(57)【要約】【課題】高圧流体の供給制御に際し、流路を高頻度でかつ急激に開閉をしても、水撃現象を抑止可能な水撃現象防止機能に優れたシリンダバルブを提供する。【解決手段】ボディ５内に配設した弁座９の周縁部の上流側に、開口面積が上流側より下流側で小さくなるような通孔Ａを周方向に複数並設した筒状ケージ１６を配設し、この筒状ケージ１６の上流側端部と、上流側に流体流入口２を有しボディ５の上流側に固定される筒状ボディキャップ１の下流側端部とを嵌合・連結し、この筒状ボディキャップ１の外周および筒状ケージ１６の外周に、筒状ピストンプラグ１４を、バルブ軸線と平行な方向に摺動・往復動可能に嵌挿し、外周面をボディ５の上流側開口筒状部６の内周面と摺動可能にして往復動させ筒状ケージ１６の各通孔Ａを開閉するようにした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流側に流体流入口（２）を設け、内空の筒状構造により流体を下流側に流通させる筒状ボディキャップ（１）と、上流側に凸の円錐状部材（１０）と下流側に凸の円錐状部材（１１）からなる弁座９を内部の中心部に設けて外壁との間に流体流通路（１７）を形成し、上流側に接続される前記筒状ボディキャップ（１）から受け入れた流体を下流側に設けた流体流出口（８）から排出するボディ（５）とで、流体を流通させる流路を形成するとともに、
外部配管との接続用に、前記ボディキャップ（１）には、上流側端部の前記流体流入口（２）の外周に上流側外部接続用フランジ（３）を設け、前記ボディ（５）には、下流側端部の前記流体流出口（８）の外周に下流側外部接続用フランジ（７ｂ）を形成し、
さらに、前記ボディキャップ（１）と前記ボディ（５）との連結・固定用に、前記ボディキャップ（１）には、中間部外周にボディキャップ固定用フランジ（４）を形成し、前記ボディ（５）には、上流側開口に筒状部（６）を形成してその外周にボディ固定用フランジ（７ａ）を設けて、該ボディキャップ固定用フランジ（４）と該ボディ固定用フランジ（７ａ）とをボディキャップ連結環（２０）を介して連結・固定するシリンダバルブであって、
前記流体流通路（１７）の上流側には、前記筒状ボディキャップ（１）の下流側の外周面の延長上にその外周面を有し、かつ開口幅が上流側より下流側に向けて減少するような通孔（Ａ）を周方向に複数有する筒状ケージ（１６）を、前記筒状ボディキャップ（１）の下流側端部と前記弁座（９）の上流側の円錐状部材（１０）の外周部とに嵌合・連結するように配設し、
該筒状ケージ（１６）の外周および前記筒状ボディキャップ（１）の外周と、ボディ（５）の前記上流側開口筒状部（６）の内周との間に、筒状ピストンプラグ（１４）を、バルブ軸線と平行な方向に摺動・往復動可能に、かつその下流側の端部を前記弁座（９）の上流側円錐状部材（１０）の周縁部に配設された環状の弁座パッキン（１２）に臨ませて嵌挿し、
前記筒状ボディキャップ（１）の下流側の外周、前記ボディキャップ固定用フランジ（４）、前記ボディ固定用フランジ（７ａ）、および前記ボディキャップ連結環（２０）の間に形成されるピストン作動室（１８）内に、前記筒状ピストンプラグ（１４）と一体に形成された筒状ピストン（１５）を配設し、
該ピストン作動室（１８）内での流体圧による該筒状ピストン（１５）の往復動により、前記筒状ピストンプラグ（１４）をバルブ軸線と平行な方向に摺動・往復動させて、前記筒状ケージ（１６）の各通孔（Ａ）を開閉するようにしたことを特徴とする、水撃現象防止機能に優れたシリンダバルブ。
【請求項２】
前記筒状ケージ（１６）の周方向に複数並設された前記各通孔（Ａ）は、五角形、三角形またはこれらに準ずる孔形状であって、バルブ軸と平行な中心線で対称となるような孔形状を有することを特徴とする、請求項１に記載の水撃現象防止機能に優れたシリンダバルブ。
【請求項３】
前記筒状ケージ（１６）の周方向に複数並設される前記通孔（Ａ）は、形状や面積の異なる複数種の通孔が周方向に組み合わされて配設されるものであることを特徴とする、請求項１に記載の水撃現象防止機能に優れたシリンダバルブ。
【請求項４】
前記筒状ピストンプラグ（１４）および／または前記筒状ピストン（１５）との摺動面となる、前記ボディ（５）の上流側開口筒状部（６）の内周面、前記筒状ボディキャップ（１）の外周面、前記筒状ケージ（１６）の外周面、および前記ボディキャップ連結環（２０）の内周面、ならびに前記筒状ピストンプラグ（１４）および前記筒状ピストン（１５）の摺動面のうちの一つまたは二つ以上の面に、それぞれ、炭化物系分散粒子と金属マトリックスとからなる炭化物サーメットの溶射被膜を形成して、該摺動面に耐摩耗性を付与したことを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の水撃現象防止機能に優れたシリンダバルブ。
【請求項５】
前記筒状ピストンプラグ（１４）および／または前記筒状ピストン（１５）との摺動面となる、前記ボディ（５）の上流側開口筒状部（６）の内周面、前記筒状ボディキャップ（１）の外周面、前記筒状ケージ（１６）の外周面、および前記ボディキャップ連結環（２０）の内周面、ならびに前記筒状ピストンプラグ（１４）および前記筒状ピストンの摺動面のうちの一つまたは二つ以上の面に、シール材としてＸ状リングを装着したことを特徴とする、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の水撃現象防止機能に優れたシリンダバルブ。
【請求項６】
前記筒状ピストンプラグ（１４）との摺動面となる、前記ボディ（５）の前記上流側開口筒状部（６）の内周面のうち、前記流体流通路（１７）とのバルブ閉時の最接近部に、シール材としてダストシールを装着したことを特徴とする、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の水撃現象防止機能に優れたシリンダバルブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水、油類などの流体を輸送する管路において流路を高頻度に開閉させるバルブとして用いられる、シリンダ形弁体を有する、水撃現象防止機能に優れたシリンダバルブに関するものである。
より具体的には、例えば、熱間圧延鋼板の冷却あるいはディスケーリングのために供給する高圧水などの高圧流体の供給制御を行う際に、高頻度にかつ急激に開閉動作させるシリンダバルブに係り、特に、供給配管途中に設けられて、配管内を流れる流体の流路を開閉する場合に、バルブに作用する流体の衝撃（水撃現象）を防止する機能を備えたシリンダバルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のシリンダバルブとしては、例えば、特許文献１において、図７に示すような構成のものが提案されている。このシリンダバルブは、上端に流体入口２０２が設けられた円筒状のバルブ本体２０１と、当該バルブ本体２０１の下流側に接続され且つその底部に流体出口２０８が形成された函状の弁座室２０５と、当該弁座室の内部の中央部分に配設され且つ環状のパッキン２１２がその上方部材２１０と下方部材２１１との間に装着された弁座２００と、前記バルブ本体２０１の内周に昇降自在に装着され、且つその中間部外周にピストン部分２１５が形成されたシリンダ形の弁体２１４とから構成され、弁体２１４の下端を弁座室２０５内の弁座２００の環状パッキン２１２に臨ませて配置して、弁体２１４の昇降動によって弁座室２０５内の流体流路を開閉するように構成したものである。
【０００３】
しかしながら、このようなシリンダバルブにおいて、シリンダ形弁体２１４で急速に閉止動作を行った場合、バルブ本体２０１に連結した配管中に流れている流体の持つ運動エネルギーも急激に停止されることになる。このような急激な速度変動は、急激な圧力変動に変換されて、大きな衝撃いわゆる水撃現象（ウオーターハンマー現象）を発生させ、弁体、配管、周辺機器に悪影響を与えるとともに円滑な弁開閉ができないという問題を発生させる懸念があり、このような現象を生じないように閉止速度を調整しなければならないという問題がある。
【０００４】
このような水撃現象の問題を解消するものとして、特許文献２においては、弁座に対してシリンダ形弁体を昇降動させて流体流路を開閉する特許文献１のような構造のシリンダバルブにおいて、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、弁座２００ａを円錐体の周面にその頂点から底部周縁にわたり波状の凹凸面を連続形成し、その凹部にボルトの通孔を穿ってなる上方部材２１０ａの周縁部と、倒円錐体の下方部材２１１の周縁部との間に、環状のパッキン２１２をその上面を露出させて装着し上方部材２１０ａの通孔から下方部材２１１のねじ孔にボルト２１３をねじ込んで環状のパッキン２１２を締め付け固定するようにしたシリンダバルブが開示されている。
この特許文献２に開示されるシリンダバルブでは、弁座２００ａの形状を波形にすることによって、流路面積と開度の関係を変化させ、バルブの解放から閉止作用において弁開度の大きい位置では流量減少割合を大きくし、閉止になるに伴い流量減少を小さくして閉止することによって、シリンダ形弁体２１４ａを急速に閉止しても水撃現象を生じないようにしたものである。
【０００５】
しかし、この特許文献２に開示されるシリンダバルブは、特許文献３の中に記載されるように、上方部材２１０ａの下端外周面と弁体２１４ａの下端内周面との間隙が２段階に減少するように上方部材２１０ａの外周面を傾斜面に形成してバルブを解放状態から閉止状態にする際に、弁開度の大きい位置では流量減少割合を大きくし、閉止になるに伴い流量減少割合を小さくして閉止することによって、シリンダ形弁体２１４ａを急速に閉止しても水撃現象が生じないように構成した、いわゆる２段階絞り形式のものである。このため、弁開度６〜１０％の範囲において、流量特性を示すＣＶ値（弁係数）が開度に比例して減少しない領域が発生することから、水撃現象の発生を確実に防止できない場合がある。
【０００６】
このような問題を解消するために、特許文献３においては、図９に示すように、特許文献２のような弁座３００の上方部材３１０の下端外周面３１０−１と、弁体３１４の下端内周面３１４Ａとの間隙が、３段階（例えばＳ１、Ｓ２、Ｓ３）に減少するように、上方部材３１０の外周面を、例えば上方から第１ストレート面３１０Ａ１、第１傾斜面３１０Ｂ１および第２傾斜面３１０Ｂ２、第２ストレート面に３１０Ａ２を順次形成し、バルブを解放状態から閉止状態にする際に、弁開度の大きい位置では流量減少割合を大きくし、閉止になるにつれて流量減少割合を小さく、緩やかな流量減少とともにバルブが閉止されるようにして、シリンダ形弁体を急速に閉止しても水撃現象が生じないようにしたシリンダバルブが提案されている。
【０００７】
【特許文献１】
実公昭６２−４７７２号公報
【特許文献２】
実公昭６０−２３７７号公報
【特許文献３】
特開平１１−２３６９８１号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、鉄鋼の分野では、鋼板製造を行う熱間圧延工程で、熱間圧延された鋼板に対して、冷却媒体（例えば水）を（高圧）噴射し、長手方向あるいは幅方向に自在に冷却して、要求される性質を確保する工程があり、鋼板の種類によっては、冷却水の供給を行う場合に、冷却精度を確保するために急激（１秒未満）に流路を開閉することが求められる場合が少なくなく、この開閉動作が遅延すると要求された品質の鋼板の製造が不可能となる場合がある。
【０００９】
すなわち、熱間圧延工程の冷却水を供給する管路においては、要求されたタイミングで冷却水の供給管路を開閉する必要があり、要求に応じてシリンダ形弁体で急速に閉止動作を行った場合、バルブ本体に連結した配管中に流れている流体の流れも急激に停止され、この流体の急激な速度変動が急激な圧力変動に変換されて、大きな衝撃いわゆる水撃現象が発生しやすい状況下にある。そのため、配管に発生する衝撃も、かなりの頻度で発生することになり、配管を固定している配管サポートの脱落や配管を連結しているフランジ締結ボルトの緩みに繋がり、最終的には配管にき裂を生じさせるなどのトラブルを生じる場合がある。
さらに、き裂部からの鋼板上への水漏れ、あるいは配管のき裂トラブルにより圧延作業の中止を余儀なくされ、作業能率の低下を招くなどの悪影響も受けているのが実情であり、この水撃現象のないシリンダバルブが強く望まれていた。
【００１０】
しかしながら、特許文献１、特許文献２、特許文献３に開示されるようなシリンダバルブにおいては、（１）大きいシリンダ形弁体がバルブ本体の内面を摺動するように配置されており、流体にダストなどの微細物が混在している場合には、この摺動面に微細物が侵入して円滑な摺動が損なわれる懸念があること、（２）流体の漏れを防止するためのバルブ本体との間のシール構造が複雑でシール機能の維持管理の負荷が大きいこと、（３）シリンダ形弁体を摺動させるために大きい作動力が必要でバルブ全体が大きいものになること、（４）摺動面が損耗しやすく、損耗した場合の補修や交換が容易ではないことなどの問題があり、例えば、高圧流体を対象として、高頻度で且つ急激な開閉を必要とする場合には、充分に対応できないという問題があった。
【００１１】
そこで、本発明は、シリンダ形の弁体を用いるシリンダバルブにおいて、例えば、高圧流体を対象とし、流路を高頻度で且つ急激な開閉をしても、水撃現象（通常は、水を対象とした場合の現象であるが、ここでは他の流体を対象とした場合の同様の現象を総称して、単に「水撃現象」という。）を防止可能であり、上記特許文献１、２、３に開示されるシリンダバルブのような問題点を有利に解消可能な、水撃現象防止機能に優れたシリンダバルブを提供することを目的とする。
なお、弁開閉に伴う圧力変動（水撃現象）は、弁閉止に伴う圧力変動の方が弁開放に伴う圧力変動よりおおよそ一桁大きくなるのが通常であるため、水撃現象の制御については、弁閉止の際の水撃現象の制御を中心に検討されれば十分であることが多い。そのため、本明細書においても、弁閉止の際の水撃現象の防止を主体に説明しているが、本発明は、これに限定されるものではない。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述したような従来技術における課題及び目的を達成するためになされたものであって、以下の（１）〜（６）を要旨とする。
（１）  上流側に流体流入口２を設け、内空の筒状構造により流体を下流側に流通させる筒状ボディキャップ１と、上流側に凸の円錐状部材１０と下流側に凸の円錐状部材１１からなる弁座９を内部の中心部に設けて外壁との間に流体流通路１７を形成し、上流側に接続される前記筒状ボディキャップ１から受け入れた流体を下流側に設けた流体流出口８から排出するボディ５とで、流体を流通させる流路を形成するとともに、
外部配管との接続用に、前記ボディキャップ１には、上流側端部の前記流体流入口２の外周に上流側外部接続用フランジ３を設け、前記ボディ５には、下流側端部の前記流体流出口８の外周に下流側外部接続用フランジ７ｂを形成し、
さらに、前記ボディキャップ１と前記ボディ５との連結・固定用に、前記ボディキャップ１には、中間部外周にボディキャップ固定用フランジ４を形成し、前記ボディ５には、上流側開口に筒状部６を形成してその外周にボディ固定用フランジ７ａを設けて、該ボディキャップ固定用フランジ４と該ボディ固定用フランジ７ａとをボディキャップ連結環２０を介して連結・固定するシリンダバルブであって、
前記流体流通路１７の上流側には、前記筒状ボディキャップ１の下流側の外周面の延長上にその外周面を有し、かつ開口幅が上流側より下流側に向けて減少するような通孔Ａを周方向に複数有する筒状ケージ１６を、前記筒状ボディキャップ１の下流側端部と前記弁座９の上流側の円錐状部材１０の外周部とに嵌合・連結するように配設し、
該筒状ケージ１６の外周および前記筒状ボディキャップ１の外周と、ボディ５の前記上流側開口筒状部６の内周との間に、筒状ピストンプラグ１４を、バルブ軸線と平行な方向に摺動・往復動可能に、かつその下流側の端部を前記弁座９の上流側円錐状部材１０の周縁部に配設された環状の弁座パッキン１２に臨ませて嵌挿し、
前記筒状ボディキャップ１の下流側の外周、前記ボディキャップ固定用フランジ４、前記ボディ固定用フランジ７ａ、および前記ボディキャップ連結環２０の間に形成されるピストン作動室１８内に、前記筒状ピストンプラグ１４と一体に形成された筒状ピストン１５を配設し、
該ピストン作動室１８内での流体圧による該筒状ピストン１５の往復動により、前記筒状ピストンプラグ１４をバルブ軸線と平行な方向に摺動・往復動させて、前記筒状ケージ１６の各通孔Ａを開閉するようにしたことを特徴とする、水撃現象防止機能に優れたシリンダバルブ。
（２）  （１）において、前記筒状ケージ１６の周方向に複数並設された前記各通孔Ａは、五角形、三角形またはこれらに準ずる孔形状であって、バルブ軸と平行な中心線で対称となるような孔形状を有することを特徴とする、水撃現象防止機能に優れたシリンダバルブ。
（３）  （１）において、前記筒状ケージ１６の周方向に複数並設される前記通孔Ａは、形状や面積の異なる複数種の通孔が周方向に組み合わされて配設されるものであることを特徴とする、水撃現象防止機能に優れたシリンダバルブ。
（４）  （１）〜（３）のいずれかにおいて、前記筒状ピストンプラグ１４および／または前記筒状ピストン１５との摺動面となる、前記ボディ５の上流側開口筒状部６の内周面、前記筒状ボディキャップ１の外周面、前記筒状ケージ１６の外周面、および前記ボディキャップ連結環２０の内周面、ならびに前記筒状ピストンプラグ１４および前記筒状ピストン１５の摺動面のうちの一つまたは二つ以上の面に、それぞれ、炭化物系分散粒子と金属マトリックスとからなる炭化物サーメットの溶射被膜を形成して、該摺動面に耐摩耗性を付与したことを特徴とする、水撃現象防止機能に優れたシリンダバルブ。
（５）  （１）〜（４）のいずれかにおいて、前記筒状ピストンプラグ１４および／または前記筒状ピストン１５との摺動面となる、前記ボディ５の上流側開口筒状部６の内周面、前記筒状ボディキャップ１の外周面、前記筒状ケージ１６の外周面、および前記ボディキャップ連結環２０の内周面、ならびに前記筒状ピストンプラグ１４および前記筒状ピストンの摺動面のうちの一つまたは二つ以上の面に、シール材としてＸ状リングを装着したことを特徴とする、水撃現象防止機能に優れたシリンダバルブ。
（６）  （１）〜（５）のいずれかにおいて、前記筒状ピストンプラグ１４との摺動面となる、前記ボディ５の前記上流側開口筒状部６の内周面のうち、前記流体流通路１７との最接近部に、シール材としてダストシールを装着したことを特徴とする、水撃現象防止機能に優れたシリンダバルブ。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のシリンダバルブの実施の形態を、図１〜図３に基づいて、具体的に説明する。
図１は弁が全開の状態を示し、図２は弁が全閉の状態を示す。また、図３は図１の筒状ケージ１６の周方向に並設された通孔Ａの形状と配置を示す展開説明図、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は筒状ケージ１６の周方向に並設される通孔Ａの他の形状例を示す説明図で、矢印は流体が流れる方向を示す。
【００１４】
本発明によるシリンダバルブは、図１、図２に示すように、下流側端部に流体流出口８とその外周に外部配管との接続用のフランジ７ｂとを有し、上流側開口に筒状部６を形成してその外周に筒状ボディキャップ１との接続、固定用のボディ固定用フランジ７ａを設けたボディ５の中央部に、ボディ５の外壁との間に流体流通路１７を形成するように配設した弁座９が配設されており、この弁座９の周縁部の上流側に、五角形の通孔Ａ（図３参照）を周方向に複数並設した筒状ケージ１６が配設（ここでは、ボディ５に固定された筒状ボディキャップ１で押圧され弁座９に密に当接）されている。
この筒状ケージ１６の通孔Ａの形状は、図３に示すような形状の他に、例えば図４（ａ）、（ｂ）に示すような五角形に準ずる形状、同図（ｃ）に示すような三角形に準ずる形状などであり、これらの形状、サイズ、配置条件は、対象流体条件、流量（流速）条件、求められる開閉条件などに応じて、水撃現象を発生しない条件を満足するように選択されるものである。
【００１５】
この筒状ケージ１６の上流側端部には、上流側に流体流入口２を形成した筒状ボディキャップ１の下流側端部が嵌合・連結されている。筒状ボディキャップ１は、上流側に外部配管との接続用のフランジ３を有し、中間部にボディ５との接続、固定用のフランジ４を有するものであり、このボディキャップ固定用フランジ４が、一対のフランジ２０ａ、２０ｂを有するボディキャップ連結環２０を介して、ボディ５の上流側のボディ固定用フランジ７ａにボルト・ナット２１で締結・固定されている。
筒状ボディキャップ１のボディキャップ固定用フランジ４部より筒状ケージ１６側の外周および筒状ケージ１６の外周には、ピストン作動室１８内の筒状ピストン１５により作動する筒状ピストンプラグ１４がバルブ軸線と平行な方向に摺動・往復動可能に嵌挿されており、この筒状ピストンプラグ１４の外周面はボディ５の上流側開口筒状部６の内周面とも摺動可能である。
【００１６】
この筒状ピストンプラグ１４は、上流側に筒状ピストン１５を一体的に形成したものであり、この筒状ピストン１５が上記の筒状のボディキャップ連結環２０の内周側のピストン作動室１８内で摺動し、往復動することによって、筒状ピストンプラグ１４は安定してバルブ軸線と平行な方向に摺動・往復動可能である。この筒状ピストンプラグ１４の往復動によって筒状ケージ１６の周方向に並設した複数の通孔Ａを同時に開閉するように構成されている。
【００１７】
図１、図２中の１２は、弁座９の上流側円錐部材１０の周縁部に設けられた環状パッキンであり、通孔Ａが全閉のとき、筒状ピストンプラグ１４の先端を密に当接するシール機能を有するものである。
また、図１、図２中の２２は、シール手段の好ましい実施の形態として摺動面に配設したＸ状リングで、図５（ａ）に示すような断面形状を有するものであり、軸線方向で１条または複数条装着される。また、図１、図２中の２３は、摺動面間への微細物（ダスト）の侵入を防止するための好ましい実施の形態として配設したリング状のダストシールで、図５（ｂ）に示すように外側部に小径のリング状リップ２３ｒを有する断面形状を有するものである。なお、図５（ａ）、（ｂ）中では、Ｘ状リング、ダストシールに隣接させて、公知のバックアップリング２６を配設した例が示されているが、このバックアップリング２６を用いない場合も本発明の範囲内である。
さらに、また、図１、図２には、好ましい実施の形態の例として、筒状ピストンプラグ１４の上流側の筒状ピストン１５にインジケータ２４を、また、ボディ上流側開口筒状部６ないしボディ固定用フランジ７ａ形成部に流体の漏れ検知プラグ２５を設置した例が示されている。
【００１８】
このように構成した本発明のシリンダバルブによる流体流路の開閉について以下に説明する。以下の説明中のＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４は、図３に示すように、通孔Ａのバルブ軸線方向の位置を表す。
流体流入口２から流入し、筒状ボディキャップ１内、ボディ５内の流体流通路１７を経て、流体流出口８から流出する流体の流路を、筒状ピストンプラグ１４の一定速度での閉止動作により閉止する場合は、図１で示すように解放位置にある筒状ピストンプラグ１４を、ピストン作動室１８の筒状ピストン１５の流体圧による作動により、弁座９側に移動させ、筒状ケージ１６の周方向に並設された通孔Ａを、開口幅が一定のＡ１〜Ａ２から開口幅が傾斜漸減するＡ２〜Ａ３、Ａ３〜Ａ４側に、すなわち下流側に連続的に遮蔽して行き、図２に示すように、その先端を弁座９の上流側円錐状部材１０の周縁部に配設された環状の弁座パッキン１２に密に当接・着座させ、バルブ内の流体流通路１７を全閉状態にすることができる。
【００１９】
この際、筒状ケージ１６の通孔Ａが五角形になっていることから、図６の開度−流量特性（Ｃｖ値）関係図に示すように、筒状ピストンプラグ１４による閉止の初期および中期段階では、バルブ内を流れる流体の流量は、Ａ１〜Ａ２で一定流量割合で減少して行き、Ａ２〜Ａ３〜Ａ４までの閉止の最終段階では徐々にその流量減少割合が減少しながら全閉になることがわかる。すなわち、前述した五角形の孔の効果により、大きな水撃現象を生むことなく、全開流量から最終段階で完全閉止状態に移行するまで推移制御することが可能となる。
また、図２の全閉状態から筒状ピストンプラグ１４の一定速度での作動で図１の全開状態にする場合にも、本発明により大きな水撃現象を生じさせることなく、推移制御することができるが、同様の作用効果に基づくものであるため、ここではその説明を省略する。
【００２０】
本発明のシリンダバルブにおいては、上記特許文献３に開示のシリンダバルブと同様、バルブを解放状態から閉止状態にする際に、弁開度の大きい位置では流量減少割合を大きくし、閉止状態に近づくにつれて流量減少割合を小さくすることで、緩やかな流量減少とともにバルブが閉止されるようにして、筒状ピストンプラグ１４（特許文献３のシリンダ形弁体に相当）を急激（急速）に閉止しても水撃現象が生じないようにする。その点では、本発明は、特許文献３に記載の発明と概念的には共通の効果を奏するものであるが、シリンダバルブ自体の構造が明らかに異なるものであり、構造の差異により、以下のような固有の効果も奏するものである。
【００２１】
（１）請求項１に記載の本発明では、筒状ピストンプラグ１４を流体が流通する流路の外に配設しているので、特許文献３に記載の発明のシリンダ形弁体３１４と比較して、
ａ  シール箇所も少なく単純で強固な安定構造にできる、
ｂ  流体にダストなどの微細物が混在している場合でも摺動面に微細物が侵入して円滑な摺動が損なわれる懸念が少なく、シール機能の維持管理の負荷が小さい、
ｃ  また、筒状ピストンプラグ１４の摺動が円滑にでき、その作動力も小さくできることから、バルブ全体の小型化も可能である、
などの効果を奏する。
（２）また、請求項１に記載の本発明では、ボディ５と筒状ボディキャップ１との固定を解除して、筒状ケージ１６を交換自在にすることができるので、例えば、筒状ピストンプラグ１や筒状ケージ１６の摺動面が損耗した場合などには、補修や交換が容易にできる。
（３）請求項２または請求項３に記載の本発明では、筒状ケージ１６の通孔Ａの形成条件（形状、サイズ、配置など）を、五角形、三角形もしくはこれらに準ずる孔形状とするか、または、形状や面積の異なる複数種の通孔を周方向に組み合わされて配設することとすることで、対象流体条件、流量（流速）条件、求められる開閉条件などに応じて、水撃現象を発生させない条件を容易に選択、調整することができる。
（４）請求項４に記載の本発明では、各部の摺動面に、それぞれ、炭化物系分散粒子と金属マトリックスとからなる炭化物サーメットの溶射被膜を形成して耐摩耗性を付与しているので、摺動面の寿命を大幅に延長させることができる。なお、本発明では、炭化物サーメットとしては、特に限定するものではなく、公知のもの（例えば、特開２０００−１７６３号公報参照）を採用することができる。すなわち、例えば、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、ＶＣ、Ｔａｃ、ＮｂＣ、ＷＣ、Ｂ４Ｃ、ＳｉＣあるいはＣｒ３Ｃ２などの少なくとも１種以上からなる炭化物と、Ｎｉ、Ｃｏ、ＣｒあるいはＭｏなどの少なくとも１種以上からなる金属、合金を添加した炭化物サーメットを用いることができる。さらに言えば、ＷＣ系のサーメット（ＷＣ−ＮｉＣｒ、ＷＣ−１２質量％Ｃｏ、ＷＣ−１７質量％Ｃｏ、ＷＣ−１０質量％Ｃｏ−４質量％Ｃｒなど）がその優れた耐摩耗性から、本発明の溶射被膜として好ましいものである。
（５）請求項５に記載の発明では、摺動面でのシール材として、シール性の良好なＸ状リング２２を用いることにより、充分なシール性を確保することができる。
（６）請求項６に記載の発明では、特に、微細物（ダスト）が混在した流体を対象とする場合に、摺動面の流体流通路１７との最接近部（入口）に、ダストシール２３を配置することにより、摺動面からの微細物の侵入を確実に阻止することが可能になる。
【００２２】
本発明のシリンダバルブを適用可能な流体としては、水、油などが主体であるが、薬剤その他の流体でも適用可能である。特に、腐食性がある流体に適用する場合には、流体に接触する部位をステンレス鋼などの耐食性に優れた材料で形成することが有効である。
筒状ピストンプラグ１４の作動には、流体圧を用いるが、この作動用流体としては、大きな力を安価に得られる空気、水、水と空気の混合体、油等を用いることができる。この中では、仮に漏れたり付着しても実害がない空気、水、水と空気の混合体がより好ましいものと言える。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によるシリンダバルブは、例えば五角形の開口面積が上流側より下流側で小さくなるような通孔Ａを周方向に複数並設した筒状ケージ１６を弁座９の周縁部に固定して、その外周に筒状ピストンプラグ１４を嵌挿して外部で摺動させることにより筒状ケージ１６の通孔Ａを開閉する構造を有するので、構造が単純、強固で整備も容易であり長期使用に耐えて低コストを実現しながら、バルブ、配管、周辺機器などに悪影響を与える水撃現象を確実に防止して円滑な開閉が可能である。さらには、流体の流路を高頻度で且つ急激に開閉する必要のある各種操業の安定確保を可能にするなどの効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例でのシリンダバルブ全開状態を示す断面説明図である。
【図２】本発明の実施例でのシリンダバルブ全閉状態を示す断面説明図である。
【図３】本発明の実施例での五角形の通孔を有する筒状ケージの展開説明図である。
【図４】本発明で筒状ケージに形成する通孔の他の形状例を示す説明図である。
【図５】本発明の実施例で用いたシール材の適用例を示す断面説明図であり、（ａ）図はＸ状リング、（ｂ）図はダストシールを示す。
【図６】本発明の実施例でのシリンダバルブを用いて流体流路を全開から全閉へ移行した場合の開度−流量特性の関係を示す説明図である。
【図７】従来のシリンダバルブの構造例を示す断面図である。
【図８】従来のシリンダバルブの他の構造例を、（ａ）図では断面説明図で示すものであり、（ｂ）図ではその弁座の構造例を平面説明図で示し、（ｃ）図ではその弁座の上方部材の構造例を立体説明図で示すものである。
【図９】従来のシリンダバルブのさらに他の構造例について、バルブ閉止状態の弁体先端部近傍を拡大して示す断面説明図である。
【符号の説明】
１  筒状ボディキャップ            ２  流体流入口
３  上流側外部接続用フランジ      ４  ボディキャップ固定用フランジ
５  ボディ                        ６  ボディ上流側開口筒状部
７ａ  ボディ固定用フランジ        ７ｂ  下流側外部接続用フランジ
８  流体流出口                    ９  弁座
１０  弁座上流側部材              １１  弁座下流側部材
１２  弁座パッキン                １３  締付ボルト
１４  筒状ピストンプラグ          １５  筒状ピストン
１６  筒状ケージ                  １７  流体流通路
１８  ピストン作動室              ２０  ボディキャップ連結環
２０ａ、２０ｂ  フランジ          ２１  ボルト・ナット
２２  Ｘ状リング                  ２３  ダストシール
２４  インジケータ                ２５  漏れ検知プラグ
２６  バックアップリング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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