WO2007072602A1

WO2007072602A1 - ウォータハンマーレスバルブ

Info

Publication number: WO2007072602A1
Application number: PCT/JP2006/315179
Authority: WO
Inventors: Hideyuki Miyagawa; Yuki Shimizu; Mikio Inoue
Original assignee: Kabushiki Kaisha Fujikin
Priority date: 2005-12-21
Filing date: 2006-07-31
Publication date: 2007-06-28
Also published as: TWI306494B; KR20080083284A; US20090065718A1; CA2632282A1; JP4171021B2; CN101341359B; JP2007170542A; EP1965115A1; US8210493B2; CN101341359A; TW200724810A; IL192120A0; KR101190308B1

Abstract

（課題）空圧作動式バルブにて、ウォータハンマー発生時のステム上昇を自動的に防いで流路の開放を抑制すること。（解決手段）空圧式アクチュエータの作動で弁体を上下動して流路を開閉する空圧作動式バルブと、ウォータハンマー発生時に弁体上昇を抑制する抑制機構からなり、抑制機構は、回転軸がアクチュエータ上方に固定されたステッピングモータと、前記回転軸に連結されて該回転軸の一方向回転に伴って上昇し逆方向回転に伴って下降する上下動部材と、上下動部材が下降してステム上端部に接触した時にこれを検知する下端検知部材と、アクチュエータへのエアー供給開始時にステッピングモータを一方向に回転させ、エアー供給停止時にステッピングモータを逆方向に回転させ、下端検知部材の検知時にステッピングモータに停止信号を送信する制御装置からなる。

Description

明細書

ウォータハンマーレスバノレブ

技術分野

[0001] 本発明は、空圧式ァクチユエータの作動により流路を開閉する空圧作動式バルブにお、て、ウォータハンマーの発生による流路の開放を抑制することができるウォータハンマーレスバルブに関する。

背景技術

[0002] 水等の流体が流通する配管においてバルブを急激に閉鎖すると、閉鎖地点力上流側の圧力が急激に上昇し、その時に生じる圧力波が配管内を一定の速度で伝わり、配管を振動させたり騒音を生じさせたりする、所謂ウォータハンマーが生じることは良く知られている。

[0003] 空圧式ァクチユエータの作動により流路を開閉する空圧作動式バルブを用いた配管において、ウォータハンマーが生じると、ウォータハンマーの圧力によってァクチュエータ内部に収容されたスプリングが収縮してステムが上昇し、その結果、流路が僅かに開いて流体が逆流してしまう場合があった。

[0004] このようなウォータハンマーの圧力による流路の開放を防ぐための方法としては、ステムを上方から強制的に押圧することによってバルブの開放を制限する方法が考えられる。

この種の従来技術としては、例えば下記特許文献 1の開示技術が公知である。特許文献 1の開示技術は、ステムの上部に雌ねじを有する筒状部を設け、該筒状部にボルトを螺合して該ボルトによりステムの上端部を押圧するように構成されて、るものである。

[0005] し力しながら、特許文献 1の開示技術は、ボルトを手動で螺合することによりステムを押圧するものであるから、作業者が現場に出向いて操作する必要があり、操作が面倒である上に、緊急時に迅速な対応を行うことが困難であった。

[0006] 一方、特許文献 2には、弁部の開度を一定に制限するストツバ部と、このストツバ部を作動させるストツバ操作部と、このストツバ操作部に遠隔信号を送る遠隔制御手段力なり、ストツバ部によりステムの上端部を押圧するように構成されたバルブが開示されている。

[0007] この特許文献 2の開示技術は、遠隔操作が可能である点においては特許文献 1の開示技術に比して優れているといえるものの、通常時のバルブ開度を一定量に制限するための技術であって、バルブ閉鎖時におけるウォータハンマーの圧力による流路の開放を防止し得る技術ではな力つた。

[0008] 特許文献 1 :実願昭 58— 48479号（実開昭 59— 152255号）のマイクロフイノレム特許文献 2：実願昭 63— 135498号（実開平 2— 56984号）のマイクロフィルム発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0009] 本発明は、上記従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、空圧式ァクチユエータの作動により流路を開閉する空圧作動式バルブにおいて、ウォータハンマー発生時におけるステムの上昇を自動的に防止して流路の開放を抑制することができるウォータハンマーレスバルブを提供するものである。

課題を解決するための手段

[0010] 請求の範囲第 1項に係る発明は、空圧式ァクチユエータの作動により弁体を上下動して流路を開閉する空圧作動式バルブと、ウォータハンマー発生時に前記弁体の上昇を抑制する抑制機構とからなり、該抑制機構は、回転軸を下方に向けて前記ァクチユエータの上方に固定されたステッピングモータと、該ステッピングモータの回転軸に連結されて該回転軸の一方向回転に伴って上昇し逆方向回転に伴って下降する上下動部材と、該上下動部材が下降して前記弁本体と連結されたステム上端部に接触したときにこれを検知する下端検知部材と、前記ァクチユエータへのエアー供給開始時に該ステッピングモータを一方向に回転させ、エアー供給停止時に該ステツピングモータを逆方向に回転させるとともに、前記下端検知部材が前記検知を行ったときに該ステッピングモータに停止信号を送信する制御装置とからなることを特徴とするウォータハンマーレスバルブに関する。

[0011] 請求の範囲第 2項に係る発明は、前記上下動部材が上昇してその下端部が前記ステム上端部の最上昇位置よりも高い所定位置に達したときにこれを検知する上端検知部材を具備し、前記制御装置が、該上端検知部材が前記検知を行ったときに前記ステッピングモータに停止信号を送信することを特徴とする請求の範囲第 1項記載のウォータハンマーレスバルブに関する。

[0012] 請求の範囲第 3項に係る発明は、前記ステッピングモータの回転軸の下端部に雄ねじ部材が固定され、前記上下動部材が該雄ねじ部材に螺合する雌ねじ部材からなることを特徴とする請求の範囲第 1項又は第 2項記載のウォータハンマーレスバルブに関する。

発明の効果

[0013] 請求の範囲第 1項に係る発明によれば、ァクチユエータへのエアーが停止するとァクチユエ一タのステムが下降するとともに、ステッピングモータの回転軸が逆方向に回転して上下動部材が下降し、ァクチユエ一タのステム上端部に接触したときにステツビングモータが停止する。これにより、流路の閉鎖時において、ァクチユエータのステムが上方力押圧された状態で停止することとなり、ウォータハンマー発生時において、ステムの上昇を防止して流路の開放を抑制することができる。また、ァクチユエ一タにエアーが入るとステムが上昇するとともに、ステッピングモータの回転軸が一方向に回転して上下動部材が上昇するため、流路の開放動作が上下動部材によって阻害されることがない。

[0014] 請求の範囲第 2項に係る発明によれば、上下動部材が上昇してその下端部がステム上端部の最上昇位置よりも高い所定位置に達したときに、ステッピングモータを停止させることができるので、上下動部材をステム上端部が接触しな、所定位置にぉヽて自動的に停止させることが可能となる。

[0015] 請求の範囲第 3項に係る発明によれば、ステッピングモータの回転軸と上下動部材とがねじ構造によって接続されていることにより、ステムに上方向の大きな圧力が加わつても、ステムが上昇することが防がれ、流路の開放を確実に抑制することが可能となる。

発明を実施するための最良の形態

[0016] 以下、本発明に係るウォータハンマーレスバルブの好適な実施形態について図面を参照しつつ説明する。図 1及び図 2は本発明に係るウォータハンマーレスバルブの全体構成を示す概要図であり、図 1はバルブ閉鎖状態、図 2はバルブ開放状態を示している。

本発明に係るウォータハンマーレスノレブは、弁本体の上部に設けられた空圧式ァクチユエータの作動により流路を開閉する空圧作動式バルブ（1)と、ウォータハンマー発生時にぉ、て該空圧作動式バルブの弁体の上昇を抑制する抑制機構 (2)とから構成されている。

[0017] 空圧作動式バルブ（1)は、弁箱（10)、ステム（11)、弁体（12)、ボンネット（13)、コンプレッサ（ 14)力なる弁本体と、該弁本体の上部に設けられたスプリング（ 15)及びキャップ（16)力もなる空圧式ァクチユエ一タカ構成された公知の構造のものであつて、弁箱（10)には流路（10a)とシール座（10b)が設けられ、キャップ（16)にはェァー (圧縮空気）を導入するためのインレットポート（17)と該インレットポート（17)から供給されたエアーをスプリング（15)の下方に導くエアー通路（18)が設けられている

[0018] 力かる構造の空圧作動式バルブ（1)は、インレットポート（17)力もエアーがキャップ

(16)内に供給されると、エアー通路（18)に導入されたエアーの圧力によりスプリング（ 15)が収縮し、これによつてスプリング（ 15)により下方に押圧されてヽたステム（ 1 1)及びコンプレッサ（14)が上昇し、弁体（12)がシール座（10b)から離間し、流路（ 10a)が開放される。

[0019] 一方、インレットポート（17)力のエアー供給が停止されると、エアー通路（18)に導入されたエアーの圧力が低下してスプリング（ 15)が伸長し、これによりステム（11) 及びコンプレッサ（14)が下降し、弁体（12)がシール座（10b)へと当接し、流路（10 a)が閉鎖される。

[0020] 空圧作動式バルブ（1)の空圧式ァクチユエータへのエアーの供給と停止の切り替えは、電磁弁（図 3に示す）により行われる。

[0021] 図 3は本発明に係るウォータハンマーレスバルブの全体構成を示すブロック線図、図 4は図 1から抑制機構 (2)を抽出して示す拡大図であり、図 4 (a)は正面図、図 4 (b

)は側面図である。

抑制機構（2)は、空圧式ァクチユエータの上方に固定されたステッピングモータ（2 0)と、ステッピングモータ（20)の回転軸に取り付けられた上下動部材（21)と、上下動部材 (21)が下端部に達したときにこれを検知する下端検知部材 (22)と、上下動部材 (21)が上端部に達したときにこれを検知する上端検知部材 (23)と、これら下端検知部材（22)及び上端検知部材（23)並びに上記電磁弁からの信号に基づ!/、てステツビングモータ（20)の駆動を制御する制御装置（24)とから構成されて！、る。

[0022] ステッピングモータ（20)は、空圧式ァクチユエータのキャップ（16)上面に載置固定された基台（3)の上部に固定されており、その回転軸（20a)は、下方に向いて且つ弁本体のステム（11)と同一軸線上に配置されて、る。

[0023] ステッピングモータ（20)の回転軸（20a)の下端部には、雄ねじ部材 (4)が回転軸（ 20a)と同軸に固定されており、この雄ねじ部材 (4)はステッピングモータ（20)の回転軸（20a)と共に回転する。

雄ねじ部材 (4)は、上部分が回転軸（20a)の下端部が嵌入固定される穴を有する取付部 (4a)、下部分が外周面に雄ねじが形成された雄ねじ部 (4b)となって、る。

[0024] 上下動部材 (21)は、内周面に雌ねじが形成された有底円筒体 (21a)と、該有底円筒体（21a)の外周面の同高さ位置力左右両方向に水平に延出された棒体（21 b)とから構成されている。

有底円筒体（21a)の雌ねじ部には雄ねじ部材 (4)の雄ねじ部 (4b)が上方から螺合されており、左右の棒体（21b)の先端は基台（3)の側面に設けられたスリット（31) 力側方に突出している。

[0025] 基台（3)に設けられたスリット（31)は上下方向に延びており、その幅は棒体（21b) の直径と略等しく設定されている。これにより、棒体（21b)はスリット（31)に沿った上下方向の移動のみが許容され、棒体（21b)と一体となっている有底円筒体（21a)も上下方向の移動のみが許容され、回転は許容されない。

[0026] 上記構成によって、ステッピングモータ（20)の回転軸（20a)がー方向に回転すると、雄ねじ部材 (4)も一方向に回転し、これに伴って雄ねじ部材 (4)に螺合された有底円筒体（21a)が棒体（21b)と共に上昇する。一方、ステッピングモータ（20)の回転軸（20a)が逆方向に回転すると、雄ねじ部材 (4)も逆方向に回転し、これに伴って雄ねじ部 (4)に螺合された有底円筒体 (21a)が棒体 (21b)と共に下降する。 [0027] 下端検知部材 (22)は、上下動部材 (21)の下端部に取り付けられた接触センサからなり、上下動部材 (21)の下端部力 Sステム（11)の上端部に接触したとき（図 1参照）にこれを検知し、制御装置（24)へと検知信号を送る。

[0028] 上端検知部材 (23)は、基台（3)の側面のスリット（31)上方に取り付けられたリミットスィッチからなり、該上下動部材 (21)が上昇して棒体 (21b)がリミットスィッチに接触したときにこれを検知し、制御装置（24)へと検知信号を送る。

棒体 (21b)がリミットスィッチに接触するときの上下動部材 (21)の下端部の高さ（上限高さ）は、ステム（11)上端部の最上昇位置よりも高く設定される。即ち、上下動部材 (21)は、ステム（11)が最も上昇した状態 (流路が完全に開放された状態）においても、下端検知部材 (22)力ステム上端部に接触しない位置を上限高さとして上昇する。

[0029] 制御装置（24)は、下端検知部材 (22)からの検知信号を受信したとき及び上端検知部材（23)力の検知信号を受信したときに、ステッピングモータ（20)を停止するための制御信号を送る。

これにより、ステッピングモータ（20)の回転軸（20a)の回転が停止し、上下動部材

(21)の上下方向への移動が停止する。

[0030] 制御装置（24)は、更に電磁弁（5)からの信号に基づいてステッピングモータ（20) の駆動を制御する。

具体的には、空圧式ァクチユエータへのエアー供給を開始するために電磁弁（5) が ONになると、該 ON信号を受けてステッピングモータ（20)の回転軸（20a)を一方向に回転させるための制御信号を送る。そして、空圧式ァクチユエータへのエアー供給を停止するために電磁弁（5)が OFFになると、該 OFF信号を受けてステッピングモータ（20)の回転軸（20a)を逆方向に回転させるための制御信号を送る。

[0031] 図 5及び図 6は本発明に係るウォータハンマーレスバルブの動作を示すフローチヤートである。

最初に、図 5に基づいて、バルブ開放時の動作について説明する。

先ず、バルブが閉鎖されている初期状態（図 1参照)から電磁弁が ONになると、電磁弁からの信号を受けた制御装置（24)からステッピングモータ（20)に制御信号が送られる。これにより、ステッピングモータ（20)の回転軸（20a)がー方向に回転を開始し、これにより上下動部材 (21)の下端部力 Sステムの上端部力離れて上昇を開始する。

[0032] ステッピングモータ（20)から少し遅れて、空圧式ァクチユエータへのエアーの供給が開始されてステム（11)が上昇を開始し、ステム（11)の上昇に伴って弁体（12)がシール座（10b)から離間して流路（10a)が開放される。

[0033] ステム（21)が上昇して、る最中にも上下動部材（21)は上昇を継続する。

そして、上下動部材 (21)が上端に達して上端検知部材 (23)に検知されると、上端検知部材 (23)から制御装置（24)に検知信号が送られ、制御装置（24)はこの検知信号を受けてステッピングモータ（20)に停止信号を送信する。これにより、ステツピングモータ（20)の回転軸（20a)の回転が停止し、上下動部材（21)の上昇が停止する

[0034] その後、流路（10a)の開放が完了した時点でステム（11)の上昇が停止し、バルブ開放動作が終了する。この終了状態では、上下動部材 (21)の下端部はステム（11) の上端部力離れている（図 2参照)。

[0035] 次に、図 6に基づいて、バルブ閉鎖時の動作について説明する。

ノレブが開放されて、る初期状態（図 2参照)力電磁弁が OFFになると、空圧式ァクチユエータへのエアーの供給が停止され、ステム（21)が下降を開始する。

[0036] 続、て、電磁弁力の信号を受けた制御装置（24)からステッピングモータ（20)に制御信号が送られ、ステッピングモータ（20)の回転軸（20a)が逆方向に回転を開始する。これにより、上下動部材 (21)の下端部はステムの上端部力離れた状態のままで下降する。

[0037] ステム（21)は下降を続けて、弁体（12)がシール座（10b)に当接して流路（10a) が閉鎖される（図 1参照)。

上下動部材 (21)はこれに遅れて下降を続けて、その下端部がステム上端に接触して下端検知部材 (22)に検知されると、下端検知部材 (22)から制御装置（24)に検知信号が送られ、制御装置（24)はこの検知信号を受けてステッピングモータ（20)に停止信号を送信する。これにより、ステッピングモータ（20)の回転軸（20a)の回転が停止し、上下動部材 (21)の下降が停止する。

この状態では、上下動部材（21)の下端部がステム（11)の上端部に当接している（図 1参照）から、ウォータハンマーが発生した場合においても、ステムの上昇が防止されて流路の開放を抑制することができる。

産業上の利用可能性

[0038] 本発明は、空圧式ァクチユエータの作動により流路を開閉する空圧作動式バルブにおいて、ウォータハンマーの発生による流路の開放を抑制するための技術として利用される。

図面の簡単な説明

[0039] [図 1]本発明に係るウォータハンマーレスノレブの全体構成を示す概要図であり、バルブ閉鎖状態を示して、る。

[図 2]本発明に係るウォータハンマーレスノレブの全体構成を示す概要図であり、バルブ開放状態を示して、る。

[図 3]本発明に係るウォータハンマーレスバルブの全体構成を示すブロック線図である。

[図 4]図 1から抑制機構を抽出して示す拡大図であり、（a)は正面図、（b)は側面図である。

[図 5]本発明に係るウォータハンマーレスバルブの動作を示すフローチャートであり、バルブ開放時の動作を示す。

[図 6]本発明に係るウォータハンマーレスバルブの動作を示すフローチャートであり、バルブ閉鎖時の動作を示す。

符号の説明

[0040] 1 空圧作動式バルブ

11 ステム

12 弁体

2 抑制機構

20 ステッピングモータ

20a 回転軸上下動部材下端検知部材上端検知部材制御装置雄ねじ部材

Claims

請求の範囲

[1] 空圧式ァクチユエータの作動により弁体を上下動して流路を開閉する空圧作動式バルブと、ウォータハンマー発生時に前記弁体の上昇を抑制する抑制機構とからなり、該抑制機構は、回転軸を下方に向けて前記ァクチユエータの上方に固定されたステツビングモータと、該ステッピングモータの回転軸に連結されて該回転軸の一方向回転に伴って上昇し逆方向回転に伴って下降する上下動部材と、該上下動部材が下降して前記弁本体と連結されたステム上端部に接触したときにこれを検知する下端検知部材と、前記ァクチユエータへのエアー供給開始時に該ステッピングモータを一方向に回転させ、エアー供給停止時に該ステッピングモータを逆方向に回転させるとともに、前記下端検知部材が前記検知を行ったときに該ステッピングモータに停止信号を送信する制御装置とからなることを特徴とするウォータハンマーレスノレブ。

[2] 前記上下動部材が上昇してその下端部が前記ステム上端部の最上昇位置よりも高い所定位置に達したときにこれを検知する上端検知部材を具備し、前記制御装置が、該上端検知部材が前記検知を行ったときに前記ステッピングモータに停止信号を送信することを特徴とする請求の範囲第 1項記載のウォータハンマーレスバルブ。

[3] 前記ステッピングモータの回転軸の下端部に雄ねじ部材が固定され、前記上下動部材が該雄ねじ部材に螺合する雌ねじ部材力なることを特徴とする請求の範囲第 1項又は第 2項記載のウォータハンマーレスバルブ。