JP2013124719A - バタフライバルブの気密保持構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】バタフライバルブの回転軸を支持する支持部周辺から流体が漏出するのを低下させ気密を保持する構造を提供する。
【解決手段】バタフライバルブの気密保持構造は、回転軸３４および弁本体３２を有する弁体３１と、回転軸３４と嵌合して回転軸３４を軸支する軸支部材５１を有する回転支持部と、回転軸３４と軸支部材５１のうち、嵌合状態で径方向の外側にある部材の端面３５と内側にある部材の表面の両方に当接可能に配置され、環状部を有する回転軸シール７１とを備え、弁体３１の閉弁状態で、回転軸シール７１は弁体３１の一方の側に作用する高流体圧力と他方の側に作用する低流体圧力との圧力差により回転軸３４の径方向に移動して、高流体圧力側において弁体３１と回転支持部の両方に当接する構造となっている。
【選択図】図５

Description

本発明は、バタフライバルブの回転軸を支持する支持部周辺から流体が漏出するのを低下させ気密を保持する構造に関する。
自動車などの多気筒内燃機関におけるポートとサージタンクとを有する吸気系においては、サージタンク内を二つの室に分割する隔壁を設け、該隔壁の一部を切り欠くなどしてバタフライバルブが装着される。バタフライバルブは、回動により隔壁に隔てられた二室間を連通した状態（以下、開弁状態と言う）と遮断した状態（以下、閉弁状態と言う）に切り換える弁体と、該弁体を支持する弁ボディと、切り欠かれた隔壁の内側周縁と弁ボディの外側周縁との間をシールするためのシール材とを備えている（例えば、特許文献１）。
弁体を開弁状態と閉弁状態とに切り換えることで、吸気系の共振周波数が変更され、幅広いエンジン運転領域で過給効果を得ることができる。閉弁状態において二室の間で空気の漏出が増加すれば、エンジンの吸気系に期待通りの共振周波数が発生せず、過給効果が損なわれ、エンジンの性能低下を招くことになる。
特許文献１に開示された吸気制御弁（バタフライバルブ）では、弁ホルダの周縁部に弾性材料からなるシール材が取り付けられている。弁ホルダを隔壁に装着すると、隔壁の内側周縁に設けられた溝部にシール材が嵌め込まれる。また、弁ホルダに取り付けられた弁体の外側周縁部にはゴムシール材が取り付けられており、閉弁状態では弁体と弁ホルダの隙間がゴムシール材で封止される。従って、閉弁状態では二室間での空気の漏出が抑止される。
特開２００４−１１６３５７号公報
しかし、弁軸が弁ホルダに挿入される弁軸支持部周辺にも二室間を連通させる隙間がある吸気制御弁（バタフライバルブ）では、シール材の設置が困難である。そのため、軸部分から気密漏れが発生しやすい状態となり、結果エンジンの性能を低下させる要因となる。さらに、バルブの製造誤差や温度の変化による寸法変化によってバルブ隙間が拡大し、支配的な性能低下の要因となっている。十分な封止ができない。
上記問題に鑑み、本発明は、回転支持部の気密保持機能を高めたバタフライバルブを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係るバタフライバルブの気密保持構造の特徴構成は、回転軸および弁本体を有する弁体と、前記回転軸と嵌合して前記回転軸を軸支する軸支部材を有する回転支持部と、前記回転軸と前記軸支部材のうち、嵌合状態で径方向の外側にある部材の端面と内側にある部材の表面の両方に当接可能に配置され、環状部を有する回転軸シールとを備え、前記弁体の閉弁状態で、前記回転軸シールは前記弁体の一方の側に作用する高流体圧力と他方の側に作用する低流体圧力との圧力差により前記回転軸の径方向に移動して、前記高流体圧力側において前記弁体と前記回転支持部の両方に当接する点にある。
このような特徴構成とすれば、高流体圧力側から低流体圧力側への流体が移動することにより、その流体により発生する力が回転軸シールに作用する。その結果、回転軸シールが高流体圧力側において弁体と回転支持部の両方に当接して隙間をなくするので、回転軸を支持する回転支持部周辺からの流体の漏出が低下し、気密を保持することができる。
本発明に係るバタフライバルブの気密保持構造においては、前記回転支持部は、閉弁状態での前記弁体と平行かつ前記軸支部材の径方向の両端に一対の仕切板を有しており、前記回転軸シールは、前記環状部の径方向の両端において、前記環状部から突出する一対の第１係止部および前記第１係止部と平行かつ所定の間隔をおいて一対の第２係止部を有しており、前記回転軸シールは、前記第１係止部と前記第２係止部とで前記仕切板を挟み込むように配置され、前記回転軸シールが前記高流体圧力側の前記弁体および前記回転支持部と当接しているとき、前記第１係止部または前記第２係止部のうち前記高流体圧力側にある方が前記仕切板と当接していると好適である。
本構成によれば、第１係止部と第２係止部が仕切板を挟み込むので、高流体圧力側が切り替わったとしてもいずれか一方の係止部が仕切板に当接して気密を保持することができる。
本発明に係るバタフライバルブの気密保持構造においては、前記軸支部材は、嵌合状態で前記回転軸より径方向内側にあり、前記軸支部材は外周面に前記回転軸に向かうテーパ部を有しており、前記回転軸シールは、前記テーパ部と前記回転軸の端面に当接すると好適である。
本構成によれば、回転軸シールが流体が漏出する隙間をうめるときにテーパ部に沿って動くため、確実かつ迅速に回転軸シールを軸方向および径方向に移動させることができる。
本発明に係るバタフライバルブの気密保持構造においては、前記回転軸は、嵌合状態で前記軸支部材より径方向外側にあり、前記回転軸シールは、前記回転軸の端面と面接触により当接する第１面を有しており、前記第１面は、前記回転軸の軸芯に垂直方向の面であると好適である。
本構成によれば、第１面は流体の流通する方向と平行な面になっているので、高圧の流体による回転軸シールの押し付けが解除され始めると、回転軸の端面に対する回転軸シールの押し付け力が直ちに解除されて弁体が開き方向に回転し始めるとすぐに回転軸の端面からかい離する。従って、第１面と回転軸の端面の摺動はほとんど発生しないので、回転軸シールは磨耗することなく長期間にわたり使用することができる。
本発明に係るバタフライバルブの気密保持構造においては、前記回転軸シールは、前記流体圧力を受けたときに、前記回転軸の軸方向および径方向の移動方向への分力を発生させる第２面を有しており、前記第２面は、前記環状部の外周に形成されたテーパ面であると好適である。
本構成によれば、高流体圧力を軸方向と径方向の力に変えることができるので、確実かつ迅速に回転軸シールを軸方向および径方向に移動させることができる。
本発明に係るバタフライバルブの気密保持構造においては、前記回転軸シールが前記高流体圧力側の前記弁体および前記回転支持部と当接しているとき、前記回転軸シールは少なくとも前記低流体圧力側の前記回転支持部と当接していないと好適である。
本構成によれば、回転軸シールが径方向に移動可能になるので、高流体圧力側が切り替わったとしても、回転軸シールが常に最適の場所に移動するので、確実に気密を保持することができる。
本発明に係るバタフライバルブの気密保持構造においては、前記回転軸シールは、前記環状部の径方向の両端において、前記環状部から突出する一対の第１係止部および前記第１係止部と平行かつ所定の間隔をおいて一対の第２係止部を有しており、前記環状部の内周面において、前記第１係止部と前記第２係止部との間に内周側平面を有しており、前記内周面の断面が長円形状であると好適である。
本構成によれば、第１面と端面が面接触しているときの回転軸シールの曲率を軸支部材の曲率に一致させることができるので、さらに流体の漏出を低下させることができ、気密を保持することができる。
第１実施形態に係るバタフライバルブの気密保持構造を用いた吸気系の構成を表す概略図。 第１実施形態に係る吸気系の具体的な形状を表す斜視図。 第１実施形態に係るバタフライバルブの構成を表す斜視図 第１実施形態に係るバタフライバルブの開弁状態と閉弁状態を表す断面図 第１実施形態に係るバタフライバルブの部分分解図 第１実施形態に係る回転軸シールの斜視図 第１サージ室と第２サージ室に圧力差がないときの回転軸シールの状態を表す断面図 第１サージ室が高流体圧力になり、第２サージ室が低流体圧力になったときの回転軸シールの状態を表す断面図 内周側に平面を有する回転シール部材を示す断面図 第２実施形態に係る回転軸シールの状態を表す断面図
［第１実施形態］
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。図１は、Ｖ型６気筒エンジンの吸気系１と６つのシリンダＣ１〜シリンダＣ６との関係を示す模式図である。吸気系１は、不図示のエアフィルタを介して流体（空気）２が供給される吸気路３と、吸気路３と連通したサージタンク４を有する。吸気路３にはスロットル弁が設けられる。サージタンク４は隔壁６によって第１サージ室４ａと第２サージ室４ｂに分割される。図１で上方に示す第１サージ室４ａにはシリンダＣ１、シリンダＣ３、シリンダＣ５が吸気管５を介して延設され、下方に示す第２サージ室４ｂにはシリンダＣ２、シリンダＣ４、シリンダＣ６が吸気管５を介して延設されている。
図２は、吸気系１の具体的形状を示す斜視図を示す。隔壁６の一部は流体通路６Ｐとして開口されており、バルブ側取付枠１２をタンク側取付枠４ｃに気密に締結することにより、バタフライバルブ１０は流体通路６Ｐに取り付けられる。エンジンが運転されると、図１に示すように、吸気路３を通って流体２が第１サージ室４ａと第２サージ室４ｂに送り込まれて、シリンダＣ１、シリンダＣ３、シリンダＣ５の３気筒とシリンダＣ２、シリンダＣ４、シリンダＣ６の３気筒とで交互に吸気が行われる。よって、バタフライバルブ１０が閉弁状態では、隔壁６を挟んだ第１サージ室４ａと第２サージ室４ｂに交互に大気圧（高流体圧力）と負圧（低流体圧力）が発生する。
図３にバタフライバルブ１０の構成を表す斜視図を示す。バタフライバルブ１０は、隔壁６の流体通路６Ｐと嵌合されるボディ１１と、回転軸３４に支持された弁体３１とを有する。回転軸３４は両端でボディ１１の一部によって枢支されている。ボディ１１は隔壁６の切り欠きに沿って全周に延びた窓枠状を呈し、その外周にはボディ１１と隔壁６の切り欠きとの間の気密を保持するためのボディシール１４が取り付けられている。
ボディ１１の内面には弁体３１の回動を規制するストッパ１３が形成されている。ストッパ１３はボディ１１のほぼ全周に亘って延設されている。図４にバタフライバルブ１０の開弁状態と閉弁状態を表す断面図を示す。図３および図４に示すように、ストッパ１３は半周ずつボディ１１の厚み方向の反対側端部に形成されている。図４では弁体３１の閉弁状態を実線で図示しており、開弁状態を二点鎖線で示している。
弁体３１は、回転軸３４と、回転軸３４に取り付けられた樹脂製板状の弁本体３２と、弁本体３２の周縁に配置されたゴム等の弁体シール３３とを備える。閉弁動作時には、弁体３１は回動し、ボディ１１と平行になったところで停止する。このとき、弁体シール３３がストッパ１３での底面に押し付けられて弁体シール３３とストッパ１３との間に隙間がなくなるので、弁体３１とボディ１１との間の気密が保持された閉弁状態が実現される。
バタフライバルブ１０の弁体３１はアクチュエータ７によって開弁状態と閉弁状態とを回動操作により切り替え可能である。開弁状態と閉弁状態とを切り替えることで、吸気系１の共振周波数が変更され、広いエンジン運転領域で過給効果が得られ、エンジンの出力を増大させることができる。アクチュエータ７は図１に示すＥＣＵ８から送られる電気信号によって駆動される電気制御式のものを適用できる。
図５に、バタフライバルブ１０の部分分解図を示す。また、図７にバタフライバルブ１０を回転軸３４の軸芯を含み、閉弁状態の弁体３１に垂直な方向に切断した時の断面図を示す。図７に示すように、回転軸３４のアクチュエータ７が配置されていない側の端部は断面が円形の中空孔３６になっており、端面３５は軸芯に垂直になっている。回転軸３４の端部には、回転軸３４の端面３５からはみ出ないように滑り軸受３８が圧入されている。中空孔３６の底部には外部と連通する通気孔３７が開けられている。
回転軸３４の端面３５と対向するボディ１１側の端部には断面が円形の貫通孔１５が開けられている。貫通孔１５の内径は滑り軸受３８の内径より大きい。貫通孔１５の径方向の両端にはボディ１１と一体的に形成された一対の仕切板１７、１７が貫通孔１５のボディ１１の内側の貫通孔端面１８からボディ１１の内側に向けて突出している。一対の仕切板１７、１７は貫通孔１５の軸芯を含み、閉弁状態の弁体３１と平行な面を含むように形成されている。貫通孔１５の内周面にはボディ１１の外側から円筒形の金属ブッシュ１６が圧入されている。
弁体３１をボディ１１で軸支するために、ボディ１１の外側から軸支部材５１を挿入する。軸支部材５１は、直径の大きい円柱部分である圧入部５１ａと、直径の小さい円柱部分である嵌合部５１ｃと、圧入部５１ａと嵌合部５１ｃをつなぐテーパ部５１ｂとからなる金属製の部品である。圧入部５１ａの直径は軸支部材５１を金属ブッシュ１６の内径に圧入固定できる大きさであり、嵌合部５１ｃは滑り軸受３８が滑らかに回転可能になる大きさである。
軸支部材５１は嵌合部５１ｃを前方にして挿入される。軸支部材５１は、貫通孔１５を貫通後に回転軸シール７１を貫入した後に嵌合部５１ｃを滑り軸受３８と嵌合させる。嵌合部５１ｃの嵌合時には、通気孔３７から内部の空気を逃がすことができるのでスムーズな嵌合が可能になる。嵌合部５１ｃの滑り軸受３８への嵌合と同時に圧入部５１ａは金属ブッシュ１６に圧入される。これにより、弁体３１はボディ１１に軸支される。回転軸シール７１は、６ナイロンなどの樹脂でできており、回転軸３４とボディ１１の間の隙間を小さくして（以下、封止という）、流体２の漏出を低下させるための部品である。ボディ１１と軸支部材５１を組み合わせたものが特許請求の範囲の「回転支持部」の一例である。
図６に回転軸シール７１の斜視図を示す。回転軸シール７１は環状部７２ならびに環状部７２の径方向の両端から突出している一対の第１係止部７３、７３および一対の第１係止部７３、７３と所定の間隔をおいて環状部７２の径方向の両端から突出している一対の第２係止部７４、７４とから構成される。回転軸シール７１の軸芯を通る平面で環状部７２を切断したときの切断面は五角形状である。環状部７２は回転軸シール７１の軸芯に垂直な第１面７２ａと、環状部７２の内周側の面であって、軸芯に対してテーパ状に傾いている第３面７２ｂと、環状部７２の外周側の面であって、軸芯に対して第３面７２ｂとは逆のテーパ状に傾いている第２面７２ｃと、第３面７２ｂと第２面７２ｃとの間にあって軸芯に垂直な第４面７２ｄと、第１面７２ａと第３面７２ｂとの間にあって軸芯に平行な第５面７２ｅとからなる。
第５面７２ｅの内径は軸支部材５１の嵌合部５１ｃの直径より大きく、圧入部５１ａの直径より小さい。第３面７２ｂと第４面７２ｄの交線の直径は圧入部５１ａの直径よりやや大きい。軸芯方向から見た第１面７２ａの内周側（第５面７２ｅとの境界）は円形で、外周側（第２面７２ｃとの境界）は内周側の円と同心かつ同じ長さの２つの円弧部７２ｘ、７２ｘおよび同じ長さの平行な２本の直線部７２ｙ、７２ｙからなる形状を有する。一対の第１係止部７３、７３のうち一方の第１係止部７３と一対の第２係止部７４、７４のうちの一方の第２係止部７４は、一方の直線部７２ｙを含んで第１面７２ａと垂直かつ第４面７２ｄの方向（以下、突出方向という）へ所定の間隔をおいて立設している。他方の第１係止部７３と他方の第２係止部７４も同様に、他方の直線部７２ｙを含んで第１面７２ａと垂直かつ第４面７２ｄの方向へ所定の間隔をおいて立設している。
以下一方の第１係止部７３および一方の第２係止部７４のそれぞれ一部を構成し、一方の直線部７２ｙを含み突出方向へ延出している面を第６面７２ｆとする。他方の第１係止部７３および第２係止部７４のそれぞれ一部を構成し、他方の直線部７２ｙを含み突出方向へ延出している面を第７面７２ｇとする。一対の第１係止部７３、７３および一対の第２係止部７４、７４を構成する一部の面であって第１面７２ａと平行な４個の面をまとめて第８面７２ｈとする。第１面７２ａと第８面７２ｈの距離は全て等しく、その距離は第１面７２ａと第４面７２ｄの距離より長い。
一対の第１係止部７３、７３の内周側の面であって、第３面７２ｂと第４面７２ｄの交線部と交わり軸芯と平行な曲線である２個の面をまとめて第９面７２ｉとする。一対の第２係止部７４、７４の内周側の面であって、第３面７２ｂと第４面７２ｄの交線部と交わり軸芯と平行な曲線である２個の面をまとめて第１０面７２ｊとする。
一対の第１係止部７３、７３を構成する一部の面であって、第２係止部７４と対向している一対の面を第１１面７２ｋ、７２ｋとする。一対の第２係止部７４を構成する面であって、一対の第１１面７２ｋと対向する一対の面を第１２面７２ｌ、７２ｌとする。一対の第１１面７２ｋ、７２ｋと一対の第１２面７２ｌ、７２ｌは平行である。
一対の第１１面７２ｋ、７２ｋと一対の第１２面７２ｌ、７２ｌの中で互いに向かい合う第１１面７２ｋと第１２面７２ｌとの間には、第１１面７２ｋと第１２面７２ｌに垂直かつ第１面７２ａからの距離が第４面７２ｄより短い一対の第１３面７２ｍ、７２ｍが形成されている。一対の第１３面７２ｍ、７２ｍの内周側端部は共に第３面７２ｂと交わっており、外周側は面取りが施されている。
回転軸シール７１は第１面７２ａが回転軸３４の端面３５と対向するような向きで軸支部材５１に貫入される。そして圧入部５１ａが金属ブッシュ１６に圧入されたときには、図７（ｂ）に示すように、回転軸シール７１は、第１１面７２ｋと第１３面７２ｍと第１２面７２ｌとで構成される空間に仕切板１７を挿入して挟み込むように配置され、テーパ部５１ｂと第３面７２ｂが対向する。テーパ部５１ｂのテーパと第３面７２ｂのテーパとは同じ傾きである。なお、上述したように、第３面７２ｂと第４面７２ｄの交線による円の直径は圧入部５１ａの直径より大きいので、第９面７２ｉおよび第１０面７２ｊの直径も圧入部５１ａの直径より大きい。
図７に、第１サージ室４ａと第２サージ室４ｂに圧力差がないときの回転軸シール７１の状態を表す断面図を示す。図７（ａ）は、回転軸３４の軸芯を含み、閉弁状態の弁体３１と平行な方向にバタフライバルブ１０を切断した時の第１サージ室４ａからみた断面図で、図７（ｂ）は回転軸３４の軸芯を含み、閉弁状態の弁体３１に垂直な方向にバタフライバルブ１０を切断した時の断面図である。図７（ｂ）の上側が第１サージ室４ａを表し、下側が第２サージ室４ｂを表す。図７（ａ）において、第６面７２ｆと第７面７２ｇとの間の距離をＸとし、一対の仕切板１７、１７の最大幅をＡとすると、Ｘ＝Ａの関係を満たしており、回転軸シール７１は一対の仕切板１７、１７の幅方向（図７（ａ）では上下方向）の端部を封止して流体２が漏出しない構造となっている。
図７（ａ）、（ｂ）において、第１面７２ａと端面３５との間に隙間があり、この隙間を通って第１サージ室４ａと第２サージ室４ｂとの間で流体２は自由に流通する。図７（ｂ）において、一対の第１係止部７３の一対の第１１面７２ｋ、７２ｋと対向する一対の仕切板１７、１７の面を一対の仕切板上面１７ａ、１７ａとし、一対の第２係止部７４の一対の第１２面７２ｌ、７２ｌと対向する一対の仕切板１７、１７の面を一対の仕切板下面１７ｂ、１７ｂとすると、破線で示す第１１面７２ｋと仕切板上面１７ａとの間、第１２面７２ｌと仕切板下面１７ｂとの間にも隙間がある。この隙間からも、第１サージ室４ａと第２サージ室４ｂの間で流体２は自由に流通する。
図７（ｂ）において、一対の仕切板１７、１７で最も回転軸３４の端面３５に近い面を一対の仕切板端面１７ｃ、１７ｃとする。端面３５と貫通孔端面１８との距離をＢ、端面３５と仕切板端面１７ｃとの間の距離をＣとし、第１面７２ａと第８面７２ｈの間の距離をＹとすると、Ｃ＜Ｙ＜Ｂの関係を満たしている。よって、回転軸シール７１は端面３５と貫通孔端面１８との間で軸方向に動くことはできるが、一対の第１係止部７３と一対の第２係止部７４による一対の仕切板１７、１７の挟み込みが外れることはない。
図８に、第１サージ室４ａが高流体圧力になり、第２サージ室４ｂが低流体圧力になったときの回転軸シール７１の状態を表す断面図を示す。図８（ａ）は、回転軸３４の軸芯を含み、閉弁状態の弁体３１と平行な方向にバタフライバルブ１０を切断した時の第１サージ室４ａからみた断面図で、図８（ｂ）は回転軸３４の軸芯を含み、閉弁状態の弁体３１に垂直な方向にバタフライバルブ１０を切断した時の断面図である。図８（ｂ）の上側が第１サージ室４ａを表し、下側が第２サージ室４ｂを表す。図８（ｂ）に示すように、第１サージ室４ａが高流体圧力になり、第２サージ室４ｂが低流体圧力になると、最初は流体２が第１サージ室４ａから第２サージ室４ｂに流れ込む。このとき、回転軸シール７１の第２面７２ｃは流れ込む流体２の圧力を受ける。第２面７２ｃは第４面７２ｄから第１面７２ａに向かう逆テーパ面となっている。そのため、第２面７２ｃで受けた圧力から軸方向（図面右方）への分力と径方向（図面下方）への分力が発生する。この分力により、回転軸シール７１は軸方向および径方向に動き、第１面７２ａと端面３５が面接触し、隙間がなくなり封止される。また、破線で示す一対の第１１面７２ｋ、７２ｋと一対の仕切板上面１７ａ、１７ａが面接触して隙間が封止される。面接触により封止されるので、流体２の漏出を確実に低下させることができる。
上述のように、エンジンの運転中は、第１サージ室４ａと第２サージ室４ｂには高流体圧力の状態と低流体圧力の状態が交互に発生する。図８とは逆に第２サージ室４ｂが高流体圧力になり第１サージ室４ａが低流体圧力になったときは、図８（ｂ）で下からの圧力が回転軸シール７１を上に押し上げる。よって、破線で示す一対の第１２面７２ｌ、７２ｌと一対の仕切板下面１７ｂ、１７ｂが面接触して隙間がなくなり封止される。第１面７２ａと端面３５が面接触し、隙間がなくなることは変わりない。このように、第１サージ室４ａと第２サージ室４ｂにおいて高流体圧力の状態と低流体圧力の状態が交互に発生したときでも、回転軸シール７１が高流体圧力を受けて移動し、自動的に流体２の漏出を低下させる役割を果たす。
ただし、図８（ａ）では、圧入部５１ａと第９面７２ｉ、およびテーパ部５１ｂと第３面７２ｂとの間に隙間がある。これは上述したように、第３面７２ｂと第４面７２ｄの交線による円の直径が圧入部５１ａの直径より大きいため、図８（ａ）の状態では第９面７２ｉの曲率と比較して圧入部５１ａの曲率が大きく、第３面７２ｂの曲率と比較してテーパ部５１ｂの曲率が大きいからである。そのため、図８（ｂ）の第１サージ室４ａ側にある回転軸シール７１が示すように、第３面７２ｂの一部だけがテーパ部５１ｂと接触する。流体２は第１サージ室４ａからこの隙間を通って第２サージ室４ｂへ漏出するが、隙間は微小なので製品仕様上は問題がない。
もし仕様上隙間を小さくする必要があるときは、第３面７２ｂと第４面７２ｄの交線による円の直径を小さくすれば、第９面７２ｉの曲率は圧入部５１ａの曲率に近づき、第３面７２ｂの曲率はテーパ部５１ｂの曲率に近づく。完全に隙間をなくしたい場合には、図９に示すように、回転軸シール７１の環状部７２の断面形状を円形ではなく、長円形にするとよい。具体的には、第１３面７２ｍから内周方向につながる第３面７２ｂと第５面７２ｅの第１１面７２ｋと第１２面７２ｌの間を一対の内周側平面７２ｎ、７２ｎにする。その上で図９（ｂ）に示すように、第１面７２ａと端面３５が接触した状態で第３面７２ｂとテーパ部５１ｂの曲率を同じにすれば、全体が面で接する。
図８の状態から弁体３１が開くなどして第１サージ室４ａと第２サージ室４ｂの間に圧力差がなくなった場合は、回転軸シール７１は図７の状態に戻る。このとき第１面７２ａと端面３５は流体２の流通する方向と平行な面なので、流体２が流通し始めるとすぐにかい離する。従って、弁体３１が回動しているときの第１面７２ａと端面３５の摺動はほとんど発生せず、無視できる。
本実施形態では、回転軸シール７１として６ナイロンのような樹脂材料を用いたが、樹脂材料に限られることはない。ゴムのような弾性材料や金属材料など、弁体３１や軸支部材５１の材料に応じて適宜選択することができる。回転軸シール７１が弾性材料の場合には、高流体圧力によりテーパ部５１ｂの曲率に沿うように第３面７２ｂの曲率が変化するのでテーパ部５１ｂからの流体２の漏出を防止することができる。
本実施形態では、軸支部材５１がテーパ部５１ｂを有しており、回転軸３４が端面３５を有していたが、回転軸側がテーパを有しており、軸支部材側が端面を有していてもよい。この場合、回転部シールを回転軸側に取り付けて、弁体３１と共に回動するようにしてもよい。
［第２実施形態］
図１０に本発明の第２実施形態を示す。図１０（ａ）は第１サージ室４ａと第２サージ室４ｂに圧力差がないときの回転軸シール８１の状態を表す断面図である。図１０（ｂ）は第１サージ室４ａが高流体圧力になり、第２サージ室４ｂが低流体圧力になったときの回転軸シール８１の状態を表す断面図である。本実施形態において第１実施形態と同じところについては説明を省略する。本実施形態における回転軸シール８１はその中心軸を通る平面での切断面が円形状であるところが第１実施形態の回転軸シール７１と異なる。これは、本実施形態においては、軸支部材５１がテーパ部５１ｂを有しているだけでなく、回転軸３４の端面３５もテーパ面であるため、両方の隙間を同時にうめるためには、断面形状が円である方が確実に封止できるからである。
図１０（ａ）では第１サージ室４ａと第２サージ室４ｂに圧力差がないので、回転軸シール８１はテーパ部５１ｂおよび端面３５との間に隙間を有している。この状態から第１サージ室４ａが高流体圧力状態になり、第２サージ室４ｂが低流体圧力状態になると、回転軸シール８１は隙間に流れ込む流体により径方向に移動し、テーパ部５１ｂおよび端面３５と当接する。断面が円形の回転軸シールだと、適当な径を選択すると、径方向（図面で上下方向）の動きだけでテーパ部５１ｂおよび端面３５との間の隙間を同時に封止して第１サージ室４ａの気密を保持することができる。回転軸シール８１の径方向の動きにより、同時に破線で示す一対の第１１面７２ｋ、７２ｋと一対の仕切板上面１７ａ、１７ａが面接触して隙間がなくなり封止される。
本発明は、バタフライバルブの回転軸を支持する支持部周辺から流体が漏出するのを低下させ気密を保持する構造に用いることが可能である。
１０ バタフライバルブ
１７ 仕切板
３１ 弁体
３２ 弁本体
３４ 回転軸
３５ 端面
５１ 軸支部材
７１、８１ 回転軸シール
７２ 環状部
７２ａ 第１面
７２ｂ 第３面
７２ｃ 第２面
７２ｎ 内周側平面
７３ 第１係止部
７４ 第２係止部

Claims (7)

  1. 回転軸および弁本体を有する弁体と、
    前記回転軸と嵌合して前記回転軸を軸支する軸支部材を有する回転支持部と、
    前記回転軸と前記軸支部材のうち、嵌合状態で径方向の外側にある部材の端面と内側にある部材の表面の両方に当接可能に配置され、環状部を有する回転軸シールとを備え、
    前記弁体の閉弁状態で、前記回転軸シールは前記弁体の一方の側に作用する高流体圧力と他方の側に作用する低流体圧力との圧力差により前記回転軸の径方向に移動して、前記高流体圧力側において前記弁体と前記回転支持部の両方に当接するバタフライバルブの気密保持構造。
  2. 前記回転支持部は、閉弁状態での前記弁体と平行かつ前記軸支部材の径方向の両端に一対の仕切板を有しており、
    前記回転軸シールは、前記環状部の径方向の両端において、前記環状部から突出する一対の第１係止部および前記第１係止部と平行かつ所定の間隔をおいて一対の第２係止部を有しており、
    前記回転軸シールは、前記第１係止部と前記第２係止部とで前記仕切板を挟み込むように配置され、
    前記回転軸シールが前記高流体圧力側の前記弁体および前記回転支持部と当接しているとき、前記第１係止部または前記第２係止部のうち前記高流体圧力側にある方が前記仕切板と当接している請求項１に記載のバタフライバルブの気密保持構造。
  3. 前記軸支部材は、嵌合状態で前記回転軸より径方向内側にあり、
    前記軸支部材は外周面に前記回転軸に向かうテーパ部を有しており、
    前記回転軸シールは、前記テーパ部と前記回転軸の端面に当接する請求項１または２に記載のバタフライバルブの気密保持構造。
  4. 前記回転軸は、嵌合状態で前記軸支部材より径方向外側にあり、
    前記回転軸シールは、前記回転軸の端面と面接触により当接する第１面を有しており、
    前記第１面は、前記回転軸の軸芯に垂直方向の面である請求項１ないし３のいずれか一項に記載のバタフライバルブの気密保持構造。
  5. 前記回転軸シールは、前記流体圧力を受けたときに、前記回転軸の軸方向および径方向の移動方向への分力を発生させる第２面を有しており、
    前記第２面は、前記環状部の外周に形成されたテーパ面である請求項１ないし４のいずれか一項に記載のバタフライバルブの気密保持構造。
  6. 前記回転軸シールが前記高流体圧力側の前記弁体および前記回転支持部と当接しているとき、前記回転軸シールは少なくとも前記低流体圧力側の前記回転支持部と当接していない請求項１ないし５のいずれか一項に記載のバタフライバルブの気密保持構造。
  7. 前記回転軸シールは、前記環状部の径方向の両端において、前記環状部から突出する一対の第１係止部および前記第１係止部と平行かつ所定の間隔をおいて一対の第２係止部を有しており、
    前記環状部の内周面において、前記第１係止部と前記第２係止部との間に内周側平面を有しており、
    前記内周面の断面が長円形状である請求項６に記載のバタフライバルブの気密保持構造。
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