JP2019120318A

JP2019120318A - バルブ機構

Info

Publication number: JP2019120318A
Application number: JP2018000412A
Authority: JP
Inventors: 果佳枝西村; Kanae Nishimura; 領横井; Ryo Yokoi
Original assignee: KGK KK
Current assignee: KGK KK
Priority date: 2018-01-05
Filing date: 2018-01-05
Publication date: 2019-07-22

Abstract

【課題】本発明は、簡易な構造で、高圧条件下でも大きな操作力を確保できると共に、サックバック機構を具備するバルブ機構を提供する。【解決手段】本発明に係るバルブ機構１は、バルブハウジング５と、前記バブルハウジングに往復動可能に支持される駆動軸７と、流入口２と連通する第１の空間１０、第１の弁座９と第２の弁座１２の間に画成された第２の空間１３及び前記流出口３と連通する第３の空間１５とを画成する第１及び第２の弁座と、前記駆動軸に形成され、前記第２の空間と第３の空間とを連通可能な連通孔７０とによって構成され、開弁状態において前記連通孔が第２の空間と前記第３の空間を連通し、閉弁状態において連通孔が第１の弁座及び第２の弁座によって遮断されるものである。【選択図】図１

Description

本発明は、インク、オイル等の液体、空気、ガスなどの気体等の流体が流れる流路の開閉を行うためのバルブ機構に関する。

弁体を直線移動させて弁座に着座させ液体流路の開閉を行う一般的なバルブ機構では、弁体移動方向に閉止のための荷重を与えることで、弁体着座時（面接触または線接触）の接触力により密閉性を発揮させて、流体の通過を阻止している。この場合、弁閉時の着座状態を保持するため、または弁開の際に弁体を着座状態から移動させるためには、流体圧力より弁体に作用する推力を上回る弁体操作力を必要とする。

また、バルブの下流側の流路では、弁閉止後も過渡的な圧力変動や慣性力等の影響により流体の流動が一定程度継続して、バルブ下流に末端が開放された管路等が接続されている場合には、開放端から少量の流体が流出することがある（これを「後垂れ」と称する）。例えば、粘性流体の塗布量を制御する装置において、後垂れは、塗布精度を低下させる原因となるため、弁閉止の際に減容を起こすような機構を弁体近傍に設け、少量の流体の一時的な吸引機構（これを「サックバック」と称する）を付加することによって後垂れを防止する方法がある。

特許文献１（実公平８−１０３９９号公報）は、制御流体用流路と、この制御流体用流路に受圧面が露呈してサックバックを行うダイヤフラムとを備えているサックバックバルブであって、前記ダイヤフラムの受圧面が前記制御流体用流路の流れに沿った内周壁面上に位置されているか、内周壁面より制御流体用流路内に突出されて位置しているサックバックバルブを開示する。この構造によれば、ダイヤフラムの受圧面が制御流体用流路の流れ方向に沿った内周壁面と略同一平面上に位置されるか、または前記内周壁面より制御流体用流路内に突出されて位置されていることにより、ダイヤフラムの受圧面と制御流体用流路の流れ方向の沿った内周壁面との間にデッドスペースが形成されないので、デッドスペースによる泡溜まりや液溜まりを確実に防止することができるという効果を有する。

特許文献２（特開２００６−２８３９６７号公報）は、ダイヤフラムを利用して流入側（一次側）の圧力変動に対応して流出側（二次側）の流量を一定に保つことができる流量コントロールバルブを開示する。また、この流量コントロールバルブにおいて、流体の流出入のための第１開口及び第２開口が弁座を介して設けられた弁室内に、前記弁座をシールする弁部と前記第１開口側に配された第１ダイヤフラムと前記第２開口側に配された第２ダイヤフラムとを一体に有する弁機構体が、前記弁部を有する第１ダイヤフラム側と第２ダイヤフラム側とで分離可能に構成され、前記第２ダイヤフラムにサックバック機構が設けられていることが開示される。このサックバック機構は、第２ダイヤフラムと一体に形成されるもので、第２ダイヤフラムに取り付けられたスプリングホルダーを介して前記第２ダイヤフラムを弁室方向と反対方向に付勢するバネ部材を備えるものである。このサックバック機構により、駆動部材による加圧手段の活力を所定値以下に下げて閉弁状態となった際に、前記バネ部材の付勢力が加圧手段に加圧力以上となることによって第２機構体が第１機構体から分離して弁室方向と反対側に後退し、第２開口側弁室内の容積を大きくするので、弁室内の圧力が低下して、第２開口に適宜接続される配管内の流体を引き戻すことができ、液漏れの防止や流体の流量の誤差修正等を行うことできるものである。

実公平８−１０３９９号公報特開２００６−２８３９６７号公報

上述したように、弁体の着座状態を保持するためや開方向並進移動のために往復動式アクチュエータ（弁駆動機構）を設ける場合、流体圧力に応じて弁体に作用する推力が大きくなると、特に高圧条件下で大きな操作力が必要になり、アクチュエータの大型化や、弁体・弁座及び弁棒等の構造を強化する必要が生じることから、機器自体が大型化なる、構造成立が困難になるなどの不具合があった。

また、バルブ機構に、ダイヤフラム変形やピストン移動等により減容効果を得るサックバック機構を付加する場合には、サックバック機構を有しない構造と比較して内部構造が複雑で部品点数が多くなることから、コストの上昇と共に、耐圧性が減少するという問題が生じる。

このため、本発明は、簡易な構造で、高圧条件下でも比較的小さな操作力で容易に開閉操作ができると共に、サックバック機構を具備するバルブ機構を提供するものである。

本発明に係るバルブ機構は、一端が流体の流入口と連通すると共に他端が流体の吐出口と連通する円筒状の内部空間を画成するバルブハウジングと、前記バブルハウジングに往復動可能に支持されると共に、前記内部空間内の往復動する駆動軸と、前記内部空間の一端と所定の間隔をあけて配置され、前記流入口と連通する第１の空間を画成すると共に前記駆動軸を摺動自在に保持する第１の弁座と、前記第１の弁座と所定の間隔を空けて配置され、第２の空間を画成すると共に前記駆動軸を摺動自在に保持する第２の弁座と、前記内部空間の他端と前記第２の弁座との間に画成され、前記駆動軸の先端が所定の範囲で突出すると共に前記流出口と連通する第３の空間と、前記第１の弁座に軸方向に形成され、前記第１の空間と前記第２の空間とを連通する複数の貫通孔と、弁の閉鎖状態において第１の弁座及ぶ第２の弁座に閉鎖されると共に、弁の開通状態において前記第２の空間と前記第３の空間を連通するように前記駆動軸に形成される連通孔とによって構成される。

以上の構成により、駆動軸が、弁の閉鎖位置から開方向に移動した場合、前記連通孔が前記第２の空間と前記第３の空間を連通するので、流入口から第１の空間、第１の弁座に形成された複数の貫通孔を経て第２の空間、第２の空間から駆動軸に形成された連通孔を介して第３の空間を経て、流出口が連通状態となり、流体が流入口から流出口に向けて流れることができることができるものである。

また、駆動軸が、弁の開放位置から閉方向に移動した場合、前記駆動軸に形成された連通孔の流入側の開口部が前記第１の弁座によって閉鎖され、連通孔の流出側の開口部が前記第２の弁座によって閉鎖されることによって、第２の空間と前記第３の空間が遮断されるため、前記流入口と前記流出口の間が遮断され、流体の流れが停止される。この場合、弁閉時の流体の圧力は、駆動軸を移動させるための力にあまり影響を与えない。

前記駆動軸のさらなる弁の閉方向への移動によって、前記駆動軸の先端が前記第３の空間に突出した部分が、前記第２の弁座内に移動する体積分だけ、前記第３の空間の容積を拡大することができるため、サックバック機能を得ることができるものである。

さらに、前記第１の弁座は、第１の空間に配される第１の弁座押さえ及び第２の空間に配される第２の弁座押さえによって挟持固定されると共に、第１の弁座が、第２の空間に配される第２の弁座押さえ及び第３の空間に配される第３の弁座押さえによって挟持固定されることが望ましい。

これによって、前記バルブハウジング内に画成された内部空間に、第１の弁座押さえ、第１の弁座、第２の弁座押さえ、第２の弁座、第３の弁座押さえと順に装着し、さらに駆動軸を、バルブハウジング、第１の弁座及び第２の弁座を貫通させて配置することによって、バルブ機構を簡単に組み立てることができるものである。尚、前記バルブハウジングに画成された内部空間の第３の空間側は、流出口が形成された蓋部が螺合することによって閉塞されることが望ましい。

本発明に係るバルブ機構によれば、弁閉時に流体圧力による推力弁体に作用しないため、弁閉止保持のためのアクチュエータ操作力を必要としない。このため、流体圧力の大きさによらず、小型化を図ることできるものである。

さらに、弁体と弁座のみによってサックバック機能を達成できるため、サックバック機構のための特別な部品を必要としないので、これらの部品の適切な強度設計により、サックバック機能と高度の耐圧性を両立することを可能にするものである。

本発明の実施例に係るバルブ機構の開状態を示した説明断面図である。本発明の実施例に係るバルブ機構の閉状態を示した説明断面図である。本発明の実施例に係るバルブ機構のサックバック機能を示した説明断面図である。

以下、本発明の実施例について図面により説明する。

本発明に係るバルブ機構１は、図１乃至図３に示すように、一端が流体の流入口２と連通すると共に他端が流体の吐出口３と連通する円筒状の内部空間４を画成するバルブハウジング５を具備する。この実施例では、前記バルブハウジング５の内部空間４の他端側には、吐出口３が形成された蓋部６が配される。この蓋部６は、前記バルブハウジング５に螺合により固定されるものである。

前記内部空間４の一端の周縁には、軸方向に所定の幅を有する第１の弁座押さえ８が配置され、さらに第１の弁座押さえ８の次には軸方向に所定の幅を有する第１の弁座９が配置され、前記第１の弁座９と前記内部空間４の一端の間には、前記第１の弁座押さえ８によって周縁に配置された第１の空間１０が画成される。

また、前記第１の弁座９の次には、第２の弁座押さえ１１が配置され、さらに次には第２の弁座１２が配置され、前記第１の弁座９と第２の弁座１２との間に第２の空間１３が画成される。さらに前記蓋部６と第２の弁座１２とは第３の弁座押さえ１４が配置され、第２の弁座１２が保持固定されると共に、流出口３と連通する第３の空間１５が画成される。また、前記第１の弁座９には、軸方向に貫通する複数の貫通孔１６が形成され、前記第１の空間１０と前記第２の空間１３とを連通している。

また、駆動軸７は、図示しないアクチュエータ等に接続されて往復動するもので、前記バブルハウジング５に往復動可能に支持されると共に、前記第１の弁座９及び第２の弁座１２に摺動自在に保持される。また、前記駆動軸７には、この駆動軸７の先端近傍であって駆動軸７の先端から所定の位置の側面に開口する吐出側連通孔７１と、吐出側連通孔７１と所定の間隔を空けて側面に開口する流入側連通孔７２と、前記駆動軸７内に形成され、前記吐出側連通孔７１と前記流入側連通孔７２とを連通する中央連通孔７３とによって構成される連通孔７０が形成される。尚、前記吐出側連通孔７１と前記流入側連通孔７２は、前記バルブ機構１の閉弁時には、図２及び図３で示されるように、前記第１の弁座９及び前記第２の弁座１２によって閉鎖される位置に形成される。このように、本発明では、駆動軸７は弁体の役目を担う。

以上の構成により、バルブ機構１の開弁時には、図１で示すように、駆動軸７が押し下げられて、前記流入側連通孔７２が前記第２の空間１３に開口して連通すると同時に、前記吐出側連通孔７１が第３の空間１５に開口して連通するため、吸入口２、第１の空間１０、第１の弁座９に形成された貫通孔１６、第２の空間１３、連通孔７０（流入側連通孔７２、中央連通孔７３及び吐出側連通孔７１）、及び第３の空間１５を介して流出口３が連通状態となるため。流入口２から流出口３に流体が流れるものである。

前記バルブ機構１の閉弁時には、図２及び図３に示すように、前記バルブ機構１の駆動軸７が引き上げられて、前記流入側連通孔７２が第１の弁座９の内周面によって閉鎖され、前記吐出側連通孔７１が第２の弁座１２によって閉鎖されることによって、第２の空間１３と第３の空間１５との連通が遮断されるため、流入口２と吐出口３との間は遮断されるので、流体の流れは停止される。

また、バルブ機構１の閉弁動作において、駆動軸７が図２に示す閉弁位置から図３に示す位置まで移動した場合、言い換えると駆動軸７が図２で示す吐出側連通孔７１が第２の弁座１２内で遮断される位置から図３で示す駆動軸７が第２の弁座１２内に入り込んだ位置まで移動した場合、駆動軸７の前記吐出側連通孔１２の端部から先端までの距離と駆動軸７の断面積により決定される体積分、第３の空間１５の容積を拡大することなるため、サックバック機能を構築できるものである。

以上のように、本発明のバルブ機構１によれば、弁閉時に流体圧力による推力弁体に作用しないため、弁閉止保持のためのアクチュエータ操作力を必要としない。このため、流体圧力の大きさによらず、小型化を図ることできるものである。

さらに、駆動軸（弁体）と弁座のみによってサックバック機能を達成できるため、サックバック機構のための特別な部品を必要としないので、これらの部品の適切な強度設計により、サックバック機能と高度の耐圧性を両立することを可能にするものである。

１バルブ機構
２吸入口
３吐出口
４内部空間
５バルブハウジング
６蓋部
７駆動軸
８第１の弁座押さえ
９第１の弁座
１０第１の空間
１１第２の弁座押さえ
１２第２の弁座
１３第２の空間
１４第３の弁座押さえ
１５第３の空間
１６貫通孔
７０連通孔
７１吐出側連通孔
７２流入側連通孔
７３中央連通孔

Claims

一端が流体の流入口と連通すると共に他端が流体の吐出口と連通する円筒状の内部空間を画成するバルブハウジングと、
前記バブルハウジングに往復動可能に支持されると共に、前記内部空間内を往復動する駆動軸と、
前記内部空間の一端と所定の間隔をあけて配置され、前記流入口と連通する第１の空間を画成すると共に前記駆動軸を摺動自在に保持する第１の弁座と、
前記第１の弁座と所定の間隔を空けて配置され、第２の空間を画成すると共に前記駆動軸を摺動自在に保持する第２の弁座と、
前記内部空間の他端と前記第２の弁座との間に画成され、前記駆動軸の先端が所定の範囲で突出すると共に前記流出口と連通する第３の空間と、
前記第１の弁座に軸方向に形成され、前記第１の空間と前記第２の空間とを連通する複数の貫通孔と、
弁の閉鎖状態において第１の弁座及ぶ第２の弁座に閉鎖されると共に、弁の開通状態において前記第２の空間と前記第３の空間を連通するように前記駆動軸に形成される連通孔とによって構成されることを特徴とするバルブ機構。
前記第１の弁座は、第１の空間に配される第１の弁座押さえ及び第２の空間に配される第２の弁座押さえによって挟持固定されると共に、第１の弁座が、第２の空間に配される第２の弁座押さえ及び第３の空間に配される第３の弁座押さえによって挟持固定されることを特徴とする請求項１記載のバルブ機構。