JPH09273638A - 流量調節弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 弁内の流路中にスケールの堆積を防止し、優
れた流量調節機能を長期間に亙って維持することができ
る流量調節弁の提供が望まれている。 【解決手段】 弁箱１２７には、ケージ内空間１１５ａ
を有するケージ１１５が設けられている。ケージには４
つのオリフィス１０５が設けられている。オリフィス
は、流れ方向に流路断面積が変化しており、内面にスケ
ールが堆積しにくくなっている。ケージ内空間には、弁
体１１１が収容されており、弁体の下部には、スクレー
パ部１２１が形成されている。よって、ケージのオリフ
ィス出口付近にスケールが付着しても、そのスケール
は、弁体の上下動に伴ってスクレーパ部により掻き取ら
れる。また、ケージ内空間の中央付近には、流体が衝突
することでスケールが析出するが、そのまま流されるた
め、オリフィスより下流にスケールが付着するのが防止
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流量調節弁、特に
産業用ボイラの過熱器スプレイ系統やドレン水位調節系
などにおいてボイラ給水やドレンに含まれるＦｅ，Ｓｉ
成分等が析出・堆積して流量低下をきたすような流量調
節弁において、流路内のオリフィスにスケールが堆積す
ることを防止する技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】産業用ボイラの給水路には、オリフィス
付き流量調節弁が使用されてきた。そこに設けられてい
たオリフィスとしては、流路面積が流れ方向に沿って不
変である円形の流路断面形状のオリフィス（以下、スト
レート型オリフィスと称する）が一般的である。このス
トレート型オリフィスは、ケージの円周上に数段にわた
って穿孔されている。また、比較的に口径の小さい流量
調節弁では、Ｖ字形の溝からなるＶ溝型オリフィスが設
けられている場合もあった。

【０００３】しかし、上記ストレート型オリフィスで
は、スプレイ水の温度が高温になると、特にオリフィス
の入口付近にスケールが付着し、使用一カ月程度でスプ
レイ流量が半減し、過熱器の温度調節が困難になってボ
イラの運転に支障をきたす恐れがあった。具体的な事例
を示すと、スケールの付着により、直径６ｍｍのストレ
ート型オリフィスの場合には、直径約４〜５ｍｍに減径
し、直径４ｍｍのオリフィスの場合は、直径約１ｍｍに
なり、直径２ｍｍのオリフィスにいたっては、完全に塞
がってしまう恐れもあった。同様に、Ｖ溝型オリフィス
においても、使用一カ月程度でスケールの付着によって
流路面積の７０〜８０パーセント相当分が塞がり、本来
の流路面積の約１０〜２０パーセントの流路面積になっ
てしまうため、過熱器の温度調整が困難であった。

【０００４】一般的に発電用ボイラの給水ヒータには、
鉄系の伝熱管が多く使用されるが、そうした場合に析出
するスケールの主成分は、マグネタイト（Ｆｅ_３Ｏ_４）
である。上述したように、流量調節弁のオリフィスのよ
うな高流速部分にスケールが付着する現象は、水中の微
細スケール粒子の電荷と金属表面の電荷との相互作用に
よるものであるとの報告もあるが、現状では、その析出
と堆積のメカニズム、影響因子等については不明な点が
多い。しかし、これまでの文献や実際のスケール付着状
況の調査から、スケールの付着は流れが乱れ、渦流が発
生している部位、すなわちオリフィスを構成している部
位の前後に集中していることより、渦流中が負圧になる
ため溶存物が析出するという物理的作用によるとも考え
られる。このことから、スケールの付着を避けたい部位
においてこの渦流又は縮流を発生させないことがスケー
ル付着の防止に有効ではないかと考えられる

【０００５】そして、上述したようなスケール付着の問
題を解決しうると考えられるものとして、特開昭５８−
１７０９７５号公報には、図９に要部が示されるよう
な、流路面積が流れ方向に沿って変化するオリフィス５
を備えた自浄可変オリフィス付きの流量制御弁７が開示
されている。流量制御弁７には、弁座９がねじ込み固定
され、その内側に弁体１１が摺動可能に位置する。弁座
９の上方には、オリフィス５より送出する水を一時的に
受け入れる空所１３が設けられたケージ１５が配設され
ている。オリフィス５の流路面積が流れ方向に沿って一
定である部分１７の流れ方向の寸法ｔは、オリフィス５
を画成する弁体の部分１９の肉厚Ｔの３０〜７０パーセ
ントとなっている。したがって、前述したストレート型
オリフィスの場合に比べると、オリフィス内のスケール
付着量が減少する。しかし、このオリフィス５において
は、テーパの角度が６０度を越えるためオリフィス５内
で剥離流が生じるとともに、流路面積が流れ方向に沿っ
て一定である部分１７の寸法ｔが長いために、オリフィ
ス５内で縮流ができて渦流が生じ、依然としてオリフィ
ス内にスケール付着が起きることにはかわりがない。

【０００６】そこで、このように付着してしまったスケ
ールを除去するための技術として、実公昭６３−４７３
２２号公報には、図１０に要部が示されるような、スケ
ールを掻き取る機構を備えた可変調整弁が開示されてい
る。この可変調整弁の弁座９の上部には、内側に突出し
た突起部２１が設けられている。突起部２１の上面に
は、斜面２１ａが形成されている。弁座９は、図示しな
い駆動機構によって弁体１１に沿って上下に摺動可能と
なっている。これによって、オリフィス５に付着したス
ケール２３は、摺動する弁座９の突起部２１によって加
えられる力で、オリフィス５から剥離され除去される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、特開
昭５８−１７０９７５号公報の技術では、オリフィス内
面にスケールが付着することを完全に防止することは困
難であった。このため、実公昭６３−４７３２２号公報
の技術のようなスケール掻き取り機構が必要であった。
しかし、それによって今度は、前記スケール掻き取り機
構を駆動するための専用の駆動機構が新たに必要になる
ので、構造が複雑になり、それに伴いコスト増大や突起
部２１の脱落等の損傷が発生し易くなるといった別の問
題が生じる恐れがある。

【０００８】更に、突起部２１が設けられた場合には、
オリフィスの幅を２〜３ｍｍ程度に小さくして流量の制
御性を高めることは構造的に無理となる。また、流量の
制御性を高めるために上部と下部で幅の違う段違いや縦
長の逆三角形のスリット形オリフィスとして流量調節弁
のレンジアビリティ（調節弁によって流量制御が可能な
最大流量と最小流量との比）を１００程度に上げること
を求められることがあるが、前述したような構造では、
オリフィスの幅を一定にしてスケールを除去させる必要
があるため、レンジアビリティの大きな制御性の良い流
量調節弁の設計は実質的には不可能であった。

【０００９】また、特開昭５８−１７０９７５号公報及
び実公昭６３−４７３２２号公報の技術では、流体が弁
体の下方から流れてくるため、弁体下部の円筒部に形成
されたオリフィスのテーパの加工は、円筒部の内側から
の加工となるため、精密な加工が難しく大幅なコストア
ップが予想され、製作性に劣ると判断される。

【００１０】したがって、本発明の主要な目的は、オリ
フィス内面自体にスケールが堆積することを防止し、優
れた流量調節機能を長期間に亙って維持することができ
る流量調節弁を提供することである。また、本発明の付
随的な目的は、オリフィス内面へのスケールの付着を防
止すると共に、前述したような専用の駆動機構を設ける
ことなく、オリフィス外に付着したスケールを掻き取る
ことができる流量調節弁を提供することである。更に、
本発明の別の付随的な目的は、オリフィス内面及びオリ
フィスよりも下流の流路にスケールが付着するのを防止
することができる流量調節弁を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明の流量調節弁は、弁体と、該弁体が摺動可能
な空間を入口側流路及び出口側流路間に画成する筒壁部
を有した弁箱とを備え、前記筒壁部には、前記入口側流
路及び出口側流路間を連通可能なオリフィスが形成さ
れ、該オリフィスは、流体の出口側の流路面積の方が入
口側の流路面積よりも小さくなるようにテーパ角度が２
０〜６０度である流路面積変化部分と、該流路面積変化
部分の最小流路面積を有して前記オリフィス内のほぼ流
れ方向に所定長さ延びている流路面積一定部分とにより
画成されている。

【００１２】また、前記オリフィスは、少なくとも２つ
設けられており、かつ、該オリフィスから流出した流体
を前記空間において衝突させるように形成されている。
さらに、前記弁体は、流量調節のために摺動した際に、
前記筒壁部のうち前記空間の画成面に付着したスケール
を掻き取ることが可能なスクレーパ部を有している。

【００１３】上述した構造を有する流量調節弁におい
て、弁体が開くと、入口側流路にある流体は、筒壁部に
形成されたオリフィスに流入する。そして、流路面積変
化部分のテーパ角度が２０〜６０度であり、流路面積一
定部分が所定長さ延びていることから、前述した流体
は、オリフィス内においては剥離したり縮流となったり
することなく流れ、筒壁部により画成された空間へと流
出する。このように各オリフィスから流出した流体は前
記空間において衝突し、同空間においてスケールが析出
する。しかし、析出したスケールは、殆どが、流体と一
緒に出口側流路を通って流される。また、析出したスケ
ールの一部が、筒壁部のうち前記空間の画成面に付着し
ても、流量調節のために弁体が摺動した際には、同弁体
に設けられたスクレーパ部によって掻き取られる。した
がって、オリフィスよりも下流の流路画成部分に対して
もスケールの付着が防止される。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の好適な実施の形態すなわ
ち実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する
が、図中、同一符号は同一又は対応部分を示すものとす
る。図１は、本実施形態の流量調節弁１０７の主要部の
縦断面図である。流量調節弁１０７は、弁箱１２７と、
流路１２５を開閉するように弁箱１２７内に配設された
弁体１１１と、弁箱１２７の上部に接合される弁蓋１２
９とからなる。

【００１５】弁箱１２７の内部には、流れ方向に向か
い、横方向から湾曲して縦方向に延びる前述の流路１２
５が画成されている。流路１２５のうち、上述した横方
向に延びる部分を入口流路１２５ａとし、縦方向に延び
る部分を出口流路１２５ｂとする。出口流路１２５ｂの
上部には、下半部よりも上半部のほうが外径が大きいほ
ぼ筒状の弁座１０９が配設されている。弁座１０９の内
面は、出口流路１２５ｂを画成する円筒面とほぼ面一に
なっている。弁座１０９と弁箱１２７との間には、ガス
ケットａが配設されている。更に、弁箱１２７におい
て、出口流路１２５ｂの上方には縦方向に延びるほぼ円
柱状の弁箱内空間１２７ａが画成されており、弁箱内空
間１２７ａは、その下部で入口流路１２５ａと連通する
と共に、弁箱１２７の頂面に開口している。弁箱内空間
１２７ａを画成する弁箱１２７の内面は、弁箱内空間１
２７ａがその上部より下部の方が広く画成されるように
段付きの形状を有している。弁箱内空間１２７ａには、
その上部を画成している弁箱１２７の内面とほぼ同形状
の外形を有するケージ１１５が収容されている。ケージ
１１５は、その中心に穴すなわちケージ内空間１１５ａ
を有する円筒形の部材である。ケージ内空間１１５ａ
も、弁箱内空間１２７ａのように、上部より下部のほう
が容積が大きくなっている。

【００１６】図２は、弁体が開弁位置にあるときのケー
ジ１１５、弁体１１１及びオリフィス１０５等の部分拡
大断面図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線にお
ける断面図である。図４の（ａ）は、図３に示されたオ
リフィス１０５の任意の１つの周辺を拡大した図であ
る。ケージ１１５の下部には、図１及び２に示されるよ
うに、オリフィス１０５が設けられている。オリフィス
１０５は、本実施形態では、図３に示されるように、ケ
ージ１１５の軸心を中心として放射状に４つ配設されて
いて（尚、本発明は、オリフィスの数が４つであること
を限定しているわけではない）、各オリフィス１０５が
隣接するオリフィス１０５と９０゜ の角度をなしてい
る。オリフィス１０５は、図４の（ａ）に最も明瞭に示
されるように、出口側の流路面積の方が入口側の流路面
積よりも小さくなるようにケージ１１５の内面に画成さ
れた流路面積変化部分１０５ａと、流路面積変化部分１
０５ａの最小の流路面積を有して前記オリフィス内のほ
ぼ流れ方向に直線的に所定長さ延びる流路面積一定部分
１０５ｂとからなる。流路面積一定部分１０５ｂは、オ
リフィス１０５の流れ方向の軸心とほぼ平行に延びるケ
ージ１１５の内面によって画成されている。

【００１７】ここで、本発明は、従来の技術のように、
単にオリフィスの流路断面積を流れ方向に変化させた
り、流路断面積が一定である部分を含んでいるわけでは
ない。すなわち、本発明は、図４の（ａ）に示されるよ
うに、流路面積変化部分１０５ａのテーパの角度Ｙは、
オリフィスの入口近傍において流れの剥離が生じない角
度、具体的には２０度〜６０度の範囲内の角度（本実施
形態では一例として３０度を採用）とし、また、前述し
た所定長さ、すなわち流路面積一定部分１０５ｂの軸心
方向の所定長さＸは、０．６ｍｍから１±０．１ｍｍ
（本実施形態では一例として約１ｍｍを採用）とするこ
とによって初めて、オリフィス内面におけるスケール付
着の防止を可能としている。尚、テーパの角度Ｙが２０
度〜６０度のオリフィス１０５内にスケールが付着しな
いことは、本出願人による有限要素解析法（ＦＥＭ）で
の流れ解析によって確認されている。同時に、テーパの
角度Ｙが２０度未満である場合、及びテーパの角度Ｙが
６０度を越える場合には、流れに渦が生じることがＦＥ
Ｍにより確認されているため、スケールが付着する可能
性がある。また、上述のように、流路面積一定部分１０
５ｂの軸心方向の所定長さＸに関しては、０．６ｍｍ未
満であると強度不足が生じ、約１ｍｍを越えるとオリフ
ィス内において剥離、渦等が生じることが確認された。

【００１８】さらに、オリフィス１０５は、図２に一部
点線を含んで示されるように、その上部と下部において
横方向の幅が異なっている形状として示されるように、
上下に関して横方向の幅が異なっている形状である。こ
のような形状にした理由については、例えば流路断面形
状が円形であるオリフィスでは、オリフィス内面全体に
均一にスケールが付着する傾向があり、言い換えるなら
ば、付着面積が増大する傾向にあるため、オリフィス内
のスケール付着を防止する効果が減少してしまう。した
がって、本実施形態のオリフィス１０５では、上述の形
状にすることでスケールの付着力を弱め、オリフィス内
のスケール付着を防止する効果をより一層高め、同時
に、レンジアビリティの向上を図っている。

【００１９】尚、前記したＦＥＭによる流れ解析の結果
によると、図４の（ｂ）に示されるように、オリフィス
の長さの約９０パーセントに相当する長さを半径Ｒとす
る曲面によって形成された“ベルマウス形”のオリフィ
スでも、流れに渦が生じにくいことが分かっており、同
様な効果が得られる。

【００２０】図１及び図２に示されるように、ケージ内
空間１１５ａには、弁体１１１が上下に摺動可能に収容
されている。弁体１１１の先端部には、ケージ１１５の
内壁に付着したスケールを掻き取るためのスクレーパ部
１２１が形成されている。スクレーパ部１２１の外径
は、弁体１１１の他の部分の外径よりも大きい。前述し
たように、ケージ内空間１１５ａは、上半部よりも下半
部のほうが容積が大きくなっているが、スクレーパ部１
２１の外径は、ケージ内空間１１５ａの下半部を画成す
るケージ１１５の内径よりも僅かに小さく、かつ、ケー
ジ内空間１１５ａの上半部を画成するケージ１１５の内
径よりは大きい。これによって、弁体１１１の上下方向
の摺動量は、スクレーパ部１２１がケージ内空間１１５
ａの下半部で摺動できる範囲内に制限される。

【００２１】更に、スクレーパ部１２１は、図２に示さ
れるように、微小な半径の丸み（図示せず）を有する上
スクレーパ部１２１ａ及び下スクレーパ部１２１ｂから
なる。上スクレーパ部１２１ａは主に、弁体１１１が上
方に摺動するときに、下スクレーパ部１２１ｂは主に、
弁体１１１が下方に摺動するときに、前記内壁に付着し
たスケールを掻き取る。弁体１１１の上部の外周面に
は、ピストンリング１３１が設けられ、下部内には、下
向きに開口した凹所１１１ａが形成されている。また、
弁体１１１には、一端が凹所１１１ａに開口し、他端が
弁体１１１の上面に開口する通路すなわちバランスホー
ル１１１ｂが設けられており、このバランスホール１１
１ｂによって、弁体１１１の上下に作用する圧力がバラ
ンスされ、実際の使用では、バランスホール１１１ｂに
よって、より小さなアクチュエータ（図示せず）で弁体
１１１を動かすことができるようになっている。弁体１
１１の上部には、縦方向に延びる弁棒１３３が取り付け
られている。本実施形態では、弁体１１１と弁棒１３３
は、一体の部材として形成されているが、周知の連結手
段で接合される別体の部材であってもよい。

【００２２】図１に戻り、弁箱１２７の上方には、適当
なガスケットｂを介して弁蓋１２９が配設されている。
弁蓋１２９は、ジョイントボルト１３５によって弁箱１
２７に結合される。弁蓋１２９の中央には、前述した弁
棒１３３が貫いて延びる穴１２９ａが穿設されている。
穴１２９ａは、弁蓋１２９の頂面から底面に亙って延び
ている。穴１２９ａの上部には、弁棒１３３と穴１２９
ａとの間に位置するパッキンワッシャ１３９及びパッキ
ン１４１が設けられている。更にパッキン１４１の上方
には、グランドボルト１４３によって弁蓋１２９に取り
付けられるグランドブッシュ１４５がある。ケージ内空
間１１５ａと弁蓋１２９との間には、ブッシュ１３７が
配設されている。更に、弁蓋１２９の上部の外周囲に
は、ヨーク１４７が嵌合している。ヨーク１４７は、ロ
ックナット１４９によって弁蓋１２９に固定されてい
る。

【００２３】次に、上述した構造を有する本実施形態の
流量調節弁１０７の動作について説明する。流量調節弁
１０７は、図１に示されるように、弁体１１１が弁座１
０９に着座した全閉状態では、入口流路１２５ａ側にあ
る流体が出口流路１２５ｂ側に流れないようになってい
る。開弁動作が始まると、弁体１１１が弁座１０９から
離間し、入口流路１２５ａにある流体は、弁箱内空間１
２７ａの下部、オリフィス１０５、ケージ内空間１１５
ａ、そして弁座１０９を通って出口流路１２５ｂ側に流
れる。この動作に関して図２、図３及び図４の（ａ）を
もとに更に詳細に説明する。

【００２４】上述のようにケージ内空間１１５ａと出口
流路１２５ｂとの間を遮断していた弁体１１１が上方に
摺動すると、入口流路１２５ａ側の流体は、弁箱内空間
１２７ａの下部を通ってケージ１１５の周囲に行き渡
り、図３に示されるように、入口流路１２５ａの正面の
オリフィス１０５からだけでなく、他のオリフィス１０
５を通っても、ケージ内空間１１５ａに流入する。

【００２５】本出願人の知見によると、スケールの付着
は、渦の発生等で流れが乱れたり、剥離したりする部分
で多く見られるが、本実施形態においては、オリフィス
１０５を通る流体の流れは、流路面積変化部分１０５ａ
及び流路面積一定部分１０５ｂが上述した形状になって
いるため、従来のようにオリフィス内において剥離して
縮流となったり逆流による渦を生じさせたりすることな
く、ケージ内空間１１５ａの中央部に達する。したがっ
て、オリフィス１０５の内面にはスケールが付着しな
い。

【００２６】一方、流路面積一定部分１０５ｂの通過直
後には渦が生じることがあり、ケージ内空間１１５ａを
画成するケージ１１５の内面のうち流路面積一定部分１
０５ｂの出口近傍には、スケールが付着することがあり
うる。更に、ケージ内空間１１５ａの中央付近でも、４
つのオリフィス１０５から流入した４方向の流れが衝突
して渦を生じ、スケールが析出することがある。しか
し、前述の中央付近で析出したスケールについては、そ
のまま出口流路１２５ｂを通って流量調節弁１０７の外
部へ流される。

【００２７】閉弁動作が始まると、弁体１１１は、弁座
１０９と係合するように下方に向けて摺動する。その
際、上述したようにケージ１１５の内面のうち流路面積
一定部分１０５ｂの出口近傍にはスケールが付着してい
ることがありうるが、付着したスケールは、弁体１１１
の摺動に伴うスクレーパ部１２１の下スクレーパ部１２
１ｂによって掻き取られ、ケージ１１５の内面から剥が
される。また、付着したスケールは、開弁動作の際に
も、弁体１１１の上方に向かう摺動に伴い、スクレーパ
部１２１の上スクレーパ部１２１ａによって掻き取られ
る。上述のように、流量調節弁１０７の弁体１１１は、
流量を正確に調整するため上下方向に摺動され、それに
伴ってスケールが上スクレーパ部１２１ａ又は下スクレ
ーパ部１２１ｂの何れかによって掻き取られ、オリフィ
ス１０５よりも下流の流路画成部分に対してもスケール
の付着が防止されている。以上により、本実施形態で
は、オリフィス１０５の内面、ケージ１１５の内面及び
オリフィス１０５よりも下流の流路画成部分においてス
ケールの付着が防止されるので、スケール付着による流
量低下がほとんど無くなり、流量調節弁の長期間の連続
運転が可能となり、当該流量調節弁が備えられるプラン
トの効率的運用に寄与する。

【００２８】次に、本実施形態のオリフィスを過熱器１
次，２次スプレイ弁のうちの２次スプレイ弁に実施した
場合における、スプレイ流量の経時変化を図５に示す。
図５の縦軸は、スプレイ弁の１時間当たりのスプレイ量
［トン］を示し、横軸は、運転開始を０日とした同スプ
レイ弁の使用経過日数［日］を示す。また、図中の一点
鎖線Ａは、従来のストレート型オリフィスを備えた過熱
器１次スプレイ弁についてであり、実線Ｂは、本実施形
態のオリフィス（テーパの角度が３０度である）を備え
た過熱器２次スプレイ弁についてのグラフである。一点
鎖線Ａ及び実線Ｂは、同一の弁開度における流量変化の
測定結果である。図５に示される結果によれば、運転開
始から５１日経過時の従来のオリフィスを備えた過熱器
１次スプレイ弁（一点鎖線Ａ）の流量は、運転開始当初
の流量よりも約７５パーセントも減少しているのに対し
て、運転開始から５１日経過時の本実施形態のオリフィ
スを備えた過熱器２次スプレイ弁（実線Ｂ）の流量は、
運転開始当初の流量よりも約１０パーセント減少してい
るに過ぎない。しかも、この計測結果には、スプレイ弁
を通過した流体を散布するスプレイノズルにおけるスケ
ール付着の影響も含まれているため、本実施形態のオリ
フィスを備えた過熱器２次スプレイ弁（実線Ｂ）だけで
の実際の流量低下分は、１０パーセントより更に少ない
と言える。以上のように、本実施形態のオリフィスで
は、従来は運転開始から２０日足らずで分解してスケー
ルを除去しなければならなかったのに比べて、運転開始
から２カ月経過しても、分解してスケールを除去しなけ
ればならない程の流量不足が生じることがない。

【００２９】次に、本発明の改変実施形態について説明
する。図６は、上記流量調節弁１０７よりも小口径の流
量調節弁２０７の断面図である。図７の（ａ）は、ケー
ジ付弁座２０９、弁体２１１及びオリフィス２０５等の
部分拡大断面図であり、図７の（ｂ）は、図７の（ａ）
に示されたオリフィス２０５を含むスカート部分２５７
のＶＩＩ−ＶＩＩ線における断面図である。尚、流量調
節弁１０７と同様な部分についての説明は省略する。

【００３０】図６に示されるように、空間２２７ａの中
には、下部よりも上部のほうが外形が大きいケージ付弁
座２０９が配設されている。ケージ付弁座２０９は、前
記弁座１０９に相当する弁座部分と、前記ケージ１１５
に相当するケージ部分２１５とからなる。ケージ部分２
１５の上端は、弁箱２２７の頂面における空間２２７ａ
の開口付近まで延びている。ケージ付弁座２０９の内面
は、出口流路２２５ｂを画成する面とほぼ面一となって
いる。ケージ部分２１５は円筒状の部分であって、その
内側にケージ内空間２１５ａが形成される。ケージ部分
２１５には、一端が空間２２７ａに開口し他端がケージ
内空間２１５ａに開口する円形断面形状の少なくとも１
つの通路２５１が設けられている。

【００３１】ケージ内空間２１５ａ内には、弁体２１１
が配設されている。弁体２１１は、図７に示されるよう
に、円柱状の本体部分２５３、弁座部分２５５及びスカ
ート部分２５７からなる。円柱状の本体部分２５３は、
弁体２１１の上方部位に位置し、その上面に弁棒１３３
が接続されている。弁座部分２５５は、弁体２１１のほ
ぼ中央に位置しており、ケージ付弁座２０９の弁座面と
係合する截頭円錐状の弁座面を有する。スカート部分２
５７は、弁座部分２５５の下方に位置し、下向きに開口
した筒状の部分である。スカート部分２５７の筒壁に
は、従来は前述したＶ字形の溝が設けられていたが、本
改変実施形態では、４つのオリフィス２０５が、オリフ
ィス１０５と同様に円周方向に等間隔で離間して貫通形
成されている。このオリフィス２０５は、図７に示され
るように、全体が縦方向に延びており、上部の幅が下部
の幅よりも狭くなっている（この実施形態では、上部の
幅は２ｍｍ、下部の幅は４ｍｍである）。また、オリフ
ィス２０５は、図７の（ｂ）に示されるように、オリフ
ィス出口側の流路面積の方がオリフィス入口側の流路面
積よりも小さくなるような流路面積変化部分２０５ａ
と、流路面積変化部分２０５ａの最小の流路面積を有し
て前記オリフィス内のほぼ流れ方向に直線的に所定長さ
延びる流路面積一定部分２０５ｂとからなる。流路面積
一定部分２０５ｂは、オリフィス２０５の長手方向軸心
とほぼ平行に延びるスカート部分２５７の内面で終端し
ている。ここで、流路面積変化部分２０５ａのテーパの
角度Ｙは３０度、流路面積一定部分２０５ｂのオリフィ
ス軸心方向の所定長さＸは０．６ｍｍとする。尚、図７
の（ｂ）に示される流路面積一定部分２０５ｂの所定長
さＸは、実際よりも大きく示されている。

【００３２】上述した流量調節弁２０７において、各オ
リフィス２０５を通過した流体は、スカート部分２５７
の内部で互いに衝突して渦が発生し、そこで析出したス
ケールは、前述したオリフィス１０５の場合と同様に、
そのまま出口流路２２５ｂを通って流量調節弁２０７の
外部へ流される。したがって、流量調節弁２０７におい
ても、オリフィス内のスケール付着を防止すると同時
に、レンジアビリティの向上が図られている。また、オ
リフィス２０５よりも下流の流路画成部分に対してスケ
ールの付着防止が図られている。以上により、本改変実
施形態では、オリフィス１０５の内面及びオリフィス１
０５よりも下流の流路画成部分においてスケールの付着
が防止されるので、スケール付着による流量低下がほと
んど無くなり、流量調節弁の長期間の連続運転が可能と
なり、当該流量調節弁が備えられるプラントの効率的運
用に寄与する。

【００３３】次に、本発明の別の改変実施形態について
説明する。図８の（ａ）には、本改変実施形態の流量調
節弁におけるケージ、弁体及びオリフィス等の部分拡大
断面図であり、図８の（ｂ）は、実質的に、図８の
（ａ）のＩＸ−ＩＸ線における断面図である（尚、図８
の（ａ）は、紙面に向かって左側のオリフィスが図８の
（ｂ）におけるＨ方向からの断面に相当し、紙面に向か
って右側のオリフィスが図８の（ｂ）におけるＩ方向か
らの断面に相当する）。図８の（ｃ）及び（ｄ）は、矢
印Ｆ及びＧ方向から見たオリフィス３０５及びオリフィ
ス１０５を示す図である。ここで、本流量調節弁は、オ
リフィス１０５に加えてオリフィス３０５も有すること
を除いては、図１及び図２等に示される流量調節弁１０
７と同様である。本改変実施形態では、設けられている
オリフィスの数は、オリフィス１０５が６つ、オリフィ
ス３０５が２つの、合計８つである。図８の（ｄ）に示
されるオリフィス１０５は、上述した図１及び図２等に
示されるオリフィス１０５と同じである。図８の（ａ）
及び（ｃ）に示されるオリフィス３０５は、縦方向に延
びる幅の小さいスリット部３０５ｃを下部に有してお
り、それにほぼ相当する分だけオリフィス１０５よりも
縦方向の寸法が長い。このようにスリット部３０５ｃを
設けた利点は、図８の（ａ）から分かるように、スリッ
ト部３０５ｃの分だけオリフィス３０５の底部がオリフ
ィス１０５の底部よりも下方に位置するので、弁体１１
１が全閉位置から開弁方向すなわち上方に動いた際に、
オリフィス１０５が弁体１１１で塞がれていてもスリッ
ト部３０５ｃを通っては流体が流れる状態が生じること
とななり、少量の流量まで好適に調節可能となる。した
がって、調節可能な流量の幅が広がり、すなわち前述し
たレンジアビリティを大きくすることができる。尚、図
８の（ａ）に示されたオリフィス３０５の底部を画定す
るケージ１１５の面１１５ｃは、オリフィス１０５の底
部を画定する面１１５ｂとは異なり上下方向にテーパが
つけられていないが、本改変実施形態は、そのようにテ
ーパがつけられていない態様を限定するわけではなく、
面１１５ｃは面１１５ｂと同様にテーパがつけられてい
てもよい。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
本発明の流量調節弁によれば、弁箱の筒壁部に形成され
たオリフィスは、流体の出口側の流路面積の方が入口側
の流路面積よりも小さくなるようにテーパ角度が２０〜
６０度である流路面積変化部分と、該流路面積変化部分
の最小流路面積を有して前記オリフィス内のほぼ流れ方
向に所定長さ延びている流路面積一定部分とにより画成
されているので、オリフィス内面にスケールが付着する
のを防止でき、オリフィスに関する流量低下をほぼ無く
すことができる。

【００３５】請求項２に記載の流量調節弁によれば、前
記オリフィスは、少なくとも２つ設けられており、か
つ、該オリフィスから流出した流体を前記空間において
衝突させるように形成されているので、衝突によってス
ケールを析出させておきそのスケールを出口流路を通っ
て排出させることで、オリフィスよりも下流の流路にス
ケールが付着するのを防止することができ、流量調節弁
の保守性を向上させることができる。

【００３６】請求項３に記載の流量調節弁によれば、前
記弁体は、流量調節のために摺動した際に、前記筒壁部
のうち前記空間の画成面に付着したスケールを掻き取る
ことが可能なスクレーパ部を有しているので、専用の駆
動機構を設けることなく、流量調節弁において弁体が行
う通常の動作によってケージ内面に付着したスケールを
掻き取ることが可能となる。

【００３７】具体的な結果を示すと、事業用プラント
（１５万ＫＷ級）において、過熱器１次弁，２次弁（子
弁付き）とも本発明の流量調節弁を用いたところ、１９
９５年４月から１９９６年３月までの１年間にプラント
の運転を停止させざる得ない状況は発生せず、連続運転
を行うことができた。また、分解・点検の結果、ほとん
どスケールの付着は認められなかった。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態に係る流量調節弁の要部の
縦断面図である。

【図２】 図１における流量調節弁のケージ、弁体及び
オリフィス等周辺の部分拡大断面図である。

【図３】 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図であ
る。

【図４】 （ａ）は、図３に示されたオリフィスの周辺
を拡大した図であり、（ｂ）は、“ベルマウス形”のオ
リフィスに関する（ａ）と同態様の図である。

【図５】 従来のストレート型オリフィスを備えたスプ
レイ弁と、本実施形態のオリフィスを備えたスプレイ弁
との、使用経過日数に関する流量変化を示す図である。

【図６】 本発明の改変実施形態に係る流量調節弁の要
部の縦断面図である。

【図７】 図６におけるケージ付弁座、弁体及びオリフ
ィス等周辺の部分拡大断面図である。

【図８】 （ａ）は、別の改変実施形態の流量調節弁に
おけるケージ付弁座、弁体及びオリフィス等周辺の部分
拡大断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＩＸ−ＩＸ線に
おける断面図であり、（ｃ）及び（ｄ）は、（ｂ）の矢
印Ｆ方向から見たオリフィスを示す図である。

【図９】 従来の流量調節弁の要部の部分拡大断面図で
ある。

【図１０】 スケールを掻き取る機構を備えた従来の流
量調節弁の要部の部分拡大断面図である。

【符号の説明】

１０５，２０５…オリフィス、１０５ａ，２０５ａ…流
路面積変化部分、１０５ｂ，２０５ｂ…流路面積一定部
分、１０７，２０７…流量調節弁、２０９…ケージ付弁
座（筒壁部）、１１１，２１１…弁体、１１５，２１５
…ケージ（筒壁部）、１１５ａ，２１５ａ…ケージ内空
間（空間）、１２１…スクレーパ部、１２５ａ，２２５
ａ…入口流路、１２５ｂ，２２５ｂ…出口流路、１２
７，２２７…弁箱。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁体と、該弁体が摺動可能な空間を入口
   側流路及び出口側流路間に画成する筒壁部を有した弁箱
   とを備え、前記筒壁部には、前記入口側流路及び出口側
   流路間を連通可能なオリフィスが形成され、該オリフィ
   スは、流体の出口側の流路面積の方が入口側の流路面積
   よりも小さくなるようにテーパ角度が２０〜６０度であ
   る流路面積変化部分と、該流路面積変化部分の最小流路
   面積を有して前記オリフィス内のほぼ流れ方向に所定長
   さ延びている流路面積一定部分とにより画成されてい
   る、流量調節弁。
2. 【請求項２】 前記オリフィスは、少なくとも２つ設け
   られており、かつ、該オリフィスから流出した流体を前
   記空間において衝突させるように形成されている、請求
   項１に記載の流量調節弁。
3. 【請求項３】 前記弁体は、流量調節のために摺動した
   際に、前記筒壁部のうち前記空間の画成面に付着したス
   ケールを掻き取ることが可能なスクレーパ部を有してい
   る、請求項１又は２に記載の流量調節弁。