JP3978659B2 - 間欠作動バルブ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エアー等の気体を間欠的に供給するための間欠作動バルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エアーを間欠的に供給するため間欠動作を自動的に繰り返す自己発振式のエアー供給回路は、スピードコントーラ（絞り弁と逆止弁とからなる）や二方弁やタンク等を組み合わせた回路となっており、複雑で、小型化が困難であった。
【０００３】
特許文献１（特開平１０−１８４９４０号公報）には、エアー等の流体を間欠的に供給する間欠開放弁が開示されている。この間欠開放弁は、両側に流体通路が形成されたブロック体に、その流体通路を遮る回転円板を介挿し、この回転円板をモータで回転させ、回転円板に設けられた連通孔をブロック体の両側の流体通路間に間欠的に位置させることで、エアー等の流体を一方側の流体通路から他方側の流体通路へと間欠的に流す構造になっている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−１８４９４０号公報（第２〜３頁、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これによると、回転円板を回転させる駆動源であるモータを必要とするとともに、モータのための電源も必要である。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、エアー等の気体をインポートへ単に供給し続けるだけで、内部で自動的に間欠作動を繰り返して、エアー等の気体をアウトポートから間欠的に流出する単品構造のバルブであって、スピードコントーラやタンクやモータや電源等が不要であり、しかも構造が単純で小型化できる間欠作動バルブを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の間欠作動バルブでは、インポート１とアウトポート２との間の外側ピストン室４に親ポペット弁体５が摺動自在に嵌装されて、外側ピストン室４が親ポペット弁体５の両側の第１と第２の２つの外側ピストン区画室４ａ・４ｂに区画されている。
その第１の外側ピストン区画室４ａに、インポート１とアウトポート２との間で主弁口７を形成する主弁座８が設けられている。
親ポペット弁体５の中空部に、内側ピストン室１５を形成する内筒１４が設置され、この内筒１４内に子ポペット弁体１６が摺動自在に嵌装されて、内側ピストン室１５が、子ポペット弁体１６の両側の第１と第２の２つの内側ピストン区画室１５ａ・１５ｂに区画されている。
内筒１４に設けられた孔２１と、内筒１４と親ポペット弁体５の中空部内面との間の隙間２２と、親ポペット弁体５の下部に設けられた孔２３とにより、親ポペット弁体５にて主弁口７が閉じられているときでも、この主弁口７へと通ずるバイパス２４が形成されている。
親ポペット弁体５の第２の内側ピストン区画室１５ｂ側に、この第２の内側ピストン区画室１５ｂと第２の外側ピストン区画室４ｂとの間に副弁口１７を形成する副弁座１８が設けられているとともに、これら第２の外側ピストン区画室４ｂと第２の内側ピストン区画室１５ｂとを連通させるオリフィス１９が設けられている。
親ポペット弁体５は、インポート１から第２の外側ピストン区画室４ｂに流入する供給圧を受けて主弁座８に着座することによりインポート１とアウトポート２との間を遮断するとともに、親ポペット用スプリング１１にて主弁座８から離れる方向に付勢される。
子ポペット弁体１６は、子ポペット用スプリング２０にて副弁座１８に着座する方向に付勢されているとともに、インポート１から第２の外側ピストン区画室４ｂに流入し、更にオリフィス１９を通じて第２の内側ピストン区画室１５ｂに流入する供給圧により副弁座１８から離れるように押動される。
【０００８】
そして、次の状態に順次切り換わる。
親ポペット弁体５が、第２の外側ピストン区画室４ｂに流入した供給圧により主弁座８に着座して主弁口７が閉じ、インポート１よりの供給圧がアウトポート２へ流出しないとともに、子ポペット弁体１６が、子ポペット用スプリング２０にて副弁座１８に着座して副弁口１７を閉じ、第２の外側ピストン区画室４ｂからの供給圧がオリフィス１９を通じて徐々に第２の内側ピストン区画室１５ｂに流入する第１状態。
オリフィス１９を通じて第２の内側ピストン区画室１５ｂに流入した供給圧により、子ポペット弁体１６が副弁座１８から離れて副弁口１７が開くとともに、バイパス２４を形成する内筒１４の孔２１から子ポペット弁体１６が離れてこの孔２１も開き、第２の外側ピストン区画室４ｂに流入した供給圧が、開いた副弁口１７を通じて第２の内側ピストン区画室１５ｂへ流入し、ここからバイパス２４及び主弁口７を通じてアウトポート２へ排出される第２の状態。
第１の外側ピストン区画室４ａに流入する供給圧及び親ポペット用スプリング１１にて親ポペット弁体５が押動され、主弁座８から離れて主弁口７が開き、インポート１からの供給圧が第１の外側ピストン区画室４ａを通ってアウトポート２へと流出するとともに、子ポペット弁体１６が再び副弁座１８に着座する第３の状態。
【０００９】
この第３の状態より、インポート１から第２の外側ピストン区画室４ｂに流入する供給圧を受けて、親ポペット弁体５が再び主弁座８に着座して第１の状態に復帰するサイクルを順次繰り返すことで、インポート１からの供給圧をアウトポート２より間欠的に流出するようになっている。
【００１０】
その好ましい具体的形態は次のとおりである。
主弁口７は副弁口１７よりも大きい。
【００１１】
インポート１と第２の外側ピストン区画室４ｂとの間に、可変絞り弁１３を設ける。
【００１２】
インポート１とアウトポート２を設けた本体３ａと、外側ピストン区画室４を有し、親ポペット弁体５や子ポペット弁体１６や親ポペット用スプリング１１や子ポペット用スプリング２０を内蔵した弁ハウジング３ｂとで弁本体３が構成されている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
先ず、本例の間欠作動バルブの構造を図１により説明する。この間欠作動バルブは、インポート１とアウトポート２とを反対面に設けた下部本体３ａと、その上に固定した上部本体である弁ハウジング３ｂとで弁本体３が構成されている。
【００１５】
弁ハウジング３ｂには、下面が開口した外側ピストン室４が形成され、この外側ピストン室４内に、中空ピストン状の親ポペット弁体５が上下摺動自在に嵌装されている。この外側ピストン室４は、親ポペット弁体５により、その下側の第１の外側ピストン区画室４ａと上側の第２の外側ピストン区画室４ｂとに区画される。符号６は、親ポペット弁体５のピストンパッキンである。
【００１６】
下部本体３ａの上面には、主弁口７を有する主弁座８が突出形成され、第１の外側ピストン区画室４ａ内に位置している。この主弁口７は、下部本体３ａの出口側通路９によりアウトポート２と常時連通しているが、親ポペット弁体５により開閉される。インポート１は、主弁座８の近傍で第１の外側ピストン区画室４ａに開口する入口側通路１０により、第１の外側ピストン区画室４ａと常時連通しており、インポート１からの供給圧（例えば空気圧）は、第１の外側ピストン区画室４ａ内に常時流入し、親ポペット弁体５に対し上向き（主弁座８から離れる方向）の推力として働く。また、親ポペット弁体５は、第１の外側ピストン区画室４ａ内に配置した親ポペット用スプリング１１にて上向きに付勢されている。
【００１７】
一方、弁ハウジング３ｂには、入口側通路１０からバイパスして第２の外側ピストン区画室４ｂへ至る絞り用通路１２が形成され、この通路１２に対し可変絞り弁（ニードル弁）１３が設けられている。従って、第２の外側ピストン区画室４ｂには、インポート１からの供給圧がこの可変絞り弁１３にて絞られながら流入し、その流入した供給圧は、親ポペット弁体５に対し下向き（主弁座８へ向かう方向）の推力として働く。
【００１８】
親ポペット弁体５の中空部には、上面が開口した内筒１４が固定設置され、この内筒１４内は内側ピストン室１５となっており、この内側ピストン室１５内に、子ポペット弁体１６が上下摺動自在に嵌装されている。内側ピストン室１５は、子ポペット弁体１６により、その下側の第１の内側ピストン区画室１５ａと上側の第２の内側ピストン区画室１５ｂとに区画される。
【００１９】
親ポペット弁体５の中空部上面には、副弁口１７を有する副弁座１８が突出形成され、第２の内側ピストン区画室１５ｂ内に位置している。副弁口１７の口径は主弁口７の口径よりも小さい。副弁口１７は、第２の外側ピストン区画室４ｂと連通しているが、子ポペット弁体１６により開閉され、これが開くと第２の外側ピストン区画室４ｂと第２の内側ピストン区画室１５ｂとは副弁口１７を介して連通する。これとは別に、第２の外側ピストン区画室４ｂと第２の内側ピストン区画室１５ｂとは、親ポペット弁体５に設けられたオリフィス１９により常時連通しており、副弁口１７が閉じていても、第２の外側ピストン区画室４ｂ内の圧力は、オリフィス１９を通じて第２の内側ピストン区画室１５ｂへ徐々に入る。
【００２０】
子ポペット弁体１６は、第１の内側ピストン区画室１５ａ内に配置した子ポペット用スプリング２０にて副弁座１８に着座する方向（上向き）に付勢されている。
【００２１】
内筒１４に設けられた孔２１と、内筒１４と親ポペット弁体５の中空部内面との間の隙間２２と、親ポペット弁体５の下部中央に設けられた孔２３とにより、親ポペット弁体５にて主弁口７が閉じられているときでも、この主弁口７へと通ずるバイパス２４が形成されている。
【００２２】
次に、本例の間欠作動バルブの動作について説明する。
図１に示す第１の状態では、第１の外側ピストン区画室４ａにそのまま流入した供給圧と、可変絞り弁１３を介して第２の外側ピストン区画室４ｂに流入した供給圧とが、親ポペット弁体５に対して互いに反対向きに働くが、主弁口７はアウトポート２へ開放しているので、親ポペット弁体５には、実質的にこの主弁口７の面積分の下向きの圧力が作用し、この下向きの圧力は、親ポペット用スプリング１１の上向きの付勢力よりも強いため、親ポペット弁体５は主弁座８に着座して主弁口７を閉じる。従って、インポート１よりの供給圧はアウトポート２から流出しない。
【００２３】
このとき、子ポペット弁体１６では、子ポペット用スプリング２０の上向きの付勢力が、副弁口１７の面積分による下向きの圧力よりも強いので、子ポペット弁体１６は副弁座１８に着座して副弁口１７を閉じる。そして、この状態で、第２の外側ピストン区画室４ｂからの供給圧がオリフィス１９を通じて徐々に第２の内側ピストン区画室１５ｂに流入する。
【００２４】
この第２の内側ピストン区画室１５ｂ内の圧力が徐々に上昇し、それによる子ポペット弁体１６への下向き推力が子ポペット用スプリング２０の上向きの付勢力よりも高くなると、子ポペット弁体１６は下方へ摺動し始め、副弁口１７を開く。すると、第２の外側ピストン区画室４ｂからの供給圧が、この開いた副弁口１７を通じて第２の内側ピストン区画室１５ｂに流入するので、子ポペット弁体１６は、一気に下方へ摺動してバイパス（２４）を形成する内筒（１４）の孔（２１）から離れ、この孔（２１）が開く。このとき、第２の内側ピストン区画室１５ｂに流入した空気は、開通したバイパス２４及び主弁口７を通じてアウトポート２へ排出され、この間欠作動バルブは図２に示す第２の状態となる。
【００２５】
従って、親ポペット弁体５には下向きに働く推力がなくなり、第１の外側ピストン区画室４ａに流入している供給圧による上向きの推力と、親ポペット用スプリング１１の上向きの付勢力とが働く。
【００２６】
これにより親ポペット弁体５は上向きに摺動して主弁口７を開くので、インポート１からの供給圧が、入口側通路１０、第１の外側ピストン区画室４ａ、出口側通路９を通ってアウトポート２へと流出する。また、インポート１からの供給圧は、可変絞り弁１３にて絞られながら第２の外側ピストン区画室４ｂへ流入し、この間欠作動バルブは図３に示す第３の状態となる。
【００２７】
第２の外側ピストン区画室４ｂ内が所定の圧力に達すると、親ポペット弁体５が下方へ摺動して主弁座８に着座し、図４に示すように主弁口７を閉じてインポート１からアウトポート２への流れが遮断され、この間欠作動バルブは図１に示す第１の状態に復帰し、同様のサイクルを繰り返す。そのサイクル時間は、可変絞り弁１３にて任意に調整できる。また、オリフィス１９によってもサイクル時間を設定できる。
【００２８】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の間欠作動バルブは、エアー等の気体をインポートへ単に供給し続けるだけで、内部で自動的に間欠作動を繰り返して、エアー等の気体をアウトポートから間欠的に流出する単品構造のバルブであるので、スピードコントーラやタンクやモータや電源等が不要であり、しかも構造が単純で小型化できる。
【００２９】
インポートと第２の外側ピストン区画室との間に可変絞り弁を設ければ、間欠出力の時間を任意に調整できる。
【００３０】
インポートとアウトポートを設けた本体と、外側ピストン区画室を有し、親ポペット弁体や子ポペット弁体や親ポペット用スプリングや子ポペット用スプリングを内蔵した弁ハウジングとで弁本体を構成すれば、製造が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の断面図で、親ポペット弁体と子ポペット弁体の両方がそれぞれの弁口を閉じた第１の状態である。
【図２】親ポペット弁体は弁口を閉じたままで、子ポペット弁体が弁口を開いた第２の状態の断面図である。
【図３】親ポペット弁体が弁口を開き、子ポペット弁体は弁口を閉じる第３の状態の断面図である。
【図４】図１の状態へ復帰することを示す断面図である。
【符号の説明】
１ インポート
２ アウトポート
３ 弁本体
３ａ 下部本体
３ｂ 弁ハウジング
４ 外側ピストン室
４ａ 第１の外側ピストン区画室
４ｂ 第２の外側ピストン区画室
５ 親ポペット弁体
６ ピストンパッキン
７ 主弁口
８ 主弁座
９ 出口側通路
１０ 入口側通路
１１ 親ポペット用スプリング
１２ 絞り用通路
１３ 可変絞り弁
１４ 内筒
１５ 内側ピストン室
１５ａ 第１の内側ピストン区画室
１５ｂ 第２の内側ピストン区画室
１６ 子ポペット弁体
１７ 副弁口
１８ 副弁座
１９ オリフィス
２０ 子ポペット用スプリング
２１ 孔
２２ 隙間
２３ 孔
２４ バイパス

Claims (4)

1. インポート（１）とアウトポート（２）との間の外側ピストン室（４）に親ポペット弁体（５）が摺動自在に嵌装されて、外側ピストン室（４）が親ポペット弁体（５）の両側の第１と第２の２つの外側ピストン区画室（４ａ・４ｂ）に区画され、
   その第１の外側ピストン区画室（４ａ）に、インポート（１）とアウトポート（２）との間で主弁口（７）を形成する主弁座（８）が設けられ、
   前記親ポペット弁体（５）の中空部に、内側ピストン室（１５）を形成する内筒（１４）が設置され、この内筒（１４）内に子ポペット弁体（１６）が摺動自在に嵌装されて、内側ピストン室（１５）が、子ポペット弁体（１６）の両側の第１と第２の２つの内側ピストン区画室（１５ａ・１５ｂ）に区画され、
   前記内筒（１４）に設けられた（孔２１）と、内筒（１４）と親ポペット弁体（５）の中空部内面との間の隙間（２２）と、親ポペット弁体（５）の下部に設けられた孔（２３）とにより、親ポペット弁体（５）にて主弁口（７）が閉じられているときでも、この主弁口（７）へと通ずるバイパス（２４）が形成され、
   前記親ポペット弁体（５）の前記第２の内側ピストン区画室（１５ｂ）側に、この第２の内側ピストン区画室（１５ｂ）と前記第２の外側ピストン区画室（４ｂ）との間に副弁口（１７）を形成する副弁座（１８）が設けられているとともに、これら第２の外側ピストン区画室（４ｂ）と第２の内側ピストン区画室（１５ｂ）とを連通させるオリフィス（１９）が設けられ、
   親ポペット弁体（５）は、インポート１から第２の外側ピストン区画室（４ｂ）に流入する供給圧を受けて主弁座（８）に着座することによりインポート（１）とアウトポート（２）との間を遮断するとともに、親ポペット用スプリング（１１）にて主弁座（８）から離れる方向に付勢され、
   子ポペット弁体（１６）は、子ポペット用スプリング（２０）にて副弁座（１８）に着座する方向に付勢されているとともに、インポート（１）から第２の外側ピストン区画室（４ｂ）に流入し、更に前記オリフィス（１９）を通じて第２の内側ピストン区画室（１５ｂ）に流入する供給圧により副弁座（１８）から離れるように押動され、
   親ポペット弁体（５）が、第２の外側ピストン区画室（４ｂ）に流入した供給圧により主弁座（８）に着座して主弁口（７）が閉じ、インポート（１）よりの供給圧がアウトポート（２）へ流出しないとともに、子ポペット弁体（１６）が、子ポペット用スプリング（２０）にて副弁座（１８）に着座して副弁口（１７）を閉じ、第２の外側ピストン区画室（４ｂ）からの供給圧がオリフィス（１９）を通じて徐々に第２の内側ピストン区画室（１５ｂ）に流入する第１状態と、
   オリフィス（１９）を通じて第２の内側ピストン区画室（１５ｂ）に流入した供給圧により、子ポペット弁体（１６）が副弁座（１８）から離れて副弁口（１７）が開くとともに、バイパス（２４）を形成する内筒（１４）の孔（２１）から子ポペット弁体（１６）が離れてこの孔（２１）も開き、第２の外側ピストン区画室（４ｂ）に流入した供給圧が、開いた副弁口（１７）を通じて第２の内側ピストン区画室（１５ｂ）へ流入し、ここからバイパス（２４）及び主弁口（７）を通じてアウトポート（２）へ排出される第２の状態と、
   第１の外側ピストン区画室（４ａ）に流入する供給圧及び親ポペット用スプリング（１１）にて親ポペット弁体（５）が押動され、主弁座（８）から離れて主弁口（７）が開き、インポート（１）からの供給圧が第１の外側ピストン区画室（４ａ）を通ってアウトポート（２）へと流出するとともに、子ポペット弁体（１６）が再び副弁座（１８）に着座する第３の状態と、
   インポート（１）から第２の外側ピストン区画室（４ｂ）に流入する供給圧を受けて、親ポペット弁体（５）が再び主弁座（８）に着座して第１の状態に復帰するサイクルを順次繰り返すことで、インポート（１）からの供給圧をアウトポート（２）より間欠的に流出することを特徴とする間欠作動バルブ。
2. 主弁口（７）は副弁口（１７）よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の間欠作動バルブ。
3. インポート（１）と第２の外側ピストン区画室（４ｂ）との間に、可変絞り弁（１３）を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の間欠作動バルブ。
4. インポート（１）とアウトポート（２）を設けた本体（３ａ）と、外側ピストン区画室（４）を有し、親ポペット弁体（５）や子ポペット弁体（１６）や親ポペット用スプリング（１１）や子ポペット用スプリング（２０）を内蔵した弁ハウジング（３ｂ）とで弁本体（３）が構成されていることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の間欠作動バルブ。

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