JPH0616178Y2

JPH0616178Y2 - 流量制御弁

Info

Publication number: JPH0616178Y2
Application number: JP6547088U
Authority: JP
Inventors: 栄一諸角
Original assignee: 山武ハネウエル株式会社
Priority date: 1988-05-18
Filing date: 1988-05-18
Publication date: 1994-04-27
Anticipated expiration: 2003-05-18
Also published as: JPH01168077U

Description

【考案の詳細な説明】【産業上の利用分野】

この考案は、ガス等の流体流量を制御する流量制御弁の
改良に関し、特に、弁体摺動部がなく、かつ流体流路の
一次圧力の影響を受けずに主弁を円滑に開閉動作させ得
る流量制御弁に関するものである。

【従来の技術】

第５図は従来例として実公昭６１−１３８１９号公報に
記載された電磁弁の縦断面図であり、図において、１は
弁本体となる弁箱で、この弁箱１内には、一次圧力側の
流体流入路２と、これに弁口３を介して接続された二次
圧力側の流体流出路４とが区分形成されている。上記弁口３を形成している隔壁には、弁座３ａが設けら
れ、かつ、上記弁口３の中心部から上記流体流入路２側
に起立する弁支持体５が一体形成されている。弁支持体５の上端には環体６が一体形成され、この環体
６の外周面にはＯリング７が設けられている。また、上記環体６には、上記Ｏリング７を介して摺接す
る円筒状の弁体８が嵌合支持され、この弁体８内の上部
には上記環体６によって一次圧力室９が形成されてい
る。この一次圧力室９は、上記弁体８の上部周壁に設けられ
た圧力導入孔１０とストレーナ１１を介して上記流体流
入路２内に接続されている。そして、上記弁体８の円筒内径（Ｄ）と実効弁径（ｄ）
とを均等に形成している。かかる弁体８はプランジャ１２に一体連結され、スプリ
ング１３により上記弁口３を閉塞する方向に付勢されて
いる。上記プランジャ１２の周囲には、該プランジャ１２を介
して上記弁体８を開閉動作させるためのソレノイド（電
磁コイル）１４が配置されている。次に動作について説明する。電磁コイル１４が非励磁の
時、弁体８はスプリング１３で押圧されて弁口３を閉塞
し、上記電磁コイル１４が励磁されると、プランジャ１
２がスプリング１３に抗して上昇移動することにより、
そのプランジャ１２と一体に弁体８が上昇して弁口３を
開放する。上記弁体８の閉弁状態において、流体流入路２内の一次
圧力Ｐ₁が上記弁体８の外表面全体に作用する一方、上
記一次圧力Ｐ₁の一部がストレーナ１１および圧力導入
室１０を介して一次圧力室９内に流入する。これにより、上記弁体８には、閉弁方向の下向押圧力Ｐ
₁と上記一次圧力室９内における開弁方向の上向押圧力
Ｐ₁Ｓ（但し、Ｓは弁体８内の圧力作用面積）が作用す
る。ここで、上記弁体８の円筒内径（Ｄ）と実効弁径（ｄ）
とが均等になっているため、上記下向押圧力Ｐ₁と上記
上向押圧力Ｐ₁Ｓは均等圧となって相殺される。また、上記弁体８内の下部には、流体流出路４側の二次
圧力Ｐ₂Ｓが作用するが、この二次圧力Ｐ₂Ｓによる上向
押圧力は、環体６の底壁に作用することによって上記弁
体８には作用しないので、該弁体８の開閉抵抗としては
殆ど無視できる。このため、上記弁体８は、流体流入路２内の一次圧力Ｐ
₁が変動しても、その影響を受けずに開閉動作する。第６図は本出願人の先願である実願昭６１−１３９４１
５号明細書に記載された弁構造体の縦断面図であり、図
において、１５は流体流出路４内で弁箱１に取付けられ
たハウジングであり、このハウジング１５内には、プラ
ンジャ１２の下端に一体連結されたダイアフラムピスト
ン１６が収納されている。このダイアフラムピストン１６の外周面と上記ハウジン
グ１５の内周面との間には、上記ダイアフラムピストン
１６に追従して伸縮する可撓性隔膜（ダイアフラム）１
７が張設されている。この可撓性隔膜１７と上記ダイアフラムピストン１６と
によって、上記ハウジング１５内には一次圧力導入室９
と二次圧力導入室１５ａとが仕切り形成されている。上記一次圧力導入室９は、圧力導入管１０を介して流体
流入路２内に接続され、かつ、上記二次圧力導入室１５
ａは、上記ハウジング１５の底壁中心に開口した通孔１
５ｂを介して流体流出路４内に接続されている。そして、上記ダイアフラムピストン１６には、上記通孔
１５ｂを緩貫通する弁軸１８を介して弁体８が一体連結
されている。ここで、上記弁体８は上記ダイアフラムピストン１６と
略同じ断面積に形成され、かつ、弁口３の下端開口縁に
対応する弁座８ａを有している。かかる弁体８は、上記流体流入路２内に収納され、スプ
リング１３で上昇方向に付勢されている。次に動作について説明する。電磁コイル１４が非励磁の
時、弁体８はスプリング１３の付勢力で上昇して弁口３
を閉じている。この状態において、流体流入路２の一次圧力Ｐ₁が圧力
導入管１０を介して一次圧力導入室９内に流入し、か
つ、流体流出路４内の二次圧力Ｐ₂が通孔１５ｂを介し
て二次圧力導入室１５ａ内に流入する。これと同時に、弁体８の上面には流体流入路２内の一次
圧力Ｐ₁が、かつ、下面には流体流出路４内の二次圧力
Ｐ₂が作用する。これらの一次圧力Ｐ₁と二次圧力Ｐ₂は、上記一次圧力導
入室９内の一次圧力Ｐ₁と上記二次圧力導入室１５ａ内
の二次圧力Ｐ₂とに等しく、このため、それぞれ均衡等
して相殺される。これにより、流体流出路２および流体流出路４内の圧力
が変動しても、この影響を上記弁体８は受けず、このた
め、該弁体８は小さな駆動力で円滑かつ確実に開閉動作
する。

【考案が解決しようとする課題】

まず、第５図に示す従来の電磁弁では、Ｏリング７が弁
体８の摺動部となって、該弁体の摺動抵抗や始動抵抗が
大きくなるため、上記弁体８の駆動力を小さくできない
という問題点があった。しかも、上記電磁弁の長期使用に際しては、上記Ｏリン
グ７が早期に摩耗劣化し、このＯリング７によるシール
部分に隙間が生じるため、上記電磁弁をガス弁として使
用した際、ガス漏れが生じて大きな危険性が伴うという
問題点もあった。また、弁支持体５を弁口３の中心から弁体８の中心に向
って突出させ、その弁支持体５の上端に環体６を一体形
成しているため、上記弁支持体５の強度が弱く、しか
も、この弁支持体５の中心をプランジャ１２の中心と正
確に一致させなければならず、それらの加工精度が要求
されるため、製造が困難となってコスト高になるという
問題点もあった。かかる諸々の問題点は第６図に示す先願の弁構造体によ
って解消できるが、この弁構造体の場合、ダイアフラム
が万一破損した際、ガス等の一次側圧力流体が二次側に
洩れて流出し、安全性が損なわれるという問題点があっ
た。この考案は上記問題点を解消するためになされたもの
で、弁体摺動部を無くすことにより、弁体の摺動抵抗・
始動抵抗・摩耗に起因するシールリングの擦れ構造の欠
点を改善すると共に、圧力変動の影響を受けずに極めて
小さな力で主弁を円滑に開閉駆動でき、しかも、ダイア
フラムが万一破損した際にはガス等流体のリークを確実
に防止できて安全性を維持できる流量制御弁を提供する
ことを目的とする。

【課題を解決するための手段】

この考案に係る流量制御弁は、流体流路を開閉制御する
主弁と、この主弁に追従動作し且つ該主弁の一次圧作用
側で二次圧力導入室を仕切り形成するダイアフラムと、
上記主弁にその開閉方向へ所定ストローク開閉移動可能
に組込まれ、上記主弁の閉弁状態で該主弁の一次圧作用
側の上記二次圧力導入室を二次側流路に対して開閉する
安全用リーク弁とを備え、この安全用リーク弁と上記主
弁をそれぞれの戻しバネに抗して駆動する共通の弁駆動
手段により、まず上記安全用リーク弁を先行開弁させた
後、上記主弁を開弁させるようにしたものである。

【作用】

この考案における流量制御弁は、弁駆動手段によって先
ず安全用リーク弁が所定ストロークだけ開弁される。こ
の開弁によって、主弁の一次圧作用側の二次圧力導入室
が上記主弁の二次側流路に連通し、該二次側流路から上
記二次圧導入室内に二次圧力が流入することにより、上
記主弁の閉弁状態における一次側圧力と二次側圧力がバ
ランスする。このような圧力バランス状態、即ち、上記
安全用リーク弁の開弁後に上記主弁が開弁される。従って、上記主弁は、流体流路の圧力変動等の影響を受
けず、戻しバネを圧縮するだけの小さな駆動力で円滑に
開弁でき、弁駆動手段のコンパクト設計も可能となる。また、上記主弁の一次圧作用側で上記二次圧力導入室を
仕切り形成しているダイアフラムが万一破損した際に
は、安全用リーク弁が戻しバネと一次側圧力とによって
自動的に閉弁する。これによって、一次側圧力が二次側
に洩れるようなことがなく、ダイアフラム破損時の安全
性をも確実に維持できる。

【実施例】

以下、この考案の一実施例を図面に基づいて説明する。
第１図はこの考案の一実施例による流量制御弁の縦断面
図、第２図は同要部の拡大断面図であり、第５図および
第６図との同一または相当部分には同一符号を付して重
複説明は省略する。図において、８は弁口３を開閉制御する主弁、２０はこ
の主弁８の中心部に一体的に組込まれた副弁座体であ
り、この副弁座体２０の中心部にはプランジャ１２と一
体の弁軸１８が後述する所定のストロークＳａだけ摺動
自在に貫通している。２１は上記副弁座体２０に設けら
れた二次圧流通孔（副弁孔）、２２は上記主弁８に一体
連結されて一次圧側（流体流入路２）に垂下する円筒状
の面積板からなる中空の受圧体であり、この受圧体２２
の下端周縁部と弁箱１の底部側周壁との間にダイアフラ
ム１７が張設されている。このダイアフラム１７は、上
記主弁８が一次圧力Ｐ₁を受ける有効面積とほぼ同等の
表面積を有し、上記主弁８に追従して伸縮動作するよう
になっている。かかるダイアフラム１７と上記受圧体２２とによって、
上記主弁８の一次圧作用側に二次圧力導入室１５ａを仕
切り形成している。この二次圧力導入室１５ａは、上記二次圧流通孔２１を
介して上記主弁８の二次側流路（流体流出路）４に連通
している。上記二次圧力導入室１５ａ内において、上記弁軸１８の
下端には、上記二次圧流通孔２１を開閉するための安全
用リーク弁（副弁）２３が一体的に連結されている。また、上記弁軸１８には、上記安全用リーク弁２３の閉
弁状態で主弁８（副弁座体２０）の上方に離間位置する
係合突部２４が一体的に突設されている。この係合突部
２４によって、上記弁軸１８の駆動ストロークＳａが設
定され、このストロークＳａは、上記主弁８の開弁前に
上記安全用リーク弁２３を先行開弁させて上記二次圧力
導入室１５ａを二次側流路４に連通させるための開弁ス
トロークである。１３ａは上記主弁８を閉弁方向に付勢する戻しバネ、１
３ｂは上記安全用リーク弁２３を閉弁方向に付勢する戻
しバネ、２５は上記弁軸１８の軸受、２６は軸受ガイド
（軸受支持体）、１２ａは電磁コイル１４の固定鉄心で
ある。次に動作について説明する。電磁コイル１４が非励磁の
時、主弁８および安全用リーク弁２３はそれぞれの戻し
バネ１３ａ，１３ｂの付勢力で押し上げられて閉弁状態
となっている。このような閉弁状態において、電磁コイル１４が励磁さ
れると、プランジャ１２が下降することにより、該プラ
ンジャ１２と一体の弁軸１８が先ず所定のストロークＳ
ａ分だけ下降する。もって、そのストロークＳａ分だけ
安全用リーク弁２３が主弁８に先行して開弁する。この
ような安全用リーク弁２３の先行開弁により、二次圧力
導入室１５ａ内が二次圧流通孔２１を介して二次側流路
４に連通する。これにより、二次側流路４から上記二次
圧力導入室１５ａ内に二次圧力Ｐ₂が流入する。このよ
うに、主弁８の一次圧作用側の二次圧力導入室１５ａ内
に二次圧力Ｐ₂が流入することにより、この二次圧力Ｐ₂
（二次圧力導入室１５ａの内圧）と一次圧力Ｐ₁が上記
主弁８の一次側に作用し、且つ該主弁８の反対側には二
次側流路４内の二次圧力Ｐ₂が作用する。このため、上
記主弁８は圧力バランス状態に維持される。この状態に
おいて、上記弁軸１８が上記ストロークＳａより大きく
更に下降動作することにより、上記弁軸１８の係合突部
２４が副弁座体２０の上端に係合して該副弁座体２０と
共に上記主弁８を上記戻しバネ１３ａに抗して押し下げ
る。これにより、上記主弁８が開弁する。このような主
弁８の開弁動作は、上述のように係合突部２４が副弁座
体２０の上端に係合していることにより、上記安全用リ
ーク弁２３が開弁した状態のまま行われる。このため、上記主弁８の下降（開弁）動作時には上記二
次圧力導入室１５ａ内の圧力流体は上記二次圧流通孔２
１から二次側流路４に流出する。従って、上記主弁８は圧力変動の影響を受けず、円滑に
開弁され、その開弁駆動力も少なくてすむ。また、上記ダイアフラム１７が万一破損した際には、安
全用リーク弁２３が戻しバネ１３ｂの付勢力と上記二次
圧力導入室１５ａ内に流入する一次圧力Ｐ₁とによって
閉弁する。これによって、一次圧力Ｐ₁が二次側流路４
に漏れて流出するようなことがなく、安全性が維持され
る。第３図はこの考案の他の実施例を示す。この実施例で
は、主弁８と一体で該主弁８の中心部に開口する中空の
弁軸１８内に、安全用リーク弁２３を組込み内蔵させた
構造とし、プランジャ１２のロッド１２ｂで上記安全用
リーク弁２３を戻しバネ１３ｂに抗して開弁させた後、
上記プランジャ１２で主弁８を戻しバネ１３ａに抗して
開弁させるようにしており、従って、この実施例の場合
において前実施例の場合と同様の作用効果が得られる。第４図は更に別の実施例を示す。この実施例の場合は、
主弁８と一体の中空な弁軸１８内に副弁室１８ａを形成
し、この副弁室１８ａ内にプランジャロッド１２ｂと一
体の安全用リーク弁２３を内蔵させ、この安全用リーク
弁２３を戻しバネ１３ｂで下降閉弁方向に付勢し、この
戻しバネ１３ｂに抗してプランジャ１２を上昇動作させ
ることにより、先ず、安全用リーク弁２３を開弁し後、
該開弁後における上記プランジャ１２の上昇動作で主弁
８を開弁させる構成としている。従って、この実施例の
場合においても、前２つの実施例の場合と同様の作用効
果が得られる。

【考案の効果】

以上のように、この考案によれば、主弁に追従動作する
ダイアフラムによって上記主弁の一次圧作用側に二次圧
力導入室を形成し、弁体摺動部を無くしたので、弁体の
摺動抵抗・始動抵抗・摩耗に起因するシールリングの擦
れ構造の欠点を改善でき、しかも、上記主弁に組込ま
れ、該主弁に先行して開弁される安全用リーク弁を介し
て上記二次圧力導入室が上記主弁の二次側流路に連通さ
れるので、該主弁を圧力バランス状態に維持でき、この
ため、上記主弁は圧力変動の影響を受けずに極めて小さ
な力で円滑に開閉駆動でき、弁駆動手段のコンパクト設
計が可能となる。特に、この考案では、上記ダイアフラムが万一破損した
際、上記安全用リーク弁が自動的に閉弁することによ
り、一次側のガス等流体が二次側流路に洩れて流出する
ようなことがなく、このため、ダイアフラム破損時の安
全性を確実に維持できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例による流量制御弁の断面
図、第２図は同要部の拡大断面図、第３図は他の実施例
による流量制御弁の要部断面図、第４図は更に別の実施
例による流量制御弁の要部断面図、第５図は従来の電磁
弁を示す断面図、第６図は先願の弁構造体を示す断面図
である。図において、４は二次側流路、８は主弁、13a，１３ｂ
は戻しバネ、１４は弁駆動手段、１５ａは二次圧力導入
室、１７はダイアフラム、２３は安全用リーク弁であ
る。なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】流体流路を開閉制御する主弁と、この主弁
に追従動作するダイアフラムと、このダイアフラムによ
って上記主弁の一次圧作用側に仕切り形成された二次圧
力導入室と、上記主弁に組込まれ、該主弁の二次側流路
に対して上記二次圧力導入室を開閉する安全用リーク弁
と、この安全用リーク弁を上記主弁の閉弁状態で所定ス
トローク開動させた後、上記主弁を関連開動させる弁駆
動手段と、上記主弁および上記安全用リーク弁のそれぞ
れを閉弁方向に個々に付勢する戻しバネとを備えた流量
制御弁。