JP2019190620A - Controller - Google Patents

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Abstract

To provide a small-sized controller capable of controlling a flow rate of high-pressure fluid with accuracy.SOLUTION: A controller comprises: a valve box 11 provided with a fluid passage; a diaphragm 14 that opens and closes the fluid passage by being brought into contact with or separating from an annular valve seat 18 provided in the valve box 11; a valve rod 15 that deforms the diaphragm 14 in an opening direction or a closing direction by changing a position; and a driving device 3 that moves a position of the valve rod 15. Between an operating shaft 43 of the driving device 3 and the valve rod 15, a power transmission device 4 is provided that amplifies force applied to the operating shaft 43 and transmits it to the valve rod 15. The diaphragm 14 is made of metal and can be deformed into a state in which the fluid passage is completely closed, a state in which the fluid passage is completely opened, and a state in which the fluid passage is partially opened. The driving device 3 adjusts a position of the operating shaft 43 by a stepping motor 31.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この発明は、流体の流量を制御できる制御器に関し、特に、高圧流体を使用する際に適した制御器に関する。   The present invention relates to a controller capable of controlling the flow rate of a fluid, and more particularly to a controller suitable for using a high-pressure fluid.

高圧流体を使用する際に適した制御器として、特許文献1には、ニードル弁部を備えるバルブと、ニードル弁部を駆動させる制御部として空気圧で制御する電空アクチュエータを備える制御器が開示されている。   As a controller suitable for using a high-pressure fluid, Patent Document 1 discloses a controller including a valve having a needle valve portion and an electropneumatic actuator that is controlled by air pressure as a control portion for driving the needle valve portion. ing.

特許文献2には、ニードル部を備え、駆動機構としてモータを使用している制御器が開示されている。   Patent Document 2 discloses a controller that includes a needle portion and uses a motor as a drive mechanism.

国際公開公報WO2015/029866号公報International Publication No. WO2015 / 029866 特開2017−227265号公報JP 2017-227265 A

特許文献1および特許文献2に記載の制御器は、弁部にニードル型の弁部を使用している。ニードル型の弁部を有するバルブは、弁部の移動距離であるストロークが長いので、流体の流量をきめ細かく制御することができるという長所を有している。   The controllers described in Patent Literature 1 and Patent Literature 2 use a needle-type valve portion for the valve portion. A valve having a needle-type valve portion has an advantage that the flow rate of the fluid can be finely controlled because the stroke, which is the moving distance of the valve portion, is long.

しかしながら、ストロークが長い分、制御器の大きさは必然的に大きくなってしまい、小型の制御器の要望に対しては対応することができない。   However, since the stroke is long, the size of the controller inevitably increases, and the demand for a small controller cannot be met.

特許文献1に記載の制御器の駆動機構は、電空アクチュエータである。電空アクチュエータは、大きな推力を得ることができるという長所を有している。   The drive mechanism of the controller described in Patent Document 1 is an electropneumatic actuator. The electropneumatic actuator has an advantage that a large thrust can be obtained.

しかしながら、電空アクチュエータでは、制御器の中を流れる流体の圧力によって電空アクチュエータの推力が変動され、弁の開度が変動してしまうため、特に高圧流体を制御する際には、弁の開度を一定に保ち続けることができないという欠点を有している。   However, in the electropneumatic actuator, the thrust of the electropneumatic actuator is fluctuated due to the pressure of the fluid flowing in the controller, and the opening of the valve fluctuates. It has the disadvantage that the degree cannot be kept constant.

特許文献2に記載の制御器の駆動機構は、ステッピングモータである。ステッピングモータは、パルス数で制御されるので、弁の開度を一定に保つことができるという長所を有している。   The drive mechanism of the controller described in Patent Document 2 is a stepping motor. Since the stepping motor is controlled by the number of pulses, it has the advantage that the opening of the valve can be kept constant.

しかしながら、ステッピングモータは、モータ軸にかかるスラスト力に対する抵抗力が小さいため高圧流体の圧力に耐えることはできない。   However, the stepping motor cannot withstand the pressure of the high-pressure fluid because the resistance against the thrust force applied to the motor shaft is small.

高圧流体を制御する小型制御器を得るためには、弁体としてダイヤフラム弁が好ましく駆動機構としてステッピングモータを使用することが良いと考えられるが、ダイヤフラム弁はストロークが小さいので、きめ細かな制御をするには必ずしも好ましいとはいえない。   In order to obtain a compact controller that controls high-pressure fluid, it is considered that a diaphragm valve is preferable as a valve body, and a stepping motor is preferably used as a drive mechanism. However, since the diaphragm valve has a small stroke, fine control is performed. Is not necessarily preferred.

駆動機構としてステッピングモータを利用することは、制御器を流れる流体の圧力によって、弁の開度が影響を受けないため好ましいが、ステッピングモータのモータ軸が流体の高い圧力に耐えられることが出来ないので、ステッピングモータをそのままの形で使用することはできない。   Using a stepping motor as a drive mechanism is preferable because the opening of the valve is not affected by the pressure of the fluid flowing through the controller, but the motor shaft of the stepping motor cannot withstand the high pressure of the fluid. Therefore, the stepping motor cannot be used as it is.

この発明の目的は、高圧流体の流量を精度よく制御することができる小型の制御器を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a small controller that can accurately control the flow rate of a high-pressure fluid.

本発明(1)は、流体通路が設けられた弁箱と、前記弁箱に設けられた環状の弁座に当接または離間することで前記流体通路を開閉するダイヤフラムと、位置を変更することで前記ダイヤフラムを開または閉方向に変形させる弁棒と、前記弁棒の位置を移動させる駆動装置とを備えており、前記駆動装置の作動軸と前記弁棒との間に、前記作動軸にかかる力を増幅して前記弁棒に伝達し前記ダイヤフラムを開閉する動力伝達装置が設けられており、前記駆動装置は、ステッピングモータによって前記作動軸の位置を調整するものであることを特徴とする制御器である。   The present invention (1) changes the position of a valve box provided with a fluid passage, a diaphragm that opens and closes the fluid passage by contacting or leaving an annular valve seat provided in the valve box. A valve rod that deforms the diaphragm in the opening or closing direction, and a drive device that moves the position of the valve rod, and the operation shaft is disposed between the operation shaft of the drive device and the valve rod. A power transmission device is provided that amplifies the force and transmits it to the valve stem to open and close the diaphragm, and the drive device adjusts the position of the operating shaft by a stepping motor. It is a controller.

本発明(1)は、駆動装置の作動軸と前記弁棒との間に、作動軸にかかる力を増幅して弁棒に伝達する動力伝達装置が設けられているので、弁部がストロークの小さなダイヤフラムであっても動力伝達装置によって作動軸のストロークを増幅できるので、制御器の内部を流れる流体の流量を精度よく制御することができる。   In the present invention (1), since the power transmission device for amplifying the force applied to the operating shaft and transmitting it to the valve stem is provided between the operating shaft of the drive device and the valve stem, the valve portion has a stroke. Even with a small diaphragm, the stroke of the operating shaft can be amplified by the power transmission device, so that the flow rate of the fluid flowing inside the controller can be accurately controlled.

また、本発明(1)は、駆動機構としてステッピングモータを使用しているが、作動軸にかかる力を増幅して弁棒に伝達する動力伝達装置が設けられているので、ステッピングモータのモータ軸にかかる力を動力伝達装置の増幅率に反比例して小さくすることができる。動力伝達装置のこの作用によって、高圧流体の流量を制御する制御器の駆動機構としてステッピングモータを使用することができる。   In the present invention (1), a stepping motor is used as a drive mechanism. However, since a power transmission device that amplifies the force applied to the operating shaft and transmits it to the valve stem is provided, the motor shaft of the stepping motor is provided. Can be reduced in inverse proportion to the amplification factor of the power transmission device. By this action of the power transmission device, a stepping motor can be used as a drive mechanism of a controller that controls the flow rate of the high-pressure fluid.

動力伝達装置は、例えば、ケーシングと、作動軸に設けられた円錐状の第1ローラ受け部材と、弁棒に 設けられた第2ローラ受け部材と、両ローラ受け部材の間に配置された一対のローラ支持体と、第1ローラ受け部材に設けられたテーパ面に当接する一対の転動ローラと、第2ローラ受け部材のローラ受け面に当接する一対の押えローラとを備え、各ローラ支持体が、押えローラの軸線に対して第1ローラ受け部材の軸線側に寄った軸を中心として揺動しうるようにケーシングに支持されているもの(増幅型の動力伝達装置の1例)とされる。増幅型とすることで、推力を小さくすることができ、制御器を小型化することができる。   The power transmission device includes, for example, a casing, a conical first roller receiving member provided on an operating shaft, a second roller receiving member provided on a valve stem, and a pair of rollers disposed between both roller receiving members. Each of the roller supports, a pair of rolling rollers in contact with the tapered surface provided on the first roller receiving member, and a pair of presser rollers in contact with the roller receiving surface of the second roller receiving member. A body supported by a casing so as to be able to oscillate around an axis closer to the axis of the first roller receiving member with respect to the axis of the presser roller (an example of an amplification type power transmission device); Is done. By using the amplification type, the thrust can be reduced and the controller can be miniaturized.

この制御器は、種々の用途に使用できるが、特に、流体として高圧流体を使用し、微小なストロークの制御が必要な場合に使用するのに適している。   Although this controller can be used for various applications, it is particularly suitable for use when a high-pressure fluid is used as the fluid and it is necessary to control a minute stroke.

増幅型の動力伝達装置を使用することによって、高圧に抗して弁棒を移動させることが可能なだけでなく、小さなストロークでも分解能を大きくできるので、弁棒の微小な移動量の制御が可能となる。そして、この動力伝達装置とステッピングモータによって流体通路を流れる流体の流量に基づいて作動軸の位置を調整する駆動装置とを組み合わせることで、高圧流体の精度のよい流量の制御が可能となる。これにより、従来実現できていなかった精度のよい制御器(高圧流体用流量調整弁)が得られる。   By using an amplifying type power transmission device, not only can the valve stem be moved against high pressures, but also the resolution can be increased with a small stroke, so the minute movement of the valve stem can be controlled. It becomes. By combining this power transmission device and a driving device that adjusts the position of the operating shaft based on the flow rate of the fluid flowing through the fluid passage by the stepping motor, it is possible to control the flow rate of the high-pressure fluid with high accuracy. As a result, an accurate controller (high-pressure fluid flow regulating valve) that has not been realized in the past can be obtained.

本発明(2)は、前記流体通路が、前記弁座に囲まれた開口を有し前記ダイヤフラムの中央部に臨まされた中央通路と、前記弁座の径方向外側に開口を有し前記ダイヤフラムの外周縁部近傍に臨まされた外側通路とを有しており、前記外側通路が前記流体の入口通路とされ、前記中央通路が前記流体の出口通路とされていることを特徴とする本発明(1)に記載の制御器である。   The present invention (2) is characterized in that the fluid passage has an opening surrounded by the valve seat and a central passage facing the central portion of the diaphragm, and an opening on the radially outer side of the valve seat. And an outer passage facing the vicinity of an outer peripheral edge of the fluid, wherein the outer passage serves as an inlet passage for the fluid, and the central passage serves as an outlet passage for the fluid. It is a controller as described in (1).

従来、中央通路が入口通路に、外側通路が出口通路に使用されていたのに対し、外側通路が入口通路に、中央通路が出口通路に使用され、このようにすることで、高圧流体であっても、流体通路が急激に開になることが防止される。   Conventionally, the central passage is used for the inlet passage and the outer passage is used for the outlet passage, whereas the outer passage is used for the inlet passage and the central passage is used for the outlet passage. However, the fluid passage is prevented from opening abruptly.

本発明(3)は、前記中央通路の径が前記外側通路の径以下とされていることを特徴とする本発明(2)に記載の制御器である。   The present invention (3) is the controller according to the present invention (2), characterized in that the diameter of the central passage is equal to or smaller than the diameter of the outer passage.

従来、中央通路および外側通路は、流量を多くするために、大きな径とされており、中央通路の径と外側通路の径とは、ほぼ同じ大きさとされていた。これに対し、出口通路である中央通路の径を小さくすることで、Cv値が例えば0.035という値とすることができ、こうして、従来実現できていなかったCv値が0.0005〜0.035でかつダイヤフラムストロークが0.002〜0.2mmである制御器を得ることができる。   Conventionally, the central passage and the outer passage have large diameters in order to increase the flow rate, and the diameter of the central passage and the diameter of the outer passage are almost the same. On the other hand, by reducing the diameter of the central passage that is the exit passage, the Cv value can be set to 0.035, for example, and thus the Cv value that could not be realized in the past is 0.0005 to 0.00. A controller with 035 and a diaphragm stroke of 0.002 to 0.2 mm can be obtained.

この発明の制御器によると、増幅型の動力伝達装置を使用することで、高圧に耐えることができる小型の制御器であって、かつ、ステッピングモータを使用した駆動装置を用いることにより制御器を流れる高圧流体の圧力の変動に影響を受けることなく弁の開度を一定に保つことができる制御器を得ることができる。   According to the controller of the present invention, it is a small controller that can withstand high pressure by using an amplification type power transmission device, and by using a drive device that uses a stepping motor, It is possible to obtain a controller that can keep the valve opening constant without being affected by fluctuations in the pressure of the flowing high-pressure fluid.

この発明による制御器の1実施形態を示す一部縦断面図で、流体通路が開の状態を示す。It is a partial longitudinal cross-sectional view which shows one Embodiment of the controller by this invention, and shows the state in which the fluid passage is open. 図1から弁棒を移動させて流体通路が閉となった状態を示す図である。It is a figure which shows the state which moved the valve rod from FIG. 1, and closed the fluid channel | path. 従来の駆動機構として電空アクチュエータを用いたときの、供給圧力とバルブ推力およびバルブストロークの関係を示す。The relationship between supply pressure, valve thrust, and valve stroke when an electropneumatic actuator is used as a conventional drive mechanism is shown. 駆動機構としてステッピングモータを用いたときの、ステッピングモータ押し出し量とバルブ推力およびバルブストロークの関係を示す。The relationship between a stepping motor pushing amount, a valve thrust, and a valve stroke when a stepping motor is used as a drive mechanism is shown.

以下の説明において、上下および左右は図の上下および左右をいうものとする。この上下左右は、便宜的なもので、制御器の設置に際しては、上下が逆になったり、上下が水平になったりすることがある。同様に、左右についても逆になったりすることがある。   In the following description, the top and bottom and the left and right refer to the top and bottom and the left and right of the drawing. The top, bottom, left, and right are for convenience. When the controller is installed, the top and bottom may be reversed or the top and bottom may be horizontal. Similarly, the left and right may be reversed.

図1および図2は、この発明の制御器を示しており、制御器1は、弁本体2と、駆動装置3と、弁本体2と駆動装置3との間に設けられた動力伝達装置4とを備えている。   1 and 2 show a controller of the present invention. The controller 1 includes a valve body 2, a driving device 3, and a power transmission device 4 provided between the valve body 2 and the driving device 3. And.

弁本体2は、第1および第2流体通路12,13が形成された弁箱11と、流体通路12,13間の連通を開閉するダイヤフラム14と、ダイヤフラム14を開または閉方向に変形させる弁棒15と、ナット17によって弁箱11に取り付けられたボンネット16とを有している。   The valve body 2 includes a valve box 11 in which first and second fluid passages 12 and 13 are formed, a diaphragm 14 that opens and closes communication between the fluid passages 12 and 13, and a valve that deforms the diaphragm 14 in an opening or closing direction. It has a rod 15 and a bonnet 16 attached to the valve box 11 by a nut 17.

弁箱11は、SUS316L製が好ましく、上方に向かって開口した凹所11aを有している。第1流体通路12は、右方に開口する大径通路12aと、大径通路12aの左端部に連なり、かつ大径通路12aよりも小径で凹所11aの底面中央部に開口している中央通路12bとからなる。第2流体通路13は、左方に開口する大径通路13aと、大径通路13aの右端部に連なり、かつ大径通路13aよりも小径で凹所11aの底面左部に開口している外側通路13bとからなる。   The valve box 11 is preferably made of SUS316L and has a recess 11a that opens upward. The first fluid passage 12 is connected to the large-diameter passage 12a that opens to the right and the left end of the large-diameter passage 12a, and the center that is smaller in diameter than the large-diameter passage 12a and that opens to the center of the bottom surface of the recess 11a. It consists of a passage 12b. The second fluid passage 13 is connected to the large-diameter passage 13a that opens to the left and the right end of the large-diameter passage 13a, and has an outer diameter that is smaller than the large-diameter passage 13a and that opens to the left side of the bottom surface of the recess 11a. It consists of a passage 13b.

流体は、第2流体通路13の大径通路13aから流入し、第1流体通路12の大径通路12aから流出させられる。   The fluid flows in from the large diameter passage 13 a of the second fluid passage 13 and flows out from the large diameter passage 12 a of the first fluid passage 12.

弁箱11には、第1流体通路12の中央通路12bの開口を囲むように、環状の弁座18が設けられている。弁座18が上方に突出していることで、弁箱11における弁座18の外周には、第2流体通路13の外側通路13bに連通している環状通路11bが形成されている。   The valve box 11 is provided with an annular valve seat 18 so as to surround the opening of the central passage 12 b of the first fluid passage 12. Since the valve seat 18 protrudes upward, an annular passage 11 b communicating with the outer passage 13 b of the second fluid passage 13 is formed on the outer periphery of the valve seat 18 in the valve box 11.

ダイヤフラム14は、金属製が好ましく、球殻状とされており、上に凸の円弧状が自然状態となっている。ダイヤフラム14は、その周縁部が弁箱11の凹所11a底面の突出状の外周縁部に支持されて、上から押さえアダプタ19に押圧されることで、弁箱11に固定されている。ダイヤフラム14の中央部は、弁棒15の下端部に固定されたディスク20によって下方に押圧されており、ディスク20の上下位置を調整することにより、所定の開度とされた開位置に保持される。制御器1は、この実施形態では、常時開型とされており、駆動装置3を作動させた際に、ダイヤフラム14の中央部が弁座18に強く押し付けられる閉状態が得られるようになされている。   The diaphragm 14 is preferably made of metal and has a spherical shell shape, and an upwardly convex arc shape is in a natural state. The diaphragm 14 is fixed to the valve box 11 by supporting the peripheral edge of the diaphragm 14 by a protruding outer peripheral edge of the bottom surface of the recess 11 a of the valve box 11 and pressing the diaphragm 14 from above. The central portion of the diaphragm 14 is pressed downward by a disk 20 fixed to the lower end of the valve stem 15, and is held at an open position with a predetermined opening by adjusting the vertical position of the disk 20. The In this embodiment, the controller 1 is normally open, and when the driving device 3 is operated, a closed state in which the central portion of the diaphragm 14 is strongly pressed against the valve seat 18 is obtained. Yes.

ダイヤフラム14は、例えば、ニッケル合金薄板からなるものとされ、円形に切り抜き、中央部を上方へ膨出させた球殻状に形成される。ダイヤフラム14は、ステンレス鋼薄板からなるものや、ステンレス鋼薄板とニッケル・コバルト合金薄板との積層体よりなるものとされることがある。   The diaphragm 14 is made of, for example, a nickel alloy thin plate, and is formed in a spherical shell shape that is cut out in a circular shape and has a central portion bulged upward. The diaphragm 14 may be made of a stainless steel thin plate or a laminate of a stainless steel thin plate and a nickel / cobalt alloy thin plate.

弁箱11は、凍結防止などのために、ヒータによって加熱可能とされる場合がある。   The valve box 11 may be heated by a heater in order to prevent freezing.

駆動装置3は、ステッピングモータ31を用いている。ステッピングモータ31の下端にはモータ軸32が突出し、モータ軸32は、連結部33と連結されている。連結部32は、モータ軸32の回転運動を直線運動に変換するものであり、連結部33の下方に接続しているロッド26はモータ軸32の回転にともなって下方または上方に移動する。ロッド26の下端面は、作動軸43の上端面と接触しているので、ロッド26が下方に移動すると、作動軸43を下向きに押圧する。   The driving device 3 uses a stepping motor 31. A motor shaft 32 protrudes from the lower end of the stepping motor 31, and the motor shaft 32 is connected to a connecting portion 33. The connecting portion 32 converts the rotational motion of the motor shaft 32 into a linear motion, and the rod 26 connected below the connecting portion 33 moves downward or upward as the motor shaft 32 rotates. Since the lower end surface of the rod 26 is in contact with the upper end surface of the operating shaft 43, when the rod 26 moves downward, the operating shaft 43 is pressed downward.

動力伝達装置4は、ケーシング41内に収められた増幅機構42を有しており、増幅機構42は、駆動装置3によって上下移動させられる作動軸43と、作動軸43の下端部に一体に設けられた円錐状の第1ローラ受け部材44と、弁棒15の上面に支持されて弁棒15と一体で上下移動する第2ローラ受け部材45と、両ローラ受け部材44,45の間に配置された一対のローラ支持体46と、各ローラ支持体46に転動可能に支持されて第1ローラ受け部材44に設けられたテーパ面44aに当接する一対の転動ローラ47と、各ローラ支持体46に転動可能に支持されて第2ローラ受け部材45の水平状のローラ受け面45aに当接する一対の押えローラ48とを備えている。   The power transmission device 4 includes an amplifying mechanism 42 housed in a casing 41, and the amplifying mechanism 42 is provided integrally with an operating shaft 43 that is moved up and down by the driving device 3 and a lower end portion of the operating shaft 43. The conical first roller receiving member 44, the second roller receiving member 45 supported on the upper surface of the valve stem 15 and moving up and down integrally with the valve stem 15, and the two roller receiving members 44, 45 are arranged. A pair of roller supports 46, a pair of rolling rollers 47 supported by the roller supports 46 so as to be able to roll and abutting a tapered surface 44 a provided on the first roller receiving member 44, and each roller support A pair of presser rollers 48 that are supported by the body 46 so as to be able to roll and abut against the horizontal roller receiving surface 45a of the second roller receiving member 45 are provided.

各ローラ支持体46は、押えローラ48の軸線に対して第1ローラ受け部材44の軸線がわに寄った軸線を有するようにケーシング41に支持された偏心軸49を中心として揺動しうるようになされている。   Each roller support 46 can swing around an eccentric shaft 49 supported by the casing 41 so that the axis of the first roller receiving member 44 has an axis that is offset from the axis of the presser roller 48. Has been made.

この動力伝達装置4において、作動軸43にかかる力をF、第1ローラ受け部材44のテーパ面44aの半角をαとすると、転動ローラ47にはテーパ面44aに対して直角方向に力が働き、前後いずれか一方の転動ローラ47に働くこの力Gは、G=F÷2Sinαとなる。   In this power transmission device 4, when the force applied to the operating shaft 43 is F, and the half angle of the tapered surface 44a of the first roller receiving member 44 is α, the rolling roller 47 has a force perpendicular to the tapered surface 44a. This force G acting on either one of the front and rear rolling rollers 47 is G = F ÷ 2Sinα.

転動ローラ47に働く力Gは、ローラ支持体46および押えローラ48を介して第2ローラ受け部材45に伝達される。   The force G acting on the rolling roller 47 is transmitted to the second roller receiving member 45 via the roller support 46 and the pressing roller 48.

偏心軸49の軸線と転動ローラ47の軸線との距離をC、転動ローラ軸47の軸線と偏心軸49の軸線を結ぶ線と第1ローラ受け部材44のテーパ面44aとのなす角をγ、押えローラ48の軸線と偏心軸49の軸線との水平距離をδ、左右いずれか一方の押えローラ48が第2ローラ受け部材45を押す下向きの力をNとすると、N×δ=G×Cosγ×Cが成り立つ。したがって、左右両方の押えローラ48が第2ローラ受け部材45を押す下向きの力、すなわち弁棒15を押す下向きの力は、2N=F×Cosγ×C÷Sin α÷δとなり、α、γ、δおよびCを適当な値とすることにより、任意の増幅率(Cosγ×C÷Sin α÷δ)により作動軸43にかかる力を弁棒15に増幅して伝達することができる。   The distance between the axis of the eccentric shaft 49 and the axis of the rolling roller 47 is C, and the angle between the line connecting the axis of the rolling roller shaft 47 and the axis of the eccentric shaft 49 and the tapered surface 44a of the first roller receiving member 44 is γ, where δ is the horizontal distance between the axis of the presser roller 48 and the axis of the eccentric shaft 49, and N is the downward force by which one of the left and right presser rollers 48 presses the second roller receiving member 45, N × δ = G × Cosγ × C holds. Therefore, the downward force that the right and left presser rollers 48 press the second roller receiving member 45, that is, the downward force that presses the valve stem 15, is 2N = F × Cosγ × C ÷ Sin α ÷ δ, and α, γ, By setting δ and C to appropriate values, the force applied to the operating shaft 43 can be amplified and transmitted to the valve stem 15 with an arbitrary amplification factor (Cosγ × C ÷ Sin α ÷ δ).

例えば、α=40°、γ=25°、C=12.5、δ=1.5とすると、増幅率は約12倍となり、12倍程度の大きな力でダイヤフラム14を押さえることができ、例えば、圧力が20MPa程度の場合、3000Nの力が必要となるが、これの1/12の力で流量を制御することができる。したがって、高圧の流体であっても、流体によってダイヤフラム14が持ち上げられて、設定値を超えて流体が流入して流出することが防止される。   For example, if α = 40 °, γ = 25 °, C = 12.5, and δ = 1.5, the amplification factor is about 12 times, and the diaphragm 14 can be pressed with a large force of about 12 times. When the pressure is about 20 MPa, a force of 3000 N is required, but the flow rate can be controlled with a force of 1/12 of this. Therefore, even in the case of a high-pressure fluid, the diaphragm 14 is lifted by the fluid, and the fluid is prevented from flowing in and out beyond the set value.

上記において、図1および図2のうち、図1は、開状態を示している。増幅機構41は、前後に前側リテーナ板50と後側リテーナ板51によって挟まれて挟持されている。前側リテーナ板50は、図面では切り欠かれて図示されているので、左側の増幅機構42が見えるように示されている。連結部33の下面からのロッド26の下方突出量が相対的に小さく、これに伴い、作動軸43が上方位置にあることで、ローラ支持体46の上端部同士が接近しており、第2ローラ受け部材45が上方に位置している。図2は、閉状態を示しており、連結部33の下面からのロッド26の下方突出量が相対的に大きく、これに伴い、作動軸43が下方位置にあることで、ローラ支持体46の上端部同士が離隔しており、第2ローラ受け部材45が下方に位置している。図1および図2の比較から、作動軸43の大きなストロークに対して、弁棒15およびディスク20のストロークの動きを微小なものとできることが分かる。   In FIG. 1 and FIG. 2, FIG. 1 shows an open state. The amplification mechanism 41 is sandwiched between the front retainer plate 50 and the rear retainer plate 51 in the front-rear direction. The front retainer plate 50 is shown cut away in the drawing so that the left amplification mechanism 42 can be seen. The downward protrusion amount of the rod 26 from the lower surface of the connecting portion 33 is relatively small, and accordingly, the operating shaft 43 is in the upper position, so that the upper end portions of the roller support 46 are close to each other, and the second The roller receiving member 45 is positioned above. FIG. 2 shows a closed state, in which the downward protrusion amount of the rod 26 from the lower surface of the connecting portion 33 is relatively large, and accordingly, the operating shaft 43 is in the lower position, so that the roller support 46 The upper end portions are separated from each other, and the second roller receiving member 45 is positioned below. From the comparison between FIG. 1 and FIG. 2, it can be seen that the movement of the stroke of the valve stem 15 and the disk 20 can be made minute with respect to the large stroke of the operating shaft 43.

ここで、従来の制御器では、第1流体通路12が入口通路に、第2流体通路13が出口通路になされているのに対し、上記制御器1では、第2流体通路13が入口通路に、第1流体通路12が出口通路として使用されている。これにより、従来の制御器では、第1流体通路12の中央通路12bの開口が臨まされているダイヤフラム14の中央部(小面積の部分)に高圧が掛かり、開の状態となった場合に、第2流体通路13の外側通路13bの開口が環状通路11bを介して臨まされているダイヤフラム14の外周部(大面積の部分)へ一気に高圧の流体が流入して流体通路が急激に開となり、所定の流量に調整できなくなるのに対し、上記制御器1では、ダイヤフラム14の外周部(大面積の部分)で常時圧力を受けて流量を調整しているために、高圧流体であっても、流体通路が急激に開になり、一気に流体が流入して所定の流量に調整できなくなることが防止される。   Here, in the conventional controller, the first fluid passage 12 is an inlet passage and the second fluid passage 13 is an outlet passage, whereas in the controller 1, the second fluid passage 13 is an inlet passage. The first fluid passage 12 is used as the outlet passage. Thereby, in the conventional controller, when a high pressure is applied to the central portion (small area portion) of the diaphragm 14 where the opening of the central passage 12b of the first fluid passage 12 is exposed, High-pressure fluid flows into the outer peripheral portion (large area portion) of the diaphragm 14 where the opening of the outer passage 13b of the second fluid passage 13 faces the annular passage 11b, and the fluid passage is suddenly opened. While the controller 1 cannot adjust the flow rate, the controller 1 constantly adjusts the flow rate by receiving the pressure at the outer peripheral portion (large area portion) of the diaphragm 14. The fluid passage is suddenly opened, and it is prevented that the fluid flows in at a stroke and cannot be adjusted to a predetermined flow rate.

流体が高圧の場合、弁棒15およびディスク20の僅かな上下移動量で、流量が大きく変化するが、上記制御器1では、動力伝達装置4に設けられている増幅機構42によって、増幅率によって設定される大きな力で高圧に抗して弁棒15を移動させてダイヤフラム14を下方に押圧することに加えて、弁棒15およびディスク20の上下移動量が駆動装置のロッド26の上下移動量の1/増幅率に小さくなるため、精度の高い制御が可能となる。   When the fluid is high pressure, the flow rate varies greatly with a slight amount of vertical movement of the valve stem 15 and the disk 20. However, in the controller 1, the amplification mechanism 42 provided in the power transmission device 4 causes the amplification rate to vary depending on the amplification factor. In addition to moving the valve rod 15 against the high pressure with a large force to press the diaphragm 14 downward, the vertical movement amount of the valve rod 15 and the disk 20 is the vertical movement amount of the rod 26 of the driving device. Therefore, highly accurate control is possible.

図3は、従来の駆動装置として電空レギュレータを用いたときの、電空レギュレータに供給する気体の供給圧力とバルブ推力およびバルブストロークとの関係を示すグラフである。一方、図4は本発明の駆動装置としてステッピングモータ31を用いたときの、ステッピングモータによる押し出し量とバルブ推力およびバルブストロークとの関係を示すグラフである。   FIG. 3 is a graph showing the relationship between the supply pressure of the gas supplied to the electropneumatic regulator, the valve thrust, and the valve stroke when an electropneumatic regulator is used as a conventional driving device. On the other hand, FIG. 4 is a graph showing the relationship between the pushing amount by the stepping motor, the valve thrust, and the valve stroke when the stepping motor 31 is used as the driving device of the present invention.

図3を見ると、供給圧力を0.4MPaから順次上げていくと、バルブ推力は徐々に増加し、供給圧力0.48MPa以降は一定となる。バルブ推力は一定でないので、バルブストロークも直線状にはなっていない。このように従来の高圧流体制御器に用いられていた電空レギュレータによると、供給圧力と開度に影響するバルブストロークが直線的に制御できないため精密な制御ができない。   Referring to FIG. 3, when the supply pressure is sequentially increased from 0.4 MPa, the valve thrust gradually increases and becomes constant after the supply pressure 0.48 MPa. Since the valve thrust is not constant, the valve stroke is not linear. As described above, according to the electropneumatic regulator used in the conventional high-pressure fluid controller, the valve stroke that affects the supply pressure and the opening degree cannot be linearly controlled, so that precise control cannot be performed.

図4を見ると、ステッピングモータの押し出し量を1mmから3mmまで順次上げていっても、バルブ推力は3000Nで一定となっている。バルブ推力が一定なので、バルブストロークが直線状に変化する。このようにステッピングモータを駆動装置として用いている本発明では、ステッピングモータの押し出し量と開度に影響するバルブストロークが直線的に制御できるので精密な流量の制御が可能となる。   As shown in FIG. 4, even when the pushing amount of the stepping motor is sequentially increased from 1 mm to 3 mm, the valve thrust is constant at 3000 N. Since the valve thrust is constant, the valve stroke changes linearly. Thus, in the present invention in which the stepping motor is used as the driving device, the valve stroke that affects the pushing amount and the opening degree of the stepping motor can be linearly controlled, so that precise flow rate control is possible.

こうして、増幅型の動力伝達装置4とステッピングモータである駆動装置3とを使用することで、小型の制御器であって、高圧流体の精度のよい流量の制御が可能な制御器を得ることができる。   Thus, by using the amplification type power transmission device 4 and the drive device 3 that is a stepping motor, it is possible to obtain a small controller that can control the flow rate of high-pressure fluid with high accuracy. it can.

1 :制御器
2 :弁本体
3 :駆動装置
4 :動力伝達装置
11:弁箱
11a:凹所
11b:環状通路
12:第1流体通路
12a:大径通路
12b:中央通路
13:第2流体通路
13a:大径通路
13b:外側通路
14:ダイヤフラム
15:弁棒
16:ボンネット
17:ナット
18:弁座
19:押えアダプタ
20:ディスク
26:ロッド
31:ステッピングモータ
32:モータ軸
33:連結部
41:ケーシング
42:増幅機構
43:作動軸
44:第1ローラ受け部材
44a:テーパ面
45:第2ローラ受け部材
45a:ローラ受け面
46:ローラ支持体
47:転動ローラ
48:押えローラ
49:偏心軸
50:前側リテーナ板
51:後側リテーナ板
1: Controller 2: Valve body 3: Drive device 4: Power transmission device 11: Valve box 11a: Recess 11b: Annular passage 12: First fluid passage 12a: Large diameter passage 12b: Central passage 13: Second fluid passage 13a: Large diameter passage 13b: Outer passage 14: Diaphragm 15: Valve rod 16: Bonnet 17: Nut 18: Valve seat 19: Presser adapter 20: Disc 26: Rod 31: Stepping motor 32: Motor shaft 33: Connecting portion 41: Casing 42: Amplifying mechanism 43: Operating shaft 44: First roller receiving member 44a: Tapered surface 45: Second roller receiving member 45a: Roller receiving surface 46: Roller support 47: Rolling roller 48: Pressing roller 49: Eccentric shaft 50: Front side retainer plate 51: Rear side retainer plate

Claims (3)

流体通路が設けられた弁箱と、前記弁箱に設けられた環状の弁座に当接または離間することで前記流体通路を開閉するダイヤフラムと、位置を変更することで前記ダイヤフラムを開または閉方向に変形させる弁棒と、前記弁棒の位置を移動させる駆動装置とを備えており、
前記駆動装置の作動軸と前記弁棒との間に、前記作動軸にかかる力を増幅して前記弁棒に伝達し前記ダイヤフラムを開閉する動力伝達装置が設けられており、前記駆動装置は、ステッピングモータによって前記作動軸の位置を調整するものであることを特徴とする制御器。
A valve box provided with a fluid passage, a diaphragm that opens and closes the fluid passage by contacting or separating from an annular valve seat provided in the valve box, and opening or closing the diaphragm by changing the position A valve stem that deforms in the direction, and a drive device that moves the position of the valve stem,
Between the operating shaft of the driving device and the valve stem, a power transmission device that amplifies the force applied to the operating shaft and transmits it to the valve rod to open and close the diaphragm is provided. A controller for adjusting the position of the operating shaft by a stepping motor.
前記流体通路は、前記弁座に囲まれた開口を有し前記ダイヤフラムの中央部に臨まされた中央通路と、前記弁座の径方向外側に開口を有し前記ダイヤフラムの外周縁部近傍に臨まされた外側通路とを有しており、前記外側通路が前記流体の入口通路とされ、前記中央通路が前記流体の出口通路とされていることを特徴とする請求項1に記載の制御器。   The fluid passage includes an opening surrounded by the valve seat and a central passage facing the central portion of the diaphragm, and an opening on a radially outer side of the valve seat and facing an outer peripheral edge of the diaphragm. 2. The controller according to claim 1, wherein the outer passage is an inlet passage for the fluid, and the central passage is an outlet passage for the fluid. 前記中央通路の径が前記外側通路の径以下とされていることを特徴とする請求項2に記載の制御器。


The controller according to claim 2, wherein a diameter of the central passage is equal to or less than a diameter of the outer passage.


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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004068935A (en) * 2002-08-07 2004-03-04 Advance Denki Kogyo Kk Diaphragm valve device
JP2009041693A (en) * 2007-08-09 2009-02-26 Inax Corp Electric pilot type flow regulating valve device
JP2017044322A (en) * 2015-08-28 2017-03-02 株式会社フジキン valve

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004068935A (en) * 2002-08-07 2004-03-04 Advance Denki Kogyo Kk Diaphragm valve device
JP2009041693A (en) * 2007-08-09 2009-02-26 Inax Corp Electric pilot type flow regulating valve device
JP2017044322A (en) * 2015-08-28 2017-03-02 株式会社フジキン valve

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