JPH04262183A - 気密型直動バルブ - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、気密型直動バルブに関
するもので、すなわち、配管回路に流れ込む流体、配管
回路の中の流体またはその回路から流れ出る流体の流れ
を締切ったり、流量を制御したりするバルブにおいて、
とくに、直動型バルブに関するものである。

【０００２】また流体がバルブから洩れては非常に危険
な流体、有毒流体、高温流体、高圧流体、腐食性流体、
爆発性や引火性流体、原子力関係等の放射性流体等を取
扱うバルブとして適し、もちろん、空気や水等の一般的
流体用としても利用できるものである。

【０００３】

【従来の技術】従来の直動バルブは、たとえば、図８に
示すような構成からなっている。図８において、３１は
バルブボデイ、３２は弁箱、３３は流体入口部、３４は
流体出口部、３５は弁座、３６はボンネット、３７は軸
受、３８は直動操作軸、３９はシール材、４０はベロー
ズ、４１は該バルブボデイ３１とボンネット３６の間で
ベローズ４０の開口端を気密に保持しているシール材、
４２は該直動操作軸３８の下先端とベローズ４０の閉口
端を固着したろう付け部、４３は該ベローズ４０の閉口
端の下面で直動操作軸３８の下先端に取付けられた弁体
、４４は液体の流れを示した矢印である。

【０００４】すなわち、図８において、直動操作軸３８
が上下運動すると、ベローズ４０は伸縮し、ベローズ４
０の閉口端と一体的になっている弁体４３は弁座３５と
の隙間（寸法Ａ）を変化させ、流量を制御する。

【０００５】ここで、直動操作軸３８の直動動力源とし
ては、第１に、モータの回転を雄ねじとナットによる回
転運動を直動運動に変換する機構によるもの、第２に、
直動ソレノイドによるもの、第３に、ピニオンとラック
による回転運動を直動運動に変換する機構によるもの、
第４に、空圧、水圧、油圧シリンダによるもの、第５に
、手動ハンドルによる回転運動を直動運動に変換する機
構によるものなどがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】近年、コンピュータ制
御が進み、自動化、省力化が進展し、このことからメィ
ンテナンスフリーが要求されるに及び、電動化において
も、ブラシのない信頼性の高いモータとしてステッピン
グモータ（パルスモータ）およびこれを交流化したシン
クロナスモータ、直流ブラシレスモータ（交流サーボモ
ータ）等を電動バルブに使用する動向となっている。

【０００７】ところが、モータの出力軸、減速機付きモ
ータの出力軸を雄ネジとナットの関係の回転運動と直動
運動の変換機構と組み合わせれば、コンパクトに直動出
力を得ることができるが、これには数々の問題点があっ
た。

【０００８】すなわち、図９に示すように、モータ４５
から減速機４６を経た出力回転軸をねじ４７とし、直動
軸をナット４８の関係とするには、ナット４８は回転し
てはならないから、ナット４８の外周部にＤカット部４
９またはスプラインカップリング等を設けるとともに、
回転規制部材５０を設てナット４８の回転を規制すると
同時に、ナット４８を回転規制部材５０と直動摺動させ
なければならなかった。

【０００９】また別の方法として、図１０に示すように
、減速機４６の回転出力軸５１を両面Ｄカットしてマイ
ナスドライバのようにし、これを擦り割り溝５５を入れ
たねじ５２とカップリングさせ、ナット５３は固定する
。

【００１０】この場合、前記出力軸５１が回転すると、
ねじ５２は直動するが、回転もしてしまうのでその先に
鋼球５４などを溶接して直動操作軸頭との摩擦を軽減さ
せる必要が生じる等の問題点があった。

【００１１】また図１０に示す構成では、鋼球５４に弁
体を押付けるばねを必要とし、さらに、鋼球５４は鉄系
材質のみ溶接可能という材料の制約もあった。

【００１２】本発明は、上記のような問題点を解決しよ
うとするものである。すなわち、本発明は、弁箱と操作
軸間の気密確保ができ、かつ、直動変換機構が高効率で
作動するとともに、簡略化、小型化、コストダウンなら
びに信頼性の向上を図ることができ、しかも、駆動源と
して、安価でブラシレスで信頼性の高いステッピングモ
ータ等を使用することができる気密型直動バルブを提供
することを目的とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の気密型直動バルブは、流体の流路中に弁座
を有する弁箱と、開口端が前記弁箱に気密固着された気
密ベローズと、前記弁座に対向する位置になるようにし
て該弁座との間で開閉作用をするようにして前記気密ベ
ローズの閉口端に実質的に固着された弁体と、前記気密
ベローズの内部に至っていて直動をしない入力回転螺子
部材と、この入力回転螺子部材に螺合して前記弁体と実
質的に固着されていて回転をしない直動螺子部材とを備
えているものとした。

【００１４】

【作用】本発明によれば、気密ベローズの開口端が弁箱
に気密固着され、直動しない入力回転螺子部材が前記ベ
ローズの内部に至っていて、回動しない直動螺子部材が
前記入力回転螺子部材に螺合されて弁体と実質的に固着
されているので、前記ベローズによって弁箱と操作軸間
のシールがなされ、またベローズは、直動螺子部材の回
転規制部材ともなり、したがって、入力回転螺子部材の
回転運動が直動螺子部材の直動運動に効率よく変換され
、正確な弁体の開閉操作がなされるようになる。

【００１５】

【実施例】図１は本発明の第１実施例を示した正面断面
図である。図１において、１は弁箱、２は流体入口部、
３は流体出口部、４は流体流路中に設けられた弁座、５
はバルブボデイ、６は雄ねじを有して直動しない入力回
転螺子部材、７は該入力回転螺子部材６の雄ねじに螺合
する雌ねじを有して回転しない直動螺子部材、８は後述
する気密ベローズ、９は該気密ベローズ８の開口端と直
動螺子部材７を気密に固着（ろう付け、接着、溶接、半
田付け等）している固着部、１０は該気密ベローズ８の
開口端と弁箱１の上部のバルブボデイ５の上部を気密に
固着（ろう付け、接着、溶接、半田付け等）している固
着部、１１は該直動螺子部材７の先端部に取付けられて
気密ベローズ８に密着していて弁座４に対向した位置に
設けられた弁体、１２は流体の流れを示した矢印である
。

【００１６】図１に示すように構成された気密型直動バ
ルブにおいては、気密ベローズ８はベローズの特性とし
て、上下方向には簡単に伸縮し易いが、回転方向には強
い剛性を有しており、そして、該ベローズ８の開口端を
バルブボデイ５の上部に固着しているので、該ベローズ
８は、これと一体になった直動螺子部材７の回り止めの
役目を果している。

【００１７】ここで、入力回転螺子部材６は直動しない
が、該回転螺子部材６を正転または逆転させることによ
り、該回転螺子部材６に螺合している直動螺子部材７は
下降または上昇し、弁体１１も同じように下降または上
昇する。

【００１８】したがって、弁体１１が下降して弁座４と
密着すれば、流体の流れは締切られ、上昇すれば、その
上昇の程度に応じて流量が増加するので、流量を制御す
ることができる。なお寸法Ａは弁体１１のリフトを示し
ている。

【００１９】図２は本発明の第２実施例を示した正面断
面図である。この第２実施例は電動弁として用いた例で
ある。この第２実施例では、モータ１３の出力軸が雄ね
じを有する入力回転螺子部材６となっており、バルブフ
ランジ１７とモータフランジ１８の間にＯリング１９な
どのシール材を入れて組付けることにより、両フランジ
１７，１８の継目から、空気や水分の侵入を防ぐことが
でき、気密ベローズ８の内側の弊害、結露、氷結、錆、
腐食等を防止できる非常にシンプルな構成からなってい
る。

【００２０】この第２実施例においては、入力回転螺子
部材６の正転または逆転をモータ１３によって行なわれ
るが、その他の作用は、前述の第１実施例と同様である
。

【００２１】しかも、この第２実施例においては、モー
タ１３に異常が生じたようなときには、モータ取付けビ
ス２０を外し、モータ反出力軸１５に手動操作棒１６を
はめて、手動でモータ１３の出力軸を回転させることに
より、入力回転螺子部材６と直動螺子部材７の螺合を簡
単に外し、モータ１３を交換することができ、このとき
に、バルブと操作部は気密ベローズ８で気密性を保たれ
ているから、流体が操作部側に流出や噴出することがな
い。なお図２にみられる１４はリード線、２１はエアー
抜き孔である。

【００２２】図３は本発明の第３実施例を示した正面断
面図である。この第３実施例では、気密ベローズ８を逆
向きに使用しているが、作用としては、前述の第２実施
例と同様である。

【００２３】図４は本発明の第４実施例を示した正面断
面図である。この第４実施例では、操作媒体を手動とし
た場合の例で、手動ハンドル２２の正転または逆転によ
り、入力回転螺子部材６を正転または逆転させ、弁体１
１と弁座４の間隙、つまり、寸法Ａの値を制御するもの
である。

【００２４】この場合も、手動ハンドル２２が直動しな
いように、すなわち、入力回転螺子部材６が直動しない
ように、直動防止ワッシャ２３，２３が設けられている
。

【００２５】図５は本発明の第５実施例を示した正面断
面図である。この第５実施例では、入力回転螺子部材６
が雌ねじを有するものからなり、直動螺子部材７がこれ
に螺合する雄ねじを有するものからなっているが、つま
り、ねじの雄雌関係が逆になっているが、作用としては
同様である。

【００２６】図６は本発明の第６実施例を示した正面断
面図である。この第６実施例では、気密ベローズ８の内
部にコイルばね２４を入れ、該ベローズ８に下向きに予
圧を加えている。

【００２７】すなわち、流体の圧力がＰ（１平方センチ
メートル当りのキログラム）で、ベローズ弁体の受圧面
積Ｓ（平方センチメートル）のとき、気密ベローズ８に
は、前記圧力Ｐと面積Ｓの積に相当する力Ｆｐ　が発生
し、気密ベローズ８を押上げようとする。

【００２８】この力が大きいと、入力回転螺子部材６と
直動螺子部材の７の間の螺合部の摩擦が大きくなり、ね
じ効率が低下する。とくに、流体圧力が高い場合には、
大きな問題となる。

【００２９】しかし、この第６実施例では、気密ベロー
ズ８を押上げる前記力をコイルばね２４による下向きの
予圧でバランスさせるので、ねじ効率の低下が防止され
る。

【００３０】図７は本発明の第７実施例を示した正面断
面図である。この第７実施例では、入力回転螺子部材６
をボールねじとし、直動螺子部材７をボールナットとし
、両者間に鋼球２５と該鋼球２５を回転支承するリティ
ナ２６を設けたものである。

【００３１】なお前記ボールねじにステンレスＳＵＳ３
０３、ボールナットに黄銅Ｃ３６０１、鋼球２５はＳＵ
Ｓ３／６４を１２個用い、リティナ２６にはポリアセタ
ールを用いた。

【００３２】このようにした結果、三角ねじとナットを
用いた場合のねじ効率１０％に比べ、ねじ効率を２５％
に向上させることができた。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
気密ベローズの開口端が弁箱に気密固着されているので
、弁箱と操作軸間の気密確保が可能となり、また直動螺
子部材が前記ベローズに弁体とともに一体的に固着され
ているので、該直動螺子部材の回転が前記ベローズによ
って規制され、従来のようなナットの回転を規制する摺
動摩擦部がなくなり、したがって、回転駆動源の回転出
力を効率よく直動出力に変換できるうえ、回転と直動の
変換機構の部品点数が少なくなって、コストダウンおよ
び小型化を図ることができ、かつ、不安定要素もなくな
って、より信頼性が向上する。

【００３４】また駆動源として、安価でブラシレスで信
頼性の高いステッピングモータ等を用いてバルブを制御
したいという要望に応えるシールバルブを容易に提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示した正面断面図である
。

【図２】本発明の第２実施例を示した正面断面図である
。

【図３】本発明の第３実施例を示した正面断面図である
。

【図４】本発明の第４実施例を示した正面断面図である
。

【図５】本発明の第５実施例を示した正面断面図である
。

【図６】本発明の第６実施例を示した正面断面図である
。

【図７】本発明の第７実施例を示した正面断面図である
。

【図８】従来の技術の一例を示した正面断面図である。

【図９】従来の駆動源回転出力軸とナット関係の１つの
例を示した説明図である。

【図１０】従来の駆動源回転出力軸とナット関係のもう
１つの例を示した説明図である。

【符号の説明】

１：弁箱　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　４：弁座６：入力回転螺子部材　　　　　　
　　　　　　　　７：直動螺子部材８：気密ベローズ　
　　　　　　　　　　　　　　　　　１１：弁体１３：
モータ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　流体の流れを締切ったり、流量を制御
   したりする直動バルブにおいて、流体の流路中に弁座を
   有する弁箱と、開口端が前記弁箱に気密固着された気密
   ベローズと、前記弁座に対向する位置になるようにして
   該弁座との間で開閉作用をするようにして前記気密ベロ
   ーズの閉口端に実質的に固着された弁体と、前記気密ベ
   ローズの内部に至っていて直動をしない入力回転螺子部
   材と、この入力回転螺子部材に螺合して前記弁体と実質
   的に固着されていて回転をしない直動螺子部材とを備え
   ていることを特徴とする気密型直動バルブ。
2. 【請求項２】　　回転螺子部材が雄ねじからなり、かつ
   、直動螺子部材が気密ベローズの閉口端に固着された雌
   ねじからなる請求項１記載の気密型直動バルブ。
3. 【請求項３】　　回転螺子部材が雌ねじからなり、かつ
   、直動螺子部材が気密ベローズの閉口端に固着された雄
   ねじからなる請求項１記載の気密型直動バルブ。