(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボディと、上記ボディに組み込んだ筒状のシート部材と、このシート部材内に形成したシートと、このシートに向かって圧力流体を導く流入ポートと、シートを通過した流体を導く流出ポートと、上記シート部材に摺動自在に組み込まれるとともに、上記シートを開閉するポペット部材と、このポペット部材の背面側に区画したスプリング室と、このスプリング室に設けるとともに、ノーマル状態でポペット部材をシートに圧接させるスプリングと、上記ポペット部材に形成するとともに、流出ポートとスプリング室とを連通させるための連通路と、この連通路に形成したダンパーオリフィスとを備えてなる直動型ポペット弁において、ポペット部材の周囲に、上記連通路に連通する環状溝を形成するとともに、この環状溝は、ポペット部材がノーマル位置にあるとき、シート部材によって閉じられ、ポペット部材が最大開口位置あるいはその近傍にあるとき、上記シート部材に形成した大径部を介してスプリング室側に開く構成にする一方、連通路に形成したダンパーオリフィスを、環状溝よりもスプリング室側に位置させた直動型ポペット弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、リリーフ弁、チェック弁、オペレートチェック弁、あるいはカウンターバランス弁等の直動型ポペット弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５、６に示した従来のリリーフ弁は、そのボディｂに、流入ポート１及び流出ポート２を形成するとともに、シート部材ｓを組み込む嵌合孔３を形成している。上記流入ポート１と嵌合孔３とはその軸方向の中心線を一致させる一方、流出ポート２と嵌合孔３とは、それらの軸方向の中心線を直交させている。
上記嵌合孔３には、筒状のシート部材ｓを組み込むが、このシート部材ｓの一端をハウジングｈとネジ結合し、両者を一体的に組み合わせている。そして、このハウジングｈの外側にもネジ４を形成し、このネジ４をボディｂの嵌合孔３に形成したネジにはめてハウジングｈ及びシート部材ｓをボディｂに組み込み固定している。
【０００３】
上記シート部材ｓには、流入ポート１と常時連通するインポート５と、このインポート５と連続するとともに、インポート５よりも大径にした組込み孔６と、を形成し、かつ、このインポート５と組込み孔６との境界に形成される段部をシート７としている。
さらに、このシート部材ｓには、組込み孔６と流出ポート２とを連通させる通孔８を形成するとともに、前記ハウジングｈ側における端部にダンパーオリフィス９を形成している。
なお、このダンパーオリフィス９が開口する組込み孔６の内周は、他の部分よりもほんのわずかだけ内径を大きくした大径部６ａとしている。
また、上記組込み孔６には、ポペット部材ｐを摺動自在にはめている。そして、このポペット部材ｐは、上記インポート１側から順に、ポペット部１０、摺動部１１及びスプリングガイド部１２を形成している。
【０００４】
上記摺動部１１は、シート部材ｓの内周にぴったりと接触して摺動しうる外径を保つとともに、この摺動部１１を境にして、ハウジングｈ内にスプリング室１３を区画している。そして、このスプリング室１３には、スプリングガイド１４を設けるとともに、このスプリングガイド１４とポペット部材ｐのスプリングガイド部１２との間にスプリング１５を介在させている。
このスプリング１５の作用で、通常は、ポペット部１０が、図５に示すように、シート７を閉じるようにしている。また、上記スプリング室１３は、ダンパーオリフィス９及びシート部材ｓとハウジングｈとの間に形成した通路１６を介して流出ポート２に連通している。
【０００５】
今、流入ポート１に導かれた圧力が、スプリング１５のバネ力に相当する圧力よりも低ければ、ポペット部材ｐが図５のノーマル状態を維持して、弁座７をシートする。シート７が閉じられれば、流入ポート１と流出ポート２との連通が遮断されることになる。
そして、上記のノーマル状態では、摺動部１１とダンパーオリフィス９とが完全に食い違い、オリフィス９が全開状態を維持する。
流入ポート１側の圧力が、スプリング１５のバネ力に相当する圧力よりも高くなれば、ポペット部材ｐがスプリング１５に抗して移動し、そのシート７を開く。したがって、流入ポート１側の圧力流体が流出ポート２に流れる。
【０００６】
そして、ポペット部材ｐが図６に示す全開状態を維持すると、その摺動部１１が大径部６ａ位置に達するので、スプリング室１４は、摺動部１１と大径部６ａとの隙間→ダンパオリフィス９→通路１６とを経由して流出ポート２と連通することになる。
いずれにしても、ポペット部材ｐがスプリング１５に抗して移動するときには、スプリング室１３内の流体が、ダンパーオリフィス９を経由して流出ポート２に流出するので、その時の圧力損失の作用でスプリング室１３内の圧力が上昇する。このスプリング室１３内の圧力上昇によって、ポペット部材ｐの動きが抑制される。このようにポペット部材ｐの動きを抑制することによって、流入ポート１側の圧力が急変したときのポペット部材ｐの動作を安定させることができる。言い換えれば、流入ポート１側の急激な圧力変動で発生するポペット部材ｐの振動を押え、いわゆるダンピング効果を発揮させることができる。
【０００７】
ところが、このスプリング室１３内に空気が混入していると、この空気のために、上記のダンピング効果が期待できなくなるが、その理由は次のとおりである。すなわち、空気は、液体よりも密度が小さいために、空気と液体とで、オリフィス９を通過する単位時間当たりの流量が同じでも、空気の場合にはその圧力損失がほとんど生じない。したがって、スプリング室１３の体積が縮小されたとき、空気がダンパーオリフィス９を通過してしまうと、ダンピング効果が発揮されなくなる。
また、空気の方が液体よりも体積弾性係数が大きいので、スプリング室１３に空気が混入していると、ポペット部材ｐが移動したとき、空気が圧縮されるだけで、ダンパーオリフィス９に流体が通過しないことがある。この場合には、当然のことであるが、ダンピング効果が発揮されない。
【０００８】
以上の理由から、この種のポペット弁では、ボディｂを上に、ハウジングｈを下にして使い、たとえ空気が混入していても、それがダンパーオリフィス９を通って流出ポート２から放出されるようにする。
また、工場からの出荷前には、例えば、図６に示すように、ポペット部材ｐを最大にストロークさせて、スプリング室１３内の体積を最小にし、その中の空気を強制的に排出するようなこともする。
このとき、ダンパーオリフィス９の開口面積が大きければ大きいほど、空気が抜けやすくなるが、オリフィス９の開口面積が大きすぎると、ダンピング効果を期待できなくなってしまう。そのために、このオリフィス９の開口面積をそれほど大きくできないという制約がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにした従来のポペット弁では、いったんスプリング室１３内に空気が入ってしまうと、それを放出しにくいという問題があった。
なぜなら上記したようにオリフィス９の開口面積をそれほど大きくできないからである。
しかも、シート部材ｓとポペット部材ｐとの加工公差などによって、それらの間に、空気溜り１７ができてしまうことがあった。このように空気溜り１７ができてしまうと、そこに侵入した空気を放出することがほとんど不可能になってしまう。
上記のように従来のポペット弁では、スプリング室１３に空気が入ってしまうと、それがなかなか抜けないという問題があった。
この発明の目的は、スプリング室に空気が入っても、それが抜けやすいようにした直動型ポペット弁を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は、ボディと、上記ボディに組み込んだ筒状のシート部材と、このシート部材内に形成したシートと、このシートに向かって圧力流体を導く流入ポートと、シートを通過した流体を導く流出ポートと、上記シート部材に摺動自在に組み込まれるとともに、上記シートを開閉するポペット部材と、このポペット部材の背面側に区画したスプリング室と、このスプリング室に設けるとともに、ノーマル状態でポペット部材をシートに圧接させるスプリングと、上記ポペット部材に形成するとともに、流出ポートとスプリング室とを連通させるための連通路と、この連通路に形成したダンパーオリフィスとを備えてなる直動型ポペット弁を前提にするものである。
上記のポペット弁を前提にしつつ、この発明は、ポペット部材の周囲に、上記連通路に連通する環状溝を形成するとともに、この環状溝は、ポペット部材がノーマル位置にあるとき、シート部材によって閉じられ、ポペット部材が最大開口位置あるいはその近傍にあるとき、上記シート部材に形成した大径部を介してスプリング室側に開く構成にする一方、連通路に形成したダンパーオリフィスを、環状溝よりもスプリング室側に位置させた点に特徴を有する。
【００１１】
【作用】
この発明は、上記のように構成したので、ポペット部材が最大開口位置あるいはその近傍では、スプリング室が、環状溝及び連通路を介して流出ポートに連通する。そして、ポペット部材が最大開口位置あるいはその近傍にあるときには、ダンピング効果を必要としないので、上記のようにスプリング室がダンパーオリフィスを経由せずに流出ポートに連通しても、ポペット部材の作動が不安定化することはない。
また、ポペット部材が最大開口位置あるいはその近傍以外の位置にあるときには、環状溝がシート部材によって閉ざされるので、ダンパーオリフィスによって所期のダンピング効果を発揮することになる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１〜図３に示した第１実施例は、直動型のリリーフ弁を示したものである。そして、このリリーフ弁と前記従来のリリーフ弁とは、以下の点において相違するが、その相違点以外の共通要素については、従来と同一符号を用い、その詳細な説明を省略する。
なお、この第１実施例では、シート部材ｓにハウジングｈをあらかじめ一体的に組み付けるとともに、シート部材ｓに形成したネジ２１をボディｂに形成したネジにはめ合せるようにしたもので、この点において、第１実施例は従来例と相違する。このように第１実施例と従来例とのシート部材ｓとハウジングｈとは、その組み付け状況が異なるが、両者のシート部材ｓとハウジングｈとの機能はまったく同じである。
【００１３】
また、この第１実施例は、ポペット部材ｐの摺動部１１に、それを貫通する連通路２２を形成している。この連通路２２は、流出ポート２とスプリング室１３とを常時連通させるものである。そして、スプリング室１３側における連通路２２の開口端に、ダンパーオリフィス２３を形成している。このダンパーオリフィス２３は、連通路２２よりもその開口径を小さくしていることも当然である。
さらに、この摺動部１１の外周には、環状溝２４を形成するとともに、この環状溝２４は、流通孔２５を介して連通路２２に連通させている。この流通孔２５も、ダンパーオリフィス２３の開口径よりも大きくしている。
【００１４】
上記のようにした環状溝２４は、ポペット部材ｐが図３に示すように、フルストローク位置すなわち最大開口位置にあるとき、シート部材ｓに形成した大径部６ａを介してスプリング室１３側に開放され、それ以外の位置にあるとき、シート部材ｓによって閉ざされる関係位置を保っている。
ただし、この発明としては、ポペット部材ｐが、ダンピング効果を必要としない位置まで移動したときに、その環状溝２４がスプリング室１３側に開放されればよいものである。したがって、ポペット部材ｐが、上記のように最大開口位置まで移動しなくても、その近傍まで移動したときに、環状溝２４がスプリング室１３側に開放されるようにしてもよい。
なお、この第１実施例では、ダンパーオリフィス２３を連通路２２の開口端に設けたが、この発明としては、ダンパーオリフィス２３が環状溝２４よりもスプリング室１３側にあれば、特に、その位置が限定されるものではない。
【００１５】
次に、この第１実施例の作用を説明する。
ポペット部材ｐがスプリング１３に抗して移動すると、スプリング室１３内の体積が縮小されること従来と同様である。このとき、ポペット部材ｐのストローク位置によって、環状溝２４がスプリング室１３側に開放されていなければ、スプリング室１３内の流体は、全てダンパーオリフィス２３及び連通路２２を経由して流出ポート２に導かれる。したがって、オリフィス２３によって所期のダンピング効果が発揮される。
そして、ポペット部材ｐが最大開口位置まで移動すると、環状溝２４がスプリング室１３に開放されるので、スプリング室１３内の流体は、環状溝２４→流通孔２５→連通路２２を経由して、流出ポート２に導かれる。
【００１６】
上記のように、環状溝２４がスプリング室１３側に開放されたときには、環状溝２４と前記大径部６ａとが相まって、ポペット部材ｐの全周にわたって十分に大きな流路が形成される。このようにスプリング室１３内の流体が、ダンパーオリフィス２３よりも十分に大きな流路を経由して流出ポート２に導かれるので、その分、空気も放出されやすくなる。
ただし、この発明としては、環状溝２４だけで、十分な流路を形成できれば、大径部６ａは絶対的な構成要素ではない。
いずれにしても、上記のようにポペット部材ｐの最大開口位置において、スプリング室１３の上端部分が環状溝２４を介して流出ポート２に連通するので、当該製品の出荷前に、ポペット部材ｐを、一度、最大開口位置に移動させれば、スプリング室１３内の空気を確実に放出できる。
つまり、この第１実施例によれば、出荷前に、意図的に空気抜きができるし、当該ポペット弁の使用中においても、ポペット部材ｐが最大開口位置に移動することによって、自動的に空気抜きができる。
【００１７】
図４に示した第２実施例は、オぺレートチェック弁に用いたもので、そのポペット部材ｐの構成は、第１実施例と全く同様である。すなわち、ポペット部材ｐをシート部材ｓに摺動自在に組み込むとともに、このポペット部材に連通路２２を形成している。そして、この連通路２２は、流通孔２５を介して環状溝２４に連通させるとともに、この連通路２２には、ダンパーオリフィス２３を設けている。
このようにしたオぺレートチェック弁は、パイロットポート２６にパイロット圧が作用しない限り、図示の閉じた状態を維持し、流入ポート２７と流出ポート２８との連通を遮断する。そして、パイロットポート２６にパイロット圧が作用して、パイロットピストン２９がポペット部材ｐを押すと、シート７が開いて、流入ポート２７と流出ポート２８とを連通させる。
【００１８】
【発明の効果】
この発明の直動型ポペット弁によれば、ポペット部材の最大開口位置において、スプリング室がダンパーオリフィス以外の流通路を経由して流出ポートに連通するので、ダンパーオリフィスを目的通りの開口径に維持しても、空気抜きができる。言い換えれば、十分なダンピング効果を発揮させながら、空気抜きもできるポペット弁が得られることになる。
また、当該製品の出荷前に、ポペット部材を最大開口位置に移動させれば、その空気抜きが可能なので、製品の組み付け時に侵入した空気を確実に抜くことができる。
さらに、当然のことであるが、当該ポペット弁の使用中においても、ポペット部材の最大開口位置で、空気抜きが行われることになる。したがって、使用中に空気が侵入したとしても、それを自動的に抜くことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ポペット部材を断面にしていない第１実施例の閉弁状態の断面図である。
【図２】ポペット部材も断面にした第１実施例の閉弁状態の断面図である。
【図３】ポペット部材が最大開口位置を保った状態の第１実施例の断面図である。
【図４】第２実施例の閉弁状態の断面図である。
【図５】従来のリリーフ弁の閉弁状態の断面図である。
【図６】従来のリリーフ弁の開弁状態の断面図である。
【符号の説明】
ｂ            ボディ
１  、２７    流入ポート
２  、２８    流出ポート
ｓ            シート部材
ｐ            ポペット部材
７            シート
１３          スプリング室
１５          スプリング
２２          連通路
２３          ダンパーオリフィス
２４          環状溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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