JP2007032701A

JP2007032701A - 弁構造

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Publication number: JP2007032701A
Application number: JP2005216773A
Authority: JP
Inventors: Tomohisa Takeda; 知久武田; Masahito Kitayama; 将人北山
Original assignee: Miura Co Ltd
Current assignee: Miura Co Ltd
Priority date: 2005-07-27
Filing date: 2005-07-27
Publication date: 2007-02-08

Abstract

【課題】第１、第２弁体部で構成され、流体圧が作用する第１弁体部の外径が大きくても小さい力で開弁でき、閉弁時には第２弁体部を確実に弁座部に当接できる構造を得る。
【解決手段】入口側の第１弁座部にある大径の第１弁体部と、出口側の第２弁座部にある小径の第２弁体部とを分離可能に重ね、弁体を構成し、第１弁体部を弾性材料で形成し、第２弁体部も弁座部と当接する部分以外を剛性材料で形成し、第１弁体部の中央には弁操作軸を貫通させる貫通孔を形成し、弁操作軸の先端を第２弁体部と接続し、第１弁体部と弁操作軸との間には、開弁時に、相互に係合して第１弁体部の中央部を第２弁体部から離反方向へ移動させる第１弁体部移動手段を備え、また弁操作軸の先端と第２弁体部の接続部には、第２弁体部の開弁動作を遅らせ、第１弁体部の移動動作を優先させ、第２弁体部を前記弁操作軸に対して直交する姿勢を保持させる第２弁体部開弁動作遅延手段を備えた。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えばガス焚ボイラやガス燃焼機器等で用いられる遮断弁の弁構造に関するものである。

ガス焚ボイラやガス燃焼機器等で用いられる遮断弁の弁構造は、優れた遮断性能が求められる。従来、遮断性能の向上を図った弁構造として、次のような弁構造が知られている。この弁構造は、流体入口と流体出口を備えた弁箱の流路に弁座が設けられ、該弁座に対し弁開閉手段である電磁開弁手段に連結され、軸方向へ移動する弁操作軸の先端に支持された弁体が、圧縮バネに付勢されて前記弁座と当接し、電磁開弁手段により弁座から離反するようになっている。そして、前記弁座は、弁孔を中心として入口側に形成された第１弁座部と、出口側に形成された前記第１弁座部より小径の第２弁座部とにより構成され、また、前記弁体は、前記第１弁座部と当接する大径の第１弁体部と、前記第２弁座部と当接する小径の第２弁体部とが重ねられ一体として構成されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−１６１３７５号

前記弁構造にあって、開弁時には弁開閉手段である電磁開弁手段の吸引力により前記圧縮バネの弾発力に抗して前記弁体を弁座から離反させ弁孔を開く。このとき、弁体には流路内の流体圧が作用するため、電磁開弁手段の吸引力は、前記圧縮バネの弾発力と流路内の流体圧に勝る吸引力が求められることになる。前記弁体にかかる流体圧は弁体の受圧面積に比例するため、弁体が大径であるほど弁体にかかる流体圧は大きくなり、その分電磁開弁手段も大型化すると共に、コストアップにつながる。

前記した従来の弁構造は、流体入口側にある大径の第１弁体部に流体圧が作用しているため、開弁時に大径の第１弁体部に作用する流体圧に勝る吸引力を備えた電磁開弁手段が必要となり、１つの弁体部で構成される弁体に比べ、電磁開弁手段も大型化すると共に、コストアップになるといった問題があった。

本発明の目的は、流体入口側の流体圧が作用する第１弁体部の外径が大きくても、従来より小さい力で開弁することができ、更に、優れたシール性能を発揮できる弁構造を提供することにある。

上記の目的を達成するために請求項１に記載の発明は、流体入口と流体出口を備えた弁箱の流路に弁座が設けられ、該弁座に対し当接離反方向へ移動する弁操作軸の先端に支持された弁体が、弁開閉手段により弁操作軸を介して前記弁座と当接離反するようになっている弁部を備えた弁構造であって、前記弁座は、弁孔を中心としてその入口側に形成された第１弁座部と、前記弁孔の出口側に形成された前記第１弁座部より小径の第２弁座部とにより構成され、前記弁体は、前記第１弁座部と当接する大径の第１弁体部と、前記第２弁座部と当接する小径の第２弁体部とが分離可能に重ねて構成されており、前記第１弁体部は弾性材料で形成され、前記第２弁体部は少なくとも前記第２弁座部と当接する部分以外の部分が剛性材料で形成され、前記第１弁体部の中央には前記弁操作軸を貫通させる貫通孔が形成され、該貫通孔を貫通した前記弁操作軸の先端が前記第２弁体部と接続されており、前記第１弁体部と前記弁操作軸との間には、開弁時に、相互に係合して前記第１弁体部の中央部を前記第２弁体部から離反方向へ移動させる第１弁体部移動手段が備えられ、また前記弁操作軸の先端と前記第２弁体部の接続部には、開弁時に、前記第２弁体部の開弁動作を遅らせ、前記第１弁体部移動手段による前記第１弁体部の移動動作を優先させると共に、開弁時から閉弁時まで前記第２弁体部を前記弁操作軸に対して直交する姿勢を保持させる第２弁体部開弁動作遅延手段が備えられていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の、前記第２弁体部の前記第２弁座部と当接する部分は弾性材料で形成されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の、前記第１弁座部と前記第１弁体部とは面接触する構造になっており、前記第２弁座部と前記第２弁体部とは線接触する構造になっていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１，２又は３に記載の、前記第２弁体部は、前記第２弁座部と当接する部分が弁座当接部として弾性材料で形成され、それ以外の部分が本体部として剛性材料で形成され、該本体部で前記弁座当接部を保持する基部外周の部分は開弁時に前記第１弁体部の前記貫通孔を通過した流体の流通を阻止しない構造になっていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の、前記本体部で前記弁座当接部を保持する基部外周の部分は、開弁時に前記第１弁体部の前記貫通孔を通過した流体の流通を阻止しないように切り欠いて形成されていることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１，２，３，４又は５に記載の、前記第１弁体部と前記弁操作軸との間に備えられた前記第１弁体部移動手段は、前記第１弁体部の中央部に設けられ、該第１弁体部の前記貫通孔内へ突出する硬質の係合部材と、前記弁操作軸の外周に突出して設けられ、開弁時に前記係合部材の下面と係合する係合突起からなることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１，２，３，４，５又は６に記載の、前記第２弁体部開弁動作遅延手段は、前記弁操作軸の先端に設けられた頭部と、前記第２弁体部に設けられ、前記頭部を軸方向へ所定の寸法を移動自在に嵌合し且つ抜け止めした有底筒状部と、該有底筒状部の開口部側と前記頭部の先端側との間に介装され、前記有底筒状部の底部を前記頭部の先端に押し付ける方向へ付勢し、開弁時から閉弁時まで前記第２弁体部を前記弁操作軸に対して直交する姿勢を保持させる姿勢保持用圧縮バネとからなることを特徴とする。

請求項１に記載の発明に係る弁構造は、弁体を構成する大径の第１弁体部と小径の第２弁体部とが分離可能に重ねられており、前記第１弁体部は弾性材料で形成され、第２弁体部は少なくとも第２弁座部と当接する部分以外の部分が剛性材料で形成され、第１弁体部の中央には弁操作軸を貫通させる貫通孔が形成され、該貫通孔を貫通した弁操作軸の先端が第２弁体部と接続されており、第１弁体部と弁操作軸との間には、開弁時に、相互に係合して第１弁体部の中央部を第２弁体部から離反方向へ移動させる第１弁体部移動手段が備えられ、また弁操作軸の先端と第２弁体部の接続部には、開弁時に、第２弁体部の開弁動作を遅らせ第１弁体部移動手段による第１弁体部の移動動作を優先させる第２弁体部開弁動作遅延手段が備えられているので、開弁時に、弁開閉手段により弁操作軸を弁座から離反する方向へ移動させると、第２弁体部開弁動作遅延手段により第２弁体部は直ぐに弁座から離反せず、まず、第１弁体部と弁操作軸との間に備えた第１弁体部移動手段により第１弁体部の中央部が第２弁体部から離反方向へ移動させられる。第１弁体部移動手段により移動させられた第１弁体部は、弾性材料で形成されているためその中央部が変形して第２弁体部から離反し、第２弁体部との間に隙間が生じる。これにより、第１弁体部の上流側の流路内にある流体が第１弁体部の中央に形成されている貫通孔を通って前記第１弁体部と第２弁体部との間に生じた隙間に入り、第１弁体部の上流側と下流側の差圧が無くなると共に、第１弁体部が第１弁座部から離反する。更に続く弁操作軸の移動により、弁操作軸の先端が接続している第２弁体部が第２弁座部から離反し、開弁する。

従って、弁座からの弁体の離反に必要な弁開閉手段における操作力を小径の第２弁体部の受圧面積を基準として求めることができるので、大径の第１弁体部の受圧面積を基準として求めていた従来の弁構造に比べ、弁開閉手段における操作力を小さく抑えることができ、弁開閉手段の小型化を図ることができると共に、コストダウンを図ることができる。

更に、前記第２弁体部開弁動作遅延手段は、開弁時から閉弁時まで前記第２弁体部を前記弁操作軸に対して直交する姿勢を保持させるようになっているので、開弁時から閉弁時まで、前記第２弁体部は弁操作軸に対して直交する姿勢を保持された状態にあり、閉弁の際に前記第２弁体部は弁操作軸に対して傾くようなことがなく、第２弁座部と正対し、正常な姿勢で当接するので、閉弁時における第２弁体部と第２弁座部とのシール性能を十分に確保することができる。

請求項２に記載の発明に係る弁構造は、請求項１に記載の、前記第２弁体部の第２弁座部に当接する部分を弾性材料で形成しているので、第２弁体部の他の部分が剛性材料で構成されていても、第２弁座部との間のシール性能を十分確保することができる。

請求項３に記載の発明に係る弁構造は、請求項１又は２に記載の、前記第１弁座部と前記第１弁体部は面接触する構造になっており、前記第２弁座部と前記第２弁体部は線接触する構造になっているので、線接触する第２弁座部と第２弁体部とでシール性能を向上させることができ、面接触する第１弁座部と第１弁体部とでシール性能を安定化することができる。

請求項４に記載の発明に係る弁構造は、請求項１，２又は３に記載の、前記第２弁体部が、前記第２弁座部と当接する部分が弁座当接部として弾性材料で形成され、それ以外の部分が本体部として剛性材料で形成され、該本体部で前記弁座当接部を保持する基部外周の部分は開弁時に前記第１弁体部の前記貫通孔を通過した流体の流通を阻止しない構造になっているので、閉弁時に前記第２弁体部の剛性材料で形成されている本体部の基部外周の部分によるシール性は無い。従って、開弁の際に第２弁体部の剛性材料で形成されている本体部の基部外周の部分が開弁操作の妨げにならず、前記第２弁座部と当接する第２弁体部の弁座当接部の受圧面積を基準とした開弁力で開弁することができる。

請求項５に記載の発明に係る弁構造は、請求項４に記載の、前記本体部で前記弁座当接部を保持する基部外周の部分は、開弁時に前記第１弁体部の前記貫通孔を通過した流体の流通を阻止しないように切り欠いて形成されているので、構造が簡単であり、容易に製造することができる。

請求項６に記載の発明に係る弁構造は、請求項１，２，３，４又は５に記載の、前記第１弁体部と前記弁操作軸との間に備えられた前記第１弁体部移動手段が、前記第１弁体部の中央部に設けられ、該第１弁体部の前記貫通孔内へ突出する硬質の係合部材と、前記弁操作軸の外周に突出して設けられ、開弁時に前記係合部材の下面と係合する係合突部からなっているので、開弁時に第１弁体部の貫通孔内へ突出する係合部材の下面に前記弁操作軸の外周に突出して設けられた係合突部が係合し、第１弁体部の中央部を確実に持ち上げ、第１弁体部と第２弁体部との間に隙間を生じさせることができる。

請求項７に記載の発明に係る弁構造は、請求項１，２，３，４，５又は６に記載の、前記第２弁体部開弁動作遅延手段は、前記弁操作軸の先端に設けられた頭部と、前記第２弁体部に設けられ、前記頭部を軸方向へ所定の寸法を移動自在に嵌合し且つ抜け止めした有底筒状部と、該有底筒状部の開口部側と前記頭部の先端側との間に介装され、前記有底筒状部の底部を前記頭部の先端に押し付ける方向へ付勢し、開弁時から閉弁時まで前記第２弁体部を前記弁操作軸に対して直交する姿勢を保持させる姿勢保持用圧縮バネとからなっているので、開弁時に前記弁操作軸が前記所定の寸法を移動するまで第２弁体部は弁座から離反せず、弁操作軸が前記所定の寸法を移動する間に前記第１弁体部移動手段により第１弁体部の中央部が第２弁体部から離反方向へ移動し、第１弁体部と第２弁体部との間に隙間を生じさせることができ、また、前記弁操作軸の移動により有底筒状部の開口部側と前記頭部の先端側との間に介装されている姿勢保持用圧縮バネが圧縮され、更なる弁操作軸の移動により第２弁体部が第２弁座部から離反すると、圧縮されていた姿勢保持用圧縮バネの反発力により、有底筒状部の底部が頭部の先端に押し付ける方向へ付勢され、第１弁体部と第２弁体部とが当接し、開弁時から閉弁時まで前記第２弁体部を前記弁操作軸に対して直交する姿勢に保持させることができる。

以下、本発明に係る弁構造を実施するための最良の形態を図面を参照して詳細に説明する。図１乃至図５は、本発明に係る弁構造の形態の一例を示すものであり、図１は本例の弁構造の一例を示す縦断面図、図２は図１の弁部を示す拡大断面図、図３は弁部を構成する第２弁体部の底面図、図４、図５は開弁動作を示す説明図である。

本例の弁構造は、弁箱１に、供給側配管と接続される流体入口部２と、排出側配管と接続される流体出口部３とが設けられ、内部に流体入口部２と流体出口部３とを結ぶ流路４が設けられている。この流路４には、該流路４を開閉する弁部５が備えられている。

本例では、弁部５は次のように構成されている。

前記弁箱１内に、流路４を流体入口部２側と流体出口部３側とに仕切る仕切壁６が設けられている。この仕切壁６には環状の弁座７が設けられ、弁座７の中央には上下方向に貫通して流体入口部２側と流体出口部３側とを連通する弁孔８が設けられている。

また、弁箱１内には、前記弁座７に対し、弁開閉手段９により、軸方向へ移動する弁操作軸１０の先端に支持された弁体１１が、前記弁座７と当接離反するように設けられている。前記弁開閉手段９にあっては、本例では、圧縮バネ１２と後述する電磁開弁手段で構成されており、前記弁体１１が、前記圧縮バネ１２に付勢されて前記弁座７と当接し、電磁開弁手段により弁座７から離反するようになっている。

前記弁座７は、弁孔８を中心として入口側に形成された第１弁座部７ａと、出口側に形成された前記第１弁座部７ａより小径の第２弁座部７ｂとにより構成されている。前記第１弁座部７ａと第２弁座部７ｂとは、いずれも金属等の剛性材料で形成されている。更に詳細には、前記弁座７は、金属製の筒状部材１３からなり、該筒状部材１３の上部開口端部により前記第１弁座部７ａが形成され、また、筒状部材１３の内周には小径段部１３ａが形成され、該小径段部１３ａにより第２弁座部７ｂが形成されている。この第２弁座部７ｂにあっては、後述する第２弁体部と当接する当接面には、同心状に環状に突設された線状突起部１４を備えている。また、前記筒状部材１３の上部開口端部と小径段部１３ａとの間には中径段部１３ｂが形成されており、この中径段部１３ｂには、後述する第２弁体部の本体部の基部外周が当接するようになっている。

前記のように構成された弁座７に対して、弁操作軸１０の先端に支持された弁体１１は、前記第１弁座部７ａと当接する大径の第１弁体部１１ａと、前記第２弁座部７ｂと当接する小径の第２弁体部１１ｂとが分離可能に重ねられて構成されている。

前記第１弁体部１１ａは、ゴム等の弾性材料で形成されている。前記第２弁体部１１ｂは、第２弁座部７ｂと当接する部分が、弁座当接部１１ｂＡとしてゴム等の弾性材料で形成され、それ以外の部分が本体部１１ｂＢとして金属等の剛性材料で形成されている。前記弁座当接部１１ｂＡは、本体部１１ｂＢの基部１１ｂＣに形成した環状溝１１ｂＤに挿入されている。前記弁座当接部１１ｂＡを保持する基部１１ｂＣの外周は、前記弁座７を構成する筒状部材１３に形成されている中径段部１３ｂと当接する鍔部１１ｂＥを有している。

この鍔部１１ｂＥは、筒状部材１３に形成されている中径段部１３ｂと当接しても、第１弁体部１１ａが第１弁座部７ａと当接することを妨げるものではない。鍔部１１ｂＥが筒状部材１３に形成されている中径段部１３ｂと当接することにより、第２弁座部７ｂと当接した第２弁体部１１ｂの弁座当接部１１ｂＡが、必要以上に第２弁座部７ｂの線状突起部１４へ食い込まないようになっている。

また、基部１１ｂＣの外周に有する鍔部１１ｂＥは、筒状部材１３に形成されている中径段部１３ｂと当接した状態にあるとき、鍔部１１ｂＥと中径段部１３ｂとの間の流体の流通を阻止しない構造になっている。本例では、基部１１ｂＣの外周に有する鍔部１１ｂＥは、流体の流通を阻止しないように切り欠いた構造となっている。

前記ゴム等の弾性材料で形成されている第１弁体部１１ａの上には、前記圧縮バネ１２の付勢を受けて弁体１１を弁座７と当接させると共に、第１弁体部１１ａを第１弁座部７ａへ押し付ける金属板等で形成された円盤状の弁保持部１５が重ねられている。

この弁保持部１５と第１弁体部１１ａとの間には、後述するところの第１弁体部１１ａの中央部が移動して変形することを許容する空間１６が形成されている。更に、前記第１弁体部１１ａ及び弁保持部１５の中央には前記弁操作軸１０を貫通させる貫通孔１７，１８が形成され、該貫通孔１７，１８を貫通した弁操作軸１０の先端が第２弁体部１１ｂと接続されている。

前記第１弁体部１１ａと前記弁操作軸１０との間には、開弁時に、相互に係合して第１弁体部１１ａの中央部を第２弁体部１１ｂから離反方向へ移動させる第１弁体部移動手段１９が備えられている。本例では、前記第１弁体部移動手段１９は、前記第１弁体部１１ａの中央部に設けられ、第１弁体部１１ａの貫通孔１８内へ突出する硬質の係合部材１９ａと、前記弁操作軸１０の外周に突出して設けられ、開弁時に前記係合部材１９ａの下面と係合する係合突部１９ｂとで構成されている。本例における前記係合部材１９ａは、金属板等で円盤状に形成されている。

また、弁操作軸１０の先端と第２弁体部１１ｂとの接続部には、開弁時に第２弁体部１１ｂの開弁動作を遅らせ、前記第１弁体部移動手段１９による第１弁体部１１ａの移動動作を優先させると共に、開弁時から閉弁時まで前記第２弁体部１１ｂを前記弁操作軸１０に対して直交する姿勢を保持させる第２弁体部開弁動作遅延手段２０が備えられている。

本例では、前記第２弁体部開弁動作遅延手段２０は、前記弁操作軸１０の先端に設けられた頭部２０ａと、前記第２弁体部１１ｂの本体部１１ｂＢの中心に位置して軸心方向に設けられ、前記頭部２０ａを軸方向へ所定の寸法を移動自在に嵌合し且つ抜け止めした有底筒状部２０ｂと、該有底筒状部２０ｂの開口部側と前記頭部２０ａの先端側との間に介装され、前記有底筒状部２０ｂの底部２０ｂＡを頭部２０ａの先端２０ａＡに押し付ける方向へ付勢し、開弁時から閉弁時まで前記第２弁体部１１ｂを前記弁操作軸１０に対して直交する姿勢に保持させる姿勢保持用圧縮バネ２１とで構成されている。

前記有底筒状部２０ｂ内を頭部２０ａが軸方向へ移動する寸法は、前記弁操作軸１０の移動により、前記係合部材１９ａの下面に前記係合突部１９ｂが係合して第１弁体部１１ａの中央部を第２弁体部１１ｂから離反方向へ持ち上げ、第１弁体部１１ａと第２弁体部１１ｂとの間に隙間を生じさせる長さに設定されている。

このように構成することにより、姿勢保持用圧縮バネ２１で有底筒状部２０ｂの底部２０ｂＡが頭部２０ａの先端に押し付ける方向へ付勢され、第１弁体部１１ａと第２弁体部１１ｂとが当接し、前記第２弁体部１１ｂが前記弁操作軸１０に対して直交する姿勢に保持される。

前記弁体１１を弁座７と当接させる方向へ付勢する圧縮バネ１２は、後述するところのプランジャ受け板と前記第１弁体部１１ａの上に重ねられている弁保持部１５との間に介装され、弁保持部１５を介して弁体１１を弁座７方向へ押圧するようになっている。

また、本例では、前記弁開閉手段９を、前記圧縮バネ１２と電磁開弁手段２２とで構成しており、前記弁体１１が、前記圧縮バネ１２に付勢されて前記弁座７と当接し、電磁開弁手段２２により弁座７から離反するようになっている。

前記電磁開弁手段２２にあっては、電磁コイル２３を作用させるソレノイド２４と、前記弁操作軸１０の後端部（図１の図面上、上側）に設けられ前記電磁コイル２３への通電による電磁作用により、吸引されて移動する鉄心よりなるプランジャ２５とで構成されている。そして、電磁コイル２３への通電による電磁作用により吸引されて移動するプランジャ２５により、前記弁体１１は圧縮バネ１２の弾発力に抗して弁座７から離反し、前記電磁コイル２３への通電を切ると、前記プランジャ２５は電磁作用から解かれ、弁体１１は圧縮バネ１２に付勢されて弁座７と当接するようになっている。前記ソレノイド２４は、弁箱１の外側に設けられ、カバー２６で覆われている。また、弁箱１には、電磁コイル２３への非通電時に、プランジャ２５の重量が弁体１１にかからないように、弁体１１方向への移動を規制するプランジャ受け板２７が設けられている。

このように構成された弁構造は、開弁時に、電磁開弁手段２２を構成する電磁コイル２３に通電し励磁させると、電磁力によりプランジャ２５が吸引され、弁操作軸１０が弁座７から離反する方向へ移動する。この移動に伴い弁操作軸１０の先端に接続されている弁体１１が圧縮バネ１２の弾発力に抗して弁座７から離反方向へ移動する。

このときの弁体１１の弁座７からの離反は、次のような動作によって行われる。弁操作軸１０が弁座７から離反する方向へ移動した直後の第２弁体部１１ｂは、該第２弁体部１１ｂの本体部１１ｂＢに設けられている有底筒状部２０ｂと嵌合している弁操作軸１０の先端の頭部２０ａが、有底筒状部２０ｂの開口部側と前記頭部２０ａの先端側との間に介装されている姿勢保持用圧縮バネ２１を圧縮しながら、有底筒状部２０ｂ内を所定の寸法移動するまで、第２弁座部７ｂから離反せずそのままの状態にある。

そして、この間の弁操作軸１０の移動により、弁操作軸１０の外周に突出して設けられた係合突部１９ｂが、第１弁体部１１ａの中央部に設けられた係合部材１９ａの下面と係合して、第１弁体部１１ａの中央部を第２弁体部１１ｂから離反方向へ移動させる。

移動させられた第１弁体部１１ａは、弾性材料で形成されているため、その中央部が変形して第２弁体部１１ｂから離反し、第２弁体部１１ｂとの間に隙間が生じる。このようにして生じた第１弁体部１１ａと第２弁体部１１ｂとの間に生じた隙間に、前記第１弁体部１１ａの上流側の流路４内にある流体が第１弁体部１１ａ及び弁保持部１５の中央に形成されている貫通孔１７，１８を通って入る。

これにより、第１弁体部１１ａの上流側と下流側の差圧が無くなると共に、第１弁体部１１ａが第１弁座部７ａから離反する。そして、前記弁操作軸１０の先端の頭部２０ａが、有底筒状部２０ｂ内を所定の寸法移動し、抜け止め位置に達すると、更に続く弁操作軸１０の移動により、第２弁体部１１ｂが第２弁座部７ｂから離反し、開弁する。

上記のように、弁座７から弁体１１が離反する際の流体圧は、大径の第１弁体部１１ａの上流側と下流側の差圧が無くなるので、小径の第２弁体部１１ｂが受けることになる。従って、弁座７から弁体１１が離反する際に必要な弁開閉手段９における操作力、本例では電磁開弁手段２２の吸引力は、小径の第２弁体部１１ｂの弁座当接部１１ｂＡの受圧面積を基準として求めることができるので、大径の第１弁体部１１ａの受圧面積を基準に求めていた従来の弁構造に比べ、電磁開弁手段２２の吸引力を小さく抑えることができ、電磁開弁手段２２の小型化を図ることができると共に、コストダウンを図ることができる。

また、前記弁体１１の第２弁体部１１ｂが第２弁座部７ｂから離反する際、弁座７を構成する筒状部材１３に形成されている中径段部１３ｂと当接している第２弁体部１１ｂの前記鍔部１１ｂＥは、鍔部１１ｂＥと中径段部１３ｂとの間の流体の流通を阻止しない、即ちシール性の無い構造となっているので、開弁の際に第２弁体部１１ｂの前記基部１１ｂＣの外周の部分が開弁操作の妨げにならず、前記第２弁座部７ｂと当接する第２弁体部１１ｂの弁座当接部１１ｂＡの受圧面積を基準とした開弁力で確実に開弁することができる。

このようにして、弁体１１の第２弁体部１１ｂが第２弁座部７ｂから離反すると、前記弁操作軸１０の移動に伴い、有底筒状部２０ｂ内を所定の寸法移動する弁操作軸１０の先端の頭部２０ａにより圧縮された姿勢保持用圧縮バネ２１の反発力で、有底筒状部２０ｂの底部２０ｂＡが頭部２０ａの先端に押し付ける方向へ付勢され、第１弁体部１１ａと第２弁体部１１ｂとが当接し、開弁時から次の閉弁時まで、前記第２弁体部１１ｂが前記弁操作軸１０に対して直交する姿勢に保持される。

次に、閉弁時は、前記電磁開弁手段２２を構成する電磁コイル２３への通電を切り、励磁を解くと、圧縮バネ１２の弾発力により弁体１１が弁座７方向へ移動して弁座７と当接し、弁孔８を閉じ、流路４を遮断する。この流路４の遮断は、第１弁座部７ａと第２弁座部７ｂにより構成された弁座７と、大径の第１弁体部１１ａと小径の第２弁体部１１ｂとで構成された弁体１１により２段のシールとして行うので、優れたシール性が得られる。

また、前記したように、開弁時から次の閉弁時まで前記第２弁体部１１ｂは、姿勢保持用圧縮バネ２１によって前記弁操作軸１０に対して直交する姿勢に保持されているので、閉弁の際に前記第２弁体部１１ｂは弁操作軸１０に対して傾くようなことがなく、第２弁座部７ｂと正対し、正常な姿勢で当接するので、閉弁時における第２弁体部１１ｂと第２弁座部７ｂとのシール性能を十分に確保することができる。

また、本例では、前記弁座７は、金属製の筒状部材１３からなり、該筒状部材１３の上部開口端部により前記第１弁座部７ａが形成され、また、筒状部材１３の内周には小径段部１３ａが形成され、該小径段部１３ａにより第２弁座部７ｂが形成されている。この第２弁座部７ｂにあっては、第２弁体部１１ｂとの当接面には、同心状に環状に突設された線状突起部１４を備えているので、第１弁座部７ａと第１弁体部１１ａとは面接触し、第２弁座部７ｂと第２弁体部１１ｂの弁座当接部１１ｂＡとは線接触することになり、線接触する第２弁座部７ｂと第２弁体部１１ｂとでシール性能を向上させることができ、面接触する第１弁座部７ａと第１弁体部１１ａとでシール性能を安定化することができる。

本発明に係る弁構造の実施の形態の一例を示す縦断面図である。図１の弁部を示す拡大断面図である。図１の弁部を構成する第２弁体部の底面図である。本例の開弁動作を示す説明図である。本例の開弁動作を示す説明図である。

符号の説明

１弁箱
２流体入口部
３流体出口部
４流路
５弁部
６仕切壁
７弁座
７ａ第１弁座部
７ｂ第２弁座部
８弁孔
９弁開閉手段
１０弁操作軸
１１弁体
１１ａ第１弁体部
１１ｂ第２弁体部
１１ｂＡ弁座当接部
１１ｂＢ本体部
１１ｂＣ基部
１１ｂＤ環状溝
１１ｂＥ鍔部
１２圧縮バネ
１３筒状部材
１３ａ小径段部
１３ｂ中径段部
１４線状突起部
１５弁保持部
１６空間
１７，１８貫通孔
１９第１弁体部移動手段
１９ａ係合部材
１９ｂ係合突部
２０第２弁体部開弁動作遅延手段
２０ａ頭部
２０ｂ有底筒状部
２０ａＡ先端
２０ｂＡ底部
２１姿勢保持用圧縮バネ
２２電磁開弁手段
２３電磁コイル
２４ソレノイド
２５プランジャ
２６カバー
２７プランジャ受け板

Claims

流体入口と流体出口を備えた弁箱の流路に弁座が設けられ、該弁座に対し当接離反方向へ移動する弁操作軸の先端に支持された弁体が、弁開閉手段により弁操作軸を介して前記弁座と当接離反するようになっている弁部を備えた弁構造であって、前記弁座は、弁孔を中心としてその入口側に形成された第１弁座部と、前記弁孔の出口側に形成された前記第１弁座部より小径の第２弁座部とにより構成され、前記弁体は、前記第１弁座部と当接する大径の第１弁体部と、前記第２弁座部と当接する小径の第２弁体部とが分離可能に重ねて構成されており、前記第１弁体部は弾性材料で形成され、前記第２弁体部は少なくとも前記第２弁座部と当接する部分以外の部分が剛性材料で形成され、前記第１弁体部の中央には前記弁操作軸を貫通させる貫通孔が形成され、該貫通孔を貫通した前記弁操作軸の先端が前記第２弁体部と接続されており、前記第１弁体部と前記弁操作軸との間には、開弁時に、相互に係合して前記第１弁体部の中央部を前記第２弁体部から離反方向へ移動させる第１弁体部移動手段が備えられ、また前記弁操作軸の先端と前記第２弁体部の接続部には、開弁時に、前記第２弁体部の開弁動作を遅らせ、前記第１弁体部移動手段による前記第１弁体部の移動動作を優先させると共に、開弁時から閉弁時まで前記第２弁体部を前記弁操作軸に対して直交する姿勢を保持させる第２弁体部開弁動作遅延手段が備えられていることを特徴とする弁構造。
前記第２弁体部の前記第２弁座部と当接する部分は弾性材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の弁構造。
前記第１弁座部と前記第１弁体部とは面接触する構造になっており、前記第２弁座部と前記第２弁体部とは線接触する構造になっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の弁構造。
前記第２弁体部は、前記第２弁座部と当接する部分が弁座当接部として弾性材料で形成され、それ以外の部分が本体部として剛性材料で形成され、該本体部で前記弁座当接部を保持する基部外周の部分は開弁時に前記第１弁体部の前記貫通孔を通過した流体の流通を阻止しない構造になっていることを特徴とする請求項１，２又は３に記載の弁構造。
前記本体部で前記弁座当接部を保持する基部外周の部分は、開弁時に前記第１弁体部の前記貫通孔を通過した流体の流通を阻止しないように切り欠いて形成されていることを特徴とする請求項４に記載の弁構造。
前記第１弁体部と前記弁操作軸との間に備えられた前記第１弁体部移動手段は、前記第１弁体部の中央部に設けられ、該第１弁体部の前記貫通孔内へ突出する硬質の係合部材と、前記弁操作軸の外周に突出して設けられ、開弁時に前記係合部材の下面と係合する係合突起からなることを特徴とする請求項１，２，３，４又は５に記載の弁構造。
前記第２弁体部開弁動作遅延手段は、前記弁操作軸の先端に設けられた頭部と、前記第２弁体部に設けられ、前記頭部を軸方向へ所定の寸法を移動自在に嵌合し且つ抜け止めした有底筒状部と、該有底筒状部の開口部側と前記頭部の先端側との間に介装され、前記有底筒状部の底部を前記頭部の先端に押し付ける方向へ付勢し、開弁時から閉弁時まで前記第２弁体部を前記弁操作軸に対して直交する姿勢を保持させる姿勢保持用圧縮バネとからなることを特徴とする請求項１，２，３，４，５又は６に記載の弁構造。