JP6556676B2 - 空圧バルブ、及びそれを備えた濃縮器 - Google Patents

Description

本発明は、空圧バルブ、及びそれを備えた濃縮器に関する。

従来から、吸着剤が充填された吸着筒に、コンプレッサにより圧縮された圧縮空気を供給して、空気中の特定ガス（例えば窒素）以外のガス（例えば酸素）を吸着剤に吸着させることで、濃縮された特定ガスを生成する濃縮器が知られている。濃縮器は、吸着筒内で濃縮された特定ガスを製品ガスとして外部に供給する製品ガス供給流路を備えている。また、濃縮器は、切換弁を有する。切換弁は、第１の切換状態では、吸着筒内への圧縮空気の供給を許容し、第２の切換状態では、吸着筒内への圧縮空気の供給を遮断し、且つ吸着筒内を大気に開放する。切換弁が第２の切換状態では、製品ガス供給流路側の特定ガスが吸着筒内に逆流して吸着筒内を通過して大気へ排出される。このとき、吸着剤に吸着されていた特定ガス以外のガスが吸着剤から脱離されて、特定ガスと共に大気へ排出されることで、吸着筒が再生される。

また、例えば特許文献１には、製品ガス供給流路を介して外部へ供給される特定ガスの流量が一定量になるように、製品ガス供給流路にオリフィス（絞り）が設けられていることが記載されている。

特許第３２５５９４８号公報

しかしながら、例えば、切換弁が第１の切換状態であるときに、塵埃等の異物によってオリフィスが詰まると、製品ガス供給流路におけるオリフィスよりも上流側に位置する部分の圧力や、吸着筒内の圧力等が過大に上昇してしまい、吸着筒等の濃縮器を構成する部品が破損してしまう虞がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、濃縮器を小型化するとともに、の部品点数の増加を抑えつつも、オリフィスが詰まったときに生じる圧力の過大な上昇を抑制して、吸着筒等の濃縮器を構成する部品の破損を防止することができる空圧バルブ、及びそれを備えた濃縮器を提供することにある。

上記課題を解決する空圧バルブは、吸着剤が充填された吸着筒と、前記吸着筒に空気を供給する空気流路と、前記吸着筒内で濃縮された特定ガスを製品ガスとして外部に供給する製品ガス供給流路と、前記製品ガス供給流路に設けられるオリフィスと、を備えた濃縮器に用いられる空圧バルブであって、前記空気流路に設けられ、前記空気流路を介した前記吸着筒内への空気の供給を許容する第１切換位置と、前記空気流路を介した前記吸着筒内への空気の供給を遮断し、前記吸着筒内を大気に開放する第２切換位置と、に切換可能な切換弁体を有する切換弁と、前記空気流路を流れる空気を大気へ放出可能な放出流路と、前記切換弁体が前記第１切換位置にあるときに、少なくとも前記製品ガス供給流路における前記オリフィスよりも上流側に位置する部分の圧力が上昇して所定の圧力に達すると開弁して、前記空気流路を流れる空気を前記放出流路を介して大気へ放出する逃し弁と、を備えた。

上記空圧バルブにおいて、前記切換弁は、前記切換弁体が前記第１切換位置にあるときに開放されるとともに前記切換弁体が前記第２切換位置にあるときに閉鎖され、前記空気流路の一部を構成する弁孔を有し、前記放出流路の流路面積は、前記弁孔の流路面積よりも大きいとよい。

上記空圧バルブにおいて、前記切換弁体が前記第２切換位置にあるときに前記空気流路を流れる空気を大気へ排出可能な排出流路を備え、前記排出流路には、前記切換弁体が前記第２切換位置にあるとき、前記吸着筒内を前記空気流路及び前記排出流路を介して大気に開放して前記吸着筒が再生された後に、前記排出流路を介した前記大気から前記空気流路への空気の流通を遮断する遮断弁が設けられているとよい。

上記空圧バルブにおいて、前記切換弁が取り付けられるベースを備え、前記逃し弁は、前記ベースに一体化されているとよい。
上記空圧バルブにおいて、前記切換弁が取り付けられるベースを備え、前記遮断弁は、前記ベースに一体化されているとよい。

上記空圧バルブにおいて、前記切換弁が取り付けられるベースを備え、前記逃し弁及び前記遮断弁は、前記ベースに一体化されているとよい。
上記課題を解決する濃縮器は、吸着剤が充填された吸着筒と、前記吸着筒に空気を供給する空気流路と、前記吸着筒内で濃縮された特定ガスを製品ガスとして外部に供給する製品ガス供給流路と、前記製品ガス供給流路に設けられるオリフィスと、を備えた濃縮器であって、前記空気流路に設けられ、前記空気流路を介した前記吸着筒内への空気の供給を許容する第１切換位置と、前記空気流路を介した前記吸着筒内への空気の供給を遮断し、前記吸着筒内を大気に開放する第２切換位置と、に切換可能な切換弁体を有する切換弁と、前記空気流路を流れる空気を大気へ放出可能な放出流路と、前記切換弁体が前記第１切換位置にあるときに、少なくとも前記製品ガス供給流路における前記オリフィスよりも上流側に位置する部分の圧力が上昇して所定の圧力に達すると開弁して、前記空気流路を流れる空気を前記放出流路を介して大気へ放出する逃し弁と、を有する空圧バルブを備えた。

濃縮器を小型化するとともに、の部品点数の増加を抑えつつも、オリフィスが詰まったときに生じる圧力の過大な上昇を抑制して、吸着筒等の濃縮器を構成する部品の破損を防止することができる。

実施形態における濃縮器の全体構成を示す模式図。 空圧バルブの断面図。 （ａ）はベースの断面図、（ｂ）は逃し弁体ガイドの断面図。 切換弁体が第２切換位置に切り換えられた状態を示す空圧バルブの断面図。 逃し弁が開弁している状態を示す空圧バルブの断面図。

以下、濃縮器に用いられる空圧バルブを具体化した一実施形態を図１〜図５にしたがって説明する。
図１に示すように、濃縮器１０は、コンプレッサ１１、空圧バルブ２０、吸着筒１２、２ポート弁１３、及びバッファタンク１４を備えている。よって、本実施形態の空圧バルブ２０は、濃縮器１０に用いられている。コンプレッサ１１と空圧バルブ２０とは、第１配管１５ａによって接続されている。空圧バルブ２０と吸着筒１２とは、第２配管１５ｂによって接続されている。吸着筒１２と２ポート弁１３とは、第３配管１５ｃによって接続されている。２ポート弁１３とバッファタンク１４とは、第４配管１５ｄによって接続されている。バッファタンク１４は、第５配管１５ｅを介して外部に連通している。第５配管１５ｅには、オリフィス１６が設けられている。

コンプレッサ１１は、空気を圧縮して第１配管１５ａに圧縮空気を吐出する。吸着筒１２には、酸素を主として吸着する吸着剤１２ａ（ゼオライト）が充填されている。そして、本実施形態の濃縮器１０は、コンプレッサ１１により圧縮された圧縮空気を吸着筒１２内に供給して、空気中の酸素を吸着剤１２ａに吸着させることで、濃縮された特定ガスである窒素ガス（窒素富化ガス）を生成する。

２ポート弁１３は、第１の切換状態である開弁状態のときに、第３配管１５ｃと第４配管１５ｄとの連通を許容し、第２の切換状態である閉弁状態のときに、第３配管１５ｃと第４配管１５ｄとの連通を遮断するように構成されている。そして、２ポート弁１３が開弁状態であると、吸着筒１２内で生成された窒素ガスが製品ガスとして第３配管１５ｃ及び第４配管１５ｄを介してバッファタンク１４内に一時的に貯留されるとともに、バッファタンク１４内に貯留された窒素ガスが、第５配管１５ｅを介して外部に供給される。このとき、第５配管１５ｅには、オリフィス１６が設けられているため、第５配管１５ｅを介して外部へ供給される窒素ガスの流量が一定量になっている。

本実施形態の濃縮器１０において、第３配管１５ｃ、第４配管１５ｄ及び第５配管１５ｅは、吸着筒１２で濃縮された窒素ガスを製品ガスとして外部に供給する製品ガス供給流路１７を構成している。そして、オリフィス１６は、製品ガス供給流路１７に設けられている。

次に、空圧バルブ２０について説明する。
図２に示すように、空圧バルブ２０は、切換弁２１（電磁弁）と、切換弁２１が取り付けられるベース４０と、を備えている。ベース４０は、切換弁２１が取り付けられる取付面４０ａを有している。切換弁２１は、非磁性材製（合成樹脂材料製）のボディ２２を備えている。また、切換弁２１は、ボディ２２に形成された流路を切り換えるゴム製の切換弁体２３と、切換弁体２３を移動させるソレノイド部２４とを備えている。

ボディ２２の底部側の一側面には、供給ポート２２ａ、出力ポート２２ｂ及び排出ポート２２ｃが形成されている。ボディ２２における長手方向の一端部には、プラグ２５が取り付けられている。プラグ２５は、ボディ２２と協働して切換弁体２３を収容する切換弁室２６を区画している。

ボディ２２及びプラグ２５には、供給ポート２２ａに連通する供給通路２７ａが形成されている。また、ボディ２２には、出力ポート２２ｂに連通する出力通路２７ｂと、排出ポート２２ｃに連通する排出通路２７ｃとが形成されている。供給ポート２２ａは、供給通路２７ａを介して切換弁室２６に連通している。出力ポート２２ｂは、出力通路２７ｂを介して切換弁室２６に連通している。排出ポート２２ｃは、排出通路２７ｃを介して切換弁室２６に連通している。

プラグ２５において、切換弁室２６内に臨む端面であり、供給通路２７ａの切換弁室２６への開口周囲には、切換弁体２３が着座する供給側の弁座２５ｅが形成されている。そして、供給通路２７ａにおける弁座２５ｅの内側は供給側の弁孔２５ｈになっている。さらに、ボディ２２において、切換弁室２６内に臨む端面であり、排出通路２７ｃの切換弁室２６への開口周囲には、切換弁体２３が着座する排出側の弁座２２ｅが形成されている。そして、排出通路２７ｃにおける弁座２２ｅの内側は排出側の弁孔２２ｈになっている。

切換弁体２３は、両弁座２２ｅ，２５ｅに対して接離可能に構成されている。切換弁室２６内において、切換弁体２３とプラグ２５との間には切換弁体ばね２８が介在されている。また、切換弁室２６内には、切換弁体２３をガイドする有底筒状の切換弁体ガイド２９が収容されている。切換弁体２３は、傾くことが切換弁体ガイド２９によって規制された状態で切換弁体ガイド２９と共に移動する。

ボディ２２の長手方向におけるプラグ２５とは反対側の端面には、鉄心室３０が凹設されている。ボディ２２において、鉄心室３０の周囲からは筒状の磁気フレーム３１が延設されている。磁気フレーム３１は、ボディ２２の長手方向におけるプラグ２５とは反対側の端面を越える位置まで延設されている。磁気フレーム３１は、プラグ２５側がボディ２２に埋設されており、プラグ２５とは反対側がボディ２２におけるプラグ２５とは反対側の端面から突出している。

ソレノイド部２４は、磁気フレーム３１の内側に配設されるコイル３２と、コイル３２の内側に固設される柱状の固定鉄心３３と、鉄心室３０内に収容される可動鉄心３４と、可動鉄心３４を固定鉄心３３から離間する方向へ付勢する付勢ばね３５とを備えている。コイル３２は、樹脂製のボビン３６を介して固定鉄心３３に巻装されている。

ベース４０には、供給ポート２２ａに連通するベース供給通路４１ａ、出力ポート２２ｂに連通するベース出力通路４１ｂ、及び排出ポート２２ｃに連通するベース排出通路４１ｃが形成されている。ベース供給通路４１ａにおける供給ポート２２ａとは反対側の端部には、第１配管１５ａが接続されている。

図３（ａ）に示すように、ベース４０には、継手装着凹部４２が形成されている。ベース出力通路４１ｂにおける出力ポート２２ｂとは反対側の端部は、継手装着凹部４２に連通している。継手装着凹部４２には、継手４３が装着されている。継手４３は、その一部分が継手装着凹部４２の内側に挿入された状態で継手装着凹部４２に装着されている。継手４３における継手装着凹部４２の内側に挿入されている部分の外面には、環状のシール部材４３ｓが装着されている。継手４３における継手装着凹部４２の内側に挿入されている部位の外面と継手装着凹部４２の内面との間は、シール部材４３ｓによってシールされている。継手４３には、継手流通孔４３ｈが形成されている。継手流通孔４３ｈの一端は、継手装着凹部４２の内側を介してベース出力通路４１ｂに連通している。継手流通孔４３ｈの他端は、第２配管１５ｂに接続されている。

図２に示すように、ベース４０には、遮断弁装着凹部４４が形成されている。ベース排出通路４１ｃにおける排出ポート２２ｃとは反対側の端部は、遮断弁装着凹部４４に連通している。遮断弁装着凹部４４には、遮断弁４５（逆止弁）が装着されている。よって、遮断弁４５は、ベース４０に一体化されている。遮断弁４５はゴム製である。遮断弁４５は、遮断弁装着凹部４４の内面に接離する方向に弾性変形可能なリップ部４５ｓを有する。また、遮断弁装着凹部４４における遮断弁４５がよりもベース排出通路４１ｃとは反対側の内部には、フィルタ４６が収容されている。遮断弁装着凹部４４におけるベース排出通路４１ｃとは反対側の開口は、固定板４７がベース４０に固定されることにより閉塞されている。固定板４７に貫通孔４７ａが形成されている。

図４に示すように、遮断弁４５は、ベース排出通路４１ｃを流れる空気の圧力が大気圧よりも高くなると、リップ部４５ｓが遮断弁装着凹部４４の内面から離れるように倒れて、リップ部４５ｓと遮断弁装着凹部４４との間に隙間が生じ、開弁する。そして、ベース排出通路４１ｃを流れる空気が、遮断弁４５を通過して遮断弁装着凹部４４の内側をフィルタ４６に向けて流れることが許容される。図２に示すように、遮断弁４５は、ベース排出通路４１ｃを流れる空気の圧力が大気圧よりも低いと、リップ部４５ｓが遮断弁装着凹部４４の内面に向かって広がり、リップ部４５ｓが遮断弁装着凹部４４の内面に押し当てられて密着することで閉弁し、大気からの空気の流通を遮断する。

コイル３２に電力が供給されると、コイル３２が励磁され、コイル３２の周りに、磁気フレーム３１、固定鉄心３３及び可動鉄心３４を通過する磁束が発生する。そして、コイル３２の励磁作用によって固定鉄心３３に吸引力が発生し、可動鉄心３４が付勢ばね３５の付勢力に抗して固定鉄心３３に吸着される。すると、切換弁体２３が切換弁体ばね２８の付勢力によって弁座２５ｅから離間する方向へ移動するとともに、弁座２２ｅに着座する第１切換位置に切り換えられる。これにより、供給通路２７ａの弁孔２５ｈが開放されるとともに排出通路２７ｃの弁孔２２ｈが閉鎖される。そして、供給ポート２２ａと出力ポート２２ｂとが供給通路２７ａ、弁孔２５ｈ、切換弁室２６及び出力通路２７ｂを介して連通し、出力通路２７ｂ、切換弁室２６、弁孔２２ｈ及び排出通路２７ｃを介した出力ポート２２ｂと排出ポート２２ｃとの連通が遮断される。

すると、コンプレッサ１１で圧縮された圧縮空気は、第１配管１５ａ、ベース供給通路４１ａ、供給ポート２２ａ、供給通路２７ａ、弁孔２５ｈ、切換弁室２６、出力通路２７ｂ、出力ポート２２ｂ、ベース出力通路４１ｂ、継手装着凹部４２の内側、継手流通孔４３ｈ及び第２配管１５ｂを介して吸着筒１２内に供給される。よって、本実施形態の濃縮器１０において、第１配管１５ａ、ベース供給通路４１ａ、供給ポート２２ａ、供給通路２７ａ、弁孔２５ｈ、切換弁室２６、出力通路２７ｂ、出力ポート２２ｂ、ベース出力通路４１ｂ、継手装着凹部４２の内側、継手流通孔４３ｈ及び第２配管１５ｂは、吸着筒１２に空気を供給する空気流路５１を構成している。切換弁２１の切換弁体２３は、空気流路５１に設けられている。

図４に示すように、コイル３２への電力の供給が停止されると、コイル３２の励磁作用による固定鉄心３３の吸引力が消滅し、可動鉄心３４が付勢ばね３５の付勢力により固定鉄心３３から離間する方向へ移動する。すると、可動鉄心３４の図示しない弁押圧部により、切換弁体ガイド２９及び切換弁体２３が切換弁体ばね２８の付勢力に抗して弁座２５ｅに向けて押圧されて、切換弁体２３が弁座２５ｅに着座する第２切換位置に切り換えられる。これにより、供給通路２７ａの弁孔２５ｈが閉鎖されるとともに、排出通路２７ｃの弁孔２２ｈが開放される。そして、出力ポート２２ｂと排出ポート２２ｃとが出力通路２７ｂ、切換弁室２６、弁孔２２ｈ及び排出通路２７ｃを介して連通し、供給通路２７ａ、弁孔２５ｈ、切換弁室２６及び出力通路２７ｂを介した供給ポート２２ａと出力ポート２２ｂとの連通が遮断される。

すると、出力通路２７ｂを流れる空気が、切換弁室２６、弁孔２２ｈ、排出通路２７ｃ及び排出ポート２２ｃを介してベース排出通路４１ｃに流れる。このとき、遮断弁４５は開弁して、ベース排出通路４１ｃを流れる空気が、遮断弁４５を通過して遮断弁装着凹部４４の内側をフィルタ４６に向けて流れ、フィルタ４６を通過して貫通孔４７ａを介して大気に排出される。なお、フィルタ４６は、空気の排気音を抑えるサイレンサとして機能する。

よって、本実施形態の濃縮器１０において、弁孔２２ｈ、排出通路２７ｃ、排出ポート２２ｃ、ベース排出通路４１ｃ、遮断弁装着凹部４４の内側、貫通孔４７ａは、切換弁体２３が第２切換位置にあるときに空気流路５１を構成する出力通路２７ｂを流れる空気を大気へ排出可能な排出流路５２を構成している。そして、遮断弁４５は、排出流路５２に設けられている。

したがって、本実施形態の濃縮器１０において、切換弁体２３は、空気流路５１を介した吸着筒１２内への圧縮空気の供給を許容し、排出流路５２を介した空気流路５１から大気への空気の排出を遮断する第１切換位置に切換可能である。また、切換弁体２３は、空気流路５１を介した吸着筒１２内への圧縮空気の供給を遮断し、排出流路５２を介した空気流路５１から大気への空気の排出を許容する第２切換位置に切換可能である。

切換弁体２３が第２切換位置にあり、遮断弁４５が開弁状態であるとき、吸着筒１２内は、空気流路５１及び排出流路５２を介して大気に開放される。具体的には、吸着筒１２内は、第２配管１５ｂ、継手流通孔４３ｈ、継手装着凹部４２の内側、ベース出力通路４１ｂ、出力ポート２２ｂ、出力通路２７ｂ、切換弁室２６、弁孔２２ｈ、排出通路２７ｃ、排出ポート２２ｃ、ベース排出通路４１ｃ、遮断弁装着凹部４４の内側及び貫通孔４７ａを介して大気に開放される。

そして、２ポート弁１３が開弁状態から閉弁状態に切り換わると、第３配管１５ｃ内を流れる窒素ガスが吸着筒１２に向けて流れて吸着筒１２内を逆流し、吸着筒１２内を通過する。このとき、吸着剤１２ａに吸着されていた酸素が吸着剤１２ａから脱離される。そして、脱離された酸素が窒素ガスと共に第２配管１５ｂに流出し、継手流通孔４３ｈ、継手装着凹部４２の内側、ベース出力通路４１ｂ、出力ポート２２ｂ、出力通路２７ｂ、切換弁室２６、弁孔２２ｈ、排出通路２７ｃ、排出ポート２２ｃ、ベース排出通路４１ｃ、遮断弁装着凹部４４の内側及び貫通孔４７ａを介して大気へ排出される。これにより、吸着筒１２が再生される。なお、この吸着筒１２の再生時には、バッファタンク１４内に貯留されていた窒素ガスが製品ガスとして第５配管１５ｅを介して外部に供給されている。

遮断弁４５は、切換弁体２３が第２切換位置にあるとき、吸着筒１２内を空気流路５１及び排出流路５２を介して大気に開放して吸着筒１２が再生された後に、ベース排出通路４１ｃを流れる空気の圧力が、大気圧よりも低くなると閉弁して、排出流路５２を介した大気から空気流路５１への空気の流通を遮断する。これにより、大気から貫通孔４７ａ、遮断弁装着凹部４４の内側、ベース排出通路４１ｃ、排出ポート２２ｃ、排出通路２７ｃ、弁孔２２ｈ、切換弁室２６、出力通路２７ｂ、出力ポート２２ｂ、ベース出力通路４１ｂ、継手装着凹部４２の内側、継手流通孔４３ｈ及び第２配管１５ｂを介して吸着筒１２内に空気が流入してしまうことが規制される。

図３（ａ）に示すように、空圧バルブ２０は、逃し弁６０を備えている。逃し弁６０は、ベース４０に一体化されている。つまり、本実施形態において、逃し弁６０及び遮断弁４５は、ベース４０に一体化されている。ベース４０には、逃し弁６０が組み付けられる逃し弁用凹部６１が形成されている。逃し弁６０は、逃し弁プラグ６２、逃し弁体６３、逃し弁体ガイド６４及び逃し弁体ばね６５を有している。

逃し弁プラグ６２は、逃し弁用凹部６１の開口にＯリングであるシール部材６２ｓを介して取り付けられている。逃し弁プラグ６２は、逃し弁用凹部６１と協働して逃し弁体６３を収容する逃し弁室６６を区画している。ベース４０及び逃し弁プラグ６２には、継手装着凹部４２の内側に連通する連通路６７が形成されている。継手装着凹部４２の内側は、連通路６７を介して逃し弁室６６に連通している。逃し弁プラグ６２において、逃し弁室６６内に臨む端面であり、連通路６７の逃し弁室６６への開口周囲には、逃し弁体６３が着座する弁座６２ｅが形成されている。そして、連通路６７における弁座６２ｅの内側は、逃し弁孔６２ｈになっている。逃し弁体６３はゴム製であり、弁座６２ｅに対して接離可能に構成されている。

逃し弁体ガイド６４は、逃し弁室６６内に収容されている。逃し弁体ガイド６４は筒状である。逃し弁体ガイド６４は、内側に逃し弁体６３を配置した状態で逃し弁体６３をガイドする。そして、逃し弁体６３は、傾くことが逃し弁体ガイド６４によって規制された状態で逃し弁体ガイド６４と共に移動する。

図３（ｂ）に示すように、逃し弁体ガイド６４の外面には、複数（本実施形態では４つ）の溝６４ａが形成されている。図３（ａ）に示すように、逃し弁室６６の内壁と逃し弁体ガイド６４の各溝６４ａとの間には、流路６４ｂが形成されている。逃し弁体ガイド６４は、逃し弁室６６の内壁に案内されながら逃し弁室６６内を移動する。

逃し弁体ばね６５は、逃し弁室６６内において、逃し弁体ガイド６４と逃し弁用凹部６１との間に介在されている。逃し弁体ばね６５は、逃し弁体ガイド６４及び逃し弁体６３を弁座６２ｅに向けて付勢する。ベース４０には、逃し弁体６３の移動方向において逃し弁室６６における弁座６２ｅとは反対側に連通するリリーフポート６８が形成されている。

図５に示すように、上記構成の逃し弁６０は、逃し弁孔６２ｈから逃し弁体６３に作用する圧力が、逃し弁体ばね６５の付勢力に打ち勝つと、逃し弁体６３が逃し弁座６２ｅから離間する。これにより、逃し弁６０が開弁状態となる。逃し弁６０が開弁状態となると、継手装着凹部４２の内側の空気が、連通路６７、逃し弁孔６２ｈ、逃し弁室６６、各流路６４ｂ及びリリーフポート６８を介して大気へ放出される。よって、連通路６７、逃し弁孔６２ｈ、逃し弁室６６、各流路６４ｂ及びリリーフポート６８は、空気流路５１を構成する継手装着凹部４２の内側を流れる空気を大気へ放出可能な放出流路６９を構成している。

弁孔２５ｈは、空気流路５１の一部を構成し、切換弁体２３が第１切換位置にあるときに開放されるとともに切換弁体２３が第２切換位置にあるときに閉鎖される。放出流路６９の流路面積は、弁孔２５ｈの流路面積よりも大きい。具体的には、例えば、連通路６７の流路面積は弁孔２５ｈの流路面積よりも大きい。また、逃し弁孔６２ｈの孔径は、弁孔２５ｈの孔径よりも大きい。さらに、４つの流路６４ｂの合計の流路面積は、弁孔２５ｈの流路面積よりも大きい。また、リリーフポート６８の流路面積は、弁孔２５ｈの流路面積よりも大きい。このように、放出流路６９の流路面積は、弁孔２５ｈの流路面積よりも大きいため、切換弁体２３が第１切換位置にあるときに、逃し弁体６３が開弁しても、空気流路５１を流れる空気が放出流路６９を介して大気へ放出され易くなっている。

次に、本実施形態の作用について説明する。
切換弁体２３が第１切換位置にあるときに、塵埃等の異物によってオリフィス１６が詰まる場合がある。そして、少なくとも製品ガス供給流路１７におけるオリフィス１６よりも上流側に位置する部分である第５配管１５ｅ内におけるオリフィス１６よりも上流側の圧力が上昇して所定の圧力に達したとする。このとき、第５配管１５ｅと逃し弁孔６２ｈとは、バッファタンク１４、第４配管１５ｄ、第３配管１５ｃ、吸着筒１２、第２配管１５ｂ、継手流通孔４３ｈ、継手装着凹部４２の内側及び連通路６７を介して連通しているため、弁座６２ｅに着座して逃し弁孔６２ｈを閉鎖している逃し弁体６３に対して逃し弁孔６２ｈから作用する圧力も上昇する。

そして、逃し弁６０は、逃し弁孔６２ｈから逃し弁体６３に作用する圧力が、逃し弁体ばね６５の付勢力に打ち勝つと、逃し弁体６３が逃し弁座６２ｅから離間し、逃し弁６０が開弁状態となる。これにより、継手装着凹部４２の内側の空気が、連通路６７、逃し弁孔６２ｈ、逃し弁室６６、各流路６４ｂ及びリリーフポート６８を介して大気へ放出される。したがって、逃し弁６０は、切換弁体２３が第１切換位置にあるときに、少なくとも製品ガス供給流路１７におけるオリフィス１６よりも上流側に位置する部分の圧力が上昇して所定の圧力に達すると開弁して、空気流路５１を構成する継手装着凹部４２の内側を流れる空気を放出流路６９を介して大気へ放出する。これにより、製品ガス供給流路１７におけるオリフィス１６よりも上流側の圧力、吸着筒１２内の圧力、さらには、空気流路５１の圧力が低下し、濃縮器１０において、オリフィス１６が詰まったときに生じる圧力の過大な上昇が抑制される。

上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）空圧バルブ２０は、切換弁体２３が第１切換位置にあるときに、少なくとも製品ガス供給流路１７におけるオリフィス１６よりも上流側に位置する部分の圧力が上昇して所定の圧力に達すると開弁して、空気流路５１を流れる空気を放出流路６９を介して大気へ放出する逃し弁６０を備えている。これによれば、切換弁体２３が第１切換位置にあるときに、塵埃等の異物によってオリフィス１６が詰まったとしても、少なくとも製品ガス供給流路１７におけるオリフィス１６よりも上流側に位置する部分の圧力が上昇して所定の圧力に達すると逃し弁６０が開弁して、空気流路５１を流れる空気が放出流路６９を介して大気へ放出される。その結果、製品ガス供給流路１７におけるオリフィス１６よりも上流側の圧力、吸着筒１２内の圧力、さらには、空気流路５１の圧力が低下し、濃縮器１０において、オリフィス１６が詰まったときに生じる圧力の過大な上昇を抑制することができる。したがって、吸着筒１２等の濃縮器１０を構成する部品の破損を防止することができる。また、空圧バルブ２０は、切換弁２１及び逃し弁６０を備えているため、切換弁２１と逃し弁６０とが別々に設けられている濃縮器１０に比べると、濃縮器１０を小型化するとともに、部品点数の増加を抑制することができる。

（２）放出流路６９の流路面積は、弁孔２５ｈの流路面積よりも大きい。これによれば、切換弁体２３が第１切換位置にあるときに、逃し弁６０が開弁しても、空気流路５１を流れる空気を、放出流路６９を介して大気へ放出し易くすることができる。

（３）排出流路５２には、遮断弁４５が設けられている。遮断弁４５は、切換弁体２３が第２切換位置にあるとき、吸着筒１２内を空気流路５１及び排出流路５２を介して大気に開放して吸着筒１２が再生された後に、ベース排出通路４１ｃを流れる空気の圧力が、大気圧よりも低くなると閉弁して、排出流路５２を介した大気から空気流路５１への空気の流通を遮断する。これによれば、大気から排出流路５２及び空気流路５１を介して吸着筒１２内に空気が流入してしまうことを規制することができるため、切換弁体２３が第２切換位置に切り換えられているにもかかわらず、再生後の吸着筒１２に空気が供給されてしまうことが無い。

（４）逃し弁６０は、ベース４０に一体化されている。これによれば、例えば、逃し弁６０を切換弁２１に一体化する場合に生じる切換弁２１の設計変更を行う必要が無く、既存の切換弁２１を用いることができ、製品の種類が増加してしまうことを抑えることができる。

（５）遮断弁４５は、ベース４０に一体化されている。これによれば、例えば、遮断弁４５を切換弁２１に一体化する場合に生じる切換弁２１の設計変更を行う必要が無く、既存の切換弁２１を用いることができ、製品の種類が増加してしまうことを抑えることができる。

（６）逃し弁体６３は、傾くことが逃し弁体ガイド６４によって規制された状態で逃し弁体ガイド６４と共に移動する。これによれば、逃し弁体６３が傾いた状態で弁座６２ｅに着座してしまうことを抑制することができるため、逃し弁孔６２ｈから逃し弁体６３に対して圧力を安定的に作用させることができ、逃し弁体６３の開弁動作を良好なものとすることができる。

（７）本実施形態の濃縮器１０は、バッファタンク１４を備えている。これによれば、吸着筒１２の再生時であっても、バッファタンク１４内に貯留されていた窒素ガスを製品ガスとして第５配管１５ｅを介して外部に供給することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・ 実施形態において、放出流路６９の流路面積と弁孔２５ｈの流路面積とが同じであってもよいし、放出流路６９の流路面積が、弁孔２５ｈの流路面積よりも小さくてもよい。

・ 実施形態において、逃し弁６０が切換弁２１に一体化されていてもよい。つまり、逃し弁６０はベース４０に一体化されておらず、遮断弁４５がベース４０に一体化されている構成であってもよい。

・ 実施形態において、遮断弁４５が切換弁２１に一体化されていてもよい。つまり、遮断弁４５はベース４０に一体化されておらず、逃し弁６０がベース４０に一体化されている構成であってもよい。

・ 実施形態において、空圧バルブ２０は、遮断弁４５が無い構成であってもよい。
・ 実施形態において、連通路６７は、継手装着凹部４２の内側に連通していたが、これに限らず、例えば、ベース供給通路４１ａに連通していてもよい。

・ 実施形態において、逃し弁６０は、逃し弁体ガイド６４が無い構成であってもよい。
・ 実施形態において、逃し弁体ガイド６４の外面に形成される溝６４ａの数は１〜３つであってもよいし、５つ以上であってもよい。

・ 実施形態において、濃縮器１０は、バッファタンク１４が無い構成であってもよい。この場合、２ポート弁１３を削除してもよい。
・ 実施形態において、２ポート弁１３に代えて、第３配管１５ｃから第４配管１５ｄへの窒素ガスの流通を許容するとともに第４配管１５ｄから第３配管１５ｃへの窒素ガスの流通を遮断する逆止弁（チェック弁）を用いてもよい。

・ 実施形態において、濃縮器１０は、窒素を主として吸着する吸着剤が充填された吸着筒を用いて、空気中の窒素を吸着剤に吸着させることで、濃縮された特定ガスである酸素ガス（酸素富化ガス）を生成するように構成されていてもよく、酸素ガスを製品ガスとして外部に供給するように構成されていてもよい。

１０…濃縮器、１２…吸着筒、１２ａ…吸着剤、１６…オリフィス、１７…製品ガス供給流路、２０…空圧バルブ、２１…切換弁、２３…切換弁体、２５ｈ…弁孔、４０…ベース、４５…遮断弁、５１…空気流路、５２…排出流路、６０…逃し弁、６９…放出流路。

Claims (7)

1. 吸着剤が充填された吸着筒と、前記吸着筒に空気を供給する空気流路と、前記吸着筒内で濃縮された特定ガスを製品ガスとして外部に供給する製品ガス供給流路と、前記製品ガス供給流路に設けられるオリフィスと、を備えた濃縮器に用いられる空圧バルブであって、
   前記空気流路に設けられ、前記空気流路を介した前記吸着筒内への空気の供給を許容する第１切換位置と、前記空気流路を介した前記吸着筒内への空気の供給を遮断し、前記吸着筒内を大気に開放する第２切換位置と、に切換可能な切換弁体を有する切換弁と、
   前記空気流路を流れる空気を大気へ放出可能な放出流路と、
   前記切換弁体が前記第１切換位置にあるときに、少なくとも前記製品ガス供給流路における前記オリフィスよりも上流側に位置する部分の圧力が上昇して所定の圧力に達すると開弁して、前記空気流路を流れる空気を前記放出流路を介して大気へ放出する逃し弁と、を備えたことを特徴とする空圧バルブ。
2. 前記切換弁は、前記切換弁体が前記第１切換位置にあるときに開放されるとともに前記切換弁体が前記第２切換位置にあるときに閉鎖され、前記空気流路の一部を構成する弁孔を有し、
   前記放出流路の流路面積は、前記弁孔の流路面積よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の空圧バルブ。
3. 前記切換弁体が前記第２切換位置にあるときに前記空気流路を流れる空気を大気へ排出可能な排出流路を備え、
   前記排出流路には、前記切換弁体が前記第２切換位置にあるとき、前記吸着筒内を前記空気流路及び前記排出流路を介して大気に開放して前記吸着筒が再生された後に、前記排出流路を介した前記大気から前記空気流路への空気の流通を遮断する遮断弁が設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空圧バルブ。
4. 前記切換弁が取り付けられるベースを備え、
   前記逃し弁は、前記ベースに一体化されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の空圧バルブ。
5. 前記切換弁が取り付けられるベースを備え、
   前記遮断弁は、前記ベースに一体化されていることを特徴とする請求項３に記載の空圧バルブ。
6. 前記切換弁が取り付けられるベースを備え、
   前記逃し弁及び前記遮断弁は、前記ベースに一体化されていることを特徴とする請求項３に記載の空圧バルブ。
7. 吸着剤が充填された吸着筒と、前記吸着筒に空気を供給する空気流路と、前記吸着筒内で濃縮された特定ガスを製品ガスとして外部に供給する製品ガス供給流路と、前記製品ガス供給流路に設けられるオリフィスと、を備えた濃縮器であって、
   前記空気流路に設けられ、前記空気流路を介した前記吸着筒内への空気の供給を許容する第１切換位置と、前記空気流路を介した前記吸着筒内への空気の供給を遮断し、前記吸着筒内を大気に開放する第２切換位置と、に切換可能な切換弁体を有する切換弁と、
   前記空気流路を流れる空気を大気へ放出可能な放出流路と、
   前記切換弁体が前記第１切換位置にあるときに、少なくとも前記製品ガス供給流路における前記オリフィスよりも上流側に位置する部分の圧力が上昇して所定の圧力に達すると開弁して、前記空気流路を流れる空気を前記放出流路を介して大気へ放出する逃し弁と、を有する空圧バルブを備えたことを特徴とする濃縮器。

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