JPS6229731Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、パイロツト弁体を電磁駆動手段等に
より多段階に変位させ弁開度を多段式に調整しう
る弁装置に関する。

従来の流量を調整する弁装置は、直動形及びパ
イロツト形がある。直動形弁装置は、弁体の開弁
にステムの移動により直接弁体を持ち上げる構成
であり、ステムを移動させるために大きな力が必
要になり、大型の弁装置には適用することができ
ない欠点があつた。

また、従来のパイロツト形弁装置は、弁体と、
弁体の開口部を開閉するパイロツト弁体と、該パ
イロツト弁体を収納する室及び上流側流路を電磁
弁等を介して連通する連通路とよりなり、電磁弁
の開閉によりまずパイロツト弁体を上下動させ、
この上下動を介して上記弁体を開閉させており上
記ステム移動用の大なる力を必要としないもので
あるが、電磁弁及び連通路の構成が面倒であると
いう欠点があり、又弁体は開弁するか閉弁するか
の何れかであり弁開度を調整することができない
欠点を有していた。

本考案は弁体の開口部を開放閉塞するパイロツ
ト弁体を電磁駆動手段等により多段式に変位しう
るようにして、簡単な構成及び小なる外力で弁開
度を多段式に調整させえ上記諸欠点を除去した弁
装置を提供することを目的としたものであり、そ
の構成は、弁本体と、該弁本体内に形成された弁
座に離、着座して流路を連通、遮断する弁体と、
該弁本体と該弁体とにより画成され、上流側流路
に絞りを介して連通された室部と、該弁体に設け
られて該室部と下流側流路とを連通する開口部
と、該室部にのぞんで変位自在に配され該開口部
を開放閉塞するパイロツト弁体と、該パイロツト
弁体に個別に係合される係合部材を夫々駆動変位
自在に有する複数の駆動手段とよりなり、該複数
の駆動手段が順次作動して該各係合部材を順次異
なる位置まで変位させ該パイロツト弁体を多段式
に変位せしめるよう構成したものである。

次に、その一実施例につき説明する。

第１図は本考案になる弁装置の一実施例の閉弁
状態を示す縦断面図である。

弁装置１は、定量弁として液体管路中に設けて
あり、第１図に示す如く、弁本体２と、弁体３
と、弁体３を閉弁方向に附勢するばね４と、外部
信号により操作されて上下移動するパイロツト弁
体５（ばね２３により閉弁方向に附勢される）
と、パイロツト弁体５を駆動変位させる第１及び
第２の電磁駆動手段２１，２２とより大略構成さ
れる。又６は室部で、弁本体２及び弁体３により
画成さればね４及びパイロツト弁体５を収納す
る。更に７は連通路で、室部６及び上流側流路８
を連通し途中に絞り９を有する。

弁体３は、筒状で底部３ａに開口部３ｂ及びそ
の内側の弁座３ｃを有し、弁本体２に図中上下方
向摺動可能に嵌入して支持されている。また弁体
３は、弁本体２の弁座１０に着座して閉弁するこ
とにより上流側流路８と下流側流路１１とを遮断
している。弁体３の外径は弁座１０の外径より大
きい。パイロツト弁体５は、弁本体２のカバー２
ａの中心に図中上下方向摺動可能に嵌入してお
り、下端の弁本体５ａが弁体３の弁座３ｃに対向
し且つ上端に係合部５ｂを有している。パイロツ
ト弁体５は、その上下移動により開口部３ｂの弁
座３ｃに離着座し、その開弁により、室部６と下
流側流路１１とが連通する。

第１の電磁駆動手段２１はソレノイド２１ａに
ロツド２１ｂを図中上下方向摺動自在に配してな
る。ロツド２１ｂ下端の係合部２１ｂ−１は第１
図中レベルＡでパイロツト弁体５の係合部５ｂに
係合しておりレベルＡ，Ｂ間で上下動自在であ
る。第２の電磁駆動手段２２は、同様にソレノイ
ド２２ａ、ロツド２２ｂを有し、ロツド２２ｂ下
端の係合部２２ｂ−１は第１図中同じくレベルＡ
で係合部５ｂに係合しレベルＡ，Ｃ間で上下動自
在である。尚ソレノイド２１ａ，２２ａは夫々流
量計のプリセツトカウンタ（図示せず）に電気的
に接続され、後述の如く適宜励磁信号を受けて励
磁される。

次に弁装置１の作動につき説明する。

まず、第１図に示す如く、弁体３及びパイロツ
ト弁体５が共に閉弁した状態では、室部６が密室
状態になり、連通路７により室部６内の圧力P₁
は、上流側流路８内の圧力P₂にひとしくなる。

弁体３を上方へ押す力F₁は、 F₁＝π／４（D₁ ²−D₂ ²）P₂＋F₄ … で表わされる。ここで、 D₁：弁体３の底部３ａの直径（弁体の直径） D₂：弁本体２の弁座１０の外直径 であり、Ｆ_Aは、下流側流路１１内の圧力P₃によ
る力で無視できるほどである。

又、弁体３を下方へ押す力F₂は、 F₂＝π／４（D₁ ²−D₃ ²）P₁＋Ｆ_B … で表わされる。ここで、 D₃：弁体３の弁座３ｃの外直径 Ｆ_B：ばね４の附勢力 であり、第１図の状態では上記の如如くP₂−P₁の
値は極めて小さくしかもF₁＜F₂の関係がある。

ここで、上記D₁，D₂，D₃，Ｆ_Bの関係を、第１
図では上記F₁＜F₂の関係がありしかも後述する
如くパイロツト弁体５の弁本体５ａが弁座３ｃよ
り離れてP₁の値が漸次小さくなることにより、上
記P₂−P₁の値が漸増してある一定値Ｐ_Aに等しく
なるとき（P₂−P₁＝Ｐ_A）、上記F₁＜F₂の関係が
F₁＝F₂になるように予め決めておく。

次に、液体を流し始めるに際し、第４図中イの
時点でプリセツトカウンタから第１の信号（半開
信号）が出力され第１の電磁駆動手段２１のソレ
ノイド２１ａが励磁される。従つて、ロツド２１
ｂがレベルＡから第２図Ａ，Ｂに示すレベルＢへ
寸法ｌ上動変位し、係合部５ｂ，２１ｂ−１の係
合によりパイロツト弁体５もばね２３に抗して寸
法ｌ上動され同図Ｂの状態となる。尚同図Ｂでは
未だ弁体３は上動していない。同図Ｂ中、室部６
は、上流側流路８に連通しているが絞り９を介し
ているために流路８内の圧力P₂の液体が減圧され
てこの中に硫入されており、パイロツト弁体５の
弁体部５ａが開口部３ｂの弁座３ｃより離れるこ
とにより、室部６内の圧力P₁は、減圧されて下流
側流路１１内の圧力P₃に近づく。圧力P₁が減圧さ
れ、P₁＝P₂−Ｐ_A（P₂−P₁＝Ｐ_A）になつたとき、
上記F₁＜F₂の関係がF₁＝F₂になる様に設計して
あるため、さらに圧力P₁が減圧されると力関係が
逆転してF₁＞F₂になり、弁体３はばね４に抗し
て上動し開弁される。その後も圧力P₁が減圧され
て圧力P₃に近づき、弁体３は、弁座３ｃがパイロ
ツト弁体５の弁体部５ａに着座直前まで上動し、
結局第２図Ａの半開状態となる。

尚弁体３の実際の動作としては、まず弁体３が
上動してその弁座３ｃが弁体部５ａに略着座する
ことにより、室部６は再び密室状態に近づき連通
路７により、室部６内の圧力P₁が上動を始め再び
P₁＝P₂−Ｐ_Aとなり更に圧力P₁が上昇する。これ
により上記F₁＞F₂の関係は一旦F₁＝F₂になつた
後再びF₁＜F₂の関係に復帰するため弁体３は下
動を始めるが、パイロツト弁体５が動かないため
弁座３ｃが弁体部５ａより離れて室部６と流路１
３とが連通し、室部６内の圧力P₁が減圧され、ま
た再び弁体３は上動する。弁体３は、パイロツト
弁体５の弁体部５ａと弁座３ｃとの間に僅少隙間
を有し、そのパイロツト弁体５の位置でバランス
されて静止する。従つて、弁体３の開度はパイロ
ツト弁体５の位置で決まることになる。

次いで、第４図中ロの時点でプリセツトカウン
タから第２の信号（全開信号）が出力され、第２
の電磁駆動手段２２のソレノイド２２ａが励磁さ
れる。従つて、ロツド２２ｂがレベルＡから第３
図に示すレベルＣへ寸法2l上動変位し、変位途中
にその係合部２２ｂ−１がパイロツト弁体５の係
合部５ｂに当接して弁体５を更に寸法ｌ上動さ
せ、第３図の状態となる。このとき弁体３は未だ
第２図Ａの半開位置にあるが、上記した理由によ
り更び上動開始し、第３図の如くパイロツト弁体
５の弁体部５ａに着座直前の位置に至つてバラン
スし、結局第３図の弁全開状態となる。

この弁全開状態は第４図の如く一定時間保持さ
れ、全開した弁部を流体が流れる。しかるに一定
流量の流体が流れ目的量に達すると、第４図中ハ
の時点でプリセツトカウンタでその数量の一致が
取られ第３の信号（半閉信号）が出力され、ソレ
ノイド２２ａの励磁が解除される。すると、第３
図中、ロツド２２ｂがレベルＣから第２図Ａのレ
ベルＡまで自重により一気に下動する。従つて、
パイロツト弁体５もロツド２２ｂの係合部２２ｂ
−１による係合を解除され、自重及びバネ２３の
力により下動開始し、係合部５ｂが励磁中のソレ
ノイド２１ａのロツド２１ｂの係合部２１ｂ−１
に当接するまで寸法ｌ下動して停止する。この間
弁体３もパイロツト弁体５の弁体部５ａの下動に
追随して寸法ｌ下動し、結局第２図Ａの半閉状態
となり流量が制限される。尚パイロツト弁体５及
び弁体３の実際の動作としては、まず弁体部５ａ
が下動すると弁座３ｃに当接して着座し、室部６
は密室状態になる。室部６内の圧力P₁は連通路７
により上昇し、P₁≧P₂−Ｐ_AでF₁＜F₂となり弁体
３が下方に押下げられる。しかるにパイロツト弁
体５は自重により下動し続けるため弁体部５ａ及
び弁座３ｃは略当接した状態を保ち続け、常に
F₁＜F₂の状態となり、上記の如く第２図Ａの状
態となる。このとき弁体３の下動は室部６内の圧
力P₁により行なわれるため、パイロツト弁体５の
下動に必要な力を自重及びバネ２３程度の小さな
ものでよく、外部から力を加えるにおよばない。

次に、第４図中ニの時点でプリセツトカウンタ
から第４の信号（全閉信号）が出力され、ソレノ
イド２１ａの励磁が解除され、第２図Ａ中ロツド
２１ｂがレベルＢから第１図のレベルＡまで下動
する。従つてパイロツト弁体５もロツド２１ｂの
係合部２１ｂ−１による係合を解除され自重及び
バネ２３により下動開始し、係合部５ｂがレベル
Ａにある両ロツド２１ｂ，２２ｂの係合部２１ｂ
−１，２２ｂ−１に当接するまで寸法ｌ下動す
る。この間弁体３も上記した理由により弁体部５
ａの下動に追随して寸法ｌ下動し、結局第１図の
全閉状態に復帰する。

以上の作動により、弁装置１は弁体３の開度
を、流量計のプリセツトカウンタからの信号によ
る一対の電磁駆動手段２１，２２の順次作動によ
りパイロツト弁体５を二段階に夫々上昇及び下降
させて調整しうることになる。従つて、従来の電
磁弁及び連通路の構成により弁体を開閉弁させる
ものに比して、構成がきわめて簡単でありしかも
弁開度を多段に調整できて便利である。特に閉弁
時に、流体の積算流量が一定量に近付いた時点で
一旦弁全開から半開とし、しかる後一定量に達し
たとき全閉としうるので流量を正確に上記一定量
としえ流量精度を向上しうる。又開弁時、閉弁時
共に二段階に開弁、閉弁が行なわれるため、ウオ
ータハンマー等を生じ難く弁装置の運転を安定に
行ないうる。

また、弁体３の開弁の際には、パイロツト弁体
５のみを上昇させる力だけで良く、更にこの閉弁
の際にも、弁体３を室部６内の圧力P₁で押下げる
ことになるためにパイロツト弁体５の下動に要す
る力は小さくて良いため、パイロツト弁体５を上
下移動させる力は小さくソレノイド２１ａ，２２
ａの電磁駆動力も小さくてよい。従つて本考案に
なる弁装置１の構成は大型の定量弁にも適用する
ことが出来る。また、弁装置１は構成が簡単で部
品点数が少なく、安価になる。

尚、連通路７の絞り９を調整することが出来る
ことにより、弁体３の直径D₁，弁本体２の弁座
１０の外直径D₂、弁座３ｃの外直径D₃、ばね４
の設計、製作上の自由度が大きくなる。

又電磁駆動手段２１，２２はこれに限らず他に
油圧、空圧シリンダーピストン機構等でもよい。

上述の如く、本考案になる弁装置によれば、弁
体の開閉弁動作を複数の駆動手段によりパイロツ
ト弁体を多段式に変位させて行なつているため、
単に比較的小なる駆動力の電磁駆動手段等を設け
るのみでよく構成がきわめて簡単であり大型弁に
も適用しえ応用範囲が広く、又弁開度を多段式に
調整しうるため定量弁に適用して正確な定量を得
られると共に開弁、閉弁時のウオータハンマー等
をなくし安定した運転を行ないうる等の特長を有
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案になる弁装置の一実施例の閉弁
状態を示す縦断面図、第２図Ａ，Ｂは夫々上記弁
装置の半開（半閉）状態を示す縦断面図及び半開
直前状態を示す縦断面部分図、第３図は上記弁装
置の全開状態を示す縦断面図、第４図は上記弁装
置を流れる流体の時間変化に伴なう流量変化を示
す図である。 １……弁装置、２……弁本体、３……弁体、３
ｂ……開口部、４，２３……ばね、５……パイロ
ツト弁体、５ｂ，２１ｂ−１，２２ｂ−１……係
合部、６……室部、７……連通路、２１，２２…
…電磁駆動手段、２１ａ，２２ａ……ソレノイ
ド。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 弁本体と、該弁本体内に形成された弁座に離、
   着座して流路を連通、遮断する弁体と、該弁本体
   と該弁体とにより画成され、上流側流路に絞りを
   介して連通された室部と、該弁体に設けられて該
   室部と下流側流路とを連通する開口部と、該室部
   にのぞんで変位自在に配され該開口部を開放閉塞
   するパイロツト弁体と、該パイロツト弁体に個別
   に係合される係合部材を夫々駆動変位自在に有す
   る複数の駆動手段とよりなり、該複数の駆動手段
   が順次作動して該各係合部材を順次異なる位置ま
   で変位させ該パイロツト弁体を多段式に変位せし
   めるよう構成した弁装置。