JPH04145276A - 弁駆動部 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は弁を開閉させる駆動部に関するものであり、さ
らに詳しく述べると、ピストンを介して弁軸に圧縮ばね
の弾性反発力を加え、その弾性反発力に抗する作動流体
圧をピストンに加えて弁を開くか又は閉じる弁駆動部の
改良に係るものである。

［従来の技術］ ピストンを介して圧縮ばねの弾性反発力で弁を全閉又は
全開の状態に保持し、その弁を作動流体圧で開くか又は
閉じる弁駆動部は公知である０例えば、弁軸を上下させ
る弁駆動部は特公昭６１−６０３１４号に、弁軸を回転
させる弁駆動部は特開昭８３−２６６２８７号に開示さ
れている。この公知の弁駆動部はシリンダを含む本体と
、そのシリンダに軸方向往復可能に内股されたピストン
と、シリンダ内に流体を出入させる作動流体圧回路と、
本体とピストンの間に配置された圧縮ばねを備え、弁軸
が上下して開閉する弁は弁軸がピストンに直結され、弁
軸が回転して開閉する弁はピストンと弁軸の間に直線運
動を回転運動に変換する伝達機構が設けられ、作動流体
圧をシリンダ内へ導入するとピストンが摺動して弁を開
くか又は閉じ、作動流体圧をシリンダから排出すると圧
縮ばねがピストンを戻して弁を閉じるか又は開く。

例えば、空気圧で弁を開く場合、ピストンの片側に圧力
空気を導入してピストンを反対側へ摺動させて弁軸を一
方に直進又は回転させて弁を開くが、このときピストン
の反対側の圧縮ばねは圧縮されて弾性反発力が強くなる
。この圧力空気を抜くと、圧縮ばねの弾性反発力でピス
トンは押戻され、弁軸は逆方向に摺動又は回転して弁を
閉じる。弁が閉じたとき、圧縮ばねは伸張しその弾性反
発力は最小になるが、その最小弾性反発力で弁を開こう
とする弁内流体の圧力に抗して弁を閉止状態に保持しな
ければならない、他方、空気圧で弁を閉じる場合、弁が
閉じたとき、圧縮ばねは圧縮して最大の弾性反発力にな
るので、弁を閉止状態に保持するためには、その最大骨
性反発力と弁内流体の圧力の和に打ちかつ高い空気圧が
必要である。

［発明が解決しようとする課題］ 弁の流体使用圧力を高くすると、全閉時に流体が弁を開
こうとする力が大きくなるから、弁閉保持力も大きくし
なれればならない、このために弁駆動部の圧縮ばねの弾
性反発力又は作動流体圧を増大すると、それに応じて弁
駆動部も大きく頑丈なものになる。この大きくて頑丈な
弁駆動部は高価である上に設置スペースを制約するとい
う問題を生ずる。さらに、これは弁小型化の要望に逆行
する。

本発明はこれらの問題を解決するためになされたもので
あり、その目的とするところは、弁駆動部の大きさに比
べて弁閉保持力が従来よりも大きな弁駆動部を提供する
ことにある。

［課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するため、本発明が採用する手段は、シ
リンダを含む本体と、そのシリンダに往復動可能に挿入
されたピストンと、そのピストンに直接又は伝達機構を
介して連結された弁軸と、本体とピストンの間に配設さ
れた圧縮ばねと、その圧縮ばねに抗してピストンを往復
動させる作動流体圧回路とを備えた弁駆動部において、
ピストンを強磁性体から形成し、往復動の限度にきたピ
ストンに対面してそれに吸引力を及ぼす磁石を本体に配
置したことにある。

磁石は永久磁石でも励磁制御可能な電磁石でもよい、磁
石の磁力線をピストンに集中させるため、ピストン以外
の部品は非磁性体又は弱磁性体とすることが望ましい。

［作用］ 空気圧等の作動流体圧をシリンダ内に導入すると、ピス
トンは圧縮ばねに抗して一方の限度から他方の限度まで
移動して弁を全開するか又は全閉し、空気圧を排出する
と、ピストンは圧縮ばねの弾性反発力により他方の限度
から一方の限度へ戻って弁を全閉するか又は全開する０
本発明の弁駆動部は、ピストンが他方の限度まで移動す
ると、本体に設けた磁石が強磁性体のピストンに弁が閉
じる方向に磁石吸引力を及ぼす、このように、作動流体
圧で弁を開く場合は圧縮ばねの弾性反発力に磁石吸引力
を加重したものが弁閉保持力となり、作動流体圧で弁を
閉じる場合は、作動流体圧の推力に磁石吸引力を加重し
たものが弁閉保持力となるから、従来の圧縮ばねの最小
弾性反発力又は作動流体圧のみに依存していたものに比
べると弁閉保持力は大幅に増加する。したがって、圧縮
ばねの大きさ又は作動流体圧が従来のものと同一であれ
ば、すなわち弁駆動部の大きさが従来と同一であれば、
使用可能な流体圧はより高くなり、使用流体圧が同一で
あればより小さな圧縮ばね又は作動流体圧を使用するこ
とすなわち弁駆動部をより小型化することができる。

［実施例］ 本発明の弁駆動部を図面に示す実施例に基づいて具体的
に説明する。

第１図及び第２図の第１実施例は、弁を空気で開き圧縮
ばねで閉じるダイヤフラム弁である。その弁は内部に流
路１１とそれを二分する弁座１２を備えた弁体１０と、
その弁座１２の上面開口を覆うダイヤフラム２０と、そ
のダイヤフラムの周辺を弁体ｌＯに密着固定させるボン
ネット３１と、コンプレッサ１６を介してダイヤフラム
２０の上面中央に下端部が係止された弁軸１５と、ボン
ネット３１の上面に接続固定されたシリンダ３２と、そ
のシリンダの上面に接続固定されたキャップ３３と、弁
軸１５にステムロッド、１３を介して嵌着されたピスト
ン４０と、そのピストンの外周面に設けられたＯリング
４１と、ピストン４０の上面とキャップ３３の内上面と
の間に配置された圧縮ばね４５を備える。ボンネット３
１とシリンダ３２とキャップ３３は弁駆動部の本体３０
を形成する。ここまでの構成は従来と同じであるが、従
来のものとは異なり、シリンダ３２の内底面に磁石５０
がポルト５５によって取付けられる。磁石５０は永久磁
石でも、励磁制御可能な電磁石でもよいが、ピストン４
０は強磁性体でなければならない、この磁石５０とピス
トン４０の近くにあるシリンダ３２と弁軸１５の材質は
アルミ、ステンレス等の非磁性体又は弱磁性体である。

シリンダ３２の内底面には圧力空気の出入口４３が設け
られ、第２図に示すように、圧力空気を導入すると、ピ
ストン４０は弁軸１５と共に押上げられ、ダイヤフラム
２０は弁座１２から離れるから流路１１は開通し弁は開
く、第３図に示すように、弁開度１００％のとき、圧縮
ばねは圧縮されて弾性反発力は例えば最大の１００Ｋｇ
ｆになる。圧力空気を排出すると、第１図に示すように
、圧縮ばね４５がピストン４０を弁軸１５と共に押下げ
、ダイヤフラム２０は弁座１２に密着するから、弁は閉
じる。第３図に示すように、弁が全閉した弁開度０％の
とき、圧縮ばねの弾性反発力は最小５０Ｋｇｆになるが
、磁石のピストンに及ぼす磁石吸引力はピストンが磁石
に近づくにつれて急増するから、それらを合成したピス
トンを押下げる弁駆動部推力すなわち弁閉保持力は圧縮
ばねの最大弾性反発力と同じ１００Ｋｇｆになる。

このように磁石５０で補強した第１実施例は従来の圧縮
ばねのみのものに比べると、弁駆動部本体３０の大きさ
は同一であるが、弁閉保持力が２倍であるから、流体の
使用圧力も２倍にすることができる。

第４図に示す第２実施例は圧縮ばねで弁を開き、空気圧
で弁を閉じるダイヤフラム弁である。

この第２実施例は圧縮ばね４５がピストン４０の下側に
設けられる。キャップ３３は密封され、その内部に出入
口４３を通じて圧力空気が導入される。これら以外の構
成は第１実施例のものと同じであり、磁石５０はポルト
５５によりシリンダ３２に固定される。圧力空気を導入
して弁が閉じたとき、圧縮ばね４５は最大の弾性反発力
を持ち、その弾性反発力と弁内流体の圧力を加えた推力
で弁軸１５を押上げようとするが、ピストン４０と磁石
５０の間の吸引力がその推力を減するから、弁閉保持力
に必要な空気圧を従来よりも軽減することができる。し
たがって、従来と作動空気圧が同じ場合は、すなわち、
弁駆動部本体３０の大きさが同じ場合は、流体使用圧力
を従来よりも高めることが可能であり、流体使用圧力が
従来と同じ場合は、作動空気圧を下げること、すなわち
弁駆動部本体３０をより小型にすることができる。

第５図の第３実施例に示すように、磁石５０．５１を本
体３０のシリンダ３２とキャップ３３の両方にそれぞれ
ポルト５５．５６を介して取付けてもよい、磁石５０の
弁閉保持力を補強する作用は第４図の第２実施例と全く
同一である。磁石５１は全開時に接近するピストン４０
に磁石吸引力を及ぼして弁軸１５を村上げることにより
弁閉保持力を補強する。

第６図及び第７図の第４実施例は、弁軸を９０度回転さ
せて弁を開閉するポール弁、／曳タフライ弁等に用いら
れる弁駆動部である。その弁駆動部は本体３０の中央に
弁軸に直結する駆動軸１８が軸受けされ、その駆動軸に
カム２２が固定される。カム２２のカム溝２３にカムピ
ン２４が挿入され、そのカムピンはシリンダ３２内を往
復するスライダ２５に軸着される。スライダ２５は同じ
くシリンダ３２に往復可能に挿入されたピストン４０に
固定され、シ１ノンダ３２の両側には左右のキャップ３
３が固定される。ビストン４０の外面とキャップ３３の
内面の間には圧縮ばね４５が配置され、シリンダ３２の
中央に圧力空気の出入口（図示せず）が設けられる。シ
リンダ３２内に圧力空気を入れると、ピストン４０がス
ライダ２５と共に左右の限度まで進行し、そのスライダ
と一体のカムピン２４がカム溝２３を介してカム２２を
９０度回転させて弁を開く、圧力空気を抜くと、左右の
圧縮ばね４５の弾性反発力でピストン４０が内側の限度
まで進行し、カム２２を９０度逆転させて弁を閉じる。

これまでの構成は従来のものと同じであるが、従来のも
のとは異なり、左右のピストン４０は強磁性体であり、
その外面には同じく強磁性体の底付きスリーブ４８が同
軸固定される。キャップ３３にはスリーブ４８の底を貫
通するロッド３４が固定される。ロッド３４の内端部に
、ピストン４０が内側の限度位置にあるときにはスリー
ブ４８の内底面に、ピストン４０が外側の限度位置にあ
るときにはピストン４０の外面にそれぞれ対接する磁石
５０を取付ける。又、ピストン４０が外側の限度にきた
ときに、スリーブ４８の外底面に対面する磁石５１をキ
ャー２プ３３の内底面に付設する。

弁が閉じたとき、圧縮ばね４５は伸びて弾性反発力は最
小であるが、それを磁石５０とスリーブ４８の内底面の
間の吸引力で補強するから、弁閉保持力は従来の伸びた
圧縮ばねの最小弾性反発力のみに依存していたときより
も格段に大きくなる。したがって、その分、流体使用圧
力を高めることができる。逆に、流体使用圧力が同じで
あれば、従来よりも弁駆動部を小型にすることができる
。弁を開いたとき、圧縮ばねの最大弾性反発力は弁を閉
じる方向に作用して弁開保持力を弱めるが、ピストン４
０とロッド３４先端の磁石５０との間の磁石吸引力、さ
らにキャップ３３の内底面の磁石５１とスリーブ４８の
外底面の間の磁石吸引力が弁開保持力を補強するから、
弁開保持力に必要な圧力空気の圧力を低下することもで
きる。

［発明の効果］ 上記のとおり、本発明の弁駆動部は、本体に磁石が付設
され、その磁石は弁閉時に強磁性体のピストンに弁が閉
じる方向の磁石吸引力を及ぼして圧縮ばね又は作動流体
圧の弁閉保持力を補強するから、従来の圧縮ばね又は作
動流体圧のみに依存していたものとは異なり弁閉保持力
は大幅に強くなる。したがって、本発明の弁駆動部は、
従来のものと大きさが同じであれば、流体使用圧力をよ
り高くすることが可能であり、流体使用圧力が同じであ
れば、弁駆動部をより小型にすることが可能であるとい
う優れた効果を奏する。

又、ピストン往復動の両限度において、それぞれピスト
ンに磁石吸引力を及ぼす磁石を本体に設けたものは、弁
駆動部の弁閉保持力にのみならず弁開保持力も補強する
という効果を生ずる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明弁駆動部の第１実施例を備え
たダイヤフラム弁の弁閉時及び弁開時の状態をそれぞれ
示す断面図、 第３図は第１実施例の弁軸に作用する推力を示すグラフ
。 第４図及び第５図は第２及び第３実施例の第１図及び第
２図に相当する図、 第６図及び第７図は弁軸が回転する第４実施例弁駆動部
の弁閉時及び弁開時をそれぞれ示す半断面図である。 図において、符号１５は弁軸、２０はダイヤフラム、２
２はカム、２３はカム溝、２４はカムピン、２５はスラ
イダ、３０は本体、３１はボンネッと、３２はシリンダ
、３３はキャップ、３４はロッド、４０はピストン、４
５は圧縮ばね、４８はスリーブ、５０．５１は磁石をそ
れぞれ示す。 出願人　日本ダイヤバルブ株式会社 手続補正書 平成３年 ４月

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）シリンダ（３２）を含む本体（３０）と、前記シリ
   ンダに往復摺動自在に挿入されたピストン（４０）と、
   前記ピストンに直接又は伝達機構を介して連結された弁
   軸（１５）と、前記ピストンと前記本体の間に設けられ
   た圧縮ばね（４５）と、前記ピストンを前記圧縮ばねに
   抗して摺動させる作動流体圧回路（４３）とを備えた弁
   駆動部において、前記ピストンを強磁性体から形成し、
   往復動の少なくとも弁が閉じる方向の限度にきた前記ピ
   ストンに対面して吸引力を及ぼす磁石（５０）を前記本
   体に設けたことを特徴とする弁駆動部。 ２）往復動の両限にきたピストン（４０）に対してそれ
   ぞれ吸引力を及ぼす磁石（５０、５１）を本体（３０）
   に設けたことを特徴とする請求項１に記載の弁駆動部。