JP3217724U - バルブ - Google Patents

Abstract

【課題】弁体の着座部がボデイの弁座部に着座する際に、弁体がバタつくことなく安定した姿勢で着座するようにし、弁体の耐久性が向上するバルブを提供する。
【解決手段】バルブ１０は、圧縮性流体が流入する入口ポート２４および圧縮性流体が流出する出口ポート２６を有するボデイ１２と、ボデイに設けられた弁座部に当接可能な弁体１４とを含み、弁体は、本体部３２とダイヤフラム部３４とを有し、本体部は、その軸心に垂直な面に対して３０°〜４０°傾斜する円錐状の凸面３８ａを備える。
【選択図】図３

Description

本考案は、圧縮性流体が流通する配管等に接続され、該圧縮性流体の流通状態を切り換え可能なバルブに関する。

従来から、圧力流体が流通する流路を有するボデイの内部に、流路の連通状態を切り換える弁体を配設したバルブが知られている（例えば特許文献１参照）。

特許文献１に記載されたバルブの一実施形態によれば、弁体は、ボデイの弁座部に着座する着座部を有した本体部と、該本体部に対して径方向外側に延在する可撓性を有したシート状のダイヤフラム部とを備え、ダイヤフラム部の外縁部がボデイとボンネットとの間に保持される。また、流路とボンネットのパイロット室とを連通するパイロット通路が弁体の本体部に形成されている。

特開２０１８−２５２８９号公報

特許文献１の上記実施形態のバルブは、パイロット通路が形成された部位が撓むことがないため、弁体の耐久性向上に資するものである。ところで、このようなバルブにおいて、大流量を制御する場合、弁体の着座部がボデイの弁座部に着座する際に、弁体が周方向に波打つように揺動しながら着座するという現象が生じ得ることが本出願人の分析により分かった。そのような現象が生じると、弁体の着座部に局部的に大きな力（衝撃）が加わり、弁体の耐久性に影響を及ぼすおそれがある。

本考案は、このような課題を考慮してなされたものであり、弁体の着座部がボデイの弁座部に着座する際に、弁体がバタつくことなく安定した姿勢で着座するようにし、弁体の耐久性が向上するバルブを提供することを目的とする。また、安定した大きな流量で流体を吐出させることができるバルブを提供することを目的とする。

本考案に係るバルブは、圧縮性流体が流入する入口ポートおよび前記圧縮性流体が流出する出口ポートを有するボデイと、前記ボデイに設けられた弁座部に当接可能な弁体とを含み、前記弁体は、本体部とダイヤフラム部とを有し、前記本体部は、その軸心に垂直な面に対して３０°〜４０°傾斜する円錐状の凸面を備えることを特徴とする。

本考案に係るバルブによれば、弁体の本体部がその軸心に垂直な面に対して３０°〜４０°傾斜する円錐状の凸面を備えているので、弁体が開く際にエアの流れが円滑になり、安定した大きな流量で出口ポートからエアを吐出させることができる。また、弁体が閉じる際には、弁体が安定した姿勢を保ちながら着座するので、弁体に局部的に大きな力が加わることがなく、揺動による弁体着座時の局部的な衝撃がなくなり、弁体の耐久性が向上する。

本考案の実施形態に係るバルブの斜視図である。 図１に示すバルブの平面図である。 図１に示すバルブの図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。 図１に示すバルブの図２のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。 図１に示すバルブが図３とは異なる動作状態にあるときの図３に対応する断面図である。

本考案に係るバルブについて好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。以下において、上下方向をいうときは図３の矢印ＡＢ方向をいう。すなわち、「上」というときは矢印Ａ方向をいい、「下」というときは矢印Ｂ方向をいう。

このバルブ１０は、例えば、集塵機のフィルタに高圧のエア（圧縮空気）を吹き付けることにより該フィルタに付着・堆積した粉塵を払い落とすために使われる。バルブ１０は、図１〜図５に示されるように、ボデイ１２と、ボデイ１２の内部に収容される弁体１４と、ボデイ１２の上方を覆うボンネット１６と、ボンネット１６の内部に収容されるパイロット弁体１８と、ボンネット１６の上方を覆うサブボンネット２０とを含む。

ボデイ１２は、アルミニウム合金等の金属材料から中空状に形成され、上方に開口する円形状の開口部２２と、側方に開口する第１ポート（入口ポート）２４と、下方に開口する第２ポート（出口ポート）２６とを有する。第１ポート２４と第２ポート２６は、第１ポート２４の開口面と第２ポート２６の開口面とが略直交するように配置される。

ボデイ１２の内部には、第２ポート２６からボデイ１２の内方に向けて延びる円筒状の内壁部２８が設けられている。内壁部２８の外周面は上方にまっすぐ延びており、内壁部２８は一定の外径を有する。これに対して、内壁部２８の内周面は、高さ方向の途中から、径方向外方に傾斜するテーパ面２８ａ、すなわち、上方に向かうにつれて拡径するテーパ面２８ａとして形成されている。内壁部２８の上端部には環状の弁座部２８ｂが設けられている（図５参照）。内壁部２８の周囲には、環状の空間である連通室３０が設けられ、第１ポート２４と第２ポート２６は、弁体１４が所定の動作状態にあるとき、連通室３０を介して相互に連通する。

弁体１４は、第１ポート２４から供給され第２ポート２６に向かうエアの流れを制御するために設けられる。弁体１４は、厚肉状の本体部３２と薄肉状のダイヤフラム部３４とを有し、これら本体部３２とダイヤフラム部３４は、例えば、熱可塑性ポリエステル樹脂等の樹脂材料から一体に成形される。本体部３２は、外径が一定の円柱部分３６と、該円柱部分３６と同軸状に設けられ下方に向かうにつれて外径が小さくなるように円柱部分３６から下方に突出する円錐部分３８とを有する。円錐部分３８の表面が水平面となす角度、換言すれば、円錐状の凸面３８ａが本体部３２の軸心に垂直な面となす角度αは、３０°〜４０°の範囲に設定される。

円柱部分３６の外径は内壁部２８の外径と概ね同一であり、円柱部分３６の外周面と内壁部２８の外周面は略面一となっている。円錐部分３８は、円柱部分３６の下端面のうち外周側領域を除く領域で円柱部分３６につがながっている。円柱部分３６の下端面の外周側領域は、内壁部２８の弁座部２８ｂに着座可能な着座部３６ａとなっている（図５参照）。ダイヤフラム部３４は、所定の弾性を有し、円柱部分３６の上端部外周から概ね径方向外方（水平方向）に延び、全体として薄肉円板状をなしている。ダイヤフラム部３４の外周縁には、下方に折曲する係止部３４ａが設けられている。

円柱部分３６は、連通室３０を弁体１４の上方に位置する第１圧力作用室４０に連通せしめる一対のパイロット通路３６ｂを備える（図４参照）。一対のパイロット通路３６ｂは、第１ポート２４から流入するエアの向きと直交する円柱部分３６の直径方向の両側で対向するように配設される。各パイロット通路３６ｂは、屈曲形状をなし、その一端が円柱部分３６の外周面に開口し、その他端が円柱部分３６の上端面に開口する。なお、参照符号４２で示されるのは、樹脂材料による成形性の向上を図るための肉抜き部である。

ボンネット１６は、円板部４４と、円板部４４に対して偏心した状態で円板部４４から上方に突出して設けられる円筒状の筒部４６とを有し、アルミニウム合金等の金属材料から中空状に形成される。ボンネット１６は、筒部４６の上端で開口する上方開口部と、筒部４６に隣接して設けられ側方に開口する排気ポート４８と、下方に開口する下方開口部５０とを有する。

円板部４４の下面には、ボデイ１２の開口部２２に嵌入する環状の嵌合部４４ａが設けられている。この嵌合部４４ａがボデイ１２の開口部２２に嵌合された後、複数の第１ボルト５２が円板部４４の外側からボデイ１２に向けて螺合され、ボンネット１６がボデイ１２に固定される。このとき、弁体１４のダイヤフラム部３４は、その外周部において、ボデイ１２とボンネット１６の嵌合部４４ａとの間で挟持される。また、ダイヤフラム部３４の係止部３４ａは、ボデイ１２の開口部２２側に設けられた溝部に係合し、これにより、ダイヤフラム部３４が径方向に位置決めされる。

下方開口部５０に位置する円板部４４の底面には、水平方向に延びる凹溝４４ｂが設けられている。この凹溝４４ｂは、弁体１４が円板部４４の底面に当接しているとき、パイロット通路３６ｂの上端側開口と第１圧力作用室４０の一部である筒部４６の内部空間との間の連通を維持するためのものである。弁体１４が周囲からエアの圧力を受けていないとき、ダイヤフラム部３４の弾性作用により、本体部３２の着座部３６ａが内壁部２８の弁座部２８ｂに当接する。なお、参照符号６２で示されるのは、ボデイ１２とボンネット１６との間をシールするシール部材である。

ボンネット１６の上方開口部には金属製のサブボンネット２０が装着され、サブボンネット２０は複数の第２ボルト５４によりボンネット１６に固定される。このとき、パイロット弁体１８は、その外周部において、ボンネット１６とサブボンネット２０との間で挟持される。サブボンネット２０は、パイロット圧を導入するためのパイロットポート５６を有する。なお、参照符号６４で示されるのは、ボンネット１６とサブボンネット２０との間をシールするシール部材である。

パイロット弁体１８は、第１ポート２４から第２ポート２６に向かうエアの流路を開閉する弁体１４の動作を制御するために設けられる。パイロット弁体１８は、厚肉状の本体部１８ａと本体部１８ａの外周から径方向外方に延びる薄肉状のダイヤフラム部１８ｂとを有し、樹脂材料から成形されている。ダイヤフラム部１８ｂは、所定の弾性を有し、上下方向（厚み方向）に貫通するサプライオリフィス１９を備えている。パイロット弁体１８の上方に位置する第２圧力作用室４１は、サプライオリフィス１９を介して第１圧力作用室４０と連通している。

ボンネット１６の内部には、排気ポート４８に連通するとともにパイロット弁体１８に向かって開口する排気通路５８が設けられている。排気通路５８のパイロット弁体１８に対向する端部には、パイロット弁体１８の本体部１８ａが着座可能なパイロット弁座部６０が設けられている（図５参照）。第１圧力作用室４０は、ボンネット１６の下方開口部５０を含む弁体１４とパイロット弁体１８との間の空間であって、パイロット弁座部６０に着座するパイロット弁体１８によって排気通路５８から仕切られる空間である。

本考案に係るバルブ１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、以下、図３および図５を参照しながら、その作用について説明する。なお、図３に示すように、弁体１４およびパイロット弁体１８が閉じている状態を初期状態とする。

この初期状態では、第１ポート２４にエアは流入しておらず、また、パイロットポート５６は大気から遮断されている。パイロット弁体１８は、ダイヤフラム部１８ｂの弾性作用により、本体部１８ａの下面においてパイロット弁座部６０に当接している。また、弁体１４は、ダイヤフラム部３４の弾性作用により、本体部３２の着座部３６ａが内壁部２８の弁座部２８ｂに当接している。

上記初期状態から、エアが第１ポート２４からボデイ１２内に流入すると、流入したエアは、連通室３０に回り込むとともに弁体１４に形成された一対のパイロット通路３６ｂを通って第１圧力作用室４０に至る。パイロット弁体１８が閉弁していることで排気通路５８から遮断されている第１圧力作用室４０の圧力は高くなり、着座部３６ａと弁座部２８ｂとの間のシール性が高まる。また、第１圧力作用室４０の圧力はサプライオリフィス１９を介して第２圧力作用室４１にも伝わるので、パイロット弁体１８とパイロット弁座部６０との間のシール性も高まる。

次に、パイロットポート５６に接続された図示しない切換弁が操作され、パイロットポート５６が大気に開放されると、第２圧力作用室４１の圧力が急速に低下し、図５に示されるように、パイロット弁体１８はパイロット弁座部６０から離間する。これにより、第１圧力作用室４０が排気通路５８に連通し、第１圧力作用室４０内に蓄積されたエアが排気ポート４８を通じて排気され、第１圧力作用室４０の圧力が急速に低下する。このため、弁体１４は、連通室３０に流れ込んでいるエアの圧力を受けて持ち上がり、着座部３６ａが内壁部２８の弁座部２８ｂから離れる。そして、第１ポート２４から連通室３０に流入したエアが着座部３６ａと弁座部２８ｂとの間の隙間を通って内壁部２８の内側に流れ込み、第２ポート２６に向かって流れる。

このとき、着座部３６ａと弁座部２８ｂとの間の隙間を通過したエアは、弁体１４の円錐状の凸面３８ａと内壁部２８のテーパ面２８ａとに案内されながら、内壁部２８の内側に流れ込む。ここで、円錐状の凸面３８ａは水平面に対して３０°〜４０°傾斜しているので、エアの流れが円滑になる。すなわち、着座部３６ａと弁座部２８ｂとの間の隙間を水平方向に通過したエアは、円錐状の凸面３８ａとテーパ面２８ａによって流路面積が緩やかに拡がるように形成された流路に沿って徐々に下方に向きを変えるようにして流れる。

そして、本体部３２の円柱部分３６の上端面がボンネット１６の円板部４４の底面に当接するまで弁体１４が持ち上がることで、弁体１４が全開状態となる。このとき、ダイヤフラム部３４は、上方に凸となるように自身の弾性に抗して湾曲変形する。第１ポート２４から流入するエアは、安定した大きな流量で直角に向きを変えて第２ポート２６から流出し、第２ポート２６から流出するエアは、集塵機のフィルタに向けられる。

その後、切換弁が操作され、再びパイロットポート５６が大気から遮断されると、第２圧力作用室４１の圧力が高まり、パイロット弁体１８が下方に向けて押圧されパイロット弁座部６０に着座する。このため、第１圧力作用室４０の圧力が高まり、弁体１４は下方に向けて押圧され、本体部３２の着座部３６ａが内壁部２８の弁座部２８ｂに着座する。

この場合、着座部３６ａが弁座部２８ｂに着座する過程において、徐々に狭くなっていく着座部３６ａと弁座部２８ｂとの間の隙間を通過するエアは、弁体１４の円錐状の凸面３８ａと内壁部２８のテーパ面２８ａとに案内されて円滑に内壁部２８の内側に流れ込む。したがって、弁体１４は、バタつくことなく安定した姿勢を保ちながら、その着座部３６ａが弁座部２８ｂに着座する。そして、着座部３６ａと弁座部２８ｂとの間が完全にシールされ、第２ポート２６からのエアの流出が止まる。

本実施形態に係るバルブ１０によれば、弁体１４の本体部３２がその軸心に垂直な面に対して３０°〜４０°傾斜する円錐状の凸面３８ａを備えているので、弁体１４が開く際に、さらには、弁体１４が全開した状態において、エアの流れが円滑になる。したがって、安定した大きな流量で第２ポート２６からエアを吐出させることができる。

また、弁体１４の本体部３２がその軸心に垂直な面に対して３０°〜４０°傾斜する円錐状の凸面３８ａを備えているので、弁体１４が閉じる際には、弁体１４が安定した姿勢を保ちながら、その着座部３６ａが弁座部２８ｂに着座する。したがって、弁体１４に局部的に大きな力（衝撃）が加わることがなく、弁体１４の耐久性が向上する。

また、第１ポート（入口ポート）２４の開口面と第２ポート（出口ポート）２６の開口面が略直交するので、第１ポート２４に接続する配管と第２ポート２６に接続する配管等の取り回しが容易になる。

また、弁体１４の本体部３２とダイヤフラム部３４が樹脂材料で一体成形されているので、本体部とダイヤフラム部とが別部材である場合に必要なリテーナやボルトが不要になり、部品点数を少なくすることができるほか、ダイヤフラム部３４に所定の弾性をもたせることが容易になる。

また、弁体１４の本体部３２は、円錐状の凸面３８ａを備えた円錐部分３８が円柱部分３６に対して同軸状に連設されてなり、円錐部分３８が連設される側の円柱部分３６の端面の外周側領域が着座部３６ａとなっているので、弁体１４の形状を比較的単純なものとすることができる。

また、弁座部２８ｂはボデイ１２の内部に設けられる内壁部２８の端部に形成され、内壁部２８の内周面はテーパ面２８ａを有するので、弁体１４が備える円錐状の凸面３８ａの作用と併せて、エアの流れがさらに円滑になる。

本実施形態では、弁体１４の動作を制御するためにパイロット弁体１８が設けられているが、パイロット弁体１８は必ずしも必要な構成ではなく、例えば、弁体１４をソレノイド機構によって直接駆動するようにしてもよい。

また、第１ポート２４から第２ポート２６に向けて流れる流体として高圧のエア（圧縮空気）を想定したが、使用される流体は圧縮空気に限られるものではなく、圧縮性流体であればよい。さらに、バルブ１０は、集塵機のフィルタに高圧のエアを吹き付けることにより該フィルタに付着・堆積した粉塵を払い落とすために使われるものとして説明したが、バルブ１０の用途はこれに限られるものではなく、圧縮性流体を吐出する様々な装置に適用し得る。

本考案に係るバルブは、上述の実施形態に限らず、本考案の要旨を逸脱することのない範囲で、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０…バルブ １２…ボデイ
１４…弁体 １８…パイロット弁体
２４…第１ポート（入口ポート） ２６…第２ポート（出口ポート）
２８…内壁部 ２８ａ…テーパ面
２８ｂ…弁座部 ３２…本体部
３４…ダイヤフラム部 ３６…円柱部分
３６ａ…着座部 ３８…円錐部分
３８ａ…円錐状の凸面

Claims (9)

1. 圧縮性流体が流入する入口ポートおよび前記圧縮性流体が流出する出口ポートを有するボデイと、前記ボデイに設けられた弁座部に当接可能な弁体とを含むバルブであって、
   前記弁体は、本体部とダイヤフラム部とを有し、前記本体部は、その軸心に垂直な面に対して３０°〜４０°傾斜する円錐状の凸面を備えることを特徴とするバルブ。
2. 請求項１記載のバルブにおいて、
   前記入口ポートの開口面と前記出口ポートの開口面は略直交する
   ことを特徴とするバルブ。
3. 請求項１記載のバルブにおいて、
   前記本体部と前記ダイヤフラム部は樹脂材料で一体成形される
   ことを特徴とするバルブ。
4. 請求項１記載のバルブにおいて、
   前記本体部は、円柱部分と、前記円柱部分に対して同軸状に連設される円錐部分とを有し、前記円錐部分が前記円錐状の凸面を備える
   ことを特徴とするバルブ。
5. 請求項４記載のバルブにおいて、
   前記円錐部分が連設される側の円柱部分の端面の外周側領域が前記弁座部に当接する着座部となっている
   ことを特徴とするバルブ。
6. 請求項１記載のバルブにおいて、
   前記弁座部は、前記ボデイの内部に設けられる筒状の内壁部の端部に形成される
   ことを特徴とするバルブ。
7. 請求項６記載のバルブにおいて、
   前記内壁部の内周面はテーパ面を有し、前記弁座部と前記弁体との間の隙間を通過した前記圧縮性流体は、前記円錐状の凸面と前記テーパ面によって案内される
   ことを特徴とするバルブ。
8. 請求項１記載のバルブにおいて、
   前記弁体の動作を制御するパイロット弁体が設けられる
   ことを特徴とするバルブ。
9. 請求項１記載のバルブにおいて、
   前記出口ポートから流出する前記圧縮性流体は集塵機のフィルタに向けられ、前記圧縮性流体は圧縮空気である
   ことを特徴とするバルブ。

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