JPS63500199A - 液流コントロ−ルバルブ - 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】 液流コントロールバルブ 本発明は、液流コントロールバルブに関する。

さらに詳しくは、本発明は、人手を必要としない液流コントロールバルブに関す る。

液流コントロールバルブにおいて、バルブを通る液流量の変化に応じて信号を出 し、これに応答する電気又は電子装置によりバルブをサーボコントロールする種 類のものはよく知られている。

また、水槽等の水位をコントロールするために球状のコックを水面に浮かべこれ により水槽の開・開を行ない水位の変化に応じて水の取入・取出をコントロール するバルブも知られている。

さらに、イギリス特許８４５０１４から、スプリングをもったプランジャーと、 ワッシャー状に作った膨潤材の積層物を用い、膨潤材が吸水するとスラストロッ ドを掛金からはずし、プランジャーによって、自動的にふくれる救命装置の栓を する方式の水即応式アクチュエーターが知られている。このメカニズムは、スプ リングの応力下にあるプランジャーを、その応力から解放し、ガスの容器に作用 させ、ガスを放出させる仕組みである。

また、米国特許出願第３８７４５９０号から、吸水して膨潤し、乾燥して収縮す る水に敏感に反応する素材と、スプリングを備えたボールバルブと、プランジャ ーを用い、素材が乾燥するとプランジャーが、ボールをスプリングに、素材が吸 水するとスプリングがボールをプランジャーに押圧して液流をコントロールする 方式のバルブが知られている。つまり、素材が吸水して濡れると、スプリングの 力でボールがバイパスを閉ざし、つづいて、給水側の圧力がかかったコントロー ルバルブを閉ざす。素材が乾燥すると、ボールが動いてバイパスを開き、バイパ スを通った水の圧力による信号でバルブにかけられているスプリングの力が増し 、この力がバルブの反対側にかけられている圧力を上回り、バルブを開の状態に するのである。

また、ドイツ特許出願２５１３６００から、管状の、吸水して膨潤する素材を用 い、膨潤時にバルブを開くと、隔膜にかかる圧力で、コントロールバルブからの 排水取出口を閉ざす方式の液流コントロールバルブが知られている。この方式は 、また膨潤材が乾燥して収縮すると、バルブを閉ざし、隔膜の下面にかかる水圧 でコントロールバルブの排水取出口を開くように考案されている。

本発明の目的は、吸水・乾燥に際し精度よく膨潤・収縮する素材を用い、改良型 の液流コントロールバルブを提供するにある。

本発明による液流コントロールバルブは、流体の取入口、取入室、取出口、並び に取出室を備え、取入室と取出室が、その一方の側が取入室に面し他方の側が取 入室と取出室の通路を開・閉するように設けられたバルブプレートを介して連接 し、さらにバルブプレートを開・閉させるためのスラストロッドがバルブプレー トから取入室の下にのびた構造をもっている。而して、バルブプレートにかかる 圧力と拮抗する圧力を有する流体を受入れる部室にあるバルブプレートから離れ たスラストロッドの下端に、圧力がかかるとバルブプレートを押上げて開くため のスラストプレートを設ける。また、取入室とバイパス通路を、取入室の流体圧 力が変化すると浮動し取入室から流体を逃し、取入室の外部から圧力をうけると 流体を遮断するバルブを介して連接する。さらに、バイパス通路を加圧流体を受 入れる部室と連接し、スラストプレートによりバルブプレートを開くようにし、 またバルブを閉ざす手段として、スラストロッドと、膨潤時スラストロッドを押 下げバルブを閉ざし、収縮時バルブを開くための膨潤材とを用いる。

本発明のコントロールバルブにおいて、スラストプレートでバルブプレートを開 ・閉させるために、スラストプレートと加圧流体を受入れる部室とを強靭で屈曲 性のある隔膜で隔離する。

本発明の利点として、膨潤材を用いたことがあげられるが、膨潤材は湿潤時、バ ルブを閉ざし、乾燥時、取入室の水圧をうけてバルブを開く作用をする。膨潤材 は好適にも、本コントロールバルブを取出口から送水して撒水するスプリンクラ −のような外部給水源として使用する場合、恰好であり、膨潤材が十分吸水して バルブを閉ざした後、バイパス通路からスラストプレートへの送水が遮断され、 バルブプレートが取入室の圧力を受けて閉じ、スプリンクラ−への給水を遮断す る。これにより膨潤材と水の接触が断たれ、膨潤材が乾燥して収縮が起り、取入 室の水圧によりバルブが開き、バイパス通路から隔膜の下の部室に至る水流が、 スラストプレートに圧力をかけてスラストロッドを押上げ、バルブプレートを開 いて取入室から取出室の中に水が入るまで、膨潤材から大気中へ水の蒸発が進行 する。

膨潤材は、上記のような経路の流水で膨潤させる代りに、または上記のような経 路の流水で膨潤させながらこれと並行して、膨潤材が膨潤し、バルブを閉じるま での時間をバルブの調節で変化させることができる調節式スロットルバルブと取 出室とを通過させた水で膨潤させることができる。

このために膨潤材に直接送水するために設けられたパイプには、この調り式スロ ットルバルブが設けられている。さらに、調節式スロットルバルブから膨潤材に 至るバイブは、屈曲性があるので、膨潤材のケーシングのキャップの孔にどのよ うに曲げても挿入することができる。また、膨潤材を外気に曝し乾燥させるため に、膨潤材を入れたケーシングには側面にも孔が設けられている。　以下、本発 明を一部模式的に示した添付図面を参照しながら実施例により説明する。

第１図は本発明によるコントロールバルブの側面図、 第２図は第１図の線２−２に沿って切断した断面図、 第３図は第１図及び第２図に示したコントロールバルブのバルブ及び水応答部の 一部分解透視図、第４図は本光明の変形バルブの一部を第２図同様切断して示し た断面図である。

本コントロールバルブのシリンダ一本体１は、取入室２と取入口３、その下に取 出室４と取出口５、取出口５とブッシング７を通過してスラストプレート９まで 下方にのびたスラストロッド６、部室１０、部室１０に設けられた隔膜８、及び 下端に取外し可能な閉め板１１を備えている。取入室２と下端の開め板１１との 間に両者を結ぶバイパス通路１２が、シリンダー１の外部にあり、閉め板１１に はバイパス通路１２に連接する通路１２Ａと、中心に孔１２Ｂがあり、通１１２ Ａは孔１２３のところまでのびている。また隔膜８は孔１２３の上に配置されて いる。バイパス通路１２と同様、流出液通路１３もシリンダーの外部に配置され 、取出至４から上方にのび流出液パイプ１４までのびている。また、流出液通路 １３には流出液の流量をコントロールするためのスロットルバルブ１５が設けら れている。

因みにヨーロッパ特許出願００８４９３８に、この用途に適したスロットルバル ブの開示がある。屈曲性を有する流出液パイプ１６がスロットルバルブ１５から 上方にのび、その先端が液体で膨潤する素材１８を充填したケーシング１７に入 っている。ケーシングの上端はねじ付きブラッグ１９Ａを用いて閉める。このブ ラッグの中央に孔２０Ａがあり、液体膨潤材を載置したプランジャー２１の上端 の案内孔を形成する。ブラッグ１９Ａにはこの孔の他、いくつかの孔２０Ｂがあ り、外部の液体がケーシングを通って液体膨潤材１８まで到達できるようになっ ている。流出液パイプ１６は、流出液を液体膨潤材１８に導くために、孔２０の いずれかのひとつに挿入することができる。

液体膨潤材１８がケーシング１７の中にあり、ケーシング１７の側面にいくつか の孔２２が設けられているので液体膨潤材１８はつねに外部に対し露出された形 になっている。ケーシング１７の下端には垂直孔２０Ｃがあり、この孔の中にボ タンバルブ２４の嵌め込み栓が浮いていて、これがケーシング１７の底部上面に 嵌り込んだ時、ケーシングを塞ぐようになっている。また、ブラッグ１９３はケ ーシング１７のボタンバルブ２４の上にあり、取外し可能な状態で固定され、ケ ーシング１７の下に都至２３を形成し、この部室２３からケーシング１７の外周 に向かい流出液の通路２５が放射状にシリンダ一本体の横手方向にのびている。

ブラッグ１９３の中央に孔２０［）があり、ボタンバルブ２４のボタンの上に乗 るスラストロッド２１の下端の案内孔を形成している。ブラッグ１９Ｂの下面と ケーシング１７の下端とは十分間隔があるので、ケーシングに嵌ったボタンバル ブ２４のボタンを押し上げると、ボタンが孔２０Ｃの中にゆるく挿入された状態 で自由に浮き上り、液が孔２０Ｃから部室２３の方へ流れる。このようなｔＩ４ 造から、スラストロッド２１が降下すると、これによりボタンバルブのボタンが 孔２０Ｃに嵌り、液流が遮断される。

閉じられたケーシング１７の下端とシリンダ一本体１の上端は液が濡れない程度 にしかも脱着自在に連結されている。流出液通路２５はシリンダ一本体の側壁を 通って流出液通路２５Ａと連接し、さらにバイパス通路１２と連接している。こ のような連接通路を形成するために、Ｏ−リング２７．２８をケーシング１７と シリンダ一本体１に別々に離れて配置する。この結果、ケーシング１７とシリン ダ一本体１の間に流出液通路２５及び２５Ａに連接するリング状の部室２９がで きる。

膨潤材１８は、ワッシャー１８Ａのような形とし複数枚を重ねてプレッシャープ レート２１Ａの上のスラストロッド２１に嵌める。なお、プレッシャープレート ２１Ａには格子状のスペーサーが取付けられるので、液体を、積重ねたワッシャ ー状の膨潤材１８の中に放射状に入れることができる。スラストロッド２１は、 ワッシャーを支持しているプレッシャープレート２１Ａからさらに下方にのび、 ケーシング１７の閉じた下端に設けられた孔２０Ｃにスライドできるように嵌め 込まれている。ワッシャー状の膨潤材１８の置かれてりる位置が、以上述べたよ うに、プレッシャープレート２１Ａの上にあるため、ブラッグ１９Ａの下面と接 している上部の膨潤材ワッシャー１８Ａが乾燥し収縮した場合は、ボタンバルブ ２４を、流体取入苗２の中の液圧が押上げ、取入室２とバイパス通路１２が接続 する。また、ワッシャー１８Ａが吸湿して膨潤した場合は、ボタンバルブ２４を スラストロッド２１の下端が押下げ、取入室２を部屋２３及びバイパス通路１２ から遮断する。

ケーシング１７の上端を閉じているブラッグ１９Ａがねじで嵌め込まれているの で、ブラッグ１９Ａの高さをねじの回転によって加減し、これにより上記の通路 の接続・遮断を、膨潤材の膨潤・収縮と併せある程度調節することができる。本 コントロールバルブの構造は以上述べた通りであり、シリンダ一本体１からケー シング１７を分離すると、取入室２からバルブプレートに触れることができる。

なお、バルブプレート２６は強靭なタップワッシャーで構成することができ、取 外し、取替え時の便宜のため、スラストロッド６の上端に脱着可能な状態で取付 ける。

スラストロッド６の下端にあるスラストプレート９の直径は、バルブプレートの 直径より大で、このために液圧による押上ばか容易である。スラストロッド６は 、これに１１７２ボンド（６８０グラム）程度のｒＪ擦低抵抗かけるように作ら れたフリクションベアリングに挿入されている。スラストロッドに同程度の摩擦 抵抗を与えるために、ブッシング７の中に一対のＯ−リングを少し離して配置し 、これにスラストロッド６を挿入することもできる。

シリンダ一本体１の側壁を貫通し、部屋１０から隔膜８の上に液体の流出口１０ Ａを設けることにより、液体を取出口５から出すことができる。

種々の膨潤材をワッシャーの形で使用することができるが、長期間にわたり、確 実に膨潤と収縮を繰返す性質を有する膨潤材が望ましい。紙に類似した素材を市 場で入手し、この素材が膨潤材として好適であることを認めた。この素材は、湿 潤させると、乾燥時の厚さに較べ約５０％膨張し、乾燥させると、もとの乾ｇＩ ｃ時の厚さを１７２インチとした場合、約１／１０００インチの精度（１，２７ ｏｎに対し、２．５４　ｘｌｏ”３αの精度）で復元する。

本バルブを使用する場合、取入口３を加圧水バイブに接続し、取出口５を例えば スプリンクラ−などの給水装置に連結した排水バイブに接続する。

ワッシャー１８Ａの形の膨潤材１８が乾燥・収縮すると取入室２の水圧によりボ タンバルブ２４が押上げられ、水が部屋２３を通り、流出液通路２５．２５Ａ及 びバイパス通路１２を経て隔膜８の下に入り、バルブプレート２６にかかる取入 室２の中の圧力に拮抗してスラストプレート９の下面に圧力を及ぼす。

ただし、スラストプレート９の面積が、バルブプレート２６の面積より大きく作 られているので、バルブプレート２６が押上げられ、取入室２と取出空４が連接 し、水が取出口５に流れて流出する。

さらに水はスロットルバルブ１５により流量が調節されて、流出液バイブ１４、 スロットルバルブ１５、屈曲性のあるバイブ１６を経て膨潤材のワツシＰ−１８ Ａの上に流れる。これにより、ワッシｔ−１８Ａが吸水し、上部ブラッグ１９Ａ とプレッシャープレート２１Ａの間で膨潤し、スラストロッド２１をボタンバル ブ２４に押付け、ボタンがケーシング１７の下端に嵌まり、これにより取入室２ から部屋２３及びバイパス通路１２を経てプレッシャープレート９に至る液流が Ｍ断される。この結果、取入￥２の中の圧力がバルブプレート２６を押下げ、取 出至４及び取出口５に至る流れを遮断し、排水が止る。

このようにして流出水は、膨潤材１８が乾燥し、十分収縮して取入室の圧力でボ タンバルブ２４が押上げられ、上述したようなサイクルがはじまるまで、遮断さ れた状態を保っている。

スロットルバルブ１５を適宜調節して膨潤材１８への水流を変えることにより、 ボタンバルブの閉止時間を種々変えることができる。膨潤材１８が十分乾燥しボ タンバルブ２４が押上げられるまでの時間が、水流の遮断時間を決定する。水流 の遮断時間は、またある程度、ブラッグ１９Ａにねじが設けられているので、こ れを回してブラッグ自身の位置を変え、これにより調節することができる。

膨潤材１８を通路１４．１５．１６から流入する水で膨潤させる代りに、または これと並行して、ボタンバルブに例えばスプリンクラ−の方へ向かう排水系路に ある取出口５から水を送り、膨潤材１８を濡らしこれによりバルブ操作を行なわ せることができる。

以上の実施態様の利点は、膨潤材１８の膨張で直接ボタンバルブを閉じ、これに よって生ずるスラストプレート９とバルブプレート２６上の圧力差を利用して、 バルブを遮断するので、排水が誤動作により過剰に行なわれるという危険が非常 に少なくなる点にある。

第４図は、第１図ないし第３図に対応する部分に同じ番号を付して示した本発明 によるバルブの一変形を示す図であり、下方のブラッグ１９３にはプランジャー の下方にのびたロッド２１の部分のガイドになるバイブ３０と、バイブの中央部 にフランジ３１があり、フランジ３１がケース１７の下端に固定され、ブラッグ １９Ｂの下面とフランジ３１の上面、及びバイブ３０の外面により部苗２３が形 成される。

流出液孔３２がフランジ３１より上のバイブに穿たれ、Ｏ−リング３３がロッド ２１に固定しであるので膨潤材１８が膨潤、収縮するに伴って、Ｏ−リング３３ が流出液孔３２を通過して上・下に移動し、その際に、部至２３と取入室２との 連通が開・閉する仕組みである。

ボタンバルブ２４は従ってこの実施例にはなく、Ｏ−リング・３３がボタンバル ブの機能を果している。

国際調査報告 ＋ｍ−−・＋＋−Ｍ１ａｓｕｔＩ＋Ｈ＠１ＩＮ−ＰＣＴ／ＧＢ８６１００２７８

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．流体の取入口（３）、取入室（２）、取出口（５）並びに取出室（４）を備 え、取入室（２）と取出室（４）が、その一方の側が取入室（２）に面し他方の 側が取入室（２）と取出室（４）との通路を開・閉するよう設けられたバルブプ レート（２６）を介して連接し、さらにバルブプレート（２６）を開・閉させる ためのスラストロッド（６）がバルブプレート（２６）から取入室（２）の下に のびた構造をもつ液流コントロールバルブにおいて、バルブプレート（２６）に かかる圧力と拮抗する圧力をもった流体を受入れる部室（１０）にある、バルブ プレート（２６）から離れたスラストロッド（６）の下端に圧力がかかるとバル ブプレート（２６）を押上げて開くためのスラストプレート（９）を設けること 、取入室（２）とバイパス通路（１２）を、取入室（２）の流体圧力が変化する と浮動し取入室（２）から流体を逃がし、取入室（２）の外部から圧力をうける と流体を遮断するバルブ（２４）を介し連接すること、バイパス通路（１２）を 加圧流体を受入れる部室（１０）と連接し、スラストプレート（９）によりバル ブプレート（２６）が開くようにすること、さらにバルブ（２４）を閉ざす手段 として、スラストロッド（２１）と、膨潤時スラストロッド（２１）を押下げバ ルブ（２４）を閉ざし、収縮時バルブ（２４）を弛め開にする膨潤材（１８）と を用いることを特徴とする液流コントロールバルブ。
2. ２．スラストプレート（９）と部室（１０）とを強靱な、屈曲性のある隔膜（８ ）で隔離し、スラストプレート（９）を、バルブプレート（２６）が開と閉の状 態になるように動かすことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の液流コント ロールバルブ。
3. ３．膨潤材（１８）が膨潤しバルブ（２４）を閉ざすまでの時間を、スロットル バルブ（１５）でコントロールした流れで変化させることができるように、膨潤 材（１８）をスロットルバルブ（１５）を介した取出室（４）からの液流で膨潤 させることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第２項記載の液流コントロ ールバルブ。
4. ４．ケース（１７）の中の膨潤材（１８）を外部の雰囲気に接触させるために、 シリンダー本体（１）に取付けたケース（１７）に孔（２２）を設けることを特 徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項記載の液流コントロールバルブ。
5. ５．ケース（１７）の中の膨潤材（１８）の反応をスラストロッド（２１）に及 ぶようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の液流コントロールバ ルブ。
6. ６．膨潤材（１８）を、スラストロッド（２１）の上にワッシャーのような形に 積重ねることを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の液流コントロールバルブ 。
7. ７．格子状のスペーサー（１８Ｂ）を、スラストロッド（２１）の上に置き、積 層膨潤材への液流の浸透を容易ならしめることを特徴とする特許請求の範囲第６ 項記載の液流コントロールバルブ。
8. ８．バルブ（２４）がボタンバルブであり、取入室（２）と部室（２３）とを連 接する通路（２０Ｃ）に自由に滑りこむように入る嵌め込み栓式のボタンを備え 、膨潤材（１８）が膨潤して、スラストロッド（２１）で、部室（２３）に浮い ているボタンを通路（２０Ｃ）に押し込んで該通路を閉ざすことを特徴とする特 許請求の範囲前記各項記載の液流コントロールバルブ。
9. ９．バルブ（２４）がスラストロッド（２１）に取付けた○リングで、該Ｏ−リ ングがスラストロッド（２１）と取入室に通じた円筒の中を移動し、部室（２３ ）及びバイパス通路（１２）に連接する孔（３２）を通過した時、部室（２３） と取入室（２）との連通が開・閉することを特徴とする特許請求の範囲第１項な いし第７項記載の液流コントロールバルブ。