(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁本体に流体が流通する流路を設け、その流路の端部には一次側圧力が入力される一次側ポート及び二次側圧力が出力される二次側ポートをそれぞれ設け、前記流路の一次側ポートと二次側ポートとの間にはその流路を開閉することにより二次側圧力を決定付ける弁体を備えた開閉部を設け、前記流路の開閉部よりも二次側ポート側に開口する開口部を備えたフィードバック通路を設け、そのフィードバック通路に連通されるフィードバック室を設け、そのフィードバック室の内部圧力に基づいて前記弁体を開閉動作させることにより、二次側圧力を設定圧力となるように制御する圧力制御弁であって、
前記弁本体の前記流路における前記開口部の上流側において二次側ポートから直線的に延びる流路途中の内周面に、前記開口部周辺に負圧が発生するように同開口部が設けられた位置の流路断面積よりも流路断面積が小さくなる段差を、前記弁本体の内周面から流路中心側へ向けて流路を絞るように突出された突出部により形成するとともに、前記弁本体の流路に対応する内周面に溝を設け、前記段差と前記開口部との間には、二次側ポートから前記段差までの流路径よりも小さな平面部と、その平面部の周囲から下流側に向けて拡径するとともに弾性変形可能なフランジ部とから構成された整流作用を有するフィルタを二次側ポート側より挿入して前記平面部を前記流路に交差して整流作用を有する状態に配置するとともに前記フランジ部先端側を前記溝の下流側側面に係合させた圧力制御弁。
【請求項２】
弁本体に流体が流通する流路を設け、その流路の端部には一次側圧力が入力される一次側ポート及び二次側圧力が出力される二次側ポートをそれぞれ設け、前記流路の一次側ポートと二次側ポートとの間にはその流路を開閉することにより二次側圧力を決定付ける弁体を備えた開閉部を設け、前記流路の開閉部よりも二次側ポート側に開口する開口部を備えたフィードバック通路を設け、そのフィードバック通路に連通されるフィードバック室を設け、二次側圧力を設定圧力に調節するための調圧部を、受圧体を挟んでフィードバック室と対向するように設け、調圧部からの圧力とフィードバック室の内部圧力との差圧による前記受圧体の変位に基づいて、前記弁体を開閉動作させることにより、二次側圧力を設定圧力となるように制御する圧力制御弁であって、
前記弁本体の前記流路における前記開口部の上流側において二次側ポートから直線的に延びる流路途中の内周面に、前記開口部周辺に負圧が発生するように同開口部が設けられた位置の流路断面積よりも流路断面積が小さくなる段差を、前記弁本体の内周面から流路中心側へ向けて流路を絞るように突出された突出部により形成するとともに、前記弁本体の流路に対応する内周面に溝を設け、前記段差と前記開口部との間には、二次側ポートから前記段差までの流路径よりも小さな平面部と、その平面部の周囲から下流側に向けて拡径するとともに弾性変形可能なフランジ部とから構成された整流作用を有するフィルタを二次側ポート側より挿入して前記平面部を前記流路に交差して整流作用を有する状態に配置するとともに前記フランジ部先端側を前記溝の下流側側面に係合させた圧力制御弁。
【請求項３】
弁本体に流体が流通する流路を設け、その流路の端部には一次側圧力が入力される一次側ポート及び二次側圧力が出力される二次側ポートをそれぞれ設け、前記流路の一次側ポートと二次側ポートとの間にはその流路を開閉することにより二次側圧力を決定付ける弁体を備えた開閉部を設け、前記流路の開閉部よりも二次側ポート側に開口する開口部を備えたフィードバック通路を設け、そのフィードバック通路に連通されるフィードバック室を設け、二次側圧力を設定圧力に調節するための調圧部を、受圧体を挟んでフィードバック室と対向するように設け、前記流路の開閉部よりも一次側ポート側に開口するパイロット通路に連通されるパイロット室を設け、パイロット通路中には同通路を絞るオリフィスを設け、調圧部からの圧力とフィードバック室の内部圧力との差圧による前記受圧体の変位によってパイロット室とフィードバック室とを連通又は遮断させるノズルフラッパ機構を設け、ノズルフラッパ機構によるパイロット室とフィードバック室との遮断時にはパイロット室の内部圧力により弁体を開放動作させ、パイロット室とフィードバック室との連通時にはパイロット室の内部圧力がフィードバック室に流出して弁体を閉鎖動作させることにより、二次側圧力を設定圧力となるように制御する圧力制御弁であって、
前記弁本体の前記流路における前記開口部の上流側において二次側ポートから直線的に延びる流路途中の内周面に、前記開口部周辺に負圧が発生するように同開口部が設けられた位置の流路断面積よりも流路断面積が小さくなる段差を、前記弁本体の内周面から流路中心側へ向けて流路を絞るように突出された突出部により形成するとともに、前記弁本体の流路に対応する内周面に溝を設け、前記段差と前記開口部との間には、二次側ポートから前記段差までの流路径よりも小さな平面部と、その平面部の周囲から下流側に向けて拡径するとともに弾性変形可能なフランジ部とから構成された整流作用を有するフィルタを二次側ポート側より挿入して前記平面部を前記流路に交差して整流作用を有する状態に配置するとともに前記フランジ部先端側を前記溝の下流側側面に係合させた圧力制御弁。
【請求項４】
弁本体に流体が流通する流路を設け、その流路の端部には一次側圧力が入力される一次側ポート及び二次側圧力が出力される二次側ポートをそれぞれ設け、前記流路の一次側ポートと二次側ポートとの間にはその流路を開閉することにより二次側圧力を決定付ける弁体を備えた開閉部を設け、前記流路の開閉部よりも二次側ポート側に開口する開口部を備えたフィードバック通路を設け、そのフィードバック通路に連通されるフィードバック室を設け、前記流路の開閉部よりも一次側ポート側に開口するパイロット通路に連通されるパイロット室を、受圧体を挟んでフィードバック室と対向するように設け、前記フィードバック室の圧力を検出しその検出結果に基づいて前記パイロット室の圧力を変更制御する制御手段を設け、パイロット室の内部圧力とフィードバック室の内部圧力との差圧による前記受圧体の変位に基づいて、前記弁体を開閉動作させることにより、二次側圧力を設定圧力となるように制御する圧力制御弁であって、
前記弁本体の前記流路における前記開口部の上流側において二次側ポートから直線的に延びる流路途中の内周面に、前記開口部周辺に負圧が発生するように同開口部が設けられた位置の流路断面積よりも流路断面積が小さくなる段差を、前記弁本体の内周面から流路中心側へ向けて流路を絞るように突出された突出部により形成するとともに、前記弁本体の流路に対応する内周面に溝を設け、前記段差と前記開口部との間には、二次側ポートから前記段差までの流路径よりも小さな平面部と、その平面部の周囲から下流側に向けて拡径するとともに弾性変形可能なフランジ部とから構成された整流作用を有するフィルタを二次側ポート側より挿入して前記平面部を前記流路に交差して整流作用を有する状態に配置するとともに前記フランジ部先端側を前記溝の下流側側面に係合させた圧力制御弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体の出力圧、即ち二次側圧力を設定圧力に制御する圧力制御弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
流量又は入力圧（一次側圧力）に関わりなく、出力圧（二次側圧力）を一次側圧力よりも低い設定圧力となるように制御する圧力制御弁が知られている。この種の圧力制御弁は、例えばシリンダやタンク等の被圧力供給体の上流側の配管に接続され、同被圧力供給体に一定の圧力を供給する用途が一般的である。そのため、二次側圧力が常に設定圧力に保持されることが望ましい。
【０００３】
そこで、従来の圧力制御弁において代表的な標準レギュレータの一例を図８に基づいて説明する。同図に示すように、バルブハウジング１０１には流路１０２が形成され、その流路１０２の両端にはそれぞれ一次側ポート１０３及び二次側ポート１０４が形成されている。流路１０２を一次側ポート１０３と二次側ポート１０４との間で開閉するための開閉部１０５は弁座１０６と弁体１０７とを有し、弁体１０７は弁座１０６の対向位置に配設されたバネ１０８により弁座１０６に向かって付勢されている。図８の状態では弁体１０７が弁座１０６に押し付けられて、流路１０２が閉鎖されている。
【０００４】
バルブハウジング１０１の上面にはカバー１０９が取付けられ、それらの間には受圧体１１０が配置されている。受圧体１１０は、バルブハウジング１０１とカバー１０９との間に挟持固定されたダイヤフラム１１１と、そのダイヤフラム１１１に固定された受圧板１１２とから構成されている。受圧体１１０とバルブハウジング１０１との間にはフィードバック室１１３が形成されるとともに、受圧体１１０とカバー１０９との間には調圧室１１４が形成されており、これらフィードバック室１１３と調圧室１１４とは受圧体１１０によって区画されている。なお、調圧室１１４は大気に開放されている。
【０００５】
受圧板１１２と弁体１０７との間にはロッド１１５が配設され、同ロッド１１５は、受圧板１１２の位置に応じて弁体１０７をバネ１０８の付勢力に抗して弁座１０６から離間させ得るようになっている。受圧板１１２のロッド１１５の上端に対応する位置にはフィードバック室１１３と調圧室１１４とを連通するリリーフ通路１１６が形成され、そのリリーフ通路１１６は常にはロッド１１５により閉塞されている。
【０００６】
バルブハウジング１０１には前記流路１０２の二次側ポート１０４側とフィードバック室１１３とを連通する孔が形成され、その孔にはサイフォンチューブ１１７が圧入されている。そして、サイフォンチューブ１１７内に形成された通路が前記流路１０２の二次側ポート１０４側とフィードバック室１１３とを接続するフィードバック通路１１８となっている。従って、フィードバック通路１１８を介して二次側圧力がフィードバック室１１３内に導入される。
【０００７】
ハウジングカバー１０９には操作ハンドル１１９のネジ部１２０が螺合されている。調圧室１１４内には調圧バネ１２１が配設され、その下端が受圧板１１２の上面に、上端が前記ネジ部１２０に当接されたバネ座１２２の下面に、それぞれ当接されている。そして、操作ハンドル１１９の操作によってバネ座１２２を押圧することにより、調圧バネ１２１の下方への付勢力が設定される。
【０００８】
以上の構成により、操作ハンドル１１９の操作によって、調圧バネ１２１が設定圧力でダイヤフラム１１１を押し下げ、これによりロッド１１５を介して弁体１０７を押し下げる。弁体１０７が押し下げられると、一次側ポート１０３より流入した空気は、弁体１０７と弁座１０６との隙間から二次側へ流出する。一方、二次側へ流出した空気の一部はサイフォンチューブ１１７内のフィードバック通路１１８を介してフィードバック室１１３に流入し、ダイヤフラム１１１を押し上げる力として作用する。このフィードバック室１１３から上方に作用する力と、調圧バネ１２１により下方へ作用する力とのバランスにより、ロッド１１５を介した弁体１０７と弁座１０６の隙間が調節され、二次側圧力が設定された設定圧力に調節される。
【０００９】
二次側に設定圧力以上の余剰空気が存在する場合はロッド１１５と受圧板１１２とが離間されることでリリーフ通路１１６が開放されることにより、フィードバック室１１３より大気に開放された調圧室１１４側に放出される。一方、二次側圧力が設定圧力よりも低くなると、フィードバック室１１３の内部圧力が低くなって受圧体１１０が下方へ移動し、これによりロッド１１５及び弁体１０７も下方へ移動して弁体１０７が弁座１０６から遠ざかる。その結果、弁体１０７と弁座１０６との隙間が大きくなって、二次側圧力が高まる。以上により、一次側圧力にかかわらず、二次側圧力が調圧バネ１２１にて調節された設定圧力に保持される。
【００１０】
ところで、上記圧力制御弁においてフィードバック通路１１８をサイフォンチューブ１１７により構成している理由は、流量特性の向上にある。なお、圧力制御弁における「流量特性」とは、設定圧力を一定に保持するとともに流体の流量を徐々に上げていったときの二次側圧力を測定することにより、流量に対する二次側圧力の変化を測定するものであり、その試験方法も日本工業規格により定められている。
【００１１】
そこで、その規格により定められている測定方法に準じて、フィードバック通路１１８をサイフォンチューブ１１７により構成したものとサイフォンチューブ１１７を用いることなく構成したものの両者の流量特性を、２種類の異なる設定圧力のもとで測定すると、図９のような結果となる。なお、図９では、設定圧力を点線で、フィードバック通路１１８をサイフォンチューブ１１７により構成した圧力制御弁の流量特性を一点鎖線で、フィードバック通路１１８をサイフォンチューブ１１７を用いることなく構成した圧力制御弁の流量特性を実線で、それぞれ示した。同図から明らかなように、サイフォンチューブ１１７を用いていない圧力制御弁では、サイフォンチューブ１１７を用いた圧力制御弁に比べ、流量が大きくなるにつれて設定圧力よりも大幅に二次側圧力が低くなり、流量特性としては満足のいかないものとなる。
【００１２】
圧力制御弁において流量特性が悪化しているのは、弁体１０７を動作させるための受圧体１１０を大きく動作させることができず、又、受圧ロッド１１５のシール部の摩擦等が避けられないといった理由から、ロッド１１５の設定値への応答遅れ、ひいては弁体１０７の圧力感度の悪化が生じているためであると考えられる。
【００１３】
そのため、図８に示した従来の圧力制御弁では、サイフォンチューブ１１７を用いることで、フィードバック通路１１８の入口側の空気を負圧とし、二次側圧力よりもフィードバック室１１３の圧力を小さくしている。これにより、ロッド１１５に対し下方へ作用する力を大きくして弁体１０７と弁座１０６との隙間を大きくすることができるため、上記弁体１０７の圧力感度の悪化を極力相殺して設定圧力に近づけることができる。
【００１４】
以上の理由から、従来では、流量特性を向上させる一手段として、サイフォンチューブ１１７を装着することによりフィードバック通路１１８を構成することが頻繁に行われていた。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、圧力制御弁の中でも二次側ポート１０４側の流路１０２とフィードバック室１１３とを結ぶフィードバック通路１１８は弁内部に存在し、そこにサイフォンチューブ１１７を装着する作業は甚だ面倒であり、コスト高の要因になっていた。しかも、近年、流体圧機器の小型化の例に漏れず、圧力制御弁の小型化も進んでおり、これがサイフォンチューブ１１３を装着する作業を一層困難なものとしているのが実状である。
【００１６】
又、図８に基づいて説明した標準レギュレータの他、ノズルフラッパ機構、ダイヤフラムで区画されるパイロット室等を備えた精密レギュレータと称される圧力制御弁も従来より知られている。この種の精密レギュレータでは上述のような弁体の圧力感度の悪化の機構的要因を除去することによって、標準レギュレータよりも流量特性を向上させている。
【００１７】
しかし、精密レギュレータでは、標準レギュレータに比べて内部構造が一層複雑なものとなり、サイフォンチューブを装着する作業を一層困難なものとしており、中にはサイフォンチューブを装着することができないものも存在する。そのため、精密レギュレータでは一般にフィードバック通路にサイフォンチューブを設けておらず、上記した弁体の圧力感度の悪化の機構的要因を除去するにとどまっていた。
【００１８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、流路の二次側とフィードバック室とを接続するフィードバック通路にサイフォンチューブを用いることなく流量特性を向上させることができる圧力制御弁を提供することにある。又、本発明の更なる目的は、上記目的を簡単な構造でかつ組付け作業も簡単なものとして達成し得る圧力制御弁を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、弁本体に流体が流通する流路を設け、その流路の端部には一次側圧力が入力される一次側ポート及び二次側圧力が出力される二次側ポートをそれぞれ設け、前記流路の一次側ポートと二次側ポートとの間にはその流路を開閉することにより二次側圧力を決定付ける弁体を備えた開閉部を設け、前記流路の開閉部よりも二次側ポート側に開口する開口部を備えたフィードバック通路を設け、そのフィードバック通路に連通されるフィードバック室を設け、そのフィードバック室の内部圧力に基づいて前記弁体を開閉動作させることにより、二次側圧力を設定圧力となるように制御する圧力制御弁であって、前記弁本体の前記流路における前記開口部の上流側において二次側ポートから直線的に延びる流路途中の内周面に、前記開口部周辺に負圧が発生するように同開口部が設けられた位置の流路断面積よりも流路断面積が小さくなる段差を、前記弁本体の内周面から流路中心側へ向けて流路を絞るように突出された突出部により形成するとともに、前記弁本体の流路に対応する内周面に溝を設け、前記段差と前記開口部との間には、二次側ポートから前記段差までの流路径よりも小さな平面部と、その平面部の周囲から下流側に向けて拡径するとともに弾性変形可能なフランジ部とから構成された整流作用を有するフィルタをニ次側ポート側より挿入して前記平面部を前記流路に交差して整流作用を有する状態に配置するとともに前記フランジ部先端側を前記溝の下流側側面に係合させた。
【００２０】
従って、請求項１に記載の発明では、開閉部に設けられた弁体の開閉動作により二次側ポートから二次側圧力が出力される。二次側の流体の一部はフィードバック通路を介してフィードバック室に導入され、そのフィードバック室の内部圧力に基づいて前記弁体の開閉動作が行われることにより、二次側圧力が設定圧力となるように制御される。ところで、流量特性を向上させるためには、フィードバック室を二次側圧力よりも小さな圧力に保持する必要がある。そこで、この発明では弁本体の流路におけるフィードバック通路開口部の上流側に、同開口部周辺に負圧が発生するように同開口部が設けられた位置の流路断面積よりも流路断面積が小さくなる段差を設けているため、サイフォンチューブを設ける必要がない。又、流路中に設けられた段差によって負圧を発生させると、フィードバック通路に導入される流体に脈動が発生し、バイブレーション現象が発生するおそれがあるが、ここでは流体を開口部に導入する前にフィルタによって整流しているため、バイブレーション現象の発生を抑制し得る。その結果、サイフォンチューブを使用することなく、バイブレーション現象の発生を抑えつつ流量特性を向上させることができる。
また、上記段差を、弁本体の流路に対応する内周面から流路中心側へ向けて流路を絞るように突出された突出部により形成しているため、突出部自体がサイフォンチューブよりも大型となり、その製作が容易となる。しかも、弁本体と突出部とを一体に形成する場合には弁本体の製作時に同時に突出部を形成することも可能となり、製作コストを低減し得る。又、従来ではサイフォンチューブを入れることのできない小型、複雑な圧力制御弁であってもフィードバック通路の開口部周囲に負圧を発生させることが可能となる。
また、上記段差を、二次側ポートから直線的に延びる流路途中に設け、二次側ポート側よりフィルタを挿入することで同フィルタを所定の装着位置に配置させることができるため、フィルタの装着作業が簡単になる。
また、上記弁本体の流路に対応する内周面には溝を設け、上記フィルタを、二次側ポートから段差までの流路径よりも小さな平面部と、その平面部の周囲から下流側に向けて拡径するとともに弾性変形可能なフランジ部とから構成し、平面部が前記流路に交差して整流作用を有する状態に配置されるとともにフランジ部先端側が前記溝の下流側側面に係合されている構成とした。このため、二次側ポート側よりフィルタを挿入すると、フランジ部が流路内周面に沿って弾性変形される。この状態でフィルタを更に奥へ挿入しフランジ部が溝に対応する位置に到達すると、フランジ部がその弾性力により拡径するように復帰し溝内に突出され、フランジ部の先端側が溝の下流側側面に係合される。この状態では平面部が流路と交差するように配置され整流作用を有する。従って、フィルタを単に二次側ポートより奥へ挿入すれば溝に対しフィルタを装着することができ、フィルタの装着作業が非常に簡単なものとなるとともに、フィルタの抜け落ちも防止される。
【００２１】
請求項２に記載の発明では、弁本体に流体が流通する流路を設け、その流路の端部には一次側圧力が入力される一次側ポート及び二次側圧力が出力される二次側ポートをそれぞれ設け、前記流路の一次側ポートと二次側ポートとの間にはその流路を開閉することにより二次側圧力を決定付ける弁体を備えた開閉部を設け、前記流路の開閉部よりも二次側ポート側に開口する開口部を備えたフィードバック通路を設け、そのフィードバック通路に連通されるフィードバック室を設け、二次側圧力を設定圧力に調節するための調圧部を、受圧体を挟んでフィードバック室と対向するように設け、調圧部からの圧力とフィードバック室の内部圧力との差圧による前記受圧体の変位に基づいて、前記弁体を開閉動作させることにより、二次側圧力を設定圧力となるように制御する圧力制御弁であって、前記弁本体の前記流路における前記開口部の上流側において二次側ポートから直線的に延びる流路途中の内周面に、前記開口部周辺に負圧が発生するように同開口部が設けられた位置の流路断面積よりも流路断面積が小さくなる段差を、前記弁本体の内周面から流路中心側へ向けて流路を絞るように突出された突出部により形成するとともに、前記弁本体の流路に対応する内周面に溝を設け、前記段差と前記開口部との間には、二次側ポートから前記段差までの流路径よりも小さな平面部と、その平面部の周囲から下流側に向けて拡径するとともに弾性変形可能なフランジ部とから構成された整流作用を有するフィルタをニ次側ポート側より挿入して前記平面部を前記流路に交差して整流作用を有する状態に配置するとともに前記フランジ部先端側を前記溝の下流側側面に係合させた。
【００２２】
従って、請求項２に記載の発明では、開閉部に設けられた弁体の開閉動作により二次側ポートから二次側圧力が出力される。二次側の流体の一部はフィードバック通路を介してフィードバック室に導入される。そして、そのフィードバック室の内部圧力と、二次側圧力を設定圧力に調節するための調圧部との差圧による受圧体の変位に基づいて、前記弁体の開閉動作が行われることにより、二次側圧力が設定圧力となるように制御される。ところで、流量特性を向上させるためには、フィードバック室を二次側圧力よりも小さな圧力に保持する必要がある。そこで、この発明では弁本体の流路におけるフィードバック通路開口部の上流側に、同開口部周辺に負圧が発生するように同開口部が設けられた位置の流路断面積よりも流路断面積が小さくなる段差を設けているため、サイフォンチューブを設ける必要がない。又、流路中に設けられた段差によって負圧を発生させると、フィードバック通路に導入される流体に脈動が発生し、バイブレーション現象が発生するおそれがあるが、ここでは流体を開口部に導入する前にフィルタによって整流しているため、バイブレーション現象の発生を抑制し得る。その結果、サイフォンチューブを使用することなく、バイブレーション現象の発生を抑えつつ流量特性を向上させることができる。
また、上記段差を、弁本体の流路に対応する内周面から流路中心側へ向けて流路を絞るように突出された突出部により形成しているため、突出部自体がサイフォンチューブよりも大型となり、その製作が容易となる。しかも、弁本体と突出部とを一体に形成する場合には弁本体の製作時に同時に突出部を形成することも可能となり、製作コストを低減し得る。又、従来ではサイフォンチューブを入れることのできない小型、複雑な圧力制御弁であってもフィードバック通路の開口部周囲に負圧を発生させることが可能となる。
また、上記段差を、二次側ポートから直線的に延びる流路途中に設け、二次側ポート側よりフィルタを挿入することで同フィルタを所定の装着位置に配置させることができるため、フィルタの装着作業が簡単になる。
また、上記弁本体の流路に対応する内周面には溝を設け、上記フィルタを、二次側ポートから段差までの流路径よりも小さな平面部と、その平面部の周囲から下流側に向けて拡径するとともに弾性変形可能なフランジ部とから構成し、平面部が前記流路に交差して整流作用を有する状態に配置されるとともにフランジ部先端側が前記溝の下流側側面に係合されている構成とした。このため、二次側ポート側よりフィルタを挿入すると、フランジ部が流路内周面に沿って弾性変形される。この状態でフィルタを更に奥へ挿入しフランジ部が溝に対応する位置に到達すると、フランジ部がその弾性力により拡径するように復帰し溝内に突出され、フランジ部の先端側が溝の下流側側面に係合される。この状態では平面部が流路と交差するように配置され整流作用を有する。従って、フィルタを単に二次側ポートより奥へ挿入すれば溝に対しフィルタを装着することができ、フィルタの装着作業が非常に簡単なものとなるとともに、フィルタの抜け落ちも防止される。
【００２３】
請求項３に記載の発明では、弁本体に流体が流通する流路を設け、その流路の端部には一次側圧力が入力される一次側ポート及び二次側圧力が出力される二次側ポートをそれぞれ設け、前記流路の一次側ポートと二次側ポートとの間にはその流路を開閉することにより二次側圧力を決定付ける弁体を備えた開閉部を設け、前記流路の開閉部よりも二次側ポート側に開口する開口部を備えたフィードバック通路を設け、そのフィードバック通路に連通されるフィードバック室を設け、二次側圧力を設定圧力に調節するための調圧部を、受圧体を挟んでフィードバック室と対向するように設け、前記流路の開閉部よりも一次側ポート側に開口するパイロット通路に連通されるパイロット室を設け、パイロット通路中には同通路を絞るオリフィスを設け、調圧部からの圧力とフィードバック室の内部圧力との差圧による前記受圧体の変位によってパイロット室とフィードバック室とを連通又は遮断させるノズルフラッパ機構を設け、ノズルフラッパ機構によるパイロット室とフィードバック室との遮断時にはパイロット室の内部圧力により弁体を開放動作させ、パイロット室とフィードバック室との連通時にはパイロット室の内部圧力がフィードバック室に流出して弁体を閉鎖動作させることにより、二次側圧力を設定圧力となるように制御する圧力制御弁であって、前記弁本体の前記流路における前記開口部の上流側において二次側ポートから直線的に延びる流路途中の内周面に、前記開口部周辺に負圧が発生するように同開口部が設けられた位置の流路断面積よりも流路断面積が小さくなる段差を、前記弁本体の内周面から流路中心側へ向けて流路を絞るように突出された突出部により形成するとともに、前記弁本体の流路に対応する内周面に溝を設け、前記段差と前記開口部との間には、二次側ポートから前記段差までの流路径よりも小さな平面部と、その平面部の周囲から下流側に向けて拡径するとともに弾性変形可能なフランジ部とから構成された整流作用を有するフィルタをニ次側ポート側より挿入して前記平面部を前記流路に交差して整流作用を有する状態に配置するとともに前記フランジ部先端側を前記溝の下流側側面に係合させた。
【００２４】
従って、請求項３に記載の発明では、開閉部に設けられた弁体の開閉動作により二次側ポートから二次側圧力が出力される。二次側の流体の一部はフィードバック通路を介してフィードバック室に導入されるとともに、一次側の流体の一部はパイロット通路及びオリフィスを介してパイロット室に導入される。そして、そのフィードバック室の内部圧力と、二次側圧力を設定圧力に調節するための調圧部との差圧による受圧体の変位に基づいて、ノズルフラッパ機構によりパイロット室とフィードバック室とが連通又は遮断される。ノズルフラッパ機構によるパイロット室とフィードバック室との遮断時にはパイロット室の内部圧力により弁体を開放動作させ、パイロット室とフィードバック室との連通時にはパイロット室の内部圧力がフィードバック室に流出して弁体を閉鎖動作させることにより、二次側圧力を設定圧力となるように制御される。ところで、流量特性を向上させるためには、フィードバック室を二次側圧力よりも小さな圧力に保持する必要がある。そこで、この発明では弁本体の流路におけるフィードバック通路開口部の上流側に、同開口部周辺に負圧が発生するように同開口部が設けられた位置の流路断面積よりも流路断面積が小さくなる段差を設けているため、サイフォンチューブを設ける必要がない。又、流路中に設けられた段差によって負圧を発生させると、フィードバック通路に導入される流体に脈動が発生し、バイブレーション現象が発生するおそれがあるが、ここでは流体を開口部に導入する前にフィルタによって整流しているため、バイブレーション現象の発生を抑制し得る。その結果、サイフォンチューブを使用することなく、バイブレーション現象の発生を抑えつつ流量特性を向上させることができる。
また、上記段差を、弁本体の流路に対応する内周面から流路中心側へ向けて流路を絞るように突出された突出部により形成しているため、突出部自体がサイフォンチューブよりも大型となり、その製作が容易となる。しかも、弁本体と突出部とを一体に形成する場合には弁本体の製作時に同時に突出部を形成することも可能となり、製作コストを低減し得る。又、従来ではサイフォンチューブを入れることのできない小型、複雑な圧力制御弁であってもフィードバック通路の開口部周囲に負圧を発生させることが可能となる。
また、上記段差を、二次側ポートから直線的に延びる流路途中に設け、二次側ポート側よりフィルタを挿入することで同フィルタを所定の装着位置に配置させることができるため、フィルタの装着作業が簡単になる。
また、上記弁本体の流路に対応する内周面には溝を設け、上記フィルタを、二次側ポートから段差までの流路径よりも小さな平面部と、その平面部の周囲から下流側に向けて拡径するとともに弾性変形可能なフランジ部とから構成し、平面部が前記流路に交差して整流作用を有する状態に配置されるとともにフランジ部先端側が前記溝の下流側側面に係合されている構成とした。このため、二次側ポート側よりフィルタを挿入すると、フランジ部が流路内周面に沿って弾性変形される。この状態でフィルタを更に奥へ挿入しフランジ部が溝に対応する位置に到達すると、フランジ部がその弾性力により拡径するように復帰し溝内に突出され、フランジ部の先端側が溝の下流側側面に係合される。この状態では平面部が流路と交差するように配置され整流作用を有する。従って、フィルタを単に二次側ポートより奥へ挿入すれば溝に対しフィルタを装着することができ、フィルタの装着作業が非常に簡単なものとなるとともに、フィルタの抜け落ちも防止される。
【００２５】
請求項４に記載の発明では、弁本体に流体が流通する流路を設け、その流路の端部には一次側圧力が入力される一次側ポート及び二次側圧力が出力される二次側ポートをそれぞれ設け、前記流路の一次側ポートと二次側ポートとの間にはその流路を開閉することにより二次側圧力を決定付ける弁体を備えた開閉部を設け、前記流路の開閉部よりも二次側ポート側に開口する開口部を備えたフィードバック通路を設け、そのフィードバック通路に連通されるフィードバック室を設け、前記流路の開閉部よりも一次側ポート側に開口するパイロット通路に連通されるパイロット室を、受圧体を挟んでフィードバック室と対向するように設け、前記フィードバック室の圧力を検出しその検出結果に基づいて前記パイロット室の圧力を変更制御する制御手段を設け、パイロット室の内部圧力とフィードバック室の内部圧力との差圧による前記受圧体の変位に基づいて、前記弁体を開閉動作させることにより、二次側圧力を設定圧力となるように制御する圧力制御弁であって、前記弁本体の前記流路における前記開口部の上流側において二次側ポートから直線的に延びる流路途中の内周面に、前記開口部周辺に負圧が発生するように同開口部が設けられた位置の流路断面積よりも流路断面積が小さくなる段差を、前記弁本体の内周面から流路中心側へ向けて流路を絞るように突出された突出部により形成するとともに、前記弁本体の流路に対応する内周面に溝を設け、前記段差と前記開口部との間には、二次側ポートから前記段差までの流路径よりも小さな平面部と、その平面部の周囲から下流側に向けて拡径するとともに弾性変形可能なフランジ部とから構成された整流作用を有するフィルタをニ次側ポート側より挿入して前記平面部を前記流路に交差して整流作用を有する状態に配置するとともに前記フランジ部先端側を前記溝の下流側側面に係合させた。
【００２６】
従って、請求項４に記載の発明では、開閉部に設けられた弁体の開閉動作により二次側ポートから二次側圧力が出力される。二次側の流体の一部はフィードバック通路を介してフィードバック室に導入される。そして、そのフィードバック室の内部圧力と、パイロット室の内部圧力との差圧による受圧体の変位に基づいて、前記弁体の開閉動作が行われることにより、二次側圧力が設定圧力となるように制御される。なお、パイロット室の内部圧力はフィードバック室の圧力に基づいて制御手段により変更制御される。ところで、流量特性を向上させるためには、フィードバック室を二次側圧力よりも小さな圧力に保持する必要がある。そこで、この発明では弁本体の流路におけるフィードバック通路開口部の上流側に、同開口部周辺に負圧が発生するように同開口部が設けられた位置の流路断面積よりも流路断面積が小さくなる段差を設けているため、サイフォンチューブを設ける必要がない。又、流路中に設けられた段差によって負圧を発生させると、フィードバック通路に導入される流体に脈動が発生し、バイブレーション現象が発生するおそれがあるが、ここでは流体を開口部に導入する前にフィルタによって整流しているため、バイブレーション現象の発生を抑制し得る。その結果、サイフォンチューブを使用することなく、バイブレーション現象の発生を抑えつつ流量特性を向上させることができる。
また、上記段差を、弁本体の流路に対応する内周面から流路中心側へ向けて流路を絞るように突出された突出部により形成しているため、突出部自体がサイフォンチューブよりも大型となり、その製作が容易となる。しかも、弁本体と突出部とを一体に形成する場合には弁本体の製作時に同時に突出部を形成することも可能となり、製作コストを低減し得る。又、従来ではサイフォンチューブを入れることのできない小型、複雑な圧力制御弁であってもフィードバック通路の開口部周囲に負圧を発生させることが可能となる。
また、上記段差を、二次側ポートから直線的に延びる流路途中に設け、二次側ポート側よりフィルタを挿入することで同フィルタを所定の装着位置に配置させることができるため、フィルタの装着作業が簡単になる。
また、上記弁本体の流路に対応する内周面には溝を設け、上記フィルタを、二次側ポートから段差までの流路径よりも小さな平面部と、その平面部の周囲から下流側に向けて拡径するとともに弾性変形可能なフランジ部とから構成し、平面部が前記流路に交差して整流作用を有する状態に配置されるとともにフランジ部先端側が前記溝の下流側側面に係合されている構成とした。このため、二次側ポート側よりフィルタを挿入すると、フランジ部が流路内周面に沿って弾性変形される。この状態でフィルタを更に奥へ挿入しフランジ部が溝に対応する位置に到達すると、フランジ部がその弾性力により拡径するように復帰し溝内に突出され、フランジ部の先端側が溝の下流側側面に係合される。この状態では平面部が流路と交差するように配置され整流作用を有する。従って、フィルタを単に二次側ポートより奥へ挿入すれば溝に対しフィルタを装着することができ、フィルタの装着作業が非常に簡単なものとなるとともに、フィルタの抜け落ちも防止される。
【００３３】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
以下、圧力制御弁を精密レギュレータに具体化した第１実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。
【００３４】
バルブハウジング１には空気の流路２が形成され、その流路２の両端にはそれぞれバルブハウジング１の側面に開口する一次側ポート３及び二次側ポート４が形成されている。一次側ポート３と二次側ポート４との間で流路２を開閉するための開閉部５は、バルブハウジング１に設けられた弁座６と同弁座６に対し接離される弁体７とにより構成されている。弁体７は上下方向に延びるロッド８の外周面に一体に形成され、ロッド８は弁座６の対向位置に形成された排出口９に摺動可能に挿入されている。そして、弁体７は弁座６と対向する位置に配設された付勢部材としてのゴム１０により弁座６に向かって付勢されており、図１の状態では弁体７が弁座６に押し付けられて、流路２が閉鎖されている。又、ロッド８には、流路２の二次側ポート４側と排出口９とを連通させる連通孔１１が長手方向に貫通するように形成されている。なお、流路２の開閉部５よりも一次側ポート３側にはメッシュ状に形成された防塵フィルタ１２が装着され、同防塵フィルタ１２により一次側ポート３より入力された空気に含まれる異物を捕えて開閉部５及び二次側ポート４側への異物の侵入を防止している。
【００３５】
バルブハウジング１の上面にはハウジングカバー１３が取付けられ、それらの間には第１の受圧体１４が設けられている。その第１の受圧体１４は、バルブハウジング１とハウジングカバー１３との間に挟持固定された第１のダイヤフラム１５と、その第１のダイヤフラム１５の下面に固定された第１の受圧板１６とから構成されている。第１の受圧体１４とハウジングカバー１３との間にはパイロット室１７が形成され、同パイロット室１７は第１の受圧体１４により前記流路２と区画されている。第１の受圧板１６は流路２側に設けられた付勢部材としてのリリーフスプリング１８により上方へ付勢されている。又、第１の受圧板１６の下面と前記ロッド８の上端とは相対的に接近離間可能となっており、図１の状態では第１の受圧板１６の下面と前記ロッド８の上端とが当接されていて、連通孔１１と流路２とが非連通に保持されている。
【００３６】
パイロット圧供給通路１９は、前記流路２の開閉部５よりも上流側かつ前記防塵フィルタ１２よりも下流側の位置とパイロット室１７とを接続するように、バルブハウジング１及びハウジングカバー１３に形成されている。このパイロット圧供給通路１９の途中には流路径が０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度に固定されたオリフィス２０が設けられ、一次側圧力よりも低圧のパイロット圧力を前記パイロット室１７へ供給している。従って、一次側ポート３からの空気がオリフィス２０を介してパイロット室１７に導入され、その内部圧力を上昇させる。
【００３７】
ハウジングカバー１３の上面にはカバー２１が取付けられ、それらの間には第２の受圧体２２が設けられている。その第２の受圧体２２は、ハウジングカバー１３とカバー２１との間に挟持固定された第２のダイヤフラム２３と、その第２のダイヤフラム２３に固定された第２の受圧板２４とから構成されている。第２の受圧体２２とハウジングカバー１３との間にはフィードバック室２５が形成されるとともに、第２の受圧体２２とカバー２１との間には調圧部としての調圧室２６が形成され、これらフィードバック室２５と調圧室２６とは第２の受圧体２２によって区画されている。フィードバック通路２７は前記流路２の開閉部５よりも二次側ポート４側とフィードバック室２５とを接続するように、バルブハウジング１及びハウジングカバー１３に形成されている。従って、流路２の二次側圧力がフィードバック室２５内に導入される。
【００３８】
パイロット室１７とフィードバック室２５との間にはノズルフラッパ機構２８が設けられている。そのノズルフラッパ機構２８は、ノズル２９とフラッパ３０とフラッパスプリング３１とから構成されている。ノズル２９は、ハウジングカバー１３の上下に貫通してパイロット室１７とフィードバック室２５とを連通するように形成されている。フラッパ３０は、ボール状に形成されてノズル２９の上端に形成された座部上に載置され、付勢部材を構成するフラッパスプリング３１により上方に付勢されている。図１の状態ではフラッパ３０の上側が第２の受圧板２４の下面に当接されるとともに、ノズル２９をその上端部でフラッパ３０により閉塞しており、パイロット室１７とフィードバック室２５とを非連通状態に保持している。
【００３９】
カバー２１には、操作ハンドル３２のネジ部３３が螺合されている。調圧室２６内には調圧バネ３４が配設され、調圧バネ３４の下端が第２の受圧板２４の上面に、上端がバネ座３５にそれぞれ当接されている。そして、操作ハンドル３２が回動操作されることで、調圧バネ３４による第２の受圧体２２を下方へ付勢する圧力を調節することができ、これにより、精密レギュレータの設定圧力が調節される。なお、前記バルブハウジング１、ハウジングカバー１３及びカバー２１により弁本体が構成されている。
【００４０】
ここで、前記フィードバック通路２７の入口側の構成について、特に図１〜図３を参照しつつ詳細に説明する。
フィードバック通路２７の入口側に対応するバルブハウジング１には、前記流路２の開閉部５よりも二次側ポート４側において、流路２と交差する方向へ周回するように環状の溝３６が形成されている。その溝３６の底面３６ａにはフィードバック通路２７の入口側の開口部２７ａが形成されている。溝３６の上流側には流路２をその流路断面積が小さくなるように絞るべくバルブハウジング１の流路２中心側へ突出する環状の突出部３７が形成されている。従って、バルブハウジング１の流路２において突出部３７とその下流側の溝３６との間で段差が形成されている。なお、本実施形態では、溝３６の上流側側面と突出部３７の下流側側面とが一致するように形成されている。そして、突出部３７内を通過した空気が溝３６との間で形成される段差を通過する際、溝３６内を含む開口部２７ａ周辺が負圧となる。そのため、二次側圧力よりも低圧の空気が開口部２７ａよりフィードバック通路２７を介してフィードバック室２５に導入される。即ち、フィードバック室２５の内部圧力は二次側圧力よりも低圧に保持される。
【００４１】
溝３６内には整流フィルタ３８が装着されている。その整流フィルタ３８は、平面部としての円板部３９と、その周囲から連続して下流側へ向かって徐々に拡径するように延びるフランジ部４０とから構成されている。円板部３９は突出部３７の内周径よりも大きくかつ突出部３７下流側の流路２と同等又はそれより小さく形成されている。又、フランジ部４０の幅は前記溝３６の溝幅と略同一に形成されている。そして、整流フィルタ３８の円板部３９が突出部３７の下流側側面に当接されるとともに、フランジ部４０が溝３６内に挿入されて同フランジ部４０の先端が溝３６の下流側側面に係合されることにより、整流フィルタ３８が溝３６に装着されている。
【００４２】
整流フィルタ３８は金網にて形成されたメッシュフィルタであり、該金網はステンレススチール等の線材の組み合わせにより形成されている。従って、フィルタ３８はある程度の弾性変形が許容されているとともに、流路２内を通過する異物を捕える機能も有する。又、フィルタ３８が溝３６に係合されていることから、フィードバック通路２７の入口側の開口部２７ａは整流フィルタ３８のフランジ部４０により覆われている。従って、開口部２７ａよりフィードバック通路２７に導入される空気は整流フィルタ３８により整流される。
【００４３】
その整流フィルタ３８の組付けに関して説明すると、整流フィルタ３８は二次側ポート４の開口側より挿入され、フランジ部４０が内周側に変形した状態で溝３６へ向かって前進される。そして、円板部３９が突出部３７の下流側側面に当接すると、フランジ部４０がその弾性力により元の拡径した状態に復帰し、以って、フランジ部４０が溝３６の下流側側面に係合されて整流フィルタ３８が溝３６内に装着される。
【００４４】
次に、以上のように構成された精密レギュレータの作用について説明する。
さて、図１の状態において、一次側ポート３に所定の一次側圧力を有する空気を供給すると、パイロット圧供給通路１９を介して一次側の圧力がパイロット室１７に供給され、パイロット室１７の内部圧力が高まる。これにより、第１の受圧体１４が下動される。それに伴い、ロッド８が下動されるとともに、同ロッド８に設けられた弁体７も一体に下動され、開閉部５を開放させる。これにより、一次側ポート３側の空気圧が二次側ポート４側に供給され、二次側ポート４側の圧力が設定圧力まで昇圧される。そして、二次側ポート４側の二次側圧力は外部の被圧力供給体に供給されるとともに、その一部がフィードバック通路２７を介してフィードバック室２５に導入される。
【００４５】
そして、フィードバック室２５の内部圧力が昇圧され、このフィードバック圧力が調圧バネ３４により設定された設定圧力を越えた場合には、調節バネ３４による設定圧力とフィードバック室２５の内部圧力であるフィードバック圧力との圧力差に応じて第２の受圧体２２が上動される。
【００４６】
すると、フラッパ３０がフラッパスプリング３１の付勢力によりノズル２９の上端から僅かに離間され、パイロット室１７内の空気がフィードバック室２５へ流出される。この時、パイロット室１７へ一次側圧力を供給するパイロット圧供給通路１９にはその途中にオリフィス２０が形成されているため、パイロット室１７への一次側の空気の供給量よりも、パイロット室１７からノズル２９を介してフィードバック室２５へ流出される流出量の方が大きくなり、パイロット室１７の内部圧力が低下される。これにより、第１の受圧体１４が上動され、それに伴い、ロッド８がゴム１０の付勢力により上動され、開閉部５を閉鎖させる。又、第１の受圧体１４の上動により第１の受圧板１６の下面とロッド８の上端とが離間され、流路２の二次側ポート４側の余剰の空気が連通孔１１を介して排出口９から大気に放出される。その結果、二次側ポート４側の圧力が設定圧まで降圧される。
ここで、バルブハウジング１において、フィードバック通路２７の開口部２７ａが形成されている溝３６の上流側には、流路２をその流路断面積が小さくなるように絞る環状の突出部３７が形成されている。従って、突出部３７とその下流側の溝３６との間で段差が形成されている。そのため、突出部３７内を通過した空気が溝３６との間で形成される段差を通過する際、溝３６内を含む開口部２７ａ周辺が負圧となる。これにより、二次側圧力よりも低圧の空気が開口部２７ａよりフィードバック通路２７を介してフィードバック室２５に導入される。即ち、フィードバック室２５の内部圧力は二次側圧力よりも低圧に保持される。その結果、従来技術において説明したような弁体７の圧力感度の悪化が低減され、二次側圧力を設定圧力に近づけることができる。即ち、流量特性を向上させることができる。
【００４７】
又、開口部２７ａよりフィードバック通路２７に導入される空気は整流フィルタ３８により整流される。その結果、フィードバック通路２７に導入される空気が脈動することにより発生するバイブレーション現象を抑制することができる。なお、バイブレーション現象とは、フィードバック室２５に導入される空気の脈動によりフラッパ３０がノズル２９に対して振動するように開閉を繰返し、それに伴って弁体７も振動する結果、二次側圧力が小刻みに波うつように変動する現象を意味する。
【００４８】
次に、以上説明した精密レギュレータの流量特性を比較例と比較しつつ図４〜図６に基づいて説明する。
図４は本実施形態の精密レギュレータの流量特性を示すグラフ図、図５は本実施形態の精密レギュレータにおいて溝３６、突出部３７及び整流フィルタ３８を設けていない場合の流量特性を示す比較例１のグラフ図、図６は本実施形態の精密レギュレータから整流フィルタ３８を設けていない場合の流量特性を示す比較例２のグラフ図をそれぞれ示している。
【００４９】
これらの各精密レギュレータにおける流量特性の測定は、いずれも一次側圧力を０．５（ＭＰａ）に保持するとともに、設定圧力を０．１（ｋｇｆ／ｃｍ2 ）に保持し、空気流量を０〜４００（ｌ／ｍｉｎ）に変更していったときの二次側圧力を測定することにより行った。又、設定圧力を０．５、２、４（ｋｇｆ／ｃｍ2 ）にそれぞれ保持した場合の測定も行った。即ち、各図において点線で示されているのが設定圧力であり、測定された二次側圧力が流量にかかわりなく点線で示された設定圧力に近いほど流量特性が優れているといえる。
【００５０】
そこで、まず比較例１の流量特性の測定結果を図５によりみてみると、０．１、０．５、２、４（ｋｇｆ／ｃｍ2 ）の各設定圧力の場合も、空気流量が大きくなるにつれ、二次側圧力が徐々に設定圧力より低くなっていくことがわかる。この測定結果から、比較例１の精密レギュレータは、従来の圧力制御弁の中では充分に流量特性に優れたものとして位置づけることができる。
【００５１】
これに対し、本実施形態の流量特性の測定結果を図４にによりみてみると、０．１、０．５、２、４（ｋｇｆ／ｃｍ2 ）の各設定圧力の場合も、空気流量が大きくなるにつれ、二次側圧力が徐々に設定圧力より低くなっていくことがわかる。しかし、本実施形態では比較例１に比べ、空気流量の増大に伴う二次側圧力の低下度合が低いことがわかる。例えば、空気流量４００（ｌ／ｍｉｎ）で設定圧力０．５（ｋｇｆ／ｃｍ2 ）の場合、本実施形態では設定圧力に比べ０．０２（ｋｇｆ／ｃｍ2 ）だけ低くなっているのに対し、比較例１では設定圧力に比べ０．０４６（ｋｇｆ／ｃｍ2 ）も低くなっている。又、空気流量４００（ｌ／ｍｉｎ）で設定圧力２（ｋｇｆ／ｃｍ2 ）の場合、本実施形態では設定圧力に比べ０．０１６（ｋｇｆ／ｃｍ2 ）だけ低くなっているのに対し、比較例１では設定圧力に比べ０．０２８（ｋｇｆ／ｃｍ2 ）も低くなっている。
【００５２】
以上から、本実施形態の精密レギュレータが、溝３６、突出部３７及び整流フィルタ３８を設けていない精密レギュレータに比べ、良好な流量特性を示すものであることが明らかである。
【００５３】
又、比較例２の流量特性の測定結果を図６によりみてみると、０．１、０．５、２（ｋｇｆ／ｃｍ2 ）の各設定圧力の場合、空気流量が大きくなってある流量に達すると、二次側圧力が波打ったり、設定圧力を大きく越えてしまう場合もあって、実用に供し得ない。即ち、フィードバック通路２７の入口側開口部２７ａの周辺を負圧とするために、単に突出部３７などで段差を形成するだけでは、空気の脈動を抑えることができず、極端なバイブレーション現象が発生することが判った。
【００５４】
以上から、本実施形態の精密レギュレータにおける良好な流量特性が、溝３６や突出部３７等による段差のみによって達成されるのではなく、段差と整流フィルタ３８とが相俟って達成されるものであることが判明した。
【００５５】
次に、本実施形態において得られる効果を説明する。
（１）突出部３７により形成される流路２中の段差により、同段差のすぐ下流側に位置するフィードバック通路２７の入口側の開口部２７ａの周囲が負圧となる。これにより、二次側圧力よりもフィードバック室２５の内部圧力が低くなって、弁体７の圧力感度の悪化が防止され、二次側圧力を設定圧力に近づけることができる。即ち、流量特性を向上させることができる。
【００５６】
（２）フィードバック通路２７の入口側の開口部２７ａの周囲を負圧とするために突出部３７によって段差を設ければよいため、サイフォンチューブを装着する作業が不要となる。
【００５７】
（３）段差を構成するための突出部３７はバルブハウジング１に一体形成されているため、同突出部３７はバルブハウジング１の製作時に同時に製作することができるとともに、突出部３７自体はサイフォンチューブと比べ大型であるためその製作も容易である。その結果、製作コストを低減し得る。しかも、従来ではサイフォンチューブを入れることのできない小型、複雑な圧力制御弁であっても本実施形態のように流路２中の段差を利用すれば、開口部２７ａの周囲に負圧を発生させることが可能となる。
【００５８】
（４）突出部３７によって段差を設けることによるバイブレーション現象の発生を、整流フィルタ３８で空気を整流することにより抑えることができる。又、整流フィルタ３８はメッシュ状に形成されているので整流効果が高い。従って、段差と整流フィルタ３８との組み合わせによって、バイブレーション現象の発生を抑えつつ流量特性を向上させることができる。
【００５９】
（５）整流フィルタ３８はメッシュ状に形成されており、異物を捕え得る構造であるため、二次側ポート４側の余剰空気をロッド８の挿通孔１１から排出する際に、二次側ポート４側からの異物が開閉部５に到達するのを未然に防止することができる。
【００６０】
（６）整流フィルタ３８のフランジ部４０が溝３６に係合されるように構成するとともに、整流フィルタ３８がある程度の弾性変形を許容される材質で構成し、更に、二次側ポート４から整流フィルタ３８を挿入し得る大きさとした。これにより、二次側ポート４側より整流フィルタ３８を挿入するだけで同整流フィルタ３８を溝３６に係合させて流路２中に装着することができるため、整流フィルタ３８の装着作業が簡単になる。
【００６１】
（７）整流フィルタ３８を装着するための溝３６を利用してその底面３６ａにフィードバック通路２７の開口部２７ａを形成している。そのため、突出部３７自体が充分に空気を絞ることができなくとも、溝３６の深さ分も相俟って確実に開口部２７ａの周囲を負圧とすることができる。
【００６２】
（８）もともと流量特性に優れているものの標準レギュレータに比して構造複雑な精密レギュレータに、突出部３７による段差及び整流フィルタ３８を設けているため、流量特性を一層向上させることができる。
【００６３】
［第２実施形態］
以下に、圧力制御弁を電空レギュレータに具体化した第２実施形態を図７に基づいて説明する。
【００６４】
バルブハウジング５１には空気の流路５２が形成され、その流路５２の両端にはそれぞれバルブハウジング５１の側面に開口する一次側ポート５３及び二次側ポート５４が形成されている。一次側ポート５３と二次側ポート５４との間で流路５２を開閉するための開閉部５５はバルブハウジング５１に設けられた弁座５６と同弁座５６に対し接離される弁体５７とを有し、弁体５７は弁座５６の対向位置に形成された背室５８に摺動可能に挿入されている。そして、弁体５７は背室５８に収容された付勢部材としてのバネ５９により弁座５６に向かって付勢されており、図７の状態では弁体５７が弁座５６に押し付けられて、流路５２が閉鎖されている。又、弁体５７には流路５２の二次側ポート５４側と背室５８とを連通させる連通孔６０が形成され、この連通孔６０を介して弁体５７の二次側ポート５４側と背室５８側との圧力を同一にすることにより、弁体５７を圧力的にバランスさせている。
【００６５】
排出流路６１は前記流路５２の二次側ポート５４側と連通するようにバルブハウジング５１に形成され、その端部には排出ポート６２が形成されている。又、第１のハウジングカバー６３はバルブハウジング５１の上面に取付けられている。排出流路６１を開閉するための開閉部６４はバルブハウジング５１に設けられた弁座６５と同弁座６５に対し接離される弁体６６とを有し、弁体６６は弁座６５の対向位置において第１のハウジングカバー６３に形成された背室６７に摺動可能に挿入されている。そして、弁体６６は背室６７に収容された付勢部材としてのバネ６８により弁座６５に向かって付勢されており、図７の状態では弁体６６が弁座６５に押し付けられて、排出流路６１が閉鎖されている。又、弁体６６には流路５２の二次側ポート５４側と背室６７とを連通させる連通孔６９が形成され、この連通孔６９を介して弁体６６の二次側ポート５４側と背室６７との圧力を同一にすることにより、弁体６６を圧力的にバランスさせている。
【００６６】
第２のハウジングカバー７０は第１のハウジングカバー６３の上面に取付けられ、両カバー６３，７０間には受圧体７１が設けられている。その受圧体７１は第１のハウジングカバー６３と第２のハウジングカバー７０との間に挟持固定されたダイヤフラム７２と、そのダイヤフラム７２を両面から挟持することによりダイヤフラム７２に固定された受圧板７３とから構成されている。そして、受圧体７１と第２のハウジングカバー７０との間にはパイロット室７４が、受圧体７１と第１のハウジングカバー６３との間にはフィードバック室７５がそれぞれ形成され、これらパイロット室７４とフィードバック室７５とが受圧体７１によって区画されている。
【００６７】
受圧体７１にはロッド７６の上端部が固定され、ロッド７６と受圧体７１とはロッド７６の軸線方向に沿って一体に往復動可能となっている。そのロッド７６は前記第１のハウジングカバー６３及び弁体６６を挿通して前記弁体５７の上面近傍まで延びている。ロッド７６のほぼ中間部にはリング７７が固定され、そのリング７７は弁体６６の下面に係合可能となっている。そして、前記パイロット室７４の内部圧力がフィードバック室７５の内部圧力より大きくなり受圧体７１とともにロッド７６が下動されたとき、同ロッド７６の下端が弁体５７に当接して同弁体５７をバネ５９の付勢力に抗して押し下げ、開閉部５５を開放させる。一方、前記フィードバック室７５の内部圧力がパイロット室７４の内部圧力より大きくなり受圧体７１とともにロッド７６が上動されたとき、同ロッド７６のリング７７が弁体６６に係合して同弁体６６をバネ６８の付勢力に抗して押し上げ、開閉部６４を開放させる。
【００６８】
パイロット圧供給通路７８は前記流路５２の一次側ポート５３側とパイロット室７４とを接続するように、バルブハウジング５１、第１のハウジングカバー６３及び第２のハウジングカバー７０に形成されている。電磁弁よりなる供給側弁７９は、パイロット圧供給通路７８を開閉制御するように第２のハウジングカバー７０上に設けられ、必要に応じてパイロット室７４内に一次側の空気を導入してその内部圧力を上昇させる。パイロット圧排出通路８０はパイロット室７４と外部とを連通するように第２のハウジングカバー７０に形成されている。電磁弁よりなる排出側弁８１は、パイロット圧排出通路８０を開閉するように第２のハウジングカバー７０上に設けられ、必要に応じてパイロット室７４内の空気を外部へ排出してその内部圧力を低下させる。
【００６９】
フィードバック通路８２は前記流路５２の二次側ポート５４側とフィードバック室７５とを接続するように、バルブハウジング５１及び第１のハウジングカバー６３に形成されている。従って、流路５２の二次側ポート５４側の圧力がフィードバック室７５内に導入される。圧力センサ８３は第２のハウジングカバー７０上に設けられ、圧力検出用通路８４はフィードバック通路８２と圧力センサ８３の下面とを連通するように第１のハウジングカバー６３及び第２のハウジングカバー７０に形成されている。そして、圧力センサ８３は圧力検出用通路８４を介してフィードバック室７５の内部圧力を検出して検出信号を出力する。
【００７０】
カバー８５は第２のハウジングカバー７０を覆うように第１のハウジングカバー６３上に取付けられ、供給側弁７９、排出側弁８１及び圧力センサ８３を覆っている。そのカバー８５の側面にはカバー８５内を大気に開放するための孔８６が形成されている。又、カバー８５内には基板８７が配設され、この基板８７上には圧力センサ８３からの検出信号に基づいて供給側弁７９及び排出側弁８１を開閉制御する図示しない制御回路が実装されている。
【００７１】
即ち、圧力センサ８３によって検出されたフィードバック室７５の圧力が、外部より入力された設定圧力より低い場合は、供給側弁７９を開放作動させてパイロット室７４内に流路５２の一次側ポート５３側の圧力を供給する。又、フィードバック室７５の圧力が設定圧力より高い場合は、排出側弁８１を開放動作させてパイロット室７４内の圧力を外部へ排出する。なお、前記制御回路を実装した基板８７により開閉制御手段が構成され、この基板８７と前記供給側弁７９、排出側弁８１及び圧力センサ８３を含めて制御手段が構成されている。又、バルブハウジング５１、第１のハウジングカバー６３、第２のハウジングカバー７０及びカバー８５により弁本体が構成されている。
【００７２】
ここで、第２実施形態においても、第１実施形態と同様の溝３６、突出部３７及び整流フィルタ３８を備えており、フィードバック通路８２の入口側の開口部８２ａも溝３６の底面３６ａに開口されている。従って、第２実施形態においては、それら溝３６、突出部３７及び整流フィルタ３８の具体的構成が第１実施形態において既に説明されているため、その詳細な説明を省略する。
【００７３】
次に、以上のように構成された電空レギュレータの作用について説明する。
さて、図７はパイロット室７４とフィードバック室７５との圧力が釣り合っている状態を示し、この状態ではロッド７６が中立位置にあって供給側及び排出側の開閉部５５，６４がいずれも閉鎖されている。
【００７４】
そして、一次側ポート５３に所定の一次側圧力を有する空気を供給して、圧力センサ８３により検出されたフィードバック室７５の圧力が設定圧力よりも低い場合は、基板８７上の制御回路により供給側弁７９が開放制御されて、パイロット室７４内に流路５２の一次側ポート５３側の圧力が供給される。これにより、二次側ポート５４に通じるフィードバック室７５の内部圧力がパイロット室７４の内部圧力より小さくなり、その圧力差に応じて受圧体７１が下動される。それに伴い、ロッド７６が下動されて、同ロッド７６の下端が弁体５７に当接して同弁体５７を押し下げ、開閉部５５を開放させる。これにより一次側ポート５３側の空気圧が二次側ポート５４側に供給され、二次側ポート５４側の圧力が設定圧まで昇圧される。
【００７５】
一方、圧力センサ８３により検出されたフィードバック室７５の圧力が設定圧力より高い場合は、基板８７上の制御回路により排出側弁８１が開放制御されて、パイロット室７４内の空気が外部へ排出される。これにより、フィードバック室７５の内部圧力がパイロット室７４の内部圧力より大きくなり、その圧力差に応じて受圧体７１が上動される。それに伴い、ロッド７６が上動されて、同ロッド７６のリング７７が弁体６６に係合して同弁体６６を押し上げ、開閉部６４を開放させる。これにより、二次側ポート５４側の余剰の空気が排出流路６１を介して排出ポート６２から大気に放出され、二次側ポート５４側の圧力が設定圧まで降圧される。
【００７６】
ここで、バルブハウジング５１において、フィードバック通路８２の開口部８２ａが形成されている溝３６の上流側には、流路５２をその流路断面積が小さくなるように絞る環状の突出部３７が形成されている。従って、突出部３７とその下流側の溝３６との間で段差が形成されている。そのため、突出部３７内を通過した空気が溝３６との間で形成される段差を通過する際、溝３６内を含む開口部８２ａ周辺が負圧となる。これにより、二次側圧力よりも低圧の空気が開口部８２ａよりフィードバック通路８２を介してフィードバック室７５に導入される。即ち、フィードバック室７５の内部圧力は二次側圧力よりも低圧に保持される。その結果、開閉部５５側の弁体５７の圧力感度の悪化が低減されるため、二次側圧力を設定圧力に近づけることができる。即ち、流量特性を向上させることができる。
【００７７】
又、開口部８２ａよりフィードバック通路８２に導入される空気は整流フィルタ３８により整流される。その結果、フィードバック通路８２に導入される空気が脈動することにより発生するバイブレーション現象を抑制することができる。なお、バイブレーション現象とは、フィードバック室７５に導入される空気の脈動により弁体５７，６６が振動する結果、二次側圧力が小刻みに波うつように変動する現象を意味し、第１実施形態のバイブレーション現象とは二次側圧力の小刻みな波打ちである点で同義である。
【００７８】
次に、本実施形態において得られる効果を説明する。
（１１）突出部３７により形成される流路５２中の段差により、同段差のすぐ下流側に位置するフィードバック通路８２の入口側の開口部８２ａの周囲が負圧となる。これにより、二次側圧力よりもフィードバック室７５の内部圧力が低くなって、一次側ポート５３と二次側ポート５４との間を開閉する弁体５７の圧力感度の悪化が防止され、二次側圧力を設定圧力に近づけることができる。即ち、流量特性を向上させることができる。
【００７９】
（１２）フィードバック通路８２の入口側の開口部８２ａの周囲を負圧とするために突出部３７によって段差を設ければよいため、サイフォンチューブを装着する作業が不要となる。
【００８０】
（１３）段差を構成するための突出部３７はバルブハウジング５１に一体形成されているため、同突出部３７はバルブハウジング５１の製作時に同時に製作することができるとともに、突出部３７自体はサイフォンチューブと比べ大型であるためその製作も容易である。その結果、製作コストを低減し得る。しかも、従来ではサイフォンチューブを入れることのできない小型、複雑な圧力制御弁であっても本実施形態のように流路５２中の段差を利用すれば、開口部８２ａの周囲に負圧を発生させることが可能となる。
【００８１】
（１４）突出部３７によって段差を設けることによるバイブレーション現象の発生を、整流フィルタ３８で空気を整流することにより抑えることができる。又、整流フィルタ３８はメッシュ状に形成されているので整流効果が高い。従って、段差と整流フィルタ３８との組み合わせによって、バイブレーション現象の発生を抑えつつ流量特性を向上させることができる。
【００８２】
（１５）整流フィルタ３８はメッシュ状に形成されており、異物を捕え得る構造であるため、二次側ポート５４側の余剰空気を開閉部６４を介して排出ポート６２から排出する際に、二次側ポート５４側からの異物が開閉部５５，６４に到達するのを未然に防止することができる。
【００８３】
（１６）整流フィルタ３８のフランジ部４０が溝３６に係合されるように構成するとともに、整流フィルタ３８がある程度の弾性変形を許容される材質で構成し、更に、二次側ポート５４から整流フィルタ３８を挿入し得る大きさとした。これにより、二次側ポート５４側より整流フィルタ３８を挿入するだけで同整流フィルタ３８を溝３６に係合させて流路５２中に装着することができるため、整流フィルタ３８の装着作業が簡単になる。
【００８４】
（１７）整流フィルタ３８を装着するための溝３６を利用してその底面３６ａにフィードバック通路８２の開口部８２ａを形成している。そのため、突出部３７自体が充分に空気を絞ることができなくとも、溝３６の深さ分も相俟って確実に開口部８２ａの周囲を負圧とすることができる。
【００８５】
（１８）もともと流量特性に優れているものの標準レギュレータに比して構造複雑な電空レギュレータに、突出部３７による段差及び整流フィルタ３８を設けているため、流量特性を一層向上させることができる。
【００８６】
［他の実施形態］
以上の第１，第２の両実施形態の他、次のような他の実施形態もある。
・整流フィルタ３８は溝３６に係合させることにより装着する以外にも、突出部３７の下流側側面に接着して固定する等、他の装着形態も可能である。この場合、溝３６を省略したり、フランジ部４０を省略して実施することが可能となり、構成を一層簡素化し得る。但し、接着作業が余分に必要となる。
【００８７】
・整流フィルタ３８を、ステンレススチールを金網状（メッシュ状）に形成して構成したものについて例示したが、少なくとも整流作用を有するものであれば材質や形状は何でもよく、例えば異物を捕える機能を有していなくてもよい。
【００８８】
・溝３６は、それ自体でフィードバック通路２７，８２の入口側開口部２７ａ，８２ａ近傍に負圧を発生させ得るため、溝３６の上流側側面から底面３６ａにかけての段差部を利用することで、突出部３７を省略することも可能である。勿論、段差を構成するのに必ずしも突出部３７を設ける必要はなく、絞り部によって段差が構成されて負圧を発生させるように構成していればよい。そして、その絞り部の絞り径を変化させることにより、流量特性を変えることができる。
【００８９】
・二次側ポート４，５４をバルブハウジング１，５１と別体のブロックで構成し、そのブロックをバルブハウジング１，５１にねじ込むことで二次側ポート４，５４を形成するようにしてもよい。この場合、整流フィルタ３８を円板部３９のみとして前記ブロックと突出部３７とで挟み込むようにすれば、前記ブロックの取付時に円板部３９を同時に取付けることが可能となる。しかも、円板部３９が前記ブロックと突出部３７とで挟持されることから、円板部３９の抜け落ちも確実に防止できる。又、この際、前記ブロックに溝３６を形成しておくことができ、他にも、前記ブロックに溝３６の一部を形成しておき前記ブロックの取付時に突出部３９とともに溝３６を構成するように設計することも可能である。
【００９０】
・第１実施形態ではノズル２９の上端からフラッパ３０が離間されたとき、パイロット室１７内の空気がフィードバック室２５へ流出する精密レギュレータを例示したが、これに代え、ノズルフラッパ機構におけるノズルとフラッパとが離間されたとき、パイロット室内の空気がフィードバック室と区画された別の通路を介して大気に開放されるように構成した精密レギュレータとして実施してもよい。このように構成した精密レギュレータでは、パイロット室及びフィードバック室とは別に、パイロット室からノズルフラッパ機構を介してパイロット圧を大気に開放する通路を要する点で構造が複雑になるものの、制御系が安定しやすいという利点を有する。
【００９１】
・流路２，５２中を流れてその圧力が制御されるものは空気以外の気体でもよく、又、液体であってもよい。即ち、圧力を制御可能な流体であればよい。
・圧力制御弁としては、第１実施形態の精密レギュレータ、第２実施形態の電空レギュレータの他、図８の従来技術で説明したような標準レギュレータに適用することもできる。
【００９２】
以上説明した実施形態により把握される請求項以外の技術的思想を以下に列挙する。
（１）請求項４に記載の圧力制御弁において、制御手段は、圧力センサと、パイロット通路を開閉することによりパイロット室へパイロット圧力を供給する供給側弁と、開閉することによりパイロット室の内部圧力を外部に排出する排出側弁と、圧力センサからの検出信号に基づいて供給側弁及び排出側弁を開閉制御する開閉制御手段（基板８７）とを備えている圧力制御弁。この手段によれば、所謂電空レギュレータを採用することができ、電空レギュレータが本来有する優れた流量特性を一層向上させることができる。
【００９３】
（２）請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の圧力制御弁において、受圧体をダイヤフラムにより構成した圧力制御弁。この手段によれば、受圧体をピストンにより構成する場合に比べ受圧体が変位する際の摩擦抵抗による弁体の圧力感度の悪化が一層防止され、流量特性を一層向上させることができる。
【００９４】
（３）請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の圧力制御弁において、フィルタは全体が略均一のメッシュ状をなしている圧力制御弁。この手段によれば、段差を通過して負圧をつくる流体を均一に整流させることができ、バイブレーション現象の発生を一層確実に抑制することができる。又、二次側ポート側から開閉部へ逆流する流体に含まれる異物をフィルタにより捕えることが可能となり、開閉部を異物から保護することができる。
【００９５】
（４）請求項１乃至請求項４に記載の圧力制御弁において、溝の上流側側面が段差の下流側側面の一部を構成するよう前記溝と段差とを近接して設けた圧力制御弁。この手段によれば、溝の上流側側面が段差の下流側側面の一部を構成することから、溝の上流側側面を含まない段差の下流側側面の領域のみでは充分に負圧を発生させられない場合に、溝の上流側側面の領域がフィードバック通路入口側に充分に負圧を発生させる補助となる。その結果、フィードバック室を二次側圧力よりも低圧に確実に保持することが可能となり、特に段差を大きく形成できない小型の圧力制御弁に適したものとなる。
【００９６】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１乃至請求項４に記載の各発明によれば、フィードバック通路にサイフォンチューブを使用することなく、バイブレーション現象の発生を抑えつつ流量特性を向上させることができる。特に、請求項３に記載の発明のようなノズルフラッパ機構等を有する精密レギュレータの如き圧力制御弁や、請求項４に記載の発明のような電空レギュレータの如き圧力制御弁においては、もともと良好な流量特性を示していることも相俟って一層優れた流量特性を得ることができる。
【００９７】
また、段差を構成する突出部自体がサイフォンチューブよりも大型であるためその製作が容易となり、しかも、弁本体と突出部とを一体に形成する場合には弁本体の製作時に同時に突出部を形成することも可能となり、製作コストを低減し得る。
【００９８】
また、二次側ポート側よりフィルタを挿入することで同フィルタを所定の装着位置に配置させることができるため、フィルタの装着作業を簡単に行うことができる。
【００９９】
また、フィルタを単に二次側ポートより奥へ挿入すれば溝に対しフィルタを装着することができ、フィルタの装着作業を非常に簡単に行うことができるとともに、フィルタの抜け落ちも確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】圧力制御弁を精密レギュレータに具体化した第１実施形態を示す断面図。
【図２】第１実施形態の精密レギュレータを示す要部拡大断面図。
【図３】（ａ）は図２においてフィルタを省いた要部拡大断面図、（ｂ）はフィルタの斜視図。
【図４】第１実施形態の精密レギュレータの流量特性を示すグラフ図。
【図５】比較例１の精密レギュレータの流量特性を示すグラフ図。
【図６】比較例２の精密レギュレータの流量特性を示すグラフ図。
【図７】圧力制御弁を電空レギュレータに具体化した第２実施形態を示す断面図。
【図８】従来の圧力制御弁を示す断面図。
【図９】従来の圧力制御弁の流量特性を示すグラフ図。
【符号の説明】
１，１３，２１…弁本体を構成するバルブハウジング，ハウジングカバー及びカバー、２…流路、３…一次側ポート、４…二次側ポート、５…開閉部、７…弁体、１４…第１の受圧体、１７…パイロット室、１９…パイロット通路としてのパイロット圧供給通路、２０…オリフィス、２２…第２の受圧体、２５…フィードバック室、２６…調圧部としての調圧室、２７…フィードバック通路、２７ａ…開口部、２８…ノズルフラッパ機構、３６…溝、３６ａ…底面、３７…段差を形成する突出部、３８…フィルタとしての整流フィルタ、３９…平面部としての円板部、４０…フランジ部、５１，６３，７０，８５…弁本体を構成するバルブハウジング，第１のハウジングカバー，第２のハウジングカバー及びカバー、５２…流路、５３…一次側ポート、５４…二次側ポート、５５…開閉部、５７…弁体、７１…受圧体、７４…パイロット室、７５…フィードバック室、７８…パイロット通路としてのパイロット圧供給通路、７９，８１，８３，８７…制御手段を構成する供給側弁，排出側弁，圧力センサ及び開閉制御手段としての基板、８２…フィードバック通路、８２ａ…開口部。
【図１】
0003787233.tif 000002
【図２】
0003787233.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003787233.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003787233.tif 000007
【図７】
0003787233.tif 000008
【図８】
0003787233.tif 000009
【図９】
0003787233.tif 000010