(57)【要約】      （修正有）【課題】弁体が受ける差圧と圧縮バネのバネ力との差の弁体位置による変化を小さくすることにより、流量制御の精度を向上させた流量制御弁を提供する。【解決手段】弁体２の第１スライド部３と圧力流体出力路６との間に形成される絞り部で生じる大きな差圧に由来する流体力ＦＦは、第１スライド部と圧力流体出力路６との間に形成される可変絞りの開度がある微小開口量である微小開口位置に弁体が位置する際に極大となり、前記可変絞りの開度が大きくなる、すなわち圧縮バネ７のたわみ量が小さくなるにつれて減少していくが、圧縮バネのバネ定数は、たわみ量が小さくなるにつれて小さくなるので、固定オリフィスＯＦ１の前後の差圧の弁体位置による変化を従来のものよりも小さくできる。従って、制御流量の変化を小さくし、流量制御の精度を向上させることができる。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
弁軸の一端に形成された第１スライド部と他端に形成された第２スライド部を有する弁体と、この弁体を弁軸方向に摺動可能に収納する弁箱と、圧力流体源からの圧力流体を両スライド部間に供給する圧力流体供給路と、弁体の作動により圧力流体を制御しつつ出力する圧力流体出力路と、前記圧力流体供給路に介設してなる固定オリフィスと、この固定オリフィスよりも圧力流体源側の圧力流体供給路を前記第１スライド部と弁箱端との間に形成される第１外方室に連結する第１の連結路と、前記固定オリフィスよりも下流側の圧力流体供給路を前記第２スライド部と弁箱端との間に形成される第２外方室に連通する第２の連結路と、前記第２外方室内に配され前記第２スライド部を第１スライド部側に弾性付勢する圧縮バネとを具備するものであって、
前記圧縮バネが、たわみ量が大きくなるにつれてバネ定数が大きくなるものであることを特徴とする流量制御弁。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、圧力流体を利用して作業機械などの駆動を行う場合に使用される流量制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧力流体を利用して作業機械などの駆動を行う場合に使用される流量制御弁には各種の構造のものが提供されている（例えば、特許文献１を参照）。その一例を、図４に示す。
【０００３】
図４に示すこの種の流量制御弁ＣＶの構成は、断面円形の筒状を成した弁箱ａ１であり、内方には油等の流体にて弁体ａ２が機密状態で往復動可能に収納されている。この弁体ａ２は弁箱ａ１より短軸で、一端部には第１スライド部ａ３が形成され、他端には第２スライド部ａ４が形成されている。この第１スライド部ａ３および第２スライド部ａ４のそれぞれの外方には、弁箱ａ１の端部との間に第１背圧室Ｋ１と第２背圧室Ｋ２とがそれぞれ形成されている。
【０００４】
弁箱ａ１の中央部位には圧力流体源Ｐと弁箱ａ１を連結する圧力流体供給路ａ５と、流体を制御しながら外部に出力する圧力流体出力路ａ６がそれぞれ接続されている。
【０００５】
また、圧力流体供給路ａ５には固定の開口を有する固定オリフィスＯＦ１が介設されるとともにこの固定オリフィスＯＦ１より圧力流体源Ｐ側の圧力流体供給路ａ５が前記第１背圧室Ｋ１と第１の連結路ａ９を介して接続されるとともに、圧力流体供給路a５は第２の連通路ａ１０を介して第２背圧室Ｋ２と連通されている。また、この第２背圧室Ｋ２内、すなわち第２スライド部ａ４と弁箱ａ１の端との間には、圧縮バネａ７が介設されている。
【０００６】
以上の構成において、圧力流体が制御されつつ圧力流体出力路ａ６から出力される原理を説明する。図４に示す流量制御弁ＣＶにおいて、圧力流体の流量Ｑは、固定オリフィスＯＦ１の開口面積Ａ１、流体密度ρ、第１オリフィスＯＦ１の前後の圧力をＰ１、Ｐ２とし、ｃを流量係数とすると、下式（数１）が得られる。
【０００７】
【数１】
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【０００８】
また、第１スライド部ａ３と第２スライド部ａ４の受圧面積をＡ２、前記両スライド部ａ３、ａ４に作用する流体力をＦＦ、圧縮バネａ７の付勢力をＦＳとすると、両スライド部に作用する力のつり合いから下式（数２）が成立する。
【０００９】
【数２】
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【００１０】
また、上記（数１）及び（数２）から、下式（数３）が成立する。
【００１１】
【数３】
0003161447.tif 000005
【００１２】
この（数３）から、前記付勢力ＦＳと流体力ＦＦの影響を無視できるものとすれば、流量制御弁ＣＶの流量Ｑは、圧力流体出力路ａ６における下流圧Ｐ３に関わらず一定となり、流量制御が可能となる。
【００１３】
このような流量制御弁ＣＶにおいては、圧力流体出力路ａ６における下流圧Ｐ３が変動すると、弁体ａ２が軸方向に移動し、絞り部の開口面積を変化させることで圧力損失を調整して流量が一定に保たれる。
【００１４】
しかし、弁体ａ２の位置が変化すると、上述した付勢力ＦＳ及び流体力ＦＦが変化し、上述した（数３）の制御流量Ｑに影響することがある。特に、大流量時においては、流体力ＦＦが大きく変化することにより、流量制御の精度が低下する不具合が発生しうる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】実用新案登録第３１５０４７４号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【００１６】
本考案は上記の点に鑑み、流量制御の精度を向上させることを所期の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
すなわち本考案に係る流量制御弁は、弁軸の一端に形成された第１スライド部と他端に形成された第２スライド部を有する弁体と、この弁体を弁軸方向に摺動可能に収納する弁箱と、圧力流体源からの圧力流体を両スライド部間に供給する圧力流体供給路と、弁体の作動により圧力流体を制御しつつ出力する圧力流体出力路と、前記圧力流体供給路に介設してなる固定オリフィスと、この固定オリフィスよりも圧力流体源側の圧力流体供給路を前記第１スライド部と弁箱端との間に形成される第１外方室に連結する第１の連結路と、前記固定オリフィスよりも下流側の圧力流体供給路を前記第２スライド部と弁箱端との間に形成される第２外方室に連通する第２の連結路と、前記第２外方室内に配され前記第２スライド部を第１スライド部側に弾性付勢する圧縮バネとを具備するものであって、前記圧縮バネが、たわみ量が大きくなるにつれてバネ定数が大きくなるものであることを特徴とする。
【００１８】
このような構成であれば、前記弁体の第１スライド部と圧力流体出力路との間に形成される絞り部で生じる大きな差圧に由来する流体力は、第１スライド部と圧力流体出力路との間に形成される可変絞りの開度がある微小開口量である微小開口位置に弁体が位置する際に極大となり、前記可変絞りの開度が大きくなる、すなわち圧縮バネのたわみ量が小さくなるにつれて減少していくが、圧縮バネのバネ定数は、たわみ量が小さくなるにつれて小さくなるので、固定オリフィスの前後の差圧の弁体位置による変化を従来のものよりも小さくできる。従って、制御流量の変化を小さくし、流量制御の精度を向上させることができる。
【００１９】
なお、本考案において、「圧縮バネ」とは、単独の圧縮バネに限らず、複数の圧縮バネを組み合わせたものも含む概念である。
【考案の効果】
【００２０】
本考案の構成によれば、弁体が受ける差圧と圧縮バネのバネ力との差の弁体位置による変化を小さくすることにより、流量制御の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本考案の一実施形態に係る流量制御弁の構成を示す図。
【図２】同実施形態に係る流量制御弁のバネ力の弁体移動距離に対する関係を示す図。
【図３】本考案の他の実施形態に係る流量制御弁の構成を示す図。
【図４】従来の流量制御弁の構成を示す図。
【考案を実施するための形態】
【００２２】
以下、本考案の一実施形態を、図１を参照して説明する。
【００２３】
流量制御弁ＣＶの構成における主要な構成要素は、圧力流体源Ｐからの流体を導入する圧力流体供給路５と、圧力流体量を制御しつつ出力する圧力流体出力路６を有し、この両者間に弁体２が左右往復動可能に介在されている。具体的には、弁体２は前記両者間に設置された円筒形の弁箱１内に摺動可能に配設され、この弁体２の摺動動作にて、圧力流体出力路６の流路断面が制御され、制御された圧力流体が出力される。この弁体２には両端に摺動を可能にするための第１スライド部３と第２スライド部４が設けられている。
【００２４】
基本的な構成要素である弁箱１は、弁体２と第１スライド部３および第２スライド部４が円筒状態であり、断面円形の筒状に形成されている。この弁箱１の内方には油等の流体にて弁体２が機密状態で往復動可能に収納されている。また、この弁体２は弁箱１より短軸で、第１スライド部３の左方と第２スライド部４の右方には、それぞれ第１背圧室Ｋ１と第２背圧室Ｋ２が形成されている。一方、第１スライド部３と第２スライド部４との間には、内方室Ｋ３が形成されている。圧力流体供給路５内には、固定オリフィスＯＦ１が設けられている。この圧力流体供給路５の固定オリフィスＯＦ１より圧力流体源Ｐ側と第１背圧室Ｋ１とは第１の連結路９を介して連結されている。一方、この圧力流体供給路５の固定オリフィスＯＦ１より弁箱１側と第２背圧室Ｋ２とは第２の連結路１０を介して連結されている。この第２背圧室Ｋ２内、すなわち第２スライド部４と弁箱１の端間には、圧縮バネ７が介設されている。そして、第１スライド部３が弁箱１内を摺動することにより圧力流体出力路６の流路断面が制御され、可変絞り部として機能する。
【００２５】
しかして本実施形態では、前記圧縮バネ７のバネ定数を、そのたわみ量が大きくなるにつれて大きくなるようにしている。
【００２６】
具体的には、この圧縮バネ７は、その一端側から他端側に向かうにつれピッチが漸次大きくなる形状を有する。すなわち、弁体２が圧縮バネ７からバネ力ＦＳを受けていない状態から第２背圧室Ｋ２側への移動量を横軸、バネ力ＦＳを縦軸として示すグラフである図２の実線に示すように、第１スライド部３が受ける力ＦＦが小さい場合には、弁体２の移動距離も小さく、ピッチが大きな部位が優先して変形する。これに対して、第１スライド部３が受ける力ＦＦが大きい場合には、弁体２の移動距離も大きく、ピッチが小さな部位も変形する。ここで、圧縮バネ７のバネ係数は、バネ力ＦＳの前記移動距離すなわちたわみ量に対する微分である。
【００２７】
本実施形態に係る流量制御弁ＣＶの構成によれば、前記圧縮バネ７によるバネ力ＦＳと前記差圧により第１スライド部３が受ける力ＦＦとの差の弁体位置による変化が従来のものと比較して小さくなり、前述した（数３）に示すように、制御流量Ｑの変化も小さくなるので、流量制御の精度向上を図ることができる。
【００２８】
なお、本考案は以上に述べた実施形態に限られない。
【００２９】
例えば、図３に示すように、その一端側から他端側に向かうにつれピッチが漸次大きくなる形状を有する圧縮バネに替えて、第２スライド部４と常時接する第１の圧縮バネ１０７ａと、第１スライド部３が受ける力ＦＦが所定以上である、すなわち第１スライド部３の移動距離が所定以上である場合にのみ第２スライド部４と接する第２の圧縮バネ１０７ｂとを配してもよい。このような構成であっても、第１スライド部３が受ける力ＦＦが大きい場合には第１及び第２の圧縮バネ１０７ａ、１０７ｂから第２スライド部４が受けるバネ力ＦＳを大きくすることにより、このバネ力ＦＳと第１スライド部３が受ける力ＦＦとの差を一体に保つこと、ひいては制御流量Ｑを一定に保つことができる。なお、図３及びその説明において、上述した実施形態におけるものに対応する部位には同一の符号及び名称を付している。
【００３０】
その他、本考案の趣旨を損ねない範囲で種々に変更してよい。
【符号の説明】
【００３１】
１…弁箱
２…弁体
３…第１スライド部
４…第２スライド部
５…圧力流体供給路
６…圧力流体出力路
７…圧縮バネ
ＯＦ１…固定オリフィス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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