JPH09329249A - 高温用仕切弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 弁室や弁棒の加熱を抑制できる高温用仕切弁
を提供する。 【解決手段】 外筒２内に内筒４を遊嵌してなる弁箱１
の内部に、内筒４の内側に形成される流路３を横切る方
向に出退する弁体２２を設け、弁体２２に対向する内筒
４の各端面にシート部２３を形成した弁において、シー
ト２３部間の間隙を覆う凸部２３ｂ，２３ｂをシート部
２３の外周縁に沿って周状に形成する。これにより、外
筒２と内筒４との間への高温流体の流入を抑制できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高温の流体に対し
て使用される仕切弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、図５に示すように、一般的な仕切
弁41については、流体温度および流体の熱伝達率の変化
に伴う弁箱42等の寸法変化を吸収する構造になっておら
ず、このため閉状態で弁座43と弁体44とが噛り付いて作
動不良を起こすことがある。

【０００３】このような問題を解決するために、図６に
示すように、弁体44を上流側と下流側とに二分割し、一
方の分割弁体44ａと他方の分割弁体44ｂとの間にコイル
スプリング45を挿入したものが考えられた。これによる
と、流体温度および流体の熱伝達率の変化に伴って弁箱
42等の寸法が変化した場合でも、上記コイルスプリング
45がたわんで両分割弁体44ａ，44ｂ間の間隔が拡縮する
ため、弁箱42等の寸法変化に対応できる。

【０００４】また、図７に示すように、一方の分割弁体
44ａの背面に半球状の凸部46を設け、この凸部46を他方
の分割弁体44ｂの凹部47に嵌入したものが考えられた。
これによると、上記凸部46と凹部47との楔効果を利用し
て安定したシート面圧と開閉操作を可能にした。

【０００５】また、図８に示すように、弁体44の上下に
それぞれ切欠部48を形成することにより、流体温度およ
び流体の熱伝達率の変化に伴って弁箱42等の寸法が変化
した場合でも、弁体44がたわむため、弁箱42等の寸法変
化に対応できる。

【０００６】さらに、図９に示すように、弁箱42を構成
する外筒49と内筒50との間に、外筒49の内周部と内筒50
の外周部とに連結されるリング状のバネ51を嵌入したも
のが考えられた。これによると、流体温度および流体の
熱伝達率の変化に伴って、弁箱42の外筒49と内筒50とに
熱膨張差または収縮差が生じたりあるいは弁箱42の上流
側と下流側に熱膨張差を生じた場合でも、バネ51がたわ
んでこれら熱膨張差または収縮差を吸収するため、弁箱
42に無理な歪みが生じるのを防止することができ、シー
ル性と操作性が安定する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記した各従来例で
は、弁箱42の歪みを各種弁体44などで吸収する構造にし
ていた。ところが、上記の図６に示すものについては、
高温におけるコイルスプリング45の最適な材料が無いと
いった問題があった。また、図７に示すものについて
は、弁箱42等の寸法変化で凸部46と凹部47との接触部に
過大な面圧が作用し、変形するといった問題があった。
さらに、図８に示すものについては、弁体44がたわんだ
状態での開操作には大きな引抜力を要するし、高温では
弁体44が塑性変形してしまうといった問題があった。ま
た、図９に示すものについては、流路が開放された時
に、外筒49と内筒50との間に高温流体が流入し、弁体収
納空間52や弁棒53が加熱されるといった問題があった。

【０００８】本発明は上記問題を解決するもので、流体
温度および流体の熱伝達率の変化に伴う弁箱の寸法変化
を弁箱自身の構造で十分に吸収し得るとともに、弁室や
弁棒の加熱を抑制できる高温用仕切弁を提供することを
目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明の請求項１記載の高温用仕切弁は、外筒内に
内筒を遊嵌してなる弁箱の内部に、前記内筒の内側に形
成される流路を横切る方向に出退する弁体を設け、弁体
に対向する内筒の各端面に、弁体に圧接するシート部を
形成した高温用仕切弁において、前記シート部間の間隙
を覆う閉塞部をシート部の外周縁に沿って周状に形成し
たものである。

【００１０】請求項２記載の高温用仕切弁は、少なくと
も一方のシート部に、シート面より他方のシート部に向
かう方向に突出した凸部をシート部の外周縁に沿って周
状に形成し、シート部間より弁体が退出した流路の開放
時に前記凸部が他方のシート部に当接するように構成し
たものである。

【００１１】請求項３記載の高温用仕切弁は、外筒と内
筒との間に、外筒の内周部と内筒の外周部とに連結され
るリング状の弾性体を嵌入し、外筒と内筒との間をシー
ルするシール材を設けたものである。

【００１２】請求項４記載の高温用仕切弁は、シール材
が、弾性体と内筒との接触部に全周にわたり設けられた
熱伝導率の低い第１パッキンと、弾性体と外筒との接触
部に全周にわたり設けられた熱伝導率の高い第２パッキ
ンとから成るものである。

【００１３】上記請求項１記載の構成によれば、外筒と
内筒との間への高温流体の流入が抑制され、弁室や弁棒
の加熱が防止される。請求項２記載の構成は、請求項１
記載の閉塞部を分割形成したものなので、流路の閉塞時
にシート面への弁体の圧接が確実になるとともに、製作
が容易である。

【００１４】請求項３記載の構成によれば、弁箱の内筒
と外筒とに熱膨張差または収縮差が生じたり、あるいは
弁箱の上流側と下流側に熱膨張差を生じた場合でも、弾
性体がたわんでこれら熱膨張差または収縮差を吸収する
ため、弁箱に無理な歪みが生じることを防止できる。

【００１５】請求項４記載の構成によれば、弾性体と内
筒との接触部に熱伝導率の低い第１パッキンを設けたた
め、内筒の熱が弾性体に伝わりにくい。また、弾性体と
外筒との接触部に熱伝導率の高い第２パッキンを設けた
ため、弾性体の熱は第２パッキンを通って外筒に逃がさ
れる。このことから、高温流体が流れても、弾性体の温
度は比較的低下し、したがって、弾性体の設計温度を低
くし得るため、材料の選定が容易となり、設計が簡単に
なる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図１〜
図４に基づいて説明する。１は弁箱であり、外筒２と、
この外筒２の内部に遊嵌されて弁箱流路３を有する内筒
４とにより構成されている。上記外筒２の両端取合部は
フランジ５が設けられている。また、外筒２の中央部に
は、内部に弁体収納空間６を有する筒状の弁体収納部７
が設けられている。

【００１７】上記外筒２の両端面には、外筒２の内周面
から内筒４の両端外周面へ中心に向かって張り出した円
板状の端部壁８が形成されている。また、内筒４の中央
部外周面には、外筒２の内周面へ外側に向かって張り出
した円板状の中間部壁９が一対形成されている。これら
両中間部壁９の間隔は上記弁体収納空間６の流路方向幅
とほぼ同一に形成されている。

【００１８】上記外筒２と内筒４との間には、外筒２の
内周部と内筒４の外周部とに連結されるリング状のバネ
11（弾性体の一例）が一対嵌入されている。これらバネ
11の内周部は、内筒４の外周面に全周にわたり形成され
て外周方へ張り出した第１取付部12に当接し、円環状の
第１パッキン13を介して全周にわたりシールされてい
る。また、上記バネ11の外周部は、外筒２の内周面に全
周にわたり形成されて内周方へ張り出した第２取付部14
に当接し、円環状の第２パッキン15を介して全周にわた
りシールされている。

【００１９】上記第１パッキン13と第２パッキン15と
は、外筒２と内筒４との間をシールするシール材の一例
であり、第１パッキン13は熱伝導率の低い黒鉛系（グラ
ファイト等）のパッキンが使用され、第２パッキン15は
熱伝導率の高い金属系等のパッキンが使用されている。
上記バネ11の内周部は複数の皿小ねじ16を介して第１取
付部12に連結され、バネ11の外周部は複数の皿小ねじ16
を介して第２取付部14に連結されている。

【００２０】また、外筒２と内筒４との間には、外筒２
の端部内周面と、内筒４の端部外周面と、相対向する端
部壁８とバネ11とに囲まれた第１断熱材収納空間17が全
周にわたり形成されており、さらに、外筒２の中央部内
周面と、内筒４の中央部外周面と、相対向する中間部壁
９とバネ11とに囲まれた第２断熱材収納空間18が全周に
わたり形成されている。これら第１断熱材収納空間17と
第２断熱材収納空間18とにはそれぞれ、第１断熱材19
（グラスウール）と第２断熱材20（グラスウール）とが
収納されている。

【００２１】上記弁箱１の内部には、弁体収納空間６に
挿通された弁棒21を介して、弁体22が設けられている。
この弁体22は、内筒４の中央部かつ両中間部壁９間に設
けられた弁座23,23 間と弁体収納空間６との間を移動自
在であり、流路３を開閉する。上記弁体収納部７の端部
には、弁棒21を弁体22の開閉方向に移動させる駆動装置
24が設けられ、弁棒21は駆動軸25を介して駆動装置24に
連動連結されている。

【００２２】上記外筒２の両端面には、外筒２の内周面
から内筒４の両端外周面へ中心に向かって張り出した円
板状の端部壁８が形成されている。また、内筒４の中央
部外周面には、外筒２の内周面へ外側に向かって張り出
した円板状の中間部壁９が一対形成されている。これら
両中間部壁９の間隔は上記弁体収納空間６の流路方向幅
とほぼ同一に形成されている。

【００２３】弁座23はそれぞれ、内筒４の端面を覆うと
ともに外筒２の内周面へ外側に向かって張り出してお
り、各弁座23には、シート面23a より対向する弁座23に
向かう方向に突出した凸部23b が、外周縁に沿って周状
に、かつ凸部23b どうし当接可能に形成されている。

【００２４】以下、上記構成における作用を説明する。
弁箱流路３の閉塞時には、図１および図２に示したよう
に、弁体22は弁座23,23 間にあってシート面23a,23a に
確実に圧接し、このとき凸部23b どうしは弁体22の嵌入
により離間した状態となる。

【００２５】一方、弁箱流路３の開放時には、図３に示
したように、弁体22は弁座23,23 間より退出し、凸部23
b どうしが当接して、弁座23,23 間はほぼ気密状態とな
る。これにより、弁箱流路３に高温の流体が流れた際
も、弁座23,23 間より外筒２と内筒４との間に高温流体
が流入するのを抑制することができ、弁体収納空間６や
弁棒21が加熱されることを防止できる。

【００２６】弁箱流路３に高温の流体が流れた際、流体
温度および流体の熱伝達率の変化に伴って、内筒４と外
筒２とに熱膨張差または収縮差が生じたり内筒４あるい
は外筒２の上流側と下流側に熱膨張差を生じた場合、バ
ネ11がたわんでこれら熱膨張差または収縮差を吸収する
ため、弁箱１に無理な歪みが生じることを防止できる。
したがって、安定したシール性と操作性を保つことがで
きる。

【００２７】また、第１パッキン13は熱伝導率が低いた
め、内筒４の熱がバネ11に伝わりにくく、さらに、第２
パッキン15は熱伝導率が高いため、バネ11の熱が第２パ
ッキン15を通って外筒２に逃がされる。このことから、
高温の流体が流れても、バネ11の温度は比較的低下し、
さらに、バネ11の周辺には第１断熱材19と第２断熱材20
とが設けられているため、バネ11が直接に高温流体に曝
されることはなく、したがってバネ11の温度を一層低下
させることができる。これにより、バネ11の設計温度を
低くし得るため、材料の選定が容易となり、設計が簡単
になる。

【００２８】また、外筒２と内筒４との間に第１断熱材
19と第２断熱材20とを封入しているため、内筒４に比べ
て外筒２の温度を低下することができる。これにより外
筒２の設計温度も低くし得るため、設計が簡単になる。

【００２９】なお、上記においては、弁座23,23 のそれ
ぞれに凸部23b を形成したものを例示したが、一方の弁
座23にのみ凸部23b を形成してもよく、その場合、凸部
23bはシート面23a に当接する。凸部23b の当接は、シ
ート部23自体の弾性や内筒４の膨張などによって生じる
が、外筒２と内筒４との間に別途弾性体を設けて当接を
確実にすることもできる。しかしながら、シート部23ど
うしの間隙を覆う閉塞部をシート部23,23 と一体に形成
しても、外筒２と内筒４との間への高温流体の流入を抑
制できる。

【００３０】また、駆動装置24（電動式や油圧駆動式あ
るいはエア駆動式）を用いて弁体22を開閉する仕切弁26
を挙げたが、手動開閉式の仕切弁であってもよく、第１
断熱材19と第２断熱材20としてグラスウールを挙げた
が、これは空気層やキャスタブル耐火材を用いてもよ
い。また、弁箱１の取合部はフランジ５の形式に代え
て、突合わせ溶接形式や差込み溶接形式にしてもよく、
２本のバネ11を弁体22を中心にして前後両側に振り分け
る構成に代えて、１本のバネ11を前後いずれか片側のみ
に設けた構成であってもよい。

【００３１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、シート
部間の間隙を覆う閉塞部を設けることにより、流路の全
開時も外筒と内筒との間に高温流体が流入するのを抑制
することができ、弁体収納空間や弁棒が加熱される心配
がない。このような仕切弁は、同様に弁体収納空間や弁
棒の加熱を防止できるスルーコンジットタイプのものに
比べてコンパクトであり、低コストで製作できる。

【００３２】また、外筒と内筒との間にリング状の弾性
体を設けることにより、流体温度や熱伝達率が変化して
弁箱が膨張または収縮した場合も、弾性体のたわみで寸
法差を吸収することができ、弁箱や弁体が変形する心配
がなく、安定したシール性と操作性を保つことができ
る。

【００３３】また、弾性体と内筒との接触部に熱伝導率
の低い第１パッキンを設け、弾性体と外筒との接触部に
熱伝導率の高い第２パッキンを設けることにより、高温
流体が流れても、弾性体の温度を比較的低下させること
ができ、それにより、弾性体の設計温度を低くし得るた
め、材料選定等、設計が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態における高温用仕切弁の全
体構成を示した断面図である。

【図２】図１の高温用仕切弁の流路全閉時の状態を示し
た要部拡大断面図である。

【図３】図１の高温用仕切弁の流路全開時の状態を示し
た要部拡大断面図である。

【図４】図２に示した流路全閉時の高温用仕切弁のＡ−
Ａ断面図である。

【図５】従来の仕切弁の一部断面図である。

【図６】従来の仕切弁であって、弁体を分割したタイプ
の仕切弁の断面図である。

【図７】従来の仕切弁であって、弁体を分割した他のタ
イプの仕切弁の一部拡大断面図である。

【図８】従来の仕切弁であって、弁体に切欠きを設けた
タイプの仕切弁の一部拡大断面図である。

【図９】従来の仕切弁であって、弁箱を外筒と内筒との
二重構造にしたタイプの仕切弁の全体構成を示した断面
図である。

【符号の説明】

１ 弁箱 ２ 外筒 ３ 弁箱流路 ４ 内筒 11 バネ（弾性体） 13 第１パッキン 15 第２パッキン 22 弁体 23 シート部 23a シート面 23b 凸部 26 高温用仕切弁

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外筒内に内筒を遊嵌してなる弁箱の内部
   に、前記内筒の内側に形成される流路を横切る方向に出
   退する弁体を設け、弁体に対向する内筒の各端面に、弁
   体に圧接するシート部を形成した高温用仕切弁におい
   て、前記シート部間の間隙を覆う閉塞部をシート部の外
   周縁に沿って周状に形成したことを特徴とする高温用仕
   切弁。
2. 【請求項２】 少なくとも一方のシート部に、シート面
   より他方のシート部に向かう方向に突出した凸部をシー
   ト部の外周縁に沿って周状に形成し、シート部間より弁
   体が退出した流路の開放時に前記凸部が他方のシート部
   に当接するように構成したことを特徴とする請求項１記
   載の高温用仕切弁。
3. 【請求項３】 外筒と内筒との間に、外筒の内周部と内
   筒の外周部とに連結されるリング状の弾性体を嵌入し、
   外筒と内筒との間をシールするシール材を設けたことを
   特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の
   高温用仕切弁。
4. 【請求項４】 シール材は、弾性体と内筒との接触部に
   全周にわたり設けられた熱伝導率の低い第１パッキン
   と、弾性体と外筒との接触部に全周にわたり設けられた
   熱伝導率の高い第２パッキンとから成ることを特徴とす
   る請求項３記載の高温用仕切弁。