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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2025028286
(43)【公開日】2025-02-28
(54)【発明の名称】バルブ装置
(51)【国際特許分類】
F16K 41/04 20060101AFI20250220BHJP
【ＦＩ】
F16K41/04
【審査請求】有
【請求項の数】3
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024221974
(22)【出願日】2024-12-18
(62)【分割の表示】P 2021088173の分割
【原出願日】2021-05-26
(71)【出願人】
【識別番号】000113517
【氏名又は名称】ＢＡＳＦ ＩＮＯＡＣポリウレタン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100187791
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 晃志郎
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 真和
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 勇
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 健
(57)【要約】
【課題】消耗部品であるパッキンを容易に装着できるバルブ装置を提供すること。
【解決手段】バルブ装置１は、流体の流入路２１と流出路２２との間の内部流路２３を開閉して、流体２０の流れを制御する。バルブボディー２と、バルブボディー２に着脱可能なステムユニット３を備える。ステムユニット３は、先端部が内部流路２３を開閉するためのステム４と、ステムホルダー６と、ステム４に挿入されるパッキン７と、パッキン７を挟んでステムホルダー６に装着される第一ステムガイド８を備える。ステムホルダー６は、下端部にステム４を案内する第二ステムガイド１１を備える。第二ステムガイド１１の上側にパッキン装着部１２を備える。パッキン装着部１２の上側に連続して形成され、上側に向かうに従いステム４から離れる傾斜案内面１３が形成される。
【選択図】図３
【解決手段】バルブ装置１は、流体の流入路２１と流出路２２との間の内部流路２３を開閉して、流体２０の流れを制御する。バルブボディー２と、バルブボディー２に着脱可能なステムユニット３を備える。ステムユニット３は、先端部が内部流路２３を開閉するためのステム４と、ステムホルダー６と、ステム４に挿入されるパッキン７と、パッキン７を挟んでステムホルダー６に装着される第一ステムガイド８を備える。ステムホルダー６は、下端部にステム４を案内する第二ステムガイド１１を備える。第二ステムガイド１１の上側にパッキン装着部１２を備える。パッキン装着部１２の上側に連続して形成され、上側に向かうに従いステム４から離れる傾斜案内面１３が形成される。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
流体の流入路と流出路との間の内部流路を開閉して、前記流体の流れを制御するバルブ装置であって、
前記流入路と、前記流出路と、前記内部流路が形成されるバルブボディーと、
前記バルブボディーに着脱可能なステムユニットを備え、
前記ステムユニットは、
先端部が前記内部流路を開閉するためのステムと、
前記バルブボディーに設置され、前記ステムが挿入されるステムホルダーと、
パッキンを備え、
前記ステムホルダーは、パッキン装着部を備え、
前記パッキンは、
円環状に形成され、内周側部材と外周側部材を備え、
前記ステムが延びる方向に所定のパッキン幅を有し、前記ステムが挿入された状態で前記ステムホルダーに装着されるバルブ装置。
前記流入路と、前記流出路と、前記内部流路が形成されるバルブボディーと、
前記バルブボディーに着脱可能なステムユニットを備え、
前記ステムユニットは、
先端部が前記内部流路を開閉するためのステムと、
前記バルブボディーに設置され、前記ステムが挿入されるステムホルダーと、
パッキンを備え、
前記ステムホルダーは、パッキン装着部を備え、
前記パッキンは、
円環状に形成され、内周側部材と外周側部材を備え、
前記ステムが延びる方向に所定のパッキン幅を有し、前記ステムが挿入された状態で前記ステムホルダーに装着されるバルブ装置。
【請求項2】
前記内周側部材と前記ステムとの摩擦係数は、前記外周側部材とパッキン装着部内周部との摩擦係数よりも小さく、
前記外周側部材は弾性部材を備え、
パッキン内径は、前記パッキンが挿入される部分におけるステム外径よりも小さく、
パッキン外径は、前記ステムに装着されるとき、パッキン装着部内径よりも大きく、
前記外周側部材は、前記パッキン装着部に装着されるとき、水平方向に沿う方向に弾性変形し、前記パッキン装着部内周部との間をシールし、
前記内周側部材は、前記外周側部材の弾性変形に伴って前記ステムを押圧することにより前記ステムとの間をシールする請求項１に記載のバルブ装置。
前記外周側部材は弾性部材を備え、
パッキン内径は、前記パッキンが挿入される部分におけるステム外径よりも小さく、
パッキン外径は、前記ステムに装着されるとき、パッキン装着部内径よりも大きく、
前記外周側部材は、前記パッキン装着部に装着されるとき、水平方向に沿う方向に弾性変形し、前記パッキン装着部内周部との間をシールし、
前記内周側部材は、前記外周側部材の弾性変形に伴って前記ステムを押圧することにより前記ステムとの間をシールする請求項１に記載のバルブ装置。
【請求項3】
流体の流入路と流出路との間の内部流路を開閉して、前記流体の流れを制御するバルブ装置に組み込まれるステムユニットであって、
先端部が前記内部流路を開閉するためのステムと、
前記ステムが挿入されるステムホルダーと、
パッキンと、
第一ステムガイドを備え、
前記ステムホルダーは、
下端部に前記ステムを案内する開口孔である第二ステムガイドと、
前記第二ステムガイドの上側に形成されるパッキン装着部を備え、
前記パッキンは、
円環状に形成され、内周側部材と外周側部材を備え、
前記ステムが延びる方向に所定のパッキン幅を有し、前記ステムが挿入された状態で前記ステムホルダーに装着され、
前記第一ステムガイドは、前記ステムが挿入された状態で前記パッキンを挟んで前記ステムホルダーに装着され、
前記パッキンは、前記第一ステムガイドと前記第二ステムガイドとの間に挟まれて装着され、
前記ステムは、前記第一ステムガイド、前記パッキン、及び前記第二ステムガイドに案
内されて作動するステムユニット。
先端部が前記内部流路を開閉するためのステムと、
前記ステムが挿入されるステムホルダーと、
パッキンと、
第一ステムガイドを備え、
前記ステムホルダーは、
下端部に前記ステムを案内する開口孔である第二ステムガイドと、
前記第二ステムガイドの上側に形成されるパッキン装着部を備え、
前記パッキンは、
円環状に形成され、内周側部材と外周側部材を備え、
前記ステムが延びる方向に所定のパッキン幅を有し、前記ステムが挿入された状態で前記ステムホルダーに装着され、
前記第一ステムガイドは、前記ステムが挿入された状態で前記パッキンを挟んで前記ステムホルダーに装着され、
前記パッキンは、前記第一ステムガイドと前記第二ステムガイドとの間に挟まれて装着され、
前記ステムは、前記第一ステムガイド、前記パッキン、及び前記第二ステムガイドに案
内されて作動するステムユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、消耗部品であるパッキンの組立、及び交換を容易にするバルブ装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、流体制御のために種々のバルブ装置が提案されている。例えば、特許文献１の記載によれば、バルブは、バルブボディとアクチュエータとその間のヨーク及びボンネットの４つの構成部分を有している。バルブボディには、流入口、流入通路、流出口および流出通路が設けられ、流入通路および流出通路の間には弁座が備えられている。弁座と当接・離間する接触面を有する弁体が、垂直に備えられ、弁体はステムの下部先端側に形成されている。ステムは、アクチュエータの軸であるシャフトと接続され、アクチュエータによって、上下に駆動される。
【0003】
バルブボディの上部には、ボンネットナットによってボンネットが取り付けられており、ボンネットの上部は、ヨークが取り付けられ、ヨークの上端部には、アクチュエータが取り付けられている。
【0004】
ボンネットの内部は、ステムが貫通する貫通孔が形成されており、その中にステムが挿通するグランドパッキンが備えられている。グランドパッキンの下面側にハメワが備えられ、グランドパッキンの上面側にＯリングホルダーが備えられている。このハメワとＯリングホルダーは、金属製であり、その表面には、フッ素樹脂系樹脂のコーティング層と同じコーティング層が設けられている。樹脂コーティング層は、ステムの外周面及びボンネットの内部凹部の内周面と密接している。これによって、シール性が確保され、高圧流体の開閉による経年使用によってグランドパッキンの経年劣化が低減される。
【0005】
これによれば、入口流路から出口流路への流体の流通を許容又は遮断することができ、流体制御を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２０２０－１５９４７９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、特許文献１に示す従来例では、流体の漏れを防止するために、ステムが挿通するグランドパッキンが備えられ、下面側にハメワが備えられ、上面側にＯリングホルダーが備えられている。グランドパッキンは、組立時と部品交換時に締め込み量を調整する必要があり、作業性に課題があった。グランドパッキンは消耗部品であり、一定時間バルブ装置を駆動させると交換が必要であり、その度に一定の組立工数が必要となり課題であった。
【0008】
本発明の目的は、従来の課題を解決すべくなされたものであり、消耗部品であるパッキンを容易に装着できるバルブ装置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】
【0009】
本発明の態様に係るバルブ装置は、流体の流入路と流出路との間の内部流路を開閉して、前記流体の流れを制御するバルブ装置であって、前記流入路と、前記流出路と、前記内部流路が形成されるバルブボディーと、前記バルブボディーに着脱可能なステムユニットを備え、前記バルブボディーの底面を水平方向に設置するとき、前記ステムユニットが前記バルブボディーに対して鉛直方向の上側方向に向かって装着される状態において、前記ステムユニットは、先端部が前記内部流路を開閉するためのステムと、前記バルブボディーに設置され、前記ステムが挿入されるステムホルダーと、前記ステムに挿入され、該ステムが延びる方向に所定のパッキン幅を有し、前記ステムホルダーに装着されるパッキンと、前記ステムに挿入され、前記パッキンを挟んで前記ステムホルダーに装着される第一ステムガイドを備え、前記ステムホルダーは、下端部に前記ステムを案内する開口孔である第二ステムガイドと、前記第二ステムガイドの上側に形成されるパッキン装着部と、前記パッキン装着部の上側に連続して形成され、上側に向かうに従い前記ステムから離れる傾斜案内面が形成され、前記パッキンは、前記第一ステムガイドと前記第二ステムガイドとの間に挟まれて装着され、前記ステムは、前記第一ステムガイド、前記パッキン、及び前記第二ステムガイドに案内されて作動する。
【0010】
これによれば、バルブ装置は、ステムホルダーの内部において、ステムが第一ステムガイド、パッキン、及び第二ステムガイドに案内されて作動する。よって、流体が漏れることを防止するシール効果を有し、安定して作動することができる。また、パッキンは、ステムホルダーに装着するときに傾斜案内面に案内されるので、容易に装着することができる。また、パッキンは、ステムホルダーの内部で、第一ステムガイドとステムホルダーとに挟まれるので、パッキンが破損したときにパッキンの破片がバルブ装置内に拡散することを防止できる。
【0011】
また、前記バルブ装置は、前記ステムを作動させるためのエアシリンダーと、前記エアシリンダーに接続し、前記バルブボディーに着脱可能なバルブホルダーを備え、前記ステムホルダーは、外周に鍔部が形成され、前記ステムユニットを鉛直方向に沿う方向にするとき、前記ステムユニットは、前記ステムホルダーの前記鍔部の下側面と前記バルブボディーとの間にガスケットを挟んで設置され、前記バルブホルダーは、前記ステムホルダーの前記鍔部における上側面に接触した状態で前記バルブボディーに取り付けられる装置でもよい。
【0012】
この場合、ステムユニットは、ステムホルダーの鍔部の下側面とバルブボディーとの間にガスケットを挟んで設置されるので、ステムホルダーとバルブボディーとの隙間から流体が漏れ出ることを防止できる。
【0013】
また、前記バルブ装置は、前記パッキン装着部が、前記第二ステムガイドとの境界に、前記ステムが挿入される方向と交差する方向に形成されるパッキン棚部を備え、前記傾斜案内面は、前記パッキンが、前記ステムに挿入された状態で前記ステムホルダーに装着されるとき、前記パッキンを案内することによって該パッキンを前記パッキン装着部へ装着可能とし、前記パッキン棚部は、前記パッキンが前記パッキン装着部に装着された状態で前記ステムを該ステムの先端部側へ抜くときに、前記パッキンを係止し、前記ステム及び前記パッキン装着部から前記パッキンを分離可能でもよい。
【0014】
この場合、傾斜案内面は、パッキンがステムに挿入された状態でステムホルダーに装着されるとき、パッキンを案内するので、パッキンを容易にパッキン装着部へ装着可能である。また、パッキン棚部は、パッキン装着部に装着された状態からステムをステムの先端部側へ抜くときに、パッキン棚部がパッキンを係止し、ステム及びパッキン装着部からパッキンを分離可能である。よって、パッキンは、ステムホルダーに容易に着脱できるので、交換作業が容易である。
【0015】
また前記バルブ装置は、前記ステムユニットが、鉛直方向に沿う方向にあって、前記ステムの先端部側を下側とし、反対側を上側とし、前記ステムが延びる方向と直交する方向が水平方向である状態において、前記パッキン装着部は、上下方向が一定の上下間隔に形成され、前記パッキンは、前記ステムホルダーに装着された状態で、前記パッキン幅が前記パッキン装着部の前記上下間隔よりも小さくてもよい。
【0016】
この場合、バルブ装置は、ステムユニットにおけるパッキン装着部の上下間隔が一定となり、パッキン幅は該上下間隔よりも小さい。よって、パッキンはステム及びステムホルダーに装着するときに位置調整することなく容易に組立ができる。パッキンは上下方向からの圧力を受けないので、上下方向からの圧力による変形によってパッキンとステムとの間に局部的な応力の発生を防止できる。よって、パッキンとステムとの間に局部的な摺動抵抗が発生することが防止されるので、パッキンの耐久性を高めることができる。
【0017】
また、前記ステムホルダーは、前記傾斜案内面の上端部につながり、水平方向に形成されるステムホルダー棚部を備え、前記第一ステムガイドは、水平方向に突出する第一ステムガイド凸部を備え、前記第一ステムガイドが前記ステムホルダーに装着されるとき、前記第一ステムガイド凸部の下側面が前記ステムホルダー棚部に載置され、前記第一ステムガイドの下端部が前記パッキン装着部に臨み、前記パッキン装着部における前記上下間隔は、前記第一ステムガイドの下端部によって所定の位置に固定されて形成される前記パッキン装着部の天面部と、前記第二ステムガイドの上端部に形成される底面部との間に一定の間隔で形成されてもよい。
【0018】
この場合、パッキン装着部の上下間隔は、第一ステムガイド凸部の下側面がステムホルダー棚部に載置された状態で、一定の間隔に形成される。パッキン幅は該上下間隔よりも小さい。よって、パッキンはステム及びステムホルダーに装着するときに位置調整することなく容易に組立ができる。
【0019】
また前記バルブ装置は、前記パッキンが、円環状に形成され、内周側部材と外周側部材を備え、前記内周側部材と前記ステムとの摩擦係数は、前記外周側部材とパッキン装着部内周部との摩擦係数よりも小さく、前記外周側部材は弾性部材を備え、パッキン内径は、前記パッキンが挿入される部分におけるステム外径よりも小さく、パッキン外径は、前記ステムに装着されるとき、パッキン装着部内径よりも大きく、前記外周側部材は、前記パッキン装着部に装着されるとき、水平方向に沿う方向に弾性変形し、前記パッキン装着部内周部との間をシールし、前記内周側部材は、前記外周側部材の弾性変形に伴って前記ステムを押圧することにより前記ステムとの間をシールしてもよい。
【0020】
この場合、パッキンは外周側部材とパッキン装着部との間は摩擦力によって上下方向のズレが低減され、シール効果を高めることができる。内周側部材とステムとの間の摩擦係数は、外周側部材とパッキン装着部との間に比べて小さいので、ステムが上下方向に作動する場合でもスムーズに作動してシール効果を維持できる。
【0021】
また前記バルブ装置は、前記パッキンの前記パッキン幅が、前記ステムの最大可動量よりも短くてもよい。この場合、パッキン幅はステムの最大可動量よりも短いので、バルブ装置の上下方向のサイズを小さくすることができる。よって、バルブ装置は上下方向において小型化を実現できる。
【0022】
また前記バルブ装置は、前記第一ステムガイド、前記パッキン、及び前記第二ステムガイドが前記ステムを案内する長さの合計であるステム支持長さは、前記ステムの前記最大可動量の３倍以上でもよい。この場合、ステム支持長さはステムの最大可動量の３倍以上の長さなので、ステムはより安定して作動することができる。
【0023】
また前記バルブ装置は、前記ステムの先端部が前記内部流路を閉じた状態において、前記ステムホルダーにおける前記ステムの先端部側の端部と前記ステムの先端部との距離は、前記ステム支持長さの２倍以下でもよい。
【0024】
この場合、ステムホルダーにおけるステムチップの側の端部とステムチップの先端との距離は、ステム支持長さの２倍以下なので、ステムの先端にあるステムチップがブレること無く内部流路を開閉することができる。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】バルブ装置１の全体を示した図であり、ステムチップ５が内部流路２３を閉じた状態を示す。
【図2】バルブ装置１の全体を示した図であり、ステムチップ５が内部流路２３を開き、流体２０が流入路２１から内部流路２３を通り、流出路２２から流出する状態を示す。
【図3】バルブ装置１の要部を示した断面図である。
【図4】第一ステムユニット３ａの構成と装着手順を示した図であり、（ａ）は各構成要素を装着する前の状態を示し、（ｂ）は各構成要素を装着した状態を示し、（ｃ）は固定手段９が一体で形成された第一ステムガイド８を示す。
【図5】第一ステムユニット３ａをバルブボディー２に装着する状態を示した図である。
【図6】第一ステムユニット３ａの状態から構成要素を分解する手順を示した図であり、（ａ）は第一ステムユニット３ａからステム４を下側へ引き抜いた状態を示し、（ｂ）はさらに固定部材９ａ（９）、先端部が内部流路２３を開閉するステム４と第一ステムガイド８、及びパッキン７を取り外す状態を示す。
【図7】パッキン７の構成を説明した断面図であり、（ａ）はパッキン７単体の状態を示した図であり、（ｂ）はステムに装着した状態を示した図であり、（ｃ）はリップパッキン７ｃを示す。
【図9】第二ステムユニット３ｂの構成と装着手順を示した図であり、（ａ）は各構成要素を装着する前の状態を示し、（ｂ）は各構成要素を装着した状態を示す。
【図10】第三ステムユニット３ｃの構成と装着手順を示した図であり、（ａ）は各構成要素を装着する前の状態を示し、（ｂ）は各構成要素を装着した状態を示す。
【図11】従来の装置である、ダイヤフラム式バルブ装置４０であって、本発明との比較評価を行った評価機を示した図であり、（ａ）は内部流路２３が閉じられた状態を示し、（ｂ）は内部流路２３が開かれた状態を示す。
【図12】従来の装置である、ベローズシールバルブ装置５０であって、本発明との比較評価を行った評価機を示した図であり、（ａ）は内部流路２３が閉じられた状態を示し、（ｂ）は内部流路２３が開かれた状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【0026】
以下、図面を参照し、本発明を具現化したバルブ装置１を説明する。なお、発明を実施するための形態、及び参照する図面は、本発明が採用しうる技術的特徴を説明するために用いられるものである。本発明はこれらに限定されるものではない。図面に記載されている装置の構成は、それのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例である。
【0027】
＜バルブ装置１の全体構成＞
図１から図３までを参照して、本発明の態様に係るバルブ装置１の全体構成を説明する。図１及び図２に示すように、バルブ装置１は、ステムユニット３におけるステム４がエアシリンダー３１の作用によって上下方向に作動し、ステム４の先端部が流体２０の流入路２１と流出路２２との間の内部流路２３を開閉して、流体２０の流れを制御する。バルブ装置１は、流入路２１と、流出路２２と、内部流路２３が形成されるバルブボディー２と、バルブボディー２に着脱可能なステムユニット３を備える。
図１から図３までを参照して、本発明の態様に係るバルブ装置１の全体構成を説明する。図１及び図２に示すように、バルブ装置１は、ステムユニット３におけるステム４がエアシリンダー３１の作用によって上下方向に作動し、ステム４の先端部が流体２０の流入路２１と流出路２２との間の内部流路２３を開閉して、流体２０の流れを制御する。バルブ装置１は、流入路２１と、流出路２２と、内部流路２３が形成されるバルブボディー２と、バルブボディー２に着脱可能なステムユニット３を備える。
【0028】
次に、バルブ装置１の要部における各構成要素を説明する。図３に示すように、各構成要素の位置関係は、バルブボディー２の底面２ａを水平方向に設置し、ステムユニット３がバルブボディー２に対して鉛直方向の上側方向に向かって装着される状態にするときの構成として説明する。
【0029】
＜第一ステムユニット３ａの構成＞
以下の説明において、ステムユニット３は、第一の例である第一ステムユニット３ａを例にして説明する。図３に示すように、第一ステムユニット３ａが以下の構成要素を備える。第一ステムユニット３ａは、流体２０の流入路２１と流出路２２との間の内部流路２３を開閉して、流体２０の流れを制御するバルブ装置１に組み込まれる。先端部が内部流路２３を開閉するためのステム４を備える。バルブボディー２に設置され、ステム４が挿入されるステムホルダー６を備える。ステム４に挿入され、ステム４が延びる方向に所定のパッキン幅Ｗ１を有し、ステムホルダー６に装着されるパッキン７を備える。第一ステムユニット３ａは、ステム４に挿入され、パッキン７を挟んでステムホルダー６に装着される第一ステムガイド８を備える。なお、第一ステムユニット３ａは、第一ステムガイド８と一体で形成されるか、或いは別体で形成され、第一ステムガイド８をステムホルダー６に固定する固定手段９を備えてもよい。また、ステム４は、先端部にステムチップ５を備え、ステムチップ５が流体２０の流入路２１と流出路２２との間の内部流路２３に接離して開閉し、流体２０の流れを制御してもよい。ステムチップ５の材質は、主にポリイミド、或いはＰＣＴＦＥ等のフッ素樹脂が使用されるが、その他の材質でもよい。
以下の説明において、ステムユニット３は、第一の例である第一ステムユニット３ａを例にして説明する。図３に示すように、第一ステムユニット３ａが以下の構成要素を備える。第一ステムユニット３ａは、流体２０の流入路２１と流出路２２との間の内部流路２３を開閉して、流体２０の流れを制御するバルブ装置１に組み込まれる。先端部が内部流路２３を開閉するためのステム４を備える。バルブボディー２に設置され、ステム４が挿入されるステムホルダー６を備える。ステム４に挿入され、ステム４が延びる方向に所定のパッキン幅Ｗ１を有し、ステムホルダー６に装着されるパッキン７を備える。第一ステムユニット３ａは、ステム４に挿入され、パッキン７を挟んでステムホルダー６に装着される第一ステムガイド８を備える。なお、第一ステムユニット３ａは、第一ステムガイド８と一体で形成されるか、或いは別体で形成され、第一ステムガイド８をステムホルダー６に固定する固定手段９を備えてもよい。また、ステム４は、先端部にステムチップ５を備え、ステムチップ５が流体２０の流入路２１と流出路２２との間の内部流路２３に接離して開閉し、流体２０の流れを制御してもよい。ステムチップ５の材質は、主にポリイミド、或いはＰＣＴＦＥ等のフッ素樹脂が使用されるが、その他の材質でもよい。
【0030】
第一ステムユニット３ａは、ステム４の先端部を下側とし、ステム４を鉛直方向に沿う方向にするとき、以下の構成である。ステムホルダー６は、下端部にステム４を案内する開口孔である第二ステムガイド１１を備える。第二ステムガイド１１の上側に形成されパッキン装着部１２を備える。さらに、パッキン装着部１２の上側に連続して形成され、上側に向かうに従いステム４から離れる傾斜案内面１３が形成される。図３等に示すように、第一ステムガイド８の下側の一部がパッキン装着部１２に挿入されてもよく、その構成の場合は、パッキン装着部１２の内径は、第一ステムガイド８の外形に対応して形成される。
【0031】
図４（ｂ）に示すように、パッキン７は、第一ステムガイド８と第二ステムガイド１１との間に挟まれて装着され、ステム４は、第一ステムガイド８、パッキン７、及び第二ステムガイド１１に案内されて上下方向に作動する。
【0032】
さらに、以下の構成を備えてもよい。図８に示すように、パッキン装着部１２の上下方向は、一定の上下間隔Ｗ２である。パッキン幅Ｗ１は、第一ステムガイド８がステムホルダー６に装着された状態で、パッキン装着部１２の上下間隔Ｗ２よりも小さく形成される。
【0033】
＜バルブ装置１の全体構成による効果＞
以上説明したように、本発明の態様に係るバルブ装置１は、以下の効果を奏する。図３等に示すように、バルブ装置１は、ステムホルダー６の内部において、ステム４が第一ステムガイド８、パッキン７、及び第二ステムガイド１１に案内されて作動する。よって、流体２０が漏れることを防止するシール効果を有し、安定して作動することができる。また、パッキン７は、ステムホルダー６に装着するときに傾斜案内面１３に案内されるので、容易に装着することができる。また、パッキン７は、ステムホルダー６の内部で、第一ステムガイド８とステムホルダー６とに挟まれるので、パッキン７が破損したときにパッキン７の破片がバルブ装置１内に拡散することを防止できる。
以上説明したように、本発明の態様に係るバルブ装置１は、以下の効果を奏する。図３等に示すように、バルブ装置１は、ステムホルダー６の内部において、ステム４が第一ステムガイド８、パッキン７、及び第二ステムガイド１１に案内されて作動する。よって、流体２０が漏れることを防止するシール効果を有し、安定して作動することができる。また、パッキン７は、ステムホルダー６に装着するときに傾斜案内面１３に案内されるので、容易に装着することができる。また、パッキン７は、ステムホルダー６の内部で、第一ステムガイド８とステムホルダー６とに挟まれるので、パッキン７が破損したときにパッキン７の破片がバルブ装置１内に拡散することを防止できる。
【0034】
また、図４に示すように、バルブ装置１はステムユニット３の一例である第一ステムユニット３ａの構成により、パッキン７をステムホルダー６に装着するときに調整が不要である。パッキン７は、ステムホルダー６に傾斜案内面１３が形成されるので、ステム４に装着した状態でパッキン装着部１２に挿入するのみで装着可能に構成される。よって、第一ステムユニット３ａは組立が容易である、パッキン７を組み立てる際の作業工数を少なくすることができる。
【0035】
すでに説明したように、従来例ではグランドパッキンを使用するため、組立時と部品交換時に締め込み量を調整する必要があり、作業性に課題があった。これに対して、本発明のバルブ装置１は、この課題を解決し、組立を容易にすることができる。
【0036】
図８に示すように、第一ステムユニット３ａにおいて、パッキン幅Ｗ１は、第一ステムガイド８がステムホルダー６に装着された状態で、パッキン装着部１２の上下間隔Ｗ２よりも小さく形成されてもよい。この場合、パッキン７は上下方向からの圧力を受けないので、上下方向からの圧力による変形によってパッキン７とステム４との間に局部的な応力の発生を防止できる。パッキン７とステム４との間のシール効果を高めることができる。
【0037】
さらに、第一ステムユニット３ａは、バルブボディー２に対してユニットとして着脱可能である。よって、第一ステムユニット３ａはバルブ装置１に対して組立性及び交換性に優れた効果を奏する。なお、後述する第二ステムユニット３ｂ及び第三ステムユニット３ｃも同様にこの効果を奏する。
【0038】
＜バルブ装置１の要部に付随する構成要素＞
次に、図１から図３までを参照して、バルブ装置１の要部に付随する構成要素を説明する。バルブ装置１は、ステム４を作動させるためのエアシリンダー３１と、エアシリンダー３１に接続し、バルブボディー２に着脱可能なバルブホルダー３２を備える。
次に、図１から図３までを参照して、バルブ装置１の要部に付随する構成要素を説明する。バルブ装置１は、ステム４を作動させるためのエアシリンダー３１と、エアシリンダー３１に接続し、バルブボディー２に着脱可能なバルブホルダー３２を備える。
【0039】
ステムホルダー６は、上下方向の略中央部における外周に鍔部１６が形成される。
第一ステムユニット３ａを鉛直方向に沿う方向にするとき、第一ステムユニット３ａは、ステムホルダー６の鍔部１６の下側面１６ａとバルブボディー２との間にガスケット１７を挟んで設置される。バルブホルダー３２は、ステムホルダー６の鍔部１６における上側面１６ｂに接触した状態でバルブボディー２に取り付けられる。
第一ステムユニット３ａを鉛直方向に沿う方向にするとき、第一ステムユニット３ａは、ステムホルダー６の鍔部１６の下側面１６ａとバルブボディー２との間にガスケット１７を挟んで設置される。バルブホルダー３２は、ステムホルダー６の鍔部１６における上側面１６ｂに接触した状態でバルブボディー２に取り付けられる。
【0040】
図３に示すように、バルブボディー２は、上下方向の上側における外周の一部に雄ネジが形成され、バルブホルダー３２に形成される雌ネジ部と螺合することにより、互いが結合される。図３において、バルブホルダー３２は二点鎖線で示しており、複数の部材によって構成しているが、一体で形成してもよい。
【0041】
以上説明したように、バルブ装置１の要部に付随する構成要素は、以下の効果を奏する。図３、図５等に示す第一ステムユニット３ａを例とするステムユニット３は、ステムホルダー６の鍔部１６の下側面１６ａとバルブボディー２との間にガスケット１７を挟んで設置されるので、ステムホルダー６とバルブボディー２との隙間から流体２０が漏れ出ることを防止できる。
【0042】
＜パッキン７の取付け及び交換に関する構成＞
次に、図３、図４、図６、及び図８を参照して、パッキン７が、ステムホルダー６に対して取付け及び交換可能であるための構成を説明する。パッキン装着部１２にパッキン７を装着するための構成を説明する。パッキン装着部１２は、第二ステムガイド１１との境界に、ステム４が挿入される方向と交差する方向に形成されるパッキン棚部１２ａを備える。図４（ａ）及び図８に示すように、傾斜案内面１３は、パッキン７がステム４に挿入された状態でステムホルダー６に装着されるとき、パッキン７を案内することによってパッキン７をパッキン装着部１２へ装着可能とする。
次に、図３、図４、図６、及び図８を参照して、パッキン７が、ステムホルダー６に対して取付け及び交換可能であるための構成を説明する。パッキン装着部１２にパッキン７を装着するための構成を説明する。パッキン装着部１２は、第二ステムガイド１１との境界に、ステム４が挿入される方向と交差する方向に形成されるパッキン棚部１２ａを備える。図４（ａ）及び図８に示すように、傾斜案内面１３は、パッキン７がステム４に挿入された状態でステムホルダー６に装着されるとき、パッキン７を案内することによってパッキン７をパッキン装着部１２へ装着可能とする。
【0043】
パッキン装着部１２からパッキン７を取り外すための構成を説明する。図６（ａ）に示すように、パッキン棚部１２ａは、パッキン７がパッキン装着部１２に装着された状態でステム４をステム４の先端部側（ステムチップ５の側）へ抜くときに、パッキン７を係止し、ステム４及びパッキン装着部１２からパッキン７を分離可能とする。
【0044】
図４（ａ）に示すように、第一ステムガイド８が固定手段９と別体で形成される場合、第一ステムガイド凸部８ｃは円筒形状でもよいし多角柱形状でもよい。いずれの形状においても、第一ステムガイド凸部８ｃは、ステムホルダー棚部１８に載置可能に形成される。ステムホルダー６において、第一ステムガイド凸部８ｃが挿入される部分は、第一ステムガイド凸部８ｃが挿入可能な形状及び寸法で形成される。
【0045】
以上説明した傾斜案内面１３により、以下の効果を奏する。図３、図４、及び図８に示すように、ステムホルダー６の傾斜案内面１３は、パッキン７がステム４に挿入された状態でステムホルダー６に装着されるとき、パッキン７を案内するので、パッキン７を容易にパッキン装着部１２へ装着可能である。さらに、図６（ａ）に示すように、パッキン棚部１２ａは、パッキン装着部１２に装着された状態からステム４をステム４の先端部側（ステムチップ５の側）へ抜くときに、パッキン棚部１２ａがパッキン７を係止し、ステム４及びパッキン装着部１２からパッキン７を分離可能である。
【0046】
よって、パッキン７は、ステムホルダー６に容易に着脱できるので、交換作業が容易である。バルブ装置１は、消耗品であるパッキン７を容易に交換できるので、作業工数に伴うメンテナンス費用を低く抑えることができる。合わせて、バルブ装置１の稼働停止期間を短くすることで、生産性を高めることができる。
【0047】
＜パッキン７とパッキン７に関連する要素との関係＞
次に、図３、図４、及び図８を参照して、パッキン７とパッキン７に関連する要素との関係を詳細に説明する。以下の説明は、第一ステムユニット３ａが、鉛直方向に沿う方向にあって、ステム４の先端部側（ステムチップ５の側）を下側とし、反対側を上側とし、ステム４が延びる方向と直交する方向が水平方向である状態であることを前提とする。
次に、図３、図４、及び図８を参照して、パッキン７とパッキン７に関連する要素との関係を詳細に説明する。以下の説明は、第一ステムユニット３ａが、鉛直方向に沿う方向にあって、ステム４の先端部側（ステムチップ５の側）を下側とし、反対側を上側とし、ステム４が延びる方向と直交する方向が水平方向である状態であることを前提とする。
【0048】
図８に示すように、パッキン装着部１２は、上下方向が一定の上下間隔Ｗ２に形成される。パッキン７は、ステムホルダー６に装着された状態で、パッキン幅Ｗ１がパッキン装着部１２の上下間隔Ｗ２よりも小さい。
【0049】
以上説明したように、第一ステムユニット３ａは、パッキン装着部１２の上下間隔Ｗ２が一定となり、パッキン幅Ｗ１は該上下間隔Ｗ２よりも小さい。よって、パッキン７はステム４及びステムホルダー６に装着するときに位置調整することなく容易に組立ができる。パッキン７は上下方向からの圧力を受けないので、上下方向からの圧力による変形によってパッキン７とステム４との間に局部的な応力の発生を防止できる。よって、パッキン７とステム４との間に局部的な摺動抵抗が発生することが防止されるので、パッキン７の耐久性を高めることができる。
【0050】
以下に、第一ステムユニット３ａが、パッキン幅Ｗ１とパッキン装着部１２の上下間隔Ｗ２との関係を形成する構成を説明する。ステム４は、少なくとも第一ステムガイド８、パッキン７、及び第二ステムガイド１１に案内されて作動する部分において、外径寸法が一定の円筒形状である。ステムホルダー６は、傾斜案内面１３の上端部につながり、水平方向に形成されるステムホルダー棚部１８を備える。
【0051】
パッキン装着部１２における上下間隔Ｗ２は以下の構成により一定に形成される。図４等に示すように、第一ステムガイド８は、水平方向に突出する第一ステムガイド凸部８ｃが形成される。第一ステムガイド８は、ステムホルダー６に装着されるとき、第一ステムガイド凸部８ｃの下側面８ｂがステムホルダー棚部１８に載置され、第一ステムガイド８の下端部８ａがパッキン装着部１２に臨む（図４（ｂ）等を参照）。パッキン装着部１２における上下間隔Ｗ２は、第一ステムガイド８の下端部８ａによって所定の位置に固定されるパッキン装着部１２の天面部と、第二ステムガイド１１の上端部に形成される底面部との間に一定の間隔で形成される。パッキン幅Ｗ１は、パッキン装着部１２の上下間隔Ｗ２よりも小さく形成される。なお、パッキン装着部１２の底面部はパッキン棚部１２ａであり、上下間隔Ｗ２は第一ステムガイド８の下端部８ａとパッキン棚部１２ａとの上下方向の間隔である。
【0052】
パッキン装着部１２は、ステムホルダー６に形成される円筒状の凹みである。傾斜案内面１３は、パッキン装着部１２の円筒状の凹みの上端部から上側に向かうに従いステム４から離れるよう円錐台状に形成される。傾斜案内面１３の上端部は、ステムホルダー棚部１８に繋がる。第一ステムガイド８は、第一ステムガイド凸部８ｃよりも下側の部分は円筒形状であり、外径はパッキン装着部１２の内径に対して隙間嵌めの関係に形成される。なお、パッキン装着部１２の内径寸法と第一ステムガイド８が対応する部分の外形寸法とは、水平方向のガタを抑えるために寸法調整してもよい。
【0053】
図４を参照して、固定手段９の構成を説明する。図４（ａ）は、固定手段９が第一ステムガイド８と別体で構成される場合を示す。固定手段９は、外周に雄ネジが形成され、ステムホルダー６は、固定手段９が取付けられる部分の内周に雌ネジが形成される。図４（ｃ）は、固定手段９が第一ステムガイド８と一体で形成される場合を示す。この場合、第一ステムガイド８の外周の一部に雄ネジが形成される。ステムホルダー６は、図４（ａ）の場合と同様に雌ネジが形成される。第一ステムユニット３ａの組立手順は後述する。なお、後述するように、固定手段９は必ずしも備えなくてもよい。
【0054】
以上説明したパッキン幅Ｗ１とパッキン装着部１２の上下間隔Ｗ２との関係により、バルブ装置１は以下の効果を奏する。図３及び図４に示すように、第一ステムガイド８は、第一ステムガイド凸部８ｃが形成され、ステムホルダー６に装着されるとき、第一ステムガイド凸部８ｃの下側面８ｂがステムホルダー棚部１８に載置される。第一ステムガイド８の下端部８ａがパッキン装着部１２に臨み、第一ステムガイド８の下端部８ａによってパッキン装着部１２の天面部が形成される。よって、パッキン装着部１２の上下間隔Ｗ２は、第一ステムガイド８がステムホルダー６に装着された状態で、第一ステムガイド８の下端部８ａとパッキン棚部１２ａとの間に一定の間隔で形成される。パッキン幅Ｗ１は上下間隔Ｗ２よりも小さい。よって、パッキン７はステム４及びステムホルダー６に装着するときに位置調整することなく容易に組立ができる。バルブ装置１は、パッキン７の組立て工数をより少なくすることができる。
【0055】
さらに、パッキン７は、第一ステムガイド８がステムホルダー６に装着された状態で、パッキン幅Ｗ１がパッキン装着部１２の上下間隔Ｗ２よりも小さく形成される。パッキン７は上下方向からの圧力を受けないので、上下方向からの圧力による変形によってパッキン７とステム４との間に局部的な応力の発生を防止できる。よって、パッキン７とステム４との間に局部的な摺動抵抗が発生することが防止されるので、パッキン７の耐久性を高めることができる。合わせて、パッキン７とステム４との間のシール効果を高めることができる。
【0056】
次に、図７（ａ）、（ｂ）、及び図８を参照して、パッキン７、及びパッキン７が関連する構成要素との関係を詳細に説明する。パッキン７は円環状に形成され、内周側部材７ａと外周側部材７ｂを備える。内周側部材７ａとステム４との摩擦係数は、外周側部材７ｂとパッキン装着部内周部１２ｂとの摩擦係数よりも小さい。外周側部材７ｂは弾性部材を備える。例として、内周側部材７ａは、フッ素樹脂を含むシート状の部材が環状に形成され、外周側部材７ｂの弾性部材は、ニトリルゴム又はフッ素ゴムを含みリング状に形成される。内周側部材７ａと外周側部材７ｂは別々に形成され、外周側部材７ｂを内周側部材７ａに嵌め込むことで組合わされる。
【0057】
パッキン内径Ｄ３は、パッキン７が挿入される部分におけるステム外径Ｄ１よりも小さい。パッキン外径Ｄ４は、ステム４に装着されるとき、パッキン装着部内径Ｄ２よりも大きい。外周側部材７ｂは、パッキン装着部１２に装着されるとき、水平方向に沿う方向に弾性変形し、パッキン装着部内周部１２ｂとの間をシールする。
【0058】
内周側部材７ａは、外周側部材７ｂの弾性変形に伴ってステム４を押圧することによりステム４との間をシールする。さらに、パッキン７は、第一ステムガイド８がステムホルダー６に装着された状態で、パッキン装着部１２における上下方向に隙間が形成される。
【0059】
次に、図７（ｃ）を参照して、パッキン７の別の例であるリップパッキン７ｃを説明する。リップパッキン７ｃは、ステム４に装着された状態で、下側にある先端部７ｄにＵ字状に凹んだ溝７ｅが形成される。リップパッキン７ｃは一体で形成され、単体の状態では先端部７ｄの溝７ｅがＶ字状に広がった状態である。ステム４に装着され、ステムホルダー６に挿入されると、先端部７ｄが内側に変形するときに発生する弾性力により、リップパッキン７ｃとステム４及びステムホルダー６とに密着する。
【0060】
以上説明したパッキン７、及びパッキン７が関連する構成要素により、以下の効果を奏する。図７及び図８に示すように、外周側部材７ｂは弾性部材によって形成されるので、パッキン７の外形寸法にばらつきがあっても、弾性変形することでパッキン装着部内周部１２ｂとの間の隙間を埋めることができる。バルブ装置１は、稼働状態においてバルブボディー２の内部は、流体２０によって流入路２１及び流出路２２に圧力が生じている。パッキン７は、バルブボディー２の内部圧力によって第一ステムガイド８の下端部８ａの面へ押し上げられる。よって、パッキン７は、鉛直方向において圧縮され、外径方向及び内径方向へ延びるように歪み、第二ステムガイド１１との間のシール効果を高めることができる。
【0061】
また、内周側部材７ａは、外周側部材７ｂが弾性変形することに伴ってステム４に対して圧力を加えるので、パッキン７とステム４との隙間が生じることがない。内周側部材７ａとステム４との間の摩擦係数は、外周側部材７ｂとパッキン装着部１２との間に比べて小さいので、ステム４が上下方向に作動する場合でもスムーズに作動してシール効果を維持できる。
【0062】
また、リップパッキン７ｃは、先端部７ｄが弾性変形することによってステム４とステムホルダー６とに密着するので、ステム４が上下方向に作動する場合でもスムーズに作動してシール効果を維持できる。リップパッキン７ｃは、稼働状態では、下側から流体の圧力が作用することで先端部７ｄが拡がる方向に（内径側はステム４側に、外径側はステムホルダー６側に拡がる方向に）変形し、シール効果を高める。
【0063】
＜ステム４の最大可動量Ｌ２とパッキン７のパッキン幅Ｗ１との関係＞
次に、ステム４の最大可動量Ｌ２とパッキン７のパッキン幅Ｗ１との関係を説明する。パッキン７のパッキン幅Ｗ１は、ステム４の最大可動量Ｌ２よりも短い。図３に示すように、ステム４の最大可動範囲は、ステム先端部（ステムチップ５）が内部流路２３を閉じた状態において、ステムホルダー６におけるステムチップ５の側の端部６ａと、ステム４における段部４ａの上端部との間であり、最大可動量Ｌ２である。パッキン幅Ｗ１は、最大可動量Ｌ２よりも短く形成される。
次に、ステム４の最大可動量Ｌ２とパッキン７のパッキン幅Ｗ１との関係を説明する。パッキン７のパッキン幅Ｗ１は、ステム４の最大可動量Ｌ２よりも短い。図３に示すように、ステム４の最大可動範囲は、ステム先端部（ステムチップ５）が内部流路２３を閉じた状態において、ステムホルダー６におけるステムチップ５の側の端部６ａと、ステム４における段部４ａの上端部との間であり、最大可動量Ｌ２である。パッキン幅Ｗ１は、最大可動量Ｌ２よりも短く形成される。
【0064】
以上説明した、ステム４の最大可動量Ｌ２とパッキン７のパッキン幅Ｗ１との関係によって以下の効果を奏する。図３及び図８に示すように、パッキン幅Ｗ１は、ステム４の最大可動量Ｌ２よりも短いので、バルブ装置１の上下方向のサイズを小さくすることができる。仮にパッキン幅Ｗ１が長いとステム４を長くする必要があり、上下方向におけるバルブ装置１の大型化を招くことになる。これに対して、バルブ装置１は上下方向において小型化を実現できる。
【0065】
＜ステム支持長さＬ１とステム４の最大可動量Ｌ２との関係＞
次に、図３を参照して、ステム支持長さＬ１とステム４の最大可動量Ｌ２との関係を説明する。ステム支持長さＬ１は、第一ステムガイド８、パッキン７、及び第二ステムガイド１１がステム４を案内する長さの合計である。ステム支持長さＬ１は、ステム４の最大可動量Ｌ２の３倍以上である。ステム支持長さＬ１は、第一ステムガイド８、パッキン７、及び第二ステムガイド１１がステム４を案内する長さの合計であればよく、第一ステムガイド８、パッキン７、及び第二ステムガイド１１のそれぞれの長さは変えてもよい。図３等に示す例では、第一ステムガイド８がステム４を案内する長さが最も長いが、これに限定するものではなく例えば第二ステムガイド１１がステム４を案内する長さが最も長くてもよい。
次に、図３を参照して、ステム支持長さＬ１とステム４の最大可動量Ｌ２との関係を説明する。ステム支持長さＬ１は、第一ステムガイド８、パッキン７、及び第二ステムガイド１１がステム４を案内する長さの合計である。ステム支持長さＬ１は、ステム４の最大可動量Ｌ２の３倍以上である。ステム支持長さＬ１は、第一ステムガイド８、パッキン７、及び第二ステムガイド１１がステム４を案内する長さの合計であればよく、第一ステムガイド８、パッキン７、及び第二ステムガイド１１のそれぞれの長さは変えてもよい。図３等に示す例では、第一ステムガイド８がステム４を案内する長さが最も長いが、これに限定するものではなく例えば第二ステムガイド１１がステム４を案内する長さが最も長くてもよい。
【0066】
ステム支持長さＬ１とステム４の最大可動量Ｌ２との関係は、ステム４が安定して稼働するか否かの指標となる。ステム４が可動する範囲に対して、ステム支持長さＬ１が長いほど、ステム４は安定して稼働する。
【0067】
以上説明したステム支持長さＬ１とステム４の最大可動量Ｌ２との関係により、以下の効果を奏する。図３に示すように、バルブ装置１は、ステム支持長さＬ１がステム４の最大可動量Ｌ２の３倍以上の長さである。従来は、一般的にＬ１の長さはＬ２の２倍程度であった。Ｌ１の長さはＬ２の長さに比べて長ければ長いほどステム４が安定して作動するので、Ｌ１はＬ２に比べて長いほど好ましい。よって、ステム４はより安定して作動することができる。
【0068】
＜ステム支持長さＬ１と距離Ｌ３との関係＞
次に、図３を参照して、ステム支持長さＬ１と、ステムホルダー６におけるステム４の先端部側（ステムチップ５の側）の端部６ａとステム４の先端部（ステムチップ５の先端）との距離Ｌ３との関係を説明する。ステム４の先端部（ステムチップ５）が内部流路２３を閉じた状態において、ステムホルダー６におけるステム４の先端部側の端部６ａとステム４の先端部との距離Ｌ３は、ステム支持長さＬ１の２倍以下である。
次に、図３を参照して、ステム支持長さＬ１と、ステムホルダー６におけるステム４の先端部側（ステムチップ５の側）の端部６ａとステム４の先端部（ステムチップ５の先端）との距離Ｌ３との関係を説明する。ステム４の先端部（ステムチップ５）が内部流路２３を閉じた状態において、ステムホルダー６におけるステム４の先端部側の端部６ａとステム４の先端部との距離Ｌ３は、ステム支持長さＬ１の２倍以下である。
【0069】
距離Ｌ３は、ステム４がいわゆる片持ちの構造となる部材の長さを示す。距離Ｌ３は、ステム支持長さＬ１に対して短いほど安定した状態となる。従来は、距離Ｌ３はＬ１の長さの２倍を超えるのが一般的であった。距離Ｌ３の長さは、Ｌ１に比べて小さいほどステム４がいわゆる片持ち構造となる長さが短くなる。
【0070】
以上説明したステム支持長さＬ１と距離Ｌ３との関係により、以下の効果を奏する。ステム４は、片持ち構造となる長さが長いほど、先端部（ステムチップ５）がブレやすくなる。すると、先端部が押下する位置と内部流路２３との位置がずれることにより、流体２０が漏れることになる。ステム４は、片持ち構造となる長さＬ３が短いほど好ましい。バルブ装置１の構成によれば、ステム４が片持ち構造となる長さＬ３はステム支持長さＬ１に対して短く形成されるので、先端部（ステムチップ５）のブレが低減され、内部流路２３をより確実に開閉することができる。
【0071】
＜第二ステムユニット３ｂの構成＞
次に、ステムユニット３の他の例を説明する。ステムユニット３は以下の構成でもよい。なお、第一ステムユニット３ａと同様の機能の要素は同様の符号を付し、説明を省略する場合がある。図９にステムユニット３の第二の例である第二ステムユニット３ｂを示す。第二ステムユニット３ｂは、以下の構成を除いて第一ステムユニット３ａと同様である。第一ステムユニット３ａは、図４に示すように、ステムホルダー６においてパッキン装着部１２の上側に連続して形成され、上側に向かうに従いステム４から離れる傾斜案内面１３が形成される。これに対して、第二ステムユニット３ｂは、図９に示すように、ステムホルダー２６において傾斜案内面１３が形成されず、パッキン棚部１２ａからステムホルダー棚部１８までは連続する円筒形状である。
次に、ステムユニット３の他の例を説明する。ステムユニット３は以下の構成でもよい。なお、第一ステムユニット３ａと同様の機能の要素は同様の符号を付し、説明を省略する場合がある。図９にステムユニット３の第二の例である第二ステムユニット３ｂを示す。第二ステムユニット３ｂは、以下の構成を除いて第一ステムユニット３ａと同様である。第一ステムユニット３ａは、図４に示すように、ステムホルダー６においてパッキン装着部１２の上側に連続して形成され、上側に向かうに従いステム４から離れる傾斜案内面１３が形成される。これに対して、第二ステムユニット３ｂは、図９に示すように、ステムホルダー２６において傾斜案内面１３が形成されず、パッキン棚部１２ａからステムホルダー棚部１８までは連続する円筒形状である。
【0072】
また、図４に示すように、第一ステムユニット３ａはステム４の先端部にステムチップ５を備える。これに対して、第二ステムユニット３ｂは、図９に示すように、ステム２４の先端部２４ｂが直接内部流路２３に接離する構成である。段部２４ａの上側端部は、第一ステムユニット３ａの段部４ａの上側端部と同様に、ステム４の上側への移動を制限する。つまり、ステム４が上側へ移動すると、段部２４ａの上端部がステムホルダー６の下側端部と接触することで、移動が制限される。さらに、第一ステムユニット３ａは固定手段９を備えるが、第二ステムユニット３ｂは第一ステムガイド８が固定手段を兼ねるので、第一ステムガイド８とは別構成による固定手段を備えない。図９に示すように、第一ステムガイド８は、第一ステムガイド凸部８ｃとステムホルダー２６の凸部１９とが圧入関係となって固定される。なお、第一ステムガイド８が必ずしも固定手段を兼ねなくてもよい。例えば、図示しないが、バルブホルダー３２が第一ステムガイド８を押さえる部材を備え、第一ステムガイド８が上側への移動することを停止してもよい。
【0073】
図９に示すように、第二ステムユニット３ｂの構成は、第一ステムユニット３ａとの共通の構成を含めて以下の構成である。第二ステムユニット３ｂは、流体２０の流入路２１と流出路２２との間の内部流路２３を開閉して、流体２０の流れを制御するバルブ装置１に組み込まれる。先端部が内部流路２３を開閉するためステム２４と、バルブボディー２に設置され、ステム２４が挿入されるステムホルダー２６を備える。第二ステムユニット３ｂは、ステム２４に挿入され、ステム２４が延びる方向に所定のパッキン幅Ｗ１を有し、ステムホルダー２６に装着されるパッキン７を備える。さらに、ステム２４に挿入され、パッキン７を挟んでステムホルダー２６に装着される第一ステムガイド８を備える。
【0074】
先端部２４ｂを下側とし、ステム２４を鉛直方向に沿う方向にするとき、ステムホルダー２６は、下端部にステム２４を案内する開口孔である第二ステムガイド１１と、第二ステムガイド１１の上側に形成されるパッキン装着部１２を備える。パッキン７は、第二ステムガイド１１と第一ステムガイド８との間に挟まれて装着され、パッキン装着部１２の上下方向は、一定の上下間隔Ｗ２である。パッキン７は、第一ステムガイド８がステムホルダー２６に装着された状態で、パッキン幅Ｗ１がパッキン装着部１２の上下間隔Ｗ２よりも小さく形成される。
【0075】
以上説明した第二ステムユニット３ｂの構成は以下の効果を奏する。図９に示すように、第二ステムユニット３ｂは、パッキン装着部１２の上下間隔Ｗ２が一定となり、パッキン幅Ｗ１は上下間隔Ｗ２よりも小さい。よって、パッキン７はステム４及びステムホルダー２６に装着するときに位置調整することなく容易に組立ができる。パッキン７は上下方向からの圧力を受けないので、上下方向からの圧力による変形によってパッキン７とステム４との間に局部的な応力の発生を防止できる。よって、パッキン７とステム４との間に局部的な摺動抵抗が発生することが防止されるので、パッキン７の耐久性を高めることができる。さらに、第一ステムユニット３ａと同様に、バルブボディー２に対してユニットとして着脱可能である。よって、第二ステムユニット３ｂはバルブ装置１に対して組立性及び交換性に優れた効果を奏する。
【0076】
＜第三ステムユニット３ｃの構成＞
また、ステムユニット３は以下の構成でもよい。図１０にステムユニット３の第三の例である第三ステムユニット３ｃを示す。第三ステムユニット３ｃは、以下の構成を除いて第一ステムユニット３ａと同様である。第一ステムユニット３ａは、図４に示すように、第一ステムガイド凸部８ｃの下側面８ｂがステムホルダー棚部１８に載置される。パッキン装着部１２は、第一ステムガイド８の下端部８ａによってパッキン装着部１２の天面部が形成されることにより、パッキン装着部１２の上下方向は一定の上下間隔Ｗ２となる。パッキン幅Ｗ１は、パッキン装着部１２の上下間隔Ｗ２よりも小さく形成される。
また、ステムユニット３は以下の構成でもよい。図１０にステムユニット３の第三の例である第三ステムユニット３ｃを示す。第三ステムユニット３ｃは、以下の構成を除いて第一ステムユニット３ａと同様である。第一ステムユニット３ａは、図４に示すように、第一ステムガイド凸部８ｃの下側面８ｂがステムホルダー棚部１８に載置される。パッキン装着部１２は、第一ステムガイド８の下端部８ａによってパッキン装着部１２の天面部が形成されることにより、パッキン装着部１２の上下方向は一定の上下間隔Ｗ２となる。パッキン幅Ｗ１は、パッキン装着部１２の上下間隔Ｗ２よりも小さく形成される。
【0077】
これに対し、第三ステムユニット３ｃは、図１０に示すように、ステムホルダー３６にはステムホルダー棚部１８が形成されない。図１０（ａ）に示すように、パッキン７は、第一ステムガイド８に押下されてステム４に装着されるが、パッキン装着部１２の上下間隔Ｗ２は第一ステムガイド８が押下したときの下端部８ａの位置によって決められる。第一ステムガイド８が、下端部８ａとパッキン７との隙間無く押下され、パッキン７の下端部とパッキン棚部１２ａとが接触する状態にあるとき、上下間隔Ｗ２はパッキン幅Ｗ１と同じ間隔となる。すなわち、上下間隔Ｗ２は、パッキン幅Ｗ１に応じて第一ステムガイド８をパッキン棚部１２ａに向かって押下することによって形成される。
【0078】
図１０に示すように、第三ステムユニット３ｃの構成は、第一ステムユニット３ａとの共通の構成を含めて以下の構成である。第三ステムユニット３ｃは、流体２０の流入路２１と流出路２２との間の内部流路２３を開閉して、流体２０の流れを制御するバルブ装置１に組み込まれる。先端部が内部流路２３を開閉するためステム４と、バルブボディー２に設置され、ステム４が挿入されるステムホルダー３６を備える。ステム４に挿入され、ステム４が延びる方向に所定のパッキン幅Ｗ１を有し、ステムホルダー３６に装着されるパッキン７と、ステム４に挿入され、パッキン７を挟んでステムホルダー３６に装着される第一ステムガイド８を備える。
【0079】
先端部を下側とし、ステム４を鉛直方向に沿う方向にするとき、ステムホルダー３６は、下端部にステム４を案内する開口孔である第二ステムガイド１１と、第二ステムガイド１１の上側に形成されるパッキン装着部１２を備える。ステムホルダー３６は、パッキン装着部１２の上側に連続して形成され、上側に向かうに従いステム４から離れる傾斜案内面１３が形成される。パッキン７は、第二ステムガイド１１と第一ステムガイド８との間に挟まれて装着される。
【0080】
以上説明した第三ステムユニット３ｃの構成は以下の効果を奏する。図１０に示すように、第三ステムユニット３ｃは、パッキン７がステムホルダー３６に装着するときに傾斜案内面１３に案内されるので、容易に装着することができる。さらに、第一ステムユニット３ａと同様に、バルブボディー２に対してユニットとして着脱可能である。よって、第三ステムユニット３ｃはバルブ装置１に対して組立性及び交換性に優れた効果を奏する。
【0081】
＜バルブ装置１の組立手順＞
次に、図４から図６までを参照して、バルブ装置１における要部の組立手順と、分解手順を説明する。図４（ａ）に示すように、ステムユニット３を鉛直方向に組み立てる場合について説明する。なお、ステムユニット３は第一ステムユニット３ａを例に説明する。ステムチップ５は、ステム４の下側から挿入して圧入される。ステムチップ５は、使用状況によって交換が必要なときに交換可能である。
次に、図４から図６までを参照して、バルブ装置１における要部の組立手順と、分解手順を説明する。図４（ａ）に示すように、ステムユニット３を鉛直方向に組み立てる場合について説明する。なお、ステムユニット３は第一ステムユニット３ａを例に説明する。ステムチップ５は、ステム４の下側から挿入して圧入される。ステムチップ５は、使用状況によって交換が必要なときに交換可能である。
【0082】
次に、ステム４をステムホルダー６の下側から挿入する。パッキン７は、ステム４をステムホルダー６に挿入した状態で、上側から挿入する。図８に示すように、パッキン７は、この時点で必ずしもステムホルダー６のパッキン装着部１２まで挿入する必要は無い。第一ステムガイド８は、パッキン７の上側からステム４に挿入する。このとき、第一ステムガイド８は、パッキン７がパッキン装着部１２に達するまで下側へ押し込む。
【0083】
固定手段９としての固定部材９ａは、第一ステムガイド８の上側からステム４に挿入し、雄ネジ部をステムホルダー６の雌ネジ部に螺合させる。固定部材９ａの内径部は、上下方向に六角形状の穴が貫通し、六角レンチを用いてステムホルダー６に締め付けることができる。ステムホルダー６の下側の外径には、スパナ掛けが設けられている。このとき、固定部材９ａは、第一ステムガイド凸部８ｃの下側面８ｂが、ステムホルダー棚部１８に接するまで下側へ移動させ、図４（ｂ）に示す第一ステムユニット３ａの状態となる。なお、第一ステムガイド８が固定手段９と一体（図４（ｃ）参照）の場合は、第一ステムガイド８の取付けと、ステムホルダー６への固定が同時に行われる。
【0084】
次に、図５に示すように、第一ステムユニット３ａをバルブボディー２に装着する。ステム４は、上側端部の雄ネジ部をエアシリンダー３１のロッド（雌ネジ部）に螺合し、第一ステムユニット３ａをエアシリンダー３１に装着する。第一ステムユニット３ａにおけるステムホルダー６の鍔部１６の下側面１６ａが、ガスケット１７を介してバルブボディー２の上端面に載置するように装着する。ステムユニット３は、ステムホルダー６の段部６ｂの外周部とバルブボディー２における内周部２ｂとによって、水平方向の位置が決められる。さらに、図３に示すように、バルブボディー２にバルブホルダー３２を螺合して装着する。
【0085】
図４に示すように、ステム４において段部４ａの下側には平面視で外形が六角形状のスパナ掛け１５が形成される。スパナ掛け１５は、図３に示すように、ステム４の上端部に形成される雄ネジ部をエアシリンダー３１へ螺合するときに使用される。後述する第二ステムユニット３ｂにおいても、図９に示すようにステム２４にスパナ掛け１５が形成される。
【0086】
次に、パッキン７を交換する手順を説明する。図６（ａ）に示すように、ステムホルダー６からステム４を下側へ抜き取る。このとき、パッキン７はパッキン棚部１２ａによってステムホルダー６の内部に保持される。また、第一ステムガイド８は、ステムホルダー棚部１８によってステムホルダー６の内部に保持される。固定部材９ａは、組立時とは逆方向に回転させながら、ステムホルダー６から上側へ抜き取る。
【0087】
次に、第一ステムガイド８及びパッキン７を順にステムホルダー６から取り出す。図６（ｂ）に示すように、パッキン７は、パッキン装着部１２に対して外周側部材７ｂが弾性変形している場合があるが、ステム４から外れた状態では、内周側部材７ａの内径が小さくなっている。パッキン７は、ステムホルダー６の下側からステム４の軸径に相当する治具Ｊを挿入することで、容易に取り外しができる。なお、パッキン７を取り出す際は、必ずしも治具Ｊを使用しなくてもよい。パッキン７は外周側部材７ｂが弾性変形してない場合は、治具Ｊを使用しなくても容易に取り出すことができる。或いは、治具Ｊを使用しなくても、マイナスドライバー等で押し出すことができる。
【0088】
次に、ステムユニット３が第二ステムユニット３ｂを例とする場合について説明する。第一ステムユニット３ａと異なるのは以下である。第二ステムユニット３ｂは、先端部２４ｂが直接内部流路２３に挿入されるので、ステム２４にステムチップ５を挿入する必要は無い。また、第二ステムユニット３ｂは、固定部材９ａを備える代わりに、第一ステムガイド８をステムホルダー２６に挿入すると圧入状態となって固定される。
【0089】
次に、ステムユニット３が第三ステムユニット３ｃを例とする場合について説明する。第一ステムユニット３ａと異なるのは以下である。第三ステムユニット３ｃは、図１０に示すように、ステムホルダー３６にはステムホルダー棚部１８が形成されない。図１０（ａ）に示すように、パッキン７は、第一ステムガイド８に押下されてステム４に装着されるが、パッキン装着部１２の上下間隔Ｗ２は第一ステムガイド８が押下したときの下端部８ａの位置によって決められる。第一ステムガイド８が、下端部８ａとパッキン７との隙間無く押下され、パッキン７の下端部とパッキン棚部１２ａとが接触する状態にあるとき、上下間隔Ｗ２はパッキン幅Ｗ１と同じ間隔となる。すなわち、上下間隔Ｗ２は、パッキン幅Ｗ１に応じて第一ステムガイド８をパッキン棚部１２ａに向かって押下することによって形成される。
【0090】
以上説明したように、パッキン７はステムユニット３において容易に組立と交換が可能である。パッキン７は、バルブ装置１を長く使用するために、消耗部品として交換する機会が多い。バルブ装置１の構成であれば、パッキン７の組立及び交換は調整が不要であり、従来に比べて要する工数を少なくすることができる。
【0091】
＜バルブ装置１の耐久性に関する説明＞
次に、従来技術の方式と比較して、バルブ装置１の耐久性について説明する。図１１に示すように、従来、第一の装置としてダイヤフラム式バルブ装置４０があった。ダイヤフラム式バルブ装置４０は、流入路２１と流出路２２を有するバルブボディー４２と、バルブボディー４２の流入路２１から流出路２２への内部流路２３において、流体２０の流通を許容又は遮断するダイヤフラム４３と、ダイヤフラム４３に直結するプランジャー４４を作動させるアクチュエータ（図示せず）とを備えている。
次に、従来技術の方式と比較して、バルブ装置１の耐久性について説明する。図１１に示すように、従来、第一の装置としてダイヤフラム式バルブ装置４０があった。ダイヤフラム式バルブ装置４０は、流入路２１と流出路２２を有するバルブボディー４２と、バルブボディー４２の流入路２１から流出路２２への内部流路２３において、流体２０の流通を許容又は遮断するダイヤフラム４３と、ダイヤフラム４３に直結するプランジャー４４を作動させるアクチュエータ（図示せず）とを備えている。
【0092】
また、図１２に示すように、従来、第二の装置としてベローズシールバルブ装置５０があった。ベローズシールバルブ装置５０のステム５４は、ベローズ５３よってシールされている。ステム５４は、アクチュエーター（図示せず）によって作動することにより、ステム５４先端のステムチップ５５がバルブボディー５２の流入路２１から流出路２２への内部流路２３において、流体２０の流通を許容又は遮断する。ステム５４とステムチップ５５との関係は、本発明のバルブ装置１と同様である。
【0093】
本発明のバルブ装置１と従来の装置との比較をするため、図３及び図４に示すバルブボディー２を流用し、それぞれバルブボディー４２，バルブボディー５２とした。図１１及び図１２に示すように、従来の第一の装置であるダイヤフラム式バルブ装置４０と第二の装置であるベローズシールバルブ装置５０は、ステムユニット３に相当する部分をそれぞれに置き換えて評価機を作成して評価した。流入路２１と流出路２２には、それぞれ閉止用バルブ（図示せず）を取付けた。
【0094】
評価は以下の手順で行った。まず、内部流路２３を開いた状態でバルブ装置内へウレタンフォームの原料であるポリオールを充填する。バルブ装置内の空気が抜けたところで流出路２２の側の閉止用バルブを閉じ、さらに流入路２１の側の閉止用バルブを閉じる。バルブ装置内の充填圧力は９～１０ＭＰａに調整し、内部流路２３を遮断する状態とする。すなわち、ダイヤフラム式バルブ装置４０の場合は、ダイヤフラム４３を閉じた状態（図１１（ａ）参照）とし、ベローズシールバルブ装置５０、及び本発明のバルブ装置１の場合は、ステムチップ５５（５）が内部流路２３を閉じた状態（図１２（ａ）参照）とする。
【0095】
次に、各バルブ装置において内部流路２３の開閉動作を連続して行う。開閉時間は、開いた状態と閉じた状態とがそれぞれ１秒ずつである。１分間あたり、３０回の開閉を繰り返す。開いた状態は、ダイヤフラム式バルブ装置４０の場合、図１１（ｂ）に示すようにダイヤフラム４３がプランジャー４４からの押圧が解除されて上側に変形し、内部流路２３を開いた状態となる。ベローズシールバルブ装置５０の場合は、図１２（ｂ）に示すように、バルブ装置１と同様にステム５４が上側に移動してステムチップ５５が開いた状態である。
【0096】
バルブ装置内の流体２０の漏れ、及び各ダイヤフラム４３、ベローズ５３、パッキン７の破損を監視するため以下を指標とした。第一の指標は、バルブ装置内の圧力を監視し、９ＭＰａ以下になったときに異常が発生したと判断した。第二の指標は、流入路２１の側の圧力と、流出路２２の側の圧力を測定し、圧力差が１ＭＰａ以下であるか否かによって異常を判断した。第三の指標は、バルブ装置内の流路における液体（ポリオール）の温度を監視した。
【0097】
テスト結果は以下であった。第一の装置であるダイヤフラム式バルブ装置４０は、内部流路２３への開閉動作を６５０，０００サイクル行った時点でダイヤフラム４３が破損し、液体漏れが発生した。第二の装置であるベローズシールバルブ装置５０では、内部流路２３への開閉動作を３９，０００～８４，０００サイクル行った時点でベローズ５３が破損し、液体漏れが発生した。これに対して、本発明のバルブ装置１は、内部流路２３への開閉動作を１，３００，０００サイクル行った時点でも異常は検出されなかった。
【0098】
以上より、本発明のバルブ装置１は、従来のダイヤフラム式バルブ装置４０、及びベローズシールバルブ装置５０と比較したときに耐久性能が高い結果となった。従って、本発明のバルブ装置１は、従来の装置と比較して、信頼性が高い装置であるといえる。
【0099】
なお、ダイヤフラム式バルブ装置４０は、ダイヤフラム４３が破損することによって以下の問題が生じた。ダイヤフラム４３が破損した状態で継続して使用したため、ダイヤフラム４３の破片がバルブ装置の内部に当たって欠損が生じ、表面が荒れるという問題が生じた。この場合、従来のダイヤフラム式バルブ装置４０は、ダイヤフラム４３を交換するのみではなく、バルブ装置の内部部品を修理するか或いは交換する必要が生じる。
【0100】
これに対して、本発明のバルブ装置１は、この問題をも解決するものである。パッキン７は、第一ステムガイド８と第二ステムガイド１１との間に挟まれて装着されるので、仮にパッキン７が破損したとしても、バルブ装置１の内部に破片が散らばることが防止され、内部に当たって欠損が生じたり、或いは表面が荒れることを防止できる。
【符号の説明】
【0101】
１ バルブ装置
２ バルブボディー
２ａ 底面
２ｂ 内周部
３ ステムユニット
４ ステム
５ ステムチップ
６ ステムホルダー
６ａ 端部
７ パッキン
７ａ 内周側部材
７ｂ 外周側部材
７ｄ 先端部
８ 第一ステムガイド
８ａ 下端部
８ｂ 下側面
８ｃ 第一ステムガイド凸部
９ 固定手段
１１ 第二ステムガイド
１２ パッキン装着部
１２ａ パッキン棚部
１２ｂ パッキン装着部内周部
１３ 傾斜案内面
１６ 鍔部
１６ａ 下側面
１６ｂ 上側面
１７ ガスケット
１８ ステムホルダー棚部
２０ 流体
２１ 流入路
２２ 流出路
２３ 内部流路
２４ ステム
２４ｂ 先端部
２６ ステムホルダー
３１ エアシリンダー
３２ バルブホルダー
３６ ステムホルダー
４２ バルブボディー
Ｄ１ ステム外径
Ｄ２ パッキン装着部内径
Ｄ３ パッキン内径
Ｄ４ パッキン外径
Ｌ２ 最大可動量
Ｌ３ 距離
Ｗ１ パッキン幅
Ｗ２ 上下間隔
２ バルブボディー
２ａ 底面
２ｂ 内周部
３ ステムユニット
４ ステム
５ ステムチップ
６ ステムホルダー
６ａ 端部
７ パッキン
７ａ 内周側部材
７ｂ 外周側部材
７ｄ 先端部
８ 第一ステムガイド
８ａ 下端部
８ｂ 下側面
８ｃ 第一ステムガイド凸部
９ 固定手段
１１ 第二ステムガイド
１２ パッキン装着部
１２ａ パッキン棚部
１２ｂ パッキン装着部内周部
１３ 傾斜案内面
１６ 鍔部
１６ａ 下側面
１６ｂ 上側面
１７ ガスケット
１８ ステムホルダー棚部
２０ 流体
２１ 流入路
２２ 流出路
２３ 内部流路
２４ ステム
２４ｂ 先端部
２６ ステムホルダー
３１ エアシリンダー
３２ バルブホルダー
３６ ステムホルダー
４２ バルブボディー
Ｄ１ ステム外径
Ｄ２ パッキン装着部内径
Ｄ３ パッキン内径
Ｄ４ パッキン外径
Ｌ２ 最大可動量
Ｌ３ 距離
Ｗ１ パッキン幅
Ｗ２ 上下間隔
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】