JPH01162147A - ダイアフラム式バルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、プロセスガスクロマトグラフ等において高圧
サンプルガスの採取に使用される高圧用ダイアフラム式
バルブの改良に関する。

〈従来の技術〉 第４図はプロセスガスクロマトグラフの従来例を示す構
成図である。この図において、Ａは２室に分れた恒温槽
で、室Ａ、にサンプルバルブ、カラム等が収められ、室
Ａ２は防爆構造とされ検出器が収められる。室Ａ、にお
いて、点線で囲んだ部分Ｓ■はサンプルバルブ部分で、
６つの接続口１ａ〜１ｆと計量管１ｔを有するサンプル
バルブ１が含まれる９点線で囲んだ部分ＢＰはバックフ
ラッシュバルブ部分で、４つの接続口２ａ〜２ｄを有す
るバルブ２．４つの接続口３２Ｌ〜３ｄを有するバルブ
３、カラム４及び抵抗５が含まれる。

点線で囲んだ部分Ｃ８はカラムスイッチングバルブ部分
で、４つの接続口６＆〜６ｄを有するバルブ６とカラム
７．８が含まれる。室Ａ２には、例えば熱伝導度形検出
器（ＴＣＤ）が収められている。

このような構成でサンプルガス（Ｓａｍｐｌｅ）はサン
プルバルブ１の接続口１ｄがら導入され、計量管１２を
満たしたのち接続口１ｅがら排出される。この状態でサ
ンプルバルブ１がオンとなり、その内部流路が実線の接
続状態から破線の接続状態に切換えられると、計量管１
ｔのサンプルガスは管Ｔ、より与えられるキャリアガス
（Ｃａｒｒｉｅｒ）によって搬送されカラム４に達する
。カラム４で成分の分離が行なわれた後、カラムスイッ
チングバルブ６の弁操作によりカラム７．８を選択し更
に分離を行い、これらカラムで溶出された成分が検出器
９で検出される。

尚、バックフラッシュバルブ２．３は成分分離の過程で
実線のように接続され、サンプルバルブ１からのガスは
バルブ２からカラム４、バルブ３を通ってカラムスイッ
チングバルブ６に流れ、バルブ３に与えられたキャリア
ガスは抵抗５を通りバルブ２を経て排出される。バック
フラッシュ時には、破線接続状態に切換えられ、サンプ
ルバルブ１からのガスは抵抗５を通ってカラムスイッチ
ングバルブ６に流れ、バルブ３に与えられたキャリアガ
スはカラム４を逆流しカラムに残存する不要成分を排出
する。

このような装置では複数のバルブが使用されているが、
ダイアフラム式バルブはロータリースライド式バルブに
比べて応答性に優れ、長寿命、且つ高温下での使用に耐
えられる為、応答性等が特に要求される場合にはダイア
フラム式バルブが使用される。

第５図並びに第６図は米国法人サイスモグラフ・サービ
ス・コーポレーションより型式Ｍ　ｏ　ｄ　ｅ１８とし
て販売されているダイアプラム式サンプリングバルブを
示し、第５図はその上面図、第６図は断面図を表わす９
図中、１０はシリンダー、１１はボディ、１２はキャッ
プ、１３はシリンダー、１０のベースとボディ１１間に
設けられた円柱、１４はシリンダー１０内を円柱１３を
ガイドに上、下する第１のピストン、１５は同じくシリ
ンダー１０内を円柱１３をガイドに上、下動する第２の
ピストン、１６は第１のピストンを付勢するクローズ・
バネ、１７ａ〜１７ｆはプランジャーで、１７ａ、１７
ｃ、１７ｅは長いプランジャー、１７ｂ、１７ａ、１７
ｆは短いプランジャーである。

１８はキャップ１２とボディ１１とによって挾まれたバ
ルブシート、１９は位置決め用のビン、２０はバネ力の
弱いスプリング、２１は空気導入・排出用の導管接続口
である。

このような構成で、定常モードにおいては接続口２０に
空気が供給されておらず、第１のピストン１４がクロー
ズ・バネ１６によって付勢され、第２のピストン１５と
共に上方に押し上げられる。

これによって長いプランジャー１７ａ、１７ｃ。

１７ｅが第１のピストン１４の先端部で押されてバルブ
シート１８に圧接される。このとき、第１のピストン１
４の先端は短いプランジャー１７ｂ。

１７ａ、１７ｆに接触せず、これらプランジャーはバル
ブシート１８に作用しない。

バルブ作動モードでは、接続口２１より第１のピストン
１４と第２のピストン１５との間に空気が供給される。

これにより先ず第２のピストン１５が弱いバネ２０に抗
し上方に押し上げられる。

これによって短い１ランジャー１７ｂ、１７ａ。

１７ｆがバルブシート１．８に圧接される。このとき、
長いプランジャー１７ｚ、１７Ｃ，１７ｅに対しては逃
げが設けられている為、これらプランジャーによって第
２のピストン６の動作が邪魔されることはない、プラン
ジャー１７ｂ、１７ｅＬ。

１７＋がバルブシート１８を介しキャップ１２に当接す
ると第２のピストン１５の動きが止まる。

その後、更に導入される駆動空気圧により第１のピスト
ン１４がクローズ・バネ１６に抗し押し下げられ長いプ
ランジャー１７ａ、１７ｃ、１７ｅへの圧接状態が解除
される。

第７図はこのような動きによって作動するダイアフラム
式バルブの動作状態を示す説明図で、白丸はプランジャ
ーがバルブシート１８に圧接された状態を示し、斜線の
丸はプランジャーがバルブシート１８に圧接されていな
い状態を表わす９本図の場合は定常モードを表している
。

このような装置においてサンプルガスが高圧の場合、バ
ルブシート１８に作用する１ランジヤー１７＆〜１７ｆ
は通常より高い押圧力で圧接されたければリークが発生
する。

プランジャー１７ａ〜１７ｆをバルブシート１８に押し
付けるピストン１４．１５の力は供給される空気圧とピ
ストンの面積との積によって決るが、従来装置の場合、
第１、第２のピストン１４゜１５は円柱１３をガイドに
上、下動するもので、中心部に円柱１３が通っており、
円柱の断面積に相当する分、受圧面積がロスしている。

一方、サンプルバルブ等が収められている恒温ＩＡの内
部スペースは限られており、この部分に収容されるサン
プルバルブ等は可能な限り小さなものにする必要があり
、これ以上ピストンの直径を大きくすることは出来ない
。

このため、従来装置ではサンプルガスが高圧の場合、高
圧の給気源を設けてピストン１４．１５の押圧力を増力
している。しかしながら、プロセスガスクロマトグラフ
では空気圧源は通常３ｋｇ／　ｃｍ　’の一種類で、こ
れより高い空気圧を使用する場合には新たに空気源を設
ける必要があり、種々の障害を伴う。

〈発明が解決しようとする問題点〉 本発明の解決しようとする技術的課題は、特別な給気源
が要らず、プロセスクロマトグラフの・直温槽のような
限られたスペースで使用するのに適した小型化が可能な
ダイアフラム式バルブを実現することにある。

〈問題点を解決するための手段〉 前記ダイアフラム式バルブにおいて、ボディに設けた第
１のシリンダーに第１のピストンを滑合させ、このピス
トン内に第２のシリンダとこれに滑合する第２のピスト
ンを設け、第１の動作状態において、クローズ・バネに
よって、前記第１のピストン全体を前記プランジャー側
に付勢し長さの異なる二種類のプランジャーのうちの一
方を前記バルブシートに作用させて流路の切換を行い、
第２の動作モードにおいて、前記第２のシリンダー内に
駆動空気圧を導き前記第２のピストンによって前記他方
のプランジャーを前記バルブシートに作用させると共に
、前記第１のピストンを前記プランジャーと反対方向に
スライドさせ、これまで作用していたプランジャーを解
除し流路の切換を行うプランジャー駆動部と、前記ボデ
ィに連設された第３シリンダと該第３シリンダに滑合す
る第３ピストンとで形成される圧力室で通常の駆動空気
圧を２段階に使用して高圧の駆動空気圧を得て前記プラ
ンジャー駆動部の第２のシリンダーに駆動空気圧として
与える圧力増幅部とを設けたことにある。

く作用〉 前記の技術手段は次のように作用する。即ち、前記プラ
ンジャー駆動部では、定常モードにおいて、前記クロー
ズ・バネによって付勢された前記第１のピストンは短い
方のプランジャーに作用し、このプランジャーを前記バ
ルブシートに押圧する。

長い方のプランジャーは前記第１のピストンに設けられ
た孔から前記第２のシリンダー内に挿入されており、前
記第１のピストンはこのプランジャーに作用しない。

バルブ作動モードにおいて、前記第２のピストンは駆動
空気圧を全面で受けてスライドし、前記長いプランジャ
ーに作用し、このプランジャーを前記バルブシートに押
圧する。第２のピストンの動きが止まった後、第１のピ
ストンが駆動空気圧を受けて前記プランジャー側とは反
対の方向にスライドし、前記短いプランジャーへの押圧
を解除する。

このようなプランジャー駆動部に対し、前記バルブ作動
モード時において第３シリンダーと第３ピストンで形成
される圧力室で、通常の駆動空気圧を２段階に使用して
高圧の駆動空気圧を得、前記１ランジヤ一駆動部の第２
のシリンダーに駆動空気圧として供給する。

〈実施例〉 以下１本発明の実施例について図を用いて詳しく説明す
る。第１図は本発明実施例の構成断面図である。第１図
において、２２，２３．及び３４はボディを構成する第
１．第２．及び第３の筒状体で、第１筒状体２２のうち
筒状部２２＆がプランジャー駆動部を構成するボディ部
分、筒状部２３ｂが圧力増幅部を構成するボディ部分で
ある。

２４はこのボディ２２の一端（上部）に取付はネジ２４
ａ、２４ｂを介して取付けられたキャップである。２６
はクローズ・バネで、筒状体２３から伸びた円柱２３ａ
のまわりに配設されている。

このクローズ・バネには皿バネが用いられるが、高圧の
サンプルガスでリークが生じないように、１バネの種類
、枚数が選ばれ、充分な押圧力が得られるように構成さ
れる。

２７はクローズ・バネ２６によって付勢された第１のピ
ストンで第１筒状体２２内に設けられた第１のシリンダ
ー２２＆に滑合している。この第１のピストン２７の内
部には第２のシリンダー２７ａが設けられ、この部分に
第２のピストン２８が滑合している。２９はバネ力の弱
いバネ、３０はキャップ２４と筒状体２２との間に介挿
されたバルブシート、３１ａ〜３１イはプランジャー（
第１図ではプランジャー３１ａ、３１ｄだけが図示され
ている）で、このうち、３１ａ、３１ｃ。

３１ｅは短いプランジャー、３１ｂ　、３１ｃｔ、３１
ｆは長いプランジャーで、長いプランジャーは第１のピ
ストン２７に設けられた孔から第２のシリンダー２７ａ
内に挿入されている。

２３ｂは第２ｆＷｉ状体２３内に連設された第３のシリ
ンダーで、該第３シリンダー２３ｂの径は後述の第４シ
リンダー２５ｂの径より小さい、該第３シリンダー２３
ｂには、第３筒状体３４の上部に形成された第３ピスト
ン３４ｅが滑合している。

尚、２３．Ｌは第３のシリンダー２３ｂから第２のシリ
ンダー２７８Ｌに空気圧を導（管路、２３ｅは第３のシ
リンダー２３ｂに設けられたリーク孔である。

２５はボディ（第２筒状体）２３の他端（下部）に取付
けられたシリンダーベースで、空気圧導入。

用の導管接続口２５＆が設けちれている。２５ｂはシリ
ンダーベース２５に連設された第４のシリンダーで、該
第４シリンダー２５ｂの径は上記第３シリンダー２３ｂ
の径より大きい、該第４シリンダー２５ｂには、第３筒
状体３４の下部に形成された第４ピストン３４ｓが滑合
している。２５Ｃは第４のシリンダー２５ｂに設けられ
たリーク孔である。

３２は第３筒状体３４の上部中央部分に設けられ内部に
スプリング３４．Ｌが装着されているスプリング保持具
、３４ａは導管接続口２５ａから導入される空気を導く
ｇ路、３４ｂ、３４ｂ−は０リング、３４ｃは０リング
３４ｂ、３４ｂ”と協働して逆止弁として機能するスチ
ールボール、３４ｆは管路３４ａから圧力室３３に空気
を導く管路である。

このような１１Ｉ或からなる本発明の実施例において、
最初、導管接続口２５２Ｌに空気圧が供給されず、バル
ブがいわゆるオフのバルブ定常モードとなっている。こ
の状態では、第１のピストン２７はクローズ・バネ２６
により付勢され、弱いバネ２９に抗し第１図の上方にス
ライドしている。これにより、第１のピストン２７は短
いプランジャー３１ａ＋　３１ｃ、３１ｅに作用し、こ
れらプランジャーをバルブシー）３０に押圧してバルブ
を第３図のような状態に切換える。尚、このとき長いプ
ランジャー３１ｂ、３１ｃＬ、３１＋は第１のピストン
２７に設けられた孔（図示せず）から逃げているため、
第１のピストン２７はこれらプランジャーに作用しない
。

次に、接続口２５８Ｌより例えば３ｋｇ／ｃｍ’の通常
の駆動空気圧が供給され、バルブがいわゆるオンのバル
ブ作動モードとなる。この状態では、先ず、導管接続口
２５２Ｌから供給され管路３４８Ｌを通って導入された
空気圧がスチール弁３４ｃを押し上げ、Ｏリング３４ｂ
、３４ｂ−とスチール弁３４ｃとの間の隙間、スプリン
グ３４ａの内部。

及び管Ｆ！＠３４　ｅを通って圧力室３３内に至り該圧
力室内を例えば３ｋｇ／ＣＩ’の駆動空気で満たす。

その後（若しくは同時に）、導管接続口２５ａから供給
され管路３４２Ｌを通って導入された空気圧をスチール
ボール３４ｃが受けてスプリング３４ｄを押圧し、第４
ピストン３４＆及び第３ピストン３４ｅがスライドし、
このようなピストンのスライドによって圧力室３３内の
圧力が２倍の例えば６ｋｇ／ｃｍ３に増幅される。この
ように通常の駆動空気圧をいわば２段階に使用して該空
気圧を増幅して生じさせた駆動空気圧は円柱２３８Ｌの
先端から第２のシリンダー２７ａ内に導入される。

シリンダー２７＆内の第２のピストン２８は、空気圧を
全面で受けてバネ２９に抗し第１図の上方にスライドし
、長いプランジャー３１ｂ、３１ｄ。

３１ｆに作用する。これらプランジャーがバルブシート
３０に押圧され、バルブシート３０を介しキャップ２３
に当たると第２のピストン２８の動きが止まり、その後
、第１のピストン２７が駆動空気圧を受けてクローズ・
バネ２５に抗し下方にスライドし、短いプランジャー３
１ａ、３１（。

３１ｅへの押圧が解除され、バルブを第３図と反対方向
に切換える。

〈発明の効果〉 以上、詳しく説明したような本発明によれば、前記圧力
室において、通常の駆動空気圧を２段階に使用して高圧
の駆動空気圧が作られる為、特別な給気源を使用するこ
となく高圧サンプルガスのバルブの切換が行える利点が
ある。また、逆止弁がない前記従来例の場合等に比して
、ピストンのストロークが短くて済み、結果的に底面積
を一定に保ったままでバルブ全体の高さを低くすること
ができるという利点もある。更に、前記第２のピストン
はこの駆動空気圧を全面で受ける構成となっている為、
ピストンの直径を可能な限り小さくすることが出来、バ
ルブを小型化することが出来るという利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の構成断面図、第２図は第１図の
本発明実施例の上面図、第３図は第１図の本発明実施例
の動作状態を示す説明図、第４図はプロセスガスクロマ
トグラフの従来例を示す構成図、第５図は従来装置の上
面図、第６図は従来装置の断面図−第７図は従来装置の
動作状態を示す説明図である。 ２２．２３．２４・・・筒状体、２３＆・・・第１のシ
リンダー、２３ｂ・・・第３のシリンダー、２３ｃ・・
・第４のシリンダー、２４・・・キャップ、２５・・・
シリンダーベース、２５＆・・・空気圧導入用接続口、
２６・・・クローズ・バネ、２７・・・第１のピストン
、２７ａ・・・第２のシリンダー、２８・・・第２のピ
ストン、３０・・・バルブシート、３１＆〜３１ｆ・・
・プランジャー、３２・・・スプリング保持具、３３・
・・圧力室、３４ｂ、３４ｂ−・・・０リング、３４ｃ
・・・スチールボール 第１図 第２図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内部にシリンダーが形成されたボディの一端にバルブシ
   ートを挾み込んでキャップを固定し、前記ボディ内から
   プランジャーをこのバルブシートに選択的に作用させ、
   前記キャップに設けた流路の切換を行うダイアフラム式
   バルブにおいて、前記ボディに設けた第１のシリンダー
   に第１のピストンを滑合させ、このピストン内に第２の
   シリンダとこれに滑合する第２のピストンを設け、第１
   の動作モードにおいて、クローズ・バネによって、前記
   第１のピストン全体を前記プランジャー側に付勢し長さ
   の異なる二種類のプランジャーのうちの一方を前記バル
   ブシートに作用させて流路の切換を行い、第２の動作モ
   ードにおいて、前記第２のシリンダー内に駆動空気圧を
   導き前記第２のピストンによって前記他方のプランジャ
   ーを前記バルブシートに作用させると共に、前記第１の
   ピストンを前記プランジャーと反対方向にスライドさせ
   、これまで作用していたプランジャーを解除し流路の切
   換を行うプランジャー駆動部と、前記ボディに連設され
   た第３シリンダと該第３シリンダに滑合する第３ピスト
   ンとで形成される圧力室で通常の駆動空気圧を２段階に
   使用して高圧の駆動空気圧を得て前記プランジャー駆動
   部の第２のシリンダーに駆動空気圧として与える圧力増
   幅部とを設けたことを特徴とする高圧用ダイアフラム式
   バルブ。