(57)【要約】【課題】一次偏心形バタフライ弁Ｖの開弁時の弁体弁座２０のへたりを防止する。【解決手段】弁体２の止水線ｃと弁軸３が偏心した一次偏心形バタフライ弁である。弁体外周全周に中心に向かい幅が広がる収容溝１３を形成し、その収容溝全周に弾性材製中実弁体弁座をリング部材１２を弁体本体２ｄにビス止めして抜け出し不能に嵌め込む。弁体弁座は、自然状態ではその外周円周長さが弁箱弁座の内周円周長さと同じかそれより短くなっている（Ｌ１≦Ｌ２）。閉弁時（図（ｂ））、弁体弁座の溝２１に圧力流体ａを導いて弁体弁座を拡径し弁箱弁座１０ｂに圧接して流路を遮断する。このとき、間隙１４、１５でもってその拡径は円滑である。開弁時（図（ａ））、溝２１への圧力流体の導入を止めると、弁体弁座は収縮してその外周全面が弁箱弁座から離れるか又は接しても圧接力が働かない状態となる。このため、圧接による弁体弁座のへたり等は生じない。この収縮時も前記間隙によってその作用は円滑である。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁箱（１）内にその流路を開閉可能な弁体（２）をその止水線（ｃ）から弁軸（３）を偏心させて配置し、その弁体（２）の外周面に弁体弁座（２０）を設け、前記弁箱（１）内周面に前記弁体弁座（２０）が圧接する弁箱弁座（１０ｂ）を設けた一次偏心形バタフライ弁において、
上記弁体（２）の外周面の全周に亘り弁体中心に向かって幅が広がる収容溝（１３）を形成し、その収容溝（１３）全周に弾性材からなる中実の上記弁体弁座（２０）を嵌め込み、その収容溝（１３）内の弁体弁座（２０）に全周に亘る膨縮用溝（２１）が形成されているとともに、その膨縮用溝（２１）には圧力流体（ａ）が導入可能となっており、
上記弁体（２）は、円板状の本体と、その本体の外周部にビス止め固定されるリング部材（１２）とからなり、そのリング部材（１２）を前記本体に固定することによって上記収容溝（１３）が形成されて、その収容溝（１３）を形成する前記本体又はリング部材（１２）の凹部に上記弁体弁座（２０）を嵌めて前記リング部材（１２）を前記本体の外周部にビス止め固定することによって前記弁体弁座（２０）が収容溝（１３）に抜け出し不能に嵌め込まれ、
上記弁体弁座（２０）は、自然状態ではその外周円周長さが上記弁箱弁座（１０ｂ）の内周円周長さと同じかそれより短くなっており、上記膨縮用溝（２１）に圧力流体（ａ）が導入された拡径状態ではその弁体弁座外周面が前記弁箱弁座（１０ｂ）に圧接されて上記流路を遮断することを特徴とする一次偏心形バタフライ弁。
【請求項２】
上記弁体弁座（２０）の断面は、弁箱弁座（１０ｂ）に圧接する中実の半小判状部（２０ａ）と、その半小判状部（２０ａ）の両端から側方に延びて肩部（２０ｃ）を経て後下方に延びる中実の膨出基部（２０ｂ）とからなって、その自然状態の弁体弁座（２０）の前記肩部（２０ｃ）から半小判状部（２０ａ）までの側面と上記収容溝（１３）の内側面との間に間隙（１４）が形成され、上記拡径状態では前記隙間（１４）を介して弁体弁座（２０）が拡径することを特徴とする請求項１に記載の一次偏心形バタフライ弁。
【請求項３】
上記膨出基部（２０ｂ）は二叉状となってその二叉内に上記膨縮用溝（２１）が形成されており、その膨縮用溝（２１）の深さ（ｄ）が上記肩部（２０ｃ）の高さまで至っていることを特徴とする請求項２に記載の一次偏心形バタフライ弁。
【請求項４】
上記弁体弁座（２０）の断面は、弁箱弁座（１０ｂ）に圧接する中実の半小判状部（２０ａ）と、その半小判状部（２０ａ）の両端から側方に延びて肩部（２０ｃ）を経て後下方に延びる中実の膨出基部（２０ｂ）とからなって、前記半小判状部（２０ａ）外面に耐摩擦耐摩耗性コーティング（２５）を施し、前記膨出基部（２０ｂ）外面にはその耐摩擦耐摩耗性コーティング（２５）を施さないようにしたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つに記載の一次偏心形バタフライ弁。
【請求項５】
上記弁体（２）が２枚の弁板（２ａ、２ａ）からなる２重構造とし、その各弁板（２ａ、２ａ）の外周面に上記収容溝（１３）、弁体弁座（２０）をそれぞれ設けた請求項１乃至４の何れか一つに記載の一次偏心形バタフライ弁による水封式遮断弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水封式遮断弁等として使用される一次偏心形バタフライ弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
一次偏心形バタフライ弁は、弁箱内にその流路を開閉可能な弁体を配置し、その弁体の止水線から偏心した位置に弁棒を設け、前記弁箱内周面に弁箱弁座を設けた構成である（特許文献１段落０００８、図１、３参照）。
この一次偏心形バタフライ弁は、弁体の止水線から弁棒が偏心した位置にあることから、弁箱の弁軸支持部（ボス部）と弁体弁座と弁箱弁座との圧接シール部（止水線）がかさならず、全閉時には弁体の全周面（弁体弁座）が弁箱弁座（弁箱弁座シート）と確実に当接してシール効果が優れている利点がある。
【０００３】
一方、水封式遮断弁は、製鉄所等の大規模プラントにおける高温・有害なガスなどの流体管路に介設され、一般的に、弁体を、間隔をもって並設した２枚の弁板からなる２重構造とし、弁体内（両弁板間）に封止用水を注入することによって、管路を閉じて流体を遮断する（特許文献２段落００１４、図１、２、本願図２参照）。この水封式遮断弁は、２重構造とした弁体の両弁板を均等に回転させてその両弁板全周の弁体弁座を弁箱弁座に均等に圧接させる（シールする）ため、その中央（両弁板間中央）に弁棒を設け、結果的に一次偏心形バタフライ弁となる。
【０００４】
一次偏心形バタフライ弁は、弁軸に対し弁体（弁体弁座）が偏心しているため、弁体弁座の少なくとも一部は弁箱弁座との圧接状態が開放されることはない。例えば、図７に示す一次偏心バタフライ弁からなる水封式遮断弁において、弁箱１内に２重構造の弁体２を弁軸３でもって回動自在に設け、図示実線の閉弁状態から、弁軸３を９０度回転させて弁体２が同鎖線の開放状態になると、閉弁状態において弁体弁座（弁体弁座シート）１０ａが弁箱弁座（シート）１０ｂに圧接していた点ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４は、開弁後、それぞれ点ｂ２、ｂ３、ｂ４、ｂ１（ｂ１→ｂ２、ｂ２→ｂ３、ｂ３→ｂ４、ｂ４→ｂ１）に移動して同様に弁箱弁座１０ｂに圧接することとなる。
【０００５】
この構成の一次偏心形バタフライ弁を上記高温・有害なガスなどの流体管路に介設すると、流路を開放する時は、ほぼ常に全開弁状態であることから、各ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４における弁体弁座１０ａと弁箱弁座１０ｂとの圧接状態が続くこととなり、その開放時、弁体２の弁座１０ａが弁箱弁座１０ｂに押付けられ続けられる。この長期間の圧接（押付け）によって、圧接点ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４における弁体弁座１０ａ又は弁箱弁座１０ｂがへたって永久変形して凹部となり、全閉弁時においても、その凹部の存在によってシール性が低下したり、弁体弁座寿命が短くなったりする問題が生じている。その弁座１０ａ、１０ｂがゴム等の弾性体である場合、圧接による劣化が進行しやすく、その凹部が生じやすい。
【０００６】
このため、弁体弁座１０ａを圧力流体の導入によって膨縮（拡縮径）可能とし、閉弁時、圧力流体の導入によって弁体弁座１０ａを拡径して弁箱弁座１０ｂに圧接させて流路を確実に遮断し、一方、開弁時には、圧力流体の導入を止め、弁体弁座１０ａを縮径して弁箱弁座１０ｂから離して上記圧接を防止するようにした一次偏心形バタフライ弁が考案されている（特許文献３、実用新案登録請求の範囲、第１〜３図参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０８−１０９９７１号公報
【特許文献２】特開２００４−６０８１１号公報
【特許文献３】実開平０２−６８６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記圧力流体を導入して弁体弁座を弁箱弁座に圧接する一次偏心形バタフライ弁は、開弁時、その弁体弁座が弁箱弁座に接している（特許文献３、第３図（ａ）参照）。
しかし、接していることは圧接状態ともなり、その圧接部は上記凹部が生じて劣化する。開弁時は、弁体弁座は弁箱弁座に圧接する必要はなく、むしろ、圧接していない状態（圧接力が働かない状態）が好ましく、より好ましくは接していない状態がその凹部の形成による劣化を招くことはない。
また、特許文献３記載の弁体弁座は、断面周囲同一厚のコの字状であり（同文献３第２、３図の（ａ）参照）、それ自身の強度が低く、長期の使用に耐えられない（耐久性に問題がある）。
【０００９】
この発明は、上記実状の下、一次偏心形バタフライ弁において、上記開弁時の弁体弁座の弁箱弁座への圧接を無くすことを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を達成するために、この発明は、上記弁体弁座は、自然状態ではその外周円周長さ（外径）が上記弁箱弁座の内周円周長さ（内径）と同じかそれより短くなっているようにしたのである。
このようにすれば、開弁時の自然状態では、弁体弁座はその全周に亘って弁箱弁座に接しないか、又は接しても、圧接力を受けることはない。このため、弁体弁座のへたりも生じにくく凹部も生じ難く、それらによって劣化を招くことはない。
【００１１】
この発明の構成としては、弁箱内にその流路を開閉可能な弁体をその止水線から弁軸を偏心させて配置し、その弁体の外周面に弁体弁座を設け、前記弁箱内周面に前記弁体弁座が圧接する弁箱弁座を設けた一次偏心形バタフライ弁において、前記弁体の外周面の全周に亘り弁体中心に向かって幅が広がる収容溝を形成し、その収容溝全周に弾性材からなる中実の前記弁体弁座を嵌め込み、その収容溝内の弁体弁座に全周に亘る膨縮用溝が形成されているとともに、その膨縮用溝には圧力流体が導入可能となっており、前記弁体は、円板状の本体と、その本体の外周部にビス止め固定されるリング部材とからなり、そのリング部材を前記本体に固定することによって前記収容溝が形成されて、その収容溝を形成する前記本体又はリング部材の凹部に弁体弁座を嵌めて前記リング部材を前記本体の外周部にビス止め固定することによって前記弁体弁座が収容溝に抜け出し不能に嵌め込まれ、前記弁体弁座は、自然状態ではその外周円周長さが弁箱弁座の内周円周長さと同じかそれより短くなっており、前記膨縮用溝に圧力流体が導入された拡径状態ではその弁体弁座外周面が前記弁箱弁座に圧接されて前記流路を遮断する構成を採用することができる。
【００１２】
上記収容溝への弁体弁座の装填は、その弁体弁座が中実（独立気泡的な空洞がない態様）であって、その剛性が高い場合、圧入等の周知の手段で行なうことは困難である。しかし、この構成にあっては、リング部材を弁体本体の外周部にビス止め固定することによって弁体弁座が収容溝に抜け出し不能に嵌め込まれるため、弁体弁座の取付けが容易であるとともに確実である。また、弁体弁座に剛性の高いものを使用しても、支障なく収容溝に装填できる。さらに、圧力流体の導入路も、円板状本体とリング部材を離した状態で形成し得るため、その形成も容易である。
【００１３】
この構成において、弁体弁座は、幅が広がる収容溝に嵌めて圧力流体が導入されても抜け出さない断面形状が要求されて従来から種々の態様が考えているが、例えば、その弁体弁座の断面は、弁箱弁座に圧接する中実の半小判状部と、その半小判状部の両端から側方に延びて肩部を経て後下方に延びる中実の膨出基部とからなる形状を採用することができる。
この断面形状であると、中実であることから、耐久性の問題が生じることはなく、弁体弁座は、幅広の収容溝に嵌めると、半小判状部が収容溝の開口から突出し、膨出基部が前記開口に比べて幅広となることから、その膨出基部によって抜け出しが防止される。
【００１４】
この弁体弁座の断面形状において、自然状態の弁体弁座の肩部から半小判状部までの側面と収容溝の内側面との間に間隙が形成され、拡径状態では前記隙間を介して弁体弁座が拡径するようにすれば、その間隙の存在分、弁体弁座が拡径方向に移動可能であるため、その弁体弁座の拡径が円滑に行なわれる。
このとき、上記膨出基部は二叉状となってその二叉内に上記膨縮用溝が形成されておれば、その二叉部は柔軟性が増すため、弁体本体とリング部材に挟まれる場合でも、より円滑に拡径することができ、拡径後は、膨縮用溝への圧力流体の導入によって膨出基部が収容溝にピッタリ密着して弁体弁座が弁体に強固に保持される。このため、弁体弁座の弁箱弁座への圧接状態が安定して確実な止水効果を得ることができる。
また、その膨縮用溝の深さが上記肩部の高さまで至っているものとすれば、弁体本体とリング部材に挟まれる高さ位置に必ず膨縮用溝があることとなり、その膨縮作用がより効果的に行なわれる。
【００１５】
また、この弁体弁座の断面形状において、上記半小判状部外面に耐摩擦耐摩耗性コーティングを施し、前記膨出基部外面にはその耐摩擦耐摩耗性コーティングを施さないようにすれば、半小判状部の弁箱弁座との接離による損傷に対する耐久性が増すとともに、通常、耐摩擦耐摩耗性コーティングを施せば、硬くなって膨縮し難くなるが、膨出基部はコーティングが施されず、柔軟性（弾性）が損なわれていないため、半小判状部に比べれば、柔軟性を有して動き易い。このため、圧力流体の導入による弁体弁座の拡径も円滑になって弁箱弁座との接離も円滑である。
【００１６】
以上の構成の一次偏心形バタフライ弁は、その弁体を２枚の弁板からなる２重構造とし、その各弁板の外周面に上記収容溝、弁体弁座をそれぞれ設けた構成を採用できる。
このような構成の一次偏心形バタフライ弁は、上記製鉄所、火力発電所、化学工場、薬品工場等の大規模プラントにおける高温・有害なガスなどの流体管路のみならず、水道管、下水管等にも介設することができ、その時、水封式遮断弁とすることもできる。その水封式遮断弁とした場合、弁箱弁座を金属製とし、弁体弁座をゴムなど弾性体製とする。
【発明の効果】
【００１７】
この発明は、以上のようにして、開弁時、自然状態の弁体弁座が弁箱弁座に圧接しないようにしたので、弁体弁座のへたりも生じにくく凹部も生じ難い。このため、閉弁時、シール性が低下する恐れも少なく、弁体弁座寿命も長くなり、安定したシール性を長期に亘って担保することができる。
また、弁体弁座の取付けが容易であるとともに確実である。さらに、弁体弁座に剛性の高いものを使用しても、支障なく収容溝に装填できる。また、圧力流体の導入路の形成も容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の一次偏心形バタフライ弁の一実施形態の斜視図
【図２】同実施形態の部分切断側面図
【図３】図２のＩ−Ｉ線部分切断図
【図４】同実施形態の作用説明用要部断面図であり、（ａ）は開弁時、（ｂ）は閉弁時
【図５】同実施形態の弁体外周部の要部分解斜視図
【図６】他の実施形態を示し、（ａ）は要部断面図、（ｂ）は要部分解斜視図
【図７】一次偏心形バタフライ弁の作用説明図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
この発明の一実施形態を図１〜図５に示す。この実施形態は、一次偏心形バタフライ弁からなる水封式遮断弁Ｖであって、管路の途中に設けた弁箱１内に弁体２を回動自在に配設したものである。その弁体２の本体は、円板形の弁板２ａと、その中心軸上の弁軸３と一体の弁軸ボックス２ｂと、弁板２ａの全周囲に固定の円筒状の弁体筒２ｃと、その弁体筒２ｃの両端全周に亘る弁座取付片２ｄからなる。弁板２ａはリブ２ｅが設けられて補強がなされている。
この弁体２の本体の外周面両側（各弁座取付片２ｄの外周部）にこの発明の特徴部分である弁体弁座２０が設けられている。
【００２０】
上記弁座取付片２ｄは、図４に示すように、その外面一側から爪１１が他側に向かい湾曲して突出し、他側にはリング部材１２がビス（ボルト）止めされている。リング部材１２は、全周に連続する円環状であっても、その周方向に亘って分割された、例えば、３等分割、４等分割などとされた物でも良く、分割した場合は、その分割リング部材片を個々にビス止めする。いずれのリング部材１２も一側に向かって湾曲している。このため、図４に示すように、リング部材１２を弁座取付片２ｄに固定すると、弁体２（両弁座取付片２ｄ）の外周部にその外周面の全周に亘り弁体中心に向かって幅が広がる収容溝１３が形成される。この収容溝１３に弁体弁座２０を装填するには、図５に示すように、その収容溝１３を形成する弁座取付片（弁体本体）２ｄ又はリング部材１２の凹部に弁体弁座２０を嵌めて、リング部材１２を弁座取付片２ｄの外周部にビス止め固定する。この状態では、下記半小判状部２０ａが収容溝１３の開口から突出し、同膨出基部２０ｂが前記開口に比べて幅広であるから、その膨出基部２０ｂによって抜け止めされて、この収容溝１３に弁体弁座２０が抜け出し不能に装填される（嵌め込まれる）。  
【００２１】
弁体弁座２０の断面は、弁箱弁座１０ｂに圧接する中実半小判状部２０ａと、その半小判状部２０ａの両端から側方に延びて肩部２０ｃを経て後下方に延びる中実膨出基部２０ｂとからなり、その膨出基部２０ｂは二叉状となってその二叉内に膨縮用溝２１が形成されている。その膨縮用溝２１の深さｄは肩部２０ｃの高さを超えている。このように、膨縮用溝２１の深さｄが少なくとも肩部２０ｃの高さまで至っていると、弁座取付片２ｄとリング部材１２に挟まれる高さ位置に必ず膨縮用溝２１があることとなり、その膨縮作用がより効果的に行なわれる。
【００２２】
この装填された弁体弁座２０は、下記圧力流体ａが導入されていない自然状態において、図４（ａ）に示すように、肩部２０ｃから半小判状部２０ａまでの側面と収容溝１３の内側面との間及び底面との間に間隙１４、１５が形成され、同図（ｂ）の前記圧力流体ａが導入された拡径状態では前記隙間１４、１５を介して弁体弁座２０が拡径する。底面の隙間１５は省略して、自然状態の弁体弁座２０はその底面が収容溝１３の底面に接しているようにすることもできる。
【００２３】
上記弁体弁座２０の半小判状部２０ａ外面に、四フッ化樹脂（例えば、テフロン：登録商標）等の耐摩擦耐摩耗性コーティング２５が施されている。この半小判状部２０ａのみにコーティング２５が施され、膨出部２０ｂ外面には施されていないことから、そのコーティング２５による膨出部２０ｂの柔軟性（弾性）が損なわれることがない。このため、二叉状の膨出部２０ｂの膨縮も円滑であって、弁体弁座２０の弁箱弁座１０ｂへの接離も円滑である。コーティング２５は塗布によったり、テープの貼付によったりし得る。
【００２４】
膨縮用溝２１には、図３、図４に示すように、弁軸３の一端又は両端から弁軸３内を通って管２２ａを介し弁座取付片２ｄ（本体）に至って通じる圧力流体ａの流路２２が導かれている。
なお、収容溝１３の断面形状は、上記間隙１４を有して弁体弁座２０が自然状態において抜け出し不能に装填されるものであれば、図示のものに特定されない。また、図５中、２３はボルト貫通用透孔、２３ａはボルトねじ込み用ねじ孔、図４中、２６はパッキングである。
【００２５】
この実施形態の一次偏心形バタフライ弁は以上の構成であり、図２の鎖線で示す開弁状態においては、図４（ａ）に示すように、膨縮用溝２１に圧力流体ａが導入されていない。このため、弁体弁座２０は、その外周円周長さ（外径Ｌ１）が上記弁箱弁座１０ｂの内周円周長さ（内径Ｌ２）と同じかそれより短くなっているため（Ｌ１≦Ｌ２）、両弁座２０、１０ｂは接しないか、接しても圧接力が働かない状態になっている。このため、ゴム等の弾性体からなる弁体弁座２０に凹部等のへたりが生じることはない。
【００２６】
この開弁状態から、図２の実線状態の閉弁状態になると、図４（ｂ）に示すように、膨縮用溝２１に圧力流体ａ、例えばＮ２ガスや水が導入されて、弁体弁座２０が膨張（拡径）して弁箱弁座１０ｂに圧接して流路を遮断する。この拡径時、上記間隙１４、１５が存在するため、その弁体弁座２０の伸び代（拡径代）となって弁体弁座２０が円滑に拡径する。この閉弁状態において、管路を塞いだ弁体２内に上下の注入管１０ｃから封止用流体となる水ｗを注入し、管路の上流と下流を完全に遮断する。
また、このように、中実の弁体弁座２０を拡径させて閉弁を行なう手段は、弁箱弁座１０ｂを膨張させて閉弁する場合に比べて弁座の取付け安定性が高いものとなる。弁箱弁座の場合、閉弁時、内径を縮める膨張作用となるため、中実であると、その縮径が容易ではない上に、その縮径を担保するために、弁箱の弁座支持部にその縮径に伴う大きな空隙を確保する必要があって、十分な支持強度（取付け安定性）を得にくいからである。
【００２７】
この閉弁状態から開弁状態に移行するには、まず、膨縮用溝２１への圧力流体ａの導入を停め（開放し）、弁体弁座２０をその収縮力によって縮径させて図４（ａ）で示す状態に復帰させる。このとき、上記間隙１４、１５が縮み代となるため、その縮径も円滑である。弁体弁座２０の弁箱弁座１０ｂへの圧接が開放されれば、弁軸３を回動させて弁体２を図２の鎖線状態とする。
【００２８】
上記実施形態は、弁座取付片２ｄ内を通じた流路２２であったが、例えば、図６に示すように、リング部材１２から弁座取付片２ｄ（本体）に至って通じる構成の流路２２としたり、リング部材１２から弁座取付片２ｄを通らずに形成した流路２２としたり等とすることができる。これらのとき、流路２２にはフレキシブルホースＰ等の管路を接続して弁体２の回動に支障がないようにする。
【００２９】
なお、水封式遮断弁Ｖの水封構造は、実施形態の弁体２の外周部のみの水封止に限らず、特許文献２に記載の、弁体２を間隔をもって並設した２枚の弁板からなる２重構造とし、その両弁板間内に封止用水を注入する等の従来周知のものが採用できることは勿論である。
上記実施形態は水封式遮断弁Ｖの場合であったが、この発明は、他の使用目的の一次偏心形バタフライ弁についても採用することができて、その作用効果を発揮できることは勿論である。
【符号の説明】
【００３０】
１  弁箱
２  弁体
２ｄ  弁体弁座取付片
３  弁軸
１０ｂ  弁箱弁座
１１  弁体弁座取付片２ｄの爪
１２  リング部材
１３  弁体弁座収容溝
１４  側面側間隙
１５  底面側間隙
２０  弁体弁座
２０ａ  弁体弁座２０の半小判状部
２０ｂ  弁体弁座２０の膨出部
２０ｃ  弁体弁座の肩部  
２１  弁体弁座膨縮用溝
２２  圧力流体用流路
２５  コーティング
【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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