JP5706465B2

JP5706465B2 - 結露防止弁

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Publication number: JP5706465B2
Application number: JP2013089616A
Authority: JP
Inventors: 堀川　昭芳; 昭芳堀川
Original assignee: Koganei Corp
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Priority date: 2013-04-22
Filing date: 2013-04-22
Publication date: 2015-04-22
Anticipated expiration: 2033-04-22
Also published as: EP2796727A1; EP2796727B1; JP2014214757A

Description

本発明は、圧縮空気により駆動される空気圧アクチュエータを有する空気圧システムにおいて、結露の発生を防止するための結露防止弁に関する。

圧縮空気を駆動媒体としてこれにより往復動部材を駆動する空気圧アクチュエータとしては、ピストンロッドを直線往復動する空気圧シリンダ、および回転部材を揺動往復動する揺動アクチュエータ等がある。揺動アクチュエータはロータリアクチュエータとも言われる。空気圧シリンダは、ピストンを直線往復動自在に収容するケーシングを有し、ピストンにはケーシングから突出するピストンロッドが設けられている。ピストンの両側に圧力室を設け、ピストンロッドをケーシング内から突出させる前進方向とケーシング内に引っ込める後退方向とのいずれも、圧縮空気によりピストンに推力を加えるようにしたタイプは複動型となる。前進方向と後退方向の一方の駆動時に圧縮空気によりピストンに推力を加え、他方の駆動時にばね部材により推力を加えるようにしたタイプは単動型となる。

空気圧シリンダ等の空気圧アクチュエータの圧力室は、アクチュエータから離れた位置に配置された圧縮機等の空気圧供給源に、チューブ等の配管により接続されている。圧力室に対して圧縮空気を供給する状態と、圧力室内の空気を外部に排出する状態とに切り換えるために、配管には流路の切り換えを行う流路切換弁が設けられている。空気圧アクチュエータに設けられたピストン等の往復動部材の断面積が小さくて往復動ストロークが短く、流路切換弁と空気圧アクチュエータとの間の配管が長い場合には、圧力室の容積に比べて配管の容積が大きくなる。この場合には圧力室から排出された低圧空気が外部に排出されずに配管内に滞留し、再び圧縮空気が供給されるときに加圧されて再度圧力室に戻されることになる。このようにして、圧力室や配管内に滞留した空気が加圧状態と減圧状態とに繰り返されると、空気が断熱膨張して空気中に含まれる水蒸気が結露水となって圧力室や配管内に滞留することがある。

圧縮空気の乾燥度を高めることなく、圧力室や配管内に結露が発生することを防止するための結露防止回路が特許文献１〜３に記載されている。特許文献１に記載された結露防止回路は、空気圧アクチュエータの給排ポートに接続される配管に設けられるチェック弁を有し、圧力室が減圧されると圧力室内の空気をチェック弁から外部に全て排出するようにしている。特許文献２および特許文献３に記載された結露防止回路は、流路切換弁の出力ポートと空気圧シリンダの給排ポートとを連通させる配管と、この配管に並列に配設されたバイパス管とを有し、出力ポートから空気圧シリンダの給排ポートに配管を介して圧縮空気を供給し、給排ポートから圧縮空気を排出するときには、バイパス管を介して排気空気を流路切換弁に向けて戻すようにしている。

実開平４−１１６００４号公報実開昭５４−１６５６８６号公報特開平１０−９２０５号公報

しかしながら、圧力室内等における結露の発生を防止するために、圧力室内の圧縮空気を全て外部に排出し、往復動部材を駆動する際に圧力室には空気圧源からの圧縮空気のみを供給するようにすると、空気圧アクチュエータを駆動するために圧力室に供給される圧縮空気の量を増加させることになる。特に、電子部品等のように量産品を製造するための組立工場においては、多数の空気圧アクチュエータが使用されている。このため、圧力室内の圧縮空気を全て排出して新しい圧縮空気のみを圧力室に供給するようにすると、圧縮空気の使用量が増加するので、空気圧発生のための圧縮機の消費電力が増加することになる。

本発明の目的は、配管内の空気を有効に利用しつつ空気圧システムにおける結露発生を防止することにある。

本発明の結露防止弁は、圧縮空気が供給される圧力室を有する空気圧アクチュエータと、空気圧源から前記圧力室に圧縮空気を供給する配管とを有する空気圧システムにおける結露発生を防止する結露防止弁であって、前記圧力室に連通する空気流入口と外部に連通する空気排出口とに開口する弁体収容孔が設けられた弁ハウジングと、前進限遮断位置と後退限遮断位置との間で往復動自在に前記弁ハウジングに設けられ、前記前進限遮断位置と前記後退限遮断位置とにおいて前記空気流入口と前記空気排出口との連通を遮断する開閉弁組立体と、前記開閉弁組立体に前記前進限遮断位置に向かうばね力を付勢するばね部材と、前記弁ハウジングに設けられ、前記開閉弁組立体が前記前進限遮断位置と前記後退限遮断位置との間に位置するときに、前記空気流入口と前記空気排出口とを連通させる連通部と、を有する。

結露防止弁は、空気圧アクチュエータの圧力室に連通する空気流入口と、外部に連通する空気排出口とが設けられた弁ハウジングを有し、弁ハウジング内に設けられた開閉弁組立体は、空気流入口と空気排出口との連通を遮断する前進限遮断位置と後退限遮断位置との間を移動する。その移動過程で、空気流入口と空気排出口とが連通部を介して連通状態となり、圧力室に供給される圧縮空気の一部は瞬間的に外部に排出される。また、圧力室から空気が排気されて、空気流入口が加圧状態から大気圧に戻されると、開閉弁組立体は後退限開放位置から前進限開放位置に向けて移動する。その移動過程で、空気流入口と空気排出口とが連通部を介して連通状態となり、内部の空気の一部は瞬間的に外部に排出される。したがって、圧力室から排出される低圧空気が圧力室や配管内に滞留しても、圧力室への圧縮空気の供給と排出の動作のたびに、圧力室や配管の空気の一部は外部に排出されて、排出された分に相当する新たな空気が空気圧源から供給される。このように、滞留空気の一部は換気されるので、圧力室や配管内の空気の乾燥度を維持することができる。これにより、圧力室や配管内に滞留した空気が加圧状態と減圧状態とに繰り返されても、圧力室や配管内に結露が発生することを防止できる。

しかも、圧力室に供給される高圧の圧縮空気により圧力室と配管内の滞留空気を瞬間的に外部に排出するので、空気圧アクチュエータの圧力室から低圧空気が排出される全排出ストロークに渡って、圧力室内の空気を外部に排出させる従来技術の場合と相違して、圧力室や配管内に留めておく空気量を増加させて配管内の空気を有効に利用することができる。これにより、空気圧システムにおける空気圧源からの供給空気量を抑制し、結露発生を確実に防止できる。

空気圧アクチュエータに設けられた結露防止弁の一実施の形態を示す断面図である。（Ａ）は開閉弁組立体が前進限遮断位置となった状態における結露防止弁を示す拡大断面図であり、（Ｂ）は開閉弁組立体が後退限遮断位置となった状態における結露防止弁を示す断面図である。（Ａ）は開閉弁組立体が前進限遮断位置と後退限遮断位置との間の途中の状態における結露防止弁を示す拡大断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）における３Ｂ−３Ｂ線断面図である。結露防止弁の作動特性を示すタイムチャートである。空気圧アクチュエータに設けられる結露防止弁の変形例を示す断面図である。図５に示された結露防止弁の拡大断面図である。結露防止弁の他の変形例を示す断面図である。結露防止弁のさらに他の変形例を示す断面図であり、（Ａ）は開閉弁組立体が後退限遮断位置となった状態を示し、（Ｂ）は開閉弁組立体が前進限遮断位置となった状態を示し、（Ｃ）は開閉弁組立体が前進限遮断位置と後退限遮断位置との間の途中の状態を示す。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。それぞれの実施の形態においては、共通する部材には同一の符号が示されており、重複した説明は省略されている。

図１に示す空気圧システム１０は、空気圧アクチュエータ１１としての空気圧シリンダを有している。この空気圧アクチュエータ１１は、ほぼ直方体形状のブロック材からなるケーシング１２を有し、ケーシング１２には、ピストン収容孔１３が設けられている。ピストン収容孔１３には、ピストン１４が直線往復動自在に収容されており、ピストン１４に取り付けられたピストンロッド１５は、ピストン収容孔１３の開口端からケーシング１２の外部に突出している。ピストン収容孔１３の開口端部にはロッドカバー１６が取り付けられており、ピストンロッド１５は、ロッドカバー１６の貫通孔に摺動自在に支持されている。

ピストン収容孔１３は、ピストン１４により第１の圧力室１７ａと、第２の圧力室１７ｂとに区画されている。第１の圧力室１７ａは、ピストン１４とロッドカバー１６とにより区画され、ピストンロッド１５を戻す方向にピストン１４に推力を加える戻し側の圧力室である。第２の圧力室１７ｂは、ピストン１４とピストン収容孔１３の底面とにより区画され、ピストンロッド１５を突出させる方向にピストン１４に推力を加える突出側の圧力室である。空気圧アクチュエータ１１は、圧力室１７ａ，１７ｂに供給される圧縮空気により、往復動部材としてのピストンロッド１５を軸方向に直線往復動する。

ピストン１４には、両方の圧力室１７ａ，１７ｂの間をシールするためのシール材１８ａが設けられている。ロッドカバー１６には、ロッドカバー１６とピストンロッド１５との間をシールするためのシール材１８ｂと、ロッドカバー１６とピストン収容孔１３との間をシールするためのシール材１８ｃとが設けられている。

ケーシング１２には、圧力室１７ａに連通する給排ポート２１ａと、圧力室１７ｂに連通する給排ポート２１ｂとが設けられている。それぞれの給排ポート２１ａ，２１ｂを介して圧力室１７ａ，１７ｂに連通する配管接続部２２ａ，２２ｂがケーシング１２に設けられている。配管接続部２２ａにはホースやチューブからなる配管２３ａが図示しないねじ部材により接続され、配管接続部２２ｂには同様に配管２３ｂが接続される。これらの配管２３ａ，２３ｂは圧縮機等からなる空気圧源２４に流路切換弁２５を介して接続される。この流路切換弁２５は、圧力室１７ａに圧縮空気を供給して圧力室１７ｂ内の空気を排出する第１の位置つまりＡ位置と、圧力室１７ｂに圧縮空気を供給して圧力室１７ａ内の空気を排出する第２の位置つまりＢ位置とに作動する。図１は、流路切換弁２５がＡ位置となって、圧力室１７ａに供給された圧縮空気によりピストンロッド１５が戻す方向に駆動された状態を示す。両方の圧力室１７ａ，１７ｂに交互に圧縮空気を供給することにより、往復動部材としてのピストンロッド１５は軸方向に往復動する。

図１に示す空気圧システム１０は、上述のように、圧力室１７ａ，１７ｂに供給される圧縮空気により推力が加えられるピストンロッド１５を有する空気圧アクチュエータ１１と、圧力室１７ａ，１７ｂに空気圧源２４からの圧縮空気を供給する配管２３ａ，２３ｂとを有している。空気圧アクチュエータ１１を図示しない支持部材に取り付けるために、ケーシング１２の前面にはねじ孔２６が設けられ、ケーシング１２の前端部には取付孔２７が設けられている。なお、ピストンロッド１５の突出端部には、ピストンロッド１５により駆動される部材を締結するためのナット２８が取り付けられている。

２つの圧力室１７ａ，１７ｂに対応させて、ケーシング１２には２つの結露防止弁３０ａが取り付けられている。それぞれの結露防止弁３０ａは同一構造であり、図１においては、一方の第１の結露防止弁３０ａに（１）が付され、他方の第２の結露防止弁３０ａに（２）が付されている。

図２は、図１に示された結露防止弁３０ａを示す拡大断面図である。結露防止弁３０ａは弁ハウジング３１を有しており、この弁ハウジング３１は、円筒部３１ａとその先端部に一体に設けられた雄ねじ部３１ｂとを有し、円筒部３１ａの後端部には、ばね受け部材３１ｃが取り付けられている。弁ハウジング３１には弁体収容孔３２が設けられており、弁体収容孔３２の両端部は、圧力室に連通して雄ねじ部３１ｂに設けられた空気流入口３３と、外部に連通してばね受け部材３１ｃに設けられた空気排出口３４とに開口している。空気圧アクチュエータ１１のケーシング１２には、図１に示されるように、結露防止弁３０ａの空気流入口３３を圧力室１７ａ，１７ｂに連通させる連通孔３５ａ，３５ｂが設けられている。２つの結露防止弁３０ａは、それぞれの雄ねじ部３１ｂをケーシング１２に設けられたねじ孔にねじ結合することによりケーシング１２に装着され、空気流入口３３は連通孔３５ａ，３５ｂを介して圧力室１７ａ，１７ｂに連通される。

弁ハウジング３１には開閉弁組立体３６が軸方向に往復動自在に設けられている。この開閉弁組立体３６は、図２に示されるように、弁軸３７と、弁軸３７の後端部に設けられた第１の弁支持部３８ａと、弁軸３７の先端部に設けられた第２の弁支持部３８ｂとを有しており、２つの弁支持部３８ａ，３８ｂは軸方向に離れている。開閉弁組立体３６は、弁軸３７の先端面が弁ハウジング３１に設けられた突き当て面３９ａに接触する前進限遮断位置と、弁軸３７の後端面がばね受け部材３１ｃの突き当て面３９ｂに接触する後退限遮断位置との間で往復動する。突き当て面３９ａには空気流入口３３が開口し、突き当て面３９ｂには空気排出口３４が開口している。

図２（Ａ）は開閉弁組立体３６が前進限遮断位置となった状態を示し、図２（Ｂ）は開閉弁組立体３６が後退限遮断位置となった状態を示す。図３（Ａ）は開閉弁組立体３６が前進限遮断位置と後退限遮断位置との間の途中の状態を示し、図３（Ｂ）は図３（Ａ）における３Ｂ−３Ｂ線断面図である。

ばね受け部材３１ｃと開閉弁組立体３６の間には、開閉弁組立体３６に対して前進限遮断位置に向かう方向のばね力を付勢するために、ばね部材として圧縮コイルばね４１が装着されている。空気圧アクチュエータ１１の圧力室１７ａ，１７ｂの圧縮空気が流路切換弁２５に向けて排出され、空気流入口３３の圧力が低圧となると、この圧縮コイルばね４１は開閉弁組立体３６を前進限遮断位置に向けて移動させる。一方、圧力室１７ａ，１７ｂに流路切換弁２５から圧縮空気が供給されて空気流入口３３の圧力が高圧となると、空気圧により開閉弁組立体３６は、前進限遮断位置から後退限遮断位置に移動し、圧縮コイルばね４１は、図２（Ｂ）のように圧縮される。

この明細書においては、開閉弁組立体３６の空気流入口３３側を先端部として、空気排出口３４を後端部としており、開閉弁組立体３６の空気流入口３３に向かう方向の移動を前進移動とし、空気排出口３４に向かう方向の移動を後退移動としている。したがって、空気流入口３３側の突き当て面３９ａに開閉弁組立体３６が当接したときの第１の遮断位置を前進限遮断位置とし、空気排出口３４側の突き当て面３９ｂに開閉弁組立体３６が当接したときの第２の遮断位置を後退限遮断位置とする。

弁ハウジング３１には弁座孔４２が軸方向に延びて設けられており、この弁座孔４２にはスリーブ４３が軸方向に移動自在に配置されている。第１の弁支持部３８ａの先端側と、第２の弁支持部３８ｂの後端側には、それぞれガイド部４４ａ，４４ｂが設けられており、それぞれのガイド部４４ａ，４４ｂはスリーブ４３の内側に入り込んでいる。スリーブ４３には図３（Ｂ）に示されるように、スリットが軸方向に延びて設けられており、このスリットにより連通部４５が形成されている。この連通部４５により空気流入口３３と空気排出口３４とが連通される。ガイド部４４ａ，４４ｂの長さを図示する場合よりも長くし、スリーブ４３の長さを図示する場合よりも短くすると、開閉弁組立体３６の移動に伴ってスリーブ４３を移動させない形態となる。

第１の弁支持部３８ａと第２の弁支持部３８ｂには、それぞれ弁座孔４２に接触する弁シール材４６ａ，４６ｂが装着されている。開閉弁組立体３６が、図２（Ａ）に示されるように、前進限遮断位置となったときには、第１の弁シール材４６ａが弁座孔４２に接触して、スリットからなる連通部４５と空気排出口３４との連通が遮断される。このときには、第２の弁シール材４６ｂは弁座孔４２から離れる。一方、開閉弁組立体３６が後退限遮断位置となったときには、図２（Ｂ）に示されるように、第２の弁シール材４６ｂが弁座孔４２に接触して空気流入口３３と連通部４５との連通が遮断される。このときには、第１の弁シール材４６ａは弁座孔４２から離れる。

このように、開閉弁組立体３６が前進限遮断位置および後退限遮断位置となると、いずれの位置においても、空気流入口３３と空気排出口３４との連通が遮断される。図２（Ａ）に示されるように、開閉弁組立体３６が前進限遮断位置となったときに弁シール材４６ａが弁座孔４２に接触する位置と、図２（Ｂ）に示されるように、開閉弁組立体３６が後退限遮断位置となったときに弁シール材４６ｂが弁座孔４２に接触する位置との間の間隔をＬ0とする。また、２つの弁シール材４６ａ，４６ｂの間の間隔をＬ1とすると、Ｌ0はＬ1よりも短くなっている。したがって、空気流入口３３に圧縮空気が供給されて、開閉弁組立体３６が圧縮コイルばね４１のばね力に抗して前進限遮断位置から後退限遮断位置に向けて移動するときには、移動途中に両方の弁シール材４６ａ，４６ｂが弁座孔４２に接触しない状態が発生する。両方の弁シール材４６ａ，４６ｂが弁座孔４２に接触しないので、空気流入口３３と空気排出口３４とが連通部４５により連通した状態となる。また、空気流入口３３に圧縮空気が排出されて圧力低下し、開閉弁組立体３６が、後退限遮断位置から前進限遮断位置に向けて移動するときには、移動途中に両方の弁シール材４６ａ，４６ｂが弁座孔４２に接触しない状態が発生する。両方の弁シール材４６ａ，４６ｂが弁座孔４２に接触しないので、空気流入口３３と空気排出口３４とが連通部４５により連通した状態となる。

これにより、圧力室１７ｂに圧縮空気を供給し、圧力室１７ａ内の空気を外部に排出して、圧力室１７ｂに供給される圧縮空気によりピストン１４に推力を加えてピストンロッド１５を突出移動させる際には、配管２３ｂから圧力室１７ｂに供給される圧縮空気の一部が結露防止弁３０ａ（２）の空気排出口３４から外部に排気される。このときには、圧力室１７ａ内の空気の一部が結露防止弁３０ａ（１）の空気排出口３４から外部に排気される。

同様に、圧力室１７ａに圧縮空気を供給し、圧力室１７ｂ内の空気を外部に排出して、圧力室１７ａに供給される圧縮空気によりピストン１４に推力を加えてピストンロッド１５を戻し移動させる際には、配管２３ａから圧力室１７ａに供給される圧縮空気の一部が結露防止弁３０ａ（１）の空気排出口３４から外部に排気される。このときには、圧力室１７ｂ内の空気の一部が結露防止弁３０ａ（２）の空気排出口３４から外部に排気される。

外部から弁体収容孔３２の内部に異物が流入することを防止するために、ばね受け部材３１ｃに形成された空気排出口３４には、フィルタ４７が設けられている。

図４は、空気圧アクチュエータ１１に設けられた結露防止弁３０ａ（１），（２）の作動特性を示すタイムチャートである。図４を参照して空気圧アクチュエータ１１を駆動させたときにおける空気圧システム１０における排気作用について説明する。

図１に示す空気圧アクチュエータ１１は、ピストンロッド１５が図１に示されるように戻された状態のもとで、流路切換弁２５をＡ位置からＢ位置に切り換えると、圧力室１７ｂに配管２３ｂから圧縮空気が供給され、圧力室１７ａ内の空気は配管２３ａに向けて排出される。これにより、ピストンロッド１５は突出限位置まで突出移動し、圧力室１７ａは低圧となり、圧力室１７ｂは高圧となる。一方、ピストンロッド１５が突出限位置となった状態のもとで、流路切換弁２５をＢ位置からＡ位置に切り換えると、圧力室１７ａに配管２３ａから圧縮空気が供給され、圧力室１７ｂ内の空気は配管２３ｂに向けて排出される。これにより、ピストンロッド１５は戻り限位置まで戻り移動し、圧力室１７ｂは低圧となり、圧力室１７ａは高圧となる。

圧力室１７ｂが低圧となっているときには、圧力室１７ｂに連通する結露防止弁３０ａ（２）の開閉弁組立体３６は、図２（Ａ）に示すように、圧縮コイルばね４１のばね力により前進限遮断位置となって、空気流入口３３と空気排出口３４との連通を遮断する。一方、圧力室１７ａが高圧となっている結露防止弁３０ａ（１）の開閉弁組立体３６は、圧縮空気の力により後退限遮断位置となって、空気流入口３３と空気排出口３４との連通を遮断する。

これに対し、図４に示されるように、流路切換弁２５が図１に示すＡ位置からＢ位置に切り換えられたときには、配管２３ｂ内の圧縮空気が圧力室１７ｂに向けて流れ、圧力室１７ａ内の空気が配管２３ａに向けて流れる。圧力室１７ｂに高圧の圧縮空気が流入すると、圧力室１７ｂに連通する第２の結露防止弁３０ａ（２）の開閉弁組立体３６は、ばね力に抗して前進限遮断位置から後退限遮断位置に向けて移動する。一方、圧力室１７ａの空気が配管２３ａに排出されると、圧力室１７ａの圧力が低圧となり、圧力室１７ａに連通する第１の結露防止弁３０ａ（１）の開閉弁組立体３６は、ばね力により後退限遮断位置から前進限遮断位置に向けて移動する。

この移動過程において、空気流入口３３と空気排出口３４とが瞬間的に連通部４５を介して連通状態となり、図４に示すように、第２の結露防止弁３０ａ（２）から圧力室１７ｂの空気および配管２３ｂのうち圧力室１７ｂに近い部分の空気が空気排出口３４から外部に排出される。同様に、第１の結露防止弁３０ａ（１）から圧力室１７ａの空気および配管２３ａのうち圧力室１７ａに近い部分の空気が空気排出口３４から外部に排出される。第２の結露防止弁３０ａ（２）の開閉弁組立体３６が後退限遮断位置まで移動すると、空気流入口３３と空気排出口３４との連通は遮断され、第１の結露防止弁３０ａ（１）の開閉弁組立体３６が前進限遮断位置まで移動すると、空気流入口３３と空気排出口３４との連通は遮断され、ピストンロッド１５はピストン１４に加えられる推力により突出限位置まで駆動される。

ピストンロッド１５が突出限位置となった状態のもとで、流路切換弁２５がＡ位置に切り換えられると、上述とは逆に、第１の結露防止弁３０ａ（１）の開閉弁組立体３６が、前進限遮断位置から後退限遮断位置に移動する過程で空気流入口３３と空気排出口３４とが瞬間的に連通状態となる。さらに、第２の結露防止弁３０ａ（２）の開閉弁組立体３６が、後退限遮断位置から前進限遮断位置に移動する過程で空気流入口３３と空気排出口３４とが瞬間的に連通状態となる。これにより、第１の結露防止弁３０ａ（１）から圧力室１７ａの空気および配管２３ａのうち圧力室１７ａに近い部分の空気が外部に排出され、第２の結露防止弁３０ａ（２）から圧力室１７ｂの空気および配管２３ｂのうち圧力室１７ｂに近い部分の空気が外部に排出される。

ピストンロッド１５の往復動ストロークが短い場合やシリンダ内径が小さい場合には、圧力室１７ａ，１７ｂの容積よりも、流路切換弁２５から給排ポート２１ａ，２１ｂまでの配管２３ａ，２３ｂ内の容積の方が大きくなる。結露防止弁３０ａが設けられていないと、低圧となった圧力室内の圧縮空気が外部に排出されることなく、配管や圧力室に滞留して膨張と収縮を繰り返すことになる。このため、高圧から低圧に変化する際に、断熱膨張によって圧縮空気中に含まれる水蒸気が液体状になり、圧力室や配管内に結露水となって滞留することがある。

これに対し、上述のように、圧力室１７ａ，１７ｂに連通させて結露防止弁３０ａを設けると、開閉弁組立体３６が前進限遮断位置と後退限遮断位置との間を移動する際には、ピストン１４に推力を加えるために圧力室１７ａ，１７ｂ内に供給される高圧側の圧縮空気の一部が瞬間的に外部に排出され、圧力室１７ａ，１７ｂ内の低圧側の圧縮空気の一部が瞬間的に外部に排出されるので、圧力室や配管内に滞留した空気の一部が空気圧源２４から供給される空気に一部置換される。これにより、空気圧システム１０における圧縮空気の乾燥度が高められて結露発生が防止される。しかも、両方の圧力室から空気が外部に排出されるのは、開閉弁組立体３６が前進限遮断位置と後退限遮断位置との間を移動する際の僅かな時間のみであるので、従来のように圧力室と配管における低圧空気の全てが外部に排出されることはない。

開閉弁組立体３６が前進限遮断位置から後退限遮断位置に移動するときは、圧力室が高圧となったときであり、後退限遮断位置から前進限遮断位置に移動するときは、圧力室が低圧となったときである。圧力室の圧力が高圧となったときの方が、低圧となったときよりも、排気量は多くなる。したがって、図４に示されるように、開閉弁組立体３６が後退限遮断位置から前進限遮断位置に移動する過程における排気量は、開閉弁組立体３６が前進限遮断位置から後退限遮断位置に移動する過程における排気量よりも少なくなる。

従来のように、圧力室が高圧から低圧に切り換えられる際に、低圧に切り換えられた圧力室内の空気を、低圧空気が排出される全排出ストロークに渡って、チェック弁を介して全て外部に排出すると、配管内の空気を次の加圧のために使用することができない。これに対し、瞬間的に外部に排出するようにすると、配管や圧力室に滞留する低圧側の空気を、圧力室に供給される空気としても利用することができるので、空気圧システム１０において使用される圧縮空気の量を低減することができる。特に、電子部品の製造ラインにおいては、多数の空気圧アクチュエータ１１が使用されており、全ての空気圧アクチュエータ１１に対して空気圧源２４から供給される圧縮空気の量は大量となる。しかし、上述のように、空気圧アクチュエータ１１から外部に排出される空気量を低減することができると、全ての空気圧システム１０に供給される圧縮空気の量を大幅に低減することができる。圧縮空気の使用量の増加をおさえられるので、空気圧発生のための圧縮機の消費電力を低減させることができ、配管内の空気を有効に利用しつつ、空気圧システムにおける結露発生を防止できる。

図１に示す空気圧アクチュエータ１１は、ピストンロッド１５を突出移動させるときと、戻し移動させるときのいずれも、ピストン１４に圧縮空気の推力を加えるようにした複動型となっている。これに対し、ピストンロッド１５の突出移動と戻し移動の一方の移動時にピストン１４に圧縮空気の推力を加えるようにし、他方の移動をばね部材によりピストン１４に推力を加えるようにすると、空気圧アクチュエータは単動型となる。このような単動型の場合には、空気圧アクチュエータには１つの結露防止弁３０ａが取り付けられることになる。

図５は、空気圧アクチュエータに設けられた結露防止弁の変形例を示す断面図であり、図６は、図５に示された結露防止弁の拡大断面図である。

図５に示される空気圧アクチュエータ１１は、図１に示した場合と相違して、圧力室１７ａ，１７ｂに対して圧縮空気の供給および排出を行うための給排ポート２１ａ，２１ｂの配管接続部２２ａ，２２ｂに、２つの圧力室１７ａ，１７ｂに対応させて結露防止弁３０ｂが接続されている。空気圧アクチュエータ１１は、図１に示した空気圧アクチュエータ１１と基本構造は同一であるが、図１のように圧力室１７ａ，１７ｂに連通させて設けられた連通孔３５ａ，３５ｂは、図５に示したケーシング１２には設けられていない。それぞれの結露防止弁３０ｂは同一構造であり、図５においては、一方の第１の結露防止弁３０ｂに（１）が付され、他方の第２の結露防止弁３０ｂに（２）が付されている。

それぞれの結露防止弁３０ｂの弁ハウジング３１は、図６に示すように、円筒部３１ａと、これに一体となったジョイント部３１ｄとを有している。ジョイント部３１ｄには、弁体収容孔３２の外周面に開口して空気流入口３３が設けられ、この空気流入口３３に対向して弁体収容孔３２の外周面に開口して連通口５１が設けられており、空気流入口３３と連通口５１は、それぞれ弁体収容孔３２の先端部に位置している。空気流入口３３に連通する配管接続部５２と、連通口５１に連通する配管接続部５３とがジョイント部３１ｄに設けられている。空気圧アクチュエータ１１の配管接続部２２ａは、結露防止弁３０ｂ（１）の配管接続部５２に連通配管５４ａにより接続され、配管接続部２２ｂは、結露防止弁３０ｂ（２）の配管接続部５２に連通配管５４ｂにより接続される。このように、結露防止弁３０ａ，３０ｂの弁ハウジング３１は連通配管５４ａ，５４ｂにより空気圧アクチュエータ１１のケーシング１２に装着される。一方、空気圧源２４に流路切換弁２５を介して接続される配管２３ａは、結露防止弁３０ｂ（１）の配管接続部５３に接続され、配管２３ｂは結露防止弁３０ｂ（２）の配管接続部５３に接続される。このように、それぞれの結露防止弁３０ｂは、配管２３ａ，２３ｂをケーシング１２に取り付けるための継手部材の機能をも有している。

結露防止弁３０ｂは、継手部材としての機能を有しているので、図１に示すように、空気圧アクチュエータ１１のケーシング１２のように、結露防止弁３０ａの雄ねじ部３１ｂを取り付けるためのねじ孔や連通孔３５ａ，３５ｂを加工することが不要となり、既存の空気圧アクチュエータに結露防止弁３０ｂを後付することができる。

図５に示した空気圧システム１０においても、開閉弁組立体３６が前進限遮断位置と後退限遮断位置との間を移動する際には、ピストン１４に推力を加えるために圧力室１７ａ，１７ｂ内に供給される高圧側の圧縮空気の一部が瞬間的に外部に排出され、低圧側の圧縮空気の一部が瞬間的に外部に排出されるので、圧力室内の空気は連通配管５４ａ，５４ｂを介して空気排出口３４に向かい、配管２３ａ，２３ｂ内に滞留した空気の一部も空気排出口３４に向かい、高圧側の圧縮空気により圧力室と配管内が空気圧源２４から供給される空気に一部置換される。これにより、空気圧システム１０における圧縮空気の乾燥度が高められて結露発生が防止される。しかも、両方の圧力室から空気が外部に排出されるのは、開閉弁組立体３６が前進限遮断位置と後退限遮断位置との間を移動する際の僅かな時間のみであるので、従来のように圧力室と配管における低圧空気の全てが外部に排出されることはない。

図５に示す空気圧アクチュエータ１１は複動型であり、ピストン１４の両側に圧力室１７ａ，１７ｂが設けられている。それに対して、単動型の空気圧アクチュエータには、ピストン１４の一方側に圧力室が形成されるので、ケーシング１２には、１つの結露防止弁３０ｂが取り付けられることになる。なお、図５に示す空気圧システム１０においては、配管接続部２２ａ，２２ｂと配管接続部５２の一方を雄ねじ部として、弁ハウジング３１をケーシング１２に直接ねじ止めする形態とすると、連通配管５４ａ，５４ｂを用いることは不要となる。

図７は結露防止弁の他の変形例を示す断面図である。図６に示す結露防止弁３０ｃの弁ハウジング３１は、図５および図６に示した結露防止弁３０ｂと同様に、円筒部３１ａと、これに一体となったジョイント部３１ｄとを有している。ジョイント部３１ｄには弁体収容孔３２の突き当て面３９ａに開口して空気流入口３３が設けられており、配管接続部５２，５３は空気流入口３３の外方端に連通している。図７に示す結露防止弁３０ｃが空気圧アクチュエータ１１に２つ取り付けられるときには、図５に示す場合と同様に、１つの結露防止弁３０ｃの配管接続部５２が配管接続部２２ａに連通配管５４ａにより接続され、他の１つの結露防止弁３０ｃの配管接続部５２が配管接続部２２ｂに連通配管５４ｂにより接続される。

図８は結露防止弁のさらに他の変形例を示す断面図であり、図８（Ａ）は開閉弁組立体３６が後退限遮断位置となった状態を示し、図８（Ｂ）は開閉弁組立体３６が前進限遮断位置となった状態を示す。さらに、図８（Ｃ）は開閉弁組立体３６が前進限遮断位置と後退限遮断位置との間の途中の状態を示す。

この結露防止弁３０ｄの弁ハウジング３１は、図１に示した結露防止弁３０ａと同様に、円筒部３１ａと雄ねじ部３１ｂとを有しており、弁体収容孔３２に移動自在に装着された弁軸３７には、１つの弁支持部３８が設けられており、この弁支持部３８には弁シール材４６が設けられている。弁ハウジング３１には、第１の弁座面４２ａと第２の弁座面４２ｂとが軸方向に離れて設けられており、両方の弁座面４２ａ，４２ｂの間には、それぞれの弁座面よりも大径孔からなる連通部４５ａが設けられている。

図８に示す結露防止弁３０ｄにおいては、開閉弁組立体３６が、図８（Ａ）に示すように、後退限遮断位置となったときには、連通部４５ａと空気排出口３４との間の第１の弁座面４２ａに弁支持部３８の弁シール材４６が接触し、空気流入口３３と空気排出口３４との連通を遮断する。一方、開閉弁組立体３６が、図８（Ｂ）に示すように、前進限遮断位置となったときには、連通部４５ａと空気流入口３３との間の第２の弁座面４２ｂに弁シール材４６が接触し、同様に、空気流入口３３と空気排出口３４との連通を遮断する。これに対し、開閉弁組立体３６が前進限遮断位置と後退限遮断位置との間を移動して、弁支持部３８が連通部４５ａを通過するときには、図８（Ｃ）に示すように、弁シール材４６が弁座面４２ａ，４２ｂには接触せず、連通部４５ａを介して空気流入口３３と空気排出口３４とが連通する状態となる。これにより、圧力室に圧縮空気を供給してこの圧縮空気によりピストン１４に推力を加えてピストンロッド１５を移動させる際には、一方の圧力室に供給される高圧側の圧縮空気の一部と、他方の圧力室から排出される低圧側の圧縮空気の一部とが結露防止弁３０ｄの空気排出口３４から外部に瞬間的に排気される。

図７および図８に示した結露防止弁３０ｃ，３０ｄも、複動型と単動型のいずれの空気圧アクチュエータに装着することができる。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、図１および図５は、往復動部材としてのピストンロッド１５を駆動するようにした空気圧アクチュエータ１１を示すが、揺動往復動する回転部材を往復動部材として圧縮空気により駆動するようにした揺動アクチュエータに、結露防止弁を装着すると、揺動アクチュエータつまりロータリアクチュエータを有する空気圧システムの結露発生を防止できる。

１０空気圧システム
１１空気圧アクチュエータ
１２ケーシング
１４ピストン
１５ピストンロッド
１７ａ，１７ｂ圧力室
２１ａ，２１ｂ給排ポート
２３ａ，２３ｂ配管
２５流路切換弁
３０ａ〜３０ｄ結露防止弁
３１弁ハウジング
３３空気流入口
３４空気排出口
３６開閉弁組立体
３７弁軸
３８，３８ａ，３８ｂ弁支持部
４１圧縮コイルばね
４２弁座孔
４２ａ，４２ｂ弁座面
４３スリーブ、
４５，４５ａ連通部
４６，４６ａ，４６ｂ弁シール材

Claims

圧縮空気が供給される圧力室を有する空気圧アクチュエータと、空気圧源から前記圧力室に圧縮空気を供給する配管とを有する空気圧システムにおける結露発生を防止する結露防止弁であって、
前記圧力室に連通する空気流入口と外部に連通する空気排出口とに開口する弁体収容孔が設けられた弁ハウジングと、
前進限遮断位置と後退限遮断位置との間で往復動自在に前記弁ハウジングに設けられ、前記前進限遮断位置と前記後退限遮断位置とにおいて前記空気流入口と前記空気排出口との連通を遮断する開閉弁組立体と、
前記開閉弁組立体に前記前進限遮断位置に向かうばね力を付勢するばね部材と、
前記弁ハウジングに設けられ、前記開閉弁組立体が前記前進限遮断位置と前記後退限遮断位置との間に位置するときに、前記空気流入口と前記空気排出口とを連通させる連通部と、
を有する結露防止弁。
請求項１記載の結露防止弁において、前記開閉弁組立体は、当該開閉弁組立体が前記前進限遮断位置となったときに前記連通部と前記空気排出口との連通を遮断する第１の弁シール材と、前記開閉弁組立体が前記後退限遮断位置となったときに前記空気流入口と前記連通部との連通を遮断する第２の弁シール材とを有する、結露防止弁。
請求項１記載の結露防止弁において、前記開閉弁組立体は、当該開閉弁組立体が前記後退限遮断位置となったときに前記連通部と前記空気排出口との間の第１の弁座面に接触し、前記開閉弁組立体が前記前進限遮断位置となったときに前記空気流入口と前記連通部との間の第２の弁座面に接触する、結露防止弁。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の結露防止弁において、前記弁ハウジングは前記空気流入口が設けられた雄ねじ部を有し、前記弁ハウジングを前記空気圧アクチュエータに前記雄ねじ部により装着するようにした、結露防止弁。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の結露防止弁において、前記弁ハウジングは前記空気流入口が設けられたジョイント部を有し、前記圧力室に対する圧縮空気の供給および排出を行う給排ポートと前記ジョイント部とを接続する連通配管により前記弁ハウジングを前記空気圧アクチュエータに接続するようにした、結露防止弁。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の結露防止弁において、前記空気圧アクチュエータは、直線往復動するピストンロッドが設けられたピストンを収容するケーシングを有し、前記ピストンロッドを戻す方向に前記ピストンに推力を加える戻し側の圧力室と、前記ピストンロッドを突出させる方向に前記ピストンに推力を加える突出側の圧力室とにそれぞれ連通させて設けるようにした、結露防止弁。