JPH04500549A - 空気弁、特に圧縮空気駆動膜式ポンプ制御用空気弁 - Google Patents

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】 空気弁、特に圧縮空気駆動鎖式ポンプ制御用空気弁この発明は、特に圧縮空気駆 動膜式ポンプ制御用の空気弁に関するものであり、請求項１の前文に記載された ようなものである。

アメリカ国特許第３４６５６８６号には往復予成の空気駆動ポンプが開示されて おり、その往復子はその終端部近くにおいて弁ケースに配置された永久磁石によ り駆動され、全ての位置を通るようになっている。

即ち、往復子をいかなる中間位置にも位置できるようになっており、これにより 往復子はその一終端から他終端まで動作することができる。そのような大きな牽 引力を与え、しかも、弁の動作を可能にするために、磁石は往復子の終端部から 離しである。隙間が０．５鶴にもなると、往復子といずれかの磁石との間に物理 的な接触が生じたとき、Ｏｗの隙間のときの保持力の１ＺｌＯ位になるから、こ の条件は必須のものである。

もし、インチ当たりの１０ポンドの圧力で往復子が一終端から他終端に移動する ように、制御空気が設定されているとすると、往復子と磁石との間に物理的な接 触がすでに生じた時にはこれは不可能なことであり、インチ当たり１００ポンド の解除力が必要となるであろう、すなわち言うまでもなく、この既存の弁は公差 を非常に厳しくする必要があり、動作後に少しでも遊びがあると機能しなくなり 、摩擦が発生することになる。

しかも強い磁石により往復子を弾ませるので、この弁はかなりの騒音を発生する 。そこで連結０リングを用いて雑音を低くするようにしているが、その結果、上 記の往復子と磁石との隙間の重要性が一段と増し、その材料いかんでは保持力に 好ましからぬ変動性の影響が出て、動作も変動しかつ磨耗も発生することになる 。

この発明の目的はかかる従来技術の欠点を除いた弁を提供せんとするもので、以 下に詳しく説明するごとく、その信頼性を向上させようとするものである。

このため、この発明においては請求項１に記載のように弁の構成を特定するもの である。

以下、図面に基づいてこの発明をさらに詳しく説明する。

第１図は従来の空気弁を２通りの作用位置において示した断面図、 第２図はプランジ÷−が非作用または錠止中間位置にある状態を示した断面図、 ｊｇ３図はこの発明の弁をｊｉ％１図と同様に示した断面図、第４図はこの発明 の他の実施態様を示した断面図、第５図は第３．４図の弁の一部をなすプランジ 中−の一実施態様の斜視図、 第６図はこの発明にかかる弁を具えた腹式制御弁の断面図である。

この発明は原則的には主弁（！１１ち、３ウ工イ５ゲート式の弁）に関するもの であり、該弁は空気的に制御されて圧縮空気駆動膜式ポンプに用いられるもので ある。

この弁は弁体１と弁端２とプランジャー５と弁体中に設けらｉ、？＝　５　ｆｌ ｌ（Ｄ違［’−ト８．９．１０，１１．１２と、弁端に設けられた２個の制御空 気ゲート１３．１４とを有している。又、２つの弁端２はネジ３により弁体に取 付けである。

第１図は従来の弁を示すものであって、プランジャー５は０リングシール６．７ を具えた弁キヤツプ４内に設けられている。プランジャー５はゲート１３または １４からの圧縮空気により駆動され、この空気は動作後に排出される。第１図に おいて、プランジ中−５は皇位１にある。即ち、ゲート１３を経て供給された圧 縮空気により既に駆動されている。プランジャーは左側の終端部に到達すると、 緩衝ゴム１５により緩衝される。この状態において主たる空気量が入力ゲート８ から弁中に供給され、出力ゲート９を縫て排出されてポンプ請に至ってポンプ動 作を行う。

ゲー）１０は、例えば圧縮空気駆動膜式ポンプの第２の空気室と外部の空気を連 通し、そして、その空気はプランジャー５内の凹部２１とゲート１１を介して排 気される。

圧縮空気がその動作を完了すると、その制御された空気はゲー）１３を通って排 出され、ゲート１４が加圧される。すると、プランジャー５が弁キヤツプ４内を 移動して右側の終端位置に至る。これによりゲート８と、プランジャー５の２つ の凹部２１．２２内の一つを介して入ってきた圧縮空気によりゲー）１０が加圧 され、ゲート８．９間の連結が同時に断たれ、ゲート９がゲート１２に連絡して ｊ！１の空気室が排気される。

圧縮空気駆動膜式ポンプの場合、ゲート１３．１４を介しての加圧と排気とは制 御弁により行われ、この弁は膜の終端位置により駆動される。その他にもポンプ 軸の位置により制御弁を駆動してやる方法もあり、この場合、該軸は２個の膜を 連結している。

また、その容量と持上げ高さとは、圧縮空気の量とゲート８に現れたときの圧力 とによって制御される。このゲート８には分岐部が設けられていて、これが制御 弁に圧縮空気を供給する。この圧力がプランジャー５に対してポンプを動作させ るのである。

通常、このシステムは間違いなく動作するが、ポンプを動作させる空気圧が非常 に低い時には、ブンランジ中−５をｗａｉするには空気圧力が不足し、第２図に 示すようにプランジャーが中間位置で止まってしまう、ポンプに流れる空気が止 められ、しかも比較的大きな体積の空気が断絶位置とポンプの主弁との間にあり 、且つ、空気がポンプにより消嚢された時には、このような状態がよく起きるも のである。

これは中間で動作する部分では、しばしば起きるものである。空気圧力が完全に 止まるちょっと前に、プランジャーの位置を変えるためのパルスが出て、ポンプ の空気室への空気の消費の故に、利用できる空気の量がプランジャーを反対側の 終端に押すには不十分となり、第２図に示すにようプランジャーは中間位置で止 まってしまう、このとき、遮断は起こらないが、ポンプを起動させるために圧縮 空気が再び供給された時に、ゲート８は他のゲートから完全に遮断され、ポンプ は起動できないことになる。

この欠点を避けるために、主弁を変更した次のような発明が採用されたのである 。

プランジャー５の終端に、止め体である磁石１６が挿入される。弁端２が磁性体 で形成されていない場合には、軟鉄コアが止め体として先の緩衝ゴム１５の位置 に配置される。勿論、磁石１ｉｇＩ終端に配置され、プランジャーが磁性体で形 成されていない場合には、第３図に示すように軟鉄コアにより止め体を構成しで ある。

部材１５．１６はそれぞれの終端でプランジャー１５を錠止し、これを動かすに は力、すなわち圧縮空気の圧力が必要である。このためゲート１３．１４を経て 供給される圧縮空気は、磁石の牽引力を圧倒できるように太き（なければならな い、この圧力が不十分だと、プランジャー５はその終端に留まってポンプが停止 する。しかし、圧力が十分だとプランジャーは反対側の終端に動かされて、磁力 によりそこで錠止される。

従来、公知の構成の場合には、ポンプが強く引かれると振動や衝撃によりプラン ジャー５が中間位置で停止してポンプの起動を部間する。この発明はこのような 事故を防止したものである。

第３図に示す実施態様の場合、緩衝ゴム１５を永久磁石と軟鉄コアとで置き換え たので、プランジャー５が弁＠２に当たることはない、もちろん、これらの設計 に際しては問題が起こらないようにできるが、特に、大きな弁の場合には、大き な雑音が発生して問題となる。

この発明においては、プランジャー５内に永久磁石１６が挿入され、プランジャ ーの端部には環状の空洞１７が形成される。ｓ４図を見よ、この空洞の直径は、 前の実施態様に比べて、軟鉄コア１５が空洞１７に嵌合する最も太いコアで置き 換えられるように調整される。コア１５とプランジャー５との間に社へ狭い空気 隙間１８が形成され、ここを空ａ１７に捕らえちれた空気が通過する。この隙間 は空気緩衝り７シＷンを与えるもので、これにより高い騒音の問題が除かれるの である。

第５図【示す実施態様の場合には、２個のプランジ中−の端部に永久磁石または 軟鉄コア１６が嵌合されており、この永久磁石の自由端は、好ましくはプランジ ャーの端部と同じ面内に位置している０部材１６は突起工９により囲まれており 、この突起は上記した端面から突出してプランジャーに固定されたアルミニウム 製の筒を有している。かくして、空洞２０が形成され、これが上記したように部 材１５と協動していわゆる空気クフシＷン＆Ｉ＠作用を行うものである。

もちろん、プランジャ〜の端部そのものを上記端部の凹部内に嵌合させてもよく 、これによって緩衝効果が得られる。

第６図にはこの発明にかかる弁の好ましい応用例を示す。

１０１は膜であり、１０２はＩ！軸であり、１０３はナツトであり、１０４と１ １３とは架設板であり、］１４は制御弁であり、１０５はｉ１ｍ弁軸であり、１ ０６は制御弁操作軸であり、１０７はポンプ本体であり、１０８はｌｌ１ａｉｉ 弁出口であり、１０９はｖ４御弁連＆Ｓ陀であり、１１０は制御弁連絡路であり 、１１１と１１２とは分岐ダクトである。空気の流れは図中に矢印で示されてお り、公知のものであるから容量に理解されるであろう。

この発明を要約すると、プランジャーを解放することに対するセキ（ｔｒｅｓｈ ｏｌｄ）として、小さいが十分な保持または維持力を利用する発想から出発した ものである。従って、磁石から解放されると磁石には影響されない、プランジャ ーと磁石との間に物理的な接触が起きたとき、後者は例えば０．３４ｋｐ（約０ ．７５ポンド）の保持力を発生する。この力が圧倒され、プランジャーが０１５ ｍｍ　（２０／　１０００インチ）はど磁石から離れると、保持力は０．０３ｋ ｐ（約０．０６６ポンド）に下る。

従って、プランジャーが一方の磁石から一旦離れると、これに対する磁石の影響 はもはや正確には測定できない。このように設計された弁は、ポンプが非常に低 い領域での圧力と容量とで作動することを素子しないが、これは危険さえなけれ ば良いことである。

この発明の弁の場合には、保持力は１０ミリバールで十分である。この場合、プ ランジ中−は一旦その保持終端位置から解放されると、磁石の影響なしに自由に 動くことができるものである。０．５〜１．　Ｏ０位の非常に狭い隙間を越える と、磁石の力は非常に小さくなり、プランジャーの周囲との摩擦がより大となる 。

従って、この発明においては比較的低い解放セキが問題となるという考えを肯定 するものであって、これより顕著に大きくなると弁の所望の作用が害され、時に は逆の作用が出てくる。タワシ１ン緩衝作用とプランジャーの速度低下によって 、この発明の弁は良く作動し、且つ、寿命も長くなる。また、製造に当たっても あまり公差を高くする必要はない。

この発明は以上の説明に限定されるものでなく、種々の変更が可能である。

国際調査報告

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．圧縮空気を供給し、ポンプに作動および／またに加圧するゲート（８〜１２ ）を具えた弁体（１）と、弁体を閉鎖し、且つ、制御弁に連結された制御空気ゲ ート（１３、１４）を具えた弁端（２）と、空気的タイマーなど（１１４）と、 弁体中において弁端間を移動し、且つ、選択されたゲートに圧縮空気を導く凹部 （２１、２２）および／または突起部を具えたプランジャー（５）とを有し、プ ランジャー（５）の端部と弁体の弁端（２）が磁気的に協動ずる形式であって、 プランジャーの端部と弁体の端部とが物理的に接触して、非常に低い保持力を発 生するように構成されており、一方の終端位置における磁気保持力が各制御ゲー ト（１３または１４）からの最少制御圧力に対してセキを与えてプランジャーを 他の終端に移動させるように上記の低い保持力が設定されるようになっており、 磁気保持力ひいてはプランジャーを弁端から解放する制御圧力セキが５〜２００ 、好ましくは１０〜５０ミリバールであって、しかも磁力の影響なしに制御圧力 に関連するプランジャーの連動を可能とするように設定さており、牟動作を盛ん にし、且つ、弁端とプランジャーの磨耗と破損を回避すべく、衝撃吸収空洞（２ ０）が設けられていて、プランジャーの速度を低減させて弁体の端部とプランジ ャーとが係合する際に、いわゆる空気クッション緩衝作用を行うことを特徴とす る圧縮空気駆動膜式ポンプ制御用空気弁。
2. ２．永久磁石（１７、１６）がプランジャー（５）の端部または弁体の端部（２ ）に挿入されていることを特徴とする請求項１に記載の弁。
3. ３．プランジャー（５）および／または弁端（２）が永久磁石と磁気的に処理さ れた材料を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の弁。
4. ４．軟鉄コア（１６）が弁端（２）またはプランジャー端部に挿入されているこ とを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の弁。
5. ５．空洞が磁石および／または軟鉄コアなどを取り巻く筒やリング等で形成され ていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の弁。