JPH048673B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は流体輸送配管等において、定量供給お
よび排出が必要とされる上水、工業用水、農業用
水、石油プラント、石油化学プラント、その他の
薬液などの配管、ガス配管あるいはスラリー流体
輸送配管などに使用される定流量弁に関するもの
である。

〔従来の技術〕

従来、定流量弁としては種々の型式のものがあ
るが、その中でも特に精度の良好な定流量弁とし
て特公昭49−13652号公報の流量定値制御弁、ま
た特に構造が簡単でコンパクトな定流量弁として
特公昭52−22450号公報の定流量弁が開示されて
いる。前者は絞り弁と差圧調整弁とを備え、絞り
弁上下流側の圧力差を検知して作動する差圧調整
弁により絞り弁の開口度に応じた一定流量を維持
するものである。また後者はゴムで作られたオリ
フイス体が流体圧力差によつて変形するもので、
オリフイス体と弁体間の断面積と流速とが補償し
て一定流量を維持するものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら上記の定流量弁には次のような問
題点がある。

すなわち、前者の定流量弁は、２個の弁体を流
体に関連させる配管構造が大変複雑で、特に差圧
調整弁は、絞り弁上下流側間の圧力差を増幅する
ため大きな面積のダイヤフラムを備えなければな
らず、弁装置が大型となり、価格的にも大変高価
になるという問題がある。

また後者の定流量弁は、一定流量に維持するオ
リフイス体がゴムで作られているため、ゴムは液
体中では疲労し、特に温度が常温以上では疲労速
度が速くなりその結果として生じる物性の変化
は、伸びと弾性率の低下に最も顕著に現われる。
従つて流体圧力差によるゴムの変形を一定流量の
基本としているこの定流量弁には、長期の耐久性
を期待することは困難である。またゴムにはヒス
テリシスがあるため流量調整の精度が悪いという
問題がある。

本発明は上記のような従来技術の問題点に鑑み
なされたもので、構造が極めて簡単で大量生産に
適し、外部からの流量調整が可能であり、かつ上
下流側の流体圧力が大きく変動しても設定流量を
正確に維持でき、また耐久性があり、安価な定流
量弁を提供しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは先ず流体の流れを閉塞するストツ
プ操作が確実に行なえ、またその閉塞時のシール
性が極めて良好であり、流量調整がハンドル操作
で弁体をスピンドル方向に上下動させることによ
り簡単に行なえ、またその流量調整の精度が高い
玉形弁に着眼した。該玉形弁は流路がわん曲され
ているため該わん曲部では流体がほとんど直角流
となるが、極めて流量調整がし易く、閉塞時の優
れたシール性が得られるものである。

本発明者らは前記玉形弁の直角流の箇所をオリ
フイスとし、該オリフイスと上流側から下流側に
向つて縮径している弁体を組合せて設けるという
奇抜な着想をし、流量実験を行なつた。その結
果、上流側と下流側の差圧が大きく変動しても設
定流量を一定に維持できるという現象を見出し
た。また、従来の公知の他の流量調整弁装置に欠
かせなかつたセンサー、ミニコンピユーター、ポ
ジシヨナーが不要になり、該各装置の機能が玉形
弁内に集約でき、極めて経済的で安価なかつ簡単
な形状の定流量弁が得られることを発見した。そ
して上記の発見に基づき本発明を完成するに至つ
たものである。

上記の問題点を解決するための本発明の構成を
第１図を参照して以下に説明する。

本発明は、内部に設けられた隔壁２により流路
がわん曲された入口流路３と出口流路４とを有
し、さらにこれら流路３，４の軸線に対し垂直又
は斜め方向に設けられた前記両流路３，４の間の
中空室５を有する玉形弁型弁本体１と、玉形弁の
弁座部に対応する部分に形成されかつ前記入口流
路３と前記中空室５との間に開口したオリフイス
６と、このオリフイス６の軸線にその軸線を一致
するように進退動自在に前記弁本体１の蓋体９に
支持されたスピンドル８と、このスピンドル８の
軸線にその軸線を一致させその上流側端面１０ａ
が常に前記オリフイス６の上流側に位置するよう
スピンドル８の下端部に摺動自在に嵌合されかつ
その外径が下流側に向つて縮径された形状を有す
る弁体１０と、前記スピンドル８の周りに装着さ
れこの弁体１０をスピンドル８の下端側に向つて
付勢しているスプリング１２とを、具備してなる
定流量弁である。

本発明の実施態様においては次のような種々の
形式がある。

第４図に示すように、スピンドル８に一体的に
閉止用筒状体１４を設け、前記スピンドル８を回
動により下降させた時、その下端１４ａが前記弁
座部に対応する部分に密着し、流体の流れを閉塞
するようにする。

また第５図に示すように、スピンドル８および
スプリング１２を内包しかつスピンドル８に摺動
自在に嵌合した筒状体１５を弁体１０と一体的に
設けて流体圧力の急激の変化を吸収させる。ま
た、第６図に示すように前記筒状体１５に弁体１
０の上流側から内部に通じる貫通孔１０ｂをその
軸線に平行に設け、かつこの筒状体１５の側面に
も貫通孔１５ａを設け、筒状体１５の内部にスラ
リー中の固形物が溜らないようにする。

さらに、第７図に示すように、スプリング１２
は、金属製スプリング１６にポリクロロトリフル
オロエチレン樹脂（以下PCTFE樹脂と略称す
る）１７を完全被覆したものとして、高度な耐食
性が得られるようにする。

なお、本発明の定流量弁の材質はプラスチツク
でも金属でもよく、特に限定されるものではな
い。

〔作用〕

上記の構成よりなる本発明の定流量弁は、弁体
１０の上流側と下流側での流体の圧力差が大きく
なつた場合は、その上流側端面１０ａで流体圧力
を受けている弁体１０はそれによつてスピンドル
８上をスプリング１２を付勢しながら下流側へと
移動する。弁体１０はこの移動によりオリフイス
部６に徐々に挿入されオリフイス部６の開口面積
が順次縮小され、前記圧力差とスプリング１２の
弾発力がバランスしたところで弁体１０の移動が
停止し、設定された流量を維持する。逆に前記圧
力差が小さくなると弁体１０はスプリング１２の
弾発力と該圧力差とがバランスするまで上流側に
移動し、オリフイス部６の開口面積を大きくする
ため流量は減少することなく設定流量に維持され
る。

このようにして上流側と下流側の流体圧力が大
幅に変動しても流体流量は設定値に自動的に制御
される。

またスピンドル８の回動により、弁体１０を上
流側に移動させると、オリフイス部６の開口面積
が大きくなり流体流量も増加するため流量設定値
が大きくなる。この状態で流体圧力が変動しても
前記と同様の各構成の作用により、新たに設定さ
れた流量を維持する。

逆にスピンドル８の回動により弁体１０を下流
側に移動させるとオリフイス部６の開口面積が小
さくなり流体流量も減少するため流量設定値が小
さくなる。この状態で流体圧力が変動しても前記
と同様の各構成の作用により、新たに設定された
流量を維持する。

このようにして、スピンドル８を回動させるこ
とにより、設定流量を広範囲にわたつて変更する
ことができる。

〔実施例〕 以下、本発明の実施例を図面により説明する。

第１図は本発明の第１実施例の定流量弁の縦断
面図である。

図において１は玉形弁型弁本体であつて、内部
に設けられた隔壁２により、流路がわん曲された
入口流路３および出口流路４、を有し、またこれ
ら流路３，４の軸線に対し垂直方向に延び入口流
路３と出口流路４との間に位置する中空室５を有
している。６はオリフイスであつて、玉形弁の弁
座部に対応する部分、すなわち隔壁２と中空室５
の底部に設けられた鍔部７とにより形成され、入
口流路３の軸線に対し垂直方向に開口している。
８はスピンドルであつて、オリフイス６の軸線に
その軸線を一致させかつ中空室５内を進退動でき
るように、弁本体１の上端部に螺合により嵌合さ
れた蓋体９に、螺合により支持されている。この
スピンドル８の下部には段差部８ｂがあり該段差
部８ｂより下方部は後記弁体１０及びスプリング
１２の挿入を容易にするために、縮径部８ａが設
けられている。１０は釣り鐘状の弁体であつて、
スピンドル８の軸線にその軸線を一致させ、その
上流側端面１０ａが常に前記オリフイス６の上流
側に位置するように、スピンドル８の縮径部８ａ
に摺動自在に嵌合されかつその外径が下流側に向
つて、縮径されている。この弁体１０は前記スピ
ンドル８の末端８ｃに螺合されたナツト１１でス
ピンドル８からの離脱を防止されている。１２は
スプリングであつて前記スピンドル８の軸線にそ
の軸線を一致させ、かつスピンドル８の縮径部８
ａに挿入されてその下端部は前記弁体１０と接触
し、上端部はスピンドル８の段差部８ｂに接触
し、弁体１０をスピンドル８の下方末端８ｃ側に
向けて付勢している。１３は前記スピンドル８の
上端部に固定されているハンドルである。

本実施例の定流量弁は、構造が極めて簡単なも
のであり、ハンドル１３の回動によりスピンドル
８を下降させて弁体１０を上流側（図面では下方
向、以下同じ）に移動させると、オリフイス部６
の開口面積が大きくなり、流体流量も増加するた
め流量設定値を大きくすることができる。逆にス
ピンドル８を上昇させることにより弁体１０を下
流側（図面では上方向、以下同じ）に移動させる
と、オリフイス部６の開口面積が小さくなり、流
体流量も減少するため、流量設定値を小さくする
ことができ流量調整が可能となる。

また、上流側端面１０ａで流体圧力を受けてい
る弁体１０は、その弁体１０の上流側と下流側で
の流体の圧力差が大きくなつた場合にスピンドル
８上をスプリング１２を付勢しながら下流側へと
移動するが、弁体１０はこの移動により、オリフ
イス部６に徐々に挿入され、オリフイス部６の開
口面積が順次縮小され、前記圧力差とスプリング
１２の弾発力がバランスしたところで弁体１０の
移動が停止し、設定された流量が維持される。逆
に前記圧力差が小さくなると、弁体１０はスプリ
ング１２の弾発力と該圧力差とがバランスするま
で上流側に移動し、オリフイス部６の開口面積を
大きくするため、流量は減少することなく設定流
量を維持することが可能となる。

第２図は第１図の定流量弁において、弁体１０
をオリフイス６の上部に配置した第２実施例の定
流量弁の要部縦面図である。

この場合は流体の流れが第１図とは逆方向にな
るため、入口流路３と出口流路４は逆になるが、
その作用は第１図の定流量弁と同様である。

第３図は第１図の定流量弁の中空室５が流路の
軸線に対し斜め方向に設けられ、かつオリフイス
６が入口流路３の軸線に対し斜め方向に開口され
た第３実施例の定流量弁の要部縦断面図である。

この定流量弁は中空室５およびオリフイス６が
入口流路３の軸線に対し斜め方向に設けられてい
るため、流体の流れがスムーズになり圧力損失が
小さくなる。またこの定流量弁の作用は第１図の
定流量弁と同様なものである。

第４図は第１図の定流量弁にさらに流体の流れ
を閉塞する機能を付与した第４実施例の定流量弁
の要部縦断面図である。

図において１４は前記スピンドル８の段差部８
ｂの上部に一体成形で設けられた閉止用筒状体で
ある。第４図では流体が流れている状態が示され
ているが、この閉止用筒状体１４をスピンドル８
の回動により下降させ、その下端面１４ａが玉形
弁の弁座部に対応する部分、すなわち鍔部７と隔
壁２とに密着されることにより流体の流れが閉塞
される。

第５図は第１図の定流量弁にさらにダンパー効
果機能を付与した第５実施例の定流量弁の要部縦
断面図である。

図において１５は、弁体１０と一体成形で設け
られた筒状体であつて、スピンドル８の縮径部８
ａおよびスプリング１２を内包している。この筒
状体１５の上端部はスピンドル８に摺動自在に嵌
合されている。この定流量弁はダンパー作用が付
与されるため、ウオーターハンマー（水撃）など
により流体圧力が急激に変化してもその衝撃が吸
収され設定流量が維持される。

第６図は第５図の定流量弁において弁体１０お
よび筒状体１５を特にスラリー流体に適するよう
に改良した自己浄化型定流量弁の要部縦断面図で
ある。

図において１０ｂは弁体１０の上流側端面１０
ａよりその軸線に平行にかつ筒状体１５の内部に
貫通して設けられた貫通孔である。また１５ａは
該筒状体１５の側面に設けられた貫通孔である。
この定流量弁は弁体１０の貫通孔１０ｂが受ける
圧力と筒状体１５の貫通孔１５ａが受ける減圧と
により、筒状体１５の中に流れが生じ、スラリー
中の固形物を下流側に流出させ、それによつてス
プリング１２が正常に作動し定流量が維持され
る。

なお本発明その他の実施例として、前記第４図
と第５図に示すものを組合わせた、すなわちスピ
ンドル８に閉止用筒状体１４と筒状体１５との両
者を取付けたものも考えられる。

第７図はPCTFE樹脂被覆スプリングの縦断面
図である。

金属製スプリング１６にPCTFE樹脂１７を完
全被覆することにより、高度の耐食性が得られる
ため、耐食性を有するプラスチツクスで製造した
本発明定流量弁に使用することにより、定流量弁
は腐食性流体の輸送にも長期に安定して使用でき
る。

第８図は第１図の定流量弁の構造を有する、口
径２５Ａの定流量弁を使用して、25℃の水を0.5
m³／hrで流し、この定流量弁の上下流間に差圧計
を設置し、その差圧△Ｐを０〜約2.0Kg／cm²まで
変化させて、流体流量Q_vを測定した結果をグラ
フに示したものである。

同図からみてもわかるようにこの定流量弁は作
動差圧△Ｐ≒0.3Kg／cm²付近から約±５％の精度
で一定流量に維持できるなど優れたものであつ
た。

第９図は同様に第１図の定流量弁の構造を有す
る口径５０Ａの定流量弁を使用して25℃の水を８
m³／nrおよび13m³／nrで流し、この定流量弁の上
下流間に差圧計を設置し、その差圧△Ｐを０〜約
6.0Kg／cm²まで変化させて、流体流量Q_vを測定し
た結果をグラフに示したものである。

同図からみてもわかるようにこの定流量弁は作
動差圧△Ｐ≒0.8Kg／cm²付近から両方とも約±５
％の精度で一定流量に維持できるなど優れたもの
であつた。

〔発明の効果〕

本発明の定流量弁は以上説明したように、玉形
弁型弁本体に弁体とこれを弾発するスプリング及
びオリフイスを設けることにより、コンパクトで
安価な定流量弁が得られ、かつ常に設定した一定
流量を維持し、スピンドル操作で容易に流量調整
できる定流量弁が得られる。

また、スピンドルに一体的に閉止用筒状体を設
けた場合には、流体の流れの完全停止と開操作が
確実に行なえ、いわゆる制止弁の機能をも有する
ものとなるので、別に制止弁を設ける必要がない
ものとなる。

また弁体に一体的に筒状体を設けた場合には、
筒状体内部の流体が一種のダンパー作用をするの
で、流体圧力が急激に変動しても弁体が直ちにこ
れに追従せず、また弁体が振動したりすることが
なく常に安定した流量制御を行うことができるも
のとなる。

また弁体に一体的に設けられた筒状体の内部に
通じる貫通孔を弁体上流側端部よりその軸線に平
行に設けかつ該筒状体の側面に貫通孔を設けた場
合には、特にスラリー流体を流した場合、該貫通
孔よりスラリー中の固形物が流れ出るため筒状体
の内部に該固形物が溜ることなく常に正常な作動
をする自己浄化型定流量弁が得られる。

また金属製スプリングにPCTFE樹脂を完全被
覆したスプリングを用いた場合には、PCTFE樹
脂の有する高度な耐食性、低い弾性率および良好
なガスバリア性などの優れた特性が加味されるた
め、耐食性材料から成る本発明の定流量弁に使用
すると腐食性流体の輸送にも長期にわたり安定し
て使用できるものとなる。

また構造が簡単であるため組立てや補修などが
容易でかつ特にプラスチツク材料を用いた場合、
射出成形などによる量産が可能であるので、従来
の定流量弁よりも格段の低価格で製造することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の定流量弁の全体
縦断面図、第２図は同上第２実施例の定流量弁の
要部縦断面図、第３図は同上第３実施例の定流量
弁の要部縦断面図、第４図は同上第４実施例の定
流量弁の要部縦断面図、第５図は同上第５実施例
の定流量弁の要部縦断面図、第６図は同上第６実
施例の定流量弁の要部縦断面図、第７図は
PCTFE樹脂被覆スプリングの縦断面図、第８図
および第９図は流量実験を行なつた結果を示した
グラフである。 １……玉形弁型弁本体、２……隔壁、３……入
口流路、４……出口流路、５……中空室、６……
オリフイス、７……鍔部、８……スピンドル、８
ａ……縮径部、８ｂ……段差部、８ｃ……末端、
９……蓋体、１０……弁体、１０ａ……上流側端
面、１０ｂ……貫通孔、１１……ナツト、１２…
…スプリング、１３……ハンドル、１４……閉止
用筒状体、１４ａ……下端面、１５……筒状体、
１５ａ……貫通孔、１６……金属製スプリング、
１７……PCTFE樹脂。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内部に設けられた隔壁により流路がわん曲さ
   れた入口流路と出口流路とを有しさらに該流路の
   軸線に対し垂直又は斜め方向に設けられた前記両
   流路の間の中空室を有する玉形弁型弁本体、玉形
   弁の弁座部に対応する部分に形成されかつ前記入
   口流路と前記中空室の間に開口したオリフイス、
   該オリフイスの軸線にその軸線を一致するよう進
   退動自在に前記弁本体の蓋体に支持されたスピン
   ドル、該スピンドルの軸線にその軸線を一致させ
   その上流側端面が常に前記オリフイスの上流側に
   位置するよう該スピンドルの下端部に摺動自在に
   嵌合されかつその外径が下流側に向つて縮径され
   た形状を有する弁体、および前記スピンドルに装
   着され前記弁体を前記スピンドルの下端側に向つ
   て付勢しているスプリング、を具備してなること
   を特徴とする定流量弁。 ２ 前記スピンドルに、該スピンドルを下降させ
   た時下端面が前記弁座部に対応する部分に密着し
   流体の流れを閉塞する閉止用筒状体を、一体的に
   設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の定流量弁。 ３ 前記スピンドルおよびスプリングを内包しか
   つ前記スピンドルに摺動自在に嵌合した筒状体
   を、弁体と一体的に設けたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の定流量弁。 ４ 前記弁体に一体的に設けられた筒状体の内部
   に通じる貫通孔を弁体上流側端部よりその軸線に
   平行に設けかつ該筒状体の側面にも貫通孔を設け
   たことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の
   定流量弁。 ５ 前記スプリングとして、金属にポリクロロト
   リフルオロエチレン樹脂を完全被覆してなるスプ
   リングを使用したことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項、第２項、第３項、第４項中のいずれか
   １項に記載の定流量弁。