JPH04136569A

JPH04136569A - 回転型弁

Info

Publication number: JPH04136569A
Application number: JP25673090A
Authority: JP
Inventors: Akira Hiuga; 日向　晃; Shigehiro Kawai; 茂弘川合; Susumu Sakata; 進坂田
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 1990-09-25
Filing date: 1990-09-25
Publication date: 1992-05-11
Anticipated expiration: 2012-10-29
Also published as: JP2671233B2

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】［産業上の利用分野コ本発明は、中空半球状に形成され、その一部層面に流量
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−ａｊ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、第１２図
に示すように球面着座部２を有する中空半球状のバルブ
プラグ１を弁本体（図示せず）内に組み込み、これを弁
軸３によって外部から回動させることで、シートリング
４の＃Ｉ！Ｏ面積を変化させ流量＠御を行うようにした
ものである０球面着座部２は球心をバルププラグ１の中
心と一致させて該バルブプラグ１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５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６が開設され
ている。シートリング４は筒状体に形成されて弁軸３の
軸線と略直交するように弁本体内に配設され、その−端
側開口端面がバルブプラグ１の球面着座部２と当接する
ことで着座面７を形成している。

このような構成において、弁軸３によってバルブプラグ
１を回動させ、開口部６をシートリングの４開口と対応
一致させると全開状態、流体仕切壁５でシートリング４
の開口を完全に閉鎖すると全開状態となる。

［発明が解決しようとする課ＩＩ］しかしながら、このような従来の回転型弁にあっては、
加工条件から開口部６をバルブプラグ１の切欠端面８よ
り切り欠いて設けているため、強度的に弱く、弁軸３か
ら強い回転駆動力を繰り返し受けていると、バルブプラ
グ１が切欠部９からゆがみ、変形を生じることがあった
。この変形は全閉時に締切壁面５にも及ぶため、弁の締
切性能が低下し液漏れを生じ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、比較的
簡単な構成でバルブプラグの強度を増大させ、回転駆動
力による変形およびこの変形に伴う全閉時の流体の漏洩
を確実に防止し、＃１切性能を向上させると共に、得た
い流量特性を厳密に得ることができ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、中空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、他方の半分の面に流量特
性部としての開口部を、バルブプラグの切欠端面との間
に閉塞端辺を残して形成したものである。

第２の発明は、上記第１の発明において、バルブプラグ
の開口部は締切壁画側に延長する断面Ｖ字状の切溝を偏
えると共に、開口部と切溝との接続部には肉厚一定の台
形溝部が設けられているものである。

［作用］本発明において、バルブプラグの開口部は切欠端面に開
放しない閉じた孔を形成する。ｒＭ口部と切欠端面間の
端辺はバルブプラグの強度を増大させる。１１１１口部
に連通して設けられ締切壁画側に延長する断面Ｖ字状の
切溝と、開口部と切溝との接続部に設けられた肉厚一定
の台形溝部とは、流量特性の歪みを補正し、得たし警理
想的な流量特性を与える。

［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（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である。なお
、図中第１２図と同一構成部品のものに対しては同一符
号を以て示す。

これらの図において、回転型弁１０は、流路１１を形成
する流路孔１２が貫通形成された弁本体１３と、この弁
本体１３の内部中央に配置され流路１１を開閉制御する
回転自在なバルブプラグ１と、このバルブプラグ１を外
部から回転操作する弁軸３を備えている。

前記バルブプラグ１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１５と、弁体１５の上下面にそれ
ぞれ一体に設けられた円筒状の軸受部１６．１７とで構
成され、弁体１５の外周面には弁軸３の回転方向に長い
帯状の球面着座部２がバルブプラグ１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２の長手方向略
半分の面は流体締切壁５とされ、その中央には平坦面（
または凹曲面）からなる円形の切欠面１８が形成されて
いる。一方、球面着座部２の前記流体締切壁５とは反対
側の半分の面には流量特性部（例：イコールパーセント
特性）を形成する開口部６が形成されている０球面着座
部２は、前記弁本体１３の上流側開口部１９内に嵌合さ
れたシートリング４の内側開口端面、すなわち着座面７
に当接されており、その幅りは、着座面７の内径Ａより
やや大きく　（Ｄ＞Ａ）設定されている。前記開口部６
は、バルブプラグ１の切欠部９に閉口しないように形成
されることにより、全周にわたって閉鎖した孔からなり
、これと前記切欠部９の一方の切欠端面８ａとの間に設
けられた端辺２０によってバルブプラグ１を補強してい
る。

なお、開口部６は、バルブ１ラグ１の鋳造と同時に形成
され、その後所定の形状に仕上げ加工されることが望ま
しい。

前記バルブプラグ１の上側軸受部１６には前記弁軸３の
内端３ａ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１７は弁本体１３の内底面中央部に突
設したスタッド２）の上端部２）ａに回転自在に嵌合軸
支されている。

溶接に際しては第４図に示すように弁軸３の内端３ａを
バルブプラグ１の上側軸受ｇ１６内に嵌合して位置決め
した後、溶接トーチ２３をバルブプラグ１の下側軸受部
１７からバルブプラグ１内に挿入し、その溶接始点姿勢
を保持した状態で、弁軸３とバルブプラグ１を一体に回
転させながら下端３ａをその全周に互って上側軸受部１
６の内側開口縁に溶接固定する。溶接トーチ２３を下側
軸受部１７よりバルブプラグ１内に挿入せず、バルブプ
ラグ１の切欠部９方向から溶接予定箇所に指向させ、溶
接アークを飛ばすことも考えられるが、その場合には、
溶接部位のトーチのアングルが全周異なるため、ビード
が平均化せず、バルブプラグ２）の曲がりの原因となり
、臨ましくない。

弁軸３の溶接後、バルブプラグ１の外周面は溶接歪み除
去を兼ねて仕上加工され、所定の曲率を持った球面着座
部２とされる０球面着座部２の仕上加工は、周知のなら
い加工、ＮＣ加工などでもよいが、別の加工方法として
既に同一出願人によって提案された新しいバルブプラグ
の加工方法（特願平２−２）５７２４号）によれば真球
度の高い球面を得ることが可能である。

この加工方法はバルブプラグをその中心縁周りに回転送
りしながら、前記中心線と直交するように設けた回転軸
に偏心して取り付けられ該回転軸と共に回転する切削刃
を前進させてバルブプラグの外周面を球面に切削するも
のである。

前記シートリング４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２４
を有し、前記弁本体１３の流路孔１２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４の
反バルブプラグ側端部外周はＯリング２５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４
は、Ｏリング２５を支点としてバルブプラグ１の球面着
座部２にならって上下、左右方向に流路孔１２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１の球心方向に指向される。また、シートリ
ング４の外周面で前記ばね受は用段部２４とリテーナ２
６との間にはシートスプリング２７が介在されており、
その弾発力によってシートリング４を弁本体１３の内方
に付勢し、着座面７をバルブプラグ１の球面着座部２に
所定圧にて圧接している。

前記シートリング４の抜けを防止する前記リテーナ２６
は、前記流路孔１２に螺合されて、その挿入端部がシー
トリング４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０リング２５が嵌着される
環状？１１２７が形成されている。

前記スタッド２）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２）ｂが一体に突設され
、これより下方部分２）ｃが前記弁本体１３の内底面中
央部に凹設した凹部２８（第１図）に嵌合されている。

前記弁軸３は、バルブプラグ１と共に回転型弁１０の駆
動系を形成するもので、弁本体１３の上面開口部２０に
ガスケット３１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！３２の弁軸挿通孔３３およびグ
ランド孔３４を貫通して上蓋３２の上方へ突出している
。そして、弁軸３の突出端部は自動調整弁として使用さ
れる場合、前記上ｌ！３２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３３にはシート状ガイド３５と０リング
３６がそれぞれ嵌挿されている。前記シート状ガイド３
５は、弁軸３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、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３３より若干小さく設定されている。

前記上蓋３２の下面とバルブプラグ１の上面との間には
弁軸３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３７が弁軸３に嵌挿さ
れて介在されている。

前記グランド孔３４は、上蓋３２の上画側に前記弁軸挿
通孔３３と同軸に連通して形成された大径孔からなり、
この孔３４と前記弁軸３の隙間にグランド部品３８が嵌
挿されており、またグランド孔３４の上ｆｌｌＷＩ口端
部内周面には７１１３９が形成され、この渭３９にはグ
ランド部品３８の抜けを防止するばね状抜は止めビン４
０が嵌着されている。

前記グランド部品３８は、複数個のばね座金４１、成形
パツキン４２、パツキンリング４３、Ｏリング４４．４
５を備えたグランドホロア４６およびパツキンリング４
７とで構成されている。ばね座金４１は、表裏を交互に
反転させてＦＩ記ダグランド孔３４嵌挿されている。成
形パツキン４２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４１上に３層程度積層される。グラ
ンドホロア４６の下端部外径側と、上端側内径側には阿
記○リング４４．４５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４３と４７は金属ワッシ
ャ状のもので、前記Ｏリング４４．４５を押さえるため
のものである。

さらに前記弁本体１３の内底面で前記スタッド２）の下
流側には前記バルブプラグ１を第３図（ａ）に示す全開
位置と、同（ｃ）図に示す全問位置に停止させるストッ
パ５０が上方に向かって一体に突設されている。ストッ
パ５０は、バルブプラグ１の切欠部９の各切欠端面８ａ
、８ｂ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１は、弁軸３に
よって第３図（ａ）時計方向に最大角度回動されて開口
部６がシートリング４の内側開口部と正対一致すると、
切欠部９の反開口部側切欠端面８ｂがストッパ５０の一
側面５０ａ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４および開口部６を通って下流側に流れる
。

次に、この全開状態よりバルブプラグ１を反時計方向に
徐々に回動させていくと、開口部６がシートリング４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、切欠部１８がシートリ
ング４の着座面７の内側に入り込むため、該切欠面１８
と着座面７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６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１８がシートリング４の着座面７の内
側に完全に入るまで継続する。そして、バルブプラグ１
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４を球面着座部２の流体締切壁５で完全に閉じる
と、開口部側切欠端面８ａがストッパ５０の他側面５０
ｂに当接して全閉位置に停止する。

かくしてこのよう構成からなる回転型弁によれば、バル
ブプラグ１の開口部６を孔とし、該開口部６と切欠部９
の切欠端面８ａとの間に端辺２０を設けているので、従
来の開口部が切欠部９に開放するバルブプラグと比較し
て、強度を増大させることができる。したがって、プラ
グ形状を良好に保持でき、弁軸３から強い回転駆動力を
繰り返し受けても歪んだり、変形したりすることが少な
く、全閉時における流体の漏洩を確実に防止でき、弁の
締切性能を向上させることができる。

第５図は本発明の他の実施例を示すバルブプラグの横断
面図、第６図は開口部の第５図Ａ矢視図、第７図は第６
図の■−■線断面図、第８図は第６図の■−■線断面図
、第９図は第６図のＩＸ−Ｘ線断面図、第１０図は第６
図のＸ−Ｘ線断面図である６本実施例は、流量特性を滑
らかにし、微少流量をシビアに制御し得るようにするた
め、バルブ１ラグ１に形成される開口部６の一端に締切
壁面５側に延長する断面Ｖ字状の切溝５５を設けると共
に、開口部６と切溝５５との接続部５６に肉厚一定の台
形溝部５７を設けたものである。

第１１図はバルブプラグの弁開度と流量のｒＷＪ係を示
す図で、イは７字状の切溝５５による制御域、口は台形
溝部５７による制御域、ハは開口部６による制御域をそ
れぞれ示す、この図から明らかなように切溝５５と台形
溝部５７を設けると、各制御域イ、口、ハにおける流量
変化が滑らかで、弁としての流量特性に連続した高い直
線性を持たせることができ、微少流量制御用弁として使
用することが可能である。

また、単に７字状の切？１１５５を形成しただけでは、
開口部６と切７１１５５との接続部の肉厚が薄くなって
侵食され易く、プラグ形状としては望ましくないが、本
実施例のように台形溝部５７を設けると、開口部６と切
溝５５との接続部の最低肉厚を確保することができ、上
記問題を解消することができる利点を有する。

［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
ラグの開口部を全周閉鎖した孔とし、バルブプラグの切
欠部との間に端辺を設けたので、バルブプラグの強度を
増大させることができ、弁の回転駆動力によるバルブプ
ラグの変形およびこの変形に伴う全開時の流体の漏洩を
確実に防止し、弁の締切性能を向上させることができる
。また、開口部に７字状の切溝を連設し、その接続部を
台形溝部としているので、シビアに流量を制御すること
ができ、得たい流量特性を厳密に得ることができる。し
たがって、微少流量制御弁として使用することができる
。

【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図はバル
ブプラグと弁軸の溶接を説明するための図、第５図は本
発明の他の実施例を示すバルブプラグの横断面図、第６
図は開口部の第５図Ａ矢視図、第７図は第６図の■−■
線断面図、第８図は第６図の■−■線断面図、第９図は
第６図のＩＸ−ＩＸ線断面図、第１０図は第６図のＸ−
Ｘ線断面図、第１１図はバルブプラグの弁開度と流量の
関係を示す図、第１２図は従来のバルブプラグとシート
リングの斜視図である。１・・・バルブプラグ、２・・・球面着座部、３・・・
弁軸、４・・・シートリング、５・・・流ｔ＃締切壁、
６・・・同０部、７・・−着座面、８８ａ、８ｂ・・・
切欠端面、９・・・切欠部、１３・・・弁本体、２０・
・・端辺、３２・・・上蓋、５５・・・切溝、５７・・
・台形溝部。特許出願人　山武ハネウェル株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

（１）中空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、他方の半分の面に流
量特性部としての開口部を、バルブプラグの切欠端面と
の間に閉塞端辺を残して形成したことを特徴とする回転
型弁。
（２）請求項（１）記載の回転型弁において、バルブプ
ラグの開口部は締切壁画側に延長する断面Ｖ字状の切溝
を備えると共に、開口部と切溝との接続部には肉厚一定
の台形溝部が設けられていることを特徴とする回転型弁
。