JP6071928B2

JP6071928B2 - 比例弁

Info

Publication number: JP6071928B2
Application number: JP2014044529A
Authority: JP
Inventors: 悠介滝
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2014-03-07
Filing date: 2014-03-07
Publication date: 2017-02-01
Anticipated expiration: 2034-03-07
Also published as: JP2015169270A

Description

本発明は、流量調節のために使用する比例弁に関する。

従来、この種の比例弁として、上側の流入室と、下側の流出室と、流入室と流出室との間の弁座とを有する弁筐と、流入室の上端面を閉塞するダイヤフラムと、ダイヤフラムに連結された、弁座の流出室側の面に対向する弁体と、弁体に下方への押圧力を付与すると共にこの押圧力を可変する電磁アクチュエータとを備えるものが知られている(例えば、特許文1参照)。このものでは、流量が電磁アクチュエータへの通電電流値に応じて変化すると共に、流入室の流体圧(一次圧)が変動しても、ダイヤフラムに連動して弁体が変位し、一次圧の変動による流量の変動が防止される。

また、このものでは、弁体と流出室の底壁との間に、弁体を上方に付勢するコイルバネを介設し、コイルバネの付勢力により弁体の自重をキャンセルして、自重の影響で制御精度が悪化することを回避している。

ところで、コイルバネは座屈により曲がることがある。そして、コイルバネが曲がると、弁体が弁座に対し偏心して、弁体と弁座との間の隙間量(開度)が周方向位置によって不均一になる。そのため、特に小流量にするために開度を小さくしたときの流量制御の安定性が損なわれてしまう。

かかる不具合を解消するため、弁体と流出室の底壁との一方に、コイルバネに外挿されるガイドスリーブ又はコイルバネに内挿されるガイドロッドから成るガイド部材を固定し、コイルバネの曲りを防止することが考えられる。然し、弁体が弁座に着座する閉弁位置に存する状態で、弁体と流出室の底壁との他方とガイド部材との間に、弁体が下方の開き側に変位可能となるように上下方向の隙間を確保する必要があり、この隙間の部分では、コイルバネがガイド部材から外れてしまう。そして、ガイド部材から外れたコイルバネの部分の曲りを防止できなくなる。

実開昭５７−３５５７２号公報

本発明は、以上の点に鑑み、コイルバネの座屈による曲りをその全長に亘って防止できるようにした比例弁を提供することをその課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、上側の流入室と、下側の流出室と、流入室と流出室との間の弁座とを有する弁筐と、流入室の上端面を閉塞するダイヤフラムと、ダイヤフラムに連結された、弁座の流出室側の面に対向する弁体と、弁体に下方への押圧力を付与すると共にこの押圧力を可変する電磁アクチュエータとを備える比例弁であって、弁体と流出室の底壁との間に、弁体を上方に付勢するコイルバネを介設するものにおいて、弁体に、コイルバネに外挿される下方にのびるガイドスリーブが固定され、流出室の底壁に、コイルバネに内挿される上方にのびるガイドロッドが固定され、ガイドスリーブとガイドロッドの夫々の長さは、弁体が弁座に着座する閉弁位置に存する状態で、ガイドスリーブと流出室の底壁との間及びガイドロッドと弁体との間に上下方向の隙間を生じ、且つ、弁体が閉弁位置に存する状態でガイドスリーブとガイドロッドとが部分的にオーバーラップするように設定され、ガイドスリーブの内径とガイドロッドの外径は、コイルバネとの間に０．１〜０．２ｍｍの径方向隙間を生ずるように設定されることを特徴とする。

本発明によれば、弁体が閉弁位置に存する状態で、ガイドスリーブから外れたコイルバネの部分の内側にはガイドロッドが存在し、且つ、ガイドロッドから外れたコイルバネの部分の外側にはガイドスリーブが存在する。従って、ガイドスリーブとガイドロッドの両者によりコイルバネの座屈による曲りをその全長に亘って防止できる。その結果、コイルバネの曲りにより弁体が弁座に対し偏心することを確実に防止でき、開度を小さくしたときも流量制御の安定性を確実に確保できる。

本発明の実施形態の比例弁の断面図。

図１を参照して、１は、本発明の実施形態の比例弁の弁筐を示している。この弁筐１は、流入口２ａに連なる上側の流入室２と、流出口３ａに連なる下側の流出室３と、流入室２と流出室３との間の弁座４とを有している。尚、弁筐１は、流入室２及び弁座４を形成した上半部１ａと流出室３を形成した下半部１ｂとを結合して構成されている。

また、比例弁は、流入室２の上端面を閉塞するダイヤフラム５と、弁座４の流出室３側の面(下面)に対向する弁体６とを備えている。弁体６は、これに一体のロッド部６ａを介してダイヤフラム５に連結されている。

比例弁は、更に、弁体６に下方への押圧力を付与すると共にこの押圧力を可変する、ダイヤフラム５の上方に配置された電磁アクチュエータ７を備えている。電磁アクチュエータ７は、励磁コイル７ａと、励磁コイル７ａの内周に配置した上下動自在なプランジャ７ｂとを有するソレノイドで構成されている。そして、プランジャ７ｂの下端をダイヤフラム５の上方に突出するロッド部６ａの上端に当接させ、励磁コイル７ａへの通電電流値に比例した下方への押圧力が弁体６に付与されるようにしている。これにより、比例弁に流れる流体の流量が通電電流値に比例して変化する。また、流入室２の流体圧(一次圧)が変動しても、ダイヤフラム５に連動して弁体６が変位し、一次圧の変動による流量の変動が防止される。

また、比例弁は、弁体６と流出室３の底壁３ｂとの間に介設したコイルバネ８を備えている。そして、コイルバネ８により弁体６を弁体６及びプランジャ７ｂの自重分の付勢力で上方に付勢し、弁体６及びプランジャ７ｂの自重の影響で制御精度が悪化することを防止できるようにしている。

ここで、コイルバネ８が座屈により曲がると、弁体６が弁座４に対し偏心して、弁体６と弁座４との間の隙間量(開度)が周方向位置によって不均一になる。そのため、特に小流量にするために開度を小さくしたときの流量制御の安定性が損なわれてしまう。

そこで、本実施形態では、弁体６に、コイルバネ８に外挿される下方にのびるガイドスリーブ９を固定し、流出室３の底壁３ｂに、コイルバネ８に内挿される上方にのびるガイドロッド１０を固定している。ガイドスリーブ９とガイドロッド１０のそれぞれの長さは、弁体６が弁座４に着座する閉弁位置に存する状態で、ガイドスリーブ９と底壁３ｂの間及びガイドロッド１０と弁体６との間に上下方向の隙間を生じ、且つ、弁体６が閉弁位置に存する状態でガイドスリーブ９とガイドロッド１０とが部分的にオーバーラップするように設定されている。

これによれば、弁体６が閉弁位置に存する状態で、ガイドスリーブ９から下方に外れたコイルバネ８の部分の内側にはガイドロッド１０が存在し、且つ、ガイドロッド１０から上方に外れたコイルバネ８の部分の外側にはガイドスリーブ９が存在することになる。従って、ガイドスリーブ９とガイドロッド１０の両者によりコイルバネ８の座屈による曲りをその全長に亘って防止できる。その結果、コイルバネ８の曲りにより弁体６が弁座４に対し偏心することを確実に防止でき、開度を小さくしたときも流量制御の安定性を確実に確保できる。

尚、ガイドスリーブ９の内径とガイドロッド１０の外径は、コイルバネ８との間に０．１〜０．２ｍｍ程度の径方向隙間を生ずるように設定することが望ましい。また、上記第１実施形態では、ガイドスリーブ９とガイドロッド１０を夫々弁体６と底壁３ｂに一体に形成しているが、弁体６や底壁３にこれとは別体のガイドスリーブ９やガイドロッド１０を適宜の手段で取り付けてもよい。

１…弁筐、２…流入室、３…流出室、４…弁座、５…ダイヤフラム、６…弁体、７…電磁アクチュエータ、８…コイルバネ、９…ガイドスリーブ、１０…ガイドロッド。

Claims

上側の流入室と、下側の流出室と、流入室と流出室との間の弁座とを有する弁筐と、流入室の上端面を閉塞するダイヤフラムと、ダイヤフラムに連結された、弁座の流出室側の面に対向する弁体と、弁体に下方への押圧力を付与すると共にこの押圧力を可変する電磁アクチュエータとを備える比例弁であって、弁体と流出室の底壁との間に、弁体を上方に付勢するコイルバネを介設するものにおいて、
弁体に、コイルバネに外挿される下方にのびるガイドスリーブが固定され、流出室の底壁に、コイルバネに内挿される上方にのびるガイドロッドが固定され、ガイドスリーブとガイドロッドの夫々の長さは、弁体が弁座に着座する閉弁位置に存する状態で、ガイドスリーブと流出室の底壁との間及びガイドロッドと弁体との間に上下方向の隙間を生じ、且つ、弁体が閉弁位置に存する状態でガイドスリーブとガイドロッドとが部分的にオーバーラップするように設定され、ガイドスリーブの内径とガイドロッドの外径は、コイルバネとの間に０．１〜０．２ｍｍの径方向隙間を生ずるように設定されることを特徴とする比例弁。