(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力流体が導入される単一の圧力流体導入ポートと前記圧力流体導入ポートから導入された圧力流体を導出する単一の圧力流体導出ポートとが設けられたハウジングと、
前記ハウジングの室内に変位可能に設けられたスプールと、前記スプールに所定間隔離間して装着された第１弁体および第２弁体と、前記スプールを囲繞し、前記第１弁体および第２弁体がそれぞれ着座する第１環状段部および第２環状段部が設けられたスリーブ部材とを含み、前記スプールに装着された第１弁体および第２弁体がそれぞれ前記第１環状段部および第２環状段部に対して離間または着座することにより、前記圧力流体導入ポートと前記圧力流体導出ポートとを連通させる通路を開閉する弁機構と、
前記ハウジング内に設けられ前記圧力流体導入ポートと連通する連通路に形成された開口部に一端部が臨むニードルを有し、前記ニードルの一端部によって前記開口部との離間間隔を自在に調整することにより前記連通路を流通する圧力流体の流量を制御する絞り機構と、
を備え、
前記弁機構は、前記スプールに装着された前記第１弁体が前記スリーブ部材の第１環状段部に着座し且つ前記第２弁体が前記スリーブ部材の第２環状段部から離間したオフ状態のとき、前記通路を介して前記圧力流体導入ポートと前記圧力流体導出ポートとが連通するノーマルオープンタイプからなり、
前記スプールに装着された前記第１弁体が前記スリーブ部材の第１環状段部から離間し且つ前記第２弁体が前記スリーブ部材の第２環状段部に着座したオン状態のとき、前記圧力流体導入ポートと前記圧力流体導出ポートとを連通させる前記通路が閉じられるとともに、前記連通路を介して前記圧力流体導入ポートと前記圧力流体導出ポートとが連通し、前記ニードルによって流量が絞られた圧力流体が前記圧力流体導出ポートから導出されることを特徴とする流量切換弁。
【請求項２】
請求項１記載の流量切換弁において、
前記ニードルには、該ニードルと一体的に回動する摘み部が設けられ、前記摘み部には、該摘み部の回り止め機能を営むばね部材が装着されることを特徴とする流量切換弁。
【請求項３】
請求項２記載の流量切換弁において、
前記摘み部が外部に露呈するハウジングの一側面には、絞り機構の絞り量に対応する目盛りが表示されることを特徴とする流量切換弁。
【請求項４】
請求項１記載の流量切換弁において、
前記スプールに装着された前記第１弁体および第２弁体を手動によって開閉動作させる操作部材が設けられることを特徴とする流量切換弁。
【請求項５】
請求項１記載の流量切換弁において、
前記弁機構は、圧力流体からなるパイロット圧または電磁弁の励磁作用によって付勢・滅勢されることを特徴とする流量切換弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オフ状態とオン状態とを相互に切り換えることにより、圧力流体導出ポートから導出される圧力流体の流量を全開流量と制御された流量（絞られた流量）とにそれぞれ切り換えることが可能な流量切換弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５に示されるように、塗料を吐出する塗装ガンを用いて自動車のボデイを塗装する塗装システム１が従来から用いられている。この塗装システム１は、それぞれ異なる色からなる所望の塗料が貯留された複数のタンク２と、前記複数のタンク２に対して所定圧からなる圧力流体（例えば、エアー）をそれぞれ供給する圧力流体供給源３と、前記タンク２内に貯留された塗料を、例えば、自動車のボデイに対して噴射する複数の塗装ガン４とを有する。
【０００３】
各タンク２には、圧力流体供給源３から供給された圧力流体の作用下に該タンク２内の塗料が沈殿または凝固しないように攪拌する攪拌機５と、タンク２内の塗料を塗装ガン４に対して送給するとともに、塗装ガン４から戻ってきた塗料を循環させる塗料循環ポンプ（エアーポンプ）６とがそれぞれ設けられている。
【０００４】
なお、自動車のボデイに対して塗装作業がなされていないとき、換言すると、塗装ラインが非稼動状態にあるときであっても、前記攪拌機５および塗料循環ポンプ６は、圧力流体供給源３から供給された圧力流体の作用によって作動状態が継続されていることが必要である。けだし、タンク２内の塗料が固化することを防止するとともに、塗装ガン４を含む塗料の流通通路内に残存する塗料が固化することを防止するためである。
【０００５】
圧力流体供給源３と攪拌機５との間には、該攪拌機５に供給される圧力流体の流量を制御するスピードコントローラ７が設けられ、また、圧力流体供給源３と塗料循環ポンプ６との間には、元圧を塗料循環ポンプ６の設定仕様圧力に対応するように圧力を制御する減圧弁８が設けられる。前記減圧弁８の二次側には、二次側圧力を指示する圧力ゲージ９が接続される。
【０００６】
前記塗装システム１の動作を概略説明すると、圧力流体供給源３から供給される圧力流体の作用下に攪拌機５および塗料循環ポンプ６が作動している状態において、塗装ガン４を付勢することにより所望の塗料が自動車のボデイに対して吐出されて塗装作業が行われ、前記塗装ガン４を滅勢することにより、塗料の吐出が停止する。この場合、塗装ガン４に送給されながら吐出されなかった塗料はタンク２内に戻って塗装ラインを循環するように構成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術に係る塗装システム１では、塗装ラインの稼動時、非稼動時とは無関係に圧力流体供給源３から一定の流速を有する圧力流体を供給しているため、非稼動時における圧力流体の消費量を抑制してエネルギの省力化を図りたいという要望がある。
【０００８】
すなわち、塗装ラインの非稼動時では、稼動時と同一の圧力流体の流速が必要とされるわけではなく、塗料が配管内で沈殿しない程度の圧力流体の流速を確保すればよいからである。
【０００９】
この場合、従来から公知のノーマルオープンタイプの２位置切換弁、すなわち、図６に示されるように、弁体のオン状態（全開状態）とオフ状態（全閉状態）とを切り換える機能を営むオン／オフ弁９ａを塗装ライン中に配設した場合、塗装ラインの非稼動時ではオフ状態（全閉状態）となることから圧力流体供給源３からの圧力流体の供給が停止してしまい、塗料が固化することを防止することができないという不具合がある。
【００１０】
本発明は、前記の要望に鑑みてなされたものであり、流体通路を流通する圧力流体の流量を簡便に切り換えることにより、圧力流体の消費量を抑制してエネルギの省力化を図ることが可能な流量切換弁を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、圧力流体が導入される単一の圧力流体導入ポートと前記圧力流体導入ポートから導入された圧力流体を導出する単一の圧力流体導出ポートとが設けられたハウジングと、
前記ハウジングの室内に変位可能に設けられたスプールと、前記スプールに所定間隔離間して装着された第１弁体および第２弁体と、前記スプールを囲繞し、前記第１弁体および第２弁体がそれぞれ着座する第１環状段部および第２環状段部が設けられたスリーブ部材とを含み、前記スプールに装着された第１弁体および第２弁体がそれぞれ前記第１環状段部および第２環状段部に対して離間または着座することにより、前記圧力流体導入ポートと前記圧力流体導出ポートとを連通させる通路を開閉する弁機構と、
前記ハウジング内に設けられ前記圧力流体導入ポートと連通する連通路に形成された開口部に一端部が臨むニードルを有し、前記ニードルの一端部によって前記開口部との離間間隔を自在に調整することにより前記連通路を流通する圧力流体の流量を制御する絞り機構と、
を備え、
前記弁機構は、前記スプールに装着された前記第１弁体が前記スリーブ部材の第１環状段部に着座し且つ前記第２弁体が前記スリーブ部材の第２環状段部から離間したオフ状態のとき、前記通路を介して前記圧力流体導入ポートと前記圧力流体導出ポートとが連通するノーマルオープンタイプからなり、
前記スプールに装着された前記第１弁体が前記スリーブ部材の第１環状段部から離間し且つ前記第２弁体が前記スリーブ部材の第２環状段部に着座したオン状態のとき、前記圧力流体導入ポートと前記圧力流体導出ポートとを連通させる前記通路が閉じられるとともに、前記連通路を介して前記圧力流体導入ポートと前記圧力流体導出ポートとが連通し、前記ニードルによって流量が絞られた圧力流体が前記圧力流体導出ポートから導出されることを特徴とする。
【００１３】
また、前記ニードルには、該ニードルと一体的に回動する摘み部が設けられ、前記摘み部に、該摘み部の回り止め機能を営むばね部材を装着し、前記摘み部が外部に露呈するハウジングの一側面に、絞り機構の絞り量に対応する目盛りを表示するとよい。
【００１４】
さらに、前記スプールに装着された前記第１弁体および第２弁体を手動によって開閉動作させる操作部材を設けるとよい。
【００１５】
なお、前記弁機構を、圧力流体からなるパイロット圧または電磁弁の励磁作用によって付勢・滅勢されるように構成するとよい。
【００１６】
本発明によれば、スプールに装着された第１弁体がスリーブ部材の第１環状段部に着座し且つ第２弁体が前記スリーブ部材の第２環状段部から離間したオフ状態のとき、通路を介して圧力流体導入ポートと圧力流体導出ポートとが連通する。一方、前記スプールに装着された前記第１弁体が前記スリーブ部材の第１環状段部から離間し且つ前記第２弁体が前記スリーブ部材の第２環状段部に着座したオン状態のとき、前記圧力流体導入ポートと前記圧力流体導出ポートとを連通させる前記通路が閉じられるとともに、連通路を介して前記圧力流体導入ポートと前記圧力流体導出ポートとが連通し、前記ニードルによって流量が絞られた圧力流体が前記圧力流体導出ポートから導出される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明に係る流量切換弁について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１８】
図１において、参照数字１０は、本発明の実施の形態に係るノーマルオープンタイプの流量切換弁を示す。
【００１９】
この流量切換弁１０は、相互に対向する一方の側面に圧力流体導入ポート１２が設けられ、他方の側面に圧力流体導出ポート１４が設けられた直方体状のバルブボデイ１６と、上面部にパイロットポート１８が設けられ、ボルト２０を介して前記バルブボデイ１６と一体的に連結されるボンネット２２とを有する。なお、前記バルブボデイ１６およびボンネット２２は、ハウジングとして機能するものである。
【００２０】
前記バルブボデイ１６の内部には、前記圧力流体導入ポート１２と圧力流体導出ポート１４とにそれぞれ連通する室２４として機能する貫通孔が形成され、前記室２４内にはバルブボデイ１６の軸線方向に沿って変位するスプール２６を含む弁機構２８が配設される。
【００２１】
前記バルブボデイ１６の下部には一組の取付用孔部３０ａ、３０ｂ（図３参照）が形成された平板状のブラケット３２が連結されるとともに、前記貫通孔の一端部を閉塞する第１閉塞部材３４と前記貫通孔に近接する孔部を閉塞する第２閉塞部材３６とがそれぞれ気密に装着される。前記第１閉塞部材３４の中央部には凹部が形成され、前記凹部にはスプール２６を上方に向かって付勢する第１ばね部材３８の一端部が係着される。
【００２２】
前記スプール２６には、軸線方向に沿って貫通する通気孔４０が形成され、また該スプール２６の外周面には、軸線方向に沿って所定間隔離間し、例えば、ゴム等の可撓性材料によってリング状に形成された上部側の第１弁体４２ａと下部側の第２弁体４２ｂとがそれぞれ略平行に装着される。
【００２３】
室２４内には、前記スプール２６を囲繞する略円筒状のスリーブ部材４４が該室２４の内壁に装着され、前記スリーブ部材４４には環状溝を介してリング状の第１乃至第４シール部材４６ａ〜４６ｄが装着される。前記スリーブ部材４４は、バルブボデイ１６の上部側の段部に装着されるリング状のブッシュ４８と前記第１閉塞部材３４とによって保持される。
【００２４】
前記スリーブ部材４４の上部側には、圧力流体導出ポート１４と後述する絞り機構５０とを連通させる第１孔部５２ａが形成され、該スリーブ部材４４の下部側には、圧力流体導入ポート１２と圧力流体導出ポート１４とを連通させる第２孔部５２ｂが形成される。
【００２５】
スリーブ部材４４の内壁面には、上部側の第１弁体４２ａが着座する第１環状段部５４ａと、下部側の第２弁体４２ｂが着座する第２環状段部５４ｂとがそれぞれ設けられ、図１に示されるように、上部側の第１弁体４２ａが第１環状段部５４ａに着座することにより流量切換弁１０がオフ状態となり、一方、図２に示されるように、パイロットポート１８から供給されるパイロット圧の作用下にスプール２６が下降して下部側の第２弁体４２ｂが第２環状段部５４ｂに着座することにより流量切換弁１０がオン状態となる。
【００２６】
絞り機構５０は、連通路５６を介して圧力流体導入ポート１２に連通するとともにスリーブ部材４４の第１孔部５２ａに連通する第１開口部５８ａに臨むニードル６０と、前記ニードル６０と一体的に形成され、バルブボデイ１６の外部に露呈する摘み部６２とを有する。前記ニードル６０の一端部には断面略テーパ状のテーパ部６４が形成され、摘み部６２を回動させてそのねじ込み量を増減させることにより、前記第１開口部５８ａとニードル６０のテーパ部６４との離間間隔が調整される。なお、第１開口部５８ａから所定距離離間する下部側には、圧力流体導入ポート１２とスリーブ部材４４の第２孔部５２ｂとを連通させる第２開口部５８ｂが略平行に形成されている。
【００２７】
前記ニードル６０の外周面には、シールリング６６と抜け止め用の略Ｃ字状のスプリングピン６８とがそれぞれ環状溝を介して装着され、また摘み部６２のフランジ部とバルブボデイ１６との間には、弁開度の安定性や該摘み部６２の回り止め機能を営む第２ばね部材７０が装着される。
【００２８】
この場合、図３に示されるように、摘み部６２に基準となる指示用溝部７２を形成し、バルブボデイ１６側に設けられた目盛り７４に合わせて摘み部６２を所定角度回動させることにより、ニードル６０のテーパ部６４と第１開口部５８ａとの離間間隔、すなわち絞り量を簡便に設定することができる。なお、バルブボデイ１６側に設けられた目盛り７４は、パーセント表示で目盛られているが、流量で表示するようにしてもよい。
【００２９】
ボンネット２２の内部には、ブッシュ４８に保持されたガイドリング７８の内周面に沿って摺動変位するピストン８０が配設され、前記ピストン８０とスプール２６との間には該ピストン８０を上方に向かって押圧する第３ばね部材８２が介装される。前記ピストン８０の外周面には断面ｖ字状のピストンパッキン８４が装着される。なお、第１ばね部材３８および第３ばね部材８２のばね力は、図１に示す状態において平衡するように予め設定されている。
【００３０】
前記ボンネット２２の孔部８６には、該孔部８６に沿って変位自在に設けられた操作部材８８が装着され、前記操作部材８８は、ガイドリング７８との間に介装された第４ばね部材９０のばね力によって上方に向かって押圧された状態にあり、外周面に形成された環状突部９２によって上方への変位が規制されている。
【００３１】
この場合、操作部材８８の上面がボンネット２２の上面と略面一に形成されてバルブボデイ１６の外部に露呈するように構成され、作業者は、前記操作部材８８の上面を下方側に押圧することによりピストン８０を手動によって変位させ、マニュアル操作によってオフ状態からオン状態に切り換えることができる。
【００３２】
前記操作部材８８の孔部内には、ピストン８０が当接することによりその衝撃を緩衝するダンパ部材９４が装着され、また外周面には環状溝を介してシール部材９６が装着される。
【００３３】
ボンネット２２の内部に配設されたピストン８０の上部には、通路９８を介してパイロットポート１８に連通し該パイロットポート１８から供給されたパイロット圧が導入されるパイロット室１００が設けられている。なお、前記通路９８の一端部は、閉塞部材として機能する鋼球１０２によって気密に閉塞されている。
【００３４】
本発明の実施の形態に係る流量切換弁１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。
【００３５】
先ず、スプール２６の上部側に装着された第１弁体４２ａが第１環状段部５４ａに着座したオフ状態を初期位置として説明する。
【００３６】
前記初期位置では、パイロット室１００にパイロット圧が供給されていないため、ピストン８０がダンパ部材９４に当接した上部側に位置しており、圧力流体導入ポート１２と圧力流体導出ポート１４とが連通した状態にある。
【００３７】
すなわち、圧力流体導入ポート１２から供給された圧力流体（例えば、エアーまたは不活性ガス等）は、相互に連通する第２開口部５８ｂおよびスリーブ部材４４の第２孔部５２ｂを通過して圧力流体導出ポート１４から排出される（図１中の矢印参照）。この場合、圧力流体導入ポート１２から供給された圧力流体は、絞り作用が何ら付与されることなく、換言すると、圧力流体の流量が何ら規制されることがなく圧力流体導出ポート１４から排出される。
【００３８】
このような初期位置において、図示しない圧力流体供給源からパイロットポート１８および通路９８を介してパイロット室１００にパイロット圧を供給する。パイロット室１００に導入されたパイロット圧の作用下にピストン８０が下方側に向かって押圧され、前記ピストン８０は第３ばね部材８２のばね力に打ち勝ってガイドリング７８の内周面に沿って下方側に変位する。
【００３９】
ピストン８０が下降することにより第３ばね部材８２を下方側に向かって押圧する力が作用し、この第３ばね部材８２の押圧力が第１ばね部材３８のばね力に打ち勝つことによってスプール２６が下方側に変位する。前記スプール２６が変位することにより第１弁体４２ａが第１環状段部５４ａから離間し、第２弁体４２ｂが第２環状段部５４ｂに着座して図２に示すようなオン状態となる。
【００４０】
第２弁体４２ｂが第２環状段部５４ｂに着座することによりスリーブ部材４４の第２孔部５２ｂと圧力流体導出ポート１４との連通が遮断され、オフ状態からオン状態に切り換わる。オン状態では、圧力流体導入ポート１２と圧力流体導出ポート１４との連通が遮断されているため、圧力流体導入ポート１２から供給された圧力流体は連通路５６を介して絞り機構５０に導入され、摘み部６２によって予め設定された絞り量、すなわち、第１開口部５８ａとニードル６０のテーパ部６４との離間間隔によって、流通する圧力流体の流量が所定量に規制される。
【００４１】
絞り機構５０において所定の流量に制御された圧力流体は、相互に連通する第１開口部５８ａおよびスリーブ部材４４の第１孔部５２ａを通過して圧力流体導出ポート１４から排出される（図２中の矢印参照）。
【００４２】
このように本実施の形態では、ノーマルオープンタイプの流量切換弁１０を用いることにより、オフ状態では、弁開度が全開状態となって圧力流体導入ポート１２と圧力流体導出ポート１４とを相互に連通させ、一方、パイロット圧の供給作用下に切り換えられたオン状態では、絞り機構５０によって所定の流量に調整された圧力流体を圧力流体導出ポート１４から排出することができる。
【００４３】
換言すると、本実施の形態では、オフ状態において弁開度が全開の全開流量と、オン状態において弁開度が規制された制御された流量とを弁位置を切り換えることにより相互に選択することができる。
【００４４】
また、本実施の形態において、絞り機構５０における絞り量は、バルブボデイ１６の外表面に設けられた目盛り７４を視認した状態において、ニードル６０と一体的に形成された摘み部６２を所定角度回動させることにより、簡便に設定または再設定等をすることができる。
【００４５】
なお、本実施の形態では、スプール２６の変位をパイロット圧によって変位するピストン８０によって行っているがこれに限定されるものではなく、図示しない電磁弁を組み込むことによってスプール２６を変位させるようにしてもよい。また、圧力流体からなるパイロット圧に代替して、電気信号からなるパイロット信号を前記電磁弁に入力してソレノイドを励磁させるように構成してもよい。
【００４６】
さらにまた、オフ状態とオン状態とが相互に切り換わったことを示すエアー表示灯やランプ等の表示手段（図示せず）を設けるとよい。前記表示手段は、機械的構成あるいは電気的構成のいずれであってもよい。
【００４７】
またさらに、本実施の形態に係る流量切換弁１０では、従来から用いられている３ポート弁の排気ポートに絞り機構５０を付設することにより、製造工程を簡素化して製造コストを低減することができる。
【００４８】
次に、本実施の形態に係る流量切換弁１０を塗装システム１１０に組み込んだ状態を図４に示す。なお、図５に示す構成要素と同一の構成要素には、同一の参照符号を付しその詳細な説明を省略する。
【００４９】
この塗装システム１１０では、スピードコントローラ７の上流側に流量切換弁１０を接続するとともに、塗料循環ポンプ６の上流側に同一構成からなる他の流量切換弁１０を接続している。このように、塗装システム１１０に流量切換弁１０を組み込むことにより、塗装ラインの非稼動時における圧力流体の消費量を抑制することができる。
【００５０】
すなわち、塗装ラインの稼動時では流量切換弁１０がオフ状態にあって従来技術に係る塗装システム１の動作と同一であるが、塗装ラインが非稼動時となったとき、パイロット圧の供給作用下に流量切換弁１０をオフ状態からオン状態に切り換える。オン状態では、圧力流体供給源３から供給された圧力流体の流量が絞り機構５０によって所定の流量に絞られるため、非稼動時における圧力流体の消費量をその絞り量だけ節約してエネルギの省力化を図ることができる。
【００５１】
なお、前記塗装システム１１０では、パイロット圧に代替して、例えば、塗装開始信号（電気信号）をパイロット信号として流量切換弁１０に導入し、流量切換弁１０のオン／オフ状態を切り換えるようにするとよい。
【００５２】
加えて、本実施の形態に係る流量切換弁１０を塗装システム１１０以外の他の用途に用いることも可能である。例えば、流体圧シリンダ等のアクチュエータの駆動速度制御や、エゼクタ等の真空発生機器の圧力変換等に使用することができる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００５４】
すなわち、スプールに装着された第１弁体および第２弁体の変位作用下に、圧力流体の流量を、圧力流体導入ポートと圧力流体導出ポートとを連通させる通路を流通する全開流量と、圧力流体導入ポートに連通する連通路を介して導入され絞り機構の絞り作用によって制御された流量とに簡便に切り換えることができる。この結果、圧力流体の消費量を抑制してエネルギの省力化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る流量切換弁の軸線方向に沿った縦断面構成図である。
【図２】図１の流量切換弁がオフ状態からオン状態に切り換わった状態を示す縦断面構成図である。
【図３】図１の流量切換弁の一側面図である。
【図４】図１の流量切換弁を塗装システムに組み込んだ概略回路構成図である。
【図５】従来技術に係る塗装システムの概略回路構成図である。
【図６】従来から公知のオン／オフ弁の図記号を示す説明図である。
【符号の説明】
１０…流量切換弁                  １２…圧力流体導入ポート
１４…圧力流体導出ポート          １６…バルブボデイ
１８…パイロットポート            ２２…ボンネット
２４…室                          ２６…スプール
２８…弁機構                      ３８、７０、８２、９０…ばね部材
４２ａ、４２ｂ…弁体              ４４…スリーブ部材
５０…絞り機構                    ５２ａ、５２ｂ、８６…孔部
５４ａ、５４ｂ…環状段部          ５６…連通路
５８ａ、５８ｂ…開口部            ６０…ニードル
６２…摘み部                      ６４…テーパ部
７２…指示用溝部                  ７４…目盛り
８０…ピストン                    ８８…操作部材
９４…ダンパ部材                  １００…パイロット室
１１０…塗装システム
【図１】
0003764334.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003764334.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0003764334.tif 000007