| 【発明の名称】 |
バルブ用シリンダおよびそれを備えるバルブ |
| 【発明者】 |
【氏名】桜井 豊信
【氏名】石垣 恒雄
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| 【要約】 |
【課題】長期間に亘り良好に開閉動作し、しかも、シール箇所が少ないために気密性の確保が容易なバルブ用シリンダおよびそれを備えるバルブを提供する。
【解決手段】ダイヤフラム弁４０は、シリンダチューブ５２に挿入された弁棒４４と、弁棒４４が変位する際に該弁棒４４と一体的に変位する第１のピストン５４および第２のピストン５６と、両ピストン５４、５６の間に介在された筒状隔壁５８と、前記シリンダ本体５０のロッド側端部またはヘッド側端部にそれぞれ形成された第１のポート６０または第２のポート７０とを具備する。第１のピストン５４は筒状隔壁５８の内部に嵌合され、第２のピストン５６は弁棒４４に保持され、筒状隔壁５６は第２のピストン５６の一端面に突出形成された中央突出部５６ａに係合されている。シリンダ本体５０の内部には第１の室２８〜第４の室３１が形成され、この中、第１の室２８および第３の室３０に第１のポート６０を介して圧縮空気が導入されることにより弁棒４４が変位してダイヤフラム弁４０が開状態となる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】ボディおよび前記ボディに固着されたカバー部材からなるシリンダ本体と、前記ボディの環状壁部からなるシリンダチューブと、前記シリンダチューブに挿入された弁棒と、前記弁棒が変位する際に該弁棒と一体的に変位する第１のピストンおよび第２のピストンと、前記第１と第２のピストン間に配置された筒状隔壁と、前記シリンダ本体のロッド側端部に形成された第１のポートと、前記シリンダ本体のヘッド側端部に形成された第２のポートと、を具備し、前記第１または第２のピストンのいずれか一方が前記筒状隔壁の内部に嵌合されるとともに他方が前記弁棒に保持され、かつ前記筒状隔壁は前記第１または第２のピストンの一端面に突出形成された突出部に係合されており、前記シリンダ本体のロッド側端面内壁と前記第１のピストンの間に前記第１のポートを介して外部に連通された第１の室が形成され、前記第１のピストンと前記筒状隔壁との間に第２の室が形成され、前記筒状隔壁と前記第２のピストンとの間に第３の室が形成され、前記第２のピストンと前記シリンダ本体のヘッド側端面内壁との間に前記第２のポートを介して外部に連通された第４の室が形成され、前記第１の室は前記筒状隔壁または前記第１のピストンに形成された第１の通路を介して前記第３の室に連通しており、かつ前記第２の室は前記第２のピストンまたは前記筒状隔壁に形成された第２の通路を介して前記第４の室に連通していることを特徴とするバルブ用シリンダ。
【請求項２】請求項１記載のバルブ用シリンダにおいて、前記第１または第２のピストンのいずれか一方の筒状隔壁側端面が他方の一端面に突出形成された突出部の端面に当接していることを特徴とするバルブ用シリンダ。
【請求項３】第１の流路および第２の流路が形成された継手部材と前記継手部材に連結されたバルブ用シリンダとから構成され、前記バルブ用シリンダが備える弁棒が変位することに伴って前記第１の流路および第２の流路が連通または遮断されることにより流体の流通制御が行われるバルブにおいて、前記バルブ用シリンダが、ボディおよび前記ボディに固着されたカバー部材からなるシリンダ本体と、前記ボディの環状壁部からなるシリンダチューブと、前記シリンダチューブに挿入された弁棒と、前記弁棒が変位する際に該弁棒と一体的に変位する第１のピストンおよび第２のピストンと、前記第１と第２のピストン間に配置された筒状隔壁と、前記シリンダ本体のロッド側端部に形成された第１のポートと、前記シリンダ本体のヘッド側端部に形成された第２のポートと、を具備し、前記第１または第２のピストンのいずれか一方が前記筒状隔壁の内部に嵌合されるとともに他方が前記弁棒に保持され、かつ前記筒状隔壁は前記第１または第２のピストンの一端面に突出形成された突出部に係合されており、前記シリンダ本体のロッド側端面内壁と前記第１のピストンの間に前記第１のポートを介して外部に連通された第１の室が形成され、前記第１のピストンと前記筒状隔壁との間に第２の室が形成され、前記筒状隔壁と前記第２のピストンとの間に第３の室が形成され、前記第２のピストンと前記シリンダ本体のヘッド側端面内壁との間に前記第２のポートを介して外部に連通された第４の室が形成され、前記第１の室は前記筒状隔壁または前記第１のピストンに形成された第１の通路を介して前記第３の室に連通しており、かつ前記第２の室は前記第２のピストンまたは前記筒状隔壁に形成された第２の通路を介して前記第４の室に連通しており、前記第１または第２のポートのいずれか一方から圧力流体が導入されて前記第１と第３の室または前記第２と第４の室のいずれか一方の２室内の圧力が他方の２室内の圧力よりも高くなり、かつ前記他方の２室内の気体が他方のポートから外部に排出されることによって前記弁棒が変位することを特徴とするバルブ。
【請求項４】請求項３記載のバルブにおいて、前記第１または第２のピストンのいずれか一方の筒状隔壁側端面が他方の一端面に突出形成された突出部の端面に当接していることを特徴とするバルブ。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、バルブ用シリンダおよびそれを備えるバルブに関し、一層詳細には、長期間に亘って良好に開閉動作し、しかも、気密性を容易に確保することができるバルブ用シリンダおよびそれを備えるバルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来技術に係るバルブ用シリンダを備えるダイヤフラム弁を図６に示す。この図６に示されるように、ダイヤフラム弁１は、図示しない流体用チューブに連結される継手部材２とバルブ用シリンダ３とが互いに連結されることにより構成される。
【０００３】継手部材２の内部には第１の流路４と第２の流路５が形成されており、両者はそれぞれ、前記継手部材２に膨出形成された突起部６内の弁棒カバー挿入口６ａに連通している。該弁棒カバー挿入口６ａに通じる第１の流路４の開口部には、該開口部を囲繞するように弁座７が設けられている。したがって、ダイヤフラム弁１が閉状態にある場合、この弁座７には、弁棒カバー挿入口６ａの底部と該弁棒カバー挿入口６ａに挿入固定された弁棒カバー８とに挟持されたダイヤフラム９が着座する。ダイヤフラム９の弁座７に対する着座・離間により第１の流路４と第２の流路５が互いに遮断・連通され、流体の流通制御が行われる。
【０００４】弁棒カバー８の一方の小径な凸状一端部８ａは、前記突起部６の外周部に螺合するスクリューキャップ１０に形成された貫通孔を通り、また、大径な他端部８ｂは、上記したように、弁棒カバー挿入口６ａに挿入されて該弁棒カバー挿入口６ａの底部に着座している。そして、スクリューキャップ１０が突起部６の外周に形成されためねじ部１１に螺合されることによって、弁棒カバー８が継手部材２に連結されている。これにより継手部材２とバルブ用シリンダ３とが互いに連結され、ダイヤフラム弁１が構成される。弁棒カバー８が継手部材２に連結された際には、スクリューキャップ１０の頭部端面内壁により弁棒カバー８の中腹に形成された太径部８ｃが常時押圧される。このため、弁棒カバー８はスクリューキャップ１０から離脱することがない。
【０００５】弁棒カバー８の中空内部には、弁棒１２が挿入されている。弁棒１２の一端部１２ａは拡径され、この一端部１２ａにはコイルスプリング１３の一端が着座しており、該コイルスプリング１３の他端は弁棒カバー８の凸状一端部８ａの端面内壁に着座している。また、前記一端部１２ａには凹部１２ｂが形成されており、該凹部１２ｂにはダイヤフラム押圧部材１４が嵌着されている。
【０００６】一方、バルブ用シリンダ３のシリンダ本体１５は、ボディ１６とヘッドカバー１７とから構成され、前記ボディ１６側の環状壁部１６ａとヘッドカバー１７側の環状壁部１７ａによりシリンダチューブ１８が形成される。そして、シリンダ本体１５には、弁棒カバー８が保持されている。すなわち、ボディ１６の端面には貫通孔１９が形成されており、この貫通孔１９には、弁棒カバー８の凸状一端部８ａが挿入されている。そして、該凸状一端部８ａにおいて、シリンダチューブ１８の内部に突出した先端部には環状溝８ｄが形成され、この環状溝８ｄにリング状の保持部材２０が係合されることによって弁棒カバー８のシリンダ本体１５からの抜け止めがなされている。なお、弁棒カバー８とボディ１６の端部との間および弁棒１２と弁棒カバー８の先端部との間はＯリング２１ａ、２１ｂによりそれぞれシールされている。
【０００７】弁棒カバー８の凸状一端部８ａが貫通孔１９に挿入されることにより、弁棒１２は、略中央から先端部にかけてシリンダチューブ１８に挿入される。なお、弁棒１２のシリンダチューブ１８に挿入された部分には、２つの横溝２２ａ、２２ｂを備える通路２３が形成されている。
【０００８】また、弁棒１２には、ボディ１６の端面内壁（シリンダ本体１５のロッド側端面内壁）側から、第１のピストン２４および第２のピストン２５が所定間隔離間して保持部材２６ａ、２６ｂによりそれぞれ固着されている。この場合、第１のピストン２４と第２のピストン２５とはそれぞれの受圧面積が等しい。また、第１のピストン２４および第２のピストン２５の下面に形成された環状溝にはＯリング２１ｃ、２１ｄがそれぞれ埋入されており、該Ｏリング２１ｃ、２１ｄにより弁棒１２と第１のピストン２４および第２のピストン２５との間がそれぞれシールされている。さらに、第１のピストン２４および第２のピストン２５の各外周部とシリンダチューブ１８との間はＯリング２１ｅ、２１ｆによりシールされている。
【０００９】さらに、第１のピストン２４と第２のピストン２５との間には、両者から所定間隔離間して、ボディ１６とヘッドカバー１７とに挟持されることによりシリンダチューブ１８に固定位置決めされた隔壁２７が配置されており、弁棒１２は、該隔壁２７に形成された貫通孔に貫通されている。そして、弁棒１２と隔壁２７との間およびシリンダチューブ１８の内周壁と隔壁２７との間はＯリング２１ｇ、２１ｈによってそれぞれシールされている。
【００１０】以上のような配置構成により、シリンダ本体１５のロッド側端面内壁と第１のピストン２４との間、第１のピストン２４と隔壁２７との間、隔壁２７と第２のピストン２５との間および第２のピストン２５とヘッドカバー１７の端面内壁との間に、第１〜第４の室２８、２９、３０、３１がそれぞれ形成されている。これらの中、第１の室２８、第２の室２９および第４の室３１は、それぞれ、ボディ１６に形成された第１のポート３２、ボディ１６とヘッドカバー１７との係合部に形成された第２のポート３３およびヘッドカバー１７に形成された第３のポート３４を介して外部に連通している。また、第１の室２８と第３の室３０とは前記通路２３を介して連通している。すなわち、通路２３は、図６から諒解されるように弁棒１２の略中央から先端部に至るまで形成されており、横溝２２ａにより第１の室２８に連通し、かつ横溝２２ｂにより第３の室３０に連通しているからである。なお、通路２３と第４の室３１とは、該通路２３に嵌合する球形状の閉塞部材３５により互いに遮断されている。
【００１１】このように構成されたダイヤフラム弁１の第１の流路４と第２の流路５とを連通して流体を流通させるためには、第１のポート３２を介して圧縮空気を第１の室２８に導入する。この際、圧縮空気は横溝２２ａ、通路２３および横溝２２ｂを介して第３の室３０へも導入される。
【００１２】一方、第２の室２９および第４の室３１には圧縮空気は導入されない。したがって、第２の室２９および第４の室３１に比して、第１の室２８および第３の室３０における圧力が高くなる。このため、第１の室２８および第３の室３０側から第１のピストン２４および第２のピストン２５が押圧され、その結果、両者がヘッドカバー１７の端面内壁（図６における上方）に指向して変位する。この場合、第１のピストン２４および第２のピストン２５は保持部材２６ａ、２６ｂにより弁棒１２に堅牢に保持されているので、第１のピストン２４および第２のピストン２５の上方への変位に伴い、弁棒１２も上方に変位する。この際、第２の室２９および第４の室３１内の空気は、第２のポート３３および第３のポート３４を介して外部へと排出される。
【００１３】弁棒１２が上方へ変位する際には、コイルスプリング１３が収縮し、一方、ダイヤフラム９は、前記ダイヤフラム押圧部材１４に追従して中央部分が上方に撓曲変位する。その結果、図６に示すように、ダイヤフラム９が弁座７から離間し、第１の流路４と第２の流路５とが弁棒カバー挿入口６ａを介して連通するに至る。これにより、ダイヤフラム弁１が開状態となり、流体が流通可能となる。
【００１４】第１のポート３２からの圧縮空気の導入を停止した場合、弁棒１２は、コイルスプリング１３の弾発付勢により下方に変位する。したがって、ダイヤフラム９が弁座７に着座し、第１の流路４と第２の流路５とが再び互いに遮断され、流体の流通が停止される。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した従来技術に係るバルブ用シリンダ３においては、隔壁２７をボディ１６とヘッドカバー１７とによって挟持している。このため、シリンダチューブ１８をボディ１６側の環状壁部１６ａとヘッドカバー１７側の環状壁部１７ａから構成している。これによって、例えば、製造時における寸法誤差等によりボディ１６またはヘッドカバー１７の位置に偏りが生じると、第１のピストン２４または第２のピストン２５の外周部端面に嵌合されたＯリング２１ｅ、２１ｆは、弁棒１２が変位する際に、ボディ１６またはヘッドカバー１７の内周壁に偏って摺接する。その結果、摺接する箇所のみが速く摩耗するので、短期間で気密性が確保できなくなり、このため、ダイヤフラム弁１の動作不良を招いてしまうという不具合がある。
【００１６】また、シール部材や該シール部材が嵌合される部材に寸法誤差がある場合には気密性を確保することが困難となることから、シール箇所は少ない方が本来は望ましいが、上記バルブ用シリンダ３においてはシール箇所が９箇所と多く、しかも、シールを行うために８個のＯリング２１ａ〜２１ｈと閉塞部材３５の合計９個ものシール部材を必要とする。すなわち、構成部材数が多いので、ダイヤフラム弁１が高価格となっている。
【００１７】本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、シリンダチューブが１つの部材から構成され、このためにピストンの外周部端面に嵌合されたＯリングが該シリンダチューブの内周壁に均等に摺接するので気密性が長期間に亘って確保され、これにより確実に動作させることができ、しかも、シール箇所が少ないために気密性を確保することが容易であるとともに安価なバルブ用シリンダおよびそれを備えるバルブを提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するために、本発明に係るバルブ用シリンダは、ボディおよび前記ボディに固着されたカバー部材からなるシリンダ本体と、前記ボディの環状壁部からなるシリンダチューブと、前記シリンダチューブに挿入された弁棒と、前記弁棒が変位する際に該弁棒と一体的に変位する第１のピストンおよび第２のピストンと、前記第１と第２のピストン間に配置された筒状隔壁と、前記シリンダ本体のロッド側端部に形成された第１のポートと、前記シリンダ本体のヘッド側端部に形成された第２のポートとを具備し、前記第１または第２のピストンのいずれか一方が前記筒状隔壁の内部に嵌合されるとともに他方が前記弁棒に保持され、かつ前記筒状隔壁は前記第１または第２のピストンの一端面に突出形成された突出部に係合されており、前記シリンダ本体のロッド側端面内壁と前記第１のピストンの間に前記第１のポートを介して外部に連通された第１の室が形成され、前記第１のピストンと前記筒状隔壁との間に第２の室が形成され、前記筒状隔壁と前記第２のピストンとの間に第３の室が形成され、前記第２のピストンと前記シリンダ本体のヘッド側端面内壁との間に前記第２のポートを介して外部に連通された第４の室が形成され、前記第１の室は前記筒状隔壁または前記第１のピストンに形成された第１の通路を介して前記第３の室に連通しており、かつ前記第２の室は前記第２のピストンまたは前記筒状隔壁に形成された第２の通路を介して前記第４の室に連通していることを特徴とする。
【００１９】また、本発明に係るバルブは、第１の流路および第２の流路が形成された継手部材と前記継手部材に連結されたバルブ用シリンダとから構成され、前記バルブ用シリンダが備える弁棒が変位することに伴って前記第１の流路および第２の流路が連通または遮断されることにより流体の流通制御が行われるバルブにおいて、前記バルブ用シリンダが、ボディおよび前記ボディに固着されたカバー部材からなるシリンダ本体と、前記ボディの環状壁部からなるシリンダチューブと、前記シリンダチューブに挿入された弁棒と、前記弁棒が変位する際に該弁棒と一体的に変位する第１のピストンおよび第２のピストンと、前記第１と第２のピストン間に配置された筒状隔壁と、前記シリンダ本体のロッド側端部に形成された第１のポートと、前記シリンダ本体のヘッド側端部に形成された第２のポートとを具備し、前記第１または第２のピストンのいずれか一方が前記筒状隔壁の内部に嵌合されるとともに他方が前記弁棒に保持され、かつ前記筒状隔壁は前記第１または第２のピストンの一端面に突出形成された突出部に係合されており、前記シリンダ本体のロッド側端面内壁と前記第１のピストンの間に前記第１のポートを介して外部に連通された第１の室が形成され、前記第１のピストンと前記筒状隔壁との間に第２の室が形成され、前記筒状隔壁と前記第２のピストンとの間に第３の室が形成され、前記第２のピストンと前記シリンダ本体のヘッド側端面内壁との間に前記第２のポートを介して外部に連通された第４の室が形成され、前記第１の室は前記筒状隔壁または前記第１のピストンに形成された第１の通路を介して前記第３の室に連通しており、かつ前記第２の室は前記第２のピストンまたは前記筒状隔壁に形成された第２の通路を介して前記第４の室に連通しており、前記第１または第２のポートのいずれか一方から圧力流体が導入されて前記第１と第３の室または前記第２と第４の室のいずれか一方の２室内の圧力が他方の２室内の圧力よりも高くなり、かつ前記他方の２室内の気体が他方のポートから外部に排出されることによって前記弁棒が変位することを特徴とする。
【００２０】このバルブ用シリンダまたはバルブにおいては、筒状隔壁はシリンダチューブに固定位置決めされない。したがって、シリンダチューブを１つの部材（ボディの環状壁部）から構成することができる。このため、該シリンダチューブの内周壁にはＯリングが均等に摺接する。したがって、該Ｏリングの摩耗が極めて少なくて済む。その結果、長期間に亘りバルブの動作不良を招くことなく確実に開閉動作させることができる。
【００２１】また、このバルブ用シリンダまたはバルブにおいては、シール箇所が少ない。したがって、気密性を確保することが容易である。加えて、シール部材の数を少なくすることができるので、バルブを安価に提供することが可能となる。
【００２２】この場合、第１または第２のピストンのいずれか一方の筒状隔壁側端面を、他方の一端面に突出形成された突出部の端面に当接させることが好ましい。当接されたピストンが圧力流体および他方のピストンの双方から押圧されるので、弁棒が確実に変位するようになる。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るバルブ用シリンダにつきこれを備えるバルブとの関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、図６に示される構成要素に対応する構成要素については同一の参照符号を付しており、また、その詳細な説明を省略する場合がある。
【００２４】本実施の形態に係るバルブ用シリンダを備え、圧縮空気の導入によって開動作するダイヤフラム弁の概略縦断面を図１に示す。図１に示されるように、本実施の形態に係るダイヤフラム弁４０は、継手部材２とバルブ用シリンダ４２とが互いに連結されて構成される。
【００２５】継手部材２には突起部６が膨出形成されており、該突起部６の内部には、後述する弁棒カバー８が挿入される弁棒カバー挿入口６ａが形成されている。継手部材２の内部にはさらに、流体を流通させるための第１の流路４と第２の流路５が形成されており、両者は前記弁棒カバー挿入口６ａにそれぞれ連通している。
【００２６】弁棒カバー挿入口６ａに通じる第１の流路４の開口部には、該開口部を囲繞するように弁座７が設けられている。ダイヤフラム弁４０が閉状態にある場合、この弁座７には、弁棒カバー挿入口６ａの底部と該弁棒カバー挿入口６ａに挿入固定された弁棒カバー８とに挟持されたダイヤフラム９が着座する（図１参照）。この着座によって第１の流路４と第２の流路５が互いに遮断され、流体の流通が阻止される。
【００２７】弁棒カバー８の一方の小径な凸状一端部８ａは、前記突起部６の外周部に嵌合するスクリューキャップ１０に形成された貫通孔を通り、また、直径方向の中心へと指向したテーパ面を有する他端部８ｂは、上記したように弁棒カバー挿入口６ａに挿入され、該弁棒カバー挿入口６ａの底部に着座している。そして、弁棒カバー８は、スクリューキャップ１０が突起部６の外周に形成されためねじ部１１に螺合されることによって継手部材２に連結されている。これにより継手部材２とバルブ用シリンダ４２とが互いに連結され、ダイヤフラム弁４０が構成される。弁棒カバー８が継手部材２に連結された際には、スクリューキャップ１０の頭部端面内壁により弁棒カバー８の中腹に形成された太径部８ｃが常時押圧される。したがって、弁棒カバー８がスクリューキャップ１０から離脱することなく継手部材２に保持される。
【００２８】弁棒カバー８の中空内部には、弁棒４４が挿入されている。すなわち、継手部材２の突起部６内には、弁棒４４が弁棒カバー８を介して挿入されている。弁棒４４の拡径した端部４４ａにはコイルスプリング１３の一端が着座しており、該コイルスプリング１３の他端は弁棒カバー８の凸状一端部８ａの端面内壁に着座している。また、端部４４ａにはダイヤフラム押圧部材１４が接合されている。
【００２９】そして、バルブ用シリンダ４２においては、ボディ４６の開口端部にヘッドカバー４８が気密に固着されてシリンダ本体５０が構成されている。このことから諒解されるように、シリンダ本体５０のシリンダチューブ５２は、ボディ４６の環状壁部４６ａのみから構成される。
【００３０】ボディ４６の端面（シリンダ本体５０のロッド側端面）に形成された貫通孔１９には、弁棒カバー８の凸状一端部８ａが挿入され、該凸状一端部８ａの先端部はシリンダチューブ５２内に突出している。この突出した先端部には環状溝８ｄが形成されており、該環状溝８ｄにリング状の保持部材２０が係合されることによって弁棒カバー８のシリンダ本体５０からの抜け止めがなされる。すなわち、弁棒カバー８がシリンダ本体５０に保持され、その結果、弁棒４４の略中央から先端部がシリンダチューブ５２に挿入される。なお、弁棒カバー８とボディ４６との間および弁棒４４と弁棒カバー８の先端部との間は、Ｏリング５３ａ、５３ｂによりそれぞれシールされている。
【００３１】バルブ用シリンダ４２はさらに、互いに所定間隔離間して、弁棒４４が変位する際に該弁棒４４と一体的に変位する第１のピストン５４および第２のピストン５６と、両者の間に介在された筒状隔壁５８とを具備する。このような配置構成により、シリンダ本体５０のロッド側端面内壁と第１のピストン５４との間、第１のピストン５４と筒状隔壁５８との間、筒状隔壁５８と第２のピストン５６との間および第２のピストン５６とヘッドカバー４８の端面内壁との間に、それぞれ、第１〜第４の室２８、２９、３０、３１が形成されている。
【００３２】第１のピストン５４、筒状隔壁５８および第２のピストン５６の構成につき、図１を参照してより詳細に説明する。まず、略円盤状である第１のピストン５４は、Ｏリング５３ｃを介して弁棒４４に固着され、かつ筒状隔壁５８の内部に嵌合されている。すなわち、第１のピストン５４は、弁棒４４と筒状隔壁５８との間に介在されており、第１のピストン５４と弁棒４４との間または筒状隔壁５８との間はＯリング５３ｃ、５３ｄによりそれぞれシールされている。そして、第１の室２８は、シリンダ本体５０のロッ ド側に形成された第１のポート６０に連通している。
【００３３】第１のピストン５４の筒状隔壁５８側は、第２のピストン５６の筒状隔壁５８側に突出形成された中央突出部５６ａの端面に当接している。後述するように、この当接と保持部材６２の係合により、第２のピストン５６が弁棒４４に保持される。
【００３４】筒状隔壁５８は、第２のピストン５６に突出形成された前記中央突出部５６ａの環状壁部にＯリング５３ｅを介して係合されている。すなわち、筒状隔壁５８はシリンダチューブ５２には固定されていない。このため、上記したように、シリンダチューブ５２をボディ４６の環状壁部４６ａのみで構成することができる。なお、図１から諒解されるように、筒状隔壁５８の環状壁部の端面は、シリンダチューブ５２の内周壁に膨出形成された膨出部５２ａに当接している。
【００３５】ここで、筒状隔壁５８には、図２に示すように、該筒状隔壁５８の環状壁部および該環状壁部の端面の各一部が切り欠かれることによって溝６４が形成されている。この溝６４により、第１の室２８と第３の室３０とが連通する。すなわち、第３の室３０は、第１の室２８および前記第１のポート６０を介して外部に連通している。
【００３６】第２のピストン５６の筒状隔壁５８側に突出形成された前記中央突出部５６ａは弁棒４４を囲繞しており、筒状隔壁５８はこの中央突出部５６ａの環状壁部にＯリング５３ｅを介して係合されている。そして、中央突出部５６ａの端面には、第１のピストン５４の端面が当接している。
【００３７】また、第２のピストン５６は直径方向に沿って立ち上がり部５６ｂを有しており、後述するように、ダイヤフラム弁４０が開状態となった際には、この立ち上がり部５６ｂの上端面がヘッドカバー４８の端面内壁に当接する。そして、前記立ち上がり部５６ｂの外周部端面とシリンダチューブ５２との間はＯリング５３ｆによってシールされている。
【００３８】さらに、第２のピストン５６は、弁棒４４の先端部側が貫通して突出する貫通孔を有する。この貫通孔から突出した弁棒４４の先端部には環状溝４４ｂが形成されており、該環状溝４４ｂにはリング状の保持部材６２が係合されている。この保持部材６２によって、第２のピストン５６の弁棒４４からの抜け止めがなされる。結局、第２のピストン５６は、この保持部材６２と第１のピストン５４とにより挟持されており、これによって弁棒４４に保持されている。
【００３９】第２のピストン５６の貫通孔に弁棒４４の先端部が貫通された際には、第２のピストン５６と弁棒４４との間に通路６６が形成される。この通路６６は、第２のピストン５６の中央突出部５６ａの端面に形成された横溝６８を介して第２の室２９と連通している。すなわち、横溝６８は、第２のピストン５６に形成された前記貫通孔から中央突出部５６ａの端面の直径方向に沿って形成され、第２の室２９に通じる開口部を有する。さらに、通路６６は、保持部材６２がシール効果を奏することなく弁棒４４の環状溝４４ｂに係合しているため、第４の室３１にも連通している。結局、第２の室２９と第４の室３１とは、通路６６および横溝６８を介して連通している。
【００４０】一方、第４の室３１は、ヘッドカバー４８に形成された第２のポート７０を介して外部に連通している。以上から諒解されるように、第２の室２９は、第４の室３１および第２のポート７０を介して外部に連通している。
【００４１】このように、本実施の形態に係るバルブ用シリンダ４２においては、シール部材がＯリング５３ａ〜５３ｆの６個であり、従来技術に係るバルブ用シリンダ３より３個も少ない。換言すれば、シール箇所が３箇所少ないので、従来のバルブ用シリンダ３よりも気密性を確保することが容易となる。また、シール部材の数が少ないので、ダイヤフラム弁４０を従来のダイヤフラム弁１よりも安価に提供することが可能となる。
【００４２】本実施の形態に係るダイヤフラム弁４０は基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その作用につき説明する。
【００４３】ダイヤフラム弁４０を開状態として流体を流通させるためには、継手部材２に形成された第１の流路４と第２の流路５とを連通させる。すなわち、まず、前記第１のポート６０を介して圧縮空気を第１の室２８に導入する。この際に、圧縮空気は筒状隔壁５８に形成された溝６４を介して第３の室３０にも導入される。
【００４４】一方、第２の室２９および第４の室３１は、第２のポート７０を介して外部に連通している。すなわち、両室においては、大気圧に維持される。したがって、第２の室２９および第４の室３１に比して第１の室２８および第３の室３０内の圧力が高くなる。このため、第１のピストン５４および第２のピストン５６が、第１の室２８および第３の室３０側から押圧される。その結果、両者がヘッドカバー４８の端面内壁（図１における上方）に指向して変位する。この場合、第２のピストン５６の中央突出部５６ａの端面には第１のピストン５４の端面が当接しているので、第２のピストン５６は第１のピストン５４からも押圧されることになる。したがって、第２のピストン５６、ひいては、弁棒４４が確実に上方へ変位する。
【００４５】上記したように、第１のピストン５４は弁棒４４と筒状隔壁５８とに固着されており、また、第２のピストン５６は第１のピストン５４および保持部材６２に挟持されることにより弁棒４４に保持されているので、第１のピストン５４および第２のピストン５６が上方に変位することに伴って、弁棒４４もまた上方に変位する。この際には、第２の室２９および第４の室３１内の空気が第２のポート７０を介して外部へと排出され、また、弁棒カバー８内のコイルスプリング１３が収縮する。なお、筒状隔壁５８は第３の室３０に導入された圧縮空気により押圧されているので、弁棒４４とともに変位することはない。
【００４６】弁棒４４が上方へ変位することに伴って、ダイヤフラム９の中央部分は、図３に示すように、ダイヤフラム押圧部材１４に追従して上方に撓曲変位し、弁座７から離間する。これにより、第１の流路４と第２の流路５とが連通し、ダイヤフラム弁４０が開状態となるに至る。その結果、流体が流通可能となる。
【００４７】ダイヤフラム弁４０が開状態である場合、第２のピストン５６の立ち上がり部５６ｂの上端面がヘッドカバー４８の端面内壁に当接する。これにより、ダイヤフラム９の過大な変位が抑制されるので、該ダイヤフラム９が塑性変形することが回避される。したがって、ダイヤフラム９の弁座７に対する着座不良、すなわち、一方の流路から他方の流路への流体の漏出が惹起されることがない。
【００４８】第１のポート６０からの圧縮空気の導入を停止した場合、弁棒４４は、コイルスプリング１３の弾発付勢により下方に変位する。したがって、ダイヤフラム９が弁座７に着座し、第１の流路４と第２の流路５とが再び互いに遮断され、流体の流通が停止される。また、この変位の際には、第１のピストン５４、筒状隔壁５８および第２のピストン５６が弁棒４４とともに下方へ変位し、図１に示した状態（閉状態）に復帰する。
【００４９】なお、弁棒４４が変位する際には、第２のピストン５６の立ち上がり部５６ｂの外周部端面がシリンダチューブ５２の内周壁に沿って摺動動作するが、上記したように、該シリンダチューブ５２がボディ４６の環状壁部４６ａのみからなるので、その内周壁にはＯリング５３ｆが均等に摺接する。したがって、該Ｏリング５３ｆの摩耗速度が著しく遅くなるので、第１のピストン５４とシリンダチューブ５２との間の気密性が長期間に亘り確保され、したがって、ダイヤフラム弁４０は、長期間に亘り良好に開閉動作して流体の流通制御を行うことが可能である。
【００５０】本実施の形態に係るバルブ用シリンダを備えるバルブとしては、さらに、図４および図５に示すように、圧縮空気が導入されることに伴って閉動作するダイヤフラム弁１００を例示することができる。
【００５１】このダイヤフラム弁１００の構成および作用につき、図４および図５を参照して説明する。なお、図１〜図３に示される構成要素に対応する構成要素については同一の参照符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００５２】ダイヤフラム弁１００は、継手部材２とバルブ用シリンダ１０２とが互いに連結されて構成される。該ダイヤフラム弁１００においては、バルブ用シリンダ１０２の内部に圧縮空気が導入されない場合、図４に示すように、弁棒カバー挿入口６ａの底部と該弁棒カバー挿入口６ａに挿入固定された弁棒カバー８とにより挟持されたダイヤフラム９は、継手部材２の内部に形成された第１の流路４の開口部を囲繞する弁座７から離間している。したがって、弁棒カバー挿入口６ａを介して第１の流路４と第２の流路５が連通するので、流体が流通可能である。すなわち、ダイヤフラム弁１００は開状態にある。
【００５３】この場合、弁棒１０４は、中空内部を有する下端部１０４ａと該下端部１０４ａに比して小径な上端部１０４ｂとからなり、弁棒カバー８の内壁には下端部１０４ａの環状壁部が摺接する。この下端部１０４ａの開口端部は、該開口端部に挿入された第１ダイヤフラム押圧部材１０６および第２ダイヤフラム押圧部材１０７のうち、第１ダイヤフラム押圧部材１０６の先端部により封止されている。弁棒１０４の下端部１０４ａの中空内部にはコイルスプリング１３が挿入されており、該コイルスプリング１３の一端は第２ダイヤフラム押圧部材１０７の先端面に着座し、他端は下端部１０４ａの端面内壁に着座している。
【００５４】ここで、第１ダイヤフラム押圧部材１０６は、互いに直径が異なる第１円柱部１０６ａ、第２円柱部１０６ｂからなり、第２円柱部１０６ｂの上端面および下端面はテーパ状に縮径している。第２ダイヤフラム押圧部材１０７も互いに直径が異なる第１円柱部１０７ａ、第２円柱部１０７ｂからなり、第２円柱部１０７ｂの下端面がテーパ状に縮径している。そして、ダイヤフラム弁１００が開状態にある場合、第１ダイヤフラム押圧部材１０６と第２ダイヤフラム押圧部材１０７とは、互いに所定間隔離間している。なお、第１ダイヤフラム押圧部材１０６は第１抜け止め部材１０８により抜け止めがなされ、また、第２ダイヤフラム押圧部材１０７は第２抜け止め部材１１０により抜け止めがなされる。
【００５５】バルブ用シリンダ１０２のシリンダ本体１１２においては、ボディ１１４の開口端部にロッドカバー１１６が固着されている。すなわち、このシリンダ本体１１２のシリンダチューブ１１８は、ボディ１１４の環状壁部１１４ａのみから構成される。
【００５６】そして、ロッドカバー１１６に形成された貫通孔１１９には、弁棒カバー８の凸状一端部８ａが挿入されており、シリンダチューブ１１８内に突出した該凸状一端部８ａの先端部に形成された環状溝８ｄにリング状の保持部材２０が係合されることによって、弁棒カバー８のシリンダ本体１１２からの抜け止めがなされる。すなわち、弁棒カバー８がシリンダ本体１１２に保持されるとともに、弁棒１０４の上端部１０４ｂがシリンダチューブ１１８に挿入される。なお、弁棒カバー８とロッドカバー１１６との間および弁棒１０４と弁棒カバー８の先端部との間は、Ｏリング５３ａ、５３ｂによりそれぞれシールされている。
【００５７】シリンダチューブ１１８に挿入された弁棒１０４には、該弁棒１０４と一体的に変位する第１のピストン１２０および第２のピストン１２２が保持されており、両者の間には筒状隔壁１２４が配置されている。このような配置構成により、ロッドカバー１１６の端面内壁と第１のピストン１２０との間、第１のピストン１２０と筒状隔壁１２４との間、筒状隔壁１２４と第２のピストン１２２との間および第２のピストン１２２とシリンダ本体１１２のヘッド側端面内壁との間に、それぞれ、第１〜第４の室２８、２９、３０、３１が形成されている。この中、第１の室２８および第４の室３１は、ロッドカバー１１６（シリンダ本体１１２のロッド側端面）に形成された第１のポート６０およびボディ１１４のヘッド側端面に形成された第２のポート７０を介してそれぞれ外部に連通している。
【００５８】第１のピストン１２０、筒状隔壁１２４および第２のピストン１２２の構成につき、図４を参照してより詳細に説明する。まず、第１のピストン１２０の中央には貫通孔が形成されており、この貫通孔には弁棒１０４が貫通している。そして、第１のピストン１２０と弁棒１０４との間に、間隙からなる通路１２６が形成されている。ここで、弁棒１０４の略中腹には環状溝１０４ｃが形成されており、該環状溝１０４ｃにはリング状の保持部材１２８が係合されている。第１のピストン１２０は、この保持部材１２８および後述する保持部材１３４によって弁棒１０４に保持されており、さらに、コイルスプリング１２９によって図５における上方へと付勢されている。このため、圧縮空気が導入される前に第１のピストン１２０が下降してダイヤフラム弁１００が閉止状態となることが回避される。
【００５９】前記通路１２６は、第１のピストン１２０の中央突出部１２０ａの端面に形成された横溝１３０を介して第３の室３０と連通している。すなわち、横溝１３０は、第１のピストン１２０に形成された前記貫通孔から中央突出部１２０ａの端面の直径方向に沿って形成され、第３の室３０に通じる開口部を有する。さらに、通路１２６は、保持部材１２８がシール効果を奏することなく弁棒１０４の環状溝１０４ｃに係合しているため、第１の室２８にも連通している。結局、第１の室２８と第３の室３０とは、通路１２６、横溝１３０および前記第１のポート６０を介して外部に連通している。
【００６０】また、第１のピストン１２０は、環状の垂下部１２０ｂを有しており、ダイヤフラム弁１００が閉状態となった際には、該垂下部１２０ｂの下端面がロッドカバー１１６の端面内壁に形成された膨出部１１６ａに当接する。そして、垂下部１２０ｂの外周部端面とシリンダチューブ１１８との間はＯリング５３ｃによってシールされている。
【００６１】第１のピストン１２０の下端面には、コイルスプリング１２９の一端が着座しており、該コイルスプリング１２９の他端はロッドカバー１１６の端面内壁に着座している。すなわち、第１のピストン１２０は、上記したようにこのコイルスプリング１２９により図５における上方へと付勢されている。なお、該コイルスプリング１２９は、弁棒カバー８に干渉しないようにロッドカバー１１６側に指向してテーパ状に拡開している。
【００６２】筒状隔壁１２４は、第１のピストン１２０の一端面に突出形成されて弁棒１０４を囲繞する前記中央突出部１２０ａの環状壁部にＯリング５３ｄを介して係合されている。すなわち、この実施の形態においても、筒状隔壁１２４はシリンダチューブ１１８には固定されない。このため、シリンダチューブ１１８をボディ１１４の環状壁部１１４ａのみで構成することができる。なお、図４から諒解されるように、ダイヤフラム弁１００が開状態である場合、筒状隔壁１２４の環状壁部の端面は、ボディ１１４のヘッド側端面に当接している。
【００６３】ここで、筒状隔壁１２４には、該筒状隔壁１２４の環状壁部および該環状壁部の端面の各一部が切り欠かれることによって溝１３２が形成されている。この溝１３２により、第２の室２９と第４の室３１とが連通する。すなわち、第２の室２９は、第４の室３１および前記第２のポート７０を介して外部に連通している。
【００６４】略円盤状である第２のピストン１２２は、Ｏリング５３ｅを介して弁棒１０４に固着され、かつ筒状隔壁１２４の内部にＯリング５３ｆを介して嵌合されている。この第２のピストン１２２の一端面は、第１のピストン１２０の中央突出部１２０ａの端面に当接している。すなわち、第１のピストン１２０は、第２のピストン１２２と前記保持部材１２８に挟持され、かつ第１の室２８内に配置されたコイルスプリング１２９に保持されることによって弁棒１０４に保持されている。
【００６５】さらに、弁棒１０４の上端部１０４ｂの先端部には環状溝１０４ｄが形成されており、該環状溝１０４ｄにはリング状の保持部材１３４が係合されている。すなわち、２つの保持部材１２８、１３４によって第１のピストン１２０と第２のピストン１２２が弁棒１０４の上端部１０４ｂに位置決めされている。
【００６６】以上から諒解されるように、このバルブ用シリンダ１０２においても、シール部材はＯリング５３ａ〜５３ｆの６個である。
【００６７】このように構成されたダイヤフラム弁１００を閉止して流体の流通を停止する場合には、第２のポート７０からシリンダ本体１１２の内部に圧縮空気を導入する。この際、圧縮空気は第４の室３１に導入されるとともに筒状隔壁１２４に形成された溝１３２を介して第２の室２９にも導入される。
【００６８】一方、第１の室２８および第３の室３０は、第１のポート６０を介して外部に連通している。すなわち、室２８、３０においては、大気圧に維持される。したがって、第１の室２８および第３の室３０に比して第２の室２９および第４の室３１内の圧力が高くなる。このため、第２のピストン１２２および第１のピストン１２０が、第４の室３１および第２の室２９側から押圧される。その結果、第２のピストン１２２および第１のピストン１２０がロッドカバー１１６の端面内壁（図４における下方）に指向して変位する。なお、筒状隔壁１２４は第２の室２９に導入された圧縮空気により押圧されているので、弁棒１０４とともに変位することはない。
【００６９】上記したように、第２のピストン１２２は弁棒１０４に固着されており、また、第１のピストン１２０は第２のピストン１２２および保持部材１２８に挟持されることにより弁棒１０４に保持されているので、第２のピストン１２２および第１のピストン１２０が下方に変位するのに伴って、弁棒１０４も下方に変位する。この場合、第１のピストン１２０の中央突出部１２０ａの端面には第２のピストン１２２の端面が当接しているので、第１のピストン１２０は第２のピストン１２２からも押圧されることになる。
【００７０】また、この際には、第１の室２８および第３の室３０内の空気が第１のポート６０を介して外部へと排出され、弁棒１０４の下端部１０４ａ内のコイルスプリング１３と第１の室２８内のコイルスプリング１２９が収縮する。さらに、収縮したコイルスプリング１３により第２ダイヤフラム押圧部材１０７が押圧されて下方へと変位し、その結果、第１ダイヤフラム押圧部材１０６が押圧されて下方へと変位してダイヤフラム９の中央部分を押圧する。したがって、該中央部分が下方に撓曲変位する。
【００７１】最終的には、図５に示すように、第１のピストン１２０の垂下部１２０ｂの上端面がロッドカバー１１６の端面内壁に形成された膨出部１１６ａに当接する。そして、ダイヤフラム９の中央部分が弁座７に着座し、その結果、第１の流路４と第２の流路５とが互いに遮断されてダイヤフラム弁１００が閉状態となるに至る。すなわち、流体の流通が停止される。
【００７２】なお、この際、第１ダイヤフラム押圧部材１０６の第２円柱部１０６ｂの下端面のテーパ部および第２ダイヤフラム押圧部材１０７の第２円柱部１０７ｂの下端面のテーパ部は、それぞれ、第１抜け止め部材１０８および第２抜け止め部材１１０に当接しない。このため、最大に収縮したコイルスプリング１３が第１ダイヤフラム押圧部材１０６および第２ダイヤフラム押圧部材１０７を押圧し、ダイヤフラム９が弁座７に確実に着座する。
【００７３】第２のポート７０からの圧縮空気の導入を停止した場合、弁棒１０４は、コイルスプリング１３、１２９の弾発付勢により上方に変位する。したがって、ダイヤフラム９が弁座７から離間して第１の流路４と第２の流路５とが再び連通するので、流体の流通が可能となる。また、この変位の際には、第２のピストン１２２および第１のピストン１２０も弁棒１０４とともに上方へ変位し、図４に示した状態（閉状態）に復帰する。
【００７４】勿論、このダイヤフラム弁１００においてもシリンダチューブ１１８はボディ１１４の環状壁部１１４ａのみから構成されているので、第１のピストン１２０の垂下部１２０ｂの外周部端面に嵌合されたＯリング５３ｃが均等にシリンダチューブ１１８の内周壁に摺接する。したがって、Ｏリング５３ｃの摩擦速度が著しく遅くなるので、ダイヤフラム弁１００は、長期間に亘り良好に開閉動作して流体の流通制御を行うことができる。
【００７５】なお、上記した実施の形態においては、筒状隔壁５８、１２４の環状壁部および該環状壁部の端面の各一部を切り欠いて形成した溝６４、１３２により第１の室２８と第３の室３０または第２の室２９と第４の室３１とを連通しているが、前記環状壁部に貫通孔を形成して連通するようにしてもよい。
【００７６】また、バルブ用シリンダ４２においては、第２のピストン５６と弁棒４４との間に形成された間隙からなる通路６６により第２の室２９と第４の室３１とを連通しているが、通路６６を形成することなく弁棒４４に第２のピストン５６を嵌合して、該第２のピストン５６に第４の室３１および横溝６８に通じる貫通孔を形成して連通するようにしてもよい。同様に、バルブ用シリンダ１０２においては、第１のピストン１２０に第３の室３０および横溝１３０に通じる貫通孔を形成することによって第１の室２８と第３の室３０とを連通するようにしてもよい。
【００７７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るバルブ用シリンダおよびそれを備えるバルブによれば、シリンダチューブを１つの部材から構成することができる。このため、Ｏリングが該シリンダチューブの内周壁に均等に摺接するので、従来技術に係るバルブ用シリンダおよびそれを備えるバルブよりも該Ｏリングの摩耗程度が少ない。このため、バルブを長期間に亘り良好に開閉動作させることができるという効果が達成される。また、シール箇所が少ないので、気密性を確保することが容易であるとともにシール部材の数を低減することができ、その結果、安価なバルブを提供することが可能となる。
【００７８】また、２つのピストンの端面を互いに当接するように配置することにより、圧力流体が導入された際に、一方のピストンが圧力流体および他方のピストンの双方により押圧される。したがって、弁棒が確実に変位し、弁としての機能を充分に達成することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１０２５１１
【氏名又は名称】エスエムシー株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年８月２５日（１９９９．８．２５） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７７６６５
【弁理士】
【氏名又は名称】千葉 剛宏 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−６５７１６（Ｐ２００１−６５７１６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年３月１６日（２００１．３．１６） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２３８９２５ |
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