JPH06214659A - 弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 正圧域から負圧域まで連続して圧力設定する
減圧弁に適応する弁の構造で、弁本体の小型化が可能で
あり、かつ小さい力をもって圧力設定の調節をすること
ができる弁を提供する。 【構成】 軸部材４１は弁本体にねじで嵌合しており、
回転しつつ軸方向に移動する。そして軸部材４１は、深
溝玉軸受３６を介して圧力調節ばね８を押す調節部材１
０と結合されており、調節部材１０には軸方向力のみが
伝達される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、設定圧力や開度等の作
動条件が調節可能である弁に関するものであり、具体的
には、減圧弁、真空調圧弁、差圧弁、逃し弁、一次圧調
節弁、流量調節弁、混合弁等の圧力や流量を調節する各
種の調節弁、さらにこれらの調節弁を母体とする自動弁
に応用する構成として、特に好ましいものである。

【０００２】

【従来の技術】上記した調節弁の内、例えば減圧弁の代
表的な構成は、弁の二次側の流路がダイアフラムによっ
て仕切られた圧力室に導通され、ダイアフラムの一方の
面には、主弁あるいはパイロット弁が固定され、他方の
面には圧力調節用のばねが当接されたものである。そし
て減圧弁の設定圧力の調節は、圧力調節ばねをねじ等に
よって他端から押圧し、その長さを変化させることによ
り行う。

【０００３】旧来、減圧弁の設定圧力の変更は、専ら手
動によって行われていた。しかし近年、多種の制御条件
に迅速に対応するために、弁の作動条件を遠隔操作によ
って自動的に切り換えたり、負荷の状態をフィードバッ
クしてより精密な制御を可能とすることを目的として、
減圧弁を母体とした自動弁の需要が高い。そこで本出願
人は、減圧弁の作動条件を遠隔操作するための方策とし
て、減圧弁にモータ等の駆動源を取り付けた構成を提案
した（特公平４−１３６１号、実開平１−１５５５１９
号）。

【０００４】本出願人が提案した構成は、駆動源の出力
軸に溝とボール、或いは溝とローラを介して軸方向に移
動可能に伝導軸を接続したものである。そして、伝導軸
にはねじが施され、弁本体に一体的に固定されたナット
に挿入されている。また伝導軸は、圧力調節ばねの上に
載置された調節部材に、ボールを介して当接されてい
る。従って伝導軸はモータの回転力を受けると、ナット
との嵌合によって回転しつつ軸方向に移動し、調節部材
を軸方向に押圧して、圧力調節ばねの長さを変化させ
る。

【０００５】ところで、旧来減圧弁は、いずれも二次側
の圧力を大気圧以上に設定して利用するものであった。
しかし、ダイアフラムを圧力調節ばねによって押すだけ
でなく、これに引き方向に向かう力を加えることも可能
にして、大気圧以上から大気圧以下まで連続して使用す
る事ができる減圧弁が提案されている（実開昭６３−１
１４３１１号公報）。

【０００６】そして近年、この種の減圧弁にも遠隔操作
ができる構成が望まれている。ところが、上記したダイ
アフラムを圧力調節ばねによって引き方向の力を付与す
る減圧弁に、前記した自動弁の構成をそのまま応用する
ことはできない。即ち、前記した自動弁は、伝導軸をボ
ールを介して調節部材に押し当てる構成であったため、
伝導軸を調節部材から遠避けると、伝導軸と調節部材が
離れてしまい、調節部材を引くことはできない。

【０００７】そこで従来では、大気圧以上から大気圧以
下まで連続して使用する減圧弁を母体とする自動弁に
は、次の様な動力伝達構成が採用されていた。図７は、
従来技術の減圧弁を母体とする自動弁の部分断面図であ
り、駆動部と弁本体の接続部分を示すものである。

【０００８】図７において、１００は駆動軸であり、モ
ータの回転力が減速されて伝達され、低速で回転する。
駆動軸１００の先端は軸継ぎ手１０３によって伝導軸１
０１と接続されている。伝導軸１０１は、弁本体１０２
の頭部に一体的に固定された調節ねじガイド１０４によ
って、軸方向には一体的に、回転方向には自由に支承さ
れている。更に伝導軸１０１先端のねじ部は、調節部材
１０５に設けられた雌ねじと嵌合している。また調節部
材１０５は、周部に突起１１０を有する。そしてこの突
起１１０は前記した調節ねじガイド１０４に軸方向に設
けられた溝１０９内と嵌合しており、調節部材１０５
は、上下方向には自由移動を許すが、回転はできない状
態に組み立てられている。また調節部材１０５の芯部に
は波形１１１が形成されており、圧力調節ばね１０６が
抜け落ちることがないように挿入されている。

【０００９】従来技術の構成では、モータによって駆動
軸１００を回転し、伝導軸１０１が回転されると、ねじ
で嵌合する調節部材１０５が軸方向に移動し、圧力調節
ばね１０６の長さを変化させる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来技術の弁は、大気
圧以上から大気圧以下まで連続して使用するような減圧
弁に対しても、設定圧力を遠隔操作することができ、好
ましい構成である。しかしながら、従来技術の自動弁
は、調節部材に駆動軸１００のねじが直接係合するもの
であったため、調節部材に強い回転力が負荷される問題
があった。そのため従来技術の弁では前記した溝１０９
と突起１１０のような、調節部材１０５が駆動軸１００
と共回りをすることを防止するための方策が必須であっ
た。その結果、従来技術の弁は、弁本体の頭部の直径が
大きくならざるを得ない欠点があった。

【００１１】また従来技術の弁は、伝導軸１０１が軸方
向に移動する事がないように、伝導軸１０１をスナップ
リング１０７で固定していたが、伝導軸１０１が回転す
る際に当該スナップリング１０７で発生する摩擦力が大
きく、設定圧力の調節に大きな力を要する問題があっ
た。そのため従来技術の弁を自動弁に応用すると、モー
タ等のアクチェータはおのずと大型にならざるをえず、
前記した弁本体の大型化と相乗して外形が非常に大きな
ものとなってしまう問題点があった。

【００１２】本発明は、従来技術の上記した問題点に着
目し、弁本体の小型化が可能であり、また小さい力をも
って作動条件の調節をすることができる弁を提供するこ
とを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【００１３】そして上記した目的を達成するための本発
明の特徴は、調節部材を軸方向に移動することにより作
動条件が調節可能である弁において、弁本体に対してね
じ嵌合をもって固定された軸部材を有し、該軸部材は軸
受部材を介して調節部材に回転自在でかつ軸方向には一
体的に結合されている弁にある。

【００１４】

【作用】本発明の弁で採用する軸部材は、弁本体にねじ
によって嵌合されているため、モータ等のアクチェータ
や、手動によってこれを回転すると、軸部材は回転しつ
つ軸方向へ移動する。そして軸部材と軸方向に一体的に
結合された調節部材は、軸部材の移動に追従して移動
し、弁の作動条件が変更される。一方軸部材は、軸受部
材を介して調節部材に回転自在に取り付けられているの
で、軸の回転力は、調節部材には全く伝わらない。その
ため調節部材に特別の回転防止のための構造は必要な
い。

【００１５】

【実施例】以下さらに本発明の具体的実施例について説
明する。図１は、本発明の具体的実施例の自動弁の一部
分を示す断面図である。図２は、図１の自動弁の軸部材
と調節部材との結合部分の詳細図である。図３は、図２
の結合部分の断面図である。図４は、図１の自動弁の軸
部材と調節部材との分解斜視図である。

【００１６】図１において、１は、本発明の具体的実施
例の自動弁を示す。本実施例の自動弁１は、弁本体２と
駆動部３が一体化されて成るものである。まず駆動部３
側の構成を説明すると、駆動部３は、アクチェータ部３
９のフレーム４０にねじガイド４２が固定され、さらに
軸部材４１が接続され、これらが一体となって一つのブ
ロックを形成するものである。アクチェータ部３９から
順次説明すると、アクチェータ部３９自体は、公知のそ
れと大差なく、駆動源であるモータと減速機（図示せ
ず）が内蔵されたものである。

【００１７】軸部材４１は、鋼の軸で、上部に駆動軸４
３との結合部が設けられている。そして軸部材４１の中
間部には、図１の様に送りねじ５０が形成されている。
また送りねじ５０の更に下は、細く加工され、その最も
下端には図３，図４に示されるような係止部５１が設け
られている。係止部５１は、先端に大きな面取り５２が
され、先端から少し上の周囲に溝５４が設けられたもの
である。ここで溝５４の断面形状は、図３，図４の様に
下向きの勾配５６が小さく、上向きの勾配５７が大き
い。そして、下向きの勾配５６は、後記するスリット２
６の上側の壁面５９との間でテーパを形成する様に配慮
されている。

【００１８】ねじガイド４２は、筒状であって、内部に
雌ねじ加工が施されたものである。またねじガイド４２
の下端には、取り付けフランジ５５が設けられている。

【００１９】駆動部３の各構成部品の組み付け関係を説
明すると、ねじガイド４２がフランジ５５およびねじ５
８によって、フレーム４０の取り付けフランジ６４の下
面に一体的に固定されている。一方軸部材４１は、上部
がピン４５を介して駆動軸４３と結合されている。その
ため軸部材４１は駆動軸４３と一体的に回転するが軸方
向には両者は分離されている。また軸部材４１の送りね
じ５０は、ねじガイド４２の雌ねじと嵌合し、先端の係
止部５１は、ねじガイド４２から突出している。

【００２０】一方自動弁１の母体となる弁本体２は、蒸
気用のダイアフラム型パイロット式減圧弁である。弁本
体２のダイアフラム５以下の構成は、図示を省略する
が、省略部分の構造は、公知のダイアフラム型パイロッ
ト式減圧弁と何ら異なるところは無い。簡単に説明する
と、ダイアフラム５の下に形成されたダイアフラム室７
は、弁本体２の二次側と連通し、またダイアフラム５の
下面はパイロット弁の可動部に当接されている。そして
パイロット弁の一次側は、弁本体２の一次側と連通し、
パイロット弁の二次側は、主弁を駆動するシリンダーに
連通している。そして、弁本体２の二次側の圧力変動に
応じてダイアフラムは上下し、パイロット弁を開閉して
一次側の高い圧力を利用して主弁を動作させるものであ
る。

【００２１】そして本実施例の自動弁１の弁本体２の構
成で肝心な点は、ダイアフラム５よりも上側に位置する
構成にある。即ち、本実施例では従来技術と同様に、ダ
イアフラム５の上に圧力調節ばね８が載置されている
が、圧力調節ばね８は、ダイアフラム５の中央のダイア
フラム押さえ９に直接溶接されており、両者は一体とな
っている。また更に圧力調節ばね８の上端には、軸結合
部材１２と一体化された調節部材１０が溶接されてお
り、調節部材１０も圧力調節ばね８に固定されている。

【００２２】逆に言えば、本実施例では調節部材１０は
強力な圧力調節ばね８に一体的に固定され、その圧力調
節ばね８はダイアフラム押さえ９およびダイアフラム５
によって、弁本体２に回転方向に関して一体的に固定さ
れている。従って、本実施例では調節部材１０に多少の
捩じり力が働いても調節部材１０が捩じれる事はない。
また何らかの具合で一時的に調節部材１０の角度が変化
することがあっても、捩じり力が消失すると圧力調節ば
ね８の捩じり方向の反発力によって、元の角度に自動的
に復帰する。

【００２３】軸結合部材１２と調節部材１０は、本実施
例においては深溝玉軸受３６を介して結合され、両者は
一つの部品として一体化されている。両者をまず軸結合
部材１２から説明すると軸結合部材１２は、軸部材４１
と嵌合して一体的に結合する部材であり、筒状体１５，
係止部材１６，押しリング１７，ばね１８，解除リング
１９よりなる。筒状体１５は、上側が底２０のある円筒
２４であって、筒状体１５の下端部にはねじ２３が設け
られている。円筒２４の内周は前記した軸部材４１の内
径にほぼ等しく、底２０も軸部材４１の端部の形状に略
一致するようにザグリ状の窪みが設けられている。

【００２４】そして、筒状体１５には、外側から円筒内
部に連通するスリット２６が形成されている。スリット
２６は、外側から内部方向には、斜め上に向かって形成
されたものであり、対称の位置に２箇所設けられてい
る。筒状体１５の下端近くは、直径が他の部分よりも太
く作られており、ばね係止部２８が形成されている。

【００２５】係止部材１６は、直径が２から３ｍｍ程度
であって、長さが筒状体１５の直径よりも幾分長い円柱
状のピンである。押しリング１７は中心に筒状体１５の
直径よりも少し大きい穴の空いたリングである。ばね１
８は捲線の内径が筒状体１５の直径よりもやや大きいコ
イルばねである。解除リング１９は、断面形状が凹状の
部材であり、中心には筒状体１５の直径よりも少し大き
い穴が設けられている。

【００２６】軸結合部材１２を構成する部材の各位置関
係を説明すると、まず係止部材１６は、筒状体１５のス
リット２６に水平に挿入されている。従って、係止部材
１６の中央部は、スリット２６内に挿入され、一方係止
部材１６の両端は筒状体１５から突出している。また、
筒状体１５の外周面には、ばね１８、押しリング１７が
下から順次装着されており、押しリング１７の上面が、
筒状体１５から突出した係止部材１６の両端と当接して
いる。その結果、係止部材１６は、ばね１８によって常
時斜め上方向、即ち上方向であって係止部材１６の中央
部が筒状体１５の内部に向かって突出する様に付勢され
ている。また解除リング１９は、中心の孔が筒状体１５
の外周面に挿入され、内面２９が係止部材１６の上部に
当接している。

【００２７】一方調節部材１０は、軸受挿入部３１の周
囲に、２面が切り欠かれた薄いフランジ３２が形成され
たものである。そしてここで特記するべきは、本実施例
において調節部材１０は、軸結合部材１２と深溝玉軸受
３６を介して結合されている点である。即ち調節部材１
０の軸受挿入部３１は、円筒形であり、内部には、段３
４が設けられている。軸受挿入部３１の外周の上部には
雄ねじ加工が施され（図示せず）、外形がナットに似た
上蓋３５が装着されている。そして軸受挿入部３１の内
部には、深溝玉軸受３６が前記した段３４と上蓋３５の
間で外輪７２が挟持された状態で装着されている。また
前記した軸結合部材１２の下端のねじ２３は、深溝玉軸
受３６の内輪内に挿入され、ナット３７が締結されてお
り、軸結合部材１２は、深溝玉軸受３６の内輪にしっか
りと固定されている。従って、軸結合部材１２は、深溝
玉軸受３６を介して調節部材１０に対して回転可能であ
り、かつ軸方向には上下方向共に一体的に結合されてい
る。

【００２８】以上説明した弁本体２と駆動部３とは、駆
動部３の取り付けフランジ６４が弁本体２の取り付けフ
ランジ６２の上面と一致され、ボルト６１を締結するこ
とによって一体的に結合されている。そして、駆動部３
から突出された軸部材４１は弁本体２の開口３３を貫通
して、先端の係止部５１が軸結合部材１２の円筒２４に
挿入され、係止部材１６が軸部材４１の溝５４に係入
し、係止部材１６は、軸結合部材１２のスリット２６の
上側の壁面５９と軸部材４１の溝５４の両者に挟まれて
くさび効果を発揮して停止している。従って軸部材４１
は、軸結合部材１２と回転方向にも、上下の軸方向にも
一体的に固定される。そして前記したように軸結合部材
１２は、深溝玉軸受３６を介して調節部材１０に固定さ
れているので、軸部材４１は調節部材１０に深溝玉軸受
３６を介して回転可能であり、かつ軸方向には一体的に
結合されている。

【００２９】自動弁１の設定圧力を上昇させる時は、図
示しないモータを回転させて駆動軸４３を例えば右に回
転する。すると回転力は駆動軸４３のピン４５を介して
軸部材４１に伝えられ、軸部材４１が回転する。ここ
で、軸部材４１は、送りねじ５０が、ねじガイド４２の
雌ねじと嵌合しているので、回転しつつねじに沿って下
方向へ移動する。

【００３０】軸部材４１が下方向に移動すると、軸部材
４１の下面が、直接調節部材１０の軸結合部材１２の円
筒２４の底２０を押圧する。そしてこの押圧力は、円筒
２４の底２０から深溝玉軸受３６の内輪７０，玉７１、
外輪７２を経て調節部材１０に伝達され、調節部材１０
全体を下に押し下げる。一方軸部材４１の回転力につい
て見ると、軸結合部材１２と調節部材１０は深溝玉軸受
３６を介して結合されているため、内輪７０が空転する
ことによって軸部材４１の回転力は、調節部材１０から
遮断される。加えて本実施例の弁本体２では、調節部材
１０の下面に圧力調節ばね８が一体的に溶接されてお
り、圧力調節ばね８の捩じりに対する反発力が、調節部
材１０の回転を阻止する方向に作用するため、調節部材
１０は、回転することなく下方向に移動する。

【００３１】一方自動弁１の設定圧力を降下させる時
は、先とは逆方向に駆動軸４３を回転する。すると、軸
部材４１は上昇し調節部材１０は、圧力調節ばね８に押
されて軸部材４１に追従し、上方向に移動する。そして
更に軸部材４１を上昇させると、圧力調節ばね８は中立
位置に至る。続けて軸部材４１を上昇させると、調節部
材１０が強制的に引き上げられる。この時も前記した場
合同様に、内輪７０が空転することによって軸部材４１
の回転力は、調節部材１０から遮断され、調節部材１０
は、回転することなく上方向に移動する。

【００３２】本実施例の自動弁１では、圧力調節ばね８
の上端は、調節部材１０のフランジ３２の下面に溶接さ
れており、かつ圧力調節ばね８の下端は、ダイアフラム
押さえ９に溶接されているので、圧力調節ばね８は引き
延ばされる。この時の自動弁１の出力蒸気の圧力は負圧
状態になっている。

【００３３】以上説明した実施例では、調節部材１０は
直接圧力調節ばね８に溶接された構成を例示した。この
構成は、本発明に必須のものではないが、実施例の中で
説明した通り、調節部材１０の回転を阻止する作用が有
るので好ましい態様として推奨される。本実施例の様な
溶接による接合の他、ねじ止めや鋲止め、あるいは圧力
調節ばね８の先端に孔を設け、調節部材１０にピンを設
けて両者を嵌合する等の手段により、調節部材１０を圧
力調節ばね８と回転方向に一体的に結合することによっ
ても同様の効果が期待できる。

【００３４】以上説明した実施例では、本発明の弁をア
クチェータを備えた自動弁に応用した構成を開示した。
しかし本発明の弁は、自動弁に限定されるものではな
く、もちろん手動で作動条件を変更する手動弁にも応用
することができる。図５は本発明の弁を手動弁に応用し
た場合の実施例を示すものである。本実施例において、
先の実施例と同一の部材は、同一の番号を付して説明を
省略する。本実施例の弁８０では、弁本体２の頂部に凹
状のキャップ体８１を固定し、このキャップ体８１に雌
ねじを設け、軸部材８３をキャップ体８１の雌ねじと嵌
合させた状態で調節部材１０と結合したものである。本
実施例の弁８０では、弁本体２の頂部から突出した軸部
材８３の六角部８５を手動で回転することにより、設定
圧力を調節することができる。

【００３５】また先の２つの実施例では、軸受部材とし
ていずれも深溝玉軸受を採用した。深溝玉軸受は、ラジ
アル荷重と、両方向のスラスト荷重を負荷することがで
きる軸受として最も一般的であり、本発明の弁に採用す
るのに最も好ましいものとして推奨される。しかしなが
ら、勿論深溝玉軸受に変わってスラスト玉軸受、樹脂や
金属のスリーブ軸受等も応用可能である。

【００３６】スラスト玉軸受を利用した構成には、例え
ば図６の様なものがある。図６に示す実施例で採用する
軸結合部材９０の上部の構成は、図３で説明したものと
全く同一であるため図示を省略する。本実施例では、軸
結合部材１２の下部には軸９１が取り付けられており、
該軸９１の中間部にはフランジ９３が設けられている。
また圧力調節バネ８が溶接された調節部材９５の上面
は、内部に円形の空洞が形成された軸受押さえ部材９６
が固定されている。そして、この調節部材９５と軸受押
さえ部材９６によって形成される空間内に、２つのスラ
スト玉軸受９７が配置され、両スラスト玉軸受９７の間
に前記した軸部材９１のフランジ９３が挟持されてい
る。

【００３７】本発明の弁は、正圧から負圧にかけて連続
して使用できる減圧弁を対象として開発されたものであ
るが、負圧域のみで使用する減圧弁にも勿論利用するこ
とができる。また減圧弁以外の調節弁や単に全開と全閉
のみに使用される弁にも応用することができる。

【００３８】

【発明の効果】本発明の弁は、軸部材が、軸受部材を介
して調節部材と軸方向には一体的に結合されているた
め、調節部材には軸方向力のみが伝達される。そのため
本発明の弁では調節部材に特別の回転防止部材を設ける
必要がなく、弁の小型化に寄与することができる効果が
ある。また本発明の弁は、軸を回転する際の摩擦抵抗が
小さいので、調節部材を小さい力で回すことができる効
果がある。そのため本発明の弁を自動弁に応用する場合
は、小型のアクチェータをもって作動条件を調節するこ
とができ、弁のなお一層の小型化を図ることができる。
また本発明の弁を手動弁に応用した場合は、動きが滑ら
かで調整し易い効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の具体的実施例の自動弁の一部分を示す
断面図である。

【図２】図１の自動弁の軸部材と調節部材との結合部分
の詳細図である。

【図３】図２の結合部分の断面図である。

【図４】図１の自動弁の軸部材と調節部材との分解斜視
図である。

【図５】本発明の変形実施例の自動弁の一部分を示す断
面図である。

【図６】本発明の変形実施例の自動弁の一部分を示す断
面図である。

【図７】従来技術の減圧弁を母体とする自動弁の部分断
面図である。

【符号の説明】

１ 自動弁 ２ 弁本体 ８ 圧力調節ばね １０ 調節部材 １２ 軸結合部材 ３６ 深溝玉軸受 ４１ 軸部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 調節部材を軸方向に移動することにより
   作動条件が調節可能である弁において、弁本体に対して
   ねじ嵌合をもって固定された軸部材を有し、該軸部材は
   軸受部材を介して調節部材に回転自在でかつ軸方向には
   一体的に結合されていることを特徴とする弁。