(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧の流体が送られてくる流路内に形成された弁座に上流側から当接して閉状態になるように配置された主弁と、
上記弁座の下流側の流路から分岐して形成された調圧室と、
上記弁座の下流側の流路内の圧力と上記調圧室内の圧力とを表裏両面に受けて上記主弁と一体的に移動するように上記主弁と連結部材によって連結された受圧部材と、
上記弁座の下流側の流路内と上記調圧室内との間を細い断面積でリークさせるリーク路と、
上記弁座より上流側の流路内と上記調圧室内とを連通させるパイロット通路と、
上記パイロット通路の入口と出口の差圧が一定以上になると開いて上記パイロット通路の入口と出口の差圧を一定に保つパイロット通路定差圧弁と
が設けられたパイロット作動流量調整弁であって、
上記パイロット通路が上記連結部材中から上記受圧部材中にわたって形成されて、その部分に上記パイロット通路定差圧弁が配置され、
上記パイロット通路定差圧弁が、電磁コイルによって駆動される可動鉄芯によりパイロット弁体を付勢する電磁作動弁であり、上記パイロット通路中に配置された可動鉄芯が外部に配置された電磁コイルによって駆動される
ことを特徴とするパイロット作動流量調整弁。
【請求項２】
上記パイロット通路定差圧弁が電磁作動弁であり、電磁コイルへの通電電流によって差圧値を制御することができる請求項１記載のパイロット作動流量調整弁。
【請求項３】
上記パイロット通路を開閉する開閉弁が上記パイロット通路定差圧弁と直列に接続配置されている請求項１又は２記載のパイロット作動流量調整弁。
【請求項４】
上記可動鉄芯が上記パイロット通路の上流側に向けて上記パイロット弁体を付勢し、上記可動鉄芯の下流側端部に上記パイロット通路を開閉するための開閉弁が連結されている請求項１、２又は３記載のパイロット作動流量調整弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、弁の前後差圧を一定に保って流体の流量を調整するようにしたパイロット作動流量調整弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
流量調整弁は、一般に、電磁ソレノイドで弁の前後差圧を調整して、その設定差圧に対応して流量が制御されるようになっている。
【０００３】
しかし、その差圧が例えば５０気圧ないし１００気圧と非常に大きい場合には、流路の断面積に比較して巨大なソレノイドが必要となって実用的でなくなるため、パイロット作動の流量調整弁が用いられる。
【０００４】
そのようなパイロット作動の流量調整弁は、単なるパイロット作動の開閉弁と違って、パイロット通路を開閉する弁を定差圧弁にする必要がある。そこで従来は、主弁の下流側流路と調圧室内との間に形成したパイロット通路を、ソレノイドで付勢される定差圧弁により下流側から開閉するようにし、上流側流路と調圧室内とを細いリーク路で連通させていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のような構成をとると、弁閉時にパイロット通路が閉じられたとき、細いリーク路を介して上流側と連通する調圧室内が高圧になる。すると上述のように下流側との差圧が非常に大きい場合には、パイロット通路やその周辺を通じて調圧室内から下流側に流体が流れてしまい、常にある程度以上の流量が発生してしまう不都合がある。
【０００６】
そこで本発明は、上流の流体圧が高圧でも、パイロット通路が閉じられたときには、下流側への流体の流れを確実に止めることができるパイロット作動流量調整弁を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のパイロット作動流量調整弁は、高圧の流体が送られてくる流路内に形成された弁座に上流側から当接して閉状態になるように配置された主弁と、上記弁座の下流側の流路から分岐して形成された調圧室と、上記弁座の下流側の流路内の圧力と上記調圧室内の圧力とを表裏両面に受けて上記主弁と一体的に移動するように上記主弁と連結部材によって連結された受圧部材と、上記弁座の下流側の流路内と上記調圧室内との間を細い断面積でリークさせるリーク路と、上記弁座より上流側の流路内と上記調圧室内とを連通させるパイロット通路と、上記パイロット通路の入口と出口の差圧が一定以上になると開いて上記パイロット通路の入口と出口の差圧を一定に保つパイロット通路定差圧弁とを設けたことを特徴とする。
【０００８】
なお、上記パイロット通路定差圧弁が電磁作動弁であり、電磁コイルへの通電電流によって差圧値を制御することができるようにしてもよく、上記パイロット通路を開閉する開閉弁が上記パイロット通路定差圧弁と直列に接続配置されていてもよい。
【０００９】
また、上記パイロット通路が上記連結部材中から上記受圧部材中にわたって形成されていて、上記パイロット通路定差圧弁がその部分に配置されていてもよい。
【００１０】
その場合、上記パイロット通路定差圧弁が、電磁コイルによって駆動される可動鉄芯によりパイロット弁体を付勢する電磁作動弁であり、上記パイロット通路中に配置された可動鉄芯が外部に配置された電磁コイルによって駆動されるようにしてもよい。
【００１１】
そして、上記可動鉄芯が上記パイロット通路の上流側に向けて上記パイロット弁体を付勢し、上記可動鉄芯の下流側端部に上記パイロット通路を開閉するための開閉弁が連結されていてもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
本発明のパイロット作動流量調整弁は、例えば炭酸ガスを冷媒とする冷凍サイクルの膨張弁や、内燃機関の直噴燃料制御弁あるいは高水圧の流量制御弁等のように、高圧の流体が送られてきて大きな差圧下で動作させる必要がある弁に用いられる。
【００１３】
図１は、本発明の第１の実施の形態のパイロット作動流量調整弁を示しており、例えば５０気圧ないし１００気圧という高圧の流体が送られて来る管路の途中に、環状に弁座１が形成されている。
【００１４】
弁座１より上流側の管路２と下流側の管路３とは直角に曲がって形成されていて、弁座１は上流側の管路２内に形成されている。
主弁４は、上流側の端面が塞がった円筒状に形成されて、軸線方向に進退自在に弁座１内に嵌挿配置されていて、主弁４の側壁面に流量調整用のスリット５が形成されている。
【００１５】
また、主弁４の上流側端部には止め弁部６がフランジ状に突出形成されていて、この止め弁部６が弁座１に押し付けられると、主弁４が全閉状態になるようになっている。
【００１６】
上流側の管路２の軸線の延長線位置には、弁座１の径より大きな径のシリンダ状の調圧室８が下流側の管路３から分岐して形成されており、その中にピストン円盤状の受圧部材９が軸線方向に進退自在に嵌挿されている。１７は、調圧室８の外面隔壁であり、この実施の形態では蓋状に形成されている。
【００１７】
受圧部材９は、一直線にある上流側の管路２の軸線と調圧室８の軸線とを結ぶ位置に配置された連結棒１０によって主弁４と一体的に連結されている。したがって、主弁４と受圧部材９とは一体となって移動する。１２及び１３は、それらがガタつかないように両側から付勢する圧縮コイルスプリングである。
【００１８】
主弁４は一方の面で上流側の管路２内の圧力を受圧し、反対側から下流側の管路３内の圧力を受圧する。また受圧部材９は、一方の面で調圧室８内の圧力を受圧し、反対側の面で下流側の管路３内の圧力を受圧する。
【００１９】
そして、受圧部材９の受圧面積（＝調圧室８の断面積）が主弁４の受圧面積（＝弁座１の断面積）より広く（例えば２〜１０倍程度広く）形成されている。したがって、調圧室８内の圧力を制御することによって、受圧部材９と連結棒１０を介して主弁４の状態が制御される。
【００２０】
弁座１と下流側の管路３を通らずに上流側の管路２から調圧室８内に通じるパイロット通路１５が設けられており、パイロット通路定差圧弁２０と止め弁３０がパイロット通路１５の途中に直列に介挿接続されている。
【００２１】
１５Ａは、パイロット通路１５のうちの定差圧弁座２１より上流側の部分、１５Ｂは、定差圧弁座２１とパイロット開閉弁座３１との間の部分、１５Ｃは、パイロット開閉弁座３１より下流側の部分である。また、調圧室８内と下流側の管路３とは細い断面積のリーク路１６で連通している。ただし、リーク路１６は受圧部材９に形成してもよい。
【００２２】
止め弁３０は、パイロット通路１５の途中に形成されたパイロット開閉弁座３１をパイロット開閉弁体３２で単純に開閉する電磁開閉弁であり、電磁コイル３４への通電がないときは、パイロット開閉弁体３２に連結された可動鉄芯３３が固定鉄芯３５に吸引されないので、閉弁状態になる。３６は、可動鉄芯３３と固定鉄芯３５との間に配置された圧縮コイルスプリングである。以下、この止め弁３０が開状態であるとの前提で説明をする。
【００２３】
パイロット通路定差圧弁２０は、パイロット通路１５の内面に形成されたパイロット弁座２１に下流側から対向して配置された円錐状のパイロット弁体２２が、電磁コイル２４で駆動される可動鉄芯２３に連結された構造の電磁駆動定差圧弁である。可動鉄芯２３は、電磁コイル２４から生じる磁界によって固定鉄芯２５に吸引されてパイロット弁体２２を閉じ方向に付勢する。
【００２４】
その結果、電磁コイル２４への通電電流値が一定の状態においては、パイロット弁座２１の上流側と下流側の差圧（即ち、パイロット通路１５の入口と出口の差圧）が一定以上になるとパイロット弁体２２が開き、差圧が一定より小さくなるとパイロット弁体２２が閉じて、パイロット通路１５の入口と出口の差圧が一定に保たれる。
【００２５】
したがって、一定に保たれるパイロット通路１５の入口と出口の差圧値を、電磁コイル２４への通電電流値を選択することによって制御することができ、電磁コイル２４への通電がない状態では差圧値が最小になる。
【００２６】
調圧室８内の圧力はパイロット通路１５の出口圧力なので、このような構成により、上流側の管路２内の圧力と調圧室８内の圧力との差圧が一定に維持され、それによって主弁４の開度が制御されて、上流側の管路２から下流側の管路３へ流れる流体の流量が一定に制御される。したがって、パイロット通路定差圧弁２０の電磁コイル２４への通電電流値を変えることにより、上流側の管路２から下流側の管路３へ流れる流体の流量を任意に制御することができる。
【００２７】
このようなパイロット作動流量調整弁において、止め弁３０をオフにして閉じれば、パイロット通路１５が閉じられるので、リーク路１６を介して下流側の管路３側と連通する調圧室８内が下流側の管路３内と同じ低圧になる。
【００２８】
その結果、その圧力と上流側の管路２内の圧力との差圧により主弁４の止め弁部６が弁座１に押し付けられ、主弁４が全閉状態になる。そして、調圧室８内は下流側の管路３内と同じ低圧なので、上流側の管路２側がどんなに高圧でも、調圧室８から下流側の管路３への漏れがなく完全な流量ゼロの状態を安定して得ることができる。
【００２９】
図２は、本発明の第２の実施の形態のパイロット作動流量調整弁を示しており、パイロット通路１５を、連結棒１０中から受圧部材９中にまたがって形成して、パイロット通路定差圧弁２０のパイロット弁座２１、パイロット弁体２２、可動鉄芯２３及び固定鉄芯２５をその内部に配置したものである。電磁コイル２４は、それらを囲む状態で外部に配置されている。
【００３０】
この第２の実施の形態において前述の第１の実施の形態と同じ機能の部分には同じ符合を付してある。新しい符号は１９だけであり、先が塞がった円筒状に形成された外面隔壁１７と固定鉄芯２５との嵌合部の隙間により形成されたリーク路１６の圧損を減じるために、固定鉄芯２５の外周面に形成された三つの円周溝である。
【００３１】
この第２の実施の形態においても、弁座１と上流側の管路２と下流側の管路３との位置関係は第１の実施の形態と同じである。ただし、主弁４は弁座１に対して上流側の管路２側の正面から対向配置されている。止め弁部６はゴム製の円盤状である。
【００３２】
調圧室８は、先が塞がれた円筒形状の外面隔壁１７の奥の空間によって形成されており、その内部に円筒状の受圧部材９と固定鉄芯２５とが一体に連結された状態で軸線方向に進退自在に嵌挿配置されている。
【００３３】
その結果、受圧部材９の端面で調圧室８内の圧力が受圧され、固定鉄芯２５の端面で下流側の管路３内の圧力が受圧される。したがって、固定鉄芯２５は受圧部材９を兼用している（或いは、固定鉄芯２５が受圧部材９の半部を構成している）。
【００３４】
このように受圧部材９の半部を兼用する固定鉄芯２５と主弁４とを連結する連結棒１０はパイプ状であり、その孔部がパイロット通路１５の一部（１５Ａ）になり、下流側端部の口元がパイロット通路定差圧弁２０のパイロット弁座２１になっている。
【００３５】
受圧部材９（及び固定鉄芯２５）の受圧面積は弁座１の断面積より広く（例えば２〜１０倍程度広く）形成されている。そして、固定鉄芯２５の軸線位置に形成された孔内にパイロット通路定差圧弁２０のパイロット弁体２２が配置されていて、電磁コイル２４への通電により、受圧部材９内の空間に配置された可動鉄芯２３が固定鉄芯２５側に吸引されると、それによってパイロット弁体２２がパイロット弁座２１に押し付けられる。
【００３６】
また、受圧部材９と固定鉄芯２５の内部空間がパイロット通路１５の一部（１５Ｂ）になっている。そして、受圧部材９と調圧室８とを通じさせる孔（１５Ｃ）の内側口元が止め弁のパイロット開閉弁座３１になっており、それに対向する可動鉄芯２３の端部にパイロット開閉弁体３２が突設されている。
【００３７】
このように構成された第２の実施の形態のパイロット作動流量調整弁において、電磁コイル２４への通電電流値が一定の状態においては、パイロット弁座２１の上流側と下流側の差圧（即ち、パイロット通路１５の入口と出口の差圧）が一定以上になるとパイロット弁体２２が開き、差圧が一定より小さくなるとパイロット弁体２２が閉じて、パイロット通路１５の入口と出口の差圧が一定に保たれる。
【００３８】
調圧室８内の圧力はパイロット通路１５の出口圧力なので、このような構成により、上流側の管路２内の圧力と調圧室８内の圧力との差圧が一定に維持され、それによって主弁４の開度が制御されて、上流側の管路２から下流側の管路３へ流れる流体の流量が一定制御される。
【００３９】
したがって、パイロット通路定差圧弁２０の電磁コイル２４への通電電流値を変えることにより、上流側の管路２から下流側の管路３へ流れる流体の流量を任意に制御することができる。
【００４０】
そして、電磁コイル２４をオフにすると、可動鉄芯２３が固定鉄芯２５側に全く吸引されなくなるので、図３に示されるように、可動鉄芯２３と固定鉄芯２５との間に配置された圧縮コイルスプリング３６によって、パイロット開閉弁体３２がパイロット開閉弁座３１に押し付けられてパイロット通路１５が塞がれた状態になる。
【００４１】
このとき調圧室８内は、第１の実施の形態の場合と同様に、下流側の管路３内と同じ低圧なので、上流側の管路２内がどんなに高圧でも、調圧室８から下流側の管路３への漏れがなく完全な流量ゼロの状態を安定して得ることができる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、弁座の下流側の流路から分岐して形成された調圧室と下流側の流路との間に設けた受圧部材を主弁と一体的に移動するように連結し、弁座より上流側の流路内と調圧室内とを連通させるパイロット通路を定差圧弁で開閉するようにしたので、定差圧弁を制御することにより弁座部分の流量を制御することができると共に、調圧室内は下流側流路内と同じ低圧なので、上流側流路側がどんなに高圧でも、調圧室から下流側流路への漏れがなく、パイロット通路が閉じられたときには、下流側への流体の流れを確実に止めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のパイロット作動流量調整弁の縦断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態のパイロット作動流量調整弁の縦断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態のパイロット作動流量調整弁の全閉状態の縦断面図である。
【符号の説明】
１  弁座
２  上流側の管路（流路）
３  下流側の管路（流路）
４  主弁
８  調圧室
９  受圧部材
１０  連結棒
１５  パイロット通路
１６  リーク路
２０  パイロット通路定差圧弁
２１  パイロット弁座
２２  パイロット弁体
２３  可動鉄芯
２５  固定鉄芯
３１  パイロット開閉弁座
３２  パイロット開閉弁体
【図１】
0004049909.tif 000002
【図２】
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【図３】
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