(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体圧により弁開閉の一方を行なう流体圧機構（５、６、７、８、１３）と、ばね力により弁開閉の他方を行なうばね機構とを備えた自動弁において、前記ばね機構は内部に気体が封入されて伸縮自在な内外２重の筒型ベローズ（２０）から成り、前記ベローズは前記ベローズの伸びを所定長に止めるストッパ機構を一体に備え、前記ストッパ機構は、前記ベローズ（２０）に内設されて両軸端部（２１、２２）から軸方向に延出すると共に前記ベローズの伸縮に対応して対動する延出部材（２３、２４）から成り、前記延出部材は前記ベローズが前記所定長だけ伸びたとき相互に係止するための係止爪（２５、２６）を備えたことを特徴とする自動弁。
【請求項２】
前記ベローズ（２０）は、内部に気体を封入するための開閉弁（２７）を備えたことを特徴とする、請求項１に記載の自動弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動弁、特に、ピストンを備えた流体圧機構により開弁又は閉弁し、流体圧機構のピストンをばね機構により押し戻して閉弁又は開弁する自動弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の自動弁、例えば自動ダイヤフラム弁は、図４に示されるように、流路３２を形成する本体３１とボンネット３３との間に、ダイヤフラム３４が挟装される。このダイヤフラム３４はコンプレッサ３５に螺着され、コンプレッサ３５はスピンドル３６に結合し、スピンドル３６はピストン３７に連結する。また、コイルばね３８がピストン３７の上方に配設される。そして、シリンダ３９に加圧空気が注入されると、ピストン３７はコイルばね３８のばね力に抗して、スピンドル３６とこれに連結するコンプレッサ３５及びダイヤフラム３４を押し上げる。これによりダイヤフラム弁は開弁する。次に、シリンダ３９の中の加圧空気が放出されると、ダイヤフラム３４がコイルばね３８のばね力により、スピンドル３６とコンプレッサ３５とを介して押し下げられて、ダイヤフラム弁は閉弁する。
【０００３】
このように従来の自動弁では、加圧空気等の流体圧により開弁又は閉弁した弁を再び閉弁又は開弁させるばね機構としてコイルばねが使用されており、このコイルばねの特性が自動弁の開閉動作に大きく影響する。
また、例えば自動ダイヤフラム弁について、特公昭６１−６０３１４に開示されているように、コイルばね３８の自由伸長を認めると自動弁の分解組立が複雑になり、また手動可能な自動弁の場合には手動開閉に大きな力が必要となる。そこで、コイルばね３８を必要以上に伸長させないようにして、自動弁の分解組立又は手動可能な自動弁の手動開閉を容易にするため、ピストン３７と共働してコイルばね３８を挟装してその伸びを所定長に止めるための押え板４０が配設される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の自動弁では、流体圧により開弁又は閉弁した弁を再び閉弁又は開弁させるばね機構として、コイルばねが使用されている。このため、コイルばねの特性を変化させて弁の開閉動作をその使用目的に応じて変化させるときには、その動作特性に適合したコイルばねを種々用意して、その都度コイルばねを交換しなければならないという問題がある。また、従来の自動弁では、コイルばねを必要以上に伸長させないようにするために押え板を取り付けなければならず、自動弁の構造を複雑にするという問題もある。
【０００５】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、自動弁の開閉動作をその使用目的に応じて変化させたいときにも、その動作特性に応じた種類数のばねを特別に製作する必要がなく、また、ばねを必要以上に伸長させないための押え板の取付けを排除して、自動弁の構造を簡単にし組立を容易にして、これらによりコストを大幅に削減することができる自動弁を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために、本発明の自動弁は、流体圧により弁開閉の一方を行なう流体圧機構と、ばね力により弁開閉の他方を行なうばね機構とを備え、ばね機構は、内部に気体が封入されて伸縮自在なベローズから成り、ベローズは、ベローズの伸びを所定長に止めるストッパ機構を一体に備えている。
【０００７】
好ましくは、ベローズは、内外２重の筒型である。
さらに好ましくは、ベローズは、内部に気体を封入するための開閉弁を備えている。ストッパ機構は、ベローズの伸びを制限する機構であればどのようなものも使用することができる。例えば、ベローズに内設されて両軸端部から軸方向に延出すると共にベローズの伸縮に対応して対動する延出部材と、この延出部材の先端に固定されてベローズが所定長だけ伸びたとき相互に係止する係止爪とから成るものを使用する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
上述した自動弁において、ばね機構は、気体が封入されて伸縮自在なベローズから成り、ベローズは、ベローズの伸びを所定長に止めるストッパ機構を一体に備えている。ここで、ベローズの伸縮特性を変化させれば、自動弁の開閉動作を変化させることができるが、このベローズの伸縮特性は内部に封入する気体の圧力を調整することにより、極めて容易に変化させることができる。従って、全く同一形状に製作されたベローズを用いて、種々の伸縮特性を有するベローズを用意することができるようになる。また、ベローズはその伸びを所定長に止めるストッパ機構を一体に備えているので、ばねを必要以上に伸長させないための押え板の取付けを排除することができる。
【０００９】
好ましくは、ベローズは内外２重の筒型であるから、その中空部分に弁を作動させるための流体圧機構の一部等を内装することができ、自動弁全体をコンパクトにする。
さらに好ましくは、ベローズは、内部に気体を封入するための開閉弁を備えている。ベローズに開閉バルブを取り付ければ、ベローズの内部に封入する気体の圧力を自動弁の組立時等に自由に変化させることができるようになる。つまり、自動弁の開閉動作に応じて予め種々の伸縮特性を有するベローズを用意することも不要になる。
【００１０】
また、ストッパ機構は、ベローズに内設されて両軸端部から軸方向に延出すると共にベローズの伸縮に対応して対動する延出部材から成り、この延出部材は、ベローズが所定長だけ伸びたとき相互に係止するための係止爪を備えている。これにより、ベローズの外側に複雑な機構が突出するのが防止されると共に、対動する延出部材がガイドとなって、ベローズは圧縮時には横にはみ出ることなく圧縮され、伸長時には直線的にスムーズに伸長する。即ち、自動弁の作動が極めてスムーズになる。
【００１１】
【実施例】
以下に、本発明の実施例を図１ないし図３を参照して詳細に説明する。図１ないし図３に、本発明に係る自動弁の一実施例である自動ダイヤフラム弁を示す。
図１に示されるように、流路２を形成する本体１とボンネット３との間に、ラバー製ダイヤフラム４を挟装する。本体１とボンネット３は、図示しないフランジボルト及びナットにより螺着される。ダイヤフラム４はコンプレッサ５に螺着され、コンプレッサ５は吊具６を介してスピンドル７の下端部に取り付けられる。スピンドル７は、ボンネット３の中を上下に摺動する。ピストン８がスピンドル７に気密に取り付けられ、ナット９により締着される。ばね室１０をボンネット３の上部に設け、そのばね室１０の中でピストン８を上下に気密に摺動する。ピストン８の上面とばね室１０の上壁下面との間に、金属製ベローズ２０を挟装する。スピンドル７の上端部に固定した弁開度表示棒を視認するため、ばね室１０の上壁開口部に透明なキャップ１１を取り付ける。
【００１２】
図２に示されるように、上述したボンネット３に空気路１３を穿設する。空気路１３の一端は、ボンネット３とばね室１０とピストン８とより形成されるシリンダ室１２に開口し、他端には、シリンダ室１２に加圧空気を注入し又は注入した加圧空気を放出するための図示しない弁コントローラが接続される。
金属製ベローズ２０は内外２重の筒型に形成され、気体が封入されて伸縮自在である。ベローズ２０は筒型なので、その中空部分にスピンドル７の上部、ピストン８から上方に突出する弁開度表示棒、ナット９等を内装することができ、ダイヤフラム弁全体をコンパクトにすることができる。
【００１３】
図３に示すように、ベローズ２０には開閉バルブ２７が配設される。開閉バルブ２７の取付けにより、ベローズ２０は内部に封入する気体の圧力をいつでも調整することができ、その伸縮特性を変化させることができるようになる。このように、ばね機構としてベローズ２０が導入されたことにより、コイルばねの場合のように伸縮特性に応じて微細に形状、硬度等が異なる部品製作が不要となる。また、ベローズ２０に開閉バルブ２７を取付けたことにより、伸縮特性が種々異なるベローズを事前に用意する必要もなくなる。これらにより、大幅なコスト削減を図ることができる。
【００１４】
延出部材２３、２４をベローズ２０に内設する。延出部材２３、２４は、ベローズ２０の両軸端部２１、２２から軸方向に延出する。延出部材２３と延出部材２４は、直径がわずかに異なる管状に形成されて互いに遊嵌し、ベローズ２０の伸縮に対応して上下に対動する。延出部材２３、２４の先端部に、他方の延出部材２３、２４に向いた係止爪２５、２６を夫々突設する。このように、相互に係止する係止爪２５、２６を備えた延出部材２３、２４をベローズ２０に設けたので、ベローズ２０の自由伸長時にベローズの伸びを所定長に止めることができる。つまり、ベローズ２０を必要以上に伸長させないための特別の機構、例えば図４に示すような押え板４０を取り付けなくても、ダイヤフラム弁の分解組立が容易になり、また手動可能なダイヤフラム弁の場合には、その手動開閉に大きな力を掛けずにすむようになる。また、延出部材２３、２４をベローズ２０に内設したことにより、ベローズの外側に複雑な機構が突出するのが防止される。このように、ダイヤフラム弁の構造は極めて簡単なものとなり組立も容易になって、コスト削減を図ることができる。
【００１５】
次に、上述した自動ダイヤフラム弁の作動を説明する。
図２に示すように、図示しない弁コントローラが空気路１３を通してシリンダ室１２に加圧空気を注入すると、加圧空気がベローズ２０のばね力に抗してピストン８を押し上げる。ピストン８が押し上げられると、スピンドル７、吊具６及びコンプレッサ５を介してダイヤフラム４の中央部が引き上げられて、ダイヤフラム弁は開弁する。このとき、ベローズ２０はピストン８に押し上げられて圧縮されるが、管状の延出部材２３、２４が互いに遊嵌して対動するので、ベローズ２０は延出部材２３、２４がガイドとなって横にはみ出ることなく圧縮され、ダイヤフラム弁の作動は極めてスムーズである。また、一方の延出部材２３の最先端部が対向する軸端部２２に当接することにより、ピストン８、即ちダイヤフラム４の上昇は停止して、ダイヤフラム弁は全開状態となる。なお、他方の延出部材２４又はこれら両方の延出部材２３、２４の最先端部を対向する軸端部２１、２２に当接させることにより、ダイヤフラム４の上昇を停止させるようにしてもよい。
【００１６】
次に、図示しない弁コントローラが空気路１３を通してシリンダ室１２から加圧空気を放出すると、図１に示すように、ピストン８がベローズ２０のばね力により押し下げられる。このとき、ベローズ２０は延出部材２３、２４がガイドとなって直線的にスムーズに伸長する。ピストン８が押し下げられると、スピンドル７、吊具６及びコンプレッサ５を介してダイヤフラム４が押し下げられて、ダイヤフラム弁は閉弁する。ラバー製ダイヤフラム４の中央部が、ベローズ２０のばね力により本体１のシート面１ａに圧接することにより、ダイヤフラム弁は全閉状態となる。ここで、ベローズ２０の上記所定長は、ダイヤフラム弁が全閉状態となっても係止爪２５、２６が相互に係止せずに、ベローズ２０が所定のばね力を発揮できるように、その最小寸法が設定される。また、ベローズ２０のばね力、つまりベローズ２０に封入される気体の圧力は、流路２からダイヤフラム４に加わる圧力、シリンダ室１２に注入される加圧空気圧、ダイヤフラム４の動作速度等を考慮して適切に設定される。
【００１７】
なお、上述した実施例は、一自動弁としての自動ダイヤフラム弁であったが、本発明に係る自動弁はこれに限定されるものではなく、例えば、自動ロータリ弁、自動ボール弁、自動バタフライ弁、自動ゲート弁、自動アングル弁等のあらゆる種類の自動弁に実施することができる。また、上述した実施例の自動ダイヤフラム弁は、ばね機構により閉弁動作を行うものであったが、これに限定されるものではなく、ばね機構により開弁動作を行う自動弁であってもよい。
【００１８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の自動弁において、ばね機構は気体が封入されて伸縮自在なベローズから成り、ベローズはその伸びを所定長に止めるストッパ機構を一体に備えている。このように、ばね機構としてベローズが導入されたことにより、従来のコイルばねの場合のように伸縮特性に応じて微細に形状、硬度等が異なるばね製作が不要となり、全く同一形状に製作されたベローズを用いて、種々の伸縮特性を有するベローズを用意することができるようになる。また、ベローズはその伸びを所定長に止めるストッパ機構を一体に備え、ばねを必要以上に伸長させないための押え板の取付けを排除することができるので、自動弁の構造は簡単になり組立も容易になる。これらにより、コストの大幅な削減を図ることができるという優れた効果を奏する。
【００１９】
好ましくは、ベローズは内外２重の筒型である。筒型ベローズはその中空部分に流体圧機構の一部等を内装することができ、自動弁全体をコンパクトにすることができるので、これによってもコストを削減することができるという効果を奏する。
さらに好ましくは、ベローズは、内部に気体を封入するための開閉弁を備える。これによりベローズの内部に封入する気体の圧力を自動弁の組立時等に自由に変化させることができるようになり、自動弁の開閉動作に応じて予め種々の伸縮特性を有するベローズを用意することも不要になる。また、ストッパ機構は、ベローズに内設されて両軸端部から軸方向に延出すると共にベローズの伸縮に対応して対動する延出部材から成り、延出部材は、ベローズが所定長だけ伸びたとき相互に係止する係止爪を備えている。つまり、ベローズの外側に複雑な機構が突出するのが防止されるので、自動弁の構造はさらに簡単になり組立も容易になる。これらにより、コストの一層の削減を図ることができるという格別の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る自動弁の一実施例である、自動ダイヤフラム弁の閉弁時の状態を示す断面正面図である。
【図２】  図１の自動ダイヤフラム弁の開弁時の状態を示す断面正面図である。
【図３】  図１のベローズ２０を示す断面正面図である。
【図４】  従来の自動弁を示す断面正面図である。
【符号の説明】
１  本体、１ａ  シート面、２  流路、３  ボンネット、４  ダイヤフラム、５  コンプレッサ、６  吊具、７  スピンドル、８  ピストン、９  ナット、１０  ばね室、１１  キャップ、１２  シリンダ室、１３  空気路、２０  ベローズ、２１，２２  軸端部、２３，２４  延出部材、２５，２６  係止爪、２７開閉バルブ、３１  本体、３２  流路、３３  ボンネット、３４  ダイヤフラム、３５  コンプレッサ、３６  スピンドル、３７  ピストン、３８  コイルばね、３９  シリンダ、４０  押え板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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