JP3205281U - 手動式流量調整弁 - Google Patents

Abstract

【課題】流量調整の作業に要する時間の短縮を図ることができる、手動式流量調整弁を提供する。【解決手段】弁箱２には、流入路２１、弁体収容室１６および流出路１７が流体の流通方向の上流側からこの順に一直線上に並んで形成されている。弁体収容室１６には、球状の弁体３が収容されている。弁体３は、中空部５１を有する中空状に形成され、第１開口５２、第２開口５３、第３開口および遮断部を有している。弁体３が全開位置に位置する状態では、第１開口５２および第２開口５３がそれぞれ流入路２１および流出路１７と流体の流通方向に対向し、流入路と流出路とが弁体の中空部５１を介して連通する。弁体３が全閉位置に位置する状態では、第３開口および遮断部がそれぞれ流入路および流出路と対向し、弁体の中空部と流出路との間が遮断部により遮断される。【選択図】図２

Description

本発明は、手動によって操作される流量調整弁に関する。

従来、配管系統で流体の流量などを制御するための手動式のバルブとして、グローブバルブ（玉形弁）が知られている。

グローブバルブは、弁箱（ボディ）と、弁箱を貫通して設けられた弁棒（ステム）と、弁箱の外部で弁棒に固定されたハンドルとを備えている。弁箱内には、仕切壁が形成されており、この仕切壁によって、弁箱内の弁室が一次側と二次側とに仕切られている。仕切壁には、一次側の弁室と二次側の弁室とを連通する弁孔が形成されている。弁孔の周囲には、弁座が設けられている。弁棒には、ねじ部が形成されており、そのねじ部は、弁座に形成されたねじ部と螺合している。そのため、ハンドルが一方向または他方向に回転操作されると、弁棒が弁箱に対して軸方向の一方側または他方側に移動する。弁棒の移動により、弁棒に設けられた弁体が弁座に接離して、弁孔の開度が変化し、一次側の弁室から二次側の弁室に向けて流れる流体の流量が変化する。

特開２００９−１８５９２４号公報

しかしながら、グローブバルブでは、流量調整（開度調整）の際のハンドルの操作量（回転量）が多いため、流量調整の作業に時間がかかるという問題がある。

本発明の目的は、流量調整の作業に要する時間の短縮を図ることができる、手動式流量調整弁を提供することである。

前記の目的を達成するため、本考案の一の局面に係る手動式流量調整弁は、流体を流入させるための流入路、流体を流出させるための流出路、および流入路と流出路との間に位置する弁体収容室が一直線上に並んで形成された弁箱と、弁体収容室に収容された球状の弁体と、一端部が弁体に接続され、他端部が弁箱外に突出し、一直線に直交する軸線を中心に弁体と一体的に回動可能に設けられた弁棒と、弁箱外で弁棒に接続され、弁体を全開位置と全閉位置との間で回動させるために手動操作されるハンドルとを含み、弁体は、中空部を有する中空状に形成され、全開位置で中空部と流入路および流出路とをそれぞれ連通させる第１開口および第２開口と、全閉位置で中空部と流入路とを連通させる第３開口と、全閉位置で中空部と流出路とを遮断する遮断部とを有し、第３開口は、第１開口よりも開口面積が小さい。

この構成によれば、弁箱には、流入路、弁体収容室および流出路が流体の流通方向の上流側からこの順に一直線上に並んで形成されている。弁体収容室には、球状（ボール状）の弁体が収容されている。弁体には、弁棒の一端部が接続されている。弁棒の他端部は、弁箱外に突出し、その他端部には、弁体を全開位置と全閉位置との間で回動させるために手動操作されるハンドルが接続されている。

弁体は、中空部を有する中空状に形成され、第１開口、第２開口、第３開口および遮断部を有している。弁体が全開位置に位置する状態では、第１開口および第２開口がそれぞれ流入路および流出路と流体の流通方向に対向し、流入路と流出路とが弁体の中空部を介して連通する。そのため、流入路から流入する流体が中空部を通して流出路に流れ、流出路から流体が流出する。一方、弁体が全閉位置に位置する状態では、第３開口および遮断部がそれぞれ流入路および流出路と対向し、弁体の中空部と流出路との間が遮断部により遮断される。そのため、流入路から流体が流入しても、流体が中空部から流出路に流れず、流出路から流体が流出しない。

第２開口の少なくとも一部が流出路と対向し、弁体の中空部と流出路とが連通する状態では、弁体が全開位置に近づくほど第２開口における流出路に臨む部分の面積（開度）が大きくなり、逆に、弁体が全閉位置に近づくほど第２開口における流出路に臨む部分の面積が小さくなる。第２開口における流出路に臨む部分の面積が大きいほど、中空部から流出路に流れる流体の流量が多くなる。よって、ハンドルを操作して、弁体の位置を調整することにより、流体の流量を調整することができる。

そして、かかる構成では、弁体を全開位置と全閉位置との間で変位させる際のハンドル操作量（回動角度）が１８０°未満の所定角度であり、流量の流量調整の際のハンドル操作量が所定角度以下で少なく済むので、流量調整に要する時間の短縮を図ることができる。さらに、弁体が全閉位置に位置する状態で、流入路から流入する流体が第３開口を通して弁体の中空部に流入しているので、弁体が全閉位置から全開位置に向けて変位されて、中空部と流出路とが第２開口を介して連通し始めると直ちに流体が中空部から流出路に流れる。これにより、流量調整に要する時間が一層短縮される。

よって、従来のグローブバルブと比較して、流量調整の作業に要する時間を大幅に短縮することができる。

第２開口は、弁体が全閉位置から全開位置に変位するにつれて弁体の回動方向と直交する方向の幅が増大する形状に形成されていてもよい。

また、第２開口は、弁体が全閉位置から全開位置に変位する際の回動方向の下流側に先細りとなる形状をなし、当該回動方向と直交する方向の両側に、それぞれ内側に膨出する２次曲線状に湾曲する端縁を有していてもよい。

これにより、手動式流量調整弁の開度と流出路から流出する流体の流量との関係を示すＣｖ特性を手動式流量調整弁の開度の変化に対して流体の流量が直線的に変化するリニア特性に近づけることができ、流体の流量を短時間で精度よく調整することができる。

また、第１開口の中心と第２開口の中心とを通る第１直線が弁体の中心を通り、かつ、第３開口の中心と弁体の中心とを通る第２直線が第１直線と直交するように、第１開口、第２開口および第３開口が配置されていることが好ましい。

これにより、弁体を全開位置と全閉位置との間で変位させる際のハンドル操作量（回動角度）を約９０°にすることができ、流量調整の作業に要する時間をさらに短縮することができる。

なお、第１開口、第２開口および第３開口の各中心は、弁体の回動方向および回動軸線方向の両方向の中央の位置をいう。

本考案によれば、流量調整の作業に要する時間の短縮を図ることができる。

本発明の一実施形態に係る手動式流量調整弁の平面図である。 手動式流量調整弁の部分断面図である。 手動式流量調整弁の右側面図であり、弁体が開位置に位置する状態を示す。 手動式流量調整弁の右側面図であり、弁体が閉位置と開位置との間に位置する状態を示す。 手動式流量調整弁の右側面図であり、弁体が閉位置に位置する状態を示す。 手動式流量調整弁の左側面図であり、弁体が閉位置に位置する状態を示す。 第２開口の形状の一例を示す図である。 第２開口の形状の他の例を示す図である。

以下では、本考案の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

＜手動式流量調整弁＞
図１は、本発明の一実施形態に係る手動式流量調整弁１の平面図である。図２は、手動式流量調整弁１の部分断面図である。

手動式流量調整弁１は、図２に示されるように、弁箱（ボディ）２、球状の弁体（ボール）３、弁棒（ステム）４およびハンドル５を備えている。

弁箱２は、ボディ本体１１にボディキャップ１２を螺着した構成を有している。ボディ本体１１およびボディキャップ１２は、たとえば、ステンレス鋼からなる。

ボディ本体１１は、弁体収容部１３、流出路部１４および弁棒挿通部１５を一体的に備えている。

弁体収容部１３は、略円筒状をなしており、内側に弁体収容室１６を提供する。弁体収容部１３における中心線に沿う方向の一方側の端部の内周面には、ねじが切られている。

流出路部１４は、弁体収容部１３に対して弁体収容部１３の中心線に沿う方向の他方側に形成されている。流出路部１４は、弁体収容部１３と中心線が一致する略円筒状をなし、内側に流出路１７を提供する。流出路部１４の内周面には、配管（図示せず）との接続のためのねじが切られている。弁体収容部１３と流出路部１４との間には、弁体収容部１３および流出路部１４の各内周面に対して内側に突出する環状凸部１８が形成されている。

弁棒挿通部１５は、弁体収容部１３から弁体収容部１３の中心線と直交する方向に延出する略円筒状をなしている。弁棒挿通部１５の内面には、環状凸部１９が弁棒挿通部１５と一体的に形成されている。

なお、以下の説明では、弁体収容部１３に対する流出路部１４側を右側とし、弁体収容部１３に対する弁棒挿通部１５側を上側として、上下、左右および前後の各方向を規定する。そして、図１〜図６の各図では、矢印で方向を表示する。

ボディキャップ１２は、弁箱２の弁体収容部１３に対して流出路部１４と反対側、つまり弁体収容部１３の左側に配置される。ボディキャップ１２は、略円筒状をなしており、内側に流入路２１を提供する。これにより、弁体収容室１６、流出路１７および流入路２１は、弁体収容部１３の中心線上に並んで形成されている。

ボディキャップ１２の右端部の外周面には、ねじが切られている。ボディキャップ１２の右端部が弁体収容部１３の左端部に左側から挿入されて、外周面のねじが弁体収容部１３の内周面のねじに螺合されることにより、ボディキャップ１２がボディ本体１１に螺着されている。また、ボディキャップ１２の右端部の内周面には、配管（図示せず）との接続のためのねじが切られている。

ボディキャップ１２の中間部（外周面のねじに対する左側部分）には、外側に張り出す鍔部２２が全周にわたって形成されている。この鍔部２２とボディ本体１１との間には、ガスケット２３が介在されている。ガスケット２３は、たとえば、フッ素樹脂からなる。ガスケット２３は、ボディ本体１１および鍔部２２に液密的に当接し、ボディ本体１１と鍔部２２との間を封止している。

また、ボディキャップ１２の中間部（内周面のねじに対する右側部分）には、内周面から突出する環状凸部２４が形成されている。

弁体３は、たとえば、ステンレス鋼からなる。弁体３は、弁体収容部１３に収容されている。弁体３と環状凸部１８，２４との各間には、それぞれ円環状のボール弁座（ボールシート）２５，２６が設けられている。ボール弁座２５，２６は、たとえば、フッ素樹脂からなる。フッ素樹脂は、表面の潤滑性に優れているため、弁体３は、弁体収容部１３内に回動可能に保持されている。また、弁体３と弁棒挿通部１５の環状凸部１９との間には、スラストワッシャ２７が介在されている。スラストワッシャ２７は、たとえば、フッ素樹脂により形成されている。

弁棒４は、たとえば、ステンレス鋼からなる。弁棒４は、弁箱２の弁棒挿通部１５に挿通されている。弁棒４は、全体として丸棒状をなしている。弁棒４の下端部は、スラストワッシャ２７に挿通されて、弁体３に相対回転不能に接続（嵌合）されている。弁棒４の上端部の周面には、互いに平行をなす２つの平面（２面幅）が形成され、平面以外の部分には、ねじが切られている。

弁箱２の弁棒挿通部１５の内面と弁棒４との間には、略円筒状のグランドパッキン３１が設けられている。グランドパッキン３１は、たとえば、フッ素樹脂からなる。グランドパッキン３１の上側には、グランド押え３２が設けられており、グランドパッキン３１は、グランド押え３２により、弁棒挿通部１５の環状凸部１９に押し付けられている。グランドパッキン３１により、弁棒挿通部１５の内面と弁棒４との間が封止された状態で、弁棒４が弁棒挿通部１５に回動可能に保持されている。グランド押え３２は、たとえば、ステンレス鋼からなる。

ハンドル５は、たとえば、ステンレス鋼からなる。ハンドル５は、一方向に長く延び、一端部が他端部よりも高い位置に配置されるように、その長手方向の途中部が屈曲している。ハンドル５の一端部には、略矩形状の挿通孔３３が形成されており、ハンドル５は、その挿通孔３３に弁棒４の上端部が挿通されて、弁棒４の周面に２面幅が形成されることにより生じる段差に当接した状態に設けられている。そして、六角ナットからなるスペーサ３４の下端部が弁棒４の上端部に螺着されることにより、ハンドル５が弁棒４に相対回転不能に固定されている。また、ハンドル５には、当接部３５が形成されている。当接部３５は、ハンドル５の一端部からハンドル５の長手方向に延出し、下方に屈曲して延びている。ハンドル５の他端部には、樹脂からなるハンドルスリーブ３６が被着されている。

ハンドル５の一端部と弁箱２の弁棒挿通部１５との間には、開度指示板４１が設けられている。開度指示板４１は、弁棒４が挿通される略円環板状をなし、弁棒挿通部１５の外周面から突出する突出部４２に固定されている。開度指示板４１には、中心角が約９０°をなす円弧状の貫通孔４３が形成されており、貫通孔４３には、ハンドル５の当接部３５が挿通されている。これにより、ハンドル５は、当接部３５が貫通孔４３内で移動可能な範囲、つまり約９０°の角度範囲で、左右方向に延びる状態と前後方向に延びる状態とに回動操作することができる。ハンドル５の回動操作により、弁棒４が回動し、弁棒４の回動に伴って、弁体３が弁棒４と同一の回動軸線を中心に全開位置と全閉位置との間で回動する。開度指示板４１の上面には、貫通孔４３の外周側に、ハンドル５の回動位置（回動角度）を示す目盛りが記されている。

また、スペーサ３４には、ストッパ４４が被されている。ストッパ４４は、略円筒状のストッパ本体部４５、ストッパ本体部４５の上端に設けられた略円環板状の上板部４６およびストッパ本体部４５から斜め下方に延出する２つの脚部４７とを一体的に備えている。２つの脚部４７は、ストッパ本体部４５の中心軸線を中心に回転対称をなし、ストッパ本体部４５の直径と平行に延びる平面４８（図４参照）を有している。

ストッパ４４がスペーサ３４に被された状態では、スペーサ３４の周囲がストッパ本体部４５に取り囲まれ、各脚部４７の平面４８がハンドル５の一端部の端面と隙間を空けて対向し、各脚部４７の下端が開度指示板４１の上面に当接する。この状態で、蝶ボルト４９が上板部４６に挿通されて、蝶ボルト４９の下端部がスペーサ３４の上端部に螺合され、蝶ボルト４９が締められると、上板部４６が蝶ボルト４９の頭部とスペーサ３４とに挟まれ、各脚部４７の下端が開度指示板４１の上面に圧接される。これにより、ハンドル５が開度指示板４１に対して容易には変位しないように固定される。

＜弁体＞
図３は、手動式流量調整弁１の右側面図であり、弁体３が開位置に位置する状態を示す。図４は、手動式流量調整弁１の右側面図であり、弁体３が閉位置と開位置との間に位置する状態を示す。図５は、手動式流量調整弁１の右側面図であり、弁体３が閉位置に位置する状態を示す。図６は、手動式流量調整弁１の左側面図であり、弁体３が閉位置に位置する状態を示す。

弁体３は、中空部５１を有する中空状に形成され、第１開口５２、第２開口５３、第３開口５４および遮断部５５を有している。

第１開口５２および第２開口５３は、弁体３が全開位置に位置する状態において、それぞれ弁箱２に形成されている流入路２１および流出路１７と弁体収容部１３の中心線に沿う方向（と同じ。以下、「中心線方向」という。）に対向する位置に形成されている。言い換えれば、第１開口５２および第２開口５３は、第１開口５２の中心と第２開口５３の中心とを通る第１直線が弁体３の中心を通る位置に形成されている。弁体３が全開位置に位置する状態において、ハンドル５は、図１〜図３に示されるように、左右方向に延びる。

第１開口５２は、ボディキャップ１２の環状凸部２４に取り囲まれる円形開口とほぼ同じ径を有する円形状に形成されている。第１開口５２は、流入路２１と中心線方向に対向する状態において、環状凸部２４に取り囲まれる円形開口と中心線方向に重なる。

第２開口５３は、図３に示されるように、弁体３が全閉位置から全開位置に変位する際の回動方向（以下、「開回動方向」という。）の下流側に先細りとなる略扇形状（銀杏葉形状）に形成されている。具体的には、第２開口５３は、弁体３の回動軸線と直交かつ弁体３の直径を含む平面に対する一方側および他方側に、それぞれ当該平面側に膨出する２次曲線状に湾曲する第１端縁５６および第２端縁５７を有している。また、第２開口５３は、第１端縁５６および第２端縁５７における開回動方向の各下流端間を連結する第１連結縁５８と、第１端縁５６および第２端縁５７における開回動方向の各上流端間を連結する円弧状の第２連結縁５９とを有している。

なお、第１端縁５６および第２端縁５７と第１連結縁５８との接続部分は、図７に示されるように湾曲していてもよいし、図８に示されるように屈曲していてもよい。また、第１端縁５６および第２端縁５７と第２連結縁５９との接続部分も、図７に示されるように湾曲していてもよいし、図８に示されるように屈曲していてもよい。

第３開口５４および遮断部５５は、図５および図６に示されるように、弁体３が全閉位置に位置する状態において、それぞれ弁箱２に形成されている流入路２１および流出路１７と中心線方向に対向する位置に形成されている。弁体３が全閉位置に位置する状態において、ハンドル５は、前後方向に延びる。

第３開口５４は、図６に示されるように、第１開口５２よりも小さい径を有する円形状に形成されている。弁体３が全閉位置に位置する状態において、第３開口５４の中心と弁体３の中心とを通る第２直線は、第１開口５２の中心と第２開口５３の中心とを通る第１直線と直交する。

遮断部５５は、図５に示されるように、弁体３の周壁の一部によって構成されている。

＜作用効果＞
弁体３が全開位置に位置する状態では、第１開口５２および第２開口５３がそれぞれ流入路２１および流出路１７と中心線方向に対向し、流入路２１と流出路１７とが弁体３の中空部５１を介して連通する。そのため、流入路２１から流入する流体が中空部５１を通して流出路１７に流れ、流出路１７から流体が流出する。一方、弁体３が全閉位置に位置する状態では、第３開口５４および遮断部５５がそれぞれ流入路２１および流出路１７と対向し、弁体３の中空部５１と流出路１７との間が遮断部５５により遮断される。そのため、流入路２１から流体が流入しても、流体が中空部５１から流出路１７に流れず、流出路１７から流体が流出しない。

第２開口５３の少なくとも一部が流出路１７と対向し、弁体３の中空部５１と流出路１７とが連通する状態では、弁体３が全開位置に近づくほど第２開口５３における流出路１７に臨む部分の面積（開度）が大きくなり、逆に、弁体３が全閉位置に近づくほど第２開口５３における流出路１７に臨む部分の面積が小さくなる。第２開口５３における流出路１７に臨む部分の面積が大きいほど、中空部５１から流出路１７に流れる流体の流量が多くなる。よって、ハンドルを操作して、弁体３の位置を調整することにより、流体の流量を調整することができる。

そして、前述の構成では、弁体３を全開位置と全閉位置との間で変位させる際のハンドル５の操作量（回動角度）が約９０°であり、流量の流量調整の際のハンドル５の操作量が９０°以下で少なく済むので、流量調整に要する時間の短縮を図ることができる。さらに、弁体３が全閉位置に位置する状態で、流入路２１から流入する流体が第３開口５４を通して弁体３の中空部５１に流入しているので、弁体３が全閉位置から全開位置に向けて変位されて、中空部５１と流出路１７とが第２開口５３を介して連通し始めると直ちに流体が中空部５１から流出路１７に流れる。これにより、流量調整に要する時間が一層短縮される。

また、第２開口５３は、弁体３が開回動方向の下流側に先細りとなる形状をなし、開回動方向と直交する方向の両側に、それぞれ内側に膨出する２次曲線状に湾曲する第１端縁５６および第２端縁５７を有している。そのため、手動式流量調整弁１の開度と流出路１７から流出する流体の流量との関係を示すＣｖ特性を手動式流量調整弁１の開度の変化に対して流体の流量が直線的に変化するリニア特性に近づけることができ、流体の流量を短時間で精度よく調整することができる。

よって、手動式流量調整弁１では、従来のグローブバルブと比較して、流量調整の作業に要する時間を大幅に短縮することができる。

＜変形例＞
以上、本考案の一実施形態について説明したが、本考案は、他の形態で実施することもできる。

たとえば、前述の構成から、ストッパ４４および蝶ボルト４９が省略されてもよい。

また、手動式流量調整弁１と配管との接続は、螺合に限らず、ボルトによる締結であってもよい。

第２開口５３が開回動方向の下流側に先細りとなる略扇形状に形成されている構成を取り上げたが、第２開口５３は、たとえば、第２開口５３が開回動方向に直線状に延びる略矩形状（スリット状）に形成されていてもよい。

その他、実用新案登録請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１ 手動式流量調整弁
２ 弁箱
３ 弁体
４ 弁棒
５ ハンドル
１６ 弁体収容室
１７ 流出路
２１ 流入路
５１ 中空部
５２ 第１開口
５３ 第２開口
５４ 第３開口
５５ 遮断部
５６ 第１端縁（端縁）
５７ 第２端縁（端縁）

Claims (4)

1. 流体を流入させるための流入路、流体を流出させるための流出路、および前記第１流路と前記第２流路との間に位置する弁体収容室が一直線上に並んで形成された弁箱と、
   前記弁体収容室に収容された球状の弁体と、
   一端部が前記弁体に接続され、他端部が前記弁箱外に突出し、前記一直線に直交する軸線を中心に前記弁体と一体的に回動可能に設けられた弁棒と、
   前記弁箱外で前記弁棒に連結され、前記弁棒と交差する方向に延び、前記弁体を全開位置と全閉位置との間で回動させるために手動操作されるハンドルとを含み、
   前記弁体は、中空部を有する中空状に形成され、前記全開位置で前記中空部と前記流入路および前記流出路とをそれぞれ連通させる第１開口および第２開口と、前記全閉位置で前記中空部と前記流入路とを連通させる第３開口と、前記全閉位置で前記中空部と前記流出路とを遮断する遮断部とを有し、
   前記第３開口は、前記第１開口よりも開口面積が小さい、手動式流量調整弁。
2. 前記第２開口は、前記弁体が前記全閉位置から前記全開位置に変位するにつれて前記弁体の回動方向と直交する方向の幅が増大する形状に形成されている、請求項１に記載の手動式流量調整弁。
3. 前記第２開口は、前記弁体が前記全閉位置から前記全開位置に変位する際の回動方向の下流側に先細りとなる形状をなし、当該回動方向と直交する方向の両側に、それぞれ内側に膨出する２次曲線状に湾曲する端縁を有している、請求項２に記載の手動式流量調整弁。
4. 前記第１開口、前記第２開口および前記第３開口は、前記第１開口の中心と前記第２開口の中心とを通る第１直線が前記弁体の中心を通り、かつ、前記第３開口の中心と弁体の中心とを通る第２直線が前記第１直線と直交するように配置されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の手動式流量調整弁。

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