JP5448307B2 - ベローズバルブ - Google Patents

Description

本発明はベローズバルブに係り、特に、各種の液体製品を製造し処理するサニタリープラントにおける管路に使用されるベローズバルブに関する。
一般に、液体食品又は医薬品を製造するサニタリープラントにおいては、殺菌工程以後の工程にあっては、製品の二次的な細菌汚染を防止するために、液体通路の開口部を開閉するためにベローズバルブが用いられている。このようなベローズバルブは、管内を流通する液体の流量を制御するためのコントロールバルブとして使用されている。

図１５に示すように、このようなベローズバルブ７０は、バルブボディー７
８と、上記バルブボディー７８内に収納配置されるバルブ本体８２とを有して
いる。上記バルブ本体８２は、バルブ軸部７１と、上記バルブ軸部７１の先端
部に設けられたバルブヘッド７２と、上記バルブ軸部７１の周囲を包囲するベ
ローズ部７３とを有している。

上記ベローズ部７３は、蛇腹状の金属製のベローズ７４により形成され、バルブの開閉動作に応じてバルブ軸部方向に沿って伸縮するように形成されている。バルブヘッド７２は、円錐形状のバルブ本体部７５と、このバルブ本体部７５の軸部側に設けられ、バルブ本体部７５の周囲外方へ突出する、上記バルブ本体部７５よりも大きな径に形成された全体略円盤状に形成された流量制御部７６とを有している。

このようなベローズバルブ７０が使用される場合には、図１５に示すように、管路内を所定量の液体を流通させるために、バルブボディー７８内に配設されたベローズバルブ７０を、開口部７７を所定の開度に維持するため、上記バルブヘッド７２の開口部７７からの離間距離を一定にした状態に固定し、流量、液圧等に応じて、液流をコントロールする。

この場合、バルブ本体８２の開度により、管路内とバルブボディー７８内との圧力差や液体の流速により、バルブボディー７８内に渦流が発生することとなる。
即ち、管路８３から開口部７７を介してバルブボディー７８内に流入する液流は、上記バルブヘッド７２に当接した後、バルブボディー７８の横方向へ流れ、流出孔部８４へ向かう液流Ｃ１と、バルブボディーの内方曲面部８５に当接した液流Ｃ２とに分かれる。
この場合、流出孔部８４へ向かう液流Ｃ１は流出孔部８４から流出するが、バルブボディーの内方曲面部８５に当接した液流Ｃ２は、反射してバルブ本体８２へ向かう渦流Ｃ3を形成する。

この渦流Ｃ３は、ベローズ７４を大きく振動させることから、ベローズ７４の劣化につながり、ベローズ７４の耐用年数が制限されることとなっていた。
図１６に示すように、この渦流Ｃ３が発生した場合には、渦流Ｃ３によりベローズ７４を構成する各山部８０が夫々バルブ軸方向に沿って振動するものであり、流速やバルブ開度により渦流Ｃ３が発生する部位及び、渦流Ｃ３が発生する部位の大きさが異なり、上記各山部８０の振幅の大きさも変化する。
そして、上記渦流Ｃ３により、ベローズ７４の山部８０はバルブ軸方向に沿って反復して往復振動することから、その結果、山部８０の間の谷部８１には継続的にバルブ軸方向に沿った反対方向の応力が作用することから、所定時間経過後には、金属疲労によりクラックが発生したり、又は破断等の事態が発生することとなる。

そこで、本願発明の課題は、このようなベローズバルブを収納したバルブボディー内の渦流の発生を防止してベローズを保護し、ベローズバルブの耐用年数を向上させることにある。

このような課題達成のため、請求項１記載の発明にあっては、流体管路内に配置され、流体管路の開口部を開閉するベローズバルブであって、バルブボディーと、バルブボディー内に配置されたバルブ本体とを備え、上記バルブ本体は、バルブ軸部と、上記バルブ軸部の先端部に設けられたバルブヘッドと、上記バルブ軸部の周囲を包囲するベローズ部とを有し、上記バルブヘッドは、上記開口部を閉止可能に配置されるバルブヘッド本体部と、上記バルブヘッド本体部の外方へ突出する整流部とを有することを特徴とする。

従って、請求項１記載の発明にあっては、上記バルブヘッド本体部には整流部が設けられていることから、上記開口部を介して上記バルブボディー内に流入する液流は、上記整流部に当接することにより分散され、互いに打ち消しあう液流となる。
請求項２記載の発明にあっては、バルブヘッド本体部は全体略円錐形状に形成されると共に、上記整流部は上記バルブヘッド本体部のバルブ軸部側に隣接して形成され、平面略多角形状に形成されていることを特徴とする。
上記バルブヘッド本体部の全体形状は角部を有する形状であればよい。

請求項３記載の発明にあっては、上記バルブヘッド本体部は平面略六角形状に形成されていることを特徴とする。
請求項４記載の発明にあっては、上記バルブヘッド本体部は平面略五角形状に形成されていることを特徴とする。
請求項５記載の発明にあっては、上記バルブヘッド本体部は平面略四角形状に形成されていることを特徴とする。
請求項６記載の発明にあっては、上記バルブヘッド本体部は平面略三角形状に形成されていることを特徴とする。
実験の結果、バルブヘッド本体部が平面略多角形の全体形状であれば、互いに打ち消しあう複数の液流が有効に形成されることが判明している。

請求項７記載の発明にあっては、上記整流部は、上記バルブヘッド本体部から外方へ突出する略台形状の複数の突部により形成され、流体は上記各突部の間を流通するように形成されていることを特徴とする。
請求項８記載の発明にあっては、上記整流部は、６つの突部により形成されていることを特徴とする。
請求項９記載の発明にあっては、上記整流部は、５つの突部により形成されていることを特徴とする。
請求項１０記載の発明にあっては、上記整流部は、４つの突部により形成されていることを特徴とする。
請求項１１記載のはつめいにあっては、上記整流部は、３つの突部により形成されていることを特徴とする。

請求項１２記載の発明にあっては、上記突部は、上記バルブヘッド本体部の接線方向に形成される直線により斜辺部が形成されていることを特徴とする。
請求項１３記載の発明にあっては、流体管路内に配置されたバルブボディー内に配置され、流体管路の開口部を開閉するベローズバルブであって、バルブ軸部と、上記バルブ軸部の先端部に設けられたバルブヘッドと、上記バルブ軸部の周囲を包囲するベローズ部とを有し、上記バルブヘッドは、バルブヘッド本体部と、上記バルブヘッド本体部の反バルブ軸部側に設けられた整流部とを有することを特徴とする。

請求項１４記載の発明にあっては、上記整流部は、上記バルブ軸部の軸方向に沿って、バルブヘッド本体部の周縁部に突設された整流壁部により形成されていることを特徴とする。
請求項１５記載の発明にあっては、上記整流部は、バルブヘッド本体部に固定されるカップ状部材により形成され、バルブヘッド本体部への固定孔部が開設された平面円形状の底部と、この底部の周縁部から略直角に立ち上がり形成され、上記整流壁部を構成する側壁部とを有し、上記側壁部には、所定間隔をおいて複数の開口部が形成されていることを特徴とする。

請求項１６記載の発明にあっては、上記側壁部には、所定間隔をおいて６つの開口部が形成されていることを特徴とする。
請求項１７記載の発明にあっては、上記側壁部には、所定間隔をおいて５つの開口部が形成されていることを特徴とする。
請求項１８記載の発明にあっては、上記側壁部には、所定間隔をおいて４つの開口部が形成されていることを特徴とする。
請求項１９記載の発明にあっては、上記側壁部には、所定間隔をおいて３つの開口部が形成されていることを特徴とする。
請求項２０記載の発明にあっては、上記側壁部には、所定間隔をおいて２つの開口部が形成されていることを特徴とする。

請求項２１記載の発明にあっては、上記開口部は、側面逆三角形状に形成されていることを特徴とする。

請求項１記載の発明にあっては、バルブヘッド本体部の外方へ突出する整流部が設けられており、請求項１３記載の発明にあっては、バブルヘッド本体部の反バルブ側に設けられた整流部が設けられていることから、バルブボディー内において互いに打ち消しあう液流を形成することができ、その結果、渦流の発生が有効に防止され、渦流の発生による振動によりベローズが破損する事態を防止することができる。

請求項２乃至２１記載の発明にあっては、開口部を介してバルブボディー内に流入する液流が複数に分流して整流されることからバルブボディー内における渦流の発生を有効に防止することができる。

以下、本発明に係るベローズバルブを実施の形態に基づく詳細に説明する。
図１に示すように、本発明に係る第一の実施の形態に係るベローズバルブ１０は、管路を形成する液体流通パイプの端部において流体管路内に配置されたバルブボディー２１と、バルブボディー２１内に配置されたバルブ本体１２とを備えている。

本実施の形態において、ベローズバルブ１０はコントロールバルブとして使用され、図２に示すように、アセプティックコントロールバルブ装置３０のアッセンブリとして組み込まれている。図中、符号３３は、上記バルブ本体１２を駆動する駆動制御部である。

上記バルブボディー２１には、管路を形成する、液体流通パイプの流入側パイプ接合部３１と、上記流入側パイプ接合部３１に直交するように形成された流出側パイプ接合部３２とが設けられている。
上記バルブ本体１２は、バルブボディー２１内において、上記流入側パイプ接合部３１の開口部２５を閉止可能な状態に配置されている。

従って、管路内を流通する液体は、上記流入側パイプ接合部３１から上記バルブボディー２１内へ入り、上記流出側パイプ接合部３２へと直交するように流通する。
図１乃至図５に示すように、上記バルブ本体１２は、バルブ軸部１３と、上記バルブ軸部１３の先端部に設けられたバルブヘッド１４と、上記バルブ軸部１３の周囲を包囲するベローズ部１５とを有している。

上記ベローズ部１５は、金属製のベローズ１９と、ベローズ１９をバルブ軸部１３を包囲するように固定する固定プレート２０とからなる。
上記バルブヘッド１４は、上記液体流通パイプの開口部２５内に出没可能に配置されて開口部を閉止しうるバルブヘッド本体部４２と、上記バルブヘッド本体部４２の外方へ突出する整流部１６とを有している。

上記バルブヘッド本体部４２は全体略円錐形状に形成されると共に、上記整流部１６は上記バルブヘッド本体部４２のバルブ軸部１３側にバルブ軸部１３に沿って隣接して形成され、図３及び図４に示すように、平面略六角形状に形成されている。
上記整流部１６は、上記バルブヘッド本体部４２から外方へ突出する略台形状の６つの突部１７により形成されている。上記突部１７は、上記バルブヘッド本体部４２の接線方向に形成される直線により斜辺部１８が形成されている。

従って、本実施の形態に係るベローズバルブ１０が液体流通パイプに装着されてコントロールバルブとして使用される場合には、図１及び図２に示すように、上記駆動制御部３３により、バルブ本体１２が開口部２５から所定間隔寸法分離間した状態で配置され、流入側パイプ接合部３１に接合された適宜の液体流通パイプ内を流通する液体が上記開口部２５を介してバルブボディー２１内へと流入する。

流入する液体は、バルブヘッド本体部４２に当接した後、上記整流部１６を形成する上記６つの突部１７に衝接する。この場合、上記互いに隣接する突部１７，１７の間を流通する液流はバルブボディー２１内をバルブ本体１２の軸方向に沿って流れる液流Ａとなる。
一方、上記各突部１７，１７に衝接した液流は流通方向がバルブ本体１２の軸方向に対して横方向へ変化し、バルブボディー２１の内側曲面部２２に当接して反射され、バルブ本体１２へ向かう液流Ｂとなる。

このように２つの方向に分散された液流Ａ，Ｂは、その後、相互に衝突することにより、液流の流速エネルギーを消費することから、互いに液流を打ち消しあい、従来、バルブボディー１１内において発生していた、渦流の発生が抑制される。
従って、本実施の形態にあっては、整流部１６には６つの突部１７が形成されていることから、この６つの突部１７と、各突部１７の間を流通する液流が夫々形成され、これらの液流の間で互いに打ち消されあうことから、従来のような図１６に示すベローズ７４の各山部８０に発生していた激しい振動がなくなり、その結果、ベローズ７４の各谷部８１に発生していたクラックの発生や、破損の事態を有効に防止することができる。

本実施の形態に係るベローズバルブ１０に関し、本件特許出願人は従来のベローズバルブとの対比において比較実験を行っているが、本実施の形態に係るベローズバルブ１０は、従来よりも大きな流速の液流にも対応することができると共に、ベローズの振動が無いか又は微弱な振動での使用が可能であり、有効に渦流の発生を防止し、ベローズの耐久性を大きく向上させることが可能となることが判明している。

図１２及び図１３は、本発明に係る第二の実施の形態に係るベローズバルブ４０を示す。
本実施の形態にあっては、ベローズバルブ４０のバルブヘッド４１は、バルブヘッド本体部４２と、上記バルブヘッド本体部４２のバルブ軸部４３の反対側に設けられた整流部４４とを有している。

そして、上記整流部４４は、上記バルブ軸部４３の軸方向に沿って、バルブヘッド本体部４２の周縁部に突設形成された整流壁部５０を備えている。
上記整流部４４は、バルブヘッド本体部４２に固定されるカップ状部材４５により形成され、バルブヘッド本体部４２への固定孔部が開設された平面円形状の底部４７と、この底部４７の周縁部から略直角に立ち上がり形成された側壁部４８とを有し、この側壁部４８により大きな開口部５３が形成されている。上記側壁部４８には、所定間隔をおいて、６つの側面逆三角形状に形成された整流開口部４９が形成されている。

即ち、本実施の形態にあっては、上記側面逆三角形状の開口部４９は、側壁部４８の上端部から上記底部４７へ向かって形成され、その結果、上記整流開口部４９の間には、略三角形状の整流壁部５０が形成される。この整流壁部５０は、上記底部４７の周縁部において６つ立設して形成され、その頂部には側面三角柱形状の液流ガイド部５１が突設されている。

他の構成部材に関しては、前記実施の形態と同様であるため同一の符号を付して説明を省略する。
従って、本実施の形態に係るベローズバルブ４０が前記実施の形態に係るベローズバルブ１０の場合と同様の条件で、液体流通パイプに装着されてコントロールバルブとして使用された場合には、開口部２５からバルブボディー２１内に流入する液流の一部は、整流壁部５０の頂部に形成された6個の液流ガイド部５１に沿って直線状にバルブの軸方向に沿って流れる６つの液流となる。

また、上記開口部５３内に流入した液流は、上記６個の整流開口部４９からバルブヘッド４１外方へ流出し、バルブボディー２１の内側面部２２に当接して反射され、バルブ本体１２のベローズ部１５へ向かう６つの液流となる。

従って、前記実施の形態の場合と同様に、これらの２つの種類の液流は相互にぶつかり互いに流体エネルギーを打ち消しあうことから、渦流の発生を有効に防止又は低減することができる。

なお、上記各実施の形態にあっては、整流部がバルブヘッド本体部４２の外方へ突出する６つの突部１７を有する場合及び、バルブヘッド本体部４２の反軸部方向において固定されたカップ状部材４５において６つの開口部４９を有する整流壁部５０により形成される場合を例に説明したが、上記実施の形態に限定されない。
図６及び図７に示すように、他の実施例に係るベローズバルブ１０にあっては、整流部１６ａは、平面略五角形状に形成されていると共に、整流部１６ａは５つの略台形状の突部１７を備えている。整流部１６ａの形状については、全体略円錐形状に形成されている。
また、図８及び図９に示すように、他の実施例に係るベローズバルブ１０にあっては、整流部１６ｂは、平面略四角形状に形成されていると共に、整流部１６ｂは４つの略台形状の突部１７を備えている。整流部１６ａの形状については、全体略半球ドーム形状に形成されている。
また、図１０及び図１１に示すように、他の実施例に係るベローズバルブ１０にあっては、整流部１６ｃは、平面略三角形状に形成されていると共に、整流部１６ｃは３つの略台形状の突部１７を備えている。整流部１６ｃの形状については、全体略半球ドーム形状に形成されている。
また、図１４に示すように、他の実施例に係るベローズバルブ４０にあっては、カップ状部材４５を有する整流部を用いる場合において４つの開口部４９を有する整流壁部５０により形成されている。
実験の結果、上記突部１７は６個以下であれば渦流の発生を防止できることが判明しており、また、カップ状部材４５を有する整流部を用いる場合であっても、４個の開口部４９であれば渦流の発生を有効に防止することが可能であることが判明している。

以下、本発明に係るベローズバルブに関する実験の結果について説明する。
出願人は、本発明に係るベローズバルブ１０，４０に関する上記効果を検証するためにベローズバルブ振動可視化検証試験を行った。
「可視化検証試験」とは、一定試験条件下におけるベローズ１９の振動の有無を目視にて確認する試験である。すなわち、ベローズバルブ振動可視化検証試験は、本発明に係るベローズバルブ１０，４０のベローズ１９の振動の有無を目視にて確認し、従来のベローズ７４における振動との比較により振動の減少を検証することを目的とする試験である。
従って、振動が抑えられていることが判明した場合には、ベローズ１９が破損する事態を防止することができることになる。
なお、目視にて直接確認できない領域における振動については、ストロボスコープを用いることにより可視化を可能とした。

試験条件として、「バルブ開度」、「配管流速」、「２次側圧力である流出側パイプ接合部３２内の圧力」、の各条件を選定し、これらの複数の条件の組み合わせにより、標準コントロールバルブ仕様範囲との関係でベローズ１９の振動の有無を確認し、使用可能性を検証した。
ここで、「標準コントロールバルブ仕様」とは、コントロールバルブが本来備えるべき基準仕様である。即ち、当該仕様範囲においてはコントロールバルブとしての性能が発揮されることが必要である。
可視化検証試験を行うにあたっての試験条件を以下のように設定した。
標準コントロールバルブ仕様範囲内での試験条件としては、バルブ開度を２０％〜１００％の間で設定し、流速を０．５ｍ／ｓ〜３ｍ／ｓの間で設定し、２次側圧力を０．１ＭＰａで設定した。
また、２次側圧力の違いによる振動の差異の有無を確認するために、バルブ開度を４０％，６０％，８０％に設定し、流速を２ｍ／ｓとし、２次側圧力を０ＭＰａ（２次側開放），及び０．１ＭＰａに設定し、上記の各条件を組み合わせて可視化検証試験を行ったものである。
なお、コントロールバルブ仕様範囲外の許容範囲を確認するために他の条件により可視化検証試験を行うことも可能である。また、可視化の目的によって条件を定めているものである。

振動レベルの評価は、図１７に示すように、「目視確認できず」、「Ａレベル」、「Ｂレベル」、「Ｃレベル」、「破損」の５段階に分けて行った。
「Ａレベル」は目視確認が困難な微弱な振動レベル、「Ｂレベル」は目視確認ができる振動レベル、「Ｃレベル」は目視確認が容易な大きな振動レベル、破損は「Ｃレベル」以上の非常に大きな振動又は短時間で振動割れを起こすレベルの意である。
上記評価結果を「バルブ開度」、「１次側圧力（流入側パイプ接合部３１内の圧力）と２次側圧力（流出側パイプ接合部３２内の圧力）との差圧」、及び「配管流速から換算した配管流量」の各要素の関係を示したグラフにプロットし、標準コントロールバルブ仕様範囲内での振動レベルが「Ａレベル」以上の場合には、「使用可能」として合格と判断した。
そして、例えば図１８に示すように、上記「バルブ開度」、「差圧」、「配管流量」の各関係を、「開度−差圧関係」を示すグラフ（図１８ｃ）、「流量−差圧関係」を示すグラフ（図１８ｄ）、及び「開度−流量関係」を示すグラフ（図１８ｅ）にそれぞれ記入し、振動特性を分析した。夫々のグラフに同一のデータを記入しているが、データのプロットは異なり、ベローズバルブ１０の特性を詳細に分析することができた。

また、振動レベルの評価結果をより詳細に数値化して比較するために、可視化検証結果からベローズ割れ危険値を算出した。
ベローズバルブ１０の比較は、条件値、条件数及びコントロールバルブ仕様範囲内を同条件にして行い、ベローズ割れ危険値を次式で算出する。ベローズ割れ危険値がより小さい場合に優れていると判定できる。
なお、図１７に示すように、振動レベル評価の５段階を更にレベル分けして点数化した。具体的には、振動レベル評価点として、目視確認できないレベルを０点、Ａ−レベルを１点、Ａレベルを２点、Ａ＋レベルを３点、Ｂ−レベルを４点、Ｂレベルを５点、Ｂ＋レベルを６点、Ｃ−レベルを７点、Ｃレベルを８点、Ｃ＋レベルを９点、破損レベルを１０点とする。
（数１）ベローズ割れ危険値＝振動レベル評価合計点／可視化条件数

以下、具体的に、ベローズバルブ振動可視化検証試験結果を分析する。
図１８（ｃ）〜（ｅ）は、標準べローズバルブを使用した可視化試験結果のグラフである。バルブヘッド本体部は、図１８（ａ) 及び（ｂ）に示すように、平面円形状に形成されている。
図１８（ｃ）は開度−差圧関係図、同図（ｄ）は流量−差圧関係図、同図（ｅ）は開度−流量関係図を表している。なお、以降の試験結果のグラフに関しても対応関係は同様であるので、この対応関係についての説明は省略する。
グラフ中の点線で囲まれた範囲が出願人が定める「標準コントロールバルブ仕様範囲」であり、実線で囲まれた範囲が可視化検証試験結果により得られたベローズの振動レベルをＡレベル以上とする使用可能範囲である。なお、以降の実験結果に関する全てのグラフについて同様である。
図１８（ｃ）〜（ｅ）に示すように、標準べローズバルブを使用した場合には、標準コントロールバルブ仕様範囲内において使用不可能な領域が存在した。
また、ベローズ割れ危険値は、振動レベル評価点８９点及び可視化検証条件数１９により、４．６８と算出できた。
なお、試験を行ったバルブに関するベローズ割れ危険値については、最後に表１としてまとめた。

また、図１９（ｃ）〜（ｅ）は、バルブヘッド本体部が平面略六角形状に形成された六角べローズバルブを使用した可視化試験結果のグラフである。バルブヘッド本体部は、図１９（ａ）及び（ｂ）に示すように、平面略六角形状に形成されていると共に、整流部は６つの突部により形成されている。
図１９（ｃ）〜（ｅ）に示すように、六角べローズバルブを使用した場合には、標準コントロールバルブ仕様範囲内において使用不可能な領域が存在する。
ベローズ割れ危険値は、振動レベル評価点６３点及び可視化検証条件数１９により、３．３２と算出できた。六角べローズバルブを使用した場合には、標準べローズバルブを使用した場合のベローズ割れ危険値４．６８と比較すると、危険値は減少した。
なお、組み付け方向の違いによる振動レベルが同レベルであることを検証済みである。

また、図２０（ｃ）〜（ｅ）は、バルブヘッド本体部が平面略五角形状に形成された五角べローズバルブを使用した可視化試験結果のグラフである。バルブヘッド本体部は、図２０（ａ）及び（ｂ）に示すように、平面略五角形状に形成されていると共に、整流部は５つの突部により形成されている。
図２０（ｃ）〜（ｅ）に示すように、五角べローズバルブを使用した場合には、標準コントロールバルブ仕様範囲内の全域において使用可能である。
ベローズ割れ危険値は、振動レベル評価点４４点及び可視化検証条件数５５により、０．８０と算出でき、標準べローズバルブを使用した場合のベローズ割れ危険値４．６８と比較すると、危険値は大幅に減少した。
従って、バルブヘッド本体部が平面略五角形状に形成された五角べローズバルブを使用した場合には、ベローズが破損する事態を有効に防止することができる。
なお、組み付け方向の違いによる振動レベルに差異がないことを検証済みである。

また、図２１（ｃ）〜（ｅ）は、バルブヘッド本体部が平面略四角形状に形成された四角べローズバルブを使用した可視化試験結果のグラフである。バルブヘッド本体部は、図２１（ａ）及び（ｂ）に示すように、平面略四角形状に形成されていると共に、整流部は４つの突部により形成されている。
図２１（ｃ）〜（ｅ）に示すように、四角べローズバルブを使用した場合には、標準コントロールバルブ仕様範囲内の全域において使用可能である。
ベローズ割れ危険値は、振動レベル評価点４２点及び可視化検証条件数５２により、０．８１と算出でき、標準べローズバルブを使用した場合のベローズ割れ危険値４．６８と比較すると、危険値は大幅に減少した。
従って、バルブヘッド本体部が平面略四角形状に形成された四角べローズバルブを使用した場合には、ベローズが破損する事態を有効に防止することができる。
なお、組み付け方向の違いによる振動レベルに差異がないことを検証済みである。

また、図２２（ｃ）〜（ｅ）は、バルブヘッド本体部が平面略三角形状に形成された三角べローズバルブを使用した可視化試験結果のグラフである。バルブヘッド本体部は、図２２（ａ）及び（ｂ）に示すように、平面略四角形状に形成されていると共に、整流部は３つの突部により形成されている。
図２２（ｃ）〜（ｅ）に示すように、三角べローズバルブを使用した場合には、標準コントロールバルブ仕様範囲内の全域において使用可能である。
ベローズ割れ危険値は、振動レベル評価点７０点及び可視化検証条件数５２により、１．３５と算出でき、標準べローズバルブを使用した場合のベローズ割れ危険値４．６８と比較すると、危険値は大幅に減少した。
従って、バルブヘッド本体部が平面略三角形状に形成された三角べローズバルブを使用した場合には、ベローズが破損する事態を有効に防止することができる。
なお、組み付け方向の違いによる振動レベルに差異がないことを検証済みである。

また、図２３（ｂ）〜（ｄ）は、カップ状部材４５を有する整流部を用い、４つの開口部４９が形成された四開口べローズバルブ４０を使用した可視化試験結果のグラフである。図２３（ａ）に示すように、整流壁部に４つの開口部４９が形成されている。
図２３（ｂ）〜（ｄ）に示すように、四開口べローズバルブを使用した場合には、標準コントロールバルブ仕様範囲内において使用不可能な領域が存在する。
ベローズ割れ危険値は、振動レベル評価点９９点及び可視化検証条件数２５により、３．９６と算出できる。四開口べローズバルブを使用した場合には、標準べローズバルブを使用した場合のベローズ割れ危険値４．６８と比較すると、危険値は減少した。
なお、組み付け方向の違いによる振動レベルが同レベルであることを検証済みである。

以上の可視化検証試験によるベローズ割れ危険値を表１に示す。
以上の実験の結果を検証すると、上記各実施の形態に係るベローズバルブ１０はベローズ１９の振動を抑制し、渦流の発生を防止でき、また、カップ状部材４５を有する整流部を用いる場合であっても、ベローズ１９の振動を抑制し、渦流の発生を有効に防止することが可能である。

本発明は、流体を制御するベローズバルブに広く適用できる。

本発明に係るベローズバルブをコントロールバルブ装置として使用している一実施の形態を示す部分断面図である。 本発明に係るベローズバルブの一実施の形態を使用したコントロールバルブ装置の全体を示す部分断面図である。 本発明に係るベローズバルブの一実施の形態を示す斜視図である。 本発明に係るベローズバルブのバルブヘッドの一実施の形態を示す平面図である。 本発明に係るベローズバルブの一実施の形態を示す側面図である。 本発明に係るベローズバルブのバルブヘッド本体部が平面略五角形状に形成されている実施例を示す平面図である。 本発明に係るベローズバルブのバルブヘッド本体部が平面略五角形状に形成されている実施例を示す側面図である。 本発明に係るベローズバルブのバルブヘッド本体部が平面略四角形状に形成されている実施例を示す平面図である。 本発明に係るベローズバルブのバルブヘッド本体部が平面略四角形状に形成されている実施例を示す側面図である。 本発明に係るベローズバルブのバルブヘッド本体部が平面略三角形状に形成されている実施例を示す平面図である。 本発明に係るベローズバルブのバルブヘッド本体部が平面略三角形状に形成されている実施例を示す側面図である。 本発明に係るベローズバルブの他の実施の形態を示す斜視図である。 本発明に係るベローズバルブの他の実施の形態を示す側面図である。 本発明に係るベローズバルブの他の実施の形態を示す４つの開口部４９が形成された実施例を示す斜視図である。 従来のベローズバルブをコントロールバルブとして使用した場合の液体により渦流が形成される状態を示す部分断面図である。 従来のベローズバルブにおいて渦流が発生した場合の、渦流によるベローズの各山部が振動する状態を示す模式図である。 振動レベルの評価基準を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は、可視化検証試験に使用するバルブヘッド本体部が半球状に形成された標準ベローズバルブの平面図及び側面図であり、（ｃ）〜（ｅ）は、その試験結果のグラフである。 （ａ）及び（ｂ）は、可視化検証試験に使用するバルブヘッド本体部0が６つの略台形状の突部を有する平面略六角形状に形成されているベローズバルブの平面図及び側面図であり、（ｃ）〜（ｅ）は、その試験結果のグラフである。 （ａ）及び（ｂ）は、可視化検証試験に使用するバルブヘッド本体部が３つの略台形状の突部を有する平面略五角形状に形成されているベローズバルブの平面図及び側面図であり、（ｃ）〜（ｅ）は、その試験結果のグラフである。 （ａ）及び（ｂ）は、可視化検証試験に使用するバルブヘッド本体部が４つの略台形状の突部を有する平面略四角形状に形成されているベローズバルブの平面図及び側面図であり、（ｃ）〜（ｅ）は、その試験結果のグラフである。 （ａ）及び（ｂ）は、可視化検証試験に使用するバルブヘッド本体部が６つの略台形状の凸部を有する全体平面略三角形状に形成されているベローズバルブの平面図及び側面図であり、（ｃ）〜（ｅ）は、その試験結果のグラフである。 （ａ）は、可視化検証試験に使用する４つの開口部４９が形成されたベローズバルブの斜視図であり、（ｂ）〜（ｄ）は、その試験結果のグラフである。

符号の説明

１０ ベローズバルブ
１２ バルブ本体
１３ バルブ軸部
１４ バルブヘッド
１５ ベローズ部
１６ 整流部
１６ａ 整流部
１６ｂ 整流部
１６ｃ 整流部
１７ 突部
１８ 斜辺部
１９ ベローズ
２０ 固定プレート
２１ バルブボディー
２２ 内方曲面部
２５ 開口部
３０ アセプティックコントロールバルブ
３１ 流入側パイプ接合部
３２ 流出側パイプ接合部
３３ 駆動制御部
４０ ベローズバルブ
４１ バルブヘッド
４２ バルブヘッド本体部
４２ａ バルブヘッド本体部
４３ バルブ軸部
４４ 整流壁部
４５ カップ状部材
４６ 固定孔部
４７ 底部
４８ 側壁部
４９ 開口部
５０ 整流壁部
５１ 液流ガイド部
５３ 開口部
７０ ベローズバルブ
７１ バルブ軸部
７２ バルブヘッド
７３ ベローズ部
７４ ベローズ
７５ バルブ本体部
７６ 流量制御部
７７ 開口部
７８ バルブボディー
８０ 山部
８１ 谷部
８２ バルブ本体
８３ 管路
８４ 流出孔部
８５ 内方曲面部

Claims (21)

1. 流体管路内に配置され、流体管路の開口部を開閉するベローズバルブであって、バルブボディーと、バルブボディー内に配置されたバルブ本体とを備え、上記バルブ本体は、バルブ軸部と、上記バルブ軸部の先端部に設けられたバルブヘッドと、上記バルブ軸部の周囲を包囲するベローズ部とを有し、
   上記バルブヘッドは、上記開口部を閉止可能に配置されるバルブヘッド本体部と、上記バルブヘッド本体部の外方へ突出する整流部とを有することを特徴とするベローズバルブ。
2. バルブヘッド本体部は全体略円錐形状に形成されると共に、上記整流部は上記バルブヘッド本体部のバルブ軸部側に隣接して形成され、平面略多角形状に形成されていることを特徴とする請求項１記載のベローズバルブ。
3. 上記バルブヘッド本体部は平面略六角形状に形成されていることを特徴とする請求項２記載のベローズバルブ。
4. 上記バルブヘッド本体部は平面略五角形状に形成されていることを特徴とする請求項２記載のベローズバルブ。
5. 上記バルブヘッド本体部は平面略四角形状に形成されていることを特徴とする請求項２記載のベローズバルブ。
6. 上記バルブヘッド本体部は平面略三角形状に形成されていることを特徴とする請求項２記載のベローズバルブ。
7. 上記整流部は、上記バルブヘッド本体部から外方へ突出する略台形状の複数の突部により形成され、流体は上記各突部の間を流通するように形成されていることを特徴とする請求項２記載のベローズバルブ。
8. 上記整流部は、６つの突部により形成されていることを特徴とする請求項３記載のベローズバルブ。
9. 上記整流部は、５つの突部により形成されていることを特徴とする請求項４記載のベローズバルブ。
10. 上記整流部は、４つの突部により形成されていることを特徴とする請求項５記載のベローズバルブ。
11. 上記整流部は、３つの突部により形成されていることを特徴とする請求項６記載のベローズバルブ。
12. 上記突部は、上記バルブヘッド本体部の接線方向に形成される直線により斜辺部が形成されていることを特徴とする請求項７〜１１記載のベローズバルブ。
13. 流体管路内に配置されたバルブボディー内に配置され、流体管路の開口部を開閉するベローズバルブであって、バルブ軸部と、上記バルブ軸部の先端部に設けられたバルブヘッドと、上記バルブ軸部の周囲を包囲するベローズ部とを有し、
    上記バルブヘッドは、バルブヘッド本体部と、上記バルブヘッド本体部の反バルブ軸部側に設けられた整流部とを有することを特徴とするベローズバルブ。
14. 上記整流部は、上記バルブ軸部の軸方向に沿って、バルブヘッド本体部の周縁部に突設された整流壁部により形成されていることを特徴とする請求項１３記載のベローズバルブ。
15. 上記整流部は、バルブヘッド本体部に固定されるカップ状部材により形成され、バルブヘッド本体部への固定孔部が開設された平面円形状の底部と、この底部の周縁部から略直角に立ち上がり形成され、上記整流壁部を構成する側壁部とを有し、
    上記側壁部には、所定間隔をおいて複数の開口部が形成されていることを特徴とする請求項１４記載のベローズバルブ。
16. 上記側壁部には、所定間隔をおいて６つの開口部が形成されていることを特徴とする請求項１５記載のベローズバルブ。
17. 上記側壁部には、所定間隔をおいて５つの開口部が形成されていることを特徴とする請求項１５記載のベローズバルブ。
18. 上記側壁部には、所定間隔をおいて４つの開口部が形成されていることを特徴とする請求項１５記載のベローズバルブ。
19. 上記側壁部には、所定間隔をおいて３つの開口部が形成されていることを特徴とする請求項１５記載のベローズバルブ。
20. 上記側壁部には、所定間隔をおいて２つの開口部が形成されていることを特徴とする請求項１５記載のベローズバルブ。
21. 上記開口部は、側面逆三角形状に形成されていることを特徴とする請求項１５〜２０記載のベローズバルブ。