JPH048974A - ガス流量制御装置用バルブ - 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、ガスの比較的小流量を精密に制御する精密ガ
ス流量制御装置のバルブ部に関する。

〔従来の技術］ 精密ガス流量制御装置は、センサ一部と、バルブ部と、
制御回路部とからなっている。

センサ一部は第４図に示すとおり全ガス流量の何分の１
かが通過する細い導管とこの導管に巻いて設けた電熱線
コイル（図示していない）、すなわちセンサーとからな
っており、バルブ部の流入流路にバイパスとして接続し
ている。制御回路はセンサ一部のガス流量を検出してバ
ルブ部のガス流量を制御し、駆動するための電気を出力
する制御回路である。

バルブ部は、ガス流量制御装置用バルブでこのバルブの
駆動部に積層型圧電素子体を用いたものである。

従来の積層型圧電素子体を用いたガス流量制御装置用バ
ルブは、例えば特開昭８１−１２７９２３号公報に開示
されており、これを第９図および第１０図に示す。

第９図のガス流量制御装置用バルブはノーマルオーブン
タイ・ブで、通常、電圧を印加しないときは開である。

バルブ本体５１は、ブロック形状で水平の流入流路５１
１、垂直部と水平部とからな流出流路５１２、および流
入流路５１１に通じ流出流路５１２にも通じる上部開放
の開口部５１３を有している。

弁座５２は、厚肉板状でバルブ本体５１の開口部５１３
の下部上面に設置し、中央に流出流路５１２の垂直部と
つながる貫通孔である弁口５２１を有している。弁体５
３は円柱状で下部に先細りのテーバ部を有し弁座５２の
弁口５２１の上側でバルブ本体５１の開口部５１３に位
置しており、弁座５２の弁口５２１と接触、およびかい
離する。　ダイアフラム５４は、薄肉円板状で弁体５３
の上面に接して取付られ、この外周部分がバルブ本体５
１の開口部５１３の側面上部に固定され、ダイアフラム
５４の上面側と下面側とをシールし、すなわち開口部５
１３を密封する。

バルブ本体５１の上面に開口部５１３をフタするように
筒状部材５５を立設して固定する。この筒状部材５５内
に柱状の積層型圧電素子体５６を挿入し、この下端面に
弁棒５７を固着する。積層型圧電素子体５Ｂの上端面は
、筒状部材５５の頂部にねじ込んだフタ、すなわち開度
調整ねじ５８の下面と接触する。

この開度調整ねじ５８は弁体５３の開度を調整するため
のねじでもある。

次に積層型圧電素子体５６を説明する。圧電効果を有す
る圧電素子は、厚さ：０．１〜０．２ｍｍ程、直径：約
１０〜２０ｍｍ程の円板である。導電性の金属薄板は：
　０．０５〜０．２ＩＩ１１程、直径：圧電素子と略同
径の円板である。

この圧電素子と金属薄板とを交互に１枚づつ積み重ねて
圧電素子の枚数で１００〜２００枚程を積層する。各々
の金属薄板を一つおきに正極リードで、他の一つおきを
負極リードで接続し、さらに直流（ＤＣ）電圧印加用リ
ード５６１．５６２を接続する。

この積層型圧電素子体５６は、これに例えばＤＣ５００
■を印加するとこの積層方向に６０〜１００μｌ程伸び
る。これによってガス流量制御装置用バルブの弁棒５７
が押し下げるれ、同時に弁体５３が下方に変位する。こ
れによって、弁体５３と弁座５２との間隙、すなわち開
度が小さくなる。すなわち積層型圧電素子体５６に印加
するＤＣ電圧によって開度が調整され、ここを通過する
ガスの流量を制御するとかできる。

そして、積層型圧電素子体５Ｂに印加したＤＣ電圧を除
去すると、積層型圧電素子体５６は、ＤＣ電圧印加によ
る伸びた分だけ縮まり元に戻る。

従って、弁体５３はダイヤフラム５４の復元力によって
元の位置に復帰し、開度も元に復帰する。

第１０図は、ノーマルクローズタイプすなわち通常、Ｄ
Ｃ電圧を印加しないときは閉の積層型圧電素子体５６を
用いたガス流量制御装置バルブの縦断面図である。

このノーマルクローズタイプのガス流量制御装置用バル
ブは、ノーマルオーブンタイプのガス流量制御装置用バ
ルブと、弁座５２、ダイヤフラム５４、筒状部材５５、
弁棒５７、開度調整ねじ５８および積層型圧電素子体５
６が同じ形状でほぼ同じ位置にある。

このバルブ本体６０はブロック形状で、水平の流入路８
０１、水平の流出流路８０２、およびこれら流入流路８
０１と流出流路６０２とに通じる開口部８０３を有して
いる。

弁座５２はバルブ本体６０の開口部６０３の高さ方向中
間に設け、弁体６１は上部に先細りのテーバ部を有し、
この弁座５２の下側に位置するように設ける。

さらに弁体６１をバネ６２で常時弁座５２の弁口５２１
に押圧しておき、バネ６２の弁体Ｂｌと反対側の端部は
バルブ本体６０にねじ接合して固定したフタロ０３の上
面と接触する。

［発明が解決しようとする課８］ 以上説明した従来のノーマルオーブンタイプのガス流量
制御装置用バルブはガスが通過するバルブ本体の開口部
内に弁体が存在し、この弁体は外周面にテーバ部を有し
、この弁体のテーバ部は弁座・弁口の内周面・端部と接
触、およびがい離する。すなわち、弁体のテーバ部外周
面と弁座・弁口の内周面とがこすり合い、これによって
摩耗して発生する金属粉等がバルブ本体の開口部を通過
するガスに混入する課題がある。

また従来のノーマルクローズタイプのガス流量制御装置
用バルブは、従来のノーマルオーブンタイプよりさらに
ガスが通過するバルブ本体の開口部内にバネが弁体およ
びバルブ本体のフタに接して存在するので、それだけ金
属粉等の発生が多くなる課題がある。

本発明の目的はガスが通過するバルブ本体の開口部内に
、弁口の内周面端部とこすり合うテーバ部外周面を有す
る弁体をなくし、金属粉等の発生を抑えたノーマルオー
プンタイプ、およびノーマルクローズタイプのガス流量
制御装置用ノくルブを提供することである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、ブロック形状で、流入流路、流出流路、およ
びこれらに通じる上部開放の開口部を有するすバルブ本
体と、 このバルブ本体の前記開口部と前記流入流路との間に形
成した弁座と、 この弁座に直接、当接とかい離とをし、前記バルブ本体
の開口部を覆って密封する、中央部が平面でこの平面外
側に断面円弧状の円環部を有する金属製薄板円形状のダ
イアフラムと、 このダイアフラムが前記弁座に直接、当接とかい離れを
するための駆動源である積層型圧電素子体とからなるこ
とを特徴とするガス流量制御装置用バルブであり、 さらにブロック形状で、流入流路と、流出流路と、これ
ら流入流路および流出流路に通じる上部開放の開口部と
を有するバルブ本体と、前記バルブ本体の開口部と流入
流路の間に設け、このバルブ本体を通過するガスが通過
する貫通孔を有する筒状の弁座と、 環状で前記バルブ本体の開口部に嵌合するダイヤフラム
押えと、 中央部が平面、この平面外側に断面円弧状の円環部を有
する薄板円形状で、外周部が前記バルブ本体の開口部の
側面に形成した段差部と前記ダイアフラム押えとで挟着
され、前記中央部平面の下面が前記弁座に直接、当接と
かい離とをし、前記バルブ本体の開口部を覆って密封す
る金属製のダイアフラムと、 上部に位置調整手段を有する筒状で、前記ダイアフラム
押えに立設し前記バルブ本体の開口部のまわりに固定す
る筒状部材と、 前記筒状部材の内部の軸方向で、前記位置調整手段の下
側に設けた柱状の積層型圧電素子体と、柱状部を有し上
面が前記積層型圧電素子体の下面下側に位置し、下面が
前記ダイアフラムの中央部平面上に位置する弁棒と、 からなることを特徴とするノーマルオーブンタイプのガ
ス流量制御装置用バルブであり、さらに、ブロック形状
で、流入流路と、流出流路と、これら流入流路および流
出流路に通じる上部開放の開口部とを有するバルブ本体
と、前記バルブ本体の開口部と流入流路との間に設け、
このバルブ本体を通過するガスが通過する貫通孔である
弁口を有する筒状の弁座と、環状で前記バルブ本体の開
口部に嵌合するダイアフラム押えと、 中央部が平面、この平面外側に断面円弧状の円環部を有
する薄板円形状で、最外周面が前記バルブ本体の開口部
の側面に形成した段差部と前記ダイアフラム押えとで挟
着され、前記中央部平面の下面が前記弁座に直接、当接
とかい離とをし、前記バルブ本体の開口部を覆って密封
する金属製のダイアフラムと、 貫通穴のあいたフタ部を有する筒状で、前記ダイアフラ
ム押えに立設し前記バルブ本体の開口部まわりに固定す
る筒状部材と、 底部と位置調整手段のフタ部とを有するほぼ筒状で、前
記筒状部材の内部にあってこれとほぼ同軸で、底部の下
面が前記ダイアフラムの中央部平面上に位置し、フタ部
の上部外周面が前記筒状部材のフタ部貫通孔と嵌合する
弁棒と、 前記弁棒にはこの底部上面の上側にこの弁棒軸直角方向
の貫通穴を形成し、この貫通穴を貫通し両端部が前記ダ
イアフラム押え、あるいは前記バルブ本体の開口部まわ
りの上面に載置したブリッジと、 前記弁棒の位置調整手段のフタ部の下端面と前記ブリッ
ジ中央部の上面との間に設けた積層型圧電素子体と、 前記弁棒の外周面に形成した段差部上面と前記筒状部材
のフタ部下面との間に設けた圧縮ばねとからなること特
徴とするノーマルクローズタイプのガス流量制御装置用
バルブである。

［作用］ 本発明によるガス流量制御装置用バルブは、ノ−マルオ
ーブンタイプまたはノーマルクローズタイプのいずれの
タイプであっても、ダイアフラムの中央部平面の下面を
バルブ本体の開口部に設けた弁座の上面に直接押し当て
て接触し、およびこれらの下面と上面とをかい離する。

従って本発明によるガス流量制御装置用ノクルブはこの
バルブ本体の開口部内にテーノく外周面を有する弁体が
存在しないので、弁体のチー、（外周面と弁座の弁口内
周面とがこすり合うことがなく、これにより摩耗して発
生する金属粉等がなｔ）。すなわち、この金属粉等がバ
ルブ本体を通過するガスに混入することがない効果があ
る。

［実施例］ 本発明によるガス流量制御装置用ノくルブの実施例をま
ず第１図〜第４図に示す。第１図は第１実施例を示すノ
ーマルクローズタイプのものの縦断面図で、第２図は第
１図の縦方向中心線面の断面図である。

第３図は第２実施例を示すノーマルオーブンタイプのも
のの縦断面図である。第４図は第１実施例のガス流星制
御装置用バルブの一部とセユ・サー部とを示す縦断面図
である。まず、第１図および第２図に基づいて第１実施
例を説明する。

バルブ本体３はプロ・ツク形状で、水平部３１１および
垂直部３１１を有する流入流路３１と、垂直部３２２お
よび水平部３２１を有する流出流路３２と、これら流入
流路３１の垂直部３１２に通じ流出流路３２の垂直部３
２２にも通じる上部開放円形の開口部３３とを有してい
る。

バルブ本体３の開口部３３と流入流路３１の垂直部８１
２の上側との間に弁座４を形成する。弁座４はバルブ本
体３の開口部３３の下面にノ（ルブ本体３と一体に形成
してもよいが、別体に作製して嵌合、固着してもよい。

弁座４はほぼ円筒状でこの貫通孔が弁口４１で、この弁
口４１は流入流路３１の垂直部３１２に連続している。

また、この弁座４の上端面外周側に円環状の突起を形成
する。弁座４は）くルブ本体３の開口部３３の下面に一
体に形成するとノくルブ本体３と同一の金属製となるが
、弁座４をノ〈ルブ本体３の開口部３３の下面に別体で
形成した場合は軟質金属等の弁座４に適した材料を選定
することができる。また弁座４の材料をプラスチックに
することもできる。

バルブ本体３の開口部３３の側面に、リング状の上面が
形成される軸方向の段差部を設ける。このリング状の上
面が形成された段差部に金属製円形状薄板のダイアフラ
ム５を載置する。このとき、ダイアフラム５の最外周部
下面がこの段差部の上面に接し、ダイアフラム５の中央
部が弁座４に接する位置に来て、ダイアフラム５がＩく
ルブ本体３の開口部３３を覆うかたちになる。また、こ
の段差部の上面に溝を形成し、この溝にパツキンを装着
してこのパツキン上面にダイアフラム５を載置するよう
にしてもよい。ダイアフラム５はこの最外周部および中
央部を平面形状にし、半径方向これらの間の部分、すな
わち中央部平面の外側全周に断面形状で言えば凸円弧状
の円環部を形成する。

円筒状部材６はほぼ円筒状で、貫通孔のあいたフタ部６
１を円筒状の本体部６２の上部にねじ接合して設けたも
ので、本体部６２の下部外周面にフランジ形状の大径部
６３を形成する。この円筒状部材６の大径部８３の外周
面がバルブ本体３の開口部３３の段差部上側にゆるく嵌
合する。この大径部６３の下面はダイアフラム５の最外
周部平面上面に接し、ダイアフラム５の最外周部平面を
バルブ本体３の開口部３３の段差部とで挟着する。

円筒状部材押え部材下角形外周、円形内周の環状で、環
状の軸方向にボルト用貫通穴がおいている。円筒状部材
押え部材下周面を円筒状部材６の外周面に嵌合させ、こ
のフランジ形状大径部６３を円筒状部材押え部材下面で
押える。そして、円筒状部材６をバルブ本体３の開口部
３３のまわりの上面にボルト締結によって固定する。

このとき、同時にダイアフラム５の最外周部が固定され
、ダイアフラム５の上面側と下面側とがシールされ、バ
ルブ本体３の開口部３３が密封される。また、円筒状部
材６はバルブ本体３の開口部３３内まわりに立設し固定
される。

ここで、円筒状部材６は特に円筒状にこだわらずこの他
の筒状であってもよい。

弁棒１０は底部１０１とほぼ筒状の本体部１０２とフタ
部１０３とを有するほぼ筒状で、底部１０１と本体部１
０２とは一体でなっている。フタ部１０３には貫通めね
じ穴がおいており、フタ部の外周は円形で下部に本体部
１０２とのねじ固定用おねじが形成され本体部１０２に
固定される。さらに底部１０１の下面には円錐形状の凹
部が形成されている。この底部１０１上面の上側に弁棒
１０の軸と直角方向に本体部１０２の筒の壁を貫通する
貫通穴１０４がおいている。

弁棒１０は円筒状部材６の内部にあって、これとほぼ同
軸に配置し、これらの間の下部と上部とに薄肉円筒形状
の軸受８．２５が位置し、この下部軸受８は円筒状部材
６のフタ部６１の下部内周面に、上部軸受２５は本体部
６２の一部内周面に各々固定する。また、弁棒ｌＯの上
部でこのフタ部１０３の円形外周面上部は円筒状部材６
のフタ部６１の貫通穴と嵌合する。弁棒１０底部１０１
下面の円錐形状の四部には球形の鋼球９が嵌入し、この
鋼球９の下部はダイアフラムスペーサ１２の上面に形成
した円錐形状の凹部に嵌入する。

ダイアフラムスペーサ１２は厚肉円板形状で上面には前
記した円錐形状の凹部が形されており、この下面がダイ
アフラム５の中央部平面上面に当接する。

ブリッジ１１は四角柱状の棒で、弁棒１０の軸直角方向
の貫通穴１０４を貫通し、両端が円筒状部材６の大径部
６３の段差上面に載置する。ブリッジ１１の軸方向長さ
は円筒状部材６、本体部６２の円形内周面直径より少し
長い。また円筒状部材押え７の内周面下部で、ブリッジ
１１の両端部が位置する部分には、それが占めるための
空間を形成する。ブリッジ１１の軸方向中央部上面には
円錐形状の凹部を形成し、ここに鋼球１３を嵌入する。

積層型圧電素子体１４は従来のそれと同様で直流電圧印
加用リード（図示していない）を接続している。積層型
圧電素子体１４は弁棒１０の内部にあってこれとほぼ同
軸に配置し、かつブリッジ１１の軸方向中央部の上面凹
部に嵌入した鋼球１３にベース■５を介して載置する。

ベース１５はほぼ厚肉円板形状で下面中央に円錐形状の
凹部を形成しており、この凹部にブリッジ１１に嵌入し
た鋼球１３の上部が嵌入する。

開度調整ねじ１８は頭なしボルト形状でこのねじ部が調
整用ねじである。開度調整ねじ１８は弁棒１０のフタ部
１０３の貫通めねし穴にねじ込み、この下端面が積層型
圧電素子体１４の上端面にねじれ防止部材１６を介在し
て押し当るようにする。ここで開度調整ねじ１８と弁棒
ｌＯのフタ部１０３との固定を確実にするため、ナツト
１７を開度調整ねじ１８のねじ部に接続してダブルナツ
ト形式にしてもよい。

ここで、このナツト１７と開度調整ねじ■８と弁棒ｌＯ
のフタ部１０３の貫通めねじ穴とで位置調整手段を構成
する。この位置調整手段は開度調整ねじ■８の下端位置
を調整するものである。

弁棒１０の外周面と円筒状部材６の内周面との間で、弁
棒１０、本体部１０２外周面に形成した段差部の上面と
円筒状部材６のフタ部６１下面との間にコイルばね１９
を介在させる。このコイルばね１９は下部軸受８と上部
軸受２５との間に位置する。

次に以上説明したノーマルクローズタイプのガス流量制
御装置用バルブの開閉について説明する。

まずコイルばね１９の力、荷重によって弁棒１０を下側
に押し下げ、弁棒ｌＯの下端面がダイアフラム５の中央
部平面上面に鋼球９、およびダイアフラムスペーサ１２
を介して当接しているので、ダイアフラム５の中央部平
面を下降する。

ダイアフラム５の中央部平面は下降してこの下面が弁座
４の上面、外周側突起の上端面に当接する。

このとき、ガス流量制御装置用バルブは閉である。

次に積層型圧電素子体１４にＤＣ電圧を印加するとこれ
は伸長するが、この下端面はブリッジ１１によって下降
しないように規制されている。従って積層型圧電素子体
１４は上方に伸長する。この上方の伸長によって開度調
整ねじ１８がこの軸方向上方へ移動し、開度調整ねじ１
８とねじ接合している弁棒ｌＯがコイルばね１９の力、
荷重に打勝って上昇する。この弁棒１０の上昇により、
ダイアフラム５の中央部平面が弁棒１０の下端面に追随
して弾性変形するようになっている。すなわち、ダイア
フラム５の中央部平面が上昇し、ダイアフラム５と弁座
との間に隙間があく。このとき、ガス流量制御装置用バ
ルブは開である。

次にＤＣ電圧の印加を除去すると、積層型圧電素子体１
４は元の長さに戻り縮むので、（厳密に言えばすぐに完
全に元に戻らない。）コイルばね１９の力、荷重によっ
て弁棒ｌＯが下降し、ダイアフラム５の中央部平面が下
り、弁座４の上端面と接触して閉となる。このガス流量
制御装置用バルブはＤＣ電圧を印加しないときに閉で、
ＤＣ電圧を印加したときに開であり、ノーマルクローズ
タイプである。

このガス流量制御装置用バルブにおいて、ダイアフラム
５の形状を中央部および最外周部において平面とし、半
径方向外周に近いこれら平面同志の中間部分、すなわち
、中央部平面の外側全周に断面形状で言えば凸円弧状の
円環部を設けたのは、次に説明するとおりである。まず
第１にダイアフラム５の中央部がほぼ平面状態で変位し
、弁座４の外周側の突起上端面と接触したときシール性
がよいこと、次にダイアフラム５の中央部の変形量とこ
の変形のための荷重との関係がリニアであるからである
。

このダイアフラム５の変形量とこのとき、）荷重がリニ
ア関係にあると、ダイアフラム５の変形量をコントロー
ルし易い効果がある。これは、例えば、ダイアフラムを
部分球殻状にした場合、変形のための荷重を増さなくて
もダイアフラムの変形量が大きくなるケース、ゾーンが
ありこの変形量のコントロールが難しいことから説明で
きる。また、ダイアフラム５の最外周部を平面にしたこ
とは、バルブ本体３、開口部３３に形成した段差部と円
筒状部材６とで挟着し易くするためである。

また、このガス流量制御装置用バルブが開の状態のとき
および閉の状態のとき、すなわち常時、積層型圧電素子
体１４にはコイルばね１９のバネ力によって圧縮荷重が
かかっている。従ってコイルばね１９は弁棒１０を下側
に押しさ下げるばね力を持つと同時に積層型圧電素子体
１４を圧縮するばね力を持っている。これは積層型圧電
素子体１４に圧縮荷重を常時かけた状態で使用した方が
一方を開放し圧縮荷重かＯの状態のときがある場合より
使い易いからである。また、この閉の状態のときの積層
型圧電素子体■４にかかる圧縮荷重はコイルばね１９の
ばね定数によって調整することができる。開度調整ねじ
１８は本実施例のガス流量制御装置用バルブが開のとき
（全開のとき）の開度を調整する開度調整用のねじであ
る。

この開度調整は、まず積層型圧電素子体１４に電圧、全
開時に相当する電圧を印加する。このとき積層型圧電素
子体１４が伸長してガス流量制御用バルブは開であり、
この開の状態を、開度調整用ねじ１８を回転して、所定
の全開状態にする。次にナツト１７をダブルナツトにし
て開度調整ねじ１８と弁棒ｌＯのフタ部１０３の貫通め
ねじ穴とを固定して、開度調整は終了する。

以上説明した第１実施例のノーマルクローズタイプガス
流量制御装置用バルブは、従来のノーマルクローズタイ
プのガス流量流量装置用バルブと比較して、ガスが通過
するバルブ本体３の開口部３３等の形状が単純で、この
内部にテーベ外周面を有する弁体、およびバネがなく弁
体およびバネ等の摩耗による金属粉等の発生がない。従
ってこの金属粉等のバルブ本体３を通過するガスへの混
入がない効果がある。

また、閉のとき以前に説明したとおりシール性がよく漏
れ止め性能がよい効果があり、ダイアフラム５の変形量
をコントロールし易い効果もある。

さらにダイアフラムスペーサ１２と鋼球９、ベース１５
と鋼球１３が各々接しているのでそれが互いに偏った荷
重を受けることがない効果もある。最後に弁座４の上面
突起を外周部に形成したので全開のときの流量を多く取
ることができる効果もある。

次に以上説明した第１実施例のノーマルクローズタイプ
ガス流量制御装置用バルブの円筒状部材６、および円筒
状部材押え７について説明する。

第５図に示すとおり、第１実施例の円筒状部材６の大径
部６３を本体部６２と分離、別体とし、この別体となっ
た大径部６３をダイアフラム押えとし、かつ別体となっ
た本体部６２と円筒状部材押え７とを一体にしてもよい
。

また第６図に示すとおり、第１実施例の円筒状部材６の
大径部６３を本体部６２と分離、別体とし、この別体と
なった大径部６３をダイアフラム押えとし、かつ別体と
なった本体部６２の下部外周面にフランジ部を形成し、
円筒状部材押え部材下面で本体部６２のフランジ部を押
えてもよい。このとき、円筒状部材押え部材下周面下部
は本体部６２のフランジ部が嵌合するように内周面上部
より大径にする必要がある。

さらに第６図の実施例において、ブリッジ１１の両端は
ダイアフラム押え６３の上面に載置しているが、ここで
このダイアフラム押え６３の高さを低くして、すなわち
、ダイアフラム押え６３の上面がバルブ本体の上面より
低くなるようにし、ブリッジ１１の長さを長くしてこれ
をバルブ本体３の開口部３３まわりの上面に載置しても
よい。

次に第３図に基づいてノーマルオープンタイプのガス流
量制御装置用バルブの実施例、すなわち第２実施例を説
明する。

第２実施例のバルブ本体３、弁座４、ダイアフラム５、
ダイアフラムスペーサ１２およびこれに嵌入する鋼球９
は第１実施例のそれらと形状およびそれらの配置等の構
成が同じである。ダイアフラム押え２０は第１実施例の
円筒状部材６、大径部６３と同じ形状で、これと同様に
バルブ本体３、開口部３３の段差部上側の側面にゆるく
嵌合する。また、ダイアフラム押え２０の下面はダイア
フラム５の最外周部平面の上面に接し、ダイアフラム５
の最外周部平面をバルブ本体３、開口部３３の段差部と
で挟着する。

円筒状部材２１はフタ部２１１と円筒部２１２とフラン
ジ部２１３とからなっている。フタ部２１１は中央に貫
通めねじ穴を有し、外周面下部に円筒部２１２との固定
用おねじを有し、円筒部２１２の上部をフタするように
ねじ接合して固定する。円筒部２１２は円筒形状で上部
にフタ部２１１をねし接合するためのめねじが形成され
ている。フランジ部２１３は外周面が四角形で内周面が
円形であり、内周面は円筒部２１２の最下部、外周面に
きつく嵌合して固定され、円筒部２１２にフランジを形
成したかたちとなる。またフランジ部２１３には軸方向
のボルト用貫通穴がおいている。円筒状部材２１の円筒
部２１２とフランジ部２１３とは第７図に示すとおり一
体であってもよい。円筒状部材２１はダイアフラム押え
２０の上面に載せて立てボルト締結によってバルブ本体
３に固定する。このとき、ダイアフラム押え２０の内周
面と円筒状部材２１の内周面とは連続した内周面となる
ようにする。また、このときダイアフラム５の最外周部
平面が固定され、ダイアフラム５の上面側と下面側とが
シールされ、バルブ本体３の開口部３３が密封される。

弁棒２２は底部２２１と円筒部２２２とから一体でなり
、底部２２１の下面および上面には各々円錐形状の凹部
を形成し、円筒部２２２の最上部外周面にフランジ形状
の突起を有している。

弁棒２２は円筒状部材２１の内部にあって、これと同軸
に配置し、弁棒２２と円筒状部材２１との間でこの下部
、中間部、および弁棒２２とダイアフラム押え２０との
間には一体の軸受２３を設け、軸受２３は円筒状部材２
１の本体部２１２の内周面に固定する。弁棒２２の底部
２２１に形成した円錐形状の凹部には鋼球９の上部が嵌
入し、この鋼球９の下部はダイアフラムスペーサ１２の
円錐形状の四部に嵌入する。

鋼球１３、積層型圧電素子体１４、ベース１５、ねじれ
防止部材１６、ナツト１７、開度調整ねじ１８、および
コイルばね１９は第１実施例のそれらと形状が同じであ
る。ただし、開度調整ねじＩＢは円筒状部材２１のフタ
部２１１の貫通めねし穴に接合し、開度調整ねじ１８の
下端面にねじり防止部材１６を当接して設け、このねじ
り防止部材１６の下端面に積層型圧電素子体１４を設け
る。積層型圧電素子体１４は円筒状部材２１の内部にあ
って、これとほぼ同軸に位置し、ベース１５に載置する
。ベース１５は弁棒２２、底部２２１の上面に形成した
円錐形状の凹部に嵌入した鋼球１３に載置する。

コイルばね１９は円筒状部２１の内周面と弁棒２２の外
周面との間で、かつ弁棒２２上部外周面の突起下面と軸
受２３の上面との間に配置する。ねじり防止部材１６外
周面およびこの上面外周部に接っして固定した円環状の
スペーサ２４はこの外周面が円筒状部材２１円筒部２１
２の内周面と嵌合する。

ここで、第１実施例とほぼ同様に開度調整ねじ１８とナ
ツト１７と円筒状部材２１のフタ部２１１の貫通めねじ
穴とで位置調整手段を構成する。

次に以上説明した第２実施例のノーマルオーブンタイプ
ガス流量制御装置用バルブの開閉について説明する。

まず、コイルばね１９の力、荷重によって弁棒２２を上
側に引き上げておく、このときダイアフラム５の中央部
平面は第１実施例と同様にその弾性力によって弁棒２２
の下面に追随するように鋼球９、およびダイアフラムス
ペーサ１２とともに上昇して弁座４の上端面と離れ、か
い離している。すなわち、ガス流量制御装置バルブは開
である。

この開の状態のとき、積層型圧電素子体１４にはコイル
ばね１９により圧縮荷重がかかつている。また位置調整
手段ねじ１８を上下移動することによって弁棒２２の位
置、すなわち開度を調整することができる。

次に積層型圧電素子体１４にＤＣ電圧を印加するとこれ
が伸長する。積層型圧電素子体１４はこの上端面が開度
調整ねじ１８によって上方に移動できないいように規制
されいているので、下方へ伸長する。従って、積層型圧
電素子体１４はこの伸長によって弁棒２２をコイルばね
１９の力、荷重に打勝って下側へ押し下げる。弁棒２２
が下側に下がると同時にダイアフラム５が弾性変形して
、この中央部平面が弁座４の上端面に二当接する。これ
らの当接、接触によってこのガス流量制御装置用バルブ
は閉となる。

次に積層型圧電素子体１４に印加したＤＣ電圧を除去す
ると積層型圧電素子体１４は軸方向に縮み、ＤＣ電圧を
印加しないときのもとの長さに戻る。

このとき、弁棒２２はコイルばね１９の力、荷重によっ
て正確にいえば、ダイアフラム５の弾性力にもよって上
側に押し上げられる。そしてダイアフラム５も弾性変形
してこの中央部平面が弁棒２２の下面に追随して鋼球９
、およびダイアフラムスペーサ１２とともに上昇し、ダ
イアフラム５の下面と弁座４の上端面とかがかい離する
。これらのかい離によってこのガス流量制御装置用バル
ブは開くとなる。

すなわち、このガス流量制御装置用ノくルブは、ＤＣ電
圧を印加したときに閉で、このＤＣ電圧を印加しない通
常のときは開であるノーマルオーブンタイプのガス流量
制御装置用ノくルブである。

以上説明した第２実施例のノーマルオーブンタイプのガ
ス流量制御装置用バルブは、ダイアフラム５の中央部平
面下面と弁座４の上端面とが直接当接とかい離とをする
ので、テーバ外周面を有する弁体のテーバ外周面と弁座
の弁口・内周面端とがこすることもないので、これらの
こすることによる摩耗粉の発生がない。従ってこの摩耗
粉のノくルブ本体を通過するガスへの混入がない効果が
ある。

また、第１実施例で説明した効果と同様の、閉のときシ
ール性がよい効果、ダイアフラム５の変形量をコントロ
ールし易い効果、互いに偏った荷重を受けない効果、お
よび全開のとき流量を多く取ることができる効果もある
。

以上説明した第１実施例、および第２実施例のダイアフ
ラム５は中央部平面の外側全周に断面形状で言えば凸円
弧状の円環部を形成したが、凸円弧状でなく凹円弧状で
もよく、また２重の凸円弧状、あるいは２重の凹円弧状
であってもよい、さらに凸円弧状と凹円弧状を組合せて
もよい。たたし、ダイアフラム５の製造を考慮すると１
重の凸円弧状または凹円弧状のものが１番造り易く、凸
円弧状と凹円弧状とを組せたものか僅かであるが造り難
い。

［発明の効果］ 以上説明したとおり本発明によるガス流量制御装置用バ
ルブはノーマルクローズタイプおよびノーマルオーブン
タイプいずれであってもガスが通過するバルブ本体内に
テーバ外周面を有する弁体がない。従ってこの弁体のテ
ーバ外周面が弁口等とこすり合うこともないので、この
摩耗による金属粉等の発生がバルブ本体内においてない
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はノーマルクローズタイプのガス流量制御装置用
バルブの第１実施例の縦断面図、第２図は第１図の縦方
向中心線面の断面図、第３図は第２実施例でノーマルオ
ーブンタイプのガス流量制御装置用バルブの縦断面図、
第４図はノーマルクローズタイプのガス流量制御装置の
センサ一部とバルブ部の一部とを示す縦断面図、第５図
および第６図は第１実施例の変形例を示す部分縦断面図
、第７図、および第８図は第２実施例の変形例を示す部
分縦断面図、第９図は従来のノーマルオーブンタイプの
ガス流量制御装置用バルブの縦断面図、第１０図は従来
のノーマルクローズタイプのガス流量制御装置用バルブ
の縦断面図である。 ３・・・・・・バルブ本体、　　　　３１・・・・・・
流入流路。 ３２・・・・・・流出流路、３３・・・・・・開口部。 ４・・・・・・弁座、４１・・・・・・弁口。 ５・・・・・・ダイアフラム、　　　６．２１・・・円
筒状部材。 ７・・・・・・円筒状部材押え、　　８，２３．２５・
・・弁棒の軸受。 ９．１３・・・鋼球、　　　　　　　１０．２２・・・
弁棒。 １１・・・・・・ブリッジ、１２・・・・・・ダイアフ
ラムスペーサ。 １４・・・・・・積層型圧電素子体、　１５・・・ヘー
ス１６・・・・・・ねじり防止部材、　　１７・・・・
・・ナツト。 １８・・・・・・開度調整ねじ、　　　１９・・・・・
・コイルばね。 ２０・・・・・・ダイアフラム押え、２４・・・・・ス
ペーサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）、ブロック形状で、流入流路、流出流路、およびこ
   れらに通じる上部開放の開口部を有するバルブ本体と、 このバルブ本体の前記開口部と前記流入流路との間に形
   成した弁座と、 この弁座に直接、当接とかい離とをし、前記バルブ本体
   の開口部を覆って密封する、中央部が平面でこの平面外
   側に断面円弧状の円環部を有する金属製薄板円形状のダ
   イアフラムと このダイアフラムが前記弁座に直接、当接とかい離とを
   するための駆動源である積層型圧電素子体とからなるこ
   とを特徴とするガス流量制御装置用バルブ。 ２）、ブロック形状で、流入流路と、流出流路と、これ
   ら流入流路および流出流路に通じる上部開放の開口部と
   を有するバルブ本体と、 このバルブ本体の開口部と流入流路との間に設け、前記
   バルブ本体を通過するガスが通過する貫通孔を有する筒
   状の弁座と、 環状で前記バルブ本体の開口部に嵌合するダイアフラム
   押えと、 中央部が平面、この平面外側に断面円弧状の円環部を有
   する薄板円形状で、最外周部が前記バルブ本体の開口部
   の側面に形成した段差部と前記ダイアフラム押えとで挟
   着され、前記中央部平面の下面が前記弁座に直接、当接
   とかい離とをし、前記バルブ本体の開口部を覆って密封
   する金属製のダイアフラムと、 上部に位置調整手段を有する筒状で、前記ダイアフラム
   押えに立設し、前記バルブ本体の開口部のまわりに固定
   する筒状部材と、 この筒状部材の内部にあってこれとほぼ同軸方向で、前
   記位置調整手段の下側に設けた柱状の積層型圧電素子体
   と、 柱状部を有し上面が前記積層型圧電素子体の下面下に位
   置し、下面が前記ダイアフラムの中央部平面上に位置す
   る弁棒と、 からなることを特徴とするガス流量制御装置用バルブ。 ３）、ブロック形状で、流入流路と、流出流路と、これ
   ら流入流路および流出流路に通じる上部開放の開口部と
   を有するバルブ本体と、 このバルブ本体の開口部と流入流路との間に設け、前記
   バルブ本体を通過するガスが通過する貫通孔を有する筒
   状の弁座と、 環状で前記バルブ本体の開口部に嵌合するダイアフラム
   押えと、 中央部が平面、この平面外側に断面円弧状の円環部を有
   する薄板円形状で、最外周部が前記バルブ本体の開口部
   の側面に形成した段差部と前記ダイアフラム押えとで挟
   着され、前記中央部平面の下面が前記弁座に直接、当接
   とかい離とをし、前記バルブ本体の開口部を覆って密封
   する金属製のダイアフラムと、 貫通孔のあいたフタ部を有する筒状で、前記ダイアフラ
   ム押えに立設し、前記バルブ本体の開口部のまわりに固
   定する筒状部材と、 底部と位置調整手段のフタ部とを有するほぼ筒状で、前
   記筒状部材の内部にあってこれとほぼ同軸で、底部の下
   面が前記ダイアフラムの中央部平面上に位置し、フタ部
   の上部外周面が前記筒状部材のフタ部貫通孔に嵌合する
   弁棒と、 前記弁棒にはこの底部上面の上側にこの弁棒軸直角方向
   の貫通穴を形成し、この貫通穴を貫通し両端部が前記ダ
   イアフラム押え、あるいは前記バルブ本体の開口部のま
   わりの上面に載置したブリッジと、 前記弁棒の位置調整手段のフタ部の下端面と前記ブリッ
   ジ中央部の上面との間に挟んで設けた積層型圧電素子体
   と、 前記弁棒の外周面に形成した段差部上面と前記筒状部材
   のフタ部下面との間に挟んで設けたばねと、 からなること特徴とするガス流量制御装置用バルブ。 ４）、特許請求の範囲第２項あるいは第３項のガス流量
   制御装置用バルブにおいて、前記ダイアフラムの中央部
   平面の上面に板状のスペーサを載置し、このスペーサの
   上面と前記弁棒の下面との間に球体を設けたことを特徴
   とするガス流量制御装置用バルブ。 ５）、特許請求の範囲第４項のガス流量制御装置用バル
   ブにおいて、前記積層型圧電素子体の下面に板状のベー
   スを設けるとともに、このベースの下面と、前記弁棒の
   上面、あるいは前記ブリッジの上面との間に、球体を設
   けたことを特徴とするガス流量制御装置用バルブ。