エアオペレイトバルブ
【課題】本発明は、ピストンの推力を抑えて弁座のシール性を向上することができ、かつ製作コストを抑えることができ、配管設計や装置設計がしやすくなり、さらにコンパクト化を図ることができるエアオペレイトバルブを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、シリンダ１２の内側にピストン２２を備えるものであって、エアを供給することによりピストン２２を弁本体１１側に移動させて弁閉状態とするＮＯタイプまたは複動タイプのエアオペレイトバルブにおいて、シリンダ１２の内径よりも小さい内径の内周面１４ａを備えるカラー１４を有し、内周面１４ａをピストン２２が摺動することを特徴とする。
【解決手段】本発明は、シリンダ１２の内側にピストン２２を備えるものであって、エアを供給することによりピストン２２を弁本体１１側に移動させて弁閉状態とするＮＯタイプまたは複動タイプのエアオペレイトバルブにおいて、シリンダ１２の内径よりも小さい内径の内周面１４ａを備えるカラー１４を有し、内周面１４ａをピストン２２が摺動することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノーマルオープンタイプまたは複動タイプのエアオペレイトバルブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エアオペレイトバルブにはその動作仕様として、ノーマルクローズ（以下ＮＣという）タイプ、ノーマルオープン（以下ＮＯという）タイプ、および複動タイプの３つのタイプが存在する。なお、以下の説明において、上側とはエアオペレイトバルブの軸方向についてシリンダカバー側をいい、下側とは弁本体側をいう。図５には比較的小口径であるＮＣタイプのエアオペレイトバルブの一例を示す。図５に示すエアオペレイトバルブ２０２は、その外観が弁本体２１１、シリンダ２１２、シリンダカバー２１３などにより形成されている。そして、大きく分けて駆動機構部と弁機構部に分かれている。駆動機構部はシリンダ２１２、シリンダカバー２１３、ピストン２２２、スプリング２２８などから構成され、弁機構部は弁本体２１１、弁体２２１などから構成されている。駆動機構部のシリンダ２１２にはエアを供給する外部のエア源（不図示）と連通する操作ポート２３２が形成されている。また、ピストン２２２の上側にはスプリング２２８が配置され、スプリング２２８の付勢力によりピストン２２２を押し下げている。そして、このスプリング２２８はピストン２２２の上側に配置したときに、ピストン２２２と弁座２２４との間で必要なシール力が得られるような荷重を有するものを使用する。弁機構部の弁本体２１１には弁体２２１と当接および離間する弁座２２４や、入力ポート２２６および出力ポート２２７が形成されている。そして、このエアオペレイトバルブ２０２は、シリンダ２１２の内径が２０〜３０ミリ程度の比較的小口径のものである。
【０００３】
このような構成を有するエアオペレイトバルブ２０２は、操作ポート２３２からエアを供給しない場合には、スプリング２２８の付勢力によりピストン２２２が押し下げられてピストン２２２と一体の弁体２２１が弁座２２４と当接し弁閉状態になる。一方、操作ポート２３２からエアを供給する場合には、供給されるエアの圧力がスプリング２２８の付勢力に対抗してピストン２２２を押し上げてピストン２２２と一体の弁体２２１が弁座２２４と離間し弁開状態になる。
【０００４】
一方、図４には小口径であるＮＯタイプのエアオペレイトバルブの一例を示す。ピストン２２２上側にスプリング２２８が配置されていた前記のＮＣタイプのエアオペレイトバルブ２０２とは異なり、図４に示すエアオペレイトバルブ２０１ではスプリング２２３がピストン２２２の下側に配置され、スプリング２２３の付勢力によりピストン２２２を押し上げている。そして、このスプリング２２３は、操作ポート２３１からエアを供給したときにピストン２２２と弁座２２４との間で必要なシール力を得るためのピストン２２２の推力が得られるように、シリンダ２１２の内径との関係で決まる荷重を有するものを使用する。しかし、その他の点は、前記のＮＣタイプのエアオペレイトバルブ２０２と図４に示すエアオペレイトバルブ２０１で共通する。
【０００５】
このような構成を有するエアオペレイトバルブ２０１は、操作ポート２３１からエアを供給しない場合には、スプリング２２３の付勢力によりピストン２２２が上側に付勢されてピストン２２２と一体の弁体２２１が弁座２２４と離間し弁開状態にある。一方、操作ポート２３１からエアを供給する場合には、供給されるエアの圧力がスプリング２２３の上側への付勢力に対抗してピストン２２２を押し下げてピストン２２２と一体の弁体２２１が弁座２２４と当接し弁閉状態になる。
【０００６】
また、複動タイプのエアオペレイトバルブでは、スプリング（２２３、２２８）を備えておらず、操作ポート（２３１、２３２）からのエアの供給・排出によりピストン２２２を上下させる。これにより、ピストン２２２と一体の弁体２２１を弁座２２４と当接・離間させて弁閉・弁開状態にする。
【０００７】
以上のように、ＮＣタイプのエアオペレイトバルブ２０２とＮＯタイプのエアオペレイトバルブ２０１は、スプリング２２３とスプリング２２８の荷重値とその配置が異なるが、その他の構成部品は共通しているので、各構成部品には互換性がある。そのため、スプリングの荷重値とその配置を変えるだけで、ＮＣタイプのエアオペレイトバルブ２０２とＮＯタイプのエアオペレイトバルブ２０１とに切り替えることができる。また、ＮＣタイプのエアオペレイトバルブ２０２と複動タイプのエアオペレイトバルブは、スプリング２２３以外のその他の構成部品は共通しているので、各構成部品には互換性がある。そのため、スプリング２２３を取り付けたり取り外したりするだけで、ＮＣタイプのエアオペレイトバルブ２０２と複動タイプのエアオペレイトバルブとに切り替えることができる。このように、ＮＣタイプのエアオペレイトバルブ２０２とＮＯタイプのエアオペレイトバルブ２０１との間、およびＮＣタイプのエアオペレイトバルブ２０２と複動タイプのエアオペレイトバルブとの間で、その構成部品に互換性を持たせて流用することができる。
【０００８】
ここで、操作ポート２３１または操作ポート２３２へ供給するエアには、一定の圧力範囲が必要であり、その圧力範囲内で確実に作動することが必要である。一定の圧力範囲が必要な理由としては、操作ポート２３１または操作ポート２３２に供給されるエアは通常レギュレータなどを用いて圧力制御しながら供給されるものではあるが、これらのバルブが使われる装置内では一つのエア源を複数のエア機器に使用するものであるため、そのエア機器の数や配置仕様によって供給されるエア圧力が変化してしまうからである。また、それに加え、エアオペレイトバルブに使用される装置毎に仕様が異なり、設定される圧力が異なる場合があるためである。そのため、多くの装置に採用されるためには、エアオペレイトバルブの操作圧力範囲は広い方が望ましい。
【０００９】
前記のように、ＮＣタイプのエアオペレイトバルブ２０２では、操作ポート２３２からエアを供給しない場合には、スプリング２２８の付勢力によりピストン２２２が押し下げられてピストン２２２と一体の弁体２２１が弁座２２４と当接し弁閉状態にある。そのため、弁座２２４にはスプリング２２８の付勢力によるピストン２２２の推力が弁座２２４に荷重として加わることになる。しかし、弁座２２４に加わる荷重はスプリング２２８の付勢力を管理することにより調整することができる。従って、操作ポート２３２から供給されるエアの圧力の変動により、弁座２２４に加わる荷重に直接的に変動が生じることはない。
【００１０】
一方、前記のように、ＮＯタイプのエアオペレイトバルブ２０１では、操作ポート２３１からエアを供給する場合には、供給されるエアの圧力がスプリング２２３の付勢力に対抗してピストン２２２を押し下げてピストン２２２と一体の弁体２２１が弁座２２４と当接し弁閉状態になる。そのため、弁座２２４には供給されるエアの圧力によるピストン２２２の推力からスプリング２２３の付勢力だけ差し引いた力による荷重が弁座２２４に加わることになる。
【００１１】
また、複動タイプのエアオペレイトバルブでは、操作ポート２３１からエアを供給する場合には、供給されるエアの圧力がピストン２２２を押し下げてピストン２２２と一体の弁体２２１が弁座２２４と当接し弁閉状態になる。そのため、弁座２２４には供給されるエアの圧力によるピストン２２２の推力による荷重が直接的に弁座２２４に加わることになる。
【００１２】
そこで、供給されるエアの圧力が変動するとピストン２２２の推力が変動して、弁座２２４に加わる荷重も変動することになる。しかしながら、ここで紹介するＮＯタイプのエアオペレイトバルブ２０１や複動タイプのエアオペレイトバルブは小型なものであり、シリンダ２１２の内径が２０〜３０ミリ程度のものである。そのため、供給されるエアの圧力を受けるピストン２２２の受圧面積も小さいので、操作エアの圧力の範囲の幅によるピストン２２２の推力の変動は小さく、弁座２２４に対する荷重の変動幅はそれ程大きくはならない。例えば、ＮＯタイプのエアオペレイトバルブ２０１では、１００ｋＰａの圧力変動が生じた場合であっても荷重の変動幅は７０〜８０Ｎ以下で収まる。従って、弁座２２４に無理な荷重が掛からず弁座２２４が変形したりするなどの不具合が生じるおそれはない。
【００１３】
また、図７に示すようなエアオペレイトバルブ３０１が存在する。このエアオペレイトバルブ３０１は、その外観が端部キャップ３１１、３１３により構成され、端部キャップ３１１の内側には主ボディ３１２が配置されている。また、主ボディ３１２の内側のチャンバー３１５内にはピストン３２２が配置されている。さらに、端部キャップ３１１には外部とチャンバ３３５を連通させる空気入口３３２が、主ボディ３１２には外部とチャンバ３３４を連通させる空気入口３３１が形成されている。
【００１４】
このエアオペレイトバルブ３０１の作用は、主として、空気入口３３１からチャンバ３３４へまたは、空気入口３３２からチャンバ３３５へエアを供給し、そのエア圧によりピストン３２２が主ボディ３１２の内側を摺動しながら軸方向を上下するものである。
【特許文献１】特表平３−５０３７９５（第４ページ左下段部〜第６ページ右上段部、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかし、口径の大きいＮＯタイプのエアオペレイトバルブの場合には、シリンダの内径が大きくなり操作エアの圧力の変動による弁座に対する荷重の変動幅が大きくなり、弁座に過大な荷重が掛かり不具合が生じるおそれがある。以下に、大口径のエアオペレイトバルブについて説明する。
【００１６】
図２には大口径のＮＣタイプのエアオペレイトバルブの一例を示す。図２に示すエアオペレイトバルブ２は、その外観が弁本体１１、シリンダ１２、シリンダカバー１３などにより形成されている。そして、大きく分けて駆動機構部と弁機構部に分かれている。駆動機構部はシリンダ１２、シリンダカバー１３、弁開度調整機構３０、ピストン２９、スプリング２８などから構成され、弁機構部は弁本体１１、弁体２１などから構成されている。駆動機構部のシリンダ１２にはエアを供給する外部のエア源（不図示）と連通する操作ポート３２が形成されている。また、ピストン２９の上側にはスプリング２８が配置されている。そして、このスプリング２８はピストン２９の上側に配置したときに、ピストン２９と弁座２４との間で必要なシール力が得られるような荷重を有するものを使用する。大口径のバルブには必要なシール力も大きくなり、そのスプリング力に対抗するためシリンダ径が大きくなる。弁機構部の弁本体１１には弁体２１と当接および離間する弁座２４や、入力ポート２６および出力ポート２７が形成されている。そして、このエアオペレイトバルブ２は、シリンダ１２の内径が５０ミリ以上の比較的大きい口径のものである。
【００１７】
このような構成を有するエアオペレイトバルブ２は、操作ポート３２からエアを供給しない場合には、スプリング２８の付勢力によりピストン２９が押し下げられてピストン２９と一体の弁体２１が弁座２４と当接し弁閉状態にある。一方、操作ポート３２からエアを供給する場合には、供給されるエアの圧力がスプリング２８の付勢力に対抗してピストン２９を押し上げてピストン２９と一体の弁体２１が弁座２４と離間し弁開状態になる。なお、弁開度調整機構３０を操作することで弁開度は調整ができる。
【００１８】
一方、図３にはＮＯタイプのエアオペレイトバルブの一例を示す。図３に示すＮＯタイプのエアオペレイトバルブ１０１の構成は、前記のＮＣタイプのエアオペレイトバルブ２と弁機構部は共通するが駆動機構部において大きく異なる。具体的には、駆動機構部はシリンダ１１２、シリンダカバー１１３、弁開度調整機構１３３、ピストン１２２、スプリング１２３などから構成される。
【００１９】
このような構成を有するエアオペレイトバルブ１０１は、操作ポート１３１からエアを供給しない場合には、スプリング１２３の付勢力によりピストン１２２が押し上げられてピストン１２２と一体の弁体２１が弁座２４と離間し弁開状態にある。なお、弁開度調整機構１３３を操作することで弁開度は調整ができる。一方、操作ポート１３１からエアを供給する場合には、供給されるエアの圧力がスプリング１２３の付勢力に対抗してピストン１２２を押し下げてピストン１２２と一体の弁体２１が弁座２４と当接し弁閉状態になる。なお、スプリング１２３の荷重は供給されるエアの圧力の範囲内の下限であって適切な荷重となるように設定される。
【００２０】
また、複動タイプのエアオペレイトバルブとしては、前記のＮＯタイプのエアオペレイトバルブ１０１からスプリング１２３を取り外し、その他の構成は共通するものが考えられる。
【００２１】
このような構成を有する複動タイプのエアオペレイトバルブは、操作ポート１３２からエアを供給する場合には、供給するエアの圧力によりピストン１２２が押し上げられてピストン１２２と一体の弁体２１が弁座２４と離間し弁開状態にある。なお、弁開度調整機構１３３を操作することで弁開度は調整ができる。一方、操作ポート１３１からエアを供給する場合には、供給されるエアの圧力によりピストン１２２を押し下げてピストン１２２と一体の弁体２１が弁座２４と当接し弁閉状態になる。
【００２２】
ここで、図２と図３に示すように、シリンダ１１２は前記のＮＣタイプのエアオペレイトバルブ２のシリンダ１２と異なるものであり、シリンダ１１２の内径はＮＣタイプのエアオペレイトバルブ２のシリンダ１２の内径に比べて小さく形成されている。これは、シリンダ１１２の内径を小さくすることで、操作ポート１３１から供給される操作エアに対するピストン１２２の受圧面積を小さくしてピストン１２２の推力を軽減するためであり、これにより、弁閉状態において操作エアの圧力の範囲幅におけるピストン１２２の推力の変動は小さくなり、弁座２４に対する荷重の変動幅もそれ程大きくはならないので、弁座２４が変形したりするなどの不具合が生じるおそれはなくなる。
【００２３】
しかしながら、図３の上記ＮＯタイプのエアオペレイトバルブ１０１および複動タイプのエアオペレイトバルブは、前記のようにＮＣタイプのエアオペレイトバルブ２と駆動機構部の構成部品が大きく異なる。そのため、ＮＯタイプとＮＣタイプと複動タイプの間で構成部品の互換性を十分に得ることができない。ＮＣタイプのエアオペレイトバルブ２よりもＮＯタイプのエアオペレイトバルブ１０１および複動タイプのエアオペレイトバルブはその需要が少ない。そのため、ＮＯタイプのエアオペレイトバルブ１０１および複動タイプのエアオペレイトバルブの製作にあたっては、駆動機構部の構成部品を個別に切削加工することになり製作コストが高くなってしまう。特に、シリンダ１１２は切削量が大きいため、その切削加工コストが非常に大きくなってしまう。また、ＮＣタイプとＮＯタイプと複動タイプとで外形寸法が異なるため、ＮＣタイプとＮＯタイプと複動タイプのエアオペレイトバルブが混在する装置製造においては、その配管設計や装置設計がしにくくなってしまう。
【００２４】
また、仮にＮＯタイプのエアオペレイトバルブ１０１をＮＣタイプのエアオペレイトバルブ２のシリンダ内径と共通にした場合には、シールに必要な荷重が過大にならないようにするためスプリング１２３を高荷重なものにする必要がある。そして、スプリング１２３を高荷重なものにするには、その線径や外径を大きくする必要がある。そのため、ピストン１２２の下側にあるスプリング１２３の配置スペースを大きくとる必要がある。従って、ＮＯタイプのエアオペレイトバルブ１０１が大型化して、さらにＮＣタイプのエアオペレイトバルブ２とは全く異なった構造になってしまう。予め大型のスプリング１２３が配置されることを見込んでシリンダ等の設計をすれば良いのであるが、ＮＯタイプのエアオペレイトバルブ１０１の需要は少ない。
【００２５】
また、特許文献１におけるエアオペレイトバルブ３０１では、ピストン３２２が主ボディ３１２の内側を摺動しながら上下する。ここで、特許文献１の第４ページ左下段部の第８行目以降に記載されているように、主ボディ３１２は軸方向に移動可能なピストン３２２を収容したチャンバー３１５内にシリンダを構成するものである。そのため、ピストン３２２の受圧面積を小さくし、ピストン３２２の推力を軽減するなどのために用いられるものではない。従って、前記したような弁座に過大な荷重が掛かり不具合が生じるおそれがあるなどの本発明の課題を解決するための手段とはなりえない。
【００２６】
そこで本発明のエアオペレイトバルブは、以下を目的とする。
（１）製作コストを抑えることができること。
（２）装置製造などにおける配管設計や装置設計がしやすくなること。
（３）装置のコンパクト化を図ることができること。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
前記目的を達成するために、本発明は以下のような特徴を有する。
（１）本発明は、シリンダの内側にピストンを備えるものであって、エアを供給することによりピストンを弁本体側に移動させて弁閉状態とするＮＯタイプまたは複動タイプのエアオペレイトバルブにおいて、シリンダの内径よりも小さい内径の内周面を備える補助部材を有し、内周面をピストンが摺動することを特徴とする。
【００２８】
（２）本発明は、（１）に記載するＮＯタイプまたは複動タイプのエアオペレイトバルブにおいて、補助部材は、内周面より内側に張り出した段差部を備えるものであって、ピストンは、段差部に当接することにより摺動が制限されることを特徴とする。
【００２９】
（３）本発明は、（１）または（２）に記載するＮＯタイプまたは複動タイプのエアオペレイトバルブにおいて、補助部材には、段差部より内側に張り出した肉厚部を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
このような特徴を有する本発明は、以下のような作用・効果を有する。
（１）本発明は、シリンダの内側にピストンを備えるものであって、エアを供給することによりピストンを弁本体側に移動させて弁閉状態とするＮＯタイプまたは複動タイプのエアオペレイトバルブにおいて、シリンダの内径よりも小さい内径の内周面を備える補助部材を有し、内周面をピストンが摺動するので、ピストンの受圧面積が小さくなり、エア圧力範囲の上限であっても過大な推力の発生を抑えることができる。また、ピストンの受圧面積が小さくなることにより、エア圧力範囲の下限でも推力が抑えられるため、スプリングに対し大きな荷重を必要としなくなる。つまり、スプリングに対し大きなスペースを必要としなくなり、ＮＣタイプの部品を流用できる。以上のような理由により、ＮＣタイプのエアオペレイトバルブの構成部品との互換性を有することにより製作コストを抑えることができ、またＮＣタイプとＮＯタイプと複動タイプのエアオペレイトバルブの外形寸法が共通することからＮＣタイプとＮＯタイプと複動タイプのエアオペレイトバルブが混在する装置製造において配管設計や装置設計がしやすくなり、さらにＮＣタイプの構成部品を基準として設計をすることができることからコンパクト化を図ることができる効果が得られる。
【００３１】
（２）本発明は、（１）に記載するＮＯタイプまたは複動タイプのエアオペレイトバルブにおいて、補助部材は、内周面より内側に張り出した段差部を備えるものであって、ピストンは、段差部に当接することにより摺動が制限されるので、（１）の効果に加えて、ピストンはこれ以上上昇することができなくなり最大弁開度として維持されることからＮＯタイプまたは複動タイプのエアオペレイトバルブとしての作用を確実に実現しつつＮＣタイプのエアオペレイトバルブの構成部品との互換性を有することにより製作コストを抑えることができる効果が得られる。
【００３２】
（３）本発明は、（１）または（２）に記載するＮＯタイプまたは複動タイプのエアオペレイトバルブにおいて、補助部材には、段差部より内側に張り出した肉厚部を備えるので、操作エア室の容積を小さくしてエアの消費量を減らしつつＮＣタイプのエアオペレイトバルブの構成部品との互換性を有することにより製作コストを抑えることができる効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の実施例について説明する。
＜本発明のエアオペレイトバルブの構成＞
まず、エアオペレイトバルブ１の構成を説明する。図１に、本発明のエアオペレイトバルブ１の断面図を示す。エアオペレイトバルブ１は、その外観が弁本体１１、シリンダ１２、シリンダカバー１３などにより形成されている。そして、機構としては大きく分けて駆動機構部と弁機構部に分かれている。駆動機構部はシリンダ１２、シリンダカバー１３、ピストン２２、スプリング２３、弁開度調整機構３０、そして本発明の特徴点である補助部材としてのカラー１４などから構成され、一方、弁機構部は弁本体１１、弁体２１などから構成されている。駆動機構部のシリンダカバー１３にはエアを供給する外部のエア源（不図示）と連通する操作ポート３１が形成されている。また、シリンダ１２とシリンダカバー１３の内側には操作ポート３１と連通する操作エア室３４が形成されている。また、ピストン２２の下側にはスプリング２３が配置されている。弁機構部の弁本体１１には、弁体２１が配置される弁室３３や、弁体２１と当接および離間する弁座２４や、流体が流入する入力ポート２６および流体が流出する出力ポート２７が形成されている。また、図１に示すように、カラー１４はピストン２２が摺動する内周面１４ａと、ピストン２２の上面と当接および離間する段差部１４ｂとからなる段差形状を有している。さらに、段差部１４ｂのさらに内側には肉厚部１４ｃを有している。
【００３４】
＜本発明のエアオペレイトバルブの作用＞
このような構成を有するエアオペレイトバルブ１は、操作ポート３１からエアを供給しない場合には、スプリング２３の付勢力がピストン２２を押し上げてピストン２２と一体の弁体２１が弁座２４と離間し弁開状態になる。そのため、入力ポート２６から流入する流体は弁座２４を介して、弁室３３を経由して出力ポート２７から流出する。なお、ピストン２２の上面がカラー１４の段差部１４ｂに当接すると、ピストン２２はこれ以上上昇することができなくなり、最大弁開度として維持される。また、弁開度の大きさは、シリンダーカバー１３の内周面と螺合する弁開度調整機構３０を回転させることにより、調整することができる。
【００３５】
一方、操作ポート３１からエアを供給する場合には、供給されるエアの圧力がスプリング２３の付勢力に対抗してピストン２２を押し下げて、ピストン２２と一体の弁体２１が弁座２４と当接し弁閉状態になる。そのため、入力ポート２６から流入する流体は弁座２４と当接する弁体２１に流路が阻まれ、弁室３３に流れ込むことができず出力ポート２７から流出することができない。なお、このとき、ピストン２２はカラー１４の内周面１４ａを摺動しながら移動する。
【００３６】
＜本発明のエアオペレイトバルブの特徴点＞
ここで、弁本体１１、シリンダ１２は前記のＮＣタイプのエアオペレイトバルブ２のものをそのまま流用しているが、シリンダ１２とピストン２２との間にカラー１４が挿入されていることにより、カラー１４の厚みだけピストン２２の上面の面積、すなわち供給されるエアの圧力を受ける際の受圧面積が小さくなっている。そのため、カラー１４が挿入されておらずピストン２２の受圧面積がシリンダ１２の内径の面積と等しい場合に比べて、操作ポート３１からエアを供給する場合においては、供給されるエアの圧力によるピストン２２の推力を軽減することができる効果が得られる。従って、ピストン２２と一体の弁体２１が弁座２４と当接し弁閉状態になったときでも、ピストン２２の推力による弁座２４への荷重を軽減することができ、弁座２４が過大な荷重を受けて変形するなどのおそれがなくなる。また、高圧の流体を制御する場合には、一般に操作ポート３１から供給するエアの圧力を大きくして制御を行なう必要があるが、その場合であっても、高圧の流体の圧力に対向しつつピストン２２と一体の弁体２１が弁座２４と当接する弁閉状態を維持できる最低限のピストン２２の推力を発生させることにより、弁座２４に無理な荷重が掛かることを防止することができる。従って、いつまでも弁体２１と弁座２４とのシール性能を維持することができる。さらに、段差部１４ｂのさらに内側には肉厚部１４ｃを有していることから、操作エア室３４の容積が小さくなるので、弁閉動作時のエアの消費量を減らすことができる。なお、図６に示すように肉厚部１４ｃをより大きく確保すれば、操作エア室３４の容積がより小さくなるので、弁閉動作時のエアの消費量をさらに減らすことができる。
【００３７】
＜本発明のエアオペレイトバルブの効果＞
以上のように、弁本体１１、シリンダ１２は前記のＮＣタイプのエアオペレイトバルブ２のものをそのまま流用することができる。特に、切削量が多く切削加工に多く費用を要したシリンダについては、ＮＣタイプのエアオペレイトバルブ２で使用される成形品のシリンダ１２をそのまま流用できるので、大幅に製作コストを削減することができる。また、シリンダカバー１３としては、ＮＣタイプのエアオペレイトバルブ２で使用される成形品のものを流用することができ、これに対して簡単な切削加工を施すことにより、シリンダ１２との間でカラー１４を堅持することができる。このように成形品を追加工するに過ぎないので、製作コストもあまりかからない。さらに、ピストン２２は成形品を簡単に追加工するか切削加工することにより適正な径のものを製作して使用することができる。ピストン２２自体は切削加工すべき量が少ないので、製作コストもあまりかからない。また、ＮＣタイプのエアオペレイトバルブ２とＮＯタイプのエアオペレイトバルブ１とで外形寸法が共通するため、ＮＣタイプとＮＯタイプのエアオペレイトバルブが混在する装置製造においても、その配管設計や装置設計がしやすくなる。さらに、ＮＣタイプのエアオペレイトバルブ２の構成部品を基準として設計をすることができるので、エアオペレイトバルブのコンパクト化を図ることができる。
【００３８】
以上、ＮＯタイプのエアオペレイトバルブ１について説明したが、スプリング２３を使用せず、操作ポート３１と操作ポート３２の両方を使用する複動タイプのエアオペレイトバルブとしても、同様の作用や効果が得られる。
【００３９】
以上のような実施例により以下のような効果が得られる。
（１）本発明は、シリンダ１２の内側にピストン２２を備えるものであって、エアを供給することによりピストン２２を弁本体１１側に移動させて弁閉状態とするＮＯタイプまたは複動タイプのエアオペレイトバルブにおいて、シリンダ１２の内径よりも小さい内径の内周面１４ａを備えるカラー１４を有し、内周面１４ａをピストン２２が摺動するので、ピストン２２の受圧面積が小さくなり、エア圧力範囲の上限であっても過大な推力の発生を抑えることができる。また、ピストン２２の受圧面積が小さくなることにより、エア圧力範囲の下限でも推力が抑えられるため、スプリング２３に対し大きな荷重を必要としなくなる。つまり、スプリング２３に対し大きなスペースを必要としなくなり、ＮＣタイプの部品を流用できる。以上のような理由により、ＮＣタイプのエアオペレイトバルブの構成部品との互換性を有することにより製作コストを抑えることができ、またＮＣタイプとＮＯタイプと複動タイプのエアオペレイトバルブの外形寸法が共通することからＮＣタイプとＮＯタイプと複動タイプのエアオペレイトバルブが混在する装置製造において配管設計や装置設計がしやすくなり、さらにコンパクト化を図ることができるＮＣタイプの構成部品を基準として設計をすることができることからコンパクト化を図ることができる効果が得られる。
【００４０】
（２）本発明は、（１）に記載するＮＯタイプまたは複動タイプのエアオペレイトバルブにおいて、カラー１４は、内周面１４ａより内側に張り出した段差部１４ｂを備えるものであって、ピストン２２は、段差部１４ｂに当接することにより摺動が制限されるので、（１）の効果に加えて、ピストン２２はこれ以上上昇することができなくなり最大弁開度として維持されることからＮＯタイプまたは複動タイプのエアオペレイトバルブとしての作用を確実に実現しつつＮＣタイプのエアオペレイトバルブの構成部品との互換性を有することにより製作コストを抑えることができる効果が得られる。
【００４１】
（３）本発明は、（１）または（２）に記載するＮＯタイプまたは複動タイプのエアオペレイトバルブにおいて、カラー１４には、段差部１４ｂより内側に張り出した肉厚部１４ｃを備えるので、操作エア室３４の容積を小さくしてエアの消費量を減らしつつＮＣタイプのエアオペレイトバルブの構成部品との互換性を有することにより製作コストを抑えることができる効果が得られる。
【００４２】
尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様
々な変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明のエアオペレイトバルブ（ＮＯタイプ）の断面図である。
【図２】本発明のエアオペレイトバルブに部品が流用可能なエアオペレイトバルブ（ＮＣタイプ）の断面図である。
【図３】従来のエアオペレイトバルブ（ＮＯタイプ）の断面図である。
【図４】小口径のエアオペレイトバルブ（ＮＯタイプ）の断面図である。
【図５】小口径のエアオペレイトバルブ（ＮＣタイプ）の断面図である。
【図６】本発明のエアオペレイトバルブ（ＮＯタイプ）の断面図である。
【図７】特許文献１のエアオペレイトバルブの断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ エアオペレイトバルブ（ＮＯタイプ）
２ エアオペレイトバルブ（ＮＣタイプ）
１１ 弁本体
１２ シリンダ
１３ シリンダカバー
１４ カラー
２１ 弁体
２２ ピストン
２３ スプリング
２４ 弁座
２９ ピストン
３１ 操作ポート
３２ 操作ポート
３４ 操作エア室
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノーマルオープンタイプまたは複動タイプのエアオペレイトバルブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エアオペレイトバルブにはその動作仕様として、ノーマルクローズ（以下ＮＣという）タイプ、ノーマルオープン（以下ＮＯという）タイプ、および複動タイプの３つのタイプが存在する。なお、以下の説明において、上側とはエアオペレイトバルブの軸方向についてシリンダカバー側をいい、下側とは弁本体側をいう。図５には比較的小口径であるＮＣタイプのエアオペレイトバルブの一例を示す。図５に示すエアオペレイトバルブ２０２は、その外観が弁本体２１１、シリンダ２１２、シリンダカバー２１３などにより形成されている。そして、大きく分けて駆動機構部と弁機構部に分かれている。駆動機構部はシリンダ２１２、シリンダカバー２１３、ピストン２２２、スプリング２２８などから構成され、弁機構部は弁本体２１１、弁体２２１などから構成されている。駆動機構部のシリンダ２１２にはエアを供給する外部のエア源（不図示）と連通する操作ポート２３２が形成されている。また、ピストン２２２の上側にはスプリング２２８が配置され、スプリング２２８の付勢力によりピストン２２２を押し下げている。そして、このスプリング２２８はピストン２２２の上側に配置したときに、ピストン２２２と弁座２２４との間で必要なシール力が得られるような荷重を有するものを使用する。弁機構部の弁本体２１１には弁体２２１と当接および離間する弁座２２４や、入力ポート２２６および出力ポート２２７が形成されている。そして、このエアオペレイトバルブ２０２は、シリンダ２１２の内径が２０〜３０ミリ程度の比較的小口径のものである。
【０００３】
このような構成を有するエアオペレイトバルブ２０２は、操作ポート２３２からエアを供給しない場合には、スプリング２２８の付勢力によりピストン２２２が押し下げられてピストン２２２と一体の弁体２２１が弁座２２４と当接し弁閉状態になる。一方、操作ポート２３２からエアを供給する場合には、供給されるエアの圧力がスプリング２２８の付勢力に対抗してピストン２２２を押し上げてピストン２２２と一体の弁体２２１が弁座２２４と離間し弁開状態になる。
【０００４】
一方、図４には小口径であるＮＯタイプのエアオペレイトバルブの一例を示す。ピストン２２２上側にスプリング２２８が配置されていた前記のＮＣタイプのエアオペレイトバルブ２０２とは異なり、図４に示すエアオペレイトバルブ２０１ではスプリング２２３がピストン２２２の下側に配置され、スプリング２２３の付勢力によりピストン２２２を押し上げている。そして、このスプリング２２３は、操作ポート２３１からエアを供給したときにピストン２２２と弁座２２４との間で必要なシール力を得るためのピストン２２２の推力が得られるように、シリンダ２１２の内径との関係で決まる荷重を有するものを使用する。しかし、その他の点は、前記のＮＣタイプのエアオペレイトバルブ２０２と図４に示すエアオペレイトバルブ２０１で共通する。
【０００５】
このような構成を有するエアオペレイトバルブ２０１は、操作ポート２３１からエアを供給しない場合には、スプリング２２３の付勢力によりピストン２２２が上側に付勢されてピストン２２２と一体の弁体２２１が弁座２２４と離間し弁開状態にある。一方、操作ポート２３１からエアを供給する場合には、供給されるエアの圧力がスプリング２２３の上側への付勢力に対抗してピストン２２２を押し下げてピストン２２２と一体の弁体２２１が弁座２２４と当接し弁閉状態になる。
【０００６】
また、複動タイプのエアオペレイトバルブでは、スプリング（２２３、２２８）を備えておらず、操作ポート（２３１、２３２）からのエアの供給・排出によりピストン２２２を上下させる。これにより、ピストン２２２と一体の弁体２２１を弁座２２４と当接・離間させて弁閉・弁開状態にする。
【０００７】
以上のように、ＮＣタイプのエアオペレイトバルブ２０２とＮＯタイプのエアオペレイトバルブ２０１は、スプリング２２３とスプリング２２８の荷重値とその配置が異なるが、その他の構成部品は共通しているので、各構成部品には互換性がある。そのため、スプリングの荷重値とその配置を変えるだけで、ＮＣタイプのエアオペレイトバルブ２０２とＮＯタイプのエアオペレイトバルブ２０１とに切り替えることができる。また、ＮＣタイプのエアオペレイトバルブ２０２と複動タイプのエアオペレイトバルブは、スプリング２２３以外のその他の構成部品は共通しているので、各構成部品には互換性がある。そのため、スプリング２２３を取り付けたり取り外したりするだけで、ＮＣタイプのエアオペレイトバルブ２０２と複動タイプのエアオペレイトバルブとに切り替えることができる。このように、ＮＣタイプのエアオペレイトバルブ２０２とＮＯタイプのエアオペレイトバルブ２０１との間、およびＮＣタイプのエアオペレイトバルブ２０２と複動タイプのエアオペレイトバルブとの間で、その構成部品に互換性を持たせて流用することができる。
【０００８】
ここで、操作ポート２３１または操作ポート２３２へ供給するエアには、一定の圧力範囲が必要であり、その圧力範囲内で確実に作動することが必要である。一定の圧力範囲が必要な理由としては、操作ポート２３１または操作ポート２３２に供給されるエアは通常レギュレータなどを用いて圧力制御しながら供給されるものではあるが、これらのバルブが使われる装置内では一つのエア源を複数のエア機器に使用するものであるため、そのエア機器の数や配置仕様によって供給されるエア圧力が変化してしまうからである。また、それに加え、エアオペレイトバルブに使用される装置毎に仕様が異なり、設定される圧力が異なる場合があるためである。そのため、多くの装置に採用されるためには、エアオペレイトバルブの操作圧力範囲は広い方が望ましい。
【０００９】
前記のように、ＮＣタイプのエアオペレイトバルブ２０２では、操作ポート２３２からエアを供給しない場合には、スプリング２２８の付勢力によりピストン２２２が押し下げられてピストン２２２と一体の弁体２２１が弁座２２４と当接し弁閉状態にある。そのため、弁座２２４にはスプリング２２８の付勢力によるピストン２２２の推力が弁座２２４に荷重として加わることになる。しかし、弁座２２４に加わる荷重はスプリング２２８の付勢力を管理することにより調整することができる。従って、操作ポート２３２から供給されるエアの圧力の変動により、弁座２２４に加わる荷重に直接的に変動が生じることはない。
【００１０】
一方、前記のように、ＮＯタイプのエアオペレイトバルブ２０１では、操作ポート２３１からエアを供給する場合には、供給されるエアの圧力がスプリング２２３の付勢力に対抗してピストン２２２を押し下げてピストン２２２と一体の弁体２２１が弁座２２４と当接し弁閉状態になる。そのため、弁座２２４には供給されるエアの圧力によるピストン２２２の推力からスプリング２２３の付勢力だけ差し引いた力による荷重が弁座２２４に加わることになる。
【００１１】
また、複動タイプのエアオペレイトバルブでは、操作ポート２３１からエアを供給する場合には、供給されるエアの圧力がピストン２２２を押し下げてピストン２２２と一体の弁体２２１が弁座２２４と当接し弁閉状態になる。そのため、弁座２２４には供給されるエアの圧力によるピストン２２２の推力による荷重が直接的に弁座２２４に加わることになる。
【００１２】
そこで、供給されるエアの圧力が変動するとピストン２２２の推力が変動して、弁座２２４に加わる荷重も変動することになる。しかしながら、ここで紹介するＮＯタイプのエアオペレイトバルブ２０１や複動タイプのエアオペレイトバルブは小型なものであり、シリンダ２１２の内径が２０〜３０ミリ程度のものである。そのため、供給されるエアの圧力を受けるピストン２２２の受圧面積も小さいので、操作エアの圧力の範囲の幅によるピストン２２２の推力の変動は小さく、弁座２２４に対する荷重の変動幅はそれ程大きくはならない。例えば、ＮＯタイプのエアオペレイトバルブ２０１では、１００ｋＰａの圧力変動が生じた場合であっても荷重の変動幅は７０〜８０Ｎ以下で収まる。従って、弁座２２４に無理な荷重が掛からず弁座２２４が変形したりするなどの不具合が生じるおそれはない。
【００１３】
また、図７に示すようなエアオペレイトバルブ３０１が存在する。このエアオペレイトバルブ３０１は、その外観が端部キャップ３１１、３１３により構成され、端部キャップ３１１の内側には主ボディ３１２が配置されている。また、主ボディ３１２の内側のチャンバー３１５内にはピストン３２２が配置されている。さらに、端部キャップ３１１には外部とチャンバ３３５を連通させる空気入口３３２が、主ボディ３１２には外部とチャンバ３３４を連通させる空気入口３３１が形成されている。
【００１４】
このエアオペレイトバルブ３０１の作用は、主として、空気入口３３１からチャンバ３３４へまたは、空気入口３３２からチャンバ３３５へエアを供給し、そのエア圧によりピストン３２２が主ボディ３１２の内側を摺動しながら軸方向を上下するものである。
【特許文献１】特表平３−５０３７９５（第４ページ左下段部〜第６ページ右上段部、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかし、口径の大きいＮＯタイプのエアオペレイトバルブの場合には、シリンダの内径が大きくなり操作エアの圧力の変動による弁座に対する荷重の変動幅が大きくなり、弁座に過大な荷重が掛かり不具合が生じるおそれがある。以下に、大口径のエアオペレイトバルブについて説明する。
【００１６】
図２には大口径のＮＣタイプのエアオペレイトバルブの一例を示す。図２に示すエアオペレイトバルブ２は、その外観が弁本体１１、シリンダ１２、シリンダカバー１３などにより形成されている。そして、大きく分けて駆動機構部と弁機構部に分かれている。駆動機構部はシリンダ１２、シリンダカバー１３、弁開度調整機構３０、ピストン２９、スプリング２８などから構成され、弁機構部は弁本体１１、弁体２１などから構成されている。駆動機構部のシリンダ１２にはエアを供給する外部のエア源（不図示）と連通する操作ポート３２が形成されている。また、ピストン２９の上側にはスプリング２８が配置されている。そして、このスプリング２８はピストン２９の上側に配置したときに、ピストン２９と弁座２４との間で必要なシール力が得られるような荷重を有するものを使用する。大口径のバルブには必要なシール力も大きくなり、そのスプリング力に対抗するためシリンダ径が大きくなる。弁機構部の弁本体１１には弁体２１と当接および離間する弁座２４や、入力ポート２６および出力ポート２７が形成されている。そして、このエアオペレイトバルブ２は、シリンダ１２の内径が５０ミリ以上の比較的大きい口径のものである。
【００１７】
このような構成を有するエアオペレイトバルブ２は、操作ポート３２からエアを供給しない場合には、スプリング２８の付勢力によりピストン２９が押し下げられてピストン２９と一体の弁体２１が弁座２４と当接し弁閉状態にある。一方、操作ポート３２からエアを供給する場合には、供給されるエアの圧力がスプリング２８の付勢力に対抗してピストン２９を押し上げてピストン２９と一体の弁体２１が弁座２４と離間し弁開状態になる。なお、弁開度調整機構３０を操作することで弁開度は調整ができる。
【００１８】
一方、図３にはＮＯタイプのエアオペレイトバルブの一例を示す。図３に示すＮＯタイプのエアオペレイトバルブ１０１の構成は、前記のＮＣタイプのエアオペレイトバルブ２と弁機構部は共通するが駆動機構部において大きく異なる。具体的には、駆動機構部はシリンダ１１２、シリンダカバー１１３、弁開度調整機構１３３、ピストン１２２、スプリング１２３などから構成される。
【００１９】
このような構成を有するエアオペレイトバルブ１０１は、操作ポート１３１からエアを供給しない場合には、スプリング１２３の付勢力によりピストン１２２が押し上げられてピストン１２２と一体の弁体２１が弁座２４と離間し弁開状態にある。なお、弁開度調整機構１３３を操作することで弁開度は調整ができる。一方、操作ポート１３１からエアを供給する場合には、供給されるエアの圧力がスプリング１２３の付勢力に対抗してピストン１２２を押し下げてピストン１２２と一体の弁体２１が弁座２４と当接し弁閉状態になる。なお、スプリング１２３の荷重は供給されるエアの圧力の範囲内の下限であって適切な荷重となるように設定される。
【００２０】
また、複動タイプのエアオペレイトバルブとしては、前記のＮＯタイプのエアオペレイトバルブ１０１からスプリング１２３を取り外し、その他の構成は共通するものが考えられる。
【００２１】
このような構成を有する複動タイプのエアオペレイトバルブは、操作ポート１３２からエアを供給する場合には、供給するエアの圧力によりピストン１２２が押し上げられてピストン１２２と一体の弁体２１が弁座２４と離間し弁開状態にある。なお、弁開度調整機構１３３を操作することで弁開度は調整ができる。一方、操作ポート１３１からエアを供給する場合には、供給されるエアの圧力によりピストン１２２を押し下げてピストン１２２と一体の弁体２１が弁座２４と当接し弁閉状態になる。
【００２２】
ここで、図２と図３に示すように、シリンダ１１２は前記のＮＣタイプのエアオペレイトバルブ２のシリンダ１２と異なるものであり、シリンダ１１２の内径はＮＣタイプのエアオペレイトバルブ２のシリンダ１２の内径に比べて小さく形成されている。これは、シリンダ１１２の内径を小さくすることで、操作ポート１３１から供給される操作エアに対するピストン１２２の受圧面積を小さくしてピストン１２２の推力を軽減するためであり、これにより、弁閉状態において操作エアの圧力の範囲幅におけるピストン１２２の推力の変動は小さくなり、弁座２４に対する荷重の変動幅もそれ程大きくはならないので、弁座２４が変形したりするなどの不具合が生じるおそれはなくなる。
【００２３】
しかしながら、図３の上記ＮＯタイプのエアオペレイトバルブ１０１および複動タイプのエアオペレイトバルブは、前記のようにＮＣタイプのエアオペレイトバルブ２と駆動機構部の構成部品が大きく異なる。そのため、ＮＯタイプとＮＣタイプと複動タイプの間で構成部品の互換性を十分に得ることができない。ＮＣタイプのエアオペレイトバルブ２よりもＮＯタイプのエアオペレイトバルブ１０１および複動タイプのエアオペレイトバルブはその需要が少ない。そのため、ＮＯタイプのエアオペレイトバルブ１０１および複動タイプのエアオペレイトバルブの製作にあたっては、駆動機構部の構成部品を個別に切削加工することになり製作コストが高くなってしまう。特に、シリンダ１１２は切削量が大きいため、その切削加工コストが非常に大きくなってしまう。また、ＮＣタイプとＮＯタイプと複動タイプとで外形寸法が異なるため、ＮＣタイプとＮＯタイプと複動タイプのエアオペレイトバルブが混在する装置製造においては、その配管設計や装置設計がしにくくなってしまう。
【００２４】
また、仮にＮＯタイプのエアオペレイトバルブ１０１をＮＣタイプのエアオペレイトバルブ２のシリンダ内径と共通にした場合には、シールに必要な荷重が過大にならないようにするためスプリング１２３を高荷重なものにする必要がある。そして、スプリング１２３を高荷重なものにするには、その線径や外径を大きくする必要がある。そのため、ピストン１２２の下側にあるスプリング１２３の配置スペースを大きくとる必要がある。従って、ＮＯタイプのエアオペレイトバルブ１０１が大型化して、さらにＮＣタイプのエアオペレイトバルブ２とは全く異なった構造になってしまう。予め大型のスプリング１２３が配置されることを見込んでシリンダ等の設計をすれば良いのであるが、ＮＯタイプのエアオペレイトバルブ１０１の需要は少ない。
【００２５】
また、特許文献１におけるエアオペレイトバルブ３０１では、ピストン３２２が主ボディ３１２の内側を摺動しながら上下する。ここで、特許文献１の第４ページ左下段部の第８行目以降に記載されているように、主ボディ３１２は軸方向に移動可能なピストン３２２を収容したチャンバー３１５内にシリンダを構成するものである。そのため、ピストン３２２の受圧面積を小さくし、ピストン３２２の推力を軽減するなどのために用いられるものではない。従って、前記したような弁座に過大な荷重が掛かり不具合が生じるおそれがあるなどの本発明の課題を解決するための手段とはなりえない。
【００２６】
そこで本発明のエアオペレイトバルブは、以下を目的とする。
（１）製作コストを抑えることができること。
（２）装置製造などにおける配管設計や装置設計がしやすくなること。
（３）装置のコンパクト化を図ることができること。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
前記目的を達成するために、本発明は以下のような特徴を有する。
（１）本発明は、シリンダの内側にピストンを備えるものであって、エアを供給することによりピストンを弁本体側に移動させて弁閉状態とするＮＯタイプまたは複動タイプのエアオペレイトバルブにおいて、シリンダの内径よりも小さい内径の内周面を備える補助部材を有し、内周面をピストンが摺動することを特徴とする。
【００２８】
（２）本発明は、（１）に記載するＮＯタイプまたは複動タイプのエアオペレイトバルブにおいて、補助部材は、内周面より内側に張り出した段差部を備えるものであって、ピストンは、段差部に当接することにより摺動が制限されることを特徴とする。
【００２９】
（３）本発明は、（１）または（２）に記載するＮＯタイプまたは複動タイプのエアオペレイトバルブにおいて、補助部材には、段差部より内側に張り出した肉厚部を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
このような特徴を有する本発明は、以下のような作用・効果を有する。
（１）本発明は、シリンダの内側にピストンを備えるものであって、エアを供給することによりピストンを弁本体側に移動させて弁閉状態とするＮＯタイプまたは複動タイプのエアオペレイトバルブにおいて、シリンダの内径よりも小さい内径の内周面を備える補助部材を有し、内周面をピストンが摺動するので、ピストンの受圧面積が小さくなり、エア圧力範囲の上限であっても過大な推力の発生を抑えることができる。また、ピストンの受圧面積が小さくなることにより、エア圧力範囲の下限でも推力が抑えられるため、スプリングに対し大きな荷重を必要としなくなる。つまり、スプリングに対し大きなスペースを必要としなくなり、ＮＣタイプの部品を流用できる。以上のような理由により、ＮＣタイプのエアオペレイトバルブの構成部品との互換性を有することにより製作コストを抑えることができ、またＮＣタイプとＮＯタイプと複動タイプのエアオペレイトバルブの外形寸法が共通することからＮＣタイプとＮＯタイプと複動タイプのエアオペレイトバルブが混在する装置製造において配管設計や装置設計がしやすくなり、さらにＮＣタイプの構成部品を基準として設計をすることができることからコンパクト化を図ることができる効果が得られる。
【００３１】
（２）本発明は、（１）に記載するＮＯタイプまたは複動タイプのエアオペレイトバルブにおいて、補助部材は、内周面より内側に張り出した段差部を備えるものであって、ピストンは、段差部に当接することにより摺動が制限されるので、（１）の効果に加えて、ピストンはこれ以上上昇することができなくなり最大弁開度として維持されることからＮＯタイプまたは複動タイプのエアオペレイトバルブとしての作用を確実に実現しつつＮＣタイプのエアオペレイトバルブの構成部品との互換性を有することにより製作コストを抑えることができる効果が得られる。
【００３２】
（３）本発明は、（１）または（２）に記載するＮＯタイプまたは複動タイプのエアオペレイトバルブにおいて、補助部材には、段差部より内側に張り出した肉厚部を備えるので、操作エア室の容積を小さくしてエアの消費量を減らしつつＮＣタイプのエアオペレイトバルブの構成部品との互換性を有することにより製作コストを抑えることができる効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の実施例について説明する。
＜本発明のエアオペレイトバルブの構成＞
まず、エアオペレイトバルブ１の構成を説明する。図１に、本発明のエアオペレイトバルブ１の断面図を示す。エアオペレイトバルブ１は、その外観が弁本体１１、シリンダ１２、シリンダカバー１３などにより形成されている。そして、機構としては大きく分けて駆動機構部と弁機構部に分かれている。駆動機構部はシリンダ１２、シリンダカバー１３、ピストン２２、スプリング２３、弁開度調整機構３０、そして本発明の特徴点である補助部材としてのカラー１４などから構成され、一方、弁機構部は弁本体１１、弁体２１などから構成されている。駆動機構部のシリンダカバー１３にはエアを供給する外部のエア源（不図示）と連通する操作ポート３１が形成されている。また、シリンダ１２とシリンダカバー１３の内側には操作ポート３１と連通する操作エア室３４が形成されている。また、ピストン２２の下側にはスプリング２３が配置されている。弁機構部の弁本体１１には、弁体２１が配置される弁室３３や、弁体２１と当接および離間する弁座２４や、流体が流入する入力ポート２６および流体が流出する出力ポート２７が形成されている。また、図１に示すように、カラー１４はピストン２２が摺動する内周面１４ａと、ピストン２２の上面と当接および離間する段差部１４ｂとからなる段差形状を有している。さらに、段差部１４ｂのさらに内側には肉厚部１４ｃを有している。
【００３４】
＜本発明のエアオペレイトバルブの作用＞
このような構成を有するエアオペレイトバルブ１は、操作ポート３１からエアを供給しない場合には、スプリング２３の付勢力がピストン２２を押し上げてピストン２２と一体の弁体２１が弁座２４と離間し弁開状態になる。そのため、入力ポート２６から流入する流体は弁座２４を介して、弁室３３を経由して出力ポート２７から流出する。なお、ピストン２２の上面がカラー１４の段差部１４ｂに当接すると、ピストン２２はこれ以上上昇することができなくなり、最大弁開度として維持される。また、弁開度の大きさは、シリンダーカバー１３の内周面と螺合する弁開度調整機構３０を回転させることにより、調整することができる。
【００３５】
一方、操作ポート３１からエアを供給する場合には、供給されるエアの圧力がスプリング２３の付勢力に対抗してピストン２２を押し下げて、ピストン２２と一体の弁体２１が弁座２４と当接し弁閉状態になる。そのため、入力ポート２６から流入する流体は弁座２４と当接する弁体２１に流路が阻まれ、弁室３３に流れ込むことができず出力ポート２７から流出することができない。なお、このとき、ピストン２２はカラー１４の内周面１４ａを摺動しながら移動する。
【００３６】
＜本発明のエアオペレイトバルブの特徴点＞
ここで、弁本体１１、シリンダ１２は前記のＮＣタイプのエアオペレイトバルブ２のものをそのまま流用しているが、シリンダ１２とピストン２２との間にカラー１４が挿入されていることにより、カラー１４の厚みだけピストン２２の上面の面積、すなわち供給されるエアの圧力を受ける際の受圧面積が小さくなっている。そのため、カラー１４が挿入されておらずピストン２２の受圧面積がシリンダ１２の内径の面積と等しい場合に比べて、操作ポート３１からエアを供給する場合においては、供給されるエアの圧力によるピストン２２の推力を軽減することができる効果が得られる。従って、ピストン２２と一体の弁体２１が弁座２４と当接し弁閉状態になったときでも、ピストン２２の推力による弁座２４への荷重を軽減することができ、弁座２４が過大な荷重を受けて変形するなどのおそれがなくなる。また、高圧の流体を制御する場合には、一般に操作ポート３１から供給するエアの圧力を大きくして制御を行なう必要があるが、その場合であっても、高圧の流体の圧力に対向しつつピストン２２と一体の弁体２１が弁座２４と当接する弁閉状態を維持できる最低限のピストン２２の推力を発生させることにより、弁座２４に無理な荷重が掛かることを防止することができる。従って、いつまでも弁体２１と弁座２４とのシール性能を維持することができる。さらに、段差部１４ｂのさらに内側には肉厚部１４ｃを有していることから、操作エア室３４の容積が小さくなるので、弁閉動作時のエアの消費量を減らすことができる。なお、図６に示すように肉厚部１４ｃをより大きく確保すれば、操作エア室３４の容積がより小さくなるので、弁閉動作時のエアの消費量をさらに減らすことができる。
【００３７】
＜本発明のエアオペレイトバルブの効果＞
以上のように、弁本体１１、シリンダ１２は前記のＮＣタイプのエアオペレイトバルブ２のものをそのまま流用することができる。特に、切削量が多く切削加工に多く費用を要したシリンダについては、ＮＣタイプのエアオペレイトバルブ２で使用される成形品のシリンダ１２をそのまま流用できるので、大幅に製作コストを削減することができる。また、シリンダカバー１３としては、ＮＣタイプのエアオペレイトバルブ２で使用される成形品のものを流用することができ、これに対して簡単な切削加工を施すことにより、シリンダ１２との間でカラー１４を堅持することができる。このように成形品を追加工するに過ぎないので、製作コストもあまりかからない。さらに、ピストン２２は成形品を簡単に追加工するか切削加工することにより適正な径のものを製作して使用することができる。ピストン２２自体は切削加工すべき量が少ないので、製作コストもあまりかからない。また、ＮＣタイプのエアオペレイトバルブ２とＮＯタイプのエアオペレイトバルブ１とで外形寸法が共通するため、ＮＣタイプとＮＯタイプのエアオペレイトバルブが混在する装置製造においても、その配管設計や装置設計がしやすくなる。さらに、ＮＣタイプのエアオペレイトバルブ２の構成部品を基準として設計をすることができるので、エアオペレイトバルブのコンパクト化を図ることができる。
【００３８】
以上、ＮＯタイプのエアオペレイトバルブ１について説明したが、スプリング２３を使用せず、操作ポート３１と操作ポート３２の両方を使用する複動タイプのエアオペレイトバルブとしても、同様の作用や効果が得られる。
【００３９】
以上のような実施例により以下のような効果が得られる。
（１）本発明は、シリンダ１２の内側にピストン２２を備えるものであって、エアを供給することによりピストン２２を弁本体１１側に移動させて弁閉状態とするＮＯタイプまたは複動タイプのエアオペレイトバルブにおいて、シリンダ１２の内径よりも小さい内径の内周面１４ａを備えるカラー１４を有し、内周面１４ａをピストン２２が摺動するので、ピストン２２の受圧面積が小さくなり、エア圧力範囲の上限であっても過大な推力の発生を抑えることができる。また、ピストン２２の受圧面積が小さくなることにより、エア圧力範囲の下限でも推力が抑えられるため、スプリング２３に対し大きな荷重を必要としなくなる。つまり、スプリング２３に対し大きなスペースを必要としなくなり、ＮＣタイプの部品を流用できる。以上のような理由により、ＮＣタイプのエアオペレイトバルブの構成部品との互換性を有することにより製作コストを抑えることができ、またＮＣタイプとＮＯタイプと複動タイプのエアオペレイトバルブの外形寸法が共通することからＮＣタイプとＮＯタイプと複動タイプのエアオペレイトバルブが混在する装置製造において配管設計や装置設計がしやすくなり、さらにコンパクト化を図ることができるＮＣタイプの構成部品を基準として設計をすることができることからコンパクト化を図ることができる効果が得られる。
【００４０】
（２）本発明は、（１）に記載するＮＯタイプまたは複動タイプのエアオペレイトバルブにおいて、カラー１４は、内周面１４ａより内側に張り出した段差部１４ｂを備えるものであって、ピストン２２は、段差部１４ｂに当接することにより摺動が制限されるので、（１）の効果に加えて、ピストン２２はこれ以上上昇することができなくなり最大弁開度として維持されることからＮＯタイプまたは複動タイプのエアオペレイトバルブとしての作用を確実に実現しつつＮＣタイプのエアオペレイトバルブの構成部品との互換性を有することにより製作コストを抑えることができる効果が得られる。
【００４１】
（３）本発明は、（１）または（２）に記載するＮＯタイプまたは複動タイプのエアオペレイトバルブにおいて、カラー１４には、段差部１４ｂより内側に張り出した肉厚部１４ｃを備えるので、操作エア室３４の容積を小さくしてエアの消費量を減らしつつＮＣタイプのエアオペレイトバルブの構成部品との互換性を有することにより製作コストを抑えることができる効果が得られる。
【００４２】
尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様
々な変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明のエアオペレイトバルブ（ＮＯタイプ）の断面図である。
【図２】本発明のエアオペレイトバルブに部品が流用可能なエアオペレイトバルブ（ＮＣタイプ）の断面図である。
【図３】従来のエアオペレイトバルブ（ＮＯタイプ）の断面図である。
【図４】小口径のエアオペレイトバルブ（ＮＯタイプ）の断面図である。
【図５】小口径のエアオペレイトバルブ（ＮＣタイプ）の断面図である。
【図６】本発明のエアオペレイトバルブ（ＮＯタイプ）の断面図である。
【図７】特許文献１のエアオペレイトバルブの断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ エアオペレイトバルブ（ＮＯタイプ）
２ エアオペレイトバルブ（ＮＣタイプ）
１１ 弁本体
１２ シリンダ
１３ シリンダカバー
１４ カラー
２１ 弁体
２２ ピストン
２３ スプリング
２４ 弁座
２９ ピストン
３１ 操作ポート
３２ 操作ポート
３４ 操作エア室
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダの内側にピストンを備えるものであって、エアを供給することによりピストンを弁本体側に移動させて弁閉状態とするノーマルオープンタイプまたは複動タイプのエアオペレイトバルブにおいて、
シリンダの内径よりも小さい内径の内周面を備える補助部材を有し、
前記内周面をピストンが摺動すること、
を特徴とするノーマルオープンタイプまたは複動タイプのエアオペレイトバルブ。
【請求項２】
請求項１に記載するノーマルオープンタイプまたは複動タイプのエアオペレイトバルブにおいて、
前記補助部材は、前記内周面より内側に張り出した段差部を備えるものであって、
ピストンは、前記段差部に当接することにより摺動が制限されることを特徴とするノーマルオープンタイプまたは複動タイプのエアオペレイトバルブ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載するノーマルオープンタイプまたは複動タイプのエアオペレイトバルブにおいて、
前記補助部材には、前記段差部より内側に張り出した肉厚部を備えることを特徴とするノーマルオープンタイプまたは複動タイプのエアオペレイトバルブ。
【請求項１】
シリンダの内側にピストンを備えるものであって、エアを供給することによりピストンを弁本体側に移動させて弁閉状態とするノーマルオープンタイプまたは複動タイプのエアオペレイトバルブにおいて、
シリンダの内径よりも小さい内径の内周面を備える補助部材を有し、
前記内周面をピストンが摺動すること、
を特徴とするノーマルオープンタイプまたは複動タイプのエアオペレイトバルブ。
【請求項２】
請求項１に記載するノーマルオープンタイプまたは複動タイプのエアオペレイトバルブにおいて、
前記補助部材は、前記内周面より内側に張り出した段差部を備えるものであって、
ピストンは、前記段差部に当接することにより摺動が制限されることを特徴とするノーマルオープンタイプまたは複動タイプのエアオペレイトバルブ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載するノーマルオープンタイプまたは複動タイプのエアオペレイトバルブにおいて、
前記補助部材には、前記段差部より内側に張り出した肉厚部を備えることを特徴とするノーマルオープンタイプまたは複動タイプのエアオペレイトバルブ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−３２９３３３（Ｐ２００６−３２９３３３Ａ）
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１５４２３５（Ｐ２００５−１５４２３５）
【出願日】平成１７年５月２６日（２００５．５．２６）
【出願人】（０００１０６７６０）シーケーディ株式会社 (627)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月２６日（２００５．５．２６）
【出願人】（０００１０６７６０）シーケーディ株式会社 (627)
【Ｆターム（参考）】
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