JP2671183B2 - 流体コントロールバルブ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、流体（液体あるいは
気体）の流量及び圧力の一次側（流入側）変動にかかわ
らず、２次側（流出側）を一定にコントロールするコン
トロールバルブに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、１次圧力（流入側圧力）が変動す
る流体の２次流量及び２次圧力をコントロールするに際
しては、流路の一部に流量発信器あるいは圧力発信器を
設けるとともに、流量制御バルブにはバルブの開閉を行
う電動モータあるいはエアーモータを設けて、前記流量
発信器あるいは圧力発信器で感知した流量または圧力値
に関する信号を電動モータ等に送り、その信号により電
動モータまたはエアーモータをコントロールしバルブの
開閉を行っていた。

【０００３】しかし、前記の方法にあっては１次圧力の
早い変化に対し、あるいは脈動のような変化に対しては
バルブの開閉が追従せず、流量あるいは２次圧を所望の
値にコントロールできなかった。また、発信器及びモー
タを使用するため装置が複雑、かつ大掛かりとなり、し
かも保守も容易ではない等の問題もあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明は前
記の点に鑑み、１次圧力の早い変化あるいは脈動変化に
対しても瞬時に反応して２次側流量及び２次圧力を一定
に保つことができ、しかも電動モータおよび発信器等の
ような複雑かつ故障し易い装置を必要とせず簡単な構造
からなって、保守が容易で耐久性にも優れるコントロー
ルバルブを提供しようとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、弁体とバル
ブ本体とよりなって、前記弁体は、筒形状の一端が拡大
して他端より大径にされると共に両端間の側面外周に突
出した流量制御部を有するロッド部と、前記ロッド部の
大径側端部に該端部外周へ鍔状に突出して設けられた第
１ダイヤフラムと、前記第１ダイヤフラムより小径から
なってロッド部の小径側端部に該端部外周へ鍔状に突出
して設けられた第２ダイヤフラムとからなり、前記バル
ブ本体は、前記第１および第２ダイヤフラムの外周縁を
固定してロッド部を軸方向にスライド可能に弁体を収容
する弁室と、前記弁室の外側にあって第１および第２ダ
イヤフラムにより弁室と仕切られた第１加圧室および第
２加圧室と、前記ロッド部外周と弁室内壁面との間に形
成されて第１および第２ダイヤフラム内面間を連通させ
ると共に前記ロッド部が大径端部側へスライドするに従
い前記流量制御部と弁室内壁面間が狭くなる流量制御通
路部を有する被制御流体通路と、前記ロッド部の小径端
部側で被制御流体通路に連通しバルブ本体外面で開口す
る被制御流体流入口と、前記ロッド部の大径端部側で被
制御流体通路に連通しバルブ本体外面で開口する被制御
流体流出口と、前記第１加圧室に通じバルブ本体外面で
開口する第１加圧気体流入路と、前記第２加圧室に通じ
バルブ本体外面で開口する第２加圧気体流入路とからな
ることを特徴とする流体コントロールバルブに係る。

【０００６】

【作用】第１ダイヤフラム外側の第１加圧室と第２ダイ
ヤフラム外側の第２加圧室には所定圧力の加圧気体が流
入して第１，第２ダイヤフラムを外側から内向きに押
す。一方、１次側となる被制御流体流入口からコントロ
ールバルブ内に入った被制御流体は、第１，第２ダイヤ
フラム内面間を連通する被制御流体通路に至り、その被
制御流体通路を第２ダイヤフラム内面側から第１ダイヤ
フラム内面側へ向けて流れる。その際、被制御流体はロ
ッド部の流量制御通路部を通り、その後ロッド部の大径
側端部（第１ダイヤフラム）を内側から外向きに押し
て、２次側となる被制御流体流出口からバルブ本体外へ
流出する。なお、前記被制御流体はロッド部小径側端部
の第２ダイヤフラムの内面を外方、すなわち第１ダイヤ
フラムとは反対方向へ押すが、前記第１ダイヤフラムが
第２ダイヤフラムより大きいため、その面積差に応じた
押力が第１ダイヤフラムの内面に外向きに加わることに
なり、ロッド部が第１加圧室側へスライドして２次側の
流出を可能とする。そして、前記ロッド部は第１，第２
加圧室による内向きの圧力と、被制御流体による第１，
第２ダイヤフラムを外向きに押す圧力とに応じた釣り合
い位置になって、流量制御通路部の隙間を所定の値に
し、２次流量および圧力を一定にする。

【０００７】また、前記被制御流体流入口からの流量
（１次流量）及び圧力が大になると、一旦、被制御流体
流出口からの流出流量及び圧力（２次流出量及び２次圧
力）が増大する。しかし、コントロールバルブ内では、
ロッド部の大径側端部（第１ダイヤフラム）に内側から
外側へ向けて加わる圧力が増大するため、ロッド部の大
径側端部（第１ダイヤフラム）に内側から加わる圧力
が、大径側端部（第１ダイヤフラム）外側にある第１加
圧室の圧力に打ち勝って、ロッド部が大径側端部方向
（第１加圧室方向）に押される。そして第１ダイヤフラ
ム及び第２ダイヤフラムが変形してロッド部が大径側端
部方向（第１加圧室方向）へスライドし、そのロッド部
のスライドにより、流量制御通路部が狭くなって被制御
流体通路を流れる流量が減少する。その結果、２次側の
被制御流体流出口から流出する流量が減少して２次圧力
が低下するため、例え、１次側の流量及び圧力が増大し
ても２次側ではその変動が抑えられることになる。

【０００８】逆に１次側の流量が減少して圧力が低下す
ると、被制御流体通路を流れる流体の流量減少及び圧力
低下を生じて、ロッド部の大径側端部（第１ダイヤフラ
ム）に内側から加わる圧力が大径側端部（第１ダイヤフ
ラム）外側の第１加圧室内の圧力よりも小さくなる。そ
の結果、ロッド部が小径側端部方向（第２加圧室方向）
へスライドして、流量制御通路部を広げ、被制御流体通
路を流れる流量を増大させる。それにより、２次側の被
制御流体流出口からの流出量が増大し、２次圧力が増大
するため、例え、１次側の流量及び圧力が低下しても２
次側ではその変動が抑えられることになる。しかも、前
記ロッド部両端の第１，第２ダイヤフラムが、その外側
に存在する第１加圧室と第２加圧室に流入する加圧気体
によって内方へ所定圧力で押され、しかも、第１ダイヤ
フラム及び第２ダイヤフラムの変形によりロッド部がス
ライド可能とされているため、ロッド部の位置が安定す
るのみならず、１次側流体に流量変化及び圧力変化を生
じた際には、ロッド部が容易かつ迅速にスライドして２
次側流量および圧力を瞬時に元の値にする。

【０００９】

【実施例】以下添付の図面に従ってこの発明を詳細に説
明する。図１はこの発明の一実施例に係るコントロール
バルブの縦断面図、図２はその実施例に用いる弁体の斜
視図、図３はその実施例の作動を説明する部分拡大断面
図、図４は他の実施例を示す要部拡大断面図である。

【００１０】図１ないし図３に示す実施例のコントロー
ルバルブ１０は、弁体１１と、その弁体１１が収容され
るバルブ本体３１とからなる。弁体１１は、図１及び図
２に示されるように、ロッド部１２と第１ダイヤフラム
２２Ａ及び第２ダイヤフラム２２Ｂとからなる。ロッド
部１２は、上端１３側が下端１４側よりも大径となった
縦断面形状がほぼ「Ｔ」字形からなる柱状のもので、上
下２つの半体１５，１６が螺合により一体に組み合わさ
れてなる。ロッド部１２の下端１４側には、流量制御部
１７（図２及び図３に示す）が環状突出形状に形成され
ている。

【００１１】第１ダイヤフラム２２Ａは前記ロッド部１
２の上端部に、また第２ダイヤフラム２２Ｂはロッド部
１２の下端部に、それぞれロッド部１２と一体に形成さ
れている。この第１，第２ダイヤフラム２２Ａ，２２Ｂ
はロッド部１２の上端部と下端部の外周にそれぞれ鍔状
に突出して、その外周縁２３Ａ，２３Ｂが厚肉となって
いる。前記第１，第２ダイヤフラム２２Ａ，２２Ｂ及び
ロッド部１２は、各種のゴムあるいは樹脂から構成され
るが、なかでも耐薬品性、耐腐蝕性の高いフッ素ゴムあ
るいはフッ素樹脂からなるものが好ましい。

【００１２】バルブ本体３１は、第１ブロック３２と第
２ブロック４２間に第３ブロック５２を挟んだ３層構造
の円筒状からなり、フッ素樹脂等耐腐蝕性及び耐薬品性
の高い樹脂から構成される。第１ブロック３２及び第２
ブロック４２内には、第１加圧気体流入路３３，第２加
圧気体流入路４３と第１加圧室３４，第２加圧室４４が
形成されている。第１，第２加圧気体流入路３３，４３
は一端がバルブ本体３１外面で開口し、他端が第１，第
２加圧室３４，４４にそれぞれ通じている。一方、第
１，第２加圧室３４は，４４は、第３ブロック５２との
合わせ面４０，３０で開口している。前記第１加圧室３
４は、第１ダイヤフラム２２Ａの外周縁２３Ａを除いた
部分とほぼ等しい径からなり、一方、前記第２加圧室４
４は、第２ダイヤフラム２２Ｂの外周縁２３Ｂを除いた
部分とほぼ等しい径からなる。また第２ブロック４２に
おける第３ブロック５２との合わせ面には、弁室５３外
周に凹溝５５Ｂが形成されている。

【００１３】第３ブロック５２は、バルブ本体３１の中
間部を構成するもので、中央には内部を貫通する弁室５
３が形成されている。弁室５３は、中間部が細くなって
ほぼ「エ」字形の縦断面形状をした貫通穴からなるもの
で、ロッド部１２の外径より大となっている。弁室５３
両端の内径は、第１加圧室３４の内径とほぼ等しくさ
れ、また第１ブロック３２との合わせ面には弁室５３外
周に凹溝５５Ａが形成されている。そして、前記弁室５
３の一端側（第２加圧室側）に通じる被制御流体流入口
５９と、弁室５３の他端側（第１加圧室側）に通じる被
制御流体流出口６０が形成されている。

【００１４】前記凹溝５５Ａ，５５Ｂにそれぞれ第１，
第２ダイヤフラム２２Ａ，２２Ｂの外周縁２３Ａ，２３
Ｂが嵌着されて弁体１１が弁室５３内に収容され、その
後各ブロック３２，４２，５２が組み合わされて一体に
される。バルブ本体３１内に収容された弁体１１のロッ
ド部１２外周面と、弁室５３内壁面間には、第１，第２
ダイヤフラム２２Ａ，２２Ｂ内面間を連通する被制御流
体通路５６が形成される。その被制御流体通路５６にお
いて、前記弁体ロッド部１２の流量制御部１７と弁室内
壁面５４（図３に示す）間が流量制御通路部５８にな
る。また、被制御流体通路５６は、ロッド部１２の小径
側端部において被制御流体流入口５９に通じ、他方ロッ
ド部１２の大径側端部において被制御流体流出口６０に
通じている。

【００１５】このようにしてなるコントロールバルブ１
０は、流量及び圧力を制御したい気体あるいは液体から
なる被制御流体の供給源に、パイプを介して被制御流体
流入口５９が接続され、その被制御流体流入口５９から
内部に被制御流体が送り込まれる。また、第１，第２加
圧気体流入路３３，４３からは、一定圧力に加圧された
気体、たとえば圧縮空気が吹き込まれる。この加圧気体
の圧力は、被制御流体の所望の２次側流量及び圧力等に
より定められる。

【００１６】前記コントロールバルブ１０内に吹き込ま
れた加圧気体は、第１，第２加圧室３４，４４内に到
り、第１，第２ダイヤフラム２２Ａ，２２Ｂを外側から
内向きに押す。一方、被制御流体流入口５９から吹き込
まれた被制御流体は、第１，第２ダイヤフラム２２Ａ，
２２Ｂ内面間を連通する被制御流体通路５６に至り、該
の被制御流体通路５６の流体制御通路部５８を通って、
被制御流体通路５６をロッド部１２小径側（第２ダイヤ
フラム２２Ｂの内面側）からロッド部１２の大径側（第
１ダイヤフラム２２Ａの内面側）へ向けて流れ、ロッド
部１２の大径側端部で被制御流体通路５６と通じる被制
御流体流出口６０からコントロールバルブ１０外へ流出
する。このとき、被制御流体が第１，第２ダイヤフラム
２２Ａ，２２Ｂの内面を外方へ押す力と、前記第１，第
２加圧室３４，４４の圧力が第１，第２ダイヤフラム２
２Ａ，２２Ｂを外側から内向きに押す力との釣り合いに
よって前記ロッド部１２が所定位置となる。それによ
り、流体制御通路部５８の隙間が所定の値になって、被
制御流体通路５６をロッド部１２の大径側（第１ダイヤ
フラム２２Ａ内面側）へ流れる被制御流体の流量が制御
され、被制御流体流出口６０からの二次側流量、圧力が
あらかじめ設定された値となる。

【００１７】そして、被制御流体の１次側流量あるいは
圧力が変動した場合には次のように作動する。まず１次
流量あるいは１次圧力が増大した場合について説明す
る。その場合には、初めに被制御流体流出口６０から流
出する２次流量および２次圧力が増大する。

【００１８】しかし、それと同時にロッド部１２の大径
側端部の第１ダイヤフラム２２Ａ内面に加わる外向きの
圧力も増大するため、その外向きの内圧がロッド部の大
径側端部外側にある第１加圧室３４の圧力に打ち勝って
ロッド部１２が大径側端部方向に押される。そして図３
の鎖線で示すように第１，第２ダイヤフラム２２Ａ，２
２Ｂが変形してロッド部１２が大径側端部方向（第１加
圧室３４側）へスライドし、それにより流量制御通路部
５８が狭くなって被制御流体通路５６を流れる流量が減
少する。その結果、２次側の被制御流体流出口６０から
流出する２次流量が減少して２次圧力が低下し、２次側
の流量及び圧力変動が抑えられる。

【００１９】一方、１次側流量及び圧力が減少した場合
には、被制御流体流出口６０から流出する流量及び２次
圧力が一旦減少する。しかし、それと同時に前記ロッド
部１２の大径側端部の第１ダイヤフラム２２Ａ内面に外
向きに加わる圧力が低下して第１加圧室３４の圧力より
も低下するため、ロッド部１２が小径側端部方向に押さ
れてスライドする。それにより流量制御通路部５８が広
くなって被制御流体通路５６を流れる流量が増大する。
その結果、２次側の被制御流体流出口６０から流出する
流量が増大して２次圧力が増大し、２次側の流量及び圧
力変動が抑えられる。

【００２０】しかも、前記１次側流量及び圧力の増減に
際し、ロッド部１２の両端が第１，第２加圧室３４，４
４内の加圧気体で内向きに押されているため、第２加圧
室４４が開放状態で大気圧と等しくされる場合に比べ、
ロッド部１２が速やかに釣り合い位置に落ち着くことが
でき、効率良く被制御流体の２次側をコントロールでき
る。さらにロッド部１２はその両端に設けられている第
１，第２ダイヤフラム２２Ａ，２２Ｂによってスライド
が容易となっているため、１次側流量および圧力の変化
に際して速やかに釣り合い位置までスライドし、瞬時に
２次側流量および圧力をコントロールできる。

【００２１】図４に、他の実施例の要部を示す。この実
施例は、弁体８９両外側の第１，第２加圧室９２，９３
を、弁体８９のロッド部９０の両端間に貫通させた連通
孔９１で連結し、それによって１個の第１加圧気体流入
路９４から第１，第２加圧室９２，９３に加圧気体が流
入するようにしたもので，他の部分は前記図１ないし図
３に示した実施例のコントロールバルブ１０と同様であ
る。この例においては、構造がより簡単になる効果があ
る。

【００２２】なお、前記各実施例において、ロッド部の
小径端部側に位置する第２加圧室４４，９３にスプリン
グ（図示せず）を配置して、弁体１１，８９をロッド部
の大径端部側へ付勢するようにしてもよい。そのスプリ
ングにより、微小圧の変動に対してもより確実にコント
ロールできるようになる。その場合でも、第２加圧室４
４，９３は第２ダイヤフラムにより被制御流体が通る部
分とは隔離されているため、第２加圧室４４，９３内の
スプリングが被制御流体と接触することがなく、腐蝕等
の恐れもない。

【００２３】

【発明の効果】以上図示し説明したように、この発明の
流体コントロールバルブによれば、きわめて簡単な構造
で流体の２次側流量及び２次側圧力をコントロールする
ことができ、耐久性及び保守性に優れる。しかも、耐腐
蝕性あるいは耐薬品性の高い材質からコントロールバル
ブを構成することもできるため、極めて有用である。さ
らに、コントロールバルブに作動用の加圧気体を供給す
るだけで作動し、また供給する加圧気体の圧力をコント
ロールすることにより、２次側の流量及び圧力を容易に
コントロールできる。そのため、コントロールバルブと
パイプで連結されてコントロールバルブから離れた位置
にある加圧気体供給源の位置で、あるいはコントロール
バルブと加圧気体供給源間の所望位置で加圧気体の圧力
をコントロールするだけで２次側の流量及び圧力をコン
トロールでき、遠隔操作も極めて容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係るコントロールバルブ
の縦断面図である。

【図２】その実施例に用いる弁体の斜視図である。

【図３】その実施例の作動を説明する部分拡大断面図で
ある。

【図４】他の実施例を示す要部拡大断面図である。

【符号の説明】

１１ 弁体 １２ ロッド部 １７ 流量制御部 ２２Ａ，２２Ｂ 第１，第２ダイヤフラム ３１ バルブ本体 ３３，４３ 第１，第２加圧気体流入路 ３４，４４ 第１，第２加圧室 ５３ 弁室 ５６ 被制御流体通路 ５８ 流量制御通路部 ５９ 被制御流体流入口 ６０ 被制御流体流出口 ９１ 連通孔

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁体とバルブ本体とよりなって、 前記弁体は、筒形状の一端が拡大して他端より大径にさ
   れると共に両端間の側面外周に突出した流量制御部を有
   するロッド部と、前記ロッド部の大径側端部に該端部外
   周へ鍔状に突出して設けられた第１ダイヤフラムと、前
   記第１ダイヤフラムより小径からなってロッド部の小径
   側端部に該端部外周へ鍔状に突出して設けられた第２ダ
   イヤフラムとからなり、 前記バルブ本体は、前記第１および第２ダイヤフラムの
   外周縁を固定してロッド部を軸方向にスライド可能に弁
   体を収容する弁室と、前記弁室の外側にあって第１およ
   び第２ダイヤフラムにより弁室と仕切られた第１加圧室
   および第２加圧室と、前記ロッド部外周と弁室内壁面と
   の間に形成されて第１および第２ダイヤフラム内面間を
   連通させると共に前記ロッド部が大径端部側へスライド
   するに従い前記流量制御部と弁室内壁面間が狭くなる流
   量制御通路部を有する被制御流体通路と、前記ロッド部
   の小径端部側で被制御流体通路に連通しバルブ本体外面
   で開口する被制御流体流入口と、前記ロッド部の大径端
   部側で被制御流体通路に連通しバルブ本体外面で開口す
   る被制御流体流出口と、前記第１加圧室に通じバルブ本
   体外面で開口する第１加圧気体流入路と、前記第２加圧
   室に通じバルブ本体外面で開口する第２加圧気体流入路
   とからなることを特徴とする流体コントロールバルブ。
2. 【請求項２】 請求項１における第２加圧気体流入路に
   代えて第１加圧室と第２加圧室とを通じる連通孔をロッ
   ド部の両端間に貫通形成したことを特徴とする流体コン
   トロールバルブ。