JP2670399B2 - 制御弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、ピエゾスタッ
ク（圧電素子）等のように、発生する力は大きいがスト
ロークが短い弁駆動体を用いた場合に好適な制御弁に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の斯種制御弁としては、実開平２−
76859 号公報に示されるようにダイヤフラムを用いてガ
スの残留部を無くした構成の圧電素子による制御弁が知
られている。この圧電素子を用いることによって、通常
で10kgの力を発生することができ、十分な制御が可能と
なる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、圧電素
子による制御弁では、ストロークが一般的にＤＣ 150Ｖ
で数10ミクロンと小さく大流量制御に向かない。これに
対し、特開昭63−199978号公報に示すようにストローク
拡大構造を備えた制御弁も知られている。この構造によ
ると、拡大されるストロークの範囲は固定的であり、も
しストローク範囲を変えるときには舌片に設けられた突
起の位置が異なる駆動力伝達部材を用意する必要があ
り、ユーザの負担が大きくなるという問題があった。

【０００４】更に、流体（ガス）の残留を少なくすると
いう目的で、前述のようにダイヤフラムが用いられるの
であるが、ダイヤフラムにより弁室を構成した場合、流
体の入口穴と出口穴とは底面に形成される。このため、
流体は入口穴から一度ダイヤフラム側へ向って再び底面
側へ戻って出口穴から排出される経路を通り、流体の流
れが不自然となる。また、入口穴と出口穴とは弁体によ
って形成されるオリフィスを介して弁体の内側と外側と
に位置する必要があり、弁室底部に出口穴を形成するス
ペースが必要となるから弁室が大型化し、これによって
制御弁が全体として大型化するという問題点が生じてい
た。

【０００５】本発明はこのような従来の制御弁が有する
問題点を解決する。つまり、本発明の目的は、ストロー
ク調整機構を備える場合に、同一の部材を用いて拡大等
されるストローク調整範囲を容易に変え得るようにする
ことである。また、本発明は、流体が弁駆動体側へ進入
することを防止するため、弁室形成部材を用いながら、
弁室の大型化、更に、制御弁全体の大型化を招来せぬよ
うにすることを目的とする。又、弁駆動体の部分をユニ
ット化し、簡単に取り換えるようにする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る制御弁は、
弁口の開閉を行う弁体と、この弁体を駆動する弁駆動体
と、この弁駆動体と前記弁体の間に設けられるストロー
ク調整機構が収容される室と、この室内に設けられ、一
方の面に中央部から外周方向へ向うように溝が形成され
た伝達板と、この伝達板の前記溝に運動可能に埋設さ
れ、当該伝達板と接しない側の面の端部に凸部が形成さ
れた少なくとも２の棒片とを備え、前記伝達板と前記棒
片とが前記ストローク調整機構を構成するとともに、当
該伝達板と当該棒片とが接する面に突起が設けられてい
ることを特徴とする。

【０００７】更に、本発明に係る制御弁は、弁口の開閉
を行う弁体と、この弁体を駆動する弁駆動体と、中央部
が堀削された有底穴とされていると共に、該有底穴の底
部が前記弁駆動体の駆動力を前記弁体へ伝達すべく薄肉
に形成されてなり、前記弁体を収容して弁室を構成し、
この弁室内の流体が前記弁駆動体側へ進入せぬように阻
止する弁室形成部材とを備える制御弁であって、前記弁
室形成部材に流体流路が形成されていることを特徴とす
る。

【０００８】

【作用】本発明に係る制御弁は以上のように構成される
ので、伝達板の溝に棒片が埋設された状態で、ストロー
ク調整機構が収容される室に収容される。つまり、この
室において、棒片が埋設された伝達板は上下位置を変換
可能となり、棒片または伝達板に形成されている凸部が
力点と作用点とに切換えられ拡大等されるストローク範
囲を変えることができる。

【０００９】また、弁室形成部材に流体の流路が形成さ
れるから、弁室の底面から到来した流体が流れる方向に
上記流路へ通じる穴を形成でき、自然な流れを作ること
ができる。更に、本発明になる制御弁は、弁駆動体ユニ
ット内に膨張部材が封止されてユニット化され、取り換
えが容易である。

【００１０】

【実施例】以下添付図面を参照して本発明の実施例に係
る制御弁を説明する。図１に本発明の実施例に係る制御
弁の断面図を示し、図２に平面図を示し、図３に図１の
Ｘ−Ｘ方向矢視図を示す。

【００１１】上記の各図に示されるように、制御弁はベ
ース１上に立設形成される。ベース１には、流体源から
流体が到来する流路穴２が垂直方向に形成され、また、
流体が排出される流路穴３が上記流路穴２からやや離れ
て垂直方向に形成されている。流路穴２は、上部におい
てやや大径に穿設され、この大径部２Ａには図８に示さ
れる棒状のチップ４が嵌入される。チップ４は円柱の側
面の対向する一部を切削したものであり、その長さは大
径部２Ａの深さより長い。従って、流体は流路穴２の下
方から到来し、大径部２Ａへ到ってチップ４の切削され
た側面との間を介して弁室５へ到る。

【００１２】弁室５は図４に示される弁室形成部材６に
よって得られる。弁室形成部材６は平面形状が四角形の
板状体の中央部に弁体７の外径よりやや大きい径の有底
穴８が穿設され、薄板部６Ａが形成されている。弁室５
の上部から弁室形成部材６の外周部に向って流路である
透孔９が穿設され、透孔９の略中央部にはベース１の流
路穴３へ通じる穴９Ａが穿設されている。更に、平面的
に置いた弁室形成部材６の四隅にはビス穴８Ａが穿設さ
れている。なお、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ断面
図を示す。

【００１３】弁室形成部材６の透孔９が外周に抜ける部
分には、流体の流出を遮断する球体10が嵌入されてい
る。弁室形成部材６とベース１との間には、Ｏリングガ
イド11が介装され、弁室５の底面周縁部と流路穴３の入
口部にはＯリング12Ａ，12Ｂが配置される。

【００１４】弁室５内の弁体７は略円盤状をなす。その
底面は、周縁部がベース１の上面に接するようにシール
部を形成し、他の部分では凹部が形成され板バネ13が装
着される収容部となっている。また、弁体７の底面中央
部にはチップ４の上端部を固定する穴が形成されてい
る。弁室形成部材６の上には、ストローク調整機構が収
容される室を構成するための、中央部に大径の透孔14が
穿設された平面形状が四角形のリング15が載置されてい
る。室を構成する透孔14の部分には、図６に示される伝
達板たるディスク16が収容される。ディスク16は略円盤
状をなし、直径に沿った溝17が一方の面に形成されてい
る。また、溝17が形成された面とは異なる面の中央部に
は、図６（ａ）のＣ−Ｃ断面図である図６（ｂ）から明
らかな如く、凸部18が形成されている。

【００１５】ディスク16の溝17には、平面図が図７に示
される２個の棒片20が埋設される。棒片20は図１及び図
７から明らかな如く、長手方向の両端部が面取り加工さ
れている。また、一方の面には幅方向に、所要の位置に
突条19が形成され、他方の面には両端部を残して凹部21
が形成されている。棒片20の長さは溝17の長さに略等し
く、棒片20を２本直列に並べて溝に埋設したときには、
室を構成する透孔14の内部に適切に収容される。棒片20
の厚みは溝17の深さと略等しく、また、棒片20の幅は溝
17の幅より、わずかに狭く、従って、棒片20は突条19を
溝17の底部に接するようにして埋設されたとき、溝17内
でシーソ運動可能である。

【００１６】リング15の上には、図５（ａ）に平面図が
図５（ｂ）にＢ−Ｂ断面図が示されるネジ付リング22が
載置される。ネジ付リング22は、平面形状が四角形の平
板の中央部に円環が重ねられた如き形状を呈している。
このネジ付リング22の中央部には比較的大径のネジ穴23
が形成され、内壁部がネジ24となっている。また、ネジ
付リング22のフランジ部分の四隅にはビス穴25が穿設さ
れている。

【００１７】ネジ付リング22のネジ24には、ピエゾスタ
ック40の収容ケース30のネジ31が螺合され、収容ケース
30が立設される。また、ネジ付リング22の上にはナット
26が介装されネジ付リング22と共働してダブルナットを
構成し、収容ケース30を的確に固定する。収容ケース30
の頭部32は平面形状が六角形であって、ネジ24に対しネ
ジ31を螺合させるときのボルト頭の機能を備える。収容
ケース30の筒状に延びた胴体部の中央部の壁にはハーメ
チック端子33が設けられている。収容ケース30の下端部
には、シール板（ダイヤフラム）34が張設され、収容ケ
ース30内部を外部から遮断する。ピエゾスタック40から
引き出されたリード線41はハーメチック端子33を介して
外部に導出される。ピエゾスタック40の上端部と下端部
とには、それぞれ緩衝体42，43が結合されている。緩衝
体42，43は、ピエゾスタック側に凹部が形成され、それ
ぞれ外方側には凸部が形成されている。緩衝体42の凸部
の頂部には、すり鉢状の剛球受部42Ａが形成されてい
る。また、収容ケース30の天井部も、すり鉢状に形成さ
れ剛球44の受部となっている。ネジ付リング22，リング
15、弁室形成部材６はビス穴が位置合せされ、図２に示
す如くビス51によりベース１に固定される。もちろんベ
ース１のビス穴に対応する位置にはネジ穴が形成されて
いる。

【００１８】このように、収容ケース30内にピエゾスタ
ック40がシール34によって封止され弁駆動体ユニットを
構成している。即ち、収容ケース30は棒状体を一端から
軸方向に内部が刳り貫かれて有底穴が形成された筒体で
ハーメチック端子33の部分に穴が穿けられてハーメチッ
ク端子33が設けられる。この筒体の有底穴に膨張部材で
あるピエゾスタック40が入れられ、シール板34により封
止されている。シール板34と収容ケース30内の天井部
（穴の底部）との間に、ピエゾスッタク40を保持する緩
衡体42，43、剛球44が設けられている。しかして、この
ような弁駆動体ユニットは、ネジ付リング22が立設固定
されるが着脱自在であり、ピエゾスッタク40等に障害が
生じた場合に、ユニットごとを取り換えれば良く、保守
等が容易である。なお、本実施例では、膨張部材として
ピエゾスタックを用いているが、熱膨張等によるもので
もよい。

【００１９】以上の通りに構成された制御弁は、次の通
りに動作する。弁体７は板バネ13により上方向へ付勢さ
れており、ノマリーオープンの制御弁を実現している。
リード線41を介してピエゾスタック40に対し電圧が印加
されると、ピエゾスタック40の膨張が起き、緩衝体43を
介してディスク16が押下げられる。棒片20の突条19がデ
ィスク16に押される力点として機能し、棒片20の下面外
方端部が支点として機能し、棒片20の下面内方端部が弁
室形成部材６の薄板部６Ａを介して弁体７の上面の凸部
を押圧する作用点として機能する。この場合、支点から
作用点までの腕の長さが支点から力点までの腕の長さよ
り長いから、ストロークは拡張されて弁体７を押し下げ
ることになる。

【００２０】流体は、流路穴２を介して弁体７の底面の
凹部へ到りオリフィスを介して弁室５の上方へ向い、弁
室形成部材６の透孔９から縦方向へ折れて穴９Ａへ向
い、流路穴３へと流れてゆく。従って、流体は弁室５内
で、従来の如くにＵターンするのではなく、流路穴２か
ら流れてくる方向に到り、弁室５の上部付近の透孔９へ
到る出口から流れ出るため、自然な流れが確保される。

【００２１】また、ピエゾスタック40の収容ケース30は
棒状体の芯部分を削り出し、シール板34によって、ピエ
ゾスタック40をシールした構造であるので、全体として
も、このシール板34の溶接箇所を除き、溶接部分がなく
製作が容易で、しかも、湿度等からピエゾスタック40を
的確に保護することが可能である。

【００２２】更に、本実施例のストローク拡大機構は、
リング15に形成されている透孔14内で、上下反転して埋
設することが可能である。即ち、反転して埋設すると、
ピエゾスタック40の膨張に対し、緩衝体43を介して棒片
20の一方の面に形成された凹部によって生じる中央側端
部が押圧され、外方側端部がネジ付リング22の下面部に
接する部分が支点として機能し、棒片20の突条19が作用
点として機能する。従って、図１と状態と比べると、支
点から力点までの距離が支点から作用点までの距離より
長くなり、図１の状態とは異なるストローク範囲を現出
する。

【００２３】なお、本実施例では、棒片20に突条19を形
成したが、ディスク16の溝内に突条または突起を形成す
るか、別体の突片を介装するようにしてもよい。また、
ディスク16の溝は、中央部から放射状に形成されていれ
ばよい。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、棒
片が埋設された伝達板は室内で上下位置を変換可能とな
り、棒片または伝達板に形成された、あるいは独立した
凸部が力点と作用点とに切換えられ拡大等されるストロ
ーク調整範囲を同一部材を用いて変更することができ
る。

【００２５】また、本発明の制御弁は、中央部が堀削さ
れた有底穴とされていると共に、該有底穴の底部が前記
弁駆動体の駆動力を前記弁体へ伝達すべく薄肉に形成さ
れてなり、ベースに被せて前記弁体を収容して弁室を構
成し、この弁室内の流体が前記弁駆動体側へ進入せぬよ
うに阻止する弁室形成部材とを備えるので、この１つの
部材によって弁室以外への流体の流出を阻止でき、弁駆
動体の駆動力を前記弁体へ伝達でき、更に、弁室形成部
材に流体の流路が形成されるから弁室の底面から到来し
た流体が流れる方向に、上記流路へ通じる穴を形成する
ことができ、自然な流れを作ることができる。又、弁駆
動体ユニットに膨張部材が封止されて一体化されてお
り、保守等の場合に、このユニットごと取り換えること
ができ便利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の断面図。

【図２】本発明の実施例の平面図。

【図３】図１のＸ−Ｘ線矢視図。

【図４】本発明の実施例の要部を示す図。

【図５】本発明の実施例の要部を示す図。

【図６】本発明の実施例の要部を示す図。

【図７】本発明の実施例の要部平面図。

【図８】本発明の実施例の要部組立図。

【符号の説明】

１ ベース ２，３ 流路
穴 ４ チップ ５ 弁室 ６ 弁室形成部材 ７ 弁体 10 剛球 11 Ｏリング
ガイド 13 板バネ 15 リング 16 ディスク 17 溝 19 突条 20 棒片 22 ネジ付リング 26 ナット 30 収容ケース 40 ピエゾス
タック 42，43 緩衝体 44 剛球 51 ビス

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁口の開閉を行う弁体と、 この弁体を駆動する弁駆動体と、 この弁駆動体と前記弁体の間に設けられるストローク調
   整機構が収容される室と、 この室内に設けられ、一方の面に中央部から外周方向へ
   向うように溝が形成された伝達板と、 この伝達板の前記溝に運動可能に埋設され、当該伝達板
   と接しない側の面の端部に凸部が形成された少なくとも
   ２の棒片とを備え、 前記伝達板と前記棒片とが前記ストローク調整機構を構
   成するとともに、当該伝達板と当該棒片とが接する面に
   突起が設けられていることを特徴とする制御弁。
2. 【請求項２】 弁口の開閉を行う弁体と、 この弁体を駆動する弁駆動体と、中央部が堀削された有底穴とされていると共に、該有底
   穴の底部が前記弁駆動体の駆動力を前記弁体へ伝達すべ
   く薄肉に形成されてなり、ベースに被せて 前記弁体を収
   容して弁室を構成し、この弁室内の流体が前記弁駆動体
   側へ進入せぬように阻止する弁室形成部材とを備える制
   御弁であって、 前記弁室形成部材に流体流路が形成されていることを特
   徴とする制御弁。
3. 【請求項３】 弁駆動体はピエゾスタックにより構成さ
   れていることを特徴とする請求項１または２に記載の制
   御弁。
4. 【請求項４】 伝達板と２つの棒片とは、そのいずれか
   一方が上に、他方が下に配置されることを特徴とする請
   求項１記載の制御弁。
5. 【請求項５】 弁体を駆動する弁駆動体が、棒状体の一
   端から軸方向に内部が刳り貫かれて有底穴が形成された
   筒体と、この筒体内に設けられた膨張部材と、この膨張
   部材を前記有底穴内に入れた状態で当該有底穴の開口部
   を封止する封止手段と、前記膨張部材を前記有底穴の底
   部と前記封止手段との間に保持する保持手段とを有する
   弁駆動体ユニットにより構成され、 前記弁体が収容される弁体収容部とを備え、 この弁体収容部と前記弁体駆動体ユニットとに、相互間
   を着脱可能に結合する結合手段が設けられていることを
   特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の制御
   弁。