JP2003343744A - 高温流体用切換弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】弁座に当接又は離間する弁体に装着されるシー
ル部材のシール性能を長く維持することができる高温流
体用切換弁を提供すること。 【解決手段】第１，２ポート１１，１２を連通させる第
１弁孔２３が中央に形成された第１弁座１８と、第２，
第３ポート１２，１３を連通させる第２弁孔２４が中央
に形成された第２弁座１７と、第１弁座１８及び第２弁
座１７と当接又は離間する弁体１４と、弁体１４を駆動
させるピストン２０などを備え、弁体１４は、膨張黒鉛
を材質とし、第１弁座１８と対向する位置に形成された
第１環状溝１４ｃに隙間なく嵌め込まれる第１シール部
材１５と、膨張黒鉛を材質とし、第２弁座１７と対向す
る位置に形成された第２環状溝１４ｄに隙間なく嵌め込
まれる第２シール部材１６とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高温流体を制御す
る高温流体用切換弁に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、工業炉には、例えば、図１１
に示すリジェネレイティブバーナーシステムが設置され
ている。リジェネレイティブバーナーシステムは、一対
のバーナＡ，Ｂを備え、一方のバーナであるＡバーナを
燃焼させているときには、他方のバーナであるＢバーナ
を燃焼させない。そして、ＡバーナとＢバーナとを交互
に燃焼させている。Ａバーナを燃焼させているときに
は、ＢバーナはＡバーナの燃焼により発生する排気ガス
の煙道となる。すなわち、管５１を通り３方弁６０の第
２ポートに入り、第３ポートから出て、管５２を経て排
気ファン５３により排気される。このとき、Ｂバーナに
内蔵された蓄熱体が排気ガスから熱を奪い蓄熱する。燃
焼用空気は、３方弁６１の第１ポートから第２ポートを
経て、管５６を経てＡバーナの蓄熱体に蓄熱された熱で
予熱され、ガスと混合されてバーナに供給される。同様
に、Ａバーナを休止してＢバーナを運転するときには、
Ｂバーナの蓄熱体に蓄熱されている熱によりＢバーナに
供給される燃焼用空気を予熱する。これにより、バーナ
の熱効率を高めることができる。

【０００３】このリジェネレイティブバーナーシステム
においては、燃焼用空気及び排気ガスを、Ａバーナ及び
Ｂバーナに切り換えるための３方弁が２つ使用されてい
る。切換弁として使用される従来の３方弁の構造を図１
２に示す。弁本体には、第１ポート１０１と第２ポート
１０２とを連通させる第１弁孔１１３が中央に形成され
た第１弁座１０８と、第２ポート１０２と第３ポート１
０３とを連通させる第２弁孔１１４が中央に形成された
第２弁座１０７とが形成されている。また、第１弁座１
０８及び第２弁座１０７と当接または離間する弁体１０
４と、弁体１０４と連結されたピストン１１０と、ピス
トン１１０を摺動可能に保持するシリンダ１１５とを有
している。弁体１０４の上面には、ゴム又は樹脂製の第
１シール部材１０５が第１弁座１０８に対応する位置に
埋め込まれている。一方、弁体１０４の下面には、ゴム
又は樹脂製の第２シール部材１０６が第２弁座１０７に
対応する位置に埋め込まれている。シリンダ１１５は、
ピストン１１０の弁体１０４側に第１シリンダ室１１６
と、反対側に第２シリンダ室１１７とを備える。また、
ピストン１１０は、コイルバネ１１１により、上方向に
付勢されている。

【０００４】次ぎに、上記３方弁の作用を説明する。パ
イロットポート１１２に駆動空気が供給されていないと
きには、コイルバネ１１１により、ピストン１１０は、
上方に付勢され、図１２に示すように第１シール部材１
０５が第１弁座１０８に当接している。この第１シール
部材１０５は、弾性力を有しているため、第１弁座１０
８と当接した際に僅かに歪み、第１弁座１０８の当接面
に密着する。これにより、第１ポート１０１と第２ポー
ト１０２とは遮断される一方、第２ポート１０２と第３
ポート１０３とは連通する。パイロットポート１１２に
駆動空気が供給されると、ピストン１１０はコイルバネ
１１１を圧縮し下方向に移動し、第２シール部材１０６
が第２弁座１０７に当接する。この第２シール部材１０
６は、弾性力を有しているため、第２弁座１０７と当接
した際に僅かに歪み、第２弁座１０７の当接面に密着す
る。これにより、第１ポート１０１と第２ポート１０２
とが連通する一方、第２ポート１０２と第３ポート１０
３とが遮断される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
３方弁では、第１，第２シール部材１０５，１０６は、
第１，第２弁座１０８，１０７の当接面の形状に合わせ
てシール部を弾性変形させることにより高いシール性を
確保できるものの、リジェネレイティブバーナーシステ
ムにおいては、３方弁を通過する排気ガス温度は、摂氏
４００度近くあるため、排気ガスが通過する第２弁座１
０７及び第１弁座１０８や弁体１０４が加熱され、第
１，第２シール部材１０５，１０６が熱劣化してシール
不良を起こすことがあった。

【０００６】それに対して、ゴムや樹脂で形成された第
１，第２シール部材１０５，１０６を金属製のシール部
材に置換することにより熱劣化を防止することが考えら
れるが、金属製のシール部材では弾性力に欠けるため、
第１，第２弁座１０８，１０７の当接面に隙間なく密着
させるためには、シール部材のシール部を精密に仕上げ
る必要がある。ところが、金属製のシール部材は、シー
ル部を精密に仕上げることが難しいのでコストが高く、
また、シール部を精密に仕上げたとしても僅かな組立誤
差などによって第１，第２弁座１０８，１０７に密着し
ないおそれがあり、それらの欠点を補うためには構成部
品に高い寸法精度と高いシール荷重を必要とする問題が
あった。

【０００７】一方、図１３に示す実開平６−６３９６７
号公報には、熱劣化を防止できるシール部材２００が開
示されている。すなわち、シール部材２００は、膨張黒
鉛シート２０２と金属薄板２０３とを交互に巻き重ねた
後、同一幅に成形した膨張黒鉛シート２０４を内周面と
外周面とに巻重ねることにより巻重ね体２０５を形成
し、その巻重ね体２０５の両端面を加圧成形したもので
あって、金属薄板２０３で膨張黒鉛シート２０２，２０
４の剛性を補強しつつ、膨張黒鉛シート２０２，２０４
によってシール部の変形を許容している。ところが、膨
張黒鉛を材質とする部材は一般的に脆く、シール部材２
００もその例外ではない。そのため、シール部材２００
は、図１４に示すゲートバルブ２０７のように、一度連
結されると位置関係が変わらないバルブ本体２０８とバ
ルブディスク２０９との間に配設されたり、グランドパ
ッキンのように軸シール部材に用いられ、上記３方弁の
ように弁座と衝突を繰り返すシール部材に使用すること
には不向きと考えられていた。

【０００８】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであり、弁座に当接又は離間する弁体に装着
されるシール部材のシール性能を長く維持することがで
きる高温流体用切換弁を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る高温流体用
切換弁は、次のような構成を有している。 （１）第１ポートと第２ポートとを連通させる弁孔が中
央に形成された弁座と、弁座と当接又は離間する弁体
と、弁体を駆動させる駆動手段とを備える高温流体用切
換弁において、弁体は、膨張黒鉛を材質とし、弁座と対
向する位置に形成された環状溝に隙間なく嵌め込まれる
シール部材を有することを特徴とする。

【００１０】高温流体用切換弁が、例えば、リジェネレ
イティブバーナーシステムで使用されるオンオフ弁であ
るとき、弁座や弁体などは、摂氏４００度近くの高温流
体に接触するため加熱される。この高温状態の下で弁体
を駆動手段で上下方向に駆動させると、シール部材は、
弁座と当接又は離間を繰り返されるが、耐熱性の高い膨
張黒鉛を材質としているため熱によって変質しにくく、
一定の可堯性を維持する。そして、シール部材は、弁座
に当接するときにシール部に衝撃荷重を受けたり、弁座
に当接しているときにシール部にシール荷重を受けたり
する場合、弁座と弁体との間に挟まれて横方向に変形し
ようとするが、弁体に形成された環状溝内に隙間なく嵌
め込んで装着されているため、内周面と外周面とを環状
溝内壁に支持されて大きな変形を生じにくい。そのた
め、シール部材は変形しにくい。その一方で、シール部
材は、長時間使用すると、同じ場所を弁座に繰り返し衝
突させ続けるためシール部が次第に歪むが、この場合、
シール部が弁座の当接面形状に合わせて変形するため、
シール性が向上する。このようにして、高温流体用切換
弁は、シール部材の破損を防止するとともに、シール部
材のシール部を弁座の形状に合わせて変形させてシール
性を向上させるので、弁座に当接又は離間する弁座に装
着されるシール部材のシール性能を長く維持することが
できる。

【００１１】（２）請求項１に記載する高温流体用切換
弁において、シール部材は、金属メッシュを芯材に膨張
黒鉛をテープ状に成形したものを円筒状に巻き付けて圧
縮成形したものであることを特徴とする。すなわち、シ
ール部材は、膨張黒鉛より剛性に優れた金属メッシュを
含んでいるので、膨張黒鉛の剛性を補強して、膨張黒鉛
のみを材質とするシール部材より長時間一定形状を保持
できる。その一方で、シール部材の膨張黒鉛は、金属の
ような剛体ではなく、弁座に当接したときに僅かに歪ん
で漏れを防止するため、金属のみを材質とするシール部
材のようにシール部を精密に仕上げる必要がない上に、
シール荷重を小さくできる。

【００１２】（３）請求項１又は請求項２に記載する高
温流体用切換弁において、シール部材のシール部の面積
は、弁座の当接面の面積より大きいことを特徴とする。
すなわち、例えば、弁体が弁座の弁孔に対して片寄って
取り付けられた場合であっても、弁体のシール部材を弁
座に当接させることができ、組立精度や寸法精度を緩和
することができる。

【００１３】（４）請求項１乃至請求項３の何れか１つ
に記載する高温流体用切換弁において、弁座の当接面が
平らに形成されていることを特徴とする。 （５）請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載する高
温流体用切換弁において、弁座の当接面が曲面で形成さ
れていることを特徴とする。すなわち、弁座とシール部
材との接触面積が大きく、第１シール部材と第２シール
部材に衝撃荷重とシール荷重を広く分散させるため、着
座時の衝撃荷重やシール荷重を小さくすることができ
る。

【００１４】（６）請求項１乃至請求項３の何れか１つ
に記載する高温流体用切換弁において、弁座の当接面に
溝を形成したことを特徴とする。すなわち、弁座は、当
接面を平らにした場合と比較して当接面の面積を大きく
することができるとともに、シール部材が当接面の溝に
入り込むため、シール部材と密着して、漏れをより確実
に防止することができる。

【００１５】（７）第１ポートと第２ポートとを連通さ
せる第１弁孔が中央に形成された第１弁座と、第２ポー
トと第３ポートとを連通させる第２弁孔が中央に形成さ
れた第２弁座と、第１弁座及び第２弁座と当接又は離間
する弁体と、弁体を駆動させる駆動手段とを備える高温
流体用切換弁において、弁体は、膨張黒鉛を材質とし、
第１弁座と対向する位置に形成された隙間なく第１環状
溝に嵌め込まれる第１シール部材と、膨張黒鉛を材質と
し、第２弁座と対向する位置に形成された第２環状溝に
隙間なく嵌め込まれる第２シール部材とを有することを
特徴とする。

【００１６】高温流体用切換弁が、例えば、リジェネレ
イティブバーナーシステムで使用される３方弁であると
き、第１弁座、第２弁座、弁体などは、摂氏４００度近
くの高温流体に接触するため加熱される。この高温状態
の下で弁体を駆動手段で上下方向に駆動させると、第１
シール部材と第２シール部材とが、第１弁座と第２弁座
とに交互に当接又は離間を繰り返されるが、耐熱性の高
い膨張黒鉛を材質としているため熱によって変質しにく
く、一定の可堯性を維持する。そして、第１シール部材
と第２シール部材は、第１弁座と第２弁座に当接すると
きにシール部に衝撃荷重を受けたり、第１弁座と第２弁
座に当接しているときにシール部にシール荷重を受けた
りする場合、弁座と弁体との間に挟まれて横方向に変形
しようとするが、弁体に形成された第１，第２環状溝内
に隙間なく嵌め込んで装着されているため、内周面と外
周面とを第１，第２環状溝内壁に支持されて大きな変形
を生じにくい。そのため、第１シール部材及び第２シー
ル部材は変形しにくい。その一方で、第１，第２シール
部材は、長時間使用すると、同じ場所を第１，第２弁座
に繰り返し衝突させ続けることにより、第１，第２シー
ル部材のシール部が第１，第２弁座の当接面形状に合わ
せて変形するため、シール性が向上する。このようにし
て、高温流体用切換弁は、第１シール部材と第２シール
部材の破損を防止するとともに、シール荷重によって第
１シール部材と第２シール部材のシール部が第１弁座と
第２弁座の形状に合わせて変形することによりシール性
が向上するので、第１弁座及び第２弁座に当接又は離間
する弁体に装着される第１シール部材と第２シール部材
のシール性能を長く維持することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】（第１実施の形態）次に、本発明
に係る高温流体用切換弁の第１実施の形態について図面
を参照して説明する。図１及び図２は、第１実施の形態
の高温流体用切換弁の断面図である。図３は、弁体１４
の外観斜視図である。図４は、第１シール部材１５（第
２シール部材１６）の外観斜視図である。図５は、第１
シール部材１５（第２シール部材１６）の断面図であ
る。図６は、第１弁座１８（第２弁座１７）の一部拡大
断面図である。

【００１８】図１及び図２に示すように、弁本体には、
第１ポート１１と第２ポート１２とを連通させる第１弁
孔２３が中央に形成された第１弁座１８と、第２ポート
１２と第３ポート１３とを連通させる第２弁孔２４が中
央に形成された第２弁座１７とが形成されている。ま
た、第１弁座１８及び第２弁座１７と当接または離間す
る弁体１４と、弁体１４とピストン軸１９により連結さ
れたピストン２０と、ピストン２０を摺動可能に保持す
るシリンダ２５とを有している。シリンダ２５は、ピス
トン２０の弁体１４側にシリンダ２５に形成された冷却
空気供給ポート２２と連通する第１シリンダ室２６と、
反対側にシリンダ２５に形成されたパイロットポート２
８と連通する第２シリンダ室２７とを備える。また、ピ
ストン２０は、コイルバネ２１により、上方向に付勢さ
れている。

【００１９】弁体１４が第１弁座１８と当接する部位に
は、第１シール部材１５を埋め込んで固設されている。
すなわち、図３に示すように、弁体１４の端面には第１
環状溝１４ｃが環状に形成され、図４に示す円筒形状の
第１シール部材１５がその第１環状溝１４ｃに隙間なく
嵌め込まれるようになっており、図１及び図２に示すよ
うに、弁体１４をピストン軸１９に組み付けたときに
は、弁体１４の第１環状溝１４ｃから脱落しないよう第
１押え板３２で保持される。第１シール部材１５は、図
５に示すように、金属メッシュ３１を芯材としてテープ
状の膨張黒鉛３０を巻き付け、それを圧縮成形すること
により第１環状溝１４ｃと同一形状に形成される。

【００２０】一方、図１及び図２に示すように、弁体１
４が第２弁座１７と当接する部位には、第２シール部材
１６を埋め込んで固設されている。すなわち、図３及び
図４に示す第１弁座１８と第１シール部材１５と同じよ
うに、弁体１４の端面には第２環状溝１４ｄが環状に形
成され、円筒形状の第２シール部材１６が第２環状溝１
４ｄに隙間なく嵌め込まれるようになっており、図１及
び図２に示すように弁体１４をピストン軸１９に組み付
けたときには、弁体１４の第２環状溝１４ｄから脱落し
ないよう第２押え板３３で保持される。第２シール部材
１６は、図５に示す第１シール部材１５と同じように、
金属メッシュ３１を芯材としてテープ状の膨張黒鉛３０
を巻き付け、それを圧縮成形することにより第２環境溝
１４ｄと同一形状に形成される。

【００２１】そして、図６に示すように、第１弁座１８
は、第１シール部材１５と当接する当接面が平らに形成
され、第１弁座１８の幅Ａが、図５に示す第１シール部
材１５の幅Ｂより狭く設定されている。すなわち、第１
弁座１８の当接面の面積は、第１シール部材１５のシー
ル部の面積より小さく設定されている。そして、図１及
び図６に示すように、第１弁座１８における当接面の外
周には、弁体１４の第１シール部材１５が熱劣化したと
きに、弁体１４の金属部分１４ａと当接する第１段差シ
ール部１８ａが形成されている。

【００２２】また、図１に示すように、第２弁座１７
も、図６に示す第１弁座１８と同じように、第２シール
部材１６と当接する当接面が平らに形成され、第２弁座
１７の幅が第２シール部材１６の幅より狭く設定されて
いる。すなわち、第２弁座１７の当接面の面積は、第２
シール部材１６のシール部の面積より小さく設定されて
いる。そして、第２弁座１７における当接面の外周に
は、弁体１４の第２シール部材１６が熱劣化したとき
に、弁体１４の金属部分１４ｂと当接する第２段差シー
ル部１７ａが形成されている。

【００２３】次ぎに、上記高温流体用切換弁の作用を説
明する。パイロットポート２８に駆動空気が供給されて
いないときには、コイルバネ２１により、ピストン２０
は、上方に付勢され、図１に示すように弁体１４の上面
に埋め込まれた第１シール部材１５が第１弁座１８に当
接している。このときには、第１ポート１１と第２ポー
ト１２とは、遮断されている。一方、第２ポート１２と
第３ポート１３とは連通している。パイロットポート２
８に駆動空気が供給されると、図２に示すように、ピス
トン２０はコイルバネ２１を圧縮し下方向に移動する。
そして、弁体１４の下面に埋め込まれた第２シール部材
１６が第２弁座１７に当接する。このときには、第１ポ
ート１１と第２ポート１２とが連通している。一方、第
２ポート１２と第３ポート１３とは、遮断されている。

【００２４】上記作用は、３方弁の一般的な作用である
が、次ぎに、本発明に係る高温流体用切換弁の独自の効
果を説明する。図７は、第１シール部材１５が第１弁座
１８に対して傾いて当接した状態を示す作用説明図であ
る。図８は、第１シール部材１５が第１弁座１８から離
間した状態を示す作用説明図である。

【００２５】高温流体用切換弁が、リジェネレイティブ
バーナーシステムで使用されるとき、第１，第２弁座１
８，１７や弁体１４などは、摂氏４００度近くの高温流
体に接触するため加熱される。この高温状態の下で弁体
１４を上下方向に駆動させると、図１及び図２に示すよ
うに、第１シール部材１５と第２シール部材１６とが第
１弁座１８と第２弁座１７とに交互に当接又は離間を繰
り返される。

【００２６】このとき、第１シール部材１５及び第２シ
ール部材１６は、耐熱性の高い膨張黒鉛を材質としてい
るため熱によって変質しにくく、一定の可堯性を維持す
る。そして、図１に示すように、第１シール部材１５
は、第１弁座１８に当接するときに衝撃荷重を図中下方
向に受けたり、又は、第１弁座１８と当接しているとき
にシール荷重を図中下方向に受けたりするときに、第１
弁座１８と弁体１４との間に挟まれて図中横方向に変形
しようとするが、弁体１４の第１環状溝１４ｃ内に隙間
なく嵌め込んで装着されているため、内周面と外周面と
を第１環状溝１４ｃ内壁に支持されて大きな変形を生じ
にくい。また、第２シール部材１６も、図２に示すよう
に、第２弁座１７に当接するときに衝撃荷重を図中上方
向に受けたり、又は、第２弁座１７と当接しているとき
にシール荷重を図中上方向に受けたりするときに、第２
弁座１７と弁体１４との間に挟まれて図中横方向に変形
しようとするが、弁体１４の第２環状溝１４ｄ内に隙間
なく嵌め込んで装着されているため、内周面と外周面と
を第２環状溝１４ｄ内壁に支持されて大きな変形を生じ
にくい。そのため、第１シール部材１５及び第２シール
部材１６は変形しにくい。

【００２７】また、第１シール部材１５と第２シール部
材１６は、図５に示すように、膨張黒鉛より剛性に優れ
た金属メッシュ３１を含んで膨張黒鉛の剛性を補強して
いるので、図７に示すように、衝撃による第１，第２シ
ール部材１５，１６の破損を防ぐことができる。その一
方で、第１シール部材１５と第２シール部材１６は、図
５に示すように、膨張黒鉛３０を含んで金属のような剛
体ではないので、図７に示すように、第１弁座１８と第
２弁座１７に当接したときに僅かに歪み、第１弁座１８
の当接面と第２弁座１７の当接面にシール部をそれぞれ
密着させて漏れを防止する。

【００２８】ここで、図６に示すように、第１弁座１８
の当接面と第２弁座１７の当接面が平らに形成されてい
るので、第１シール部材１５と第１弁座１８との接触面
積、及び、第２シール部材１６と第２弁座１７との接触
面積がそれぞれ大きくなっており、衝撃荷重やシール荷
重を第１シール部材１５と第２シール部材１６に広く分
散させることができる。

【００２９】しかも、図１に示すように、図５に示す第
１シール部材１５の幅Ｂが図６に示す第１弁座１８の幅
Ａより広く設定されているので、例えば、ピストン軸１
９の組立公差などにより、弁体１４が第１弁座１８に対
して片寄って取り付けられた場合でも、弁体１４の金属
部分１４ａが第１弁座１８に干渉しにくい。またこれと
同様に、図２に示すように、第２シール部材１６の幅が
第２弁座１７の幅より広く設定されているので、例え
ば、ピストン軸１９の組立公差などにより、弁体１４が
第２弁座１７に対して片寄って取り付けられた場合で
も、弁体１４の金属部分１４ｂが第２弁座１７に干渉し
にくい。

【００３０】このようにして高温流体用切換弁を長期間
使用すると、図１に示すように、第１シール部材１５
は、同じ場所に第１弁座１８を繰り返し衝突させ続ける
ため、シール部が次第に歪んで、第１弁座１８の当接面
の形状に合わせてへこまされる。そのため、第１シール
部材１５は、へこまされた部分を第１弁座１８に嵌め合
わせるように着座することになり、シール性を向上させ
ることができる。従って、例えば、ピストン軸１９の組
立公差などにより弁体１４が第１弁座１８に対して傾い
て取り付けられ、図７に示すように、第１シール部材１
５が第１弁座１８に片当たりするような場合であって
も、図８のＰ部に示すように、第１シール部材１５はシ
ール部を第１弁座１８の当接面の形状になじむように塑
性変形させるので、当該組立公差に基づく傾きによる不
具合を解消しながらシール性を向上させることができ
る。

【００３１】また、第２シール部材１６も長時間使用す
ると、図２に示すように、同じ場所に第２弁座１７を繰
り返し衝突させ続けるため、シール部が次第に歪んで、
第２弁座１７の当接面の形状に合わせてへこまされる。
そのため、第２シール部材１６は、へこまされた部分を
第２弁座１７の当接面に嵌め合わせるように着座するこ
とになり、シール性を向上させることができる。従っ
て、例えば、ピストン軸１９の組立公差などにより弁体
１４が第２弁座１７に対して傾いて取り付けられ、第２
シール部材１６が第２弁座１７に片当たりするような場
合であっても、図７及び図８に示す第１のシール部材１
５と同じように、第２シール部材１６はシール部を第２
弁座１７の当接面の形状になじむように塑性変形させる
ので、当該組立公差に基づく傾きによる不具合を解消し
ながらシール性を向上させることができる。

【００３２】そして、更に長期間使用して、第１シール
部材１５または第２シール部材１６のシール部が熱劣化
で大きくへこまされた場合には、金属製の第１段差シー
ル部１８ａ又は第２段差シール部１７ａが弁体１４の金
属部分１４ａ，１４ｂと直接当接するので、大きな漏れ
を回避することができる。

【００３３】以上詳細に説明したように、第１実施の形
態である高温流体用切換弁によれば、第１ポート１１と
第２ポート１２とを連通させる第１弁孔２３が中央に形
成された第１弁座１８と、第２ポート１２と第３ポート
１３とを連通させる第２弁孔２４が中央に形成された第
２弁座１７と、第１弁座１８及び第２弁座１７と当接又
は離間する弁体１４と、弁体１４を駆動させるピストン
２０などをを備えるものであって、弁体１４は、膨張黒
鉛を材質とし、第１弁座１８と対向する位置に形成され
た第１環状溝１４ｃに隙間なく嵌め込まれる第１シール
部材１５と、膨張黒鉛を材質とし、第２弁座１７と対向
する位置に形成された第２環状溝１４ｄに隙間なく嵌め
込まれる第２シール部材１６とを有しており（図１及び
図２参照）、第１，第２シール部材１５，１６の破損を
防止するとともに、第１，第２シール部材１５，１６の
シール部を第１，第２弁座１８，１７の形状に合わせて
変形させてシール性を向上させるので、第１，第２弁座
１７に当接又は離間する弁体１４に装着される第１，第
２シール部材１６のシール性能を長く維持することがで
きる。その結果、高温流体用切換弁における吸排気の切
換を確実に行うことができ、空気量を再調整する必要が
ないので、２４時間稼働させることが多い工業用のリジ
ェネレイティブバーナーシステム（図１１参照）に高温
流体用切換弁を使用する場合であっても、空気量の再調
整やメンテナンスのためにシステムの稼働を停止させな
い。

【００３４】また、第１実施の形態である高温流体用切
換弁によれば、第１シール部材１５及び第２シール部材
１６は、金属メッシュ３１を芯材にテープ状の膨張黒鉛
３０を巻き付けて圧縮成形したものであるため（図５参
照）、膨張黒鉛のみを材質とするシール部材より長時間
一定形状を保持できる一方、金属のみを材質とするシー
ル部材のようにシール部を精密に仕上げる必要がない上
に、シール荷重を小さくできる。

【００３５】また、第１実施の形態である高温流体用切
換弁によれば、第１シール部材１５及び第２シール部材
１６のシール部の面積が、第１弁座１８の当接面及び第
２弁座１７の当接面の面積より大きいので（図３〜図６
参照）、組立精度や寸法精度を緩和することができる。
さらに、第１弁座１５の当接面と第２弁座１６の当接面
を平らに形成したので（図６参照）、第１シール部材１
５と第２シール部材１６が第１弁座１８と第２弁座１７
から与えられる着座時の衝撃荷重やシール荷重を小さく
することができる。

【００３６】（第２実施の形態）次に、本発明の高温流
体用切換弁の第２実施の形態について図面を参照して説
明する。図９は、第２実施の形態の高温流体用切換弁の
構成を示す断面図である。基本的な構造や作用は、第１
実施の形態の高温流体用切換弁と同じなので、異なる点
のみ詳細に説明し、同じ構造や作用については説明を省
略する。尚、説明の中で使用する構造のうち、第１実施
の形態と同じものについては同一符号を付すこととし
た。図９に示すように、第１弁座４１の当接面は、断面
が曲面となるよう形成されている。また、図示しない第
２弁座も、第１弁座４１と同じように、断面が曲面とな
るよう形成されている。そのため、第１弁座４１と図示
しない第２弁座は、第１実施の形態の第１弁座１８や第
２弁座１７より当接面の面積が大きく、第１シール部材
１５と第２シール部材１６に衝撃荷重やシール荷重を広
く分散させるので、より効果的に衝撃荷重やシール荷重
を小さくすることができる。

【００３７】（第３実施の形態）次に、本発明の高温流
体用切換弁の第３実施の形態について図面を参照して説
明する。図１０は、第３実施の形態の高温流体用切換弁
の構成を示す断面図である。基本的な構造や作用は、第
１実施の形態の高温流体用切換弁と同じなので、異なる
点のみ詳細に説明し、同じ構造や作用については説明を
省略する。尚、説明の中で使用する構造のうち、第１実
施の形態と同じものについては同一符号を付すこととし
た。

【００３８】図１０に示すように、第１弁座４２の当接
面に第１弁孔２３と同心円状に溝４２ａを形成する。ま
た、図示しない第２弁座の当接面にも、第１弁座４２と
同様に、第２弁孔２４と同心円状に溝を形成する。尚、
これらの溝４２ａは、図中に示すように複数形成しても
よいし、当接面の面積が小さい場合には、１つのみ形成
するようにしてもよい。こうした第１弁座４２は、第１
実施の形態の第１弁座１８より当接面の面積を増大させ
て衝撃荷重やシール荷重を小さくできるとともに、第１
シール部材１５のシール部が溝４２ａに入り込むため、
第１シール部材１５と密着して、漏れをより確実に防止
することができる。また、図示しない第２弁座も、第１
弁座４２と同じように、第１実施の形態の第２弁座１７
より当接面の面積を増大させて衝撃荷重やシール荷重を
小さくできるとともに、第２シール部材１６のシール部
が溝に入り込むため、第２シール部材１６と密着して、
漏れをより確実に防止することができる。

【００３９】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明は、上記実施の形態に限定されることな
く、色々な応用が可能である。

【００４０】（１）例えば、上記実施の形態では、３方
弁について説明した。それに対して、高温流体の供給又
は遮断を制御するオンオフ弁の弁座と弁体に同様の構造
を設けてもよい。

【００４１】（２）例えば、上記実施の形態では、第
１，第２シール部材１５，１６として金属メッシュ３１
とテープ状の膨張黒鉛３０とを圧縮成形したものを使用
した。それに対して、膨張黒鉛のみを材質とするシール
部材を使用してもよい。また、金属薄板を芯材としてテ
ープ状の膨張黒鉛３０を巻き付けて圧縮成形したシール
部材を使用してもよい。

【００４２】（３）例えば、上記実施の形態では、第
１，第２シール部材１５，１６のシール部を平らに形成
した。それに対して、シール部材のシール部を弁座側に
凸形状となる曲面で形成することにより、シール部材と
弁座との接触面積を増大させてもよい。

【００４３】

【発明の効果】本発明の高温流体用切換弁によれば、第
１ポートと第２ポートとを連通させる弁孔が中央に形成
された弁座と、弁座と当接又は離間する弁体と、弁体を
駆動させる駆動手段とを備える高温流体用切換弁におい
て、弁体は、膨張黒鉛を材質とし、弁座と対向する位置
に形成された環状溝に隙間なく嵌め込まれるシール部材
を有しており、シール部材の破損を防止するとともに、
シール部材のシール部を弁座の形状に合わせて変形させ
てシール性を向上させるので、弁座に当接又は離間する
弁体に装着されるシール部材のシール性能を長く維持す
ることができる。

【００４４】また、 本発明の高温流体用切換弁によれ
ば、第１ポートと第２ポートとを連通させる第１弁孔が
中央に形成された第１弁座と、第２ポートと第３ポート
とを連通させる第２弁孔が中央に形成された第２弁座
と、第１弁座及び第２弁座と当接又は離間する弁体と、
弁体を駆動させる駆動手段とを備える高温流体用切換弁
において、弁体は、膨張黒鉛を材質とし、第１弁座と対
向する位置に形成された第１環状溝に隙間なく嵌め込ま
れる第１シール部材と、膨張黒鉛を材質とし、第２弁座
と対向する位置に形成された第２環状溝に隙間なく嵌め
込まれる第２シール部材とを有しており、第１シール部
材と第２シール部材の破損を防止するとともに、シール
荷重によって第１シール部材と第２シール部材のシール
部が第１弁座と第２弁座の形状に合わせて変形すること
によりシール性が向上するので、第１弁座及び第２弁座
に当接又は離間する弁体に装着される第１シール部材と
第２シール部材のシール性能を長く維持することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１実施の形態の高温流体用切換
弁の構成を示す断面図であって、第１シール部材を第１
弁座に当接させた状態を示す。

【図２】本発明に係る第１実施の形態の高温流体用切換
弁の構成を示す断面図であって、第２シール部材を第２
弁座に当接させた状態を示す。

【図３】弁体の外観斜視図である。

【図４】シール部材の外観斜視図である。

【図５】シール部材の断面図である。

【図６】弁座の一部拡大断面図である。

【図７】シール部材が弁座に対して傾いて当接した状態
を示す作用説明図である。

【図８】シール部材が弁座から離間した状態を示す作用
説明図である。

【図９】本発明に係る第２実施の形態の高温流体用切換
弁の構成を示す断面図である。

【図１０】本発明に係る第３実施の形態の高温流体用切
換弁の構成を示す断面図である。

【図１１】リジェネレイティブバーナーシステムの構成
を示すブロック図である。

【図１２】従来の高温流体用切換弁の構成を示す断面図
である。

【図１３】実開平６−６３９６７号公報に開示されたシ
ール部材の断面図である。

【図１４】実開平６−６３９６７号公報で開示されたシ
ール部材を到着されたゲートバルブの断面図である。

【符号の説明】

１１ 第１ポート １２ 第２ポート １３ 第３ポート １４ 弁体 １４ｃ 第１環状溝 １４ｄ 第２環状溝 １５ 第１シール部材 １６ 第２シール部材 １７ 第２弁座 １８ 第１弁座 １９ ピストン軸 ２０ ピストン ２２ 冷却空気供給ポート ２３ 第１弁孔 ２４ 第２弁孔 ２６ 第１シリンダ室 ２７ 第２シリンダ室 ２８ パイロットポート ３０ 膨張黒鉛 ３１ 金属メッシュ ４１ 第１弁座 ４２ 第１弁座 ４２ａ 溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 義弘 名古屋市熱田区桜田町19番18号 東邦瓦斯 株式会社内 (72)発明者 山田 進 名古屋市熱田区桜田町19番18号 東邦瓦斯 株式会社内 Ｆターム(参考） 3H052 AA01 BA02 BA22 CA23 CA32 EA01 EA03 EA12

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１ポートと第２ポートとを連通させる
   弁孔が中央に形成された弁座と、前記弁座と当接又は離
   間する弁体と、前記弁体を駆動させる駆動手段とを備え
   る高温流体用切換弁において、 前記弁体は、 膨張黒鉛を材質とし、前記弁座と対向する位置に形成さ
   れた環状溝に隙間なく嵌め込まれるシール部材を有する
   ことを特徴とする高温流体用切換弁。
2. 【請求項２】 請求項１に記載する高温流体用切換弁に
   おいて、 前記シール部材は、金属メッシュを芯材に膨張黒鉛をテ
   ープ状に成形したものを円筒状に巻き付けて圧縮成形し
   たものであることを特徴とする高温流体用切換弁。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載する高温流
   体用切換弁において、 前記シール部材のシール部の面積は、前記弁座の当接面
   の面積より大きいことを特徴とする高温流体用切換弁。
4. 【請求項４】 請求項１乃至請求項３の何れか１つに記
   載する高温流体用切換弁において、 前記弁座の当接面が平らに形成されていることを特徴と
   する高温流体用切換弁。
5. 【請求項５】 請求項１乃至請求項３の何れか１つに記
   載する高温流体用切換弁において、前記弁座の当接面が
   曲面で形成されていることを特徴とする高温流体用切換
   弁。
6. 【請求項６】 請求項１乃至請求項３の何れか１つに記
   載する高温流体用切換弁において、 前記弁座の当接面に溝を形成したことを特徴とする高温
   流体用切換弁。
7. 【請求項７】 第１ポートと第２ポートとを連通させる
   第１弁孔が中央に形成された第１弁座と、第２ポートと
   第３ポートとを連通させる第２弁孔が中央に形成された
   第２弁座と、前記第１弁座及び前記第２弁座と当接又は
   離間する弁体と、前記弁体を駆動させる駆動手段とを備
   える高温流体用切換弁において、 前記弁体は、 膨張黒鉛を材質とし、前記第１弁座と対向する位置に形
   成された第１環状溝に隙間なく嵌め込まれる第１シール
   部材と、 膨張黒鉛を材質とし、前記第２弁座と対向する位置に形
   成された第２環状溝に隙間なく嵌め込まれる第２シール
   部材とを有することを特徴とする高温流体用切換弁。