JPH06295209A - 流体コントロールバルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】１次圧力の早い変化に対しても瞬時に反応して
２次側流量及び２次圧力を一定に保つコントロールバル
ブを提供する。 【構成】弁体１１は、一端が他端より大径になって側面
に流量制御部を有するロッド部１２と、ロッド部の大径
側端部に設けられたダイヤフラム２２とからなり、バル
ブ本体３１は、ダイヤフラム２２の周縁を固定して弁体
１１を収容する弁室５３と、ダイヤフラム２２またはロ
ッド部１２の端面により弁室５３と仕切られた加圧室３
４，４４と、ロッド部１２外周と弁室５３内壁面との間
に形成されて、流量制御通路部５８を有する被制御流体
通路５６と、ロッド部１２の小径端部側で被制御流体通
路５６に連通した被制御流体流入口５９と、ロッド部の
大径端部側で被制御流体通路５６に連通した被制御流体
流出口６０と、加圧室３４，４４に通じる加圧気体流入
路３３，４３とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、液体あるいは気体か
らなる流体の流量及び２次圧力（流出側圧力）をコント
ロールするバルブに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、１次圧力（流入側圧力）が変動す
る流体の流量及び２次圧力をコントロールするに際して
は、流路の一部に流量発信器あるいは圧力発信器を設け
るとともに、流量制御バルブにはバルブの開閉を行う電
動モータあるいはエアーモータを設けて、前記流量発信
器あるいは圧力発信器で感知した流量または圧力値に関
する信号を電動モータ等に送り、その信号により電動モ
ータまたはエアーモータをコントロールしバルブの開閉
を行っていた。

【０００３】しかし、前記の方法にあっては１次圧力の
早い変化に対し、あるいは脈動のような変化に対しては
バルブの開閉が追従せず、流量あるいは２次圧を所望の
値にコントロールできなかった。また、発信器及びモー
タを使用するため装置が複雑、かつ大掛かりとなり、し
かも保守も容易ではない等の問題もあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明は前
記の点に鑑み、１次圧力の早い変化あるいは脈動変化に
対しても瞬時に反応して２次側流量及び２次圧力を一定
に保つことができ、しかも電動モータおよび発信器等の
ような複雑かつ故障し易い装置を必要とせず簡単な構造
からなって、保守が容易で耐久性にも優れるコントロー
ルバルブを提供しようとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、弁体とバル
ブ本体とよりなって、前記弁体は、筒形状の一端が拡大
して他端より大径になって両端間の側面外周に突出した
流量制御部を有するロッド部と、前記ロッド部両端の少
なくとも大径側端部に該端部外周へ鍔状に突出して設け
られたダイヤフラムとからなり、前記バルブ本体は、前
記ダイヤフラムの外周縁を固定してロッド部を軸方向に
スライド可能に弁体を収容する弁室と、前記弁室の外側
にあってダイヤフラムまたはロッド部の小径側端面によ
り弁室と仕切られた加圧室と、前記ロッド部外周と弁室
内壁面との間に形成されて、前記ロッド部が大径端部側
へスライドするに従い前記流量制御部と弁室内壁面間が
狭くなる流量制御通路部を有する被制御流体通路と、前
記ロッド部の小径端部側で被制御流体通路に連通しバル
ブ本体外面で開口する被制御流体流入口と、前記ロッド
部の大径端部側で被制御流体通路に連通しバルブ本体外
面で開口する被制御流体流出口と、前記加圧室に通じバ
ルブ本体外面で開口する加圧気体流入路とからなること
を特徴とする流体コントロールバルブに係る。

【０００６】なお、前記ダイヤフラムを、ロッド部の大
径側端部に設けられた第１ダイヤフラムと、前記第１ダ
イヤフラムより小径からなってロッド部の小径側端部に
設けられた第２ダイヤフラムとから構成し、両ダイヤフ
ラムにより加圧室を弁室と仕切ってもよい。

【０００７】

【作用】加圧室には所定圧力の加圧気体が流入して弁体
を外面側から押す。一方、一次側の被制御流体流入口か
ら被制御流体通路に入った被制御流体は、流量制御通路
部を通り、その後ロッド部の大径側端部を外方へ押した
後２次側の被制御流体流出口からバルブ本体外へ流出す
る。

【０００８】そして１次流量及び圧力が大になると、一
旦２次側流出量及び２次圧力が増大し、それと同時にロ
ッド部の大径側端部に内側から外方へ向けて加わる圧力
も増大する。そのため、ロッド部の大径側端部に内側か
ら加わる圧力が大径側端部外側にある加圧室の圧力に打
ち勝って、ロッド部が大径側端部方向に押される。そし
てダイヤフラムが変形してロッド部が大径側端部方向へ
スライドし、そのロッド部のスライドにより、流量制御
通路部が狭くなって被制御流体通路を流れる流量が減少
する。それにより２次側の被制御流体流出口から流出す
る流量が減少して２次圧力が低下し、１次側の流量及び
圧力が増大しても２次側ではその変動が抑えられる。

【０００９】逆に１次側の流量が減少して圧力が低下す
ると、被制御流体通路を流れる流体の流量減少及び圧力
低下を生じて、ロッド部の大径側端部に内側から加わる
圧力が大径側端部外側の加圧室内の圧力よりも小さくな
る。その結果、ロッド部が小径側端部方向へスライドし
て、流量制御通路部を広げ、被制御流体通路を流れる流
量を増大させる。それにより、２次側の被制御流体流出
口からの流出量が増大し、２次圧力が増大するため、１
次側の流量及び圧力が低下しても２次側ではその変動が
抑えられる。

【００１０】

【実施例】以下添付の図面に従ってこの発明を詳細に説
明する。図１はこの発明の一実施例に係るコントロール
バルブの縦断面図、図２はその実施例に用いる弁体の斜
視図、図３はその実施例の作動を説明する部分拡大断面
図、図４は他の実施例の縦断面図、図５はその実施例に
用いる弁体の斜視図、図６はその実施例の作動を説明す
る部分拡大断面図、図７はさらに他の実施例を示す要部
拡大断面図である。

【００１１】図１ないし図３に示す実施例のコントロー
ルバルブ１０は、弁体１１と、その弁体が収容されるバ
ルブ本体３１とからなる。弁体１１は、図１及び図２に
示されるように、ロッド部１２とダイヤフラム２２から
なる。ロッド部１２は、上端１３側が下端１４側よりも
大径となった縦断面形状がほぼ「Ｔ」字形からなる筒状
のもので、上下２つの半体１５，１６が螺合により一体
に組み合わされてなる。ロッド部１２の下端１４側に
は、流量制御部１７（図２及び図３に示す）が環状突出
形状に形成されている。

【００１２】ダイヤフラム２２は前記ロッド部１２の上
端部にロッド部１２と一体に形成されたものである。こ
のダイヤフラム２２はロッド部１２の上端部外周に鍔状
に突出して、その外周縁２３が厚肉となっている。ダイ
ヤフラム２２及びロッド部１２は、各種のゴムあるいは
樹脂から構成されるが、なかでも耐薬品性、耐腐蝕性の
高いフッ素ゴムあるいはフッ素樹脂からなるものが好ま
しい。

【００１３】バルブ本体３１は、第１ブロック３２と第
２ブロック４２間に第３ブロック５２を挟んだ３層構造
の円筒状からなり、フッ素樹脂等耐腐蝕性及び耐薬品性
の高い樹脂から構成される。第１ブロック３２及び第２
ブロック４２内には、加圧気体流入路３３，４３と加圧
室３４，４４が形成されている。加圧気体流入路３３，
４３は一端がバルブ本体外面で開口し、他端が加圧室３
４，４４に通じている。一方加圧室３４，４４は、第３
ブロック５２との合わせ面４０，３０で開口している。
第１ブロックの加圧室３４は、ダイヤフラム２２の外周
縁２３を除いた部分とほぼ等しい径からなり、第２ブロ
ックの加圧室４４は、前記ロッド部１２下端１４外径と
ほぼ等しい径からなる。また第２ブロックの加圧室４４
の外周には第３ブロック５２との合わせ面３０にシール
用リング５７が嵌着されている。

【００１４】第３ブロック５２は、バルブ本体３１の中
間部を構成するもので、中央には内部を貫通する弁室５
３が形成されている。弁室５３は、中間部が細くなって
ほぼ「エ」字形の縦断面形状をした貫通穴からなるもの
で、ロッド部１２の外径より大となっている。弁室５３
両端の内径は、第１ブロック３２の加圧室３４内径とほ
ぼ等しくされ、また第１ブロック３２との合わせ面には
弁室５３外周に凹溝５５が形成されている。

【００１５】前記凹溝５５にダイヤフラム２２の外周縁
２３が嵌着されて弁体１１が弁室５３内に収容され、そ
の後各ブロック３２，４２，５２が組み合わされて一体
にされる。バルブ本体３１内に収容された弁体１１のロ
ッド部１２外周面と、弁室５３内壁面間には被制御流体
通路５６が形成される。その被制御流体通路５６におい
て、前記弁体ロッド部１２の流量制御部１７に対向する
弁室内壁面５４（図３に示す）との間が流量制御通路部
５８になる。また、被制御流体通路５６は、ロッド部１
２の小径端部側において被制御流体流入口５９に通じ、
他方ロッド部１２の大径側端部において被制御流体流出
口６０に通じている。

【００１６】このようにしてなるコントロールバルブ１
０は、流量及び圧力を制御したい気体あるいは液体から
なる被制御流体の供給源に、パイプを介して被制御流体
流入口５９が接続され、その被制御流体流入口５９から
内部に被制御流体が送り込まれる。また、加圧気体流入
路３３，４３からは、一定圧力に加圧された気体、たと
えば圧縮空気が吹き込まれる。この加圧気体の圧力は、
被制御流体の２次側流量及び圧力等により定められる。

【００１７】前記加圧気体は、加圧室３４，４４内に到
りダイヤフラム２２及びロッド部１２の小径側端面を外
側から押す。また、被制御流体は、被制御流体通路５６
内の流体制御通路部５８を通り、ロッド部１２の大径側
端部を外側へ押した後被制御流体流出口６０からコント
ロールバルブ１０外へ流出する。

【００１８】そして、被制御流体の１次側流量あるいは
圧力が変動した場合には次のように作動する。まず流量
あるいは１次圧力が増大した場合について説明する。そ
の場合には、初めに被制御流体流出口６０から流出する
流量および２次圧力が増大する。

【００１９】しかし、それと同時に前記ロッド部１２端
部の大径側端部に内側から加わる圧力も増大するため、
その内圧がロッド部の大径側端部外側にある加圧室３４
の圧力に打ち勝ってロッド部１２が大径側端部方向に押
される。そして鎖線のようにダイヤフラム２２が変形し
てロッド部１２が大径側端部方向へスライドし、それに
より流量制御通路部５８が狭くなって被制御流体通路５
６を流れる流量が減少する。その結果、２次側の被制御
流体流出口６０から流出する流量が減少して２次圧力が
低下し、２次側の流量及び圧力変動が抑えられる。

【００２０】一方、１次側流量及び圧力が減少した場合
には、被制御流体流出口６０から流出する流量及び２次
圧力が一旦減少する。しかし、それと同時に前記ロッド
部１２端部の大径側端部に内側から加わる圧力が低下し
て加圧室３４の圧力よりも低下するため、ロッド部１２
が小径側端部方向に押されてスライドする。それにより
流量制御通路部５８が広くなって被制御流体通路５６を
流れる流量が増大する。その結果、２次側の被制御流体
流出口６０から流出する流量が増大して２次圧力が増大
し、２次側の流量及び圧力変動が抑えられる。

【００２１】図４ないし図６に他の実施例を示す。この
実施例のコントロールバルブ７０は、弁体７１がロッド
部７２の大径側端部に第１のダイヤフラム７４、小径側
端部に第２のダイヤフラム７６を有するものである。図
中７８はバルブ本体、７９，８０は加圧室、８１は弁
室、８２は流量制御部、８３は流量制御通路部、８４は
被制御流体通路、８５，８６は加圧気体流入路、８７は
被制御流体流入口、８８は被制御流体流出口である。こ
の実施例においては、弁室８１と加圧室７９，８０と
は、第１ダイヤフラム７４，第２ダイヤフラム７６によ
り仕切られている。

【００２２】前記各実施例において、ロッド部の小径端
部側加圧室４４，８０に通じる加圧気体流入路４３，８
６を開放状態にして、加圧室４４，８０の圧力を大気圧
と等しくして用いてもよい。しかし、前記のように弁体
両外側の加圧室３４，７９，４４，８０を加圧気体で加
圧するようにすれば、より効率良く被制御流体をコント
ロールすることができ、より好ましい。

【００２３】また、図７にはさらに他の実施例の要部を
示す。この実施例は、弁体８９両外側の２つの加圧室９
２，９３を、弁体８９のロッド部９０を貫通させた連通
孔９１で連結して、１個の加圧気体流入路９４から２個
の加圧室９２，９３に加圧気体が流入するようにしたも
ので，他の部分は前記図４ないし図６に示した実施例の
コントロールバルブ７０と同様である。

【００２４】なお、前記各実施例において、ロッド部の
小径端部側加圧室４４，８０，９３にスプリング（図示
せず）を配置して、弁体１１，７１，８９をロッド部の
大径端部側へ付勢するようにしてもよい。そのスプリン
グにより、微小圧の変動に対してもより確実にコントロ
ールできるようになる。

【００２５】

【発明の効果】以上図示し説明したように、この発明に
よれば、きわめて簡単な構造により流体の２次側流量及
び２次圧力をコントロールすることができ、耐久性及び
保守性に優れる。しかも、耐腐蝕性あるいは耐薬品性の
高い材質からコントロールバルブを構成することもでき
るため、極めて有用である。さらに、コントロールバル
ブに作動用の加圧気体を供給するだけで作動し、また供
給する加圧気体の圧力をコントロールすることにより、
２次側の流量及び圧力を容易にコントロールできる。そ
のため、コントロールバルブとパイプで連結されてコン
トロールバルブから離れた位置にある加圧気体供給源の
位置で、あるいはコントロールバルブと加圧気体供給源
間の所望位置で加圧気体の圧力をコントロールするだけ
で２次側の流量及び圧力をコントロールでき、遠隔操作
も極めて容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係るコントロールバルブ
の縦断面図である。

【図２】その実施例に用いる弁体の斜視図である。

【図３】その実施例の作動を説明する部分拡大断面図で
ある。

【図４】他の実施例の縦断面図である。

【図５】その実施例に用いる弁体の斜視図である。

【図６】その実施例の作動を説明する部分拡大断面図で
ある。

【図７】さらに他の実施例を示す要部拡大断面図であ
る。

【符号の説明】

１１ 弁体 １２ ロッド部 １７ 流量制御部 ２２ ダイヤフラム ３１ バルブ本体 ３３，３４ 加圧気体流入路 ３４，４４ 加圧室 ５３ 弁室 ５６ 被制御流体通路 ５８ 流量制御通路部 ５９ 被制御流体流入口 ６０ 被制御流体流出口

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁体とバルブ本体とよりなって、 前記弁体は、筒形状の一端が拡大して他端より大径にな
   って両端間の側面外周に突出した流量制御部を有するロ
   ッド部と、前記ロッド部両端の少なくとも大径側端部に
   該端部外周へ鍔状に突出して設けられたダイヤフラムと
   からなり、 前記バルブ本体は、前記ダイヤフラムの外周縁を固定し
   てロッド部を軸方向にスライド可能に弁体を収容する弁
   室と、前記弁室の外側にあってダイヤフラムまたはロッ
   ド部の小径側端面により弁室と仕切られた加圧室と、前
   記ロッド部外周と弁室内壁面との間に形成されて、前記
   ロッド部が大径端部側へスライドするに従い前記流量制
   御部と弁室内壁面間が狭くなる流量制御通路部を有する
   被制御流体通路と、前記ロッド部の小径端部側で被制御
   流体通路に連通しバルブ本体外面で開口する被制御流体
   流入口と、前記ロッド部の大径端部側で被制御流体通路
   に連通しバルブ本体外面で開口する被制御流体流出口
   と、前記加圧室に通じバルブ本体外面で開口する加圧気
   体流入路とからなることを特徴とする流体コントロール
   バルブ。
2. 【請求項２】 請求項１において、ダイヤフラムがロッ
   ド部の大径側端部に設けられた第１ダイヤフラムと、前
   記第１ダイヤフラムより小径からなってロッド部の小径
   側端部に設けられた第２ダイヤフラムとからなり、加圧
   室が両ダイヤフラムにより弁室と仕切られたことを特徴
   とする流体コントロールバルブ。