JP6030421B2 - 流量調整装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば薬液や純水等の流量を制御する流量調整装置にかかり、特に、スローリーク機構を備えた流量調整装置に関する。

従来、複数の薬液を調合する場合や、製品の製造過程にて使用される純水等の流量を正確に調整する場合など、流体の供給ライン上に用いられる流量調整装置が知られており、一般にレギュレータとも呼ばれている。このような用途に使用される流量調整装置は、例えば下記の特許文献１に開示された構成のものがある。
このような流量調整装置においては、全閉時に微少開度を確保するようにしたスローリーク機構を備えたものがある。このようなスローリーク機構においては、用途に応じて弁機構の微少開度を調整可能とするため、ストローク調整機構を備えている。このストローク調整機構は、例えば弁体を開方向へ動作させる弁軸等の突出量を適宜調整可能に構成されたものである。

また、上述したストローク調整機構は、設定した調整位置の変動を防止するため、調整位置を固定するストッパ機構を備えている。このストッパ機構は、例えば弁軸の上端部に螺合するダブルナット方式の構造が一般的である。

特開２００４−３６７６５号公報

ところで、上述した流量調整装置のスローリーク機構においては、ストローク調整機構の微妙な調整位置を維持できないと、調整位置の変動によって正確なスローリークの流量調整が困難になる。このため、流量調整装置のストローク調整機構及びストッパ機構は、作業員が容易に操作できないようにするとともに、振動等による変動を生じないようにしておくことが望ましい。
具体的に説明すると、例えばメンテナンス作業時等において、作業員が誤ってストローク調整機構やストッパ機構に接触することによる調整位置の変動、作業員の誤操作による調整位置の変動、さらに、振動等に起因した調整位置の変動など、流量調整機能に影響を与えるような意図しない調整位置変動を生じにくい流量調整装置の開発が望まれる。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、スローリーク機構のストローク調整機構やストッパ機構において、意図しない調整位置の変動が生じにくい対策を施した流量調整装置を提供することにある。

本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係る流量調整装置は、内部に形成された流体流路の両端に入口ポート及び出口ポートを備えているハウジングと、前記流体流路を開閉するように配置された弁体と、スローリーク機構における前記弁体の微少開度を調整するストローク調整機構と、前記微少開度の調整位置を固定するストッパ機構と、前記ストローク調整機構及び前記ストッパ機構の動作を阻止するロック部材と、を備え、前記ロック部材は、前記ストローク調整機構の略円筒状の調整操作部が挿入される第１の挿入穴と、前記ハウジングから上方へ突出するロッドが挿入される第２の挿入穴と、前記第１及び第２の挿入穴間を連結するアーム部と、を備えていることを特徴とするものである。

このような流量調整装置によれば、ロック部材は、ストローク調整機構の略円筒状の調整操作部が挿入される第１の挿入穴と、ハウジングから上方へ突出するロッドが挿入される第２の挿入穴と、第１及び第２の挿入穴間を連結するアーム部と、を備えているので、このロック部材を取り付けることにより、第１の挿入穴に調整操作部が挿入されて嵌合し、同時に、アームで連結された第２の挿入穴にロッドが挿入されて嵌合した状態となる。このため、調整操作部の外周を取り囲むロック部材を回動させる操作や振動等による意図しない変動は、アーム部を介する第２の挿入穴とロッドとの係合により阻止される。

上記の発明において、前記第１の挿入穴は、所定の挿入位置で前記調整操作部の上方へ突出する円環部を備えていることが好ましく、これにより、調整操作部が露出しないよう上面を除いて完全に覆い隠すことができる。
この場合、前記ロック部材が樹脂製とされ、前記円環部の壁面部を周方向に分割する１または複数のスリットを備えていることが好ましく、これにより、円環部の内径を最適化することにより、弾性変形した円環部を調整操作部の外周面に密着させることができる。

上述した本発明によれば、スローリーク機構を備えた流量調整装置において、作業員が誤ってストローク調整機構やストッパ機構に接触することによる調整位置の変動、作業員の誤操作による調整位置の変動、さらに、振動等に起因した調整位置の変動など、流量調整機能に影響を与えるような意図しない調整位置変動を生じにくい流量調整装置の提供が可能になる。

本発明に係る流量調整装置の一実施形態を示す正面図である。 図１に示した流量調整装置の平面図である。 図１に示した流量調整装置の左側面図である。 図１に示した流量調整装置に用いられているロック部材の構成例を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 図１に示した流量調整装置について、ロック部材を取り付けるとともにスローリーク機構の初期状態を示す縦断面図である。 図１に示した流量調整装置について、（ａ）はロック部材を取り付けるとともにスローリーク機構のスローリーク状態を示す縦断面図、（ｂ）はスローリーク機構のストローク（スローリーク量調整）を示す要部拡大図である。

以下、本発明に係るスローリーク機構を備えた流量調整装置について、その一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図６に示す本実施形態の流量調整装置１は、外観形状をなすハウジング１０が樹脂あるいは耐薬品性に優れたフッ素樹脂材料等の材料により成形されており、この外側には流体の入口ポート２１と流体の出口ポート２４とがそれぞれ形成されている。図示の構成例では、ハウジング１０が４つのブロック１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄに分けられているが、特に限定されるものではない。
また、ハウジング１０の内部には、例えば図５に示すように、入口ポート２１に連通する開口面１１ａを有する弁座１１、及び、この弁座１１の開口面１１ａに対して直角方向（図において上下方向）に移動する弁体３０、及び、この弁体３０の上端面に固定されたダイヤフラム３５（圧力調整膜）、及び、該弁体３０を弁座１１に押し付けるスプリング３６と、が主として備えられている。

また、流体を流通させる流路は、入口ポート２１から弁体３０まで連通する第１の空間２２（一般に「弁室」と呼ばれる。）と、弁座１１とダイヤフラム３５との間に出口ポート２４まで連通する第２の空間２３とによって構成されている。
そして、ダイヤフラム３５を挟んで第２の空間２３の反対側、すなわち、紙面においてダイヤフラム３５の上側には第１の圧力室１２が形成されており、この圧力室１２は、ハウジング１０の上部に形成された圧力導入ポート１３に連通している。
なお、図示の構成例において、圧力導入ポート１３には圧縮空気供給源５０からレギュレータ５１を介して所望の圧力に調整された空気圧を供給しているが、圧力源が圧縮空気に限定されることはない。

以下では、弁体３０に付随する構成、及び弁体３０の動作についてさらに説明する。
弁体３０は、図において上下方向に移動可能とされており、弁体３０の下部に備えられたスプリング３６によって下方から上方、すなわち、弁座１１に向けて押し付けられている。これにより、弁座１１の開口面１１ａは弁体３０の壁面と密接することになり、弁座１１が閉塞されることになる。
また、弁体３０の上部には、例えば螺合によってダイヤフラム３５が固定されるが、構成によっては弁体３０とダイヤフラム３５とが固定されない場合もあり、特に限定されることはない。

そして、圧力導入ポート１３から空気圧が供給されると、圧力室１２が加圧されることになり、ダイヤフラム３５はスプリング３６の弾性力に勝る力を得て下方に押し下がる。これによって、ダイヤフラム３５に固定された弁体３０が弁座１１から離間して弁座１１の開口面１１ａが開口することとなり、第１の空間２２から第２の空間２３に流体が流入する。

この際、圧力室１２の加圧の度合いに応じて、弁体３０は上下方向の移動距離（開度）が変化することになるので、弁座１１の開口面１１ａを通過する流体の流量調整が可能となる。すなわち、圧力室１２には、レギュレータ５１で調整された所望の空気圧が供給されるので、空気圧に応じて加圧力を変化させることが可能になる。
この結果、流体は弁体３０の開度に応じて第２の空間へ流入し、この流体がここから出口ポート２５に向かって流動するので、流量調整装置１から供給される流体の流量調整が行われることとなる。

上述したダイヤフラム３５及び圧力室１２の上方には、弁体３０が全閉になることを防止するスローリーク機構の駆動源として、圧縮空気の供給を受けて動作するピストン４０が設けられている。
ピストン４０は、ハウジング１０の内部で、かつ、弁体３０及びダイヤフラム３５の上方となる位置に形成された空間（凹所）のピストン室１４内に設置され、ピストン室１４内の上下壁面により作動範囲が規制される。このピストン４０は、上下方向のシャフト軸４１と、該シャフト軸４１と連結されて受圧面となる円板部４２と、該円板部４２を上向きに付勢するスプリング４３とを備えている。
なお、シャフト軸４１と円板部４２との間は、シャフト軸４１の外ねじ（雄ねじ）部４１ａが円板部４２と一体に形成された円筒部４２ａの内ねじ（雌ねじ）部４２ｂと螺合することで連結されている。

そして、円板部４２の上方には、圧力を供給することによりピストン４０を動作させる第２の圧力室１５が形成されている。
この圧力室１５は、ハウジング１０において圧力導入ポート１３より上部となる位置に形成された圧力導入ポート１６に連通している。図示の構成例において、圧力導入ポート１６には、圧縮空気供給源５０から電磁弁５２を介して空気圧を供給しているが、この圧力源が圧縮空気に限定されることはなく、また、圧力室１５に対する空気圧の供給は、電磁弁５２によるオン・オフ制御となる。

すなわち、電磁弁５２が開（オン）になると圧力室１５に所定の空気圧が供給されるので、ピストン４０はスプリング４３の付勢に打ち勝って降下する。この結果、シャフト軸４１の下端部がダイヤフラム３５の上端面に当接するので、弁体３０は、予め設定されたストローク分だけダイヤフラム３５とともに押し下げられる。このようなピストン４０による押下力は、上述したスプリング３６による上向きの付勢（弾性力）より大きな値となるように設定されている。
従って、圧力導入ポート１３から供給される空気圧がなくなってスプリング３６の弾性力が勝る状況になっても、電磁弁５２を開とする間は弁体３０が全閉となるようなことはなく、この結果、所定のストロークに対応した微少開度が維持される。

さて、ピストン４０の上部、すなわち、ハウジング１０から突出したシャフト軸４１の上端側には外ねじ部４１ａが形成されている。そして、シャフト軸４１の上端側には、スローリーク機構のストローク調整を行うため、ストローク調整機構のダイヤル操作部５５と、ストッパ機構のロックナット部５６とが設けられている。
一方のダイヤル操作部５５は、略円筒状形状に形成された部材であり、例えばシャフト軸４１の上端部に設けた非円形断面の細径部４１ｂに対し、同じ断面形状の凹部５５ａを被せるように嵌合させて取り付けた後、上方からねじ５７をねじ込んで固定されている。なお、ダイヤル操作部５５とシャフト軸４１との連結・固定構造は、ダイヤル操作部５５の回動操作にシャフト軸４１が連動できれば特に限定されることはない。

ロックナット部５６は、その内ねじ部５６ａがシャフト軸４１の外ねじ部４１ａと螺合するナット状部材であり、このロックナット部５６がスローリーク機構のストローク量を規定する。すなわち、ダイヤル操作部５５を所望の方向へ回転させると、シャフト軸４１が円筒部４２ａ及びロックナット部５６に対して軸方向へ移動するので、図６（ｂ）に示すストロークの値、すなわち、シャフト軸４１の下端部が円板部４２の下面から突出する長さ（ストローク量）を調整できる。

こうして調整されたストローク量は、図６（ａ）に示すように、その値が大きいほどダイヤフラム３５に早い段階で当接するので、スローリーク機構に設定される弁体３０の微少開度が大きくなる。
また、円筒部４２ａ及びロックナット部５６とシャフト軸４１との螺合は、いわゆるダブルナット方式のストッパ機構としてシャフト軸４１を周り止めする機能が生じるので、ダイヤル操作部５５は、シャフト軸４１に形成された外ねじ部４１ａと螺合する任意の位置に固定される。なお、本実施形態のダブルナット方式では、円筒部４２ａと螺合することでシャフト軸４１が軸方向に長い螺合部を確保できるため、ストッパ機構としての信頼性が向上する。

これにより、導入される空気圧によってピストン４０が上下方向に動作していない状態であれば、ダイヤル操作部５５を所望の方向へ回動操作することにより、ダイヤル操作部５５及びシャフト軸４１が円板部４２と一体の円筒部４２ａ内を軸方向（上下方向）に移動することになり、ダブルナット方式で任意の位置に固定されることになる。
この結果、ピストン４０は、ピストン室１４内の上下壁面により作動範囲が規制されているため、調整したシャフト軸４１の突出量に応じて定まるスローリーク機構のストローク量が変動しないよう維持される。

そして、本実施形態では、上述したダイヤル操作部５５及びロックナット部５６の動作を阻止するロック部材として、例えば樹脂の成形部品であるロックキャップ６０が設けられている。
すなわち、本実施形態の流量調整装置１は、内部に形成された流体流路の両端に入口ポート２１及び出口ポート２４を備えたハウジング１０と、流体流路を開閉するように配置された弁体３０と、スローリーク機構における弁体３０の微少開度を調整するダイヤル操作部（ストローク調整機構）５５と、スローリーク機構における微少開度の調整位置を固定するロックナット部（ストッパ機構）５６と、ダイヤル操作部５５及びロックナット部５６の動作を阻止するロックキャップ（ロック部材）６０とを備えている。

そして、ロックキャップ６０は、ロックナット部５６の上端部側に設けられている略円筒状のダイヤル操作部５５が挿入される第１の挿入穴６１と、ハウジング１０から上方へ突出するロッド１７が挿入される第２の挿入穴６２と、第１の挿入穴６１及び第２の挿入穴６２の間を連結するアーム部６３と、を備えている。
すなわち、ロックキャップ６０は、スローリーク機構のストローク調整を行うダイヤル操作部５５となる略円筒状のダイヤル操作部５５が挿入される第１の挿入穴６１と、ハウジング１０の上面から上方へ突出するように設けられているロッド１７が挿入される第２の挿入穴６２と、第１及び第２の挿入穴６１，６２間を連結するアーム部６３と、を備えている。

第１の挿入穴６１は、所定の挿入位置でダイヤル操作部５５の上方へ突出する円環部６４を備えている。この円環部６４を設けることで、ダイヤル操作部５５の操作面となる外周面が露出しないように、すなわち、ダイヤル操作部５５の非操作面である上面を除いた面を全て覆い隠すことができる。
また、樹脂製のロックキャップ６０は、円環部６４の壁面部を周方向に分割する１または複数のスリット６５を備えている。この結果、円環部６４の内径を最適化することにより、すなわち、ダイヤル操作部５５の外径よりやや小さな径とすることにより、装着状態で弾性変形した円環部６４をダイヤル操作部５５の外周面に密着させることができる。

第２の挿入穴６２は、ロッド１７の外形と同径またはやや大きな内径を有している。この挿入穴６２は、ハウジング１０の上面に捩じ込んで固定されたロッド１７を挿入することで、ロックキャップ６０の回動が阻止される。
すなわち、上述した構成のロックキャップ６０を取り付けることにより、第１の挿入穴６１にダイヤル操作部５５が挿入されて嵌合し、同時に、アーム部６３で連結された第２の挿入穴６２にロッド１７が挿入されて嵌合した状態となるため、ダイヤル操作部５５の外周を取り囲むロックキャップ６０を回動させる操作や、振動等による意図しない動作による調整位置の変動は、アーム部６３を介してなされるロッド１７と第２の挿入穴６２との係合によりに確実に阻止される。

上述した第１の挿入穴６１は、ダイヤル操作部５５の外径に対して下半分がやや大きく設定されており、上半分の円環部６４がやや小さな径となっている。このような第１の挿入穴６１は、下半分までダイヤル操作部５５を挿入した時点でロッド１７が挿入穴６２に挿入されており、この状態でロックキャップ６０の位置決めができる。
このような形状のロックキャップ６０を採用することで、第１の挿入穴６１、第２の挿入穴６２、ダイヤル操作部５５及びロッド１７の位置決めを行ってから、円環部６４とダイヤル操作部５５を固定することができる。すなわち、位置決め及び固定よりなる二段階の工程に分けることで、位置決め時にダイヤル操作部５５を誤って回転させてしまうことがなくなり、ロックキャップ６０の取り付けが容易になる。

このように構成された本実施形態によれば、スローリーク機構のストローク調整操作部にロックキャップ６０が取り付けられているので、作業員が誤ってダイヤル操作部５５やロックナット部５６に接触することによる調整位置の変動、他の操作をしようとした作業員の誤操作による調整位置の変動、さらに、振動等に起因した調整位置の変動など、流量調整機能１に影響を与えるような意図しない調整位置変動を防止でき、信頼性の高い装置を提供できる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。

１ 流量調整装置
１０ ハウジング
１１ 弁座
１２ （第１の）圧力室
１３、１６ 圧力導入ポート
１４ ピストン室
１５ （第２の）圧力室
１７ ロッド
２２ 第１の空間（弁室）
２３ 第２の空間
３０ 弁体
３５ ダイヤフラム（圧力調整膜）
４０ ピストン
４１ シャフト軸
４２ 円板部
４３ スプリング
５０ 圧縮空気供給源
５１ レギュレータ
５２ 電磁弁
５５ ダイヤル操作部（ストローク調整機構）
５６ ロックナット部（ストッパ機構）
６０ ロックキャップ（ロック部材）
６１ 第１の挿入穴
６２ 第２の挿入穴
６３ アーム部
６４ 円環部
６５ スリット

Claims (4)

1. 内部に形成された流体流路の両端に入口ポート及び出口ポートを備えているハウジングと、
   前記流体流路を開閉するように配置された弁体と、
   スローリーク機構における前記弁体の微少開度を調整するストローク調整機構と、
   前記微少開度の調整位置を固定するストッパ機構と、
   前記ストローク調整機構及び前記ストッパ機構の動作を阻止するロック部材と、
   を備え、
   前記ロック部材は、
   前記ストローク調整機構の略円筒状の調整操作部が挿入される第１の挿入穴と、
   前記ハウジングから上方へ突出するロッドが挿入される第２の挿入穴と、
   前記第１及び第２の挿入穴間を連結するアーム部と、
   を備えていることを特徴とする流量調整装置。
2. 前記第１の挿入穴は、所定の挿入位置で前記調整操作部の上方へ突出する円環部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の流量調整装置。
3. 前記ロック部材が樹脂製とされ、前記円環部の壁面部を周方向に分割する１または複数のスリットを備えていることを特徴とする請求項２に記載の流量調整装置。
4. 前記弁体を弁座に向けて押し付ける方向の付勢力を発生させるスプリングと、
   圧力源から供給される流体により前記弁体を前記弁座から離間させる圧力を発生させる圧力室と、
   前記付勢力が前記圧力を上回る場合に、前記弁体が全閉になることを防止して前記微少開度に維持する前記スローリーク機構と、を備える請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の流量調整装置。

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