【発明の詳細な説明】
バルブ
本発明は、バルブ入口、バルブ出口、及びバルブ入口とバルブ出口の間のバル
ブハウジングを貫通する通路を備えた傾斜弁座バルブに関する。
バルブ、特に、円錐形の座面と、スピンドルに取り付けられて、バルブが閉じ
られた時に流れの方向に垂直に動かされる閉塞材とを有するストロークバルブは
その中を流れる流体に対して管路をふさぐためにしばしば用いられる。このよう
なバルブは、その高い抗力と、その結果、流れの偏向のせいで閉領域に発生する
流れの大きな損失のために不都合である。
傾斜弁座バルブは、これらのまっすぐな弁座のバルブが発展した状態を代表し
ている。ここで、弁座はその対称軸がスピンドル軸と平行して延びる円錐の傾斜
部分である。弁座と閉塞材との傾斜した配置は抗力の減少にかなり効果があるだ
ろう。しかし、スピンドルが管軸に対して斜めに配されている場合、このバルブ
はストロークが大きく、その結果操作性が損なわれるために不都合である。スピ
ンドル軸と管軸とが直角に配されている傾斜弁座バルブでは、必要な面圧力が全
領域に及ぶわけではないため、閉塞材の両側の間の大きな差圧が、面圧力の不均
衡な分布のせいで弁座のところで漏れを生じさせる。このような傾斜弁座バルブ
では、閉塞材のスピンドルへの偏心した配置は、ピンのような固定材を使って回
転に対して余分の取り付けを必要とする。
DE-A-43 42 025とDE-A-36 09 772とから、密閉の問題に関して最適化した傾斜
弁座バルブが公知である。閉塞材に接続されているスピンドル軸を弁座面により
形成され、スピンドル軸の方向に張り出している平面の中心に対して偏心させて
配置することによって、弁
座面に加わるスピンドルの力により生じるの面圧力の均衡が達成されている。ス
ピンドル軸は、閉塞材の、スピンドルに最も近い（上側）部分の方へ移されてお
り、スピンドルの力の加圧のポイントは、その有効方向が、閉塞材の中心平面と
、弁座面と、閉塞材に垂直に加わる圧力成分とのこれらの交差する直線により形
成される三角形の中で交差する複数の弁座面に対して垂直な線と交差するように
配置されている。
閉塞材における力関係の研究は、この実施例ではさらに、最大圧力ＦpGが密閉
面の一点において相殺される最大差圧ΔｐGが存在し、その結果漏れが発生する
ということを明らかにする。スピンドルの力を増大させることはわずかな改善に
終わるだろう。しかし、スピンドルの力の増大はスピンドル及びバルブハウジン
グの強さに制限される。
さらに、一方では、ほとんど垂直な、かなり急峻な傾きの弁座を持つバルブを
使い、また他方では、円錐の軸線がスピンドル軸の方に傾斜している円錐形の弁
座を持つバルブを使うことにより、最大圧力ＦpGを増大させる可能性が知られて
いる。急峻な傾きの座面は、バルブを開けると、戻り止め効果のせいで弁板が動
かなくなって、壊さずに開くことができなくなるかもしれないという点で不都合
である。傾斜させた円錐形の弁座の実施例では、これらのバルブで抗力がいくぶ
ん大きくなるように、単に浅い楕円形の流れの断面が達成されている。
DE-A-24 30 537から、バルブハウジングの通路を横切って移動すすることが可
能なくさび形閉塞材を持った傾斜弁座バルブが公知である。閉塞材の傾き面は通
路に形成され、連続した玉縁状のバルブ密閉面を有する弁座に押し付けられて密
閉する。バルブハウジングはくさび形閉塞材用のガイドを含み、これによってバ
ルブ密閉面に
押し付けられた時に、閉塞材を通路の長さ方向に偏向させられなくなるのを防ぐ
。これは、バルブハウジングのための機械加工の工程を増やし、バルブのコスト
を上昇させる。
本発明の目的は、バルブ、特に、かなり簡単な構成でありながら、バルブハウ
ジングの通路を確実に密閉する傾斜弁座バルブを提供することにある。
バルブ入口、バルブ出口及びバルブ入口からバルブ出口までバルブハウジング
を貫通する通路を有するバルブハウジングと、
通路の中に設けられ、密閉面を含む弁座と、
密閉面との接触によって通路を閉塞するために、少なくとも一部が弁座の中へ
、弁座が配されている平面に鋭角をなして延びている方向に沿って移動され得る
閉塞材とを含む本発明のバルブの提供によって目的は解決される。
本発明のこのバルブは、弁座のバルブ密閉面の形が球面であるという理由で特
徴付けられる。
この弁座のバルブ密閉面の球面形状は閉塞材と弁座との間の線型接触を引き起
こす。実際は、閉塞材が、球根状，球面状、即ち凸面状のバルブ密閉面との線型
接触によって通路を閉塞するために弁座の中に部分的に移動でき、従って、閉塞
状態においては少なくとも弁座を部分的に貫通し、弁座の下が切り取られており
、行き渡っている圧力が閉塞材をさらに弁座に押し込む圧力に変換されるので、
確実に密閉される。
本発明の好ましい進展の結果、弁座のバルブ密閉面が（仮想）環状体にあり、
その表面の一部を形成している。この環状体は、環状体の中心軸が位置する中心
平面を含む。バルブ密閉面は、この中心平面の上下に位置する環状体の表面部分
により形成されているので、弁座の平面と中心平面とは、傾斜角が、特に１０度
から３０度の間、
好ましくは約２０度の鋭角をなして広がっている。
換言すれば、環状体はバルブ入口に向けられている下面と、バルブ出口に向け
られている上面とを含む。ここでバルブ密閉面は、上面と下面とにそれぞれ部分
的に位置し、また環状体の、上下の面の間の内側面の上の中心平面のレベルに部
分的に位置する仮想環状体の表面の数カ所によって形成されている。
好ましくは、環状体は特に円形か、でなけれは丸い断面を持つ円形又は長円形
の環状体である。閉塞材が移動していく方向に突出部として見られる環状体によ
って取り囲まれる領域は閉塞材の断面に等しい。これら２つの領域のレベルには
閉塞材の外表面と環状体の内表面とが密閉線に沿って接触している。このような
線型圧力は、面圧力よりも容易に高圧を実現する。それは本発明のバルブがとて
も簡単な構造でありながら確実に密閉する特徴を持っているからである。
本発明の好ましい実施例は、閉塞材の移動方向が通路の伸長方向に対して実質
的に直角の方向である。さらに、環状体が存在する平面が、通路の伸長方向に対
して環状体が鋭角の傾きをなして広がることが適切であろう。この傾き角は、好
ましくは３０度から６０度の間、特に４０度から５０度の間、そして好ましくは
実質的に約４５度である。
好ましくは、仮想環状体が断面が円形の長円形の環であって、閉塞材の移動方
向に対して、閉塞材が移動していく方向に見られる円形領域を取り囲むように傾
いているがゆえに、閉塞材は尖っているか、又は先が丸いか、又は斜めに切られ
た円錐体である。
本発明の好適な実施例は、弁座がバルブハウジングの一構成部分であって、バ
ルブハウジングを形成する際に作成される。代わりに、弁座はバルブハウジング
に挿入される別部材であってもよい。
さらに、本発明の好適な実施例では、バルブハウジングが、実質的にまっすぐ
な通路管部分と、これに実質的に直角な枝管部分とを有するＴ字管形である。閉
塞材は枝管部分に位置しており、通路管部分に側面から移動させられる。通路管
部分の内表面は、内側に突出した連続した環状面が形成され、通路管の中に突出
した玉縁状に延びている。この環状の突出した玉縁は、通路管部分の長手方向の
軸に対して４５度の角度をなし、従って、枝管部分の長手方向の軸とも４５度を
なしている。環状の突出した玉縁によって取り囲まれる領域の中心は、通路管部
分及び枝管部分の長手方向の軸の交点にに一致する。このことは、環状の突出し
た玉縁が、通路管部分と枝管部分との間の角部分に広がっていることを意味する
。
上述の仕様により形成されるバルブハウジングは、じか道バルブとコーナーバ
ルブとが同じバルブハウジングを用いて製造できるという点で好都合である。じ
か道バルブに関して、閉塞材とこれを動かす部品とが、通路管部分に移動させら
れるために枝管の中に位置する。このバルブハウジングをコーナーバルブに使用
した場合、閉塞材は通路管部分の一部分に位置して、通路管部分の他の部分と枝
管部分との間の角度の付いた流れを妨げるために、通路管部分のこの他の部分に
移動させられるであろう。従って、じか道バルブにおいては、バルブハウジング
の入口と出口とは、通路管部分の軸端により形成され、コーナーバルブのバルブ
ハウジングの入口と出口とは通路管部分の２つの軸端のいずれか、及び枝管部分
の軸端により形成される。
通路管部分の内表面の環状の玉縁状の突出は、玉縁形成のためのＴ字管の壁面
の部分的な変形により形成されるのが好ましい。このようなバルブハウジングに
おいては、従って外表面は、通路管部分の長手方向の軸と枝管部分の長手方向の
軸とに対して４５度の角度
で傾斜している連続したくぼみを持つ。バルブハウジングは、プラスチック材で
作られているのが好都合である。射出成型又は高圧成型が適切な製造方法であっ
て、後者では、内圧及び／又は外圧の発生によりブランクに所望の形状が与えら
れる。両方の方法は、通路管部分の内側、従って弁座とそのバルブ密閉面とを後
で機械加工する必要がなく、バルブハウジングと一緒に直ちに製造することがで
きるという点で好都合である。
本発明は、弁座が、弁座面として三次元的で凸面状に湾曲した座面を有するバ
ルブハウジングを含む。バルブの閉位置では、特にスピンドル又は他の動き部材
の末端に設けられている閉塞材は弁座をポジティブに、また非ポジティブにふさ
ぐ。
バルブ密閉面は、弁座の周りに環状に広がる仮想環状部材の表面域にある。仮
想環状部材は、流れの断面領域に位置する弁座の中心軸周りの回転平面に存在す
る円形又は楕円形の経路の（断面）領域を回転させることにより、又はこの中心
軸周りの回転によりつくりだされる。断面領域は、中心軸に面している縁におい
て凸面状をなし、その結果、中心軸に近い、環状部材の円周状の点の接線は、中
心軸にほぼ平行であり、回転平面からより遠い、環状部材の下側又は上側の円周
上の点の接線は、回転平面にほぼ平行である。環状部材の断面領域は円形又は楕
円の領域、また放物線又は双曲線で部分的に規定された領域が好適である。同様
に、多角形で形成され、回転平面から遠いその周縁部分が回転平面に対してわず
かに傾斜している直線で形成された領域であってもよい。中心軸に近い周縁部分
は部分円により形成され、回転平面に近い周縁部分は回転平面に対して傾斜が急
峻な直線により形成されている。
特に好適な実施例では、仮想環状部材はドーナツ型の外観を持ち、バルブ入口
とバルブ出口の間に延びる主たる流れ方向、即ち管軸に
対して鋭角α（環状部材傾斜角）をなして傾斜している。閉塞材は、閉位置にお
いて弁座のバルブ密閉面（ドーナツ型曲面）と線型接触する円錐台形であっても
よい。面接触に比べ、線型接触は面圧がかなり高く、座面は、接触面が小さいせ
いで、夾雑物の影響を受けにくい。
密閉線は、ドーナツ型曲面の周りに生成される線に対応している。この線は、
スピンドルに近い、第１の（上側の）線生成ポイントと、スピンドルから遠い、
第２の（下側の）線生成ポイントとを備えている。垂直断面では、環状部材は第
１の（上側の）断面領域と第２の（下側の）断面領域とを持つ。第１の線生成ポ
イントは上側の断面領域の第１の円周の部分に存在し、この部分は第１の交点と
接線上の第１の点の間に広がっている。第１の交点は、上側の断面領域の、閉塞
材の流入側に加わる圧力の有効方向に延びている第１の直径と第１の円周とのス
ピンドル側（上側）の交点である。接線上の第１の点は、内側の凸状面の接線と
の第１の接点であり、この接線はスピンドル軸と平行に延びている。第２の線生
成ポイントは下側の断面領域の第２の円周の部分に存在し、この部分は第２の交
点と第２の接線とを連結する。第２の交点は、回転平面に存在する第２の直径と
第２の円周との交点である。接線上の第２の点は、スピンドル軸と平行に延びて
いる、内側の凸状面の接線との第２の交点である。
このような弁座と弁板との配列によって、バルブの閉位置で、閉塞材が、弁座
の下側部分を差圧により生じる圧力Ｆpの方向に切り取り、その結果、嵌め込み
がこの部分における自動密閉である。閉塞材の全体は、スピンドル軸に垂直なス
ピンドルガイドにあるバルブの下側の部分により支持されているので、圧力Ｆp
は閉塞材の上側の部分を弁座から離れる方へ押さない。従って、閉塞材は、スピ
ンドルの軸方向のいかなる能動的な力を借りなくても安定している。能動的なス
ピンドル力Ｆsは、弁座と閉塞材との間に結果として生じる面圧に影響を及ぼす
追加の圧力を加えなくても密閉面の全体に分布するであろう。
閉塞材に加えられる力の研究は、密閉線が、第１の（上側の）接線上の点と、
２つの断面領域の第２の（下側の）接線上の点との間に延びていることが理想的
であることを明らかにする。
弁板密閉面としてのくぼんだ板縁面を持つディスク状の弁板は、閉位置におい
て弁座とポジティブにまた非ポジティブに接触し、流入側の弁板前側が、仮想環
状部材の回転面に対して鋭角β（板傾斜角）をなして配置され、閉塞材としても
また適している。弁板の輪郭はバルブの閉位置において、弁板の前側が、密閉面
を限る密閉縁（密閉線）により規定されるように設計されている。
密閉面に作用する摩擦力と一緒に、上側の線生成ポイントへのスピンドル軸の
位置変更は、密閉面の上側の部分に生じるモーメントの補正に顕著な効果がある
。
閉塞材の本発明の形状は、動き部材の側から、特にスピンドル側から弁座への
閉塞材の円滑な挿入を考慮しており、閉の状態で、閉塞材は弁座のどの点におい
てもしっかりと密閉する。仮想環状部材の傾斜は、円形又は楕円形の流れの断面
領域が獲得されるので、バルブにおける抗力を減少させる。仮想環状部材の湾曲
表面はバルブの流量を増す。即ち抗力が小さい。
他の利点は、弁板の下側の部分の力は、座面の上側の部分の対抗まさつ力に常
に打ち勝つほど十分に強く、弁板を最適の位置に保つから、弁板が弁座に自動的
にセンタリングされるという点にある。
要約すると、球根状にふくらんだ、球面の、凸面状の弁座面、特にドーナツ型
曲面の部分面によって、円錐状の弁座面を持つストロ
ークバルブよりも密閉性がかなり高いということに注目すべきである。さらに、
ほぼ一定の円形通過断面を有する流れ性の良いハウジング通路を設計することが
できる。
従って、本発明は、流入バルブ入口と流出バルブ出口を有するバルブハウジン
グのあるバルブに言及している。バルブハウジングは弁座と、スピンドルの末端
に配置された閉塞材とを備える。閉塞材は、閉位置において、弁座のバルブ密閉
面とポジティブにまた非ポジティブに接触する。弁座は、バルブ密閉面として、
三次元的に凸面状の座面を有する。換言すれば、バルブ密閉面は、中心軸を持ち
、弁座の周りに環状に広がる仮想部材（環状部材）の面に存在する。これは、バ
ルブ入口とバルブ出口との間の主たる流れ方向に対して鋭角α（環状部材傾斜角
）をなして傾斜している。環状部材の表面はドーナツ型球面がふさわしい。
本発明の好適な実施例では、スピンドルはスピンドル軸に垂直、即ち管軸に沿
った主たる流れの方向に直角の方向に動かされ、そこで、バルブの閉位置におい
て、閉塞材はバルブ密閉面と少なくとも線型接触を持ち、少なくとも一つの密閉
線を持つ環状部材の内側の凸状面の周りの生成線に接し、この生成線の上に、ス
ピンドルに近い第１の生成線ポイントと、スピンドルから遠い第２の生成線ポイ
ントが位置する。第１の生成線ポイントは、環状体の第１の断面領域の第１の円
周の部分に存在し、この部分は第１の交点と第１の接線ポイントとの間に広がり
、第１の交点は、圧力Ｆpの有効方向に広がる第１の断面領域の第１の直径と第
１の円周部分とのスピンドル側の交点である。そして第１の接線ポイントは、第
１の接線の内側の凸状面との第１の接点であり、接線はスピンドル軸に平行に延
びている。第２の生成線ポイントは、環状部材の第２の断面領域の第２の円周の
部分に存在し、この部分は第２の交点と第２の接線と
を連結し、第２の交点は、凸状面の内側において、中央平面に存在する下側の断
面領域の第２の直径と第２の円周との交点である。そして第２の接線ポイントは
、スピンドル軸と平行に広がる、内側の凸状面の第２の接線の交点であり、流入
側の閉塞材前面に、バルブ入口（１１）とバルブ出口（１２）との差圧Δｐによ
り引き起こされる圧力Ｆpが法線の方向に加わる。
閉塞材は、特に閉側の外形が凸状の円錐体又は先端を切った円錐体が好ましい
。
代わりに、くぼんだ板縁面を有するディスク状の弁板によって、閉側に弁板密
閉面としての閉塞材が形成され、密閉線は、流入側に位置する弁板密閉面の密閉
線であり、弁板密閉面は流入側の弁板側面（弁板前側）を規定しており、その結
果、弁板前側は環状部材の回転面に対して鋭角β（板傾斜角）で傾斜し、この面
は回転軸に直角である。好都合に、密閉線及び／又は密閉縁は環状部材の凸面状
の内側面の周りに延びる生成線に接すると規定されており、この線はスピンドル
に近い第１生成線ポイントと、スピンドルから遠い第２生成線ポイントとの間に
延びている。ここで第１生成線ポイントは第１接線ポイントであり、第２生成線
ポイントは第２接線ポイントである。
スピンドル軸は中心からはずれているのが好ましく、第１生成線ポイントの方
にずれているのが好ましい。
本発明の他の局面は、特にドーナツ型局面を有する傾斜弁座バルブの取り付け
部品を製造する方法の提供にあり、この方法によれば、取り付けハウジングを、
複雑な幾何学で、低コストで、簡単な方法で、短い製造期間（周期）に組み立て
られ、狭い許容誤差内の高い再現率を考慮に入れる。
今まで、取り付け部品とバルブとは、成形又はリフォーミング方
法と機械加工法との組み合わせで作られてきたので、弁座を後で成形しなければ
ならなかった。これらの従来の製造方法は、数ある理由の中でとりわけ、工程ス
テップ数がかなり多いせいで、また特に後での弁座の輪郭の機械加工のせいで、
時間を浪費するとともに出費がかさむ。
本発明のバルブは、ブランクとして用いる所定の形の管を、切断しない成形工
程で、一つのはめあい密閉面として、空間に凸面のあるはめあい面を持つ仕上が
り部品である取り付けハウジングに加工することにより、簡単な方法で作ること
ができる。
好適な製造方法は、複数の方法ステップを経て取り付けハウジングに最終の形
を与える高圧成形（ＨＰＦ：Ｈｉｇｈ−Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｆｏｒｍｉｎｇ）方
法である。本発明の方法を用いることにより、三次元的に凸面状の弁座面を持つ
傾斜弁座のあるバルブハウジングをも製造することができる。
ブランク管の内径は、取り付け部品の称呼幅に対応している。高圧成形方法は
、一方では、管がアルミニウム製の場合は壁面の厚さが２５．０ｍｍまでの管を
使用することができる一方、壁面の厚さｓが１．０〜１０．０ｍｍのブランクを
加工することができる。
本発明の他の利点は、バルブの管が、成形領域であってもほとんど元の壁面厚
さを持つ点であり、弁座の所定の弾力性しだいで壁面厚さをさまざまな寸法に合
わせることができる点である。
高圧成形（ＨＰＦ）の種々のプロセス制御によって、弁座面の領域において弁
座面が環状スプリングとして設計され得るように壁面の厚さを変化させることが
できるため、製造及び操作の許容誤差が柔軟に補正される。
高圧成形では、部品の寸法の安定性は、ツールの成形側面、即ち部品表面の圧
力のかからない側面からだけ提供される。弁座の寸法
の安定性は、有効成形圧力ｐi又はｐaと管の内径に対する鋳型の外径の比とによ
り実質的に影響され、その比は１より大きい。高圧成形（ＨＰＦ）において、ツ
ールに面する面、即ち仕上がり部品の圧力のかからない側の許容誤差はかなり小
さい。その上、狭い許容誤差内でのかなり厳密な再現性が得られる。
さらに、高圧成形（ＨＰＦ）は仕上がりハウジングをいかなる変形可能な（延
性）素材から成形することも許す。
変形による高度のひずみが弁座領域の加工硬化を引き起こし、かなり大きな耐
久力が弁座を磨耗から守るということが他の利点である。
本発明のバルブを製造する好適な製造方法によれば、密閉面は後処理を必要と
せず、可能な連接をハウジングに直接形成することができるので、バルブハウジ
ングを、素材の最適な使用と最小限の切断（弁板の製造）により、非常に短い製
造周期で作ることができる。３ステップのＨＰＦ法において、取り付けハウジン
グを製造する製造周期は３分もかからない。高圧成形（ＨＰＦ）を使用すること
で、でこぼこ（尖頭）を平らにすることによりとても滑らかな表面が見込まれ、
減少した抗力のために、開口のある取り付け部品の性能への明らかな効果が結果
として生じる。
凸面状の密閉面を持つ閉塞材を有するバルブに関して、弁板あるいは弁座の形
状はＣＮＣフライス盤及び総形フライス盤により形成される。必要ならば、精巧
な処理をほどこすこともできる。
閉塞材が弁座の中に配されたとき、即ちバルブが潜在的な閉位置のとき、スピ
ンドルがすえられる。そのために、閉塞材が定位置につけられたときに初めて、
スピンドルの位置を閉塞材に固定するボア（受入口）がドリルであけられる。又
はスピンドルが、すでにある閉塞材のボアにすえられ、調節される。
取り付けハウジング及びその中に配される閉塞材を有する取り付け部品を成形
する上述の方法は、ブランクとなる所定の管内径ｄR.iを有した管材が、切断の
ない成形によって、仕上がり部品を構成し、はめあい密閉面としての空間的にく
ぼんだはめあい座面を有する取り付けハウジングに加工される点に特徴がある。
ここで、取り付けハウジングは、好ましくは高圧成形プロセスの複数のステップ
によって仕上がり部品の形に仕上げられる。
本発明の方法が提供する有益な進歩において、ブランクを仕上がり部品に成形
するときに、ブランクの壁面の厚さが維持され、取り付けハウジングは、成形部
分においてさえブランクのほとんど元の壁面厚さを持ち、その壁面の厚さは、弁
座の所定の弾力性しだいで、座領域においてさまざまに調整可能である。
好ましくは、ブランクの変形が、特に環状スプリングの形をとって、弾力のあ
るはめあい座面をもたらす。
上述の方法によって製造された取り付け部品は、バルブハウジングと傾斜弁座
を有するストロークバルブである。都合のよいことに、バルブハウジングの大ま
かな外側輪郭を成形する第１の方法ステップにおいて、単一又は組み合わせツー
ル型枠におかれたブランクは通路部分と末端が閉じた枝（Ｔ部分）とを有するＴ
字部材に広げられ、ツール型枠を閉じた後、圧縮ダイスによりブランクの端面に
生成された成形圧力によってブランクは圧縮され、Ｔ字部分を形成すために、内
圧ｐiが同時に、ツールに設けられている開口にブランクを押し込む。続いて、
第２方法ステップにおいて、ツールダイスを用いて、Ｔ字部材の枝領域にある通
路の長さ方向へ横切るように貫通し、閉じられた末端（カバー）をＴ字部材の枝
部分から切りとることによって、バルブハウジングに仕上部品の輪郭が与えられ
る。そして、貫通領域の内部を形成する第３方法ステップにおいて、貫
通されたＴ字部材の枝部分と通路部分の開口端部分とに内部ツールとして挿入さ
れた内側輪郭形成ダイスを用いて、Ｔ字部材の外側に加えられた高い外圧Ｐaに
より、弁座の輪郭が形成される。
都合よく、内側の輪郭を形作る際、貫通領域、及び貫通されたＴ字部材の枝部
分の前の長手方向に内側輪郭形成ダイスを用いて弁座が形成され、バルブの周り
に延び、枝部分に対して斜めのバルブ密閉面が仮想環状部材の表面に存在する。
ブランクの壁面の厚さは１〜１０ｍｍが適しており、内側輪郭形成ダイスのダ
イス外径ｄs.aと管内径ｄR.iとの径の比が１より大きいのが好ましい。
以下に本発明の実施例を、図に関連付けて詳細に説明する。
図１は、ドーナツ型の弁座と弁板とを有する傾斜弁座バルブの垂直断面図、
図２ａは、ドーナツ型の弁座と弁板とを有する傾斜弁座バルブの他の実施例の
垂直断面斜視図、
図２ｂは、ドーナツ型の弁座と円錐形の閉塞材とを有する傾斜弁座バルブの他
の実施例の側断面図、
図３は、図２の閉塞材の側面図、
図４は、図２のストロークバルブの概要の垂直側断面図、
図５は、閉塞材に作用する力を図示した、図２のストロークバルブの概要の垂
直側断面図、
図６ａは、ブランクがＴ字部材に拡張される、ＨＰＦプロセスの第１番目の段
階を示す図、
図６ｂは、Ｔ字部材が貫通され、Ｔ字部材の閉鎖端が切断される、ＨＰＦプロ
セスの第２番目の段階を示す図、
図６ｃは、貫通されたＴ字部材に輪郭が与えられる、ＨＰＦプロセスの第３番
目の段階を示す図、
図７及び図８は、閉位置（図７）及び開位置（図８）の、じか道バルブの形を
とった本発明の他の実施例の図、
図９及び図１０は、バルブハウジングが図７及び図８のバルブハウジングと同
一である、閉位置（図９）及び開位置（図１０）の、コーナーバルブの形をとっ
た本発明の一実施例の図、
図１１から図１３は、バルブ密閉面の別の可能なデザインを示した、本発明の
バルブのさらに他の実施例の長手方向一部断面図である。
図１から図５に示した傾斜弁座バルブ１の実施例は、弁座５と、ハウジング２
の中に配されたスピンドル４の末端に取り付けられている閉塞材３により流体に
対して閉塞される流入側のバルブ入口１１及び流出側のバルブ出口１２とを有す
るバルブハウジング２を含む。図示された実施例において、スピンドル４はスピ
ンドル軸ＳＡに沿って、流れ方向ＳＲ、即ち管軸に直角に移動させられる。バル
ブ１の閉位置において、閉塞材３は球根状で球面の、即ち、弁座５の、凸状に出
っ張ったバルブ密閉面５０に接触する。バルブ密閉面５０は、弁座５の周囲に広
がり、表面がドーナツ型曲面６である仮想環状部材ＲＫに存在する。
ドーナツ型曲面６上の、点ＭＰ１、ＭＰ２、ＳＰ１、ＳＰ２、ＴＰ１、ＴＰ２
と、区域Ｕ１、Ｕ２、ＱＦ１、ＱＦ２とは、原点がドーナツ型曲面６の中央にあ
る仮想の座標系に関連する。座標系の軸は中心軸ＲＡと環状部材ＲＫの回転平面
、即ち中心平面ＲＥとに存在する。座標系では「上部」と「下部」とが、図１と
、図２ａ及び２ｂと、図４と図５とに示されている上向きのスピンドル延長部を
有するバルブ１の位置を表す。
ドーナツ型曲面６は鋭角α（環状部材傾斜角）をなして、バルブ入口１１とバ
ルブ出口１２との間に広がる流れの主方向ＳＲに向い
て傾いている。
流れの主方向ＳＲとドーナツ型曲面６の中心平面ＲＥとに取り囲まれた環状部
材傾斜角αは、０度から９０度、特に３０度から６０度、好ましくは４０度から
５０度の値であり、その結果、閉塞材３の閉領域において、流れの断面積は円形
又は楕円形である。
閉塞材３は、生成面３０（図２ａ参照）としてのくぼんだ板縁の面を有する弁
板３１、即ち頂点側が切り取られた円錐体３ａ（図２ｂ参照）の弁板３１、又は
一般化すると、くほみが生成された面を有する要素であってもよい。閉塞材３の
輪郭は、閉位置において、生成面３０が、少なくとも１つの密閉線３３に沿った
生成線６３に接触するように設計されている。この生成線は環状部材６の内側の
生成面６１に沿って延び、その生成線の上には、スピンドルに近い第１の（上側
の）接線ポイントＴＰ１を、第１の生成線ポイントＭＰ１として備え、スピンド
ルから遠い第２の（下側の）接線ポイントＴＰ２を第２の生成線ポイントＭＰ２
として備えている。
バルブ１の閉位置において、閉塞材の流入側前面３２の法線の方向に延びる圧
力Ｆpの成分が、閉塞材３１に加わる。この圧力Ｆpは、前面３２、即ちバルブ入
口１１と閉塞材の流出側後面３６、即ちバルブ出口１２との間の差圧Δｐの結果
生じる。
図１は、弁座５を持つ傾斜弁座バルブ１を示す図であって、バルブ入口１１と
バルブ出口１２は流れの方向ＳＲに延びる軸にあり、さえぎるもののないその通
路は、閉塞材３の閉領域の称呼幅に相当する。弁座５は、ドーナツ形表面の一部
に相当するバルブ密閉面５０を含む。
閉塞材の後面３６はバルブハウジング２に適応され、その結果、バルブ１が開
いたとき、後面はハウジングの内壁にポジティブに接触する。
閉塞材３は、スピンドル４の受入口３４の領域が強化され、即ち、形状が円板
状から、受入口３４を含む高密度ブロック３５にしだいになる。
図２ａは、閉塞材３の閉領域で開口径がしだいに小さくなっているドーナツ形
の弁座５と、互いに同軸状に配されたバルブ入口１１及びバルブ出口１２とを持
つ傾斜弁座の一例を示す図である。
閉側において、閉塞材３（図３参照）はディスク形状で、しかもくさび形状の
弁板であり、くぼんだ板縁面が弁板密閉面（図３の面３０参照）を形成している
。閉状態において、周方向に密閉面が延びている弁板は、弁座５のスピンドルに
近い上側部分にほぼ直線的に接し、弁座５のスピンドルから遠い下側部分に面接
触する。
閉塞材３は、スピンドルの横に、スピンドル４を受けとめるシャフトを形成す
る弧状の伸長部材３５の形をした補強材３５を有する。
図２ｂは、ドーナツ型局面の一部に相当する弁座５を備え、図２ａに示すよう
に、さらに、先端を切った円錐体３ａの形状の閉塞材３を閉塞側に備えた傾斜弁
座１の一例も示している。閉塞位置において、閉塞材３，３ａはドーナツ型球面
６の中に届き、接触線６３を形成するドーナツ型球面６の生成線６３と一致する
密閉線３３に沿って、流体に対してバルブ１を密閉する。
図４は弁板３１の輪郭の、密閉面３０及びハウジング２の弁座５の周りに環状
に延びる仮想（ドーナツ型）環状部材ＲＫ，６への依存関係を説明する図である
。全ての断面にわたって一定の壁面厚ｓを有するバルブハウジング２は、その方
法ステップが図６ａから６ｃに示されている、取り付けハウジングの製造方法を
用いて製造される。弁板前面３２は、環状部材ＲＫ，６の中央平面ＲＥに対して
鋭角β（板傾斜角）で傾いている。
バルブの閉位置において、弁板３１は、ドーナツ型球面６の生成
された内側面６１の周りに延びる生成線６３に、生成線63上に位置する、弁板密
閉面３０の前側密閉端３３、上側の第１の生成線ポイントＭＰ１、及び下側の第
２の生成ポイントＭＰ２で接する。
バルブ１の一側から他側までの縦断面には、環状部材ＲＫ，６の全体の断面領
域が形面（断面領域）ＱＦ１、ＱＦ２により形成されている。第１の断面領域Ｑ
Ｆ１は、中心軸ＲＡの上にあるスピンドルに近く、第２の断面領域ＱＦ２は中心
軸ＲＡから遠い。
第１の生成線ポイントＭＰ１は、第１の交点ＳＰ１と第１の接線ポイントＴＰ
１との間に広がる、第１の上側の断面領域ＱＦ１の第１の円周部分Ｕ１に位置し
ている。第１の交点ＳＰ１は、上側の断面領域ＱＦ１の、圧力Ｆpの有効方向に
延びる第１の直径ＤＭ１と円周Ｕ１とのスピンドル側交点ＳＰ１である。
第１の接線ポイントＴＰ１は接線ＴＧ１の、第１の断面領域ＱＦ１に含まれる
上側のドーナツ型球面部分の生成内側面６１との接点であり、接線はスピンドル
軸ＳＡの平行方向に延びている。
第２の生成線ポイントＭＰ２は、第２の、下側の断面領域ＱＦ２の第２の円周
部分Ｕ２に存在し、この部分は第２の交点ＳＰ２と第２の接点ＴＰ２とを連結し
ている。
第２の交点ＳＰ２は、生成線の内側に位置し、中央平面ＲＥに位置する、下側
の断面領域ＱＦ２の、第２の直径と円周部分Ｕ２との交点ＳＰ２である。
第２の接線ポイントＴＰ２は接線ＴＧ２の、第２の断面領域ＱＦ２に含まれる
下側のドーナツ型球面部分の内側面６１との交点であり、接線はスピンドル軸Ｓ
Ａの平行方向に延びている。
弁板３１は下側部分の弁座５の下を、圧力Ｆpの有効方向に切り取る。しかし
、弁座５の上側部分には、弁板３１が座面５０の上側の面にある。
図５に示した力の線図は、弁板３１が弁座５及びスピンドル４に加える力（Ｆp
，Ｆs）の相互作用を示している。
弁板３１における力関係の考察のために、力のふるまいを、簡単のために、直
線を用い、まさつ力は無視して説明する。弁板３１によって、圧力Ｆpの方向に
弁座５の下を切り取ることは、第１の支点を提供する第２の交点ＳＰ２と、さら
なる支点Ｃとしてのスピンドルガイド４１において閉塞材３を支持させる。した
がって、力Ｆ2.x，Ｆ2.y及びＦcが加わる。支持力Ｆcは、スピンドル軸ＳＡの軸
方向に向けて加わる圧力Ｆpへの反作用力である。
圧力Ｆpとスピンドル軸ＳＡは互いに鋭角をなして配置されているので、バル
ブ５は自動的に漏れを止め、即ち、閉塞材が第２の交点ＳＰ２及び支点Ｃにおい
て、有効なスピンドル力Ｆsなしで、軸方向に安定的に支持される。
スピンドルから遠く、スピンドル軸ＳＡの下の密閉面３０，５０の部分におい
て、閉塞材３に加わる圧力Ｆpは、第２の支持ポイントＳＰ２における力成分Ｆ2 .x
及びＦ2.yと、スピンドル軸ＳＡに直角に加わる支持力Ｆcと釣り合った状態に
ある。
弁板３１は弁座５の下側の部分において、支点ＳＰ２で支持され、またスピン
ドルガイド４１において、スピンドル軸ＳＡに対して直角な角度で支持されてい
るので、閉塞材３のスピンドルに近い部分は、スピンドル軸ＳＡの上の部分で圧
力Ｆpによって弁座５から離されない。
有効スピンドル力は、圧力が増大すると、弁座密閉面５０と弁板密閉面３０と
の間に密閉に何らかの影響を与える追加の圧力Ｆp又はそれらから生じる面圧な
しに、交点ＳＰ１，ＳＰ２に均等に分布するであろう。
弁板３１の本発明の配置は、弁板の下側部分における支持力Ｆ2. x
，Ｆ2.yは対立するまさつ力に打ち勝つのに十分なほど、そして板を最適な位置
に押すのに十分なほどに強いので、弁板３１の自動センタリングを考慮に入れて
いる。ドーナツ型球面の直径がより大きいと自動センタリングの精度が上がる。
それは、この場合、弁座密閉面５０の、上側のドーナツ型球面断面ＱＦ１におい
て、スピンドル軸ＳＡに対する角度がより鋭角になるからである。
図６ａから６ｃは、図４のような（ドーナツ形の）弁座面を有する傾斜弁座１
を製造する３段階の製造方法の方法ステップＶＳ１，ＶＳ２，ＶＳ３を示すもの
である。
高圧成形法（ＨＰＦ）に従ってバルブハウジング２を製造する場合、バルブハ
ウジング２の大まかな輪郭を獲得するための第１の方法ステップＶＳ１（図６ａ
参照）において、ブランクＲは通路部分ＴＳ１と、端末が閉鎖されている枝部分
ＴＳ２とを有するＴ字形部材ＴＳに広げられる。まず、ブランクＲは１又は複数
の部品からなり、Ｔ字部材ＴＳの外形を与えるツール型枠Ｗ１の中に置かれ、ツ
ール型枠Ｗ１を閉じた後、続いて、ブランクＲの両端面にプレスダイスＤＳ１，
ＤＳ２によって発生される成形力Ｆuによってブランクは圧縮される。伸長及び
引っ張り工程と、外側から発生され、ブランクＲに加えられる内圧ｐiとを用い
て、管材は横軸のＴ字部分
プレスダイスＤＳ３は、力ＦGによって作用し、枝ＴＳ２が均一に形作られるこ
とを支援する圧力パッドＤＳ１である。
長手方向に溶接された管がブランクＲとして用いられることが好ましい。
十分に高い内圧ｐiを生成するために、ブランクは非圧縮性の媒質で満たされ
ているのが好ましい。
第２の方法ステップＶＳ２において、Ｔ字部材（ＴＳ）は枝管ＴＳ２の領域に
おいて通路部分ＴＳ１の長手方向へ横切るように、ツールダイスＷＳ２を使用し
て貫通される。貫通領域Ｄは傾斜弁座５の基礎形状を形成する。枝ＴＳ２の閉鎖
端（カバー）は切り取られる。
第３方法ステップＶＳ３において、高圧成形法を用いて、内側に位置するツー
ルＩＳ１，ＩＳ２，ＩＳ３によって外部からの高圧ｐaをＴ字部材ＴＳの外部に
加えることにより弁座５の輪郭が形作られる。この効用のために、３部品からな
るツールＩＳ１，ＩＳ２，ＩＳ３が、枝ＴＳ２と、通路部分ＴＳ２の末端開口部
とに挿入される。製品ＴＳの外部に加えられる圧力ｐaは、非圧縮性の媒質を圧
縮することにより生成される。この力はツールＷ３の圧力線上に配列されたダイ
スによって加えられる。
以下に、本発明のさらに他の実施例を、図７から１３を用いて詳細に説明する
。前述の力の比についての考察、及び個々の構成要素の相関的な配置が以下の実
施例にも適用されなければならないことに注意すべきである。
図７から１０は、いずれのバルブも同じバルブハウジング６２を持つ２つの実
施例６０，６０’の縦方向断面図である。バルブ６０はじか道バルブである一方
、バルブ６０’はコーナーバルブとして設計されている。
その閉位置が図７に、またその開位置が図８に示されているバルブ６０のバル
ブハウジング６２は、通路６６を形成する通路管部分６８と枝管部分７０とから
なるＴ字管部材６４を備える。バルブハウジング６２はプラスチック材からなる
。通路管部分６８の向き合う軸端７２，７４は、バルブ６０の入口７６と出口７
８とをそれぞれ形成している。枝管部分７０は、斜めに切られた円錐体の形をな
した閉塞材８４を一端に有する、スピンドル８２の形をなした動き材に、搭載手
段８０によって取り付けられている。スピンドル８２の回転は（図７から１０に
は関連する回転手段は図示せず）、閉塞部材８４を通路６６の中へ直交するよう
に動かす。
通路６６の中で、弁座８６は弁座面８８を持つように形成されている。弁座面
８８は、通路６６に対して鋭角をなして広がる平面９０の中に配されている面を
取り囲む。弁座面８８は仮想環状部材９２の一部であり、その中央平面９４は平
面９０に対して鋭角をなして広がっている。環状部材９２の中央軸９６は中央平
面９４に垂直に延びている。環状部材９２は、通路６６の長手方向軸９８と約４
５度の角度を形成している。この長手方向軸９８は、中央平面９４と中央軸９６
との交点と交差する。枝管部分７０の長手方向軸１００もまたこの交点を通過す
る。
図７に示すように、弁座８６は通路管部分６８の壁面がビード状に変形されて
いる。このビード状変形は内側に向いた突出部を通路６６に生ぜしめ、その表面
は環の内側面に相当する。環状部材９２それ自体は長円形である。この長円の複
数の長軸は、閉塞材８４の移動方向１０２に見られる、先端が切り取られた円錐
形の閉塞材８４が通路６６を塞ぐために突入する円形の内側面が得られるように
、互いに関連付けて寸法が決められている。
図７の閉塞位置において、閉塞材８４の外側面は弁座８６のバルブ密閉面８８
に接する。ここで、閉塞材８４と弁座８６との間に下部切り取りが発生する。
図７及び８に示すバルブハウジング６２の着想の利点は、バルブハウジング６
２が、図７及び８のじか道バルブ６０と、図９及び１０のコーナーバルブ６０’
の両方に使用できる点である。これら２つの変形例は、ハウジング６２と閉塞材
８４との間の密閉のために、
弁座８６の異なる表面部分を使用する。コーナーバルブ６０’の部分が図７及び
８のじか道バルブ６０に対応する限り、これらの部分には、図９及び１０におい
て同一の参照符号を付す。
図１１から１３は弁座と閉塞材との間の密閉面の着想の別の実施例を示すもの
である。これらの図においても、図７から１０のバルブ６０及び６０’に相当す
る部分には、図１１から１３において同一の参照符号を付す。
図１１に示すように、バルブ６０の密閉は、プラスチック製のバルブハウジン
グ６2によって達成される。製造上の理由に関して（例えば、射出成形部材とし
て又は高圧成形によってバルブハウジング６２を製造する）、バルブ密閉面８８
は弁座８６に形成され、バルブ密閉面の質は、バルブ６０を密閉するように、閉
塞材８４の外側と直接的に協同するのに十分である。プラスチック材の代わりに
、例えば金属のような他の素材を用いてもよい。
図１２の実施例において、弁座８６のバルブ密閉面８８と協同してバルブ６０
を密閉するために、閉塞材８４に素材コーティング１０６がほどこされている。
この素材コーティング１０６は弾力性により変形することができる。図１２のバ
ルブ６０のハウジング６２は金属製又はプラスチック製である。
図１３の実施例において、バルブ６０のハウジング６２は金属製である。弁座
８６を形成する通路６６の内側の突出部は、４５度の角度で傾斜する受入口１０
８を備え、弾性プラスチック素材の長円形の密閉部材１１０がその中に挿入され
ている。この長円形の環状部材１１０は閉塞材８４とともに密閉に備える。さら
に密閉面８８は環状部材１１０に生じ、密閉面は環状部材１１０の一部だけ占領
し、図７から１２に示すバルブの他の実施例でのように、閉塞材８４に実質的に
線形に接触し、これによりバルブ６０を密閉する。
【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項
【提出日】平成１０年１０月１２日（１９９８．１０．１２）
【補正内容】
特許請求の範囲
１．バルブ入口（１１；７６）、バルブ出口（１２；７８）及びバルブ入口（
１１；７６）からバルブ出口（１２；７８）までバルブハウジング（２；６２）
を貫通する通路（６６）を有するバルブハウジング（２；６２）と、
通路（６６）の中に設けられ、バルブ密閉面（５０；８８）を含む弁座（５；
８６）と、
バルブ密閉面（５０；８８）との接触によって通路（６６）を閉塞するために
、少なくとも一部が弁座（５；８６）の中へ、弁座（５；８６）が配されている
平面（９０）に鋭角をなして延びている方向（１０２）に沿って移動され得る閉
塞材（３；８４）とを含み、
弁座（５：８６）のバルブ密閉面（５０；８８）の形が球根状であって、仮想
環状部材（６；９２）の表面の一部をなし、
環状部材（６：９２）は下側の面がバルブ入口（１１；７６）に、また上側の
面がバルブ出口（１２；７８）に面しており、仮想環状部材（６；９２）の表面
の、その一部分が上側の面と下側の面とにそれぞれ位置する部分と、さらにその
一部分が仮想環状部材（６；９２）の上側と下側との面の間の内側の面に位置す
る部分とによってバルブ密閉面（５０；８８）が形成され、
弁座（５；８６）が配されている平面（９０）が、環状部材（６；９２）が位
置する平面（９４）に対して鋭角をなして広がっており、
閉塞材（３；８４）が弁座表面（５０；８８）と接触しているときは、弁座平
面（９０）と環状部材平面（９４）とを横断していることを特徴とするバルブ。
２．鋭角の角度が１０度から３０度の間、好ましくは約２０度で
あることを特徴とする請求項１記載のバルブ。
３．仮想環状部材（６；９２）が、円形又は丸い円形の断面を有する、円形、
楕円形又は長円形の環状部材であることを特徴とする請求項１又は２のいずれか
に記載のバルブ。
４．閉塞材（３；８４）の移動の方向（１０２）が、通路（６６）の伸長方向
（９８）に対して実質的に直角をなしていることを特徴とする請求項１乃至３の
いずれかに記載のバルブ。
５．弁座（５；８６）が位置する平面（９０）が、通路（６６）の伸長方向（
９８）に対して鋭角の傾きをなして広がっていることを特徴とする請求項１乃至
４のいずれかに記載のバルブ。
６．環状部材（６；９２）が位置する平面（９４）が、通路（６６）の伸長方
向（９８）に対して鋭角の傾きをなして広がっていることを特徴とする請求項１
乃至５のいずれかに記載のバルブ。
７．環状部材の傾きの角度が３０度から６０度の間、特に４０度から５０度の
間、好ましくは実質的に約４５度であることを特徴とする請求項６記載のバルブ
。
８．閉塞材（３；８４）が、先端が尖った円錐体、先端が丸い円錐体、又は斜
めに切り取られた円錐体であり、また仮想環状部材（６；９２）が、円形の断面
を有する楕円形の環であり、該仮想環状部材（６；９２）は閉塞材（３，８４）
の移動方向（１０２）に対して、閉塞材（３；８４）の移動方向（１０２）に見
える円形範囲を取り囲むように傾いていることを特徴とする請求項１乃至７のい
ずれかに記載のバルブ。
９．弁座（５；８６）かバルブハウジング（２；６２）の一構成部分であるこ
とを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のバルブ。
１０．バルブハウジング（２；６２）が、実質的にまっすぐな通
路管部分（６８）と、これに実質的に直角な枝管部分（７０）とを有するＴ字管
（６４）であり、通路管部分（６８）には、通路管部分（６８）と枝管部分（７
０）との両方の長軸（９８，１００）に対して４５度をなして傾いている面に位
置する、内側に突出する連続的な環状面域が設けられており、この面域にはバル
ブ密閉面（５０；８８）が存在し、この球面域は、通路管部分（６８）と枝管部
分（７０）との間の２つの角部分のいずれかに沿って広がっていることを特徴と
する請求項１乃至９のいずれかに記載のバルブ。
１１．球面域がＴ字管（６４）を部分的に玉縁状に変形させて形成されている
ことを特徴とする請求項１０記載のバルブ。
１２．バルブハウジング（２；６２）がプラスチック素材で形成されているこ
とを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載のバルブ。
１３．バルブハウジング（２；６２）が射出成形部品であることを特徴とする
請求項１乃至１２のいずれかに記載のバルブ。
１４．バルブハウジング（２；６２）が管材を切断加工しないで形成されいて
いることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載のバルブ。