(57)【要約】【課題】流体の流通を好適に制御できる弁機構、この弁機構を備えて圧力流体機器の動作を所定の場合に好適に維持できる圧力流体機器の動作維持機構、および、この動作維持機構を備えた圧力流体機器としてのベローズ弁を提供する。【解決手段】弁機構８０，９０は、弁本体８１，９１と、弁体８２，９２と、圧縮ばね８３，９３と、ピストンロッド８４，９４と、ピストン８５，９５とを備えている。第一ポート８１６，９１６は圧力流体供給手段に接続され、第二ポート８１７，９１７はベローズ弁のピストンシリンダ内部における第一シリンダ室および第二シリンダ室にそれぞれ接続され、第三ポート８１８は第四ポート９１９に接続され、第四ポート８１９は第三ポート９１８に接続されている。加圧エアの供給が緊急停止された場合、弁体８２，９２にて弁座８１３，９１３が閉塞され、ベローズ弁の動作を当該緊急停止時の状態で維持できる。【選択図】図５
2007232018.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に、圧力流体導入室、圧力流体排出室、および、これらの圧力流体導入室と圧力流体排出室とを連通する位置に設けられた弁座を有する弁本体と、
この弁本体の前記弁座に対向配置されるとともに、当該弁座を開閉可能に設けられた弁体と、
前記弁本体に支持されるとともに、前記弁体を弁座閉塞方向に付勢する付勢手段と、
前記弁本体の前記圧力流体導入室に連通され外部から圧力流体を導入する第一ポートと、
前記弁本体の前記圧力流体排出室に連通され圧力流体を外部に排出する第二ポートと、
前記弁本体内において、前記圧力流体導入室を挟んで前記弁座とは反対位置に設けられ、当該圧力流体導入室とはシール状態にされたシリンダ室と、
前記弁体に一端側を固定されるとともに、他端側を前記圧力流体導入室を貫通してシール状態で前記シリンダ室まで延長され、かつ、前記弁本体に軸方向摺動可能に支持されたピストンロッドと、
このピストンロッドの前記他端側に連結されるとともに、前記シリンダ室に摺動自在に設けられたピストンと、
前記シリンダ室の前記ピストンにより分割され、前記ピストンロッドが挿入された側とは反対側の室に、圧力流体を導入する第三ポートとを備え、
前記弁体は、前記第一ポートから導入された圧力流体が当該弁体に作用した場合、前記付勢手段に抗して前記弁座を開放するように構成され、
さらに、前記ピストンは、当該ピストンに前記第三ポートから導入された圧力流体が作用した場合、前記ロッドを介して前記弁体を前記付勢手段に抗して開放するように構成されている
ことを特徴とする弁機構。
【請求項２】
請求項１に記載の弁機構において、
前記圧力流体導入室には、外部に接続可能な第四ポートが設けられた
ことを特徴とする弁機構。
【請求項３】
前記請求項２に記載の弁機構が２個用意されるとともに、これらの２個の弁機構は、それぞれの前記第一ポートが圧力流体供給手段に接続され、それぞれの前記第二ポートが前記圧力流体供給手段からの圧力流体にて駆動する圧力流体機器に接続され、さらに、それぞれ一方の弁機構の前記第四ポートが他方の弁機構の前記第三ポートに接続されて構成された
ことを特徴とする圧力流体機器の動作維持機構。
【請求項４】
請求項３に記載の圧力流体機器の動作維持機構において、
前記圧力流体機器は、メインシリンダと、このメインシリンダ内に摺動自在に設けられた作動ピストンと、このピストンに連結されるとともに被駆動部を駆動する作動ピストンロッドとを備え、
前記メインシリンダの前記作動ピストンにより仕切られた各シリンダ室には、前記２個の弁機構のうちの異なる弁機構の前記第二ポートがそれぞれ接続されている
ことを特徴とする圧力流体機器の動作維持機構。
【請求項５】
流体の流通を制御するベローズ弁であって、
三方に開口端を有した管状に形成され、内部に一の開口端から二の開口端へ向けて流体が流通する流路が形成され、この流路上に三の開口端と対向して設けられたベローズ弁座を有したベローズ弁本体と、
このベローズ弁本体の前記三の開口端を閉塞するボンネット部と、
前記ベローズ弁本体の内部にて前記ベローズ弁座を開閉可能に設けられたディスク部と、
前記ベローズ弁本体の内部における前記ディスク部および前記ボンネット部間に亘って設けられたベローズと、
前記ボンネット部の外側に固定されたメインシリンダと、
このメインシリンダ内に摺動自在に設けられた作動ピストンと、
この作動ピストンに基端部が連結され、かつ、先端側は前記ベローズおよび前記ボンネット部を貫通して前記ディスク部に連結されて、前記ディスク部を駆動する作動ピストンロッドと、
前記メインシリンダに取り付けられた前記請求項３に記載の圧力流体機器の動作維持機構とを備え、
前記メインシリンダの前記作動ピストンにより仕切られた各シリンダ室には、前記２個の弁機構のうちの異なる弁機構の前記第二ポートがそれぞれ接続されている
ことを特徴としたベローズ弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の流通を制御する弁機構、この弁機構を備えて圧力流体機器の動作を所定の場合に維持可能な圧力流体機器の動作維持機構、および、この動作維持機構を備えた圧力流体機器としてのベローズ弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、流体を利用した設備には各種弁機構が適用されている。このような弁機構として、流路を直接開閉するものや、この流路を開閉する弁機構を制御するものもある。例えば、前者の弁機構としては、有毒性や揮発性、可燃性などの特性を有した流体の流出を防止するベローズ弁が知られている。
このようなベローズ弁の具体例を図１に示す。図１において、ベローズ弁１００は、弁本体１１０を備え、この弁本体１１０の突出部１１１にはボンネット部１２０を介して作動ピストンロッド１３０が摺動可能に支持されている。この作動ピストンロッド１３０の先端部には弁体としてのディスク部１４０が取り付けられ、このディスク部１４０は弁本体１１０内部に設けられた弁座１１２に接離可能とされ、弁本体１１０内の流路を開閉できるようになっている。そして、弁本体１１０内部におけるディスク部１４０とボンネット部１２０の間には、作動ピストンロッド１３０を覆う状態にベローズ１５０が設けられている。このベローズ１５０にて、弁本体１１０内を流動する流体から作動ピストンロッド１３０を保護すると共に、作動ピストンロッド１３０側からの不純物質や潤滑油などの弁本体１１０内への流入を防止可能にしている。
【０００３】
また、ボンネット部１２０には、ピストンロッド１３０を軸方向に進退させる駆動部１６０が固定されている。この駆動部１６０は、メインシリンダ１６１と、このメインシリンダ１６１内に摺動自在に設けられたピストン１６２とを備えており、このピストン１６２にはピストンロッド１３０の基端部が連結されている。そして、メインシリンダ１６１内には、ピストン１６２を間に挟んで第一シリンダ室１６３および第二シリンダ室１６４が隣接して設けられている。第一シリンダ室１６３には、ピストン１６２およびピストンロッド１３０を介して弁座１１２を閉塞させる方向にディスク部１４０を付勢する圧縮ばね１６５が設けられている。また、第二シリンダ室１６４には、メインシリンダ１６１に設けられた圧力流体導入路１６６を介して、図示しない圧力流体供給源からの圧力流体が供給されるようになっている。
【０００４】
このようなベローズ弁１００では、圧力流体供給源からの圧力流体が第二シリンダ室１６４に供給されない場合、ディスク部１４０は、ピストン１６２および作動ピストンロッド１３０を介して圧縮ばね１６５により付勢されて弁座１１２を閉塞し、これにて、弁本体１１０内の流路が閉塞された状態となる。
一方、圧力流体供給源からの圧力流体が圧力流体導入路１６６を介して第二シリンダ室１６４に供給されると、ピストン１６２が第一シリンダ室１６３側へと摺動し、ディスク部１４０は作動ピストンロッド１３０と共に後退して弁座１１２を開放する。これにて、弁本体１１０内の流路が開放された状態となり、弁本体１１０の内部を流体が流通するようになる。
そして、圧力流体供給源からの圧力流体の供給が何らかの状況で緊急停止された場合は、ディスク部１４０はピストン１６２および作動ピストンロッド１３０を介して圧縮ばね１６５により付勢されて、弁座１１２を閉塞するようになっている。
【０００５】
ここで、上記したベローズ弁１００は、圧力流体供給源からの圧力流体を第二シリンダ室１６４のみに供給して作動ピストンロッド１３０を進退させる、いわゆる単動式のベローズ弁である。しかし、このような単動式のベローズ弁では、ディスク部１４０にて弁本体１１０内部における高圧力の流体の流路を確実に閉塞するために、圧縮ばね１６５の付勢力を強化しなければならない。このため、圧縮ばね１６５が大型化されると共に、この圧縮ばね１６５を内部に収容するメインシリンダ１６１も大型化されてしまい、結果として、ベローズ弁全体の重量が大きくなり、製造コストも高くなってしまう問題がある。
【０００６】
この点、第一シリンダ室１６３および第二シリンダ室１６４の双方に圧力流体供給源が接続されて、いずれか一方のシリンダ室へと圧力流体を切り替えて供給する、いわゆる複動式のベローズ弁は、駆動部１６０がコンパクトであり、上記問題の解決が図られる。すなわち、この複動式のベローズ弁は、メインシリンダ１６１に、第二シリンダ室１６４内へ圧力流体を供給する圧力流体導入路１６６に加えて、第一シリンダ室１６３内へ圧力流体を供給する圧力流体導入路が設けられた構造となっている。このため、複動式のベローズ弁は、上記した圧縮ばね１６５を設ける必要が無く、メインシリンダ１６１がよりコンパクト化され、装置全体として軽量化・低コスト化を図ることができる。
【０００７】
しかしながら、この複動式のベローズ弁は、圧力流体供給源からの圧力流体の供給が緊急停止された場合、ピストン１６２の摺動を規制する手段が何ら存在しないために、作動ピストンロッド１３０が容易に移動してしまう。このため、弁本体１１０内部を高圧力（例えば１．０ＭＰａ）の流体が流通している場合であって、かつ、上記緊急時には弁座１１２を閉塞して有害な流体の流出を防ぐ必要があるような場合であっても、当該流体圧により作動ピストンロッド１３０は容易に摺動してしまい、弁座１１２が開放されてしまうおそれがある。このような問題を防ぐためにも、複動式のベローズ弁における作動ピストンロッド１３０の摺動を当該緊急時にロックする技術が要求されている。
【０００８】
ここで、このような作動ピストンロッド１３０をロックする技術として、例えば作動ピストンロッド１３０の摺動を機構的にロックするブレーキ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１に記載のブレーキ装置は、空気圧シリンダのロッドエンド部に配設されるものであり、ピストンロッドの外周に嵌め込まれる略円筒状のブレーキメタルと、このブレーキメタルの外周面に摺動可能に嵌合されブレーキメタルの軸方向と異なる方向に移動可能に設けられたスライドブッシュとを備えている。そして、ブレーキ装置に設けられた給排気口から加圧されると、スライドブッシュは所定方向に移動し、これにて、ブレーキメタルがピストンロッドに押し付けられなくなり、ブレーキが開放された状態となる。一方、当該給排気口から排気されると、スライドブッシュはブレーキ装置に設けられたスプリングの付勢により逆方向に移動し、これにて、ブレーキメタルがピストンロッドに押し付けられて、ピストンロッドがロックされた状態となる。このようにして、作動ピストンロッド１３０の摺動を機構的にロック可能とされている。
【０００９】
また、作動ピストンロッド１３０をロックする他の技術として、例えば図２に示すものが知られている。この図２に示すものは、空気圧シリンダのロッドエンド部に配設されるブレーキ装置２００であって、上記特許文献１に記載の構成と同様に、ピストンロッドの摺動を機構的にロックするものである。
すなわち、ブレーキ装置２００は、作動ピストンロッド１３０が挿通される円孔２１１が設けられたハウジング２１０と、円孔２１１の内周面と作動ピストンロッド１３０の外周面との間に介装された一対のブレーキメタル２２０，２３０とを備えている。この際、作動ピストンロッド１３０の中心軸を、円孔２１１の中心軸とは偏心して設けている。したがって、一対のブレーキメタル２２０，２３０は、それぞれ、全体として略半円筒状に形成され、かつ、軸直交方向の断面形状が湾曲した楔形とされている。そして、一対のブレーキメタル２２０，２３０のそれぞれの両側端部には、径方向外側に向けて突出したレバー２２１，２２２，２３１，２３２がそれぞれ設けられており、ブレーキメタル２２０の一方のレバー２２１と、このレバー２２１に対向するブレーキメタル２３０のレバー２３１との間には、レバー２２１，２３１を互いに離間する方向に付勢する圧縮ばね２４０が介装されている。また、ブレーキメタル２２０の他方のレバー２２２と、このレバー２２２に対向するブレーキメタル２３０のレバー２３２との間にはブレーキ開放ピストン２５０が介装されている。
【００１０】
このような構成において、図２（Ａ）に示すように、ブレーキ開放ピストン２５０に設けられたブレーキ開放ポート２６０から加圧気体が供給されると、ブレーキ開放ピストン２５０によりレバー２２２，２３２は互いに離間する方向に移動されて圧縮ばね２４０が収縮した状態となる。この状態では、一対のブレーキメタル２２０，２３０は、作動ピストンロッド１３０と円孔２１１とにより構成される偏心した円筒状の空間の幅の広い方に向かって、矢印Ａ方向に移動される。これにより、両ブレーキメタル２２０，２３０の内周面と作動ピストンロッド１３０の外周面との間に僅かに隙間が形成され、作動ピストンロッド１３０は軸方向に移動可能となる。
一方、図２（Ｂ）に示すように、ブレーキ開放ポート２６０から加圧気体が供給されていない状態では、レバー２２１，２３１は圧縮ばね２４０にて互いに離間する方向に移動され、一対のブレーキメタル２２０，２３０は上記楔形の先端方向、すなわち矢印Ｂ方向に移動する。これにより、一対のブレーキメタル２２０，２３０の内周面と作動ピストンロッド１３０の外周面とが接触して、作動ピストンロッド１３０の軸方向への移動が規制されることになる。
【００１１】
さらに、作動ピストンロッド１３０をロックする他の技術として、例えば図３に示すものが知られている。この図３に示すものは、空気圧シリンダのロッドエンド部に配設されるブレーキ装置３００であって、上記特許文献１に記載の構成と同様に、ピストンロッドの摺動を機構的にロックするものである。
すなわち、ブレーキ装置３００は、内部に作動ピストンロッド１３０が挿通されるハウジング３１０と、このハウジング３１０内に設けられ作動ピストンロッド１３０の外周に嵌め込まれるリング状のブレーキメタル３２０とを備えている。このブレーキメタル３２０の外周縁部の一端側は、ハウジング３１０内に傾斜可能に支持されている。また、このブレーキメタル３２０の外周縁部の他端側と、ハウジング３１０内に設けられたプレート３３０との間には圧縮ばね３４０が介装されており、この圧縮ばね３４０によりブレーキメタル３２０は常に傾斜する方向に付勢されている。
【００１２】
このような構成において、図３（Ａ）に示すように、ハウジング３１０に設けられたブレーキ開放ポート３５０から加圧気体が供給された場合、ブレーキメタル３２０は加圧気体によりプレート３３０側へと押されて、ブレーキメタル３２０の内周面の円筒軸が作動ピストンロッド１３０の軸と略一致する状態となる。この状態では、ブレーキメタル３２０の内周面と作動ピストンロッド１３０の外周面との間に隙間が形成されて、作動ピストンロッド１３０は軸方向に移動可能となる。
一方、図３（Ｂ）に示すように、ブレーキ開放ポート３５０から加圧気体が供給されていない場合、ブレーキメタル３２０は、圧縮ばね３４０の付勢により傾斜して、作動ピストンロッド１３０の軸方向と直交しない状態となる。この状態において、ブレーキメタル３２０の内周面と作動ピストンロッド１３０の外周面とは接触し、作動ピストンロッド１３０の軸方向への移動が規制されることになる。
【００１３】
以上のように、上記特許文献１や図２、図３に記載のいずれのブレーキ装置においても、複動式のベローズ弁における圧力流体供給源からの圧力流体をそれぞれの給排気口やブレーキ開放ポート２６０，３５０に供給する構成とすれば、上記緊急時に作動ピストンロッド１３０をロックできる。
【００１４】
【特許文献１】特開昭５９−２２３５５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上記した各ブレーキ装置では、圧力流体の作用および圧縮ばねの付勢により、ブレーキメタルの摩擦がピストンロッドに対して確実に作用することが前提となっているので、ピストンロッドの形状に対するブレーキメタルの加工品質や、長期の使用によるブレーキメタルの損耗によって、ロック動作に不具合が生じるおそれがある。
また、上記した各ブレーキ装置では、径サイズの異なるピストンロッドに対して適用する場合、これらピストンロッドの径サイズに適合したそれぞれのサイズのブレーキメタルが必要であるため、汎用性が乏しいものとなってしまうおそれがある。
さらに、上記した各ブレーキ装置を複動式のベローズ弁に対して設けた場合、各ブレーキ装置自体が大きいものであるため、コンパクトであることを特徴とする複動式のベローズ弁が全体として大型化されてしまうおそれがある、という問題が挙げられる。
【００１６】
ところで、現在、圧力流体供給源と圧力流体機器とを接続する流路上に設けられて、当該流路における圧力流体の流通を制御する弁機構が知られている。このような弁機構として、一方向への圧力流体の流通は許容して、その逆方向への逆流は防止し、かつ、必要に応じて当該逆方向への逆流を許容できる弁機構が求められている。また、複数の圧力流体機器を所定の状態に接続して圧力流体回路を構成し、各圧力流体機器の動作を所定の状態に制御できる弁機構が望まれている。このような現状において、単体でも圧力流体の流通を好適に制御でき、さらには複数組み合わせることにより複数の圧力流体機器を所定の制御目的で接続できる弁機構が望まれている。
【００１７】
本発明は、流体の流通を好適に制御できる弁機構、この弁機構を備えて圧力流体機器の動作を所定の場合に好適に維持できる圧力流体機器の動作維持機構、および、この動作維持機構を備えた圧力流体機器としてのベローズ弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
請求項１に記載の発明は、内部に、圧力流体導入室、圧力流体排出室、および、これらの圧力流体導入室と圧力流体排出室とを連通する位置に設けられた弁座を有する弁本体と、この弁本体の前記弁座に対向配置されるとともに、当該弁座を開閉可能に設けられた弁体と、前記弁本体に支持されるとともに、前記弁体を弁座閉塞方向に付勢する付勢手段と、前記弁本体の前記圧力流体導入室に連通され外部から圧力流体を導入する第一ポートと、前記弁本体の前記圧力流体排出室に連通され圧力流体を外部に排出する第二ポートと、前記弁本体内において、前記圧力流体導入室を挟んで前記弁座とは反対位置に設けられ、当該圧力流体導入室とはシール状態にされたシリンダ室と、前記弁体に一端側を固定されるとともに、他端側を前記圧力流体導入室を貫通してシール状態で前記シリンダ室まで延長され、かつ、前記弁本体に軸方向摺動可能に支持されたピストンロッドと、このピストンロッドの前記他端側に連結されるとともに、前記シリンダ室に摺動自在に設けられたピストンと、前記シリンダ室の前記ピストンにより分割され、前記ピストンロッドが挿入された側とは反対側の室に、圧力流体を導入する第三ポートとを備え、前記弁体は、前記第一ポートから導入された圧力流体が当該弁体に作用した場合、前記付勢手段に抗して前記弁座を開放するように構成され、さらに、前記ピストンは、当該ピストンに前記第三ポートから導入された圧力流体が作用した場合、前記ロッドを介して前記弁体を前記付勢手段に抗して開放するように構成されていることを特徴とする弁機構である。
【００１９】
この発明によれば、単体でも圧力流体の流通を好適に制御でき、さらには複数用いることにより１つあるいは複数の圧力流体機器を所定の状態に制御できる。
すなわち、本発明の弁機構を圧力流体供給源と圧力流体機器とを接続する流路上に単体で設ける場合、第一ポートと圧力流体供給源側とを接続し、第二ポートと圧力流体機器側とを接続する。そして、圧力流体供給源より圧力流体を第一ポートに供給した場合は、弁体が付勢手段に抗して弁座を開放するため、当該圧力流体は圧力流体機器に供給されて圧力流体機器の駆動部を駆動できる。そして、圧力流体機器側から第二ポートへと圧力流体が逆流した場合は、弁体は付勢手段にて付勢されて弁座を閉塞するため、当該圧力流体の逆流を防止できる。また、第三ポートにも圧力流体を供給すれば、ピストンが移動してロッドを介して弁体が弁座を開放するので、圧力流体機器側から第二ポートへの圧力流体の逆流を必要に応じて許容する制御ができる。したがって、本発明の弁機構は、単体でも圧力流体の流通を所定の目的に応じて制御でき、圧力流体機器の動作を所定の状態に制御できる。
また、複数の本発明の弁機構を、１つあるいは複数の圧力流体機器が設けられた圧力流体回路に適用する場合、複数の本発明の弁機構のそれぞれの第一ないし第三ポートを所定の流路に接続することにより、１つあるいは複数の圧力流体機器の動作を所定の状態に制御することができる。
なお、第三ポートを閉塞栓で閉塞して使用すれば、圧力流体機器側から圧力流体供給源への圧力流体の逆流を完全に防止したい場合などに有効に利用できる。
【００２０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の弁機構において、前記圧力流体導入室には、外部に接続可能な第四ポートが設けられたことを特徴とする弁機構である。
【００２１】
この発明によれば、第一ポートに導入した圧力流体を第二ポートおよび第四ポートの双方に供給できるので、第二ポートから流出した圧力流体にて１つ目の圧力流体機器を駆動し、かつ、第四ポートから流出した圧力流体にて２つ目の圧力流体機器を駆動する、あるいは、他の弁機構における第一ないし第四ポートに供給することができる。このような弁機構を複数用いてそれぞれの４つのポートを所定の状態に接続すれば、３つのポートを備えた弁機構よりも組み合わせのパターンが増え、より多彩な制御が実現できる。
また、第四ポートを閉塞栓にて閉塞して使用すれば第一ないし第三ポートのみが機能する弁機構となり、さらに第三および第四ポートのそれぞれを閉塞栓にて閉塞して使用すれば第一および第二ポートのみが機能する弁機構が得られる。つまり、本発明の弁機構は、様々な状態に圧力流体の流通を制御できるので、圧力流体回路上の様々な位置に設置することができる。
【００２２】
請求項３に記載の発明は、前記請求項２に記載の弁機構が２個用意されるとともに、これらの２個の弁機構は、それぞれの前記第一ポートが圧力流体供給手段に接続され、それぞれの前記第二ポートが前記圧力流体供給手段からの圧力流体にて駆動する圧力流体機器に接続され、さらに、それぞれ一方の弁機構の前記第四ポートが他方の弁機構の前記第三ポートに接続されて構成されたことを特徴とする圧力流体機器の動作維持機構である。
【００２３】
この発明によれば、一方の弁機構の第一ポートに圧力流体供給手段から圧力流体を供給すれば、その第二ポートから流出した圧力流体にて圧力流体機器を駆動し、かつ、その第四ポートから流出した圧力流体にて他の弁機構における弁体に弁座を開放させることができる。逆に、他方の弁機構の第一ポートに圧力流体供給手段から圧力流体を供給すれば、その第二ポートから流出した圧力流体にて圧力流体機器を駆動し、かつ、その第四ポートから流出した圧力流体にて一方の弁機構における弁体に弁座を開放させることができる。したがって、圧力流体供給手段から一方の弁機構に圧力流体を供給した場合は、他方の弁機構を弁開放状態として、圧力流体機器からの圧力流体を他方の弁機構を介して圧力流体供給手段側に流通させることができる。そして、圧力流体供給手段から一方の弁機構への圧力流体の供給を停止した場合は、他方の弁機構を弁閉塞状態として、圧力流体機器から圧力流体供給手段側への圧力流体の流通を停止させることができる。これにより、圧力流体供給源からの圧力流体の供給が何らかの条件で緊急停止された場合に、圧力流体機器の動作を停止時の状態に維持する制御が実現できる。
【００２４】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の圧力流体機器の動作維持機構において、前記圧力流体機器は、メインシリンダと、このメインシリンダ内に摺動自在に設けられた作動ピストンと、このピストンに連結されるとともに被駆動部を駆動する作動ピストンロッドとを備え、前記メインシリンダの前記作動ピストンにより仕切られた各シリンダ室には、前記２個の弁機構のうちの異なる弁機構の前記第二ポートがそれぞれ接続されていることを特徴とする圧力流体機器の動作維持機構である。
【００２５】
この発明によれば、圧力流体供給源からの圧力流体を２つの弁機構のいずれかに選択的に供給すれば、圧力流体機器の一方のシリンダ室に圧力流体が導入され、かつ、他方のシリンダ室における圧力流体は圧力流体供給源側に排出される。したがって、作動ピストンおよび作動ピストンロッドを二方向に移動させて、駆動部を駆動させることができる。
そして、圧力流体供給源からの圧力流体の供給が何らかの条件で緊急停止された場合、２つの弁機構のいずれも弁閉塞状態となって、圧力流体機器のメインシリンダにおける両方のシリンダ室にて圧力流体の出入りがなくなるので、作動ピストンの摺動を防止できる。したがって、圧力流体機器における作動ピストンの位置を当該停止時の状態で維持でき、被駆動部の駆動も停止できるので、当該停止時に利用者が意図しないような圧力流体機器の突発的な動作を防止できる。
また、上記の弁機構は、弁本体の内部に各部が納められたものであるのでコンパクトであり、圧力流体機器が大型化することを防止できる。さらに、従来のようなブレーキメタルを使用せずに圧力流体機器における作動ピストンロッドの動作を停止できるため、作動ピストンロッドの形状に対する弁機構の各部の加工品質が問題となることや、長期の使用により弁機構の各部が損耗することもない。また、径サイズが異なるいずれの作動ピストンロッドに対しても適用できる。
【００２６】
請求項５に記載の発明は、流体の流通を制御するベローズ弁であって、三方に開口端を有した管状に形成され、内部に一の開口端から二の開口端へ向けて流体が流通する流路が形成され、この流路上に三の開口端と対向して設けられたベローズ弁座を有したベローズ弁本体と、このベローズ弁本体の前記三の開口端を閉塞するボンネット部と、前記ベローズ弁本体の内部にて前記ベローズ弁座を開閉可能に設けられたディスク部と、前記ベローズ弁本体の内部における前記ディスク部および前記ボンネット部間に亘って設けられたベローズと、前記ボンネット部の外側に固定されたメインシリンダと、このメインシリンダ内に摺動自在に設けられた作動ピストンと、この作動ピストンに基端部が連結され、かつ、先端側は前記ベローズおよび前記ボンネット部を貫通して前記ディスク部に連結されて、前記ディスク部を駆動する作動ピストンロッドと、前記メインシリンダに取り付けられた前記請求項３に記載の圧力流体機器の動作維持機構とを備え、前記メインシリンダの前記作動ピストンにより仕切られた各シリンダ室には、前記２個の弁機構のうちの異なる弁機構の前記第二ポートがそれぞれ接続されていることを特徴としたベローズ弁である。
【００２７】
本発明のベローズ弁は、いわゆる複動式のベローズ弁であるので小型であり、圧力流体供給手段からの圧力流体を第一シリンダ室あるいは第二シリンダ室に選択的に導入されると、作動ピストンおよび作動ピストンロッドを介してディスク部にてベローズ弁座を開閉させることができる。そして、このベローズ弁は、上記の動作維持機構を備えているので、圧力流体供給源からの圧力流体の供給が何らかの条件で緊急停止された場合は、２つの弁機構のいずれも弁閉塞状態となり、メインシリンダの両シリンダ室における圧力流体の流通を停止できる。これにより、作動ピストンおよび作動ピストンロッドの移動が停止されるので、ディスク部によるベローズ弁座の開閉動作を当該停止時の状態で維持できる。したがって、当該停止時に利用者が意図しないようなベローズ弁の突発的な動作を防止できる。
また、動作維持機構における２つの弁機構は、それぞれ弁本体の内部に各部が納められたものであるのでコンパクトであり、ベローズ弁が大型化することを防止できる。
さらに、動作維持機構は、従来のようなブレーキメタルを使用せずにベローズ弁の動作を停止できるため、作動ピストンロッドの形状に対する弁機構の各部の加工品質が問題となることや、長期の使用により弁機構の各部が損耗することもない。また、径サイズが異なるいずれの作動ピストンロッドに対しても適用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図４は、本発明の一実施形態に係るベローズ弁および動作維持機構を示した側断面図である。
【００２９】
〔ベローズ弁１の構成〕
図４において、１はベローズ弁であり、このベローズ弁１は、石油工業や化学工業などの分野における流体を利用した設備に適用され、有毒性や揮発性、可燃性などの特性を有した流体（以下、被制御流体と称す）の流路を直接開閉する弁機構である。
なお、本実施形態のベローズ弁１は、第一シリンダ室５１４および第二シリンダ室５１６のいずれか一方に選択的に加圧エア（圧力流体）が供給されることによりディスク部３０にベローズ弁座１４を開閉させる、いわゆる空気作動型の複動式ベローズ弁となっている。
このようなベローズ弁１は、図中下方に示すベローズ弁本体１０と、このベローズ弁本体１０の図中上端に設けられたボンネット部２０と、ベローズ弁本体１０の内部に設けられたディスク部３０（被駆動部）およびベローズ４０と、ボンネット部２０の図中右上方に設けられた駆動部５０と、ベローズ弁本体１０の内部から駆動部５０の内部までの間に亘って設けられた作動ピストンロッド６０と、駆動部５０に設けられた動作維持機構７０とを具備して構成されている。
【００３０】
ベローズ弁本体１０は、三方に開口端を有した略Ｙ字形の管状に形成され、一の開口端としての流路形成口１１（図中左端）と、二の開口端としての流路形成口１２（図中右端）と、三の開口端としての駆動部取付口１３（図中上端）とを備えている。このようなベローズ弁本体１０の内部には、流路形成口１１および流路形成口１２間にて被制御流体が流通する流路が形成されるようになっており、当該流路上には駆動部取付口１３と対向する位置にベローズ弁座１４が設けられている。
【００３１】
ボンネット部２０は、駆動部取付口１３に固定された略円環状の固定板部２１と、この固定板部２１の内周面に一端側（図中左端側）が固定された略円筒状のロッドガイド２２と、このロッドガイド２２の他端側（図中右端側）の内周面に固定された略円筒状の支持部材２３とを備えている。ロッドガイド２２は、内部に作動ピストンロッド６０が挿通され、作動ピストンロッド６０を軸方向へ摺動可能に支持する。支持部材２３は、作動ピストンロッド６０の外周面とロッドガイド２２の内周面との間をシールすると共に、作動ピストンロッド６０を軸方向へ摺動可能に支持する。
【００３２】
ディスク部３０は、作動ピストンロッド６０の先端部（図中左端部）に固定された略円筒状のディスクステムリング３１と、このディスクステムリング３１の先端部（図中左端）に固定された略円盤状のディスク部本体３２と、例えば４フッ化エチレン樹脂などにて略円盤状に形成されてディスク部本体３２の一端面（図中左端面）に設けられた樹脂部材３３とを備えている。このようなディスク部３０は、作動ピストンロッド６０と共に進退してベローズ弁本体１０内部のベローズ弁座１４に接離可能とされ、ベローズ弁本体１０内の流路を開閉するようになっている。
【００３３】
ベローズ４０は、例えばステンレスの円筒材を蛇腹状に成形したものであり、ベローズ弁本体１０の内部におけるディスク部３０およびボンネット部２０間に亘って、軸方向に伸縮自在に設けられている。そして、ベローズ４０の先端部（図中左端）はディスクステムリング３１に固定され、基端部（図中右端）は略円環状のベローズフランジ４１に固定されている。このベローズフランジ４１は、中心孔にロッドガイド２２の一端側（図中左端側）が挿通されて、駆動部取付口１３と固定板部２１とにより挟持されている。このようなベローズ４０にて、ベローズ弁本体１０内部と作動ピストンロッド６０側とが完全に遮断された状態となり、ベローズ弁本体１０内部から作動ピストンロッド６０側への被制御流体の流出を防止可能にすると共に、作動ピストンロッド６０側からベローズ弁本体１０内部への不純物質や潤滑油などの流入を防止可能にしている。
【００３４】
駆動部５０は、ボンネット部２０の外側に固定されたメインシリンダ５１と、このメインシリンダ５１内に摺動自在に設けられた作動ピストン５２とを備えている。メインシリンダ５１は、中心孔にロッドガイド２２の他端（図中右端）外周面が固定された略円環状のシリンダフランジ５１１と、このシリンダフランジ５１１に軸方向一端部（図中左端）が固定された円筒部５１２と、この円筒部５１２の軸方向他端部（図中右端）に固定された略円盤状のシリンダカバー５１３とを備えている。作動ピストン５２は、円筒部５１２の内径寸法と略等しい径寸法を有した円盤状に形成されて、円筒部５１２の軸方向に沿って摺動可能に設けられている。
そして、メインシリンダ５１の内部は、作動ピストン５２によって２つのシリンダ室に仕切られている。第一シリンダ室５１４は、作動ピストン５２とシリンダカバー５１３との間の空間であり、この第一シリンダ室５１４には、シリンダカバー５１３に設けられた圧力流体導入路５１５を介して、加圧エアが供給されるようになっている。第二シリンダ室５１６は、作動ピストン５２およびシリンダフランジ５１１間の空間であり、この第二シリンダ室５１６には、シリンダフランジ５１１に設けられた圧力流体導入路５１７を介して、加圧エアが供給されるようになっている。
【００３５】
作動ピストンロッド６０は、中実丸棒状に形成されており、上述のように先端部（図中左端）にはディスク部３０が固定されている。この作動ピストンロッド６０の中間部は、ベローズ４０およびロッドガイド２２の内周側に配置され、ロッドガイド２２および支持部材２３にて軸方向に摺動可能に支持されている。また、作動ピストンロッド６０の基端側（図中右端側）は、シリンダフランジ５１１の中心孔を貫通して、作動ピストン５２に固定されている。これにて、作動ピストンロッド６０は、作動ピストン５２と共に軸方向に進退して、ディスク部３０によりベローズ弁座１４が開閉されるようになっている。
【００３６】
〔動作維持機構７０の構成〕
次に、動作維持機構７０について説明する。
動作維持機構７０は、ディスク部３０のベローズ弁座１４の開閉動作を制御する弁機構であって、図４に示すように、第一弁機構８０（図中右）および第二弁機構９０（図中左）の２つの弁機構を組み合わせて構成したものである。そして、第一弁機構８０および第二弁機構９０は、それぞれの第一ポート８１６，９１６が連結管８０Ａ，９０Ａを介して圧力流体供給手段に接続されている。また、第一弁機構８０の第二ポート８１７は連結管８０Ｂを介して第一シリンダ室５１４に接続され、かつ、第二弁機構９０の第二ポート９１７は連結管９０Ｂを介して第二シリンダ室５１６に接続されている。さらに、第一弁機構８０の第四ポート８１９は連結管８０Ｃを介して第二弁機構９０の第三ポート９１８に接続され、第二弁機構９０の第四ポート９１９は連結管９０Ｃを介して第一弁機構８０の第三ポート８１８に接続されている。
【００３７】
なお、圧力流体供給手段は、図示しないが、加圧エア供給部と、大気開放部と、これら加圧エア供給部、大気開放部、連結管８０Ａおよび連結管９０Ａに接続された電磁弁などの流路切替手段とを備えて、加圧エアの流路を所定の状態に切替可能に設けられている。すなわち、流路切替手段にて加圧エアの流路を一の状態に切り替えられた場合は、加圧エア供給部からの加圧エアは連結管８０Ａ等を介して第一シリンダ室５１４に供給され、かつ、第二シリンダ室５１６内部の加圧エアは連結管９０Ａ等を介して大気開放部に流通し、大気開放されるようになっている。そして、流路切替手段にて二の状態に切り替えられた場合は、加圧エア供給部からの加圧エアは連結管９０Ａ等を介して第二シリンダ室５１６に供給され、かつ、第一シリンダ室５１４内部の加圧エアは連結管８０Ａ等を介して大気開放部に流通し、大気開放されるようになっている。
【００３８】
第一弁機構８０および第二弁機構９０は同一の構造である。以下、それぞれ対応する構成要素には、第一弁機構８０では８０番台および８００番台の符号を使用し、第二弁機構９０では９０番台および９００番台の符号を使用して説明する。
まず、第一弁機構８０の具体的な構成について、主として図５，６に基づいて説明する。図５は動作維持機構を示した側断面図であり、図６はその平面図である。
第一弁機構８０は、略直方体状に形成された弁本体８１と、この弁本体８１の内部に設けられた弁体８２、圧縮ばね８３、ピストンロッド８４およびピストン８５とを備えている。
【００３９】
弁本体８１は、長手方向の両端面部にそれぞれ円孔が形成された略直方体状の本体部８６と、この本体部８６の図５中上端面部に固定された略正方形状の第一蓋部８７と、本体部８６の図５中下端面部に固定された略正方形状の第二蓋部８８とを備えて構成されている。なお、本体部８６と第一蓋部８７との間にはガスケット８７１が設けられ、本体部８６と第二蓋部８８との間にはガスケット８８１が設けられて、弁本体８１の内部がシールされている。
【００４０】
このような弁本体８１の内部には、本体部８６の略中心に位置する圧力流体導入室８１１と、この圧力流体導入室８１１に隣接する圧力流体排出室８１２と、これら圧力流体導入室８１１および圧力流体排出室８１２の間に位置する弁座８１３とが設けられている。
【００４１】
圧力流体導入室８１１は、軸方向が本体部８６の長手方向に沿う略円筒状の空間であり、第一ポート８１６および第四ポート８１９に連通して設けられている。この圧力流体導入室８１１の内径寸法はピストンロッド８４の径寸法よりも大きく設定され、内部にピストンロッド８４が挿入されるようになっている。このピストンロッド８４が挿入された状態では、圧力流体導入室８１１とピストンロッド８４との間に隙間が形成され、これにより、圧力流体導入室８１１を介して第一ポート８１６と第四ポート８１９との連通が確保されている。
【００４２】
弁座８１３は、圧力流体導入室８１１から圧力流体排出室８１２へ向けて拡径するテーパ状に形成されている。この弁座８１３に対向する位置には、弁体８２が接離可能に設けられている。そして、弁体８２のテーパ面部８２１が弁座８１３に当接することで、圧力流体導入室８１１および圧力流体排出室８１２間における加圧エアの流路が閉塞されるようになっている。なお、弁体８２のテーパ面部８２１上にはＯリング８２２が設けられており、当該流路がより確実に閉塞されるようになっている。
【００４３】
圧力流体排出室８１２は、圧力流体導入室８１１と同軸の略円筒状の空間であり、本体部８６の図５中下端側と第二蓋部８８との間に、圧力流体導入室８１１および第二ポート８１７に連通して設けられている。この圧力流体排出室８１２の内径寸法は弁体８２の径寸法よりも大きく設定されており、内部に弁体８２が移動するスペースが確保されている。
また、この圧力流体排出室８１２の内部には圧縮ばね８３が収容されており、この圧縮ばね８３は第二蓋部８８の内面上に一体形成された略円筒状のばね支持部８８２に支持されている。これにより、圧縮ばね８３は弁体８２を弁座閉塞方向に付勢するようになっている。なお、ばね支持部８８２の内周面は、ピストンロッド８４の基端部が挿入されて、ピストンロッド８４を軸方向に摺動自在に支持する支持孔８８３とされている。
【００４４】
以上のような構成の弁体８２および圧縮ばね８３により、第一ポート８１６を介して圧力流体導入室８１１に導入された加圧エアが弁体８２に作用した場合は、弁体８２は圧縮ばね８３の付勢に抗して弁開放方向（図５中下方向）へ向けて移動して弁座８１３を開放するようになっている。また、圧力流体排出室８１２から圧力流体導入室８１１へと加圧エアが逆流する場合は、弁体８２は圧縮ばね８３の付勢により弁閉塞方向（図５中上方向）へ向けて移動して弁座８１３を閉塞するようになっている。
【００４５】
本体部８６の内部における圧力流体導入室８１１を挟んで弁座８１３とは反対の位置、すなわち、本体部８６の図５中上端側と第一蓋部８７との間には、シリンダ室８１４が設けられている。また、本体部８６の内部におけるシリンダ室８１４と圧力流体導入室８１１との間には連結孔８１５が設けられている。
【００４６】
シリンダ室８１４は、圧力流体導入室８１１と同軸の略円筒状の空間であり、第三ポート８１８に連通して設けられている。
このシリンダ室８１４の内部にはピストン８５が摺動自在に収納されると共に、ピストン８５の外周面に設けられたスライドリング８５１にて良好な摺動性が確保されている。また、ピストン８５の外周面にはＯリング８５２が設けられ、このようなピストン８５によりシリンダ室８１４が２つの空間に仕切られると共に、当該空間同士のシール状態が確保されている。
【００４７】
このシリンダ室８１４における一方の空間８１４Ａ、すなわち、第一蓋部８７とピストン８５との間の空間には、第三ポート８１８を介して加圧エアが供給されるようになっている。そして、ピストン８５の図５中上端面に、第三ポート８１８から導入された圧力流体が作用するように構成されている。
一方、シリンダ室８１４の他方の空間８１４Ｂでは、ピストンロッド８４の先端部（図５中上端）が圧力流体導入室８１１および連結孔８１５を貫通して延長されており、当該先端部はピストン８５の図５中下端面に同軸で連結されている。
これにより、ピストン８５に第三ポート８１８から導入された加圧エアが作用した場合、ピストン８５は空間８１４Ｂ側へと移動し、ピストンロッド８４を介して弁体８２にて弁座８１３を開放させるようになっている。
【００４８】
なお、シリンダ室８１４の他方の空間８１４Ｂは、本体部８６の側面部に設けられた空気孔８１４Ｃを介して外部と連通され、この他方の空間８１４Ｂ内の空気が出入り可能とされている。これにて、ピストン８５が摺動した場合でも、他方の空間８１４Ｂ内の圧力が大気圧と等しくされるようになっている。
また、ピストン８５の径寸法はピストンロッド８４の径寸法に比べて大きく形成されている。このため、第三ポート８１８より導入された加圧エアの圧力が低い場合であっても、ピストン８５は確実に摺動して弁体８２にて弁座８１３を開放させるようになっている。つまり、ピストン８５の高い応答性が確保されている。
【００４９】
連結孔８１５は、圧力流体導入室８１１と同軸の略円筒状の空間であり、その内径寸法がピストンロッド８４の径寸法と略等しく設定されている。この連結孔８１５は、内部に挿通されたピストンロッド８４を軸方向に摺動自在に支持する。また、連結孔８１５の内周面にはワッシャ８１５Ａおよびスナップリング８１５Ｂにて固定されたＯリング８１５Ｃが設けられており、シリンダ室８１４と圧力流体導入室８１１とがシール状態にされている。
【００５０】
そして、図５において、本体部８６の図中右側面部の中央には、圧力流体導入室８１１に連通するように第一ポート８１６が穿設され、この第一ポート８１６に形成された雄ねじには連結管８０Ａ（図４参照）が接続されている。
また、本体部８６の図中左側面部の下側には、圧力流体排出室８１２に連通するように第二ポート８１７が穿設され、この第二ポート８１７に形成された雌ねじには連結管８０Ｂ（図４参照）が接続されている。
これにより、圧力流体供給手段から連結管８０Ａを介して第一ポート８１６に供給された加圧エアは、圧力流体導入室８１１と、圧力流体排出室８１２と、第二ポート８１７と、連結管８０Ｂと、圧力流体導入路５１５とを経由して、第一シリンダ室５１４へと供給されるようになっている。
【００５１】
また、図５に示すように、第一蓋部８７の中心には、シリンダ室８１４に連通するように第三ポート８１８が穿設され、この第三ポート８１８に形成された雌ねじには連結管９０Ｃが接続されている。また、連結管９０Ｃは第二弁機構９０における第四ポート９１９にも接続されている。このため、第二弁機構９０から連結管９０Ｃおよび第三ポート８１８を介して供給された加圧エアは、シリンダ室８１４の一方の空間８１４Ａに導入されるようになっている。
【００５２】
また、図６に示すように、本体部８６の図中下側面部の中央には、圧力流体導入室８１１に連通するように第四ポート８１９が穿設されている。この第四ポート８１９に形成された雌ねじには連結管８０Ｃが接続されており、この連結管８０Ｃは第二弁機構９０における第三ポート９１８にも接続されている。これにより、圧力流体供給手段から連結管８０Ａを介して第一ポート８１６に供給された加圧エアは、圧力流体導入室８１１と、第四ポート８１９と、連結管８０Ｃと、第二弁機構９０の第三ポート９１８とを経由して、第二弁機構９０のシリンダ室９１４にも導入されるようになっている。
【００５３】
次に、第二弁機構９０の具体的な構成について主に図５，６に基づいて説明する。上述のように、この第二弁機構９０は第一弁機構８０と同一の構成であるため、各構成要素についての具体的な説明は適宜省略する。
第二弁機構９０は、本体部９６、第一蓋部９７および第二蓋部９８にて構成された弁本体９１と、弁体９２と、圧縮ばね９３と、ピストンロッド９４と、ピストン９５とを備えて構成されている。
弁本体９１は、圧力流体導入室９１１と、圧力流体排出室９１２と、弁座９１３と、シリンダ室９１４と、連結孔９１５と、第一ポート９１６と、第二ポート９１７と、第三ポート９１８と、第四ポート９１９とを備えている。シリンダ室９１４は、ピストン９５にて２つの空間９１４Ａ，９１４Ｂに仕切られており、空間９１４Ｂは本体部９６に設けられた空気孔９１４Ｃに連通している。連結孔９１５はワッシャ９１５Ａ、スナップリング９１５Ｂおよびリング９１５Ｃを備えている。弁体９２は、テーパ面部９２１およびＯリング９２２を有している。ピストン９５は、スライドリング９５１およびＯリング９５２を備えている。第一蓋部９７はガスケット９７１を備え、第二蓋部９８はガスケット９８１、ばね支持部９８２および支持孔９８３を備えている。
【００５４】
〔ベローズ弁の動作〕
上記のような構成のベローズ弁１の動作について、図面に基づいて説明する。
まず、通常運転時におけるベローズ弁１のベローズ弁座を閉塞する動作について、主に図７に沿って説明する。
【００５５】
初期状態として、ディスク部３０によりベローズ弁座１４が開放されて、図中矢印Ａで示すように、被制御流体が流路形成口１１から流路形成口１２へ向けて流通している状態を例示する。なお、被制御流体は、流路形成口１２から流路形成口１１へ向けて流通する場合であってもよい。
この初期状態からディスク部３０にてベローズ弁座１４を閉塞するために、作動ピストン５２および作動ピストンロッド６０を図中左側へ移動させる。
【００５６】
具体的には、図中右上方の矢印Ｂに示すように、圧力流体供給手段の加圧エア供給部より、連結管８０Ａを介して第一弁機構８０における第一ポート８１６に加圧エアを供給する。これにより、第一ポート８１６に導入された加圧エアの作用により、弁体８２が圧縮ばね８３の付勢に抗して図中右側に移動し、弁体８２により弁座８１３が開放される。したがって、当該加圧エアは、図中矢印Ｃに示すように、第二ポート８１７へと流通する。これと同時に、当該加圧エアは、図中矢印Ｄに示すように第四ポート８１９へも流通し、さらに連結管８０Ｃを経由して図中矢印Ｅに示すように第二弁機構９０における第三ポート９１８に導入される。
そして、第二ポート８１７に供給された加圧エアは、図中矢印Ｆに示すように、連結管８０Ｂおよび圧力流体導入路５１５を介して第一シリンダ室５１４へと流通する。このため、ディスク部３０は、作動ピストン５２および作動ピストンロッド６０を介して図中左側へと移動して、図中二点鎖線で示すように、ベローズ弁座１４を閉塞した状態となる。
【００５７】
このようなディスク部３０の移動の際は、第二シリンダ室５１６は縮小し、図中矢印Ｇ，Ｈに示すように、第二シリンダ室５１６内部の加圧エアが、圧力流体導入路５１７および連結管９０Ｂを介して第二弁機構９０の第二ポート９１７へと導入される。ここにおいて、第二弁機構９０の第三ポート９１８には第一弁機構８０の第四ポート８１９から加圧エアが導入されているので、ピストン９５の作用にて弁体９２が弁座９１３を開放した状態となっている。したがって、当該加圧エアは、図中矢印Ｉに示すように第一ポート９１６へと流通し、図中矢印Ｊに示すように連結管９０Ａを介して圧力流体供給手段の大気開放部にて大気に放出される。
【００５８】
次に、通常運転時におけるベローズ弁１のベローズ弁座を開放する動作について、主に図８に沿って説明する。
初期状態として、図７中二点鎖線で示すように、ディスク部３０によりベローズ弁座１４が閉塞されて、被制御流体の流通が規制されている状態を例示する。
この初期状態からディスク部３０にてベローズ弁座１４を開放させるために、作動ピストン５２および作動ピストンロッド６０を図中右側へ移動させる。
【００５９】
具体的には、図中矢印Ｋに示すように、圧力流体供給手段の加圧エア供給部より、連結管９０Ａを介して第二弁機構９０における第一ポート９１６に加圧エアを供給する。これにより、第一ポート９１６に導入された加圧エアの作用により、弁体９２が圧縮ばね９３の付勢に抗して図中左側に移動し、弁体９２により弁座９１３が開放される。したがって、当該加圧エアは、図中矢印Ｌに示すように、第二ポート９１７へと流通する。これと同時に、当該加圧エアは、図中矢印Ｍに示すように第四ポート９１９へも流通し、さらに連結管９０Ｃを経由して図中矢印Ｎに示すように第一弁機構８０における第三ポート８１８に導入される。
そして、第二ポート９１７に供給された加圧エアは、図中矢印Ｏに示すように、連結管９０Ｂおよび圧力流体導入路５１７を介して第二シリンダ室５１６へと流通する。このため、ディスク部３０は、作動ピストン５２および作動ピストンロッド６０を介して図中右側へと移動して、図中二点鎖線で示す位置にて停止して、ベローズ弁座１４を開放した状態となる。
【００６０】
このようなディスク部３０の移動の際は、第一シリンダ室５１４は縮小し、図中矢印Ｐ，Ｑに示すように、第一シリンダ室５１４内部の加圧エアが、圧力流体導入路５１５および連結管８０Ｂを介して第一弁機構８０の第二ポート８１７へと導入される。ここにおいて、第一弁機構８０の第三ポート８１８には第二弁機構９０の第四ポート９１９から加圧エアが導入されているので、ピストン８５の作用にて弁体８２が弁座８１３を開放した状態となっている。したがって、当該加圧エアは、図中矢印Ｒに示すように第一ポート８１６へと流通し、図中矢印Ｓに示すように連結管８０Ａを介して圧力流体供給手段の大気開放部にて大気に放出される。
【００６１】
次に、圧力流体供給手段からの加圧エアの供給が何らかの条件で緊急停止された場合におけるベローズ弁１の動作について、主に図９に基づいて説明する。
初期状態として、図７中二点鎖線で示すように、ディスク部３０によりベローズ弁座１４が閉塞されて、被制御流体の流通が規制されている状態を例示する。なお、初期状態としては、図８中二点鎖線で示すように、ディスク部３０によりベローズ弁座１４が開放されて、被制御流体が流通している状態でもよい。
この初期状態から、圧力流体供給手段からの加圧エアの供給が何らかの条件で緊急停止された場合、図９に示すように、作動ピストン５２および作動ピストンロッド６０は当該緊急停止時の位置で保持され、ディスク部３０によるベローズ弁座１４の閉塞状態が維持されることになる。
【００６２】
すなわち、図９において、第一ポート８１６への加圧エアの供給が停止されると、第一弁機構８０の弁体８２は、圧縮ばね８３により図中左方向へと付勢されて弁座８１３を閉塞する。これと同時に、第二弁機構９０の弁体９２も、圧縮ばね９３により図中右方向へと付勢されて弁座９１３を閉塞する。これにより、第一弁機構８０および第二弁機構９０の双方において弁閉塞状態となるため、第一シリンダ室５１４および第二シリンダ室５１６の双方において加圧エアの流通が停止する状態となる。このため、作動ピストン５２は、第二弁機構９０により図中左方向への移動が規制され、かつ、第一弁機構８０により図中右方向への移動が規制された状態となる。したがって、ディスク部３０は流路形成口１１からの被制御流体により図中右方向へ押出力を受けている場合であっても、図９に示す状態から変位することはなく、ベローズ弁座１４の閉塞状態が維持される。
【００６３】
また、当該緊急停止時には、第二弁機構９０の第四ポート９１９から第一弁機構８０の第三ポート８１８への加圧エアの導入が停止されると同時に、第一弁機構８０の第四ポート８１９から第二弁機構９０の第三ポート９１８への加圧エアの導入も停止される。このため、ピストン８５，９５には加圧エアが作用しないため、弁体８２，９２は抵抗なく弁閉塞方向へと移動する。
【００６４】
〔実施形態の効果〕
上記した本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
【００６５】
動作維持機構７０では、圧力流体供給手段より第一ポート８１６，９１６に加圧エアが供給された場合、弁体８２，９２は加圧エアの作用を受けて弁座８１３，９１３を開放すると同時に、ピストン８５，９５が加圧エアの作用を受けて弁体８２，９２に弁座８１３，９１３を開放させる。このため、作動ピストン５２および作動ピストンロッド６０を介してディスク部３０を進退させることができる。
そして、圧力流体供給手段から第一ポート８１６，９１６への加圧エアの供給が何らかの状況で緊急停止された場合は、弁体８２，９２は圧縮ばね８３，９３の付勢により移動して弁座８１３，９１３を閉塞する。このため、圧力流体排出室８１２から圧力流体導入室８１１への加圧エアの逆流が防止されると共に、第一シリンダ室５１４および第二シリンダ室５１６における加圧エアの流通が停止するので、ディスク部３０が緊急停止時の位置で停止して、ベローズ弁１の動作を緊急停止時の状態に維持できる。また、この際、ピストン８５，９５が加圧エアの作用を受けない状態となるので、弁体８２，９２は抵抗なく弁閉塞方向へと移動できる。したがって、当該緊急停止時に利用者が意図しないようなベローズ弁１の突発的な動作を防止できる。
【００６６】
第一弁機構８０と第二弁機構９０とを同一の構造としたため、量産化を図ることができ、動作維持機構７０およびベローズ弁１を安価に製造できる。また、例えば第一弁機構８０および第二弁機構９０のいずれかが破損した場合でも、破損した側のみを交換すれば動作維持機構７０を修理できるので、修理コストも低く抑えることができる。
【００６７】
弁本体８１，９１の内部に、ピストンロッド８４，９４と、弁体８２，９２と、ピストン８５，９５とを設ける構造であるので、第一弁機構８０および第二弁機構９０をコンパクト化できる。したがって、これら第一弁機構８０および第二弁機構９０をベローズ弁１に設けることで、ベローズ弁１が大型化することを防ぐことができる。
また、略直方体状の本体部８６，９６に圧力流体導入室８１１，９１１、圧力流体排出室８１２，９１２、弁座８１３，９１３、シリンダ室８１４，９１４、連結孔８１５，９１５、第一ポート８１６，９１６、第二ポート８１７，９１７、第三ポート８１８，９１８、第四ポート８１９，９１９および空気孔８１４Ｃ，９１４Ｃを穿設するだけの簡易な構成であるので、本体部８６，９６を容易に製造できる。したがって、第一弁機構８０および第二弁機構９０を低コストで製造できる。
本体部８６，９６には、シリンダ室８１４，９１４の他方の空間８１４Ｂ，９１４Ｂに連通する空気孔８１４Ｃ，９１４Ｃを設けているので、ピストン８５，９５をスムーズに摺動させることができる。
【００６８】
連結孔８１５，９１５には、Ｏリング８１５Ｃ，９１５Ｃが設けられているので、シリンダ室８１４，９１４と圧力流体導入室８１１，９１１とをシールできる。このため、圧力流体導入室８１１，９１１からシリンダ室８１４，９１４への加圧エアの侵入を防止でき、加圧エアが空気孔８１４Ｃ，９１４Ｃから漏出するなどの不具合が発生することを防止できる。また、Ｏリング８１５Ｃ，９１５Ｃの取り付けも、ワッシャ８１５Ａ，９１５Ａおよびスナップリング８１５Ｂ，９１５Ｂに固定するという簡易な構成で実現できるので、第一弁機構８０および第二弁機構９０を低コストで容易に製造できる。
【００６９】
弁体８２，９２におけるテーパ面部８２１，９２１には、Ｏリング８２２，９２２を設けているので、テーパ面部８２１，９２１を弁座８１３，９１３に当接させた状態で、圧力流体導入室８１１，９１１と圧力流体排出室８１２，９１２とをより確実に遮断することができる。したがって、ベローズ弁１の動作をより確実に維持できる。
【００７０】
ピストン８５，９５の外周面にＯリング８５２，９５２を設けているので、シリンダ室８１４における一方の空間８１４Ａ，９１４Ａと他方の空間８１４Ｂ，９１４Ｂとをシールすることができる。このため、第三ポート８１８，９１８に導入された加圧エアが空気孔８１４Ｃ，９１４Ｃから外部に漏出するなどの不具合が発生することを防止できる。
【００７１】
第二蓋部８８，９８にはばね支持部８８２，９８２が設けられているので、圧縮ばね８３，９３を確実に設置することができ、かつ、何らかの状況で弁本体８１，９１内部にて圧縮ばね８３，９３が転倒することを防ぐことができる。また、第二蓋部８８，９８におけるばね支持部８８２，９８２の内周面は、ピストンロッド８４，９４の基端部摺動可能に支持する支持孔８８３，９８３とされているので、ピストンロッド８４，９４の良好な摺動動作を得ることができる。
【００７２】
〔実施形態の変形〕
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
【００７３】
前記実施形態では、圧力流体機器として、ベローズ弁本体が略Ｙ字形管状で空気作動式のベローズ弁１を例示したが、これに限らない。すなわち、例えば、油圧作動式のベローズ弁や、弁本体が略Ｔ字形管状のベローズ弁なども挙げられ、さらにはベローズ弁に限らず、例えば工業機器や建設機器における空気作動式あるいは油圧作動式のシリンダなど、いずれの圧力流体機器をも対象とすることができる。
【００７４】
前記実施形態では、第一弁機構８０および第二弁機構９０を組み合わせて動作維持機構７０を構成し、これを１つのベローズ弁１に対して設ける構成を例示したが、これに限らない。すなわち、本発明の弁機構は、圧力流体供給源と圧力流体機器とを接続する流路に単体で設置してもよく、さらには複数の圧力流体機器が設けられた圧力流体回路に所定の配置で３個以上設置する構成としてもよい。
【００７５】
前記実施形態では、本発明の弁機構における第一ないし第四ポートの全てを使用する構成を例示したが、本発明の弁機構の使用法はこれに限らない。すなわち、第四ポートを閉塞栓にて閉塞して使用すれば第一ないし第三ポートのみが機能する弁機構が得られ、さらに第三および第四ポートのそれぞれを閉塞栓にて閉塞して使用すれば第一および第二ポートのみが機能する弁機構が得られる。したがって、本発明の弁機構を圧力流体回路上の様々な位置に設置することができ、様々な状態に加圧エアの流通を制御できる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】従来の単動式Ｙ型ベローズ弁を示した側断面図である。
【図２】従来の空気圧シリンダのブレーキ装置における作動ピストンロッドの軸直交方向における断面を模式的に示した図であり、（Ａ)はブレーキ開放状態を示し、（Ｂ）はブレーキ状態を示す。
【図３】従来の空気圧シリンダとこれに設けられたブレーキ装置の側断面を模式的に示した図であり、（Ａ)はブレーキ開放状態を示し、（Ｂ）はブレーキ状態を示す。
【図４】本発明の一実施形態に係るベローズ弁および動作維持機構を示した側断面図である。
【図５】前記実施形態における動作維持機構を示した側断面図である。
【図６】前記実施形態における動作維持機構を示した平面図である。
【図７】前記実施形態におけるベローズ弁のベローズ弁座を閉塞する動作を模式的に示した側断面図である。
【図８】前記実施形態におけるベローズ弁のベローズ弁座を開放する動作を模式的に示した側断面図である。
【図９】前記実施形態における加圧エアの供給が停止した際のベローズ弁の状態を模式的に示した側断面図である。
【符号の説明】
【００７７】
１…ベローズ弁（圧力流体機器）
１０…ベローズ弁本体
１１…流路形成口（一の開口端）
１２…流路形成口（二の開口端）
１３…駆動部取付口（三の開口端）
１４…ベローズ弁座
２０…ボンネット部
３０…ディスク部（被駆動部）
４０…ベローズ
５１…メインシリンダ
５１４…第一シリンダ室
５１６…第二シリンダ室
５２…作動ピストン
６０…作動ピストンロッド
７０…動作維持機構
８０…第一弁機構
９０…第二弁機構
８１，９１…弁本体
８１１，９１１…圧力流体導入室
８１２，９１２…圧力流体排出室
８１３，９１３…弁座
８１４，９１４…シリンダ室
８１６，９１６…第一ポート
８１７，９１７…第二ポート
８１８，９１８…第三ポート
８１９，９１９…第四ポート
８２，９２…弁体
８３，９３…圧縮ばね（付勢手段）
８４，９４…ピストンロッド
８５，９５…ピストン
【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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【図８】
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【図９】
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