(57)【要約】【課題】弁箱の内面形状を、圧力損失の少ない形状にする。【解決手段】弁箱２を隔壁３により一次側弁室１１と二次側弁室１２とに区画した玉形弁１において、一次側弁室１１及び二次側弁室１２の奥部に形成された、前記隔壁３内面と弁箱２内面に囲まれたポケット部Ｃ，Ｄの少なくとも一方に、そのポケット部Ｃ，Ｄを埋めるスペーサ１０を嵌めて取付ける。そのスペーサ１０の弁室１１，１２側の面は、その弁室１１，１２内面に連続する凹状曲面１０ａとなっており、ポケット部Ｃ，Ｄの内面形状よりも曲率の大きな弧状となっているので、流体は、その凹状曲面１０ａに沿って誘導されて弁室１１，１２内をスムースに通過する。このため、流体は、ポケット部Ｃ，Ｄの内面形状の影響を受けることなく、玉形弁を通過する際の圧力損失を低減することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁箱２を隔壁３により一次側弁室１１と二次側弁室１２とに区画したリフト弁であって、前記一次側弁室１１及び二次側弁室１２奥部の前記隔壁３内面と弁箱２内面に囲まれたポケット部Ｃ，Ｄの少なくとも一方にそのポケット部Ｃ，Ｄを埋めるスペーサ１０を嵌め、そのスペーサ１０の弁室１１，１２側の面をその弁室１１，１２内面に連続する凹状曲面１０ａとしたことを特徴とする圧力損失低減弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、流体の流量、圧力等を制御するリフト弁式の弁装置において、流体物を通過させる際に生じる圧力損失を低減させるための弁装置の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、弁装置は、様々な流体物を移送する管路に設置され、その管路に流れる流体物の流量、圧力等を制御するために用いられる。例えば、建築物、構造物、鉄道車両、自動車、航空機、船舶等に設置される各種管路において、流量調整装置、遮断装置、減圧装置等として使用されている玉形弁やアングル弁などリフト弁式の弁装置の例がある。
【０００３】
上記弁装置において、その弁箱内には、弁孔及び弁座を設置する隔壁やその弁座に接離する弁体の支持材などが介在して、流路が屈曲して複雑な形状を成すため、流体物がその中を通過する際には多少なりとも必ず圧力損失を生じる。このため、これらのリフト弁では、弁箱内において、その弁孔を挟んで上流側に位置する一次側弁室の圧力に比べて、下流側に位置する二次側弁室の圧力は低下する傾向にある。
【０００４】
このような弁装置が、例えば、一般的なタンカーでは概ね１０００個以上使用され、また、このうち約３割程度は玉形弁となっており、それぞれの弁装置に圧力損失が生じていることを勘案すれば、その圧力損失の総計は多大なものであることが想定される。このため、管路の末端において必要圧力を確保するためには、ポンプ吐出圧を増強するなどして弁装置の圧力損失を補わなければならず、非常に多くのエネルギーロスを生じさせているといえる。
【０００５】
今日の産業界において、二酸化炭素排出量削減が至上命題として叫ばれる中、このエネルギーロスにより、燃料消費量、二酸化炭素排出量の増大を生むことは環境上好ましくなく、また、燃料消費量の増大は、コスト面でも大きな負担となっている。このため、弁装置の圧力損失を低減するための様々な研究が行われている。
【０００６】
例えば、特許文献１に記載の弁装置では、弁箱内の一次側弁室に、その弁室に接続された管路から弁孔へと向かう誘導板をその弁孔周りに設け、一次側弁室における圧力損失を低減する手法が開示されている。また、特許文献２に記載の弁装置では、二次側弁室のさらに下流側にバッフルを設け、そのバッフルにより弁座から出た流体のフラッシュ流を一時閉じ込めることにより、弁座部での圧力変化を緩和する手法が、特許文献３に記載の弁装置では、二次側弁室から下流側の流路に向かって、その流路を上下方向に二分する誘導板を設け、二次側弁室内での圧力損失を低減する技術が開示されている。（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開昭５９−１４０９７３号公報
【特許文献２】特開昭６２−２４２１８３号公報
【特許文献３】特開平７−３１７９２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１乃至３に記載の弁装置では、例えば、図４に示すように、その弁箱内は、管路Ｐの管軸方向に沿って設けられる隔壁３を挟んで、図中の下方に示す一次側弁室１１と、上方に示す二次側弁室１２とに仕切られており、その隔壁３に一次側、二次側両弁室１１，１２間を結ぶ弁孔４が設けられている。この両弁室１１，１２を隔てる隔壁３と弁箱２内壁との接続は、図示するように、一次側弁室１１内の上流側端、及び二次側弁室１２内の下流側端において、それぞれ薄い鈍角を形成するように緩やかに取り付けられている（図中のＡ，Ｂ部分参照）。この緩やかな取付けにより、管路Ｐから一次側弁室１１への流体の流入、及び、二次側弁室１２から管路Ｐへの流体の流出をスムースなものとして圧力損失を低減している。
【０００８】
しかしながら、隔壁３と弁箱２の内壁との接続部である前記両接続部分Ａ，Ｂの角度を鈍角とすると、その隔壁３を挟んで対側、すなわち一次側弁室１１内の下流側端、及び、二次側弁室１２内の上流側端において、その取付け角度が鋭角となってポケット部を形成してしまう（図中のＣ，Ｄ部分参照）。流体が、この鋭角のポケット部Ｃ，Ｄに当たると、その部分に滞留域を発生させ、あるいは、各弁室１１，１２内のスムースな流れを乱すこととなり、圧力損失が大きくなるので好ましくない。
【０００９】
また、これらの弁装置の弁箱は鋳造品であり一体製作されるため、その弁箱を構成する各部部材は、鋳造時の不均等な収縮等による製品誤差を少なくするため、全範囲に亘って肉厚が均等であることが望ましい。しかし、上記のような鋭角を成すポケット部Ｃ，Ｄを形成しないように、その鋭角部分の内面形状を曲率の大きな弧状に仕上げると、例えば、特許文献２，３に記載のように、その部分の部材の肉厚が周辺の部材よりも厚くなってしまう。このような局部的に肉厚の異なる形態は、弁箱製作の際の品質管理上好ましくない。このため、弁箱の内面形状を、圧力損失の少ない所望の形状に仕上げることが困難であった。
【００１０】
そこで、この発明は、弁箱の内面形状を、圧力損失の少ない形状にすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、この発明は、弁箱を鋳造する際に形成される弁箱内のポケット部にスペーサを挿入して、弁箱の内面形状を整えたのである。このようにすれば、弁箱を構成する部材厚を局部的に増やすことなく、その内面形状を圧力損失の少ない任意の形状に仕上げることができる。
【００１２】
具体的には、弁箱を隔壁により一次側弁室と二次側弁室とに区画したリフト弁であって、前記一次側弁室及び二次側弁室奥部の前記隔壁内面と弁箱内面に囲まれたポケット部の少なくとも一方にそのポケット部を埋めるスペーサを嵌め、そのスペーサの弁室側面をその弁室内面に連続する凹状曲面としたのである。前記ポケット部をスペーサで埋めることにより、流体が通る弁室の内面をスペーサの弁室側面で形成することとなる。そのスペーサの弁室側面は、弁箱の内面（ポケット部の内面）よりも実質的に前へ出てくることとなり、すなわち、前記一次側弁室及び二次側弁室奥部に形成されたポケット部の内面形状よりも曲率の大きな弧状とすることができる。
【００１３】
このスペーサの介在により、流体は、スペーサの弁室側面に沿って誘導されて弁室内をスムースに通過していくので、鋳造時の弁箱内面の形状にかかわらず、玉形弁の圧力損失を低減することができ、特に、圧力損失が大きいといわれるポケット部の圧力損失低減に寄与し得る。
【発明の効果】
【００１４】
この発明は、以上のようにしたので、弁箱を構成する部材の肉厚を局部的に不均等なものにすることなく、その内面形状を圧力損失の少ない形状にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
一実施形態を図１乃至図３に示し、この実施形態のリフト弁は、図１及び図２に示すように両端に接続口２１，２２を有し、フランジ２１ａ，２２ａを介して管路Ｐ，Ｐに接続されるようになっており、その弁箱２内部は、前記両接続口２１，２２を結ぶ管軸方向の隔壁３を介して一次側弁室１１と二次側弁室１２とに区画されている玉形弁１である。
【００１６】
その隔壁３は、図１に示すように、弁箱２の管軸方向中央付近に、その管軸方向に平行でフラットな面であるフラット部３ａを有しており、そのフラット部３ａに、前記両弁室１１，１２を連通する弁孔４を形成している。そのフラット部３ａの管軸方向両外側においては、管軸方向に対して角度をもって傾斜面３ｂ、３ｂを形成している。この両傾斜面３ｂ，３ｂは、図示するように、弁孔４から遠ざかるほど弁箱１内面へと近づいて、その両端部がそれぞれ弁箱２内面に接続されて、弁箱２内を二つの弁室１１，１２に完全に隔てて区画している。
【００１７】
この弁孔４周りには、弁座６が設けられ、その弁座６に弁体５が接離するようになっている。弁体５には、図１に示すように、その上部の孔を介して弁軸７が一体に嵌められて軸方向に抜けないように固定されており、相互に軸周りには回転可能に支持されている。その弁軸７の上端は、弁箱２の上蓋１４を貫通し、さらにその上部の支持部８の孔８ａにねじ込まれて、そのねじ込みにより弁箱２に昇降可能に支持されている。回転杆９を回すことにより、弁軸７は軸方向に進退し、その進退に伴い弁体５が弁座６に接離する。また、弁軸７の下端７ｂは、弁孔４内に張り出された誘導部１３の孔１３ａに挿入されて、前記弁軸７の進退が軸方向に沿うように誘導している。
【００１８】
前記一次側弁室１１、二次側弁室１２は、それぞれ一次側接続口２１、二次側接続口２２に連通しており、流体は、図１の矢印に示すように、一次側接続口２１を介して弁箱２内の一次側弁室１１にまず流入し、弁孔４を通って二次側弁室１２に流入した後、二次側接続口２２を介して外部へ流出していく。
【００１９】
この各弁室１１，１２内において、それぞれ連通する各接続口２１，２２から管軸方向へ向かって最も遠い部分となる奥部において、それぞれポケット部Ｃ、Ｄを形成している。ポケット部Ｃ、Ｄは、前記弁孔４周縁部付近から、前記傾斜面３ｂ，３ｂと弁箱２との接続部に至って形成され、前記傾斜面３ｂ、３ｂの管軸方向に対する角度や、弁箱２の内面形状によって、その形状が異なることとなる。
【００２０】
その傾斜面３ｂ、３ｂと弁箱１内面との取付け角度は、図１に示すように、一次側弁室１１内の上流側端（図中のＡ部分参照）、及び二次側弁室１２内の下流側端（図中のＢ部分参照）において、それぞれ薄い鈍角を形成するように緩やかに取り付けている。この緩やかな取り付けにより、管路Ｐから一次側弁室１１への流体の流入、及び、二次側弁室１２から管路Ｐへの流体の流出をスムースなものとしている。このため、その隔壁３を挟んで対側、すなわち一次側弁室１１内の下流側端（図中のＣ部分参照）、及び、二次側弁室１２内の上流側端（図中のＤ部分参照）において、その取付け角度が鋭角となって、弁室１１，１２内において、奥部へ向かうほど先細り形状を成すポケット部Ｃ，Ｄを形成することとなる。
【００２１】
この両ポケット部Ｃ，Ｄのうち、二次側弁室１２のポケット部Ｄを埋めるように、図３に示すスペーサ１０を嵌めて取付ける。図１、図２は、その取付けた状態を示す。スペーサ１０は、図３に示すように、その弁室１２側の面は、そのポケット部Ｄの内面形状よりも曲率の大きい弧状面を成しており、その弁室１２内面に連続する凹状曲面１０ａとなっている。また、その凹状曲面１０ａの反対側は、前記隔壁３に沿う弧状面１０ｃ、及び弁箱２内面に沿う弧状面１０ｂを成している。
【００２２】
ポケット部Ｄにおいて、隔壁３と前記弧状面１０ｃ、弁箱２内面と前記弧状面１０ｂとはぞれぞれ面的に密着して、その密着面を接着剤等により固定する。この固定したスペーサ１０が、弁室１２側に面している前記凹状曲面１０ａは、その弁室１２のスペーサ１０の介在しない部分との境界部分において、段差がないか、あるいはその段差を最小限に留めるように形成されており、そのスペーサ１０を取付けた状態において、そのポケット部Ｄ付近において、弁室１２内面の一部を構成する前記隔壁３、凹状曲面１０ａ、弁箱２内面が連続する凹状の曲面を形成して、その曲面でもって流体を誘導する。
【００２３】
この曲面は、スペーサ１０を取付ける前のポケット部Ｄの内面よりも曲率が大きなものであるので、その曲面による誘導により滞留域を解消し、弁室１２内の流れをスムースにして圧力損失が低減される。また、そのポケット部Ｄ付近において、その弁室１２内面の一部を構成する隔壁３、凹状曲面１０ａ、弁箱２内面からなる前記凹状の曲面には、不連続に曲率が変化する部分が介在しないようになっているので、さらに誘導をスムースにして圧力損失を低減している。
【００２４】
このスペーサ１０は、図１に示すように、二次側弁室１２側のポケット部Ｄに設けることによる圧力損失低減の効果が大きい。もちろん、ポケット部Ｃ，Ｄの両方に設けてもよいが、一次側弁室１１側のポケット部Ｃに設けることによる圧力損失低減の効果は比較的小さいものとなるので、ポケット部Ｃ側のスペーサ１０の効果を望まない場合には、この実施形態のように二次側弁室１２のみに取り付けられる。
【００２５】
なお、スペーサ１０を、一次側弁室１１側のポケット部Ｃに嵌めて取付けることを希望する際には、そのスペーサ１０の形態は、ポケット部Ｄの場合と同様、そのスペーサ１０の弁室１１側の面は、そのポケット部Ｃの内面形状よりも曲率が大きい弧状面を成し、その弁室１１内面に連続する凹状曲面１０ａとすればよい。その他、ポケット部Ｃに設けるスペーサ１０の形状、構成、その取付方法等は、ポケット部Ｄに設けるスペーサ１０の場合と同じである。
【００２６】
また、そのスペーサ１０の取付けについて、二次側弁室１２側へ取付ける場合は、弁箱２の上蓋１４を取り外すことにより弁室１２上部が開放されるので、その上部開口からスペーサ１０を弁室１２内に挿入して取付けることができ、一次側弁室１１側へ取付ける場合には、一次側接続口２１からスペーサ１０を挿入するか、あるいは、別途一次側弁室１１の下方を開放する下蓋を設けるなどの手段を講じればよい。この挿入において、スペーサ１０を軽量且つ可撓性を有する素材で構成すれば、その挿入及び所定位置への据え付けが容易となる。
【００２７】
この実施形態では、スペーサ１０を弁室１１，１２の内面に接着剤等を用いて固定したが、この固定方法には限定されず、弁箱２の機能を損なわず、且つしっかりとした固定が確保でき得る限りにおいて、例えば、嵌め合わせやボルト止め等の接着以外の方法を用いてもよい。
【００２８】
また、この実施形態では、スペーサ１０が、弁室１２側に面している前記凹状曲面１０ａは、その弁室１２のスペーサ１０の介在しない部分との境界部分において、隔壁３部分、凹状曲面１０ａ、弁箱２内壁が連続する凹状の曲面を形成するように構成したが、凹状曲面１０ａの曲率の設定は自由であり、圧力損失を最も少なくし得る最適な曲率を設定することが望ましい。さらに、そのポケット部Ｃ，Ｄ付近において、弁室１１，１２内面の一部を構成する前記隔壁３、凹状曲面１０ａ、弁箱２内壁が、それぞれ単独で、また全体として連続する凹状の曲面を成し、且つ、不連続な部分が介在しないことがのぞましいが、その圧力損失量が許容される範囲内にある限りにおいて、最小限の段差や、あるいは、最小限の曲率の不連続、例えば、局部的に平面に近い部分を有するようなスペーサ１０の構成を採用してもよい。
【００２９】
この実施形態では、玉形弁について説明したが、隔壁を介して弁箱内に一次側弁室と二次側弁室とを有するリフト弁式の弁装置であって、その一次側弁室及び二次側弁室奥部の前記隔壁内面と弁箱内面に囲まれた部分にポケット部を有する構造の弁装置であれば、このスペーサ１０を適用可能であり、同様な作用効果を得ることができる。このような構造を有するリフト弁式の弁装置としては、例えば、アングル弁などがある。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】一実施形態の断面図
【図２】同実施形態の斜視図
【図３】スペーサの詳細図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は左側面図、（ｄ）は（ｂ）のＡ−Ａ断面図、（ｅ）は右側面図
【図４】従来例の断面図
【符号の説明】
【００３１】
１  玉形弁
２  弁箱
３  隔壁
４  弁孔
５  弁体
６  弁座
７  弁軸
８  支持部
９  回転杆
１０  スペーサ
１１  一次側弁室
１２  二次側弁室
１３  誘導部
１４  上蓋
２１  一次側接続口
２２  二次側接続口
２１ａ，２２ａ  フランジ
Ｃ，Ｄ  ポケット部
Ｐ  管路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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