JPH0566374U - 流量制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 流入口と流出口との間の連通状態に急激な変
化がなく、完全な閉止機能を備えかつ騒音の発生を少な
くする流量制御弁を提供する。 【構成】 流量制御弁（１）は弁室（２１）及び弁室と
連通する二つのポート（２２、２３）が形成された弁本
体（２）と、弁体内に移動可能に設けられた弁体（４）
とを備え、弁体の移動によりポート間で流れる流体の流
量を制御する。ポートの一方（２３）と弁室（２１）と
の間に弁口（２４）が形成されその弁口の弁室側の開口
端の回りに弁座（２５）が形成される。弁座と弁口との
間に該弁口に関して傾斜した円錐面（２６）が形成され
ている。弁体（４）は弁座と係合する弁シート（４３）
と弁口内に入る先端部（４２）とを有する。弁体は弁口
の軸線方向に移動する弁棒（５）に取り付けられて弁棒
により移動され、先端部の縁部が曲率半径Ｒの曲面にな
っていて曲面により先端面に近づくにしたがって外径が
暫時減少する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、例えば、ガス給湯器やファンコイルユニット等に使用してそれらに 備えられた熱交換器内を流れる水等の流量を制御するのに適した流量制御弁に関 する。

【０００２】

【従来の技術】

従来において、図４に示されるように、弁本体ａ内に弁体ｂを回転可能に配設 し、その弁本体ａに軸方向に開口する流入口ｃと、その流入口ｃに直交する流出 口ｄとを形成し、弁体ｂに流入口ｃに通じる軸穴ｅと、軸穴ｅから外周に半径方 向に開口して流出口ｄと連通していて円周方向に沿って面積の変化する開口ｆと を形成し、弁体ｂを弁本体ａに関して相対的に回転させることによって流量を調 節するようにした流量制御弁が知られている。

【０００３】 この従来の制御弁の弁体ｂに形成されている開口ｆは、図５に示されるような 形状（円周方向に沿って展開した場合）になっていて、幅Ｗ₁で円周方向長さＬ₁ の部分ｇと、幅Ｗ₂で円周方向長さＬ₂の部分ｈと、直径Ｄの円形の部分ｉとを有 している。そして、弁体の開口ｆの部分ｉは直径が弁本体ａの流出口ｄの直径と ほぼ同じで互いに重ねられたときぴったりと一致するように構成されている。

【０００４】 このような制御弁において、図６［Ａ］に示されるように、弁本体に形成され た流出口ｄと弁体に形成された開口ｆとが全く重なり合わないとき、制御弁を通 してごく僅かの流体が流れ、弁本体ａに関して弁体ｂを回転させて図６［Ｂ］な いし［Ｅ］に示されるように流出口ｄと開口ｆとの連通面積を変化させることに よって制御弁を通る流量を変化させるようになっている。

【０００５】 上記のような動作時における弁体ｂの弁本体ａに関する回転距離と制御弁の開 口面積（開口ｆと流出口ｄとの連通面積）との関係をグラフで示すと、図７に示 されるようになる。同図において、弁体の回転起点（回転距離Ｓ₀）から弁体が 回転して弁体の開口ｆと流出口ｄとが部分的に互いに開口し始める位置までの回 転距離Ｓ₁の間は、開口面積Ｑは図７のグラフで直線ｍ’で示されるように、弁 体ｂと弁本体ａの弁室内の内径との間の間隙がほぼ制御弁の開口面積Ｑ₁に相当 する。回転距離がＳ₁に達すると今度は開口ｆの幅Ｗ₁の部分ｇの部分が流出口ｄ に開口し始めるので、開口面積はＱ₂に変化する。弁体ｂが更に回転して回転距 離Ｓ₂まで移動する間は、開口面積Ｑは図７のグラフで直線ｎ’で示されるよう に、開口ｆの幅Ｗ₁の部分ｇが流出口ｄと連通して回転距離の増加にしたがって 開口ｆと流出口ｄとの制御弁の開口面積Ｑ₃まで直線的に増加する。回転距離が Ｓ₃に達すると今度は開口ｆの幅Ｗ₂の部分ｈの部分が流出口ｄに開口し始めるの で、開口面積ＱはＱ₄に変化し、そこから回転距離Ｓ₃までの間は開口面積Ｑは、 図７のグラフでｐ’で示されるように、Ｑ₅まで直線的に増加する。更に、距離 Ｓ₃から開口ｆの部分ｉが流出口ｄと完全に重なり合う距離Ｑ₄までの間は制御弁 の開口面積は曲線的に増加する。

【０００６】 しかしながら、上記のような構成を有する従来の制御弁においては、開口ｆの 部分ｇないしｉの接続部分で開口面積がＱ₁からＱ₂に、Ｑ₃からＱ₄に急激に変化 するため、円滑な流量の調節ができない問題がある。また、弁室内径と弁体外径 との差により回転距離がゼロからＳ₁までの間は最小開口面積Ｑ₁が存在するため 、制御弁は閉止機能を有しておらず、制御弁の流入口と流出口との間でわずかに 流体が流れることになる。このため、閉止機能が必要な場合には閉止用の別個の 弁を設けなければならない問題がある。

【０００７】 更に、弁本体の流出口は円筒の側面に開口していて、その全周部は、ほぼ直角 の角部となっているため、このような場所を流体が通過するときキャビテーショ ンの発生により騒音を発生する問題がある。この騒音は、図７にも示されるよう に部分ｇのみが流出口ｄと開口しているときは小さいが、それ以外の部分が流出 口と開口しているときは大きくなる。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

本考案が解決使用とすつ課題は、制御弁において流入口と流出口との間の連通 に急激な変化がなく、完全な閉止機能を備えかつ騒音の発生を少なくすることで ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案は、弁室及び該弁室と連通する二つのポートが形成された弁本体と、該 弁体内に移動可能に設けられた弁体とを備え、該弁体の移動により該ポート間で 流れる流体の流量を制御する流量制御弁において、該ポートの一方と該弁室との 間に弁口を形成して該弁口の該弁室側の開口端の回りに弁座を設け、該弁座と弁 口との間に該弁口に関して傾斜した円錐面を形成し、該弁体には該弁座と係合す る弁シートと該弁口内に入る先端部とを設け、該弁体を該弁口の軸線方向に移動 する弁棒に取り付けて該弁棒により移動可能にし、該先端部の縁部を曲率半径Ｒ の曲面にして該曲面により先端面に近づくにしたがって外径を暫時減少させるよ うに構成されている。

【００１０】

【作用】

上記構成において、弁体の弁シートが弁座に当接しているときは制御弁を流れ る流量はゼロである。駆動装置により弁棒を弁座から離れる方向に移動させると 弁シートが弁座から離れて流体が流れ始める。弁棒を徐々に同じ方向に移動する と制御弁の有効開口面積が徐々に増加し、制御弁を流れる流量も増加する。

【００１１】

【実施例】

以下、図面を参照して本考案の流量制御弁の実施例について説明する。 図１及び図２において、本考案の流量制御弁の一実施例が示されている。この 実施例の流量制御弁１は、弁本体２と、弁本体２内の弁体４と、弁体に接続され た弁棒５と、弁棒５を軸方向に往復移動させる駆動装置７とで構成されている。 弁本体２には、弁室２１と、該弁室２１の側部に開口する入口ポート２２と、弁 室２１の一端（図で下端）と弁口２４を介して通じる出口ポート２３と、弁口２ ４の弁室２１側の開口端において弁室側に環状に突出する弁座２５とが形成され ている。環状の弁座２５の頂点の直径Ｄ₁は弁口２４の内径Ｄ₂より大きくなって いて（図２）、弁口２４と弁座２５との間には弁口の軸線（又は内面）に関して 角度θの円錐面２６が形成されている。弁室２１の開口端には軸方向に貫通する 軸穴３２と弁室内において弁口２４に向かって伸びる小径で円筒形の弁体案内部 ３３とが形成されたカバー３１が嵌合固定されている。なお、カバー３１の上に はシール押さえ３５が配置され、そのシール押さえ３６はカバー３１と共に、弁 本体２に止めねじによって固定される止め板３７によって、弁本体に固定される ようになっている。

【００１２】 弁体４は、カバー３１の弁体案内部３３の外側に軸方向に移動可能に装着され た中空の円筒体４１で形成されていて、その先端部（弁口側の端部）４２は弁口 ２４内に入り得るように外径Ｄ₃が弁口の内径Ｄ₂よりわずかに小さくなっている 。円筒体４１の外周には先端部４２に隣接して環状の弁シート４３が嵌められい る。この弁シート４３はゴム等の弾性部材で形成されていて円筒体４１の外周に 形成された環状の凸部４４によって円筒体４１から外れるのが防止されている。 先端部４２は、図２に詳細に示されるように、端縁４５が曲率半径Ｒの曲面によ り丸味が付けられ、先端面４６に接近するにしたがって外径Ｄ₃が徐々に減少す るようになっている。弁シート４３は下面が弁座２５に当接できるように外径が Ｄ₁より大きくなっている。

【００１３】 カバー３１の軸穴３２内には上下（図１において）に貫通する弁棒５がそのカ バーに関して軸方向（上下方向）に移動可能に挿入されている。弁棒５の下端は 弁体４の先端部４２に形成された穴４７を通して伸びている。弁棒５は弁体の先 端部４２に関して相対的に移動可能になっている。弁棒５の先端にはストッパ部 材５１が取り付けられ、そのストッパ部材先端側に弁体が移動できないようにな っている。弁棒５には更に円筒体４１の内部でばね受け５２が取りつけられてい る。ばね受け５２と弁体４の先端部４２との間には圧縮ばね６が配設されていて 、弁棒に関して弁体をストッパ部材５１側に弾圧している。

【００１４】 弁棒５は、弁本体２の上部に取り付けられた駆動装置７に接続されている。こ の駆動装置は、好ましくは、電動モータ（図示ぜず）により弁棒５を軸方向に位 置を微調整可能に移動する公知の構造のものである。なお、８ａは弁体案内部３ ３と弁体４の円筒部４１との間の隙間からの流体の漏れを防止するシールである 。また、８ｂは弁本体２とカバー３１との間からの流体の漏れを防止するシール であり、８ｃはカバー３１と弁棒５との間からの流体の漏れを防止するＯリング シールである。

【００１５】 上記構成の流量制御弁１において、弁棒５が駆動装置７により図１の左半分に 示されるように最下端位置まで押し下げられているとき、弁体４全体はばね６の 作用により押し下げられ、弁シート４３の下面が弁座２５に当接した状態になっ ている。このとき流量制御弁１は閉弁状態になっており、流量制御弁を通して流 体が流れることはない。

【００１６】 駆動装置７により弁棒５を徐々に上昇させると、まずストッパ部材が弁体４の 先端部４２に当接して弁体全体を持ち上げ弁シート４３が弁座２５から離れる。 したがって、入口ポート２２から弁室２１に流入した流体は、弁座と弁シートと の間の隙間及び弁口２４と弁体４の先端部４２との間の隙間を通して出口ポート ２３に向かって流れ始める。そして弁棒が上昇すると弁座２５と弁シート４３と の間隔は増加して行き、制御弁の開口面積Ｑは、図３のグラフので示されるよう に、閉弁状態時のＱ_a0からＱ_a1（このとき弁体の移動量はＳ_a1）まで直線的に増 加する。

【００１７】 弁棒５が更に上昇されて弁体４が上昇されると、弁座２５と弁シート４３との 間隔は大きくなるが弁体４の移動距離がＳ_a2に達するまでは制御弁の開口面積Ｑ は、先端部４２の円筒状の部分が弁口２４の円筒状の内面と向かい合っているた め、先端部４２と弁口２４との間の隙間により制限され、図３のｎで示されるよ うに一定となる。弁体４が更に弁棒５によって引き上げられると、弁体の先端部 ４２の丸味をつけた縁部４５が弁本体２の円錐面２６の位置に来る。すると開口 面積Ｑも、弁体４の移動距離がＳ_a3になるまで図３のグラフで曲線ｏで示される ように増加しＱ_a2になる。弁体４が弁本体２に関して図２に示される位置にある とき、円錐面４５の端の点Ａと先端部４２の縁部上の点Ｃとの間隔である。

【００１８】 弁体４の上昇距離がＳ_a3を越えると、制御弁の開口面積Ｑは、縁部上の点Ｃと 円錐面２６との間の間隔で決定され、移動距離がＳ_A4に達するまで図２のグラフ の線ｐでしめされるように、増加しＱ_a3になる。移動距離がＳ_a4のとき弁座２５ の曲率半径ｒの中心Ｏ₂と、中心Ｏ₂から円錐面２６に降ろした垂線と円錐面との 交点Ｄと、先端部４２の縁部４５上の点Ｃと、縁部の曲率半径Ｒの中心Ｏ₁とは 一直線上にある。弁棒５により弁体４を更に上昇させると制御弁の開口面積Ｑは 図２のグラフで曲線ｑで示されるように増加する。

【００１９】 次に駆動装置７により弁棒５を押し下げると、上記とは逆の関係で開口面積Ｑ が変化する。

【００２０】

【発明の効果】

本考案によれば次のような効果を奏することが可能である。 （１）制御弁の開口面積は弁体の先端部の縮径部と弁本体の弁口と弁体の先端 部との間隔、円錐面と先端部の縁部との間隔、弁座と弁シートとの間隔等によっ て規制されるが、弁座と弁口との間に円錐面を設けかつ弁体の先端部の縁部を丸 味を付けて外径を徐々に変化させたので、開口面積も急激に変化せず円滑な流量 調節ができる。 （２）弁シートを弁座に当接させることによって閉弁させるので完全な閉鎖が 可能であり、一つの弁で流量制御機能と閉止機能を兼ねることが可能である。 （３）上記（１）と同じ理由によりキャビテーションの発生が抑えられ低騒音 で流量調節ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の流量制御弁の一実施例の断面図であ
る。

【図２】図１の流量制御弁の一部分の拡大断面図であ
る。

【図３】図１の流量制御弁の弁体の移動距離と開口面積
との関係を示す図である。

【図４】従来の流量制御弁の一例の断面図である。

【図５】図４の流量制御弁の弁体の開口部の形状を示す
展開図である。

【図６】図４の流量制御弁の動作状態の変化を示す図で
ある。

【図７】図４の流量制御弁の弁体の移動距離と開口面積
との関係を示す図である。

【符号の説明】

１ 流量制御弁 ２ 弁本体 ２１ 弁室 ２２、２３ ポー
ト ２４ 弁口 ２５ 弁座 ２６ 円錐面 ４ 弁体 ４２ 先端部 ４３ 弁シート ５ 弁棒 ７ 駆動装置

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁室及び該弁室と連通する二つのポート
   が形成された弁本体と、該弁体内に移動可能に設けられ
   た弁体とを備え、該弁体の移動により該ポート間で流れ
   る流体の流量を制御する流量制御弁において、該ポート
   の一方と該弁室との間に弁口を形成して該弁口の該弁室
   側の開口端の回りに弁座を設け、該弁座と弁口との間に
   該弁口に関して傾斜した円錐面を形成し、該弁体には該
   弁座と係合する弁シートと該弁口内に入る先端部とを設
   け、該弁体を該弁口の軸線方向に移動する弁棒に取り付
   けて該弁棒により移動可能にし、該先端部の縁部を曲率
   半径Ｒの曲面にして該曲面により先端面に近づくにした
   がって外径を暫時減少させたことを特徴とする流量制御
   弁。