JPH0112043Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は弁体駆動装置に係り、例えばボール弁
等の弁体を大径シリンダ部と小径シリンダ部を有
するシリンダを用いて二段階に開閉するととも
に、該シリンダに対して流体を給排制御する切換
弁の排出ポートに逆止弁を設け、これによりシリ
ンダ室が排出ポートに接続されたときにシリンダ
室外の流体がシリンダ室内に逆流してシリンダ室
内にゴミや水が侵入するといつた不都合を確実に
防止することができるようにした弁体駆動装置を
提供することを目的とする。

一般に油液等の定量給液に用いられる定量給液
装置には、例えばボール弁等の弁部をピストン・
シリンダ機構からなる弁体駆動装置によつて開閉
駆動する構成の定量弁がよく用いられるが、定量
給液精度の向上と締切時のウオータハンマを防止
するため、弁体駆動装置として例えば径の異なる
一対のシリンダ部に大径ピストンと小径ピストン
を摺動自在に嵌装した二段駆動型のピストン・シ
リンダ機構が用いられることがある。

しかるに、従来の二段駆動型の弁体駆動装置
は、弁体が二段閉弁されるときに大径ピストンと
小径ピストンとの間のシリンダ室の容積が増大し
て該室内が負圧となり、そのため電磁弁の排出ポ
ートを介してシリンダ室内に大気が吸い込まれて
しまい、この吸い込みが繰り返されるうちにシリ
ンダ室内壁に大気中のゴミや水分等が付着して溜
まり、ピストンの動きが悪くなつたり、特に寒冷
地では水分がシリンダ室内で凍結してしまいピス
トンが動かなくなつてしまつたり、さらにはシリ
ンダ室内壁が腐蝕されて錆を生じ、シリンダが使
いものにならなくなることがある等の欠点を有し
ていた。

本考案は上記欠点を除去したものであり、以下
図面とともにその一実施例につき説明する。第１
図は本考案になる弁体駆動装置を適用した定量弁
の一実施例の全閉時の概略構成図、第２，３図は
上記弁体駆動装置の夫々半開時及び全開時の動作
を説明するための要部概略構成図、第４図は弁体
の二段開閉動作を説明するためのダイヤグラムを
示す。

第１図中、定量弁１は、例えば油液等の給送配
管２中に設けられており、この定量弁１はプリセ
ツトカウンタ等の定量制御部３からの信号により
二段階に開閉駆動される。定量弁１は、本実施例
の場合、例えばボール弁等の弁部４を二段階動作
型のピストン・シリンダ機構からなる弁体駆動装
置５によつて開閉駆動する構成とされている。こ
の弁体駆動装置５は、大小一対のシリンダ部６
ａ，６ｂからなるシリンダ６内に大径ピストン７
ａと小径ピストン７ｂを嵌装してあり、３個のシ
リンダ室８，９，１０に対する作動空気の給排を
２個の電磁切換弁１１，１２によつて切換制御す
る構成とされている。第１のシリンダ室８は大径
ピストン７ａの右端（第１図中）側により画成さ
れており、第２のシリンダ室９は大径ピストン７
ａと小径ピストン７ｂとの間に画成されている。
又第３のシリンダ室１０は小径ピストン７ｂの左
端側により画成されている。電磁切換弁１１，１
２は夫々第１図中１点鎖線で示すケーシング１９
内に収納され、ケーシング１９の接続口１９ａ〜
１９ｇと接続されている。尚、接続口１９ａは第
３のシリンダ室１０、接続口１９ｂは第２のシリ
ンダ室９、接続口１９ｃは第１のシリンダ室８と
連通している。又接続口１９ｄ，１９ｇは大気開
放とされているが、接続口１９ｅは空気源１３に
接続されており、接続口１９ｆは後述する可変絞
り１７、逆止弁１８と接続されている。

第１の電磁切換弁１１は第１のシリンダ室８に
対する空気の給排を制御し、第２の電磁切換弁１
２は第２のシリンダ室９と第３のシリンダ室１０
に対する空気の給排を同時に制御する。

定量給液開始とともに先ず第１の電磁切換弁１
１が通電されて切換わり、第１のシリンダ室８に
例えば空気等の気体を圧縮するコンプレツサ等よ
りなる空気源１３からの圧縮空気が供給される。
その結果、大径ピストン７ａは小径ピストン７ｂ
を押しつつ第１図中左方に変位し、第２図に示す
如くストツパナツト１４が係止される位置で停止
する。このときの小径ピストン７ｂの変位はロツ
ド１５、リンク１６を介して弁軸４ａに伝えら
れ、弁軸４ａは所定角度回動される。これにより
弁部４は第１段開弁され、半開状態とされる。

第１段開弁後定量制御部３からの信号により第
２の電磁切換弁１２が通電されて切換わり、大径
ピストン７ａと小径ピストン７ｂとの間の第２の
シリンダ室９に圧縮された空気が供給される。そ
の結果、小径ピストン７ｂが単独で第２図中左方
に変位し、弁軸４ａの回動に伴ない弁部４は全開
とされる。小径ピストン７ｂは、第３図に示す如
く小径シリンダ部６ｂの内壁端部に当接して係止
される。

流量計２ａによつて計量された給液量が、定量
制御部３に予め設定した定量値よりも一定量少な
い所定値に達すると、第４図中時刻t₁において、
定量制御部３からの信号により第２の電磁切換弁
１２に対する通電が断たれる。そして、切換弁１
２の切換えによつて第３のシリンダ室１０が空気
源１３に、又第２のシリンダ室９が大気に連通す
る。その結果、小径ピストン７ｂは第３のシリン
ダ室１０内の圧縮空気により第３図中右方に押動
され、第２のシリンダ室９内の空気を切換弁１２
の排出ポート１２ａから排気しつつ大径ピストン
７ａに当接係止されるまで変位する。

尚、このときの小径ピストン７ｂの移動速度
は、排出ポート１２ａに連通接続した可変絞り１
７によつて適宜速度に可変調整される。

そして、給液量が所定の給液量（定量値）に達
すると、第４図中時刻t₂において第１の電磁切換
弁１１に対する通電が断たれ、第１のシリンダ室
８は大気に連通する。その結果、大径ピストン７
ａは小径ピストン７ｂに押されて第１図中右方の
摺動限位置に摺動復帰する。これにより、弁部４
は全閉駆動され、第２段閉弁がなされる。このと
きの全閉動作は全開状態からではなく半開状態か
ら行なわれるためウオータハンマは小さく、しか
も定量信号が出されてから全閉されるまでの時間
間隔は短いので、給液行過量は少ない。

次に、本考案の要部である逆止弁１８につき説
明する。

逆止弁１８は、第２の電磁切換弁１２の排気ポ
ート１２ａに可変絞り１７と直列に接続してあ
り、第２のシリンダ室９への大気の吸い込みを防
止する。この大気の吸い込みは、第２のシリンダ
室９が負圧にならない限り生じないものである
が、第１段閉弁がなされた時点でV₁であつた第
２のシリンダ室９の容積は、第２段閉弁動作が開
始され大径ピストン７ａが第２図中右方に変位す
るにつれ徐々に増大し最終的にはV₂となる。こ
のため第２段閉弁動作とともに第２のシリンダ室
９内の圧力は徐々に減圧されることになり、従来
装置では殆どのものが第２段閉弁終了時に第２の
シリンダ室９内が負圧になつていた。

ここで、第１段閉弁後のシリンダ室９の容積
V₁と第２段閉弁後のシリンダ室９の容積V₂の容
積比V₂／V₁は既知であるから、第２段閉弁後の
シリンダ室９内の圧力P₂が大気圧程度となるた
めに必要な第１段閉弁後のシリンダ室９内の圧力
P₁は、ボイル・シヤールの法則からV₂／V₁・P₂と計 算される。即ち、圧力P₁がV₂／V₁・P₂なる値以上に なつていれば、第２段閉弁動作中及び動作後もシ
リンダ室９内の圧力が大気圧以下となることはな
い。

以上の点を考慮し、本実施例では、全開状態に
ある弁体駆動装置５が第１段閉弁動作したときに
第２のシリンダ室９から必要以上の空気を逃さな
いようにするため、第２の電磁切換弁１２の排気
ポート１２ａに最小開弁圧力がV₂／V₁・P₂か又はそ れ以上の逆止弁１８を設けた構成としてある。

このため、第１段閉弁動作とともに小径ピスト
ン７ｂが大径ピストン７ａに押圧されつつ変位す
るときに、第２のシリンダ室９から大気に排気さ
れる空気の圧力は、逆止弁１８の作用により
V₂／V₁・P₂以下に降下することはなく、従つて第２ 段閉弁動作とともに第２のシリンダ室９の容積が
増大しても、シリンダ室９内の圧力は最終的に大
気圧程度に落着く。

このように、上記構成になる弁体駆動装置５
は、第２段閉弁動作に際してシリンダ室９の排気
口となる排気ポート１２ａに逆止弁１８を設けた
構成としているため、排気ポート１２ａを介して
シリンダ室９に大気が逆流することはない。従つ
て、排出ポート１２ａに逆止弁１８のない従来の
弁体駆動装置の如く、大気の吸い込みによつてシ
リンダ室９内にゴミが侵入したり、或いは大気中
の水分が付着してシリンダ室９の内壁が腐蝕され
たり、さらにはシリンダ室９内で水分が凍結して
ピストン７ａ，７ｂが動かなくなつてしまうとい
つた不都合を確実に防止することができる。

尚、上記実施例では、逆止弁１８として最小開
弁圧力がV₂／V₁・P₂なるものを用いたが、この値よ り小なる最小開弁圧力の逆止弁を用いてもよい。
その場合、第２段閉弁動作とともに第２のシリン
ダ室９内は負圧とされるが、逆止弁１８によつて
大気の逆流が阻止されるから、大気の吸い込みに
よつて生ずる不都合を確実に防止することができ
る。

又、上記実施例では弁部４を二段開弁させた
が、開弁に際して第１、第２の電磁切換弁１１，
１２を同時に切換えることによつて弁部４を単段
開弁させることが可能である。

又、上記実施例において、排気ポート１２ａに
接続した可変絞り１７は必ずしも必要ではなく省
略してもよいものであるが、逆止弁１８と可変絞
り１７が一体のニードルチエツク弁等を用いる構
成としてもよい。

上述の如く、本考案になる弁体駆動装置は、第
２の切換弁の排出ポートに逆止弁を設け、第２の
シリンダ室を該排出ポートに連通接続したときに
該第２のシリンダ室外部の気体が該排出ポートを
介して逆流するのを阻止する構成としているた
め、弁体が半開状態から全閉状態に駆動される際
第２のシリンダ室の容積が増大し、それとともに
該第２のシリンダ室内が外部よりも低い圧力に減
圧された場合でも、シリンダ室外部の気体の逆流
が起ることはなく、これにより例えば排出ポート
に逆止弁が接続されていない従来の弁体駆動装置
の如く、排出ポートから逆流した気体内のゴミが
シリンダ室内壁に付着してピストンの動きが悪く
なつたり、或いは外部の気体に含まれていた水分
によつてシリンダ室内壁が腐蝕されて錆を生じシ
リンダが使いものにならなくなつたり、さらには
寒冷地で使用したような場合シリンダ室内で水分
が凍結してピストンが全く動かなくなつてしまう
といつた不都合を確実に防止できる等の特長を有
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案になる弁体駆動装置を適用した
定量弁の一実施例の全閉時の概略構成図、第２，
３図は上記弁体駆動装置の夫々半開時及び全開時
の動作を説明するための要部概略構成図、第４図
は弁体の二段開閉動作を説明するためのダイヤグ
ラムである。 １……定量弁、４……弁部、５……弁体駆動装
置、６……シリンダ、６ａ……大径シリンダ部、
６ｂ……小径シリンダ部、７ａ……大径ピスト
ン、７ｂ……小径ピストン、８……第１のシリン
ダ室、９……第２のシリンダ室、１０……第３の
シリンダ室、１１……第１の電磁切換弁、１２…
…第２の電磁切換弁、１２ａ……排気ポート、１
８……逆止弁。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 大径シリンダ部と小径シリンダ部とを同軸上に
   設けられたシリンダと、 該大径シリンダ部に摺動自在に嵌装された大径
   ピストンと、 該小径シリンダ部に摺動自在に嵌装され弁体に
   連結された小径ピストンと、 該大径ピストンの一端により画成された第１の
   シリンダ室と、 該大径ピストンの他端と該小径ピストンの一端
   との間に形成された第２のシリンダ室と、 該小径ピストンの他端により画成された第３の
   シリンダ室と、 該第１のシリンダ室に圧縮気体を供給して該大
   径ピストンを該小径ピストンとともに第３のシリ
   ンダ室側へ変位させて弁体を全閉状態から半開状
   態まで駆動するとともに、弁体を半開状態から全
   閉状態まで駆動する際には該第１のシリンダ室に
   供給した圧縮気体を外部に排出する第１の切換弁
   と、 該第２のシリンダ室に圧縮気体を供給して該小
   径ピストンを該大径ピストンから離間する方向に
   変位せしめ弁体を半開状態から全開状態まで駆動
   するとともに、弁体を全開状態から半開状態まで
   駆動する際には該第３のシリンダ室に圧縮気体を
   供給する一方、該第２のシリンダ室内の気体を外
   部に排出する第２の切換弁と、 該第２の切換弁の排出ポートに設けられ該第２
   のシリンダ室に外部の気体が該排出ポートを介し
   て逆流するのを阻止する逆止弁とから構成してな
   る弁体駆動装置。