| 【発明の名称】 |
流量制御装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】福田 僚
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| 【要約】 |
【課題】弁体が弁座部材に着座した後、さらに操作軸を、着座させるまでと同じ方向に回転させても、弁体や弁座部材が損傷されることがない流量制御装置を提供する。
【解決手段】ケーシング本体１１の弁座孔１１ｂに、弁座部材４０を上下方向にスライド可能に収容する。この弁座部材４０をスプリング４２によって上方に付勢し、弁座部材４０の鍔４０ａ（係止部）を弁座孔１１ｂの段差１１ｇ（係止部）に突き当てる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】（イ）ケーシングと、（ロ）上記ケーシングに螺合された操作軸と、（ハ）上記操作軸の内端部に設けられた弁体と、（ニ）上記ケーシングに設けられ、上記操作軸の軸線上に配置されて上記弁体と対峙する弁座部材と、を備え、上記操作軸の回動に伴い上記弁体が上記弁座部材に対して接近，離間することにより、両者の間を流れる流体の流量を制御するようにした装置において、上記弁座部材が、上記ケーシングに対して上記操作軸の軸線方向にスライド可能に支持されるとともに、スプリングにより弁体に向かって付勢され、これらケーシングと弁座部材には、それぞれ係止部が設けられ、これら係止部は、互いに当たって弁座部材が弁体に向かって移動するのを禁じることにより、弁座部材をケーシングに対して位置決めすることを特徴とする流量制御装置。
【請求項２】（イ）ケーシングと、（ロ）上記ケーシングに螺合された操作軸と、（ハ）上記操作軸の内端部に設けられた弁体と、（ニ）上記ケーシングに設けられ、上記操作軸の軸線上に配置されて上記弁体と対峙する弁座部材と、を備え、上記操作軸の回動に伴い上記弁体が上記弁座部材に対して接近，離間することにより、両者の間を流れる流体の流量を制御するようにした装置において、上記弁体が、上記操作軸に対して、操作軸の軸線方向にスライド可能に支持されるとともに、スプリングにより弁座部材に向かって付勢され、これら操作軸と弁体には、それぞれ係止部が設けられ、これら係止部は、互いに当たって弁体が弁座部材に向かって移動するのを禁じることにより、弁体を操作軸に対して位置決めすることを特徴とする流量制御装置。
【請求項３】 上記弁体が、上記操作軸に対して回動可能に支持されていることを特徴とする請求項１または２に記載の流量制御装置。
【請求項４】 上記ケーシングが、上記操作軸を螺合させるための円筒形状のナットを有し、このナットの外周には、上記操作軸の外端部側に向かうにしたがって縮径するテーパー部が形成され、さらに上記ナットには、軸線に沿って延びる割り込みが、周方向に等間隔に複数形成され、上記テーパー部の外側に、内周面がこのテーパー部に対応したテーパーをなすリングがはめ込まれ、このリングの押し込みにより上記ナットが上記操作軸の外周に押し当てられていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の流量制御装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、流量制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、流量制御装置は、ケーシングに操作軸が螺合されており、この操作軸の内端部に弁体が設けられている。また、ケーシングには、操作軸の軸線上に配置されて弁体と対峙する弁座部材が設けられている。操作軸を回動させると、弁体が弁座部材に接近、離間する。これによって、弁体と弁座部材との間を流れる流体の流量を制御することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記の構造において、弁体が弁座部材に突き当たり着座した後、さらに操作軸を、着座させるまでと同じ方向に回動させてしまうことがある。そうすると、弁体が弁座部材に強く押し当てられた状態でこすられるため、弁体や弁座部材が磨耗するおそれがあった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため、第１の発明は、（イ）ケーシングと、（ロ）上記ケーシングに螺合された操作軸と、（ハ）上記操作軸の内端部に設けられた弁体と、（ニ）上記ケーシングに設けられ、上記操作軸の軸線上に配置されて上記弁体と対峙する弁座部材と、を備え、上記操作軸の回動に伴い上記弁体が上記弁座部材に対して接近，離間することにより、両者の間を流れる流体の流量を制御するようにした装置において、上記弁座部材が、上記ケーシングに対して上記操作軸の軸線方向にスライド可能に支持されるとともに、スプリングにより弁体に向かって付勢され、これらケーシングと弁座部材には、それぞれ係止部が設けられ、これら係止部は、互いに当たって弁座部材が弁体に向かって移動するのを禁じることにより、弁座部材をケーシングに対して位置決めすることを特徴とする。
【０００５】第２の発明は、（イ）ケーシングと、（ロ）上記ケーシングに螺合された操作軸と、（ハ）上記操作軸の内端部に設けられた弁体と、（ニ）上記ケーシングに設けられ、上記操作軸の軸線上に配置されて上記弁体と対峙する弁座部材と、を備え、上記操作軸の回動に伴い上記弁体が上記弁座部材に対して接近，離間することにより、両者の間を流れる流体の流量を制御するようにした装置において、上記弁体が、上記操作軸に対して、操作軸の軸線方向にスライド可能に支持されるとともに、スプリングにより弁座部材に向かって付勢され、これら操作軸と弁体には、それぞれ係止部が設けられ、これら係止部は、互いに当たって弁体が弁座部材に向かって移動するのを禁じることにより、弁体を操作軸に対して位置決めすることを特徴とする。
【０００６】第３の発明は、第１または第２の発明において、上記弁体が、上記操作軸に対して回動可能に支持されていることを特徴とする。第４の発明は、第１〜第３の発明のいずれかにおいて、上記ケーシングが、上記操作軸を螺合させるための円筒形状のナットを有し、このナットの外周には、上記操作軸の外端部側に向かうにしたがって縮径するテーパー部が形成され、さらに上記ナットには、軸線に沿って延びる割り込みが、周方向に等間隔に複数形成され、上記テーパー部の外側に、内周面がこのテーパー部に対応したテーパーをなすリングがはめ込まれ、このリングの押し込みにより上記ナットが上記操作軸の外周に押し当てられていることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る流量制御装置Ｍを示したものである。装置Ｍは、操作軸２０を回動操作することによって、弁体３０を弁座部材４０に対して接近、離間させ、流体源Ｓから入口通路１１ｃに供給された流体を所望の流量に調節して、出口通路１１ｄから取り出すものである。
【０００８】詳述すると、装置Ｍは、ケーシング１０を備えている。ケーシング１０は、ケーシング本体１１と、この本体１１の上面に設けられたナット１２とを有している。ケーシング本体１１には、上面から下方に延びる軸孔１１ａと、下面から上方に延びる弁座孔１１ｂとが、同一軸線上に形成されている。また、この本体１１に上記入口通路１１ｃと出口通路１１ｄとが形成されている。入口通路１１ｃは、上記流体源Ｓに接続されるとともに、弁座孔１１ｂの中途部に連なっている。出口通路１１ｄは、軸孔１１ａの下端部と弁座孔１１ｂの上端部とに連なっている。
【０００９】図１および図２に示すように、ナット１２は、円筒形状をなし、上記孔１１ａ，１１ｂと同一軸線上に配置されており、その下端部には四角形状のフランジ１３が一体に設けられている。ナット１２の外周とフランジ１３の上側とは、カバー部材１４によって囲まれており、カバー部材１４とフランジ１３の四隅が、ボルト１５によってケーシング本体１１に固定されている。これによって、ナット１２がケーシング本体１１に固定されている。
【００１０】ケーシング１０に上記操作軸２０が取り付けられている。操作軸２０は、軸線を上下方向に向け、下端部（内端部）がケーシング本体１１の軸孔１１ａに回動可能かつ上下にスライド可能に収容支持され、上端部（外端部）がカバー部材１４の上端部の開口よりも上方に突出されている。この操作軸２０の上端部には、つまみ２１が設けられている。操作軸２０の中途部には、雄ねじ２０ａが形成されており、この雄ねじ２０ａがナット１２に螺合されている。
【００１１】上記操作軸２０の雄ねじ２０ａは、ナット１２に対して上下方向にガタの無い状態になっている。すなわち、ナット１２の外周における長さ方向の中途部には、上方へ向かうにしたがって縮径するテーパー部１２ａが形成されている。また、ナット１２には、上端面からテーパー部１２ａより下方に延びる割り込み１２ｂが、周方向に９０度間隔で４つ形成されている。ナット１２の外側には、リング１６がはめ込まれている。このリング１６の内周面は、テーパー部１２ａとほぼ同じ傾斜のテーパーをなしている。リング１６は、この内周面がテーパー部１２ａに突き当てられ、さらにナット１２に対して下方に押し下げられている。これによって、ナット１２が径方向に収縮されて雄ねじ２０ａの外周に押し当てられ、ガタが解消されている。
【００１２】操作軸２０において雄ねじ２０ａの下側には、段差２０ｂが形成されている。この段差２０ｂがナット１２の下端面に突き当たり、操作軸２０がそれ以上上方に移動するのが禁じられている。
【００１３】操作軸２０の下端面には、収容孔２０ｃが形成されており、この収容孔２０ｃに、上記弁体３０が収容されている。弁体３０は、例えばテフロンなどの樹脂によって形成されている。
【００１４】この弁体３０と対峙するようにして、その真下に上記弁座部材４０が配置されている。弁座部材４０は、円筒形状をなし、その内部空間が上記入口通路１１ｃと出口通路１１ｄとを連ねる弁孔４０ｘとなっている。弁座部材４０は、ケーシング本体１１の弁座孔１１ｂに、上下方向（操作軸２０の軸線方向）にスライド可能に支持収容されている。弁座部材４０の下側部の外周には、鍔４０ａ（係止部）が設けられている。弁座部材４０とケーシング本体１１に取り付けた受け部材４１との間には、スプリング４２が設けられている。このスプリング４２によって、弁座部材４０が上方、すなわち弁体３０に向かって付勢されている。そして、鍔４０ａが弁座孔１１ｂに形成された段差１１ｇ（係止部）に突き当たり、弁座部材４０がそれ以上上方へ移動するのが禁じられている。これにより、弁座部材４０がケーシング１０に対して位置決めされている。
【００１５】弁座部材４０の上端面と弁体３０の下端面との距離Ｄは、弁座部材４０の鍔４０ａが弁座孔１１ｂの段差１１ｇに突き当たるとともに操作軸２０の段差２０ａがナット１２の下端面に突き当たった状態（以下、「最大離間状態」という）において、弁座部材４０の弁孔４０ｘの径φの４分の１になっている。また、最大離間状態における上記距離Ｄは、操作軸２０の雄ねじ２０ａのリードと等しい。
【００１６】上記のように構成された流量制御装置Ｍの作用について説明する。流体源Ｓから入口通路１１ｃに導入された流体は、弁座孔１１ｂおよび弁孔４０ｘを経て、出口通路１１ｄから取り出される。この流体の流量は、上記最大離間状態のとき最大である。この最大離間状態からつまみ２１をつかんで、操作軸２０を、例えば上から見て右回りに回動させていくと、弁体３０が弁座部材４０に接近する。これによって、弁体３０と弁座部材４０との間を流れる流体の流量、すなわち出口通路１１ｄから取り出される流体の流量が減少されていく。この流体の流量は、弁体３０の下端面と弁座部材４０の上端面との距離Ｄと比例関係にある。しかも、操作軸２０の雄ねじ２０ａとナット１２との間にガタがないので、上記距離Ｄは、操作軸２０の回転角度によって正確に決定することができる。これによって、流体の流量を正確に調節することができる。
【００１７】なお、上記距離Ｄと流体の流量との比例関係は、０＜Ｄ＜φ／４の範囲で成立する。距離Ｄをφ／４より大きくさせることができたとしても、このＤ＞φ／４の範囲ではリニアでなくなり、距離Ｄがφ／４より十分に大きくなると流量はほとんど変化しなくなる。
【００１８】雄ねじ２０ａのリードは、φ／４、すなわち最大離間状態における距離Ｄと等しいので、最大離間状態から操作軸２０を右回りにちょうど一回転させたとき、弁体３０が弁座部材４０に突き当たり、着座する。これによって、流量が０になる。操作軸２０をさらに右回りに回動させていくと、弁体３０によって弁座部材４０がスプリング４２の付勢力に抗して押し下げられ、上記鍔４０ａと段差１１ｇとで決定された位置から後退する。したがって、弁体３０が弁座部材４０に強く押し当てられてこすられることはない。これによって、弁体３０や弁座部材４０が磨耗するのを防止することができる。また、上記の着座から操作軸２０を若干量ねじ込むことにより、弁体３０と弁座部材４０とが、スプリング４２の力で押し当てることができる。これによって、確実な流通遮断状態を確保することができる。
【００１９】次に、本発明の他の実施の形態を、図３および図４に基づいて説明する。これら他の実施の形態において、上記第１の実施の形態と同一の構成に関しては、図面に同一符号を付して説明を省略する。図３は、本発明の第２の実施の形態に係る流量制御装置Ｍ′を示したものである。装置Ｍ′においては、弁体３０がスプリング３３により弁座部材４０に向かって付勢され、弁座部材４０はケーシング１０に固定されている。
【００２０】詳述すると、装置Ｍ′の操作軸２０における収容孔２０ｃは、上記装置Ｍのものよりも深く形成されている。この収容孔２０ｃの下側部に、弁体３０が上下方向にスライド可能かつ回動可能に支持収容されている。弁体３０の上側には、ばね座３１が配置されている。弁体３０の上面の中央部とばね座３１の下面の中央部とには、それぞれ円錐形状の凹部３０ａ，３１ａが形成されており、これら凹部３０ａ，３１ａの間に球３２が挟まれている。これによって、弁体３０がばね座３１から摩擦抵抗を受けることなく回動されるようになっている。
【００２１】収容孔２０ｃの上側部には、上記スプリング３３が収容されており、このスプリング３１が、ばね座３２に突き当たり、ばね座３１および球３２を介して、弁体３０を下方に付勢している。収容孔２０ｃの下端の開口には、リング状のストッパ３４（係止部）が設けられ、このストッパ３４に弁体３０の下端面の周縁部（係止部）が突き当てられている。これによって、弁体３０が収容孔２０ｃから下方に突出するのが、すなわち弁座部材４０に向かって移動するのが禁じられ、弁体３０が操作軸２０に対して位置決めされている。この位置決め状態におけるスプリング３１のばね力は、流体が弁体３０を押し上げようとする力の最大値（弁体３０が弁座部材４０に着座したときの値）よりも大きい。
【００２２】装置Ｍ′の弁座部材４０の周壁には、弁孔４０ｘと入口通路１１ｃとを連通する連通孔４０ｂが形成されている。
【００２３】装置Ｍ′において、操作軸２０を右回りに回動させることによって、弁体３０を下降させて弁座部材４０に突き当て着座させた後、さらに操作軸２０を右回りに回動させると、操作軸２０は下方に移動する一方、弁体３０は弁座部材４０に突き当たった位置にとどまる。すなわち、弁体３０がスプリング３３の付勢力に抗して操作軸２０に対し上記ストッパ３４で決定された位置から後退する。したがって、上記装置Ｍと同様に、弁体３０が弁座部材４０に強く押し当てられてこすられることはない。しかも、操作軸２０は回転する一方、弁体３０は弁座部材４０との間の摩擦力によって静止される。したがって、弁体３０や弁座部材４０の磨耗を一層確実に防止することができる。
【００２４】図４は、上記装置Ｍ′を変形した実施形態を示したものであり、ばね座３１の下面の中央部に円錐形状の突起３１ｂが設けられ、この突起３１ｂが弁体３０の凹部３０ａに挿入支持されている。
【００２５】本発明は、上記の実施の形態に限定されず種々の形態を採用することができる。例えば、弁体３０を操作軸２０に対して回動可能にするのに代えて、弁座部材４０をケーシング本体１１に対して回動可能にしてもよい。上記の実施の形態では、弁体３０と弁座部材４０との最大離間状態における距離Ｄを弁孔４０ｘの径φの４分の１にし、操作軸２０の雄ねじ２０ａのリードと等しくすることにより、操作軸２０の１回転の範囲で流量を０から最大値までリニアに変化させるようにしたが、複数回転で流量を０から最大値までリニアに変化させてもよい。この場合、つぎの式を満たすように設計する。
Ｄｍａｘ＝φ／４＝ｎ・Ｌここで、Ｄｍａｘは最大離間状態における距離Ｄ、Ｌは雄ねじ２０ａのリード、ｎは整数である。このようにすれば、着座するまでの回転数が増えるので、流量の微調節が容易になる。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、第１の発明は、弁体が弁座部材に着座した後、さらに操作軸を回転させると、弁座部材がスプリングに抗して後退する。これによって、弁体や弁座部材が磨耗するのを防止することができる。第２の発明は、弁体が弁座部材に着座した後、さらに操作軸を回転させると、弁体がスプリングに抗して操作軸に対して後退する。これによって、弁体や弁座部材が磨耗するのを防止することができる。第３の発明は、弁座部材または弁体が後退する際、操作軸の回動にかかわらず、弁体を静止させることができ、弁体や弁座部材の磨耗を一層確実に防止することができる。第４の発明は、操作軸のガタをなくすことができ、流量を正確に調節することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】３９００１９０３５
【氏名又は名称】株式会社フクダ
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| 【出願日】 |
平成１１年２月１９日（１９９９．２．１９） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８５５５６
【弁理士】
【氏名又は名称】渡辺 昇
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| 【公開番号】 |
特開２０００−２４０８１８（Ｐ２０００−２４０８１８Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年９月８日（２０００．９．８） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−４１１１５ |
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