(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次側ポートに設けられた弁座にばね力によって弁体が密接して前記一次側ポートを閉塞し、前記一次側ポートの圧力が所定圧以上であるときに前記弁体が前記弁座から離れて前記一次側ポートの気体を大気圧ポートに開放して前記一次側ポートの圧力を調整する排気弁であって、
一端部に設けられた前記一次側ポートと他端部に設けられた前記大気圧ポートとを連通させる収容孔が形成されるとともに前記弁体が一端部に設けられたシャトルを軸方向に往復動自在に収容する筐体と、
前記シャトルの一端部に設けられ、前記一次側ポートの空気流路の断面積よりも大きな受圧面積を有する受圧頭部と、
前記筐体内に設けられ、前記弁体に対して前記弁座に向かうばね力を加えるばね部材を保持するとともに前記シャトルの他端部が入り込む案内孔が形成されたホルダーと、
前記収容孔と前記シャトルと前記受圧頭部との間で形成される圧力室の断面積よりも狭い断面積であって前記圧力室から前記大気圧ポートに向けて軸方向に流れる空気を絞る外側排出流路とを有し、
前記外側排出流路を、前記ホルダーの前記案内孔と前記シャトルの他端部外周面との間に形成することを特徴とする排気弁。
【請求項２】
請求項１記載の排気弁において、前記受圧頭部に形成された排気流入口に連通する内側排出流路を前記シャトルに形成し、前記外側排出流路と前記内側排出流路により前記圧力室から前記大気圧ポートに向けて軸方向に流れる空気を絞ることを特徴とする排気弁。
【請求項３】
請求項２記載の排気弁において、前記受圧頭部が当接して前記弁体の開放限位置を規制するストッパ面を前記ホルダーに設け、前記受圧頭部が前記ストッパ面に当接した状態のもとでは前記内側排出流路を介して前記圧力室の空気を前記大気圧ポートに案内し、前記受圧頭部が前記ストッパ面から離れた状態のもとでは前記内側排出流路と前記外側排出流路とを介して前記圧力室の空気を前記大気圧ポートに案内することを特徴とする排気弁。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の排気弁において、前記受圧頭部は前記弁体が設けられた一端部側から他端部側に向けて外径が大きくなるテーパ面を有することを特徴とする排気弁。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の排気弁において、前記受圧頭部の最外周面と前記収容孔との間の隙間は、０．２〜０．５ｍｍであることを特徴とする排気弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は空気圧回路に設けられ圧縮空気を外部に排出して空気圧回路内の圧力を設定値に保持する排気弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気圧機器に対して圧縮空気を供給する空気圧回路には、圧縮空気を外部に排出して空気圧回路内の圧力を設定値に保持するために、リリーフ弁つまり排気弁が用いられている。排気弁は、空気圧機器や空気圧回路を形成する配管等の破壊を防止するために使用されると安全弁とも言われる。このような排気弁としては、例えば、特許文献１に記載されるようにポペット型の弁体を有する排気弁がある。
【０００３】
空気圧機器としての空気圧シリンダに圧縮空気を供給し、空気圧シリンダのピストンロッドを直線往復動するようにした空気圧回路には、ピストンロッドの往動時と復動時とでピストンに加えられる圧縮空気の圧力を相違させる場合がある。このような空気圧回路には、空気圧源から調圧されて供給される一定圧力の圧縮空気をピストンロッドの往動時と復動時とで相違させるために排気弁が使用されることがある。例えば、空気圧シリンダのピストンロッドを前進移動つまり往動させてドアを開放し、ピストンロッドを後退移動つまり復動させてドアを閉じるようにした空気圧回路には、ドアを開放する際に空気圧シリンダに供給される圧力よりもドアを閉じる際に空気圧シリンダに供給させる圧力を低下させるようにするために排気弁が用いられている。
【０００４】
このような空気圧回路に使用される排気弁は、ピストンロッドを前進移動させるための圧力に設定された圧縮空気を、ピストンロッドを後退移動させる際には圧力を低下させて空気圧シリンダに供給することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１００９３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
排気弁は、空気圧源に接続される一次側ポートの圧力が設定された圧力よりも高いときにはポペット型の弁体により一次側ポートを開放して一次側ポートの空気を大気圧ポートに排出するようにしているので、空気圧源から供給される空気の圧力と、排気弁により設定される調整圧力との差が大きい場合には、弁体が一次側ポートを頻繁に開閉するように振動し、弁体の共振により音鳴り現象が発生することになる。この音鳴り現象は、弁体が頻繁に一次側ポートを開閉することによって発生するので、特許文献１に記載されるように、弁体の横方向の振動発生を防止するようにしたのでは回避することができない。
【０００７】
本発明の目的は、排気弁の音鳴り現象の発生を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の排気弁は、一次側ポートに設けられた弁座にばね力によって弁体が密接して前記一次側ポートを閉塞し、前記一次側ポートの圧力が所定圧以上であるときに前記弁体が前記弁座から離れて前記一次側ポートの気体を大気圧ポートに開放して前記一次側ポートの圧力を調整する排気弁であって、一端部に設けられた前記一次側ポートと他端部に設けられた前記大気圧ポートとを連通させる収容孔が形成されるとともに前記弁体が一端部に設けられたシャトルを軸方向に往復動自在に収容する筐体と、前記シャトルの一端部に設けられ、前記一次側ポートの空気流路の断面積よりも大きな受圧面積を有する受圧頭部と、前記筐体内に設けられ、前記弁体に対して前記弁座に向かうばね力を加えるばね部材を保持するとともに前記シャトルの他端部が入り込む案内孔が形成されたホルダーと、前記収容孔と前記シャトルと前記受圧頭部との間で形成される圧力室の断面積よりも狭い断面積であって前記圧力室から前記大気圧ポートに向けて軸方向に流れる空気を絞る外側排出流路とを有し、前記外側排出流路を、前記ホルダーの前記案内孔と前記シャトルの他端部外周面との間に形成することを特徴とする。
【０００９】
本発明の排気弁は、前記受圧頭部に形成された排気流入口に連通する内側排出流路を前記シャトルに形成し、前記外側排出流路と前記内側排出流路により前記圧力室から前記大気圧ポートに向けて軸方向に流れる空気を絞ることを特徴とする。本発明の排気弁は、前記受圧頭部が当接して前記弁体の開放限位置を規制するストッパ面を前記ホルダーに設け、前記受圧頭部が前記ストッパ面に当接した状態のもとでは前記内側排出流路を介して前記圧力室の空気を前記大気圧ポートに案内し、前記受圧頭部が前記ストッパ面から離れた状態のもとでは前記内側排出流路と前記外側排出流路とを介して前記圧力室の空気を前記大気圧ポートに案内することを特徴とする。本発明の排気弁は、前記受圧頭部は前記弁体が設けられた一端部側から他端部側に向けて外径が大きくなるテーパ面を有することを特徴とする。本発明の排気弁は、前記受圧頭部の最外周面と前記収容孔との間の隙間は、０．２〜０．５ｍｍであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、一次側ポートを開閉する弁体が設けられたシャトルには大径の受圧頭部が設けられており、圧力室内に一次側ポートから流入した圧縮空気によってシャトルには弁体を弁座から離す方向の推力が加えられ、この推力は圧力室内の圧力が急激に減少することがないので、一次側ポートの圧力が所定値以下に低下するまで弁体は開閉動作を繰り返すことなく、開放状態を保持する。弁体が一次側ポートの開閉動作を行うことが防止されるので、弁体の開閉動作に起因する音鳴り現象の発生が防止される。これにより、静粛に空気をリリーフさせる排気弁が得られるとともに、弁体の頻繁な開閉作動の発生が防止されるので、排気弁の耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施の形態である排気弁が設けられた空気圧機器の制御装置の一例を示す空気圧回路図である。
【図２】図１に示された排気弁を示す断面図である。
【図３】（Ａ）は弁体が弁座から離れた状態における排気弁を示す断面図であり、（Ｂ）は弁体が開放限位置となった状態における排気弁を示す断面図である。
【図４】図３（Ａ）の一部拡大断面図である。
【図５】本発明の他の実施の形態である排気弁を示す断面図である。
【図６】比較例としての従来の排気弁を示す断面図である。
【図７】本発明の排気弁の作動特性を比較例の排気弁と比較して示す作動特性線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。図１に示す空気圧機器としての空気圧シリンダ１０は、ピストン１１が軸方向に往復動自在に組み込まれたシリンダチューブ１２を有しており、ピストン１１に取り付けられたピストンロッド１３がシリンダチューブ１２の先端部から突出している。シリンダチューブ１２内のシリンダ室は、ピストン１１により前進用圧力室１４ａと後退用圧力室１４ｂとに仕切られている。前進用圧力室１４ａに圧縮空気を供給すると、ピストンロッド１３はシリンダチューブ１２から突出する方向に前進移動し、後退用圧力室１４ｂに圧縮空気を供給すると、ピストンロッド１３はシリンダチューブ１２内に入り込む方向に後退移動する。
【００１３】
図１に示す空気圧シリンダ１０は、電車の車体に取り付けられて、電車のドアを開閉駆動するために使用されおり、ピストンロッド１３が前進移動するとドアが開放され、後退移動するとドアが閉鎖される。ピストンロッド１３の直線往復動により２枚のドアを同期させて開閉移動させるために、図示しない連動機構を介してピストンロッド１３はドアに連結されている。前進用圧力室１４ａには前進用流路１５ａが接続され、後退用圧力室１４ｂには後退用流路１５ｂが接続されており、空気圧源１６に接続された供給流路１７を、前進用流路１５ａに連通させる状態と、後退用流路１５ｂに連通させる状態とに切り換えるために、供給流路１７には開閉弁１８が設けられている。
【００１４】
この開閉弁１８はコイルを有する電磁弁であり、コイルに電力を供給すると、開閉弁１８は供給流路１７を前進用流路１５ａに連通させる位置になる。これにより、ピストンロッド１３は前進移動してドアが開放される。一方、コイルに対する電力供給を解くと、図１に示されるように、開閉弁１８は供給流路１７を後退用流路１５ｂに連通させる位置になる。これにより、ピストンロッド１３は後退移動してドアが閉鎖される。前進用圧力室１４ａと後退用圧力室１４ｂから排出される空気を外部に案内する排気流路１９には、消音用のマフラ２０が設けられている。
【００１５】
後退用流路１５ｂには、後退用圧力室１４ｂに供給される圧縮空気の圧力を、前進用圧力室１４ａに供給される圧力と同一の圧力と、これよりも低い圧力とに切り換えるための圧力切換弁２１が設けられており、この圧力切換弁は圧力弱め弁とも言われている。圧力切換弁２１もコイルを有する電磁弁であり、コイルに電力を供給すると、圧力切換弁２１は後退用流路１５ｂを排気流路２２に連通させる位置となる。これにより、後退用圧力室１４ｂに供給される圧縮空気の圧力は、前進用圧力室１４ａに供給される圧力よりも低い圧力に設定される。一方、コイルに対する電力供給を解くと、圧力切換弁２１は、図１に示されるように、供給流路１７を開閉弁１８を介して後退用流路１５ｂに連通させる位置になる。これにより、後退用流路１５ｂを排気流路２２に連通されることとなく、前進用圧力室１４ａに対して供給される圧縮空気と同一の圧力の空気が後退用圧力室１４ｂに供給される。
【００１６】
排気流路２２には排気弁２３が設けられており、圧力切換弁２１のコイルに電力が供給されると、供給流路１７は排気流路２２と後退用流路１５ｂに連通される。排気弁２３の一次側ポート２４から排気弁２３内に流入した空気は、大気開放ポートつまり大気圧ポート２５から排気弁２３の外部に排出され、供給流路１７から後退用圧力室１４ｂに供給される圧縮空気の圧力は、排気弁２３により低下される。排気弁２３から排出された空気は、消音用のマフラ２６を介して外部に排気される。
【００１７】
図２および図３に示されるように、排気弁２３は一次側ポート２４が一端部に設けられたバルブハウジングつまり筐体３１を有しており、筐体３１の他端部には大気圧ポート２５が設けられている。一次側ポート２４と大気圧ポート２５は、筐体３１内に形成された収容孔３２を介して相互に連通するとともに同心状態となって筐体３１に形成されている。筐体３１の収容孔３２内にはシャトル３３が軸方向に往復動自在に組み込まれており、シャトル３３の一端部にはポペット型のゴム製の弁体３４が設けられている。弁体３４は、一次側ポート２４に設けられた弁座３５に密接して一次側ポート２４を閉塞する位置と、弁座３５から離れて一次側ポート２４を、収容孔３２を介して大気圧ポート２５に開放する位置との間で開閉動作する。
【００１８】
シャトル３３は、一次側ポート２４側つまり一端部側の受圧頭部３３ａと、反対側つまり他端部側の本体部３３ｂとを有している。筐体３１の大気圧ポート２５側つまり他端部側には円筒形状のホルダー３６が配置されており、ホルダー３６には筐体３１の他端部側に形成された雌ねじ３７にねじ結合する雄ねじ３８が形成され、ホルダー３６は筐体３１にねじ結合されるようになっている。ホルダー３６の一端面は、シャトル３３の受圧頭部３３ａが当接するストッパ面３９となっており、ストッパ面３９により弁体３４が弁座３５から最も離れる開放限位置が規制される。ホルダー３６にはシャトル３３の本体部３３ｂが入り込む案内孔４０が形成され、ホルダー３６の他端部に設けられた端壁部４１には複数の連通孔４２が形成されており、案内孔４０と連通孔４２を介して一次側ポート２４と大気圧ポート２５とが連通するようになっている。
【００１９】
シャトル３３の径方向中央部にはガイドロッド４３が取り付けられており、ガイドロッド４３の一端部つまりシャトル３３の一端面から突出した部分には弁体３４が固定され、他端部はホルダー３６の端壁部４１に形成されたガイド孔４４に軸方向に摺動自在に支持されている。シャトル３３の他端部にはばね収容孔４５が形成され、ばね収容孔４５の底面とホルダー３６の端壁部４１とに両端部が当接する圧縮コイルばね４６がばね収容孔４５内に組み込まれている。このように、ホルダー３６内に保持されたばね部材としての圧縮コイルばね４６によりシャトル３３と弁体３４には弁座３５に向かう方向のばね力が加えられている。
【００２０】
シャトル３３の一端部側に設けられた受圧頭部３３ａは、本体部３３ｂよりも大径となっており、収容孔３２の一端部側には圧力室４７が形成されている。受圧頭部３３ａは、図４に符号を付して示すように、一次側ポート２４の空気流路２４ａの断面積Ｓ１よりも大きな受圧面積Ｓ２を有している。したがって、弁体３４が弁座３５に密接した状態から一次側ポート２４の圧力によりばね力に抗して弁体３４が弁座３５から離れると、上述した空気流路の断面積Ｓ１よりも大きな受圧面積Ｓ２を有する受圧頭部３３ａに加わる圧力により弁体３４とシャトル３３には一次側ポート２４から離れる方向に大きな推力が加えられる。
【００２１】
このように、ばね部材としての圧縮コイルばね４６により設定された弁体３４の弁座３５に対する押し付け力よりも、一次側ポート２４の圧力により弁体３４を弁座３５から離す方向の推力が大きくなって、弁体３４が弁座３５から離れると、一次側ポート２４の圧力が圧力室４７に入り込むことになる。圧力室４７内に入り込んだ圧縮空気の圧力がシャトル３３の受圧頭部３３ａに加わると、圧力室４７内の圧力によりシャトル３３にはばね力に抗して弁体３４を開放し続ける推力が加えられることになる。受圧頭部３３ａは受圧面積が大きく設定されているので、弁体３４が弁座３５から離れるときの一次側ポート２４の圧力よりも、弁体３４が弁座３５に向けて一次側ポート２４を閉じるときの圧力は小さい値となる。つまり、弁体３４の開閉動作は、弁体３４が弁座３５から離れるときの一次側ポート２４の圧力よりも低い圧力になると弁体３４は弁座３５に密接することになり、弁体３４は開放時と閉塞時とでヒステリシスを有している。
【００２２】
シャトル３３の受圧頭部３３ａには、一端部側から他端部側に向けて外径が大きくなったテーパ面４８が形成されており、受圧頭部３３ａの基端部には円筒部４９が設けられている。受圧頭部３３ａにはガイドロッド４３よりも径が大きい連通孔５１が形成され、この連通孔５１と圧力室４７とを連通させる排気流入口５２が径方向に複数形成されている。ガイドロッド４３と連通孔５１との間には、排気流入口５２を介して圧力室４７と大気圧ポート２５とを連通させる内側排出流路５３が形成されている。一方、ホルダー３６の案内孔４０とシャトル３３の本体部３３ｂの外周面との間には、圧力室４７と大気圧ポート２５とを連通させる外側排出流路５４が形成されている。内側排出流路５３と外側排出流路５４の合計の断面積は、圧力室４７の断面積Ｓ３よりも狭い断面積に設定されており、圧力室４７から大気圧ポート２５に流れる空気は、内側排出流路５３と外側排出流路５４により絞られて大気圧ポート２５に排出される。
【００２３】
図４に示されるように、受圧頭部３３ａの最外周面を形成する円筒部４９と収容孔３２との間の隙間Ｒ0は、０．４ｍｍに設定されており、内側排出流路５３と外側排出流路５４の隙間Ｒ1とＲ2はそれぞれ０．２ｍｍに設定されている。このように、受圧頭部３３ａと収容孔３２との間の隙間Ｒ0よりもそれぞれ絞り流路としての内側排出流路５３と外側排出流路５４の隙間Ｒ1とＲ2を小さい値に設定することによって、圧力室４７から大気圧ポート２５に向かう空気には流通抵抗が加えられる。
【００２４】
図２は弁体３４が弁座３５に密接して一次側ポート２４が閉じられた状態を示しており、一次側ポート２４における圧縮空気の圧力が所定圧以下となっているときには、圧縮コイルばね４６のばね力により弁体３４は弁座３５に密接して一次側ポート２４は閉じられた状態となる。例えば、排気弁２３が図１に示す空気圧回路に使用された場合であって、開閉弁１８と圧力切換弁２１のコイルに対する電力供給が停止されているときには、図１に示すように後退用流路１５ｂを介して後退用圧力室１４ｂに圧縮空気が供給されるが、排気弁２３の一次側ポート２４には、圧縮空気が供給されていないので、排気弁２３の一次側ポート２４は弁体３４により閉じられている。
【００２５】
この状態のもとで、圧力切換弁２１のコイルに通電すると、排気弁２３の一次側ポート２４には開閉弁１８を介して圧縮空気が供給されるので、排気弁２３の弁体３４は弁座３５から離れて一次側ポート２４が開放され、圧力室４７には空気圧源１６からの圧縮空気が流入する。圧力室４７に圧縮空気が流入すると、圧力室４７は内側排出流路５３と外側排出流路５４とを介して大気圧ポート２５に連通する状態となる。圧力室４７内に流入した空気は、内側排出流路５３と外側排出流路５４とにより絞られた状態となるので、圧力室４７に流入した空気によって弁体３４はシャトル３３がストッパ面３９に当接する開放限位置まで開放移動することになる。開放限位置まで移動すると、シャトル３３がストッパ面３９に当接するので、外側排出流路５４は閉じられて、内側排出流路５３のみを介して圧力室４７内の圧縮空気が大気圧ポート２５に案内される。
【００２６】
弁体３４が図３（Ｂ）に示すように開放限位置まで移動する過程における中間位置の状態では、図３（Ａ）に示すように、圧力室４７は内側排出流路５３と外側排出流路５４とを介して大気圧ポート２５に連通するので、両方の流路から迅速に圧縮空気が大気圧ポート２５に向けて流れることになる。これにより、一次側ポート２４の圧力は迅速に設定値に到達することになるとともに、それぞれの排出流路内を流れる空気によってシャトル３３は調心作用を受けて径方向に振動が防止される。弁体３４が開放限位置まで移動すると、外側排出流路５４が閉じられるので、圧力室４７の空気は内側排出流路５３のみを介して大気圧ポート２５に排出される。このときも、排気流入口５２から内側排出流路５３内に流入しここを流れる空気によってシャトル３３は調心作用を受けて振動発生が防止される。
【００２７】
弁体３４が開放移動して開放限位置まで移動するときには、一次側ポート２４と大気圧ポート２５は同軸状態となって筐体３１に設けられているので、一次側ポート２４から大気圧ポート２５に向かう圧縮空気の流れは、筐体３１内で大きく屈曲することなく、全体的に軸方向に安定して筐体３１内を流れることになり、弁体３４は流れに起因して横方向に振動することがない。しかも、弁体３４が開放されても、圧力室４７と大気圧ポート２５との間には絞り流路としての排出流路が形成されているので、圧力室４７内に流入した圧縮空気は急に減圧されることがなく、弁体３４が一度開放されると、一次側ポート２４の圧力が設定圧よりも低い圧力に減圧されるまでは、弁体３４が弁座３５に向けて戻ることが防止される。これにより、筐体３１内には圧縮空気の安定した流れが形成されることと相俟って、一次側ポート２４の圧力が設定値以下に低下するまでに、弁体３４が弁座３５に戻って頻繁に一次側ポート２４を開閉動作することによる軸方向の振動発生が防止される。したがって、大気圧ポート２５に圧縮空気を排出する際に、弁体３４の振動に起因した音鳴り現象の発生がなく、静粛作動する排気弁となる。
【００２８】
一次側ポート２４の圧力が設定値以下にまで低下すると、圧縮コイルばね４６のばね力により弁体３４は弁座３５に向けて閉塞動作することになるが、その過程においては、シャトル３３がストッパ面３９から離れると、内側排出流路５３に加えて外側排出流路５４が開放されるので、圧力室４７内の圧力が高まることが防止され、弁体３４が弁座３５に接近する閉塞動作の際に戻る動作が発生せずに、確実に一次側ポート２４を閉塞することになり、閉塞動作時にも音鳴り現象が発生することを防止できる。
【００２９】
図５は本発明の他の実施の形態である排気弁２３を示す断面図であり、図５においては、図２に示した排気弁２３と同一の部材には同一の符号が付されている。この排気弁２３は、受圧頭部３３ａには上述した排気流入口５２が形成されておらず、内側排出流路５３が設けられていない。この排気弁２３においては、ホルダー３６の一端部と収容孔３２との間には連通排出流路５５が形成されており、この連通排出流路５５は連通孔５６を介して外側排出流路５４に連通している。したがって、この排気弁２３は、弁体３４が弁座３５から離れると、圧力室４７内に流入した圧縮空気は、シャトル３３がストッパ面３９に当接するまでは、連通排出流路５５と連通孔５６とを介して外側排出流路５４へ流れるとともに、シャトル３３の受圧頭部３３ａとストッパ面３９との間の隙間を介して外側排出流路５４へ流れることになる。一方、シャトル３３がストッパ面３９に当接すると、シャトル３３の受圧頭部３３ａとストッパ面３９との間の隙間は閉じられるので、圧力室４７内の圧縮空気は、連通排出流路５５と連通孔５６とを介してのみ外側排出流路５４へ流れることになる。図５に示す排気弁２３においても、図２に示した排気弁２３と同様の機能が得られる。
【００３０】
図６は比較例としての従来の排気弁２３ａを示す断面図である。この排気弁２３ａの筐体３１には一次側ポート２４に対して直角方向を向いて大気圧ポート２５が形成されている。筐体３１には一次側ポート２４に対向するようにこれに同軸状態となってプラグ取付孔６１が形成されており、プラグ取付孔６１にはばね装着プラグ６２がねじ止めされるようになっている。このばね装着プラグ６２と弁体３４との間には、弁体３４に対して弁座３５に向かう方向のばね力を加えるために、圧縮コイルばね４６が装着されている。圧縮コイルばね４６の一端は弁体３４に取り付けられた金属性のリング６３に当接し、他端はばね装着プラグ６２のフランジ部に当接している。
【００３１】
図７は本発明の排気弁２３の作動特性を比較例の排気弁２３ａと比較して示す特性線図である。図７において実線は図２に示した排気弁２３の作動特性を示し、二点鎖線は図６に示した比較例の排気弁２３ａの作動特性を示す。
【００３２】
図６に示した従来の排気弁２３ａは、一次側ポート２４に供給圧力が加えられると、一次側ポート２４の圧力が設定圧つまりリリーフ圧力となるまでに弁体３４が振動して音鳴り現象が発生していた。この理由は、弁体３４が弁座３５から離れて一次側ポート２４の圧力が放出されると、排気弁２３ａ内を流れる圧縮空気の脈流とばね力とにより弁体３４が共振するからであると考えられる。この共振現象により弁体３４は小刻みに一次側ポート２４を開閉することになり、排気効率の低下が避けられなかった。
【００３３】
これに対し、本発明の排気弁２３は、比較例の排気弁２３ａよりも早い時間でリリーフ圧にまで低下させることができるとともに共振現象の発生がなかった。この理由は、シャトル３３に大径の受圧頭部３３ａが設けられており、一次側ポート２４の圧力がリリーフ圧力よりも低い圧力となるまで一気に減圧するようにしており、弁体３４が一次側ポート２４を開くときの圧力よりも低い圧力となったときに弁体３４が閉じるように、開閉時の作動圧力にヒステリシスが設定されるからであると考えられる。このように、ヒステリシスを設けることによって、弁体３４は一次側ポート２４を開閉させるように振動することがなく、排気弁２３はリリーフ時に音鳴り現象が発生せず、静寂作動型の排気弁となった。
【００３４】
本発明の排気弁２３は、受圧頭部３３ａの円筒部４９つまり受圧頭部３３ａの最外周面と収容孔３２との間の隙間Ｒ0が０．４ｍｍに設定されている。図６に示す排気弁２３ａにおける弁体３４と収容孔３２との間の隙間は０．２ｍｍに設定されているので、排気弁２３ａが作動するに伴って弁体３４が収容孔３２の内周面に接触して弁体３４の外周面が摩耗し、耐久性には限度があった。これに対し、図２に示す排気弁においては、内側排出流路５３と外側排出流路５４が設けられており、図５に示す排気弁２３においては、外側排出流路５４が設けられており、これらの排出流路で大気圧ポート２５に向かう空気を絞るようにしているので、シャトル３３の最外周面と収容孔３２との間の隙間Ｒ0は、比較例の排気弁２３ａよりも大きくすることができるとともに、小さく設定してシャトル３３の外周面に摩耗が発生したとしても、排気弁の長期間使用によってその作動特性が変化することはなかった。これにより、隙間Ｒ0を０．１〜０．５ｍｍに設定しても、排気弁の耐久性を向上させることができた。
【００３５】
上述した排気弁２３が図１に示す空気圧回路に使用された場合における空気圧シリンダ１０の作動について説明する。ドアを開放する際には開閉弁１８のコイルに電力を供給することにより、供給流路１７を前進用流路１５ａに連通させて、前進用圧力室１４ａに圧縮空気を供給し、ピストンロッド１３を突出させる方向に前進移動させる。このときには、後退用圧力室１４ｂ内の空気は、圧力切換弁２１と開閉弁１８とを介して排気流路１９に案内される。
【００３６】
一方、ドアを閉鎖する際には、開閉弁１８のコイルに対する電力供給を停止するとともに、圧力切換弁２１のコイルに対して電力を供給する。これにより、供給流路１７は開閉弁１８を介して後退用流路１５ｂに連通するとともに排気弁２３の一次側ポート２４に連通し、後退用圧力室１４ｂには前進用圧力室１４ａに供給される圧力よりも低い圧力に調整された圧縮空気が供給される。したがって、電車用のドアを閉じる際には、ドアを開ける際よりも弱い閉鎖力となってドアが閉鎖されることになり、電車の乗客の手荷物や衣服がドアに挟み込まれても、挟み込まれた手荷物等を容易に引き込むことができる。ドアがほぼ閉鎖状態となった後には、圧力切換弁２１のコイルに対する電力供給を停止すると、供給流路１７から供給された圧縮空気が減圧されることなく、後退用圧力室１４ｂに供給されるので、強い力でドアは閉塞された状態を保持する。図１に示す場合には、ピストンロッド１３を前進移動させてドアを開放し、後退移動させてドアを閉鎖するようにしているが、ドアの開閉動作とピストンロッド１３の往復動方向とを逆転させるようにしても良い。
【００３７】
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、排気弁２３を図１に示した空気圧回路に使用した場合について説明したが、排気弁２３は一次側ポート２４に供給された圧縮空気を低下させるためであれば、図１に示したように空気圧シリンダ１０の作動制御のみならず、種々の用途に使用することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１０      空気圧シリンダ
１１      ピストン
１２      シリンダチューブ
１３      ピストンロッド
１８      開閉弁
２１      圧力切換弁
２４      一次側ポート
２５      大気圧ポート
３１      筐体
３２      収容孔
３３      シャトル
３３ａ    受圧頭部
３３ｂ    本体部
３４      弁体
３５      弁座
３６      ホルダー
３９      ストッパ面
４０      案内孔
４１      端壁部
４２      連通孔
４３      ガイドロッド
４４      ガイド孔
４６      圧縮コイルばね（ばね部材）
４７      圧力室
４８      テーパ面
４９      円筒部
５１      連通孔
５２      排気流入口
５３      内側排出流路
５４      外側排出流路
５５      連通排出流路
５６      連通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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