(57)【要約】【課題】圧縮コイルバネの径方向の変形に起因した異音の発生を防止できる制御弁のバネ支持構造を提供する。【解決手段】作動流体の流れを制御する弁体２と、この弁体２を収めるバネ受け体３と、この弁体２を着座させるシート４と、弁体２をこのシート４に押し付ける圧縮コイルバネ５とを備え、弁体２が圧縮コイルバネ５を圧縮しながらシート４から離れるのに伴って作動流体がシート４内を通って圧縮コイルバネ５側へと流れる制御弁１０のバネ支持構造において、圧縮コイルバネ５の径方向の変形を規制するバネ保持体６を設け、このバネ保持体６を少なくとも圧縮コイルバネ５の中央部５ｃに対峙させ、圧縮コイルバネ５の中央部５ｃの変形を径方向について規制する構成とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動流体の流れを制御する弁体と、この弁体を着座させるシートと、弁体をこのシートに押し付ける圧縮コイルバネとを備え、弁体が圧縮コイルバネを圧縮しながらシートから離れるのに伴って作動流体がシート内を通って圧縮コイルバネ側へと流れる制御弁において、
前記圧縮コイルバネの径方向の変形を規制するバネ保持体を設け、このバネ保持体を少なくとも圧縮コイルバネの中央部に対峙させ、圧縮コイルバネの変形を径方向について規制する構成としたことを特徴とする制御弁のバネ支持構造。
【請求項２】
前記バネ保持体は前記圧縮コイルバネの外周部または内周部に当接する規制面を有し、圧縮コイルバネの中央部を前記弁体と同軸上に保持する構成としたことを特徴とする請求項１に記載の制御弁のバネ支持構造。
【請求項３】
前記バネ保持体は前記圧縮コイルバネの外周部または内周部に隙間を持って対峙する規制面を有し、圧縮コイルバネの中央部の変形を規制する構成としたことを特徴とする請求項１に記載の制御弁のバネ支持構造。
【請求項４】
前記弁体と共に移動するバネ受け体を備え、このバネ受け体に前記圧縮コイルバネを貫通するバネ保持体を形成し、本体にバネ受け体の先端部を摺動可能に嵌合させるガイド穴を設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の制御弁のバネ支持構造。
【請求項５】
前記圧縮コイルバネを収める本体を備え、この本体にバネ保持体を圧縮コイルバネの軸方向に摺動可能に介装し、圧縮コイルバネが圧縮されるのに伴ってバネ保持体が圧縮コイルバネの軸方向に摺動する構成としたことを特徴とする請求項１または２に記載の制御弁のバネ支持構造。
【請求項６】
前記バネ保持体を圧縮コイルバネを包囲する筒状に形成し、前記本体にバネ保持体の外周面を摺動可能に支持する内壁面を設けたことを特徴とする請求項５に記載の制御弁のバネ支持構造。
【請求項７】
前記バネ保持体に圧縮コイルバネに連結される連結部を形成したことを特徴とする請求項５または６に記載の制御弁のバネ支持構造。
【請求項８】
作動流体の流れを制御する弁体と、この弁体を着座させるシートと、弁体をこのシートに押し付ける圧縮コイルバネとを備え、弁体が圧縮コイルバネを圧縮しながらシートから離れるのに伴って作動流体がシート内を通って圧縮コイルバネ側へと流れる制御弁において、
前記圧縮コイルバネを包囲する伸縮チューブを設けたことを特徴とする制御弁のバネ支持構造。
【請求項９】
前記伸縮チューブを前記圧縮コイルバネの中央部に配置し、前記圧縮コイルバネの両端部を伸縮チューブから突出させたことを特徴とする請求項８に記載の制御弁のバネ支持構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば圧力制御弁、流量制御弁等に用いられ、圧縮コイルバネのバネ力によって弁体がシートに押し付けられるバネ支持構造の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の制御弁のバネ支持構造として、図１０の（ａ），（ｂ）に示すものがある（特許文献１参照）。
【０００３】
これについて説明すると、図に示す弁は、バネ収容体１９のバネ収容室３４に圧縮コイルバネ２０が収容され、その弾発力で弁体１８が弁座１３に押付けられるバネ平衡式弁である。バネ収容室３４の開口側部分にバネ保持体４０が設けられる。このバネ保持体４０は、バネ収容体１９及び圧縮コイルバネ２０を構成する材料よりも弾性係数の低い材料で構成され、その内周面と圧縮コイルバネ２０とが接触する状態で圧縮コイルバネ２０を保持する。
【０００４】
これによれば、バネ保持体４０と圧縮コイルバネ２０とが密着した状態で圧縮コイルバネ２０が保持されているので、この圧縮コイルバネ２０の径方向への揺動が規制され、ひいては、圧縮コイルバネ２０に支えられる弁体１８の径方向の動きが規制され、弁体１８の振動に起因する異音の発生が抑止される。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２９５７０２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の制御弁のバネ支持構造は、圧縮コイルバネ２０の径方向への揺動を、当該圧縮コイルバネ２０の先端部分（バネ収容室３４の開口部分）を拘束するこで抑制しようとするものであるが、例えば、図２の（ｂ）に示すように、圧縮コイルバネはその中央部付近で最も径方向の変形、振動が大きくなる。したがって、圧縮コイルバネ２０の先端部分のみを拘束しても、その変形、振動を十分に抑えることができない。
【０００７】
圧縮コイルバネ２０の中央部付近での変形、振動を有効に抑えることができなければ、依然として、圧縮コイルバネ２０の振動に起因する異音の発生や、圧縮コイルバネ２０の変形や振動を契機とした弁体の偏心等が起こる可能性がある。
【０００８】
そこで、本発明では弁体の開弁時等に生じる圧縮コイルバネの径方向への変形を、圧縮コイルバネの中央部付近を中心に規制、拘束することで抑制し、圧縮コイルバネの変形や振動に伴う異音の発生等を有効に防止できる制御弁のバネ支持構造を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、作動流体の流れを制御する弁体と、この弁体を着座させるシートと、弁体をこのシートに押し付ける圧縮コイルバネとを備え、弁体が圧縮コイルバネを圧縮しながらシートから離れるのに伴って作動流体がシート内を通って圧縮コイルバネ側へと流れる制御弁に適用する。
【００１０】
そして、圧縮コイルバネの径方向の変形を規制するバネ保持体を設け、このバネ保持体を少なくとも圧縮コイルバネの中央部に対峙させ、圧縮コイルバネの変形を径方向について規制する構成としたことを特徴とするものとした。
【００１１】
これにより、圧縮コイルバネの変形や振動に伴う異音の発生や弁体の偏心を防止することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は、作動流体の圧力、流量を制御するポペット形制御弁１０のバネ支持構造を示す。
【００１４】
制御弁１０は、作動流体の流れを制御する球状の弁体２と、この弁体２を収める筒状の本体１と、この弁体２を着座させるシート４と、弁体２をこのシート４に押し付ける圧縮コイルバネ５とを備え、シート４の内側に作動流体が流れる上流側圧力室７が画成される。弁体２の前後差圧が所定値を超えて上昇すると、弁体２が圧縮コイルバネ５を圧縮しながらシート４から離れ、作動流体が図中矢印で示すようにシート４内の上流側圧力室７を通って本体１内の下流側圧力室８（圧縮コイルバネ５側）へと流れる。
【００１５】
圧縮コイルバネ５は線状のバネ材を螺旋状に巻回して形成される。圧縮コイルバネ５はバネ受け体３、弁体２、シート４と同軸上に配置され、所定量だけ圧縮された状態で本体１とバネ受け体３の間に介装される。圧縮コイルバネ５の一端５ａは本体１の固定側バネ座１ａに着座する。圧縮コイルバネ５の他端５ｂはバネ受け体３に着座する。
【００１６】
バネ受け体３は圧縮コイルバネ５の他端５ｂを着座させる可動側バネ座３ａと、弁体２を着座させる窪み３ｂと、圧縮コイルバネ５の内側に挿入される軸部３ｃとを有する。軸部３ｃは圧縮コイルバネ５の内周部との間に隙間を持つ。
【００１７】
ところで、圧縮コイルバネ５が軸方向に真直ぐ伸びた非圧縮時の状態（図２の（ａ））から圧縮状態になると、圧縮コイルバネ５は径方向に変形し、その変形量は中央部５ｃで最も大きくなる（図２の（ｂ））。したがって、例えば圧縮コイルバネ５の先端部や基端部のみの変形を規制しても、中央部付近での変形を十分に抑えることができない。
【００１８】
そこで、本発明の要旨とするところであるが、バネ支持構造は、圧縮コイルバネ５の径方向の変形を規制するバネ保持体６を設け、このバネ保持体６を少なくとも圧縮コイルバネ５の中央部５ｃに対峙させ、圧縮コイルバネ５の中央部５ｃの変形を規制する構成とする。
【００１９】
本実施の形態では、円筒状のバネ保持体６は本体１と別体で形成され、本体１内に固定される。バネ保持体６はその内側に圧縮コイルバネ５の外側に対峙する規制面６ａを有し、圧縮コイルバネ５の中央部付近を外周面から拘束する。したがって、圧縮コイルバネ５の中央部５ｃはバネ保持体６によって弁体２と同軸上に保持される。なお、バネ保持体６は本体１と別体でなく、規制面６ａを本体１に一体形成しても良い。
【００２０】
圧縮コイルバネ５はバネ保持体６を貫通し、圧縮コイルバネ５の両端部がバネ保持体６から突出する。
【００２１】
以上のように、本発明のバネ支持構造は、バネ保持体６が圧縮コイルバネ５の変形量が最も大きくなる中央部５ｃに対峙して圧縮コイルバネ５の変形を径方向について規制することにより、圧縮コイルバネ５の径方向の振動を抑制でき、この振動に起因する異音の発生を有効に抑えることができる。また、圧縮コイルバネ５の振動を抑制することにより、弁体２の偏心、すなわち、弁体２に作用する横力を抑えることができ、開弁動作を安定させることができる。
【００２２】
本実施の形態では、バネ保持体６の規制面６ａが圧縮コイルバネ５の外周部に隙間を持たせることなく、両者が互いに当接するように構成した。
【００２３】
制御弁１０の開弁作動時に規制面６ａが圧縮コイルバネ５の中央部５ｃを摺接することで、規制面６ａと圧縮コイルバネ５の間にはフリクションが生じるが、このフリクションを利用して弁体２に作用する軸方向の振動に対して減衰力を付加することができる。
【００２４】
なお、本実施の形態では、圧縮コイルバネ５の両端部がバネ保持体６から突出し、規制面６ａが圧縮コイルバネ５の中央部５ｃに限って摺接させているが、これに限らず規制面６ａが圧縮コイルバネ５の全長に渡って摺接する構造としても良い。
【００２５】
他の実施の形態として、バネ保持体６の規制面６ａは圧縮コイルバネ５の外周部に隙間を持って対峙し、圧縮コイルバネ５の中央部５ｃの変形を規制する構成としても良い。
【００２６】
規制面６ａと圧縮コイルバネ５の外周部間の隙間は、圧縮コイルバネ５が径方向に変形する最大変形量より小さく設定される。したがって、開弁作動時に規制面６ａと圧縮コイルバネ５の外周部とが当接し、圧縮コイルバネ５の径方向の変形を所定範囲内に抑えることができる。
【００２７】
このように、この実施の形態は規制面６ａと圧縮コイルバネ５の外周部との間に所定の隙間を設けることで、圧縮コイルバネ５の径方向の変形をある程度許容するものであるが、その変形量が所定範囲内であれば、圧縮コイルバネ５の変形に起因する異音の発生や、同じく圧縮コイルバネ５の変形に起因する弁体２の偏心等は十分に抑えることができる。
【００２８】
次に図３に示す他の実施の形態は、円筒状のバネ保持体６を本体１の固定側バネ座１ａに当接する位置まで延ばし、バネ保持体６の規制面６ａが圧縮コイルバネ５の中央部から一端に渡って対峙するものである。
【００２９】
この場合、バネ保持体６が圧縮コイルバネ５の中央部から一端に渡って配置されているので、圧縮コイルバネ５が径方向に変形することをより広い範囲で規制できる。また、規制面６ａが圧縮コイルバネ５に対峙する面積が増えるため、開弁作動時における圧縮コイルバネ５に付与されるフリクションが増加して減衰効果をより高めることができる。即ち、圧縮コイルバネ５から弁体２へと作用する軸方向の振動を効果的に抑制することができる。
【００３０】
次に図４に示す他の実施の形態を説明する。なお、前記実施の形態と同一構成部には同一符号を付す。
【００３１】
本体１の固定側バネ座１ａから円柱状のバネ保持体１ｂを圧縮コイルバネ５の内側に突出させるとともに、圧縮コイルバネ５の内周部と対峙するバネ保持体１ｂの規制面１ｃが圧縮コイルバネ５の一端（固定側バネ座１ａ側）から中央部に渡る部位を規制する構成とする。
【００３２】
また、規制面１ｃは圧縮コイルバネ５の内周部に隙間なく当接し、圧縮コイルバネ５を弁体２と同軸上に保持する。
【００３３】
以上のように、圧縮コイルバネ５の径方向の変形を圧縮コイルバネ５の内側から規制することで、圧縮コイルバネ５の振動を防止するとともに、圧縮コイルバネ５の振動に起因する弁体の偏心も防止できる。さらに、規制面１ｃと圧縮コイルバネ５の内周部が当接することで、フリクションが発生し、圧縮コイルバネ５から弁体２へと作用する軸方向の振動を減衰することができる。
【００３４】
なお、本実施の形態では、バネ保持体１ｂが本体１に一体形成されているが、これに限らず、本体１とは別体で形成してもよい。また、規制面１ｃと圧縮コイルバネ５の内周部との間に所定の隙間を持って対峙させてもよい。
【００３５】
次に図５に示す他の実施の形態を説明する。なお、前記実施の形態と同一構成部には同一符号を付す。
【００３６】
バネ受け体３の可動側バネ座３ａから円柱状のバネ保持体３ｄを圧縮コイルバネ５の内側に突出させ、このバネ保持体３ｄを圧縮コイルバネ５の内周部全域（基端（可動側バネ座３ａ）から先端（固定バネ座側）にかけて）対峙させる構成とする。
【００３７】
バネ保持体３ｄはその外周に圧縮コイルバネ５の内側に対峙する規制面３ｅを有する。この規制面３ｅは圧縮コイルバネ５の外周部に隙間なく当接し、圧縮コイルバネ５の中央部５ｃを含む全域を弁体２と同軸上に保持する。
【００３８】
バネ保持体３ｄはその先端部３ｆを本体１のガイド穴１ｄ内に摺動可能に挿入されるようになっている。したがって、例えば弁体２がシート４から離れる開弁同時に、弁体２とともにバネ受け体３も変位するが、これに伴ってバネ受け体３と一体形成されたバネ保持体３ｄもガイド穴１ｄ内を摺動しながら軸方向に変位する。
【００３９】
以上のように、圧縮コイルバネ５の変形を圧縮コイルバネ５の内側から規制することで、圧縮コイルバネ５の振動を防止するとともに、圧縮コイルバネ５の振動に起因する弁体の偏心も防止できる。さらに、規制面３ｅと圧縮コイルバネ５の内周部が当接することで、フリクションが発生し、圧縮コイルバネ５から弁体２へと作用する軸方向の振動を減衰させることができる。さらにまた、バネ保持体３ｄが本体１に形成されたガイド穴１ｄに沿って摺動する構成としたので、弁体２との同軸度を確保しやすいというメリットもある。
【００４０】
なお、本実施の形態では、バネ保持体３ｄがバネ受け体３に一体形成されているが、これに限らず、バネ受け体３とは別体で形成してもよい。また、規制面３ｅと圧縮コイルバネ５の内周部との間に所定の隙間を持って対峙させてもよい。
【００４１】
次に図６に示す他の実施の形態は、圧縮コイルバネ５の中央部付近を包囲する円筒状のバネ保持体６を設け、このバネ保持体６が本体１の内壁面１ｅに摺動可能に介装され、圧縮コイルバネ５が圧縮されるのに伴ってバネ保持体６が圧縮コイルバネ５の軸方向に摺動するものである。
【００４２】
この場合、制御弁１０の開弁作動時に圧縮コイルバネ５が圧縮されるのに伴って、バネ保持体６が圧縮コイルバネ５の中央部５ｃと一緒に軸方向に変位する。
【００４３】
このように、圧縮コイルバネ５の中央部における径方向の変形を摺動するバネ保持体６によって規制することで、圧縮コイルバネ５の振動を防止できることはもちろんのこと、バネ保持体６の外周面６ｂと本体１の内壁面１ｅ間に生じるフリクションによって、圧縮コイルバネ５から弁体２に作用する軸方向の振動を減衰することができる。
【００４４】
次に図７の（ａ），（ｂ）に示す他の実施の形態は、バネ保持体６を本体１内に摺動可能に介装し、このバネ保持体６に圧縮コイルバネ５に連結される連結部６ｃを形成するものである。
【００４５】
バネ保持体６の内周部には径方向（圧縮コイルバネ５方向）に突出する連結部６ｃが形成される。そして連結部６ｃに形成されたスリット６ｄに圧縮コイルバネ５が嵌合するようになっている。図７の（ｂ）に示すように、バネ保持体６は圧縮コイルバネ５の外周面および内周面から拘束するとともに、圧縮コイルバネ５の全周に渡って拘束する。なお、バネ保持体６の外周面６ｅは本体１の内壁面１ｅと摺接する。
【００４６】
以上の構成により、圧縮コイルバネ５が圧縮し、径方向に変形することをバネ保持体６によって抑えることができる。
【００４７】
また、バネ保持体６が圧縮コイルバネ５に嵌合するように構成することで、バネ保持体６の取り付け位置がずれることが回避される。さらには、バネ保持体６の外周面６ｅと本体１の内壁面１ｅとの間に生じるフリクションによって、弁体２に生じる軸方向の振動を減衰することもできる。
【００４８】
なお、バネ保持体６は、必ずしも圧縮コイルバネ５の全周に渡って嵌合されている必要はなく、例えば、図７の（ｃ）に示すように圧縮コイルバネ５の外周のある一部分に嵌合されていてもよい。
【００４９】
次に図８に示す他の実施の形態は、圧縮コイルバネ５を包囲する伸縮チューブ１１を設けるものである。伸縮チューブ１１は弾性材によって円筒状に形成される。
【００５０】
本実施の形態では、伸縮チューブ１１は圧縮コイルバネ５をその全長に渡って包囲するように形成される。
【００５１】
伸縮チューブ１１によって圧縮コイルバネ５周りを包囲することによって、制御弁１０の開弁作動時における圧縮コイルバネ５の圧縮時に、圧縮コイルバネ５の径方向の変形を防止することができる。
【００５２】
次に図９に示す他の実施の形態は、伸縮チューブ１１を圧縮コイルバネ５の中央部のみを包囲するように形成し、圧縮コイルバネ５の両端部を伸縮チューブ１１から突出させたものである。
【００５３】
この場合も、制御弁１０の開弁作動時における圧縮コイルバネ５の圧縮時に、圧縮コイルバネ５の径方向の変形を防止できるとともに、伸縮チューブ１１が圧縮コイルバネ５の全体を覆っていないため、作動流体は圧縮コイルバネ５及び伸縮チューブ１１の内外を通る流路を形成することができる。
【００５４】
なお、作動流体の流れを制御する弁体は球状に限らず、例えば円錐状に形成しても良い。また、弁体とバネ受け体を一体形成しても良い。
【００５５】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す制御弁の断面図。
【図２】同じく（ａ）は非圧縮時の圧縮コイルバネ形状を示し、（ｂ）は圧縮時の圧縮コイルバネ形状を示す側面図。
【図３】他の実施の形態を示す制御弁の断面図。
【図４】他の実施の形態を示す制御弁の断面図。
【図５】他の実施の形態を示す制御弁の断面図。
【図６】他の実施の形態を示す制御弁の断面図。
【図７】（ａ）は他の実施の形態を示す制御弁の断面図、（ｂ）は同図のＡ−Ａ線に沿う断面図、（ｃ）はさらに他の実施の形態を示す制御弁の断面図。
【図８】他の実施の形態を示す制御弁の断面図。
【図９】他の実施の形態を示す制御弁の断面図。
【図１０】（ａ）は従来例を示す制御弁の断面図、（ｂ）は同じく制御弁の一部を拡大した断面図。
【符号の説明】
１  本体
２  弁体
１ｂ  バネ保持体
１ｃ  規制面
１ｅ  内壁面
３  バネ受け体
３ｄ  バネ保持体
３ｅ  規制面
４  シート
５  圧縮コイルバネ
５ｃ  圧縮コイルバネ中央部
６  バネ保持体
６ａ  規制面
１０  制御弁
１１  伸縮チューブ
【図１】
2005024021.tif 000003
【図２】
2005024021.tif 000004
【図３】
2005024021.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005024021.tif 000007
【図６】
2005024021.tif 000008
【図７】
2005024021.tif 000009
【図８】
2005024021.tif 000010
【図９】
2005024021.tif 000011
【図１０】
2005024021.tif 000012