JP2003185036A - 回転オリフィス式制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 目詰り防止対策として開口部の大きさを大き
くした場合であっても、弁箱内の無駄なスペースを減少
させて小型化を図ることができる回転オリフィス式制御
弁を提供する。 【解決手段】 弁箱３内に、固定板５と可動板６とから
成る弁体７が設けられ、可動板６は、固定板５に対して
回動自在で、かつ固定板５の上流面側に摺接自在に重ね
合わせられている。弁箱３には、可動板６を回動させる
駆動装置が設けられており、固定板５には固定側開口部
１０が形成され、可動板６には可動側開口部１１が形成
されている。可動側開口部１１と固定側開口部１０とが
重なり合う部分の面積が開口面積となり、可動板６の回
動によって、開口面積が増減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固定板と可動板と
から成る弁体を有する回転オリフィス式制御弁に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、オリフィス式の制御弁としては、
例えば、図８，図９に示すように、弁箱５０内に、固定
板５１と可動板５２とからなる弁体５３が設けられてい
るものがある。上記固定板５１は弁箱５０内に固定され
ている。また、上記可動板５２は、弁箱５０の流路軸心
５４に直交する方向へ往復移動自在で、かつ固定板５１
の上流面側に摺接自在に重ね合わせられている。上記弁
箱５０の外側には、上記可動板５２を移動させる駆動装
置５５が設けられ、この駆動装置５５と可動板５２とは
弁箱５０を貫通する弁棒５６を介して連動連結されてい
る。上記固定板５１と可動板５２とにはそれぞれ、多数
の固定側流通孔５７（オリフィス）と可動側流通孔５８
（オリフィス）とが形成されている。

【０００３】上記のような制御弁５９では、図８に示す
ように、各可動側流通孔５８が各固定側流通孔５７に一
致している時が全開状態となる。また、可動板５２を全
開位置から流通孔の直径分だけ移動した場合、図９に示
すように、可動側流通孔５８と固定側流通孔５７との重
なり部分が皆無となり、全閉状態となる。尚、可動板５
２の移動ストロークＴは上記全開状態となる全開位置
（図８参照）と全閉状態となる全閉位置（図９参照）と
の距離に相当し、弁箱５０内には、上記移動ストローク
Ｔを確保するための移動用スペース６０が形成されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来形式では、流体に含まれる異物が上記各流通孔５７，
５８（開口部）に詰まって目詰りを起こす恐れがあり、
目詰り防止対策として、各流通孔５７，５８の直径を大
きくすることが考えられた。しかしながら、上記のよう
に直径を大きくした場合、これに応じて上記可動板５２
の移動ストロークＴも大きくする必要があり、したがっ
て、上記移動用スペース６０が増大し、弁箱５０内の無
駄なスペースが増えてしまい、弁箱５０が大型化すると
いった問題を招いた。

【０００５】本発明は、目詰り防止対策として開口部
（流通孔）の大きさを大きくした場合であっても、弁箱
内の無駄なスペースを減少させて小型化を図ることがで
きる回転オリフィス式制御弁を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本第１発明における回転オリフィス式制御弁は、弁箱
内に、固定板と可動板とから成る弁体が設けられ、上記
可動板は、固定板に対して回動自在で、かつ固定板の上
流面側又は下流面側のいずれか一方に摺接自在に重ね合
わせられ、上記固定板に固定側開口部が形成されるとと
もに上記可動板に可動側開口部が形成され、上記可動側
開口部と固定側開口部とが重なり合う部分の面積が開口
面積となり、可動板の回動によって、上記開口面積が増
減するものである。

【０００７】これによると、可動板を回動させることに
よって、可動側開口部と固定側開口部との重なり合う部
分の面積が増減し、これにより開口面積が増減する。し
たがって、従来のように可動板を弁箱の流路軸心に直交
する方向へ往復移動させるのではなく、可動板を回動さ
せることで弁体の開口面積を調節することができるた
め、従来のような移動用スペースを弁箱内に形成する必
要はない。これにより、目詰り防止対策として各開口部
を大きくしても、弁箱内の無駄なスペースを減少させて
小型化を図ることができる。

【０００８】本第２発明における回転オリフィス式制御
弁は、可動板は、開口面積が最小になる全閉位置と最大
になる全開位置との間で回動自在に構成され、固定側開
口部と可動側開口部とは、全閉位置からの可動板の回動
角度が小さいほど開口面積の増加率が小さくなり、上記
回動角度が大きくなるほど開口面積の増加率が大きくな
るような形状を有しているものである。

【０００９】これによると、全閉位置からの可動板の回
動角度が小さいほど開口面積の増加率も小さくなるた
め、上記回動角度の変動幅に対する開口面積の変動幅が
小さく、したがって、開口面積を小さくした状態で流量
を制御する場合、開口面積の微妙な調節が容易に行え、
正確な流量制御が行える。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
を図１〜図４に基づいて説明する。１は、例えば上水道
等の管路２の途中に介装されて管路２内を流れる水（流
体）の流量を制御する回転オリフィス式制御弁である。

【００１１】上記制御弁１の弁箱３は、上流側部材３ａ
と、下流側部材３ｂと、これら両部材３ａ，３ｂ間に位
置する中間部材３ｃとに分割されており、これら各部材
３ａ〜３ｃ同士が互いに接合する接合面はＯ−リング等
のシール部材（図示せず）によってシールされている。
尚、管路２の上流側配管２ａの端部フランジ４ａと下流
側配管２ｂの端部フランジ４ｂとは複数のボルト，ナッ
ト２４で接合されており、上記弁箱３は上記端部フラン
ジ４ａ，４ｂ間に挟持されている。

【００１２】上記弁箱３の内部には、円盤状の固定板５
と可動板６とからなる弁体７が設けられている。上記固
定板５は上記下流側部材３ｂ内に嵌め込まれて固定され
ている。固定板５の中心部には上流側へ突出した軸８が
設けられている。また、上記可動板６は、上記軸８に嵌
め込まれており、上記軸８を中心にして固定板５に対し
回動自在であり、かつ固定板５の上流面側に摺接自在に
重ね合わせられている。

【００１３】上記固定板５には上流側と下流側とに開口
する２個の固定側開口部１０が形成され、また、上記可
動板６には上流側と下流側とに開口する２個の可動側開
口部１１が形成されている。上記両固定側開口部１０
は、１８０°ごとに振り分けられ、上記軸８の軸心を中
心として点対称となるように設定されている。同様に、
上記両可動側開口部１１も、１８０°ごとに振り分けら
れ、上記軸８の軸心を中心として点対称となるように設
定されている。上記各開口部１０，１１は、一端部が細
くなって尖っており、一端部から他端部になるほど次第
に径方向へ幅広となり、他端部が半円状になった滴型に
形成されている。

【００１４】上記可動側開口部１０と固定側開口部１１
とが重なり合う部分の面積が開口面積となり、可動板６
の回動によって上記開口面積が増減する。上記可動板６
は、開口面積が０（最小）になる全閉位置Ｓ（図２参
照）と最大になる全開位置Ｏ（図３参照）との範囲で回
動する。尚、図２に示すように、上記全閉位置Ｓにおい
ては、可動側開口部１０と固定側開口部１１との重なり
部分が皆無となり、図３に示すように、全開位置Ｏにお
いては、可動側開口部１０の位置が固定側開口部１１の
位置に完全に一致する。

【００１５】また、上記弁箱３には、可動板６を開方向
Ａと閉方向Ｂとに回動させる駆動装置１３が設けられて
いる。上記駆動装置１３は、モータ１４により回転駆動
される駆動歯車１５と、この駆動歯車１５の回転を可動
板６に伝える伝達歯車１６とを備えている。すなわち、
上記駆動歯車１５は、モータ１４に備え付けられた減速
機１７の駆動軸１８に連動連結している。上記伝達歯車
１６は、弁箱３内に設けられた支軸１９で支持されてお
り、駆動歯車１５と可動板６の外周面に形成された歯部
２０とに噛み合っている。

【００１６】上記モータ１４は、上流側部材３ａの外側
に設けられた据付フレーム２２に据付けられている。ま
た、上記両歯車１５，１６は弁箱３の内部に形成された
収納部２３に収納されている。尚、上記歯部２０は全閉
位置Ｓと全開位置Ｏとの範囲でほぼ９０°にわたり形成
されている。

【００１７】また、駆動装置１３には、上記駆動軸１８
の回転方向と回転数とに基づいて可動板６の回動角度を
検出する検出装置（図示せず）が設けられている。上記
検出装置は、例えば、駆動軸１８の回転方向と回転数と
に応じてパルスを発生させるパルスエンコーダと、パル
スエンコーダから発生したパルスの数をカウントするカ
ウンタとで構成されている。

【００１８】以下、上記構成における作用を説明する。
モータ１４によって駆動軸１８を一方向へ回転させるこ
とにより、各歯車１５，１６を介して可動板６が開方向
Ａへ回動する。また、上記駆動軸１８を他方向（逆方
向）へ回転させることにより、各歯車１５，１６を介し
て可動板６が閉方向Ｂへ回動する。図２に示すように、
上記可動板６を全閉位置Ｓまで回動させることによっ
て、固定側開口部１０と可動側開口部１１との重なり部
分が皆無となるため、開口面積が０となり、全閉状態と
なる。また、図３に示すように、上記可動板６を全開位
置Ｏまで回動させることによって、可動側開口部１１の
位置が固定側開口部１０の位置に完全に一致して重なり
合うため、開口面積が最大となり、全開状態となる。

【００１９】上記のように、可動板６を開方向Ａへ回動
させることによって、可動側開口部１１と固定側開口部
１０との重なり部分の面積が増加し、これにより開口面
積が増大する。また、可動板６を閉方向Ｂへ回動させる
ことによって、可動側開口部１１と固定側開口部１０と
の重なり部分の面積が減少し、これにより開口面積が減
少する。したがって、従来のように可動板を弁箱の流路
軸心に直交する方向へ往復移動させるのではなく、可動
板６を回動させることで弁体７の開口面積を調節するこ
とができるため、従来のような移動用スペースを弁箱内
に形成する必要はない。これにより、目詰り防止対策と
して各開口部１０，１１を大きくしても、弁箱３内の無
駄なスペースを減少させて小型化を図ることができる。

【００２０】また、上記各開口部１０，１１はそれぞれ
図２に示すような滴型に形成されているため、可動板６
の回動角度と弁体７の開口面積との関係は、図４の実線
（イ）に示すように、下方に膨らんだ弓なり状のグラフ
になる。すなわち、全閉位置Ｓにおける回動角度を０°
とし、全開位置Ｏにおける回動角度を９０°とすると、
可動板６の回動角度が小さいほど開口面積の増加率が小
さく、上記回動角度が大きくなるほど開口面積の増加率
が大きくなるような関係となっている。

【００２１】これによると、可動板６の回動角度が小さ
いほど開口面積の増加率も小さくなるため、上記回動角
度の変動幅に対する開口面積の変動幅が小さくなり、し
たがって、開口面積を小さくした状態で流量を制御する
場合、開口面積の微妙な調節が容易に行え、正確な流量
制御が行える。

【００２２】上記第１の実施の形態では、可動板６の回
動角度と弁体７の開口面積との関係を図４の実線（イ）
に示すようなグラフにしているが、二点鎖線（ロ）に示
すような正比例の関係にしてもよく、或いは、上方に膨
らんだ弓なり状のグラフになるような関係にしてもよ
い。

【００２３】上記第１の実施の形態では、図１に示すよ
うに可動板６を固定板５の上流面側に重ね合わせている
が、固定板５の下流面側に重ね合わせてもよい。上記第
１の実施の形態では、弁箱３を各部材３ａ〜３ｃに３分
割構造にしているが、３分割構造に限定されるものでは
なく、例えば２分割や４分割構造であってもよい。

【００２４】上記第１の実施の形態では、各開口部１
０，１１はそれぞれ図に示すような滴型に形成している
が、滴型に限定されるものではない。また、固定側開口
部１０と可動側開口部１１との形状が同一ではなく異な
っていてもよい。

【００２５】また、第２の実施の形態として、図５に示
すように、両固定側開口部３０をそれぞれ一列に並べら
れた複数の第１〜第４の流通孔３０ａ〜３０ｄによって
構成してもよい。このうち、閉方向Ｂにおける端部に位
置する第１の流通孔３０ａは径が最小（すなわち面積が
最小）に形成され、開方向Ａにおける端部に位置する第
４の流通孔３０ｄは径が最大（すなわち面積が最大）に
形成され、第１の流通孔３０ａ側から第４の流通孔３０
ｄ側に位置するほど、第２，第３の流通孔３０ｂ，３０
ｃの径が次第に大きく形成されている。

【００２６】また、可動側開口部３１は、全開位置Ｏに
おいて上記第１〜第４の流通孔３０ａ〜３０ｄの全てに
重なるように、可動板６の円周方向に長い長孔状に形成
されている。

【００２７】これによると、図５に示すように、上記可
動板６を全閉位置Ｓまで回動させることによって、第１
〜第４の流通孔３０ａ〜３０ｄと可動側開口部３１との
重なり部分が皆無となるため、開口面積が０となり、全
閉状態となる。また、上記可動板６を全開位置Ｏまで回
動させることによって、可動側開口部３１の位置が全て
の流通孔３０ａ〜３０ｄの位置に完全に一致して重なり
合うため、開口面積が最大となり、全開状態となる。

【００２８】また、可動板６を全閉位置Ｓから全開位置
Ｏに向けて開方向Ａへ回動させることによって、上記可
動側開口部３１と重なり合う流通孔３０ａ〜３０ｄの数
が増加し、次第に開口面積が増大する。この際、各流通
孔３０ａ〜３０ｄの径（面積）は開方向Ａにいくほど大
きいため、可動板６の回動角度が小さいほど開口面積の
増加率が小さく、上記回動角度が大きくなるほど開口面
積の増加率が大きくなる。

【００２９】尚、上記第２の実施の形態では、４個の流
通孔３０ａ〜３０ｄを形成しているが、４個に限定され
るものではなく、４個以外の複数個であってもよい。ま
た、上記第２の実施の形態では、固定側開口部３０を流
通孔３０ａ〜３０ｄによって構成し、可動側開口部３１
を長孔状に形成しているが、反対に、上記可動側開口部
３１を流通孔３０ａ〜３０ｄによって構成し、固定側開
口部３０を長孔状に形成してもよい。

【００３０】また、上記第２の実施の形態では、流通孔
３０ａ〜３０ｄを円形に形成しているが、楕円形又は多
角形に形成してもよい。また、上記第２の実施の形態で
は、固定板５に第１〜第４の流通孔３０ａ〜３０ｄを形
成しているが、さらに、第３の実施の形態として、図６
に示すように、各流通孔３０ａ〜３０ｄ間でかつ固定板
５の中心部（軸８）寄りに第１〜第３の補助孔３２ａ〜
３２ｃを形成してもよい。この場合、可動側開口部３１
は、全開位置Ｏにおいて上記各流通孔３０ａ〜３０ｅと
各補助孔３２ａ〜３２ｃとの全てに重なるように、可動
板６の円周方向に長い長孔状に形成されている。

【００３１】これによると、可動板６を全閉位置Ｓから
全開位置Ｏに向けて開方向Ａへ回動させた場合、例え
ば、第１の流通孔３０ａと第２の流通孔３０ｂとの間に
おいては、第１の補助孔３２ａと可動側開口部３１とが
重なることにより、開口面積が全閉位置Ｓから全開位置
Ｏに向けて途切れることなく連続的に増加する。

【００３２】尚、上記第３の実施の形態では、３個の補
助孔３２ａ〜３２ｃを形成しているが、３個に限定され
るものではなく、流通孔３０ａ〜３０ｄの数に応じて、
増減させればよい。

【００３３】また、上記第２の実施の形態では、図５に
示すように、固定側開口部３０を径の異なる流通孔３０
ａ〜３０ｄによって構成しているが、第４の実施の形態
として、図７に示すように、固定側開口部３０を複数の
同径の流通孔３４によって構成してもよい。

【００３４】

【発明の効果】以上のように、本第１発明によると、従
来のように可動板を弁箱の流路軸心に直交する方向へ往
復移動させるのではなく、可動板を回動させることで弁
体の開口面積を調節することができるため、従来のよう
な移動用スペースを弁箱内に形成する必要はない。これ
により、目詰り防止対策として各開口部を大きくして
も、弁箱内の無駄なスペースを減少させて小型化を図る
ことができる。

【００３５】また、本第２発明によると、全閉位置から
の可動板の回動角度が小さいほど開口面積の増加率も小
さくなるため、上記回動角度の変動幅に対する開口面積
の変動幅が小さくなり、したがって、開口面積を小さく
した状態で流量を制御する場合、開口面積の微妙な調節
が容易に行え、正確な流量制御が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における回転オリフ
ィス式制御弁の側方から見た断面図である。

【図２】図１におけるＸ−Ｘ矢視図であり、全閉状態を
示す。

【図３】図１におけるＸ−Ｘ矢視図であり、全開状態を
示す。

【図４】同、回転オリフィス式制御弁の可動板の回動角
度と弁体の開口面積との関係を示すグラフである。

【図５】本発明の第２の実施の形態における回転オリフ
ィス式制御弁の弁体の正面図である。

【図６】本発明の第３の実施の形態における回転オリフ
ィス式制御弁の弁体の正面図である。

【図７】本発明の第４の実施の形態における回転オリフ
ィス式制御弁の弁体の正面図である。

【図８】従来の制御弁の側方から見た断面図であり、全
開状態を示す。

【図９】従来の制御弁の側方から見た断面図であり、全
閉状態を示す。

【符号の説明】

１ 回転オリフィス式制御弁 ３ 弁箱 ５ 固定板 ６ 可動板 ７ 弁体 １０，３０ 固定側開口部 １１，３１ 可動側開口部 Ｏ 全開位置 Ｓ 全閉位置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁箱内に、固定板と可動板とから成る弁
   体が設けられ、上記可動板は、固定板に対して回動自在
   で、かつ固定板の上流面側又は下流面側のいずれか一方
   に摺接自在に重ね合わせられ、上記固定板に固定側開口
   部が形成されるとともに上記可動板に可動側開口部が形
   成され、上記可動側開口部と固定側開口部とが重なり合
   う部分の面積が開口面積となり、可動板の回動によっ
   て、上記開口面積が増減することを特徴とする回転オリ
   フィス式制御弁。
2. 【請求項２】 可動板は、開口面積が最小になる全閉位
   置と最大になる全開位置との間で回動自在に構成され、
   固定側開口部と可動側開口部とは、全閉位置からの可動
   板の回動角度が小さいほど開口面積の増加率が小さくな
   り、上記回動角度が大きくなるほど開口面積の増加率が
   大きくなるような形状を有していることを特徴とする請
   求項１記載の回転オリフィス式制御弁。