JP2012237344A - バルブ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 弁体とハウジングとの間で流動体を円滑に流通させることで弁体やハウジングに対する流動体等の付着乃至堆積を抑制し、弁体の回転や傾動を確保して主通路の開閉を円滑に行える状態で維持することのできるバルブ装置を提供する。
【解決手段】 連通路が形成された弁体と、弁体収容室が形成されるとともに連通路を介して互いに連通する主通路が形成されたハウジングと、弁体収容室側にある主通路の開口回りに配置された環状のシート部材とを備え、前記弁体は、シート部材に非接触な状態で前記所定の軸線を回転中心にして回転可能に構成されるとともに当該弁体の非貫通部分がシート部材と対向した状態でシート部材側に傾動してシート部材に圧接するように構成されたバルブ装置において、前記弁体は、連通路の少なくとも何れか一方の開口端回りにある外面の少なくとも一カ所に連通路を画定する内周面上で開放した凹状の流動体誘導路が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体や粉体等の流動体を流通させる流路の遮断や切り換えを行うためのバルブ装置に関し、より詳しくは、流路を形成する配管が接続されるハウジングに内装された弁体を所定の軸線回りで回転させることで流路の遮断や切り換えを行うバルブ装置に関する。

従来から、液体や粉体等の流動体を流通させる流路の遮断や切り換えを行うバルブ装置には、種々タイプのものがあり、その一つとして、所定の軸線回りで回転可能に設けられるとともに、前記軸線と直交又は略直交する方向に貫通した連通路が形成された弁体と、該弁体を収容する弁体収容室が形成されるとともに該弁体収容室を挟んで少なくとも二つの主通路が形成されたハウジングとを備えたものが提供されている。

そして、この種のバルブ装置には、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示す如く、ハウジング７１内で弁体収容室ＶＲに向いて開放する一方の主通路Ｒ２の開口回りに環状のシート部材７２が配置され、前記弁体７０がシート部材７２に対して非接触な状態（離間した状態）で回転可能に構成されるとともに、前記弁体７０の非貫通部分（連通路Ｒ１の開口の形成されていない部分）がシート部材７２と対向した状態で弁体７０がシート部材７２側に傾動可能に構成されたものがある。

かかるバルブ装置７は、弁体７０とシート部材７２とが非接触な状態で弁体７０の連通路Ｒ１を介して二つの主通路Ｒ２，Ｒ３が連通した状態（以下、この状態を流路連通状態という。）になる一方、流路連通状態から弁体７０を前記軸線Ｌ回りで回転させた後に該弁体７０をシート部材７２側に傾動させることで、該弁体７０の非貫通部分がシート部材７２に圧接して主通路Ｒ２，Ｒ３間を遮断した状態（以下、この状態を流路遮断状態という。：図７（ｂ）参照）になるように構成されている。

このように、上記構成のバルブ装置７は、流路遮断状態以外の状態で弁体７０がシート部材７２に圧接（接触）しないため、弁体７０の接触によるシート部材７２の摩耗を最小限に抑えることができ、一般的なボールバルブ（弁体がシート部材と常時接触するバルブ装置）に比して弁体７０とハウジング７１との間を長期に亘って適正にシールすることができるとされている（例えば、特許文献１参照）。

特許４１９２１９３号公報

ところで、上記構成のバルブ装置７は、弁体７０の傾動を許容すべくハウジング７１内の弁体収容室ＶＲが弁体７０よりも大きく形成され、弁体７０とハウジング７１との間に空間（以下、この空間をポケット部という）Ｓが形成される。

そのため、上記構成のバルブ装置７は、流路連通状態にして一方の主通路Ｒ２から他方の主通路Ｒ３に向けて流動体Ｔを流通させた場合、図７（ａ）に示す如く、一方の主通路Ｒ２からの流動体Ｔの一部が弁体７０とシート部材７２との間に形成される隙間を介してポケット部Ｓに流れ込み、該ポケット部Ｓに流入した流動体Ｔ或いは流動体Ｔに含まれる物質等が弁体７０の外面やハウジング７１の内面に付着（堆積）することがある。

具体的に説明すると、この種のバルブ装置７は、一般的に、流路遮断状態にする際の弁体７０の傾動量を少なくするために、弁体７０とシート部材７２との間隔が必要最小限の間隔に設定される。これに伴い、該バルブ装置７は、弁体７０とシート部材７２との間を通過する流動体Ｔの流速が早くなる一方で、弁体７０とシート部材７２との間の隙間よりも広いポケット部（空間）Ｓに流れ込んだ流動体Ｔの流速が弁体７０とシート部材７２との間を通過するときの流速よりも遅くなる。

そのため、この種のバルブ装置７は、流動体Ｔがポケット部Ｓ内をゆっくり通過して他方の主流路Ｒ３に流出したりポケット部Ｓ内で滞留したりする傾向にある。その結果、該バルブ装置７は、流通させる流動体Ｔの性状によって、弁体７０の外面やハウジング７１の内面に対して流動体Ｔそのものや、流動体Ｔに含まれる物質、流動体Ｔからの析出物等が付着乃至堆積し、弁体７０やハウジング７１に付着乃至堆積した流動体Ｔ等によって弁体７０の回転や傾動が阻害されて流路の開閉を円滑に行えなくなる場合がある。

そこで、本発明は、弁体とハウジングとの間で流動体を円滑に流通させることで弁体やハウジングに対する流動体等の付着乃至堆積を抑制し、弁体の回転や傾動を確保して流路の開閉を円滑に行えることのできるバルブ装置を提供することを課題とする。

本発明に係るバルブ装置は、所定の軸線回りで回転可能に設けられるとともに、前記所定の軸線と直交又は略直交する仮想面上を通って貫通する連通路が形成された弁体と、該弁体を収容する弁体収容室が形成されるとともに、弁体収容室内の弁体の連通路を介して互いに連通可能な少なくとも二つの主通路が形成されたハウジングと、ハウジング内で弁体収容室に向いて開放する少なくとも一つの主通路の開口回りに配置された環状のシート部材とを備え、前記弁体は、シート部材に非接触な状態で前記所定の軸線を回転中心にして回転可能に構成されるとともに当該弁体の非貫通部分がシート部材と対向した状態でシート部材側に傾動してシート部材に圧接可能に構成されたバルブ装置において、前記弁体は、連通路の少なくとも何れか一方の開口端回りにある外面の少なくとも一カ所に連通路を画定する内周面上で開放した凹状の流動体誘導路が形成されていることを特徴とする。

上記構成のバルブ装置によれば、弁体を軸線回りで回転させることで、該弁体の連通路及びハウジングの主通路が連通した状態（流動体を流通させる状態）と、弁体の非貫通部分（連通路の開口の形成されていない部分）及び環状のシート部材（主通路の開口）が互いに対向した状態とに切り換えることができる。

そして、上記構成のバルブ装置は、少なくとも何れか一方の連通路の開口を流動体の流通方向の上流側になる何れか一方の主通路と対向させて弁体の連通路とハウジングの主通路とを連通させた状態にした上で流動体を流通させると、流動体の大部分が弁体の連通路を介して何れか一方の主通路側（上流側の主通路）から何れか他方の主通路側（下流側の主通路）に向けて流通し、一部の流動体が流動体誘導路を介して弁体とハウジングとの間に流れ込んだ上で、短時間で他方の主通路に流出することになる。

すなわち、上記構成のバルブ装置は、一方の主通路からの流動体が流動体誘導路を介して積極的に弁体とハウジングとの間に形成される空間に流れ込むことになるため、該弁体の外面とハウジングの内面（弁体収容室を画定する内面）との間で弁体に形成される連通路の一方の開口回りから該連通路の他方の開口回りに向けての流動体の流れが形成される。これにより、上記構成のバルブ装置は、弁体とハウジングとの間で流れ込んだ流動体がゆっくり流れたり滞留したりすることがなく、弁体の外面やハウジングの内面に付着しようとする流動体や、該流動体に含まれる物質、流動体からの析出物等が自己の流れ（流速）によって下流側（連通路の他方の開口側）に流されることになる。

従って、上記構成のバルブ装置は、弁体の外面やハウジングの内面に流動体等の付着乃至堆積が抑制される結果、弁体の回転や傾動を円滑に行うことができる。

そして、上記構成のバルブ装置は、弁体を回転させてシート部材側に傾動させることで、弁体の非貫通部分がシート部材と圧接するため、弁体の非貫通部分がシート部材の包囲する領域（一方の主通路の開口を含む領域）を閉塞して主通路（流路）を遮断した状態にすることができる。従って、該バルブ装置は弁体の回転時におけるシート部材の摩耗を抑制でき、弁体とハウジングとの間を長期に亘って適正にシールすることができる。

本発明の一態様として、前記弁体は、連通路の少なくとも何れか一方の開口端回りの外面の二カ所以上に流動体誘導路が形成されていることが好ましい。このようにすれば、上流側の主通路からの流動体を弁体とハウジングとの間に積極的に流入させることができ、弁体とハウジングとの間に流入した流動体を効率的に下流側の主通路に流出させることができる。これにより、上記構成の弁体を備えたバルブ装置は、弁体の外面やハウジングの内面に流動体等の付着乃至堆積を防止できる。

この場合、前記二つ以上の流動体誘導路は、弁体の連通路の開口端を中心に放射状に延びるように形成されていることが好ましい。このようにすれば、弁体の外周回りに流動体の流れを形成することができる。これにより、流動体の滞留等を確実に防止することができ、弁体の外面やハウジングの内面に対する流動体の付着乃至堆積を確実に防止することができる。

また、本発明の他態様として、前記連通路は、少なくとも何れか一方の開口端側の孔径が上流側にある一方の主通路の開口よりも小径に設定されていることが好ましい。このようにすれば、連通路の一方の開口を流動体の流通方向の上流側になる何れか一方の主通路の開口と対向させた状態（弁体の連通路とハウジングの主通路とを連通させた状態）で、連通路の開口回りが一方の主通路の内周面よりも内側に延在した状態になる。これにより、流動体を流通させたときに、一方の主通路の内周面近傍を流れる流動体が弁体における連通路の開口回りに衝突して流動体誘導路に流入することになる。

これにより、上記構成のバルブ装置は、より多くの流動体が流動体誘導路を介して弁体とハウジングとの間の空間に流れ込むことになり、弁体とハウジングとの間で多くの流動体が積極的に下流側に流れることになる。従って、該バルブ装置は、弁体の外面やハウジングの内面に対する流動体等の付着乃至堆積をより確実に防止できる。

以上のように、本発明に係るバルブ装置によれば、弁体とハウジングとの間で流動体を円滑に流通させることで弁体やハウジングに対する流動体等の付着乃至堆積を抑制し、弁体の回転や傾動を確保して流路の開閉を円滑に行えることができるといった優れた効果を奏し得る。

本発明の一実施形態に係るバルブ装置の縦断面図であって、弁体の連通路を介して上流の主通路と下流の主通路とが連通した状態の縦断面図を示す。 同実施形態に係るバルブ装置に採用される弁体の説明図であって、（ａ）は、縦断面図を示し、（ｂ）は、（ａ）のＩ−Ｉ矢視図を示す。 同実施形態に係るバルブ装置の作動を説明するための説明図であって、上流側から下流側に向けて流動体を流通させた状態を説明するための縦断面図を示す。 同実施形態に係るバルブ装置の作動を説明するための説明図であって、（ａ）は、図３に示す状態から弁体を所定の軸線回りで回転させた状態の縦断面図を示し、（ｂ）は、（ａ）に示す状態から弁体をシート部材側に傾動させて主通路を遮断した状態の縦断面図を示す。 本発明の他実施形態に係るバルブ装置の縦断面図であって、（ａ）は、弁体の連通路が全長に亘って同径又は略同径に形成され、該連通路が上流側の主流路よりも小径に設定された弁体を備えたバルブ装置の縦断面図を示し、（ｂ）は、弁体の連通路が全長に亘って同径又は略同径に形成され、該連通路が上流側の主流路と同径又は略同径に設定された弁体を備えたバルブ装置の縦断面図を示す。 本発明の別の実施形態に係るバルブ装置の弁体の説明図であって、流動体誘導路が二つ形成された弁体の正面図を示す。 従来のバルブ装置の縦断面図であって、（ａ）は、主通路と連通路とを連通させた状態（流動体が流通する状態）の縦断面図を示し、（ｂ）は、弁体の非貫通部分がシート部材に圧接して主通路を遮断した状態の縦断面図を示す。

以下、本発明の一実施形態に係るバルブ装置について、添付図面を参照しつつ説明する。

本実施形態に係るバルブ装置は、図１に示す如く、流動体Ｔを流通させる流路上に配設されて該流路の遮断と開放とを切り換える二方弁である。該バルブ装置１は、所定の軸線Ｌ回りで回転可能に設けられるとともに、前記軸線Ｌと直交又は略直交する仮想面（図示しない）上を通って貫通する連通路Ｒ１が形成された弁体２と、該弁体２を収容する弁体収容室ＶＲが形成されるとともに、弁体収容室ＶＲ内の弁体２の連通路Ｒ１を介して互いに連通する二つの主通路Ｒ２，Ｒ３が形成されたハウジング３と、該ハウジング３内で弁体収容室ＶＲに向いて開放する一方の主通路Ｒ２の開口回りに配置された環状のシート部材４とを備えている。

そして、本実施形態に係るバルブ装置１は、前記弁体２がシート部材４に非接触な状態で前記所定の軸線Ｌを回転中心にして回転可能に構成されている。また、該バルブ装置１は、弁体２の非貫通部分がシート部材４と対向した状態で前記弁体２がシート部材４側に傾動可能に設けられている（図４（ｂ）参照）。本実施形態に係るバルブ装置１は、弁体２の外面における連通路Ｒ１の両端開口間に形成される非貫通部分が、シート部材４の包囲した領域と対向した状態で前記軸線Ｌ方向の一端側を支点にしてシート部材４側に傾動可能に設けられている（図４（ｂ）参照）。

より具体的に説明すると、本実施形態に係るバルブ装置１は、上記構成に加え、所定の軸線Ｌを通るようにハウジング３に挿通され、所定の軸線Ｌの延びる方向（以下、軸線方向という）の一端側で弁体２をシート部材４に向けて付勢して該弁体２を傾動させる軸状の第一ステム５と、所定の軸線Ｌを通るように第一ステム５とは反対側でハウジング３に挿通され、軸線方向の他端側で弁体２を傾動可能に支持するとともに該弁体２を所定の軸線Ｌ回りで回転させる軸状の第二ステム６とをさらに備えている。

本実施形態に係るバルブ装置１は、上述の如く、二方弁であるため、弁体２の連通路Ｒ１は、当該弁体２の回転中心となる前記軸線Ｌに対して直交する方向で真っ直ぐに延びる丸孔で構成され、弁体２の回転中心（軸線Ｌ）を基準にした対称位置に円形状の開口を形成している。そして、前記連通路Ｒ１は、少なくとも何れか一方の開口端側の孔径が流動体Ｔの流通方向の上流側になる一方の主通路Ｒ２の開口径よりも小径に設定される。より具体的に説明すると、前記連通路Ｒ１は、流動体Ｔの流通方向の上流側に配置される一方の主通路Ｒ２の開口径よりも小径に設定された小径孔部Ｒａ１と、流動体Ｔの流通方向の下流側に配置される他方の主通路Ｒ３の開口径と同径又は略同径に設定された大径孔部Ｒｂ１と、小径孔部Ｒａ１と大径孔部Ｒｂ１とを接続するテーパ孔部Ｒｃ１とで構成されている。

本実施形態に係るバルブ装置１は、同径に設定された一対の主通路Ｒ２，Ｒ３が同心になるように弁体収容室ＶＲを挟んで一列に配置されている。これを前提に、本実施形態に係る連通路Ｒ１は、各主通路Ｒ２，Ｒ３の開口径よりも小径に設定された小径孔部Ｒａ１と、各主通路Ｒ２，Ｒ３の開口径と同径又は略同径に設定された大径孔部Ｒｂ１と、小径孔部Ｒａ１と大径孔部Ｒｂ１とを接続するテーパ孔部Ｒｃ１とで構成されている。

前記弁体２は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す如く、連通路Ｒ１の少なくとも何れか一方の開口端回りの外面の少なくとも一カ所に連通路Ｒ１を画定する内周面上で開放した凹状の流動体誘導路２０…が形成される。本実施形態に係る弁体２は、連通路Ｒ１（小径孔部Ｒａ１）の開口端回りにある外面の二カ所以上に流動体誘導路２０…が形成されている。

前記複数の流動体誘導路２０…は、図２（ｂ）に示す如く、弁体２の連通路Ｒ１の開口端を中心に放射状に延びるように形成されている。すなわち、本実施形態に係る弁体２は、複数（二つ以上）の流動体誘導路２０…が連通路Ｒ１の開口回りに間隔をあけて形成されている。本実施形態に係る弁体２は、軸線方向の一方側に所定数（本実施形態においては五つ）の流動体誘導路２０…が形成されるとともに、軸線方向の他方側に所定数（本実施形態においては五つ）の流動体誘導路２０…が形成されている。

各流動体誘導路２０は、図２（ａ）に示す如く、連通路Ｒ１の内周面上から連通路Ｒ１を主通路Ｒ２と対向させたときにシート部材４と対向することになる環状の領域を超えた位置にまで延びており、弁体２の外面上及び連通路Ｒ１を画定する内周面上で開放している。なお、本実施形態に係る弁体２は、後述する第一ステム挿入部２１、第二ステム挿入部２２が形成される領域を除いて外周が球面状になっている。これに伴い、各流動体誘導路２０は、連通路Ｒ１の内周面上にある始点から終点に向けて深さが徐々に浅くなるように形成されている。

そして、前記弁体２は、軸線方向の一方側の端部に第一ステム５の一端部を挿入するための第一ステム挿入部２１が凹設されるとともに、前記軸線方向の他方側の端部に第二ステム６の端部を挿入する第二ステム挿入部２２が凹設されている。

図１に戻り、本実施形態に係るハウジング３は、弁体収容室ＶＲ及び他方の主通路Ｒ３を画定するメインフレーム３０と、一方の主通路Ｒ２を画定するサブフレーム３１とを備えている。

前記メインフレーム３０は、弁体２を内装する弁体収容室ＶＲを画定する本体部３００と、該本体部３００の一端に連設されたメインフランジ部３０１と、前記本体部３００の他端に連設されて他方の主通路Ｒ３を画定する主通路形成部３０２と、第一ステム５を挿通するための第一ステム挿通部３０３と、第二ステム６を挿通するための第二ステム挿通部３０４とで構成されている。

前記本体部３００は、両端が開口した筒状に形成され、弁体２を非接触状態で収容できる弁体収容室ＶＲを画定（形成）している。すなわち、前記弁体収容室ＶＲは、筒状の本体部３００の内孔で構成されている。そして、メインフランジ部３０１は、環状に形成されており、本体部３００と同心をなして一方の面が本体部３００の一端に連結されている。そして、本実施形態に係るメインフランジ部３０１は、サブフレーム３１側に向く面上に後述するシート部材固定手段３２が嵌着可能な円環状の凹部３０５が開口と同心で形成されている。

前記主通路形成部３０２は、環状に形成され、他方の主通路Ｒ３を画定している。すなわち、前記他方の主通路Ｒ３は、環状の主通路形成部３０２の内孔で構成されている。そして、主通路形成部３０２は、内孔（他方の主通路Ｒ３）が本体部３００の内孔（弁体収容室ＶＲ）と同心をなすように、一端部が本体部３００の他端に連結されている。本実施形態において、主通路形成部３０２は、配管を接続すべく他端にフランジ部３０２ａが設けられている。すなわち、主通路形成部３０２は、配管用のフランジ（図示しない）を締結可能なフランジ部３０２ａが他端部に形成されている。

第一ステム挿通部３０３は、本体部３００の外周の一部に連設されており、前記所定の軸線Ｌと略同心をなす第一貫通孔Ｈ１が穿設されている。そして、本実施形態に係るバルブ装置１は、第一ステム挿通部３０３の第一貫通孔Ｈ１に対して第一ステム５を固定するための第一ステム固定部材３３が挿入されている。該第一ステム固定部材３３は、筒状の第一ステム規制部３３０と、該第一ステム規制部３３０の一端に連設された第一フランジ部３３１とで構成されおり、第一ステム規制部３３０が第一ステム挿通部３０３の第一貫通孔Ｈ１に挿入された状態で第一フランジ部３３１が第一ステム挿通部３０３にネジ部材（図示しない）を介して固定されるようになっている。これにより、該バルブ装置１は、第一ステム挿通部３０３と第一ステム規制部３３０とが第一ステム５の後述する大径部５０を挟み込んで該第一ステム５の軸線方向における移動を規制するようになっている。

本実施形態に係るバルブ装置１は、第一ステム５の大径部５０の軸線方向の両側にパッキンＣ，Ｃが介設されるとともに、第一ステム固定部材３３の外向きに開口した部分に筒状のガスケットＧが内嵌されており、該パッキンＣ，Ｃ及びガスケットＧによって第一ステム５の軸線Ｌ回りでの回転を許容しつつ該第一ステム５回りが封止されている。なお、本実施形態に係るバルブ装置１は、第一ステム固定部材３３に内嵌されたガスケットＧを押圧した状態で第一ステム固定部材３３に固定されるガスケット押圧部材（以下、第一押圧部材という）３４を備えており、該第一押圧部材３４がガスケットＧを押圧して径方向に拡径させ、ガスケットＧの内外周面を第一ステム５及び第一ステム固定部材３３の内周面に圧接させるようになっている。

第二ステム挿通部３０４は、弁体収容室ＶＲ（本体部３００）を挟んで第一ステム挿通部３０３の反対側に設けられている。そして、該第二ステム挿通部３０４には、弁体２の所定の軸線Ｌと略同心をなして貫通した第二貫通孔Ｈ２が設けられている。

本実施形態に係るバルブ装置１は、第二ステム挿通部３０４の第二貫通孔Ｈ２に対して第二ステム６を固定するための第二ステム固定部材３５が挿入されている。該第二ステム固定部材３５は、筒状に形成されて内周面に環状凸部３５０ａが突設された第二ステム規制部３５０と、該第二ステム規制部３５０の一端に連設された第二フランジ部３５１とで構成されおり、第二ステム規制部３５０が第二ステム挿通部３０４の第二貫通孔Ｈ２に挿入された状態で第二フランジ部３５１が第二ステム挿通部３０４にネジ部材（図示しない）を介して固定されるようになっている。これにより、該バルブ装置１は、第二ステム規制部３５０（環状凸部３５０ａ）が第二ステム６の後述する大径部６０と干渉して第二ステム６の軸線方向における移動を規制するようになっている。

本実施形態に係るバルブ装置１は、第二ステム固定部材３５の外向きに開口した部分に筒状のガスケットＧが内嵌されており、該ガスケットＧによって第二ステム６の軸線Ｌ回りでの回転を許容しつつ該第二ステム６回りが封止されている。なお、本実施形態に係るバルブ装置１は、第二ステム固定部材３５に内嵌されたガスケットＧを押圧した状態で第二ステム固定部材３５に固定されるガスケット押圧部材（以下、第二押圧部材という）３６を備えており、該第二押圧部材３６がガスケットＧを押圧して径方向に拡径させ、ガスケットＧの内外周面を第二ステム６及び第二ステム固定部材３５の内周面に圧接させるようになっている。

前記サブフレーム３１は、メインフレーム３０に取り付けられるもので、本体部３００に連結するための連結用フランジ部３１０と、該連結用フランジ部３１０に一端が連設された筒状部３１１と、該筒状部３１１の他端に連設された配管接続用フランジ部３１２とを備えている。

前記連結用フランジ部３１０は、内孔３１３を画定するように環状に形成され、前記内孔３１３が本体部３００及びメインフランジ部３０１と同心をなすように前記メインフランジ部３０１にネジ固定されている。本実施形態において、前記連結用フランジ部３１０の内孔３１３は、筒状部３１１の内孔と同心をなす段付き孔に形成され、シート部材４を収容可能なシート部材収容部を構成している。

前記筒状部３１１は、連結用フランジ部３１０に対して同心になるように設けられている。前記配管接続用フランジ部３１２は、環状に形成され、筒状部３１１に対して同心になるように一方の面側が筒状部３１１に固定されている。

前記シート部材４は、シート部材収容部３１３に対して同心で挿入可能な環状に形成されており、一端部に弁体２の連通路Ｒ１の周囲に接触可能な環状のシール部４０が突設されている。本実施形態に係るシート部材４は、内孔が筒状部３１１の内孔と同径に設定されており、内孔が筒状部３１１及び配管接続用フランジ部３１２の内孔と連通してサブフレーム３１とともに一方の主通路Ｒ２を形成している。

本実施形態に係るバルブ装置１は、シート部材４が孔中心方向で移動可能にシート部材収容部３１３内に収容されるとともに、該シート部材４と一緒にシート部材収容部３１３内に付勢手段（本実施形態においては皿バネ）３１４が収容されている。これに伴い、該バルブ装置１は、シート部材４の外周面とハウジング３（サブフレーム３１）の連結用フランジ部３１０の内周面（シート部材収容部３１３を画定する内周面）との間に、Ｏリング（採番しない）が介設され、シート部材４の移動を許容しつつ、該シート部材４とハウジング３との間のシール性が確保されている。

これに伴い、本実施形態に係るバルブ装置１は、弁体収容室ＶＲに向けて開放する一方の主通路Ｒ２の開口回りにシート部材４を固定するシート部材固定手段３２を備えている。

前記シート部材固定手段３２は、円環状のプレートで構成されており、メインフレーム３０の本体部３００のサブフレーム３１側に向く面上に形成された凹部３０５に外周端部が嵌着されている。該シート部材固定手段３２は、外周端部が本体部３００と連結用フランジ部３１０とに挟まれた状態で固定され、この状態で内周端部がサブフレーム３１のシート部材収容部３１３の内周面よりも内側（孔中心側）に延在するようになっている。これにより、シート部材収容部３１３に収容されたシート部材４は、シート部材固定手段３２（内周端部）によって弁体収容室ＶＲ側に移動する（弁体収容室ＶＲ内に必要以上に進行する）ことが規制されている。

そして、本実施形態に係るシート部材４は、シート部材固定手段３２に移動が規制された状態で少なくともシール部４０が弁体収容室ＶＲ側に突出するように形成されている。これにより、弁体２がシート部材４側に向けて傾動したときにシール部４０が全長（全周）に亘って弁体２の外面と接触できるようになっている。なお、シート部材４の材質は、流動体Ｔの性状や該バルブ装置１の使用環境に応じて（耐熱や耐薬などを考慮して）選択されるが、弁体２の外周面との密性を確保するために、天然ゴム、合成ゴム（ニトリルゴム、シリコーンゴム、アクリルゴム、スチレンブタジエンゴム、フッ素ゴム、エチレンプロピレンゴムなどの合成ゴム）、四フッ化エチレンゴム樹脂等の弾性材料を主体に成型されることが好ましい。

前記第一ステム５は、ハウジング３の第一ステム挿通部３０３の第一貫通孔Ｈ１（本実施形態においては第一貫通孔Ｈ１及び該第一貫通孔Ｈ１に挿入された第一ステム固定部材３３）に挿通され、一端側がハウジング３の外側に位置する一方、他端側がハウジング３の内部に位置するようになっている。そして、該第一ステム５は、第一ステム挿通部３０３内に位置する軸線方向の途中位置に大径部５０が形成されている。そして、第一ステム５は、一端部にハンドルやアクチュエータ（図示しない）が取り付けられ、該ハンドル操作やアクチュエータの作動により、軸線Ｌ回りで回転するようになっている。そして、第一ステム５の他端部に弁体収容室ＶＲ内の弁体２の第一ステム挿入部２１に挿入される弁体接続部５１が設けられている。なお、本実施形態に係るバルブ装置１は、第一ステム５の大径部５０と弁体接続部５１との間に第一ステム挿通部３０３（第一貫通孔Ｈ１）の内周面に圧接させるシール材（図においては角リング）が外嵌されており、前記パッキンＣ，Ｃ及びガスケットＧに加えて第一ステム５回りの封止性能が高められている。

該弁体接続部５１は、カム状に形成されており、弁体２の非貫通部分（連通路Ｒ１の両端開口間にある中実部分）がシート部材４と対向した状態で、第一ステム５全体を軸線Ｌ回りの一方向に回転させることで第一ステム挿入部２１の内周面を押圧する一方、第一ステム５全体を軸線Ｌ回りの他方向に回転させることで第一ステム挿入部２１の内周面に対する押圧を解除して弁体２の軸線Ｌ回りの回転を許容できるように形状設定されている。

前記第二ステム６は、ハウジング３の第二ステム挿通部３０４の第二貫通孔Ｈ２（本実施形態においては第二貫通孔Ｈ２に挿入された第二ステム固定部材３５）に挿通され、一端側がハウジング３の外側に位置する一方、他端側がハウジング３の内部に位置するようになっている。そして、該第二ステム６は、第二ステム挿通部３０４内に位置する軸線方向の途中位置に大径部６０が形成されている。該第二ステム６は、一端部にハンドルやアクチュエータ（図示しない）が取り付けられ、該ハンドル操作やアクチュエータの作動により、軸線Ｌ回りで回転するようになっている。

そして、第二ステム６の他端部には、弁体収容室ＶＲ内の弁体２の第二ステム挿入部２２に挿入されるトルク伝達部６１が設けられている。なお、本実施形態に係るバルブ装置１は、第二ステム６の大径部６０上に第二ステム挿通部３０４に挿入された第二ステム固定部材３５の内周面に圧接させるシール材（図においては角リング）が外嵌されており、前記ガスケットＧに加えて第二ステム６回りの封止性能が高められている。

前記トルク伝達部６１は、先端部が第二ステム挿入部２２の奥部を点支持できるように形成されている。すなわち、トルク伝達部６１の先端は、球面状に形成されている。また、該トルク伝達部６１は、軸線Ｌ回りの回転力を第二ステム挿入部２２の内周面（平面）に伝達できるとともに、連通路Ｒ１の孔中心及び前記軸線Ｌに対して交差方向に弁体２が傾倒することを許容できるように形成されている。

本実施形態に係るバルブ装置１は、以上の構成からなり、次に、本実施形態に係るバルブ装置１の作動について説明する。なお、以下において、サブフレーム３１に形成される一方の主通路Ｒ２側からメインフレーム３０に形成される他方の主通路Ｒ３に向けて流動体Ｔを流通させることを前提に説明する。

まず、流動体Ｔを流通させるにあたり、弁体２の連通路Ｒ１の一端開口（周囲に流動体誘導路２０…の形成された開口）を一方の主通路Ｒ２と対向させる。すなわち、周囲に流動体誘導路２０…が形成された連通路Ｒ１の開口を流動体Ｔの流通方向の上流側に向ける。この状態で、二つの主通路Ｒ２，Ｒ３と弁体２の連通路Ｒ１とが同心又は略同心をなし、二つの主通路Ｒ２，Ｒ３が弁体２の連通路Ｒ１を介して連通した状態になる。また、弁体２がシート部材４に対して非接触状態で維持することになる。

そして、図３に示す如く、一方の主通路Ｒ２側から流動体Ｔを流通させると、流動体Ｔの大部分は、弁体２の連通路Ｒ１を介して一方の主通路Ｒ２側（上流側の主通路Ｒ２）から他方の主通路Ｒ３側（下流側の主通路Ｒ３）に向けて流通することになるが、一部の流動体Ｔが流動体誘導路２０…を介して弁体２とハウジング３との間（以下、ポケット部という）Ｓに流れ込むことになる。すなわち、上記構成のバルブ装置１は、一方の主通路Ｒ２からの流動体Ｔが流動体誘導路２０…に誘導されて積極的にポケット部Ｓに流れ込むことになる。本実施形態に係るバルブ装置１は、前記弁体２における連通路Ｒ１の一方の開口端回りにある外面の二カ所以上に流動体誘導路２０…が形成されているため、上流側からの流動体Ｔのポケット部Ｓ内への流入量が多くなる。

特に、本実施形態に係るバルブ装置１は、弁体２の連通路Ｒ１の一方の開口端側の孔径が上流側にある一方の主通路Ｒ２の開口よりも小径に設定されているため、連通路Ｒ１の一方の開口を流動体Ｔの流通方向の上流側になる一方の主通路Ｒ２の開口と対向させた状態（弁体２の連通路Ｒ１とハウジング３の主通路Ｒ２，Ｒ３とを連通させた状態）で、連通路Ｒ１の一方の開口回りが一方の主通路Ｒ２の内周面よりも内側に延在した状態になる。これにより、流動体Ｔを流通させたときに、一方の主通路Ｒ２の内周面近傍を流れる流動体Ｔが弁体２における連通路Ｒ１の開口回りに衝突して流動体誘導路２０…に確実に流入することになる。

このように、本実施形態に係るバルブ装置１は、流動体Ｔが流動体誘導路２０…を介してポケット部Ｓに流れ込むことで、ポケット部Ｓ内での流動体Ｔの流通が促進され、ポケット部Ｓ内で連通路Ｒ１の一方の開口（上流側の開口）側から該連通路Ｒ１の他方の開口（下流側の開口）側に向けての流動体Ｔの流れが確実に形成されることになる。

本実施形態に係るバルブ装置１は、二つ以上の流動体誘導路２０…が弁体２の連通路Ｒ１の開口端を中心に放射状に延びるように形成されるため、ポケット部Ｓ内で連通路Ｒ１の一方の開口（上流側の開口）回りから該連通路Ｒ１の他方の開口（下流側の開口）回りに向けての流動体Ｔの流れが形成される。すなわち、本実施形態に係るバルブ装置１は、流動体Ｔの流れが弁体２の外周回りの略全体に淀みなく形成されることになる。

これにより、本実施形態に係るバルブ装置１は、ポケット部Ｓ内で流動体Ｔがゆっくり流れたり滞留したりすることがなく、弁体２の外面やハウジング３の内面に付着しようとする流動体Ｔや、流動体Ｔに含まれる物質、流動体Ｔからの析出物等が自己の流れ（流速）によって下流側（連通路Ｒ１の他方の開口側）に流されることになる。従って、本実施形態に係るバルブ装置１は、ポケット部Ｓを形成する弁体２の外面やハウジング３の内面に対する流動体Ｔ等の付着乃至堆積を防止でき、弁体２の回転や傾動を円滑に行える状態で維持することになる。

そして、上述のように流動体Ｔの流通を許容した状態から主通路Ｒ２，Ｒ３を遮断する場合、図４（ａ）に示す如く、第一ステム５をそのままの状態で維持させつつ第二ステム６のみを回転させる。そうすると、第二ステム６の回転力が弁体２に伝達され、該弁体２が９０°回転することになる。

このように第一ステム５を回転させることなく弁体２を回転させるとき、第一ステム５の弁体接続部（カム）５０は、第一ステム挿入部２１の内周面を押圧しない状態（弁体２を傾動させるような付勢を作用させない状態）で維持し、弁体２は、シート部材４に対して非接触状態のままで維持しつつ所定の軸線Ｌ回りで回転し、該弁体２の非貫通部分が一方の主通路Ｒ２（シート部材４）に対して隙間をあけた状態で対向するとともに、第二ステム６のトルク伝達部６１を支点にしてシート部材４側への傾動が許容された状態になる。

そして、第二ステム６を回転させることなく第一ステム５を回転させると、図４（ｂ）に示す如く、弁体接続部（カム）５０が第一ステム挿入部２１の内周面を押圧して該弁体２をシート部材４側に付勢し、その付勢で弁体２が傾動しようとする。このとき、第二ステム６の先端（弁体２を支持した支持点）を傾動支点にして弁体２が傾動し、弁体２が所定量傾動した状態で、弁体２の非貫通部分がシート部材４に圧接して弁体２とハウジング３との間がシールされる結果、一方の主通路Ｒ２（二つの主通路Ｒ２，Ｒ３間）が遮断され、流動体Ｔの流通が阻止されることになる。

そして、この状態から流動体Ｔを流通する状態に切り換えるには、第一ステム５を逆回転（弁体２をシート部材４側に変位させる場合とは反対側に回転）させると、第一ステム挿通部３０３に対する弁体接続部（カム）５０の当接位置が変わり、傾倒していた弁体２が起きてシート部材４から離間することになる。

その結果、弁体２が元の位置に復帰し、弁体２とシート部材４とが非接触状態（略一定の間隔）に戻ることになる（図４（ａ）参照）。そして、第一ステム５を回転させることなく第二ステム６を逆回転（弁体２の非貫通部分をシート部材４と対向させる場合とは反対側に回転）させると、弁体２がシート部材４に対して非接触状態で回転し、二つの主通路Ｒ２，Ｒ３が弁体２の連通路Ｒ１を介して連通して流動体Ｔの流通を許容した状態に戻ることになる（図３参照）。

以上のように、本実施形態に係るバルブ装置１は、前記弁体２の連通路Ｒ１の一方の開口端回りにある外面の少なくとも一カ所に連通路Ｒ１を画定する内周面上で開放した凹状の流動体誘導路２０…が形成されているため、流動体Ｔを流通させるときに、一部の流動体Ｔを流動体誘導路２０…を介してポケット部Ｓ（弁体２とハウジング３との間）に積極的に流入させて該ポケット部Ｓに流動体Ｔの流れを形成し、弁体２やハウジング３に付着しようとする流動体Ｔ等を自己の流れ（流速）で下流側（連通路の他方の開口側）に流すことができる。

従って、本実施形態に係るバルブ装置１は、弁体２の外面やハウジング３の内面に対する流動体Ｔや、流動体Ｔに含まれる物質、流動体Ｔからの析出物等の付着乃至堆積を抑制することができ、弁体２の回転や傾動を確保して主通路Ｒ２，Ｒ３の開閉（流路の開閉）を円滑に行えるといった優れた効果を奏し得る。

また、本実施形態において、前記弁体２は、連通路Ｒ１の一方の開口端回りにある外面の二カ所以上に流動体誘導路２０…が形成されているため、流動体Ｔをポケット部Ｓに積極的に流入させることができ、ポケット部Ｓに流入した流動体Ｔを効率的に下流側の主通路Ｒ３に流出させることができる。

特に、本実施形態に係るバルブ装置１は、前記二つ以上の流動体誘導路２０…が弁体２の連通路Ｒ１の開口端を中心に放射状に延びるように形成されているため、弁体２全体を包み込むように該弁体の外周回りに流動体Ｔの流れを形成することができ、流動体Ｔの滞留等を確実に防止することができる。

また、本実施形態に係るバルブ装置１は、前記連通路Ｒ１の一方の開口端側の孔径が上流側にある一方の主通路Ｒ２の開口よりも小径に設定されているため、流動体Ｔを流通させたときに、一方の主通路Ｒ２の内周面近傍を流れる流動体Ｔを弁体２における連通路Ｒ１の開口回りに衝突させて確実に流動体誘導路２０…に流入させる（誘導する）ことができ、該ポケット部Ｓ内に流動体Ｔの流れを確実に形成することができる。従って、本実施形態に係るバルブ装置１は、弁体２の外面やハウジング３の内面に流動体Ｔ等の付着乃至堆積を確実に防止でき、弁体２の回転や傾動を円滑に行える状態でより確実に維持することができる。

尚、本発明のバルブ装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

上記実施形態において、シート部材４を主通路Ｒ２の孔中心方向に移動可能に設けるとともに、該シート部材４を弁体収容室ＶＲ（弁体２）側に付勢する付勢手段３１４を設けるようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば、シート部材４を一定位置に固定するようにしてもよい。

上記実施形態において、弁体２の連通路Ｒ１の一方の開口回りに流動体誘導路２０を設けたが、これに限定されるものではなく、例えば、弁体２が軸線Ｌ回りで１８０°の範囲で回転可能な場合（連通路Ｒ１の両端開口の何れもが上流側の主通路Ｒ２と対向できるように弁体２が回転可能に構成された場合）には、弁体の連通路Ｒ１の両端開口回りに流動体誘導路２０…を設けてもよい。また、この場合、連通路Ｒ１の少なくとも両端開口の孔径を主通路Ｒ２，Ｒ３の孔径よりも小径にすることが好ましい。

上記実施形態において、一方の主通路Ｒ２側から流動体Ｔを流通させることを前提に、流動体Ｔを流通させる状態で弁体２の連通路Ｒ１の一方の開口を一方の主通路Ｒ２側に向けるようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば、他方の主通路Ｒ３側から流動体Ｔを流通させるようにしてもよい。この場合、流動体Ｔを流通させる状態で弁体２の連通路Ｒ１の一方の開口を他方の主通路Ｒ２側に向けるようにすればよい。

上記実施形態において、弁体２の連通路Ｒ１を段付き孔状に形成し、該連通路Ｒ１の流動体Ｔの流通方向の上流側に向ける開口端の孔径を上流側の主通路Ｒ２よりも小径に設定したが、これに限定されるものではなく、例えば、図５（ａ）に示す如く、弁体２の連通路Ｒ１を全長に亘って同径の孔で構成し、該孔径を上流側の主通路Ｒ２よりも小径に設定したものであってもよい。

また、弁体２の連通路Ｒ１は、少なくとも流動体Ｔの流通方向の上流側に向ける開口端の孔径が上流側の主通路Ｒ２よりも小径に設定されたものに限定されるものではなく、例えば、図５（ｂ）に示す如く、連通路Ｒ１を全長に亘って同径の孔で構成し、該孔径を上流側の主通路Ｒ２と同径に設定してもよい。但し、弁体２の連通路Ｒ１を全長に亘って上流側の主通路Ｒ２と同径に設定すると、主通路Ｒ２からの流動体Ｔが弁体２と衝突しなくなるため、ポケット部Ｓに対する流動体Ｔの流入効率が上記実施形態で説明したバルブ装置１よりも悪くなる。従って、ポケット部Ｓに対する流動体Ｔの流入効率を高めるには、上記実施形態と同様に、連通路Ｒ１の流動体Ｔの流通方向の上流側に向ける開口端の孔径を上流側の主通路Ｒ２よりも小径に設定することが好ましい（図３、図５（ａ）参照）。

上記実施形態において、弁体２の連通路Ｒ１の一方の開口回りに複数の流動体誘導路２０…を放射状に配置したが、これに限定されるものではなく、連通路Ｒ１の開口回りに一つ又は二つ以上の流動体誘導路２０を形成すればよい。このようにしても、ポケット部Ｓ内が流動体Ｔを誘導されるため、該ポケット部Ｓ内に流動体Ｔの流れを形成でき、弁体２の外面やハウジング３の内面に対する流動体Ｔの付着乃至堆積を抑制することができる。なお、ポケット部Ｓ内で流動体Ｔの流れを確実に形成するには、流動体誘導路２０を複数設けることが好ましいことは言うまでもない。そして、流動体誘導路２０…を二つ以上設ける場合、弁体２の回転や傾動の影響のある部分（第一ステム５や第二ステム６の近傍）での流動体Ｔの付着乃至堆積を抑制乃至防止することが最も効果的であるため、図６に示す如く、弁体２の連通路Ｒ１を境にした軸線方向の一方側及び他方側の軸線Ｌに沿った位置のそれぞれに流動体誘導路２０…を形成することが好ましい。すなわち、第一ステム５に向けた流動体Ｔの流れ及び第二ステム６に向けた流動体Ｔの流れを形成できる位置に流動体誘導路２０…を形成することが好ましい。

上記実施形態において、二方弁を一例に説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、弁体２に軸線Ｌと直交方向に広がる仮想面上で屈曲した連通路Ｒ１を形成するとともに、ハウジング３に弁体収容室ＶＲを挟んで三つの主通路を形成し、弁体２を所定の軸線Ｌ回りで回転させて何れか二つの主通路を弁体２の連通路Ｒ１を介して連通させるとともに、該弁体２を残りの主通路（該主通路の開口回りに配置されたシート部材）側に傾動させて該主通路を遮断するように構成された三方弁であってもよい。この場合においても、流動体Ｔの流通方向の上流側にある主通路と対向する連通路Ｒ１の開口回りに流動体誘導路２０を形成することで、弁体２とハウジング３との間に形成されるポケット部Ｓで流動体Ｔの流れを形成することができ、該流動体Ｔを下流側の主通路に効率的に流出させることができる。従って、対象が三方弁であっても、上記実施形態で説明したバルブ装置（二方弁）と同様に、弁体２やハウジング３に対する流動体Ｔ等の付着を抑制し、弁体２の回転や傾動を確保して主通路の開閉を円滑に行える状態で維持できるものになる。

上記実施形態において、弁体２を回転させる第一ステム５及び弁体２を傾動させる第二ステム６を備えたバルブ装置１について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、ハウジング３に挿通された一本の軸体が該ハウジング３内で弁体２にも挿通され、該軸体を軸線回りで回転させることで該軸体が弁体２を回転させつつシート部材４側に傾動させるようにしたバルブ装置であってもよい。

１…バルブ装置、２…弁体、３…ハウジング、４…シート部材、５…第一ステム、６…第二ステム、２０…流動体誘導路、２１…第一ステム挿入部、２２…第二ステム挿入部、３０…メインフレーム、３１…サブフレーム、３２…シート部材固定手段、３３…第一ステム固定部材、３４…第一押圧部材、３５…第二ステム固定部材、３６…第二押圧部材、４０…シール部、５０…大径部、５１…弁体接続部、６０…大径部、６１…トルク伝達部、３００…本体部、３０１…メインフランジ部、３０２…主通路形成部、３０２ａ…フランジ部、３０３…第一ステム挿通部、３０４…第二ステム挿通部、３０５…凹部、３１０…連結用フランジ部、３１１…筒状部、３１２…配管接続用フランジ部、３１３…シート部材収容部（内孔）、３１４…付勢手段、３３０…第一ステム規制部、３３１…第一フランジ部、３５０…第二ステム規制部、３５０ａ…環状凸部、３５１…第二フランジ部、Ｃ…パッキン、Ｇ…ガスケット、Ｈ１…第一貫通孔、Ｈ２…第二貫通孔、Ｌ…軸線、Ｒ１…連通路、Ｒ２，Ｒ３…主通路、Ｒａ１…小径孔部、Ｒｂ１…大径孔部、Ｒｃ１…テーパ孔部、Ｓ…ポケット部、Ｔ…流動体、ＶＲ…弁体収容室

Claims (4)

1. 所定の軸線回りで回転可能に設けられるとともに、前記所定の軸線と直交又は略直交する仮想面上を通って貫通する連通路が形成された弁体と、該弁体を収容する弁体収容室が形成されるとともに、弁体収容室内の弁体の連通路を介して互いに連通可能な少なくとも二つの主通路が形成されたハウジングと、ハウジング内で弁体収容室に向いて開放する少なくとも一つの主通路の開口回りに配置された環状のシート部材とを備え、前記弁体は、シート部材に非接触な状態で前記所定の軸線を回転中心にして回転可能に構成されるとともに当該弁体の非貫通部分がシート部材と対向した状態でシート部材側に傾動してシート部材に圧接可能に構成されたバルブ装置において、前記弁体は、連通路の少なくとも何れか一方の開口端回りにある外面の少なくとも一カ所に連通路を画定する内周面上で開放した凹状の流動体誘導路が形成されていることを特徴とするバルブ装置。
2. 前記弁体は、連通路の少なくとも何れか一方の開口端回りの外面の二カ所以上に流動体誘導路が形成されている請求項１に記載のバルブ装置。
3. 前記二つ以上の流動体誘導路は、弁体の連通路の開口端を中心に放射状に延びるように形成されている請求項２に記載のバルブ装置。
4. 前記連通路は、少なくとも何れか一方の開口端側の孔径が上流側にある一方の主通路の開口よりも小径に設定されている請求項１乃至３の何れか１項に記載のバルブ装置。

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