JPS5928794B2 - 制御弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、各種流体（気体や液体）の流通量を制御する
弁、詳しくは、一端側に弁座を装着した筒状基準部材を
基材に設け、該基材には、前記弁座の流路に対してそれ
の上流側と下流側とに連通ずるポートを形成し、前記弁
座に対する弁頭を、前記筒状基準部材の他端側に取付け
られた熱膨張可能部材の一端側に装着すると共に、該熱
膨張可能部材を加熱による膨張状態と非加熱による収縮
状態とに切換えるための加熱要素を設け、もって前記熱
膨張部材の膨張収縮に伴って前記弁頭を開閉させるべく
構成した制御弁の改良技術に関する。

この種の従来の制御弁としては、第１図に示すように、
ブロック１の入口側流路２と出口側流路３とに連通ずる
入口ポート５と出口ポート６とを備えた基材４に、閉鎖
部材９によって有底状に成された筒状の基準部材７を、
その内部空間を前記入口ポート５に連通させる状態で取
付けると共に、前記内部空間と出口ポート６の間に弁座
１２を設け、そして前記弁座１２に対する弁頭１０を、
前記閉鎖部材９に取付けられた筒状の熱膨張可能部材８
の一端側に装着すると共に、該熱膨張可能部材８の内部
空間に加熱要素１１を挿入するものがある。

而して、前記加熱要素１１による熱膨張可能部材８の膨
張収縮に伴う前記筒状基準部材４と熱膨張可能部材８と
の膨張差により、弁頭１０を開閉操作させるものであっ
て、前記加熱要素１１の発熱量を適当に変化させること
により、流体の流通量を制御することができるのである
。

尚、図中１３はバッフル管である。

しかしながら、上記構成の制御弁においては、次の如き
欠点がある。

即ち、■ 加熱要素１１として撚られた抵抗線を筒状の
熱膨張可能部材８に挿入させるものであるが、該抵抗線
を熱膨張可能部材８の全長にわたって均一に部材内周面
に接触させることは極めて困難であり、あるいは不可能
と言っても過言でなく、而して熱膨張可能部材８が局部
的に過加熱の状態や加熱不足の状態になりがちで、この
結果、熱膨張可能部材８が曲ること必至であり、このた
めに、弁座１２に対して弁頭１０が芯振れしたり傾斜し
たりし、而して、特に微小流量範囲での制御精度が低下
するものである。

■ 前記弁頭１０が熱膨張可能部材８の自由端に装着さ
れているが為に、組付は時における弁頭１０と弁座１２
の芯合せが困難であり、而して、上記■と同様に微小流
量範囲での制御精度が低下しやすいものである。

■ 熱膨張可能部材８の膨張速度をあまり速くすること
ができない。

即ち、筒状の熱膨張可能部材８に対する抵抗線の内挿量
には限界があって、前記加熱要素１１の発熱量を犬と成
し得す、あるいは、抵抗線の内挿量を犬にすべく熱膨張
可能部材８の筒径を犬にすると、それに比例して該熱膨
張可能部材８の熱容量が犬となり、何れにおいても熱膨
張可能部材８の膨張速度を速くできず、流通量制御の応
答性が悪いものである。

而して、前記筒状基準部材７を熱膨張可能部材として、
これの外周に加熱要素１１を設けることも試みられてお
り、この場合、上記■の欠点を解消し得、かつ、加熱要
素１１の発熱量を犬にできるものの、熱膨張可能部材と
しての基準部材７の熱容量が極めて犬となって、上記■
の欠点を解消するに至らず、勿論、上記■の欠点は当然
に伴うものであり、更には、外部雰囲気の変化による発
熱量の変動を防止する上において、断熱ケースの装備が
必要となり、全体が大型化すると共にコストアップを招
来する欠点がある。

本発明は、簡単な改良をもって上記欠点の悉くを解消し
、更には、組立て並びに組立て後の閉弁調整が容易で、
延いては製作性に優れる制御弁の提供を目的とするもの
であり、而して本発明においては、冒頭に記載した制御
弁において、一端側に０リングを介して前記弁頭を軸芯
方向に摺動自在に内嵌するガイド筒を、前記熱膨張可能
部材との間に間隔を有せしめる状態で前記筒状基準部材
の他端側に螺進調整自在に螺着すると共に、該ガイド筒
の他端側に前記熱膨張可能部材の他端側を装着し、かつ
、前記加熱要素を前記熱膨張可能部材の外周に設けた点
に特徴を有する。

上記の構成によってもたらせられる作用効果としては、 （ａ） 加熱要素たる抵抗線を熱膨張可能部材の外周
に設けるものであるから、該抵抗線を熱膨張可能部材に
対してそれの全長にわたって均一に、かつ、しっかりと
接触させて設けることができるようになり、不均一な加
熱に伴う熱膨張可能部材の曲りを防止できる。

（ｂ）シかも、該熱膨張可能部材の自由端に装着した弁
頭をガイド筒によって摺動自在に保持させることによっ
て、弁頭と弁座の芯合せが容易でかつ、その芯合せ状態
を良好に維持させることができ、このことと上記■との
相乗によって、微小流量範囲での制御精度を高くするこ
とができるのである。

（ｃ） 更には、前記加熱要素を空間的に余裕のある
熱膨張可能部材の外周に設けるものであるから、熱膨張
可能部材の熱容量を小にしながら、加熱要素の発熱量を
大容量のものにすることが可能になり、而して、熱膨張
可能部材の膨張並びに収縮の速度を速くすることができ
、この結果、流体の流通量制御の応答性を高くすること
ができるのである。

（ｄ） そして、既述したように、加熱要素を熱膨張
可能部材の外周に設ける上にとって、該加熱要素を流通
流体から隔離させることが肝要となるが、その隔離のた
めの構成を、弁頭の芯振れを防止するガイド筒を有効に
利用して、かつ、弁頭とガイド筒との間にＯリングを設
けることによって合理的に構成し得るのであり、而して
、加熱要素が流体によって腐蝕したり電気的な短絡を起
したりすることは未然に防止できる。

（ｅ）シかも、前記加熱要素は外部雰囲気の影響を受け
ることがなく、而して、特に断熱ケースを装備する必要
がなくて、全体の大型化を避けることができるのである
。

（ｆ） 加えて、弁頭と熱膨張可能部材と加熱要素及
びガイド筒をユニット化して、そのうちのガイド筒を筒
状基準部材に対して螺進自在に螺着させるものであるか
ら、組立てが簡単であると共に、その組立て後において
、弁頭の弁座に対する相対位置の調整を行なえ、而して
製作性に優れるものとなる。

（ｇ） 前記弁頭がガイド筒に対して相対摺動自在で
あるから、該ガイド筒と熱膨張可能部材との熱膨張係を
一致させる必要は無く、而して材料選択の自由度が高く
なる利点を有するものである。

以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は本発明の一実施例である制御弁の全体断面図を
示し、該制御弁は基準部材２１と、弁座部材２２と、ガ
イド筒２３と、熱膨張可能部材２４と、加熱要素２５と
、弁頭２６と、入口ポート２７及び出口ポート２８を有
した基材２９とから組立てられている。

前記基準部材２１は筒状をしており、その下端は基材２
９に埋設され、０リング３０によって気密性良く固着さ
れている。

またこの基準部材２１の下端内面には弁座２２が嵌着さ
れている。

この基準部材２１を構成する材料としては例えばステン
レス鋼等が選ばれるが、この熱膨張係数は熱膨張可能部
材２４のそれと揃える必要は全くない。

その理由は後述する。

前記弁座２２はその上面中央にすり林状の弁座面２２ａ
が形成されていると共に、前記基材２９の入口ポート２
７及び出口ポート２８と連通ずる流体流通孔３１．３２
が形成されている。

この流通孔３１．３２のうち一方（図示例では３１）は
前記弁座面２２ａと連なる位置に形成されている。

従って、流体は入口ポート２７、流通孔３１を通って弁
頭２６と弁座面２２ａの間から基準部材２１とガイド筒
２３の間の空間３３に導入され、流通孔３２、出口ポー
ト２８を通じて排出される。

またこの弁座２２と前記基材２９とは０１Ｊング３４に
より気密性良く接続されている。

−ガイド筒２３は、上端部以外は小径の筒状
に形成され、上端部の外径は基準部材２１の内径と略略
同−に形成されている。

この上端部の外周と前記基準部材２１の上端内周とには
精密級ネジ３５が形成され、該ネジ３５を介して基準部
材２１内にガイド筒２３が螺入されている。

またこのガイド筒２３の上端にはロックナツト３６が螺
合されていて、該ロックナツト３６を緩めることにより
、ガイド筒２３の基準部材内への螺入量が調整できるよ
うにしである。

ガイド筒２３としてはなるべく加熱要素２５の熱量を基
準部材２１に伝えない、断熱効果の高い材料で構成する
のが良い。

熱膨張可能部材２４は細長い棒状体から成っており、上
端はガイド筒２３内に止着された保持部材３８に保持さ
れている。

この熱膨張可能部材２４の下端には前記弁座２２の弁座
面２２ａと対向した状態で弁頭２６が担持されているが
、この弁頭２６と弁座面２２ａとの間は熱膨張可能部材
２４の長さを適当に選ぶことによって加熱要素２５が非
加熱状態にあるときは離間しているように構成されてい
る。

即ち、弁頭２６と弁座面２２ａとは通常開弁している開
放型弁構造とされている。

従って、熱膨張可能部材２４としては熱膨張係数の大き
な材料で構成することができるし、或いはその逆に熱膨
張係数の小さな材料で構成することもできる。

換言すれば、開放型弁構造としたので基準部材２１と熱
膨張可能部材２４との熱膨張係数を揃える必要がないの
である。

前記弁頭２６は０１Ｊング３９を介在することによって
ガイド筒２３内に気密性良く摺動自在に内挿されている
。

これによって流体がガイド筒２３内に流入するのを防止
すると共に、弁頭２６を弁座面２２ａに対して位置決め
した状態で移動するように案内規制している。

前記熱膨張可能部材２４の外周に設けられる加熱要素２
５としてはニクロム線等のヒータが用いられる。

図示例では熱膨張可能部材２４を均一に加熱するために
その外周に全長に亘って巻回されている。

この加熱要素２５に加えられる電圧信号としてはたとえ
ば制御弁より上流で検出した流体流量をあられす信号が
用いられる。

尚、図中、４０はＯリングである。

この構成において入口ポート２７から流体を導入すると
、該流体は流通孔３１→弁座弁２２ａと弁頭２６との間
→基準部材２１内の空間３３→流通孔３２を通って出口
ポート２８から流出する。

そしてこの場合加熱要素２５を発熱させると、その発熱
量に応じた量だけ熱膨張可能部材２４が膨張して弁頭２
６と弁座面２２ａの隙間を狭くする。

従って流体の流通量は加熱要素２５の発熱量により制御
できる。

なお、流体の制御速度は熱膨張可能部材２４として熱膨
張係数の太きいものを使用し、或いは加熱要素２５とし
て大容量のものを用いることにより速くすることができ
る。

前者は開放型弁構造に基準部材２１と熱膨張可能部材２
４の熱膨張係数が全く自由に選べるという理由から実際
に採用することができるし、また後者も加熱要素２５を
熱膨張可能部材２４の外周に設けているため、実際に採
用することができる。

即ち、加熱要素を熱膨張可能部材内に挿入するという従
来構造では空間的な制限のために加熱要素の容量も制限
されるが、上記実施例の如く加熱要素を熱膨張可能部材
外周に設けた場合は、空間的な制限がないためにいくら
でも大きな容量の加熱要素を使用することができるので
ある。

但し、大容量の加熱要素を用いた場合それが発生する熱
がガイド筒２３内に蓄熱されるおそれがある。

この蓄熱を防止するためには第３図に示すように、基準
部材２１とガイド筒２３の間にそれらと同心円状に筒状
のバッフル管４０を設け、流体が同図に矢印で示すよう
にガイド筒２３とバッフル管４０との間及びバッフル管
４０と基準部材２１の間を通って流れる間に、該流体に
よって吸熱されるようにすれば良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の制御弁を示す断面図、第２図は本発明の
一実施例である制御弁を示す全体断面図、第３図は本発
明の他の一実施例である制御弁の全体断面図である。 ２１・・・・・・筒状基準部材、２２・・・・・・弁座
、２３・・・・・・ガイド筒、２４・・・・・・熱膨張
可能部材、２５・・・・・・加熱要素、２６・・・・・
・弁頭、２７・・・・・・入口ポート、２８・・・・・
・出口ポート、２９・・・・・・基材、３９・・・・・
・０リング。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １一端側に弁座を装着した筒状基準部材を基材に設け、
   該基材には、前記弁座の流路に対してそれの上流側と下
   流側とに連通ずるポートを形成し、前記弁座に対する弁
   頭を、前記筒状基準部材の他端側に取付けられた熱膨張
   可能部材の一端側に装着すると共に、該熱膨張可能部材
   を加熱による膨張状態と非加熱による収縮状態とに切換
   えるための加熱要素を設け、もって前記熱膨張部材の膨
   張収縮に伴って前記弁頭を開閉操作させるべく構成した
   制御弁において、一端側に０１Ｊングを介して前記弁頭
   を軸芯方向に摺動自在に内嵌するガイド筒を、前記熱膨
   張可能部材との間に間隔を有せしめる状態で前記筒状基
   準部材の他端側に螺進調整自在に螺着すると共に、該ガ
   イド筒の他端側に前記熱膨張可能部材の他端側を装着し
   、かつ、前記加熱要素を前記熱膨張可能部材の外周に設
   けであることを特徴とする制御弁。