JPS6235180A - 電動式制御器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、流体を取扱う装置や機器に使用されるもので
あり、流体の流量を微少且つ精密に制御し得ると共に、
栓体駆動装置からの衝撃を全く受けることなしに栓の完
全閉鎖を行なえる様にした電動式制御器に関するもので
ある。

（従来の技術） 半導体製造装置や化学プラントに於いては、数種類の流
体を所定の割合で正確に混合しなければならない様な場
合が多くあり、一般にはダイヤフラム式制御器が多用さ
れている。

しかし、ダイヤフラム式制御器は圧縮空気によりダイヤ
フラムを作動して流体の流量を制御するものであるため
、レンジャビリテイや分解能が小さくてヒステリシスが
大きく、しかも応答速度が遅いという難点がある。その
結果、“流体の流量を可能な限り微少且つ正確に制御で
きると共に、全開時には流体を確実に阻止できること”
という産業界の要望に、応えることが出来なくなってい
る。

そこで、出願人は従前のダイヤフラム式制御器に替えて
、第３図に示す如きソレノイドを使用した制御器を開発
した。即ち、該制御器は、下端部に栓体Ａを固定したス
ピンドルＢの上端を、ソレノイ下ＣのプランジャＤの先
端へ一体的に固着することにより構成されており、ソレ
ノイドの励磁電流を調整してプランジャＤの突出量（押
出量）を調節し、これによって栓開度の微少且つ精密な
制御を行なうものである。尚、第３図に於いて、Ｅはソ
レノイドの端子箱、Ｆは摺動棒、Ｇはプランジャと摺動
棒との連結金具、Ｈはスプリング、Ｉはカバ一体、Ｊは
栓座。

Ｋは筐体である。

而して、前記制御器は、ソレノイドＣの秀れた特性、即
ち励磁電流とプランジャー変位量の間の厳密な比例特性
により、栓体の昇降動を極めて正確に制御することがで
き、流体流量の微少且つ精密な制御ができるという秀れ
た効用を有するものである。

ところが、当該制御器に於いて、前述の如く微少且つ精
密な流量制御を達成するためには、各構成部品の加工精
度や組立精度等を高めて、栓体の非駆動移動量とソレノ
イドによる栓体の駆動移動量とを厳格に合致させておく
必要がある。また、使用中に於ける栓体や栓座の摩耗並
びに変形等による流体の漏洩を防止するために、連結金
具Ｇやその他の構成部品の組立位置の微調整を屡々必要
とする。

何故なら、前記栓体の非駆動移動量と駆動移動量との間
に差異があると、例えば、栓体Ａが栓座Ｊに当座した後
に於いても、更に栓体Ａが下方へ押圧されたり、或いは
プランジャＤが最大限下降しても栓体Ａが栓座Ｊへ完全
に当座しなくなり、両者の残金による損傷やソレノイド
の過熱並びに流体の漏洩を生ずるからである。

更に、前記制御器は、ソレノイドを使用しているため、
停電時や電源が故障したときには何ら作動せず、その他
の装置や機器に各種のトラブルが発生することになる。

この様に、前記制御器には、各構成部品の加工や組立調
整に極めて高い精度が要求されるために制御器の製造コ
ストが上昇すると共に、前述の如き栓体や栓座の損傷や
微少漏洩を生じ易く、然も停電時等には作動しないとい
う、未解決の問題が残されている。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、前記ソレノイド駆動型制御器に於ける上述の
如き問題、即ち、■構成部品の加工や組立調整に高精度
が要求され、製造コストが上昇すること、■栓体の非駆
動移動量と駆動移動量の厳格なる一致が困難で、栓体や
栓座の損傷やソレノイドの過熱を生じたり、或いは全閉
時に流体漏洩を生じ易いこと、■停止時等には作動しな
いこと等の問題を解決し、栓座や栓体に結合による損傷
や全閉時の漏洩を完全に防止すると共に、製造コストの
大幅な削減を可能とし、然も停電時等でも作動する電動
式制御器を提供することを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 本願発明は、流体が流通する通路とその途中に形成した
栓座を有する筐体と；　筐体内に設けられて栓座に当合
し得る栓体と：　栓体に連繋されて筐体の上部に設けた
ケース体内に昇降動自在に設けたスピンドルと；　前記
栓体を当座若しくは離座方向へ付勢する栓体用弾性体と
；　ケース体上部に固定したソレノイドと；該ソレノイ
ドのプランジャとスピンドル上端部の間に介設され、プ
ランジャの変位をスピンドルへ伝達するスピンドル用弾
性体と；　スピンドルの外周面に形成した雄ねじ部に回
転自在に螺着され、正逆回転によりスピンドルを昇降す
る操作ナツトとを基本構成とするものである。

（作　　用） 栓体用弾性体の弾性力により、栓体は常時栓座に対して
離座（若しくは当座）する方向に付勢されている。ソレ
ノイドへ所定入力電圧を印加すると、ソレノイドプラン
ジャが作動して入力電圧に比例した距離だけ突出（若し
くは引込み）し、スピンドル用弾性体を介してスピンド
ルが所望距離だけ下降（若しくは上昇）され、流体の流
量制御が行なわれる。

今、栓体が栓座へ当座するに際しては、栓体は衝撃的に
栓座へ当座するのでは無く、スピン１−ル用弾性体の弾
性力を介して極めて柔軟に当座され、栓体当座時のショ
ックは略完全に吸収される。

また、スピンドルの組立長さ等に多少の誤差があっても
、誤差分はスピンドル用弾性体の収縮量によって吸収さ
れ、その結果スピンドルの過押下げ（若しくは過引込み
）に起因するソレノイドの過熱等は皆無となる。

一方、停電時等にはスピンドルに螺着された操作ナツト
を所定量だけ正回転若しくは逆回転させる。そうすると
、スピンドルが所定距離だけ昇降し、栓体が栓座へ当離
座して流体の流量制御が行わ゛れる。

（実　施　例） 第１図は本発明の第１実施例に係る制御器の縦断面図で
ある。図に於いて、１は流体出入口ｌａ、ｌｂ及び流体
通路ＩＣを有する筐体であり、２は栓座、３は栓体、４
はスピンドルである。

また、５は、袋ナツト６により筐体１の上方開口部へ嵌
着したケース支持筒であり、７は支持筒５の上部に螺着
したケース体、８はケース体の上部に固定したソレノイ
ド、９はソレノイドプランジャである。

前記栓体３は、連結杆１０を介してスピンドル４の下端
へ螺着されている。

また、スピンドル４は、下部スピンドル４ａとこれの上
端部に螺着された上部スピンドル４ｂとから成り、上部
スピンドル４ｂはケース体７のケース隔壁７ａを貫通し
てこれに上下方向へ摺動自在に支持されている。

１２は、ケース体７の上方部へ挿着したバネ保持具であ
り、有底円筒状の保持具本体１２ａと蓋体１２ｂとより
構成されている。前記蓋体１２ｂは、ケース体７の内径
より僅かに小さな外形寸法に形成されており、その結果
、前記バネ保持具１２は、ケー、ス体７内に上下方向へ
摺動自在に収納されている。

バネ保持具１２の本体１２ａ内へは、その底壁を貫通し
て前記上部スピンドル４ｂの上端部が挿入されており、
これにバネ受は金具１３が螺着されている。

１４は、ケース隔壁７ａの上面とバネ保持具蓋体１２ａ
の下面外周縁の間に挿着した栓体用弾性体であり、該栓
体用弾性体の弾力によりスピンドル４が開弁方向に付勢
されている。また、１５は、前記バネ受は金具１３とバ
ネ保持具蓋体１２ｂの下面側に挿着したスピンドル用弾
性体である。

前記ソレノイド８には、励磁電流とプランジャー作動景
が略正比例関係にある所謂比例ソレノイｌ−’（ＤＣ２
４Ｖ）が使用されており、本実施例に於いては、押圧力
１５ＫＦ、最大プランジャーストローク８胴で弁の全開
・全開が行なえるように、両弾性体１４．１５及びスピ
ンドル長さ等が設定されている。

当該ソレノイド８は、ソレノイドケースの鍔体８ａをケ
ース体７上端の取付フランジ７ｂへ固定することにより
取付けられており、ソレノイドの非作動時には、プラン
ジャ９先端が前記バネ保持具蓋体１２ｂの上面へ接当し
ている。

前記上部スピンドル４ｂの外周面には、雄ねじ部４　ｂ
’が形成されており、該雄ねじ部４　ｂ’には円盤形状
の操作ナツト１１が回転自在に螺着されている。また、
操作ナツト１１は、栓体３の全開時にはケース隔壁７ａ
の下面側に嵌着した受金具２５に接当している。

尚、第１図に於いて、１６．１７はパツキン。

１８はパツキン押え、１９はパツキン押えねじ、２０．
２１．２２はロックナツトである。

次に、当該制御器の作動について説明する。

ソレノイド８の非作動時には、栓体用弾性体１４の弾性
力によりバネ保持具１２が上方へ押上げられており、上
部スピンドル４ｂ及び下部スピンドル４ａ等を介して栓
体３は全開位置に保持されている。このとき、操作ナツ
ト１１は受金具２５に接当している。

ソレノイド８の励磁コイルに所定の励磁電流が流れると
、プランジャ９が所定長さだけ下方へ突出し、バネ保持
具１２が栓体用弾性体１４の弾性力に抗して下方・＼所
定の長さだけ下降する。一方、バネ保持具１２が下降す
ると、スピンドル用弾性体１５が圧縮され、その弾性力
により、シマネ受は金具１３及びスピンドル４を介して
栓体３が所定位置まで下降される。

栓を全閉する場合には、プランジャ９が最大限下方まで
突出され、栓体３はプランジャ９の押下げ力により、弾
性体１５を介して栓座２へ押し付けられる。従って、仮
りにスピンドル４等の長さ寸法に多少の誤差があったと
しても、それ等は弾性体１５の収縮によって吸収される
ことになる。

一方、前記制御器は、停電時や電源が故障したときには
操作ナツト１１を手動操作により所定量だけ正逆回転さ
せて全開閉を行う。

即ち、停電時等には、栓体３が栓体用弾性体１４の弾性
力によりバネ保持具１２及びスピンドル４等を介して全
開位置に保持され、また操作ナツト１１が受金具２５に
接当状態になっている。この状態から操作ナツト１１を
受金具２５に接当させた状態で所定方向へ回転すると、
上部スピンドル４ｂに形成した雄ねじ部４　ｂ’により
スピンドル４が下降し、栓体３が栓座２に当座して全閉
状態になる。また、操作ナツト１１を受金具２５に接当
させた状態で前記と逆方向に回転すると、雄ねじ部４　
ｂ’によりスピンドル４が上昇し、栓体３が栓座２から
離座して全開状態になる。

第２図は本発明の第２実施例を示すものであり、第１実
施例と異なる点は、ソレノイド８が吸引作動型である点
と、栓体用弾性体１４、スピンドル用弾性体１５及び操
作ナツト１１の取付構造が若干具なる点だけである。

即ち、栓体用弾性体１４は、ケース体７の隔壁７ａの下
面側と上部スピンドル４ｂの下方に螺着したバネ受金具
２３の間に介設されており１、常時栓体３を栓座２側へ
付勢している。

又、バネ保持具１２の本体１２ａは上部スピンドル４ｂ
の上端へ直接螺着されており、バネ保持具１２の蓋体１
２ｂを貫通してプランジャ９が保持具本体１２ａ内へ摺
動自在に延設されている。

更に、前記プランジャ９の先端にはバネ受金具２４が螺
着されており、該バネ受金具２４と蓋体１２ｂ下面側の
間にスピンドル用弾性体１５が介設されている。

前記操作ナツト１１は、袋ナツト形状を呈し、下部スピ
ンドル４ａの外周面に形成した雄ね、じ部４　ａ／に螺
着されており、栓体３の全開時には□　パツキン押えね
じ１９の上面に接当している。

ソレノイド８の非作動時には、プランジャ９は最大限下
方へ突出されており、且つ、栓体用弾性体１４の弾性力
により、栓体３は栓座２へ当座せしめられている。ソレ
ノイド８へ所定の励磁電流が流れると、プランジャ９は
所定量だけ引込まれ、これにより、スピンドル用弾性体
１５及びバネ保持具１２等を介して栓体３が所定位置ま
で引上げられる。

尚、仮りに、スピンドル４等の長さ寸法に多少の誤差が
あっても、それ等はスピンドル用弾性体１５の圧縮代に
よって吸収されるため、スピンドル４等の加工並びに組
立が容易になる。

一方、停電時等には、操作ナツト１１をパツキン押えね
じ１９に接当させた状態で手動操作により所定量だけ正
逆回転させてスピンドル４を昇降させ、全開閉を行う。

（発明の効果） 本発明に於いては、秀れたリニヤ−特性を有するソレノ
イドによりスピンドルを駆動する構成としているため、
流体の微少且つ精密な流量制御を行なうことができる。

また、スピンドル用弾性体を介してプランジャの作動力
をスピンドル等ぺ伝達するようにしているため、仮りに
スピンドル等の寸法に多少の誤差があっても、それ等の
誤差はスピンドル用弾性体の圧縮代によって吸収するこ
とができる。その結果、スピンドル等の曲りやソレノイ
ドの過熱が皆無になると共に、制御器の構成部品の加工
精度や組立精度にも一定の余裕が許容され、製造コスト
の引下げが可能となる。

更に、本発明に於いては、′スピンドル用弾性体を介し
てスピンドル並びに栓体を駆動する様にしているため、
プランジャの押圧力により閉弁する場合に於いても、栓
体が栓座へ衝撃的に接当することは無く、栓体や栓座の
損傷が大幅に減少すると共に、栓座へ接当した栓体は、
その後スピンドル用弾性体を介して所定の押圧力で加圧
されるため、流体は完全に阻止される。

その上、スピンドルの外周面に形成した雄ねじ部に操作
ナツトを回転自在に螺着し、該操作ナツトを正逆回転さ
せるこさによりスピンドルを昇降できる様にしているた
め、仮え停電時等であっても手動操作により作動させる
ことができ、その他の装置や機器に各種のトラブルが発
生することもない。

本発明は上述の通り秀れた実用的効用を有するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例に係る制御器の縦断・面
図であり、第２図は第２実施例に係る制御器の縦断面図
である。 第３図は、本発明者が先きに開発した比例ソレノイドを
用いた制御器の縦断面図である。 １は筐体、１ｃは流体通路、２は栓座、３は栓体、４は
スピンドル、４　”　＋　４　”は雄ねじ部、７はケー
ス体、８はソレノイド、９はプランジャ、１１は操作ナ
ツト、１４は栓体用弾性体、１５はスピンドル用弾性体
。 他１名 図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 流体が流通する通路とその途中に形成した栓座を有する
   筐体と；該筐体内に設けられて前記栓座に当合し得る栓
   体と；該栓体に連繋されて筐体の上部に設けたケース体
   内に昇降自在に配設したスピンドルと；前記栓体を当座
   若しくは離座方向へ付勢する栓体用弾性体と；前記ケー
   ス体上部に固定したソレノイドと；該ソレノイドのプラ
   ンジヤと前記スピンドル上端部の間に介設され、プラン
   ジヤの変位をスピンドルへ伝達するスピンドル用弾性体
   と；スピンドルの外周面に形成した雄ねじ部に回転自在
   に螺着され、正逆回転によりスピンドルを昇降する操作
   ナツトとから構成したことを特徴とする電動式制御器。