JPH04136568A - 回転型弁およびそのバルブプラグの鋳造方法 - 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、略半球状に形成され、その一部局面に流量特
性部としての開口部を有するバルブプラグを備えた回転
型弁およびそのバルブプラグの鋳造方法に間するもので
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〜２ｏｏ″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、シート
リング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９球面着座部は球心をバルブプラグの中心と
一致させて該バルブプラグの外周面に形成され、その略
半分の面が弁閉時の流体締切壁を形成し、他の半分の面
には流量特性部を形成する開口部が開設されている。シ
ートリングは筒状体に形成されて弁軸の軸線と略直交す
るように弁本体内に配設され、その一端側開口端面がバ
ルブプラグの球面着座部と当接することで着座面を形成
している。

このような構成において、弁軸によってバルブプラグを
回動させ、バルブプラグの開口部をシートリングの開口
と対応一致させると、全開状態、流体仕切壁でシートリ
ングの開口を完全に閉鎖すると、全閉状態となる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような従来の回転型弁にあっては、
ある開度以上になると、バルブプラグの大きさないし強
度上、流量特性部を大きくできない。この時、流量不足
となり、特性が限定され、あるいは弁全開時のＣｖ値（
流出能力）を大きくすることができないという問題があ
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、比較的
簡単な構成で弁開時の流量を増加させることにより、大
きなＣｖ値ないしは所定の流量特性を得られるようにし
た回転型弁およびそのバルブプラグの鋳造方法を提供す
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、半球状に形成されて外周面が球面着座
部を形成し弁本体内に回動自在に配設されたバルブプラ
グと、一端が前記バルブプラグに連結され他端部が弁本
体の外部へ突出する弁軸と、円筒状に形成されて前記弁
本体内に前記弁軸の回転中心と略直交するよう嵌挿され
、一端ａ開口端面が前記バルブプラグの球面着座部に当
接する着座面とされたシートリングとを備え、前記バル
ブプラグの球面着Ｎ部の弁軸回転方向の略半分の面が全
閉時の流体締切壁とされ、その略中央部に切欠面を設け
て弁開時の補助的流路隙間とすると共に、他方の半分の
面には流量特性部としての開口部を設け、この開口部を
通過する流量に前記補助的流路隙間を通過する流量を加
えて通過流量を決定するようにしたものである。

第２の発明は、半球状で外周面が球面着座部を形成し、
その略半分の面が全閉時の流体締切壁とされ、またこの
締切壁の略中央部には弁開時の補助的流路隙間を形成す
る切欠面が設けられ、他方の半分の面に流量特性部とし
ての開口部が設けられた回転型弁用バルブプラグの鋳造
に際して、前記切欠面を押湯口または注湯口に設けて鋳
造するようにしたものである。

［作用］ 本発明において、バルブプラグの切欠面は、弁開時にシ
ートリングの着座面との間に隙間を形成する。したがっ
て、弁を通過する流量は、開口部を通って流れる流量に
前記隙間を違って流れる流量が加算されて増加する。

バルブプラグの鋳造に際して、切欠面に対応する部分に
押湯口もしくは注湯口を設けると、鋳造後この部分を切
断除去する際、切欠部を同時に加工形成することができ
る。

口実施例］ 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（ａ＞、（ｂ）、（ｃ）はバルブプラグの全
開状態、弁開状態および全開状態を示す図である。これ
らの図において、回転型弁１は、流路２を形成する流路
孔３が貫通形成された弁本体４と、この弁本体４の内部
中央に配置され流８２を開閉制街する回転自在なバルブ
１ラグ５と、このバルブプラグ５を外部がら回転操作す
る弁軸６を備えている。

前記バルブプラグ５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７と、弁体７の上下面にそれぞれ
一体に設けられた円筒状の軸受部８．９とで構成され、
弁体７の外周面には弁軸６の回転方向に長い帯状の球面
着座部１０がバルブプラグ５の球心Ｏと一致するよう突
出形成されている０球面着座部１０の長手方向略半分の
面は流体締切壁１１とされ、その中央には平坦面からな
る円形の切欠面１２が形成されている。一方、球面着座
部１０の前記流体締切壁１１とは反対側の半分の面には
流量特性部（Ｎ：イコールバーセント特性）を形成する
開口部１３が形成されている。

そして、球面着座ｇｉｏは、前記弁本体４の上流側開口
部１４内に嵌合されたシートリング１５の内側開口端面
、すなわち着座面１６に当接されており、その幅りは、
着座面１６の内径Ａよりやや大きく　（Ｄ＞Ａ＞設定さ
れている。

前記バルブプラグ５の上側軸受部８には前記弁軸６の内
端６ａ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９は弁本体４の内底面中央部に突設した
スタッド１７の上端部１７ａに回転自在に嵌合軸支され
ている。

前記シートリング１５は、第１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て、外周
面中央部分に一体に突設された環状のばね受は用突起１
８を有し、前記弁本体４の流路孔３内に摺動自在に且つ
回転自在に嵌挿されている。また、シートリング１５の
反バルブプラグ側端部外周はＯリング１９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１
５は、０リング１９を支点としてバルブプラグ５の球面
着座部１０にならって上下、左右方向に流路孔３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５の球心方向に指向される。また、シート
リング１５の外周面で前記ばｂ受は用段部１９とリテー
ナ２０との間にはシートスプリング２１が介在されてお
り、その弾発力によってシートリング１５を弁本体４の
内方に付勢し、着座面１６をバルブプラグ５の球面着座
部１０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２１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１５の抜けを防止する前記リテーナ２
０は、前記流路孔３に螺合されて、その挿入端部がシー
トリング１５の反バルブプラグ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１９が嵌着され
る環状溝２２が形成されている。

前記スタッド１７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１７ｂが一体に突設され
、これより下方部分１７ｃが前記弁本体４の内底面中央
部に凹設した凹部２３（第１図）に嵌合されている。

前記弁軸６は、バルブプラグ５と共に回転型弁１の駆動
系を形成するもので、弁本体４の上面開口部２５にガス
ケット２７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Ｍ２６の弁軸挿通孔２８およびグラン
ド孔２９を貫通して上蓋２６の上方へ突出している。そ
して、弁軸６の突出端部は自動調整弁として使用される
場合、前記上蓋２６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２８にはシート状ガイド３０と０リング
３１がそれぞれ嵌挿されている。前記シート状ガイド３
０は、弁軸６の回転軸受を形成するもので、例えばフッ
素樹脂を基材とし１．カーボン等をコンバインしたライ
ニング材でステンレス製多孔板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２８より若干小さく設定されている
。

前記上蓋２６の下面とバルブプラグ５の上面との間には
弁軸６のスラスト軸受を形成するワッシャ状軟質金属！
（黄銅、アルミニウム等）の薄板３２が弁軸６に嵌挿さ
れて介在されている。

前記グランド孔２９は、上蓋２６の上面側に前記弁軸挿
通孔２８と同軸に連通して形成された大径孔からなり、
この孔２９と前記弁軸６の隙間にグランド部品３３が嵌
挿されており、またグランド孔２９の上側開口端部内周
面には溝３４が形成され、この溝３４にはグランド部品
３３の抜けを防止するばね状抜は止めビン３５が嵌着さ
れている。

前記グランド部品３３は、複数個のばね座金３７、成形
パツキン３８、パツキンリング３９．０リング４０．４
１を備えたグランドホロア４２およびパツキンリング４
３とで構成されている。ばね座金３７は、表裏を交互に
反転させて前記グランド孔２９に嵌挿されている。成形
パツキン３８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３７上に３層程度積層される。グラン
ドホロア４２の下端部外径側と、上端側内径側には前記
０リング４０．４１がそれぞれ嵌着される環状溝が形成
されている。パツキンリング３９と４３は金属ワッシャ
状のもので、前記Ｏリング４０．４１を押さえるための
ものである。

さらに前記弁本体４の内底面で前記スタッド１７の下流
側には前記バルブプラグ５を第３図（ａ＞に示す全開位
置と、同（ｃ）図に示す全閉位置に停止させるストッパ
４５が上方に向かって一体に突設されている。ストッパ
４５は、バルブプラグ５の半球割面の開放端面４６．４
７に当接する高さを有するものであればよい。

第４図は上記バルブプラグ５の鋳造方法を説明するため
の図で、鋳造方法としてはロストワックス法等、種々の
方法で成形することができる。５０はバルブプラグのキ
ャビティ、５１は注湯口、５２は押湯口で、この押湯口
５２はキャビティ５１の切欠面形成部５３に設けられる
。このようにすると、鋳造後押湯を切断除去する際、切
欠面１２を同時に加工形成することができる利点を有す
る。

なお、切欠面形成部５３は押湯口５２に限らず、注湯口
５１に設けられるものであってもよい。

このような構成において、バルブプラグ５は、弁軸６に
よって第３１Ｎ（ａ）時計方向に最大角度回動されて開
口部１３がシートリング１５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４６がストッパ４
５の一側面に当接して全開位置に停止される。したがっ
て、この状態においては、上流側から送給される流体は
シートリング１５および開口部１３を通って下流側に流
れる０次に、この全開状態よりバルブプラグ５を反時計
方向に徐々に回動させるでいくと、開口部１３がシート
リング１５とずれてその開口面積が減少していく、そし
て、一定角度回動されると、切欠面１２がシートリング
１５の着座面１６の内側に入り込むため、該切欠面１２
と着座面１６との間に同（ｂ）図に示すように隙間Ｇが
生じ、ここからも流体が流れるようになる。したがって
、この隙間Ｇを流過する流量が開口部１３を流過する流
量に加算され、弁を流れる流体の総流量を増加させる。

この流量増加は切欠面１２がシートリング１５の着座面
１６の内側に完全に入るまで継続する。そして、バルブ
プラグ５が第３図（ｃ）反時計方向に最大角度回動され
てシートリング１５を球面着座部１０の流体締切壁１１
で完全に閉じると、開口部側開放端面４７がストッパ４
５の他側面に当接して全閉位置に停止する。

なお、上記実施例は切欠面１２を平坦面としたが、これ
に限らず凹面状にしてもよく、その場合はより流過流量
を多くすることができる。

また、切欠面は真円になるが、この固定形状による非柔
軟性は開口部１３側で吸収する。

［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、バルブプ
ラグの流体締切壁に切欠面を設け、弁開時にシートリン
グの着座面１６との間に補助的流通隙間を形成するよう
にしたので、弁を流れる流量が増加し、大きなＣｖ値ま
たは所定の流量特性を得ることができるものである。ま
た、構造が簡単で、従来の弁を切削加工するだけで上記
した効果を簡単に得ることができるので、既存製品など
でも簡単に改良することができる利点を有するものであ
る。

また、本発明はバルブプラグの鋳造に際して、切欠面を
押湯口または注湯口に設けたので、鋳造後固化して製品
に残っているた押湯または注湯部分を切断除去する際、
切欠面を同時に加工成形することができる。

【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（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はバルブプラグの全開
状態、弁開状態および全閉状態を示す図、第４図は本発
明によるバルブプラグの鋳造方法を説明するための図で
ある。 ４・・・弁本体、５・・・バルブプラグ、６・・・弁軸
、ｌＯ・・・球面着座部、１１・・・流体締切壁、１２
・・・切欠面、１３・・−開口部、１５・・・シートリ
ング、１６・・・着座面、２６・・・上蓋、２５・・・
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）半球状に形成されて外周面が球面着座部を形成し
   弁本体内に回動自在に配設されたバルブプラグと、一端
   が前記バルブプラグに連結され他端部が弁本体の外部へ
   突出する弁軸と、円筒状に形成されて前記弁本体内に前
   記弁軸の回転中心と略直交するよう嵌挿され、一端側開
   口端面が前記バルブプラグの球面着座部に当接する着座
   面とされたシートリングとを備え、 前記バルブプラグの球面着座部の弁軸回転方向の略半分
   の面が全閉時の流体締切壁とされ、その略中央部に切欠
   面を設けて弁開時の補助的流路隙間とすると共に、他方
   の半分の面には流量特性部としての開口部を設け、この
   開口部を通過する流量に前記補助的流路隙間を通過する
   流量を加えて通過流量を決定するようにしたことを特徴
   とする回転型弁。
2. （２）半球状で外周面が球面着座部を形成し、その略半
   分の面が全閉時の流体締切壁とされ、またこの締切壁の
   略中央部には弁開時の補助的流路隙間を形成する切欠面
   が設けられ、他方の半分の面に流量特性部としての開口
   部が設けられた回転型弁用バルブプラグの鋳造に際して
   、前記切欠面を押湯口または注湯口に設けて鋳造するよ
   うにしたことを特徴とする回転型弁用バルブプラグの鋳
   造方法。