JP5007858B2

JP5007858B2 - 流量制御弁

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Publication number: JP5007858B2
Application number: JP2007029225A
Authority: JP
Inventors: 篤司沖津
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2007-02-08
Filing date: 2007-02-08
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2027-02-08
Also published as: KR20080074803A; CN101240856A; JP2008196518A; DE102008005274A1; KR100961849B1; US7862005B2; DE102008005274B4; CN101240856B; US20080191158A1

Description

本発明は、弁部を有するロッドを軸線方向に変位させることにより、一組のポート間を流通する流体の流量を制御可能な流量制御弁に関する。

従来、流量制御弁として、弁ハウジング内において内周面にねじ部を有する内筒が回転自在に設けられ、この内筒の内部には、一端に弁体を固定し外周面にねじ部を有する弁軸が挿入され、内筒及び弁軸のねじ部が螺合されている構造のものが採用されている。

このような流量制御弁は、図９に示されるように、圧力流体の供給作用下に変位するピストン１を備え、該ピストン１に連結された摺動軸２の下端に制御側ベローズ弁体３が係止されると共に、この制御側ベローズ弁体３の下部に連結棒４を介して補償側ベローズ弁体５が接続される。この制御側ベローズ弁体３は、固定部３ａと円柱部３ｂとを接続する可撓性のジャバラ部３ｃを有し、一方、補償側ベローズ弁体５は、固定部５ａと円柱部５ｂとを接続する可撓性のジャバラ部５ｃを有している。そして、ピストン１が変位することによってジャバラ部３ｃ、５ｃを伸縮変位させながら、前記制御側ベローズ弁体３及び補償側ベローズ弁体５が変位する（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−５７６６３号公報

上述した特許文献１に係る従来技術では、制御側ベローズ弁体３と補償側ベローズ弁体５とが連結棒４を介して互いに接続され、その一端部が前記制御側ベローズ弁体３を構成する円柱部３ｂの凹部に半球状の面で当接して保持される共に、他端部が前記補償側ベローズ弁体５を構成する円柱部５ｂの凹部に挿入されて保持されている。

しかしながら、制御側ベローズ弁体３及び補償側ベローズ弁体５がそれぞれ連結棒４に対して完全に連結されていないため、前記制御側ベローズ弁体３、連結棒及４び補償側ベローズ弁体５が軸線と略直交方向にずれてしまう懸念がある。換言すれば、制御側ベローズ弁体３と連結棒４とは、単に凹部に当接した半球状の面で当接しているだけであり、その軸線と略直交方向への変位が何ら規制されていないため、前記制御側ベローズ弁体４と連結棒４とを同軸上に配置することが困難となる。

そのため、可撓性を有するジャバラ部３ｃ、５ｃを介して制御側ベローズ弁体３及び補償側ベローズ弁体５が軸線に対して略直交方向に相対的にずれてしまい、前記制御側ベローズ弁体３及び補償側ベローズ弁体５を軸線方向に沿って一直線上に変位させることが困難となるため、前記制御側ベローズ弁体３及び補償側ベローズ弁体４による流量制御の精度が低下してしまう。

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、流体の流量制御を高精度に行うと共に、耐久性に優れた流量制御弁を提供することにある。

前記の目的を達成するために、本発明は、流体が導入・導出される一組のポートと、前記ポートと連通して前記流体が流通する弁孔と、前記弁孔に臨む弁座とを有するハウジングと、
前記弁孔に沿って変位自在に配設され、前記弁座に着座自在な弁部を有するロッドと、
前記ロッドの端部に連結され、前記弁孔に臨んで前記ハウジングに対して変位自在に支持されるガイド部材と、
前記ハウジングと前記ロッドとの間に保持され、該ロッドの変位作用下に軸線方向に沿って伸縮自在なベローズと、
を備え、
前記弁座を含む弁孔と前記ガイド部材とが同軸上に配置されると共に、前記ベローズが、前記弁孔内において前記弁部及び弁座側に向かって開口することを特徴とする。

本発明によれば、弁部を有するロッドを、ハウジングの弁孔に挿通し、前記ロッドの端部に前記ハウジングに対して変位自在に支持されたガイド部材を連結すると共に、前記ロッドとハウジングとの間にベローズを設け、前記ロッドの変位に伴って伸縮変位させている。また、弁座を含む弁孔と同軸上に配置されたガイド部材とロッドとが連結されると共に、前記ベローズが前記弁孔内において前記弁座及び弁部側に向かって開口するように配設される。

従って、ガイド部材を介してロッドが該弁孔と同軸上に配設されることとなり、ハウジングの弁座とロッドの弁部とが互いの軸線が一致した状態となるため、前記ロッドの変位作用下に弁部と弁座との間を流通する流体の流量を高精度に制御することができる。

さらに、弁孔内の流体が、開口したベローズの内部に導入される構成とすることにより、前記流体の圧力が前記ベローズの内壁面側から付与されるため、ブロー成形によって厚肉に形成されたベローズの内周側で前記圧力を好適に受けることができ、前記圧力によるベローズの変形が抑制され、その耐久性を向上させることができる。

さらにまた、本発明は、流体が導入・導出される一組のポートと、前記ポートと連通して前記流体が流通する弁孔と、前記弁孔に臨む弁座とを有するハウジングと、
前記弁孔に沿って変位自在に配設され、前記弁座に着座自在な弁部を有するロッドと、
前記ロッドの端部に連結され、前記弁孔に臨んで前記ハウジングに対して変位自在に支持されるガイド部材と、
前記ハウジングと前記ロッドとの間に保持され、該ロッドの変位作用下に軸線方向に沿って伸縮自在なベローズと、
を備え、
前記弁座を含む弁孔と前記ガイド部材とが同軸上に配置されると共に、前記ベローズが、前記弁孔内において前記弁部及び弁座に対して離間する方向に向かって開口することを特徴とする。

本発明によれば、弁部を有するロッドを、ハウジングの弁孔に挿通し、前記ロッドの端部に前記ハウジングに対して変位自在に支持されたガイド部材を連結すると共に、前記ロッドとハウジングとの間にベローズを設け、前記ロッドの変位に伴って伸縮変位させている。また、弁座を含む弁孔と同軸上に配置されたガイド部材とロッドとが連結されると共に、前記ベローズが前記弁孔内において前記前記弁部及び弁座から離間する方向に向かって開口するように配設される。

またさらに、ベローズが、弁部を中心としてロッドの両端部側に一組設けられると、前記ハウジング内からの流体の漏出を前記ベローズによってより一層確実に阻止することができると共に、前記ロッドを容易に平衡させることができるため、該ロッドを変位させる際の駆動力の低減を図ることができる。

また、ガイド部材が、ロッドの両端部側に一組設けられることにより、一組のガイド部材によって弁部を有するロッドをより高精度に弁孔と同軸上に配置することが可能となり、前記ロッドによる流量制御を一層精度よく行うことができる。

さらに、ベローズは、一端部をロッドの端部側に保持し、他端部をハウジングに保持して弁孔の内壁面に対して非接触に配設することにより、前記ベローズの一端部をロッドと共に伸縮変位させることができ、該ロッドの変位に追従して前記ハウジングからの流体の漏出を防止することができると共に、前記ベローズが伸縮する際に、該ベローズと弁孔の内壁面との接触が好適に回避されるため、前記ベローズの摩耗を抑制することが可能となる。

さらにまた、ロッドの端部に、ベローズ側に向かって突出し、該ベローズの端部を保持する鍔部を有することにより、前記ベローズの端部が鍔部を介してロッドに好適に保持され、前記ロッドと共にベローズの端部を変位させることにより伸縮変位させることができる。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、ハウジングに支持されたガイド部材にロッドを連結することにより、前記ハウジングの弁座とロッドの弁部とを簡便に互いの軸線が一致した同軸上に配置することができるため、前記ロッドの変位作用下に弁部と弁座との間を流通する流体の流量を高精度に制御することができる。また、ベローズの内部に流体が導入される構成とすることにより、該ベローズの内壁面に対して付与される圧力を厚肉に形成された内周側で好適に受け止めることができるため、前記圧力によるベローズの変形が抑制され、その耐久性を向上させることができる。

本発明に係る流量制御弁について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に示す。なお、図１は、流量制御弁の全体構造を示す概略縦断面図であり、また、図２は、流量制御弁の要部構造を詳細に示す要部拡大縦断面図である。

この流量制御弁５０は、図１及び図２に示されるように、ハウジング５２と、例えば、ステップモータからなり、前記ハウジング５２に設けられる駆動部５４と、前記駆動部５４の回転駆動力によって駆動する弁機構５６と、前記駆動部５４の回転駆動力を前記弁機構５６へと伝達する駆動力伝達機構５８とを含む。また、流量制御弁５０には、ハウジング５２に形成され、流体（例えば、純水）が導入される入口ポート（ポート）６０と、前記弁機構５６によって流量制御された流体が導出される出口ポート（ポート）６２と、前記入口ポート６０内に配設され、流入される流体の流量を検出する流量センサ６４と、前記入口ポート６０内の前記流量センサ６４に対して下流側に配置され、流体の温度を検出する温度センサ６６とを備える。

このハウジング５２には、鉛直方向に沿って延在する弁孔６８が略中央部に形成され、該弁孔６８は、半径内方向に突出した弁座７０を有する小径部７２と、前記小径部７２の両端部に設けられ、該小径部７２に対して半径外方向に拡径した第１及び第２大径部７４、７６とを含む。また、弁孔６８には、弁機構５６を構成するロッド７８が変位自在に挿通されている。

弁孔６８には、小径部７２の上部側（矢印Ａ方向）となる第１大径部７４に円筒状の固定部材８０が設けられ、前記固定部材８０の下端部に形成された取付部８２がリング状の台座８４を介してハウジング５２に固定されている。この固定部材８０の上部には、円盤状のキャップ８６が装着され、その内部に弁機構５６を構成する第１連結部材（ガイド部材）８８が変位自在に保持されている。

また、台座８４の内周面にはボール９０が配設され、該ボール９０が固定部材８０の外周面に対して係合されたラチェット機構によって前記固定部材８０が所定角度（例えば、４５°）だけ回転可能な角度位置に位置決め可能に立設されている。

また、固定部材８０の外周面には、周方向に沿って雄ねじ９２が刻設され、駆動力伝達機構５８の筒体９４が螺合されている。

一方、弁孔６８には、小径部７２の下部側（矢印Ｂ方向）となる第２大径部７６に円筒状のエンドカバー９６が装着され、前記エンドカバー９６によって第２大径部７６を含む弁孔６８が閉塞される。なお、エンドカバー９６には、軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って貫通した排出孔９８が形成され、第２連結部材（ガイド部材）１００の挿通される挿通孔１０２と外部とが連通している。なお、第２大径部７６は、第１大径部７４に対して小径で形成される。

入口ポート６０は、ハウジング５２に対して略水平方向に延在し、弁座７０の上方で小径部７２に対して接続されて連通し、出口ポート６２は、前記入口ポート６０とは反対側に向かって略水平方向に延在し、前記弁座７０の下方となるように小径部７２に対して接続されて連通している。

弁機構５６は、軸線方向に沿って長尺なロッド７８と、前記ロッド７８の上端部に連結され、駆動力伝達機構５８のメインギア１０４が支持される第１連結部材８８と、前記ロッド７８の下端部に連結され、エンドカバー９６の内部に変位自在に挿通される第２連結部材１００と、前記第１及び第２連結部材８８、１００とロッド７８との間にそれぞれ保持される第１及び第２ベローズ１０６、１０８とを含む。

ロッド７８は、軸線方向に沿った略中央部に弁部１１０を有し、前記弁部１１０には弁座７０に着座するシート部材１１２が装着されている。なお、このシート部材１１２は、例えば、ゴム等の弾性材料から形成される。また、弁部１１０は、下方（矢印Ｂ方向）に向かって徐々に縮径するテーパ面１１４を有する略円錐形状に形成される。すなわち、弁部１１０を構成するテーパ面１１４は、ロッド７８が弁座７０に対して離間した状態から前記弁座７０に接近する方向（矢印Ｂ方向）へと変位することにより、前記弁座７０との離間距離（間隙）を徐々に少なくし、最終的には前記弁座７０の内周面に密接する。これにより、シート部材１１２が弁座７０に当接することによって弁部１１０と弁座７０との間の間隙を通じた流体の流通の遮断された弁閉状態となる。

また、ロッド７８は、弁部１１０を中心として両端部側に向かってる略同一直径で延在し、その両端部には拡径したフランジ１１６が設けられると共に、前記フランジ１１６に対して突出した連結軸１１８ａ、１１８ｂが形成される。連結軸１１８ａ、１１８ｂには、外周面に設けられた環状溝にシールリング１２０が装着されると共に、第１及び第２連結部材８８、１００の孔部に挿入される。そして、連結軸１１８ａ、１１８ｂの端部に形成されたねじ部１２４が前記第１及び第２連結部材８８、１００に螺合される。

これにより、ロッド７８の両端部に第１及び第２連結部材８８、１００が連結される。この際、ロッド７８、第１及び第２連結部材８８、１００は、それぞれの軸線が一直線上となった同軸上で連結される。

第１連結部材８８は、ロッド７８の上端部に連結軸１１８ａを介して連結されると共に、上方（矢印Ａ方向）に向かって突出した軸部１２６がキャップ８６の孔部に挿通され、駆動力伝達機構５８を構成するメインギア１０４が回転自在に支持している。また、第１連結部材８８は、キャップ８６の孔部に変位自在に挿通され、軸線方向に沿って案内される。

第２連結部材１００は、ロッド７８の下端部に連結軸１１８ｂを介して連結され、エンドカバー９６の挿通孔１０２に変位自在に挿通される。

また、第１及び第２連結部材８８、１００の端部には、それぞれロッド７８側に向かって環状に突出した鍔部１２８を備え、環状に突出した前記鍔部１２８の内周面と前記ロッド７８の端部の外周面との間に第１及び第２ベローズ１０６、１０８の先端部１３２がそれぞれ挿入されて保持される。

第１及び第２ベローズ１０６、１０８は、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）等の樹脂製材料から形成され、図３に示されるように、波状に折曲された筒状の蛇腹部１３０と、前記蛇腹部１３０の一端部に形成され、半径内方向に縮径した環状の先端部１３２と、前記蛇腹部１３０の他端部に形成され、該蛇腹部１３０に対して半径外方向に若干だけ拡径した環状の後端部１３４とからなる。なお、第１及び第２ベローズ１０６、１０８は、略同一形状に形成され、その先端部１３２及び後端部１３４が開口すると共に、前記先端部１３２が前記後端部１３４に対して小径で形成される。

このような第１及び第２ベローズ１０６、１０８は、一般的に、素材となる樹脂製材料を溶解させて筒状の金型に押し出し、前記金型の内部に流体を吹き込むことによって前記素材を金型の内壁面に押し付けて固化させるブロー成形によって形成される。

蛇腹部１３０は、半径外方向に断面略三角形状に突出した凸部１３６と、前記凸部１３６と隣接し、半径内方向に断面略三角形状に窪んだ凹部１３８とを有し、複数の凸部１３６及び凹部１３８が交互に連続的に設けられている。この蛇腹部１３０は、ブロー成形の特性上、その内部に導入された素材の一部が圧力流体によって半径外方向へと押圧されると共に、残りの素材が半径内方向に残存するように形成される。この場合、半径外側となる凸部１３６の肉厚Ｔ１と比較して半径内側となる凹部１３８の肉厚Ｔ２が若干だけ大きくなるように形成されている（図３中、Ｔ１＜Ｔ２）。

この第１及び第２ベローズ１０６、１０８は、図２及び図４に示されるように、その先端部１３２が第１及び第２連結部材８８、１００側、後端部１３４が弁座７０側となるように弁孔６８の第１及び第２大径部７４、７６にそれぞれ配設される。この際、第１及び第２ベローズ１０６、１０８は、第１及び第２大径部７４、７６に設けられた固定部材８０及びエンドカバー９６の内周面に対して非接触に配設される。そして、円筒状の先端部１３２が、第１及び第２連結部材８８、１００の鍔部１２８とシールリング１２０が装着された第１及び第２連結部材８８、１００の外周面との間で保持される。

また、第１及び第２ベローズ１０６、１０８は、先端部１３２と蛇腹部１３０との接合部位がロッド７８のフランジ１１６の端面に当接して保持される。すなわち、上述した先端部１３２は、第１及び第２連結部材８８、１００の鍔部１２８によって半径方向への変位が規制され、フランジ１１６によって軸線方向への変位が規制されている。

一方、第１及び第２ベローズ１０６、１０８の後端部１３４は、蛇腹部１３０の端部に対して軸線方向に略直角に折曲され、その内周側にはシールリング１２０が配設される。そして、第１ベローズ１０６の後端部１３４は、シールリング１２０を内部に収容した状態で固定部材８０の取付部８２によってハウジング５２との間に挟持され、第２ベローズ１０８の後端部１３４は、シールリング１２０を内部に収容した状態でエンドカバー９６の端部によってハウジング５２との間に挟持される。

すなわち、第１及び第２ベローズ１０６、１０８は、その先端部１３２が第１及び第２連結部材８８、１００を介してロッド７８に支持され、後端部１３４がハウジング５２に対して固定されているため、前記ロッド７８と共に前記先端部１３２のみが自在に変位し、それに伴って、蛇腹部１３０が伸縮するように変形する。

駆動力伝達機構５８は、駆動部５４の駆動軸１４０に固定される駆動ギア１４２と、該駆動ギア１４２に噛合される中間ギア１４４と、前記中間ギア１４４に噛合され、前記駆動部５４からの回転駆動力をロッド７８を含む弁機構５６へと伝達するメインギア１０４とから構成される。中間ギア１４４は、駆動ギア１４２に噛合される大径歯部１４４ａと、メインギア１０４に噛合される小径歯部１４４ｂとを有し、ハウジング５２に支軸１４５を介して回転自在に支持される。

メインギア１０４は、第１連結部材８８の軸部１２６に回転自在に保持され、その外周面に沿って設けられた歯部が中間ギア１４４の小径歯部１４４ｂに噛合されると共に、ハウジング５２に臨む下面には、円筒状の筒体９４がボルト１４６を介して連結されている。

この筒体９４は、第１大径部７４の内部に挿入され、その内周面には固定部材８０の雄ねじ９２に螺合されるねじ部を有する。そして、筒体９４は、固定部材８０に対する螺合作用下に軸線方向に沿って自在に変位する。すなわち、第１連結部材８８、ロッド７８、メインギア１０４及び筒体９４が同軸上となるように設けられる。

また、筒体９４の下部には、下方に向かって突出したストッパピン１５０が設けられ、該筒体９４が駆動部５４の回転作用下に回転した際、第１大径部７４に設けられたストッパブロック１５２によって前記ストッパピン１５０が係止される。これにより、ストッパピン１５０及びストッパブロック１５２とからなるストッパ機構が、筒体９４が第１大径部７４の最下点位置において、前記筒体９４の回転を阻止して該筒体９４が所定の最下点位置より下方に変位することを防止している。

このように、駆動部５４の駆動作用下にメインギア１０４が回転することにより、固定部材８０に螺合された筒体９４が前記メインギア１０４と共に軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って変位し、該メインギア１０４を保持している第１連結部材８８が軸線方向に沿って変位する。その結果、第１連結部材８８に連結されたロッド７８、第２連結部材１００がハウジング５２の内部を軸線方向に沿って変位することとなる。

本発明の実施の形態に係る流量制御弁５０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。なお、図２に示される流量制御弁５０の弁閉時は、ロッド７８に設けられた弁部１１０が弁座７０に着座し、入口ポート６０と出口ポート６２との連通が遮断されることによって流体の流通が遮断されている。

この入口ポート６０と出口ポート６２との連通が遮断された弁閉状態から、流量制御弁５０を弁開させる場合は、先ず、駆動部５４を回転駆動させ、駆動軸１４０の回転作用下に駆動ギア１４２、中間ギア１４４を順次回転させてメインギア１０４へと回転駆動力を伝達させる。そして、このメインギア１０４と共に筒体９４が回転することにより、該筒体９４が螺合された固定部材８０に沿って上方（矢印Ａ方向）へと変位する。なお、メインギア１０４は、ロッド７８に連結された第１連結部材８８に対して相対変位自在に支持されているため、前記メインギア１０４及び筒体９４が回転した場合でも前記第１連結部材８８が回転することなく軸線方向に沿ってのみ変位する。

そして、筒体９４の上昇に伴って第１連結部材８８を介してロッド７８が上昇し、弁部１１０が弁座７０から離間することにより、入口ポート６０と出口ポート６２とが、前記弁部１１０と弁座７０との間の間隙を介して連通する（図４参照）。この入口ポート６０から導入された流体（例えば、純水）は、弁孔６８の内部を通じて出口ポート６２から導出される。

この場合、図４に示されるように、第１ベローズ１０６は、先端部１３２がロッド７８と共に上方（矢印Ａ方向）へと変位するため、後端部１３４に対して伸張するように変形すると共に、弁孔６８を構成する小径部７２と連通した前記第１ベローズ１０６の内部に流体が導入される。

一方、第２ベローズ１０８は、先端部１３２がロッド７８と共に上方（矢印Ａ方向）へと変位するため、その後端部１３４に対して縮むように変形し、前記小径部７２に連通した前記第２ベローズ１０８の内部に流体が導入される。換言すれば、第１及び第２ベローズ１０６、１０８には、その内壁面に対して半径外方向に向かって流体の圧力が付与されている。

また、第１及び第２ベローズ１０６、１０８の後端部１３４には、ハウジング５２との間にシールリング１２０が装着されているため、前記第１及び第２ベローズ１０６、１０８の外部に流体が漏出することが阻止される。

そして、駆動部５４をさらに回転駆動させて筒体９４を同一方向に回転させると、ロッド７８の上方（矢印Ａ方向）への変位によって、弁部１１０と弁座７０との間隙が該弁部１１０のテーパ面１１４に沿って徐々に増大するため、該間隙を通じてより多量の流体が出口ポート６２へと導出される。すなわち、テーパ面１１４を有する弁部１１０によって流体の流量制御が容易になされる。

一方、弁部１１０が弁座７０から離間した弁開状態から流体の流量を絞る場合には、駆動部５４に対する電気信号の特性を前記とは逆転させ、該駆動部５４を前記とは反対方向に回転駆動させる。そして、駆動部５４から駆動ギア１４２、中間ギア１４４、メインギア１０４へと回転駆動力が伝達され、前記メインギア１０４と共に筒体９４が回転することにより該筒体９４が固定部材８０に沿って下方（矢印Ｂ方向）へと変位する。

そして、筒体９４の下降に伴って第１連結部材８８を介してロッド７８が下降し、弁部１１０が弁座７０に対して接近するため、前記弁部１１０と弁座７０との間の間隙が小さくなり、入口ポート６０から出口ポート６２へと流通する流体の流量が減少する。この場合、第１ベローズ１０６は、先端部１３２がロッド７８と共に下方（矢印Ｂ方向）へと変位するため、後端部１３４に対して縮むように変形すると共に、第２ベローズ１０８は、その先端部１３２がロッド７８と共に下方（矢印Ｂ方向）へと変位するため、その後端部１３４に対して伸張するように変形する。

最後に、駆動部５４をさらに回転駆動させて筒体９４を同一方向に回転させると、ロッド７８の下方向への変位によって、弁部１１０が弁座７０に着座して入口ポート６０と出口ポート６２との連通が遮断され、流体の流通が遮断された弁閉状態となる（図２参照）。

以上のように、本実施の形態では、弁機構５６を構成するロッド７８の両端部に、蛇腹部１３０を有する第１及び第２ベローズ１０６、１０８を設け、その先端部１３２を前記ロッド７８で保持し、後端部１３４をハウジング５２に固定することにより、前記ハウジング５２の弁孔６８に導入される流体が前記第１及び第２ベローズ１０６、１０８の内部へと導入され、弁孔６８の外部に漏出することが防止される。この第１及び第２ベローズ１０６、１０８は、ハウジング５２の弁孔６８に対して非接触に配置されているため、該第１及び第２ベローズ１０６、１０８がロッド７８の変位作用下に伸縮した場合にも、前記弁孔６８の内周面に対して摺動変位することがなく、ロッド７８を迅速且つ円滑に変位させて弁部１１０による流量制御を円滑に行うことができる。

また、ロッド７８の両端部側に一組の第１及び第２ベローズ１０６、１０８を設けているため、ハウジング５２内において前記ロッド７８を軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って容易にバランスさせることができるため、該ロッド７８を変位させる際の駆動部５４の駆動力を低減させることができ、それに伴って、該ロッド７８に駆動力を伝達する筒体９４及び固定部材８０のねじへの負荷を軽減することができる。

さらに、例えば、ロッド７８の外周部位にパッキンを設け、該パッキンをハウジング５２の弁孔６８に当接させて摺動変位させてシールを行う場合、前記弁孔６８との摺動抵抗によってパッキンが摩耗して塵埃等が発生する懸念があると共に、何らかの理由で流体中に異物等が混入していた場合、前記パッキンと前記弁孔６８との間に前記異物が挟み込まれ、該パッキンの摩耗が促進されてシール性が低下してしまうこととなる。

これに対して、上述した流量制御弁５０においては、パッキンの代わりに設けられた第１及び第２ベローズ１０６、１０８が、弁孔６８に対して摺動変位することがないため、前記第１及び第２ベローズ１０６、１０８の摩耗を抑制することができると共に、摺動変位に伴う塵埃等の発生が阻止される。また、弁孔６８内に流通する流体に異物等が混入していた場合でも、第１及び第２ベローズ１０６、１０８と前記弁孔６８とが非接触であるため、前記異物の挟み込みが防止され、それに伴う第１及び第２ベローズ１０６、１０８の摩耗もないため、該第１及び第２ベローズ１０６、１０８によるシール性が好適に維持される。

その結果、第１及び第２ベローズ１０６、１０８を含む弁機構５６の耐久性が低下することがなく長寿命化を図ることができ、上述したパッキンを用いた場合に懸念される発生した塵埃等が流体内に侵入してしまうという懸念も回避されると共に、前記流体内に異物等が混入した場合でも該流体のシール性が低下することなく維持される。

さらにまた、弁部１１０を有するロッド７８の両端部に、第１及び第２連結部材８８、１００をそれぞれ螺合して連結することにより、ハウジング５２の弁孔６８に対して予め芯出しされている第１及び第２連結部材８８、１００を介して前記ロッド７８を簡便に同軸上に配置することができる。そのため、ハウジング５２の弁座７０とロッド７８との軸心が一致した状態に配置され、前記ロッド７８を変位させることによって前記弁部１１０と弁座７０との間を流通する流体の流量を高精度に制御することができる。

換言すれば、ハウジング５２の内部にロッド７８を配置し、第１及び第２連結部材８８、１００と連結させることによって、弁部１１０と弁座７０とが同軸上に配置されるため、前記弁部１１０を含むロッド７８と弁座７０との位置決めを行う必要がなく、弁機構５６を含む流量制御弁５０の組付工数の削減を図ることができる。

またさらに、ロッド７８は、その上部に形成された連結軸１１８ａを介して駆動力伝達機構５８のメインギア１０４を支持した第１連結部材８８に連結されているため、前記駆動力伝達機構５８を通じて伝達される駆動力によって前記ロッド７８を迅速に変位させることができる。そのため、ロッド７８に設けられた弁部１１０を変位させることによる流量制御の応答性を向上させることができる。

さらに、ハウジング５２の弁孔６８に導入された流体が、第１及び第２ベローズ１０６、１０８の内部に導入される構成としているため、前記流体の圧力が前記第１及び第２ベローズ１０６、１０８の内壁面に対して付与され、ブロー成形によって形成された蛇腹部１３０を構成する凸部１３６に対して肉厚の大きな凹部１３８で前記圧力を好適に受圧することができる。その結果、流体の圧力によって第１及び第２ベローズ１０６、１０８の蛇腹部１３０が変形することが抑制され、該蛇腹部１３０に対する負荷が軽減されるため前記第１及び第２ベローズ１０６、１０８の耐久性を向上させることが可能となる。

また、上述した実施の形態に係る流量制御弁５０においては、ロッド７８に対して弁部１１０を中心として一組の第１及び第２ベローズ１０６、１０８を設ける構成について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、図５に示されるように、流量制御弁１７０において、ロッド１７２の上端部側のみに単一のベローズ１７４を設けるようにしてもよい。なお、この場合、ロッド１７２の下端部は、ハウジング１７６に設けられたガイド孔１７８に対して軸線方向に沿って変位自在に支持される。

このような構成を採用することにより、ベローズ１７４を含む弁機構１８０の構造を簡素化して部品点数の削減を図ることができると共に、前記弁機構１８０における組付工数の削減を図ることが可能となる。

次に、参考例に係る流量制御弁２００を図６及び図７に示す。なお、上述した実施の形態に係る流量制御弁５０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。

この参考例に係る流量制御弁２００では、ロッド２０２に保持される第１及び第２ベローズ２０４、２０６が、その先端部２０８を互いに対向するように前記ロッド２０２の弁部１１０側に配置されると共に、その後端部２１０が互いに離間するように弁孔２１２の両端部側に配置される点で、本実施の形態に係る流量制御弁５０と相違している。

この流量制御弁２００では、ハウジング５２の内部に挿通されるロッド２０２が、弁部１１０を有するメインロッド２１４と、前記メインロッド２１４の上部に連結され、駆動力伝達機構５８を構成するメインギア１０４を支持する第１サブロッド２１６と、前記メインロッド２１４の下部に連結され、エンドカバー９６の挿通孔１０２に保持される第２サブロッド２１８とからなる。

メインロッド２１４の外周面には、弁部１１０から下方に向かって徐々に縮径するようにテーパ面１１４が形成され、第１サブロッド２１６の臨むメインロッド２１４の上部には、半径外方向に拡径したフランジ１１６を介して突出した連結軸２２０が形成される。この連結軸２２０には、第１サブロッド２１６が連結される。また、第２サブロッド２１８に臨むメインロッド２１４の下部には、該第２サブロッド２１８側（矢印Ｂ方向）に向かって開口した孔部２２２が形成される。

このフランジ１１６の端面には、第１ベローズ２０４の先端部２０８が挿入されて保持される。

第１サブロッド２１６は、略同一直径からなる軸状に形成され、その下端部が孔部に螺合されるメインロッド２１４の連結軸２２０に連結される。これにより、第１サブロッド２１６とメインロッド２１４とが同軸上に連結されることとなる。また、第１サブロッド２１６は、固定部材８０に装着されたキャップ２２４の孔部に変位自在に保持され、その上端部には、メインギア１０４が回転自在に支持される軸部１２６が形成される。

第２サブロッド２１８は、略同一直径からなる軸状に形成され、その上端部にはメインロッド２１４の孔部２２２に螺合される連結軸２２６を有する。すなわち、第２サブロッド２１８は、連結軸２２６を介してメインロッド２１４と同軸で連結され、第１及び第２サブロッド２１８とメインロッド２１４とが同軸となるように連結される。

一方、ハウジング５２を貫通する弁孔２１２は略同一直径からなり、その内部に円筒状のガイド体２２８が装着される。このガイド体２２８は、軸線方向に沿った略中央部に半径内方向に突出した弁座２３０と、前記弁座２３０に対して上部側（矢印Ａ方向）に設けられ、入口ポート６０から導入された流体を前記ガイド体２２８の内部に導入する導入口２３２と、前記弁座２３０に対して下部側（矢印Ｂ方向）に設けられ、前記ガイド体２２８に導入された流体を外部に導出する導出口２３４とを有する。

また、ガイド体２２８の外周面には、軸線方向に沿って所定間隔離間して複数のシール部材２３６が設けられ、前記シール部材２３６が弁孔２１２の内周面に当接することにより、前記ガイド体２２８とハウジング５２との間からの流体の漏出を防止している。すなわち、メインロッド２１４、第１及び第２サブロッド２１６、２１８からなるロッド２０２は、ハウジング５２の内部に配設されたガイド体２２８の内部を軸線方向に沿って変位自在に設けられている。

弁機構５６を構成する第１ベローズ２０４は、第１サブロッド２１６の外周側に配設され、その先端部２０８がメインロッド２１４の連結軸２２０に保持され、後端部２１０がハウジング５２の上部に設けられた固定部材８０の端部と、該固定部材８０の内部に設けられたキャップ２２４との間に挟持されている。

第２ベローズ２０６は、第２サブロッド２１８の外周側に配設され、その先端部２０８が前記第２サブロッド２１８の連結軸２２６に挿通され、外周側がメインロッド２１４の下端部に形成されたフランジ１１６に挿入されて保持される。また、第２ベローズ２０６の後端部２１０は、ハウジング５２の下部に装着されたエンドカバー９６とガイド体２２８の端部との間に挟持されている。

このように構成される流量制御弁２００では、駆動部５４の駆動作用下にメインロッド２１４の弁部１１０が弁座２３０から離間することによって入口ポート６０から導入された流体が導入口２３２を通じてガイド体２２８の内部に導入され、前記弁部１１０と弁座２３０との間の間隙を通じて導出口２３４へと流通する。この際、流体は、第１及び第２ベローズ２０４、２０６の外周面とガイド体２２８の内周面との間に流入し、該第１及び第２ベローズ２０４、２０６に対して半径内方向に向かって流体の圧力が付与される。そして、ガイド体２２８の導出口２３４から導出された流体が出口ポート６２を通じて導出される。

また、上述した参考例に係る流量制御弁２００においては、ロッド２０２に対して弁部１１０を中心として一組の第１及び第２ベローズ２０４、２０６を設ける構成について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、図８に示されるように、流量制御弁２４０において、上方に配置されるサブロッド２４２側のみに単一のベローズ２４４を設けるようにしてもよい。なお、この場合、サブロッド２４２の連結されたメインロッド２４６の下端部は、ハウジング２４８のガイド孔２５０に対して軸線方向に沿って変位自在に支持される。

このような構成を採用することにより、ベローズ２４４を含む弁機構２５２の構造を簡素化して部品点数の削減を図ることができると共に、流量制御弁２４０の組付工数の削減を図ることが可能となる。

本発明に係る流量制御弁は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

本発明の実施の形態に係る流量制御弁を示す一部省略概略構成図である。図１の流量制御弁における要部拡大縦断面図である。図２の流量制御弁における弁機構を構成する第１及び第２ベローズの単体縦断面図である。図２の流量制御弁の弁開状態を示す要部拡大縦断面図である。図２に示す流量制御弁の変形例を示す要部拡大縦断面図である。参考例に係る流量制御弁を示す一部省略概略構成図である。図６の流量制御弁における要部拡大縦断面図である。図７に示す流量制御弁の変形例を示す要部拡大縦断面図である。従来技術に係る流量制御弁の全体断面図である。

符号の説明

５０、１７０、２００、２４０…流量制御弁
５２、１７６、２４８…ハウジング５４…駆動部
５６…弁機構５８…駆動力伝達機構
６０…入口ポート６２…出口ポート
６８、２１２…弁孔７０、２３０…弁座
７８、１７２、２０２…ロッド８０…固定部材
８８…第１連結部材９４…筒体
１００…第２連結部材１０４…メインギア
１０６、２０４…第１ベローズ１０８、２０６…第２ベローズ
１１０…弁部１２８…鍔部
１３０…蛇腹部１４２…駆動ギア
１４４…中間ギア１７４、２４４…ベローズ
１７８、２５０…ガイド孔２１４、２４６…メインロッド
２１６…第１サブロッド２１８…第２サブロッド
２２８…ガイド体２４２…サブロッド

Claims

流体が導入・導出される一組のポートと、前記ポートと連通して前記流体が流通する弁孔と、前記弁孔に臨む弁座とを有するハウジングと、
前記弁孔に沿って変位自在に配設され、前記弁座に着座自在な弁部を有するロッドと、
前記ロッドの端部に連結され、前記弁孔に臨んで前記ハウジングに対して変位自在に支持されるガイド部材と、
前記弁部を中心として前記ロッドの両端部側に一組設けられ、且つ、前記ハウジングと前記ロッドとの間に保持され、該ロッドの変位作用下に軸線方向に沿って伸縮自在なベローズと、
を備え、
前記弁部が前記ロッドの軸線方向に沿った略中央部に設けられ、前記ガイド部材の端部には、前記ロッド側に向かって環状に突出した鍔部を備え、環状に突出した前記鍔部の内周面と前記ロッドの端部の外周面との間に前記ベローズの端部が挿入され保持されると共に、前記弁座を含む弁孔と前記ガイド部材とが同軸上に配置され、前記ベローズが、前記弁孔内において前記弁部及び弁座側に向かって開口することを特徴とする流量制御弁。
請求項１記載の流量制御弁において、
前記ガイド部材は、前記ロッドの両端部側に一組設けられることを特徴とする流量制御弁。
請求項１又は２記載の流量制御弁において、
前記ベローズは、一端部が前記ロッドの端部側に保持され、他端部が前記ハウジングに保持され、前記弁孔の内壁面に対して非接触に配置されることを特徴とする流量制御弁。