JP2004084725A - 自動弁の開度調整機構 - Google Patents

Abstract

【課題】弁の全開又は全閉位置を容易に微調整することのできる自動弁の開度調整機構を提供する。
【解決手段】本発明の自動弁開度調整機構は、内周面に雌ネジ部６をまた外周面下部に該雌ネジ部のピッチより大きいピッチの雄ネジ部７を有する円筒状の調整ネジ１と、中央部に貫通孔８をまた該貫通孔上部に調整ネジの雄ネジ部に螺合する雌ネジ部９を有するボンネット２と、ボンネットの貫通孔に上下動可能かつ回動不能に嵌挿され上部に調整ネジの雌ネジ部に螺合する雄ネジ部１０を有する棒状のストッパー３とを具備している。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動弁の開度調整機構に関するものであり、さらに詳しくは自動弁のアクチュエータの動作範囲を容易に微調整することができる自動弁の開度調整機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のエア式自動弁のアクチュエータにおいて、弁の全開位置を調整する機構としては図８に示すようなものが一般的であった。図において、８１はシリンダ本体であり、内部にシリンダ部８５と側面にシリンダ部８５の上部及び下部にそれぞれ連通する一対のエア口８６，８７を有している。８２はピストンであり、シリンダ部８５内周面に上下動可能且つ密封状態で摺接され、且つシリンダ本体８１下面中央に設けられた貫通孔８８を密封状態で貫通するように中央より垂下して設けられた連結部８９を有している。８３はボンネットであり、シリンダ本体８１の上面に接合され中央に雌ネジ部９０が設けられている。８４は調整ネジであり、下部にボンネット８３の雌ネジ部９０と螺合される雌ネジ部９１を有している。
【０００３】
このような自動弁において、下方のエア口８７よりエア圧を加えた場合、ピストン８２はその上端面が調整ネジ８４の下端面に接触する位置まで上昇する。この位置が弁の全開状態となるが、調整ネジ８４を回動することによってピストン８２の上端面が調整ネジ８４の下端面に接触する位置を変化させることができ、すなわち弁の開度を調整することができる。
【０００４】
また、従来のエア式自動弁のアクチュエータにおいて、弁の全閉位置を調整する機構としては図９に示すようなものが一般的であった。図において、１０１はシリンダ本体であり、内部にシリンダ部１０６と側面にシリンダ部１０６の上部及び下部にそれぞれ連通する一対のエア口１０７，１０８を有している。１０２はピストンであり、シリンダ部１０６内周面に上下動可能且つ密封状態で摺接され、且つ、シリンダ本体１０１下面中央に設けられた貫通孔１０９を密封状態で貫通するように中央より垂下して設けられた連結部１１０を有している。１０３はボンネットであり、シリンダ本体１０１の上面に接合され中央に貫通孔１１１が設けられている。１０４はステムであり、ボンネット１０３の貫通孔１１１を密封状態で貫通し、下端部がピストン１０２上部に接合されており、上部に雄ネジ部１１２が設けられている。１０５はストッパーであり、ステム１０４の雄ネジ部１１２に螺合されている。
【０００５】
このような自動弁において、上方のエア口１０７よりエア圧を加えた場合、ピストン１０２はストッパー１０５の下端面がボンネット１０３の上端面に接触する位置まで下降する。この位置が弁の全閉状態となるが、ストッパー１０５を回動することによってピストン１０２が下降する位置を変化させることができ、すなわち弁の閉位置を調整することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の自動弁では、弁の全開位置、全閉位置を精度良く微調整するためには、調整ネジ或いはストッパーのネジピッチを小さくして調整ネジ或いはストッパー１回転当たりの変化量を小さくする必要がある。しかしながら、ネジピッチを小さくするとネジ強度が低下して調整ネジやストッパーが抜けたり破損する恐れがあるためネジピッチを小さくすることが出来ず、弁の全開位置、中間開位置或いは全閉位置の微調整は困難であるという問題があった。
【０００７】
本発明は上記従来の自動弁の開度調整機構の問題点に鑑みなされたもので、弁の全開位置或いは全閉位置を容易に微調整することのできる自動弁の開度調整機構を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の構成を図１に基づいて説明すると、本発明の自動弁開度調整機構は、内周面に雌ネジ部６と外周面下部に該雌ネジ部６のネジピッチより大きいネジピッチの雄ネジ部７とを有する円筒状の調整ネジ１と、中央に貫通孔８と該貫通孔８上部に調整ネジ１の雄ネジ部７に螺合される雌ネジ部９とを有するボンネット２と、ボンネット２の貫通孔８に上下動可能且つ回動不能に嵌挿され、上部に調整ネジ１の雌ネジ部６に螺合される雄ネジ部１０を有する棒状ストッパー３とを具備することを特徴としている。
【０００９】
また、本発明は上記調整ネジ１の雄ネジ部７と雌ネジ部６のネジピッチの差が雄ネジのピッチの２０分の１から５分の１であることを第二の特徴としている。
【００１０】
また、本発明は図３，４に示すように、内周面に雌ネジ部２７と外周面下部に該雌ネジ部２７のネジピッチより大きいネジピッチを有する雄ネジ部２８とを有する円筒状の調整ネジ２１と、中央に貫通孔２９と該貫通孔上部に調整ネジ２１の雄ネジ部２８に螺合される雌ネジ部３０とを有するボンネット２２と、ボンネット２２の貫通孔２９に上下動可能且つ回動不能に嵌挿され上部に調整ネジ２１の雌ネジ部２７に螺合される雄ネジ部３１を有する円筒状のストッパー受け２３と、ストッパー受け２３に上下動可能に嵌挿され、下端部に自動弁のアクチュエータの可動部と接合される接合部３２と上端部にストッパー受け２３の上端面と係合する鍔部３３とを有する棒状のストッパー２４とを具備することを第三の特徴としている。
【００１１】
さらに、本発明は上記調整ネジ２１の雄ネジ部２８と雌ネジ部２７のネジピッチの差が雄ネジのピッチの２０分の１から５分の１であることを第四の特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施態様について図面を参照して説明するが、本発明が本実施態様に限定されないことは言うまでもない。
【００１３】
図１は本発明の開度調整機構を示す縦断面図である。図２は図１の開度調整機構を操作した状態を示す縦断面図である。図３は本発明の第二の実施態様を示す縦断面図である。図４は図３の開度調整機構を操作した状態を示す縦断面図である。図５は本発明の第三の実施態様を示す縦断面図である。図６は本発明の第四の実施態様を示す縦断面図である。図７は本発明の第五の実施態様を示す横断面図である。
【００１４】
図１において、１は円筒状の調整ネジであり、内周面に雌ネジ部６と外周面下部に雌ネジ部６のネジピッチより大きいネジピッチを有する雄ネジ部７とを有する。
【００１５】
２はシリンダ本体４に接合されるボンネットであり、中央に貫通孔８と貫通孔８の上部に拡径して設けられた内周面に調整ネジ１の雄ネジ部７が螺合される雌ネジ部９とを有する。
【００１６】
３は棒状のストッパーであり、下部はボンネット２の貫通孔８に上下動可能且つキー及びキー溝（ともに図示せず）によって回動不能に密封状態で嵌挿され、上部に調整ネジ１の雌ネジ部６に螺合される雄ネジ部１０を有する。
【００１７】
シリンダ本体４は、内部にシリンダ部１１と側面にシリンダ部１１の上部及び下部にそれぞれ連通する一対のエア口１２，１３を有しており、上端部にボンネット２が接合固定されている。
【００１８】
５はピストンであり、シリンダ部１１内周面に上下動可能且つ密封状態で摺接され、且つ、シリンダ本体４底部中央に設けられた貫通孔１４を密封状態で貫通するように下面中央より垂下して連結部１５が設けられている。連結部１５は自動弁のステム（図示せず）に連結される。
【００１９】
尚、本発明における自動弁の形状はストップ弁、ダイヤフラム弁等の弁座と弁体を圧接、離間することによって弁の開閉を行うものが好適であるが、ピンチバルブ等でもよく特に限定されない。
【００２０】
次に本実施態様の開度調整機構の作動について説明する。
【００２１】
図１は自動弁の開の状態が示されている。今、この状態でエア口１２より圧縮空気等を注入すると、ピストン５は下方に押し下げられ、ついにはシリンダ部１１の底部と接触し、下方への移動は止められ、自動弁は閉状態となる。一方、閉状態においてエア口１３より圧縮空気等を注入すると、ピストン５は押し上げられ、ストッパー３の下端面と接触し、上方への移動は止められ、自動弁は開状態となる。
【００２２】
ピストン５の上端面はストッパー３の下端面と接触した状態で、エア口１３より圧縮空気等を注入して加圧してもこれ以上ピストン５は上昇出来ないので、これによって弁の開度が決められている。弁の開度を調整するためにはストッパー３の位置を変更する必要がある。その場合は以下のようにして行われる。まず、この状態で調整ネジ１をボンネット２に対してねじ込む方向に（下方に向かって）回動させると、調整ネジ１と螺合されているストッパー３は調整ネジ１とは逆に上方へ移動する。調整ネジ１のピッチはストッパー３と螺合している雌ネジ部６よりボンネット２と螺合している雄ネジ部７のほうが大きく設計されているので、ストッパー３が上方へ移動する距離よりも調整ネジ１が下方へ移動する距離の方が大きくなりその結果としてストッパー３の下端面はわずかに（両者の移動差分）下方へ移動することとなる（図２の状態）。
【００２３】
逆に調整ネジ１をボンネット２に対して弛める方向（上方向）に回動させると、調整ネジ１と螺合されているストッパー３は調整ネジ１とは逆に下方へ移動する。ストッパー３が下方へ移動する距離よりも調整ネジ１が上方へ移動する距離の方が大きいのでストッパー３の下端面はわずかに上方へ移動することとなる。
【００２４】
例えば、調整ネジ１の雄ネジ部７のピッチが２ｍｍ、雌ネジ部６のピッチが１．８ｍｍであった場合、調整ネジ１を一回転回動させると調整ネジ１は２ｍｍ移動するが、ストッパー３は調整ネジ１とは逆方向へ１．８ｍｍ移動する。結果として両者の移動差０．２ｍｍ（雄ネジ部７のピッチの１０分の１）だけストッパー３の下端面は調整ネジ１と同方向に移動することとなる。
【００２５】
一方、図８に示す従来の開度調整機構の場合では、調整ネジ８４のピッチが２ｍｍであるとすると、調整ネジ８４を一回転させると弁の全開位置は２ｍｍ移動することとなり、微調整が困難である。また、調整ネジ一回転あたりの全開位置の移動量を小さくするために調整ネジ８４のピッチを小さくするとネジ部の強度が低下して破損する恐れがある。
【００２６】
尚、調整ネジ１の雄ネジ部７と雌ネジ部６のピッチ差は雄ネジ部７のピッチの２０分の１から５分の１に設けるのが好ましい。ピッチ差が小さすぎる場合では、調整ネジのストローク量が大きくなりすぎて、自動弁全体が大きくなってしまうという問題がある。また、ピッチ差が大きすぎる場合では、微調整を行うという本来の目的が損なわれることとなる。
【００２７】
以上のように本発明の開度調整機構では調整ネジ１を回動させることによりストッパー３の下端面の位置、すなわち弁の全開位置を調整することができるが、調整ネジ１回転当たりの全開位置の移動量は調整ネジ１の雌ネジと雄ネジのピッチ差に相当するので、十分な強度を持った大きなネジピッチを有しながらも容易に弁開度の微調整が可能となっている。
【００２８】
次に本発明の第二の実施態様について図３を参照して説明する。
【００２９】
図３において、２１は円筒状の調整ネジであり、内周面に雌ネジ部２７と外周面下部に雌ネジ部２７のネジピッチより大きいネジピッチを有する雄ネジ部２８とを有する。尚、ネジピッチについては前記と同じであるので説明は省略する。
【００３０】
２２はボンネットであり、中央に貫通孔２９と貫通孔２９上部に調整ネジ２１の雄ネジ部２８に螺合される拡径して設けられた雌ネジ部３０とを有する。
【００３１】
２３は円筒状のストッパー受けであり、ボンネット２２の貫通孔２９に上下動可能且つキー及びキー溝（ともに図示せず）によって回動不能に嵌挿され、上部に調整ネジ２１の雌ネジ部２７に螺合される雄ネジ部３１を有する。
【００３２】
２４は棒状のストッパーであり、ストッパー受け２３に上下動可能に嵌挿され、下端部にピストン２６の上端部と接合される接合部３２と上端部にストッパー受け２３の上端面と係合する鍔部３３とを有する。
【００３３】
２５はシリンダ本体であり、内部にシリンダ部３４と側面にシリンダ部３４の上部及び下部にそれぞれ連通する一対のエア口３５，３６を有しており上部にボンネット２２が接合固定される。
【００３４】
ピストン２６は、シリンダ部３４内周面に上下動可能且つ密封状態で摺接され、且つ、シリンダ本体２５底部中央に設けられた貫通孔３７を密封状態で貫通するように中央より垂下して設けられた連結部３８を有している。連結部３８は自動弁のステム（図示せず）に連結される。
【００３５】
尚、自動弁の形式は前記と同様にストップ弁、ダイヤフラム弁等の弁座と弁体を圧接、離間することによって弁の開閉を行うものが好適であるが、ピンチバルブ等でもよく特に限定されない。
【００３６】
次に本実施態様の開度調整機構の作動について説明する。
【００３７】
図３は自動弁の閉状態が示されており、ストッパー２４の鍔部３３がストッパー受け２３の上端面に接触している。今、この状態で、エア口３６に圧縮空気等を注入して加圧すれば、ピストン２６は上方へ押し上げられて、ついにはボンネット２２の下面と接触し、上方への移動は止められ、自動弁は開状態となる。逆に開状態において、エア口３５より上記と同様に加圧すれば、ピストンは下方へ押し下げられ、再びストッパー２４の鍔部３３がストッパー受け２３の上端面に接触し、下方への移動は止められ自動弁は閉状態となる。
【００３８】
閉状態即ち、ストッパー２４の鍔部３３がストッパー受け２３の上端面と接触している状態では、エア口３５より加圧してもこれ以上ピストン３２は下降出来ないので、これによって弁の閉位置が決められている。弁の閉位置を調整するためには、ストッパー２４の鍔部３３とストッパー受け２３が接触する位置を変更する必要があるが、この状態で調整ネジ２１をボンネット２２に対してねじ込む方向に回動させると、調整ネジ２１と螺合されているストッパー受け２３は調整ネジ２１とは逆に上方へ移動する。調整ネジ２１のピッチは、ストッパー受け２３と螺合している雌ネジよりボンネット２２と螺合している雄ネジのほうが大きく設計されているので、ストッパー受け２３が上方へ移動する距離よりも調整ネジ２１が下方へ移動する距離の方が大きくなりその結果としてストッパー受け２３の上端面はわずかに下方へ移動することとなる（図４の状態）。
【００３９】
逆に調整ネジ２１をボンネット２２に対して弛める方向に回動させると調整ネジ２１と螺合されているストッパー受け２３は調整ネジ２２とは逆に下方へ移動する。ストッパー受け２３が下方へ移動する距離よりも調整ネジ２１が上方へ移動する距離の方が大きいので、ストッパー受け２３の上端面はわずかに上方へ移動することとなる。
【００４０】
以上のように調整ネジ２１を回動させることによりストッパー受け２３の上端面の位置、すなわち弁の閉位置を調整することができるが、調整ネジ１回転当たりの閉位置の移動量は調整ネジ２１の雌ネジと雄ネジのピッチ差に相当するので、十分な強度を持った大きなネジピッチを有しながらも容易に弁の閉位置の微調整が可能となっている。
【００４１】
上記２つの実施態様はシリンダとピストンから成る自動弁の複作動式アクチュエータの例であるが、本発明に係わるアクチュエータの動作形式は複作動式に限らず、第三、第四の実施態様を示す図５，６のようなバネを利用した正作動式或いは逆作動式でもよく、また、ダイヤフラム式でもよい。
【００４２】
更には、ボールバルブやバタフライバルブ等の弁体を回転させることによって開閉を行う弁に用いられるラック・アンド・ピニオン式のエアアクチュエータの開度調整にも本発明を用いることができる。以下にこの場合の実施態様（第五の実施態様）について図７に基づいて説明する。
【００４３】
図７において、６１は円筒状の調整ネジであり、内周面に雌ネジ部６９と外周面の一端に雌ネジ部６９のネジピッチより大きいネジピッチを有する雄ネジ部７０とを有する。尚、ネジピッチについては前記と同じであるので説明は省略する。
【００４４】
６２はシリンダ本体６４の端部に接合されるボンネットであり、中央に貫通孔７１と貫通孔７１より拡径した内周面に調整ネジ６１の雄ネジ部７０が螺合される雌ネジ部７２とを有する。
【００４５】
６３は棒状のストッパーであり、一端はボンネット６２の貫通孔７１に移動可能且つキー及びキー溝（ともに図示せず）によって回動不能に嵌挿され、他端に調整ネジ６１の雌ネジ部６９に螺合される雄ネジ部７３を有する。
【００４６】
シリンダ本体６４は、内部にシリンダ部７４と側面にエア口７５を有しており、端部にボンネット６２とバネケース６７とがそれぞれ接合固定される。
【００４７】
６５及び６６はピストンであり、シリンダ部７４内周面に移動可能且つ密封状態で摺接される。
【００４８】
７８は回転軸であり、歯車７９が同軸に接合固定されており、下端部はシリンダ本体６４を密封状態で貫通し、ボールバルブ等のステム（図示しない）と接合固定されている。
【００４９】
７６，７７は歯車７９と噛み合う一対のラックであり、一端がピストン６５，６６とそれぞれ接合固定されている。
【００５０】
６７はバネケースであり、内部にピストン６６を内側へ付勢するバネ６８が収納されている。
【００５１】
次に本実施態様の開度調整機構の作動について説明する。
【００５２】
ラック・アンド・ピニオン式のアクチュエータでは、エア口７５からシリンダ部７４に注入される圧縮空気の圧力或いはバネ６８の力によってピストン６５，６６が左右に移動すれば、ピストン６５，６６に接合されているラック７６，７７も同時に左右に移動する。この時、ラック７６，７７と噛み合っている歯車７９は回転することとなり、同時に歯車７９に接合された回転軸７８も回転し、ボールバルブ等の開閉動作が行われる。
【００５３】
ボールバルブ等の全開位置或いは全閉位置は回転軸７８の角度によって決まり、回転軸７８の角度はラック７６，７７の移動量、すなわちピストン６５，６６の移動量によって決まることとなる。従って、ピストン６５，６６の移動量を調整することでボールバルブ等の開度を調整することが可能となる。
【００５４】
今、図７の状態でエア口７５からシリンダ部７４に圧縮空気を注入すると、ピストン６５，６６はピストン６５の端面がストッパー６３の先端部と接触する位置まで外側へ移動する。弁の開度を調整するためにはストッパー６３の位置を変更する必要がある。その場合は以下のようにして行われる。まず、この状態で調整ネジ６１を回動させると、調整ネジ６１と螺合されているストッパー６３は調整ネジ６１とは逆方向へ移動する。調整ネジ６１のピッチはストッパー６３と螺合している雌ネジ部６９よりボンネット６２と螺合している雄ネジ部７０のほうが大きく設計されているので、ストッパー６３が移動する距離よりも調整ネジ６１が移動する距離の方が大きくなりその結果としてストッパー６３の先端部はわずかに（両者の移動差分）移動することとなる。
【００５５】
以上のように調整ネジ６１を回動させてストッパー６３の先端部の位置、すなわちピストン６５，６６の移動量を調整することにより回転軸７８の角度の調整が可能となり、弁の全開位置を調整することができるが、調整ネジ６１一回転当たりの全開位置の移動量は調整ネジ６１の雌ネジ６９と雄ネジ７０のピッチ差に相当するので、十分な強度を持った大きなネジピッチを有しながらも容易に弁開度の微調整が可能となっている。
【００５６】
【実施の効果】
本発明の自動弁の開度調整機構は以上説明したような構造をしており、これを使用することによって以下の優れた効果が得られる。
【００５７】
（１）調整ネジ１回転当たりの弁開度の変化量を小さくできるので、自動弁の全開位置や全閉位置の微調整が容易である。
【００５８】
（２）調整ネジ１回転当たりの弁開度の変化量は調整ネジの雌ネジと雄ネジのピッチ差のみに関係するので十分な強度を持った大きなネジピッチを使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の開度調整機構を示すの縦断面図である。
【図２】図１の開度調整機構を操作した状態を示す縦断面図である。
【図３】本発明の第二の実施態様を示す縦断面図である。
【図４】図３の開度調整機構を操作した状態を示す縦断面図である。
【図５】本発明の第三の実施態様を示す縦断面図である。
【図６】本発明の第四の実施態様を示す縦断面図である。
【図７】本発明の第五の実施態様を示す横断面図である。
【図８】従来の開度調整機構を示す縦断面図である。
【図９】従来の開度調整機構を示す他の形式の縦断面図である。
【符号の説明】
１…調整ネジ
２…ボンネット
３…ストッパー
４…シリンダ本体
５…ピストン
６…雌ネジ部
７…雄ネジ部
８…貫通孔
９…雌ネジ部
１０…雄ネジ部
１１…シリンダ部
１２…エア口
１３…エア口
１４…貫通孔
１５…連結部

Claims (4)

1. 内周面に雌ネジ部と外周面下部に該雌ネジ部のネジピッチより大きいネジピッチの雄ネジ部とを有する円筒状の調整ネジと、中央に貫通孔と該貫通孔上部に調整ネジの雄ネジ部に螺合される雌ネジ部とを有するボンネットと、ボンネットの貫通孔に上下動可能且つ回動不能に嵌挿され、上部に調整ネジの雌ネジ部に螺合される雄ネジ部を有する棒状のストッパーとを具備することを特徴とする自動弁の開度調整機構。
2. 調整ネジの雄ネジ部と雌ネジ部のピッチの差が雄ネジのピッチの２０分の１から５分の１であることを特徴とする請求項１記載の自動弁の開度調整機構。
3. 内周面に雌ネジ部と外周面下部に該雌ネジ部のネジピッチより大きいネジピッチを有する雄ネジ部とを有する円筒状の調整ネジと、中央に貫通孔と該貫通孔上部に調整ネジの雄ネジ部に螺合される雌ネジ部とを有するボンネットと、ボンネットの貫通孔に上下動可能且つ回動不能に嵌挿され上部に調整ネジの雌ネジ部に螺合される雄ネジ部を有する円筒状のストッパー受けと、ストッパー受けに上下動可能に嵌挿され、下端部に自動弁のアクチュエータの可動部と接合される接合部と上端部にストッパー受けの上端面と係合する鍔部とを有する棒状のストッパーとを具備することを特徴とする自動弁の開度調整機構。
4. 調整ネジの雄ネジ部と雌ネジ部のピッチの差が雄ネジのピッチの２０分の１から５分の１であることを特徴とする請求項３記載の自動弁の開度調整機構。

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