JPH0618092Y2 - 流量制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔概要〕 流量制御弁の弁体を駆動する主シリンダのピストンロッ
ドと連動して移動するパイロット弁を設けると共に、主
シリンダの側部にピストン位置制御シリンダを、そのピ
ストンロッドが前記パイロット弁側に向くように配設
し、該ピストンロッドにパイロット弁が当接して閉止さ
れることで、弁体の開度を制御可能とし、流量制御装置
の高さを低くする。

〔産業上の利用分野〕

ボール弁やバタフライ弁などのような比較的大型の流量
制御弁を制御するには、電動機が多用されているが、本
考案は、液体シリンダによって流量制御弁を駆動する流
量制御装置に関する。

〔従来の技術〕

流体の流量をアナログ的に制御して任意の流量を得るに
は、一般に、電気信号で電動機を作動させ、電動機でボ
ール弁やバタフライ弁を駆動してその開度を制御するこ
とが行なわれている。ところが電動機では、弁体の開度
を正確に設定し維持するのが困難であるばかりでなく、
電気を扱うので絶縁対策に費用がかかり、特に屋外での
用途には適しない。また、ボール弁やバタフライ弁は、
被制御流体中の異物をかみ込み易く、そのために電動機
駆動では動作不良を招く欠点があり、夾雑物を含んだ流
体や泥状流体、高粘性流体等の制御には適しない。

このような問題を解消するために、本考案の出願人は先
に実願昭55-22584号や実願昭55-156798号などとして、
液体シリンダで弁体を駆動する流量制御装置を提案し
た。

第８図（イ）（ロ）は、実願昭55-22584号において提案
された装置である。（イ）（ロ）共、主シリンダ１の液
室２中にタンク３から液体を供給して、ピストン４を押
し下げることで、弁体５が閉じられる。逆に主シリンダ
１の空気室６に圧縮空気を供給して、ピストン４を押し
上げ、液室２中の液体をタンク３中に押し出すことで、
弁体５が開弁する。弁体５の開弁時の開度によって、通
過流量が決まるが、この開度制御のために、主シリンダ
１のヘッドカバー側から弁管７が挿入され、この弁管７
から、液室２中の液体がタンク３に戻される。そしてピ
ストン４が上昇して弁管７の下端に当接すると弁管７が
閉じられ、液室２中の液体が弁管７に流入不能になるこ
とで、ピストン４はそれ以上上昇不能となる。したがっ
て弁管７の上下方向の位置を、ピストン位置制御シリン
ダ８で制御し、弁管７がピストン４で閉止される位置を
変位可能とすることにより、弁体５の開度を制御でき
る。

〔考案が解決しようとする問題点〕

（イ）は弁管７の上にピストン位置制御シリンダ８が立
っていて、主シリンダ１以外の高さH1が大きくなるた
め、（ロ）はピストン位置制御シリンダ８を主シリンダ
１の側部に配置し、かつ逆さにして、上向きのピストン
ロッド９で弁管７の上下方向位置を制御可能にしてい
る。しかしながらそれでもH2のように、ピストンロッド
９の分だけ高くなる。

これに対し（ハ）は、実願昭55-156798号によって提案
されたもので、主シリンダ１の上に、環状のタンク３と
その中央のピストン位置制御シリンダ８を配設した構造
になっている。いまタンク３に圧縮空気を供給して液面
を押し下げると、該タンク３中の液体が、穴10、弁管７
中を経由して主シリンダ１中に流入して、ピストン４を
下降させ、弁体５を下降閉止する。逆に主シリンダ１の
空気室６に圧縮空気を供給すると、ピストン４の上側の
液体が、弁管７、穴10を通過してタンク３中に流入し、
ピストン４が上昇することで、弁体５が上昇開弁する。
この構造では、主シリンダ１の上にピストン位置制御シ
リンダ８およびタンク３が配設されているので、H3で示
されるように、その分だけ高くなる。

弁体５で開閉される弁装置の口径が200mm程度の場合
は、これらの高さH1、H2、H3はさほど問題でないが、最近
のように400mm程度の大型の弁装置となると、全体の高
さが２ｍ程度にもなり、設置などの面で問題が生じてく
る。

本考案の技術的課題は、従来の流量制御装置におけるこ
のような問題を解消し、流量制御装置全体の高さを低く
できるようにすることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本考案による流量制御装置の基本構成を説明す
る断面図である。流量制御弁の弁体５を駆動する主シリ
ンダ１の側部に、該主シリンダ１のピストン位置を制御
するピストン位置制御シリンダ８が、そのピストンロッ
ド14が主シリンダ１のピストンロッド12と同様に下側に
突出するように配設されている。

主シリンダ１の液室と液体タンクの液部との間に配管接
続されたパイロット弁13が、主シリンダ１のピストンロ
ッド12側およびピストン位置接続シリンダ８のピストン
ロッド14側の片方に設けられている。すなわち、パイロ
ット弁13は、図においてはピストンロッド12側に取り付
けられているが、ピストンロッド14側に取り付けても差
し支えない。

また、ピストン位置制御シリンダ８のピストンロッド14
の下端に対し、主シリンダのピストンロッド12の下端が
上昇して接近し、ピストン位置制御シリンダ８のピスト
ン14側または主シリンダ１のピストンロッド12側でパイ
ロット弁13が押圧操作されたときにパイロット弁13が閉
じ、逆にピストン位置制御シリンダ８のピストンロッド
14の下端と主シリンダ１のピストンロッド12の下端とが
離れた状態では、パイロット弁13が押圧状態から開放さ
れ、パイロット弁13が開くような位置関係となってい
る。

すなわち、図のようにパイロット弁13がピストンロッド
12側に取り付けられている場合は、ピストンロッド14が
パイロット弁13を押圧操作して閉弁し、逆にパイロット
弁13がピストンロッド14側に取り付けられている場合
は、ピストンロッド12側のアームなどでパイロット弁13
を押圧操作して閉弁する構成となる。

〔作用〕

本考案におけるピストン位置制御シリンダ８は、流量制
御弁の弁体５を駆動する主シリンダ１の側部に配設さ
れ、しかもピストン位置制御シリンダ８のピストンロッ
ド14は、主シリンダ１のピストンロッド12と同様に下向
きに突出するように構成されている。その結果、従来の
主シリンダ１の上にピストン位置制御シリンダ８を立設
したり、ピストン位置制御シリンダ８のピストンロッド
が上側に突出する構造のように、流量制御装置の高さ方
向の寸法が大きくなるといった問題が解消される。

すなわち、ピストン４の位置制御用のシリンダ８のピス
トンロッド14は、主シリンダ１のピストンロッド12と同
様に下側に突出した状態で上下動するので、ピストン位
置制御シリンダ８やそのピストンロッド14によって、流
量制御装置の高さ方向の寸法が増大することはない。

パイロット弁13は、ピストンロッド14または12側のどち
らに取り付けてもよいが、図示のようにピストンロッド
12側に取り付けた場合は、ピストンロッド12が上昇して
ピストンロッド14側に接近しパイロット弁13が押圧され
ると、該パイロット弁13が閉じられて、主シリンダ１の
液室とタンクの液部との間が遮断される。ピストンロッ
ド12側とピストンロッド14側とが離れてパイロット弁13
の押圧力が解除されると、該パイロット弁13は開弁し、
主シリンダ１の液室とタンクの液部との間で液体が移動
可能となり、弁体５を開閉することができる。

このように独立したパイロット弁13をピストンロッド14
側または12側に取り付けるのみで足りるので、パイロッ
ト弁13としては、市販の汎用の開閉弁を利用できる。

〔実施例〕

次に本考案による流量制御装置が実際上どのように具体
化されるかを実施例で説明する。第２図〜第７図は本考
案による流量制御装置の実施例を示す縦断面図で、第２
図は閉弁状態における初期状態、第３図はパイロット弁
部の詳細、第４図はピストン位置制御シリンダの動作を
説明する図、第５図は開弁動作を示す図、第６図は弁体
の開度制御動作を示す図、第７図は閉弁動作を示す図で
ある。第２図、第３図において、実施例の構造を説明す
る。主シリンダ１の外周を囲むように環状のタンク３を
形成して、その中に作動オイル等の液体が溜められてい
る。そしてこのタンク３の側方に、ピストン位置制御シ
リンダ８が配設されている。このピストン位置制御シリ
ンダ８は、ピストン17とロッドカバー側間に復帰バネ18
が介在し、ヘッドカバー側のポートPcから圧縮空気を供
給することで、ピストンロッド14が下降する。そしてポ
ートPcから供給された圧力と復帰バネ18のバネ力がバラ
ンスする位置で、ピストンロッド14が停止する。なおこ
のピストン位置制御シリンダ８は、複動型の流体圧シリ
ンダを使用してもよい。このように主シリンダ１、タン
ク３およびピストン位置制御シリンダ８が一体構造とな
り、ステー19で弁装置20に搭載されている。パイロット
弁13は、アーム21を介してピストンロッド12に取付けら
れている。

第３図に示すように、パイロット弁13は、ポートＡとＢ
間の弁室に復帰バネ22が内蔵され、プランジャー23を外
側に押圧することで、プランジャー23の内端の弁シート
26が弁座24から離れ、ポートＡ、Ｂ間が開弁し連通す
る。プランジャー23が、ピストン位置制御シリンダ８の
ピストンロッド14に当接し、復帰バネ22に抗して弁室側
に押し込まれると、弁シート26が弁座24に当接して閉止
される。なおニードル25によって、ポートＢと弁室間の
流路を絞ることで、主シリンダ１のピストンロッド12の
移動速度、すなわち弁体５の開閉速度を制御できる。

〔実施例装置の動作〕

第２図において、タンク３のエアポートC1、主シリンダ
１の空気室のポートC2およびピストン位置制御シリンダ
８のヘッドカバー側ポートPcが大気に解放されている。
そのため、ピストン位置制御シリンダ８のピストン17
が、復帰バネ18でヘッドカバー側に押圧され、ピストン
ロッド14が上昇状態となる。またピストンロッド14がパ
イロット弁13のプランジャー23から離れているため、該
パイロット弁13が開弁して、タンク３の液部と主シリン
ダ１の液室２間が配管15、16で連通している。

まず第４図に示すように、ピストン位置制御シリンダ８
のポートPcから、弁体５の設定開度に対応する圧力の圧
縮空気をピストン位置制御シリンダ８のヘッドカバー側
室に供給する。するとピストン17の推力と復帰バネ力と
がバランスする位置で停止し、ピストンロッド14の位置
が設定される。

こうしてピストンロッド14の位置を設定した状態で、第
５図に示すように、主シリンダ１の下側のポートC2から
空気室６に圧縮空気を供給すると、液室２中の液体が、
配管15→パイロット弁13→配管16→タンク３、の順に流
れてタンク３に流入し、ピストン４が上昇する。これに
よって弁体５が徐々に上昇して開弁する。

ピストンロッド12と共にパイロット弁13も上昇し、つい
には第６図（イ）（ロ）のように、プランジャー23がピ
ストンロッド14に当接して、弁室中に押し込まれ、弁シ
ート26が弁座24に当接してパイロット弁13が閉止する。
その結果、液室２からタンク３への液体の移動が不可能
となり、ピストン４およびピストンロッド12の上昇が停
止し、弁体５が設定開度位置で中間停止する。

そして充分時間的余裕をおいた後、空気室６のポートC2
を大気に解放し、大気圧に戻った後、時間的タイミング
をおいて、ピストン位置制御シリンダ８のポートPcも大
気に解放しておく。するとピストン位置制御シリンダ８
のピストンロッド14は、復帰バネ18によって上昇し、パ
イロット弁13のプランジャー23が復帰バネ22で復帰上昇
することによって、パイロット弁13が第３図のように開
弁する。

弁体５を閉じるには、第７図のように、タンク３の上部
ポートC1から圧縮空気を供給する。するとタンク３中の
液体が、配管16→パイロット弁13→配管15→主シリンダ
１の液室２、の順に流れて、ピストン４が押し下げら
れ、弁体５が徐々に下降して閉弁する。そして全閉した
後、充分な時間的余裕をおいて、タンク３の上部ポート
C1に印加した空気圧を大気に排気して大気圧に戻し、第
２図の初期状態にしておく。

〔他の実施例〕

配管15、16としては、ナイロンチューブなどのような可
撓性のチューブが適している。図示例では、タンク３
は、主シリンダ１の外周を囲むように配置されている
が、ステー19の位置に設けたり、第８図（イ）（ロ）の
ように、主シリンダ１の側部に配置することもできる。
またパイロット弁13は、ピストン位置制御シリンダ８の
ピストンロッド14の先端に取付け、プランジャー23がア
ーム21側を向くようにすることで、プランジャー23がア
ーム２１に当接したとき、弁座24が閉止されるようにす
ることもできる。

第２図にも示されているように、主シリンダ１は、ピス
トン４の上側が液室２になっているが、逆にロッドカバ
ー側を液室とし、配管15を下側のポートC2に接続するこ
ともできる。この場合、パイロット弁13を介してポート
C2に液体が供給されることでピストン４および弁体５が
上昇開弁し、ポートC3から圧縮空気を供給することで、
ピストン４および弁体５が下降閉止する。

〔考案の効果〕

従来の流量制御装置は、主シリンダ１の上に、ピストン
位置制御シリンダ８を立設したり、ピストン位置制御シ
リンダ８のピストンロッドが主シリンダ１より上側に突
出する構成になっているため、ピストン位置制御シリン
ダ８やピストンロッドの高さ分だけ、高さ方向の寸法が
大型化するという問題があったのに対し、本考案の場合
は、ピストン位置制御シリンダ８が主シリンダ１の側部
に配設され、しかもそのピストンロッド14が、主シリン
ダ１のピストンロッド12と同様に下側に突出するように
構成されている。そのため、主シリンダ１の上側にピス
トン位置制御シリンダを立設したりピストンロッドが上
側に突出する構成と違って、流量制御装置の高さ方向の
寸法が小型化される。

また、パイロット弁13として汎用の開閉弁を使用できる
ので、第８図のように弁管７の先端をピストン４で閉止
する構造より、液体の移動を確実に遮断でき、かつ安価
に実現できる。

以上のような本考案特有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による流量制御装置の基本原理を説明す
る断面図、第２図〜第７図は本考案による流量制御装置
の実施例と動作を示す断面図、第８図は従来の各種流量
制御装置を示す断面図である。 図において、１は主シリンダ、２は液室、３はタンク、
４はピストン、５は弁体、６は空気室、８はピストン位
置制御シリンダ、12、14はピストンロッド、13はパイロ
ット弁をそれぞれ示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】流量制御弁の弁体(5)を駆動する主シリン
   ダ(1)の側部に、該主シリンダ(1)のピストン位置を制御
   するピストン位置制御シリンダ(8)を、そのピストンロ
   ッド(14)が主シリンダ(1)のピストンロッド(12)と同様
   に下側に突出するように配設し、 主シリンダ(1)の液室と液体タンクの液部との間に配管
   接続されたパイロット弁(13)を、主シリンダ(1)のピス
   トンロッド(12)側あるいはピストン位置制御シリンダ
   (8)のピストンロッド(14)側のいずれか一方に設け、 ピストン位置制御シリンダ(8)のピストンロッド(14)の
   下端に対し、主シリンダ(1)のピストンロッド(12)の下
   端が上昇して接近し、ピストン位置制御シリンダ(8)の
   ピストンロッド(14)側または主シリンダ(1)のピストン
   ロッド(12)側でパイロット弁(13)が押圧操作されたとき
   にパイロット弁(13)が閉じ、 逆にピストン位置制御シリンダ(8)のピストンロッド(1
   4)の下端と主シリンダ(1)のピストンロッド(12)の下端
   とが離れた状態では、パイロット弁(13)が押圧状態から
   開放され、パイロット弁(13)が開くような位置関係とな
   っていることを特徴とする流量制御装置。