(57)【要約】【課題】バルブ部材の損傷を軽減し、バルブ全体の寿命が延ばし、保守に要する時間・経費を節約する。【解決手段】バルブスリーブ２５内に主弁体１を移動可能に配置し、主弁体１は、バルブスリーブ内を前進することでバルブスリーブの弁座２６ｂに当接して弁流路を閉じ、後退して弁流路を開く。主弁体の後向面側に一次流体の流体圧力が付加される受圧面６ａを設け、受圧面に圧力を付加する流体圧側と二次流体圧側とを連通させる圧抜き流路４を設け、主弁体に、主弁体に対し移動可能でかつ主弁体に対する後退量が規制された副弁体１０を配置する。副弁体１０は、前進することで主弁体に設けた弁座に当接して圧抜き流路４を閉じ、後退することで圧抜き流路を開く。副弁体１０に、副弁体を前記軸方向に沿って移動させるアクチュエータの作動部５０を連結する。【選択図】図２
2010203618.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次流体圧側と二次流体圧側の間の配管流路に設けられて開度を設定する流体圧開閉弁であって、一次流体圧側と二次流体圧側とにそれぞれ連通し、互いに弁流路を介して連通する一次流体圧側ポートと二次流体圧側ポートとを有するバルブスリーブ内に主弁体が軸方向に移動可能に配置されており、該主弁体は、バルブスリーブ内を前進することでバルブスリーブに設けた弁座に当接して前記弁流路を閉じ、後退することで弁流路を開くように構成されているとともに、その後向面側に一次流体の流体圧力が付加される受圧面が設けられ、さらに該受圧面に圧力を付加する流体圧側と二次流体圧側とを連通させる圧抜き流路を有しており、この主弁体に、該主弁体に対し軸方向に移動可能でかつ主弁体に対する後退量が規制された副弁体が配置されており、該副弁体は、主弁体に対し前進することで主弁体に設けた弁座に当接して前記圧抜き流路を閉じるとともに、後退することで圧抜き流路を開くように構成されており、該副弁体に、該副弁体を前記軸方向に沿って移動させるアクチュエータの作動部が連結されており、前記副弁体は、前記作動部のフランジ状先端係合部を後方側で支持する副弁体キャップと、前記先端係合部を前方側から後方に向けて付勢する作動部付勢手段とを備えており、これら副弁体キャップと作動部付勢手段とによって前記作動部が前記副弁体に連結されていることを特徴とする流体圧開閉弁。    
【請求項２】
前記主弁体外に、該主弁体の閉弁時に前記二次流体圧側の流体を前記受圧面に圧力を付加する流体圧側に瞬時に補給するべく、受圧面に圧力を付加する流体圧側と二次流体圧側とを導通させるチェック弁導通路を有しており、該チェック弁導通路に、二次流体圧側から前記受圧面に圧力を付加する流体圧側にのみ流体の導入を可能とするチェック弁が介設されていることを特徴とする請求項１記載の流体圧開閉弁。
【請求項３】
前記主弁体は、前記副弁体を後方側で支持する主弁体キャップと、前記副弁体を前方側から後方に向けて付勢する副弁体付勢手段とを備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の流体圧開閉弁。
【請求項４】
前記バルブスリーブは、その側壁に一次流体圧側ポートが設けられ、先端のスリーブ穴が二次流体圧側ポートに割り当てられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の流体圧開閉弁。
【請求項５】
前記主弁体は、前記バルブスリーブ弁座に対する離接動作によって切替弁として動作するものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の流体圧開閉弁。
【請求項６】
前記主弁体は、前記バルブスリーブ弁座に対する離接動作に従って比例弁として動作するものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の流体圧開閉弁。
【請求項７】
前記主弁体は、環状のバルブスリーブ弁座に対し離接動作によってその離接量に一次比例した開度面積が得られるノーズを有していることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の流体圧開閉弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば水圧源（一次流体圧側）と水圧シリンダー（二次流体圧側）をつなぐ配管流路の間に設けられて、開閉することで水圧シリンダーの作動・停止などを可能とする流体圧開閉弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、水圧鍛造プレス・水圧押出しプレス等の圧力３０ＭＰａに至る水圧駆動システムに用いられる開閉弁には、２種類の方式が知られている。その１種類は、図４に示す「突上げ式ポペット型」（非特許文献１参照）であり、またもう１種類は、特許文献１に提案されている「作業機用水圧バルブ」における「レバー式スプール型」である。  
【０００３】
先ず、図４に示す「突上げ式ポペット型」について説明する。本図は非特許文献１から引用したものである。
本水圧バルブは、ポペット部（Ａ）、突上げロッド部（Ｂ）、揺動リンク部（Ｃ）、およびバランスロッド部（Ｄ）から構成されている。
【０００４】
ポペット部（Ａ）の詳細を図５に示し、以下に説明する。
親バルブ２６はバルブブロック２１に組込まれたバルブスリーブ２５をガイドとして上下に作動するように構成されている。バルブスリーブ２５は親バルブ押え２８によってバルブブロック２１に固定され、外部シール３２、内部シール３３によって外気と一次側圧力ポート２２と二次側圧力ポート２４を分離している。親バルブ２６の上部には上部チャンバー２３が形成されており、該上部チャンバー２３には、バルブスリーブ２５に設けられたチャンバー導通穴２５ａを通じて一次側圧力ポート２２の圧力が導かれている。この圧力によって親バルブ２６が常に下方に押付けられ、バルブスリーブ２５の弁座２６ｂに当接して親バルブシート面が全閉状態となる。これにより一次側から二次側への水の流れが遮断される。
【０００５】
工場の高圧アキュムレータにつながっている一次側圧力ポート２２は、例えば常に３０ＭＰａの高圧力状態であり、圧力チャンバー２３も同圧である。二次側圧力ポート２４は主にシリンダ負荷側につながり、負荷圧力によって回路中のタンク圧力から一次圧力の間の値をとる。従って開弁状態下では必ず一次側から二次側へ水は流れようとする。
次に、突上げロッド３４を上昇させることによって親バルブ２６内部に設置した子バルブ２９の先端のへそ状に突き出た部分（以下へそ部２９ｃと呼ぶ）を親バルブ２６内部へ押し込む。これにより子バルブ２９のシート面２９ｂが開き、上部チャンバー２３内の水の圧縮ボリューム分が子バルブ２９の内部空間および子バルブ導通穴２９ａ、親バルブ導通穴２６ａをとおして瞬時に二次側圧力ポート２４側に流出し、上部チャンバー２３内圧力は二次側圧力ポート２４と同圧まで降下する。上下の圧力バランスがとれることで親バルブ２６は突上げロッド３４の先端に乗った状態で抵抗無く上昇することが可能となる。これにより親バルブ２６のシート面２６ｂが開く。すなわち上記突上げロッド３４を上昇・下降させ、親バルブ２６を開閉する構造によって「突上げ式水圧開閉弁」を構成している。
【０００６】
突上げロッド部（Ｂ）は、図４に示すように突上げロッド３４、ロッドガイド３５、Ｖパッキン３６、パッキン押え３７から構成されておりロッド駆動時のガイドと水圧のシールを行っている。
揺動リンク部（Ｃ）はストローク調整ねじ３８、揺動ロッド３９、揺動プレート４０から構成されていて親バルブ２６の突上げ位置の調整を行っている。
バランスロッド部（Ｄ）は突上げロッド部（Ｂ）と同一の構造および寸法となっており、二次側圧力ポート２４の圧力によって発生する突上げロッド３４の押し下げをキャンセルさせている。
【０００７】
次に、特許文献１に示され、フォークリフト等の作業機用水圧バルブとして用いられる「スプール型」開閉弁について説明する。
このバルブは、シリンダと、スプール駆動によって流入口ポートまたは流出口ポートに連通するチェック弁下部室との間の流路に装備される。作業機の作動時に流入口ポートからの加圧水で開放され、作業機の設定位置保持時に、流出口ポートからの加圧水排出で低下するチェック弁下部室内圧力とシリンダ内の加圧水の差圧で流路を遮断する。このため、差圧によりチェックバルブは流路を面シートで閉鎖し、作動流体に加圧水を使用しても、隙間からの漏洩はバルブでほとんど阻止でき、特に作業機の一定位置に保持時には、加圧水の使用でも漏洩がほとんど無く、設定位置・設定姿勢を正確に保持できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１０６７３６号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｅｒｎｓｔ Ｍｕ¨ｌｌｅｒ著、Ｖｅｎｔｉｌａｎｔｒｉｅｂ ｍｉｔ ｅｎｔｒａｓｔｅｒ Ｈｅｂｅｓｔａｎｇｅ．、「Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｈｅ Ｓｃｈｍｉｅｄｅｐｒｅｓｓｅｎ ｕｎｄ Ｋｒａｆｔｗａｓｓｅｒａｎｌａｇｅｎ」、Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ社発行、１９５２年、ａｂｂ．１００、１２４頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、従来のバルブのうち、前者の「突上げ式ポペット型」では、下記３点において欠点があった。
（１）１点目は、突上げロッド３４の突上げ動作によってへそ部２９ｃ下端が塑性変形し、さらには磨耗して、突き出し高さが著しく減少してへそ部２９ｃが無いに等しい状況になりやすいというものである。
へそ部２９ｃ高さが大きく減少すると子バルブ２９のリフト量が大きく減少して、上部チャンバー２３の圧力が抜けづらくなり、突上げロッド３４の突上げ量に比例した親バルブ２６のリフトが得られなくなり開閉動作が不能となる欠点があった。
また、まれには子バルブ２９のへそ部２９ｃが折損し子バルブ２９を開くことができず、その結果、親バルブ２６が開くことが不可能になり水圧バルブとして機能しない事態となる欠点があった。
【００１１】
へそ部２９ｃ下端が塑性変形し、さらには磨耗および折損する現象は次の原因による。  １つ目には、下方より突上げられる子バルブ２９の構造上、突上げられるへそ部直径寸法は子バルブシート面２９ｃの最小直径寸法より、圧抜きに必要な隙間分だけ更に小さい寸法に制限せざるを得ないため、接触面積が大きくとれないことが原因である。このため突上げロッド３４により突上げられる度に、へそ部下端２９ｃの接触面圧が非常に高い値となっていることが塑性変形および磨耗する現象となっている。また、この塑性変形および磨耗を軽減する目的でへそ部２９ｃのみを表面焼入れまたは部分焼入れで硬度を上げることを試みることがあったが、その場合の多くはへそ部２９ｃが折損する現象が発生した。２つ目には、硬度が上がることによる反面、靭性の低下の影響を受け、繰返し作用する突上げ時の衝撃に耐えられないことが原因と考える。
【００１２】
（２）２点目としては、親バルブ２６が突上げロッド３４によって開いている状態の下で、さらに一次側圧力ポート２２と二次側圧力ポート２４の圧力がどちらも同一値３０ＭＰａかあるいは非常に近い値になっている場合に、突上げロッド３４の下降動作に対して親バルブ２６が追従しない欠点があった。すなわち突上げロッド３４が瞬間的に下降を開始しても親バルブは下降を開始せずに残っており、一呼吸おいてから降下する現象があった。これは突上げロッド３４が、親バルブ２６と結合されていないという構造上の問題である。突上げロッド３４が下降することで子バルブ２６が閉じ、上部チャンバー２３にチャンバー導通穴２５ａからの圧水が入り込み親バルブ２６を閉じようとするが、親バルブ２６上下の圧力に差が無いとチャンバー導通穴２５ａから上部チャンバー２３に圧水が入り込めず親バルブ２６が下向きに降りて来ることができない状態になるためである。これに対して突上げロッド３４は極めて高い応答速度の油圧サーボで制御されるため親バルブ２６は突上げロッド３４に対して必ず応答遅れを起こす欠点があった。
【００１３】
チャンバー導通穴２５ａは一次側圧力ポート２２の圧力を親バルブ２６の上部チャンバー２３に導き、一次側圧力によって親バルブシート面２６ｂをバルブスリーブ２５に押付けて、親バルブ２６の閉弁状態を維持する機能を持っている。親バルブ２６の開弁・閉弁動作時の過渡状態を考えると、この導通穴２５ａの大きさを適切に決定することは非常に難しい。開弁動作時には子バルブ２９が突上げロッド３４によって突上げられることで上部チャンバー２３内の圧抜きが瞬時に行なわれ、親バルブ２６をバルブスリーブ２５に押付ける力が消失し、引き続き、突上げロッド３４によって親バルブ２６が瞬時に開弁する訳であるが、導通穴２５ａが大きすぎる場合には、子バルブ２９が突上げロッド３４によって突上げられたとしても上部チャンバー２３内の圧抜きが完全に行なわれず、圧力が残存する。従って親バルブ２６をバルブスリーブ２５に押付ける力が残存し、突上げロッド３４によって親バルブ２６が開弁できない。または開弁に時間がかかる現象が発生する。
閉弁動作時には、逆に導通穴２５ａが小さすぎる場合に、上部チャンバー２３に流入する水量が不足し、親バルブ２６の閉弁速度が遅くなり、閉弁に時間がかかる現象が発生する。
以上述べた様に、突上げロッド３４が、親バルブ２６と結合されていないという構造上の問題から、導通穴２５ａを適切な大きさに決めることが非常に難しかった。
【００１４】
（３）３点目としては、親バルブ２６を比例弁として使用した場合、バルブ下端部の形状から言って、ロッド３４のリフト量の変化量に対し急激に通過面積が増大し、一次比例した開度面積が得られないため、バルブ通過水量をロッド３４のリフト量の変化量に対し直線的に比例制御することが難しいという欠点があった。
【００１５】
また従来のバルブのうち、後者では、シリンダー等、機器の位置を一定に保持するためにチェック弁およびチェック弁のコントロール機器と組合わせて用いられる必要があり、バルブ全体として大型で複雑なものとなり、維持管理が難しいという欠点が予想された。
【００１６】
本発明は、上記事情を背景としたものであり、従来のバルブに存在している子バルブのへそ部を廃止して、へそ部の塑性変形・磨耗・突き出し高さの著しい減少に伴って発生する比例制御不能および開弁不能の欠点をなくすことを可能としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
すなわち、本発明の流体圧開閉弁のうち、請求項１記載の発明は、一次流体圧側と二次流体圧側の間の配管流路に設けられて開度を設定する流体圧開閉弁であって、一次流体圧側と二次流体圧側とにそれぞれ連通し、互いに弁流路を介して連通する一次流体圧側ポートと二次流体圧側ポートとを有するバルブスリーブ内に主弁体が軸方向に移動可能に配置されており、該主弁体は、バルブスリーブ内を前進することでバルブスリーブに設けた弁座に当接して前記弁流路を閉じ、後退することで弁流路を開くように構成されているとともに、その後向面側に一次流体の流体圧力が付加される受圧面が設けられ、さらに該受圧面に圧力を付加する流体圧側と二次流体圧側とを連通させる圧抜き流路を有しており、この主弁体に、該主弁体に対し軸方向に移動可能でかつ主弁体に対する後退量が規制された副弁体が配置されており、該副弁体は、主弁体に対し前進することで主弁体に設けた弁座に当接して前記圧抜き流路を閉じるとともに、後退することで圧抜き流路を開くように構成されており、該副弁体に、該副弁体を前記軸方向に沿って移動させるアクチュエータの作動部が連結されており、前記副弁体は、前記作動部のフランジ状先端係合部を後方側で支持する副弁体キャップと、前記先端係合部を前方側から後方に向けて付勢する作動部付勢手段とを備えており、これら副弁体キャップと作動部付勢手段とによって前記作動部が前記副弁体に連結されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項２記載の流体圧開閉弁の発明は、請求項１記載の発明において、前記主弁体外に、該主弁体の閉弁時に前記二次流体圧側の流体を前記受圧面に圧力を付加する流体圧側に瞬時に補給するべく、受圧面に圧力を付加する流体圧側と二次流体圧側とを導通させるチェック弁導通路を有しており、該チェック弁導通路に、二次流体圧側から前記受圧面に圧力を付加する流体圧側にのみ流体の導入を可能とするチェック弁が介設されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項３記載の流体圧開閉弁の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記主弁体は、前記副弁体を後方側で支持する主弁体キャップと、前記副弁体を前方側から後方に向けて付勢する主弁体付勢手段とを備えていることを特徴とする。
【００２０】
請求項４記載の流体圧開閉弁の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記バルブスリーブは、その側壁に一次流体圧側ポートが設けられ、先端のスリーブ穴が二次流体圧側ポートに割り当てられていることを特徴とする。
【００２１】
請求項５記載の流体圧開閉弁の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記主弁体は、前記バルブスリーブ弁座に対する離接動作によって切替弁として動作するものであることを特徴とする。
【００２２】
請求項６記載の流体圧開閉弁の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記主弁体は、前記バルブスリーブ弁座に対する離接動作に従って比例弁として動作するものであることを特徴とする。
【００２３】
請求項７記載の流体圧開閉弁の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記主弁体は、環状のバルブスリーブ弁座に対し離接動作によってその離接量に一次比例した開度面積が得られるノーズを有していることを特徴とする。
【００２４】
すなわち、本発明によれば、弁閉時には、アクチュエータ作動部によって副弁体を前進位置に置いて主弁体の圧抜き流路を閉じておくことで一次流体側の圧力が主弁体の受圧面に加わって主弁体が前進位置に置かれる。この結果、主弁体がバルブスリーブの弁座に当接して弁流路が閉じられる。
また、弁開時には、アクチュエータ作動部によって副弁体を後進させると、主弁体の圧抜き流路が開放され、受圧面に圧力を付加している一次流体圧側の流体が圧抜き流路を通して二次流体圧側に流出し、受圧面に付加されている圧力が低減し、主弁体をバルブスリーブの弁座に当接させている応力が低減もしくは失われる。アクチュエータ作動部をさらに後退させると、主弁体に対する副弁体の後退が規制され、副弁体とともに主弁体が後退し、バルブスリーブの当座に対する主弁体の当接が解かれて弁流路が開放される。
【００２５】
また、副弁体を、主弁体に設けられて後方側から支持する主弁体キャップと、前方側から後方に向けて付勢する副弁体付勢手段とによって支持することで、主弁体と副弁体とが一体になって移動する際に、両者の位置関係を一定にすることができる。
また、アクチュエータの作動部を、後方側で支持する副弁体キャップと、前方側から後方に向けて付勢する作動部付勢手段とによって支持することで、アクチュエータ作動部と副弁体との位置関係を一定にすることができる。上記構成との組み合わせによりアクチュエータ作動部と主弁体との位置関係を一定にすることができる。
【００２６】
上記主弁体の弁座に対する離接動作を流路の開閉動作に適用することで、開閉の切替を円滑に行うことができる。また、主弁体の弁座に対する離接動作を開閉量を調整する比例弁として行えば、開閉量を適切に調整することができる。
この発明の構成に関して、比例弁においては上記解決の手段に付け加えて、主弁体の先端に弁口径とほぼ同一高さのノーズを付け、主弁体の単位リフト量に対する流量変化を小さくする構造にできる。ノーズ形状はリフト変化量に対して開度面積がほぼ一次に増加する形状としてもよい。これによって比例弁として使用した場合、アクチュエータ作動部のリフト量の変化量に対し、通過面積が緩やかに増大し、一次比例した開度面積が得られるため、バルブ通過水量を作動部のリフト量の変化量に対しほぼ直線的に比例制御することが可能になる。
【００２７】
さらに、受圧面に圧力を付加する流体圧側と二次流体圧側とを導通させるチェック弁導通路を設け、このチェック弁導通路に、二次流体圧側から前記受圧面に圧力を付加する流体圧側に圧力差によって流体の導入を可能とするチェック弁を介設すれば、閉弁動作時に主弁体の前進に伴って必要となる受圧面側への流体の供給が二次側流体圧力側からチェック弁とチェック弁導通路を通して容易に行われる。これにより閉弁が瞬時に行われ、アクチュエータによる位置制御によって応答遅れなく機械的に同期して主弁体位置を制御することができる。
【発明の効果】
【００２８】
以上説明したように本発明によれば、一次流体圧側と二次流体圧側の間の配管流路に設けられて開度を設定する流体圧開閉弁であって、一次流体圧側と二次流体圧側とにそれぞれ連通し、互いに弁流路を介して連通する一次流体圧側ポートと二次流体圧側ポートとを有するバルブスリーブ内に主弁体が軸方向に移動可能に配置されており、該主弁体は、バルブスリーブ内を前進することでバルブスリーブに設けた弁座に当接して前記弁流路を閉じ、後退することで弁流路を開くように構成されているとともに、その後向面側に一次流体の流体圧力が付加される受圧面が設けられ、さらに該受圧面に圧力を付加する流体圧側と二次流体圧側とを連通させる圧抜き流路を有しており、この主弁体に、該主弁体に対し軸方向に移動可能でかつ主弁体に対する後退量が規制された副弁体が配置されており、該副弁体は、主弁体に対し前進することで主弁体に設けた弁座に当接して前記圧抜き流路を閉じるとともに、後退することで圧抜き流路を開くように構成されており、該副弁体に、該副弁体を前記軸方向に沿って移動させるアクチュエータの作動部が連結されているので、基本構造として従来の「突上げ式」から新しい方式（「引上げ式」（縦配置の一例））を採用することとなる。
さらに、アクチュエータの作動部を、後方側で支持する副弁体キャップと、前方側から後方に向けて付勢する作動部付勢手段とによって支持することで、アクチュエータ作動部と副弁体との位置関係を一定にすることができる。
【００２９】
そして、上記構成によれば、副弁体の損傷を軽減することができ、バルブ全体の寿命が延び、保守に要する時間・経費が節約される効果がある。また従来、突上げロッドと親バルブが分離構造であったものが、作動部先端部分を副弁体の中にはさみこみ一体構造可能にするなどして連結することによって、作動部の動きが直接的に副弁体および主弁体の動きに置き換わり、水圧などの流体圧バルブとして高い応答性の比例制御が可能となった。  また従来、上部チャンバーには一次側圧力ポートとの導通穴のみしか無かったが、新しくチェック弁を介して二次側圧力ポートとの導通路を設けることを可能にしたので、主弁体前進時に上部チャンバーへ瞬時に水などの流体を補給することが可能となり、高い応答性の開閉制御に効果がある。さらに主弁体をノーズ付きとすれば、リフト量に一次比例した通過水量を調整可能となりアクチュエータの位置制御および圧力制御が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態における開閉弁を含む装置を示す断面図である。
【図２】同じく実施形態の開閉弁を示す拡大断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態における開閉弁の一部を示す断面図である。
【図４】従来の開閉弁を含む装置を示す断面図である。
【図５】同じく開閉弁を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、この発明の流体圧開閉弁の一実施形態を図１、２に基づいて説明する。
流体圧開閉弁は、図１に示すように、ポペット部＋引上げロッド部（Ａ）および制御シリンダ部（Ｂ）から構成されている。なお、この実施形態において図４、５に示す従来例と同様の構造については同一の符号を付している。
【００３２】
先ず、ポペット部＋引上げロッド部（Ａ）の構成と機能を述べる。
バブルブロック２１に、一次側圧力ポート２２と二次側圧力ポート２４とが設けられており、その間にバルブスリーブ２５が介設されている。バルブスリーブ２５は、上記バルブブロック２１に固定され、外部シール３２、内部シール３３によって外気と一次側圧力ポート２２と二次側圧力ポート２４を分離している。また、バルブスリーブ２５は、側壁に形成した側壁ポート２２ａを介して一次側圧力ポート２２に連通し、先端開口ポート２４ａを介して二次側圧力ポート２４と連通しており、側壁ポート２２ａと先端開口ポート２４ａ間のバルブスリーブ２５内空間が弁流路に割り当てられている。
【００３３】
前記バルブスリーブ２５内には、これをガイドとして上下に移動可能な円筒状の主弁体１が配置されている。主弁体１は、先端側に、環状段部２を介して先端に向けて径が小さくなるノーズ３を有しており、該ノーズ３内には主弁体内空間１ａに後端が連なり、先端が二次側圧力ポート２４側に開口する圧抜き流路４が軸方向に沿って形成されている。また、前記バルブスリーブ２５には、側壁ポート２２ａを超える先端側内壁に、主弁体１が前進した際に上記環状段部２が当接して側壁ポート２２ａと先端開口ポート２４ａ間の弁流路を閉じる環状の弁座２６ｂが設けられている。前記ノーズ３は、弁座２６ｂで囲まれる弁口径とほぼ同一高さで、軸方向移動量に対して開度面積がほぼ一次に増加する形状を有しており、比例弁として機能する。
【００３４】
また、主弁体１の内部空間１ａには、主弁体１に対し上下に移動可能とした円筒状の副弁体１０が配置されている。該副弁体１０は、先端に小円筒状の突き当て部１１を有しており、該突き当て部１１の先端部は、副弁体１０が前進した際に前記圧抜き流路４の一端にある弁座４ａに当接して圧抜き流路４を閉じる。上記副弁体１０と主弁体１の内部空間１ａの先端内壁との間には、主弁体付勢部材として圧縮コイルバネ５が配置されており、副弁体１０を後方に付勢している。一方、主弁体１の後端には、主弁体キャップ６が嵌め込み固定されて主弁体１と一体化されており、該主弁体キャップ６によって副弁体１０の後進位置を規制している。これにより副弁体１０は、上記圧縮コイルバネ５と主弁体キャップ６とで挟まれて支持されている。
【００３５】
また、副弁体１０は、自身の内部空間１０ａと突き当て部１１の周囲の主弁体内部空間１ａとを連通する副弁体導通路１２が形成されている。さらに副弁体１０の内部空間１０ａには、上方から前記主弁体キャップ６を貫通した作動ロッド５０の先端が位置している。作動ロッド５０は、本発明のアクチュエータ作動部に相当する。作動ロッド５０の先端部には、副弁体１０の内部空間１０ａの内径よりもやや小径としたフランジ部材５２が固定されており、該フランジ部材５２と、内部空間１０ａの先端内壁との間に副弁体付勢部材として圧縮コイルバネ１５が配置されており、フランジ部材５２を後方に付勢している。一方、副弁体１０の後端には、副弁体キャップ１６が嵌め込み固定されて副弁体１０と一体化されており、フランジ部材５２の後進位置を規制している。これによりフランジ部材５２は、上記圧縮コイルバネ１５と副弁体キャップ１６とで挟まれて支持されており、副弁体１０と作動ロッド５０とが連結されている。
【００３６】
なお、作動ロッド５０には、主弁体１の後方に位置する上部チャンバー２３に一端が連通するロッド導通路５０ａが形成されており、該ロッド導通路５０ａは、ロッド５０内を前方に伸長して副弁体１０の内部空間１０ａに開口している。また、上記上部チャンバー２３は、バルブスリーブ２５に設けたチャンバー導通穴２５ａによって、一次側圧力ポート２２に連通している。すなわち、一次側の圧力がチャンバー導通穴２５ａを通して主弁体１に加えられており、主弁体１の後端面が、主弁体キャップ６の後端面とともに本発明の受圧面６ａに割り当てられている。
【００３７】
次に制御シリンダ部（Ｂ）の構成と機能を述べる。
バルブブロック２１の上方に、結合ボルト５３を介して切換弁またはサーボ弁５４を搭載した油圧シリンダ５５がバルブカバー５６に取り付けられている。油圧シリンダ５５は、本発明のアクチュエータに相当し、シリンダロッド５５ａを下向きにして配置されている。
シリンダロッド５５ａの先端には結合ナット６７を介して前記作動ロッド５０が連結されている。
【００３８】
作動ロッド５０は、バルブカバー５６内に組込まれたロッドガイド５７に沿って上下に摺動可能となっており、Ｖパッキン５８、パッキン押え５９により上部チャンバー２３の内圧３０ＭＰａをシールしている。またバルブカバー５６にはチェック弁６２を組み込み、前記上部チャンバー２３と二次側圧力ポート２４側とを該チェック弁６２を介してチェック弁導通路６３で連通可能にしている。チェック弁６２は、上部チャンバー２３から二次側圧力ポート２４側への流体移動は阻止され、差圧によって二次側圧力ポート２４側から上部チャンバー２３への流体の移動が可能になっている。また、油圧シリンダ５５の上方には、シリンダロッド５５ａと連動する検出ロッド５５ｂが伸長して位置センサー６５によりシリンダロッド５５ａ、すなわち作動ロッド５０の作動量が検出可能になっている。
【００３９】
上記構成では、作動ロッド５０による副弁体１０の引き上げがない状態で、上部チャンバー２３にバルブスリーブ２５に設けられたチャンバー導通穴２５ａを通じて一次側圧力ポート２２の圧力が導かれ、主弁体１を常に下方に押付ける。これにより主弁体１の環状段部２がバルブスリーブ２５の弁座２６ｂに当接して弁流路が全閉状態となり、一次側から二次側への水の流れが遮断される。
【００４０】
開弁動作状態においては、油圧シリンダ５５を作動させ、シリンダロッド５５ａを介して、作動ロッド５０を上昇させる。すると作動ロッド５０の先端にあるフランジ部５２が副弁体１０の上端に取り付けられた副弁体キャップ１６を副弁体１０とともに引き上げる。これにより副弁体１０が上昇して、突き当て部１１が圧抜き流路４の一端にある弁座４ａから離れて圧抜き流路４を開き、上部チャンバー２３内の圧縮ボリューム分がロッド導通路５０ａを通過し副弁体導通路１２および圧抜き流路４を通って二次側圧力ポート２４側に瞬時に流出し、上部チャンバー２３内圧力は二次側圧力ポート２４と同圧まで降下する。上下の圧力バランスがとれることで主弁体１を流体によって押し下げる力は消失し、主弁体キャップ６が副弁体１０の上面に乗った状態で主弁体１が抵抗無く上昇する。すると、主弁体の環状段部２がバルブスリーブ２５の弁座２６ｂから離れ、シール面が開いて弁流路が開放される。
【００４１】
工場の高圧アキュムレータにつながっている一次側圧力ポート２２は常に３０ＭＰａの圧力状態であり、上部チャンバー２３も同圧である。二次側圧力ポート２４は主にシリンダ負荷側につながり、負荷圧力によって回路中のタンク圧力から一次圧力の間の値をとる。従って開弁状態下では必ず一次側から二次側へ水は流れようとする。
【００４２】
さらに比例弁においては、主弁体１の下端に弁口径とほぼ同一高さで、リフト変化量に対して開度面積がほぼ一次に増加する形状のノーズ３を有するので、比例弁として使用した場合、作動ロッド５０のリフト量の変化量に対し、通過面積が緩やかに増大し一次比例した開度面積が得られ、バルブ通過水量を作動ロッド５０のリフト量の変化量に対しほぼ直線的に比例制御することができる。またこの際に、作動ロッド５０の位置は油圧シリンダ５５に取付けられた位置センサー６５により常に検出されているので弁開度量の制御も容易に行うことができる。
【００４３】
一方、閉弁動作状態においては、油圧シリンダ５５を作動させ、シリンダロッド５５ａを介して、作動ロッド５０を下降させることによって主弁体１および副弁体１０が下降する。すると主弁体１の環状段部２がバルブスリーブ２５の弁座２６ｂに着座する。その際には、圧縮コイルバネ１５が収縮することで着座時の衝撃を緩和する。さらに下降を進めると、着座して停止している主弁体１に対し、副弁体１０がさらに下降し、遂には突き当て部１１が弁座４ａに当接する。この際にも圧縮コイルバネ５が収縮することで当接時の衝撃を緩和する。この当接によって圧抜き流路４が閉じられて上部チャンバー２３内圧力は主弁体１の受圧面６ａに加わって流体によって主弁体１を押し下げて弁座との当接を確実かつ強固なものとする。
【００４４】
なお、圧抜き流路４が閉じられる際には、チェック弁導通路６３およびチェック弁６２を介して二次側圧力ポート２４から上部チャンバー２３に瞬時に水が補給される。すなわち閉弁動作時、親バルブ２６の下降に伴って必要となる上部チャンバー２３への圧水の供給が二次側圧力ポート２４からこのチェック弁６２を押し開き、チェック弁導通路６３を通して容易に行われ、これにより閉弁が瞬時に行われ油圧シリンダ５５の位置制御によって応答遅れなく、さらに機械的に同期して主弁体１の位置が制御されることを可能としている。
【００４５】
本発明により、図５に示すような従来存在していた子バルブへそ部の設置を廃止し、開弁動作状態におけるへそ部の塑性変形・磨耗・突き出し高さの著しい減少に伴って発生する開弁不能および比例制御不能の欠点をなくすことを可能とした。
さらに、この構造を採用することで作動ロッドが副弁体を引き上げる接触面積が圧抜き流路によって制約されることがなく、在来の突上げ式に比べて約２倍の値にとることが可能となり、接触面積増加により従来のような塑性変形・磨耗・折損という問題が新たに発生しないことを可能とした。
【００４６】
なお、閉弁動作状態においては作動ロッド５０が上側・下側を副弁体キャップ１６と圧縮バネ１５ではさまれた状態で副弁体１０の中に組込まれており、また副弁体１０自体が上側・下側を主弁体キャップ６と圧縮バネ５ではさまれて主弁体１の中に組込まれているため、主弁体１の位置は作動ロッド５０の位置と常に一致しており、たとえ二次側圧力が一次側圧力３０ＭＰａと等しくなった場合においても切換弁またはサーボ弁５４による油圧シリンダ５５の位置制御によって、応答遅れなく機械的に同期して主弁体の位置が開閉動作および任意に位置制御されることを可能としている。
【００４７】
なお、上記実施形態では、開閉弁を比例弁として用いる場合について説明した。
本発明は、前記したように比例弁として用いる他に切替弁としても用いることができる。
図３は、主弁体の構成を変更したものであり、主弁体１００の先端には、比例弁として動作するためのノーズを設けず、バルブスリーブ２５の弁座に当接可能な円錐部によってシール面を構成している。この開閉弁によれば、主弁体の上昇、下降動作に伴って弁の開閉切替動作を円滑に行うことができる。
【００４８】
以上、上記実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態の説明に限定されるものではなく、本発明の範囲内において適宜変更が可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１      主弁体
２      環状段部
３      ノーズ
４      圧抜き流路
４ａ    弁座
５      圧縮コイルバネ
６      主弁体キャップ
６ａ    受圧面
１０    副弁体
１１    突き当て部
１２    副弁体導通路
１５    圧縮コイルバネ
１６    副弁体キャップ
２２    一次側圧力ポート
２３    上部チャンバー
２４    二次側圧力ポート
２５    バルブスリーブ
２５ａ  チャンバー導通穴
２６    親バルブ
２６ｂ  弁座
５０    作動ロッド
５０ａ  ロッド導通路
５２    フランジ部
５５    油圧シリンダ
【図１】
2010203618.tif 000003
【図２】
2010203618.tif 000004
【図３】
2010203618.tif 000005
【図４】
2010203618.tif 000006
【図５】
2010203618.tif 000007