(57)【要約】【課題】シール構造をできる限り簡単な構成とし、部品点数を少なくする。【解決手段】弁体３の外周にシートリング１０を備えたバタフライ弁のシール構造において、前記シートリング１０は、前記弁体３の外周に沿って支持される基部１１と、その基部１１から外径側に伸びる外周部１２と、その外周部１２の先端１２ａに設けられその先端１２ａから前記弁体３の表裏方向一方に突出する押圧部１３とを備える。前記押圧部１３の内径側に付勢手段２０を設ける。前記付勢手段２０は、前記弁体３の外周に沿って固定されるベース部２１と、そのベース部２１から外径側に伸びる立上がり部２２と、その立上がり部２２から前記表裏方向他方に突出する張り出し部２３とを備える環状を成す一体のバネである。その張り出し部２３が、前記押圧部１３の内径面に接触してその押圧部１３を外径側に押圧し、前記弁体３の閉弁状態でその押圧部１３を弾性変形させて弁座６に接触させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁箱１内に挿通された弁軸２と、その弁軸２に設けられた弁体３と、その弁体３の外周に設けられたシートリング１０とを備え、前記弁体３が前記弁軸２周りに回転することにより、前記シートリング１０が前記弁箱１内の流路に設けた弁座６に接離してその流路を開閉するバタフライ弁のシール構造において、
前記シートリング１０は、前記弁体３の外周に沿って支持される基部１１と、その基部１１から外径側に伸びる外周部１２と、その外周部１２の先端１２ａに設けられその先端１２ａから前記弁体３の表裏方向一方に突出する押圧部１３とを備え、前記押圧部１３の内径側に付勢手段２０を設けて、その付勢手段２０が前記押圧部１３を外径側に押圧することにより、前記弁体３の閉弁状態で前記押圧部１３又は前記外周部１２の先端１２ａを弾性変形させて前記シートリング１０を前記弁座６に接触させることを特徴とするバタフライ弁のシール構造。
【請求項２】
前記外周部１２は、前記弁体３の外周に沿って設けた凹部２ａ内に収納され、前記外周部１２と前記凹部２ａの内面との間に、前記外周部１２の前記表裏方向他方への変形を許容する隙間ｗを設けたことを特徴とする請求項１に記載のバタフライ弁のシール構造。
【請求項３】
前記付勢手段２０は、前記弁体３又は前記シートリング１０の基部１１に固定されるベース部２１と、そのベース部２１から外径側に伸びる立上がり部２２と、その立上がり部２２から前記表裏方向他方に突出する張り出し部２３とを備えるバネであり、その張り出し部２３が、前記押圧部１３の内径面に接触してその押圧部１３を外径側に押圧することを特徴とする請求項１又は２に記載のバタフライ弁のシール構造。
【請求項４】
前記付勢手段２０は、弁体３の外周に沿って環状に連続する部材であることを特徴とする請求項３に記載のバタフライ弁のシール構造。
【請求項５】
前記立上がり部２２及び張り出し部２３を、前記弁体３の外周に沿って全周に亘って連続的に設けたことを特徴とする請求項３又は４に記載のバタフライ弁のシール構造。
【請求項６】
前記立上がり部２２及び張り出し部２３に、前記張り出し部２３の突出側端縁２３ａに開口し前記ベース部２１側に伸びるスリット溝２４を設けたことを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載のバタフライ弁のシール構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、弁体の外周にシートリングを取り付けたバタフライ弁のシール構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のバタフライ弁のシール構造は、例えば、図６（ａ）（ｂ）に示すように、弁箱１内に弁軸２が挿通され、その弁軸２に弁体３が設けられている。弁体３は弁軸２周りに回転自在であり、その回転により弁箱１内の流路を開閉できるようになっている。
【０００３】
また、弁体３の外周に、環状のシートリング５が固定されている。このシートリング５は、弾性を有する樹脂やゴムなどで形成されている。
【０００４】
この弁体３が、前記弁軸２周りに回転して流路を閉じる際に、前記シートリング５が弁箱１側の弁座６に密着して、弁箱１内に流通する流体を遮断するようになっている。
【０００５】
このシートリング５には、弁座６への接離に伴って、圧縮変形や曲げ変形が繰り返し作用する。このため、シートリング５には、長期の使用によっても、弾性による復元力を失いにくい耐久性のある素材が用いられる。
【０００６】
この種のバタフライ弁を、常温又は低温の流体と、高温の流体とが交互に通る流路に用いると、シートリング５には、その流体の通過により加熱と冷却の作用が繰り返される。
【０００７】
このとき、例えば、図７（ａ）に示すように、高温下において、弁座６への密着時にシートリング５に生じた変形が、図７（ｂ）に示すように、シートリング５が弁座６から離れた後も完全に元の形状にまで復元せず、その変形したままの形状に維持されてしまうことがある。
【０００８】
このようにシートリング５の変形が維持されると、常温又は低温下においてシートリング５が収縮した際に、図７（ｃ）に示すように、シートリング５と弁座６との間に隙間が生じてしまう。
【０００９】
この隙間は、弁箱１内が再び高温になると、シートリング５が再膨張することにより小さくなる又は無くなる。しかし、以後、常温又は低温下では、閉弁時にシートリング５と弁座６との間に隙間が生じてしまい、流体の遮断性能が低下するという問題がある。
【００１０】
この問題に対処するため、例えば、図８に示すシール構造が知られている。
このシール構造では、シートリング５を弁体３の表裏方向、すなわち、弁体３が流路を閉じた状態で、その弁体３を挟んで一次側と二次側とを結ぶ方向に移動可能とし、その弁体３とシートリング５との間に横方向の圧縮コイルバネ７を設けている。その圧縮コイルバネ７が伸びようとする弾性により、シートリング５が前記表裏方向に付勢されている。
【００１１】
シートリング５が付勢されることにより、閉弁時には、そのシートリング５がテーパ状に形成した弁座６に押し付けられる。
この押し付けにより、常温又は低温下において、閉弁時におけるシートリング５と弁座６との間に隙間が発生することを防止している（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平５−４４８５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記図８に示すシール構造によると、シートリング５をその全周に亘って弁座６に押し付けるために、そのシートリング５全体を、弁体３に対してその表裏方向に移動可能に支持する必要がある。
シートリング５を弁体３の外周に不動に固定するのではなく、その全体がスライドできるように支持することは、シール構造の構成を複雑にする。
【００１３】
また、このシール構造によると、シートリング５をその全周に亘って均等に付勢するために、前記圧縮コイルバネ７を複数個用い、且つそれらを弁体３の外周に沿ってできる限り密に配置する必要がある。
このため、このシール構造によると、部品点数が多いという問題がある。圧縮コイルバネ７などの部品点数が多いと、部品調達等においてコスト高の要因となるとともに、その組み立て工程も煩雑になる。
【００１４】
そこで、この発明は、閉弁時においてシートリングと弁座との間に隙間が発生することを防止するに際し、そのシール構造をできる限り簡単な構成とすることを第一の課題とし、また、部品点数を少なくすることを第二の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記第一の課題を解決するために、この発明は、弁箱内に挿通された弁軸と、その弁軸に設けられた弁体と、その弁体の外周に設けられたシートリングとを備え、前記弁体が前記弁軸周りに回転することにより、前記シートリングが前記弁箱内の流路に設けた弁座に接離してその流路を開閉するバタフライ弁のシール構造において、前記シートリングは、前記弁体の外周に沿って支持される基部と、その基部から外径側に伸びる外周部と、その外周部の先端に設けられその先端から前記弁体の表裏方向一方に突出する押圧部とを備え、前記押圧部の内径側に付勢手段を設けて、その付勢手段が前記押圧部を外径側に押圧することにより、前記弁体の閉弁状態で前記押圧部又は前記外周部の先端を弾性変形させて前記シートリングを前記弁座に接触させる構成を採用した。
【００１６】
すなわち、この構成は、シートリングを、弁体に固定される基部、基部から外径側に伸びる外周部、及び外周部から弁体の表裏方向に突出する押圧部とで構成している。また、その押圧部を、付勢手段で内径側から外径側へ向かって押圧して弁座に接触させる構成としている。
【００１７】
このように、シートリングの外周部先端に押圧部を設けたことにより、そのシートリングの最も外側に当たる部分を外径側又は内径側に向かって弾性変形させやすい。
また、外径寄りに設けた押圧部を、付勢手段を用いて外径側に押圧する構成としたので、内径寄りの基部は弁体に固定できる。このため、シートリングをスライド可能に支持する必要が無く、シール構造の構成を簡単にできる。
【００１８】
この構成において、前記外周部は、前記弁体の外周に沿って設けた凹部内に収納され、前記外周部と前記凹部の内面との間に、前記外周部の前記表裏方向他方への変形を許容する隙間を設けた構成を採用することができる。
【００１９】
このように、外周部と凹部内面との対向面間のうち、押圧部が突出する側と反対側に隙間があれば、付勢手段が押圧部を外径側に押圧した際に、外周部がその隙間を縮める側に逃げることができる。
このため、押圧部又は外周部が弾性変形しやすくなり、弁座への接触がスムーズである。
【００２０】
なお、付勢手段としては、コイルバネや皿バネ、板バネ、あるいはゴムなどの弾性部材を用いてよいが、例えば、前記付勢手段として、前記弁体又は前記シートリングの基部に固定されるベース部と、そのベース部から外径側に伸びる立上がり部と、その立上がり部から前記表裏方向他方に突出する張り出し部とを備えるバネであり、その張り出し部が、前記押圧部の内径面に接触してその押圧部を外径側に押圧する構成とすることができる。
【００２１】
この構成によれば、シートリングと付勢手段のバネとが、外周部と立上がり部とを脚部とする所謂ブリッジの形状を成して、シートリングを弁座に押し付けた際におけるその弁座からの反力に対抗することができる。
このため、シートリングと弁座との密着度合いが高まり、バタフライ弁の閉弁時における遮蔽性が高まる。
【００２２】
なお、前記付勢手段として、前記ベース部、立上がり部、張り出し部とを備えるバネを採用する場合、前記ベース部、立上がり部、張り出し部の各部材は一体に形成してもよいし、前記ベース部に対して前記立上がり部及び張り出し部を別体で製作して、それを接合して一体化してもよい。
【００２３】
また、上記第二の課題を解決するために、この発明は、前記付勢手段を、弁体の外周に沿って環状に連続する部材とした構成を採用することができる。
例えば、ベース部が環状に連続していてもよいし、立上がり部が環状に連続していてもよい。また、張り出し部が環状に連続していてもよい。このように弁体に設けられる付勢手段を環状に連続する部材とすれば、部品点数を少なくし得る。
【００２４】
なお、付勢手段は、前記立上がり部及び張り出し部が、周方向に沿って断続的に設けられた構成を採用してもよいし、前記立上がり部及び張り出し部が、その全周に亘って連続的に設けられている構成を採用してもよい。
【００２５】
また、前記立上がり部及び張り出し部に、前記張り出し部の突出側端縁に開口し前記ベース部側に伸びるスリット溝を設けた構成を採用することができる。
このスリット溝を設けたことにより、前記立上がり部及び張り出し部が、周方向に分断されて、その分断された一つ一つの立上がり部及び張り出し部の変形性能が高まるという効果が期待できる。
特に、前記立上がり部及び張り出し部が全周に亘って連続的である場合は、前記スリット溝を設ける効果が大きい。
【発明の効果】
【００２６】
この発明は、閉弁時においてシートリングと弁座との間に隙間が発生することを防止するに際し、そのシール構造をできる限り簡単な構成とすることができ、また、部品点数を少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
この発明の実施形態を図１乃至図３に基づいて説明する。
この実施形態のバタフライ弁ｖは、常温又は低温（例えば、−２０℃程度）の流体と、高温（例えば、２００℃程度）の流体とが交互に通る流路に用いられるものである。
【００２８】
シール構造を除く弁装置の主たる構成は、従来例と同様であり、図１に示すように、弁箱１の上部に設けた支持孔８と下部に設けた支持孔８に、弁軸２が軸周り回転自在に支持されている。弁軸２は弁箱１内の流路中央を上下方向に横切るように挿通されており、その弁軸２に側面視円形の弁体３が設けられている。
【００２９】
弁体３は弁軸２とともにその軸周りに回転自在であり、その回転により弁箱１内の流路を開閉できるようになっている。
【００３０】
また、弁体３の外周に、環状のシートリング１０が固定されている。このシートリング１０は、弾性を有する樹脂やゴムなどで形成されている。
【００３１】
この弁体３が、前記弁軸２周りに回転してストッパ９に当接すると、その弁体３を挟んで弁箱１内の流路を閉じる（閉弁状態）ようになっている。その際に、前記シートリング１０が弁箱１側に固定した弁座６に密着するので、流路は隙間無く遮断される。弁座６は、弾性を有する樹脂やゴムなどで形成してもよいが、この実施形態のように、弁箱１を構成する素材と一体に形成してもよい。
【００３２】
シートリング１０は弁体３の外周に沿って全周に、また、弁座６は弁箱１内の流路内周に沿って全周に設けられている。
【００３３】
このシートリング１０の素材には、長期の使用によっても、また、高温下と低温下との交互の使用によっても、弾性による復元力を失いにくい耐久性のある樹脂やゴムが用いられている。
【００３４】
シートリング１０の構成は、図２及び図３に示すように、弁体３の外周に沿って支持される基部１１と、その基部１１から外径側に伸びる外周部１２とが備えられている。この基部１１が、弁体３の外周に沿って設けられた凹部２ａ内に固定されている。
【００３５】
その凹部２ａは、弁体３の表裏いずれかの面と外径面とに開口して形成された周方向の切欠きと、その切欠きに被せるように取り付けた環状の押え板３ａによって、断面コ字状の内面が形成されている。押え板３ａはネジ３ｂによって弁体３に固定される。
また、その凹部２ａは、内径寄りの奥部に断面矩形の幅広の部分を有し、その幅広の部分に、図２に示すように、基部１１の両端面に設けた凸部１１ａ，１１ａが嵌る凹部２ｃ，２ｃが設けられている。
【００３６】
また、その外周部１２の先端１２ａには、その先端１２ａから前記弁体３の表裏方向一方（図２に示す右側）に突出する押圧部１３が備えられている。その押圧部１３の外径面には、凸部１４が設けられている。
このため、シートリング１０は、外周部１２から押圧部１３にかけて、断面Ｌ字状を成すものとなっている。
【００３７】
なお、その先端１２ａにおいて、外周部１２と押圧部１３とのコーナー部内面に、凹部１２ｂが形成されているので、押圧部１３が内径側及び外径側へ変形しやすくなっている。
【００３８】
基部１１、外周部１２、押圧部１３、及び凸部１４は、それぞれ、図３に示すように、弁体３の外周に沿って全周に設けられて環状を成している。
【００３９】
前記押圧部１３の内径側に、付勢手段２０が設けられている。
付勢手段２０は、ベース部２１と、そのベース部２１から外径側に伸びる立上がり部２２と、その立上がり部２２から前記表裏方向他方（図２に示す左側）に突出する張り出し部２３とを備える環状のバネで構成されている。
このため、付勢手段２０は、立上がり部２２から張り出し部２３にかけて、断面Ｌ字状を成すものとなっている。
【００４０】
ベース部２１は、前記弁体３の外周に沿って全周に亘って連続的に設けられている。また、前記立上がり部２２及び張り出し部２３は、前記弁体３の外周に沿って全周に亘って連続的に設けられているとともに、その周方向一定の間隔毎にスリット溝２４が形成されている。
【００４１】
スリット溝２４は、前記立上がり部２２から張り出し部２３に亘って設けられる。そのスリット溝２４は、前記張り出し部２３の突出側端縁２３ａに開口し、前記立上がり部２２の前記ベース部２１への接続部に伸びている。
【００４２】
前記ベース部２１は、前記弁体３の凹部２ａ内面のうち前記押え板３ａの反対側の側面と、前記シートリング１０の外周部１２の側面、及び前記シートリング１０の基部１１の外径面の３方に挟まれて固定されている。
【００４３】
この張り出し部２３は、やや内径側に弾性変形させた状態で前記押圧部１３の内径面に接触させ、その状態で、ベース部２１を前記凹部２ａ内に固定している。
このため、張り出し部２３は押圧部１３の内径面を常時外径側に押圧し、その押圧により、前記押圧部１３及び外周部１２を弾性変形させる機能を有している。
【００４４】
このバタフライ弁ｖのシール構造の作用を説明すると、閉弁状態において、前記付勢手段２０が、前記押圧部１３を外径側に押圧することにより、前記弁体３の閉弁状態で前記押圧部１３及び前記外周部１２の先端１２ａを弾性変形させて、前記凸部１４を前記弁座６に接触させる。
【００４５】
このとき、前記外周部１２と前記凹部２ａの内面との間に、前記外周部１２の前記表裏方向他方（図２に示す左側）への変形を許容する隙間ｗが設けられているので、付勢手段２０が押圧部１３を外径側に押圧した際に、外周部１２がその隙間ｗを縮める側に逃げることができる。
このため、押圧部１３や外周部１２が弾性変形しやすくなり、その結果、押圧部１３は外径側へ移動しやすいので、凸部１４の弁座６への接触がスムーズである。なお、凸部１４の形成を省略して、押圧部１３の外径面を弁座６に当接させるようにした構成も考えられる。
【００４６】
また、外周部１２の先端１２ａにおいて、その外周部１２と押圧部１３とのコーナー部内面に凹部１２ｂが形成されていることも、押圧部１３や外周部１２の弾性変形を容易にし、凸部１４の弁座６への接触をスムーズにしている。
【００４７】
また、前記シートリング１０の断面Ｌ字状を成す外周部１２、押圧部１３、及び、前記付勢手段２０の断面Ｌ字状を成す立上がり部２２、張り出し部２３とが、所謂ブリッジの形状を成している。すなわち、前記基部１１及びベース部２１を固定端とし、径方向に立ち上がる外周部１２及び立上がり部２２を対の脚部とするブリッジ形状であるので、シートリング１０を弁座６に押し付けた際におけるその弁座６からの反力に、良好に対抗することができる。
このため、シートリング１０と弁座６との密着度合いが高まり、バタフライ弁ｖの閉弁状態における遮蔽性が高められている。
【００４８】
また、従来のバタフライ弁ｖにおけるシール構造では、高温下において、弁座６への密着時にシートリング５に生じた変形が、そのシートリング５が弁座６から離れた後も完全に元の形状にまで復元せず、永久的な変形として残ってしまうことがあった（従来例の説明図である図６参照）。
【００４９】
しかし、このシール構造によれば、シートリング１０に永久的な変形が生じても、また、高温時に膨張していたシートリング１０が常温又は低温下において収縮したとしても、付勢手段２０がシートリング１０を外径側に向かって弾性変形させるので、シートリング１０は、確実に弁座６に密着して隙間を生じさせない。
【００５０】
なお、前記付勢手段２０として、前記ベース部２１、立上がり部２２、張り出し部２３とを備えるバネを採用する場合、図４（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、前記ベース部２１に対して前記立上がり部２２及び張り出し部２３を別体で製作して、それを接合して一体化してもよい。その接合方法としては、接着など周知の手法を採用し得る。接合部分の素材が金属の場合は、溶接により一体化してもよい。
【００５１】
また、前記各実施形態において、シートリング１０に設けられる押圧部１３の突出方向、付勢手段２０に設けられる張り出し部２３の突出方向は、図５（ａ）に示すように、弁体３の表裏方向逆方向であってもよい。
【００５２】
また、付勢手段２０としては、この実施形態に限定されず、図５（ｂ）に示すコイルバネのほか、皿バネ、板バネ、あるいはゴムなどの弾性部材を用いてよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】一実施形態を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図
【図２】図１（ａ）の要部拡大図
【図３】シートリングと付勢手段の斜視図
【図４】他の実施形態の付勢手段を示し、（ａ）は要部拡大側面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図
【図５】（ａ）（ｂ）は、他の実施形態を示す要部拡大図
【図６】従来例を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図
【図７】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、従来例を示す要部拡大図
【図８】従来例を示す要部拡大図
【符号の説明】
【００５４】
１  弁箱
２  弁軸
３  弁体
５，１０  シートリング
６  弁座
７  圧縮コイルバネ
１１  基部
１２  外周部
１３  押圧部
１４  凸部
２０  付勢手段
２１  ベース部
２２  立上がり部
２３  張り出し部
２４  スリット溝
ｖ  バタフライ弁
【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】
2009228740.tif 000008
【図７】
2009228740.tif 000009
【図８】
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