JPH05240372A - 極低温パイロット弁 - Google Patents
極低温パイロット弁Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】極低温液体から発生した蒸気の流れを制御する
ための極低温パイロット弁を提供すること。 【構成】熱膨張係数の異る２つの部材から成る温度感知
素子を担持したアクチュエータ本体と、一体の弁部材を
保持した被制御部材保持具とから成る極低温パイロット
弁。アクチュエータ本体と被制御部材保持具とは、弁の
設定値校正手段としても機能する被荷重校正用螺条によ
って堅固に結合される。
ための極低温パイロット弁を提供すること。 【構成】熱膨張係数の異る２つの部材から成る温度感知
素子を担持したアクチュエータ本体と、一体の弁部材を
保持した被制御部材保持具とから成る極低温パイロット
弁。アクチュエータ本体と被制御部材保持具とは、弁の
設定値校正手段としても機能する被荷重校正用螺条によ
って堅固に結合される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に、制御弁に関
し、特に、極低温液体のような液体から発生した蒸気の
流れを制御するための制御弁に関する。
し、特に、極低温液体のような液体から発生した蒸気の
流れを制御するための制御弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガスは、広範囲の用途に使用されてい
る。ガスは、気相状態のときと液相状態のときとで体積
が大幅に異るので、使用場所に液相状態に貯留してお
き、必要なときにその都度気相状態に蒸発させて使用す
ることができるようにすることが多い。この手法は、周
囲条件下では気相であり、極めて低い温度下では液相状
態にある極低温流体の場合に一般的に用いられる。その
ような流体の例としては、窒素、酸素、アルゴン、水
素、ヘリウム等がある。
る。ガスは、気相状態のときと液相状態のときとで体積
が大幅に異るので、使用場所に液相状態に貯留してお
き、必要なときにその都度気相状態に蒸発させて使用す
ることができるようにすることが多い。この手法は、周
囲条件下では気相であり、極めて低い温度下では液相状
態にある極低温流体の場合に一般的に用いられる。その
ような流体の例としては、窒素、酸素、アルゴン、水
素、ヘリウム等がある。
【０００３】そのような極低温流体は、使用場所に液相
状態に貯留されており、実際の使用時に蒸発させてガス
生成物とされる。典型的な例としては、医療施設で使用
するために液体酸素を蒸発させる例、集積回路やマイク
ロチップの製造等の製造プロセスにおいてガスシール又
は不活性化処理に使用するために液体窒素を蒸発させる
例等がある。そのための典型的な設備は、液体貯留タン
クと、その液体を蒸発させるための蒸発器を備えてい
る。蒸発器は、電熱、スチーム、熱水等の熱源によって
駆動することができ、極低温液体の場合は、周囲空気の
熱によって駆動することができる。周囲空気式蒸発器を
用いる場合、米国特許第４，３９９，６６０号に記載さ
れている幅広蒸発器が好ましい。
状態に貯留されており、実際の使用時に蒸発させてガス
生成物とされる。典型的な例としては、医療施設で使用
するために液体酸素を蒸発させる例、集積回路やマイク
ロチップの製造等の製造プロセスにおいてガスシール又
は不活性化処理に使用するために液体窒素を蒸発させる
例等がある。そのための典型的な設備は、液体貯留タン
クと、その液体を蒸発させるための蒸発器を備えてい
る。蒸発器は、電熱、スチーム、熱水等の熱源によって
駆動することができ、極低温液体の場合は、周囲空気の
熱によって駆動することができる。周囲空気式蒸発器を
用いる場合、米国特許第４，３９９，６６０号に記載さ
れている幅広蒸発器が好ましい。
【０００４】未蒸発流体が使用場所へ送給されると非常
に有害である場合があるので、蒸発器は効率的に作動す
ることが肝要である。更に、特に極低温液体の場合、液
体がたとえ完全に蒸発されたとしても、そのガスを低温
による損傷を回避するのに十分に高い温度で使用場所へ
送給しなければならない。その温度は、一般に、少くと
も約−４°Ｃ（−４０°Ｆ）である。
に有害である場合があるので、蒸発器は効率的に作動す
ることが肝要である。更に、特に極低温液体の場合、液
体がたとえ完全に蒸発されたとしても、そのガスを低温
による損傷を回避するのに十分に高い温度で使用場所へ
送給しなければならない。その温度は、一般に、少くと
も約−４°Ｃ（−４０°Ｆ）である。
【０００５】又、液体貯留タンク／蒸発器組立体は、い
かなる天候条件下においても１日２４時間無人で作動す
ることができるものであることが望ましい。従って、流
体の温度が過度に低くなるのを防止するために用いられ
る感温制御弁は、周囲条件の急激な過酷な変化等の外因
に耐えることができ、設定値に乱れを起こさないもので
あることが肝要である。
かなる天候条件下においても１日２４時間無人で作動す
ることができるものであることが望ましい。従って、流
体の温度が過度に低くなるのを防止するために用いられ
る感温制御弁は、周囲条件の急激な過酷な変化等の外因
に耐えることができ、設定値に乱れを起こさないもので
あることが肝要である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、流体の流れに低温に対する防護を与えるとともに、
周囲条件の変化に基因する設定値の乱れを防護するため
にシステム保全を与えることができるパイロット弁を提
供することである。
は、流体の流れに低温に対する防護を与えるとともに、
周囲条件の変化に基因する設定値の乱れを防護するため
にシステム保全を与えることができるパイロット弁を提
供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、アクチュエータ本体と被制御部材保持具
を極低温パイロット弁であって、 （Ａ）前記アクチュエータ本体は、（１）自由端を有す
る金属製感知チューブと、（２）該金属製感知チューブ
内に挿入され、一端において金属製感知チューブの自由
端に溶接又はろう付けによって固着されており、他端に
アクチュエータを有している低熱膨張部材を含み、 （Ｂ）前記被制御部材保持具は、（１）該被制御部材保
持具を前記アクチュエータ本体内へ螺入して堅固な結合
部を形成するための被荷重校正用螺条と、（２）孔を有
する弁座と、（３）該弁座の孔を通して前記アクチュエ
ータに接触するための球状のばね被荷重弁プラグを含
み、 （Ｃ）前記アクチュエータ本体及び被制御部材保持具
に、入口弁ポート及び出口弁ポートが設けられているこ
とを特徴とする極低温パイロット弁を提供する。
成するために、アクチュエータ本体と被制御部材保持具
を極低温パイロット弁であって、 （Ａ）前記アクチュエータ本体は、（１）自由端を有す
る金属製感知チューブと、（２）該金属製感知チューブ
内に挿入され、一端において金属製感知チューブの自由
端に溶接又はろう付けによって固着されており、他端に
アクチュエータを有している低熱膨張部材を含み、 （Ｂ）前記被制御部材保持具は、（１）該被制御部材保
持具を前記アクチュエータ本体内へ螺入して堅固な結合
部を形成するための被荷重校正用螺条と、（２）孔を有
する弁座と、（３）該弁座の孔を通して前記アクチュエ
ータに接触するための球状のばね被荷重弁プラグを含
み、 （Ｃ）前記アクチュエータ本体及び被制御部材保持具
に、入口弁ポート及び出口弁ポートが設けられているこ
とを特徴とする極低温パイロット弁を提供する。
【０００８】本明細書で用いられる「熱膨張」という用
語は、温度上昇に伴って長さ寸法が増大することを意味
する。「ベルビルばね」とは、軸方向の荷重を受けると
その荷重に応じて扁平化する凹面形状のワッシャのこと
である。
語は、温度上昇に伴って長さ寸法が増大することを意味
する。「ベルビルばね」とは、軸方向の荷重を受けると
その荷重に応じて扁平化する凹面形状のワッシャのこと
である。
【０００９】
【実施例】本発明の極低温パイロット弁は、周囲条件の
変化によって影響されない安定した、かつ、容易に調節
可能な設定値を得ることができる堅固な、保全性の高い
（壊れにくく、狂いの生じにくい）機械的機構（アクチ
ュエータ本体）と、該機械的機構に一体的に組みつけら
れており該機械的機構内における小さな熱誘起変化（熱
に基因する変化）にも高い反復精度でもって応答する弁
手段（被制御部材保持具）とから成る低温防護用組立て
器具である。添付図、特に図１及び２図を参照して説明
すると、本発明の極低温パイロット弁は、後述する弁プ
ラグ１２を作動させるためのアクチュエータ１８を備え
たアクチュエータ本体５と、被制御部材保持具６とから
成る。即ち、アクチュエータ本体５と被制御部材保持具
６とが結合して極低温パイロット弁を構成する。ここ
で、「被制御部材」とは、アクチュエータ１８によって
制御される弁部材（弁プラグ１２と弁座１４を含む弁本
体から成る部材のことをいう。従って、「被制御部材保
持具」とは、アクチュエータ１８によって制御される弁
部材（１２，１４）を保持する保持具のことをいう。
変化によって影響されない安定した、かつ、容易に調節
可能な設定値を得ることができる堅固な、保全性の高い
（壊れにくく、狂いの生じにくい）機械的機構（アクチ
ュエータ本体）と、該機械的機構に一体的に組みつけら
れており該機械的機構内における小さな熱誘起変化（熱
に基因する変化）にも高い反復精度でもって応答する弁
手段（被制御部材保持具）とから成る低温防護用組立て
器具である。添付図、特に図１及び２図を参照して説明
すると、本発明の極低温パイロット弁は、後述する弁プ
ラグ１２を作動させるためのアクチュエータ１８を備え
たアクチュエータ本体５と、被制御部材保持具６とから
成る。即ち、アクチュエータ本体５と被制御部材保持具
６とが結合して極低温パイロット弁を構成する。ここ
で、「被制御部材」とは、アクチュエータ１８によって
制御される弁部材（弁プラグ１２と弁座１４を含む弁本
体から成る部材のことをいう。従って、「被制御部材保
持具」とは、アクチュエータ１８によって制御される弁
部材（１２，１４）を保持する保持具のことをいう。
【００１０】アクチュエータ本体５は、鋼、銅又は銅合
金等の比較的高い熱膨張係数を有する任意の金属で作ら
れた金属製感知チューブ１を有している。感知チューブ
１の素材として特に好ましいのは、赤色黄銅である。感
知チューブ１は、符号９で示されるように、アクチュエ
ータ本体５に一体的に結合されており、自由端３を有す
る。感知チューブ１は、流体の検出温度に露呈され、そ
の検出温度の変化に応答して膨脹又は収縮する。感知チ
ューブ１のこの熱膨脹又は収縮を利用して弁プラグ１２
を作動（アクチュエート）させる。検出温度の変化に対
する応答速度は、感知チューブ１の肉厚が薄いほど速
く、又、感知チューブの素材の熱伝導性が高いほど速
い。
金等の比較的高い熱膨張係数を有する任意の金属で作ら
れた金属製感知チューブ１を有している。感知チューブ
１の素材として特に好ましいのは、赤色黄銅である。感
知チューブ１は、符号９で示されるように、アクチュエ
ータ本体５に一体的に結合されており、自由端３を有す
る。感知チューブ１は、流体の検出温度に露呈され、そ
の検出温度の変化に応答して膨脹又は収縮する。感知チ
ューブ１のこの熱膨脹又は収縮を利用して弁プラグ１２
を作動（アクチュエート）させる。検出温度の変化に対
する応答速度は、感知チューブ１の肉厚が薄いほど速
く、又、感知チューブの素材の熱伝導性が高いほど速
い。
【００１１】金属製感知チューブ１内には、該金属製感
知チューブの素材の熱膨張係数より小さい熱膨張係数を
有する低熱膨張部材２が挿入されている。低熱膨張部材
２の熱膨張係数は、金属製感知チューブ１の熱膨張係数
の１０分の１以下であることが好ましく、より好ましく
は、金属製感知チューブ１の熱膨張係数の１５分の１以
下とする。低熱膨張部材２の素材として特に好ましいの
は、約３６％のニッケルと、合計１％未満の少量のマン
ガン、シリコン及び炭素を含有し、残部が鉄であるイン
バル又はそれと均等の鉄−ニッケル合金である。インバ
ル又はその均等物が特に好ましいのは、その熱膨張係数
が大抵の金属のそれの僅か１８分の１程度であるからで
ある。低熱膨張部材は、ここでは「インバル部材」とも
称することとする。
知チューブの素材の熱膨張係数より小さい熱膨張係数を
有する低熱膨張部材２が挿入されている。低熱膨張部材
２の熱膨張係数は、金属製感知チューブ１の熱膨張係数
の１０分の１以下であることが好ましく、より好ましく
は、金属製感知チューブ１の熱膨張係数の１５分の１以
下とする。低熱膨張部材２の素材として特に好ましいの
は、約３６％のニッケルと、合計１％未満の少量のマン
ガン、シリコン及び炭素を含有し、残部が鉄であるイン
バル又はそれと均等の鉄−ニッケル合金である。インバ
ル又はその均等物が特に好ましいのは、その熱膨張係数
が大抵の金属のそれの僅か１８分の１程度であるからで
ある。低熱膨張部材は、ここでは「インバル部材」とも
称することとする。
【００１２】インバル部材２は、その一端を金属製感知
チューブ１の自由端３に溶接又はろう付けによって固着
する。インバル部材２をろう付けによって固着する場合
は、その全長の一部分を図１に示されるように金属製感
知チューブ１の内面から半径方向に間隙４だけ離隔させ
る。インバル部材２と金属製感知チューブ１との間のク
リアランスは、自由端３における両者間の最大限の相対
移動量が両者間の接合部を変形させる程大きくならない
ように、できるだけ小さくしておく。このようにインバ
ル部材２と金属製感知チューブ１との間のクリアランス
を小さくしておくことは、又、インバル部材２と金属製
感知チューブ１との間の熱伝達率を増大させることにも
なり、従って、後に詳述する二次応答を迅速化する。た
だし、このクリアランスは、予測される温度範囲におい
て金属製感知チューブ１に対するインバル部材２の軸方
向の自由な移動を可能にするのに十分な大きさでなけれ
ばならない。典型的な例では、このクリアランスは、
０．１２７〜０．６３５ｍｍの範囲とし、好ましくは、
０．０７６２〜０．２５ｍｍの範囲とする。
チューブ１の自由端３に溶接又はろう付けによって固着
する。インバル部材２をろう付けによって固着する場合
は、その全長の一部分を図１に示されるように金属製感
知チューブ１の内面から半径方向に間隙４だけ離隔させ
る。インバル部材２と金属製感知チューブ１との間のク
リアランスは、自由端３における両者間の最大限の相対
移動量が両者間の接合部を変形させる程大きくならない
ように、できるだけ小さくしておく。このようにインバ
ル部材２と金属製感知チューブ１との間のクリアランス
を小さくしておくことは、又、インバル部材２と金属製
感知チューブ１との間の熱伝達率を増大させることにも
なり、従って、後に詳述する二次応答を迅速化する。た
だし、このクリアランスは、予測される温度範囲におい
て金属製感知チューブ１に対するインバル部材２の軸方
向の自由な移動を可能にするのに十分な大きさでなけれ
ばならない。典型的な例では、このクリアランスは、
０．１２７〜０．６３５ｍｍの範囲とし、好ましくは、
０．０７６２〜０．２５ｍｍの範囲とする。
【００１３】アクチュエータ１８は、インバル部材２
の、金属製感知チューブ１の自由端３に固着された側の
端部とは反対側の端部に設ける。アクチュエータ１８
は、被制御部材の弁プラグ１２に合致する任意の適当な
形状とすることができる。
の、金属製感知チューブ１の自由端３に固着された側の
端部とは反対側の端部に設ける。アクチュエータ１８
は、被制御部材の弁プラグ１２に合致する任意の適当な
形状とすることができる。
【００１４】インバル部材２の熱膨張量は小さいが、測
定可能であり、アクチュエータ１８は、温度変化に対し
て２段階応答をする。アクチュエータ１８の最初の即ち
一次応答（変位）は、温度の変化に伴う感知チューブ１
の膨脹又は収縮によって起る。その後、インバル部材２
が熱伝達を通じて感知チューブ１の温度（検出温度）と
同じ温度に達すると、アクチュエータ１８は、インバル
部材２の膨脹により感知チューブ１の膨脹の変位量のほ
ぼ１０分の１程度反対方向に変位する。アクチュエータ
１８の総応答は、インバル部材２が検出温度に達するま
では起らない。この理由から、インバル部材は、その質
量、従って、伝達熱量を最少限にするために中空にする
こともできる。
定可能であり、アクチュエータ１８は、温度変化に対し
て２段階応答をする。アクチュエータ１８の最初の即ち
一次応答（変位）は、温度の変化に伴う感知チューブ１
の膨脹又は収縮によって起る。その後、インバル部材２
が熱伝達を通じて感知チューブ１の温度（検出温度）と
同じ温度に達すると、アクチュエータ１８は、インバル
部材２の膨脹により感知チューブ１の膨脹の変位量のほ
ぼ１０分の１程度反対方向に変位する。アクチュエータ
１８の総応答は、インバル部材２が検出温度に達するま
では起らない。この理由から、インバル部材は、その質
量、従って、伝達熱量を最少限にするために中空にする
こともできる。
【００１５】アクチュエータ本体５は、制御すべき流体
を搬送する管系への取付け継手を構成する。被制御部材
保持具（以下、単に「保持具」とも称する）６は、螺条
７によってアクチュエータ本体５に螺着される。螺条７
は、保持具６をアクチュエータ本体５に螺入させる度合
を調節することによってアクチュエータ本体５、従って
アクチュエータ１８に対する保持具６、従って後述する
被制御部材の弁プラグ１２の位置を校正する働きをする
ので、「校正用螺条」と称し、更に、この螺条７は、ベ
ルビルばね１３によって予備荷重（単に「荷重」とも称
する）をかけられているので「被荷重校正用螺条」とも
称する。
を搬送する管系への取付け継手を構成する。被制御部材
保持具（以下、単に「保持具」とも称する）６は、螺条
７によってアクチュエータ本体５に螺着される。螺条７
は、保持具６をアクチュエータ本体５に螺入させる度合
を調節することによってアクチュエータ本体５、従って
アクチュエータ１８に対する保持具６、従って後述する
被制御部材の弁プラグ１２の位置を校正する働きをする
ので、「校正用螺条」と称し、更に、この螺条７は、ベ
ルビルばね１３によって予備荷重（単に「荷重」とも称
する）をかけられているので「被荷重校正用螺条」とも
称する。
【００１６】使用においては、アクチュエータ本体５
の、感知チューブ１及びインバル部材２の大部分を除く
外端部分（即ち、保持具６を受容するハウジング部分）
と、被制御部材保持具６は、両方共、周囲環境に露呈さ
れる。アクチュエータ本体５のハウジング部分と被制御
部材保持具６の外表面の周りの周囲温度が、監視中の流
体の温度より高いと、熱が、対流により周囲環境からア
クチュエータ本体のハウジング部分と被制御部材保持具
の外表面へもたらされ、熱伝導によりアクチュエータ本
体のハウジング部分と被制御部材保持具を貫通して感知
チューブ１に達し、該チューブの温度を上昇させること
になる。反対に、アクチュエータ本体５のハウジング部
分と被制御部材保持具６の外表面の周りの周囲温度が、
監視中の流体の温度より低いと、熱が、感知チューブ１
から熱伝導によりアクチュエータ本体のハウジング部分
及び被制御部材保持具を通して伝達され、それらの外表
面から対流により周囲環境へ放散されるので、感知チュ
ーブ１の温度を低下させる。
の、感知チューブ１及びインバル部材２の大部分を除く
外端部分（即ち、保持具６を受容するハウジング部分）
と、被制御部材保持具６は、両方共、周囲環境に露呈さ
れる。アクチュエータ本体５のハウジング部分と被制御
部材保持具６の外表面の周りの周囲温度が、監視中の流
体の温度より高いと、熱が、対流により周囲環境からア
クチュエータ本体のハウジング部分と被制御部材保持具
の外表面へもたらされ、熱伝導によりアクチュエータ本
体のハウジング部分と被制御部材保持具を貫通して感知
チューブ１に達し、該チューブの温度を上昇させること
になる。反対に、アクチュエータ本体５のハウジング部
分と被制御部材保持具６の外表面の周りの周囲温度が、
監視中の流体の温度より低いと、熱が、感知チューブ１
から熱伝導によりアクチュエータ本体のハウジング部分
及び被制御部材保持具を通して伝達され、それらの外表
面から対流により周囲環境へ放散されるので、感知チュ
ーブ１の温度を低下させる。
【００１７】いずれの場合にも、温度感知素子（感知チ
ューブ１及び低熱膨脹部材２）は、監視中の流体の温度
と同じ温度にならず、エラーが生じる。これは、周囲温
度及び風の速度の変動範囲が大きいことが予測される場
所では特に問題になる。そのようなエラーを軽減するた
めに、アクチュエータ本体５のハウジング部分と被制御
部材保持具６の表面積を最少限にし、それらの素材とし
て、熱伝導率の低いもの、例えば熱伝導率が４４．６５
Ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃（３０ＢＴＵ／ｆｔ・ｈ・°Ｆ）
未満のものを選択する。その目的のために好適な素材と
しては、銅−ニッケル合金や、ステンレス鋼等がある。
ューブ１及び低熱膨脹部材２）は、監視中の流体の温度
と同じ温度にならず、エラーが生じる。これは、周囲温
度及び風の速度の変動範囲が大きいことが予測される場
所では特に問題になる。そのようなエラーを軽減するた
めに、アクチュエータ本体５のハウジング部分と被制御
部材保持具６の表面積を最少限にし、それらの素材とし
て、熱伝導率の低いもの、例えば熱伝導率が４４．６５
Ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃（３０ＢＴＵ／ｆｔ・ｈ・°Ｆ）
未満のものを選択する。その目的のために好適な素材と
しては、銅−ニッケル合金や、ステンレス鋼等がある。
【００１８】被制御部材保持具６は、先に述べたよう
に、該保持具をアクチュエータ本体５内へ螺入させて結
合するための被荷重校正用螺条７を有している。螺条７
は、保持具６をアクチュエータ本体５に螺入させる度合
を調節することによってアクチュエータ本体５、従って
アクチュエータ１８に対する保持具６、従って後述する
被制御部材の弁プラグ１２の位置を調節し、本発明の極
低温パイロット弁組立体を校正する働きをする。保持具
６の螺条７と、それと螺合するアクチュエータ本体５の
ハウジング部分の螺条との螺合部即ち結合部には、好ま
しくはベルビルばね１３によって予備荷重を付与する。
全校正範囲に亙ってこの結合部が受ける荷重は、螺条の
降伏応力の２０〜７５％の範囲とすることが好ましい。
この度合の予備荷重により螺条結合部を機械的衝撃、振
動及び極端な温度条件の下でもずれることがない極めて
堅固なものとする。
に、該保持具をアクチュエータ本体５内へ螺入させて結
合するための被荷重校正用螺条７を有している。螺条７
は、保持具６をアクチュエータ本体５に螺入させる度合
を調節することによってアクチュエータ本体５、従って
アクチュエータ１８に対する保持具６、従って後述する
被制御部材の弁プラグ１２の位置を調節し、本発明の極
低温パイロット弁組立体を校正する働きをする。保持具
６の螺条７と、それと螺合するアクチュエータ本体５の
ハウジング部分の螺条との螺合部即ち結合部には、好ま
しくはベルビルばね１３によって予備荷重を付与する。
全校正範囲に亙ってこの結合部が受ける荷重は、螺条の
降伏応力の２０〜７５％の範囲とすることが好ましい。
この度合の予備荷重により螺条結合部を機械的衝撃、振
動及び極端な温度条件の下でもずれることがない極めて
堅固なものとする。
【００１９】ベルビルばね即ちベルビルワッシャ１３
は、通常使用される型式のばねのうち単位スペース当り
に与えることができる荷重が最も大きい。コイルばね、
波形ばねワッシャ、フィンガばねワッシャ等の他の種類
のばねを使用することもできるが、ベルビルばねと同等
の荷重を得るにはパイロット弁内に大きなスペースを必
要とするので、パイロット弁全体のサイズを大きくしな
ければならない。一般に、螺条は、２つの部品を自由に
係合させることを可能にする相当な許容度を有してい
る。従って、螺条の結合部が堅く締めつけられるまで両
部品間の測定可能な軸方向の動きを可能にする。螺条の
締めつけ工程において、ばねによって与えられる予備荷
重により各ねじ山の１つの側面が対応する面に対して押
圧され、応力を生じる。螺条の結合部は、ばねによって
与えられる予備荷重より大きな荷重が加えられない限り
予備荷重の方向とは反対の方向に動かない。ばねは、一
定の範囲に亙って螺条を締めつける働きをし、螺条の遊
びを吸収する高い荷重を付与する。上述した保持具６の
螺条７と、アクチュエータ本体５のハウジング部分の螺
条との結合部には、極低温パイロット弁の校正範囲全体
に亙って２２６．５〜４５３ｋｇの荷重を創生するばね
１３によって予備荷重を与えられる。この大きさの予備
荷重によって極めて堅固な螺条結合が得られる。
は、通常使用される型式のばねのうち単位スペース当り
に与えることができる荷重が最も大きい。コイルばね、
波形ばねワッシャ、フィンガばねワッシャ等の他の種類
のばねを使用することもできるが、ベルビルばねと同等
の荷重を得るにはパイロット弁内に大きなスペースを必
要とするので、パイロット弁全体のサイズを大きくしな
ければならない。一般に、螺条は、２つの部品を自由に
係合させることを可能にする相当な許容度を有してい
る。従って、螺条の結合部が堅く締めつけられるまで両
部品間の測定可能な軸方向の動きを可能にする。螺条の
締めつけ工程において、ばねによって与えられる予備荷
重により各ねじ山の１つの側面が対応する面に対して押
圧され、応力を生じる。螺条の結合部は、ばねによって
与えられる予備荷重より大きな荷重が加えられない限り
予備荷重の方向とは反対の方向に動かない。ばねは、一
定の範囲に亙って螺条を締めつける働きをし、螺条の遊
びを吸収する高い荷重を付与する。上述した保持具６の
螺条７と、アクチュエータ本体５のハウジング部分の螺
条との結合部には、極低温パイロット弁の校正範囲全体
に亙って２２６．５〜４５３ｋｇの荷重を創生するばね
１３によって予備荷重を与えられる。この大きさの予備
荷重によって極めて堅固な螺条結合が得られる。
【００２０】被制御部材保持具６の位置をインバル部材
２に対して更に強く固定するために、止めねじ８を追加
的に使用することができる。又、アクチュエータ本体５
の内壁面と被制御部材保持具６との間に、例えばビトン
から成る圧力シール１１を設けることもできる。
２に対して更に強く固定するために、止めねじ８を追加
的に使用することができる。又、アクチュエータ本体５
の内壁面と被制御部材保持具６との間に、例えばビトン
から成る圧力シール１１を設けることもできる。
【００２１】本発明の極低温パイロット弁組立体は、一
体の弁を有している。この弁は、機械加工により被制御
部材保持具６内に組みつけられる弁本体を備えており、
従って、弁と保持具６との間の相対移動を排除すること
ができる。詳述すれば、弁は、（プラスチックで製造し
てもよいが）好ましくは金属で製造された弁座１４を含
む一体的な弁本体と、弁プラグ１２とから成る。弁座１
４は、インバル部材２と弁プラグ１２との間に位置し、
アクチュエータ１８を通すための孔を有している。アク
チュエータ１８は弁座１４の孔を通して弁プラグ１２に
接触する。
体の弁を有している。この弁は、機械加工により被制御
部材保持具６内に組みつけられる弁本体を備えており、
従って、弁と保持具６との間の相対移動を排除すること
ができる。詳述すれば、弁は、（プラスチックで製造し
てもよいが）好ましくは金属で製造された弁座１４を含
む一体的な弁本体と、弁プラグ１２とから成る。弁座１
４は、インバル部材２と弁プラグ１２との間に位置し、
アクチュエータ１８を通すための孔を有している。アク
チュエータ１８は弁座１４の孔を通して弁プラグ１２に
接触する。
【００２２】弁プラグ１２は、球状であり、例えばボー
ルである。弁プラグ１２としてボールを使用することに
よりインバル部材２と弁プラグ１２との間で心がずれる
可能性を回避することができる。更に、弁プラグが球状
であることにより、弁プラグの僅かな行程（移動）で大
きな開口が得られるので、低熱膨張部材であるインバル
部材２のアクチュエータ１８と組合せて使用するのによ
く適している。
ルである。弁プラグ１２としてボールを使用することに
よりインバル部材２と弁プラグ１２との間で心がずれる
可能性を回避することができる。更に、弁プラグが球状
であることにより、弁プラグの僅かな行程（移動）で大
きな開口が得られるので、低熱膨張部材であるインバル
部材２のアクチュエータ１８と組合せて使用するのによ
く適している。
【００２３】荷重付与ばね１５は、弁が開放していると
き弁プラグ１２の密封性及び安定性を高めるのに役立
つ。入口弁ポート１６は、被制御部材保持具６に形成さ
れており、出口弁ポート１７は、アクチュエータ本体５
に形成されている。
き弁プラグ１２の密封性及び安定性を高めるのに役立
つ。入口弁ポート１６は、被制御部材保持具６に形成さ
れており、出口弁ポート１７は、アクチュエータ本体５
に形成されている。
【００２４】図２は、本発明の極低温パイロット弁を用
いた制御系の１例を示す。作動において、蒸発器２０か
ら流体導管２３を通って使用場所２１へ流れる被監視流
体の温度が許容範囲の高さにあるときは、極低温パイロ
ット弁２２は閉じており、この流れ回路は平常圧力を維
持する。平常圧力は、蒸発器２０から使用場所２１への
流体導管２３からオリフィス２４を通して常時抽出され
ている小さな流れにより制御器２７によって感知されて
いる。この小さな流れは、背圧弁２５を通って漏出し、
それによって流れ制御弁２６を開放状態に維持する。
いた制御系の１例を示す。作動において、蒸発器２０か
ら流体導管２３を通って使用場所２１へ流れる被監視流
体の温度が許容範囲の高さにあるときは、極低温パイロ
ット弁２２は閉じており、この流れ回路は平常圧力を維
持する。平常圧力は、蒸発器２０から使用場所２１への
流体導管２３からオリフィス２４を通して常時抽出され
ている小さな流れにより制御器２７によって感知されて
いる。この小さな流れは、背圧弁２５を通って漏出し、
それによって流れ制御弁２６を開放状態に維持する。
【００２５】被監視流体の温度が許容限度から低下し始
めると、極低温パイロット弁２２が開放する。詳述すれ
ば、極低温パイロット弁２２の図１、２に関連して説明
した感知チューブ１及びインバル部材２が被監視流体の
温度に近づくと、感知チューブ１とインバル部材との熱
膨張係数の相違により感知チューブの長さが、インバル
部材より大きい割合で収縮する。その結果、インバル部
材の外端のアクチュエータ１８が図１でみて左方に前進
して球状の弁プラグ１２に衝接し、弁プラグを弁座１４
から左方へ突き放す。かくして、極低温パイロット弁が
開放され、入口弁ポート１６と出口弁ポート１７の間に
流体連通が設定される。
めると、極低温パイロット弁２２が開放する。詳述すれ
ば、極低温パイロット弁２２の図１、２に関連して説明
した感知チューブ１及びインバル部材２が被監視流体の
温度に近づくと、感知チューブ１とインバル部材との熱
膨張係数の相違により感知チューブの長さが、インバル
部材より大きい割合で収縮する。その結果、インバル部
材の外端のアクチュエータ１８が図１でみて左方に前進
して球状の弁プラグ１２に衝接し、弁プラグを弁座１４
から左方へ突き放す。かくして、極低温パイロット弁が
開放され、入口弁ポート１６と出口弁ポート１７の間に
流体連通が設定される。
【００２６】極低温パイロット弁２２が開放されると、
オリフィス２４を通って流れているガスが極低温パイロ
ット弁２２を通って逃出し始め、制御器２７における圧
力を減少させ、それによって流れ制御弁２６を閉鎖させ
る。その結果、流体導管２３を通る流体の流量が減少す
るので、蒸発器２０は流体を十分に加熱することができ
る。被監視流体の温度が許容限度から上昇し始めると、
上述したのと反対の制御動作が起り、流体導管２３を通
る流体の流量が増大する。
オリフィス２４を通って流れているガスが極低温パイロ
ット弁２２を通って逃出し始め、制御器２７における圧
力を減少させ、それによって流れ制御弁２６を閉鎖させ
る。その結果、流体導管２３を通る流体の流量が減少す
るので、蒸発器２０は流体を十分に加熱することができ
る。被監視流体の温度が許容限度から上昇し始めると、
上述したのと反対の制御動作が起り、流体導管２３を通
る流体の流量が増大する。
【００２７】
【発明の効果】叙上のように、本発明においては、弁部
材（１２，１４）を組入れた被制御部材保持具６と、温
度感知素子（感知チューブ１及び低熱膨脹部材２）とが
被荷重校正用螺条７により堅固に結合されているので、
外因（周囲条件）の変化が、弁の設定値校正に悪影響を
及ぼすことがなく、制御系の完全性を保証する。
材（１２，１４）を組入れた被制御部材保持具６と、温
度感知素子（感知チューブ１及び低熱膨脹部材２）とが
被荷重校正用螺条７により堅固に結合されているので、
外因（周囲条件）の変化が、弁の設定値校正に悪影響を
及ぼすことがなく、制御系の完全性を保証する。
【００２８】以上、本発明を実施例に関連して説明した
が、本発明は、ここに例示した実施例の構造及び形態に
限定されるものではなく、本発明の精神及び範囲から逸
脱することなく、いろいろな実施形態が可能であり、い
ろいろな変更及び改変を加えることができることを理解
されたい。
が、本発明は、ここに例示した実施例の構造及び形態に
限定されるものではなく、本発明の精神及び範囲から逸
脱することなく、いろいろな実施形態が可能であり、い
ろいろな変更及び改変を加えることができることを理解
されたい。
【図１】図１は、本発明の好ましい実施例によるパイロ
ット弁のアクチュエータ本体の断面図である。
ット弁のアクチュエータ本体の断面図である。
【図２】図２は、図１のパイロット弁のアクチュエータ
本体に螺入して組立てパイロット弁を構成する被制御部
材保持具の断面図である。
本体に螺入して組立てパイロット弁を構成する被制御部
材保持具の断面図である。
【図３】図３は、本発明の極低温パイロット弁を用いた
制御回路の一実施例の概略図である。
制御回路の一実施例の概略図である。
１：金属製感知チューブ ２：低熱膨張部材 ３：自由端 ５：アクチュエータ本体 ６：被制御部材保持具 ７：被荷重校正用螺条 １２：弁プラグ １３：ベルビルばね １４：弁座 １５：荷重付与ばね １６：入口弁ポート １７：出口弁ポート １８：アクチュエータ ２０：蒸発器 ２２：極低温パイロット弁
Claims (5)
- 【請求項１】アクチュエータ本体と被制御部材保持具を
極低温パイロット弁であって、 （Ａ）前記アクチュエータ本体は、（１）自由端を有す
る金属製感知チューブと、（２）該金属製感知チューブ
内に挿入され、一端において金属製感知チューブの自由
端に溶接又はろう付けによって固着されており、他端に
アクチュエータを有している低熱膨張部材を含み、 （Ｂ）前記被制御部材保持具は、（１）該被制御部材保
持具を前記アクチュエータ本体内へ螺入して堅固な結合
部を形成するための被荷重校正用螺条と、（２）孔を有
する弁座と、（３）該弁座の孔を通して前記アクチュエ
ータに接触するための球状のばね被荷重弁プラグを含
み、 （Ｃ）前記アクチュエータ本体及び被制御部材保持具
に、入口弁ポート及び出口弁ポートが設けられているこ
とを特徴とする極低温パイロット弁。 - 【請求項２】前記低熱膨張部材は、約３６％のニッケル
を含有するニッケル鉄合金から成ることを特徴とする請
求項１に記載の極低温パイロット弁。 - 【請求項３】前記低熱膨張部材は、前記金属製感知チュ
ーブの熱膨張係数の１０分の１以下の熱膨張係数を有す
ることを特徴とする請求項１に記載の極低温パイロット
弁。 - 【請求項４】前記校正用螺条は、ベルビルばねによって
荷重を付与されていることを特徴とする請求項１に記載
の極低温パイロット弁。 - 【請求項５】前記低熱膨張部材は、その全長の一部分に
おいて前記金属製感知チューブから半径方向に離隔され
ていることを特徴とする請求項１に記載の極低温パイロ
ット弁。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US818768 | 1992-01-13 | ||
| US07/818,768 US5174497A (en) | 1992-01-13 | 1992-01-13 | Cryogenic pilot valve |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05240372A true JPH05240372A (ja) | 1993-09-17 |
| JPH07109264B2 JPH07109264B2 (ja) | 1995-11-22 |
Family
ID=25226356
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4301607A Expired - Lifetime JPH07109264B2 (ja) | 1992-01-13 | 1992-10-15 | 極低温パイロット弁 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5174497A (ja) |
| EP (1) | EP0554514B1 (ja) |
| JP (1) | JPH07109264B2 (ja) |
| BR (1) | BR9203991A (ja) |
| CA (1) | CA2080628C (ja) |
| DE (1) | DE69204651T2 (ja) |
| ES (1) | ES2076647T3 (ja) |
| MX (1) | MX9205933A (ja) |
Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| JP2012506985A (ja) * | 2008-10-30 | 2012-03-22 | ザ オープン ユニバーシティ | バルブ |
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| US5758681A (en) * | 1995-12-15 | 1998-06-02 | Praxair Technology, Inc. | Fluid cylinder pressure check valve device |
| US5620060A (en) * | 1996-02-06 | 1997-04-15 | Ithaco, Inc. | Lubricant replenishment system |
| JP2008095918A (ja) * | 2006-10-16 | 2008-04-24 | Yamaha Marine Co Ltd | サーモエレメント及びこのサーモエレメントを用いたサーモスタット装置 |
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