JPH0333574A

JPH0333574A - 空気作動弁

Info

Publication number: JPH0333574A
Application number: JP16481589A
Authority: JP
Inventors: Ryozo Ariizumi; 有泉　諒三; Masakuni Kainuma; 海沼　正邦; Juichi Aoki; 青樹　壽一; Mitsunori Hoshi; 星　光昇; Hisao Someya; 染谷　久雄; Takashi Ejiri; 隆江尻
Original assignee: Fujikura Rubber Ltd
Current assignee: Fujikura Composites Inc
Priority date: 1989-06-27
Filing date: 1989-06-27
Publication date: 1991-02-13
Anticipated expiration: 2013-06-18
Also published as: JP2766514B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】「技術分野」本発明は、空気作動弁に関し、特に小さなエアパイロッ
ト圧で、大きな圧力の流路を開閉することが可能な空気
作動弁に関する。

「従来技術およびその問題点」大きな圧力の流路を小さなエアパイロット圧で開閉する
ための空気作動弁として従来、流路な開閉する弁体に連
係する弁軸に複数のピストンを固定し、これらの各ピス
トンにエアパイロット圧を及ぼす構造のものが知られて
いる。この空気作動弁は、ピストンの受圧面積を一定と
すれば、理論的には、ピストンの数を増す程、小さいエ
アパイロット圧で大きい圧力の流路の開閉ができる。し
かしピストンの数には限界があり、現実には、数Ｋｇ／
ｃｍ２のエアパイロット圧で、１０〜数１０Ｋｇ／ｃｍ
２の圧力の流路の開閉を行なうのが限界であり、１００
　Ｋｇ／ｃｍ２を超える流路の開閉を行なうことはでき
なかった。

「発明の目的」本発明は、従来の空気作動弁についての以上の問題意識
に基づき、小さいエアパイロット圧で、より大きい圧力
の流路の開閉ができる空気作動弁を得ることを目的とす
る。

また本発明は、エアパイロット圧による力を自由に増幅
または減衰させて弁軸に伝達することが可能な空気作動
弁を得ることを目的とする。

「発明の概要」本発明は、複数のピストンがいずれも弁軸に固定されて
いた従来構造を改め、弁軸に固定される固定ピストンと
、これに対して相対移動できる浮動ピストンとを設けて
両ピストンの間に作動液体を介在させ、この両ピストン
の作動液体に対する受圧面積に差を持たせることにより
、浮動ピストンに与えるエアパイロット圧を増幅または
減衰させて弁軸に伝達するようにしたことを特徴として
いる。

固定ピストンの作動液体の受圧面積を浮動ピストンの作
動液体の受圧面積より大きく設定すれば、エアパイロッ
ト圧を増幅して弁体に伝達することができ、この逆に設
定すれば、エアパイロット圧を減衰して弁体に伝達する
ことができる。

周知のように、空気作動弁には、エアパイロット圧が導
入されたときに流路が開く常閉型と、同圧が導入された
ときに流路を閉じる常開型とが知られている。この常閉
型、常開型に対し、本発明はさらに具体的な空気作動弁
構造を提案する。

まず本発明による常閉型空気作動弁は、流路を開閉する
弁体に連係する弁軸と、この弁軸に一体に設けた固定ピ
ストンと、この固定ピストンおよび弁軸を弁体が流路な
閉じる方向に移動付勢するばね手段と、弁軸に相対摺動
自在に嵌められた浮動ピストンと、この固定ピストンと
浮動ピストンを摺動自在に支持するシリンダと、この固
定ピストンと浮動ピストンおよびシリンダとの間に封入
した作動液体と、ばね手段の力に抗する方向のエアパイ
ロット圧を浮動ピストンに作用させる手段とを備えてお
り、固定ピストンの作動液体の受圧面積が浮動ピストン
の作動液体の受圧面積より大きく設定されている。

また本発明による他の常閉型空気作動弁は、流路を開閉
する弁体に連係する弁軸と、この弁軸に一体に設けた固
定ピストンと、この固定ピストンおよび弁軸な弁体が流
路を閉じる方向に移動付勢するばね手段と、固定ピスト
ンと、この固定ピストンに対して相対摺動可能な浮動ピ
ストンとを摺動自在に支持するシリンダと、固定ピスト
ンとシリンダとの間に設けられた大径の受圧室と、固定
ピストンと浮動ピストンとの間に設けられた、大径の受
圧室に連通ずる小径の受圧室と、この大径の受圧室と小
径の受圧室に封入した作動流体と、およびばね手段の力
に抗する方向のエアパイロット圧を浮動ピストンに作用
させる手段とを備えている。

さらに本考案による常開型空気作動弁は、流路を開閉す
る弁体に連係する弁軸と、この弁軸に一体に設けた固定
ピストンと、この固定ピストンおよび弁軸を弁体が流路
を開く方向に移動付勢するばね手段と、固定ピストンと
、この固定ピストンに対して相対移動可能な浮動ピスト
ンとを摺動自在に支持するシリンダと、固定ピストン、
浮動ピストンおよびシリンダとの間に封入された作動流
体と、およびばね手段の力に抗する方向のエアパイロッ
ト圧を浮動ピストンに作用させる手段とを備えており、
固定ピストンの作動液体の受圧面積が浮動ピストンの作
動液体の受圧面積より大きく設定されている。

これらの常閉型、常開型の空気作動弁はいずれも、ピス
トンの受圧面積を適当に設定することにより、圧力１０
０　Ｋｇ／ｃｍ２以上の流路を、数Ｋｇ／ｃｍ”のエア
パイロット圧で開閉することが可能である。

「発明の実施例」以下図示実施例について本発明を説明する。実施例はい
ずれも、本出願人が特願昭６１−２８４６３８号（特開
昭６３−１４０１９０号）で提案した空気作動弁に本発
明を適用したものである。

第１図は常閉型の空気作動弁についての第一の実施例を
示す。流路ブロック１１には、流体通路１２．１３と、
この流体通路１２．１３が開口する室１４が形成されて
おり、この室１４には、流体通路１３の開口端を開閉す
る弁体１５が位置している。

弁体１５は、金属ダイアフラム１６を挾んでフランジ部
材１７、保持体１８および環状部材１９と一体にされて
いる。金属ダイアフラム１６の周縁は、流路ブロック１
１の図の上端に重ねられるスペーサブロック２０との間
に挟着されていて、流路ブロック１１に螺合固定される
蓋体ブロック２１により、このスペーサブロック２０お
よび金属ダイアフラム１６が流路ブロック１１に固定さ
れている。金属ダイアフラム１６に関し弁体１５と反対
側に位置する部材は、流体通路１２、室１４および流体
通路１３を流れる流体と接触しない。この点が特願昭６
１−２８４６３８号（特開昭６３−１４０１９０号）で
提案した空気作動弁の特徴である。環状部材１９は、ス
ペーサブロック２０との間に挿入した弱い圧縮ばね２２
により、図の上方に移動付勢されている。

蓋体ブロック２１上には、本発明の特徴とする弁駆動機
構３０が配設されている。蓋体ブロック２１上には、シ
リンダ３１が固定されており、このシリンダ３１の中心
部に弁軸３２が上下に摺動自在に設けられている。この
弁軸３２の下端は、環状部材１９に臨んでいる。

弁軸３２の上端には、固定ピストン３３が螺合固定され
ており、この固定ピストン３３とシリンダ３１の端壁と
の間に、強い圧縮ばね３４が挿入されている。従って、
弁軸３２は常時図の下方に移動付勢され、圧縮ばね２２
は圧縮されて弁体１５が流体通路１３を閉塞している（
常閉）。

弁軸３２には、その中間部分に、浮動ピストン３５が摺
動自在に嵌められている。この浮動ピストン３５は、固
定ピストン３３側に位置する小径部３５ａを有し、この
小径部３５ａと固定ピストン３３との間に、作動液体３
６を封入した作動液室３７が形成されている。固定ピス
トン３３の弁軸３２の断面積を除いた受圧面積Ａｓは、
小径部３５ａの弁軸３２の断面積を除いた受圧面積Ａｆ
に比し、十分大きく設定されている。すなわちＡｓ　＞
Ａｆである。

弁軸３２の小径部３５ａの反対側には、エアパイロット
室３８が形成されており、このエアバイロット室３８に
エア通路３９を介してエアパイロット圧が導かれる。

上記構成の本空気作動弁は、エアパイロット室３８にエ
アパイロット圧を導入しない状態では、圧縮ばね３４の
力により弁体１５が流体通路１３を閉じている。

これに対し、エア通路３９を介してエアパイロット室３
８にエアパイロット圧Ｐを導入すると、浮動ピストン３
５は、その圧力を受けて上昇し、作動液体３６を介して
固定ピストン３３を上方に押す。この際、浮動ピストン
３５の小径部３５ａと固定ピストン３３とでは、作動液
体３６の受圧面積に差があるため、固定ピストン３３は
、両者の受圧面積比Ａｓ／Ａｆによる倍力を受けて上昇
し、この力によって弁軸３２が上昇する。Ａｓ／Ａｆは
、比較的自由に設定することができるから、小さいエア
パイロット圧Ｐで、圧縮ばね３４に打ち勝つ力を生じさ
せることは容易である。従って圧縮ばね２２の力および
流体圧により弁体１５を上昇させ、流体通路１２と１３
を連通させて、開弁することができる。

エアパイロット室３８へのエアパイロット圧Ｐの導入を
断てば、圧縮ばね３４の力により、固定ピストン３３お
よび弁軸３２が下降し、弁体１５が再び流体通路１３を
閉じる。

第２図は常閉型の空気作動弁の別の実施例を示す。弁駆
動機構３０Ａ以外は、第１図と同一であるので、同一部
材には同一符合を付している。この実施例は、弁軸３２
Ａの中間部分に外側フランジ４０を形成して、この外側
フランジ４０とシリンダ３１Ａに設けた内側フランジ４
１との間に、圧縮ばね３４Ａを挿入している。また弁軸
３２Ａには、浮動ピストンが嵌められておらず、固定ピ
ストン３３Ａの上部に、浮動ピストン３５Ａが位置して
いる。固定ピストン３３Ａは、浮動ビス］・ン３５Ａ側
の端部に、小径圧力室４３を有し、浮動ピストン３５Ａ
は、この小径圧力室４３に摺動自在に嵌まる小径部４４
を有する。

固定ピストン３３Ａの下面（小径圧力室４３とは反対側
の端面）には、大径圧力室４５が形成されており、この
大径圧力室４５と小径圧力室４３とは、固定ピストン３
３Ａに形成した連通孔４６によって連通している。そし
てこの小径圧力室４３、大径圧力室４５および連通孔４
６に、作動液体４７が封入されている。作動液体４７に
対する小径部４４の受圧面積Ａｆと、固定ピストン３３
Ａの受圧面積ΔＳとは、第一の実施例と同様に、Ａｓ　
＞Ａｆに設定されている。

エアパイロット室３８Ａは、浮動ピストン３５Ａの図の
上部に形成されており、このエアパイロット室３８Ａに
、エア通路３９Ａを介してエアパイロット圧Ｐが導入さ
れる。

上記構成の本空気作動弁は、次のように作動する。すな
わちエアパイロット室３８Ａにエアパイロット圧を導入
しない状態では、圧縮ばね３４Ａの力により弁体１５が
流体通路１３を閉じている。

これに対し、エア通路３９Ａを介してエアパイロット室
３８Ａにエアパイロット圧Ｐを導入すると、浮動ピスト
ン３５Ａは、その圧力を受けて下降する。すると浮動ピ
ストン３５Ａの小径部４４が小径圧力室４３内の作動液
体４７を押して、その圧力が連通孔４６を介して大径圧
力室４５に導かれる。小径圧力室４３における小径部４
４の受圧面積Ａｆは、大径圧力室４５における固定ピス
トン３３Ａの受圧面積Ａｓに比して小さいため、固定ピ
ストン３３Ａは、浮動ピストン３５Ａが下降することに
より、受圧面積比Ａｓ／Ａｆによる倍力を受けて上昇し
、この力によって弁軸３２Ａが上昇する。Ａｓ７’Ａｆ
は、この実施例においても自由に設定することができる
から、小さいエアパイロット圧Ｐで、圧縮ばね３４Ａに
打ち勝つ力を生じさせることができる。従って圧縮ばね
２２の力により弁体１５を上昇させ、流体通路１２と１
３を連通させて、開弁することができる。

エアパイロット室３８Ａへのエアパイロット圧Ｐの導入
を断てば、圧縮ばね３４Ａの力により、固定ピストン３
３Ａおよび弁軸３２Ａが下降し、弁体１５が再び流体通
路１３を閉じる。

次に第３図は、常開型の空気作動弁に本発明を適用した
実施例である。この実施例においても、弁駆動機構３０
Ｂ以外は、実質的に第一、第二の実施例と同一であるの
で、同一部分には同一符合を付している。しかしこの実
施例は常開であるので、圧縮ばね２２Ｂは、強い圧縮ば
ねである。

弁軸３２Ｂの上端には、固定ピストン３３Ｂが固定され
ている。この固定ピストン３３Ｂの上部には、固定ピス
トン３３Ｂに対して移動自在な不動ピストン３５Ｂが嵌
められており、この浮動ピストン３５Ｂは、固定ピスト
ン３３Ｂとの対向部に小径部５０を有している。他方固
定ピストン３３Ｂはこの小径部５０に比して大径であり
、両者の間に作動液室５１が形成されている。この作動
液室５１内には、作動液体５２が封入されている。作動
液室５１（作動液体５２）に対する小径部５０の受圧面
積Ａｆと、固定ピストン３３Ｂの受圧面積Ａｓとは、第
一の実施例と同様に、Ａｓ　＞Ａｆに設定されている。

エアパイロット室３８Ｂは、浮動ピストン３５Ｂの図の
上部に形成されており、このエアパイロット室３８Ｂに
、エア通路３９Ｂを介してエアパイロット圧Ｐが導入さ
れる。

５３．５４はそれぞれ、固定ピストン３３Ｂ（弁軸３２
Ｂ）、浮動ピストン３５Ｂを上昇付勢する圧縮ばねであ
る。

上記構成の本空気作動弁は、次のように作動する。エア
パイロット室３８Ｂにエアパイロット圧を導入しない状
態では、圧縮ばね２２Ｂの力により弁軸３２Ｂが上昇し
、弁体１５は流体通路１３を開いて流体通路１２と連通
させている。

これに対し、エア通路３９Ｂを介してエアパイロット室
３８Ｂにエアパイロット圧Ｐを導入すると、浮動ピスト
ン３５Ｂは、その圧力を受けて下降する。すると浮動ピ
ストン３５Ｂの小径部５０が作動液室５１内の作動液体
５２を介して固定ピストン３３Ｂを押す。この際浮動ピ
ストン３５Ｂの小径部５０と固定ピストン３３Ｂとでは
、受圧面積に差があるため、固定ピストン３３Ｂは、小
径部５０との受圧面積比Ａｓ／Ａｆによる倍力を受けて
下降し、固定ピストン３３Ｂと一体の弁軸３２Ｂが弁体
１５を流体通路１３の開口に押し付ける。Ａｓ／Ａｆは
、自由に設定することができるから、小さいエアパイロ
ット圧Ｐで、圧縮ばね２２Ｂに打ち勝つ力を生じさせる
ができる。

エアパイロット室３８Ｂへのエアパイロット圧Ｐの導入
を断てば、圧縮ばね２２Ｂの力により、固定ピストン３
３Ｂおよび弁軸３２Ｂが上昇し、弁体１５は流体通路１
２と１３を連通させる。

なお上記実施例は、流路と弁駆動機構とが明確に分離さ
れている空気作動弁に本発明を適用したものであるが、
本発明は、弁自体の構造は問うことなく適用できる。

「発明の効果」以上のように本発明の空気作動弁は、弁軸に固定される
固定ピストンと、これに対して相対移動できる浮動ピス
トンとを設けて両ピストンの間に作動液体を介在させ、
この両ピストンの作動液体に対する受圧面積に斧を持た
せたものであるから、浮動ピストンに与えるエアパイロ
ット圧を大きい増幅比または減衰比で弁軸に伝達するこ
とが　７できる。よって例えば小さなエアパイロット圧で、高圧
力の流路の開閉を行なうことが容易にでき、逆に、もし
望むならば、大きいエアパイロット圧で低圧力の流路の
開閉を行なうことができる。

また請求項３または４に記載の常閉型の空気作動弁によ
れば、強いばね手段によって閉じられている高圧力の流
路を、小さいエアパイロット圧で開くことができる。

さらに請求項５に記載の常開型の空気作動弁によれば、
強いばね手段および流悴圧力によって開かれている高圧
力の流路を、小さいエアパイロット圧で閉じることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を常閉型の空気作動弁に適用した実施例
を示す縦断面図、第２図は本発明を常閉型の空気作動弁に適用した他の実
施例を示す縦断面図、第３図は本発明を常開型の空気作動弁に適用し　８た実施例を示す縦断面図である。１１・・・流路ブロック、１２．１３・・・流体通路、
１５・・・弁体、１６・・・金属ダイアフラム、１７・
・・フランジ部材、１８・・・保持体、１９・・・環状
部材、２０・・・スペーサブロック、２１・・・蓋体ブ
ロック、２２．２２Ｂ・・・圧縮ばね、３０．３０Ａ、
３０Ｂ・・・弁駆動機構、３１．３１Ａ、３１Ｂ・・・
シリンダ、３２．３２Ａ、３２Ｂ・・・弁軸、３３．３
３Ａ、３３Ｂ・・・固定ピストン、３４．３４Ａ、３４
Ｂ・・・圧縮ばね、３５．３５Ａ、３５Ｂ・・・浮動ピ
ストン、３６・・・作動液体、３７・・・作動液室、３
８．３８Ａ、３８Ｂ・・・エアパイロット室、３９．３
９Ａ、３９Ｂ・・・エア通路、４０・・・外側フランジ
、４１・・・内側フランジ、４３・・・小径圧力室、４
４・・・小径部、４５・・・大径圧力室、４６・・・連
通孔、４７・・・作動液体、５０・・・小径部、５１・
・・作動液室、５２・・・作動液体。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）流路を開閉する弁体に連係する弁軸に一体に固定
ピストンを設け、この固定ピストンと、この固定ピストンに対して相対移
動できる浮動ピストンをシリンダに摺動自在に嵌め、この固定ピストンと浮動ピストンおよびシリンダの間に
作動液体を封入し、上記浮動ピストンに流路開閉エアパイロット圧を作用さ
せることを特徴とする空気作動弁。
（２）請求項１において、固定ピストンの作動液体の受
圧面積が浮動ピストンの作動液体の受圧面積より大きく
設定されている空気作動弁。
（３）流路を開閉する弁体に連係する弁軸；この弁軸に
一体に設けた固定ピストン；この固定ピストンおよび弁
軸を上記弁体が流路を閉じる方向に移動付勢するばね手
段；上記弁軸に相対摺動自在に嵌められた浮動ピストン
；この固定ピストンと浮動ピストンを摺動自在に支持す
るシリンダ；この固定ピストンと浮動ピストンおよびシ
リンダとの間に封入した作動液体；および上記ばね手段
の力に抗する方向のエアパイロット圧を浮動ピストンに
作用させる手段とを備え、かつ固定ピストンの作動液体の受圧面積が浮動ピストン
の作動液体の受圧面積より大きく設定されていることを
特徴とする常閉型空気作動弁。
（４）流路を開閉する弁体に連係する弁軸；この弁軸に
一体に設けた固定ピストン；この固定ピストンおよび弁
軸を上記弁体が流路を閉じる方向に移動付勢するばね手
段；上記固定ピストンと、この固定ピストンに対して相
対摺動可能な浮動ピストンとを摺動自在に支持するシリ
ンダ；上記固定ピストンとシリンダとの間に設けられた
大径の受圧室；上記固定ピストンと浮動ピストンとの間
に設けられた、上記大径の受圧室に連通する小径の受圧
室；この大径の受圧室と小径の受圧室に封入した作動流
体；および上記ばね手段の力に抗する方向のエアパイロ
ット圧を浮動ピストンに作用させる手段とを備えたこと
を特徴とする常閉型空気作動弁。
（５）流路を開閉する弁体に連係する弁軸；この弁軸に
一体に設けた固定ピストン；この固定ピストンおよび弁
軸を上記弁体が流路を開く方向に移動付勢するばね手段
；上記固定ピストンと、この固定ピストンに対して相対
移動可能な浮動ピストンとを摺動自在に支持するシリン
ダ；上記固定ピストン、浮動ピストンおよびシリンダと
の間に封入された作動流体；および上記ばね手段の力に
抗する方向のエアパイロット圧を浮動ピストンに作用さ
せる手段とを備え、かつ固定ピストンの作動液体の受圧面積が浮動ピストン
の作動液体の受圧面積より大きく設定されていることを
特徴とする常開型空気作動弁。