JP3110691B2 - 弁装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はプラグおよびシー
トリングを二組設けることにより流れを上下に分ける複
座弁構造の弁装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８は従来の弁装置を示す断面図であ
り、図において、１は弁装置の上蓋、２は下蓋、３は上
蓋１と下蓋２との間に設けられた弁箱である。５は上側
プラグであり、６は下側プラグである。上側プラグ５お
よび下側プラグ６は、弁軸４に同軸状に取り付けられて
おり、弁軸４に連動して上下方向にシフトする。７は上
側プラグ５と対を成す上側シートリング、８は下側プラ
グ６と対を成す下側シートリングである。９は弁箱３の
流入口、１０は弁箱３の流出口である。１１は上側シー
トリング７が成す上側ポート部、１２は下側シートリン
グ８が成す下側ポート部である。１１ａは上側ポート部
から流出する流体が流れる上側流路、１２ａは下側ポー
ト部１２から流出する流体が流れる下側流路である。２
ａは下側プラグ６を案内するために下蓋２に形成された
ガイド孔である。

【０００３】次に動作について説明する。流体は流入口
９から弁箱３内に流入し、流出口１０から流出する。リ
フト量が０％、すなわち上側プラグ５と上側シートリン
グ７とが密着しており、下側プラグ６と下側シートリン
グ８とが密着した状態では、流体の流入および流出はほ
とんど無い。弁軸４により上側プラグ５および下側プラ
グ６をシフトさせると、流入口９から流入した流体は、
上側ポート部１１を通って上側流路１１ａを流れるとと
もに、下側ポート部１２を通って下側流路１２ａを流れ
る。上側流路１１ａおよび下側流路１２ａの双方を通っ
た流体は、流出口１０から流出する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の弁装置は以上の
ように構成されているので、次のような課題があった。
従来の複座弁では、下蓋２にガイド孔２ａを形成し、こ
のガイド孔２ａの中に下側プラグ６の下端部を挿入して
下側プラグ６の案内を行っていた。その結果、ガイド孔
２ａの深さは、少なくとも下側プラグ６の下端部の長さ
だけ確保する必要があるから、弁装置本体が下側に長く
なってしまうという課題があった。

【０００５】また、弁装置本体のメンテナンス時に下蓋
２を開けることができるようにするためには、下蓋２の
底面の下側に十分な空間的余裕を設けておく必要がある
という課題があった。また、弁装置本体を配管と接続し
た後、下蓋２を取り外して弁装置本体をメンテナンスす
る場合、作業性が非常に悪いという課題があった。

【０００６】また、従来の複座弁はプラグとシートリン
グとを二組設け、流体の流れを上下に分けるものであ
り、上下の流れによる流体の不平衡力を殆ど相殺するこ
とを特徴とする。しかしながら、リフト量と不平衡力と
の関係の一例を示す図９から分かるように、不平衡力
は、リフト量が０〜５０％まではプラス方向（弁を開け
ようとする方向）に働いているが、リフト量が５０％を
超えると急にマイナス方向（弁を閉じようとする方向）
に転じ、１００％に至るまで増大し続ける。図９では、
不平衡力がプラス方向からマイナス方向に転じるのはリ
フト量が５０％の点であったが、他の事例も合わせて考
慮すると、不平衡力がプラス方向からマイナス方向に転
じるのはリフト量が３０〜５０％の範囲内にある場合で
ある。

【０００７】不平衡力がプラス方向に働いている間、操
作器（図示せず）は弁軸４を介して上側プラグ５および
下側プラグ６を押圧して弁を閉じる方向に制御してい
る。この状態で、不平衡力がマイナス方向に転じると、
上側プラグ５および下側プラグ６は弁を閉じるように作
用するので、弁の開度を維持するために操作器は、弁を
開ける方向に制御する。しかも、不平衡力のマイナス方
向への転換が急であるほど、操作器の制御も急激にな
る。以上のように、従来の弁装置には、リフト量が特定
の範囲を超えると操作器の制御が不安定になってしまう
という課題があった。

【０００８】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、下蓋を不要にして装置の小型，軽
量化を実現できる弁装置を得ることを目的とする。ま
た、この発明は、リフト量に拘らずプラグに働く不平衡
力をほぼ一定にすることのできる弁装置を得ることを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明に係
る弁装置は、上側流路への流体の流量を調節する上側プ
ラグおよび上側シートリングと、この上側プラグおよび
上側シートリングと同軸状に設けられ、下側流路への流
体の流量を調節する下側プラグおよび下側シートリング
と、前記下側プラグをガイドするガイド部材とを備えた
複座弁構造の弁装置において、前記ガイド部材を有底円
筒形状に形成し、その底面に前記下側プラグをガイドす
るガイド孔を、かつ側面に流体を流す側孔をそれぞれ設
けたものである。

【００１０】請求項２記載の発明に係る弁装置は、有底
円筒形状をなすガイド部材を下側シートリングに固定的
に形成したものである。

【００１１】請求項３記載の発明に係る弁装置は、有底
円筒形状をなすガイド部材の側面に形成された側孔が多
数個の小孔から成るものである。

【００１２】請求項４記載の発明に係る弁装置は、上側
流路への流体の流量を調節する上側プラグおよび上側シ
ートリングと、この上側プラグおよび上側シートリング
と同軸状に設けられ、下側流路への流体の流量を調節す
る下側プラグおよび下側シートリングと、前記下側プラ
グをガイドするガイド部材とを備えた複座弁構造の弁装
置において、前記ガイド部材は、２本の枝状部を有する
コ字状の棒状体から成り、その枝状部相互の接合部にガ
イド孔が設けられ、かつ前記枝状部の先端が前記下側シ
ートリングに結合されているものである。

【００１３】請求項５記載の発明に係る弁装置のガイド
部材は、上側流路の流量と下側流路の流量との比を１．
０：０．７〜０．９に規定するようになっているもので
ある。

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１による弁
装置の断面図であり、図において、１は弁装置の上蓋、
３は上蓋１の下部に設けられた弁箱である。５は上側プ
ラグであり、６は下側プラグである。上側プラグ５およ
び下側プラグ６は、弁軸４に同軸状に取り付けられてお
り、弁軸４に連動して上下方向にシフトする。７は上側
プラグ５と対を成す上側シートリングである。９は弁箱
３の流入口、１０は弁箱３の流出口である。１１は上側
シートリング７が成す上側ポート部、１２は下側シート
リング８が成す下側ポート部である。１１ａは上側ポー
ト部から流出する流体が形成する上側流路、１２ａは下
側ポート部１２から流出する流体が形成する下側流路で
ある。１９は下側プラグ６を案内するためのガイド部材
であり、２０はガイド部材１９の底部に形成されたガイ
ド孔であり、２１はガイド部材１９の側面に形成された
側孔である。

【００１７】ガイド部材１９は、例えば有底円筒形状を
しており、底部にガイド孔２０が形成されており、側面
に側孔２１が形成されている。図１に示すガイド部材１
９は下側シートリングを兼ねている。ガイド部材１９
は、下側プラグ６の下端部をガイド孔２０に挿通するこ
とにより案内するためのものであり、これにより下蓋を
不要にして装置の小型，軽量化を実現する。ガイド部材
１９は図１に示すものに限らず、後述するように種々の
形態を採り得る。

【００１８】また、ガイド部材１９の側面に形成された
側孔２１は、下側ポート部１２を流れる流量を上側ポー
ト部１１よりも少なくするように作用する。

【００１９】次に動作について説明する。流体は流入口
９から弁箱３内に流入し、流出口１０から流出する。リ
フト量が０％、すなわち上側プラグ５と上側シートリン
グ７とが密着し、下側プラグ６とガイド部材１９とが密
着した状態では、流体の流入および流出はほとんど無
い。弁軸４により上側プラグ５および下側プラグ６を上
方向へシフトさせると、流入口９から流入した流体は、
上側ポート部１１を通って上側流路１１ａを流れるとと
もに、下側ポート部１２を通って下側流路１２ａを流れ
る。上側流路１１ａおよび下側流路１２ａの双方を通っ
た流体は、流出口１０から外部へ流出する。

【００２０】図２はこの発明の実施の形態１による弁装
置のリフト量と不平衡力との関係を示す図である。図
中、上側流路の流量を１．０とした場合、下側流路の流
量比が０．７の場合を○印で示し、下側流路の流量比が
０．９の場合を□印で示してある。リフト量０％〜６０
％までの不平衡力は、両者ともプラス方向の小さな値で
安定的に推移している。リフト量が７０％になると、両
者とも不平衡力がプラス方向に少し増大する。リフト量
が８０％になると、下側流路の流量比が０．７の場合
（○印）には不平衡力が零レベルに接近し、下側流路の
流量比が０．９の場合（□印）には不平衡力はプラス方
向の大きな値となる。

【００２１】図２には示していないが、下側流路の流量
比が０．７以下の場合には、リフト量８０％で不平衡力
がプラス方向からマイナス方向に転じる。また、下側流
路の流量比が０．９以上の場合、リフト量が８０％を超
えると不平衡力はプラス方向のままで大きな値になって
しまう。したがって、上側流路の流量を１．０とした場
合、下側流路の流量比を０．７〜０．９の範囲に設定す
ると、リフト量０％〜１００％の全範囲にわたって、不
平衡力はプラス方向の小さな値を維持する。

【００２２】操作器は弁の開度を所定の値に維持するた
めに、不平衡力の方向と逆の方向に弁軸４を駆動してい
るから、不平衡力の方向がプラスからマイナス、あるい
はマイナスからプラスへ転換するときに操作器の制御が
不安定になる。つまり、リフト量０％〜１００％の全範
囲にわたって、不平衡力がプラス方向またはマイナス方
向のいずれか一方の方向の小さな値を維持し続ければ、
操作器の制御は安定的に推移する。上述したようにこれ
を満足する条件が、上側流路の流量：下側流路の流量の
比を１．０：０．７〜０．９に設定することである。

【００２３】この実施の形態１による弁装置では、上側
流路１１ａの流量：下側流路１２ａの流量＝１．０：
０．７〜０．９を満足させるために、下側プラグ６を案
内するためのガイド部材１９を設けている。流入口９か
ら弁箱３内に流入した流体は上下に２分され、一方は上
側ポート部１１を通って上側流路１１ａを流れる。他方
は下側ポート部１２を通ってガイド部材１９内に流れ込
んで一時的に滞留した後、ガイド部材１９の側面に設け
られた側孔２１を通って下側流路１２ａを流れる。この
側孔２１の開口面積を調節することにより、上側流路１
１ａの流量：下側流路１２ａの流量＝１．０：０．７〜
０．９を満足させる。

【００２４】次に、ガイド部材１９が採り得る種々の形
態を説明する。図３はガイド部材１９の一例を示す斜視
図であり、図において、１９ａはガイド部材本体、２０
はガイド部材本体１９ａの底面に形成されたガイド孔、
２１はガイド部材本体１９ａの側面に形成された側孔、
２２はガイド部材本体１９ａの上部に設けられ、下側プ
ラグ６と対を成す下側シートリングを兼ねるシートリン
グ部である。２２ａはシートリング部２２の周囲に形成
されたネジ溝である。

【００２５】図４はガイド部材１９の一例を示す側面図
であり、図において、１９ａはガイド部材本体、２０は
ガイド部材本体１９ａの底面に形成されたガイド孔、２
１はガイド部材本体１９ａの側面に形成された側孔、２
２はガイド部材本体１９ａの上部に設けられ、下側プラ
グ６と対を成す下側シートリングを兼ねるシートリング
部である。２２ａはシートリング部２２の周囲に形成さ
れたネジ溝、１９ｂはガイド部材本体１９ａの上部に形
成されたネジ溝である。

【００２６】図５は図４に示すガイド部材１９の変形例
を示す側面図であり、図において、１９ａはガイド部材
本体、２０はガイド孔、２２はシートリング部、２２
ａ，１９ｂはネジ溝であるが、これらは図４に示したも
のと同一あるいは相当のものであるので説明を割愛す
る。２４はガイド部材本体１９ａの側面に多数個形成さ
れた小孔であり、面積の総和が図４に示す側孔２１とほ
ぼ同一になるように形成する個数が設定される。

【００２７】図６は図４に示すガイド部材１９の変形例
を示す側面図であり、図において、１９ａはガイド部材
本体、２０はガイド孔、２２はシートリング部である
が、これらは図４に示したものと同一あるいは相当のも
のであるので説明を割愛する。図６に示すガイド部材１
９においては、ガイド部材本体１９ａとシートリング部
２２とを別個に形成し、ガイド部材本体１９ａの上面１
９ｃとシートリング部２２の下面２２ｂとを例えば溶接
などによって接着することにより一体化してガイド部材
１９を形成する。

【００２８】図７は上述した例とは別の形態のガイド部
材１９の例を示す斜視図であり、図において、２５ａ，
２５ｂはガイド部材本体を成す「コ」字状をした２本の
枝状部である。この２本の枝状部２５ａおよび２５ｂの
接合部は膨らみをもって形成されており、この接合部に
ガイド孔２０が穿たれている。図７に示すガイド部材１
９を使用する場合には、図１に示す実施の形態１による
弁装置において、弁箱３の下側プラグ６と対を成す下側
シートリング８を設け、この下側シートリング８に２本
の枝状部の上端面２６ａ，２６ｂを接着する。

【００２９】以上のように、この実施の形態１によれ
ば、下側プラグを案内するガイド部材を設けたので、下
蓋が不要になり、装置の小型，軽量化を実現することが
できる。また、上下の流量比を適正な値に設定すること
ができるから、リフト量の全範囲にわたって不平衡力を
一方向の小さな値に維持することができる。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明によ
れば、上側流路への流体の流量を調節する上側プラグお
よび上側シートリングと、下側流路への流体の流量を調
節する下側プラグおよび下側シートリングと、前記下側
プラグをガイドするガイド部材とを備えた複座弁構造の
弁装置において、前記ガイド部材を有底円筒形状に形成
し、その底面に前記下側プラグをガイドするガイド孔
を、かつ側面に流体を流す側孔をそれぞれ設けるように
構成したので、下蓋を必要としない複座弁構造の弁装置
は、小型・軽量化が図れると共に、側面に流体流通用の
側孔を有する有底円筒形状のガイド部材は、下側流路へ
の流体の流れをスムーズにでき、前記上側流路と下側流
路との流量比を適正に設定することが可能となり、その
設定によりリフト量の広い範囲に渡って不平衡力の一方
を小さな値に維持することが可能で、かつ操作器の安定
制御が可能になるという効果がある。

【００３１】請求項２記載の発明によれば、有底円筒形
状をなすガイド部材を下側シートリングに固定的に形成
するように構成したので、下側シートリングを有するガ
イド部材を容易に成形でき、成形コストの低減が可能に
なるという効果がある。

【００３２】請求項３記載の発明によれば、有底円筒形
状をなすガイド部材の側面に形成された側孔が多数個の
小孔からなるように構成したので、流体の流れる方向が
前記側孔の開口位置に影響を受けないようにすることが
できるという効果がある。

【００３３】請求項４記載の発明によれば、上側流路へ
の流体の流量を調節する上側プラグおよび上側シートリ
ングと、この上側プラグおよび上側シートリングと同軸
状に設けられ、下側流路への流体の流量を調節する下側
プラグおよび下側シートリングと、前記下側プラグをガ
イドするガイド部材とを備えた複座弁構造の弁装置にお
いて、前記ガイド部材は、２本の枝状部を有するコ字状
の棒状体から成り、その枝状部相互の接合部にガイド孔
が設けられ、かつ前記枝状部の先端が前記下側シートリ
ングに結合された構成としたので、下蓋を必要としない
複座弁構造の弁装置は、小型・軽量化が図れると共に、
コ字状の棒状体からなるガイド部材は、構造が簡素化
し、その成形が容易であり、しかも、前記下側シートリ
ングと前記ガイド部材とを一体的に組み付けセットする
ことができるという効果がある。

【００３４】請求項５記載の発明によれば、ガイド部材
を、上側流路の流量と下側流路の流量との比が１．０：
０．７〜０．９になるように構成したので、操作器の安
定制御が可能となって、騒音やキャビテーションを低減
することができるという効果がある。

【００３５】

【００３６】

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による弁装置の断面
図である。

【図２】 この発明の実施の形態１による弁装置のリフ
ト量と不平衡力との関係を示す図である。

【図３】 ガイド部材の一例を示す斜視図である。

【図４】 ガイド部材の一例を示す側面図である。

【図５】 ガイド部材の変形例を示す側面図である。

【図６】 ガイド部材の他の変形例示す斜視図である。

【図７】 ガイド部材のさらに他の変形例を示す斜視図
である。

【図８】 従来の弁装置を示す断面図である。

【図９】 従来の弁装置のリフト量と不平衡力との関係
の一例を示す図である。

【符号の説明】 １ 上蓋 ３ 弁箱 ４ 弁軸 ５ 上側プラグ ６ 下側プラグ ７ 上側シートリング １９ ガイド部材 ２０ ガイド孔 ２１ 側孔 ２２ シートリング部 ２４ 小孔 ２５ａ，２５ｂ 枝状部

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上側流路への流体の流量を調節する上側
   プラグおよび上側シートリングと、この上側プラグおよ
   び上側シートリングと同軸状に設けられ、下側流路への
   流体の流量を調節する下側プラグおよび下側シートリン
   グと、前記下側プラグをガイドするガイド部材とを備え
   た複座弁構造の弁装置において、前記ガイド部材を有底
   円筒形状に形成し、その底面に前記下側プラグをガイド
   するガイド孔を、かつ側面に流体を流す側孔をそれぞれ
   設けたことを特徴とする弁装置。
2. 【請求項２】 有底円筒形状をなすガイド部材は、下側
   シートリングに固定的に形成されていることを特徴とす
   る請求項１記載の弁装置。
3. 【請求項３】 有底円筒形状をなすガイド部材の側面に
   形成された側孔は、多数個の小孔から成ることを特徴と
   する請求項１または請求項２記載の弁装置。
4. 【請求項４】 上側流路への流体の流量を調節する上側
   プラグおよび上側シートリングと、この上側プラグおよ
   び上側シートリングと同軸状に設けられ、下側流路への
   流体の流量を調節する下側プラグおよび下側シートリン
   グと、前記下側プラグをガイドするガイド部材とを備え
   た複座弁構造の弁装置において、前記ガイド部材は、２
   本の枝状部を有するコ字状の棒状体から成り、その枝状
   部相互の接合部にガイド孔が設けられ、かつ前記枝状部
   の先端が前記下側シートリングに結合されていることを
   特徴とする弁装置。
5. 【請求項５】 ガイド部材は、上側流路の流量と下側流
   路の流量との比を１．０：０．７〜０．９に規定するよ
   うになっていることを特徴とする請求項１から請求項４
   のうちのいずれか１項記載の弁装置。