JPH0893715A - 操作器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 空気圧室内のデッドスペースに特殊な弾性体
を配置することにより、空気の排出が早く、弁の操作ス
ピードを上げることができるようにする。 【構成】 ダイヤフラム５によって圧力容器２の内部を
空気圧室６とスプリング室７とに画成する。空気圧室６
のデッドスペース４０内に表面全体が気密に覆われた軟
弾性体４１を配設する。軟弾性体４１は、空気圧室６の
圧力上昇に伴い圧縮変形し、圧力低下に伴い膨張復元す
る。この膨張復元時の圧力によって空気圧室６内の空気
の抜けを早くする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流体圧の変化に応じて
弁を開閉制御する操作器に関する。

【０００２】

【従来の技術】流体制御弁の操作器は、スプリングの反
発力を利用して空気圧室にかかる空気圧力に応じて所定
の駆動ストロークを得るように駆動軸を作動させるもの
で、駆動軸の駆動形式によって大別するとダイヤフラム
を用いたものと、ピストンおよびシリンダを用いたもの
の２種類が知られている。

【０００３】図７はダイヤフラム型操作器の従来例を示
す断面図である。このダイヤフラム型操作器１は、上下
に２分割形成された鍋型の下ケース２Ａと上ケース２Ｂ
とで構成される圧力容器２を備え、この容器２を流体制
御弁（図示せず）に一体的に設けられたヨーク３上に複
数個のボルト４によって設置固定し、内部をダイヤフラ
ム５によって上下２室６，７に画成し、上方の室６を例
えば空気圧室として制御信号となる圧力Ｐを上ケース２
Ｂに設けた空気圧供給口８より供給する一方、下方の室
７をスプリング室としてダイヤフラム５を空気圧室６方
向に付勢する複数個の弾性部材としての圧縮コイルばね
９と駆動軸１０を配設したものである。ダイヤフラム５
は外周縁部が下ケース２Ａと上ケース２Ｂとの接合面に
よって挾持され、上面中央部には駆動軸１０の上昇限を
規制するコ字状の上限ストッパ１１が配設され、下面中
央部には皿状に形成され、前記圧縮コイルばね９の上端
部を収納するダイヤフラムプレート１２と、駆動軸１０
の下降限を規制するコ字状の下限ストッパ１３が配設さ
れている。駆動軸１０の上端部は、下限ストッパ１３、
ダイヤフラムプレート１２、ダイヤフラム５および上限
ストッパ１１を貫通して上限ストッパ１１内に突出し、
その突出端にナット１４が螺合されることにより、上限
ストッパ１１、ダイヤフラムプレート１２および下限ス
トッパ１３を共締めしダイヤフラム５に固定している。
一方、駆動軸１０の下端は下ケース２Ａに設けられたガ
イド１５を摺動自在に貫通して圧力容器２の下方に突出
し、弁の弁軸１６の上端にカップリング１７を介して連
結されている。なお、１８は指針、１９は弁の弁開度を
表示する目盛板、２０は下ケース２Ａと上ケース２Ｂを
一体的に結合するボルトである。また、下ケース２Ａは
通気孔２１によって大気開放されている。

【０００４】図に示すように上限ストッパ１１が上ケー
ス２Ｂの内面に当接した状態において、弁は全開状態に
保持されている。この状態から空気圧室６に所要の空気
圧Ｐ（１．４〜２．８Ｋｇ／ｃｍ² ）を空気圧供給口８
より導入すると、空気圧室６内の圧力が上昇するため、
ダイヤフラム５は圧縮コイルばね９に抗して下方に変位
し、これにより弁軸１６が駆動軸１０と一体に下降して
弁を供給空気圧Ｐに応じて閉止する。そして、下限スト
ッパ１３が下ケース２Ａの内面に近接した位置で、弁は
完全に閉止される。空気圧室６内の圧力が低下すると、
ダイヤフラム５は圧縮コイルばね９の弾撥力によって上
昇復帰して弁を開き、空気圧室６内の空気を空気圧供給
口８から排出する。なお、このような空気圧Ｐの供給に
よって弁を閉じる型式のものを正作動型操作器、反対に
空気圧Ｐの供給によって弁を開く型式のものを逆作動型
操作器と言う。

【０００５】図８はピストン・シリンダ型操作器の従来
例を示す断面図である。このピストン・シリンダ型操作
器は、圧力容器２内にシリンダ３０を隔壁部材３１を介
して配設すると共に、シリンダ３０内にピストン３２を
Ｏリング３３を介して摺動自在に嵌挿し、これらによっ
て圧力容器２の内部を空気圧室６とスプリング室７とに
画成したものである。この場合、図においてはシリンダ
３０を圧力容器２内に配設したが、圧力容器２自体の内
周壁をピストン３２の摺動面とすることにより圧力容器
２にシリンダを兼用させたものも知られている。その他
の構成は上記したダイヤフラム型操作器と同様である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図７および
図８に示したような従来の操作器において、弁の操作ス
ピードを上げるためには空気圧室６の容積を極力小さく
し、空気圧室６内の空気の排出を速やかに行なう必要が
ある。しかしながら、圧力容器２を形成する下ケース２
Ａと上ケース２Ｂは、高圧に耐え得るよう通常鍋型に形
成されているため、容積が必然的に大きくなる傾向にあ
り、弁の作動スピードが遅いという問題があった。そこ
で、従来はこのような問題を解決する方法として、ボリ
ュームブースタを用いて弁の操作スピードを上げるよう
にしていた。しかしながら、ボリュームブースタは配管
が複雑になり、コストが高くなるという問題があった。
また、ポジショナ付きの場合は、ハンチングを生じ易い
という欠点もあった。

【０００７】したがって、本発明は上記したような従来
の問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするとこ
ろは、空気圧室内のデッドスペースに特殊な弾性体を配
置することにより、空気の排出が早く、弁の操作スピー
ドを上げることができるようにした操作器を提供するこ
とにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、内部がダイヤフラムまたはシリンダとピ
ストンによって空気圧室とスプリング室に画成された圧
力容器と、前記スプリング室内に配設され前記空気圧室
内の圧力に対向する弾性部材とを備えた操作器におい
て、前記空気圧室内で前記圧力容器とダイヤフラムまた
はピストンとの間に形成されるデッドスペースに表面を
気密に形成した軟弾性体を配設したことを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明において、空気圧室内のデッドスペース
に配置される軟弾性体は、空気圧室の容積を実質的に小
さくする。また、軟弾性体は、空気圧室内の圧力が上昇
すると圧縮され、下降すると、膨張復元する。この膨張
復元による圧力によって空気圧室内の空気の抜けを早く
する。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて
詳細に説明する。図１は本発明をダイヤフラム型操作器
に適用した場合の一実施例を示す断面図である。なお、
図中図７および図８と同一構成部材のものに対しては同
一符号をもって示し、その説明を省略する。同図におい
て、本実施例は下ケース２Ａを深底鍋型に形成し、上ケ
ース２Ｂを浅底鍋型に形成すると共に、スプリング室７
に径が異なり同軸に配置された大小２つの弾性部材とし
ての圧縮コイルばね９（９Ａ，９Ｂ）を駆動軸１０の周
りに複数組配設し、かつ弁の全開状態において上限スト
ッパ１１のためデッドスペースとなる上ケース２Ｂの内
面とダイヤフラム５との間の空間４０内に複数個の軟弾
性体４１を配設して構成したものである。

【００１１】軟弾性体４１は、スポンジ、発泡樹脂等に
よって適宜な大きさに形成され、その表面全体が気密に
形成され、前記上ケース２Ｂの内面に接着、ビス止め等
の適宜手段によって固定されている。軟弾性体４１の形
状としては、本実施例の場合ボール状に形成したが、多
角形、板状等適宜形状とすることができる。軟弾性体４
１の表面全体を気密に形成する理由は、膨張復元時に空
気を内部に取り込まないようにするためである。表面処
理は、通気性のない軟質樹脂によって覆うようにすれば
よい。なお、その他の構成は図７に示した従来構造と同
様である。

【００１２】かくしてこのような構成からなるダイヤフ
ラム型操作器にあっては、軟弾性体４１によって空気圧
室６内の容積を実質的に小さくすることができる。ま
た、軟弾性体４１の作用によって空気圧室６内の空気の
排出時間を早くすることができ、弁の作動スピードを上
げることができる。すなわち、図に示す状態において、
空気圧室６内に空気圧Ｐを供給すると、空気圧室６内の
圧力が上昇するため、軟弾性体４１はその圧力により圧
縮変形して小さくなる一方（図２参照）、空気圧室６内
の圧力が低下すると膨張して元の形状に復元する（図３
参照）。この時、空気圧室６内の空気の一部は、軟弾性
体４１の膨張復元による圧力と圧縮コイルばね９による
ダイヤフラム５の上昇による圧力によって空気圧供給口
８から早く排出される。また、軟弾性体４１は空気圧室
６のデッドスペース４０内に位置して配置されているの
で、ダイヤフラム５の圧力変位に何等影響を与えること
はなく、弁の正常な開閉制御を保証する。さらに、軟弾
性体４１は、従来のボリュームブースタと異なり、配管
を必要としないので、構成が簡単で、ポジショナ付き操
作器の場合でもハンチングを生じる虞れがない。

【００１３】図４は本発明の他の実施例を示す断面図で
ある。この実施例はダイヤフラム５を用いた逆作動型操
作器に適用した例を示すものである。このため、空気圧
室６とスプリング室７は上記実施例で示した正作動型操
作器とは反対に上下逆になっており、下限ストッパ１３
が下ケース２Ａの内面に近接した図に示す状態におい
て、弁を全閉状態に保持している。この状態において、
下ケース２Ａの内面とダイヤフラム５の下面との間にデ
ッドスペースを形成する空間４４が設定され、この空間
４４内に軟弾性体４１が配設されている。この場合、軟
弾性体４１は、上記実施例とは異なり落下する虞れがな
いので、必ずしも下ケース２Ａの内面に固着されるもの
に限らず、単に下ケース２Ａ内に収納配置されるもので
あってもよい。

【００１４】このような構成においても上記実施例とは
逆作動型である点が異なるだけで、軟弾性体４１によっ
て空気圧室６の容積を実質的に小さくすることができ、
また空気圧室６の圧力低下に伴い軟弾性体４１が膨張復
元することで空気圧室６内の空気を早く排出するため、
上記実施例と同様、弁の操作スピードを早くすることが
できる。

【００１５】図５は本発明の更に他の実施例を示す断面
図である。この実施例は軟弾性体４１をリング状に形成
して空気圧室６のデッドスペース４０内に位置するよう
上ケース２Ｂの内面に密接固定した例を示す。このよう
な構成においても上記した実施例と同様に弁の作動スピ
ードを早くすることができる。また、このような軟弾性
体４１においては１枚の円板からなるため、空気圧室６
内への配設が容易である。

【００１６】図６は本発明をピストン・シリンダ型操作
器に適用した場合の実施例を示す断面図である。この実
施例においては、上ケース２Ｂとピストン３２との間に
デッドスペース５０が形成されており、このデッドスペ
ース５０に複数個の軟弾性体４１が図１に示した実施例
と同様に配設されている。このようなピストン・シリン
ダ型操作器においても、空気圧室６内の圧力低下時に空
気圧室６内の空気が軟弾性体４１の復元作用により早く
排出されるため、上記したダイヤフラム型操作器と同様
に弁の操作スピードを上げることができる。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る操作器
においては、内部がダイヤフラムまたはシリンダとピス
トンによって空気圧室とスプリング室に画成された圧力
容器と、前記スプリング室内に配設され前記空気圧室内
の圧力に対向する弾性部材とを備えた操作器において、
前記空気圧室内で前記圧力容器とダイヤフラムまたはピ
ストンとの間に形成されるデッドスペースに表面を気密
に形成した軟弾性体を配設したので、空気圧室内の圧力
低下に伴う軟弾性体の膨張復元により空気圧室内の空気
の排出時間を早くすることができる。また、表面が気密
な軟弾性体を空気圧室のデッドスペース内に配置するだ
けでよいので、構造がきわめて簡単で、既存製品に対し
ても簡単に改造することができる。さらに、従来のボリ
ュームブースタと異なり、配管を一切必要としないた
め、安価に提供することができ、その上ポジショナ付き
操作器の場合でもハンチングを生じる虞れがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明をダイヤフラム型操作器に適用した場
合の一実施例を示す断面図である。

【図２】 信号圧力の上昇に伴う軟弾性体の圧縮を示す
図である。

【図３】 信号圧力の低下に伴う軟弾性体の膨張復元を
示す図である。

【図４】 本発明の他の実施例を示す断面図である。

【図５】 本発明の更に他の実施例を示す断面図であ
る。

【図６】 本発明をピストン・シリンダ型操作器に適用
した場合の実施例を示す断面図である。

【図７】 ダイヤフラム型操作器の従来例を示す断面図
である。

【図８】 ピストン・シリンダ型操作器の従来例を示す
断面図である。

【符号の説明】

１…操作器、２…圧力容器、３…ヨーク、５…ダイヤフ
ラム、６…空気圧室、７…スプリング室、８…空気圧供
給口、９…圧縮コイルばね（弾性部材）、１０…駆動
軸、１６…弁軸、３０…シリンダ、３２…ピストン、４
０…デッドスペース、４１…軟弾性体、５０…デッドス
ペース。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部がダイヤフラムまたはシリンダとピ
   ストンによって空気圧室とスプリング室に画成された圧
   力容器と、前記スプリング室内に配設され前記空気圧室
   内の圧力に対向する弾性部材とを備えた操作器におい
   て、前記空気圧室内で前記圧力容器とダイヤフラムまた
   はピストンとの間に形成されるデッドスペースに表面を
   気密に形成した軟弾性体を配設したことを特徴とする操
   作器。