JPH11325310A - 高温用バルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ベローズの温度変化に対する追従性を維持し
つつ、圧力変化に対する応答性を抑制した高温用バルブ
を提供する。 【解決手段】 弁箱１の隔壁２に設けた貫通孔３から適
当距離を隔てた位置にポート５を形成するシートリング
６を配置するとともに、シートリング６と隔壁２との間
に、貫通孔３の周囲を囲んで流路を形成する蛇腹状のベ
ローズ４を設け、ポート５の軸心方向に出退す弁棒８の
先端にポート５を開閉する弁体７を設け、弁体７に、ポ
ート５を通してベローズ４の内部に挿入する円筒体部７
ａと、シートリング６に圧接する弁体シート部７ｂとを
設け、円筒体部７ａにオリフィス状の開口部７ｃを設
け、ベローズ４を囲んで円筒ガイド１１を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高温流体の制御に
使用する高温用バルブに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、高温用バルブとして使用するバル
ブには、例えば図４に示すようなものがある。図４にお
いて、弁箱１は内部流路を上流側と下流側に仕切る隔壁
２を有し、隔壁２の水平部に貫通孔３を設けている。隔
壁２の下流側の壁面には、貫通孔３の周囲を囲んで流路
を形成する蛇腹状のベローズ４を配置しており、ベロー
ズ４は金属材料からなり、隔壁２に固定した下端部を基
点として軸心方向に伸縮可能である。

【０００３】ベローズ４の上端部には、ポート５を形成
するシートリング６を設けており、隔壁２の貫通孔３と
ベローズ４とポート５が同軸心上に位置している。ポー
ト５を開閉する弁体７は、ポート５を通してベローズ４
の内部に挿入する円筒体部７ａと、シートリング６に圧
接する弁体シート部７ｂとを有し、円筒体部７ａにオリ
フィス状の開口部７ｃを設けている。弁体７はポート５
の軸心方向に出退する弁棒８の先端に固定している。

【０００４】上記した構成において、全開時もしくは中
間開度においては、弁棒８を操作して弁体シート部７ｂ
がシートリング６から離間する状態に弁体７を配置す
る。この状態で、弁箱１の上流側の内部流路に流入した
高温流体は、隔壁２の貫通孔３を通ってベローズ４に流
入し、シートリング６のポート５および弁体７の開口部
７ｃを通って弁箱１の下流側の内部流路に流れる。

【０００５】全閉時においては、弁棒８を操作して弁体
シート部７ｂがシートリング６に圧接する状態に弁体７
を配置する。この状態で、弁箱１には隔壁２を隔てた上
流側と下流側において高温流体の温度変化に差が生じ、
上流側に比べて温度がより低下する下流側では、弁棒８
の収縮により弁体７の弁体シート部７ｂがシートリング
６から離間する方向に移動する。しかし、弁体７の移動
に追従して、ベローズ４が伸長してシートリング６を押
し上げ、弁体シート部７ｂとシートリング６とのシール
性を維持する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、管路を流れ
る高温流体は一様な流れではなく、ポンプの特性等に起
因して脈動する。また、弁体７を境とする上流側と下流
側には弁体７の開度に応じて弁差圧が存在する。この流
体の脈動や頻繁な開度調整に起因して弁差圧が反復的な
強弱の変化を起こすと、その差圧力の変化に追従してベ
ローズ４およびシートリング６が振動することがあり、
微少開度や全閉状態においてはチャタリングを起こす問
題があった。

【０００７】本発明は上記した課題を解決するものであ
り、ベローズの温度変化に対する追従性を維持しつつ、
圧力変化に対する応答性を抑制した高温用バルブを提供
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、本発明の高温用バルブは、弁箱の内部流路を仕
切って設けた隔壁に上流側と下流側とを連通する貫通孔
を設け、貫通孔から適当距離を隔てた位置に、ポートを
形成するシートリングを配置するとともに、シートリン
グと隔壁との間に、貫通孔の周囲を囲んで流路を形成す
る蛇腹状のベローズを設け、ポートの軸心方向に出退す
弁棒の先端にポートを開閉する弁体を設け、弁体に、ポ
ートを通してベローズの内部に挿入する円筒体部と、シ
ートリングに圧接する弁体シート部とを設け、円筒体部
にオリフィス状の開口部を設け、ベローズを囲んで円筒
ガイドを設けたものである。

【０００９】また、ベローズの蛇腹状の外周面と円筒ガ
イドの内周面との間に環状空間を形成し、円筒ガイドに
径方向に貫通して環状空間に連通する微少孔を設けたも
のである。

【００１０】また、シートリングは、外周縁が円筒ガイ
ドに摺接するものである。上記した構成により、蛇腹状
のベローズは、径方向外側に突出する凸部と、径方向内
側に窪部む凹部とが交互に連続する外周面を有するの
で、ベローズの外側に円筒ガイドが存在することによっ
て、蛇腹状のベローズの外周面と円筒ガイドの内周面と
の間には、隣接する凸部間に挟まれた凹部によって環状
空間ができ、この環状空間がダンピング機能を果たす。

【００１１】環状空間に内包する流体は、ベローズの伸
縮に伴う環状空間の容積の変化に伴って、ベローズの凸
部と円筒ガイドの内周面との間における隘路を通って流
通する。この隘路は、抵抗が大きく、単位時間に流通可
能な流量が限られているので、環状空間への流体の出入
りを抑制するものとして作用し、結果として、環状空間
の容積の変化速度を抑制する緩衝力が作用する。このた
めに、ベローズは緩速な伸縮を行なうことはできても、
急速な伸縮はできない。

【００１２】ベローズの伸縮は、熱膨張と弁差圧によっ
て生起するが、熱膨張による伸縮は緩速な変化であるの
で、前記の緩衝力が作用せず、ベローズは温度変化に対
する追従性を維持できる。一方、流体の脈動や頻繁な開
度調整に起因して生起する弁差圧は、急激で反復的な強
弱の変化であるので、ベローズの伸縮は急速なものとな
り、前記の緩衝力が作用して、ベローズの圧力変化に対
する応答性が抑制される。したがって、微少開度や全閉
状態においても、シートリングがチャタリングを起こす
ことがない。

【００１３】また、円筒ガイドに微少孔を設け、環状空
間への流体の出入りを微少孔を通して行なってもよい。
この場合には微少孔の径の大きさを変更することによ
り、緩衝力を任意のものに設定することができる。

【００１４】また、シートリングが外周縁において円筒
ガイドに摺接することにより、シートリングと円筒ガイ
ドとの摩擦力がベローズの伸縮作動に対して抵抗として
作用し、ベローズの圧力変化に対する応答性が抑制され
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。先に図４において説明したものと
同様の作用を行なう部材については同一番号を付して説
明を省略する。図１〜図２において、隔壁２とシートリ
ング６の間に配置するベローズ４は、金属材によって蛇
腹状に形成しており、隔壁２の貫通孔３とシートリング
６のポート５の間に流路を形成している。

【００１６】このベローズ４は、径方向外側に突出する
凸部４ａと、径方向内側に窪部む凹部４ｂとが交互に連
続する外周面を有しており、ベローズ４を囲んで円筒ガ
イド１１を設けている。このために、ベローズ４の外周
面と円筒ガイド１１の内周面との間には、隣接する凸部
４ａ、４ａの間に挟まれた凹部４ｂによって環状空間を
なすダンピング空間１２が複数段にできる。

【００１７】円筒ガイド１１は基端側が隔壁２の貫通孔
３の周囲に形成した環状溝１２に嵌合しており、ストッ
パーリング１３により隔壁２に固定している。ストッパ
ーリング１３は環状溝１２の内周面に螺合し、リングフ
ランジ部１３ａにおいて円筒ガイド１１のガイドフラン
ジ部１１ａを軸心方向に押して係止している。円筒ガイ
ド１１の外周面と相対向する環状溝１２の内周面との間
には、熱膨張を吸収するための間隙１４を設けている。
ベローズ４は先端側をシートリング６に固定し、基端側
を隔壁２に固定するものであるが、基端側をストッパー
リング１３に固定してもよい。また、円筒ガイド１１に
は、必要に応じて、壁体を径方向に貫通してダンピング
空間１２に連通する微少孔１５を設けてもよい。

【００１８】上記した構成において、全開時もしくは中
間開度においては、弁棒８を操作して弁体シート部７ｂ
がシートリング６から離間する状態に弁体７を配置す
る。この状態で、弁箱１の上流側の内部流路に流入した
高温流体は、隔壁２の貫通孔３を通ってベローズ４に流
入し、シートリング６のポート５および弁体７の開口部
７ｃを通って弁箱１の下流側の内部流路に流れる。

【００１９】全閉時においては、弁棒８を操作して弁体
シート部７ｂがシートリング６に圧接する状態に弁体７
を配置する。この状態で、弁箱１には隔壁２を隔てた上
流側と下流側において高温流体の温度変化に差が生じ、
上流側に比べて温度がより低下する下流側では、弁棒８
の収縮により弁体７の弁体シート部７ｂがシートリング
６から離間する方向に移動する。しかし、弁体７の移動
に追従して、ベローズ４が伸長してシートリング６を押
し上げ、弁体シート部７ｂとシートリング６とのシール
性を維持する。

【００２０】ところで、ダンピング空間１２に内包する
流体は、ベローズ４の伸縮に伴うダンピング空間１２の
容積の変化に伴って、ベローズ４の凸部４ａと円筒ガイ
ド１１の内周面との間における隘路を通って流通する。
このために、ダンピング空間１２への流体の出入りが抑
制され、ダンピング空間１２の容積の変化速度を抑制す
る緩衝力が作用するので、ベローズ４は緩速な伸縮を行
なうことはできても、急速な伸縮はできない。

【００２１】したがって、ベローズ４の熱膨張による緩
速な伸縮には、ダンピング空間１２にる緩衝力が作用せ
ず、ベローズ４は温度変化に対する追従性を維持でき
る。一方、高温流体の脈動や頻繁な開度調整に起因して
生起する弁差圧は、急激で反復的な強弱の変化であり、
ベローズ４の伸縮は急速なものとなるので、ダンピング
空間１２による緩衝力が作用して、ベローズ４の圧力変
化に対する応答性が抑制される。このために、微少開度
や全閉状態においても、シートリング６がチャタリング
を起こすことを防止できる。

【００２２】また、円筒ガイド１１に微少孔１５を設け
る場合には、ダンピング空間１２への流体の出入りが微
少孔１５を通して行なわれることになり、この場合には
微少孔１５の径の大きさを変更することにより、緩衝力
を任意のものに設定することができる。

【００２３】図３に示すように、シートリング６を、そ
の外周縁において円筒ガイド１１に摺接するように形成
することも可能である。この構成により、シートリング
６と円筒ガイド１１との摩擦力をベローズ４の伸縮作動
に対して抵抗として利用することができ、ベローズ４の
圧力変化に対する応答性を抑制できる。

【００２４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ベ
ローズと円筒ガイドの間に環状空間を形成し、環状空間
に内包する流体の出入りを抑制することによりダンピン
グ機能を発揮することができ、この緩衝力によりベロー
ズの急速な伸縮を抑制し、緩速な伸縮を許容することが
でき、微少開度や全閉状態におけるシートリングのチャ
タリングを防止できる。また、円筒ガイドに設けた微少
孔により、環状空間への流体の出入り行ない、微少孔の
径の大きさを変更することにより、緩衝力を任意のもの
に設定することができる。シートリングと円筒ガイドと
の摩擦力をベローズの伸縮作動に対する抵抗とすること
により、ベローズの圧力変化に対する応答性を抑制でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における高温用バルブの断
面図である。

【図２】同実施の形態における高温用バルブの要部拡大
図である。

【図３】他の実施の形態における高温用バルブの断面図
である。

【図４】従来の高温用バルブの断面図である。

【符号の説明】

１ 弁箱 ２ 隔壁 ４ ベローズ ４ａ 凸部 ４ｂ 凹部 ５ ポート ６ シートリング １１ 円筒ガイド １２ ダンピング空間 １３ ストッパーリング １５ 微少孔

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁箱の内部流路を仕切って設けた隔壁に
   上流側と下流側とを連通する貫通孔を設け、貫通孔から
   適当距離を隔てた位置に、ポートを形成するシートリン
   グを配置するとともに、シートリングと隔壁との間に、
   貫通孔の周囲を囲んで流路を形成する蛇腹状のベローズ
   を設け、ポートの軸心方向に出退す弁棒の先端にポート
   を開閉する弁体を設け、弁体に、ポートを通してベロー
   ズの内部に挿入する円筒体部と、シートリングに圧接す
   る弁体シート部とを設け、円筒体部にオリフィス状の開
   口部を設け、ベローズを囲んで円筒ガイドを設けたこと
   を特徴とする高温用バルブ。
2. 【請求項２】 ベローズの蛇腹状の外周面と円筒ガイド
   の内周面との間に環状空間を形成し、円筒ガイドに径方
   向に貫通して環状空間に連通する微少孔を設けたことを
   特徴とする請求項１に記載の高温用バルブ。
3. 【請求項３】 シートリングは、外周縁が円筒ガイドに
   摺接することを特徴とする請求項１または２に記載の高
   温用バルブ。