JP7123842B2

JP7123842B2 - 流量調節弁装置

Info

Publication number: JP7123842B2
Application number: JP2019061143A
Authority: JP
Inventors: 行平米村
Original assignee: Tokyo Keiso Co Ltd
Current assignee: Tokyo Keiso Co Ltd
Priority date: 2019-03-27
Filing date: 2019-03-27
Publication date: 2022-08-23
Anticipated expiration: 2039-03-27
Also published as: JP2020159505A

Description

本発明は、配管を流れる流体の流量調節を行うための流量調節弁装置に関するものである。

従来の流量調節弁装置としては、例えば特許文献１が知られている。この特許文献１の流量調節弁装置には、流入口から弁室を経て流出口に至る流路が形成された弁箱の上部に、ステッピングモータが載置されている。このステッピングモータの昇降体の上下位置によって開度が制御されるダイヤフラム弁が、弁箱及びステッピングモータ間に配置されている。

このようなステッピングモータの回転駆動軸に接続されている昇降体及びダイヤフラム弁は、昇降体下端のねじ部と、ダイヤフラム弁のねじ部とを螺合することによって一体化されている。また、ダイヤフラム弁は、弁箱とモータとの間でねじによる押圧力によって固定されているだけなので、シール性が不十分な場合がある。

そこで、ダイヤフラム弁と弁室のシール性を高めるために近年では、ダイヤフラム弁を予め弁室の頂面に、例えばレーザーを用いて溶着したり、接着剤により接着している。その後に、弁室に弁蓋を取り付け、モータの回転駆動軸に接続されている昇降体に、ダイヤフラム弁の軸部を接続している。このように、弁蓋及び弁室から成る弁箱とダイヤフラム弁とを固定することで、シール性が向上する。

特開２００５－５４９５４号公報

しかしながら、上述のように弁箱と一体化したダイヤフラム弁を昇降体に螺合させて取り付ける場合には、ダイヤフラム弁と共に弁箱も回転することになる。従って、ダイヤフラムの軸部を昇降体に回転が停止するまで完全にねじ込む必要があるので、回転を受けた弁箱の流入口、流出口の方向は成り行き次第となり、ステッピングモータに対して所定方向を選択することが困難となる。

弁箱とステッピングモータとを所定方向に揃って向けられないと、全体をコンパクト化することが困難となる。また、流入口、流出口を流体の供給装置の配管に接続する場合や、ステッピングモータを電気ケーブルに接続する場合に、最短距離での接続が困難となり、接続作業に時間を要し、設置に必要なスペースも大きくなるという問題がある。

本発明の目的は、ダイヤフラム弁を弁箱に固定して流路のシール性を維持すると共に、本体部をモータ部に対して所定方向に容易に取り付け可能な流量調節弁装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る流量調節弁装置は、本体部と、該本体部に回転自在に取り付けられ、昇降する昇降体を備えるモータ部の前記昇降体と一体化する連結部とから成る流量調節弁装置であって、前記本体部は、側方から流体の流入口と流出口となる一対の管体を接続し、内部で前記管体同士を連通する流路部を備える弁箱と、該弁箱に固定され、軸部の下端の弁体を押し引きすることで前記流路部の断面積を変化させて、通過する流体の流量を調節するダイヤフラム弁とから構成され、前記ダイヤフラム弁は、前記軸部の上方に環状凹部を有し、前記連結部は、２分割されたカップリング半部を有し、該カップリング半部を一体化させることで、前記環状凹部のみに対して、回転自在に連結する環状凸部を下部に形成すると共に、上部外周面に第１の外ねじ部を形成することを特徴とする。

本発明に係る流量調節弁装置によれば、ダイヤフラム弁のシール性を維持した状態で、本体部の流入口、流出口をモータ部に対して所定方向に向けた状態を保持することができる。従って、流量調節弁装置を含む筐体の省スペース化を図ることが可能である。

流量調節弁装置の実施例の分解斜視図である。斜視図である。断面図である。流路部を開放した状態のモータ部を取り付けた断面図である。流路部を閉塞した状態のモータ部を取り付けた断面図である。

本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は実施例の流量調節弁装置１０の分解斜視図、図２は斜視図、図３は断面図である。流量調節弁装置１０は、例えばフッ化水素の水溶液、塩酸等の化学的活性の強い薬液である流体の流量を調節するものであり、流体が流れる本体部２０と、本体部２０の上部に回転自在に取り付けられている連結部３０とから成る。使用に際しては、本体部２０は連結部３０を介して後述するモータ部と一体化される。

本体部２０は、内部において流量を調節する弁箱２１と、弁箱２１の上面に溶着又は接着により固定され弁箱２１の内部に挿入されているダイヤフラム弁２２とから成っている。弁箱２１の両側には、管体から成る一対の流入口２３ａと流出口２３ｂとが突出されている。弁箱２１、流入口２３ａ、流出口２３ｂには、流れる流体の特性に応じて好適な樹脂、例えば耐熱性、耐薬品性を有するＰＦＡ等のフッ素樹脂が使用され、射出や押出等の樹脂成型によって製作されている。

弁箱２１の内部には、流入口２３ａと流出口２３ｂとを連通する流路部２４が形成され、弁箱２１の上面中央にはダイヤフラム弁２２を固定するための円形状の窪みから成る円状凹部２５と、四隅部には上下方向に向けて貫通孔２６とが形成されている。

樹脂製又はゴム製のダイヤフラム弁２２は、中心軸上に形成された円柱状の軸部２２ａと、軸部２２ａの下端に形成された略逆円錐状の弁体２２ｂと、軸部２２ａの周囲に同心円状に形成された薄型のダイヤフラム膜２２ｃとを有する。

ダイヤフラム膜２２ｃの外周部には、下方に向けて突起部２２ｄが円環状に形成されており、突起部２２ｄの外側面である周縁部と、円状凹部２５の内縁とが溶着や接着により固定されている。また、軸部２２ａの上方の側面には環状凹部２２ｅが形成されており、この環状凹部２２ｅの上部の頭部２２ｆは円板状とされている。

流路部２４は、流入口２３ａから弁箱２１の円状凹部２５とダイヤフラム膜２２ｃとの内面及び弁箱２１内を経由して流出口２３ｂに至っている。弁体２２ｂの略逆円錐状の外側面に対向して、弁箱２１の流路部２４には略逆円錐状の内面を有する弁座２４ａが形成されている。ダイヤフラム弁２２をモータ部により上下方向に押し引きすることによって、弁体２２ｂは弁座２４ａに密着したり離間して、その間の流路部２４の断面積を変えることにより、流量調節ができるようにされている。

連結部３０は、軸部２２ａの環状凹部２２ｅに回転自在に取り付けるために、円筒状部材を縦方向に２つに等分割した半円筒状のカップリング半部３１ａ、３１ｂと、これらのカップリング半部３１ａ、３１ｂをねじ止めにより固定して一体化すると共に、モータ部に接続してダイヤフラム弁２２を上下方向に押し引きする接続部３２とから成っている。カップリング半部３１ａ、３１ｂ、接続部３２は樹脂製であり、例えばＰＯＭ等のフッ素樹脂部材を研削して製作されている。

カップリング半部３１ａ、３１ｂのそれぞれの下部にダイヤフラム弁２２の環状凹部２２ｅに回転自在に嵌め込むための半フランジ状の環状凸部３３を有し、カップリング半部３１ａ、３１ｂ同士を合わせた状態の上部外周面には、接続部３２にねじ込むための第１の外ねじ部３４が形成されている。接続部３２は略円筒状であり、下部に第１の外ねじ部３４をねじ込むための内ねじ部３５が形成されており、上部外周面にはモータ部に接続するための第２の外ねじ部３６が形成されている。

軸部２２ａの環状凹部２２ｅ内に、カップリング半部３１ａ、３１ｂの環状凸部３３を両側から挟み込むように挿入することにより、２つの環状凸部３３は合わされて円環状とされ、軸部２２ａの環状凹部２２ｅに取り付けられる。カップリング半部３１ａ、３１ｂの第１の外ねじ部３４に、接続部３２の内ねじ部３５を螺合することによって、２つのカップリング半部３１ａ、３１ｂは一体化され、連結部３０は本体部２０に対して回転自在に、つまりカップリング半部３１ａ、３１ｂの環状凸部３３がダイヤフラム弁２２の環状凹部２２ｅに回転自在に取り付けられる。

このように構成された流量調節弁装置１０は、図３に示すようにモータ部が付設されていない状態では、ダイヤフラム弁２２の初期形状によって下方に押されて、弁体２２ｂの一部が弁座２４ａに接触した状態となっている。

図４は流量調節弁装置１０の本体部２０に回転自在に取り付けられている連結部３０を介して、流量調節弁装置１０をモータ部と一体化した状態の断面図である。流量調節弁装置１０の弁箱２１及びダイヤフラム弁２２の上面とカップリング半部３１ａ、３１ｂの周囲は、上蓋４０により覆われている。上蓋４０は例えばＰＴＦＥ等のフッ素樹脂部材を研削して製作され、中央部に連結部３０のカップリング半部３１ａ、３１ｂを挿通する円形孔４１を有している。

上蓋４０の四隅部には、弁箱２１の四隅部の貫通孔２６と連通する貫通孔４２が設けられている。弁箱２１の下面側から貫通孔２６、貫通孔４２を連通して金属製又は樹脂製の固定ねじ５０が挿通されており、上蓋４０の上部にはモータ部６０が載置され、固定ねじ５０は回転調整をした後にモータ部６０にねじ止め固定するために使用される。

モータ部６０は、ステッピングモータ６１と、ステッピングモータ６１を覆うケーシング６２と、ステッピングモータ６１により駆動する回転駆動軸６３と、この回転駆動軸６３と螺合し、接続部３２の第２の外ねじ部３６と螺合する昇降体６４と、ケーシング６２の底部に固定する底板部６５と、この底板部６５に固定され、昇降体６４を上下方向に案内する一対のガイド棒６６とが設けられている。

なお、昇降体６４は連結部３０の接続部３２を省略して、カップリング半部３１ａ、３１ｂの第１の外ねじ部３４と直接螺合してもよい。また、底板部６５の四隅部には、貫通孔２６及び貫通孔４２と連通するねじ孔６７が設けられており、このねじ孔６７に固定ねじ５０先端が螺合可能とされている。

なお、実施例ではケーシング６２はステッピングモータ６１を覆うように設けられているが、ケーシング６２は単にステッピングモータ６１を上蓋４０上に固定するものであってもよい。

回転駆動軸６３の外周部には外ねじ部６３ａが形成されており、昇降体６４には中心軸上に中央縦孔６４ａが形成され、中央縦孔６４ａの上下端の内側には内ねじ部６４ｂ、６４ｃがそれぞれ設けられている。昇降体６４の上端側の内ねじ部６４ｂが回転駆動軸６３の外ねじ部６３ａに螺合されると共に、下端側の内ねじ部６４ｃは接続部３２の第２の外ねじ部３６と螺合され、昇降体６４はガイド棒６６に沿って上下方向に摺動可能とされている。そして、回転駆動軸６３の正逆回転駆動に伴い、昇降体６４はガイド棒６６に沿って上下方向に駆動される。

流量調節弁装置１０にモータ部６０を取り付ける手順を説明すると、弁箱２１の上部を上蓋４０によって覆い、ダイヤフラム弁２２の軸部２２ａと弁箱２１に回転自在に取り付けられている連結部３０とを、上蓋４０の中央に設けられた円形孔４１に回転自在に挿通する。

次に、上蓋４０上にモータ部６０を載置し、回転駆動軸６３に昇降体６４が螺合した状態である昇降体６４の内ねじ部６４ｃに、円形孔４１から上方向に突出している連結部３０の接続部３２の第２の外ねじ部３６をねじ込んで螺合する。このようにして、昇降体６４を介して連結部３０に回転駆動軸６３が接続される。

連結部３０は本体部２０に回転自在に取り付けられているので、第２の外ねじ部３６を内ねじ部６４ｃに回転が停止するまで完全にねじ込んだ後に、流入口２３ａ、流出口２３ｂが所定方向を向くように、本体部２０を連結部３０に対して自在な方向に回転させることができる。

そして、モータ部６０の図示しないコネクタ部による配線方向に応じて、固定ねじ５０により流入口２３ａ、流出口２３ｂを接続すべき流体の供給装置の配管方向に合わせて、本体部２０を９０度単位で所定方向に回転させてから、本体部２０とモータ部６０とを固定ねじ５０によりねじ止め固定する。

弁箱２１の下面側から弁箱２１の貫通孔２６、上蓋４０の貫通孔４２、ねじ孔６７に、固定ねじ５０を連通して、弁箱２１とモータ部６０とを相互に回転不能にねじ止め固定する。このようにして、本体部２０の弁箱２１の流入口２３ａ、流出口２３ｂを所定方向に向けた状態で、流量調節弁装置１０とモータ部６０とを一体化し、流量調節弁装置１０のモータ部６０への取付作業が完了する。

モータ部６０を取り付けた流量調節弁装置１０の動作を説明すると、ステッピングモータ６１の回転駆動軸６３の回転運動を、ねじを介在させて昇降体６４の上下運動に変換する。この場合に、昇降体６４はガイド棒６６によって回転方向の移動は制限され、上下方向にのみ移動が許容される。この昇降体６４の上下運動は連結部３０に伝達され、連結部３０は上下方向に移動する。カップリング半部３１ａ、３１ｂはこの上下方向の移動によって、軸部２２ａを介してダイヤフラム弁２２を引き上げたり押し下げたりする。

つまり、ダイヤフラム弁２２の弁体２２ｂが引き上げられると、図４に示すように流路部２４は開放された状態となり、弁体２２ｂが押し下げられると、図５に示すように流路部２４は閉塞された状態となる。その際に、ダイヤフラム膜２２ｃは大きく変形するが、ダイヤフラム膜２２ｃの周縁は弁箱２１に固定されているので、高いシール性を維持することができる。

なお、実施例では連結部３０と昇降体６４は別部材としているが、連結部３０に昇降体６４の機能を備えるようにすることもできる。

このように本発明に係る流量調節弁装置１０によれば、ダイヤフラム弁２２のシール性を維持した状態で、本体部２０の流入口２３ａ、流出口２３ｂをモータ部６０に対して所定方向に向けた状態を保持することができる。従って、モータ部６０の配線方向等を考慮して、流量調節弁装置１０を含む筐体の省スペース化を図ることが可能である。

１０流量調節弁装置
２０本体部
２１弁箱
２２ダイヤフラム弁
２２ａ軸部
２２ｂ弁体
２２ｅ環状凹部
２３ａ流入口
２３ｂ流出口
２４流路部
３０連結部
３１ａ、３１ｂカップリング半部
３２接続部
３３環状凸部
４０上蓋
５０固定ねじ
６０モータ部
６１ステッピングモータ
６３回転駆動軸
６４昇降体

Claims

本体部と、該本体部に回転自在に取り付けられ、昇降する昇降体を備えるモータ部の前記昇降体と一体化する連結部とから成る流量調節弁装置であって、
前記本体部は、側方から流体の流入口と流出口となる一対の管体を接続し、内部で前記管体同士を連通する流路部を備える弁箱と、該弁箱に固定され、軸部の下端の弁体を押し引きすることで前記流路部の断面積を変化させて、通過する流体の流量を調節するダイヤフラム弁とから構成され、
前記ダイヤフラム弁は、前記軸部の上方に環状凹部を有し、
前記連結部は、２分割されたカップリング半部を有し、該カップリング半部を一体化させることで、前記環状凹部のみに対して、回転自在に連結する環状凸部を下部に形成すると共に、上部外周面に第１の外ねじ部を形成することを特徴とする流量調節弁装置。
前記連結部は、更に接続部を有し、該接続部は、下部に前記第１の外ねじ部と螺合する内ねじ部が形成されており、上部外周面に第２の外ねじ部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の流量調節弁装置。
前記第１の外ねじ部が前記昇降体の中心軸下端の内側に設けた内ねじ部と螺合することで、前記モータ部と連結することを特徴とする請求項１に記載の流量調節弁装置。
前記第２の外ねじ部が前記昇降体の中心軸下端の内側に設けた内ねじ部と螺合することで、前記モータ部と連結することを特徴とする請求項２に記載の流量調節弁装置。
前記弁箱には、上下に貫通する貫通孔が設けられており、該貫通孔及び前記モータ部の固定孔に固定ねじを連通することで、前記モータ部に対して前記弁箱が回動不能に固定されることを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載の流量調節弁装置。