JP2004239374A

JP2004239374A - 気体用電磁切替弁

Info

Publication number: JP2004239374A
Application number: JP2003030073A
Authority: JP
Inventors: Makoto Iida; 詢飯田
Original assignee: Seikosha KK
Current assignee: Seikosha KK
Priority date: 2003-02-06
Filing date: 2003-02-06
Publication date: 2004-08-26

Abstract

【構成】入力室とそれを密閉する可撓体２に仕切られた予圧室３と可撓体２背面に圧力を加えて、可撓体２の開閉動作力を軽減するための予圧回路１０３を有する気体用電磁切替弁。
【効果】予圧回路の圧力変化を利用し、出力ポートの切換動作力の無段階設定にし、急激な圧力（流量）の変化を緩和させることが可能である。また、分解性を良くして弁の分解清掃性を高めることができた。さらに、小形化、単純化、切換時のサージ圧力対策としての流量（予圧）調整機構を切替弁との一体化を計り、分解性を良くし保守性を計り、低価格化できたものである。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空吸引、ブロア送気等に於ける空圧回路での小形で大流量の切換え、及び、切換時のサージ圧防止回路を切換弁内に内蔵させた気体用電磁切替弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来は、大口径（大流量）電磁弁に於いて、配管ポート径と回路切換ポート径とでは大きな差があり、（例：配管系２５^φでの切換ポート径１６^φ）低圧力下での大流量の切換に圧力及び流量低下の支障を来していた。ポート径が小さくなる理由として、切り換えポートの口径に比例して切り換え弁の作動力が大きくなり一般の電磁石の作動力では不足し、小形電磁弁により補助シリンダを作動させ、その強力な作動力にて切り換え弁等を作動させる図１（パイロット弁）の方式が必要であった。その為、主弁の切換は主弁ポート径（１^φ）より大きな径（２^φ）を有するシリンダを必要とし、切替弁は大型となり、かつ価格も高くなった。また、大流量の切り換え時に発生する圧力の急激な変化（切換サージ圧力）を防ぐためには、別の気圧回路で予圧を与え気圧計等でその予圧を計測し、その信号で主回路（大流量）を開く必要があって回路が複雑となり場所をとり高価となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
機械の小型化、低価格化が要求される中で、小形で簡単な低価格の大口径電磁弁と、切換時に発生するサージ圧防止の簡易な装置が要望されている。また、分解性を良くし弁の分解清掃性を高める要望がある。本発明では切替弁の小形化、機構の単純化、切換時のサージ圧力対策としての流量（予圧）調整機構を切替弁との一体化を計ると共に、機構構造の分解性を良くし保守性の向上を計り、産業界が要望する性能と機能を有した低価格なシステム化した気体用電磁切替弁を提供する事を目的としたものである。
【０００４】
本発明は、主弁開口用の動作力（圧力）を小さくするため、主弁後背に予圧（与圧室）を掛け、遮断圧力差を減小し、小さな動作力（小形電磁石等）にて主弁の開閉を可能とする回路を形成する。また、この予圧（パイロット圧）回路の圧力変化を利用し、出力ポートの切換動作力の無段階設定にし、急激な圧力（流量）の変化を緩和させることを可能にする。さらに、清掃のための弁の分解は与圧室と本体の積層構造を利用して２分割するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題の解決を図ったもので、次のような技術手段を採用した。
請求項１記載の発明においては、入力室とそれを密閉する可撓体に仕切られた予圧室と可撓体背面に圧力を加えて、可撓体の開閉動作力を軽減するための予圧回路を有するという技術手段を採用した。
【０００６】
請求項２記載の発明においては、請求項１記載の発明に加えて、前記、電磁切替弁の予圧室の加圧，減圧を行うための圧力切替機構を有するという技術手段を採用した。
【０００７】
請求項３記載の発明においては、請求項１、または２記載の発明に加えて、前記、電磁切替弁の出力室に予圧を加えて圧力切換え時の急激なる圧力変化を緩和するための予圧加圧調整機構を有するという技術手段を採用した。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に付いて負圧（真空）切換弁を例に図２〜図６に基づいて説明する。構造の説明は図２にて、詳細動作説明は図３〜図６において行う。なお、正圧切換弁の場合はパイロット切換え動作等が逆となり、図７〜図８にて説明する。
【０００９】
図２は、請求項１において可撓体をベローズとした構造図である。本体構造は弁本体１と上蓋１０より構成され、弁本体１と上蓋１０とで分離され、分解清掃が行われる。上蓋１０と主回路開閉弁２０に囲まれた部分が与圧室３で、予圧室３にはパイロット入力絞り弁５を経てパイロット圧が供給され、予圧流量絞り弁６にて出力側に予圧を与える。電磁石１１の動作により、主弁軸２−１が上下しパイロット圧の供給遮断、主回路開平弁２０の開閉と与圧室３の圧力解放が行われる。本構造に於いて、接続口径と主弁ポート（Ａ^φ）は同等であり、ベローズ径（Ｂ^φ）とはＡ^φ＜Ｂ^φの関係にある。
【００１０】
図３、図４は、可撓体をダイアフラムとした構造例と動作解説を行うものである。電磁弁弁本体１は入力口、主弁口、出力口から構成されている。主弁２（注：本実施例ではゴム製ダイアフラム）にて仕切られた予圧室３がある。予圧室３には弁本体入力回路から分岐されたパイロット回路１０２により、パイロット入力絞り弁５を介して圧力が予圧室３に導入される。この回路径（ｄ^φ）は小さく、パイロット弁４−１の開閉力（遮蔽力）は小さい。パイロット弁４−１の開閉（θ）はパイロット弁開閉レバー４により行われる。中央にダイアフラム弁２を作動させる主弁軸２−１（図４参照）があり、この主弁軸２−１の長孔２−１´を介して開閉スプール７がピンにてリンクされている。開閉スプール７は開閉用電磁石１１に連結されている。この連結部にダイアフラム弁２を主弁口Ａ^φに確実に押しつける（遮蔽）戻しスプリング９を付けてある。予圧室３には開閉スプール７と軸シール８との間隙から予圧解放回路１０４を介して大気圧が掛かっている。
【００１１】
次に、動作について説明する。
図３、図４において開閉用電磁石１１が断路されている。今、開閉用電磁石１１をＯＮすると、外気を通じていた開閉スプール７を引き上げパイロット弁開閉ストローク（Ｓ１）分（図４参照）パイロット弁開閉レバー４がパイロット口を開き（図３．１０２回路）、予圧室３に圧力を導入すると同時に、開閉スプール７の軸径が太くなり、軸シール８により予圧室３は外界と遮断（図３及び図４．１０４回路）される。それ以上の引き上げ（主弁開閉ストローク）（図４．Ｓ２）は主弁口（図３．Ａ^φ）が大きく、Ａ^φに掛かる吸引力が大で開閉用電磁石１１の力では引き上げができない。開閉スプール７（Ｓ１）の引き上げにより、予圧室３に１０２回路により負圧が掛かり、ダイアフラム弁２（図３．Ｂ^φ）に吸引力が発生し、主回路開閉弁２（図３．Ａ^φ）との圧力（吸引力）差が減少し、開閉用電磁石１１でも引き上げ可能となり、開閉スプール７は開閉用電磁石１１により引き上げられ（図４．Ｓ２）主回路開閉弁（ダイヤフラム）２は開かれる（１０１回路）。この際、予圧室３の圧力を出力側に導入（１０３回路）すると、開閉用電磁石１１が主回路を開くまでの予圧となる。この予圧力は開閉用電磁石１１の吸引力調整（電圧調整）で制御され任意の予圧を設定出来る（参照：図４予圧−電圧特性）予圧の立ち上がり時間は予圧流量制御絞り弁６にて調整する。なほ、パイロット入力制御絞り５は省略する事も可能である。
【００１２】
予圧の掛け方の方式は種々の方式がある。図５はパイロット開閉レバー４Ａとパイロッット切換弁１２で予圧動作を行う機構である。この場合、開閉スプール７Ａは軸シール８にて常時シールされている。パイロット弁開閉レバー４Ａは開閉用電磁石１１のＯＦＦでパイロット回路は閉している。開閉用電磁石１１のＯＮで開閉スプール７Ａが引き上げられ（Ｓ１）、予圧回路が開かれると同時に、予圧室３は外気と遮断（１０４回路断）され予圧が掛かる。設定値で主弁開閉ストロークＳ２の引き上げが生じ、主回路が開かれる。このパイロット切換動作を別の小電磁石（１１−１）にて行わせた方式を参考に載せる。２つの電磁石で作動させる場合は、開閉用電磁石１１はさらに小形で済むようになる。
図６の方式はパイロット開閉レバー４と開閉スプール７Ａ、チェック弁１５の構成でチェック弁１５周囲の流速を利用した方法で、予圧動作を行わしめる方式である。パイロット開閉レバー４でパイロット孔が開かれると、チェック弁１５の周囲に大気の流れが生じ、圧力を低下させチェック弁１５は流れ方向に吸引され閉じる。閉じると負圧が生じチェック弁１５は閉の状態が保持される。開閉用電磁石１１がＯＦＦされると予圧が低下し弁棒スプリング１３によりチェック弁１５は開かれ大気に開放される。
【００１３】
図７と図８は正圧用電磁弁に用いられる構造図である。動作原理は負圧用電磁弁と同じ原理と同じ動作なので、簡単に説明する。図７は予圧機能付きに電磁弁である。パイロット回路１０２Ａにより常時予圧がダイアフラム弁２に掛けられ、主弁はこの圧力により閉されている。開閉用電磁石１１のＯＮにより、パイロット開閉レバー４が引き上げられ予圧回路１０３Ａでパイロット圧力が主回路に掛かると、与圧（室）と入力圧力の差が減少し、引き上げ力が小さくなり、主弁軸２−１は更に引き上げられ主回路が開らかれる。開閉用電磁石１１がＯＦＦになると、電磁石戻しスプリングにより予圧回路が閉され、与圧室圧力が出力回路より高くなるので主弁は閉じられる。
【００１４】
図８は常時パイロット孔は開かれている。従って主弁はダイアフラム２の加圧により閉じられている。開閉用電磁石１１がＯＮされると、パイロット回路は遮断され７Ｂ開閉スプールは軸径が細い部分まで引き上げられ、与圧室３に回路１０４で大気が流入し大気圧になる。これにより入力側が高圧となり主弁軸２−１は引き上げ（押し上げ）られる。開閉用電磁石１１をＯＦＦすると与圧室３は大気と遮断され、パイロット回路１０２Ａが開され、与圧室３が加圧され主弁は閉じられる。応答性が良いのが特徴である。
【００１５】
図９は分解性の解説図である。本弁は弁本体１と上蓋１０に装着されている主回路開閉弁（ダイアフラム）２、開閉用電磁石１１等の２ブロックに分離される構成で分離面を分離線で示す。分離される面はフラットなダイアフラム２の面と弁本体１の複雑な凹凸の無い本体主回路なので、水洗い等の清掃洗浄に適している形状である。
【００１６】
【発明の効果】
本発明は、以上の構成を採用した結果、次のような効果を得ることができる。
（１）予圧回路の圧力変化を利用し、出力ポートの切換動作力の無段階設定にし、急激な圧力（流量）の変化を緩和させることが可能である。
（２）分解性を良くして弁の分解清掃性を高めることができた。
（３）小形化、単純化、切換時のサージ圧力対策としての流量（予圧）調整機構を切替弁との一体化を計り、分解性を良くし保守性を計り、低価格化できたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の現在採用されている大口径切換弁の例である。
【図２】本発明に係る可撓体にベローズを使用した予圧機構内蔵型の真空用電磁弁全体構成図である。
【図３】本発明に係る可撓体にダイアフラムを使用した予圧機構内蔵型真空用電磁弁全体構成図である。
【図４】本発明に係る主弁軸の動作状況説明と、予圧設定と電磁石印加電圧の関係図である。
【図５】本発明に係るパイロット切替弁方式の予圧制御機構の解説図である。
【図６】本発明のチェック弁方式の予圧制を示す解説図である。
【図７】本発明の正圧用に用いられる電磁弁全体構成図である。
【図８】本発明の正圧用電磁弁の機構図である。
【図９】本発明の電磁弁分離図である。
【符号の説明】
１‥‥弁本体２‥‥ダイアフラム
２−１・・・・主弁軸２−１´・・・・主弁軸長孔
３・・・・予圧室４・・・・パイロット開閉レバー
４Ａ・・・・パイロット開閉レバー４Ｂ・・・・パイロット開閉レバー
５・・・・パイロット入力絞り弁５Ａ・・・・パイロット入力絞り弁
６・・・・予圧流量絞り弁６Ａ・・・・予圧流量絞り弁
７・・・・開閉スプール７Ａ・・・・開閉スプール
７−１・・・・開閉スプールピン７Ｂ・・・・開閉スプール
８・・・・軸シール９・・・・戻しスプリング
１０・・・・上蓋１１・・・・開閉用電磁石
１１−１・・・・パイロット開閉電磁石１２・・・・パイロット切換弁
１３・・・・弁棒スプリング１５・・・・チェック弁
１６・・・・戻しスプリング
２０・・・・主回路開閉弁（可撓体ベローズ）
５０・・・・ボデー５１・・・・シリンダー
５２・・・・主弁５３・・・・シリンダー切換弁
１０１・・・・主回路１０２・・・・パイロット回路
１０３・・・・予圧回路１０４・・・・予圧解放回路
Ｓ・・・・電磁石ストローク
Ｓ１・・・・パイロット弁開閉ストローク（主弁長孔）
Ｓ２・・・・主弁開閉ストローク

Claims

入力室とそれを密閉する可撓体に仕切られた予圧室と可撓体背面に圧力を加えて、可撓体の開閉動作力を軽減するための予圧回路を有することを特徴とした気体用電磁切替弁。
前記、電磁切替弁の予圧室の加圧，減圧を行うための圧力切替機構を有する請求項１に記載する気体用電磁切替弁。
前記、電磁切替弁の出力室に予圧を加えて圧力切換え時の急激なる圧力変化を緩和する為の予圧加圧調整機構を有する請求項１及び２記載の気体用電磁切替弁。