JP2017160971A - 非金属構成部品、シートリング、及びバタフライバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】弁体の反りを吸収できる樹脂を採用しながらも流体の温度変化時に可動シール面と固定シール面とのシール性を確保できる非金属構成部品、シートリング、及びバタフライバルブを提供する。【解決手段】本発明のシートリング１８を、流路方向（Ｘ軸方向）の一端に設けられる第１の金属構成部品８２と、流路方向Ｆの他端に設けられる第２の金属構成部品８４と、第１の金属構成部品８２及び第２の金属構成部品８４に挟まれた非金属構成部品８０と、から構成した。非金属構成部品８０は、樹脂又はゴムから構成した。【選択図】図３

Description

本発明は、バタフライバルブを構成するリング状の非金属構成部品、その非金属構成部品を有するシートリング、及び、そのシートリングを有するバタフライバルブに関する。

偏心型バタフライバルブは、一般的に、管状の流路を有する弁本体の内周に弁座となるシートリングが設けられており、流体は、シートリングを含む仮想平面と直交する方向に流れる。

また、弁本体の内側には、シートリングの内周面に当接する外周面を有する弁体が設けられている。弁体には、流路と直交する方向に軸孔が開設されており、軸孔には、中空部（流路）を貫通するように弁本体に設けられた弁軸が挿入されている。弁体は弁軸に固定されており、弁軸がその軸心を中心として回転されることにより弁体が回動されて流路の開閉がなされる。

ここで、シートリングにおける弁体との接触面となる外周面を「固定シール面」と称し、弁体におけるシートリングの外周面との接触面を「可動シール面」と称することとする。また、固定シール面の流路方向における中心を「シール面中心」と称することとする。

偏心型バタフライバルブのタイプとして、単偏心型、二重偏心型、および三重偏心型がある。単偏心型は、弁棒の軸心が流路の方向にシール面中心から離間しているバタフライバルブである（１次偏心）。また、固定シール面と可動シール面とは、円錐面の一部を成しており、当該円錐面の頂点が流路の中心線上に在るものである。二重偏心型は、弁棒の軸心が、さらに流路の中心線から離間しているバタフライバルブである（２次偏心）。三重偏心型は、二重偏心に加えて、さらに前記円錐面の中心軸を流路の中心線に対して傾けて（当該円錐面の頂点は流路の中心線から外れている）、固定シール面および可動シール面を形成したものである（３次偏心）。

従来の三重偏心型のバタフライバルブを、図２２に、符号１００で示す。三重偏心型のバタフライバルブ１００は、金属から構成され、管状の流路１０２を有する弁本体１０４と、弁本体１０４に回転自在に設けられた弁棒１０６と、弁本体１０４の内周に設けられたシートリング１０８と、弁棒１０６により回動され、シートリング１０８と協働して流路１０２を開閉する弁体１２０と、を備えている。三重偏心型のバタフライバルブ１００は、弁体１２０の可動シール面とシートリング１０８の固定シール面との接触面が、流路の全閉時のシール性（シート性）を確保する必要がある。

弁体１２０に流体圧力Ｐが負荷された場合、弁体１２０に弁棒１０６を中心とするモーメントＭによる反りが生じる。弁体１２０に反りが生じると、可動シール面の位置が変わり、流路の全閉時のシール性を確保することができない。このため、弁体１２０の反りを吸収できる樹脂製のシートリングが採用されている。

しかし、樹脂は金属に比して線膨張係数が大きいため、樹脂製のシートリングは金属製のシートリングよりも流体の温度変化による変形量が大きい。特に、極低温用の三重偏心型のバタフライバルブの場合、使用温度範囲−１９６℃〜８０℃の間で、急激な温度変化が生じる恐れがあるため、流路の全閉時のシール性を確保できないことが考えられる。

なお、三重偏心型のバタフライバルブに関する特許文献としては、弁体の可動シール面とシートリングの固定シール面とのシール性の向上に関する文献が存在する（特許文献１及び２参照。）。しかし、本願発明に関連するものはない。

特開平１１−１４８５６３号公報 特許第４９８７０８７号公報

本発明は、弁体の反りを吸収できる樹脂を採用しながらも流体の温度変化時に可動シール面と固定シール面とのシール性を確保できる非金属構成部品、シートリング、及びバタフライバルブを提供することを目的とする。

本発明の非金属構成部品は、バタフライバルブに備えられ、管状の流路を有する弁本体と、前記弁本体に回転自在に設けられた弁棒により回動される弁体と、の間に設けられたシートリングを構成するリング状の非金属構成部品であって、
前記流路方向の一端に設けられるリング状の第１の金属構成部品と、前記流路方向の他端に設けられるリング状の第２の金属構成部品とに挟まれ、
樹脂又はゴムから成り、前記流路方向の一端及び他端における前記流路方向に対する垂直方向の長さよりも、前記流路方向の中間における前記流路方向に対する垂直方向の長さが長く構成されたことを特徴とする。
また、本発明の非金属構成部品は、前記非金属構成部品において、前記バタフライバルブは三重偏心型であることを特徴とする。
また、本発明の非金属構成部品は、前記非金属構成部品において、前記三重偏心は、前記弁棒の軸心が、前記シートリングにおける前記弁体との接触面である固定シール面の流路方向における中心から当該流路方向において第１の向きに離間された一次偏心と、前記弁棒の軸心が前記流路の中心線から離間された二次偏心と、前記弁体における前記固定シール面との接触面である可動シール面と前記固定シール面との形状を規定する円錐面の頂点が、前記弁棒に対し前記流路方向において前記第１の向きとは反対の第２の向きに離れたところに位置されると共に、前記円錐面の中心軸が、前記流路の前記中心線に対して傾けられた三次偏心と、の組合せからなることを特徴とする。
本発明の非金属構成部品は、前記非金属構成部品において、前記第１の金属構成部品又は前記第２の金属構成部品に対して前記流路方向に対する略垂直方向に移動して前記第１の金属構成部品又は前記第２の金属構成部品から離脱しないように、前記第１の金属構成部品又は前記第２の金属構成部品に係合される係合部を備えたことを特徴とする。
本発明の非金属構成部品は、前記非金属構成部品において、前記流路方向の一端及び他端における前記流路方向に対する垂直方向の長さが一定であることを特徴とする。
本発明のシートリングは、バタフライバルブに備えられ、管状の流路を有する弁本体と、前記弁本体に回転自在に設けられた弁棒により回動される弁体と、の間に設けられたシートリングであって、
前記流路方向の一端に設けられるリング状の第１の金属構成部品と、前記流路方向の他端に設けられるリング状の第２の金属構成部品と、前記第１の金属構成部品及び前記第２の金属構成部品に挟まれたリング状の非金属構成部品と、から構成され、
前記非金属構成部品は、樹脂又はゴムから成り、前記流路方向の一端及び他端における前記流路方向に対する垂直方向の長さよりも、前記流路方向の中間における前記流路方向に対する垂直方向の長さが長く構成されたことを特徴とする。
本発明のシートリングは、前記シートリングにおいて、前記バタフライバルブは三重偏心型であることを特徴とする。
本発明のシートリングは、前記シートリングにおいて、前記三重偏心は、前記弁棒の軸心が、前記シートリングにおける前記弁体との接触面である固定シール面の流路方向における中心から当該流路方向において第１の向きに離間された一次偏心と、前記弁棒の軸心が前記流路の中心線から離間された二次偏心と、前記弁体における前記固定シール面との接触面である可動シール面と前記固定シール面との形状を規定する円錐面の頂点が、前記弁棒に対し前記流路方向において前記第１の向きとは反対の第２の向きに離れたところに位置されると共に、前記円錐面の中心軸が、前記流路の前記中心線に対して傾けられた三次偏心と、との組合せからなることを特徴とする。
本発明のシートリングは、前記シートリングにおいて、前記非金属構成部品と、（１）前記第１の金属構成部品、（２）前記第２の金属構成部品、（３）前記第１の金属構成部品及び前記第２の金属構成部品、のうちのいずれかとの間に、隙間を設けたことを特徴とする。
本発明のシートリングは、前記シートリングにおいて、前記第１の金属構成部品及び前記第２の金属構成部品は、前記非金属構成部品を、流路方向に対して垂直方向に押さえ込む押圧面を、各々備えたことを特徴とする。
本発明のバタフライバルブは、管状の流路を有する弁本体と、前記弁本体に回転自在に設けられた弁棒と、前記弁棒により回動され、前記流路を開閉する弁体と、
前記弁本体と前記弁体との間に設けられたシートリングと、を備えたバタフライバルブであって、
前記シートリングが、前記流路方向の一端に設けられるリング状の第１の金属構成部品と、前記流路方向の他端に設けられるリング状の第２の金属構成部品と、前記第１の金属構成部品及び前記第２の金属構成部品に挟まれたリング状の非金属構成部品と、から構成され、
前記非金属構成部品は、樹脂又はゴムから成り、前記流路方向の一端及び他端における前記流路方向に対する垂直方向の長さよりも、前記流路方向の中間における前記流路方向に対する垂直方向の長さが長く構成されたことを特徴とする。
本発明のバタフライバルブは、前記バタフライバルブにおいて、前記バタフライバルブは三重偏心型であることを特長とする。
本発明のバタフライバルブは、前記バタフライバルブにおいて、前記三重偏心は、前記弁棒の軸心が、前記シートリングにおける前記弁体との接触面である固定シール面の流路方向における中心から当該流路方向において第１の向きに離間された一次偏心と、前記弁棒の軸心が前記流路の中心線から離間された二次偏心と、前記弁体における前記固定シール面との接触面である可動シール面と前記固定シール面との形状を規定する円錐面の頂点が、前記弁棒に対し前記流路方向において前記第１の向きとは反対の第２の向きに離れたところに位置されると共に、前記円錐面の中心軸が、前記流路の前記中心線に対して傾けられた三次偏心と、の組合せからなることを特徴とする。
本発明のバタフライバルブは、前記シートリングは、前記弁本体の内周に設けられ、前記弁体は、前記シートリングと協働して前記流路を開閉することを特徴とする。

本発明の非金属構成部品は、流路方向の一端及び他端における流路方向に対する垂直方向の長さよりも、流路方向の中間における流路方向に対する垂直方向の長さが長く構成されている。このため、流路に極低温（例えば、−１９６℃）の流体が流される場合、非金属構成部品の流路方向に対する垂直方向の収縮は、流路方向の中間付近が、流路方向の一端付近及び他端付近よりも大きい。線膨張係数に従った非金属構成部品の流路方向に対する垂直方向の収縮は、流路方向に対する垂直方向の長さに比例するからである。

このため、非金属構成部品における流路方向の中間付近で、固定シール面に凹部が生じる。これにより、固定シール面と可動シール面との接触面積が減少し、接触圧力（単位面積あたりの力）が増大し、固定シール面と可動シール面とのシール性を向上させることができる。

本発明のシートリング及びバタフライバルブを示す平面断面図である。 図１のシートリング、バタフライバルブ、及びシートリングを構成する非金属構成部品を示す図１のＡ部拡大平面断面図である。 図１のシートリング及びシートリングを構成する非金属構成部品を示す拡大平面断面図である。 図１のシートリング及びバタフライバルブを示す一部切断斜視図である。 図１のバタフライバルブを弁棒の軸心を含む断面で切断し、第１弁体部側から見た斜視図である。 図１のバタフライバルブを一部分解した斜視図である。 図１のバタフライバルブの弁体を閉じた状態を示す斜視図である。 図１のバタフライバルブの三重偏心構造を説明するための斜視図である。 図１のシートリング及びシートリングを構成する非金属構成部品の作動を説明するための拡大平面断面図である。 図１のシートリング及びシートリングを構成する非金属構成部品の他の作動を説明するための拡大平面断面図である。 本発明のシートリング、及びシートリングの他の実施形態を示す拡大平面断面図である。 本発明のシートリング、及びシートリングの更に他の実施形態を示す拡大平面断面図である。 本発明のシートリング、及びシートリングの更に他の実施形態を示す拡大平面断面図である。 本発明のシートリング、及びシートリングの更に他の実施形態を示す拡大平面断面図である。 本発明のシートリング、及びシートリングの更に他の実施形態を示す拡大平面断面図である。 本発明のシートリング、及びシートリングの更に他の実施形態を示す拡大平面断面図である。 本発明のシートリング、及びシートリングの更に他の実施形態を示す拡大平面断面図である。 本発明のシートリング、及びシートリングの更に他の実施形態を示す拡大平面断面図である。 本発明のシートリング、及びシートリングの更に他の実施形態を示す拡大平面断面図である。 本発明のシートリング、及びシートリングの更に他の実施形態を示す拡大平面断面図である。 本発明のシートリング、及びシートリングの更に他の実施形態を示す拡大平面断面図である。 従来の三重偏心型のバタフライバルブを示す平面断面図である。

以下、本発明の非金属構成部品、その非金属構成部品を備えた本発明のシートリング、そのシートリングを備えた本発明のバタフライバルブについて、図面を参照しながら説明する。図１、図２、図４〜図７において符号１０は本発明のバタフライバルブを示し、符号１８は本発明のシートリングを示す。図２及び図３において符号８０は本発明の非金属構成部品を示す。なお、図１及び図２において、各種ボルトの縦断面のハッチングは省略している。

図１に示すように、バタフライバルブ１０は、管状の流路１２を有する弁本体１４と、弁本体１４に回転自在に設けられた弁棒１６と、弁本体１４の内周に設けられた弁座であるシートリング１８と、弁棒１６で回動自在に軸支されて弁本体１４内側に収納された弁体２０とを有する。

（弁本体）
弁本体１４は、例えば、炭素鋼で形成されている。弁本体１４は、略リング状（菅状）をなし、内径部の一端側には、円形状の流路１２が形成され、他端側には、略円形状のシートリング１８の取付部が形成されている。弁本体１４の外径部には、弁本体１４が変形しないように、フランジが複数条形成されている。弁本体１４の底部には、図４及び図５に示すように、４本のボルト２８（図４で、２本のみが表れ、図５で、１本のみが表れている）によって、底カバー３０が取り付けられている。底カバー３０と弁本体１４との間には、リング状をしたガスケット３１が挟み込まれており、これによって、流体が弁本体１４の外部へ漏出するのが防止されている。

弁本体１４の上部には、２本の植込みボルト４６（図４）の一端側が螺入されている。植込みボルト４６は、グランドフランジ４４の対角近傍に開設された貫通孔（不図示）に挿入されており、グランドフランジ４４から上方に突出した他端側には、ナット４８(図４)が螺合されている。そして、ナット４８を締め付けることにより、グランドフランジ４４が、パッキン押さえ４２を下向きに押圧することとなる。図４〜図７に示すように、弁本体１４には、その上部と底部を貫く弁棒１６を軸支する上部軸支部１５０と底部軸支部１５２とが形成されている。上部軸支部１５０には、軸ブッシュ３８がブランドパッキン４０を介して固定され、底部軸支部１５２には、軸ブッシュ２７は底カバーにより固定されている。

（弁棒）
弁棒１６は、例えば、ステンレス鋼で形成されている。図１に示すように、弁棒１６は、第２弁体部２４に開設された軸孔２６に挿入されていて、弁棒１６は、第２弁体部２４において弁体２０全体を軸支している。なお、第２弁体部２４の軸孔２６と弁棒１６には、対応するキー溝（いずれも、不図示）が形成されており、両キー溝には、不図示のキーが嵌入されている。これにより、弁棒１６のトルクが弁体２０（第２弁体部２４）に伝達されて、弁棒１６により弁体２０が回動されることとなる。

弁棒１６は、図４及び図５に示すように、流路１２を貫通し、その上部と下部とがそれぞれ軸ブッシュ３８，２７を介して弁本体１４に支持されている。軸ブッシュ２７は、メタル、グラファイト等で形成され円筒状をしており、弁棒１６の下部に外挿されている。

図４及び図５に示すように、底カバー３０と弁棒１６の下端との間には、円板部材３２とリング部材３４が設けられている。円板部材３２は、フッ素樹脂や砲金等で形成されており、ボルト３６で弁棒１６の下端面に取り付けられている。リング部材３４は、金属材料（例えば、ステンレス鋼）で形成されている。円板部材３２とリング部材３４とで、弁棒１６に掛かるスラスト荷重を受けている。

一方、弁棒１６の上部には、図４及び図５に示すように、下から順に、軸ブッシュ３８、グランドパッキン４０、パッキン押さえ４２が外挿されている。パッキン押さえ４２は、方形板状をしたグランドフランジ４４によって、弁棒１６の軸心方向で下向きに押圧されており、グランドパッキン４０は、パッキン押さえ４２によって締め付けられている。これにより、グランドパッキン４０に弁棒１６表面を押付ける力が発生し、グランドパッキン４０が弁棒１６に密着することにより、弁棒１６伝いに弁本体１４外部へ流体が漏出するのが防止されている。

（弁体）
弁体２０は、弁棒１６に固定された第２弁体部２４と、その第２弁体部２４に重ね合わされるように固定された円盤状をした第１弁体部２２とを含む。第１弁体部２２と第２弁体部２４は、同種の材料、例えば、ステンレス鋼で形成されている。

図１に示すように、第１弁体部２２と第２弁体部２４とは、締結部材である六角穴付きボルト５４（以下、単に「ボルト５４」と言う。）複数本によって、それらの厚み方向に締結される。また、図１及び図６に示すように、第１弁体部２２と第２弁体部２４との間には、スペーサ部材５６が差し挟まれて配されている。スペーサ部材５６は、第１シム５８と第２シム６０とを含む。第１シム５８は、円板状をしており第１弁体部２２の中心領域に配されている。第２シム６０は、環状をしていて、第１シム５８を取り囲むように配されている。第１シム５８と第２シム６０とは、ゴム、樹脂、ガスケット等から構成されている。

図６に示すように、第１シム５８および第２シム６０を間に挟んで、第１弁体部２２と第２弁体部２４を複数のボルト５４で締結することにより、弁体２０が組み立てられる。弁体２０において、第１弁体部２２の最外周面は、円錐面の一部を成し、最外周面がバタフライバルブ１０の全閉時において、図２に示すように、シートリング１８の内周面１８Ａと接触する接触面となる。以下、シートリング１８の内周面と接触する第1弁体部２２の外周面を「可動シール面２２Ａ」と称することとする。また、可動シール面２２Ａと同様に円錐面の一部を成し、可動シール面２２Ａと接触するシートリング１８の内周面を「固定シール面１８Ａ」と称することとする。

図６に示すように、第２弁体部２４には、所定の複数位置に、ザグリ加工の施されたボルト挿通孔５０（以下、単に「挿通孔５０」と言う。）が厚み方向に開設されている。一方、第１弁体部２２には、第２弁体部２４に重ねられた状態において、各挿通孔５０に対応する位置にねじ穴５２が形成されている。ねじ穴５２の各々は、全て、第１弁体部２２の厚み方向に貫通していない有底のねじ穴である。

（シートリング）
シートリング１８は、弁本体１４に回動自在に設けられた弁棒１６により回動される弁体２０と協働して流路１２を開閉する。シートリング１８は、図２及び図３に示すように、流路方向（Ｘ軸方向）の一端に設けられる第１の金属構成部品８２と、流路方向の他端に設けられる第２の金属構成部品８４と、第１の金属構成部品８２及び第２の金属構成部品８４に挟まれた非金属構成部品８０と、から構成される。第１の金属構成部品８２及び第２の金属構成部品８４は、例えばステンレス鋼から構成される。非金属構成部品８０は、樹脂又はゴムから構成される。例えば、ＥＰＤＭ（エチレンプロビレンジエンゴム）等から構成される。

非金属構成部品８０は、図３に示すように、流路方向の一端における流路方向（Ｘ軸方向）に対する垂直方向の長さＬ１、及び他端における流路方向に対する垂直方向の長さＬ２よりも、流路方向の中間における流路方向に対する垂直方向の長さＬ３が長く構成されている。すなわち、非金属構成部品８０は、断面略Ｔ字形状に構成されている。流路方向の中間とは、シートリング１８全体のＸ軸方向の長さＨの中点（中心線Ｃ１上の点）の位置である。Ｌ１及びＬ２に対するＬ３の倍率は特に限定されないが、Ｌ１及びＬ２に対して、Ｌ３は２倍以上で８倍以下を例示できる。

また、バタフライバルブ１０が三重偏心型であることにより、シートリング１８全体はＸ軸方向に見て楕円形状となり、このシートリング１８の全体に渡り、Ｌ１及びＬ２は一定である。

非金属構成部品８０は、第１の金属構成部品８２及び第２の金属構成部品８４に対して流路方向に対する垂直方向に移動して第１の金属構成部品８２及び第２の金属構成部品８４から離脱しないように、第１の金属構成部品８２に係合される環状の係合部８６を備えている。第１の金属構成部品８２には、係合部８６が係合される被係合部８８が備えられている。非金属構成部品８０と第１の金属構成部品８２との間には、流体圧力に追従して非金属構成部品８０がＸ軸正方向に移動するように、移動代である隙間９３が設けられている。

非金属構成部品８０は、可動シール面２２Ａによって押圧圧縮される圧縮代９０が備えられている。固定シール面１８Ａと可動シール面２２Ａとの間のシール性を向上させるためである。

第１の金属構成部品８２及び第２の金属構成部品８４は、非金属構成部品８０を押さえ込むことにより、非金属構成部品８０の中で第１の金属構成部品８２及び第２の金属構成部品８４との接触部付近が、低温流体の温度変化によって流路方向に対する垂直方向に膨張、収縮又は移動するのを抑えるために、押圧面９１及び押圧面９２を、各々備えている。

次に、シートリング１８の弁本体１４への取付構造について説明する。図６に示すように、弁本体１４に対し、環状をしたシートガスケット６６、シートリング１８、およびセットリングがこの順で取り付けられる。

図１、図２に示すように、弁本体１４の内周の一部に、中心に向かって突出して形成された環状リブ１４Ａに対し、シートガスケット６６、シートリング１８、セットリング６８がこの順で重ねられて取り付けられる。セットリング６８には、その周方向に複数のボルト挿通孔７０（図６）が開設されており、弁本体１４には、ボルト挿通孔７０の各々に対応させてねじ穴１４Ｂが形成されている。そして、ボルト挿通孔７０に挿入した六角穴付きボルト７２を弁本体１４のねじ穴１４Ｂに螺合することにより、セットリング６８ひいてはシートリング１８およびシートガスケット６６が弁本体１４に固定される。

シートガスケット６６は、弁本体１４の内壁（環状リブ１４Ａ）とシートリング１８とで挟持されており、当該挟持部分において、全閉時に流体が上流側から下流側、並びに下流側から上流側へ漏れるのが防止されている。

（三重偏心構造）
バタフライバルブ１０は、三重偏心構造を有する三重偏心型のバタフライバルブである。この三重偏心について、図８を参照しながら説明する。なお、便宜上、図８において切断面のハッチングは省略している。図８において、符号Ｃで指し示すのは、弁本体１４が形成する流路１２の中心線である。中心線Ｃは、弁本体１４の中心線でもある。なお、バタフライバルブ１０は、流路１２において流体が、いずれの向きに流れるように用いても構わないが、全閉時における流体の流れの遮断性の観点からは、矢印Ｆの向きに流れるように用いるのが好ましい。

符号Ｓで指し示すのは、固定シール面１８Ａ(図２)の流路方向（中心線Ｃの方向）におけるバタフライバルブ１０の中心（以下、この中心を「シール面中心Ｓ」と言う。）である。符号Ｒで指し示すのは、点Ｐを頂点とする円錐の外形（円錐の母線）であり、Ｑで示すのは円錐の軸心である。

三重偏心は、（１）弁棒１６の軸心Ｘが、シール面中心Ｓから流路１２の方向（中心線Ｃの方向）に離間された一次偏心(Ｅ１)、（２）弁棒１６の軸心Ｘが、流路１２の中心線Ｃ（弁本体１４の中心線Ｃ）から、中心線Ｃと直交する方向に離間された二次偏心(Ｅ２)、及び（３）固定シール面１８Ａと可動シール面２２Ａ（図２）の形状を規定する円錐Ｒの中心軸Ｑが中心線Ｃから傾けられた三次偏心(Ｅ３)の組み合わせからなるものである。

なお、図８に示すように、円錐Ｒの頂点Ｐは、シール面中心Ｓに対し、弁棒１６が偏心(Ｅ１)されている向きとは反対向きに離れたところに位置されている。

（バタフライバルブの作動）
上述のような構成のバタフライバルブ１０は、弾性変形可能な樹脂等から構成された非金属構成部品８０が弁体２０と接触するため、弁体２０の回転、及び、弁体２０とシートリング１８とのシール性が確保される。バタフライバルブ１０は、全閉時において、第１弁体部２２の可動シール面２２Ａとシートリング１８の固定シール面１８Ａとが面接触することにより流体の流路が遮断される。バタフライバルブ１０は、図１、図２、図５、および図７に示す全閉状態から弁棒１６を、図１に示す矢印Ｂの向きに９０度回転させることによって、図４に示す全開状態となる。また、全開状態から、矢印Ｂとは反対向きに弁棒１６を９０度回転させることによって、全閉状態となる。弁棒１６は、弁本体１４の上端に取り付けられる不図示の動力ユニットによって、弁棒１６上端部部分に形成された四角部１６Ａに回転動力が加えられて回転される。この動力ユニットは、レバー式、ギヤー式、シリンダ式、電動式などの公知のものが用いられる。

（断面略Ｔ字形状の非金属構成部品の効果）
以下に、断面略Ｔ字形状の非金属構成部品８０による効果を説明する。

本発明のバタフライバルブ１０によれば、非金属構成部品８０のＸ軸方向（流路方向）の一端における流路方向に対する垂直方向の長さＬ１、及びＸ軸方向の他端における流路方向に対する垂直方向の長さＬ２よりも、Ｘ軸方向の中間における流路方向に対する垂直方向の長さＬ３が長く構成されている。このため、極低温（例えば、−１９６℃）の流体が流路に流される場合、非金属構成部品８０の流路方向に対する垂直方向の収縮（収縮の方向を図９に矢印で示す）は、Ｘ軸方向の中間付近の範囲Ａ１が、Ｘ軸方向の一端付近の範囲Ａ２及びＸ軸方向の他端付近の範囲Ａ３よりも大きい。線膨張係数に従った非金属構成部品８０の流路方向に対する垂直方向の収縮は、流路方向に対する垂直方向の長さに比例するからである。

このため、図９に示すように、非金属構成部品８０におけるＸ軸方向の中間付近の範囲Ａ１で、固定シール面１８Ａに凹部９７が生じる。これにより、範囲Ａ２及びＡ３において、固定シール面１８Ａと可動シール面２２Ａとの接触面積が減少し、接触圧力（単位面積あたりの力）が増大し、シール性を向上させることができる。

また、第１の金属構成部品８２及び第２の金属構成部品８４は、押圧面９１及び押圧面９２を、各々備えているため、非金属構成部品８０におけるＸ軸方向の中間付近の範囲Ａ１で収縮することがあっても、押圧面９１及び押圧面９２が非金属構成部品８０を押圧した状態で非金属構成部品８０と第１の金属構成部品８２及び第２の金属構成部品８４とが固定されているため、非金属構成部品８０のＸ軸方向の一端付近の範囲Ａ２及びＸ軸方向の他端付近の範囲Ａ３が、可動シール面２２Ａから離隔することはない。

また、非金属構成部品８０は、Ｘ軸方向に見て楕円形状であるシートリング１８の全体に渡り、Ｌ１及びＬ２は一定である。すなわち、Ｘ軸方向に見て非金属構成部品８０の一端９４及び他端９５が描く形状は、Ｘ軸方向に見て楕円形状であるシートリング１８の全体の形状に対応して真円ではなく、楕円形状となる。このため、Ｌ１及びＬ２の低温流体による収縮を非金属構成部品８０全体において一定に保つことができる。これにより、低温流体によるシール性能（シート性能）の低下を最小限に抑えることができる。

また、非金属構成部品８０は、第１の金属構成部品８２の被係合部８８に係合される係合部８６を備えている。このため、非金属構成部品８０は、第１の金属構成部品８２及び第２の金属構成部品８４に対して流路方向に対する垂直方向に移動することはなく、非金属構成部品８０が第１の金属構成部品８２及び第２の金属構成部品８４から離脱することはない。これにより、非金属構成部品８０の取付安定性を向上させることができる。

また、本発明のシートリング１８によれば、非金属構成部品８０と第１の金属構成部品８２との間には、流体圧力に追従して非金属構成部品８０がＸ軸正方向に移動するように、隙間９３が設けられている。

図１０に示すように、第１弁体部２２にＸ軸負方向の流体圧力Ｐ１が負荷された場合、第１弁体部２２はＸ軸負方向（可動シール面２２Ａが固定シール面１８Ａへ向かって押圧される方向）に押圧され、固定シール面１８Ａと可動シール面２２Ａとのシール性能は高まる。

一方、図１０に示すように、第１弁体部２２にＸ軸正方向の流体圧力Ｐ２が負荷された場合、第１弁体部２２には固定シール面１８Ａから離れる方向に押圧力が負荷されるため、固定シール面１８Ａと可動シール面２２Ａとのシール性能は低下する。しかし、隙間９３が設けられているため、非金属構成部品８０は、第２の金属構成部品８４のシール面９６と可動シール面２２Ａとの間を通る流体の圧力により、Ｐ２の方向に追従して移動する。このため、非金属構成部品８０は可動シール面２２Ａに密着し、固定シール面１８Ａと可動シール面２２Ａとのシール性能が高まる。

以上が、断面略Ｔ字形状の非金属構成部品８０による効果である。

以上、三重偏心型のバタフライバルブ１０について説明したが、本発明の非金属構成部品及びそれを用いたシートリングは三重偏心型のバタフライバルブにおいて好ましく適用できる。しかし、本発明は、三重偏心型のバタフライバルブ適用することに限定されないのは言うまでもない。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されない。例えば、図１１に示すように、流路方向の他端に設けられるリング状の第２の金属構成部品８４を、セットリング６８と一体に構成してもよい。また、図１２に示すように、流路方向の一端に設けられるリング状の第１の金属構成部品８２を、弁本体１４と一体に構成してもよい。また、図１３に示すように、金属構成部８４をセットリング６８と一体に構成し、且つ第１の金属構成部品８２を弁本体１４と一体に構成してもよい。図１１〜図１３に示す非金属構成部品８０も、上述の断面略Ｔ字形状の非金属構成部品８０による効果が生じる。また、図１１〜図１３に示すシートリング１８は、部品点数を減らし、組立工数を減らすことができる。

また、本発明のシートリング１８は、弁本体１４側に設けることには限定されない。例えば、図１４に示すように、シートリング１８を弁体２０側に設けてもよい。シートリング１８は、第１弁体部２２とセットリング２０４とに挟持された状態で、弁体２０側に固定される。この場合、弁本体１４が直接に固定シール面２００を構成し、シートリング１８が可動シール面２０２を構成する。なお、第１弁体部２２と第２弁体部２４とは一体に構成してもよい。

シートリング１８を弁体２０側に設けた場合において、図１５に示すように、第１の金属構成部品８２をセットリング２０４と一体に構成してもよい。また、図１６に示すように、第２の金属構成部品８４を第１弁体部２２と一体に構成してもよい。また、図１７に示すように、第１の金属構成部品８２をセットリング２０４と一体に構成し、且つ第２の金属構成部品８４を第１弁体部２２と一体に構成してもよい。図１４〜図１７に示す非金属構成部品８０も、上述の断面略Ｔ字形状の非金属構成部品８０による効果が生じる。また、図１５〜図１７に示すシートリング１８は、部品点数を減らし、組立工数を減らすことができる。

シートリング１８を弁体２０側に設けた場合において、弁本体１４が直接に固定シール面２００を構成することには限定されない。例えば、図１８に示すように、弁本体１４に固定した固定シール面構成部品９８が固定シール面２００を構成してもよい。シートリング１８は弁体２０側に設けられ、シートリング１８は、第１弁体部２２とセットリング２０４とに挟持された状態で、弁体２０側に固定される。

シートリング１８を弁体２０側に設け、固定シール面構成部品９８が固定シール面２００を構成する場合において、図１９に示すように、第１の金属構成部品８２をセットリング２０４と一体に構成してもよい。また、図２０に示すように、第２の金属構成部品８４を第１弁体部２２と一体に構成してもよい。また、図２１に示すように、第１の金属構成部品８２をセットリング２０４と一体に構成し、且つ第２の金属構成部品８４を第１弁体部２２と一体に構成してもよい。図１９〜図２２に示す非金属構成部品８０も、上述の断面略Ｔ字形状の非金属構成部品８０による効果が生じる。

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、本発明は、図示した実施形態に限定されない。例えば、本発明は三重偏心型のバタフライバルブに限定されず、二重偏心型、一重偏心型又は偏心構造を有しないバタフライバルブであってもよい。三重偏心型でない二重偏心型等のバタフライバルブであっても、流路方向の一端及び他端における流路方向に対する垂直方向の長さよりも、流路方向の中間における流路方向に対する垂直方向の長さが長く構成されることにより、流路に極低温の流体が流される場合、非金属構成部品の流路方向に対する垂直方向の収縮は、流路方向の中間付近が、流路方向の一端付近及び他端付近よりも大きくなる。このため、非金属構成部品における流路方向の中間付近で、固定シール面に凹部が生じる。これにより、固定シール面と可動シール面との接触面積が減少し、接触圧力が増大し、固定シール面と可動シール面とのシール性を向上させることができる。

また、本発明の非金属構成部品において、第１の金属構成部品の被係合部に係合される係合部と、第２の金属構成部品の被係合部に係合される係合部とを両方設けてもよい。また、第１の金属構成部品に係合される係合部を複数設け、第２の金属構成部品に係合される係合部を複数設けてもよい。

１０：バタフライバルブ
１２：流路
１４：弁本体
１６：弁棒
１８：シートリング
２０：弁体
２２：第１弁体部
２４：第２弁体部
８０：非金属構成部品
８２：第１の金属構成部品
８４：第２の金属構成部品
８６：係合部
８８：被係合部
９３：隙間

Claims (14)

1. バタフライバルブに備えられ、
   管状の流路を有する弁本体と、前記弁本体に回転自在に設けられた弁棒により回動される弁体と、の間に設けられたシートリングを構成するリング状の非金属構成部品であって、
   前記流路方向の一端に設けられるリング状の第１の金属構成部品と、前記流路方向の他端に設けられるリング状の第２の金属構成部品とに挟まれ、
   樹脂又はゴムから成り、前記流路方向の一端及び他端における前記流路方向に対する垂直方向の長さよりも、前記流路方向の中間における前記流路方向に対する垂直方向の長さが長く構成された非金属構成部品。
2. 前記バタフライバルブは三重偏心型である請求項１に記載する非金属構成部品。
3. 前記三重偏心は、前記弁棒の軸心が、前記シートリングにおける前記弁体との接触面である固定シール面の流路方向における中心から当該流路方向において第１の向きに離間された一次偏心と、前記弁棒の軸心が前記流路の中心線から離間された二次偏心と、前記弁体における前記固定シール面との接触面である可動シール面と前記固定シール面との形状を規定する円錐面の頂点が、前記弁棒に対し前記流路方向において前記第１の向きとは反対の第２の向きに離れたところに位置されると共に、前記円錐面の中心軸が、前記流路の前記中心線に対して傾けられた三次偏心と、の組合せからなることを特徴とする請求項２に記載する非金属構成部品。
4. 前記第１の金属構成部品又は前記第２の金属構成部品に対して前記流路方向に対する略垂直方向に移動して前記第１の金属構成部品又は前記第２の金属構成部品から離脱しないように、前記第１の金属構成部品又は前記第２の金属構成部品に係合される係合部を備えた請求項１〜３のいずれかに記載する非金属構成部品。
5. 前記流路方向の一端及び他端における前記流路方向に対する垂直方向の長さが一定である請求項１〜４のいずれかに記載する非金属構成部品。
6. バタフライバルブに備えられ、
   管状の流路を有する弁本体と、前記弁本体に回転自在に設けられた弁棒により回動される弁体と、の間に設けられたシートリングであって、
   前記流路方向の一端に設けられるリング状の第１の金属構成部品と、前記流路方向の他端に設けられるリング状の第２の金属構成部品と、前記第１の金属構成部品及び前記第２の金属構成部品に挟まれたリング状の非金属構成部品と、から構成され、
   前記非金属構成部品は、樹脂又はゴムから成り、前記流路方向の一端及び他端における前記流路方向に対する垂直方向の長さよりも、前記流路方向の中間における前記流路方向に対する垂直方向の長さが長く構成されたシートリング。
7. 前記バタフライバルブは三重偏心型である請求項６に記載するシートリング。
8. 前記三重偏心は、前記弁棒の軸心が、前記シートリングにおける前記弁体との接触面である固定シール面の流路方向における中心から当該流路方向において第１の向きに離間された一次偏心と、前記弁棒の軸心が前記流路の中心線から離間された二次偏心と、前記弁体における前記固定シール面との接触面である可動シール面と前記固定シール面との形状を規定する円錐面の頂点が、前記弁棒に対し前記流路方向において前記第１の向きとは反対の第２の向きに離れたところに位置されると共に、前記円錐面の中心軸が、前記流路の前記中心線に対して傾けられた三次偏心と、との組合せからなることを特徴とする請求項７に記載するシートリング。
9. 前記非金属構成部品と、（１）前記第１の金属構成部品、（２）前記第２の金属構成部品、（３）前記第１の金属構成部品及び前記第２の金属構成部品、のうちのいずれかとの間に、隙間を設けたことを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載するシートリング。
10. 前記第１の金属構成部品及び前記第２の金属構成部品は、前記非金属構成部品を、流路方向に対して垂直方向に押さえ込む押圧面を、各々備えた請求項６〜９のいずれかに記載するシートリング。
11. 管状の流路を有する弁本体と、
    前記弁本体に回転自在に設けられた弁棒と、
    前記弁棒により回動され、前記流路を開閉する弁体と、
    前記弁本体と前記弁体との間に設けられたシートリングと、
    を備えたバタフライバルブであって、
    前記シートリングが、前記流路方向の一端に設けられるリング状の第１の金属構成部品と、前記流路方向の他端に設けられるリング状の第２の金属構成部品と、前記第１の金属構成部品及び前記第２の金属構成部品に挟まれたリング状の非金属構成部品と、から構成され、
    前記非金属構成部品は、樹脂又はゴムから成り、前記流路方向の一端及び他端における前記流路方向に対する垂直方向の長さよりも、前記流路方向の中間における前記流路方向に対する垂直方向の長さが長く構成されたバタフライバルブ。
12. 前記バタフライバルブは三重偏心型である請求項１１に記載するバタフライバルブ。
13. 前記三重偏心は、前記弁棒の軸心が、前記シートリングにおける前記弁体との接触面である固定シール面の流路方向における中心から当該流路方向において第１の向きに離間された一次偏心と、前記弁棒の軸心が前記流路の中心線から離間された二次偏心と、前記弁体における前記固定シール面との接触面である可動シール面と前記固定シール面との形状を規定する円錐面の頂点が、前記弁棒に対し前記流路方向において前記第１の向きとは反対の第２の向きに離れたところに位置されると共に、前記円錐面の中心軸が、前記流路の前記中心線に対して傾けられた三次偏心と、の組合せからなることを特徴とする請求項１２に記載するバタフライバルブ。
14. 前記シートリングは、前記弁本体の内周に設けられ、前記弁体は、前記シートリングと協働して前記流路を開閉する請求項１１〜１３のいずれかに記載するバタフライバルブ。

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