JP2017207110A - バルブ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バタフライ式のバルブ装置において、バタフライ弁が閉鎖状態にあるとき、通路内において上流側から下流側への流体の漏れ防止等を図る。【解決手段】通路１１，１４及び弁軸孔１７ａ，１７ｂ，１７ｃを有するボディ１０、弁軸孔に回動自在に通された弁軸２０、バタフライ弁３０、４０を備え、バタフライ弁３０、４０は、弁軸孔から通路の下流側（上流側）に外れた位置にて通路を閉鎖するべく弁軸に固定されると共に弁軸に平行な直線を境にそれぞれ画定されて所定の外輪郭をなす第１輪郭部４１及び第１輪郭部よりも小さい外輪郭をなす第２輪郭部４２を含み、ボディ１０は、通路内において第１輪郭部を当接させる第１シール部１５及び第２輪郭部を当接させる第２シール部を含む。これによれば、閉鎖状態における流体の漏れを確実に防止できる。【選択図】図２

Description

本発明は、流体を通す通路を開閉するバタフライ弁を含むバルブ装置に関し、例えば、エンジンの排気系等の如く、高温の流体を通す通路を開閉する際に適用されるバルブ装置に関する。

従来のバルブ装置としては、流体通路を有するハウジング、ハウジングに回動自在に保持される弁軸、弁軸に固定されて流体通路を開閉する円板状のバタフライ弁、閉鎖時にバタフライ弁が当接するように流体通路の内周面から突出して形成された半円弧状の二つのシート部等を備えたものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

このバルブ装置では、バタフライ弁が当接するシート部の当接面が、流体通路の伸長方向において弁軸の軸受孔と重なる位置に配置されている。したがって、弁軸及びバタフライ弁が回転する範囲にはシート部を設けることができない。
また、弁軸の周りを部分的に覆うように、シート部に連続する被覆部を設けているものの、弁軸の周りを全て覆うことはできない。
それ故に、シート部及び被覆部が無い領域において、上流側から下流側に向けて流体の漏れを生じる虞がある。

また、他のバルブ装置としては、流体通路を有するハウジング、ハウジングに回動自在に保持される弁軸、流体通路を開閉するべく弁軸にスペーサを介して固定された円板状のバタフライ弁、閉鎖時にバタフライ弁が当接するように流体通路の内周面に形成された円弧状の二つの段面等を備えたものが知られている（例えば、特許文献２を参照）。

このバルブ装置では、バタフライ弁が当接する段面は、流体通路の伸長方向において弁軸の軸受孔から外れた位置に配置され、又、バタフライ弁は、弁軸の回転中心から所定量偏倚した位置において弁軸に固定されている。
したがって、バタフライ弁が閉鎖位置まで回転できるようにするためには、弁軸の近傍領域でかつバタフライ弁が回動する領域において、バタフライ弁の外縁部（直径部分）が干渉しないように段面を設けることができない。
それ故に、段面が無い領域において、上流側から下流側に向けて流体の漏れを生じる虞がある。

特許第５２７９９６８号公報 特開平７−２１７４５８号公報

本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、構造の簡素化等を図りつつ、部品の増加を招くことなく、弁軸孔の近傍領域において閉鎖時における上流側から下流側への流体の漏れを防止できる、バルブ装置を提供することにある。

本発明のバルブ装置は、流体を通す通路及び弁軸孔を有するボディと、弁軸孔に回動自在に通された弁軸と、通路を開閉するバタフライ弁とを備え、上記バタフライ弁は、弁軸孔から通路の上流側又は下流側に外れた位置にて通路を閉鎖するべく弁軸に固定されると共に，弁軸に平行な直線を境にそれぞれ画定されて所定の外輪郭をなす第１輪郭部及び第１輪郭部よりも小さい外輪郭をなす第２輪郭部を含み、上記ボディは、通路内において第１輪郭部を当接させる第１シール部及び第２輪郭部を当接させる第２シール部を含む、構成となっている。

この構成によれば、バタフライ弁が通路を開放した状態から、バタフライ弁が弁軸を介して閉じ方向に回転すると、バタフライ弁の第１輪郭部が通路内の第１シール部に当接すると共にバタフライ弁の第２輪郭部が通路内の第２シール部に当接して、通路が閉鎖される。
一方、バタフライ弁が通路を閉鎖した状態から、バタフライ弁が弁軸を介して開き方向に回転すると、バタフライ弁の第１輪郭部が通路内の第１シール部から離脱すると共にバタフライ弁の第２輪郭部が通路内の第２シール部から離脱して、通路が開放される。

ここでは、バタフライ弁が、所定の外輪郭をなす第１輪郭部及び第１輪郭部よりも小さい外輪郭をなす第２輪郭部により形成されている。
したがって、バタフライ弁の干渉を防止しつつ、第１シール部及び第２シール部を、通路の内周において全域に亘って設けることができる。
これにより、構造の簡素化等を達成しつつ、部品の増加を招くことなく、バタフライ弁が閉鎖位置にあるとき、弁軸孔の近傍領域において上流側から下流側への流体の漏れを防止することができる。

上記構成において、通路は、所定の中心をもつ円形断面に形成され、第１輪郭部は、所定の半径をなす半円板状に形成され、第２輪郭部は、第１輪郭部の半径よりも小さい半径をなす半円板状に形成されている、構成を採用してもよい。
この構成によれば、通路が円形断面に形成されている場合において、バタフライ弁は半径の異なる二つの半円板を結合した形態に形成される。
これにより、第１輪郭部である一方側の半円板の表面外縁が、第１シール部に当接し、第２輪郭部である他方側の半円板の表面外縁が、第２シール部に当接することにより、通路を閉鎖することができる。

上記構成において、バタフライ弁は、第１輪郭部の外輪郭と第２輪郭部の外輪郭を接続する直線部を含み、ボディは、通路の閉鎖時においてバタフライ弁の直線部が密接する平坦部を含む、構成を採用してもよい。
この構成によれば、バタフライ弁が閉鎖位置にあるとき、バタフライ弁の直線部がボディの平坦部に密接するため、バタフライ弁の外輪郭の全域において、通路内壁と隙間が無い形態を得ることができる。これにより、通路をより確実に閉鎖することができる。

上記構成において、直線部は、弁軸に平行でかつ通路の中心を通る直線上に位置している、構成を採用してもよい。
この構成によれば、弁軸に平行でかつ通路の中心を通る直線を境に、第１輪郭部と第２輪郭部が形成されると共に両方の外輪郭を接続する直線部が形成されるため、弁軸の中心線からのオーバーハング量をできるだけ抑えつつ、バタフライ弁を円滑に回動させることができる。

上記構成において、ボディは、第２シール部の近傍において、弁軸の外周面に沿うように平坦部に連続して湾曲形成された逃げ部を有する、構成を採用してもよい。
この構成によれば、第２シール部を画定する通路内の突出壁において、逃げ部を設けることにより、バタフライ弁の閉鎖位置を弁軸孔から外れつつも弁軸孔の近傍に設けることができる。これにより、弁軸の中心線回りの慣性モーメントを小さくできる。それ故に、バタフライ弁の開閉動作を円滑にすることができる。

上記構成において、ボディは、流体を通す主通路及び副通路、主通路と副通路を連通するように形成された弁軸孔を有し、弁軸は、主通路を開閉する主バタフライ弁及び主バタフライ弁と逆位相で副通路を開閉する副バタフライ弁を固定し、主バタフライ弁は、弁軸孔から通路の下流側に外れた位置にて主通路を閉鎖するように配置され、副バタフライ弁は、弁軸孔から通路の上流側に外れた位置にて副通路を閉鎖するように配置されている、構成を採用してもよい。

この構成によれば、弁軸が一方向に回転すると、主バタフライ弁が主通路を開放すると共に副バタフライ弁が副通路を閉鎖する。一方、弁軸が他方向に回転すると、主バタフライ弁が主通路を閉鎖すると共に副バタフライ弁が副通路を開放する。
ここで、主バタフライ弁は、弁軸孔よりも下流側において主通路を閉じるように配置されている。
したがって、主バタフライ弁が閉弁状態でかつ副バタフライ弁が開弁状態のとき、副通路の下流側の流れ抵抗等により圧力が高まり、副通路内の流体が弁軸孔と弁軸の隙間を通して主通路内に漏れたとしても、その漏れた流体が主通路の下流側に流れるのを確実に防止できる。
また、副バタフライ弁は、弁軸孔よりも上流側において副通路を閉じるように配置されている。
したがって、主バタフライ弁が開弁状態でかつ副バタフライ弁が閉弁状態のとき、副通路に導かれる流体は弁軸孔よりも上流側で塞き止められるため、弁軸孔が弁軸の端部にも対応して設けられている場合に、流体が弁軸孔と弁軸の隙間を通して外部に漏れ出るのを防止できる。

上記構成において、弁軸は、その両端部において、ボディに装着された軸受を介して回動自在に支持されている、構成を採用してもよい。
この構成によれば、弁軸の両端部はボディに装着された軸受を介して回動自在に支持されているため、弁軸孔に通して支持されるだけの場合に比べて、弁軸を円滑に回動させることができる。
また、軸受をボディに嵌合することで、軸受とボディの間及び弁軸と軸受の間に隙間が生じないようにできるため、流体がボディの外部に漏れ出るのを防止できる。

上記構成において、弁軸をその軸線方向の一方側に付勢する付勢部材を含む、構成を採用してもよい。
この構成によれば、付勢部材の付勢力により弁軸を片寄せすることで、弁軸のガタツキを防止でき、所望の開閉動作を得ることができる。

上記構成をなすバルブ装置によれば、構造の簡素化等を達成しつつ、部品の増加を招くことなく、弁軸孔の近傍領域において閉鎖時における上流側から下流側への流体の漏れを確実に防止できる。

本発明に係るバルブ装置の一実施形態を示すものであり、（ａ）は主バタフライ弁が主通路を閉鎖しかつ副バタフライ弁が副通路を開放した状態を示すバルブ装置の外観斜視図、（ｂ）は主バタフライ弁が主通路を開放しかつ副バタフライ弁が副通路を閉鎖した状態を示すバルブ装置の外観斜視図である。 図１（ａ）中のＥ１−Ｅ１におけるバルブ装置の断面図である。 図１に示すバルブ装置に含まれるバタフライ弁としての主バタフライ弁及び副バタフライ弁を示すものであり、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）は正面図である。 図１に示すバルブ装置に含まれるボディを示すものであり、（ａ）は通路の上流側から視たボディの正面図、（ｂ）は通路の下流側から視たボディの背面図である。 図４（ａ）中のＥ２−Ｅ２におけるボディの断面図である。 図１に示すバルブ装置に含まれるボディの一部を切断した斜視図である。 図１に示すバルブ装置に含まれるボディの通路内を示す断面図であり、（ａ）は図６中のＥ３−Ｅ３における断面図、（ｂ）は図６中のＥ４−Ｅ４における断面図である。 本発明に係るバルブ装置をエンジンの排熱回収システムに適用した場合の模式図である。 本発明に係るバルブ装置の動作状態を示すものであり、（ａ）は主バタフライ弁が主通路を開放しかつ副バタフライ弁が副通路を閉鎖した状態を示すバルブ装置の正面図、（ｂ）は主バタフライ弁が主通路を開放しかつ副バタフライ弁が副通路を閉鎖した状態を示すバルブ装置の背面図である。 図９（ａ）に示すバルブ装置の断面図であり、（ａ）は図９（ａ）中のＥ５−Ｅ５における断面図、（ｂ）は図９（ａ）中のＥ６−Ｅ６における断面図である。 本発明に係るバルブ装置の動作状態を示すものであり、（ａ）は主バタフライ弁が主通路を閉鎖しかつ副バタフライ弁が副通路を開放した状態を示すバルブ装置の正面図、（ｂ）は主バタフライ弁が主通路を閉鎖しかつ副バタフライ弁が副通路を開放した状態を示すバルブ装置の背面図である。 図１１（ａ）に示すバルブ装置の断面図であり、（ａ）は図１１（ａ）中のＥ７−Ｅ７における断面図、（ｂ）は図１１（ａ）中のＥ８−Ｅ８における断面図である。 本発明に係るバルブ装置の他の実施形態を示す外観斜視図である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
この実施形態に係るバルブ装置Ｍは、図１及び図２に示すように、ボディ１０、弁軸２０、バタフライ弁としての主バタフライ弁３０及び副バタフライ弁４０、２つの軸受５０、付勢部材６０（円筒ホルダ６１、バネ６２、ボール６３）等を備えている。

ボディ１０は、図１、図２、図４ないし図７に示すように、流体を通す通路としての主通路１１、主通路１１内に形成された第１シール部１２及び第２シール部１３、流体を通す通路としての副通路１４、副通路１４内に形成された第１シール部１５及び第２シール部１６、弁軸２０を通す弁軸孔１７ａ，１７ｂ，１７ｃ、軸受５０を装着する２つの嵌合孔１８ａ、付勢部材６０を取り付ける取付け凹部１８ｂ、上流側フランジ部１９ａ、下流側フランジ部１９ｂ等を備えている。

主通路１１は、図１、図２、図４、図５に示すように、軸線Ｌ１を中心とする所定の内径Ｄ１の円形断面をなす上流側通路１１ａと、軸線Ｌ１を中心とする所定の内径Ｄ２（Ｄ１＞Ｄ２）の円形断面をなす下流側通路１１ｂを含むように形成されている。

第１シール部１２は、図１、図２、図４ないし図７（ａ）に示すように、弁軸孔１７ａ，１７ｂ，１７ｃから主通路１１の下流側に外れた位置に形成されている。
すなわち、第１シール部１２は、上流側通路１１ａと下流側通路１１ｂの境をなすと共に上流側に面する半円弧状の段差面として形成され、主バタフライ弁３０の第１輪郭部３１の表面外縁３１ａを当接させるようになっている。

第２シール部１３は、図１、図２、図４ないし図７（ａ）に示すように、弁軸孔１７ａ，１７ｂ，１７ｃから主通路１１の下流側に外れた位置に形成されている。
すなわち、第２シール部１３は、上流側通路１１ａと下流側通路１１ｂの境をなす突出壁１１ｃにおいて下流側に面する半円弧状の段差面として形成され、主バタフライ弁３０の第２輪郭部３２の表面外縁３２ａを当接させるようになっている。

ここで、第１シール部１２は、図７（ａ）に示すように、弁軸孔１７ａ，１７ｂ，１７ｃの中心線Ｃから弁軸孔１７ａ，１７ｂ，１７ｃの半径寸法Ｒよりも僅かに大きい距離Ｈ１だけ下流側に偏倚した位置に形成されている。
第２シール部１３は、図７（ａ）に示すように、弁軸孔１７ａ，１７ｂ，１７ｃの中心線Ｃから弁軸孔１７ａ，１７ｂ，１７ｃの半径寸法Ｒよりも僅かに大きい距離Ｈ２（Ｈ２＜Ｈ１）だけ下流側に偏倚した位置に形成されている。
そして、偏倚量の差（Ｈ１−Ｈ２）が、主バタフライ弁３０の板厚寸法に相当するようになっている。
また、第１シール部１２と第２シール部１３は、図６及び図７（ａ）に示すように、弁軸孔１７ａ，１７ｂ，１７ｃの中心線Ｃに平行でかつ主通路１１の軸線Ｌ１を通る直線を境に二分されるように形成されている。

さらに、主通路１１内には、図６及び図７（ａ）に示すように、第１シール部１２と第２シール部１３との境界において平坦部１１ｄが形成され、又、平坦部１１ｄに連続して逃げ部１１ｅが形成されている。

平坦部１１ｄは、弁軸孔１７ａ，１７ｂ，１７ｃの中心線Ｃに平行でかつ主通路１１の軸線Ｌ１を通る直線上に位置すると共に、閉鎖時において主バタフライ弁３０の直線部３３が密接するように形成されている。
これにより、主バタフライ弁３０の外輪郭の全域において、主通路１１の内壁と隙間が無い形態を得ることができ、主通路１１をより確実に閉鎖することができる。

逃げ部１１ｅは、図６及び図７（ａ）に示すように、第２シール部１３の近傍において、突出壁１１ｃの一部を切り欠いて、弁軸２０の外周面に沿うように湾曲形成されている。
これにより、主バタフライ弁３０の閉鎖位置を、弁軸孔１７ａ，１７ｂから外れつつも弁軸孔１７ａ，１７ｂの近傍に設けることができる。
したがって、弁軸２０の中心線Ｃ回りにおける主バタフライ弁３０の慣性モーメントを小さくでき、主バタフライ弁３０の開閉動作を円滑にすることができる。

副通路１４は、図１、図２、図４、図５に示すように、軸線Ｌ２を中心とする所定の内径Ｄ１´の円形断面をなす上流側通路１４ａと、軸線Ｌ２を中心とする所定の内径Ｄ２´（Ｄ１´＜Ｄ２´）の円形断面をなす下流側通路１４ｂを含むように形成されている。

第１シール部１５は、図１、図２、図４ないし図７（ｂ）に示すように、弁軸孔１７ａ，１７ｂ，１７ｃから副通路１４の上流側に外れた位置に形成されている。
すなわち、第１シール部１５は、上流側通路１４ａと下流側通路１４ｂの境をなすと共に下流側に面する半円弧状の段差面として形成され、副バタフライ弁４０の第１輪郭部４１の表面外縁４１ａを当接させるようになっている。

第２シール部１６は、図１、図２、図４ないし図７（ｂ）に示すように、弁軸孔１７ａ，１７ｂ，１７ｃから副通路１４の上流側に外れた位置に形成されている。
すなわち、第２シール部１６は、上流側通路１４ａと下流側通路１４ｂの境をなす突出壁１４ｃにおいて上流側に面する段差面として形成され、副バタフライ弁４０の第２輪郭部４２の表面外縁４２ａを当接させるようになっている。

ここで、第１シール部１５は、図７（ｂ）に示すように、弁軸孔１７ａ，１７ｂ，１７ｃの中心線Ｃから弁軸孔１７ａ，１７ｂ，１７ｃの半径寸法Ｒよりも僅かに大きい距離Ｈ１だけ上流側に偏倚した位置に形成されている。
第２シール部１６は、図７（ｂ）に示すように、弁軸孔１７ａ，１７ｂ，１７ｃの中心線Ｃから弁軸孔１７ａ，１７ｂ，１７ｃの半径寸法Ｒよりも僅かに大きい距離Ｈ２（Ｈ２＜Ｈ１）だけ上流側に偏倚した位置に形成されている。
そして、偏倚量の差（Ｈ１−Ｈ２）が、副バタフライ弁４０の板厚寸法に相当するようになっている。
また、第１シール部１５と第２シール部１６は、図６及び図７（ｂ）に示すように、弁軸孔１７ａ，１７ｂ，１７ｃの中心線Ｃに平行でかつ副通路１４の軸線Ｌ２を通る直線を境に二分されるように形成されている。

さらに、副通路１４内には、図６及び図７（ｂ）に示すように、第１シール部１５と第２シール部１６との境界において平坦部１４ｄが形成され、又、平坦部１４ｄに連続して逃げ部１４ｅが形成されている。

平坦部１４ｄは、弁軸孔１７ａ，１７ｂ，１７ｃの中心線Ｃに平行でかつ副通路１４の軸線Ｌ２を通る直線上に位置すると共に、閉鎖時において副バタフライ弁４０の直線部４３が密接するように形成されている。
これにより、副バタフライ弁４０の外輪郭の全域において、副通路１４の内壁と隙間が無い形態を得ることができ、副通路１４をより確実に閉鎖することができる。

逃げ部１４ｅは、図６及び図７（ｂ）に示すように、第２シール部１６の近傍において、突出壁１４ｃの一部を切り欠いて、弁軸２０の外周面に沿うように湾曲形成されている。
これにより、副バタフライ弁４０の閉鎖位置を、弁軸孔１７ｂ，１７ｃから外れつつも弁軸孔１７ｂ，１７ｃの近傍に設けることができる。
したがって、弁軸２０の中心線Ｃ回りにおける副バタフライ弁４０の慣性モーメントを小さくでき、副バタフライ弁４０の開閉動作を円滑にすることができる。

弁軸孔１７ａ，１７ｂ，１７ｃは、図２及び図５に示すように、軸線Ｌ１，Ｌ２に垂直に伸長する中心線Ｃ上に並ぶように形成されている。
弁軸孔１７ａは、図２及び図５に示すように、ボディ１０の一方側において、外部から主通路１１に連通すると共に、弁軸２０の一端部２１が回動自在に嵌め込まれる内径寸法（２Ｒ）をもつ円筒状に形成されている。
弁軸孔１７ｂは、図２及び図５に示すように、ボディ１０の中間部において、主通路１１と副通路１４を連通すると共に、弁軸２０の中間部２２が回動自在に嵌め込まれる内径寸法（２Ｒ）をもつ円筒状に形成されている。
弁軸孔１７ｃは、図２及び図５に示すように、ボディ１０の他方側において、外部から副通路１４に連通すると共に、弁軸２０の他端部２３が回動自在に嵌め込まれる内径寸法（２Ｒ）をもつ円筒状に形成されている。

嵌合孔１８ａは、図２に示すように、軸受６０が隙間なく堅固に嵌め込まれる内径寸法をもつ円筒状に形成されている。
取付け凹部１８ｂは、図２に示すように、ボール６３及びバネ６２を収容した円筒ホルダ６１を堅固に嵌合する内径寸法又は螺合する雌ネジに形成されている。

弁軸２０は、図２に示すように、弁軸１７ａ，１７ｂ，１７ｃの中心線Ｃと同軸上において伸長する円柱状に形成されている。
そして、弁軸２０は、同一の外径寸法をなす一端部２１，中間部２２，他端部２３と、一端部２１の外側に形成された縮径端部２４と、他端部２３の外側に形成された縮径端部２５と、縮径端部２５の先端に形成された連結部２６等を備えている。

一端部２１、中間部２２、他端部２３は、ボディ１０の弁軸孔１７ａ，１７ｂ，１７ｃに対して、それぞれ回動自在に嵌め込まれる外径寸法に形成されている。
弁軸２０は、一端部２１と中間部２２の間において主バタフライ弁３０を固定し、又、中間部２２と他端部２３の間において主バタフライ弁３０に対して回転位相を９０度ずらした状態で副バタフライ弁４０を固定するように形成されている。
すなわち、弁軸２０は、主通路１１を開閉する主バタフライ弁３０を固定すると共に、主バタフライ弁３０と逆位相で副通路１４を開閉する副バタフライ弁４０を固定するように形成されている。

縮径端部２４，２５は、ボディ１０の嵌合孔１８ａに装着された軸受５０により回動自在に支持されるようになっている。
連結部２６は、外部の駆動源（不図示）が連結されて、回転駆動力が及ぼされるように形成されている。

主バタフライ弁３０は、図１ないし図３に示すように、中心線Ｃと平行な直線ＣＬを境にそれぞれ画定される第１輪郭部３１及び第２輪郭部３２、直線部３３、固定部３４等を備えている。

第１輪郭部３１は、図３に示すように、軸線Ｌ１を中心として半径ｒ１（＜Ｄ１／２）をなす半円板状に形成されている。
第２輪郭部３２は、図３に示すように、軸線Ｌ１を中心として半径ｒ１よりも小さい半径ｒ２（＜Ｄ２／２）をなす半円板状に形成されている。
すなわち、第２輪郭部３２は、第１輪郭部３１の外輪郭よりも小さい外輪郭をなすように形成されている。

直線部３３は、直線ＣＬ上において、第１輪郭部３１の外輪郭と第２輪郭部３２の外輪郭を接続するように形成されている。
すなわち、弁軸２０に平行でかつ主通路１１の中心（軸線Ｌ１）を通る直線ＣＬを境に、第１輪郭部３１と第２輪郭部３２が形成されると共に両方の外輪郭を接続する直線部３３が形成されるため、弁軸２０の中心線Ｃからのオーバーハング量をできるだけ抑えつつ、主バタフライ弁３０を円滑に回動させることができる。

固定部３４は、主バタフライ弁３０を弁軸２０の中心線Ｃから所定距離だけ偏倚させて弁軸２０に固定するように形成されている。
固定部３４は、主バタフライ弁３０を弁軸２０と一緒に回動させる固定手法であれば種々の固定手法を適用することができる。例えば、ネジを用いて締結する手法、スポット溶接等の溶接手法、融着手法等が挙げられる。

そして、主バタフライ弁３０は、図１及び図２に示すように、弁軸２０に固定された状態で、弁軸孔１７ａ，１７ｂ，１７ｃよりも下流側において、主通路１１を閉鎖するようになっている。
すなわち、主バタフライ弁３０は、弁軸２０を介して閉じ方向に回転すると、第１輪郭部３１の表面外縁３１ａが第１シール部１２に当接すると共に第２輪郭部３２の表面外縁３２ａが第２シール部１３に当接して、弁軸孔１７ａ，１７ｂ，１７ｃから主通路１１の下流側に外れた位置にて主通路１１を閉鎖するようになっている。

ここでは、主バタフライ弁３０が、所定の外輪郭をなす第１輪郭部３１及び第１輪郭部よりも小さい外輪郭をなす第２輪郭部３２により形成されているため、主バタフライ弁３０の干渉を防止しつつ、第１シール部１２及び第２シール部１３を、主通路１１の内周において全域に亘って設けることができる。
これにより、構造の簡素化等を達成しつつ、部品の増加を招くことなく、主バタフライ弁３０が閉鎖位置にあるとき、弁軸孔１７ａ，１７ｂの近傍領域において上流側から下流側への流体の漏れを防止することができる。

副バタフライ弁４０は、図１ないし図３に示すように、中心線Ｃと平行な直線ＣＬを境にそれぞれ画定される第１輪郭部４１及び第２輪郭部４２、直線部４３、固定部４４等を備えている。

第１輪郭部４１は、図３に示すように、軸線Ｌ２を中心として半径ｒ１´（＜Ｄ２´／２）をなす半円板状に形成されている。
第２輪郭部４２は、図３に示すように、軸線Ｌ２を中心として半径ｒ１´よりも小さい半径ｒ２´（＜Ｄ１´／２）をなす半円板状に形成されている。
すなわち、第２輪郭部４２は、第１輪郭部４１の外輪郭よりも小さい外輪郭をなすように形成されている。

直線部４３は、直線ＣＬ上において、第１輪郭部４１の外輪郭と第２輪郭部４２の外輪郭を接続するように形成されている。
すなわち、弁軸２０に平行でかつ副通路１４の中心（軸線Ｌ２）を通る直線ＣＬを境に、第１輪郭部４１と第２輪郭部４２が形成されると共に両方の外輪郭を接続する直線部４３が形成されるため、弁軸２０の中心線Ｃからのオーバーハング量をできるだけ抑えつつ、副バタフライ弁４０を円滑に回動させることができる。

固定部４４は、副バタフライ弁４０を弁軸２０の中心線Ｃから所定距離だけ偏倚させて弁軸２０に固定するように形成されている。
固定部４４は、副バタフライ弁４０を弁軸２０と一緒に回動させる固定手法であれば種々の固定手法を適用することができる。例えば、ネジを用いて締結する手法、スポット溶接等の溶接手法、融着手法等が挙げられる。

そして、副バタフライ弁４０は、図１及び図２に示すように、弁軸２０に固定された状態で、弁軸孔１７ａ，１７ｂ，１７ｃよりも上流側において、副通路１４を閉鎖するようになっている。
すなわち、副バタフライ弁４０は、弁軸２０を介して閉じ方向に回転すると、第１輪郭部４１の表面外縁４１ａが第１シール部１５に当接すると共に第２輪郭部４２の表面外縁４２ａが第２シール部１６に当接して、弁軸孔１７ａ，１７ｂ，１７ｃから副通路１４の上流側に外れた位置にて副通路１４を閉鎖するようになっている。

ここでは、副バタフライ弁４０が、所定の外輪郭をなす第１輪郭部４１及び第１輪郭部よりも小さい外輪郭をなす第２輪郭部４２により形成されているため、副バタフライ弁４０の干渉を防止しつつ、第１シール部１５及び第２シール部１６を、副通路１４の内周において全域に亘って設けることができる。
これにより、構造の簡素化等を達成しつつ、部品の増加を招くことなく、副バタフライ弁４０が閉鎖位置にあるとき、弁軸孔１７ｂ，１７ｃの近傍領域において上流側から下流側への流体の漏れを防止することができる。

２つの軸受５０は、ラジアル軸受であり、図２に示すように、ボディ１０の嵌合孔１８ａに嵌め込まれて、弁軸２０の縮径端部２４，２５をそれぞれ回動自在に支持するようになっている。
これによれば、弁軸２０の両側の縮径端部２４，２５はボディ１０に装着された軸受５０を介して回動自在に支持されているため、弁軸孔１７ａ，１７ｃに通して支持されるだけの場合に比べて、弁軸２０を円滑に回動させることができる。
また、軸受５０をボディ１０に嵌合することで、軸受５０とボディ１０の間及び弁軸２０と軸受５０の間に隙間が生じないようにできるため、流体がボディ１０の外部に漏れ出るのを防止できる。

尚、２つの軸受５０のうち、弁軸２０の連結部２６側に（すなわち、弁軸孔１７ｃの外側に）配置された軸受５０は、上記のラジアル軸受として機能すると共に、弁軸２０の他端部２３と縮径端部２５との段差面を受けることで、弁軸２０のスラスト軸受としても機能している。それ故に、流体が外部に漏れ出るのをさらに防止できる。

付勢部材６０は、図２に示すように、有底の円筒ホルダ６１、バネ６２、ボール６３等を備えている。
円筒ホルダ６１は、ボディ１０の取付け凹部１８ｂに堅固に嵌合する外径寸法又は螺合する雄ネジをもつように形成されている。
バネ６２は、コイル状のバネであり、所定の圧縮代にて円筒ホルダ６１内に嵌め込まれるように形成されている。
ボール６３は、圧縮されたバネ６２の付勢力を受けつつ、弁軸２０の縮径端部２４の端面２４ａに当接するように配置されている。
これによれば、付勢部材６０の付勢力により弁軸２０を片寄せすることで、弁軸２０のガタツキを防止でき、所望の開閉動作を得ることができる。

ここで、上記構成をなすバルブ装置Ｍが、図８に示すように、エンジン１の排熱回収システムＳに適用された場合について説明する。
排熱回収システムＳは、図８に示すように、エンジン１の排気系において、触媒ユニット２の下流側に接続されて排気を通す主排気管３、主排気管３から分岐した副排気管４、バルブ装置Ｍ、熱交換器５、冷却水を通す配管６等を備えている。
ここで、バルブ装置Ｍにおいては、主通路１１が主排気管３に接続され、副通路１４が副排気管４に接続される。

次に、上記構成をなすバルブ装置Ｍが適用された排熱回収システムＳの動作について、図９ないし図１２を参照しつつ説明する。
先ず、通常の運転モードにおいては、主バタフライ弁３０は、図９（ａ），（ｂ）及び図１０（ａ）に示すように主通路１１を開放した開弁状態にあり、副バタフライ弁４０は、図９（ａ），（ｂ）及び図１０（ｂ）に示すように副通路１４を閉鎖した閉弁状態にある。

このとき、エンジン１の排気は、主排気管３からバルブ装置Ｍの主通路１１を経て外部に円滑に排出される。
ここで、副バタフライ弁４０は、弁軸孔１７ｂ，１７ｃよりも上流側において、副通路１４を閉鎖しているので、主排気管３から副通路１４側に向かった排気が、弁軸孔１７ｃを通して外部に漏れ出るのを防止できる。

一方、排熱の回収モードにおいては、主バタフライ弁３０は、図１１（ａ），（ｂ）及び図１２（ａ）に示すように主通路１１を閉鎖した閉弁状態にあり、副バタフライ弁４０は、図１１（ａ），（ｂ）及び図１２（ｂ）に示すように副通路１４を開放した開弁状態にある。

このとき、エンジン１の排気は、主排気管３から副排気管４を通り、熱交換器５を経た後に、主排気管３に戻り、外部に排出される。
ここで、熱交換器５内での流れ抵抗により、副通路１４内を流れる排気の圧力が高くなり、副通路１４内の排気が、弁軸孔１７ｂと弁軸２０の隙間を通して、主通路１１内に流れ込む場合がある。

この場合、主通路１１は、弁軸孔１７ｂよりも下流側が主バタフライ弁３０により閉鎖されているため、流れ込んだ排気は、主排気管３を下流側に向けて流れることはなく、再び副排気管４に戻すことができる。それ故に、排気の排熱を有効に利用することができる。

上記実施形態においては、本発明のバルブ装置Ｍをエンジン１の排熱回収システムＳに適用した場合を示したが、これに限定されるものではなく、排気以外の他の流体の流れを調整する流体調整システムにおいても有用である。

上記実施形態においては、二つの通路（主通路１１，副通路１４）及び二つのバタフライ弁（主バタフライ弁３０，副バタフライ弁４０）を備えるバルブ装置Ｍを示したが、これに限定されるものではない。
例えば、図１３に示すように、一つの通路１１´及び弁軸２０´を有するボディ１０´、通路１１´を開閉する一つのバタフライ弁３０´を備えたバルブ装置Ｍ´を採用することができる。
そして、バルブ装置Ｍ´において、バタフライ弁３０´が、所定の外輪郭をなす第１輪郭部３１´及び第１輪郭部３１´よりも小さい外輪郭をなす第２輪郭部３２´を含み、ボディ１０´が、通路１１´内において第１輪郭部３１´を当接させる第１シール部１２´及び第２輪郭部３２´を当接させる第２シール部１３´を含む構成等を採用してもよい。
この場合、一つの通路内の流体の流れを調整するバルブ装置Ｍ´として、種々の分野において適用することができる。

上記実施形態においては、バタフライ弁として、第１輪郭部及び第２輪郭部が共に半円板状をなすバタフライ弁（主バタフライ弁３０，副バタフライ弁４０，バタフライ弁３０´）を示したが、これに限定されるものではない。
すなわち、弁軸に平行な直線を境にそれぞれ画定されて所定の外輪郭をなす第１輪郭部及び第１輪郭部よりも小さい外輪郭をなす第２輪郭部を含むものであれば、第１輪郭部及び第２輪郭部が共に半楕円形状をなすバタフライ弁、あるいは、その他の外輪郭形状をなすバタフライ弁を採用することができる。

上記実施形態においては、バタフライ弁として、第１輪郭部３１，４１の外輪郭と第２輪郭部３２，４２の外輪郭を接続する直線部３３，４３が、弁軸２０に平行でかつ通路１１，１４の中心Ｌ１，Ｌ２を通る直線ＣＬ上に位置する場合を示したが、これに限定されるものではない。
すなわち、通路の内周全域においてシール部を設けることができれば、第１輪郭部と第２輪郭部の境界となる直線部が、中心（軸線Ｌ１，Ｌ２）から弁軸の中心線Ｃに垂直な方向に所定量だけ偏倚した構成であってもよい。

上記実施形態においては、主通路として内径の大きい上流側通路１１ａ及び内径の小さい下流側通路１１ｂをもつ主通路１１を採用し、副通路として内径の小さい上流側通路１４ａ及び内径の大きい下流側通路１４ｂをもつ副通路１４を採用した場合を示した。しかしながら、これに限定されるものではなく、全域において同一の内径をなす主通路及び副通路を採用してもよい。

Ｍ，Ｍ´ バルブ装置
１０，１０´ ボディ
１１ 主通路
１１´ 通路
Ｌ１ 軸線
１１ａ 上流側通路
１１ｂ 下流側通路
１１ｃ 突出壁
１１ｄ 平坦部
１１ｅ 逃げ部
１２，１２´ 第１シール部
１３，１３´ 第２シール部
１４ 副通路
Ｌ２ 軸線
１４ａ 上流側通路
１４ｂ 下流側通路
１４ｃ 突出壁
１４ｄ 平坦部
１４ｅ 逃げ部
１５ 第１シール部
１６ 第２シール部
１７ａ，１７ｂ，１７ｃ 弁軸孔
Ｒ 弁軸孔の半径寸法
Ｃ 中心線
ＣＬ 直線
１８ａ 嵌合孔
１８ｂ 取付け凹部
１９ａ 上流側フランジ部
１９ｂ 下流側フランジ部
２０，２０´ 弁軸
２１ 一端部
２２ 中間部
２３ 他端部
２４，２５ 縮径端部
２６ 連結部
３０ 主バタフライ弁
３０´ バタフライ弁
３１，３１´ 第１輪郭部
３１ａ 表面外縁
３２，３２´ 第２輪郭部
３２ａ 表面外縁
３３ 直線部
３４ 固定部
４０ 副バタフライ弁
４１ 第１輪郭部
４１ａ 表面外縁
４２ 第２輪郭部
４２ａ 表面外縁
４３ 直線部
４４ 固定部
５０ 軸受
６０ 付勢部材
６１ 円筒ホルダ
６２ バネ
６３ ボール

Claims (8)

1. 流体を通す通路及び弁軸孔を有するボディと、
   前記弁軸孔に回動自在に通された弁軸と、
   前記通路を開閉するバタフライ弁と、を備え、
   前記バタフライ弁は、前記弁軸孔から前記通路の上流側又は下流側に外れた位置にて前記通路を閉鎖するべく前記弁軸に固定されると共に，前記弁軸に平行な直線を境にそれぞれ画定されて所定の外輪郭をなす第１輪郭部及び前記第１輪郭部よりも小さい外輪郭をなす第２輪郭部を含み、
   前記ボディは、前記通路内において前記第１輪郭部を当接させる第１シール部及び前記第２輪郭部を当接させる第２シール部を含む、
   ことを特徴とするバルブ装置。
2. 前記通路は、所定の中心をもつ円形断面に形成され、
   前記第１輪郭部は、所定の半径をなす半円板状に形成され、
   前記第２輪郭部は、前記第１輪郭部の半径よりも小さい半径をなす半円板状に形成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のバルブ装置。
3. 前記バタフライ弁は、前記第１輪郭部の外輪郭と前記第２輪郭部の外輪郭を接続する直線部を含み、
   前記ボディは、前記通路の閉鎖時において前記バタフライ弁の直線部が密接する平坦部を含む、
   ことを特徴とする請求項２に記載のバルブ装置。
4. 前記直線部は、前記弁軸に平行でかつ前記通路の中心を通る直線上に位置している、
   ことを特徴とする請求項３に記載のバルブ装置。
5. 前記ボディは、前記第２シール部の近傍において、前記弁軸の外周面に沿うように前記平坦部に連続して湾曲形成された逃げ部を有する、
   ことを特徴とする請求項３又は４に記載のバルブ装置。
6. 前記ボディは、前記通路としての主通路及び副通路、前記主通路と前記副通路を連通するように形成された前記弁軸孔を有し、
   前記弁軸は、前記主通路を開閉する前記バタフライ弁としての主バタフライ弁及び前記主バタフライ弁と逆位相で前記副通路を開閉する前記バタフライ弁としての副バタフライ弁を固定し、
   前記主バタフライ弁は、前記弁軸孔から前記主通路の下流側に外れた位置にて前記主通路を閉鎖するように配置され、
   前記副バタフライ弁は、前記弁軸孔から前記副通路の上流側に外れた位置にて前記副通路を閉鎖するように配置されている、
   ことを特徴とする請求項１ないし５いずれか一つに記載のバルブ装置。
7. 前記弁軸は、その両端部において、前記ボディに装着された軸受を介して回動自在に支持されている、
   ことを特徴とする請求項１ないし６いずれか一つに記載のバルブ装置。
8. 前記弁軸をその軸線方向の一方側に付勢する付勢部材を含む、
   ことを特徴とする請求項１ないし７いずれか一つに記載のバルブ装置。

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