(57)【要約】【課題】部品の寸法誤差によってシール不良が発生し難いボールバルブ用のバルブシート、および、ボールバルブの構造を提供する。【解決手段】ボールバルブ用のバルブシート７を、内部を貫通するシール流路１８を有し、一端が弁体８に当接し、他端がハウジング６に当接する略円筒形の弾性を有するシール部材１３と、シール部材１３の外周を取り囲む外周部２７と、外周部２７の両端から内側に延伸してシール部材１３の両端の外縁部を両側から挟み込む規制端部２８，２９とを有する高剛性の剛性部材１４とからなるものとする。【選択図】図２
2007182921.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を貫通するシール流路を有し、一端が弁体に当接し、他端がハウジングに当接する略円筒形の弾性を有するシール部材と、
前記シール部材の外周を取り囲む外周部と、前記外周部の両端から内側に延伸して前記シール部材の両端の外縁部を両側から挟み込む規制端部とを有する高剛性の剛性部材とからなることを特徴とするボールバルブ用のバルブシート。
【請求項２】
前記シール部材の両端は、内縁部が前記シール流路の流れ方向に突出していることを特徴とする請求項１に記載のバルブシート。
【請求項３】
前記弁体側の前記規制端部は、前記シール部材の前記弁体側の突出した前記内縁部の外周に密接することを特徴とする請求項２に記載のバルブシート。
【請求項４】
前記弁体側の前記規制端部の内径は、前記ハウジング側の前記規制端部の内径より小さいことを特徴とする請求項３に記載のバルブシート。
【請求項５】
前記シール部材の前記ハウジング側の前記内縁部は、前記剛性部材よりハウジング側に突出していることを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載のバルブシート。
【請求項６】
請求項５に記載のバルブシートを有し、
前記ハウジングは、前記シール部材に当接するシール面を有し、
前記シール面は、内側が凹んだテーパ部と、前記テーパ部の内側に形成された前記シール流路に垂直な平面部とからなることを特徴とするボールバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールバルブ用のバルブシートおよびボールバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ボールバルブには、ハウジングと弁体との間をシールするために、流路を有する環状または筒状のバルブシートが配置されている。従来のボールバルブでは、弁体とハウジングとでバルブシートを流路方向に挟み込んで一定量圧縮した状態で、バルブシートが弾性変形の反力でハウジングおよび弁体に圧接してシールするように設計される。
【０００３】
バルブシートは、強く挟み込まれても、球形の弁体から逃げるように拡径する。また、流体の圧力が加わることによっても、バルブシートが拡径し、シール強度が低下する。このため、バルブシートの適正な圧縮率の範囲は非常に狭い。例えば、内径６ｍｍ、外形１２ｍｍ、流路方向の長さ８ｍｍの筒状のゴム性のバルブシートにおいて、長さ方向に０．８ｍｍ（１０％）圧縮した状態で最適なシール状態を得られるように設計した場合、許容される長さ方向の圧縮の誤差、つまり、弁体とハウジングとの間の距離の許容誤差は、僅か０．３ｍｍでしかない。このため、従来のバルブシートでは、ボールバルブの構成要素の加工精度に起因する寸法誤差によってシール不良が発生することがあるという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記問題点に鑑みて、本発明は、部品の寸法誤差によってシール不良が発生し難いボールバルブ用のバルブシート、および、ボールバルブの構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するために、本発明によるボールバルブ用のバルブシートは、内部を貫通するシール流路を有し、一端が弁体に当接し、他端がハウジングに当接する略円筒形の弾性を有するシール部材と、前記シール部材の外周を取り囲む外周部と、前記外周部の両端から内側に延伸して前記シール部材の両端の外縁部を両側から挟み込む規制端部とを有する高剛性の剛性部材とからなるものとする。
【０００６】
この構成によれば、剛性部材は、シール部材の弁体とハウジングとの間での圧縮や流体圧による拡径を防ぎ、シール部材が弁体から逃げることを防止する。これによって、シール部材の圧縮率が低い状態から良好なシール性が得られ、弁体とハウジングとの距離の広い範囲において適切なシールが得られる。
【０００７】
また、本発明のバルブシートにおいて、前記シール部材の両端は、内縁部が前記シール流路の流れ方向に突出していてもよい。
【０００８】
この構成によれば、十分な強度を得られるように規制端部の厚みを厚くしても、弁体およびハウジングを、規制端部と干渉することなくシール部材の両端に当接させることができる。
【０００９】
また、本発明のバルブシートにおいて、前記弁体側の前記規制端部は、前記シール部材の前記弁体側の突出した前記内縁部の外周に密接してもよい。
【００１０】
この構成によれば、弁体の球面が圧接され、拡径する方向に圧力を受けるシールの内縁部を、規制端部で取り囲んで径方向に拡がらないように規制するので、シール部材と弁体との当接圧力を高くできる。
【００１１】
また、本発明のバルブシートにおいて、前記弁体側の前記規制端部の内径は、前記ハウジング側の前記規制端部の内径より小さくてもよい。
【００１２】
この構成によれば、シール部材の弁体側の端部の突出部を径方向に薄く形成して、規制端部で外側から規制することで、拡径によってシール性が損なわれやすい弁体側の端部をより拡径し難くできる。
【００１３】
また、本発明のバルブシートにおいて、前記シール部材の前記ハウジング側の前記内縁部は、前記剛性部材ハウジング側に突出していてもよい。
【００１４】
この構成によれば、シール部材のハウジング側の端部を突出させることで、平坦なハウジングと当接する場合にも、シール部材を流路方向に圧縮することができ、弁体とハウジングとの距離の誤差を吸収できる。
【００１５】
また、本発明によるボールバルブは、前記内縁部が前記剛性部材ハウジング側に突出したバルブシートを備え、前記ハウジングは、前記シール部材に当接するシール面を有し、前記シール面は、内側が凹んだテーパ部と、前記テーパ部の内側に形成された前記シール流路に垂直な平面部とからなるものとする。
【００１６】
この構成によれば、シール部材のハウジング側の端部が拡径しようとすれば、前記テーパ部に当接してシール性を向上させる。また、ボールバルブの閉鎖状態においてシール部材を押し広げる内圧は、バルブが僅かでも開放されたときに減圧され、テーパ部によるシール部材の流路方向の圧縮力を減少させる。これによって、弁体とシール部材との間の摩擦が低減され、弁体の回転が容易になる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明によれば、弾性を有するシール部材と、シール部材の拡径を防止する剛性部材とで、ハウジングと弁体との間をシールするので、流路方向の寸法の許容誤差が大きく、シール不良が発生し難い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態であるボールバルブ内蔵型の管継手１を示す。管継手１は、互いに接続、切り離しが可能なソケット２とプラグ３とからなる。
【００１９】
ソケット２は、ハウジング４と、ハウジング４の外周に摺動可能に設けたスリーブ５とからなる。
【００２０】
ハウジング４は、流体を供給する上流側の管路が接続される流入部６と、流入部６に接続され、バルブシート７と弁体８とを収容した収容部９と、収容部９に接続されたカップリング部１０とからなる。
【００２１】
プラグ３は、カップリング部１０に挿入される挿入部１１と、流体を受け入れる下流側の管路が接続されるねじが形成されたナット部１２とからなる。
【００２２】
バルブシート７は、弾性を有するゴム製のシール部材１３と、高い剛性を有する金属製の剛性部材１４とからなる。
【００２３】
弁体８は、収容部９内に回転軸１５を中心に回動可能に支持されており、回転軸１５から偏芯した位置に駆動部材１６が取り付けられている。駆動部材１６は、スリーブ５の内面に固定された駆動環１７に係止されており、スリーブ５の摺動を弁体８の回転に変換できる。
【００２４】
ハウジング４の流入部６には、流体の流入路１８が設けられ、バルブシート７のシール部材１３には、流入路１８と連通するシール流路１９が設けられ、弁体８には、弁体８の角度によってシール流路１９と連通可能な可動流路２０が設けられ、プラグ３の挿入部１１には、可動流路２０と連通可能な流出路２１が設けられている。
【００２５】
バルブシート７は、一端がハウジング４の流入部６に形成されたシール面２２に当接し、他端が弁体８の球形に形成された外表面と当接する。
【００２６】
さらに、図２に、流入部６、バルブシート７および弁体８を詳細に示す。シール面２２は、導入路１５やシール流路１６に直角な環状に形成された平面である平面部２３と、平面部２３の周囲に形成され、内側の平面部２３に向かって凹んだテーパ状のテーパ部２４とからなる。
【００２７】
シール部材１３は、概ね短尺の円筒形に形成され、流入部６側の端部の内縁部が突出して流入路シール部２５を形成し、弁体８側の端部の内縁部が突出して弁体シール部２６を形成している。
【００２８】
剛性部材１４は、シール部材１３の外周に密着して取り囲む円筒状の外周部２７と、シール部材１３の流入部６側の端部の外縁部を覆うように外周部２７の端部から内側に延伸する第１規制端部２８と、シール部材１３の弁体８側の端部の外縁部を覆うように外周部２７の端部から内側に延伸する第２規制端部２９とを有する。
【００２９】
第１規制端部２８と第２規制端部２９とは、シール部材１３の両端の外周部を挟み込むようにシール部材１３に密着している。第１規制端部２８は、第２規制端部２９よりも内径が大きく、第２規制端部２９がシール部材７の弁体シール部２６の外周に密接しているのに対し、第１規制端部２８は、シール部材７の流入路シール部２５との間に僅かに隙間を有している。流入路シール部２５は、第１規制端部２８よりさらに突出している。
【００３０】
続いて、以上の構造からなる管継手１の作用と効果を説明する。
管継手１において、収容部９を流入部６に対して締め込むことで、弁体８でバルブシート７をシール面２２に対して押圧する。バルブシート７のシール部材１３は、弾性変形してその反力によりシール面２２および弁体８に対する密接状態を維持し、流入部６と弁体８との間をシールする。
【００３１】
収容部９を流入部６に対して締め込むと、シール部材１３は、シール面２２と弁体８との間で流路方向に圧縮される。このとき、シール部材１３は、外周を取り囲む剛性部材１４の外周部２７によって拡径することができず、流入部６と弁体８とによる流路方向の圧縮を径方向に拡大して緩和することができない。このため、シール部材１３は、流路方向の圧縮の殆どを流路方向の変形によって吸収し、流路方向に大きな反力を発生させる。
【００３２】
また、シール流路１９内の流体の圧力は、シール部材１３を拡径させる方向に作用するが、シール部材１３の外周は、外周部２７によって径方向に拡がることができないので、内周だけが拡径し、径方向の圧縮力を、流路方向に伸長して緩和しようとする。このため、流体圧もシール部材７の流路方向の反力を発生させる。
【００３３】
このように、シール部材１３が流路方向に大きな反力を発生させるので、シール面２２と弁体８との距離がばらついても、シール部材１３は、シール面２２および弁体８に対して強く密接することができ、十分なシール性を発揮できる。
【００３４】
シール部材１３の流入路シール部２５は、先ず、ハウジング４の流入部６に形成された当接面２２の平面部２３に当接する。流入路シール部２５は、強く圧接されると押しつぶされて拡径し、外側部分がテーパ部２４に当接して流入路１８とバルブシート７とのシール性を高める。また、流体圧は、流入路シール部２５を拡径させる方向に作用するので、流体圧によっても、シール性が高まる。また、テーパ部２４は、流入路シール部２５に当接することで、流入路シール部２５の径方向の変形を抑制するので、シール部材１３の圧縮力を径方向に逃がさずに流路方向に作用させる効果も有する。
【００３５】
弁体８は、略球形をしており、流路方向に対して傾斜した部分が弁体シール部２９の内縁に接する。このため、弁体８は、弁体シール部２６を拡径させる方向にも圧接力を作用させる。しかしながら、シール部材７の弁体シール部２６は、外周を第２規制端部２９によって完全に囲まれており、径方向に拡がることができない。これによって、弁体８の圧接力は、シール部材１３を流路方向に圧縮する力として作用する。
【００３６】
本実施形態において、例えば、シール部材７を内径６ｍｍ、外形１２ｍｍ、流路方向の長さ（流入路シール部２５の先端と弁体シール部２６の先端との距離）８ｍｍのゴム製とし、長さ方向に０．８ｍｍ（１０％）圧縮した状態で最適なシール状態を得られるように設計した場合、許容される長さ方向の圧縮の誤差、つまり、シール面２２と弁体８との間の距離の許容誤差は、約１ｍｍとなり、通常の加工精度によって十分に達成できる範囲となる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施形態の管継手の断面図。
【図２】図１の管継手の部分分解断面図。
【符号の説明】
【００３８】
１  管継手（ボールバルブ内蔵）
４  ハウジング
６  流入部（ハウジング）
７  バルブシート
８  弁体
１３  シール部材
１４  剛性部材
１８  流入路
１９  シール流路
２０  可動流路
２２  シール面
２３  平面部
２４  テーパ部
２５  流入路シール部（内縁部）
２６  弁体シール部（内縁部）
２７  外周部
２８  第１規制端部
２９  第２規制端部
【図１】
2007182921.tif 000003
【図２】
2007182921.tif 000004