JPH0616179Y2

JPH0616179Y2 - 流量制御弁

Info

Publication number: JPH0616179Y2
Application number: JP6547188U
Authority: JP
Inventors: 栄一諸角; 広行稲垣
Original assignee: 山武ハネウエル株式会社
Priority date: 1988-05-18
Filing date: 1988-05-18
Publication date: 1994-04-27
Anticipated expiration: 2003-05-18
Also published as: JPH01168078U

Description

【考案の詳細な説明】【産業上の利用分野】

この考案は、ガス等の流体流量を制御する流量制御弁の
改良に関し、特に、弁体摺動部がなく、かつ流体流路の
一次圧力の影響を受けずに主弁を円滑に開閉動作させ得
ると共に熱的影響を受けない流量制御弁に関する。

【従来の技術】

第３図は従来例として実公昭６１−１３８１９号公報に
記載された電磁弁の縦断面図であり、図において、１は
弁本体となる弁箱で、この弁箱１内には、一次圧力側の
流体流入路２と、これに弁口３を介して接続された二次
圧力側の流体流出路４とが区分形成されている。上記弁口３を形成している隔壁には、弁座３ａが設けら
れ、かつ、上記弁口３の中心部から上記流体流入路２側
に起立する弁支持体５が一体形成されている。弁支持体５の上端には環体６が一体形成され、この環体
６の外周面にはＯリング７が設けられている。また、上記環体６には、上記Ｏリング７を介して摺接す
る円筒状の弁体８が嵌合支持され、この弁体８内の上部
には上記環体６によって一次圧力室９が形成されてい
る。この一次圧力室９は、上記弁体８の上部周壁に設けられ
た圧力導入孔１０とストレーナ１１を介して上記流体流
入路２内に接続されている。そして、上記弁体８の円筒内径（Ｄ）と実効弁径（ｄ）
とを均等に形成している。かかる弁体８はプランジャ１２に一体連結され、スプリ
ング１３により上記弁口３を閉塞する方向に付勢されて
いる。上記プランジャ１２の周囲には、該プランジャ１２を介
して上記弁体８を開閉動作させるためのソレノイド（電
磁コイル）１４が配置されている。次に動作について説明する。電磁コイル１４が非励磁の
時、弁体８はスプリング１３で押圧されて弁口３を閉塞
し、上記電磁コイル１４が励磁されると、プランジャ１
２がスプリング１３に抗して上昇移動することにより、
そのプランジャ１２と一体に弁体８が上昇して弁口３を
開放する。上記弁体８の閉弁状態において、流体流入路２内の一次
圧力Ｐ₁が上記弁体８の外表面全体に作用する一方、上
記一次圧力Ｐ₁の一部がストレーナ１１および圧力導入
室１０を介して一次圧力室９内に流入する。これにより、上記弁体８には、閉弁方向の下向押圧力Ｐ
₁と上記一次圧力室９内における開弁方向の上向押圧力
Ｐ₁Ｓ（但し、Ｓは弁体８内の圧力作用面積）が作用す
る。ここで、上記弁体８の円筒内径（Ｄ）と実効弁径（ｄ）
とが均等になっているため、上記下向押圧力Ｐ₁と上記
上向押圧力Ｐ₁Ｓは均等圧となって相殺される。また、上記弁体８内の下部には、流体流出路４側の二次
圧力Ｐ₂Ｓが作用するが、この二次圧力Ｐ₂Ｓによる上向
押圧力は、環体６の底壁に作用することによって上記弁
体８には作用しないので、該弁体８の開閉抵抗としては
殆ど無視できる。このため、上記弁体８は、流体流入路２内の一次圧力Ｐ
₁が変動しても、その影響を受けずに開閉動作する。第４図は本出願人の先願である実願昭６１−１３９４１
５号明細書に記載された弁構造体の縦断面図であり、図
において、１５は流体流出路４内で弁箱１に取付けられ
たハウジングであり、このハウジング１５内には、プラ
ンジャ１２の下端に一体連結されたダイアフラムピスト
ン１６が収納されている。このダイアフラムピストン１６の外周面と上記ハウジン
グ１５の内周面との間には、上記ダイアフラムピストン
１６に追従して伸縮する可撓性隔膜（ダイアフラム）１
７が張設されている。この可撓性隔膜１７と上記ダイアフラムピストン１６と
によって、上記ハウジング１５内には一次圧力導入室９
と二次圧力導入室１５ａとが仕切り形成されている。上記一次圧力導入室９は、圧力導入管１０を介して流体
流入路２内に接続され、かつ、上記二次圧力導入室１５
ａは、上記ハウジング１５の底壁中心に開口した通孔１
５ｂを介して流体流出路４内に接続されている。そして、上記ダイアフラムピストン１６には、上記通孔
１５ｂを緩貫通する弁軸１８を介して弁体８が一体連結
されている。ここで、上記弁体８は上記ダイアフラムピストン１６と
略同じ断面積に形成され、かつ、弁口３の下端開口縁に
対応する弁座８ａを有している。かかる弁体８は、上記流体流入路２内に収納され、スプ
リング１３で上昇方向に付勢されている。次に動作について説明する。電磁コイル１４が非励磁の
時、弁体８はスプリング１３の付勢力で上昇して弁口３
を閉じている。この状態において、流体流入路２の一次圧力Ｐ₁が圧力
導入管１０を介して一次圧力導入室９内に流入し、か
つ、流体流出路４内の二次圧力Ｐ₂が通孔１５ｂを介し
て二次圧力導入室１５ａ内に流入する。これと同時に、弁体８の上面には流体流入路２内の一次
圧力Ｐ₁が、かつ、下面には流体流出路４内の二次圧力
Ｐ₂が作用する。これらの一次圧力Ｐ₁と二次圧力Ｐ₂は、上記一次圧力導
入室９内の一次圧力Ｐ₁と上記二次圧力導入室１５ａ内
の二次圧力Ｐ₂とに等しく、このため、それぞれ均衡し
て相殺される。これにより、流体流出路２および流体流出路４内の圧力
が変動しても、この影響を上記弁体８は受けず、このた
め、該弁体８は小さな駆動力で円滑かつ確実に開閉動作
する。

【考案が解決しようとする課題】

まず、第３図に示す従来の電磁弁では、Ｏリング７が弁
体８の摺動部となって、該弁体の摺動抵抗や始動抵抗が
大きくなるため、上記弁体８の駆動力を小さくできない
という問題点があった。しかも、上記電磁弁の長期使用に際しては、上記Ｏリン
グ７が早期に摩耗劣化し、このＯリング７によるシール
部分に隙間が生じるため、上記電磁弁をガス弁として使
用した際、ガス漏れが生じて大きな危険性が伴うという
問題点もあった。また、弁支持体５を弁口３の中心から弁体８の中心に向
って突出させ、その弁支持体５の上端に環体６を一体形
成しているため、上記弁支持体５の強度が弱く、しか
も、この弁支持体５の中心をプランジャ１２の中心と正
確に一致させなければならず、それらの加工精度が要求
されるため、製造が困難となってコスト高になるという
問題点もあった。かかる諸々の問題点は第４図に示す先願の弁構造体によ
って解消できるが、この弁構造体の場合、一次圧力導入
室９および二次圧力導入室１５ａ内の圧力流体がアクチ
ュエータ（プランジャ１２系統）からの熱的影響を受け
て温度変化し、これによって特に二次圧力導入室１５ａ
の内圧が弁体８の上下動により変化して負圧になった
り、また上記温度変化のみで上記内圧が変化するなどの
不都合が生じ、このため、弁体８の動作が緩慢になり、
設計上の対処が必要となり、その対処には相応の部品構
成が複雑になるなどの問題点がある。また、ダイアフラ
ム１７が万一破損した際、ガス等の一次側圧力流体が二
次側に漏れて流出し、安全性が損なわれるという問題点
もある。この考案は上記問題点を解消するためになされたもの
で、弁体摺動部が無く、弁体の摺動抵抗・始動抵抗・摩
耗に起因するシールリングの擦れ構造の欠点を改善で
き、かつ、熱的影響による温度変化に充分対処できて圧
力変動の影響を受けずに極めて小さな力で主弁を円滑に
開閉駆動でき、しかも、ダイアフラムが万一破損した際
にはガス等流体の過剰リークを確実に防止できて安全性
を維持できる流量制御弁を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

この考案に係る流量制御弁は、主弁に追従動作するダイ
アフラムによって、該主弁の一次圧作用側に二次圧力導
入室を仕切り形成し、この二次圧力導入室を上記主弁の
二次側流路に対して開閉するための安全用リーク弁を上
記主弁に組込み、その安全用リーク弁を先行開弁させた
後、上記主弁を関連開動させる共通の弁駆動手段を備
え、上記安全用リーク弁の閉弁状態で上記二次圧力導入
室を上記二次側流路に連通するブリードオリフィスを設
けたものである。

【作用】

この考案における流量制御弁は、主弁および安全用リー
ク弁の閉弁状態において、主弁一次側の二次圧力導入室
内がブリードオリフィスによって常時二次側流路に連通
されているため、弁駆動手段系統からの熱的影響によっ
て上記二次圧力導入室内の温度が変化しても、この温度
変化による上記二次圧力導入室の内圧の変動が上記ブリ
ードオリフィスによって未然に防止される。そして、上
記安全用リーク弁が上記主弁に先行して開弁されると、
二次側流路から主弁一次側の上記二次圧力導入室内に導
入されることにより、該導入圧力によって、上記主弁に
作用する一次側圧力と二次側圧力がバランスする。この
ように圧力バランス状態で次に上記主弁が開弁されるこ
とにより、該主弁は、圧力変動等の影響を受けずに小さ
な駆動力で円滑に開弁でき、弁駆動手段のコンパクト設
計も可能となる。また、ダイアフラムが万一破損した際には、安全用リー
ク弁が閉弁することにより、一次側圧力はブリードオリ
フィスから極わずかに洩れるだけであって、過剰流出が
未然に防止され、このため、ダイアフラム破損等の安全
性をも確実に維持できる。

【実施例】以下、この考案の一実施例を図面に基づいて説明する。
第１図はこの考案の一実施例による流量制御弁の縦断面
図、第２図は同要部の拡大断面図であり、第３図および
第４図との同一または相当部分には同一符号を付して重
複説明は省略する。図において、８は弁口３を開閉制御する主弁、２０はこ
の主弁８の中心部に一体的に組込まれた副弁座体であ
り、この副弁座体２０の中心部にはプランジャ１２と一
体の弁軸１８が後述する所定のストロークＳａだけ摺動
自在に貫通している。２１ａは上記副弁座体２０に設け
られた二次圧流通孔（副弁孔）、２２は上記主弁８に一
体連結されて一次圧側（流体流入路２）に垂下する円筒
状の面積板からなる中空の受圧体であり、この受圧体２
２内において、上記副弁座体２０の下端部には上記二次
圧流通孔２１ａに接続するブリードオリフィス２１ｂが
設けられている。そして、上記受圧体２２の下端周縁部
と弁箱１の底部側周壁との間にダイアフラム１７が張設
されている。このダイアフラム１７は、上記主弁８が一
次圧力Ｐ₁を受ける有効面積とほぼ同等の表面積を有
し、上記主弁８に追従して伸縮動作するようになってい
る。かかるダイアフラム１７と上記受圧体２２とによって、
上記主弁８の一次圧作用側に二次圧力導入室１５ａを仕
切り形成している。この二次圧力導入室１５ａは、上記二次圧流通孔２１ａ
およびブリードオリフィス２１ｂを介して上記主弁８の
二次側流路（流体流出路）４に連通している。上記二次圧力導入室１５ａ内において、上記弁軸１８の
下端には、上記二次圧流通孔２１ａを開閉するための安
全用リーク弁（副弁）２３が一体的に連結されている。ここで、上記安全用リーク弁２３の閉弁状態において
も、上記二次圧力導入室１５ａは上記ブリードオリフィ
ス２１ｂによって二次側流路４に連通している。また、上記弁軸１８には、上記安全用リーク弁２３の閉
弁状態で主弁８（副弁座体２０）の上方に離間位置する
係合突部２４が一体的に突設されている。この係合突部
２４によって、上記弁軸１８の駆動ストロークＳａが設
定され、このストロークＳａは、上記主弁８の開弁前に
上記安全用リーク弁２３を先行開弁させて上記二次圧力
導入室１５ａを二次側流路４に連通させるための開弁ス
トロークである。１３ａは上記主弁８を閉弁方向に付勢する戻しバネ、１
３ｂは上記安全用リーク弁２３を閉弁方向に付勢する戻
しバネ、２５は上記弁軸１８の軸受、２６は軸受ガイド
（軸受支持体）、１２ａは電磁コイル１４の固定鉄心で
ある。次に動作について説明する。電磁コイル１４が非励磁の
時、主弁８および安全用リーク弁２３はそれぞれの戻し
バネ１３ａ，１３ｂの付勢力で押し上げられて閉弁状態
となっている。このような閉弁状態において、二次圧力導入室１５ａは
ブリードオリフィス２１ｂによって二次側流路４に連通
している。従って、プランジャ１２系統からの熱的影響によって上
記二次圧力導入室１５ａ内の温度が変化しても、この温
度変化による上記二次圧力導入室１５ａの内圧の変動が
上記ブリードオリフィス２１ｂによって未然に防止され
る。そして、電磁コイル１４が励磁されると、プランジャ１
２が下降動作し、該プランジャ１２と一体の弁軸１８が
先ず所定のストロークＳａ分だけ下降する。もって、そ
のストロークＳａ分だけ安全用リーク弁２３が主弁８に
先行して開弁する。このような安全用リーク弁２３の先
行開弁により、二次圧力導入室１５ａ内が二次圧流通孔
２１ａを介して二次側流路４に連通する。これにより、
二次側流路４から上記二次圧力導入室１５ａ内に二次圧
力Ｐ₂が流入する。このように、主弁８の一次圧作用側
の二次圧力導入室１５ａ内に二次圧力Ｐ₂が流入するこ
とにより、この二次圧力Ｐ₂（二次圧力導入室１５ａの
内圧）と一次圧力Ｐ₁が上記主弁８の一次側に作用し、
且つ該主弁８の反対側には二次側流路４内の二次圧力Ｐ
₂が作用する。このため、上記主弁８は圧力バランス状態に維持され
る。この状態において、上記弁軸１８が上記ストローク
Ｓａより大きく更に下降動作することにより、上記弁軸
１８の係合突部２４が副弁座体２０の上端に係合して該
副弁座体２０と共に上記主弁８を上記戻しバネ１３ａに
抗して押し下げる。これにより、上記主弁８が開弁す
る。このような主弁８の開弁動作は、上述のように係合
突部２４が副弁座体２０の上端に係合していることによ
り、上記安全用リーク弁２３が開弁した状態のまま行わ
れる。このため、上記主弁８の下降（開弁）動作時には上記二
次圧力導入室１５ａ内の圧力流体は上記二次圧流通孔２
１ａから二次側流路４に流出する。従って、上記主弁８は圧力変動の影響を受けず、円滑に
開弁され、その開弁駆動力も少なくてすむ。また、上記ダイアフラム１７が万一破損した際には、安
全用リーク弁２３が戻しバネ１３ｂの付勢力と上記二次
圧力導入室１５ａ内に流入する一次圧力Ｐ₁とによって
閉弁する。この閉弁状態において、上記二次圧力導入室
１５ａはブリードオリフィス２１ｂによって二次側流路
４に連通しているため、上記ブリードオリフィス２１ｂ
から二次側流路４に一次圧力Ｐ₁がリークするが、この
リーク量は極僅かである。このため、上記安全用リーク
弁２３によって一次圧力の過剰流出を未然に防止でき、
ダイアフラム破損時の安全性を維持できる。なお、上記実施例において、二次圧流通孔２１ａおよび
ブリードオリフィス２１ｂは、主弁８に直接設けてもよ
い。

【考案の効果】

以上のように、この考案によれば、主弁に追従動作する
ダイアフラムによって上記主弁の一次圧作用側に二次圧
力導入室を形成し、弁体摺動部を無くしたので、弁体の
摺動抵抗・始動抵抗・摩耗に起因するシールリングの擦
れ構造の欠点を改善でき、かつ、上記主弁に安全用リー
ク弁を組込むと共に、上記二次圧力導入室をブリードオ
リフィスによって二次側流路に常時連通させたので、弁
駆動手段系統からの熱的影響によって上記二次圧力導入
室内の温度が変化しても、この温度変化による上記二次
圧力導入室の内圧の変動が上記ブリードオリフィスによ
って未然に防止できる。また、上記安全用リーク弁が上
記主弁に先行して開弁され、二次側流路から主弁一次側
の上記二次圧力導入室内に導入されるので、該導入圧力
によって、上記主弁の一次側圧力と二次側圧力がバラン
スし、この状態で上記主弁が開弁されるので、該主弁
は、圧力変動等の影響を受けずに小さな駆動力で円滑に
開弁でき、弁駆動手段のコンパクト設計も可能となる。
さらに、ダイアフラムが万一破損した際には、安全用リ
ーク弁が閉弁することにより、一次側圧力はブリードオ
リフィスから極わずかに洩れるだけで過剰流出が未然に
防止され、このため、ダイアフラム破損時の安全性を確
実に維持できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例による流量制御弁の断面
図、第２図は同要部の拡大断面図、第３図は従来の電磁
弁を示す断面図、第４図は先願の弁構造体を示す断面図
である。図において、４は二次側流路、８は主弁、１４は弁駆動
手段、１５ａは二次圧力導入室、１７はダイアフラム、
２１ｂはブリードオリフィス、23は安全用リーク弁であ
る。なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】流体流路を開閉制御する主弁と、この主弁
に追従動作するダイアフラムと、このダイアフラムによ
って上記主弁の一次圧作用側に仕切り形成された二次圧
力導入室と、上記主弁に組込まれ、該主弁の二次側流路
に対して上記二次圧力導入室を開閉する安全用リーク弁
と、この安全用リーク弁を上記主弁の閉弁状態で開動さ
せた後、上記主弁を関連開動させる弁駆動手段と、上記
安全用リーク弁の閉弁状態で上記二次圧力導入室を上記
主弁の二次側流路に連通するブリードオリフィスとを備
えた流量制御弁。