(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-11-14
(45)【発行日】2024-11-22
(54)【発明の名称】Ｙ型弁
(51)【国際特許分類】
F16K 1/32 20060101AFI20241115BHJP
F16K 31/44 20060101ALI20241115BHJP
F16K 31/04 20060101ALI20241115BHJP
【ＦＩ】
F16K1/32 C
F16K31/44 F
F16K31/04 A
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2020196962
(22)【出願日】2020-11-27
(65)【公開番号】P2022085337
(43)【公開日】2022-06-08
【審査請求日】2023-08-28
(73)【特許権者】
【識別番号】390033857
【氏名又は名称】株式会社フジキン
(74)【代理人】
【識別番号】100106091
【弁理士】
【氏名又は名称】松村 直都
(74)【代理人】
【氏名又は名称】渡邉 彰
(74)【代理人】
【識別番号】100199369
【弁理士】
【氏名又は名称】玉井 尚之
(72)【発明者】
【氏名】小林 圭吾
(72)【発明者】
【氏名】薬師神 忠幸
(72)【発明者】
【氏名】八幡 聡太
(72)【発明者】
【氏名】堀河 裕生
【審査官】所村 陽一
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１７－１２９２５６（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第０４４２１２９８（ＵＳ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ１６Ｋ １／３２
Ｆ１６Ｋ ３１／４４
Ｆ１６Ｋ ３１／０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
配管に接続される管状部と、当該管状部に対して斜め方向に延設された枝管部を備え略Ｙ状を呈したボディと、当該ボディの内部に形成された弁座と当接離間して開閉を行う弁体を先端に備えるステムを駆動させるアクチュエータを有するＹ型弁であって、前記弁体には前記ステムの先端部が挿入される凹所が形成され、前記ステムの先端部には環状溝が形成され、前記弁体には前記ステムと弁体を連結するためのピンが挿入される孔が形成され、当該ピンは前記環状溝に係合されており、
前記ステム先端の端面と前記凹所の底面との間には、前記ステムと前記弁体とを常に離間させる方向に付勢する付勢部材が介在していることを特徴とするＹ型弁。
【請求項2】
前記付勢部材が皿ばねであることを特徴とする請求項１に記載のＹ型弁。
【請求項3】
前記ピンがスプリングピンであることを特徴とする請求項１または２に記載のＹ型弁。
【請求項4】
前記アクチュエータが手動回転ハンドルまたは電動モータであり、弁を閉状態にする際に、前記弁体が前記弁座に回転しながら着座することを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のＹ型弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、開閉弁に関し、特に流路に形成した弁座に対し、弁体が斜め方向から当接する所謂、Ｙ型弁に関する。
【背景技術】
【0002】
配管内の液体や蒸気といった流体の配管中の流れを開閉するため、或いは当該配管中の流体の流れの量（流量）を調整するためにＹ型弁が一般に用いられている。
【0003】
図５に示す特許文献１に記載のＹ型弁のバルブ本体１０８は、突設部１１１ａを有し、流路口１１２が形成された弁本体１１１と、エア供給口１１７を備えるシリンダ１１５内のピストン１１６でステム１２２を駆動させるアクチュエータ１１５と、を有している。ステム１２２の先端には、弁本体１１１に形成された弁座１１９と当接離間して弁の開閉等を行う弁体１２３が取り付けられている。ステム１２２と弁体１２３とは、ステム１２２の先端に形成されたステム先端雄ねじ１４０と弁体１２３の凹所１１３に形成された弁体雌ねじ１４１との螺合により連結されている。図５は、全開状態を示しており、ステム１２２が左下方向に移動して弁体１２３が弁座弁座１１９に着座すると流体の流れは遮断される。
【0004】
図６に示す特許文献２に記載のＹ型弁２０１は、管状部２０１Ｐに対して斜め方向に延設された枝管部２０１ｂを有する弁本体と、エアが供給される入口ＩＮを備えるケーシング内のピストンＰでステムＳＴを駆動させるアクチュエータＡＣと、を有している。ステムＳＴの先端には、弁本体に形成された弁座２０１Ｓと当接離間して弁の開閉等を行うシール２０２Ｓが取り付けられた弁体２０２が取り付けられている。ステムＳＴと弁体２０２とは、打ち込みピン２２０によって連結されている。図６は、全閉状態を示しており、ステムＳＴが右上方向に移動すると開状態となって流体が流れる。
【0005】
図７に示すＹ型弁３００は、管状部３１０に対して斜め方向に延設された枝管部３１１を有する弁本体と、ステム３２１を回転移動させる電動モータを内在するアクチュエータ３２０と、を有している。ステム３２１の先端には、弁本体に形成された弁座３１２と当接離間して弁の開閉等を行うシール３３３が取り付けられた弁体３３０が取り付けられている。ステム３２１と弁体３３０は、中実ピン３５１によって連結している。中実ピン３５１は、弁体３３０にあけられた弁体孔３３２に、弁体３３０の凹所３３１に挿入されたステム３２１の先端部に環状に形成された溝部３２２に沿って打ち込まれている。流体は左方向から流れ込み開口部３１３を通過して右方向に流れていく。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特開２００７－７１２５１号公報
【文献】特開２０１７－１２９２５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
図５～７に示す従来のＹ型弁において、開状態の場合、流体は常に弁体に接して管内を流れていく。流体が弁体に接しながら流れていくので、流体からの力を受けて弁体とステムとの間の連結部は影響を受ける。
【0008】
特許文献１の図５に示す従来のＹ型弁においては、ステム先端雄ねじ１４０と弁体雌ねじ１４１のねじの螺合で弁体１２３とステム１２２とは連結しているので、弁開状態で、弁体１２３は流体から常に力を受けている。この力によって弁体１２３は常に揺動させられて、ねじの螺合が緩む可能性がある。
【0009】
特許文献２の図６に示す従来のＹ型弁においては、打ち込みピン２２０を弁体２０２の挿通口に嵌入し、ステムＳＴの先端周面に形成した溝部に係合させるようしており、弁体２０９は、ステムＳＴに対して回動可能な状態となっている。そのため、弁開状態で、弁体２０２は、流体が表面に接触することで回転が始まり、長時間弁開状態が続くと、打ち込みピン２０１とステムＳＴとは摩擦し、両者の摩耗は進んでいく。打ち込みピン２０１とステムＳＴとは金属で作られているので摩耗が進むと、特に、打ち込みピン２２０は減肉し、打ち込みピン２２０とステムＳＴの溝部との係合が保てなくなり、弁体２０２がステムＳＴから脱落する可能性がある。
【0010】
図７に示す従来のＹ型弁においては、図６の打ち込みピン方式と同じであるので、中実ピン３５１は減肉し、弁体３３０とステム３２１との連結ができなくなり、弁体２０２が脱落する可能性がある。図６の従来のＹ型弁との違いは、図６のＹ型弁では、ステムＳＴは回転しない軸動によって直線的に動くが、図７のＹ型弁３００では、ステム３２１は回転しながら動くので、弁体３３０が弁座３１２に着座する際には、弁座３１３からのステム軸方向の反力以外に回転方向の反力を中実ピン３５１は受けて折損の可能性が上がる。
【0011】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、Ｙ型弁の開状態で弁体が受ける流体からの影響によって弁体が回動すること抑制し、弁体の脱落が生じることのないＹ型弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明（１）は、配管に接続される管状部と、当該管状部に対して斜め方向に延設された枝管部を備え略Ｙ状を呈したボディと、当該ボディの内部に形成された弁座と当接離間して開閉を行う弁体を先端に備えるステムを駆動させるアクチュエータを有するＹ型弁であって、前記弁体には前記ステムの先端部が挿入される凹所が形成され、前記ステムの先端部には環状溝が形成され、前記弁体には前記ステムと弁体を連結するためのピンが挿入される孔が形成され、当該ピンは前記環状溝に係合されており、前記ステム先端の端面と前記凹所の底面との間には、前記ステムと前記弁体とを常に離間させる方向に付勢する付勢部材が介在していることを特徴とするＹ型弁である。
【0013】
本発明のバルブ（１）の弁体にはステムの先端部が挿入される凹所が形成され、ステムの先端部には環状溝が形成され、弁体にはステムと弁体を連結するためのピンが挿入される孔が形成され、このピンは環状溝に嵌められており、ステム先端の端面と凹所の底面との間には、ステムと弁体とを常に離間させる方向に付勢する付勢部材が介在しているので、ステムの溝部をピンに押し当て、流体の流れによる力によって生じる弁体の回転が抑制されて、ピンの摩耗減肉等が抑えられるので、ピンのステム溝部に対する係合が維持され、弁体がステムから脱落することを防止する。
【0014】
本発明（２）は、前記付勢部材が皿ばねであることを特徴とする本発明（１）のＹ型弁である。付勢部材が皿ばねであるので、安価に安定した連結機構を実現することができる。
【0015】
本発明（３）は、前記ピンがスプリングピンであることを特徴とする本発明（１）または（２）Ｙ型弁である。ピンがスプリングピンであるので、弁体が弁座に着座するときに着座からの反力によりピンが受ける力は分散されるのでピンの折損の可能性が下がる。
【0016】
本発明（４）は、前記アクチュエータが手動回転ハンドルまたは電動モータであり、弁を閉状態にする際に、前記弁体が前記弁座に回転しながら着座することを特徴とする本発明（１）～（３）のいずれかのＹ型弁である。
【0017】
本発明（４）のＹ型弁では、弁体が弁座に着座するときに着座からの反力はステム軸方向の反力と回転方向に受ける反力の合力の複雑な力となる。ピンがスプリングピンであることによって、ピンがステムの溝部に対して拡開し、ピンがステム溝部に対し押圧力をもって接し係合するから、流体の流れによる力によって生じる弁体の回転を抑制し、弁体がステムから脱落することを防止する。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、弁体が流体から受ける影響が緩和されて弁体がステムから脱落する可能性の低いＹ型弁を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本発明の実施の形態に係るＹ型弁の開状態を示す一部縦断面図である。
【図2】本発明の実施の形態に係るＹ型弁の閉状態を示す一部縦断面図である。
【図3】ピンが中実ピンである場合に、弁体が弁座に着座時に中実ピンが受ける力を模式的に示す図である。
【図4】ピンがスプリングピンである場合に、弁体が弁座に着座時にスプリングピンが受ける力を模式的に示す図である。
【図5】特許文献１に記載の従来のＹ型弁の開状態を示す一部縦断面図である。
【図6】特許文献２に記載の従来のＹ型弁の閉状態を示す一部縦断面図である。
【図7】電動モータでステムが回転しながら動く従来のＹ型弁の開状態を示す一部縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【0021】
図１に、本発明のＹ型弁の実施形態を示す。
【0022】
図１のＹ型弁１は、配管に接続される管状部１１と、管状部１１に対して斜め方向に延設された枝管部１２を備え略Ｙ状を呈したボディ１０と、ボディ１０の内部に形成された弁座１３と当接離間して開閉を行う弁体３０を先端に備えるステム２１を駆動させるアクチュエータ２０を有している。弁体３０にはステム２１の先端部が挿入される凹所３１が形成され、ステム２１の先端部には溝部（環状溝）２２が形成され、弁体３０にはステム２１と弁体３０を連結するためのピン（スプリングピン）５０が挿入される孔（弁体孔）３２が形成され、スプリングピン５０は環状溝２２に嵌められている。ステム２１の先端の端面と凹所３１の底面との間には、ステム２１と３０弁体とを常に離間させる方向に付勢する付勢部材（皿ばね）４０が介在している。弁体３０には、弁座１３と当接する環状のシール３３が取り付けられている。
【0023】
図１の矢印は流体の流れを示している。流体は、左から配管を通って左側の管状部１１を通過し、開口部１４を通り斜め上方向に流れを変えて、その後右側の管状部１１を通過して右側の配管に流れ出る。開口部１４を通過した流体は、弁体３０に当たって弁体を回転させる力となる。長時間この力を受けると弁体３０の回転によりピン（図１の場合はスプリングピン５０）とステム２１とは摩擦され、何も対策を講じていないとピン５０とステム２１の溝部（環状溝）２２には摩耗が発生するが、付勢部材（皿ばね）４０があることによって、ピン５０と溝部２２とは強固に係合され、弁体３０の回転が止められてピン５０とステム２１の溝部（環状溝）２２の摩耗が抑制されて、ピン５０の減肉を抑制し弁体３０がステム２１から脱落すること有効に防止している。
【0024】
図２は、図１のＹ型弁が全閉になった状態を示している。アクチュエータ２０の電動モータによってステム２１は矢印方向に回転しながら弁座１３に着座して電動モータの回転は停止する。このときには、弁体３０には弁座１３から右上方向のステム２１の軸に沿った反力を受け、さらに着座の際に回転方向と反対方向に摩擦による反力を若干受ける。しかし、ピン５０は、溝部２２に係合しているだけであるから、弁体３０は停止した状態でステム２１のみ若干回転した後、アクチュエータ２０は停止する。
【0025】
図３は、ピンが中実ピン５１の場合に、中実ピン５１に加わる力を示している。皿ばね４０を介してステム２１に矢印Ｆとして加わる。この力Ｆは、中実ピン５１と環状溝２２の接点Ｐの近傍に矢印ｆ１として加わる。環状溝２２から中実ピン５１に伝達される力を受ける面積が小さいために中実ピン５１に加わる力ｆ１は比較的大きく、中実ピン５１と溝部２２とは強固に係合される。
【0026】
図４は、ピンがスプリングピン５０の場合、環状溝２２に向かう拡開力ｆ２を示している。ピンがスプリングピン５０であることによって、スプリングピン５０が拡開し、環状溝２２の表面とは密着するので、スプリングピン５０の外周半径と環状溝２２の曲率半径とは略同一になるように設計されている。スプリングピン５０の拡開力によって、スプリングピン５０と溝部２２とは強固に係合される。
【0027】
皿バネ４０によって生じる力ｆ１とスプリングピン５０の拡開力ｆ２とによって、さらにピンと溝部２２とは強固に係合され全開時における流体の流れによる力による弁体の回転を確実に防止する。また、これらの力は、弁体３０が弁座１３に着座したとき、ステム２１の溝部２２がピンに対してスリップし、ステム２１のみが回転し、シール３３の摩耗を抑えることができる程度に調整されている。
【産業上の利用可能性】
【0028】
以上説明したように、本発明のＹ型弁は、従来のＹ型弁に比べて、弁体の脱落の可能性が下がり、ステムと弁体を連結するピンの破損の可能性も下がる。
【符号の説明】
【0029】
１ ：Ｙ型弁
１０：ボディ
１１：管状部
１２：枝管部
１３：弁座
１４：開口部
２０：アクチュエータ
２１：ステム
２２：溝部（環状溝）
３０：弁体
３１：凹所
３２：弁体孔
３３：シール
４０：付勢部材（皿ばね）
５０：スプリングピン
５１：中実ピン
１０：ボディ
１１：管状部
１２：枝管部
１３：弁座
１４：開口部
２０：アクチュエータ
２１：ステム
２２：溝部（環状溝）
３０：弁体
３１：凹所
３２：弁体孔
３３：シール
４０：付勢部材（皿ばね）
５０：スプリングピン
５１：中実ピン
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】