JP3152947B2 - 気密型直動バルブ - Google Patents

気密型直動バルブ

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JP3152947B2
JP3152947B2 JP02223091A JP2223091A JP3152947B2 JP 3152947 B2 JP3152947 B2 JP 3152947B2 JP 02223091 A JP02223091 A JP 02223091A JP 2223091 A JP2223091 A JP 2223091A JP 3152947 B2 JP3152947 B2 JP 3152947B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【000l】
【産業上の利用分野】本発明は、気密型直動バルブに関
するもので、すなわち、配管回路に流れ込む流体、配管
回路の中の流体またはその回路から流れ出る流体の流れ
を締切ったり、流量を制御したりするバルブにおいて、
とくに、直動型バルブに関するものである。
【0002】また流体がバルブから洩れては非常に危険
な流体、有毒流体、高温流体、高圧流体、腐食性流体、
爆発性や引火性流体、原子力関係等の放射性流体等を取
扱うバルブとして適し、もちろん、空気や水等の一般的
流体用としても利用できるものである。
【0003】
【従来の技術】従来の直動バルブは、たとえば、図8に
示すような構成からなっている。図8において、31は
バルブボデイ、32は弁箱、33は流体入口部、34は
流体出口部、35は弁座、36はボンネット、37は軸
受、38は直動操作軸、39はシール材、40はベロー
ズ、41は該バルブボデイ31とボンネット36の間で
ベローズ40の開口端を気密に保持しているシール材、
42は該直動操作軸38の下先端とベローズ40の閉口
端を固着したろう付け部、43は該ベローズ40の閉口
端の下面で直動操作軸38の下先端に取付けられた弁
体、44は液体の流れを示した矢印である。
【0004】すなわち、図8において、直動操作軸38
が上下運動すると、ベローズ40は伸縮し、ベローズ4
0の閉口端と一体的になっている弁体43は弁座35と
の隙間(寸法A)を変化させ、流量を制御する。
【0005】ここで、直動操作軸38の直動動力源とし
ては、第1に、モータの回転を雄ねじとナットによる回
転運動を直動運動に変換する機構によるもの、第2に、
直動ソレノイドによるもの、第3に、ピニオンとラック
による回転運動を直動運動に変換する機構によるもの、
第4に、空圧、水圧、油圧シリンダによるもの、第5
に、手動ハンドルによる回転運動を直動運動に変換する
機構によるものなどがある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】近年、コンピュータ制
御が進み、自動化、省力化が進展し、このことからメィ
ンテナンスフリーが要求されるに及び、電動化において
も、ブラシのない信煩性の高いモータとしてステッピン
グモータ(パルスモータ)およびこれを交流化したシン
クロナスモータ、直流ブラシレスモータ(交流サーボモ
ータ)等を電動バルブに使用する動向となっている。
【0007】ところが、モータの出力軸、減速機付きモ
ータの出力軸を雄ネジとナットの関係の回転運動と直動
運動の変換機構と組み合わせれば、コンパクトに直動出
力を得ることができるが、これには数々の問題点があっ
た。
【0008】すなわち、図に示すように、モータ45
から減速機46を経た出力回転軸をねじ47とし、直動
軸をナット48の関係とするには、ナット48は回転し
てはならないから、ナット48の外周部にDカット部4
9またはスプラインカップリング等を設けるとともに、
回転規制部材50を設てナット48の回転を規制する
と同時に、ナット48を回転規制部材50と直動摺動さ
せなければならなかった。
【0009】また別の方法として、図に示すように、
減速機46の回転出力軸51を両面Dカットしてマイナ
スドライバのようにし、これを擦り割り溝55を入れた
ねじ52とカップリングさせ、ナット53は固定する。
【00l0】この場合、前記出力軸51が回転すると、
ねじ52は直動するが、回転もしてしまうのでその先に
鋼球54などを溶接して直動操作軸頭との摩擦を軽減さ
せる必要が生じる等の問題点があった。
【00ll】また図に示す構成では、鋼球54に弁体
を押付けるばねを必要とし、さらに、鋼球54は鉄系材
質のみ溶接可能という材料の制約もあった。
【00l2】本発明は、上記のような問題点を解決しよ
うとするものである。すなわち、本発明は、弁箱と操作
軸間の気密確保ができ、かつ、直動変換機構が高効率で
作動するとともに、簡略化、小型化、コストダウンなら
びに信頼性の向上を図ることができ、しかも、駆動源と
して、安価でブラシレスで信煩性の高いステッピングモ
ータ等を使用することができる気密型直動バルブを提供
することを目的とするものである。
【00l3】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の気密型直動バルブは、流体の流れを締切っ
たり、流量を制御したりする直動バルブにおいて、流体
の流路中に弁座を有する弁箱と、開口端が前記弁箱に気
密固着された気密ベローズと、前記弁座に対向する位置
になるようにして該弁座との間で開閉作用をするように
して前記気密ベローズの閉口端に実質的に固着された弁
体と、前記気密ベローズの内部に至っていてモータない
し減速機の出力軸と連係した直動しない入力回転螺子部
材と、この入力回転螺子部材に螺合して前記弁体と実質
的に固着されていて軸方向に直動するが、軸回りの回転
をしない直動螺子部材とを備え、該直動螺子部材の軸回
り回転の規制は、前記ベローズの軸回り回転方向に対す
る強い剛性により行われるように設けたものとした。
【00l4】
【作用】本発明によれば、気密ベローズの開口端が弁箱
に気密固着され、直動しない入力回転螺子部材が前記ベ
ローズの内部に至っていて、回動しない直動螺子部材が
前記入力回転螺子部材に螺合されて弁体と実質的に固着
されているので、前記べローズによって弁箱と操作軸間
のシールがなされ、またベローズは、直動螺子部材の回
転規制部材ともなり、したがって、入力回転螺子部材の
回転運動が直動螺子部材の直動運動に効率よく変換さ
れ、正確な弁体の開閉操作がなされるようになる。
【00l5】
【実施例】図1は本発明の第1実施例を示した正面断面
図である。図1において、1は弁箱、2は流体入口部、
3は流体出口部、4は流体流路中に設けられた弁座、5
はバルブボデイ、6は雄ねじを有して直動しない入力回
転螺子部材、7は該入力回転螺子部材6の雄ねじに螺合
する雌ねじを有して回転しない直動螺子部材、8は後述
する気密ベローズ、9は該気密ベローズ8の開口端と直
動螺子部材7を気密に固着(ろう付け、接着、溶接、半
田付け等)している固着部、10は該気密ベローズ8の
開口端と弁箱1の上部のバルブボデイ5の上部を気密に
固着(ろう付け、接着、溶接、半田付け等)している固
着部、11は該直動螺子部材7の先端部に取付けられて
気密ベローズ8に密着していて弁座4に対向した位置に
設けられた弁体、12は流体の流れを示した矢印であ
る。
【00l6】図1に示すように構成された気密型直動バ
ルブにおいては、気密ベローズ8はベローズの特性とし
て、上下方向には簡単に伸縮し易いが、回転方向には強
い剛性を有しており、そして、該ベローズ8の開口端を
バルブボデイ5の上部に固着しているので、該ベローズ
8は、これと一体になった直動螺子部材7の回り止めの
役目を果している。
【00l7】ここで、入力回転螺子部材6は直動しない
が、該回転螺子部材6を正転または逆転させることによ
り、該回転螺子部材6に螺合している直動螺子部材7は
下降または上昇し、弁体11も同じように下降または上
昇する。
【00l8】したがって、弁体11が下降して弁座4と
密着すれば、流体の流れは締切られ、上昇すれば、その
上昇の程度に応じて流量が増加するので、流量を制御す
ることができる。なお寸法Aは弁体11のリフトを示し
ている。
【0019】図2は本発明の第2実施例を示した正面断
面図である。この第2実施例は電動弁として用いた例で
ある。この第2実施例では、モータ13の出力軸が雄ね
じを有する入力回転螺子部材6となっており、バルブフ
ランジ17とモータフランジ18の間にOリング19な
どのシール材を入れて組付けることにより、両フランジ
17,18の継目から、空気や水分の侵入を防ぐことが
でき、気密ベローズ8の内側の弊害、結露、氷結、錆、
腐食等を防止できる非常にシンプルな構成からなってい
る。
【0020】この第2実施例においては、入力回転螺子
部材6の正転または逆転をモータ13によって行なわれ
るが、その他の作用は、前述の第1実施例と同様であ
る。
【0021】しかも、この第2実施例においては、モー
タ13に異常が生じたようなときには、モータ取付けビ
ス20を外し、モータ反出力軸15に手動操作棒16を
はめて、手動でモータ13の出力軸を回転させることに
より、入力回転螺子部材6と直動螺子部材7の螺合を簡
単に外し、モータ13を交換することができ、このとき
に、バルブと操作部は気密ベローズ8で気密性を保たれ
ているから、流体が操作部側に流出や噴出することがな
い。なお図2にみられる14はリード線、21はエアー
抜き孔である。
【0022】図3は本発明の第3実施例を示した正面断
面図である。この第3実施例では、気密ベローズ8を逆
向きに使用しているが、作用としては、前述の第2実施
例と同様である。
【0023】図は本発明の第実施例を示した正面断
面図である。この第実施例では、入力回転螺子部材6
が雌ねじを有するものからなり、直動螺子部材7がこれ
に螺合する雄ねじを有するものからなっているが、つま
り、ねじの雄雌関係が逆になっているが、作用としては
同様である。
【0024】図は本発明の第実施例を示した正面断
面図である。この第実施例では、気密ベローズ8の内
部にコイルばね24を入れ、該ベローズ8に下向きに予
圧を加えている。
【0025】すなわち、流体の圧力がP(1平方センチ
メートル当りのキログラム)で、べローズ弁体の受圧面
積S(平方センチメートル)のとき、気密ベローズ8に
は、前記圧力Pと面積Sの積に相当する力Fpが発生
し、気密ベローズ8を押上げようとする。
【0026】この力が大きいと、入力回転螺子部材6と
直動螺子部材の7の問の螺合部の摩擦が大きくなり、ね
じ効率が低下する。とくに、流体圧力が高い場合には、
大きな問題となる。
【0027】しかし、この第実施例では、気密ベロー
ズ8を押上げる前記力をコイルばね24による下向きの
予圧でバランスさせるので、ねじ効率の低下が防止され
る。
【0028】図は本発明の第実施例を示した正面断
面図である。この第実施例では、入力回転螺子部材6
をボールねじとし、直動螺子部材7をボールナットと
し、両者間に鋼球25と該鋼球25を回転支承するリテ
ィナ26を設けたものである。
【0029】なお前記ボールねじにステンレスSUS3
03、ボールナットに黄銅C3601、鋼球25はSU
S3/64を12個用い、リティナ26にはポリアセタ
ールを用いた。
【0030】このようにした結果、三角ねじとナットを
用いた場合のねじ効率10%に比ベ、ねじ効率を25%
に向上させることができた。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
気密ベローズの開口端が弁箱に気密固着されているの
で、弁箱と操作軸間の気密確保が可能となり、また直動
螺子部材が前記ベローズに弁体とともに一体的に固着さ
れているので、該直動螺子部材の回転が前記ベローズに
よって規制され、従来のようなナットの回転を規制する
摺動摩擦部がなくなり、したがって、回転駆動源の回転
出力を効率よく直動出力に変換できるうえ、回転と直動
の変換機構の部品点数が少なくなって、コストダウンお
よび小型化を図ることができ、かつ、不安定要素もなく
なって、より信頼性が向上する。
【0032】また駆動源として、安価でブラシレスで信
煩性の高いステッピングモータ等を用いてバルブを制御
したいという要望に応えるシールバルブを容易に提供す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第l実施例を示した正面断面図であ
る。
【図2】本発明の第2実施例を示した正面断面図であ
る。
【図3】本発明の第3実施例を示した正面断面図であ
る。
【図4】本発明の第実施例を示した正面断面図であ
る。
【図5】本発明の第実施例を示した正面断面図であ
る。
【図6】本発明の第実施例を示した正面断面図であ
る。
【図7】従来の技術の一例を示した正面断面図である。
【図8】従来の駆動源回転出力軸とナット関係の1つの
例を示した説明図である。
【図9】従来の駆動源回転出力軸とナット関係のもう1
つの例を示した説明図である。
【符号の説明】
1:弁箱 4:弁座 6:入力回転螺子郡材 7:直動螺子部材 8:気密ベローズ 11:弁体 13:モータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭48−2320(JP,A) 実開 昭56−135570(JP,U) 実開 昭48−100428(JP,U) 特公 昭43−20613(JP,B1) 特公 昭40−7699(JP,B1) 実公 昭28−12477(JP,Y1) 実公 昭27−1972(JP,Y1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16K 41/10

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 流体の流れを締切ったり、流量を制御し
    たりする直動バルブにおいて、流体の流路中に弁座を有
    する弁箱と、開口端が前記弁箱に気密固着された気密ベ
    ローズと、前記弁座に対向する位置になるようにして該
    弁座との間で開閉作用をするようにして前記気密ベロー
    ズの閉口端に実質的に固着された弁体と、前記気密ベロ
    ーズの内部に至っていてモータないし減速機の出力軸と
    連係した直動しない入力回転螺子部材と、この入力回転
    螺子部材に螺合して前記弁体と実質的に固着されていて
    軸方向に直動するが、軸回りの回転をしない直動螺子部
    材とを備え、該直動螺子部材の軸回り回転の規制は、前
    記ベローズの軸回り回転方向に対する強い剛性により行
    われるように設けたことを特徴とする気密型直動バル
    ブ。
  2. 【請求項2】 回転螺子都材が雄ねじからなり、かつ、
    直動螺子部材が気密ベローズの閉口端に固着された雌ね
    じからなる請求項1記載の気密型直動バルブ。
  3. 【請求項3】 回転螺子部材が雌ねじからなり、かつ、
    直動螺子部材が気密ベローズの閉口端に固着された雄ね
    じからなる請求項1記載の気密型直動バルブ。
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