JP2018013243A - バルブ - Google Patents

Abstract

【課題】弁軸３の軸方向の偏りが生じることなく、分解・組み立てし易いバルブＶ１とする。
【解決手段】円筒状弁箱１内に弁体２と、その弁軸回動用ハンドル４と、シートリング５と、からなるバタフライバルブＶ１である。弁箱は弁軸を境にして左右に分割され、その両半割部材１ａ、１ｂを連結した弁箱全外周にリング状クランプ１０が嵌められる。クランプは、ハンドル反対側の弁軸延長線上と弁軸に対して対称位置とで３分割されている。弁軸の延長線上の切り離し端は締結手段１２によって締結連結可能、対称位置の切り離し端は蝶番１３によって連結される。締結手段１２よって、その両側部分１０ｂ、１０ｃを締結すると、その側部分は対称位置で上部分１０ａに対して分割され、両側部分には等しい締結力が加わり、弁軸の軸方向の偏りが生じにくい。このため、摩耗による金属粉が発生せず、シートリングと弁体の接触圧に偏りが生じることなく、確実なシール（閉弁）を行うことができる。
【選択図】図２

Description

この発明は、分解・組み立て可能に構成された、バタフライバルブ又はボールバルブ等に関するものである。

バタフライバルブは、この発明に係る一実施形態を示す図３を参照して説明すると、円筒状弁箱（ケーシング）１と、その弁箱１内に設けられて弁箱筒軸方向（流通路）を遮断する円盤状弁体２と、前記弁箱１の筒軸方向に直交する弁軸３と、その弁軸３の前記弁箱１からの突出端に設けられた弁軸回転手段であるハンドル４と、前記弁箱１内面全周に設けられて前記弁体２が接離するシートリング（弁座）５と、からなり、ハンドル４を回すことにより、弁軸３を介し弁体２を回動させて開閉弁する構成のものが一般的である。
この構成のバルブにおいて、薬品や食品（以下、食品等という。）の製造工程内の配管（液輸送管）Ｐに介設されるバルブには、一食品等の製造毎、又は一日の製造毎に、その分解を行って洗浄し、再組み立てされる物がある。

その分解・組み立て可能なバルブは、通常、弁箱１が、弁軸３を境にして左右に分割された半割部材１ａ、１ｂとからなって（図５、図６参照）、その両半割部材１ａ、１ｂを連結してその分割面を境にしてその両半割部材１ａ、１ｂの両者に亘って全外周に嵌められるリング状クランプを有する。
その従来のクランプは、弁軸３の軸方向ではその軸受構造が複雑となることから、弁軸３の直交方向（横方向）で二分割し、その対の分割片の一端を蝶番で連結するとともに、同他端をネジとナット等からなる締結手段によって締結連結した構成が一般的である（特許文献１第２頁第４欄第１行〜第３欄第１９行、第２図）。

特許第２７６８７８２号公報

上記横方向で二分割したクランプは、締結手段の締結（ねじ込み）によって、弁軸３にその軸方向を傾かせる力が加わる。そのとき、弁軸３が、弁軸３が通る弁箱１の孔（軸孔）に非接触の構造であっても、その傾かせる力により、弁軸３と軸孔との軸心がずれて弁軸３が軸孔に接触する場合があり、最悪の場合、弁軸３の回転につれて接触面に傷が生じ、摩耗による金属粉が発生する恐れがある。食品等においては、その金属粉等のコンタミの混入は非常に問題となる可能性がある。
また、上記の力は、弁体２にも偏った力を加え、シートリング５と弁体２の接触圧に偏りが生じて、確実なシール(閉弁)がなされない恐れが生じる。

この発明は、以上の実状の下、バルブの分解から組み立て時において、クランプの締結によって上記弁軸の軸方向の傾きが生じないようにすることを課題とする。

上記課題を達成するため、この発明は、上記クランプが、上記回転手段と反対側の弁軸の延長線上で切り離されているとともに、弁軸に対して対称位置でそれぞれ切り離されて３分割されており、前記弁軸の延長線上の切り離し端は締結手段によって締結連結可能となり、前記対称位置の切り離し端は蝶番によって連結されている構成としたのである。
このように構成すると、クランプは、弁軸の回転手段側が貫通する上部分と、その下方の対称な側部分の三分割部材とからなり、締結手段によって、その両側部分を締結すると、その側部分は対称位置で上部分に対して分割されているため、両側部分には等しい締結力が加わり、弁軸の軸方向の偏りが生じにくい。

具体的には、弁箱と、弁体と、弁軸と、その弁軸の回転手段とからなり、前記弁箱が、前記弁軸を境にして左右に分割された半割部材とからなって、その両半割部材を連結してその分割面を境にしてその両半割部材の両者に亘って全外周に嵌められるリング状クランプを有するバルブにおいて、前記クランプは、前記回転手段と反対側の弁軸の延長線上で切り離されているとともに、弁軸に対して対称位置でそれぞれ切り離されて３分割され、前記弁軸の延長線上の切り離し端は締結手段によって締結連結可能となっており、上記対称位置の切り離し端は蝶番によって連結されている構成としたのである。

この構成のバルブは、上記弁体が、円盤状のバタフライバルブ又はボール状のボールバルブ等に採用することができる。そのボールバルブの場合、弁体とのシール部材を弁箱の半割部材にそれぞれ設けた構成とすれば、弁箱をその半割部材に分解した際、その各半割部材にシール部材が付随して分解されるため、そのシール部材等の洗浄がし易い。また、弁軸は、弁箱にシール部材を介して直接に支持したり、左右の半割部材の間に介在された弁軸支持部材によって弁箱に支持したりすることができる。

以上のように、上記クランプは、弁箱が弁軸を境にして左右に分割された半割部材とからなって、その両半割部材を連結してその分割面を境にしてその両半割部材の両者に亘って全外周に嵌められる、バタフライバルブやボールバルブ等のバルブであれば採用することができ、その構成は、同様に、弁軸の一方の延長線上で切り離され、弁軸に対して対称位置でそれぞれ切り離されて３分割され、弁軸の延長線上の切り離し端は締結手段によって締結連結可能となっており、対称位置の切り離し端は蝶番によって連結されているものとし得る。

この発明は、以上のように構成して、バルブの分割後（分解後）の組み立て時における弁軸の偏りを生じにくくしたので、再組み立て後、弁軸とその弁軸が通る弁箱の孔との軸心がずれたり、弁軸の回転につれて接触面に傷が生じたりすることがなく、摩耗による金属粉が発生したり、シートリングと弁体の接触圧に偏りが生じたりすることなく、確実なシール（閉弁）を行うことができる。

この発明に係るバルブの一実施形態の正面図 同実施形態の右側面図 図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線切断正面図 同図２におけるＩＶ−ＩＶ線切断平面図 同実施形態の一部除去斜視図 同実施形態の弁箱の左右分解図を示し、（ａ）は一部切断正面図、（ｂ）は下面図 同実施形態のクランプの斜視図 同クランプを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は左側面図 同クランプの作用説明図 この発明に係るバルブの他の実施形態の切断正面図 同実施形態の切断平面図 同実施形態のシール部材の斜視図 この発明に係るバルブのさらに他の実施形態の切断正面図 同実施形態のシール部材の斜視図

この発明に係るバルブの一実施形態を図１〜図９に示し、この実施形態はバタフライバルブＶ１であって、従来と同様に、ステンレス（例えばＳＵＳ３０４）製円筒状弁箱（バルブケーシング）１と、その弁箱１内に設けられて弁箱１筒軸方向（軸方向）を遮断するステンレス（例えばＳＵＳ３０４）製の円盤状弁体２と、前記弁箱１の軸方向に直交するステンレス（例えばＳＵＳ３０４）製の弁軸３と、その弁軸３の前記弁箱１からの突出端に設けられたステンレス（例えばＳＵＳ３０４）製ハンドル４と、前記弁箱１内面全周に設けられて前記弁体２が接離して弁箱１内の軸方向を開閉するゴム（例えば、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ））製シートリング５と、からなる。

上記弁箱１は、図５、図６に示すように、上記弁軸３を境にして左右に分割された半割部材１ａ、１ｂとからなっており、一方の半割部材１ａの分割面から突出する片１ａ_１を他方の半割部材１ｂの分割面内の係止孔１ｂ_１に嵌め込んで両半割部材１ａ、１ｂを連結する。このとき、両半割部材１ａ、１ｂは分割面の上下端に弁軸３を受け入れる半割りの軸受け孔３ａを有し、その孔３ａに弁軸３を入れて連結することによって弁箱１内に、弁体２付の弁軸３が設けられる（収納される）。
その連結状態の半割部材１ａ、１ｂから成る弁箱１に上記分割面を境にしてその両半割部材１ａ、１ｂの両者に亘って外周にリング状クランプ１０が嵌められる（図２参照）。

そのクランプ１０は、図１〜図４、図７、図８に示すように、上記ハンドル４と反対側の弁軸３の延長線ｃ上で切り離されているとともに（図３、図８（ａ）参照）、弁軸３に対して対称位置でそれぞれ切り離されて３分割された分割部材１０ａ、１０ｂ、１０ｃから成る。上側の分割部材１０ａの長さ方向中央には弁軸３の軸受１４を有する。前記対称位置の分割位置は、対称であれば何れでも良いが、前記弁軸３の延長線ｃ上の分割位置を含めて周囲三等分位になるようにすることが好ましい。
その弁軸３の延長線ｃ上の切り離し端は締結手段１２によって締結連結可能となっており、上記対称位置の切り離し端は蝶番１３によって連結されている。

その締結手段１２は、下方の左右対称の分割部材１０ｂ、１０ｃの下端が下方に二股状に延びて、その一方の二股片１１ｂにボルト状のネジ棒１２ａがピン１２ｂを介して回転自在に設けられており、他方の二股片１１ｃ内に延びたネジ棒１２ａに蝶ナット１２ｃがねじ込まれている。
蝶番１３は、左右の分割部材１０ｂ、１０ｃに対向する対のフランジ片１３ａ、１３ａが設けられ、その両フランジ片１３ａ、１３ａの間に上側の分割部材１０ａのフランジ片１３ｂが嵌り、その三つのフランジ片１３ａ、１３ｂ、１３ａに抜け止めされたピン１３ｃが貫通して、上側の分割部材１０ａに対し左右の分割部材１０ｂ、１０ｃが回動（揺動）自在となっている。

このバタフライバルブＶ１は以上の構成であり、従来と同様に、図１、図３に示すように、食品等における製造工程の各種の輸送管（液配管）Ｐにボルト・ナットｔ等によって介設される。ボルト・ナットｔに代えて、軸受１４を有しない上記クランプ１０叉は従来の弁軸３の直交方向（横方向）で二分割したクランプによってバタフライバルブＶ１を輸送管Ｐに介設することができる。
この状態で、ハンドル４を回すことによって、図３、図４実線に示すように、弁体２を弁箱１の筒軸方向（流路方向）としたり、同図鎖線に示すように、弁体２を筒軸に直交方向としたりして開閉弁する。

一方、一製造が終了し、このバタフライバルブＶ１の洗浄のため、分解するには、まず、バタフライバルブＶ１を輸送管Ｐから取り外し、図９に示すように、蝶ナット１２ｃを緩めてネジ棒１２ａを二股片１１ｃから外して左右の分割部材１０ｂ、１０ｃを開放して弁箱１からクランプ１０を外す。クランプ１０を外せば、両半割部材１ａ、１ｂの連結状態を離して弁箱１を開放する。
この開放状態において、シートリング５等を取り外して、水等によって洗浄する。

シートリング５等の各部材の洗浄が終了すれば、シートリング５等を半割部材１ａ、１ｂ内に組み込み、左右の半割部材１ａ、１ｂを閉じて（連結して）弁箱１を構成し、その弁箱１にクランプ１０を嵌めた後、ネジ棒１２ａを二股片１１ｃの間に嵌めてその先端部に蝶ナット１２ｃをねじ込む。
そのねじ込み（締結）時、左右の分割部材（側部分）１０ｂ、１０ｃは対称位置で上側分割部材（上部分）１０ａに対して分割されているため、両側部分１０ｂ、１０ｃには等しい締結力が加わり、弁軸３の軸方向の偏りが生じにくい。このため、弁軸３の回転につれて接触面に傷が生じたりすることがなく、摩耗による金属粉が発生したり、シートリング５と弁体２の接触圧に偏りが生じたりすることは極めて少ない。

上記実施形態はバタフライバルブＶ１の場合であったが、図１０乃至図１４に示すボールバルブＶ２、Ｖ３においても、同様にして、クランプ１０を三分割した構成とすることができる。この実施形態のボールバルブＶ２、Ｖ３は、弁体２ａ、２ａ’がボール状であること以外、弁箱１等の構成部材は図３に示す上記バタフライバルブＶ１と基本的に同一である。

すなわち、図１０乃至図１２に示すボールバルブＶ２は、弁箱１’と、ボール状弁体２ａと、弁軸３と、その弁軸３の回動ハンドル４と、弁箱１’内面全周に設けられて弁体２ａが接離して弁箱１’内の軸方向を開閉するボールシートリング５ａと、弁軸３が貫通する弁軸シートリング５ｂからなり、弁箱１’が、弁軸３を境にして左右に分割された半割部材１ａ’、１ｂ’とからなって、その両半割部材１ａ’、１ｂ’を連結してその分割面を境にしてその両半割部材１ａ’、１ｂ’の両者に亘って全外周に嵌められるリング状クランプ１０を有する。

図１３、図１４に示すボールバルブＶ３は、ボールバルブＶ２とほぼ同一の構成であるが、弁軸３は、上記左右の半割部材１ａ’’、１ｂ’’の間に介在された弁軸支持部材５ｂ’によって弁箱１’’に支持されている。この支持部材５ｂ’は、シール部材５ｂに代えて弁軸３を支持しているため、弁箱１’’と同一材料（例えばＳＵＳ３０４）を使用している。また、弁軸３は、弁体２ａ’に角柱部３ａを嵌め込むことによって回転力を弁体２ａ’に伝達するようになっている。図中、Ｏはオウ（Ｏ）リングである。

このように、弁箱１’、１’’と弁軸３との間のシール部材（シートリング５ｂ、支持部材５ｂ’）と、同弁体２ａ、２ａ’との間のシール部材（シートリング５ａ、５ａ’）を別々に設けるとともに、後者のシール部材５ａ、５ａ’を弁箱１’、１’’の半割部材１ａ’、１ｂ’、１ａ’’、１ｂ’’にそれぞれ設けたり、弁軸３をその支持部材５ｂ’で支持したりする構成は、従来のこの種の弁箱分解型のボールバルブと異なるものであって、弁箱１’、１’’をその半割部材１ａ’、１ｂ’、１ａ’’、１ｂ’’に分解した際、その各半割部材１ａ’、１ｂ’、１ａ’’、１ｂ’’にシール部材５ａ、５ａ’がそれぞれ付随して分解されたり、支持部材５ｂ’がさらに分解されたりするため、そのシール部材５ａ等の洗浄がし易い。

この両実施形態のボールバルブＶ２、Ｖ３のクランプ１０も、上記と同様に、ハンドル４反対側の弁軸３の延長線上で切り離されているとともに、弁軸３に対して対称位置でそれぞれ切り離されて３分割され、弁軸３の延長線上の切り離し端は締結手段１２によって締結連結可能となっており、対称位置の切り離し端は蝶番１３によって連結されている構成である。このとき、そのクランプ１０の構成はボールバルブＶ２、Ｖ３の弁箱１’、１’’の大きさや形状に適宜に対応させることは勿論である。

また、この構成のボールバルブＶ２、Ｖ３も、輸送管Ｐへの介設、開閉弁作用、バルブＶ２、Ｖ３及びクランプ１０の分割、再組み立ても、上記バタフライバルブＶ１と同様である。但し、ボールバルブＶ３にあっては、弁軸支持部材５ｂ’が弁箱１’’と同一の材料からなって、その弁箱が３部材（半割部材１ａ’’、１ｂ’’、支持部材５ｂ’）から構成されて、その３部材を一つのクランプ１０で締結するものとなっている。この弁箱１’’が３部材からなる構成とすれば、シートリング５ａ’の材料に、例えば、パーフロ（ＦＦＫＭ パーフルオロエラストマー）のように非常に高価な材料を使用する場合、シートリング５ａ’及び支持部材５ｂ’と弁箱１’’（各半割部材１ａ’’、１ｂ’’）とのシールにＯリングＯを使用することができるので、経済的な構成となり、かつ、洗浄性も確保される。

上記各実施形態では、弁軸３の回転手段をハンドル４としたが、アクチュエータにより自動で弁軸を回転するものとすることができる。そのアクチュエータは、空圧式や電動式等の周知の駆動手段を採用することができる。
また、弁箱１等の各部材には、ＳＵＳ３０４を使用したが、ＳＵＳ３１６Ｌ等の各種のステンレス材等を使用することができ、シートリング５、５ａ、５ａ’、５ｂはＥＰＤＭ以外に、シリコン、バイトン（米国デュポン社製フッ素ゴムの登録商標）等の周知の材料を使用し得る。さらに、流通経路内面には、例えば、♯４００のバフ研磨や電解研磨等を施すことが好ましい。
このように、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

因みに、上記クランプ１０は、弁箱１、１’、１’’が左右に分割されるバルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３等において、その分割部（半割部材）の外周面に嵌めて締結連結する器具としては、３分割部材１０ａ、１０ｂ、１０ｃからなっている点が斬新であり、その分割部材１０ａ、１０ｂ、１０ｃが構成するリング状の意匠は今までになかったものである。

１、１’、１’’ 弁箱
１ａ、１ａ’、１ｂ、１ｂ’、１ａ''、１ｂ’' 弁箱の半割部材
２、２ａ、２ａ’ 弁体
３ 弁軸
４ ハンドル（弁軸回転手段）
５、５ａ、５ａ’、５ｂ シートリング（シール部材）
５ｂ’ 弁軸支持部材
１０ クランプ
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ クランプの三分割部材
１１ｂ、１１ｃ 二股片
１２ 締結手段
１２ａ 締結手段のねじ棒
１２ｂ 同ピン
１２ｃ 同蝶ナット
１３ 蝶番
１３ａ、１３ｂ 蝶番のフランジ片
１３ｃ 同ピン
１４ クランプの軸受
Ｖ１ バタフライバルブ
Ｖ２、Ｖ３ ボールバルブ
Ｐ 輸送管
ｔ バルブと輸送管の締結ボルト

Claims (4)

1. 弁箱（１、１’、１’’）と、弁体（２、２ａ、２ａ’）と、弁軸（３）と、その弁軸（３）の回転手段（４）とからなり、前記弁箱（１、１’、１’’）が、前記弁軸（３）を境にして左右に分割された半割部材（１ａ、１ｂ、１ａ’、１ｂ’、１ａ’’、１ｂ’’）とからなって、その両半割部材（１ａ、１ｂ、１ａ’、１ｂ’、１ａ’’、１ｂ’’）を連結してその分割面を境にしてその両半割部材（１ａ、１ｂ、１ａ’、１ｂ’、１ａ’’、１ｂ’’）の両者に亘って全外周に嵌められるリング状クランプ（１０）を有するバルブ（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３）であって、
   上記クランプ（１０）は、上記回転手段（４）と反対側の弁軸（３）の延長線上で切り離されているとともに、弁軸（３）に対して対称位置でそれぞれ切り離されて３分割されており、
   上記弁軸（３）の延長線上の切り離し端は締結手段（１２）によって締結連結可能となっており、上記対称位置の切り離し端は蝶番（１３）によって連結されているバルブ。
2. 請求項１に記載のバルブがボールバルブ（Ｖ２）であって、弁箱（１’）に、弁軸（３）とのシール部材（５ｂ）と、弁体（２ａ）とのシール部材（５ａ）を別々に設けるとともに、後者のシール部材（５ａ）を上記半割部材（１ａ’、１ｂ’）にそれぞれ設けたことを特徴とするバルブ。
3. 請求項１に記載のバルブがボールバルブ（Ｖ３）であって、上記弁軸（３）は、上記左右の半割部材（１ａ’’、１ｂ’’）の間に介在された弁軸支持部材（５ｂ’）によって弁箱（１’’）に支持され、前記両半割部材（１ａ’’、１ｂ’’）に弁体（２ａ’）とのシール部材（５ａ’）をそれぞれ設けたことを特徴とする請求項１に記載のバルブ。
4. 弁箱（１、１’、１’’）が弁軸（３）を境にして左右に分割された半割部材（１ａ、１ｂ、１ａ’、１ｂ’、１ａ’’、１ｂ’’）とからなって、その両半割部材（１ａ、１ｂ、１ａ’、１ｂ’、１ａ’’、１ｂ’’）を連結してその分割面を境にしてその両半割部材（１ａ、１ｂ、１ａ’、１ｂ’、１ａ’’、１ｂ’’）の両者に亘って全外周に嵌められるリング状クランプ（１０）であって、
   上記弁軸（３）の一方の延長線上で切り離されているとともに、弁軸（３）に対して対称位置でそれぞれ切り離されて３分割されており、
   上記弁軸（３）の延長線上の切り離し端は締結手段（１２）によって締結連結可能となっており、上記対称位置の切り離し端は蝶番（１３）によって連結されているバルブ用クランプ。

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