(57)【要約】【課題】スリーブのシート面のテーパ角度とポペットの前部シート面のテーパ角度に差を持たせてシート面のシールをエッジ及びシール部材により行うようにする。【解決手段】スリーブ１４のシート面２０を形成するテーパ角度とポペット１８の前部シート面２１を形成するテーパ角度に差をもたせている。すなわち、軸心に対するスリーブ１４のシート面２０のテーパ角度よりもポペット１８の前部シート面２１の角度を大きして、シート面２０と前部シート面２１とは下端部では隙間を形成され、これらの隙間をＯリング部材３７でシールし、上端部ではエッジで互いに接触してシールするようにする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スプリングによってシート面に付勢されるポペットの前部シート面が前記シート面に着座した際供給ポートと負荷ポートとの連通を遮断するポペット弁であって、
ハウジングに嵌挿された円筒形状のスリーブ部材と、
前記スリーブ部材に摺動自在に嵌挿されて前記スプリングにより付勢されるポペットと、
を備え、
前記スリーブ部材は内周面端部にテーパ角度を有するシート面を形成し、前記ポペットは前記シート面に係合するテーパ角度を有する前部シート面を形成し、前記シート面のテーパ角度と前記前部シート面のテーパ角度に差をもたせ、前記シート面と前記前部シート面とはエッジで線シールされるとともにシール部材でシールされることを特徴とするポペット弁。
【請求項２】
設置物と基礎をつなぐ油圧シリンダと、前記油圧シリンダをロックして風などによる設置物の揺れを防ぐ第１の作動位置と、前記油圧シリンダを伸縮自在にして免震システムを稼動可能にする第２の作動位置とを有し、この第２の作動位置に付勢されている切換弁と、
を備える風揺れ固定装置において、
前記切換弁は、前記ポペット弁により該切換弁を通る油圧があると開弁して前記油圧シリンダを流通する圧油の方向を制御するパイロット型の弁であることを特徴とする風揺れ固定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、住宅などに設ける免震システムの風揺れ固定装置に係り、特に、ポペット弁及びそれを用いた風揺れ固定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般住宅などの設置物に設ける、転がり機構を用いた免震システムは、横風による設置物の揺れを押さえるために、設置物と地盤や基礎との間に風揺れ固定装置を併用している。
従来、この種の風揺れ固定装置は、シリンダを備え、地震揺れのない通常時には、シリンダをロック状態に保持して、風による設置物の揺れを防止する。一方、地震発生時には、シリンダをロック解除状態に切り換えて、転がり機構による免震作用を可能にする（例えば、特許文献１及び２参照）。
【特許文献１】特開２００４−２１１３５７号公報
【特許文献２】特開２００５−０６１０８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１及び２の風揺れ固定装置のシリンダを制御する制御バルブがスプールタイプものでは、風荷重を長時間受けるとクリアランスから油の漏れによりシリンダが動くという問題が発生する。この問題を解決するため、変更形態としてポペット弁を用いたものが提案されている。
このポペット弁のものは、スプールタイプに比べればはるかに漏れ量は小さくなるものの、線シール構造を用いているため漏れが完全にゼロにはならず、長時間風荷重を受けると、わずかながらに漏れが発生し、シリンダが例えば数ｍｍ動くという現象が発生する場合がある。
このことは免震性能には何らの影響はないが、住宅の基礎と架台が数ｍｍずれるため、人によっては不快感を覚える場合がある。
【０００４】
一方、シリンダへの液通路を遮断する装置として一般的にポペットと着座部からなる弁装置が知られており、多くの場合稜線で線シールする構成となっている。金属同士で線シールする場合、一般的な使われ方（高圧を遮断）では、十分な押付け力が発生し良好な性能を得られるが、遮断する圧力が小さい場合、押付け力が不足し、漏れを完全にゼロにしようとする場合、加工精度の影響を受け、必ずしも良好な性能を得られる保証がない。
そこで、実公昭５９−３１９６８のように弁装置のポペットをゴム等の弾性部材を使用し、かつシート面の角度をポペットと着座とで差異を設けることが提案されているが、液通路に発生する圧力が大きくなった場合は強い力が発生するため、面圧が小さくなるようシート面を大きく設計する必要が生じ、その結果通路が狭くなるといった問題が生じる。
【０００５】
また、上記問題を解決するため特公平６−５１１４に提案されている弁装置があるが、シート面に強い力が掛からないようポペットを段付き構造にし、かつポペットにOリングが組み込まれているため開閉の際に摺動抵抗が発生し、ポペットの応答性が遅くなる、また摺動を繰り返すうちにOリングが摩耗し、シール性が損なわれる問題が考えられる。
さらに、ポペットと着座部（円筒部材）との間に強い力が掛からないよう段付部の段差で荷重を受け、ポペットと着座部とをバネ力で押し付けてシート面に掛かる力を小さくしているが、遮断する液通路に発生する圧力が大きくなると着座部は図の下方向に押し下げられ、その結果ポペットと着座部の押付け力が弱くなりシール性が低下する（漏れる）問題が発生する。
これを解決しようとしてスプリング力を強くしようとしても現行のスペースではバネの設計が困難になり、バネを収納するスペースを大きくすると液通路が狭くなるといった問題が発生する。また着座部も摺動を繰り返すので長い間に摩耗し、シール性が損なわれる心配がある。
【０００６】
本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたもので、ポペットと着座部のテーパ面の角度を変えることで高圧をシールする場合はポペットと着座部の稜線で線シールし、低圧の場合に線シール部からわずかな漏れがあった場合でもポペットテーパ面に組み込まれたシール部材が着座部のテーパ面に密着してシールすることで、高圧・低圧のいかなる状態でも良好にシールすることができるポペット弁及びそれを用いた風揺れ固定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の課題を解決するため請求項１記載の発明は、スプリングによってシート面に付勢されるポペットの前部シート面が前記シート面に着座した際供給ポートと負荷ポートとの連通を遮断するポペット弁であって、
ハウジングに嵌挿された円筒形状のスリーブ部材と、
前記スリーブ部材に摺動自在に嵌挿されて前記スプリングにより付勢されるポペットと、
を備え、
前記スリーブ部材は内周面端部にテーパ角度を有するシート面を形成し、前記ポペットは前記シート面に係合するテーパ角度を有する前部シート面を形成し、前記シート面のテーパ角度と前記前部シート面のテーパ角度に差をもたせ、前記シート面と前記前部シート面とはエッジで線シールされるとともにシール部材でシールされることを特徴とする。
本発明によればポペット弁の大きさをコンパクトに抑え、通油路を狭くすることなく低圧から高圧まで漏れをゼロにすることができ、かつ耐久性に優れたポペット弁を提供できる。
【０００８】
請求項２記載の発明は、設置物と基礎をつなぐ油圧シリンダと、前記油圧シリンダをロックして風などによる設置物の揺れを防ぐ第１の作動位置と、前記油圧シリンダを伸縮自在にして免震システムを稼動可能にする第２の作動位置とを有し、この第２の作動位置に付勢されている切換弁と、を備える風揺れ固定装置において、
前記切換弁は、前記ポペット弁により該切換弁を通る油圧があると開弁して前記油圧シリンダを流通する圧油の方向を制御するパイロット型の弁であることを特徴とする。
本発明によれば微風から台風などの強風まで風揺れ固定装置に加わる負荷荷重が変化してもシリンダのヘッド側とロッド側での漏れを押さえることができるので免震住宅の基礎と架台のずれをほとんどゼロにすることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は弁の構造を簡単になり、また大幅なコストアップをすることなく通油路を確保したまま低圧から高圧まで漏れのないポペット弁を提供することができる。
また、上記ポペット弁を用いて油圧回路を構成することで負荷変動に依存することなく基礎と架台のずれを小さく抑える風揺れ固定装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明のポペット弁及びそれを用いた風揺れ固定装置につき好適の実施の形態を挙げ、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、ポペット弁１０の概略構造を示す略縦断面図である。ポペット弁１０は、ハウジング１１に穿設されたガイド孔１３に円筒形状のスリーブ１４が嵌挿されている。前記スリーブ１４は一端（図１で下端）に底面１５を有し、上下の両端部側は外周面に装着されたシール部材、例えばＯリングによりハウジング１１の液密に設けられるとともに、底面１５に隣接して外周面の径方向に指向する開口部１６が形成されている。
【００１１】
前記スリーブ１４の内孔１７に液密摺動自在に嵌合されたポペット１８は、その背後に配設されたスプリング１９の弾発力により底面１５に形成されたシート面２０に向かって付勢され、ポペット１８の前部シート面２１とシート面２０との隙間を変更することにより、この隙間を通ってポート２２からポート２３へまたはポート２３からポート２２へ流れる油量を制御するようになっている。
【００１２】
ハウジング１１の開口端を閉塞するカバー１２はポペット１８に収納された前記スプリング１９を押圧するためにハウジング１１にボルト部材（図示しない）に液密に取り付けられており、かつ内孔１７に連通する油路２４及び２５が穿設されている。なお、油路２５には油路２４に略並行してスプリング室３８に連通する油路２７が連通している。参照符号３１は油路２５の一端を閉塞するねじ部材である。
【００１３】
一方、油路２７はハウジング１１に設けられた圧油室２８に連通する油路２９に接続されている。油路２９には絞り３０が配設されている。なお、圧油室２８に連通するポート２６は油圧シリンダ４１に接続する管路５５（図４参照）に連通している。
カバー１２に穿設された前記ポート２３は、管路５６を介して切換弁４２（図４参照）に接続するとともに油路２４に連通する油路３２の途中に連通している。油路３２に設けられたチェック弁３３は、カバー１２に螺着されたねじ部材３４と、該ねじ部材３４にガイドされたスプリング３５と、該スプリング３５の弾発力が付勢されるボール３６より構成されている。
【００１４】
図２はスリーブ１４のシート面２０とポペット１８の前部シート面２１とが係合状態を示す拡大図である。図２において、スリーブ１４のシート面２０を形成するテーパ角度とポペット１８の前部シート面２１を形成するテーパ角度に差をもたせている。
すなわち、軸心に対するスリーブ１４のシート面２０のテーパ角度よりも前記ポペット１８の前部シート面２１の角度を小さくして、シート面２０と前部シート面２１とは上端部（図２で上方）ではエッジで互いに接触し、下端部（図２で下方）では隙間を形成する。
よって、シート面２０と前部シート面２１とは上端部がエッジでシールし、下端部のシート面２０と前部シート面２１との隙間にシール部材、例えばＯリング３７を装着してシールしている。
【００１５】
係る構成により、スリーブ１４のシート面２０がポペット１８の前部シート面２１に接触した際に、シート面２０と前部シート面２１が互いに接触する状態、すなわちエッジで線シールするとともに、Ｏリング３７でもシールするようになる。
この実施の形態では、スリーブ１４のシート面２０のテーパ角度よりも前記ポペット１８の前部シート面２１の角度を小さくして、シート面２０と前部シート面２１とは上端部ではエッジで互いに接触し、下端部では隙間を形成するようにしたが、スリーブ１４のシート面２０のテーパ角度よりも前記ポペット１８の前部シート面２１の角度を大きくして、シート面２０と前部シート面２１とは下端部（図２で下方）においてエッジで互いに接触し、上端部（図２で上方）では隙間をもたせてシール部材でシールしてもよい。
【００１６】
次に、ポペット弁１０の作動について説明する。
ポート２６に圧力が発生すると、この圧力はポペット１８の外径とスリーブ１４のシート部として形成される稜線５８との円環状の面積Ａ（図２参照)に作用しポペット１８を押し上げる力を発生させる。また、ポート２３に接続される切換弁４２（図４参照）が閉じている場合、ポート２６の圧力は油路２９を通り絞り３０を介してポペット１８の反対側のスプリング室３８に同じ圧力で伝わる。この圧力はポペット１８の外径に作用し該ポペット１８とスリーブ１４に押し付ける力を発生させる。
【００１７】
このとき、円環状の面積Ａとポペット１８のスプリング室３８側の面積では、該スプリング室３８側の面積が大きいので、同じ圧力が作用しているときポペット１８を押し下げる力の方が該ポペット１８を押し上げる力より大きいのでポペット１８はスリーブ１４に押し付けれ、スリーブ１４のシート面２０とポペット１８の前部シート面２１とは密着するのでポート２２とポート２６は遮断する。
【００１８】
ポート２３に接続される切換弁４２（図４参照）が開いているときにポート２６に圧力が発生すると作動油が油路２９、絞り３０、チェック弁３３ａ、ポート２３を通って切換弁４２よりタンク５４（図４参照）に流れる。このとき絞り３０の前後に差圧が発生する。すなわち、油路２５とポート２６とでは該油路２５の方が低い圧力になり、ポペット１８のスプリング室３８の圧力もポート２６より小さくなる。このため、前述したポペット１８を押し下げる力(ポペット１８のスプリング室３８の圧力×ポペット１８の外径)はポペット１８を押し上げる力(圧油室２８の圧力×円環状の面積Ａ)より小さくなり、ポペット１８を押し上げるためポート２２と圧油室２８は連通する。
また、圧油室２８に圧力が発生していない場合に、ポート２２より作動油が導かれた場合はポペット１８を押し広げポート２２と圧油室２８は連通する。
【００１９】
次に、図１及び図２に示したポペット弁１０を風揺れ固定装置に使用した実施の形態を図３及び図４により説明する。
図３は、免震システムを設けた構造物５０を示しており、このシステムに風揺れ固定装置４０を組み込んでいる。構造物５０は、複数個の転がり支持具６０を介して、基礎５１上に設置されている。各支持具６０は、２つの球面状台座６１の間に鋼球６２を配置した構造で、構造物５０の重量を支えるとともに、鋼球６２の転動によって構造物５０と基礎５１との相対移動を可能にしている。
【００２０】
風揺れ固定装置４０は、油圧シリンダ４１と、切換弁４２とを有する。油圧シリンダ４１は、構造物５０に接続したピストンロッド４３と、基礎５１に接続したシリンダ部４４から成る。油圧シリンダ４１は、配管４５，４６を介して、切換弁４２につながっている。
切換弁４２は、地震揺れのない平常時には油道を閉じて油圧シリンダ４１をロックする常時閉の設定であり、油圧を切り換えるバルブ部４７と、地震などの強い揺れを感知する地震感知部４８と、ソレノイド部４９とを有する。なお、地震感知部４８と、ソレノイド部４９は、特開２００５−６１０８２に記載される構造に同じのため詳細な説明は省略する。
【００２１】
なお、油圧シリンダ４１は、前後左右への構造物５０の揺れを抑えるように、少なくとも２方向に向きを変えて設置するが、図３では図面に平行な方向の油圧シリンダ４１のみを例示している。
【００２２】
図４は切換弁４２に図１に示すポペット弁１０を一対にして併用した風揺れ固定装置４０の油圧回路図の構成を示す。図４中、ロッジクバルブ１０を構成する２個併記した符号には付属記号を付して説明する。
この構成では、油圧シリン４１の作用室５２，５３が、ポペット弁１０ａ，１０ｂ、絞り３０ａ，３０ｂ、チェック弁３３ａ，３３ｂを介して、それぞれ切換弁４２につながっている。
【００２３】
構造物が横風をうけて油圧シリンダ４１が作動すると、例えば作用室５２に圧力が発生する。この圧力は、ポペット弁１０ａの絞り３０ａを通って、ポペット弁１０ａのスプリング室３８ａに入る。同時に、絞り３０ａからの圧力は、チェック弁３３ａを通って切換弁４２に入る。しかし、切換弁４２が閉じているので作動油が流れない。
ここで、圧力は、ポペット１８ａをハウジング１１ａに押しつけるように作用し、ポペット１８ａはスリーブ１４ａに当接するのでポペット弁１０ａを閉じて、シリンダ４１の作用室５２の作動油を通さない。
【００２４】
油圧シリンダ４１が反対側に作動する場合も、同様に、作用室５３からの圧力は、ポペット弁１０ｂの絞り３０ｂとチェック弁３３ｂを通って、切換弁４２に入る。
この場合、切換弁４２は予め地震揺れのない平常時には閉じている設定である。加えて、ポペット弁１０に示す前述のように圧力を通さないので、構造物５０が風を受け、作用室５２，５３の圧力が上がっても、作動油は流れることなく、油圧シリンダ４１はロック状態にあって、構造物５０を固定する。
【００２５】
地震など強い揺れが生ずると、切換弁４２の地震感知部４８が作動して、該切換弁４２を開状態に切り換える。このとき、構造物５０が例えば図４の左方向に動くと、油圧シリンダ４１の作用室５２に圧力が発生する。この圧力は、ポペット弁１０ａの絞り３０ａ、スプリング室３８ａとチェック弁３３ａを通り、さらに切換弁４２を通り抜けて、タンク５４へ入る。
【００２６】
その際に、作動油は絞り３０ａを通るので、この絞り３０ａの前後に圧力差が生ずる。よって、絞り前の配管５５における圧力は絞り後の配管５６より高く、ポペット弁１０のポペット１８はその圧力差によって押し上げられる。かくして、ポペット弁１０が開いて、油圧シリンダ４１の作用室５２の作動油をタンク５４へ流す。
これにより、地震発生時には、油圧シリンダ４１が伸縮可能となって、免震システムによる免震作用を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態に係るポペット弁略縦断面図である。
【図２】図１のスリーブとポペットとのシート面の係合を示す拡大詳細図である。
【図３】風揺れ固定装置の概略図である。
【図４】図１のロッジクバルブを切換弁、油圧シリンダに組合せた概念を示す油圧回路図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０  ポペット弁                  １１  ハウジング
１４  スリーブ                    １８  ポペット
２０  シート面                    ２１  前部シート面
４０  風揺れ固定装置              ４１  油圧シリンダ
４２  切換弁                      ５０  構造物
５１  基礎                        ６０  支持具
６１  球面状台座                  ６２  鋼球
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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