制御弁
【課題】第１の流体を流通させる第１の流路と第２の流体を流通させる第２の流路とが合流する流路において、第１及び第２の流体のそれぞれの流量を簡易に制御する。
【解決手段】制御弁１は、流体Ｏ１，Ｏ２の各流速に応じた回転数で回転するようにそれぞれ設けられた羽根車２，３と、羽根車２，３に同軸に固定された軸体４と、ネジ孔８が形成され配管Ｔに固定された固定体５と、弁座１１及び弁体１２を有する弁６と、弁座１３及び弁体１４を有する弁７と、を備え、羽根車２，３は互いに異なる回転方向に回転するように構成され、軸体４にはネジ孔８に螺合するネジ部９が設けられている。よって、流体Ｏ１，Ｏ２の流速バランスに応じて軸体４が軸線Ｇ回りに回転され、軸体４が軸線Ｇに沿って移動され、各弁６，７の各弁開度が調整され、流体Ｏ１，Ｏ２の各流量が自動的に制御される。
【解決手段】制御弁１は、流体Ｏ１，Ｏ２の各流速に応じた回転数で回転するようにそれぞれ設けられた羽根車２，３と、羽根車２，３に同軸に固定された軸体４と、ネジ孔８が形成され配管Ｔに固定された固定体５と、弁座１１及び弁体１２を有する弁６と、弁座１３及び弁体１４を有する弁７と、を備え、羽根車２，３は互いに異なる回転方向に回転するように構成され、軸体４にはネジ孔８に螺合するネジ部９が設けられている。よって、流体Ｏ１，Ｏ２の流速バランスに応じて軸体４が軸線Ｇ回りに回転され、軸体４が軸線Ｇに沿って移動され、各弁６，７の各弁開度が調整され、流体Ｏ１，Ｏ２の各流量が自動的に制御される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１の流体を流通させる第１の流路と、第２の流体を流通させる第２の流路と、が合流する流路において第１及び第２の流体のそれぞれの流量を制御する制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の制御弁としては、第１の流体を流通させる第１の流路と第２の流体を流通させる第２の流路との少なくとも一方にオリフィス等の絞りを設けることで、第１及び第２の流体のそれぞれの流量を制御するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−１２０５７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、上述したような制御弁では、前述したように、第１及び第２の流路の少なくとも一方にオリフィス等の絞りを設ける必要がある。このオリフィスの設計の際には、実際にオリフィスを流路に取り付け、トライアンドエラーにより設計修正することが一般的である。よって、上述したような制御弁においては、第１及び第２の流体のそれぞれの流量を制御することが煩雑になるおそれがある。
【０００４】
そこで、本発明は、第１の流体を流通させる第１の流路と第２の流体を流通させる第２の流路とが合流する流路において、第１及び第２の流体のそれぞれの流量を簡易に制御することができる制御弁を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明に係る制御弁は、第１の流体を流通させる第１の流路と、第２の流体を流通させる第２の流路と、が合流する流路において第１及び第２の流体のそれぞれの流量を制御する制御弁であって、第１の流体の流速に応じた回転数で回転するように設けられた第１の羽根車と、第２の流体の流速に応じた回転数で回転するように設けられた第２の羽根車と、第１及び第２の羽根車のそれぞれに同軸に固定された軸体と、軸体が挿入される貫通孔が形成され、流路に固定された固定体と、第１の流路に設けられた第１の弁座、及び軸体に設けられた第１の弁体を有する第１の弁と、第２の流路に設けられた第２の弁座、及び軸体に設けられた第２の弁体を有する第２の弁と、を備え、第１及び第２の羽根車は、互いに異なる回転方向に回転するようにそれぞれ構成されており、軸体には、貫通孔の内面に螺合するネジ部が設けられていることを特徴とする。
【０００６】
この制御弁では、第１の羽根車が第１の流体の流速に応じた回転数で回転するように設けられると共に、第２の羽根車が第２の流体の流速に応じた回転数で回転するように設けられ、これら第１及び第２の羽根車のそれぞれに軸体が同軸に固定されている。また、第１及び第２の羽根車が、互いに異なる回転方向に回転するようにそれぞれ構成されている。よって、第１の流体と第２の流体との流速バランスに応じて、軸体が軸線回りに回転する。そして、軸体が固定体の貫通孔に挿入されると共に軸体のネジ部が貫通孔の内面に螺合されていることにより、軸体の回転で当該軸体が軸線方向に沿って移動する。このとき、制御弁は、第１の弁座及び第１の弁体を有する第１の弁と、第２の弁座及び第２の弁体を有する第２の弁と、を備えていることから、軸体が軸線方向に沿って移動することで、第１及び第２の弁における弁開度のそれぞれが調整される。すなわち、第１及び第２の流体のそれぞれの流量が、第１及び第２の流体の各流速に応じて自動的に制御されることとなる。従って、本発明によれば、第１及び第２の流体のそれぞれの流量を簡易に制御することが可能となる。
【０００７】
また、第１の羽根車は、第１の流路において第１のポンプの下流に配置されており、第２の羽根車は、第２の流路において第２のポンプの下流に配置されていることが好ましい。この場合、例えば経年劣化等により、第１又は第２のポンプの何れか一方のポンプの吐出流量が低下しても、第１及び第２の流体の各流量が自動的に制御されることから、一方のポンプが焼き付いてしまうのを抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、第１の流体を流通させる第１の流路と第２の流体を流通させる第２の流路とが合流する流路において、第１及び第２の流体のそれぞれの流量を簡易に制御することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１０】
図１は本発明の一実施形態に係る制御弁を含む配管系の構成図、図２は図１の制御弁の断面図である。図１に示すように、本実施形態の制御弁１は、配管（第１の流路）Ｔ１と配管（第２の流路）Ｔ２とが合流する配管系Ｔの合流部に設けられている。
【００１１】
配管系Ｔは、流体Ｏを流通させるものである。この配管系Ｔの合流部では、図２に示すように、配管Ｔ１，Ｔ２が同一直線に沿って配置され、これらの下流端が互いに連結され、配管Ｔ３が配管Ｔ１，Ｔ２に直交するように当該配管Ｔ１，Ｔ２の下流端に連結されている。なお、以下の説明において、流通する流体Ｏのうち、配管Ｔ１を流通するものを第１の流体Ｏ１と称し、配管Ｔ２を流通するものを第２の流体Ｏ２と称し、配管Ｔ３を流通する流体を第３の流体Ｏ３と称する。
【００１２】
図１に示すように、配管Ｔ１の制御弁１の上流には、ポンプＰ１が設置されている。配管Ｔ２の制御弁１の上流には、ポンプＰ２が設置されている。これらのポンプＰ１，Ｐ２は、流体Ｏを下流側（図中の矢印方向）にそれぞれ圧送するものであり、互いに同程度のポンプ性能を有している。また、配管Ｔ３には、制御弁５０が設けられている。制御弁５０は、第３の流体Ｏ３の流量を制御することで、流体Ｏの全体流量を制御する。
【００１３】
図２に示すように、制御弁１は、流体Ｏ１，Ｏ２のそれぞれを制御するものであり、第１の羽根車２、第２の羽根車３、軸体４、固定体５、第１の弁６及び第２の弁７を備えている。
【００１４】
第１の羽根車２は、その軸線Ｇ１が配管Ｔ１に沿うように、配管Ｔ１内に配置されている。この第１の羽根車２は、第１の流体Ｏ１の流速に比例する（応じた）回転数で回転するように設けられている。第２の羽根車３は、その軸線Ｇ２が配管Ｔ２に沿うように、配管Ｔ２内に配置されている。この第２の羽根車３は、第２の流体Ｏ２の流速に比例する（応じた）回転数で回転するように設けられている。これらの羽根車２，３としては、例えば、スパイラル形状の羽根を有するインデューサが用いられている。
【００１５】
また、羽根車２，３は、同じ流速に対し、互いに等しい回転数で回転するように構成されており、ここでは、その大きさが互い等しくなっている。これらの羽根車２，３は、その向きが互いに異なるように配置されている。つまり、羽根車２，３は、互いに異なる回転方向に回転するようにそれぞれ構成されている。なお、羽根車２，３における「流速に比例する回転数」とは、「流量に比例する回転数」と実質的に同義である。
【００１６】
軸体４は、その軸線Ｇが配管Ｔ１，Ｔ２に沿うように、配管Ｔ１，Ｔ２内に配置されている。この軸体４の両端には、羽根車２，３のそれぞれが同軸に連結され固定されている。また、軸体４の外周面における軸線Ｇ方向の中央には、円柱形状を呈するネジ部９が設けられている。ネジ部９は、固定体５のネジ孔８（後述）に螺合するものであり、その外周面に雄ネジ１０が形成されている。ここでの雄ネジ１０の螺進方向は、第１の羽根車２の回転方向に対しては図示右側とされ、第２の羽根車３の回転方向に対しては図示左側とされている。
【００１７】
固定体５は、円筒形状を呈している。この固定体５の内周面には、雄ネジ１０に対応する雌ネジを形成してなるネジ孔（貫通孔）８が設けられている。固定体５は、その軸線Ｇ３が配管Ｔ１，Ｔ２に沿うように、配管Ｔ１，Ｔ２内に配置されている。また、固定体５は、その外周面の両端部に設けられた連結部５ａにより、配管Ｔ１，Ｔ２に固定されている。
【００１８】
図３は図２のIII−III線に沿う一部断面図である。図３に示すように、連結部５ａは、固定体５の外周面において周方向に等間隔で配置（ここでは、四等配）されている。
【００１９】
図２に戻り、第１の弁６は、第１の弁座１１及び第１の弁体１２を有している。第１の弁座１１は、配管Ｔ１中に設けられており、具体的には、その弁口１１ａに軸体４が挿通された状態で、第１の羽根車２と固定体５との間に位置するように配管Ｔ１に固定されている。第１の弁体１２は、軸体４に設けられており、具体的には、第１の羽根車２と第１の弁座１１との間に位置するように軸体４に固定されている。そして、この第１の弁６では、軸体４の移動で第１の弁座１１の弁口１１ａと第１の弁体１２の底面１２ａとの間隔が調整されて弁開度が調整され、第１の流体Ｏ１の流量が制御される。
【００２０】
第２の弁７は、第２の弁座１３及び第２の弁体１４を有している。第２の弁座１３は、配管Ｔ２中に設けられており、具体的には、その弁口１３ａに軸体４が挿通された状態で、第２の羽根車３と固定体５との間に位置するように配管Ｔ２に固定されている。第２の弁体１４は、軸体４に設けられており、具体的には、第２の羽根車３と第２の弁座１３との間に位置するように軸体４に固定されている。そして、この第２の弁７では、軸体４の移動で第２の弁座１３の弁口１３ａと第２の弁体１４の底面１４ａとの間隔が調整されて弁開度が調整され、第２の流体Ｏ２の流量が制御される。
【００２１】
なお、制御弁１では、ネジ部９及びネジ孔８が設けられていることから、ネジ構造の目詰まりを防止するため、流体Ｏとしては固形物（スラッジ）が少ないものが特に好ましい。よって、配管Ｔ１，Ｔ２のそれぞれにおいて制御弁１よりも上流側の位置に、流体Ｏ中の固形物を除去するためのフィルタを設ける場合がある。
【００２２】
次に、配管系Ｔにおいて制御弁１で流体Ｏ１，Ｏ２の各流量を制御する場合の一例について説明する。
【００２３】
配管系Ｔでは、各配管Ｔ１，Ｔ２の各ポンプＰ１，Ｐ２により流体Ｏ１，Ｏ２をそれぞれ圧送することで、制御弁１によって流体Ｏ１，Ｏ２の各流量が制御されつつ流体Ｏ１，Ｏ２が合流されると共に、配管Ｔ３の制御弁５０によって流体Ｏの全体流量が制御される。
【００２４】
ここで、制御弁１では、第１の流体Ｏ１の流速に比例した回転数で回転するように第１の羽根車２が作動すると共に、第２の流体Ｏ２の流速に比例した回転数で回転するように第２の羽根車３が作動する。よって、例えば、第１の流体Ｏ１の流速が第２の流体Ｏ２の流速よりも大きい場合、第１の羽根車２の回転力が第２の羽根車３の回転力よりも大きくなり、第１の羽根車２の回転方向に軸体４が回転され、軸体４が図２の右方向に並進移動される。
【００２５】
このように軸体４が右方向に並進移動されると、第１の弁６の弁開度が狭まると共に第２の弁７の弁開度が拡がり、第１の流体Ｏ１の流量が低下すると共に第２の流体Ｏ２の流量が増加する。第１の流体Ｏ１の流量が低下してその流速が遅くなることで、第１の羽根車２の回転力が低下する。一方、第２の流体Ｏ２の流量が増加してその流速が速くなることで、第２の羽根車３の回転力が上昇する。よって、各流体Ｏ１，Ｏ２の流速バランスが互いに釣り合うまで、軸体４の並進移動による弁６，７の弁開度の調整が自動的に行なわれる。
【００２６】
そして、流体Ｏ１，Ｏ２の流速が互いに等しいとき、羽根車２，３の回転力が互いに等しくなって軸体４に回転が停止され、軸体４の並進移動が停止される。その結果、流体Ｏ１，Ｏ２の各流量が互いに等しくなるように制御されることとなる。
【００２７】
なお、第２の流体Ｏ２の流速が第１の流体Ｏ１の流速よりも大きい場合にも、上記と同様な作用が実行されて、流体Ｏ１，Ｏ２の各流量が互いに等しくなるように制御される。ちなみに、流体Ｏ１，Ｏ２の各流量の制御により、弁６，７のそれぞれを通過した各流体Ｏ１，Ｏ２の圧力は、互いに等しくなっている。
【００２８】
以上、制御弁１では、流体Ｏ１，Ｏ２の各流速に比例した回転数で回転するように羽根車２，３がそれぞれ作動することから、流体Ｏ１，Ｏ２の流速バランスに応じて、軸体４が軸線Ｇ回りに回転される。さらに、軸体４のネジ部９が固定体５のネジ孔８に螺合されていることから、軸体４の回転に応じて、軸体４が軸線Ｇ方向に沿って並進移動され、弁６，７における各弁開度が調整される。ここでは、羽根車２，３が同じ流速に対して互いに等しい回転数で回転するように設定されているため、流体Ｏ１，Ｏ２の各流速（流量）が互いに等しい状態となるように弁６，７の各弁開度が調整される。従って、制御弁１によれば、流体Ｏ１，Ｏ２の各流量を互いに等しくなるように自動的に制御することができ、流体Ｏ１，Ｏ２のそれぞれの流量を簡易に制御することが可能となる。
【００２９】
また、制御弁１では、上述したように、第１の羽根車２が配管Ｔ１において第１のポンプＰ１の下流に配置されており、第２の羽根車３が配管Ｔ２において第２のポンプＰ２の下流に配置されている。よって、例えば経年劣化等により、ポンプＰ１，Ｐ２の何れか一方のポンプの吐出流量が低下した場合でも、流体Ｏ１，Ｏ２の各流量が自動的に制御されるため、一方のポンプが焼き付いてしまうのを抑制することが可能となる。
【００３０】
また、制御弁１は、上述したように、流体Ｏ１，Ｏ２のそれぞれの流量を簡易に制御できるものであることから、例えば、配管Ｔ１の汚れ等により配管Ｔ１の圧力損失が上昇し、流体Ｏ１の供給流量が不足したとき、弁６の開度を大とすることで流体Ｏ１の流量を増加させることができる。つまり、配管Ｔ１，Ｔ２の何れかの流路に圧力損失が生じても、トータル流量（流体Ｏ１，Ｏ２の流量の合計）が変化しないように簡易に調整することができる。
【００３１】
なお、制御弁１では、羽根車２，３のそれぞれが、同じ流速に対して互いに等しい回転数で回転するように設定されていることから、流体Ｏ１，Ｏ２の各流量が互いに等しくなるように自動的に制御されるが、羽根車２，３の各仕様を所望に設定することで、流体Ｏ１，Ｏ２のそれぞれの流量を自動的且つ所望に制御することも可能である。例えば、羽根車２，３の大きさを、ｎ：ｍ（ｎ及びｍは実数）とすることで、流体Ｏ１，Ｏ２の各流量をｎ：ｍとなるように自動的に制御することが可能となる。
【００３２】
次に、図１の制御弁を含む配管系の他の例を説明する。図４は、図１の制御弁を含む配管系の他の例を示す構成図である。図４に示すように、配管系Ｔ１０が上記の配管系Ｔ（図１参照）と異なる点は、配管Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６をさらに有し、第２の流体の流量が略半分ずつに分かれるように配管Ｔ２が２分岐されている点である。
【００３３】
具体的には、配管Ｔ１０における配管Ｔ２，Ｔ４の合流部では、配管Ｔ１，Ｔ２の合流部と同様に、配管Ｔ２，Ｔ４が同一直線に沿って配置され、これらの下流端が互いに連結されていると共に、配管Ｔ５が配管Ｔ２，Ｔ４に直交するように当該配管Ｔ２，Ｔ４の下流端に連結されている。配管Ｔ４の制御弁１の上流には、流体を下流側に圧送するものとして、ポンプＰ１，Ｐ２と同程度のポンプ性能を有するポンプＰ３が設置されている。配管Ｔ６は、配管Ｔ３，Ｔ５が合流されてなり、この配管Ｔ６には、制御弁５０が設けられている。なお、以下の説明において、流通する流体のうち、配管Ｔ４を流通するものを第４の流体と称し、配管Ｔ５を流通するものを第５の流体と称する。
【００３４】
また、配管系Ｔ１０では、制御弁１が配管Ｔ３，Ｔ５の合流部に設けられ、制御弁１と同様な制御弁１Ａが配管Ｔ１，Ｔ２の合流部に設けられ、制御弁１と同様な制御弁１Ｂが配管Ｔ２，Ｔ４の合流部に設けられている。制御弁１Ａでは、第１の流体の流量と第２の流体の流量とが２：１となるように流量制御されている。制御弁１Ｂでは、第２の流体の流量と第４の流体の流量とが１：２となるように流量制御されている。
【００３５】
この配管系Ｔ１０においては、ポンプＰ１，Ｐ２，Ｐ３を稼動して第１、第２及び第４の流体をそれぞれ圧送することで、配管Ｔ１，Ｔ２の合流部の制御弁１Ａによって第１及び第２の流体の各流量が制御されつつこれらが合流され、合流された第１及び第２の流体が配管Ｔ３を流通する。これと共に、配管Ｔ２，Ｔ４の合流部の制御弁１Ｂによって第２及び第４の流体の各流量が制御されつつこれらが合流され、合流された第２及び第４の流体が配管Ｔ５を流通する。そして、配管Ｔ３，Ｔ５の合流部の制御弁１によって、配管Ｔ３，Ｔ５を流通する流体の各流量が制御されつつこれらが合流され、配管Ｔ６にて制御弁５０で流体の全体流量が制御される（図中の実線矢印参照）。
【００３６】
なお、本実施形態では、３つの配管Ｔ１，Ｔ２，Ｔ４が合流される配管系Ｔ１０の各合流部に制御弁１を設けたが、４つ以上の配管が合流される配管系の各合流部に制御弁１を設けても勿論よい。
【００３７】
次に、図１の制御弁を含む配管系の別の他の例について説明する。図５は、図１の制御弁を含む配管系の別の他の例を示す構成図である。図５に示すように、配管系Ｔ２０が上記の配管系Ｔ（図１参照）と異なる点は、バイパス配管Ｔ２１，Ｔ２２と、弁２３，２４と、逆止め弁２５，２６と、をさらに有する点である。なお、逆止め弁は、一般的にポンプ下流に設けられるものであるが、上記の配管系Ｔ，Ｔ１０（図１，４参照）においては、その説明を省略している。
【００３８】
バイパス配管Ｔ２１は、制御弁１を介さずに第１の流体を配管Ｔ３に流通させるためのものであり、配管Ｔ１，Ｔ３に連結されている。バイパス配管Ｔ２２は、制御弁１を介さずに第２の流体を配管Ｔ３に流通させるためのものであり、配管Ｔ２，Ｔ３に連結されている。
【００３９】
弁２３は、バイパス配管Ｔ２１の流路を開閉するものであり、当該バイパス配管Ｔ２１に設けられている。弁２４は、バイパス配管Ｔ２２の流路を開閉するものであり、当該バイパス配管Ｔ２２に設けられている。なお、ここでの弁２３，２４としては、開閉弁が用いられている。
【００４０】
逆止め弁２５は、第１の流体の逆流を防止するものであり、配管Ｔ１においてバイパス配管Ｔ２１との連結部よりも上流、且つポンプＰ１の下流に設けられている。逆止め弁２６は、第２の流体の逆流を防止するものであり、配管Ｔ２においてバイパス配管Ｔ２２との連結部よりも上流、且つポンプＰ２の下流に設けられている。
【００４１】
この配管系Ｔ２０によれば、上記の配管ＴのようにポンプＰ１，Ｐ２を共に稼動して運転することができる。すなわち、バイパス配管Ｔ２１，Ｔ２２の弁２３，２４を閉状態とし、ポンプＰ１，Ｐ２で第１及び第２の流体を圧送する。これにより、制御弁１によって第１及び第２の流体が流量制御されつつ合流され、配管Ｔ３の制御弁５０により流体の全体流量が制御される。なお、ここでは、上記のように弁２３，２４が閉状態としているため、流体がバイパス配管Ｔ２１，Ｔ２２により制御弁１をバイパスすることが防止される。
【００４２】
さらに、配管系Ｔ２０においては、ポンプＰ１，Ｐ２の何れかを単独で稼動して運転することができる。すなわち、例えばポンプＰ１を単独で稼動する場合（図中の実線矢印参照）、弁２３を開状態とすると共に弁２４を閉状態とし、ポンプＰ１を稼動して第１の流体を圧送する。ここで、制御弁１では、第２の流体の流速が０（ゼロ）であることから、第１の羽根車２の作動により第１の弁６（図２参照）が閉状態となるため、第１の流体がバイパス配管Ｔ２１のみを通じて配管Ｔ３に流通することとなる。そして、配管Ｔ３を流通する流体が制御弁５０で制御される。なお、ここでは、上記のように逆止め弁２６を設けているため、バイパス配管Ｔ２１で配管Ｔ３に流通した流体が、制御弁１を介してポンプＰ２に逆流することが防止される。
【００４３】
また、ポンプＰ２を単独で稼動する場合（図中の破線矢印参照）にも、上記と同様な作用が実行されて、第２の流体がバイパス配管Ｔ２２を通じて配管Ｔ３に流通することとなる。
【００４４】
次に、図１の制御弁を含む配管系のさらに別の他の例について説明する。図６は、図１の制御弁を含む配管系のさらに別の他の例を示す構成図である。図６に示すように、配管系Ｔ３０が上記の配管系Ｔ１０（図４参照）と異なる点は、バイパス配管Ｔ３１〜Ｔ３５と、弁３４〜３７，４１と、逆止め弁３８〜４０と、をさらに有する点である。
【００４５】
バイパス配管Ｔ３１は、制御弁１Ａを介さずに第１の流体を配管Ｔ３に流通させるためのものであり、配管Ｔ１，Ｔ３に連結されている。バイパス配管Ｔ３２は、制御弁１Ａを介さずに第２の流体を配管Ｔ３に流通させるためのものであり、配管Ｔ２，Ｔ３に連結されている。バイパス配管Ｔ３３は、制御弁１Ｂを介さずに第４の流体を配管Ｔ５に流通させるためのものであり、配管Ｔ４，Ｔ５に連結されている。バイパス配管Ｔ３４は、制御弁１を介さずに第３の流体を配管Ｔ６に流通させるためのものであり、配管Ｔ３，Ｔ６に連結されている。バイパス配管Ｔ３５は、制御弁１を介さずに第５の流体を配管Ｔ６に流通させるためのものであり、配管Ｔ５，Ｔ６に連結されている。なお、バイパス配管Ｔ３２が配管Ｔ２，Ｔ５に連結される場合もある。
【００４６】
弁３４は、バイパス配管Ｔ３１の流路を開閉するものであり、当該バイパス配管Ｔ３１に設けられている。弁３５は、バイパス配管Ｔ３２の流路を開閉するものであり、当該バイパス配管Ｔ３２に設けられている。弁３６は、バイパス配管Ｔ３３の流路を開閉するものであり、当該バイパス配管Ｔ３３に設けられている。弁３７は、バイパス配管Ｔ３４の流路を開閉するものであり、当該バイパス配管Ｔ３４に設けられている。弁４１は、バイパス配管Ｔ３５の流路を開閉するものであり、当該バイパス配管Ｔ３５に設けられている。なお、ここでの弁３４〜３７，４１としては、開閉弁が用いられている。
【００４７】
逆止め弁３８は、第１の流体の逆流を防止するものであり、配管Ｔ１においてバイパス配管Ｔ３１との連結部よりも上流、且つポンプＰ１の下流に設けられている。逆止め弁３９は、第２の流体の逆流を防止するものであり、配管Ｔ２においてバイパス配管Ｔ３２との連結部よりも上流、且つポンプＰ２の下流に設けられている。逆止め弁４０は、第４の流体の逆流を防止するものであり、配管Ｔ４においてバイパス配管Ｔ３３との連結部よりも上流、且つポンプＰ３の下流に設けられている。
【００４８】
この配管系Ｔ３０によれば、上記の配管Ｔ系１０のようにポンプＰ１，Ｐ２，Ｐ３を共に稼動して運転することができる。すなわち、バイパス配管Ｔ３１〜Ｔ３５の弁３４〜７，４１を閉状態とし、ポンプＰ１，Ｐ２，Ｐ３で第１、第２及び第４の流体をそれぞれ圧送する。これにより、配管Ｔ１，Ｔ２の合流部の制御弁１Ａで第１及び第２の流体が流量制御されつつ合流されると共に、配管Ｔ２，Ｔ４の合流部の制御弁１Ｂで第２及び第４の流体が流量制御されつつ合流される。そして、配管Ｔ３，Ｔ５の合流部の制御弁１で配管Ｔ３，５を流通する流体が流量制御されつつ合流され、配管Ｔ６にて制御弁５０で流体の全体流量が制御される。なお、ここでは、上記のように弁３４〜３７，４１を閉状態としているため、流体がバイパス配管Ｔ３１〜Ｔ３５により制御弁１をバイパスすることが防止される。
【００４９】
さらに、配管Ｔ３０においては、ポンプＰ１，Ｐ３を稼動して運転することができる（図中の実線矢印参照）。すなわち、弁３４，３６を開状態とすると共に弁３５，３７，４１を閉状態とし、各配管Ｔ１，Ｔ３の各ポンプＰ１，Ｐ３により第１及び第３の流体をそれぞれ圧送する。ここで、制御弁１Ａ，１Ｂでは、第２の流体の流速が０（ゼロ）であることから、制御弁１Ａにおいて第１の羽根車２の作動で第１の弁６が閉状態となり、制御弁１Ｂにおいて第２の羽根車３の作動で第２の弁７が閉状態となる。そのため、第１の流体がバイパス配管Ｔ３１のみを通じて配管Ｔ３に流通すると共に、第４の流体がバイパス配管Ｔ３３のみを通じて配管Ｔ５に流通する。そして、配管Ｔ３，Ｔ５の合流部の制御弁１によって、配管Ｔ３，Ｔ５を流通する流体の各流量が制御されつつこれらが合流され、配管Ｔ６にて制御弁５０で流体の全体流量が制御される。
【００５０】
さらにまた、配管Ｔ３０においては、ポンプＰ１，Ｐ２を稼動して運転することができる。すなわち、弁３７を開状態とすると共に弁３４，３５を閉状態とし、各配管Ｔ１，Ｔ２の各ポンプＰ１，Ｐ２により第１及び第２の流体をそれぞれ圧送する。ここで、制御弁１Ｂ，１では、第４及び第５の流体の流速が０（ゼロ）であることから、第１の羽根車２の作動で第１の弁６がそれぞれ閉状態となる。そのため、配管Ｔ１，Ｔ２の合流部の制御弁１Ａによって、第１及び第２の流体の各流量が制御されつつこれらが合流され、配管Ｔ３を流通する。そして、第３の流体がバイパス配管Ｔ３７のみを通じて配管Ｔ６に流通し、配管Ｔ６にて制御弁５０で流体の全体流量が制御される。
【００５１】
さらにまた、配管Ｔ３０においては、ポンプＰ２，Ｐ３を稼動して運転することができる。すなわち、弁４１を開状態とすると共に弁３５，３６を閉状態とし、各配管Ｔ２，Ｔ３の各ポンプＰ２，Ｐ３により第２及び第４の流体をそれぞれ圧送する。ここで、制御弁１Ａ，１では、第１及び第３の流体の流速が０（ゼロ）であることから、第２の羽根車３の作動で第２の弁７がそれぞれ閉状態となる。そのため、配管Ｔ２，Ｔ４の合流部の制御弁１Ｂによって、第２及び第４の流体の各流量が制御されつつこれらが合流され、配管Ｔ５を流通する。そして、第５の流体がバイパス配管Ｔ３８のみを通じて配管Ｔ６に流通し、配管Ｔ６にて制御弁５０で流体の全体流量が制御される。
【００５２】
そして、この配管Ｔ３０では、ポンプＰ１〜Ｐ３の何れかを単独で稼動して運転することもできる。すなわち、例えばポンプＰ２を単独で稼動する場合（図中の破線矢印参照）、弁３５，３７を開状態とすると共に弁４１を閉状態とし、ポンプＰ２を稼動して第２の流体を圧送する。ここで、制御弁１Ａ，１Ｂでは、第１の流体の流速及び第４の流体の流速が０（ゼロ）であることから、制御弁１Ａにおいて第２の羽根車３の作動で第２の弁７が閉状態となり、制御弁１Ｂにおいて第１の羽根車２の作動で第１の弁６が閉状態となる。そのため、第２の流体がバイパス配管Ｔ３２のみを通じて配管Ｔ３に流通する。さらに、制御弁１では、配管Ｔ５を流通する流体の流速が０（ゼロ）であることから、制御弁１において第１の羽根車２の作動で第１の弁６が閉状態となるため、第３の流体がバイパス配管Ｔ３４のみを通じて配管Ｔ６に流通する。そして、配管Ｔ６にて制御弁５０で流体の流量が制御される。なお、ここでは、上記のように逆止め弁３８，４０を設けているため、制御弁１Ａ，１Ｂを介して流体がポンプＰ１，Ｐ３に逆流することが防止される。
【００５３】
また、ポンプＰ１を単独で稼動する場合（図中の一点鎖線矢印参照）、弁３４，３７を開状態とすると共に弁４１を閉状態とし、ポンプＰ１を稼動して第１の流体を圧送することで、上記と同様な作用が実行され、第１の流体がバイパス配管Ｔ３１を通じて配管Ｔ３に流通し、第３の流体がバイパス配管Ｔ３４を通じて配管Ｔ６に流通する。さらにまた、ポンプＰ３を単独で稼動する場合、弁３６，４１を開状態とすると共に弁３７を閉状態とし、ポンプＰ３を稼動して第４の流体を圧送することで、上記と同様な作用が実行され、第４の流体がバイパス配管Ｔ３３を通じて配管Ｔ５に流通し、第５の流体がバイパス配管Ｔ３５を通じて配管Ｔ６に流通することとなる。
【００５４】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【００５５】
例えば、上記実施形態では、流路を配管Ｔとしたが、流路は、例えばＵ字溝等の溝でもよく、閉鎖系のものでもよく、開放系のものでもよい。要は、流路は、流体を流通させるものであればよい。
【００５６】
また、上記実施形態では、ネジ部として、外周面に雄ネジ１０が形成されたネジ部９を設けたが、軸体４の外周面に雄ネジ１０を直接形成してもよい。また、羽根車としては、流速に応じた回転数で回転するように設けられていれば、軸流型や射流型等の種々のものを採用してもよい。また、上記実施形態では、弁３４〜３７として開閉弁を用いたが、例えば逆止め弁等を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施形態に係る制御弁を含む配管系を示す構成図である。
【図２】図１の制御弁の断面図である。
【図３】図２のIII−III線に沿う断面図である。
【図４】図１の制御弁を含む配管系の他の例を示す構成図である。
【図５】図１の制御弁を含む配管系の別の他の例を示す構成図である。
【図６】図１の制御弁を含む配管系のさらに別の他の例を示す構成図である。
【符号の説明】
【００５８】
１…制御弁、２…第１の羽根車、３…第２の羽根車、４…軸体、５…固定体、６…第１の弁、７…第２の弁、８…ネジ孔（貫通孔）、９…ネジ部、１１…第１の弁座、１２…第１の弁体、１３…第２の弁座、１４…第２の弁体、Ｏ１…第１の流体、Ｏ２…第２の流体、Ｐ１…第１のポンプ、Ｐ２…第２のポンプ、Ｔ，Ｔ１０，Ｔ２０，Ｔ３０…配管系（流路）、Ｔ１…配管（第１の流路）、Ｔ２…配管（第２の流路）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１の流体を流通させる第１の流路と、第２の流体を流通させる第２の流路と、が合流する流路において第１及び第２の流体のそれぞれの流量を制御する制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の制御弁としては、第１の流体を流通させる第１の流路と第２の流体を流通させる第２の流路との少なくとも一方にオリフィス等の絞りを設けることで、第１及び第２の流体のそれぞれの流量を制御するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−１２０５７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、上述したような制御弁では、前述したように、第１及び第２の流路の少なくとも一方にオリフィス等の絞りを設ける必要がある。このオリフィスの設計の際には、実際にオリフィスを流路に取り付け、トライアンドエラーにより設計修正することが一般的である。よって、上述したような制御弁においては、第１及び第２の流体のそれぞれの流量を制御することが煩雑になるおそれがある。
【０００４】
そこで、本発明は、第１の流体を流通させる第１の流路と第２の流体を流通させる第２の流路とが合流する流路において、第１及び第２の流体のそれぞれの流量を簡易に制御することができる制御弁を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明に係る制御弁は、第１の流体を流通させる第１の流路と、第２の流体を流通させる第２の流路と、が合流する流路において第１及び第２の流体のそれぞれの流量を制御する制御弁であって、第１の流体の流速に応じた回転数で回転するように設けられた第１の羽根車と、第２の流体の流速に応じた回転数で回転するように設けられた第２の羽根車と、第１及び第２の羽根車のそれぞれに同軸に固定された軸体と、軸体が挿入される貫通孔が形成され、流路に固定された固定体と、第１の流路に設けられた第１の弁座、及び軸体に設けられた第１の弁体を有する第１の弁と、第２の流路に設けられた第２の弁座、及び軸体に設けられた第２の弁体を有する第２の弁と、を備え、第１及び第２の羽根車は、互いに異なる回転方向に回転するようにそれぞれ構成されており、軸体には、貫通孔の内面に螺合するネジ部が設けられていることを特徴とする。
【０００６】
この制御弁では、第１の羽根車が第１の流体の流速に応じた回転数で回転するように設けられると共に、第２の羽根車が第２の流体の流速に応じた回転数で回転するように設けられ、これら第１及び第２の羽根車のそれぞれに軸体が同軸に固定されている。また、第１及び第２の羽根車が、互いに異なる回転方向に回転するようにそれぞれ構成されている。よって、第１の流体と第２の流体との流速バランスに応じて、軸体が軸線回りに回転する。そして、軸体が固定体の貫通孔に挿入されると共に軸体のネジ部が貫通孔の内面に螺合されていることにより、軸体の回転で当該軸体が軸線方向に沿って移動する。このとき、制御弁は、第１の弁座及び第１の弁体を有する第１の弁と、第２の弁座及び第２の弁体を有する第２の弁と、を備えていることから、軸体が軸線方向に沿って移動することで、第１及び第２の弁における弁開度のそれぞれが調整される。すなわち、第１及び第２の流体のそれぞれの流量が、第１及び第２の流体の各流速に応じて自動的に制御されることとなる。従って、本発明によれば、第１及び第２の流体のそれぞれの流量を簡易に制御することが可能となる。
【０００７】
また、第１の羽根車は、第１の流路において第１のポンプの下流に配置されており、第２の羽根車は、第２の流路において第２のポンプの下流に配置されていることが好ましい。この場合、例えば経年劣化等により、第１又は第２のポンプの何れか一方のポンプの吐出流量が低下しても、第１及び第２の流体の各流量が自動的に制御されることから、一方のポンプが焼き付いてしまうのを抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、第１の流体を流通させる第１の流路と第２の流体を流通させる第２の流路とが合流する流路において、第１及び第２の流体のそれぞれの流量を簡易に制御することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１０】
図１は本発明の一実施形態に係る制御弁を含む配管系の構成図、図２は図１の制御弁の断面図である。図１に示すように、本実施形態の制御弁１は、配管（第１の流路）Ｔ１と配管（第２の流路）Ｔ２とが合流する配管系Ｔの合流部に設けられている。
【００１１】
配管系Ｔは、流体Ｏを流通させるものである。この配管系Ｔの合流部では、図２に示すように、配管Ｔ１，Ｔ２が同一直線に沿って配置され、これらの下流端が互いに連結され、配管Ｔ３が配管Ｔ１，Ｔ２に直交するように当該配管Ｔ１，Ｔ２の下流端に連結されている。なお、以下の説明において、流通する流体Ｏのうち、配管Ｔ１を流通するものを第１の流体Ｏ１と称し、配管Ｔ２を流通するものを第２の流体Ｏ２と称し、配管Ｔ３を流通する流体を第３の流体Ｏ３と称する。
【００１２】
図１に示すように、配管Ｔ１の制御弁１の上流には、ポンプＰ１が設置されている。配管Ｔ２の制御弁１の上流には、ポンプＰ２が設置されている。これらのポンプＰ１，Ｐ２は、流体Ｏを下流側（図中の矢印方向）にそれぞれ圧送するものであり、互いに同程度のポンプ性能を有している。また、配管Ｔ３には、制御弁５０が設けられている。制御弁５０は、第３の流体Ｏ３の流量を制御することで、流体Ｏの全体流量を制御する。
【００１３】
図２に示すように、制御弁１は、流体Ｏ１，Ｏ２のそれぞれを制御するものであり、第１の羽根車２、第２の羽根車３、軸体４、固定体５、第１の弁６及び第２の弁７を備えている。
【００１４】
第１の羽根車２は、その軸線Ｇ１が配管Ｔ１に沿うように、配管Ｔ１内に配置されている。この第１の羽根車２は、第１の流体Ｏ１の流速に比例する（応じた）回転数で回転するように設けられている。第２の羽根車３は、その軸線Ｇ２が配管Ｔ２に沿うように、配管Ｔ２内に配置されている。この第２の羽根車３は、第２の流体Ｏ２の流速に比例する（応じた）回転数で回転するように設けられている。これらの羽根車２，３としては、例えば、スパイラル形状の羽根を有するインデューサが用いられている。
【００１５】
また、羽根車２，３は、同じ流速に対し、互いに等しい回転数で回転するように構成されており、ここでは、その大きさが互い等しくなっている。これらの羽根車２，３は、その向きが互いに異なるように配置されている。つまり、羽根車２，３は、互いに異なる回転方向に回転するようにそれぞれ構成されている。なお、羽根車２，３における「流速に比例する回転数」とは、「流量に比例する回転数」と実質的に同義である。
【００１６】
軸体４は、その軸線Ｇが配管Ｔ１，Ｔ２に沿うように、配管Ｔ１，Ｔ２内に配置されている。この軸体４の両端には、羽根車２，３のそれぞれが同軸に連結され固定されている。また、軸体４の外周面における軸線Ｇ方向の中央には、円柱形状を呈するネジ部９が設けられている。ネジ部９は、固定体５のネジ孔８（後述）に螺合するものであり、その外周面に雄ネジ１０が形成されている。ここでの雄ネジ１０の螺進方向は、第１の羽根車２の回転方向に対しては図示右側とされ、第２の羽根車３の回転方向に対しては図示左側とされている。
【００１７】
固定体５は、円筒形状を呈している。この固定体５の内周面には、雄ネジ１０に対応する雌ネジを形成してなるネジ孔（貫通孔）８が設けられている。固定体５は、その軸線Ｇ３が配管Ｔ１，Ｔ２に沿うように、配管Ｔ１，Ｔ２内に配置されている。また、固定体５は、その外周面の両端部に設けられた連結部５ａにより、配管Ｔ１，Ｔ２に固定されている。
【００１８】
図３は図２のIII−III線に沿う一部断面図である。図３に示すように、連結部５ａは、固定体５の外周面において周方向に等間隔で配置（ここでは、四等配）されている。
【００１９】
図２に戻り、第１の弁６は、第１の弁座１１及び第１の弁体１２を有している。第１の弁座１１は、配管Ｔ１中に設けられており、具体的には、その弁口１１ａに軸体４が挿通された状態で、第１の羽根車２と固定体５との間に位置するように配管Ｔ１に固定されている。第１の弁体１２は、軸体４に設けられており、具体的には、第１の羽根車２と第１の弁座１１との間に位置するように軸体４に固定されている。そして、この第１の弁６では、軸体４の移動で第１の弁座１１の弁口１１ａと第１の弁体１２の底面１２ａとの間隔が調整されて弁開度が調整され、第１の流体Ｏ１の流量が制御される。
【００２０】
第２の弁７は、第２の弁座１３及び第２の弁体１４を有している。第２の弁座１３は、配管Ｔ２中に設けられており、具体的には、その弁口１３ａに軸体４が挿通された状態で、第２の羽根車３と固定体５との間に位置するように配管Ｔ２に固定されている。第２の弁体１４は、軸体４に設けられており、具体的には、第２の羽根車３と第２の弁座１３との間に位置するように軸体４に固定されている。そして、この第２の弁７では、軸体４の移動で第２の弁座１３の弁口１３ａと第２の弁体１４の底面１４ａとの間隔が調整されて弁開度が調整され、第２の流体Ｏ２の流量が制御される。
【００２１】
なお、制御弁１では、ネジ部９及びネジ孔８が設けられていることから、ネジ構造の目詰まりを防止するため、流体Ｏとしては固形物（スラッジ）が少ないものが特に好ましい。よって、配管Ｔ１，Ｔ２のそれぞれにおいて制御弁１よりも上流側の位置に、流体Ｏ中の固形物を除去するためのフィルタを設ける場合がある。
【００２２】
次に、配管系Ｔにおいて制御弁１で流体Ｏ１，Ｏ２の各流量を制御する場合の一例について説明する。
【００２３】
配管系Ｔでは、各配管Ｔ１，Ｔ２の各ポンプＰ１，Ｐ２により流体Ｏ１，Ｏ２をそれぞれ圧送することで、制御弁１によって流体Ｏ１，Ｏ２の各流量が制御されつつ流体Ｏ１，Ｏ２が合流されると共に、配管Ｔ３の制御弁５０によって流体Ｏの全体流量が制御される。
【００２４】
ここで、制御弁１では、第１の流体Ｏ１の流速に比例した回転数で回転するように第１の羽根車２が作動すると共に、第２の流体Ｏ２の流速に比例した回転数で回転するように第２の羽根車３が作動する。よって、例えば、第１の流体Ｏ１の流速が第２の流体Ｏ２の流速よりも大きい場合、第１の羽根車２の回転力が第２の羽根車３の回転力よりも大きくなり、第１の羽根車２の回転方向に軸体４が回転され、軸体４が図２の右方向に並進移動される。
【００２５】
このように軸体４が右方向に並進移動されると、第１の弁６の弁開度が狭まると共に第２の弁７の弁開度が拡がり、第１の流体Ｏ１の流量が低下すると共に第２の流体Ｏ２の流量が増加する。第１の流体Ｏ１の流量が低下してその流速が遅くなることで、第１の羽根車２の回転力が低下する。一方、第２の流体Ｏ２の流量が増加してその流速が速くなることで、第２の羽根車３の回転力が上昇する。よって、各流体Ｏ１，Ｏ２の流速バランスが互いに釣り合うまで、軸体４の並進移動による弁６，７の弁開度の調整が自動的に行なわれる。
【００２６】
そして、流体Ｏ１，Ｏ２の流速が互いに等しいとき、羽根車２，３の回転力が互いに等しくなって軸体４に回転が停止され、軸体４の並進移動が停止される。その結果、流体Ｏ１，Ｏ２の各流量が互いに等しくなるように制御されることとなる。
【００２７】
なお、第２の流体Ｏ２の流速が第１の流体Ｏ１の流速よりも大きい場合にも、上記と同様な作用が実行されて、流体Ｏ１，Ｏ２の各流量が互いに等しくなるように制御される。ちなみに、流体Ｏ１，Ｏ２の各流量の制御により、弁６，７のそれぞれを通過した各流体Ｏ１，Ｏ２の圧力は、互いに等しくなっている。
【００２８】
以上、制御弁１では、流体Ｏ１，Ｏ２の各流速に比例した回転数で回転するように羽根車２，３がそれぞれ作動することから、流体Ｏ１，Ｏ２の流速バランスに応じて、軸体４が軸線Ｇ回りに回転される。さらに、軸体４のネジ部９が固定体５のネジ孔８に螺合されていることから、軸体４の回転に応じて、軸体４が軸線Ｇ方向に沿って並進移動され、弁６，７における各弁開度が調整される。ここでは、羽根車２，３が同じ流速に対して互いに等しい回転数で回転するように設定されているため、流体Ｏ１，Ｏ２の各流速（流量）が互いに等しい状態となるように弁６，７の各弁開度が調整される。従って、制御弁１によれば、流体Ｏ１，Ｏ２の各流量を互いに等しくなるように自動的に制御することができ、流体Ｏ１，Ｏ２のそれぞれの流量を簡易に制御することが可能となる。
【００２９】
また、制御弁１では、上述したように、第１の羽根車２が配管Ｔ１において第１のポンプＰ１の下流に配置されており、第２の羽根車３が配管Ｔ２において第２のポンプＰ２の下流に配置されている。よって、例えば経年劣化等により、ポンプＰ１，Ｐ２の何れか一方のポンプの吐出流量が低下した場合でも、流体Ｏ１，Ｏ２の各流量が自動的に制御されるため、一方のポンプが焼き付いてしまうのを抑制することが可能となる。
【００３０】
また、制御弁１は、上述したように、流体Ｏ１，Ｏ２のそれぞれの流量を簡易に制御できるものであることから、例えば、配管Ｔ１の汚れ等により配管Ｔ１の圧力損失が上昇し、流体Ｏ１の供給流量が不足したとき、弁６の開度を大とすることで流体Ｏ１の流量を増加させることができる。つまり、配管Ｔ１，Ｔ２の何れかの流路に圧力損失が生じても、トータル流量（流体Ｏ１，Ｏ２の流量の合計）が変化しないように簡易に調整することができる。
【００３１】
なお、制御弁１では、羽根車２，３のそれぞれが、同じ流速に対して互いに等しい回転数で回転するように設定されていることから、流体Ｏ１，Ｏ２の各流量が互いに等しくなるように自動的に制御されるが、羽根車２，３の各仕様を所望に設定することで、流体Ｏ１，Ｏ２のそれぞれの流量を自動的且つ所望に制御することも可能である。例えば、羽根車２，３の大きさを、ｎ：ｍ（ｎ及びｍは実数）とすることで、流体Ｏ１，Ｏ２の各流量をｎ：ｍとなるように自動的に制御することが可能となる。
【００３２】
次に、図１の制御弁を含む配管系の他の例を説明する。図４は、図１の制御弁を含む配管系の他の例を示す構成図である。図４に示すように、配管系Ｔ１０が上記の配管系Ｔ（図１参照）と異なる点は、配管Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６をさらに有し、第２の流体の流量が略半分ずつに分かれるように配管Ｔ２が２分岐されている点である。
【００３３】
具体的には、配管Ｔ１０における配管Ｔ２，Ｔ４の合流部では、配管Ｔ１，Ｔ２の合流部と同様に、配管Ｔ２，Ｔ４が同一直線に沿って配置され、これらの下流端が互いに連結されていると共に、配管Ｔ５が配管Ｔ２，Ｔ４に直交するように当該配管Ｔ２，Ｔ４の下流端に連結されている。配管Ｔ４の制御弁１の上流には、流体を下流側に圧送するものとして、ポンプＰ１，Ｐ２と同程度のポンプ性能を有するポンプＰ３が設置されている。配管Ｔ６は、配管Ｔ３，Ｔ５が合流されてなり、この配管Ｔ６には、制御弁５０が設けられている。なお、以下の説明において、流通する流体のうち、配管Ｔ４を流通するものを第４の流体と称し、配管Ｔ５を流通するものを第５の流体と称する。
【００３４】
また、配管系Ｔ１０では、制御弁１が配管Ｔ３，Ｔ５の合流部に設けられ、制御弁１と同様な制御弁１Ａが配管Ｔ１，Ｔ２の合流部に設けられ、制御弁１と同様な制御弁１Ｂが配管Ｔ２，Ｔ４の合流部に設けられている。制御弁１Ａでは、第１の流体の流量と第２の流体の流量とが２：１となるように流量制御されている。制御弁１Ｂでは、第２の流体の流量と第４の流体の流量とが１：２となるように流量制御されている。
【００３５】
この配管系Ｔ１０においては、ポンプＰ１，Ｐ２，Ｐ３を稼動して第１、第２及び第４の流体をそれぞれ圧送することで、配管Ｔ１，Ｔ２の合流部の制御弁１Ａによって第１及び第２の流体の各流量が制御されつつこれらが合流され、合流された第１及び第２の流体が配管Ｔ３を流通する。これと共に、配管Ｔ２，Ｔ４の合流部の制御弁１Ｂによって第２及び第４の流体の各流量が制御されつつこれらが合流され、合流された第２及び第４の流体が配管Ｔ５を流通する。そして、配管Ｔ３，Ｔ５の合流部の制御弁１によって、配管Ｔ３，Ｔ５を流通する流体の各流量が制御されつつこれらが合流され、配管Ｔ６にて制御弁５０で流体の全体流量が制御される（図中の実線矢印参照）。
【００３６】
なお、本実施形態では、３つの配管Ｔ１，Ｔ２，Ｔ４が合流される配管系Ｔ１０の各合流部に制御弁１を設けたが、４つ以上の配管が合流される配管系の各合流部に制御弁１を設けても勿論よい。
【００３７】
次に、図１の制御弁を含む配管系の別の他の例について説明する。図５は、図１の制御弁を含む配管系の別の他の例を示す構成図である。図５に示すように、配管系Ｔ２０が上記の配管系Ｔ（図１参照）と異なる点は、バイパス配管Ｔ２１，Ｔ２２と、弁２３，２４と、逆止め弁２５，２６と、をさらに有する点である。なお、逆止め弁は、一般的にポンプ下流に設けられるものであるが、上記の配管系Ｔ，Ｔ１０（図１，４参照）においては、その説明を省略している。
【００３８】
バイパス配管Ｔ２１は、制御弁１を介さずに第１の流体を配管Ｔ３に流通させるためのものであり、配管Ｔ１，Ｔ３に連結されている。バイパス配管Ｔ２２は、制御弁１を介さずに第２の流体を配管Ｔ３に流通させるためのものであり、配管Ｔ２，Ｔ３に連結されている。
【００３９】
弁２３は、バイパス配管Ｔ２１の流路を開閉するものであり、当該バイパス配管Ｔ２１に設けられている。弁２４は、バイパス配管Ｔ２２の流路を開閉するものであり、当該バイパス配管Ｔ２２に設けられている。なお、ここでの弁２３，２４としては、開閉弁が用いられている。
【００４０】
逆止め弁２５は、第１の流体の逆流を防止するものであり、配管Ｔ１においてバイパス配管Ｔ２１との連結部よりも上流、且つポンプＰ１の下流に設けられている。逆止め弁２６は、第２の流体の逆流を防止するものであり、配管Ｔ２においてバイパス配管Ｔ２２との連結部よりも上流、且つポンプＰ２の下流に設けられている。
【００４１】
この配管系Ｔ２０によれば、上記の配管ＴのようにポンプＰ１，Ｐ２を共に稼動して運転することができる。すなわち、バイパス配管Ｔ２１，Ｔ２２の弁２３，２４を閉状態とし、ポンプＰ１，Ｐ２で第１及び第２の流体を圧送する。これにより、制御弁１によって第１及び第２の流体が流量制御されつつ合流され、配管Ｔ３の制御弁５０により流体の全体流量が制御される。なお、ここでは、上記のように弁２３，２４が閉状態としているため、流体がバイパス配管Ｔ２１，Ｔ２２により制御弁１をバイパスすることが防止される。
【００４２】
さらに、配管系Ｔ２０においては、ポンプＰ１，Ｐ２の何れかを単独で稼動して運転することができる。すなわち、例えばポンプＰ１を単独で稼動する場合（図中の実線矢印参照）、弁２３を開状態とすると共に弁２４を閉状態とし、ポンプＰ１を稼動して第１の流体を圧送する。ここで、制御弁１では、第２の流体の流速が０（ゼロ）であることから、第１の羽根車２の作動により第１の弁６（図２参照）が閉状態となるため、第１の流体がバイパス配管Ｔ２１のみを通じて配管Ｔ３に流通することとなる。そして、配管Ｔ３を流通する流体が制御弁５０で制御される。なお、ここでは、上記のように逆止め弁２６を設けているため、バイパス配管Ｔ２１で配管Ｔ３に流通した流体が、制御弁１を介してポンプＰ２に逆流することが防止される。
【００４３】
また、ポンプＰ２を単独で稼動する場合（図中の破線矢印参照）にも、上記と同様な作用が実行されて、第２の流体がバイパス配管Ｔ２２を通じて配管Ｔ３に流通することとなる。
【００４４】
次に、図１の制御弁を含む配管系のさらに別の他の例について説明する。図６は、図１の制御弁を含む配管系のさらに別の他の例を示す構成図である。図６に示すように、配管系Ｔ３０が上記の配管系Ｔ１０（図４参照）と異なる点は、バイパス配管Ｔ３１〜Ｔ３５と、弁３４〜３７，４１と、逆止め弁３８〜４０と、をさらに有する点である。
【００４５】
バイパス配管Ｔ３１は、制御弁１Ａを介さずに第１の流体を配管Ｔ３に流通させるためのものであり、配管Ｔ１，Ｔ３に連結されている。バイパス配管Ｔ３２は、制御弁１Ａを介さずに第２の流体を配管Ｔ３に流通させるためのものであり、配管Ｔ２，Ｔ３に連結されている。バイパス配管Ｔ３３は、制御弁１Ｂを介さずに第４の流体を配管Ｔ５に流通させるためのものであり、配管Ｔ４，Ｔ５に連結されている。バイパス配管Ｔ３４は、制御弁１を介さずに第３の流体を配管Ｔ６に流通させるためのものであり、配管Ｔ３，Ｔ６に連結されている。バイパス配管Ｔ３５は、制御弁１を介さずに第５の流体を配管Ｔ６に流通させるためのものであり、配管Ｔ５，Ｔ６に連結されている。なお、バイパス配管Ｔ３２が配管Ｔ２，Ｔ５に連結される場合もある。
【００４６】
弁３４は、バイパス配管Ｔ３１の流路を開閉するものであり、当該バイパス配管Ｔ３１に設けられている。弁３５は、バイパス配管Ｔ３２の流路を開閉するものであり、当該バイパス配管Ｔ３２に設けられている。弁３６は、バイパス配管Ｔ３３の流路を開閉するものであり、当該バイパス配管Ｔ３３に設けられている。弁３７は、バイパス配管Ｔ３４の流路を開閉するものであり、当該バイパス配管Ｔ３４に設けられている。弁４１は、バイパス配管Ｔ３５の流路を開閉するものであり、当該バイパス配管Ｔ３５に設けられている。なお、ここでの弁３４〜３７，４１としては、開閉弁が用いられている。
【００４７】
逆止め弁３８は、第１の流体の逆流を防止するものであり、配管Ｔ１においてバイパス配管Ｔ３１との連結部よりも上流、且つポンプＰ１の下流に設けられている。逆止め弁３９は、第２の流体の逆流を防止するものであり、配管Ｔ２においてバイパス配管Ｔ３２との連結部よりも上流、且つポンプＰ２の下流に設けられている。逆止め弁４０は、第４の流体の逆流を防止するものであり、配管Ｔ４においてバイパス配管Ｔ３３との連結部よりも上流、且つポンプＰ３の下流に設けられている。
【００４８】
この配管系Ｔ３０によれば、上記の配管Ｔ系１０のようにポンプＰ１，Ｐ２，Ｐ３を共に稼動して運転することができる。すなわち、バイパス配管Ｔ３１〜Ｔ３５の弁３４〜７，４１を閉状態とし、ポンプＰ１，Ｐ２，Ｐ３で第１、第２及び第４の流体をそれぞれ圧送する。これにより、配管Ｔ１，Ｔ２の合流部の制御弁１Ａで第１及び第２の流体が流量制御されつつ合流されると共に、配管Ｔ２，Ｔ４の合流部の制御弁１Ｂで第２及び第４の流体が流量制御されつつ合流される。そして、配管Ｔ３，Ｔ５の合流部の制御弁１で配管Ｔ３，５を流通する流体が流量制御されつつ合流され、配管Ｔ６にて制御弁５０で流体の全体流量が制御される。なお、ここでは、上記のように弁３４〜３７，４１を閉状態としているため、流体がバイパス配管Ｔ３１〜Ｔ３５により制御弁１をバイパスすることが防止される。
【００４９】
さらに、配管Ｔ３０においては、ポンプＰ１，Ｐ３を稼動して運転することができる（図中の実線矢印参照）。すなわち、弁３４，３６を開状態とすると共に弁３５，３７，４１を閉状態とし、各配管Ｔ１，Ｔ３の各ポンプＰ１，Ｐ３により第１及び第３の流体をそれぞれ圧送する。ここで、制御弁１Ａ，１Ｂでは、第２の流体の流速が０（ゼロ）であることから、制御弁１Ａにおいて第１の羽根車２の作動で第１の弁６が閉状態となり、制御弁１Ｂにおいて第２の羽根車３の作動で第２の弁７が閉状態となる。そのため、第１の流体がバイパス配管Ｔ３１のみを通じて配管Ｔ３に流通すると共に、第４の流体がバイパス配管Ｔ３３のみを通じて配管Ｔ５に流通する。そして、配管Ｔ３，Ｔ５の合流部の制御弁１によって、配管Ｔ３，Ｔ５を流通する流体の各流量が制御されつつこれらが合流され、配管Ｔ６にて制御弁５０で流体の全体流量が制御される。
【００５０】
さらにまた、配管Ｔ３０においては、ポンプＰ１，Ｐ２を稼動して運転することができる。すなわち、弁３７を開状態とすると共に弁３４，３５を閉状態とし、各配管Ｔ１，Ｔ２の各ポンプＰ１，Ｐ２により第１及び第２の流体をそれぞれ圧送する。ここで、制御弁１Ｂ，１では、第４及び第５の流体の流速が０（ゼロ）であることから、第１の羽根車２の作動で第１の弁６がそれぞれ閉状態となる。そのため、配管Ｔ１，Ｔ２の合流部の制御弁１Ａによって、第１及び第２の流体の各流量が制御されつつこれらが合流され、配管Ｔ３を流通する。そして、第３の流体がバイパス配管Ｔ３７のみを通じて配管Ｔ６に流通し、配管Ｔ６にて制御弁５０で流体の全体流量が制御される。
【００５１】
さらにまた、配管Ｔ３０においては、ポンプＰ２，Ｐ３を稼動して運転することができる。すなわち、弁４１を開状態とすると共に弁３５，３６を閉状態とし、各配管Ｔ２，Ｔ３の各ポンプＰ２，Ｐ３により第２及び第４の流体をそれぞれ圧送する。ここで、制御弁１Ａ，１では、第１及び第３の流体の流速が０（ゼロ）であることから、第２の羽根車３の作動で第２の弁７がそれぞれ閉状態となる。そのため、配管Ｔ２，Ｔ４の合流部の制御弁１Ｂによって、第２及び第４の流体の各流量が制御されつつこれらが合流され、配管Ｔ５を流通する。そして、第５の流体がバイパス配管Ｔ３８のみを通じて配管Ｔ６に流通し、配管Ｔ６にて制御弁５０で流体の全体流量が制御される。
【００５２】
そして、この配管Ｔ３０では、ポンプＰ１〜Ｐ３の何れかを単独で稼動して運転することもできる。すなわち、例えばポンプＰ２を単独で稼動する場合（図中の破線矢印参照）、弁３５，３７を開状態とすると共に弁４１を閉状態とし、ポンプＰ２を稼動して第２の流体を圧送する。ここで、制御弁１Ａ，１Ｂでは、第１の流体の流速及び第４の流体の流速が０（ゼロ）であることから、制御弁１Ａにおいて第２の羽根車３の作動で第２の弁７が閉状態となり、制御弁１Ｂにおいて第１の羽根車２の作動で第１の弁６が閉状態となる。そのため、第２の流体がバイパス配管Ｔ３２のみを通じて配管Ｔ３に流通する。さらに、制御弁１では、配管Ｔ５を流通する流体の流速が０（ゼロ）であることから、制御弁１において第１の羽根車２の作動で第１の弁６が閉状態となるため、第３の流体がバイパス配管Ｔ３４のみを通じて配管Ｔ６に流通する。そして、配管Ｔ６にて制御弁５０で流体の流量が制御される。なお、ここでは、上記のように逆止め弁３８，４０を設けているため、制御弁１Ａ，１Ｂを介して流体がポンプＰ１，Ｐ３に逆流することが防止される。
【００５３】
また、ポンプＰ１を単独で稼動する場合（図中の一点鎖線矢印参照）、弁３４，３７を開状態とすると共に弁４１を閉状態とし、ポンプＰ１を稼動して第１の流体を圧送することで、上記と同様な作用が実行され、第１の流体がバイパス配管Ｔ３１を通じて配管Ｔ３に流通し、第３の流体がバイパス配管Ｔ３４を通じて配管Ｔ６に流通する。さらにまた、ポンプＰ３を単独で稼動する場合、弁３６，４１を開状態とすると共に弁３７を閉状態とし、ポンプＰ３を稼動して第４の流体を圧送することで、上記と同様な作用が実行され、第４の流体がバイパス配管Ｔ３３を通じて配管Ｔ５に流通し、第５の流体がバイパス配管Ｔ３５を通じて配管Ｔ６に流通することとなる。
【００５４】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【００５５】
例えば、上記実施形態では、流路を配管Ｔとしたが、流路は、例えばＵ字溝等の溝でもよく、閉鎖系のものでもよく、開放系のものでもよい。要は、流路は、流体を流通させるものであればよい。
【００５６】
また、上記実施形態では、ネジ部として、外周面に雄ネジ１０が形成されたネジ部９を設けたが、軸体４の外周面に雄ネジ１０を直接形成してもよい。また、羽根車としては、流速に応じた回転数で回転するように設けられていれば、軸流型や射流型等の種々のものを採用してもよい。また、上記実施形態では、弁３４〜３７として開閉弁を用いたが、例えば逆止め弁等を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施形態に係る制御弁を含む配管系を示す構成図である。
【図２】図１の制御弁の断面図である。
【図３】図２のIII−III線に沿う断面図である。
【図４】図１の制御弁を含む配管系の他の例を示す構成図である。
【図５】図１の制御弁を含む配管系の別の他の例を示す構成図である。
【図６】図１の制御弁を含む配管系のさらに別の他の例を示す構成図である。
【符号の説明】
【００５８】
１…制御弁、２…第１の羽根車、３…第２の羽根車、４…軸体、５…固定体、６…第１の弁、７…第２の弁、８…ネジ孔（貫通孔）、９…ネジ部、１１…第１の弁座、１２…第１の弁体、１３…第２の弁座、１４…第２の弁体、Ｏ１…第１の流体、Ｏ２…第２の流体、Ｐ１…第１のポンプ、Ｐ２…第２のポンプ、Ｔ，Ｔ１０，Ｔ２０，Ｔ３０…配管系（流路）、Ｔ１…配管（第１の流路）、Ｔ２…配管（第２の流路）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の流体を流通させる第１の流路と、第２の流体を流通させる第２の流路と、が合流する流路において前記第１及び第２の流体のそれぞれの流量を制御する制御弁であって、
前記第１の流体の流速に応じた回転数で回転するように設けられた第１の羽根車と、
前記第２の流体の流速に応じた回転数で回転するように設けられた第２の羽根車と、
前記第１及び第２の羽根車のそれぞれに同軸に固定された軸体と、
前記軸体が挿入される貫通孔が形成され、前記流路に固定された固定体と、
前記第１の流路に設けられた第１の弁座、及び前記軸体に設けられた第１の弁体を有する第１の弁と、
前記第２の流路に設けられた第２の弁座、及び前記軸体に設けられた第２の弁体を有する第２の弁と、を備え、
前記第１及び第２の羽根車は、互いに異なる回転方向に回転するようにそれぞれ構成されており、
前記軸体には、前記貫通孔の内面に螺合するネジ部が設けられていることを特徴とする制御弁。
【請求項２】
前記第１の羽根車は、前記第１の流路において第１のポンプの下流に配置されており、
前記第２の羽根車は、前記第２の流路において第２のポンプの下流に配置されていることを特徴とする請求項１記載の制御弁。
【請求項１】
第１の流体を流通させる第１の流路と、第２の流体を流通させる第２の流路と、が合流する流路において前記第１及び第２の流体のそれぞれの流量を制御する制御弁であって、
前記第１の流体の流速に応じた回転数で回転するように設けられた第１の羽根車と、
前記第２の流体の流速に応じた回転数で回転するように設けられた第２の羽根車と、
前記第１及び第２の羽根車のそれぞれに同軸に固定された軸体と、
前記軸体が挿入される貫通孔が形成され、前記流路に固定された固定体と、
前記第１の流路に設けられた第１の弁座、及び前記軸体に設けられた第１の弁体を有する第１の弁と、
前記第２の流路に設けられた第２の弁座、及び前記軸体に設けられた第２の弁体を有する第２の弁と、を備え、
前記第１及び第２の羽根車は、互いに異なる回転方向に回転するようにそれぞれ構成されており、
前記軸体には、前記貫通孔の内面に螺合するネジ部が設けられていることを特徴とする制御弁。
【請求項２】
前記第１の羽根車は、前記第１の流路において第１のポンプの下流に配置されており、
前記第２の羽根車は、前記第２の流路において第２のポンプの下流に配置されていることを特徴とする請求項１記載の制御弁。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−２３６１８１（Ｐ２００９−２３６１８１Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−８１２２３（Ｐ２００８−８１２２３）
【出願日】平成２０年３月２６日（２００８．３．２６）
【出願人】（０００２３１７０７）新日本石油精製株式会社 (33)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２６日（２００８．３．２６）
【出願人】（０００２３１７０７）新日本石油精製株式会社 (33)
【Ｆターム（参考）】
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