JP2000283328A

JP2000283328A - 流体制御器

Info

Publication number: JP2000283328A
Application number: JP11089323A
Authority: JP
Inventors: Michio Yamaji; 道雄山路; Tsutomu Shinohara; 努篠原
Original assignee: Fujikin Inc
Current assignee: Fujikin Inc
Priority date: 1999-03-30
Filing date: 1999-03-30
Publication date: 2000-10-13
Anticipated expiration: 2019-03-30
Also published as: JP4452901B2

Abstract

(57)【要約】【課題】単独で流量の２段階調整を行うことができる
流体制御器を提供する。【解決手段】弾性部材7 の付勢力に抗して弁棒5 を所
定量移動させる弁棒移動手段8 が、弁棒5 に上下移動不
可能に取り付けられた円板状固定ピストン17と、弁棒5
に上下移動可能に取り付けられた円筒状可動ピストン18
と、固定ピストン17を弾性部材7 の付勢力に抗して移動
させる固定ピストン駆動手段19と、可動ピストン18を移
動させることによりこれを介して固定ピストン17を移動
させる可動ピストン駆動手段20と、可動ピストン18頂部
に設けられて弁棒5 を所定位置に停止させる可動ストッ
パ21と、流体制御器1 の固定部分に設けられて弁棒5 を
所定位置に停止させる固定ストッパ14とを備えており、
弁棒5 を閉位置、大流量開位置およびこれら両位置の間
にある小流量開位置のいずれかに位置させることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、流体制御器に関
し、特に、流量の２段階調整を可能とする流体制御器に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、流量の２段階調整を行う流体制御
装置としては、大流量の流体を流すことができる流路を
有しかつその流路の開閉を行う第１流体制御器と、小流
量の流体を流すことができる流路を有しかつその流路の
開閉を行う第２流体制御器とを並列に接続し、これら２
つの流体制御器の流路を適宜開閉することにより行うも
のが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の流体制御装置で
は、流体制御器２つ分のスペースと配管が必要となるこ
とから、装置の設置面積や流路の容積を減少させるとい
う要求性能を満たすことができなかった。

【０００４】この発明の目的は、従来１段階調整しか行
えなかった流体制御器と外観形状が同様の１つの機能部
材であるにもかかわらず、流量の２段階調整を行うこと
ができる流体制御器を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段および発明の効果】この発
明による流体制御器は、流体通路が設けられた弁箱と、
弁箱上部に設けられたケーシングと、流体通路を開閉す
る弁体を上下移動させる弁棒と、弁棒を所定方向に付勢
する弾性部材と、弾性部材の付勢力に抗して弁棒を所定
量移動させる弁棒移動手段とを備えている流体制御器に
おいて、弁棒移動手段が、弁棒に上下移動不可能に取り
付けられた固定ピストンと、弁棒に上下移動可能に取り
付けられた可動ピストンと、固定ピストンを弾性部材の
付勢力に抗して移動させる固定ピストン駆動手段と、可
動ピストンを弁棒軸方向に移動させることにより可動ピ
ストンを介して固定ピストンを移動させる可動ピストン
駆動手段と、可動ピストンに設けられて弁棒を所定位置
に停止させる可動ストッパと、流体制御器の固定部分に
設けられて弁棒を所定位置に停止させる固定ストッパと
を備えており、弁棒を閉位置、大流量開位置およびこれ
ら両位置の間にある小流量開位置のいずれかに位置させ
ることができることを特徴とするものである。

【０００６】この発明の流体制御器によると、弁棒は、
固定ピストン駆動手段および可動ピストン駆動手段が共
にオフのときの第１の位置と、固定ピストン駆動手段が
オンのときの第２の位置と、可動ピストン駆動手段がオ
ンのときの第３の位置とに停止して保持されるので、各
位置を閉位置、大流量開位置および小流量開位置のいず
れかに対応させることができ、流量の２段階調整を行う
ことができる。

【０００７】可動ピストンは、底壁および頂壁を有する
円筒状とされ、固定ピストンは、可動ピストンの内部に
位置させられていることが好ましい。このようにする
と、可動ピストンは、固定ピストン用のシリンダを兼ね
ることとなり、２つのピストンをコンパクトにケーシン
グ内に納めることができる。

【０００８】弾性部材は、弁棒を下向きに付勢してお
り、弁棒は、固定ピストン駆動手段および可動ピストン
駆動手段がオフのときに弾性部材の弾性力によって閉位
置に保持され、固定ピストン駆動手段がオンとされて可
動ストッパに当接することにより小流量開位置に保持さ
れ、可動ピストン駆動手段がオンとされて固定ストッパ
に当接することにより大流量開位置に保持されることが
ある。このように構成された流体制御器は、常時閉でか
つ流量の２段階調整を行うことができるバルブとなる。
しかしながら、この発明の流体制御器は、常時大流量開
位置に保持されてかつ流量の２段階調整を行うことがで
きるバルブとすることも可能である。

【０００９】可動ストッパは、例えば、可動ピストンの
頂壁に設けられた貫通めねじ部に上下位置調整可能にね
じ込まれており、弁棒上端に当接することにより弁棒の
移動を停止させるものとされる。このようにすると、可
動ストッパの上下位置を調整することにより、小流量時
の流量の微調整を行うことができる。

【００１０】そして、可動ストッパは、ケーシングの頂
壁より上方に突出したフランジ部を有しており、このフ
ランジ部と可動ピストン頂壁との間に弾性部材が介在さ
れていることが好ましい。このようにすると、可動スト
ッパと貫通めねじ部との間のがたつきがなくなり、がた
つきに伴う小流量時の流量の変動が防止される。

【００１１】固定ピストン駆動手段は、例えば、可動ピ
ストン底壁と固定ピストン下面との間に形成された小流
量時空気導入室に圧縮空気を導入するもので、ケーシン
グの底壁側面に設けられて圧縮空気源に接続される小流
量ポートと、小流量ポートからケーシングの底壁内部を
通って底壁周縁部に至るケーシング底壁内通路と、ケー
シング底壁内通路の外端部分からケーシングの周壁内部
を通って上方にのび上端がケーシング内周面に開口して
いるケーシング周壁内通路と、可動ピストン周壁を貫通
してケーシング周壁内通路の上端開口から小流量時空気
導入室に通じる可動ピストン内通路とを備えている構成
とされる。しかしながら、固定ピストン駆動手段は、空
気以外の流体によって駆動するものでもよく、また、電
磁力を用いたものであってもよい。

【００１２】可動ピストン駆動手段は、例えば、ケーシ
ング底壁と可動ピストン底壁との間に形成された大流量
時空気導入室に圧縮空気を導入するもので、ケーシング
の底壁に設けられて圧縮空気源に接続される大流量ポー
トと、大流量ポートからケーシングの底壁内部を通って
大流量時空気導入室に通じるケーシング底壁内通路とを
備えている構成とされる。しかしながら、可動ピストン
駆動手段は、空気以外の流体によって駆動するものでも
よく、また、電磁力を用いたものであってもよい。

【００１３】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を、以下図
面を参照して説明する。

【００１４】この発明による流体制御器(1) は、図１か
ら図４までに示すように、流体流入通路(2a)および流体
流出通路(2b)が設けられた弁箱(2) と、弁箱(2) 上部に
固定されたボンネット(3) と、ボンネット(3) 上端部に
固定されたケーシング(4) と、ボンネット(3) に上下移
動自在に挿通されてその上部がケーシング(4) 内にある
弁棒(5) と、弁棒(5) の上下移動に伴って流体流入通路
(2a)を開閉するダイヤフラム（弁体）(6) と、弁棒(5)
を所定方向（この実施形態では下向き）に付勢する弾性
部材としての圧縮コイルばね(7) と、圧縮コイルばね
(7) の付勢力に抗して弁棒(5) を２段階に移動させる弁
棒移動手段(8) とを備えており、弁棒移動手段(8) が後
述するように構成されることにより、弁棒(5) を閉位
置、大流量開位置およびこれら両位置の間にある小流量
開位置のいずれかに位置させることができるものであ
る。図１は、弁棒(5) が閉位置にあるとき、図２および
図３は、弁棒(5) が小流量開位置にあるとき、図４は、
弁棒(5) が大流量開位置にあるときを示している。

【００１５】ボンネット(3) は、弁箱(2) の上端部に設
けられた上向きに開口した凹所にその下端部が嵌め入れ
られており、ボンネットナット(9) により弁箱(2) に固
定されている。ケーシング(4) は、上向きに開口した下
部ケーシング(10)と、下向きに開口した上部ケーシング
(11)とがねじ合わされることにより一体化されたもので
ある。ボンネット(3) は、その上部が下部ケーシング(1
0)の底壁に設けられたボンネット挿通孔に流体密に挿通
されており、下部ケーシング(10)の底壁より上方に突出
したボンネット(3) の上端部に止め輪(12)が嵌められる
ことにより、ボンネット(3) とケーシング(4) とが結合
されている。

【００１６】弁棒(5) 下端部には、フランジ部(5a)が設
けられており、ボンネット(3) の内径は、上端部分が弁
棒(5) よりもわずかに大きく、下端部分が弁棒(5) のフ
ランジ部(5a)よりもわずかに大きく、中間部分が弁棒
(5) のフランジ部(5a)より小さくかつ弁棒(5) より大き
く形成されている。これにより、弁棒(5) がボンネット
(3) の上端部分に流体密にかつ上下移動可能に挿通され
るとともに、上端部分と中間部分との間に、上側の段部
(13)が、下端部分と中間部分との間に、下側の段部(14)
が形成されている。圧縮コイルばね(7) は、ボンネット
(3) の中間部分の内周部に収納され、上側の段部(13)と
弁棒(5) のフランジ部(5a)とにより受け止められてい
る。

【００１７】弁棒(5) のフランジ部(5a)の下面には、ダ
イアフラム押さえ(15)が固定されており、ダイヤフラム
(6) は、図１に示す閉位置において、圧縮コイルばね
(7) の弾性力によって下向きに付勢されたダイアフラム
押さえ(15)に押さえられることにより、弁箱(2) の流体
流入通路(2a)の開口に設けられた環状の弁座(16)に押し
付けられている。

【００１８】弁棒移動手段(8) は、弁棒(5) に上下移動
不可能に取り付けられた固定ピストン(17)と、弁棒(5)
に上下移動可能に取り付けられた可動ピストン(18)と、
固定ピストン(17)を圧縮コイルばね(7) の付勢力に抗し
て空気圧により上方に移動させる固定ピストン駆動手段
(19)と、可動ピストン(18)を上方に移動させることによ
り可動ピストン(18)を介して固定ピストン(17)を空気圧
により上方に移動させる可動ピストン駆動手段(20)と、
可動ピストン(18)に設けられて弁棒(5) を所定位置に停
止させる可動ストッパ(21)と、ボンネット(3) に設けら
れて弁棒(5) を所定位置に停止させる固定ストッパ（ボ
ンネット(3) の下側段部）(14)とを備えている。

【００１９】可動ピストン(18)は、有底円筒体(22)の頂
部開口に円板状頂壁(23)が嵌め入れられることにより、
底壁(22a) および頂壁(23)を有する円筒状に形成された
のもので、ケーシング(4) 内に上下移動可能にかつ流体
密に嵌め入れられている。弁棒(5) は、可動ピストン(1
8)の底壁(22a) を貫通して上方にのびかつその上端と可
動ピストン(18)の頂壁(23)の下面との間に間隙が存在す
るように形成されている。図１に示す閉位置では、可動
ピストン(18)は、圧縮コイルばね(7) により下向きに付
勢されている弁棒(5) と一体となっている固定ピストン
(17)に下向きに押されることにより、その底壁(22a) 下
面の環状の下方突出縁部が、ケーシング(4) の底壁上面
に当接している。

【００２０】固定ピストン(17)は、環状の下方突出縁部
を有する円板状に形成されて、止め輪(24)により弁棒
(5) の上端部に取り付けられており、可動ピストン(18)
の内部空間に上下移動可能にかつ流体密に嵌め入れられ
ている。

【００２１】固定ピストン駆動手段(19)は、可動ピスト
ン(18)底壁と固定ピストン(17)下面との間に形成された
小流量時空気導入室(25)に圧縮空気を導入するもので、
ケーシング(4) の底壁側面に設けられて圧縮空気源に接
続される小流量ポート(26)と、小流量ポート(26)からケ
ーシング(4) の底壁内部を通って底壁周縁部に至るケー
シング底壁内通路(27)と、ケーシング底壁内通路(27)の
外端部分からケーシング(27)の周壁内部を通って上方に
のび上端がケーシング(4) 内周面に開口しているケーシ
ング周壁内通路(28)と、可動ピストン(18)周壁を貫通し
てケーシング周壁内通路(28)の上端開口から小流量時空
気導入室(25)に通じる可動ピストン内通路(29)とを備え
ている。

【００２２】可動ピストン駆動手段(20)は、ケーシング
(4) 底壁と可動ピストン(18)底壁との間に形成された大
流量時空気導入室(30)に圧縮空気を導入するもので、ケ
ーシング(4) の底壁に設けられて圧縮空気源に接続され
る大流量ポート(31)と、大流量ポート(31)からケーシン
グ(4) の底壁内部を通って大流量時空気導入室(30)に通
じるケーシング底壁内通路(32)とを備えている。

【００２３】小流量ポート(26)と大流量ポート(31)と
は、同レベルに設けられており、この実施形態では、図
３に示すように、大流量ポート(31)がケーシング(4) の
右の部分に設けられ、小流量ポート(26)は、大流量ポー
ト(31)より上から見て反時計方向に９０゜回転した位置
にある。小流量ポート(26)と大流量ポート(31)との位置
関係は、この流体制御器(1) が設置される場所に応じて
変更できることはもちろんである。

【００２４】可動ストッパ(21)は、フランジ部(34)を上
端に有する円柱状で、その下部に、可動ピストン(18)の
頂壁に設けられた貫通めねじ部(33)に上下位置調整可能
にねじ込まれるおねじ部(35)を有している。貫通めねじ
部(33)および可動ストッパ(21)は、弁棒(5) と同心の軸
を有している。

【００２５】可動ストッパ(21)のフランジ部(34)は、ケ
ーシング(4) の頂壁より上方に突出しており、このフラ
ンジ部(34)と可動ピストン(18)頂壁との間に、ねじ合わ
せ部分のがたつきを防止する圧縮コイルばね（弾性部
材）(36)が介在されている。

【００２６】固定ストッパとしては、弁棒(5) のフラン
ジ部(5a)が当接するようになされたボンネット(3) の下
側段部(14)が使用されている。固定ストッパ(14)は、流
体制御器(1) の固定部分に設けられて弁棒(5) を直接に
または他の部材を介して停止させるものであれば、種々
の変更が可能であり、例えば、ケーシング(4) に設けて
もよく、また、ケーシング(4) 頂壁自体が可動ピストン
(18)を停止させるものであってもよい。

【００２７】この発明による流体制御器(1) によると、
流路閉の状態のときに、小流量ポート(26)から小流量時
空気導入室(25)内に圧縮空気が導入されると、図３に示
すように、固定ピストン(17)が上方に移動し、これに伴
って、弁棒(5) も上方に移動する。この結果、弁棒(5)
上端が可動ストッパ(21)の下端に当接する。可動ピスト
ン(18)は、その底壁(22a) が小流量時空気導入室(25)内
の圧縮空気により固定ピストン(17)を上向きに押すのと
同じ大きさで下向きに押されていることにより、上方へ
の移動が阻止されている。したがって、可動ピストン(1
8)に固定されている可動ストッパ(21)は、弁棒(5) によ
って上向きに移動させられることなく、その位置にとど
まり、弁棒(5) は、小流量開位置に保持される。

【００２８】また、流路閉の状態のときに、大流量ポー
ト(31)から大流量時空気導入室(30)内に圧縮空気を導入
すると、図４に示すように、可動ピストン(18)が上方に
移動し、可動ピストン(18)の底壁(22a) 上面が固定ピス
トン(17)の下面に当接する。これにより、固定ピストン
(17)は、可動ピストン(18)と一体となって、上方に移動
し、これに伴って、弁棒(5) も上方に移動する。この結
果、弁棒(5) 上端が可動ストッパ(21)の下端に当接す
る。小流量時空気導入室(25)内には圧縮空気がないの
で、可動ピストン(18)を下向きに押す空気圧力は存在せ
ず、したがって、可動ピストン(18)および固定ピストン
(17)は、さらに上方へ移動する。そして、弁棒(5) は、
そのフランジ部(5a)がボンネット(3) の下側段部(14)に
当接するまで上方へ移動し、そこで停止して大流量開位
置に保持される。

【００２９】こうして、この発明による流体制御器(1)
によると、小流量ポート(26)からの圧縮空気導入、大流
量ポート(31)からの圧縮空気導入および空気導入なしの
いずれかを選択することにより、小流量開位置、大流量
開位置および閉位置のいずれかに弁棒(5) を保持するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による流体制御器の流路閉状態を示す
断面図である。

【図２】この発明による流体制御器の小流量開状態を示
す断面図である。

【図３】図２のIII-III 線に沿う断面図である。

【図４】この発明による流体制御器の大流量開状態を示
す断面図である。

【符号の説明】

(1) 流体制御器 (2) 弁箱 (2a) 流体流入通路 (4) ケーシング (5) 弁棒 (7) 圧縮コイルばね（弾性部材） (8) 弁棒移動手段 (14) 下側の段部（固定ストッパ） (17) 固定ピストン (18) 可動ピストン (19) 固定ピストン駆動手段 (20) 可動ピストン駆動手段 (21) 可動ストッパ (25) 小流量時空気導入室 (26) 小流量ポート (27) 底壁内通路 (28) 周壁内通路 (29) 可動ピストン内通路 (30) 大流量時空気導入室 (31) 大流量ポート (32) ケーシング底壁内通路 (33) 貫通めねじ部 (34) フランジ部 (36) 圧縮コイルばね（弾性部材）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流体通路(2a)が設けられた弁箱(2) と、
弁箱(2) 上部に設けられたケーシング(4) と、流体通路
(2a)を開閉する弁体(6) を上下移動させる弁棒(5) と、
弁棒(5) を所定方向に付勢する弾性部材(7) と、弾性部
材(7) の付勢力に抗して弁棒(5) を所定量移動させる弁
棒移動手段(8) とを備えている流体制御器において、弁棒移動手段(8) が、弁棒(5) に上下移動不可能に取り
付けられた固定ピストン(17)と、弁棒(5) に上下移動可
能に取り付けられた可動ピストン(18)と、固定ピストン
(17)を弾性部材(7) の付勢力に抗して移動させる固定ピ
ストン駆動手段(19)と、可動ピストン(18)を弁棒軸方向
に移動させることにより可動ピストン(18)を介して固定
ピストン(17)を移動させる可動ピストン駆動手段(20)
と、可動ピストン(18)に設けられて弁棒(5) を所定位置
に停止させる可動ストッパ(21)と、流体制御器(1) の固
定部分に設けられて弁棒(5) を所定位置に停止させる固
定ストッパ(14)とを備えており、弁棒(5) を閉位置、大
流量開位置およびこれら両位置の間にある小流量開位置
のいずれかに位置させることができることを特徴とする
流体制御器。
【請求項２】可動ピストン(18)は、底壁(22a) および
頂壁(23)を有する円筒状とされ、固定ピストン(17)は、
可動ピストン(18)の内部に位置させられている請求項１
の流体制御器。
【請求項３】弾性部材(7) は、弁棒(5) を下向きに付
勢しており、弁棒(5) は、固定ピストン駆動手段(19)お
よび可動ピストン駆動手段(20)がオフのときに弾性部材
(7) の弾性力によって閉位置に保持され、固定ピストン
駆動手段(19)がオンのときに可動ストッパ(21)に当接す
ることによって小流量開位置に保持され、可動ピストン
駆動手段(20)がオンのときに固定ストッパ(14)に当接す
ることによって大流量開位置に保持される請求項２の流
体制御器。
【請求項４】可動ストッパ(21)は、可動ピストン(18)
の頂壁(23)に設けられた貫通めねじ部(33)に上下位置調
整可能にねじ込まれており、弁棒(5) 上端に当接するこ
とにより弁棒(5) の移動を停止させるものである請求項
３の流体制御器。
【請求項５】可動ストッパ(21)は、ケーシング(4) の
頂壁より上方に突出したフランジ部(34)を有しており、
このフランジ部(34)と可動ピストン(18)頂壁との間に弾
性部材(36)が介在されている請求項４の流体制御器。
【請求項６】固定ピストン駆動手段(19)は、可動ピス
トン(18)底壁と固定ピストン(17)下面との間に形成され
た小流量時空気導入室(25)に圧縮空気を導入するもの
で、ケーシング(4) の底壁側面に設けられて圧縮空気源
に接続される小流量ポート(26)と、小流量ポート(26)か
らケーシング(4) の底壁内部を通って底壁周縁部に至る
ケーシング底壁内通路(27)と、ケーシング底壁内通路(2
7)の外端部分からケーシング(4) の周壁内部を通って上
方にのび上端がケーシング(4) 内周面に開口しているケ
ーシング周壁内通路(28)と、可動ピストン(18)周壁を貫
通してケーシング周壁内通路(28)の上端開口から小流量
時空気導入室(25)に通じる可動ピストン内通路(29)とを
備えている請求項３の流体制御器。
【請求項７】可動ピストン駆動手段(20)は、ケーシン
グ(4) 底壁と可動ピストン(18)底壁との間に形成された
大流量時空気導入室(30)に圧縮空気を導入するもので、
ケーシング(4) の底壁に設けられて圧縮空気源に接続さ
れる大流量ポート(31)と、大流量ポート(31)からケーシ
ング(4) の底壁内部を通って大流量時空気導入室(30)に
通じるケーシング底壁内通路(32)とを備えている請求項
３の流体制御器。