(57)【要約】【課題】貫通孔が形成された弁体を略円筒形状の固定シール体内にて回転させることにより流体通路を開閉し得る回転式バルブ、その製造方法及び回転式バルブ装置を提供する。【解決手段】弁体を固定シール体内にて回転させることにより、該弁体及び該固定シール体を連通する流体通路を開閉し得る回転式バルブであって、前記固定シール体は略円筒形状をなし、その側壁に流体通路となる開口部が形成されていること、前記弁体は貫通孔が形成され、該固定シール体内に挿入若しくは圧入され回転可能となっていること、そして前記固定シール体は前記弁体の外形に倣うように該弁体と面接触していることからなる回転式バルブ。本発明の回転式バルブは固定シール体と弁体とが緊密に面接触しているので、密封性に優れ、構造が単純であるため製造が容易である。【選択図】図１【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁体を固定シール体内にて回転させることにより、該弁体及び該固定シール体を連通する流体通路を開閉し得る回転式バルブであって、
前記固定シール体は略円筒形状をなし、その側壁に流体通路となる開口部が形成されていること、
前記弁体は貫通孔が形成され、該固定シール体内に挿入若しくは圧入され回転可能となっていること、そして
前記固定シール体は前記弁体の外形に倣うように該弁体と面接触していることを特徴とする回転式バルブ。
【請求項２】
略円筒形状をなし、その側壁に流体通路となる開口部が形成されている固定シール体と、
貫通孔が形成され且つ該固定シール体内に挿入若しくは圧入され回転可能となっている弁体と、
前記固定シール体及び前記弁体を収容するバルブ装置本体と、
前記弁体と結合し、該バルブ装置本体の外部にまで延びる操作軸を備え、そして
前記固定シール体をその側方より押圧して締め付ける締付具に加えて、該固定シール体をその上方より押圧して締め付ける上側締付具を備え、
これにより、前記前記固定シール体は前記弁体の外形に倣うように該弁体と面接触していることを特徴とする回転式バルブ装置。
【請求項３】
前記流体通路を流通する流体が塗料又は洗浄液である場合向けのものであることを特徴とする請求項１記載の回転式バルブ。
【請求項４】
前記流体通路を流通する流体が塗料又は洗浄液である場合向けのものであることを特徴とする請求項２記載の回転式バルブ装置。
【請求項５】
前記弁体を、加温により軟化させた前記固定シール体内に挿入してなることを特徴とする請求項１記載の回転式バルブの製造方法。
【請求項６】
前記弁体を前記固定シール体内に常温圧入してなることを特徴とする請求項１記載の回転式バルブの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回転式バルブ、その製造方法及び回転式バルブ装置、更に詳しくは、貫通孔が形成された弁体を略円筒形状の固定シール体内にて回転させることにより流体通路を開閉し得る回転式バルブ、その製造方法及び、バルブ装置本体に弁体と固定シール体とを収納し、更に弁体の操作軸並びに側方及び上方からの締付具を備えた回転式バルブ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
貫通孔が形成された弁体を回転させることにより流体通路を開閉し得る回転式バルブは、気体や液体などの流体の通路を簡便迅速に開閉し得るので、流体の流通を制御する（例えば、流体の流通の停止又は開始、或いは、流体の分配、異種の流体の混合等）手段として広く使用されている。球状の弁体を使用する回転式バルブは、ボールバルブとして広く知られている。例えば、特許文献１にはボールバルブのシート構造が開示されており、図６に従来のボールバルブの基本的な構造の一例を示す。図６（ａ）に示すボールバルブは、両側に流体通路１，１を設けた弁箱２内にバルブボール３を回転可能に組み込み、弁箱２の上部に外部からバルブボール３を回動するためのステム４を設け、弁箱２内のバルブボール３を挟む両側で流体通路１，１の端部の位置に、バルブボール３と両側流体通路１，１の間をシールするため、バルブボール３が摺接するボールシート構造５を設け、弁箱２の外部からステム４でバルブボール３を回動操作することにより、連通する両流体通路１，１を開閉する構造を有する。
図６（ｂ）に、図６（ａ）のボールシート構造５の拡大図を示す。５（ｂ）のボールシート構造５は、弁箱２に対して固定配置となる金属製のシートホルダー６の端面に設けた凹溝７に、バルブボール３が摺接するボールシート８を組み込み、シートホルダー６の端面で内周の位置にシートリング座９をシートホルダー６に一体に形成した構造を有する。  
【特許文献１】特開２００２−５３１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、図６に示すような、いわゆるＯリングにてボールシートを形成した従来のボールバルブを塗装システムにおける塗料移送配管に使用した場合、以下に例示するような問題が生じていた。
１）図６（ｂ）に示すように、従来のボールバルブでは、バルブボール３はボールシート８と非常に狭い領域でのみしか接触しない。すなわち、バルブボール３はボールシート８と線接触するのみである。それ故、バルブボール３とボールシート８との密封性は充分でなく、バルブボール３とボールシート８と間で塗料の洩れが生じ得る。
２）ボールバルブを開閉する際に、流体通路を流れる塗料が洩れて弁箱２内に入り込む可能性がある。弁箱２内に入り込んだ塗料は、弁箱２内に滞留する間に劣化する。一旦ボールバルブを閉め、再度ボールバルブを開けた際、弁箱２内に滞留した塗料は流体通路１，１内を流れる新しい塗料に混入するので新しい塗料を汚染し、例えば塗料の色調の変化や物性の低下を生じさせる。
３）塗料が長期間弁箱２内に滞留すると溶媒が蒸発して、固形分（樹脂成分や添加剤など）が弁箱２内に堆積する。この状態でボールバルブを開閉すると、堆積した前記固形分が剥離し、これは塗装面にいわゆるブツやスジなどを生じさせ、塗装面の外観を悪化させる原因となる。【０００４】
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためのものであり、その目的とするところは、弁体の位置に関わらず弁体と固定シール体との間に優れたシール性能を得ることができると共に、構造が簡単で製造が容易な回転式バルブ、その製造方法及び回転式バルブ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本請求項１の回転式バルブは、弁体を固定シール体内にて回転させることにより、該弁体及び該固定シール体を連通する流体通路を開閉し得る回転式バルブであって、
前記固定シール体は略円筒形状をなし、その側壁に流体通路となる開口部が形成されていること、
前記弁体は貫通孔が形成され、該固定シール体内に挿入若しくは圧入され回転可能となっていること、そして
前記固定シール体は前記弁体の外形に倣うように該弁体と面接触していることを特徴とする。
本請求項２の回転式バルブ装置は、略円筒形状をなし、その側壁に流体通路となる開口部が形成されている固定シール体と、
貫通孔が形成され且つ該固定シール体内に挿入若しくは圧入され回転可能となっている弁体と、
前記固定シール体及び前記弁体を収容するバルブ装置本体と、
前記弁体と結合し、該バルブ装置本体の外部にまで延びる操作軸を備え、そして
前記固定シール体をその側方より押圧して締め付ける締付具に加えて、該固定シール体をその上方より押圧して締め付ける上側締付具を備え、
これにより、前記前記固定シール体は前記弁体の外形に倣うように該弁体と面接触していることを特徴とする。
本請求項３の回転式バルブは、前記流体通路を流通する流体が塗料、又は洗浄液、すなわち、溶剤系塗料を用いた場合はシンナーなどの溶剤系洗浄液、水系塗料を用いた場合は界面活性剤水溶液などの水系洗浄液である場合向けのものであることを特徴とする請求項１記載の回転式バルブである。
本請求項４の回転式バルブは、前記流体通路を流通する流体が塗料、又は洗浄液、すなわち、溶剤系塗料を用いた場合はシンナーなどの溶剤系洗浄液、水系塗料を用いた場合は界面活性剤水溶液などの水系洗浄液である場合向けのものであることを特徴とする請求項２記載の回転式バルブ装置である。
本請求項５の方法は、前記弁体を、加温により軟化させた前記固定シール体内に挿入してなることを特徴とする請求項１記載の回転式バルブの製造方法である。
本請求項６の方法は、前記弁体を前記固定シール体内に常温圧入してなることを特徴とする請求項１記載の回転式バルブの製造方法である。
本発明の回転式バルブ、その製造方法及び回転式バルブ装置において、前記固定シール体はポリテトラフルオロエチレン製であることが好ましい。
【発明の効果】
【０００６】
本請求項１の回転式バルブは、弁体と該弁体の周囲を円周状に取り巻く略円筒形状の固定シール体において、固定シール体が弁体の外形に倣うように弁体と緊密に面接触しているので密封性に優れ、塗料の移送配管に使用した場合、塗料が弁体からバルブ装置本体側に洩れたり弁体周辺に滞留することがなく、塗料を交換する際に、弁体周辺に滞留した古い塗料が新しい塗料を汚染したり、弁体周辺に滞留した古い塗料が蒸発乾固することにより生じた固体残渣が塗装面に露出して塗装面の外観を悪化させることがない。
本請求項２の回転式バルブ装置は、略円筒形状の固定シール体に弁体を片側から挿入又は圧入し、固定シール体を側方（流体通路側）及び上方から締付具で締め付けることにより、固定シール体が弁体の外形に倣うように弁体と緊密に面接触している状態で弁体を固定シール体内に回転可能に配置することができ、構造が単純であり、煩雑な組付け作業を必要としないので、高品質な製品を容易且つ比較的安価に製造することができる。
本請求項３の回転式バルブは、流体通路を流通する流体が塗料又は洗浄液である場合に特に有用である。本回転式バルブでは塗料のバルブ装置本体側への洩れや弁体周辺への滞留を有効に抑制し得るので、洗浄液にて洗浄終了後、再度、本回転式バルブの流体通路に塗料を流通させ塗装を行なう場合、前記固形分が塗装面に付着することによる、いわゆるブツやスジなどを塗装面に生じさせず、塗装面の外観を悪化させることはない。また、本回転式バルブは、塗料のように粘性が高い流体を滞りなく流通させることができると共に、塗料の種類に応じて洗浄液を選択し、弁体及び固定シール体を簡便迅速に洗浄することができる。
本請求項４の回転式バルブ装置は、本請求項３の回転式バルブの前記効果に加え、固定シール体が側方（流体通路側）及び上方から締付具で締め付けられ、弁体の外形に倣うように弁体と緊密に面接触しているので、最適な締付圧にて固定シール体を側方（流体通路側）及び上方から締付具で締め付けた本回転式バルブ装置を用いることにより、塗料や洗浄液の種類にかかわらず、塗料のバルブ装置本体側への洩れや弁体周辺への滞留を抑制することができ、洗浄の際バルブ装置を分解して本体側や弁体周辺を洗浄する必要性が少なくなる。
本請求項５の方法は、本請求項１の回転式バルブを製造するにあたり、弁体を、加温により軟化（及び膨張）させた固定シール体内に挿入するので、弁体を固定シール体内に容易に挿入することができ、且つ弁体を固定シール体と緊密に面接触させることができる。  本請求項６の方法は、本請求項１の回転式バルブを製造するにあたり、弁体を固定シール体内に常温圧入するので、固定シール体を加温する必要がなく、回転式バルブの製造が容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照してより具体的に説明する。【０００８】
＜回転式バルブの製造方法１＞
図５に、本発明の回転式バルブ（回転式バルブ装置）の製造方法の一例を示す（二方バルブの例）。
製造工程１：
略円筒形状の固定シール体１０を適当な温度（例えば、８０℃程度）に暖め、バルブ装置本体１１の所定位置に挿入する。固定シール体１０の流体通路側には、予めコネクション１２，１３を配置しておく。
製造工程２：
固定シール体１０内に弁体１４を挿入する。略円柱状の弁体１４には操作軸１５が結合されているので、固定シール体１０内に弁体１４を挿入し易い。固定シール体１０は暖められ、柔らかくなっているので、弁体１４を挿入すると弁体１４の形状に倣い、固定シール体１０と弁体１４との間の緊密な面接触が得られる。
製造工程３：
締付ナット１６にて、所定の締付圧で上から固定シール体１０を押さえ、固定シール体１０のずれや、固定シール体１０と弁体１４との間の洩れを防止する。また、コネクション１２，１３、固定シール体１０（２箇所の開口部）及び弁体１４を連通する流体通路１７を設ける。【０００９】
＜回転式バルブの製造方法２＞
弁体１４を固定シール体１０内に常温にて圧入すること以外は前述の回転式バルブの製造方法１と同様にして、本発明の回転式バルブ（回転式バルブ装置）を得ることができる。弁体１４の外径は固定シール体１０の内径よりも若干大きく形成しておく。【００１０】
図１に、前述の製造方法１又は製造方法２により製造した本発明の回転式バルブ（二方バルブ；実施例１）を示す。図１（ａ）は側部断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のII線に沿った断面図、そして図１（ｃ）は図１（ａ）のIII 線に沿った断面図である。
本実施例では、ポリテトラフルオロエチレン〔例えば、市販品のテフロン（登録商標）などを使用し得る〕製で、外径１０ｍｍ、内径７ｍｍ、高さ１０ｍｍの略円筒形状の固定シール体１０を使用した。また、本実施例の弁体１４は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）製で、中央部の外径７．２ｍｍ、高さ１０ｍｍの略円柱状である。締付ナット１５の締付圧は２０ｋｇｆ・ｃｍ〜１００ｋｇｆ・ｃｍである。
本実施例では、弁体１４は流体通路１７が形成された中央部が円柱状であり、上端部及び下端部は中央部に比較して径が縮小されているので、固定シール体１０に弁体１４を挿入するのが容易である。
図１（ａ）及び図１（ｂ）から明らかなように、固定シール体１０に当接する締付ナット１６の端部には傾斜面が形成されているので、締付ナット１６にて固定シール体１０を締め付ける際、締付圧を適宜調節することにより、固定シール体１０と弁体１４との面接触の程度を調節することができる。例えば締付圧を大きくすると、傾斜面のエッジが最初に固定シール体１０の上端面の外周部に当接し、固定シール体１０を上側から締め付けることにより、固定シール体１０の上端部を弁体１４の上端部に沿った形状となし（固定シール体１０の上端部を弁体１４の上端面の中心部に向かうように変形させる）、また同様に、固定シール体１０の下端部を弁体１４の下端部に沿った形状となすことができる（固定シール体１０の下端部を弁体１４の下端面の中心部に向かうように変形させる）。
弁体１４は、コネクション１２，１３にて、流体通路側からも適する締付圧（例えば、２０ｋｇｆ・ｃｍ〜１００ｋｇｆ・ｃｍ）で締め付ける。【００１１】
＜弁体について＞
図２に、本発明の回転式バルブの弁体の例を示す（二方バルブの弁体を示す）。図２（ａ）の弁体１８は円柱形状であり、円柱側面にて固定シール体と面接触する。弁体１８の縦方向の中央部には、開口部が円形状である貫通孔１９が形成されている。本例の弁体は、円柱側面の全面で固定シール体と接触し得るので、弁体と固定シール体との間で緊密な面接触を得ることができる。
図２（ｂ）の弁体２０は、円柱形状の中央部の上下両側に円錐台形状の部分が接合している、いわゆるそろばん玉形状のコマを有し、中央部の側壁にて固定シール体と面接触する。弁体２０の中央部の側壁には、開口部が円形状である貫通孔２１が形成されている。本例の弁体は、中央部の径に対して両端の径がかなり縮小されているので、固定シール体に挿入又は圧入するのが容易である。また、本例の弁体２０は、円柱形状の中央部のみで固定シール体と面接触するので、図２（ａ）の弁体１８に比べて弁体と固定シール体との間の摩擦を低減させることができ、回転式バルブにおける操作（弁体の回動）をより容易に行うことができる。
図２（ｃ）の弁体２２は、楕円体の両端を切断した形状、いわゆる樽形状であり、楕円体の側壁にて固定シール体と面接触する。弁体２２の縦方向の中央部には、開口部が円形状である貫通孔２３が形成されている。本例の弁体は、楕円体の側壁の全面で固定シール体と接触し得るので、弁体と固定シール体との間で緊密な面接触を得ることができると共に、中央部の径に対して両端の径が縮小されているので、固定シール体に挿入又は圧入するのが容易である。【００１２】
弁体の材料は、慣用の弁体の材料、例えばステンレス鋼、黄銅、鉄等を単独又は組み合わせて使用することができる。ステンレス鋼は、弁体の材料として好ましい。黄銅や鉄などの材料を使用する場合は、必要に応じて、適当な表面処理（例えば、ニッケルメッキやクロムメッキ）を行ってよい。弁体は操作軸と一体に成形してもよいし、又は操作軸と別体に成形してもよい。
弁体の大きさ、形状（例えば、円柱形状、そろばん玉形状、楕円体形状等）及び材料、或いは弁体に設ける貫通孔の大きさ、形状及び数は、回転式バルブの用途（例えば、回転式バルブを適用する流体の種類や数など）に応じて適宜選択する。
弁体に設ける貫通孔の開口部の面積と、弁体と固定シール体との面接触面積との比率は、弁体と固定シール体との良好な面接触が得られ且つ回転式バルブにおける操作（弁体の回動）をより容易に行うことができるように適宜選択する。【００１３】
＜固定シール体について＞
本発明の回転式バルブの固定シール体の形状は、前記弁体を挿入又は圧入することができる略円筒形状であればよい。略円筒形状の固定シール体は製造が容易で且つ使用し易い。略円筒形状の固定シール体は、長さ方向の径が一定である円筒であってもよいが、例えば、一端又は両端の径が中央部の径よりも若干大きい又は小さい円筒であってもよい。
一端又は両端の径が中央部の径よりも若干大きい略円筒形状の固定シール体は、弁体の圧入が容易である。また、一端又は両端の径が中央部の径よりも若干小さい略円筒形状の固定シール体は、弁体と固定シール体との密着性が良好である。
一端の径が中央部の径よりも若干大きく、他端の径が中央部の径よりも若干小さい略円筒形状の固定シール体を使用してもよい。
略円筒形状の固定シール体において、一端又は両端の径が中央部の径よりも若干大きくても又は小さくても、締付ナットやコネクションにて固定シール体を締め付けることにより、適切な固定シール体形状に修正される。
固定シール体の材料は、慣用の固定シール体の材料、すなわち適するプラスチック又はゴム、例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリアミド、ポリアセタール、フッ素ゴム、ＮＢＲ（アクリロニトリル−ブタジエンゴム）、ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエンモノマーゴム）等を単独又は組み合わせて使用することができる。
固定シール体の大きさ、形状及び材料、或いは固定シール体に設ける開口部の大きさ、形状及び数は、回転式バルブの用途に応じて適宜選択する。固定シール体の材料として、ポリテトラフルオロエチレンは特に適している。【００１４】
固定シール体を例えばポリテトラフルオロエチレンなどのプラスチック材料にて製造した場合、締付ナットで固定シール体を締め付けた後、固定シール体の端部を弁体の端部に正確に沿った形状となし且つ、固定シール体の端部を弁体の端部より若干張り出させることにより、固定シール体を弁体の側壁に緊密に面接触させ、固定シール体の内周面で弁体の側壁を完全に覆うことができる。
図３は、図５の製造工程３における固定シール体１０の変形の様子を説明する図である。以下、図３について説明する。
図５の製造工程３において、締付ナット１５で固定シール体１０を締め付ける際、締付圧があまり大きくない場合、図３（ａ）に示すように、固定シール体上端部２４の内周面と弁体上端部２５の側壁とは密着しておらず、同様に、固定シール体下端部２６の内周面と弁体下端部２７の側壁とは密着していないが、固定シール体中央部２８の側壁と弁体中央部２９の側壁とは密着している。このようにすると、固定シール体１０と弁体１４との摩擦があまり大きくならないので、回転式バルブのバルブ操作が容易である。
他方、図５の製造工程３において、締付ナット１５で固定シール体１０を締め付ける際、締付圧を更に大きくすると、図３（ｂ）に示すように、固定シール体上端部２４の内周面と弁体上端部２５の側壁とは緊密に密着し、同様に、固定シール体下端部２６の内周面と弁体下端部２７の側壁とは緊密に密着する。また、固定シール体上端部２４及び固定シール体下端部２６は若干変形して伸長し、図３（ｂ）に示すように、弁体上端部２５の端面から図中上方で且つ弁体上端部２５の端面の中心部に向かって若干張り出し、また弁体下端部２７の端面から図中下方で且つ弁体下端部２７の端面の中心部に向かって若干張り出す。このようにすると、固定シール体１０と弁体１４との面接触性が増加し、回転式バルブの密封性が向上する。
なお、固定シール体を例えばフッ素ゴムなどのゴム材料にて製造した場合、予め適する形状に形成した固定シール体を用いることにより、固定シール体に弁体を挿入又は圧入するのみで、締付ナットなどで特に強く締め付けなくても、固定シール体の端部を弁体の端部に正確に沿った形状となし且つ、固定シール体の端部を弁体の端部より若干張り出させることができる。【００１５】
図４に、本発明の回転式バルブを三方バルブ及び四方バルブに適用した例を示す。図４（ａ）は  三方バルブ（実施例２）のバルブ装置本体３０の断面図、図４（ｂ）は  四方バルブ（実施例３）のバルブ装置本体３１の断面図である。
図４（ａ）において、接続口Ａ、Ｂ及びＣのうち、接続口Ａと接続口Ｃとが連通しており、この状態では、図中矢印のように流体が流れる。図４（ｂ）は、接続口Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤのうち、接続口Ａと接続口Ｂ並びに接続口Ｃと接続口Ｄとが連通している状態を示す。【００１６】
本発明の回転式バルブ又は回転式バルブ装置は、気体や液体などの流体を流通させる配管などにて使用することができ、特に、塗料を流通させる配管などにて使用するのに適している。前記塗料の種類は特に限定されない。本発明の回転式バルブ又は回転式バルブ装置を用いた塗装の終了後又は使用塗料を変更する際には、塗料の種類に応じて適宜選択した溶剤系洗浄液若しくは水系洗浄液を使用して、弁体及び固定シール体を洗浄することができる。前記溶剤系洗浄液又は前記水系洗浄液の種類は特に限定されず、単独又は組み合わせて使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例１の回転式バルブを示す図である。
【図２】本発明の回転式バルブの弁体の例を示す図である。
【図３】図５の製造工程３において、締付圧に応じた固定シール体の変形の様子を説明する図である。
【図４】本発明の実施例２及び実施例３の回転式バルブを示す図である。
【図５】本発明の回転式バルブの製造方法の一例を示す図である。
【図６】従来のボールバルブの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００１８】
１，１７：流体通路  ２：弁箱  ３：バルブボール  ４：ステム  ５：ボールシート構造  ６：シートホルダー  ７：凹溝  ８：ボールシート  ９：シートリング座  １０：固定シール体  １１，３０，３１：バルブ装置本体  １２，１３：コネクション  １４，１８，２０，２２：弁体  １５：操作軸  １６：締付ナット  １９，２１，２３：貫通孔  ２４：固定シール体上端部  ２５：弁体上端部  ２６：固定シール体下端部  ２７：弁体下端部  ２８：固定シール体中央部  ２９：弁体中央部  Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ：接続口
【図１】
2005100830.tif 000002
【図２】
2005100830.tif 000003
【図３】
2005100830.tif 000004
【図４】
2005100830.tif 000005
【図５】
2005100830.tif 000006
【図６】
2005100830.tif 000007
【国際調査報告】
2005100830.tif 000008
2005100830.tif 000009
2005100830.tif 000010
2005100830.tif 000011