JP7081241B2 - 多方弁 - Google Patents
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Description
[第1実施形態]
本発明の多方弁は、例えば、複数の燃料噴射ノズルを有するボイラ装置等の燃焼装置において、これら複数の燃料噴射ノズルへの燃料の供給を調整する場合に用いられる。
まず、第1実施形態の多方弁について、図1~図5を参照しながら説明する。図1は、第1実施形態の多方弁1を示す図である。
ケース本体11は、両端部が開口すると共に、中央部にも開口が形成された断面T字状に形成される。ケース本体11の中央部の開口は、流体入口流路112を構成する。
側部ケース13は、ケース本体11の一端側の開口を塞ぐ。側部ケース13には、第1流体出口流路131が形成される。側部ケース14は、ケース本体11の他端側の開口を塞ぐ。側部ケース14には、第2流体出口流路141が形成される。
ケース本体11及び一対の側部ケース13,14は、Oリング等を介して水密に組み立てられる。
バルブケーシング10(ケース本体11)には、バルブステム40が配置されるステム挿通穴111が形成される。ステム挿通穴111は、流体入口流路112と同軸上に形成される。第1実施形態では、ステム挿通穴111は、ケース本体11の上面に形成され、流体入口流路112は、ケース本体11の下面に形成される。
バルブボディ20には、ボディ側入口穴21と、ボディ側出口穴22としてのボディ側第1出口穴221及びボディ側第2出口穴222と、ステム連結部23と、が形成される。
ボディ側入口穴21は、バルブボディ20の球面における流体入口流路112に対向する位置に開口すると共に、中心軸Xに沿って延びる。
ボディ側第1出口穴221は、バルブボディ20を回転させた場合に、設定された回転角度で後述するシート側第1出口穴311を介して第1流体出口流路131に連通する位置に開口部が形成される(図5参照)。ボディ側第2出口穴222は、バルブボディ20を回転させた場合に、設定された回転角度で後述するシート側第2出口穴321を介して第2流体出口流路141に連通する位置に開口部が形成される(図5参照)。
第1実施形態では、第1バルブシート31におけるシート側第1出口穴311の周囲のシート面312の曲率は、バルブボディ20の球面の曲率よりもわずかに小さく設定される。
第1実施形態では、第2バルブシート32におけるシート側第2出口穴321の周囲のシート面322の曲率は、バルブボディ20の球面の曲率よりもわずかに小さく設定される。
以上の光透過検出部922によれば、回転板921は、バルブステム40の回転と同期して回転する。そして、光透過検出部922は、回転板921のスリットの位置を、受光素子による発光素子からの光の受光の有無により検出することで、バルブステム40及びバルブステム40と同期して回転するバルブボディ20の基準位置を検出する。
より具体的には、多方弁1は、バルブボディ20が非連通状態にある位置を起点として、バルブボディ20を、中心軸Xを回転中心として所定方向に回転させることで、(i)非連通状態、(ii)第1連通状態、(iii)第2連通状態、の順で連通状態(つまり、流体の流通状態)が切り替わる。以下、非連通状態から第1連通状態、第2連通状態に切り替わる側の回転方向を正転方向という。
非連通状態は、図5(a)に示すように、ボディ側出口穴22(ボディ側第1出口穴221及びボディ側第2出口穴222)の開口部が、シート側第1出口穴311及びシート側第2出口穴321のいずれとも連通しない状態である。第1実施形態では、非連通状態では、ボディ側第1出口穴221の開口部は、第1バルブシート31及びバルブケーシング10により塞がれる。また、ボディ側第2出口穴222の開口部は、第2バルブシート32及びバルブケーシング10により塞がれる。これにより、流体入口流路112から流入する流体は、第1流体出口流路131及び第2流体出口流路141のいずれからも流出しない。即ち、非連通状態は、多方弁1の閉位置に対応する。
第1連通状態は、図5(b)に示すように、ボディ側出口穴22の開口部が、シート側第1出口穴311とのみ連通する状態である。第1実施形態では、第1連通状態では、ボディ側第1出口穴221の開口部がシート側第1出口穴311と連通し、ボディ側第2出口穴222の開口部はシート側第2出口穴321と連通していない。これにより、第1連通状態では、流体入口流路121から流入する流体は、第1流体出口流路131のみから流出する。第1実施形態では、第1連通状態は、(a)連通状態A、及び(b)連通状態Bを含む。
連通状態Aは、ボディ側出口穴22の開口部が、シート側第1出口穴311とのみ連通し、バルブボディ20の正転方向への回転角度が変化するに従って、シート側第1出口穴311から吐出される流体の流量が比例的に増加する範囲の状態を示す。
第1実施形態では、ボディ側第1出口穴221の開口部がシート側第1出口穴311の開口面積の小さい部分311a(図3参照)と連通しているバルブボディ20の回転角度の範囲において、連通状態Aとなる。
連通状態Bは、ボディ側出口穴22の開口部が、シート側第1出口穴311とのみ連通し、バルブボディ20の正転方向への回転角度が変化しても、シート側第1出口穴311から吐出される流体の流量が変化しない範囲の状態を示す。
第1実施形態では、ボディ側第1出口穴221の開口部がシート側第1出口穴311の開口面積の大きい部分311bと連通しているバルブボディ20の回転角度の範囲において、連通状態Bとなる。
第2連通状態は、図5(c)に示すように、ボディ側出口穴22の開口部が、シート側第1出口穴311及びシート側第2出口穴321の両方と連通する状態である。第1実施形態では、第2連通状態では、ボディ側第1出口穴221の開口部がシート側第1出口穴311と連通し、ボディ側第2出口穴222の開口部がシート側第2出口穴321と連通する。これにより、第2連通状態では、流体入口流路121から流入する流体は、第1流体出口流路131及び第2流体出口流路141の両方から流出する。第1実施形態では、第2連通状態は、(c)連通状態C、及び(d)連通状態Dを含む。
連通状態Cは、ボディ側出口穴22の開口部が、シート側第1出口穴311及びシート側第2出口穴321の両方と連通し、バルブボディ20の正転方向への回転角度が変化するに従って、シート側第2出口穴321から吐出される流体の流量が比例的に増加する一方、シート側第1出口穴311から吐出される流体の流量が変化しない範囲の状態を示す。
第1実施形態では、ボディ側第1出口穴221の開口部がシート側第1出口穴311の開口面積の大きい部分311bと連通し、かつ、ボディ側第2出口穴222の開口部がシート側第2出口穴321の開口面積の小さい部分321aと連通しているバルブボディ20の回転角度の範囲において、連通状態Cとなる。
連通状態Dは、ボディ側出口穴22の開口部が、シート側第1出口穴311及びシート側第2出口穴321の両方と連通し、バルブボディ20の正転方向への回転角度が変化しても、シート側第1出口穴311及びシート側第2出口穴321から吐出される流体の流量が変化しない範囲の状態を示す。
第1実施形態では、ボディ側第1出口穴221の開口部がシート側第1出口穴311の開口面積の大きい部分311bと連通し、かつ、ボディ側第2出口穴222の開口部がシート側第2出口穴321の開口面積が拡大していく部分321b又は開口面積の大きい部分321cと連通しているバルブボディ20の回転角度の範囲において、連通状態Dとなる。
次に、第2実施形態に係る多方弁につき、図6を参照しながら説明する。第2実施形態の多方弁1Aは、バルブケーシング、バルブボディ及びバルブステムの構成において第1実施形態と異なる。尚、第2実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
第2実施形態では、バルブボディ20Aは、ケース本体11Aのステム挿通穴111にバルブステム40Aが挿通され、また突出部25Aが下部ケース15Aの流体入口流路112A部分に挿入されることで、バルブケーシング10Aに位置決めされる。
以上、本発明の多方弁の好ましい各実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。
例えば、第1実施形態及び第2実施形態では、バルブボディ20に、ボディ側第1出口穴221及びボディ側第2出口穴222の2個のボディ側出口穴22を形成したが、これに限らない。即ち、バルブボディに、1個のボディ側出口穴を形成して、この1個のボディ側出口穴からシート側第1出口穴及び/又はシート側第2出口穴に流体を流出させてもよい。即ち、(i)非連通状態、(ii)第1連通状態;及び(iii)第2連通状態の順に流通状態が切り替わるように、ボディ側出口穴の個数、並びにボディ側出口穴、シート側第1出口穴及びシート側第2出口穴の相対的な位置関係及び形状を設定できれば、ボディ側出口穴は1個であってもよい。
10,10A バルブケーシング
20,20A バルブボディ
21 ボディ側入口穴
22 ボディ側出口穴
30 バルブシート
31 第1バルブシート
32 第2バルブシート
40,40A バルブステム
112,112A 流体入口流路
131 第1流体出口流路
141 第2流体出口流路
221 ボディ側第1出口穴
222 ボディ側第2出口穴
311 シート側第1出口穴
321 シート側第2出口穴
Claims (4)
- バルブケーシングと;中心軸周りに回転可能な状態で前記バルブケーシング内に収容される球状のバルブボディと;前記バルブボディに接触した状態で前記バルブケーシング内に配置されるバルブシートと、を備える燃焼装置に適用される多方弁であって、
前記バルブケーシングは、流体入口流路と;第1流体出口流路と;第2流体出口流路と、を備え、
前記バルブシートは、前記第1流体出口流路側に配置され、シート側第1出口穴が形成された第1バルブシートと;前記第2流体出口流路側に配置され、シート側第2出口穴が形成された第2バルブシートと、からなり、
前記バルブボディは、球面に開口すると共に前記中心軸に沿って延びるボディ側入口穴と;球面に開口すると共に該ボディ側入口穴に連続して形成される1個又は2個のボディ側出口穴と、を備え、
前記ボディ側出口穴、前記シート側第1出口穴及び前記シート側第2出口穴は、前記バルブボディを前記中心軸周りに正転させた場合に、
(i)前記ボディ側出口穴の開口部が、前記シート側第1出口穴及び前記シート側第2出口穴のいずれとも連通しない非連通状態;
(ii)前記ボディ側出口穴の開口部が、前記シート側第1出口穴とのみ連通する第1連通状態;及び、
(iii)前記ボディ側出口穴の開口部が、前記シート側第1出口穴及び前記シート側第2出口穴の両方と連通する第2連通状態の順に流通状態が切り替わるように、前記ボディ側出口穴の個数、並びに各出口穴の相対的な位置関係及び形状が設定され、
前記シート側第1出口穴の周囲のシート面の曲率、及び前記シート側第2出口穴の周囲のシート面の曲率は、前記バルブボディの球面の曲率よりもわずかに小さく設定されることにより、前記各シート面と前記球面との密着性が高められる多方弁。 - 前記ボディ側出口穴、前記シート側第1出口穴及び前記シート側第2出口穴は、
前記第1連通状態が、(a)前記ボディ側出口穴の開口部が、前記シート側第1出口穴とのみ連通し、前記バルブボディの正転方向への回転角度が変化するに従って、前記シート側第1出口穴から吐出される流体の流量が比例的に増加する連通状態A;及び、(b)前記ボディ側出口穴の開口部が、前記シート側第1出口穴とのみ連通し、前記バルブボディの正転方向への回転角度が変化しても、前記シート側第1出口穴から吐出される流体の流量が変化しない連通状態Bを含み、
前記第2連通状態が、(c)前記ボディ側出口穴の開口部が、前記シート側第1出口穴及び前記シート側第2出口穴の両方と連通し、前記バルブボディの正転方向への回転角度が変化するに従って、前記シート側第2出口穴から吐出される流体の流量が比例的に増加する一方、前記シート側第1出口穴から吐出される流体の流量が変化しない連通状態C;及び、(d)前記ボディ側出口穴の開口部が、前記シート側第1出口穴及び前記シート側第2出口穴の両方と連通し、前記バルブボディの正転方向への回転角度が変化しても、前記シート側第1出口穴及び前記シート側第2出口穴から吐出される流体の流量が変化しない連通状態Dを含むように、
前記ボディ側出口穴の個数、並びに各出口穴の相対的な位置関係及び形状が設定される、請求項1に記載の多方弁。 - 前記ボディ側出口穴は、
前記第1連通状態及び前記第2連通状態において前記シート側第1出口穴と連通するボディ側第1出口穴と、
前記第2連通状態においてのみ前記シート側第2出口穴と連通するボディ側第2出口穴と、を備える請求項1又は2に記載の多方弁。 - 前記バルブボディを回転させるバルブステムを更に備え、
前記バルブボディ及び前記バルブステムは一体的に成形される請求項1~3のいずれかに記載の多方弁。
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