁において、電磁コイル24への通電電流値が一定の状態においては、パイロット弁座21の上流側と下流側の差圧(即ち、パイロット通路15の入口と出口の差圧)が一定以上になるとパイロット弁体22が開き、差圧が一定より小さくなるとパイロット弁体22が閉じて、パイロット通路15の入口と出口の差圧が一定に保たれる。
【0038】
調圧室8内の圧力はパイロット通路15の出口圧力なので、このような構成により、上流側の管路2内の圧力と調圧室8内の圧力との差圧が一定に維持され、それによって主弁4の開度が制御されて、上流側の管路2から下流側の管路3へ流れる流体の流量が一定制御される。
【0039】
したがって、パイロット通路定差圧弁20の電磁コイル24への通電電流値を変えることにより、上流側の管路2から下流側の管路3へ流れる流体の流量を任意に制御することができる。
【0040】
そして、電磁コイル24をオフにすると、可動鉄芯23が固定鉄芯25側に全く吸引されなくなるので、図3に示されるように、可動鉄芯23と固定鉄芯25との間に配置された圧縮コイルスプリング36によって、パイロット開閉弁体32がパイロット開閉弁座31に押し付けられてパイロット通路15が塞がれた状態になる。
【0041】
このとき調圧室8内は、第1の実施の形態の場合と同様に、下流側の管路3内と同じ低圧なので、上流側の管路2内がどんなに高圧でも、調圧室8から下流側の管路3への漏れがなく完全な流量ゼロの状態を安定して得ることができる。
【0042】
【発明の効果】
本発明によれば、弁座の下流側の流路から分岐して形成された調圧室と下流側の流路との間に設けた受圧部材を主弁と一体的に移動するように連結し、弁座より上流側の流路内と調圧室内とを連通させるパイロット通路を定差圧弁で開閉するようにしたので、定差圧弁を制御することにより弁座部分の流量を制御することができると共に、調圧室内は下流側流路内と同じ低圧なので、上流側流路側がどんなに高圧でも、調圧室から下流側流路への漏れがなく、パイロット通路が閉じられたときには、下流側への流体の流れを確実に止めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態のパイロット作動流量調整弁の縦断面図である。
【図2】本発明の第2の実施の形態のパイロット作動流量調整弁の縦断面図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態のパイロット作動流量調整弁の全閉状態の縦断面図である。
【符号の説明】
1 弁座
2 上流側の管路(流路)
3 下流側の管路(流路)
4 主弁
8 調圧室
9 受圧部材
10 連結棒
15 パイロット通路
16 リーク路
20 パイロット通路定差圧弁
21 パイロット弁座
22 パイロット弁体
23 可動鉄芯
25 固定鉄芯
31 パイロット開閉弁座
32 パイロット開閉弁体
Claims (4)
- 高圧の流体が送られてくる流路内に形成された弁座に上流側から当接して閉状態になるように配置された主弁と、
上記弁座の下流側の流路から分岐して形成された調圧室と、
上記弁座の下流側の流路内の圧力と上記調圧室内の圧力とを表裏両面に受けて上記主弁と一体的に移動するように上記主弁と連結部材によって連結された受圧部材と、
上記弁座の下流側の流路内と上記調圧室内との間を細い断面積でリークさせるリーク路と、
上記弁座より上流側の流路内と上記調圧室内とを連通させるパイロット通路と、
上記パイロット通路の入口と出口の差圧が一定以上になると開いて上記パイロット通路の入口と出口の差圧を一定に保つパイロット通路定差圧弁と
が設けられたパイロット作動流量調整弁であって、
上記パイロット通路が上記連結部材中から上記受圧部材中にわたって形成されて、その部分に上記パイロット通路定差圧弁が配置され、
上記パイロット通路定差圧弁が、電磁コイルによって駆動される可動鉄芯によりパイロット弁体を付勢する電磁作動弁であり、上記パイロット通路中に配置された可動鉄芯が外部に配置された電磁コイルによって駆動される
ことを特徴とするパイロット作動流量調整弁。 - 上記パイロット通路定差圧弁が電磁作動弁であり、電磁コイルへの通電電流によって差圧値を制御することができる請求項1記載のパイロット作動流量調整弁。
- 上記パイロット通路を開閉する開閉弁が上記パイロット通路定差圧弁と直列に接続配置されている請求項1又は2記載のパイロット作動流量調整弁。
- 上記可動鉄芯が上記パイロット通路の上流側に向けて上記パイロット弁体を付勢し、上記可動鉄芯の下流側端部に上記パイロット通路を開閉するための開閉弁が連結されている請求項1、2又は3記載のパイロット作動流量調整弁。
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