JP3783883B2 - 弁 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、弁に係わり、特に弁が閉じるときに当該弁が介装されている配管系に生じがちな水撃の発生を未然に防止できる弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電磁弁等の弁においては、弁体の移動速度が速いため、弁が閉じる際に該弁が介装された配管系に水撃が発生し、ときには弁や配管を損傷させることもある。このため、従来では、弁体の移動速度を遅くするために、例えばステッピングモータを弁に組み込み、これにより、弁の開閉速度を調整する等の工夫が行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ステッピングモータを組み込んだ従来の弁には、次の問題があった。
すなわち、▲１▼ステッピングモータを収納するためのスペースを確保しなければならず、その分、弁のサイズが大きくなる。▲２▼ステッピングモータを制御しなければならないため、電気的なインターフェイスが複雑になる。▲３▼ステッピングモータ自体が高価なこともあってコスト高になる等の問題があった。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ステッピングモータ等電気的な手段を用いず、機械的な手段で弁が閉じる速度を遅くでき、これにより上記した諸問題を解決することができる弁を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１記載の発明では、バルブケーシング内に形成された流路の途中に弁座が設けられ、該弁座に対向するように設けられた弁体が弁棒を介してアクチュエータにより前記弁座に対し接近・離間する方向へ移動されて開閉操作される弁において、前記弁棒は弁体を貫通して、その先端がバルブケーシングの底部に設けられた凹部の近傍まで延びて設けられ、弁棒の途中には前記凹部の内径よりも小さな外径を有するスカート部が設けられる一方、前記凹部の内周部の前記スカート部に対応する位置には、凹部の底部側が狭小となるテーパー部が形成されていることを特徴とする。
請求項２記載の発明では、前記スカート部には前記バルブケーシングの凹部の底部側へ延びるべローズの一端側が取りつけられ、該ベローズの他端側は前記凹部との間に隙間を形成して固定されたリングに連結されていることを特徴とする。
請求項３記載の発明では、前記弁棒の先端は、バルブケーシングの底部に設けられた案内部によって弁棒の軸方向の移動を許容されながらガイドされることを特徴とする。
【０００６】
本発明によれば、弁体を閉じる方向へ移動させるときに、弁棒の途中に設けたスカート部よりも下側に画成されるバルブケーシングの凹部との間の容積が減少し、該バルブケーシングの凹部内に存する流体の一部が、凹部の内周部とスカート部の外周部と間の隙間を通ってスカート部の上側へ移動する。
このとき、弁体の閉方向への移動が進むにつれて、凹部の内周部とスカート部との間の隙間が小さくなり、ここを通過する流体の抵抗が増大する。
このように流体の流路抵抗が増大することによって、弁体の閉方向への移動速度が遅くなる。
この結果、当該弁が介装される配管系に水撃が生じるのを未然に防止する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明にかかる電磁弁を示す。この弁１のバルブケーシング２には、入側開口３ａ、出側開口３ｂ及びそれら両者をつなぐ流路３が形成されている。
【０００８】
流路３の途中には弁座４が設けられ、この弁座４に対向するように弁体５が配されている。弁体５には弁棒６が連設されており、この弁棒６がバルブケーシング２の上部に組み込まれた、例えば弁体開閉用コイル等のアクチュエータ８によって上下方向へ移動操作されることにより、該弁棒６と一体的に移動する弁体５が弁座４に対し接近・離間する方向へ移動して、該弁座４を開閉する（図２参照）。
【０００９】
前記弁棒６は弁体５を貫通して、その先端（下端）がバルブケーシング２の底部に設けられた略有底円筒状の凹部２ａの近傍まで延びている。そして、弁棒６の途中には略円板状のスカート部９が同心状に設けられている。スカート部９は、外径が凹部２ａの内径よりも小さな値に設定され、しかも、その外周端は薄肉状となるように削られている。
また、前記凹部２ａの内周部の前記スカート部９に対応する位置（スカート部９が移動する範囲に対応する位置）には、凹部２ａの底部側が漸次狭小となるテーパー部１０が形成されている。
【００１０】
前記スカート部９の下面にはベローズ１１の一端側が液密的に取りつけられ、ベローズ１１の他端側はバルブケーシング２の凹部２ａの底部側へ延びて、断面３角形状のリング１２に液密に連結されている。これにより、ベローズ１１の内側には流体を貯留する流体貯留部１１ａが形成されている。また、ベローズ１１は、外径を凹部２ａの内径よりも狭く設定されていて、凹部２ａ内で自由に伸縮できるようになっている。さらに、前記リング１２はバルブケーシング２の凹部２ａとの間に、流路となる適宜隙間Ｃが形成される状態で、バルブケーシング２の底部に固定されている。
【００１１】
前記弁棒６の先端（下端）は、バルブケーシング２の底部に設けられた円筒案内部１３に挿入されて弁棒６の軸方向への移動は許容されながらガイドされ、弁棒６が左右方向へずれないようになっている。
【００１２】
次に、上記構成の弁の作用について説明する。
いま、弁１が開状態から閉状態に移行するとき、すなわち、アクチュエータ８が作動されて弁棒６を介して弁体５が押し下げられるときに、弁棒６の途中部分に設けられているスカート部９も同時に下降する。これに伴い、スカート部９の下方のベローズ１１の内側の液体貯留部１１ａの容積が減少し、この液体貯留部１１ａを満たしている流体が、図３中矢印で示すように、リング１２とバルブケーシング２の凹部２ａとの間に形成される隙間Ｃを通ってベローズ１１の外周部と凹部２ａの内周部の間の空間１４に流入し、そこからさらに、凹部２ａの内周部とスカート部９の外周部と間の隙間を通ってスカート部９の上方へ移動する。
【００１３】
このとき、前記凹部２ａの内周部にテーパー部１０を形成しているから、弁体５の閉方向への移動が進むにつれて、凹部２ａの内周部とスカート部９の外周部との間の隙間が小さくなり、ここを通過する流体の抵抗が次第に増大する（図３参照）。
このように流体の流路抵抗が増大することによって、弁体５の閉方向への移動速度が遅くなる。
この結果、当該弁１が介装される配管系に水撃が生じるのを未然に防止できる。
【００１４】
一方、弁１が閉状態から開状態に移行するときには、弁棒６の上昇に伴いスカート部９も一体的に上昇し、この結果、ベローズ１１の内側の液体貯留部１１ａの容積が増加し、同時に液体貯留部１１ａが負圧になろうとする。しかしながら、差圧によって、流路３中の流体が、凹部２ａの内周部とスカート部９の外周部と間の隙間を通って前記空間１４に流入し、そこからさらに、リング１２とバルブケーシング２の凹部２ａとの間に形成される隙間Ｃを通って前記液体貯留部１１ａに至る。
このように弁１が開状態に移行するのに伴い、容量が増加する液体貯留部１１ａに液がたまり、次の弁１が開状態から閉状態に移行するのに備える。
【００１５】
なお、前記した実施の形態では、スカート部９の下側にベローズ１１を取りつけているが、このベローズ１１は必ずしも必要ではなく、なくても弁１の閉じる速度を遅くできる。
また、前記した実施の形態では、スカート部９と凹部２ａとは互いに対応するように断面円状としているが、これに限られることなく、断面４角形状にしてもよい。
さらに、弁棒６の先端を案内する案内部１３は円筒状に形成して弁棒６を挿入した状態で案内しているが、これに限られることなく、凹凸嵌合によって案内するようにしてもよい。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は以下の優れた効果を奏する。
請求項１記載の発明によれば、弁棒に設けたスカート部とバルブケーシングの凹部との間のオリフィス効果を利用して、弁の閉じる速度を遅くすることができる。この結果、当該弁が介装される配管系に水撃が生じるのを未然に防止できる。
また、バルブケーシングの凹部の内周部に形成するテーパー部の角度を変えることによって、弁の閉じる速度を任意に調整することができる。
また、弁の閉じ始める抵抗を小さくできることから、アクチュエータに要求される駆動力を低減できる。
さらに、このようにステッピングモータ等の電気的な手段ではなく機械的な手段によって弁体の開閉速度を遅くするから、電気的なインターフェイスが簡単になり、かつ、コストを低減できる。また、全体構成を簡素化でき、しかも、弁自体のサイズを小さくできるとともに重量も軽減できる。
請求項２記載の発明によれば、スカート部にベローズを設けているので、液の流れを強制的に作ることができ、もって、弁の閉じる速度を確実に遅くすることができる。また、リングと凹部との隙間を流体が通過するときにも抵抗が生じることとなり、しかもこの抵抗は弁の開度に関わりなく一定であるため、弁が閉じるときの抵抗を与える自由度が増し、弁の開閉速度の制御が容易に行える。
請求項３記載の発明によれば、弁棒の先端を案内部によってガイドするため、弁棒ががたつかず弁のスムーズな動きが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す弁の縦断面図である。
【図２】同弁の閉じるときの流体の流れを説明する縦断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は同弁の閉じるときの流体の流れを説明する要部の拡大断面図である。
【符号の説明】
１ 弁
２ バルブケーシング
２ａ 凹部
３ 流路
４ 弁座
５ 弁体
６ 弁棒
９ スカート部
１０ テーパー部
１１ ベローズ
１２ リング
１３ 案内部
Ｃ 隙間

Claims (3)

1. バルブケーシング（２）内に形成された流路（３）の途中に弁座（４）が設けられ、該弁座に対向するように設けられた弁体（５）が弁棒（６）を介してアクチュエータ（８）により前記弁座に対し接近・離間する方向へ移動されて開閉操作される弁において、
   前記弁棒は弁体を貫通して、その先端がバルブケーシングの底部に設けられた凹部（２ａ）の近傍まで延びて設けられ、
   弁棒の途中には前記凹部の内径よりも小さな外径を有するスカート部（９）が設けられる一方、前記凹部の内周部の前記スカート部に対応する位置には、凹部の底部側が狭小となるテーパー部（１０）が形成されていることを特徴とする弁。
2. 請求項１記載の弁において、
   前記スカート部には前記バルブケーシングの凹部の底部側へ延びるべローズ（１１）の一端側が取りつけられ、該ベローズの他端側は前記凹部との間に隙間（Ｃ）を形成して固定されたリング（１２）に連結されていることを特徴とする弁。
3. 請求項１または２記載の弁において、
   前記弁棒の先端は、バルブケーシングの底部に設けられた案内部（１３）によって弁棒の軸方向への移動を許容されながらガイドされることを特徴とする弁。

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