JP3359953B2 - 緩作動開閉弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ゆっくりした開閉動作
が得られる緩作動開閉弁に関する。

【０００２】

【従来技術およびその問題点】例えば反応室である種の
気体を混合する際には、混合すべき気体をできるだけゆ
っくりと反応室に供給することが要求されることがあ
る。本出願人は、このような要求に答えるため、開弁動
作自体はゆっくりでありながら、開弁信号を与えてから
開弁動作に至る応答性に優れた緩作動開閉弁を案出した
（特開平3-134387号参照）。

【０００３】しかし、その後の研究により、この緩作動
開閉弁によると、ライン圧力、操作圧力、或は使用され
るばね反力や各部品のバラツキ等に起因して、パイロッ
ト圧の作用から開弁開始までにかなりの時間的な遅れ
（応答遅れ）を生じる場合があることが判明した。

【０００４】

【発明の目的】本発明は、従来の緩作動開閉弁の上記問
題点に鑑み成されたものであって、上記応答遅れを発生
させる要因の存在に拘わらず、該応答遅れを消去し、パ
イロット圧作用後の応答性を常に良好にすることが可能
な緩作動開閉弁を提供することを目的とする。

【０００５】

【発明の概要】本発明は、弁座に対して接離して流路を
開閉する弁体を有するバルブロッド；このバルブロッド
に接続されたダイアフラム組立体；このダイアフラム組
立体により画成された、該ダイアフラム組立体に開弁圧
力を及ぼす開弁圧力室；開弁圧力室に連通するパイロッ
ト圧通路；このパイロット圧通路に設けた流量制御弁；
開弁圧力室とパイロット圧力源とを連通させる、パイロ
ット圧通路とは別の予圧通路；この予圧通路に設けた、
常時閉弁方向に付勢された予圧開閉弁；バルブロッドが
閉弁位置にあるときこの予圧開閉弁をその付勢力に抗し
て開く予圧開閉弁作動部材；バルブロッドに、ダイアフ
ラム組立体を挟み開弁圧力室の反対側に位置させて、相
対回転可能に支持した調圧ねじ部材；この調圧ねじ部材
の外周部にねじ結合され、バルブロッドの軸線方向に直
進移動可能に支持されたばね受け部材；及びこのばね受
け部材とダイアフラム組立体との間に縮設させた圧縮ば
ね；を有することを特徴としている。

【０００６】上記構成の緩作動開閉弁は、バルブロッド
が閉弁位置にあるとき、開弁圧力室が、流量制御弁を有
するパイロット圧通路だけでなく、予圧開閉弁を有する
予圧通路とも連通しているから、パイロット圧をパイロ
ット圧通路および予圧通路に導入したとき、開弁圧力室
の圧力を速やかに上昇させて、バルブロッドを開弁方向
に迅速に移動開始させることができる。このバルブロッ
ドを閉弁方向に付勢する力は、調圧ねじ部材を回動操作
してばね受け部材のバルブロッドの軸方向位置を調節す
ることで調節することができるから、応答遅れを消去し
て、パイロット圧導入時の応答性を常に良好とすること
ができる。そしてバルブロッドが開弁方向に移動する
と、予圧開閉弁が自身の付勢力によって閉じるため、開
弁圧力室には、流量制御弁のみを介してパイロット圧が
導入され、よってゆっくりとした開弁速度を得ることが
できる。

【０００７】

【実施例】以下図示実施例に基づいて本発明を説明す
る。図１は本発明による緩作動開閉弁の全体構造を示す
断面図、図２は図１の要部を拡大して示す断面図、およ
び図３は同一の開閉弁の別の断面を示す一部断面図であ
る。

【０００８】図１の下方に示されるバルブボディ１１に
は、流体通路１２が設けられ、その一部に、環状弁座１
３が形成されている。環状弁座１３に、バルブロッド１
４の下端に設けた弁体１５が接離し、よって流体通路１
２が開閉される。

【０００９】バルブロッド１４は、スぺーサ１６および
コネクタスリーブ１７を貫通して、図１の上方に突出し
ている。バルブロッド１４の下部とスぺーサ１６の間に
は、蛇腹１８が張設されていて、流体通路１２を流れる
流体が、バルブロッド１４の軸部に達しないようにされ
ている。すなわちこの開閉弁は、流体通路１２を流れる
流体のクリーン度を蛇腹１８によって保証するクリーン
バルブである。コネクタスリーブ１７内には、ワッシャ
１９を介してバルブロッド１４を閉弁方向に移動付勢す
る圧縮ばね２０が挿入されている。２１は、コネクタス
リーブ１７をバルブボディ１１に固定する袋ナットであ
る。以上の要素は、予めクリーンルーム内で組み立てら
れ、ユニット化される。

【００１０】コネクタスリーブ１７の外周には、シリン
ダ２２が嵌められ、これがワッシャ２３ａおよびストッ
プリング２３ｂを介して、該コネクタスリーブ１７に固
定されている。

【００１１】バルブロッド１４のコネクタスリーブ１７
からの突出部には、ダイアフラム組立体２７が摺動可能
に、かつ弁体１５側に移動付勢されて設けられている。
このダイアフラム組立体２７は、ローリングダイアフラ
ム２４と、このローリングダイアフラム２４の中心部を
挟着したメインブロック２５とリテーナ２６を有してい
る。図２に示されるように、メインブロック２５の中心
にはバルブロッド１４を貫通させるボス部２５ｂが形成
され、このボス部２５ｂの周囲に、圧縮ばね３０の一端
部を当接させる凹部２５ａが形成されている。ボス部２
５ｂとバルブロッド１４との間には、Ｏリング５２が介
在されている。またボス部２５ｂの下面には、バルブロ
ッド１４の拡径段部１４ａを係合させる縮径段部２５ｃ
が形成されていて、これによりダイアフラム組立体２７
はその下方移動時の移動端を規制されている。

【００１２】バルブロッド１４の上部には、メインブロ
ック２５の上方において調圧ねじ部材５３が嵌合されて
いる。この調圧ねじ部材５３は、その外周に雄ねじ部５
３ａを有し、メインブロック２５のボス部２５ｂに嵌合
すべき嵌合突起部５３ｂを有している。バルブロッド１
４の先端には、ワッシャプレート５５が嵌められ、さら
にストップリング５４が固定されている。

【００１３】調圧ねじ部材５３の外周の雄ねじ部５３ａ
には、ばね受部材５８の中心に形成した雌ねじ部５８ｄ
が螺合している。ばね受部材５８の外周部の一部には、
回転止め部材５７を挿入させる挿入孔５８ａが形成され
ている。シリンダ２２の上部には、ロックリング３２を
介してボンネット３１が嵌合されており、このボンネッ
ト３１の内周一部の上下方向に形成した直進案内溝３１
ａに、上記回転止め部材５７が摺動自在に嵌まってい
る。また調圧ねじ部材５３の上部には、図４に示すよう
に、平面視矩形状の調圧回転部５３ｃが形成されてい
る。

【００１４】ばね受部材５８とメインブロック２５の間
には、ローリングダイアフラム２４を挟んで開弁圧力室
３３と反対側に位置し、この開弁圧力室３３の開弁圧力
に抗する付勢力を、ダイアフラム組立体２７を介してバ
ルブロッド１４に及ぼす圧縮ばね（付勢手段）３０が縮
設されている。この圧縮ばね３０はその他端部を、ばね
受部材５８のばね受部５８ｂの下面に当接させている。
ばね受部材５８は、ばね受部５８ｂの上部に止めねじ孔
５８ｅを有しており、この止めねじ孔５８ｅに螺合させ
た止めねじ５９をねじ込んでばね受部５８ｂを押圧する
ことにより、ばね受部材５８の調圧ねじ部材５３に対す
る相対移動を規制することができる。上記バルブロッド
１４にこのロッド１４に対する相対回転のみ可能に設け
られた調圧ねじ部材５３と、このバルブロッド１４の回
転時に該調圧ねじ部材５３に対して相対移動されるばね
受部材５８により、バルブロッド１４に対して及ぼされ
る圧縮ばね３０の付勢力を調節する調圧手段が構成され
ている。

【００１５】ローリングダイアフラム２４の周縁ビード
部２４ａは、シリンダ２２とボンネット３１との間に挟
まれ、シリンダ２２とボンネット３１とは、周縁ビード
部２４ａを圧縮した状態で、ロックリング３２によって
固定されている。

【００１６】以上の構造により、ローリングダイアフラ
ム２４の下部には開弁圧力室３３が形成されている。こ
のローリングダイアフラム２４は変位してもその受圧面
積が変化しないダイアフラムである。

【００１７】シリンダ２２には、開弁圧力室３３と連通
するパイロット圧通路３６が形成されている。このパイ
ロット圧通路３６は、符号３６ａで示す通路によりまず
予圧開閉弁室３８に連通し、次に予圧開閉弁４５に穿け
た連通孔４５ａ、別の通路３６ｂを介してニードル弁４
０に連通し、さらに通路３６ｃを介して開弁圧力室３３
に連通している。

【００１８】ニードル弁４０は、パイロット圧通路３６
内に臨むニードル４１ａを有する雄ねじ体４１をシリン
ダ２２に螺合させたもので、その螺合位置を調節するこ
とにより、ニードル４１ａによる流路絞量を大小に変化
させる。

【００１９】予圧開閉弁室３８は、図２に拡大して示す
ように、予圧通路４３を介して、開弁圧力室３３に連通
しており、この開弁圧力室３３には予圧開閉弁４５が設
けられている。この予圧開閉弁４５は圧縮ばね４６によ
ってそのＯリング４７が開弁圧力室３３の下面に着座す
る方向、つまり閉弁方向に付勢されており、従って、予
圧開閉弁４５に外力が加わらない状態では、予圧通路４
３は閉じる。またこの予圧開閉弁４５は、その上端が開
弁圧力室３３内に延びていて、圧縮ばね２０の力により
バルブロッド１４が閉弁位置にあるとき、ダイアフラム
組立体２７のリテーナ２６によってその頭部を押圧され
て変位する。すなわち圧縮ばね３０のばね力は、圧縮ば
ね４６のばね力より強く、圧縮ばね２０のばね力により
バルブロッド１４が同図の閉弁位置にあるときには、予
圧開閉弁４５がリテーナ２６により押圧されて圧縮ばね
４６の力に抗して変位し、予圧通路４３が開く。つまり
リテーナ２６は、予圧開閉弁作動部材である。

【００２０】パイロット圧通路３６は、切換弁５０を介
してパイロット圧源Ｐに通じている。またこのパイロッ
ト圧源Ｐは、開閉弁５１を介して、開弁圧力室３３に開
口させた急速開弁通路４９（図３）に連通している。こ
の開閉弁５１は、常時は閉じている。

【００２１】上記構成の本緩作動開閉弁は、開弁圧力室
３３にパイロット圧を導入しない状態では、圧縮ばね２
０の力によって、バルブロッド１４の弁体１５が環状弁
座１３に着座し、流体通路１２を閉じている。この状態
においてはまた、ダイアフラム組立体２７のリテーナ２
６が予圧開閉弁４５の頭部を押し、予圧通路４３を開い
ている。つまり開弁圧力室３３は、パイロット圧通路３
６だけでなく、予圧通路４３を介して、パイロット圧源
Ｐと連通できる状態にある。

【００２２】この状態において、切換弁５０のポート５
０ａを流路に接続すると、パイロット圧源Ｐからのパイ
ロット圧が、ニードル弁４０を有するパイロット圧通路
３６だけでなく、予圧通路４３を介して、開弁圧力室３
３に導かれる。よって、開弁圧力室３３内の圧力は速や
かに上昇し、やがてその圧力が圧縮ばね３０の力に打ち
勝つと、ダイアフラム組立体２７が圧縮ばね３０を圧縮
しながら上昇する。

【００２３】このダイアフラム組立体２７の上昇量が一
定値に達すると、リテーナ２６が予圧開閉弁４５から離
れ、このとき予圧開閉弁４５のＯリング４７が圧縮ばね
４６の力により予圧通路４３の下面に着座して該予圧通
路４３を閉じる。よって開弁圧力室３３は、ニードル弁
４０を介してのみ、パイロット圧源Ｐと連通することと
なる。圧縮ばね３０は、このとき殆ど全圧縮状態とな
り、この後は、ダイアフラム組立体２７はバルブロッド
１４と一体に上昇する。

【００２４】よって、パイロット圧源Ｐからのパイロッ
ト圧の供給を継続すると、この後は、ニードル弁４０の
開度に応じた速度で、バルブロッド１４が一体に上昇し
て、流体通路１２を開く。この開弁の速度は、ニードル
弁４０の開度の調整によって自由に設定できるから、特
にゆっくりと開弁することができる。すなわち、切換弁
５０のポート５０ａを流路に接続してから、流体通路１
２が開き始める迄の時間を短縮して応答性を高めること
ができ、しかも開き始めてからの開弁速度はゆっくりし
たものとすることができる。

【００２５】パイロット圧の作用から開弁開始までの応
答時間を調節する場合は、先ず、調圧回転部５３ｃを介
して調圧ねじ部材５３を適宜の方向に回転させる。する
と、回転止め部材５７をボンネット３１の直進案内溝３
１ａに係合させて回転止めされたばね受部材５８が、そ
の雌ねじ部５８ｄと雄ねじ部５３ａの関係により、ボン
ネット３１、即ちバルブロッド１４の軸線方向に移動さ
れる。これにより、ばね受部材５８とメインブロック２
５間の距離が変り、両者間に縮設された圧縮ばね３０が
ばね圧を変化させることができる。このとき、ばね受け
部材５８は回転せずバルブロッド１４の軸線方向に直進
移動するから、圧縮ばね３０との摩擦抵抗が生じること
がない。従って、メインブロック２５、即ちダイアフラ
ム組立体２７を押下するばね力を増減させて、図５に示
す開弁圧力室３３の圧力とその昇圧時間との相関関係の
ように、ある設定状態での圧力変化ａに対し圧力変化を
ｂのように変化させて、パイロット圧の作用から開弁開
始までの時間的な遅れ（応答遅れ）ｔを消去することが
できる。よって、応答遅れの要因の存在に拘わらず応答
性をより向上させることができる。

【００２６】他方、切換弁５０のポート５０ｂを流路に
接続すると、開弁圧力室３３内のパイロット圧がニード
ル弁４０およびパイロット圧通路３６を介してやがて排
出されるため、圧縮ばね２０の力により、バルブロッド
１４は図１に示す位置に復帰し、このときダイアフラム
組立体２７のリテーナ２６が予圧開閉弁４５を押して開
き、予圧通路４３を開く。

【００２７】また流体通路１２を急速に開く必要のある
ときには、開閉弁５１を開く。すると、流路絞作用のな
い急速開弁通路４９を介して開弁圧力室３３にパイロッ
ト圧が急速に導かれ、その結果、ダイアフラム組立体２
７およびバルブロッド１４は急速に上昇して、弁体１５
が環状弁座１３から離れ、流体通路１２が開く。

【００２８】

【発明の効果】以上のように本発明の緩作動開閉弁によ
れば、開弁圧力室へパイロット圧を導入する作動初期で
は、開弁圧力室がパイロット圧通路だけでなく予圧通路
によっても連通するため、開弁圧力室へのパイロット圧
の導入を速やかに行なうことができる。そして、このパ
イロット圧の作用から開弁開始までの応答遅れは、調圧
ねじ部材を回転操作することで自由に調節することがで
きるから、該応答遅れを消去して開弁信号後の立ち上が
りをより向上させることができる。そして、開閉弁動作
開始後は、予圧開閉弁が閉じて流量制御弁によりパイロ
ット圧の導入速度を制御するため、ダイアフラムの開弁
方向への変位をゆっくりと行なわせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による緩作動開閉弁の全体構造を示す断
面図である。

【図２】同緩作動開閉弁の予圧開閉弁部分を示す拡大断
面図である。

【図３】同緩作動開閉弁と同一の緩作動開閉弁を別の部
分で断面した断面図である。

【図４】同緩作動開閉弁を示す平面図である。

【図５】開弁圧力室の圧力変化と昇圧時間との相関関係
を示す図である。

【符号の説明】

１１ バルブボディ １２ 流体通路 １３ 環状弁座 １４ バルブロッド １４ａ 拡径段部 １５ 弁体 １７ コネクタスリーブ ２０ 圧縮ばね ２２ シリンダ ２４ ローリングダイアフラム ２５ メインブロック ２６ リテーナ ２７ ダイアフラム組立体 ３０ 圧縮ばね（付勢手段） ３１ａ 直進案内溝 ３３ 開弁圧力室 ３６ パイロット圧通路 ３６ａ ３６ｂ ３６ｃ 通路 ３８ 予圧開閉弁室 ４０ ニードル弁 ４１ 雄ねじ体 ４１ａ ニードル ４３ 予圧通路 ４５ 予圧開閉弁 ４５ａ 連通孔 ４６ 圧縮ばね ５０ 切換弁 ５３ 調圧ねじ部材（調圧手段） ５３ａ 雄ねじ部 ５３ｃ 調圧回転部 ５７ 回転止め部材 ５８ ばね受部材（調圧手段） ５８ｂ ばね受部 ５８ｅ 止めねじ孔 ５８ｄ 雌ねじ部 ５９ 止めねじ Ｐ パイロット圧源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青樹 壽一 埼玉県大宮市三橋１丁目840 藤倉ゴム 工業株式会社大宮工場内 (72)発明者 星 光昇 埼玉県大宮市三橋１丁目840 藤倉ゴム 工業株式会社大宮工場内 (56)参考文献 特開 平３−134387（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−52481（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−136879（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−60666（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−109675（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭54−153419（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−119675（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭49−37048（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16K 31/12 - 31/165

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁座に対して接離して流路を開閉する弁
   体を有するバルブロッド； このバルブロッドに接続されたダイアフラム組立体； このダイアフラム組立体により画成された、該ダイアフ
   ラム組立体に開弁圧力を及ぼす開弁圧力室； 上記開弁圧力室に連通するパイロット圧通路； このパイロット圧通路に設けた流量制御弁； 上記開弁圧力室とパイロット圧力源とを連通させる、上
   記パイロット圧通路とは別の予圧通路； この予圧通路に設けた、常時閉弁方向に付勢された予圧
   開閉弁； 上記バルブロッドが閉弁位置にあるときこの予圧開閉弁
   をその付勢力に抗して開く予圧開閉弁作動部材；上記バルブロッドに、上記ダイアフラム組立体を挟み上
   記開弁圧力室の反対側に位置させて、相対回転可能に支
   持した調圧ねじ部材； この調圧ねじ部材の外周部にねじ結合され、上記バルブ
   ロッドの軸線方向に直進移動可能に支持されたばね受け
   部材；及び このばね受け部材とダイアフラム組立体との間に縮設さ
   せた圧縮ばね； を有することを特徴とする緩作動開閉弁。