CN101285474A - 微流阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种构成简便，且能够以较高精度开闭的微流阀。该微流阀，设置在连接于主配管的排出侧和吸入侧之间的旁通配管上，由泵压送的液体在所述主配管中流通，该微流阀通过在该泵的扬程达到预定值以上时打开，经由上述旁通配管将液体由排出侧返送回吸入侧，其中，具有：基于上述液体的排出侧压力和吸入侧压力的压力差开闭的先导阀；以及与该先导阀的开闭动作对应地开闭的主阀。

Description

微流阀

技术领域

本发明涉及一种确保用于保护压送液体的泵的最小流量的微流道上设置的微流阀。

本申请基于日本专利申请No.2007-106369，其内容作为参考援用于此。

背景技术

为了压送水等液体多使用离心泵等泵。该泵在排出侧关闭等不能确保预定的排出流量的情况下，保持原状继续运转的话，会产生液体在泵中循环，温度异常上升的问题。为了避开这种问题，在泵的排出侧和吸入侧之间设置有微流道。微流道由连接泵的排出侧和吸入侧的旁通配管和设置于该旁通配管上的微流阀构成。通过设置这种微流道，在泵的排出侧的流量变为预定流量以下的情况下，微流阀打开，从泵的排出侧向吸入侧分流液体，确保用于保护泵的最小流量(微流)。

采用这样的微流道的发明有日本特开平7-208346号公报中公开的最小流量分流阀的控制装置。该文献公开的最小流量分流阀被根据设置于泵的排出侧的流量计的输出信号和驱动泵的马达的驱动电流的输出信号进行计算的控制电路控制。

上述日本特开平7-208346号公报所述的最小流量分流阀的控制装置需要具有根据流量计的输出信号等计算的控制电路，因此由于信号布线等使装置结构复杂，难以降低成本。并且，在用于较大规模的工厂的情况下，导入这种控制电路是非常合算的，但是在采用小于100m³/h的小型泵的设备中，由于具有电路控制装置的系统性能过剩，因此实际上导入是比较困难的。

因而，作为不具有电路控制装置的微流道，采用在微流道上设置流量固定的节流孔，无论泵的排出流量多少，一直分流一部分流量的结构。然而，这样的话，即使额定工作时也一直有无谓的流量流过分流管线，因而增大了运转成本。进而，由于不得不选用附加上分流流量后的额定流量的泵，因此不能选择小的泵，使得设备成本增加。

对此，考虑代替设置于微流道上的节流孔，采用在预定的排出压力以上动作的安全阀或自动调压阀。然而，安全阀或者自动调压阀构成为根据液体的排出压力直接打开，因而不能以较高精度设定开发时间。例如，根据安全阀相关的JIS(Japanese Industrial Standard；日本工业规格)，要求有±5％的以内的精度，但是这种精度对于微流阀要求的精度是不够的。对该理由，通过图6进行说明。

该图为表示典型的离心泵特性的图表，横轴为流量Q(m³/h)，纵轴为扬程H(m)。离心泵的特性如该图所示，为横向倒伏形状的曲线，特别是其特征为在小流量时，相对流量变化，扬程的变化较小。因而，在为用于保护泵的最小流量Q1时的扬程H1时，为了切实地使微流阀打开，需要在微流阀的上侧最大误差时设定微流阀的设定开度。这样的话，微流阀的下侧最大误差时变为远远超过最小流量Q1的流量Q2，在为该大流量Q2时微流阀打开。因而，离心泵的额定运转点不得不为以较流量Q2大的流量Q3亦即较扬程H2小的扬程H3运行。即，具有在精度低的微流阀中，不得不将额定运转点设定为较低的扬程的问题。

进而，安全阀和自动调压阀由于仅根据泵的排出侧压力打开，因而可以预想到到会有在排出侧的压力由于某种理由而较大变动的情况下，无意地将微流阀打开的问题。

发明内容

本发明为鉴于以上情况做出的，目的在于提供一种构成简便，且能够以较高精度开关的微流阀。

为了解决上述问题，本发明的微流阀采用以下方式。

亦即，本发明提供一种微流阀，设置于连接于主配管的排出侧和吸入侧之间的旁通配管上，由泵压送的液体在所述主配管中流通，该微流阀在该泵的扬程达到预定值以上时打开，从而经由上述旁通配管将液体由排出侧返送回吸入侧，其中，具有：基于上述液体的排出侧压力和吸入侧压力的压力差开闭的先导阀；以及与该先导阀的开闭动作对应地开闭的主阀。

由于是根据基于液体的排出侧压力和吸入侧压力的压力差开闭的先导阀决定主阀的开闭，因此能够以较高精度调整微流阀动作的压力差。因而，与根据泵排出的流体的压力直接驱动的安全阀或自动调压阀相比，能够明显地提高精度。

上述先导阀可以构成为具有隔膜，该隔膜在上述压力差达到预定值以上时变形，使上述液体流向上述主阀侧，上述主阀根据由上述隔膜引导来的上述液体的压力打开。

这样，通过除了具有根据压力差变形将液体引导到主阀侧的隔膜的先导阀之外，还使主阀构成为根据由隔膜导入的液体的压力打开，从而构成机械式的自行控制动作的微流阀。因而，不必使用来自流量传感器或者压力传感器的输出信号进行电控制，能够以简便的构成廉价提供。

上述先导阀和上述主阀可以配置于共同的壳体内。

这样，通过先导阀和主阀设置于共同的壳体内，能够紧凑地构成微流阀。

本发明的微流阀可以具有与上述隔膜的一侧抵接的隔膜支撑部件，该隔膜支撑部件通过弹性部件向上述隔膜侧施加作用力。

该情况下，通过弹性部件对隔膜支撑部件向隔膜侧施加作用力，能够设定隔膜动作的压力差。另外，弹性部件可以使用例如螺旋弹簧。

本发明的微流阀的特征在于，通过改变上述弹性部件的设置长度，能够调整该弹性部件施加的作用力。

例如，通过调整螺钉等改变支撑作为弹性部件的螺旋弹簧的一端的弹簧座的设置位置，能够改变螺旋弹簧的设置长度。这样，通过改变弹性部件的设置长度，可以调整弹性部件产生的作用力，因而能够细致地调整先导阀的动作压力差。

本发明的微流阀中，上述弹性部件可更换。

通过使弹性部件可更换，能够改变为具有不同弹力的弹性部件。由此，由于能够改变对隔膜施加的力，因而能够较宽范围地设置先导阀的动作压力差。

本发明的微流阀可以采用通过设在上述旁通配管上的凸缘从两侧夹持而连接的夹持连接(ウエハ接続)构造。

通过采用在由旁通配管的凸缘从两侧夹持的状态下连接的夹持连接构造，能够不依赖于旁通配管的凸缘的规格而连接微流阀。

并且，由于不必在微流阀上形成凸缘，因而能够减轻主体重量，并能够廉价提供。

进而，本发明的微流阀中，液体接触部可以由不锈钢制成。

这样，由于液体接触部由不锈钢构成，能够不依赖于液体的种类使用。

根据本发明，通过根据液体的排出侧压力和吸入侧压力的压力差开闭的先导阀决定主阀的开闭，因此能够提供以较高精度控制开闭的微流阀。

并且，在本发明中，采用具有根据压力差变形而将液体引导到主阀侧的隔膜的先导阀，且主阀构成为根据由隔膜导入的液体的压力打开，从而构成机械式的自行控制动作的微流阀，能够以简便的构成提供廉价的微流阀。

附图说明

图1为表示设置有本发明的一实施方式的微流阀的给水设备的概要图。

图2为表示本发明的一实施方式的微流阀的主视图。

图3为表示图2中的微流阀关闭时的纵向截面图。

图4为表示图2中的微流阀打开时的纵向截面图。

图5为表示图2中的微流阀的夹持连接纵向截面图。

图6为表示离心泵的特性的图表。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图1为表示设置有本发明的一实施方式相关的微流阀1的给水设备3的概要图。

给水设备3具有储存水(液体)的给水箱5，设置于从给水箱5到给水目标(未图示)之间的给水配管(主配管)7，以及设置于给水配管7上，将给水箱5内的水汲出并压送到给水目标的离心泵9.

离心泵9通过未图示的驱动马达被旋转驱动。

离心泵9的排出侧的给水配管7和给水箱5之间设置有微流配管(旁通配管)10。该微流配管10上设置有微流阀1。

微流阀1具有先导阀部12和主阀部14。在先导阀部12上连接引导离心泵9的排出侧的液体的排出流体导入管16和引导离心泵9的吸入侧流体的吸入流体导入管18。基于该导入管16、18所引导的流体的压力差，先导阀部12的阀开闭，与此对应地主阀部14也开闭。另外，在图1中，微流阀1的先导阀部12与主阀部14是分开表示的，其目的是为了示意性地表示各自的功能，如后面所述，先导阀部12和主阀部14由一体的壳体构成。

图2中表示微流阀1的主视图，图3和图4中表示微流阀1的纵向截面图。并且，图3表示微流阀1关闭时的情况，图4表示微流阀1打开时的情况。

如图2至图4的任意一个所示，微流阀1具有与微流配管10连接的主阀部14，以及连接于主阀部14上方的先导阀部12。

如图3所示，形成主阀部14的外形的主阀部主体(壳体)19上设置有水从微流配管10流入的入口部20，以及水流出到微流配管10的出口部22。入口部20及出口部22在图3中以沿平行方向并列的状态设置。在入口部20处形成有入口室20a，在出口部22处形成有出口室22a。另外，需要注意的是在图3和图4中，入口部20表示在左侧，出口部22表示在右侧，与图1相反。

主阀部主体19内，在与并排设有入口部20和出口部22的水平方向正交的中心轴线上设置有阀杆24。在阀杆24的上端(一端)固定有活塞26，在阀杆24的下端(另一端)固定有主阀体28。

活塞26设置于形成在主阀部主体19上方的活塞室27内，且在中心轴向方向上可滑动。

主阀体28为有底圆筒形，以使其底部28a朝向上方(阀杆24侧)的状态配置。主阀体28的凹部28b侧的一部分容纳于螺合在主阀部主体19的底部19a上的盖体30的上部所形成的凹部30a内。主阀体28在盖体30的凹部30a内，沿凹部30a的内面一边滑动一边往复移动。主阀体28的凹部28b和盖体30的凹部30a形成的空间中设置有主阀体弹簧32。主阀体弹簧32以与阀杆24具有同一轴线的状态配置，对主阀体28向上方(阀杆24侧)施力。

主阀体28的上方(阀杆24侧)设置有阀座34。阀座34为有底圆筒形，以使其底部34a朝向上方的状态配置。阀座34的底部34a的中央形成有孔34b，阀杆24穿过该孔34b。阀座34的开口端34c与隔开入口室20a和出口室22a的隔壁36相嵌合。在阀座34的底部34a侧的侧壁上沿周方向形成有多个流通孔34d，水经由该流通孔34d流过。主阀体28的底部28a侧的端面相对阀座34的开口端34c侧的端面抵接或者分离。主阀体28与阀座34相抵接的状态(图3的状态)为阀关闭状态，主阀体28与阀座34相分离的状态(图4的状态)为阀打开状态。

先导阀部12由位于主阀部14侧的第一先导阀部主体(壳体)40，与该第一先导阀部主体40相连接的第二先导阀部主体(壳体)42构成其外形。第一先导阀部主体40设置于主阀部主体19和第二先导阀部主体42之间。主阀部主体19、第一先导阀部主体40以及第二先导阀部主体42由多个螺栓固定为一体。由此，先导阀部12和主阀部14一体构成。

在第一先导阀部主体40的中央形成具有与阀杆24大致同一轴线的中心孔40a。在中心孔40a的周围形成有由突出部40c分隔的排出流体导入室40b。突出部40c的上端可与后面所述的隔膜41相抵接。向排出流体导入室40b中，经由排出流体导入口40d导入从排出流体导入管16(参照图2)引导来的排出流体。

第二先导阀部主体42具有下方的凸缘部42a和上方的筒状部42b。

在凸缘部42a的下端(第一先导阀部40侧)设置有凸部42c，嵌合在形成于第一先导阀部主体40的上端的凹处。这样，使凸缘部42a的凸部42c与第一先导阀部40相嵌合时，隔膜41的周围被凸缘部42a和第一先导阀部40按压固定。

在凸缘部42a的下端中央形成有凹部，在该凹部内容纳有隔膜支撑部件49。隔膜支撑部件49相对凸缘部42a的凹部内表面一边滑动一边往复移动。隔膜支撑部件49的下表面与隔膜41相抵接。

位于隔膜支撑部件49的上表面侧的第二先导阀部主体42上形成有吸入流体导入室42d。吸入流体导入室42d经由吸入流体导入口42e导入从吸入流体导入管18(参照图2)引导来的吸入流体。

在隔膜支撑部件49的中央形成有向上方突出的凸部49a。该凸部49a从下方收纳于在凸缘部42a的中央形成的中央孔部42f内。在该中央孔部42f内，从上方收纳有形成于下方弹簧支撑部件51的下方的凸部51a，该凸部51a的下端面与隔膜支撑部件49的凸部49a的上端面相抵接。

在第二先导阀部主体42的筒状部42b内收纳有与隔膜支撑部件49具有同一轴线的调整螺旋弹簧53。调整螺旋弹簧53的下方由下方弹簧支撑部件51支撑，调整螺旋弹簧53的上方由上方弹簧支撑部件55支撑。

在上方弹簧支撑部件55的上部形成有向上方突出的凸部55a，与位于上方的调节螺钉57的下端抵接。调节螺钉57螺合在与筒状部42b的上端螺纹联接的上部盖体59的中央。通过使调节螺钉57旋转来相对上部盖体59在上下方向上进退，能够改变调整螺旋弹簧53的设置长度。这样，通过改变调整螺旋弹簧53的设置长度，能够改变调整螺旋弹簧53的作用力。即，能够调整通过下方弹簧支撑部件51以及隔膜支撑部件49传递到隔膜41的作用力。因而，能够细致地调整隔膜41的动作压力，亦即先导阀的动作压力差。

调整螺旋弹簧53可以通过取下上部盖体59来更换。由此，由于能够通过改变成具有不同弹力的调整螺旋弹簧而大幅地改变施加在隔膜上的力，因而能够以宽范围设定先导阀动作的压力差。

上述的微流阀1的主阀部主体19、第二先导阀部主体42、隔膜41、隔膜支撑部件49、活塞26、主阀体28以及阀座34这些液体接触部由不锈钢构成。由此，可以不依赖液体的种类使用微流阀。

图5表示微流阀1夹持连接的状态。如该图所示，微流配管10上设置有相对的两个凸缘10a，在这些凸缘10a之间设置微流阀1。具体来说，在微流配管10内的流路与微流阀1的入口部20及出口部22的流路配置成一致的状态下，在相对的两个凸缘10a之间穿过多个长螺栓60，以另一端的螺母61固定。

这样，微流阀1构成以从两侧夹持的状态进行连接的夹持连接，因而能够不依赖于微流配管的凸缘的规格而连接微流阀1.

并且，由于不必在微流阀1上形成凸缘，因而能够减轻主体重量，并能够廉价提供。

接着，对使用上述构成的微流阀的给水设备的动作进行说明。

如图1所示，给水箱5内储存的水由离心泵9经由给水配管7供给至给水目标。

离心泵9的扬程在微流阀1的设定值以下的情况下，即离心泵9的排出流体的压力与吸入流体的压力的压力差在设定压力差以下的情况下，微流阀1关闭，水不会流到微流配管10中。离心泵9的排出流体的压力和吸入压力的压力差，由排出流体导入管16和吸入流体导入管18所引导来的流体在微流阀1的先导阀部12处得到。

具体来说，如图3所示，来自排出流体导入管16的流体经由排出流体导入口40d导入排出流体导入室40b。来自吸入流体导入管18的流体经由吸入流体导入口42e导入吸入流体导入室42d。此时，隔膜41上施加有由排出流体导入室40b内的压力产生的向上的力。另一方面，隔膜41上施加有吸入流体导入室42内的压力产生的向下的力和来自调整螺旋弹簧53的向下的力的合力。离心泵9的扬程在预定值以下的情况下，隔膜41上施加的向下的力大于向上的力，因此隔膜41被隔膜支撑部件49向下方压下，与突出部40c的上端抵接。亦即，由隔膜41和突出部40c构成的先导阀关闭。该情况下，由于排出流体导入室40b内的流体不会通过中心孔40a流入活塞室27，因此不会对活塞26施加向下按压的力。另一方面，固定有活塞26的阀杆24的另一端(下端)上固定有主阀体28，该主阀体28由主阀体弹簧32向上施力。因而，主阀体28与阀座34相抵接，切断流路，入口室20a内的流体不会向出口室22a流动。

接着，对离心泵9的扬程增大的情况进行说明。

给水目标被切断的情况下，离心泵9的运转保持原状继续的话，在流量减少的同时离心泵9的扬程增大。离心泵9的扬程超过微流阀1的设定值的情况下，亦即离心泵9的排出流体和吸入流体的压力差超过设定压力差的情况下，微流阀1打开，水流过微流配管10返回到给水箱5。由此，能够确保用于保护离心泵9的最小流量。

此时，微流阀1进行如下动作。如图4所示，扬程增大的话，排出流体的压力增大，排出流体导入室40b内的压力上升。由此，将隔膜41向上推压的力增大，最终超过吸入流体导入室42d内的压力产生的向下的力和来自调整螺旋弹簧53的向下的力的合力，隔膜41离开突出部40c的上端。亦即，由隔膜41和突出部40c构成的先导阀打开。这样，由于排出流体导入室40b内的流体通过中心孔40a流入活塞室27，对活塞26施加向下按压的力。由该排出流体产生的压力而将活塞26向下按压的力超过主阀体弹簧32经由主阀体28和阀杆24向上推压活塞26的力，将活塞26向下方压下。由此，主阀体28离阀座34形成流路，入口室20a内的流体向出口室22a流动。

并且，在离心泵9的扬程减小到小于微流阀1的阀打开设定值的情况下，施加于隔膜41上的向上的力小于向下的力，隔膜41与突出部40c相抵接。由此，排出流体导入室40b内的流体不会通过中心孔40a流入活塞室27，因此对活塞26向下方按压的力减弱，活塞26被主阀体弹簧32的力向上方推压，主阀体28与阀座34抵接而关闭。

如以上所说明，根据本实施方式能够产生以下效果。

通过根据离心泵9的排出侧压力和吸入侧压力的压力差变形的隔膜41构成先导阀，通过该先导阀的开闭决定主阀体28的开闭，因此能够高精度地调整微流阀1动作的压力差。因而，与根据离心泵1排出的流体的压力直接驱动的安全阀或自动调压阀相比，能够明显地提高精度。

并且，在本实施方式的微流阀1中，采用了具有根据压力差变形以将流体导向活塞室27的隔膜41的先导阀，并且主阀体28构成为利用隔膜41引导来的流体的压力下压活塞26而打开阀，从而构成为机械式自行控制动作的构成。因而，不必使用来自流量传感器或者压力传感器的输出信号进行电控制，能够以简便的构成廉价提供。

并且，通过连接先导阀部12和主阀部14，将先导阀和主阀配置于共同的壳体内，因而能够紧凑地构成微流阀1。

另外，在本实施方式中，作为流体的一个例子用水作说明，即使是其他液体，也能够适用本发明。

Claims (8)

1.一种微流阀，设置在连接于主配管的排出侧和吸入侧之间的旁通配管上，由泵压送的液体在所述主配管中流通，该微流阀在该泵的扬程达到预定值以上时打开，从而经由上述旁通配管将液体由排出侧返送回吸入侧，其中，具有：

基于上述液体的排出侧压力和吸入侧压力的压力差开闭的先导阀；以及

与该先导阀的开闭动作对应地开闭的主阀。

2.根据权利要求1所述的微流阀，其中，上述先导阀具有隔膜，该隔膜在上述压力差达到预定值以上时变形而使上述液体流向上述主阀侧，

上述主阀根据由上述隔膜引导来的上述液体的压力打开。

3.根据权利要求1所述的微流阀，其中，上述先导阀和上述主阀配置于共同的壳体内。

4.根据权利要求2所述的微流阀，其特征在于，具有与上述隔膜的一侧抵接的隔膜支撑部件，

该隔膜支撑部件通过弹性部件向上述隔膜侧施加作用力。

5.根据权利要求4所述的微流阀，其特征在于，通过改变上述弹性部件的设置长度，能够调整该弹性部件施加的作用力。

6.根据权利要求4所述的微流阀，其特征在于，上述弹性部件可更换。

7.根据权利要求1所述的微流阀，其特征在于，采用由设置于上述旁通配管的凸缘从两侧夹持而连接的夹持连接构造。

8.根据权利要求1所述的微流阀，其特征在于，液体接触部由不锈钢制成。

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