流体制御弁

【課題】流体の流れの偏りを矯正すること。
【解決手段】
出力ポート７６と連通する出力流路７５と、出力ポート７６と平行に形成され内側に出力流路７５に連通する出力孔７４が形成された中空円筒部９６と、出力孔７４が形成された弁室５４と、弁室５４に連通する入力ポート７１と連通する入力流路７２とが形成される流体制御弁１である。さらに、流体制御弁１の入力流路７１は弁室５４に対して流体をガイドするガイド傾斜面７２１を有すること、ガイド傾斜面７２１に流路内凸部７２２が形成する。それにより、流路内凸部７２２にガイド傾斜面７２１によりガイドされた流体がぶつかり弁室５４の出力ポート７５側の圧力を低下させることができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、出力ポートと連通する出力流路と、前記出力ポートと平行に形成され内側に前記出力流路に連通する弁孔が形成された中空円筒部と、前記弁孔が形成された弁室と、前記弁室に連通する入力ポートと連通する入力流路とが形成される流体制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の流体制御弁は、固定鉄心に対して通電又は非通電状態とすることで可動鉄心を動作させ、ダイアフラム弁体を弁座に当接又は離間させている。それより、入力流路から流入した流体を弁室を介して出力流路へと流すことを行っていた。
このような流体制御弁には、下記の特許文献１の流体制御弁等がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１４５２２６号公報
【特許文献２】特許第４０２９０７６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術には、以下の問題があった。
すなわち、従来の流体制御弁においては、入力流路から弁室へと流体がスムーズに流れるようにするため、弁室方向に向かって入力流路内に傾斜面を形成している。流体の多くは傾斜面に沿った形で流れる。そのため、流体は、傾斜面が弁室に接続する出力流路側に偏った流れとなる。
流体が出力流路側に対して偏った流れとなり弁室に流入することにより、図１５に示すように、その影響で弁室内に圧力差が生じる。図１５は、従来の流体制御弁の中心に円形状の弁孔１０１が形成された弁室１００内の圧力状況を表したものである。なお、圧力が高い部分ほど色を濃く表している。図１５中、弁孔１０１の左側のＬ１０１が出力ポート側に当たり、弁孔１０１の右側のＲ１０１が入力ポート側に当たる。図１５に示すように、弁室内の出力ポート側のＬ１０１は、直接流体が流れ込むため圧力が高くなる。他方、弁室内の入力ポート側のＲ１０１は、流体が直接流れ込まないため圧力が低くなる。その結果、弁室内は出力ポート側のみ圧力が高くなり圧力差が生じるため、ダイアフラム弁体が傾いた状態で動作する恐れがある。ダイアフラム弁体が傾いた状態で弁座に当接すると、ダイアフラム弁体が弁座に片当たりして内部漏れが生じる問題がある。
また、ダイアフラム弁体が傾いた状態で弁座に当接すると、ダイアフラム弁体が片当たりするため、片当たりする部分の摩耗が進む。その結果、ダイアフラム弁体の交換頻度が多くなるため問題となる。
さらに、ダイアフラム薄膜部では傾くことによって、膜部も引っ張られ膜部の破損につながる恐れがある。
【０００５】
そこで、本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、流体の流れの偏りを矯正する流路を有する流体制御弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の一態様における流体制御弁は、以下の構成を有する。
（１）出力ポートと連通する出力流路と、前記出力ポートと平行に形成され内側に前記出力流路に連通する弁孔が形成された中空円筒部と、前記弁孔が形成された弁室と、前記弁室に連通する入力ポートと連通する入力流路とが形成される流体制御弁において、前記入力流路は前記弁室に対して流体をガイドするガイド傾斜面を有すること、前記ガイド傾斜面に流路内凸部が形成されていること、前記流路内凸部に前記ガイド傾斜面によりガイドされた流体がぶつかることで前記弁室の出力ポート側の圧力を低下させること、を特徴とする。
【０００７】
（２）（１）に記載する流体制御弁において、前記流路内凸部は前記傾斜面の中央部に設けられていること、前記流路内凸部は断面略三角形状であること、が好ましい。
【０００８】
（３）（１）又は（２）に記載する流体制御弁において、前記流路内凸部は、前記ガイド傾斜面を流れる流体に対して垂直方向に横断して形成されていること、が好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
上記流体制御弁の作用及び効果について説明する。
（１）入力流路は弁室に対して流体をガイドするガイド傾斜面を有すること、ガイド傾斜面に流路内凸部が形成されていること、流路内凸部にガイド傾斜面によりガイドされた流体がぶつかることで弁室の出力ポート側の圧力を低下させる。すなわち、入力流路内のガイド傾斜面にガイドされた流体が流路内凸部にぶつかり、流体は弁室のうち入力ポート側へと流れる。流体が弁室のうち入力ポート側へと流れることにより、弁室内の出力ポート側の圧力のみが高い状態を解消することができ、弁室内の入力ポート側と出力ポート側の圧力の均衡を図ることができる。弁室内の圧力の均衡を図ることで、ダイアフラム弁体が傾いた状態で弁座に当接しなくなり、内部漏れが生じなくなる。
また、ダイアフラム弁体が傾いた状態で弁座に当接しないため、ダイアフラム弁体が片当たりすることがないため、ダイアフラム弁体の摩耗は全周にわたり均等に進む。その結果、ダイアフラム弁体の交換する頻度が少なく済む。
さらに、ダイアフラム薄膜部では傾きが抑えられ膜部の局所的な伸びが減り、破損の懸念が解消される。
【００１０】
（２）（１）に記載する構成及び作用効果のほか、流路内凸部は傾斜面の中央部に設けられていること、流路内凸部は断面略三角形状であることにより、入力流路を流れる流体を弁室内の入力ポート側へと流すことができる。すなわち、断面略三角形状であることにより、流体が流路内凸部にぶつかったときに弁室内の入力ポート側へとガイドし流すことができるためである。
【００１１】
（３）（１）又は（２）に記載する構成及び作用効果のほか、流路内凸部は、ガイド傾斜面を流れる流体に対して垂直方向に横断して形成されていることにより、入力流路のうちガイド傾斜面を沿って流れる流体のほとんどは、流路内凸部により流れが妨げられる。そのため、入力流路のうち入力ポートに近い入力ポート側の方へ流体が流れる。それにより、弁室内の入力ポーと側の圧力を高くすることができ、弁室内の出力ポート側の圧力のみが高い状態を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る流体制御弁（閉弁時）の断面図である。
【図２】本発明に係る流体制御弁（開弁時）の断面図である。
【図３】本発明に係る本体弁部の上面図である。
【図４】本発明に係る図３に示す本体弁部のＡＡ断面図である。
【図５】本発明に係る弁中心部材の外観下方斜視図である。
【図６】本発明に係る弁中心部材の外観上方斜視図である。
【図７】本発明に係る流路ブロック体の流路内凸部の位置解析実験の指示図である。
【図８】本発明に係る図７に示す破線Ｔの一部拡大図を示す。
【図９】本発明に係る流路ブロック体の弁室内を圧力計測した圧力計測実験結果を示した図である。
【図１０】本発明に係る図９に示すＪ００の拡大図である。
【図１１】本発明に係る図９に示すＪ６０の拡大図である。
【図１２】本発明に係る図９に示すＪ０４の拡大図である。
【図１３】本発明に係る図９に示すＪ４０の拡大図である。
【図１４】本発明に係る図９に示すＪ０３の拡大図である。
【図１５】従来技術に係る流体制御弁の弁室内の圧力計測実験の結果図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明に係る流体制御弁の一実施の形態について図面を参照して以下の順番で説明する。
Ａ．流体制御弁の全体構成
Ｂ．流体制御弁の作用効果
Ｃ．流体制御弁を用いた実験結果
Ｄ．変形例
【００１４】
＜Ａ．流体制御弁の全体構成＞
＜流体制御弁の全体構成＞
図１には、流体制御弁１（ノーマルクローズ）の閉弁時の断面図を示す。図２には、流体制御弁１（ノーマルクローズ）の開弁時の断面図を示す。
図１に示すように、流体制御弁１は、パイロット弁部２、本体弁部７により構成されている。本体弁部７の上部にパイロット弁２が固定されている。
【００１５】
［パイロット弁部の構成］
図１に示すように、パイロット弁部２は、カバー２１に覆われている。カバー２１の側面には、配線２８が接続されている。パイロット弁部２は、中空円筒状コイルボビン２６に導線が巻かれたコイル２２が形成され、コイルボビン２６の中空部の一端には、固定鉄心２３が固設され、他端には可動鉄心２４が非磁性体であるカラー２５により摺動可能に保持されている。可動鉄心２４の先端には、中空部が形成されておりその中空部内にはパイロット弁体２９を備える。可動鉄心２４の先端部周端には、復帰ばね２７の一端が係合されており、復帰ばね２７の他端はカラー２５に係合されている。可動鉄心２４は、コイル２２に対して非通電時には、復帰ばね２７の付勢力により、固定鉄心２３とは反対側へ付勢される。可動鉄心２４の先端のパイロット弁体２９は、復帰ばね２７の付勢力により、弁座３０を押圧する。
【００１６】
パイロット弁体２９は、パイロット室３４内に形成されている。パイロット弁体２９は、パイロット室３４を移動することにより、弁座３０内の弁孔３６と連通する出力流路連通路３２を閉じることができる。
パイロット室３４には、入力流路連通路３１のパイロット式連通路３１１、及び、出力流路連通路３２の一端が連通している。パイロット室３４と出力流路連通路３２の当接部に、中心部に弁孔３６が形成された弁座３０が形成されている。
入力流路連通路３１は、入力流路７２と連通している。また、出力流路連通路３２は、出力流路７５と連通している。
【００１７】
入力流路連通路３１は、パイロット室３４手前で、パイロット室連通路３１１と弁室上部連通路３１２に分岐する。パイロット室連通路３１１は、パイロット室３４に連通する。弁室上部連通路３１２は、弁室上部４７へと連通する。
図１に示すように、弁室５４は、ダイアフラム弁体８によって分離された弁室上部４７及び弁室下部６０により構成されている。本実施形態において、弁室５４は、図１において弁座５５よりもパイロット室３４に近い位置に形成される。
【００１８】
［ダイアフラム弁体の構成］
図１に示すように、ダイアフラム弁体８は、弁部材８０及び弁中心部材８５により構成されている。弁部材８０の中心には弁中心部材８５を嵌合するための中心嵌合孔９０が形成されている。弁部材８０の円周状の端部は、ダイアフラム弁体８を弁室５４内に固定するための固定端部８３が成形されている。固定端部８３は、パイロット弁部２の弁室５４の壁面に固定されている。固定端部８３と弁中心部材８５の間には変形することにより弁中心部材８５を上下方向に摺動させる薄膜状のダイアフラム薄膜部８８が形成されている。
【００１９】
図５に弁中心部材８５の外観下方斜視図を示す。図６に弁中心部材８５の外観上方斜視図を示す。
図５及び図６に示すように、弁中心部材８５は、略椀形状をしている。弁中心部材８５の下面８５Ｂには、３本のガイドピン８５１が形成されている。ガイドピン８５は３本が等間隔の距離を保って離れている。３本のガイドピン８５１の外周は、図１に示すように、出力流路７５の流路内径と接触する位置に形成されている。３本のガイドピン８５１の外周が出力流路７５の流路内径と接触することにより、ダイアフラム弁体８はガイドされ、出力流路７５の軸心と同軸心上に移動することができる。
【００２０】
図１及び図６に示すように、弁中心部材８５のうち略椀形状の中心底にあたる底部８５Ａには、ガイド部８５２が形成されている。ガイド部８５２は４本の部材により構成され、中心にガイド柱９２を挟み込むことで、ダイアフラム弁体８が、ガイド柱９２の軸心と同軸心上に移動することができる。
ガイド柱９２は、弁室上部４７の上面部から弁座５５方向に垂直に形成されている。またガイド柱９２の軸心は出力流路７５の軸心と同軸心上に位置する。そのため、ガイド柱９２及び出力流路７５を軸として移動するダイアフラム弁体８は、ガイド柱９２と出力流路７５の軸心と同軸心上に移動することができる。
【００２１】
［本体弁部の構成］
図３に、本体弁部７の上面図を示す。図４に、図３に示す本体弁部７のＡＡ断面図を示す。
図１に示すように、本体弁部７内には、入力流路７２及び出力流路７５が形成されている。入力流路７２の一端は、入力ポート７１と連通し、他端は本体弁部７の上面７Ａに形成された入力孔７３に連通する。出力流路７５の一端は出力ポート７６と連通し、他端は本体弁部７の上面７Ａに形成された出力孔７４と連通する。出力流路７５の一部分は、中空円筒部９６内に形成されている。中空円筒部９６は、出力ポート７６に対して水平に形成されている。中空円筒部９６は、弁室５４の中心に配置されており、中空円筒部９６の弁室５４内の中心には弁座５５が形成されている。弁座５５の内径部には、弁孔５６が形成されている。
【００２２】
図３に示すように、本体弁部７の上面７Ａの中心に、出力流路７５へと連通する出力孔７４が形成された中空円筒部９６が形成されている。また、円形状の中空円筒部９６を囲むように周辺には入力流路７２へと連通する入力孔７３が形成されている。入力孔７３は、下部に形成される出力流路７５を避け出力孔７４を囲む略Ｃ型形の形状である。入力孔７３は、入力流路７２と連通しているため、入力ポート７１から流入した流体を入力孔７３へと流入させることができる。
【００２３】
図４に示すように、入力流路７２を断面から見た場合、入力孔７３へ向かってガイド傾斜面７２１が形成されている。ガイド傾斜面７２１が形成されていることにより、入力ポート７１から流入した流体を入力孔７３方向へと流速を落とさずに流すことができる。本実施形態におけるガイド傾斜面７２１は、入力ポート７１から垂直方向に形成されている流路底面７２３に対して約４５度の傾斜角度を有する。なお、傾斜角度は、流体制御弁１の大きさ等により変更することができる。
【００２４】
図４に示すように、ガイド傾斜面７２１に対して垂直方向に断面略三角形状の流路内凸部７２２が形成されている。流路内凸部７２２は、頂上部７２２Ａが最もガイド傾斜面７２１から離れた頂上部に位置する。頂上部７２２Ａから流路底面７２３に対して垂直方向に垂直面７２２Ｂが形成される。また、頂上部７２２Ａから流路底面７２３に対して水平方向かつ垂直面７２２Ｂと直角方向に水平面７２２Ｃが形成される。垂直面７２２Ｂ及び水平面７２２Ｃは、同じ長さである。そのため、本実施形態においては、流路内凸部７２２は、断面略直角二等辺三角形状となる。
また、図３に示すように、流路内凸部７２２の一端は中空円筒部９６に係合しており、他端は入力流路７２の壁面に係合している。そのため、流路内凸部７２２は、ガイド傾斜面７２１を流れる流体に対して垂直方向に横断して形成された形状となる。流路内凸部７２２をガイド傾斜面７２１から単独で取り外した場合には、略三角柱形状となる。
【００２５】
流体は直線状に流れる性質を有する。そのため、入力流路７２内の流体の多くは、ガイド傾斜面７２１に沿って流れ、入力孔７３のうち出力ポート７６から近い出力ポート側７３Ｂに流れる。
本実施形態においては、流路内凸部７２２が形成されており、流れる流体に対して垂直方向に横断して形成された形状である。そのため、入力流路７２のうち流路底面７２３及びガイド傾斜面７２１を沿って流れる流体のほとんどは、流路内凸部７２２により流れが妨げられる。具体的には、ガイド傾斜面７２１に沿って流れる流体は、垂直面７２２Ｂにぶつかりその流体の流れの軌道は垂直面７２２Ｂに沿って流れる。そのため、図４に示す入力流路７２のうち入力ポート７１に近い入力ポート側７３Ａの方へ流体Ｐ１及びＰ２となって流れる。
【００２６】
＜Ｂ．流体制御弁の作用効果＞
ノーマルクローズ状態の流体制御弁１についての作用効果について、図１及び図２を用い説明をする。
図１に示す、パイロット弁部２は非通電状態であるため、可動鉄心２４は、復帰ばね２７の付勢力によりパイロット弁座３０側へ付勢されている。そのため、可動鉄心２４と係合するパイロット弁体２９がパイロット弁座３０に押圧された状態となり、出力流路連通路３２を閉じた状態とする。
【００２７】
流体は入力ポート７１を通り、入力流路７２、入力流路連通路３１を通り、パイロット室３４及び弁室上部４７へ流体が流入する。
弁室上部４７へ流体が流入すると、弁室上部４７と弁室下部６０との間の圧力の差がなくなる。弁室上部４７の方が弁室下部６０より受圧面積が大きいため、ダイアフラム弁体８を閉止する力が発生する。同時に、ダイアフラム弁体８は、ばね９１の付勢力により弁座５５へ押圧される。
よって、ダイアフラム弁体８が弁座５５に当接し弁孔５６は塞いでいるため、入力流路７１から出力流路７５へ流体は流入しない。
【００２８】
図１に示す状態で、パイロット弁部２を通電状態とすると、図２に示すように、固定鉄心２３に磁界が発生し可動鉄心２４を吸引する。その結果、パイロット弁体２９を固定鉄心２３側へ付勢し、パイロット弁座３０から離間させ、図２に示すように、出力流路連通路３２が開いた状態となる。
【００２９】
図２に示すように、流体は入力ポート７１を通り、入力流路連通路３１を通り、パイロット室３４及び弁室上部４７へ流体が流れる。さらに、パイロット室３４へ流入した流体は、出力流路連通路３２、出力孔７４及び出力流路７５へと流れる。
流体が出力流路連通路３２を通り出力孔７４へと流入することにより、弁室上部４７の圧力が弁室下部６０の圧力よりも低くなる。弁室上部４７と弁室下部６０の間に圧力差が生じることでダイアフラム弁体８が、圧力が低い弁室上部４７へ押し上げられる。その際の押し上げ力は、ばね９１の付勢力よりも勝っているため、ダイアフラム弁体８は弁座５５から離間した状態となる。
したがって、ダイアフラム弁体８が弁座５５から離間し弁孔５６が塞がれていない状態となるため、流体を入力流路７１から出力流路７５へ流入させることができる。
【００３０】
流体が入力流路７２から出力流路７５へ流れる際に、流体は図４に示すように、ガイド傾斜面７２１に沿って流れる。入力流路７２のガイド傾斜面７２１の途中には流路内凸部７２２が形成されている。流体は直線状に進む性質を有するため、ガイド傾斜面７２１を流れる流体は、流路内凸部７２２にぶつかり流体Ｐ１及びＰ２のように真上に上昇する流体となる。流体Ｐ１及びＰ２のように真上に上昇する流体があることにより、出力孔７４の中心線Ｉよりも入力ポート７１に近い方に流体が多く流れ込むようになる。それにより、流路内凸部７２２が存在していない場合と比較して、弁室５４の出力ポート７６側の圧力を低下させることができる。
【００３１】
すなわち、入力流路７２内のガイド傾斜面７２１にガイドされた流体が流路内凸部７２２にぶつかり、図４に示す流体Ｐ１及びＰ２は弁室５４のうち入力ポート７１側へと流れる。流体Ｐ１及びＰ２が弁室５４のうち入力ポート７１に近い方へと流れることにより、弁室５４内の出力ポート７６側の圧力のみが高い状態を解消することができ、弁室５４内の入力ポート７１側と出力ポート７６側の圧力の均衡を図ることができる。弁室５４内の圧力の均衡を図ることで、ダイアフラム弁体８が傾いた状態で弁座５５に当接しなくなり、内部漏れが生じなくなる。
また、ダイアフラム弁体８が傾いた状態で弁座５５に当接しないため、ダイアフラム弁体８が片当たりすることがないため、ダイアフラム弁体８の摩耗は全周にわたり均等に進む。その結果、ダイアフラム弁体８の交換する頻度が少なく済む。
さらに、ダイアフラム弁体８が傾いた状態で弁座５５に対して当接しないことで、ダイアフラム薄膜部８８の傾きも抑えられ薄膜部の局所的な伸びが減り、破損の懸念が解消される。
【００３２】
さらに、流路内凸部７２２が、図３に示すように、流路内凸部７２２の一端は中空円筒部９６に係合しており、他端は入力流路７２の壁面に係合され、流れる流体に対して垂直方向に横断して形成された形状である。そのため、流路内凸部７２２は、入力流路７２のガイド傾斜面７２１に対して流れる全ての流体が流路内凸部７２２の垂直面７２２Ｂにぶつかることになる。したがって、ガイド傾斜面７２１を流れる流体は流路内凸部７２２にぶつかりその多くは流体Ｐ１及びＰ２となり、出力孔７４の中心線Ｉよりも入力ポート７１に近い方に流体が多く流れ込むようになる。それにより、流路内凸部７２２が存在していない場合と比較して、弁室５４の出力ポート７６側の圧力を低下させることができる。
【００３３】
また、流路内凸部７２２をガイド傾斜面７２１に設けることにより流体が直線状に流れる性質を利用し、入力流路７２を流れるほとんどの流体を流路内凸部７２２にぶつけることができる。それにより、弁室５４の出力ポート７６側の圧力を低下させることができ、流路内凸部７２２がガイド傾斜面７２１に形成されていない場合と比較してより弁室５４内の圧力の均衡を図ることができる効果を発生させることができる。
【００３４】
＜Ｃ．流体制御弁を用いた実験結果＞
流体制御弁１を用い弁室５４内の圧力計測実験の実験結果について、図７乃至図１４を用い説明をする。図７に、図９に示す圧力計測実験結果における流路内凸部７２２の頂上部７２２Ａのポイントを示したものである。図８は、図７に係る破線Ｔの部分拡大図を示す。図９は、図７における流路内凸部７２２の頂上部７２２Ａポイントに流路内凸部７２２を設けた場合の圧力計測実験結果である。図９は中心に弁孔を有する弁室内を上方から見た場合の圧力の分布計測実験を行った場合の実験シミュレーション結果である。図１０乃至図１４は、図９の圧力分布計測実験の一部拡大図を示したものである。
【００３５】
流体制御弁１を用いた実験においては、流路内凸部７２２の頂上部７２２Ａの位置を変えることにより、弁室５４内の圧力差がいかに変化するかを調べたものである。流路内凸部７２２の頂上部７２２Ａの位置は、図７及び図８に示すように、横軸Ｘは出力孔７４の中心軸線Ｉと垂直面７２２Ｂが同線上にある場合を基準する。また、縦軸Ｙは出力孔７４の中心軸線Ｉとガイド傾斜面７２１が交差する交差点Ｗと上面７Ａとの間の約中心である水平線を基準とする。図７に示す頂上部７２２Ａの位置を横軸Ｘ−０、縦軸Ｙ−０とする。横軸Ｘ及び縦軸Ｙは、所定間隔により１，２，３等と位置を変更して実験を行う。
図９に示す、弁室５４のうち図中左側が出力ポート７６側である。他方、図中右側が入力ポート７１側である。図９乃至図１４のうち、色合いが濃い部分の圧力は高く、薄い部分は低く表されている。
【００３６】
図８及び図９に示すように、横軸Ｘ−０、縦軸Ｙ−０の場合をＪ００とする。図９に示すＪ００の拡大図を図１０に示す。図１０に示すように、弁室５４内の圧力は、出力ポート７６側のＬ１に高い圧力部ＫＬ１が存在する。他方、入力流路７２側のＲ１には高い圧力部が存在しない。そのため、弁室５４内の圧力は、出力流路７５側のＬ１が高く、入力流路７２側のＲ１が低くなり、圧力の均衡を図ることができない。
【００３７】
図８及び図９に示すように、横軸Ｘ−６、縦軸Ｙ−０の場合をＪ６０とする。図９に示すＪ６０の拡大図を図１１に示す。Ｊ６０は、縦軸Ｙの位置は図８に示す位置から変えず、横軸Ｘを本実験内で最大限入力ポート７１側に移動させた場合である。図１１に示すように、弁室５４内の圧力は、出力ポート７６側のＬ２は高圧力部ＫＬ２が存在する。また、入力ポート７１側のＲ２についても高圧力部ＫＲ２が存在する。そのため、弁室５４内の圧力は出力ポート７６側のＬ２及び入力ポート７１側のＲ２ともに高くなる。そのため、弁室５４内の圧力の均衡を図ることができる。弁室５４内の圧力の均衡を図ることにより、ダイアフラム弁体８は水平に移動することができる。
本実験結果から、横軸Ｘの移動量を多くすると、図４に示す流路内凸部７２２にぶつかり上昇する流体Ｐ１及びＰ２がより入力ポート７１側へ流入することが分かった。その結果として、入力ポート７１側の弁室５４内の圧力を高くすることができた。
【００３８】
図８及び図９に示すように、横軸Ｘ−０、縦軸Ｙ−４の場合をＪ０４とする。図９に示すＪ０４の拡大図を図１２に示す。Ｊ０４は、横軸Ｘの位置は図８に示す位置から変えず、縦軸Ｙを本実験内で最大限弁室５４側に移動させた場合である。図１２に示すように、弁室５４内の圧力は、出力ポート７６側のＬ３は高圧力部ＫＬ３が存在する。また、入力ポート７１側のＲ３がＬ３と同じく高圧力部ＬＲ３が存在する。そのため、弁室５４内の圧力の均衡を図ることができる。弁室５４内の圧力の均衡を図ることにより、ダイアフラム弁体８は水平に移動することができる。
本実験結果から、縦軸Ｙの移動量を多くすると、図４に示す流路内凸部７２２にぶつかり上昇する流体Ｐ１及びＰ２がより入力流路７２側へ流入することが分かった。また、流路内凸部７２２を超えて弁室５４へと流れる流体Ｐ３が少なくなり、出力ポート７６側の圧力が下がることが分かった。その結果として、入力ポート７１側の弁室５４内の圧力が高くなり、出力ポート７６側の弁室５４内の圧力を低くすることができた。
【００３９】
図８及び図９に示すように、横軸Ｘ−４、縦軸Ｙ−０の場合をＪ４０とする。図９に示すＪ４０の拡大図を図１３に示す。Ｊ４０は、縦軸Ｙの位置は図８に示す位置から変えず、横軸Ｘを実験内で最大限入力ポート７１側に移動させた位置の３分の２の位置である横軸Ｘ−４とした場合である。図１３に示すように、弁室５４内の圧力は、出力ポート７６側のＬ４は高圧力部ＫＬ４が存在する。また、入力ポート７１側のＲ４についても高圧力部ＫＲ４が存在する。そのため、弁室５４内の圧力は出力ポート７６側のＬ４及び入力ポート７１側のＲ４ともに高くなる。そのため、弁室５４内の圧力の均衡を図ることができる。弁室５４内の圧力の均衡を図ることにより、ダイアフラム弁体８は水平に移動することができる。
【００４０】
なお、図９に示すように、横軸Ｘ−４以下とした横軸Ｘ−３とした場合には、入力ポート７１側の圧力が低くなり、出力ポート７６側と圧力の均衡を図ることができない。そのため、横軸は横軸Ｘ−４以上とすることが好ましい。
【００４１】
図８及び図９に示すように、横軸Ｘ−０、縦軸Ｙ−３の場合をＪ０３とする。図９に示すＪ０３の拡大図を図１４に示す。Ｊ０３は、横軸Ｘの位置は図８に示す位置から変えず、縦軸Ｙを実験内で最大限入力ポート７１側に移動させた位置の４分の３の位置である縦軸Ｘ−３とした場合である。図１４に示すように、弁室５４内の圧力は、出力ポート７６側のＬ５は高圧力部ＫＬ５が存在する。また、入力ポート７１側のＲ５がＬ５と同じく高圧力部ＫＲ５が存在する。そのため、弁室５４内の圧力の均衡を図ることができる。弁室５４内の圧力の均衡を図ることにより、ダイアフラム弁体８は水平に移動することができる。
【００４２】
なお、図９に示すように、縦軸Ｙ−３以下とした縦軸Ｙ−２とした場合には、入力ポート７１側の圧力が低くなり、出力ポート７６側と圧力の均衡を図ることができない。そのため、縦軸は縦軸Ｙ−３以上とすることが好ましい。
【００４３】
上記より、流路内凸部７２２は、弁室５４の入力ポート７１側の圧力が高くなる位置に形成する。それにより、弁室５４内の入力ポート７１側の圧力を高くすることができる。弁室５４内の出力ポート７６側の圧力のみが高い状態を解消することができ、弁室５４内の入力ポート７１側と出力ポート７６側の圧力の均衡を図ることができる。
【００４４】
図９に示すように、横軸Ｘ及び縦軸Ｙの移動量が必要となることが実験により判断できる。具体的には、図９に示すものでは、Ｊ５０、Ｊ６０、Ｊ４０、Ｊ４１、Ｊ５１、Ｊ６１、Ｊ２２、Ｊ３２、Ｊ４２、Ｊ５２、Ｊ６２、Ｊ１３、Ｊ４３、Ｊ５３、Ｊ６４、に関しては、出力ポート７６側と入力ポート７１側の圧力差が少ない。
【００４５】
＜Ｄ．変形例＞
尚、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で色々な応用が可能である。
例えば、本実施形態においては、流路内凸部を断面略三角形状としたが、断面四角形状、断面多角形状、断面丸形状等とすることができる。ただし、断面略三角形状とした場合が入力流路内の流体の流れを最も阻害することなく流すことができる。断面略三角形状以外とした場合には、流体がぶつかった場合にスムーズに流れず渦を巻く。流体が渦を巻くと流速が遅くなり流体の流れが悪くなるためである。
【００４６】
例えば、本実施形態においては、流体制御弁１をパイロット式電磁弁として記載したが、入力流路と出力流路が形成された本体弁部が用いられるものであればどのような弁に用いることもできる。すなわち、パイロット弁、直動弁、ロッカー弁、ポペット弁等とすることもできる。さらに、それらの駆動系式はエア、モータ、電磁式、手動等とすることができる。
【００４７】
例えば、本実施形態においては、ガイド傾斜面の角度を約４５度としたが、傾斜角度は、流体制御弁の大きさ等により変更することができる。
【００４８】
例えば、本実施形態においては流体制御弁１をノーマルクローズのものとしたが、ノーマルオープンのものとすることもできる。
【符号の説明】
【００４９】
１流体制御弁
５４弁室
５６弁孔
７１入力ポート
７２入力流路
７２１ガイド傾斜面
７２２流路内凸部
７４出力孔
７５出力流路
７６出力ポート
９６中空円筒部

【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力ポートと連通する出力流路と、前記出力ポートと平行に形成され内側に前記出力流路に連通する弁孔が形成された中空円筒部と、前記弁孔が形成された弁室と、前記弁室に連通する入力ポートと連通する入力流路とが形成される流体制御弁において、
前記入力流路は前記弁室に対して流体をガイドするガイド傾斜面を有すること、
前記ガイド傾斜面に流路内凸部が形成されていること、
前記流路内凸部に前記ガイド傾斜面によりガイドされた流体がぶつかることで前記弁室の出力ポート側の圧力を低下させること、
を特徴とする流体制御弁。
【請求項２】
請求項１に記載する流体制御弁において、
前記流路内凸部は前記傾斜面の中央部に設けられていること、
前記流路内凸部は断面略三角形状であること、
を特徴とする流体制御弁。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載する流体制御弁において、
前記流路内凸部は、前記ガイド傾斜面を流れる流体に対して垂直方向に横断して形成されていること、
を特徴とする流体制御弁。

【図１】