(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
着座部と、弾性を有する材料で形成されたシール部材とが互いに相対的に変位し、前記着座部が前記シール部材に当接することによって一方のポートと他方のポートとの連通を遮断させる弁シール機構において、
前記着座部は、前記シール部材側に向かって突出して形成され、前記シール部材を押圧変形させてシール作用を営む突部と、
前記シール部材に当接自在な当接面を有する押さえ部と、
前記突部と押さえ部との間に設けられ、前記押さえ部に対して窪んで形成されると共に、前記押さえ部の当接面と前記シール部材とが当接した際に、前記一方のポートと連通する溝部と、
を備え、前記着座部に対して前記シール部材が接近する方向に変位した際、前記突部が前記シール部材に侵入することによりシールされ、前記押さえ部の当接面が前記シール部材に当接することにより、前記着座部に対する前記シール部材の変位が規制されて前記シール部材に対する前記突部の侵入量が略一定に保持されることを特徴とする弁シール機構。
【請求項２】
請求項１記載の弁シール機構において、
前記突部の先端部は、断面湾曲面として形成されることを特徴とする弁シール機構。
【請求項３】
請求項１または２記載の弁シール機構において、
前記弁シール機構は減圧弁に設けられ、前記弁シール機構は前記減圧弁の一次側ポートと二次側ポートとを連通または遮断させることを特徴とする弁シール機構。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の弁シール機構において、
前記弁シール機構は電磁弁に設けられ、前記電磁弁の複数のポートは前記弁シール機構によって互いに連通または遮断されることを特徴とする弁シール機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体圧機器に使用され、一方のポートと他方のポートとの連通を遮断させる際に一方のポートと他方のポートとの間に設けられてシール作用を営む弁シール機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、減圧弁等の流体圧機器には弁シール機構が使用されている。この弁シール機構を使用した減圧弁を図７に示す。この減圧弁１０は、一次側ポート１２と二次側ポート１４とが画成された本体部１８と、該本体部１８の上部に嵌合されたボンネット２２と、該ボンネット２２の上部に回動自在に軸支されたハンドル２４とを有する。
【０００３】
前記本体部１８の下部にはバルブガイド２０が嵌合し、該バルブガイド２０の凹部２６には弁体２８が摺動自在に挿入され、該弁体２８はコイルスプリング３０によって弾性的に支持される。前記弁体２８の上部には弾性を有する材料でリング状に形成されたシール部材３２が設けられる。前記弁体２８の上部中央には棒状のステム３４が固着され、該ステム３４の先端部は上方に向かってテーパ状に縮径して形成される。
【０００４】
前記本体部１８には前記ステム３４が貫通され前記二次側ポート１４に連通する室３６が形成され、該室３６を形成する略円筒状の壁部の下部には前記シール部材３２に当接自在な着座部３８が形成される。該着座部３８の先端は、図８に示すように、その外壁面が矢印Ａ方向に向かってテーパ状に絞ってあるとともに、前記着座部３８の内壁面（室３６を形成する壁面）も矢印Ａ方向に向かってテーパ状に形成される。従って、前記着座部３８はその先端に向かって徐々に薄肉に形成されている。
【０００５】
前記本体部１８と前記ボンネット２２との間には、図７に示すように、ダイヤフラム４０が張設され、該ダイヤフラム４０と前記本体部１８の凹部とによってダイヤフラム室４２が形成される。該ダイヤフラム室４２は通路４３によって前記二次側ポート１４に連通する。前記ダイヤフラム４０の中央にはダイヤフラム押さえ部材４４が設けられ、該ダイヤフラム押さえ部材４４の中央には貫通孔４６が画成される。該貫通孔４６を構成する壁部には下方に向かって拡径するテーパ部４８が形成され、該テーパ部４８には前記ステム３４の先端部が当接して前記貫通孔４６は閉塞される。
【０００６】
前記ダイヤフラム押さえ部材４４にはダイヤフラム４０の上部に着座部材４５が設けられ、該着座部材４５には調圧ばね５０の一端部が着座し、該調圧ばね５０の他端部は調圧ナット５２に係合する。該調圧ナット５２は前記ハンドル２４に固着された調圧ねじ５４に螺合し、ハンドル２４が回動されると調圧ナット５２が矢印ＡまたはＢ方向に変位する。
【０００７】
以上のような構成において、減圧弁１０の二次側ポート１４における圧力流体の圧力が所定の圧力（設定圧力）Ｐ2 に維持されているとき、着座部３８の先端はシール部材３２に侵入してシールしている（図８参照）。このため、一次側ポート１２と二次側ポート１４とは遮断されている。このときのシール部材３２に着座部３８が侵入している深さを侵入量Ｌとする。
【０００８】
そこで、二次側ポート１４の圧力が設定圧力Ｐ2 からΔＰだけ低下すると、図９に示すように、ダイヤフラム室４２内の圧力が低下してダイヤグラム４０が矢印Ａ方向に撓む。このため、コイルスプリング３０の弾発力に抗してステム３４を介して弁体２８が矢印Ａ方向にΔＬだけ変位し、一次側ポート１２と室３６とが連通し、二次側ポート１４に圧力流体が流通する。
【０００９】
そして、二次側ポート１４の圧力が設定圧力Ｐ2 になると、ダイヤフラム室４２の圧力が増加し、ダイヤフラム４０が矢印Ｂ方向に撓むため、着座部材４５の上昇動作に追従してステム３４が矢印Ｂ方向に変位する。この結果、弁体２８のシール部材３２が着座部３８に当接し、さらには着座部３８がシール部材３２に押圧侵入し、一次側ポート１２と二次側ポート１４とが遮断される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来技術に係る弁シール機構では、シール部材３２に対する侵入量Ｌは、シール部材３２の硬度、コイルスプリング３０の取付荷重（着座部３８にシール部材３２が当接しているとき、コイルスプリング３０に印加されている力）、着座部３８の仕上がり形状等、様々な要因により変化する。このように侵入量Ｌが変化すると、着座部３８がシール部材３２から離間するのに必要な二次側ポート１４の圧力の低下量ΔＰが変化する。このため、減圧弁１０の流量特性が変化してしまい、前記減圧弁１０が複数製造されたときに、該減圧弁１０の品質を一定に維持することが困難となる。従って、この減圧弁１０が使用されたシステムの品質も一定に維持することが困難となるという問題があった。
【００１１】
本発明は前記の課題を解決すべくなされたものであって、弁シール機構を構成するシール部材に対する着座部の侵入量を略一定にし、この弁シール機構が使用される流体圧機器の品質を一定に保つことが可能な弁シール機構を提供することを目的とする。
【００１２】
【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、着座部と、弾性を有する材料で形成されたシール部材とが互いに相対的に変位し、前記着座部が前記シール部材に当接することによって一方のポートと他方のポートとの連通を遮断させる弁シール機構において、
前記着座部は、前記シール部材側に向かって突出して形成され、前記シール部材を押圧変形させてシール作用を営む突部と、
前記シール部材に当接自在な当接面を有する押さえ部と、
前記突部と押さえ部との間に設けられ、前記押さえ部に対して窪んで形成されると共に、前記押さえ部の当接面と前記シール部材とが当接した際に、前記一方のポートと連通する溝部と、
を備え、前記着座部に対して前記シール部材が接近する方向に変位した際、前記突部が前記シール部材に侵入することによりシールされ、前記押さえ部の当接面が前記シール部材に当接することにより、前記着座部に対する前記シール部材の変位が規制されて前記シール部材に対する前記突部の侵入量が略一定に保持されることを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、着座部とシール部材とが互いに接近する方向に変位すると、前記着座部の突部が、前記シール部材に侵入してシール作用が営まれる。そして、前記着座部とシール部材とのさらなる変位作用下に、前記押さえ部の当接面が前記シール部材の表面に対して当接する。この際、前記シール部材と当接面とが面接触するため前記シール部材は当接面に押圧されても変形せず、前記着座部はシール部材に支持される。このため、突部がシール部材を押圧して変形することがないと共に、前記シール部材に対する突部の侵入量が略一定に保持され、圧力流体の圧力低下を一定に維持することができる。また、当接面はシール作用を営むことがなく突部によってのみシールされるため、弁シール面積が変化することがなく、この弁シール機構が使用される流体圧機器の特性が変化することが防止される。
【００１５】
また、この場合、前記突部の先端部が断面湾曲面として形成されると、前記突部が前記シール部材に侵入する際、該シール部材が突部によって損傷することが阻止され、シール部材の寿命が長くなり、好ましい。
【００１６】
さらに、この場合、前記弁シール機構が減圧弁に設けられ、前記弁シール機構は前記減圧弁の一次側ポートと二次側ポートとを連通または遮断させると、突部によって変形されるシール部材の変形量が変化することがなく、減圧弁の流量特性が一定となり、減圧弁の品質を一定に保持することができ、また、シール部材が必要以上に変形することがなく、シール部材の劣化を阻止することができ、好適である。
【００１７】
さらにまた、この場合、前記弁シール機構が電磁弁に設けられ、前記電磁弁の複数のポートが前記弁シール機構によって互いに連通または遮断されると、シール部材が突部によって必要以上に変形することがなく、シール部材の劣化を阻止することができ、好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明に係る弁シール機構について、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。
【００１９】
図１において、参照符号７０は、本発明の第１の実施の形態に係る弁シール機構を使用した減圧弁を示す。この減圧弁７０は一次側ポート７２と二次側ポート７４とが画成された本体部７６と、該本体部７６の上部に嵌合されるボンネット７７と、該ボンネット７７の上部に回動自在に軸支されたハンドル７８とを有する。
【００２０】
前記本体部７６の内部には前記二次側ポート７４に連通する室８０が形成され、該室８０を形成する略円筒状の壁部の下部は弁シール機構８２を構成する着座部８４として形成される。該着座部８４には、図２および図３に示すように、内側に周回する突部８６が形成され、該突部８６先端は断面湾曲面として形成される。前記着座部８４には前記突部８６を囲繞するように外側に周回する溝部８８が画成され、該溝部８８のさらに外側には互いに等間隔に離間した押さえ部８９ａ〜８９ｄが形成され、その下面は当接面９０ａ〜９０ｄとして機能する。それぞれの押さえ部８９ａ〜８９ｄの間には溝部９２ａ〜９２ｄが画成され、従って、それぞれの当接面９０ａ〜９０ｄもまた互いに離間している。
【００２１】
前記本体部７６の下部には、図１に示すように、前記着座部８４の下方に前記室８０に連通する孔部９４が画成され、該孔部９４を形成する壁部には雌ねじが螺刻される。前記孔部９４にはバルブガイド９６が螺入され、該バルブガイド９６には凹部９８が画成される。該凹部９８には弁体１０２が摺動自在に挿入される。この場合、該弁体１０２は、筒状の円筒部１０３と、該円筒部１０３の上部に一体的に形成された弁本体１０５とから形成される。前記弁本体１０５の下面にはコイルスプリング１００の一端部が着座し、該コイルスプリング１００の他端部は前記凹部９８の底部に着座する。このため、弁体１０２はコイルスプリング１００によって矢印Ｂ方向に常時付勢されている。前記弁本体１０５の上部には、図３に示すように、環状溝部１０４が画成され、該環状溝部１０４には、ゴムの如き弾性を有する材料でリング状に形成されたシール部材１０６が嵌合固着される。前記環状溝部１０４を構成する壁部１０７は断面鳩尾状に形成され、これに対応して前記シール部材１０６には該壁部１０７に係合する斜面部１０９が形成される。従って、前記シール部材１０６は環状溝部１０４に抜け止め構成される。前記シール部材１０６は前記着座部８４に当接自在である。前記弁本体１０５の中心部には、図１に示すように、棒状のステム１０８の一端部が固着され、該ステム１０８の他端部には上方に向かって縮径するテーパ部１１０が形成される。
【００２２】
前記本体部７６と前記ボンネット７７との間にはダイヤフラム１１４が張設され、該ダイヤフラム１１４と前記本体部７６の凹部とによってダイヤフラム室１１６が形成される。該ダイヤフラム室１１６は通路１１８を介して前記二次側ポート７４に連通している。前記ダイヤフラム１１４の中央にはその底面側および上面側にそれぞれ該ダイヤフラム１１４を保持する第１のダイヤフラム押さえ部材１２０および第２のダイヤフラム押さえ部材１２２が設けられる。ダイヤフラム１１４の底面側を保持する第１のダイヤフラム押さえ部材１２０には、ダイヤフラム１１４の中心孔に嵌着されて該ダイヤフラム１１４の上部に突出する円筒部１２４と、該円筒部１２４の下端部から拡径しダイヤフラム１１４の底面部に係合するフランジ部１２６とが一体的に形成される。前記円筒部１２４の孔部１２８を形成する壁部には下方に向かって徐々に拡径するテーパ部１３０が形成され、該テーパ部１３０に前記ステム１０８のテーパ部１１０が着座して前記孔部１２８が閉塞される。前記第２のダイヤフラム押さえ部材１２２には、前記円筒部１２４が嵌着される孔部が画成された円筒部１３２と、該円筒部１３２の下端部から拡径するフランジ部１３４とが一体的に形成され、該フランジ部１３４と前記第１のダイヤフラム押さえ部材１２０のフランジ部１２６とでダイヤフラム１１４を挟持する。
【００２３】
前記フランジ部１３４の上面には調圧ばね１３６の一端部が着座し、該調圧ばね１３６の他端部は調圧ナット１３８に着座する。該調圧ナット１３８は前記ハンドル７８の中心部に固着された調圧ねじ１４０に螺合され、ハンドル７８と調圧ねじ１４０とを一体的に回動させることにより前記調圧ナット１３８は矢印ＡまたはＢ方向に変位する。
【００２４】
なお、前記ボンネット７７の上面部には圧力流体を外部に排出するリリーフポート１４４が画成されている。
【００２５】
本発明の第１の実施の形態に係る弁シール機構を使用した減圧弁７０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作について説明する。
【００２６】
予め、一次側ポート７２に図示しない圧縮空気供給源を接続し、二次側ポート７４に図示しない所望の流体圧機器（例えば、シリンダ）を接続しておく。また、ハンドル７８を所定方向に回動させて流体圧機器に供給する圧縮空気の圧力を設定する。すなわち、図１において、ハンドル７８と調圧ねじ１４０とを一体的に回動させ、調圧ナット１３８を矢印Ａ方向に変位させると、調圧ばね１３６が圧縮されてダイヤフラム１１４が押圧される。このため、ステム１０８が弁体１０２と一体的に矢印Ａ方向に変位し、図４に示すように、シール部材１０６が着座部８４から所定間隔だけ離間し、一次側ポート７２と二次側ポート７４とが連通するに至る。
【００２７】
以上のような準備段階を経て、圧縮空気供給源（図示せず）を付勢すると、圧縮空気は一次側ポート７２から導入され、室８０を経て二次側ポート７４に流通し、流体圧機器に供給される。この場合、二次側ポート７４に供給された圧縮空気の一部は通路１１８を介してダイヤフラム室１１６に導入され、ダイヤフラム１１４を矢印Ｂ方向に押圧する力を発生させる。従って、この押圧力と調圧ばね１３６の弾発力とが釣り合う位置までダイヤフラム１１４がステム１０８と一体的に変位し、弁体１０２が矢印Ｂ方向に変位する。
【００２８】
二次側ポート７４の圧力が所定値まで大きくなると、弁体１０２はさらに矢印Ｂ方向に変位し、図１および図３に示すように、着座部８４にシール部材１０６が当接してシール作用が営まれ、一次側ポート７２と二次側ポート７４との連通が遮断されるに至る。
【００２９】
すなわち、着座部８４先端の突部８６が弁体１０２のシール部材１０６に侵入することによって前記一次側ポート７２と二次側ポート７４との連通が遮断される。弁体１０２がさらに矢印Ｂ方向に変位すると、押さえ部８９ａ〜８９ｄの当接面９０ａ〜９０ｄがシール部材１０６に当接する。このとき、当接面９０ａ〜９０ｄとシール部材１０６との接触する面積が大きいため、シール部材１０６が当接面９０ａ〜９０ｄに押圧されて変形することはなく、着座部８４はシール部材１０６に対し、これ以上の押圧侵入が阻止される。
【００３０】
このときの突部８６によるシール部材１０６に対する侵入量はｉである。この侵入量ｉは着座部８４の加工精度によって決定されるためにそのバラツキは極めて小さいものとなる。従って、減圧弁７０が大量生産された場合においても、常に略一定の侵入量ｉの減圧弁７０が得られる。
【００３１】
次いで、この減圧弁７０において、力学的な釣り合いが達成されることを数式を用いて説明する。先ず、ダイヤフラム１１４に圧力流体の圧力がかかる面積、すなわち、有効受圧面積Ａｄは、ダイヤフラム室１１６を形成する壁部の内径をＤｄ、第２のダイヤフラム押さえ部材１２２の外径をＤａとすると、
Ａｄ＝π×｛（Ｄｄ＋Ｄａ）／２｝2 ／４        …（１）
である（図４参照）。また、弁シール面積Ａｖは、シール部材１０６に着座部８４の突部８６が当接し、該突部８６によって囲まれる弁体１０２上面の面積であり、突部８６の直径をＤｖとすると、
Ａｖ＝（π×Ｄｖ2 ）／４                      …（２）
である。さらに、弁摺動部シール面積Ａｂは、凹部９８を形成する壁部と摺動する弁体１０２の円筒部１０３によって塞がれる凹部９８の底面の面積であり、円筒部１０３の直径をＤｂとすると、
Ａｂ＝（π×Ｄｂ2 ）／４                      …（３）
で表される。
【００３２】
ここで、調圧ばね１３６のばね定数をＫａ、調圧ばね１３６のたわみ量（ハンドル７８を回動させることによって調圧ナット１３８が変位し、調圧ばね１３６が縮退した長さ）をＸ、一次側ポート７２における圧力流体の圧力をＰ1 、二次側ポート７４の設定圧力をＰ2 、コイルスプリング１００の取付荷重（着座部８４にシール部材１０６が当接しているときにコイルスプリング１００に印加されている力）をｆ1 、シール部材１０６を形成する弾性体の変形に対する反力の効率（ばね定数）をｋ、コイルスプリング１００のばね定数をＫｖとする。二次側ポート７４の圧力が設定圧力Ｐ2 となり、着座部８４がシール部材１０６に当接して一次側ポート７２と二次側ポート７４とが遮断されているとき、弁体１０２を矢印Ａ方向に押圧する力Ｆａ1 は、
Ｆａ1 ＝Ｋａ×Ｘ＋ｋ×ｉ                      …（４）
である。一方、弁体１０２を矢印Ｂ方向に押圧する力Ｆｂ1 は、
Ｆｂ1 ＝Ａｄ×Ｐ2 ＋（Ｐ1 −Ｐ2 ）×（Ａｖ−Ａｂ）＋ｆ1   …（５）
である。この二つの力Ｆａ1 とＦｂ1 とが釣り合うことから、（４）式、（５）式より、
Ｋａ×Ｘ＋ｋ×ｉ＝Ａｄ×Ｐ2 ＋（Ｐ1 −Ｐ2 ）×（Ａｖ−Ａｂ）＋ｆ1 
Ｋａ×Ｘ−Ａｄ×Ｐ2 −（Ｐ1 −Ｐ2 ）×（Ａｖ−Ａｂ）−ｆ1 ＋ｋ×ｉ＝０…（６）
が求められる。
【００３３】
一方、二次側ポート７４の圧力が何らかの理由で設定圧力Ｐ2 からΔＰだけ低下した場合、ダイヤフラム室１１６内の圧力が低下してダイヤフラム１１４は矢印Ａ方向に変位し、弁体１０２が変位量ΔＬだけ変位する（図４参照）。前記変位量ΔＬがシール部材１０６の侵入量ｉより小さいとき、すなわち、シール部材１０６と着座部８４とがまだ当接しているとき、弁体１０２を矢印Ａ方向に押圧する力Ｆａ2 は、
Ｆａ2 ＝Ｋａ×（Ｘ−ΔＬ）＋ｋ×（ｉ−ΔＬ）            …（７）
であり、弁体１０２を矢印Ｂ方向に押圧する力Ｆｂ2 は、
Ｆｂ2 ＝Ａｄ×（Ｐ2 −ΔＰ）＋（Ｐ1 −Ｐ2 ＋ΔＰ）×（Ａｖ−Ａｂ）＋（ｆ1 ＋Ｋｖ×ΔＬ）                          …（８）
である。この二つの力Ｆａ2 とＦｂ2 とが釣り合うので、
Ｋａ×（Ｘ−ΔＬ）＋ｋ×（ｉ−ΔＬ）＝Ａｄ×（Ｐ2 −ΔＰ）＋（Ｐ1 −Ｐ2 ＋ΔＰ）×（Ａｖ−Ａｂ）＋（ｆ1 ＋Ｋｖ×ΔＬ）
Ｋａ×（Ｘ−ΔＬ）−Ａｄ×（Ｐ2 −ΔＰ）−（Ｐ1 −Ｐ2 ＋ΔＰ）×（Ａｖ−Ａｂ）−（ｆ1 ＋Ｋｖ×ΔＬ）＋ｋ×（ｉ−ΔＬ）＝０          …（９）
が求められる。（６）式から（９）式を引くと、
Ｋａ×ΔＬ−Ａｄ×ΔＰ＋ΔＰ×（Ａｖ−Ａｂ）＋Ｋｖ×ΔＬ＋ｋΔＬ＝０
（Ｋａ＋Ｋｖ＋ｋ）×ΔＬ−（Ａｄ−Ａｖ＋Ａｂ）×ΔＰ＝０    …（１０）
となり、微少な変位量ΔＬを求めると、
ΔＬ＝｛（Ａｄ−Ａｖ＋Ａｂ）／（Ｋａ＋Ｋｖ＋ｋ）｝×ΔＰ    …（１１）
である。ΔＬ＜ｉのときは着座部８４とシール部材１０６とが当接しており、一方、ΔＬ＞ｉとなると、着座部８４とシール部材１０６とが離間し、一次側ポート７２と二次側ポート７４とが連通する。この境界条件であるΔＬ＝ｉに前記（１１）式を代入すると、
ｉ＝｛（Ａｄ−Ａｖ＋Ａｂ）／（Ｋａ＋Ｋｖ＋ｋ）｝×ΔＰ0   …（１２）
となる。ただし、ΔＰ0 は、この場合の二次側ポート７４の圧力の低下量である。この低下量ΔＰ0 を求めると、
ΔＰ0 ＝｛（Ｋａ＋Ｋｖ＋ｋ）／（Ａｄ−Ａｖ＋Ａｂ）｝×ｉ  …（１３）
である。すなわち、二次側ポート７４における圧力流体の圧力の低下量ΔＰが前記低下量ΔＰ0 より大きくなると、着座部８４とシール部材１０６とが離間して二次側ポート７４に圧力流体が流通する。
【００３４】
（１３）式から諒解されるように、シール部材１０６の侵入量ｉが変化すると、低下量ΔＰ0 が変化してしまい、従って、この減圧弁７０の流量特性に誤差が生じ、減圧弁７０の品質を一定に保つことができなくなる。ところが、本実施の形態によれば、侵入量ｉは前述のように変化することがないため、低下量ΔＰ0 も一定となり、圧力流体の流量特性が安定した、すなわち、品質を一定に保つことが可能な減圧弁７０が得られる。
【００３５】
また、溝部８８は当接面９０ａ〜９０ｄがシール部材１０６に当接したときに、溝部９２ａ〜９２ｄを介して一次側ポート７２に連通しているため、当接面９０ａ〜９０ｄはシール部材１０６に当接してもシール作用を営むことがなく、シール作用を営むのは突部８６だけである。このため、前記（２）式の弁シール面積Ａｖは当接面９０ａ〜９０ｄがシール部材１０６に当接するか否かに関わらず一定となり、二次側ポート７４における圧力流体の圧力の低下量ΔＰ0 が変化することがない（（１３）式参照）。従って、減圧弁７０の流量特性が変化する懸念もない。
【００３６】
さらに、突部８６の先端部は断面湾曲面として形成されているため、該突部８６がシール部材１０６に押圧侵入したときにシール部材１０６を損傷させることがない。
【００３７】
なお、この弁シール機構８２は、減圧弁７０に限らず、他の流体圧機器に適用した場合も、前述した流量特性の向上が同様に得られることは勿論である。
【００３８】
次いで、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００３９】
図５において、参照符号１６０は、本発明の第２の実施の形態に係る弁シール機構を使用した電磁弁を示す。この電磁弁１６０は、第１のポート１６２、第２のポート１６４および第３のポート１６６が画成された本体部１６８を備え、該本体部１６８の中央には前記第１のポート１６２、第２のポート１６４および第３のポート１６６に連通する孔部１７０が画成される。該孔部１７０の下部開口部の近傍には着座部材２０２が固着される。
【００４０】
前記孔部１７０を形成する壁部には前記第２のポート１６４に連通する溝部１７２が画成され、また、前記孔部１７０の壁部には、該溝部１７２の近傍に弁シール機構１７４を構成する着座部１７６が形成される（図６参照）。該着座部１７６は、前記第１の実施の形態に係る弁シール機構８２の着座部８４（図２参照）と同様に、周回し且つ先端部が湾曲形成された突部１７８を備え、該突部１７８の外側には溝部１８０が画成される。該溝部１８０の外側には複数の押さえ部１８１ａ〜１８１ｄ（１８１ｂ、１８１ｄは図示せず）が形成され、この押さえ部１８１ａ〜１８１ｄの上面に形成された当接面１８２ａ〜１８２ｄ（１８２ｂ、１８２ｄは図示せず）は溝部１８４ａ〜１８４ｄ（１８４ｂ、１８４ｄは図示せず）によって互いに離間している。
【００４１】
前記孔部１７０の内壁には前記溝部１７２の上方にリング部材１８６が固着され、該リング部材１８６の外周にはＯリング１８８が設けられる。前記リング部材１８６の下部には弁シール機構１９０を構成する着座部１９２が形成され、該着座部１９２は、前記着座部１７６と同様に、周回する突部１９４と、該突部１９４を囲繞する溝部１９６と、該溝部１９６の周囲に形成された複数の押さえ部１９８ａ〜１９８ｄ（１９８ｂ、１９８ｄは図示せず）と、該押さえ部１９８ａ〜１９８ｄの下面に形成された当接面１９９ａ〜１９９ｄ（１９９ｂ、１９９ｄは図示せず）と、前記押さえ部１９８ａ〜１９８ｄを互いに離間させる複数の溝部２００ａ〜２００ｄ（２００ｂ、２００ｄは図示せず）とを備える。
【００４２】
前記孔部１７０の内壁には、図５に示すように、該孔部１７０の上部開口部近傍にリング部材２０１が固着され、該リング部材２０１の外周にはＯリング２０３が設けられる。前記リング部材１８６と２０１との間は前記第３のポート１６６に連通する溝部２０５として形成される。
【００４３】
前記孔部１７０には略円柱状の弁体２０６が摺動自在に設けられる。該弁体２０６の下端部には凹部２０８が画成され、該凹部２０８を形成する天井部にはコイルスプリング２０４の一端部が着座し、該コイルスプリング２０４の他端部は前記着座部材２０２に着座する。従って、前記弁体２０６はコイルスプリング２０４によって矢印Ｄ方向に常時付勢されている。前記弁体２０６にはその長手方向中央に向かって徐々に縮径するテーパ部２１０ａ、２１０ｂを介して縮径部２１２が形成され、該縮径部２１２の中央は大きく拡径して、図６に示すように、ゴムの如き弾性材料で形成されたシール部材２１４が設けられる。すなわち、該シール部材２１４は前記弁体２０６の外周に周回して形成された突部２１６に係合して位置決めされる。前記シール部材２１４には、前記弁シール機構１７４、１９０を構成し、前記着座部１７６、１９２にそれぞれ当接自在なシール面２１８ａ、２１８ｂが形成される。
【００４４】
前記弁体２０６の上部にはロッド２２０が固着され、該ロッド２２０は前記リング部材２０１の上部に固着された略円筒状のガイド部材２２２の内部に摺動自在に挿入される。前記ロッド２２０の上部は変位部材２２４に画成された孔部２２６に挿入され、前記ロッド２２０の上部に形成されたフランジ部２２８は前記孔部２２６を構成する壁部に形成された段部２３０に係合して前記ロッド２２０が抜け止めされる。前記フランジ部２２８の上部にはコイルスプリング２３２の一端部が着座し、該コイルスプリング２３２の他端部は前記孔部２２６を構成する壁部の上部に固着された着座部材２３４に着座する。このため、前記ロッド２２０は常時矢印Ｃ方向に付勢される。
【００４５】
前記変位部材２２４は電磁コイル２３８を構成するボビン２４０の内部に摺動自在に設けられ、前記ボビン２４０には電線が巻回された巻線部２４２が形成される。前記電磁コイル２３８はケーシング２４４によって覆われる。前記ケーシング２４４の上部には筒状部材２４６が固着され、該筒状部材２４６の内部にはガイド部材２４８が固着される。該ガイド部材２４８には段部２５０を有する孔部２５２が画成され、該孔部２５２には前記着座部材２３４の上部に固着されたピン部材２５４が挿入される。該ピン部材２５４には段部２５６が形成され、該段部２５６は前記筒状部材２４６の段部２５０に係合自在である。前記筒状部材２４６の上部は蓋部材２５８によって閉塞される。
【００４６】
この第２の実施の形態に係る弁シール機構を使用した電磁弁１６０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作について説明する。
【００４７】
第１〜第３のポート１６２、１６４、１６６には、それぞれ、例えば、圧縮空気供給源、シリンダ、排気管の如き、図示しない流体圧機器が接続される。また、電磁コイル２３８の巻線部２４２には図示しない電源装置から電源が供給される。
【００４８】
電源装置が付勢されていないとき、弁体２０６はコイルスプリング２０４の弾発力によって矢印Ｄ方向に変位し、シール部材２１４の一方のシール面２１８ｂには、図６に示すように、リング部材１８６の突部１９４が押圧侵入し、シール作用が営まれる。このため、第１のポート１６２と第２のポート１６４が溝部１７２を介して連通するとともに、第２のポート１６４と第３のポート１６６との連通は遮断される。そして、第１のポート１６２に接続された図示しない圧縮空気供給源から圧縮空気が第２のポート１６４に接続されたシリンダ（図示せず）に供給される。
【００４９】
このとき、シール面２１８ｂには、第１の実施の形態に係る弁シール機構８２と同様に、押さえ部１９８ａ〜１９８ｄの当接面１９９ａ〜１９９ｄが当接し、突部１９４がシール面２１８ｂに対して侵入する距離、すなわち、侵入量が抑制される。このため、シール面２１８ｂが必要以上に変形してシール部材２１４が劣化する懸念が払拭される。
【００５０】
そこで、図示しない電源装置から電源が供給されると、電磁コイル２３８の作用下に変位部材２２４が矢印Ｃ方向に変位し、ガイド部材２２２の案内作用下に変位するロッド２２０により弁体２０６はコイルスプリング２０４の弾発力に抗して変位する（図５参照）。このため、他方のシール面２１８ａが突部１７８に当接し、弁体２０６のさらなる変位作用下に該シール面２１８ａに突部１７８が侵入し、シール作用が営まれる。この結果、第１のポート１６２と第２のポート１６４との連通が遮断され、一方、第２のポート１６４と第３のポート１６６とが連通する。結局、圧縮空気がシリンダ（図示せず）から排気管（図示せず）に排出される。このときも、前記第１の実施の形態と同様に、シール面２１８ａに押さえ部１８１ａ〜１８１ｄの当接面１８２ａ〜１８２ｄが当接して該シール面２１８ａへの侵入量が抑制され、シール面２１８ａが必要以上に変形してシール部材２１４が劣化する懸念がない。
【００５１】
【発明の効果】
本発明に係る弁シール機構によれば、以下のような効果ならびに利点が得られる。
【００５２】
着座部の当接面がシール部材に当接することにより、突部によるシール部材への侵入量が略一定に保持され、この弁シール機構が減圧弁に使用された場合、シール部材が設けられた弁体を変位させるために必要な二次側ポートの圧力低下量が一定に保持される。また、前記着座部に設けられた突部と押さえ部との間に溝部が画成され、該溝部が一次側ポートに連通するため、シール部材が押さえ部によってシールされることがなく、突部によってのみシール作用が営まれ、弁シール面積が変化することが阻止される。従って、個々の減圧弁によって流量特性が異なることが回避され、一定の品質の減圧弁を得ることが可能となり、この減圧弁を使用したシステムの品質も一定となる。
【００５３】
また、押さえ部がシール部材に当接することにより、シール部材の変形量が必要以上となることが阻止されるため、シール部材が劣化することが防止され、この弁シール機構が使用された減圧弁や電磁弁等の流体圧機器の長寿命化が達成されるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る弁シール機構が使用された減圧弁を示す縦断面図である。
【図２】図１の減圧弁の着座部を示す一部拡大斜視図である。
【図３】図１の減圧弁の弁シール機構を示す一部拡大縦断面図である。
【図４】図１の減圧弁の使用状態を示す一部縦断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る弁シール機構が使用された電磁弁を示す縦断面図である。
【図６】図５の電磁弁の弁シール機構を示す一部拡大縦断面図である。
【図７】従来技術に係る弁シール機構が使用された減圧弁を示す縦断面図である。
【図８】図７の減圧弁の弁シール機構を示す一部拡大縦断面図である。
【図９】図７の減圧弁の使用状態を示す一部縦断面図である。
【符号の説明】
７０…減圧弁
７２、７４、１６２、１６４、１６６…ポート
８２、１７４、１９０…弁シール機構
８４、１７６、１９２…着座部
８６、１７８、１９４、２１６…突部
８８、９２ａ〜９２ｄ、１８０、１８４ａ〜１８４ｄ、１９６、２００ａ〜２００ｄ、２０５…溝部
９０ａ〜９０ｄ、１８２ａ〜１８２ｄ、１９９ａ〜１９９ｄ…当接面
１０６、２１４…シール部材
１６０…電磁弁
２１８ａ、２１８ｂ…シール面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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