JPH06207678A - ロッカ弁部材および隔離ダイアフラムを有する弁 - Google Patents
ロッカ弁部材および隔離ダイアフラムを有する弁Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K11/00—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves
- F16K11/02—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit
- F16K11/04—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only lift valves
- F16K11/052—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only lift valves with pivoted closure members, e.g. butterfly valves
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
- F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
- F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
- F16K31/10—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid with additional mechanism between armature and closure member
- F16K31/105—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid with additional mechanism between armature and closure member for rotating valves
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- Y10T137/8593—Systems
- Y10T137/86493—Multi-way valve unit
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 ロッカ弁部材と隔離ダイアフラムを有する弁
において、弁部材とダイアフラムが取扱われつつある作
動圧力と無関係に均衡状態に置かれ、作動圧力の増大に
伴う漏洩の傾向をなくすようにする。 【構成】 弁体１８に複数のポート４２，４３，４４と
連通する弁室４９を形成し、ポートのうち少くも１個を
加圧流体源に接続する。弁室内にロッカ弁部材５０を枢
着し、ポートの少くも１個を開閉する２つの末端位置の
間で揺動させる。弁室内にロッカ弁部材の周縁から延
び、その縁を弁体に固着させたダイアフラム５６を設け
る。ロッカ弁部材はピストン５８を有する作動器により
揺動し、弁体のすべてのポートがダイアフラムの片側に
対面する。弁室の一部は、ダイアフラムのポートに面し
た側と反対の側に対面する壁を構成し、ダイアフラムと
係合することのないようにする。
において、弁部材とダイアフラムが取扱われつつある作
動圧力と無関係に均衡状態に置かれ、作動圧力の増大に
伴う漏洩の傾向をなくすようにする。 【構成】 弁体１８に複数のポート４２，４３，４４と
連通する弁室４９を形成し、ポートのうち少くも１個を
加圧流体源に接続する。弁室内にロッカ弁部材５０を枢
着し、ポートの少くも１個を開閉する２つの末端位置の
間で揺動させる。弁室内にロッカ弁部材の周縁から延
び、その縁を弁体に固着させたダイアフラム５６を設け
る。ロッカ弁部材はピストン５８を有する作動器により
揺動し、弁体のすべてのポートがダイアフラムの片側に
対面する。弁室の一部は、ダイアフラムのポートに面し
た側と反対の側に対面する壁を構成し、ダイアフラムと
係合することのないようにする。
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、弁、一層詳しくは、ロッカ弁部材と、流体ポ
ートを弁作動器から隔離するダイアフラムとを有するタ
イプの弁に関する。このタイプの弁は米国特許第5,027,
857 号に記載されている。この米国特許に示されている
弁は、流体の入口ポートと２つの出口ポートを包含する
３方向タイプである。弁部材は、出口ポートのいずれか
を閉ざし、入口ポートを常時開放する２つの末端位置間
で揺動する。弁部材は、弁体に形成した弁室内に設置さ
れ、弁ポートは弁室に開いている。弁作動器（電気的に
制御できる）は、弁部材をその２つの末端位置の間で揺
動させる。弁室内で、可撓性のダイアフラムが弁部材を
取り囲んでおり、そこから半径方向外方へ延びている。
ダイアフラムの半径方向外方縁は弁体によって把持され
ている。ダイアフラムは、弁ポートから弁作動器を隔離
し、弁作動器が弁によって取扱われている流体と決して
接触しないように作動する。米国特許第5,027,857 号の
弁は、使用時に或る種の問題を提起することがわかっ
た。この弁は、取扱おうとしている流体圧力で漏洩する
傾向があるのである。特に、流体は、弁部材を収容して
いる弁室から弁部材によって閉ざされている出口ポート
から漏出する傾向がある。この問題を解決すべく、弁作
動器がロッカ弁部材に加える力を高める試みがなされ
た。しかしながら、この解決策は、弁の寿命に悪い影響
を与えるのである。それは、弁部材が出口ポートを取り
囲む弁座に向かってより大きな力で押し付けられるから
である。弁の漏洩の理由は、難しく、直観的にも明らか
でない。しかしながら、本発明者は、この問題の原因を
発見した。弁が加圧流体で加圧されたとき、ダイアフラ
ムは弁ポートから離れる方向にふくらむ。弁がその末端
位置の各々で傾けられるので、開いている出口ポートに
近い方のダイアフラム部分は、弁部材の、弁ポートを含
む壁と反対の側の壁にも近くなる。その結果、ダイアフ
ラムの、開いている出口ポートに近い方のふくらんだ部
分が弁室の、ポートを含む壁と反対側の壁と係合する。
ダイアフラムと弁室壁とのこの係合の結果、ロッカ弁部
材とダイアフラムとに力の不均衡が生じ、それにより、
弁部材を閉ざされているポートから離れる方向に持ち上
げ、このポートを通して漏洩を生じさせる傾向が生じる
のである。したがって、本発明の目的は、米国特許第5,
027,857 号に示されているタイプの、ロッカ弁部材およ
び隔離ダイアフラムを有する弁であって、弁部材とダイ
アフラムが取扱われつつある作動圧力と無関係に均衡状
態に置かれ、作動圧力の増大に伴う漏洩の傾向をなくし
た弁を提供することにある。本発明の別の目的は、従来
の弁よりも有効寿命が長い上記タイプの弁を提供するこ
とにある。本発明のまた別の目的は、弁部材に加えられ
る作動器の力をより小さくしてなんの問題もなく作動で
きる上記タイプの弁を提供することにある。本発明の付
加的な目的および特徴は、添付図面を参照しながらの以
下の説明から明らかとなろう。図１は、米国特許第5,02
7,857 号の弁を示しており、実際、この米国特許の図１
と同様のものである。しかしながら、米国特許の図１で
は弁は加圧されていないが、本発明の図１では、弁には
流体圧力が加えられている。図１の従来弁は、円筒形の
内径孔１１を有する弁体１０を包含する。この弁体に
は、たとえば、ねじ１２によって、ボンネット１３が固
着してあり、このボンネットには、流体圧力の入口ポー
ト１４と２つの出口ポート１５、１６が形成してある。
弁体１０とボンネット１３は間に弁室１９を構成してお
り、この弁室にポート１４−１６が連通している。弁室
１９内にはロッカ弁部材２０が収容されている。ロッカ
弁部材は、弾性のゴム状材料２２内に埋め込まれた剛性
材料のコア２１を包含する。弁部材２０が軸２３上で回
動し、図１に示す、出口ポート１６を閉ざし、出口ポー
ト１５を開いたままにする１つの末端位置と、出口ポー
ト１５を閉ざし、出口ポート１６を開く別の末端位置と
の間で揺動する。弁作動器は、シリンダ１１内で長手方
向に摺動するピストン２６と、電気ソレノイドのアーマ
チャ２７とを包含する。ステム２４が弁部材２０からピ
ストン２６の拡大内径孔２５内に突出している。ステム
２４と内径孔２５の協働により、ピストン２６の長手方
向運動が弁部材２０の揺動運動に変換される。シリンダ
１１内には圧縮スプリング２８が設けてあり、ピストン
２６を図１で右に向かって常時押圧しており、このスプ
リング２８の作用の下に、作動器は、図示のように、弁
部材２０を移動させてポート１６を閉ざし、ポート１５
を開く。ソレノイドが付勢されたとき、アーマチャ２７
が左に動き、スプリング２８の力に抗してピストン２６
をアーマチャと一緒に引っ張る。このピストン２６の動
きはステム２４を介して弁部材２０に伝えられ、弁部材
を軸２３まわりに揺動させて出口ポート１５を閉ざし、
ポート１６を開く。ダイアフラム１１が弁部材２０を完
全に取り囲み、弁部材から弁体１０とボンネット１３の
境界面まで半径方向に延びている。ダイアフラムの全周
縁３２は、弁体とボンネットとの間にしっかりと挟まれ
ている。この構成により、ダイアフラムが所定位置に保
持され、本体１０とボンネット１３の間で流体シールと
して役立つことになる。明らかなように、ダイアフラム
３１は、作動器２６、２７を収容しているシリンダ１１
からポート１４−１６を隔離するのに役立ち、弁によっ
て扱われている流体がシリンダ１１すなわち弁作動器の
部分に達することはない。弁が図１に示す状態にあると
き、すなわち、ソレノイドが消勢され、加圧流体が入口
ポート１４に加えられているとき、弁室１９の、弁部材
２０およびダイアフラム３１の下の部分は加圧流体を満
たされるが、弁室１９の、弁部材２０およびダイアフラ
ム３１の上方の部分は大気圧下にある。流体圧力は、ダ
イアフラム３１を上方へふくらませ、ダイアフラム３１
の、開いている出口ポート１５に近い部分が弁室１９の
壁３３と係合する。一方、ダイアフラム３１の、閉じて
いる出口ポート１６に近い部分は弁室の壁３３と係合す
ることはない。ダイアフラムの一部のみが壁３３と係合
する理由は、弁部材２０が傾斜して開いている出口ポー
トに近い方のダイアフラム部分を弁室壁３３に接近させ
るからである。ダイアフラム３１の開いている出口ポー
ト１５に近い方の部分が弁室壁３３によって支持されて
いるため、弁部材が閉じている弁ポート１６から離れる
ように上昇して弁の漏洩を生じさせる望ましくない傾向
が生じるのである。この欠点の理由は次のように説明で
きると考える。ダイアフラムの、開いている出口ポート
１５に近い部分は、弁室壁３３と弁部材２０の両方で支
持されている。しかしながら、ダイアフラムの、閉じて
いる出口ポート１６に近い部分は、弁部材２０によって
のみ支持されており、弁室壁３３によっては支持されて
いない。その結果、弁部材の、閉じている出口ポートに
近い部分に、弁部材の、開いている出口ポートに近い部
分よりも大きな流体圧力がかかり、この力の不均衡が弁
部材２０を閉じている出口ポート１６から離れる方向に
押す傾向を生じさせる。この問題を分析する別の方法
は、ダイアフラム３１が加圧されてふくらまされ、開い
ているポート１５に近い部分が弁室壁３３に押し付けら
れたとき、壁がその部分でダイアフラムに反動力を加え
るということである。ダイアフラム３１の、閉じている
ポート１６に近い部分にはなんら類似の反動力は加えら
れない。それ故、ダイアフラムにかかる力に不均衡が生
じ、閉じているポート１６に近い側にかかる、そのポー
トを開こうとする力が、開いているポート１５に近いダ
イアフラム部分にかかる合力より大きくなる。ロッカ弁
部材２０を閉じているポートから持ち上げる傾向（漏洩
に通じる）のために、スプリング２８およびソレノイド
引張り力は、漏洩を最小限に抑えるために比較的強くな
ければならない。ソレノイド引張り力が強くなればなる
ほど、弁が使用する動力は大きくなる。さらに、スプリ
ングおよびソレノイドの力が高くなると、弾性材料２２
をより大きい力で出口ポート１５、１６の弁座に押し付
け、弁の有効寿命を縮めることになる。図２、３に示す
本発明の弁は、従来の弁に存在する上記の問題を克服す
る。本発明の弁は、従来の弁に類似しているが、内部シ
リンダ３９を形成した弁体３８を包含する。この弁体に
は４本のボルト（図示せず）によってボンネット４０が
固着してある。これらのボルトは、ボンネットの４つの
孔４１（図５）を貫通し、弁体に設けたタップ孔に螺合
している。ボンネット４０は、加圧流体の入口ポート４
２と２つの出口ポート４３、４４が形成してある（図２
−５）。ポート４３の内端は弁座４５によって囲まれて
おり、出口ポート４４の内端は弁座４６によって囲まれ
ている。これら３つのポートは、すべて、弁体３８とボ
ンネット４０の間に構成された弁室４９内に開いてい
る。この弁室４９内には、ロッカ弁部材５０が収容され
ており、このロッカ弁部材５０は、シリンダ３９の長手
方向に対して直角に延びる軸５１上で揺動できるように
枢着してある。ロッカ弁部材５０は、弾力性のあるゴム
状材料５３内に埋め込まれた剛性材料のコア５２を包含
する。柔軟で可撓性があるゴム状材料のダイアフラム５
６が弁部材５０を取り囲み、弁部材と弁体の間を半径方
向に延びている。好ましくは、ダイアフラムは、弁部材
の埋め込み材料５３と一体に形成される。ダイアフラム
５６の半径方向外方の縁５７は、弁体３８とボンネット
４０の間にしっかりと挟まれている。これを確実にする
ために、ボンネットによって提供される連続した幅狭の
隆起５５（図５）がポートを取り囲み、弁体に向かって
突出している。こうして、ダイアフラムの縁は、所定位
置に保持され、弁体とボンネットとの間のシールとして
役立つ。弁を作動させる作動器は、弁体３８に形成した
シリンダ３９内で長手方向に摺動できるピストン５８を
包含する。このピストン５８には横方向の内径孔５９が
形成してあり、この内径孔５９は弁部材５０のコア５２
から突出する剛性ステム６０を収容している。シリンダ
３９内で、ピストン５８カラ突出するぴん６２を取り囲
んでいる圧縮スプリング６１がピストン５８を図２で右
に常時押圧している。この動きは、内径孔５９およびス
テム６０によって弁部材５０に伝えられ、弁部材を時計
方向に揺動させ、それを弁座４６と係合させ、出口ポー
ト４４を閉じる。弁部材５０の傾斜により、それは弁座
４５から隔たり、出口ポート４３を開く。弁体３８の、
スプリング６１が設置してある端と反対側の端には、円
筒形のハウジング７１が装着してあり、このハウジング
は、ソレノイド・コイル６４を収容している。このソレ
ノイド・コイル６４内には、コア・チューブ６５が軸線
方向に延びている。チューブ６５の、ピストン５８から
遠い方の端の中には、固定アーマチャ６６が固定してあ
る。固定アーマチャ６６に対して前後方向にチューブ６
５内で摺動できるように可動アーマチャ６７が設けてあ
る。圧縮スプリング６８が可動アーマチャ６７の軸線方
向の内径孔内に収容されており、スプリングの一端が固
定アーマチャ６６に着座している。ソレノイド６４が消
勢されたとき、図３に示すように、スプリング６１より
も強いスプリング６８は可動アーマチャ６７およびピス
トン５８を左へ押圧し、弁部材５０を軸５１のまわりに
反時計方向に揺動させる。こうして、弁部材５０は弁座
４５と係合させられ、弁座４６から離脱し、出口ポート
４３を閉ざし、出口ポート４４を開く。ソレノイド６４
が付勢されると、可動アーマチャ６７が固定アーマチャ
６６に向かって引っ張られ、したがって、スプリング６
８を圧縮してスプリング６１がピストン５８を右（図
２）に移動させるのを許し、それによって、弁部材５０
が揺動して弁座４６と係合し、弁座４５から離れるよう
に移動する。こうして、出口ポート４３が開き、出口ポ
ート４４が閉じる。弁が加圧されていないときには、ダ
イアフラム５６は図４に示すふくらんでいない状態にあ
る。加圧流体が入口ポート４２に加えられると、圧力が
弁部材５０およびダイアフラム５６の、ポートに面した
側、すなわち、図２、３で下側に加えられる。その結
果、ダイアフラム５６が弁室４９の壁６９、すなわち、
ポート４２−４４が開いている壁と反対側の壁に向かっ
てふくらむ。本発明と従来技術の重要な差異は、図２、
３を図１と比較するとわかる。本発明のふくらんだダイ
アフラム５６は、従来のダイアフラム３１が壁３３と接
触しているのに対して、壁６９と接触していない。事
実、ダイアフラム５６は、弁の全作動圧力を通じて壁６
９から離れたままである。ダイアフラム５６が弁室壁６
９と決して係合しないので、従来技術の弁の弁部材２０
で経験する不均衡状態が本発明の弁では決して生じな
い。その結果、従来技術の弁における、弁部材２０が閉
じているポートから持ち上げられて漏洩を生じさせると
いう傾向は本発明の弁では生じない。したがって、同等
の流体圧力を取扱う場合にも、弁部材と弁座の間に付与
してポートを閉ざすのに必要は力が小さくて済み、それ
故、スプリングをより軽くすることができ、ソレノイド
の力が小さくて済む。もちろん、ソレノイドの力が小さ
いということは、電力消費量が少ないということを意味
する。さらに、より軽いスプリングおよびより力の弱い
ソレノイドを使用するため、弁部材５０が、従来技術の
弁に存在するような高い力で弁座４５、４６に押し付け
られず、それ故、弁部材の寿命が延びる。上記の弁は３
方向弁であるが、本発明は、２方向弁にも同等に応用で
きる。上記の弁は、出口ポート４３、４４の一方を恒久
的に塞ぐだけで２方向弁に変換可能である。さらに、ポ
ート４２は入口ポートとし、ポート４３、４４を出口ポ
ートとして説明してきたが、ポート４２を出口ポートと
し、ポート４３、４４のうちいずれか一方あるいは両方
を入口ポートとしてもよい。本発明を好ましい形態につ
いてのみ説明してきたが、本発明の精神に含まれる多く
の変更をなし得る。したがって、本発明がいかなる特定
の形態または実施例に限定されるものではなく、限定は
添付の特許請求の範囲にのみ含まれることは了解された
い。
ートを弁作動器から隔離するダイアフラムとを有するタ
イプの弁に関する。このタイプの弁は米国特許第5,027,
857 号に記載されている。この米国特許に示されている
弁は、流体の入口ポートと２つの出口ポートを包含する
３方向タイプである。弁部材は、出口ポートのいずれか
を閉ざし、入口ポートを常時開放する２つの末端位置間
で揺動する。弁部材は、弁体に形成した弁室内に設置さ
れ、弁ポートは弁室に開いている。弁作動器（電気的に
制御できる）は、弁部材をその２つの末端位置の間で揺
動させる。弁室内で、可撓性のダイアフラムが弁部材を
取り囲んでおり、そこから半径方向外方へ延びている。
ダイアフラムの半径方向外方縁は弁体によって把持され
ている。ダイアフラムは、弁ポートから弁作動器を隔離
し、弁作動器が弁によって取扱われている流体と決して
接触しないように作動する。米国特許第5,027,857 号の
弁は、使用時に或る種の問題を提起することがわかっ
た。この弁は、取扱おうとしている流体圧力で漏洩する
傾向があるのである。特に、流体は、弁部材を収容して
いる弁室から弁部材によって閉ざされている出口ポート
から漏出する傾向がある。この問題を解決すべく、弁作
動器がロッカ弁部材に加える力を高める試みがなされ
た。しかしながら、この解決策は、弁の寿命に悪い影響
を与えるのである。それは、弁部材が出口ポートを取り
囲む弁座に向かってより大きな力で押し付けられるから
である。弁の漏洩の理由は、難しく、直観的にも明らか
でない。しかしながら、本発明者は、この問題の原因を
発見した。弁が加圧流体で加圧されたとき、ダイアフラ
ムは弁ポートから離れる方向にふくらむ。弁がその末端
位置の各々で傾けられるので、開いている出口ポートに
近い方のダイアフラム部分は、弁部材の、弁ポートを含
む壁と反対の側の壁にも近くなる。その結果、ダイアフ
ラムの、開いている出口ポートに近い方のふくらんだ部
分が弁室の、ポートを含む壁と反対側の壁と係合する。
ダイアフラムと弁室壁とのこの係合の結果、ロッカ弁部
材とダイアフラムとに力の不均衡が生じ、それにより、
弁部材を閉ざされているポートから離れる方向に持ち上
げ、このポートを通して漏洩を生じさせる傾向が生じる
のである。したがって、本発明の目的は、米国特許第5,
027,857 号に示されているタイプの、ロッカ弁部材およ
び隔離ダイアフラムを有する弁であって、弁部材とダイ
アフラムが取扱われつつある作動圧力と無関係に均衡状
態に置かれ、作動圧力の増大に伴う漏洩の傾向をなくし
た弁を提供することにある。本発明の別の目的は、従来
の弁よりも有効寿命が長い上記タイプの弁を提供するこ
とにある。本発明のまた別の目的は、弁部材に加えられ
る作動器の力をより小さくしてなんの問題もなく作動で
きる上記タイプの弁を提供することにある。本発明の付
加的な目的および特徴は、添付図面を参照しながらの以
下の説明から明らかとなろう。図１は、米国特許第5,02
7,857 号の弁を示しており、実際、この米国特許の図１
と同様のものである。しかしながら、米国特許の図１で
は弁は加圧されていないが、本発明の図１では、弁には
流体圧力が加えられている。図１の従来弁は、円筒形の
内径孔１１を有する弁体１０を包含する。この弁体に
は、たとえば、ねじ１２によって、ボンネット１３が固
着してあり、このボンネットには、流体圧力の入口ポー
ト１４と２つの出口ポート１５、１６が形成してある。
弁体１０とボンネット１３は間に弁室１９を構成してお
り、この弁室にポート１４−１６が連通している。弁室
１９内にはロッカ弁部材２０が収容されている。ロッカ
弁部材は、弾性のゴム状材料２２内に埋め込まれた剛性
材料のコア２１を包含する。弁部材２０が軸２３上で回
動し、図１に示す、出口ポート１６を閉ざし、出口ポー
ト１５を開いたままにする１つの末端位置と、出口ポー
ト１５を閉ざし、出口ポート１６を開く別の末端位置と
の間で揺動する。弁作動器は、シリンダ１１内で長手方
向に摺動するピストン２６と、電気ソレノイドのアーマ
チャ２７とを包含する。ステム２４が弁部材２０からピ
ストン２６の拡大内径孔２５内に突出している。ステム
２４と内径孔２５の協働により、ピストン２６の長手方
向運動が弁部材２０の揺動運動に変換される。シリンダ
１１内には圧縮スプリング２８が設けてあり、ピストン
２６を図１で右に向かって常時押圧しており、このスプ
リング２８の作用の下に、作動器は、図示のように、弁
部材２０を移動させてポート１６を閉ざし、ポート１５
を開く。ソレノイドが付勢されたとき、アーマチャ２７
が左に動き、スプリング２８の力に抗してピストン２６
をアーマチャと一緒に引っ張る。このピストン２６の動
きはステム２４を介して弁部材２０に伝えられ、弁部材
を軸２３まわりに揺動させて出口ポート１５を閉ざし、
ポート１６を開く。ダイアフラム１１が弁部材２０を完
全に取り囲み、弁部材から弁体１０とボンネット１３の
境界面まで半径方向に延びている。ダイアフラムの全周
縁３２は、弁体とボンネットとの間にしっかりと挟まれ
ている。この構成により、ダイアフラムが所定位置に保
持され、本体１０とボンネット１３の間で流体シールと
して役立つことになる。明らかなように、ダイアフラム
３１は、作動器２６、２７を収容しているシリンダ１１
からポート１４−１６を隔離するのに役立ち、弁によっ
て扱われている流体がシリンダ１１すなわち弁作動器の
部分に達することはない。弁が図１に示す状態にあると
き、すなわち、ソレノイドが消勢され、加圧流体が入口
ポート１４に加えられているとき、弁室１９の、弁部材
２０およびダイアフラム３１の下の部分は加圧流体を満
たされるが、弁室１９の、弁部材２０およびダイアフラ
ム３１の上方の部分は大気圧下にある。流体圧力は、ダ
イアフラム３１を上方へふくらませ、ダイアフラム３１
の、開いている出口ポート１５に近い部分が弁室１９の
壁３３と係合する。一方、ダイアフラム３１の、閉じて
いる出口ポート１６に近い部分は弁室の壁３３と係合す
ることはない。ダイアフラムの一部のみが壁３３と係合
する理由は、弁部材２０が傾斜して開いている出口ポー
トに近い方のダイアフラム部分を弁室壁３３に接近させ
るからである。ダイアフラム３１の開いている出口ポー
ト１５に近い方の部分が弁室壁３３によって支持されて
いるため、弁部材が閉じている弁ポート１６から離れる
ように上昇して弁の漏洩を生じさせる望ましくない傾向
が生じるのである。この欠点の理由は次のように説明で
きると考える。ダイアフラムの、開いている出口ポート
１５に近い部分は、弁室壁３３と弁部材２０の両方で支
持されている。しかしながら、ダイアフラムの、閉じて
いる出口ポート１６に近い部分は、弁部材２０によって
のみ支持されており、弁室壁３３によっては支持されて
いない。その結果、弁部材の、閉じている出口ポートに
近い部分に、弁部材の、開いている出口ポートに近い部
分よりも大きな流体圧力がかかり、この力の不均衡が弁
部材２０を閉じている出口ポート１６から離れる方向に
押す傾向を生じさせる。この問題を分析する別の方法
は、ダイアフラム３１が加圧されてふくらまされ、開い
ているポート１５に近い部分が弁室壁３３に押し付けら
れたとき、壁がその部分でダイアフラムに反動力を加え
るということである。ダイアフラム３１の、閉じている
ポート１６に近い部分にはなんら類似の反動力は加えら
れない。それ故、ダイアフラムにかかる力に不均衡が生
じ、閉じているポート１６に近い側にかかる、そのポー
トを開こうとする力が、開いているポート１５に近いダ
イアフラム部分にかかる合力より大きくなる。ロッカ弁
部材２０を閉じているポートから持ち上げる傾向（漏洩
に通じる）のために、スプリング２８およびソレノイド
引張り力は、漏洩を最小限に抑えるために比較的強くな
ければならない。ソレノイド引張り力が強くなればなる
ほど、弁が使用する動力は大きくなる。さらに、スプリ
ングおよびソレノイドの力が高くなると、弾性材料２２
をより大きい力で出口ポート１５、１６の弁座に押し付
け、弁の有効寿命を縮めることになる。図２、３に示す
本発明の弁は、従来の弁に存在する上記の問題を克服す
る。本発明の弁は、従来の弁に類似しているが、内部シ
リンダ３９を形成した弁体３８を包含する。この弁体に
は４本のボルト（図示せず）によってボンネット４０が
固着してある。これらのボルトは、ボンネットの４つの
孔４１（図５）を貫通し、弁体に設けたタップ孔に螺合
している。ボンネット４０は、加圧流体の入口ポート４
２と２つの出口ポート４３、４４が形成してある（図２
−５）。ポート４３の内端は弁座４５によって囲まれて
おり、出口ポート４４の内端は弁座４６によって囲まれ
ている。これら３つのポートは、すべて、弁体３８とボ
ンネット４０の間に構成された弁室４９内に開いてい
る。この弁室４９内には、ロッカ弁部材５０が収容され
ており、このロッカ弁部材５０は、シリンダ３９の長手
方向に対して直角に延びる軸５１上で揺動できるように
枢着してある。ロッカ弁部材５０は、弾力性のあるゴム
状材料５３内に埋め込まれた剛性材料のコア５２を包含
する。柔軟で可撓性があるゴム状材料のダイアフラム５
６が弁部材５０を取り囲み、弁部材と弁体の間を半径方
向に延びている。好ましくは、ダイアフラムは、弁部材
の埋め込み材料５３と一体に形成される。ダイアフラム
５６の半径方向外方の縁５７は、弁体３８とボンネット
４０の間にしっかりと挟まれている。これを確実にする
ために、ボンネットによって提供される連続した幅狭の
隆起５５（図５）がポートを取り囲み、弁体に向かって
突出している。こうして、ダイアフラムの縁は、所定位
置に保持され、弁体とボンネットとの間のシールとして
役立つ。弁を作動させる作動器は、弁体３８に形成した
シリンダ３９内で長手方向に摺動できるピストン５８を
包含する。このピストン５８には横方向の内径孔５９が
形成してあり、この内径孔５９は弁部材５０のコア５２
から突出する剛性ステム６０を収容している。シリンダ
３９内で、ピストン５８カラ突出するぴん６２を取り囲
んでいる圧縮スプリング６１がピストン５８を図２で右
に常時押圧している。この動きは、内径孔５９およびス
テム６０によって弁部材５０に伝えられ、弁部材を時計
方向に揺動させ、それを弁座４６と係合させ、出口ポー
ト４４を閉じる。弁部材５０の傾斜により、それは弁座
４５から隔たり、出口ポート４３を開く。弁体３８の、
スプリング６１が設置してある端と反対側の端には、円
筒形のハウジング７１が装着してあり、このハウジング
は、ソレノイド・コイル６４を収容している。このソレ
ノイド・コイル６４内には、コア・チューブ６５が軸線
方向に延びている。チューブ６５の、ピストン５８から
遠い方の端の中には、固定アーマチャ６６が固定してあ
る。固定アーマチャ６６に対して前後方向にチューブ６
５内で摺動できるように可動アーマチャ６７が設けてあ
る。圧縮スプリング６８が可動アーマチャ６７の軸線方
向の内径孔内に収容されており、スプリングの一端が固
定アーマチャ６６に着座している。ソレノイド６４が消
勢されたとき、図３に示すように、スプリング６１より
も強いスプリング６８は可動アーマチャ６７およびピス
トン５８を左へ押圧し、弁部材５０を軸５１のまわりに
反時計方向に揺動させる。こうして、弁部材５０は弁座
４５と係合させられ、弁座４６から離脱し、出口ポート
４３を閉ざし、出口ポート４４を開く。ソレノイド６４
が付勢されると、可動アーマチャ６７が固定アーマチャ
６６に向かって引っ張られ、したがって、スプリング６
８を圧縮してスプリング６１がピストン５８を右（図
２）に移動させるのを許し、それによって、弁部材５０
が揺動して弁座４６と係合し、弁座４５から離れるよう
に移動する。こうして、出口ポート４３が開き、出口ポ
ート４４が閉じる。弁が加圧されていないときには、ダ
イアフラム５６は図４に示すふくらんでいない状態にあ
る。加圧流体が入口ポート４２に加えられると、圧力が
弁部材５０およびダイアフラム５６の、ポートに面した
側、すなわち、図２、３で下側に加えられる。その結
果、ダイアフラム５６が弁室４９の壁６９、すなわち、
ポート４２−４４が開いている壁と反対側の壁に向かっ
てふくらむ。本発明と従来技術の重要な差異は、図２、
３を図１と比較するとわかる。本発明のふくらんだダイ
アフラム５６は、従来のダイアフラム３１が壁３３と接
触しているのに対して、壁６９と接触していない。事
実、ダイアフラム５６は、弁の全作動圧力を通じて壁６
９から離れたままである。ダイアフラム５６が弁室壁６
９と決して係合しないので、従来技術の弁の弁部材２０
で経験する不均衡状態が本発明の弁では決して生じな
い。その結果、従来技術の弁における、弁部材２０が閉
じているポートから持ち上げられて漏洩を生じさせると
いう傾向は本発明の弁では生じない。したがって、同等
の流体圧力を取扱う場合にも、弁部材と弁座の間に付与
してポートを閉ざすのに必要は力が小さくて済み、それ
故、スプリングをより軽くすることができ、ソレノイド
の力が小さくて済む。もちろん、ソレノイドの力が小さ
いということは、電力消費量が少ないということを意味
する。さらに、より軽いスプリングおよびより力の弱い
ソレノイドを使用するため、弁部材５０が、従来技術の
弁に存在するような高い力で弁座４５、４６に押し付け
られず、それ故、弁部材の寿命が延びる。上記の弁は３
方向弁であるが、本発明は、２方向弁にも同等に応用で
きる。上記の弁は、出口ポート４３、４４の一方を恒久
的に塞ぐだけで２方向弁に変換可能である。さらに、ポ
ート４２は入口ポートとし、ポート４３、４４を出口ポ
ートとして説明してきたが、ポート４２を出口ポートと
し、ポート４３、４４のうちいずれか一方あるいは両方
を入口ポートとしてもよい。本発明を好ましい形態につ
いてのみ説明してきたが、本発明の精神に含まれる多く
の変更をなし得る。したがって、本発明がいかなる特定
の形態または実施例に限定されるものではなく、限定は
添付の特許請求の範囲にのみ含まれることは了解された
い。
【図１】従来技術の米国特許第5,027,857 号に示される
弁の縦断面図である。
弁の縦断面図である。
【図２】本発明による弁の縦断面図であり、加圧状態で
弁部材がその末端位置の１つのあるところを示す図であ
る。
弁部材がその末端位置の１つのあるところを示す図であ
る。
【図３】弁部材が他方の末端位置にあるところを示す、
図２と同様の図である。
図２と同様の図である。
【図４】本発明による弁の断片図であり、弁が不加圧状
態にあるところを示す図である。
態にあるところを示す図である。
【図５】弁ポートを示す弁ボンネットの正面図である。
１０・・・弁体 １１・・・内径孔 １３・・・ボンネット １４・・・入口ポート １５・・・出口ポート １６・・・出口ポート １９・・・弁室 ２０・・・ロッカ弁部材 ２１・・・コア ２６・・・ピストン ２７・・・アーマチャ ２８・・・圧縮スプリング ３１・・・ダイアフラム ３８・・・弁体 ３９・・・内部シリンダ ４０・・・ボンネット ４２・・・入口ポート ４３・・・出口ポート ４４・・・出口ポート ４５・・・弁座 ４６・・・弁座 ４９・・・弁室 ５０・・・ロッカ弁部材 ５２・・・コア ５６・・・ダイアフラム ５８・・・ピストン ６０・・・ステム ６１・・・圧縮スプリング ６４・・・ソレノイド・コイル ６５・・・コア・チューブ ６６・・・固定アーマチャ ６７・・・可動アーマチャ ６８・・・圧縮スプリング
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年２月２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の詳細な説明
【補正方法】追加
【補正内容】
【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は、弁、一層詳しくは、ロッカ弁部
材と、流体ポートを弁作動器から隔離するダイアフラム
とを有するタイプの弁に関する。
材と、流体ポートを弁作動器から隔離するダイアフラム
とを有するタイプの弁に関する。
【０００２】このタイプの弁は米国特許第5,027,857 号
に記載されている。この米国特許に示されている弁は、
流体の入口ポートと２つの出口ポートを包含する３方向
タイプである。弁部材は、出口ポートのいずれかを閉ざ
し、入口ポートを常時開放する２つの末端位置間で揺動
する。弁部材は、弁体に形成した弁室内に設置され、弁
ポートは弁室に開いている。
に記載されている。この米国特許に示されている弁は、
流体の入口ポートと２つの出口ポートを包含する３方向
タイプである。弁部材は、出口ポートのいずれかを閉ざ
し、入口ポートを常時開放する２つの末端位置間で揺動
する。弁部材は、弁体に形成した弁室内に設置され、弁
ポートは弁室に開いている。
【０００３】弁作動器（電気的に制御できる）は、弁部
材をその２つの末端位置の間で揺動させる。弁室内で、
可撓性のダイアフラムが弁部材を取り囲んでおり、そこ
から半径方向外方へ延びている。ダイアフラムの半径方
向外方縁は弁体によって把持されている。ダイアフラム
は、弁ポートから弁作動器を隔離し、弁作動器が弁によ
って取扱われている流体と決して接触しないように作動
する。
材をその２つの末端位置の間で揺動させる。弁室内で、
可撓性のダイアフラムが弁部材を取り囲んでおり、そこ
から半径方向外方へ延びている。ダイアフラムの半径方
向外方縁は弁体によって把持されている。ダイアフラム
は、弁ポートから弁作動器を隔離し、弁作動器が弁によ
って取扱われている流体と決して接触しないように作動
する。
【０００４】米国特許第5,027,857 号の弁は、使用時に
或る種の問題を提起することがわかった。この弁は、取
扱おうとしている流体圧力で漏洩する傾向があるのであ
る。特に、流体は、弁部材を収容している弁室から弁部
材によって閉ざされている出口ポートから漏出する傾向
がある。この問題を解決すべく、弁作動器がロッカ弁部
材に加える力を高める試みがなされた。しかしながら、
この解決策は、弁の寿命に悪い影響を与えるのである。
それは、弁部材が出口ポートを取り囲む弁座に向かって
より大きな力で押し付けられるからである。
或る種の問題を提起することがわかった。この弁は、取
扱おうとしている流体圧力で漏洩する傾向があるのであ
る。特に、流体は、弁部材を収容している弁室から弁部
材によって閉ざされている出口ポートから漏出する傾向
がある。この問題を解決すべく、弁作動器がロッカ弁部
材に加える力を高める試みがなされた。しかしながら、
この解決策は、弁の寿命に悪い影響を与えるのである。
それは、弁部材が出口ポートを取り囲む弁座に向かって
より大きな力で押し付けられるからである。
【０００５】弁の漏洩の理由は、難しく、直観的にも明
らかでない。しかしながら、本発明者は、この問題の原
因を発見した。弁が加圧流体で加圧されたとき、ダイア
フラムは弁ポートから離れる方向にふくらむ。弁がその
末端位置の各々で傾けられるので、開いている出口ポー
トに近い方のダイアフラム部分は、弁部材の、弁ポート
を含む壁と反対の側の壁にも近くなる。その結果、ダイ
アフラムの、開いている出口ポートに近い方のふくらん
だ部分が弁室の、ポートを含む壁と反対側の壁と係合す
る。ダイアフラムと弁室壁とのこの係合の結果、ロッカ
弁部材とダイアフラムとに力の不均衡が生じ、それによ
り、弁部材を閉ざされているポートから離れる方向に持
ち上げ、このポートを通して漏洩を生じさせる傾向が生
じるのである。
らかでない。しかしながら、本発明者は、この問題の原
因を発見した。弁が加圧流体で加圧されたとき、ダイア
フラムは弁ポートから離れる方向にふくらむ。弁がその
末端位置の各々で傾けられるので、開いている出口ポー
トに近い方のダイアフラム部分は、弁部材の、弁ポート
を含む壁と反対の側の壁にも近くなる。その結果、ダイ
アフラムの、開いている出口ポートに近い方のふくらん
だ部分が弁室の、ポートを含む壁と反対側の壁と係合す
る。ダイアフラムと弁室壁とのこの係合の結果、ロッカ
弁部材とダイアフラムとに力の不均衡が生じ、それによ
り、弁部材を閉ざされているポートから離れる方向に持
ち上げ、このポートを通して漏洩を生じさせる傾向が生
じるのである。
【０００６】したがって、本発明の目的は、米国特許第
5,027,857 号に示されているタイプの、ロッカ弁部材お
よび隔離ダイアフラムを有する弁であって、弁部材とダ
イアフラムが取扱われつつある作動圧力と無関係に均衡
状態に置かれ、作動圧力の増大に伴う漏洩の傾向をなく
した弁を提供することにある。
5,027,857 号に示されているタイプの、ロッカ弁部材お
よび隔離ダイアフラムを有する弁であって、弁部材とダ
イアフラムが取扱われつつある作動圧力と無関係に均衡
状態に置かれ、作動圧力の増大に伴う漏洩の傾向をなく
した弁を提供することにある。
【０００７】本発明の別の目的は、従来の弁よりも有効
寿命が長い上記タイプの弁を提供することにある。
寿命が長い上記タイプの弁を提供することにある。
【０００８】本発明のまた別の目的は、弁部材に加えら
れる作動器の力をより小さくしてなんの問題もなく作動
できる上記タイプの弁を提供することにある。
れる作動器の力をより小さくしてなんの問題もなく作動
できる上記タイプの弁を提供することにある。
【０００９】本発明の付加的な目的および特徴は、添付
図面を参照しながらの以下の説明から明らかとなろう。
図面を参照しながらの以下の説明から明らかとなろう。
【００１０】図１は、米国特許第5,027,857 号の弁を示
しており、実際、この米国特許の図１と同様のものであ
る。しかしながら、米国特許の図１では弁は加圧されて
いないが、本発明の図１では、弁には流体圧力が加えら
れている。
しており、実際、この米国特許の図１と同様のものであ
る。しかしながら、米国特許の図１では弁は加圧されて
いないが、本発明の図１では、弁には流体圧力が加えら
れている。
【００１１】図１の従来弁は、円筒形の内径孔１１を有
する弁体１０を包含する。この弁体には、たとえば、ね
じ１２によって、ボンネット１３が固着してあり、この
ボンネットには、流体圧力の入口ポート１４と２つの出
口ポート１５、１６が形成してある。
する弁体１０を包含する。この弁体には、たとえば、ね
じ１２によって、ボンネット１３が固着してあり、この
ボンネットには、流体圧力の入口ポート１４と２つの出
口ポート１５、１６が形成してある。
【００１２】弁体１０とボンネット１３は間に弁室１９
を構成しており、この弁室にポート１４−１６が連通し
ている。弁室１９内にはロッカ弁部材２０が収容されて
いる。ロッカ弁部材は、弾性のゴム状材料２２内に埋め
込まれた剛性材料のコア２１を包含する。弁部材２０が
軸２３上で回動し、図１に示す、出口ポート１６を閉ざ
し、出口ポート１５を開いたままにする１つの末端位置
と、出口ポート１５を閉ざし、出口ポート１６を開く別
の末端位置との間で揺動する。
を構成しており、この弁室にポート１４−１６が連通し
ている。弁室１９内にはロッカ弁部材２０が収容されて
いる。ロッカ弁部材は、弾性のゴム状材料２２内に埋め
込まれた剛性材料のコア２１を包含する。弁部材２０が
軸２３上で回動し、図１に示す、出口ポート１６を閉ざ
し、出口ポート１５を開いたままにする１つの末端位置
と、出口ポート１５を閉ざし、出口ポート１６を開く別
の末端位置との間で揺動する。
【００１３】弁作動器は、シリンダ１１内で長手方向に
摺動するピストン２６と、電気ソレノイドのアーマチャ
２７とを包含する。ステム２４が弁部材２０からピスト
ン２６の拡大内径孔２５内に突出している。ステム２４
と内径孔２５の協働により、ピストン２６の長手方向運
動が弁部材２０の揺動運動に変換される。シリンダ１１
内には圧縮スプリング２８が設けてあり、ピストン２６
を図１で右に向かって常時押圧しており、このスプリン
グ２８の作用の下に、作動器は、図示のように、弁部材
２０を移動させてポート１６を閉ざし、ポート１５を開
く。ソレノイドが付勢されたとき、アーマチャ２７が左
に動き、スプリング２８の力に抗してピストン２６をア
ーマチャと一緒に引っ張る。このピストン２６の動きは
ステム２４を介して弁部材２０に伝えられ、弁部材を軸
２３まわりに揺動させて出口ポート１５を閉ざし、ポー
ト１６を開く。
摺動するピストン２６と、電気ソレノイドのアーマチャ
２７とを包含する。ステム２４が弁部材２０からピスト
ン２６の拡大内径孔２５内に突出している。ステム２４
と内径孔２５の協働により、ピストン２６の長手方向運
動が弁部材２０の揺動運動に変換される。シリンダ１１
内には圧縮スプリング２８が設けてあり、ピストン２６
を図１で右に向かって常時押圧しており、このスプリン
グ２８の作用の下に、作動器は、図示のように、弁部材
２０を移動させてポート１６を閉ざし、ポート１５を開
く。ソレノイドが付勢されたとき、アーマチャ２７が左
に動き、スプリング２８の力に抗してピストン２６をア
ーマチャと一緒に引っ張る。このピストン２６の動きは
ステム２４を介して弁部材２０に伝えられ、弁部材を軸
２３まわりに揺動させて出口ポート１５を閉ざし、ポー
ト１６を開く。
【００１４】ダイアフラム１１が弁部材２０を完全に取
り囲み、弁部材から弁体１０とボンネット１３の境界面
まで半径方向に延びている。ダイアフラムの全周縁３２
は、弁体とボンネットとの間にしっかりと挟まれてい
る。この構成により、ダイアフラムが所定位置に保持さ
れ、本体１０とボンネット１３の間で流体シールとして
役立つことになる。明らかなように、ダイアフラム３１
は、作動器２６、２７を収容しているシリンダ１１から
ポート１４−１６を隔離するのに役立ち、弁によって扱
われている流体がシリンダ１１すなわち弁作動器の部分
に達することはない。
り囲み、弁部材から弁体１０とボンネット１３の境界面
まで半径方向に延びている。ダイアフラムの全周縁３２
は、弁体とボンネットとの間にしっかりと挟まれてい
る。この構成により、ダイアフラムが所定位置に保持さ
れ、本体１０とボンネット１３の間で流体シールとして
役立つことになる。明らかなように、ダイアフラム３１
は、作動器２６、２７を収容しているシリンダ１１から
ポート１４−１６を隔離するのに役立ち、弁によって扱
われている流体がシリンダ１１すなわち弁作動器の部分
に達することはない。
【００１５】弁が図１に示す状態にあるとき、すなわ
ち、ソレノイドが消勢され、加圧流体が入口ポート１４
に加えられているとき、弁室１９の、弁部材２０および
ダイアフラム３１の下の部分は加圧流体を満たされる
が、弁室１９の、弁部材２０およびダイアフラム３１の
上方の部分は大気圧下にある。流体圧力は、ダイアフラ
ム３１を上方へふくらませ、ダイアフラム３１の、開い
ている出口ポート１５に近い部分が弁室１９の壁３３と
係合する。一方、ダイアフラム３１の、閉じている出口
ポート１６に近い部分は弁室の壁３３と係合することは
ない。ダイアフラムの一部のみが壁３３と係合する理由
は、弁部材２０が傾斜して開いている出口ポートに近い
方のダイアフラム部分を弁室壁３３に接近させるからで
ある。ダイアフラム３１の開いている出口ポート１５に
近い方の部分が弁室壁３３によって支持されているた
め、弁部材が閉じている弁ポート１６から離れるように
上昇して弁の漏洩を生じさせる望ましくない傾向が生じ
るのである。
ち、ソレノイドが消勢され、加圧流体が入口ポート１４
に加えられているとき、弁室１９の、弁部材２０および
ダイアフラム３１の下の部分は加圧流体を満たされる
が、弁室１９の、弁部材２０およびダイアフラム３１の
上方の部分は大気圧下にある。流体圧力は、ダイアフラ
ム３１を上方へふくらませ、ダイアフラム３１の、開い
ている出口ポート１５に近い部分が弁室１９の壁３３と
係合する。一方、ダイアフラム３１の、閉じている出口
ポート１６に近い部分は弁室の壁３３と係合することは
ない。ダイアフラムの一部のみが壁３３と係合する理由
は、弁部材２０が傾斜して開いている出口ポートに近い
方のダイアフラム部分を弁室壁３３に接近させるからで
ある。ダイアフラム３１の開いている出口ポート１５に
近い方の部分が弁室壁３３によって支持されているた
め、弁部材が閉じている弁ポート１６から離れるように
上昇して弁の漏洩を生じさせる望ましくない傾向が生じ
るのである。
【００１６】この欠点の理由は次のように説明できると
考える。ダイアフラムの、開いている出口ポート１５に
近い部分は、弁室壁３３と弁部材２０の両方で支持され
ている。しかしながら、ダイアフラムの、閉じている出
口ポート１６に近い部分は、弁部材２０によってのみ支
持されており、弁室壁３３によっては支持されていな
い。その結果、弁部材の、閉じている出口ポートに近い
部分に、弁部材の、開いている出口ポートに近い部分よ
りも大きな流体圧力がかかり、この力の不均衡が弁部材
２０を閉じている出口ポート１６から離れる方向に押す
傾向を生じさせる。
考える。ダイアフラムの、開いている出口ポート１５に
近い部分は、弁室壁３３と弁部材２０の両方で支持され
ている。しかしながら、ダイアフラムの、閉じている出
口ポート１６に近い部分は、弁部材２０によってのみ支
持されており、弁室壁３３によっては支持されていな
い。その結果、弁部材の、閉じている出口ポートに近い
部分に、弁部材の、開いている出口ポートに近い部分よ
りも大きな流体圧力がかかり、この力の不均衡が弁部材
２０を閉じている出口ポート１６から離れる方向に押す
傾向を生じさせる。
【００１７】この問題を分析する別の方法は、ダイアフ
ラム３１が加圧されてふくらまされ、開いているポート
１５に近い部分が弁室壁３３に押し付けられたとき、壁
がその部分でダイアフラムに反動力を加えるということ
である。ダイアフラム３１の、閉じているポート１６に
近い部分にはなんら類似の反動力は加えられない。それ
故、ダイアフラムにかかる力に不均衡が生じ、閉じてい
るポート１６に近い側にかかる、そのポートを開こうと
する力が、開いているポート１５に近いダイアフラム部
分にかかる合力より大きくなる。
ラム３１が加圧されてふくらまされ、開いているポート
１５に近い部分が弁室壁３３に押し付けられたとき、壁
がその部分でダイアフラムに反動力を加えるということ
である。ダイアフラム３１の、閉じているポート１６に
近い部分にはなんら類似の反動力は加えられない。それ
故、ダイアフラムにかかる力に不均衡が生じ、閉じてい
るポート１６に近い側にかかる、そのポートを開こうと
する力が、開いているポート１５に近いダイアフラム部
分にかかる合力より大きくなる。
【００１８】ロッカ弁部材２０を閉じているポートから
持ち上げる傾向（漏洩に通じる）のために、スプリング
２８およびソレノイド引張り力は、漏洩を最小限に抑え
るために比較的強くなければならない。ソレノイド引張
り力が強くなればなるほど、弁が使用する動力は大きく
なる。さらに、スプリングおよびソレノイドの力が高く
なると、弾性材料２２をより大きい力で出口ポート１
５、１６の弁座に押し付け、弁の有効寿命を縮めること
になる。
持ち上げる傾向（漏洩に通じる）のために、スプリング
２８およびソレノイド引張り力は、漏洩を最小限に抑え
るために比較的強くなければならない。ソレノイド引張
り力が強くなればなるほど、弁が使用する動力は大きく
なる。さらに、スプリングおよびソレノイドの力が高く
なると、弾性材料２２をより大きい力で出口ポート１
５、１６の弁座に押し付け、弁の有効寿命を縮めること
になる。
【００１９】図２、３に示す本発明の弁は、従来の弁に
存在する上記の問題を克服する。本発明の弁は、従来の
弁に類似しているが、内部シリンダ３９を形成した弁体
３８を包含する。この弁体には４本のボルト（図示せ
ず）によってボンネット４０が固着してある。これらの
ボルトは、ボンネットの４つの孔４１（図５）を貫通
し、弁体に設けたタップ孔に螺合している。
存在する上記の問題を克服する。本発明の弁は、従来の
弁に類似しているが、内部シリンダ３９を形成した弁体
３８を包含する。この弁体には４本のボルト（図示せ
ず）によってボンネット４０が固着してある。これらの
ボルトは、ボンネットの４つの孔４１（図５）を貫通
し、弁体に設けたタップ孔に螺合している。
【００２０】ボンネット４０は、加圧流体の入口ポート
４２と２つの出口ポート４３、４４が形成してある（図
２−５）。ポート４３の内端は弁座４５によって囲まれ
ており、出口ポート４４の内端は弁座４６によって囲ま
れている。
４２と２つの出口ポート４３、４４が形成してある（図
２−５）。ポート４３の内端は弁座４５によって囲まれ
ており、出口ポート４４の内端は弁座４６によって囲ま
れている。
【００２１】これら３つのポートは、すべて、弁体３８
とボンネット４０の間に構成された弁室４９内に開いて
いる。この弁室４９内には、ロッカ弁部材５０が収容さ
れており、このロッカ弁部材５０は、シリンダ３９の長
手方向に対して直角に延びる軸５１上で揺動できるよう
に枢着してある。ロッカ弁部材５０は、弾力性のあるゴ
ム状材料５３内に埋め込まれた剛性材料のコア５２を包
含する。
とボンネット４０の間に構成された弁室４９内に開いて
いる。この弁室４９内には、ロッカ弁部材５０が収容さ
れており、このロッカ弁部材５０は、シリンダ３９の長
手方向に対して直角に延びる軸５１上で揺動できるよう
に枢着してある。ロッカ弁部材５０は、弾力性のあるゴ
ム状材料５３内に埋め込まれた剛性材料のコア５２を包
含する。
【００２２】柔軟で可撓性があるゴム状材料のダイアフ
ラム５６が弁部材５０を取り囲み、弁部材と弁体の間を
半径方向に延びている。好ましくは、ダイアフラムは、
弁部材の埋め込み材料５３と一体に形成される。ダイア
フラム５６の半径方向外方の縁５７は、弁体３８とボン
ネット４０の間にしっかりと挟まれている。これを確実
にするために、ボンネットによって提供される連続した
幅狭の隆起５５（図５）がポートを取り囲み、弁体に向
かって突出している。こうして、ダイアフラムの縁は、
所定位置に保持され、弁体とボンネットとの間のシール
として役立つ。
ラム５６が弁部材５０を取り囲み、弁部材と弁体の間を
半径方向に延びている。好ましくは、ダイアフラムは、
弁部材の埋め込み材料５３と一体に形成される。ダイア
フラム５６の半径方向外方の縁５７は、弁体３８とボン
ネット４０の間にしっかりと挟まれている。これを確実
にするために、ボンネットによって提供される連続した
幅狭の隆起５５（図５）がポートを取り囲み、弁体に向
かって突出している。こうして、ダイアフラムの縁は、
所定位置に保持され、弁体とボンネットとの間のシール
として役立つ。
【００２３】弁を作動させる作動器は、弁体３８に形成
したシリンダ３９内で長手方向に摺動できるピストン５
８を包含する。このピストン５８には横方向の内径孔５
９が形成してあり、この内径孔５９は弁部材５０のコア
５２から突出する剛性ステム６０を収容している。シリ
ンダ３９内で、ピストン５８カラ突出するぴん６２を取
り囲んでいる圧縮スプリング６１がピストン５８を図２
で右に常時押圧している。この動きは、内径孔５９およ
びステム６０によって弁部材５０に伝えられ、弁部材を
時計方向に揺動させ、それを弁座４６と係合させ、出口
ポート４４を閉じる。弁部材５０の傾斜により、それは
弁座４５から隔たり、出口ポート４３を開く。
したシリンダ３９内で長手方向に摺動できるピストン５
８を包含する。このピストン５８には横方向の内径孔５
９が形成してあり、この内径孔５９は弁部材５０のコア
５２から突出する剛性ステム６０を収容している。シリ
ンダ３９内で、ピストン５８カラ突出するぴん６２を取
り囲んでいる圧縮スプリング６１がピストン５８を図２
で右に常時押圧している。この動きは、内径孔５９およ
びステム６０によって弁部材５０に伝えられ、弁部材を
時計方向に揺動させ、それを弁座４６と係合させ、出口
ポート４４を閉じる。弁部材５０の傾斜により、それは
弁座４５から隔たり、出口ポート４３を開く。
【００２４】弁体３８の、スプリング６１が設置してあ
る端と反対側の端には、円筒形のハウジング７１が装着
してあり、このハウジングは、ソレノイド・コイル６４
を収容している。このソレノイド・コイル６４内には、
コア・チューブ６５が軸線方向に延びている。チューブ
６５の、ピストン５８から遠い方の端の中には、固定ア
ーマチャ６６が固定してある。固定アーマチャ６６に対
して前後方向にチューブ６５内で摺動できるように可動
アーマチャ６７が設けてある。圧縮スプリング６８が可
動アーマチャ６７の軸線方向の内径孔内に収容されてお
り、スプリングの一端が固定アーマチャ６６に着座して
いる。
る端と反対側の端には、円筒形のハウジング７１が装着
してあり、このハウジングは、ソレノイド・コイル６４
を収容している。このソレノイド・コイル６４内には、
コア・チューブ６５が軸線方向に延びている。チューブ
６５の、ピストン５８から遠い方の端の中には、固定ア
ーマチャ６６が固定してある。固定アーマチャ６６に対
して前後方向にチューブ６５内で摺動できるように可動
アーマチャ６７が設けてある。圧縮スプリング６８が可
動アーマチャ６７の軸線方向の内径孔内に収容されてお
り、スプリングの一端が固定アーマチャ６６に着座して
いる。
【００２５】ソレノイド６４が消勢されたとき、図３に
示すように、スプリング６１よりも強いスプリング６８
は可動アーマチャ６７およびピストン５８を左へ押圧
し、弁部材５０を軸５１のまわりに反時計方向に揺動さ
せる。こうして、弁部材５０は弁座４５と係合させら
れ、弁座４６から離脱し、出口ポート４３を閉ざし、出
口ポート４４を開く。ソレノイド６４が付勢されると、
可動アーマチャ６７が固定アーマチャ６６に向かって引
っ張られ、したがって、スプリング６８を圧縮してスプ
リング６１がピストン５８を右（図２）に移動させるの
を許し、それによって、弁部材５０が揺動して弁座４６
と係合し、弁座４５から離れるように移動する。こうし
て、出口ポート４３が開き、出口ポート４４が閉じる。
示すように、スプリング６１よりも強いスプリング６８
は可動アーマチャ６７およびピストン５８を左へ押圧
し、弁部材５０を軸５１のまわりに反時計方向に揺動さ
せる。こうして、弁部材５０は弁座４５と係合させら
れ、弁座４６から離脱し、出口ポート４３を閉ざし、出
口ポート４４を開く。ソレノイド６４が付勢されると、
可動アーマチャ６７が固定アーマチャ６６に向かって引
っ張られ、したがって、スプリング６８を圧縮してスプ
リング６１がピストン５８を右（図２）に移動させるの
を許し、それによって、弁部材５０が揺動して弁座４６
と係合し、弁座４５から離れるように移動する。こうし
て、出口ポート４３が開き、出口ポート４４が閉じる。
【００２６】弁が加圧されていないときには、ダイアフ
ラム５６は図４に示すふくらんでいない状態にある。加
圧流体が入口ポート４２に加えられると、圧力が弁部材
５０およびダイアフラム５６の、ポートに面した側、す
なわち、図２、３で下側に加えられる。その結果、ダイ
アフラム５６が弁室４９の壁６９、すなわち、ポート４
２−４４が開いている壁と反対側の壁に向かってふくら
む。本発明と従来技術の重要な差異は、図２、３を図１
と比較するとわかる。本発明のふくらんだダイアフラム
５６は、従来のダイアフラム３１が壁３３と接触してい
るのに対して、壁６９と接触していない。事実、ダイア
フラム５６は、弁の全作動圧力を通じて壁６９から離れ
たままである。
ラム５６は図４に示すふくらんでいない状態にある。加
圧流体が入口ポート４２に加えられると、圧力が弁部材
５０およびダイアフラム５６の、ポートに面した側、す
なわち、図２、３で下側に加えられる。その結果、ダイ
アフラム５６が弁室４９の壁６９、すなわち、ポート４
２−４４が開いている壁と反対側の壁に向かってふくら
む。本発明と従来技術の重要な差異は、図２、３を図１
と比較するとわかる。本発明のふくらんだダイアフラム
５６は、従来のダイアフラム３１が壁３３と接触してい
るのに対して、壁６９と接触していない。事実、ダイア
フラム５６は、弁の全作動圧力を通じて壁６９から離れ
たままである。
【００２７】ダイアフラム５６が弁室壁６９と決して係
合しないので、従来技術の弁の弁部材２０で経験する不
均衡状態が本発明の弁では決して生じない。その結果、
従来技術の弁における、弁部材２０が閉じているポート
から持ち上げられて漏洩を生じさせるという傾向は本発
明の弁では生じない。したがって、同等の流体圧力を取
扱う場合にも、弁部材と弁座の間に付与してポートを閉
ざすのに必要は力が小さくて済み、それ故、スプリング
をより軽くすることができ、ソレノイドの力が小さくて
済む。もちろん、ソレノイドの力が小さいということ
は、電力消費量が少ないということを意味する。さら
に、より軽いスプリングおよびより力の弱いソレノイド
を使用するため、弁部材５０が、従来技術の弁に存在す
るような高い力で弁座４５、４６に押し付けられず、そ
れ故、弁部材の寿命が延びる。
合しないので、従来技術の弁の弁部材２０で経験する不
均衡状態が本発明の弁では決して生じない。その結果、
従来技術の弁における、弁部材２０が閉じているポート
から持ち上げられて漏洩を生じさせるという傾向は本発
明の弁では生じない。したがって、同等の流体圧力を取
扱う場合にも、弁部材と弁座の間に付与してポートを閉
ざすのに必要は力が小さくて済み、それ故、スプリング
をより軽くすることができ、ソレノイドの力が小さくて
済む。もちろん、ソレノイドの力が小さいということ
は、電力消費量が少ないということを意味する。さら
に、より軽いスプリングおよびより力の弱いソレノイド
を使用するため、弁部材５０が、従来技術の弁に存在す
るような高い力で弁座４５、４６に押し付けられず、そ
れ故、弁部材の寿命が延びる。
【００２８】上記の弁は３方向弁であるが、本発明は、
２方向弁にも同等に応用できる。上記の弁は、出口ポー
ト４３、４４の一方を恒久的に塞ぐだけで２方向弁に変
換可能である。さらに、ポート４２は入口ポートとし、
ポート４３、４４を出口ポートとして説明してきたが、
ポート４２を出口ポートとし、ポート４３、４４のうち
いずれか一方あるいは両方を入口ポートとしてもよい。
２方向弁にも同等に応用できる。上記の弁は、出口ポー
ト４３、４４の一方を恒久的に塞ぐだけで２方向弁に変
換可能である。さらに、ポート４２は入口ポートとし、
ポート４３、４４を出口ポートとして説明してきたが、
ポート４２を出口ポートとし、ポート４３、４４のうち
いずれか一方あるいは両方を入口ポートとしてもよい。
【００２９】本発明を好ましい形態についてのみ説明し
てきたが、本発明の精神に含まれる多くの変更をなし得
る。したがって、本発明がいかなる特定の形態または実
施例に限定されるものではなく、限定は添付の特許請求
の範囲にのみ含まれることは了解されたい。
てきたが、本発明の精神に含まれる多くの変更をなし得
る。したがって、本発明がいかなる特定の形態または実
施例に限定されるものではなく、限定は添付の特許請求
の範囲にのみ含まれることは了解されたい。
Claims (6)
- 【請求項１】 弁室を有する弁体と、この弁体に設けて
あり、弁室と連通する複数のポートであって、その少な
くとも１つのポートが加圧流体源に接続できるようにな
っているポートと、弁室内に設置してあり、前記ポート
のうちの少なくとも１つを開閉するように回動できるロ
ッカ弁部材と、ロッカ弁部材の周縁と弁体の間に延在す
るように弁室内に設けたダイアフラムであって、その周
縁が弁体内に固着してあり、このダイアフラムの片面に
すべてのポートが対向しているダイアフラムと、ロッカ
弁部材を回動させる作動器手段であって、ダイアフラム
のポートの向いた側と反対の側でロッカ弁部材と係合
し、それによって、ダイアフラムがこの作動器手段から
ポートを隔離するのに役立つ作動器手段とを包含し、弁
体が、弁のすべての作動圧力で、ロッカ弁部材の周縁と
弁体の間にダイアフラムを支持する手段を欠いているこ
とを特徴とする弁。 - 【請求項２】 請求項１記載の弁において、弁室が、ダ
イアフラムの、ポートに向いた側と反対の側に底面する
壁によって一部構成されており、この壁が、弁室の、ダ
イアフラムとポートの間の部分が加圧されてダイアフラ
ムを壁の方向にふくらませたときでも壁がダイアフラム
と係合することがないように充分にダイアフラムから隔
たっていることを特徴とする弁。 - 【請求項３】 請求項１記載の弁において、弁室に開口
が設けてあり、この開口を通して作動器手段がロッカ弁
部材と連絡しており、また、この開口が、ダイアフラム
の、ポートに面する側と反対の側に面していることを特
徴とする弁。 - 【請求項４】 請求項１記載の弁において、弁体内にシ
リンダを包含し、作動器手段がシリンダ内で長手方向に
摺動できるピストンを包含し、弁室とシリンダの間で弁
体に開口が設けてあり、さらに、この開口を貫いて延
び、ピストンの長手方向の往復動に応答してロッカ弁部
材を回動させる手段が設けてあることを特徴とする弁。 - 【請求項５】 請求項１記載の弁において、ロッカ弁部
材が、弾性材料の外層内に埋め込まれた剛性材料のコア
を包含し、ダイアフラムがこの弾性埋め込み材料と一体
であり、環状の延長部となっていることを特徴とする
弁。 - 【請求項６】 請求項１記載の弁において、弁体が入口
ポートと２つの出口ポートを有し、ロッカ弁部材５０
が、それが出口ポートの一方を閉ざし、他方を開く１つ
の末端位置と、前記一方の出口ポートを開き、前記他方
の出口ポートを閉ざす別の末端位置との間で回動できる
ことを特徴とする弁。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US854880 | 1992-03-18 | ||
| US07/854,880 US5199462A (en) | 1992-03-18 | 1992-03-18 | Valve having rocker valve member and isolation diaphragm |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06207678A true JPH06207678A (ja) | 1994-07-26 |
Family
ID=25319769
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8115393A Pending JPH06207678A (ja) | 1992-03-18 | 1993-03-17 | ロッカ弁部材および隔離ダイアフラムを有する弁 |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5199462A (ja) |
| JP (1) | JPH06207678A (ja) |
| AU (1) | AU653908B2 (ja) |
| BE (1) | BE1006300A4 (ja) |
| CA (1) | CA2092685A1 (ja) |
| DE (1) | DE4308679B4 (ja) |
| ES (1) | ES2068124B1 (ja) |
| FR (1) | FR2688857A1 (ja) |
| GB (1) | GB2265206B (ja) |
| IT (1) | IT1261277B (ja) |
| MX (1) | MX9301460A (ja) |
| NL (1) | NL9300480A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015079800A1 (ja) * | 2013-11-26 | 2015-06-04 | 住友ゴム工業株式会社 | 弁装置 |
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