(57)【要約】【課題】バタフライバルブのリーク量を低減できるとともに、リーク量が少ない状態を長期にわたって維持できるシールリングを提供する。【解決手段】本発明に係るシールリングは、バタフライバルブの弁体の外周部に装着されるものであり、外周面と内周面と一対の側面とを有する環状の本体部と、外周面の周方向に沿って設けられた平坦部と、一対の側面の少なくとも一方と平坦部との間に設けられた面取り部とを備え、本体部の幅Ｗ１に対する平坦部の幅Ｗ２の比率（Ｗ２／Ｗ１）が０．２９〜０．９５である。【選択図】図２
2020085164.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バタフライバルブの弁体の外周部に装着されるシールリングであって、
外周面と内周面と一対の側面とを有する環状の本体部と、
前記外周面の周方向に沿って設けられた平坦部と、
前記一対の側面の少なくとも一方と前記平坦部との間に設けられた面取り部と、
を備え、
前記本体部の幅Ｗ１に対する前記平坦部の幅Ｗ２の比率（Ｗ２／Ｗ１）が０．２９〜０．９５である、シールリング。
【請求項２】
前記本体部の幅Ｗ１に対する前記平坦部の幅Ｗ２の比率（Ｗ２／Ｗ１）が０．２９〜０．７５である、請求項１に記載のシールリング。
【請求項３】
前記本体部の幅Ｗ１に対する前記平坦部の幅Ｗ２の比率（Ｗ２／Ｗ１）が０．４〜０．７５である、請求項１に記載のシールリング。
【請求項４】
張力が４Ｎ以下である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシールリング。
【請求項５】
前記面取り部の曲率半径が０．１〜０．４ｍｍである、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシールリング。
【請求項６】
前記平坦部の表面粗さＲａが０．３μｍ以下である、請求項１〜５のいずれか一項に記載のシールリング。
【請求項７】
前記本体部は、合い口部を有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載のシールリング。
【請求項８】
前記本体部の表面の少なくとも一部に皮膜を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載のシールリング。
【請求項９】
前記皮膜は、ニッケル、窒化クロム又はクロムを含む、請求項８に記載のシールリング。
【請求項１０】
前記面取り部は、一方の前記側面と前記平坦部との間に前記本体部の周方向の全体にわたって設けられており、且つ、他方の前記側面と前記平坦部との間に前記本体部の周方向の全体にわたって設けられている、請求項１〜９のいずれか一項に記載のシールリング。
【請求項１１】
前記面取り部は、一方の前記側面と前記平坦部との間に前記本体部の周方向の一部に設けられており、且つ、他方の前記側面と前記平坦部との間に前記本体部の周方向の一部に設けられている、請求項１〜９のいずれか一項に記載のシールリング。
【請求項１２】
前記面取り部は、一方の前記側面と前記平坦部との間に前記弁体の回転軸の位置を基準とする前記本体部の周方向の第一の領域に設けられており、且つ、他方の前記側面と前記平坦部との間に前記弁体の回転軸の位置を基準とする前記本体部の周方向の第二の領域に設けられている、請求項１１に記載のシールリング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガス再循環装置等に備えられるバタフライバルブの弁体の外周部に装着されるシールリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
排気ガス再循環装置は、エンジンの排気管を流れる排気ガスの一部を吸入空気に混入させるための装置であり、ＥＧＲ（Exhaust  Gas  Recirculation）システムとも称される。排気ガス再循環装置の主な目的の一つは、エンジンにおける最高燃焼温度を低下させ、排気ガス中に含まれる有害物質（例えば、ＮＯｘ）の低減を図ることである。
【０００３】
特許文献１は、排気ガス還流量制御弁（ＥＧＲ制御弁）を備えた排気ガス再循環装置を開示する。特許文献１の図１に示されたＥＧＲ制御弁は、排気ガス還流路（以下、場合により「ノズル」という。）の途中に設けられたバタフライバルブと、バルブの外周に設けられたＣ字状のシールリングとを備える。バタフライバルブとシールリングとによって弁体が構成されている。バルブは外周に沿って設けられた溝を有し、この溝にシールリングが装着される。なお、Ｃ字状のリングの両端間の隙間は合い口部と称される。
【０００４】
バタフライバルブの外周の溝に装着されたシールリングは、当該バルブによる排気ガス還流路の開閉に伴い、その都度、縮径及び拡径を繰り返すという特徴を有する（特許文献１の図４参照）。すなわち、排気ガス還流路が開かれた状態から閉じた状態に移行する際には、シールリングの外周面がノズルの内面に当接することで縮径する。換言すれば、合い口部の間隔が狭くなる。他方、排気ガス還流路が閉じた状態から開いた状態に移行する際には、シールリングの自己の張力によってシールリングは拡径する。換言すれば、合い口部の間隔が広くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１６２４７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のとおり、従来、排気ガス再循環装置等に採用されているバタフライバルブに装着されるシールリングは、弁体による流路の開閉に伴って縮径及び拡径を繰り返すことは知られていたものの、このような単純な弾性変形のみしか認識されていなかった。本発明者は、弁体によって流路を閉じた状態において、排気ガスのリーク量を従来よりも低減する取り組みを行っていたところ、弁体の開閉動作に伴ってノズルの内面にシールリングが接する、または接した状態から離れる際に、シールリングが捻じれるように変形する現象が起きていることを見出した。これは、弁体にシールリングを装着するための溝と、シールリングとの間にクリアランスがあるため、シールリングの先端が流路を構成するノズルの内面に接したときに溝内においてシールリングが傾くことに起因すると推察される（図５（ｂ）及び図７（ａ）参照）。
【０００７】
本発明者は、弁体の溝内においてシールリングが傾いた状態となると、傾いた状態から本来の状態に戻るまでの間に排気ガスのリーク量が増大するとともに、このような作動が繰り返されることによってシールリングの側面が徐々に摩耗し、リーク量が経時的に増大するとの知見を得た。
【０００８】
本発明は、バタフライバルブのリーク量を低減できるとともに、リーク量が少ない状態を長期にわたって維持できるシールリング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】
本発明に係るシールリングは、バタフライバルブの弁体の外周部に装着されるものであり、外周面と内周面と一対の側面とを有する環状の本体部と、外周面の周方向に沿って設けられた平坦部と、一対の側面の少なくとも一方と平坦部との間に設けられた面取り部とを備え、本体部の幅Ｗ１に対する平坦部の幅Ｗ２の比率（Ｗ２／Ｗ１）が０．２９〜０．９５である。なお、上記平坦部は、シールリングの周方向にはカーブをしている（平坦ではない）ものの、シールリングの周方向と直交する断面において平坦であり、シールリングの輪郭形状の一部を構成している。
【００１０】
本発明のシールリングは、外周面に面取り部が設けられている。これにより、シールリングが流路（例えば、排気ガス再循環装置のノズル）の内面に接したときにシールリングが傾いた状態で弁体とシールリングの側面が強く当たることを抑制できる。また、弁体の動きに伴ってシールリングに捻じれの変形が生じたとしても、その後の弁体のわずかな変位（回転）により、捻じれの変形から素早く解放される（図２（ｂ）及び図４（ａ）参照）。このため、弁体の溝内に装着された状態において、シールリングが傾くことに起因するバタフライバルブからのリークを低減できるとともに、シールリングの側面の摩耗に起因するリーク量の経時的な増大を抑制することができる。
【００１１】
本発明のシールリングは、外周面に平坦部が設けられているとともに、平坦部が十分な幅を有している（比率Ｗ２／Ｗ１が０．２９〜０．９５である）。弁体によって流路を閉じた状態において、シールリングの平坦部が流路の内面に面で接触するため、排気ガスのリーク量を低減できる。例えば、排ガス中のパーティクルが多い内燃機関に上記シールリングが採用される場合、平坦部の幅は比較的小さいことが好ましく、具体的には比率Ｗ２／Ｗ１が０．２９〜０．７５であることが好ましい。比率Ｗ２／Ｗ１がこの範囲であることで、排ガス中のパーティクル等に起因するスラッジなどがシールリングに固着することを低減できる。一方、全閉時のシール性の向上の観点から、平坦部の幅は比較的大きいことが好ましく、具体的には比率Ｗ２／Ｗ１が０．４〜０．９５であることが好ましい。全閉時の優れたシール性とスラッジの固着の低減効果とを両立する観点から、比率Ｗ２／Ｗ１は０．４〜０．７５であることが好ましい。
【００１２】
本発明のシールリングは、張力が４Ｎ以下であることが好ましい。シールリングの張力が４Ｎ以下と十分に低いことで、弁体の開閉動作がスムーズとなり、騒音を低減できるとともにシールリングの摩耗をより一層高度に抑制できる。これに加え、シールリングの装着が容易であるという利点もある。なお、シールリングを弁体の溝に装着する際、弁体の外径よりもシールリングの内径が大きくなるように一旦拡径する必要がある。シールリングの張力の下限値は、例えば、０．９Ｎである。シールリングの張力が０．９Ｎ以上であれば、バタフライバルブからのリーク量を少なくできる。
【００１３】
本発明においては、外周面に平坦部を設けたことで、張力を４Ｎ以下に設定することが可能になったということもできる。すなわち、上述のとおり、シールリングの平坦部が流路の内面に面で接触するため、流路の表面粗さが比較的大きい場合であってもシールリングの外周面の平坦部と流路の内面とが実質的に接触する範囲を大きくすることができ、シールリングと流路の間で密閉状態を実現しやすくしている。したがって、シールリングの張力が低くても、排気ガスのリーク量を十分に低減できる。なお、本発明者が本願の出願時点で入手した複数のシールリングの張力を、シールリングの形状及び材質から求めたところ、最も低い値が５．７Ｎであった。
【００１４】
本発明において、外周面の面取り部の曲率半径は０．１〜０．４ｍｍであることが好ましく、０．１〜０．３ｍｍであってもよい。面取り部の曲率半径がこの範囲であることで、外周面が流路の内面に接したときにシールリングに捻じれの変形が生じても、弁体のわずかな変位（回転）により素早く捻じれ変形が解放される状態に移行しやすい。平坦部の表面粗さＲａは０．３μｍ以下であることが好ましい。平坦部の表面粗さＲａが０．３μｍ以下であることで、排気ガスのリーク量をより一層高度に低減できるとともに、弁体の開閉動作がよりスムーズとなる。
【００１５】
上記シールリングの本体部は合い口部を有してもよい。また、本体部は表面の少なくとも一部に皮膜を有してもよい。皮膜は、例えば、ニッケル、窒化クロム又はクロムを含むものであればよい。これらの材質を含む皮膜を表面に形成すると、シールリングの耐腐食性が向上し得る。皮膜は本体部の外周面、両側面及び／又は内周面に設けることが好ましい。
【００１６】
面取り部は、一方の側面と平坦部との間に本体部の周方向の全体にわたって設けられており、且つ、他方の側面と平坦部との間に本体部の周方向の全体にわたって設けられていてもよい。かかる構成のシールリングは、面取り部を形成する工程において、面取り部を設けない部分を保護する作業を行う必要がないため、製造が容易であるという利点がある。
【００１７】
面取り部は、必ずしも本体部の周方向の全体にわたって設けられていなくてもよい。すなわち、面取り部は、一方の側面と平坦部との間に本体部の周方向の一部に設けられており、且つ、他方の側面と平坦部との間に本体部の周方向の一部に設けられていてもよい。例えば、面取り部は、一方の側面と平坦部との間に弁体の回転軸の位置を基準とする本体部の周方向の第一の領域に設けられており、且つ、他方の側面と平坦部との間に弁体の回転軸の位置を基準とする本体部の周方向の第二の領域に設けられていてもよい（図９（ａ）、図９（ｂ）及び図１０参照）。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、バタフライバルブのリーク量を低減できるとともに、リーク量が少ない状態を長期にわたって維持できるシールリングが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１（ａ）は本発明に係るシールリングの一実施形態を模式的に示す斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のｂ−ｂ線における模式断面図である。
【図２】図２（ａ）は図１に示すシールリングが装着されたバタフライバルブの弁体によって流路が閉じられている状態を示す模式断面図であり、図２（ｂ）は流路が閉じられた状態から開いた状態に移行する途中を示す模式断面図である。
【図３】図３は図２（ｂ）の状態からバタフライバルブの弁体が時計回りに更に回転して流路が開かれた状態を示す模式断面図である。
【図４】図４（ａ）は図３の状態からバタフライバルブの弁体が反時計回りに回転してシールリングの先端が流路の内面に接した状態を示す模式断面図であり、図４（ｂ）は弁体と流路が直交した状態になった瞬間を示す模式断面図である。
【図５】図５（ａ）は外周面に面取り部を有しないシールリングが装着されたバタフライバルブの弁体によって流路が閉じられている状態を示す模式断面図であり、図５（ｂ）は流路が閉じられた状態から開いた状態に移行する途中を示す模式断面図である。
【図６】図６は図５（ｂ）の状態から弁体が時計回りに更に回転して流路が開かれた状態を示す模式断面図である。
【図７】図７（ａ）は図６の状態から弁体が反時計回りに回転してシールリングの先端が流路の内面に接した状態を示す模式断面図であり、図７（ｂ）は弁体と流路が直交した状態になった瞬間を示す模式断面図である。
【図８】図８は弁体の開閉動作の他の態様を模式的に示す断面図である。
【図９】図９（ａ）は本発明に係るシールリングの他の実施形態を示す模式上面図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）に示すシールリングの模式下面図である。
【図１０】図１０は図９（ａ）のｘ−ｘ線における模式断面図である。
【図１１】図１１（ａ）は図９に示すシールリングを適用したバタフライバルブによって流路が閉じられている状態を示す模式断面図であり、図１１（ｂ）はこのバタフライバルブが開いた状態を示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照して、本開示の実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００２１】
図１（ａ）は本実施形態に係るシールリングを模式的に示す平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のｂ−ｂ線における模式断面図である。これらの図に示されたシールリング５は、排気ガス再循環装置１０におけるバタフライバルブの弁体３の外周部に設けられた溝３ａに装着されるものである（図２（ａ）参照）。弁体３は排気ガス再循環装置１０の流路を形成するノズル１の途中に設けられている。ノズル１は排気ガスの一部を吸気菅に還流させるためのものである。なお、バタフライバルブは、弁体３の径方向に略平行に回転軸となる軸Ａが設けられ、ノズル１は弁体３の外周部の形状と略同一の断面形状でその内径が弁体３の外周部に比べわずかに大きくなっている。したがって、バタフライバルブによる開閉動作は軸Ａを中心に弁体３を回転させることでノズル１の内側に形成される流路を開閉することができる。なお、軸Ａは図２（ａ）の紙面に対して垂直な方向に延在している。
【００２２】
シールリング５は、ステンレス鋼等の金属材料からなる。シールリング５の外径（呼称径）は、例えば、２８〜４０ｍｍである。シールリング５の厚さ（図１（ｂ）における厚さａ１）は、例えば、１．４〜２．０ｍｍである。シールリング５の自由合い口隙間は、例えば、０．５〜１．５ｍｍである。シールリング５の幅（図１（ｂ）における幅Ｗ１）は、例えば、０．９〜１．１ｍｍである。シールリング５の表面硬さ（ビッカース強度：ＨＶ．）は、例えば、１５０〜６６０である。
【００２３】
シールリング５は、外周面Ｆ１と内周面Ｆ２と一対の側面Ｆ３，Ｆ４とを有し且つ合い口部５ａを有する環状の本体部５ｂと、外周面Ｆ１の周方向に沿って設けられた平坦部Ｆ１ａと、外周面Ｆ１において平坦部Ｆ１ａから側面Ｆ３，Ｆ４にそれぞれ至る二つの面取り部Ｆ１ｂ，Ｆ１ｃとを備える。第一の面取り部Ｆ１ｂは、シールリング５の側面Ｆ３側のエッジを構成している。第二の面取り部Ｆ１ｃは、シールリング５の側面Ｆ４側のエッジを構成している。本実施形態の面取り部Ｆ１ｂ，Ｆ１ｃは丸みを帯びたエッジである。平坦部Ｆ１ａと側面Ｆ３は面取り部Ｆ１ｂを介してつながっており、他方、平坦部Ｆ１ａと側面Ｆ４は面取り部Ｆ１ｃを介してつながっている。
【００２４】
シールリング５（本体部５ｂ）の幅Ｗ１に対する平坦部の幅Ｗ２の比率（Ｗ２／Ｗ１）は０．２９〜０．９５である。なお、本明細書において「周方向」とは図１（ａ）の矢印Ｃで示した方向であって、シールリング５の本体部５ｂに形成された外周面が連なる方向を示す。
【００２５】
比率Ｗ２／Ｗ１が０．２９以上であることで、弁体３によってノズル１を閉じた状態において、シールリング５の平坦部Ｆ１ａがノズル１の内面に接触する面積を十分に確保できるため、排気ガスのリーク量を低減できる。また、弁体３の位置決め精度が低下し、全閉状態となるように弁体３を回転動作しても、ノズル１が形成する流路に対して弁体が垂直の姿勢で位置決めができなくなりわずかながら傾いた状態で停止しても、シールリング５の平坦部Ｆ１ａがノズルの内周面に面接触する状態を保持しやすい。
【００２６】
排気ガス再循環装置１０のノズル１には、排ガスに含まれるスラッジなどが堆積するため、シールリングが装着された弁体を全閉状態からわずかに回転移動させて、堆積したスラッジをシールリングが接触する領域からそぎ落とす動作を行うことがある。その際、外周面に平坦部を有することで、外周面がバレル形状（外周面の全体が円弧状）のものよりもそぎ落とす効果を維持しやすくなる。一方で、平坦部の幅を比較的小さくすることで、ノズルが僅かに開いた状態において、ノズルと平坦部から作られる隙間が短くできるため、スラッジの堆積を抑制し易いと考えられる。このような観点から、比率Ｗ２／Ｗ１は０．２９〜０．７５であることが好ましく、０．２９〜０．６であってもよい。他方、全閉時のシール性の向上の観点から、平坦部Ｆ１ａの幅は比較的大きいことが好ましく、具体的には、比率Ｗ２／Ｗ１が０．４〜０．９５であることが好ましい。比率Ｗ２／Ｗ１を０．４以上にすることで、シールリング５の平坦部Ｆ１ａがノズル１の内面に接触する面積が大きくなるので、排ガスのリーク量をより十分に低減でき、且つ全閉時に弁体３がノズル１に対して僅かながら傾いていたとしても、ノズル１の内面とシールリング５の平坦部Ｆ１ａとがより安定して接触状態を維持できる。比率（Ｗ２／Ｗ１）の下限値は０．５であってもよいし、０．５５又０．６であってもよい。
【００２７】
他方、比率Ｗ２／Ｗ１が０．９５以下であることで、外周面Ｆ１がノズル１の内面に接したときに、シールリング５が弁体３の溝３ａの側面に対して傾いた状態でシールリング５の側面が強く弁体の外周部と強く当たることを抑制できる。このため、シールリング５が溝３ａの側面に対して傾くことに起因する排気ガスのリークを低減できるとともに、シールリング５の側面Ｆ３，Ｆ４の摩耗に起因するリーク量の経時的な増大を抑制することができる。比率（Ｗ２／Ｗ１）の上限値は０．９であってもよいし、０．８５、０．８又は０．７５であってもよい。特に、比率Ｗ２／Ｗ１の上限値が０．７５であることで、全閉時におけるノズル１とシールリング５との固着の発生を低減することができる。例えば、パーティクルの発生が多い内燃機関に適用する際、燃焼時に発生するパーティクルによりノズル１の内周面とシールリング５とがパーティクルの堆積により固着しやすくなる。そのような環境下に用いられる際には、比率（Ｗ２／Ｗ１）が０．７５以下であることで、シールリング５とノズル１との固着の低減を可能にする。全閉時の優れたシール性と固着の低減効果とを両立する観点から、比率Ｗ２／Ｗ１は０．４〜０．７５であることが好ましい。
【００２８】
図２（ａ）はシールリング５が装着された弁体３によってノズル１が全閉した状態を示す模式断面図である。この図は回転軸Ａに対して垂直な断面で切断したものである。この図において、弁体３の左側が高圧であり右側が低圧であり、弁体３が開かれた状態となると（図３参照）、排気ガスは左から右の方向に流れるとする。他の図についても同様である。図２（ａ）に示す状態においては、シールリング５は排気ガスの圧力によって溝３ａの右側の側面に押し当てられている。この状態から、回転軸Ａを中心にして弁体３が時計回りに回転し始めると、図２（ａ）で図示された回転軸Ａを挟んで両側に位置するシールリング５の外周面において、回転初期はシールリング５の側面と溝３ａの側面が接触しながら弁体の回転に伴い矢印方向にわずかながら移動する。更に弁体３の回転が進み、図２（ｂ）に示すように、溝３ａの端部３ｂとシールリング５の側面が強く当たるような回転角度の時には外周面Ｆ１に面取り部Ｆ１ｂ，Ｆ１ｃが設けられていることで、シールリング５は溝３ａの側面に対して傾くことなく、シールリング５の一部が拡径を開始する。この状態から、弁体３が時計回りに更に回転すると、図３に示すように、シールリング５はノズル１の内面から離間した状態となる。
【００２９】
図３に示す状態となった後、弁体３の回転方向が反時計回りになると、シールリング５の先端がノズル１の内面に接する。その後、図４（ａ）に示すように、面取り部Ｆ１ｂ，Ｆ１ｃを有するシールリング５は溝３ａの側面に対して傾くことなく、縮径を開始する。更に弁体３の回転が進むと、溝３ａの端部３ｂとシールリング５の側面との間で生ずる力が大きくなってゆくがその力が極大になる前に、シールリング５は図４（ｂ）に示すような姿勢となる。図４（ｂ）は弁体３とノズル１が直交した状態になった瞬間を示している。図４（ｂ）に示すように、この図の上側のシールリング５の部分は溝３ａの右側の側面に当接しているのに対し、この図の下側のシールリング５の部分は溝３ａの左側の側面に当接している。これは、弁体３の開閉動作に伴う、シールリング５の外周面Ｆ１とノズル１の内面との摩擦に起因するものである。その後、排気ガスの圧力によって溝３ａの右側の側面にシールリング５の全体が押し当てられた状態（図２（ａ）の状態）に戻り、この一連の開閉動作が繰り返される。
【００３０】
図２（ｂ）及び図４（ａ）に示すように、溝３ａの端部３ｂとシールリング５の側面との間で働く力が大きくなる前に、シールリング５が溝３ａの側面に沿った姿勢に移行しやすくなるため、上述のとおり、全閉移行時にシールリング５が傾くことに起因する排気ガスのリーク及びシールリング５の側面Ｆ３，Ｆ４の経時的な摩耗を抑制することができる。
【００３１】
図５（ａ）は外周面Ｆ１に面取り部を有しないシールリング６が装着された弁体３によってノズル１が閉じられている状態を示す模式断面図である。この状態において、シールリング６は、シールリング５と同様、排気ガスの圧力によって溝３ａの右側の側面に押し当てられている。この状態から、図５（ｂ）に示すように、回転軸Ａを中心にして弁体３が時計回りに回転し始めると、外周面Ｆ１に面取り部がないため、外周面Ｆ１がノズル１の内面に接した状態が維持されやすく、シールリング６は溝３ａの側面に対して傾いた状態となり、捻じれの変形が加わるとともに、弁体３の端部３ｂと側面Ｆ３，Ｆ４が接触した状態で拡径を開始する。また、この時に、弁体３の端部３ｂと側面Ｆ３，Ｆ４の間には大きな接触圧が生じているため、この状態で弁体３の端部３ｂと側面Ｆ３，Ｆ４は摺動しながら拡径をしている。この状態から、弁体３が更に時計回りに回転すると、図６に示すように、シールリング６は、シールリング５と同様、ノズル１の内面から離間した状態となる。
【００３２】
図６に示す状態となった後、弁体３の回転方向が反時計回りになると、シールリング６の先端がノズル１の内面に接した後、図７（ａ）に示すように、シールリング６は溝３ａの側面に対して傾いた状態となりやすく、捻じれの変形が加わるとともに、弁体３の端部３ｂと側面Ｆ３，Ｆ４が接した状態で縮径を開始する。先に説明した拡径の様子と同様に大きな接触圧が掛かった状態で弁体３の端部３ｂと側面Ｆ３，Ｆ４とで摺動している。図７（ｂ）は弁体３の面とノズル１が直交した状態になった瞬間を示す図である。図７（ｂ）に示すように、シールリング６は、図４（ｂ）に示すシールリング５と同様の状態を経た後、排気ガスの圧力によって溝３ａの右側の側面に押し当てられた図５（ａ）の状態に戻り、この一連の開閉動作が繰り返される。
【００３３】
図５（ｂ）及び図７（ａ）に示すように、シールリング６が溝３ａの側面に対して傾いており、弁体３の回転量が小さい場合では、その姿勢が維持されるため、シールリング６の側面Ｆ３，Ｆ４と溝３ａの側面との隙間から排気ガスがリークする。また、弁体３の角と側面Ｆ３，Ｆ４が接触した状態であり且つ捻じれの変形が加わっている状態でシールリング６は拡径及び縮径を繰り返すため、シールリング６の側面Ｆ３，Ｆ４が徐々に摩耗する。更にシールリング６の側面の摩耗が促進すると、弁体３が図５（ａ）のような姿勢になってもリーク量が増加するため、結果的にはバタフライノズルからのリーク量が経時的に増大する。
【００３４】
本実施形態に係るシールリング５の説明に戻る。シールリング５の張力は４Ｎ以下であることが好ましい。シールリング５の張力が４Ｎ以下と十分に低いことで、弁体３の開閉動作がスムーズとなり、騒音を低減できるとともにシールリングの摩耗をより一層高度に抑制できる。なお、シールリング５の張力は３．５Ｎ以下であってもよい。また、下限値としては０．５Ｎあれば、バタフライ弁全閉時におけるシールリング５の外周面の平坦部Ｆ１ａとノズル１との接触状態を良好に維持できる。シールリング５の張力は、比率（Ｗ２／Ｗ１）に応じて設定すればよく、例えば、この比率が大きい場合（平坦部Ｆ１ａの幅が相対的に広い場合）、低い張力でも排気ガスのリークを十分に抑制できる。他方、この比率が小さい場合（平坦部Ｆ１ａの幅が相対的に狭い場合）、張力を高めに設定することで排気ガスのリークを十分に抑制できる。なお、シールリング５の張力は、シールリング５の材質の選択、及び、シールリングの形状（特に、合い口部５ａの自由合い口隙間距離）によって調整することができる。
【００３５】
外周面Ｆ１の面取り部Ｆ１ｂ，Ｆ１ｃの曲率半径は０．１〜０．４ｍｍであることが好ましく、０．１〜０．３ｍｍであることがより好ましく、０．２〜０．３ｍｍであることが更に好ましい。面取り部Ｆ１ｂ，Ｆ１ｃの曲率半径がこの範囲であることで、外周面Ｆ１が排気ガス再循環装置１０の流路を構成するノズル１の内面に接したときにシールリング５が溝３ａの側面に対して傾いたりシールリング５に捻じれの変形が生じたりすることをより一層高度に抑制できる。平坦部Ｆ１ａの表面粗さＲａは０．３μｍ以下であることが好ましく、０．２μｍ以下であることがより好ましい。平坦部Ｆ１ａの表面粗さＲａが０．３μｍ以下であることで、排気ガスのリーク量をより一層高度に低減できるとともに、弁体３の開閉動作がよりスムーズとなる。
【００３６】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態においては、外周面Ｆ１において平坦部Ｆ１ａから側面Ｆ３及び側面Ｆ４に至る二つの面取り部Ｆ１ｂ，Ｆ１ｃが設けられている場合を例示したが、外周面Ｆ１において平坦部Ｆ１ａから側面Ｆ３及び側面Ｆ４のうち一方の側面に至る一つの面取り部が設けられた態様であってもよい。また、上記実施形態においては、図２（ａ）〜図４（ｂ）に示すように、非対称の開閉動作を例示したが、図８に示すように、弁体３が回転軸Ａを中心とした対称の開閉動作であってもよい。
【００３７】
上記実施形態において、二つの面取り部Ｆ１ｂ，Ｆ１ｃが本体部５ｂの周方向の全体にわたって設けられているシールリングを例示したが、面取り部Ｆ１ｂ，Ｆ１ｃが本体部５ｂの周方向の一部に設けられた態様であってもよい。例えば、弁体３の開閉動作が非対称である場合（図２（ａ）〜図４（ｂ）参照）、面取り部１ｂ，Ｆ１ｃは必ずしも本体部５ｂの周方向の全体にわたって設けられている必要はなく、シールリングの開閉動作に伴ってノズル１の内面と接する領域のみに面取り部がＦ１ｂ，Ｆ１ｃが形成されていればよい。すなわち、開閉動作が非対称の場合、面取り部Ｆ１ｂは、側面Ｆ３と平坦部Ｆ１ａとの間であって本体部５ｂの周方向の一部のみに設けられていてもよく、面取り部Ｆ１ｃは、側面Ｆ４と平坦部Ｆ１ａとの間であって本体部５ｂの周方向の一部のみに設けられていてもよい。以下、図９（ａ）、図９（ｂ）、図１０、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）を参照しながら、当該実施形態に係るシールリングについて説明する。
【００３８】
図９（ａ）は本発明に係るシールリングの他の実施形態を示す模式上面図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）に示すシールリングの模式下面図である。図１０は図９（ａ）のｘ−ｘ線における模式断面図である。これらの図に示すように、本実施形態のシールリング１５の面取り部Ｆ１ｂは、側面Ｆ３と平坦部Ｆ１ａとの間の領域であって弁体３の回転軸Ａの位置を基準として本体部５ｂの周方向に延在する第一の領域Ｒ１に少なくとも設けられている。他方、面取り部Ｆ１ｃは、側面Ｆ４と平坦部Ｆ１ａとの間であって弁体３の回転軸Ａの位置を基準として本体部５ｂの周方向に延在する第二の領域Ｒ２に少なくとも設けられていている。領域Ｒ１，Ｒ２は弁体３の回転軸Ａを基準として平面視で線対称の位置にある領域である。本実施形態の面取り部Ｆ１ｂ，Ｆ１ｃは、中心角θ（ノズル１が全閉状態時）が１７０〜２００°にわたって設けられていることが好ましく、１８０〜１９０°にわたって設けられていることがより好ましい。なお、外周面Ｆ１と側面Ｆ３，Ｆ４とによって形成されるエッジ部分であって、面取り部Ｆ１ｂ，Ｆ１ｃが設けられていない領域は、外周面Ｆ１と側面Ｆ３又は側面Ｆ４が直交していてもよいし、面取り部Ｆ１ｂ，Ｆ１ｃよりも幅の狭い面取り部（例えば、狭小面取り部）が設けられていてもよい。
【００３９】
図１１（ａ）はシールリング１５を適用したバタフライバルブによってノズル１が閉じられている状態を示す模式断面図であり、図１１（ｂ）はこのバタフライバルブが開いた状態を示す模式断面図である。全閉時において弁体３が図１１（ａ）に示す位置に設定され、解放への動作時には、弁体３が図１１（ｂ）に示すような姿勢のみしかとり得ない排ガス再循環装置のバタフライバルブの場合において、シールリング１５は、面取り加工の方法によっては工数低減が期待され好ましい。
【００４０】
シールリング１５は、弁体３の回転軸Ａを中心に一方の側（第一の領域Ｒ１）において、側面Ｆ３と平坦部Ｆ１ａの間に面取り部Ｆ１ｂが形成されている。弁体３の回転軸Ａを中心に他方の側（第二の領域Ｒ２）において、側面Ｆ４と平坦部Ｆ１ａの間に面取り部Ｆ１ｃが形成されている。なぜなら、図１１（ａ）や図１１（ｂ）のように回転軸Ａに対して直交した断面においては、開閉動作時のシールリング１５の進行方向は、回転軸Ａを中心に一方の側と他方の側とで反対方向であるためである。
【００４１】
ところで、弁体３の溝３ａの延在方向に沿って、シールリング１５が回転する可能性がある。シールリング１５に部分的に設けられている面取り部Ｆ１ｂ，Ｆ１ｃとノズル１の内面が接する状態を維持するには、シールリング１５が弁体３に対して回転しないことが好ましい。すなわち、シールリング１５が弁体３に対して回転することを防止する機構をシールリング１５及び／又は弁体３が備えることが好ましい。例えば、図１１（ｂ）に示すように弁体３の溝３ａ内に、突起状の廻り止め部３ｃを設け、この廻り止め部３ｃをシールリング１５の合い口部１５ａに来るようにして弁体３の溝３ａにシールリング１５を装着するようにしてもよい。なお、これとは別に、シールリング１５の内周面Ｆ２に突起状の部材（不図示）を設け、突起状の部材の一端を弁体３に固着させてもよい。
【００４２】
上記実施形態においては、表面に皮膜を有しない本体部を例示したが、本体部５ｂは表面に皮膜（不図示）を有してもよい。具体的には、本体部５ｂの側面Ｆ３及び側面Ｆ４の少なくとも一方に、硬質皮膜や摩擦係数が低い皮膜を形成してもよい。その成膜方法としては、無電解めっき及びメッキ（無電解の後に電解）等のニッケルメッキや、硬質塗料コーティング、物理的蒸着法（ＰＶＤ）、化学的蒸着法（ＣＶＤ）、スパッタ法、イオンプレーティング法、溶射等によって形成することができる。また、材質としては、非晶質炭素膜、窒化クロム膜（ＣｒＮ）、窒化チタン膜（ＴｉＮ）、炭化チタン（ＴｉＣ）、窒化アルミチタン（ＴｉＡｌＮ）、窒化クロム（ＣｒＮ）、ニッケルリン（ＮｉＰ）、ＴｉＣＮ、ＡｌＣｒＮなどが好ましい。本体部５ｂの外周面Ｆ１においても、同様に硬質皮膜や摩擦係数が低い皮膜を形成してもよい。排ガスは硫黄成分などの腐食性物質を含み得るため、ニッケル、窒化クロム又はクロムを含む皮膜を本体部５ｂの全面（合い口部５ａの端面も含む）に被覆することにより、バタフライバルブの長寿命化が期待できる。
【００４３】
上記実施形態においては、合い口部を有するシールリングを例示したが、本発明に係るシールリングは合い口部を有しないものであってもよい。例えば、弾性を有する材料でシールリング（本体部）を構成することで、合い口部がなくても弁体３の溝３ａに装着できるとともに、弁体３の開閉動作に伴って縮径又は拡径することができる。
【実施例】
【００４４】
以下、本発明について実施例により説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００４５】
＜シールリングの作製＞
ステンレス鋼ＳＵＳ３１０Ｓを使用し、表１及び表２に示す実施例及び比較例のシールリングを作製した。なお、表１，２に記載の「シールリングの外径」は呼称径である。
【００４６】
＜漏光試験＞
直径４０ｍｍの円の開口を有するゲージ（鋼鉄製プレート）を準備した。発光するプレートの上にゲージを載置し、ゲージの開口にシールリングをはめ込んだ。シールリングの外周面とゲージとの間から光が漏れるか否かを目視で確認した。実施例及び比較例のシールリングはいずれもケージの開口にはめ込まれた状態において十分に真円に近く、漏光は認められなかった。表１，２に結果を示したとおり、実施例１〜５及び比較例２に係るシールリングはシールリングの外周面とゲージとの間からの漏光は認められなかった。一方、比較例１（外周面：バレル形状）に係るシールリングはシールリングの外周面とゲージとの間に漏光が認められ、漏光は外周面のほぼ全体にわたっていた。
【００４７】
＜弁体の開閉動作試験＞
実施例及び比較例に係るシールリングをバタフライバルブの弁体の外周部の溝に装着した状態で、弁体の開閉を４００時間にわたって繰り返した。試験後、シールリングの側面に摩耗が認められるか否かについて拡大鏡を用いて目視で確認した。表１，２に結果を示したとおり、実施例１〜５及び比較例１に係るシールリングは側面に摩耗は認められなかった。一方、比較例２に係るシールリングは側面に摩耗は認められた。
【００４８】
【表１】
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【００４９】
【表２】
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【符号の説明】
【００５０】
１…ノズル、３…弁体、３ａ…溝、５，１５…シールリング、５ａ…合い口部、５ｂ…本体部、１０…排気ガス再循環装置、Ａ…回転軸、Ｆ１…外周面、Ｆ１ａ…平坦部、Ｆ１ｂ，Ｆ１ｃ…面取り部、Ｆ２…内周面、Ｆ３，Ｆ４…側面、Ｒ１…第一の領域、Ｒ２…第二の領域、Ｗ１…本体部の幅、Ｗ２…平坦部の幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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