JPH0775979B2

JPH0775979B2 - 圧力調整弁

Info

Publication number: JPH0775979B2
Application number: JP4813588A
Authority: JP
Inventors: 秀男玉森
Original assignee: 株式会社ナブコ
Priority date: 1988-02-29
Filing date: 1988-02-29
Publication date: 1995-08-16
Anticipated expiration: 2010-08-16
Also published as: JPH01223065A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞この発明は、例えば鉄道車両用保安ブレーキ装置等の空
気圧回路に使用される圧力調整弁に調圧機能の他にこの
圧力調整弁に接続される空気圧機器への圧力空気の給気
と空気圧機器内の圧力空気の排気の切換機能を具備させ
た圧力調整弁に関する。

＜従来の技術＞従来、圧力調整弁1bと切換弁２を使用する空気圧回路は
例えば第５図に示すものが知られている。図に示す圧力
調整弁1bは、例えば7Kg/cm²の圧力空気源３に接続され
ている給気室5bと、切換弁２に接続されている出力室7b
を有し、この給気室5bと出力室7bは給気孔8bにより連通
している。この給気孔8bの給気室5b側に給気弁座12bが
突設されており、この給気弁座21bに着座するように戻
しばね19bによって付勢された給気弁9bが設けられてい
る。また、圧力調整弁1bの下部に上面に出力室7bの空気
圧を受け、下面に調圧ばね４の付勢力を受けるように調
圧ピストン13bが設けられている。この調圧ピストン13b
には、前記給気弁9bの下面に給気孔8b側から先端が対向
し、内部に設けられた排気孔18bが先端に開口している
と共に圧力調整弁1bの本体23bに設けられた排気口10bに
連通している排気弁棒14bが中心部に結合されている。

上記の構成により、圧力空気源３から給気室5bに供給さ
れる7Kg/cm²の圧力空気は調圧ばね４の設定により出力
室7bの空気圧を例えば3.5Kg/cm²に減圧され、出力室7b
の圧力はこの設定圧に保持される。この調圧空気は切換
弁２の給気室5aに供給されている。

この切換弁２の給気弁9aは、図の電磁弁６がONにされる
ことによって開いて給気室5aと出力室7aとを連通する。
また、電磁弁６をOFFにすることによって切換弁２の給
気孔8aは給気弁9aによって閉じられ、出力室7aは排気口
10aに連通して大気と連通する。給気弁9aは、図の電磁
弁６、ダイヤフラム11a、設定ばね12等によって制御さ
れるピストン13aに設けられた排気弁棒14aの上昇によっ
て開動作し、排気弁棒14aの下降によって閉動作する。

この開閉動作の概要は次の通りである。第５図は圧力空
気源３とパイロット室15aとを接続する接続管に設けら
れた電磁弁６がOFFの状態であり、給気弁9aは給気孔8a
を閉じており、排気弁棒14aの先端は給気便9aの下方に
位置している。この状態から電磁弁６をONにすると、電
磁弁６がパイロット室15aへの圧力空気の流入を遮断
し、かつパイロット室15a内の圧力空気を電磁弁６の排
気孔17を介して大気に開放する。これによってパイロッ
ト室15a内が所定圧力以下になると、設定ばね12の伸長
力によってピストン13aは押し上げられ、それと共に排
気弁棒14aが上昇して給気弁9aを押し上げて給気孔8aを
開く。このとき排気弁棒14aの先端の開口が給気弁9aの
下面に当接して排気弁棒14aの排気孔18aは閉塞されるの
で、圧力調整弁1bから供給される調圧空気は切換弁２の
給気室5aと給気孔8aを介して出力室7aに至る。

次に、この状態から給気弁9aが給気孔8aを閉じることに
よって給気室5aと出力室7aを遮断し、かつ出力室7aと排
気口10aとを排気弁棒14aの排気孔18aを介して接続する
ときは、第５図に示すように電磁弁６をOFFにすること
によって圧力空気源３の圧力空気を電磁弁６を介してパ
イロット室15a内に供給する。パイロット室15aに供給さ
れた圧力空気はピストン13aを設定ばね12に抗して押し
下げ、これによって排気弁棒14aの先端を給気弁9aの下
面から離れる位置にする。給気弁9aは戻しばね19aによ
って押し下げられて給気孔8aを閉じる。これによって、
調圧空気は給気室5aから出力室7aに至らず、出力室７悪
の調圧空気は排気弁棒14aの排気孔18aを介して大気に開
放される。

以上に説明した圧力調整弁1bと切換弁２を利用する装置
として、例えば実公昭50−38089号公報に示されている
保安ブレーキ装置がある。

＜発明が解決しようとする課題＞従来、所定圧力の空気の供給又は排気を遠隔操作するた
めに一般に第５図に示すシステムが利用されているが、
空気圧機器への供給流量が減少量の特殊な場合は切換弁
を使用せずに電磁弁を切換弁として使用することがあ
る。供給流量の多量の場合に電磁弁を切換弁として使用
するときには、電磁弁の給気孔及び給気弁を大きくする
必要があり、これによって給気弁を駆動する電磁石も大
きくなり、電磁石を作動させるための制御設備の電気容
量が増加することになる。従って、空気圧機器への供給
流量が極少流量の特殊な場合以外の通常供給流量を必要
とする場合に電磁弁を切換弁として使用すると、この電
磁弁と制御設備の重量は第５図に示す切換弁と制御設備
を含む電磁弁の重量よりも重くなるという問題が生じ
る。また、この他にこのような大型の電磁弁の電磁石を
通電状態から開放状態にするときに生じるサージ電流に
より他の電気機器に悪影響を与えるという問題もある。
このような理由のために通常供給流量を必要とする空気
圧機器においては、小型の電磁弁で切換弁を開閉する第
５図のシステムが一般的に利用されている。しかし、こ
のシステムにおいても、鉄道車両用保安ブレーキ装置に
使用する場合は、更に重量の軽減とコンパクト化が要望
されている。また、圧力調整弁と切換弁と電磁弁とを接
続する配管作業がわずらわしいという問題と、切換弁の
切換動作において、給気弁の開差は設定ばねの作用力に
よってピストンと共に給気弁を押し上げて給気孔が開く
構成であるので、設定ばねが伸長状態になるまでの復元
時間による遅延は最近の高速応答制御に対応できなくな
りつつあるという問題がある。

本発明は、従来の技術に有するこのような問題点に鑑み
てなされたものであり、その目的とするところは、圧力
調整弁に切換弁の機能を具備させることにより、各々の
弁を接続する配管作業を省くことと、圧力調整弁と切換
弁の機能を有する弁装置の重量を軽量にし嵩を小さく
し、更に電磁弁に信号を発してから切換弁が開弁するま
での時間を短縮しようとすることにある。

＜課題を解決するための手段＞この発明は、圧力空気源に接続される給気室と、空気圧
機器に接続される出力室と、前記給気室と出力室とを連
通する給気孔と、その給気孔の給気室側に突設された給
気弁座と、その給気弁座に着座するようにばねによって
付勢された給気弁と、先端が前記給気弁に給気孔側から
対向し内部に設けられた排気孔が先端に開口していると
共に排気口に連通している排気弁棒と、その排気弁棒に
結合され一方に前記出力室の空気圧を受け他方に調圧ば
ねの付勢力を受けるように設けられた調圧ピストンとを
具備する圧力調整弁において、前記給気室と給気孔と給気弁座と給気弁とを中間体に設
け、その中間体を圧力調整弁本体内に給気弁の開閉移動
方向に一定範囲で身体移動自在に設け、その中間体を圧
力空気の供給により前記排気弁棒側へ前進移動させ圧力
空気の排出により前記給気室の空気圧で進退移動するよ
うにパイロット室を設け、前記調圧ピストンの調圧ばね
による移動端を後退位置にある前記中間体の給気弁に対
し前記排気弁棒先端が離れ前進位置にある中間体の給気
弁に対し当接して開弁するように定め、前記パイロット
室に対する圧力空気の給排手段を設けてなるものであ
る。

＜作用＞この発明において、給気室と給気孔と給気弁座と給気弁
とを設けた中間体が圧力調整弁本体内に給気弁の開閉方
向に一定範囲で進退移動自在に設けられている。圧力空
気の給排手段が排気状態では、パイロット室に圧力空気
が供給されず、パイロット室は大気に連通する。中間体
は給気室の空気圧により後退位置に移動させられて、給
気弁はばねの付勢力により給気弁座に着座し、排気弁棒
の先端は、給気弁から離れた位置にある。この位置関係
では、給気室に接続する圧力空気源の圧力空気は出力室
に接続する空気圧機器に供給されず、空気圧機器は出力
室と排気弁棒の排気孔と排気口を通って大気と連通す
る。

この圧力空気の給排手段を排気状態から給気状態にする
と、パイロット室に圧力空気が供給されて、中間体はパ
イロット室の空気圧により後退位置から前進位置に移動
させられて、給気弁は排気弁棒の先端に当接して給気孔
が開き、排気弁棒の排気孔は給気弁により閉じられる。
この位置関係では、圧力空気源の圧力空気は給気孔を通
って空気圧機器に供給され、排気孔が閉塞されているの
で空気圧機器内の圧力空気は排気されない。

従って、圧力空気は出力室に流入して、この出力室の圧
力空気が調圧ピストンを調圧ばねを圧縮する側に押圧す
る。排気弁棒は先端に給気弁が当接した状態で調圧ピス
トンと共に移動し、遂には給気弁は給気弁座に着座す
る。給気弁が給気弁座に着座することにより、出力室に
圧力空気が流入しなくなり、排気弁棒の移動は停止す
る。この排気弁棒が停止するのは、圧ピストンが出力室
の空気圧による力と調圧ばねの力が釣り合って停止した
からである。よって、出力室の圧力は、調圧ばねにより
設定された圧力まで昇圧する。

なお、給排手段が給気状態で出力室の圧力が設定圧より
も高いときは、出力室の空気圧が調圧ピストンを押圧し
て、排気弁棒の先端を給気弁から離れる位置に移動させ
る。この位置関係では、出力室の圧力空気は排気弁棒の
排気孔と排気口を通って大気に開放されるので、出奥室
の圧力は設定圧力になるまで低下し、設定圧力になると
排気弁棒の先端が給気弁に当接する位置に戻る。このよ
うにして、出力室の圧力は設定圧力に保持される。

＜実施例＞この発明の第１実施例を第１図乃至第３図を用いて説明
する。同図において第５図に示した圧力調整弁1bと同等
部分は同一図面符号で示し、説明を省略する。本実施例
の圧力調整弁1cは、第５図の圧力調整弁1bに給気室5bと
給気孔8bと給気弁座21bと給気弁9bとを具備する中間体2
2を圧力調整弁1cの本23b内に設け、その中間体22を圧力
空気の供給により排気弁棒14b側へ前進移動させ圧力空
気の排出により給気室5bの空気圧で後退移動するように
中間体22の上面と本体23b内側面で形成されるパイロッ
ト室15bを設けたものである。

中間体22は、上部が断面積A₁cm²の短円柱体で下部が断
面積A₂cm²の短円柱体で形成されており、A₁＞A₂の関係
である（第２図参照）。中間体22は圧力調整弁1cの本体
23bの上部に収容されており、中間体22の上部と下部の
外周面は本体23bの内周面に対応する形状になってい
る。この中間体22の内部は空洞になっており、この空洞
は給気室5bの一連を形成している。この空洞は中間体22
の上部側面で開孔しており、この開孔24は中間体22の主
に上部の外周面と本体23bの内周面とによって形成され
る給気室5bと開孔25を介して圧力空気源（図示せず）に
接続されている。また。中間体22の給気室5bは中間体22
の下面側でも開口しており、この開孔が給気孔8bを形成
している。この給気孔8bの給気室5b側に給気弁座21bが
突設されている。この給気弁座21bに着座するように戻
しばね19bによって付勢された給気弁9bが設けられてい
る。

中間体22はこの本体23bの内周面に沿って図の上下方向
に進退移動することができ、第１図に示すように上側移
動端の後退位置は中間体22の上面が本体23bの上部内側
面に当接する位置である。また、この中間体22の後退位
置は、調圧ピストン13bが調圧ばね４により押し上げら
れて調圧ピストン13bが上面が本体23bの内側面に設けら
れたストッパ部26に当接する上昇端にあるとき、排気弁
棒14bの先端が給気弁9bの下面から離れるように定めら
れている。

第２図に示すように中間体22の前進位置は、中間体22の
下端縁が本体23bの内側に突設されたストッパ部27に当
接する下降端位置である。この前進位置は調圧ピストン
13bが上記上昇端位置にあるとき、排気弁棒14bの先端が
給気弁9bの下面に当接して給気孔8bを開弁するように定
められている。

第３図は、第２図に示す給気弁9bが排気弁棒14bにより
押し上げられた状態で圧力空気が給気室5bから出力室7b
に進入し、出力室7bの圧力が上昇するに従って調圧ピス
トン13bが次第に押し下げられて、給気弁9bが下面に排
気弁棒14bの先端の開口が当接した状態で下降して給気
弁座21bに着座した状態を示している。この状態を重な
り状態と称する。なお、第３図に示す中間体22の後退位
置から前進位置までのストロークS₁mmと調圧ピストン13
bの重なり状態の位置から情操端位置までのストロークS
₂mmとの関係は、S₁＞S₂である。

パイロット室15bは、中間体22の上面と本体23bの上部内
側面で形成される空間である。

28は電磁弁であり、パイロット室15bに対し圧力空気を
給排する手段である。この電磁弁28は圧力調整弁1cの外
側面に設けられており、電磁弁28はパイロット室15bと
給気室5bとを接続する連通孔29を途中で開閉し、電磁弁
28が連通孔29を閉じた状態でパイロット室15bの圧力空
気を大気に放出するものである。

上述した中間体22とパイロット室15bとを有する圧力調
整弁1cは、次のように作用する。第１図は、電磁弁28が
OFFの状態であり、パイロット室15bと給気室5bとの間を
閉じている。圧力空気源（図示せず）のP₁Kg/cm²の圧力
空気は開孔25を通って給気室5bに供給されている。中間
体22は給気室5bの圧力空気により後退位置に押し上げら
れており、給気弁9bは給気弁座21bに着座している。中
間体22を押し上げている力は、P₁×（A₁−A₂）Kgであ
る。ただし、出力室7bの圧力を0Kg/cm²とする。これを
排気状態と称する。

この排気状態から出力室7bの開孔30に接続されている空
気圧機器（図示せず）に圧力空気を供給して、出力室7b
の圧力を調圧ばね４で設定された圧力P₂Kg/cm²にすると
きは、第２図に示すように電磁弁28をONにしてパイロッ
ト室15bと給気室5bとの間を接続するように切り換え
る。圧力空気は、給気室5bと連通孔29を通ってパイロッ
ト室15bに入り、中間体22をストッパ部27に当接する前
進位置に押し下げる。このときの中間体22を押し下げる
力は、｛P₁×A₁−P₁×（A₁−A₂）｝Kg＝P₁×A₂Kgであ
る。ただし、P₁×A₁Kgは前進方向の力であり、P₁×（A₁
−A₂）Kgは後退方向の力である。中間体22がこの前進位
置に下降する途中で排気弁棒14bの先端が給気弁9bの下
面に当接し、給気弁9bを戻しばね19bの作用に抗して給
気弁座21bから押し上げて給気孔8bを開く。このとき、
排気弁棒14bの位置は、調圧ピストン13bと共に調圧ばね
４により押し上げられて、調圧ピストン13bがストッパ
部26に当接する上昇端位置にある。この開弁動作によっ
て、P₁Kg/cm²の圧力空気は給気室5bと給気孔8bを通って
出力室7bに入り、空気圧機器に供給される。この第２図
の状態を給気状態と称する。

この給気状態では、出力室7b及び空気圧機器にP₁Kg/cm²
の圧力空気が供給されて出力室7bの圧力が上昇する。そ
れにつれて、調圧ピストン13bを下向きに押す力が増大
し、調圧ピストン13bを調圧ばね４の付勢力と釣り合う
位置まで押し下げる。給気弁9bは調圧ピストン13b下降
と共に排気弁棒14bの先端に当接した状態で下降して給
気弁座21bに着座する。この状態が第３図に示す重なり
状態である。この状態では、空気圧機器への圧力空気の
供給が停止され、排気弁棒14bの排気孔18bが閉じられて
空気圧機器内は設定圧力P₂Kg/cm₂に保持されている。

なお、給気孔8bからP₁Kg/cm²の圧力空気が出力室7bに余
分に供給されて出力室7bの圧旅が設定圧のP₂Kg/cm²より
も上昇した時は、この設定圧よりも高い圧力分により調
圧ピストン13bが下側に押されて、排気弁棒14bの先端が
給気弁9bの下面から離れる状態になる。これによって、
空気圧機器内の圧力空気が排気弁棒14bの排気孔18bから
排気口10bを通って大気に開放される。これによって出
力室7bの圧力が下がりP₂Kg/cm²になると、調圧ピストン
13bが上昇して重なり状態になる。以上の動作により、
出力室7bの圧力は設定圧P₂Kg/cm²に保持される。

次に第２図の給気状態又は第３図の重なり状態から空気
圧機器内の圧力空気を大気に開放する排気状態にすると
きは、電磁弁28をOFFにしてパイロット室15bと給気室5b
との間の連通孔29を閉じ、パイロット室15bの圧力空気
を排気する。これによって、中間体22は第１図のように
後退位置に上昇する。中間体22が後退位置にあるとき
は、給気弁9bは戻しばね19bの作用により給気弁座21bに
着座して圧力空気を空気圧機器に導かず、かつ排気弁棒
14bの先端は給気弁9bの下面から離れているので空気圧
機器内の圧力空気は排気孔18bと排気口10bを通って大気
に開放される。

第２実施例を第４図を用いて説明する。この実施例は、
第１実施例の圧力調整弁1cに中間体22を前進方向に押圧
するように圧縮ばね31をパイロット室15b内に設け、こ
の圧縮ばね31の上部にばね受け32を設け、このばね受け
32に調整ボルト33を螺合したものである。この調整ボル
ト33を本体23bの外側から回してばね受け32を上下させ
ることにより。中間体22を前進する方向に押圧する圧縮
ばね31の力を調節することができる。この圧縮ばね31
は、中間体22が後退位置にある排気状態で排気弁棒14b
の先端が給気弁9bの下面から離れるように形成されてい
る。

次にこの圧縮ばね31の作用を説明する。圧力調整弁1cを
排気状態から給気状態にするとき、電磁弁28をONにして
給気室5bの圧力空気をパイロット室15bに供給し、パイ
ロット室15b内の圧力空気の作用により中間体22を前進
させるが、この圧縮ばね31が中間体22を前進させる方向
に作用しているので、パイロット室15bの圧力が圧力空
気が流入し初めるときの低い圧力で中間体22を前進させ
ることができる。

なお、上記第１実施例と第２実施例の電磁弁28は、ONの
状態で連通孔29を開き、OFFの状態で連通孔29を閉じる
ようにしてあるが、ONとOFFの状態で連通孔29の開閉状
態を逆にすることもできる。

＜発明の効果＞この発明によれば、圧力調整弁に切換弁の機能を具備さ
せた構成であるので、圧力調整弁と切換弁とを必要とす
る空圧回路に使用すると単純な回路にすることができ、
配管作業を軽減し、圧力調整弁と切換弁の機能を有する
弁装置の重量を軽減すると共にこの弁装置の嵩を小さく
することができるという効果と、比較的小さいパイロッ
ト室に圧力空気を供給してこの空気圧により中間体を排
気弁棒側の前進位置に移動させて排気弁棒の先端が供給
弁を押圧して開弁する構成としたので、従来の設定ばね
がピストンを押圧して給気弁を開方向に駆動するものに
比べて開弁の動作時間を短縮することができ、これによ
って切換弁の高速応答制御に対応させることができると
いう効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例の排気状態を示す縦断正
面図、第２図は同実施例の供給状態を示す縦断正面図、
第３図は同実施例の重なり状態を示す縦断正面図、第４
図は第２実施例の重なり状態を示す縦断部分正面図、第
５図は従来の圧力調整弁と切換弁を使用する空気圧回路
であり各弁の縦断正面図である。 1c……圧力調整弁、４……調圧ばね、5b……給気室、7b
……出力室、8b……給気孔、9b……給気弁、10b……排
気口、13b……調圧ピストン、14b……排気弁棒、15b…
…パイロット室、18b……排気孔、19b……戻しばね、21
b……給気弁座、22……中間体。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧力空気源に接続される給気室と、空気圧
機器に接続される出力室と、前記給気室と出力室とを連
通する給気孔と、その給気孔の給気室側に突設された給
気弁座と、その給気弁座に着座するようにばねによって
付勢された給気弁と、先端が前記給気弁に給気孔側から
対向し内部に設けられた排気孔が先端に開口していると
共に排気口に連通している排気弁棒と、その排気弁棒に
結合され一方に前記出力室の空気圧を受け他方に調圧ば
ねの付勢力を受けるように設けられた調圧ピストンとを
具備する圧力調整弁において、前記給気室と給気孔と給気弁座と給気弁とを中間体に設
け、その中間体を圧力調整弁本体内に給気弁の開閉移動
方向に一定範囲で進退移動自在に設け、その中間体を圧
力空気の供給により前記排気弁棒側へ前進移動させ圧力
空気の排出により前記給気室の空気圧で後退移動するよ
うにパイロット室を設け、前記調圧ピストンの調圧ばね
による移動端を後退位置にある前記中間体の給気弁に対
し前記排気弁棒先端が離れ前進位置にある中間体の給気
弁に対し当接して開弁するように定め、前記パイロット
室に対する圧力空気の給排手段を設けたことを特徴とす
る圧力調整弁。