(57)【要約】【課題】耐久性が向上されたシールリングを提供する。【解決手段】弁箱側リテーナーおよび弁箱は、平面視で楕円形状の弁箱側シールリング６を挟持している。また、弁体側リテーナーおよび弁体は、平面視で略真円形状の弁体側シールリングを挟持している。楕円形状の弁箱側シールリング６の長辺をａとし、その短辺をｂとする場合、例えば長辺ａは１４２．６５ｍｍであり、短辺ｂは１４２．５０ｍｍである。すなわち、弁箱側シールリング６は、長辺ａと短辺ｂとの差が僅かである楕円形状を有する。なお、ｂ／ａは、０．３以上１未満であることが好ましく、０．７以上１未満であることがより好ましい。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁軸に接合された弁体を、前記弁軸とともに当該弁軸の軸方向の回りに回動させることによって弁箱に着弁させるバタフライ弁の前記弁体と前記弁箱との間に介在させるシールリングであって、
前記軸方向の直径が、当該軸方向に直交する方向の直径よりも小さいことを特徴とするシールリング。
【請求項２】
前記弁体の周縁に取り付けられる弁体側シールリングおよび前記弁箱の周縁に取り付けられる弁箱側シールリングにより構成され、
前記弁体側シールリングおよび前記弁箱側シールリングのうちどちらか一方における前記軸方向の直径が、当該軸方向に直交する方向の直径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のシールリング。
【請求項３】
前記弁体側シールリングおよび前記弁箱側シールリングは、高圧又は高流速時において複数のシールリングを重ね合わせた多重構造をそれぞれ有することを特徴とする請求項２に記載のシールリング。
【請求項４】
前記弁体側シールリングおよび前記弁箱側シールリングのうちどちらか一方は、流体圧力に基づいて流体の加圧方向へ移動するよう弾性変形することにより、当該流体圧力に基づく負荷を前記弁体側シールリングおよび前記弁箱側シールリングの他方に与えることを特徴とする請求項２または３に記載のシールリング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バタフライ弁における弁体と弁箱との間に介在させるシールリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、流体通路を有する弁箱（バルブハウジング）において、当該流体通路を開放および閉鎖する弁体が用いられている。この弁体は、回動可能である弁軸に接合されている。このような弁箱、弁体および弁軸を備える構成を一般的にバタフライ弁と呼んでいる。なお、通常、弁箱内の流体通路の断面形状は真円であり、弁体は真円形状の平板により構成される。
【０００３】
このようなバタフライ弁において、シール性を向上するために、弁箱の流体通路の内周縁にシールリングを取り付け、弁体の周縁部にもシールリングを取り付ける構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。これらのシールリングは、例えば配合ゴムまたは金属材料からなる。
【０００４】
上記のような構成において、弁体を弁軸により上記流体通路と直交する軸方向の回りに回動させることによって、弁箱のシールリングに対して弁体のシールリングを着弁および開弁させることが可能となる。これにより、弁箱内に設けられた流体通路を開放状態または閉鎖状態にすることができる。
【特許文献１】特開昭５５−１２３０５０号公報
【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、弁体が弁軸により回動されることによって、当該弁体が流体通路を開放する状態から閉鎖する状態に至るまでにおいて、並びに、当該弁体が流体通路を閉鎖する状態から開放する状態に至るまでにおいて、弁体のシールリングと弁箱のシールリングとが互いに擦れ合う（接触し合う）。そのため、これらシールリングの摩耗の度合いが著しく大きくなる。そして、擦れ合いにより各シールリングに傷がつくため、流体の漏出が起こる。この問題について、以下に図面を参照しながら説明する。
【０００６】
図６は、弁体の回動角度に応じて生じる当該弁体のシールリング上の接触による圧力分布の変化を示す説明図である。図６（ａ）は、流体通路が開放状態となっている場合における弁体のシールリング上の圧力分布を示し、図６（ｂ）〜（ｉ）は、弁体の回動により流体通路が徐々に閉鎖状態に近づく場合における上記圧力分布をそれぞれ示し、図６（ｊ）は、弁体の回動により流体通路が閉鎖状態となった場合における上記圧力分布を示している。なお、図６では、圧力分布を符号Ｐにより示す。
【０００７】
図６（ａ）〜（ｊ）において、円板状の弁体２００は、回動可能に構成されている弁軸２０１に接合されている。また、弁体２００の外周縁にシールリング２０２が設けられている。なお、弁箱については図示していない。
【０００８】
弁箱の流体通路をほぼ完全に開放状態にするには、弁体２００は、当該弁体２００の平面方向が流体通路内の流体の流動方向に略平行となるよう回動される。この場合、弁体２００のシールリング２０２の上部および下部が、弁箱のシールリングの上部および下部にそれぞれ接触するので、図６（ａ）に示すように、シールリング２０２の上部および下部（下部については図示せず）において僅かに圧力分布Ｐが生じる。
【０００９】
上記開放状態から、弁軸２０１を回動させることによって、弁体２００は、当該弁体２００の平面方向が流体の流動方向に鉛直となる位置に向かって徐々に回動される。
【００１０】
この場合、弁体２００のシールリング２０２の周縁部が弁箱のシールリングの周縁部に接触する面積が徐々に増加するので、図６（ｂ）〜（ｉ）に示すように、シールリング２０２の周縁部に生じる圧力分布Ｐも徐々に増加する。
【００１１】
そして、弁軸２０１をさらに回動させることによって、弁体２００は、当該弁体２００の平面方向が流体の流動方向に鉛直となるよう配置される。すなわち、弁体２００のシールリング２０２の全周縁部が、弁箱のシールリングの全周縁部に密接する。これにより、流体通路が閉鎖状態となる。この場合、図６（ｊ）に示すように、図６（ａ）〜（ｉ）の圧力分布Ｐよりも大きい圧力分布Ｐがシールリング２０２の周縁部に生じる。
【００１２】
このように、弁箱の流体通路を開放状態または閉鎖状態にするために、当該流体通路内において弁体２００の回動を繰り返すことによって、シールリング２０２の摩耗の度合いが著しく大きくなる。その結果、シールリング２０２の耐久性を向上することができない。
【００１３】
上記の課題に鑑みて、本発明の目的は、シール性は元より、耐久性が向上されたシールリングを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
第１の発明に係るシールリングの要旨とするところは、弁軸に接合された弁体を、前記弁軸とともに当該弁軸の軸方向の回りに回動させることによって弁箱に着弁させるバタフライ弁の前記弁体と前記弁箱との間に介在させるシールリングであって、
前記軸方向の直径が、当該軸方向に直交する方向の直径よりも小さいことにある。
【００１５】
前記シールリングは、前記弁体の周縁に取り付けられる弁体側シールリングおよび前記弁箱の周縁に取り付けられる弁箱側シールリングにより構成され、
前記弁体側シールリングおよび前記弁箱側シールリングのうちどちらか一方における前記軸方向の直径が、当該軸方向に直交する方向の直径よりも小さくてもよい。
【００１６】
前記シールリングにおいて、前記弁体側シールリングおよび前記弁箱側シールリングは、複数のシールリングを重ね合わせた多重構造をそれぞれ有してもよい。
【００１７】
前記シールリングにおいて、前記弁体側シールリングおよび前記弁箱側シールリングのうちどちらか一方は、流体圧力に基づいて流体の加圧方向へ移動するよう弾性変形することにより、当該流体圧力に基づく負荷を前記弁体側シールリングおよび前記弁箱側シールリングの他方に与えてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、弁軸に接合された弁体を、前記弁軸とともに当該弁軸の軸方向の回りに回動させることによって弁箱に着弁させるバタフライ弁の前記弁体と前記弁箱との間に介在させるシールリングにおいて、前記軸方向の直径が、当該軸方向に直交する方向の直径よりも小さい。これにより、流体通路を開放状態から閉鎖状態にする弁体の回動時において、弁体の周縁部とシールリングの周縁部との接触が、閉鎖状態となる直前から始まり、逆に、流体通路を閉鎖状態から開放状態にする弁体の回動時においては、上記接触は流体通路が閉鎖状態から弁体が僅かに回動する場合にのみ生じ、それ以後、流体通路がほぼ完全に開放されるまで上記接触は生じない。
【００１９】
このように、上記接触を低減することによって、弁体側シールリングおよび弁箱側シールリングの耐久性を共に向上することが可能となる。したがって、シール性を信頼性高く維持することが可能となる。
【００２０】
また、弁箱側シールリングおよび弁体側シールリングを、それぞれ複数のシールリングを重ね合わせた多重構造とすることによって、当該弁箱側シールリングおよび弁体側シールリングの厚みを任意に設定することが可能となるとともに、上記複数のシールリングの各々の材質を異にすることが可能となる。それにより、流体圧力の高低に柔軟に対応しつつ、弁箱側シールリングおよび弁体側シールリングの耐久性を向上することが可能となる。
【００２１】
さらに、弁体側シールリングおよび弁箱側シールリングのうちどちらか一方は、流体圧力に基づいて流体の加圧方向へ移動するよう弾性変形することにより、当該流体圧力に基づく負荷を弁体側シールリングおよび弁箱側シールリングの他方に与える。これにより、上記一方による上記他方への負荷（面圧）は、流体圧力により減少することなく、当該流体圧力に基づいて増加する。したがって、弁体側シールリングと弁箱側シールリングとの密着性が向上し、シール性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（第１の実施の形態）
【００２３】
以下、本発明の実施の形態に係るシールリングの詳細について図面を参照しながら説明する。
【００２４】
図１は、本実施の形態に係るシールリングが用いられるバタフライ弁の構成を示す模式図である。図１（ａ）は、バタフライ弁の平面図である図１（ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。なお、図１は、弁箱の流体通路が弁体により閉鎖されている状態を示す。
【００２５】
図１に示すように、本実施の形態に係るバタフライ弁１００は、円筒部分を含む弁箱１を備える。弁箱１の上記円筒部分における内部空間が流体通路を形成する。また、弁箱１を貫通するように弁軸２が設けられている。弁軸２は、図示しない駆動装置により当該弁軸２の軸方向の回りに回動可能に構成されている。
【００２６】
弁軸２には、当該弁軸２から偏心（１次偏心）して円板状の弁体３が接合されている。弁箱１の上記円筒部分の内周縁には、輪状の弁箱側リテーナー４が設けられている。また、弁体３の外周縁には、輪状の弁体側リテーナー５が設けられている。なお、弁箱側リテーナー４と弁体側リテーナー５とは互いに向き合っている。
【００２７】
弁箱側リテーナー４および弁箱１は、平面視で楕円形状の弁箱側シールリング６を挟持している。また、弁体側リテーナー５および弁体３は、平面視で真円形状の弁体側シールリング７を挟持している。なお、弁箱側シールリング６および弁体側シールリング７の詳細については後述する。
【００２８】
図１（ａ）に示すように、弁体側シールリング７が弁箱側シールリング６に密接することによって、弁箱１の流体通路が弁体３により閉鎖状態とされる。
【００２９】
次いで、弁軸２の回動により当該弁軸２の回動に伴って弁体３が回動することによって、弁箱１の流体通路が開放状態となる様子および閉鎖状態となる様子について図面を参照しながら簡単に説明する。
【００３０】
図２は、弁体３が回動される様子を示す模式的断面図である。なお、図２においては、弁体側リテーナー５および弁体側シールリング７についての図示は省略している。
【００３１】
図２に示すように、弁軸２は弁体３の中心軸上に配されている。弁軸２により弁体３が回動されることによって、当該弁体３の平面方向が弁箱１の平面方向に平行となるとき、弁箱１の流体通路が閉鎖状態となる。これに対して、弁体２により弁体３が回動されることによって、当該弁体３の平面方向が弁箱１の平面方向に鉛直となるとき、すなわち、上記閉鎖状態から弁体３が反時計回りに９０度回動したとき、弁箱１の流体通路がほぼ完全に開放状態となる。
【００３２】
続いて、弁箱１の流体通路内を流動する流体の圧力によるシールリングの作用について図面を参照しながら説明する。
【００３３】
図３は、弁箱１の流体通路内を流動する流体の圧力による弁箱側シールリング６および弁体側シールリング７の作用を示す説明図である。なお、図３（ａ）〜（ｃ）のいずれにおいても、流体通路が閉鎖状態となっている状態が示されている。
【００３４】
図３（ａ）に示すように、弁箱側シールリング６および弁体側シールリング７に負荷が生じない場合、すなわち、弁箱側シールリング６および弁体側シールリング７に一定の面圧力が各々に生じている場合、弁箱側シールリング６の周縁端面６ａは、弁箱側リテーナー４の周縁端面との間で僅かな隙間を形成する位置にあり、弁体側シールリング７の周縁端面７ａは、弁体３の周縁端面との間で僅かな隙間を形成する位置にある。本例では、弁体３側（図面左側）および弁体側リテーナー５側（図面右側）の両方向からの流体が、弁箱側シールリング６および弁体側シールリング７の双方のばね効果でシールされる。
【００３５】
図３（ｂ）に示すように、弁体側リテーナー５側（図面右側）の流体により加圧される場合、弁箱側シールリング６の周縁端面６と弁箱側リテーナー４の周縁端面との隙間から流体が浸入する。それにより、弁箱側シールリング６は、その流体圧によって弾性変形し、流体の流動方向側へ押し込まれる。これにより、弁箱側シールリング６は、弁体側シールリング７に対して流体圧に基づく負荷を与える。したがって、弁箱側シールリング６が弁体側シールリング７に密接するので、流体が弁体３側（図面左側）に漏出することが防止される。
【００３６】
これに対して、図３（ｃ）に示すように、弁体３側（図面左側）の流体により加圧される場合には、弁体側シールリング７の周縁端面７ａと弁体３の周縁端面との隙間から流体が浸入する。それにより、弁体側シールリング７は、その流体圧によって弾性変形し、流体の流動方向側へ押し込まれる。これにより、弁体側シールリング７は、弁箱側シールリング６に対して流体圧に基づく負荷を与える。したがって、弁体側シールリング７が弁箱側シールリング６に密接するので、流体が弁体側リテーナー５側（図面右側）に漏出することが防止される。
【００３７】
次いで、本実施の形態において、弁箱側シールリング６および弁体側シールリング７の形状について図面を参照しながら説明する。
【００３８】
図４は、弁箱側シールリング６の平面視における形状を示す説明図である。なお、図４においては、弁箱側シールリング６の内周縁を示す曲線のみが図示されている。
【００３９】
図４に示すように、弁箱側シールリング６は、平面視において楕円形状を有する。楕円形状の弁箱側シールリング６の長辺をａとし、その短辺をｂとする場合、例えば長辺ａを１４２．６５ｍｍに設定することができ、短辺ｂを１４２．５０ｍｍに設定することができる。すなわち、弁箱側シールリング６は、長辺ａと短辺ｂとの差が僅かである楕円形状を有する。本実施の形態において、ｂ／ａは、０．３以上１未満であることが好ましく、０．７以上１未満であることがより好ましい。
【００４０】
本実施の形態において、弁箱側シールリング６は、短辺方向が弁軸２（図１）の軸方向に向くように配される。
【００４１】
（第１の実施の形態における効果）
【００４２】
本実施の形態において、弁箱側シールリング６を楕円形状とし、弁体側シールリング７を真円形状とすることによって、流体通路を開放状態から閉鎖状態にする弁体３の回動時において、弁体側シールリング７による弁箱側シールリング６上での摺動、すなわち、弁体側シールリング７の弁箱側シールリング６との接触が、閉鎖状態となる直前から開始される。
【００４３】
上記とは逆に、流体通路を閉鎖状態から開放状態にする弁体３の回動時においては、上記接触は、流体通路が閉鎖状態から弁体３が僅かに回動する場合にのみ生じ、これ以後、流体通路がほぼ完全に開放されるまでは上記接触は生じない。
【００４４】
このように、接触を低減することによって、弁体側シールリング７および弁箱側シールリング６の摩耗を低減することができる。したがって、弁体側シールリング７および弁箱側シールリング６の耐久性を共に向上することが可能となる。
【００４５】
なお、弁箱側シールリング６を楕円形状とし、弁体側シールリング７を真円形状としたが、これに限定されるものではなく、弁箱側シールリング６を真円形状とし、弁体側シールリング７を楕円形状としてもよい。この場合においても、弁箱側シールリング６と弁体側シールリング７との相互の接触を低減することができ、相互の摩耗を低減できるので、これらの耐久性を共に向上することが可能となる。
【００４６】
（第２の実施の形態）
【００４７】
図５は、第２の実施の形態における弁箱側シールリングおよび弁体側シールリングの構成を示す断面図である。
【００４８】
図５に示すように、第２の実施の形態における弁箱側シールリングおよび弁体側シールリングの構成が、第１の実施の形態における弁箱側シールリング６および弁体側シールリング７の構成と異なる点は、弁箱側シールリングおよび弁体側シールリングが、共に二重構造に構成されている点である。
【００４９】
つまり、第２の実施の形態においては、第１の実施の形態における弁箱側シールリング６に密着するように、他の弁箱側シールリング６０が設けられ、第１の実施の形態における弁体側シールリング７に密着するように、他の弁体側シールリング７０が設けられる。
【００５０】
なお、弁箱側シールリング６の先端は弁箱側シールリング６０の先端よりも突出しており、弁体側シールリング７の先端は弁体側シールリング７０の先端よりも突出しているので、当該弁箱側シールリング６の先端および弁体側シールリング７の先端は流体圧力に応じて柔軟に変形することができる。したがって、弁箱側シールリング６と弁体側シールリング７との接触面積を増加させることができるので、シール性の信頼性を確保することが可能となる。
【００５１】
（第２の実施の形態における効果）
【００５２】
このように、本実施の形態では、弁箱側シールリングおよび弁体側シールリングを共に二重構造とすることによって、当該弁箱側シールリングおよび弁体側シールリングの厚みを任意に設定することが可能となる。
【００５３】
詳述すれば、剛性を得る必要がある場合には、本実施の形態のように、弁箱側シールリングおよび弁体側シールリングを共に二重構造とすることによって、流体圧力が高圧の場合においても、信頼性の高いシール性を確保することができる。これに対して、流体圧力が低圧の場合には、弁箱側シールリングおよび弁体側シールリングを一重構造にすることで充分であると考えられ、この場合にも信頼性の高いシール性を確保することができる。
【００５４】
したがって、流体圧力に応じて、弁箱側シールリングおよび弁体側シールリングを一重構造または二重構造とすることができる。なお、弁体箱シールリングを二重構造とし、弁体側シールリングを一重構造とすることも可能であるし、弁箱側シールリングを一重構造とし、弁体側シールリングを二重構造とすることも可能である。
【００５５】
また、弁箱側シールリングまたは弁体側シールリングを二重構造とした場合には、弁箱側シールリング６と弁箱側シールリング６０との材質を異にすることも可能であり、または、弁体側シールリング７と弁体側シールリング７０との材質を異にすることも可能である。
【００５６】
例えば、弁体側シールリング７を樹脂材料により形成し、弁体側シールリング７０を金属材料により形成する場合には、当該金属材料による剛性と当該樹脂材料による弾性とを得ることが可能となる。よって、流体圧力が高圧の場合において、弁箱側シールリング６と弁体側シールリング７との摺動（接触）を滑らかにすることができる。したがって、流体圧力に柔軟に対応しつつ、各シールリングの耐久性を向上することが可能となる。
【００５７】
（他の実施の形態）
【００５８】
上記実施の形態においては、弁箱側シールリングおよび弁体側シールリングを一重構造または二重構造に構成する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、これらを三重以上の多重構造に構成してもよい。
【００５９】
また、上記実施の形態においては、弁箱１と弁箱側リテーナー４との間に弁箱側シールリング６が挟持され、弁体３と弁体側リテーナー５との間に弁体側シールリング７が挟持される構成について説明したが、上記弁箱側リテーナー４および弁体側リテーナー５を設けずに、弁箱側シールリング６および弁体側シールリング７を、それぞれ弁箱１および弁体３に直接保持させる構成を採用してもよい。これにより、バタフライ弁１００の構造を簡単化することができる。
【００６０】
さらに、上記実施の形態では、弁軸２が弁体３の中心軸上に配されている例について説明したが、当該弁軸２が弁体３の中心軸から所定の距離（図２において縦方向の距離）をおいて偏心するよう配されてもよい（２次偏心）。
【００６１】
以上、本発明に係るシールリングの態様を説明したが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内で、当業者の知識に基づき種々の改良、修正又は変形を加えた態様で実施し得るものであり、これらの態様はいずれも本発明の技術的範囲に属するものである。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明に係るシールリングは、弁箱の流体通路内を流れる流体の量を調節する場合等に有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本実施の形態に係るシールリングが用いられるバタフライ弁の構成を示す模式図である。
【図２】弁体が回動される様子を示す模式的断面図である。
【図３】弁箱の流体通路内を流動する流体の圧力による弁箱側シールリングおよび弁体側シールリングの作用を示す説明図である。
【図４】弁箱側シールリングの平面視における形状を示す説明図である。
【図５】第２の実施の形態における弁箱側シールリングおよび弁体側シールリングの構成を示す断面図である。
【図６】弁体の回動角度に応じて生じる当該弁体のシールリング上の接触による圧力分布の変化を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６４】
１  弁箱
２  弁軸
３  弁体
４  弁箱側リテーナー
５  弁体側リテーナー
６，６０  弁箱側シールリング
６ａ  弁箱側シールリングの周縁端面
７，７０  弁体側シールリング
７ａ  弁体側シールリングの周縁端面
１００  バタフライ弁
【図１】
2008240772.tif 000003
【図２】
2008240772.tif 000004
【図３】
2008240772.tif 000005
【図４】
2008240772.tif 000006
【図５】
2008240772.tif 000007
【図６】
2008240772.tif 000008