JP2000035156A - 空圧操作型バルブ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐環境性能に優れ、制御性・操作性も高く、
小型化の容易なバルブ装置の提供。 【解決手段】 弁体１を空圧ワブルモータ１０により駆
動する。空圧ワブルモータ１０は、円周方向に所定の間
隔をおいて複数の圧力室１３が形成された、弾性材料製
のワブルジェネレータ１２と、ワブルジェネレータ１２
の内周面に装着され、圧力室１３に順次空圧を与えるこ
とにより振れ回り運動を行う、内周面にインターナルギ
ア１７が形成された公転リング１６と、インターナルギ
ア１７と係合するギア１８を有する出力軸１９とから構
成される。出力軸１９は弁軸３と直結とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空圧により駆動さ
れる空圧操作型のバルブ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】化学プラントや発電プラント等の各種プ
ラントの配管内流量の制御を行う場合、電動モータや空
圧シリンダにより弁体を駆動する方式のバルブ装置が用
いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような流
体の流量を制御するバルブは、弁体を全閉状態にする際
に他の場合（例えば全開付近で弁体を回転させる場合）
に比べて非常に高いトルクが必要とされる。従って電動
モータを用いる方式のものでは、電流値を制御してモー
タのトルクを変化させる制御を行う必要があることに加
え、トーションバーやリミットロック等の機構を設ける
必要もあり、構成が複雑化するという問題がある。更
に、プラントの種類によってはバルブ装置が腐食環境下
に置かれる場合も多々あり、このため、電気系の腐食に
よる信頼性の低下や、これを防止するための防食構造に
よるコストの増大といった問題がある。また、十分な駆
動性能を確保するためには、モータ自体の大型化を余儀
なくされるという問題もある。一方、空圧シリンダを用
いる方式のものでは、上述の問題は低減されるが、空圧
シリンダによる直動運動を回転運動に変換するためにリ
ンク機構を設ける必要があるため、装置の小型化が困難
であるという問題は依然として残る。また、開度調整が
不可能であるため、流量を漸次調整する必要がある部位
には使用することができないという問題がある。

【０００４】本発明は上記従来技術の問題点を解決する
ためになされたものであり、耐環境性能に優れ、電動型
のバルブと同等以上の制御性・操作性を持ち、小型化の
容易なバルブ装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、円周方向に所定の間隔をおいて複数の圧
力室が形成された、弾性材料製のワブルジェネレータ
と、前記ワブルジェネレータの内周面に装着され、前記
圧力室に順次空圧を与えることにより所定の軸線に対し
て振れ回り運動を行う、内周面にギアが形成された公転
リングと、前記公転リングのギアと係合するギアを有す
るとともに、前記所定の軸線を中心として回転可能な出
力軸と、前記出力軸により回転駆動される弁体と、前記
弁体を収容する弁胴とを備えた空圧操作型バルブ装置を
提供する。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図１および図２は、本発明
の一実施形態を示す図である。

【０００７】図１に示すように、バルブ装置は、内部に
流体が通る弁胴１と、弁胴１内に収容され弁胴１内の流
体の流量を調節するための弁体２と、弁体２を駆動する
ための空圧ワブルモータ１０とを備えている。

【０００８】弁体２には弁軸３が連結されている。この
弁軸３は、弁胴１の上部に形成された駆動装置取付部４
に形成された軸孔５を貫通している。軸孔５内には、シ
ール６が設けられている。

【０００９】駆動装置取付部４には、ケース（筐体）７
が設けられている。ケース７内は、２つの部屋に仕切ら
れており、下側室には空圧ワブルモータ１０が、そして
上側室には電磁弁８が配置されている。電磁弁８０の入
口側は、図示しない圧縮空気供給源に接続されている。
なお、符号９は、電磁弁８の切り替えを行うためのパル
ス信号を入力するための制御ケーブルであり、この制御
ケーブルは図示しない制御装置に接続されている。

【００１０】次に、空圧ワブルモータ１０の構成につい
て説明する。空圧ワブルモータ１０は、ワブルジェネレ
ータ１２と、公転リング１６と、出力軸１９とを有す
る。

【００１１】ワブルジェネレータ１２は、全体として略
円筒形状を有するゴム等の弾性材料からなり、空圧ワブ
ルモータ１０のケーシング１１に固着されている。ワブ
ルジェネレータ１２の内部には、複数（本例では６個）
の圧力室１３が形成されている。各圧力室１３は、円周
を等分した位置に互いに等間隔で配置されている。各圧
力室１３にはそれぞれチューブ１５が接続されている。

【００１２】各チューブ１５は電磁弁２０の出口側に接
続されている。電磁弁８は、圧縮空気供給源から供給さ
れる圧縮エアをチューブ１５を介していずれかの圧力室
１３に選択的に供給することが可能である。

【００１３】ワブルジェネレータ１２の外周面は、金属
等の剛性材料からなる円筒状のカバー１４に覆われてお
り、このカバー１４によりワブルジェネレータ１２は半
径方向外側に変位できないようになっている。

【００１４】一方、ワブルジェネレータ１２の内周面に
は、金属等の剛性材料からなるリング状若しくは円筒状
の公転リング１６が固着されている。公転リング１６の
内周面には、インターナルギア（歯車）１７が形成され
ている。

【００１５】公転リング１６の内側には、出力軸１９が
貫通している。出力軸１９は、インターナルギア（歯
車）１７と噛み合う中央ギア１８を有している。中央ギ
ア１８のピッチ円の中心は出力軸１９の中心と一致して
いる。この出力軸１９は、ギア１８の両側に配置される
とともにケーシング１１に固定された一対のベアリング
２０、２０により支持されている。出力軸１９には、弁
軸３が同軸的に結合されている。

【００１６】なお、出力軸１９が弁軸３を兼ねるような
構成としてもよいし、出力軸１９と弁軸３との間に、ギ
アボックス等の減速手段や駆動力伝達装置を設ける構成
を採ることも可能である。

【００１７】次に、作用について説明する。

【００１８】各圧力室１３のいずれにも圧縮エアが供給
されていない場合には、ワブルジェネレータ１２は変形
していないため、公転リング１６の中心Ｑは、中央ギア
１８の中心Ｐ（この中心Ｐは出力軸１９の中心と一致し
ており、出力軸１９がベアリング２０により拘束されて
いるためラジアル方向に関して不動である）と一致して
いる。

【００１９】今、電磁弁８により、図２（ｂ）に示すよ
うに各圧力室１３のうち１つの圧力室１３に圧縮エアを
供給し（図２（ｂ）には下の圧力室に圧縮エアを供給し
た状態を示す）、その他の圧力室１３には圧縮エアを供
給しないようにすると、公転リング１６は、その中心Ｑ
が中央ギア１８の中心Ｐからずれた位置に変位する。次
に、電磁弁８を切り替えてそれまで加圧していた圧力室
１３の隣の圧力室１３に圧縮エアを供給し、その他の圧
力室１３には圧縮エアを供給しないようにする。このよ
うにして、圧力室１３のいずれか１つを右回り若しくは
左回りに順次加圧してゆくと、公転リング１６は中央ギ
ア１８の中心Ｐを中心とした振れ周り運動をする。そし
て、公転リング１６のインターナルギア１７に噛み合う
中央ギア１８は回転する。このように空圧ワブルモータ
１０を動作させることにより、出力軸１９すなわち弁軸
３を回転させることができ、これにより弁開度を調節す
ることができる。

【００２０】以上説明したように弁体２の開度調整に空
圧ワブルモータ１０を使用することにより、以下のよう
な有利な効果を得ることができる。 （１）弁体２の回転角度は、電磁弁８の切り替え回数に
応じて一意的に定まる。従って、パルス制御のみにより
弁開度を任意に設定することができ、特別なフィードバ
ック制御系を設ける必要はない。 （２）空圧ワブルモータ１０は、低速・高トルクでの駆
動が可能であるため、出力軸１９と弁軸３との直結が可
能となる。従って、装置全体の構成を簡略化することが
でき、低コスト化を図ることができる。 （３）電磁弁８をバルブ装置本体（弁体１および弁胴２
の部分を意味する）から離れた位置に配置し、長いチュ
ーブ１５により電磁弁８と空圧ワブルモータ１０とを接
続した構成を採ることが可能である。このようにすれ
ば、バルブ装置本体まわりから一切の電気部品を排除す
ることができ、腐食環境条件下においても十分な耐久性
を確保することができる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
耐環境性能に優れ、制御性・操作性も高く、小型化の容
易なバルブ装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】バルブ装置の構成を示す概略断面図。

【図２】空圧ワブルモータの構成を示す断面図であっ
て、図２（ａ）は軸方向に沿った断面図、図２（ｂ）は
軸に垂直な方向に沿った断面図。

【図３】空圧ワブルモータの動作を説明する図。

【符号の説明】

１ 弁胴 ２ 弁体 １２ ワブルジェネレータ １３ 圧力室 １６ 公転リング １９ 出力軸

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円周方向に所定の間隔をおいて複数の圧力
   室が形成された、弾性材料製のワブルジェネレータと、 前記ワブルジェネレータの内周面に装着され、前記圧力
   室に順次空圧を与えることにより所定の軸線に対して振
   れ回り運動を行う、内周面にギアが形成された公転リン
   グと、 前記公転リングのギアと係合するギアを有するととも
   に、前記所定の軸線を中心として回転可能な出力軸と、 前記出力軸により回転駆動される弁体と、 前記弁体を収容する弁胴と、を備えたことを特徴とする
   空圧操作型バルブ装置。