(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力流体が入出する一次側ポートおよび二次側ポートが形成された弁ボデイと、
前記弁ボデイの内部に変位自在に設けられ、着座部から離間しまたは着座部に着座することにより前記一次側ポートと二次側ポートとの連通路を開閉するダイヤフラム弁と、
前記ダイヤフラム弁によって形成されるダイヤフラム室に設けられ、弾性変形することにより該ダイヤフラム弁の薄肉部に付与される負荷を緩衝する弾性部材と、
を備え、
前記弾性部材には環状のスリットが形成され、前記ダイヤフラム弁の薄肉部に付与される負荷によって前記スリットが閉じられることを特徴とするポペット弁。
【請求項２】
請求項１記載のポペット弁において、ダイヤフラム弁にはピストンが連結され、弾性部材は、前記ピストンの外周部に嵌合する保持部材とダイヤフラム弁の薄肉部との間に挟持されることを特徴とするポペット弁。
【請求項３】
請求項１記載のポペット弁において、弾性部材は、ブタジエンアクリロニトリルゴム、またはウレタンゴムを含む合成ゴムあるいは天然ゴムの材料によって形成され、ダイヤフラム弁は、ポリテトラフルオロエチレンを含む合成樹脂の材料、または合成ゴムあるいは天然ゴムを含む弾性体によって形成されることを特徴とするポペット弁。
【請求項４】
請求項２記載のポペット弁において、ピストンとダイヤフラム弁とが一体的に変位自在に連結され、弁ボデイの内部には、前記ピストンに当接して緩衝機能を発揮するダンパ部材が設けられることを特徴とするポペット弁。
【請求項５】
請求項２記載のポペット弁において、弾性部材とダイヤフラム弁の薄肉部とは面接触した状態で当接することを特徴とするポペット弁。
【請求項６】
請求項１記載のポペット弁において、弾性部材は一体的に形成され、または、同一の硬度あるいは異なる硬度を有する二つの部材が固着されて形成されることを特徴とするポペット弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイヤフラム弁の開閉作用下に一次側ポートと二次側ポートとを連通または遮断するポペット弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人が案出した従来技術に係るポペット弁を図４に示す。
【０００３】
このポペット弁１は、一次側ポート２および二次側ポート３が形成された弁本体４と、前記弁本体４の上部に連結されるボンネット５とを有する。前記弁本体４の内部には、一次側ポート２と二次側ポート３とを連通させる連通路６が形成されるとともに、前記連通路６を開閉するダイヤフラム弁７が設けられる。前記ボンネット５には、図示しない圧力流体供給源に接続され、切換弁の切換作用下に圧力流体を供給する第１圧力流体出入ポート８および第２圧力流体出入ポート９が形成される。
【０００４】
前記ダイヤフラム弁７にはピストン１０が嵌合され、前記ピストン１０およびダイヤフラム弁７は、第１圧力流体出入ポート８または第２圧力流体出入ポート９から供給される圧力流体の作用下に上下方向に沿って一体的に変位する。
【０００５】
従って、ピストン１０の変位作用下に、ダイヤフラム弁７が着座部１１から所定間隔だけ離間することにより連通路６が開成されて一次側ポート２と二次側ポート３とが連通し、あるいは、前記ダイヤフラム弁７が着座部１１に着座することにより連通路６が閉成されて一次側ポート２と二次側ポート３とが非連通状態となる。なお、参照符号１２は、ピストン１０を下方側に押圧するばね部材を示す。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記の従来技術に係るポペット弁１では、二次側ポート３に供給された圧力流体の背圧（back pressure ）によってダイヤフラム弁７の薄肉部１３に過度の負荷がかかって撓曲し（二点鎖線参照）、長期間の使用によって前記ダイヤフラム弁７の耐久性が劣化するという不都合がある。
【０００７】
本発明は、前記の不都合を克服するためになされたものであり、ポペット弁を構成するダイヤフラム弁の耐久性を向上させることが可能なポペット弁を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、圧力流体が入出する一次側ポートおよび二次側ポートが形成された弁ボデイと、
前記弁ボデイの内部に変位自在に設けられ、着座部から離間しまたは着座部に着座することにより前記一次側ポートと二次側ポートとの連通路を開閉するダイヤフラム弁と、
前記ダイヤフラム弁によって形成されるダイヤフラム室に設けられ、弾性変形することにより該ダイヤフラム弁の薄肉部に付与される負荷を緩衝する弾性部材と、
を備え、
前記弾性部材には環状のスリットが形成され、前記ダイヤフラム弁の薄肉部に付与される負荷によって前記スリットが閉じられることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、二次側ポートに供給された圧力流体の背圧によってダイヤフラム弁の薄肉部に過度の負荷が付与された場合、環状のスリットが閉じられて弾性部材が弾性変形することにより前記負荷が緩衝される。従って、前記ダイヤフラム弁の耐久性が向上する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明に係るポペット弁について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１１】
図１並びに図２において、参照数字２０は、本発明の実施の形態に係るポペット弁が適用された二方弁を示し、この二方弁２０は、基本的には、同一軸線状に相互に対向する一次側ポート２２および二次側ポート２４が形成された弁本体２６と、前記弁本体２６の上部に気密に連結されるボンネット２８と、前記ボンネット２８の内部に形成されたシリンダ室３０に沿って摺動変位するピストン３２を有するシリンダ機構３４と、シール部材３６を介して前記ボンネット２８の上部に連結され、前記シリンダ室３０を閉塞するカバー部材３８とから構成される。なお、弁本体２６およびボンネット２８は、弁ボデイとして機能するものである。
【００１２】
下方側に向かって突出する前記カバー部材３８の環状突部４０には、円周状に所定角度離間する複数のスリット４２が形成される。なお、前記二方弁２０は、一組のボルト４４ａ、４４ｂによる緊締作用下にベース部材４６に固定される。
【００１３】
前記弁本体２６の内部には、一次側ポート２２と二次側ポート２４とを連通させる連通路４８が形成されるとともに、該弁本体２６の略中央部には後述するダイヤフラム弁５０が着座する着座部５２が突出形成される。なお、一次側ポート２２に近接する部位から直線状に形成された連通路４８の直径ｄと、前記連通路４８から略直交する方向に立ち上がって着座部５２に至る連通路４８の直径Ｄとを、直径ｄ＜直径Ｄという関係に形成することにより、前記連通路４８を一次側ポート２２から二次側ポート２４へと流通する圧力流体の圧力損失を減少させることができる。
【００１４】
弁本体２６とボンネット２８との間には環状の溝部５４が形成され、前記溝部５４には、前記着座部５２から所定間隔離間し、または着座することにより前記連通路４８を開閉するダイヤフラム弁５０が装着される。前記ダイヤフラム弁５０は、着座部５２に接触する厚肉部５６と、圧力流体の作用下に撓曲自在に形成された薄肉部５８と、前記溝部５４に挟持される周縁部６０とから構成される。なお、弁本体２６には、前記周縁部６０を押圧して液漏れを防止するための環状突起部６２が形成される。前記厚肉部５６と、薄肉部５８と、周縁部６０とは一体的に形成され、例えば、ポリテトラフルオロエチレン等の合成樹脂、または、天然ゴムあるいは合成ゴムを含む弾性体で形成される。
【００１５】
ダイヤフラム弁５０を構成する厚肉部５６にはシリンダ機構３４を構成するピストン３２が嵌合され、前記ピストン３２は、シリンダ室３０に沿って矢印Ｘ1 またはＸ2 方向に変位自在に設けられる。前記ピストン３２は、前記厚肉部５６に形成された環状の凹部に嵌着する爪片６４を有する連結部６６と、環状溝を介して外周面にシール部材６８が嵌着されたピストン本体７０とから構成される。このように、弾性的に折曲自在な爪片６４を介してピストン３２とダイヤフラム弁５０とを一体的に連結することにより、組み付けを簡便に行うことができるとともに、ねじ込み方式によるゆるみを防止することが可能となる。
【００１６】
前記連結部６６の外周部には、環状溝を介してリング状のウェアリング７２およびシール部材７４が装着される。なお、ボンネット２８には、前記ピストン３２の連結部６６を案内する環状のガイド部７６が軸線方向に沿って形成され、前記ガイド部７６の上面部には、前記ピストン３２の変位量を規制するとともに、ピストン本体７０が当接した際の衝撃を緩和するダンパ部材７８が設けられる。
【００１７】
前記ダイヤフラム弁５０とボンネット２８との間にはダイヤフラム室８０が形成され、前記ダイヤフラム室８０には、ピストン３２の厚肉部５６を囲繞するとともに、底面部が薄肉部５８に面接触するリング状の弾性部材８２が設けられる。前記弾性部材８２の内周部には、ピストン３２を組み付ける際に折曲する爪片６４の逃げとして機能するテーパ面８４が形成されるとともに、略水平面に沿って内周部から外周側に所定長だけ切り欠かれた環状のスリット８６が形成される。
【００１８】
前記弾性部材８２は、連結部６６の段部に装着される断面略Ｌ字状の保持部材８８とダイヤフラム弁５０の薄肉部５８との間に挟み込まれて保持され、ピストン３２およびダイヤフラム弁５０と一体的に変位自在に設けられる。また、前記弾性部材８２は、例えば、ＮＢＲ（acrylonitrile-butadiene rubber）、ウレタンゴム等の合成ゴムまたは天然ゴム等によって形成される。さらに、前記弾性部材８２は、図１並びに図２に示されるように一体的に形成され、または同一の硬度あるいは異なる硬度を有する二つの部材（図示せず）を固着して形成してもよい。
【００１９】
なお、ボンネット２８には、通路９０を介して前記ダイヤフラム室８０に連通するポート９２が形成され、前記ダイヤフラム室８０は、ポート９２を通じて大気開放状態となっているとともに、前記シール部材７４を介してシリンダ室３０と非連通状態となっている。
【００２０】
シリンダ室３０は、上部側シリンダ室３０ａおよび下部側シリンダ室３０ｂからなり、前記上部側シリンダ室３０ａは、スリット４２および孔部９４を介してボンネット２８に形成された第１圧力流体出入ポート９６と連通するように形成され、一方、前記下部側シリンダ室３０ｂは、孔部９８を介して第２圧力流体出入ポート１００と連通するように形成される。従って、図示しない切換弁の切換作用下に第１圧力流体出入ポート９６または第２圧力流体出入ポート１００のいずれか一方から供給される圧力流体によって前記ピストン３２およびダイヤフラム弁５０を矢印Ｘ1 またはＸ2 方向に一体的に変位させることができる。この場合、圧力流体が供給されない他方のポートは大気開放状態とする。
【００２１】
この結果、ピストン３２の変位作用下に、ダイヤフラム弁５０が着座部５２から所定間隔だけ離間して連通路４８を開成することにより一次側ポート２２と二次側ポート２４とが連通し、あるいは、前記ダイヤフラム弁５０が着座部５２に着座して連通路４８が遮断されることにより一次側ポート２２と二次側ポート２４とが非連通状態となる。
【００２２】
上部側シリンダ室３０ａを形成するピストン３２とカバー部材３８との間には、ばね部材１０２ａ、１０２ｂが介装される。前記ばね部材１０２ａ、１０２ｂの弾発力を介してピストン３２を矢印Ｘ1 方向に常時押圧することにより、初期位置においてダイヤフラム弁５０が着座部５２に着座したノーマルクローズタイプの二方弁２０として用いることができる。
【００２３】
なお、上部側シリンダ室３０ａに配設されたばね部材１０２ａ、１０２ｂを取り除き、下部側シリンダ室３０ｂに他のばね部材１０４を周回するように配設してこのばね部材１０４の弾発力を介してピストンを常時矢印Ｘ2 方向に押圧することにより、初期位置においてダイヤフラム弁５０が着座部５２から離間したノーマルオープンタイプの二方弁２０として用いることが可能となる。
【００２４】
また、前記上部側シリンダ室３０ａおよび下部側シリンダ室３０ｂのいずれにもばね部材を配設することなく、図示しない切換弁の切換作用下に第１圧力流体出入ポート９６または第２圧力流体出入ポート１００から供給される圧力流体の押圧力によってピストン３２を矢印Ｘ1 またはＸ2 方向に変位させることも可能である。
【００２５】
本実施の形態に係るポペット弁が適用された二方弁２０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。
【００２６】
一次側ポート２２を図示しない第１圧力流体供給源に接続するとともに、二次側ポート２４を図示しない流体圧機器に接続し、第２圧力流体出入ポート１００を図示しない第２圧力流体供給源に接続しておく。なお、第１圧力流体出入ポート９６は、大気開放状態とする。
【００２７】
初期位置では、図１に示されるように、ばね部材１０２ａ、１０２ｂの弾発力によってピストン３２が矢印Ｘ1 方向に押圧され、ダイヤフラム弁５０が着座部５２に着座したノーマルクローズの状態にあり、一次側ポート２２と二次側ポート２４は非連通状態にある。
【００２８】
このような状態において、図示しない第２圧力流体供給源の駆動作用下に第２圧力流体出入ポート１００を介して下部側シリンダ室３０ｂに圧力流体を供給する。ピストン３２は、下部側シリンダ室３０ｂに供給された圧力流体の作用下に前記ばね部材１０２ａ、１０２ｂの弾発力に打ち勝って矢印Ｘ2 方向に変位する。
【００２９】
この場合、ダイヤフラム弁５０の厚肉部５６と前記厚肉部５６を囲繞する弾性部材８２とが一体的に矢印Ｘ2 方向に変位することにより、前記ダイヤフラム弁５０が所定間隔だけ着座部５２から離間し、図２に示されるように、一次側ポート２２と二次側ポート２４とが連通する弁開状態となる。従って、第１圧力流体供給源の駆動作用下に一次側ポート２２から供給された圧力流体は、連通路４８および二次側ポート２４を介して流体圧機器に導入される。なお、ダイヤフラム弁５０が矢印Ｘ2 方向に変位することにより薄肉部５８と弾性部材８２とが一体的に変位し、前記弾性部材８２は弾性変形してスリット８６が閉じた状態となる。この結果、連通路４８を流通する圧力流体によってダイヤフラム弁５０の薄肉部５８に付与される負荷は弾性部材８２を介して吸収されるため、前記薄肉部５８が保護される。
【００３０】
次に、図示しない切換弁を介して第２圧力流体出入ポート１００を大気開放状態とすることにより、ばね部材１０２ａ、１０２ｂの弾発力を介してピストン３２、ダイヤフラム弁５０および弾性部材８２が矢印Ｘ1 方向に変位し、ダイヤフラム弁５０が着座部５２に着座する初期位置の状態に復帰する（図１参照）。従って、ピストン３２の変位作用下にダイヤフラム弁５０を開閉することにより、一次側ポート２２と二次側ポート２４とを連通させ、あるいは非連通状態とすることが可能となる。
【００３１】
ところで、ダイヤフラム弁５０の開閉作用下に二次側ポート２４に供給された圧力流体の作用によって背圧が発生し、図３に示されるように、前記背圧によって過度の負荷がダイヤフラム弁５０に付与されることにより薄肉部５８が撓曲する。この場合、前記薄肉部５８の撓曲作用下にスリット８６が閉じて弾性部材８２が弾性変形することにより、ダイヤフラム弁５０の薄肉部５８に対する負荷が緩衝される。すなわち、弾性部材８２によって、それ以上の負荷によるダイヤフラム弁５０の薄肉部５８の撓曲が阻止される。従って、二方弁２０を長期間使用してもダイヤフラム弁５０の薄肉部５８が劣化することがなく、前記ダイヤフラム弁５０の耐久性を向上させることが可能となる。
【００３２】
なお、本実施の形態では、本発明に係るポペット弁を二方弁２０に適用しているがこれに限定されるものではなく、例えば、三方弁等の各種の弁にも適用することができることは勿論である。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００３４】
すなわち、二次側ポートに供給された圧力流体の背圧がダイヤフラム弁の薄肉部に作用した場合、弾性部材が弾性変形することにより前記ダイヤフラム弁の薄肉部に付与される過度の負荷が緩衝される。この結果、前記ダイヤフラム弁の薄肉部が劣化することがなく、該ダイヤフラム弁の耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るポペット弁が適用された二方弁の縦断面図である。
【図２】図１に示す二方弁を構成するダイヤフラム弁が開成した状態の縦断面図である。
【図３】図１に示す二方弁を構成するダイヤフラム弁に背圧が付与された状態の要部拡大断面図である。
【図４】本出願人が案出した従来技術に係るポペット弁を示す縦断面図である。
【符号の説明】
２０…二方弁                        ２２、２４、９２…ポート
２６…弁本体                        ２８…ボンネット
３０、３０ａ、３０ｂ…シリンダ室    ３２…ピストン
３４…シリンダ機構                  ３８…カバー部材
４８…連通路                        ５０…ダイヤフラム弁
５２…着座部                        ５４…溝部
５６…厚肉部                        ５８…薄肉部
６０…周縁部                        ６２…環状突起部
６４…爪片                          ６６…連結部
７０…ピストン本体                  ７６…ガイド部
７８…ダンパ部材                    ８０…ダイヤフラム室
８６…スリット                      ９６、１００…圧力流体出入ポート
１０２ａ、１０２ｂ…ばね部材
【図１】
0003701367.tif 000002
【図２】
0003701367.tif 000003
【図３】
0003701367.tif 000004
【図４】
0003701367.tif 000005