(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体流入通路と、流体流出通路と、前記流体流入通路及び前記流体流出通路に連通したキャビティとを備えた弁本体と、
前記弁本体の前記キャビティ内に配置されている弁体と、
前記弁体を操作するための弁体操作部と、
前記弁体操作部のシール機構とを備えた高圧流体用開閉弁において、
前記キャビティには、前記流体流入通路を遮断するための第一シート部と、前記シール機構を遮断するための第二シート部とが形成されており、
前記弁体操作部は、前記弁体を押圧するための弁体加圧部が設けられており、
前記弁体には、前記第一シート部と当接可能な第一当接部と、前記第二シート部と当接可能な第二当接部と、前記弁体加圧部と当接可能な第三当接部とが形成されており、
前記弁体には、開弁時においても前記流体流入通路内まで延びている弁体案内部がさらに設けられており、
閉弁時において、前記弁体が前記弁体操作部に押圧されることによって前記弁体は前記第一当接部で前記第一シート部に着座させられて前記流体流入通路と前記流体流出通路を遮断し、
開弁時において、前記弁体が前記弁体操作部と離間することによって前記弁体が前記第二当接部で前記第二シート部に着座させられ、前記流体流入通路と前記流体流出通路が連通しかつ前記弁体操作部のシール機構が高圧流体から隔離されることを特徴とする高圧流体用開閉弁。
【請求項２】
前記弁体操作部のシール機構から漏れた流体を流出させるために、前記弁本体の外面に通じた通路が前記シール機構の近傍に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の高圧流体用開閉弁。
【請求項３】
前記弁体操作部のシール機構から漏れた流体の圧力を低減するために、空洞部が前記シール機構外周に沿って形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の高圧流体用開閉弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高圧流体の流れを制御するための開閉弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高圧流体用開閉弁として、図３に示すようなものが公知である。このような弁１の弁本体２の内部のキャビティ５にはシート部８が設けられており、弁体３をこのシート部８に着座させることによって、キャビティ５に通じた流体流入通路６と流体流出通路７を遮断して閉弁し、弁体３をシート部８から離間させることによって開弁するように構成されている。この弁体３及び弁体操作部１８は通路９の内部に配置されており、この通路９から流体が漏れるのを防ぐために通路９にはシール機構が配置されている。
【０００３】
ところが、シール機構の晒される流体の圧力は例えば１８０ＭＰａ程度であり、パッキン１５を弁体３及び弁本体２の壁面と強く密着させなければならない。そのため、弁操作時に弁体３を移動させる場合には、強い密着力によって発生する摩擦力に抗して弁体３を摺動させなければならず、開弁操作及び閉弁操作の度にパッキン１５が著しく磨耗してしまい、パッキン１５を頻繁に交換しなければならないという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような問題を解決するために、弁体のシール機構の磨耗を低減した高圧流体用開閉弁を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の高圧流体用開閉弁は、流体流入通路と、流体流出通路と、流体流入通路及び流体流出通路に連通したキャビティとを備えた弁本体と、弁本体のキャビティ内に配置されている弁体と、弁体を操作するための弁体操作部と、弁体操作部のシール機構とを備えた高圧流体用開閉弁において、キャビティには、流体流入通路を遮断するための第一シート部と、シール機構を遮断するための第二シート部とが形成されており、弁体には、第一シート部と当接可能な第一当接部と、第二シート部と当接可能な第二当接部とが形成されており、閉弁時において、弁体が弁体操作部に押圧されることによって弁体は第一当接部で第一シート部に着座させられて流体流入通路と流体流出通路を遮断し、開弁時において、弁体が弁体操作部と離間することによって弁体が第二当接部で第二シート部に着座させられ、流体流入通路と流体流出通路が連通しかつ弁体操作部のシール機構が高圧流体から隔離される。また、シールは、開弁及び閉弁時において高圧流体に晒されることがないため、流体の漏れによる圧損が非常に小さく、高い圧力精度を実現することができる。
【０００６】
上記構成が功を奏し、閉弁時及び開弁時にはシール機構は弁体によって高圧流体と隔離されるため、比較的に弱い密着力でシールでき、その結果、シールの弁体との摩擦による磨耗が著しく低減され、シールの寿命を著しく長くすることができる。
【０００７】
また、本発明の高圧流体用開閉弁は、弁体操作部のシール機構から漏れた流体を流出させるために、弁本体の外面に通じた通路がシール機構の近傍に配置されている。
【０００８】
上記構成が功を奏し、弁体が第一シート部に押圧してシールを高圧流体と隔離した状態から、弁体が第二シート部と押圧してシールを高圧流体と隔離した状態へ移行する間に、高圧流体が漏れた場合でもこの流体を通路を通して排出することができ、漏れた流体が開閉弁の内部に溜まって弁体の動きを妨害して操作の不具合の危険をなくすことができる。また、選択的に、通路から回収した流体を再使用できるという利点がある。
【０００９】
また、本発明の高圧流体用開閉弁は、弁体操作部のシール機構から漏れた流体の圧力を低減するために、空洞部がシール機構外周に沿って形成されている。
【００１０】
上記構成が功を奏し、シール近傍に空洞部を設けることにより、シール機構を通して漏れた流体を空洞部で減圧させることができるので、高圧流体が漏れた場合にも漏れ流体の圧力によって操作の不具合の危険をなくすことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。図１は、本発明による高圧流体用開閉弁の閉弁時の断面図である。図１において、１は高圧流体用開閉弁、２は弁本体、３は弁体、１８は弁体操作部をそれぞれ示している。最初に本発明の高圧流体用開閉弁１の構成について説明する。弁本体２の内部には、その内部には弁体３が移動可能な寸法のキャビティ５が形成されている。キャビティ５の下部は略円錐状となっており、このキャビティ下部には、弁体３の第一当接部３ａの着座する第一シート部８が形成されている。第一シート部８よりも下の部分から弁本体２の底面の入口６ａへ流体流入通路６が延びている。この入口には、高圧流体を供給するために高圧ポンプ（図示せず）が接続されている。また、キャビティ５の上部は略円錐状となっており、このキャビティ上部には、弁体３の第二当接部３ｂの着座する第二シート部１０が形成されている。第二シート部１０よりも上の部分から弁本体２の上面へ通路９が延びている。この通路９には、弁体の操作機構及びシール機構が配置されている。また、第一シート部８と第二シート部１０の間のキャビティ５の部分から弁本体２の側面の出口７ａへ流体流出通路７が延びている。出口７ａには、例えば高圧試験装置などに接続されている。
【００１２】
図１において３は弁体を示している。弁体３は弁本体２の内部に形成されたキャビティ５の内部に開弁位置と閉弁位置の間で弁体操作部１８によって移動可能に配置されている。弁体３は、弁本体２の第一シート部８と当接する第一当接部３ａを下部において有し、弁本体２の第二シート部１０と当接する第二当接部３ｂを上部において有している。また、第二当接部３ｂの上部には、弁体操作部１８の弁体加圧部４と当接するための第三当接部３ｃが形成されている。また、弁体３は、好適には、当接部３ｂから下方に弁体３の第二シート部１０の下部には流体流入通路６内に弁体案内部１３が延長している。これにより、弁体３が移動時に傾いた場合にも弁体案内部１３が流体流入通路６にガイドされるので、開弁及び閉弁時において当接部３ａ、３ｂとシート部８、１０の当接が容易となる。また、閉弁操作では、弁体操作部１８を下降させて弁体３に押圧することによって、高圧流体に抗して弁体３が下に押圧されて閉弁位置に保たれる。閉弁位置では、弁体３の当接部３ｂが第一シート部８に当接することにより流体流入通路６が遮断される。
開弁操作では、弁体操作部１８を上昇させることによって、弁体３は下面で圧力を受けて上昇し、弁体３が第二シート部１０に当接した時、弁体３は第二シート部１０で囲んだ領域分だけ下向きの力よりも大きな上向きの力を受けるので、開弁位置に保たれる。開弁位置では、弁体３の当接部３ａが第二シート部１０から離間し、流体流入通路６と流体流出通路７が連通した状態となる。
【００１３】
図１において１８は弁体操作部である。弁体操作部１８の上部において、アクチュエータとして機能する例えば油圧式ピストン（図示せず）と連結される端部を有し、下部において弁体３の第三当接部３ｃと当接する弁体加圧部４を有する。また、弁体操作部１８のシール部と接触する部分には耐磨耗処理が施されている。
【００１４】
次に、弁体操作部１８のシール機構について説明する。弁本体２の通路９には筒状の凹所が設けられており、この凹所内には、下から上へ順に第一スペーサ１４、シール１５、第二スペーサ１６、プラグ１７が配置されている。これらの構成要素のそれぞれには、弁体操作部及び弁体が略垂直方向に移動可能に通ることのできるように開口が中央に設けられている。弁本体２の凹所には雌ねじ部が形成されており、雄ねじ部が形成されたプラグ１７を回転させることによって、シール１５を圧縮してシール１５を横方向に膨張させて弁体操作部１８及び弁本体２の凹所の壁面に密着してシールする。
【００１５】
図３に示す従来の開閉弁では、常にシール１５が流体に晒されるので、流体の圧力に応じて強くプラグを締め付けてシール１５を密着させる必要がある。それに対して、本発明の開閉弁では、図２に示すように、開弁時には、弁体３は、第二シート部１０に当接した状態を保っており、通路９が第二シート部１０で遮断されるのでシール１５は高圧流体から隔離されている。このように、弁体３のシール１５は、閉弁状態及び開弁状態において高圧流体に晒されることがないので、シール１５と弁体操作部１８の間の密着力を強くする必要がない。それにより、密着力が小さいのでシール１５の磨耗量を低減し、シール１５の寿命を長くすることができる。
【００１６】
図１において１２は流体排出通路である。弁本体２の凹所の壁面から弁本体２の外面へ通じた流体排出通路１２が形成されている。このため、シール１５と弁本体２の凹所の間を漏れ出る流体があった場合には、この漏れ流体を排出通路１２を通して弁本体２の外部に取り出すことができる。これにより、漏れた流体が開閉弁の内部に溜まって弁体の動きを妨害して操作の不具合の危険をなくすことができる。また、排出通路１２を形成することにより通路１２から回収した流体を再使用できるという利点がある。
【００１７】
図１において１１は空洞部である。シール１５近傍に空洞部１１が形成されている。これにより、シール１５を通して漏れた流体を空洞部１１で減圧させることができるので、高圧流体が漏れた場合にも漏れ流体の圧力によって操作の不具合の危険をなくすことができる。
【００１８】
次に、本発明の高圧流体用開閉弁の作用について説明する。まず開閉弁１の設定を行う。高圧ポンプに通じた管（図示せず）を開閉弁１の入口６ａに接続し、例えば高圧試験装置等の目的の装置に通じた管（図示せず）を開閉弁１の出口７ａに接続する。弁１のプラグ１７を締め、弁体操作機構のシール１５を確保する。弁体操作部１８の端部に油圧ピストン（図示せず）を連結し、ピストンを下降して弁体３を第一シート部１０に固定し、弁を閉弁状態に保つ。弁体操作部１８、高圧ポンプを作動することによって、流体流入通路６内に流体を所定の値の高圧で貯留する。
【００１９】
次に、開弁を行う。開弁タイミング時に油圧ピストンを上昇させることにより弁体操作部１８を上昇させる。その直後、弁体３は底面に流体の圧力を受け、弁本体の第一シート部８から離間して上昇し、弁体３は第二シート部１０と当接して開弁状態となる。一方、流体は、キャビティ５及び流体流出通路７を通って高圧試験装置に供給される。
【００２０】
最後に、閉弁を行う。閉弁タイミング時に油圧ピストンを下降させて弁体操作部１８を下降させることにより、弁体３を第一シート部８に着座させて閉弁させることによって高圧ポンプから切り離す。それと同時に、高圧試験装置に通じた管を切り離すことによってキャビティ５内の圧力を解放し、弁操作を終了する。
【００２１】
以上のように、開弁及び閉弁状態の時、シールは高圧流体と隔離されている。そのため、シールを強く弁体操作部に密着させる必要がなく、その結果、シールの弁体との摩擦による磨耗が著しく低減され、シールの寿命を著しく長くすることができる。また、流体の漏れによる圧損が非常に小さく、高い圧力精度を実現することができるという利点がある。
【００２２】
以上の説明において、本実施形態では弁１と接続する装置を高圧試験装置として説明したが、当然、高圧試験装置に限らない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高圧流体用開閉弁の開弁時の断面図である。
【図２】本発明の高圧流体用開閉弁の閉弁時の断面図である。
【図３】従来の高圧流体用開閉弁の閉弁時の断面図。
【符号の説明】
１…高圧流体用開閉弁
２…開閉弁本体
３…弁体
３ａ…第一当接部
３ｂ…第二当接部
４…弁体加圧部
５…キャビティ
６…流体流入通路
７…流体流出通路
８…第一シート部
１０…第二シート部
１１…空洞部
１２…排出通路
１５…シール
１８…弁体操作部
【図１】
0003757793.tif 000002
【図２】
0003757793.tif 000003
【図３】
0003757793.tif 000004