JPH09273654A - 水圧電磁比例制御弁 - Google Patents
水圧電磁比例制御弁Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 水圧電磁比例制御弁において、スプール両端
の室に満たされた水を常に入れ替え、微生物の発生や、
水の腐食を防止し、塵埃などを外部へ放出して滞留する
のを防止し、かつソレノイドの発生する熱を奪いソレノ
イドを冷却する。 【解決手段】 電磁比例ソレノイド（１０）により、入
力信号に応じてスプール（４）の中立位置からの変位量
を比例制御することにより弁開度を制御するようにした
電磁比例制御弁（１）において、作動流体として清水を
用い、前記スプール（４）の両端の室（Ｃ１、Ｃｒ）に
圧力流体を導入する流路（１６）を形成すると共に、該
室（Ｃ１、Ｃｒ）にドレン孔（６）を形成する。
の室に満たされた水を常に入れ替え、微生物の発生や、
水の腐食を防止し、塵埃などを外部へ放出して滞留する
のを防止し、かつソレノイドの発生する熱を奪いソレノ
イドを冷却する。 【解決手段】 電磁比例ソレノイド（１０）により、入
力信号に応じてスプール（４）の中立位置からの変位量
を比例制御することにより弁開度を制御するようにした
電磁比例制御弁（１）において、作動流体として清水を
用い、前記スプール（４）の両端の室（Ｃ１、Ｃｒ）に
圧力流体を導入する流路（１６）を形成すると共に、該
室（Ｃ１、Ｃｒ）にドレン孔（６）を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、作動流体に水を用
いた水圧制御機器に係り、特に水の流量、圧力等を制御
する水圧制御弁に関する。
いた水圧制御機器に係り、特に水の流量、圧力等を制御
する水圧制御弁に関する。
【０００２】
【発明の背景】液体を圧力媒体として動力を伝達し、制
御するシステムにおいて、作動流体として油を用いた油
圧システムが用いられてきた。しかし、作動流体に油を
用いると、油漏れによる作業環境の汚染、火災の危険性
などの問題がある。このような油圧システムに対し、近
年、作動流体としてクリーンで、安全な「清水」を用い
た水圧システムが提案され、実用化されつつある。
御するシステムにおいて、作動流体として油を用いた油
圧システムが用いられてきた。しかし、作動流体に油を
用いると、油漏れによる作業環境の汚染、火災の危険性
などの問題がある。このような油圧システムに対し、近
年、作動流体としてクリーンで、安全な「清水」を用い
た水圧システムが提案され、実用化されつつある。
【０００３】ところで、清水を用いた水圧システムは、
作動流体の特性が従来の油に比べて著しく異なるので、
従来の油圧機器での油を単に水に入れ換えただけでは実
現することはできない。水は油に比べて潤滑が無いた
め、摺動部での噛み合いや、摩耗などの問題がある。ま
た、機器に錆を発生させたり、微生物の発生および水自
体の腐食などの問題がある。
作動流体の特性が従来の油に比べて著しく異なるので、
従来の油圧機器での油を単に水に入れ換えただけでは実
現することはできない。水は油に比べて潤滑が無いた
め、摺動部での噛み合いや、摩耗などの問題がある。ま
た、機器に錆を発生させたり、微生物の発生および水自
体の腐食などの問題がある。
【０００４】したがって、水圧システムを実現するため
には、同じ液体を圧力媒体として利用する制御システム
であることから、機器構成などは油圧システムのものを
踏襲する一方で、上述のような水特有の問題点を解決し
なければならない。
には、同じ液体を圧力媒体として利用する制御システム
であることから、機器構成などは油圧システムのものを
踏襲する一方で、上述のような水特有の問題点を解決し
なければならない。
【０００５】
【従来の技術】従来の水圧システムにおける制御弁、特
に精密な位置決めと高い摺動性が要求されるスプール形
式の制御弁には、大きく分けて２種類のものがある。第
１は摺動する部材に自己潤滑性を有する材料を用いるこ
とで水を使用できるようにしたものである。これは従来
の油圧制御弁と同じ構造であり、構成要素の材料を適切
なものを選定することによって水使用に対処している。
第２は強制的な水潤滑により部材を滑らかに摺動させる
ものである（特公平５−４２５６３号公報参照）。
に精密な位置決めと高い摺動性が要求されるスプール形
式の制御弁には、大きく分けて２種類のものがある。第
１は摺動する部材に自己潤滑性を有する材料を用いるこ
とで水を使用できるようにしたものである。これは従来
の油圧制御弁と同じ構造であり、構成要素の材料を適切
なものを選定することによって水使用に対処している。
第２は強制的な水潤滑により部材を滑らかに摺動させる
ものである（特公平５−４２５６３号公報参照）。
【０００６】自己潤滑性を有する部材を用いた水圧電磁
比例制御弁を図７に基づいて説明する。水圧電磁比例制
御弁１は、流量制御部（Ａ）、スプール駆動機構
（Ｂ）、および変位センサ（Ｃ）から構成されている。
比例制御弁を図７に基づいて説明する。水圧電磁比例制
御弁１は、流量制御部（Ａ）、スプール駆動機構
（Ｂ）、および変位センサ（Ｃ）から構成されている。
【０００７】流量制御部（Ａ）は弁本体２と、弁本体２
内部に固定された作動流体の流路が形成されたスリーブ
３と、スリーブ３内を摺動するスプール４とを備え、ス
プール４がスリーブ３内を中立位置から何れかの方向へ
変位させることにより、水の流れの方向を切換えてい
る。また、スプール４を正確に位置決めし、ポンプポー
ト７から制御ポンプ８への流路の開度（弁開度）を調整
することにより制御流量あるいは制御圧力を調整するこ
とができる。
内部に固定された作動流体の流路が形成されたスリーブ
３と、スリーブ３内を摺動するスプール４とを備え、ス
プール４がスリーブ３内を中立位置から何れかの方向へ
変位させることにより、水の流れの方向を切換えてい
る。また、スプール４を正確に位置決めし、ポンプポー
ト７から制御ポンプ８への流路の開度（弁開度）を調整
することにより制御流量あるいは制御圧力を調整するこ
とができる。
【０００８】スプール駆動機構（Ｂ）は励磁電流に比例
した力を発生する電磁比例ソレノイド１０が用いられて
いる。比例ソレノイド１０内部のプランジャー１１は流
量制御部（Ａ）のスプール４と連結されているので、比
例ソレノイド１０が発生する力はスプール４に伝達され
る。
した力を発生する電磁比例ソレノイド１０が用いられて
いる。比例ソレノイド１０内部のプランジャー１１は流
量制御部（Ａ）のスプール４と連結されているので、比
例ソレノイド１０が発生する力はスプール４に伝達され
る。
【０００９】変位センサ１２のコア１３は比例ソレノイ
ド１０のプランジャー１１の他端と連結され、スプール
４、プランジャー１１とともに一体の軸をなしているの
で、コア１３の位置を検出することで、スプール４の位
置を検知する。
ド１０のプランジャー１１の他端と連結され、スプール
４、プランジャー１１とともに一体の軸をなしているの
で、コア１３の位置を検出することで、スプール４の位
置を検知する。
【００１０】スプール４はスプール４の一端に連結され
た比例ソレノイド１０と他端に連結されたバネ５によっ
て駆動される。すなわち、比例ソレノイド１０に励磁電
流を供給することによりスプール４を図７において右側
へ移動させ、逆に供給電流を小さくすることによりバネ
力によって左へ移動させる。スプール４の位置の制御
は、入力した目標位置信号と変位センサ１２で検出した
スプール４の位置信号を利用したフィードバック制御に
よって行われる。
た比例ソレノイド１０と他端に連結されたバネ５によっ
て駆動される。すなわち、比例ソレノイド１０に励磁電
流を供給することによりスプール４を図７において右側
へ移動させ、逆に供給電流を小さくすることによりバネ
力によって左へ移動させる。スプール４の位置の制御
は、入力した目標位置信号と変位センサ１２で検出した
スプール４の位置信号を利用したフィードバック制御に
よって行われる。
【００１１】スプール４およびスリーブ３は自己潤滑性
を有する材料、例えばタングステンカーバイト、ジルコ
ニア、アルミナ等が用いられたり、これらの材料が表面
にコーティングされたものが用いられる。
を有する材料、例えばタングステンカーバイト、ジルコ
ニア、アルミナ等が用いられたり、これらの材料が表面
にコーティングされたものが用いられる。
【００１２】上述のような構成からなる水圧制御弁１に
おいて、弁本体２のスプール４の両端の室Ｃ１とＣｒに
はドレン孔６が形成されており、スプール４が移動する
ことによる両室Ｃ１、Ｃｒの容積が変化できるようにな
っている。
おいて、弁本体２のスプール４の両端の室Ｃ１とＣｒに
はドレン孔６が形成されており、スプール４が移動する
ことによる両室Ｃ１、Ｃｒの容積が変化できるようにな
っている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】さて、上述した従来の
水圧制御弁１のスプール４の両端の室Ｃ１、Ｃｒに満た
されている水は、スプール４が移動することによってド
レン孔６を介して一方は流入し、他方は流出する。しか
しながら、室内Ｃ１、Ｃｒから一度ドレン孔６に流出し
た水は、スプール４が逆方向へ移動することで再度ドレ
ン孔６から室内Ｃ１、Ｃｒへ流入する。これは、この室
Ｃ１、Ｃｒに定常的な流れがないためである。このよう
に、両室Ｃ１、Ｃｒに満たされた水が入れ替わりにくい
ため、この部分に微生物の発生や水の腐食という問題が
生じる。
水圧制御弁１のスプール４の両端の室Ｃ１、Ｃｒに満た
されている水は、スプール４が移動することによってド
レン孔６を介して一方は流入し、他方は流出する。しか
しながら、室内Ｃ１、Ｃｒから一度ドレン孔６に流出し
た水は、スプール４が逆方向へ移動することで再度ドレ
ン孔６から室内Ｃ１、Ｃｒへ流入する。これは、この室
Ｃ１、Ｃｒに定常的な流れがないためである。このよう
に、両室Ｃ１、Ｃｒに満たされた水が入れ替わりにくい
ため、この部分に微生物の発生や水の腐食という問題が
生じる。
【００１４】さらに、スプール４端部にはスプール駆動
部である電磁比例ソレノイド１０が連結されているの
で、ソレノイドが発生する熱によりソレノイド１０の性
能を低下させる。
部である電磁比例ソレノイド１０が連結されているの
で、ソレノイドが発生する熱によりソレノイド１０の性
能を低下させる。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、電気信
号を直接力に変換する直動機構の駆動力に基づき中立位
置から何れかの方向へ変位するスプールを備え、入力信
号に応じて前記スプールの中立位置からの変位量を比例
制御することにより弁開度を制御するようにした電磁比
例制御弁において、作動流体として清水を用い、前記ス
プールの両端の室に圧力流体を導入する流路を形成する
と共に、該室にドレン孔を形成する。
号を直接力に変換する直動機構の駆動力に基づき中立位
置から何れかの方向へ変位するスプールを備え、入力信
号に応じて前記スプールの中立位置からの変位量を比例
制御することにより弁開度を制御するようにした電磁比
例制御弁において、作動流体として清水を用い、前記ス
プールの両端の室に圧力流体を導入する流路を形成する
と共に、該室にドレン孔を形成する。
【００１６】また、本発明によれば、前記直動機構は、
電磁比例ソレノイドである。
電磁比例ソレノイドである。
【００１７】また、本発明によれば、前記ドレン孔は、
前記電磁比例ソレノイド内部のプランジャーで区分され
た２空間の前記スプールとは反対側の空間に形成してあ
る。また、本発明によれば、前記電磁比例制御弁は、ス
プールの位置を検出する変位センサを備え、前記ドレン
孔は、変位センサ内部のコアで区分される２空間の前記
スプールとは反対側の空間に形成してある。
前記電磁比例ソレノイド内部のプランジャーで区分され
た２空間の前記スプールとは反対側の空間に形成してあ
る。また、本発明によれば、前記電磁比例制御弁は、ス
プールの位置を検出する変位センサを備え、前記ドレン
孔は、変位センサ内部のコアで区分される２空間の前記
スプールとは反対側の空間に形成してある。
【００１８】そして本発明によれば、前記圧力流体を導
入する流路は、前記電磁比例制御弁のポンプポートから
の圧力を所定の絞りを介して導入してある。
入する流路は、前記電磁比例制御弁のポンプポートから
の圧力を所定の絞りを介して導入してある。
【００１９】さらに本発明によれば、前記圧力流体を導
入する流路には、前記スプールを支持するための静圧軸
受が在り、前記絞りは、スプールと該スプールを嵌合す
るスリーブとの隙間である。
入する流路には、前記スプールを支持するための静圧軸
受が在り、前記絞りは、スプールと該スプールを嵌合す
るスリーブとの隙間である。
【００２０】そして更に本発明によれば、前記スプール
両端の前記絞りより下流側にそれぞれ抵抗の等しい絞り
を設けてある。
両端の前記絞りより下流側にそれぞれ抵抗の等しい絞り
を設けてある。
【００２１】作動流体である水が滞留しやすいスプール
両端の室に圧力導入流路を経て圧力流体が導入され、ド
レン孔を経てタンクへ戻される。これにより室に満たさ
れた水が常に入れ替わり、微生物の発生や、水の腐食を
防止し、塵埃などを外部へ放出し滞留するのを防止す
る。また、ソレノイドの発生する熱量を水が奪ってソレ
ノイドを冷却し、ソレノイド特性の温度変化を抑える。
両端の室に圧力導入流路を経て圧力流体が導入され、ド
レン孔を経てタンクへ戻される。これにより室に満たさ
れた水が常に入れ替わり、微生物の発生や、水の腐食を
防止し、塵埃などを外部へ放出し滞留するのを防止す
る。また、ソレノイドの発生する熱量を水が奪ってソレ
ノイドを冷却し、ソレノイド特性の温度変化を抑える。
【００２２】
【発明の実施の形態】図１は本発明の水圧電磁比例制御
弁の第１の実施例を示し、図１において、水圧制御弁１
は弁本体２と、弁本体２内に収容されたスリーブ３と、
スリーブ３内を摺動可能に嵌装されたスプール４と、ス
プール４を軸方向へ押圧する電磁比例ソレノイド１０
と、電磁比例ソレノイド１０に対抗して力を発生するバ
ネ５と、スプール４の変位を検出する変位センサ１３と
を備えている。スリーブ３には供給された水の流路を切
り換える複数のポートが形成され、スプール４がスリー
ブ３内を摺動することによって中立位置から何れかの方
向へ変位し、流路が切り換えられる。スプール４をスリ
ーブ３内の任意の位置に定位させることにより流路の開
度（弁開度）を連続的に変化させ、流れの方向を切り換
えるとともに、流量あるいは圧力を連続的にコントロー
ルすることができる。
弁の第１の実施例を示し、図１において、水圧制御弁１
は弁本体２と、弁本体２内に収容されたスリーブ３と、
スリーブ３内を摺動可能に嵌装されたスプール４と、ス
プール４を軸方向へ押圧する電磁比例ソレノイド１０
と、電磁比例ソレノイド１０に対抗して力を発生するバ
ネ５と、スプール４の変位を検出する変位センサ１３と
を備えている。スリーブ３には供給された水の流路を切
り換える複数のポートが形成され、スプール４がスリー
ブ３内を摺動することによって中立位置から何れかの方
向へ変位し、流路が切り換えられる。スプール４をスリ
ーブ３内の任意の位置に定位させることにより流路の開
度（弁開度）を連続的に変化させ、流れの方向を切り換
えるとともに、流量あるいは圧力を連続的にコントロー
ルすることができる。
【００２３】スプール４を軸方向へ押圧する電磁比例ソ
レノイド１０や、変位センサ１２の内部は水と接してい
るため、これらの部材を防錆材、例えばステンレス鋼や
プラスチックを用い、水使用に対処している。
レノイド１０や、変位センサ１２の内部は水と接してい
るため、これらの部材を防錆材、例えばステンレス鋼や
プラスチックを用い、水使用に対処している。
【００２４】スプール４の目標位置を入力端子から入力
すると、目標位置信号と変位センサ１２からフィードバ
ックされた実際のスプール位置信号とにより偏差信号を
作り、この偏差信号が比例ソレノイド１０のコントロー
ラ１４へ入力される。コントローラ１４は偏差信号を直
接増幅するとともに、偏差信号を積分し対抗するバネ力
と釣り合うような励磁電流をソレノイド１０に供給して
スプール４を目標位置に偏差なく定位させている。以上
は上述の図７に示す従来の水圧制御弁と特に相違する点
はない。
すると、目標位置信号と変位センサ１２からフィードバ
ックされた実際のスプール位置信号とにより偏差信号を
作り、この偏差信号が比例ソレノイド１０のコントロー
ラ１４へ入力される。コントローラ１４は偏差信号を直
接増幅するとともに、偏差信号を積分し対抗するバネ力
と釣り合うような励磁電流をソレノイド１０に供給して
スプール４を目標位置に偏差なく定位させている。以上
は上述の図７に示す従来の水圧制御弁と特に相違する点
はない。
【００２５】本実施例の制御弁１はスプール４、比例ソ
レノイド１０、変位センサ１２が順に連結された配置を
なし、弁本体２のスプール４の両端の室Ｃ１、Ｃｒにド
レン孔６が形成され、さらに制御弁１のポンプポート７
からの圧水を絞り１５を介してそれぞれの圧力室Ｃ１、
Ｃｒに導入する流路１６が形成されている。ドレン孔６
はタンクへの戻り流路９に連通されている。このように
圧力流体を導入すると、流路上流の圧力Ｐｓ、室の圧力
Ｐｃ、戻り流路の圧力Ｐｔの順に低圧になるため、常に
水の流れが形成される。
レノイド１０、変位センサ１２が順に連結された配置を
なし、弁本体２のスプール４の両端の室Ｃ１、Ｃｒにド
レン孔６が形成され、さらに制御弁１のポンプポート７
からの圧水を絞り１５を介してそれぞれの圧力室Ｃ１、
Ｃｒに導入する流路１６が形成されている。ドレン孔６
はタンクへの戻り流路９に連通されている。このように
圧力流体を導入すると、流路上流の圧力Ｐｓ、室の圧力
Ｐｃ、戻り流路の圧力Ｐｔの順に低圧になるため、常に
水の流れが形成される。
【００２６】ここで、圧力流体の導入流路１６に絞り１
５を設けているのは、スプール両端の室Ｃ１、Ｃｒに導
入される水の流量が過大にならないようにするためであ
る。微生物の発生や水の腐食を防止するためには、常に
流れていることが重要であり、流量はわずかでもよいた
めである。また、絞り１５を設けることによりスプール
両端の室内Ｃ１、Ｃｒに直接供給圧力がかからずに、各
室を低圧にすることができるので、変位センサ１２、ソ
レノイド１０およびカバー等に高圧用のものを使用する
必要がない。
５を設けているのは、スプール両端の室Ｃ１、Ｃｒに導
入される水の流量が過大にならないようにするためであ
る。微生物の発生や水の腐食を防止するためには、常に
流れていることが重要であり、流量はわずかでもよいた
めである。また、絞り１５を設けることによりスプール
両端の室内Ｃ１、Ｃｒに直接供給圧力がかからずに、各
室を低圧にすることができるので、変位センサ１２、ソ
レノイド１０およびカバー等に高圧用のものを使用する
必要がない。
【００２７】図２は本発明の水圧電磁比例制御弁の第２
の実施例を示し、ドレン孔６はソレノイド１０内部のプ
ランジャー１１で区分される２空間のスプール４とは反
対側の空間Ｃ１に形成されている。このようにしてドレ
ン孔６を形成すると、水の流れは圧力導入流路１６か
ら、スプール４の端部の室Ｃ１を通り、ソレノイド１０
内部を通過してドレン孔６へ流れる。
の実施例を示し、ドレン孔６はソレノイド１０内部のプ
ランジャー１１で区分される２空間のスプール４とは反
対側の空間Ｃ１に形成されている。このようにしてドレ
ン孔６を形成すると、水の流れは圧力導入流路１６か
ら、スプール４の端部の室Ｃ１を通り、ソレノイド１０
内部を通過してドレン孔６へ流れる。
【００２８】ソレノイド１０内部にも水を通過させるこ
とは、ソレノイド１０内部の水の腐食などを防止するだ
けでなく、ソレノイド１０の発生する熱を奪う効果、す
なわちソレノイド１０を冷却する効果も得られる。比例
ソレノイド１０は常にバネ力と対抗するための力を発生
させているため発熱量が大きく、ソレノイド１０の温度
変化は発生力の線形性を損うということが知られてい
る。そこで、ソレノイド１０を冷却することにより、ソ
レノイド１０を低温に、且つ温度変化を小さく維持でき
るので、制御弁を安定した状態で使用することができ
る。
とは、ソレノイド１０内部の水の腐食などを防止するだ
けでなく、ソレノイド１０の発生する熱を奪う効果、す
なわちソレノイド１０を冷却する効果も得られる。比例
ソレノイド１０は常にバネ力と対抗するための力を発生
させているため発熱量が大きく、ソレノイド１０の温度
変化は発生力の線形性を損うということが知られてい
る。そこで、ソレノイド１０を冷却することにより、ソ
レノイド１０を低温に、且つ温度変化を小さく維持でき
るので、制御弁を安定した状態で使用することができ
る。
【００２９】図３は本発明の水圧電磁比例制御弁の第３
の実施例を示し、ドレン孔６は変位センサ内部のコア１
３で区分される２空間のうちのスプール４とは反対側の
空間Ｃ１に形成されている。このため、スプール４の片
端部に連結されたソレノイド１０および変位センサ１２
の内部に常に水が流れることになり、この室内Ｃ１での
水の腐食等を防止することができる。
の実施例を示し、ドレン孔６は変位センサ内部のコア１
３で区分される２空間のうちのスプール４とは反対側の
空間Ｃ１に形成されている。このため、スプール４の片
端部に連結されたソレノイド１０および変位センサ１２
の内部に常に水が流れることになり、この室内Ｃ１での
水の腐食等を防止することができる。
【００３０】図４は本発明の水圧電磁比例制御弁の第４
の実施例を示し、スリーブ３に静圧軸受１７が形成され
ており、静圧軸受１７の外周部にポンプから供給される
高圧水を導き、静圧軸受絞り１８を介して内周側へ噴出
させることによりスプール４をスリーブ３とは非接触状
態に支持するようになっている。このような軸受１７を
使用すれば、作動流体に潤滑性の低い水を使用しても、
スプール４をスリーブ３内で滑らかに摺動させることが
できる。
の実施例を示し、スリーブ３に静圧軸受１７が形成され
ており、静圧軸受１７の外周部にポンプから供給される
高圧水を導き、静圧軸受絞り１８を介して内周側へ噴出
させることによりスプール４をスリーブ３とは非接触状
態に支持するようになっている。このような軸受１７を
使用すれば、作動流体に潤滑性の低い水を使用しても、
スプール４をスリーブ３内で滑らかに摺動させることが
できる。
【００３１】スリーブ３に形成された静圧軸受１７から
スプール４側へ流れる水は、スプール４とスリーブ３の
隙間を通って一方はスリーブ３のタンクポート９へ流
れ、他方はスプール４の両端の室Ｃ１、Ｃｒの室へ流れ
る。スプール４の両端の室Ｃ１、Ｃｒに流れた水はスプ
ール端室に形成されたドレン孔６を通って戻りポート９
へ流出する。
スプール４側へ流れる水は、スプール４とスリーブ３の
隙間を通って一方はスリーブ３のタンクポート９へ流
れ、他方はスプール４の両端の室Ｃ１、Ｃｒの室へ流れ
る。スプール４の両端の室Ｃ１、Ｃｒに流れた水はスプ
ール端室に形成されたドレン孔６を通って戻りポート９
へ流出する。
【００３２】ところで、静圧軸受を用いても、スプール
両端の室にドレン孔を設けなければ、静圧軸受からの水
は両室へは流れず、タンクポートへだけ流れる。このよ
うにドレン孔を設けない場合、スプールが移動すること
による両室の容積変化は、両室の水がスプールとスリー
ブの隙間を通って出入りすることにより許容される。こ
れは、静圧軸受効果を得るためには所定量の流量が必要
であるため、スプール、スリーブ間の隙間は比較的大き
く形成されているためである。
両端の室にドレン孔を設けなければ、静圧軸受からの水
は両室へは流れず、タンクポートへだけ流れる。このよ
うにドレン孔を設けない場合、スプールが移動すること
による両室の容積変化は、両室の水がスプールとスリー
ブの隙間を通って出入りすることにより許容される。こ
れは、静圧軸受効果を得るためには所定量の流量が必要
であるため、スプール、スリーブ間の隙間は比較的大き
く形成されているためである。
【００３３】したがって、制御弁の動作を考えれば、上
述のようにドレン孔は必ずしも必要ないが、微生物の発
生、水特有の腐食等の問題があるため、静圧軸受からス
プール両端の室への流れが常に形成されていることが重
要になる。
述のようにドレン孔は必ずしも必要ないが、微生物の発
生、水特有の腐食等の問題があるため、静圧軸受からス
プール両端の室への流れが常に形成されていることが重
要になる。
【００３４】静圧軸受１７を用い、片側の室のドレン孔
６を比例ソレノイド１０のプランジャー１１で区分され
る２空間のうちのスプール４とは反対側に形成した場
合、プランジャー１１とソレノイド１０内壁との隙間が
絞りになって、スプール４に偏った力が働く場合があ
る。これは、スプール４のソレノイド１０側の圧力が、
バネ５側の圧力より高くなるためであり、この作用を図
５に基づいて説明する。
６を比例ソレノイド１０のプランジャー１１で区分され
る２空間のうちのスプール４とは反対側に形成した場
合、プランジャー１１とソレノイド１０内壁との隙間が
絞りになって、スプール４に偏った力が働く場合があ
る。これは、スプール４のソレノイド１０側の圧力が、
バネ５側の圧力より高くなるためであり、この作用を図
５に基づいて説明する。
【００３５】圧力導入流路１６から水を、ソレノイド１
０のプランジャー１１のスプール４とは反対側に形成し
たドレン孔６を介して戻りポート９へ連通することによ
り、微生物の発生、水の腐食、塵埃等の堆積を防止し、
ソレノイド１０を冷却することができる。
０のプランジャー１１のスプール４とは反対側に形成し
たドレン孔６を介して戻りポート９へ連通することによ
り、微生物の発生、水の腐食、塵埃等の堆積を防止し、
ソレノイド１０を冷却することができる。
【００３６】静圧軸受１７から導入される圧水はスプー
ル４とスリーブ３の隙間２０を通るが、両室Ｃ１、Ｃｒ
へ流れる水の流量はこの隙間２０で絞られるため、過大
に流れることはない。このため、静圧軸受１７を用いて
も、スプール４とスリーブ３の隙間２０を調整すること
によって、僅かな流量で本発明の効果を得ることができ
る。
ル４とスリーブ３の隙間２０を通るが、両室Ｃ１、Ｃｒ
へ流れる水の流量はこの隙間２０で絞られるため、過大
に流れることはない。このため、静圧軸受１７を用いて
も、スプール４とスリーブ３の隙間２０を調整すること
によって、僅かな流量で本発明の効果を得ることができ
る。
【００３７】図５は静圧軸受を用いた場合のスプール両
端にかかる圧力を説明する図である。圧力供給源からの
圧水が分岐してスプール４両端を支持する静圧軸受１７
へ流れ、軸受絞り１８を通過してスプール４とスリーブ
３間の隙間へ流出する。隙間へ流出した水は一方はタン
クポート９へ、他方はスプール両端の室Ｃ１、Ｃｒへ流
れる。スプール両端室のうちバネ側の室Ｃｒへ流れた水
は、直接タンクポート９へ連通するドレン孔６へ流れる
が、ソレノイド側の室Ｃ１へ流れた水は、プランジャー
１１とソレノイド１０内壁の隙間を経てドレン孔６へ流
れる。このため、この隙間が絞り抵抗になってスプール
４のソレノイド１０側の圧力が高くなり、スプール４を
バネ５側へ押圧する方向の力が作用する。スプール４両
端の圧力差による偏った力が、バネ力と相殺された場
合、スプール４をソレノイド１０側へ押し戻そうとする
力が無くなり、スプール４は任意の位置に、特にソレノ
イド１０側へ変位した位置に定位できなくなる。
端にかかる圧力を説明する図である。圧力供給源からの
圧水が分岐してスプール４両端を支持する静圧軸受１７
へ流れ、軸受絞り１８を通過してスプール４とスリーブ
３間の隙間へ流出する。隙間へ流出した水は一方はタン
クポート９へ、他方はスプール両端の室Ｃ１、Ｃｒへ流
れる。スプール両端室のうちバネ側の室Ｃｒへ流れた水
は、直接タンクポート９へ連通するドレン孔６へ流れる
が、ソレノイド側の室Ｃ１へ流れた水は、プランジャー
１１とソレノイド１０内壁の隙間を経てドレン孔６へ流
れる。このため、この隙間が絞り抵抗になってスプール
４のソレノイド１０側の圧力が高くなり、スプール４を
バネ５側へ押圧する方向の力が作用する。スプール４両
端の圧力差による偏った力が、バネ力と相殺された場
合、スプール４をソレノイド１０側へ押し戻そうとする
力が無くなり、スプール４は任意の位置に、特にソレノ
イド１０側へ変位した位置に定位できなくなる。
【００３８】このような圧力差は、スプール４とスリー
ブ３との隙間によって形成される絞りをソレノイド１１
側では大抵抗、バネ５側では小抵抗にすること、すなわ
ち、隙間の大きさをソレノイド１１側を狭く、バネ５側
で広く形成することによって無くすことができる。ま
た、バネ５側のドレン流路６上に絞り１９を設けること
により、スプール４両端の圧力差を小さくすることもで
きる。この場合、バネ５側のドレン流路６上の絞り１９
は、ソレノイド１１や変位センサ１２側の隙間により絞
りと同じ抵抗を有するものを選定するか、あるいは抵抗
が調整や交換可能なものが望ましい。調整可能な絞りを
用いれば、ソレノイド１１側の圧力をみながらバネ５側
の圧力を同圧になるように調整することで圧力差を無く
すことができる。
ブ３との隙間によって形成される絞りをソレノイド１１
側では大抵抗、バネ５側では小抵抗にすること、すなわ
ち、隙間の大きさをソレノイド１１側を狭く、バネ５側
で広く形成することによって無くすことができる。ま
た、バネ５側のドレン流路６上に絞り１９を設けること
により、スプール４両端の圧力差を小さくすることもで
きる。この場合、バネ５側のドレン流路６上の絞り１９
は、ソレノイド１１や変位センサ１２側の隙間により絞
りと同じ抵抗を有するものを選定するか、あるいは抵抗
が調整や交換可能なものが望ましい。調整可能な絞りを
用いれば、ソレノイド１１側の圧力をみながらバネ５側
の圧力を同圧になるように調整することで圧力差を無く
すことができる。
【００３９】図６に本発明の水圧電磁比例制御弁の第５
の実施例を示し、弁本体２のスプール両端室Ｃ１、Ｃｒ
からのドレン流路６上に絞り１９を設けることによって
静圧軸受１７の軸受効果を調整するようにすることがで
きる。すなわち、静圧軸受１７は予め負荷容量に余裕が
あるものを選定し、さらにスプール両端室Ｃ１、Ｃｒか
らのドレン流路６上に調整可能な絞り１９を設け、この
絞り１９によってスプール４両側の圧力が同じで、且つ
軸受効果が得られる必要流量に調整するようにすれば、
より少ない流量で軸受効果が得られ、同時にスプール両
端室Ｃ１、Ｃｒでの微生物の発生や水の腐食を防止する
ことができる。
の実施例を示し、弁本体２のスプール両端室Ｃ１、Ｃｒ
からのドレン流路６上に絞り１９を設けることによって
静圧軸受１７の軸受効果を調整するようにすることがで
きる。すなわち、静圧軸受１７は予め負荷容量に余裕が
あるものを選定し、さらにスプール両端室Ｃ１、Ｃｒか
らのドレン流路６上に調整可能な絞り１９を設け、この
絞り１９によってスプール４両側の圧力が同じで、且つ
軸受効果が得られる必要流量に調整するようにすれば、
より少ない流量で軸受効果が得られ、同時にスプール両
端室Ｃ１、Ｃｒでの微生物の発生や水の腐食を防止する
ことができる。
【００４０】電磁比例制御弁は、上記の各実施例で述べ
た流量制御部、スプール駆動部および変位検出部からな
るもののほかに、流量制御部の両側にソレノイドを設け
た両ソレノイド型と呼ばれるものなどがある。また、直
動機構としては、電磁比例ソレノイドの他にもサーボモ
ータとボールねじを組合せたものや、ピエゾ素子とてこ
を組合せたもの等がある。本発明は、制御弁の構成を限
定するものではなく、両ソレノイド等の別の構成の制御
弁にも適用することができる。
た流量制御部、スプール駆動部および変位検出部からな
るもののほかに、流量制御部の両側にソレノイドを設け
た両ソレノイド型と呼ばれるものなどがある。また、直
動機構としては、電磁比例ソレノイドの他にもサーボモ
ータとボールねじを組合せたものや、ピエゾ素子とてこ
を組合せたもの等がある。本発明は、制御弁の構成を限
定するものではなく、両ソレノイド等の別の構成の制御
弁にも適用することができる。
【００４１】
【発明の効果】上述した構成からなる本発明の水圧制御
弁によれば、作動流体である水が滞留しやすいスプール
両端の室に圧力流体を導入する流路を形成し、さらにこ
の室にドレン孔を形成したので、この室に満たされた水
が常に入れ替わるようになり、微生物の発生や、水の腐
食を防止し、塵埃などを外部へ放出し滞留することを防
止することができる。また、ソレノイドの発生する熱量
を水が奪い外部へ流出する、すなわちソレノイドを冷却
するため、ソレノイド特性の温度変化を抑えることがで
きる。
弁によれば、作動流体である水が滞留しやすいスプール
両端の室に圧力流体を導入する流路を形成し、さらにこ
の室にドレン孔を形成したので、この室に満たされた水
が常に入れ替わるようになり、微生物の発生や、水の腐
食を防止し、塵埃などを外部へ放出し滞留することを防
止することができる。また、ソレノイドの発生する熱量
を水が奪い外部へ流出する、すなわちソレノイドを冷却
するため、ソレノイド特性の温度変化を抑えることがで
きる。
【図１】本発明の第１実施例の水圧電磁比例制御弁の一
部を平面で示す縦断面図。
部を平面で示す縦断面図。
【図２】本発明の第２実施例の水圧電磁比例制御弁の一
部を平面で示す縦断面図。
部を平面で示す縦断面図。
【図３】本発明の第３実施例の水圧電磁比例制御弁の一
部を平面で示す縦断面図。
部を平面で示す縦断面図。
【図４】本発明の第４実施例の水圧電磁比例制御弁の一
部を平面で示す縦断面図。
部を平面で示す縦断面図。
【図５】静圧軸受を用いた場合のスプール両端にかかる
圧力について説明する説明図。
圧力について説明する説明図。
【図６】本発明の第５実施例の水圧電磁比例制御弁の一
部を平面で示す縦断面図。
部を平面で示す縦断面図。
【図７】従来の水圧電磁比例制御弁の一部を平面で示す
縦断面図。
縦断面図。
１・・・電磁比例制御弁 ２・・・弁本体 ３・・・スリーブ ４・・・スプール ５・・・バネ ６・・・ドレン孔 ７・・・ポンプポート ８・・・制御ポート ９・・・タンクポート １０・・・電磁比例ソレノイド １１・・・プランジャー １２・・・変位センサ １３・・・コア １４・・・コントローラ １５・・・絞り １６・・・圧力導入流路 １７・・・静圧軸受 １８・・・絞り １９・・・絞り ２０・・・隙間
Claims (7)
- 【請求項１】 電気信号を直接力に変換する直動機構の
駆動力に基づき中立位置から何れかの方向へ変位するス
プールを備え、入力信号に応じて前記スプールの中立位
置からの変位量を比例制御することにより弁開度を制御
するようにした電磁比例制御弁において、作動流体とし
て清水を用い、前記スプールの両端の室に圧力流体を導
入する流路を形成すると共に、該室にドレン孔を形成し
たことを特徴とする水圧電磁比例制御弁。 - 【請求項２】 前記直動機構は、電磁比例ソレノイドで
あることを特徴とする請求項１記載の水圧電磁比例制御
弁。 - 【請求項３】 前記ドレン孔は、前記電磁比例ソレノイ
ド内部のプランジャーで区分された２空間の前記スプー
ルとは反対側の空間に形成したことを特徴とする請求項
２記載の水圧電磁比例制御弁。 - 【請求項４】 前記電磁比例制御弁は、スプールの位置
を検出する変位センサを備え、前記ドレン孔は、変位セ
ンサ内部のコアで区分される２空間の前記スプールとは
反対側の空間に形成したことを特徴とする請求項１又は
２記載の水圧電磁比例制御弁。 - 【請求項５】 前記圧力流体を導入する流路は、前記電
磁比例制御弁のポンプポートからの圧力を所定の絞りを
介して導入することを特徴とする請求項１ないし４記載
の水圧電磁比例制御弁。 - 【請求項６】 前記圧力流体を導入する流路には、前記
スプールを支持するための静圧軸受が在り、前記絞り
は、スプールと該スプールを嵌合するスリーブとの隙間
であることを特徴とする請求項５記載の水圧電磁比例制
御弁。 - 【請求項７】 前記スプール両端の前記絞りより下流側
にそれぞれ抵抗の等しい絞りを設けたことを特徴とする
請求項６記載の水圧電磁比例制御弁。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08153096A JP3260279B2 (ja) | 1996-04-03 | 1996-04-03 | 水圧電磁比例制御弁 |
| US08/829,936 US5785087A (en) | 1996-04-03 | 1997-04-01 | Water hydraulic proportional control valve |
| EP97105452A EP0800003B1 (en) | 1996-04-03 | 1997-04-02 | Water hydraulic proportional control valve |
| DE69729678T DE69729678T2 (de) | 1996-04-03 | 1997-04-02 | Wasser-hydraulisches Proportionalventil |
| DK97105452T DK0800003T3 (da) | 1996-04-03 | 1997-04-02 | Vandhydraulisk proportionalstyreventil |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08153096A JP3260279B2 (ja) | 1996-04-03 | 1996-04-03 | 水圧電磁比例制御弁 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09273654A true JPH09273654A (ja) | 1997-10-21 |
| JP3260279B2 JP3260279B2 (ja) | 2002-02-25 |
Family
ID=13748882
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08153096A Expired - Fee Related JP3260279B2 (ja) | 1996-04-03 | 1996-04-03 | 水圧電磁比例制御弁 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5785087A (ja) |
| EP (1) | EP0800003B1 (ja) |
| JP (1) | JP3260279B2 (ja) |
| DE (1) | DE69729678T2 (ja) |
| DK (1) | DK0800003T3 (ja) |
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