(57)【要約】  バタフライバルブ（１１）は、流路軸線方向に延びる内部流路が形成されている弁本体（１３）と、内部流路内に流路軸線と垂直な回動軸線周りに回動可能に支持され且つ外周部に球面状の弁座面（１５ｄ）を有する円盤状の弁体（１５）と、弁本体（１３）の流路軸線方向側面の内部流路周りに形成される環状凹部（２１）と、内周縁部に設けられた弁座部（１７ａ）が内部流路内に突出するように環状凹部（２１）に取り付けられる環状のシートリング（１７）とを備える。弁座部（１７ａ）は、三角形状の断面を有し、弁座部（１７ａ）の頂点と弁座面（１５ｄ）とが当接する点における弁座面（１５ｄ）の接線（４９）に対して弁座部（１７ａ）の三角形状の断面の頂角の二等分線（５１）が垂直となるように形成されている。
2019139006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路軸線方向に延びる内部流路が形成されている弁本体と、前記内部流路内に前記流路軸線と垂直な回動軸線周りに回動可能に支持され且つ外周部に球面状の弁座面を有する円盤状の弁体と、前記弁本体の前記流路軸線方向側面の前記内部流路周りに形成される環状凹部と、内周縁部に弁座部を有し且つ該弁座部が前記内部流路内に突出するように前記環状凹部に取り付けられる環状のシートリングとを備え、前記弁体の回動により前記弁座面と前記シートリングの前記弁座部とを接離させて前記内部流路の開閉を行うバタフライバルブであって、
前記弁座部は、三角形状の断面を有し、前記弁座部の頂点と前記弁座面とが当接する点における前記弁座面の接線に対して前記弁座部の三角形状の前記断面の頂角の二等分線が垂直となるように形成されていることを特徴とするバタフライバルブ。
【請求項２】
前記バタフライバルブは、リテーナキャップと、リテーナ本体とをさらに備え、前記環状凹部が前記流路軸線と垂直に延びる凹部壁面を有しており、前記凹部壁面上に配置される前記リテーナキャップと前記環状凹部に固定される前記リテーナ本体との間に、前記シール部が前記内部流路側へ突出するように、前記シートリングを挟持することにより、前記シートリングが前記環状凹部に保持される、請求項１に記載のバタフライバルブ。
【請求項３】
前記リテーナ本体と前記リテーナキャップの内部流路に面する表面によって構成される内周面は、閉弁時に、前記弁体の前記弁座面と平行に且つ離間して延びるように形成されている、請求項２に記載のバタフライバルブ。
【請求項４】
前記リテーナキャップが環状のキャップ本体部と該キャップ本体から前記流路軸線方向に突出して延びる環状壁部とを含み、前記シートリングに設けられた環状嵌合溝に前記環状壁部を嵌合させた状態で、前記シートリングが前記リテーナキャップと前記リテーナ本体との間に挟持される、請求項２に記載のバタフライバルブ。
【請求項５】
前記リテーナキャップが環状のキャップ本体部と該キャップ本体から前記流路軸線方向に突出して延びる環状壁部とを含み、前記シートリングに設けられた環状嵌合溝に前記環状壁部を嵌合させた状態で、前記シートリングが前記リテーナキャップと前記リテーナ本体との間に挟持される、請求項３に記載のバタフライバルブ。
【請求項６】
前記シートリングの前記弁座部の三角形状断面の頂角が１１０度から１２０度の範囲である、請求項１に記載のバタフライバルブ。
【請求項７】
前記シートリングの前記弁座部の三角形状断面の頂角が１１０度から１２０度の範囲である、請求項２に記載のバタフライバルブ。
【請求項８】
前記シートリングの前記弁座部の三角形状断面の頂角が１１０度から１２０度の範囲である、請求項３に記載のバタフライバルブ。
【請求項９】
前記シートリングの前記弁座部の三角形状断面の頂角が１１０度から１２０度の範囲である、請求項４に記載のバタフライバルブ。
【請求項１０】
前記シートリングの前記弁座部の三角形状断面の頂角が１１０度から１２０度の範囲である、請求項５に記載のバタフライバルブ。
【請求項１１】
前記リテーナキャップと前記弁本体とが一体的に形成されている、請求項２に記載のバタフライバルブ。
【請求項１２】
前記回動軸線が、前記弁座面から前記流路軸線方向に偏心して位置し且つ前記内部流路の中心から偏心して位置するように定められている、請求項１から請求項１１の何れか一項に記載のバタフライバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種産業における流体輸送配管ラインに使用され、弁体を回動させることにより流路の開閉を行うバタフライバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
化学工場、半導体製造分野、食品分野、バイオ分野などの各種産業において、種々の流体が流通する流路の開閉、制御を行うバタフライバルブが使用されている。バタフライバルブでは、弁本体内に形成された管状の内部流路内に、弁軸によって弁本体に回動可能に支持された円盤形状の弁体が配置されており、弁軸に接続されたハンドルやアクチュエータによって弁軸を回動させて内部流路の内周面や弁本体と弁体の外周縁部との間に設けられた環状のシート部材の弁座部に対して弁体の外周縁部の弁体弁座面を接離させることにより、流路の開閉を行う。【０００３】
バタフライバルブには、弁軸の回動軸線がシート部材の弁座部と弁体の弁体弁座面とが当接して形成されるシール面の中心から流路軸線方向に偏心して位置し且つ内部流路の中心から偏心して位置する二重偏心型のバタフライバルブが存在する。このような二重偏心型のバタフライバルブでは、弁体の弁体弁座面を球面状（球面の一部をなすよう形状）に形成すると共に、弁本体の流路軸線方向側面において内部流路を取り囲むように形成された環状凹部に、環状のシート部材を取り付け、弁体の球面状の弁体弁座面をシート部材の内周縁部に形成された弁座部に圧接させてシール面を形成することにより、弁体の外周縁部と内部流路の内周面との間をシールして閉弁状態とするようになっている。また、特許文献１や特許文献２に開示されているバタフライバルブのように、環状の弁座シートは、外周縁部に設けられた固定部と内周縁部に設けられ凸状湾曲面を有したシール部とを含み、弁本体に設けられた収容部にリテーナにより固定部を押圧して固定したり、固定部を弁本体に設けられた閉じた環状の溝に挿入して固定したりして、流路軸線と垂直な方向にシール部を内部流路内に突出させて弁座シートを弁本体に固定していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１６９８４５号公報
【特許文献２】特開２００６−２３４１６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、二重偏心型バタフライバルブでは、弁本体に固定されたシート部材の内周縁部の突状湾曲面を有した弁座部に対して弁体の外周縁部に設けられた球面状の弁体弁座面を当接させて、シート部材を押し潰して変形させ、弁体の外周縁部と内部流路の内周面との間をシールするようになっている。このため、シート部材の弁座部と弁体の弁体弁座面との圧接時の面圧を高くしてシール性能を向上させるためには、シート部材の弁座部の内部流路への突出量を増加させて弁座部の変形量を増大させる必要がある。しかしながら、弁座部の内部流路への突出量を増加させると、弁座部が球面状の弁体弁座面に押されて倒れやすくなり、弁座部の摩耗や弁座部の一部の千切れなどの破損が発生しやすくなるという問題があった。【０００６】
よって、本発明の目的は、従来技術に存する問題を解決して、シートリングと弁体との間のシール性能を向上させると共にシートリングの摩耗や破損の発生を抑制することができるバタフライバルブを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的に鑑み、本発明は、流路軸線方向に延びる内部流路が形成されている弁本体と、前記内部流路内に前記流路軸線と垂直な回動軸線周りに回動可能に支持され且つ外周部に球面状の弁座面を有する円盤状の弁体と、前記弁本体の前記流路軸線方向側面の前記内部流路周りに形成される環状凹部と、内周縁部に弁座部を有し且つ該弁座部が前記内部流路内に突出するように前記環状凹部に取り付けられる環状のシートリングとを備え、前記弁体の回動により前記弁座面と前記シートリングの前記弁座部とを接離させて前記内部流路の開閉を行うバタフライバルブであって、前記弁座部は、三角形状の断面を有し、前記弁座部の頂点と前記弁座面とが当接する点における前記弁座面の接線に対して前記弁座部の三角形状の前記断面の頂角の二等分線が垂直となるように形成されているバタフライバルブを提供する。【０００８】
上記バタフライバルブでは、内部流路内に突出するシートリングの弁座部が三角形状の断面を有し、弁座部の頂点と弁座面とが当接する点における球面状の弁座面の接線に対して弁座部の三角形状の断面の頂角の二等分線が垂直となるように形成されている。したがって、シートリングの弁座部と弁体の弁座面との圧接時に弁座部の変形を少なくすることができ、摩耗や破損の発生を抑制することができる。また、弁座部が弁体弁座面に垂直（法線方向）に力を作用させるので、面圧が高くなり、シール性能も向上される。【０００９】
前記バタフライバルブは、リテーナキャップと、リテーナ本体とをさらに備え、前記環状凹部が前記流路軸線と垂直に延びる凹部壁面を有しており、前記凹部壁面上に配置される前記リテーナキャップと前記環状凹部に固定される前記リテーナ本体との間に、前記シール部が前記内部流路側へ突出するように、前記シートリングを挟持することにより、前記シートリングが前記環状凹部に保持されることが好ましい。この場合、前記リテーナ本体と前記リテーナキャップの内部流路に面する表面によって構成される内周面は、閉弁時に、前記弁体の前記弁座面と平行に且つ離間して延びるように形成されていることがさらに好ましい。【００１０】
また、前記リテーナキャップが環状のキャップ本体部と該キャップ本体から前記流路軸線方向に突出して延びる環状壁部とを含み、前記シートリングに設けられた環状嵌合溝に前記環状壁部を嵌合させた状態で、前記シートリングが前記リテーナキャップと前記リテーナ本体との間に挟持されることが好ましい。【００１１】
一つの実施形態として、前記シートリングの前記弁座部の三角形状断面の頂角が１１０度から１２０度の範囲とすることができる。【００１２】
さらに、前記リテーナキャップと前記弁本体とが一体的に形成されているようにしてもよい。【００１３】
また、前記回動軸線が、前記弁座面から前記流路軸線方向に偏心して位置し且つ前記内部流路の中心から偏心して位置するように定められていてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のバタフライバルブによれば、シートリングの弁座部の形状の工夫により、シートリングの弁座部と弁体の弁体弁座面との圧接時に弁座部の変形を少なくすることができ、摩耗や破損の発生を抑制することができる。また、弁座部が弁体弁座面に垂直に力を作用させるので、面圧が高くなり、シール性能も向上される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明によるバタフライバルブの全体構成を示す縦断面図である。
【図２】図１に示されているバタフライバルブを右側から見た側面図である。
【図３】図１に示されているバタフライバルブの弁体の斜視図である。
【図４Ａ】図３に示されている弁体を図１における右側から見た平面図である。
【図４Ｂ】図４Ａに示されている弁体を図４Ａにおける上方から見た上面図である。
【図４Ｃ】図４Ａに示されている弁体を図４Ａにおける下方から見た底面図である。
【図５】図４Ａの線ＩＶ−ＩＶに沿って上方から見た矢視断面図である。
【図６Ａ】図１に示されているバタフライバルブの弁体を軸支する下側の第２の弁軸の斜視図である。
【図６Ｂ】図１に示されているバタフライバルブの弁体を軸支する下側の第２の弁軸を矢印Ａの方向から見た側面図である。
【図７】図１に示されているバタフライバルブの弁体を軸支する上側の第１の弁軸を示すバタフライバルブの部分縦断面図である。
【図８Ａ】図１に示されているバタフライバルブの弁本体と弁体との組み立て手順を示している説明図である。
【図８Ｂ】図１に示されているバタフライバルブの弁本体と弁体との組み立て手順を示している説明図である。
【図８Ｃ】図１に示されているバタフライバルブの弁本体と弁体との組み立て手順を示している説明図である。
【図８Ｄ】図１に示されているバタフライバルブの弁本体と弁体との組み立て手順を示している説明図である。
【図８Ｅ】図１に示されているバタフライバルブの弁本体と弁体との組み立て手順を示している説明図である。
【図９】図１に示されているバタフライバルブのシートリング及びシート押えの詳細な構造を示す拡大図である。
【図１０】図１に示されているバタフライバルブの変形例を示す拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明によるバタフライバルブ１１の実施の形態を説明する。
最初に図１及び図２を参照して、本発明によるバタフライバルブ１１の全体構成について説明する。
【００１７】
バタフライバルブ１１は、流路軸線方向に延びる内部流路１３ａが形成されている中空円筒状の弁本体１３と、内部流路１３ａ内に配置され弁本体１３に回動可能に軸支されている概略円盤形状の弁体１５と、内部流路１３ａの内周に取り付けられている環状のシートリング１７と、シートリング１７を弁本体１３に固定するための環状のシート押え１９とを備えており、弁体１５の外周縁部とシートリング１７上に形成される弁座部１７ａとを接離させることにより、内部流路１３ａの開閉を行うことができるようになっている。
【００１８】
弁本体１３の内部流路１３ａの流路軸線方向の下流側端部の周縁部、すなわち弁本体１３の流路軸線方向の下流側の側面における内部流路１３ａの外周部には、環状のシート押え１９の外径と概略同径まで径方向に延びる環状凹部２１が形成されており、この環状凹部２１にシートリング１７及びシート押え１９が嵌合される。シート押え１９は、環状のリテーナ本体１９ａと環状のリテーナキャップ１９ｂとからなる。リテーナ本体１９ａには、段差部２３（図７参照）が形成されており、段差部２３には、リテーナキャップ１９ｂとの間にシートリング１７の固定部１７ｂを配置するようにリテーナキャップ１９ｂとシートリング１７の固定部１７ｂとが収納される。このような構成により、リテーナ本体１９ａを適宜の方法で環状凹部２１に固定して、環状凹部２１の流路軸線方向の側面上に配置されるリテーナキャップ１９ｂとリテーナ本体１９ａとの間にシートリング１７の固定部１７ｂを挟持することにより、環状凹部２１にシートリング１７を保持、固定することができる。
【００１９】
なお、リテーナキャップ１９ｂは、その内周縁端が内部流路１３ａ内に突出するように配置される。また、内部流路１３ａに面するリテーナ本体１９ａ及びリテーナキャップ１９ｂの内周縁端の表面は、球面の一部のような形状となっている。
【００２０】
リテーナ本体１９ａを環状凹部２１に固定する方法としては、例えば、特開平１１−２３０３７２に開示されているようなバイヨネット方式を採用することができる。この場合、リテーナ本体１９ａの弁本体１３側の外周面に径方向に突出する複数の円弧状突起部を周方向に等間隔で形成すると共に、環状凹部２１の外周部に円弧状突起部を収容可能に形成される円弧状切欠き部と、円弧状切欠き部の流路軸線方向側面側から円弧状突起部を周方向に案内するように延びる係合溝とを設け、リテーナ本体１９ａの円弧状突起部を環状凹部２１の円弧状切欠き部に嵌合させて円弧状突起部を環状凹部２１の流路軸線方向側面に当接させた状態で、リテーナ本体１９ａを周方向に回動させ、円弧状突起部を係合溝に沿って案内して円弧状突起部と係合溝とを係合させることにより、リテーナ本体１９ａを環状凹部２１に固定することができる。
【００２１】
シートリング１７は、弾性材料から形成されており、弁座部１７ａと固定部１７ｂとを有している。弁座部１７ａは、固定部１７ｂがリテーナ本体１９ａとリテーナキャップ１９ｂとの間に挟持された状態でシートリング１７が環状凹部２１に取り付けられたときに、内部流路１３ａ内に突出するように形成されている。シートリング１７を形成する好適な弾性材料としては、ブチルゴム（ＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、フッ素ゴム（ＦＲＭ）等のゴム弾性体、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂被覆ゴム弾性体が挙げられる。
【００２２】
弁体１５は、対向する二つの主面１５ａ、１５ｂと、二つの主面１５ａ、１５ｂの間を接続するように環状に延びる外周縁部１５ｃとを有している。弁体１５の一方の主面１５ａには、図３によく示されているように、回動軸線Ｒと交差する方向（好ましくは直交する方向）に貫通して延びる溝部２５が設けられている。溝部２５の両側壁２５ａ，２５ｂは、図２や図４Ａに示されているように、回動軸線Ｒに向かって互いに向かって凸状に延びる凸状湾曲面となるように形成されている。また、弁体１５の一方の主面１５ａに上述のような溝部２５が形成されることにより、溝部２５を挟んで回動軸線Ｒ方向の両側には、外縁残留部２７（２７ａ，２７ｂ）が形成される。外縁残留部２７は、図４Ｂ及び図４Ｃに示されているように、回動軸線Ｒから離れる方向に凸状に延びる凸状湾曲面を有していることが好ましい。
【００２３】
上述のような溝部２５を設けることにより、弁体１５を全開状態まで回動したときに、溝部２５の分だけ、内部流路１３ａ内の開口面積が増加し、容量係数Ｃｖが増加する。また、本発明者は、溝部２５の両側壁２５ａ，２５ｂを回動軸線Ｒに向かって互いに凸状に延びる凸状湾曲面として形成して絞り部のようにすることや、溝部２５の両側に形成される外縁残留部２７ａ，２７ｂが回動軸線Ｒから離れる方向に凸状に延びる凸状湾曲面を有するように形成することにより、渦の発生の発生が抑制されて、圧力損失を低減させることを見出した。これにより、容量係数Ｃｖの向上効果を得ることが可能となる。
【００２４】
また、弁体１５の他方の主面１５ｂの中央部には、図５に示されているように、球面状の窪み部（以下、「ディンプル」とも記載する。）２９が形成されている。このような球面状の窪み部２９を設けることにより、同様に、渦の発生が抑制されて、圧力損失の低減による容量係数の向上効果を得ることができる。
【００２５】
弁体１５の外周縁部１５ｃには、弁体弁座面１５ｄが形成されており、回動軸線Ｒ周りに弁体１５を回動させて弁体弁座面１５ｄをシートリング１７の弁座部１７ａに圧接させることにより、弁体弁座面１５ｄと弁座部１７ａとの間をシールするシール面を形成し、内部流路１３ａを閉鎖して閉弁状態にさせるようになっている。また、弁体弁座面１５ｄは、内部流路１３ａに面するリテーナ本体１９ａ及びリテーナキャップ１９ｂの内周縁端の球面状の表面と所定の間隔をおいて平行に延びる球面の一部のような形状となっている。
【００２６】
図示されている実施形態のバタフライバルブ１１では、弁体１５は、第１の弁軸３１と第２の弁軸３３とによって弁本体１３に回動可能に支持されており、弁体１５の回動軸線Ｒ方向の対向する位置には、第１の弁軸３１と連結するための嵌合穴３５と第２の弁軸３３と連結するための係止溝３７とが設けられている。
【００２７】
第１の弁軸３１は、回動軸線Ｒに沿って延びるように弁本体１３に形成された第１の軸穴３９に回動可能に挿通されて支持されており、第２の弁軸３３は、回動軸線Ｒに沿って内部流路１３ａを介して第１の軸穴３９と対向して形成された第２の軸穴４１に挿入され、回動可能に支持されている。
【００２８】
第１の軸穴３９は外部から回動軸線Ｒ方向に弁本体１３を内部流路１３ａまで貫通して延びる貫通軸穴であり、両端部が第１の軸穴３９から突出するように第１の弁軸３１が第１の軸穴３９に回動可能に挿通されている。外部に突出する第１の弁軸３１の一端部（図１における上端部）には、弁体１５の操作や駆動のために、図示されていないハンドルや駆動部を取り付けることができるようになっている。また、内部流路１３ａに突出する第１の弁軸３１の他端部（図１における下端部）には、嵌合穴３５と相補的形状の嵌合部３１ａが形成されており、弁体１５の嵌合穴３５と嵌合部３１ａとが回動軸線Ｒ周りに回動不能に嵌合されるようになっている。例えば、弁体１５の嵌合穴３５と第１の弁軸３１の嵌合部３１ａとを多角形状を有するように形成することにより、嵌合穴３５と嵌合部３１ａとを回動不能に連結することができる。
【００２９】
一方、第２の軸穴４１は弁本体１３の内部流路１３ａから回動軸線Ｒ方向に延びる有底軸穴（すなわち貫通していない軸穴）となっており、一方の端部が第２の軸穴４１から突出するように第２の弁軸３３が第２の軸穴４１に挿入され、回動可能に支持されている。第２の弁軸３３は、第２の軸穴４１内に回動可能に支持される軸部３３ａと第２の軸穴４１から突出するように軸部３３ａに接続されて形成されている係止部３３ｂとを含んでおり、係止部３３ｂが係止溝３７に嵌合されるようになっている。詳細には、係止部３３ｂは、図６Ａ及び図６Ｂに示されているように、回動軸線Ｒと垂直な方向に延びるレール状部分として形成され、レール状部分の一端が軸部３３ａの外周面から回動軸線Ｒと垂直な方向に突出して延びており、第２の弁軸３３は概略Ｌ字形状を有している。また、弁体１５の係止溝３７は、図４Ａに示されているように、レール状部分と相補形状となるように形成されており、弁体１５と第２の弁軸３３とは、回動軸線Ｒと垂直な方向に弁体１５の係止溝３７にレール状部分である係止部３３ｂを挿入することにより、回動軸線Ｒ周りに回動不能に連結されるようになっている。レール状部分である係止部３３ｂは、軸部３３ａとの接続部である根元から先端に向かって広がるくさび形状断面を有していることが好ましい。このようなくさび形状を有していることにより、第２の弁軸３３からの回動軸線Ｒ方向への弁体１５の抜けを防止することができる。しかしながら、係止部３３ｂの断面形状は、弁体１５と第２の弁軸３３とを回動不能に連結することができるようになっていれば限定されるものではなく、多角形状、円形状、楕円形状などとしてもよい。
【００３０】
なお、図１に示されているように、内部流路１３ａ内の流体が有底の穴である嵌合穴３５や第２の軸穴４１内へ侵入することを防ぐために、第１の弁軸３１や第２の弁軸３３の軸部３３ａの外周面には、嵌合穴３５の内周面の内部流路１３ａへの開口部付近や第２の軸穴４１の内周面の内部流路１３ａへの開口部付近に相対する位置に設けられた環状溝に環状シール部材４３，４５が配置され、嵌合穴３５の内周面と第１の弁軸３１の外周面との間並びに第２の軸穴４１の内周面と第２の弁軸３３の軸部３３ａの外周面との間をシールするようになっている。また、内部流路１３ａ内の流体が貫通軸穴である第１の軸穴３９を通して外部に流出することを防止するために、第１の弁軸３１の外周面には、第１の軸穴３９の内部流路１３ａへの開口部付近に相対する位置を含めた複数の位置（図示されている実施形態では３箇所）に設けられた環状溝に、ゴム弾性材料からなるＯリングなどの環状シール部材４７ａ，４７ｂ，４７ｃが配置され、第１の軸穴３９の内周面と第１の弁軸３１の外周面と間をシールするようになっている。さらに、図７に詳しく示されているように、第１の弁軸３１の嵌合部３１ａと反対側の端部付近にフランジ部３１ｂが設けられていると共に、弁本体１３の第１の軸穴３９の外部への開口部の周囲にフランジ部３１ｂを収容するための環状凹部１３ｂが設けられ、環状凹部１３ｂにおいてフランジ部３１ｂと対向する面（以下、底面と記載する。）に設けた環状溝に、ゴム弾性材料からなる環状の平面シール部材４７ｄが嵌合されている。このように配置されたシール部材４７ｄにより、フランジ部３１ｂと環状凹部１３ｂの底面との間をシールし、万が一、内部流路１３ａ内の流体が第１の軸穴３９内に侵入しても、第１の軸穴３９から外部に漏出しないようになっている。このようなシール構造は、内部流路１３ａを有害な流体が流通する場合に特に有効である。
【００３１】
図示されている実施形態のバタフライバルブ１１は、二重偏心構造を有する二重偏心型バタフライバルブとなっている。図１及び図２を参照すると、二重偏心型のバタフライバルブ１１では、閉弁時に弁体１５の弁体弁座面１５ｄとシートリング１７の弁座部１７ａとの間に形成されるシール面の流路軸線方向の中心が弁体１５の回動軸線Ｒから流路軸線方向に偏心して位置するように、シートリング１７の弁座部１７ａ、弁体弁座面１５ｄ、第１の弁軸３１及び第２の弁軸３３が設けられている。さらに、図２に詳しく示されているように、弁体１５の回動軸線Ｒが内部流路１３ａの横断面の中心を通るように回動軸線Rと平行に延びる中心軸線Ｏから同横断面内で距離ｄだけ離間して位置するように弁体１５に第１の弁軸３１及び第２の弁軸３３が弁体１５に接続されている。このような構成とすることにより、バルブの開閉時に、偏心によるカム作用により弁体１５が僅かな回転角度でシートリング１７から離脱するため、シートリング１７と弁体１５との摩擦が少なく、シートリング１７の摩耗を減少させると共に、操作トルクを低減させることが可能となる。
【００３２】
また、上述のように、二重偏心型バタフライバルブ１１は、回動軸線Ｒが内部流路１３ａの中心軸線Ｏから偏心して位置するように構成されているので、弁体１５の回動軸線Ｒ方向の最大幅は、回動軸線Ｒを挟んで半径方向の一方側と他方側とで異なっている。このことを利用して、図示されている実施形態の二重偏心型バタフライバルブ１１では、内周縁端が内部流路１３ａ内に突出するようにリテーナキャップ１９ｂを配置している。これにより、閉弁状態から開弁状態に弁体１５を回動させる際に、回動軸線Ｒ周りの一方の方向への回動では外周縁部１５ｃがリテーナキャップ１９ｂと干渉せずに弁体１５が回動でき且つ回動軸線Ｒ周りの他方の方向への回動では外周縁部１５ｃがリテーナキャップ１９ｂと干渉して弁体１５が回動できなくするように、リテーナキャップ１９ｂの内部流路１３ａへの突出量を設定することで、全閉状態からの弁体１５の回動方向を規制することを可能とさせている。
【００３３】
なお、弁本体１３、弁体１５、シート押え１９、第１の弁軸３１、第２の弁軸３３は、用途に応じて、金属材料、樹脂材料、樹脂材料で被覆された金属材料、射出成形法にてインサート成形された金属材料などから形成することができる。
【００３４】
次に、図８Ａから図８Ｅを参照して、バタフライバルブ１１の組み立て方法について説明する。
【００３５】
最初に、図８Ａに示されているように、弁本体１３の第２の軸穴４１に第２の弁軸３３の軸部３３ａを回動可能に挿入する。このとき、第２の弁軸３３の係止部３３ｂのレール状部分が流路軸線方向に延び且つ軸部３３ａの周面から回動軸線Ｒと垂直な方向に突出する側がシートリング１７の装着側（環状凹部２１側）へ向くように、第２の弁軸３３が配置される。
【００３６】
次に、図８Ｂに示されているように、環状凹部２１と流路軸線方向の反対側から、弁体１５の係止溝３７を弁本体１３側へ向けた状態で流路軸線方向に弁体１５を弁本体１３の内部流路１３ａ内へ挿入することによって、第２の弁軸３３の係止部３３ｂと弁体１５の係止溝３７とを嵌合させ、係止部３３ｂが係止溝３７の端部に到達するまで係止部３３ｂを係止溝３７内に収容させる。さらに、図８Ｃに示されているように、第１の軸穴３９に第１の弁軸３１を挿入することにより、第１の弁軸３１の嵌合部３１ａを回転不能に弁体１５の嵌合穴３５に嵌合させる。これにより、弁体１５が回動軸線Ｒ周りに回動可能に弁本体１３の内部流路１３ａ内に支持される。
【００３７】
上述した向きに第２の弁軸３３を配置した状態で弁体１５を内部流路１３ａ内に挿入することで、第２の弁軸３３に近い側から弁体１５を挿入することが可能となり、作業がしやすくなる。
【００３８】
次に、図８Ｄに示されているように、内部流路１３ａ内で弁体１５を回動軸線Ｒ周りに１８０°だけ回動させ、図８Ｅに示されているように、弁体１５の弁体弁座面１５ｄを、シートリング１７が装着される側すなわち環状凹部２１側へ向けて、配置させる。その後、環状凹部２１にシート押え１９によってシートリング１７が取り付けられ、バタフライバルブ１１の組み立てが完了する。
【００３９】
次に、図９を参照して、バタフライバルブのシートリング１７及びシート押え１９の詳細な構造をさらに説明する。
【００４０】
シート押え１９は、上述したように、リテーナ本体１９ａ及びリテーナキャップ１９ｂによって構成されており、内部流路１３ａに面するリテーナ本体１９ａ及びリテーナキャップ１９ｂの内周縁端の表面は、閉弁時に、弁体１５の外周縁部１５ｃに形成される球面状の弁体弁座面１５ｄと所定の間隔をあけて球面状に延びるようになっている。また、シートリング１７の弁座部１７ａは、リテーナ本体１９ａ及びリテーナキャップ１９ｂの内周縁端の球面状の表面から内部流路１３ａへ向かって突出して延びるようになっている。このような構成により、弁体１５が回動軸線Ｒ周りに回動されて閉弁状態になったときに、リテーナ本体１９ａ及びリテーナキャップ１９ｂの内周縁端の球面状の表面から突出するシートリング１７の弁座部１７ａが弁体１５の弁体弁座面１５ｄに当接してシール面を形成し、内部流路１３ａをシールすることができる。さらに、リテーナ本体１９ａ及びリテーナキャップ１９ｂの内周縁端の球面状の表面は、閉弁状態になった弁体１５の球面状の弁体弁座面１５ｄと所定の間隔をあけて配置されるようになっているので、弁体１５の弁体弁座面１５ｄとの接触によりシートリング１７の弁座部１７ａが圧縮されて側方に変形したときの逃げ場が確保される。
【００４１】
また、シートリング１７の環状の弁座部１７ａは、三角形状の断面を有しており、弁座部１７ａの頂点部と閉弁時の弁体１５の弁体弁座面１５ｄとが当接する点における球面状の弁体弁座面１５ｄの接線４９に対して弁座部１７ａの三角形状断面の頂角の二等分線５１が垂直となるように形成されている。シートリング１７の弁座部１７ａをこのような形状とすることにより、弁座部１７ａは、弁体１５を開弁方向に回動させたときと閉弁方向に回動させたときに弁体弁座面１５ｄと同じ当たり方をし、倒れを生じにくくすることができる。この結果、弁座部１７ａの摩耗及び破損を低減させることが可能となる。弁座部１７ａの三角形状断面の頂角の角度は、９０°前後まで小さくなると弁体弁座面１５ｄとの当接の際に倒れが生じやすくなるので、１００°から１５０°の範囲とすることが好ましく、１１０°から１２０°の範囲とすることが特に好ましい。
【００４２】
さらに、リテーナキャップ１９ｂは、環状のキャップ本体部から流路軸線方向に突出して延びる環状壁部５３を有し、リテーナ本体１９ａとリテーナキャップ１９ｂとの間にシートリング１７が挟持されるときに環状壁部５３がシートリング１７の固定部１７ｂに設けられた環状嵌合溝５５に嵌合するようになっている。このような構造により、シートリング１７の弁座部１７ａが弁体１５の弁体弁座面１５ｄに当接するときに、シートリングの環状嵌合溝５５に嵌合するリテーナキャップ１９ｂの環状壁部５３からの反力で弁座部１７ａを圧潰させて十分なシール面圧が得られるようにしている。
【００４３】
図９に示されている実施形態では、リテーナキャップ１９ｂが独立した部品として示されているが、リテーナキャップ１９ｂは図１０に示されているように弁本体１３と一体的に形成されていてもよい。このようにリテーナキャップ１９ｂを弁本体１３と一体的に形成することにより、部品点数を減らすことができ、コストダウンが可能となる。また、シール性を要求される箇所を減らすことができるため、外部漏れのリスクを低減させることも可能となる。さらに、バタフライバルブ１１の組み立ても容易となる。
【００４４】
以上、図示されている実施形態を参照して、本発明によるバタフライバルブ１１を説明したが、本発明は図示されている実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、弁体１５に溝部２５が設けられているが、溝部２５が設けられていない弁体１５を備えるバタフライバルブにも適用が可能である。また、上記実施形態では、二重偏心型バタフライバルブ１１に本発明が適用された実施形態に基づいて本発明を説明しているが、本発明の適用は二重偏心型のバタフライバルブに限定されるものではなく、一重偏心型や二重偏心型以外の多重偏心型のバタフライバルブなどに本発明を適用することも可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１１    バタフライバルブ
１３    弁本体
１３ａ    内部流路
１５    弁体
１５ｃ    外周縁部
１５ｄ    弁体弁座面
１７    シートリング
１７ａ    弁座部
１９  シート押え
１９ａ    リテーナ本体
１９ｂ    リテーナキャップ
４９    接線
５１    二等分線
５３    環状壁部
５５    環状嵌合溝
【図１】
2019139006.tif 000003
【図２】
2019139006.tif 000004
【図３】
2019139006.tif 000005
【図４Ａ】
2019139006.tif 000006
【図４Ｂ】
2019139006.tif 000007
【図４Ｃ】
2019139006.tif 000008
【図５】
2019139006.tif 000009
【図６Ａ】
2019139006.tif 000010
【図６Ｂ】
2019139006.tif 000011
【図７】
2019139006.tif 000012
【図８Ａ】
2019139006.tif 000013
【図８Ｂ】
2019139006.tif 000014
【図８Ｃ】
2019139006.tif 000015
【図８Ｄ】
2019139006.tif 000016
【図８Ｅ】
2019139006.tif 000017
【図９】
2019139006.tif 000018
【図１０】
2019139006.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】令和2年5月22日(2020.5.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
前記バタフライバルブは、リテーナキャップと、リテーナ本体とをさらに備え、前記環状凹部が前記流路軸線と垂直に延びる凹部壁面を有しており、前記凹部壁面上に配置される前記リテーナキャップと前記環状凹部に固定される前記リテーナ本体との間に、前記弁座部が前記内部流路側へ突出するように、前記シートリングを挟持することにより、前記シートリングが前記環状凹部に保持されることが好ましい。この場合、前記リテーナ本体と前記リテーナキャップの内部流路に面する表面によって構成される内周面は、閉弁時に、前記弁体の前記弁座面と平行に且つ離間して延びるように形成されていることがさらに好ましい。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
また、前記リテーナキャップが環状のキャップ本体部と該キャップ本体部から前記流路軸線方向に突出して延びる環状壁部とを含み、前記シートリングに設けられた環状嵌合溝に前記環状壁部を嵌合させた状態で、前記シートリングが前記リテーナキャップと前記リテーナ本体との間に挟持されることが好ましい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
上述のような溝部２５を設けることにより、弁体１５を全開状態まで回動したときに、溝部２５の分だけ、内部流路１３ａ内の開口面積が増加し、容量係数Ｃｖが増加する。また、本発明者は、溝部２５の両側壁２５ａ，２５ｂを回動軸線Ｒに向かって互いに凸状に延びる凸状湾曲面として形成して絞り部のようにすることや、溝部２５の両側に形成される外縁残留部２７ａ，２７ｂが回動軸線Ｒから離れる方向に凸状に延びる凸状湾曲面を有するように形成することにより、渦の発生が抑制されて、圧力損失を低減させることを見出した。これにより、容量係数Ｃｖの向上効果を得ることが可能となる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
図示されている実施形態のバタフライバルブ１１は、二重偏心構造を有する二重偏心型バタフライバルブとなっている。図１及び図２を参照すると、二重偏心型のバタフライバルブ１１では、閉弁時に弁体１５の弁体弁座面１５ｄとシートリング１７の弁座部１７ａとの間に形成されるシール面の流路軸線方向の中心が弁体１５の回動軸線Ｒから流路軸線方向に偏心して位置するように、シートリング１７の弁座部１７ａ、弁体弁座面１５ｄ、第１の弁軸３１及び第２の弁軸３３が設けられている。さらに、図２に詳しく示されているように、弁体１５の回動軸線Ｒが内部流路１３ａの横断面の中心を通るように回動軸線Ｒと平行に延びる中心軸線Ｏから同横断面内で距離ｄだけ離間して位置するように弁体１５に第１の弁軸３１及び第２の弁軸３３が接続されている。このような構成とすることにより、バルブの開閉時に、偏心によるカム作用により弁体１５が僅かな回転角度でシートリング１７から離脱するため、シートリング１７と弁体１５との摩擦が少なく、シートリング１７の摩耗を減少させると共に、操作トルクを低減させることが可能となる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路軸線方向に延びる内部流路が形成されている弁本体と、前記内部流路内に前記流路軸線と垂直な回動軸線周りに回動可能に支持され且つ外周部に球面状の弁座面を有する円盤状の弁体と、前記弁本体の前記流路軸線方向側面の前記内部流路周りに形成される環状凹部と、内周縁部に弁座部を有し且つ該弁座部が前記内部流路内に突出するように前記環状凹部に取り付けられる環状のシートリングとを備え、前記弁体の回動により前記弁座面と前記シートリングの前記弁座部とを接離させて前記内部流路の開閉を行うバタフライバルブであって、
前記弁座部は、三角形状の断面を有し、前記弁座部の頂点と前記弁座面とが当接する点における前記弁座面の接線に対して前記弁座部の三角形状の前記断面の頂角の二等分線が垂直となるように形成されていることを特徴とするバタフライバルブ。
【請求項２】
前記バタフライバルブは、リテーナキャップと、リテーナ本体とをさらに備え、前記環状凹部が前記流路軸線と垂直に延びる凹部壁面を有しており、前記凹部壁面上に配置される前記リテーナキャップと前記環状凹部に固定される前記リテーナ本体との間に、前記弁座部が前記内部流路側へ突出するように、前記シートリングを挟持することにより、前記シートリングが前記環状凹部に保持される、請求項１に記載のバタフライバルブ。
【請求項３】
前記リテーナ本体と前記リテーナキャップの内部流路に面する表面によって構成される内周面は、閉弁時に、前記弁体の前記弁座面と平行に且つ離間して延びるように形成されている、請求項２に記載のバタフライバルブ。
【請求項４】
前記リテーナキャップが環状のキャップ本体部と該キャップ本体部から前記流路軸線方向に突出して延びる環状壁部とを含み、前記シートリングに設けられた環状嵌合溝に前記環状壁部を嵌合させた状態で、前記シートリングが前記リテーナキャップと前記リテーナ本体との間に挟持される、請求項２又は請求項３に記載のバタフライバルブ。
【請求項５】
前記シートリングの前記弁座部の三角形状断面の頂角が１１０度から１２０度の範囲である、請求項１から請求項４の何れか一項に記載のバタフライバルブ。
【請求項６】
前記リテーナキャップと前記弁本体とが一体的に形成されている、請求項２に記載のバタフライバルブ。
【請求項７】
前記回動軸線が、前記弁座面から前記流路軸線方向に偏心して位置し且つ前記内部流路の中心から偏心して位置するように定められている、請求項１から請求項６の何れか一項に記載のバタフライバルブ。
【国際調査報告】
2019139006.tif 000020
2019139006.tif 000021
2019139006.tif 000022
2019139006.tif 000023