JP5205213B2 - Fluid controller - Google Patents
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Description
この発明は、ボディ内に設けられた流体通路を開放または遮断して、同通路を流れる流体を制御する流体制御器に関し、特に、外部からの加熱または冷却を必要とする流体制御器に関する。 The present invention relates to a fluid controller that opens or closes a fluid passage provided in a body and controls fluid flowing through the passage, and more particularly to a fluid controller that requires heating or cooling from the outside.
熱媒体を使用した加熱または冷却が行われる流体制御器は、例えば特許文献１に開示されているように、従来から知られている。
熱媒体として温水を使用した加熱は、ヒータを使用しての加熱に比べて、電気を使用する必要がなく、高温の排水等を利用できるという点で有利なものであるが、ヒータに比べると温水温度を高くしにくいという問題があり、加熱効率の向上が望まれている。 Heating using hot water as a heat medium is advantageous in that it does not require the use of electricity and can use hot wastewater, etc., compared to heating using a heater, but compared to a heater. There is a problem that it is difficult to increase the hot water temperature, and improvement in heating efficiency is desired.
この発明の目的は、温水を使用した場合における加熱効率を向上させることができる流体制御器を提供することにある。 The objective of this invention is providing the fluid controller which can improve the heating efficiency at the time of using warm water.
この発明による流体制御器は、流体通路が設けられたブロック部およびその頂面からのびる筒部を有するボディと、ボディ内の流体通路を開閉するためのアクチュエータとを備えている流体制御器において、ボディのブロック部頂面に、ボディの筒部外周面との間に熱媒体を保持するための上部熱媒体空間を形成する上部カバーが被せられ、ボディのブロック部底面に、ボディのブロック部底面との間に熱媒体を保持するための下部熱媒体空間を形成する下部カバーが被せられており、ボディのブロック部の内部に、上部熱媒体空間と下部熱媒体空間とを連通する複数本の熱媒体通路が流体通路を避けて形成されていることを特徴とするものである。 A fluid controller according to the present invention is a fluid controller comprising a body having a block portion provided with a fluid passage and a cylindrical portion extending from the top surface thereof, and an actuator for opening and closing the fluid passage in the body. A top cover that forms an upper heat medium space for holding a heat medium between the top surface of the body block portion and the outer peripheral surface of the cylinder portion of the body is covered, and the bottom surface of the block portion of the body is placed on the bottom surface of the body block portion. A lower cover for forming a lower heat medium space for holding the heat medium is placed between the upper heat medium space and the lower heat medium space. The heat medium passage is formed avoiding the fluid passage.
本発明において、上下については、ボディの筒部の先端側を上、基端側（ブロック部側））を下というものとするが、この「上下」は便宜的なもので、上下方向を水平に向けたり、上下を逆にして、使用されることがある。 In the present invention, regarding the upper and lower sides, the distal end side of the cylindrical portion of the body is referred to as the upper side, and the base end side (block portion side) is referred to as the lower side. It may be used by turning it upside down or upside down.
流体制御器は、一般的な開閉弁とされることがあり、コントロール弁とされることもある。いずれにしろ、アクチュエータを含めて、流体制御器の構成は、限定されるものではなく、種々の構成および種々の機能を有したものとすることができる。すなわち、流体通路が設けられているボディと流体通路を開閉（制御）するためのアクチュエータとを備えている流体制御器に対して、ボディのブロック部をその上側から上部カバーにより、下側から下部カバーにより挟むようにして、ボディと上部カバーとの間およびボディと下部カバーとの間に、それぞれ熱媒体空間を設け、さらに、これらの熱媒体空間同士を連通する熱媒体通路をボディ内部に設けることにより、アクチュエータについては従来のものを使用して、加熱または冷却する構成を得ることができる。 The fluid controller may be a general on-off valve or a control valve. In any case, the configuration of the fluid controller including the actuator is not limited, and may have various configurations and various functions. That is, with respect to a fluid controller including a body in which a fluid passage is provided and an actuator for opening and closing (controlling) the fluid passage, the block portion of the body is covered by the upper cover from above and from the bottom to the bottom. By providing a heat medium space between the body and the upper cover and between the body and the lower cover so as to be sandwiched between the covers, and further providing a heat medium passage in the body for communicating these heat medium spaces. The conventional actuator can be used for heating or cooling.
熱媒体通路に流される熱媒体は、温水（加熱用）であってもよく、冷却水（冷却用）であってもよく、また、蒸気であってもよく、その他の液体や気体（気化しやすい液体や熱伝導性のよい流体など）であってもよい。 The heat medium flowing through the heat medium passage may be hot water (for heating), cooling water (for cooling), steam, or other liquid or gas (vaporization). It may be an easy liquid or a fluid with good thermal conductivity.
ボディには、必要に応じて（熱媒体の種類などに応じて）、熱媒体に接触する部分にコーティングが施される。コーティングは、ボディの表面だけとされることがあり、また、ボディ表面だけでなく、熱媒体通路の流路面（熱媒体の接触する面全体）に施されることがある。 A coating is applied to the body in contact with the heat medium as required (according to the type of the heat medium). The coating may be applied only to the surface of the body, and may be applied not only to the surface of the body but also to the flow path surface of the heat medium passage (the entire surface in contact with the heat medium).
流体制御器における加熱手段としては、面状ヒータがよく使用されているが、これには電気が必須であり採用しにくい場合があり、また、省エネの点から、高温の排水を利用した加熱が要望される場合もあり、この発明による流体制御器は、このような用途に適している。 As a heating means in the fluid controller, a planar heater is often used, but electricity is essential for this, and it may be difficult to adopt it. In addition, from the viewpoint of energy saving, heating using high temperature waste water is required. The fluid controller according to the present invention is suitable for such applications.
流体制御器のボディ等は、例えば、ＳＵＳ３１６や３１６Ｌなどのステンレス鋼製とされ、下部カバーおよび上部カバーは、これに応じて、例えばＳＵＳ３１６などのステンレス鋼製とされるが、これに限定されるものではない。 For example, the body of the fluid controller is made of stainless steel such as SUS316 or 316L, and the lower cover and the upper cover are made of stainless steel such as SUS316, for example, but are not limited thereto. It is not a thing.
複数本の熱媒体通路は、ボディ内部に設けられるので、ボディ外部だけから加熱または冷却しているものに比べて、加熱または冷却の効率が高いものとなる。また、熱媒体通路の本数および各通路の径を調整することで、圧損を少なくすることができる。しかも、既存の流体制御器に適用するに際し、その外形形状の変更および上下カバーの追加は必要となるが、内部の構成（熱媒体通路以外の構成）はそのまま使用することができ、熱媒体を使用して効率のよい加熱または冷却を行う流体制御器を容易に得ることができる。 Since the plurality of heat medium passages are provided inside the body, the heating or cooling efficiency is higher than that of heating or cooling only from the outside of the body. Moreover, pressure loss can be reduced by adjusting the number of the heat medium passages and the diameter of each passage. Moreover, when applied to an existing fluid controller, it is necessary to change its outer shape and add upper and lower covers, but the internal configuration (configuration other than the heat medium passage) can be used as it is, and the heat medium can be used. A fluid controller that can be used for efficient heating or cooling can be easily obtained.
この発明の流体制御器によると、熱媒体通路がボディのブロック部の内部に形成されているので、加熱または冷却の効率が高いものとなり、また、熱媒体通路の本数および各通路の径を調整することで、容易に圧損を少なくすることができる。 According to the fluid controller of the present invention, since the heat medium passage is formed inside the block portion of the body, the efficiency of heating or cooling becomes high, and the number of heat medium passages and the diameter of each passage are adjusted. By doing so, pressure loss can be easily reduced.
この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図１から図５までは、この発明による流体制御器の１実施形態を示している。 1 to 5 show an embodiment of a fluid controller according to the present invention.
流体制御器(1)は、流体通路が設けられた正四角柱状ブロック部(3)およびその頂面から上方にのびる円筒部(4)を有するボディ(2)と、ボディ(2)のブロック部(3)頂面に設けられた上部カバー(11)と、ボディ(2)のブロック部(3)底面に設けられた下部カバー(12)と、ボディ(2)上方にグランド(6)を介して取り付けられたアクチュエータ(5)とを備えている。 The fluid controller (1) includes a body (2) having a regular quadrangular columnar block portion (3) provided with a fluid passage and a cylindrical portion (4) extending upward from the top surface thereof, and a block portion of the body (2). (3) The upper cover (11) provided on the top surface, the block part (3) of the body (2), the lower cover (12) provided on the bottom surface, and the ground (6) above the body (2) And an actuator (5) attached thereto.
ボディ(2)のブロック部(3)には、入口側継手(7)および出口側継手(8)が設けられている。アクチュエータ(5)のケーシング(5a)内には、図示省略するが、流体制御器(1)内の流体通路の遮断・開放のためのステム駆動機構が内蔵されている。ステム駆動機構は、例えば、ステム上端部に固定されたピストン、ピストンを下方に付勢する付勢部材、ピストン下面側に圧縮空気を導入するための圧縮空気導入部などを有しており、このステム駆動機構によって、ボディ(2)の円筒部(4)内に上下移動可能に配置されたステムを圧縮空気の操作圧力を使用して上下移動させ、ボディ(2)のブロック部(3)内に配置された弁体がステムの上下移動に伴って上下移動または変形することで流体通路が遮断・開放される。グランド(6)は、その下端部に設けられたフランジ部(6a)がボディ(2)の筒状部(4)頂面に複数のボルト(9)によって取り付けられるとともに、アクチュエータ(5)とナット(10)によって結合されている。 The block (3) of the body (2) is provided with an inlet side joint (7) and an outlet side joint (8). In the casing (5a) of the actuator (5), although not shown, a stem drive mechanism for blocking and opening the fluid passage in the fluid controller (1) is built. The stem drive mechanism has, for example, a piston fixed to the upper end portion of the stem, a biasing member that biases the piston downward, a compressed air introduction portion for introducing compressed air to the lower surface of the piston, and the like. By using the stem drive mechanism, the stem that is movably moved up and down in the cylindrical part (4) of the body (2) is moved up and down using the operating pressure of the compressed air, and the inside of the block (3) of the body (2) The fluid passage is shut off / opened by the vertical movement or deformation of the valve element disposed in the position along with the vertical movement of the stem. The ground (6) has a flange (6a) provided at the lower end thereof attached to the top surface of the cylindrical part (4) of the body (2) by a plurality of bolts (9), and an actuator (5) and a nut. Combined by (10).
上部カバー(11)は、ボディ(2)の円筒部(4)外周面との間に熱媒体を保持するための上部熱媒体空間(S1)を形成するもので、外周が正四角柱、内周が円筒面の筒状とされて、その４隅に挿通された上方からのボルト(13)によってボディ(2)のブロック部(3)頂面に取り付けられている。下部カバー(12)は、ボディ(2)のブロック部(3)底面との間に熱媒体を保持するための下部熱媒体空間(S2)を形成するもので、凹所(25)を有する正四角柱のブロック体とされて、その４隅に挿通された下方からのボルト(14)によってボディ(2)のブロック部(3)底面に取り付けられている。 The upper cover (11) forms an upper heat medium space (S1) for holding the heat medium between the cylindrical part (4) and the outer peripheral surface of the body (2). Is formed in a cylindrical shape, and is attached to the top surface of the block portion (3) of the body (2) by bolts (13) from above inserted through the four corners. The lower cover (12) forms a lower heat medium space (S2) for holding the heat medium between the bottom surface of the block (3) of the body (2), and is a regular quadrilateral having a recess (25). The block body is a prism block, and is attached to the bottom surface of the block portion (3) of the body (2) by bolts (14) from below that are inserted into the four corners.
上部カバー(11)には、内部に熱媒体を導入するための熱媒体導入継手(15)が設けられており、下部カバー(12)には、内部から熱媒体を排出するための熱媒体排出継手(16)が設けられている。ここでは、各継手(15)(16)は、フェルール(15a)(16a)を用いた締付継手とされているが、それ以外の継手を用いてもよいことはもちろんである。 The upper cover (11) is provided with a heat medium introduction joint (15) for introducing a heat medium therein, and the lower cover (12) is provided with a heat medium discharge for discharging the heat medium from the inside. A joint (16) is provided. Here, the joints (15) and (16) are tightened joints using ferrules (15a) and (16a), but other joints may of course be used.
図３および図４に示すように、ボディ(2)の円筒部(4)は、ブロック部(3)の頂面に連なる小径部(21)と、これの上方に連なる大径部(22)とを有している。大径部(22)の外径は、上部カバー(11)の厚み分だけ、ブロック部(3)の頂面の径（正方形の一辺の長さ）よりも小さいものとされており、小径部(21)の外径が大径部(22)の外径よりも小さくなされていることで、小径部(21)の外周面と上部カバー(11)の内周面との間に、上部熱媒体空間(S1)が確保されている。 As shown in FIGS. 3 and 4, the cylindrical portion (4) of the body (2) includes a small-diameter portion (21) connected to the top surface of the block portion (3) and a large-diameter portion (22) connected above the small-diameter portion (22). And have. The outer diameter of the large diameter part (22) is smaller than the diameter of the top surface of the block part (3) (the length of one side of the square) by the thickness of the upper cover (11). Since the outer diameter of (21) is smaller than the outer diameter of the large-diameter portion (22), the upper heat is between the outer peripheral surface of the small-diameter portion (21) and the inner peripheral surface of the upper cover (11). A medium space (S1) is secured.
上部カバー(11)の内径は、円筒部(4)の大径部(22)の外径に等しくなされており、上部熱媒体空間(S1)の下面は、ブロック部(3)頂面で規定されており、上部熱媒体空間(S1)の上面は、円筒部(4)の大径部(22)下面で規定されている。上部カバー(11)の上面と円筒部(4)の大径部(22)の上面とは面一とされており、グランド(6)のフランジ部(6a)によって下方に押さえつけられている。 The inner diameter of the upper cover (11) is made equal to the outer diameter of the large diameter part (22) of the cylindrical part (4), and the lower surface of the upper heat medium space (S1) is defined by the top surface of the block part (3) The upper surface of the upper heat medium space (S1) is defined by the lower surface of the large-diameter portion (22) of the cylindrical portion (4). The upper surface of the upper cover (11) and the upper surface of the large diameter portion (22) of the cylindrical portion (4) are flush with each other and are pressed downward by the flange portion (6a) of the ground (6).
円筒部(4)の大径部(22)の下端部近くの外周面と上部カバー(11)の内周面との間には、シールのためのＯリング(23)が介在されている。ブロック部(3)の頂部は、上部カバー(11)の下端部が嵌め入れ可能なように、その外径が上部カバー(11)の内周面の径に等しくなされており、このブロック部(3)の頂部の外周面と上部カバー(11)の内周面との間にも、シールのためのＯリング(24)が介在されている。 An O-ring (23) for sealing is interposed between the outer peripheral surface near the lower end of the large diameter portion (22) of the cylindrical portion (4) and the inner peripheral surface of the upper cover (11). The top of the block (3) has an outer diameter equal to the diameter of the inner peripheral surface of the upper cover (11) so that the lower end of the upper cover (11) can be fitted. An O-ring (24) for sealing is also interposed between the outer peripheral surface of the top of 3) and the inner peripheral surface of the upper cover (11).
下部カバー(12)の頂面には、円柱状の凹所(25)が形成されている。凹所(25)の周面および底面とボディ(2)のブロック部(3)の底面とによって、下部熱媒体空間(S2)が形成されている。凹所(25)の周面の径は、上部カバー(11)の内周面の径よりも若干小さいものとされている。下部カバー(12)の頂面の周縁部とブロック部(3)の底面の外周部との間には、シールのためのＯリング(26)が介在されている。 A cylindrical recess (25) is formed on the top surface of the lower cover (12). A lower heat medium space (S2) is formed by the peripheral surface and bottom surface of the recess (25) and the bottom surface of the block portion (3) of the body (2). The diameter of the peripheral surface of the recess (25) is slightly smaller than the diameter of the inner peripheral surface of the upper cover (11). An O-ring (26) for sealing is interposed between the peripheral edge portion of the top surface of the lower cover (12) and the outer peripheral portion of the bottom surface of the block portion (3).
ブロック部(3)には、円筒部(4)の小径部(21)を囲むピッチ円に沿うように複数の熱媒体通路(27)がブロック部(3)を上下に貫通するように設けられている。熱媒体通路(27)の上端は、小径部(21)の外周面と上部カバー(11)の内周面との間すなわち上部熱媒体空間(S1)に通じており、熱媒体通路(27)の下端は、下部カバー(12)の凹所(25)の開口すなわち下部熱媒体空間(S2)に通じている。 The block portion (3) is provided with a plurality of heat medium passages (27) extending vertically through the block portion (3) along a pitch circle surrounding the small diameter portion (21) of the cylindrical portion (4). ing. The upper end of the heat medium passage (27) communicates between the outer peripheral surface of the small diameter portion (21) and the inner peripheral surface of the upper cover (11), that is, the upper heat medium space (S1), and the heat medium passage (27). The lower end of this leads to the opening of the recess (25) of the lower cover (12), that is, the lower heat medium space (S2).
図５において、ボディ(2)のブロック部(3)には、同図に破線で示すように、全体として図の左方から右方に至る流体通路(3a)があり、熱媒体通路(27)は、これらの流体通路(3a)に干渉しないように、流体通路(3a)を介して対向するように３つずつ設けられている。 In FIG. 5, the block (3) of the body (2) has a fluid passage (3a) as a whole from the left to the right of the drawing, as shown by a broken line in FIG. ) Are provided three by three so as to face each other through the fluid passages (3a) so as not to interfere with these fluid passages (3a).
こうして、上部カバー(11)の熱媒体導入継手(15)から導入された熱媒体が、上部熱媒体空間(S1)、複数の熱媒体通路(27)および下部熱媒体空間(S2)を経て、下部カバー(12)の熱媒体排出継手(16)から排出される熱媒体循環通路が形成されている。熱媒体は、下部カバー(12)の継手(16)から導入して上部カバー(11)の継手(15)から排出することもできる。 Thus, the heat medium introduced from the heat medium introduction joint (15) of the upper cover (11) passes through the upper heat medium space (S1), the plurality of heat medium passages (27), and the lower heat medium space (S2), A heat medium circulation passage that is discharged from the heat medium discharge joint (16) of the lower cover (12) is formed. The heat medium can be introduced from the joint (16) of the lower cover (12) and discharged from the joint (15) of the upper cover (11).
流体制御器(1)には、流体を高圧から低圧ヘ調圧した際の断熱膨張による断熱冷却により、ボディ(2)等に冷えが生じ、外表面に環境空気中の水分が結露することがあり、この結露を防止することが課題となっているものがある。この場合には、熱媒体を温水とすれば、流体制御器(1)を効果的に加熱することができ、結露防止が可能となる。また、熱媒体を冷却水とすれば、流体制御器(1)を冷却することもできる。 In the fluid controller (1), due to adiabatic cooling by adiabatic expansion when the fluid is adjusted from high pressure to low pressure, the body (2) etc. may be cooled, and moisture in the ambient air may be condensed on the outer surface. There are some problems that prevent the dew condensation. In this case, if the heat medium is hot water, the fluid controller (1) can be heated effectively, and condensation can be prevented. If the heat medium is cooling water, the fluid controller (1) can be cooled.
(1) 流体制御器
(2) ボディ
(3a) 流体通路
(3) ブロック部
(4) 筒部
(5) アクチュエータ
(11) 上部カバー
(12) 下部カバー
(27) 熱媒体通路
(S1) 上部熱媒体空間
(S2) 下部熱媒体空間
(1) Fluid controller
(2) Body
(3a) Fluid passage
(3) Block part
(4) Tube section
(5) Actuator
(11) Top cover
(12) Bottom cover
(27) Heat medium passage
(S1) Upper heat medium space
(S2) Lower heat medium space
Claims (1)
ボディのブロック部頂面に、ボディの筒部外周面との間に熱媒体を保持するための上部熱媒体空間を形成する上部カバーが被せられ、ボディのブロック部底面に、ボディのブロック部底面との間に熱媒体を保持するための下部熱媒体空間を形成する下部カバーが被せられており、ボディのブロック部の内部に、上部熱媒体空間と下部熱媒体空間とを連通する複数本の熱媒体通路が流体通路を避けて形成されていることを特徴とする流体制御器。 In a fluid controller comprising: a body having a block portion provided with a fluid passage and a cylindrical portion extending from the top surface thereof; and an actuator for opening and closing the fluid passage in the body.
A top cover that forms an upper heat medium space for holding a heat medium between the top surface of the body block portion and the outer peripheral surface of the cylindrical portion of the body is covered, and the bottom surface of the block portion of the body is covered with the bottom surface of the block portion of the body. A lower cover for forming a lower heat medium space for holding the heat medium is placed between the upper heat medium space and the lower heat medium space. A fluid controller, wherein the heat medium passage is formed avoiding the fluid passage.
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