JPH10205627A - 流量調整弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】従来、仕切弁の開度を段階的に変化させること
によって流路径を任意の割合で狭め、流路面積を変える
ことで流動抵抗を調整する場合、開度のわずかな変化で
流動抵抗が大きく変化して適切な流量調整が行なえなか
ったことから、きめ細かな流量調整を行うことのできる
流量調整弁の提供を目的とする。 【構成】流量調整弁の通水管路２の途中に、通水管路を
仕切昇降して管路を開閉する先端部を円弧状31に構成し
た開閉弁３を設けると共に、開閉弁の昇降と対向する位
置に、管路径の所定角度範囲Ｘ、Ｘを流路限定する一対
の抵抗体４、４を設けて流量調整弁を構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水道供給管路において
流量の配分調整を行なう流量調整弁に関するものであ
る。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】従来、水道供給管路に
おいて流量調整を行なう手段としては、中・小口径の管
では流水方向を変えるニードル弁、玉形弁などを供給管
路途中に設けることによって行なわれてきたが、全開時
において流動抵抗がかなり大きくなるような弁では水道
供給システムの供給圧を上げない限り使用できない。

【０００３】また、流量調整には、単純に水流を遮断し
たり開放したりする仕切弁（ゲート弁）が多く使われて
いるが、水流を必要とする流量に調整する場合には前記
のような流量調整弁に変更していた。しかし、弁の形式
の変更に面間距離の変更を伴う場合もあり、このような
場合には弁の取替えに全面的な水道供給システムの変更
が必要となってくる。

【０００４】そのため仕切弁の開度を段階的に変化させ
ることによって流路径を任意の割合で狭め、流路面積を
変えることで流動抵抗を調整する方法も行なわれてい
る。しかし、この方法には開度のわずかな変化で流動抵
抗が大きく変化する特性があり、流量調整が適切に行な
いにくいという問題がある。

【０００５】たとえば、差圧が2000mmAq一定の条件での
仕切弁の開度と通過流量との関係を文献値に基づく損失
係数で示せば表１の点線によるグラフによって表され、
流動抵抗の急激な変化が明確に表される。

【表１】

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記した課題に
対応しようとするものであり、通水管路途中に、通水管
路を仕切昇降して管路を開閉する先端部を円弧状に構成
した開閉弁を設けると共に、開閉弁の昇降と対向する位
置に、管路径の所定角度範囲を流路限定する抵抗体を設
けることにより開度の範囲で制限された流路面積を更に
制限して、開度の変化による流動抵抗のの変化を和らげ
るようにした。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。１は調整弁本体で、中央部には上下方向に昇降し
て管路２を段階的に仕切開閉する開閉弁３が収納され、
左側に配水管と接続する給水口11、右側に給水支管と接
続する放水口12が開口している。

【０００８】開閉弁３は、先端部31が円弧状に構成さ
れ、上部に設けられた開閉弁作動機構によって段階的に
昇降作動して流路径Ｄを任意の割合で狭めることができ
るようになっている。

【０００９】４は抵抗体で、開閉弁３の昇降と対向する
位置、すなわち通水管路２の径（給放水口の内径）を50
ミリとして、その中心点Ｐの直下に90度円弧状に流路限
定する分度線Ｘに沿って立ち上がり、通水管路径の中心
点Ｐから管路内径半径のほぼ85％長さの中心直上位置Ｙ
を中点とする円弧線ｙと前記立ち上がり分度線Ｘとの交
点を頂点32として管路内壁に裾を引くほぼ三角方体とし
て流路両側に形成されている。なお、この数値設定は通
水管路２の径や形状が変化することに対応して変化する
もので上記のものは通水管路径50ミリの円形流路におけ
る実施例数値である。

【００１０】このような一対の抵抗体４、４を開閉弁３
の下流に設けて、開閉弁３の上昇による開度の範囲で開
閉弁３の下部に開口される三日月形流路と抵抗体４とに
重なりが生ずるようにすることにより開度の変化による
流動抵抗の変化が和らげられるようになっている。な
お、この一対の抵抗体４、４は開閉弁３の上流に設けて
も良いものである。

【００１１】前記実施例による流量調整弁について、流
量調整機能の確認のために実証試験に先立って数値計算
を行なった。計算モデルは弁内流路の対称性を考慮し、
弁内流路を２分割した半分を３次元モデルとしたもので
ある。

【００１２】開閉弁３とその下流の抵抗体４の周囲の空
間、およびその前後の円断面流路を対象として弁開度の
異なる場合についてそれぞれ異なる計算モデルを作成
し、開度の異なるモデルに同一の圧力差を境界条件とし
て与えて開度ー流量特性を求めたものである。

【００１３】抵抗体４の形状が異なる場合、すなわち管
路２の径の中心点Ｐの直下に円弧状に開放される開放角
度θが 120度（抵抗体角度60度) の場合と前記90度（抵
抗体角度45度) の場合についてそれぞれ計算し、差圧が
2000mmAq一定の条件下での異なる開度に対する通過流量
の計算値を、開放角度θが 120度（抵抗体角度60度)の
場合は前記表１の破線グラフにより、90度（抵抗体角度
45度) の場合は前記表１の実線グラフにより表示した。

【００１４】これらのモデルの場合、開度が0.3 までの
範囲での流量調整を意図したものであるが、ここでは通
過流量の変化は開度に対してほぼ直線的で、通常の仕切
弁に比べて緩慢な流量増大が見られ、流量調整に適する
特性が得られている。

【００１５】抵抗体４の設定による流量変化に関する実
証試験度として、50mm仕切弁に抵抗体４を設けて流量ー
差圧特性を求め、抵抗体４を設けない場合との比較を行
なった。

【００１６】オーバーフロータンクより流量調整弁を経
て供試弁に水を供給して電磁流量計と歪ゲージ式差圧変
換器により流量と差圧の関係を測定し、開度の異なる場
合について試験し、各開度に対して損失係数ζ＝（２・
Δｐ) ／（ρ・Ｖ²)の値を回帰分析により求めた。

【００１７】表２に以上のようにして得られた損失係数
ζを弁開度に対して示した。

【表２】

【００１８】抵抗体４の無い従来型仕切弁では弁開度を
0.15から0.3 まで変化させるとき、ζは約72から12まで
低下しているのに対し、抵抗体４を用いた流量調節仕切
弁では、ζは139 から31への変化で、その低下は緩慢に
なっている。

【００１９】表３にこれらのζ値から得られた差圧2000
mmAqに対する弁開度と流量の関係を、流量調整を意図し
た弁開度領域（０〜0.3 ) 付近について示した。

【表３】

【００２０】表３には数値計算の結果も示しているが、
計算での予測値とほぼ等しい流量となっていることがわ
かる。

【００２１】例えば弁開度を０から0.3 まで変化させる
とき、従来型仕切弁では流量が０から約220L/minに変化
するのに対し、抵抗体４を用いた流量調節仕切弁では約
130L/minへの変化で、細かい流量調整が可能になってい
る。なお、これらの特性は抵抗体４の形状を変えること
で調整可能である。

【００２２】一方、全開時においては、表２に示される
ように抵抗体４がある場合でも損失係数ζ＝0.64であ
り、例えば玉型弁の全開時のζ＝6.09（文献値) に比べ
て格段に小さいので流量調節機能として極めて有利であ
る。

【００２３】以上のように、本発明による流量調整弁は
きめ細かい流量設定が可能であり、圧力損失も小さく
て、しかも、面間距離を縮めることも可能としたもので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例を示す流量調整弁の縦断面側
面図

【図２】 同じく、開閉弁による通水路の流路限定状況
と抵抗体の設定状況を示す縦断面図

【図３】 90度開放分度線による抵抗体の設定位置と形
状を、通水路半径横断面と対応する放水口側縦断面によ
って示したモデル説明図

【符号の説明】

１ 流量調整弁本体 11 給水口 12 放水口 ２ 通水管路 ３ 開閉弁 31 開閉弁の先端円弧形状部 32 抵抗体の頂部 33 開閉弁の昇降案内突起 34 開閉弁の昇降案内嵌合溝 ４ 抵抗体 Ｄ 流路径 Ｌ 開閉弁開度による三日月形制限流路径 Ｐ 通水管路径の中心点 Ｘ 開放分度線 Ｙ 抵抗体の頂部位置決め円弧径の中心点 ｙ 抵抗体の頂部位置決め円弧線 θ 半径管路における流路限定角度

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】通水管路途中に、通水管路を仕切昇降して
   管路を開閉する先端部を円弧状に構成した開閉弁を設け
   ると共に、開閉弁の昇降と対向する位置に、管路径の所
   定角度範囲を流路限定する抵抗体を設けたことを特徴と
   する流量調整弁
2. 【請求項２】抵抗体を、通水管路径の中心直下を円弧状
   に開放した分度線に沿って立ち上がり、通水管路径の中
   心から管路内径半径の中心直上位置を中点とする円弧線
   と前記立ち上がり分度線との交点を頂点として管路内壁
   に裾を引く左右一対のほぼ三角方体とした請求項１記載
   の流量調整弁