JPH0683946U - ニードルバルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 全開時での流量低下を防止するニードルバル
ブを提供する。 【構成】 ニードル１は円柱部３とニードル部４とで形
成する。ニードル部４は、バルブシート２の流通孔５に
出没自在に挿通されて流通孔５内に流路を形成する。流
通孔５には、環状の段部で形成されて円柱部３と当接す
るシール部６を設ける。流通孔５の流入口にテーパ部７
を設ける。これにより、流入口から流入した流体は、テ
ーパ部７に沿って流通孔５を流通するので、その流通が
シール部６の内周端縁部で阻害されない。よって、全開
時に縮流が生じても、流通孔内での主流の断面積が確保
されて、流量が低下することはない。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案はニードルバルブに関し、例えば、自動車等のエンジンに気体燃料を 供給する部位に使用されて、その気体の流量を制御するニードルバルブに関する ものである。

【０００２】

【従来の技術およびその問題点】

従来、この種のものとして、図３に示すようなニードルバルブが知られている 。 すなわち、図３に示してあるニードルバルブは、流通孔２５を有するバルブシ ート２２と、流通孔２５に出没自在に挿通されて、当該流通孔２５を開閉するニ ードル２１とで構成されているものである。このとき、ニードル２１は円柱部２ ３とニードル部２４とで形成され、また、バルブシート２２は、その端面に、ニ ードル２１の円柱部２３が着座可能なシール部２６を有している。

【０００３】 図３において、弁体であるニードル２１は円柱部２３を有していて、この円柱 部２３の一方の端面に、当該円柱部２３と軸線を一致させた略錐状のニードル部 ２４が一体に形成される。このとき、ニードル部２４の根元部は円柱部２３より も小径に形成されていて、これにより、円柱部２３のニードル部２４側の端面に 、バルブシート２２と接離可能な環状の当接面ａが現れるようにしてある。

【０００４】 弁座であるバルブシート２２は、シール性の良好な材質で盤状をなすように形 成されているもので、このバルブシート２２に、ニードル２１のニードル部２４ を挿通可能な大きさで内部を貫通する流通孔２５が形成される。そして、このバ ルブシート２２は、流通孔２５によって、一方の端面に流入口が、また他方の端 面に流出口がそれぞれ開口していて、これにより、バルブシート２２の一方側か ら他方側への流体の流通を可能としている。

【０００５】 また、バルブシート２２は、その流通孔２５の流入口周縁部に環状のシール部 ２６を有していて、このシール部２６に、ニードル２１の円柱部２３に形成され た当接面ａが接離可能となっている。このとき、ニードル２１は、そのニードル 部２４がバルブシート２２の流通孔２５の流入口から出没自在となっていて、こ のニードル部２４と流通孔２５との対向面間に流路を形成するようにしてある。

【０００６】 そして、このバルブシート２２は、流体の流通路２９を有するボディ２８に取 り付けられる。このとき、バルブシート２２は、その流通孔２５をボディ２８の 流通路２９に一致させた状態で配設する。

【０００７】 このニードルバルブは、上記のように構成したことにより、ニードル２１のリ フト量を操作することで、バルブシート２２の流通孔２５の開度が調整され、こ れにより、流体の流量を制御することができるようになっている。

【０００８】 まず、常態にあっては、ニードル２１の円柱部２３の当接面ａがバルブシート ２２のシール部２６に当接して流通孔２５が閉じた状態（閉弁状態）となってい て、流体の流通が阻止されている。

【０００９】 この状態からニードル２１をリフト操作すると、ニードル２１の円柱部２３の 当接面ａがバルブシート２２のシール部２６から離間して流通孔２５を開くよう になる（開弁状態）。すると、ニードル２１の当接面ａとバルブシート２２のシ ール部２６との対向面間と、ニードル部２４と流通孔２５との対向面間とに、連 続した流路が形成されることとなるため、流体は、流通孔２５の流入口から流入 して、流出口を介してボディ２８の流通路２９に流出するようになっている。そ して、このニードル２１のリフト量に応じて、ニードル２１とバルブシート２２ との間に形成される流路の開度が調整され、ニードル２１のリフト量を大きくし たときには流量が増大し、またリフト量を小さくしたときには流量が減少するよ うになっている。

【００１０】 しかしながら、このような従来のニードルバルブにあっては、全開時の流量が 減少してしまうことがあった。

【００１１】 すなわち、バルブシート２２の流通孔２５はその流入口の周端縁部が角張って いるために、流通孔２５を全開にした場合には、流入口の周端縁部が流体の流通 抵抗となるばかりでなく、流通孔２５内での主流の断面積Ｓ2 が小さくなってし まう。

【００１２】 一般に、自動車等のエンジンにおいて、気体燃料を供給する際に上記のニード ルバルブが使用される場合には、その流量特性は図４に示すようなものであるこ とが望ましい。すなわち、ニードル２１のリフト量が小さいとき（アクセルの開 き始め）には、そのリフト量の増加に伴う燃料の流量増加が緩やかであり、また 、リフト量が所定量より大きくなると、それ以降はリフト量の増加に伴って流量 も大きく増加するようにしている。

【００１３】 ここで、ニードル２１のリフト量が小さいときに、急激な流量変化を抑えるよ うにするためには、バルブシート２２の流入口の周端縁部を角張らせなければな らない。つまり、バルブシート２２の流通孔２５にニードル２１のニードル部２ ４を挿通することで、流通孔２５とニードル部２４との対向面間に形成される流 路の断面積が、ニードル２１のリフトで大きく変化しないようにしてある。これ により、ニードル２１のリフト量が増加しても、流通孔２５の開度があまり大き くならないようにしてある。このとき、バルブシート２２のシール部２６は、ニ ードル２１の円柱部２３の当接面ａに当接可能とすることが重要であり、これに より、ニードル２１のリフト量が小さいときには、シール部６と円柱部３当接面 ａとの対向面間に形成された流路が大きくなっても、流量変化を小さく抑えるよ うに制御をするようにしてある。

【００１４】 しかしながら、このように流通孔２５の流入口の周端縁部が角張っていると、 流通孔２５を全開にした場合に、流入口から流入した流体は、流通孔２５の内部 で縮流となって、主流の断面積Ｓ2 が流通孔２５の断面積に対して大きく減少し てしまう。

【００１５】 すなわち、流通孔２５の全開時においては、図３に示すように、バルブシート ２２の流入口から流入した流体は、流通孔２５の内部で２層に分かれてしまう。 つまり、流通孔２５の内壁近傍の部位では流体の流速が遅くなる（図中の斜線部 分）ので、流通孔２５に流入した流体は、主流が流通孔２５の中心部を流通する ようになる。このとき、上記従来例のものにあっては、流体の流入が流入口の周 端縁部で阻害されるために、流速の遅い部分が大きくなり易く、したがって、流 通孔２５内での主流が小さくなり、流量が減少してしまうことがあった。 この結果、図２のＢに示すように、ニードル２１の最大リフト時に、流量の増 加が頭打ちとなって、却って所定の流量が得られないことがあった。

【００１６】 この考案は上記の問題点を解消し、流通孔を全開にしたときに流量が減少しな いようにしたニードルバルブを提供することを目的とする。

【００１７】

【問題点を解決するための手段】

この考案は上記の問題点を解決するために、流体の流通孔を有するバルブシー トと、前記流通孔の流入口側に接離して当該流通孔を開閉するニードルとを具え たニードルバルブであって、前記バルブシートの流通孔は、その流入口側がテー パ部に形成されているという構成を有しているものである。

【００１８】

【作用】

この考案は上記の手段を採用したことにより、ニードルをリフト操作すること で、そのリフト量に応じて流通孔の開度が調節され、これにより流量調整がなさ れるようになっている。

【００１９】 そして、この考案にあっては、流通孔の全開時に流量が低下しないようになっ ている。 すなわち、流通孔の流入口側にテーパ部を設けたことにより、流入口から流入 した流体は、テーパ部に沿ってスムーズに流通孔を流通するようになるので、流 通孔内で縮流が生じても、その主流の断面積を大きく確保することができる。し たがって、特に流通孔を全開にしたときでも、流量の低下を防止し、所定の流量 を確保することができることとなる。

【００２０】

【実施例】

以下、図面に示すこの考案の実施例を説明する。 図１は、この考案によるニードルバルブの一実施例を示す図である。 すなわち、図１に示してあるニードルバルブは、流通孔５を有するバルブシー ト２と、流通孔５を開閉するニードル１とで構成されているものである。このと き、ニードル１は円柱部３とニードル部４とで形成される。また、バルブシート ２は、流通孔５に設けられて、ニードル１の円柱部３が着座可能な環状の段部で 形成されたシール部６と、このシール部６よりも流入口側の流通孔５の部位に形 成されるテーパ部７とを有している。

【００２１】 図１において、弁体であるニードル１は円柱部３を有していて、この円柱部３ の一方の端面に、当該円柱部３と軸線を一致させた略錐状のニードル部４が一体 に形成される。このとき、ニードル部４の根元部は円柱部３よりも小径に形成さ れていて、これにより、円柱部３のニードル部４側の端面に、バルブシート２と 接離可能な環状の当接面ａが現れるようにしてある。

【００２２】 弁座であるバルブシート２は、シール性の良好な材質で盤状をなすように形成 されているもので、このバルブシート２に、ニードル１のニードル部４を挿通可 能な大きさで内部を貫通する流通孔５が形成される。そして、このバルブシート ２は、流通孔５によって、一方の端面に流入口が、また他方の端面に流出口がそ れぞれ開口していて、これにより、バルブシート２の一方側から他方側への流体 の流通を可能としている。

【００２３】 また、バルブシート２は、その流通孔５の内壁には環状の段部で形成されたシ ール部６を有していて、このシール部６に、ニードル１の円柱部３に形成された 当接面ａが接離可能となっている。そして、流通孔５に、ニードル１のニードル 部４が挿通される。このとき、ニードル１は、そのニードル部４の先端部がバル ブシート２の流入口側の端面Ｆよりも突出（図中では上動）しない範囲内で、当 該ニードル部４が流通孔５の流入口から出没自在となっていて、このニードル部 ４と流通孔５との対向面間に流路を形成するようにしてある。

【００２４】 そして、このバルブシート２の流入口にはテーパ部７を設ける。このとき、テ ーパ部７は、流通孔５のシール部６から流入口の開口部に至る部位に、流入口側 へ向かって漸次拡径するようにしてある。

【００２５】 そして、このバルブシート２は、流体の流通路９を有するボディ８に取り付け られる。このとき、バルブシート２は、その流通孔５をボディ８の流通路９に一 致させた状態で配設する。

【００２６】 次に、上記のものの作用を説明する。 このニードルバルブは、上記のように構成したことにより、ニードル１のリフ ト量を操作することで、バルブシート２の流通孔５の開度が調整され、これによ り、流体の流量を制御することができるようになっている。

【００２７】 まず、常態にあっては、ニードル１の円柱部２３の当接面ａがバルブシート２ のシール部６に当接して流通孔５が閉じた状態（閉弁状態）となっていて、流体 の流通が阻止されている。

【００２８】 この状態からニードル１をリフト操作すると、ニードル１の円柱部３の当接面 ａがバルブシート２のシール部６から離間して流通孔５を開くようになる（開弁 状態）。すると、ニードル１の当接面ａとバルブシート２のシール部６との対向 面間と、ニードル部４と流通孔５との対向面間とに、連続した流路が形成される こととなるため、流体は、流通孔５の流入口から流入して、流出口を介してボデ ィ８の流通路９に流出するようになっている。そして、このニードル１のリフト 量に応じて、ニードル１とバルブシート２との間に形成される流路の開度が調整 され、ニードル１のリフト量を大きくしたときには流量が増大し、またリフト量 を小さくしたときには流量が減少するようになっている。

【００２９】 そして、上記のニードルバルブにあっては、図２に示すような流量特性を有す る。すなわち、ニードル１のリフト量が小さいときには、そのリフト量の増加に 伴う流量増加が緩やかであり、また、リフト量が所定量より大きくなると、それ 以降はリフト量の増加に伴って流量も大きく増加するようになっている。ここで 、自動車等のエンジンにおいて、気体燃料を供給する際に上記のニードルバルブ が使用されると、ニードル１のリフト量が小さいとき（アクセルの開き始め）に 、急激な燃料の流量変化を抑えることができるようになっている。（なお、図２ に示す流量特性は、元圧（上流側の圧力）を４９０ｋＰａ（５ｋｇｆ／ｃｍ2 ） としたときのものである。）

【００３０】 つまり、バルブシート２の流通孔５にニードル１のニードル部４を挿通するこ とで、流通孔５とニードル部４との対向面間に形成される流路の断面積が、ニー ドル１のリフトで大きく変化しないようにしてある。これにより、ニードル１の リフト量が増加しても、流通孔５の開度があまり大きくならないようにしてある 。このとき、バルブシート２のシール部６を段部で形成してその内周端縁部を角 張らせることで、シール部６をニードル１の円柱部３の当接面ａに当接可能とし 、これにより、ニードル１のリフト量が小さいときには、シール部６と円柱部３ との対向面間に形成された流路が大きくなっても流量の変化を小さく抑えるよう に制御するようにしてある。

【００３１】 そして、上記のニードルバルブにあっては、全開時の流量を確保することがで きるようになっている。

【００３２】 すなわち、バルブシート２の流通孔５の流入口にテーパ部７を設けたので、流 通孔５を全開にした場合でも、流体は、流入口のテーパ部７からスムーズに流入 して流通抵抗が減少するようになっている。

【００３３】 つまり、従来では、バルブシート２２の流通孔２５の流入口側の周端縁部が角 張っていたために、流通孔２５を全開にした場合には、流入口の周端縁部が流体 の流通抵抗となっていた。上記のニードルバルブにあっては、流通孔５において 、シール部６よりも流入口側にテーパ部７を形成したことにより、流入口に流入 した流体は、テーパ部７の内面に沿って流通孔５を流通することで、シール部６ よりも流出口側の部位に進入する際でも、シール部６の内周端縁部が流体の流通 をあまり阻害しないようになっている。

【００３４】 また、これに伴って、シール部６よりも流出口側へ進入した流体が、シール部 ６の内周端縁部の角の存在によって、流通孔５の内壁近傍で流速の遅い部分が生 じて所謂縮流が生じても、流速の遅い部分の範囲は従来のものよりも小さくなる （図中の斜線部分）ので、流通孔５内での流体の主流の断面積Ｓ1 を確保するこ とができることとなる。

【００３５】 したがって、流通孔５を全開にした場合でも、流入口から流入した流体は、流 通孔５内での主流の断面積Ｓ1 を大きく確保できるので、流量が低下しないよう になっている。 この結果、図２のＡに示すように、ニードル１の最大リフト時には、流量の低 下を防止し、流通孔５の開度に応じた流量を確保することができるようになって いる。

【００３６】 なお、上記実施例においては、ニードル１のリフト量が小さいときに大きな流 量変化を抑えるために、シートバルブ２の流通孔５に、環状の段部で形成したシ ール部６を形成したものを示したが、本考案は上記実施例のものに限定されるも のではない。すなわち、シートバルブ２の内部を貫通する流通孔５の流入口側に テーパ部７を設けたものであれば、シール部６は無くても良く、その場合、ニー ドル１も、流通孔５を開閉するものであれば、上記実施例の形状に限定されない ものである。

【００３７】

【考案の効果】

以上のようにこの考案によれば、バルブシートの流通孔の流入口側にテーパ部 を設けたことにより、流入口から流入した流体は、テーパ部でスムーズに案内さ れながら流通孔を流通することとなる。したがって、流通孔内で所謂縮流が生じ ても、主流の断面積を確保することができることとなるので、特に、流通孔を全 開にした場合での流量の低下を防止し、所定の流量を確保することができる。こ れにより、性能向上を図ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案によるニードルバルブの一実施例を示
す図である。

【図２】本考案による実施例と従来例とを対比した流量
特性を示す図である。

【図３】従来例を示す図である。

【図４】一般的な気体燃料エンジンに必要な燃料の流量
特性を示す図である。

【符号の説明】

１、２１……ニードル ２、２２……バルブシート ３、２３……円柱部 ４、２４……ニードル部 ５、２５……流通孔 ６、２６……シール部 ７……テーパ部 ８、２８……ボディ ９、２９……流通路 ａ……当接面

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体の流通孔（５）を有するバルブシー
   ト（２）と、前記流通孔（５）の流入口側に接離して当
   該流通孔（５）を開閉するニードル（１）とを具えたニ
   ードルバルブであって、前記バルブシート（２）の流通
   孔（５）は、その流入口側がテーパ部（７）に形成され
   ていることを特徴とするニードルバルブ。