(57)【要約】【課題】    異物を含有する流体に対しても高いシール性能を有する弁装置を提供する。【解決手段】  流体通路である弁箱ポート２ｃが設けられた弁箱２と、ハンドル５の操作により弁棒４を介した上下移動で弁箱ポート２ｃを開閉する弁体３とを有する弁装置１において、弁箱２に設けられた補助弁座８を、バネ９により、弁体３に対して付勢して、弁体３と補助弁座８及び弁座７とを密着させる。【選択図】      図１
2006052749.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体通路が設けられた弁箱と、
前記流体通路を遮って設けられ、当該流体通路を開閉する弁体と、
前記弁箱に設けられ、前記弁体と前記流体通路との隙間をシールする弁座とを有し、
前記弁体と前記弁座とは、前記弁体又は前記弁座の少なくとも一方からの付勢力により、密着していることを特徴とする弁装置。
【請求項２】
請求項１に記載する弁装置において、
前記弁座は、弾性部材により付勢されて前記弁体に密着していることを特徴とする弁装置。
【請求項３】
請求項２に記載する弁装置において、
前記弁座が付勢され移動するための前記弁箱との隙間にシール部材が設けられていることを特徴とする弁装置。
【請求項４】
請求項３に記載する弁装置において、
前記シール部材はラビリンスシールであることを特徴とする弁装置。
【請求項５】
請求項２ないし４のいずれかに記載する弁装置において、
付勢されて前記弁体に密着する弁座は、前記弁体により遮られ分割された前記流体通路における、比較的低圧となる側の流体通路と前記弁体との隙間をシールする弁座であることを特徴とする弁装置。
【請求項６】
請求項１に記載する弁装置において、
前記弁体は、流体流れ方向の幅が増加することにより、前記弁座に向かって付勢されて前記弁座に密着していることを特徴とする弁装置。
【請求項７】
請求項６に記載する弁装置において、
前記弁体は、傾斜面を有する分割された弁体を当該傾斜面が接するように組み合わせてなり、前記傾斜面において、分割された一方の弁体と他方の弁体とを相対的に摺動することにより、流体流れ方向の幅が変化することを特徴とする弁装置。
【請求項８】
請求項７に記載する弁装置において、
前記分割された一方の弁体は、弾性部材により、前記弁体の流体流れ方向の幅が増加するように付勢されていることを特徴とする弁装置。
【請求項９】
請求項７又は８に記載する弁装置において、
前記弁装置の閉時又は開時において、前記分割された一方の弁体は、前記弁箱に固定された固定部材により、更に、前記弁体の流体流れ方向の幅が増加するように付勢されることを特徴とする弁装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかに記載する弁装置において、
前記弁箱に設けられた収納部であり前記弁体が開移動するための収納部又は閉移動するための収納部の少なくとも一方を、加圧する加圧手段を有することを特徴とする弁装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載する弁装置において、
前記加圧手段は、前記収納部の圧力を前記流体通路の圧力以上に加圧することを特徴とする弁装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれかに記載する弁装置において、
前記弁体と前記弁座との密着する面に、前記流体通路を流れる流体に含まれる異物の介在を防止する異物除去手段が設けられていることを特徴とする弁装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載する弁装置において、
前記異物除去手段は、前記弁体又は前記弁座の少なくとも一方に設けられていることを特徴とする弁装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載する弁装置において、
前記異物除去手段は、前記弁体又は前記弁座に設けられた溝であることを特徴とする弁装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載する弁装置において、
前記溝は、鉛直方向の下方に向かって凹む溝であることを特徴とする弁装置。
【請求項１６】
請求項１ないし１５のいずれかに記載する弁装置において、
前記弁体は、前記弁装置の開時において前記流体通路と一体となる開口部を有し、
前記弁座は、前記弁装置の閉時において前記収納部に収納された前記開口部を密閉することを特徴とする弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体通路を開閉する弁装置に関し、例えば、粉体を含有する高圧流体の通路に設けて好適な弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
弁装置は、主として、装置の外形を構成する弁箱、及び弁箱内に設けられ、流体通路を仕切る弁体を有し、弁箱に設けられた上流側弁座と下流側弁座がそれぞれ弁体と密着することで流体の流れを阻止する。流体の流れを阻止した状態では、弁体より上流側と、弁箱内の空間と、弁体より下流側とは仕切られる。また、ハンドル操作等により弁体を弁箱内の開時収納空間に移動させることで流体通路が開かれる。
【０００３】
したがって、弁装置の性能としては、流体通路の遮断時における弁体と弁座とのシール性能が重要であり、従来、様々なシール構造及び方法が提案されている（下記特許文献１，２を参照。）。特に、弁装置が適用される場所によっては、流体に粉体等の異物が含まれているような場合や、放射性物質を含有する流体であって、リーク許容量が極めて低く設定されているような場合があり、高いシール性能が要求されることがある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２３５０４０号公報
【特許文献２】特開平５−１４１５４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
すなわち、異物を含有する流体では、シール面に異物が入り込むとシール性が低下するため、こまめなメンテナンスが必要となったり、シール面への少量の異物の介在によりリークが発生してしまう結果、設定したリーク許容量を安定して維持できないといった問題がある。また、このような問題を頻繁に解消するためのコストも増加する。更に、取り扱う流体が放射性汚染物等である場合には、リークによる環境への影響も当然大きいものとなる。
【０００６】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、通常の流体に適用する際にはもちろんのこと、異物を含有する流体に対しても高いシール性能を有する弁装置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】
【０００７】
上記課題を解決する本発明に係る弁装置は、
流体通路が設けられた弁箱と、
前記流体通路を遮って設けられ、当該流体通路を開閉する弁体と、
前記弁箱に設けられ、前記弁体と前記流体通路との隙間をシールする弁座とを有し、
前記弁体と前記弁座とは、前記弁体又は前記弁座の少なくとも一方からの付勢力により、密着していることを特徴とする弁装置である。
【０００８】
弁体と弁座とを付勢力により密着させることにより、シール面に異物が入り込むことを抑制し、高いシール性能を有する弁装置とする。また、シール面への異物の混入を抑制して、弁装置のメンテナンスの頻度を減らす。特に、取り扱う流体が放射性汚染物等である場合に、効果的な弁装置とする。
【０００９】
また、上記弁装置において、
前記弁座は、弾性部材により付勢されて前記弁体に密着していることを特徴とする弁装置である。
【００１０】
弁座に付勢力を有する構造を適用することにより、簡便な構造で、高いシール性能を確保する。
【００１１】
また、上記弁装置において、
前記弁座が付勢され移動するための前記弁箱との隙間にシール部材が設けられていることを特徴とする弁装置である。
【００１２】
当該隙間をシールすることにより、弁箱に設けられ、弁体が開閉移動するための収納部と、流体通路とを隔離する。そして、流体通路を流れる流体が収納部を介して外部へ漏れることを抑制する。
【００１３】
また、上記弁装置において、
前記シール部材はラビリンスシールであることを特徴とする弁装置である。
【００１４】
シール部材をラビリンスシールとして、更に効果的にシールする。
【００１５】
また、上記弁装置において、
付勢されて前記弁体に密着する弁座は、前記弁体により遮られ分割された前記流体通路における、比較的低圧となる側の流体通路と前記弁体との隙間をシールする弁座であることを特徴とする弁装置である。
【００１６】
弁座を弁体に付勢する構造は、弁座が弁体に向かって移動するためのすきまを設ける必要があり、このすきまに流体の圧力が大きくかかってしまうと、流体が弁装置外部へ漏れるおそれがあるため、当該機能を有する弁座を比較的低圧となる側に適用してこのおそれをなくす。
【００１７】
また、上記弁装置において、
前記弁体は、流体流れ方向の幅が増加することにより、前記弁座に向かって付勢されて前記弁座に密着していることを特徴とする弁装置である。
【００１８】
弁体と弁座との密着性を高めて、高いシール性を有する弁装置とする。
【００１９】
また、上記弁装置において、
前記弁体は、傾斜面を有する分割された弁体を当該傾斜面が接するように組み合わせてなり、前記傾斜面において、分割された一方の弁体と他方の弁体とを相対的に摺動することにより、流体流れ方向の幅が変化することを特徴とする弁装置である。
【００２０】
当該構造とすることで、弁体自体に流体の漏洩を起こすような隙間を生じさせることなく、弁体の幅を変化させて、弁体を弁座に付勢する。
【００２１】
また、上記弁装置において、
前記分割された一方の弁体は、弾性部材により、前記弁体の流体流れ方向の幅が増加するように付勢されていることを特徴とする弁装置である。
【００２２】
分割された他方の弁体に対して一方の弁体を常に付勢して、弁体の幅が広がるようにすることで、弁体の開閉移動時においても常に弁座に密着させるようにする。
【００２３】
また、上記弁装置において、
前記弁装置の閉時又は開時において、前記分割された一方の弁体は、前記弁箱に固定された固定部材により、更に、前記弁体の流体流れ方向の幅が増加するように付勢されることを特徴とする弁装置である。
【００２４】
弁装置の閉時又は開時において、よりシール性を高めることで、流体流動時の圧力や流体遮断時の圧力に対する耐性を高める。
【００２５】
また、上記弁装置において、
前記弁箱に設けられた収納部であり前記弁体が開移動するための収納部又は閉移動するための収納部の少なくとも一方を、加圧する加圧手段を有することを特徴とする弁装置である。
【００２６】
当該収納部は、弁装置外部へ通じる隙間を有していることがあり、当該収納部を高い圧力状態とすることで、弁体と弁座とのシール性では防止しきれない、流体の漏れを抑制する。
【００２７】
また、上記弁装置において、
前記加圧手段は、前記収納部の圧力を前記流体通路の圧力以上に加圧することを特徴とする弁装置である。
【００２８】
収納部の圧力を流体通路の圧力以上とすることで、更に流体の漏れを抑制する。
【００２９】
また、上記弁装置において、
前記弁体と前記弁座との密着する面に、前記流体通路を流れる流体に含まれる異物の介在を防止する異物除去手段が設けられていることを特徴とする弁装置である。
【００３０】
弁体の開閉移動に伴い、流体に含まれる異物が弁体と弁座とのシール面に入り込むおそれがあるが、異物除去手段によりこのおそれをなくして、高いシール性を維持する。
【００３１】
また、上記弁装置において、
前記異物除去手段は、前記弁体又は前記弁座の少なくとも一方に設けられていることを特徴とする弁装置である。
【００３２】
必要な箇所を選択して異物除去手段を設けることで、弁装置の製造コストを削減する。
【００３３】
また、上記弁装置において、
前記異物除去手段は、前記弁体又は前記弁座に設けられた溝であることを特徴とする弁装置である。
【００３４】
密着面に溝を設けることで、溝を形成する凸部により密着面に入り込んだ異物をかき取り、密着面のシール性を保持する。
【００３５】
また、上記弁装置において、
前記溝は、鉛直方向の下方に向かって凹む溝であることを特徴とする弁装置である。
【００３６】
鉛直上方に向かって凹む溝には異物が溜まりやすいため、溝に異物が溜まりすぎた場合に、逆にシール性を悪くしてしまうおそれがあるが、鉛直方向の下方に向かって凹む溝とすることで、このおそれをなくす。
【００３７】
また、上記弁装置において、
前記弁体は、前記弁装置の開時において前記流体通路と一体となる開口部を有し、
前記弁座は、前記弁装置の閉時において前記収納部に収納された前記開口部を密閉することを特徴とする弁装置である。
【００３８】
開口部が収納部に露出し、開口部内の流体や内壁に付着した異物等が収納部に漏れてしまうおそれに対して、開口部が収納部に収納された状態であっても、弁座により開口部を密閉することで、流体が流れる開口部等の流体通路から収納部を常に隔離する。
【発明の効果】
【００３９】
本発明に係る弁装置によれば、
流体通路が設けられた弁箱と、
前記流体通路を遮って設けられ、当該流体通路を開閉する弁体と、
前記弁箱に設けられ、前記弁体と前記流体通路との隙間をシールする弁座とを有し、
前記弁体と前記弁座とは、前記弁体又は前記弁座の少なくとも一方からの付勢力により、密着していることとしたので、
シール面に異物が入り込むことを抑制し、高いシール性能を有する弁装置とすることができる。また、シール面への異物の混入を抑制して、弁装置のメンテナンスの頻度を減らすことができる。特に、取り扱う流体が放射性汚染物等である場合に、効果的な弁装置とすることができる。
【００４０】
また、上記弁装置において、
前記弁座は、弾性部材により付勢されて前記弁体に密着していることとしたので、
簡便な構造で、高いシール性能を確保することができる。
【００４１】
また、上記弁装置において、
前記弁座が付勢され移動するための前記弁箱との隙間にシール部材が設けられていることとしたので、
弁箱に設けられ、弁体が開閉移動するための収納部と、流体通路とを隔離することができる。そして、流体通路を流れる流体が収納部を介して外部へ漏れることを抑制することができる。
【００４２】
また、上記弁装置において、
前記シール部材はラビリンスシールであることとしたので、
更に効果的にシールすることができる。
【００４３】
また、上記弁装置において、
付勢されて前記弁体に密着する弁座は、前記弁体により遮られ分割された前記流体通路における、比較的低圧となる側の流体通路と前記弁体との隙間をシールする弁座であることとしたので、
弁座が弁体に向かって移動するためのすきまを介して流体が弁装置外部へ漏れるおそれをなくすことができる。
【００４４】
また、上記弁装置において、
前記弁体は、流体流れ方向の幅が増加することにより、前記弁座に向かって付勢されて前記弁座に密着していることとしたので、
弁体と弁座との密着性を高めて、高いシール性を有する弁装置とすることができる。
【００４５】
また、上記弁装置において、
前記弁体は、傾斜面を有する分割された弁体を当該傾斜面が接するように組み合わせてなり、前記傾斜面において、分割された一方の弁体と他方の弁体とを相対的に摺動することにより、流体流れ方向の幅が変化することとしたので、
弁体自体に流体の漏洩を起こすような隙間を生じさせることなく、弁体の幅を変化させて、弁体を弁座に付勢することができる。
【００４６】
また、上記弁装置において、
前記分割された一方の弁体は、弾性部材により、前記弁体の流体流れ方向の幅が増加するように付勢されていることとしたので、
弁体の開閉移動時においても常に弁座に密着させるようにすることができる。
【００４７】
また、上記弁装置において、
前記弁装置の閉時又は開時において、前記分割された一方の弁体は、前記弁箱に固定された固定部材により、更に、前記弁体の流体流れ方向の幅が増加するように付勢されることとしたので、
弁装置の閉時又は開時において、よりシール性を高めることで、流体流動時の圧力や流体遮断時の圧力に対する耐性を高めることができる。
【００４８】
また、上記弁装置において、
前記弁箱に設けられた収納部であり前記弁体が開移動するための収納部又は閉移動するための収納部の少なくとも一方を、加圧する加圧手段を有することとしたので、
当該収納部は、弁装置外部へ通じる隙間を有していることがあり、当該収納部を高い圧力状態とすることで、弁体と弁座とのシール性では防止しきれない、流体の漏れを抑制することができる。
【００４９】
また、上記弁装置において、
前記加圧手段は、前記収納部の圧力を前記流体通路の圧力以上に加圧することとしたので、
更に流体の漏れを抑制することができる。
【００５０】
また、上記弁装置において、
前記弁体と前記弁座との密着する面に、前記流体通路を流れる流体に含まれる異物の介在を防止する異物除去手段が設けられていることとしたので、
弁体の開閉移動に伴い、流体に含まれる異物が弁体と弁座とのシール面に入り込むおそれがあるが、異物除去手段によりこのおそれをなくして、高いシール性を維持することができる。
【００５１】
また、上記弁装置において、
前記異物除去手段は、前記弁体又は前記弁座の少なくとも一方に設けられていることとしたので、
必要な箇所を選択して異物除去手段を設けることで、弁装置の製造コストを削減することができる。
【００５２】
また、上記弁装置において、
前記異物除去手段は、前記弁体又は前記弁座に設けられた溝であることとしたので、
密着面に溝を設けることで、溝を形成する凸部により密着面に入り込んだ異物をかき取り、密着面のシール性を保持することができる。
【００５３】
また、上記弁装置において、
前記溝は、鉛直方向の下方に向かって凹む溝であることとしたので、
鉛直上方に向かって凹む溝には異物が溜まりやすいため、溝に異物が溜まりすぎた場合に、逆にシール性を悪くしてしまうおそれがあるが、鉛直方向の下方に向かって凹む溝とすることで、このおそれをなくすことができる。
【００５４】
また、上記弁装置において、
前記弁体は、前記弁装置の開時において前記流体通路と一体となる開口部を有し、
前記弁座は、前記弁装置の閉時において前記収納部に収納された前記開口部を密閉することとしたので、
開口部が収納部に露出し、開口部内の流体や内壁に付着した異物等が収納部に漏れてしまうおそれに対して、開口部が収納部に収納された状態であっても、弁座により開口部を密閉することで、流体が流れる開口部等の流体通路から収納部を常に隔離することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態に係る弁装置の概略断面構造図である。以下、本実施形態に係る弁装置について説明するが、特に断りのない限り、説明に用いる上下方向は図面における上下を意味するものとする。
【００５６】
同図に示すように、本実施形態に係る弁装置１は、開口部３ａと閉塞部３ｂとからなり流体通路を開閉する弁体３と、閉時弁体収納部２ａと開時弁体収納部２ｂと弁箱ポート２ｃとから構成される弁箱２と、弁体３に接続され、弁体３の上下移動を可能とする弁棒４と、弁棒４に接続され、弁棒４を回転させるハンドル５とを有する。
【００５７】
流体通路は、弁箱２を貫通して設けられる弁箱ポート２ｃに連通し、弁箱ポート２ｃ内を流体が流れる。弁棒４に接続された弁体３は、ハンドル５を回転させて、スリーブを軸回転させることにより、上下移動するようになっている。また、弁箱２内を密封するため、弁箱２の首部分には、弁棒４を通す孔と弁棒４との隙間をシールするパッキン６が設けられている。
【００５８】
弁体３が下方に移動したときには、弁体３の下方部分である閉塞部３ｂが弁箱２内の下方に設けられた開時弁体収納部２ｂに収納されると共に、弁体３の上方部分に設けられた開口部３ａが弁箱ポート２ｃと一体となり、弁箱２内において弁箱ポート２ｃが流体通路として機能する。この結果、弁装置１は、図１に示すように開状態となる。
【００５９】
弁体３が上方に移動したときには、弁体３の上方部分に設けられた開口部３ａが弁箱２内の上方に設けられた閉時弁体収納部２ａに収納されると共に、弁体３の下方部分である閉塞部３ｂが弁箱ポート２ｃを中央で遮断し、流体通路内の流体の流れを阻止する。この結果、弁装置１は、閉状態となる。
【００６０】
流体が流れる弁箱ポート２ｃと、閉時弁体収納部２ａ及び開時弁体収納部２ｂとを、特に閉時弁体収納部２ａとを遮断するため、弁箱２における弁体３と弁箱ポート２ｃとが近接する面には、流体流れ方向の上流側に弁座７が、下流側に補助弁座８が設けられている。
【００６１】
これらの弁座が弁体３と密着することにより、弁箱ポート２ｃと弁体収納部２ａ，２ｂとが遮断される。ここで、特に閉時弁体収納部２ａと弁箱ポート２ｃとを遮断するのは、閉時弁体収納部２ａは弁装置１の外部に通じる空間であり、閉時弁体収納部２ａを介して更に外部へ流体が漏れてしまうおそれがあるからである。
【００６２】
また、補助弁座８は、弾性部材であるバネ９により弁体３に押し付けられて、強力に密着するようになっている。この結果、弁装置１が開時及び閉時の状態において、弁体３が弁座７と補助弁座８とにより常に離れることなくシールされ、弁箱ポート２ｃを流れる流体の閉時弁体収納部２ａへの漏れを防ぐことができる。
【００６３】
バネ９を備えた補助弁座８は、弁座７に対して、流体流れ方向の下流側に設けているが、基本的には流れ方向の上流側であっても下流側であってもどちらに設けても良い。ただし、弁装置１を閉弁したときに、流体通路を流れる流体により、より圧力がかかる方に弁座７を設け、比較的圧力がかからない方に補助弁座８を設けることが好ましい。
【００６４】
これは、バネ９により補助弁座８を弁体３に付勢する構造は、補助弁座８が弁体３に向かって移動するためのすきまを設ける必要があり、このすきまに流体の圧力が大きくかかってしまうと、流体が閉時弁体収納部２ａを通じて弁装置１外部へ漏れるおそれがあるためである。
【００６５】
例えば、常に流体が供給される流体通路に弁装置１が設けられている場合には、閉弁時には、流体流れ方向の上流側には流体による圧力が大きくかかるため、バネ９を備えた補助弁座８は、図１に示すように下流側に設けることが好ましい。ただし、常に流体が供給される流体通路であっても、閉弁した後に、流体流れ方向の下流側に備えられた加圧を利用する装置等と連通していることにより、下流側の方に大きく圧力がかかる場合には、補助弁座８は上流側に設けるようにする。
【００６６】
また、弁装置１は、流体ではなく粉体等の固形状物質等の通路に適用することができる。この場合にも、通路の上流側と下流側とでより圧力がかかる方に弁座７を設けて、比較的圧力がかからない方に補助弁座８を設ける。例えば、下流側に超臨界抽出塔等の加圧装置が設けられる場合には、補助弁座８は上流側に設けるようにする。
【００６７】
弁箱２には、閉時弁体収納部２ａに連通する孔である空気導入孔１０が設けられており、空気導入孔１０には空気源１１が接続され、空気が閉時弁体収納部２ａに供給されるようになっている（加圧手段）。
【００６８】
上述するように、バネ９により補助弁座８を弁体３に付勢する構造は、補助弁座８が弁体３に向かって移動するためのすきまを設ける必要がある。閉時弁体収納部２ａに空気を供給し、閉時弁体収納部２ａの圧力を弁箱ポート２ｃ内の圧力以上とすることにより、流体が閉時弁体収納部２ａを通じて弁装置１外部へ漏れるおそれをなくすことができる。
【００６９】
閉時弁体収納部２ａに導入する流体としては、閉時弁体収納部２ａを加圧可能な流体であれば特に限定されない。空気や窒素ガス等が考えられるが、弁箱ポート２ｃに流出してポート内を流れる流体及び弁装置１の下流側に設置された反応装置等に悪影響を与えないような流体が望ましい。
【００７０】
図２は、図１におけるＡ部の拡大図である。補助弁座８の周囲は、バネ９を備えるための隙間や、補助弁座８が付勢される際に移動するための隙間があり、弁箱ポート２ｃと閉時弁体収納部２ａとは空間的につながっている。
【００７１】
ここで、図２に示すように、弁箱２に補助弁座８との隙間をシールするラビリンスシール１２を設置することにより、補助弁座８の機能を保持しつつ、弁箱ポート２ｃを流れる流体が当該隙間を介して外部へ漏れることを抑制することができる。なお、ラビリンスシールは補助弁座８に設けてもよい。
【００７２】
本実施形態では、補助弁座８を弁体３に付勢して密着させたり、ラビリンスシール１２を設けたりすることにより、シール面に異物が入り込むことを抑制することができ、この結果、高いシール性能を有する弁装置とすることができる。また、装置のメンテナンスの頻度を減らすことができる。特に、取り扱う流体が放射性汚染物等である場合には、効果的な弁装置となる。
【００７３】
なお、弁座について、上流側と下流側の両方の弁座を弾性部材で付勢して弁体に密着させるようにしても良い。弾性部材としては、コイルスプリング等が挙げられる。また、シール部材としては、ラビリンスシールの他に、グランドパッキン等が挙げられる。
【００７４】
＜第２の実施形態＞
図３は、第２の実施形態に係る弁装置の概略断面構造図である。図４は、図３におけるIV−IV矢視断面図である。以下、本実施形態に係る弁装置について説明するが、特に断りのない限り、説明に用いる上下方向は図面における上下を意味し、左右方向は図面における左右を意味するものとする。
【００７５】
これらの図に示すように、本実施形態に係る弁装置２１は、流体通路を開閉する弁体２３と、弁体２３を収納する弁体保持環３４と、下部をフランジ３３により密封され、閉時弁体収納部２２ａと開時弁体収納部２２ｂと弁箱ポート２２ｃとから構成される弁箱２２と、弁体保持環３４に接続され、弁体２３の上下移動を可能とする弁棒２４と、弁棒２４に接続され、弁棒２４を回転させるハンドル２５とを有する。
【００７６】
流体通路は、弁箱２２を貫通して設けられる弁箱ポート２２ｃに連通し、弁箱ポート２２ｃ内を流体が流れる。弁棒２４に接続された弁体保持環３４は、ハンドル２５及びスリーブ４３を回転させることにより、弁棒２４と共に上下移動するようになっている。これに伴って、弁体保持環３４内に収納された弁体２３も一体となって上下移動する。
【００７７】
また、弁箱２２内を密封するため、弁箱２２の首部分には、弁棒２４を通す孔と弁棒２４との隙間をシールするグランドパッキン２６ａとダストパッキン２６ｂとが設けられている。
【００７８】
弁体２３が下方に移動したときには、弁体２３の下方部分に設けられた開口部２３ａが弁箱２２内の下方に設けられた閉時弁体収納部２２ａに収納されると共に、弁体２３の上方部分である閉塞部２３ｂが弁箱ポート２２ｃを中央で遮断し、流体通路内の流体の流れを阻止する。この結果、弁装置２１は、図３に示すように閉状態となる。
【００７９】
弁体２３が上方に移動したときには、弁体２３の上方部分である閉塞部２３ｂが弁箱２２内の上方に設けられた開時弁体収納部２２ｂに収納されると共に、弁体２３の下方部分に設けられた開口部２３ａが弁箱ポート２２ｃと一体となり、弁箱２２内において弁箱ポート２ｃが流体通路として機能する。この結果、弁装置２１は、開状態となる。
【００８０】
流体が流れる弁箱ポート２２ｃと、閉時弁体収納部２２ａ及び開時弁体収納部２２ｂとを、特に開時弁体収納部２２ｂとを遮断するため、弁箱２２における弁体２３と弁箱ポート２２ｃとが近接する面には、流体流れ方向の下流側に弁座２７ａが、上流側に弁座２７ｂが設けられている。
【００８１】
これらの弁座２７ａ，２７ｂが弁体２３と密着することにより、弁箱ポート２２ｃと弁体収納部２２ａ，２２ｂとが遮断される。ここで、特に開時弁体収納部２２ｂと弁箱ポート２２ｃとを遮断するのは、開時弁体収納部２２ｂは弁装置２１の外部に通じる空間であり、開時弁体収納部２２ｂを介して更に外部へ流体が漏れてしまうおそれがあるからである。
【００８２】
閉時弁体収納部２２ａは、フランジ３３により下部が密封された空間であるため、パッキン等の摺動構造を有する開時弁体収納部２２ｂよりも、比較的外部への漏れを心配する必要がない空間である。
【００８３】
弁体２３は、下方部分を開口部２３ａとし、上方部分を閉塞部２３ｂとすると共に、分割傾斜面２３ｅにおいて左右に分割された分割弁体２３ｃと分割弁体２３ｄとから構成されている。この分割傾斜面２３ｅは、弁棒２４の棒軸から所定の角度で傾斜する面である。
【００８４】
すなわち、分割弁体２３ｃ，２３ｄは共に楔形状であり、分割弁体２３ｃの形状については、下方に行くにつれて流体通路方向に沿った幅（図面における左右の幅）が小さくなる楔形状であり、一方これとは逆に、分割弁体２３ｄの形状については、上方に行くにつれて幅が小さくなる楔形状である。
【００８５】
弁体２３は、分割弁体２３ｃの傾斜面と分割弁体２３ｄの傾斜面とを接触させてなる構造であり、これにより、例えば、分割弁体２３ｃを固定して分割弁体２３ｄを上下移動させた場合に、弁体２３の流体通路方向に沿った幅が変化するようになる。すなわち、分割弁体２３ｃに対して分割弁体２３ｄを上へ移動させると、弁体２３の流体通路方向に沿った幅は大きくなり、分割弁体２３ｄを下へ移動させると、弁体２３の幅は小さくなる。
【００８６】
図５は、図３における弁体部分の拡大図である。図５は、弁装置２１を鉛直方向にのびる流体通路に適用した状態を示しており、弁箱ポート２２ｃが鉛直方向に沿うように上下方向のポートとして示してある。したがって、図５と、図３，４との関係は、図３，４における上方向及び下方向が、それぞれ図５における右方向及び左方向に対応する。
【００８７】
同図に詳細に示すように、弁棒２４の軸方向に沿った分割弁体２３ｄの長さは、分割弁体２３ｃよりも小さい。したがって、弁体２３が弁体保持環３４に収納されるにあたっては、分割弁体２３ｃの外周（図４に、弁体２３の外周が一周に亘って示されている。）は弁体保持環３４の内周（図４に、同様に弁体保持環３４の内周が一周に亘って示されている。）に接し、分割弁体２３ｄの外周は弁体保持環３４の内周に接しないように（保持環３４内において分割弁体２３ｄが弁棒２４の軸方向に移動可能なように）保持されている。
【００８８】
図５に示すように、弁体保持環３４における分割弁体２３ｄ側の左方（図３，４では下方）には環内へ連通する孔が設けられている。この孔の環外側にバネ受３６が固定され、弾性部材であるバネ３５が左方（図３，４では下方）をバネ受３６より支持されて、この孔の中に嵌め込まれている。この結果、弁体保持環３４内に収納され移動可能となっている分割弁体２３ｄは、環内において常に右方（図３，４では上方）へ付勢された状態となっている。弾性部材としては、バネ等が挙げられる。
【００８９】
上述するように、弁体２３を楔形状の２つの分割弁体２３ｃ，２３ｄとし、分割弁体２３ｃを弁体保持環３４内に固定すると共に、バネ３５により分割弁体２３ｄを常に右方へ付勢することにより、弁体２３の流体通路方向に沿った幅（図面における左右方向の幅）を大きくして、弁体２３を弁座２７ａ，２７ｂへ常に密着させることができる。
【００９０】
この結果、弁装置２１が開時及び閉時の状態において、弁体２３と弁座２７ａ，２７ｂとは常に離れることなくシールされ、弁箱ポート２２ｃを流れる流体の開時弁体収納部２２ｂへの漏れを防ぐことができる。
【００９１】
また、フランジ３３には、弁棒２４の軸方向にのびる棒状のストッパ３７（固定部材）が固定されている。弁体保持環３４が左方へ移動したときには、ストッパ３７がバネ受３６及びバネ３５の中に挿入される。バネ受３６がフランジ３３に突き当たり、弁体保持環３４が完全に左方へ移動し終わると、ストッパ３７が弁体保持環３４の環の内部へ所定量突き出るようになっている。
【００９２】
特に弁装置２１の閉弁時には、弁体２３と弁座２７ａ，２７ｂとを密着させてシール性を高めて流体の漏れを防止する必要がある。本実施形態では、弁体保持環３４内において分割弁体２３ｄがストッパ３７により右方へ押されることにより、弁体２３の流体通路方向に沿った幅を更に大きくして、バネ３５による付勢力以上に、より強い力で弁体２３を弁座２７ａ，２７ｂへ密着させることができる。
【００９３】
また、閉弁時において、分割弁体２３ｃにおける弁座２７ａとの接触部分には、異物除去手段である２つの溝からなる弁体側異物かき取り突起３８ａが設けられている。弁体側異物かき取り突起３８ａの形状は、弁箱ポート２２ｃの外周を取り囲むように形成した弁座２７ａの断面形状と同じ形状となっている。例えば、弁座２７ａの形状がリング状であるときにはリング状の溝が形成されている。
【００９４】
また、開弁時において、分割弁体２３ｃにおける弁座２７ａとの接触部分にも、２つの溝からなる弁体側異物かき取り突起３８ａが設けられている。溝形状は上述するとおりであり、換言すれば、開口部２３ａの外周に沿った形状となっている。例えば、開口部２３ａの形状が円である場合（図４を参照。）、リング状の溝が形成される。
【００９５】
一方、弁座２７ｂにおける分割弁体２３ｄとの接触部分にも、２つの溝からなる弁座側異物かき取り突起３８ｂが設けられている。弁座側異物かき取り突起３８ｂの形状は、弁箱ポート２２ｃの外周を取り囲むように形成した弁座２７ｂの断面形状と同じ形状となっている。例えば、弁座２７ｂの形状がリング状であるときにはリング状の溝が形成される。
【００９６】
粉体等の異物を含有する流体の流体通路に弁装置２１を適用する場合には、弁箱ポート２２ｃの内面、開口部２３ａの内面及び閉塞部２３ｂの壁面等に異物が付着し、弁座２７ａ，２７ｂに密着させながら弁体２３を移動する際に、付着した異物が弁座２７ａ，２７ｂと弁体２３との密着面に入り込んでしまうおそれがある。
【００９７】
そこで、密着面に異物かき取り突起３８ａ，３８ｂを設けることにより、異物かき取り突起を形成する３つの凸部により密着面に入り込んだ異物をかき取ることで、密着面のシール性を保持することができる。
【００９８】
この異物かき取り突起は、弁体２３に設けても良いし、弁座２７ａ，２７ｂに設けても良い。しかしながら、例えば、図５に示すように、流体流れ方向が鉛直下方となる流体通路に弁装置２１を設置する場合には、弁体側異物かき取り突起３８ａ及び弁座側異物かき取り突起３８ｂのように、流体流れ方向の上流側においては弁座２７ｂ側に異物かき取り突起を設け、下流側においては分割弁体２３ｃ側に異物かき取り突起を設けることが好ましい。
【００９９】
これは、流体流れ方向の上流側において分割弁体２３ｄ側に異物かき取り突起を設けたり、下流側において弁座２７ａ側に異物かき取り突起を設けたりすると、鉛直上方に向かって凹む溝には異物が溜まりやすいため、溝に異物が溜まりすぎた場合に、逆にシール性を悪くしてしまうおそれがあるからである。したがって、鉛直下方に向かって凹む溝とすることが好ましい。
【０１００】
また、分割弁体２３ｄと弁座２７ｂとの密着面における溝等の異物除去手段は、弁座２７ｂ側に設けることが好ましい。これは、分割弁体２３ｃが弁体保持環３４内に固定されているのに対して、分割弁体２３ｄは弁体保持環３４内において左右に移動可能となっており、閉時に、分割弁体２３ｄにおける弁座２７ｂとの接触部分は多少変わってしまう場合があるため、分割弁体２３ｄに溝等の異物除去手段を設けると当該手段と弁座２７ｂとの位置合わせがうまくいかない場合があるからである。
【０１０１】
なお、第１の実施形態と同様に、開時弁体収納部２２ｂに空気を供給し、開時弁体収納部２２ｂの圧力を弁箱ポート２２ｃ内の圧力以上とすることにより、流体が開時弁体収納部２２ｂを通じて弁装置２１外部へ漏れるおそれを更になくすことができる。
【０１０２】
本実施形態では、弁体２３の幅を変化可能な構造として、弁体２３を弁座２７ａ，２７ｂに付勢して密着させたり、密着面に異物かき取り突起３８ａ，３８ｂを設けたりすることにより、シール面に異物が入り込むことを抑制することができ、この結果、高いシール性能を有する弁装置とすることができる。また、装置のメンテナンスの頻度を減らすことができる。特に、取り扱う流体が放射性汚染物等である場合には、効果的な弁装置となる。
【０１０３】
＜第３の実施形態＞
図６は、第３の実施形態に係る弁装置の概略断面構造図である。本実施形態に係る弁装置は、第２の実施形態に係る弁装置の変形例であり、同様の機能を有する部材には同じ符号を付し、同じ説明は省略する。以下、本実施形態に係る弁装置について説明するが、特に断りのない限り、説明に用いる上下方向は図面における上下を意味するものとする。
【０１０４】
図６に示すように、本実施形態に係る弁装置４１では、弁座４２ａ，４２ｂの形状を大きくして、弁体２３が下方へ移動した場合であっても、開口部２３ａが弁座４２ａ，４２ｂにより塞がれる形状とした。
【０１０５】
第２の実施形態では、図３に示すように、弁体２３が下方へ移動した場合には、開口部２３ａが閉時弁体収納部２２ａに露出し、開口部２３ａ内の流体や内壁に付着した異物等が閉時弁体収納部２２ａに漏れてしまうおそれがあった。
【０１０６】
第３の実施形態では、弁体２３が下方へ移動した場合であっても、開口部２３ａが弁座４２ａ，４２ｂにより塞がれるようにし、閉時弁体収納部２２ａや開時弁体収納部２２ｂを流体が流れる開口部２３ａや弁箱ポート２２ｃから常に隔離することができる。
【０１０７】
なお、第２及び第３の実施形態では、弁体２３の下方部分に開口部２３ａを設け、上方部分を閉塞部２３ｂとしたが、逆に、上方部分に開口部を設け、下方部分を閉塞部としてもよい（弁箱の上方に閉時弁体収納部が形成され、下方に開時弁体収納部が形成される）。この場合、閉時において、弁装置の外部に通じるおそれがある閉時弁体収納部に開口部が露出し、流体の漏洩のおそれがあるが、パッキン２６ａ，２６ｂをシール性の高いものとする等で対応することができる。また、開時において、ストッパ３７による更なる密着性の効果が生じることになるので、開時において流体通路のシール性を高めたい場合に適している。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】第１の実施形態に係る弁装置の概略断面構造図である。
【図２】図１におけるＡ部の拡大図である。
【図３】第２の実施形態に係る弁装置の概略断面構造図である。
【図４】図３におけるIV−IV矢視断面図である。
【図５】図３における弁体部分の拡大図である。
【図６】第３の実施形態に係る弁装置の概略断面構造図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１    弁装置
２    弁箱
２ａ  閉時弁体収納部
２ｂ  開時弁体収納部
２ｃ  弁箱ポート
３    弁体
３ａ  開口部
３ｂ  閉塞部
４    弁棒
５    ハンドル
６    パッキン
７    弁座
８    補助弁座
９    バネ
１０    空気導入孔
１１    空気源
１２    ラビリンスシール
２１    弁装置
２２    弁箱
２２ａ  閉時弁体収納部
２２ｂ  開時弁体収納部
２２ｃ  弁箱ポート
２３    弁体
２３ａ  開口部
２３ｂ  閉塞部
２３ｃ  分割弁体
２３ｄ  分割弁体
２３ｅ  分割傾斜面
２４    弁棒
２５    ハンドル
２６ａ  グランドパッキン
２６ｂ  ダストパッキン
２７ａ  弁座
２７ｂ  弁座
３３    フランジ
３４    弁体保持環
３５    バネ
３６    バネ受
３７    ストッパ
３８ａ  弁体側異物かき取り突起
３８ｂ  弁座側異物かき取り突起
４１    弁装置
４２ａ  弁座
４２ｂ  弁座
４３  スリーブ
【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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