(57)【要約】【課題】耐久性に優れ、流体の急激な圧力変動や温度の変化、火災などにも耐え得る流路開閉弁を提供する。【解決手段】  流路に配備された弁体３と、この弁体３の姿勢を変えるアクチュエータ１７と、弁体３に当接することにより流路における流体の流れを制限するシートリング５，６と、弁体３の閉止時に流入する流体の圧力によって弁体３とシートリング５，６との相対位置が変位するときに当該流体の圧力に対応する押圧力を発生させ、この押圧力をシートリング５，６に加えて上記変位を抑制させることにより当該シートリング５，６と弁体３との接触面圧を所定値以上に保持する機構（メタル製皿バネ９及びオーリング７等）とを備えて流路開閉弁を構成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路に配備された弁体と、この弁体の姿勢を変えることにより前記流路における流体の流れを開閉する開閉機構とを備えた流路開閉弁であって、
前記弁体に当接することにより前記流路における流体の流れを制限するシートリングと、
前記弁体の閉止時に流入する流体の圧力によって前記弁体と前記シートリングとの相対位置が変位するときに当該流体の圧力に対応する押圧力を発生させ、この押圧力を前記シートリングに加えて前記変位を抑制させることにより当該シートリングと前記弁体との接触面圧を所定値以上に保持する圧力保持機構とを有することを特徴とする、流路開閉弁。
【請求項２】
前記弁体は、その閉止時に、第１方向から流入した流体の圧力によって前記シートリングよりも大きく変位し、他方、前記第１方向と逆の第２方向から流入した流体の圧力によって前記シートリングよりも小さく変位するように前記開閉機構によって支持されており、
前記圧力保持機構は、前記シートリングの背面側に形成された流体収容空間と、この流体収容空間内で変位自在に配備された１又は複数の弾性体とを含み、流体が前記第１方向から流入したときは当該流体を前記流体収容空間に収容するとともに、収容された流体が前記弾性体を前記第１方向に押すことにより生じた押圧力で前記シートリングを弁体側へ押し付け、他方、流体が前記第２方向から流入したときは前記流体収容空間の壁面に押さえられた前記弾性体の弾性反発により生じた押圧力で前記第２方向に変位しようとする前記シートリングを弁体側へ押し戻すように構成されていることを特徴とする、
請求項１記載の流路開閉弁。
【請求項３】
前記シートリングは、前記弁体との当接面を有する樹脂製の第１シートリングと、硬質且つ耐熱性部材から成る第２シートリングとを接合して構成されており、
前記弾性体は前記押圧力を前記第２シートリングに伝達するものであり、
前記第２シートリングは、接合されている前記第１シートリングが消滅したときには前記押圧力により単独で前記弁体と当接する形状に成形されていることを特徴とする、
請求項１又は２記載の流路開閉弁。
【請求項４】
前記弾性体は、耐熱性のメタル製皿バネを含むことを特徴とする、
請求項３記載の流路開閉弁。
【請求項５】
前記弁体は、弁本体の中心から偏心した位置で固定された弁棒の軸線回りに回転することにより流体の流れを開閉することを特徴とする、
請求項１乃至４のいずれかの項記載の流路開閉弁。
【請求項６】
前記シートリング及び前記圧力保持機構が、弁本体から離脱自在に装着されるユニット筐体に収容されていることを特徴とする、
請求項１乃至５のいずれかの項記載の流路開閉弁。
【請求項７】
流路に配備された弁体と、この弁体の姿勢を変えることにより前記流路における流体の流れを開閉する開閉機構とを備えた流路開閉弁の所定部位に離脱自在に装着されるシートリングユニットであって、
前記所定部位への装着機構を備えた筐体を含み、
該筐体には、前記所定部位への装着時に前記弁体に当接することにより前記流路における流体の流れを制限するシートリングと、
前記弁体の閉止時に流入する流体の圧力によって前記弁体と前記シートリングとの相対位置が変位するときに当該流体の圧力に対応する押圧力を発生させ、この押圧力を前記シートリングに加えて前記変位を抑制させることにより当該シートリングと前記弁体との接触面圧を所定値以上に保持する圧力保持機構とが設けられていることを特徴とする、
流路開閉弁用のシートリングユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流路を流れる流体の開閉を行う流路開閉弁に係り、特に、可燃性流体の流路開閉をも可能にするセルフシールの構造を有する流路開閉弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
流路開閉弁として、例えばバラフライ弁が知られている。バタフライ弁は、中心に円筒状の流路を有する弁本体内に、円板状の弁体を回動自在に軸支し、弁本体と弁体との間にシートリングを介装し、弁体の外周縁とシートリングとを圧着することにより、閉止時の気密性を確保するものである。弁本体の内周面にはシートリングが配設される。シートリングは略筒形状を有する。弁体が閉止方向に回動するとき、弁体の外周面がシートリングの内周面に密着して、流路を閉止する。このような構造のバタフライ弁は、パイプラインを構成するパイプのフランジの間にウエハー状に挟持されてパイプラインに配設され、パイプラインの流路を制御する。
【０００３】
シートリングは、例えばエチレン樹脂を旋削加工あるいは型成形することにより製造される。より詳しくは、環状に成形されたエチレン樹脂の一部を薄く加工してシート状のシートリングとし、この部分に、流体圧力がかかるようにシートリングを撓ませ、弁体に押しつけることにより、流体を阻止し、これによって流体の漏れを阻止するようにしている。
しかし、エチレン樹脂そのものは、本来、弾性体ではないため、無理に撓ませるとシートリングが塑性変形し、弁体の開閉操作に伴い、弁閉止性や再現性及び耐久性が悪くなる危険性がある。また、流体の急激な圧力変動や温度の変化などに対しても、シートリングの変形や閉止トルクの異常上昇などをきたす危険性がある。
【０００４】
また、エチレン樹脂製のシートリングの欠点を補うため、あるいは、火災時のシートリングの焼失による流体の下流側への流失を防ぐため、図７に示されるように、薄板状のメタル成形シートリング６０をエチレン樹脂製のシートリング５０の背面に装着し、流体を阻止するようにしたものなどもある。しかし、このような構造のシートリングでは、エチレン樹脂が焼失した場合、メタルシート６０が薄板状のため、熱によりバネ定数の低下や変形などが起こりやすい。また、弁体３０への接触性が損なわれ、あるいは、接触面圧が低下し、流体の閉止性が十分に得られない危険性が高い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、従来の問題点を解決するシートリング構造を有する流路開閉弁及びその部品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】
【０００６】
本発明が提供する流路開閉弁は、流路に配備された弁体と、この弁体の姿勢を変えることにより前記流路における流体の流れを開閉する開閉機構とを備えた流路開閉弁であって、前記弁体に当接することにより前記流路における流体の流れを制限するシートリングと、前記弁体の閉止時に流入する流体の圧力によって前記弁体と前記シートリングとの相対位置が変位するときに当該流体の圧力に対応する押圧力を発生させ、この押圧力を前記シートリングに加えて前記変位を抑制させることにより当該シートリングと前記弁体との接触面圧を所定値以上に保持する圧力保持機構とを有することを特徴とする。
【０００７】
前記弁体は、例えば、その閉止時に、第１方向から流入した流体の圧力によって前記シートリングよりも大きく変位し、他方、前記第１方向と逆の第２方向から流入した流体の圧力によって前記シートリングよりも小さく変位するように前記開閉機構によって支持されており、前記圧力保持機構は、例えば、前記シートリングの背面側に形成された流体収容空間と、この流体収容空間内で変位自在に配備された１又は複数の弾性体とを含み、流体が前記第１方向から流入したときは当該流体を前記流体収容空間に収容するとともに、収容された流体が前記弾性体を前記第１方向に押すことにより生じた押圧力で前記シートリングを弁体側へ押し付け、他方、流体が前記第２方向から流入したときは前記流体収容空間の壁面に押さえられた前記弾性体の弾性反発により生じた押圧力で前記第２方向に変位しようとする前記シートリングを弁体側へ押し戻すように構成されている。
【０００８】
ある実施の態様による流路開閉弁では、前記シートリングは、前記弁体との当接面を有する樹脂製の第１シートリングと、硬質且つ耐熱性部材から成る第２シートリングとを接合して構成されており、前記弾性体は前記押圧力を前記第２シートリングに伝達するものであり、前記第２シートリングは、接合されている前記第１シートリングが消滅したときには前記押圧力により単独で前記弁体と当接する形状に成形されている。前記弾性体は、耐熱性のメタル製皿バネを含む。
他の実施の態様では、前記弁体は、弁本体の中心から偏心した位置で固定された弁棒の軸線回りに回転することにより流体の流れを開閉する。
なお、前記シートリング及び前記圧力保持機構が、弁本体から離脱自在に装着されるユニット筐体に収容されているようにしても良い。
【０００９】
本発明は、また、流路開閉弁用のシートリングユニットを提供する。このシートリングユニットは、流路に配備された弁体と、この弁体の姿勢を変えることにより前記流路における流体の流れを開閉する開閉機構とを備えた流路開閉弁の所定部位に離脱自在に装着されるシートリングユニットであって、前記所定部位への装着機構を備えた筐体を含み、該筐体には、前記所定部位への装着時に前記弁体に当接することにより前記流路における流体の流れを制限するシートリングと、前記弁体の閉止時に流入する流体の圧力によって前記弁体と前記シートリングとの相対位置が変位するときに当該流体の圧力に対応する押圧力を発生させ、この押圧力を前記シートリングに加えて前記変位を抑制させることにより当該シートリングと前記弁体との接触面圧を所定値以上に保持する圧力保持機構とが内蔵されている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、流入する流体の圧力によって弁体とシートリングとの相対位置が変位するときに、圧力保持機構が、流体の圧力に対応する押圧力をシートリングに加えて変位を抑制させることにより当該シートリングと弁体との接触面圧を所定値以上に保持するので、流体が流れる方向に拘わらず、気密性を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を二重偏心形のバタフライ弁に適用した場合の実施の形態例を説明する。
図１（ａ）は、本実施形態のバタフライ弁の正面図、同（ｂ）はそのＸ−Ｘ断面図、図２は、図１（ｂ）に示された部位Ｃの部分拡大図である。
本実施形態のバタフライ弁は、流体が流れるパイプラインを構成する一対のパイプのフランジ間にウエハー状に挟持されるように配備される。
二重偏心構造を採用するのは、弁体とシートリングの離脱角度、すなわち操作トルクの重い角度の範囲が小さいので、この構造を有するバタフライ弁は、弁体の姿勢を変える際の操作が容易になるという利点を有するためである。
【００１２】
本実施形態のバタフライ弁には、弁箱１と弁軸４が設けられており、さらに、パイプラインの流路を開閉するための円板状又は略円板状の弁体３が設けられている。弁棒４と弁箱１との間には、シャフトベアリング１２、スペーサリング１１が介在する。弁箱１は、その端部のボトムガスケット１９を介して弁本体に取り付けられている。
弁体３は、弁棒４により、弁本体内で回動自在に軸支されている。弁棒４の一端は弁軸から外方へ延び出しており、この一端が、開閉機構であるアクチュエータ１７に連結されている。弁体３は、このアクチュエータ１７によってその姿勢が制御され、これによってパイプラインの流路が開閉されるようになっている。
【００１３】
弁本体の内周側には、略円環状のシートリングユニット２が、弁箱１に離脱自在に装着されている。シートリングユニット２には、ボルト挿入用の係合凹部と、リテーナガスケット８とが設けられている。係合凹部にボルト１０の先端部を図示のように挿入し、ドライバ等でボルト１０のヘッド部を回転させて弁箱１に螺合させることにより、シートリングユニット２を弁箱１に係合させることができる。離脱させるときは、ボルト１０を逆の方向に回すことになる。
【００１４】
シートリングユニット２は、また、その内側に窪みを有する筐体（リテーナ）の窪み部分に、ブロック状の樹脂製シートリング５と、この樹脂製シートリング５と一体に接合されるブロック状のメタルシートリング６と、これらのシートリング５，６に押圧力を付与する圧力保持機構とを収容している。本実施形態の圧力保持機構は、筐体の窪み部分の内壁とメタルシートリング６の斜め背面側の流体収容空間に配備されるメタル製皿バネ９と、筐体の窪み内壁とメタルシートリング６の上部背面部の空隙部に配備されるオーリング７とを含んでいる。筐体から露出する樹脂製シートリング５及びメタルシートリング６は、弁箱１の外壁に緩やかに接触し、かつ、突起部１ａにおいて緩やかに係合するようになっている。
アクチュエータ１７によって弁体３が閉止方向に回動するとき、弁体３は、その外周面が、シートリングユニット２から露出している樹脂製シートリング５の内周面に密に接触してパイプラインの流路を閉止する。
【００１５】
樹脂製シートリング５は、例えば四弗化エチレン樹脂、テフロン等により製作される。メタルシートリング６は、弁箱１、シートリングユニット２の筐体、弁体３を含む他の構成部品と同様、硬質且つ耐熱性の部材、例えば、鉄、ニッケル、ハステロイ、インコネル、チタン、ステンレス、ジェラルミン、あるいはこれらの一部の合金等で製作される。樹脂との比較で硬質であれば良いので、アルミニウム等の加工性に優れた金属によりメタルシートリング６を製作しても良い。
なお、この実施形態では、メタル製皿バネ９及びオーリング７を弾性体の例として挙げているが、弾性体は、必ずしもこれらの例に限定されない。また、メタル製皿バネ９の形状も、採用するシートリング５，６の形状、サイズに応じて任意に設定することができる。
【００１６】
［動作］
次に、上記のような構造の二重偏心形のバタフライ弁の動作例を説明する。
図３に示されるように、流体が、弁体３側から弁棒４側（Ａ方向）から流れる場合、弁体３は、流体の圧力により僅かに撓む。これによって弁体３は、樹脂製シートリング５から離れようとする。しかし、流体は、シートリングユニット２内のメタルシートリングと弁体３との間の隙間からシートリングユニット２の流体収容空間に入り込んで（図示のグレー線）、メタルシートリング６をその背面側から斜め下方向に押す（図示の黒線）。その結果、メタルシートリング６に押された樹脂製シートリング５は、弁体３から離れることなく弁体３の撓みに追随する。そのため、樹脂製シートリング５と弁体３との接触面において、流体閉止に必要な接触面圧が保持され、流体の漏れが確実に阻止される。
なお、メタルシートリング６の背面に入り込んだ流体の漏れは、オーリング７によって阻止される。
【００１７】
他方、図４に示されるように、流体が弁棒４側から弁体３側、すなわちＢ方向から流入する場合（図示のグレー線）、弁体３は、流体の圧力（図示の黒線）によってシートリングユニット２側へ僅かに撓み、樹脂製シートリング５を圧縮しようとする。これにより樹脂製シートリング５が幾分、弁本体の外側、すなわち、パイプラインの下流側へ移動する。しかし、メタルシートリング６の背面に存在するメタル製皿バネ９の反発弾性力により、メタルシートリング６及び樹脂シートリング５が押し戻される。そのため、樹脂製シートリング５と弁体３との接触面において、流体閉止に必要な接触面圧が保持され、流体の漏れが阻止される。なお、シートリングユニット２の内側（弁棒４側）に流入した流体は、オーリング７によって下流側へ漏れないように阻止される。
【００１８】
本実施形態のバタフライ弁は、ファイヤーセーフ機能も発揮する。
図５は、火災により樹脂製シートリング５が焼失した状態を示している。このように樹脂製シートリング５が消滅すると、メタルシートリング６は、シートリングユニット２の内側から流体圧力によってその外側方向に変位する。このとき、メタルシートリング６は、メタル皿バネ９の背面側に流入した流体の圧力（図示の黒線）に押されて弁体３の表面に押しつけられる。これにより、直ちにメタルシートリング６と弁体３とが密着し、流体の流体漏れを防止する。このとき、メタルシートリング６の背面に回り込んだ流体は、オーリング７により弁棒４側への流入が阻止される。
【００１９】
図６も同様に、火災により樹脂製シートリング５が焼失した状態を示している。樹脂製シートリング５が消滅すると、メタルシートリング６は、シートリングユニット２の外側から流体圧力によってその内側方向に変位しようとする。しかし、メタル製皿バネ９の反発弾性力（図示の黒線）で直ちに押し戻され、弁体３の表面に押しつけられる。これにより、直ちにメタルシートリング６と弁体３とが密着し、流体の流体漏れを防止する。
このように、樹脂製シートリング５が焼失した場合であっても、外部への流体漏れのないファイヤーセーフ機能が発揮される。
【００２０】
以上の説明から明らかなように、本実施形態のバタフライ弁のシートリング構造は、従来のシートリング構造のように、流体圧力によるシートリングの撓み変形及び流体の熱影響を防ぐことができる。また、シートリング５，６、メタル製皿バネ９、オーリング８等をユニット化し、弁箱１から離脱自在のシートリングユニット２にしたので、部品摩耗、焼失が生じたときなどに、容易に交換することができる。
また、万一、装置や配管などの火災でエチレン製樹脂シートリングが消失した場合は、メタルシートリング６が弁体３の表面に直ちに接触するので、流体の漏れを確実に阻止することができる。
【００２１】
なお、以上の説明は、本発明を二重偏心形のバタフライ弁に適用した場合の例であるが、本発明の流路開閉弁は、上述した例に限定されるものではなく、弁体の姿勢を変えることにより流路における流体の流れを開閉する開閉機構とを備えた弁全体に適用することができる。例えば、弁体がボール状となるボール弁にも同様に適用が可能である。また、バタフライ弁であっても、弁体シール面が弁棒の中心と同一線上にある構造形式の中心形バタフライ弁体、弁棒が本体の口径の中心にあって、弁体シール面が弁棒の中心から偏心している構造形成の一重偏心形バタフライ弁体にも適用が可能である。いずれの場合も、上述したシートリングユニット２を、その内部の樹脂製シートリング５とメタルシートリング６の露出面が弁体の表面に当接する位置に配置すれば良い。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明は、水道管用開閉弁、可燃性液体のパイプライン開閉弁のほか、消火装置用閉止弁、消火装置用選択弁のような特殊用途の弁においても利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】（ａ）本発明の一実施形態となる二重偏心形のバタフライ弁の正面図、（ｂ）はそのＸ−Ｘ断面図。
【図２】図１（ｂ）の所定部位Ｃの部分拡大図。
【図３】図２において、流体が弁体側から弁棒側（Ａ方向）から流れる場合の流体の状態と、そのときの圧力状態を示した図。
【図４】図２において、流体が弁棒側から弁体側（Ｂ方向）から流れる場合の流体の状態と、そのときの圧力状態を示した図。
【図５】図３において、樹脂製シートリングが火災によって焼失したときの流体の状態と、そのときの圧力状態を示した図。
【図６】図４において、樹脂製シートリングが火災によって焼失したときの流体の状態と、そのときの圧力状態を示した図。
【図７】（ａ）はメタルシートリングと樹脂製シートリングとをもつ従来のバタフライ弁の要部構造説明図、（ｂ）は火災等によって樹脂製シートリングが焼失したときの状態説明図。
【符号の説明】
【００２４】
１・・・弁箱、１ａ・・・弁箱の突起部、２・・・シートリングユニット、３，３０・・・弁体、４・・・弁棒、５，５０・・・樹脂製シートリング、６，６０・・・メタルシートリング、７・・・オーリング、８・・・リテーナガスケット、９・・・メタル製皿バネ、１０・・・ボルト、１１・・・スペーサリング、１２・・・シャフトベアリング、１７・・・アクチュエータ、１９・・・ボトムガスケット。
【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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