JPH0418177B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は流体輸送配管等において、定量供給お
よび排出が必要とされる上水、工業用水、農業用
水、石油プラント、石油化学プラント、その他の
薬液などの配管、ガス配管あるいはスラリー流体
輸送配管などに使用される定流量弁に関するもの
である。

〔従来の技術〕

従来、定流量弁としては種々の型式のものがあ
るが、その中でも特に精度の良好な定流量弁とし
て特公昭49−13652号公報に「流量定値制御弁」、
また特に構造が簡単でコンパクトな定流量弁とし
て特公昭52−22450号公報に「定流量弁」が開示
されている。前者は絞り弁と差圧調整弁とを備
え、絞り弁上下流側の圧力差を検知して作動する
差圧調整弁により絞り弁の開口度に応じた一定流
量を維持するものである。また後者はゴムで作ら
れたオリフイス体が流体圧力差によつて変形する
もので、オリフイス体と弁体間の断面積と流速と
が補償して一定流量を維持するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら上記の定流量弁には次のような問
題点がある。

すなわち、前者の定流量弁は、２個の弁体を流
体に関連させる配管構造が大変複雑で、特に差圧
調整弁は、絞り弁上下流側間の圧力差を増幅する
ため大きな面積のダイヤフラムを備えなければな
らず、弁装置が大型となり、価格的にも大変高価
になるという問題がある。

また後者の定流量弁は、一定流量に維持するオ
リフイス体がゴムで作られているため、ゴムは液
体中では疲労し、特に温度が常温以上では疲労速
度が速くなりその結果として生じる物性の変化
は、伸びと弾性率の低下に最も顕著に現われる。
従つて流体圧力差によるゴムの変形を一定流量の
基本としているこの定流量弁には、長期の耐久性
を期待することは困難である。またゴムにはヒス
テリシスがあるため流量調整の精度が悪いという
問題がある。

本発明は上記のような従来技術の問題点に鑑み
なされたもので、構造が極めて簡単で大量生産に
適し、外部からの流量調整が可能であり、かつ上
下流側の流体圧力が大きく変動しても設定流量を
正確に維持でき、さらに弁閉塞機能を有し流体の
流れの完全停止が可能であり、また耐久性があ
り、安価な定流量弁を提供しようとするものであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは種々検討を重ね、流体の流れ方向
が直角あるいは任意の角度に変わるバルブに着眼
し、その入口流路の内部にオリフイスを設け、ス
ピンドルに弁体及びスプリングを装着させ、流量
実験を行つた。その結果、 上流側と下流側の差圧が大きく変動しても設定
流量を一定に維持できるという現象を見出した。
また、従来の公知の他の流量調整弁装置に欠かせ
なかつたセンサー、ミニコンピユーター、ポジシ
ヨナーが不要になり、該各装置の機能が定流量弁
内に集約でき、極めて経済的で安価なかつ簡単な
形状の定流量弁が得られることを発見した。そし
て上記の発見に基づき本発明を完成するに至つた
ものである。

上記の問題点を解決するための本発明の構成を
第１図を参照して以下に説明する。

本発明の定流量弁は、内部にオリフイス５を有
する入口流路２と、この入口流路２と平行方向に
設けられかつこの入口流路２に連通している中空
室４と、この中空室４に連通しかつ前記入口流路
２の軸線に対して垂直又は斜め方向に開口してい
る出口流路３とをその内部に有する弁本体１、前
記オリフイス５の軸線にその軸線が一致するよう
前記中空室４内に進退動自在に前記弁本体１の蓋
体９に支持されたスピンドル８、このスピンドル
８の軸線にその軸線を一致させその上流側端面１
０ａが常に前記オリフイス５の上流側に位置する
よう前記スピンドル８の下端部に摺動自在に嵌合
されかつその外径が下流側に向つて縮径されたな
だらかな凸曲面形状を有する弁体１０、および前
記スピンドル８に装着され前記弁体１０をこのス
ピンドル８の下端側に向つて付勢しているスプリ
ング１２、および前記スピンドル８とスプリング
１２とを内包するようにスピンドル８に一体的に
設けられた閉止用筒状体１４を具備することを特
徴とするものである。

本発明の実施態様においては次のような種々の
形式がある。

第２図に示すように、スピンドル８およびスプ
リング１２を内包しかつスピンドル８に摺動自在
に嵌合した筒状体１５を弁体１０と一体的に設け
て流体圧力の急激の変化を吸収させる。

また、第３図に示すように前記筒状体１５に弁
体１０の上流側から内部に通じる貫通孔１０ｂを
その軸線に平行に設け、かつこの筒状体１５の側
面にも貫通孔１５ａを設け、筒状体１５の内部に
スラリー中の固形物が溜らないようにする。

さらに、第４図に示すように、スプリング１２
は、金属製スプリング１６にポリクロロトリフル
オロエチレン樹脂（以下PCTFE樹脂と略称す
る）１７を完全被覆したものとして、高度な耐食
性が得られるようにする。

なお、本発明の定流量弁の材質はプラスチツク
でも金属でもよく、特に限定されるものではな
い。

〔作用〕

上記の構成よりなる本発明の定流量弁は、弁体
１０の上流側と下流側での流体の圧力差が大きく
なつた場合は、その上流側端面１０ａで流体圧力
を受けている弁体１０はそれによつてスピンドル
８上をスプリング１２を付勢しながら下流側へと
移動する。弁体１０はこの移動によりオリフイス
５に徐々に挿入されオリフイス５の開口面積が順
次縮小され、前記圧力差とスプリング１２の弾発
力がバランスしたところで弁体１０の移動が停止
し、設定された流量を維持する。逆に前記圧力差
が小さくなると弁体１０はスプリング１２の弾発
力と該圧力差とがバランスするまで上流側に移動
し、オリフイス５の開口面積を大きくするため流
量は減少することなく設定流量に維持される。

このようにして上流側と下流側の流体圧力が大
幅に変動しても流体流量は設定値に自動的に制御
される。

またスピンドル８の回動により、弁体１０を上
流側に移動させると、オリフイス５の開口面積が
大きくなり流体流量も増加するため流量設定値が
大きくなる。この状態で流体圧力が変動しても前
記と同様の各構成の作用により、新たに設定され
た流量を維持する。

逆にスピンドル８の回動により弁体１０を下流
側に移動させるとオリフイス５の開口面積が小さ
くなり流体流量も減少するため流量設定値が小さ
くなる。この状態で流体圧力が変動しても前記と
同様の各構成の作用により、新たに設定された流
量を維持する。

このようにして、スピンドル８を回動させるこ
とにより、設定流量を広範囲にわたつて変更する
ことができる。

さらに、スピンドル８の回動により弁体１０を
上流側に移動させていくと、スピンドル８に一体
的に設けられた閉止用筒状体１４が下降してゆ
き、ついには、その下端１４ａが入口流路２の上
端面２ｃ、すなわち、弁座相当部７に設けられた
鍔部６に密着され、流体の流れが閉塞される。一
方、上記とは逆方向にスピンドル８を回動する
と、弁開状態となり流体が流れるようになる。す
なわち、弁の開閉操作も行うことができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面により説明する。

第１図は本発明の第１実施例の定流量弁の縦断
面図である。

同図において、１は弁本体であつて、入口流路
２と、この入口流路２の軸線に対し垂直方向に開
口する出口流路３と、入口流路２と平行方向に設
けられた中空室４とを、内部に有している。

５は前記入口流路２と中空室４とを連通させる
オリフイスであり、入口流路２の内部上端部２
ａ、すなわち弁座相当部７に形成され、入口流路
２の軸線にその軸線を一致させて開口している。

６は前記オリフイス５を形成する鍔部であり、
その位置は入口流路２の内部なら何処でもよい
が、図示のように入口流路２の上端部２ａ、すな
わち弁座部７に設けるのが好ましい。８はスピン
ドルであつて、オリフイス５の軸線にその軸線を
一致させかつ中空室４内を進退動できるように、
弁本体１の上端部に螺合により嵌合された蓋体９
に、螺合により支持されている。このスピンドル
８の下部には段差部８ｂがあり該段差部８ｂより
下方部は後記弁体１０及びスプリング１２の挿入
を容易にするために、縮径部８ａが設けられてい
る。

１０は釣り鐘状の弁体であつて、スピンドル８
の軸線にその軸線を一致させ、その上流側端面１
０ａが常に前記オリフイス５の上流側に位置する
ように、スピンドル８の縮径部８ａに摺動自在に
嵌合されかつその外径が下流側に向つて、なだら
かな凸曲面となるように縮径されている。

弁体の外形を下流側に向つて直線状に縮径した
円錐状又は円錐台状に設計した場合は制御精度が
良くないという問題があり、本発明の弁体形状の
方が優れた制御精度が得られる。

この弁体１０は前記スピンドル８の末端８ｃに
螺合されたナツト１１でスピンドル８からの離脱
を防止されている。

１２はスプリングであつて前記スピンドル８の
軸線にその軸線を一致させ、かつスピンドル８の
縮径部８ａに挿入されその下端部は前記弁体１０
と接触し、上端部はスピンドル８の段差部８ｂに
接触し、弁体１０をスピンドル８の下方末端８ｃ
側に向けて付勢している。

１３は前記スピンドル８の上端部に固定されて
いるハンドルである。

本実施例の定流量弁は、構造が極めて簡単なも
のであり、ハンドル１３の回動によりスピンドル
８を下降させて弁体１０を上流側（図面では下方
向、以下同じ）に移動させると、オリフイス５の
開口面積が大きくなり、流体流量も増加するため
流量設定値を大きくすることができる。逆にスピ
ンドル８を上昇させることにより弁体１０を下流
側（図面では上方向、以下同じ）に移動させる
と、オリフイス５の開口面積が小さくなり、流体
流量も減少するため、流量設定値を小さくするこ
とができ流量調整が可能となる。

また、上流側端面１０ａで流体圧力を受けてい
る弁体１０は、その弁体１０の上流側と下流側で
の流体の圧力差が大きくなつた場合にスピンドル
８上をスプリング１２を付勢しながら下流側へと
移動するが、弁体１０はこの移動により、オリフ
イス５に徐々に挿入され、オリフイス５の開口面
積が順次縮小され、前記圧力差とスプリング１２
の弾発力がバランスしたところで弁体１０の移動
が停止し、設定された流量が維持される。逆に前
記圧力差が小さくなると、弁体１０はスプリング
１２の弾発力と該圧力差とがバランスするまで上
流側に移動し、オリフイス５の開口面積を大きく
するため、流量は減少することなく設定流量を維
持することが可能となる。

１４は、前記スピンドル８の段差部８ｂの上部
に一体成形で設けられた閉止用筒状体である。ス
ピンドル８の回動により、この閉止用筒状体１４
を下降させ、その下端面１４ａが入口流路２の上
端面２ｃ、すなわち、弁座相当部７に設けられた
鍔部６に密着させることにより、流体の流れを閉
塞することができる。

また、前記入口流路２の下部２ｂには受口１８
が嵌挿され、この受口１８の外周には、継目をシ
ールするためのリング１９が装着されるパツキン
グ用溝２０と、連結を保持するための支持具２１
が装着される環状溝２２が設けられている。この
受口１８と弁本体１との連結は、まずＯリング１
９及び支持具２１を装着した受口１８を弁本体１
の入口流路２に挿入し、次いで受具２３を装着し
て支持具２１を弁本体１と受具２３との間に挟持
すべく弁本体１と受具２３とをボルト（図示しな
い）で結合する。このため弁本体１は受口１８に
回転自在に連結されるものである。尚、ここで入
口流路２の下部２ｂは、受口１８が嵌挿されず、
そのままストレートな管であつてもよく、またフ
ランジ状であつてもよい。

また、ここで弁本体１は中膨らみになつていて
もよい。

第２図は第１図の定流量弁にさらにダンパー効
果機能を付与した第２実施例の定流量弁の要部縦
断面図である。

図において１５は、弁体１０と一体成形で設け
られた筒状体であつて、スピンドル８の縮径部８
ａおよびスプリング１２を内包している。この筒
状体１５の上端部はスピンドル８に摺動自在に嵌
合されている。この定流量弁はダンパー作用が付
与されるため、ウオーターハンマー（水撃）など
により流体圧力が急激に変化してもその衝撃が吸
収され設定流量が維持される。

第３図は第２図の定流量弁において弁体１０お
よび筒状体１５を特にスラリー流体に適するよう
に改良した第３実施例の自己浄化型定流量弁の要
部縦断面図である。

図において１０ｂは弁体１０の上流側端面１０
ａよりその軸線に平行にかつ筒状体１５の内部に
貫通して設けられた貫通孔である。また１５ａは
該筒状体１５の側面に設けられた貫通孔である。
この定流量弁は弁体１０の貫通孔１０ｂが受ける
圧力と筒状体１５の貫通孔１５ａが受ける減圧と
により、筒状体１５の中に流れが生じ、スラリー
中の固形物を下流側に流出させ、それによつてス
プリング１２が正常に作動し定流量が維持され
る。

なお本発明のその他の実施例として、前記第１
図と第２図に示すものを組合わせた、すなわちス
ピンドル８に閉止用筒状体１４と筒状体１５との
両者を取付けたものも考えられる。

第４図はPCTFE樹脂被覆スプリングの縦断面
図である。

金属製スプリング１６にPCTFE樹脂１７を完
全被覆することにより、高度の耐食性が得られる
ため、耐食性を有するプラスチツクで製造した本
発明定流量弁に使用することにより、この定流量
弁は腐食性流体の輸送にも長期に安定して使用で
きる。

第５図は第１図の定流量弁の構造を有する、口
径２５Ａの定流量弁を使用して、25℃の水を0.5
m³／hrで流し、この定流量弁の上下流間に差圧計
を設置し、その差圧ΔPを０〜約2.0Kg／cm²まで変
化させて、流体流量Qvを測定した結果をグラフ
に示したものである。

同図からみてもわかるようにこの定流量弁は作
動差圧ΔP≒0.3Kg／cm²付近から約±５％の精度で
一定流量に維持できるなど優れたものであつた。

第６図は同様に第１図の定流量弁の構造を有す
る口径５０Ａの定流量弁を使用して25℃の水を７
m³／hrおよび15m³／hrで流し、この定流量弁の上
下流間に差圧計を設置し、その差圧ΔPを０〜約
6.0Kg／cm²まで変化させて、流体流量Qvを測定し
た結果をグラフに示したものである。

同図からみてわかるようにこの定流量弁は作動
差圧ΔP≒0.6Kg／cm²付近から両方とも約±５％の
精度で一定流量に維持できるなど優れたものであ
つた。

尚、本発明の定量弁は、上記実施例に限定され
るものでないことはもちろんである。

〔発明の効果〕

本発明の定流量弁は以上説明したように、入口
流路と該入口流路の軸線に対し、垂直又は斜方向
に開口している出口流路を内部に有する弁本体に
弁体とこれを弾発するスプリング及びオリフイス
を設けることにより、コンパクトで安価な定流量
弁が得られ、かつ常に設定した一定流量を維持
し、スピンドル操作で容易に流量調整できる定流
量弁が得られる。

また、スピンドルに一体的に閉止用筒状体を設
けてあるため、流体の流れの完全停止と開操作が
確実に行なえ、いわゆる制止弁の機能をも有する
ものとなるので、別に制止弁を設ける必要がな
い。

また弁体に一体的に筒状体を設けた場合には、
筒状体内部の流体が一種のダンパー作用をするの
で、流体圧力が急激に変動しても弁体が直ちにこ
れに追従せず、また弁体が振動したりすることが
なく常に安定した流量制御を行うことができるも
のとなる。

また弁体に一体的に設けられた筒状体の内部に
通じる貫通孔を弁体上流側端部よりその軸線に平
行に設けかつ該筒状体の側面に貫通孔を設けた場
合には、特にスラリー流体を流した場合、該貫通
孔よりスラリー中の固形物が流れ出るため筒状体
の内部に該固形物が溜ることなく常に正常な作動
をする自己浄化型定流量弁が得られる。

また金属製スプリングにPCTFE樹脂を完全被
覆したスプリングを用いた場合には、PCTFE樹
脂がそれ自体耐食性が極めて優れ、結晶化度が低
く弾性率が低いために金属のバネ特性を妨げず、
またガスバリア性が非常に良好であるため、耐食
性材料からなる本発明の定流量弁に使用すると腐
食性流体の輸送にも長期にわたり安定して使用で
きるものとなる。

また構造が簡単であるため組立てや補修などが
容易でかつ特にプラスチツク材料を用いた場合、
射出成形などによる量産が可能であるので、従来
の定流量弁よりも格段の低価格で製造することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の定流量弁の全体
縦断面図、第２図は同上第２実施例の定流量弁の
要部縦断面図、第３図は同上第３実施例の定流量
弁の要部縦断面図、第４図はPCTFE樹脂被覆ス
プリングの縦断面図、第５図および第６図は流量
実験を行なつた結果を示したグラフである。 １……弁本体、２……入口流路、２ａ……内部
上端部、２ｂ……下部、２ｃ……上端側面図、３
……出口流路、４……中空室、５……オリフイ
ス、６……鍔部、７……弁座部、８……スピンド
ル、８ａ……縮径部、８ｂ……段差部、８ｃ……
末端、９……蓋体、１０……弁体、１０ａ……上
流側端面、１０ｂ……貫通孔、１１……ナツト、
１２……スプリング、１３……ハンドル、１４…
…閉止用筒状体、１４ａ……下端面、１５……筒
状体、１５ａ……貫通孔、１６……金属製スプリ
ング、１７……PCTFE樹脂。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内部にオリフイスを有する入口流路と、該入
   口流路と平行方向に設けられかつ該入口流路に連
   通している中空室と、該中空室に連通しかつ前記
   入口流路の軸線に対し垂直又は斜め方向に開口し
   ている出口流路とを、その内部に有する弁本体、
   前記オリフイスの軸線にその軸線が一致するよう
   前記中空室内に進退動自在に前記弁本体の蓋体に
   支持されたスピンドル、該スピンドルの軸線にそ
   の軸線を一致させその上流側端面が常に前記オリ
   フイスの上流側に位置するよう該スピンドルの下
   端部に摺動自在に嵌合されかつ外径が下流側に向
   つて縮径されたなだらかな凸曲面形状を有する弁
   体、前記スピンドルに装着され前記弁体を前記ス
   ピンドルの下端側に向つて付勢しているスプリン
   グ、および該スプリングと該スピンドルを内包す
   るように該スピンドルに一体的に設けられた閉止
   用筒状体を具備してなることを特徴とする定流量
   弁。 ２ 前記スピンドルおよびスプリングを内包しか
   つ前記スピンドルに摺動自在に嵌合した筒状体
   を、弁体と一体的に設けたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の定流量弁。 ３ 前記弁体に一体的に設けられた筒状体の内部
   に通じる貫通孔を弁体上流側端部よりその軸線に
   平行に設けかつ該筒状体の側面にも貫通孔を設け
   たことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の
   定流量弁。 ４ 前記スプリングとして、金属にポリクロロト
   リフルオロエチレン樹脂を完全被覆してなるスプ
   リングを使用したことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項、第２項、第３項中のいずれか１項に記
   載の定流量弁。