JPH1130353A - バルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構造で、反力や内部圧力を利用して弁
体と弁座の密封時に多大な力を要することなく確実に弁
体と弁座を密封でき、流体の遮断性能に優れたバルブを
提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明におけるバルブは、流通孔部４を
備えた弁座３と、弁座３に密接する弁体５と、を有した
バルブであって、弁座３が、流通孔部４の周壁面７に形
成された環状溝８と、環状溝８を介して少なくとも弁体
５側に形成された弁座片部９と、弁体５側の弁座片部９
の弁座面９ａに形成された１乃至複数の凸条部１１と、
を備えた構成を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体や気体等の流
体が流動する配管の中に組み込み、流体の流れを遮断し
たり、流体の流量を調節するバルブに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、配管内を流動する液体や気体等の
流体の流れを遮断したり、流体の流量を調節するものと
して、配管の中に組み込んで使用する種々のバルブが用
いられている。これら種々のバルブは、基本的には、内
部に組み込まれた弁体を外部から操作して弁座に密着さ
せることにより流体の流れを遮断する構造を有してい
る。これら種々のバルブは用途等に応じて使い分けられ
ているが、配管内を流動する流体の流れを遮断したり、
流体の流量を調節する一般的なバルブとして、球状の弁
箱と、弁箱の中に設けられた隔壁と、隔壁にあけられた
円形の弁座と、弁座に垂直に押しつけて流体の流れを遮
断する円板状の弁体と、を有し、入口と出口の中心線が
一直線上にあり流体が弁箱内でＳ字状に流れる構造の玉
形弁がある。また、玉形弁と同様の原理で流体の流れを
遮断したり流体の流量の調節をするものとして、流体の
流れの方向を９０°変える時に使用されるアングル弁
や、尖った円錐状の弁体を有したニードル弁がある。ま
た、弁体が流体の背圧によって逆流を防止し、玉形弁と
同様の構造からなるバルブとして逆止弁がある。更に、
対向して管の内周壁に周設された弁座と、対向した弁座
間に挿脱自在な弁体と、を有し、弁座間に弁体を差し込
み流体の流れを直角に遮断又は流量調節をするスルース
バルブもある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の玉形弁や逆止弁等のバルブは以下の課題を有してい
た。弁体を弁座に垂直に押しつけて配管内を流動する流
体の流れを遮断しているため、特に管径の大きい配管に
組み込んだ際、弁体を弁座に密着させる操作時に多大な
力を要すとともに、弁体と弁座の密封精度に欠ける。ま
た、弁体を弁座に押しつけて流体の流れを遮断している
ため、弁体と弁座の当接面の精度により弁体と弁座の密
封性能が左右され、バルブの遮断性能の安定性や確実性
に欠け、弁体と弁座の当接面を高精度に仕上げる必要が
あり、バルブの生産性に欠ける。特に、スルースバルブ
においては、弁体を弁座間にスライドさせるだけで流体
の流れを遮断しているため流体の洩れが生じ易いととも
に、弁体と弁座の平滑度やテーパの精度に高精度を要す
が、精度が出し難く生産性に欠ける。更に、弁体の締付
け力により弁体と弁座の密封精度が異なり、バルブによ
る遮断性能の安定性や確実性に欠ける。

【０００４】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、簡単な構造で、反力や内部圧力を利用して弁体と弁
座の密封時に多大な力を要すことなく確実に弁体と弁座
を密封でき、流体の遮断性能に優れたバルブを提供する
ことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記従来の課題を解決す
るために本発明におけるバルブは以下の構成を有してい
る。本発明の請求項１に記載のバルブは、流通孔部を備
えた弁座と、前記流通孔部に密接する弁体と、を有した
バルブであって、前記弁座が、前記流通孔部の周壁面に
形成された環状溝と、前記環状溝を介して少なくとも前
記弁体側に形成された弁座片部と、前記弁体側の前記弁
座片部の弁座面に形成された１乃至複数の凸条部と、を
備えた構成を有している。これにより、弁体で弁座を押
圧するだけで、弁座片部の弁座面に形成された凸条部が
弁体に当接するとともに弁座片部が環状溝側に弾性変形
して撓み、弁座片部の反力により凸条部が弁体に押しつ
けられ、弁体と弁座片部が密着して弁座の流通孔部を密
封し、流体の流れを遮断できるという作用を有する。ま
た、弁座片部が流通孔部の周壁面に形成された環状溝を
介して形成されているため、該バルブ内の流体の圧力が
環状溝にかかり、弁座片部が流体の内部圧力で弁体に押
しつけられるという作用を有する。更に、弁座片部が環
状溝を介して形成されているため弁座片部が弾性を有
し、弁座や弁体に多少の歪みがあった場合にも弁座片部
の弾性により歪みを吸収できるという作用を有する。こ
こで、環状溝としては、弁座片部の撓み量より大きい幅
で形成されるのが望ましい。また、凸条部の断面形状と
しては、半円形状のものが好適に用いられるが、三角形
状、方形状等の任意の形状でもよい。また、凸条部は弁
座片部の内周縁側に形成するのが好ましい。凸条部を弁
座片部の内周縁側に形成するほど、小さい力で弁座片部
を撓ませることができる。更に、凸条部を複数形成する
場合、弁座の流通孔部側の凸条部の高さを外周側の凸条
部の高さより高く形成するのが好ましい。各凸条部をい
ずれも弁体と当接することができ、弁座と弁体の密封精
度を向上できる。尚、該バルブの材質としては、可鍛鋳
鉄、炭素鋼、合金鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、黄
銅等の金属材料や硬質塩化ビニル、ポリエチレンやポリ
アミド、ポリエステル、ポリサルホン等の合成樹脂等が
用いられ、該バルブの使用状況により適宜選択される。

【０００６】本発明の請求項２に記載のバルブは、流通
孔部を備えた弁座と、前記流通孔部に密接する弁体と、
を有したバルブであって、前記弁座が、前記弁体側に前
記流通孔部の内側に向けて延設された弁座片部と、前記
弁座片部の弁座面に形成された１乃至複数の凸条部と、
を備えた構成を有している。これにより、弁体で弁座を
押圧するだけで、弁体と弁座片部の凸条部が当接すると
ともに弁座片部が弾性変形して撓み、弁座片部の反力に
より弁座片部の凸条部が弁体に押しつけられて弁体と弁
座片部が密着して弁座の流通孔部を密封し、流体の流れ
を遮断できるという作用を有する。また、弁座片部の下
面側に流体の圧力がかかり、流体の内部圧力により弁座
片部の凸条部が弁体に押しつけられるという作用を有す
る。ここで、弁座片部を流通孔部の内側に向けて下方に
傾斜して形成した場合、弁体を弁座に押圧する際に要す
る力を減少できる。

【０００７】本発明の請求項３に記載のバルブは、流通
孔部を備えた弁座と、前記弁座に密接する弁体と、を有
したバルブであって、前記弁体が、遮断面と平行に外周
面に形成された環状溝と、前記環状溝を介して前記遮断
面に延設された弁体片部と、前記弁体片部の前記弁座と
の密接面に形成された１乃至複数の凸条部と、を備えた
構成を有している。これにより、弁体を弁座に当接する
だけで弁体片部の密接面に形成された凸条部が押圧され
て弁体片部が環状溝側に弾性変形して撓み、弁体片部の
反力で弁体片部の凸条部と弁座が密着して流通孔部を密
封できるという作用を有する。また、弁体片部が弾性変
形できるため、弁体と弁座に多少の歪みがある場合にも
弁体片部の弾性で歪みを吸収できるという作用を有す
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】

（実施の形態１）本発明の実施の形態１におけるバルブ
について、以下図面を用いて説明する。図１は実施の形
態１におけるバルブの開放状態を示す要部断面図であ
り、図２（ａ）は実施の形態１におけるバルブの弁座の
要部斜視図であり、図２（ｂ）は実施の形態１における
バルブの弁座の要部断面図である。図中、１は液体や気
体等の流体が流動する配管の中に組み込まれる実施の形
態１におけるバルブ、２はバルブ１の弁箱、３はバルブ
１の弁座、４は弁座３の所定部に穿孔された流通孔部、
５は上下動して弁座３に押圧され弁座３の流通孔部４を
開閉する弁体、６は弁体５を上下動させるハンドル、７
は流通孔部４の周壁面、８は周壁面７に形成された環状
溝、９は環状溝８を介して弁体５側の弁座３の上面側に
形成された弁座片部、９ａは弁座片部９の弁座面、１０
は環状溝８を介して弁座３の下面側に形成された弁座片
部、１１は弁座片部９の弁座面９ａに形成された凸条部
である。

【０００９】以上のように構成された実施の形態１のバ
ルブについて、以下その動作を図面を用いて説明する。
図３は実施の形態１におけるバルブの閉鎖状態を示す要
部断面図である。ハンドル６で弁体５を弁座３の弁座片
部９及び流通孔部４上に下ろし、弁体５で弁座３を押圧
すると、弁体５と弁座面９ａの凸条部１１が当接すると
ともに、弁体５で凸条部１１が押圧され、図３に示すよ
うに、弁座片部９が環状溝８側へ撓み、弁座片部９の反
力で弁座片部９の凸条部１１が弁体５に押しつけられて
弁座３の流通孔部４が密封され、配管内を流動する流体
の流れが遮断される。また、弁体５で弁座３を密封した
後、弁箱２内の流体の圧力が環状溝８にかかり、弁座片
部９の凸条部１１が流体の内部圧力により、更に強固に
弁体５に押しつけられる。

【００１０】以上のように実施の形態１におけるバルブ
は構成されているので、以下の作用を有する。弁体で弁
座を押圧するだけで、弁体と弁座片部の凸条部が当接す
るとともに弁座片部が環状溝側に撓み、弁座片部の反力
で弁座片部の凸条部が弁体に押しつけられて弁体と弁座
が密着して弁座の流通孔部が密封され、配管内の流体の
流動を遮断できるという作用を有する。また、弁箱内の
流体の圧力が環状溝にかかり、流体の内部圧力により弁
座片部の凸条部が弁体に強固に押しつけられ、弁体と弁
座を密着し、流体の流動を遮断できるという作用を有す
る。更に、弁座片部が環状溝を介して形成され弾性変形
できるため、弁体や弁座に多少の歪みがある場合にも弁
座片部の弾性で歪みを吸収でき、弁体と弁座を密着して
密封できるという作用を有する。

【００１１】（実施の形態２）本発明の実施の形態２に
おけるバルブについて、以下図面を用いて説明する。図
４は実施の形態２におけるバルブの開放状態を示す要部
断面図であり、図５は実施の形態２におけるバルブの弁
座の要部断面図である。尚、実施の形態１と同様のもの
には同一の符号を付して説明を省略する。図中、１２は
液体や気体等の流体が流動する配管の中に組み込まれる
実施の形態２におけるバルブ、１３はバルブ１２の弁
座、１４は弁座１３の流通孔部、１４ａは流通孔部１４
の周壁面、１５は流通孔部１４の内側に向けて下方に傾
斜し周壁面１４ａの弁体５側に延設された弁座片部、１
５ａは弁座片部１５の弁座面、１６は弁座面１５ａに形
成された凸条部である。以上のように構成された実施の
形態２のバルブについて、以下その動作を図面を用いて
説明する。図６は実施の形態２におけるバルブの閉鎖状
態を示す要部断面図である。実施の形態１と同様に、ハ
ンドル６で弁体５を弁座１３の弁座片部１５及び流通孔
部１４上に下ろして弁座１３を押圧すると、弁体５と弁
座片部１５の凸条部１６が当接するとともに、図６に示
すように、弁座片部１５が撓み、弁座片部１５の反力で
弁座片部１５の凸条部１６が弁体５に押しつけられて弁
座１３の流通孔部１４が密封され、流体の流動を遮断す
る。また、弁体５で弁座１３が密封されると、流体の圧
力が弁座片部１５と周壁面１４ａの交角にかかり、流体
の内部圧力により弁座片部１５が強固に弁体５に押しつ
けられる。

【００１２】以上のように実施の形態２におけるバルブ
は構成されているので、以下の作用を有する。弁体で弁
座を押圧するだけで、弁体と弁座片部の凸条部が弁座と
当接するとともに、弁座片部が撓み、弁座片部の反力で
弁座片部の凸条部を弁体に押しつけて弁体と弁座を密着
して弁座の流通孔部を密封できるという作用を有する。
また、弁座片部と周壁面との交角に流体の圧力がかか
り、内部圧力により弁座片部がより強固に弁体に押しつ
けられ、弁座の流通孔部を確実に密封できるという作用
を有する。また、弁座片部が周壁面と鋭角に形成されて
いるため、弁体を弁座片部に押圧する際に要する力を減
少できるという作用を有する。

【００１３】（実施の形態３）本発明の実施の形態３に
おけるバルブについて、以下図面を用いて説明する。図
７は実施の形態３におけるバルブの開放状態を示す要部
断面図である。図中、１７は液体や気体等の流体が流動
する配管の中に組み込まれ流体の流れを直角に遮断する
実施の形態３におけるバルブ、１８ａ，１８ｂはバルブ
１７の内周壁に周設された弁座、１９はバルブ１７の流
通孔部、２０は上下動して弁座１８ａ，１８ｂ間に差し
込まれ流通孔部１９を開閉する断面が台形状の弁体、２
０ａ，２０ｂは流通孔部１９を閉鎖する遮断面、２０ｃ
は弁体２０の外周面、２１は弁体２０を上下動するハン
ドル、２２ａ，２２ｂは弁体２０の外周面２０ｃに遮断
面２０ａ，２０ｂ側に遮断面２０ａ，２０ｂと平行に周
設された環状溝、２３ａ，２３ｂは環状溝２２ａ，２２
ｂを介して遮断面２０ａ，２０ｂに延設された弁体片
部、２４ａ，２４ｂは弁座１８ａ，１８ｂと当接する弁
体片部２３ａ，２３ｂの密接面、２５は弁体片部２３
ａ，２３ｂの密接面２４ａ，２４ｂに形成された凸条部
である。尚、弁座１８ａ，１８ｂの断面は、図７に示す
ように、断面が台形状の弁体２０の遮断面２０ａ，２０
ｂの傾斜角度と略同じ傾斜角度を有して形成されてい
る。また、環状溝２２ａ，２２ｂ及び弁体片部２３ａ，
２３ｂは、遮断面２０ａ，２０ｂの両側に形成する必要
はなく、いずれか一方に形成してもよい。以上のように
構成された実施の形態３のバルブについて、以下その動
作を図面を用いて説明する。図８は実施の形態３におけ
るバルブの閉鎖状態を示す要部断面図である。ハンドル
２１で弁体２０を弁座１８ａ，１８ｂ間にスライドさせ
て差し込むと、図８に示すように、弁体２０の弁体片部
２３ａ，２３ｂの密接面２４ａ，２４ｂに形成された凸
条部２５がバルブ１７の下方側から弁座１８ａ，１８ｂ
の端面に当接して弁体片部２３ａ，２３ｂが環状溝２２
ａ，２２ｂ側に弾性変形して撓む。弁体２０が弁座１８
ａ，１８ｂ間に完全に差し込まれると、弁体２０の遮断
面２０ａ，２０ｂと平行に形成された弁体片部２３ａ，
２３ｂの全体が環状溝２２ａ，２２ｂ側に弾性変形して
撓むとともに、弁体片部２３ａ，２３ｂの反力で凸条部
２５が弁座１８ａ，１８ｂに押しつけられ、弁体２０と
弁座１８ａ，１８ｂを密着させて流通孔部１９が密封さ
れる。

【００１４】以上のように実施の形態３におけるバルブ
は構成されているので、以下の作用を有する。弁体を弁
座間に差し込むだけで弁体の弁体片部の密接面に形成さ
れた凸条部が弁座と当接するとともに弁体片部が環状溝
側に弾性変形して撓み、弁体片部の反力で凸条部を弁座
に押しつけて弁座と弁体を密着させて流通孔部を密封で
きるという作用を有する。また、弁体片部が弾性変形し
て弁体片部の弾性により弁体と弁座を密着しているた
め、弁体と弁座に多少の歪みがある場合にも弁体片部の
弾性で歪みを吸収できるという作用を有する。

【００１５】

【実施例】次に、実施の形態１におけるバルブを用い、
一般的な密封テストを行った。その結果、図２に示すよ
うに構成されたバルブ１の弁座３の環状溝８は、弁座片
部９の撓み量より大きい幅で形成され、深さは弁座３の
材質等に応じて１ｍｍ〜１５ｍｍ好ましくは、２ｍｍ〜
１０ｍｍに適宜決定されるのが望ましい。環状溝８の深
さが２ｍｍよりも浅くなるにつれ弁座３の材質にもよる
が弁座片部９を撓ませ難い傾向が認められ、バルブ１の
操作時の追従性に欠け、また、深さが１０ｍｍよりも深
くなるにつれ機械加工が困難で精度を出し難くなり、バ
ルブ１が大きくなりすぎる傾向が認められるとともに、
流体の衝撃波や乱流、流速の乱れにより環状溝８の底部
における弁座片部９の基部の機械的強度が劣化し易い傾
向が認められることがわかった。また、弁座片部９の弁
座面９ａに形成された凸条部１１の高さとしては、弁座
３の材質や弁座片部９の形状や大きさ等に応じて、０．
１ｍｍ〜２．２ｍｍ好ましくは、０．２ｍｍ〜１．２ｍ
ｍに適宜決定される。凸条部１１の高さは弁座片部９の
材質にもよるが、高さが０．２ｍｍよりも低くなるにつ
れ、弁座片部９の撓み量が小さく弁座片部９の強い反力
が得られ難くなる傾向が認められ、また高さが１．２ｍ
ｍよりも高くなるにつれ弁座片部９の撓み量が大きくな
りすぎ弁座片部９の基部に金属疲労がたまり易く機械的
強度が劣化し易い傾向が認められる。

【００１６】

【発明の効果】以上のように本発明におけるバルブによ
れば、以下の優れた効果を実現できる。請求項１に記載
の発明によれば、 （１）弁体で弁座を押圧するだけで、弁体と弁座片部の
弁座面に形成された凸条部が当接するとともに弁座片部
が環状溝側に弾性変形して撓み、弁座片部の反力により
凸条部が弁体に押しつけられて弁体と弁座を密着して弁
座の流通孔部を密封し、流体の流れを遮断でき、簡単な
構造で密封精度に優れる。 （２）弁座に環状溝が形成されているため、該バルブ内
の流体による内部圧力が環状溝にかかり、弁座片部をよ
り強固に弁体に押しつけることができ、弁座の流通孔部
を確実に密封でき、密封の信頼性に優れる。 （３）弁体で弁座を押圧するだけで弁座片部の反力及び
環状溝にかかる流体の内部圧力で強固に弁座と弁体を密
着して流通孔部を確実に密封でき、高圧の流体の場合に
も確実に弁座の流通孔部を密封でき密封性能に優れ、管
径の大きい配管に組み込んだ場合にも確実に流体の流動
を遮断できる。 （４）弁座片部が弾性変形でき、弁座片部の反力で弁座
と弁体を密着して弁座の流通孔部を密封しているため、
弁座と弁体に多少の歪みがある場合にも弁座片部の弾性
により歪みを吸収して弁座と弁体を密着でき、弁座の流
通孔部を確実に密封できるとともに、弁座と弁体の当接
面の精度を要さず生産性に優れる。請求項２に記載の発
明によれば、 （５）弁体で弁座を押圧するだけで弁座片部が弾性変形
して撓み、弁座片部の反力により弁座片部が弁体に押し
つけられて弁座の流通孔部が密封され、流体の流れを遮
断でき、簡単な構造で密封精度に優れるとともに、該バ
ルブの生産性に優れる。 （６）特に、弁座片部を流通孔部の内側に向けて下方に
傾斜して形成することにより、弁体を弁座に密接して弁
座片部を押圧して弁座片部を撓ませる際に要する力を減
少でき、バルブの操作性に優れるとともに、弁座片部の
耐久性を向上できる。請求項３に記載の発明によれば、 （７）弁体を弁座に当接するだけで、弁体片部の密接面
に形成された凸条部が弁座で押圧されて弁体片部が環状
溝側に弾性変形して撓み、弁体片部の反力で弁体と弁座
が密着して流通孔部を密封でき、簡単な構造で流通孔部
を確実に密封でき密封精度に優れる。 （８）弁体片部が弾性変形できるため、弁体と弁座に多
少の歪みがある場合にも弁体片部の弾性で歪みを吸収で
き、弁体と弁座を密着して流通孔部を確実に密封できる
とともに、弁体と弁座に高精度を要せず生産性に優れ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１におけるバルブの開放状態を示す
要部断面図

【図２】（ａ）実施の形態１におけるバルブの弁座の要
部斜視図 （ｂ）実施の形態１におけるバルブの弁座の要部断面図

【図３】実施の形態１におけるバルブの閉鎖状態を示す
要部断面図

【図４】実施の形態２におけるバルブの開放状態を示す
要部断面図

【図５】実施の形態２におけるバルブの弁座の要部断面
図

【図６】実施の形態２におけるバルブの閉鎖状態を示す
要部断面図

【図７】実施の形態３におけるバルブの開放状態を示す
要部断面図

【図８】実施の形態３におけるバルブの閉鎖状態を示す
要部断面図

【符号の説明】

１ バルブ ２ 弁箱 ３ 弁座 ４ 流通孔部 ５ 弁体 ６ ハンドル ７ 周壁面 ８ 環状溝 ９ 弁座片部 ９ａ 弁座面 １０ 弁座片部 １１ 凸条部 １２ バルブ １３ 弁座 １４ 流通孔部 １４ａ 周壁面 １５ 弁座片部 １５ａ 弁座面 １６ 凸条部 １７ バルブ １８ａ，１８ｂ 弁座 １９ 流通孔部 ２０ 弁体 ２０ａ，２０ｂ 遮断面 ２０ｃ 外周面 ２１ ハンドル ２２ａ，２２ｂ 環状溝 ２３ａ，２３ｂ 弁体片部 ２４ａ，２４ｂ 密接面 ２５ 凸条部

フロントページの続き (72)発明者 名川 政人 福岡県北九州市小倉南区舞ヶ丘三丁目12− ２

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流通孔部を備えた弁座と、前記弁座に密
   接する弁体と、を有したバルブであって、 前記弁座が、前記流通孔部の周壁面に形成された環状溝
   と、前記環状溝を介して少なくとも前記弁体側に形成さ
   れた弁座片部と、前記弁体側の前記弁座片部の弁座面に
   形成された１乃至複数の凸条部と、を備えたことを特徴
   とするバルブ。
2. 【請求項２】 流通孔部を備えた弁座と、前記弁座に密
   接する弁体と、を有したバルブであって、 前記弁座が、前記弁体側に前記流通孔部の内側に向けて
   延設された弁座片部と、前記弁座片部の弁座面に形成さ
   れた１乃至複数の凸条部と、を備えたことを特徴とする
   バルブ。
3. 【請求項３】 流通孔部を備えた弁座と、前記弁座に密
   接する弁体と、を有したバルブであって、 前記弁体が、遮断面と平行に外周面に形成された環状溝
   と、前記環状溝を介して前記遮断面に延設された弁体片
   部と、前記弁体片部の前記弁座との密接面に形成された
   １乃至複数の凸条部と、を備えたことを特徴とするバル
   ブ。