JPH0663579B2 - 弁駆動部 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は弁を開閉させる駆動部に関するものであり、さ
らに詳しく述べると、ピストンを介して弁軸に圧縮ばね
の弾性反発力を加え、その弾性反発力に抗する作動流体
圧をピストンに加えて弁を開くか又は閉じる弁駆動部の
改良に係るものである。

［従来の技術］ ピストンを介して圧縮ばねの弾性反発力で弁を全閉又は
全開の状態に保持し、その弁を作動流体圧で開くか又は
閉じる弁駆動部は公知である。例えば、弁軸を上下させ
る弁駆動部は特公昭６１−６０３１４号に、弁軸を回転
させる弁駆動部は特開昭６３−２６６２８７号に開示さ
れている。この公知の弁駆動部はシリンダを含む本体
と、そのシリンダに軸方向往復可能に内設されたピスト
ンと、シリンダ内に流体を出入させる作動流体圧回路
と、本体とピストンの間に配置された圧縮ばねを備え、
弁軸が上下して開閉する弁は弁軸がピストンに直結さ
れ、弁軸が回転して開閉する弁はピストンと弁軸の間に
直線運動を回転運動に変換する伝達機構が設けられ、作
動流体圧をシリンダ内へ導入するとピストンが摺動して
弁を開くか又は閉じ、作動流体圧をシリンダから排出す
ると圧縮ばねがピストンを戻して弁を閉じるか又は開
く。例えば、空気圧で弁を開く場合、ピストンの片側に
圧力空気を導入してピストンを反対側へ摺動させて弁軸
を一方に直進又は回転させて弁を開くが、このときピス
トンの反対側の圧縮ばねは圧縮されて弾性反発力が強く
なる。この圧力空気を抜くと、圧縮ばねの弾性反発力で
ピストンは押戻され、弁軸は逆方向に摺動又は回転して
弁を閉じる。弁が閉じたとき、圧縮ばねは伸張しその弾
性反発力は最小になるが、その最小弾性反発力で弁を開
こうとする弁内流体の圧力に抗して弁を閉止状態に保持
しなければならない。他方、空気圧で弁を閉じる場合、
弁が閉じたとき、圧縮ばねは圧縮して最大の弾性反発力
になるので、弁を閉止状態に保持するためには、その最
大弾性反発力と弁内流体の圧力の和に打ちかつ高い空気
圧が必要である。

［発明が解決しようとする課題］ 弁の流体使用圧力を高くすると、全閉時に流体が弁を開
こうとする力が大きくなるから、弁閉保持力も大きくし
なれればならない。このために弁駆動部の圧縮ばねの弾
性反発力又は作動流体圧を増大すると、それに応じて弁
駆動部も大きく頑丈なものになる。この大きくて頑丈な
弁駆動部は高価である上に設置スペースを制約するとい
う問題を生じる。さらに、これは弁小型化の要望に逆行
する。

本発明はこれらの問題を解決するためになされたもので
あり、その目的とするところは、弁駆動部の大きさに比
べて弁閉保持力が従来よりも大きな弁駆動部を提供する
ことにある。

［課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するため、本発明が採用する手段は、シ
リンダを含む本体と、そのシリンダに往復動可能に挿入
されたピストンと、そのピストンに直接又は伝達機構を
介して連結された弁軸と、本体とピストンの間に配設さ
れた圧縮ばねと、その圧縮ばねに抗してピストンを往復
動させる作動流体圧回路とを備えた弁駆動部において、
ピストンを強磁性体から形成し、往復動の限度にきたピ
ストンに体面してそれに吸引力を及ぼす磁石を本体に配
置したことにある。

磁石は永久磁石でも励磁制御可能な電磁石でもよい。磁
石の磁力線をピストンに集中させるため、ピストン以外
の部品は非磁性体又は弱磁性体とすることが望ましい。

［作用］ 空気圧等の作動流体圧をシリンダ内に導入すると、ピス
トンは圧縮ばねに抗して一方の限度から他方の限度まで
移動して弁を全開するか又は全閉し、空気圧を排出する
と、ピストンは圧縮ばねの弾性反発力により他方の限度
から一方の限度へ戻って弁を全閉するか又は全開する。
本発明の弁駆動部は、ピストンが他方の限度まで移動す
ると、本体に設けた磁石が強磁性体のピストンに弁が閉
じる方向に磁石吸引力を及ぼす。このように、作動流体
圧で弁を開く場合は圧縮ばねの弾性反発力に磁石吸引力
を加重したものが弁閉保持となり、作動流体圧で弁を閉
じる場合は、作動流体圧の推力に磁石吸引力を加重した
ものが弁閉保持力となるから、従来の圧縮ばねの最小弾
性反発力又は作動流体圧のみに依存していたものに比べ
ると弁閉保持力は大幅に増加する。したがって、圧縮ば
ねの大きさ又は作動流体圧が従来のものと同一であれ
ば、すなわち弁駆動部の大きさが従来と同一であれば、
使用可能な流体圧はより高くなり、使用流体圧が同一で
あればより小さな圧縮ばね又は作動流体圧を使用するこ
とすなわち弁駆動部をより小型化することができる。

［実施例］ 本発明の弁駆動部を図面に示す実施例に基づいて具体的
に説明する。

第１図及び第２図の第１実施例は、弁を空気で開き圧縮
ばねで閉じるダイヤフラム弁である。その弁は内部に流
路11とそれを二分する弁座12を備えた弁体10と、その弁
座12の上面開口を覆うダイヤフラム20と、そのダイヤフ
ラムの周辺を弁体10に密着固定させるボンネット31と、
コンプレッサ16を介してダイヤフラム20の上面中央に下
端部が係止された弁軸15と、ボンネット31の上面に接続
固定されたシリンダ32と、そのシリンダの上面に接続固
定されたキャップ33と、弁軸15にステムロッド13を介し
て嵌着されたピストン40と、そのピストンの外周面に設
けられたＯリング41と、ピストン40の上面とキャップ33
の内上面との間に配置された圧縮ばね45を備える。ボン
ネット31とシリンダ32とキャップ33は弁駆動部の本体30
を形成する。ここまでの構成は従来と同じであるが、従
来のものとは異なり、シリンダ32の内底面に磁石50がボ
ルト55によって取付けられる。磁石50は永久磁石でも、
励磁制御可能な電磁石でもよいが、ピストン40は強磁性
体でなければならない。この磁石50とピストン40の近く
にあるシリンダ32と弁軸15の材質はアルミ、ステンレス
等の非磁性体又は弱磁性体である。

シリンダ32の内底面には圧力空気の出入口43が設けら
れ、第２図に示すように、圧力空気を導入すると、ピス
トン40は弁軸15と共に押上げられ、ダイヤフラム20は弁
座12から離れるから流路11は開通し弁は開く。第３図に
示すように、弁開度１００％のとき、圧縮ばねは圧縮さ
れて弾性反発力は例えば最大の１００kgｆになる。圧力
空気を排出すると、第１図に示すように、圧縮ばね45が
ピストン40を弁軸15と共に押下げ、ダイヤフラム20は弁
座12に密着するから、弁は閉じる。第３図に示すよう
に、弁が全閉した弁開度０％のとき、圧縮ばねの弾性反
発力は最小５０kgｆになるが、磁石のピストンに及ぼす
磁石吸引力はピストンが磁石に近づくにつれて急増する
から、それらを合成したピストンを押下げる弁駆動部推
力すなわち弁閉保持力は圧縮ばねの最大弾性反発力と同
じ１００kgｆになる。

このように磁石50で補強した第１実施例は従来の圧縮ば
ねのみのものに比べると、弁駆動部本体30の大きさは同
一であるが、弁閉保持力が２倍であるから、流体の使用
圧力も２培にすることができる。

第４図に示す第２実施例は圧縮ばねで弁を開き、空気圧
で弁を閉じるダイヤフラム弁である。この第２実施例は
圧縮ばね45がピストン40の下側に設けられる。キャップ
33は密封され、その内部に出入口43を通じて圧力空気が
導入される。これら以外の構成は第１実施例のものと同
じであり、磁石50はボルト55によりシリンダ32に固定さ
れる。圧力空気を導入して弁が閉じたとき、圧縮ばね45
は最大の弾性反発力を持ち、その弾性反発力と弁内流体
の圧力を加えた推力で弁軸15を押上げようとするが、ピ
ストン40と磁石50の間の吸引力がその推力を減ずるか
ら、弁閉保持力に必要な空気圧を従来よりも軽減するこ
とができる。したがって、従来と作動空気圧が同じ場合
は、すなわち、弁駆動部本体30の大きさが同じ場合は、
流体使用圧力を従来よりも高めることが可能であり、流
体使用圧力が従来と同じ場合は、作動空気圧を下げるこ
と、すなわち弁駆動部本体30をより小型にすることがで
きる。

第５図の第３実施例に示すように、磁石50、51を本体30
のシリンダ32とキャップ33の両方にそれぞれボルト55、5
6を介して取付けてもよい。磁石50の弁閉保持力を補強
する作用は第４図の第２実施例と全く同一である。磁石
51は全開時に接近するピストン40に磁石吸引力を及ぼし
て弁軸15を引上げることにより弁開保持力を補強する。

第６図及び第７図の第４実施例は、弁軸を９０度回転さ
せて弁を開閉するボール弁、バタフライ弁等に用いられ
る弁駆動部である。その弁駆動部は本体30の中央に弁軸
に直結する駆動軸18が軸受けされ、その駆動軸にカム22
が固定される。カム22のカム溝23にカムピン24が挿入さ
れ、そのカムピンはシリンダ32内を往復するスライダ25
に軸着される。スライダ25は同じくシリンダ32に往復可
能に挿入されたピストン40に固定され、シリンダ32の両
側には左右のキャップ33が固定される。ピストン40の外
面とキャップ33の内面の間には圧縮ばね45が配置され、
シリンダ32の中央に圧力空気の出入口（図示せず）が設
けられる。シリンダ32内に圧力空気を入れると、ピスト
ン40がスライダ25と共に左右の限度まで進行し、そのス
ライダと一体のカムピン24がカム溝23を介してカム22を
９０度回転させて弁を開く。圧力空気を抜くと、左右の
圧縮ばね45の弾性反発力でピストン40が内側の限度まで
進行し、カム22を９０度逆転させて弁を閉じる。これま
での構成は従来のものと同じであるが、従来のものとは
異なり、左右のピストン40は強磁性体であり、その外面
には同じく強磁性体の底付きスリーブ48が同軸固定され
る。キャップ33にはスリーブ48の底を貫通するロッド34
が固定される。ロッド34の内端部に、ピストン40が内側
の限度位置にあるときにはスリーブ48の内底面に、ピス
トン40が外側の限度位置にあるときにはピストン40の外
面にそれぞれ対接する磁石50を取付ける。又、ピストン
40が外側の限度にきたときに、スリーブ48の外底面に体
面する磁石51をキャップ33の内底面に付設する。

弁が閉じたとき、圧縮ばね45は延びて弾性反発力は最小
であるが、それを磁石50とスリーブ48の内底面の間の吸
引力で補強するから、弁閉保持力は従来の伸びた圧縮ば
ねの最小弾性反発力のみに依存していたときよりも格段
に大きくなる。したがって、その分、流体使用圧力を高
めることができる。逆に、流体使用圧力が同じであれ
ば、従来よりも弁駆動部を小型にすることができる。弁
を開いたとき、圧縮ばねの最大弾性反発力は弁を閉じる
方向に作用して弁開保持力を弱めるが、ピストン40とロ
ッド34先端の磁石50との間の磁石吸引力、さらにキャッ
プ33の内底面の磁石51とスリーブ48の外底面の間の磁石
吸引力が弁開保持力を補強するから、弁開保持力に必要
な圧力空気の圧力を低下することもできる。第１図、及
び第４図ないし第７図に示すように、ピストン40又はス
リーブ48は弁閉時又は弁開時に磁石50、51に近接する
が、その間には常に空隙が残るようにしなければならな
い。

［発明の効果］ 上記のとおり、本発明の弁駆動部は、本体に磁石が付設
され、その磁石は弁閉時に強磁性対のピストンに弁が閉
じる方向の磁石吸引力を及ぼして圧縮ばね又は作動流体
圧の弁閉保持力を補強するから、従来の圧縮ばね又は作
動流体圧のみに依存していたものとは異なり弁閉保持力
は大幅に強くなる。したがって、本発明の弁駆動部は、
従来のものと大きさが同じであれば、流体使用圧力をよ
り高くすることが可能であり、流体使用圧力が同じであ
れば、弁駆動部をより小型にすることが可能であるとい
う優れた効果を奏する。

又、ピストン往復動の両限度において、それぞれピスト
ンに磁石吸引力を及ぼす磁石を本体に設けたものは、弁
駆動部の弁閉保持力にのみならず弁開保持力も補強する
という効果を生ずる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明弁駆動部の第１実施例を備え
たダイヤフラム弁の弁閉時及び弁開時の状態をそれぞれ
示す断面図、 第３図は第１実施例の弁軸に作用する推力を示すグラ
フ。 第４図及び第５図は第２及び第３実施例の第１図及び第
２図に相当する図、 第６図及び第７図は弁軸が回転する第４実施例弁駆動部
の弁閉時及び弁開時をそれぞれ示す判断面図である。 図において、符号15は弁軸、20はダイヤフラム、22はカ
ム、23はカム溝、24はカムピン、25はスライダ、30は本
体、31はボンネット、32はシリンダ、33はキャップ、34
はロッド、40はピストン、45は圧縮ばね、48はスリー
ブ、50、51は磁石をそれぞれ示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダ(32)を含む本体(30)と、前記シリ
   ンダに往復摺動自在に挿入されたピストン(40)と、前記
   ピストンに直接又は伝達機構を介して連結された弁軸(1
   5)と、前記ピストンと前記本体の間に設けられた圧縮ば
   ね(45)と、前記ピストンを前記圧縮ばねに抗して摺動さ
   せる作動流体圧回路(43)とを備えた弁駆動部において、
   前記ピストンを強磁性体から形成し、往復動の少なくと
   も弁が閉じる方向の限度にきた前記ピストンに対面して
   吸引力を及ぼす磁石(50)を前記本体の前記ピストンに近
   接するが当接はしない位置に設けたことを特徴とする弁
   駆動部。
2. 【請求項２】往復動の両限にきたピストン(40)に対して
   それぞれ吸引力を及ぼす磁石(50、51)を本体(30)の前記
   ピストンに近接するが当接はしない位置に設けたことを
   特徴とする請求項１に記載の弁駆動部。