JPH0710146Y2 - 制御器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本考案は、主に化学産業プラントや半導体製造プラント
に於いて使用されるものであり、圧電アクチエータによ
り弁体を駆動するようにした制御器の改良に関する。

【従来の技術】

一般に、圧電アクチエータにより弁体を駆動する形式の
微少流量制御器は、弁室内に弁座を設けた弁箱と、弁室
内に昇降可能に設けた弁体と、弁体を弁座側へ附勢する
スプリングと、弁体の上方に配設され、通電により弁体
側へ微少量伸長して弁体をスプリングの附勢力に抗して
微動させる圧電アクチエータ等から構成されている。 当該微少流量制御器は、圧電アクチエータが非通電時に
は、弁体がスプリングによって弁座へ押付けられて閉弁
状態となっており、閉弁状態にある制御器の圧電アクチ
エータへ通電すると、アクチエータが弁体側へ微少量だ
け伸長し、弁体がスプリングの附勢力に抗して開弁方向
へ微動することにより、開弁状態となる。

【考案が解決しようとする課題】

前記圧電アクチエータの組付けは、通常次のような方法
により行われている。即ち、先ず、圧電アクチエータを
弁箱を形成するボンネットのアクチエータ収納孔へ竪向
に挿入し、その後、収納孔の上方へ調整ねじを螺挿す
る。その後、当該調整ねじによってアクチエータの後端
面を押圧してこれを内方へ押し込み、最後に、アクチエ
ータの先端面が弁体押え側へ軽く接当した位置で調整ね
じの回動をロック状態とする。これにより、圧電アクチ
エータは所定位置にセットされたことになる。 ところで、前記圧電アクチエータはそのストローク（伸
長量）が数十μｍと極めて小さいため、前記組付け後の
セッチングは必然的に高精度が要求され、現実には、ア
クチエータの先端面が弁体側へ一定の押圧力で接当する
状態に、圧電アクチエータを常時保持するのが最も望ま
しい。 しかし、従前の調整ねじ方式では、圧電アクチエータ
を、その先端面か弁体押え側へ一定の押圧力で常時接当
する状態に保持することは極めて困難であり、高度な熟
練と多くの調整時間を要すると云う問題がある。 また、仮に、圧電アクチエータが所望の状態で正確にセ
ッチングされていても、温度変化による弁箱等の寸法変
化は避けられず、万一寸法変化が大きい場合には、制御
器が通電時に開弁しなかったり、或いは非通電時に開弁
したりすることになる。そのため、この種の制御器に於
いては、圧電アクチエータのセッチングの修正を屡々必
要とするが、当該セッチングの修正に多くの手数と時間
がかかると云う問題がある。 本考案は、上記の問題点を解消するために創作されたも
のであり、圧電アクチエータのセッチングを熟練を要す
ることなしに簡単且つ迅速に、しかも高精度で行えるよ
うにした制御器を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

本件考案は、弁箱１を形成するボンネット９のアクチエ
ータ収納孔13内へ圧電アクチエータ４を竪向に配設し、
当該圧電アクチエータ４の伸長により弁体２を駆動する
形式の流体用の制御器に於いて、圧電アクチエータ４を
収納したボンネット９の前記アクチエータ収納孔13の上
端部へ、押圧力規制機構22を備えたマイクロメータ５の
スリーブ18先端部を挿入固着し、当該マイクロメータ５
のスピンドル19の先端を圧電アクチエータ４の上端面へ
接当せしめて圧電アクチエータ４の上方への移動を阻止
すると共に、前記押圧力規制機構22のラチェットノブ23
の回動により、圧電アクチエータ４を弁体２側へ常時一
定の押圧力で押圧することを考案の基本構成とするもの
である。

【作用】

制御器の組立に際しては、弁箱内にスプリング、弁体、
圧電アクチエータ等を配設したあと、弁箱を形成するボ
ンネットの上端部にマイクロメータを取り付ける。次
に、前記マイクロメータのラチェットノブを操作してそ
のスピンドルを突出させ、当該スピンドルにより圧電ア
クチエータを弁体側へ押し込む。 圧電アクチエータの先端側が弁体側へ接当し、その押圧
力が一定値以上になると、マイクロメータのラチェット
ノブが空転をする。これにより、圧電アクチエータは一
定の押圧力でその先端面が弁体側へ押し付けられた状態
となり、セッチングが自動的に、しかも簡単に行われ
る。

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。 第１図は本考案の実施例に係る制御器の部分縦断面図で
あって、当該制御器は弁箱１、弁体２、スプリング３、
圧電アクチエータ４及びマイクロメータ５等から構成さ
れている。 前記弁箱１は下部ボデイ６、中間ボデイ７、上部ボデイ
８及びボンネット９を順次組合せ結合することにより構
成されている。 また、各ボデイ6,7,8により形成された弁箱１内には、
流路10と、流路10の途中に形成され、上方が開放された
弁室11と、弁室11内に上下ボデイ8,6に挾持された状態
で設けられ、下向きの座面を形成した弁座12が夫々備え
られており、更に、弁箱１を形成するボンネット９に
は、円筒状の圧電アクチエータ収納孔13が形成されてい
る。尚、弁室11の上方開口は、上部ボデイ８とボンネッ
ト９との間に挾設したダイヤフラム14によって密封され
ている。 前記弁体２は、弁座12の下方に位置して弁室11内に昇降
可能に配設されており、下部ボデイ６と弁体２との間に
介装したスプリング３によって常時上方へ附勢され、弁
座12へ当座している。 又、弁体２の上方位置つまり弁体２とダイヤフラム14と
の間には、弁体押え15が昇降可能に介設されており、そ
の外周面には流体通過用の縦溝16が複数条形成されてい
る。尚、弁体２の外径は、その外周面と弁室内周面との
間に流体通過用の間隙が形成されるように選定されてい
る。 前記圧電アクチエータ４は、円柱形状の圧電セラミック
部材により作製されており、ボンネット９の前記収納孔
13内に竪向に配設されている。 即ち、圧電アクチエータ４は、上・下両端面に設けた位
置規制部材17によってその軸芯を弁体２及び弁体押え15
の軸芯と合致させた状態で、ボンネット９の収納孔13に
挿入されており、その下端面はダイヤフラム14の上面側
に当接している。また、圧電アクチエータ４の上端面
は、後述するようにマイクロメータ５のスピンドル19に
より押圧固定されており、これによって圧電アクチエー
タ４は、上方へ移動しないように規制されている。 尚、本実施例では圧電アクチエータ４として、通電（12
V,200mA）時に約40μｍ伸長し、且つ約130kgの伸長力を
発揮するものが使用されている。 前記マイクロメータ５は、弁箱１の上方に竪向に配設固
定されており、圧電アクチエータ４の上端面を一定の力
で弁体２側へ押し込むと共に、圧電アクチエータ４の上
端部を固定して、圧電アクチエータ４の作動時にこれが
上方へ移動するのを防止する。 当該マイクロメータ５は、外周面に目盛りを形成したス
リーブ18と、スリーブ18に軸芯方向へ移動可能に螺挿さ
れたスピンドル19と、スリーブ18に外嵌され且つスピン
ドル19の上端にこれと一体的に回転すべく固定されたシ
ンブル21と、シンブル21の上端に設けられ、シンブル及
びスピンドル19を回転させると共に、スピンドル19に伝
達される回転モーメントを制限し、スピンドル19に加わ
る押し込み力を一定値に規制する押圧力規制機構22等を
備えている。 また、前記押圧力規制機構22は、ラチェットノブ23内に
ラチェットと、これに噛合するバネ付きピンとを組み込
むことにより形成されており、ラチェットノブ23が回転
すると、これに伴われてスピンドル19が回転しながら突
出移動し、スピンドル19に一定の圧力が作用すると、バ
ネ付きピンがラチェットの歯の上を滑ってラチェットノ
ブ23が空回りする。 尚、20はシンブル21の外周面に設けた目盛りである。ま
た、当該マイクロメータ５やその押圧力規制機構22その
ものは公知のものであり、押圧力規制機構22を備えたマ
イクロメータ５であれば、如何なる構造のものであって
もよい。 更に、本実施例では、図１に示す如く、マイクロメータ
５は、そのスリーブ18の先端部をボンネット９のアクチ
エータ収納孔13の上端部内方へ嵌合し、止めねじ24で止
着することにより弁箱１に取付けられている。 前記制御器の組立に際しては、弁箱１内に、スプリング
３、弁体２、弁体押え15、ダイヤフラム14、圧電アクチ
エータ４を配設したあと、ボンネット９にマイクロメー
タ５を取付ける。次に、マイクロメータ５のシンブル21
を回転させてスピンドル19を突出移動させ、その下端面
を圧電アクチエータ４の上端面に当接させる。その後、
ラチェットノブ23を回転させてスピンドル19を更に突出
移動させ、圧電アクチエータ４を弁体２側へ押し込む。
スピンドル19によって圧電アクチエータ４に一定の押圧
力以上の力が作用すると、ラチェットノブ23が空回り
し、スピンドル19の移動が停止される。 従って、圧電アクチエータ４は、一定の押圧力、即ちマ
イクロメータ５の押圧力規制機構22により設定された押
圧力により弁体２側へ押し込まれることになり、この状
態で弁箱１の収納孔13内にセッチングされる。 尚、スプリング３の附勢力は、圧電アクチエータ４がス
ピンドル19によって一定の力で押し込まれた状態に於い
て弁体２が閉弁状態を保ち、且つ圧電アクチエータ４が
伸長したときに弁体２が弁座12から離座するように設定
されている。 而して、制御器は、圧電アクチエータ４の非通電時に弁
体２がスプリング３の附勢力によって弁座12に当座し、
閉弁状態となっている。 この状態で圧電アクチエータ４に通電（12V,200mA）す
ると、これが微少量（40μｍ）伸長し、上端面がスピン
ドル19により固定されているため、下端面が下降し、ス
プリング３の附勢力に抗してダイヤフラム14、弁体押え
15及び弁体２を下方へ押し下げる。これにより、弁体２
が弁座12から離座し、開弁状態となる。 一方、制御器の使用中に温度変化によって弁箱１等の寸
法が変化した場合には、マイクロメータ５のラチェット
ノブ23を回転させ、圧電アクチエータ４の上端面に加わ
る押圧力を設定値に調整する。その結果、制御器は常時
正常状態で作動することになる。

【考案の効果】

上述の通り、本考案の制御器は、弁箱にマイクロメータ
を配設し、マイクロメータの押圧力規制機構を介して弁
箱内に配設した圧電アクチエータの上端面に一定の押圧
力を加える構成とした為、マイクロメータのラチェット
ノブを操作することにより、圧電アクチエータを弁体側
へ一定の押圧力で押圧した状態に簡単に保持することが
出来、所謂圧電アクチエータのセッチングが自動的に、
しかも簡単且つ正確に行なえる。 又、温度変化によって弁箱等の寸法が変化し、例えば弁
箱寸法が短縮して制御器が非通電時に開弁状態になった
場合でも、マイクロメータを操作することによって簡単
且つ正確に閉弁状態に戻すことが出来る。また、逆に、
温度変化によって弁箱寸法が伸長したような場合には、
ラチェットノブを回動することにより圧電アクチエータ
を必要量だけ押し込むことができる。即ち、マイクロメ
ータによって圧電アクチエータのセッチングを簡単且つ
正確にやりなおすことができ、制御器を常時正常状態で
作動させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例に係る制御器の部分縦断面図で
ある。 １は弁箱、２は弁体、３はスプリング、４は圧電アクチ
エータ、５はマイクロメータ、９はボンネット、10は流
路、11は弁室、12は弁座、13はアクチエータ収納孔、19
はスピンドル、22は押圧力規制機構、23はラチェットノ
ブ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】流体流路（10）、弁室（11）、弁座（12）
   が夫々形成されると共に、アクチエータ収納孔（13）を
   有するボンネット（９）を備えた弁箱（１）と，前記弁
   箱（１）の弁室（11）内へ挿着した弁体（２）と，前記
   ボンネット（９）のアクチエータ収納孔（13）内へ竪向
   きに挿着され、その伸長により弁体（２）を弁座（12）
   へ接当させる圧電アクチエータ（４）と，スリーブ（1
   8）、スピンドル（19）、シンプル（21）、ラチエット
   （23）を有する押圧力規制機構（22）を備え、前記スリ
   ーブ（18）の先端部をボンネット（９）の上端部へ固定
   することによりボンネット（９）に竪向に固着され、且
   つスピンドル（19）の先端部により、前記押圧力規制機
   構（22）によって規制された一定の押圧力でもって前記
   圧電アクチエータ（４）の上端面を下方へ押圧するマイ
   クロメータ（５）と，から構成したことを特徴とする制
   御器。