特許 6262568 ダイヤフラム弁用アクチュエータ及びこのアクチュエータを備えた流体制御器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6262568

(24)【登録日】2017年12月22日

(45)【発行日】2018年1月17日

(54)【発明の名称】ダイヤフラム弁用アクチュエータ及びこのアクチュエータを備えた流体制御器

(51)【国際特許分類】

   F16K 7/12 20060101AFI20180104BHJP

   F16K 7/17 20060101ALI20180104BHJP

   F16K 27/02 20060101ALI20180104BHJP

   F16K 31/122 20060101ALI20180104BHJP

   F15B 15/14 20060101ALI20180104BHJP

【ＦＩ】

   F16K7/12 Z

   F16K7/17 A

   F16K27/02

   F16K31/122

   F15B15/14 370

【請求項の数】6

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2014-39934(P2014-39934)

(22)【出願日】2014年2月28日

(65)【公開番号】特開2015-165144(P2015-165144A)

(43)【公開日】2015年9月17日

【審査請求日】2016年11月30日

(73)【特許権者】

【識別番号】390033857

【氏名又は名称】株式会社フジキン

(74)【代理人】

【識別番号】100082072

【弁理士】

【氏名又は名称】清原 義博

(72)【発明者】

【氏名】平松 浩司

(72)【発明者】

【氏名】曽我尾 昌彦

【審査官】 正木 裕也

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭６１−１６８３７１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０９−２８７６７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０４２５５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２６６０１２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｋ ７／００− ７／２０

Ｆ１５Ｂ １５／００−１５／２８

Ｆ１６Ｋ ２７／００−２７／１２

Ｆ１６Ｋ ３１／００−３１／０５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

円筒部と、該円筒部の半径方向外側に延びるフランジ部とを有するボディと、
内部空間を有し、前記ボディの前記フランジ部の上面に当接して設けられるキャップと、
前記キャップと前記ボディを連通し、上下動によりダイヤフラム弁の開閉を行うステムからなるダイヤフラム弁用アクチュエータであって、
前記キャップの底面と前記ボディの前記フランジ部の上面との間に配設されるシール部材とを備え、
前記シール部材は弾性部材からなり、
前記シール部材の下面は、前記ボディの前記フランジ部の上面に焼付け加工により固定され、
前記シール部材の上面には突起が設けられていることを特徴とするダイヤフラム弁用アクチュエータ。

【請求項2】

円筒部と、該円筒部の半径方向外側に延びるフランジ部とを有するボディと、
内部空間を有し、前記ボディの前記フランジ部の上面に当接して設けられるキャップと、
前記キャップと前記ボディを連通し、上下動によりダイヤフラム弁の開閉を行うステムからなるダイヤフラム弁用アクチュエータであって、
前記キャップの底面と前記ボディの前記フランジ部の上面との間に配設されるシール部材とを備え、
前記シール部材は弾性部材からなり、
前記シール部材は、前記ボディの前記フランジ部の上面に焼付け加工により固定され、
前記ボディは、前記フランジ部に円環状の凸部を有し、
前記シール部材は、前記ボディの前記凸部の外側に設けられることを特徴とするダイヤフラム弁用アクチュエータ。

【請求項3】

前記弾性部材はゴム材料からなることを特徴とする請求項１又は２記載のダイヤフラム弁用アクチュエータ。

【請求項4】

前記ボディは、前記フランジ部に円環状の凸部を有し、
前記シール部材は、前記ボディの前記凸部の外側に設けられる
ことを特徴とする請求項１に記載のダイヤフラム弁用アクチュエータ。

【請求項5】

前記キャップは、前記内部空間にピストンとスプリングを有し、前記キャップ下部の外周端部にインレットポートを有することを特徴とする請求項１乃至４何れかに記載のダイヤフラム弁用アクチュエータ。

【請求項6】

請求項１乃至５何れかに記載のダイヤフラム弁用アクチュエータを備え、
前記アクチュエータの下部に入口流路と出口流路と弁座を有するバルブボディと、
前記弁座に対して当接離反することにより、前記入口流路から前記出口流路への流体の流通を許容又は遮断するダイヤフラム弁とを備える
ことを特徴とする流体制御器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、キャップとボディとの間に弾性部材のシートを配設することにより、シール性に優れたダイヤフラム弁用アクチュエータ及びこのアクチュエータを備えた流体制御器に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、空気圧作動式ダイヤフラム弁用のアクチュエータは、キャップとボディの間にＯリングを介装することにより、キャップとボディの間のシールを行っている。Ｏリングはシール性の向上と破断防止のためにグリスを塗布して使用しているが、グリスはアクチュエータの作動温度が変化すると粘性が低くなり漏出するおそれがある。また、Ｏリングにグリスを塗布せずに使用した場合、Ｏリングが破断するおそれがある。更には、グリスを使用したとしても、グリスが漏出することによりＯリングが破断するおそれがある。
他方、バルブに用いられるシール技術としては、ゴムの焼付けを利用する方法（特許文献１〜３参照）が知られており、流体の流出を防止するために用いられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平８−４２７３１号公報

【特許文献2】特開２００４−５３１８１号公報

【特許文献3】特開２０１０−２３６６８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述したように、従来のＯリングを用いたアクチュエータのキャップとボディとの間のシールには、アクチュエータの作動温度が変化時におけるグリスの漏出やＯリングの破断の問題が生じる問題点を有していた。
本発明は、本課題を解決した流体制御器を提供することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明は、上記した課題点を解決するためになされたものであり、Ｏリング及びグリスを使用することなく、キャップとボディの長期間優れたシール性を有するダイヤフラム弁用アクチュエータ及びこのアクチュエータを備えた流体制御器を提供するものである。

【0006】

請求項１に係る発明は、円筒部と、該円筒部の半径方向外側に延びるフランジ部とを有するボディと、内部空間を有し、前記ボディの前記フランジ部の上面に当接して設けられるキャップと、前記キャップと前記ボディを連通し、上下動によりダイヤフラム弁の開閉を行うステムからなるダイヤフラム弁用アクチュエータであって、前記キャップの底面と前記ボディの前記フランジ部の上面との間に配設されるシール部材とを備え、前記シール部材は弾性部材からなり、前記シール部材の下面は、前記ボディの前記フランジ部の上面に焼付け加工により固定され、前記シール部材の上面には突起が設けられていることを特徴とするダイヤフラム弁用アクチュエータに関する。

【0007】

請求項２に係る発明は、円筒部と、該円筒部の半径方向外側に延びるフランジ部とを有するボディと、内部空間を有し、前記ボディの前記フランジ部の上面に当接して設けられるキャップと、前記キャップと前記ボディを連通し、上下動によりダイヤフラム弁の開閉を行うステムからなるダイヤフラム弁用アクチュエータであって、前記キャップの底面と前記ボディの前記フランジ部の上面との間に配設されるシール部材とを備え、前記シール部材は弾性部材からなり、前記シール部材は、前記ボディの前記フランジ部の上面に焼付け加工により固定され、前記ボディは、前記フランジ部に円環状の凸部を有し、前記シール部材は、前記ボディの前記凸部の外側に設けられることを特徴とするダイヤフラム弁用アクチュエータに関する。

【0008】

請求項３に係る発明は、前記弾性部材はゴム材料からなることを特徴とする請求項１又は２記載のダイヤフラム弁用アクチュエータに関する。

【0009】

請求項４に係る発明は、前記ボディは、前記フランジ部に円環状の凸部を有し、前記シール部材は、前記ボディの前記凸部の外側に設けられることを特徴とする請求項１に記載のダイヤフラム弁用アクチュエータに関する。

【0010】

請求項５に係る発明は、前記キャップは、前記内部空間にピストンとスプリングを有し、前記キャップ下部の外周端部にインレットポートを有することを特徴とする請求項１乃至４何れかに記載のダイヤフラム弁用アクチュエータに関する。

【0011】

請求項６に係る発明は、請求項１乃至５何れかに記載のダイヤフラム弁用アクチュエータを備え、前記アクチュエータの下部に入口流路と出口流路と弁座を有するバルブボディと、前記弁座に対して当接離反することにより、前記入口流路から前記出口流路への流体の流通を許容又は遮断するダイヤフラム弁とを備えることを特徴とする流体制御器に関する。

【発明の効果】

【0012】

請求項１及び請求項２に係る発明によれば、キャップとボディとの間にシール部材を備えることにより、アクチュエータのキャップとボディとのシール性を高めることができ、メンテナンスし易いアクチュエータとなる。また、シール部材はキャップの底面とボディのフランジ部の上面との間に配設されていることから、組立時にシール部材を傷付ける恐れがなくなり、シール部材としての耐久性を向上させることができる。更に、シール部材は弾性部材からなることから、キャップとボディとの間にシール部材が密着し易くなり、エアーの漏出を防止することが可能となる。

【0013】

請求項１及び請求項２に係る発明によれば、シール部材をボディに焼付け加工することにより、ボディの上面にシール部材の下面が焼付けにより密着固定するため、キャップとボディとのシール性をより高めることが可能となる。

【0014】

請求項３に係る発明によれば、シール部材がゴムからなることから、キャップとボディとの間にシール部材が密着し易くなり、エアーの漏出を防止することが可能となる。

【0015】

請求項４及び請求項２に係る発明によれば、ボディはフランジ部に円環状の凸部を有し、シール部材はボディの凸部の外側に設けられることにより、シール部材は、ボディのフランジ部の凸部の外側部分と略同形状であることから、キャップとボディとのシール性を高め、エアーの漏出を防止することが可能となる。

【0016】

請求項５に係る発明によれば、キャップがピストンとスプリングとインレットポートを備えることにより、空気圧作動式アクチュエータとして使用することができる。

【0017】

請求項６に係る発明によれば、アクチュエータのキャップとボディとのシール性を高め、メンテナンスし易く、更にこのアクチュエータを備えた流体制御器を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1(a)】本発明に係るアクチュエータの正面図である。

【図1(b)】本発明に係るアクチュエータの平面図である。

【図1(c)】本発明に係るアクチュエータのＡ−Ａ線断面図である。

【図2(a)】本発明に係るアクチュエータのボディの平面図である。

【図2(b)】本発明に係るアクチュエータのボディの底面図である。

【図2(c)】本発明に係るアクチュエータのボディのＢ−Ｂ線断面図である。

【図3(a)】本発明に係るアクチュエータのキャップの平面図である。

【図3(b)】本発明に係るアクチュエータのキャップの底面図である。

【図3(c)】本発明に係るアクチュエータのキャップのＣ−Ｃ線断面図である。

【図4】本発明に係るアクチュエータに配されるシール部材を示す図である。

【図5】本発明に係るダイヤフラム弁用アクチュエータを備えた流体制御器を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

本発明の実施形態の一例について図面を参照しながら説明する。図１は本発明に係るアクチュエータを示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）はＡ−Ａ線断面図である。
本発明に係るアクチュエータ（１）は、円筒部（６）と、該円筒部（６）の半径方向外側に延びるフランジ部（７）とを有するボディ（２）と、内部空間を有し、ボディ（２）のフランジ部（７）の上面に当接して設けられるキャップ（３）と、キャップ（３）とボディ（２）を連通し、上下動によりダイヤフラム弁の開閉を行うステム（４）と、キャップ（３）の底面とボディ（２）のフランジ部（７）の上面との間に配設されるシール部材（５）とを備えている。

【0020】

ステム（４）は、アクチュエータ（１）の略中心部に配設され、キャップ（３）とボディ（２）を連通し、後述するダイヤフラム弁（２５）に連結されている。ステム（４）が上下動することにより、弁が開閉し、流路が開放又は遮断されることとなる。

【0021】

図２は、本発明に係るアクチュエータのボディを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は底面図、（ｃ）はＢ−Ｂ線断面図である。
ボディ（２）は、円筒部（６）と、該円筒部（６）の半径方向外側に延びるフランジ部（７）を有している。フランジ部（７）は、円環状の断面視略逆コの字状の凸部（８）と、中心部と該凸部（８）の外側に夫々貫通孔（９）を有している。中心部の貫通孔（９Ａ）は複数のガイド溝（１０）を有している。図２（ｃ）の拡大図に示すようにガイド溝（１０）は２つ設けられ、その溝幅は夫々異なり、上部よりも下部の方が大きい。ガイド溝（１０）にはＯリングが配置され、ステム（４）は貫通孔（９Ａ）を貫通している。凸部（８）の外側に設けられる貫通孔（９Ｂ）は複数あり後述するキャップ（３）の雌ねじ部（１６）と同じ位置に設けられる。

【0022】

図３は、本発明に係るアクチュエータのキャップを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は底面図、（ｃ）はＣ−Ｃ線断面図である。
キャップ（３）は、内部空間を有する円筒部（１１）と上部に蓋部（１２）を有している。蓋部（１２）は略中央に貫通孔（１３）を有し、貫通孔（１３）には複数のガイド溝（１４）が設けられている。このガイド溝（１４）にはＯリングが配置され、ステム（４）とキャップ（３）とが密着することにより、シール性を高めている。更にガイド溝（１４）の角部はシール性を高めることに加え、Ｏリングの損傷を防ぐためにアール形状であることが好ましい。

【0023】

キャップ（３）の底面（１５）は開口している。更に円筒部（１１）の下部は複数の突起部（１６）を有し、円筒部（１１）の底面（１５）は、ボディ（２）のフランジ部（７）の凸部（８）より外側の上面と略同形状となっている。キャップ（３）の突起部（１６）は雌ねじ部（１７）を有し、ボディ（２）の凸部（８）の外側に雌ねじ部（１７）と連通するように貫通孔（９Ｂ）が設けられる。キャップ（３）は、雄ねじ部を有するボルト等でキャップ（３）の雌ねじ部（１７）と螺合されることにより、ボディ（２）と固定される。
尚、円筒部（１１）の底面（１５）の形状は、ボディ（２）のフランジ部（７）の凸部（８）より外側の上面と略同形状であれば、特に限定されない。

【0024】

更にキャップ（３）の円筒部（１１）の底面（１５）の内縁端部は面取り加工されていることが好ましい。これにより、キャップ（２）とシート部材（５）との接触面積が増加することにより、キャップ（２）とシート部材（５）との密着性が増すことで、シール性をより高めることが可能となる。

【0025】

更にキャップ（２）は、内部空間にスプリング（１８）とピストン（１９）と下部の外周端部にインレットポート（２０）が配設される。これにより、空圧作動式ダイヤフラム弁アクチュエータとして使用することができる。このとき、スプリング（１８）は、ピストン（１９）を下方向に付勢し、ピストン（１９）はステム（４）に固定されている。インレットポート（２０）は、キャップ（３）の円筒部（１１）の外縁部の突起部（２１）に設けられ、ボディ（２）にも同形状の突起部（２２）が設けられている。

【0026】

かかる構造の空圧作動式ダイヤフラム弁は、インレットポート（２０）からエアーがキャップ（３）内に供給されると、エアー通路（２３）に導入されたエアーの圧力によりスプリング（１８）が収縮し、これにより下方に押圧されていたステム（４）が上昇し、ダイヤフラム弁が弁座から離間し、流路が開放される。
一方、インレットポート（２０）からエアー供給が停止されると、エアー通路（２３）に導入されたエアーの圧力が低下してスプリング（１８）が伸長しこれによりステム（４）が下降し、ダイヤフラム弁が弁座へと当接し、流路が閉鎖される。

【0027】

シール部材（５）は、図１（ｃ）に示されるようにキャップ（３）の底面（１５）とボディ（２）のフランジ部（７）の上面との間に配設されている。
図４は、本発明に係るアクチュエータに配されるシール部材の形状を示す図である。図４の（ａ）に示されるシール部材（５）は、ボディ（２）のフランジ部（７）の凸部（８）の外側部分と略同形状であり、これにより、キャップ（３）とボディ（２）とのシール性を高め、エアーの漏出を防止することが可能となる。
また、シール部材（５）はキャップ（３）の底面（１５）とボディ（２）のフランジ部（７）の上面との間に配設されていることから、組立時にシール部材を傷付ける恐れがなくなり、シール部材としての耐久性を向上させることができる。更に、これまでのようにＯリングにグリスを塗布する必要がなくなり、メンテナンスが容易となる。

【0028】

更に図４の（ｂ）に示されるシール部材（５）は、円環状であってもよく、該円環状のシール部材（５）の内径は、フランジ部（７）の凸部（８）の外径と略同じで、外径は凸部（８）の外側に設けられる複数の貫通孔（９Ｂ）よりも内側である。これにより、キャップ（３）とボディ（２）とのシール性を高めることに加え、円環形状とすることで、形状が単純化し、シール部材の作製効率を高めることが可能となる。

【0029】

シール部材（５）は弾性部材からなり、その材質は特に限定されないが、ゴム材料であることが好ましい。これにより、キャップ（３）とボディ（２）との間にシート部材（５）が密着し易くなり、エアーの漏出を防止することが可能となる。更に空気透過性の低さから、ゴム材料にブチルゴムからなる材料を使用することがより好ましい。これにより、キャップ（３）とボディ（２）の密着性を高めることに加え、キャップ（３）内のエアーの漏出をより確実に防止することが可能となる。

【0030】

シール部材（５）は、ボディ（２）のフランジ部（７）の上面に焼付け加工により取り付けられることが好ましい。シール部材（５）の下面がボディ（２）の上面に焼付けにより密着固定されることにより、ボディ（２）とキャップ（３）とのシール性を更に高めることが可能となる。加工方法については特に限定されないが、未加硫の生ゴムをボディ（２）に焼き付ける方法が好適に利用される。
また、シール部材（５）の上面は平坦面であるが、金型成形により円環状の突起等を設けても構わない。特にアクチュエータの径が大きいものにおいては、アクチュエータの径が小さいものに比べてシール部材の面圧が小さくなるため、シール性能の向上を図るために上面に突起を設けることが望ましい。更にシール部材（５）の突起の断面形状は特に限定されないが、曲線形状（例えば半円形状、楕円形状）や、角形状等が好適に利用される。

【0031】

本発明のアクチュエータ（１）のボディ（２）とキャップ（３）の材料は特に限定されず、金属、プラスチック等が好適に利用される。また、表面はＰＴＦＥコーティング処理を行うことにより耐食性に優れたアクチュエータとなる。

【0032】

本発明に係るダイヤフラム弁用アクチュエータは流体制御器に利用される。図５は、本発明に係るダイヤフラム弁用アクチュエータを備えた流体制御器（１００）を示している。流体制御器（１００）は、アクチュエータ（１）と、該アクチュエータ（１）の下部に入口流路と出口流路と弁座を有するバルブボディ（２４）と、弁座に対して当接離反することにより、入口流路から出口流路への流体の流通を許容又は遮断するダイヤフラム弁（２５）を備えている。

【産業上の利用可能性】

【0033】

本発明に係るダイヤフラム弁用アクチュエータは、アクチュエータのキャップとボディとのシール性を高め、メンテナンスし易く、更にこのアクチュエータを備えた流体制御器を提供することができる。従って、様々な流体制御器に好適に利用することができる。

【符号の説明】

【0034】

１ アクチュエータ
２ ボディ
３ キャップ
４ ステム
５ シール部材
６ 円筒部
７ フランジ部
１８ ピストン
１９ スプリング
２０ インレットポート
２４ バルブホディ
２５ ダイヤフラム弁
１００ 流体制御器

【図1(a)】

【図1(b)】

【図1(c)】

【図2(a)】

【図2(b)】

【図2(c)】

【図3(a)】

【図3(b)】

【図3(c)】

【図4】

【図5】