JPH0953751A - ベローズバルブの耐圧構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のベローズを用いてもそのベローズの有
する最高耐圧以上の流体の圧力でも破損することがな
く、安価で確実に作動できるベローズバルブの耐圧構造
を提供する。 【解決手段】 外部からの操作によりケーシング１０内
で軸線方向に摺動自在に設け、弁座４を開閉する弁体５
と、ケーシング内に固定され弁体をガイドするガイドリ
ング８と、弁体とガイドリング間に弁体の軸線方向に延
びる内ベローズ３３と、該内ベローズの外側において内
ベローズと同心状に平行に延びる外ベローズ３４とを備
え、弁体外周と内ベローズ間に両者の摺動間隙３９を通
して導通している制御流体の圧力に対して、内ベローズ
と外ベローズ間に高圧不活性気体を封入することにより
ベローズバルブの耐圧構造を構成したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍機、石油工
業、化学工業などにおいて高圧の流体制御に用いられ、
ベローズによって弁可動部分からの流体の外部への漏洩
をシールしうるように構成されているベローズバルブの
耐圧構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のベローズバルブは、制御すべき
流体が有毒性、可燃性等を有する場合や高価である場合
などにおいて、その流体の弁可動部分から弁外部への漏
洩を完全に防止することが必要とされる際に採用して効
果的なものであり、そのよう有用性は大きい。

【０００３】すなわち、この種のベローズバルブは、上
蓋を貫通して配置された弁軸により外部操作されること
で、弁本体内に形成されている流体通路を開閉する流体
制御部を有する弁体と、その円柱状胴部を摺動自在に指
示するように弁本体側に設けられたガイドリングとを備
えている。そして、前記弁可動部としての弁体における
円柱状胴部とこれを摺動自在に支持するように弁本体側
に設けられたガイドリングとの間から流体通路内を流れ
る流体が弁外部に漏れることを防止するために、成形ベ
ローズの一方の端部を軸方向に可動の弁体側部分に固定
し、他端部を弁本体に固定のガイドリング側に固着しす
ることにより、ベローズ外側から所定圧力を持って作用
する制御流体をシールしながら弁開閉を行うような構成
にされている。

【０００４】しかしながら、上述したように弁体、ガイ
ドリング側にそれぞれ溶接等により固着される成形ベロ
ーズにあっては、その溶接の影響や成形時において生じ
る各膨出部強度の不均一さ等により、ベローズの各膨出
部同士が強度的にばらついてしまうことを避けれないも
のであった。そして、このような強度面でのばらつきを
持つベローズによれば、このベローズが弁作動時におい
て伸縮変位したとき、その弱い膨出部分が他の膨出部分
よりも大きく変位し、変形の度合いが大きくなってしま
い、しかもこの状態で外圧が加わると上述した部分が座
屈変形を起こして潰れ、最終的には破損等を生じ、ベロ
ーズの寿命を短くする等といった問題を生じるものであ
った。

【０００５】特に、このようなシール用のベローズは、
所用の可撓性が要求されることから、一般に薄い部材で
成形されているものであり、その結果、耐圧力としては
３６ｋｇｆ／ｃｍ² が限度であり、制御流体として高圧
状態のものを用いるプロセスには、上記のようなベロー
ズによるシール装置を使用できないといった適用上での
問題を生じ、上述したようなベローズの耐圧を向上さ
せ、ベローズの長寿命化を達成することが必要であっ
た。

【０００６】その対策として、外部操作され軸方向に摺
動する弁体側と、これを摺動自在に支持する弁本体側の
ガイドリングとの間に、弁作動時において内容積が増減
しないようにした液封入室を形成したベローズの一端を
固定し、この封入室内に非圧縮性流体を充填封入するよ
うにし、それにより、弁作動時においてベローズ外部か
ら作用する高圧の制御流体の圧力に対向させ、ベローズ
の部分的な塑性変形等を防止し、その長寿命化を達成す
るようにしたものが、例えば実開昭５３−１２７３２４
号公報に提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のベローズ内
に液体を封入したパックレスバルブにおいては、ベロー
ズ内に液体を封入しないベローズバルブよりは、はるか
に耐圧性に優れているが、構造上必ずＯリングを使用し
なければ目的を達成できず、また、Ｏリングを使用する
と経年的な封入液体の完全な漏洩防止に限度があり、液
体の封入、組立構造が複雑である等の要因で高価となる
欠点があった。

【０００８】冷凍技術分野においては、冷媒番号Ｒ−２
２等の特定フロンを用いた冷媒ガスは、地球のオゾン層
を破壊することにより、冷媒番号Ｒ−４１０Ａ等の代替
フロンを用いた冷凍装置が開発されており、この冷凍装
置においては、冷媒ガス圧力をＲ−２２より高圧力とし
なければならない。

【０００９】したがって、本発明は、従来のベローズを
用いてもそのベローズの有する最高耐圧以上の流体の圧
力でも破損することがなく、安価で確実に作動できるベ
ローズバルブの耐圧構造を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、外部からの操作によりケーシング内で軸線
方向に摺動自在に設け、弁座を開閉する弁体と、ケーシ
ング内に固定され弁体をガイドするガイドリングと、弁
体とガイドリング間に弁体の軸線方向に延びる内ベロー
ズと、該内ベローズの外側において内ベローズと同心状
に平行に延びる外ベローズとを備え、弁体外周と内ベロ
ーズ間に両者の摺動間隙を通して導通している制御流体
の圧力に対して、内ベローズと外ベローズ間に高圧不活
性気体を封入することによりベローズバルブの耐圧構造
を構成したものである。

【００１１】本発明は、上記のように構成したので、弁
体は、外部からの操作により弁体をケーシング内で軸線
方向に摺動させることにより弁座を開閉し、流体の制御
を行う。その際、高圧の制御流体は、ケーシングに固定
され弁体の摺動を案内するガイドリングと、弁体間の隙
間から漏れようとするが、弁体とガイドリング間に配置
した内ベローズによりシールされ漏れることはない。こ
のとき、内ベローズの内側には制御流体の高圧が作用す
るが、内ベローズと外ベローズの間の間隙内には予め高
圧不活性気体を封入しているので、内ベローズには、そ
の外部から内方に対して予め初期応力が付与されてお
り、流体の圧力が、その初期応力に達した後の圧力に相
当する分から内ベローズの外側に作用する応力となるの
で、内ベローズはその後の流体の圧力が内ベローズの最
高使用圧力に達するまでの圧力に対抗することができ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の実施例を図面に沿って説
明する。図１に示すように、弁片側に流体入口１、他側
に流体出口２を備え、中央部に入り口通路３の端部から
上方に開口する弁座４を備えた弁本体５の上方には、上
部開口６の内側段部７にガイドリング８を介してバルブ
ケーシング１０がねじ１１により固定されている。ケー
シング１０の上壁１２の孔１３を貫通してスピンドル１
４を設け、スピンドル１４の上部には手で回動可能なハ
ンドル１５を嵌着し、上端のナット１６にスピンドル１
４を螺合することにより固定している。スピンドル１４
の下方外周にはねじ１７を形成しており、このねじ１７
は、弁体１８の上端面に形成したねじ孔１９に螺合して
いる。

【００１３】図２に示すように、弁体１８は、上方に円
形のフランジ２０を備え、胴部２１は角形をなして下方
に延びており、この断面が角形の胴部２１は、ガイドリ
ング８の中央に設けた角穴２２と回転不能且つ上下に摺
動自在に遊嵌している。胴部２１の下端には支持体２３
を螺合して固定しており、この支持体２３の下端には、
弁部材２４をリング２５により固定している。弁部材２
４の下面２６は弁本体５の弁座４に対向して配置してい
る。

【００１４】それにより、オペレータがハンドル１５を
回動することによって、スピンドル１４下端のねじ１７
が回動し、このねじ１７と螺合し角穴２２との嵌合によ
り回動不能な弁体１８は、ねじ１７の回動により上下動
し、弁部材２４は弁座４に対して当接及び離間する方向
に移動する。その結果、弁本体５の流体入口１からの制
御流体は入口通路３を通って弁部材２４と弁座４間の間
隙を通ることにより流量制御され、その後、弁室２７か
ら連通孔２８を通り出口通路２９から流体出口２を通っ
て外部に流れる。

【００１５】一方、ケーシング１０内のケーシング室３
０内において、互いに対向する弁体のフランジ２０の下
面３１とガイドリング８の上面３２間には内ベローズ３
３と、その外周において内ベローズ３３と同心状にかつ
内ベローズ３３と間隔をもって外ベローズ３４を設けて
いる。各ベローズの両端部は各々、ガイドリング８の上
面３２の溝３５，３６及びフランジ２０の下面３１の溝
３７，３８に嵌入し、各ベローズは上記各溝に嵌入後、
溶接、ロウ付け、半田付け等によりシールを行いつつ固
定されている。内ベローズ３３と弁体１８の胴部２１の
外周間には、ガイドリング８の角穴２２と弁体の胴部２
１の外周との遊嵌部を介して弁室２７から制御流体が導
通しているが、内ベローズ３３によってシールされてい
るので外部に漏れることはない。

【００１６】内ベローズ３３と外ベローズ３４の間のガ
ス室３９には、予め２５．５ｋｇ／ｃｍ² 程度の高圧の
不活性ガス、例えば窒素ガスを封入している。この封入
に際しては、フランジ２０に形成した通孔４０にキャピ
ラリチューブ４１を連通して、このキャピラリチューブ
４１を介してガス室３９に高圧不活性ガスを導入し、そ
の後、このキャピラリチューブ４１の通孔４０近傍にお
いてピンチし密封する。

【００１７】上記のように、内ベローズ３３と外ベロー
ズ３４間のガス室３９には、２５．５ｋｇ／ｃｍ² のガ
スを封入した場合には、内ベローズに流入する制御ガス
が存在する場合には、内ベローズには外周から内側に２
５．５ｋｇ／ｃｍ² の圧力が作用するので、内ベローズ
はこの圧力に耐える性能のあるものを用いている場合に
は耐圧性を備えていることとなる。前記のように、現在
用いられている燐青銅を用いたベローズは、３６ｋｇ／
ｃｍ² 程度まで耐圧性を備えているので、上記耐圧性は
現在のもので十分可能である。

【００１８】次いで、内ベローズ内に制御ガスが流入
し、その圧力が２５．５ｋｇ／ｃｍ²の時、内ベローズ
の内側と外側の圧力が等しくなり均衡する。内ベローズ
内に流入する制御ガスの圧力が更に上昇すると、その上
昇した分の圧力が内ベローズの内側から外側に作用す
る。従って、内ベローズ内に流入する制御ガスの圧力が
封入するガスの圧力の２倍、即ち５１ｋｇ／ｃｍ² の
時、内ベローズは最初に外側から内側に作用していた圧
力が内側から外側に作用している状態となり、内ベロー
ズはこの高圧に対しても十分に耐圧性を有することとな
る。

【００１９】上記実施例においては、手動式バルブの例
を示したが、従来から用いられている電動式膨張弁のシ
ール用ベローズ部に用いることが出来、そのほか減圧弁
等各種の分野で採用可能である。

【００２０】

【発明の効果】本発明は、上記のように構成し作用する
ので、従来のベローズを用いてもそのベローズの有する
最高耐圧以上の流体の圧力が作用しても破損することが
なく、安価で確実に作動させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の断面図である。

【図２】本発明の実施例の拡大断面図である。

【符号の説明】

１ 流体入口 ２ 流体出口 ３ 入り口通路 ４ 弁座 ５ 弁本体 ６ 上部開口 ７ 内側段部 ８ ガイドリング １０ バルブケーシング １１ ねじ １２ 上壁 １３ 孔 １４ スピンドル １５ ハンドル １６ ナット １７ ねじ １８ 弁体 １９ ねじ孔 ２０ フランジ ２１ 胴部 ２２ 角穴 ２３ 支持体 ２４ 弁部材 ２５ リング ２６ 下面 ２７ 弁室 ２８ 連通孔 ２９ 出口通路 ３０ ケーシング室 ３１ 下面 ３２ 上面 ３３ 内ベローズ ３４ 外ベローズ ３５ 溝 ３６ 溝 ３７ 溝 ３８ 溝 ３９ ガス室 ４０ 通孔 ４１ キャピラリチューブ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部からの操作によりケーシング内で軸
   線方向に摺動自在に設け弁座を開閉する弁体と、ケーシ
   ング内に固定され前記弁体をガイドするガイドリング
   と、前記弁体と前記ガイドリング間に前記弁体の軸線方
   向に延びる内ベローズと、該内ベローズの外側において
   内ベローズと同心状に平行に延びる外ベローズとを備
   え、前記弁体外周と前記内ベローズ間に両者の摺動間隙
   を通して制御圧力流体を導入するとともに、前記内ベロ
   ーズと前記外ベローズ間に高圧不活性気体を封入したこ
   とを特徴とするベローズバルブの耐圧構造。
2. 【請求項２】 内ベローズと外ベローズ間に高圧不活性
   気体を封入するキャピラリチューブを接続してなる請求
   項１記載のベローズバルブの耐圧構造。