JP2004308890A - バタフライ弁 - Google Patents

Abstract

【課題】 シートの伸縮性，復元力を向上させて，長期間使用時にもシートの伸縮性によりシートと弁体の接触を円滑にしてシートの摩耗を防ぎ，これによって密閉性を向上させる。
【解決手段】 バルブ本体１と，バルブ本体に設けられ，流路を開閉自在な弁体２と，弁体を密閉するためのシート３と，シートをバルブ本体に固定するシート固定板４と，シートの外縁部の両側面にそれぞれ形成され，バルブ本体とシート固定板との間にシートを固定するための突条６ａ，６ｂと，シートの内周面に流路の一方向へ偏心して形成され，弁体と接触する凹入部９と，突条と凹入部との間に形成された可撓部７と，凹入部内に内挿される環状の弾性部材５とを備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は，流体の流路を開閉するバタフライ弁に関する。

一般に，バタフライ弁は，産業用水や，油または海水などの各種流体の流れを遮断したり，流れを再開したりする際に使用するもので，その弁の開閉作動が円滑で広く使われている。

このようなバタフライ弁は，流体の遮断時に弁体とシートにより密閉されてその水密性を維持しなければならない。また，シートは化学物質や高温の流体に耐えなければならないため，通常のゴム材の代りに比較的固い性質を持っているテフロン（登録商標）材のシートが広く使われている。

密閉効果を高めるために一般的に使われているバタフライ弁の水密維持のためのシートは，図１に示すような構造を有する。図１に示すように，通常のバルブ本体１００の中間部には，軸棒により弁体２００が開閉自在に支持され，このバルブ本体１００の内周面には別のシート固定板４００によりテフロン（登録商標）材のシート３００が配設される。これにより，弁体２００の外縁部の両側面がシート３００を押圧して密閉させるようになる。

しかし，このようなバタフライ弁のシートは，その材質が硬くて弁体の開閉時におけるシートの伸縮性が低く，シートの復元力も低い。このため，例えば長期間使用すると，シートの復元力がさらに低下するため，シートの弁体の凹入部が弁体との接触により摩耗されて密閉性が低下するという問題が発生する。

また，バタフライ弁を両方向の流路，すなわち流体が一方向のみならず，逆方向にも流れる流路に使用する際は，シートの伸縮性が低く，シートの復元力も低いため，流体流れの方向の切換えに追従できず，シートの適応できなくなるという問題もある。

そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，その目的とするところは，シートの伸縮性，復元力を向上させることにより，シートと弁体の接触を円滑にして長期間使用してもシートが摩耗することを防止でき，これによって密閉性を向上させることができ，また両方向の流体流れの切換えに対する適応力も向上させることができるバタフライ弁を提供することにある。

上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，バルブ本体と，前記バルブ本体に設けられ，流路を開閉自在な弁体と，前記弁体を密閉するためのシートと，前記シートをバルブ本体に固定するシート固定板と，前記シートの外縁部の両側面にそれぞれ形成され，前記バルブ本体と前記シート固定板との間に前記シートを固定するための突条と，前記シートの内周面に前記流路の一方向へ偏心して形成され，前記弁体と接触する凹入部と，前記突条と前記凹入部との間に形成された可撓部と，前記凹入部内に内挿される環状の弾性部材とを備えることを特徴とするバタフライ弁が提供される。

また，上記弾性部材は，コイルスプリングであることが好ましい。また，上記シート固定板には，前記シートの凹入部が出入り可能な凹溝が形成されることが好ましい。

このような構成を有する本発明のバタフライ弁によれば，例えば流体が一方向に流れる際は，シートの凹入部は流体圧力により，シートの可撓部が撓むため，シートの凹入部はこの可撓部を中心（支点）として流体が流れる方向に変形され，伸縮性が向上する。こうして，弁体とバルブ本体との間は，シートの凹入部が弁体とバルブ本体とに押圧されて，硬く密閉される。これにより，流体の密閉性（例えば水密）を向上させることができ，その密閉性を維持することができる。

また，シートの凹入部に内挿された弾性部材により，弁体の開閉時にシートの凹入部が円滑に移動するとともに，復元力が増大するため，作動性が向上する。これにより，例えば流体が一方向のみならず，逆方向に流れる流路に使用したときにも，両方向の流体流れの切換えに対する適応力（追従性）を向上させることができ，両方向バタフライ弁として使用するときにも密閉性を増大させることができる。

本発明によれば，シートの伸縮性，復元力を向上させることにより，シートと弁体の接触を円滑にして長期間使用してもシートが摩耗することを防止でき，これによって密閉性を向上させることができる。

また，シートの伸縮性，復元力を向上させることにより，流体の流れ方向の切換によるシートの適応力を顕著に増大させることができ，流体の流れが両方向の流路に使用するときにも密閉性を増大させることができる。

以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

先ず，本発明の実施形態にかかるバタフライ弁を図面を参照しながら説明する。図２は本発明の実施形態にかかるバタフライ弁を示す分解斜視図である。本実施形態にかかるバタフライ弁は，図２に示すように，バルブ本体１，軸棒２ａによりバルブ本体１の内側に軸設される弁体２，シート固定板４により固定されるシート３を備える。

弁体２は，バルブ本体１に形成された孔１ａを開閉自在に軸棒２ａにより支持される。弁体２の外周面には，例えば後述する図４ａ，図４ｂに示すように流路の一方向へ向けて径が小さくなるように傾斜部が形成されている。なお，弁体２は通常のバタフライ弁と同様の原理で作動するので，弁体２について動作説明の詳細は省略する。

シート３は，弁体２の回転開閉時，弁体２の外周面と接触して流体の密閉性（例えば水密性）を維持するものである。このシート３は環状に形成され，バルブ本体１とシート固定板４との間であって，バルブ本体１の内縁部側面に配設される。シート３は，流体の水密を維持するため，バルブ本体１の孔１ａの内縁部側面にシート固定板４により押圧された状態で装着される。

ここで，シート３の構成を図３を参照しながらより詳細に説明する。図３はシート３の断面図を示す。図３に示すように，シート３の外縁部の両側面にはその周に沿って，突条６ａ，６ｂが形成されている。シート３の突条６ａ，６ｂは，それぞれシート固定板４に形成された凹溝，バルブ本体１に形成された凹溝に挿入される。これにより，シート３は，バルブ本体１に固設される。

シート３の内周面には，シート３の軸方向の位置が一方向（弁体２の径が小さくなる方向）に移動自在な凹入部９が形成されている。凹入部９は弁体２が閉状態のときに当接して弁体２を密閉する。

凹入部９の内部には環状の弾性部材５が内挿されている。弾性部材５は断面方向から見ると，シート３の中心（図３の縦方向のライン）から偏心するように内挿される。このような弾性部材５としては例えばコイルスプリングが好ましい。

凹入部９の断面は，図３に示すようにシート３の内側へ向けて突出し，その縁部は弁体２と円滑に接触させるため，例えば丸みをもつように形成する。

シート３の突条６ａ，６ｂと，弾性部材５の凹入部９との中間部には，撓みやすい可撓部７を形成するとともに，凹入部９の内部には可撓部７による凹入部９の撓み具合に応じて可変する可変空間８を形成する。可撓部７は例えば突条６ａ，６ｂの部分よりも厚さを薄くして形成する。また可変空間８は，例えば図３に示すように凹入部９を折込んで形成した場合は，内側に切欠を形成することにより構成する。

これにより，シート３の伸縮性が増大するとともに，シート３の復元性及び柔軟性も増大する。なお，凹入部９には，必ずしも可変空間８が形成されていなくても，可撓部７が形成されていれば，シート３の伸縮性を向上させることはできるが，可撓部７に加えて可変空間８を形成することにより，シート３の伸縮性，復元性をより一層向上させることができる。

凹入部９は，図４ａ，図４ｂに示すようにシート固定板４により押圧されることはなく，シート固定板４の凹溝１０により形成された空間を出入り自由になっている。これにより，例えば図４ａに示すように流体が一方向（弁体２の径が小さくなる方向）に流れるときは，可撓部７が撓んで，これに応じて変形空間も変形し，凹入部９は流体流れと同方向へ向けて張出すように変形する。なお，このとき，凹入部９は凹溝１０に押しつけられて密着するため，密閉性が低下することはない。

次に，本実施形態にかかるシートの動作状態を図面を参照しながら説明する。図４は本実施形態にかかるシートの動作状態を説明する図であって，図４ａは正方向（一方向）流れ時のシートの断面図であり，図４ｂは逆方向流れ時のシートの断面図である。

図４ａに示すように流体が正方向（一方向）に流れる際は，この時に発生する流体圧力例えば油圧により，密閉されている弁体２とバルブ本体１の空間に流体が流入し，流体圧力がシート３に加えられる。また，シート３の凹入部９は流体圧力により弁体２の傾斜部とバルブ本体１とに押圧される。

すると，シート３の可撓部７が撓むため，この可撓部７を中心（支点）として凹入部９は流体が流れる方向に変形される。また，シート３の凹入部９には可変空間８が形成されているためより変形し易い。こうして，弁体２の傾斜部とバルブ本体１との間は，シートの凹入部９が弁体２とバルブ本体１とに押圧されて，硬く密閉される。これにより，流体の密閉性（例えば水密）を向上させることができ，その密閉性を維持することができる。

さらに，図４ａに示すように流体が正方向（一方向）に流れる際は，シート３の凹入部９が流体流れの方向へ変形するので，シート３の凹入部９は弁体２からの距離が離間される傾向があるが，弁体２も流体圧力により同じ方向に移動するので，弁体２の傾斜面によりその離間距離が相殺されて，離間距離が短縮される効果が得られる。このように，流体圧力により弁体２が押されるほど，弁体２の傾斜部の径が大きい部分とバルブ本体１とに押圧されて，より一層硬く密閉される。

また，図４ｂに示すように流体が逆方向に流れる際は，この時に発生する流体圧力例えば油圧により正方向流れと同様に弁体２とバルブ本体１の空間に流体が流入され，流体圧力がシート３に加えられる。

すると，シート３の凹入部９は，流体圧力により可撓部７の撓みが戻り，可撓部７を中心（支点）として，可変空間８も元に戻り，シート３はバルブ本体１にしっかり押しつけられる。こうして，シート３の凹入部９が弁体２の傾斜部とバルブ本体１に押圧されて，硬く密閉されるようになり，それによって，流体の密閉性（例えば水密）を向上させることができ，その密閉性を維持することができる。

さらに，図４ｂに示すように流体が逆方向に流れる際は，弁体２も流体流れの方向に移動する。このため，弁体２が流体流れの方向に移動するほど，シート３の凹入部９と接触する弁体２の傾斜部の径も小さくなる。このため，シート３の凹入部９は弁体２からの距離が離間される傾向にあるが，シート３の凹入部９が元へ戻るときに，可変空間８も増えながら元に戻るので，弁体２が移動してもシートの凹入部９は常に弁体２に密着する。その結果，その離間距離が相殺されて，離間距離が短縮される効果が得られる。このように，流体圧力により弁体２が押されるほど，弁体２の傾斜部の径が小さい部分とシート３が接触しても，弁体２の傾斜部とバルブ本体１に押圧されて，より一層硬く密閉される。

また，シート３の凹入部９には弾性部材５が内挿されているので，シート３の凹入部９が，可撓部７と可変空間８により流体の正方向流れの方向又は逆方向流れの方向（図中における左右方向）へ押し出される場合，シート３の凹入部９はより円滑に移動し，また弾性的にしっかり，弁体２に接触する。さらに，シート３の凹入部９の復元性を向上することができる。

このように，本実施形態にかかるバタフライ弁によれば，シート３の中間部に形成された可撓部７と可変空間８により，シート３が流体圧力により左右（流体の正方向流れの方向又は逆方向流れの方向）へ押し出される場合，シート３の弾性部材５が内挿された凹入部９は，より一層円滑な伸縮力によりその密着力が増大する。

また，凹入部９に内挿された弾性部材５により，復元力が増大して，弁体２の開閉時にシート３は円滑に移動するので，作動性が向上し，両方向の流体流れの切換えに対する適応力（追従性）も向上する。

なお，本実施形態にかかるバタフライ弁によれば，シート３の材質としては例えばゴム材を用いてもよいが，たとえテフロン（登録商標）材のような硬い材料を用いたとしても，伸縮性を向上させることができ，弁の両方向使用時においてもより円滑で安定的に最適の密閉効果を奏することができる。これにより，高温や高圧の流体を使用時でも常に完壁に密閉性を維持できる。

以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば，本実施形態では，流体が一方向とその逆方向の両方に流れる流路に用いる両方向バタフライ弁に適用した場合について説明したが，必ずしもこれに限られず，流体の流れが一方向のみや逆方向のみの流路に用いるバタフライ弁に適用してもよい。

本発明は，流体の流路を開閉するバタフライ弁に適用可能である。

従来のバタフライ弁のシート構造を示す断面図である。 本発明の実施形態にかかるバタフライ弁のシート構造を示す分解斜視図である。 図２に示すシートの構成を示す断面図である。 正方向（一方向）流れ時のシートの動作状態を説明する断面図である。 逆方向流れ時のシートの動作状態を説明する断面図である。

符号の説明

１ バルブ本体
１ａ 孔
２ 弁体
２ａ 軸棒
３ シート
４ シート固定板
５ 弾性部材
６ａ 突条
６ｂ 突条
７ 可撓部
８ 可変空間
９ 凹入部
１０ 凹溝

Claims (3)

1. バルブ本体と，
   前記バルブ本体に設けられ，流路を開閉自在な弁体と，
   前記弁体を密閉するためのシートと，
   前記シートを前記バルブ本体に固定するシート固定板と，
   前記シートの外縁部の両側面にそれぞれ形成され，前記バルブ本体と前記シート固定板との間に前記シートを固定するための突条と，
   前記シートの内周面に前記流路の一方向へ偏心して形成され，前記弁体と接触する凹入部と，
   前記突条と前記凹入部との間に形成された可撓部と，
   前記凹入部内に内挿される環状の弾性部材と，
   を備えることを特徴とするバタフライ弁。
2. 前記弾性部材は，コイルスプリングであることを特徴とする請求項１に記載のバタフライ弁。
3. 前記シート固定板には，前記シートの凹入部が出入り可能な凹溝が形成されることを特徴とする請求項１に記載のバタフライ弁。
   
   

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