JP2004270740A

JP2004270740A - 制御弁

Info

Publication number: JP2004270740A
Application number: JP2003059067A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Asano; 和之浅野; Tomoko Ishida; 倫子石田
Original assignee: Pacific Industrial Co Ltd
Current assignee: Pacific Industrial Co Ltd
Priority date: 2003-03-05
Filing date: 2003-03-05
Publication date: 2004-09-30

Abstract

【課題】１つのパイプに流れる流体の流量を段階的に変更すると共に、連通孔が半開状態になる弁体の回転範囲を従来より小さくすることが可能な制御弁を提供する。
【解決手段】本発明の制御弁６０によれば、弁体２０に備えた全開部３０と全閉部２８と部分閉塞部２９のうちの何れかを、ケーシング１０に備えた１対の連通孔３１，３１に重ねることで、１つの排出用のパイプ２６に流れる流体の流量を段階的に変更することが可能になる。また、従来の１つのパイプに１つ設けた連通孔５を１対の連通孔３１，３１で構成したので、それら連通孔３１，３１の総開口面積を従来の連通孔５と同じにした場合には、個々の連通孔３１は従来の連通孔５より小さくなり、従来のものより急峻に開状態と閉状態とに切り替えることができる。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ケーシングに、供給用と排出用のパイプを接続し、ケーシング内面に弁体を押し付けて回動させることで、排出用又は供給用のパイプへの連通孔を開閉する制御弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９及び図１０に示すように、従来、この種の制御弁では、供給用のパイプ４と１対の排出用のパイプ３，３（図１０参照）とがケーシング１に形成した複数の凹所２に嵌合固定されて、各凹所２の奥壁に貫通形成した円形の連通孔５を通して、各パイプ３，３，４とケーシング１の内部空間１Ａとが連通されていた。そして、ケーシング１の内面に押し付けられた弁体６を回転させることで、各排出用のパイプ３に連通した各連通孔５が開閉される構成になっていた（例えば、特許文献１及び２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３４３０７７号公報（請求項１、段落［００１０］）
【０００４】
【特許文献２】
特開２００２−２７６８２７号公報（段落［００１４］、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した従来の制御弁では、ケーシング１に接続された１つのパイプ３に対して１つの連通孔５が形成されていたので、１つのパイプ３に流れる流量を連通孔５の開閉によって段階的に変更することができなかった。また、上記した従来の制御弁において、排出用の両方のパイプ３，３を途中で１つにまとめかつそれらパイプ３，３に係る連通孔５，５を別々に開閉することで、総流量を段階的に変更する構成を検討したが、部品点数が多くなり、コストが高くなるという問題が生じていた。また、従来の制御弁では、連通孔が半開状態になる弁体の回転範囲を小さくすることが要請されていた。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、１つのパイプに流れる流体の流量を段階的に変更すると共に、連通孔が半開状態になる弁体の回転範囲を小さくすることが可能な制御弁の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係る制御弁（６０）は、供給用のパイプ（２５）と排出用のパイプ（２６）を、弁体（２０）を収容したケーシング（１０）に固定して、そのケーシング（１０）の内部空間（１０Ａ）に連通させ、ケーシング（１０）のうち一方のパイプ（２６）の固定部分には、そのパイプ（２６）と内部空間（１０Ａ）とを連通する連通孔（３１）が貫通形成され、弁体（２０）をケーシング（１０）の内面に押し付けて駆動手段（５０）にて回転させることにより、連通孔（３１）が弁体（２０）に横切られて開閉する制御弁（６０）において、連通孔（３１）を１つのパイプ（２６）に対して複数設け、弁体（２０）には、複数の連通孔（３１，３１）の全部を開放するための全開部（３０）と、複数の連通孔（３１，３１）の全部を閉塞するための全閉部（２８）と、複数の連通孔（３１，３１）の一部を閉塞しかつ残りを開放するための部分閉塞部（２９）とが設けられたところに特徴を有する。
【０００８】
請求項２の発明に係る制御弁（６０）は、供給用のパイプ（２５）と排出用のパイプ（２６）を、弁体（２０）を収容したケーシング（１０）に固定して、そのケーシング（１０）の内部空間（１０Ａ）に連通させ、ケーシング（１０）のうち一方のパイプ（２６）の固定部分には、そのパイプ（２６）と内部空間（１０Ａ）とを連通する連通孔（３１）が貫通形成され、弁体（２０）をケーシング（１０）の内面に押し付けて駆動手段（５０）にて回転させることにより、連通孔（３１）が弁体（２０）に横切られて開閉する制御弁（６０）において、連通孔（３１）を、１つのパイプ（２６）に対して複数設けかつ、それら複数の連通孔（３１，３１）が弁体（２０）によって一度に横切られるように配置したところに特徴を有する。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項２に記載の制御弁（６０）において、複数の連通孔（３１，３１）は、弁体（２０）の回転中心又はその近傍を通過する直線に沿って並べて配置され、弁体（２０）のうち連通孔（３１，３１）を横切る縁部は、弁体（２０）の回転中心又はその近傍を通過する直線に沿った構造をなしたところに特徴を有する。
【００１０】
請求項４の発明に係る制御弁（６０）は、供給用のパイプ（２５）と排出用のパイプ（２６）を、弁体（２０）を収容したケーシング（１０）に固定して、そのケーシング（１０）の内部空間（１０Ａ）に連通させ、ケーシング（１０）のうち一方のパイプ（２６）の固定部分には、そのパイプ（２６）と内部空間（１０Ａ）とを連通する連通孔（３１）が貫通形成され、弁体（２０）をケーシング（１０）の内面に押し付けて駆動手段（５０）にて回転させることにより、連通孔（３１）が弁体（２０）に横切られて開閉する制御弁（６０）において、連通孔（３１Ｃ）は、長孔形状をなし、弁体（２０）は、その縁部が連通孔（３１Ｃ）を幅方向に横切るように構成されたところに特徴を有する。
【００１１】
【発明の作用及び効果】
＜請求項１の発明＞
請求項１の制御弁（６０）では、弁体（２０）に備えた全開部（３０）と全閉部（２８）と部分閉塞部（２９）のうちの何れかを、ケーシング（１０）に備えた複数の連通孔（３１）に重ねることで、１つのパイプ（２６）に流れる流体の流量を段階的に変更することが可能になる。
【００１２】
＜請求項２及び３の発明＞
請求項２の制御弁（６０）では、従来、１つのパイプ（３）に１つ備えられた連通孔（５）を、複数の連通孔（３１，３１）で構成したので、それら連通孔（３１，３１）の総開口面積を従来の連通孔（５）と同じにした場合には、個々の連通孔（３１）は従来の連通孔（５）より小さくなる。従って、連通孔（３１）が半開状態になる弁体（２０）の回転範囲が従来より小さくなり、従来より急峻に開状態と閉状態とに切り替えることができる。
【００１３】
具体的には、複数の連通孔（３１，３１）を、弁体（２０）の回転中心又はその近傍を通過する直線に沿って並べて配置し、弁体（２０）のうち連通孔（３１，３１）を横切る縁部は、弁体（２０）の回転中心又はその近傍を通過する直線に沿った構造にすることで、弁体（２０）によって複数の連通孔（３１，３１）を一度に開閉することができる（請求項３の発明）。
【００１４】
＜請求項４の発明＞
請求項４の制御弁（６０）では、連通孔（３１Ｃ）を長孔形状にしたので、その長孔形状の連通孔（３１Ｃ）の開口面積を従来の円形の連通孔（５）と同じにした場合には、長孔形状の連通孔（３１Ｃ）の幅は、従来の連通孔（５）の直径より小さくなる。そして、本発明では、その弁体（２０）が、長孔形状の連通孔（３１Ｃ）を幅方向で横切って開閉するので、その連通孔（３１Ｃ）が半開状態となる弁体（２０）の回転範囲が従来より小さくなり、従来より急峻に開状態と閉状態とに切り替えることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。
図１に示すように、本実施形態の制御弁６０に備えたケーシング１０は、ケーシング本体１１と弁座シート１２とを組み付けてなる。ケーシング本体１１は、非磁性体金属（例えば、ステンレス）で構成され、全体として一端有底の略円筒形をなし、開放口側が段付き状に径が広がった大径部１１Ｄになっている。また、ケーシング本体１１の外側には、ステータ５１が嵌合されている。
【００１６】
弁座シート１２は、円板状をなし、弁座シート１２の外側端面には、１対の凹所２３，２４が形成されている。一方の凹所２３は、図２に示すように、弁座シート１２における外縁部寄りに配置されて、その凹所２３には供給用のパイプ２５の先端が嵌合固定されている。また、凹所２３の奥壁には、１つの供給孔３２が形成されており、この供給孔３２を通して弁体２０とケーシング１０の内部空間１０Ａとが連通している。
【００１７】
他方の凹所２４は、弁座シート１２における中心寄りに配置されて、その凹所２４には排出用のパイプ２６の先端が嵌合固定されている。また、排出用の凹所２４の奥壁には、２つの連通孔３１，３１が形成されており、これら連通孔３１，３１を通して弁体２０とケーシング１０の内部空間１０Ａとが連通している。ここで、連通孔３１，３１は、弁座シート１２の径方向に沿って並んでいる。即ち、連通孔３１，３１は、後述する弁体２０の回動中心を通過する直線に沿って並んでいる。
【００１８】
図１に示すように、弁座シート１２の内側端面の中心には、軸受孔１５が陥没形成されている。そして、この軸受孔１５とケーシング本体１１の奥壁１１Ｓに形成した軸受部１３とに丸棒１６の両端部が軸支されている。丸棒１６には、図１における上方側からコイルバネ１８、ローター５２、弁体２０が順番に貫通されている。
【００１９】
ローター５２は、永久磁石で構成され、丸棒１６に嵌合された小リール５２Ａとその外側を囲む大リール５２Ｂとの間を径方向に延びた翼片５２Ｃで繋いでなる。そして、このローター５２と前記ステータ５１とによって、本発明の「駆動手段」に相当するステッピングモータ５０が構成されている。
【００２０】
図１に示すように、大リール５２Ｂの端面には、弁座シート１２に向けてストッパ当接部５３が突出している。また、ケーシング本体１１の大径部１１Ｄに圧入固定された規制盤２２には、ストッパ当接部５３の回動領域にストッパ２２Ｂが突設されている。そして、ローター５２を一方向に回転すると、ストッパ２２Ｂの一方の面にストッパ当接部５３が当接し、ローター５２を他方向に回転すると、ストッパ２２Ｂの他方の面にストッパ当接部５３が当接し、これによりローター５２の回転範囲が３６０度未満に規制されている。また、規制盤２２には、弁座シート１２側に位置決め突部２２Ａが突設されており、この位置決め突部２２Ａと、弁座シート１２に形成された位置決め孔１２Ｓとが係止している。
【００２１】
弁体２０は、円筒体２０Ａの一端に円板２０Ｂを備えてなり、その円板２０Ｂのうち弁座シート１２側には摺接突部２１が形成されている。また、円板２０Ｂからローター５２に向けて係合突部２０Ｃが突出しており、その係合突部２０Ｃがローター５２に係合することで、弁体２０とローター５２とが一体的に回転するようになっている。さらに、コイルバネ１８の弾発力によって摺接突部２１が弁座シート１２に押し付けられた状態に保持されている。
【００２２】
摺接突部２１の平面形状は、図３に示されており、円形部２７から全閉部２８と部分閉塞部２９とを張り出した形状になっている。それら全閉部２８と部分閉塞部２９とは、大きさが異なる扇形をなして隣り合わせに設けられている。詳細には、円形部２７の外周縁の延長線Ｌ１は、１対の連通孔３１，３１より回転中心側を通過し、全閉部２８の外周縁の延長線Ｌ２は、両連通孔３１，３１より回動中心から離れた側を通過し、部分閉塞部２９の外周縁の延長線Ｌ３は、両連通孔３１，３１の間を通過するようになっている。
【００２３】
そして、摺接突部２１のうち円形部２７の外側が本発明に係る全開部３０をなし、この全開部３０が連通孔３１，３１に重なったときには、連通孔３１，３１が共に開放され、全閉部２８が連通孔３１，３１に重なったときには、連通孔３１，３１が共に閉塞され、部分閉塞部２９が連通孔３１，３１に重なったときには、中心側の連通孔３１が閉塞されかつ他方の連通孔３１が開放される。
【００２４】
ここで、弁体２０が図３における時計回りの方向に回転して、前記ストッパ２２Ｂの一方の面とストッパ当接部５３とが当接した位置を「原位置」とすると、本実施形態では、原位置で、例えば連通孔３１，３１に全閉部２８が重なって連通孔３１，３１が共に塞がれるようになっている。
【００２５】
本実施形態の制御弁６０の構成は以上であって、次に、制御弁６０の動作について説明する。上記したように弁体２０が原位置にあると、連通孔３１，３１が全閉部２８と重なって共に塞がれる。このとき、排出用のパイプ２６には、流体は流れない。弁体２０を、原位置から図３における反時計回りの方向に回転させると、連通孔３１，３１が部分閉塞部２９と重なって一方の連通孔３１が塞がれかつ他方の連通孔３１が開放される。このとき、排出用のパイプ２６には、一方の連通孔３１を通過した所定量Ｓの流体が流れる。さらに、弁体２０を同じ方向に回転させると、連通孔３１，３１が全開部３０と重なって共に開放され、ストッパ当接部５３がストッパ２２Ｂの反対面に当接した終端位置に至る。このとき、排出用のパイプ２６に流れる流体は、２つの連通孔３１，３１の両方を通過して、流量が前記所定量Ｓの２倍になる。
【００２６】
終端位置から弁体２０を時計回り方向に回転させると、前記した場合とは逆の順序で、連通孔３１，３１が順番に塞がれて流量が段階的に減らされ、原位置に戻る。
【００２７】
このように本実施形態の制御弁６０によれば、弁体２０に備えた全開部３０と全閉部２８と部分閉塞部２９のうちの何れかを、ケーシング１０に備えた１対の連通孔３１，３１に重ねることで、１つの排出用のパイプ２６に流れる流体の流量を段階的に変更することが可能になる。また、従来、１つのパイプに１つ備えた連通孔５を、本実施形態の制御弁６０では、１対の連通孔３１，３１で構成したので、それら連通孔３１，３１の総開口面積を従来の連通孔５と同じにした場合には、個々の連通孔３１は従来の連通孔５より小さくなる。これにより、連通孔３１が半開状態になる弁体２０が回転範囲が従来より小さくなり、従来より急峻に開状態と閉状態とに切り替えることができる。
【００２８】
さて、図４には排出側のパイプ２６に流れる流量と、弁体２０の回転位置との関係のグラフが示されている。弁体２０が上記した原位置から終端位置に向けて回転した場合には、グラフにおける上向きの矢印を付した経路Ｌ１０を辿って流量が増加し、弁体２０が終端位置から原位置に向けて回転した場合には、グラフにおける下向きの矢印を付した経路Ｌ１１を辿って流量が減する。ここで、本実施形態の制御弁６０では、連通孔３１が半開状態になる弁体２０の回転範囲が従来より小さいので、上記した両経路Ｌ１０，Ｌ１１の相違によるヒステリシスを、従来のものより抑えることができる。
【００２９】
＜第２実施形態＞
本実施形態は、図５に示されており、前記第１実施形態とは弁体２０と連通孔３１の構造のみが異なる。即ち、本実施形態では、１対の連通孔３１Ａ，３１Ｂのうち弁座シート１２の中心側の連通孔３１Ｂの方が、外側の連通孔３１Ａより大きくなっている。また、本実施形態の摺接突部２１Ｖは、全閉部２８と部分閉塞部２９とが間隔を空けて配置され、全閉部２８のうち径方向を向いた縁部から第２の部分閉塞部４０が延設されている。第２の部分閉塞部４０は、全閉部２８の先端部分から周方向に延び、外側の連通孔３１Ａのみを塞ぐことができるようになっている。上記以外の構成は、第１実施形態と同一であるので重複した説明を省略する。
【００３０】
本実施形態の制御弁では、両連通孔３１Ａ，３１Ｂを開いた状態と、両連通孔３１Ａ，３１Ｂを塞いだ状態と、大きい側の連通孔３１Ｂのみを塞いで小さい側の連通孔３１Ａを開いた状態と、小さい側の連通孔３１Ａのみを塞いで大きい側の連通孔３１Ｂを開いた状態とに切り替えられ、排出用のパイプ２６に流す流体の流量を３段階に変更することができる。
【００３１】
＜第３実施形態＞
本実施形態は、図６に示されており、前記第１実施形態とは弁体２０と連通孔３１の構造のみが異なる。即ち、本実施形態では、弁座シート１２の径方向に延びた長孔形状の連通孔３１Ｃが、排出用のパイプ２６に対して１つ形成されている。また、本実施形態の摺接突部２１Ｗは、円形部２７に全閉部２８のみを張り出して備えている。上記以外の構成は、第１実施形態と同一であるので重複した説明を省略する。
【００３２】
本実施形態では、連通孔３１Ｃを長孔形状にしたので、その長孔形状の連通孔３１Ｃの開口面積を従来の連通孔５と同じにした場合には、連通孔３１Ｃの幅は、従来の連通孔５の直径より小さくなる。そして、その弁体２０の全閉部２８が連通孔３１Ｃを幅方向で横切って開閉するので、連通孔３１Ｃが半開状態になる弁体２０の回転範囲が従来より小さくなり、従来より急峻に開状態と閉状態とに切り替えることができる。
【００３３】
＜第４実施形態＞
本実施形態は、図７に示されており、前記第３実施形態における連通孔３１Ｃに代えて、例えば、弁座シート１２の径方向に１対の連通孔３１，３１を並べて備え、弁体２０の全閉部２８が、それら複数の連通孔３１，３１を一度に横切って開閉する構成になっている。このような構成にしても、第３実施形態と同様の作用効果が得られる。
【００３４】
＜第５実施形態＞
本実施形態は、図８に示されており、前記第３実施形態とは連通孔３１の構造のみが異なる。即ち、本実施形態では、弁座シート１２の径方向と直交する方向に例えば３つの連通孔３１Ｄが並べて設けられている。そして、３つの連通孔３１のうち閉塞される連通孔３１の個数が変わるように、ステッピングモータ５０により弁体２０を位置制御して、排出用のパイプ２６に流す流量を３段階に変更する。また、本実施形態によれば、摺接突部２１の構造が簡素化される。
【００３５】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る制御弁の側断面図
【図２】図１のＡ−Ａ断面における平断面図
【図３】図１のＢ−Ｂ断面における平断面図
【図４】弁体の回転角度と流量の関係を示したグラフ
【図５】第２実施形態の弁体の平断面図
【図６】第３実施形態の弁体の平断面図
【図７】第４実施形態の弁体の平断面図
【図８】第５実施形態の弁体の平断面図
【図９】従来の制御弁の側断面図
【図１０】従来の制御弁の平断面図
【符号の説明】
１０…ケーシング
１０Ａ…内部空間
２０…弁体
２１…摺接突部
２２…規制盤
２５，２６…パイプ
２８…全閉部
２９，４０…部分閉塞部
３０…全開部
３１，３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ…連通孔
５０…ステッピングモータ（駆動手段）
６０…制御弁

Claims

供給用のパイプ（２５）と排出用のパイプ（２６）を、弁体（２０）を収容したケーシング（１０）に固定して、そのケーシング（１０）の内部空間（１０Ａ）に連通させ、
前記ケーシング（１０）のうち一方のパイプ（２６）の固定部分には、そのパイプ（２６）と前記内部空間（１０Ａ）とを連通する連通孔（３１）が貫通形成され、前記弁体（２０）を前記ケーシング（１０）の内面に押し付けて駆動手段（５０）にて回転させることにより、前記連通孔（３１）が前記弁体（２０）に横切られて開閉する制御弁（６０）において、
前記連通孔（３１）を１つの前記パイプ（２６）に対して複数設け、
前記弁体（２０）には、前記複数の連通孔（３１，３１）の全部を開放するための全開部（３０）と、前記複数の連通孔（３１，３１）の全部を閉塞するための全閉部（２８）と、前記複数の連通孔（３１，３１）の一部を閉塞しかつ残りを開放するための部分閉塞部（２９）とが設けられたことを特徴とする制御弁（６０）。
供給用のパイプ（２５）と排出用のパイプ（２６）を、弁体（２０）を収容したケーシング（１０）に固定して、そのケーシング（１０）の内部空間（１０Ａ）に連通させ、
前記ケーシング（１０）のうち一方のパイプ（２６）の固定部分には、そのパイプ（２６）と前記内部空間（１０Ａ）とを連通する連通孔（３１）が貫通形成され、前記弁体（２０）を前記ケーシング（１０）の内面に押し付けて駆動手段（５０）にて回転させることにより、前記連通孔（３１）が前記弁体（２０）に横切られて開閉する制御弁（６０）において、
前記連通孔（３１）を、１つの前記パイプ（２６）に対して複数設けかつ、それら複数の連通孔（３１，３１）が前記弁体（２０）によって一度に横切られるように配置したことを特徴とする制御弁（６０）。
前記複数の連通孔（３１，３１）は、前記弁体（２０）の回転中心又はその近傍を通過する直線に沿って並べて配置され、
前記弁体（２０）のうち前記連通孔（３１，３１）を横切る縁部は、前記弁体（２０）の回転中心又はその近傍を通過する直線に沿った構造をなしたことを特徴とする請求項２に記載の制御弁（６０）。
供給用のパイプ（２５）と排出用のパイプ（２６）を、弁体（２０）を収容したケーシング（１０）に固定して、そのケーシング（１０）の内部空間（１０Ａ）に連通させ、
前記ケーシング（１０）のうち一方のパイプ（２６）の固定部分には、そのパイプ（２６）と前記内部空間（１０Ａ）とを連通する連通孔（３１）が貫通形成され、前記弁体（２０）を前記ケーシング（１０）の内面に押し付けて駆動手段（５０）にて回転させることにより、前記連通孔（３１）が前記弁体（２０）に横切られて開閉する制御弁（６０）において、
前記連通孔（３１Ｃ）は、長孔形状をなし、前記弁体（２０）は、その縁部が前記連通孔（３１Ｃ）を幅方向に横切るように構成されたことを特徴とする制御弁（６０）。