(57)【要約】【課題】高温用フラップバルブ装置のシール性を向上する。【解決手段】弁体の弁座への摺接時に弁体周縁部と弁座に挟持されるように、板厚の小さい側板を弁体に沿設する。【効果】側板が弁体周縁部と弁座に挟持されて隙間を埋め、流体の洩れが遮断される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁棒の軸芯周りに回転し弁箱内の流路を開閉する弁体を弁棒に取り付け、
全閉時に、前記弁体に沿設した側板の周縁部が前記弁体の周縁部と前記弁座によって挟持されることを特徴とする高温用フラップバルブ装置。
【請求項２】
少なくとも前記側板の周縁部は前記弁体より板厚が小さいことを特徴とする請求項１記載の高温用フラップバルブ装置。
【請求項３】
全開時における前記弁体及び側板より上流の前記流路に、流体の変向手段を設けたことを特徴とする請求項１及び請求項２記載の高温用フラップバルブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、産業用などの高温流体の配管に用いられる高温用フラップバルブ装置に係る。
【背景技術】
【０００２】  産業用、特に内燃機関の排気管の上流において流路開閉や切換に用いられる高温用フラップバルブは、高温時におけるバルブ（弁体）の熱変形によって弁座との密着性が悪化し、シール性の確保が困難になるという問題がある。高温でのシール性を確保するため従前より各種の提案がなされているが、その代表例として、特許文献１に記載のフラップバルブ装置が知られている。特許文献１のフラップバルブ装置は、シール面を有する可動弁体を可動支持体で揺動自在に支持し、可動支持体を回動させて可動弁体をシール面に摺接させる構造である。摺接に際して、シール面の弁座に対する角度自由度を与えることで密着性が向上するとされる。【０００３】  また、広義のフラップバルブの一種である高温用バタフライバルブの例として、特許文献２に記載のバタフライバルブ装置が知られている。特許文献２のバタフライバルブ装置は、カラー部を介して弁体に薄板シート部をフローティング支持し、薄板シート部の周縁部を弾性変形させつつ弁座に押圧する構造である。【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１７４１１９
【特許文献２】特開平８−１２８５３８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  しかしながら、特許文献１のフラップバルブ装置においては、摺接時の相対角度が調整され角度ずれが是正されたとしても、各部位の熱歪みや熱膨張による密着性悪化は依然として解決されない。また、構造も複雑であるので、信頼性悪化が懸念されると共にコストも嵩むという問題がある。【０００６】  また、特許文献２のフラップバルブ装置は、特に弁棒が弁体中央に位置するタイプの所謂バタフライバルブ装置であるが、この装置においては薄板シート部の周縁部だけが弁座へ押しつけられるため、強度の低い薄板シート部の周縁部は密着力を発揮し難いとともに、過度の密着力を与えれば容易に弾性域を越えて塑性変形してしまう。特に強度が低下する高温においては、この問題が顕著になる。従って、高温用フラップバルブとして、確実なシール性を保証できないという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  上記課題を解決するため、本発明は請求項１記載のように、弁棒の軸芯周りに回転し弁箱内の流路を開閉する弁体を弁棒に取り付け、全開時に、弁体に沿設した側板の周縁部が弁体の周縁部と弁座によって挟持される高温用フラップバルブ装置とした。【０００８】  請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載の高温用フラップバルブ装置において、少なくとも側板の周縁部は弁体より板厚を小さくするとよい。【０００９】  請求項３に記載の発明のように、請求項１及び請求項２に記載の製造方法において、全開時の弁体および側板より上流の流路内に、流体の変向手段を設けるとよい。
【発明の効果】
【００１０】  請求項１記載の発明によれば、弁体全閉時には弁体周縁部と弁座の間に側板周縁部が挟持され、側板周縁部が弾性変形して微小隙間を埋めることで流体の流通が阻止されるので、シール性が保たれる。【００１１】  請求項２記載の発明によれば、弁体に対して側板が薄いため挟持による弾性変形がし易くなり、一層確実にシール性が保たれる。【００１２】  請求項３記載の発明によれば、全開時に流体が変向手段によって流れを強制的に変えられて弁体及び側板の先端に当たることを防げるので、弁体と側板の間に流体が侵入し側板が振動する懸念が回避される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】  本発明を実施するための最良の形態を図１乃至図５に示す実施例に基づいて説明する。図１に示すのは第１の実施例の高温用フラップバルブ装置の横断面図であり、流路の全閉状態を現す。弁箱たるケーシング１内を貫通する流路２が形成され、流路２を開閉自在な弁体５の一端部が弁棒８によって軸支されている。弁体５には、より板厚が小さく略同形状の側板６が沿設されているが、軸支部を除き両者は密着固定されてはいない。そして弁体５と側板６は下部を一体的に共通の弁棒８によって軸支されており、弁棒８の軸芯７回りの回転に従って一体回動し、流路２を開閉する。なお、内燃機関の排気系上流部に用いる場合には、弁体、側板ともにステンレス合金等の高耐熱金属材を用いるのが好ましく、板厚例としては弁体がｔ１．０〜２．０ｍｍ程度、側板がｔ０．２〜０．６ｍｍ程度とするのが好ましい。【００１４】  ケーシング１の上流部（図の左側）には、２点鎖線で示す上流管９が、下流部（図の右側）には、２点鎖線で示す下流管１０が、それぞれ嵌合固定される。そして高温流体は、上流管９〜流路２〜下流管１０の順に流下する。なお、本実施例では流路２、上流管９、下流管１０ともに円断面となっているが、断面形状は円に限らず任意である。流路２内には、ケーシング１内壁が略環状に突出した弁座３が設けられており、特に弁座３の上流側には環状平面である座面４が形成されている。【００１５】  そして、流路２の全閉時においては、弁体５と側板６の各周縁部が全周に亘って座面４へ押し付けられて、流体をシールする。このとき、側板６の周縁部は弁体５の周縁部によって強く押され、その反力として座面４からも強く押し返され、結果、弁体５と座面４によって強固に挟持されることになる。従って、高剛性の弁体５及び弁座３に対して相対的に低剛性の側板６は、両者の表面形状になつくよう微視的な弾性変形を余儀なくされる。この変形によって側板６と弁体５及び側板６と弁座３の接触面間の微小隙間が埋められる。即ち、側板５は実質的なシール体として機能し、流体の洩れを遮断可能となる。【００１６】  ２点鎖線で示す弁体５及び側板６は、流路の全開状態である。両者とも一端部を図示しないネジによって弁軸８へ固設されており、図示しない駆動手段による弁棒８の強制回動に従い弁棒８は軸芯７回りに回転し、弁体５と側板６は一体的に回動する。弁体５及び側板６は、弁棒８への取り付け部を除いては物理的な相互固定はされておらず、微小な隙間を保って重なっている状態（沿設）である。なお、流体の加振により薄板である側板６の振動発生が懸念される場合には、部分的にスポット溶接等で弁体５と側板６を固定しても良いが、シール面に影響しないように配慮が必要である。同様な配慮で、側板６の不要部分である非シール面を切除（肉抜き）しても構わない。【００１７】  図２に示すのは第２の実施例の高温用フラップバルブ装置の横断面図であり、全閉状態を現す。弁箱たるケーシング２１内を貫通する流路２２が形成され、流路２２を開閉自在な弁体２５下端部が弁棒２８によって軸支されている。弁体２５には、より板厚が小さく略同形状の側板２６が沿設されているが、軸支部を除き両者は密着固定されてはいない。そして第１��実施例と同様、全閉時においては側板２６が弁体２５と弁座２３（座面２４）に挟持され、確実なシールが実現される。【００１８】  ケーシング２１の下方には、全開時に弁体２５が収容される凹みである収納部３０が、流路２２に臨んで形成されている。２点鎖線で示される全開時において、弁体２５と側板２６は収納部３０内に収納される。ケーシング２１は第１実施例とは異なる矩形断面（図示せず）の筒状体であり、収納部３０は矩形の底面部に段差２９を介して形成されておりその深さは弁体２５の上側に来る側板２６上表面が流路２２面と略一致する程度である。【００１９】  このように構成されたので、全開時においては上流から流下する高温流体が直接弁体２５及び側板２６の前端面に当接しない。そのため、弁体２５と側板２６の前面隙間から流体が流入して低剛性の側板２６を振動させるのを防止できる。【００２０】  図３に示すのは第３の実施例の高温用フラップバルブ装置の横断面図であり、全開状態を現す。ケーシング３１内に弁体３３及び側板３４が、弁棒３５によって軸支されている。そして、弁体３３及び側板３４より上流のケーシング３１底面には、導風板３２が固定されている。導風板３２は、略Ｓ字断面を有し弁体３３の幅に亘って奥行方向（紙面表裏方向）に延在する板材であり、他部品同様、高耐熱金属材料で造られていることが望ましい。導風板３２は、第２の実施例と同様、上流から流下する高温流体が直接弁体３３及び側板３４の上流端面に当接しないように、流体の流れを積極的に図の上方へ変向する変向手段であって、弁体２５と側板２６の合計厚さよりも高い（図の上方）位置まで延出していることが望ましい。なお、変向手段としての導風板形状はこれに限らず、変向機能があれば形状は任意である。また、変向手段をケーシングと一体形成しても構わない。【００２１】  図４に示すのは第４の実施例の高温用フラップバルブ装置の横断面図であり、全開状態を現す。ケーシング３６内に弁体３７及び側板３８が、弁棒３９によって軸支されている。そして、側板３８の上流先端は下方に折り曲げられてカバー部４０を形成している。カバー部４０の存在によって、上流から流下する高温流体が弁体３７と側板３８との前面隙間に流入するのを防止でき、低剛性の側板２６が振動するのを回避できる。【００２２】  図５に示すのは第５の実施例の高温用フラップバルブ装置の横断面図である。上記実施例とは異なり、２つの下流路を選択する所謂３方弁である。ケーシング４１は、１本の上流枝管４２と２本の下流枝管４３及び４４からなり、それらの内部に夫々流路４５、４６４７を有する。また、上流枝管４２には２点鎖線で示した上流管５４が、下流枝管４３には同下流管５５が、下流枝管４４には同下流管５６が、夫々嵌合固定される。下流側流路４６、４７内には、夫々弁座４８、４９が設けられており、弁体５０及び側板５１、５２が摺接可能である。下流側流路４６と４７の合流部には弁棒５３が軸支されており、弁棒５３の回転によって、弁体５０及び側板５１，５２が一体的に回動される。【００２３】  弁体５０の両側面には、上述の各実施例と同要領で側板５１と５２が一体的に沿設されている。そして、流路４５と流路４７を連通させた��場合には、弁体５０は左回りに回動し側板５１と弁座４８を摺接させる。一方、流路４５と流路４６を連通させたい場合には弁体５０は右回りに回動し側板５２と弁座４９を摺接させる。このように、複数の流路を選択する多方弁においても、本発明は適宜援用可能である。もちろん、多方弁においても、第２の実施例における収納部や、第３の実施例における変向手段や、第３の実施例におけるカバー部を、適宜援用して構わない。【００２４】  以上、本発明の実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても、本発明に包含される。そして、適用対象は、広義のフラップバルブであって弁棒が弁中央に位置する所謂バタフライバルブにも及ぶ。また、内燃機関の排気管用に限定するものではなく、汎用エンジンや据置式燃焼装置等、あらゆる高温ガス発生装置の配管に用いるフラップバルブ装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１の実施例を示す横断面図。
【図２】第２の実施例を示す横断面図。
【図３】第３の実施例を示す横断面図。
【図４】第４の実施例を示す横断面図。
【図５】第５の実施例を示す横断面図。
【符号の説明】
【００２６】１，２１，３１，３６，４１  ケーシング
２，２２，４５，４６，４７  流路
３，２３，４８，４９  弁座
４，２４  座面
５，２５，３３，３７，５０  弁体
６，２６，３４，３８，５１，５２  側板
７  軸芯
８，２８，３５，３９，５３  弁棒
９，５４  上流管
１０，５５，５６  下流管
２９  段差
３０  収納部
３２  導風板
４０  カバー部
【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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