JPH04503703A - ユニバーサル制御弁 - 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】 本発明は、機械的なエンジニアリング装置、とりわけ弁別用分野の技術、例えば 、減圧状況の下でまたは圧力不足の際に応答する安全弁に関する。ＩＰＣでは、 本発明にはＦ１６Ｋ　１７１０２の表示が付されている。

技術的課題 本発明が解決しようとする技術的課題は、給配停止の原因を取り除いた後、給配 設備の使用再開に伴う流体供給により、ユーザーの意図していない流体流出事故 を防ぐことのできるユニバーサル制御弁を如何に構成するかにある。水のような 非腐食性液体流体を取り扱う場合には最大必要流量をセットしておく必要があり 、さらにスケールの堆積を防止すると共に、弁を真空弁として使用する場合には 、液圧ブラストの発生をできるだけ抑制するかまたはブラスト発生を完全に阻止 することがめら安全弁の分野における最新の解決策は、同一出願人による特許Ｐ ＣＴ／ＣＨ３８１００４８に見ることができる。この従来例の発明は、流体をユ ーザーに給配する設備の保護を目的としている。こうした設備では、例えば、配 管に発生するクラック、設備機器の保守点検、流体供給機能低下等の様々な理由 により、頻繁に供給の停止が起きている。ユーザーは、弁またはタップを開いて 流体の供給を受けているが、前述した理由により給配機器への流体の供るのを忘 れてしまうことがある。給配設備に再び流体を供給すれば、流体は弁およびタッ プまで送られていく。

弁およびタップが開いていれば、室内への流体の流出が起きる。この流体が水で あれば部屋は水浸しになる。取扱いに注意を要する流体、ガスあるいは酸であれ ば、こうした事態により深刻な被害を被ることがある。前述した特許による安全 弁は、弁の流出開口の圧力が低下した場合、自動的に流体の流れを遮断する機能 を備えている。この弁は先に指摘した問題点を解消してはいるものの、試験の結 果によれば未だ多くの問題点が残されている。試験開始後、ピストンの移動を妨 げるスケールが内側ケーシング壁に堆積し、数日の内にリングは機能障害を起こ した。液圧ブラストを起こさないでギャップを狭めることが困難なため、リング ギャップを如何にして調整するかは深刻な問題点である。ギャップを狭めると、 リングはピストンに非常に強く密着しリングは動かなくなる。また、上側ピスト ンと弁座との間のディファレンシャル表面に生じる弁の不安定性に関し未だ課題 が残されている。ところで、こうした課題は先の特許発明の実施例によりその一 部は既に解決済みである。この実施例では、有効ベローズ表面は上側シート表面 の７０％未満とされている。しかしながら、システムの不安定性についての問題 点は未解決のままである。ねじを用いばねを関与させて調節を行なう従来の方式 では、弁入口側の流入圧の影響を直接受けてしまうことによる。

挟貢箇與質ｑ解犬筈ｑ楓肌 本発明によるユニバーサル制御弁は、下側ケーシングと上側ケーシングとの間に 固定したダイアフラムを備えている。下側ケーシングの上側壁には、弁座により 縁取りした呼び径間口が設けである。この開口の他に、上側壁には流出ボートの 上方に自己洗浄ノズルを取り付けである。プレートとダイアフラムホルダーの間 に固定されたダイアフラムの厚い部分は、弁座上に配置されている。案内エレメ ントを備えたホルダーは呼び径間口内に移動可能に設置され、この案内エレメン トはねじを用いて引張ロッドに固定されている。引張ロッドの周囲にはプレート が位置し、またスタッドに固定されている。このスタッドは、上側ケーシングの 上部にねじ止めされている。引張ロッドの周囲にはスタッドにより圧縮されたば ねが巻き付けられ、ばねは反対側端部がプレートを押している。プレートの上側 には、呼び径間口の直径に等しい内径を持つプレート状チャンバが形成されてい る。このチャンバはリミットストッパにより縁取りされ、チャンバ内部にはプレ ートに密封固定されたベローズが位置している。ベローズの反対側端部は、上側 ケーシングの中間部に密封固定されている。自己洗浄ノズルの上方にはダイアフ ラムにオリフィスが形作られ、下側ケーシングとダイアフラムの間に圧力チャン バを形成し、またダイアフラムと上側ケーシングの間に別のチャンバを形成して いる。

本発明に係る実施例■のユニバーサル制御弁は、弁軸を介して引張移動可能でし かもプレートに固定された表示器ホルダーを備えている。下側ケーシングには平 衡チャンバに続く横方向オリフィスと、圧力チャンバに続く止めされるキャップ が周囲を取り囲んでピストンは可動゛設置されている。キャップの下側には、円 筒状チャンバ内のピストンの廻りにキャップに接してばねが配置されている。ピ ストンは反対側端部がビンを介してハンドルに連結され、同様にハンドルはキャ ップに連結されている。ねじの下側の上側ケーシング内部には、ばねを取り囲ん でキャリブレーション・スペーサが設置されている。チャンバはベローズにより 取り囲まれている。スタッドの下側の弁軸にはリミットストッパが固定され、ま たスタッドの開口内に別のスタッドが装着されている。

本発明に係る実施例ＩＩのユニバーサル制御弁は、下側ケーシングに設けた横方 向チャンネルと縦方向チャンネルを連結した電磁弁を備えている。

本発明に係る実施例ＩＩＩのユニバーサル制御弁は、上側ケーシング内にチャン ネルを形成している。第１のチャンネルは制御チャンバ内に始まっている。第２ のチャンネルは、下側ケーシングに穿孔され且つ流出開口に連結したチャンネル から始まっている。第１と第２のチャンネルの反対側端部は電磁弁に連結されて いる。

本発明に係る実施例ＩＶのユニバーサル制御弁は、以下の構成を備えている。す なわち、上側ケーシングにはチャンネルが穿孔してあり、これら各チャンネルの 端部はプラグにより閉じられている。第１のチャンネルの反対側端部は有効スペ ースに連結されている。また第２のチャンネルの反対側端部は制御チャンバに連 結されている。これらチャンネルは３方向２位置電磁弁に連結されている。

本発明に係る実施例Ｖのユニバーサル制御弁は、プレートに固定した引張ロッド を使用している。

本発明に係るユニバーサル制御弁には、既存の弁に比較して、先に指摘した多く の欠点を解消できる利点がある。すなわち： 給水管にクラックが生じた場合、水が溢れ出すのを自動的に阻止することができ る。

給水系統が故障した場合、水の流れを自動的に停止することができる。

水の消費量が異常に多い場合、流量を調節することができる。

汚染水が元に戻り給水源を汚染してしまうのを自動的に防ぐことができる。

外乱の消滅後、自動復帰することができる。

スケールの堆積による機能障害が起きない。

水圧ブラストが生じない。

弁を用いての調節を行なうことができる。

弁により配管系圧力を調節することができる。

弁を大幅に単純化することができる。

弁を真空弁として使用することができる。

流体圧が下限値以下に低下した場合、弁を遮断操作することができる。

信頼性が高く寿命の長い弁が得られる。

弁は、周知の世界的な流通商品である規格ケーシング内に収容することができる 。

弁のメンテナンスは容易に行なえる。

以下、図面に沿って発明を説明する。

第１図は、ユニバーサル制御弁の縦断面を示している第２図は、有効ブローワ表 面と下側プレート弁座表面に加わる力および圧力を示している。

第３図は、圧力変動の少ない流体系統に用いる、実施例１の弁の縦断面を示して いる。

第４図は、第３図に示す弁の側面図である。

第５ａ図は、実施例ＩＩの弁を、電磁弁方式による自動バイパス動作の行なわれ る遮断弁として使用した場合の縦断面を示している。

第５ｂ図は、第５ａ図のＡ−Ａ’に沿った縦断面を示している。

第６図は、上側ケーシングに装着しである、実施例ＩＩＩによる弁の縦断面を示 している。

第７図は、実施例ＩＶに則った弁、すなわち制御用に使用する弁を示している。

第８図は、ガス流体の通路の途中に用いた場合の実施例Ｖによる弁を示している 。

第１図から明らかなように、本発明に係るユニバーサル制御弁は、下側ケーシン グ１と上側ケーシング３の間に固定されたダイアフラム２を備えている。下側ケ ーシング１の上方壁７９には、弁座７８が縁取りした呼び径間口２６が設けられ ている。上側壁７９にはこの基準開口の他にも、流出ボート１７の上方に自己洗 浄ノズル１０が取り付けられている。プレート４とダイアフラム２の間にはダイ アフラム２の厚い部分が固定され、弁座７８に接してホルダー９が配置されてい る。ホルダー９は案内エレメント９ａを備え、呼び径間ロ２６内を移動可能に設 置されている。またこのホルダーは、ねじ８を用いて引張ロッド１１に固定され ている。引張ロッド１１の周囲にはプレート４が位置し、またこの引張ロッドは スタッド７に固定されている。スタッド７は上側ケーシング３の上部８４にねじ 止めされている。引張ロッド１１の周囲にばばね６が取り付けられ、スタッド７ がこれを圧縮している。従って、プレート４にはばねの反対側の端部を介して圧 縮力が作用している。プレート４の上側には、内径が呼び径間口２６の直径に等 しいプレート状チャンバ８１が形成されている。このチャンバ８１の周りにリミ ットストッパ８２が位置し、また内部にはプレートに密封固定されたベローズ５ が配置されている。

ベローズ５の反対側の端部は、上側ケーシング３の中間部８３に密封固定されて いる。自己洗浄ノズル１０の上方には、オリフィス１５がダイアフラム２に形成 され、下側ケーシング１とダイアフラム２の間に圧力室１３を形成し、またダイ アフラム２と上側ケーシングの間にはチャンバ１４が形成されている。

第３図および第４図から明らかなように、本発明の実施例工によるユニバーサル 制御弁には、表示器２４用にホルダー７７を使用している。このホルダーはプレ ート４に固定され、弁軸２３を介して引張操作可能である。

下側ケーシング１には、平衡チャンバ１６に連絡する水平オリフィス８５が設け られている。また下側ケーシングには、圧力チャンバ１３に連絡する縦方向オリ フィス２７が設けられている。オリフィス８５．２７は、ピストン２９を可動装 備したシリンダ状チャンバ３６に連絡している。ピストンはキャップ３１を用い て下側ケーシング１にねじ止めされている。円筒状チャンバ３６内に位置するピ ストン２９の周囲には、キャップ３１との間にばね３０が配置されている。ピス トン２９の反対側の端部はビン３３によりハンドル３４に連結され、同様にハン ドル３４はキャップ２９にビン結合されている。スタッド７より下方の上側ケー シング３内には、ばね６の周囲にキャリブレーション・スペース１８が形成され ている。チャンバ２２はベローズ５が取り囲んでいる。スタッド７の下部には、 ハンドル２３を持つ弁軸８６にリミットストッパ１９が固定されている。スタッ ド７の開口２１内には別のスタッド２０が装着されている。

第５ａ図および第５ｂ図から明らかなように、本発明の実施例ＩＩによるユニバ ーサル制御弁は電磁弁３８を使用している。この電磁弁は、下側ケーシング３内 の横方向チャンバ８５と縦方向チャンバ２７に連絡している。

第６図から明らかなように、本発明の実施例ＩＩＩによるユニバーサル制御弁は 、上側ケーシング４２内にチャンネル４５と４６を備えている。チャンネル４６ は制御チャンバ１４から始まっている。チャンネル４５は下側ケーシング１に開 口するチャンネル４４から始まり、出口開口に連絡している。チャンネル４５と ４６の反対側端部は電磁弁３８に連結している。

第７図から明らかなように、本発明の実施例ＩＶのユニバーサル制御弁は以下の 構造を備えている。すなわち、上側ケーシング３にはチャンネル５０．５１が開 口し、各チャンネルの端部はプラグ５２．５３により閉鎖されている。チャンネ ル５０は反対側の端部が有効スペース２２に連結している。またチャンネル５１ は反対側の端部が制御チャンバ１４に連結している。チャンネル５０．５１は３ 方向２位置（３／２）電磁弁４９に連結されている。

第８図から明らかなように、本発明の実施例■のユニバーサル制御弁はプレート ４に固定した引張ロッド１１を使用している。

ユニバーサル制御弁（第１図）は、下側ケーシング１に上側ケーシング３を宛て がい固定し、両方のケーシングの間にダイアフラム２を密着して取り付けである 。下側ケーシング１の内部には縦方向軸線に沿って呼び径間口２６が設けてあり 、チャンバ１６は圧力を平衡に保つようにしである。呼び径間口２６の上部には 弁座７８が配置されている。

自己洗浄ノズル１０は下側ケーシングの上側壁７９にあって、出口ボートとチャ ンバ１６との間に配置されている。上側ケーシング３の上部８４にはスタッド７ がねじ込まれ、下側端部がばね６を押している。さらに、ばね６は下側端部がプ レート４を押している。ダイアフラム２の厚い部分８０はホルダー９により保持 されている。ホルダーは案内エレメント９ａを備え、またプレート４の下部に固 定されたねじ８を備えている。プレート４は、上側にリミットストッパ８２の縁 取りしたプレート状チャンバ８１を備えている。ベローズ５は、上側が上側ケー シング３の内側中間部８３に、例えば密封状態且つ弾性的に固定連結されている 。

スタッド７により、プレート４に力を及ぼしているばね６を調節する。従って、 プレート４に流体圧が作用していなければ、プレートはダイアフラム２の厚い部 分８０を介して下側ケーシングｌ内の弁座７８に密封シールされ、呼び径間口２ ６を通じて流入ボート１２からチャンバ１６内に、さらにこのチャンバから流出 ボート１７に流体が流れ込むのを防いでいる。

給水設備に流体を供給する際、流体は流入ボート１２から進入してプレート４と このプレートの下側にあるダイアフラム２を洗浄する。さらに流体はダイアフラ ム２のオリフィス１５から制御チャンバ１４内に流入する。

この状態では、第２図に示すように、プレート４にはディファレンシャル力は作 用していない。

Ｆｒｅｚ　＝　Ｆｉｚ　−（Ｆｆ　−Ｆｂ　＋　Ｆｏ）　＝　０図中にて、Ａｅ ｆは有効ベローズスラスト表面、Ａｓは呼び径間口面積、Ｆｒｅｚは合力、ｆ　 （Ｐｕ）は流入圧力作用を表わしている。またＦｉｚは流出圧力、Ｆｆはばね圧 力、Ｆｂはベローズ押さえ力、Ｆｏは大気圧力を表わしている。

また同じ時期に、流体は自己洗浄オリフィス１０を通ってチャンバ１６に流入し 、流出ボート１７を通り、設備を通り抜けて弁／タップに送られていく。弁／タ ップが開いていれば流出する流体の量は不十分となり、ユーザーは気が付けば末 端の弁／タップを閉じることができる。プレートが下側位置にあれば、流入ボー ト１２に加わる圧力は最大となり、大気圧がチャンバ１６に加わるようになる。

末端の弁またはタップを閉めて流体の流出を防げばチャンバ１６内の圧力が高ま り、流入ボート１２の圧力と平衡化する。チャンバ１６内の合力がばね６の力と ベローズ５の力を上回りこれら力に打ち勝てば、プレート４は上端位置に移動し 、その結果、流体は流れることができる。持上がり速度が非常に遅く、また持上 がり速度はダイアフラム２のオリフィス１５により選択することができるため、 持上がり動作に際し水圧ブラストは発生することがない。前述の機能は中立の流 体取扱い機器において行なわれることはもとより、頻繁にクラックや供給圧低下 を起こす配管系統あるいは傾斜地形に敷設した配管設備の給水システムにおいて も確実に実行される。

本発明の実施例工による、第３図および第４図に示すバイパスを備えたユニバー サル制御弁は、圧力変動のない水圧の安定した配管系統に使用される。概ねその 作用は先に説明した弁に類似しているが、以下の点については異なっている。弁 の反対動作は、ビン３３により２本アームレバーとして連結されたハンドル３４ により行なわれる。レバーは、ばね３０に打ち勝ってピストン２９を移動させる 。この動作により圧力チャンバ１３と平衡チャンバ１６は連結され、圧力は均衡 してプレート４を持ち上げる。弁の位置は表示器２４により正確に把握すること ができる。この弁は遮断弁として使用することができる。遮断弁と使用する場合 、ハンドル２３はプレート４を下側端部位置に押し下げるまで回され、その際、 ダイアフラムは弁座７８の呼び径間ロ２６上に位置している。弁の開放時、ハン ドル２３は上側端部位置に到達するまで、すなわちリミットストッパ１９に達す るまで持ち上げられる。キャリブレーションスペーサ１８の数を適当に選択すれ ば弁機能を調節することができる。配管系を通る水流が停止した後、タップが開 いたままになっていることはよくあることであり、ユーザーの一部は、給水の再 開を予想してシャワーを満水状態のバスタブの中に投入しておくこともしている 。そうした場合、給水装置は給水管として働き、バスタブから汚水および空気を 吸い込んでしまうことがある。こうした現象が起きると配管内の水は汚染され、 また吸い込んだ空気により液圧ブラストが発生する。第３図および第４図に示し た制御弁は、真空弁としての働きをする弁である。従って、弁にはフロー停止ま たは配管のクラック発生に対応できる機能制御特性を備えており遮断弁または真 空弁として使用することができる。

第５図上よび第６図に示した弁の実施例ＩＩとＩＩＩは工場設備に使用される。

こうした例では、電磁弁はバイパス制御用に使われる。

第７図は、工場設備に制御弁として使用するユニバーサル制御弁の具体例ＩＶを 示している。電磁弁３８とチャンネル４５．４６を通じてバイパスすなわち配管 系は導通する。電磁弁４９は３方向２位置（３／２）形式のものである。上方ボ アは中立位置にあり、開放端部はチャンバ２２に連結されている。電磁弁の動作 に伴ってボア５０．５１は連結され、流体はチャンバ１４からチャンバ２２に流 れ、弁は閉じる。

第８図に示す実施例■の弁はガス流体に用いられる。

作動原理はすでに説明した実施例と同じであるが、弁を復帰するためにハンドル １１を使用した点が他のものとは異なっている。

本発明によるユニバーサル制御弁は、長期間の実用試験の結果、優れた機能を備 えていることが証明されている。前述した様々な特徴は本発明の有用性を明らか にするものであり、汎用技術としてユーザーは本発明を手軽に利用することがで きる。

ＦＩＧ、１ １ｐ・ＦＯＩ ＦＩＧ、２ ＦＩＧ、　３ ＦＩＧ、４ ＦＸＧ　５δ　ＦＸＧ　５ｂ ＦＩＧ、６ ＦＩＧ、７ ＦＩＧ、８ 国際規香餉失 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．下側ケーシング（１）と上側ケーシング（３）との間にダイアフラム（２） を固定し、また下側ケーシング（１）の上側壁（（９）には弁座（７８）により 縁取りされた呼び径開口（２６）が設けてあり、しかもこの開口の他に上側壁（ ７９）には流出ボート（１７）の上方に自己洗浄ノズル（１０）が取り付けられ 、またプレート（４）とダイアフラムホルダー（９）の間に固定されたダイアフ ラム（２）の厚い部分（８０）は弁座（７８）上に配置され、案内エレメント（ ９ａ）を備えたホルダー（９）は呼び径開口（２６）内に移動可能に設置され、 この案内エレメントはねじ（８）を用いて引張ロッド（１１）に固定してあり、 引張ロッド（１１）は周囲にプレート（４）が位置し、またスタッド（７）に固 定され、スタッドは上側ケーシング（３）の上部（８４）にねじ止めされ、引張 ロッド（１１）の周囲にはスタッド（７）により圧縮されたばね（６）が巻き付 けられ、ばねは反対側端部がプレート（４）を押しており、プレート（４）の上 側には、呼び径開口（２６）の直径に等しい内径を持ちリミットストッパ（８２ ）により縁取りされたプレート状チャンバ（８１）が形成され、このチャンバ内 部にはプレート（４）に密封固定されたべローズ（５）が位置し、ベローズ（５ ）の反対側端部は上側ケーシング（３）の中間部（８３）に密封固定され、自己 洗浄ノズル（１０）の上方にはダイアフラム（２）にオリフィス（１５）が形作 られ、下側ケーシング（１）とダイアフラム（２）の間に圧力チャンバ（１３） を形成し、またダイアフラム（２）と上側ケーシング（３）の間にチャンバ（１ ４）を形成していることを特徴とするユニバーサル制御弁。 ２．実施例Ｉによるユニバーサル制御弁において、弁軸（２３）を介して引張移 動可能でありしかもプレート（４）に固定されたホルダー（７７）には表示器（ ２４）が設置してあり、また下側ケーシング（１）には平衡チャンバ（１６）に 続く横方向オリフィス（８５）と圧力チャンバ（１３）に続く縦方向オリフィス （２７）が設けてあり、これらオリフィス（８５、２７）は円筒状チャンバ（３ ６）内で終わっているユニバーサル制御弁にして、下側ケーシング（１）にねじ 止めされるキャップ（３１）が周囲を取り囲んでピストン（２９）は可動設置さ れ、また円筒状チャンバ（３５）内にはピストン（２９）の廻りにキャップに接 してばね（３０）が配置され、またピストン（２９）は反対側端部がピンを介し てハンドル（３４）に連結され、同様にハンドル（３４）はキャップ（２９）に 連結されており、上側ケーシング（３）の内部にはスタッド（７）の下側にばね （６）を取り囲んでキャリブレーション・スペーサ（１８）が設置され、チャン バ（２２）はベローズ（５）により取り囲まれ、スタッド（７）の下側にはハン ドル（２３）を備えた弁軸（８６）にリミットストッパ（１９）を固定し、また スタッド（７）の開口（２１）内にスタッド（２０）を装着したことを特徴とす るユニバーサル制御弁。 ３．実施例ＩＩによるユニバーサル制御弁において、横方向チャンネル（８５） と縦方向チャンネル（２７）は、下側ケーシング（３）の電磁弁（３８）に連結 されていることを特徴とするユニバーサル制御弁。 ４．実施例ＩＩＩによるユニバーサル制御弁において、上側ケーシング（４２） 内にはチャンネル（４５）と（４６）が形成され、チャンネル（４６）は制御チ ャンバ（１４）内に始まり、またチャンネル（４５）は、下側ケーシング（１） に穿孔され且つ流出開口（１７）に連結したチャンネル（４４）から始まり、チ ャンネル（４５、４６）の反対側端部が電磁弁（３８）に連結されていることを 特徴とするユニバーサル制御弁。 ５．実施例ＩＶによるユニバーサル制御弁において、上側ケーシング（３）には チャンネル（５０、５１）が穿孔してあり、これら各チャンネルの端部はプラグ （５２、５３）により閉じられ、チャンネル（５０）の反対側端部は有効スペー ス（２２）に連結され、またチャンネル（５１）の反対側端部は制御チャンバ（ １４）に連結され、チャンネル（５０、５１）を３方向２位置（３／２）電磁弁 （４９）に連結してあることを特徴とするユニバーサル制御弁。 ６．実施例Ｖによるユニバーサル制御弁において、引張ロッド（１１）をプレー ト（４）に固定したことを特徴とするユニバーサル制御弁。