(57)【要約】【課題】  弁体の弁座から離反方向への移動量と弁部を通る流量との関係を規制し、弁部を通る流量の制御をより正確に行えるようにしたバルブを提供する。【解決手段】  流体入口部２と流体出口部３を有する弁箱１内の流路４に、該流路４を開閉する弁部５を有するバルブであって、前記弁部５を筒状の弁孔６を開口し奥部の内周面に小径部をもって形成された弁座７ａを有する弁座部７と、弁座部７の弁孔６の軸線方向に往復移動して前記弁孔６の奥部に有する弁座７ａに当接離反する弁体８とをもって構成し、前記弁座部７の弁座７ａから弁体８が当接離反する方向側の弁孔６の内周面を、その内径Ｒが、前記弁体８と弁孔６の内周面との空隙面積Ｓと弁体８の弁座７ａからの離反距離Ｌとが比例するような寸法を有するテーパ面１０とした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体入口部と流体出口部を有する弁箱内の流路に、該流路を開閉する弁部を有するバルブであって、
前記弁部は筒状の弁孔を開口し奥部の内周面に小径部をもって形成された弁座を有する弁座部と、弁座部の弁孔の軸線方向に往復移動して前記弁孔の奥部に有する弁座に当接離反する弁体とからなり、
前記弁座部の弁座から弁体が当接離反する方向側の弁孔の内周面は、その内径が前記弁体と弁孔の内周面との空隙面積と弁体の弁座からの離反距離とが比例するような寸法を有するテーパ面となっていることを特徴とするバルブ。
【請求項２】
前記弁体を、弁座への当接部位を大径とする円錐形に形成するとともに、弁体の弁座当接部位、前記弁座部の弁孔の開口端部及び弁座における角部を面取して曲面に形成したことを特徴とする請求項１に記載のバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の流路を開閉するバルブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
流体の流量を制御するバルブとして、流体入口部と流体出口部を有する弁箱内の流路が弁座で仕切られ、前記弁座の弁孔が弁軸に支持された弁体で開閉されるようになっており、前記弁軸はその軸線方向に前後に開閉駆動手段で駆動され、前進して前記支持している弁体で弁孔を閉じ後退して開くようになっているバルブがある。
【０００３】
従来、この種のバルブにあって、前記開閉駆動手段としてパルスモータが使用され、パルスモータの回転力を直線運動に変換して弁軸を前進・後退させて弁孔を開閉するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特許第２６０８５７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のバルブによれば、弁体の弁座から離反方向への移動量（距離）と弁部を通る流量との関係が必ずしも明確な基準に基づいたものではなく、そのため、弁体の弁座から離反方向への移動量（距離）により弁部を通る流量の制御に正確性を欠く場合があった。また、弁部を通る流体に流体剥離現象が発生し、流体の流れがバラついてスムーズな流れが得られない場合があり、これも弁部を通る流量の制御に正確性を欠く大きな原因となっていた。
【０００５】
本発明の目的は、弁体の弁座から離反方向への移動量と弁部を通る流量との関係を規制し、弁部を通る流量の制御をより正確に行えるようにしたバルブを提供することにある。  
本発明の他の目的は、弁部を通る流体の流れのバラつきを防止し、弁部を通る流量の制御をより正確に行えるようにしたバルブを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載のバルブは、流体入口部と流体出口部を有する弁箱内の流路に、該流路を開閉する弁部を有するバルブであって、前記弁部は筒状の弁孔を開口し奥部の内周面に小径部をもって形成された弁座を有する弁座部と、弁座部の弁孔の軸線方向に往復移動して前記弁孔の奥部に有する弁座に当接離反する弁体とからなり、前記弁座部の弁座から弁体が当接離反する方向側の弁孔の内周面は、その内径が、前記弁体と弁孔の内周面との空隙面積と弁体の弁座からの離反距離とが比例するような寸法を有するテーパ面となっていることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載のバルブは、請求項１に記載の、前記弁体を、弁座への当接側を大径とする円錐形に形成するとともに、弁体の弁座当接部位、前記弁座部の弁孔の開口端部及び弁座における角部を面取して曲面に形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に記載のバルブによれば、前記弁座部の弁座から弁体が当接離反する方向側の弁孔の内周面は、その内径が、前記弁体と弁孔の内周面との空隙面積と弁体の弁座からの離反距離とが比例するような寸法を有するテーパ面となっているので、弁体の弁座からの離反距離と弁部を流れる流体の流量が比例し、これにより、流量制御をより確実に且つより容易に行うことができる。
【０００９】
請求項２に記載のバルブによれば、前記弁体を、弁座への当接側を大径とする円錐形に形成するとともに、弁体の弁座当接部位、前記弁座部の弁孔の開口端部及び弁座における角部を面取して曲面に形成したので、弁部を通る流体に、乱流による流体剥離現象が発生せず、流体の流れのバラつきが無くスムーズな流れを得ることができ、これにより、流体の流量制御を一層確実に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１、図２は本発明に係るバルブを実施するための最良の形態例を示したもので、図１は本例のバルブの縦断面図、図２は弁部における弁体と弁孔の内周面との空隙面積と弁体の弁座からの離反距離との関係を示す説明図である。
【００１１】
本例のバルブは、弁箱１に、供給側配管に接続される流体入口部２と排出側配管に接続される流体出口部３が設けられ、内部に流体入口部２と流体出口部３を結ぶ流路４が設けられている。
【００１２】
前記流路４には、該流路４を開閉する弁部５が配置されている。該弁部５は、筒状の弁孔６を開口し奥部の内周面に小径部をもって形成された弁座７ａを有する弁座部７と、弁座部７の弁孔６の軸線方向に往復移動して前記弁孔６の奥部に有する弁座７ａに当接離反して弁孔６を開閉する弁体８とからなり、該弁体８の往復移動は開閉駆動手段９によりその移動量が制御されて行われるようになっている。
【００１３】
前記弁座部７にあっては、図２で示すように、弁座７ａから弁体８が当接離反する方向側の弁孔６の内周面が、その内径Ｒが前記弁体８と弁孔６の内周面との空隙面積Ｓと弁体８の弁座７ａからの離反距離Ｌとが比例するような寸法を有するテーパ面１０となっている。
【００１４】
更に詳細に説明すると、図２における弁体８の弁座７ａからの離反距離Ｌの特定な離反距離Ｌ１における前記弁孔６の内周面の同位置における内径Ｒ１の面積から、弁体８の弁座当接部位の面積Ａを引いた面積を空隙面積Ｓ１としたとき、弁体８の弁座７ａからの離反距離Ｌの特定な離反距離Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４における前記弁孔６の内周面の同位置における内径Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４の面積から、弁体８の弁座当接部位の面積Ａを引いた面積を空隙面積Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４が比例するように設定されている。
【００１５】
このように、前記弁座部７の弁座７ａから弁体８が当接離反する方向側の弁孔６の内周面は、その内径Ｒが、前記弁体８と弁孔６の内周面との空隙面積Ｓと弁体８の弁座７ａからの離反距離Ｌとが比例するような寸法を有するテーパ面１０となっているので、弁体８の弁座７ａからの離反距離Ｌと弁部５を流れる流体の流量が比例する。
【００１６】
また、本例では、前記弁体８は、弁座部７の弁座７ａへの弁座当接部位８ａを大径とする円錐形に形成するとともに、弁体８の弁座当接部位８ａ、前記弁座部７の弁孔６の開口端部及び弁座７ａにおける角部が面取され曲面に形成されている。このようにすると、弁部５を通る流体に、乱流による流体剥離現象が発生せず、流体の流れのバラつきが無くスムーズな流れが得られる。
【００１７】
前記の弁体８を弁座部７の弁孔６の軸線方向に往復移動させ前記弁孔６の奥部に有する弁座７ａに当接離反して弁孔５を開閉させる開閉駆動手段９は、本例では、モータ１１と、このモータ１１の回転運動を直線運動に変換し、弁体８の弁軸１２を往復移動させる運動変換機構１３から構成されている。前記モータ１１としては、回転方向、回転速度、回転量の制御が容易なパルスモータが使用されている。
【００１８】
このモータ１１の出力軸１４の軸線は前記弁軸１２の軸線と一致するように配置されており、出力軸１４とこの出力軸１４に回転力を与える部分との間が、非磁性材よりなる隔壁１５でシールされたキャンドモータ１１Ａで構成されている。前記隔壁１５は前記弁箱１と一体となっている。
【００１９】
本例では、前記キャンドモータ１１Ａは、パルスモータ部１６と、このパルスモータ部１６のロータの回転軸１７にホルダー１８を介して取り付けられて回転駆動される駆動マグネット１９で構成され、前記弁箱１上に取り付けられている。
【００２０】
前記隔壁１５は、有底筒状に形成されており、該有底筒状の隔壁１５の外周に、前記弁箱１上に取り付けられたキャンドモータ１１Ａの駆動マグネット１９が配置されていて、パルスモータ部１６の駆動により駆動マグネット１９が有底筒状の隔壁１５の外周を回転するようになっている。
【００２１】
前記有底筒状の隔壁１５内には、前記出力軸１４が前記ロータの回転軸１７と同心上に軸受２０を介して回転自在に嵌合している。この出力軸１４には隔壁１５を挟んで前記駆動マグネット１９と対向するように配置された従動マグネット２１が設けられており、前記駆動マグネット１９の電磁力の引力により、駆動マグネット１９の回転に従動して従動マグネット２１が回転し前記出力軸１４を回転させるようになっている。前記キャンドモータ１１Ａは前記駆動マグネット１９を内部に収容する筒状の取り付け部材２２により前記弁箱１に取り付けられている。
【００２２】
また、前記モータ１１とともに開閉駆動手段９を構成する運動変換機構１３は、前記出力軸１４の回転と一体となって回転するナット部材２３と、前記弁軸１２に形成され前記ナット部材２３に螺合するネジ部１２ａと、前記弁軸１２を回り止めしてナット部材２３の回転で弁軸１２を直線運動させる回り止め手段２４とで構成されている。前記ナット部材２３にあっては、前記出力軸１４を筒状に形成し、その内部にネジを形成してナット部材２３としている。
【００２３】
また、前記回り止め手段２４は、弁軸１２にその軸線方向に形成された長孔２５と、弁箱１に設けられて前記長孔２５内に摺動自在に挿入された回り止めピン２６とで構成されている。
【００２４】
本例の開閉駆動手段９は上記のように構成されているが、これに限定されるものでないことは勿論である。
【００２５】
このように構成されたバルブでは、前記弁座部７の弁座７ａから弁体８が当接離反する方向側の弁孔６の内周面は、その内径Ｒが、前記弁体８と弁孔６の内周面との空隙面積Ｓと弁体８の弁座７ａからの離反距離Ｌとが比例するような寸法を有するテーパ面１０となっており、弁体８の弁座７ａからの離反距離Ｌと弁部５を流れる流体の流量が比例するので、開閉駆動手段９により弁体８の弁座７ａからの離反距離Ｌを制御することにより、弁部５を流れる流体の流量をより確実に且つより容易に制御することができる。
【００２６】
また、前記弁体８は、弁座部７の弁座７ａへの弁座当接部位８ａを大径とする円錐形に形成するとともに、弁体８の弁座当接部位８ａ、前記弁座部７の弁孔６の開口端部及び弁座７ａにおける角部が面取され曲面に形成されており、弁部５を通る流体に、乱流による流体剥離現象が発生せず、流体の流れのバラつきが無くスムーズな流れが得られるので、これにより、流体の流量制御を一層確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係るバルブの最良の実施の形態例を示す縦断面図。
【図２】弁部における弁体と弁孔の内周面との空隙面積と弁体の弁座からの離反距離との関係を示す説明図。
【符号の説明】
【００２８】
１  弁箱
２  流体入口部
３  流体出口部
４  流路
５  弁部
６  弁孔
７  弁座部
７ａ  弁座
８  弁体
８ａ  弁座当接部位
９  開閉駆動手段
１０  テーパ面
１１  モータ
１１Ａ  キャンドモータ
１２  弁軸
１２ａ  ネジ部
１３  運動変換機構
１４  出力軸
１５  隔壁
１６  パルスモータ部
１７  回転軸
１８  ホルダー
１９  駆動マグネット
２０  軸受
２１  従動マグネット
２２  取り付け部材
２３  ナット部材
２４  回り止め手段
２５  長孔
２６  回り止めピン
Ａ  弁体の弁座当接部位の面積
Ｒ  弁孔のテーパ面となっている内周面の内径
Ｓ  弁体と弁孔のテーパ面となっている内周面との空隙面積
Ｌ  弁体の弁座からの離反距離
【図１】
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【図２】
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