JP2000240818A - 流量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【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。

Description

【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１
１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１
２ａ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４
０は、円筒形状をなし、その内部空間が上記入口通路１
１ｃ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１１
ｂ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２
０ａ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２０
ａ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１
１ｄ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４
０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３
０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３
０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３
０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４
０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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る流量制御装置
の縦断面図である。

【図２】上記装置のナットの平面図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態に係る流量制御装置
の縦断面図である。

【図４】図３の装置の変形例を示す要部の断面図であ
る。

【符号の説明】

Ｍ，Ｍ′ 流量制御装置 １０ ケーシング １１ｇ 段差（係止部） １２ ナット １２ａ テーパー部 １２ｂ 割り込み ２０ 操作軸 ３０ 弁体 ３３ スプリング ３４ ストッパ（係止部） ４０ 弁座部材 ４０ａ 鍔（係止部） ４２ スプリング

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。
3. 【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。
4. 【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。