(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
剛性材料からなる中空円筒状本体の一端部の内周面と、該本体内に回転自在に軸支された剛性材料からなる弁体の周縁部との間に、弾性材料からなる環状シートリングを介在させ、弁棒の回転中心軸線と、弁体周面と本体とが環状シートリングを介して圧接するシール面とが一致しない偏心型バタフライ弁において、上記環状シートリングに、弁閉時弁体周縁部と圧接させるための断面山形のシート部を連続して円周方向に沿って形成し、上記本体の少なくとも一次側に対向する外周側面と内周面との間に斜面を形成し、該斜面と外周側面とがなす角度及び斜面の幅を、弁軸直交位置において最も大きくし、弁軸位置において最も小さくし、且つ上記弁体の少なくとも一次側に対向する弁体外周の一部を背面側に切欠き、該弁体外周からの切欠きの幅を、弁軸直交位置において最も大きくし、弁軸位置近傍において最も小さくしたことを特徴とする偏心型バタフライ弁。
【請求項２】
本体の両側面に斜面を形成し、両斜面の角度と幅を弁軸直交位置において最も大きくし、弁軸位置において最も小さくし、且つ、弁体の一次及び二次側に対向する弁体外周からの切欠きの幅を、弁軸直交位置において最も大きくし、弁軸位置近傍において最も小さくしたことを特徴とする請求項１記載の偏心型バタフライ弁。
【請求項３】
斜面及び切欠きの幅が最も大きな弁軸直交位置から最も幅が小さい弁軸位置近傍までの連続を、曲線で連続したことを特徴とする請求項１又は２記載の偏心型バタフライ弁。
【請求項４】
斜面及び切欠きの幅が最も大きな弁軸直交位置から最も幅が小さい弁軸位置近傍までの連続を、段部で連続したことを特徴とする請求項１又は２記載の偏心型バタフライ弁。
【請求項５】
斜面及び切欠きの幅が最も大きな弁軸直交位置から最も幅が小さい弁軸位置近傍までの連続を、直線で連続したことを特徴とする請求項１又は２記載の偏心型バタフライ弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧流体の仕様条件下において、弁の一次側本体及び弁体の摩耗、損傷を防止すると共に、流量の改善を図る偏心型バタフライ弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
剛性材料からなる中空円筒状本体の一端部の内周面と、該本体内に回転自在に軸支された剛性材料からなる弁体の周縁部との間に、弾性材料からなる環状シートリングを介在させ、弁棒の回転中心軸線と、弁体周面と本体とが環状シートリングを介して圧接するシール面とが一致しない偏心型バタフライ弁において、上記環状シートリングに、弁閉時弁体周縁部と圧接させるための断面山形のシート部を連続して円周方向に沿って形成したものが、先に本出願人によって開発されている（実公昭６２−４４２１５号公報参照）。
【０００３】
このものは、図１２に示されているように、環状の弁本体１ａに弁棒（弁軸）２ａが回動自在に軸支されており、該弁棒２ａには弁体（弁板）３ａが偏心して固着されており、図示の弁閉成位置において弁体周縁が、弁本体の内側に取着した断面Ｕ字形の従って外表面が断面山形をなしたシートリング４ａに圧接して流体を遮断している。そしてこのものをパイプラインに配設する時、２点鎖線で図示している右側のパイプフランジＦによって図示しない左側（反対側）フランジと、図示しないボルトを介して狭着される。上記２点鎖線で図示されたフランジＦに固定されたパイプの内周面Ｆａは、周知のとおり流れ方向軸線に平行しており、微少弁開度時、オリフィス側（バタフライ弁体が反時計方向に回動する時、その回動方向先端部側）の流体流路は、上記本体内周面及び突状シートリングの該部（オリフィス側流路に該当する個所）が高圧高流速流体条件下にあるため摩滅、損傷することがあった。
【０００４】
又、上記公知例を含め、微少開度時において、弁開度に対して流量の割合が著しく少なく微少開度附近での使用が困難とされていた。
【０００５】
上記、微少開度時、オリフィス側流路で特に弁軸直交位置附近において顕著である。即ち微少開度において流体の通過は、弁軸方向位置より弁軸直交位置の方が大であるためである。従って弁軸直交位置附近の弁本体内周面及び弁体外周面（縁）が流体により摩耗、摩滅、損傷することがある。特に流体中に不純物、異物、固形物等が混入している場合は顕著である。
【０００６】
又微少開度において流体は高流速と共に弁体背面（流出側）において内径方向に吸引力が発生し、弾性材料からなるシートリング等は内径方向に収縮されることがあり、特に弁軸直交位置において顕著である。（この理由は弁軸方向位置は弁体ボス部により内径方向への収縮を防いでいるためである。）これらよりシートリングの本体からの脱落（収縮）を防止するために焼付（一体加硫）等、強固に固定するようになっている。
【０００７】
又、微少開度、即ち３０°開附近においても、全流量係数の１０％内外しか流れず、該バタフライ弁の全開度９０°に対して流量割合が著しく少なく（１／３も開弁しているにも拘わらず流量は１０％内外の意味）使用者によってはバタフライ弁の流量特性を十分に理解しておらずトラブルの発生原因となっていた。これらより微少開度における制御が困難とされる傾向があった。
【０００８】
又、微少開度においては上記弁体背面において内径方向に吸引力が発生し、即ち、該部は真空状態となり、弁体も閉弁方向に移動しようと作用するために、アクチュータにより開弁作用に逆らう結果、過大トルクを必要とするアクチュエータを選定しないと開弁しないことになる。即ちアンバランストルク（不釣り合いトルク）に打ち勝つトルクが必要となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、従来技術では、図１１に示すように、弁体３が反時計方向に微少弁開度した時、オリフィス側の本体１の流路内面と弁体３の先端部の間隙Ｃ1 が狭く、この狭い微少隙間から流体が急速な流れ（噴流）となって二次側に流出するので、該部の本体内周面及び弁体外周面（縁）が摩耗、損傷することがあり、又、微少開度時において弁開度と流量の割合が著しく少なく、微少開度時の制御が困難とされている。
【００１０】
又、微少開度時におけるアンバランストルク（バルブ開閉途上における流水によるバルブ前後の差圧によって発生するトルクであって、バルブの全開、全閉位置では作用せず、中間開度で大となり、バルブを閉じる方向に作用する。）が大きく、これに対応するアクチュエータも大形となり、コストアップの原因になっている。
【００１１】
本発明は、微少開度時、オリフィス側流路において弁本体内周面及び弁体外周面（縁）の該部の損傷を防止し、又、微少開度時において流量の改善（増大）を図り、又微少開度時においてアンバランストルク値の減少を図り、対応するアクチュエータの省力、小形化によりコスト削減を図ることを技術的課題としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の採った手段は、剛性材料からなる中空円筒状本体の一端部の内周面と、該本体内に回転自在に軸支された剛性材料からなる弁体の周縁部との間に、弾性材料からなる環状シートリングを介在させ、弁棒の回転中心軸線と、弁体周面と本体とが環状シートリングを介して圧接するシール面とが一致しない偏心型バタフライ弁において、上記環状シートリングに、弁閉時弁体周縁部と圧接させるための断面山形のシート部を連続して円周方向に沿って形成し、上記本体の少なくとも一次側に対向する外周側面と内周面との間に斜面を形成し、該斜面と外周側面とがなす角度及び斜面の幅を、弁軸直交位置において最も大きくし、弁軸位置において最も小さくし、且つ上記弁体の少なくとも一次側に対向する弁体外周の一部を背面側に切欠き、該弁体外周からの切欠きの幅を、弁軸直交位置において最も大きくし、弁軸位置近傍において最も小さくしたことを特徴としている。
【００１３】
また、本体の両側面に斜面を形成し、両斜面の角度と幅を弁軸直交位置において最も大きくし、弁軸位置において最も小さくし、且つ、弁体の一次及び二次側に対向する弁体外周からの切欠きの幅を、弁軸直交位置において最も大きくし、弁軸位置近傍において最も小さくしたことを特徴としている。
【００１４】
また、斜面及び切欠きの幅が最も大きな弁軸直交位置から最も幅が小さい弁軸位置近傍までの連続を、曲線で連続したことを特徴としている。
【００１５】
また、斜面及び切欠きの幅が最も大きな弁軸直交位置から最も幅が小さい弁軸位置近傍までの連続を、段部で連続したことを特徴としている。
【００１６】
また、斜面及び切欠きの幅が最も大きな弁軸直交位置から最も幅が小さい弁軸位置近傍までの連続を、直線で連続したことを特徴としている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を以下に説明する。本発明は、偏心型バタフライ弁の弁本体の少なく共一次側に対向する外周側面と内周面との間に斜面を形成し、該斜面と外周面とがなす角度及び斜面の幅を、弁軸直交位置において最も大きくし、弁軸位置において最も小さくし、且つ、弁体の少なくとも一次側に対向する弁体外周から背面側への切欠きの幅を、弁軸直交位置において最も大きくし、弁軸位置近傍において最も小さくした。
【００１８】
弁本体斜面の最大位置と最小位置との間は曲線、直線或は、段付等の連続のいずれの構造としてもよい。
【００１９】
又斜面は、少なくとも弁の一次側と対向する面に形成することが必要であるが、流体の流れ方向、仕様条件等により、両側に形成することができる。
【００２０】
次に弁体切欠きの最大幅は、弁軸直交位置であり、弁軸位置近傍において最小幅とし、最大幅と最小幅との間は、曲線、直線或は段付等の連続のいずれの構造としてもよい。
【００２１】
又、上記弁本体と弁体の組合せは自由である。又、シートリングの固着方法について本図以外のものでもよい。
【００２２】
更に、本体両側にフランジ接続を有するもの、或はフランジレス形の何れの構造であってもよく、本体の構造は特に限定されない。又、本体、弁体材質についても一般的には剛性材料である鋳造品の鋳鉄、ダクタイル鋳鉄、鋳鋼、ステンレス鋼等いづれでもよい。更にシートリング材質についても弾性のある合成ゴム、又は合成樹脂等の単体又は複合体とすることができる。
【００２３】
本発明の本体及び、弁体の弁軸直交位置は斜面の幅及び切欠きの幅を最も大きくしているので、微少開度時、オリフィス側流路において本体及び弁体の該部が摩耗、損傷することなく、流量の増大を図ることができ、且、アンバランストルクを抑えることができ、高寿命のバタフライ弁を提供することができる。
【００２４】
【実施例】
図１〜１０を参照して本発明の好ましい実施例を説明する。
１は偏心型バタフライ弁の本体で、金属、又は硬質の合成樹脂等の剛性材料から構成され、内部に中空円筒状の流体通路２が貫設されている。該流体通路２内には、弁軸（棒）方向位置の断面図である図１に示すように、弁軸（棒）７にテーパボルト８を介して固定された弁体支持体３ｂの一側（図１で左側）に偏心して弁体３が弁軸７によって回動自在に軸支されており、上記全閉位置にある弁体３の周面に接触する位置に、弾性ゴム又は合成樹脂等からなる内径方向に突出した断面山形のシート部５（図３）を有するシートリング４が弁本体１の溝部に嵌込後、図示していない外部からエポキシ樹脂をシートリング４の裏側に注入固着し本体１からの脱落を防止している。
【００２５】
本体（弁本体）１は、直径方向に貫通する弁軸（棒）７と直交する位置において、図４に示すように、本体１の内周面９と外周側面１０との間に形成された斜面１１の幅Ｌ２と角度θ２が最も大きく形成され、弁軸（棒）位置に近づくに従って図３に示すように、漸次幅Ｌ1及び角度θ1が減少し、小さくなるように構成されている。
【００２６】
なお、斜面１１は、本体１の一次側（流入側）に形成されているが、本体１の両側面即ち一次側と二次側（流出側）に形成することもできる。
【００２７】
次に、図７は、弁体３の二次側（流出側）から見た正面図を示し、Ｙ−Ｙ′軸方向に弁軸７が軸支される。同図において斜線部は外周部の背面への切欠きの幅Ｍで示し、弁軸直交位置をＥ−Ｅ′とし、該部の断面を図９で示す。同図において、Ｍ2は背面への切欠きの幅で最も大きく、Ｔは弁体外周縁の厚みで、閉弁時シートリング４に接離する最少限度の厚みである。又、図８は弁軸位置近傍における背面への切欠きの幅Ｍ1を示し最も小さくなっている。図７において、Ｙ−Ｙ′弁軸方向左側は弁軸直交位置（Ｅ−Ｅ′）から弁軸位置近傍（Ｄ−Ｄ′）までの連続を曲線で連続した模様を、又、Ｙ−Ｙ′弁軸方向右側は同様に連続を段部により連続した模様を示している。
【００２８】
図５は、本体１の弁軸直交位置の９０度範囲の展開図を示し、０°は弁軸位置、９０°は弁軸直交位置を示す。
同図において斜線部は斜面の幅を示し、最大幅をＬ2、最小幅をＬ1とし、これらの連続を曲線１２で連続した模様を示している。
なお、最大幅Ｌ2は、弁軸直交位置から円周方向の上下両側に３０°ずつ計６０°内外が好ましい。なお弁の構成によりこの範囲に限定されるものではない。
【００２９】
又、図６は、同様にして最大幅と最小幅の連続を直線１３で連続した模様を示している。又図示していないが最大幅と最小幅の連続を段部を設けて連続することもできる。
【００３０】
なお、図１１は、本発明の図１０と比較するために示した従来例の微少開度オリフィス側、弁軸直交位置の本体と弁体の要部を示す断面図で、本体１の一次側の内周面９は円筒面からなり斜面を備えておらず、また弁体３には、背面への切欠きを備えておらず、弁軸直交位置において、微少開度時におけるオリフィス側流路の狭い流過隙間Ｃ１を示している。
【００３１】
これに対し、図１０は、本発明の微少開度オリフィス側弁軸直交位置の本体１と弁体３の要部拡大断面図であって、本体１の斜面１１と弁体３の背面への切欠き頂部とのなす流過隙間Ｃ2は、上記図１１（従来例）の流過隙間Ｃ1より遙かに大きいことを示している。これら両者の流過隙間Ｃ1とＣ2とを比較することにより、図１３に示す流量特性曲線における微少開度、例えば３０°内外の弁開度において従来例（実線）と比較して本発明（点線）は、流量の改善（増大）が著しく図られていることが分かる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、偏心型バタフライ弁において、環状シートリングに、弁閉時弁体周縁部と圧接させるための断面山形のシート部を連続して円周方向に沿って形成し、本体の少なくとも一次側に対向する外周側面と内周面との間に斜面を形成し、該斜面と外周側面とがなす角度及び斜面の幅を、弁軸直交位置において最も大きくし、弁軸位置において最も小さくし、且つ上記弁体の少なくとも一次側に対向する弁体外周の一部を背面側に切欠き、該弁体外周からの切欠きの幅を、弁軸直交位置において最も大きくし、弁軸位置近傍において最も小さくしたことにより、次のような効果を奏することができる。
【００３３】
（ｉ）閉弁又は開弁時の微少開度におけるオリフィス側での急速な流体流れによる本体内周面及び弁体外周面（縁）の摩耗、損傷を、著しく防止することができる。
【００３４】
（ii）微少開度時において流量の改善（増大）を著しく図ることができる。
【００３５】
（iii)微少開度時における流量の改善（増大）により、アンバランストルク値の減少を図り、アクチュエータの省力、小形化によりコスト削減を著しく図ることができる。
【００３６】
（iv）微少開度時、オリフィス側弁体背面は内径方向に吸収（真空状態）されるのが改善され、シートリングの突出、損傷を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる偏心型バタフライ弁の弁軸方向位置の断面図である。
【図２】本発明にかかる偏心型バタフライ弁の弁軸直交位置の断面図である。
【図３】本発明の本体の弁軸方向位置断面の拡大図である。
【図４】本発明の本体の弁軸直交位置断面の拡大図である。
【図５】本発明にかかる本体の展開図（内周面の９０°範囲）である。
【図６】本発明にかかる本体の一変形の展開図である。
【図７】本発明の弁体の二次側（流出側）から見た正面図である。
【図８】本発明の弁体の弁軸位置近傍の外周切欠き部の拡大図である。
【図９】本発明の弁体の弁軸直交位置の外周切欠き部の拡大図である。
【図１０】本発明の微少開度オリフィス側、弁軸直交位置の本体と弁体の拡大図である。
【図１１】従来例における同様の拡大図である。
【図１２】従来弁の一例を示す要部拡大図である。
【図１３】従来弁と本発明とを比較して示した流量特性曲線図である。
【符号の説明】
１  本体（弁本体）
２  流体通路
３  弁体
４  シートリング
５  山形シート部
６  軸封パッキン
７  弁軸（弁棒）
８  テーパーボルト
９  内周面
１０  外周側面
１１  斜面
１２  曲線
１３  直線
Ｃ  流過隙間（オリフィス側流路）
Ｌ  斜面の幅
θ  斜面の角度
Ｍ  切欠きの幅
Ｔ  弁体外周縁の厚み
【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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【図１２】
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【図１３】
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