WO2017022838A1 - バルブ - Google Patents

バルブ Download PDF

Info

Publication number
WO2017022838A1
WO2017022838A1 PCT/JP2016/073010 JP2016073010W WO2017022838A1 WO 2017022838 A1 WO2017022838 A1 WO 2017022838A1 JP 2016073010 W JP2016073010 W JP 2016073010W WO 2017022838 A1 WO2017022838 A1 WO 2017022838A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
valve
seat
stem
valve body
radius
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/073010
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
曽我尾 昌彦
友裕 毛利
将和 永尾
Original Assignee
株式会社フジキン
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社フジキン filed Critical 株式会社フジキン
Priority to CA2990581A priority Critical patent/CA2990581C/en
Priority to JP2017533128A priority patent/JP6788277B2/ja
Priority to KR1020177036681A priority patent/KR102015797B1/ko
Priority to EP16833117.1A priority patent/EP3354946B1/en
Priority to US15/737,768 priority patent/US10221964B2/en
Publication of WO2017022838A1 publication Critical patent/WO2017022838A1/ja

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K47/00Means in valves for absorbing fluid energy
    • F16K47/02Means in valves for absorbing fluid energy for preventing water-hammer or noise
    • F16K47/023Means in valves for absorbing fluid energy for preventing water-hammer or noise for preventing water-hammer, e.g. damping of the valve movement
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K1/00Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
    • F16K1/32Details
    • F16K1/34Cutting-off parts, e.g. valve members, seats
    • F16K1/36Valve members
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K1/00Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
    • F16K1/32Details
    • F16K1/34Cutting-off parts, e.g. valve members, seats
    • F16K1/36Valve members
    • F16K1/38Valve members of conical shape
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K1/00Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
    • F16K1/32Details
    • F16K1/34Cutting-off parts, e.g. valve members, seats
    • F16K1/42Valve seats
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K25/00Details relating to contact between valve members and seat
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K37/00Special means in or on valves or other cut-off apparatus for indicating or recording operation thereof, or for enabling an alarm to be given
    • F16K37/0008Mechanical means
    • F16K37/0016Mechanical means having a graduated scale
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K47/00Means in valves for absorbing fluid energy
    • F16K47/04Means in valves for absorbing fluid energy for decreasing pressure or noise level, the throttle being incorporated in the closure member

Abstract

(課題)弁体に生じる自励振動によってシートが損傷して、リークが発生することのない簡易な構成のバルブを提供すること。 (解決手段)流体入口、流体出口、弁室を備えた弁箱と、前記弁室に設けられ、シート面を有するシートと、前記弁箱に上下動可能に挿通されたステムと、前記ステムの先端に配され、前記ステムの上下動により前記シートの前記シート面に当接可能な弁体と、を備えたバルブであって、前記ステムに振動が生じた場合、前記弁体の先端部が前記シート面に接触しないことを特徴とする。

Description

バルブ
本発明は、バルブに関する。
バルブ(弁装置)として、玉形弁、仕切弁、ボールバルブなどが従来知られており、流体の種類又は使用条件、(すなわち、化学的特性(可燃性や腐食性)や物理的特性(温度、圧力))に従って最適な構造が選択される。
玉形弁は、構造が単純であり、損傷の発生が少なく、弁体の移動量が少なくても全開・全閉の操作ができるので、化学プラントや船舶等の産業用の設備に用いられている。
しかし玉形弁の場合、閉鎖操作中に弁体がシートに接近すると、弁体とシート間の隙間を通過する流体の流速が高くなり脈動を起こし、弁体に自励振動が発生し、弁体とシートとが繰り返し衝突するという問題がある。
特許文献1は、簡易な構成で、弁体に生じる自励振動を抑止することができるバルブを提供することを目的とし、この目的を、流体入口側の上流流路と流体出口側の下流流路とが弁室を介して互いに交差する方向に連続する構成とされ、前記弁室を区画する隔壁の前記上流流路の開口部に、下流に進むに従って漸次拡径するシートが設けられた弁箱と、前記シートに着座可能な環状シール部が設けられ、前記シートに対して進退可能に構成され、進退方向に所定の長さを有する柱状体に形成された弁体を備え、前記流体から前記弁体に対して作用する励振力を低減させる励振力低減手段を備え、該励振力低減手段は、前記シートと前記環状シール部との間から流出した流体を、前記弁体から離間させる離間促進部であり、前記離間促進部は、前記弁体の軸線に沿って略一定の径となった外周部の全体を覆う被覆部材が設けられて、前記被覆部材は前記環状シール部の下流側の端部よりも大径に構成されてなることを要件としている。
特許文献1記載のバルブは、上記の構成を具備することにより、緩傾斜部と弁体との間隙が大きくされ、上段部と弁体との間隙が小さくされているので、緩傾斜部と弁体との間隙を通過した流体が、上段部と弁体との間隙に流入すると、径方向外方に向かう縮流となって流速が増加し、弁体から更に離間し易くなるという利点を得ている。
特許第5701360号公報
しかしながら、かかる特許文献1記載のバルブは振動を生じにくくする効果があるものの、流体条件によっては振動を防止することはできない。近年、燃料電池技術等の発展によりバルブに高圧水素等の高圧流体を流すことが求められており、本発明者らは、かかる特許文献1記載のバルブを、例えば、バルブの一次側圧力と二次側圧力の差が50MPa以上になる流体条件や、一次側圧力が70MPaを超えるような流体条件で使用すると、ステムが振動を起こし、ステムの先端に形成された弁体の先端部がシートのシート面に接触することによって、シートが損傷し、シートリークが発生するという問題を惹起することがあることを見出した。
本発明は、弁体に生じる自励振動によってシートが損傷して、リークが発生することのない簡易な構成のバルブを提供することを目的とする。
本発明の請求項1は、流体入口、流体出口、弁室を備えた弁箱と、
前記弁室に設けられ、シート面を有するシートと、
前記弁箱に上下動可能に挿通されたステムと、
前記ステムの先端に配され、前記ステムの上下動により前記シートの前記シート面に当接可能な弁体と、を備えたバルブであって、
前記ステムの振動によって、前記弁体の先端部が前記シート面に接触しないことを特徴とするバルブに関する。
本発明の請求項2は、前記弁室は、前記シートが設けられるシート挿入部と、該シート挿入部上方の円筒部と、からなり、
前記弁体は、前記シートと対向する円錐台部と、前記ステムと該円錐台部を固定する該円錐台部より大径の外周部からなり、
前記円錐台部の底面の半径が前記シートの前記シート面最大半径より大きく、
前記円錐台部の先端部の半径が前記シートの流路の半径より小さく、
前記円錐台部の先端部の半径と前記シートの流路の半径の差が前記外周部の半径と前記円筒部の半径の差より大きいことを特徴とするバルブに関する。
本発明の請求項3は、流体の一次側圧力と流体の二次側圧力との差が50MPa以上または、流体の一次側圧力が70MPa以上で使用することが可能であることを特徴とする請求項1又は2に記載のバルブに関する。
また、本発明の請求項4は、前記シート面の角度が30度から60度である請求項1乃至3のいずれか1項に記載のバルブに関する。
 本発明の請求項5は、流体入口、流体出口、弁室を備えた弁箱と、
前記弁室に設けられ、シート面を有するシートと、
前記弁箱に上下動可能に挿通されたステムと、
前記ステムの先端に配され、前記ステムの上下動により前記シートの前記シート面に当接可能な弁体と、を備えたバルブであって、
前記弁体が互いに対向する平面部と互いに対向する曲面部を備え、該互いに対向する平面部が前記流体出口の中心軸に平行に配されてなる
ことを特徴とするバルブに関する。
本発明の請求項1によれば、弁体に生じる自励振動によってシートが損傷することがなく、リークが発生しない簡易な構成のバルブを提供することができる。
本発明の請求項2によれば、ステムが振動を起こしても、ステムの先端に形成された弁体の先端部がシートのシート面に接触することがないので、シートが損傷せず、リークが発生しない簡易な構成のバルブを提供することができる。
本発明の請求項3によれば、流体の一次側圧力と流体の二次側圧力との差が50MPa以上の流体条件、または、流体の一次側圧力が70MPa以上の流体条件で使用することができる。
 本発明の請求項4によれば、振動が生じた場合に、弁体の先端部が前記シート面に接触し難いという利点が得られる。
 本発明の請求項5によれば、ステム近傍に差圧が生じることを軽減することを可能とすることから、ステムの振動を抑止することができ、前記弁体の先端部が前記シート面に接触しないという優れた効果を奏する。
本発明のバルブの一例の全体を示す部分断面説明図である。 本発明の実施形態1に係るバルブの要部断面説明図である。 図2の弁体を示す説明図である。 図2の弁体の変形例を示す図である。 図2の弁体の変形例を示す図である。 図2の弁体の変形例を示す図である。 図2の弁体の変形例を示す図である。 図2の弁体のシートの接触箇所を示す図である。 本発明の実施形態2に係るバルブの要部断面説明図である。 本発明のバルブと従来技術に係るバルブとを比較して説明するための図であって、(a)は本発明のバルブの要部断面説明図であり、(b)は従来技術に係るバルブの要部断面説明図である。 本発明のバルブの要部を示す斜視説明図である。 (a)は他の実施形態に係るバルブの弁体及びステム示す説明図であり、(b)は(a)の弁体の平面説明図である。 比較例に係る弁体の配置を示す平面説明図である。
 添付図面を参照しつつ本発明の実施形態に係るバルブについて以下に詳細に説明する。
図1は本発明のバルブの一例の全体を示す部分断面説明図である。図2は本発明の実施形態1に係るバルブの要部断面説明図である。図2Aは図2の弁体を示す説明図である。図2B~Eは図2の弁体の変形例を示す図である。図2Fは図2の弁体のシートの接触箇所を示す図である。図3は本発明の実施形態2に係るバルブの要部断面説明図である。図4は本発明のバルブと従来技術に係るバルブとを比較して説明するための図であって、(a)は本発明のバルブの要部断面説明図であり、(b)は従来技術に係るバルブの要部断面説明図である。図5は本発明のバルブの要部を示す斜視説明図である。図6の(a)は本発明の他の実施形態に係るバルブの弁体及びステム示す説明図であり、図6の(b)は(a)の弁体の平面説明図である。図7は比較例に係る弁体の配置を示す平面説明図である。
[実施形態1]
図1及び2と図4を参照すると、実施形態1のバルブ(1)は、流体入口(Pi)、流体出口(Po)、弁室(7)を備えた弁箱(10)と、前記弁室(7)に設けられ、上方にシート面(3t)を設けて開口した流路(P)(すなわち、シート面(3t)に開口部(H)が設けられている)を有するシート(3)と、弁箱(10)に上下動可能に挿通されたステム(St)と、前記ステム(St)の先端に配され、前記ステム(St)の上下動により前記シート(3)のシート面(3t)に当接可能な弁体(2)とを備えている。また、必須ではないが、シート面(3t)の傾斜角(θ)(図4の(a)参照)を30度乃至60度とすることが好ましい。
本実施形態1のバルブ(1)の最大の特徴は、振動が生じた場合においても前記弁体(2)の先端部(8)が前記シート面(3t)に接触しないことを構成上の特徴としている。前記弁体(2)の先端部(8)が前記シート面(3t)に接触しないようにするという機能は、例えば後述する実施形態2の構成により実現されるが、かかる構成に限定されない。なお、図2Fを参照すると、弁体(2)の「先端部」とは、符号X、X1、X2、X3によって示されるように、弁体(2)とシート面(3t)と接触する部位を言い、必ずしも弁体(2)の底面(図2Fの(a)、(b)、(c)参照)を指す訳ではなく、弁体(2)の底面近傍(図2Fの(d)参照)をも含む概念である。
実施形態1のバルブ(1)は、振動が生じた場合においても、弁体(2)の先端部(8)が前記シート面(3t)に接触しないことを構成上の特徴としているので、弁体(2)に生じる自励振動によってシート(3)が損傷して、リークが発生することがない。
[実施形態2]
図1及び3を参照すると、実施形態2のバルブ(1)は、前記実施形態1のバルブ(1)の構成を必須としている。すなわち、流体入口(Pi)、流体出口(Po)、弁室(7)を備えた弁箱(10)と、前記弁室(7)に設けられ、上方にシート面(3t)を設けて開口した流路(P)(すなわち、シート面(3t)に開口部(H)が設けられている)を有するシート(3)と、弁箱(10)に上下動可能に挿通されたステム(St)と、前記ステム(St)の先端に配され、前記ステム(St)の上下動により前記シート(3)のシート面(3t)に当接可能な弁体(2)とを備えている。
図1を参照すると、必須構成部品ではないが、弁箱(10)の上方に、上部隔壁(4)を介してバルブ(1)の駆動部(5)が設けられる。
そして前記弁室(7)は、前記シート(3)が設けられるシート挿入部(7se)と、該シート挿入部(7se)上方の円筒部(7cy)とから構成されることを必須としている(図3参照)。
さらに弁体(2)は、前記シート(3)と対向する円錐台部(2tc)又は円錐部(図2Eの(2)参照)と、前記ステム(St)と該円錐台部又は円錐部(2tc)を固定する該円錐台部又は円錐部(2tc)より大径の外周部(2pe)から構成されることを必須としている(図3参照)。なお、本発明において「円錐台部」とは、図2Aに示されるような円錐台の他、図2Cに示される円錐部、図2Bに示されるような円筒と円錐台との複合形態、図2Cに示されるような円筒と二つの円錐台との複合形態、図2Dに示されるような円筒と三つの円錐台との複合形態若しくはこれらの2種以上から成る群から選択される複合形態を含む概念である。
ここで図4を参照すると、さらに前記円錐台部(2tc)の底面の半径(R6)は前記シート(3)のシート面(3t)の最大半径(Rtmax)より大きく、前記円錐台部(2tc)の先端部(8)の半径は前記シート(3)の流路(P)の半径(Rp)より小さく(図3の(a)参照)、前記円錐台部(2tc)の先端部(8)の半径((D)/2)と前記シート(3)の流路(P)の半径(Rp)の差は前記外周部(2pe)の半径(R5)と前記円筒部(7cy)の半径(Rcy)の差より大きいことを必須としている。なお、図2乃至4において参照符号Aは正常状態のステム(St)の軸心を示し、参照符号Bは振動に起因した偏心時の軸心を示す。
すなわち、次式(F1)、(F2)及び(F3)が成立することが必須である。
R6>Rtmax            式(F1)
(D/2)<Rp            式(F2)
|(D/2)-Rp|>|R5-Rcy|   式(F3)
なお、D≧0である。
図3の(b)を参照すると、図示されたバルブ(1)は式(F3)を満たしていない。すなわち、|(D/2)-Rp|<|R5-Rcy|となっている。この場合、ステム(St)の先端に形成された弁体(2)の先端部がシート(3)のシート面(3t)に接触する。
上述のとおり、本実施形態2のバルブ(1)は式(F1)、(F2)及び(F3)が成立することを必須の構成要件としているので、ステム(St)が振動を起こしても、ステム(St)の先端に形成された弁体(2)の先端部がシート(3)のシート面(3t)に接触することがない。このためステム(St)が振動を起こしてもシート(3)が損傷せず、リークが発生しない簡易な構成のバルブを提供することができる。
[実施形態3]
本実施形態3のバルブ(1)は、実施形態1及び2に記載された構成をすべて必須としているため、バルブ(1)の弁体(2)の先端部がシート面(3t)に接触しない。
そのため、流体の一次側圧力と流体の二次側圧力との差が50MPa以上に達するバルブや、流体の一次側圧力が70MPa以上に達するバルブとして採用することができる。
[実施形態4]
実施形態4のバルブは、実施形態1のバルブ(1)が最大の特徴としている点、即ち、振動が生じた場合においても弁体(2)の先端部が前記シート面(3t)に接触しないことの代わりに、図6に示されるように、弁体(2)が互いに対向する平面部(PL)と互いに対向する曲面部(CF)を備え、かつ互いに対向する平面部(PL)がバルブ(1)の流体出口(Po)の中心軸(CL)(図1参照)に平行に配されることとしている点を構成上の特徴としている。実施形態4のバルブ(1)はこの点を除いて、実施形態1のバルブ(1)のすべての構成を具備している。
より詳しくは、本実施形態のバルブの弁体(2)は平面視略長円状を呈している、即ち図6に示されるとおり、長軸(α)と短軸(β)をもつ略長円形状を呈している。
本実施形態に係るバルブ(1)は、弁体(2)が互いに対向する平面部(PL)と互いに対向する曲面部(CF)を備え、該互いに対向する平面部(PL)が流体出口(Po)の中心軸(CL)に平行に配されてなることを構成上の特徴としているので、ステム(St)近傍に差圧が生じることを軽減することを可能とすることから、ステムの振動を抑止することができるという優れた効果を奏する。
 以下に実施例に基づいて本発明のバルブを更に詳細に説明する。しかし、本発明は実施例に限定されるものではない。
<実施例1>
 (1)ソフトウェア(SCRYU/Tetra)を用いて株式会社フジキンの高圧水素遮断弁(M3R4-7100)のもので、配管径14.2mm、弁体の互いに対向する平面部を流体出口の中心軸に平行にしたもの、ステム先端径2mmのものを用いて高圧窒素の流れを解析した。
なお、乱流タイプは平均レイノルズ、乱流モデルは標準κ-εモデル、壁面は静止壁、流れの状態は定常解析とした。
(2)境界条件は、一次側圧力を85MPaとし、二次側圧力を大気解放(0kPaG)とした。
(3)温度条件は、初期温度条件を20℃とし、外部温度を20℃とした。
(4)窒素の流体物性値は、密度(27℃時)1.1421×10-9kg/mm、熱伝導率(27℃時)26.2μW/mm℃、比熱(50℃時)1042J/kg・K、絶対粘度(27℃時)1.78×10-8kg/mm・sec、気体定数296.8J/kg・Kとした。
 解析結果として、ステム近傍に約4Mpaの差圧が生じたがシート部流速の偏り状況は「ほぼ均一」即ち、弁体の先端部がシート面に接触しない。
<実施例2>
 (1)ソフトウェア(SCRYU/Tetra)を用いて株式会社フジキンの高圧水素遮断弁(M3R4-7100)のもので、配管径14.2mm、弁体の互いに対向する平面部を流体出口の中心軸に直角にしたもの、ステム先端径1mmのものを用いて高圧窒素の流れを解析した。
なお、乱流タイプは平均レイノルズ、乱流モデルは標準κ-εモデル、壁面は静止壁、流れの状態は定常解析とした。
(2)境界条件は、一次側圧力を85MPaとし、二次側圧力を大気解放(0kPaG)とした。
(3)温度条件は、初期温度条件を20℃とし、外部温度を20℃とした。
(4)窒素の流体物性値は、密度(27℃時)1.1421×10-9kg/mm3、熱伝導率(27℃時)26.2μW/mm℃、比熱(50℃時)1042J/kg・K、絶対粘度(27℃時)1.78×10-8kg/mm・sec、気体定数296.8J/kg・Kとした。
 解析結果として、ステム近傍に僅かに差圧が生じたが、シート部流速の偏り状況は「ほぼ均一」即ち、弁体の先端部がシート面に接触しない。
<実施例3>
 (1)ソフトウェア(SCRYU/Tetra)を用いて株式会社フジキンの高圧水素遮断弁(M3R4-7100)のもので、配管径14.2mm、弁体の互いに対向する平面部を流体出口の中心軸に平行にしたもの、ステム先端径1mmのものを用いて高圧窒素の流れを解析した。
なお、乱流タイプは平均レイノルズ、乱流モデルは標準κ-εモデル、壁面は静止壁、流れの状態は定常解析とした。
(2)境界条件は、一次側圧力を85MPaとし、二次側圧力を大気解放(0kPaG)とした。
(3)温度条件は、初期温度条件を20℃とし、外部温度を20℃とした。
(4)窒素の流体物性値は、密度(27℃時)1.1421×10-9kg/mm、熱伝導率(27℃時)26.2μW/mm℃、比熱(50℃時)1042J/kg・K、絶対粘度(27℃時)1.78×10-8kg/mm・sec、気体定数296.8J/kg・Kとした。
 解析結果として、ステム近傍に僅かに差圧が生じたが、シート部流速の偏り状況は「ほぼ均一であった」即ち、弁体の先端部がシート面に接触しない。
<比較例>
 (1)ソフトウェア(SCRYU/Tetra)を用いて株式会社フジキンの高圧水素遮断弁(M3R4-7100)のもので、配管径14.2mm、弁体の互いに対向する平面部を流体出口の中心軸に垂直にしたもの(即ち、図7を参照して、弁体(2)が互いに対向する平面部(PL)と互いに対向する曲面部(CF)を備え、該互いに対向する平面部(PL)が流体出口(Po)の中心軸(CL)に垂直に配されるバルブ)で、ステム先端径2mmのものを用いて高圧窒素の流れを解析した。
なお、乱流タイプは平均レイノルズ、乱流モデルは標準κ-εモデル、壁面は静止壁、流れの状態は定常解析とした。
(2)境界条件は、一次側圧力を85MPaとし、二次側圧力を大気解放(0kPaG)とした。
(3)温度条件は、初期温度条件を20℃とし、外部温度を20℃とした。
(4)窒素の流体物性値は、密度(27℃時)1.1421×10-9kg/mm、熱伝導率(27℃時)26.2μW/mm℃、比熱(50℃時)1042J/kg・K、絶対粘度(27℃時)1.78×10-8kg/mm・sec、気体定数296.8J/kg・Kとした。
 解析結果として、ステム近傍に約4Mpaの差圧が生じたがシート部流速の偏り状況は「出口流路側に強い偏りが認められた」即ち、弁体の先端部がシート面に接触する。
 以上実施例1乃至3及び比較例より、弁体(2)が互いに対向する平面部(PL)と互いに対向する曲面部(CF)を備え、該互いに対向する平面部(PL)が流体出口(Po)の中心軸(CL)に平行に配されてなることを構成上の特徴とするバルブは、ステム(St)近傍に差圧が生じることを軽減することを可能とすることから、ステムの振動を抑止することができ、かつ、ステム(St)近傍に差圧が生じた場合であっても弁体(2)の先端部がシート面(3t)に接触しないという優れた効果を奏することが分かった。
 本発明に係るバルブは、弁体に生じる自励振動によってシートが損傷することがなく、リークが発生しない簡易な構成のバルブを提供することができる。
1     バルブ
2     弁体
2pe   外周部
2tc   円錐台部
3     シート
3t    シート面
4     上部隔壁
7     弁室
7cy   円筒部
7se   シート挿入部
8     円錐台部の先端部
10    弁箱
A     正常状態の軸心
B     偏心時の軸心
D     円筒部の先端部の直径
H     開口
P     流路
Pi    流体入口
Po    流体出口
R5    外周部の半径
R6    円錐台部の底面の半径
St    ステム
α     長軸
β     短軸
CF    曲面部
CL    中心軸
PL    平面部技術

Claims (5)

  1. 流体入口、流体出口、弁室を備えた弁箱と、
    前記弁室に設けられ、シート面を有するシートと、
    前記弁箱に上下動可能に挿通されたステムと、
    前記ステムの先端に配され、前記ステムの上下動により前記シートの前記シート面に当接可能な弁体と、を備えたバルブであって、
    前記ステムの振動によって、前記弁体が前記シート面に接触しないことを特徴とするバルブ。
  2. 前記弁室は、前記シートが設けられるシート挿入部と、該シート挿入部上方の円筒部と、からなり、
    前記弁体は、前記シートと対向する円錐台部と、前記ステムと該円錐台部を固定する該円錐台部より大径の外周部からなり、
    前記円錐台部の底面の半径が前記シートの前記シート面最大半径より大きく、
    前記円錐台部の先端部の半径が前記シートの流路の半径より小さく、
    前記円錐台部の先端部の半径と前記シートの流路の半径の差が前記外周部の半径と前記円筒部の半径の差より大きいことを特徴とする請求項1に記載のバルブ。
  3. 流体の一次側圧力と流体の二次側圧力との差が50MPa以上または、流体の一次側圧力が70MPa以上で使用することが可能であることを特徴とする請求項1又は2に記載のバルブ。
  4. 前記シート面の角度が30度から60度であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のバルブ。
  5. 流体入口、流体出口、弁室を備えた弁箱と、
    前記弁室に設けられ、シート面を有するシートと、
    前記弁箱に上下動可能に挿通されたステムと、
    前記ステムの先端に配され、前記ステムの上下動により前記シートの前記シート面に当接可能な弁体と、を備えたバルブであって、
    前記弁体が互いに対向する平面部と互いに対向する曲面部を備え、該互いに対向する平面部が前記流体出口の中心軸に平行に配されてなる
    ことを特徴とするバルブ。
PCT/JP2016/073010 2015-08-05 2016-08-04 バルブ WO2017022838A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CA2990581A CA2990581C (en) 2015-08-05 2016-08-04 Valve
JP2017533128A JP6788277B2 (ja) 2015-08-05 2016-08-04 バルブ
KR1020177036681A KR102015797B1 (ko) 2015-08-05 2016-08-04 밸브
EP16833117.1A EP3354946B1 (en) 2015-08-05 2016-08-04 Valve
US15/737,768 US10221964B2 (en) 2015-08-05 2016-08-04 Valve device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015-155407 2015-08-05
JP2015155407 2015-08-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017022838A1 true WO2017022838A1 (ja) 2017-02-09

Family

ID=57943169

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2016/073010 WO2017022838A1 (ja) 2015-08-05 2016-08-04 バルブ

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10221964B2 (ja)
EP (1) EP3354946B1 (ja)
JP (1) JP6788277B2 (ja)
KR (1) KR102015797B1 (ja)
CA (1) CA2990581C (ja)
TW (1) TWI624610B (ja)
WO (1) WO2017022838A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11326742B2 (en) 2017-07-31 2022-05-10 Fujikin Incorporated Valve

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6435430B1 (ja) * 2018-03-20 2018-12-05 株式会社テイエルブイ 弁機構

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05118447A (ja) * 1991-02-20 1993-05-14 Kiyohara Masako 流体制御器
JPH08135842A (ja) * 1994-11-15 1996-05-31 Toshiba Corp 弁装置
JP2000097353A (ja) * 1998-09-22 2000-04-04 Aisin Seiki Co Ltd 流量制御バルブ及び燃料電池システム
JP2008059855A (ja) * 2006-08-30 2008-03-13 Toyota Motor Corp 開閉弁及びこれを配設した燃料電池システム

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1584007A (en) * 1924-08-04 1926-05-11 Reliance Gauge Column Company Valve seat
US2035202A (en) * 1934-07-12 1936-03-24 Smith Welding Equipment Corp Beverage dispensing faucet
US2675021A (en) * 1952-10-24 1954-04-13 Weatherhead Co Check valve
US3243157A (en) * 1961-06-14 1966-03-29 Zimmer Verfahrenstechnik Reducing valves
DE2652175A1 (de) * 1976-11-16 1978-05-24 Leo Samoticha Hochdruckventil mit stroemungskegel
JPS60867B2 (ja) 1980-06-02 1985-01-10 住友ゴム工業株式会社 ウツドクラブ
ATE51281T1 (de) * 1983-01-21 1990-04-15 Fuji Kinzoku Kosaku Kk Regelventil.
DE4135232C2 (de) * 1991-10-25 2000-10-05 Continental Teves Ag & Co Ohg Elektromagnetventil, insbesondere für hydraulische Bremsanlagen mit Schlupfregelung
FR2763375B1 (fr) * 1997-05-16 1999-06-18 Inst Francais Du Petrole Vanne haute pression - haute temperature
JP2000081163A (ja) * 1998-07-01 2000-03-21 Shinkawa Denki Kk 調節弁を含む流体機器
US6431521B1 (en) * 2000-09-21 2002-08-13 Claude Ray Jones Silicon carbide valve disc for nuclear reactors
JP4798987B2 (ja) * 2004-11-25 2011-10-19 サーパス工業株式会社 流量調節弁
JP2006153042A (ja) * 2004-11-25 2006-06-15 Surpass Kogyo Kk 流量調節弁
FR2878984B1 (fr) * 2004-12-07 2007-04-20 R G S A S Di Rosaria Galli & C Reducteur de pression equilibre
JP2007321883A (ja) * 2006-06-01 2007-12-13 Motoyama Eng Works Ltd 調節弁
US8678348B1 (en) * 2013-07-02 2014-03-25 Landtec International Holdings, Llc Gas flow control valve
JP6204738B2 (ja) * 2013-07-23 2017-09-27 Kyb株式会社 制御バルブ
JP5701360B2 (ja) * 2013-10-07 2015-04-15 三菱重工業株式会社 弁装置
CN104896113A (zh) * 2015-04-28 2015-09-09 山东菲特自控阀门制造有限公司 一种新型串联排污阀

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05118447A (ja) * 1991-02-20 1993-05-14 Kiyohara Masako 流体制御器
JPH08135842A (ja) * 1994-11-15 1996-05-31 Toshiba Corp 弁装置
JP2000097353A (ja) * 1998-09-22 2000-04-04 Aisin Seiki Co Ltd 流量制御バルブ及び燃料電池システム
JP2008059855A (ja) * 2006-08-30 2008-03-13 Toyota Motor Corp 開閉弁及びこれを配設した燃料電池システム

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11326742B2 (en) 2017-07-31 2022-05-10 Fujikin Incorporated Valve

Also Published As

Publication number Publication date
EP3354946B1 (en) 2020-11-25
US10221964B2 (en) 2019-03-05
JP6788277B2 (ja) 2020-11-25
JPWO2017022838A1 (ja) 2018-05-31
TW201708750A (zh) 2017-03-01
EP3354946A1 (en) 2018-08-01
CA2990581A1 (en) 2017-02-09
KR102015797B1 (ko) 2019-08-30
CA2990581C (en) 2019-10-01
EP3354946A4 (en) 2019-04-03
TWI624610B (zh) 2018-05-21
KR20180008791A (ko) 2018-01-24
US20180156354A1 (en) 2018-06-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8196892B2 (en) Fluid control valve
KR102376662B1 (ko) 유체 유동 제어 장치 및 시스템과 이들을 통해 유체를 유동시키는 방법
JP2015533409A (ja) 騒音軽減区分と高容積流区分との間に不感帯を有しない弁ケージ
EP3212974B1 (en) Choked flow valve with clamped seat ring
JP2016085627A (ja) 減圧弁
WO2017022838A1 (ja) バルブ
US8998169B2 (en) Toothed gate valve seat
JP2016031133A (ja) 弁装置
JP2009531641A (ja) バーナ装置
JP2010270900A (ja) 弁装置
WO2016163271A1 (ja) 減圧弁
JP6162728B2 (ja) 弁組立体内の傾斜嵌合面
JP5701360B2 (ja) 弁装置
CN111980809B (zh) 一种主动冷却发动机燃料切换装置及切换方法
CN205190796U (zh) 流体阀、阻流夹紧式座圈组件以及保持器
JP5524392B2 (ja) 弁装置
JP5369136B2 (ja) 弁のシール構造
RU167378U1 (ru) Шаровой кран
JP2012031923A (ja) ゲート弁装置ならびにそれを備えた蒸気取り扱い装置
JP2009036364A (ja) 調節弁
JP2016090030A (ja) 弁装置
JP2009193175A (ja) 圧力制御装置
KR20030095602A (ko) 유체 공급압의 감압장치
JP2017101778A (ja) 調圧弁
CN105134990A (zh) 一种满足全压差开启要求的高压平板闸阀阀座支撑环

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16833117

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2017533128

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15737768

Country of ref document: US

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20177036681

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2990581

Country of ref document: CA

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2016833117

Country of ref document: EP