アンロード弁及びその加工方法
【課題】逃がし流路閉鎖時のハンチング現象をなくす。また、既存のアンロード弁に対して大きな改造を要しないでハンチング現象をなくすようにする。
【解決手段】アンロード弁１０は、第１パイロット流路２２、第１パイロット流路２２が形成された第１ブロック２０と、第２パイロット流路７２、第１逃がし流路７６、第２逃がし流路７８が形成された第２ブロック７０と、チャンバー１１４が形成された第３ブロック１００とからなる。第１逃がし流路７６にプランジャ８０が設けられ、パイロット管路１３０にはオリフィス１３２が設けられている。チャンバー１１４及びオリフィス１３２を設けたことにより、プランジャ８０の閉動作に起因して、圧油供給管路１２０及びパイロット管路１３０に伝播する油撃（油圧変動波）を抑制できる。チャンバー１１４の設置は、既存のアンロード弁に第３ブロック１００を取り付けるだけで容易にできる。
【解決手段】アンロード弁１０は、第１パイロット流路２２、第１パイロット流路２２が形成された第１ブロック２０と、第２パイロット流路７２、第１逃がし流路７６、第２逃がし流路７８が形成された第２ブロック７０と、チャンバー１１４が形成された第３ブロック１００とからなる。第１逃がし流路７６にプランジャ８０が設けられ、パイロット管路１３０にはオリフィス１３２が設けられている。チャンバー１１４及びオリフィス１３２を設けたことにより、プランジャ８０の閉動作に起因して、圧油供給管路１２０及びパイロット管路１３０に伝播する油撃（油圧変動波）を抑制できる。チャンバー１１４の設置は、既存のアンロード弁に第３ブロック１００を取り付けるだけで容易にできる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過剰油圧発生時に圧油を逃がす逃がし流路を開閉するプランジャを備えたアンロード弁において、該プランジャの動作に起因して発生するハンチング現象を防止可能にしたアンロード弁及び該アンロード弁の加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンの蒸気止め弁や蒸気加減弁等を駆動するため、これらの弁にベーンポンプ等で圧油を供給している。この圧油供給流路には、油圧が過大になった時、圧油を逃がすアンロード弁が設けられている。このアンロード弁には、逃がし流路と、該逃がし流路及び圧油供給流路間に接続されたパイロット流路とが設けられている。パイロット流路には、圧油供給流路と逃がし流路との油圧差で作動するピストンが設けられ、圧油供給流路の油圧が過大になった時、このピストンの動作でパイロット弁を開動作させ、逃がし流路を開放するように構成している。特許文献１には、かかる構成のアンロード弁が開示されている。
【０００３】
アンロード弁には、さらに、逃がし流路に、逃がし流路とパイロット流路との差圧により動作して逃がし流路を開閉するプランジャが設けられたものがある。このプランジャの設置により、圧油供給流路の油圧上昇に対して、逃がし流路の開閉を精度良く行なうようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２５７５１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、逃がし流路にプランジャを備えたアンロード弁においては、プランジャが閉動作した時、逃がし流路に油撃（圧力変動）が生じ、この油撃が圧油供給流路及びパイロット流路に伝播する。これによって、油圧のハンチング現象が生じるというという問題がある。このハンチング現象によって、油圧駆動装置に供給される圧油の油圧が変動し、油圧駆動装置を正確に作動できなくなる。
【０００６】
この対策として、従来、パイロット流路を長大化し、このパイロット流路にハンチングを伝播させることによって、ハンチングを減衰させるようにしてきた。しかし、この手段では、配管コストが増大すると共に、長いパイロット流路を設置する広いスペースを必要とする。従って、広い設置スペースがない所では現実的な手段ではない。
【０００７】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、かかるハンチング現象をなくしたアンロード弁を実現することを目的とする。また、既存のアンロード弁に対して、広いスペースを必要とせず、大きな改造を要しない手軽な手段でハンチング現象をなくすことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる目的を達成するため、本発明のアンロード弁は、圧油供給流路から分岐された戻り流路と、該圧油供給流路及び逃がし流路に接続されたパイロット流路と、該パイロット流路に上流側から順に設けられたパイロットピストン、弁体及び該弁体を閉方向に付勢する調整ばねと、逃がし流路に設けられパイロット流路と逃がし流路との差圧により逃がし流路を開閉するプランジャとを備え、圧油供給流路の油圧が設定圧を越えると、パイロットピストンが弁体を開動作させ、パイロット流路が減圧してプランジャを閉位置から開位置に移動させるアンロード弁において、パイロットピストンと圧油供給流路の接続部との間のパイロット流路に、圧油供給流路の油圧が設定圧以下となりプランジャが逃がし流路を閉鎖した時に発生する油圧変動波の伝播を吸収するチャンバーを設けたものである。
【０００９】
前記構成のアンロード弁では、逃がし流路が開から閉に動作して、圧油供給流路への圧油供給が復帰するときの手順は、次のとおりである。即ち、圧油供給流路の油圧が設定値より下降すると、パイロット流路に設けられた弁体が閉動作して、パイロット流路を閉じる。パイロット流路が閉じられると、パイロット流路と逃がし流路との差圧がなくなり、プランジャが逃がし流路を閉じる動作を行なう。このとき、油撃（油圧変動波）が発生し、これが逃がし流路→圧油供給流路→パイロット流路の順で伝播する。
【００１０】
本発明のアンロード弁では、パイロット流路に油圧変動波の伝播を吸収するチャンバーを設けるという低コストな手段によって、ハンチング現象を効果的になくすことができる。即ち、該チャンバーによってパイロット流路を伝播する油圧変動波を減衰させかつ吸収することができるので、圧油供給流路を伝播するハンチングを消滅させることができる。
【００１１】
本発明装置において、チャンバーの容積が３０〜７０ｃｍ３であるとよい。チャンバーの容積を３０〜７０ｃｍ３とすることで、ハンチングの減衰効果を著しく高めることができる。
また、ハンチングはプランジャの閉動作で発生するので、ハンチングの発生度合いは、プランジャの閉動作時の移動容積にも関係してくると考えられる。本発明装置において、プランジャの閉鎖時の移動容積に対するチャンバーの内容積の比を２０〜５０倍とすることにより、ハンチングの減衰効果が最も高めることができる。
【００１２】
本発明のアンロード弁において、アンロード弁本体を形成する第１のブロックと、チャンバーを形成する第２のブロックとを備え、第１のブロックに対して第２のブロックを着脱可能に取り付けるようにするとよい。これによって、既存のアンロード弁に対して、大きな改造を要することなく、かつ従来のように、広いスペースを必要とせず、パイロット流路にチャンバーを形成できる。
【００１３】
また、チャンバーの上流側パイロット流路に絞り用オリフィスを設けるようにするとよい。該絞り用オリフィスによっても、ハンチングを減衰できる。そのため、チャンバーと該絞り用オリフィスとの組み合わせによって、ハンチングを相乗的に減衰させることができる。
【００１４】
本発明のアンロード弁において、パイロット流路に設けられた弁体が、円錐状の斜面と端面とからなる円錐体をなす先端部と、該先端部に対して軸線方向に一体をなす軸体とからなり、該円錐体の先端が弁体の軸線に一致するように加工されていると共に、前記端面が軸体に対して直角になるように加工されているとよい。
【００１５】
本発明者等は、前記弁体を構成する円錐体の先端が加工精度の誤差により、弁体の軸線からずれて製作された場合、該弁体の閉動作時に首振り現象が発生することを見い出した。この首振り現象がプランジャの閉動作に影響を与え、ハンチング発生の一因になると推定される。
【００１６】
そのため、円錐体の先端を弁体の軸線に一致するように加工すると共に、調整ばねが当接する弁体の端面を軸線に対して精密に直角に加工して、該調整ばねから弁体に付加される弾性力を弁体の軸線に平行に作用させることにより、前記首振り現象をなくすことができる。これによって、前記チャンバーの設置との相乗効果でハンチングをなくすことができる。
【００１７】
さらに、前記構成に加えて、弁体の先端部と当接するパイロットピストンの当接面が弁体の軸線に対して直角な平面を形成するようにするとよい。このように、弁体の閉動作時に弁体の先端が当るパイロットピストンの当接面を弁体の軸線に対して精密に直角な平面に加工することにより、弁体の先端のすべりを抑制できるので、弁体の首振り現象をさらに抑制できる。
【００１８】
さらに、加えて、円錐体の先端の同芯度（弁体軸線からのずれ量）が０．０２ｍｍ以下であると共に、円錐体の端面の直角度（弁体軸線方向の傾き量）が０．０３ｍｍ以下であり、パイロットピストンの当接面の直角度が０．０３ｍｍ以下であり、調整ばねがコイル状体をなし、該コイル状体の端面の直角度（同上）が全長の０．５％以下となるように加工するとよい。
【００１９】
本発明者等は、試験によって、前記数値限定の条件下で、弁体の首振り現象をさらに抑制して、ハンチングをさらに効果的に抑えることができることを見い出した。
【００２０】
また、パイロットピストンの当接面の中央に、円錐体の先端が摺接する斜面を有する凹部が設けられ、該円錐体の先端が該凹部の斜面に沿って弁体の軸線位置に保持されながら凹部に受け入れられるようにするとよい。
これによって、弁体の閉動作時に、円錐体の先端が前記凹部に沿って弁体の軸線位置に誘導されるので、前記首振り現象を無くすことができる。
【００２１】
本発明のアンロード弁の加工方法は、
前記円錐体の斜面と先端とを同時研削可能な研削面を有する研削砥石を用いて同時に研削加工して、該円錐体の先端が弁体の軸線に一致するように加工し、
円錐体の端面と軸体とを互いに直交する研削面を有する研削砥石を用いて同時に研削加工して、円錐体の端面と軸体とを互いに直交するように加工するものである。
【００２２】
本発明方法では、同時加工可能な研削砥石を用いて、円錐体の斜面及び先端を同時加工するので、円錐体の先端が弁体の軸線に一致する加工が容易になる。また、同時加工可能な研削砥石を用いて、円錐体の端面と軸体とを同時加工するので、円錐体の端面と軸体とを互いに直交するように加工するのが容易になる。
このように加工することにより、弁体がパイロット流路に組み込まれた後の閉動作時に、円錐体の首振り現象を防止して、ハンチング現象をなくすことができる。
【００２３】
本発明方法において、円錐体の先端の同芯度が０．０２ｍｍ以下で、円錐体の端面の直角度が０．０３ｍｍ以下となるように研削加工するとよい。これによって、弁体の首振り現象を抑制して、ハンチングをさらに効果的に抑えることができる。
なお、本発明のアンロード弁は、リリーフ弁又は安全弁としても使用できる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のアンロード弁によれば、圧油供給流路から分岐された戻り流路と、該圧油供給流路及び逃がし流路に接続されたパイロット流路と、該パイロット流路に上流側から順に設けられたパイロットピストン、弁体及び該弁体を閉方向に付勢する調整ばねと、逃がし流路に設けられパイロット流路と逃がし流路との差圧により逃がし流路を開閉するプランジャとを備え、圧油供給流路の油圧が設定圧を越えると、パイロットピストンが弁体を開動作させ、パイロット流路が減圧してプランジャを閉位置から開位置に移動させるアンロード弁において、パイロットピストンと圧油供給流路の接続部との間のパイロット流路に、圧油供給流路の油圧が設定圧以下となりプランジャが逃がし流路を閉鎖した時に発生する油圧変動波の伝播を吸収するチャンバーを設けているので、プランジャの閉動作時に発生するハンチング現象を効果的に消滅させ、油圧駆動装置を正確に作動させることができる。
【００２５】
本発明のアンロード弁の加工方法によれば、円錐体の斜面と先端とを同時研削可能な研削面を有する研削砥石を用いて同時に研削加工して、該円錐体の先端が弁体の軸線に一致するように加工し、円錐体の端面と軸体とを互いに直交する研削面を有する研削砥石を用いて同時に研削加工して、円錐体の端面と軸体とを互いに直交するように加工することにより、弁体がパイロット流路に組み込まれた後の閉動作時に、円錐体の首振り現象を防止して、ハンチング現象を消滅させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明装置の第１実施形態に係るアンロード弁の断面図である。
【図２】前記第１実施形態のポペット弁の加工方法の説明図である。
【図３】前記ポペット弁の加工精度の説明図である。
【図４】前記第１実施形態のパイロットピストンの加工方法の説明図である。
【図５】前記第１実施形態の調整ばねの加工方法の説明図である。
【図６】本発明装置の第２実施形態に係るアンロード弁の一部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。
【００２８】
（実施形態１）
次に、本発明のアンロード弁及びその加工方法の第１実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。図１は本実施形態のアンロード弁１０を示す。図１において、アンロード弁１０のハウジングは、第１ブロック２０と、第２ブロック７０と、第３ブロック１００とに分割されている。これらのブロックは、Ｏリング等の密封手段を介してボルト等の結合手段で一体に結合されている。
【００２９】
第１ブロック２０には、第２ブロック７０に穿設された第２パイロット流路７２と連通孔２４を介して連通する第１パイロット流路２２が設けられている。第１パイロット流路２２には弁座形成体２６が密に嵌合されている。弁座形成体２６には、軸方向にパイロットピストン２８を移動可能に受け入れる孔と、該孔の端部に後述するポペット弁３０が当る弁座２６ａが設けられている。弁座形成体２６の下流側に配置されたポペット弁３０は、図２に示すように、円錐状の斜面３２ａと軸線に対し直角な端面３２ｂとで形成された円錐体３２と、該先端部３２と一体の軸体３４とからなる。なお、円錐体３２の先端はＲ形状をなす。
【００３０】
ポペット弁３０の下流側には、ばね受け３８が設けられ、ポペット弁３０とばね受け３８間にはコイル状の調整ばね３６が介装されている。調整ばね３６の一端は、ポペット弁３０の端面３２ｂに当接し、調整ばね３６がポペット弁３０に対してポペット弁３０を弁座２６ａに押し当てる弾性力を付勢している。調整ばね３６の内側には、ポペット弁３０の矢印ｂ方向の移動量の限界を規定する移動規制材４０が設けられている。
【００３１】
ばね受け３８は、第１パイロット流路２２を矢印ａ又はｂ方向移動可能であると共に、Ｏリング４２によって第１パイロット流路２２を密閉している。ばね受け３８の下流側には、支持台４４が第１ブロック２０に固定されている。支持台４４の中央に軸方向にネジ孔４４ａが設けられている。支持台４４には、ばね力調整具４６が装着されている。ばね力調整具４６は、ネジ軸４８と、該ネジ軸４８と一体の取っ手５０と、ネジ軸４８に螺合した固定ナット５２とで構成されている。
【００３２】
ネジ軸４８の先端部がばね受け３８と遊嵌しており、オペレータが取っ手５０を回すと、ネジ軸４８と共に、ばね受け３８を矢印ａ又はｂ方向に摺動させる。これによって、ポペット弁３０に付勢される調整ばね３６のばね力を調整できる。
【００３３】
第１パイロット流路２２の上流端は、Ｏリング５４を介して密閉板５６で密閉されている。第１ブロック２０には、後述するプランジャ設置空間７４に連通する流路５８が穿設され、該流路５８に絞り６０が設けられている。また、第１ブロック２０には、後述する逃がし流路に連通する流路６２が設けられている。
【００３４】
第２ブロック７０には、連通孔２４を介して第１パイロット流路２２に連通する第２パイロット流路７２が穿設されている。また、円筒形状の空間７４が穿設され、該空間７４は、第１ブロック２０に設けられた流路５８に連通していると共に、第１逃がし流路７６及び第２逃がし流路７８に連通している。空間７４には円筒形状のプランジャ８０が上下方向に移動可能に挿入されている。第１ブロック２０の流路６２は、流路７７を介して第２逃がし流路７８に連通している。
【００３５】
プランジャ８０には円筒形状の凹部８２が刻設されていると共に、凹部８２の底部中央に孔８４が穿設されている。凹部８２にコイルバネ８６が挿入され、孔８４に絞り８８が装着されている。第２逃がし流路７８は、空間７４及び第１逃がし流路７６に対して直角方向に合流し、その合流部に弁座９０が設けられている。プランジャ８０が弁座９０に当接すると、第１逃がし流路７６と第２逃がし流路７８とが遮断され、プランジャ８０が弁座９０から離れると、第１逃がし流路７６と第２逃がし流路７８とが連通する。
【００３６】
第３ブロック１００には、第２ブロック７０の第２パイロット流路７２に連通する第３パイロット流路１０２と、第２ブロック７０の第１逃がし流路７６と連通する第３逃がし流路１０４と、第２ブロック７０の第２逃がし流路７８と連通する第４逃がし流路１０６とが穿設されている。第３パイロット流路１０２には、第３ブロック１００の側面に開口する空間１０８が設けられ、凹部１０８の開口はＯリング１１０を介して密閉板１１２によって密閉されている。これによって、チャンバー１１４が形成されている。
【００３７】
前記構成のアンロード弁１０は、例えば、蒸気タービンプラントにおいて、蒸気加減弁や蒸気止め弁の駆動装置（図示省略）に圧油を供給する圧油供給管路１２０に組み込まれている。圧油供給管路１２０には、例えばベーンポンプ等のポンプ１２２が設けられ、該ポンプ１２２によって貯油タンク１２４から該駆動装置に圧油が供給される。圧油供給管路１２０には、アキュムレータ１２６と、圧油の逆流を防ぐ逆止弁１２８と、第３ブロック１００の第３パイロット流路１０２に連通したパイロット管路１３０とが設けられている。該パイロット管路１３０にはオリフィス１３２が介設されている。
【００３８】
また、圧油供給管路１２０には、逆止弁１２８の上流側で第３ブロック１００の第３逃がし流路１０４に連通した逃がし管路１３４が接続されている。また、第４逃がし流路１０６の戻り油を貯油タンク１２４に戻す戻し管路１３６が設けられている。
【００３９】
かかる構成において、通常、プランジャ８０は弁座９０に当接して、逃がし管路１３４を閉鎖しており、ポンプ１２２から圧油供給管路１２０に吐出された圧油は、アキュムレータ１２６に充填される。アキュムレータ１２６に圧油が充填され、アキュムレータ１２６の圧力が上昇すると、圧油が主要弁の駆動装置に供給されて該駆動装置を稼動する。
【００４０】
圧油供給管路１２０の油圧は、パイロット管路１３０、第３ブロック１００の第３パイロット流路１０２、第２ブロック７０の第２パイロット流路７２、連通孔２４及び第１パイロット流路２２に伝達されている。この油圧はパイロットピストン２８の頭部に負荷されており、この油圧が設定値を超えると、パイロットピストン２８が矢印ｂ方向に押され、ポペット弁３０がパイロットピストン２８に押されて、弁座形成体２６の弁座２６ａから離れる。
【００４１】
ポペット弁３０が弁座形成体２６の弁座２６ａから離れると、第１パイロット流路２２の圧油が流路６２及び７７を経て第２逃がし流路７８に流れるので、第１パイロット流路２２の油圧が低下する。この油圧の低下は、流路５８を通し、絞り６０によって時間遅れで空間８２に伝達する。今まで第１パイロット流路２２の油圧とコイルバネ８２のばね力との合力でプランジャ８０を弁座９０に押し付けていたが、第１パイロット流路２２の圧力低下で圧力バランスがくずれ、プランジャ８０が上昇する。
【００４２】
これによって、プランジャ８０が弁座９０を離れるので、第１逃がし流路７６と第２逃がし流路７８とが連通し、圧油供給管路１２０の圧油が、逃がし管路１３４から、第３逃がし流路１０４→第１逃がし流路７６→第２逃がし流路７８→第４逃がし流路１０６を通り、戻し管路１３６を経て貯油タンク１２４に戻される。圧油が貯油タンク１２４に戻されることで、圧油供給管路１２０の油圧が低下する。該油圧が設定値以下になると、パイロット管路１３０の油圧が低下し、調整ばね３６のばね力によってポペット弁３０が弁座２６ａに当接し、第１パイロット流路２２を閉塞する。これによって、第１パイロット流路２２の油圧が増すので、プランジャ８０が下降し、プランジャ８０が弁座２６ａに当接して、第１逃がし流路７６を閉塞する。
【００４３】
プランジャ８０が弁座２６ａに当接するとき、前述のように、油撃（油圧変動）が生じ、これが圧油供給管路１２０及びパイロット管路１３０に伝播して、なかなか消滅しない油圧のハンチング現象が発生する。
【００４４】
本実施形態では、第３ブロック１００の第３パイロット流路１０２にチャンバー１１４を設けたので、第３パイロット流路１０２に伝播した油圧変動波がチャンバー１１４で減衰され、吸収される。本発明者等は、チャンバー１１４の容積を種々変えて試験を行なった。その結果、チャンバー１１４の容積を３０〜７０ｃｍ２としたとき、ハンチングの減衰効果が特に著しいことがわかった。
【００４５】
また、このハンチング現象は、プランジャ８０の閉動作によって発生するので、ハンチングの発生度合いは、プランジャ８０の閉動作時の移動容積にも関係すると考えられる。そこで、本発明者等は、この観点から、チャンバー１１４の容積とプランジャ８０の移動容積を種々変えて試験を行なったところ、該移動容積に対するチャンバー１１４の容積の比が２０〜５０倍のときに、ハンチングの減衰効果が特に著しいことがわかった。
【００４６】
また、本実施形態では、パイロット管路１３０にオリフィス１３２を介設しており、このオリフィス１３２によっても、油圧変動波が減衰されることがわかった。従って、本実施形態では、チャンバー１１４とオリフィス１３２の相乗効果によって、ハンチングを相乗的に大幅に減衰できる。
【００４７】
次に、本実施形態のポペット弁３０、パイロットピストン２８及び調整ばね３６の構成及びこれらの加工方法を図２〜図５に基づいて説明する。まず、ポペット弁３０の加工方法を説明する。図２において、ポペット弁３０の両端を軸線ｃを中心に回転可能に支持する。ポペット弁３０を軸線ｃを中心に回動させながら、研削砥石１４０を用いて、円錐体３２の端面３２ａと軸体３４の外周面を同時加工する。研削砥石１４０の研削面１４０ａと１４０ｂとは正確に直角に形成されており、この加工方法により、円錐体３２の端面３２ａの直角度が０．０３ｍｍ以下となるように加工できる。なお、「直角度」とは、図３に示すように、端面３２ａの軸線方向の傾き量ｄを指す。
【００４８】
次に、円錐体３２の斜面３２ａと先端の加工を行なう。図２において、ポペット弁３０を支持具１４２により軸線ｃを中心に回転可能に支持する。そして、ポペット弁３０を回転させながら、研削砥石１４４を用いて円錐体３２の斜面３２ａと先端のＲ形状とを同時加工する。研削砥石１４４は、円錐体３２の斜面３２ａと先端とを同時加工できる研削面１４４ａを有し、研削砥石１４４を用いることで、円錐体３２の斜面３２ａと先端とを同時加工でき、この加工方法を採用することで、円錐体３２の先端の同芯度ｅ（軸線ｃからのずれ量）を０．０２ｍｍ以下に抑えることができる。
【００４９】
次に、ポペット弁３０に対面するパイロットピストン２８の端面２８ａの加工方法を図４で説明する。図４において、パイロットピストン２８の先端にはボス部２８ｂが形成されている。このボス部２８ｂを介してパイロットピストン２８を両側から軸線ｃを中心として回転可能に支持する。そして、パイロットピストン２８を回転させ、研削砥石１４５でパイロットピストン２８の外周面の研削を行なう。
【００５０】
その後、パイロットピストン２８の外周面を支持具１４６で回転可能に支持し、パイロットピストン２８を軸線ｃを中心に回転させながら、研削砥石１４７でボス部２８ｂを除去すると共に、バイト１４８を矢印方向に移動させ、端面２８ａを研削する。この加工方法によって、端面２８ａの直角度を０．０３ｍｍ以下となるように研削する。この場合の「直角度」も、図３のように、軸線方向の端面２８ａの傾き量ｄを指す。
【００５１】
次に、調整ばね３６の端面３６ａの加工方法を図５で説明する。図５において、調整ばね３６をブッシュ１５２を介して軸線ｃを中心に支持具１５０に回転可能に支持させる。調整ばね３６を軸線ｃを中心に回転させた状態で、軸線ｃに対して正確に直交し平坦な研削面１５４ａを有する研削砥石１５４を用いて、両側端面３６ａを精密研削する。この研削方法によって、調整ばね３６の両側端面３６ａの直角度を調整ばね３６の全長の０．５％以下となるように研削できる。
【００５２】
本実施形態では、ポペット弁３０、パイロットピストン２８及び調整ばね３６を前記のように加工することにより、ポペット弁３０が閉動作する時のポペット弁３０の首振り現象を解消できる。これによって、アンロード弁１０の振動を抑えることができるので、プランジャ８０の閉動作時の油撃（油圧変動波）を抑制できる。
【００５３】
以上により、本実施形態によれば、第３ブロック１００に設けたチャンバー１１４及びパイロット管路１３０に設けたオリフィス１３２を設けたことにより、プランジャ８０が閉動作するときに発生する油撃（油圧変動波）を効果的に抑制できる。
また、既存のアンロード弁に対して、チャンバー１１４を設ける場合でも、第３ブロック１００を第２ブロック７０に接続するだけでよいので、改造が容易である。また、パイロット管路１３０にオリフィス１３２を追設する場合でも、簡単に行なうことができる。そのため、本実施形態では、チャンバー１１４及びオリフィス１３２の追設に広いスペースを取る必要がない。
【００５４】
本発明者等の試験によって、チャンバー１１４の容積が３０〜７０ｃｍ３であると、ハンチングの減衰効果が特に著しいことがわかった。また、ハンチングの発生度合いは、プランジャ８０の閉動作時の移動容積にも関係することがわかり、本発明者等の試験により、プランジャ８０の閉動作時の移動容積に対するチャンバー１１４の容積を３０〜７０倍としたとき、ハンチングの減衰効果が特に著しいことがわかった。
【００５５】
さらに、本実施形態では、ポペット弁３０の円錐体３２及び軸体３４、パイロットピストン２８の端面２８ａ及び調整ばね３６の端面３６ａを前述のように精密加工することにより、ポペット弁３０の閉動作時の首振り現象を抑制できるようになった。これによって、アンロード弁１０の振動を抑制できたので、この点からも、ハンチング現象を抑止できる。
本実施形態では、チャンバー１１４及びオリフィス１３２を設けたことによるハンチングの減衰効果と、前記精密加工によるハンチングの減衰効果との相乗効果により、プランジャ８０の閉動作時のハンチングを略解消できる。
【００５６】
本発明者等の試験によれば、従来のアンロード弁ではプランジャ８０の閉動作時に５７ｋｇｆ／ｃｍ２の油撃が発生したが、本実施形態では、ハンチングの油圧変動幅が１０ｋｇｆ／ｃｍ２に留まることがわかった。なお、前記精密加工を行わず、チャンバー１１４及びオリフィス１３２の設置のみでも、ハンチングの変動幅を１６ｋｇｆ／ｃｍ２に抑えることができることがわかった。
【００５７】
（実施形態２）
次に、本発明装置の第２実施形態を図６により説明する。図６において、本実施形態は、パイロットピストン２８の端面２８ａに軸線ｃを中心として、円弧状断面の凹部２８ｂを設けたものである。この凹部２８ｂを設けたことにより、ポペット弁３０の閉動作時に、ポペット弁３０の円錐体３２ａの先端が、首振り現象を起した場合であっても、該先端が凹部２８ｂの傾斜面に案内されて、軸線ｃ上に向くように誘導される。
【００５８】
これによって、ポペット弁３０の閉動作時に、円錐体３２の先端の同芯度ｄが０．０３ｍｍ以下に保持されて閉動作が行なわれるようになる。そのため、プランジャ８０の閉動作時のハンチング現象を確実に抑制できるようになる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明によれば、アンロード弁の油圧開放から復帰する時に発生する油撃（油圧変動波）を抑制して、油圧駆動装置を正確に作動できるようにしたアンロード弁を実現できる。
【符号の説明】
【００６０】
１０ アンロード弁
２０ 第１ブロック
２２ 第１パイロット流路
２４ 連通孔
２６ 弁座形成体
２６ａ、９０ 弁座
２８ パイロットピストン
２８ａ、３６ａ 端面
２８ｂ、８２ 凹部
３０ ポペット弁
３２ 円錐体
３２ａ 斜面
３２ｂ 端面
３４ 軸体
３６ 調整ばね
３８ ばね受け
４０ 移動規制材
４２、５４、１１０ Ｏリング
４４ 支持台
４４ａ ネジ孔
４６ ばね力調整具
４８ ネジ軸
５０ 取っ手
５２ 固定ナット
５６、１１２ 密閉板
５８、６２、７７ 流路
６０、８８ 絞り
７０ 第２ブロック
７２ 第２パイロット流路
７４、１０８ 空間
７６ 第１逃がし流路
７８ 第２逃がし流路
８０ プランジャ
８４ 孔
８６ コイルバネ
１００ 第３ブロック
１０２ 第３パイロット流路
１０４ 第３逃がし流路
１０６ 第４逃がし流路
１１４ チャンバー
１２０ 圧油供給管路
１２２ ポンプ
１２４ 貯油タンク
１２６ アキュムレータ
１２８ 逆止弁
１３０ パイロット管路
１３２ オリフィス
１３４ 逃がし管路
１３６ 戻し管路
１４０、１４４、１４５、１４７、１５４ 研削砥石
１４０ａ、１４０ｂ、１５４ａ 研削面
１４２、１４６、１５０ 支持具
１４８ バイト
１５２ ブッシュ
ｃ 軸線
ｄ 直角度
ｅ 同芯度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過剰油圧発生時に圧油を逃がす逃がし流路を開閉するプランジャを備えたアンロード弁において、該プランジャの動作に起因して発生するハンチング現象を防止可能にしたアンロード弁及び該アンロード弁の加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンの蒸気止め弁や蒸気加減弁等を駆動するため、これらの弁にベーンポンプ等で圧油を供給している。この圧油供給流路には、油圧が過大になった時、圧油を逃がすアンロード弁が設けられている。このアンロード弁には、逃がし流路と、該逃がし流路及び圧油供給流路間に接続されたパイロット流路とが設けられている。パイロット流路には、圧油供給流路と逃がし流路との油圧差で作動するピストンが設けられ、圧油供給流路の油圧が過大になった時、このピストンの動作でパイロット弁を開動作させ、逃がし流路を開放するように構成している。特許文献１には、かかる構成のアンロード弁が開示されている。
【０００３】
アンロード弁には、さらに、逃がし流路に、逃がし流路とパイロット流路との差圧により動作して逃がし流路を開閉するプランジャが設けられたものがある。このプランジャの設置により、圧油供給流路の油圧上昇に対して、逃がし流路の開閉を精度良く行なうようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２５７５１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、逃がし流路にプランジャを備えたアンロード弁においては、プランジャが閉動作した時、逃がし流路に油撃（圧力変動）が生じ、この油撃が圧油供給流路及びパイロット流路に伝播する。これによって、油圧のハンチング現象が生じるというという問題がある。このハンチング現象によって、油圧駆動装置に供給される圧油の油圧が変動し、油圧駆動装置を正確に作動できなくなる。
【０００６】
この対策として、従来、パイロット流路を長大化し、このパイロット流路にハンチングを伝播させることによって、ハンチングを減衰させるようにしてきた。しかし、この手段では、配管コストが増大すると共に、長いパイロット流路を設置する広いスペースを必要とする。従って、広い設置スペースがない所では現実的な手段ではない。
【０００７】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、かかるハンチング現象をなくしたアンロード弁を実現することを目的とする。また、既存のアンロード弁に対して、広いスペースを必要とせず、大きな改造を要しない手軽な手段でハンチング現象をなくすことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる目的を達成するため、本発明のアンロード弁は、圧油供給流路から分岐された戻り流路と、該圧油供給流路及び逃がし流路に接続されたパイロット流路と、該パイロット流路に上流側から順に設けられたパイロットピストン、弁体及び該弁体を閉方向に付勢する調整ばねと、逃がし流路に設けられパイロット流路と逃がし流路との差圧により逃がし流路を開閉するプランジャとを備え、圧油供給流路の油圧が設定圧を越えると、パイロットピストンが弁体を開動作させ、パイロット流路が減圧してプランジャを閉位置から開位置に移動させるアンロード弁において、パイロットピストンと圧油供給流路の接続部との間のパイロット流路に、圧油供給流路の油圧が設定圧以下となりプランジャが逃がし流路を閉鎖した時に発生する油圧変動波の伝播を吸収するチャンバーを設けたものである。
【０００９】
前記構成のアンロード弁では、逃がし流路が開から閉に動作して、圧油供給流路への圧油供給が復帰するときの手順は、次のとおりである。即ち、圧油供給流路の油圧が設定値より下降すると、パイロット流路に設けられた弁体が閉動作して、パイロット流路を閉じる。パイロット流路が閉じられると、パイロット流路と逃がし流路との差圧がなくなり、プランジャが逃がし流路を閉じる動作を行なう。このとき、油撃（油圧変動波）が発生し、これが逃がし流路→圧油供給流路→パイロット流路の順で伝播する。
【００１０】
本発明のアンロード弁では、パイロット流路に油圧変動波の伝播を吸収するチャンバーを設けるという低コストな手段によって、ハンチング現象を効果的になくすことができる。即ち、該チャンバーによってパイロット流路を伝播する油圧変動波を減衰させかつ吸収することができるので、圧油供給流路を伝播するハンチングを消滅させることができる。
【００１１】
本発明装置において、チャンバーの容積が３０〜７０ｃｍ３であるとよい。チャンバーの容積を３０〜７０ｃｍ３とすることで、ハンチングの減衰効果を著しく高めることができる。
また、ハンチングはプランジャの閉動作で発生するので、ハンチングの発生度合いは、プランジャの閉動作時の移動容積にも関係してくると考えられる。本発明装置において、プランジャの閉鎖時の移動容積に対するチャンバーの内容積の比を２０〜５０倍とすることにより、ハンチングの減衰効果が最も高めることができる。
【００１２】
本発明のアンロード弁において、アンロード弁本体を形成する第１のブロックと、チャンバーを形成する第２のブロックとを備え、第１のブロックに対して第２のブロックを着脱可能に取り付けるようにするとよい。これによって、既存のアンロード弁に対して、大きな改造を要することなく、かつ従来のように、広いスペースを必要とせず、パイロット流路にチャンバーを形成できる。
【００１３】
また、チャンバーの上流側パイロット流路に絞り用オリフィスを設けるようにするとよい。該絞り用オリフィスによっても、ハンチングを減衰できる。そのため、チャンバーと該絞り用オリフィスとの組み合わせによって、ハンチングを相乗的に減衰させることができる。
【００１４】
本発明のアンロード弁において、パイロット流路に設けられた弁体が、円錐状の斜面と端面とからなる円錐体をなす先端部と、該先端部に対して軸線方向に一体をなす軸体とからなり、該円錐体の先端が弁体の軸線に一致するように加工されていると共に、前記端面が軸体に対して直角になるように加工されているとよい。
【００１５】
本発明者等は、前記弁体を構成する円錐体の先端が加工精度の誤差により、弁体の軸線からずれて製作された場合、該弁体の閉動作時に首振り現象が発生することを見い出した。この首振り現象がプランジャの閉動作に影響を与え、ハンチング発生の一因になると推定される。
【００１６】
そのため、円錐体の先端を弁体の軸線に一致するように加工すると共に、調整ばねが当接する弁体の端面を軸線に対して精密に直角に加工して、該調整ばねから弁体に付加される弾性力を弁体の軸線に平行に作用させることにより、前記首振り現象をなくすことができる。これによって、前記チャンバーの設置との相乗効果でハンチングをなくすことができる。
【００１７】
さらに、前記構成に加えて、弁体の先端部と当接するパイロットピストンの当接面が弁体の軸線に対して直角な平面を形成するようにするとよい。このように、弁体の閉動作時に弁体の先端が当るパイロットピストンの当接面を弁体の軸線に対して精密に直角な平面に加工することにより、弁体の先端のすべりを抑制できるので、弁体の首振り現象をさらに抑制できる。
【００１８】
さらに、加えて、円錐体の先端の同芯度（弁体軸線からのずれ量）が０．０２ｍｍ以下であると共に、円錐体の端面の直角度（弁体軸線方向の傾き量）が０．０３ｍｍ以下であり、パイロットピストンの当接面の直角度が０．０３ｍｍ以下であり、調整ばねがコイル状体をなし、該コイル状体の端面の直角度（同上）が全長の０．５％以下となるように加工するとよい。
【００１９】
本発明者等は、試験によって、前記数値限定の条件下で、弁体の首振り現象をさらに抑制して、ハンチングをさらに効果的に抑えることができることを見い出した。
【００２０】
また、パイロットピストンの当接面の中央に、円錐体の先端が摺接する斜面を有する凹部が設けられ、該円錐体の先端が該凹部の斜面に沿って弁体の軸線位置に保持されながら凹部に受け入れられるようにするとよい。
これによって、弁体の閉動作時に、円錐体の先端が前記凹部に沿って弁体の軸線位置に誘導されるので、前記首振り現象を無くすことができる。
【００２１】
本発明のアンロード弁の加工方法は、
前記円錐体の斜面と先端とを同時研削可能な研削面を有する研削砥石を用いて同時に研削加工して、該円錐体の先端が弁体の軸線に一致するように加工し、
円錐体の端面と軸体とを互いに直交する研削面を有する研削砥石を用いて同時に研削加工して、円錐体の端面と軸体とを互いに直交するように加工するものである。
【００２２】
本発明方法では、同時加工可能な研削砥石を用いて、円錐体の斜面及び先端を同時加工するので、円錐体の先端が弁体の軸線に一致する加工が容易になる。また、同時加工可能な研削砥石を用いて、円錐体の端面と軸体とを同時加工するので、円錐体の端面と軸体とを互いに直交するように加工するのが容易になる。
このように加工することにより、弁体がパイロット流路に組み込まれた後の閉動作時に、円錐体の首振り現象を防止して、ハンチング現象をなくすことができる。
【００２３】
本発明方法において、円錐体の先端の同芯度が０．０２ｍｍ以下で、円錐体の端面の直角度が０．０３ｍｍ以下となるように研削加工するとよい。これによって、弁体の首振り現象を抑制して、ハンチングをさらに効果的に抑えることができる。
なお、本発明のアンロード弁は、リリーフ弁又は安全弁としても使用できる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のアンロード弁によれば、圧油供給流路から分岐された戻り流路と、該圧油供給流路及び逃がし流路に接続されたパイロット流路と、該パイロット流路に上流側から順に設けられたパイロットピストン、弁体及び該弁体を閉方向に付勢する調整ばねと、逃がし流路に設けられパイロット流路と逃がし流路との差圧により逃がし流路を開閉するプランジャとを備え、圧油供給流路の油圧が設定圧を越えると、パイロットピストンが弁体を開動作させ、パイロット流路が減圧してプランジャを閉位置から開位置に移動させるアンロード弁において、パイロットピストンと圧油供給流路の接続部との間のパイロット流路に、圧油供給流路の油圧が設定圧以下となりプランジャが逃がし流路を閉鎖した時に発生する油圧変動波の伝播を吸収するチャンバーを設けているので、プランジャの閉動作時に発生するハンチング現象を効果的に消滅させ、油圧駆動装置を正確に作動させることができる。
【００２５】
本発明のアンロード弁の加工方法によれば、円錐体の斜面と先端とを同時研削可能な研削面を有する研削砥石を用いて同時に研削加工して、該円錐体の先端が弁体の軸線に一致するように加工し、円錐体の端面と軸体とを互いに直交する研削面を有する研削砥石を用いて同時に研削加工して、円錐体の端面と軸体とを互いに直交するように加工することにより、弁体がパイロット流路に組み込まれた後の閉動作時に、円錐体の首振り現象を防止して、ハンチング現象を消滅させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明装置の第１実施形態に係るアンロード弁の断面図である。
【図２】前記第１実施形態のポペット弁の加工方法の説明図である。
【図３】前記ポペット弁の加工精度の説明図である。
【図４】前記第１実施形態のパイロットピストンの加工方法の説明図である。
【図５】前記第１実施形態の調整ばねの加工方法の説明図である。
【図６】本発明装置の第２実施形態に係るアンロード弁の一部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。
【００２８】
（実施形態１）
次に、本発明のアンロード弁及びその加工方法の第１実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。図１は本実施形態のアンロード弁１０を示す。図１において、アンロード弁１０のハウジングは、第１ブロック２０と、第２ブロック７０と、第３ブロック１００とに分割されている。これらのブロックは、Ｏリング等の密封手段を介してボルト等の結合手段で一体に結合されている。
【００２９】
第１ブロック２０には、第２ブロック７０に穿設された第２パイロット流路７２と連通孔２４を介して連通する第１パイロット流路２２が設けられている。第１パイロット流路２２には弁座形成体２６が密に嵌合されている。弁座形成体２６には、軸方向にパイロットピストン２８を移動可能に受け入れる孔と、該孔の端部に後述するポペット弁３０が当る弁座２６ａが設けられている。弁座形成体２６の下流側に配置されたポペット弁３０は、図２に示すように、円錐状の斜面３２ａと軸線に対し直角な端面３２ｂとで形成された円錐体３２と、該先端部３２と一体の軸体３４とからなる。なお、円錐体３２の先端はＲ形状をなす。
【００３０】
ポペット弁３０の下流側には、ばね受け３８が設けられ、ポペット弁３０とばね受け３８間にはコイル状の調整ばね３６が介装されている。調整ばね３６の一端は、ポペット弁３０の端面３２ｂに当接し、調整ばね３６がポペット弁３０に対してポペット弁３０を弁座２６ａに押し当てる弾性力を付勢している。調整ばね３６の内側には、ポペット弁３０の矢印ｂ方向の移動量の限界を規定する移動規制材４０が設けられている。
【００３１】
ばね受け３８は、第１パイロット流路２２を矢印ａ又はｂ方向移動可能であると共に、Ｏリング４２によって第１パイロット流路２２を密閉している。ばね受け３８の下流側には、支持台４４が第１ブロック２０に固定されている。支持台４４の中央に軸方向にネジ孔４４ａが設けられている。支持台４４には、ばね力調整具４６が装着されている。ばね力調整具４６は、ネジ軸４８と、該ネジ軸４８と一体の取っ手５０と、ネジ軸４８に螺合した固定ナット５２とで構成されている。
【００３２】
ネジ軸４８の先端部がばね受け３８と遊嵌しており、オペレータが取っ手５０を回すと、ネジ軸４８と共に、ばね受け３８を矢印ａ又はｂ方向に摺動させる。これによって、ポペット弁３０に付勢される調整ばね３６のばね力を調整できる。
【００３３】
第１パイロット流路２２の上流端は、Ｏリング５４を介して密閉板５６で密閉されている。第１ブロック２０には、後述するプランジャ設置空間７４に連通する流路５８が穿設され、該流路５８に絞り６０が設けられている。また、第１ブロック２０には、後述する逃がし流路に連通する流路６２が設けられている。
【００３４】
第２ブロック７０には、連通孔２４を介して第１パイロット流路２２に連通する第２パイロット流路７２が穿設されている。また、円筒形状の空間７４が穿設され、該空間７４は、第１ブロック２０に設けられた流路５８に連通していると共に、第１逃がし流路７６及び第２逃がし流路７８に連通している。空間７４には円筒形状のプランジャ８０が上下方向に移動可能に挿入されている。第１ブロック２０の流路６２は、流路７７を介して第２逃がし流路７８に連通している。
【００３５】
プランジャ８０には円筒形状の凹部８２が刻設されていると共に、凹部８２の底部中央に孔８４が穿設されている。凹部８２にコイルバネ８６が挿入され、孔８４に絞り８８が装着されている。第２逃がし流路７８は、空間７４及び第１逃がし流路７６に対して直角方向に合流し、その合流部に弁座９０が設けられている。プランジャ８０が弁座９０に当接すると、第１逃がし流路７６と第２逃がし流路７８とが遮断され、プランジャ８０が弁座９０から離れると、第１逃がし流路７６と第２逃がし流路７８とが連通する。
【００３６】
第３ブロック１００には、第２ブロック７０の第２パイロット流路７２に連通する第３パイロット流路１０２と、第２ブロック７０の第１逃がし流路７６と連通する第３逃がし流路１０４と、第２ブロック７０の第２逃がし流路７８と連通する第４逃がし流路１０６とが穿設されている。第３パイロット流路１０２には、第３ブロック１００の側面に開口する空間１０８が設けられ、凹部１０８の開口はＯリング１１０を介して密閉板１１２によって密閉されている。これによって、チャンバー１１４が形成されている。
【００３７】
前記構成のアンロード弁１０は、例えば、蒸気タービンプラントにおいて、蒸気加減弁や蒸気止め弁の駆動装置（図示省略）に圧油を供給する圧油供給管路１２０に組み込まれている。圧油供給管路１２０には、例えばベーンポンプ等のポンプ１２２が設けられ、該ポンプ１２２によって貯油タンク１２４から該駆動装置に圧油が供給される。圧油供給管路１２０には、アキュムレータ１２６と、圧油の逆流を防ぐ逆止弁１２８と、第３ブロック１００の第３パイロット流路１０２に連通したパイロット管路１３０とが設けられている。該パイロット管路１３０にはオリフィス１３２が介設されている。
【００３８】
また、圧油供給管路１２０には、逆止弁１２８の上流側で第３ブロック１００の第３逃がし流路１０４に連通した逃がし管路１３４が接続されている。また、第４逃がし流路１０６の戻り油を貯油タンク１２４に戻す戻し管路１３６が設けられている。
【００３９】
かかる構成において、通常、プランジャ８０は弁座９０に当接して、逃がし管路１３４を閉鎖しており、ポンプ１２２から圧油供給管路１２０に吐出された圧油は、アキュムレータ１２６に充填される。アキュムレータ１２６に圧油が充填され、アキュムレータ１２６の圧力が上昇すると、圧油が主要弁の駆動装置に供給されて該駆動装置を稼動する。
【００４０】
圧油供給管路１２０の油圧は、パイロット管路１３０、第３ブロック１００の第３パイロット流路１０２、第２ブロック７０の第２パイロット流路７２、連通孔２４及び第１パイロット流路２２に伝達されている。この油圧はパイロットピストン２８の頭部に負荷されており、この油圧が設定値を超えると、パイロットピストン２８が矢印ｂ方向に押され、ポペット弁３０がパイロットピストン２８に押されて、弁座形成体２６の弁座２６ａから離れる。
【００４１】
ポペット弁３０が弁座形成体２６の弁座２６ａから離れると、第１パイロット流路２２の圧油が流路６２及び７７を経て第２逃がし流路７８に流れるので、第１パイロット流路２２の油圧が低下する。この油圧の低下は、流路５８を通し、絞り６０によって時間遅れで空間８２に伝達する。今まで第１パイロット流路２２の油圧とコイルバネ８２のばね力との合力でプランジャ８０を弁座９０に押し付けていたが、第１パイロット流路２２の圧力低下で圧力バランスがくずれ、プランジャ８０が上昇する。
【００４２】
これによって、プランジャ８０が弁座９０を離れるので、第１逃がし流路７６と第２逃がし流路７８とが連通し、圧油供給管路１２０の圧油が、逃がし管路１３４から、第３逃がし流路１０４→第１逃がし流路７６→第２逃がし流路７８→第４逃がし流路１０６を通り、戻し管路１３６を経て貯油タンク１２４に戻される。圧油が貯油タンク１２４に戻されることで、圧油供給管路１２０の油圧が低下する。該油圧が設定値以下になると、パイロット管路１３０の油圧が低下し、調整ばね３６のばね力によってポペット弁３０が弁座２６ａに当接し、第１パイロット流路２２を閉塞する。これによって、第１パイロット流路２２の油圧が増すので、プランジャ８０が下降し、プランジャ８０が弁座２６ａに当接して、第１逃がし流路７６を閉塞する。
【００４３】
プランジャ８０が弁座２６ａに当接するとき、前述のように、油撃（油圧変動）が生じ、これが圧油供給管路１２０及びパイロット管路１３０に伝播して、なかなか消滅しない油圧のハンチング現象が発生する。
【００４４】
本実施形態では、第３ブロック１００の第３パイロット流路１０２にチャンバー１１４を設けたので、第３パイロット流路１０２に伝播した油圧変動波がチャンバー１１４で減衰され、吸収される。本発明者等は、チャンバー１１４の容積を種々変えて試験を行なった。その結果、チャンバー１１４の容積を３０〜７０ｃｍ２としたとき、ハンチングの減衰効果が特に著しいことがわかった。
【００４５】
また、このハンチング現象は、プランジャ８０の閉動作によって発生するので、ハンチングの発生度合いは、プランジャ８０の閉動作時の移動容積にも関係すると考えられる。そこで、本発明者等は、この観点から、チャンバー１１４の容積とプランジャ８０の移動容積を種々変えて試験を行なったところ、該移動容積に対するチャンバー１１４の容積の比が２０〜５０倍のときに、ハンチングの減衰効果が特に著しいことがわかった。
【００４６】
また、本実施形態では、パイロット管路１３０にオリフィス１３２を介設しており、このオリフィス１３２によっても、油圧変動波が減衰されることがわかった。従って、本実施形態では、チャンバー１１４とオリフィス１３２の相乗効果によって、ハンチングを相乗的に大幅に減衰できる。
【００４７】
次に、本実施形態のポペット弁３０、パイロットピストン２８及び調整ばね３６の構成及びこれらの加工方法を図２〜図５に基づいて説明する。まず、ポペット弁３０の加工方法を説明する。図２において、ポペット弁３０の両端を軸線ｃを中心に回転可能に支持する。ポペット弁３０を軸線ｃを中心に回動させながら、研削砥石１４０を用いて、円錐体３２の端面３２ａと軸体３４の外周面を同時加工する。研削砥石１４０の研削面１４０ａと１４０ｂとは正確に直角に形成されており、この加工方法により、円錐体３２の端面３２ａの直角度が０．０３ｍｍ以下となるように加工できる。なお、「直角度」とは、図３に示すように、端面３２ａの軸線方向の傾き量ｄを指す。
【００４８】
次に、円錐体３２の斜面３２ａと先端の加工を行なう。図２において、ポペット弁３０を支持具１４２により軸線ｃを中心に回転可能に支持する。そして、ポペット弁３０を回転させながら、研削砥石１４４を用いて円錐体３２の斜面３２ａと先端のＲ形状とを同時加工する。研削砥石１４４は、円錐体３２の斜面３２ａと先端とを同時加工できる研削面１４４ａを有し、研削砥石１４４を用いることで、円錐体３２の斜面３２ａと先端とを同時加工でき、この加工方法を採用することで、円錐体３２の先端の同芯度ｅ（軸線ｃからのずれ量）を０．０２ｍｍ以下に抑えることができる。
【００４９】
次に、ポペット弁３０に対面するパイロットピストン２８の端面２８ａの加工方法を図４で説明する。図４において、パイロットピストン２８の先端にはボス部２８ｂが形成されている。このボス部２８ｂを介してパイロットピストン２８を両側から軸線ｃを中心として回転可能に支持する。そして、パイロットピストン２８を回転させ、研削砥石１４５でパイロットピストン２８の外周面の研削を行なう。
【００５０】
その後、パイロットピストン２８の外周面を支持具１４６で回転可能に支持し、パイロットピストン２８を軸線ｃを中心に回転させながら、研削砥石１４７でボス部２８ｂを除去すると共に、バイト１４８を矢印方向に移動させ、端面２８ａを研削する。この加工方法によって、端面２８ａの直角度を０．０３ｍｍ以下となるように研削する。この場合の「直角度」も、図３のように、軸線方向の端面２８ａの傾き量ｄを指す。
【００５１】
次に、調整ばね３６の端面３６ａの加工方法を図５で説明する。図５において、調整ばね３６をブッシュ１５２を介して軸線ｃを中心に支持具１５０に回転可能に支持させる。調整ばね３６を軸線ｃを中心に回転させた状態で、軸線ｃに対して正確に直交し平坦な研削面１５４ａを有する研削砥石１５４を用いて、両側端面３６ａを精密研削する。この研削方法によって、調整ばね３６の両側端面３６ａの直角度を調整ばね３６の全長の０．５％以下となるように研削できる。
【００５２】
本実施形態では、ポペット弁３０、パイロットピストン２８及び調整ばね３６を前記のように加工することにより、ポペット弁３０が閉動作する時のポペット弁３０の首振り現象を解消できる。これによって、アンロード弁１０の振動を抑えることができるので、プランジャ８０の閉動作時の油撃（油圧変動波）を抑制できる。
【００５３】
以上により、本実施形態によれば、第３ブロック１００に設けたチャンバー１１４及びパイロット管路１３０に設けたオリフィス１３２を設けたことにより、プランジャ８０が閉動作するときに発生する油撃（油圧変動波）を効果的に抑制できる。
また、既存のアンロード弁に対して、チャンバー１１４を設ける場合でも、第３ブロック１００を第２ブロック７０に接続するだけでよいので、改造が容易である。また、パイロット管路１３０にオリフィス１３２を追設する場合でも、簡単に行なうことができる。そのため、本実施形態では、チャンバー１１４及びオリフィス１３２の追設に広いスペースを取る必要がない。
【００５４】
本発明者等の試験によって、チャンバー１１４の容積が３０〜７０ｃｍ３であると、ハンチングの減衰効果が特に著しいことがわかった。また、ハンチングの発生度合いは、プランジャ８０の閉動作時の移動容積にも関係することがわかり、本発明者等の試験により、プランジャ８０の閉動作時の移動容積に対するチャンバー１１４の容積を３０〜７０倍としたとき、ハンチングの減衰効果が特に著しいことがわかった。
【００５５】
さらに、本実施形態では、ポペット弁３０の円錐体３２及び軸体３４、パイロットピストン２８の端面２８ａ及び調整ばね３６の端面３６ａを前述のように精密加工することにより、ポペット弁３０の閉動作時の首振り現象を抑制できるようになった。これによって、アンロード弁１０の振動を抑制できたので、この点からも、ハンチング現象を抑止できる。
本実施形態では、チャンバー１１４及びオリフィス１３２を設けたことによるハンチングの減衰効果と、前記精密加工によるハンチングの減衰効果との相乗効果により、プランジャ８０の閉動作時のハンチングを略解消できる。
【００５６】
本発明者等の試験によれば、従来のアンロード弁ではプランジャ８０の閉動作時に５７ｋｇｆ／ｃｍ２の油撃が発生したが、本実施形態では、ハンチングの油圧変動幅が１０ｋｇｆ／ｃｍ２に留まることがわかった。なお、前記精密加工を行わず、チャンバー１１４及びオリフィス１３２の設置のみでも、ハンチングの変動幅を１６ｋｇｆ／ｃｍ２に抑えることができることがわかった。
【００５７】
（実施形態２）
次に、本発明装置の第２実施形態を図６により説明する。図６において、本実施形態は、パイロットピストン２８の端面２８ａに軸線ｃを中心として、円弧状断面の凹部２８ｂを設けたものである。この凹部２８ｂを設けたことにより、ポペット弁３０の閉動作時に、ポペット弁３０の円錐体３２ａの先端が、首振り現象を起した場合であっても、該先端が凹部２８ｂの傾斜面に案内されて、軸線ｃ上に向くように誘導される。
【００５８】
これによって、ポペット弁３０の閉動作時に、円錐体３２の先端の同芯度ｄが０．０３ｍｍ以下に保持されて閉動作が行なわれるようになる。そのため、プランジャ８０の閉動作時のハンチング現象を確実に抑制できるようになる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明によれば、アンロード弁の油圧開放から復帰する時に発生する油撃（油圧変動波）を抑制して、油圧駆動装置を正確に作動できるようにしたアンロード弁を実現できる。
【符号の説明】
【００６０】
１０ アンロード弁
２０ 第１ブロック
２２ 第１パイロット流路
２４ 連通孔
２６ 弁座形成体
２６ａ、９０ 弁座
２８ パイロットピストン
２８ａ、３６ａ 端面
２８ｂ、８２ 凹部
３０ ポペット弁
３２ 円錐体
３２ａ 斜面
３２ｂ 端面
３４ 軸体
３６ 調整ばね
３８ ばね受け
４０ 移動規制材
４２、５４、１１０ Ｏリング
４４ 支持台
４４ａ ネジ孔
４６ ばね力調整具
４８ ネジ軸
５０ 取っ手
５２ 固定ナット
５６、１１２ 密閉板
５８、６２、７７ 流路
６０、８８ 絞り
７０ 第２ブロック
７２ 第２パイロット流路
７４、１０８ 空間
７６ 第１逃がし流路
７８ 第２逃がし流路
８０ プランジャ
８４ 孔
８６ コイルバネ
１００ 第３ブロック
１０２ 第３パイロット流路
１０４ 第３逃がし流路
１０６ 第４逃がし流路
１１４ チャンバー
１２０ 圧油供給管路
１２２ ポンプ
１２４ 貯油タンク
１２６ アキュムレータ
１２８ 逆止弁
１３０ パイロット管路
１３２ オリフィス
１３４ 逃がし管路
１３６ 戻し管路
１４０、１４４、１４５、１４７、１５４ 研削砥石
１４０ａ、１４０ｂ、１５４ａ 研削面
１４２、１４６、１５０ 支持具
１４８ バイト
１５２ ブッシュ
ｃ 軸線
ｄ 直角度
ｅ 同芯度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧油供給流路から分岐された戻り流路と、該圧油供給流路及び逃がし流路に接続されたパイロット流路と、該パイロット流路に上流側から順に設けられたパイロットピストン、弁体及び該弁体を閉方向に付勢する調整ばねと、逃がし流路に設けられパイロット流路と逃がし流路との差圧により逃がし流路を開閉するプランジャとを備え、圧油供給流路の油圧が設定圧を越えると、パイロットピストンが弁体を開動作させ、パイロット流路が減圧してプランジャを閉位置から開位置に移動させるアンロード弁において、
前記パイロットピストンと圧油供給流路の接続部との間のパイロット流路に、圧油供給流路の油圧が設定圧以下となり前記プランジャが逃がし流路を閉鎖した時に発生する油圧変動波の伝播を吸収するチャンバーを設けたことを特徴とするアンロード弁。
【請求項２】
前記チャンバーの内容積を３０〜７０ｃｍ３としたことを特徴とする請求項１に記載のアンロード弁。
【請求項３】
前記プランジャの閉鎖時の移動容積に対する前記チャンバーの内容積の比が２０〜５０倍であることを特徴とする請求項１に記載のアンロード弁。
【請求項４】
アンロード弁本体を形成する第１のブロックと、前記チャンバーを形成する第２のブロックとを備え、第１のブロックに対して第２のブロックを着脱可能に取り付けるようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載のアンロード弁。
【請求項５】
前記チャンバーの上流側パイロット流路に絞り用オリフィスを設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載のアンロード弁。
【請求項６】
前記弁体が、円錐状の斜面と端面とからなる円錐体をなす先端部と、該先端部に対して軸線方向に一体をなす軸体とからなり、該円錐体の先端が弁体の軸線に一致するように加工されていると共に、前記端面が軸体に対して直角になるように加工されていることを特徴とする請求項１に記載のアンロード弁。
【請求項７】
前記弁体の先端部と当接する前記パイロットピストンの当接面が該弁体の軸線に対して直角な平面を形成していることを特徴とする請求項６に記載のアンロード弁。
【請求項８】
前記円錐体の先端の同芯度が０．０２ｍｍ以下であると共に、円錐体の端面の直角度が０．０３ｍｍ以下であり、前記パイロットピストンの当接面の直角度が０．０３ｍｍ以下であり、前記調整ばねがコイル状体をなし、該コイル状体の端面の直角度が全長の０．５％以下であることを特徴とする請求項７に記載のアンロード弁。
【請求項９】
前記パイロットピストンの当接面の中央に、前記円錐体の先端が摺接する斜面を有する凹部が設けられ、該円錐体の先端が該凹部の斜面に沿って弁体の軸線位置に保持されながら凹部に受け入れられるようにしたことを特徴とする請求項６に記載のアンロード弁。
【請求項１０】
請求項６に記載のアンロード弁の加工方法において、
前記円錐体の斜面と先端とを同時研削可能な研削面を有する研削砥石を用いて同時に研削加工して、該円錐体の先端が弁体の軸線に一致するように加工し、
円錐体の端面と軸体とを互いに直交する研削面を有する研削砥石を用いて同時に研削加工して、円錐体の端面と軸体とを互いに直交するように加工することを特徴とするアンロード弁の加工方法。
【請求項１１】
前記円錐体の先端の同芯度が０．０２ｍｍ以下で、円錐体の端面の直角度が０．０３ｍｍ以下となるように研削加工することを特徴とする請求項１０に記載のアンロード弁の加工方法。
【請求項１】
圧油供給流路から分岐された戻り流路と、該圧油供給流路及び逃がし流路に接続されたパイロット流路と、該パイロット流路に上流側から順に設けられたパイロットピストン、弁体及び該弁体を閉方向に付勢する調整ばねと、逃がし流路に設けられパイロット流路と逃がし流路との差圧により逃がし流路を開閉するプランジャとを備え、圧油供給流路の油圧が設定圧を越えると、パイロットピストンが弁体を開動作させ、パイロット流路が減圧してプランジャを閉位置から開位置に移動させるアンロード弁において、
前記パイロットピストンと圧油供給流路の接続部との間のパイロット流路に、圧油供給流路の油圧が設定圧以下となり前記プランジャが逃がし流路を閉鎖した時に発生する油圧変動波の伝播を吸収するチャンバーを設けたことを特徴とするアンロード弁。
【請求項２】
前記チャンバーの内容積を３０〜７０ｃｍ３としたことを特徴とする請求項１に記載のアンロード弁。
【請求項３】
前記プランジャの閉鎖時の移動容積に対する前記チャンバーの内容積の比が２０〜５０倍であることを特徴とする請求項１に記載のアンロード弁。
【請求項４】
アンロード弁本体を形成する第１のブロックと、前記チャンバーを形成する第２のブロックとを備え、第１のブロックに対して第２のブロックを着脱可能に取り付けるようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載のアンロード弁。
【請求項５】
前記チャンバーの上流側パイロット流路に絞り用オリフィスを設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載のアンロード弁。
【請求項６】
前記弁体が、円錐状の斜面と端面とからなる円錐体をなす先端部と、該先端部に対して軸線方向に一体をなす軸体とからなり、該円錐体の先端が弁体の軸線に一致するように加工されていると共に、前記端面が軸体に対して直角になるように加工されていることを特徴とする請求項１に記載のアンロード弁。
【請求項７】
前記弁体の先端部と当接する前記パイロットピストンの当接面が該弁体の軸線に対して直角な平面を形成していることを特徴とする請求項６に記載のアンロード弁。
【請求項８】
前記円錐体の先端の同芯度が０．０２ｍｍ以下であると共に、円錐体の端面の直角度が０．０３ｍｍ以下であり、前記パイロットピストンの当接面の直角度が０．０３ｍｍ以下であり、前記調整ばねがコイル状体をなし、該コイル状体の端面の直角度が全長の０．５％以下であることを特徴とする請求項７に記載のアンロード弁。
【請求項９】
前記パイロットピストンの当接面の中央に、前記円錐体の先端が摺接する斜面を有する凹部が設けられ、該円錐体の先端が該凹部の斜面に沿って弁体の軸線位置に保持されながら凹部に受け入れられるようにしたことを特徴とする請求項６に記載のアンロード弁。
【請求項１０】
請求項６に記載のアンロード弁の加工方法において、
前記円錐体の斜面と先端とを同時研削可能な研削面を有する研削砥石を用いて同時に研削加工して、該円錐体の先端が弁体の軸線に一致するように加工し、
円錐体の端面と軸体とを互いに直交する研削面を有する研削砥石を用いて同時に研削加工して、円錐体の端面と軸体とを互いに直交するように加工することを特徴とするアンロード弁の加工方法。
【請求項１１】
前記円錐体の先端の同芯度が０．０２ｍｍ以下で、円錐体の端面の直角度が０．０３ｍｍ以下となるように研削加工することを特徴とする請求項１０に記載のアンロード弁の加工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２１６３３（Ｐ２０１２−２１６３３Ａ）
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６１９９７（Ｐ２０１０−１６１９９７）
【出願日】平成２２年７月１６日（２０１０．７．１６）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月１６日（２０１０．７．１６）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]