JP6530929B2 - 流体制御器 - Google Patents

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Description

この発明は、流体制御器に関し、特に、開閉に伴うステムの上下移動量を規制することで流量を調整する用途で使用されるのに好適な流体制御器に関する。
開閉に伴うステムの上下移動量を規制することで流量を調整する用途で使用されるのに好適な流体制御器として、流体通路が設けられたボディと、ボディの上方に設けられたケーシングと、流体通路を開閉するダイヤフラムと、上昇または下降することによりダイヤフラムを開または閉方向に移動させるステムと、ステムの下端部に固定されたダイヤフラム押さえと、ダイヤフラム押さえの径方向外側に配されてボディに固定されてダイヤフラムの外周縁部を保持する押さえアダプターと、ステムと一体で上下移動するピストンと、ピストンを上下移動させる駆動手段と、開閉に伴うステムの上方への移動量を設定する設定手段とを備えているものが知られている（特許文献１）。
特許文献１のものでは、設定手段は、ハンドルのめねじ部とケーシングに設けられたおねじ部とがねじ合わされており、ハンドルを回転させてストッパの位置を調節することで、開閉に伴うステムの上下移動量を調整するものとされている。
特開２００３−１４１５５号公報
上記特許文献１の流体制御器では、設定手段のための部品追加や追加加工が必要であり、コストが高くなるという問題があった。
また、外部からハンドルを操作できるので、作業者の誤操作によって設定値が変化したり、物や手が当たったりすることで設定値が変化するという問題もあった。
この発明の目的は、設定手段のための部品追加や追加加工によるコストの増加を抑え、ステム上方移動量の設定値が変化するという問題を解消した流体制御器を提供することにある。
この発明による流体制御器は、流体通路が設けられたボディと、ボディの上方に設けられたケーシングと、流体通路を開閉するダイヤフラムと、上昇または下降することによりダイヤフラムを開または閉方向に移動させるステムと、ステムの下端部に固定されたダイヤフラム押さえと、ダイヤフラム押さえの径方向外側に配されてボディに固定されてダイヤフラムの外周縁部を保持する押さえアダプターと、ステムと一体で上下移動するピストンと、ピストンを上下移動させる駆動手段とを備えている流体制御器において、ダイヤフラム押さえの外周縁部の上面と押さえアダプターの内周縁部の下面との間を第１の隙間とし、前記第１の隙間によってダイヤフラム押さえの上方への移動量が設定されており、ステムの下端部に設けられたフランジ部の下面と押さえアダプターの上面との間に、ステムの下方への移動量を設定するための第２の隙間が形成されているものである。
従来の流体制御器では、ダイヤフラム押さえの外周縁部と押さえアダプターの内周縁部との間には、径方向の隙間が設けられて、ダイヤフラム押さえの外周縁部の上面と押さえアダプターの内周縁部の下面とが対向するようになっていなかったのに対して、この流体制御器では、ダイヤフラム押さえの外周縁部の上面と押さえアダプターの内周縁部の下面とが第１の隙間をおいて対向させられる。したがって、ステムおよびこれに固定されたダイヤフラム押さえが上方に所定量移動すると、ダイヤフラム押さえの外周縁部の上面と押さえアダプターの内周縁部の下面とが当接する（第１の隙間がゼロになる。）。これにより、これ以上のダイヤフラム押さえの上方移動が阻止され、これに伴い、ダイヤフラム押さえに押さえられているダイヤフラムのこれ以上の変形が防止される。
第１の隙間は、例えばダイヤフラム押さえの形状を所定の形状とすることで得ることができ、ステム上方移動量を変更する必要が生じた場合には、ダイヤフラム押さえを変更することで、適宜な値への変更が可能となる。
ダイヤフラム押さえおよび押さえアダプターの形状は、従来とは異なるものとなるが、従来の設定手段では必要とされたねじ加工や追加部品は不要であり、コストの増加を抑えることができる。
ダイヤフラム押さえおよび押さえアダプターは、流体制御器の使用状態においては、流体制御器内（ケーシング、ボンネットなどの内部）に収容されて露出していないので、作業者の誤操作によって設定値が変化したり、物や手が当たったりすることで設定値が変化することはない。
流体制御器は、通常時閉の状態のものであってもよく、通常時開の状態のものであってもよい。
ステムの下端部に設けられたフランジ部の下面と押さえアダプターの上面との間に、ステムの下方への移動量を設定するための第２の隙間が形成されていることが好ましい。
このようにすることで、ステムの下方への移動量も設定することができる。
第２の隙間は、例えば押さえアダプターの形状を所定の形状とすることで得ることができる。
こうして、ステムと押さえアダプターとを利用してステムの下方への移動量を設定するので、ねじ加工以外の追加の加工やハンドルやストッパなどの別の部品の追加をすることなく、ステム上方移動量の設定に加えて、ステム下方移動量の設定が可能であり、コストの増加を抑えて、新たな機能を付加することができる。
ステムとピストンとは互いにねじ合わされることで一体とされており、ステムとピストンとのねじ合わせ量を調整することによって、第１の隙間によって設定されるステムの上方への移動量よりも小さいステムの上方への移動量が設定可能であることが好ましい。
このようにすることで、ダイヤフラム押さえを変更することなく、ステム上方移動量を小さくすることができる。また、ダイヤフラム押さえが損傷した場合であっても、ステムとピストンとのねじ合わせ量を調整することで設定されたステムの上方への移動量を超えてステムが上方へ移動することが防止される。なお、調整等が必要のない場合は、ピストンとステムとが一体となっているものを使用してもよい。
この発明の流体制御器によると、ダイヤフラム押さえと押さえアダプターとを利用してステムの上方への移動量を設定するので、追加の加工やハンドルやストッパなどの別の部品の追加をすることなく、ステム上方移動量の設定が可能であり、コストの増加を抑えることができる。また、ダイヤフラム押さえおよび押さえアダプターは、流体制御器内に収容されているので、作業者の誤操作によって設定値が変化したり、物や手が当たったりすることで設定値が変化することはない。
図１は、この発明による流体制御器の１実施形態を示す縦断面図である。 図２は、図１の要部である設定手段周辺の拡大縦断面図である。
この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。以下の説明において、上下は図の上下をいうものとする。
図１および図２に、この発明による流体制御器の１実施形態を示している。
流体制御器(1)は、ダイレクトタッチ型メタルダイヤフラム弁と称されているもので、流体流入通路(2a)および流体流出通路(2b)が設けられたボディ(2)と、ボディ(2)の上方にボンネット(3)を介して取り付けられたケーシング(4)と、流体流入通路(2a)の周縁に設けられた環状弁座(5)と、環状弁座(5)に押圧または離間されて流体通路(2a)を開閉する金属製のダイヤフラム(6)と、ダイヤフラム(6)を下方に押圧するダイヤフラム押さえ(7)と、ケーシング(4)内に配置されて上昇または下降することによりダイヤフラム(6)を開または閉方向に移動させるステム(8)と、上側および下側のピストン(9)(10)と、上側および下側の圧縮コイルばね（付勢部材）(11)(12)と、上側および下側のピストン(9)(10)を駆動する駆動手段(13)と、ステム上方移動量を設定する２つの設定手段(14)(16)と、ステム下方移動量を設定する１つの設定手段(17)とを備えている。
ダイヤフラム(6)は、上に凸の円弧状が自然状態の球殻状とされている。ダイヤフラム(6)は、例えば、ニッケル合金薄板からなるものとされ、円形に切り抜き、中央部を上方へ膨出させた球殻状に形成される。ダイヤフラム(6)は、ステンレス鋼薄板からなるものや、ステンレス鋼薄板とニッケル・コバルト合金薄板との積層体よりなるものとされることがある。
ボンネット(3)下端面とボディ(2)の凹所(2c)底面との間に、押さえアダプタ(15)が配置されており、ダイヤフラム(6)の外周縁部は、押さえアダプタ(15)とボディ(2)の凹所(2c)底面との間で保持されている。
上側のピストン(9)は、円盤状のピストン本体(21)と、ピストン本体(21)の中央部上面から上方に延びる突出軸部(22)とからなる。下側のピストン(10)は、円盤状のピストン本体(23)と、ピストン本体(23)の中央部上面から上方に延びる上側突出軸部(24)と、ピストン本体(23)の中央部下面から下方に延びる下側突出軸部(25)とからなる。
上側ピストン(9)と下側ピストン(10)との間に位置するように、ケーシング(4)の下端寄りの部分には、カウンタプレート(26)が固定されており、これにより、カウンタプレート(26)の上方および下方に、それぞれピストン(9)(10)の移動空間が形成されている。
下側のピストン(10)の上側突出軸部(24)の上端部が上側のピストン(9)のピストン本体(21)の下面に設けられた凹所に嵌め入れられている。上側の圧縮コイルばね(11)は、上側のピストン(9)を下向きに付勢するように設けられており、これにより、上側および下側のピストン(9)(10)が一体で上下移動するようになされている。
ステム(8)は、上部内周にめねじ(27a)が形成されている円筒状本体(27)と、本体(27)の下端部に設けられたフランジ部(28)とを備えている。
下側のピストン(10)の下側突出軸部(25)の下端部には、おねじ(25a)が形成されており、ステム(8)と下側のピストン(10)とは、互いにねじ合わされていることで一体で上下移動可能とされている。
ステム(8)が上方移動した際のダイヤフラム(6)の変形量が大きいとダイヤフラム(6)の耐久性が低下する。また、ステム(8)の上方移動量は、流量（Ｃｖ値）と相関関係があり、したがって、所要のＣｖ値を得るためには、ステム上方移動量の調整が必要となる。各設定手段(14)(16)(17)は、追加の部品を使用することなく、ステム移動量（ストローク）を設定するものとされている。
駆動手段(13)は、ステム(8)を上方に移動させるために、操作エアを各ピストン(9)(10)に作用させるもので、そのための上側の操作エア導入室(29)および下側の操作エア導入室(30)が各ピストン(9)(10)の下方に形成されている。駆動手段(13)は、また、ケーシング(4)の頂部に取り付けられたワンタッチ継手(31)を有している。上側および下側のピストン(9)(10)には、ワンタッチ継手(31)を介して導入された操作エアを各操作エア導入室(29)(30)に送る軸方向通路(9a)(10a)および径方向通路(9b)(10b)が形成されている。各操作エア導入室(29)(30)に操作エアが導入されることで、各ピストン(9)(10)は、上向きの力を受ける。
各操作エア導入室(29)(30)に操作エアが導入されていない状態では、ステム(8)は、圧縮コイルばね(11)(12)の付勢力によって、閉位置（下方位置）にあり、各操作エア導入室(29)(30)に操作エアが導入されると、ステム(8)が圧縮コイルばね(11)(12)の付勢力に抗して上方に移動させられることによって、ダイヤフラム押さえ(7)が上方に移動し、ダイヤフラム(6)が上に凸に変形する開状態が得られる。
以下に、図２を参照して、設定手段(14)(16)(17)の構成の詳細を説明する。
ダイヤフラム押さえ(7)は、ＰＣＴＦＥ製でダイヤフラム(6)に当接している当接部材(41)と、当接部材(41)が嵌め入れられている下向きに開口する凹所が設けられたステンレス鋼製の保持部材(42)とからなる。
保持部材(42)は、円盤状で、上側の小径部(42a)と、小径部(42a)よりも外径が大きい下側の大径部(42b)と、小径部(42a)と大径部(42b)との間にあって外径が両者の中間の大きさの中間径部(42c)とからなる。
保持部材(42)は、小径部(42a)がステム(8)の本体(27)下端部内に挿入されて固定されており、中間径部(42c)の上面がステム(8)のフランジ部(28)の下面に当接している。
下側の圧縮コイルばね(12)は、その上端がボンネット(3)に設けられたばね受け面(3a)で受け止められており、その下端がステム(8)のフランジ部(28)の上面で受けられている。ステム(8)のフランジ部(28)の上面の外周縁部（圧縮コイルばね(12)を受けている面よりも径方向外側の部分）に、断面が方形の環状の上方突出部(28a)が設けられている。
ボンネット(3)の下端部には、それよりも上部の内周面に対して凹んでいる環状の凹所(43)が設けられている。ステム(8)は、フランジ部(28)の外周縁部がボンネット(3)の凹所(43)の円筒状周面に案内されて上下移動可能とされている。そして、フランジ部(28)の上方突出部(28a)の上面が凹所(43)の上面（凹所(43)と凹所(43)よりも上部の内周面との間に形成された段差面）(43a)に当接することで、ステム(8)がそれ以上上方に移動することが阻止されるようになされている。
押さえアダプタ(15)は、ボンネット(3)の下端面に押さえられている径方向外側部分(15a)と、ボンネット(3)の下端面に押さえられていない径方向内側部分(15b)と、径方向内側部分(15b)よりも薄肉とされた内周縁部(15c)とからなる。
押さえアダプタ(15)の薄肉の内周縁部(15c)の下面は、保持部材(42)の大径部(42b)の外周縁部の上面に上側から対向させられており、両者間には所定の大きさを有する第１の隙間Ａが形成されている。
したがって、ステム(8)およびこれに固定されたダイヤフラム押さえ(7)が第１の隙間Ａと同じ分だけ上方に移動すると、ダイヤフラム押さえ(7)の大径部(42b)の外周縁部の上面と押さえアダプター(15)の内周縁部(15c)の下面とが当接する（第１の隙間Ａがゼロになる。）。これにより、これ以上のダイヤフラム押さえ(7)の上方移動が阻止され、これに伴い、ダイヤフラム押さえ(7)に押さえられているダイヤフラム(6)のこれ以上の変形が防止される。
こうして、ダイヤフラム押さえ(7)の外周縁部の上面と押さえアダプター(15)の内周縁部の下面とが第１の隙間Ａをおいて対向するように形成されており、ステム上方移動量を設定する第１の設定手段(14)は、第１の隙間Ａを所定値に設定することでステム(8)の上方への移動量を設定するものとされている。
押さえアダプタ(15)の径方向内側部分(15b)および内周縁部(15c)の上面は、面一とされてステム(8)のフランジ部(28)の下面に下側から対向させられており、両者間には所定の大きさを有する第２の隙間Ｂが形成されている。
したがって、ステム(8)およびダイヤフラム押さえ(7)が第２の隙間Ｂと同じ分だけ下方に移動すると、ステム(8)のフランジ部(28)の下面が押えアダプタ(15)の径方向内側部分(15b)および内周縁部(15c)の上面に当接する。これにより、ダイヤフラム押さえ(7)のそれ以上の下方への移動が停止され、ダイヤフラム押さえ(7)に下向きの大きな力がかからない。
こうして、ステム(8)の下端部に設けられたフランジ部(28)の下面と押さえアダプター(15)の上面との間に、ステム(8)の下方への移動量を設定するための第２の隙間Ｂが形成されており、ステム下方移動量を設定する設定手段(17)は、第２の隙間Ｂを所定値に設定することでステム(8)の下方への移動量を設定するものとされている。
上記において、フランジ部(28)の上方突出部(28a)の上面が凹所(43)の上面(43a)に当接することで、ステム(8)がそれ以上上方に移動することが阻止されることから、ステム(8)のフランジ部(28)の上方突出部(28a)の上面と凹所(43)の上面(43a)との間に形成される第３の隙間Ｃをステム(8)の上方への移動可能量の上限値として使用することもできる。これが、ステム上方移動量を設定する第２の設定手段(16)とされている。この第２の設定手段(16)においては、上方突出部(28a)を設けずに、直接フランジ部(28)と凹所(43)の上面(43a)とが当接するようにしても良い。
この実施形態では、初期設定時には、Ｃ＞Ａとされており、ステム上方移動量を設定する第１の設定手段(14)の第１の隙間Ａの方をステム上方移動量の上限値とするように設定されている。
ここで、ステム上方移動量を設定する第２の設定手段(16)においては、下側のピストン(10)を固定しておいて、ステム(8)を下側のピストン(10)に対して回転させることにより、第３の隙間Ｃを調整することができる。
したがって、第１の隙間Ａによって設定されるステム(8)の上方への移動量よりも小さいステム(8)の上方への移動量の上限値が必要な場合、ステム(8)と下側のピストン(10)とのねじ合わせ量を変更することで、初期設定値とは異なる設定値に変更することができる。
なお、ステムの上昇量Ｃとして、ステム(8)のフランジ部(28)の突出部(28a)の上面と凹所(43)の上面(43a)との隙間を使用することに代えて、下側ピストン(10)の上面とカウンタプレート(26)の下面との隙間を使用してもよい。
また、ステム上方移動量を設定する第２の設定手段(16)について、ステム(8)の上端部に雄ねじを形成し、下側のピストン(10)の下側突出軸部(25)の下端部に雌ねじを形成しても良い。
上記において、ステム上方移動量Ａを設定する第１の設定手段(14)は、ダイヤフラム押さえ(7)と押さえアダプター(15)とを利用してステムの上方への移動量を設定するので、ダイヤフラム押さえ(7)および押さえアダプター(15)を所要の形状とすることで、追加の加工やハンドルやストッパなどの別の部品の追加をすることなく、ステム上方移動量の設定が可能であり、コストの増加を抑えることができる。
また、ステム下方移動量を設定する設定手段(17)は、押えアダプタ(15)の径方向内側部分(15b)および内周縁部(15c)を所要の形状とすることで、追加の加工やハンドルやストッパなどの別の部品の追加をすることなく、ステム下方移動量の設定が可能であり、コストの増加を抑えた上で、新たな機能を得ることができる。
また、ステム上方移動量Ｃを設定する第２の設定手段(16)についても、ステム(8)と下側ピストン(10)とが一体で上下移動するためのねじ結合を利用しているので、設定手段(16)のための部品追加や追加加工無しに、ステム上方移動量Ｃの設定が可能となっている。
しかも、各設定手段(14)(16)(17)は、流体制御器(1)内にあるので、ハンドルでステム上方移動量を設定する従来の流体制御器(1)で問題となる誤操作や、物や手が当たったりすることで設定値が変わったりすることが防止される。
なお、上記において、ピストンの数は２つとしていたが、制御する流体や圧力等に合わせて、１つにしたり、２つ以上の複数にしても良い。
また、流体制御器(1)として、エア駆動式のダイレクトタッチ型メタルダイヤフラム弁を例示したが、上記の設定手段(14)(16)(17)の適用対象は、これに限定されるものではなく、ステム上方移動量の調整が必要な各種弁などに適用することができる。適用に際しては、全ての設定手段(14)(16)(17)を設ける必要はなく、１または２つの設定手段(14)(16)(17)だけとしてもよい。
(1)：流体制御器
(2)：ボディ
(2a)：流体流入通路
(2b)：流体流出通路
(4)：ケーシング
(6)：ダイヤフラム
(7)：ダイヤフラム押さえ
(8)：ステム
(9)(10)：ピストン
(13)：駆動手段
(14)：設定手段
(15)：押えアダプタ
(28)：フランジ部

Claims (2)

  1. 流体通路が設けられたボディと、ボディの上方に設けられたケーシングと、流体通路を開閉するダイヤフラムと、上昇または下降することによりダイヤフラムを開または閉方向に移動させるステムと、ステムの下端部に固定されたダイヤフラム押さえと、ダイヤフラム押さえの径方向外側に配されてボディに固定されてダイヤフラムの外周縁部を保持する押さえアダプターと、ステムと一体で上下移動するピストンと、ピストンを上下移動させる駆動手段とを備えている流体制御器において、
    ダイヤフラム押さえの外周縁部の上面と押さえアダプターの内周縁部の下面との間を第１の隙間とし、前記第１の隙間によってダイヤフラム押さえの上方への移動量が設定されており、
    ステムの下端部に設けられたフランジ部の下面と押さえアダプターの上面との間に、ステムの下方への移動量を設定するための第２の隙間が形成されている流体制御器。
  2. ステムとピストンとは互いにねじ合わされることで一体とされており、ステムとピストンとのねじ合わせ量を調整することによって、第１の隙間によって設定されるステムの上方への移動量よりも小さいステムの上方への移動量が設定可能である請求項１の流体制御器。
JP2015039181A 2015-02-27 2015-02-27 流体制御器 Active JP6530929B2 (ja)

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