(57)【要約】【課題】  三重偏心バタフライ弁において、低い開度領域で流体量を容易に制御できて、しかも弁の全開時に大量の流体を流すことができるようにするとともに、弁座面でのシールを完全にして、しかも全閉から円滑に弁を開くことができるようにしようとする。【解決手段】  三重偏心バタフライ弁において、弁軸の付設されていない側の弁体表面を平面とし、オリフィス側の外周面を上記表面から垂直に延びる円周面とし、ノズル側の外周面を上記表面から裏面へ向かって次第に広がる円錐台面とし、弁の全閉時に弁体表面がノズル側をオリフィス側よりも弁軸付設方向と反対側へ突出させて、弁本体内で傾斜した状態にする。【選択図】      図２
2005098351.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円管状の流体通路を持った弁本体と、流体通路内に弁軸を中心として回動可能に付設された弁体とからなるバタフライ弁のうち、弁体は、弁軸が弁体外周面を連ねる平面から突出して付設されるとともに、弁軸が弁体中心から外れて一方がわに片寄って付設されており、弁体外周に密接する弁本体の弁座面は、弁体に対して弁軸と反対がわに頂点を持った１つの傾斜した円錐面となっている三重偏心バタフライ弁において、弁体は弁軸の付設されていない側の表面を実質的に平面とし、オリフィス側の外周面を上記表面から垂直に延びる円周面とし、ノズル側の外周面を上記表面から裏面へ向かって次第に広がる円錐台面とし、弁の全閉時には、弁体表面がノズル側をオリフィス側よりも弁軸付設側と反対方向に突出させて、弁本体内で傾斜した状態にされることを特徴とする、三重偏心バタフライ弁。
【請求項２】
弁体表面の傾斜角度が、流体通路の中心軸方向に垂直な平面から２〜５度の範囲内にあることを特徴とする、請求項１に記載の三重偏心バタフライ弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、三重偏心バタフライ弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
三重偏心バタフライ弁は、バタフライ弁の中でも特殊なものである。すなわち、バタフライ弁は円管状の流体通路を持った弁本体と、弁本体の流体通路内で弁軸を中心として回動可能とされた弁体とからなるものである。このように、弁体は弁軸を中心として回動されるものであるから、弁軸は弁体に片寄って付設されることは少ない。
【０００３】
ところが三重偏心バタフライ弁では、弁体に弁軸が片寄って付設される。すなわち、弁軸は弁体の外周を連ねる平面から外れ、平面の一方がわに突出して付設され、一次偏心している。また、三重偏心バタフライ弁では、弁軸が弁体の中心から一方へ片寄って付設され、二次偏心している。さらに弁本体では、弁体の外周に密接する弁座面が１つの傾斜した円錐面上にあって三次偏心している。このような一次から三次までの偏心を重ねたバタフライ弁が三重偏心バタフライ弁であって、このようなバタフライ弁は、特開昭６２−８３５６３号公報、特開平１１−１４８５６３号公報などに記載されて公知である。
【特許文献１】特開昭６２−８３５６３号公報
【特許文献２】特開平１１−１４８５６３号公報
【０００４】
三重偏心バタフライ弁は、弁の全閉時に弁体と弁本体との間から流体が漏れるのを防ぐために、普通のバタフライ弁と同様に、弁本体がわにシートリングが付設される。このシートリングは、その内周面を弁体外周に密接させることにより、弁の全閉を確保する。このシートリングの内周面が、弁座面を構成することとなっている。
【０００５】
三重偏心バタフライ弁は、とくに高温高圧の流体を制御するのに用いられる。三重偏心バタフライ弁は僅かな力で弁体の外周を全面にわたって弁座面から同時に離すことができるので、弁を全閉状態から開き始めるのが容易である、という利点を持っている。ところが、弁体を全周にわたって同時に離すことができるという利点は、反面において弁が低い開度のとき、流体の流れを制御し難い、という問題を生じる。
【０００６】
この問題を解決するには、弁体の外周の厚みを全周にわたって大きくすればよいことは容易に考えられる。ところが、そのようにしたのでは、弁体を開閉する際にシートリングの内周面を損傷し易くなり、また弁体の全開時に、弁体の厚みが流体の流れを遮ることとなって大量の流体を流すことができない、という問題を生じる。
【０００７】
特開２００３−１６１３７４号公報は、上述の問題を解決するための１つの提案を示している。すなわち、この公報は、三重偏心バタフライ弁において弁軸の中心を通り弁軸に垂直な平面で切断したときの形状を図１に示したようにして、上述の問題を解決することとしている。
【特許文献３】特開２００３−１６１３７４号公報
【０００８】
図１では、弁本体１内に弁軸２を中心として回動可能に弁体３が付設されて、バタフライ弁が構成されている。このバタフライ弁では、弁軸２が弁体３の外周を連ねる平面から長さＸだけ突出していて、一次偏心している。また、弁軸２が弁体３の中心から長さＹだけ一方へ片寄っていて、二次偏心している。さらに、弁本体１に付設されているシートリング４の内周面は、Ｓを頂点とする点線で示した傾斜円錐面Ｒ上にあって、弁座面を形成して三次偏心している。図１は、このような三重偏心バタフライ弁において上述の問題の解決を図っている。
【０００９】
図１が示す上記問題の解決策は次のとおりである。すなわち、図１において弁体３の上側をオリフィス側と呼び、弁体３の下側をノズル側と呼ぶことにすると、弁体３のオリフィス側の外周面３２を弁体３の表面３１から垂直に延びる円周面とし、ノズル側の外周面３３を表面３１から斜めに延びる円錐台面とし、円錐台面は表面３１から裏面３４へ向かって広がるように傾斜するものとしている。それとともに弁体３の肉厚を外周面に近づくに従って、次第に大きくしている。ここでオリフィス側と云うのは、弁軸２が片寄って付設されている弁体３の半部であり、ノズル側と云うのは、その余の弁体３の半部、云いかえると、弁軸が片寄って付設されていない側の弁体３の半部である。なお、３５は弁体３における弁軸支持部である。
【００１０】
特開２００３−１６１３７４号公報は、図１に示したように、弁体３の肉厚を外周面に近づくほど大きくしている。そのために、弁全開時の流量を低下させている。しかし肉厚を大きくしている程度は僅かであり、しかも厚みの変化をなめらかにしているので、弁全開時の流体の減少は僅かである。しかし、それにしても全開時の流量が減少するという問題を残していることは否めない。そこで、さらに別の手段により、弁体の低開度領域で流体制御を容易にする手段の出現が望まれた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
この発明は上述の要望に応じて生れたものである。すなわち、この発明は、三重偏心バタフライ弁において低い開度領域で流体量を容易に制御できて、しかも弁の全開時に大量の流体を流すことができるようにするとともに、弁座面でのシールを完全にして、しかも全閉から円滑に弁を開くことができるようにしようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
これまでは、三重偏心バタフライ弁では、全閉時には特開２００３−１６１３７４号公報が示しているように、弁体表面３１を流体の流れ方向、すなわち、流体通路の中心軸方向に垂直に保持して来た。これは流体を全閉にする際に採用する手段として最も合理的であると考えられたからである。ところが、この発明者は三重偏心バタフライ弁の全閉時に、弁体表面３１を弁体が開く方向と反対方向に僅かに傾斜させておくと、弁体外周縁の肉厚を大きくしなくても、低い開度領域で流体量の調節が容易となることを見出した。この発明は、このような知見に基づいて完成されたものである。
【００１３】
この発明は、円管状の流体通路を持った弁本体と、流体通路内に弁軸を中心として回動可能に付設された弁体とからなるバタフライ弁のうち、弁体は、弁軸が弁体外周面を連ねる平面から突出して付設されるとともに、弁軸が弁体中心から外れて一方がわに片寄って付設されており、弁体外周に密接する弁本体の弁座面は、弁体に対して弁軸と反対がわに頂点を持った１つの傾斜した円錐面となっている三重偏心バタフライ弁において、弁体は弁軸の付設されていない側の表面を実質的に平面とし、オリフィス側の外周面を上記表面から垂直に延びる円周面とし、ノズル側の外周面を上記表面から裏面へ向かって次第に広がる円錐台面とし、弁の全閉時には、弁体表面がノズル側をオリフィス側よりも弁軸付設側と反対方向に突出させて、弁本体内で傾斜した状態にされることを特徴とする、三重偏心バタフライ弁を提供するものである。
【発明の効果】
【００１４】
この発明では、弁体は、弁軸が弁体外周面を連ねる平面から突出して付設され、一次偏心するとともに、弁軸が弁体中心から外れて一方がわに片寄って付設され、二次偏心しているので、弁の全閉状態から弁体を開き始めるとき、弁体が弁本体の弁座面から同時に離れ易く、またノズル側の外周面がオリフィス側の外周面より大きく移動することとなる。このとき、弁体ではオリフィス側の外周面が弁体表面から垂直に延びる円周面とされ、ノズル側の外周面が円錐台面とされ、しかも全閉状態では、ノズル側の外周面がオリフィス側の外周面よりも、弁軸付設側と反対側へ突出しているから、回動の初めにはノズル側に小さな隙間が生じるだけとなり、従って隙間を通って流れる流体の全量を低く押さえることができる。このため弁体の低い開度領域で流体量を容易に制御することができる。
【００１５】
その上に、弁体は表面を実質的に平面とし、裏面側では外周の肉厚を大きくしていないので、弁の全開時に大量の流体を流すことができる。さらに、弁座面を傾斜した円錐面として、三重偏心バタフライ弁としているから、シールを完全にし、しかも全閉から円滑に弁を開くことができる。この発明は、このような効果をもたらすものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
この発明を実施の一例について図面に基づき説明すると、次のとおりである。図２は、この発明に係る三重偏心バタフライ弁が全閉状態にあるとき、弁軸の中心を通り弁軸に垂直な平面で、弁を切断したときの断面図である。図３は、図２に示したこの発明に係る三重偏心バタフライ弁が、全閉状態から約１５度の角度だけ開いたときの状態を示す同様な断面図である。図４は、この発明に係る三重偏心バタフライ弁の流量特性曲線を示す。
【００１７】
図１と図２とを比較すると明らかなように、図２に示したこの発明に係る三重偏心バタフライ弁は、図１に示した公知の三重偏心バタフライ弁に比べて、弁体の形状とその取付状態とを異にしている。すなわち、図１も図２も何れも三重偏心バタフライ弁の全閉状態を示しているところ、この発明に係る三重偏心バタフライ弁では、弁体５が一様な厚みを持ち、表面５１を弁本体１内で斜めに傾斜させた状態となっているが、公知の弁体３は外周ほど厚みが大きくされて、表面３１が弁本体１内で流体通路の中心軸に垂直になっている、という点で異なっている。
【００１８】
図２に示した弁体５は、図１に示した弁体３と同様に、オリフィス側の外周面５２を弁体５の表面５１に対して垂直に延びる円周面とし、またノズル側の外周面５３を表面５１から遠ざかるに従って次第に広がる円錐台面としている。また弁体５は、表面５１を実質的に平面とし、弁軸２を支えている部分５５を除いては裏面５４をも実質的に平面としている。従って、弁体５は実質的に一様な厚みを持っている。
【００１９】
弁体５は、全閉状態において、表面５１が弁本体１の流体通路の中心軸に垂直な表面よりも僅かに傾いている。従ってまた、表面５１はシートリング４の側面を連ねる平面に対しても同じように傾いている。その傾く方向は、ノズル側がオリフィス側よりも弁軸２の付設側と反対方向へ突出する方向である。この方向は、またシートリング４の弁座面が構成する円錐の頂点が存在する方向である。この傾斜は僅かであって、その傾斜角αは２〜５度の範囲内である。
【００２０】
三重偏心バタフライ弁では、弁体５の厚みがシートリング４の厚みよりも大きくされる。従って、弁体５が弁軸２の付設側と反対側へノズル側を突出させてオリフィス側を後退させているということは、円錐台面５３の前半部をシートリング４の内周面から突出させていることになる。
【００２１】
そこで、この発明に係る三重偏心バタフライ弁へ、流体を弁軸２の付設方向と反対がわから矢印Ｐに沿って流すこととし、弁体５を全閉状態から僅かな角度、例えば約１５度だけ矢印Ｑ方向へ回動させて開くと、バタフライ弁は図３に示したような状態となる。
【００２２】
この発明に係る三重偏心バタフライ弁は、もとは図２の状態にあって弁体５が傾斜していたから、始めから図１に示したように弁体３が流体通路の中心軸に垂直になっていた従来の三重偏心バタフライ弁に比べると、弁体５が流体通路の中心軸に垂直になるまで弁体５を余分に回動させることになる。しかも、この発明に係る三重偏心バタフライ弁では、弁体を開き始めた時点から流体が流れるから、従来のものより長い時間かけて従来と同じ開き度に達することとなる。従って、この発明に係る三重偏心バタフライ弁は、開弁の初期に、従来のものよりも長い時間かけて徐々に同じ流量変化をもたらすことになるから、時間あたりの流量の変化は少ないことになり、従って初期の流量調節が容易となる。
【００２３】
実際に、この発明に係る三重偏心バタフライ弁について流量特性曲線を示すと、図４のようになる。図４は、横軸に弁の開度を示す角度を取り、縦軸に流量係数を取って、三重偏心バタフライ弁の流量特性曲線を示している。図４の曲線Ｂは、この発明に係る三重偏心バタフライ弁の流量特性曲線を示し、曲線Ａは、同じ弁体を使用し、弁体表面を流体通路の中心軸に垂直に向けて全閉状態とした従来の三重偏心バタフライ弁の流量特性曲線を示している。図４によれば、弁体が４０度の角度までの低い開度では、この発明に係る三重偏心バタフライ弁の方が、従来のものより流量係数が小さいから、開弁初期の流量制御は容易であり、弁体が４０度以上開いた状態では流量係数が変りのないものであることが判明する。この発明は、このような意外な効果をもたらすものである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】従来の三重偏心バタフライ弁の全閉状態断面図である。
【図２】この発明に係る三重偏心バタフライ弁の全閉状態断面図である。
【図３】この発明に係る三重偏心バタフライ弁の開弁初期の断面図である。
【図４】この発明に係る三重偏心バタフライ弁の流量特性曲線を示したグラフである。
【符号の説明】
【００２５】
１              弁本体
２              弁軸
３              従来の弁体
４              シートリング
５              この発明の弁体
３１、５１      弁体表面
３２、５２      弁体のオリフィス側の外周面
３３、５３      弁体のノズル側の外周面
３４、５４      弁体の裏面
３５、５５      弁軸支持部
Ａ              従来の三重偏心バタフライ弁の流量特性曲線
Ｂ              この発明に係る三重偏心バタフライ弁の流量特性曲線
【図１】
2005098351.tif 000003
【図２】
2005098351.tif 000004
【図３】
2005098351.tif 000005
【図４】
2005098351.tif 000006