(57)【要約】【課題】弁体の厚みにかかわらず、バタフライバルブの回転トルク低減を実現可能な構造を提供する。【解決手段】バタフライバルブの弁体２０は、シャフトに同軸状に組み付けられる本体８０と、本体８０の軸線に対して対称な方向に延出する第１弁形成部８２および第２弁形成部８４と、を含む。各弁形成部は、周縁部にて弁体２０の回転方向に所定幅を有し、弁体２０が一方向に回動したときに周縁部の回転方向先側の角部又は突出部が弁座に線接触態様で着座する曲線状のシール部として形成される。第１弁形成部８２のシール部を含む仮想平面と、第２弁形成部８４のシール部を含む仮想平面との距離が、周縁部の最大幅よりも小さくなるように構成されている。【選択図】図３
2019039486.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の通路を有するボディと、
前記ボディに回動可能に支持されたシャフトと、
前記通路に配置されて前記シャフトと一体に回動し、前記ボディの内周面に沿って設けられた弁座に着脱することにより前記通路を開閉する弁体と、
を備え、
前記弁体は、
前記シャフトに同軸状に組み付けられる本体と、
前記本体の軸線に対して対称な方向に延出する第１弁形成部および第２弁形成部と、
を含み、
各弁形成部は、周縁部にて前記弁体の回転方向に所定幅を有し、前記弁体が一方向に回動したときに前記周縁部の回転方向先側の角部又は突出部が前記弁座に線接触態様で着座する曲線状のシール部として形成され、
前記第１弁形成部のシール部を含む仮想平面と、前記第２弁形成部のシール部を含む仮想平面との距離が、前記周縁部の最大幅よりも小さくなるように構成されていることを特徴とするバタフライバルブ。
【請求項２】
前記第１弁形成部のシール部と前記第２弁形成部のシール部とが、同一平面上に位置することを特徴とする請求項１に記載のバタフライバルブ。
【請求項３】
前記第１弁形成部のシール部と前記第２弁形成部のシール部とが、前記本体の軸線に対して対称に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のバタフライバルブ。
【請求項４】
前記第１弁形成部のシール部と前記第２弁形成部のシール部とが、前記本体の中心に対して対称に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のバタフライバルブ。
【請求項５】
各弁形成部は、軸線方向中央から両端部に向けて前記周縁部の幅が漸減するように構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のバタフライバルブ。
【請求項６】
各弁形成部は、前記シール部として、前記弁体が一方向に回動したときに前記通路を閉じる曲線状の第１シール部と、前記弁体が反対方向に回動したときに前記通路を閉じる曲線状の第２シール部とを、前記周縁部の幅方向に離隔して有し、
前記第１弁形成部の第１シール部を含む仮想平面と、前記第２弁形成部の第１シール部を含む仮想平面との距離が、前記周縁部の最大幅よりも小さくなり、
前記第１弁形成部の第２シール部を含む仮想平面と、前記第２弁形成部の第２シール部を含む仮想平面との距離が、前記周縁部の最大幅よりも小さくなるように構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のバタフライバルブ。
【請求項７】
前記弁体が樹脂材料からなることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のバタフライバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バタフライバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
バタフライバルブは、シャフトに円板状の弁体を組み付けた簡素な構成を有し、比較的低コストにて実現できる。このため、給湯装置の水回路等に設置され、流体通路の開閉や切り替えに用いられることが多い（例えば特許文献１参照）。ボディの内周面には弾性材料からなるスリーブが配設され、そのスリーブの内周面に弁座が形成される。弁体は、一般に楕円形状を有し、通路の軸線に対して傾いた状態で弁座に着座する。シャフトの回転により、弁体の一対の周縁部が弁座に押し付けられて密着することで、そのシール性が確保される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−８９５８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで近年、バタフライバルブの製造コスト低減や軽量化の観点から、弁体が樹脂材にて構成されることがある。その場合、弁体の成形上、比較的大きな板厚を有するようになる。このため、一対の周縁部を弁座に着座させるために、弁体に大きな回転トルクを付与する必要がある。このような問題は、弁体が一定以上の厚みを有すれば、樹脂等の材質にかかわらず生じる。発明者らは、鋭意研究を進める過程で、弁体の形状を工夫することでその回転トルクの低減を図ることが可能であるとの認識に到った。
【０００５】
本発明の目的の一つは、弁体の厚みにかかわらず、バタフライバルブの回転トルク低減を実現可能な構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様は、バタフライバルブである。このバタフライバルブは、流体の通路を有するボディと、ボディに回動可能に支持されたシャフトと、通路に配置されてシャフトと一体に回動し、ボディの内周面に沿って設けられた弁座に着脱することにより通路を開閉する弁体と、を備える。
【０００７】
弁体は、シャフトに同軸状に組み付けられる本体と、本体の軸線に対して対称な方向に延出する第１弁形成部および第２弁形成部と、を含む。各弁形成部は、周縁部にて弁体の回転方向に所定幅を有し、弁体が一方向に回動したときに周縁部の回転方向先側の角部又は突出部が弁座に線接触態様で着座する曲線状のシール部として形成される。第１弁形成部のシール部を含む仮想平面と、第２弁形成部のシール部を含む仮想平面との距離が、周縁部の最大幅よりも小さくなるように構成されている。
【０００８】
この態様によれば、一対の弁形成部が、それぞれ周縁部にて弁体の回転方向に所定幅を有し、弁座に線接触態様で着座する曲線状のシール部を有するところ、各シール部を含む仮想平面間の距離が、周縁部の最大幅よりも小さくされる。その結果、後述する実施形態にも例示するように、一対のシール部が弁座に密着するときの抵抗を小さくできる。すなわち、弁体が厚みを有するバタフライバルブにおいて、回転トルク低減を実現できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、弁体の厚みにかかわらず、バタフライバルブの回転トルク低減を実現可能な構造を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態に係るバタフライバルブの構成を表す縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】弁体の構造を表す図である。
【図４】流路切替後の各流路間のシールを実現するための構造を表す図である。
【図５】流路切替後の各流路間のシールを実現するための構造を表す図である。
【図６】トルク低減構造の説明図である。
【図７】比較例によるシール構造を表す図である。
【図８】弁体が着座を開始したときの状態を表す図である。
【図９】第２実施形態に係るバタフライバルブの構成を表す横断面図である。
【図１０】弁体の構造を示す図である。
【図１１】第３実施形態に係る弁体の構造を表す図である。
【図１２】トルク低減構造の説明図である。
【図１３】第４実施形態に係る弁体の構造を表す図である。
【図１４】トルク低減構造の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明においては便宜上、図示の状態を基準に各構造の位置関係を表現することがある。
【００１２】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係るバタフライバルブの構成を表す縦断面図である。図２は、図１のＡ−Ａ矢視断面図である。本実施形態のバタフライバルブは、流体の流れを切り替え可能な切替弁（四方弁）として機能し、例えば給湯装置等の水回路に適用される。
【００１３】
図１に示すように、バタフライバルブ１０は、弁部を内蔵するボディ１２と、弁部を駆動するアクチュエータ１４とを組み付けて構成される。ボディ１２の一端には、配管継手１６が組み付けられている。アクチュエータ１４としては、ＤＣモータ、ステッピングモータその他の電動アクチュエータを採用できるが、その詳細については説明を省略する。
【００１４】
図２にも示すように、ボディ１２は、樹脂材の一体成形（金型を用いた射出成形）により十字配管の態様で得られる。ボディ１２の中央に弁室１８が形成され、弁体２０が配設されている。ボディ１２の中央から四方に配管部が延出し、それぞれ第１管部２２、第２管部２４、第３管部２６、第４管部２８を構成している。第１管部２２と第３管部２６が同軸状となり、第２管部２４と第４管部２８が同軸状となっている。第１管部２２の軸線と第２管部２４の軸線とは互いに直交する。配管継手１６は、第１管部２２に部分的に挿入されるようにしてボディ１２に組み付けられている。
【００１５】
このような構成により、バタフライバルブ１０には十字状の通路３０が形成される。配管継手１６には上流側から流体を導入する第１導入ポート３２が設けられ、第２管部２４には流体を下流側へ導出する第１導出ポート３４が設けられている。第３管部２６には第２導入ポート３６が設けられ、第４管部２８には第２導出ポート３８が設けられている。
【００１６】
弁室１８には、「シール部材」として機能する円筒状のスリーブ４０が配置されている。スリーブ４０は、弾性材料（本実施形態ではゴム）からなり、その内周面が弁体２０の弁座を形成する。第３管部２６の基端に段差が設けられ、その段差に環状の係止部４２が形成されている。スリーブ４０は、第１管部２２の側からボディ１２に挿入され、係止部４２に係止される。その状態から配管継手１６が第１管部２２に組み付けられることにより、スリーブ４０は、係止部４２と配管継手１６とに挟持される態様でボディ１２の中央に固定される。
【００１７】
図１に示すように、ボディ１２の中央部には、円ボス状の支持部４４が設けられている。ボディ１２にはまた、支持部４４と通路３０を挟んで同軸状に軸受部４６が設けられている。軸受部４６は円穴状をなしている。スリーブ４０の側壁には、支持部４４および軸受部４６のそれぞれに対応する位置に挿通孔４８，４９が形成されている。支持部４４および挿通孔４８，４９を貫通するようにシャフト５０が組み付けられている。シャフト５０は、その上端部がアクチュエータ１４の回転機構５２（回転軸）に接続され、下端部が軸受部４６に挿通されている。シャフト５０は、支持部４４と軸受部４６とによって軸線周りに回動自在に支持されている。
【００１８】
シャフト５０は、段付円柱状をなし、その軸線方向の中間部５４がやや大径とされ、支持部４４に回転摺動可能に支持されている。中間部５４には上下２段の環状溝５６，５８が形成され、各環状溝にシール用のＯリング６０が嵌着されている。シャフト５０の下半部に弁体２０が組み付けられている。弁体２０は、スリーブ４０の中央に収容されている。シャフト５０は、弁体２０を同軸状に貫通し、通路３０を径方向に横断するように延在する。
【００１９】
弁体２０は、シャフト５０に固定されてはいない。スリーブ４０の内壁における上下面が平坦とされ、それらの平坦面により一対のガイド部６２，６４が形成されている。弁体２０の上端がガイド部６２に当接し、下端がガイド部６４に当接している。すなわち、ガイド部６２，６４により弁体２０の軸線方向への動きが規制されている。
【００２０】
図２に示すように、配管継手１６は、樹脂材の一体成形により得られ、段付円筒状の本体６６と、本体６６の側壁に設けられたフランジ部６８とを有する。本体６６がシール用のＯリング７０を介して第１管部２２に嵌合し、フランジ部６８が複数のねじ７２によりボディ１２に固定されている。スリーブ４０の側面には、通路３０を形成するための連通孔７４，７６が形成されている。連通孔７４は第１導出ポート３４と同軸状に配置され、連通孔７６は第２導出ポート３８と同軸状に配置されている。
【００２１】
弁体２０が一方向に回動すると、その周縁部ｅの一方の角部（第１周端部ｅ１）がスリーブ４０の内壁に密着する（実線参照）。それにより、第１導入ポート３２と第１導出ポート３４とが連通し、第２導入ポート３６と第２導出ポート３８とが連通するように流路が形成される（以下、この状態を「第１流路形成状態」ともいう）。弁体２０が反対方向に回動すると、その周縁部ｅの他方の角部（第２周端部ｅ２）がスリーブ４０の内壁に密着する（点線参照）。それにより、第１導入ポート３２と第２導出ポート３８とが連通し、第２導入ポート３６と第１導出ポート３４とが連通する流路に切り替えられる（以下、この状態を「第２流路形成状態」ともいう）。
【００２２】
次に、弁体２０の構成の詳細について説明する。
図３は、弁体２０の構造を表す図である。（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は正面図であり、（Ｃ）は（Ｂ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【００２３】
図３（Ａ）および（Ｂ）に示すように、弁体２０は、正面視楕円状をなし、樹脂材の一体成形により得られる。弁体２０は、シャフト５０を挿通する筒状の本体８０と、本体８０からその軸線Ｌ１に対して対称な方向に延出する一対の弁形成部８１（第１弁形成部８２，第２弁形成部８４）を有する。本体８０と弁形成部８１との間に複数のリブ８６が設けられることで、弁形成部８１の剛性が確保されている。本体８０の内方には、シャフト５０を挿通するための断面六角形状の取付孔８８が形成されている。
【００２４】
図３（Ｃ）にも示すように、弁形成部８１は、本体８０から離間するにつれて（半径方向外側に向けて）その厚み（断面の幅、弁体２０の回転方向の幅）が大きくなっている。図３（Ａ）にも示すように、弁形成部８１の周縁部ｅの幅が高さ方向中央に向かうほど大きくなる。言い換えれば、弁形成部８１は、軸線方向中央から両端部に向けて周縁部ｅの幅が漸減するように構成されている。弁形成部８１の外周面は、弁体２０の任意の横断面において半径方向に対してほぼ直角となる。
【００２５】
このような構成により、弁形成部８１は、弁体２０が一方向に回動したときにスリーブ４０に着座する第１周端部ｅ１と、弁体２０が反対方向に回動したときにスリーブ４０に着座する第２周端部ｅ２とを幅方向に離隔して有する。各周端部は、弁形成部８１の周縁部における鋭角な角部であり、スリーブ４０の内周面に着脱する曲線状の「シール部」を構成する。第１周端部ｅ１がスリーブ４０に線接触態様で着座することで第１流路形成状態が実現され、第２周端部ｅ２がスリーブ４０に線接触態様で着座することで第２流路形成状態が実現される。
【００２６】
本体８０の片面側中央には、内外を連通させる空気抜き孔９０が設けられている。空気抜き孔９０は、シャフト５０を取付孔８８に挿入する際に押し込まれる空気を外部に逃がし、シャフト５０を本体８０にスムーズに組み付けられるようにする。弁体２０は、この空気抜き孔９０を除き、軸線Ｌ１に対して対称に構成され、また中心Ｏ（重心）に対して対称に構成されている。弁体２０は、軸線Ｌ１に対して回転対称とされている。
【００２７】
なお、シャフト５０は、全体的に段付円柱状をなすが、断面が取付孔８８と相補形状（六角形状）とされている。それにより、シャフト５０が弁体２０に対して空転することなく、アクチュエータ１４の回転力を確実に伝達できる。アクチュエータ１４の駆動によりシャフト５０が回転駆動されると、弁体２０に回転トルクを作用させる。弁体２０は、アクチュエータ１４の回転に応じた方向に回動して通路３０の切替状態を調整する。
【００２８】
次に、本実施形態のシール構造およびシール方法の詳細について説明する。
図４および図５は、流路切替後の各流路間のシールを実現するための構造を表す図である。図４（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ図３（Ｂ）のＢ−Ｂ〜Ｅ−Ｅ断面を示す。図５（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ図３（Ｂ）のＢ−Ｂ，Ｆ−Ｆ〜Ｈ−Ｈ断面を示す。各図の二点鎖線は、弁体２０の着座状態におけるスリーブ４０の内壁面を模式的に示す。
【００２９】
本実施形態では、流路切替後の弁部のシール性能を確保しつつ、弁体２０が着座するときの締め切りトルクを抑制（トルク低減）できる構造を採用する。すなわち、図４（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、弁体２０が着座するときには、周縁部ｅがいずれかの周端部（「シール部」として機能する）に沿ってほぼ均一な圧力でスリーブ４０に当接する。
【００３０】
図示の例では、弁体２０が一方向に回転し、第１周端部ｅ１がスリーブ４０に線接触態様で着座している。弁体２０が反対方向に回転したときには、第２周端部ｅ２がスリーブ４０に線接触態様で着座することになる。言い換えれば、各周端部がほぼ同時にスリーブ４０に着座し、スリーブ４０の当接面（着座面）を均一に潰すことでシールが実現され、その潰し量を最小限に抑えることができる。その結果、弁体２０が着座するときの締め切りトルク（回転トルク）を小さく抑えることができる。
【００３１】
本実施形態では、このような作用効果を得るために、第１弁形成部８２の第１周端部ｅ１と第２弁形成部８４の第１周端部ｅ１とが、同一平面上に位置するように構成されている（一点鎖線参照）。また、第１弁形成部８２の第２周端部ｅ２と第２弁形成部８４の第２周端部ｅ２とが、同一平面上に位置するように構成されている（一点鎖線参照）。これらの平面は軸線Ｌ１を含む。図５（Ａ）〜（Ｄ）にも同様のことが示されている。これらの平面は中心Ｏを含む（一点鎖線参照）。なお、ここでいう「同一平面」とは、誤差を考慮した実質同一平面を含んでよい。
【００３２】
図６は、トルク低減構造の説明図である。（Ａ）は本実施形態の構成を示し、（Ｂ）は比較例の構成を示し、（Ｃ）は変形例の構成を示す。図７は、比較例によるシール構造を表す図である。図７（Ａ）〜（Ｄ）は、図６（Ｂ）の横断面を示し、図３（Ｂ）のＢ−Ｂ〜Ｅ−Ｅ断面に対応する。図８は、弁体が着座を開始したときの状態を表す図である。図８（Ａ）および（Ｂ）が本実施形態の場合を示し、（Ａ）が図４（Ａ）の断面位置に対応し、（Ｂ）が図４（Ｄ）の断面位置に対応する。一方、図８（Ｃ）および（Ｄ）が比較例の場合を示し、（Ｃ）が図７（Ａ）の断面位置に対応し、（Ｄ）が図７（Ｄ）の断面位置に対応する。
【００３３】
図６（Ａ）に示すように、本実施形態では、第１弁形成部８２の第１周端部ｅ１を含む仮想平面Ｐ１と、第２弁形成部８４の第１周端部ｅ１を含む仮想平面Ｐ２との距離がゼロ、つまり両弁形成部の第１周端部ｅ１が同一平面上に位置する（太線部参照）。これにより、図８（Ａ）および（Ｂ）に示すように、弁体２０を一方向に回転させたときに両弁形成部の第１周端部ｅ１の全領域をほぼ同時にスリーブ４０に着座させることができる。その結果、弁体２０を一方向に回転させて着座させるときの回転トルクを小さくできる。なお、両弁形成部の第２周端部ｅ２も同一平面上に位置するため、弁体２０を反対方向に回転させてスリーブ４０に着座させるときの回転トルクも小さくできる。
【００３４】
これに対し、図６（Ｂ）に示す比較例は、弁体２０が単純形状を有し、弁形成部１８１の厚みが径方向および軸線方向にほぼ一定とされている。このため、図７（Ａ）〜（Ｄ）にも示すように、第１弁形成部１８２の第１周端部ｅ１を含む仮想平面Ｐ１１と、第２弁形成部１８４の第１周端部ｅ１を含む仮想平面Ｐ１２とが平行となり、両者の距離が弁形成部１８１の厚み分となる（太線部参照）。
【００３５】
このような構成では、図８（Ｃ）および（Ｄ）に示すように、弁体１２０を一方向に回転させたときに両弁形成部の第１周端部ｅ１の全領域を同時に着座させることができず、先に着座する部分の潰し量が多くなるため、後続で着座する部分に対して抵抗（スリーブ４０による反力）を生じさせる。このため、弁体１２０を一方向に回転させて着座させるときの回転トルクが大きくなる。なお、両弁形成部の第２周端部ｅ２についても両者の仮想平面が互いに平行となり、同様の関係となる。このため、弁体１２０を反対方向に回転させてスリーブ４０に着座させるときの回転トルクも大きくなる。言い換えれば、本実施形態の構造を採用することにより、回転トルクを効果的に低減できることが分かる。
【００３６】
図６（Ｃ）に示す変形例は、本実施形態と比較例との中間の構造を有する。弁体１３０において、弁形成部１９１の周縁部ｅの幅が高さ方向中央に向かうにつれて大きくなる。この構成では、第１弁形成部１９２の第１周端部ｅ１を含む仮想平面Ｐ２１と、第２弁形成部１９４の第１周端部ｅ１を含む仮想平面Ｐ２２とは同一平面上にないが（太線部参照）、弁体１３０が着座するときのスリーブ４０の潰し量を比較例の場合よりは小さくできる。このため、比較例よりは回転トルクの低減を実現できる。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態によれば、一対の弁形成部８１の各シール部（周端部）が同一平面上に位置することで、弁体２０が厚みを有するバタフライバルブ１０において、回転トルク低減を効果的に実現できる。なお、変形例においても、一対の弁形成部１９１間の距離を周縁部の最大幅よりも小さくできるため、回転トルクの低減をある程度は図ることができる。
【００３８】
［第２実施形態］
図９は、第２実施形態に係るバタフライバルブの構成を表す横断面図である。図１０は、弁体の構造を示す図である。（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は弁体の中心を通る横断面図であり、第１実施形態の図３（Ｃ）に対応する。以下では第１実施形態との相異点を中心に説明する。なお、同図において第１実施形態とほぼ同様の構成部分については同一の符号を付している。
【００３９】
本実施形態のバタフライバルブは、流体の流れを許容又は遮断可能な開閉弁（二方弁）として機能する。図９に示すように、バタフライバルブ２１０は、ボディ２１２とアクチュエータ１４（図１参照）とを組み付けて構成される。ボディ２１２は、段付円筒状をなし、第１管部２２と第２管部２２４とが同軸状に設けられ、ストレートな通路２３０を有する。ボディ２１２の中央に弁室１８が形成されている。配管継手１６に流体を導入する導入ポート３２が設けられ、第２管部２２４に流体を導出する導出ポート３４が設けられている。
【００４０】
弁室１８には、第１実施形態と同様のスリーブ４０が配置されている。なお、バタフライバルブ２１０は二方弁であるため、スリーブ４０の横孔（連通孔７４，７６：図２参照）は省略してもよい。図示の全開状態（開弁状態）から弁体２２０が一方向（図中反時計回り）に回動すると、その周縁部ｅの一方の角部（第１周端部ｅ１）がスリーブ４０の内壁に密着する（破線参照）。それにより、バタフライバルブ２１０が閉弁状態となり、通路２３０が遮断される。なお、本実施形態では、弁体２２０を全開状態から反対方向へ回動させることは想定されていない。
【００４１】
図１０（Ａ）に示すように、弁体２２０は、本体８０からその軸線Ｌ１に対して対称な方向に延出する一対の弁形成部２８１（第１弁形成部２８２，第２弁形成部２８４）を有する。図１０（Ｂ）にも示すように、弁形成部２８１は、本体８０から離間するにつれて（半径方向外側に向けて）その厚み（断面の幅）が小さくなっている。また、弁形成部８１の周縁部ｅの幅が高さ方向中央に向けて漸減し、その外周面は、弁体２０の任意の横断面において半径方向に対してほぼ直角となる。弁形成部２８１は、弁体２２０が一方向に回動したときにスリーブ４０に着座する周端部ｅ１を有し、その周端部ｅ１がスリーブ４０に線接触態様で着座することで閉弁状態が実現される。周端部ｅ１は、弁形成部２８１の周縁部における角部であり、スリーブ４０の内周面に着脱する曲線状の「シール部」を構成する。
【００４２】
そして特に、第１弁形成部２８２の周端部ｅ１と第２弁形成部２８４の周端部ｅ１とが、同一平面Ｐ２０１上に位置するように構成されている（一点鎖線参照）。これにより、弁体２２０を一方向に回転させたときに両弁形成部の周端部ｅ１の全領域を同時にスリーブ４０に着座させることができ、閉弁時における回転トルクを小さくできる。
【００４３】
［第３実施形態］
図１１は、第３実施形態に係る弁体の構造を表す図である。（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は正面図である。図１２は、トルク低減構造の説明図である。図１２（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ図１１のＢ−Ｂ〜Ｅ−Ｅ断面を示す。以下では第１実施形態との相異点を中心に説明する。なお、同図において第１実施形態とほぼ同様の構成部分については同一の符号を付している。
【００４４】
図１１（Ａ）および（Ｂ）に示すように、弁体３２０は、正面視楕円状をなし、本体３８０からその軸線Ｌ１に対して対称な方向に延出する一対の弁形成部３８１（第１弁形成部３８２，第２弁形成部３８４）を有する。図１２（Ａ）にも示すように、弁形成部３８１は、本体３８０からほぼ一定の厚みで延出し、その周縁部ｅがフランジ状に幅大に形成されて断面Ｔ字状となっている。周縁部ｅは、弁体３２０の外形に沿って帯状に延在している。周縁部ｅの幅は、高さ方向中央に向かうほど大きくなる。言い換えれば、弁形成部３８１は、軸線方向中央から両端部に向けて周縁部ｅの幅が漸減するように構成されている。弁形成部３８１の外周面は、弁体３２０の任意の横断面において半径方向に対してほぼ直角となる。
【００４５】
弁形成部３８１は、弁体３２０が一方向に回動したときにスリーブ４０に着座する第１周端部ｅ１と、弁体３２０が反対方向に回動したときにスリーブ４０に着座する第２周端部ｅ２とを幅方向に離隔して有する。各周端部は、弁形成部３８１の周縁部における突出部であり、スリーブ４０の内周面に着脱する曲線状の「シール部」を構成する。第１実施形態と同様に、第１周端部ｅ１がスリーブ４０に線接触態様で着座することで第１流路形成状態が実現され、第２周端部ｅ２がスリーブ４０に線接触態様で着座することで第２流路形成状態が実現される。
【００４６】
そして特に、第１弁形成部３８２の第１周端部ｅ１と第２弁形成部３８４の第１周端部ｅ１とが、同一平面Ｐ３０１上に位置するように構成されている（一点鎖線参照）。また、第１弁形成部３８２の第２周端部ｅ２と第２弁形成部３８４の第２周端部ｅ２とが、同一平面Ｐ３０２上に位置するように構成されている（一点鎖線参照）。これにより、弁体３２０を一方向又は反対方向に回転させてスリーブ４０に着座させるときの締め切りトルク（回転トルク）を小さく抑えることができる。
【００４７】
［第４実施形態］
図１３は、第４実施形態に係る弁体の構造を表す図である。（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は正面図であり、（Ｃ）は平面図である。図１４は、トルク低減構造の説明図である。図１４（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ図１３（Ｂ）のＢ−Ｂ〜Ｅ−Ｅ断面を示す。以下では第１実施形態との相異点を中心に説明する。なお、同図において第１実施形態とほぼ同様の構成部分については同一の符号を付している。
【００４８】
図１３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、弁体４２０は、金属製のプレート４１０の外面を弾性部材４１２により被覆して得られ、軸線Ｌ１に対して対称な構造を有する。図１４（Ａ）にも示すように、プレート４１０は、シャフト５０を挿通する筒状のベース４１４と、ベース４１４からその軸線Ｌ１に対して対称な方向に延出する一対のフレーム４１６（第１フレーム４１７，第２フレーム４１８）を有する。ベース４１４およびこれを被覆する弾性部材４１２の部分により弁体４２０の「本体」が構成される。第１フレーム４１７およびこれを被覆する弾性部材４１２の部分により弁体４２０の「第１弁形成部」が構成される。第２フレーム４１８およびこれを被覆する弾性部材４１２の部分により弁体４２０の「第２弁形成部」が構成される。
【００４９】
各フレーム４１６は、その外周部にシール支持部４２２を有する。ベース４１４の内方に取付孔８８が形成されている。シール支持部４２２は断面三股形状をなし、フレーム４１６の延在方向に延出する第１支持部４２３と、フレーム４１６から弁体４２０の回転方向一方の側に延出する第２支持部４２４と、フレーム４１６から弁体４２０の回転方向他方の側に延出する第３支持部４２５とを有する。第２支持部４２４と第３支持部４２５とは、フレーム４１６の径方向の断面においてフレーム４１６に対して互いに反対側に延び、それぞれ第１支持部４２３と約９０度の角度をなす。
【００５０】
弁体４２０の製造工程においては、プレート４１０に対して弾性部材４１２（耐食性を有する樹脂材）の焼き付けが行われる。本実施形態では、弾性部材４１２としてゴムが採用され、そのゴムとプレート４１０との加硫接合が行われる。それにより、弾性部材４１２がプレート４１０に対し、密着した状態で安定に固定される。
【００５１】
弾性部材４１２の上端面および下端面は、それぞれ軸線に対して垂直であり、互いに平行な平坦面４３２，４３４とされている。各平坦面には、取付孔８８の上端開口部を取り囲むように円形の環状ビード４３６が突設されている。
【００５２】
なお、本実施形態では、スリーブ４０は設けられておらず、弁室１８におけるボディ１２の上下面が平坦とされ、それらの平坦面により一対のガイド部６２，６４が形成される（図１参照）。上方の環状ビード４３６がガイド部６２に当接し、下方の環状ビード４３６がガイド部６４に当接することで、弁体４２０の軸線方向への動きが規制される。
【００５３】
弾性部材４１２には、上下の環状ビード４３６をつなぐように、弾性部材４１２の外周面に沿って円弧に延びるビード４４０，４４２，４４４および４４６が突設されている。弁体４２０の軸線Ｌ１に対して一方の側にビード４４０，４４２が並設され、他方の側にビード４４４，４４６が並設されている。ビード４４２，４４４は、弁体４２０の周縁部の一方の突出部（第１周端部ｅ１）として機能する。一方、ビード４４０，４４６は、弁体４２０の周縁部の他方の突出部（第２周端部ｅ２）として機能する。各ビードは、ボディ１２の内周面に着脱する曲線状の「シール部」を構成する。
【００５４】
第１実施形態と同様に、第１周端部ｅ１がボディ１２の内壁に線接触態様で着座することで第１流路形成状態が実現され、第２周端部ｅ２がボディ１２の内壁に線接触態様で着座することで第２流路形成状態が実現される。そして特に、ビード４４２および４４４が同一平面Ｐ４０１上に位置するように構成されている（一点鎖線参照）。また、ビード４４０および４４６が同一平面Ｐ４０２上に位置するように構成されている（一点鎖線参照）。これにより、弁体４２０を一方向又は反対方向に回転させてボディ１２の内壁に着座させるときの締め切りトルク（回転トルク）を小さく抑えることができる。
【００５５】
なお、本実施形態の弁体４２０は、プレート４１０に弾性部材４１２を焼き付ける工程を経て得られるため、第１実施形態のようなスリーブタイプ（弁体２０とスリーブ４０とに分ける構造）よりも製造コストが嵩む傾向にある。言い換えれば、第１実施形態の構成のほうが、簡易かつ低コストに得られるといったメリットがある。
【００５６】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はその特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々の変形が可能であることはいうまでもない。
【００５７】
上記実施形態では、バタフライバルブとして、二方弁や四方弁を例示した。変形例においては、三方弁としてもよい。その場合、ボディにおいて２つの通路が同軸状に配置され、直線状通路を形成してもよい。その直線状通路に対してもう一つの通路が直交するように接続され、Ｔ字状の通路を形成してもよい。弁体をその直線状通路における３つの通路の接続部（弁室）に設けてもよい。
【００５８】
上記第２実施形態では、バタフライバルブとして、導入ポートおよび導出ポートを有し、一方向への流れを許容する二方弁を例示した。変形例においては、二つのポートが導入ポートおよび導出ポートに切り替え可能な双方向の二方弁としてもよい。
【００５９】
上記実施形態では、閉弁時における通路の軸線に対する弁体の角度を約４５度に設定し、弁体がその通路を斜めにシールする構成を示した。変形例においては、その弁体の角度として９０度よりも小さい他の適正な角度を採用してもよい。
【００６０】
上記第１実施形態では、弁形成部８１の外周面が弁体２０の任意の横断面において直線状（半径方向に対してほぼ直角）となり、各周端部が弁形成部８１の周縁部における鋭角な角部となる構成を例示した。変形例においては、弁形成部８１の外周面を弁体２０の横断面において円弧状としてもよい。各周端部は鋭角な角部とならなくてもよい。上記第３実施形態においても同様に、弁形成部３８１の外周面を弁体２０の任意の横断面において直線状としたが、円弧状としてもよい。
【００６１】
上記実施形態および変形例では述べなかったが、シャフトが弁体を貫通しない構成としてもよい。具体的には、図１に示す構成において、シャフト５０の先端が弁体２０の内部に留まる構成としてもよい。その場合、軸受部４６を省略することができる。
【００６２】
上記実施形態では、ボディ１２を樹脂製としたが、金属製としてもよい。また、上記第４実施形態では弁体を構成するプレートを金属製としたが、樹脂その他の材質から構成してもよい。ただし、弾性部材よりも硬質な材質を選択する。
【００６３】
上記第４実施形態では、プレートを覆う弾性部材にビードを突設し、シール部とする例示した。本変形例では逆に、弁体を構成する弾性部材の表面を溝状に切り欠いた残余部によりビードを形成し、シール部としてもよい。
【００６４】
上記第４実施形態では、プレートの外周縁の形状を三股形状とする例を示したが、二股形状その他の形状とし、閉弁時にシール部のシール中心よりも低圧側に狭小部が形成されるようにしてもよい。
【００６５】
上記実施形態では、バタフライバルブを給湯装置等の水回路に適用する例を示した。変形例においては、自動車等の水回路に適用してもよい。あるいは、車両用空調装置や家庭用空調装置の冷凍サイクルに適用し、冷媒循環通路を切り替える切替弁、冷媒通路を開閉する開閉弁、冷媒通路の開度を調整する流量制御弁、又は膨張弁として構成してもよい。いわゆるヒートポンプ式の冷暖房装置に適用してもよい。
【００６６】
上記実施形態では、バタフライバルブとしてアクチュエータを含む電動式のバタフライバルブを例示した。変形例においては、手動で回転する構成を採用するなど、必ずしも電動式でなくてもよい。具体的には、図１の構成においてアクチュエータ１４を取り除き、バタフライバルブとして提供してもよい。シャフト５０の先端にアクチュエータ１４を付けるか、あるいは手動のための取っ手（ハンドル）等を付けるかを、ユーザ側で選択してもよい。いずれにしても、バタフライバルブを弁座に着座（密着）させる際の回転トルク（回転力）を低減することはできる。上記実施形態のように、電動式のバタフライバルブに上記構成を採用することで、省電力のメリットを得ることはできる。
【００６７】
なお、本発明は上記実施形態や変形例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。上記実施形態や変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成してもよい。また、上記実施形態や変形例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１０  バタフライバルブ、１２  ボディ、１４  アクチュエータ、１６  配管継手、１８  弁室、２０  弁体、３０  通路、３２  第１導入ポート、３４  第１導出ポート、３６  第２導入ポート、３８  第２導出ポート、４０  スリーブ、４２  係止部、４４  支持部、４８  挿通孔、５０  シャフト、５２  回転機構、６２  ガイド部、６４  ガイド部、７４  連通孔、７６  連通孔、８０  本体、８２  第１弁形成部、８４  第２弁形成部、９０  空気抜き孔、１２０  弁体、１３０  弁体、１８２  第１弁形成部、１８４  第２弁形成部、１９２  第１弁形成部、１９４  第２弁形成部、２１０  バタフライバルブ、２１２  ボディ、２２０  弁体、２３０  通路、２８２  第１弁形成部、２８４  第２弁形成部、３２０  弁体、３８０  本体、３８２  第１弁形成部、３８４  第２弁形成部、４１０  プレート、４１２  弾性部材、４１４  ベース、４１７  第１フレーム、４１８  第２フレーム、４２０  弁体、４２２  シール支持部、４３６  環状ビード、４４０  ビード、４４２  ビード、４４４  ビード、４４６  ビード、Ｌ１  軸線、Ｏ  中心、ｅ  周縁部、ｅ１  第１周端部、ｅ２  第２周端部。
【図１】
2019039486.tif 000003
【図２】
2019039486.tif 000004
【図３】
2019039486.tif 000005
【図４】
2019039486.tif 000006
【図５】
2019039486.tif 000007
【図６】
2019039486.tif 000008
【図７】
2019039486.tif 000009
【図８】
2019039486.tif 000010
【図９】
2019039486.tif 000011
【図１０】
2019039486.tif 000012
【図１１】
2019039486.tif 000013
【図１２】
2019039486.tif 000014
【図１３】
2019039486.tif 000015
【図１４】
2019039486.tif 000016