JPH08200313A - バルブ操作器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 部品点数を削減し組立作業性を向上させる。
また、ナットの緩みを防止するとともにストッパがスプ
リングの大きさによって影響されず、ストッパと圧力容
器との接触面積を大きくすることができ、ストッパが圧
力容器に当接した際の応力の集中を緩和する。 【構成】 ダイヤフラムプレート３０にそれぞれ複数個
からなるスプリング用受部３１とストッパ３２を一体に
突設する。スプリング用受部３１はスプリング９を位置
決めし、その移動を防止する。ストッパ３２はダイヤフ
ラムプレート３０の外周に設けられており、上ケース２
Ｂに当接することで弁開度の上限を規定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流体圧の変化に応じて
弁を開閉制御するバルブ操作器に関する。

【０００２】

【従来の技術】流体制御弁に用いられるこの種のバルブ
操作器は、スプリングの反発力を利用して空気圧室にか
かる空気圧力に応じて所定の駆動ストロークを得るよう
に弁軸を作動させるもので、弁軸の駆動形式によって大
別するとダイヤフラムを用いたものと、ピストンおよび
シリンダを用いたものの２種類が知られており、本発明
はそのいずれにも適用実施し得るものである。

【０００３】図７はダイヤフラム型バルブ操作器の従来
例を示す断面図である。このダイヤフラム型バルブ操作
器１は、上下に２分割形成され一体的に結合された鍋型
の下ケース２Ａと上ケース２Ｂとで構成される圧力容器
２を備え、この容器２を流体制御弁Ａに一体的に設けら
れたヨーク３上に複数個のボルト４によって固定し、内
部をダイヤフラム５によって２つの室６，７に画成して
いる。下方の室６は、制御信号となる空気圧Ｐが配管を
経て下ケース２Ａに設けられた空気圧供給口８より供給
されることで空気圧室を形成する一方、上方の室７は空
気圧Ｐと対向しダイヤフラム５を空気圧室６方向に付勢
する圧縮コイルばねからなる複数個のスプリング９が配
設されることによりスプリング室を形成している。

【０００４】ダイヤフラム５は外周縁部が下ケース２Ａ
と上ケース２Ｂとの接合面によって挾持され、上面中央
部には皿状のダイヤフラムプレート１１と駆動軸１０の
上昇限を設定するコ字状の上限ストッパ１２が設けら
れ、下面中央部には駆動軸１０の下降限を設定するとと
もに、上限ストッパ１２とでダイヤフラム５を挾持して
その径方向の伸びを規制する下限ストッパ１３が設けら
れている。

【０００５】駆動軸１０は、下ケース２Ａを摺動自在に
貫通して垂設され、上端部が前記下限ストッパ１３、ダ
イヤフラム５、ダイヤフラムプレート１１および上限ス
トッパ１２を貫通し、その突出端にナット１４が螺合さ
れることにより前記下限ストッパ１３、ダイヤフラム
５、ダイヤフラムプレート１１および上限ストッパ１２
を一体的に共締め固定し、ダイヤフラム５を上限ストッ
パ１２と下限ストッパ１３によって挾持している。一
方、下ケース２Ａから外部に突出する駆動軸１０の下端
部は前記ヨーク３に設けられたガイド穴１５にＯリング
１６を介して摺動自在に挿通され、下端が弁Ａの弁軸１
７の上端にカップリング１８を介して連結されている。

【０００６】前記ダイヤフラムプレート１１の上面には
各スプリング９を位置決めし移動を規制防止する複数個
のスプリングプレート１９が配設されている。スプリン
グプレート１９は薄い金属板等によって形成され、スプ
リング９を位置決めする折返部１９ａ（図８（ａ）の斜
線部Ａ）が設けられている。

【０００７】なお、２０はカップリング１８に設けられ
た指針、２１は弁の弁開度を表示する目盛板、２２はス
プリング室７を大気に開放するための通気孔、２３，２
４は下ケース２Ａと上ケース２Ｂを一体的に結合するボ
ルトおよびナットである。

【０００８】図７に示すように下限ストッパ１３が下ケ
ース２Ａの内面に当接した状態において、弁軸１７は下
限位置にあって弁を全閉状態に保持している。この状態
から空気圧室６に所要の空気圧Ｐ（１．４〜２．８Ｋｇ
／ｃｍ² ）を空気圧供給口８より導入すると、空気圧室
６内の圧力が上昇するため、ダイヤフラム５はスプリン
グ９に抗して上昇し、これにより弁軸１７が駆動軸１０
と一体に上昇して弁を供給空気圧Ｐに応じて開く。そし
て、弁が全開状態（１００％）になると上限ストッパ１
２の上端面１２ａは上ケース２Ｂの内面に近接して未だ
当接せず、更に駆動軸が１０が上昇して例えば１１０％
まで開くと上ケース２Ｂの内面に当接してばね９の応力
の増加を抑える。空気圧室６内の圧力が低下すると、ダ
イヤフラム５はスプリング９の弾撥力によって下降復帰
して弁を閉じる。

【０００９】なお、このような空気圧Ｐの供給によって
弁軸１７を上昇させて弁を開く型式のものを逆作動型バ
ルブ操作器という。これに対して空気圧室６とスプリン
グ室７を上下逆に設け、空気圧Ｐの供給によって弁軸１
７を下降させて弁を閉じる型式のものを正作動型バルブ
操作器といっている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のバルブ操作器１にあっては上限ストッパ１２
をダイヤフラムプレート１１の中央に配置しているため
上限ストッパ１２の配置場所の確保が難しく、設計の自
由度が小さいという問題があった。すなわち、図８
（ａ）に示すようにスプリング９の径が小さい場合は何
等問題はないが、径が大きくなると上限ストッパ１２を
小さくせざるを得ず、そのため図８（ｂ）に示すように
上ケース２Ｂとの当接面１２ａの幅Ｗをスプリング９と
の相互干渉を避けるため小さく設定せざるを得ない。そ
の結果、当接面１２ａと上ケース２Ｂとの接触面積が小
さくなり、上限ストッパ１２が上ケース２Ｂを変形させ
たり、ストッパ自体を破損させてしまうおそれがある。

【００１１】また、駆動軸１０の上端部にダイヤフラム
５、ダイヤフラムプレート１１、上限ストッパ１２およ
び下限ストッパ１３の４部材をナット１４によって固定
しているため、部品点数が多く、製造、組付け作業が面
倒であるばかりか、部品点数が多くなると、振動等によ
りナット１４が緩み易くなる。

【００１２】さらに、ダイヤフラムプレート１１の外周
に設けられている環状の立上壁１１ａの高さは一般に低
いため、駆動軸１０の上昇に伴いダイヤフラム５が図７
二点鎖線で示すように大きく変形すると、立上壁１１ａ
の上縁に当たったりダイヤフラムプレート１１の内側に
入り込むため、傷ついたり破損したり、あるいはまた塑
性変形するという問題があった。このような問題を解決
するためには立上壁１１ａを高く形成すればよいが、そ
の場合はダイヤフラムプレート１１自体の重量が増加
し、弁の作動速度に影響を及ぼすため好ましくない。加
えて、スプリングプレート１９を必要とするため、一層
部品点数が増加するという問題もあった。

【００１３】したがって、本発明は上記したような従来
の問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするとこ
ろは、部品点数を削減し組立作業性を向上させるととも
にナットの緩みを軽減防止し得るようにしたバルブ操作
器を提供することにある。また、本発明は駆動軸の上昇
限または下降限を設定するストッパがスプリングの大き
さによって影響されず、ストッパと圧力容器との接触面
積を大きくすることができ、ストッパが圧力容器に当接
した際の応力の集中を緩和し得るようにしたバルブ操作
器を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、内部がダイヤフラムによって空気圧室と
スプリング室に画成された圧力容器と、前記スプリング
室内に配設され前記空気圧室内の圧力に対向するスプリ
ングと、このスプリングと前記ダイヤフラムとの間に介
在されたダイヤフラムプレートと、前記スプリング室内
にあって駆動軸の上昇限または下降限を設定するストッ
パとを備え、このストッパを前記ダイヤフラムプレート
の外周に突設したことを特徴とする。また本発明は、内
部がピストンによって空気圧室とスプリング室に画成さ
れた圧力容器と、前記スプリング室内に配設され前記空
気圧室内の圧力に対向するスプリングと、前記スプリン
グ室内にあって駆動軸の上昇限または下降限を設定する
ストッパとを備え、このストッパを前記ピストンの外周
に突設したことを特徴とする。

【００１５】

【作用】本発明において、ダイヤフラムプレートに設け
たストッパの高さが駆動軸の上昇限または下降限を設定
する。また、ストッパはダイヤフラムプレートまたはピ
ストンの外周に設けられているので、スプリングの大小
に関係なくストッパの高さ、幅、数等を決定でき、また
ダイヤフラム型においてはストッパがダイヤフラムプレ
ートの立上壁の一部を形成し、ダイヤフラムの変形を抑
えるため、ダイヤフラムが大きく変形した際、ダイヤフ
ラムが立上壁の上縁に当たったりダイヤフラムプレート
の内側に入り込み難くする。

【００１６】

【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて
詳細に説明する。図１は本発明をダイヤフラム型バルブ
操作器に適用した場合の一実施例を示す断面図、図２は
ダイヤフラムプレートの平面図、図３は同プレートの断
面図である。なお、図中従来技術の欄で説明したものと
同一の構成部材等については同一の符号を付し、その詳
細な説明を省略する。これらの図において、本実施例は
ダイヤフラムプレート３０をアルミニウム合金、鉄等の
鋳物によって円板状の底板部３０Ａと、底板部３０Ａの
外周部に略垂直に立設された環状の立上壁３０Ｂとから
なる皿状に形成している。また、底板部３０Ａの上面に
は複数個のスプリング用受部３１を一体に突設し、かつ
立上壁３０Ｂの上面にも同じく複数個のストッパ３２を
一体に突設している。そして、このダイヤフラムプレー
ト３０は下限ストッパ１３とでダイヤフラム５を挾みナ
ット１４によって駆動軸１０の上端部に前記下限ストッ
パ１３とともに固定されている。

【００１７】前記スプリング用受部３１は、スプリング
９を位置決めしその移動を規制することにより図７に示
したスプリングプレート１９と同一の機能を果たすもの
で、使用するスプリング９の最小内径寸法より若干小さ
い外径を有するリング状の突起からなり、ダイヤフラム
プレート３０の周方向に４５°の間隔をおいて例えば８
個形成されている。このスプリング用受部３１の数は、
使用するスプリング９のばね定数等によって増減するこ
とができる。また、前記底板部３０Ａの上面でスプリン
グ用受部３１の周りには、スプリング９がダイヤフラム
プレート３０の周方向および径方向に移動するのを規制
する移動規制用の突起３３がダイヤフラムプレート３０
と一体に突設されている。

【００１８】前記ストッパ３２は駆動軸１０の上昇時に
上ケース２Ｂの内面に当接することにより図７に示した
上限ストッパ１２と同様な機能を果たすもので、適宜の
幅を有し例えばダイヤフラムプレート３０の周方向に９
０°の間隔をおいて４個形成されている。ストッパ３２
の厚みは強度を高めるため立上壁３０Ｂの板厚より若厚
く設定されており、その外側面が立上壁３０Ｂの外周面
と同一面を形成している。そして、底板部３０Ａの中央
には駆動軸１０が貫通する貫通孔３４が形成されてい
る。なお、その他の構成は図７に示した従来のバルブ操
作器と同様である。

【００１９】このような構成からなるダイヤフラム型バ
ルブ操作器にあっては、ダイヤフラムプレート３０に上
限ストッパを形成するストッパ３２と、スプリングプレ
ートを形成するスプリング用受部３１と突起３３を一体
に形成したので、上限ストッパとスプリングプレートを
別個に製作する必要がなく、部品点数および組立工数を
削減することができる。また、ストッパ３２をダイヤフ
ラムプレート３０の外周に突設しているので、スプリン
グ９の大小に関係なくその高さ、幅、厚み等を自由に決
定することができ、バルブ操作器の設計的自由度を増大
させることができる。したがって、スプリング９が大径
のものであってもストッパ３２と上ケース２Ｂとの接触
面積を大きく設定することができ、ストッパ３２が上ケ
ース２Ｂに当接した際、上ケース２Ｂが変形したり、ス
トッパ自体が破損したりするのを防止することができ
る。さらに、部品点数が少なくなればナット１４でダイ
ヤフラム５、下限ストッパ１３およびダイヤフラムプレ
ート３０を駆動軸１０に固定するだけでよいためナット
１４の緩みを軽減することができる。

【００２０】また、ストッパ３２は立上壁３０Ｂの上縁
より上方に延在してダイヤフラム５がダイヤフラムプレ
ート３０の内側方向に変形するのを規制するため、駆動
軸１０の上昇時にダイヤフラム５が大きく変形して立上
壁３０Ｂの上縁に当接したり、ダイヤフラムプレート３
０の内側に入り込んだりすることが少なく、ダイヤフラ
ム５の塑性変形、損傷、破損等を少なくすることができ
る。

【００２１】図４はダイヤフラムプレートの他の実施例
を示す平面図、図５は同プレートの断面図である。本実
施例は、ダイヤフラムプレート３０を円板状の底板部３
０Ａと、底板部３０Ａの外周部に略垂直に立設された環
状の立上壁３０Ｂとで構成したものである。また、底板
部３０Ａの上面には複数個のスプリング用受部３１と、
隣接するスプリング用受部３１間に位置しスプリング９
がダイヤフラムプレート３０の周方向へ移動するのを規
制する平面視Ｙ字型の移動規制用突起３７を一体に突設
し、立上壁３０Ｂの上面には同じく複数個のストッパ３
２を一体に突設し、さらに底面部３０Ａの上面および立
上壁３０Ｂの内周面で各スプリング用受部３１に対応す
る位置にはスプリング９がダイヤフラムプレート３０の
径方向へ移動するのを規制する複数個の凸部３８，３９
をそれぞれ一体に突設している。

【００２２】前記移動規制用突起３７の長さは、スプリ
ング用受部３１の外径と略等しいかもしくはそれ以下に
設定されている。内側の凸部３８とスプリング用受部３
１および移動規制用突起３７との間には１つのスプリン
グ９’の下端部を収容し得る環状の隙間が形成されてい
る。同様に外側の凸部３９とスプリング用受部３１およ
び移動規制用突起３７との間にも、前記スプリング９’
よりさらに大径からなる１つのスプリング９’’の下端
部を収容し得る環状の隙間が形成されている。その他の
構成は上記実施例と同様である。

【００２３】このような構成においては、移動規制用突
起３７の長さをスプリング用受部３１の外径と略等しい
かもしくはそれ以下に設定し、スプリング用受部３１
と、凸部３８，３９との間にそれぞれ連続した環状の隙
間を設けているので、スプリング用受部３１に配置され
る小径のスプリング９を使用したバルブ操作器に限ら
ず、これより大きな１つのスプリング９’もしくはさら
に大きなスプリング９’’またはこれら２つのスプリン
グ９’，９’’を使用したバルブ操作器を構成すること
ができる。

【００２４】図６は本発明をピストン・シリンダ型バル
ブ操作器に適用した場合の他の実施例を示す断面図であ
る。このピストン・シリンダ型バルブ操作器は、圧力容
器２内にシリンダ４１を円筒状の隔壁部材４２を介して
設けるとともに、シリンダ４１内にピストン４３をＯリ
ング４４を介して摺動自在に嵌挿し、これらによって圧
力容器２の内部を空気圧室６とスプリング室７とに画成
したものである。この場合、図においてはシリンダ４１
を備えた圧力容器２を示したが、圧力容器２自体の内周
壁をピストン４３の摺動面とすることにより圧力容器２
にシリンダを兼用させることも可能である。

【００２５】前記ピストン４３の周壁部の下面には駆動
軸１０の下降限を設定する下限ストッパを形成する複数
個のストッパ４６が周方向に所定の間隔をおいて一体に
突設されている。さらにピストン４３の内底面にはスプ
リング９を位置決めするスプリング用受部４７が一体に
突設されている。４９はガイドである。

【００２６】ここで、本実施例は空気圧室６をスプリン
グ室７の上側に設けることにより、空気圧Ｐの供給によ
って弁軸１７を駆動軸１０と一体に下降させて弁を閉じ
る方式のもの、すなわち正作動型バルブ操作器を示して
いる。その他の構成は上記したダイヤフラム型バルブ操
作器と同様である。

【００２７】このような構成においてもピストン４３の
周壁部下面に駆動軸１０の下降限を設定するストッパ４
６を一体に設けたので、上述したダイヤフラム型のバル
ブ操作器と同様な効果が得られる。すなわち、別部材か
らなる下限ストッパをピストン４３の内部に設ける必要
がなく、部品点数を削減することができ、また組立作業
も簡単かつ容易である。また、ストッパ４３はスプリン
グ９の大きさに関係なくその幅、数、高さ、厚さ等を自
由に設定することができるので、下ケース２Ａとの接触
面積を大きく設定することができ、ストッパ４３が下ケ
ース２Ａに当接した際の下ケース２Ａの変形、ストッパ
自体の破損等を防止することができる。

【００２８】また、別部材からなる下限ストッパが不要
になればナット１４の緩みを軽減防止することができ
る。さらにまた、スプリング用受部４７をピストン４３
に一体に設けているので、一層部品点数を削減すること
ができる。

【００２９】なお、上記実施例はいずれもストッパ３
２、４６を複数個設けた場合について説明したが、本発
明はこれに何等特定されるものではなく、連続した環状
もしくはＣ字状のものであってもよい。また、本発明は
ダイヤフラム型においてはストッパ３２をダイヤフラム
プレート３０に、ピストン・シリンダ型においてはスト
ッパ４６をピストン４３にそれぞれ一体に形成した場合
を示したが、これらストッパを別個に製作してボルト等
により固定してもよい。その場合もナット１４により固
定される上限または下限ストッパが存在しないためナッ
ト１４の緩みが少ないという効果は達成することができ
る。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るバルブ
操作器においては、駆動軸の上昇限または下降限を設定
するストッパを備え、このストッパをダイヤフラムプレ
ートもしくはピストンの外周に突設したので、スプリン
グの大小に関係なくその高さ、幅、厚み等を自由に決定
することができ、バルブ操作器の設計的自由度を増大さ
せることができる。したがって、スプリングが大径のも
のであってもストッパと圧力容器との接触面積を大きく
設定することができ、ストッパが圧力容器に当接した際
の容器の変形、ストッパ自体の破損等を防止することが
できる。また、駆動軸に上限または下限ストッパを固定
する必要がないので、ナットの緩みを軽減させることが
できる。

【００３１】また、本発明において、ストッパをダイヤ
フラムプレートもしくはピストンに一体に設けた場合
は、部品点数を少なくすることができ、組立作業が簡単
かつ容易である。さらに、ダイヤフラムプレートまたは
ピストンにスプリング用受部を一体に設ければ、一層部
品点数の削減と組立作業の簡素化を図ることができ、製
造コストを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明をダイヤフラム型バルブ操作器に適用
した場合の一実施例を示す断面図である。

【図２】 ダイヤフラムプレートの平面図である。

【図３】 同プレートの断面図である。

【図４】 ダイヤフラムプレートの他の実施例を示す平
面図である。

【図５】 同プレートの断面図である。

【図６】 本発明をピストン・シリンダ型バルブ操作器
に適用した場合の他の実施例を示す断面図である。

【図７】 ダイヤフラム型バルブ操作器の従来例を示す
断面図である。

【図８】 （ａ）、（ｂ）はダイヤフラムプレートとス
プリングとの関係を示す図である。

【符号の説明】

１…バルブ操作器、２…圧力容器、３…ヨーク、５…ダ
イヤフラム、６…空気圧室、７…スプリング室、８…空
気圧供給口、９…スプリング、１０…駆動軸、１２…上
限ストッパ、１３…下限ストッパ、１７…弁軸、１９…
スプリングプレート、３０…ダイヤフラムプレート、３
１…スプリング用受部、３２…ストッパ、４１…シリン
ダ、４３…ピストン、４６…ストッパ、４７…スプリン
グ用受部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部がダイヤフラムによって空気圧室と
   スプリング室に画成された圧力容器と、前記スプリング
   室内に配設され前記空気圧室内の圧力に対向するスプリ
   ングと、このスプリングと前記ダイヤフラムとの間に介
   在されたダイヤフラムプレートと、前記スプリング室内
   にあって駆動軸の上昇限または下降限を設定するストッ
   パとを備え、このストッパを前記ダイヤフラムプレート
   の外周に突設したことを特徴とするバルブ操作器。
2. 【請求項２】 内部がピストンによって空気圧室とスプ
   リング室に画成された圧力容器と、前記スプリング室内
   に配設され前記空気圧室内の圧力に対向するスプリング
   と、前記スプリング室内にあって駆動軸の上昇限または
   下降限を設定するストッパとを備え、このストッパを前
   記ピストンの外周に突設したことを特徴とするバルブ操
   作器。