WO2006093036A1 - 微小流量調節機構を有する常閉弁 - Google Patents

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Takashi Ejiri
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Fujikura Rubber Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a normally closed valve capable of adjusting a minute flow rate.
  • a normally closed valve is generally fitted with a valve stem that opens and closes a flow path, a compression spring that urges the valve stem in the flow path closing direction, and a cylinder that is airtightly movable and piled on the compression spring. And a piston body that defines a pressure chamber that moves the valve stem in the valve opening direction.
  • the maximum opening degree of such a normally closed valve can be adjusted by regulating the movement position of the piston body in the valve opening direction.
  • the flow rate is adjusted simply by adjusting the axial position of the stubber screwed to the cylinder, so the opening degree is determined by the screw pitch and the rotation angle of the stagger. It was difficult to fine-tune the flow rate.
  • An object of the present invention is to obtain a normally closed valve having a minute flow rate adjusting mechanism capable of finely adjusting a flow rate.
  • the present invention relates to a valve stem that opens and closes a flow path; an urging means that urges the valve stem in the flow path closing direction; A normally closed valve provided with a piston body defining a pressure chamber for moving the stem in the valve opening direction; and a stubbing mechanism provided on the cylinder for regulating the maximum movement position of the piston body in the valve opening direction; A stroke adjusting member having a tapered annular taper surface facing the piston body at a tip portion thereof, and screwed into the cylinder coaxially with the valve stem so as to be adjustable in position; and the tapered annular taper on the piston body.
  • a movable valve opening restricting surface provided radially outward from the surface; a fixed valve opening restricting surface that is provided integrally with the cylinder and faces the movable valve opening restricting surface; the movable valve opening restricting surface and the fixed valve opening At least one of the regulatory aspects is both It consists of a tapered surface that narrows the spacing of the regulating surface to the outer circumference, and a tapered annular tapered surface, movable valve opening regulation A plurality of balls capable of simultaneously contacting all of the restriction surface and the fixed valve opening restriction surface;
  • An end cap that closes the end of the cylinder can be fixed to the end of the cylinder.
  • the stroke adjusting member can be screwed into the end cap and the fixed valve restricting surface can be formed.
  • the stroke adjusting member may be constituted by an end cap screwed so as to close the end of the cylinder.
  • the fixing member having the fixed valve opening restricting surface can be fixed to the cylinder by being positioned inside the stroke adjusting member on the outer peripheral side of the tapered annular tapered surface.
  • both the movable valve opening restriction surface and the fixed valve opening restriction surface may be tapered surfaces, one is constituted by a part of a conical surface, and the other is constituted by a plane perpendicular to the axis of the valve stem. Is practical.
  • a guide groove for restricting the moving direction of the plurality of balls in the radial direction can be provided in the cylinder.
  • the number of guide grooves (balls) should be three at equal circumferential positions.
  • the axial movement amount of the stroke adjusting member and the piston body are determined by setting the angles of the tapered annular taper surface and the taper surfaces of the movable valve opening restriction surface and the fixed valve opening restriction surface.
  • the ratio of the amount of movement in the axial direction can be freely set. For example, this ratio can be set to 1/1/2 to 1/50 to achieve a small opening.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view taken along line II of FIG. 3, showing a two-stage normally closed valve according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view, partly in section, showing the relationship between a pair of valve opening restriction surfaces of the normally closed valve and the ball.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line ⁇ - ⁇ in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line IHI in FIG. 3, showing a two-stage normally closed valve according to a second embodiment of the present invention.
  • FIGS. 1 to 3 show that the normally closed valve of the present invention has a small flow rate (for example, several ccZ) and a large flow rate (same number LZ).
  • 1) shows an embodiment applied to a two-stage switching normally closed valve that can be switched.
  • a fluid passage 12 is provided in a flow path block 11 located in the lower part of FIG. 1, and a valve seat 13 having a vertical axis in the drawing is formed in a part thereof.
  • a rod holder 14 that slidably guides a valve stem 20 coaxial with the valve seat 13 is fixed to the flow path block 11 via a connector sleeve 15.
  • valve stem 20 is constantly biased in the direction of closing the valve seat 13 via the metal diaphragm 16.
  • a cylinder 22 is fixed to the upper end of the rod holder 14 in FIG. 1 via a retaining ring 21.
  • the lower end of the cylinder 22 is closed by the rod holder 14, and the valve stem 20 extends from the rod holder 14 into the cylinder 22.
  • a large flow rate piston body 23L and a small flow rate piston body 23S are fitted in order from the bottom so as to be slidable relative to each other.
  • a floating piston body 23S ′ that slides integrally with the small flow rate piston body 23S is fitted to the upper end portion of the small flow rate piston body 23S.
  • the floating piston body 23S ′ may be formed integrally with the small flow rate piston body 23S.
  • the floating piston body 23S ′ and the small flow rate piston body 23S that slide together are collectively referred to as a small flow rate piston body 23S.
  • the valve stem 20 is fitted with stoppers 24 and 25 for restricting sliding ends of the large flow rate piston body 23L and the small flow rate piston body 23S to the upper side in the figure.
  • the stopper rings 24 and 25 are provided when the large flow rate piston body 23L and the small flow rate piston body 23S move in the valve opening direction (upward in the figure) opposite to the movement direction of the valve stem 20 by the compression spring 17 respectively.
  • the valve stem 20 is moved together with the large flow rate piston body 23L and the small flow rate piston body 23S in the valve opening direction.
  • the stopper rings 24 and 25 prevent the high flow piston body 23 L and the low flow piston body 23S from moving downward with respect to the valve stem 20.
  • An end cap 40 that closes the upper end of the cylinder is screwed onto the upper end of the cylinder 22 in the figure. It is fixed with a fixing screw 41.
  • the end cap 40 is formed with a female screw 40a (see also FIG. 2) at its shaft portion, and a stroke adjusting screw (stroke adjusting member) 42 coaxial with the valve stem 20 is screwed into the female screw 40a.
  • the stroke adjusting screw 42 is formed with a tapered annular taper surface 42a on the outer periphery of the tip (lower end) facing the upper surface of the small flow piston body 23S, and the axial position can be adjusted by adjusting the screwing position. Change.
  • the end cap 40 is formed with a tapered male screw coaxially with the female screw 40a, and a slit 40c penetrating the female screw 40a is formed in the tapered male screw.
  • a lock nut 45 having a corresponding taper female thread is screwed onto the taper male thread of the end cap 40.
  • the opposing surfaces of the end cap 40 and the small flow rate piston body 23S constitute a valve opening restricting surface 40b and a valve opening restricting surface 23A, respectively, located around the annular tapered surface 42a.
  • the valve opening restricting surface 23A is located at the upper end of the small flow rate piston body 23S (floating piston body 23S '), and from a plane perpendicular to the axis of the small flow rate piston body 23S (cylinder 22).
  • the valve opening restricting surface 40b is formed of a part of a conical surface that narrows the distance from the valve opening restricting surface 23A toward the outer periphery. This valve opening restriction surface 40b is referred to as a conical concave surface.
  • the movable distance of the small flow rate piston body 23S with respect to the end cap 40 becomes shorter, and if the ball 43 can move inward, the small flow rate piston body 23S Moveable distance increases.
  • This movable distance is exaggerated in the figure as the distance d between the ball 43 and the conical concave surface 40b. In short, the distance d becomes smaller as the ball 43 is pushed outward by the annular tapered surface 42a.
  • valve regulation surface is 23A.
  • the maximum moving position of the small flow rate piston body 23S is regulated by the conical concave surface 40b, the annular tapered surface 42a (stroke adjusting screw 42), the plurality of balls 43, and the valve opening regulating surface 23A.
  • a stopper mechanism is configured.
  • the upward movement end of the large flow rate piston body 23L is restricted at a position where the large flow rate piston body 23L (strictly, the stoppering 24) contacts the small flow rate piston body 23S.
  • the distance D between the large flow rate piston body 23L and the small flow rate piston body 23S is much larger than the distance d (D) d).
  • a small pressure pilot pressure chamber 28 is formed between the cylinder 22, the large flow rate piston body 23L, the small flow rate piston body 23S, and the valve stem 20, and the large flow rate piston body 23L and A large flow pilot pressure chamber 29 is formed between the valve stems 20.
  • the small flow pilot pressure chamber 28 communicates with the small flow pilot pressure passage 30 formed in the cylinder 22 and the connection port 31 (see Fig. 3 and Fig. 4).
  • the control valve 32 is connected to the pilot pressure source 33.
  • the large flow pilot pressure chamber 29 communicates with the large flow pilot pressure passage 34 and the connection port 35, and the large flow pilot pressure connection port 35 is connected to the pilot pressure source 33 via the control valve 32.
  • O indicates an O-ring that keeps airtightness.
  • the apparatus having the above configuration operates as follows.
  • pilot pressure is not introduced into any of the pilot flow connection ports 31 and 35 for small flow and large flow
  • the valve stem 20 urged in the valve closing direction by the force of the compression spring 17 has a metal diaphragm 16 Is pressed against the valve seat 13 to close the fluid passage 12.
  • a pilot pressure is applied to the small flow rate pilot pressure connection port 31 via the control valve 32.
  • the pilot pressure is introduced into the small flow rate pilot pressure chamber 28 via the small flow rate pilot pressure passage 30, and the upward force in the figure is applied to the small flow rate piston body 23S, and the large flow rate piston body 23L. Is exerted with a downward force in the figure.
  • the small flow rate piston body 23S is a stopper.
  • the valve stem 20 is lifted together via the ring 25, and the rising end thereof is regulated at a position where the small flow rate piston body 23 ⁇ / b> S abuts against the balls 43.
  • the maximum movement position of the small flow rate piston body 23S in the valve opening direction can be adjusted by the stroke adjusting screw 42.
  • the stroke adjusting screw 42 When the lock nut 45 is loosened and the screwing position of the stroke adjusting screw 42 to the end cap 40 is made shallower, the diameter of the annular tapered surface 42a that contacts the plurality of balls 43 becomes smaller. Moving toward the center of the cylinder 22 via 40b, the movable distance d of the small flow rate piston body 23S increases.
  • the screwing position of the stroke adjusting screw 42 with respect to the end cap 40 is deepened, the plurality of balls 43 are pushed out to the peripheral side of the cylinder 22 by the annular tapered surface 42a, and the small flow rate piston body 23S is allowed.
  • the moving distance d decreases. Although this movable distance d is exaggerated in the figure, it is actually very small (can be done), so the gap formed between the metal diaphragm 16 and the valve seat 13 at this time is not The gap required to obtain a small flow rate of several cc / min or less can be adjusted, and the gap can also be adjusted with a small amount of force.
  • an index serving as a guide for the screwing position can be provided on the end surface or the peripheral surface of the stroke adjusting screw 42.
  • the pilot pressure to the small flow rate pilot pressure connection port 31 is exhausted via the control valve 32 and the pilot pressure is supplied to the large flow rate pilot pressure connection port 35. Then, the pilot pressure is introduced into the large flow rate pilot pressure chamber 29 via the large flow rate pilot pressure passage 34, and an upward force is exerted on the large flow rate piston body 23L. Accordingly, the large flow rate piston body 23L raises the valve stem 20 together through the stopper ring 24, and the rising end of the high flow rate piston body 23L comes into contact with the small flow rate piston body 23S or the valve stem. This is regulated by the position where the flange 20a of the rod contacts the lower step of the rod holder.
  • the large flow rate piston body 23L and the valve stem 20 can rise. Since the distance D between the piston body 23L for large flow rate and the piston body 23S for small flow rate is much larger (can be increased) than the interval d, the metal diaphragm 16 and the valve seat 13 at this time The gap formed between the two is a gap necessary to obtain a large flow rate of several L / min (can be a gap). [0025] When supplying a large flow rate, instead of stopping the supply of pilot pressure to the small flow rate pilot pressure connection port 31, supply the large flow rate pilot pressure connection port 35 to the small flow rate pilot pressure connection port 31. Obviously, a pilot pressure greater than the pilot pressure may be introduced.
  • the stroke is set by setting the angles of the annular tapered surface 42a of the stroke adjusting screw 42, the conical concave surface 40b of the end cap 40 and the valve opening restricting surface 23A of the small flow rate piston body 23S.
  • the ratio of the amount of axial movement of the adjusting screw 42 and the amount of axial movement of the small flow rate piston body 23S can be set freely.
  • the taper angle ⁇ 1 (Fig. 1) of the annular tapered surface 42a of the stroke adjusting screw 42 is set to 15 °
  • the taper angle ⁇ 2 of the conical concave surface 40b of the end cap 40 is 69 ° (same as above).
  • the travel amount of the valve stem 20 is the stroke adjustment screw 42
  • the amount of movement is 1Z10 per unit movement amount (1).
  • FIG. 4 shows another embodiment of a normally closed valve having a micro flow rate adjusting mechanism according to the present invention.
  • an end cap that closes the upper end of the cylinder 22 in the figure is configured by a stroke adjustment cap 47 that is screwed into the cylinder 22.
  • a tapered annular taper surface 47 a is formed at the tip of the stroke adjustment cap 47.
  • the stroke adjusting cap 47 is formed with a thin portion 47b in the radial direction, and a lock screw 47c in a direction parallel to the axis is screwed to the thin portion 47b.
  • the lock screw 47c is screwed in, the thin wall portion 47b is elastically deformed to prevent the rotation of the stroke adjustment cap 47, and when the lock screw 47c is loosened, the stroke adjustment cap 47 can be rotated.
  • a fixing ring 48 located inside the stroke adjustment cap 47 and on the outer peripheral side of the annular tapered surface 47a is screwed into the cylinder 22 and the fixing ring 48 is connected to the cylinder via a fixing screw 49.
  • the end face of the low flow piston body 23S side of the fixing ring 48 is a conical concave surface (valve opening restricting surface) 48A, and the surface facing the conical concave surface 48A of the low flow piston body 23S is orthogonal to the axis of the cylinder 22 It consists of the valve opening restriction surface 23B.
  • the conical concave surface 48A and the valve opening restricting surface 23B constitute a pair of valve opening restricting surfaces that are positioned around the annular tapered surface 47a and that are narrowed toward the outer periphery.
  • a plurality of balls 43 (three at 120 ° intervals in the circumferential direction) are inserted in a space formed by the surface 23B and the annular tapered surface 47a.
  • the small flow rate piston body 23S is formed with a radial guide groove 44 ′ for guiding the ball 43, and the bottom of the guide groove 44 ′ serves as the valve opening restricting surface 23B.
  • the maximum in the valve opening direction of the small flow rate piston body 23S (valve stem 20) is the same as in the first embodiment.
  • the moving position (moving end) can be adjusted with great force.
  • the movable amount of the small flow rate piston body 23S (valve stem 20) with respect to the unit movement amount in the axial direction of the stroke adjusting cap 47 can be set by the taper angles of the annular tapered surface 47a and the conical concave surface 48A.
  • the taper angle ⁇ 3 of the annular tapered surface 47a is set to 15 °
  • conical concave surface 48A taper angle ⁇ 4 should be set to 69 °.
  • valve opening restricting surface 40b and the valve opening restricting surface 48A are conical concave surfaces, and the valve opening restricting surface 23A and the valve opening restricting surface 23B facing each other are formed as planes orthogonal to the axis.
  • both may be formed of a tapered surface. Only the contact surface with the ball 43 may be a tapered surface, but if the conical concave surface 40b and the conical concave surface 48A are rotationally symmetric surfaces, the processing is easy and the balls 43 can be evenly contacted. it can.
  • the present invention is applied to a two-stage switching normally closed valve having a large flow rate piston body 23L and a small flow rate piston body 23S. If it is closed, it can be a normally closed valve that omits the large flow piston body 23L. In the case of a small flow dedicated valve, the small flow piston body 23S may be fixed to the valve stem 20.
  • valve stem 20 is a force metal bellows valve that is a normally closed valve that presses the metal diaphragm 16 that opens and closes the valve seat 13, and the valve body is directly attached to the lower end of the valve stem 20.
  • the present invention can also be applied to a valve structure that is provided or a valve structure that transmits the movement of the valve stem 20 to a valve body that is separate from the valve stem.
  • the piston bodies 23L, 23S, 23S ' are all slid onto the cylinder 22.
  • a piston body using a rolling diaphragm in which a peripheral portion is fixed to a cylinder and a central portion is fixed to a piston body can be used.
  • the movement position of the valve stem in the valve opening direction can be finely adjusted, so that a normally closed valve having a minute flow rate adjusting mechanism capable of finely adjusting the flow rate can be obtained. Can be applied.

Abstract

【課題】微小流量調節機構を有する常閉弁を得る。 【解決手段】流路を開閉する弁ステム；シリンダに気密に移動可能に嵌められ該弁ステムを流路閉塞方向に付勢する付勢手段に抗して開弁方向に移動させるピストン体；ピストン体の開弁方向への最大移動位置を規制するストッパ機構；を備え、ストッパ機構が、シリンダに弁ステムと同軸にして位置調節可能に螺合させた、先端部にピストン体に臨む先細の環状テーパ面を有するストローク調節部材；ピストン体に、環状テーパ面より径方向外方に位置させて設けた可動開弁規制面；シリンダと一体に設けた、この可動開弁規制面と対向する固定開弁規制面；この可動開弁規制面と固定開弁規制面は、一方が、両規制面の間隔を外周にいくに従って狭めるテーパ面からなること；及び先細環状テーパ面、可動開弁規制面及び固定開弁規制面の全てに同時に接触可能な複数のボール；を有する。                                                                       

Description

明 細 書
微小流量調節機構を有する常閉弁
技術分野
[0001] 本発明は、微小流量の調節が可能な常閉弁に関する。
背景技術
[0002] 常閉弁は一般に、流路を開閉する弁ステムと、この弁ステムを流路閉塞方向に付勢 する圧縮ばねと、シリンダに気密に移動可能に嵌められ、圧縮ばねに杭して弁ステム を開弁方向に移動させる圧力室を画成するピストン体とを備えている。このような常閉 弁における最大開度は、ピストン体の開弁方向への移動位置を規制することで調節 可能である。しかし、従来品では、単にシリンダにねじ結合されたストツバの軸方向位 置を調節することで流量調節を行っているため、ねじピッチとストツバの回転角によつ て開度が決定されてしまい、流量の微調節が難しかった。
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0003] 本発明は、流量をより細かく調節することができる微小流量調節機構を有する常閉弁 を得ることを目的とする。
課題を解決するための手段
[0004] 本発明は、流路を開閉する弁ステム；この弁ステムを流路閉塞方向に付勢する付勢 手段;シリンダに気密に移動可能に嵌められ、上記付勢手段に杭して弁ステムを開 弁方向に移動させる圧力室を画成するピストン体;及びシリンダに設けられた、上記 ピストン体の開弁方向への最大移動位置を規制するストツバ機構;を備えた常閉弁に おいて、ストツバ機構を、シリンダに弁ステムと同軸にして位置調節可能に螺合させた 、先端部に上記ピストン体に臨む先細の環状テーパ面を有するストローク調節部材； ピストン体に、上記先細環状テーパ面より径方向外方に位置させて設けた可動開弁 規制面;シリンダと一体に設けた、この可動開弁規制面と対向する固定開弁規制面； この可動開弁規制面と固定開弁規制面は、少なくとも一方が、両規制面の間隔を外 周にレ、くに従って狭めるテーパ面からなること；及び先細環状テーパ面、可動開弁規 制面及び固定開弁規制面の全てに同時に接触可能な複数のボール;を有することを 特徴としている。
[0005] シリンダの端部には、該シリンダの端部を閉塞する端部キャップを固定することができ る。この態様では、この端部キャップに、ストローク調節部材を螺合させ、かつ固定開 弁規制面を形成することができる。
[0006] あるいは、ストローク調節部材を、シリンダの端部を閉塞するように螺合させた端部キ ヤップから構成することもできる。この態様では、シリンダに、このストローク調節部材 の内側に先細環状テーパ面の外周側に位置させて、固定開弁規制面を有する固定 部材を固定することができる。
[0007] 可動開弁規制面と固定開弁規制面は、双方をテーパ面としてもよいが、一方を円錐 面の一部から構成し、他方を弁ステムの軸線と直交する平面から構成するのが実際 的である。
[0008] シリンダ内には、複数のボールの移動方向を径方向に規制するガイド溝を設けること ができる。このガイド溝 (ボール）の数は、周方向の等分位置に 3個とするのがよい。
[0009] 本発明の常閉弁によると、先細環状テーパ面と、可動開弁規制面及び固定開弁規 制面のテーパ面の角度の設定により、ストローク調節部材の軸方向移動量とピストン 体の軸方向移動量の比を自由に設定することができる。例えば、この比を 1対 1/2 〜1対 1/50に設定し、微小開度を実現することができる。
図面の簡単な説明
[0010] [図 1]本発明の第 1実施形態による二段階作動常閉弁を示す、図 3の I-I線に沿う断 面図である。
[図 2]同常閉弁の一対の開弁規制面とボールの関係を示す一部を断面とした斜視図 である。
[図 3]図 1の ΙΠ-ΠΙ線に沿う断面図である。
[図 4]本発明の第 2実施形態による二段階作動常閉弁を示す、図 3の IHI線に沿う断 面図である。
発明を実施するための最良の形態
[0011] 図 1ないし図 3は、本発明の常閉弁を、小流量 (例えば数 ccZ分）と大流量（同数 LZ 分)を切り換えることができる二段階切換常閉弁に適用した実施形態を示している。 図 1の下方に位置する流路ブロック 11には、流体通路 12が設けられ、その一部に、 図の上下方向の軸を有する弁座 13が形成されている。流路ブロック 11には、弁座 1 3と同軸の弁ステム 20を摺動自在に案内するロッドホルダ 14がコネクタスリーブ 15を 介して固定されており、このロッドホルダ 14の下端部と流路ブロック 11との間に、弁座 13を開閉する円板状の金属ダイアフラム 16の周縁が挟着されている。ロッドホノレダ 1 4と弁ステム 20のフランジ 20aとの間には、弁ステム 20を図の下方に移動付勢し、該 弁ステム 20を介して金属ダイアフラム 16を弁座 13に向けて押圧する圧縮ばね 17が 揷入されている。従って、弁ステム 20は、金属ダイアフラム 16を介して弁座 13を閉じ る方向に常時付勢されてレ、る。
[0012] ロッドホルダ 14の図 1の上端部には、抜け止めリング 21を介してシリンダ 22が固定さ れている。シリンダ 22は下端部がロッドホルダ 14によって閉塞されており、弁ステム 2 0はロッドホルダ 14からシリンダ 22内に延びている。
[0013] 弁ステム 20には、下から順に、大流量用ピストン体 23Lと小流量用ピストン体 23Sと が相対摺動自在に嵌められている。小流量用ピストン体 23Sの図の上端部には、該 小流量用ピストン体 23Sと一体に摺動する遊動ピストン体 23S'が嵌合されている。こ の遊動ピストン体 23S'は、小流量用ピストン体 23Sと一体に形成されていてもよい。 以下では、特に断りがない限り、一体で摺動する遊動ピストン体 23S'と小流量用ビス トン体 23Sをまとめて、小流量用ピストン体 23Sということにする。
[0014] 弁ステム 20にはまた、大流量用ピストン体 23Lと小流量用ピストン体 23Sの図の上方 への摺動端を規制するストツパリング 24、 25が嵌着されている。このストッパリング 24 、 25は、大流量用ピストン体 23L、小流量用ピストン体 23Sがそれぞれ、圧縮ばね 1 7による弁ステム 20の移動方向と反対の開弁方向（図の上方）に移動したときには、 弁ステム 20を大流量用ピストン体 23L、小流量用ピストン体 23Sと一緒に開弁方向 に移動させる作用をする。一方、このストッパリング 24、 25は、大流量用ピストン体 23 L、小流量用ピストン体 23Sが弁ステム 20に対して図の下方に移動するのは妨げな レ、。
[0015] シリンダ 22の図の上端には、該シリンダの上端を閉塞する端部キャップ 40が螺合さ れ固定ねじ 41により固定されている。端部キャップ 40には、その軸部に、雌ねじ 40a (図 2も参照）が形成されており、この雌ねじ 40aに、弁ステム 20と同軸のストローク調 節ねじ (ストローク調節部材) 42が螺合されている。ストローク調節ねじ 42には、小流 量用ピストン体 23Sの上面に臨む先端部（下端部）外周に先細の環状テーパ面 42a が形成されており、螺合位置を調節することで軸方向位置が変化する。端部キャップ 40には、雌ねじ 40aと同軸にテーパ雄ねじが形成されており、このテーパ雄ねじに雌 ねじ 40aに貫通するスリット 40cが形成されている。端部キャップ 40のテーパ雄ねじ には、対応するテーパ雌ねじを有するロックナット 45が螺合されている。ロックナット 4 5を緩めると、ストローク調節ねじ 42の回転操作が可能であり、締めるとロックされる。
[0016] 端部キャップ 40と小流量用ピストン体 23Sの互いの対向面はそれぞれ、環状テーパ 面 42aの周囲に位置する開弁規制面 40bと開弁規制面 23Aを構成している。この実 施形態では、開弁規制面 23Aは、小流量用ピストン体 23S (遊動ピストン体 23S')上 端に位置し、該小流量用ピストン体 23S (シリンダ 22)の軸線と直交する平面からなり 、開弁規制面 40bは、この開弁規制面 23Aとの距離を外周にいくに従い狭める円錐 面の一部からなっている。この開弁規制面 40bを、円錐状凹面と呼ぶ。
[0017] 上記環状テーパ面 42aと、端部キャップ 40の円錐状凹面 40bと、小流量用ピストン体 23Sの開弁規制面 23Aとにより囲まれた空間には、硬質材料からなる複数のボール (硬球） 43が挿入されている。この複数のボール 43は、ストローク調節ねじ 42が深く ねじ込まれる程、環状テーパ面 42aにより外周側に押し出される。一方、一対の円錐 状凹面 40bと開弁規制面 23Aは、外周に行くほど間隔を狭めるので、ボール 43が外 周側に移動する程、相対移動可能距離が小さくなる。つまり、ボール 43が外側に押 し出される程小流量用ピストン体 23Sの端部キャップ 40に対する移動可能距離が短 くなり、ボール 43が内側に移動可能であれば、小流量用ピストン体 23Sの移動可能 距離が大きくなる。この移動可能距離は、ボール 43と円錐状凹面 40bの距離 dとして 図では誇張して描いている。要は、この距離 dが、ボール 43が環状テーパ面 42aによ つて外周側に押し出される程、小さくなる。
[0018] 小流量用ピストン体 23S、より具体的には遊動ピストン体 23S'には、 120°間隔で径 方向の 3本のボールガイド溝 44が形成されており、このガイド溝 44の底部が上記開 弁規制面 23Aとなっている。ガイド溝 44を形成することなぐ複数のボール 43を円周 方向に隙間無く並べることも可能である力 実用上ボール 43は 3個とするのが好まし レ、。なお、図 1では、同一断面に 2個のボール 43を描いている力 実際には、 120° 間隔に 3個設けられている。
[0019] 本実施形態では、上記円錐状凹面 40b、環状テーパ面 42a (ストローク調節ねじ 42) 、複数のボール 43、開弁規制面 23Aにより、小流量用ピストン体 23Sの最大移動位 置を規制するストッパ機構が構成されてレ、る。
[0020] 一方、大流量用ピストン体 23Lの上方への移動端は、大流量用ピストン体 23L (厳密 にはストツパリング 24)が小流量用ピストン体 23Sに当接する位置で規制される。この 大流量用ピストン体 23Lと小流量用ピストン体 23Sの間隔 Dは、間隔 dに対して非常 に大きい（D) d)。
[0021] 上記シリンダ 22、大流量用ピストン体 23L、小流量用ピストン体 23S及び弁ステム 20 の間には、小流量用パイロット圧室 28が形成されており、大流量用ピストン体 23L及 び弁ステム 20の間には、大流量用パイロット圧室 29が形成されている。小流量用パ ィロット圧室 28は、シリンダ 22に形成した小流量用パイロット圧通路 30及び接続口 3 1 (図 3、図 4参照）に連通しており、小流量用パイロット圧接続口 31は、制御弁 32を 介レ ィロット圧源 33に接続されている。同様に、大流量用パイロット圧室 29は、大 流量用パイロット圧通路 34及び接続口 35に連通しており、大流量用パイロット圧接 続口 35は、制御弁 32を介レィロット圧源 33に接続されている（図 1、図 3参照）。な お、図 1、図 2において、 Oは気密を保持する Oリングを示している。
[0022] 上記構成の本装置は、次のように作動する。小流量用、大流量用のパイロット圧接続 口 31、 35のいずれにもパイロット圧を導入しない状態では、圧縮ばね 17の力により 閉弁方向に付勢されている弁ステム 20は、金属ダイアフラム 16を弁座 13に押圧して 流体通路 12を閉じている。この閉弁状態において、小流量を流したいときには、制御 弁 32を介して小流量用パイロット圧接続口 31にパイロット圧力を及ぼす。すると、小 流量用パイロット圧通路 30を介して小流量用パイロット圧室 28にパイロット圧が導入 され、小流量用ピストン体 23Sには図の上方への力が及ぼされ、大流量用ピストン体 23Lには図の下方への力が及ぼされる。従って、小流量用ピストン体 23Sはストッパ リング 25を介して弁ステム 20を共に上昇させ、その上昇端は、小流量用ピストン体 2 3Sが複数のボール 43に当接する位置で規制される。
[0023] この小流量用ピストン体 23Sの開弁方向への最大移動位置は、ストローク調節ねじ 4 2により調節可能である。ロックナット 45を緩め、ストローク調節ねじ 42の端部キャップ 40に対する螺合位置を浅くすると、複数のボール 43に接触する環状テーパ面 42a の径が細くなることから、複数のボール 43は円錐状凹面 40bを介してシリンダ 22の中 心側に寄り、小流量用ピストン体 23Sの可動距離 dは広がる。逆に、ストローク調節ね じ 42の端部キャップ 40に対する螺合位置を深くすると、環状テーパ面 42aにより複 数のボール 43はシリンダ 22の周縁側に押し出され、小流量用ピストン体 23Sとの可 動距離 dは狭まる。この可動距離 dは、図では誇張して描いているが、実際には非常 に小さく（することができ）、よって、このときの金属ダイアフラム 16と弁座 13との間に 形成される隙間は、数 cc/分程度、あるいはそれ以下の小流量を得るに必要な隙間 とすることができ、し力もその隙間を細力べ調節することができる。大流量用ピストン体 23Lは弁ステム 20に対して下方に相対移動してロッドホルダ 14に当接する力 この 相対移動は、以上の小流量開弁に影響を与えなレ、。ストローク調節ねじ 42の端面あ るいは周面には、螺合位置の目安となる指標を設けることができる。
[0024] 大流量を流したいときには、制御弁 32を介して、小流量用パイロット圧接続口 31へ のパイロット圧を排気し、大流量用パイロット圧接続口 35へパイロット圧を供給する。 すると、大流量用パイロット圧通路 34を介して大流量用パイロット圧室 29にパイロット 圧が導入され、大流量用ピストン体 23Lに図の上方への力が及ぼされる。従って、大 流量用ピストン体 23Lはストツパリング 24を介して弁ステム 20を共に上昇させ、その 上昇端は、大流量用ピストン体 23Lが小流量用ピストン体 23Sに当接する位置、また は、弁ステムのフランジ 20aとロッドホルダ下方段部が当接する位置によって規制さ れる。小流量用ピストン体 23Sが最大移動位置まで移動していても、大流量用ピスト ン体 23Lと弁ステム 20は上昇可能である。大流量用ピストン体 23Lと小流量用ピスト ン体 23Sとの間の距離 Dは、間隔 dより遙かに大きい（大きくすることができる）ため、こ のときの金属ダイアフラム 16と弁座 13との間に形成される隙間は、数 L/分程度の 大流量を得るに必要な隙間となる（隙間とすることができる)。 [0025] 大流量を流すとき、小流量用パイロット圧接続口 31に対するパイロット圧の供給を停 止する代わりに、大流量用パイロット圧接続口 35に、小流量用パイロット圧接続口 31 への供給パイロット圧より大きいパイロット圧を導入してもよいことは明らかである。
[0026] 以上の実施形態では、ストローク調節ねじ 42の環状テーパ面 42aと、端部キャップ 4 0の円錐状凹面 40b及び小流量用ピストン体 23Sの開弁規制面 23Aの角度の設定 により、ストローク調節ねじ 42の軸方向移動量と小流量用ピストン体 23Sの軸方向移 動量の比を自由に設定することができる。具体的に例えば、ストローク調節ねじ 42の 環状テーパ面 42aのテーパ角度 θ 1 (図 1)を 15° に設定し、端部キャップ 40の円錐 状凹面 40bのテーパ角度 Θ 2を 69° (同）に設定し、小流量用ピストン体 23Sの開弁 規制面 23Aを小流量用ピストン体 23Sの軸線と直交する平面（0° )に設定した場合 、弁ステム 20の移動量は、ストローク調節ねじ 42の単位移動量（1)に対して 1Z10 の移動量となる。このようにストローク調節ねじ 42の移動量に対して弁ステム 20の開 弁方向の移動量が小さければ、容易に開弁時流量を細かく調節することができる。
[0027] 図 4は、本発明による微小流量調節機構を有する常閉弁の別の実施形態を示してい る。図 4では、図 1〜図 3に示した実施形態と実質的に同一の構成要素に対し、図 1 〜図 3と同一符号を付して示してある。この実施形態は、シリンダ 22の図の上端部を 閉塞する端部キャップを、該シリンダ 22に螺合させたストローク調節キャップ 47から 構成した実施形態である。このストローク調節キャップ 47の先端部には、先細の環状 テーパ面 47aが形成されている。ストローク調節キャップ 47には、径方向に薄肉部 47 bが形成されており、この薄肉部 47bに軸線と平行な方向のロックねじ 47cが螺合さ れている。ロックねじ 47cをねじ込むと薄肉部 47bが弾性変形してストローク調節キヤ ップ 47の回転を阻止し、ロックねじ 47cを緩めると、ストローク調節キャップ 47を回転 させること力できる。
[0028] シリンダ 22内には、ストローク調節キャップ 47の内側であって環状テーパ面 47aより 外周側に位置する固定リング 48が螺合されており、この固定リング 48は固定ねじ 49 を介してシリンダ 22に固定されている。固定リング 48の小流量用ピストン体 23S側の 端面は円錐状凹面（開弁規制面) 48Aからなり、小流量用ピストン体 23Sの円錐状凹 面 48Aとの対向面はシリンダ 22の軸線と直交する開弁規制面 23Bからなつている。 この円錐状凹面 48Aと開弁規制面 23Bは、環状テーパ面 47aの周囲に位置して外 周に行くに従い間隔を狭める一対の開弁規制面を構成し、この円錐状凹面 48A、開 弁規制面 23B及び環状テーパ面 47aで構成される空間内に、複数（円周方向に 12 0°間隔で 3個）のボール 43が揷入されている。小流量用ピストン体 23Sには、ボール 43を案内する径方向のガイド溝 44'が形成されており、このガイド溝 44'の底部が上 記開弁規制面 23Bとなっている。
[0029] この実施形態においても、ストローク調節キャップ 47の螺合位置を調節することで、 第一の実施形態と同様に、小流量用ピストン体 23S (弁ステム 20)の開弁方向の最 大移動位置 (移動端）を細力べ調節することができる。ストローク調節キャップ 47の軸 方向の単位移動量に対する小流量用ピストン体 23S (弁ステム 20)の移動可能量は 、環状テーパ面 47aと円錐状凹面 48Aのテーパ角度によって設定することができる。 先の例と同様に、ストローク調節キャップ 47の単位移動量に対して小流量用ピストン 体 23Sの移動可能量を 1/10に設定するには、例えば、環状テーパ面 47aのテーパ 角度 Θ 3を 15°、円錐状凹面 48Aのテーパ角度 Θ 4を 69°に設定するとよい。
[0030] 以上の実施形態では、開弁規制面 40bと開弁規制面 48Aをそれぞれ円錐状凹面と し、これに対向する開弁規制面 23Aと開弁規制面 23Bを軸線直交平面としたが、双 方をテーパ面から構成してもよい。またボール 43との接触面だけをテーパ面としても よいが、円錐状凹面 40bと円錐状凹面 48Aを回転対称面とすれば、加工が容易であ り、かつボール 43を均等に接触させることができる。
[0031] 以上の実施形態は、大流量用ピストン体 23Lと小流量用ピストン体 23Sとを有する二 段階切換常閉弁に本発明を適用したものであるが、小流量のみを対象とする常閉弁 であれば、大流量用ピストン体 23Lを省略した常閉弁とすることができる。小流量専 用弁であれば、小流量用ピストン体 23Sを弁ステム 20に固定してもよい。
[0032] 以上の実施形態では、弁ステム 20が弁座 13を開閉する金属ダイアフラム 16を押圧 するタイプの常閉弁である力 金属べローズ弁や、弁ステム 20の下端部に直接弁体 を設ける弁構造、あるいは弁ステム 20の動きを弁ステムとは別体の弁体に伝達する 弁構造にも本発明は適用できる。
[0033] また、以上の実施形態では、ピストン体 23L、 23S、 23S'がいずれもシリンダ 22に摺 動自在に嵌めたタイプであるが、周縁部がシリンダに固定され中心部がピストン本体 に固定されたローリングダイアフラムを利用したタイプのピストン体も利用できる。 産業上の利用可能性
本発明によれば、弁ステムの開弁方向への移動位置を微小に調節できるので、流量 を細かく調節することができる微小流量調節機構を有する常閉弁が得られ、各種の 流量調節機器に適用することができる。

Claims

請求の範囲
[1] 流路を開閉する弁ステム；
この弁ステムを流路閉塞方向に付勢する付勢手段；
シリンダに気密に移動可能に嵌められ、上記付勢手段に杭して弁ステムを開弁方 向に移動させる圧力室を画成するピストン体；
上記シリンダに設けられた、上記ピストン体の開弁方向への最大移動位置を規制 するストッパ機構；を備えた常閉弁にぉレ、て、
上記ストッパ機構が、
上記シリンダに弁ステムと同軸にして位置調節可能に螺合させた、先端部に上記ピ ストン体に臨む先細の環状テーパ面を有するストローク調節部材；
上記ピストン体に、上記先細環状テーパ面より径方向外方に位置させて設けた可 動開弁規制面；
上記シリンダと一体に設けた、この可動開弁規制面と対向する固定開弁規制面； この可動開弁規制面と固定開弁規制面は、少なくとも一方が、両規制面の間隔を 外周にレ、くに従って狭めるテーパ面からなること；及び
上記先細環状テーパ面、可動開弁規制面及び固定開弁規制面の全てに同時に接 触可能な複数のボール；
を有することを特徴とする微小流量調節機構を有する常閉弁。
[2] 請求項 1記載の微小流量調節機構を有する常閉弁において、上記シリンダの端部に は、該シリンダの端部を閉塞する端部キャップが固定されており、この端部キャップに 、上記ストローク調節部材が螺合され、かつ上記固定開弁規制面が形成されている 微小流量調節機構を有する常閉弁。
[3] 請求項 1記載の微小流量調節機構を有する常閉弁において、上記ストローク調節部 材は、上記シリンダの端部を閉塞するように螺合された端部キャップからなり、上記シ リンダには、このストローク調節部材の内側に先細環状テーパ面の外周側に位置さ せて、上記固定開弁規制面を有する固定部材が固定されている微小流量調節機構 を有する常閉弁。
[4] 請求項 1ないし 3のいずれか一項に記載の微小流量調節機構を有する常閉弁にお いて、上記可動開弁規制面と固定開弁規制面の一方は、円錐面の一部からなり、他 方は上記弁ステムの軸線と直交する平面からなる微小流量調節機構を有する常閉 弁。
[5] 請求項 1ないし 4のいずれか一項に記載の微小流量調節機構を有する常閉弁にお いて、上記シリンダ内に、上記複数のボールの移動方向を径方向に規制するガイド 溝を備えている微小流量調節機構を有する常閉弁。
[6] 請求項 1ないし 5のいずれか一項に記載の微小流量調節機構を有する常閉弁にお いて、上記先細環状テーパ面と、可動開弁規制面及び固定開弁規制面のテーパ面 とは、ストローク調節部材の軸方向移動量とピストン体の軸方向移動量の比を 1対 1 /2〜1対 1/50にするように角度設定されている微小流量調節機構を有する常閉 弁。
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