JP4452901B2

JP4452901B2 - 流体制御器

Info

Publication number: JP4452901B2
Application number: JP08932399A
Authority: JP
Inventors: 道雄山路; 努篠原
Original assignee: Fujikin Inc
Current assignee: Fujikin Inc
Priority date: 1999-03-30
Filing date: 1999-03-30
Publication date: 2010-04-21
Anticipated expiration: 2019-03-30
Also published as: JP2000283328A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、流体制御器に関し、特に、流量の２段階調整を可能とする流体制御器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、流量の２段階調整を行う流体制御装置としては、大流量の流体を流すことができる流路を有しかつその流路の開閉を行う第１流体制御器と、小流量の流体を流すことができる流路を有しかつその流路の開閉を行う第２流体制御器とを並列に接続し、これら２つの流体制御器の流路を適宜開閉することにより行うものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の流体制御装置では、流体制御器２つ分のスペースと配管が必要となることから、装置の設置面積や流路の容積を減少させるという要求性能を満たすことができなかった。
【０００４】
この発明の目的は、従来１段階調整しか行えなかった流体制御器と外観形状が同様の１つの機能部材であるにもかかわらず、流量の２段階調整を行うことができる流体制御器を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
この発明による流体制御器は、流体通路が設けられた弁箱と、弁箱上部に設けられたケーシングと、流体通路を開閉する弁体を上下移動させる弁棒と、弁棒を所定方向に付勢する弾性部材と、弾性部材の付勢力に抗して弁棒を所定量移動させる弁棒移動手段とを備えている流体制御器において、弁棒移動手段が、弁棒に上下移動不可能に取り付けられた固定ピストンと、弁棒に上下移動可能に取り付けられた可動ピストンと、固定ピストンを弾性部材の付勢力に抗して移動させる固定ピストン駆動手段と、可動ピストンを弁棒軸方向に移動させることにより可動ピストンを介して固定ピストンを移動させる可動ピストン駆動手段と、可動ピストンに設けられて弁棒を所定位置に停止させる可動ストッパと、流体制御器の固定部分に設けられて弁棒を所定位置に停止させる固定ストッパとを備えており、弁棒を閉位置、大流量開位置およびこれら両位置の間にある小流量開位置のいずれかに位置させることができ、可動ピストンは、底壁および頂壁を有する円筒状とされて、ケーシング内に上下移動可能にかつ流体密に嵌め入れられており、弁棒が可動ピストンの底壁を貫通して上方にのびており、固定ピストンは、弁棒の上端部に固定されて、可動ピストンの内部空間に上下移動可能にかつ流体密に嵌め入れられており、可動ストッパは、可動ピストンの頂壁に設けられた貫通めねじ部に上下位置調整可能にねじ込まれて、弁棒上端に当接することにより弁棒の移動を停止させるもので、かつ、ケーシングの頂壁より上方に突出したフランジ部を有しており、このフランジ部と可動ピストンの頂壁との間に、可動ストッパと可動ピストンとのねじ合わせ部分のがたつきを防止する圧縮コイルばねが介在されており、弾性部材の付勢力だけが弁棒に作用している閉位置において、可動ストッパ下端と弁棒上端との間に、小流量開位置までの弁棒の移動量に相当する隙間が存在していることを特徴とするものである。
【０００６】
この発明の流体制御器によると、弁棒は、固定ピストン駆動手段および可動ピストン駆動手段が共にオフのときの第１の位置と、固定ピストン駆動手段がオンのときの第２の位置と、可動ピストン駆動手段がオンのときの第３の位置とに停止して保持されるので、各位置を閉位置、大流量開位置および小流量開位置のいずれかに対応させることができ、流量の２段階調整を行うことができる。また、可動ストッパは、可動ピストンの頂壁に設けられた貫通めねじ部に上下位置調整可能にねじ込まれており、弁棒上端に当接することにより弁棒の移動を停止させるものとされているので、可動ストッパの上下位置を調整することにより、小流量時の流量の微調整を行うことができる。さらに、可動ストッパは、ケーシングの頂壁より上方に突出したフランジ部を有しており、このフランジ部と可動ピストン頂壁との間に弾性部材が介在されているので、可動ストッパと貫通めねじ部との間のがたつきがなくなり、がたつきに伴う小流量時の流量の変動が防止される。
【０００７】
可動ピストンは、底壁および頂壁を有する円筒状とされ、固定ピストンは、可動ピストンの内部に位置させられていることが好ましい。このようにすると、可動ピストンは、固定ピストン用のシリンダを兼ねることとなり、２つのピストンをコンパクトにケーシング内に納めることができる。
【０００８】
弾性部材は、弁棒を下向きに付勢しており、弁棒は、固定ピストン駆動手段および可動ピストン駆動手段がオフのときに弾性部材の弾性力によって閉位置に保持され、固定ピストン駆動手段がオンとされて可動ストッパに当接することにより小流量開位置に保持され、可動ピストン駆動手段がオンとされて固定ストッパに当接することにより大流量開位置に保持されることがある。このように構成された流体制御器は、常時閉でかつ流量の２段階調整を行うことができるバルブとなる。しかしながら、この発明の流体制御器は、常時大流量開位置に保持されてかつ流量の２段階調整を行うことができるバルブとすることも可能である。
【００１１】
固定ピストン駆動手段は、可動ピストン底壁と固定ピストン下面との間に形成された小流量時空気導入室に圧縮空気を導入するもので、ケーシングの底壁側面に設けられて圧縮空気源に接続される小流量ポートと、小流量ポートからケーシングの底壁内部を通って底壁周縁部に至るケーシング底壁内通路と、ケーシング底壁内通路の外端部分からケーシングの周壁内部を通って上方にのび上端がケーシング内周面に開口しているケーシング周壁内通路と、可動ピストン周壁を貫通してケーシング周壁内通路の上端開口から小流量時空気導入室に通じる可動ピストン内通路とを備えている構成とされるとともに、可動ピストン駆動手段は、ケーシング底壁と可動ピストン底壁との間に形成された大流量時空気導入室に圧縮空気を導入するもので、ケーシングの底壁に設けられて圧縮空気源に接続される大流量ポートと、大流量ポートからケーシングの底壁内部を通って大流量時空気導入室に通じるケーシング底壁内通路とを備えている構成とされ、固定ピストン駆動手段の小流量ポートと可動ピストン駆動手段の大流量ポートとは、ケーシングの上下方向同レベルに設けられていることが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。
【００１４】
この発明による流体制御器(1) は、図１から図４までに示すように、流体流入通路(2a)および流体流出通路(2b)が設けられた弁箱(2) と、弁箱(2) 上部に固定されたボンネット(3) と、ボンネット(3) 上端部に固定されたケーシング(4) と、ボンネット(3) に上下移動自在に挿通されてその上部がケーシング(4) 内にある弁棒(5) と、弁棒(5) の上下移動に伴って流体流入通路(2a)を開閉するダイヤフラム（弁体）(6) と、弁棒(5) を所定方向（この実施形態では下向き）に付勢する弾性部材としての圧縮コイルばね(7) と、圧縮コイルばね(7) の付勢力に抗して弁棒(5) を２段階に移動させる弁棒移動手段(8) とを備えており、弁棒移動手段(8) が後述するように構成されることにより、弁棒(5) を閉位置、大流量開位置およびこれら両位置の間にある小流量開位置のいずれかに位置させることができるものである。図１は、弁棒(5) が閉位置にあるとき、図２および図３は、弁棒(5) が小流量開位置にあるとき、図４は、弁棒(5) が大流量開位置にあるときを示している。
【００１５】
ボンネット(3) は、弁箱(2) の上端部に設けられた上向きに開口した凹所にその下端部が嵌め入れられており、ボンネットナット(9) により弁箱(2) に固定されている。ケーシング(4) は、上向きに開口した下部ケーシング(10)と、下向きに開口した上部ケーシング(11)とがねじ合わされることにより一体化されたものである。ボンネット(3) は、その上部が下部ケーシング(10)の底壁に設けられたボンネット挿通孔に流体密に挿通されており、下部ケーシング(10)の底壁より上方に突出したボンネット(3) の上端部に止め輪(12)が嵌められることにより、ボンネット(3) とケーシング(4) とが結合されている。
【００１６】
弁棒(5) 下端部には、フランジ部(5a)が設けられており、ボンネット(3) の内径は、上端部分が弁棒(5) よりもわずかに大きく、下端部分が弁棒(5) のフランジ部(5a)よりもわずかに大きく、中間部分が弁棒(5) のフランジ部(5a)より小さくかつ弁棒(5) より大きく形成されている。これにより、弁棒(5) がボンネット(3) の上端部分に流体密にかつ上下移動可能に挿通されるとともに、上端部分と中間部分との間に、上側の段部(13)が、下端部分と中間部分との間に、下側の段部(14)が形成されている。圧縮コイルばね(7) は、ボンネット(3) の中間部分の内周部に収納され、上側の段部(13)と弁棒(5) のフランジ部(5a)とにより受け止められている。
【００１７】
弁棒(5) のフランジ部(5a)の下面には、ダイアフラム押さえ(15)が固定されており、ダイヤフラム(6) は、図１に示す閉位置において、圧縮コイルばね(7) の弾性力によって下向きに付勢されたダイアフラム押さえ(15)に押さえられることにより、弁箱(2) の流体流入通路(2a)の開口に設けられた環状の弁座(16)に押し付けられている。
【００１８】
弁棒移動手段(8) は、弁棒(5) に上下移動不可能に取り付けられた固定ピストン(17)と、弁棒(5) に上下移動可能に取り付けられた可動ピストン(18)と、固定ピストン(17)を圧縮コイルばね(7) の付勢力に抗して空気圧により上方に移動させる固定ピストン駆動手段(19)と、可動ピストン(18)を上方に移動させることにより可動ピストン(18)を介して固定ピストン(17)を空気圧により上方に移動させる可動ピストン駆動手段(20)と、可動ピストン(18)に設けられて弁棒(5) を所定位置に停止させる可動ストッパ(21)と、ボンネット(3) に設けられて弁棒(5) を所定位置に停止させる固定ストッパ（ボンネット(3) の下側段部）(14)とを備えている。
【００１９】
可動ピストン(18)は、有底円筒体(22)の頂部開口に円板状頂壁(23)が嵌め入れられることにより、底壁(22a) および頂壁(23)を有する円筒状に形成されたのもので、ケーシング(4) 内に上下移動可能にかつ流体密に嵌め入れられている。弁棒(5) は、可動ピストン(18)の底壁(22a) を貫通して上方にのびかつその上端と可動ピストン(18)の頂壁(23)の下面との間に間隙が存在するように形成されている。図１に示す閉位置では、可動ピストン(18)は、圧縮コイルばね(7) により下向きに付勢されている弁棒(5) と一体となっている固定ピストン(17)に下向きに押されることにより、その底壁(22a) 下面の環状の下方突出縁部が、ケーシング(4) の底壁上面に当接している。
【００２０】
固定ピストン(17)は、環状の下方突出縁部を有する円板状に形成されて、止め輪(24)により弁棒(5) の上端部に取り付けられており、可動ピストン(18)の内部空間に上下移動可能にかつ流体密に嵌め入れられている。
【００２１】
固定ピストン駆動手段(19)は、可動ピストン(18)底壁と固定ピストン(17)下面との間に形成された小流量時空気導入室(25)に圧縮空気を導入するもので、ケーシング(4) の底壁側面に設けられて圧縮空気源に接続される小流量ポート(26)と、小流量ポート(26)からケーシング(4) の底壁内部を通って底壁周縁部に至るケーシング底壁内通路(27)と、ケーシング底壁内通路(27)の外端部分からケーシング(27)の周壁内部を通って上方にのび上端がケーシング(4) 内周面に開口しているケーシング周壁内通路(28)と、可動ピストン(18)周壁を貫通してケーシング周壁内通路(28)の上端開口から小流量時空気導入室(25)に通じる可動ピストン内通路(29)とを備えている。
【００２２】
可動ピストン駆動手段(20)は、ケーシング(4) 底壁と可動ピストン(18)底壁との間に形成された大流量時空気導入室(30)に圧縮空気を導入するもので、ケーシング(4) の底壁に設けられて圧縮空気源に接続される大流量ポート(31)と、大流量ポート(31)からケーシング(4) の底壁内部を通って大流量時空気導入室(30)に通じるケーシング底壁内通路(32)とを備えている。
【００２３】
小流量ポート(26)と大流量ポート(31)とは、同レベルに設けられており、この実施形態では、図３に示すように、大流量ポート(31)がケーシング(4) の右の部分に設けられ、小流量ポート(26)は、大流量ポート(31)より上から見て反時計方向に９０゜回転した位置にある。小流量ポート(26)と大流量ポート(31)との位置関係は、この流体制御器(1) が設置される場所に応じて変更できることはもちろんである。
【００２４】
可動ストッパ(21)は、フランジ部(34)を上端に有する円柱状で、その下部に、可動ピストン(18)の頂壁に設けられた貫通めねじ部(33)に上下位置調整可能にねじ込まれるおねじ部(35)を有している。貫通めねじ部(33)および可動ストッパ(21)は、弁棒(5) と同心の軸を有している。
【００２５】
可動ストッパ(21)のフランジ部(34)は、ケーシング(4) の頂壁より上方に突出しており、このフランジ部(34)と可動ピストン(18)頂壁との間に、ねじ合わせ部分のがたつきを防止する圧縮コイルばね（弾性部材）(36)が介在されている。
【００２６】
固定ストッパとしては、弁棒(5) のフランジ部(5a)が当接するようになされたボンネット(3) の下側段部(14)が使用されている。固定ストッパ(14)は、流体制御器(1) の固定部分に設けられて弁棒(5) を直接にまたは他の部材を介して停止させるものであれば、種々の変更が可能であり、例えば、ケーシング(4) に設けてもよく、また、ケーシング(4) 頂壁自体が可動ピストン(18)を停止させるものであってもよい。
【００２７】
この発明による流体制御器(1) によると、流路閉の状態のときに、小流量ポート(26)から小流量時空気導入室(25)内に圧縮空気が導入されると、図３に示すように、固定ピストン(17)が上方に移動し、これに伴って、弁棒(5) も上方に移動する。この結果、弁棒(5) 上端が可動ストッパ(21)の下端に当接する。可動ピストン(18)は、その底壁(22a) が小流量時空気導入室(25)内の圧縮空気により固定ピストン(17)を上向きに押すのと同じ大きさで下向きに押されていることにより、上方への移動が阻止されている。したがって、可動ピストン(18)に固定されている可動ストッパ(21)は、弁棒(5) によって上向きに移動させられることなく、その位置にとどまり、弁棒(5) は、小流量開位置に保持される。
【００２８】
また、流路閉の状態のときに、大流量ポート(31)から大流量時空気導入室(30)内に圧縮空気を導入すると、図４に示すように、可動ピストン(18)が上方に移動し、可動ピストン(18)の底壁(22a) 上面が固定ピストン(17)の下面に当接する。これにより、固定ピストン(17)は、可動ピストン(18)と一体となって、上方に移動し、これに伴って、弁棒(5) も上方に移動する。この結果、弁棒(5) 上端が可動ストッパ(21)の下端に当接する。小流量時空気導入室(25)内には圧縮空気がないので、可動ピストン(18)を下向きに押す空気圧力は存在せず、したがって、可動ピストン(18)および固定ピストン(17)は、さらに上方へ移動する。そして、弁棒(5) は、そのフランジ部(5a)がボンネット(3) の下側段部(14)に当接するまで上方へ移動し、そこで停止して大流量開位置に保持される。
【００２９】
こうして、この発明による流体制御器(1) によると、小流量ポート(26)からの圧縮空気導入、大流量ポート(31)からの圧縮空気導入および空気導入なしのいずれかを選択することにより、小流量開位置、大流量開位置および閉位置のいずれかに弁棒(5) を保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による流体制御器の流路閉状態を示す断面図である。
【図２】この発明による流体制御器の小流量開状態を示す断面図である。
【図３】図２のIII-III 線に沿う断面図である。
【図４】この発明による流体制御器の大流量開状態を示す断面図である。
【符号の説明】
(1) 流体制御器
(2) 弁箱
(2a) 流体流入通路
(4) ケーシング
(5) 弁棒
(7) 圧縮コイルばね（弾性部材）
(8) 弁棒移動手段
(14) 下側の段部（固定ストッパ）
(17) 固定ピストン
(18) 可動ピストン
(19) 固定ピストン駆動手段
(20) 可動ピストン駆動手段
(21) 可動ストッパ
(25) 小流量時空気導入室
(26) 小流量ポート
(27) 底壁内通路
(28) 周壁内通路
(29) 可動ピストン内通路
(30) 大流量時空気導入室
(31) 大流量ポート
(32) ケーシング底壁内通路
(33) 貫通めねじ部
(34) フランジ部
(36) 圧縮コイルばね（弾性部材）

Claims

流体通路(2a)が設けられた弁箱(2) と、弁箱(2) 上部に設けられたケーシング(4) と、流体通路(2a)を開閉する弁体(6) を上下移動させる弁棒(5) と、弁棒(5) を所定方向に付勢する弾性部材(7) と、弾性部材(7) の付勢力に抗して弁棒(5) を所定量移動させる弁棒移動手段(8) とを備えている流体制御器において、
弁棒移動手段(8) が、弁棒(5) に上下移動不可能に取り付けられた固定ピストン(17)と、弁棒(5) に上下移動可能に取り付けられた可動ピストン(18)と、固定ピストン(17)を弾性部材(7) の付勢力に抗して移動させる固定ピストン駆動手段(19)と、可動ピストン(18)を弁棒軸方向に移動させることにより可動ピストン(18)を介して固定ピストン(17)を移動させる可動ピストン駆動手段(20)と、可動ピストン(18)に設けられて弁棒(5) を所定位置に停止させる可動ストッパ(21)と、流体制御器(1) の固定部分に設けられて弁棒(5) を所定位置に停止させる固定ストッパ(14)とを備えており、弁棒(5) を閉位置、大流量開位置およびこれら両位置の間にある小流量開位置のいずれかに位置させることができ、
可動ピストン(18)は、底壁(22a) および頂壁(23)を有する円筒状とされて、ケーシング(4) 内に上下移動可能にかつ流体密に嵌め入れられており、弁棒(5) が可動ピストン(18)の底壁(22a) を貫通して上方にのびており、固定ピストン(17)は、弁棒(5) の上端部に固定されて、可動ピストン(18)の内部空間に上下移動可能にかつ流体密に嵌め入れられており、可動ストッパ(21)は、可動ピストン(18)の頂壁(23)に設けられた貫通めねじ部(33)に上下位置調整可能にねじ込まれて、可動ピストン(18)と一体で上下移動するとともに、弁棒(5) 上端に当接することにより弁棒(5) の移動を停止させるもので、かつ、ケーシング(4) の頂壁より上方に突出したフランジ部(34)を有しており、このフランジ部(34)と可動ピストン(18)の頂壁(23)との間に、可動ストッパ(21)と可動ピストン(18)とのねじ合わせ部分のがたつきを防止する圧縮コイルばね(36)が介在されており、弾性部材(7) の付勢力だけが弁棒(5) に作用している閉位置において、可動ストッパ(21)下端と弁棒(5) 上端との間に、小流量開位置までの弁棒(5) の移動量に相当する隙間が存在していることを特徴とする流体制御器。
弾性部材(7) は、弁棒(5) を下向きに付勢しており、弁棒(5) は、固定ピストン駆動手段(19)および可動ピストン駆動手段(20)がオフのときに弾性部材(7) の弾性力によって閉位置に保持され、固定ピストン駆動手段(19)がオンのときに可動ストッパ(21)に当接することによって小流量開位置に保持され、可動ピストン駆動手段(20)がオンのときに固定ストッパ(14)に当接することによって大流量開位置に保持される請求項１の流体制御器。
固定ピストン駆動手段(19)は、可動ピストン(18)底壁と固定ピストン(17)下面との間に形成された小流量時空気導入室(25)に圧縮空気を導入するもので、ケーシング(4) の底壁側面に設けられて圧縮空気源に接続される小流量ポート(26)と、小流量ポート(26)からケーシング(4) の底壁内部を通って底壁周縁部に至るケーシング底壁内通路(27)と、ケーシング底壁内通路(27)の外端部分からケーシング(4) の周壁内部を通って上方にのび上端がケーシング(4) 内周面に開口しているケーシング周壁内通路(28)と、可動ピストン(18)周壁を貫通してケーシング周壁内通路(28)の上端開口から小流量時空気導入室(25)に通じる可動ピストン内通路(29)とを備えており、
可動ピストン駆動手段(20)は、ケーシング(4) 底壁と可動ピストン(18)底壁との間に形成された大流量時空気導入室(30)に圧縮空気を導入するもので、ケーシング(4) の底壁に設けられて圧縮空気源に接続される大流量ポート(31)と、大流量ポート(31)からケーシング(4) の底壁内部を通って大流量時空気導入室(30)に通じるケーシング底壁内通路(32)とを備えており、
固定ピストン駆動手段(19)の小流量ポート(26)と可動ピストン駆動手段(20)の大流量ポート(31)とは、ケーシング(4) の上下方向同レベルに設けられている請求項２の流体制御器。