JP3020451B2 - 手動弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体等の流量を調
整する手動弁に関し、特に薬液等の流量を調整すると共
に容易に流れを停止可能な手動弁に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液体等の流量を手動で調整するための手
動弁としては、たとえば、図３に示すようなものが知ら
れている。即ち、図３の手動弁５０は、弁座５１と、こ
れに当接または離間するダイヤフラム型弁体５２を有す
る。また、弁体５２に連結されたロッド５３は、図中上
下方向に摺動可能である。ロッド５３の略中央部に設け
られた膨出部５３ａで、ガイド棒５７が貫通している。
また、ロッド５３は、ロッドに同軸に配置されたバネ５
４によって図中上方に向かって付勢されている。ロッド
５３やバネ５４を周方向に包囲し、かつ外周に雄ネジ５
５ａが形成されたカバー５５には、略有底筒状で、内周
に雌ネジ５６ａが形成されたつまみ５６が螺合されてい
る。

【０００３】次に、上記構成を有する手動弁の作用を説
明する。つまみ５６の底部５６ｂが、カバー５５から突
出したロッド５３の頭部と当接しており、ネジを締める
ことによりつまみ５６を下方に移動させると、つまみ５
６の底部５６ｂに当接するロッド５３が図中下方に押し
下げられ、弁体５２が弁座５１を押しつけて、弁閉状態
となる。逆に、ネジを緩めてつまみ５６を上方に移動さ
せると、バネ５４によって付勢されているので、ロッド
５３はつまみ５６の底部５６ｂに当接しつつ持ち上げら
れる。従って、弁体５２が弁座５１から離れ、弁開状態
となる。

【０００４】従来の他の手動弁の例を図４に示す。手動
弁６０は、弁座６１とこれに当接または離間するダイヤ
フラム型弁体６２を有する。また、弁体６２に連結され
たロッド６３は、図中上下方向に摺動可能である。ま
た、ロッド６３に同軸に配置されたバネ６４によって、
前例とは異なり図中下方に向かって付勢されている。

【０００５】ロッド６３やバネ６４を周方向に包囲する
カバー６５は、上方にロッド６３が貫通して突出する貫
通孔を有し、一方、この貫通孔の周縁部でバネ６４と当
接している。カバー６５より突出したロッド６３は、ロ
ッドの軸を横切る方向（横方向）に貫通する平行ピン６
６によってノブ６７と接続されている。このノブ６７
は、前記平行ピン６６の周りに回動可能となっている。

【０００６】ここで、ノブ６７をロッド６３の軸と直行
するように、すなわち、図中横方向に倒した場合には、
平行ピン６６からカバー上端面６５ａまでの距離が比較
的小さくなるようにノブ６７の形状が構成され、一方、
ロッド６３と略同軸になるようにノブ６７を立てた場合
（図中一点鎖線で表示する）には、平行ピン６６からカ
バー上端面６５ａまでの距離が比較的大きくなるように
ノブ６７の形状が構成されている。従って、ノブ６７を
横に倒した場合には、ロッド６３は、バネ６４によって
相対的に下方に移動し、弁体６２も下方に押し下げられ
るので、弁座６１と当接して弁閉状態となる。一方、ノ
ブ６７を立てた場合には、ロッド６３は、相対的に上方
に移動するので、弁体６２が持ち上げられて、弁開状態
となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
手動弁においては、以下のような欠点があった。 （１）図３の手動弁の例においては、弁閉時の弁座５１
に対する弁体５２の押圧力（シール力）は、つまみ５６
のネジ締め込み力が、そのままロッド５３を介して弁体
に伝えられるのを利用している。従って、シール力を変
化させることが出来るものの、弁体５２や弁座５１が樹
脂で構成されているため、長時間使用した場合等に、温
度変化やクリープ現象による寸法変化が発生し、シール
力が弱くなるという問題があった。

【０００８】（２）一方、図４の手動弁においては、シ
ール力はバネ６４によって得られるので、シール力は安
定しているが、シール力を変化させることが出来ないた
め、出力ポートの流体に高い残圧があるケースに使用し
た場合、シール力が不足して漏れが発生する恐れがあっ
た。また、弁開時の開度の調整も難しかった。

【０００９】本発明は、かかる問題点を解決して、弁閉
時に安定したシール力が得られ、シール力を任意に調整
できる手動弁を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の手動弁は、次の
ような構成を有している。 （１）弁座と、該弁座に当接または離間する弁体と、該
弁体に連結されて軸方向に移動可能なロッドと、前記ロ
ッドを上下に移動させるロッド位置変更手段とを有する
手動弁であって、（ａ）弁閉時に前記弁体に対して、弁
座に対する押圧力を付勢する押圧バネと、（ｂ）押圧バ
ネの押圧力を変化させるバネ押さえ部材とを有し、
（ｃ）ロッド位置変更手段が、バネ押さえ部材を移動さ
せることにより、押圧バネの圧縮量を変化させる。

【００１１】（２）（１）に記載する手動弁において、
（ａ）略筒形状を有し、前記押圧バネを包囲し、上端面
から前記ロッドが貫通して突出し、外周には雄ねじが形
成されたカバーと、（ｂ）略有底筒状で、底部には前記
ロッドが貫通する貫通孔を有し、内周に前記カバーの雄
ねじに螺合する雌ねじが形成されたつまみとを有し、
（ｃ）前記つまみを、ネジ締め込み方向に移動させるこ
とにより、前記つまみの内部底面と当接する前記バネ押
さえ部材を前記押圧バネの圧縮方向に押さえることを特
徴とする。 （３）（２）に記載する手動弁において、（ａ）前記つ
まみの底面に形成された貫通孔と、前記貫通孔を貫通す
る前記ロッドとは、前記つまみをネジ緩め方向に移動さ
せると係合し、（ｂ）かつ、前記つまみのネジ緩め方向
の移動に連動して前記ロッドおよび前記弁体が弁開方向
に移動することを特徴とする。

【００１２】上記構成を有する手動弁は、次のように作
用する。弁閉時には、弁体の弁座に対する押圧力が押圧
バネによって得られるので、押圧力が安定し、使用期間
が長くなった時でも押圧力が一定であるため、温度変化
やクリープによってシール力が弱くなることがない。ま
た、押圧力を可変としたので、出力ポートの流体に残圧
がある場合でも、押圧力を高くすることで所定のシール
力を保つことができる。なお、バネの圧縮量は、連続的
に変化できるようにしてもよく、あるいは、数段階に変
化できるようにしても良い。従って、押圧力もそれに応
じて連続的あるいは段階的に変化させることができる。

【００１３】（２）の手動弁では、つまみをネジ締め込
み方向に移動させることにより、つまみの底面と当接す
るバネ押さえ部材が押さえられ、バネが圧縮されると、
このバネによって付勢されているロッドがさらに付勢さ
れ、従って弁体がより強く弁座に押しつけられる。即
ち、弁体の弁座に対する押圧力を高くすることができ
る。しかも、この押圧力は、つまみのネジの締め込み量
によって容易に調整可能である。（３）の手動弁では、
つまみのネジ緩め方向への移動させると、つまみに係合
するロッドおよびそれに連動する弁体が弁開方向に移動
する。即ち、つまみのネジの緩め量によって弁の開度が
容易に調節できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施の形態を
図面を参照しつつ詳細に説明する。本実施の形態に係る
薬液用手動弁１００の構造を図１および図２に示す。図
１は、弁体が弁座から離間した弁開状態における手動弁
１００の断面図を示し、一方、図２は、弁体が弁座に当
接した弁閉状態における手動弁１００の断面図を示す。

【００１５】取り付け用ベースＢに取り付けされた本体
１は、ＰＦＡなどの薬液に対して安定な樹脂からなり、
入力ポート１ａと出力ポート１ｂを有している。出力ポ
ート１ｂの端部では、図示しないチューブとの接続のた
めのスリーブＬおよびユニオンナットＮが出力ポート壁
１ｃに取り付けられている。この本体１の略中心部には
軸方向（図中縦方向）にそって本体１の上端面１ｓから
流入孔１ｄが穿孔され、入力ポート１ａとつながってい
る。一方、上端面１ｓに開口する流出孔１ｅは出力ポー
ト１ｂとつながっている。

【００１６】上端面１ｓのうち流入孔１ｄの周縁部は弁
座１ｚをなし、弁開時には、図１に示すように、ダイヤ
フラム型弁体２のリング状突起２ａが弁座１ｚから離れ
ているので、入力ポート１ａから流入孔１ｄ、流出孔１
ｅを通じて、出力ポート１ｂへ薬液が流れる。一方、弁
閉時には、図２のように弁体２のリング状突起２ａが弁
座１ｚに当接・押圧して、流入孔１ｄと流出孔１ｅの間
をシールするので、入力ポート１ａから出力ポート１ｂ
への薬液の流通は阻止される。

【００１７】弁体２は、本体１と同様に薬液に対して安
定なＰＴＦＥなどの樹脂からなり、中央部２ｂは厚みが
厚く、中心軸に沿って図中上方から穿孔されたネジ孔に
より、ロッド３と締結している。また、弁体２の周縁部
２ｃは、カバー４と本体１とで挟持・固定されている。
この中央部２ｂと周縁部２ｃの間のリング状の部位が撓
み変形可能な薄さに成形されたダイヤフラム部２ｄであ
り、図１と図２を比較すれば明らかなように、弁閉状態
から弁開状態まで中央部２ｂの上下方向への移動に対応
して変形する。

【００１８】ロッド３は、本例では大きく分けて下部ロ
ッド３Ａと上部ロッド３Ｂの２つの部分からなる。下部
ロッド３Ａは、突起部３Ａａで上述の弁体２の中央部２
ｂに穿孔されたネジ孔と螺合し、弁体２と連動して図中
上下方向に移動可能となっている。さらに、この下部ロ
ッド３Ａの中心軸に沿って図中上部には、ネジ孔が形成
され、上部ロッド３Ｂの突起部３Ｂａに形成された雄ネ
ジと螺合して、下部ロッド３Ａと上部ロッド３Ｂとが一
体化するように構成されている。

【００１９】上部ロッド３Ｂは、上記突起部３Ｂａの
他、径の大きくされた膨出部３Ｂｂ、および膨出部３Ｂ
ｂから上方に突出し、径の小さい（細い）柱状部３Ｂｃ
を有する。この膨出部３Ｂｂは下面で下部ロッド３Ａと
当接する。一方、膨出部３Ｂｂの上面では、コイルバネ
５の下端部（弁体側端部）５ａが当接し、膨出部３Ｂｂ
を図中下方に押し下げる方向に付勢している。従って、
このバネ５によって、ロッド３および弁体２が図中下
方、即ち、弁閉方向に付勢されている。

【００２０】上部ロッド３Ｂの柱状部３Ｂcは、上記コ
イルバネ５の内部を貫通して上方に突出しており、コイ
ルバネ５とロッド３とは略同軸となっている。コイルバ
ネ５は、弁体側端部（図中下端部）５ａおよび調整側端
部（図中上端部）５ｂを有し、内側バネと外側バネの二
重バネからなる。このバネ５は、上述のように上部ロッ
ド３Ｂの柱状部３Ｂｃの周囲に配置され、下端部５ａが
膨出部３Ｂｂの上面に当接することによりロッド３を下
方に付勢する。一方、上端部５ｂはバネ押さえ部材６と
当接し、バネ５は、このバネ押さえ部材６によって圧縮
方向に押さえられている。

【００２１】バネ押さえ部材６は、中心軸に上部ロッド
３Ｂの柱状部３Ｂｃが貫挿可能な貫通孔を有する略リン
グ形状を有し、図中上部は、つまみ７と当接・離間する
調整部６ａをなし、図中下部は、調整部６ａよりも径が
大きな鍔状の係合部６ｂをなす。

【００２２】カバー４は、本例では下部カバー４Ａと上
部カバー４Ｂの２つの部材からなる。下部カバー４Ａ
は、略リング形状を有し、下端部では、前述のように本
体１とで弁体２の周縁部２ｃを挟持する。一方、下部カ
バー４Ａの中心部には貫通孔４Ａａが開口しており、下
部ロッド３Ａが貫挿され、図中上下方向に摺動可能とな
っている。なお、下部ロッド３Ａの周方向に溝が形成さ
れ、この溝には、ＯリングＲが嵌められており、下部カ
バー４Ａとの間でシールが保たれるようになっている。

【００２３】一方、上部カバー４Ｂは、中心軸方向に貫
通孔を有する略筒形状を有し、下部カバー４Ａ、ロッド
３、バネ５、バネ押さえ部材６を包囲し、下端部で本体
１と接続している。上部カバー４Ｂの上部は下部に比し
て外径が細くされており、周囲面には雄ネジ４Ｂａが形
成されている。また、上部カバー４Ｂの上端部（つまみ
側端部）には、上部ロッド３Ｂの柱状部３Ｂｃおよびバ
ネ押さえ部材６の調整部６ａが貫通して突出可能で、か
つ、係合部６ｂの上端面が上部カバー４Ｂの上端部に係
合する大きさに内径を調整した押さえ部材係合貫通孔４
Ｂｂが形成されている。

【００２４】上部カバー４Ｂの雄ネジ４Ｂａには、つま
み７が螺合される。つまみ７は、略有底筒状で、筒状部
７ａと底部７ｂを有する。筒状部７ａの内周には雄ネジ
４Ｂａと螺合する雌ネジが形成されているので、つまみ
７を周方向に回すことにより、つまみ７を図中上下方向
に移動できる。つまみ７の底部７ｂの中央には貫通孔７
ｃが形成されている。この貫通孔７ｃのうち、図中下部
の筒状部７ａ寄り部位は、内径が細くされて細径部７ｄ
をなす。この貫通孔７ｃには、上部ロッド３Ｂの柱状部
３Ｂｃが、図中下方から細径部７ｄを貫通して突出し、
貫通孔７ｃの途中まで挿入される。なお、貫通孔７ｃの
上端開口部には、キャップ８がはめ込まれる。

【００２５】上部ロッド３Ｂの柱状部３Ｂｃの上端部
は、前述のように細径部７ｄよりも上方に突出した部位
において、細径部７ｄの内径よりも径の大きくされ先端
係合部３Ｂｄをなす。本例においては、先端係合部３Ｂ
ｄは、柱状部３Ｂｃの上端部に穿孔したネジ孔にねじ込
んだ頂部ネジ３Ｂｅと、この頂部ネジ３Ｂｅによってネ
ジ止めされ、上記細径部７ｄの内径より外形が大きい係
合リング３Ｂｆとからなる。

【００２６】図１に示すように、つまみ７が緩められて
上方に位置すると、この先端係合部３Ｂｄ、具体的には
係合リング３Ｂｆは、つまみ７の細径部７ｄの上面と係
合する。なお、本例においては、細径部７ｄとの摺動を
よりなめらかとするため、摺動リングＣ１を介して係合
リング３Ｂｆと細径部７ｄが当接・係合するように、細
径部７ｄ側に摺動リングＣ１が形成されている（図２参
照）。

【００２７】一方、図２に示すように、つまみ７が最も
締め込まれて最下方に位置する場合には、つまみ７の内
部底面（筒状部側底面）７ｅと、上部カバー４Ｂの上端
面およびバネ押さえ部材６の調整部６ａ上端面が当接す
る。なお、本例においては、調整部６ａとの摺動をより
なめらかとするため、摺動リングＣ２を介して内部底面
７ｅと調整部６ａとが当接するように、調整部６ａ側に
摺動リングＣ２が形成されている（図１参照）。

【００２８】本例の薬液用手動弁１００の弁操作は、以
下のようにしてなされる。図１に示す弁開状態の手動弁
１００においては、つまみ７が上方に位置しているた
め、ロッド３の先端係合部３Ｂｄがつまみ７の細径部７
ｄの上端面と係合し、ロッド３が上方に引き上げられた
状態となっている。従って、ロッド３に連動する弁体２
の中央部２ｂが上方に持ち上げられ、弁座１と離間して
いるため、弁開状態となっている。

【００２９】ここで、つまみ７を回してネジを締め、つ
まみ７を下方に移動すると、ロッド３はコイルバネ５に
よって下方に付勢されているので、ロッド３および弁体
２も連動して下方に移動する。従って、ネジの締め込み
具合によって、弁開状態における、弁の開度が調節でき
たことになる。なお、つまみ７の下方への移動にともな
って、バネ５の長さも伸びる。

【００３０】さらに、つまみ７をネジ締め方向に回す
と、ついには、弁体２のリング状突起２ａが弁材１ｚに
当接し、弁閉状態となとともに、これ以上弁体２および
ロッド３が下方に移動することはなくなる。

【００３１】そしてさらにつまみ７をネジ締め方向に回
すと、ロッド３の先端係合部３Ｂｄとつまみ７の細径部
７ｄとが離間する。ロッド３が下方に移動しなくなった
からである。一方、つまみ７の内部底面７ｅとバネ押さ
え部材６の調整部６ａ上端面とが摺動リングＣ２を介し
て当接し、バネ押さえ部材６を下方に押し下げる。する
とコイルバネ５が圧縮され、この反力として、バネ５が
膨出部３Ｂｂを通じてより強くロッド３および弁体２を
下方に付勢することとなる。即ち、弁座１に対する弁体
２の押圧力をより大きくすることができる。

【００３２】従って、例えば出力ポート１ｂ側の薬液に
残圧がある場合、弁体２は、入力ポート側の薬液の圧力
のみならず、出力ポート側の圧力をも受けるので、弁体
２の押圧力（シール力）を高くしないと弁体２が押し上
げられて、弁開となってしまう。このような場合にも、
つまみ７を締め込むことで、弁体２の押圧力を増して弁
閉状態を保つことができる。しかも、この押圧力は、バ
ネ５によって得られるので、温度変化やクリープによっ
ても押圧力の変動がない。

【００３３】つまみ７は、図２に示すように、内部底面
７ｅが上部カバー４Ｂの上端面に当接するまでネジ締め
方向に回すことができる。即ち、弁体２が弁座１に当接
した状態からつまみ７が回らなくなるまでの領域で、弁
体２の押圧力が可変である。なお、押圧力はバネ５の自
由長からの圧縮量とバネ定数の積となるので、所望の押
圧力（シール力）を得るためには、適当なバネ定数をも
つバネ５を選択すべきことは言うまでもない。また、図
２に示す弁閉状態から図１に示す弁開状態までの各部分
に状態については、上記の逆となるにすぎないから、説
明を省略する。

【００３４】以上詳細に説明したように、本実施の形態
の手動弁１００によれば、（ａ）弁閉時に弁体２に対し
て、弁座１に対する押圧力を付勢する押圧バネ５と、
（ｂ）押圧バネ５の押圧力を変化させるバネ押さえ部材
６とを有し、（ｃ）ロッド位置変更手段７が、バネ押さ
え部材６を移動させることにより、押圧バネ５の圧縮量
を変化させるので、弁閉時には、弁体２の弁座１に対す
る押圧力が押圧バネ５によって変化できるので、押圧力
が安定し、使用期間が長くなって、温度変化やクリープ
が発生しても、常に所定のシール力を保持することがで
きる。また、押圧力を可変としたので、出力ポートの流
体に残圧がある場合でも、押圧力を高くすることで所定
のシール力を保つことができる。

【００３５】上記実施態様においては、薬液用手動弁に
ついて例示したが、本発明の手動弁はこれに限定される
ことはなく、液体、気体用手動弁として広く用いること
ができる。また、弁体として、ダイヤフラム型弁体を用
いた例を示したが、これに限定されない。ただし、残圧
がある場合など、ダイヤフラム型弁体の場合には、本発
明を適用することが好ましい。

【００３６】さらに、つまみに設けたネジを締めあるい
は緩めることによって、つまみによるバネ押さえ部材の
押さえ量を変えることにより、バネの圧縮量を変化した
場合を示したが、レバー操作によってバネ押さえ部材の
押さえ量を調整するようにして、バネの圧縮量を変化さ
せても良い。

【００３７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の手動弁によれば、温度変化やクリープ現象による寸法
変化が生じても、シール力を常に所定の強さに保つこと
ができる。また、出力ポートに残圧がある場合でも弁開
とならないようにシール力を任意に調整することができ
る。さらに、弁開時の弁の開度の調整も可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施態様にかかる薬液用手動弁の弁開
時の状態を示す断面図である。

【図２】本発明の実施態様にかかる薬液用手動弁の弁閉
時の状態を示す断面図である。

【図３】従来の手動弁の断面図である。

【図４】従来の他の手動弁の断面図である。

【符号の説明】

１００：手動弁 １：本体、１ａ：入力ポート、１ｂ：出力ポート、１
ｚ：弁座 ２：弁体、２ａ：リング状突起、２ｄ：ダイヤフラム部 ３：ロッド、３Ａ：下部ロッド、３Ｂ：上部ロッド、３
Ｂｂ：膨出部 ４：カバー、４Ａ：下部カバー、４Ｂ：上部カバー ５：コイルバネ ６：バネ押さえ部材、６ａ：調整部、６ｂ：係合部 ７：つまみ、７ａ：筒状部、７ｂ：底部、７ｃ：貫通
孔、７ｄ：細径部、７ｅ：内部底面（筒状部側底面） ８：キャップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16K 1/00 F16K 7/16 F16K 31/05

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁座と、該弁座に当接または離間する弁
   体と、該弁体に連結されて軸方向に移動可能なロッド
   と、前記ロッドを上下に移動させるロッド位置変更手段
   とを有する手動弁において、 弁閉時に前記弁体に対して、前記弁座に対する押圧力を
   付勢する押圧バネと、 前記押圧バネの押圧力を変化させるバネ押さえ部材とを
   有し、 前記ロッド位置変更手段が、前記バネ押さえ部材を移動
   させることにより、前記押圧バネの圧縮量を変化させ、
   前記弁座に対する前記弁体の押圧力を変化させることを
   特徴とする手動弁。
2. 【請求項２】 請求項１に記載する手動弁において、 略筒形状を有し、前記押圧バネを包囲し、上端面から前
   記ロッドが貫通して突出し、外周には雄ねじが形成され
   たカバーと、 略有底筒状で、底部には前記ロッドが貫通する貫通孔を
   有し、内周に前記カバーの雄ねじに螺合する雌ねじが形
   成されたつまみとを有し、 前記つまみを、ネジ締め込み方向に移動させることによ
   り、 前記つまみの内部底面と当接する前記バネ押さえ部材を
   前記押圧バネの圧縮方向に押さえることを特徴とする手
   動弁。
3. 【請求項３】 請求項２に記載する手動弁において、 前記つまみの底面に形成された貫通孔と、 前記貫通孔を貫通する前記ロッドとは、 前記つまみをネジ緩め方向に移動させると係合し、 かつ、前記つまみのネジ緩め方向の移動に連動して前記
   ロッドおよび前記弁体が弁開方向に移動することを特徴
   とする手動弁。