(57)【要約】【課題】  一次圧力が変動しても、トリップ流量が変動することを抑制することができる過流防止弁装置を提供する。【解決手段】  弁通路１７に介在される可変絞り弁手段１２は、検出手段１３によって検出される一次圧力Ｐ１に基づいて、一次圧力Ｐ１が高くなるにつれて開度を小さくし、一次圧力が低くなるにつれて開度を大きくするように、制御手段１４によって制御される。弁通路１７の可変絞り弁手段１２よりも二次ポート１６側に介在され過流防止弁手段４０は、可変絞り弁手段１２における一次ポート１５側の圧力Ｐ１と二次ポート１６側の圧力Ｐ１’との差圧が、予め定める設定差圧以上になったとき、弁通路１７を閉状態に切換える。【選択図】      図１
2005215990.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次ポートおよび二次ポートを連通する弁通路に介在され、指令信号に応答して、開度を変化させる可変絞り弁手段と、
一次ポートから流入する流体の圧力である一次圧力を検出する検出手段と、
検出手段の検出結果に基づいて、一次圧力が高くなるにつれて開度を小さくし、一次圧力が低くなるにつれて開度を大きくするように、開度を変化させる指令信号を可変絞り弁手段に与える制御手段と、
前記弁通路の可変絞り弁手段よりも二次ポート側に介在され、可変絞り弁手段における一次ポート側の圧力と二次ポート側の圧力との差圧が、予め定める設定差圧以上になったとき、前記弁通路を開放する開状態から前記弁通路を閉塞する閉状態に切換わるように作動する過流防止弁手段とを含むことを特徴とする過流防止弁装置。
【請求項２】
可変絞り弁手段は、
予め定める開度調整方向へ変位可能に保持され、開度調整方向一方へ変位するにつれて開度を小さくしかつ開度調整方向他方へ変位するにつれて開度を大きくする絞り弁体と、
指令信号に応じた駆動力を発生させて絞り弁体を駆動する駆動源とを含むことを特徴とする請求項１記載の過流防止弁装置。
【請求項３】
過流防止弁手段を閉状態から開状態に復帰するように、過流防止弁手段を操作する弁復帰手段をさらに含むことを特徴とする請求項１または２記載の過流防止弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弁通路を流下する流体が、予め定める流量以上となったときに弁通路を開状態から閉状態に切換える過流防止弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図９は、従来技術である過流防止弁装置１を示す断面図である。過流防止弁１は、流体が、予め設定される設定流量を超える大きな流量で流下することを防止するために、設けられる弁である。この過流防止弁１は、弁箱８内に弁体４が摺動可能に設けられ、弁体４が軸線方向一方Ｗ１へ変位することによって閉じ、弁体４が軸線方向他方Ｗ２へ変位することによって開くように構成されている。有底円筒状の弁体４には、孔５が形成されており、一次ポート２から流入した流体は、矢符３で示すように、孔５を経て弁体４の内空間に流入して通過し、二次ポート６から流出する。
【０００３】
弁体４の孔５が形成される部分は、流体の圧力を損失させる固定絞りとして機能する。したがって、一次ポート２から流入する流体の圧力である一次圧力ｐ１よりも、二次ポート６から流出する流体の圧力である二次圧力ｐ２が低くなって、一次圧力ｐ１と二次圧力ｐ２との間に差圧が生じる。弁体４は、この差圧によって、軸線方向一方Ｗ１へ駆動力を受ける。また弁箱８内には、ばね部材７が設けられており、弁体４は、ばね部材７によって、軸線方向他方Ｗ２への駆動力を受ける。
【０００４】
一次ポート２から流入する流体の流量が予め定める設定流量以上になると、前記差圧が予め設定される設定差圧以上になり、差圧に基づく軸線方向一方Ｗ１への駆動力が、ばね部材７による軸線方向他方Ｗ２への駆動力に打ち勝つ。これによって弁体４は、軸線方向一方Ｗ１へ変位し、孔５が弁箱８によって塞がれ、過流防止弁１は、閉状態に切換る（たとえば特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１０９９７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１０は、流体が圧縮性流体である場合の固定絞りにおける一次圧力と圧力損失との関係を示すグラフである。前述の従来技術の過流防止弁装置１に設けられるような固定絞りでは、流体が、たとえば気体、および気泡を含む液体などの圧縮性流体である場合、一般的に、図１０に曲線Ｌａで示すように、一次圧力が高くなるにつれて圧力損失が小さくなる。このように固定絞りでは、一次圧力の変動による圧力損失の変動が生じる。
【０００７】
図１１は、流体が圧縮性流体である場合の過流防止弁装置１の一次圧力ｐ１とトリップ流量ｑｔとの関係を示すグラフである。従来の過流防止弁装置１では、流体が圧縮性流体である場合、一次圧力ｐ１が高くなるにつれて、固定絞りにおける圧力損失が小さくなり、一次圧力ｐ１と二次圧力ｐ２との差圧が小さくなる。したがって一次圧力ｐ１が高くなると、図１１に曲線Ｌｂで示すように、過流防止弁装置１のトリップ流量ｑｔが大きくなる。トリップ流量は、過流防止弁装置１が差圧によって作動して、閉状態に切換るときの流量である。
【０００８】
このように過流防止弁装置１は、一次圧力ｐ１の変動によるトリップ流量ｑｔの変動が生じるので、流体が圧縮性流体である場合には、一次圧力ｐ１が広範囲で変動する状況下で用いると、トリップ流量ｑｔが設定流量よりもはるかに大きくなってしまい、その目的を達成することができない場合がある。具体的に述べると、設定流量およびその付近の流量で閉状態に切換えることができず、設定流量よりもはるかに大きな流量で流体が流下する状態になるまで、閉状態に切換えることができなくなってしまう。
【０００９】
したがって本発明の目的は、一次圧力が変動しても、その影響を受けずに、トリップ流量の変動を抑えることができる過流防止弁装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、一次ポートおよび二次ポートを連通する弁通路に介在され、指令信号に応答して、開度を変化させる可変絞り弁手段と、
一次ポートから流入する流体の圧力である一次圧力を検出する検出手段と、
検出手段の検出結果に基づいて、一次圧力が高くなるにつれて開度を小さくし、一次圧力が低くなるにつれて開度を大きくするように、開度を変化させる指令信号を可変絞り弁手段に与える制御手段と、
前記弁通路の可変絞り弁手段よりも二次ポート側に介在され、可変絞り弁手段における一次ポート側の圧力と二次ポート側の圧力との差圧が、予め定める設定差圧以上になったとき、前記弁通路を開放する開状態から閉塞する閉状態に切換わるように作動する過流防止弁手段とを含むことを特徴とする過流防止弁装置である。
【００１１】
本発明に従えば、一次ポートおよび二次ポートを連通する弁通路に、絞り弁手段が介在され、この可変絞り弁手段は、指令信号に応答して開度を変化させる。制御手段が、検出手段による一次圧力の検出結果に基づいて、一次圧力が高くなるにつれて開度を小さくし、一次圧力が低くなるにつれて開度を大きくするように、開度を変化させる指令信号を可変絞り弁手段に与える。これによって可変絞り弁手段は、一次圧力が高くなるにつれて開度を小さくし、一次圧力が低くなるにつれて開度を大きくするように制御される。したがって一次圧力が高くなるにつれて、可変絞り弁手段によって生じる圧力損失を大きくして、一次圧力が変動しても、可変絞り弁手段における一次ポート側の圧力と二次ポート側の圧力との差圧（以下「絞り弁差圧」という）が変動することを抑制することができる。
【００１２】
前記弁通路の可変絞り弁手段よりも二次ポート側に、過流防止弁手段が介在され、この過流防止弁手段は、前記絞り弁差圧が、予め定める設定差圧以上になったとき、前記弁通路を開放する開状態から弁通路を閉塞する閉状態に切換える。前述のように流体が圧縮性流体である場合でも、一次圧力の変動の対する絞り弁差圧の変動が抑制されているので、トリップ流量の変動も抑制される。トリップ流量は、過流防止弁手段が絞り弁差圧によって閉状態に切換わるときの流量である。したがって前記絞り弁差圧が、予め定める設定差圧以上になったときに、前記開状態から閉状態に確実に切換わることによって、流量が設定流量またはその付近流量以上になったときに、開状態から閉状態に切換わることができるようになる。換言すれば、流体が圧縮性流体であっても、一次圧力の変動に影響されることなく、一定の流量または狭い流量範囲の流量に応答して、それ以上の流量での流体の流下を防止する過流防止弁装置として、優れた作動特性を達成することができる。
【００１３】
さらに検出手段および制御手段を用いて、可変絞り弁手段を制御するように構成されているので、制御特性、具体的には検出される差圧と指令する開度との関係を、たとえばコンピュータを用いて容易に作成、変更することができる。したがって過流防止弁装置の作動特性を容易に調整することができる。
【００１４】
また本発明は、可変絞り弁手段は、
予め定める開度調整方向へ変位可能に保持され、開度調整方向一方へ変位するにつれて開度を小さくしかつ開度調整方向他方へ変位するにつれて開度を大きくする絞り弁体と、
指令信号に応じた駆動力を発生させて絞り弁体を駆動する駆動源とを含むことを特徴とする。
【００１５】
本発明に従えば、可変絞り弁手段は、絞り弁体と駆動源とを有している。絞り弁体は、開度調整方向一方へ変位するにつれて開度を小さくし、開度調整方向他方へ変位するにつれて開度を大きくする。駆動源は、指令信号に応じた駆動力を発生させ、絞り弁体を駆動する。このような構成によって、一次圧力に応じて、一次圧力が高くなるにつれて開度を小さくし、一次圧力が低くなるにつれて開度を大きくするように、開度を変化させる可変絞り弁手段を実現することができる。
【００１６】
また本発明は、過流防止弁手段を閉状態から開状態に復帰するように、過流防止弁手段を操作する弁復帰手段をさらに含むことを特徴とする。
【００１７】
本発明に従えば、弁復帰手段は、過流防止弁手段を閉状態から開状態に復帰するように、過流防止弁手段を操作する。弁復帰手段によって、一次ポートから流入する流体の流量が前記設定流量以上になって、閉状態にある過流防止弁手段を操作することで、容易に開状態に復帰させることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、絞り弁手段は、検出手段による一次圧力の検出結果に基づいて、制御手段によって制御され、一次圧力の変動に合せて開度が調整され、可変絞り弁手段によって生じる圧力損失が調整される。これによって一次圧力が変動しても、可変絞り弁手段の一次ポート側の圧力と二次ポート側の圧力との差圧である絞り弁差圧の変動が抑制される。したがって絞り弁差圧に応答して動作する過流防止弁手段は、流体が圧縮性流体である場合でも、一次圧力の変動の影響を受けることなく、トリップ流量の変動が抑制され、流下する流体の流量が予め設定される設定流量またはその付近の流量以上になると、開状態から閉状態に切換わる。このようにして過流防止弁装置は、流体が、設定流量またはその付近の流量以上の流量で流下することを防止することができる。このように優れた作動特性を有する過流防止弁装置を得ることができる。しかも可変絞り弁手段が、検出手段および制御手段を用いて制御されるので、制御特性を調整するだけで、過流防止弁装置の作動特性を容易に調整することができる。
【００１９】
また本発明によれば、開度調整方向へ変位可能な絞り弁体を、指令信号に応じて、駆動源によって駆動することができる。このような構成によって、一次圧力の変動に関わらず、差圧を一定に保つことができる可変絞り弁手段を実現することができる。
【００２０】
また本発明によれば、弁復帰手段によって、閉状態にある過流防止弁手段を操作して、容易に開状態に復帰させることができる。したがって過流防止弁装置を、流体が設定流量を超える流量で流下することを防止するために、部品交換を必要とすることなく、繰り返し用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は、本発明の第１の実施の形態の過流防止弁装置１０を示す断面図である。図２は、過流防止弁装置１０と等価の構成を示す流体圧回路図である。過流防止弁装置１０は、一次側から二次側に流体が流下する流路に介在され、供給される流体の流量が、予め定める設定流量以上になると、流路を閉じて予め設定される設定流量以上の流量で、流体が流下することを防止するために用いられる装置である。本実施の形態において、流体は、気体および気泡を含有する液体などの圧縮性を有する流体（以下「圧縮性流体」という）である。
【００２２】
過流防止弁装置１０は、ハウジング１１、可変絞り弁手段１２、検出手段１３、制御手段１４、過流防止弁手段４０および手動操作弁手段４１を含んで構成される。手動操作弁手段４１は、弁復帰手段でもある。
【００２３】
ハウジング１１には、一次ポート１５および二次ポート１６が形成され、さらに各ポート１５，１６を連通する弁通路１７が形成される。またハウジング１１には、第１および第２弁室１８，１９が形成され、弁通路１７は、一次ポート１５から第１弁室１８および第２弁室１９をこの順に経て二次ポート１６に至るように形成される。したがって弁通路１７は、一次ポート１５と第１弁室１８との間の第１通路部分１７ａと、第１弁室１８と第２弁室１９との間の第２通路部分１７ｂと、第２弁室１９と二次ポート１６との間の第３通路部分１７ｃとを有する。また第１弁室１８は、可変絞り弁手段１２用の弁室であり、第２弁室１９は、過流防止弁手段４０および手動操作弁手段４１用の弁室である。
【００２４】
可変絞り弁手段１２は、弁通路１７に介在され、一次ポート１５から流入する流体の圧力である一次圧力Ｐ１に応じて、一次圧力Ｐ１が高くなるにつれて開度を小さくし、一次圧力Ｐ１が低くなるにつれて開度を大きくするように、開度を変化させる。可変絞り弁手段１２は、基本的には、絞り弁体２０と、絞りばね部材２１と、電磁ソレノイド部２２とを含んで構成される。絞りばね部材２１および電磁ソレノイド部２２を含んで、可変絞り弁手段１２における駆動源２３が構成される。
【００２５】
絞り弁体２０は、第１弁室１８に同軸に嵌まり込んでハウジング１１に保持され、絞り弁体２０の軸線Ｌ２０に沿う開度調整方向Ｈ１，Ｈ２へ変位可能に設けられる。この絞り弁体２０は、大略的に円柱状であり、可変絞り弁手段１２は、スプール型の弁手段である。
【００２６】
絞り弁体２０には、軸線方向一端部２０ａに、弁孔２４が形成される。軸線方向一端部２０ａは、開度調整方向一方である開度調整閉方向Ｈ１の端部である。弁孔２４は、軸線方向に開口するとともに、半径方向に開口している。絞り弁体２０は、弁孔２４の軸線方向に開口する開口部が形成される部分と、弁孔の半径方向に開口する開口部が形成される部分との間の外周部が、ハウジング１１の第１および第２通路部分１７ａ，１７ｂが接続される位置間の部分で、摺動自在にかつ密に支持されている。
【００２７】
第１弁室１８は、大略的に円柱状の空間である。弁通路１７の第１通路部分１７ａは、開度調整閉方向Ｈ１側の端部で、軸線方向から第１弁室１８に接続され、弁通路１７の第２通路部分１７ｂは、開度調整閉方向Ｈ１側の端部付近で、半径方向から第１弁室１８に接続されている。
【００２８】
絞り弁体２０が第１弁室１８に嵌まり込んだ状態で、弁通路１７の第１および第２通路部分１７ａ，１７ｂは、弁孔２４によって接続されるように構成される。さらに絞り弁体２０は、調整方向Ｈ１，Ｈ２へ変位すると、弁孔２４の開口面積が変化するように、弁孔２４が部分的にハウジング１１に塞がれるように設けられる。これによって絞り弁体２０が、開度調整閉方向Ｈ１へ変位するにつれて開度が小さくなり、開度調整開方向Ｈ２へ変位するにつれて開度が大きくなる。
【００２９】
また絞り弁体２０は、流体から開度調整閉方向Ｈ１へ受ける力と、流体から開度調整開方向Ｈ２へ受ける力とが等しくなって釣り合うように構成されている。たとえば本実施の形態では、絞り弁体２０は、流体からの圧力を開度調整閉方向Ｈ１へ受ける受圧面の面積と、流体からの圧力を開度調整開方向Ｈ２へ受ける受圧面の面積とが等しくなり、かつこれらの各受圧面に同一の圧力である一次圧力Ｐ１を導くための導圧路２５が形成されている。このようにして前述の釣り合いを達成している。
【００３０】
駆動源２３は、絞りばね力発生部としての絞りばね部材２１と、電動駆動部としての電磁ソレノイド部２２とが協働して、絞り弁体２０を変位駆動する。絞りばね部材２１は、開度調整方向Ｈ１，Ｈ２のいずれか一方へ向かうばね駆動力（以下「ばね力」という）を、絞り弁体２４に与える。電磁ソレノイド部２２は、開度調整方向Ｈ１，Ｈ２のいずれか他方へ向かう電磁駆動力（以下「電磁力」という）を、絞り弁体２４に与える。このように絞り駆動源２３は、開度調整方向Ｈ１，Ｈ２へ対抗させるように、絞りばね部材２１のばね力と電磁力とを絞り弁体２０に与えて、絞り弁体２０を開度調整方向Ｈ１，Ｈ２へ変位駆動する。
【００３１】
絞りばね部材２１は、たとえば圧縮コイルばねによって実現される。絞り弁体２０の軸線方向他端部２０ｂには、外向きフランジ状のばね受部２７が形成される。軸線方向他端部２０ｂは、開度調整方向他方である開度調整方向開方向Ｈ２の端部である。またハウジング１１には、絞り弁体２０のばね受部２７に開度調整閉方向Ｈ１側から対向して、ばね受部２８が形成されている。絞りばね部材２１は、絞り弁体２０に同軸に外嵌する状態で、第１弁室１８に嵌まり込んで設けられ、両端部が各ばね受部２７，２８に支持される。このように設けられる絞りばね部材２１は、本実施の形態では開度調整開方向Ｈ２へ向かうばね力を、絞り弁体２０に与える。
【００３２】
電磁ソレノイド部２２は、絞り弁体２０の開度調整開方向Ｈ２側に設けられ、ケーシング３０と、プランジャ３１と、コイル３２とを有する。この電磁ソレノイド部２２は、プランジャ３１およびコイル３２が、ケーシング３０に収容された状態で、ケーシング３０がハウジング１１に固定されて設けられる。
【００３３】
プランジャ３１は、絞り弁体２０と同軸に配置され、その軸線Ｌ３１に沿って、したがって開度調整方向Ｈ１，Ｈ２に変位自在にケーシング３０に支持されている。またプランジャ３１は、部分的に、具体的には開度調整閉方向Ｈ１側の端部である軸線方向一端部３１ａが、ケーシング３１から突出している。第１弁室１８は、開度調整開方向Ｈ２側の端部が開度調整開方向Ｈ２へ開放するように形成されており、ケーシング３０によって塞ぐように電磁ソレノイド部２２が設けられており、プランジャ３１の軸線方向一端部３１ａは、第１弁室１８に挿入され、絞り弁体２０の軸線方向他端部２０ｂに当接している。
【００３４】
コイル３２は、プランジャ３１を同軸に外嵌する状態で、ケーシング３０に保持される。このコイル３２は、駆動電流Ｉが与えられると磁界を発生させ、磁気的作用によって、プランジャ３１に開度調整閉方向Ｈ１へ向かう力を与える。このような構成によって、電磁ソレノイド部２２は、開度調整閉方向Ｈ１へ向かう電磁力を、絞り弁体２０に与える。
【００３５】
また電磁ソレノイド部２２は、いわゆる比例ソレノイドであり、コイル３２に与えられる駆動電流Ｉに比例する電磁力（ソレノイド力）を発生させる。したがって駆動電流Ｉを制御することによって、絞り弁体２０に与える電磁力を制御することができ、絞り弁体２０の開度調整方向Ｈ１，Ｈ２の位置を制御して、開度を制御することができる。
【００３６】
図３は、検出手段１３および制御手段１４を含んで構成される制御系３７を簡略化して示すブロック図である。図４は、制御系３７を示すブロック図である。図１および図２を併せて参照して、制御系３７は、一次圧力Ｐ１を駆動電流Ｉに変換する。
【００３７】
検出手段１３は、一次圧力Ｐ１を検出する手段であって、流体の圧力を検出する圧力センサ、本実施の形態では、一次圧力Ｐ１を電圧（以下「検出電圧」という）Ｖｐ１に変換するセンサによって実現される。ハウジング１１には、弁通路１７の第１通路部分１７ａと第２弁室１９と接続するパイロット通路３５が形成され、さらにこのパイロット通路３５に接続される圧力検出用通路３６が形成されている。検出手段１３は、圧力検出用通路３６に臨んでハウジング１１に設けられ、圧力検出用通路３６の流体の圧力を検出することによって、一次圧力Ｐ１を検出する。検出手段１３は、一次圧力Ｐ１を検出電圧Ｖｐ１で表す圧力信号を制御手段１４に与える。一次圧力Ｐ１と検出電圧Ｖｐ１とは、比例である。
【００３８】
制御手段１４は、圧力信号に応答し、検出手段１３の検出結果に基づいて、一次圧力Ｐ１が高くなるにつれて開度を小さくし、一次圧力Ｐ１が低くなるにつれて開度を大きくするように、開度を変化させる指令信号を与えて、可変絞り弁手段１２制御する手段である。具体的には、駆動電流Ｉを指令信号として電磁ソレノイド部２２に与えて制御している。
【００３９】
制御手段１４は、電圧演算部３８と、電流演算部３９とを有する。電圧演算部３８は、検出電圧Ｖｐ１から駆動電圧Ｖを演算する。電圧演算部３８では、固定絞りの場合の一次圧力と圧力損失との関係に基づいて、検出電圧Ｖｐ１が高くなるにつれて駆動電圧Ｖが高くなり、かつ検出電圧Ｖｐ１が高くなるにつれて駆動電圧Ｖの増加率が大きくなる関係を満たすように、予め定める変換式によって演算する。電圧演算部３８は、駆動電圧Ｖを表す信号を電流演算部３９に与える。
【００４０】
電流演算部３９は、駆動電圧Ｖから駆動電流Ｉを演算する。電圧演算部３８では、駆動電圧Ｖと駆動電流Ｉとが比例関係を満たすように、予め定める変換式によって演算する。電流演算部３９は、駆動電流Ｉを表す信号を出力する。制御手段１４は、さらに電力供給制御部を有している。電力供給制御部は、電流演算部３８からの信号に応答し、駆動電流Ｉを電磁ソレノイド部２２に与える。
【００４１】
再び図１および図２を参照して、過流防止弁手段４０は、弁通路１７の可変絞り弁手段１２よりも二次ポート側に介在され、可変絞り弁手段１２における一次ポート１５側の圧力と二次ポート１６側の圧力との差圧（以下「絞り弁差圧」という）ΔＰが、予め定める設定差圧以上になったとき、弁通路１７を開放する（開く）開状態から閉塞する（閉じる）閉状態に切換わる。過流防止弁手段４０は、過流防止弁体４２、過流防止ばね部材４３および突起片４４を含んで構成される。
【００４２】
第２弁室１９は、大略的に円柱状であって、ハウジング１１には、第２弁室１９の軸線方向中途部で半径方向内方に向けて突出する弁座形成部４５が形成される。第２弁室１９は、弁座形成部４５によって、過流防止弁室部１９ａと、手動操作弁室部１９ｂとに、軸線方向に仕切られている。第２弁室１９の各弁室部１９ａ，１９ｂは、弁座形成部４５の内側の孔によって相互に連なっている。弁通路１７の第２通路部分１７ｂは、過流防止弁室部１９ａの弁座形成部４５寄りの部分に半径方向から接続され、弁通路１７の第３通路部分１７ｃは、手動操作弁室部１９ｃの弁座形成部４５寄りの部分に半径方向から接続される。またパイロット通路３５は、過流防止弁室部１９ａの弁座形成部４５と反対側の端部で軸線方向から接続される。
【００４３】
過流防止弁体４２は、第２弁室１９の過流防止弁室部１９ａに同軸に嵌まり込んでハウジング１１に保持され、過流防止弁体４２の軸線Ｌ４２に沿う過流防止作動方向Ｒ１，Ｒ２へ変位可能に設けられる。過流防止弁体４２は、大略的に有底円筒状に形成され、開放端部４２ａを過流防止開方向Ｒ１側に配置し、底部４２ｂを過流防止閉方向Ｒ２側に配置して設けられる。開放端部４２ａは、軸線方向一端部であり、底部４２ｂは、軸線方向他端部である。過流防止開方向Ｒ１は、開閉方向の一方であり、過流防止閉方向Ｒ２は、開閉方向の他方である。
【００４４】
過流防止弁体４２は、底部４２ｂに特殊樹脂から成る過流防止弁シート部４７が形成される。弁座形成部４５には、過流防止弁室部１９ａに臨む部分に過流防止弁座４８が形成される。過流防止弁シート部４７が過流防止弁座４８に着座する状態が、過流防止弁手段４０の閉状態であり、弁通路１７が第２および第３通路部分１７ｂ、１７ｃ間で閉塞される。過流防止弁シート部４７が過流防止弁座４８から離間する状態が、過流防止弁手段４０の開状態であり、弁通路１７が第２および第３通路部分１７ｂ、１７ｃ間で開放される。閉状態から開状態に向かう方向が過流防止開方向Ｒ１であり、開状態から閉状態に向かう方向が過流防止閉方向Ｒ２であり、過流防止弁手段４０は、過流防止弁体４２が過流防止作動方向Ｒ１，Ｒ２へ変位することによって、開状態と閉状態とに切換わり、弁通路１７を開閉することができる。
【００４５】
過流防止ばね部材４３は、たとえば圧縮コイルばねによって実現される。過流防止弁体４２の開放端部４２ａには、外向きフランジ状のばね受部４９が形成され。またハウジング１１には、過流防止弁体４２のばね受部４９に過流防止閉方向Ｒ２側から対向して、ばね受部５０が形成されている。過流防止ばね部材４３は、過流防止弁体４３に同軸に外嵌する状態で、第２弁室１９の過流防止弁室部１９ａに嵌まり込んで設けられ、両端部が各ばね受部４９，５０に支持される。このように設けられる過流防止ばね部材４３は、過流防止開方向Ｒ１へ向かうばね駆動力（以下「ばね力」とい）を、過流防止弁体４２に与える。
【００４６】
過流防止弁体４２は、軸線方向中間部の外周部が、ハウジング１１の第２通路部分１７ｂおよびパイロット通路３５が接続される位置間の部分で、摺動自在にかつ密に支持されるように構成され、開放端部４２ａ側の部分で、パイロット通路３５によって導かれる一次圧力Ｐ１によって、閉方向Ｒ１の駆動力を受ける。過流防止弁体４２には、開放端部４２ａ側の部分の内外を挿通する孔５１が形成されており、過流防止ばね部材４３が設けられる空間にも、パイロット通路３５を経て導かれる一次圧力Ｐ１が導かれる。この構成も含めて、過流防止弁体４２は、一次圧力Ｐ１によって、閉方向Ｒ１の駆動力を受ける。また過流防止弁体４２は、底部４２ｂ側の部分で、第２通路部分１７ｂによって導かれる圧力（以下「第２通路圧力」という）Ｐ１’によって、過流防止閉方向Ｒ２の駆動力を受ける。
【００４７】
一次圧力Ｐ１は、可変絞り弁手段１２における一次ポート側の圧力であり、第２通路圧力Ｐ１’は、可変絞り弁手段１２における二次ポート側の圧力であり、一次圧力Ｐ１から第２通路圧力Ｐ１’を減算した差圧が、絞り弁差圧ΔＰとなる。過流防止弁体４２は、この絞り弁差圧ΔＰに基づく駆動力（以下「差圧力」という）を、過流防止閉方向Ｒ２へ受ける。絞り弁差圧ΔＰに基づく閉方向Ｒ１への差圧力は、絞り弁差圧ΔＰが大きくなるにつれて大きくなり、絞り弁差圧ΔＰが小さくなるにつれて小さくなる。
【００４８】
このように過流防止弁手段４０では、差圧力と過流防止弁ばね部材４３によるばね力とが、過流防止作動方向Ｒ１，Ｒ２へ対抗させるように過流防止弁体４２に与えられ、差圧力および過流防止弁ばね部材４３によるばね力によって、過流防止作動方向Ｒ１，Ｒ２へ変位駆動される。過流防止ばね部材４３は、絞り弁差圧ΔＰが予め設定される設定差圧以上になると、差圧力が過流防止ばね部材４３のばね力に打ち勝って、過流防止弁ート部４７が過流防止弁座４８に着座するように設定されている。このように過流防止弁手段４０は、絞り弁差圧ΔＰが設定差圧以上になると、開状態から閉状態に切換わり、弁通路を閉じる。
【００４９】
過流防止弁手段４０が閉状態にあるとき、一次圧力Ｐ１と第２通路圧力Ｐ１’とが等しくなり、絞り弁差圧ΔＰは０になるが、閉状態では、過流防止弁体４２が第２通路圧力Ｐ１’を、過流防止開方向Ｒ１へ受ける受圧面積が小さくなる。そして過流防止弁体４２は、一次圧力Ｐ１から二次圧力Ｐ２を減算した差圧に基づく駆動力を、過流防止閉方向Ｒ２へ受けることになり、この一次圧力Ｐ１と二次圧力Ｐ２との差圧に基づく駆動力は、過流防止ばね部材４３のばね力よりも大きくなるように構成されている。したがって過流防止弁手段４０は、閉状態が維持される。
【００５０】
突起片４４は、過流防止弁体４２の底部４２ｂから軸線Ｌ４２に沿って過流防止閉方向Ｒ２へ突出している。突起片４４は、たとえば弁座形成部４５の軸線方向寸法よりも大きく形成され、少なくとも過流防止弁手段４０が閉状態にある場合には、弁座形成部４５の内側の空間を挿通して、先端部が手動操作弁室部１９ｂに突出する。また突起片４４は、外径は弁座形成部４５の内径よりも小さい円柱状に形成され、突起片４４が弁座形成部４５の内側を挿通する状態でも、突起片４４と弁座形成部４５との間に隙間が形成されて、流体の流路が確保される。
【００５１】
手動操作弁手段４１は、弁通路１７の過流防止弁手段４０よりも二次ポート側に介在され、弁通路１７を手動操作によって開閉することができる弁手段である。また手動操作弁手段４１は、過流防止弁手段４０を閉状態から開状態に復帰するように、過流防止弁手段４０を操作する弁復帰手段を兼ねる。手動操作弁手段４１は、大略的に円柱状の手動操作弁体５５を有する。
【００５２】
手動操作弁体５５は、第２弁室１９の手動操作弁室部１９ｂに同軸に嵌まり込んでハウジング１１に保持され、手動操作弁体５５の軸線Ｌ５５に沿う手動操作方向Ｔ１，Ｔ２へ変位可能に設けられる。手動操作弁体５５は、略円柱状に形成され、軸線方向中間部の外周部が、ハウジング１１に摺動自在にかつ密に支持されている。
【００５３】
手動操作弁体５５の軸線方向一端部５５ａには、外周部に外ねじ５６が形成され、軸線に沿う中央部に工具を掛合するための掛合部５７が形成されている。軸線方向一端部５５ａは、手動操作方向一方である手動操作開方向Ｔ１の端部である。第２弁室１９のい手動操作弁室部１９ｂは、手動操作開方向Ｔ１の端部が手動操作開方向Ｔ１へ開放するように形成されており、手動操作弁体５５は、掛合部５７をハウジング１１外に露出させる状態で設けられている。
【００５４】
またハウジング１１の手動操作弁室部１９ｂに臨む部分における開放端側の部分には、内ねじ５８が形成されている。手動操作弁体５５は、軸線方向一端部５５ａに形成される外ねじ５７を、ハウジング１１に形成される内ねじ５８に螺合させて、ハウジング１１に螺着されている。この手動操作弁体５５は、操作者が工具を掛合部５７に掛合し、その工具を操作して軸線Ｌ５５まわりに回動させることによって、手動操作方向Ｔ１，Ｔ２へ変位させることができる。
【００５５】
手動操作弁体５５の軸線方向他端部５５ｂには、特殊樹脂から成る手動操作弁シート部６０が形成される。弁座形成部４５には、手動操作弁室部１９ｂに臨む部分に手動操作弁座６１が形成される。手動操作弁シート部６０が手動操作弁座６１に着座する状態が、手動操作弁手段４１の閉状態であり、弁通路１７が第２および第３通路部分１７ｂ、１７ｃ間で閉塞される。手動操作弁シート部６０が手動操作弁座６１から離間する状態が、手動操作弁手段４１の開状態であり、弁通路１７が第２および第３通路部分１７ｂ、１７ｃ間で開放される。閉状態から開状態に向かう方向が手動操作開方向Ｔ１であり、開状態から閉状態に向かう方向が手動操作閉方向Ｔ２であり、手動操作弁手段４１は、前述の手動操作によって、手動操作弁体５５を過流防止作動方向Ｒ１，Ｒ２へ変位させることによって、開状態と閉状態とに切換わり、弁通路１７を開閉することができる。
【００５６】
過流防止弁手段４０の突起片４４は、過流防止弁体４２が最も過流防止開方向Ｒ１寄りに配置されるとき、手動操作弁手段４１が閉状態にあるときの手動操作弁体５５の軸線方向他端部５５ｂの端面よりも、過流防止開方向Ｒ１側に退避する位置にある。過流防止弁手段４０の突起片４４は、過流防止弁体４２が全開状態、つまり最も過流防止閉方向Ｒ２寄りに配置されるとき、手動操作弁手段４１が閉状態にあるときの手動操作弁体５５の軸線方向他端部５５ｂの端面よりも、過流防止閉方向Ｒ２側に突出し、かつ手動操作弁手段４１が最も手動操作開方向Ｔ１寄りにあるときの手動操作弁体５５の軸線方向他端部５５ｂの端面よりも、過流防止開方向Ｒ１側の位置にある。
【００５７】
したがって手動操作弁手段４１は、手動操作弁手段４１を全開状態、つまり手動操作弁体５５を最も手動操作開方向Ｔ１寄りの位置に配置させることによって、弁通路１７を開くとともに、過流防止弁手段４０の作動に支障を来たすことを防止することができる。さらに手動操作弁手段４１は、手動操作弁体５５を曲状態の位置にある最も手動操作閉方向Ｔ２寄りの位置に配置させることによって、軸線方向他端部５５ｂを、閉状態にある過流防止弁手段４０の突起片４４に当接させて、過流防止弁体４２を過流防止開方向Ｒ１へ変位させることができる。過流防止シート部４７が過流防止弁座４８に着座していなければ、過流防止ばね部材４３のばね力が、設定差圧未満の絞り弁差圧ΔＰによる駆動力に打ち勝つ構成であり、手動操作弁手段４１を操作することによって、閉状態にある開状態に復帰させることができる。
【００５８】
このような過流防止弁装置１０は、手動操作弁手段４１を全開状態にして用いられる。過流防止弁手段４０は、開状態にある。一次ポート１５から流体が過流防止弁装置１０に流入すると、その流体は弁通路１７を介して、可変絞り弁部１２、過流防止弁部４０および手動操作弁部４１を経て、二次ポート１６に流下する。
【００５９】
可変絞り弁手段１２では、弁孔２４の半径方向に開口する開口部が開度が変化する可変絞りとなるので、流体は、可変絞り弁手段１２を流下するときに、可変絞りによる圧力損失を生じて、一次圧力Ｐ１から第２通路圧力Ｐ１’に低下する。この圧力損失による差圧が、絞り弁差圧（圧力損失自体に同一の符号を付す場合がある）ΔＰ（＝Ｐ１−Ｐ１’）である。
【００６０】
可変絞り弁手段１２では、絞り弁体２０が絞りばね部材２１と電磁ソレノイド部２２とを含む駆動源２３によって変位駆動されて、開度が調整される構成である。駆動源２３は、検出手段１３によって検出される一次圧力Ｐ１に基づいて、制御手段１４によって制御され、一次圧力Ｐ１が高くなると開度を小さくし、一次圧力Ｐ１が小さくなると開度を大きくするように、絞り弁体２０を駆動する。このように一次圧力Ｐ１の変動に対応して、可変絞り弁手段１２の開度が調整される。
【００６１】
図５は、可変絞り弁手段１２における一次圧力Ｐ１と圧力損失ΔＰとの関係を示すグラフである。可変絞り弁手段１２は、一次圧力Ｐ１が高くなるにつれて開度を小さくするので、流体が圧縮性流体である場合に、図５に破線Ｌａで示す固定絞りと比較して、図５の実線Ｌ１に示すように、一次圧力Ｐ１が高くなるにつれて圧力損失ΔＰが大きくなる。これによって一次圧力Ｐ１の変動に対して絞り弁差圧ΔＰの変動を抑制することができる。本実施の形態では、一次圧力Ｐ１が変動しても、絞り弁差圧ΔＰが変動しないように、絞り弁差圧ΔＰが一定に保たれる。
【００６２】
このように可変絞り弁手段１２では、一次圧力Ｐ１の変動に対しては絞り弁差圧ΔＰが変動しないように構成されるが、流量の変動に対しては差圧を操作するように構成されていない。これによって可変絞り弁手段１２を流下する流体の流量、すなわち過流防止弁装置１０を一次ポート１５から二次ポート１６に流下する流体の流量が増加すると、絞り弁差圧ΔＰは大きくなり、流量が低下すると、絞り弁差圧ΔＰは小さくなる。
【００６３】
過流防止弁手段４０は、絞り弁差圧ΔＰに応答して作動するように構成され、絞り弁差圧ΔＰが、設定差圧以上になると、閉状態に切換り、流体の流下を阻止する。このように過流防止弁手段４０が閉状態に切換わるときの流量が、過流防止弁装置１０のトリップ流量Ｑｔである。換言すれば、過流防止弁装置１０は、流下する流体の流量が、トリップ流量Ｑｔ以上になると、過流防止弁手段４０が作動して弁通路１７を閉じ、流体の流下を阻止する。
【００６４】
図６は、過流防止弁装置１０の一次圧力Ｐ１とトリップ流量Ｑｔとの関係を示すグラフである。過流防止弁装置１０では、図５に示すように、一次圧力Ｐ１が変動しても、絞り弁差圧ΔＰの変動が抑制される。これによって過流防止弁装置１０は、図６の実線Ｌ２に示すように、一次圧力Ｐ１の変動によるトリップ流量Ｑｔの変動幅を、図５の破線Ｌｂで示す従来の過流防止弁装置のような固定絞りの場合の変動幅よりも小さくすることができる。本実施の形態では、一次圧力Ｐ１の変動によるトリップ流量Ｑｔの変動をほぼ無くし、一次圧力Ｐ１に拘わらすトリップ流量Ｑｔを一定に保つことができる。したがって本実施の形態の過流防止弁装置１０は、前記設定圧力をトリップ流量Ｑｔに基づいて予め設定しておくことによって、一次圧力Ｐ１が変動しても、流下する流体の流量がトリップ流量Ｑｔ以上になると、弁通路を閉じて流体の流下を阻止することができる。
【００６５】
このように本実施の形態によれば、一次圧力Ｐ１の変動に関わらす、絞り弁差圧ΔＰの変動が抑制され、トリップ流量Ｑｔの変動が抑制される。これによって操作者が要望するトリップ流量を設定流量として、その設定流量に対応するように設定差圧を決定することによって、流量が設定流量またはその付近流量以上になったときに、過流防止弁手段４０に開状態から閉状態に切換わるように作動させることができる。したがって流体が圧縮性流体であっても、一次圧力Ｐ１の変動に影響されることなく、一定の流量または狭い流量範囲の流量に応答して、それ以上の流量での流体の流下を防止する、優れた作動特性を達成する過流防止弁装置１０を得ることができる。
【００６６】
さらに可変絞り弁手段１２は、検出手段１３および制御手段１４を用いて制御されるので、制御特性、具体的には検出される差圧と指令する開度との関係を、たとえばコンピュータを用いて容易に作成、変更することができる。したがって過流防止弁装置１０の作動特性を容易に調整することができる。つまり図６に示す一次圧力Ｐ１とトリップ流量Ｑｔとの関係を調整し、たとえば一次圧力Ｐ１が変動しても、可能な限りトリップ流量Ｑｔが変化しない（外乱などの不確定要因が無ければ変化しない）作動特性に調整することもできるし、たとえば仮想線Ｌ３で示すようなうに一次圧力Ｐ１の変動に対してトリップ流量Ｑｔが多少変動する作動特性に調整することも可能である。
【００６７】
また手動操作弁手段４１を設けることによって、操作者が任意に流体の流下を阻止することができ、利便性が向上される。しかもこの手動操作弁手段４１によって、閉状態にある過流防止弁手段４０を操作して、容易に開状態に復帰させることができる。したがって過流防止弁装置１０を、部品交換を必要とすることなく、繰り返し用いることができる。しかも手動操作弁手段４１が弁復帰手段を兼ねるので、構成を小形にすることができる。
【００６８】
図７は、本発明の第２の実施の形態の過流防止弁装置１０Ａを示す断面図である。本実施の形態の過流防止弁装置１０Ａは、図１〜図６の実施の形態の過流防止弁装置１０と類似しており、対応する構成に同一の符号を付し、異なる構成についてだけ説明して、同様の構成は説明を省略する。本実施の形態の過流防止弁装置１０Ａは、絞り弁手段１２として、先端部がニードル形状であるポペットを用いるニードルポペット型の弁手段が用いられる。この構成では、開度調整閉方向Ｈ１の先端部が円錐状に形成される絞り弁体２０が用いられ、開度調整方向Ｈ１，Ｈ２へ変位させることによって、この絞り弁体２０の先端部の外周面とハウジング１１の内周面との距離を変化させて、開度を調整することができる。このようなニードルポペット型の可変絞り弁手段１２を用いる構成であっても、前述のスプール型の可変絞り弁手段１２を用いる構成と同様の効果を達成することができる。
【００６９】
図８は、本発明の第３の実施の形態の過流防止弁装置１０Ｂを示す断面図である。本実施の形態の過流防止弁装置１０Ｂは、図１〜図７の実施の形態の過流防止弁装置１０，１０Ａと類似しており、対応する構成に同一の符号を付し、異なる構成についてだけ説明して、同様の構成は説明を省略する。本実施の形態の過流防止弁装置１０Ｂは、絞り弁手段１２として、先端部がボール形状であるポペットを用いるボールポペット型の弁手段が用いられる。この構成では、開度調整閉方向Ｈ１の先端部が半球状に形成される絞り弁体２０が用いられ、開度調整方向Ｈ１，Ｈ２へ変位させることによって、この絞り弁体２０の先端部の外周面とハウジング１１の内周面との距離を変化させて、開度を調整することができる。このようなボールポペット型の可変絞り弁手段１２を用いる構成であっても、前述のスプール型の可変絞り弁手段１２を用いる構成と同様の効果を達成することができる。
【００７０】
前述の各実施の形態は、本発明の例示に過ぎず、本発明がこれらに限定されるものではなく、同様の機能を達成できる構成であればよい。したがって本発明の範囲内において構成を変更することができる。たとえば過流防止弁装置を構成する各弁手段は、前述の構成以外の構成であってもよい。また各実施の形態の過流防止弁装置１０，１０Ａ，１０Ｂにおいて、絞り弁体２０とプランジャ３１とは別体に形成されたけれども、一体に形成するようにしてもよい。また過流防止弁体４２と一体に形成された突起片４４は、手動操作弁体５５と一体に形成される構成でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の第１の実施の形態の過流防止弁装置１０を示す断面図である。
【図２】過流防止弁装置１０を示す流体圧回路図である。
【図３】検出手段１３および制御手段１４を含んで構成される制御系３７を簡略化して示すブロック図である。
【図４】制御系３７を示すブロック図である。
【図５】可変絞り弁手段１２における一次圧力Ｐ１と圧力損失ΔＰとの関係を示すグラフである。
【図６】過流防止弁装置１０の一次圧力Ｐ１とトリップ流量Ｑｔとの関係を示すグラフである。
【図７】本発明の第２の実施の形態の過流防止弁装置１０Ａを示す断面図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態の過流防止弁装置１０Ｂを示す断面図である。
【図９】従来技術である過流防止弁装置１を示す断面図である。
【図１０】流体が圧縮性流体である場合の固定絞りにおける一次圧力と圧力損失との関係を示すグラフである。
【図１１】流体が圧縮性流体である場合の過流防止弁装置１の一次圧力ｐ１とトリップ流量ｑｔとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７２】
１０，１０Ａ，１０Ｂ  過流防止弁装置
１２  可変絞り弁手段
１３  検出手段
１４  制御手段
１５  一次ポート
１６  二次ポート
１７  弁通路
２０  可変絞り弁体
２１  絞りばね部材
２２  電磁ソレノイド部
２３  駆動源
３５  パイロット通路
４０  過流防止弁手段
４１  手動操作弁手段
４２  過流防止弁体
４３  過流防止ばね部材
４４  突起片
４５  弁座形成部
５５  手動操作弁体
【図１】
2005215990.tif 000003
【図２】
2005215990.tif 000004
【図３】
2005215990.tif 000005
【図４】
2005215990.tif 000006
【図５】
2005215990.tif 000007
【図６】
2005215990.tif 000008
【図７】
2005215990.tif 000009
【図８】
2005215990.tif 000010
【図９】
2005215990.tif 000011
【図１０】
2005215990.tif 000012
【図１１】
2005215990.tif 000013