(57)【要約】【課題】一次圧力導入口と；二次圧力取出口と；上記一次圧力導入口と二次圧力取出口間を開閉する主弁と；上記二次圧力取出口とパイロット圧室の圧力変動に応じ上記主弁を開閉する浮動ピストンと；を備え、主弁は浮動ピストンに臨む排気弁部を一体に有し、浮動ピストンは該浮動ピストンの位置に応じ該排気弁部と接離する弁座部を一体に有し、該弁座部が排気弁部から離間するとき二次圧力取出口を大気に連通させる空気レギュレータにおいて、排気圧が浮動ピストンに作用し動作が不安定になるのを防止する。【解決手段】主弁の排気弁部と一体に、該排気弁部と弁座部の隙間を通る排気を受け、該排気が直接浮動ピストンに作用するのを防止する傘状部を設けた空気レギュレータ。【選択図】図１
2006099222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次圧力導入口と；二次圧力取出口と；上記一次圧力導入口と二次圧力取出口間を開閉する主弁と；上記二次圧力取出口とパイロット圧室の圧力変動に応じ上記主弁を開閉する浮動ピストンと；を備え、
上記主弁は浮動ピストンに臨む排気弁部を一体に有し、浮動ピストンは該浮動ピストンの位置に応じ該排気弁部と接離する弁座部を一体に有し、該弁座部が排気弁部から離間するとき二次圧力取出口を大気に連通させる空気レギュレータにおいて、
上記主弁の排気弁部と一体に、該排気弁部と弁座部の隙間を通る排気を受け、該排気が直接浮動ピストンに作用するのを防止する傘状部を設けたことを特徴とする空気レギュレータ。
【請求項２】
請求項１記載の空気レギュレータにおいて、上記傘状部は、排気弁部側の面が平面である空気レギュレータ。
【請求項３】
請求項１記載の空気レギュレータにおいて、上記傘状部は、排気弁部側の面が凹面である空気レギュレータ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項記載の空気レギュレータにおいて、さらに、上記パイロット圧室を大気に連通させるノズル通路と；このノズル通路の開口端に位置する開口隙間制御板と；この開口隙間制御板とノズル通路の開口端との距離を変化させる取出圧力調整手段と；を備える空気レギュレータ。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項記載の空気レギュレータにおいて、開口間隔制御板は周縁部が固定された弾性変形可能な円形の板ばねからなり、取出圧力調整手段は、この円形板ばね上に設けた同心に設けたコイルと、このコイル中心に位置する固定永久磁石とからなる電磁駆動装置である空気レギュレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高い一次圧力を安定した低い取出二次圧力として取り出す空気レギュレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
空気レギュレータとして従来、一次圧力導入口、二次圧力取出口、一次圧力導入口と二次圧力取出口間を開閉する主弁、及び二次圧力取出口とパイロット圧室の圧力変動に応じて移動し主弁を開閉作動させる浮動ピストンを備えた装置が知られている。
【０００３】
この空気レギュレータでは、主弁は浮動ピストンに臨む排気弁部を同軸一体に有しており、浮動ピストンには該浮動ピストンの位置に応じ該排気弁部との距離を変える弁座部が一体に設けられている。主弁は常時は一次圧力導入口と二次圧力取出室の流路を僅かに開いてブリード流量を流しており、二次圧力取出口の圧力が所定値以下では弁座部が排気弁部に着座している。二次圧力取出口の圧力がバランス状態のパイロット圧室より高くなると、浮動ピストンが移動してその弁座部が排気弁部から離れ、二次圧力取出口を大気に連通させて排気する（二次圧力取出口の圧力を下げる）。一方、二次圧力取出口の圧力がバランス状態より下降すると、浮動ピストンが排気弁側に移動して弁座部を介して主弁を開弁方向に移動させるため、一次圧力導入口から二次圧力取出口に流れる流量が増加し、その結果二次圧力取出口の圧力が上昇する。以上の動作が二次圧力取出口の圧力変動に応じて行われる結果、取出二次圧力をほぼ一定に保持することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この空気レギュレータでは、浮動ピストンの弁座部が主弁の排気弁部から離間する排気時において、浮動ピストンが不安定になり、取出圧力が不安定になる現象が生じることが指摘されている。
【０００５】
本発明は、以上の問題意識に基づき、排気時に浮動ピストンに排気圧力が作用することが少ない（排気圧力の作用を抑制できる）、取出圧力の安定した空気レギュレータを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、浮動ピストンの弁座部が主弁の排気弁部から離間する排気時における不安定現象は、浮動ピストンに作用する排気圧力が該浮動ピストンを過剰に変位させるために生じているとの仮説に基づき、この排気圧力を浮動ピストンに作用させないようにすれば、排気時の不安定現象を防止できるという着眼に基づいてなされたものである。
【０００７】
本発明は、一次圧力導入口と；二次圧力取出口と；一次圧力導入口と二次圧力取出口間を開閉する主弁と；二次圧力取出口とパイロット圧室の圧力変動に応じ上記主弁を開閉する浮動ピストンと；を備え、主弁は浮動ピストンに臨む排気弁部を一体に有し、浮動ピストンは該浮動ピストンの位置に応じ該排気弁部と接離する弁座部を一体に有し、該弁座部が排気弁部から離間するとき二次圧力取出口を大気に連通させる空気レギュレータにおいて、主弁の排気弁部と一体に、該排気弁部と弁座部の隙間を通る排気を受け、該排気が直接浮動ピストンに作用するのを防止する傘状部を設けたことを特徴としている。
【０００８】
傘状部は、例えば排気弁部側の面が平面であるタイプを使用することができ、この他例えば、同排気弁部側の面が凹面であるタイプも使用することができる。
【０００９】
この空気レギュレータでは、取出二次圧力を調整するために、さらに、パイロット圧室を大気に連通させるノズル通路と；このノズル通路の開口端に位置する開口隙間制御板と；この開口隙間制御板とノズル通路の開口端との距離を変化させる取出圧力調整手段と；を備えるのが一般的である。さらに具体的には、開口間隔制御板は周縁部が固定された弾性変形可能な円形の板ばねから構成し、取出圧力調整手段は、この円形板ばね上に設けた同心に設けたコイルと、このコイル中心に位置する固定永久磁石とからなる電磁駆動装置とすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、排気時に浮動ピストンに排気圧力が作用することが少ない（排気圧力の作用を抑制できる）、取出圧力の安定した空気レギュレータを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本発明を適用した電空変換式空気レギュレータ１０の全体構造を示している。ハウジング１１は、図１の下方から順に、ロアハウジング１１ａ、ミドルハウジング１１ｂ、第一アッパハウジング１１ｃ、第二アッパハウジング１１ｄ及びキャップ体１１ｅを備えている。
【００１２】
ロアハウジング１１ａには、一次圧力導入口１２と二次圧力取出口１３とが開口している。一次圧力導入口１２と二次圧力取出口１３の間は、通路１４によって連通しており、この通路１４が主弁１５によって開閉される。主弁１５は圧縮ばね１６の力によって常時通路１４を閉じている。ロアハウジング１１ａ内には、二次圧力取出口１３及び通路１４に連通する二次圧力取出室１７が形成されている。
【００１３】
第一アッパハウジング１１ｃとミドルハウジング１１ｂの間、及びミドルハウジング１１ｂとロアハウジング１１ａの間にはそれぞれ、浮動ピストン２０のパイロットダイアフラム２１及びコントロールダイアフラム２２の周縁部が気密に挟着されている。浮動ピストン２０は、パイロットダイアフラム２１とコントロールダイアフラム２２の間にリリーフ室２３を有し、中心部に排気弁ブロック（シート）２４を有している。この排気弁ブロック２４には、取出室１７とリリーフ室２３とを連通させる連通穴２５が形成されており、リリーフ室２３はミドルハウジング１１ｂとロアハウジング１１ａに形成した大気連通穴２６によって大気と連通している。この浮動ピストン２０は、ロアハウジング１１ａ内に上述の二次圧力取出室１７を画成する。
【００１４】
連通穴２５は、軸部通路２５ａと径方向通路２５ｂからなり、軸部通路２５ａが主弁１５と同軸一体に設けた排気弁部（リリーフ弁部）１８によって開閉される。すなわち、排気弁部１８は主弁１５の上方延長端に設けられていて半球状をしており、軸部通路２５ａと同心の環状弁座部２５ｃに接離することで連通穴２５を開閉する。排気弁部１８が連通穴２５を閉じているときは取出室１７内の空気がリリーフ室２３に流れることはなく、主弁１５（排気弁部１８）と浮動ピストン２０との相対位置が離隔して排気弁部１８が環状弁座部２５ｃから離れると、軸部通路２５ａが開いて取出室１７内の空気は、連通穴２５、リリーフ室２３、大気連通穴２６を介して大気に開放される（リリーフされる）。
【００１５】
浮動ピストン２０は、第一アッパハウジング１１ｃと浮動ピストン２０との間に挿入した圧縮コイルばね２７により、図１の下方、つまり排気弁ブロック２４の連通穴２５（環状弁座部２５ｃ）が排気弁部１８に当接してリリーフ通路を閉じる方向に移動付勢されている。
【００１６】
排気弁部１８の頂上部には、硬質ゴムのような弾性材料あるいは金属材料からなる傘状部１９が一体に固定されて設けられている。この傘状部１９は、主弁１５及び排気弁部１８と同一の軸線上に延びる軸部１９ａと、この軸部１９ａの上端部から径方向に延びる傘部１９ｂとを有し、連通穴２５内に位置している。傘部１９ｂは、軸部通路２５ａ（の最小径部）と略同一径を有しており、排気弁部１８ａと環状弁座部２５ｃの隙間を通って排気される排気が連通穴２５の径方向通路２５ｂ（浮動ピストン２０）が直接作用するのを防止する。傘部１９ｂの裏面（排気弁部１８側の面）は、図２に示す実施形態では平面（軸部１９ａと直交する面）であり、図３に示す実施形態では凹面である。いずれの実施形態でも、傘状部１９は、排気弁部１８ａが環状弁座部２５ｃに着座するのを妨げることがないように設けられている。
【００１７】
第一アッパハウジング１１ｃと浮動ピストン２０との間には、パイロット圧室３０が形成されている。ロアハウジング１１ａ、ミドルハウジング１１ｂ及び第一アッパハウジング１１ｃにはそれぞれ、このパイロット圧室３０を取出室１７に連通させるハウジング内連通路３１が形成され、この通路３１の一部には、オリフィス３１ａが形成されている。オリフィス３１ａは、取出室１７内の圧力によりパイロット圧室３０に所望の圧力を生じさせる。
【００１８】
第一アッパハウジング１１ｃには、軸部に位置させて、上方に突出する円錐状部３２が突出形成されており、この円錐状部３２に、パイロット圧室３０に連通するノズル通路３３が貫通形成されている。
【００１９】
このノズル通路３３の開口端には、該ノズル通路３３との距離を変化させる開口隙間制御板としての板ばね４１（と一体の固定ピン４５）が位置している。円形の板ばね４１は、その周縁部が第一、第二のアッパハウジング１１ｃと１１ｄとの間に挟着固定されており、該板ばね４１には、平面円形のコイルボビン受け４２と、コイル（ムービングコイル）４３を巻回したコイルボビン４４とが固定ピン４５によって同心に固定されている。これらの板ばね４１、コイルボビン受け４２、コイル４３、コイルボビン４４及び固定ピン４５はフラッパ４０を構成している。
【００２０】
第二アッパハウジング１１ｄには、その軸部に円柱状の永久磁石アッセンブリ４６が支持されている。この永久磁石アッセンブリ４６は、上記フラッパ４０のコイルボビン４４と同軸で隙間をもって対向する永久磁石４６ａとヨーク４６ｂとを有している。コイル４３と永久磁石アッセンブリ４６は、板ばね４１を弾性変形させる電磁駆動装置（開口隙間制御板４１とノズル通路３３の開口端との距離を変化させる取出圧力調整手段）を構成する。永久磁石アッセンブリ４６とフラッパ４０を収納した部屋は大気に連通している。
【００２１】
上記構成の本空気レギュレータ１０は、常時は主弁１５が一次圧力導入口１２と二次圧力取出口１３の間の流路１４を僅かに開いてブリード流量を流している。この状態において、二次圧力取出室１７の圧力が上昇し圧縮コイルばね２７の力に打ち勝ってバランス状態の浮動ピストン２０を押し上げると、環状弁座部２５ｃが排気弁部１８から離れて取出室１７内の空気を大気にリリーフする。つまり、二次圧力取出室１７の空気は、環状弁座部２５ｃと排気弁部１８の隙間を通り、連通穴２５からリリーフ室２３に入って大気連通穴２６から排気され、取出室１７（二次圧力取出口１３）側の圧力が下がる。
【００２２】
この排気の際、排気弁部１８ａと環状弁座部２５ｃの隙間を通って排気される排気は、傘状部１９の傘部１９ｂ裏面に当接し、排気圧力が直接浮動ピストン２０に作用するのを防止する。傘部１９ｂの径は、は、主弁１５及び排気弁部１８と同一の径を有するのが好ましいが、若干小さくても、浮動ピストン２０に排気圧力が作用するのを抑制する効果を得ることができる。傘部１９ｂの裏面が図２のように平面からなる場合と、図３のように凹面からなる場合とでは、図３の凹面の場合の方が、排気を一旦下方に向けることができることから、排気圧力の浮動ピストン２０への作用を小さくすることができると考えられるが、いずれでも一定の効果を得ることができる。逆に傘部１９ｂの裏面を凸面としても一定の効果はある。
【００２３】
逆に、取出室１７の圧力が急に下降し、パイロットダイアフラム２１と圧縮コイルばね２７による下向きの力がコントロールダイアフラム２２による上向きの力よりも大きくなると、浮動ピストン２０は下降し環状弁座部２５ｃと排気弁部１８が当接して排気を停止し、さらに主弁１５を圧縮ばね１６の力に抗して押し下げて通路１４を開き、一次圧力導入口１２から二次圧力取出口１３に流れる流量を増加させる。従って、一次圧力導入口１２側の一次圧力が二次圧力取出室１７（二次圧力取出口１３）側に導かれ、該取出室１７（二次圧力取出口１３）の圧力が上昇する。つまり、浮動ピストン２０は、二次圧力取出口１３とパイロット圧室３０の圧力変動に応じて移動し、主弁１５を開閉作動させる。二次圧力取出室１７の圧力変動に応じて以上の動作が繰り返される結果、一次圧力導入口１２からの一次圧力に拘わらず、二次圧力取出口１３に一定の二次圧力を取り出すことができる。
【００２４】
また、コイル４３に正逆の電流を流すと、永久磁石アッセンブリ４６との電磁作用により、フラッパ４０（板ばね４１）が弾性変形して昇降する。フラッパ４０が昇降すると、固定ピン４５とノズル通路３３の開口端との距離が変化し、その変化量は電流（または電圧）（アナログ電気入力信号）の大きさに比例する。固定ピン４５とノズル通路３３との距離が大きくなると、パイロット圧室３０から逃げる空気の量が多くなり、小さくなると少なくなるから、二次圧力取出口１３での取出二次圧力を、コイル４３に流す電流の大小によって変化させることができる。
【００２５】
以上の実施形態では、開口隙間制御板（板ばね）４１とノズル通路３３の開口端との距離を変化させる取出圧力調整手段として、電磁駆動装置を示したが、取出圧力調整手段は、本願発明の要旨には直接関係がない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明を電空変換式空気レギュレータに適用した一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図１のレギュレータの排気弁部の拡大断面図である。
【図３】本発明の別の実施形態を示す、図２に対応する断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０  電空変換式空気レギュレータ
１１    ハウジング
１１ａ  ロアハウジング
１１ｂ  ミドルハウジング
１１ｃ  第一アッパハウジング
１１ｄ  第二アッパハウジング
１１ｅ  キャップ体
１２  一次圧力導入口
１３  二次圧力取出口
１４  通路
１５  主弁
１６  圧縮ばね
１７  二次圧力取出室
１８  排気弁部
１９  傘状部
１９ａ  軸部
１９ｂ  傘部
２０  浮動ピストン
２１  パイロットダイアフラム
２２  コントロールダイアフラム
２３  リリーフ室
２４  排気弁ブロック
２５  連通穴
２５ａ  軸部通路
２５ｂ  径方向通路
２５ｃ  環状弁座部
２６  大気連通穴
２７  圧縮コイルばね
３０  パイロット圧室
３１  ハウジング内通路
３１ａ  オリフィス
３３  ノズル通路
４０  フラッパ
４１  板ばね（開口隙間制御板）
４２  コイルボビン受け
４３  コイル
４４  コイルボビン
４５  固定ピン
４６  永久磁石アッセンブリ
４６ａ  永久磁石
４６ｂ  ヨーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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