JPH04300481A - 弁アクチュエータ - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高圧気体の流れのコン
トロールに用いられる弁アクチュエータに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体工場、化学工場等で高圧気
体を保存するための弁アクチュエータの需要が高まって
いる。

【０００３】一般に、弁アクチュエータとしては手動の
ものが多いが、このものは弁操作に多大な労力を費やし
ていた。

【０００４】この労力軽減のために、圧縮空気を利用し
た弁アクチュエータが提案されている。これは、ハウジ
ング内にピストンを摺動可能とし、ピストンを付勢手段
により付勢し、一方、ピストン底面には、弁を開閉操作
する弁棒が当接しているものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の圧縮空気を利用した弁アクチュエータにあっては、
高圧気体に漏れを生じさせないように弁を閉位置保持さ
せるには、付勢力のかなり高い付勢手段が必要であった
。

【０００６】したがって、高いばね付勢力に打ち勝って
弁を開放するには、高圧の圧力流体をピストン底面に作
用させてピストンを移動させなければならず、このこと
は、弁操作の為にかなり高圧のガスを用意しなければな
らない。またピストンの受圧面積を大きくして低圧ガス
を利用することも考えられるが、アクチュエータ本体の
径が大きくなりスペース的にも使用に供しえない。

【０００７】本発明は、従来の技術が有するこのような
問題点に鑑み、弁の操作力軽減を図ると共に、小型の弁
アクチュエータを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の弁アクチュエータは、ハウジングに摺動可
能で、付勢手段により弁を閉じる方向に付勢される凹部
を備えたピストンと、弁の開閉操作を行う弁棒とピスト
ン凹部とハウジングの間で密封される非圧縮性流体と、
圧力流体を前記付勢手段に抗するようにピストンに作用
させる圧力流体導入部と、を備え、前記非圧縮性流体の
弁棒に対する受圧面積が、前記非圧縮性流体のピストン
凹部内でのピストンに対する受圧面積より大きいことを
特徴としている。

【０００９】

【作用】弁の開閉操作を行う弁棒とピストン凹部とハウ
ジングの間で密封される非圧縮性流体の圧力は、どの位
置においても一定である。

【００１０】そして、非圧縮性流体の弁棒に対する受圧
面積は、非圧縮性流体のピストン凹部内でのピストンに
対する受圧面積より大きいので、非圧縮性流体の弁棒に
対する受圧面には、非圧縮性流体のピストン凹部内での
ピストンに対する受圧面に作用する力より大きい力が作
用する。

【００１１】そして、この力は弁の閉位置保持力として
作用するので、従来と同じ弁の閉位置保持力を得るには
、ピストンを付勢する付勢手段として、従来のものと比
べて付勢力が小さいもので良い。

【００１２】これにより、ピストンを移動させ弁を開位
置にするため、圧力気体導入部に導入される圧力気体の
圧力は小さくて済むので、ピストン操作力の軽減が図ら
れると同時に、アクチュエータを小型化できる。

【００１３】

【実施倒】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１４】図１において、（１）は本発明の弁アクチ
ュエータを示している。

【００１５】（２）は上部ハウジング、（３）は下部ハ
ウジングを示し、これらハウジング（２），（３）は中
空の円筒状を成しており、その周縁を複数のボルト（４
）で締結している。

【００１６】したがって、本発明のハウジングは、本実
施例では、上部ハウジング（２）、下部ハウジング（３
）に相当する。

【００１７】なお、本実施例では、ハウジングを２分割
している例を示しているが、必ずしもそれに限定される
ものではなく、ハウジングを一体に形成するようにして
も良い。

【００１８】上部ハウジング（２）には、中央に開口部
（５）を有するハウジングカバー（６）が螺合（７）し
ている。

【００１９】ピストン（８）は小径部（９）と大径部（
１０）と凹部（１１）を備え、上部ハウジング（２）に
摺動可能に設けられおり、小径部（９）の上端はハウジ
ングカバー（６）の開口部（５）から進退自在に構成さ
れている。

【００２０】ピストン小径部（９）には、ねじ穴（１２
）が凹部（１１）内に貫通して設けられており、また、
ねじ穴（１２）には、調整ねじ（１３）が凹部（１１）
上壁までねじ込まれている。

【００２１】（１４），（１５），（１６）はＯリング
を示し、Ｏリング（１４）は調整ねじ（１３）とピスト
ン（８）を、Ｏリング（１５），（１６）は上部ハウジ
ング（２）とピストン（８）を密封している。

【００２２】ハウジングカバー（６）とピストン大径部
（１０）との間には、ピストン（８）を常時下方に付勢
する本発明の付勢手段に相当する圧縮スプリング（１７
）が設けられている。

【００２３】（１８）は本発明の弁棒の一部を構成する
第１弁棒を示し、第１弁棒（１８）は大径部（１９）と
小径部（２０）とを備え、上部ハウジジング（２）に摺
動可能に設けられている。

【００２４】（２１）はＯリングを示し、Ｏリング（２
１）は第１弁棒（１８）と上部ハウジング（２）を密封
している。

【００２５】第１弁棒（１８）と上部ハウジング（２）
と凹部（１１）の間には、本発明の非圧縮性流体に相当
するダイクロンオイル（２２）がＯリング（１４），（
１６），（２１）により密封されている。

【００２６】ここで、ダイクロンオイル（２２）の第１
弁棒（１８）に対する受圧面積Ｓ１は、ダイクロンオイ
ル（２２）の凹部（１１）内でのピストン（８）に対す
る受圧面積Ｓ２より大きく構成されている。

【００２７】ピストン大径部（１０）と上部ハウジング
（２）の側壁（２３），中間壁（２４）とで、本発明に
おける圧力流体導入部に相当するチャンバー（２５）が
形成されている。

【００２８】チャンバー（２５）は上部ハウジング（２
）に設けられた流体路（２６）と連通しており、流体路
（２６）は図外の圧力流体に連結されるコネクタ（２７
）と接続されている。ここで、圧力流体としては、圧縮
空気又は窒素ガス等が使用される。

【００２９】第１弁棒（１８）と上部ハウジング（２）
と下部ハウジング（３）とで形成されるチャンバー（２
８）の空気抜きのために、下部ハウジング（３）には空
気穴（２９）が設けられている。

【００３０】（３０）は本発明における弁を示し、弁（
３０）の弁体（３１）は、一端を下部ハウジング（３）
と螺合（３２）し、他端に高圧気体のシリンダー部を取
り付けるための外ねじ部（３３）を設けている。

【００３１】弁体（３１）には、本発明の弁棒を前記第
１弁棒（１８）と共に構成する第２弁棒（３４）が摺動
可能に設けられている。

【００３２】第２弁棒（３４）の一端は、ダイヤフラム
（３５）を介して第１弁棒（１８）と当接しており、そ
の他端は弁座インサート（３６）を介して高圧気体の入
口通路（３７）と当接している。

【００３３】第２弁棒（３４）と弁体（３１）との間に
は、弁座インサート（３６）と入口通路（３７）の当接
を解除する方向に第２弁棒（３４）を付勢する圧縮スプ
リング（３８）が設けられている。

【００３４】弁体（３１）のほぼ中央部には、高圧気体
の供給先に連結するコネクタが取り付けられる外ねじ部
（３９）が備えられている。

【００３５】入口通路（３７）には、出口通路（４０）
が連通されており、弁座インサート（３６）と入口通路
（３７）の当接が解除されると、高圧気体は入口通路（
３７）から出口通路（４０）へと流れ、高圧気体の供給
先に供給される。

【００３６】次に、作用について説明する。

【００３７】ピストン（８）にハウジングカバー（６）
とピストン大径部（１０）との間に設けられた圧縮スプ
リング（１７）による付勢力が加わると、ピストン凹部
（１１）内のダイクロンオイル（２２）にも圧縮スプリ
ング（１７）の付勢力が加わる。

【００３８】それに伴い、第２弁棒（３４）も下方に押
圧され、弁座インサート（３６）は高圧気体の入口通路
（３７）を閉鎖する。

【００３９】その際、第１弁棒（１８）とピストンの凹
部（１１）と上部ハウジング（２）の間で密封される非
圧縮性流体であるダイクロンオイル（２２）の圧力は、
どの位置においても一定である。

【００４０】そして、ダイクロンオイル（２２）の第１
弁棒（１８）に対する受圧面積Ｓ１は、ダイクロンオイ
ル（２２）のピストンの凹部（１１）内でのピストン（
８）に対する受圧面積より大きいので、ダイクロンオイ
ル（２２）の第１弁棒（１８）に対する受圧面には、ダ
イクロンオイル（２２）のピストンの凹部（１１）内で
のピストン（８）に対する受圧面に作用する力より大き
い力が作用する。

【００４１】この力は弁（３０）の閉位置保持力として
作用するので、従来と同じ弁の閉位置保持力を得るには
、ピストンを付勢する付勢手段として、従来のものと比
べて付勢方が小さいもので良い。

【００４２】そこで、弁（３０）を開位置に保持するに
は、ピストン大径部（１０）に作用する圧縮スプリング
（１７）の付勢力に打ち勝つ圧力の圧縮空気または窒素
ガスを、コネクタ（図示せず）、流体路（２６）を介し
てピストン大径部（１０）とハウジングの側壁（２３）
，中間壁（２４）とで形成されるチャンバー（２５）内
に導入して、ピストンを上方に移働させる。ピストンの
移勤量は数ｍｍ程度で良い。

【００４３】その際、ピストン（８）を付勢する圧縮ス
プリング（１７）は、従来のものと比べて付勢力が小さ
いもので良いので、ピストン（８）を上方へ移動させる
圧縮空気、又窒素ガスの圧力は、従来のものに比べてそ
の分小さくて済む。

【００４４】これにより、ピストン操作力の軽減が図ら
れると共に、ピストンの径が小さいので、弁アクチュエ
ータは小型のものとなる。

【００４５】また、第２弁棒（３４）の弁座インサート
（３６）が摩耗すると、弁（３０）の閉位置が保持され
なくなる。

【００４６】しかしながら、上述の調整ねじ（１３）を
締めつけ、その締めつけ力をダイクロンオイル（２２）
を介して第１弁棒（１８），第２弁棒（３４）に伝達す
ることで、第２弁棒（３４）は入口通路（３７）に押圧
されるので、弁座インサート（３６）の補償が達成され
る。

【００４７】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明の弁アア
クチュエータは、非圧縮性流体の弁棒に対する受圧面積
は、非圧縮性流体のピストン凹部内でのピストンに対す
る受圧面積より大きいため、ピストンを付勢する付勢手
段として、従来のものと比べて付勢力が小さいもので良
いので、ピストンを移動させ弁を開位置にするための圧
力気体導入部に導入される圧力気体の圧力は小さくて済
み、これにより、ピストン操作力の軽減が図られ、弁ア
クチュエータが小型のものとなり、更に、安全に弁操作
を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の空気圧弁が閉位置状態の縦断面
図である。

【符号の説明】

（１）　　弁アクチュエータ （２）　　上部ハウジング （３）　　下部ハウジング （４）　　ボルト （５）　　開口部 （６）　　ハウジングカバー （７）　　螺合 （８）　　ピストン （９）　　小径部 （１０）　　大径部 （１１）　　凹部 （１２）　　ねじ穴 （１３）　　調整ねじ （１４）　　Ｏリング （１５）　　Ｏリング （１６）　　Ｏリング （１７）　　圧縮スプリング （１８）　　第１弁棒 （１９）　　大径部 （２０）　　小径部 （２１）　　Ｏリング （２２）　　ダイクロンオイル （２３）　　側壁 （２４）　　中間壁 （２５）　　　　チャンバー （２６）　　　　流体路 （２７）　　　　コネクタ （２８）　　　　チャンバー （２９）　　　　空気穴 （３０）　　　　弁 （３１）　　　　弁体 （３２）　　　　螺合 （３３）　　外ねじ部 （３４）　　第２弁棒 （３５）　　ダイヤフラム （３６）　　弁座インサート （３７）　　入口通路 （３８）　　圧縮スプリング （３９）　　外ねじ部 （４０）　　出口通路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項】　　ハウジングに摺動可能で、付勢手段によ
   り弁を閉じる方向に付勢される凹部を備えたピストンと
   、弁の開閉操作を行う弁棒とピストン凹部とハウジング
   の間で密封される非圧縮性流体と、圧力流体を前記付勢
   手段に抗するようにピストンに作用させる圧力流体導入
   部と、を備え、前記非圧縮性流体の弁棒に対する受圧面
   積が、前記非圧縮性流体のピストン凹部内でのピストン
   に対する受圧面積より大きいことを特徴とする弁アクチ
   ュエータ。