JPH02266181A - 流体の流れを調節しかつ遮断させる装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はガスのような流体の流れを制御する技術に関す
る。

（従来の技術及びその課題） モジュレータの下流に位置決めされた確実遮断弁を有す
る流れ制御システムにより流路内を流動する流れを制御
することが公知である。コントローラが弁及びモジュレ
ータの双方を制御し、流体に対して変調及び確実な遮断
制御を行う。第１図ＩＳはかかるシステムが図示されて
いる。

上述の流れｍＩ御クシステム対して追加の弁、管及びポ
ンプを設けることにより、尖鋭な前縁及び後縁を有する
ガス流を形成する流動システムを提供することか公知で
ある。

上述のモジュレータの例はエム・ケー・ニス・インスト
ラメンツ・インコーホレーテッド（ＭＫＳＩｎｓｔｒｕ
ｍｅｎｔｓ　Ｉｎｃ、、）　　（米国マサチコーセツツ
州、アンドーパ）から商標名「２４８弁」として販売さ
れている比例流れ制御弁がある。この弁において、可動
片組立体が頂部ばね及び底部ばねにより弁体中に懸垂さ
れかつ中心決めされている。底部ばねは二重の目的を有
し、中心決め力及び閉塞力の双方を提供する。可動片が
このように位置決めされているため、電磁コイルにより
極めて正確に持ち上げられ、これにより流れを制御する
ことが出来る。この弁の作動中、ガスは弁に入り、弁座
室内に流動する。この可動弁が電磁石により持ち上げら
れると、流動はオリフィス組立体を通じて開始され、側
部に穿孔された通路を通り、弁から出る。弁座はオリフ
ィス上に圧接する弾性プラグを収容している。しかし、
低い着座圧力及び弾性材を通るガスの透過速度が遅いた
め、確実な遮断は不可能である。

（課題を解決するだめの手段） 本発明の一特徴によると、流れを変調させかつ遮断する
装置は入口及び出力を有するプロセス流体路と、入口及
び出力間に位置決めされ、その入口及び出口間の流れを
変調させ得る形態とした弁機構と、及び該弁機構に隣接
して設けられ、弁機構がプロセス流体路内を通る流れを
完全に遮断するのに十分な大きさの力を弁機構に対して
選択的に作用させ得る形態とした確実遮断弁とを備えて
いる。

本発明のこの特徴の好適な実施例は１又は２以上の次の
特徴を備えることが出来る。プロセス流体はプロセスガ
スである。弁機構は可動片組立体と、及び該可動片組立
体を動かず形態とした電磁石とをさらに備えている。プ
ロセス流体路は可動片の一部が可動状態にてかみ合う着
座部を備えることが望ましい。弁機構に力が加えられた
とき、確実遮断機構が可動片組立体の一部分を弾性変形
させ得るようにすることがさらに望ましい。プロセス流
体路は金属製とし、プロセス流体が流動するときに接触
する流体流路の全部分は金属製とする。この装置は油流
路をさらに備え、この油流路の第１部分はプロセス流体
路の第１のプロセス流体部分に隣接し、ダイヤフラムを
介して予荷重力を弁プロセス流体部分に作用させるよう
にし、該弁機構は上記プロセス流体部分に位置決めし、
弁機構か予荷重力に打勝ったことが出来るようにする。

第１の油部分は線形ばねにより第１のプロセス流体部分
から分離されるようにすることが望ましい。装置は第２
の油部分及び第２のプロセス流体部分をさらに備え、該
第２の油部分が第２のプロセス流体部分に隣接し、第２
のプロセス流体部分がダイヤフラムにより第２の油部分
から分離される一方、線形ばねはベローを備えることが
さらに望ましい。確実遮断機構は力を付与するばね部材
を備えることが望ましい。このばね部材は圧力により圧
縮され、圧力が除去されるとき、力が作用する。このば
ね部材はばねとする。確実遮断機構は複数のばねを備え
ている。この確実遮断機構はピストンと、該ピストンに
接続されかつ弁機構に隣接するロッドと、ピストンに力
を加えるばねとを備え、該ばねはピストンに圧力が加え
られたとき圧縮され、このばねによりロッドは弁機構に
接触し、圧力が除去されたとき流動を遮断させる力が作
用される。該弁機構は力が付与されたとき、プロセスガ
スの流動を遮断させ、少なくきも］ＸＩｆｌ”’ｓｃｃ
ｍ　（標準的なヘリウムｃｍ”／ｍ１ｎ）ｌｉｅの感度
を有するヘリウムガス漏れ検出器によって検出されない
ような形態とする。

本発明の別の特徴によると、尖鋭なガス流動プロファイ
ルを生じさせる装置は電気及び空気圧信号を発生させ得
る形態としたコントローラと、入口及び出力口を有する
プロセス流体路を備える変調確実遮断機構と、入口及び
出口間に位置決めされ、該入口及び出口間の流れを変調
させ得る形態とすると共に、電気信号により制御され得
る形態とした弁機構と、及び該弁機構に隣接しかつ弁機
構に力を付与して、該弁機構がプロセス流体路内を通る
流れを完全に遮断し得るような形態とすると共に、空気
圧信号により制御され得るようにした確実遮断弁機構と
を備えている。

（実施例） 第２図を参照すると、流体路内２０における例えばガス
のような流体が変調確実遮断弁機構２２により制御され
る。該弁機構２２は弁機構２７に接続された電気信号線
２３及び確実遮断弁機構２９に接続された空気圧信号線
２５を介して流れコントローラ２４に接続される。

第２図乃至第７図を参照すると、流体は下方弁体２８に
より画成された入口流路２６を介して変調確実遮断機構
２２に供給され、下方弁体２８により画成された出口流
路３０を介して弁機構２２から排出される。流体は入口
流路２６からベロー室３２まで流動する一方、流体はダ
イヤフラム室３４から出口流路３０内に流入し、これら
の流路はそれぞれ底部３Ｑ及びコイルノ＼ウジング組立
体３８により画成される。

ベロー４０はベロー室３２を流体側ペロー室４２と油側
ベロー室４４とに仕切る。ダイヤフラム４６はダイヤフ
ラム室３４を流体側ダイヤフラム室４８と油側ダイヤフ
ラム室５０とに仕切る。下方弁体２８は又流体側ベロー
室３２を流体側ダイヤフラム室４８に接続させる流体路
５２を画成する。下方弁体の油流路５４は底部３６によ
り画成された底部油流路５８をコイルハウジング５６の
孔５５を介して油側ダイヤフラム室５０に接続させる。

油側ダイヤフラム室５０も又コイルハウジングの油流路
５７に接続される。底部油流路５８は油側ベロー室５４
に接続され、ねじ式押除はピストン５９が螺入されるね
じ部分を画成する。

コイルハウジング５６を備えるコイルハウジング組立体
３８はスリーブ６２、可動片ガイド６４及び可動片組立
体６８の可動片溶接部６６が嵌まる可動片通路６０を画
成する。コイルノ・ウジング組立体３８は又例えば、無
摩擦電磁石のような変圧器コイル６９を備え、可動片６
７を通って伸長する電気信号線２３に接続されて＋７−
る。可動片組立体６８はさらにダイヤフラム４６を通っ
て可動片溶接部６６に取すイ」けられる玉リテーナ７０
と、及び該玉リテーナ７０により適所に保持された玉７
１とを備えている。玉７】は閉塞位置において、玉７１
の着座部として機能する出口通路３０の入口に保合する
。

第４図及び第７図を参照すると、コイルハウジング組立
体３８はエアホース２５を空気室７６に接続させる空気
通路７４を有する上方整合ブロック７２に隣接している
。この空気室７６は上方整合ブロック７２及び該上方整
合ブロック７２内に摺動可能に取り付けられたピストン
７８により画成される。ロッド７９がピストン７８に取
り（＝ｊけられ、可動片ガイド６４を通って下方に伸長
し、可動片組立体６８に近接する。各々３．２　ｋｇ（
７ボンド）の圧縮強度を有する４つのはね８０（内２つ
のみ図示）がピストン７８とキャップ８２との間に圧縮
状態に配置されている。上方整合ブロック７２は又コイ
ルハウジングの油通路５７に接続された上方油通路７５
を画成する。ねじ式押除はピストン８１がキャップ８２
を通ってロッド７９まで伸長している。

０リング８４．８６が空気室７６及びコイルハウジング
の油通路５７を密封する。０リング８８．９０．９２は
弁機構２２の油部分内の油を密封する。

弁機構２２はプロセス流体路、液圧路及び空気路という
３つの通路を備えている。プロセス流体路は入Ｏ路２６
流体側ベロー室４２、流体路５２、流体側ダイヤフラム
室４８及び出口路３０を備えている。プロセス流体路の
全ての継手部分は金属対金属シールを採用する。例えば
ＤＣ７０４のような油が真空充填された液圧路は油側ベ
ロー室４４、底部油流路５８、下方弁体油流路５４、孔
５５、油側ダイヤフラム室５０、コイルハウジング油流
路５７及び上方油流路７５を備えている。空気通路は空
気路７４及び空気室７６を備えている。

第２図を参照すると、変調確実遮断機構２２は、流路２
０内の流体の流れを変調させるか、又は流路２０内の流
体の流れ完全に遮断させることにより流！＃５２０内の
流体を制御する。即ち確実遮断機構に機構２２を具備し
て市販のヘリウム漏れ検出器（ｌＸｌ０’−’ｓｃｃｍ
Ｂｅ）の最大感度まで流れを遮断させることにより、流
体路２０内の流体を制御する。

より具体的には、第３図乃至第５図を参照すると、プロ
セスガスは弁機構２２の流体路に入り、入口流路２６を
通って流体側のベロー室４２に入り、次に、流体路５２
を通って上方に流動し、流体側ダイヤフラム室４８に達
する。コントローラ２４からの電気信号により変圧器の
コイル６９を励起させることにより玉７１が持ち上けら
れると、流れは出口通路５２を通じて排出され始め、従
って流体部分を通って流動する。コイルハウジング組立
体３８は流体路を通る流体の流れを制御しかつ変調させ
る弁機構２７として機能する。

液圧路は圧力移送の一つの特徴を提供する。油は略非圧
縮性であり、このため、流体側ベロー室４２に生しるガ
ス圧力は油側タイヤフラム室５０まで上方に運はれ、タ
イヤフラム４６に作用する力を中立にする。ねじ式押除
はピストン５９は液圧路に接続され、べｌニア−４０の
予荷重を制御する。

ベロー４０は線形はねとして機能する。そのンート部に
おける玉７１の力は押除はピストンによりベロー４０に
予荷重を作動させることにより調節される。この予荷重
は数オンス（又はダラム）であり、確実遮断を行うのに
は不十分であり、コイル６９の力に屈する。このため、
コイル６９は玉７１を持ち上げ、予荷重圧力の下、流れ
の制御及び変調を行う。変調中、空気圧が空気路内にて
維持され、このため、ピストン７８に取り付ケラれたロ
ッド７９は可動片組立体６８に接触しない。

ｘｌＯ−’ｓｃｃｍｌｌｅまでの確実遮断は空気路から
空気を除去し、これにより、ばね８０がピストン７８及
びロッド７９を下方に付勢させ得るようにすることによ
り実現される。ロッド７９は可動片組立体６８の頂部に
接触し、この可動片６８を下方に付勢させる。ばね８０
の力は変圧器コイル６９の制御力及び弁機構の予荷重に
打ち勝つのに十分な大きさである。可動片組立体６８が
下方に付勢されると、玉７１かその肴座部に接触し、弾
性変形か生し、これにより確実シールが形成される。

空気圧（約３．４乃至５．ｌａＬｍ（５０乃至７０ｐｓ
ｉ））を空気路に作用させると、ピストン７８及びロッ
ド７９は後退し、これにより、可動片組立体６８は制御
を回復することか可能となる。ねじ式押除はピストン８
１はロッド７９及びピストン７８の後退する程度を制御
する。ばね８０、ピストン７８、ロッド７９及び空気領
域とを組み合わせることにより確実遮断機構２９が提供
される。

このようにして、本発明はプロセス流体か金属にのみ接
触し、制御及び確実遮断が同一の機構及び同一の箇所に
て行われる流体の流れ制御機構を提供し得るものであり
、この制御機構は無摩擦電磁石と等速度にて作動しかつ
尖鋭な流体の流動プロファイルを提供するものである（
これによりシステムの空気抜き及び逆洗いが不要となる
）。

【図面の簡単な説明】

第１図は公知の流れ制御装置の線図、 第２図は本発明による流れ制御システムの線図、第３図
は第２図のシステムの変調確実遮断機構の側面図、 第４図は第３図の変調確実遮断機構の線４−４に沿った
図、 第５図は第４図の変調確実遮断機構の線５−５に沿った
図、 第６図は第４図の変調確実遮断機構の線６−６に沿った
図、 第７図は第４図の変調確実遮断機構の線７−７に沿った
図である。 ２２・弁機構　　　　　　２３：電気信号線２４：流れ
コントローラ　２５：空気圧信号線２６、入口流路　　
　　　２８．下部本体３０：出口流路　　　　　３２：
ベロー室３６：底部 ３８二コイルハウジング ４０：ベロー ４２：流体側ベロー室 ４６：ダイヤフラム ４８・ダイヤフラム電 ５２・流体路 ５４：下部本体油流路　　５５：孔 ５９：押除はピストン ６８：可動片組立体 ７１ｚ玉 ７４：空気路 ７８：ピストン ８２：キャップ ８８．９０．９２ 二〇リング ：可動片通路 玉リテーナ ：整合ブロンク ：空気室 ：ロソド

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、プロセス流体の流れを変調しかつ遮断させる装置に
   おいて、 入口及び出口を有するプロセス流体路と、 前記入口及び前記出口間に位置決めされ、前記入口及び
   前記出口間の流れを変調させ得る形態とした弁機構と、 前記弁機構に隣接して設けられ、前記弁機構が前記プロ
   セス流体を通る流れを完全に遮断させるのに十分な力を
   前記弁機構に対して選択的に付与する確実遮断機構と、
   を備えることを特徴とするプロセス流体の流れを変調し
   かつ遮断させる装置。 ２、前記プロセス流体がガスであることを特徴とする請
   求項１記載の装置。 ３、前記弁機構が可動片組立体と、前記可動片を動かし
   得る形態とした電磁石とをさらに備えることを特徴とす
   る請求項１記載の装置。 ４、前記プロセス流体路が前記可動片組立体の一部分が
   可動状態にかみ合う着座部を備えることを特徴とする請
   求項３記載の装置。 ５、前記力が前記弁機構に付与されたとき、前記確実遮
   断機構により前記可動片組立体の前記部分が弾性変形さ
   れるようにしたことを特徴とする請求項４記載の装置。 ６、前記プロセス流体路が金属製であり、前記プロセス
   流体が接触する前記流体路の全部分が金属製であること
   を特徴とする請求項１記載の装置。 ７、油通路をさらに備え、前記油通路の第１の部分が前
   記プロセス流体路の第１のプロセス流体部分に隣接しか
   つ前記油通路がダイヤフラムを介して弁のプロセス流体
   部分に予荷重力を作用させ、前記弁機構が前記弁プロセ
   ス流体部分に位置決めされかつ前記予荷重に打ち勝つこ
   とが出来るようにしたことを特徴とする請求項２記載の
   装置。 ８、前記第１の油部分が線形ばねにより前記第１のプロ
   セス流体部分から分離されることを特徴とする請求項７
   記載の装置。 ９、第２の油部分と、第２のプロセス流体部分とをさら
   に備え、前記第２の油部分が前記第２のプロセス流体部
   分に隣接すると共に、前記第２のプロセス流体部分がダ
   イヤフラムにより前記第２の油部分から分離され、前記
   線形ばねがベローを備えることを特徴とする請求項８記
   載の装置。 １０、前記遮断弁機構が前記力を付与し得るようにした
   ばね部材を備えることを特徴とする請求項１記載の装置
   。 １１、前記ばね部材が圧力により圧縮され、及び前記力
   が前記圧力が除去されたときに付与されるようにしたこ
   とを特徴とする請求項１０記載の装置。 １２、前記ばね部材がばねを備えることを特徴とする請
   求項１１記載の装置。 １３、前記確実遮断機構が複数のばねを備えることを特
   徴とする請求項１２の記載の装置。 １４、前記確実遮断機構がピストンと、前記ピストンに
   接続されかつ前記弁機構に隣接するロッドと、前記ピス
   トンに力を付与するばねとを備え、前記ばねが前記ピス
   トンに圧力が加えられたとき圧縮されると共に、前記圧
   力が除去されたとき、前記ロッドを前記弁機構に接触さ
   せ、前記力により流れを遮断させるようにしたことを特
   徴とする請求項１記載の装置。 １５、前記力が付与されたとき、前記弁機構が前記プロ
   セスガスの流れを遮断し、少くなくとも１×１０＾−＾
   ９ｓｃｃｍＨｅの感度を有するヘリウム漏れ検出器でも
   検出されないようにしたことを特徴とする請求項２記載
   の装置。 １６、尖鋭なガス流プロファイルを形成する装置におい
   て、 電気信号及び空気圧信号を発生させ得る形態としたコン
   トローラと、 変調確実遮断機構にして、 入口及び出口を有するプロセス流体路と、 前記入口及び出口間に位置決めされ前記入口及び出口間
   の流れを変調し得る形態とすると共に、前記電気信号に
   より制御可能な形態とした弁機構と、 前記弁機構に隣接しかつ前記弁機構に力を付与し得る形
   態とした確実遮断機構とを有する前記変調確実遮断機構
   と、を備え、 前記力により前記弁機構が前記プロセス流体の流れを完
   全に遮断する一方、前記確実遮断機構が前記空気圧信号
   により制御可能な形態とされることを特徴とする装置。