JPH0666389A - 調節弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 軸受の肉厚を可及的小ならしめ、弁軸のガタ
つきを防止し衝撃雑音の発生を防止する。また、比較的
高い圧力条件下においてもキャビテーションの発生を防
止し、共鳴音的騒音の発生を防止する。 【構成】 上蓋７の弁軸挿通孔９に軸受嵌合孔２０をこ
れと同軸に形成し、この軸受嵌合孔２０に薄肉形成され
軸受面が潤滑性樹脂２７によって被覆された軸受１１を
圧入嵌合する。弁軸挿通孔９の上端および下端開口部側
にそれぞれ内径が前記軸受嵌合孔２０の穴径より大きい
筒状のシール部材収納部２１，２２を一体に突設し、各
シール部材収納部２１，２２にＯリング１２ａ，１２ｂ
をそれぞれ嵌着すると共にこれらＯリングの抜けを防止
する座金２３ａ，２３ｂを嵌合し、各シール部材収納部
２１，２２の開口部をかしめて前記座金を固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種制御流体の流量制
御を行なう調節弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】水などの流体の流量を特定の流量特性、
例えばイコールパーセンテージ特性の条件で比例制御す
るこの種の調節弁においては、弁に流入し、絞り作用を
受け、弁から流出していく流体の弁前後の圧力条件と弁
開度によっては異常騒音を発生する。これは弁プラグと
シートリング間の開口面積を弁開度にしたがって微妙に
変化させ圧力損失を可変とすると、流体エネルギ変化の
大きい複雑難解な流体挙動を生じ、絞り通路部材を構成
する部材との間に振動が生じることに起因する。すなわ
ち、流体が弁プラグとシートリングとで形成されている
狭い開口部を通過し、広い二次側（下流側）流路へ解放
されるときには、圧力、温度条件等によっては急激な圧
力低下を生じ、それに伴いキャビテーションを起こし、
その結果弁プラグ等の部材に微小振幅の振動を与えた
り、部材表面で流体泡が破壊することにより比較的周波
数の高い共鳴音的な異常騒音を発する。また、流体の挙
動によって弁軸が振動すると、比較的周波数の低い騒音
を発する。すなわち、弁プラグとシートリングの中心軸
線は厳密には一致せず、これら両部材で形成される狭い
開口部が不均一に形成されてしまうため、開口部を通過
する流体の速度に周方向の位置によって違いがあり、そ
の結果として弁プラグ近くの静圧が周方向の各部におい
て異なった値となる。この静圧の値の差によって弁プラ
グには横方向の力が加わる。この横方向の力は静的な一
定の力ではなく、弁プラグが横方向に変位することに伴
ってシートリングとの間の周方向における開口面積が変
化することで力の大きさが変化し、弁軸の摺動支持状態
によっては連続的な振動を生じる。そして、弁軸および
弁プラグが振動すると、これらが弁軸挿通孔やシートリ
ングに当接して比較的周波数の低い衝撃雑音を発する。

【０００３】このような異常騒音は流体条件と深く係わ
りがあり、主として弁入口圧力、弁出口圧力あるいは両
者の差である弁差圧に左右される。概して、弁差圧の低
下、すなわち流量を下げることでキャビテーションの発
生を抑制することができ、異常騒音の発生を防止するこ
とができることは広く知られている。また、弁軸の振動
については軸受により弁軸を軸支することである程度規
制防止することができる。

【０００４】図４は軸受により弁軸の振動を防止するよ
うにした比例制御調節弁の従来例を示すもので、これを
概略説明すると、１は弁本体で、この弁本体１は内部中
央が仕切壁２によって上流側流路３と下流側流路４に仕
切られており、また仕切壁２の中央にはこれら両通路を
連通させる通孔５が形成され、さらにこの通孔５にはシ
ートリング６が螺合固定されている。７は弁本体１の上
面開口部１ａを水密に閉塞する上蓋、８は弁軸で、この
弁軸８は上蓋７の中心に形成された弁軸挿通孔９を摺動
自在に貫通して上端が上蓋７の上方に突出し、上蓋７上
に設置された従来周知の弁駆動装置（図示せず）によっ
て上下動されるように構成されている。弁軸８の下端に
は弁プラグ１０が一体的に設けられており、この弁プラ
グ１０はシートリング６の中心孔を貫通し、外周面にシ
ートリング６の下面側に形成された弁座６ａに下方から
着座する着座部１０ａを備えている。前記上蓋７の弁軸
挿通孔９の下端側にはこれより穴径の大きな軸受嵌合孔
１３が同軸線上に形成されており、この軸受嵌合孔１３
には弁軸８を摺動自在に軸支し、弁軸８の振動を防止す
る金属または樹脂製の軸受１１と、弁軸挿通孔９を気密
に封止し制御流体の漏洩を防止するシール部材としての
２つのＯリング１２ａ，１２ｂが配設されている。な
お、１４は弁軸８を弁閉止方向に付勢するばね、１５は
下蓋である。

【０００５】このような構造において、図４は調節弁の
全閉状態を示す。この時、弁プラグ１０の着座部１０ａ
はシートリング６の弁座６ａに着座し、シートリング６
の中心孔を閉塞している。この状態より弁駆動装置の駆
動によって弁軸８をばね１４に抗して下方に作動させる
と、着座部１０ａが弁座６ａから離間して弁を開く。し
たがって、制御流体は上流側流路３からシートリング６
と弁プラグ１０との間の狭い開口部を通って下流側流路
４に流入し、開口面積が変化することで流量が制御され
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の調節弁
においては、グランドシール部の構造として、上蓋７の
下面中央に弁軸挿通孔９と同軸線上に軸受嵌合孔１３を
形成し、この嵌合孔１３にＯリング１２ａを嵌挿した後
軸受１１を圧入固定し、さらにＯリング１２ｂを嵌着し
て樹脂製リング１６とプレート１７でＯリング１２ｂの
脱落を防止する構成を採っていた。しかしながら、この
ようなグランドシール部の構成においては、軸受嵌合孔
１３が全長にわたって同径に形成されていて内周面に軸
受１１の圧入量を規定する段差部がないため、軸受１１
を軸受嵌合孔１３に圧入する際、Ｏリング１２ａを圧縮
しない（圧縮すると弁軸の動きが悪くなる）ように圧入
することが難しく、治具等を使用する必要があった。

【０００７】そこで、このような問題を解決する方法と
して、例えば図５に示すように軸受嵌合孔１３を内奥部
が小径で開口部側が大径の異径孔とし、段差部１８で軸
受１１の圧入量を規制することも考えられるが、その場
合は軸受１１の肉厚が大きくなり、軸受機能を低下させ
るため好ましくない。すなわち、軸受１１の肉厚が大き
くなると熱膨張により弁軸８との間の微小な隙間が大き
くなるため、軸受としての本来の機能を十分に発揮でき
ず、また軸受機能を果たさなければ弁軸８が上記した通
り流体挙動により横方向に変位して振動し、結果として
衝撃雑音が発生する。

【０００８】また、上記の構造においては、流体がシー
トリング６と弁プラグ１０との間の狭い開口部を通って
広い下流側流路４に流入する際、圧力が急激に低下する
ため比較的高い圧力条件下で使用する場合はキャビテー
ションが発生し易く、高い周波数の共鳴音的騒音が発生
するという問題もあった。

【０００９】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、軸受の肉厚を可及的小さくし、弁軸の変位を防止
することにより衝撃雑音の発生を防止し、また比較的高
い圧力条件下で使用する場合においてもキャビテーショ
ンの発生が少なく共鳴音的騒音の発生を防止し得るよう
にした調節弁を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
第１の本発明は、弁本体内に設けられ上流側流路と下流
側流路を仕切る仕切壁に配設されたシートリングと、弁
プラグを一体的に有する弁軸と、この弁軸が摺動自在に
貫通する弁軸挿通孔とこれと同軸線上に形成された軸受
嵌合孔とを有して前記弁本体の上端開口部を閉塞する上
蓋と、この上蓋内に配設され前記弁軸を摺動自在に軸支
する軸受および前記弁軸挿通孔をシールするシール部材
とを具備してなり、前記軸受は少なくとも軸受面が潤滑
性樹脂によって被覆されるか全体が潤滑性樹脂で形成さ
れて前記軸受嵌合孔に圧入嵌合され、前記弁軸挿通孔の
上端および下端開口部側にそれぞれ内径が前記軸受嵌合
孔の穴径より大きい筒状のシール部材収納部を一体に突
設し、各シール部材収納部に前記シール部材とこのシー
ル部材の抜けを防止するリングを嵌合配置し、かつ各シ
ール部材収納部の開口部をかしめて前記リングを固定し
たものである。また、第２の発明は、上記第１の発明に
おいて、シートリングの流体通過剥離周縁部を階段状に
形成したものである。

【００１１】

【作用】第１の発明において、軸受嵌合孔は穴径がシー
ル部材収納部の内径より小さく設定されており、軸受の
肉厚を相対的に薄く形成できるから樹脂材のみで形成し
た軸受を用いたときに熱膨張が小さくなる。また、第２
の発明において、シートリングの流体通過剥離周縁部は
階段状に形成されることにより、流体圧力が段階的に低
下し、キャビテーションの発生を防止する。

【００１２】

【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。図１は本発明に係る調節弁の一実施例
を示す断面図、図２は上蓋の断面図、図３はシートリン
グの半断面図である。なお、図中図４および図５と同一
構成部材のものに対しては同一符号をもって示し、その
説明を省略する。これらの図において、本実施例は弁プ
ラグ１０の下向き作動により弁閉状態となり、上向き作
動により弁開状態となる調節弁に適用した場合を示す。
弁本体１の上面開口部１ａを水密に閉塞する上蓋７は、
有底円筒状に形成され、その底板部７Ａの中央には弁軸
８が貫通する弁軸挿通孔９と、軸受１１が上方から圧入
嵌合される軸受嵌合孔２０が同心状に形成されている。
軸受嵌合孔２０の穴径は軸受挿通孔９のそれより若干大
きく設定されている。軸受１１は、肉厚を１ｍｍ以下に
薄くした潤滑性のよい樹脂材（例えばフッ素樹脂）で形
成されている。

【００１３】前記上蓋７の底板部７Ａの上下面中央部に
は、内径が前記軸受嵌合孔２０の穴径より大きい筒状の
シール部材収納部２１，２２がそれぞれ一体に突設され
ており、これらのシール部材収納部２１，２２内にグラ
ンドシール部を構成するＯリング１２ａ，１２ｂとこれ
らＯリングの抜けを防止する座金（リング）２３ａ，２
３ｂがそれぞれ嵌着されている。そして、シール部材収
納部２１，２２の開口部は、端縁を内側へかしめられる
ことにより座金２３ａ，２３ｂを固定している。

【００１４】シートリング６は円筒状に形成されること
により中心孔２４を有し、外周面には弁本体１の仕切壁
２に形成された通孔５に螺合する雄螺子部２５が形成さ
れている。また、シートリング６は流体通過剥離周縁
部、すなわち中心孔２４の下流側開口部の周縁が階段状
に形成されることにより、環状突起部２６を一体に備え
ている。

【００１５】なお、第１図において２８はソフトシー
ト、２９はバックアップリング、３０はばね受けカップ
である。

【００１６】このような構成からなる調節弁において、
図１は調節弁の９０％開いた状態を示す。この時、弁プ
ラグ１０は上限直前の位置に停止し、シートリング６の
上方に離間して位置している。この状態において、弁軸
８をばね１４に抗して下降させると、弁プラグ１０もこ
れと一体に下降してシートリング６との間の開口面積を
徐々に減少させ、下限位置まで下降するとソフトシート
２８がシートリング６の上面の環状突起部２６に圧接さ
れてシートリング６の中心孔２４を完全に閉塞し、調節
弁を全閉状態にする。

【００１７】ここで、本発明においては、上蓋７の底板
部７Ａに弁軸挿通孔９と軸受嵌合孔２０を同軸に形成し
てこの軸受嵌合孔２０に軸受１１を圧入嵌合すると共
に、底板部７Ａの上面および下面側にそれぞれ内径が前
記軸受嵌合孔２０の穴径より大きい筒状のシール部材収
納部２１，２２を一体に突設し、各シール部材収納部２
１，２２内にＯリング１２ａ，１２ｂを嵌着配置して構
成したので、軸受１１の肉厚をＯリング１２ａの線径と
は無関係に十分小さくすることができる。また、肉厚を
小さくすることができれば、熱膨張により弁軸８との間
の隙間が大きく開くことがなく、軸受としての本来の機
能を十分に発揮することができ、流体挙動による弁軸８
の横方向の振動を確実に防止することができる。

【００１８】また、シートリング６の流体通過剥離周縁
部を、環状突起部２６の突設により階段状に形成してお
くと、この環状突起部２６の内径２６ａと弁プラグ１０
との間の空間はシートリング６の内径２４と弁プラグ１
０との間の開口部より広く、弁が半開近くの位置にある
とき、図１の如く上流側流路３の流体は前記内径２４の
上端縁と弁プラグ１０との間の開口部で絞られた後、一
旦は広がりのある流路へ解放されてから再びの内径２６
ａと弁プラグ１０の上方部で形成される開口部で絞られ
てから（下流側流路４に流入する際）下流側流路４に流
入する際、徐々にエネルギを失いながら流入する。

【００１９】なお、上記実施例は軸受１１を樹脂材一体
形の場合について説明したが、本発明はこれに限らず軸
受全体を金属製の円筒内周面に潤滑性のよい樹脂材をコ
ーティングしたものであってもよい。また、本実施例は
下向き作動により弁閉状態となる調節弁に適用した場合
につて説明したが、上向き作動により弁閉状態になる調
節弁にも実施し得る。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る調節弁
によれば、弁軸を摺動自在に軸支する軸受の肉厚を薄く
することができるため、熱膨張による影響を受けること
が少なく、軸受本来の機能を十分に果たすことができ、
流体挙動に伴う弁軸の振動を確実に防止することができ
る。したがって、弁軸が軸受挿通部の金属面に直接に当
たることがなく、また中間開度の大流量時に弁プラグが
シートリングに当たったりすることがなく、衝撃雑音の
発生を防止することができる。また、本発明はシートリ
ングの流体通過剥離周縁部を階段状に形成しているの
で、流体圧力を段階的に低下させることができる。その
結果、比較的高い圧力条件で使用する場合においてもキ
ャビテーションの発生が少なく、周波数の高い共鳴音的
異常騒音の発生を防止することができ、静粛な調節弁を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る調節弁の一実施例を示す断面図で
ある。

【図２】上蓋の断面図である。

【図３】シートリングの半断面図である。

【図４】調節弁の従来例を示す断面図である。

【図５】軸受嵌合孔を異径孔にした場合の上蓋の要部断
面図である。

【符号の説明】

１ 弁本体 ２ 仕切壁 ３ 上流側流路 ４ 下流側流路 ６ シートリング ７ 上蓋 ８ 弁軸 ９ 弁軸挿通孔 １０ 弁プラグ １１ 軸受 １２ａ，１２ｂ Ｏリング ２０ 軸受嵌合孔 ２１，２２ シール部材収納部 ２６ 環状突起部 ２７ 潤滑性樹脂

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁本体内に設けられ上流側流路と下流側
   流路を仕切る仕切壁に配設されたシートリングと、弁プ
   ラグを一体的に有する弁軸と、この弁軸が摺動自在に貫
   通する弁軸挿通孔とこれと同軸線上に形成された軸受嵌
   合孔とを有して前記弁本体の上端開口部を閉塞する上蓋
   と、この上蓋内に配設され前記弁軸を摺動自在に軸支す
   る軸受および前記弁軸挿通孔をシールするシール部材と
   を具備してなり、 前記軸受は少なくとも軸受面が潤滑性樹脂によって被覆
   されるか全体が潤滑性樹脂で形成されて前記軸受嵌合孔
   に圧入嵌合され、前記弁軸挿通孔の上端および下端開口
   部側にそれぞれ内径が前記軸受嵌合孔の穴径より大きい
   筒状のシール部材収納部を一体に突設し、各シール部材
   収納部に前記シール部材とこのシール部材の抜けを防止
   するリングを嵌合配置し、かつ各シール部材収納部の開
   口部をかしめて前記リングを固定したことを特徴とする
   調節弁。
2. 【請求項２】 請求項１記載の調節弁において、シート
   リングの流体通過剥離周縁部を階段状に形成したことを
   特徴とする調節弁。