JP2019105339A - 密封装置、弁箱および弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】湾曲した弁体の輪郭に対して摺動させながら所定位置に容易に配置することができ、所定位置に配置した後に、弁体が搖動しても所定位置から移動しにくい密封装置を提供する。【解決手段】密封装置２４は、内部空間２５と流体の流路となる内腔７ａとを有する弁箱と、弁箱の内部空間内に搖動可能に配置されて流体の流れを制御する弁体４とを備える弁装置に使用され、内腔と弁体の外側かつ弁箱の内側の空間との間を密封する。密封装置は、内腔に通ずる流体が流通可能な孔２６を有し、弁箱の内腔の周囲の平坦な内壁面４０と弁体の湾曲した外面との間に配置される、弾性材料で形成された弾性リング５０と、弾性リングの２つの側部にそれぞれ配置された平行に延びる２つの摺動面７０とを備える。２つの摺動面は、弁箱の内壁面の両側に形成された２つの平行な案内用側面４６を有する案内溝３７の案内用側面に対してそれぞれ摺動する。【選択図】図６

Description

本発明は、密封装置、弁箱および弁装置に関する。

ロータリ式バルブは、搖動することにより流体の流路を開閉する中空なロータ（弁体）と、ロータを収容する内部空間を有するケース（弁箱）を備える。ロータには、流路の一部となる開口部が形成されている。ケースには、流路の一部となる内腔が形成されており、内腔はケースの内部空間に通じている。ロータが搖動されて、ロータの開口部がケースの内腔に重なると、流路が開放され、ロータの開口部がケースの内腔から離れると、流路が閉塞される。

流路の閉塞時にケースの内部空間と内腔との間を封止し、内部空間と内腔との間の流体の流れを阻止するために環状の密封装置が使用される（特許文献１）。密封装置には、ケースの内腔に通ずる孔が形成されている。

実開平４―１１７９６５号公報

密封装置は、弁体と弁箱の間に配置される。弁体は湾曲した輪郭を有するので、密封装置が弁体の輪郭に沿って搖動しやすい。

このため、湾曲した弁体の輪郭に対して摺動させながら容易に密封装置を所定位置に配置することができるのが望ましい。また、所定位置に配置した後に、弁体が搖動しても密封装置が所定位置から移動しにくいことが望ましい。

そこで、本発明は、湾曲した弁体の輪郭に対して摺動させながら、弁体と弁箱の間の所定位置に容易に配置することができ、所定位置に配置した後に、弁体が搖動しても所定位置から移動しにくい密封装置、このための弁箱および弁装置を提供する。

本発明のある態様に係る密封装置は、内部空間と流体の流路となる内腔とを有する弁箱と、前記弁箱の前記内部空間内に搖動可能に配置されて流体の流れを制御する弁体とを備える弁装置に使用され、前記内腔と前記弁体の外側かつ前記弁箱の内側の空間との間を密封する密封装置であって、前記内腔に通ずる流体が流通可能な孔を有し、前記弁箱の前記内腔の周囲の平坦な内壁面と前記弁体の湾曲した外面との間に配置される、弾性材料で形成された弾性リングと、前記弾性リングの２つの側部にそれぞれ配置された平行に延びる２つの摺動面であって、前記弁箱の前記内壁面の両側に形成された２つの平行な案内用側面を有する案内溝の前記案内用側面に対してそれぞれ摺動する、２つの摺動面と、前記弁体の前記外面に接触する接触湾曲面と、前記弁箱の前記内壁面に接触する接触平面とを備える。

この態様においては、密封装置は、弾性リングの２つの側部にそれぞれ配置された平行に延びる２つの摺動面を備える。弁箱の案内溝の２つの平行な案内用側面に沿って、密封装置の摺動面を摺動させながら、密封装置を弁体の外面と弁箱の平坦な内壁面の間の所定位置に容易に配置することができる。弁箱の案内溝の案内用側面は、密封装置が接触する弁箱の内壁面の両側に形成されているので、密封装置を弁体の外面と弁箱の平坦な内壁面の間の所定位置に配置した後に、弁体が搖動しても、密封装置の２つの摺動面が弁箱の２つの案内用側面に挟まれて、所定位置から移動しにくい。すなわち、密封装置の案内溝を横断する方向での移動も回転も、弁箱の２つの案内用側面に規制される。したがって、密封装置の孔が弁箱の内腔からずれることが抑制されるので、弁装置を流れる流体の流量が弁体の搖動角度に対応しない事態が抑制される。

密封装置は、前記弾性リングの外周に固定された、剛性材料から形成された剛性リングをさらに備えてもよく、前記２つの摺動面は、前記剛性リングに形成されていてもよい。この場合には、２つの摺動面が剛性リングに形成されているため、密封装置を所定位置に配置した後に、弁体が搖動して密封装置にトルクが与えられても、２つの摺動面の間隔および形状が維持され、密封装置の変形が抑制される。

好ましくは、前記剛性リングは、側方に突出する２つの突起を備え、前記２つの摺動面は、前記突起にそれぞれ形成されている。この場合には、２つの摺動面が剛性リングの突起に形成されているので、剛性リングの側部を切り欠いて摺動面を形成する場合に比べて、剛性リングの剛性が損なわれない。

前記２つの摺動面は、前記弾性リングの外周面に切り欠かれた２つの平行に延びる面であってもよい。この場合には、２つの摺動面が弾性リングに形成されているため、剛性リングを設ける場合に比べて、密封装置を安価に製造することができる。また、摺動面は、弾性リングの外周面に切り欠かれた２つの平行に延びる面であるため、これらの面の長さを大きく確保すれば、摺動面が弾性リングに形成されていても、弁体が搖動して密封装置にトルクが与えられても、２つの摺動面の間隔および形状が維持され、密封装置の変形が抑制される。

この場合、前記２つの摺動面は、前記接触平面に隣接していてもよい。この場合には、２つの摺動面は接触平面に隣接するので、摺動面が接触平面から離れている場合に比べて、弁箱の２つの平行な案内用側面に沿って、密封装置の摺動面を摺動させながら、密封装置を所定位置に配置するときに、密封装置にトルクが与えられても、摺動面と接触平面との間の相対的な変位を抑制することができる。

好ましくは、前記弾性リングは、前記接触平面に向かうに連れて厚さが徐々に大きくなる拡大部分を有し、前記接触平面は前記拡大部分に形成されている。この場合には、弁箱の内壁面に接触する弾性リングの接触平面が大きな断面積を有するために、接触平面の内壁面に対する摩擦が大きい。また、厚さが徐々に大きくなる拡大部分により、弾性リングの剛性が向上する。したがって、密封装置を所定位置に配置した後に、密封装置の外側から弾性リングに大きな圧力が与えられても、弾性リングの接触平面が弁箱の内壁面から離れてしまう事態が抑制される。

本発明のある態様に係る弁箱は、弁体が搖動可能に配置される内部空間と、流体の流路となる内腔と、前記内腔の周囲に位置し、前記内腔と前記弁体の外側かつ前記弁箱の内側の空間との間を密封する密封装置が接触する平坦な内壁面と、前記内壁面よりも前記内部空間に向けて突出し、前記内壁面に平行であって、前記密封装置を弁箱に取り付けるときに、前記密封装置が摺動する平坦な案内用壁面と、前記案内用壁面とともに、前記密封装置の摺動を案内する案内溝を構成する平行な２つの案内用側面であって、前記内壁面の両側かつ前記案内用壁面の両側に形成され、前記密封装置を弁箱に取り付けるときに、前記密封装置の弾性リングの２つの側部にそれぞれ配置された平行に延びる２つの摺動面がそれぞれ摺動する２つの案内用側面とを備える。

この態様においては、弁箱の案内溝の２つの平行な案内用側面に沿って、密封装置の弾性リングの２つの側部にそれぞれ配置された平行に延びる２つの摺動面を摺動させながら、密封装置を弁体の外面と弁箱の平坦な内壁面の間の所定位置に容易に配置することができる。弁箱の案内溝の案内用側面は、密封装置が接触する弁箱の内壁面の両側に形成されているので、密封装置を弁体の外面と弁箱の平坦な内壁面の間の所定位置に配置した後に、弁体が搖動しても、密封装置の２つの摺動面が弁箱の２つの案内用側面に挟まれて、所定位置から移動しにくい。すなわち、密封装置の案内溝を横断する方向での移動も回転も、弁箱の２つの案内用側面に規制される。したがって、密封装置の孔が弁箱の内腔からずれることが抑制されるので、弁装置を流れる流体の流量が弁体の搖動角度に対応しない事態が抑制される。
また、弁箱の内壁面は、密封装置を弁箱に取り付けるときに、密封装置が摺動する平坦な案内用壁面よりも凹んでいる。したがって、密封装置を弁箱に取り付けるときには、密封装置は弾性変形により圧縮させられた状態で、弁体の外面と弁箱の案内用壁面との間の間隙を通過させられ、密封装置が弁体の外面と弁箱の内壁面の間の所定位置に到達すると、密封装置は伸長する。密封装置を所定位置に配置した後には、弁箱の内壁面が案内用壁面よりも凹んでいるために、密封装置は所定位置から案内溝の延びる方向に移動しにくい。このように、この態様によれば、密封装置の案内溝を横断する方向での移動も、案内溝の延びる方向での移動も、回転も抑制される。したがって、密封装置の孔が弁箱の内腔からずれることが抑制されるので、弁装置を流れる流体の流量が弁体の搖動角度に対応しない事態が抑制される。

本発明のある態様に係る弁装置は、前記密封装置と、前記弁箱と、前記弁箱の前記内部空間に配置された弁体とを備える。

流路が開放されたときの本発明の第１実施形態に係る弁装置の一部を破断した斜視図である。 流路が閉塞されたときの図１の弁装置の一部を破断した斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る弁箱の一部を破断した斜視図である。 他の方向から見た図３の弁箱の一部を破断した斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る密封装置の斜視図である。 図１の弁装置の一部を破断した平面図である。 図１の弁装置の一部を破断した正面図である。 図５の密封装置を所定位置に取り付けるときの、図１の弁装置の一部を破断した正面図である。 比較例の密封装置の断面図である。 （Ａ）は変形例に係る密封装置の断面図であり、（Ｂ）は他の変形例に係る密封装置の断面図である。 本発明の第２実施形態に係る密封装置の斜視図である。 図１１の密封装置の側面図である。 図１１の密封装置を有する弁装置の一部を破断した平面図である。 図１１の密封装置を有する弁装置の一部を破断した正面図である。 図１１の密封装置を所定位置に取り付けるときの、弁装置の一部を破断した正面図である。 本発明の第２実施形態に係る弁箱の一部を破断した斜視図である。 変形例に係る弁装置の一部を破断した正面図である。

以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る複数の実施の形態を説明する。
第１実施形態
図１および図２は、本発明の第１実施形態に係る弁装置１の一部を破断した斜視図である。弁装置１は、弁箱（ケース）２と、弁箱２内に配置されて流体の流れを制御する弁体（ロータ）４を備える。弁箱２および弁体４は、硬質の材料、例えば金属またはＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂から形成されている。

弁装置１は、例えば、内燃機関の冷却水（冷媒）をラジエータに供給する弁装置であってもよいし、油圧機器のオイルを所望の流路に分配する弁装置であってもよいし、水道水をシャワーに供給する弁装置であってもよいが、他の弁装置であってもよい。弁装置が制御する流体は、冷却水のような冷媒またはオイルであってもよいが、他の流体であってもよい。

弁箱２には、円筒状の複数の管６，７が形成されており、管６，７には流体が流れる。図１および図２においては、２つの管６，７が示されているが、弁箱２には、さらに多数の管が形成されていてもよい。すなわち、弁装置１は二方弁でもよいし、マルチコントロールバルブ、つまり三方弁でも四方弁でも五方弁でもよい。図１および図２においては、２つの管６，７は同軸に配置されているが、管６，７は同軸に配置されていなくてもよい。管６，７は、流体の流路となる内腔６ａ，７ａをそれぞれ有しており、内腔６ａ，７ａは内部空間２ａに通じている。

弁箱２は、弁体４が収容される内部空間２ａを備える。弁箱２の底壁には、弁体４の軸１０が受け入れられる穴１２が形成されている。穴１２に挿入された軸１０を中心として、弁体４は搖動可能である。穴１２に軸１０が受け入れられる軸受を配置してもよい。

内部空間２ａは、上方に向けて開放しており、弁箱２の上には、天井板（蓋）１４が配置されて、天井板１４が内部空間２ａを閉塞する。天井板１４は、例えば、弁箱２と同じ材料で形成してよい。天井板１４は、複数のネジ１６によって、弁箱２の上部に取り付けられている。弁箱２の上部には、ネジ１６が螺合されるネジ穴１７が形成されている（図４参照）。

弁箱２の上面には、周溝１８が形成され、周溝１８にはガスケット１９が嵌め込まれている。ガスケット１９は、内部空間２ａからの液体の漏れを防止または低減する。ガスケット１９は、例えば、弾性材料、例えばエラストマーから形成された無端リングである。ガスケット１９としては、Ｏリング、非圧縮時の断面の形状が円形であるリングを使用することができる。また、他の様々な断面形状の弾性リングを使用してもよい。例えば、断面形状がＸ字状であるＸリング、断面形状がＤ字状であるＤリング、断面形状が三角形であるリングを使用することができる。

弁体４は、軸１０と同軸の円筒形状を有する。弁体４は、弁箱２の内部空間２ａ内で軸１０を中心に搖動可能であって、その搖動に伴って、管６，７を通過する流体の流量が調節される。この実施形態では、弁体４は円柱状の外形を有する。

弁体４の内部には、流体が流れる流路空間４ａが設けられ、流路空間４ａは、弁体４の壁を貫通する開口部２０，２１で開口する。開口部２０，２１は、それぞれ管６，７の内腔６ａ，７ａに対応する。すなわち、弁体４の搖動に伴って、開口部２０が管６の内腔６ａに通ずると、内腔６ａと流路空間４ａの間の流路が開放され、内腔６ａと流路空間４ａの間を流体が流れることが可能となる。弁体４の搖動に伴って、開口部２０が管６の内腔６ａから離れると、内腔６ａと流路空間４ａの間の流路が閉塞される。また、弁体４の搖動に伴って、開口部２１が管７の内腔７ａに通ずると、内腔７ａと流路空間４ａの間の流路が開放され、内腔７ａと流路空間４ａの間を流体が流れることが可能となる。弁体４の搖動に伴って、開口部２１が管７の内腔７ａから離れると、内腔７ａと流路空間４ａの間の流路が閉塞される。弁箱２の管に応じて、さらに多数の開口部が形成されていてもよい。

弁装置１は、さらに密封装置２４を備える。密封装置２４は、内腔７ａと、弁箱２の内部空間２ａのうちの弁体４の外側かつ弁箱２の内側の空間２５との間を密封する。密封装置２４は、内腔７ａに通ずる流体が流通可能な孔２６を有し、弁箱２の横壁２９と弁体４の湾曲した外面との間に配置される。密封装置２４の空間２５には、液体が侵入しうるが、密封装置２４は、空間２５と内腔７ａとの間の流体の移動を封止する。

具体的には、弁体４の搖動に伴って、図１に示すように、弁体４の開口部２１が密封装置２４の孔２６に重なると、内腔７ａと弁体４の流路空間４ａの間の流路が開放され、孔２６を通じて、内腔７ａと流路空間４ａの間を流体が流れることが可能となる。弁体４の搖動に伴って、図２に示すように、弁体４の開口部２１が管７の内腔７ａから離れると、内腔７ａと弁体４の流路空間４ａの間の流路が閉塞される。また、開口部２１と孔２６の重なりの程度に応じて、流体の流量が調節される。

図１および図２においては、右側の管７の内腔７ａと開口部２１に対応する密封装置２４のみが示されている。しかし、密封装置２４は、他の管と開口部の組合せについても設けられてよい。

例えば、図示は省略されているが、左側の管６の内腔６ａと開口部２０に対応する密封装置２４が設けられてもよい。この密封装置２４は、内腔６ａに通ずる流体が流通可能な孔２６を有し、弁箱２の横壁２８と弁体４の湾曲した外面との間に配置される。密封装置２４の空間２５には、液体が侵入しうるが、密封装置２４は、空間２５と内腔７ａとの間の流体の移動を封止する。弁体４の搖動に伴って、弁体４の開口部２０が密封装置２４の孔２６に重なると、内腔６ａと弁体４の流路空間４ａの間の流路が開放され、孔２６を通じて、内腔６ａと流路空間４ａの間を流体が流れることが可能となる。弁体４の搖動に伴って、弁体４の開口部２０が管６の内腔６ａから離れると、内腔６ａと弁体４の流路空間４ａの間の流路が閉塞される。また、開口部２０と孔２６の重なりの程度に応じて、流体の流量が調節される。

次に、図３および図４を参照しながら、密封装置２４が配置される弁箱２の横壁２９について説明する。図３および図４は、管７が形成された横壁２９を示すが、管６が形成された横壁２８も横壁２９と同じ構造を有する。

横壁２９は、互いに平行な前壁３０と後壁３２に対して直交するように配置され、前壁３０と後壁３２とを連結する。

横壁２９は、平坦な内側表面３６と、平坦な案内用壁面３８と、平坦な内壁面４０とを有する。内側表面３６、案内用壁面３８および内壁面４０は互いに平行である。

内側表面３６の両側には、湾曲面４２が配置されており、湾曲面４２は前壁３０または後壁３２の内面４４に連なっている。内側表面３６には、密封装置２４を弁箱２に取り付けるときに、密封装置２４の摺動を案内する案内溝３７が形成されている。

案内溝３７は、案内用壁面３８と、案内用壁面３８の両側に配置された平行な２つの案内用側面４６を有する。したがって、案内用壁面３８は、内側表面３６に対して凹んでいる。後述するように、密封装置２４を弁箱２に取り付けるときに、案内用壁面３８に対して、密封装置２４の接触平面が摺動させられ、２つの案内用側面４６に対して、密封装置２４の２つの摺動面が摺動させられる。

内壁面４０は内腔７ａの周囲に位置する。内壁面４０は、案内用壁面３８に対して凹んでいる。換言すれば、案内用壁面３８は、内壁面４０よりも内部空間２ａに向けて突出する。内壁面４０の両側には、案内溝３７の案内用側面４６が延びている。

次に、図５から図８を参照しながら、密封装置２４について説明する。図６から図８では、密封装置２４の半分を断面図で示す。図６の断面は、図２および図５のＶＩ−ＶＩ線に対応し、図７および図８の断面は、図２および図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線に対応する。図６では、弁体４の一部を断面図で示し、図７および図８では、弁体４の外形を仮想線で示す。また、図６から図８では、弁箱２を断面図で示す。

密封装置２４は、弾性リング５０、剛性リング５２、補強リング５４および樹脂リング５６を備える複合構造を有する。弾性リング５０、剛性リング５２、補強リング５４および樹脂リング５６の各々は、円環状である。また、密封装置２４は、弁体４の外面に接触する接触湾曲面５８と、弁箱２の内壁面４０に接触する接触平面６０とを有する。

弾性リング５０は、流体が流通可能な孔２６を有し、弁箱２の平坦な内壁面４０と弁体４の湾曲した外面との間に配置される。弾性リング５０は、弾性材料、例えばエラストマーから形成されている。弾性リング５０の材料であるエラストマーとしては、例えば、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエン・モノマー）ゴムがある。

剛性リング５２および補強リング５４は、弾性リング５０を補強する剛性材料、例えば金属から形成されている。剛性リング５２の材料と、補強リング５４の材料は、同じでもよいし異なっていてもよい。樹脂リング５６は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの、摩擦係数が小さい硬い樹脂材料から形成されている。

弾性リング５０は、小リング部６２、大リング部６４および連結リング部６６を有する。小リング部６２、大リング部６４および連結リング部６６は、円環状であって、同軸に配置されている。大リング部６４の外径および内径は、それぞれ小リング部６２の外径および内径より大きい。連結リング部６６は、軸線方向において小リング部６２と大リング部６４の間に位置しており、小リング部６２と大リング部６４を連結する。

小リング部６２の端面は、弁箱２の内壁面４０に接触する接触平面６０である。小リング部６２には、補強リング５４の全体が埋設されている。補強リング５４は、小リング部６２を補強し、小リング部６２に力が与えられても、小リング部６２の変形を抑制する。

小リング部６２の内径は連結リング部６６の内径よりも小さく、このため、小リング部６２の厚さ（径方向の寸法）は連結リング部６６の厚さよりも小さい。連結リング部６６の厚さは、大リング部６４の厚さよりも小さい。したがって、密封装置２４が軸線方向に圧縮力を受けると、連結リング部６６が大きく弾性変形させられるようになっている。

大リング部６４の端面は、弁体４の湾曲した外面に相似する湾曲面である。この湾曲面は、樹脂リング５６で被覆されている。弁体４が搖動するとき、弁体４の外面は、樹脂リング５６に対して摺動する。樹脂リング５６は、摩擦係数が小さい樹脂材料から形成されているので、弁体４は円滑に搖動することができ、弁体４の搖動時に密封装置２４から弁体４に与えられるトルクが小さく、弁体４から密封装置２４に与えられるトルクも小さい。また、樹脂リング５６は、硬い材料から形成されているので、弾性リング５０が保護される。

大リング部６４の外周面には、剛性リング５２が固定されている。具体的には、剛性リング５２の内周縁が大リング部６４に埋設され、剛性リング５２の外周縁は大リング部６４の外周面から径方向外側に突出している。

剛性リング５２は、側方に突出する２つの突起６８を備え、突起６８には摺動面７０がそれぞれ形成されている。２つの摺動面７０は平行に延びる。

図６および図７は、密封装置２４が所定位置に取り付けられた状態を示し、図８は、密封装置２４を所定位置に取り付けるときの状態を示す。密封装置２４が所定位置に取り付けられた状態では、密封装置２４の接触湾曲面５８は弁体４の外面に接触し、密封装置２４の接触平面６０は弁箱２の内壁面４０に接触する。この状態で、密封装置２４は、弁体４の外面と弁箱２の内壁面４０との間に挟まれており、密封装置２４の弾性リング５０は、弁体４の外面と弁箱２の内壁面４０によって、弾性変形により軸線方向において圧縮されている。

上記の通り、弁箱２において、内壁面４０は、内側表面３６および案内用壁面３８に対して凹んでいる。図７および図８に示すように、内壁面４０と弁体４の外面との間の距離Ｄ１は、内側表面３６と弁体４の外面との間の距離Ｄ２よりも小さい。このため、弁箱２には、内壁面４０と案内用壁面３８との段差、および内壁面４０と内側表面３６との段差で画定される収容室７２が設けられている。収容室７２は内腔７ａに通じている。密封装置２４が所定位置に取り付けられた状態で、密封装置２４の大部分、特に小リング部６２の全体は、収容室７２内に収容される。

密封装置２４を弁箱２に取り付けるとき、図８の矢印に示すように、上から下へと、密封装置２４は移動させられる。このとき、図８に示すように、接触湾曲面５８が弁体４の外面に接触し、接触平面６０が弁箱２の案内用壁面３８に接触した状態で、密封装置２４は弁体４と案内用壁面３８に対して摺動させられる。この状態では、密封装置２４は、弁体４の外面と弁箱２の案内用壁面３８との間に挟まれており、密封装置２４の弾性リング５０は、弁体４の外面と弁箱２の案内用壁面３８によって、弾性変形により軸線方向において大きく圧縮されている（Ｄ１＞Ｄ２）。密封装置２４が収容室７２に到達すると、弾性リング５０の弾性復元力によって、軸線方向において伸長する。このように、弁箱２には、密封装置２４の拡大を許容する収容室７２が設けられている。

図６に示すように、密封装置２４は、弾性リング５０の２つの側部にそれぞれ配置された平行に延びる２つの摺動面７０を備える。密封装置２４を所定位置に取り付けるとき、弁箱２の上下に延びる案内溝３７の２つの平行な案内用側面４６に沿って、密封装置２４の摺動面７０を摺動させながら、密封装置２４を弁体４の外面と弁箱２の平坦な内壁面４０の間の所定位置に容易に配置することができる。

弁箱２の案内溝３７の案内用側面４６は、密封装置２４が接触する弁箱２の内壁面４０の両側に形成されているので、密封装置２４を弁体４の外面と弁箱２の平坦な内壁面４０の間の所定位置に配置した後に、弁体４が搖動しても、密封装置２４の２つの摺動面７０が弁箱２の２つの案内用側面４６に挟まれて、所定位置から移動しにくい。すなわち、密封装置２４の案内溝３７を横断する方向での移動も回転も、弁箱２の２つの案内用側面４６に規制される。したがって、密封装置２４の孔２６が弁箱２の内腔７ａからずれることが抑制されるので、弁装置１を流れる流体の流量が弁体４の搖動角度に対応しない事態が抑制される。

図７および図８に示すように、弁箱２の内壁面４０は、密封装置２４を弁箱２に取り付けるときに、密封装置２４が摺動する平坦な案内用壁面３８よりも凹んでいる。したがって、密封装置２４を弁箱２に取り付けるときには、図８に示すように、密封装置２４は弾性変形により大きく圧縮させられた状態で、弁体４の外面と弁箱２の案内用壁面３８との間の間隙を通過させられ、密封装置２４が弁体４の外面と弁箱２の内壁面４０の間の所定位置（収容室７２）に到達すると、密封装置２４は伸長する。

図７に示すように、密封装置２４を所定位置に配置した後には、弁箱２の内壁面４０が案内用壁面３８よりも凹んでいるために、密封装置２４は所定位置（収容室７２）から案内溝３７の延びる方向に移動しにくい。このように、この実施形態によれば、密封装置２４の案内溝３７を横断する方向での移動も、案内溝３７の延びる方向での移動も、回転も抑制される。したがって、密封装置２４の孔２６が弁箱２の内腔７ａからずれることが抑制されるので、弁装置１を流れる流体の流量が弁体４の搖動角度に対応しない事態が抑制される。

この実施形態では、２つの摺動面７０が剛性リング５２に形成されているため、密封装置２４を所定位置に配置した後に、弁体４が搖動して密封装置２４にトルクが与えられても、２つの摺動面７０の間隔および形状が維持され、密封装置２４の変形が抑制される。また、この実施形態では、２つの摺動面７０が剛性リング５２の突起６８に形成されているので、剛性リング５２の側部を切り欠いて摺動面を形成する場合に比べて、剛性リング５２の剛性が損なわれない。

但し、剛性リング５２の側部を切り欠いて摺動面を形成してもよい。また、剛性リング５２は必ずしも不可欠ではない。弾性リング５０の２つの側部に摺動面を有する突起を形成し、これらの摺動面が弁箱２の案内用側面４６に接触するようにしてもよい。

また、この実施形態では、弾性リング５０は、弁箱２の内壁面４０に接触する接触平面６０に向かうに連れて厚さが徐々に大きくなる拡大部分を有し、接触平面６０は拡大部分に形成されている。具体的には、図６から図８に示すように、小リング部６２および連結リング部６６の外周面が、接触平面６０の側から接触湾曲面５８に向かうに連れて中心軸に近づくテーパー状のテーパー面６３である。

この拡大部分の効果を説明する。図９は比較例の密封装置の断面図である。ここでは、小リング部６２および連結リング部６６の外周面がテーパー状ではない円筒面である。この比較例では、密封装置を所定位置に配置した後の密封装置の使用時に、密封装置の外側から弾性リング５０に大きな圧力Ｐが与えられると、仮想線で示すように、接触平面６０が内壁面４０から離れてしまうおそれがある。

これに対して、この実施形態では、弁箱２の内壁面４０に接触する弾性リング５０の接触平面６０が大きな断面積を有するために、接触平面６０の内壁面４０に対する摩擦が大きい。また、厚さが徐々に大きくなる拡大部分により、弾性リング５０の剛性が向上する。したがって、密封装置２４を所定位置に配置した後の使用時に、密封装置２４の外側から弾性リング５０に大きな圧力が与えられても、弾性リング５０の接触平面６０が弁箱２の内壁面４０から離れてしまう事態が抑制される。したがって、密封装置２４の密封性能が向上する。この実施形態では、小リング部６２を補強する補強リング５４が設けられているが、小リング部６２の剛性が高められているため、補強リング５４は必ずしも不可欠ではない。

図１０（Ａ）は変形例に係る密封装置を示す。この密封装置では、小リング部６２および連結リング部６６の内周面が、接触湾曲面５８の側から接触平面６０に向かうに連れて中心軸に近づくテーパー状のテーパー面６３Ａである。テーパー面６３Ａにより、弾性リング５０に、弁箱２の内壁面４０に接触する接触平面６０に向かうに連れて厚さが徐々に大きくなる拡大部分が設けられている。

図１０（Ｂ）は他の変形例に係る密封装置を示す。この密封装置では、テーパー面６３およびテーパー面６３Ａにより、弾性リング５０に、弁箱２の内壁面４０に接触する接触平面６０に向かうに連れて厚さが徐々に大きくなる拡大部分が設けられている。

第２実施形態
第１実施形態の密封装置２４では、弾性リング８０に固定された剛性リング５２に２つの摺動面７０が設けられているが、弾性リングに切り欠きを形成することによって２つの摺動面を設けてもよい。本発明の第２実施形態に係る密封装置では、弾性リングに切り欠きを形成することによって摺動面が設けられている。

図１１から図１５を参照しながら、本発明の第２実施形態に係る密封装置７４について説明する。図面において、すでに説明した構成要素を示すため、同一の符号が使用され、それらの構成要素については詳細には説明しない。第２実施形態に係る密封装置７４は、第１実施形態の密封装置２４と同様に使用される。

図１３から図１５は、第１実施形態の図６から図８とそれぞれ同様に見た図である。図１３から図１５では、密封装置７４の半分を断面図で示す。図１３の断面は、図２のＶＩ−ＶＩ線ならびに図１１および図１２のＸＩ−ＸＩ線に対応し、図１４および図１５の断面は、図２のＶＩＩ−ＶＩＩ線ならびに図１１および図１２のＸＩＩ−ＸＩＩ線に対応する。図１３では、弁体４の一部を断面図で示し、図１４および図１６では、弁体４の外形を仮想線で示す。また、図１３から図１５では、弁箱２を断面図で示す。

密封装置７４は、弾性リング８０、補強リング８４および樹脂リング８６を備える複合構造を有する。弾性リング８０、補強リング８４および樹脂リング８６の各々は、円環状である。また、密封装置７４は、弁体４の外面に接触する接触湾曲面５８と、弁箱２の内壁面４０に接触する接触平面６０とを有する。

弾性リング８０は、流体が流通可能な孔２６を有し、弁箱２の平坦な内壁面４０と弁体４の湾曲した外面との間に配置される。弾性リング８０は、第１実施形態の弾性リング５０と同じ材料から形成することができる。補強リング８４は、第１実施形態の補強リング５４と同じ材料から形成することができる。

弾性リング８０は、小リング部９２、大リング部９４、連結リング部９６および突出リング部９８を有する。

大リング部９４および突出リング部９８は、円環状であって、同軸に配置されている。大リング部９４の端面は、弁体４の湾曲した外面に相似する湾曲面である。この湾曲面は、樹脂リング８６で被覆されている。弁体４が搖動するとき、弁体４の外面は、樹脂リング８６に対して摺動する。樹脂リング８６は、摩擦係数が小さい樹脂材料から形成されているので、弁体４は円滑に搖動することができ、弁体４の搖動時に密封装置７４から弁体４に与えられるトルクが小さく、弁体４から密封装置７４に与えられるトルクも小さい。また、樹脂リング８６は、硬い材料から形成されているので、弾性リング８０が保護される。

突出リング部９８は、大リング部９４に隣接している。突出リング部９８の外径は、それぞれ大リング部９４の外径より大きい。

小リング部９２は、両側部が直線状の楕円形状を有する。小リング部９２の外側の最大寸法は大リング部９４の外径より小さく、小リング部９２の内側の最大寸法は大リング部９４の内径より小さい。連結リング部９６は、軸線方向において小リング部９２と突出リング部９８の間に位置しており、小リング部９２と突出リング部９８を連結する。連結リング部９６も、両側部が直線状の楕円形状を有する。小リング部９２および連結リング部９６は、大リング部９４および突出リング部９８と同軸に配置されている。

小リング部９２の端面は、弁箱２の内壁面４０に接触する接触平面６０である。小リング部９２には、補強リング８４の全体が埋設されている。補強リング８４は、小リング部９２を補強し、小リング部９２に力が与えられても、小リング部９２の変形を抑制する。

小リング部９２の内側の寸法は連結リング部９６の内側の寸法よりも小さく、このため、小リング部９２の厚さ（径方向の寸法）は連結リング部９６の厚さよりも小さい。連結リング部９６の厚さは、大リング部９４の厚さよりも小さい。したがって、密封装置７４が軸線方向に圧縮力を受けると、連結リング部９６が大きく弾性変形させられるようになっている。

小リング部９２の両側部は平行に延びる摺動面１００として機能する。小リング部９２は接触平面６０に隣接するので、２つの摺動面１００は接触平面６０に隣接する。

図１３および図１４は、密封装置７４が所定位置に取り付けられた状態を示し、図１５は、密封装置７４を所定位置に取り付けるときの状態を示す。密封装置７４が所定位置に取り付けられた状態では、密封装置７４の接触湾曲面５８は弁体４の外面に接触し、密封装置７４の接触平面６０は弁箱２の内壁面４０に接触する。この状態で、密封装置７４は、弁体４の外面と弁箱２の内壁面４０との間に挟まれており、密封装置７４の弾性リング８０は、弁体４の外面と弁箱２の内壁面４０によって、弾性変形により軸線方向において圧縮されている。

弁箱２において、内壁面４０は、内側表面３６および案内用壁面３８に対して凹んでいる。図１４および図１５に示すように、内壁面４０と弁体４の外面との間の距離Ｄ１は、内側表面３６と弁体４の外面との間の距離Ｄ２よりも小さい。このため、弁箱２には、内壁面４０と案内用壁面３８との段差、および内壁面４０と内側表面３６との段差で画定される収容室７２が設けられている。収容室７２は内腔７ａに通じている。密封装置７４が所定位置に取り付けられた状態で、密封装置７４の大部分、特に小リング部９２の全体は、収容室７２内に収容される。

密封装置７４を弁箱２に取り付けるとき、図１５の矢印に示すように、上から下へと、密封装置７４は移動させられる。このとき、図１５に示すように、接触湾曲面５８が弁体４の外面に接触し、接触平面６０が弁箱２の案内用壁面３８に接触した状態で、密封装置７４は弁体４と案内用壁面３８に対して摺動させられる。この状態では、密封装置７４は、弁体４の外面と弁箱２の案内用壁面３８との間に挟まれており、密封装置７４の弾性リング８０は、弁体４の外面と弁箱２の案内用壁面３８によって、弾性変形により軸線方向において大きく圧縮されている（Ｄ１＞Ｄ２）。密封装置７４が収容室７２に到達すると、弾性リング８０の弾性復元力によって、軸線方向において伸長する。このように、弁箱２には、密封装置２４の拡大を許容する収容室７２が設けられている。

図１３に示すように、密封装置７４は、弾性リング８０の２つの側部にそれぞれ配置された平行に延びる２つの摺動面１００を備える。密封装置７４を所定位置に取り付けるとき、弁箱２の上下に延びる案内溝３７の２つの平行な案内用側面４６に沿って、密封装置７４の摺動面１００を摺動させながら、密封装置７４を弁体４の外面と弁箱２の平坦な内壁面４０の間の所定位置に容易に配置することができる。

弁箱２の案内溝３７の案内用側面４６は、密封装置７４が接触する弁箱２の内壁面４０の両側に形成されているので、密封装置７４を弁体４の外面と弁箱２の平坦な内壁面４０の間の所定位置に配置した後に、弁体４が搖動しても、密封装置７４の２つの摺動面１００が弁箱２の２つの案内用側面４６に挟まれて、所定位置から移動しにくい。すなわち、密封装置７４の案内溝３７を横断する方向での移動も回転も、弁箱２の２つの案内用側面４６に規制される。したがって、密封装置７４の孔２６が弁箱２の内腔７ａからずれることが抑制されるので、弁装置１を流れる流体の流量が弁体４の搖動角度に対応しない事態が抑制される。

図１４および図１５に示すように、弁箱２の内壁面４０は、密封装置７４を弁箱２に取り付けるときに、密封装置７４が摺動する平坦な案内用壁面３８よりも凹んでいる。したがって、密封装置７４を弁箱２に取り付けるときには、図１５に示すように、密封装置７４は弾性変形により圧縮させられた状態で、弁体４の外面と弁箱２の案内用壁面３８との間の間隙を通過させられ、密封装置７４が弁体４の外面と弁箱２の内壁面４０の間の所定位置（収容室７２）に到達すると、密封装置７４は伸長する。

図１４に示すように、密封装置７４を所定位置に配置した後には、弁箱２の内壁面４０が案内用壁面３８よりも凹んでいるために、密封装置７４は所定位置（収容室７２）から案内溝３７の延びる方向に移動しにくい。このように、この実施形態によれば、密封装置７４の案内溝３７を横断する方向での移動も、案内溝３７の延びる方向での移動も、回転も抑制される。したがって、密封装置７４の孔２６が弁箱２の内腔７ａからずれることが抑制されるので、弁装置１を流れる流体の流量が弁体４の搖動角度に対応しない事態が抑制される。

この実施形態では、２つの摺動面１００が弾性リング８０に形成されているため、剛性リング５２を設ける第１実施形態に比べて、密封装置７４を安価に製造することができる。また、摺動面１００は、弾性リング８０の外周面に切り欠かれた２つの平行に延びる面であるため、これらの面の長さを大きく確保すれば、摺動面１００が弾性リング８０に形成されていても、弁体４が搖動して密封装置７４にトルクが与えられても、２つの摺動面１００の間隔および形状が維持され、密封装置７４の変形が抑制される。

また、この実施形態では、図１３に示すように、２つの摺動面１００は接触平面６０に隣接する。このため、摺動面１００が接触平面６０から離れている場合に比べて、弁箱２の２つの平行な案内用側面４６に沿って、密封装置７４の摺動面１００を摺動させながら、密封装置７４を所定位置に配置するときに、密封装置７４にトルクが与えられても、摺動面１００と接触平面６０との間の相対的な変位を抑制することができる。

また、この実施形態では、弾性リング８０は、弁箱２の内壁面４０に接触する接触平面６０に向かうに連れて厚さが徐々に大きくなる拡大部分を有し、接触平面６０は拡大部分に形成されている。具体的には、図１３から図１５に示すように、小リング部９２および連結リング部９６の外周面が、接触平面６０の側から接触湾曲面５８に向かうに連れて中心軸に近づくテーパー状のテーパー面９３である。

この拡大部分の効果は、第１実施形態と同じであり、図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）を参照して上記した変形例は、この実施形態にも適用することができる。この実施形態では、小リング部９２を補強する補強リング８４が設けられているが、小リング部９２の剛性が高められているため、補強リング８４は必ずしも不可欠ではない。

図１６は、この実施形態に係る弁箱２の一部を破断した斜視図である。この実施形態では、摺動面１００は、弾性リング８０の外周面に切り欠かれた２つの平行に延びる面であるため、弁箱２の案内溝３７の幅（すなわち２つの案内用側面４６の間隔）を、第１実施形態（図４参照）に比べて、狭くすることができる。

この実施形態では、２つの摺動面１００が弾性リング８０の小リング部９２の側部に形成されているが、２つの摺動面１００は、連結リング部９６の側部に形成してもよい。また、弾性リング８０の切り欠かれた側部に、例えば金属のような剛性材料で形成された補強材を固定し、補強材に摺動面１００を設けてもよい。

他の変形例
以上、本発明の実施形態を説明したが、上記の説明は本発明を限定するものではなく、本発明の技術的範囲において、構成要素の削除、追加、置換を含む様々な変形例が考えられる。

例えば、上記の実施形態においては、弁体４は円筒形状を有する。しかし、弁体４の外面は、弁体４が搖動しても、密封装置と面接触するのであれば、他の形状を有していてもよい。例えば、弁体４に外面は、円錐台形状を有していてもよいし、球面の一部の形状を有していてもよいし、図１７に示す形状を有していてもよい。図１７において、弁体４の外面は、ほぼ円筒形であるが、横から見ると放物線状の輪郭を有しており、中央の直径が大きく、上下の端部の直径が小さい。

１ 弁装置
２ 弁箱（ケース）
２ａ 内部空間
４ 弁体（ロータ）
４ａ 流路空間
６ａ，７ａ 内腔
２０，２１ 開口部
２４，７４ 密封装置
２５ 空間
２６ 孔
３６ 内側表面
３８ 案内用壁面
３７ 案内溝
４０ 内壁面
４６ 案内用側面
５０，８０ 弾性リング
５２ 剛性リング
５４，８４ 補強リング
５６，８６ 樹脂リング
５８ 接触湾曲面
６０ 接触平面
６２，９２ 小リング部
６３，６３Ａ，９３ テーパー面
６４，９４ 大リング部
６６，９６ 連結リング部
６８ 突起
７０，１００ 摺動面
７２ 収容室
８６ 樹脂リング
９８ 突出リング部

Claims (8)

1. 内部空間と流体の流路となる内腔とを有する弁箱と、前記弁箱の前記内部空間内に搖動可能に配置されて流体の流れを制御する弁体とを備える弁装置に使用され、前記内腔と前記弁体の外側かつ前記弁箱の内側の空間との間を密封する密封装置であって、
   前記内腔に通ずる流体が流通可能な孔を有し、前記弁箱の前記内腔の周囲の平坦な内壁面と前記弁体の湾曲した外面との間に配置される、弾性材料で形成された弾性リングと、
   前記弾性リングの２つの側部にそれぞれ配置された平行に延びる２つの摺動面であって、前記弁箱の前記内壁面の両側に形成された２つの平行な案内用側面を有する案内溝の前記案内用側面に対してそれぞれ摺動する、２つの摺動面と、
   前記弁体の前記外面に接触する接触湾曲面と、
   前記弁箱の前記内壁面に接触する接触平面と
   を備えることを特徴とする密封装置。
2. 前記弾性リングの外周に固定された、剛性材料から形成された剛性リングをさらに備え、
   前記２つの摺動面は、前記剛性リングに形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
3. 前記剛性リングは、側方に突出する２つの突起を備え、
   前記２つの摺動面は、前記突起にそれぞれ形成されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の密封装置。
4. 前記２つの摺動面は、前記弾性リングの外周面に切り欠かれた２つの平行に延びる面である
   ことを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
5. 前記２つの摺動面は、前記接触平面に隣接する
   ことを特徴とする請求項４に記載の密封装置。
6. 前記弾性リングは、前記接触平面に向かうに連れて厚さが徐々に大きくなる拡大部分を有し、前記接触平面は前記拡大部分に形成されている
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の密封装置。
7. 弁体が搖動可能に配置される内部空間と、
   流体の流路となる内腔と、
   前記内腔の周囲に位置し、前記内腔と前記弁体の外側かつ前記弁箱の内側の空間との間を密封する密封装置が接触する平坦な内壁面と、
   前記内壁面よりも前記内部空間に向けて突出し、前記内壁面に平行であって、前記密封装置を弁箱に取り付けるときに、前記密封装置が摺動する平坦な案内用壁面と、
   前記案内用壁面とともに、前記密封装置の摺動を案内する案内溝を構成する平行な２つの案内用側面であって、前記内壁面の両側かつ前記案内用壁面の両側に形成され、前記密封装置を弁箱に取り付けるときに、前記密封装置の弾性リングの２つの側部にそれぞれ配置された平行に延びる２つの摺動面がそれぞれ摺動する２つの案内用側面と
   を備えることを特徴とする弁箱。
8. 請求項１から６のいずれか１項に記載の密封装置と、
   請求項７に記載の弁箱と、
   前記弁箱の前記内部空間に配置された弁体と
   を備えることを特徴とする弁装置。