JP4815155B2

JP4815155B2 - 制御弁

Info

Publication number: JP4815155B2
Application number: JP2005172316A
Authority: JP
Inventors: 秋充土屋; 広茂仲野; 眞長澤; 茂夫鈴木
Original assignee: 株式会社森田鉄工所
Priority date: 2005-06-13
Filing date: 2005-06-13
Publication date: 2011-11-16
Anticipated expiration: 2025-06-13
Also published as: JP2006348969A

Description

本発明は制御弁、特に上下水道、工業用水、農業用水、水力発電用水等の配水、排水に用いられる制御弁に関し、安定し、精度のよい制御を行なうことができる制御弁に関する。

従来、上記した類の制御弁は例えば図２に示すような構成となっている。この従来例を図２によって簡単に説明すると、図中１はボディ（ケーシング）を示している。このボディ１内には矢印で示す方向に水を流通させる流路２が形成されている。この流路２の上方には仕切板３を設け、その上室内にシリンダ４が設けられている。

前記したシリンダ４にはピストン５が摺動可能に嵌装されており、このピストン５の下方には流通孔６ａ、６ａ‥が形成されたポート部材６が一体的に設けられている。また、前記ピストン５とボディ１の上部カバー７との間にはコイルスプリング８が弾設されており、このコイルスプリング８の軸芯方向の中心には下端をピストン５の上表面に固定したロッド９が設けられている。

前記したロッド９の上端部分は上部カバー７を貫通して、そこに設けられているガイド１０内に挿通され、そのガイド１０の周囲にはキャップ１１が装着されている。

また、図中１２はシリンダ４内に圧力水を注入するためのニードル弁である。１３は圧力の設定機構、１４は圧力計、１５は通常閉とする全開弁を示している。

しかしながら、この従来の制御弁の構成にあって、圧力水を注入する際に通過させるニードル弁１２はその機構上開口面積の調整は可能であるが、その調整した後に自動的に開口面積を可変とすることはできないのでゴミや水垢等が詰った場合に制御が不安定となってしまう。

また、かかる制御弁における流路の口径は、近年未来の人口増加等の需要を見込んで多くの使用水量に対応できることを計画し、設定している。そのために、設置当初は水の使用量が極端に少なく、制御弁のサイズと一致しないという不合理があった。

さらに、かかる制御弁にあっては弁体（従来例ではピストンとポート部材）の水との接触面が平坦となっているため、水の衝撃を受け、騒音や振動を生ずることがあり、キャビテーションも発生してしまうことがあった。

また、かかる制御弁における弁体の開度調整はカバーを外して行なわなければならず、その作業能率が悪いものとなっている。

そして、かかる制御弁における流入口、流出口には空気が溜まってしまうことがあり、その空気の影響で制御が不安定となってしまうという事態があった。
本願発明について、出願人は先行する技術文献の調査を行なったが格別に関連すると思われる文献は発見できなかった。

本発明が解決しようとする問題点は、従来、圧力水を通過させるニードル弁が使用時に自動で開口面積を変えることができなかったという点であり、制御弁の設置当初にはその流路径のサイズが実際の水の使用量と不適合となってしまうという点であり、弁体の表面への流水の衝撃で騒音や振動、キャビテーションが発生してしまうという点であり、弁体の開度調整の作業が煩わしく能率が悪いという点であり、流入口、流出口に空気が溜まってしまい制御が不安定となってしまうという点である。

上記した問題点を解決するために、本発明に係る制御弁はケーシングの上部カバーに圧力水の注入口を形成し、その注入口に挿通され、上下方向に貫通するロッドを有し、そのロッド下端に弁体を止着し、そのロッドの前記注入口との対応部分を下方細りのテーパ状に形成してあることを特徴とし、前記したロッド下端にはネジが形成され、そのネジを弁体上面に螺合させるとともに、そのロッド下端には弁体上面と当接し、ロッド径より小径とした挿通孔を形成したゴムパッドとそのゴムパッドの表面に抑え用の金属パッドを重合して備えていることを特徴とし、前記したロッドの頭部には、そのロッドの高さ位置調整手段が備えられていることを特徴とし、前記した高さ位置調整手段はマイナスドライバを受ける溝としたことを特徴としている。

また、本願に係る制御弁は前記したロッドの上端部分の周囲には透明もしくは半透明とした可塑性材製の筒状体を備えていることを特徴とし、前記した筒状体はアクリル製とし、その外周に適宜ピッチをもって円周方向に環状のくびれ部を形成してあることを特徴とし、前記した筒状体には少なくとも一つ以上のＯリング等による止水手段が設けられていることを特徴とし、前記した圧力水の注入口の上部にはロッドが挿通されるハウジングが備えられ、そのハウジングの上部には前記した筒状体を被包するキャップが備えられており、前記したハウジングの一部に圧力水の供給管が接続されるとともに、その圧力水の排水及び全開作動をさせるための開放弁が接続されていることを特徴としている。

さらに、本願に係る制御弁はケーシング内に形成されている流路に、その流路を開閉する弁体を備え、その弁体の周囲に適宜な開口面積を有するライナーを交換自在に備えていること、または前記ライナーの機能を弁体に備えたことを特徴としている。

また、本願に係る制御弁はケーシング内に形成されている流路に、その流路を開閉する弁体を備え、その弁体の先端面に、表面を球弧面等の適宜形状としたタングを備えていることを特徴とし、前記したタングは前記した弁体の背面側からボルト等の止着要素を用いて固着されていることを特徴としている。

さらに、本願に係る制御弁はケーシングの上部カバーの一部に弁体の可動距離を規制する調整ボルトを挿通してあることを特徴とし、前記した調整ボルトは前記した上部カバーに固設されたナット部材を介して挿通してあることを特徴としている。

そして、本願に係る制御弁はケーシング内に形成している流路の流入口及び流出口部分に空気抜き用の弁を備えていることを特徴としている。

本発明に係る制御弁は上記のように構成されている。請求項１に記載の発明によれば、弁体と一体化されたロッドの一部を、圧力水を注入させる際に通過させるニードル作用を兼ねさせることができ、そのニードル作用はロッドが弁体と追従するので、開度面積を自動的に変化させることができる可変なものとすることができ圧力水の供給量を変えることができ、安定して制御ができる。

また、従来のニードルは固定式となっているため、ノズル部分にゴミや水垢等が詰まり、弁体の作動不良の原因ともなっていたが、本発明によれば可変ニードル作用を持たせたので自浄作用を有すると共に、ゴミや水垢等の詰まりも生じにくくなっている。万一、詰まりが生じても付帯されている開放弁を開けることでニードル部分の分解を不要として水流の勢いで清掃することもできることとなっている。

本発明によればロッドの回転が規制されることとなり、また、ロッドの高さ調整を自在に行なうことができることとなる。

本発明によればロッドの最頂位置を目視確認できるので、ロッドと一体化されている弁体の開度もそれによって把握することができる開度表示機能を有することとなる。また、透明の筒状体内に圧力水が浸入してしまうことを防止することができることとなる。

本発明によれば不要な圧力水を逃がし、また、弁体を全開にすることができることとなる。

本発明によれば制御弁の設置時における少ない水量にも適合でき、その使用水量に合わせて適宜ライナーの交換も可能で、その交換作業も弁全体を工場等に持ち帰ることなく、現場で実行することができることとなる。

本発明によれば、流路における水の流れを整えることができ、具体的には弁体先端における水の乱流を弁体の外周方向へ整流、分散させ、前記したライナーの流通孔の通過水量を均一とすることができる。これによって、騒音や振動、キャビテーションも抑えられ安定した制御ができることとなる。また、タングは弁体の背面側からボルト等の止着要素で固定されるため、そのボルト等の頭部が水流に悪影響を与えることもなく、現場での取り付け作業や使用条件に応じて形状の異なったタングに交換することも可能なものとなる。

本発明によれば、上部カバーを開ける必要なく、弁体の可動距離、即ち開度を外部からの作業で実行することができることとなる。また、この開度調整ができることによって、二つの用途の制御、例えば減圧弁として利用していたものを減圧と定流量の制御を可能とし、水位調整弁としていたものを水位制御と定流量の制御を可能とする。さらに、減圧弁二台の並列運転の際も、一台の開度を絞ることで減圧弁の使用頻度を変えることができるようになり、減圧弁の製品寿命を延ばすことができ、加えて、上部カバーとの取り付け方法（構造）を工夫することで錆を発生させることなく、良質の水を供給することが可能となる。

本発明によれば、流入口、流出口に溜まった空気あるいは常時空気を抜くことができ、安定した制御を行なうことができる。また、小配管の弁と空気抜き用の弁とを利用することで制御弁自体の特性を変えることも可能なものとなる。

図に示す実施例のように構成したことで実現した。

次に、本発明の好ましい実施の一例を図１を参照して説明する。図１は本発明を実施した制御弁を示す断面図である。

図１にあって２０はケーシング（ボディ）を示しており、このケーシング２０の下方には図において左側を流入口２１ａ、右側を流出口２１ｂとした水の流路２１が形成されている。この流路２１の中程、即ち流入口２１ａと流出口２１ｂの境部分には断面を上向きコ字状とし、その上面周縁に環状フランジ２２ａを一体に形成した弁体２２が配設されている。２３は受座、２２ｂは弁座を示しており、２４は弁体２２の環状フランジ２２ａの外周面が摺接するシリンダを示している。

また、図中２５はケーシング２０の上部カバーを示しており、この上部カバー２５の略中央部位には圧力水を前記シリンダ２４内、強いては弁体２２の上部に対して注入する注入口２６が穿設されており、この注入口２６は下方をラッパ状に拡開した構成としている。

前記した注入口２６にはロッド２７が貫通されており、このロッド２７の下端にはネジが形成され弁体２２の上面略中央に螺合されて一体化が図られている。このロッド２７と弁体２２との螺合部分には、下層にロッド２７の径より小さな径のロッド挿通孔を有する円板状のゴムパッド２８が配され、このゴムパッド２８の上面には、そのゴムパッド２８と同一サイズとした金属パッド２９が重合して配されており、ゴムパッド２８のブレーキ力でロッド２７の回転を抑えることとしている。

前記したロッド２７の注入口２６と対応する部分には先細りとしたテーパが形成され、ニードル部２７ａとされている。このニードル部２７ａがロッド２７に形成されているため、ニードル部２７ａもロッド２７もしくは弁体２２の上下動に同期して動く可変なものとされている。

ロッド２７は上部カバー２５の上方に突出された部分で太径となってハウジング３０内に挿通されガイドされる。このハウジング３０の側面には圧力水を送水する送水管３１の先端が接続され、また、ハウジング３０の他方側面には不要の圧力水を排水し、また、弁体２２の全開を行なうための開放弁３２が接続されている。

また、ロッド２７の上端部分は前記ハウジング３０よりさらに突出した部分に透明アクリル製の筒状体３３がその周囲に備えられており、この筒状体３３には適宜ピッチをもって複数のくびれ部が円周方向に沿って形成されている。係る構成によって、外観的に、ロッド２７の高さ位置、即ち弁体２２の開度を目視確認できるようになっている。３４はこの筒状体３３の部分を被冠するキャップで、ハウジング３０の上方に取り外し自在に備えられている。

さらに、前記した弁体２２の外周にはライナー３５が着脱、交換自在に配備されている。このライナー３５はその内径を弁体２２の外径と略一致させた円筒状のものとされ、上縁のフランジ３５ａをケーシング２０内のフランジに係合させた構成となっている。ライナー３５の周壁面には水の流通孔３５ｂが必要に応じた面積で形成されているもので使用水量に応じて適宜現場で交換することができるものとなっている。

また、前記した弁体２２の先端下面には、図にあって表面を球弧面としたタング３６が一体的に設けられている。このタング３６は弁体２２の背面（上側）から、格別に図示しないがボルトによって止着されているもので、必要に応じて表面形態の異なったものと現場において交換することも可能とされている。

さらに、前記した上面カバー２５の周縁に片寄せた位置には上下貫通孔が穿設され、その貫通孔には下端に係止フランジ３７ａを一体に備えたガイドパイプ３７が気密に嵌装されている。このガイドパイプ３７の上部カバー２５より外部に突出した部分にはナット部材３８が取り付けられており、そのナット部材３８を介して、弁体２２の可動距離を規制調整する調整ボルト３９が挿通されており、その調整ボルト３９の先端を弁体２２のフランジ２２ａに当接させることで弁体２２の上昇、即ち開度を規制する。調整ボルト３９を回転させ、その先端位置を変えることで、前記した規制の調整を行なうこととなる。

そして、前記した流入口２１ａ及び流出口２１ｂには溜まった空気を抜く抜き孔４０、４０が形成されており、この抜き孔４０、４０にはその空気を抜くための弁４１、４１‥が連結されている。この空気を抜くための弁４１として既知の空気弁を使用すれば、空気が溜まるのを待つことなく常時空気を放出してしまうことができ、小配管の弁とを併用すれば制御弁本体としての特性を変えることも可能なものとなっている。

なお、前記したロッド２７の頂面にはその高さ位置調整を行なうための溝が形成されているもので、その溝にマイナスドライバを合わせ回転させてやることで、そのロッド２７の先端の螺合量を変え、高さを調整することができる。これはロッド２７の頂面に十字溝を形成し、プラスドライバを使用すること等としても同様に達成できる。

また、前記した筒状体３３には複数個所にＯリングやパッキン等を用いた止水機構が施されるもので、圧力水がこの筒状体３３内に浸入してしまうことを防止している。

本発明に係る制御弁は上述のように構成されている。この構成に加えて、ロッドの位置、特に頂面位置を利用して、スイッチングのＯＮ、ＯＦＦの機械的入力動作を行なわせたり、発光素子と受光素子とによる光学系センサと組み合わせて光を遮断したり、受光させたりして、その光学系センサによるスイッチングのＯＮ、ＯＦＦを行なうこと等の機能を持たせることも可能なこととなる。

本発明を実施した制御弁を示す断面図である。従来例としての制御弁を示す一部破断した斜視図である。

符号の説明

２０ケーシング
２１流路
２１ａ流入口
２１ｂ流出口
２２弁体
２２ａ環状フランジ
２２ｂ弁座
２３受座
２４シリンダ
２５上部カバー
２６注入口
２７ロッド
２７ａニードル部
２８ゴムパッド
２９金属パッド
３０ハウジング
３１送水管
３２開放弁
３３筒状体
３４キャップ
３５ライナー
３５ａフランジ
３５ｂ流通孔
３６タング
３７ガイドパイプ
３７ａ係止フランジ
３８ナット部材
３９調整ボルト
４０抜き孔
４１空気抜き用の弁

Claims

ケーシングの上部カバーに圧力水の注入口を形成し、その注入口に挿通され、上下方向に貫通するロッドを有し、そのロッド下端に弁体を止着し、そのロッドの前記注入口との対応部分を下方細りのテーパ状に形成してあり、前記したロッドの頭部には、マイナスドライバを受ける溝としたそのロッドの高さ位置調整手段が備えられており、前記したロッドの上端部分の周囲にはアクリル製とし、その外周に適宜ピッチをもって円周方向に環状のくびれ部を形成してあり、少なくとも一つ以上のＯリングによる止水手段が設けられている、透明もしくは半透明とした筒状体を備えており、前記した圧力水の注入口の上部にはロッドが挿通されるハウジングが備えられ、そのハウジングの上部には前記した筒状体を被包するキャップが備えられており、前記したハウジングの一部に圧力水の供給管が接続されており、前記したロッド下端にはネジが形成され、そのネジを弁体上面に螺合させるとともに、そのロッド下端には弁体上面と当接し、ロッド径より小径とした挿通孔を形成したゴムパッドとそのゴムパッドの表面に抑え用の金属パッドを重合して備えている制御弁において、前記した圧力水の排水及び全開作動をさせるための開放弁がハウジングに接続されているとともにケーシングの上部カバーの一部に弁体の可動距離を規制する上部カバーに固設されたナット部材を介して調整ボルトを挿通してあることを特徴とする制御弁。