JPH03107684A - 自動流体制御装置 - 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、流体圧を駆動源とする自動流体制御装置の改
良に係り、操作用流体圧に変動があっても、常に一定の
推力がステムに作用するようにした自動流体制御装置に
関するものである。

（従来の技術） シリンダー式やダイヤフラム式のアクチエータを備えた
自動流体制御装置は、弁等の流体制御器の開・閉状態に
応じて所謂ノーマル・クローズ型とノーマル・オープン
型の二種類に分けられる。

第３図はシリンダ式アクチエータを備えたノーマル・オ
ープン型の自動流体制御装置の一例を示すものであり、
操作用空気Ａが１咳された場合には。

スプリングＢの欠刃によってステムＣが上方へ引上げら
れ、流体通路が開放状態となり、また逆に。

操作用空気Ａが加わると、ピストンＤを介してスプリン
グＢが圧縮され、ステムＣが押し下げられて流体通路が
遮断状態となる。

前記ノーマル・オープン型の自動流体制御装置に於いて
、ピストンＤの有効断面積をＡＰ、！作用空気Ａの圧力
をＰｓ、スプリングＢの反力をＦｂとすれば、ステムＣ
に作用する下向きの推力Ｆｓは、Ｆｓ＝Ａｐ−Ｐｓ−Ｆ
ｂで表される。

前記ステム推力Ｆｓ、即ち弁体Ｅを弁座Ｆ側へ押し付け
る力Ｆｓは、弁体Ｅの閉止能力を十分に確保するのに必
要だけの大きさを有し、且つ常にほぼ一定値の推力Ｆｓ
であることが望ましい。何故なら、ステム推力Ｆｓが大
き過ぎると、弁閉止能力は向上するが、弁座Ｆや弁体Ｅ
に変形が生じ易くて耐久性等が低下すると共に、機械的
強度を高める必要から制御器（弁）が大形化することに
なり、また、逆にステム推力Ｆｓが小さ過ぎると、耐久
性等は向上するものの、弁閉止能力が低下することにな
るからである。

一方、従前のこの種自動流体制御装置に於いては、アク
チエータへ供給する操作用空気Ａの供給源として、所謂
小型の汎用コンプレッサーが広く使用されている。その
ため、一定圧力の操作用空気Ａを得ることが著しく困難
となり、空気圧Ｐｓが大きく変動（通常３．５〜７　ｋ
ｇ／、ｆｆｌ程度）することになる。

しかし乍ら、操作用空気圧Ｐｓが変動すると、前述の通
り最低空気圧下で弁閉止性能を確保すると共に、最高空
気圧下で所定の耐久性を保持しなければならないため、
流体制御器本体やアクチエータが大形化したり、或いは
操作用空気圧Ｐｓの許容変動範囲に厳しい条件を設定し
なければならず、実用上様々な支障を生ずることになる
。

例えば、操作用空気圧Ｐｓが３．５−７．Ｏｋｇ／ａ（
に亘って変動すると、ステム推力Ｆｓの最大と最小の比
は２以上となる。その結果、最小のステム推力Ｆｓで弁
閉止能力が確保できる様に設定した場合には、少なくと
もその２倍以上のステム推力Ｆｓが弁体Ｅ等へかかるこ
ともあり、弁体Ｅや弁座Ｆ等に変形が生じて耐久性が劣
化することになる。

また、制御器本体のグランド部がベローズやダイヤフラ
ム等を用いた所謂パックレス構造の場合には、弁体Ｅ等
の変形によるステムストロークの増大によってベローズ
等の伸長量も増加し、これが原因でグランド部の耐久性
が悪化するという問題がある。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、従前のこの種自動流体制御装置に於ける上述
の如き問題、即ち、一定圧力の操作用流体を得ることが
困難であり、しかも操作用流体圧Ｐｓの変動がそのまま
ステム推力Ｆｓの変動となって表われるため、弁閉止性
能か若しくは耐久性の何れか一方が犠牲になるという問
題を根本的に解決せんとするものであり、操作用流体圧
Ｐｓが変動してもステム推力Ｆｓが常に一定値となる構
造とすることにより、弁閉止能力と耐久性の何れか一方
を犠牲にすることなしに１両方を同時に、しかも大幅に
高めることが出来るようにした自動流体制御装置を提供
するものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、流体圧によりピストンを介してステムを弾性
体の反力に抗して押し下げることにより。

流体通路を遮断するようにした自動流体制御装置に於い
て、下方部を弁箱の弁室内へ、上方部をシリンダケース
内へ夫々挿入して昇降自在に配設され、その中間部にバ
ネ受けを設けたステムと；前記バネ受けと弁箱との間に
介挿され、ステムを上方へ付勢する第１弾性体と；前記
ステムの上方部・＼気密を保持して摺動自在に挿着され
、これに抜け止めされると共に操作用流体の圧力により
一定距踵だけ下方へ押圧摺動されるピストンと；前記第
１弾性体よりも大きな弾性反力を備え、前記ピストンと
バネ受けとの間に介設されてピストンを上方へ付勢する
第２弾性体とより構成され、前記操作用流体の加圧によ
るピストンの押下げ移動距離を規制することにより、ス
テムに加わる推力を一定値に保持することを発明の基本
構成とするものである。

（作用） 操作用流体Ａが供給されていない場合には、第１弾性体
１５の反力Ｆ工によりステムが上方へ押しヱげられ、流
体通路が開放される。また、第２弾性体１６によりピス
トン１３は上方へ押し上げられ、ステム６の抜け止め金
具２３によって抜け止めされた状態となる。

操作用流体Ａが供給されると、先ず反力の小さな第１弾
性体１５が圧縮され、弁体５が弁座４へ当座することに
よりステム６の下降が停止する。

引き続き、流体Ａによってピストン１３が下方へ押圧さ
れ、第２弾性体１６が圧縮されることにより、ピストン
１３は下方へ摺動する。

前記ピストン１３が下方へ摺動してその下端面１、３　
ｂがシリンダケース２ｚの底面へ接当すると、ピストン
１３の摺動は停止され、その状態に於ける第２弾性体１
６の弾性反力にほぼ相当する力が。

ステム６に推力Ｆｓとして作用する。

また、ピストン１３の移動が規制されるため。

操作用流体Ａの圧力が増加してもステム６に作用する推
力Ｆｓは変化せず、常に一定値に保持される。

（実施例） 以下、第１図及び第２図に基づいて本発明の詳細な説明
する。

第１図は本発明に係る流体制御装置の全開状態を示す縦
断面図であり、第２図は全開状態に於ける縦断面である
６図に於いて１は弁箱、２は流体通路、３は弁室、４は
弁座、５は弁体、６はステム、７はベローズ２８はベロ
ーズ支持体、９は蓋ナツト、１０はステムガイド体、１
１はシリンダトン、１４はバネ受け、１５は第１弾性体
、１６は第２弾性体、１７，１８，１９はＯリングであ
る。

前記弁箱１には流体通路２及び弁室３が形成されており
、又、弁室３の底面には弁体５が当・離座する弁座４が
形成されている。

下端部に弁体５を支持固定したステム６は、弁室３の上
端部に係止せしめた鍔状のベローズ支持体８を挿通して
、上方より弁室３内へ挿着され、昇降動自在に支持され
ている。

前記筒状のベローズ７は、ステム６の下方部を挿通せし
めて弁体受は金具５ａとベローズ支持体８間に配設され
ており、当該ベローズ７の上・下両端はベローズ支持体
８と弁体受は金具５ａへ夫々溶接されている。即ち、伸
縮自在なベローズ７及びシール材２０により、流体通路
２が通路外部に対してシールされている。

前記ベローズ支持体８の上方には、ステム６を挿通せし
めて筒状のステムガイド体１０が配設されており、蓋ナ
ツト９を弁室３の外周壁面に形成した螺子１ａへ締込む
ことにより、シール材２０を介して前記ステムガイド体
１０は、弁室３の」二方へ気密状に固設されている。

前記シリンダケース本体１１は、ステムガイド体１０を
挿通せしめた形態でこれに挿着されており、ステムガイ
ド体１０の外周面に嵌着した止めリング２１により、当
該ステムガイド１０へ緊密に固着されている。又、当該
シリンダケース本体１１の上方部には、操作用空気Ａの
供給口１２ａを設けたシリンダケース蓋体１２が螺着さ
れており、前記ケース本体１１とケース蓋体１．２とを
組合せることにより、シリンダケース２２が形成されて
いる。

尚、前記弁箱１や流体通路２．弁室３、弁座４゜弁体５
、ステム６、ベローズ７、ベローズ支持体８、Ｍナツト
９、ステムガイド体１０及びシリンダケース２２等の構
成は、所謂ベローズシール型自動流体制御装置として公
知のものである。

本発明に於いては、前記シリンダケース２２内のピスト
ン１３が、ステム６の上端部を挿通せしめてこれに気密
を保持しつつ摺動自在に挿着されており、止め金具２３
によって抜け止めされている。

又、ステム６の中間部には鍔状のバネ受け１４が設けら
れており、該バネ受け１４と前記ベローズ支持体８との
間に第１弾性体１５が、また、前記バネ受け１４とピス
トン１３との間に前記第１弾性体１５よりも弾性反力の
大きな第２弾性体１６が、夫々ステム６を挿通せしめて
直列状に配設されている。

次に２本発明の作動について説明する。

操作用空気供給口１２ａからシリンダ２２内へ供給する
操作用空気Ａを止め、シリンダ２２内が排気されると、
第２弾性体１６の弾性反力Ｆ２によってピストン１３が
ステム６の上端部まで押し上げられ、ピストン上端面１
３ａが止め金具２３へ接当する。また、こ九と同時に、
第１弾性体１５の弾性反力Ｆ工によってステム６が上方
へ押し上げられ、弁体５は弁座６から離座し、流体通路
２が流通状態（弁開放状態）となる。

一方、所定の設定圧（例えばＰｓ＝３．０ｋｇ／ａＪ）
の操作用流体Ａがシリンダ２２内へ供給されると。

その流体圧Ｐｓによってピストン１３が下方向へ押圧さ
れる。この時、第１弾性体１５の反力Ｆ□と第２弾性体
１６の反力Ｆ２とはＦ工＜Ｆ２の関係にあるため、先ず
第１弾性体１５が圧縮されることになり、これによって
ステム６が下降することになる。

ステム６が下降して弁体５が弁座６へ当座すると、ステ
ム６の下降が停止する。ステム６の下降が停止すると、
引き続きピストン１３によって第２弾性体１６が圧縮さ
れ、該第２弾性体１６の圧縮に伴なってピストン１３が
下方向へ摺動する。

ピストン１３は、その下端面１３ｂがシリンダケース本
体１１の底面１１ａへ接当するまで下降し。

接当により停止する。

即ち、シリンダケース本体底面１１ａヘビストン１３が
接当した時の第２弾性体１６の弾性反力をＦ２′　とす
ると、ステム６はほぼ前記Ｆ２′の推力でもって弁座４
側へ押圧されることになり、シート推力Ｆｓは、Ｆｓ弁
Ｆ２′となる。

今、ここで操作用流体圧Ｐｓが変動し、圧力Ｐｓが設定
圧（例えば３．０ｋｇ／Ｊ）を越えたとしても、ピスト
ン１３の下降がシリンダケース本体１１への接当によっ
て制限されるため、第２弾性体１６の圧縮量が増加する
ことはない。即ち、ピストン１３がシリンダケース本体
１１へ接当した時の第２弾性体１６の圧縮反力Ｆ２′は
空気圧Ｐｓが増加しても常に一定値に保持され、ステム
推力Ｆｓは前記Ｆ２′を越えることが無い。

（発明の効果） 本発明に於いては、ステム６の中間部にバネ受け１−４
を設け、ステム６の上端部にピストン１３を気密を保持
して摺動自在に抜け止め挿着すると共に、バネ受け１４
と弁箱１間に第１弾性体１５を、またバネ受け１４とビ
ス１−２１３間に第１弾性体１５よりも弾性反力の大き
な第２弾性体１５を夫々介設し、且つ操作用流体の加圧
によるピストン１３の摺動距離を一定値に規制する構成
としている。

その結果、操作用流体Ａの圧力が設定値より越えた場合
でも、ピストン１３による第２弾性体１６の圧縮量は設
定値に保たれ、その圧縮量に於ける弾性反力に相当する
一定の力が、常にステム６に推力として作用することに
なる。そのため、弁体５等に設定値以上の大きな推力が
作用してこれに変形を生じたり、或いは弁体等の変形が
原因で機器の耐久性が低下するようなことが皆無になる
と共に、操作用流体の供給源に厳しい圧力条件を設ける
必要もなくなり、流体供給源の設備費の削減が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明に係る自動流体制御装置の開弁状態を
示す縦断面図であり、第２図はその閉弁状態を示す縦断
面図である。 第３図は、従前の自動流体制御装置の縦断面図である。 Ａ　操作用流体　　　１　弁箱 ２　流体通路　　　　３　弁室 弁座　　　　　　５ ステム　　　　　７ ベローズ支持体　９ ステムガイド体　１１ シリンダケース蓋体 バネ受け　　　　１５ 第２弾性体　　　２２ 止め金具 弁体 ベローズ 蓋ナツト シリンダケース本体 １３　　ピストン 第１弾性体 シリンダケース

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）流体圧によりピストンを介してステムを弾性体の
   反力に抗して押し下げることにより、流体通路を遮断す
   るようにした自動流体制御装置に於いて、下方部を弁箱
   （１）の弁室（３）内へ、上方部をシリンダケース（２
   ２）内へ挿入して昇降自在に配設され、中間部にバネ受
   け （１４）を設けたステム（６）と；前記バネ受け（１４
   ）と弁箱（１）との間に介挿され、ステム（６）を上方
   へ付勢する第１弾性体（１５）と；前記ステム（６）の
   上端部へ気密を保持して摺動自在に挿着され、これに抜
   け止めされると共に操作用流体（Ａ）の圧力により一定
   距離だけ下方へ押圧摺動されるピストン（１３）と；前
   記第１弾性体（１５）より大きな弾性反力を備え、前記
   ピストン（１３）とバネ受け（１４）との間に介設され
   てピストン（１３）を上方へ付勢する第２弾性体（１６
   ）とより構成され、前記操作用流体（Ａ）の加圧による
   ピストン（１３）の押下げ移動距離を規制することによ
   り、ステム（６）に作用する推力（Ｆｓ）を一定値に保
   持することを特徴とする自動流体制御装置。（２）第１
   弾性体（１５）及び第２弾性体（１６）をコイルバネと
   すると共に、ステム（６）を挿通せしめて介設するよう
   にした請求項（１）に記載の自動流体制御装置。 （３）ピストン（１３）の下端面（１３ｂ）をシリンダ
   ケース（２２）の底面側へ接当させ、操作用流体（Ａ）
   の圧力によるピストン（１３）の押圧摺動距離を規制す
   るようにした請求項（１）に記載の自動流体制御装置。