JP2003329148A - 充水機能を備えたバタフライ弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小開度において定流量の通水を行うことがで
きる充水機能を備えたバタフライ弁を提供する。 【解決手段】 弁箱２内に配置された弁箱シールリング
３と、全閉位置で弁箱シールリング３に摺接する弁体６
と、開栓操作時の回転方向における弁体６の背面側に取
付けられた一対のディスクテール部１４ａ，１４ｂとを
有するバタフライ弁１であって、弁体６は、円盤状の本
体部９と、この本体部９の外周に形成され且つ本体部９
よりも薄い板状の周板部１０とで構成され、ディスクテ
ール部１４ａ，１４ｂは、上記周板部１０に設けられ、
且つ弁箱シールリング３に摺接する球面状に湾曲した外
周面を有し、ディスクテール部１４ａ，１４ｂには、通
水孔１６が上記周板部１０に隣接して形成され、弁体６
の小開度Ｃ時に、ディスクテール部１４ａ，１４ｂの外
周面が弁箱シールリング３に摺接する。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、充水機能を備えた
バタフライ弁に関し、配管への充水時に定流量で流体を
供給するバルブの技術に係るものである。 【０００２】 【従来の技術】従来、配管の敷設時における初期充水時
および再充水時においては、急激な充水によって満管状
態にするとウォーターハンマー等によって配管が破損す
ることがあるので、配管に設けたバタフライ弁を小開度
に開栓して小流量で管路に充水している。 【０００３】しかし、一般的なバタフライ弁は小開度に
おける流量制御が困難であり、一定の流量を正確に供給
することができず、このため、充水開始から満管状態に
なるまでの必要時間を予め算出することが困難であっ
た。 【０００４】これに対して、小開度において正確な流量
制御を行うバタフライ弁としては、実開昭５９−１０１
０５４号公報に開示するように、弁室内に配置された弁
体に外周面が球形をなす弁部片を設け、弁部片に流量調
整用の凹溝を形成したものがある。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来形式では、弁体に流量調整用の凹溝を形成するため、
弁体自体の厚みが薄い場合には、弁体周縁部における凹
溝の開口面積が小さくなって調整可能な流量が微小とな
り、凹溝の開口形状が弁体周縁部を切り欠いた形状であ
るために、弁体のわずかな開度の変動によって流量が変
化する問題があった。 【０００６】本発明は、上記課題を解決するものであ
り、小開度において定流量の通水を行うことができる充
水機能を備えたバタフライ弁を提供することを目的とす
る。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、弁箱内に内周面に沿って円環状に配置され
た弁箱シールリングと、弁棒の軸心周りに回転して全閉
位置で弁箱シールリングに摺接する弁体と、開栓操作時
の回転方向における弁体の背面側に取付けられた一対の
ディスクテール部とを有するバタフライ弁であって、上
記弁体は、本体部と、この本体部の外周に形成され且つ
本体部よりも薄い板状の周板部とで構成され、上記ディ
スクテール部は、弁体回転方向において扇状に形成され
て上記周板部に設けられ、且つ弁箱シールリングに摺接
する球面状に湾曲した外周面を有し、上記ディスクテー
ル部には、一端が外周面に開口するとともに他端が弁体
の上記背面側に開口する通水孔が上記弁体の周板部に隣
接して形成され、弁体の小開度時に、ディスクテール部
の外周面が上記弁箱シールリングに摺接するものであ
る。 【０００８】これによると、開栓操作によって弁体を小
開度に開栓した場合、ディスクテール部の外周面が弁箱
シールリングに摺接した状態で、通水孔が全開状態とな
り、弁体を介した弁箱内の上流側領域と下流側領域は上
記通水孔を通じてのみ連通し、上流側の配管から弁箱内
に流入する流体が上記通水孔を通して下流側の配管へ通
水される。上記通水孔を流れる流量は通水孔の流路面積
（開口面積）に応じて予め定まっているので、定流量で
下流側の配管へ充水することができ、充水開始から満管
状態になるまでの必要時間を予め算出することができ
る。 【０００９】尚、弁体を小開度に開栓した際、開栓操作
時の回転方向とは反対方向（すなわち閉側回転方向）に
おける通水孔の端部からディスクテール部の端部までの
角度をシール角度とすると、このシール角度の範囲内に
おいて、ディスクテール部の外周面が弁箱シールリング
に摺接し、通水孔が全開状態となる。 【００１０】また、弁体に周板部を形成し、ディスクテ
ール部を上記周板部に設けることによって、開栓操作時
の回転方向における弁体の背面側とディスクテール部の
内周面側との間に形成される流路スペースが広がるた
め、上記通水孔に連通した十分な広さの流路スペースを
確保することができる。これにより、流体が上記流路ス
ペースから通水孔を通って一方のディスクテール部の外
周面側に流れ出る際或いは流体が他方のディスクテール
部の外周面側から通水孔を通って上記流路スペースに流
れ込む際の各流れの抵抗が減少するため、流体の流れが
スムーズになり、その分、通水孔の弁体回転方向におけ
る幅を縮小するとともに通水孔の弁体周方向における長
さを細長く形成することができる。これにより、上記シ
ール角度が増加するため、流体を通水孔のみから定流量
で下流側の配管へ充水する際の開栓操作角度の範囲が広
くなり、充水時の開栓操作を容易且つラフに行うことが
でき、従来のように弁体のわずかな開度の変動によって
流量が変化してしまうといった不具合を防止することが
できる。 【００１１】 【発明の実施の形態】以下、本発明における第１の実施
の形態を図１〜図７に基づいて説明する。図１〜図５に
示すように、１はバタフライ弁であり、その弁箱２は両
側のポート（図示省略）に上流側配管（図示省略）と下
流側配管（図示省略）とが接続されている。 【００１２】上記弁箱２内には、円環状の弁箱シールリ
ング３が内周面に沿って設けられている。弁箱２内を通
る流路軸心４に直交する回転軸心５廻りに回転する開閉
自在な弁体６が弁棒７を介して弁箱２内に設けられてい
る。尚、弁棒７の端部は、弁棒７を回転して弁体６を開
閉する手動ハンドルや減速機付きモータ等の駆動装置
（図示省略）に連動連結されている。 【００１３】上記弁体６は、円盤状で且つ内部が中空の
本体部９と、この本体部９の外周に形成され且つ本体部
９よりも薄い板状の周板部１０とで構成されている。ま
た、上記本体部９の外周部から周板部１０の内周縁にわ
たって円弧状に湾曲して次第に薄くなっている。図１に
示すように、全閉位置Ｓにおいて、周板部１０の外端縁
が弁箱シールリング３に摺接することにより、弁体６の
上流側と下流側とが水密にシールされる。 【００１４】また、上記弁棒７は、弁体６に設けられた
一対の円筒状のボス部１１に挿通されて一体的に連結さ
れ、弁箱２に回転自在に保持されている。上記一対のボ
ス部１１は回転軸心５上に配置されており、以下、図１
に示すように、上記ボス部１１を中心として、弁体６の
片側半分を一方の半円部分Ａといい、もう片側半分を他
方の半円部分Ｂということにする。 【００１５】上記弁体６の一方の半円部分Ａにおける周
板部１０と他方の半円部分Ｂにおける周板部１０とには
それぞれ、弁体６の回転方向において扇状に形成された
ディスクテール部１４ａ，１４ｂが溶接等によって設け
られている。これら両ディスクテール部１４ａ，１４ｂ
はそれぞれ、開栓操作時の回転方向（開栓方向）におけ
る弁体６の背面側に位置し、周板部１０から立ち上がっ
ている。これらディスクテール部１４ａ，１４ｂの外周
面は上記弁箱シールリング３に摺接する球面状に湾曲し
ている。 【００１６】上記両ディスクテール部１４ａ，１４ｂに
はそれぞれ、一端が外周面に開口するとともに他端が内
周面すなわち開栓操作時の弁体６の背面側に開口する通
水孔１６が形成されている。上記通水孔１６は、弁体６
の周方向に沿って細長い長円状であり、上記周板部１０
に隣接している。 【００１７】このうち、図６に示すように、開栓操作時
に下流側に回動する弁体６の一方の半円部分Ａに設けら
れた一方のディスクテール部１４ａの通水孔１６は、弁
体６の背面側の開口が流入口１６ａとなり、ディスクテ
ール部１４ａの外周面側の開口が流出口１６ｂとなる。
また、開栓操作時に上流側に回動する他方の半円部分Ｂ
に設けられた他方のディスクテール部１４ｂの通水孔１
６は、ディスクテール部１４ｂの外周面側の開口が流入
口１６ｃとなり、弁体６の背面側の開口が流出口１６ｄ
となる。 【００１８】以下、上記構成における作用を説明する。
配管の敷設時の初期充水時および再充水時の操作の始め
において、弁体６は図１に示すように全閉位置Ｓにあ
り、弁体６の周板部１０の外端縁が弁箱シールリング３
に摺接して、弁体６の上流側と下流側とが水密にシール
されている。その後、急激な充水によって配管が破損す
ることを防止するために、図６に示すように、バタフラ
イ弁１を小開度Ｃに開栓して小流量で下流側配管に充水
する。 【００１９】すなわち、開栓操作によって弁体６を小開
度Ｃに開栓した際、両ディスクテール部１４ａ，１４ｂ
の外周面が弁箱シールリング３に摺接し、この状態で、
両通水孔１６が全開状態となり、弁体６を介した弁箱２
内の上流側領域と下流側領域は両通水孔１６を通しての
み連通し、上流側の配管から弁箱２内に流入する水（流
体の一例）が両通水孔１６を通って下流側の配管へ通水
される。 【００２０】この時、両通水孔１６を流れる流量は通水
孔１６の流路面積（開口面積）に応じて予め定まってい
るので、定流量で下流側の配管へ充水することができ、
充水開始から満管状態になるまでの必要時間（所要時
間）を予め正確に算出することができる。 【００２１】尚、弁体６を小開度Ｃに開栓した際、図２
に示すように、開栓操作時の回転方向とは反対方向（す
なわち閉側回転方向）における通水孔１６の端部から各
ディスクテール部１４ａ，１４ｂの端部までの角度をシ
ール角度Ｄとすると、このシール角度Ｄの範囲内におい
て、両ディスクテール部１４ａ，１４ｂの外周面が弁箱
シールリング３に摺接し、通水孔１６が全開状態とな
り、通水孔１６のみを通って下流側の配管へ通水され
る。 【００２２】また、図１に示すように、弁体６に本体部
９よりも厚みの薄い周板部１０を形成し、ディスクテー
ル部１４ａ，１４ｂを上記周板部１０に設けることによ
って、開栓操作時の回転方向における弁体６の背面側と
各ディスクテール部１４ａ，１４ｂの内周面側との間に
形成される流路スペース１７が広がるため、上記通水孔
１６に連通した十分な広さの流路スペース１７を確保す
ることができる。 【００２３】これにより、図６に示すように、流水が流
路スペース１７から通水孔１６を通って一方のディスク
テール部１４ａの外周面側に流れ出る際の流れの抵抗が
減少するとともに、流水が他方のディスクテール部１４
ｂの外周面側から通水孔１６を通って流路スペース１７
に流れ込む際の流れの抵抗が減少するため、流水の流れ
がスムーズになり、その分、図２に示すように通水孔１
６の弁体回転方向における幅Ｗを縮小するとともに図５
に示すように通水孔１６の弁体周方向における長さＬを
細長く形成することができる。これにより、図２に示す
ように上記シール角度Ｄが増大するため、図６に示すよ
うに流水を通水孔１６のみから定流量で下流側の配管へ
充水する際の開栓操作角度の範囲が広くなり、充水時の
開栓操作を容易且つラフに行うことができ、従来のよう
に弁体のわずかな開度の変動によって流量が変化してし
まうといった不具合を防止することができる。 【００２４】尚、図７は図１〜図６のバタフライ弁１に
おける弁体６の開度（％）に対する圧力損失係数の関係
を示すグラフであり、所定の開度範囲Ｆにおいて圧力損
失係数が一定値になる水平部イが形成され、上記所定の
開度範囲Ｆがシール角度Ｄ（図２参照）に相当する。 【００２５】尚、上記実施の形態では、図１，図２に示
すように弁体６に本体部９よりも薄い板状の周板部１０
を形成しているが、これとは別の弁体形状として、図
８，図９に示すように、上記周板部１０を形成せず、弁
体３１を外縁部ほど次第に薄くなる凸状に形成し、この
ような弁体３１にディスクテール部１４ａ，１４ｂを設
けた場合、流路スペース１７は上記弁体３１の膨らみに
よって狭くなってしまい、図１のものに比べて十分な広
さの流路スペース１７を確保することができない。した
がって、図８に示すように、弁体３１を小開度Ｃに開栓
した際、流水が流路スペース１７から通水孔１６を通っ
て一方のディスクテール部１４ａの外周面側に流れ出る
際の流れの抵抗が増大するとともに、流水が他方のディ
スクテール部１４ｂの外周面側から通水孔１６を通って
流路スペース１７に流れ込む際の流れの抵抗が増大して
しまうため、この対策として、図９に示すように通水孔
１６の弁体回転方向における幅Ｗを図２の弁体６のもの
よりも拡大して上記流れの抵抗を減らしている。しかし
ながら、図９に示すように、上記幅Ｗを拡大した分、上
記シール角度Ｄが図２の弁体６のものよりも減少するた
め、流水を通水孔１６のみから定流量で下流側の配管へ
充水する際の開栓操作角度の範囲が狭くなり、作業者は
充水時の開栓操作を慎重に注意深く行わなければなら
ず、作業者に手間と負担がかかった。尚、通水孔１６の
幅Ｗとシール角度Ｄとを共に拡大した場合、ディスクテ
ール部１４ａ，１４ｂの弁体回転方向における全幅Ｅが
大きくなってしまい、弁体６を全開した際の抵抗が増大
してしまうが、これに対して、図２に示すものでは、デ
ィスクテール部１４ａ，１４ｂの全幅Ｅを小さくしたま
まで、シール角度Ｄを増加させることができる。 【００２６】また、第２の実施の形態として、図１０に
示すように、両ディスクテール部１４ａ，１４ｂの内周
面側に、流路スペース１７を流れる流水を整流する複数
の整流板３３が設けられている。これによると、流路ス
ペース１７を流れる流水が整流板３３によって整流され
るため、乱流の発生を防止することができ、乱流混合に
よるキャビテーションの騒音を低減することができる。 【００２７】尚、上記第２の実施の形態では、整流板３
３を複数設けたが、単数であってもよい。また、整流板
３３を両方のディスクテール部１４ａ，１４ｂに設けた
が、いずれか片方のディスクテール部のみに設けてもよ
い。 【００２８】上記第１，第２の実施の形態では、ディス
クテール部１４ａ，１４ｂを弁体６に溶接で取付けてい
るが、ボルト，ナット等を用いて取付けてもよく、或い
は、一体成形（鋳造）してもよい。 【００２９】上記第１，第２の実施の形態では、両ディ
スクテール部１４ａ，１４ｂに通水孔１６を形成してい
るが、少なくともいずれか片方のディスクテール部１４
ａ又はディスクテール部１４ｂのみに通水孔１６を形成
してもよい。 【００３０】上記第１，第２の実施の形態では、通水孔
１６の形状を細長い長円状に形成しているが、三角形状
等であってもよく、或いは、複数の小円状の通水孔１６
を形成してもよい。 【００３１】 【発明の効果】以上のように本発明によれば、弁体に周
板部を形成し、ディスクテール部を上記周板部に設ける
ことによって、開栓操作時の回転方向における弁体の背
面側とディスクテール部の内周面側との間に形成される
流路スペースが広がるため、上記通水孔に連通した十分
な広さの流路スペースを確保することができる。これに
より、流体が上記流路スペースから通水孔を通って一方
のディスクテール部の外周面側に流れ出る際或いは流体
が他方のディスクテール部の外周面側から通水孔を通っ
て上記流路スペースに流れ込む際の各流れの抵抗が減少
するため、流体の流れがスムーズになり、その分、通水
孔の弁体回転方向における幅を縮小するとともに通水孔
の弁体周方向における長さを細長く形成することができ
る。これにより、流体を通水孔のみから定流量で下流側
の配管へ充水する際の開栓操作角度の範囲が広くなり、
充水時の開栓操作を容易且つラフに行うことができ、従
来のように弁体のわずかな開度の変動によって流量が変
化してしまうといった不具合を防止することができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の第１の実施の形態におけるバタフライ
弁の断面図であり、弁体が全閉位置にある状態を示す。 【図２】同、バタフライ弁の弁体の断面図である。 【図３】同、バタフライ弁の弁体を弁棒の回転軸心方向
から見た図である。 【図４】図３におけるＸ−Ｘ矢視図である。 【図５】図３におけるＹ−Ｙ矢視図である。 【図６】同、バタフライ弁の断面図であり、弁体が小開
度だけ開いた状態を示す。 【図７】同、バタフライ弁の弁体の開度と圧力損失係数
との関係を示すグラフである。 【図８】形状の異なる別の弁体を備えたバタフライ弁の
断面図であり、弁体が小開度だけ開いた状態を示す。 【図９】図８における弁体の断面図である。 【図１０】本発明の第２の実施の形態におけるバタフラ
イ弁の弁体の図である。 【符号の説明】 １ バタフライ弁 ２ 弁箱 ３ 弁箱シールリング ５ 回転軸心 ６ 弁体 ７ 弁棒 ９ 本体部 １０ 周板部 １４ａ，１４ｂ ディスクテール部 １６ 通水孔 Ｃ 小開度 Ｓ 全閉位置

フロントページの続き (72)発明者 蓬莱 章伸 大阪府枚方市中宮大池１丁目１番１号 株 式会社クボタ枚方製造所内 Ｆターム(参考） 3H052 AA02 BA03 BA13 BA14 CA03 CA04 DA02 EA02

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 弁箱内に内周面に沿って円環状に配置さ
   れた弁箱シールリングと、弁棒の軸心周りに回転して全
   閉位置で弁箱シールリングに摺接する弁体と、開栓操作
   時の回転方向における弁体の背面側に取付けられた一対
   のディスクテール部とを有するバタフライ弁であって、
   上記弁体は、本体部と、この本体部の外周に形成され且
   つ本体部よりも薄い板状の周板部とで構成され、上記デ
   ィスクテール部は、弁体回転方向において扇状に形成さ
   れて上記周板部に設けられ、且つ弁箱シールリングに摺
   接する球面状に湾曲した外周面を有し、上記ディスクテ
   ール部には、一端が外周面に開口するとともに他端が弁
   体の上記背面側に開口する通水孔が上記弁体の周板部に
   隣接して形成され、弁体の小開度時に、ディスクテール
   部の外周面が上記弁箱シールリングに摺接することを特
   徴とする充水機能を備えたバタフライ弁。