(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に円形の弁座を設けた弁ケースとその内部に配置した円板状の弁体、及び、前記弁体を前記弁座に嵌合する姿勢と弁座から離れた姿勢とに回動させて弁ケースを開閉する弁軸とを有しており、前記弁軸を前記弁体の片面に突設したボス部に取り付け、前記弁座及び弁体のシール面を前記弁軸の軸心からオフセットさせている構成であって、
前記弁ケースを円筒に見立てた中心軸をＸ軸、前記Ｘ軸と前記弁軸の軸心とを含む面と直交した線をＹ軸、これらＸ軸及びＹ軸と直交した線をＺ軸と仮定して、前記弁軸又は弁座を前記Ｙ軸方向から見てＺ軸に対して傾斜させている、
偏心型バタフライ弁。
【請求項２】
前記弁軸は前記Ｚ軸の方向に並んだ一対のボス部に挿入して固定されていて、前記弁軸の一端部がアクチュエータに接続されており、かつ、前記弁軸と弁座とは、前記弁軸を駆動するアクチュエータに近い側から遠い側に向かってそれら弁軸と弁座との間隔が狭まるように相対的に傾斜している、
請求項１に記載した偏心型バタフライ弁。
【請求項３】
前記弁軸の軸心を前記Ｘ軸に対してＹ軸方向に偏心させている、
請求項１又は２に記載した偏心型バタフライ弁。
【請求項４】
前記Ｚ軸の方向から見た断面視において、前記弁座の内周面又は弁体の外周面を構成する円錐の中心線を前記Ｘ軸に対して傾斜させている、
請求項１〜３のうちのいずれかに記載した偏心型バタフライ弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、偏心型バタフライ弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
円形の弁体を弁軸の軸心回りに回動して流路を開閉する（或いは流量を調節する）バタフライ弁には、弁軸の軸心が弁体の板厚の中心を通っている同心型と、弁体の板厚の中心が弁軸の軸心からずれている偏心型とがあり、更に、偏心型は、弁体を弁軸に対して流路の方向にずらしただけの一軸偏心と、弁軸をその流路の中心線と直交した方向にもずらしている二軸偏心と、弁座の内周面を構成する円錐の中心線を弁ケースの流路の中心線に対して傾斜させている三軸偏心とに大別できる。
【０００３】
同心型バタフライ弁では、弁座と弁軸とが交差するため、弁座は弁軸の箇所において分断しているが、偏心型では、弁座と弁軸とが弁ケースにおける流路の方向（弁ケースの軸心方向）にずれているため、弁座は途切れなく連続した円形になっており、このため偏心型は全閉時のシール性に優れていると共に加工も容易である。同心型にしても偏心型にしても、多数の特許文献が存在している（三軸偏心の例として特許文献１を挙げている。）。
【０００４】
他方、同心型においても弁座を完全な円形とすることが考えられており、その例が特許文献２〜５に開示されている。このうち文献２，３，５は、弁軸は弁ケースの軸心と直交させて、弁体を弁軸に対して傾斜させることで弁座を円形と成したもので、特許文献４は、弁体は傾斜させずに弁軸を傾斜させたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１２７４００号公報
【特許文献２】実開昭５４−１４１５４２号のマイクロフィルム
【特許文献３】実開昭５９−１０５６３号のマイクロフィルム
【特許文献４】特開平５−１４１５４２号公報
【特許文献５】特開平５−１４１５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
さて、偏心型のバタフライ弁では、弁体を全閉した状態では、流体の圧力が弁体を弁座に押し付ける力として作用している（二軸偏心型及び三軸偏心型の場合は、弁軸の軸心が流路の中心線から半径方向にずれていること（二軸偏心）により、流体の圧力が弁体を閉じるモーメントとして作用することもある。）。
【０００７】
このように、流体の圧力によって弁体が弁座に押し付けられていることでシール性が高まる構造となっているが、開弁する際には弁体は流体の圧力による抵抗に打ち勝つトルクで開かねばならない。また、閉弁状態では、弁座（及び弁体）を僅かに変形させて、弁体が弁座に食い込ませた状態にしていることが多く、すると、開弁に際しては、弁体と弁座との間の摩擦が抵抗として作用する。更に、二軸偏心型及び三軸偏心型の場合は、流体の圧力によって弁体に作用しているモーメントも抵抗として作用する。そして、これら開弁に対する抵抗は流体の圧力に比例して大きくなるため、開弁に要するトルクも流体の圧力に従って大きくなる。
【０００８】
そして、弁体が僅かに開くと、流体が流路を通過し、弁体前後の差圧が減少することで流体の圧力による抵抗は急激に低下して、弁体を開き動させるのに要するトルクも著しく低下するが、従来の偏心型バタフライ弁では、弁体前後の差圧が減少するのは弁体のシール面が弁座から全周離脱した後となる。
【０００９】
つまり、従来の偏心型バタフライ弁は、開弁に際して弁体のシール面が弁座から全周同時に離脱するため、開弁のためには、流体の圧力を弁体の全面に受けた最大限の抵抗に対して、一度に打ち勝つトルクが必要となっている。また、閉弁終期には弁体を弁座に食い込ませる状態になるため、閉弁終期にも弁体は摩擦に抗して弁座に嵌め込まなければならないが、閉弁も全周を同時に弁座に食い込ませるため、摩擦に打ち勝つ大きなトルクが必要になる。その結果、モータ等のアクチュエータも大型のものを使用せねばならないのであった。
【００１０】
なお、バタフライ弁において弁体は一般に金属製であるが、弁座は全体を金属製（メタルシート）にしている場合と、本体は金属製として弁体が当接する内周部はゴム等の圧縮変形可能なソフトシートで構成している場合とがある。どちらの場合も、弁体を閉じた状態でいくらか弁座を弾性変形させて隙間の無いシール面（接触面）を確保しているが、特に、ソフトシートタイプは、メタルシートに比べて変形量が大きいため、安定したシール面（接触面）が得られることで高いシール性が確保されている。また、弁座と弁体の摺動を極力小さくした三軸偏心型においても、シール性向上のために弁座を若干変形させる方式が一般的である。
【００１１】
いずれにしても、従来は、全閉付近以外の殆どの弁の開閉領域では、小さい駆動トルクで済むにもかかわらず、閉弁終期と開弁初期との僅かな範囲においてのみ必要な高いトルクに合わせて高出力のアクチュエータを用意せねばならないため、コストが嵩んだりアクチュエータが大型化したりする問題があった。
【００１２】
また、弁軸及び弁体は弁座を弾性変形させる際にねじれ変形しない強度が必要であるため、軸径や肉厚を大きくして堅牢性を確保せねばならず、このため、弁軸が大径化したり弁体が厚肉化したりする傾向も否めなかった。
【００１３】
また、偏心型バタフライ弁では、上記のとおり、開弁に際して弁体は弁座との摩擦に抗して回動してから弁座より離脱しており、摩擦力が弁体の回動に対する制動力として作用しているが、従来の偏心型（特に、二軸偏心型および三軸偏心型）では、弁体に駆動トルクがかかった状態から、弁体のシール面が弁座から全周同時に離脱するため、弁座による制動力が急激にゼロになって、弁体が弁座から瞬間的に離反して急開するジャンピング現象を生じることがあり、スムースに開き制御できない場合があった。
【００１４】
更に、偏心型のバタフライ弁では一般的に、弁軸は弁体の片面に突設した一対のボス部に挿通してこれに固定していることから、従来の偏心型（特に、二軸偏心型および三軸偏心型）では、閉弁や開弁に際して弁体のシール面が弁座に全周同時に当ったり離脱したりするため、全閉時において弁軸の駆動トルクの大部分がアクチュエータに近い側のボス部に伝わり、アクチュエータから遠い側のボス部には伝わりにくい傾向があった。このため、シール面に均等に面圧を与えることができずにシール性が悪くなるおそれもあった。
【００１５】
つまり、弁軸も弁体も多少は撓み変形するため、弁軸の回転によって弁体が弁座に密着してから更に弁軸にトルクを掛けて弁体を弁座に食い込ませようとしても、弁軸がねじれることにより、アクチュエータに近い側のシール面には高い面圧が作用するが、アクチュエータから遠い側のシール面に作用する面圧はアクチュエータに近い側に比べて低くなる現象が生じ、このため、弁体が弁座に対して片当たりするような状態になって、高いシール性を確保できないおそれがあったのである。
【００１６】
本願発明はこのような現状を背景に成されたものであり、高いシール性を確保しつつアクチュエータや弁軸、弁体の軽量化等が可能な改良された偏心型バタフライ弁を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本願発明はその典型を各請求項で特定している。このうち請求項１の発明は、内周面に円形の弁座を設けた弁ケースとその内部に配置した円板状の弁体、及び、前記弁体を前記弁座に嵌合する姿勢と弁座から離れた姿勢とに回動させて弁ケースを開閉する弁軸とを有しており、前記弁軸を前記弁体の片面に突設したボス部に取り付け、前記弁座及び弁体のシール面を前記弁軸の軸心からオフセットさせている構成であって、前記弁ケースを円筒に見立てた中心軸をＸ軸、前記Ｘ軸と前記弁軸の軸心とを含む面と直交した線をＹ軸、これらＸ軸及びＹ軸と直交した線をＺ軸と仮定して、前記弁軸又は弁座を前記Ｙ軸方向から見てＺ軸に対して傾斜させている。
【００１８】
請求項２の発明は、請求項１において、前記弁軸は前記Ｚ軸の方向に並んだ一対のボス部に挿入して固定されていて、前記弁軸の一端部がアクチュエータに接続されており、かつ、前記弁軸と弁座とは、前記弁軸を駆動するアクチュエータに近い側から遠い側に向かってそれら弁軸と弁座との間隔が狭まるように相対的に傾斜している。
【００１９】
請求項３の発明は、請求項１又は２において、前記弁軸の軸心を前記Ｘ軸に対してＹ軸方向に偏心させている。また、請求項４の発明は、請求項１〜３のうちのいずれかにおいて、前記Ｚ軸の方向から見た断面視において、前記弁座の内周面又は弁体の外周面を構成する円錐の中心線を前記Ｘ軸に対して傾斜させている。
【発明の効果】
【００２０】
本願発明によると、弁軸と弁座との間の間隔は弁軸の長手方向（Ｚ軸方向）に向かって徐々に変化しているため、閉弁時には、弁体は、弁軸に近い一端部から弁軸に遠い他端部に向かって弁座に当たっていき、開弁時には、弁軸から遠い一端部から弁軸に近い他端部に向かって弁座から離脱していく。つまり、弁体のシール面が弁座に全周同時に当ったり離脱したりするではなく、当たり位置と離脱位置とが半周だけずれた始点から終端に向けて移動していくのである。
【００２１】
つまり、従来の偏心型（特に二軸偏心型および三軸偏心型）では、閉弁時には、弁体が弁座に全周同時に接触してから弁座をいくらか弾性変形させ、閉弁動作を完了するまでの過程において弁軸にはある程度の回転角度（回転時間）が必要であるが、本願発明では、上記回転角度の範囲において、弁体の一点が弁座に当たり初めてから弁体の全周が弁座に押し込まれるまでの動きとなる。
【００２２】
逆に、開弁時には、従来は、弁体のシール面を弁座から全周同時に離脱させるために、流体の圧力による抵抗（弁体が弁座に押し付けられることによる摩擦力あるいは閉方向に作用するモーメント）及び弾性変形させた弁座の復元力による摩擦力に打ち勝つトルクを全周分一度に必要としており、開弁時に流体は弁体の全周から一斉に流れ出すが、本願発明では、まだシール面の一部が接触し、弁体の回動に対する制動力がある中で、弁体の一点を弁座から優先的に離脱させてから徐々に離脱部分を増やす動きとなり、流体は弁体の一部が弁座から離脱した箇所から流れ初めて流れ出る範囲が弁体の開き動に伴って広がっていくことになるため、弁体の全周が弁座から離脱するよりも前において既に弁体を挟んだ前後の差圧が減少するため、弁体の離脱部分を増やす過程で流体の圧力による抵抗が少なくなる（抵抗が少しずつ解放される）。ため、従来に比べて開弁に要するトルクを低減できる。
【００２３】
見方を変えて述べると、閉弁初期時には、弁体の一点が弁座に当たった状態で弁体と弁座との間に隙間が空いているが、弁体の更なる回動に連れて隙間は徐々に小さくなっていき、最終的にゼロになる。逆に、開弁時には、弁体の離脱位置が始端から終端に向けて移動していくことで、弁体と弁座との間の隙間の空間が徐々に大きくなっていくのであり、従って、弁体が弁座から離脱を開始するのに伴って流体の流れが開始し、弁座からの弁体の離脱が進行するのに連れて流体の流れ量も増大していく。
【００２４】
従って、特に二軸偏心型又は三軸偏心型において、弁体に流体の圧力が閉じ状態を維持する力として作用していても、弁座からの弁体の離脱開始と共に流体が弁座の内周の一部から流れ始めることで、弁体に作用する力（抵抗）は著しく低くなる。同様に、閉弁時には、弁体の外周がその半周の一端から他端に向けて徐々に弁座に食い込んでいくため、閉弁時の抵抗も小さくて済む。
【００２５】
このため、弁体の全周を弁座に対して同時に密着・離脱させる従来構造と比べて遥かに低いトルクで開弁することができる。これにより、アクチュエータを小型化してコストを抑制したり、開弁・閉弁に要するエネルギを節約してランニングコストを抑制したりすることが可能になると共に、弁体や弁軸、弁座の耐久性向上にも貢献できる。また、弁軸や弁体に作用するトルクを抑制できるため、弁軸及び弁体の軽量化も可能になり、この面からもコストダウンに貢献できる。更に、弁軸及び弁体の小型化等による省エネ化や流路の拡大といったメリットも享受可能になる。
【００２６】
また、弁体が弁座から完全に離脱するまでの間、弁体と弁座との間の摩擦力が徐々に減少するため、弁体の開き動に対する制動力が急激にゼロにならない。このため、アクチュエータを大型化して制動力を高めなくとも、弁体が急開するジャンピング現象を防止できる。
【００２７】
請求項２の発明では、弁体は閉弁時にはアクチュエータに遠い側から弁座に当たっていくため、弁軸のトルクをアクチュエータから遠い側のボス部にも強く作用させることができて、弁体を全周にわたって弁座に強く押し当てることができる。これにより、弁軸を大径化したり弁体を厚肉化したりすることなく、高いシール性を確保できる。
【００２８】
二軸偏心型や三軸偏心型では、弁体が弁座に食い込む現象が強く現れるため、請求項３，４のようにこれらに本願発明を適用すると、本願発明の真価が強く発揮される。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】（Ａ）は第１実施形態の平断面図、（Ｂ）は方向を特定するための模式図、（Ｃ）は（Ａ）のうち弁軸の部分の拡大図である。
【図２】（Ａ）は図１（Ａ）のIIA-IIA 視断面図、（Ｂ）（Ｃ）は弁座の形状を示す拡大図である。
【図３】（Ａ）は図１（Ａ）と同じ平断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ視正面図である。
【図４】（Ａ）は作用を説明するための縦断側面図、（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）は弁体と弁座との関係を示す平断面図である。
【図５】（Ａ）は第２実施形態の縦断側面図、（Ｂ）はガスケットの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
(1).第１実施形態の構造
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。まず、図１〜４に示す第１実施形態を説明する。本実施形態のバタフライ弁は基本的な構成は従来と同様であり、主要構成要素として、円筒状の弁ケース（弁箱）１と、その内部に配置した円板状の弁体２と、弁体２に固定した弁軸３とを有している。弁ケース１の両端面には管路４がガスケット（図示せず）を介して接続される。
【００３１】
弁ケース１の一端部には弁座５を装着している。弁座５は、弁ケース１に嵌着した金属製の弁座本体６と、これに内周側から嵌合した弁座シート７とで構成されており、弁座シート７はゴム等又はゴム質樹脂等の弾性体からなっている。ゴム製の弁座シート７に代えて、膨張黒鉛シートと薄金属板とを多数に積層したものを採用することも可能である。敢えて述べるまでもないが、弁座５は、弁座シート７を備えていないメタルタイプや、ＰＴＦＥ等の樹脂製も採用できる。
【００３２】
弁体２は金属製で中央部が厚くなっている。そして、弁体２のうち弁ケース１の内側に向いた面に、弁体２を横切る方向に並んだ一対のボス部８，９を突設し、ボス部８，９に、弁体２を横切る方向に長く延びる弁軸３を挿通し、弁軸３をテーパーピン１０でボス部８，９に固定している。なお、弁軸３の固定手段としては、テーパーピン１０に代えてボルトを使用してもよい。
【００３３】
図２に示すように、弁軸３は、軸受１１及びパッキンホルダ１２を介して弁ケース１に回転自在に保持されており、一端部は弁ケース１の外側に突出している。パッキンホルダ１２はカバー１２ａで抜け不能に保持されている。弁ケース１のうち、弁軸３の一端部が露出している側にはフランジ１３を設けており、モータ等のアクチュエータ１４がフランジ１３に固定される。敢えて述べるまでもないが、弁軸３には、アクチュエータの回転軸からカップリング等の伝動継手を介して動力が伝達される。なお、以下では、便宜的に、アクチュエータ１４に近い側を上と呼んで、アクチュエータ１４から遠い側を下と呼ぶことがある。
【００３４】
本実施形態では、弁ケース１を円筒と見立てた場合の軸心をＸ軸として、Ｘ軸方向から見て、当該Ｘ軸と直交して弁軸３の方向に延びる軸をZ 軸、Ｘ軸及びZ 軸に対して直交する水平方向をY 軸として構造を説明する（Ｘ軸とＺ軸を含む平面をＳとしている。）。このようにして定義されたＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、図１（Ｂ）に示すように互いに直交しており、ボス部８，９はＺ軸の方向に並んでいる。
【００３５】
そして、弁軸３はボス部８，９に取り付けられているため、弁体２の肉厚の中心から若干の寸法Ｅ１だけＸ軸の方向に偏心している。すなわち、弁体２は寸法Ｅ１だけ一軸偏心（第１偏心）している。また、図１のとおり、Ｚ軸方向から見て、弁軸３の軸心１５はＸ軸からＹ軸方向に僅かの寸法Ｅ２だけ偏心している。すなわち、弁軸３は寸法Ｅ２だけ二軸偏心（第２偏心）している。
【００３６】
更に、図１（Ａ）のとおり、Ｚ軸方向から見たＸ軸の箇所での平断面視において、弁座シート７の内周面のうち弁軸３がＸ軸から寄っている側の一方の面７ａは、Ｘ軸と略平行な面になっている一方、弁座シート７の内周面のうちＸ軸を挟んで弁軸３の軸心１５と反対側に位置した他方の面７ｂは、弁ケース１の内部に行くに従って半径外側にずれる傾斜面になっている。
【００３７】
そして、この他方の面７ｂを通る第１仮想線１６と一方の面７ａを通る第２仮想線１７とは弁ケース１の外側で交差しており、この両仮想線１６，１７の交点と、弁軸３の軸心１５を通るＹ軸とＸ軸との交点とを結ぶ仮想線を第３仮想線１８とすると、第３仮想線１８とＸ軸とは角度θ１で交差している。すなわち、Ｚ軸の方向から見た断面視において、弁座シート７の内周面を構成する円錐の中心線１８を、弁ケース１の流路の中心線（Ｚ軸）に対して傾斜θ１だけ三軸偏心（第３偏心）させている。
【００３８】
弁体２のうち弁座シート７に当接する外周面２ａ，２ｂも、弁座シート７の内周面７ａ，７ｂと同様に非対称形状になっている。図１は弁体２の中央部で切断しており、この位置では一方の面７ａ，２ａはＸ軸と平行な面になっているが、図１の位置を境にしてＺ軸方向にずれて行くと、一方の面７ａ，２ａも徐々にテーパ面になっていき、図２のとおり、上端と下端では、一方の面７ａ，２ａと他方の７ｂ，２ｂとは同じ傾斜のテーパ面として連続している。
【００３９】
そして、図２及び図４（Ａ）のとおり、Ｙ軸方向から見て、弁軸３は、Ｚ軸に対して、アクチュエータ１４に近づくほど弁座シート７から離れるように若干の角度θ２で傾斜している。つまり、弁軸３はＺ軸に対してθ２だけ四軸偏心（第４偏心）していると云える。また、図２及び図４（Ａ）のとおり、Ｙ軸方向から見て、弁体２のシール面２ａ，２ｂは、アクチュエータ１４に近づくほど弁軸３との間隔が広がっている。なお、図４（Ａ）では、明確化のため、弁軸３の傾斜角度θ２を図２の２倍に表示している。図２に示すように、弁軸３をＺ軸に対してθ２だけ傾斜させると、弁座シート７の内周面を構成する円錐の中心線１８′はＸ軸に対して、弁軸２の傾斜角度θ２と同じ角度だけ傾斜する。つまり、Ｙ軸の方向から見て、弁座シート７の円錐の中心線１８′と軸心１５とは直交している。
【００４０】
(2).作用の説明
弁軸３の回転により、弁体２は弁座シート７に密着したり離反したりする。全閉状態では、弁体２の全周が弁座シート７に食い込んだ状態で密着している。全開状態では、図１（Ａ）に一点鎖線で示すように、弁体２の平坦面がＸ軸と平行な姿勢になっている。
【００４１】
そして、閉弁終期には、図４（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）に白抜き矢印で示すように、弁体２のシール面２ａ，２ｂが弁座シート７の内周面７ａ，７ｂに徐々に近づいてから食い込んでいき（弁座シート７を押し潰していき）、逆に、開弁初期には、図４（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）に点線矢印で示すように、弁体２は弁座シート７に食い込んだ状態から離反していく。従って、閉弁終期と開弁初期には、弁体２を弁座シート７の抵抗に抗して回動させねばならない。また、閉弁状態では流体の圧力が弁体２を弁座シート７に押しつけるように作用しているため、開弁は弁体２を流体の抵抗に打ち勝たせる必要がある。
【００４２】
しかるに、従来のものは、弁体２の全周が同時に弁座シート７に食い込んだり離脱したりしていたため、弁体２の回動に弁座シート７の摩擦等が大きな抵抗として作用しており、このためアクチュエータ１４には大きな出力が必要であったが、本実施形態では、弁軸３がＹ軸から見てＺ軸に対して傾斜していることにより、閉弁時には弁体２は下端から上端に向けて弁座シート７を徐々に押し潰していく一方、開弁時には、弁体２は上端から下端に向けて弁座シート７から徐々に離脱していくため、閉弁に対する抵抗も開弁に対する抵抗も従来に比べて遥かに小さくなる。
【００４３】
従って、閉弁終期にも開弁初期にも弁体２の回動に必要なトルクは従来よりも遥かに小さくてよい。このため、アクチュエータ１４の小型化やコストダウンに貢献できると共に、弁体２や弁軸３、弁座シート７の耐久性向上にも貢献できる。また、弁軸３及び弁体２の負担が少ないため、弁軸３の小径化や弁体２の薄肉化も可能であり、これにより、コストダウンできると共に、流路面積を大きくして単位時間当たりの流量も増大できる。
【００４４】
特に、開弁時には、流路が弁体２及び弁座シート７の周方向に沿って上端から下端に向けて開放されていくことにより、弁体２が弁座シート７から離脱し始めるのと同時に、弁体２を挟んだ両側の流体の圧力差が急減するため、弁体２に作用する流体の圧力も急減しており、この点からも、開弁に要するトルクを著しく抑制できる。
【００４５】
更に、開弁初期には、弁体２を始点（上端）から終点（下端）に向けて半周の範囲で弁座シート７から徐々に離脱させるものであり、弁体２が弁座シート７より離脱し始めてから離脱し終えるまでの間、弁体２と弁座シート７との間には常に摩擦抵抗が存在しているため、アクチュエータ１４の制動力を効かせた状態で弁体２をスムースに開き制御することができる。このため、摩擦抵抗が急激に無くなることによる弁体２のジャンピング現象は生じない。
【００４６】
さて、図３（Ａ）に実線矢印で示すように、本実施形態のバタフライ弁では、流体は主として弁軸３の側から弁体２の平坦面の側に向けて流れるが、弁軸３の軸心１５が弁ケース１の中心軸（Ｘ軸）に対してＥ２だけ偏心していることにより、弁体２の回動軸心（弁軸３の軸心１５）から弁ケース１の一方の内面までの距離Ｒ１と他方の内面までの距離Ｒ２が異なるため、弁体２には、白抜き矢印で示すように、外周面２a 及び２ｂを弁座シート７に圧接させるようなモーメントが働くことがある。
【００４７】
従って、閉弁時には流体の圧力が弁体２を弁座シート７に押し込むように作用し、開弁時には流体の圧力が弁体２の開きに対して抵抗として作用する。そして、開弁初期に弁体２の全周を一斉に弁座シート７から離脱させる従来技術では、流体の圧力によるモーメントが弁体２の開きに対する抵抗に加算されるため、弁体２を開くのに大きなトルクを要する一因にもなっていた。
【００４８】
これに対して本実施形態では、上記のとおり、開弁初期に弁体２が上から下に向けて弁座シート７から離脱することにより、弁体２が弁座シート７の上端から離脱し始めるのと同時に流体の流れが開始するため、弁体２に作用する流体のモーメントは著しく小さくなる。この面においても、開弁時の駆動トルクを大幅に抑制することができる。
【００４９】
また、閉弁時に弁体２の全周が一度に弁座シート７に当たる従来技術では、弁体２の全周が弁座シート７に当たった状態で弁軸３にトルクを付与すると、弁体２も弾性変形するため、弁軸３のトルクは専ら上に位置したボス部８に作用して、弁体２の上部は弁座シート７に食い込んでも下部は弁座シート７にしっかり食い込んでいない現象が発生するおそれがある。すなわち、弁体２が弁座シート７に対して片当たりしている現象が発生するおそれがあり、このためシール性が悪化するおそれがある。
【００５０】
これに対して本実施形態では、閉弁時には、弁体２は下から順次上に向けて弁座シート７に当接していくため、弁軸３のトルクはまず下部のボス部９に作用することになり、このため、弁体２は、その下部から上に向けて弁座シート７にしっかりと食い込んでいく。従って、弁軸３を過度に大径にしたり弁体２を厚肉化して過度に剛性を高めたりすることなく、高いシール性を確保できる。
【００５１】
(3).他の実施形態・その他
上記の実施形態では弁軸３をＺ軸に対して傾斜させたが、図５に示す第２実施形態では、弁軸３はＺ軸と平行に配置して、Ｙ軸方向から見て弁座シート７をＺ軸に対してθ２だけ傾斜させている。従って、弁体２のうちボス部８，９と反対側の面もＺ軸に対して傾斜している。この実施形態でも、上記した第１実施形態と同様の効果を発揮できる。
【００５２】
弁座５の取付位置を傾斜させると、弁ケース１の一端面と弁座シート７の外端面との間に段差が発生するが、この点は、図示のように、周方向に厚さを変えたガスケット２０を使用したり、弁ケース１の一端面を傾斜させたりすることで対処できる。
【００５３】
本願発明は、上記の実施形態の他にも様々に具体化できる。例えば、弁軸は少なくとも一軸偏心させておれば足りるのであり、必ずしも二軸偏心させたり三軸偏心させたりすることは必要ない。また、弁軸を傾斜させることと弁座を傾斜させることとの両方を併用することも可能である。弁座シートは、弁体の外周に設けたり、弁座の内周と弁体の外周との両方に設けたりすることも可能である。
【００５４】
更に、弁軸はＺ軸方向に分離して配置した２本で構成することも可能である。また、弁軸は１本方式にしても２本方式にしても、例えばスリーブに心棒が嵌まった二重構造のような複層構造とすることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本願発明は、偏心型バタフライ弁に具体化できる。従って、産業上利用できる。
【符号の説明】
【００５６】
１  弁ケース
２  弁体
２ａ，２ｂ  外周面
３  弁軸
４  管路
５  弁座
６  弁座本体
７  弁座シート
７ａ，７ｂ  弁座シートの内周面
８，９  ボス部
１４  アクチュエータ
１５  弁軸の軸心
【要約】
【課題】偏心型バタフライ弁において、高いシール性を確保しつつアクチュエータ等の小型化・低コスト化を図る。
【解決手段】バタフライ弁は、内部を円形とした弁ケース１と円板状の弁体２と弁ケース１に貫通した弁軸３とを有しており、弁軸３は、弁体２に突設したボス部８，９に挿通固定されている。弁座５はゴム製の弁座シート７を有する。弁軸３は、アクチュエータに近づく程弁座シート７から離れるように、Ｙ軸方向から見てＺ軸に対して適宜角度θ２だけ傾斜している。閉弁終期には、弁体２による弁座シート７の潰し作用が下から上に向けて進行していき、開弁初期には、弁座シート７からの弁体２の離脱が上から下に向けて進行していくため、弁体２の開閉に要するトルクは従来に比べて格段に小さい。
【選択図】図４【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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