JPH08210526A - バルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 流体による変質や摺動回転による損傷がな
く、締め付けリングによるばね圧力の調整を適正に行う
ことができる高圧流体用のバルブを提供する。 【構成】 入出力流路に連通する弁孔２１，２２を弁座
面に開口させた弁座部材１８と、弁孔間を連通または遮
断する連通溝３０を設けた弁体部材２９を備え、弁体部
材２９は弁座面に面接触する状態で弁ケース１１内へ装
着させ、弁ケース１１には締め付けリング２４を着脱可
能に被着させると共に、締め付けリング２４と弁体部材
２９の間には弁体部材２９を弁座面へ圧接させる押圧ば
ね部材３３を設け、弁体部材２９には弁棒２６を連結し
て弁棒２６の上端側は締め付けリング２４を挿通して外
部に突設させ、弁棒２６の上端側には弁体部材２９を回
動させる操作手段３４，３６が取り付けられ、押圧ばね
部材３３は金属に近い機械的強度と剛性を備え且つ耐熱
及び耐薬品性に優れた強靱な合成樹脂材を用い、軸心に
弁棒２６の挿通孔が穿設されたリング状に形成すると共
に、上下の両面には先端を円弧状に面取りした環状突起
がそれぞれ設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高圧流体の流路を開閉
したり切換え分配するバルブに関し、例えばガスや水道
などの元栓として或いは化学薬品などの分析を行う際な
どに流体試料を圧送する配管流路中に装着して使用され
るものである。

【０００２】

【従来の技術】高圧流体試料を圧送する際に流路を開閉
したり切換え分配するために用いる開閉弁または切換弁
は、操作が容易且つ確実であることは勿論であるが、高
圧流体を受けても流体漏れを生ずることがない構造が必
要である。また、流体によって化学変化を生じて錆を発
生しない構造が必要であり、錆を発生すると流体が汚染
されたり確実な開閉または切換動作が得られなくなる。

【０００３】この種の用途に使用されている従来のバル
ブとしては、例えば入出力の流路にそれぞれ連通する弁
孔が上面の弁座面に開口して穿設された弁座部材と、こ
の弁孔間を連通または遮断する連通溝が底面に穿設され
た弁体部材を備え、上記弁座部材と弁体部材は弁座面に
底面が面接触する状態で弁ケース内へ装着させ、この弁
ケースには締め付けリングを着脱可能に被着させると共
に、当該締め付けリングと弁体部材の間に当該弁体部材
を弁座面へ圧接させる押圧ばね部材を設け、上記弁体部
材には弁棒を一体形成して当該弁棒の上端側は上記締め
付けリングを挿通して外部に突設させ、この弁棒の上端
側には操作ハンドルが取り付けられた構造のものがあ
る。

【０００４】上記バルブは、操作ハンドルを回動させる
と弁棒を介して弁体部材は弁座部材の弁座面上を圧接状
態で摺動され、上記連通溝が上記弁孔と整合した位置で
は流路が連通すると共に、それ以外の不整合位置では流
路が遮断される。また、弁ケースに対する締め付けリン
グの締め付けを調整すると、押圧ばね部材の圧縮状態が
可変されてばね圧が増減され、弁座面に対する弁体部材
の圧接状態を取り扱う高圧流体の圧力に対抗できるよう
に調整することができる。なお、その際に過剰にばね圧
を増加させるとその分だけ操作ハンドルによるバルブの
切換操作が重くなるので、必要以上にばね圧を増加させ
ない範囲に調整することが望ましい。

【０００５】上記押圧ばね部材としては、通常は図５で
示すようにリング状に形成された金属製の皿板ばね１を
用い、この皿板ばね１は複数のベアリング２が装着され
た滑動円板３と、この滑動円板３の両側に添装される金
属製のフラットスペーサ４，５と併用され、弁体部材６
と一体の弁棒７に挿通された状態で使用される。

【０００６】上記バルブに於ける弁体部材６および弁座
部材は、摺動による摩耗を少なくして高圧流体に対する
シール性を高め且つ流体による腐食などを防止するため
に、摩擦係数が小さくて耐薬品性に優れた例えばフッ素
樹脂などの合成樹脂材が使用されている。然しながら、
フッ素樹脂などの合成樹脂材で形成された弁体部材６は
表面硬度が低いので、この弁体部材６に対して圧縮変形
された金属製の皿板ばね１をそのまま摺接させると、当
該皿板ばね１の先端縁によって弁体部材６の摺接面が損
傷して滑動性が低下し、長期使用中に操作ハンドルによ
る切換操作が不能になる恐れがある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで、上記弁体部材
６の摺接面の損傷による滑動性の低下などを防止するた
めに、上記のようにベアリング２を装着した滑動円板３
と両側のフラットスペーサ４，５を併用する構成とした
が、部品点数が増えて構成が複雑になるので製品コスト
が高くなると共に、金属製の皿板ばね１やベアリング２
およびフラットスペーサ４，５は僅かでも漏洩した水分
やガス雰囲気中に晒されると、長期使用中に変質または
腐食して弁の切換操作を確実に行うことができなくなっ
たり、この変質または腐食した破片などが高圧流体中に
不純物として混入して汚染させたりする恐れがある。

【０００８】また、金属製の皿板ばね１による押圧ばね
部材の場合には、上記締め付けリングの締め付けによる
押圧で圧縮された際に於けるばね圧特性が満足すべきも
のではなかった。すなわち、この押圧ばね部材のばね圧
特性は上記したように取り扱う高圧流体の圧力に対抗で
きるように、弁座面に対する弁体部材の圧接状態を任意
に調整できることが望ましいが、金属製の皿板ばね１の
場合には中間圧力が得られ難く圧力調整幅が狭いという
欠点があった。

【０００９】そこで本発明では、これら従来技術におけ
る課題を解決するためのバルブの提供を目的とするもの
である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために本発明によるバルブでは、入出力の流路にそれぞ
れ連通する弁孔が上面の弁座面に開口して穿設された弁
座部材と、この弁孔間を連通または遮断する連通溝が底
面に穿設された弁体部材を備え、上記弁座部材と弁体部
材は弁座面に底面が面接触する状態で弁ケース内へ装着
させ、この弁ケースには締め付けリングを着脱可能に被
着させると共に、当該締め付けリングと弁体部材の間に
当該弁体部材を弁座面へ圧接させる押圧ばね部材を設
け、上記弁体部材には弁棒を連結して当該弁棒の上端側
は上記締め付けリングを挿通して外部に突設させ、この
弁棒の上端側には弁体部材を回動させる操作手段が取り
付けられたバルブにおいて、上記押圧ばね部材は、金属
に近い機械的強度と剛性を備え且つ耐熱及び耐薬品性に
優れた強靱な合成樹脂材を用い、軸心に弁棒の挿通孔が
穿設されたリング状に形成すると共に、上下の両面には
先端を円弧状に面取りした環状突起がそれぞれ設けられ
ている構成である。

【００１１】

【実施例】以下に、本発明によるバルブを図１〜５で図
示する実施例に基づいて詳細に説明する。図１〜３で示
すように、有底の円筒状に形成した弁ケース１１には、
左右対抗状に穿設したねじ穴を外周面に開口させて入力
側接続口１２と出力側接続口１３が形成され、当該各接
続口１２，１３にはねじ込み式のコネクタ（図示しな
い）を介して入力側配管１４と出力側配管１５がそれぞ
れ接続される。

【００１２】弁ケース１１は、外周にねじを刻設したね
じ筒部１６が上部側に形成され、このねじ筒部１６の内
側には段付きの溝穴が形成され、当該溝穴の上部側に形
成された大径穴には内周面の一部を円弧状に切り欠いた
摺動案内溝１７が設けられ、下部側に形成された小径穴
内には円板状の弁座部材１８が装着されている。なお、
弁ケース１１の溝穴に対して弁座部材１８は例えば接着
剤を介在させて圧入状態で一体に固着されている。上記
入力側接続口１２および出力側接続口１３の内底部と、
上記段付きの溝穴の内底部との間にはそれぞれ連通孔１
９，２０が穿設され、上記弁座部材１８には連通孔１
９，２０とそれぞれ整合する弁孔２１，２２が穿設され
ている。

【００１３】上記ねじ筒部１６を含む弁ケース１１と弁
座部材１８は、耐薬品性に優れた合成樹脂材が使用さ
れ、特に上面が弁座面となる弁座部材１８は摩擦係数が
小さくて耐薬品性に優れた例えばフッ素樹脂などの合成
樹脂材が使用されている。なお、この実施例では成形加
工を容易にしたり安価にするなどの理由から、弁座部材
１８を弁ケース１１と別体にしたが、両者を一体成形す
る態様もある。また、弁ケース１１の底面にはバルブを
ブラケットなどを介して適宜の箇所に取り付けるための
ねじ穴２３が穿設されている。

【００１４】上記弁ケース１１の開口部に被着される締
め付けリング２４は、内周面に上記ねじ筒部１６と螺合
する雌ねじ２５が刻設され、外周面は締め付けを容易に
するために凹凸に形成され、軸心には弁棒２６を挿通さ
せるための通孔２７が穿設されている。

【００１５】弁棒２６は、上端側の外周の一部を円弧状
に切り欠いた平坦面による係止部２８が形成され、当該
弁棒２６の下端側に弁体部材２９が一体形成されてい
る。弁体部材２９は、上記ねじ筒部１６内に形成された
段付き溝穴の小径小径穴内に嵌合する円板状で、底面に
は上記弁座部材１８に穿設された弁孔２１，２２の間を
連通し得る細長い連通溝３０が穿設されている。また、
弁体部材２９には上記連通溝３０の延在する方向に沿っ
て外周面から突出する態様で係止ピン３１が設けられて
いる。

【００１６】上記弁棒２６と弁体部材２９は耐薬品性に
優れた合成樹脂材が使用され、この実施例では成形加工
を容易にしたり安価にするなどの理由から両者を一体成
形したが、両者を別体で形成して一体に組着する態様も
あり、その場合には特に外周面と底面が弁座部材１８の
弁座面に摺接する弁体部材２９は、摩擦係数が小さくて
耐薬品性に優れた例えばフッ素樹脂などの合成樹脂材の
使用が望ましい。

【００１７】上記弁棒２６には、図４で示すように合成
樹脂材によってリング状に形成されたフラットワッシャ
３２と押圧ばね部材３３が嵌合され、更に上記締め付け
リング２４を嵌合して上端部にはキャップ３４を嵌合被
着する。キャップ３４には、先端側の外周にねじ部を設
けた操作ハンドル３６を螺着するためのねじ穴３５が、
外周から弁棒２６が嵌合する軸穴へ達するように半径方
向へ穿設され、当該キャップ３４の上面にはねじ穴３５
の延在方向に沿って流路表示３７が施されている。

【００１８】上記キャップ３４は、弁棒２６の平坦面に
よる係止部２８にねじ穴３５を整合させた状態にし、当
該ねじ穴３５に操作ハンドル３６の先端ねじ部を螺着さ
せると、当該操作ハンドル３６の先端が係止部２８に圧
接してキャップ３４は回り止めされた状態で弁棒２６の
先端に連結されると共に、弁棒２６の外周に嵌合されて
いる上記フラットワッシャ３２と押圧ばね部材３３およ
び締め付けリング２４が、キャップ３４と弁体部材２９
の間に抜け止めされた状態で挟持される。

【００１９】これにより、バルブ１０は図２で示すよう
に上半部と下半部とに分離可能なユニットに区分され、
弁ケース１１側のねじ筒部１６に締め付けリング２４の
雌ねじ２５を螺着すると、図１または図３で示すように
一体に組着される。なお、組着する際には弁体部材２９
の係止ピン３１をねじ筒部１６の摺動案内溝１７に整合
させた状態で行う。締め付けリング２４の締め付け力を
調整すると、押圧ばね部材３３に対する押圧力が変化し
て当該押圧ばね部材３３の圧縮変形状態が可変され、弁
座部材１８の弁座面に対する弁体部材２９の圧接状態を
所望に設定することができる。

【００２０】押圧ばね部材３３は、例えばＰＥＥＫ材
（ポリエーテルエーテルケトン）やＰＰＳ材（ポリフェ
ニレンサルファイド）などのように、金属に近い機械的
強度と剛性を備え且つ耐熱及び耐薬品性に優れた強靱な
合成樹脂材を用い、図５で示すように各種のリング形状
に加工した状態で使用される。また、上記フラットワッ
シャ３２も押圧ばね部材３３と同様の合成樹脂材の使用
が望ましい。

【００２１】図５（ａ）の押圧ばね部材３３Ａは、平行
状に配設した２枚のリング状板状片３８，３９の開口縁
部側を小径筒状片４０で連結し、軸心に挿通孔４１を形
成すると共に、リング状板状片３８，３９には外側面板
上の外周縁に沿って環状突起４２，４３を設け、環状突
起４２，４３の先端は円弧状に面取りしてある。押圧ば
ね部材３３Ａは、環状突起４２，４３の一方が弁座部材
１８の弁座面によって、他方がフラットワッシャ３２を
介して締め付けリング２４の内面によって押圧され、リ
ング状板状片３８，３９がそれぞれ内側へ撓んで圧縮変
形されることでばね力が付与される。

【００２２】図５（ｂ）の押圧ばね部材３３Ｂは、軸心
に挿通孔４４を穿設した１枚のリング状板状片４５で形
成され、このリング状板状片４５には内周縁に沿って一
方の外側面板上へ突出する環状突起４６が形成されると
共に、外周縁に沿って他方の外側面板上へ突出する環状
突起４７が形成され、当該環状突起４６，４７の先端は
円弧状に面取りしてある。押圧ばね部材３３Ｂは、環状
突起４６，４７の一方が弁座部材１８の弁座面によっ
て、他方がフラットワッシャ３２を介して締め付けリン
グ２４の内面によって押圧され、リング状板状片４５が
Ｓ字状に撓んで圧縮変形されることでばね力が付与され
る。

【００２３】図５（ｃ）の押圧ばね部材３３Ｃは、平行
状に配設した２枚のリング状板状片４８，４９の外周側
を大径筒状片５０で連結し、軸心に挿通孔５１が形成さ
れると共に、リング状板状片４８，４９には外側面板上
の内周縁に沿って環状突起５２，５３を設け、環状突起
５２，５３の先端は円弧状に面取りしてある。押圧ばね
部材３３Ｃは、環状突起５２，５３の一方が弁座部材１
８の弁座面によって、他方がフラットワッシャ３２を介
して締め付けリング２４の内面によって押圧され、リン
グ状板状片４８，４９がそれぞれ内側へ撓んで圧縮変形
されることでばね力が付与される。

【００２４】これらのばね部材は、合成樹脂材の可撓性
を利用しているので締め付けリング２４の締め付けに応
じて徐々にばね力が増強され、金属製の皿ばねに比べて
中間的なばね力を得ることができると共に、取り扱う流
体によって腐食や変質を生じたり当該流体を汚染させる
恐れもない。また、先端を円弧状に面取りした環状突起
を介して弁座部材１８の弁座面およびフラットワッシャ
３２と圧接状態で摺接しているので、バルブ１の開閉操
作を円滑に行うことができ且つ弁座面などを損傷させる
恐れもない。さらに、押圧ばね部材３３Ａ，３３Ｃの形
状にするとばね力の調整幅を広く採ることができる。な
お、上記ばね部材３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃは、必要に応
じて何れか１つを単独で使用したり複数を組み合わせて
使用することができる。

【００２５】上記構成によるバルブ１は、締め付けリン
グ２４の締め付け力を可変させ、流体漏れがないように
弁座部材１８の弁座面に対する弁体部材２９の圧接状態
を、取り扱う流体の流体圧力に耐えられる範囲内の最小
値に設定し、操作ハンドル３６でキャップ３４を回動さ
せる際に過大な操作力を必要としないようにする。操作
ハンドル３６によってキャップ３４を回動させると、弁
棒２６を介して弁体部材２９が回動されるが、当該弁体
部材２９はねじ筒部１６の摺動案内溝１７の両端部に係
止ピン３１が当接する範囲内で回動され、上記実施例で
は略９０度の範囲で回動され、流路の開閉または切換操
作を行う。例えば始端側で連通溝３０の両端が弁孔２
１，２２と整合して流路が連通する開弁状態の場合に
は、弁体部材２９が回動されることで不整合になって閉
弁状態に切換操作される。

【００２６】

【発明の効果】以上の実施例でも明らかなとおり、本発
明によるバルブでは弁座部材の弁座面へ弁体部材を圧接
させる押圧ばね部材として、金属に近い機械的強度と剛
性を備え且つ耐熱及び耐薬品性に優れた強靱な合成樹脂
材を用い、軸心に弁棒の挿通孔が穿設されたリング状に
形成すると共に、上下の両面には先端を円弧状に面取り
した環状突起がそれぞれ設けられている構成とした。こ
れにより、押圧ばね部材として金属製の皿板ばねを使用
していた従来構造のように、滑動性を付与するためのベ
アリング付きの滑動円板等を必要としない簡単且つ安価
な構成にすることができ、弁体部材の摺接面の損傷がな
く滑動性の低下などを防止することができる。また、長
期使用中に仮に流体漏れが生じて水分やガス雰囲気中に
晒された場合でも、合成樹脂材で構成されている押圧ば
ね部材を含む各部が変質または腐食することがないの
で、従来構造が課題としていた弁の切換操作を確実に行
うことができなくなったり、この変質または腐食した破
片などが高圧流体中に不純物として混入して汚染させた
りする恐れが解消される。更に、上記構造による合成樹
脂製の押圧ばね部材では金属製の皿板ばねに比べて、圧
力調整幅を広く採れ且つ中間圧力に設定することが可能
なばね圧特性が得られるので、取り扱う流体圧に応じて
締め付けリングの締め付けを可変させて弁座面に対する
弁体部材の圧接状態を調整した際に、弁シールに必要な
圧接力を過大にすることなく適正に付与し且つ操作手段
による弁体部材の回動を円滑に行う状態に設定すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例によるバルブの組立状態に於け
る外観斜視図を示す。

【図２】図１のバルブの上半部を下半部から分離させた
状態に於ける斜視図を示す。

【図３】図１のバルブの組立状態に於ける中央縦断面図
を示す。

【図４】図１のバルブの弁体部材と当該弁体部材の押圧
に使用されているフラットワッシャおよびばね部材の斜
視図を示す。

【図５】図１のバルブに使用される各種のばね部材の一
部を破断して示す正面図。

【図６】従来のバルブに使用されている弁体部材と当該
弁体部材の押圧に使用されているばね部材の関連部品の
斜視図を示す。

【符号の説明】

１０ バルブ １１ 弁ケース １２ 入力側接続口 １３ 出力側接続口 １４ 入力側配管 １５ 出力側配管 １６ ねじ筒部 １７ 摺動案内溝 １８ 弁座部材 １９，２０ 連通孔 ２１，２２ 弁孔 ２３，３５ ねじ穴 ２４ 締め付けリング ２５ 雌ねじ ２６ 弁棒 ２７ 通孔 ２８ 係止部 ２９ 弁体部材 ３０ 連通溝 ３１ 係止ピン ３２ フラットワッシャ ３３ 押圧ばね部材 ３４ キャップ ３６ 操作ハンドル ３７ 流路表示

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入出力の流路にそれぞれ連通する弁孔が
   上面の弁座面に開口して穿設された弁座部材と、この弁
   孔間を連通または遮断する連通溝が底面に穿設された弁
   体部材を備え、上記弁座部材と弁体部材は弁座面に底面
   が面接触する状態で弁ケース内へ装着させ、この弁ケー
   スには締め付けリングを着脱可能に被着させると共に、
   当該締め付けリングと弁体部材の間に当該弁体部材を弁
   座面へ圧接させる押圧ばね部材を設け、上記弁体部材に
   は弁棒を連結して当該弁棒の上端側は上記締め付けリン
   グを挿通して外部に突設させ、この弁棒の上端側には弁
   体部材を回動させる操作手段が取り付けられたバルブに
   おいて、 上記押圧ばね部材は、金属に近い機械的強度と剛性を備
   え且つ耐熱及び耐薬品性に優れた強靱な合成樹脂材を用
   い、軸心に弁棒の挿通孔が穿設されたリング状に形成す
   ると共に、上下の両面には先端を円弧状に面取りした環
   状突起がそれぞれ設けられていることを特徴としたバル
   ブ。