JP6380975B2 - 制御弁 - Google Patents

Description

本発明は、流量を調整する制御弁に関し、詳しくはステムが長くても正確な流量制御が行える制御弁に関する。

アクチュエータの動作により流量を調整する制御弁は、一般的に、バルブボディの流路を上下動により開閉するステムと、アクチュエータに設けられたシャフトとが一体的に連結した構造となっている。
このようなステムとシャフトの連結においては、一般的に雄ネジ部と雌ネジ部を用いたねじ込みにより固定される構造や、一方に設けられた突起部と他方に設けられた嵌合凹部とが接着剤によって接合される構造（例えば特許文献１参照）となっている。

このような制御弁は、ステムが挿通されるボンネット部のグランドパッキンによるシール機構や、制御弁の開度を表示するためのインジケータ部を設けることが望まれるため、必然的にステムが長くなり、シャフトの軸心とステムの軸心が一直線になり難く、組立が困難になったり、芯ずれによりシール部に悪影響を及ぼす恐れがあり、正確な流量制御が行えないおそれがある。

また、開閉弁においては、シャフトの軸心とステムの軸心を一直線にするために吊構造をとることが一般的であるが、制御弁においては吊部のガタツキにより吊構造を採用することは一般的ではない。

実公平１−４０３８１号公報

本発明は、上記したような従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、正確な流量制御を行うことができる制御弁を提供するものである。

請求項１に係る発明は、流路を有するバルブボディと、前記バルブボディの流路を上下動により開閉する弁体と、前記弁体を上下動させるアクチュエータとを備えた制御弁であって、前記弁体と前記アクチュエータとの間の連結を複数の連結物によって行い、連結される少なくとも一組の連結物が皿バネの圧力によって当接され、前記一組の連結物の内の一方の連結物の当接面は球面であり、他方の連結物の当接面は平面又は球面である連結構造を有することを特徴とする制御弁に関する。

請求項１に係る発明は、前記アクチュエータに設けられた上下動するシャフトと、前記シャフトと前記弁体とを接続するステムとを備え、前記シャフトと前記ステムとの連結が前記連結構造であることを特徴とする制御弁に関する。

請求項１に係る発明は、前記アクチュエータに設けられた上下動するシャフトと、前記シャフトと前記弁体とを接続するステムとを備え、前記ステムと前記弁体との連結が前記連結構造であることを特徴とする制御弁に関する。

請求項１に係る発明の制御弁によれば、一組の連結物の内の一方の連結物の当接面が球面であり、他方の連結物の当接面が平面又は球面である。このことにより、一方の連結物の軸心と他方の連結物の軸心とがたとえ一直線になっていなくても、一方の連結物の上下動が他方の連結物に正確に伝達され易くなる。
また、一組の連結物間に皿バネによる圧縮応力が働いており、皿バネの撓み量が一組の連結物間のガタツキ量になるが、皿バネは撓み量が小さいのでガタツキ量を小さくすることができる。
これらのことにより、正確な流量制御が期待される。

請求項１に係る発明の制御弁によれば、前記シャフトと前記ステムとの連結が前記連結構造であるので、前記シャフトの上下動が前記ステムに正確に伝達され易くなる。また、前記シャフトと前記ステム間のガタツキ量を小さくすることができる。これらのことにより、正確な流量制御が期待される。

請求項１に係る発明の制御弁によれば、前記ステムと前記弁体との連結が前記連結構造であるので、前記ステムの上下動が前記弁体に正確に伝達され易くなる。また、前記ステムと前記弁体間のガタツキ量を小さくすることができる。これらのことにより、正確な流量制御が期待される。

本発明に係る制御弁の概略図である。 本発明に係る制御弁に用いる連結構造の概略図である。

以下、本発明に係る制御弁の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１に制御弁の構成を示す。
制御弁１は、流路を有するバルブボディ２と、該バルブボディ２の流路を上下動により開閉する弁体３と、該弁体３を上下動させるアクチュエータ４とを備えている。アクチュエータ４には、アクチュエータ４の動作により上下動するシャフト４１が設けられている。シャフト４１と弁体３とはステム５によって連結されている。
制御弁１は、弁体３とアクチュエータ４との間の連結において、後述する連結構造を有している。つまり、シャフト４１とステム５との連結、ステム５と弁体３との連結に、次に説明する連結構造を用いている。

前述した連結構造について、図２を参照して説明する。
連結構造１０の説明においては、連結される一方の連結物を第一連結物６１とし、他方の連結物を第二連結物６２とする。
第一連結物６１は、先端にボルト６１１が螺合されるネジ穴６１２が設けられた軸体６１３を有している。
軸体６１３の下端面とボルト６１１の頭部との間にリング状の中継部６１４が介装され、中継部６１４はボルト６１１によって軸体６１３に固定される。
中継部６１４の外径は軸体６１３の外径よりも大きい。また、中継部６１４の周辺部６１４ａの下端面は、ネジ穴６１２に螺合されるボルト６１１の下端よりも下側に突出しており、その突出した周辺部６１４ａに囲まれた凹部に当接部６１５が嵌合される。第一連結物６１は、当接部６１５によって第二連結物６２と当接する。第二連結物６２と当接する当接部６１５の当接面は、球面になっている。

第二連結物６２は、上部が筒状になった棒体であり、この筒状部分６２１が中継部６１４と軸体６１３とを包囲する。第二連結物６２は、筒状部分６２１の底面、換言すれば第二連結物６２の径中央の上端面において第一連結物６１と当接する。この第二連結物６２の当接面は平面になっているが、球面でもよい。

第二連結物６２の筒状部分６２１の上部の内周面には雌ネジが形成されている。
第一連結物６１と第二連結物６２とは、第一連結物６１の軸体６１３の外周面と第二連結物６２の筒状部分６２１との間に介装されるリング状の締付部６３によって連結される。
締付部６３は、下端面が径方向に二段になっており、内側の面が外側の面よりも下側に突出している。締付部６３の下側に突出した部分の外周面に雄ネジが形成されており、締付部６３は第二連結物６２の筒状部分６２１の内側に螺合され、締付部６３の下端面の外側の面は第二連結物６２の筒状部分６２１の上端面と対向し、締付部６３の下端面の内側の面は中継部６１４の上端面と対向する。
締付部６３の下端面の内側の面と中継部６１４の上端面との間に皿バネ７が介装される。
皿バネ７は、第一連結物６１の当接部６１５を第二連結物６２に付勢する。つまり、皿バネ７は、第一連結物６１と第二連結物６２とに圧縮応力を働かせる。締付部６３を第二連結物６２の筒状部分６２１に螺合することによって、第一連結物６１と第二連結物６２は連結される。

第一連結物６１と第二連結物６２の当接する面がどちらも平面である場合、第一連結物６１の軸心と第二連結物６２の軸心とが一直線でないと、一方から他方への応力が面全体に均一にかからずに接触面の端部に集中してしまう。このために、一方の連結物の上下動が他方の連結物に正確に伝達され難くなる。しかし、本実施形態のように当接部６１５の当接面が球面であると、第一連結物６１と第二連結物６２とは、それぞれの中心部分で当接する。そのため、たとえ第一連結物６１の軸心と第二連結物６２の軸心とが一直線でなくても、一方の連結物の上下動が他方の連結物に正確に伝達され易くなる。

また、皿バネ７の撓み量が第一連結物６１と第二連結物６２との間のガタツキ量、つまり第一連結物６１と第二連結物６２との間の距離の変動量となるが、皿バネ７は撓み量が小さいので、第一連結物６１と第二連結物６２との間のガタツキは小さくなる。また、弾性係数の大きい皿バネ７を用いることにより、ガタツキを更に小さくすることができる。
このように、第一連結物６１の当接部６１５の当接面が球面であることと、皿バネ７を用いることにより一方の連結物の上下動が他方の連結物に正確に伝達され易くなるので、正確な流量制御が期待される。
なお、軸体６１３、中継部６１４、当接部６１５、第二連結物６２及び締付部６３の材質は特に限定されないが、金属やセラミック等を用いることができる。

続いて、制御弁１の構成の追加説明を、図１を参照して行う。
制御弁１は、バルブボディ２の上部に接続されるボンネット８と、ボンネット８とアクチュエータ４とを接続するヨーク９とを備えている。
バルブボディ２は、上方に弁体３を挿通させる円筒部２１を有しており、この円筒部２１の外周には雄ネジが形成されている。
ボンネット８は下部の周囲に鍔部８ａを有しており、鍔部８ａの下面がバルブボディ２の円筒部２１の上面に接続される。ボンネット８のバルブボディ２への接続はリング状のボンネットナット８１によって行われる。
ボンネットナット８１は、内周面に雌ネジが形成されており、ボンネット８の鍔部８ａを挟んでボンネットナット８１をバルブボディ２の円筒部２１に螺合することによりボンネット８をバルブボディ２に接続する。このボンネット８内に弁体３とステム５が挿通される。

ボンネット８の内部にはＯリングホルダー８２に保持された状態でＯリング８３が設けられており、このＯリング８３によってボンネット８の内面とステム５の外面との隙間からの流体の漏洩を防ぐようになっている。
Ｏリングホルダー８２の下部にはグランドパッキン８４が介装されている。グランドパッキン８４は、例えばＰＦＡ、ＰＴＦＥ等の硬質合成樹脂から形成されており、Ｏリング８３と共にボンネット８の内面とステム５の外面との隙間からの流体の漏洩を防ぐ。
グランドパッキン８４の下部には、仕切りとなるハメワ８５を介してコイルバネ８６が介装されている。このコイルバネ８６はＯリングホルダー８２及びグランドパッキン８４を上向きに付勢する。

ボンネット８の上部内面には、Ｏリングホルダー８２の上面に当接するようにパッキン押さえネジ８７が回転操作可能に螺着されており、グランドパッキン８４はパッキン押さえネジ８７の締め付けにより所定量以上の圧縮力が加わったときに拡径するようになっている。
これにより、Ｏリング８３が経時的に劣化してステム５とボンネット８の隙間から流体が漏洩した場合、パッキン押さえネジ８７を締め付けてグランドパッキン８４を拡径させることで、ステム５とボンネット８との間の隙間を密封することができる。

ヨーク９は、上下２枚の円板９１、９２と、これら２枚の円板９１、９２を左右の縁部においてそれぞれ連結する右連結部９３及び左連結部９４から構成されて、正面視においては図１に示す如く四角形の枠状を呈しており、これによって前方或いは後方からパッキン押さえネジ８７の締め付け操作を容易に行うことが可能となっている。
上部の円板９１はアクチュエータ４の下端面とネジ（図示せず）によって連結され、下部の円板９２はその中心に形成されたネジ穴に筒部８の上部外面に形成された雄ネジ部が螺着されており、これによってボンネット８とアクチュエータ４がヨーク９によって連結されている。

ステム５にはインジケータ（図示せず）が設けられており、制御弁の開度を確認することができる。

シャフト４１とステム５との連結、及びステム５と弁体３との連結には上述した連結構造１０が用いられている。
このように、各連結箇所に上述した連結構造１０を用いているので、ステム５等を長くしてもアクチュエータ４によるシャフト４１の上下動が弁体３に正確に伝達され、正確な流量制御を行うことができる。

なお、本実施形態では、シャフト４１とステム５との連結、及びステム５と弁体３との連結の全ての連結に上述した連結構造１０を用いたが、全ての連結箇所に用いずに少なくとも１箇所の連結に用いてもよい。

本発明は、ステムが長い制御弁に好適に使用されるがこれに限るものではない。

１ 制御弁
２ バルブボディ
３ 弁体
４ アクチュエータ
４１ シャフト
５ ステム
６１ 第一連結物（連結物）
６２ 第二連結物（連結物）
７ 皿バネ
９ ヨーク
１０ 連続構造

Claims (1)

1. 流路を有するバルブボディと、
   前記バルブボディの流路を上下動により開閉する弁体と、
   前記弁体を上下動させるアクチュエータと、
   前記アクチュエータに設けられた上下動するシャフトと、
   前記シャフトと前記弁体とを接続するステムと
   を備えた制御弁であって、
   前記弁体と前記アクチュエータとの間の連結を複数の連結物によって行い、
   連結される少なくとも一組の連結物が皿バネの圧力によって当接され、前記一組の連結物の内の一方の連結物の当接面は球面であり、他方の連結物の当接面は平面又は球面である連結構造を有し、
   前記シャフトと前記ステムとの連結が前記連結構造であり、かつ、
   前記ステムと前記弁体との連結が前記連結構造である
   ことを特徴とする制御弁。

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