JP2023079418A - valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、流体の制御弁に関し、特に、高圧流体を制御する開閉弁として好適に用いられるバルブに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a fluid control valve, and more particularly to a valve suitable for use as an on-off valve for controlling high-pressure fluid.
バルブは、配管などの流路に設けられ、流体を通したり、止めたり、制御したりするために、流路を開閉できる可動機構(弁)を持つ機器である。弁を上げ流路が開いたときは流体が上流から下流に流れ、弁を下げ流路が閉じたときは流体の流れが止められる。加えて弁を少し上下させ、流路を狭めることで流量を調整することができるバルブもある。 A valve is a device that is installed in a flow path such as a pipe and has a movable mechanism (valve) that can open and close the flow path in order to pass, stop, or control the flow of fluid. When the valve is raised and the channel is opened, the fluid flows from upstream to downstream, and when the valve is lowered and the channel is closed, the fluid flow is stopped. In addition, there is also a valve that can adjust the flow rate by slightly moving the valve up and down to narrow the flow path.
流体の圧力によっては流体が流路内を通る際に漏れるおそれがあったため漏れを防ぐための対策がされてきた。特に水素ステーションなどの低温高圧流体用として用いられるバルブでは、非常に高圧である50メガパスカル以上の流体を流すことも求められており、樹脂製(ゴム製)のOリングでシーリングを行うと、Oリングの収縮・変形等が発生するので特許文献1に記載のバルブのようなメタルシール構造が用いられてきた。 Depending on the pressure of the fluid, there is a risk that the fluid will leak when it passes through the channel, so measures have been taken to prevent leakage. In particular, valves used for low-temperature, high-pressure fluids such as hydrogen stations are required to flow extremely high-pressure fluids of 50 megapascals or more. Since contraction, deformation, etc. of the O-ring occur, a metal seal structure like the valve described in Patent Document 1 has been used.
図6に示す、高圧流体用のバルブ100は、アクチュエータ102につながるステム103の先端に取り付けられた弁体104と、弁座131が形成されたシート部材130とが当接・離間して流体の流れを制御する。シート部材130は、入口通路111と出口通路112が形成されたバルブボディ110の内部に配設されている。シート部材130は、下方のシート押さえ140で上方に押圧されて固定されている。シート押さえ140の下方には、環状のガスケット122、蓋部材121及び栓体120が配設されている。バルブボディ110とアクチュエータ102とは、固定用ねじ105で連結されている
A
図7は、図6のバルブ100の一部拡大図である。バルブボディ110には、弁室117が形成され、入口側連通路132と出口側連通路133が形成されたシート部材130が、下方からシート押さえ140によって上方に押圧されて弁室117内に固定されている。シート押さえ雄ねじ143とバルブボディ雌ねじ114とは螺合によって係合している。バルブボディ下部凹所116には、栓体120が、バルブボディ下部雌ねじ115と栓体雄ねじ123の螺合によって係合している。シート押さえ140の下部には、シート押さえ6角穴141が形成されており、このシート押さえ6角穴141に6角レンチ等をはめ合わせて、シート押さえ140をバルブボディ110にねじ込み、シート押さえ上面144がシート部材当接下面135を押圧し、シート部材当接上面134がバルブボディ当接面118に強く当接させられて、点線で囲んだ部分からの流体の漏れ(裏漏れ)を防止している。
FIG. 7 is a partially enlarged view of
しかし、組み立てた直後には裏漏れが発生しないバルブ100であっても、低温高圧流体が繰り返し流れながら開閉することで、シート押さえ140のシート押さえ雄ねじ143と、バルブボディ雌ねじ114とのねじ合わせが緩み、図7の点線で囲った部分からの裏漏れが発生する可能性がある。
However, even if the
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、低温高圧流体を流しながら開閉した場合であっても、流体の漏れが発生しにくいバルブを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such a point, and an object thereof is to provide a valve in which fluid leakage is less likely to occur even when it is opened and closed while a low-temperature, high-pressure fluid is flowing.
本発明(1)は、流体の入口通路と出口通路をつなぐ弁室を備えるバルブボディと、前記入口通路と連通する入口側連通路、前記出口通路と連通する出口側連通路、及び、前記出口側連通路の出口側の端部に形成された弁座を備え、前記弁室に配設されるシート部材と、前記弁座側と反対側の端部から前記弁座側に向けて凹所が形成され、前記バルブボディに係合し、前記シート部材を前記弁座側に付勢して前記シート部材を前記弁室に固定するシート押さえと、前記凹所に取り付けて前記凹所を拡開する凸状部材と、を有するバルブである。 The present invention (1) comprises a valve body including a valve chamber that connects an inlet passage and an outlet passage for a fluid, an inlet side communication passage that communicates with the inlet passage, an outlet side communication passage that communicates with the outlet passage, and the outlet. A seat member having a valve seat formed at the end of the side communication passage on the outlet side, the seat member disposed in the valve chamber, and a recess extending from the end opposite to the valve seat toward the valve seat. a seat retainer that engages with the valve body and urges the seat member toward the valve seat to fix the seat member in the valve chamber; and an opening convex member.
本発明(1)では、前記弁座側と反対側の端部から前記弁座側に向けて凹所が形成され、前記バルブボディに係合し、前記シート部材を前記弁座側に付勢して前記シート部材を前記弁室に固定するシート押さえと、前記凹所に取り付けて前記凹所を拡開する凸状部材とを備えていることから、前記凹所が拡開し、バルブボディとシート押さえとの間の係合がより強くなり、シート部材とバルブボディとの間の裏漏れが発生しにくくなる。 In the present invention (1), a recess is formed from the end opposite to the valve seat side toward the valve seat side, engages with the valve body, and biases the seat member toward the valve seat side. The seat retainer for fixing the seat member to the valve chamber and the convex member attached to the concave portion for expanding the concave portion are provided. The engagement between the seat member and the seat retainer is stronger, and back leakage between the seat member and the valve body is less likely to occur.
本発明(2)は、前記シート押さえには外周面にシート押さえ雄ねじが刻設され、バルブボディに刻設されたバルブボディ雌ねじと螺合して、前記シート押さえが前記バルブボディに係合していることを特徴とする本発明(1)のバルブである。 In the present invention (2), the seat retainer has a seat retainer male thread engraved on the outer peripheral surface thereof, and is screwed with a valve body female thread engraved on the valve body so that the seat retainer is engaged with the valve body. The valve according to the present invention (1) is characterized by:
本発明(2)では、シート押さえとバルブボディとがねじによって螺合しているので、シート押さえとバルブボディとを簡便に係合させることができる。 In the present invention (2), since the seat retainer and the valve body are screwed together, the seat retainer and the valve body can be easily engaged.
本発明(3)は、前記凹所が、前記弁座側が縮径されたテーパ形状のテーパ穴であり、前記凸状部材は前記テーパ穴に取り付けるテーパプラグである本発明(1)または(2)のバルブである。 The present invention (3) is the present invention (1) or (2), wherein the recess is a tapered hole having a tapered shape with a reduced diameter on the valve seat side, and the convex member is a tapered plug to be attached to the tapered hole. ) valve.
本発明(3)では、凹所が、前記弁座側が縮径されたテーパ形状のテーパ穴であり、前記凸状部材は前記テーパ穴と篏合するテーパプラグであるので、テーパプラグをテーパ穴に取り付けることによって凹所を拡開し、バルブボディとシート押さえとの間の係合がより強くなり、シート部材とバルブボディとの間の裏漏れが発生しにくくなる。 In the present invention (3), the recess is a tapered hole having a tapered shape with a reduced diameter on the valve seat side, and the convex member is a tapered plug that fits into the tapered hole. By mounting to the valve body, the recess is widened, the engagement between the valve body and the seat retainer is strengthened, and back leakage between the seat member and the valve body is less likely to occur.
本発明(4)は、前記テーパ穴のテーパ内面には雌ねじのテーパ穴雌ねじが刻設され、前記テーパプラグの外周面には前記テーパ穴雌ねじと螺合するテーパプラグ雄ねじが刻設されていることを特徴とする本発明(3)のバルブである。 In the present invention (4), a taper hole female thread of a female thread is engraved on the tapered inner surface of the tapered hole, and a taper plug male thread that is screwed with the tapered hole female thread is engraved on the outer peripheral surface of the taper plug. The valve of the present invention (3) is characterized by:
本発明(4)では、前記テーパ穴のテーパ内面には雌ねじのテーパ穴雌ねじが刻設され、前記テーパプラグの外周面には前記テーパ穴雌ねじと螺合するテーパプラグ雄ねじが刻設されているので、テーパ穴にテーパプラグを容易に、かつ、強固に取り付けることが出来、シート押さえを弁座側に押圧すると共に凹所を容易に拡開することができる。 In the present invention (4), the tapered inner surface of the tapered hole is provided with a tapered hole female thread, and the outer peripheral surface of the taper plug is provided with a tapered plug male thread that engages with the tapered hole female thread. Therefore, the tapered plug can be easily and firmly attached to the tapered hole, and the seat retainer can be pressed toward the valve seat and the recess can be easily expanded.
本発明(5)は、前記シート押さえには、前記弁座と反対側の端面から前記弁座側に向けて、前記端面と平行に溝が形成され、前記溝の底の位置が、前記凸状部材の前記弁座の反対側の端面位置よりも前記弁座側の位置に配置されていることを特徴とする本発明(1)~(4)のいずれかのバルブである。 In the present invention (5), a groove is formed in the seat retainer in parallel with the end face from the end face opposite to the valve seat toward the valve seat, and the bottom of the groove is positioned at the convex position. The valve according to any one of the present inventions (1) to (4), wherein the valve is located closer to the valve seat than the end surface of the shaped member opposite to the valve seat.
本発明(5)では、前記シート押さえには、前記弁座と反対側の端面から前記弁座側に向けて、前記端面と平行に溝が形成され、前記溝の底の位置が、前記凸状部材の前記弁座の反対側の端面位置よりも前記弁座側の位置に配置されているので、凸状部材が凹所に篏合されてシート押さえを弁座側に押圧すると、凹所がより容易に拡開されるので、バルブボディとシート押さえとの間の係合がより強くなり、シート部材とバルブボディとの間の裏漏れが発生しにくくなる。 In the present invention (5), a groove is formed in the seat retainer in parallel with the end face from the end face opposite to the valve seat toward the valve seat, and the bottom of the groove is positioned at the convex position. Since the convex member is positioned closer to the valve seat than the opposite end face of the valve seat, when the convex member is fitted in the recess and the seat retainer is pressed toward the valve seat, the recess is closed. is expanded more easily, the engagement between the valve body and the seat retainer becomes stronger, and back leakage between the seat member and the valve body is less likely to occur.
本発明によれば、低温高圧流体を流した場合であっても、流体の漏れが発生しにくいバルブを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a valve in which fluid leakage is less likely to occur even when a low-temperature, high-pressure fluid is flowed.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on the drawings. The following embodiments are essentially preferable examples, and are not intended to limit the scope of the present invention, its applications, or its uses.
<実施形態1>
図1は、実施形態1に係るバルブの部分断面全体図を示す。バルブ1は、アクチュエータ2につながるステム3の先端に取り付けられた弁体4と、弁座31が形成されたシート部材30とが当接・離間して流体の流れを制御する。シート部材30は、入口通路11と出口通路12が形成されたバルブボディ10の内部に配設されている。シート部材30は気密性の保持、耐摩耗性、熱伝導性、強度が求められ、材質は一般的なカーボンや金属製であってもよい。シート部材30は、下方のシート押さえ40で上方に押圧されて固定されている。シート押さえ40の下方には、環状のガスケット22、蓋部材21及び栓体20が配設されている。バルブボディ10とアクチュエータ2とは、固定用ねじ5で連結されている。シート押さえ40の内部には、本発明の特徴部分であるテーパプラグねじ(凸状部材)50が配設されている。
<Embodiment 1>
FIG. 1 shows a partial cross-sectional general view of a valve according to Embodiment 1. FIG. In the valve 1, a
図2は、図1のバルブの要部の拡大図である。図1と共通する箇所は一部説明を省略する。バルブボディ10の内部に弁室17が形成され、その内部にシート部材30が配設されている。シート部材30には、入口通路11と連通する入口側連通路32と、出口通路12と連通する出口側連通路33が形成されている。シート部材30の下方には、シート押さえ40が配設され、シート押さえ雄ねじ43がバルブボディ雌ねじ14と螺合してシート押さえ40はバルブボディ10に係止させられている。シート押さえ6角穴41(図3参照)に6角レンチをあてがってシート押さえ雄ねじ43を強くバルブボディ雌ねじ14にねじ込むことによって、シート押さえ上面44がシート部材当接下面35を強く上方に押圧して、シート部材当接上面34がバルブボディ当接面18と密着して、シート部材当接上面34とバルブボディ当接面18との間の裏漏れを防止することができる。
栓体20には栓体凹所24が形成され、蓋部材21が配設され、バルブボディ下部凹所16に栓体20が配設され、栓体雄ねじ23とバルブボディ下部雌ねじ15とは螺合している。
2 is an enlarged view of a main portion of the valve of FIG. 1. FIG. Part of the description of the parts common to those in FIG. 1 is omitted. A
A
低温高圧流体が繰り返し流れることで、シート押さえ雄ねじ43とバルブボディ雌ねじ14との螺合が緩むと、シート部材当接上面34とバルブボディ当接面18との密着性が低下して裏漏れが発生するおそれがある。そこで、凹所45がテーパ穴雌ねじ42とされ、このテーパ穴雌ねじ42に螺入させるテーパプラグねじ(凸状部材)50を配設して、テーパプラグ雄ねじ51をテーパ穴雌ねじ42に強くねじ込むことで凹所45が拡開し、シート押さえ雄ねじ43とバルブボディ雌ねじ14との螺合は緩みにくくなり、低温高圧流体が繰り返し流れても裏漏れが起こりにくくなる。
シート押さえ雄ねじ43とバルブボディ雌ねじ14との間で生じる接触応力は、本発明に係るバルブでは、従来のバルブに比べて10倍程度の値となる。これにより、シート押さえ40の緩みを有効に抑制し、シート部材30とバルブボディ10とが円環状に当接する箇所(シート部材当接上面34とバルブボディ当接面18の当接面)の応力を低下させることがなく、裏漏れの発生を防止することができる。
The repeated flow of low-temperature and high-pressure fluid loosens the engagement between the seat pressing
The contact stress generated between the seat pressing
図3は、図2の要部のさらなる要部の拡大図である。図3(A)は、正面部分断面図であり、図3(B)は底面図である。テーパプラグねじ(凸状部材)50のテーパプラグねじ6角穴52に6角レンチ等をはめ合わせてねじ込むと、テーパプラグねじ(凸状部材)50はテーパ形状となっているので、徐々にシート押さえ40の凹所45が拡開して、シート押さえ雄ねじ43とバルブボディ雌ねじ14との螺合は緩みにくくなり、低温高圧流体が繰り返し流しながら開閉しても裏漏れが起こりにくくなる。
3 is an enlarged view of a further essential part of the essential part of FIG. 2. FIG. FIG. 3(A) is a front partial sectional view, and FIG. 3(B) is a bottom view. When a hexagonal wrench or the like is fitted into the taper plug screw
<実施形態2>
図4は、本発明の実施形態2に係るバルブの要部の拡大図である。図3に示す実施形態1の要部とほとんど同じであるが、異なっているのは、溝47がシート押さえ400に形成されている点である。シート押さえ400の端面46から溝47が端面46と平行に底の位置48L(点線で示す)まで掘られている。図4(B)に溝47の底48が現れている。シート押さえ雄ねじ430をバルブボディ雌ねじ14にねじ込むとシート押さえ上面440がシート部材当接下面35を上方に強く押圧する。テーパプラグねじ6角穴52に6角レンチ等をあてがって、テーパ穴雌ねじ420にテーパプラグ雄ねじ51を螺合してテーパプラグねじ(凸状部材)50を強くねじ込むと、溝47があるため凹所45が拡開しやすくなり、シート押さえ雄ねじ430とバルブボディ雌ねじ14との螺合はより緩みにくくなり、低温高圧流体が繰り返し流れても裏漏れがより発生しにくくなる。溝47は図に示すように直径方向に一本設けた例を示すが、例えば、十字に2本設けるようにしても構わない。
<
FIG. 4 is an enlarged view of a main portion of a valve according to
<実施形態3>
図5は、本発明の実施形態3に係るバルブの要部の拡大図である。図3に示す実施形態1の要部とほとんど同じであるが、異なっているのは、シート押さえ4000の凹所45がテーパ穴形状で、雌ねじが刻設されておらず、テーパプラグ(凸状部材)53の外周面にも雄ねじが刻設されていない点である。シート押さえ6角穴4100に6角プラグ等を用いて、シート押さえ4000をバルブボディ10にねじ込む。その後、凹所45にテーパプラグ(凸状部材)53を篏合させ、テーパプラグ底面54を打撃することによって、凹所45は拡開して、シート押さえ雄ねじ4300とバルブボディ雌ねじ14との螺合はより緩みにくくなり、低温高圧流体が繰り返し流れても裏漏れがより起こりにくくなる。
<
FIG. 5 is an enlarged view of a main portion of a valve according to
以上説明したように、本発明のバルブは、低温高圧流体を流した場合であっても、流体の漏れが発生しにくく、水素ステーション等において好適に用いることができる。 As described above, the valve of the present invention is less likely to cause fluid leakage even when a low-temperature, high-pressure fluid is supplied, and can be suitably used in a hydrogen station or the like.
1 ;バルブ
2 ;アクチュエータ
3 ;ステム
4 ;弁体
5 ;固定用ねじ
10;バルブボディ
11;入口通路
12;出口通路
14;バルブボディ雌ねじ
15;バルブボディ下部雌ねじ
16;バルブボディ下部凹所
17;弁室
18;バルブボディ当接面
20;栓体
21;蓋部材
22;ガスケット
23;栓体雄ねじ
24;栓体凹所
30;シート部材
31;弁座
32;入口側連通路
33;出口側連通路
34;シート部材当接上面
35;シート部材当接下面
40、400、4000;シート押さえ
41;410、4100;シート押さえ6角穴
42、420;テーパ穴雌ねじ
43、430、4300;シート押さえ雄ねじ
44、440、4400;シート押さえ上面
45;凹所
46;端面
47;溝
48;底
48L;底の位置
50;テーパプラグねじ(凸状部材)
51;テーパプラグ雄ねじ
52;テーパプラグねじ6角穴
53;テーパプラグ(凸状部材)
54;テーパプラグ底面
51; taper plug
54; taper plug bottom
Claims (5)
前記入口通路と連通する入口側連通路、前記出口通路と連通する出口側連通路、及び、前記出口側連通路の出口側の端部に形成された弁座を備え、前記弁室に配設されるシート部材と、
前記弁座側と反対側の端部から前記弁座側に向けて凹所が形成され、前記バルブボディに係合し、前記シート部材を前記弁座側に付勢して前記シート部材を前記弁室に固定するシート押さえと、
前記凹所に取り付けて前記凹所を拡開する凸状部材と、を有するバルブ。 a valve body having a valve chamber that connects an inlet passage and an outlet passage for a fluid;
An inlet-side communicating passage communicating with the inlet passage, an outlet-side communicating passage communicating with the outlet passage, and a valve seat formed at an outlet-side end of the outlet-side communicating passage are provided in the valve chamber. a sheet member to be
A recess is formed from an end opposite to the valve seat side toward the valve seat side, engages with the valve body, and urges the seat member toward the valve seat side to move the seat member to the valve seat side. a seat retainer fixed to the valve chamber;
a convex member attached to the recess to expand the recess.
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