(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端を開放し内周面の相対向する位置を一対の軸孔が貫く非弾性材料から成る円筒状の弁座と、前記弁座をその径方向に締め付ける弾性部材と、前記弁座の内周面に外周縁を密接させる円板状の弁体と、前記弁体の外周縁の相対向する位置から突出し前記弁座の一対の軸孔に挿通する弁軸とを備えるバタフライ弁の気密構造であって、
前記弁体の外周縁の前記弁軸の周りに形成され、互いに外向きに突出する凸球面状の一対の摺接端と、
前記弁座の内周面にその周方向に延びるよう形成され、前記弁体の外周縁を密接させる凹条部と、
前記弁座の両端を限界とし前記弁座の内周面の前記一対の軸孔の周りの領域を、前記内周面の内側へ向けて平面状に突出させた一対の可撓部と、
前記一対の可撓部に形成され、前記弁体の一対の摺接端をそれぞれ摺接させる凹球面状の一対の支軸部と、
を備えることを特徴とするバタフライ弁の気密構造。
【請求項２】
前記弁座をその径方向に横切る内周面の断面が、前記弁座の両端の間で前記内周面の内側へ向けて突出するよう湾曲し、
前記弁座の凹条部、及び前記弁座の一対の支軸部を、前記弁座の内周面の内側に中心を位置する球面に沿うように、前記弁座の内周面、及び前記可撓部からそれぞれ凹ませたことを特徴とする請求項１に記載のバタフライ弁の気密構造。
【請求項３】
前記弁体の外周縁、及び前記一対の摺接端は、前記弁座の内周面の内側に中心を位置する球面に沿う形状であることを特徴とする請求項２に記載のバタフライ弁の気密構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非弾性材料から成る弁座を有するバタフライ弁の気密構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学原料、又は薬剤等の流路を開閉するバタフライ弁は、その弁体と弁座の材料として化学的に安定な合成樹脂が適用されている。特に、フッ化炭素樹脂のうちテフロン（登録商標）と称されるポリテトラフルオロエチレンは、耐熱性、及び耐薬品性に優れた非弾性材料であり、また弁体と弁座との滑りがよくなるという利点がある。
【０００３】
バタフライ弁を閉じたとき、非弾性材料から成る弁座は、弁体に押し付けられる力によって非弾性変形する。そこで、図１１に示すように、弁座１０１をその径方向に締め付ける環形のゴム等から成る弾性部材１０３を弁座１０１の外周面１０５に取り付け、その弾性力により弁座１０１の内周面１０７を弁体１０９に押し付けるようにしている。弾性部材１０３は、弁座１０１の軸孔１１１に対応する位置に弁軸１１３を挿通させる挿通孔１１５を有する。
【０００４】
しかしながら、弁座１０１に作用する弾性部材１０３の弾性力は内周面１０７の軸孔１１１の周囲に伝わり難い傾向にあり、弁座１０１の内周面１０７の全周を一様に弁体１０９に密接することが妨げられる。これは、バタフライ弁の気密を保持する観点から好ましくなく、またバタフライ弁の開閉の繰り返しにより弁座１０１と弁体１０９とが偏摩耗する原因になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−２４６６６２号公報
【特許文献２】特開平２−２１６４１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の実情に鑑みて為されたものであり、弁座と弁体との気密を良好に保持し、しかも両者の寿命を延ばせるバタフライ弁の気密構造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】
本発明は、両端を開放し内周面の相対向する位置を一対の軸孔が貫く非弾性材料から成る円筒状の弁座と、前記弁座をその径方向に締め付ける弾性部材と、前記弁座の内周面に外周縁を密接させる円板状の弁体と、前記弁体の外周縁の相対向する位置から突出し前記弁座の一対の軸孔に挿通する弁軸とを備えるバタフライ弁の気密構造であって、前記弁体の外周縁の前記弁軸の周りに形成され、互いに外向きに突出する凸球面状の一対の摺接端と、前記弁座の内周面にその周方向に延びるよう形成され、前記弁体の外周縁を密接させる凹条部と、前記弁座の両端を限界とし前記弁座の内周面の前記一対の軸孔の周りの領域を、前記内周面の内側へ向けて平面状に突出させた一対の可撓部と、前記一対の可撓部に形成され、前記弁体の一対の摺接端をそれぞれ摺接させる凹球面状の一対の支軸部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、前記弁座をその径方向に横切る内周面の断面が、前記弁座の両端の間で前記内周面の内側へ向けて突出するよう湾曲し、前記弁座の凹条部、及び前記弁座の一対の支軸部を、前記弁座の内周面の内側に中心を位置する球面に沿うように、前記弁座の内周面、及び前記可撓部からそれぞれ凹ませたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、前記弁体の外周縁、及び前記一対の摺接端が、前記弁座の内周面の内側に中心を位置する球面に沿う形状であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るバタフライ弁の気密構造によれば、弁座の一対の軸孔の周りの内周面の領域を弁軸の軸方向へ平面状に突出させた可撓部とし、その限界が弁座の両端に達しているので、可撓部が弾性部材の弾性力により比較的容易に弁軸の軸方向に撓むことができる。これにより、可撓部に形成された凹球面状の一対の支軸部を、弁体に形成され一対の摺接端にそれぞれ良好に密接させ、弁座と弁体との気密を確保することができる。
【００１１】
また、本発明に係るバタフライ弁の気密構造は、弁座をその径方向に横切る内周面の断面が、その内側へ向けて突出するよう湾曲し、弁座の凹条部、及び弁座の一対の支軸部を、弁座の内周面の内側に幾何学的中心を位置する球面に沿うように、弁座の内周面、及び可撓部からそれぞれ凹ませている。このため、弾性部材の弾性力により弁体が弁座の凹条部、及び一対の支軸部にそれぞれ押し付けられる力が弁座の内周面の全周で一様になるので、弁体の開閉が長期にわたり繰り返されても、弁座と弁体の偏摩耗が抑制される。
【００１２】
また、弁体の外周縁、及び一対の摺接端が弁座の内周面の内側に幾何学的中心を位置する球面に沿う形状である場合、弁体を開閉するときに弁体が無理な力で弁座に擦り付けられないので、本発明に係るバタフライ弁の気密構造は弁座と弁体の寿命を延ばすのに有利である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係るバタフライ弁の気密構造に適用した弁座の斜視図。
【図２】（ａ）は本発明の実施形態に係るバタフライ弁の気密構造に適用した弁座、及び弾性部材の一部を破断した正面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図。
【図３】図２（ａ）のＢ−Ｂ線断面図。
【図４】本発明の実施形態に係るバタフライ弁の気密構造に適用した弁体、及び弁軸の正面図。
【図５】本発明の実施形態に係るバタフライ弁の気密構造に適用した弁体、及び弁軸の側面図。
【図６】本発明の実施形態に係るバタフライ弁の気密構造の要部を破断した分解斜視図。
【図７】本発明の実施形態に係るバタフライ弁の気密構造の要部の概略を示す断面図。
【図８】（ａ）は比較例の弁座の一部を破断した正面図、（ｂ）はそのＣ−Ｏ−Ｄ線断面図。
【図９】比較例の弁座の要部の断面斜視図。
【図１０】（ａ）は本発明の実施形態に係るバタフライ弁の気密構造に適用した弁座の面圧表示図、（ｂ）は比較例の弁座の面圧表示図。
【図１１】従来例のバタフライ弁の気密構造の一部を切断した分解斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１〜図７を参照しながら本発明の実施形態に係るバタフライ弁の気密構造に適用した弁座１、弾性部材３、弁体５、及び弁軸７について先ず説明する。図中のＸ，Ｙ，Ｚは説明の便宜により互いに直交する三軸を示しているが、これらは本発明の要素の向き、又は姿勢を限定するものではない。
【００１５】
図１に示すように、弁座１は、その両端９を開放した円筒体であり、ポリテトラフルオロエチレン等の非弾性材料を金型で圧締することにより成形される。図１〜図３には、弁座１の両端９に設けたフランジ１１と、弁座１の内周面１３にその周方向に延びるよう形成した凹条部１５と、内周面１３の相対向する位置に形成された一対の平面状の可撓部１７と、一対の可撓部１７をそれぞれ貫く一対の軸孔１９と、一対の可撓部１７のそれぞれの軸孔１９の周りに形成された一対の凹球面状の支軸部２１とが表れている。
【００１６】
弾性部材３は、従来例と同様のものを適用しても良いが、弾性部材３と共にブッシュ４を弁座１の外周面に配置しても良い。図に表れていない弁箱に弁座１を固定し、この弁箱に取り付けた皿ばね等の弾性力により、ブッシュ４を弁座１の軸孔１９の周囲に押し付けても良い。
【００１７】
図２（ａ）に示す弁座１を径方向に横切る内周面１３の断面は、同図（ｂ）に示すように両端９の間で内周面１３の内側へ向けて突出するよう緩やかに湾曲し、内周面１３の両端９の間を二分する位置に凹条部１５が形成されている。可撓部１７は、図１に示すように、弁座１の一対の軸孔１９の周りの内周面１３の領域をその内側へ平面状に盛り上げた部位であり、弁座１の両端９をＸ軸方向に広がる限界としている。可撓部１７のＹ軸方向に広がる幅は、図２（ｂ）に示す支軸部２１の直径φｄよりも少し大きければ良い。
【００１８】
図２（ａ）〜図３の点Ｏは内周面１３の内側に位置する球面の幾何学的中心を示し、寸法線Ｒは、その球面の半径を示している。凹条部１５、及び支軸部２１は、ここに述べた球面に沿う滑らかな凹みを内周面１３、及び可撓部１７にそれぞれ形成した部位である。
【００１９】
図４〜図７には、外周縁２３を有する円板状の弁体５と、弁体５の外周縁２３の相対向する位置から突出する弁軸７と、弁体５の外周縁２３の弁軸７の周りを厚肉にすることにより形成された一対の軸保持部２５と、一対の軸保持部２５のそれぞれの端面を互いに外向きに突出する凸球面状に成形した一対の摺接端２７とを表している。
【００２０】
図６は、図１に示す弁座１をその軸孔１９の位置でＸ，Ｙ軸方向に切断したバタフライ弁の気密構造２９の分解斜視図である。弁体５は、金属製の円板を芯材とし、その表面をポリテトラフルオロエチレン等で被覆したものである。図５，７の仮想円は、弁座１の内周面１３の内側に幾何学的中心を位置する半径Ｒ'の球面の輪郭を表している。弁体５の外周縁２３、及び一対の摺接端２７は、ここに述べた球面に沿う滑らかな部位である。
【００２１】
弁座１の一対の軸孔１９に弁軸７がそれぞれ挿通された状態で、弁体５は弁軸７を支点に回転し、一対の摺接端２７は弁座１の一対の支軸部２１にそれぞれ摺接する。図７は、弁軸７を支点に回転する弁体５の外周縁２３が弁座１の凹条部１５に密接することを示している。Ｒ'の値はＲに等しく、又はＲよりも僅かに大きくても良い（Ｒ'≧Ｒ）。このように、バタフライ弁の気密構造２９は、弁座１の凹条部１５、支軸部２１、弁体５の外周縁２３、及び摺接端２７を球面に沿う形状としているので、弁体５を開閉するときに弁体５が弁座１に無理な力で擦り付けられることがなく、弁座１と弁体５の寿命を延ばすのに有利である。
【００２２】
以上に述べたバタフライ弁の気密構造２９によれば、弾性部材３の弾性力が図３，６に示す矢印ｅの向きに一対の可撓部１７に加わり、これらの可撓部１７と共に一対の支軸部２１は比較的容易に内周面１３の内側へ撓むことができる。これにより、可撓部１７に形成した一対の支軸部２１を弁体５の一対の摺接端２７にそれぞれ密接させ、弁座１と弁体５との良好な気密を確保することができる。
【００２３】
図８は比較例の弁座３１を示している。比較例の弁座３１は次の点で既述の弁座１に相違する。即ち、図９は、図８に示す比較例の弁座３１をその軸孔１９の位置でＸ，Ｙ軸方向に切断した斜視図である。比較例の弁座３１をその径方向に横切る内周面３３の断面は、図８（ｂ）に示すように両端９の間で平坦に延びている。図９の点Ｐの位置で支軸部３５の周縁は内周面３３に対して高さを揃えている。支軸部３５の周縁は点Ｐから両端９へ近づくに従い内周面３３から突出するので、両者の間に段部３７が不可欠である。
【００２４】
弾性部材３を比較例の弁座３１に取り付けた場合、その支軸部３５が弾性部材３から矢印ｅの向きの弾性力を受ける。この反力として段部３７に引っ張り応力が発生する分、比較例の弁座３１の支軸部３５は矢印ｅの向きに撓む量が小さく抑えられる。図１０（ａ）は、バタフライ弁の気密構造２９の弁軸７の周りの約９０°の範囲に相当する支軸部２１、及び支軸部２１の近傍の凹条部１５が弁体５に押し付けられる力の大きさをドットの濃さで示している。図１０（ｂ）は、比較例の弁座３１の支軸部３５、及び支軸部３５の近傍の内周面３３が弁体５に押し付けられる力を同図（ａ）と同様に示している。
【００２５】
図１０（ａ），（ｂ）を比較することにより、バタフライ弁の気密構造２９の凹条部１５、及び支軸部２１は、比較例の弁座３１の内周面３３、及び支軸部３５よりも強い力で弁体５に押し付けられることを確認できる。また、凹条部１５、及び支軸部２１の両方に、比較的強く弁体５に押し付けられる領域がある。これは、弾性部材３の弾性力により弁体５に弁座１の押し付けられる力が弁座１の内周面１３の全周で一様であることを示している。このため、バタフライ弁の気密構造２９は、弁体５の開閉が長期にわたり繰り返されても、弁座１と弁体５の偏摩耗が抑制される。
【００２６】
尚、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々なる改良、修正、又は変形を加えた態様でも実施でき、以下の態様で実施しても良い。弾性部材３を弁座１に埋設しても良い。非弾性材料は上記の例に限定されるものではなく、また弁体５に非弾性材料を適用しなくても本発明の実施が妨げられることはない。
【符号の説明】
【００２７】
１，１０１...弁座、３，１０３...弾性部材、４...ブッシュ、５，１０９...弁体、７，１１３...弁軸、９...両端、１１...フランジ、１３，３３，１０７...内周面、１５...凹条部、１７...可撓部、１９，１１１...軸孔、２１，３５...支軸部、２３...外周縁、２５...軸保持部、２７...摺接端、２９...バタフライ弁の気密構造、３１...比較例の弁座、３７...段部、１０５...外周面、１１５...挿通孔。
【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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