JPH04136567A - 回転型弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、回転型弁に関するものである。

［従来の技術］ 例えば、空調用の冷温媒体を制御するために使用される
弁としては、圧力、温度、腐食等の条件については比較
的狭く、且つさほど厳格（耐圧：１０ｋｇ−一程度、温
度：常温〜２００°Ｃ）を要しない範囲に限定される等
の条件を満たし、また特に量産に適するものとして回転
型弁が知られている。この種の回転型弁は、球面着座部
を有する半球状のバルブプラグを弁本体内に組み込み、
これを弁軸によって外部から回動させることで、流路を
開閉し、その回動角度に応じた流量制御を行うように構
成したものである。第７図はこのような回転型弁の従来
例を示すもので、この回転型弁１は、弁本体２内の流路
３中に貫通孔５を有する＃状のバルブプラグ４を内装し
、これを弁本体２の中心線と直交する弁軸６によって回
動させることにより、シートリング７の開口面積を変化
させ、流量制御を行うようにしたものである。バルブプ
ラグ４の外周面は、球心をプラグ中心と一致させた球面
とされ、シートリング７の一端ｆｌ！開口端面、すなわ
ち着座面８に密接されることにより、球面着座部４Ａを
形成している。

この場合、シートリング７は、通常バルブプラグ４に位
置的に柔軟性を持たせるため弁軸６の内端を遊嵌状態で
バルブ１ラグ４に嵌合しているため、弁本体２の内壁に
割りと確りと取り付けられ、リテーナ９によって抜けを
防止されている。

＋ｉ！！！−噛 ［４ｊ−ｇｉ！−が解決しようとする課題］しかしなが
ら、場合によってはシートリング７側に運動体としての
遊びがないと、着座面８と球面着座部４Ａとの間に隙間
が生じた場合、これを吸収できず液漏れを惹起する。特
に、シートリング７の組付けのための弁本体２の孔加工
の精度が悪く、流路孔１０の中心とバルブプラグ４の球
心とが一致していない場合は、明らかな漏洩欠陥を招来
すると云う問題があった。

したがって、本発明は上記したような従来の問題点に鑑
みてなされたもので、その目的とするところは、シート
リングに運動吸収体としての柔軟性を持たせることによ
り、バルブ構成部品の加工ないし組み付けに条件を与え
ず、また締切効果に優れ液漏れを確実に防止し得るよう
にした回転型弁を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するためになされたもので、そ
の第１の目的は、シートリングを両開口端部が段違いの
内外径を有する円筒状に形成して弁本体内に進退移動可
能に且つ弁軸の回転中心と略直交するよう嵌挿し、この
シートリングの大径側開口端面を着座面としてバルブプ
ラグの球面着座部に密接し、小径側外周をシール部材に
よってシールすると共に軸回動可能に軸支し、また付勢
手段によって前記シートリングの着座面を前記バルブプ
ラグの球面着座部に圧接し、前記着座面の外径を前記小
径側外周径より小さく設定したものである。

第２の発明は、上記第１の発明において、着座面の外径
を小径側外周径より僅かに小さく設定したものである。

［作用］ 本発明において、シール部材はシートリングの外周をシ
ールすると共に、軸回動可能に軸支する。

シートスプリングは、シートリングをバルブプラグ方向
に付勢し、着座面をバルブプラグの球面着座部に圧接す
る。シートリングは段違いの内外径を有し、着座面の外
径を小径側外周径より小さく設定することで、その面積
差にかかる一次側流体圧を自緊的に付勢手段の付勢力に
加える。

［実施例］ 以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。

第１図は本発明に係る回転型弁の一実施例を示す断面図
、第２図はバルブプラグ、弁軸およびスタッドの斜視図
、第３図はシートリングの要部拡大断面図、第４図はシ
ート状ガイドの断面図、第５［ｇ（ａ）、（ｂ）はバル
ブプラグの全ｒｒＲ状態と全閉状態を示す図である。こ
れらの図において、回転型弁２０は、流路２２を形成す
る流路孔２３が貫通形成された弁本体２１と、この弁本
体２１の内部中央に配置され流路２２を開閉制御する回
転自在なバルブプラグ２４と、このバルブプラグ２４を
外部から回転操作する弁軸２５を備えている。

前記バルブプラグ２４は、略半球状で内側がくりぬかれ
た殻構造体からなる弁体２６と、弁体２６の上下面にそ
れぞれ一体に設けられた円筒状の軸受部２７．２８とで
構成され、弁体２６の外周面には弁軸２５の回転方向に
長い帯状の球面着座部２９がバルブ７ラグ２４の球心Ｏ
（第１図）と一致するよう突出形成されると共に、流量
特性部（例：イコールバーセント特性）を形成する開口
部３０が前記球面着座部２９の一端部と重なるように形
成されている６球面着座部２９は、前記弁本体２１の上
流側開口部３１内に嵌合されたシートリング３２の内側
開口端面、すなわち着座面３３の上縁に第３図に示すよ
うに線接触されており、その幅りは、着座面３３の内径
Ａよりやや大きく（Ｄ＞Ａ＞設定されている。また、バ
ルブプラグ２４の上側軸受部２７には前記弁軸２５の内
端２５ａが同軸に嵌合されて溶接等により一体的に接合
され、下側軸受部２８は弁本体２１の内底面中央部の着
座部３４に突設したスタッド３５の上端部３５ａ（第２
図）に回転自在に嵌合軸支されている。

前記シートリング３２は、第１図および第３図に示すよ
うに両開口端を段違いに内外径を形成した筒状体に形成
されるもので、バルブプラグ側端部の外径りが反バルブ
プラグ側端部の外径Ｄ１より太きく　（ＤＡＤＩ）　、
外径り、が着座面３３の外径Ｄ！より太きく　（ＤＩ　
＞Ｄ２　）　、バルブプラグ側端部の内径り、が着座面
３３の内径Ａと等しく反バルブプラグ側端部の内径Ｄ４
より大きく（Ｄ３＝Ａ＞Ｄ斗）設定されている。また、
シートリング３２の外周面中央部分には環状のばね受は
用突起３７が一体に突設されている。このような構成か
らなるシートリング３２は、前記弁本体２１の流路孔２
３内に摺動自在に且つ回転自在に嵌挿され、その小径側
端部の外周面がＯリング３６によって軸回動自在に軸支
されている。したがって、シートリング３２は、０リン
グ３６を支点としてバルブプラグ２４の球面着座部２９
にならって上下、左右方向に流路孔２３との微小な隙間
の範囲内で回動可能とされ、これによって常時バルブプ
ラグ２４の球心方向に指向される。また、シートリング
３２の外周面で前記ばね受は用段部３７とリテーナ３８
との間にはシートスプリング３９が介在されており、そ
の弾発力によってシートリング３２を弁本体２１の内方
に付勢し、着座面３３をバルブプラグ２４の球面着座部
２９に所定圧にて圧接している。

この場合、本実施例においてはシートスプリング３９と
して、リング状台形に形成したばね座金を数枚表裏交互
に積層して重ねたものを使用したが、これに限らずコイ
ルスプリングのようなものであってもよいことは勿論で
ある。

前記シートリング３２の抜けを防止する前記リテーナ３
８は、前記流路孔２３に螺合されて、その挿入端部がシ
ートリング３２の小径側外周面に相対摺動可能に嵌合し
、また内周面には前記Ｏリング３６が嵌着される環状溝
４１が形成されている。

前記スタッド３５は円柱状に形成され、その外周面中間
部には第２図に示すように鍔部３５ｂが一体に突設され
、これより下方部分３５ｃが前記弁本体２１の内底面中
央部の着座部３４に凹設した凹部４６（第１図）に嵌合
されている。スタッド３５の前記鍔部３５ｂより上方部
分３５ａは、その外径ＲＰが下側部分３５ｃの外径Ｒ１
１より小径（Ｒｐ　＜　Ｒｓ　）とされ、上述した通り
前記バルブプラグ２４の下面に設けられた軸受ｇ２８の
中心孔４７に嵌合されている。

前記弁軸２５は、バルブ１ラグ２４と共に回転型弁２０
の駆動系を形成するもので、弁本体２１の上面開口部５
０にガスケット５１を介して嵌合され、不図示のボルト
によって締結固定された上蓋５２の弁軸挿通孔５３およ
びグランド孔５４を貫通して上蓋５２の上方へ突出して
いる。そして、弁軸２５の突出端部にはテーバ面５５と
、角頭部５６が設けられている。角頭部５６は、自動調
整弁として使用される場合、前記上Ｍ５２の上方にヨー
クを介して設置されるアクチュエータ（図示せず）に連
結され、手動操作される場合にはハンドル（図示せず）
が取り付けられる。

前記弁軸挿通孔５３にはシート状ガイド５７とＯリング
５８がそれぞれ嵌挿されている。前記シート状ガイド５
７は、弁軸２５の回転軸受を形成するもので、第４図に
示すようにフッ素樹脂を基材とし、カーボン等をコンバ
インしたライニング材６０でステンレス製多孔板６１の
内側をライニングしたもので、一部分が切欠かれて開放
するＣ字状とされ、内径が前記弁軸挿通孔５３より若干
小さく設定されている。

第１図において、上蓋５２の下面とバルブプラグ２４の
上面との間には弁軸２５のスラスト軸受を形成するワッ
シャ状軟質金属製（黄銅、アルミニウム等）の薄板６２
が弁軸２５に嵌挿されて介在されている。

前記グランド孔５４は、上蓋５２の上面側に前記弁軸挿
通孔５３と同軸に連通して形成された大径孔からなり、
この孔５４と前記弁軸２５の隙間にグランド部品６４が
嵌挿されており、またグランド孔５４の上側開口端部内
周面には溝６５が形成され、この溝６５にはグランド部
品６４の抜けを防止するばね状抜は止めビン６６が嵌着
されている。

前記グランド部品６４は、複数個のばね座金６７、成形
パツキン６８、パツキンリング６９．０リング７０．７
１を備えたグランドホロア７２およびパツキンリング７
３とで構成されている。ばね座金６７は、表裏を交互に
反転させて前記グランド孔５４に嵌挿されている。成形
パツキン６８は、ヤーン状のもので、切り口の位置を変
えて前記ばね座金６７上に３層程度積層される。グラン
ドホロア７２の下端部外径側と、上端側内径側には前記
Ｏリング７０．７１がそれぞれ嵌着される環状の嵌合？
ｌｌ７４．７５が形成されている。パツキンリング６９
と７３は金属ワッシャ状のもので、前記０リング７０．
７１を押さえるためのものである。

さらに前記弁本体２１の内底面で前記スタッド３５の下
流側には前記バルブ７ラグ２４を第５図（ａ）に示す全
開位置と、同（ｂ）図に示す全閉位置に停止させるスト
ッパ７７が上方に向かって一体に突設されている。スト
ッパ７７は、バルブプラグ２４の半球割面の開放端面７
８．７９に当接する高さを有するものであればよい。

このような構成において、バルブプラグ２４は、弁軸２
５によって第５図（ａ）時計方向に最大角度回動されて
開口部３０がシートリング３２の内側開口部と正対一致
すると、半球割面の反開口部側開放端面７８がストッパ
７７の一側面に当接して全開位置に停止され、第５図（
ｂ）反時計方向に最大角度回動されてシートリング３２
を球面着座部２９が完全に閉じると、開口部側開放端面
７９がストッパ７７の他側面に当接して全閉位置に停止
する。

かくしてこのような構成からなる回転型弁２０にあって
は、シートリング３２を弁本体２１内に軸線方向に移動
可能に嵌挿すると共に○リング３６によって軸回動自在
に軸支し、シートスプリング３９によりバルブプラグ２
４の球面着座部２９に圧接したので、シートリング３２
に運動吸収体としての柔軟性を持たせることができる。

したがって、加工誤差等によりバルブプラグ２４の球心
と流路孔２３の中心とが多少ずれていても、シートリン
グ３２をバルブプラグ２４の球心と一致させることがで
き、着座面３３をその全周に互って球面着座部２９に整
一に密接させることができる。

この結果、全閉時における漏洩を著しく少なくすること
ができる。

ここで、シートリング３２の最も合理的な寸法は、バル
ブプラグ２４への圧接力を与える主たる手段であるシー
トスプリング３９の力に被制御流体の一次側流体圧Ｐ、
がロスを与えないこと、且つまたある程度流体圧に比例
した圧力が加わるように設定されることにより締切効果
がよい９そこで、本発明にあってはＤｌ、ＤｌをＤｌ〉
Ｄｌに設定し、その面積差にかかる一次側流体圧Ｐ１が
自緊的にシートスプリング３９の弾発力に加わるように
した。

その場合、シートリング３２が薄肉筒状体となるので、
長手状にしてそのバルブプラグ側端部を大径に、０リン
グ３６によって軸支される反バルブプラグ側端部を小径
とした。

第６図は本発明の他の実施例を示すシートリング３２の
要部断面図である。この実施例は着座面３３の外径Ｄ２
を小径側端部の外径Ｄ１より極僅かに小さく設定したも
のであり、その他の構成は上記実施例と同様である。

回転型弁２０をバッチプロセス用または空調用に用いた
場合など、その弁開時に２次側流体圧Ｐ２が高くなるこ
とがある。この二次側流体圧Ｐ２もやはり前述の面積差
分に作用し、この場合は逆にシートリング３２を開ける
方向に作用する。したがって、この二次側流体圧Ｐ２に
よる弁開作用が大きくシートスプリングの弾発力に加わ
ると、とうとう弁閉状態を維持できず、不用意に逆流さ
せてしまうことがある。したがって、単にシートリング
３２の面積差をり、＞Ｄｌになるように求めるのではな
く、その差は極小に留める配慮が必要となるわけである
０本実施例において、その差は直径で１．０厘１〜２．
０ｍｍとした。なお、この場合は上記実施例のような一
次圧比例の自緊圧の効果は無視する。

シートリング３２のバルブプラグ２４に対する圧接力は
、 Ｐ、（π（１／２Ｄ１）２−π（１／２Ｄ２　）２）＋
Ｆｓである。

但し、Ｆｓはシートスプリング３９のばね力である。

なお、上記実施例はシートスプリング３９をシートリン
グ３２の外周面に設けたばね受は用突起３７とリテーナ
３８との間に介在させたが、本発明はこれに特定される
ものではなく、何処にあってもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明に係る回転型弁は、シートリ
ングに運動吸収体としての柔軟性を持たせてバルブプラ
グの球面着座部に付勢手段により圧接すると共に、シー
トリングを両開口端を段違いに内外径を異ならせた筒状
体とし、その着座面の外径を小径側外周径より小さく設
定して構成したので、弾性部材の圧力に一次側流体圧が
ロスを与えず、弁の締切特性を向上させ、全閉時の漏洩
を確実に防止することができる。また、弁本体ないしバ
ルブプラグの加工、組付けに特別な条件を与えず、合理
性にかなった回転型弁を捉供することができ、その効果
は非常に大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る回転型弁の一実施例を示す断面図
、第２図はバルブプラグ、弁軸およびスタッドの斜視図
、第３図はシートリングの要部断面図、第４図はシート
状ガイドの断面図、第５図（ａ＞、（ｂ）はバルブプラ
グの全開状態と全閉状態を示す図、第６図は本発明の他
の実施例を示すシートリングの要部断面図、第７図は回
転型弁の従来例を示す断面図である。 ２１・・−弁本体、２４−・・バルブプラグ、２５・・
・弁軸、２９・・・球面着座部、３０・−・開口部、３
２・・・シートリング、３３・・・着座面、３６・−・
０リング、３７・・・ばね受は用段部、３８・・・リテ
ーナ、３９・・・シートスプリング、５２・・・上蓋、
５３・・・弁軸挿通孔。 特許出願人　山武ハネウェル株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）シートリングを両開口端部が段違いの内外径を有
   する円筒状に形成して弁本体内に進退移動可能に且つ弁
   軸の回転中心と略直交するよう嵌挿し、このシートリン
   グの大径側開口端面を着座面としてバルブプラグの球面
   着座部に密接し、小径側外周をシール部材によってシー
   ルすると共に軸回動可能に軸支し、また付勢手段によつ
   て前記シートリングの着座面を前記バルブプラグの球面
   着座部に圧接し、前記着座面の外径を前記小径側外周径
   より小さく設定したことを特徴とする回転型弁。
2. （２）請求項（１）記載の回転型弁において、着座面の
   外径が前記小径側外周径より僅かに小さく設定されてい
   ることを特徴とする回転型弁。