JPH04106099U - 加速度感応型圧力調節バルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】加速度に応じたウエイトの変位により気体圧力
を調節するバルブを、機械的にも電気的にも作動させる
ことで、ウエイトの軽量化と、加速度変化に対する応答
の迅速化と、安全性の向上とを図る。 【構成】高圧気体の供給路と排気路とを開閉する弁部材
７、８に連動するウエイト９が、加速度と出口ポート１
１における気体圧力の作用により変位すると共に、制御
装置５３に制御されるアクチュエータ４０からの電磁力
の作用により変位する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、加速度の大きさに応じて気体圧力を変更調節する加速度感応型圧力 調節バルブに関する。

【０００２】

【従来の技術】

近年、航空機の高機能化により、パイロットが大きな加速度にさらされて意識 喪失に陥ったり、計器飛行状態において空間識を失うことにより事故につながる といった例が少なくない。

【０００３】 そのようなパイロットが意識喪失に陥ることによる事故防止のため、加速度の 大きさに応じてブラダを膨張させ、パイロットの体を締め付けることによってパ イロットが意識喪失になるのを防ぐ耐加速度装置が開発されている。また、パイ ロットが空間識を失うことにより事故につながるのを防止するため、加速度の大 きさに応じてパイロットの座席に内蔵させたブラダを膨張させたり空圧シリンダ を伸張させることで、パイロットの体を飛行姿勢に応じた方向から押圧して空間 識を失調するのを防止する装置が本出願人により提案されている。

【０００４】 従来、そのようなブラダに供給される気体圧力を、加速度の大きさに応じて調 節する加速度感応型圧力調節バルブとして、図６に示すものが用いられている。 これは、高圧気体源に接続される入口ポート１０１と、ブラダ１０２に接続され る出口ポート１０３と、両ポート１０１、１０３の間の供給路１０４を開閉する 第１弁部材１０５と、高圧気体の排気ポート１０６と前記出口ポート１０３との 間の排気路１０７を開閉する第２弁部材１０８と、加速度と前記出口ポート１０ ３における圧力が作用することで変位するウエイト１０９とを備えている。その ウエイト１０９に各弁部材１０５、１０８が、加速度が増大すると前記供給路１ ０４が開くと共に前記排気路１０７が閉じ、加速度が減少すると前記供給路１０ ４が閉じると共に前記排気路１０７が開くように連動されている。

【０００５】 これにより、加速度が大きくなった場合には、ウエイト１０９の図中下方への 変位に伴って第１弁部材１０５が変位することで、高圧気体が供給路１０４を通 って出口ポート１０３からブラダ１０２に供給される。また、加速度が小さくな った場合には、ウエイト１０９の図中上方への変位により、出口ポート１０３と 排気ポート１０６との間の排気路１０７が開かれることにより、ブラダ１０２の 内圧が減少されるものである。

【０００６】 そして、出口ポート１０３における気体圧力と、加速度によりウエイトに作用 する力とが釣り合った段階で、各弁部材１０５、１０８により供給路１０４と排 気路１０７とが閉じられ、ブラダ１０２の内圧が加速度に応じた一定の圧力とさ れる。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

航空機の高機能化に伴い、加速度に応じて気体圧力を制御する際の応答の迅速 化が要望されている。

【０００８】 そこで、ウエイト１０９の重量を大きくすることで、弁部材１０５、１０８の 操作力を大きくし、加速度変化に対する応答を迅速化することが考えられる。

【０００９】 しかし、航空機にあっては機体重量が制限されていることから、ウエイト１０ ９の重量が大きくなるのは望ましくない。

【００１０】 本考案は上記従来技術に鑑み、ウエイト重量が小さく、かつ、加速度変化に対 する応答性の良い加速度感応型圧力調節バルブを提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

本考案の特徴とするところは、高圧気体源に接続される入口ポートと、高圧気 体の出口ポートと、高圧気体の排気ポートと、加速度と出口ポートにおける気体 圧力が作用することで変位するウエイトと、そのウエイトに連動する弁部材とを 備え、この弁部材により前記入口ポートと出口ポートとの間の供給路と、前記排 気ポートと出口ポートとの間の排気路とが開閉される加速度感応型圧力調節バル ブにおいて、出口ポートの気体圧力を検出する圧力センサーと、加速度を検出す る加速度センサーと、前記ウエイトの作動用のアクチュエータと、出口ポートの 気体圧力と加速度との予め定められた関係に基づき前記アクチュエータを制御す る制御装置とが備えられ、そのアクチュエータはウエイトを電磁力により変位さ せる点にある。

【００１２】

【作用】

本考案の構成によれば、制御手段に圧力センサーと加速度センサーの検出信号 が入力される。この入力信号により、出口ポートの気体圧力と加速度との予め定 められた関係に基づき、制御手段はアクチュエータに制御信号を出力する。その 制御信号に基づきアクチュエータはウエイトを電磁力により変位させる。このウ エイトの変位により出口ポートの気体圧力が、加速度センサーにより検出された 加速度に対し予め定められた値とされる。よって、加速度と出口ポートにおける 気体圧力がウエイトに作用した場合と同様の変位を、電磁力によりウエイトに行 なわせることができる。

【００１３】

【実施例】

以下、図面を参照して本考案の実施例を説明する。

【００１４】 図２に示す航空機の耐加速度スーツ装置１は、ズボン状のスーツ本体２の内部 にブラダ３が取り付けられたものであって、このブラダ３に高圧気体源４から高 圧気体が、加速度感応型圧力調節バルブ５を介して供給される。

【００１５】 この圧力調節バルブ５は、加速度の大きさに応じてブラダ３に供給する気体圧 力を調節する。すなわち、加速度が大きくなる程にブラダ３を膨張させてパイロ ットの下半身を締付け、血液が下半身に滞留するのを防止し、脳への血液の循環 を維持し、パイロットが意識喪失に陥るのを防止する。

【００１６】 この圧力調節バルブ５は、図１に示すように、ハウジング６と、このハウジン グ６に内蔵された第１弁部材７及び第２弁部材８と、ウエイト９とを備えている 。

【００１７】 そのハウジング６には、前記高圧気体源４に配管を介して接続される入口ポー ト１０と、前記ブラダ３に配管を介して接続される出口ポート１１と、大気中に 開放される排気ポート１２とが形成されている。その高圧気体源４としては例え ば航空機のエンジン抽気が用いられる。

【００１８】 また、ハウジング６の内部には、入口ポート１０と出口ポート１１との間を仕 切る壁１３が形成され、この仕切り壁１３に形成された吸気用開口１４が、前記 第１弁部材７の下端に形成されたフランジ７ａにより開閉自在に閉塞されている 。この吸気用開口１４は、図３に示すように第１弁部材７が図中下方に移動する ことにより開かれ、これにより入口ポート１０から出口ポート１１への高圧気体 の供給路が開かれる。

【００１９】 第１弁部材７のフランジ７ａとハウジング６の内面との間に圧縮コイルバネ１ ５が介在されている。このバネ１５により、第１弁部材７は前記供給用開口１４ を閉じるように図中上方に押し付けられている。そのバネ１５の周囲にはベロー ズ１６が設けられ、このベローズ１６により、第１弁部材７の図中下方に形成さ れたバネ収納室１５ａが、入口ポート１０に対し気密状に保持される。第１弁部 材７のフランジ７ａには、その収納室１５ａと出口ポート１１との間を連通する 連通孔１７が形成されている。

【００２０】 第１弁部材７の図中上端にはフランジ７ｂが設けられ、このフランジ７ｂの外 周とハウジング６の内周との間にダイヤフラム２０が設けられている。このダイ ヤフラム２０は、出口ポート１１と排気ポート１２との間を気密状に閉塞する。 そのフランジ７ｂには、出口ポート１１と排気ポート１２とを連通するための排 気孔１８が形成されている。

【００２１】 前記第２弁部材８にはフランジ８ｂが形成され、このフランジ８ｂが前記第１ 弁部材７の図中上方に配置されている。第１弁部材７の前記フランジ７ｂからは 、図中上向きに筒状の延出部７ｃが一体的に形成されている。フランジ７ｂとフ ランジ８ｂとの間には圧縮コイルバネ２５が介在されている。これにより、第２ 弁部材８が図１において下方に変位すると、図３、図４に示すようにフランジ８ ｂと延出部７ｃとが当接し、出口ポート１１から排気孔１８を通って排気ポート １２に至る排気路が閉じられる。

【００２２】 第２弁部材８は内周孔８ｃを有し、この内周孔８ｃにガイドロッド３０が図中 上下方向に移動自在に挿入されている。そのガイドロッド３０の図中下端はスト ッパー３０ａとされ、このストッパー３０ａによりガイドロッド３０の内周孔８ ｃからの抜け止めがなされる。ガイドロッド３０から張り出すフランジ３０ｂが 形成され、このフランジ３０ｂと前記フランジ８ｂとの間に圧縮コイルバネ３１ が介在されている。このバネ３１は前記バネ２５よりもバネ定数が大きくされて いる。

【００２３】 ガイドロッド３０はハウジング６から図中上方に突出され、この突出部にウエ イト９が取り付けられている。このウエイト９は加速度の増加により図中下方に 変位し、加速度の減少により図中上方に変位する。

【００２４】 そのウエイト９は磁性体とされ、このウエイト９を電磁力により変位させるア クチュエータ４０が設けられている。このアクチュエータ４０は、ウエイト９を 覆うカバー４１と、このカバー４１に内蔵される図中上下一対のソレノイドコイ ル４２、４３と、作動装置５２とを備えている。そのソレノイドコイル４２、４ ３はウエイト９の図中上下方に配置される。なお、前記ガイドロッド３０はカバ ー４１の図中上方に突出し、この突出部の外周から張り出すフランジ３０ｃとカ バー４１との間に圧縮コイルバネ３６が介在されている。これにより、ソレノイ ドコイル４２、４３に通電することでウエイト９に電磁力が作用し、ウエイト９ は図中上下方向に変位する。また、ソレノイドコイル４２、４３に印加する電流 の方向と大きさを制御することで、ウエイト９の変位量を制御することができる 。

【００２５】 上記アクチュエータ４０を制御するため、出口ポート１１の気体圧力を検出す る圧力センサー５０と、加速度を検出する加速度センサー５１と、制御装置５３ とが備えられている。その制御装置５３からの制御信号に応じ、アクチュエータ ４０の作動装置５２がソレノイドコイル４２、４３に電流を印加する。

【００２６】 その圧力センサー５０はハウジング６の外面に取り付けられ、そのハウジング ６に形成された連通孔６ａを介して出口ポート１１と連通している。

【００２７】 加速度センサー５１は航空機の機体に取り付けられている。

【００２８】 制御装置５３は、例えば入出力装置５４と中央処理装置５５と記憶装置５６を 備えたマイクロコンピュータにより構成することができる。その記憶装置５６は 加速度と出口ポート１１の圧力との予め定められた関係に基づき作成されたプロ グラムを記憶する。その入出力装置５４は、圧力センサー５０と加速度センサー ５１と作動装置５２に接続されている。中央処理装置５５は、各センサー５０、 ５１からの入力信号と、記憶装置５６に記憶されたプログラムに応じ、作動装置 ５２に制御信号を出力する。

【００２９】 上記構成の加速度感応型圧力調節バルブ５は、ウエイト９が電磁力により変位 することで電気的に作動し、ウエイト９が加速度と出口ポート１１における気体 圧力の作用により変位することで機械的に作動する。通常は電気的に作動し、故 障等によりウエイト９に電磁力が作用しなくなった場合は機械的に作動する。

【００３０】 まず、ウエイト９に電磁力が作用しない場合の圧力調節バルブ５の機械的な作 動を説明する。

【００３１】 上記構成において加速度が増大すると、ウエイト９は図１においてバネ３６の 弾性力に抗して下方に移動し、このウエイト９と共に第２弁部材８もバネ２５の 弾性力に抗して下方に移動する。

【００３２】 すると、第２弁部材８のフランジ８ｂが第１弁部材７に形成された延出部７ｃ に当接し、出口ポート１１と排出ポート１２との間の排気路を閉塞する。

【００３３】 さらに、第２弁部材８は第１弁部材７をバネ１５の弾性力に抗して押し下げる 。これにより、図３に示すように第１弁部材７のフランジ７ａにより閉塞された 吸気用開口１４が開き、入口ポート１０と出口ポート１１との間の供給路が開か れる。

【００３４】 これにより、高圧気体源４から供給される高圧空気が入口ポート１０から供給 路を通り、出口ポート１１からブラダ３に供給される。

【００３５】 そして、ブラダ３に高圧空気が供給されていくと、出口ポート１１における気 体圧力は次第に上昇するので、ダイヤフラム２０を介して第１弁部材７は図中上 方に押し上げられる。そして、ウエイト９に作用する加速度による力と出口ポー ト１１における気体圧力とが釣り合うと、図４に示すように第１弁部材７のフラ ンジ７ａにより供給用開口１４が閉塞される。これにより、ブラダ３の内圧が加 速度の大きさに応じた所定の圧力となり、パイロットの意識喪失が防止される。

【００３６】 加速度が減少する場合は、ウエイト９に作用する加速度による力が減少するこ とから、出口ポート１１における気体圧力により第２弁部材８が図中上方に移動 する。すると、図１に示すように、出口ポート１１から排気孔１８を介して排気 ポート１２に至る排気路が開き、ブラダ３の内部の高圧空気は出口ポート１１、 排気孔１８、排気ポート１２を通って大気中に排気される。

【００３７】 ブラダ３の内部の気体圧力が次第に低下すると、第２弁部材８が図中下方に変 位して排気路が次第に閉じられ、出口ポート１１における気体圧力とブラダ３の 内圧とが等しくなり、ウエイト９に作用する加速度による力と出口ポートにおけ る気体圧力とが釣り合うと、図４に示すように第２弁部材８のフランジ８ｂによ り排気路が閉じられる。これにより、ブラダ３の内圧は加速度の大きさに応じた 所定の圧力に保持される。

【００３８】 また、上記実施例の構成によれば、出口ポート１１における気体圧力は排気孔 １８を介してフランジ８ｂに作用するので、一定圧以上になることはない。すな わち、出口ポート１１の気体圧力が一定以上になると、ウエイト９が図中下方に 変位しても、バネ３１が縮小することにより弁部材７、８が変位せず、給気用開 口１４が開かれないため、出口ポート１１における気体圧力が一定圧以上になる ことはない。また、何らかの外的要因等によりブラダ３の内圧が大きくなり、出 口ポート１１の圧力が一定圧以上になった場合には、フランジ８ｂが図中上方に 変位して第１弁部材７の延出部７ｃから離反する。これにより、ブラダ３から高 圧気体が排気路を通って大気中に排気され、ブラダ３の内圧が低下する。すなわ ち、圧力調節バルブ５はリリーフバルブの機能も備えている。

【００３９】 次に、電磁力によりウエイト９が変位する場合の圧力調節バルブ５の電気的な 作動は、上記機械的な作動と同様なものとなる。

【００４０】 すなわち、圧力センサー５０による出口ポート１１における圧力の検出信号と 、加速度センサー５１による加速度の検出信号とが制御装置５３に入出力装置５ ４から入力されると、中央処理装置５５は、記憶装置５６に記憶されたプログラ ムに応じ、入出力装置５４から作動装置５２に制御信号を出力する。そのプログ ラムは、加速度と出口ポート１１における圧力との予め定められた関係に基づく ものであり、その予め定められた関係は本実施例の場合、加速度に対してブラダ ３の内圧がパイロットの意識喪失を防止することができる所定の圧力となるよう に予め定められた関係である。

【００４１】 制御装置５３からの制御信号に応じて作動装置５２からソレノイドコイル４２ 、４３に印加される電流の方向と値が制御され、ウエイト９に作用する電磁力の 大きさと方向が変化することにより、ウエイト９は加速度の大きさに応じて変位 する。このウエイト９の変位は、上記機械的な作動の場合と同様の変位となる。 これにより、ブラダ３の内圧を加速度の大きさに応じた所定の値とし、パイロッ トの意識喪失を防止することができる。

【００４２】 なお、本考案は上記実施例に限定されるものではない。

【００４３】 例えば、アクチュエータは電磁力によりウエイトを変位させるものであればよ く、図５に示すように、ウエイト９の外周に磁極方向が異なるように一対の永久 磁石６０、６１を取り付け、ウエイト９を覆うコイル６２に印加する電流の方向 や値を制御することで、ウエイト９の変位量を制御するようにしてもよい。

【００４４】 また、上記実施例では耐加速度スーツ装置１に本考案を適用したが、これに限 定されるものではなく、パイロットの空間識失調防止装置に本考案を適用するこ ともできる。

【００４５】

【考案の効果】

本考案による加速度感応型圧力調節バルブによれば、ウエイトを電磁力により 、加速度と出口ポートにおける気体圧力が作用した場合と同様に変位させること ができるので、ウエイトを重くすることなく弁部材の大きな操作力を得ることが でき、加速度に対する応答の迅速化を図ることができる。

【００４６】 また、電気的な故障等により電磁力がウエイトに作用しなくなった場合でも、 ウエイトが加速度と出口ポート圧力の作用により変位することで機械的なバック アップ機能を奏し、安全性が向上される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例に係る加速度感応型圧力調節バ
ルブの断面図

【図２】本考案の実施例に係る耐加速度スーツ装置の構
成説明図

【図３】本考案の実施例に係る加速度感応型圧力調節バ
ルブの断面図

【図４】本考案の実施例に係る加速度感応型圧力調節バ
ルブの断面図

【図５】他の実施例に係るアクチュエータの説明図

【図６】従来例に係る加速度感応型圧力調節バルブの断
面図

【符号の説明】

５ 加速度感応型圧力調節バルブ ７ 第１弁部材 ８ 第２弁部材 ９ ウエイト １０ 入口ポート １１ 出口ポート １２ 排気ポート ４０ アクチュエータ ５０ 圧力センサー ５１ 加速度センサー ５３ 制御装置

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 高圧気体源に接続される入口ポートと、
   高圧気体の出口ポートと、高圧気体の排気ポートと、加
   速度と出口ポートにおける気体圧力が作用することで変
   位するウエイトと、そのウエイトに連動する弁部材とを
   備え、この弁部材により前記入口ポートと出口ポートと
   の間の供給路と、前記排気ポートと出口ポートとの間の
   排気路とが開閉される加速度感応型圧力調節バルブにお
   いて、出口ポートの気体圧力を検出する圧力センサー
   と、加速度を検出する加速度センサーと、前記ウエイト
   の作動用のアクチュエータと、出口ポートの気体圧力と
   加速度との予め定められた関係に基づき前記アクチュエ
   ータを制御する制御装置とが備えられ、そのアクチュエ
   ータはウエイトを電磁力により変位させることを特徴と
   する加速度感応型圧力調節バルブ。