偏心形回転弁及びこの偏心形回転弁を備えた配管ユニット
【課題】流量制御精度等の弁性能を向上することができ、しかも、配管構造全体の簡素化に貢献することができる偏心形回転弁を提供する。
【解決手段】圧力流体の流路２１，２２の中途部に弁室１１を備えた弁本体１２と、弁本体１２に回転可能に支持され且つ一端が弁室１１内に臨む弁軸１３と、弁軸１３に方持ちで支持されて弁室１３内で回動変位することによって流路２１の弁室１１への開放端を開閉する弁プラグ１５と、弁室１１内のうち弁プラグ１５の回動範囲外に圧力流体に対するフィルタ１８とを備えている。
【解決手段】圧力流体の流路２１，２２の中途部に弁室１１を備えた弁本体１２と、弁本体１２に回転可能に支持され且つ一端が弁室１１内に臨む弁軸１３と、弁軸１３に方持ちで支持されて弁室１３内で回動変位することによって流路２１の弁室１１への開放端を開閉する弁プラグ１５と、弁室１１内のうち弁プラグ１５の回動範囲外に圧力流体に対するフィルタ１８とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力流体制御のための偏心形回転弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】実開昭５７−１４７４６７号公報
【特許文献２】特開平１１−１１８０４４号公報
【０００３】
従来の偏心形回転弁としては、例えば、図１１に示すものが知られている（特許文献１，２参照）。
図１１に示す偏心形回転弁は、図示左右に直管状に連痛する圧力流体の流路１ａが形成されると共にその中途部に弁室１ｂを形成した弁本体１と、弁室１ｂを貫通して一端が支持部１ｃに保持された弁軸２と、弁室１ｂ内に位置する弁軸２にアーム３を介して保持された弁プラグ４と、流路１ａの吸気側に設けられたリテーナ５及び弁座６とを備え、弁軸２の回転により弁プラグ４で弁座６の開放端を開閉するものである。
【０００４】
支持部１ｃは、図１２に示すように、弁軸２の一端を回転可能に支持するために弁室１ｂ内に突出しており、これにより、流路１ａの一部を構成する弁室１ｂを横切るような構成となっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、図１１及び図１２に示した偏心形回転弁では、１本の弁軸２に弁プラグ４を両持ち状態で取り付けているものであることから、弁軸２が流路１ａを横切ってしまい、弁軸２が圧力流体の流れに対する抵抗となって流量を低下させ、結果的に弁容量（Ｃｖ値）が低下して弁性能を向上させることができないという問題が生じていた。
【０００６】
一方、このような制御弁（ユニット）を用いた配管構造では、圧力流体の種類等に応じて、圧力流体成分の一部を除去したり塵埃等の不正成分を除去するためのフィルタを配することが周知であるが、このようなフィルタは制御弁（ユニット）以外の配管構造内に配置するのが一般的である。
【０００７】
本発明は、流量制御精度等の弁性能を向上することができ、しかも、配管構造全体の簡素化に貢献することができる偏心形回転弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の偏心形回転弁は、圧力流体の流路中途部に弁室を備えた弁本体と、該弁本体に回転可能に支持され且つ一端が前記弁室内に臨む弁軸と、該弁軸に方持ちで支持されて前記弁室内で回動変位することによって前記流路の前記弁室への開放端を開閉する弁プラグとを備えた偏心形回転弁において、前記弁室内のうち前記弁プラグの回動範囲外に圧力流体に対するフィルタを設けたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の偏心形回転弁は、圧力流体の流路中途部に弁室を備えた弁本体と、該弁本体に回転可能に支持され且つ一端が前記弁室内に臨む弁軸と、該弁軸に方持ちで支持されて前記弁室内で回動変位することによって前記流路の前記弁室への上流側開放端を開閉する弁プラグとを備えた偏心形回転弁において、前記弁プラグよりも下流側の前記弁室又は前記流路中に圧力流体に対するフィルタを設けたことを特徴とする。
【００１０】
さらに、本発明の配管ユニットは、請求項１又は請求項２に記載の偏心形回転弁を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る偏心形回転弁によれば、流量制御精度等の弁性能を向上することができ、しかも、配管構造全体の簡素化に貢献することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面に基づき本発明の実施例について説明する。図１乃至図７は本発明の実施例を示す。
【００１３】
図１において、偏心形回転弁１０は、図示左右に直管状に貫通する圧力流体の流路中途部に弁室１１を形成した弁本体１２と、弁本体１２に回転可能に支持され且つ一端が弁室１１内に臨む弁軸１３と、弁軸１３にアーム１４を介して方持ちで支持された弁プラグ１５と、弁プラグ１５よりも吸気側の流路中に設けられたリテーナ１６及び弁座１７と、弁プラグ１５よりも排気側の弁室１１内に設けられたフィルタ１８とを備えている。
弁本体１２は、弁箱１９と、この弁箱１９と協働して弁室１１を形成する蓋体２０とを有している。
【００１４】
弁箱１９の両端には配管取付用フランジ１９ａが形成されている。また、弁箱１９の吸気側に設けられて実質的に吸気側の流路２１を形成するリテーナ１６と弁座１７とは、略円筒形状を呈しており、Ｏリング（図示せず）等によって突き当て部分の気密性が維持されている。尚、流路２１は、弁室１１を挟んで弁箱１９の排気側の流路２２と直管状に連通されている。
【００１５】
蓋体２０は、弁箱１９に対し開閉可能に設けられている。また、蓋体２０には、軸受２３が固定されている。また、蓋体２０は軸受２３と協働して弁軸１３を端部寄りを回転可能に支持している。この際、軸受２３は弁軸１３の軸線方向に沿ったズレを防止する機能を備えている。
【００１６】
弁軸１３は、弁本体１２の外側（図示省略）で回転制御される。また、弁軸１３は、図２及び図３に示すように、流路２１，２２の中心Ｑに対して弁軸１３の回転中心Ｐが偏心して配置されている。これにより、てこの原理で、圧力流体を止めるときの締切力を大きくすることができるうえ、弁室１１内に臨む弁軸１３の一端が弁室１１を挟む流路２１，２２を遮らないように設計されている。
【００１７】
弁座１７は、吸気側の流路２１の弁室１１寄りに設けられている。弁座１７は、図２に示すように、弁室１１側の外周部分が揺動可能となるように弁箱１９の内面との間に隙間２４をあけて配置される。弁座１７は、弁室１１と反対側の外周にフランジ１７ａを有する。フランジ１７ａは、弁箱１９の内側に設けられた環状段部１９ｂと係合し、弁座１７の弁室１１側への抜け止めとなっている。また、弁座１７が揺動した際のフランジ１７ａの傾動は上述したＯリングにより許容されると共にその弾性力により復帰する。
【００１８】
リテーナ１６は、弁座１７を挟んで弁室１１とは反対側で弁箱１９に固定される。尚、上述したＯリングは、リテーナ１６と弁座１７との間に設けられており、その弾性力によりリテーナ１６と弁座１７との間の圧力流体のシール性を保つ。この際、圧力流体のシール箇所をＯリングの代わりにグランドパッキン等の金属系の構造にすれば、温度範囲や使用圧力流体等の使用範囲も拡大される。
【００１９】
弁プラグ１５は、図４に示すように、アーム１４により弁軸１３の一端に方持ち状態で取り付けられる。弁軸１３はアーム１４の取付け箇所に四角面取り部またはスプライン部を有し、アーム１４は弁軸１３にボルトまたピンで固定される。弁プラグ１５は、弁軸１３の回転により流路２１を開閉可能に弁室１１内に設けられる。
【００２０】
弁プラグ１５は、流路２１を開放したときには、図３及び図５に示すように、弁室１１を挟む直管状の流路２１（２２）を遮らない位置にまで回動される。また、弁室１１は、弁プラグ１５が流路２１を開放しているときの弁室１１の両側の流量がほぼ同じになるよう中心Ｑを挟んで水平面内で一方側（弁プラグ１５の退避側）よりも他方側が狭く形成されている。
【００２１】
フィルタ１８は、圧力流体の種類に応じてその圧力流体の通過を許容するものが使用されると共に圧力流体に含まれる成分の一部や塵埃等の不正成分の除去等を行うもので、フィルム状やシート状など、特に材質的な限定はない。また、フィルタ１８は、弁室１１の内部のうち弁プラグ１５の回動範囲外に配置される。尚、フィルタ１８は、図３（Ｂ）に示すように、弁プラグ１５よりも下流側であれば、流路２１の内部に設けても良い。この際、フィルタ１８を弁室１１に配置するか流路２１に配置するかは任意であると共に、弁本体１２の構造、例えば、蓋体２０の有無などによって適宜選択され、フィルタ１８の交換や清掃等を考慮して配置することも可能である。
【００２２】
次に作用を説明する。偏心形回転弁１０では、弁プラグ１５が流路２１を開放しているとき、弁本体１２の流路２１の内部を圧力流体、例えば、液体や気体が流れる。このとき、図３に示すように、流路２１，２２の中心Ｑを挟む水平面内の流量は略同じに設定されている。
【００２３】
従来の偏心形回転弁では、図１１に示すように、弁プラグ４が弁軸２に取り付けられて弁箱内で回転し、流量を制御調節するようになっており、弁プラグ４が配置される弁室１ｂの中心Ｑを挟む図示上側に合わせて下側が対称に形成されている。このため、従来の偏心形回転弁では弁室１ｂが必要以上に広くなっており、流路１ａを通過した後、圧力流体は弁室１ｂ内で拡散してしまい、これが弁容量（流量係数）Ｃｖ値を高めることができない要因の一つとなっていた。これに対し、偏心形回転弁１０は、弁プラグ１５が配置される弁室１１が中心Ｑを挟んで水平面内で非対称となっているため、従来の偏心形回転弁に比べて弁室１１の広がりを小さくし、圧力流体の拡散を防止して圧力流体を流れやすくすることができる。また、図１１に示す従来の偏心形回転弁では弁室の下部に支持部１ｃが必要となるが、偏心形回転弁１０では弁室１１に突出した支持部が不要であり、弁室１１の傾斜が緩やかになっている。
【００２４】
図３に、偏心形回転弁１０内の圧力流体の流れを矢印で示す。弁室１１の弁プラグ１５が退避する側では、開弁時の弁プラグ１５が収まるために広く設定されているものの、弁プラグ１５が圧力流体の拡散を防ぐ効果を発揮する。弁プラグ１５の非退避側に流れ込む圧力流体は少なく、退避側ではほぼ直進した流れとなっている。こうして、偏心形回転弁１０は、圧力流体の拡散を防止して圧力流体を流れやすくする。
【００２５】
偏心形回転弁１０は、図１に示すように、弁軸１３を回転させて弁プラグ１５で流路２１を閉成するとき、圧力流体の流れを止める。弁軸１３は弁座１７の流路２１に対して偏心しているため、閉弁時にはくさび効果により弁プラグ１５を弁座１７に押し付けようとする付勢力が作用し、締切性能を向上させることができる。また、閉弁時には、弁プラグ１５が弁座１７に当たると弁座１７がリテーナ１６との間のＯリングを圧縮し、弁プラグ１５と弁座１７との間の密着性を高め、流路２１を確実に遮断することができる。さらに、このとき、弁プラグ１５は弁座１７に当たってＯリングを圧縮し、弁座１７は弁プラグ１５の動きに追従して流路２１内の隙間２４で揺動し、流路２１を確実に遮断することができる。
【００２６】
図２に、弁座１７の動きを矢印で示す。弁座１７は流路２１内でフレキシブルに揺動するため、流路２１の内面との間に隙間２４をあけているが、弁座１７と流路２１との間の圧力流体の漏れは、Ｏリングにより確実に遮断される。なお、偏心形回転弁１０は、弁軸１３を回転させて流路２１を開けば、再び圧力流体を流すことができる。
【００２７】
点検や部品交換の際には、配管に取り付けたままで蓋体２０を開き、弁箱１９の内部を点検したり、弁軸１３とともに弁本体１２の開口から弁プラグ１５を取り出して取り替えることができ、弁箱１９の内部の点検作業、弁プラグ１５やフィルタ１８の取替え作業を容易に行うことができる。
【００２８】
また、従来の偏心形回転弁では、高い温度範囲（０〜５００℃程度）で使用するとき、温度の影響を小さくするため、弁軸が通る弁箱の首部を長くする必要があり、このため、弁箱の製造には特殊な深孔加工が必要であった。これに対し、偏心形回転弁１０では、弁軸１３が通る蓋体２０の貫通孔付近を厚くすればよく、深孔加工等の特殊な加工が不要で、一般汎用工作機械で製造が可能である。また、貫通孔付近が種々の厚さの蓋体２０を準備しておけば、使用する温度範囲に応じてコストの安いものを用いることができる。
【００２９】
偏心形回転弁１０の効果を見るため、弁開度に対するＣｖ値を、同じ弁座口径のグローブ弁（球形弁）と比較して測定した。その結果を図６（Ａ）のグラフに示す。図６（Ａ）を見ると、偏心形回転弁１０（グラフの実線）では、グローブ弁（グラフの破線）に比べて、偏心形回転弁１０の弁プラグ１５が９０°開いた時は２．５倍、７５°開いた時は２．０倍、６０°開いた時は１．５倍の、弁容量Ｃｖ値が得られた。
【００３０】
また、偏心形回転弁１０について、弁角度に対するＣｖ値を、図１１に示す従来の偏心形回転弁と比較して測定した。その結果を図６（Ｂ）のグラフに示す。図６（Ｂ）を見ると、偏心形回転弁１０（グラフの実線）では、従来（グラフの点線）の偏心形回転弁に比べて約１．３倍の弁容量Ｃｖ値が得られた。弁容量Ｃｖ値が増加したことにより、偏心形回転弁１０は、流量調節弁としての流量調節（制御）範囲（最小と最大の弁容量Ｃｖ値の比）が、従来のもので１００：１程度であるのに対し、３００：１以上とすることが可能である。
【００３１】
一般的に調節弁は、流量条件（流量を調節する範囲）に合わせて、１台ずつ弁種類の選定（バルブサイジング）を行っている。それは、弁によって弁容量Ｃｖ値（弁の定格Ｃｖ値、と呼ぶ場合もある）がそれぞれ決まっているからである。流量が多い条件（流量の調節する範囲が広い場合）に対し、弁容量Ｃｖ値が小さい弁（流量を調節する範囲が狭い弁）は使えないので、弁座口径を１サイズ大きくして（弁容量Ｃｖ値を大きい弁にして）流量が多くなるようにして、圧力流体を調節（制御）できるための弁を選ぶようにしている。
【００３２】
偏心形回転弁１０では、弁容量Ｃｖ値が大きく、流量を調節（制御）できる範囲が広いため、いままでの弁種類の選定（バルブサイジング）において、流量が多い条件で弁座口径が１サイズ大きくなってしまう場合や、調整範囲が広い場合に対し、どの弁種類を選定するかといった問題に対して、１台で対応が可能となる。
【００３３】
すなわち、偏心形回転弁１０は、従来のグローブ弁（球形弁）の２〜３台分の流量範囲に対応でき、従来の偏芯プラグ形回転弁に対しても、約１．３倍の弁容量Ｃｖ値を有しているので、流量調整（制御）範囲が広くなっており、弁座口径を１サイズ大きくしなくて済むものである。その結果、弁種類の選定（バルブサイジング）が簡略化でき、製品取扱いにおける弁種類の選定が簡単になる。
【００３４】
また、偏心形回転弁１０では、弁プラグ１５が弁軸１３と一体化されており、従来の偏心プラグ形回転弁に比べて部品点数が削減されている。このため、偏心形回転弁１０は、加工・組立・分解が容易な製品として実現され、コストダウンが可能となる。
【００３５】
ところで、上記実施の形態では、リテーナ１６と弁座１７との間に弾性を有するＯリング（図示省略）を配置する旨を開示したが、例えば、図７に示すように、弁座２７の先端寄りにベローズ２８を設けて先端の揺動を許容しても良い。
【００３６】
偏心配置されている弁プラグ１５が回転すると弁プラグ１５は弁座２７を付勢する。付勢力によりベローズ２８は伸縮する。すなわち、弁プラグ１５は弁座２７に対する追随性が極めて良好となる。そのためシール性も向上する。
【００３７】
その結果、弁プラグ１５の回転に伴う弁孔の開口量に忠実に沿った流量を得ることが可能となる。つまり、流量制御を極めて精度よく行うことが可能となる。また。弁座２７の先端に樹脂やオイルを含浸させた金属からなるシール部材２９を設け、弁プラグ１５との摩擦抵抗を軽減しても良い。
【００３８】
また、図７に示したシール部材２９に代えて、図８に示すように、弁プラグ２５に弁座１７との当接用のシール部材３９を設けても良い。この際、シール部材３９の弾性を、図８（Ａ）に示すように、材質そのもので確保しても良いし、図８（Ｂ）に示すようにスプリング等の弾性部材２６を介在しても良い。
【００３９】
さらに、上記実施の形態では、吸気側と排気側の各流路２１，２２が１対１であったが、例えば、図９及び図１０に示す２連３方弁構造の偏心形回転弁４０といった構造にも適用することができる。尚、この２連３方弁は、図９（Ｂ）及び図１０（Ａ）に示すような混合型であっても図９（Ｃ）及び図１０（Ｂ）に示す分散型（又は切替型）の何れにも適用することができる。
【００４０】
図９及び図１０において、４１は弁箱、４２，４３は蓋体、４４は弁室、４５，４６，４７は流路、４８，４９は弁軸、５０，５１はアーム、５２，５３は弁プラグ、５４，５５は弁座、５６はフィルタである。
【００４１】
このように、図９の図示上下に延びる弁軸４８，４９とすることにより、方持ちで弁プラグ５２，５３を回動可能に保持しても、弁軸４８，４９を同軸上に配置することができるうえ、流路４６，４７を直管状に配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の偏心形回転弁の基本構造を示す縦断面図である。
【図２】本発明の偏心形回転弁の弁座周辺を示す縦断面図である。
【図３】本発明の偏心形回転弁の圧力流体の流れを示し、（Ａ）はフィルタを弁室内に配置した縦断面図、（Ｂ）はフィルタを流路内に配置した縦断面図である。
【図４】本発明の偏心形回転弁の弁軸および弁プラグを示し、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は平面図である。
【図５】本発明の偏心形回転弁の流路と弁プラグとの配置関係を示す図である。
【図６】本発明の偏心形回転弁の弁開度に対する弁容量Ｃｖ値を示し、（Ａ）は同じ弁座口径のグローブ弁と比較したグラフ図、（Ｂ）は従来の偏心形回転弁と比較したグラフ図である。
【図７】本発明の偏心形回転弁の変形例１を示し、（Ａ）は開弁状態の部分断面図、（Ｂ）は閉弁状態の部分断面図である。
【図８】本発明の偏心形回転弁の変形例２を示し、（Ａ）は弁プラグにシール部材を設けた部分断面図、（Ｂ）は弁プラグに弾性機構を設けた部分断面図である。
【図９】本発明の偏心形回転弁の変形例３を示し、（Ａ）は２連３方弁の縦断面図、（Ｂ）は２連３方弁の混合型の説明図、（Ｃ）は２連３方弁の分散型の説明図である。
【図１０】本発明の偏心形回転弁の変形例３を示し、（Ａ）は２連３方弁の混合型の説明図、（Ｂ）は２連３方弁の分散型の説明図である。
【図１１】従来の偏心形回転弁を示す縦断面図である。
【図１２】従来の偏心形回転弁を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０ 偏心形回転弁
１１ 弁室
１２ 弁本体
１３ 弁軸
１８ フィルタ
２１ 流路
２２ 流路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力流体制御のための偏心形回転弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】実開昭５７−１４７４６７号公報
【特許文献２】特開平１１−１１８０４４号公報
【０００３】
従来の偏心形回転弁としては、例えば、図１１に示すものが知られている（特許文献１，２参照）。
図１１に示す偏心形回転弁は、図示左右に直管状に連痛する圧力流体の流路１ａが形成されると共にその中途部に弁室１ｂを形成した弁本体１と、弁室１ｂを貫通して一端が支持部１ｃに保持された弁軸２と、弁室１ｂ内に位置する弁軸２にアーム３を介して保持された弁プラグ４と、流路１ａの吸気側に設けられたリテーナ５及び弁座６とを備え、弁軸２の回転により弁プラグ４で弁座６の開放端を開閉するものである。
【０００４】
支持部１ｃは、図１２に示すように、弁軸２の一端を回転可能に支持するために弁室１ｂ内に突出しており、これにより、流路１ａの一部を構成する弁室１ｂを横切るような構成となっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、図１１及び図１２に示した偏心形回転弁では、１本の弁軸２に弁プラグ４を両持ち状態で取り付けているものであることから、弁軸２が流路１ａを横切ってしまい、弁軸２が圧力流体の流れに対する抵抗となって流量を低下させ、結果的に弁容量（Ｃｖ値）が低下して弁性能を向上させることができないという問題が生じていた。
【０００６】
一方、このような制御弁（ユニット）を用いた配管構造では、圧力流体の種類等に応じて、圧力流体成分の一部を除去したり塵埃等の不正成分を除去するためのフィルタを配することが周知であるが、このようなフィルタは制御弁（ユニット）以外の配管構造内に配置するのが一般的である。
【０００７】
本発明は、流量制御精度等の弁性能を向上することができ、しかも、配管構造全体の簡素化に貢献することができる偏心形回転弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の偏心形回転弁は、圧力流体の流路中途部に弁室を備えた弁本体と、該弁本体に回転可能に支持され且つ一端が前記弁室内に臨む弁軸と、該弁軸に方持ちで支持されて前記弁室内で回動変位することによって前記流路の前記弁室への開放端を開閉する弁プラグとを備えた偏心形回転弁において、前記弁室内のうち前記弁プラグの回動範囲外に圧力流体に対するフィルタを設けたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の偏心形回転弁は、圧力流体の流路中途部に弁室を備えた弁本体と、該弁本体に回転可能に支持され且つ一端が前記弁室内に臨む弁軸と、該弁軸に方持ちで支持されて前記弁室内で回動変位することによって前記流路の前記弁室への上流側開放端を開閉する弁プラグとを備えた偏心形回転弁において、前記弁プラグよりも下流側の前記弁室又は前記流路中に圧力流体に対するフィルタを設けたことを特徴とする。
【００１０】
さらに、本発明の配管ユニットは、請求項１又は請求項２に記載の偏心形回転弁を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る偏心形回転弁によれば、流量制御精度等の弁性能を向上することができ、しかも、配管構造全体の簡素化に貢献することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面に基づき本発明の実施例について説明する。図１乃至図７は本発明の実施例を示す。
【００１３】
図１において、偏心形回転弁１０は、図示左右に直管状に貫通する圧力流体の流路中途部に弁室１１を形成した弁本体１２と、弁本体１２に回転可能に支持され且つ一端が弁室１１内に臨む弁軸１３と、弁軸１３にアーム１４を介して方持ちで支持された弁プラグ１５と、弁プラグ１５よりも吸気側の流路中に設けられたリテーナ１６及び弁座１７と、弁プラグ１５よりも排気側の弁室１１内に設けられたフィルタ１８とを備えている。
弁本体１２は、弁箱１９と、この弁箱１９と協働して弁室１１を形成する蓋体２０とを有している。
【００１４】
弁箱１９の両端には配管取付用フランジ１９ａが形成されている。また、弁箱１９の吸気側に設けられて実質的に吸気側の流路２１を形成するリテーナ１６と弁座１７とは、略円筒形状を呈しており、Ｏリング（図示せず）等によって突き当て部分の気密性が維持されている。尚、流路２１は、弁室１１を挟んで弁箱１９の排気側の流路２２と直管状に連通されている。
【００１５】
蓋体２０は、弁箱１９に対し開閉可能に設けられている。また、蓋体２０には、軸受２３が固定されている。また、蓋体２０は軸受２３と協働して弁軸１３を端部寄りを回転可能に支持している。この際、軸受２３は弁軸１３の軸線方向に沿ったズレを防止する機能を備えている。
【００１６】
弁軸１３は、弁本体１２の外側（図示省略）で回転制御される。また、弁軸１３は、図２及び図３に示すように、流路２１，２２の中心Ｑに対して弁軸１３の回転中心Ｐが偏心して配置されている。これにより、てこの原理で、圧力流体を止めるときの締切力を大きくすることができるうえ、弁室１１内に臨む弁軸１３の一端が弁室１１を挟む流路２１，２２を遮らないように設計されている。
【００１７】
弁座１７は、吸気側の流路２１の弁室１１寄りに設けられている。弁座１７は、図２に示すように、弁室１１側の外周部分が揺動可能となるように弁箱１９の内面との間に隙間２４をあけて配置される。弁座１７は、弁室１１と反対側の外周にフランジ１７ａを有する。フランジ１７ａは、弁箱１９の内側に設けられた環状段部１９ｂと係合し、弁座１７の弁室１１側への抜け止めとなっている。また、弁座１７が揺動した際のフランジ１７ａの傾動は上述したＯリングにより許容されると共にその弾性力により復帰する。
【００１８】
リテーナ１６は、弁座１７を挟んで弁室１１とは反対側で弁箱１９に固定される。尚、上述したＯリングは、リテーナ１６と弁座１７との間に設けられており、その弾性力によりリテーナ１６と弁座１７との間の圧力流体のシール性を保つ。この際、圧力流体のシール箇所をＯリングの代わりにグランドパッキン等の金属系の構造にすれば、温度範囲や使用圧力流体等の使用範囲も拡大される。
【００１９】
弁プラグ１５は、図４に示すように、アーム１４により弁軸１３の一端に方持ち状態で取り付けられる。弁軸１３はアーム１４の取付け箇所に四角面取り部またはスプライン部を有し、アーム１４は弁軸１３にボルトまたピンで固定される。弁プラグ１５は、弁軸１３の回転により流路２１を開閉可能に弁室１１内に設けられる。
【００２０】
弁プラグ１５は、流路２１を開放したときには、図３及び図５に示すように、弁室１１を挟む直管状の流路２１（２２）を遮らない位置にまで回動される。また、弁室１１は、弁プラグ１５が流路２１を開放しているときの弁室１１の両側の流量がほぼ同じになるよう中心Ｑを挟んで水平面内で一方側（弁プラグ１５の退避側）よりも他方側が狭く形成されている。
【００２１】
フィルタ１８は、圧力流体の種類に応じてその圧力流体の通過を許容するものが使用されると共に圧力流体に含まれる成分の一部や塵埃等の不正成分の除去等を行うもので、フィルム状やシート状など、特に材質的な限定はない。また、フィルタ１８は、弁室１１の内部のうち弁プラグ１５の回動範囲外に配置される。尚、フィルタ１８は、図３（Ｂ）に示すように、弁プラグ１５よりも下流側であれば、流路２１の内部に設けても良い。この際、フィルタ１８を弁室１１に配置するか流路２１に配置するかは任意であると共に、弁本体１２の構造、例えば、蓋体２０の有無などによって適宜選択され、フィルタ１８の交換や清掃等を考慮して配置することも可能である。
【００２２】
次に作用を説明する。偏心形回転弁１０では、弁プラグ１５が流路２１を開放しているとき、弁本体１２の流路２１の内部を圧力流体、例えば、液体や気体が流れる。このとき、図３に示すように、流路２１，２２の中心Ｑを挟む水平面内の流量は略同じに設定されている。
【００２３】
従来の偏心形回転弁では、図１１に示すように、弁プラグ４が弁軸２に取り付けられて弁箱内で回転し、流量を制御調節するようになっており、弁プラグ４が配置される弁室１ｂの中心Ｑを挟む図示上側に合わせて下側が対称に形成されている。このため、従来の偏心形回転弁では弁室１ｂが必要以上に広くなっており、流路１ａを通過した後、圧力流体は弁室１ｂ内で拡散してしまい、これが弁容量（流量係数）Ｃｖ値を高めることができない要因の一つとなっていた。これに対し、偏心形回転弁１０は、弁プラグ１５が配置される弁室１１が中心Ｑを挟んで水平面内で非対称となっているため、従来の偏心形回転弁に比べて弁室１１の広がりを小さくし、圧力流体の拡散を防止して圧力流体を流れやすくすることができる。また、図１１に示す従来の偏心形回転弁では弁室の下部に支持部１ｃが必要となるが、偏心形回転弁１０では弁室１１に突出した支持部が不要であり、弁室１１の傾斜が緩やかになっている。
【００２４】
図３に、偏心形回転弁１０内の圧力流体の流れを矢印で示す。弁室１１の弁プラグ１５が退避する側では、開弁時の弁プラグ１５が収まるために広く設定されているものの、弁プラグ１５が圧力流体の拡散を防ぐ効果を発揮する。弁プラグ１５の非退避側に流れ込む圧力流体は少なく、退避側ではほぼ直進した流れとなっている。こうして、偏心形回転弁１０は、圧力流体の拡散を防止して圧力流体を流れやすくする。
【００２５】
偏心形回転弁１０は、図１に示すように、弁軸１３を回転させて弁プラグ１５で流路２１を閉成するとき、圧力流体の流れを止める。弁軸１３は弁座１７の流路２１に対して偏心しているため、閉弁時にはくさび効果により弁プラグ１５を弁座１７に押し付けようとする付勢力が作用し、締切性能を向上させることができる。また、閉弁時には、弁プラグ１５が弁座１７に当たると弁座１７がリテーナ１６との間のＯリングを圧縮し、弁プラグ１５と弁座１７との間の密着性を高め、流路２１を確実に遮断することができる。さらに、このとき、弁プラグ１５は弁座１７に当たってＯリングを圧縮し、弁座１７は弁プラグ１５の動きに追従して流路２１内の隙間２４で揺動し、流路２１を確実に遮断することができる。
【００２６】
図２に、弁座１７の動きを矢印で示す。弁座１７は流路２１内でフレキシブルに揺動するため、流路２１の内面との間に隙間２４をあけているが、弁座１７と流路２１との間の圧力流体の漏れは、Ｏリングにより確実に遮断される。なお、偏心形回転弁１０は、弁軸１３を回転させて流路２１を開けば、再び圧力流体を流すことができる。
【００２７】
点検や部品交換の際には、配管に取り付けたままで蓋体２０を開き、弁箱１９の内部を点検したり、弁軸１３とともに弁本体１２の開口から弁プラグ１５を取り出して取り替えることができ、弁箱１９の内部の点検作業、弁プラグ１５やフィルタ１８の取替え作業を容易に行うことができる。
【００２８】
また、従来の偏心形回転弁では、高い温度範囲（０〜５００℃程度）で使用するとき、温度の影響を小さくするため、弁軸が通る弁箱の首部を長くする必要があり、このため、弁箱の製造には特殊な深孔加工が必要であった。これに対し、偏心形回転弁１０では、弁軸１３が通る蓋体２０の貫通孔付近を厚くすればよく、深孔加工等の特殊な加工が不要で、一般汎用工作機械で製造が可能である。また、貫通孔付近が種々の厚さの蓋体２０を準備しておけば、使用する温度範囲に応じてコストの安いものを用いることができる。
【００２９】
偏心形回転弁１０の効果を見るため、弁開度に対するＣｖ値を、同じ弁座口径のグローブ弁（球形弁）と比較して測定した。その結果を図６（Ａ）のグラフに示す。図６（Ａ）を見ると、偏心形回転弁１０（グラフの実線）では、グローブ弁（グラフの破線）に比べて、偏心形回転弁１０の弁プラグ１５が９０°開いた時は２．５倍、７５°開いた時は２．０倍、６０°開いた時は１．５倍の、弁容量Ｃｖ値が得られた。
【００３０】
また、偏心形回転弁１０について、弁角度に対するＣｖ値を、図１１に示す従来の偏心形回転弁と比較して測定した。その結果を図６（Ｂ）のグラフに示す。図６（Ｂ）を見ると、偏心形回転弁１０（グラフの実線）では、従来（グラフの点線）の偏心形回転弁に比べて約１．３倍の弁容量Ｃｖ値が得られた。弁容量Ｃｖ値が増加したことにより、偏心形回転弁１０は、流量調節弁としての流量調節（制御）範囲（最小と最大の弁容量Ｃｖ値の比）が、従来のもので１００：１程度であるのに対し、３００：１以上とすることが可能である。
【００３１】
一般的に調節弁は、流量条件（流量を調節する範囲）に合わせて、１台ずつ弁種類の選定（バルブサイジング）を行っている。それは、弁によって弁容量Ｃｖ値（弁の定格Ｃｖ値、と呼ぶ場合もある）がそれぞれ決まっているからである。流量が多い条件（流量の調節する範囲が広い場合）に対し、弁容量Ｃｖ値が小さい弁（流量を調節する範囲が狭い弁）は使えないので、弁座口径を１サイズ大きくして（弁容量Ｃｖ値を大きい弁にして）流量が多くなるようにして、圧力流体を調節（制御）できるための弁を選ぶようにしている。
【００３２】
偏心形回転弁１０では、弁容量Ｃｖ値が大きく、流量を調節（制御）できる範囲が広いため、いままでの弁種類の選定（バルブサイジング）において、流量が多い条件で弁座口径が１サイズ大きくなってしまう場合や、調整範囲が広い場合に対し、どの弁種類を選定するかといった問題に対して、１台で対応が可能となる。
【００３３】
すなわち、偏心形回転弁１０は、従来のグローブ弁（球形弁）の２〜３台分の流量範囲に対応でき、従来の偏芯プラグ形回転弁に対しても、約１．３倍の弁容量Ｃｖ値を有しているので、流量調整（制御）範囲が広くなっており、弁座口径を１サイズ大きくしなくて済むものである。その結果、弁種類の選定（バルブサイジング）が簡略化でき、製品取扱いにおける弁種類の選定が簡単になる。
【００３４】
また、偏心形回転弁１０では、弁プラグ１５が弁軸１３と一体化されており、従来の偏心プラグ形回転弁に比べて部品点数が削減されている。このため、偏心形回転弁１０は、加工・組立・分解が容易な製品として実現され、コストダウンが可能となる。
【００３５】
ところで、上記実施の形態では、リテーナ１６と弁座１７との間に弾性を有するＯリング（図示省略）を配置する旨を開示したが、例えば、図７に示すように、弁座２７の先端寄りにベローズ２８を設けて先端の揺動を許容しても良い。
【００３６】
偏心配置されている弁プラグ１５が回転すると弁プラグ１５は弁座２７を付勢する。付勢力によりベローズ２８は伸縮する。すなわち、弁プラグ１５は弁座２７に対する追随性が極めて良好となる。そのためシール性も向上する。
【００３７】
その結果、弁プラグ１５の回転に伴う弁孔の開口量に忠実に沿った流量を得ることが可能となる。つまり、流量制御を極めて精度よく行うことが可能となる。また。弁座２７の先端に樹脂やオイルを含浸させた金属からなるシール部材２９を設け、弁プラグ１５との摩擦抵抗を軽減しても良い。
【００３８】
また、図７に示したシール部材２９に代えて、図８に示すように、弁プラグ２５に弁座１７との当接用のシール部材３９を設けても良い。この際、シール部材３９の弾性を、図８（Ａ）に示すように、材質そのもので確保しても良いし、図８（Ｂ）に示すようにスプリング等の弾性部材２６を介在しても良い。
【００３９】
さらに、上記実施の形態では、吸気側と排気側の各流路２１，２２が１対１であったが、例えば、図９及び図１０に示す２連３方弁構造の偏心形回転弁４０といった構造にも適用することができる。尚、この２連３方弁は、図９（Ｂ）及び図１０（Ａ）に示すような混合型であっても図９（Ｃ）及び図１０（Ｂ）に示す分散型（又は切替型）の何れにも適用することができる。
【００４０】
図９及び図１０において、４１は弁箱、４２，４３は蓋体、４４は弁室、４５，４６，４７は流路、４８，４９は弁軸、５０，５１はアーム、５２，５３は弁プラグ、５４，５５は弁座、５６はフィルタである。
【００４１】
このように、図９の図示上下に延びる弁軸４８，４９とすることにより、方持ちで弁プラグ５２，５３を回動可能に保持しても、弁軸４８，４９を同軸上に配置することができるうえ、流路４６，４７を直管状に配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の偏心形回転弁の基本構造を示す縦断面図である。
【図２】本発明の偏心形回転弁の弁座周辺を示す縦断面図である。
【図３】本発明の偏心形回転弁の圧力流体の流れを示し、（Ａ）はフィルタを弁室内に配置した縦断面図、（Ｂ）はフィルタを流路内に配置した縦断面図である。
【図４】本発明の偏心形回転弁の弁軸および弁プラグを示し、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は平面図である。
【図５】本発明の偏心形回転弁の流路と弁プラグとの配置関係を示す図である。
【図６】本発明の偏心形回転弁の弁開度に対する弁容量Ｃｖ値を示し、（Ａ）は同じ弁座口径のグローブ弁と比較したグラフ図、（Ｂ）は従来の偏心形回転弁と比較したグラフ図である。
【図７】本発明の偏心形回転弁の変形例１を示し、（Ａ）は開弁状態の部分断面図、（Ｂ）は閉弁状態の部分断面図である。
【図８】本発明の偏心形回転弁の変形例２を示し、（Ａ）は弁プラグにシール部材を設けた部分断面図、（Ｂ）は弁プラグに弾性機構を設けた部分断面図である。
【図９】本発明の偏心形回転弁の変形例３を示し、（Ａ）は２連３方弁の縦断面図、（Ｂ）は２連３方弁の混合型の説明図、（Ｃ）は２連３方弁の分散型の説明図である。
【図１０】本発明の偏心形回転弁の変形例３を示し、（Ａ）は２連３方弁の混合型の説明図、（Ｂ）は２連３方弁の分散型の説明図である。
【図１１】従来の偏心形回転弁を示す縦断面図である。
【図１２】従来の偏心形回転弁を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０ 偏心形回転弁
１１ 弁室
１２ 弁本体
１３ 弁軸
１８ フィルタ
２１ 流路
２２ 流路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力流体の流路中途部に弁室を備えた弁本体と、該弁本体に回転可能に支持され且つ一端が前記弁室内に臨む弁軸と、該弁軸に方持ちで支持されて前記弁室内で回動変位することによって前記流路の前記弁室への開放端を開閉する弁プラグとを備えた偏心形回転弁において、
前記弁室内のうち前記弁プラグの回動範囲外に圧力流体に対するフィルタを設けたことを特徴とする偏心形回転弁。
【請求項２】
圧力流体の流路中途部に弁室を備えた弁本体と、該弁本体に回転可能に支持され且つ一端が前記弁室内に臨む弁軸と、該弁軸に方持ちで支持されて前記弁室内で回動変位することによって前記流路の前記弁室への上流側開放端を開閉する弁プラグとを備えた偏心形回転弁において、
前記弁プラグよりも下流側の前記弁室又は前記流路中に圧力流体に対するフィルタを設けたことを特徴とする偏心形回転弁。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の偏心形回転弁を備えていることを特徴とした配管ユニット。
【請求項１】
圧力流体の流路中途部に弁室を備えた弁本体と、該弁本体に回転可能に支持され且つ一端が前記弁室内に臨む弁軸と、該弁軸に方持ちで支持されて前記弁室内で回動変位することによって前記流路の前記弁室への開放端を開閉する弁プラグとを備えた偏心形回転弁において、
前記弁室内のうち前記弁プラグの回動範囲外に圧力流体に対するフィルタを設けたことを特徴とする偏心形回転弁。
【請求項２】
圧力流体の流路中途部に弁室を備えた弁本体と、該弁本体に回転可能に支持され且つ一端が前記弁室内に臨む弁軸と、該弁軸に方持ちで支持されて前記弁室内で回動変位することによって前記流路の前記弁室への上流側開放端を開閉する弁プラグとを備えた偏心形回転弁において、
前記弁プラグよりも下流側の前記弁室又は前記流路中に圧力流体に対するフィルタを設けたことを特徴とする偏心形回転弁。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の偏心形回転弁を備えていることを特徴とした配管ユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００６−２４２３０７（Ｐ２００６−２４２３０７Ａ）
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−６００１６（Ｐ２００５−６００１６）
【出願日】平成１７年３月４日（２００５．３．４）
【出願人】（５０２３４４１７８）株式会社イデアルスター (59)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月４日（２００５．３．４）
【出願人】（５０２３４４１７８）株式会社イデアルスター (59)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]