JP2984543B2 - 三方口バタフライ弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、三方向に流体出入口を
有し、１枚の弁体で分流、混流又は制御するバタフライ
弁に関し、主として清水、海水などの液体、空気、ガス
等の気体又は小麦粉、樹脂原料等の粉粒体が流れるパイ
プラインの切換用弁又は制御用弁として用いて好適のも
のである。ここで、分流とは、流体入口が１ケ所、流体
出口が２ケ所のものをいい、また混流とは、流体入口が
２ケ所、流体出口が１ケ所のものをいう。

【０００２】

【従来の技術】従来の三方口を有する弁は、図８に示す
ように、２台のバタフライ弁１，２とＴ管３とを接合し
て構成し、一方のバタフライ弁１の駆動装置４に他方の
バタフライ弁２の弁棒５を適宜の連結手段６により連結
して２台のバタフライ弁を連動して駆動するようにした
もの、或いは、図９に示すように、汎用の玉形弁７と肘
形弁８とを併用して構成したものである。

【０００３】また、図１０（ａ），（ｂ）に示すよう
に、四方に開口１１，１１を十字状に突設した本体１２
の中央に弁軸１３を回動できるようにして立設し、該弁
軸１３の軸受部で交叉しつつ本体１２の内側を斜めに横
切る弁座突条１４，１４を突設し、該弁軸１３には９０
°回転する毎に弁座突条１４，１４に外側を接触させる
楕円状バタフライ１５を固着し、該バタフライ１５を本
体１２に対して全回転可能とした切換弁が既に考案され
ている。（実公昭３８−３９６４号公報参照）なお、図
中、１６は硬質ゴムライニング層、１７は手動開閉用ハ
ンドル、１８は指針である。

【０００４】また、図１１に示すように、弁体を、三方
向に流体出入口２１，２２，２３を有する本体２０の中
央部を貫通する弁棒２６に軸支され、外径を真円に形成
した１個の円板状弁体２５によって構成し、三方向の流
体出入口の交点を含む周縁部にそれぞれ弁座２４を設
け、該弁座２４及び弁体２５の周縁部に、当接面を球面
状に形成した弾性体からなる密封部材を装着し、弁体２
５の外径寸法を流体出入口２１，２２，２３の内径寸法
の１．５倍以上とした分流又は混流できる三方口バタフ
ライ弁も、本出願人によって既に考案されている。（実
公平５−１５６６３号公報参照）

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記した図８及び図９
に記載した従来例では、弁体附近の流体通過部が狭く、
又急に流れ変更などがあり、何れも流体抵抗が極めて大
となり、本来流体の分流、混流等を行なう弁において、
機能、性能を低下させていた。又、これらは、据付面積
でも寸法が大型となり、材料・重量・価格などの経済性
も悪いと共に、最近の各種プラント、装置の小型化傾向
にも逆行するという問題点があった。

【０００６】また、図１０（ａ），（ｂ）に示す従来例
では、次のような問題点があった。 （ｉ）弁体１５を楕円形にしないと出入口（口径）１１
より入らない点。 （ii）切換弁として重要な要素である確実なシール性を
もたせるために、楕円状弁板１５や本体１２の内部を如
何にして加工するのか、その具体性がないという点。 (iii) 上記の理由から弁体外径及び本体内径等の加工が
不可なためゴムライニング層１６を施しているが、加工
なしでは寸法精度は不確実である点。

【０００７】また、図１１に示す従来例では、次のよう
な問題点があった。 （ｉ）流体の分流又は混流時において、弁体外径寸法を
流体出入口口径の１．５倍以上としたが、最小倍率時に
おいて流体通過面積（開口部）がやや狭まく、流体抵抗
が生じる点。 （ii）流体の制御、即ち弁体の中間開度において、本体
内面と対向する弁体端部の近傍に形成されるＤ部及びＥ
部で、流体同士の衝突及び濁流が生じ、該部分における
部材の損傷又は老化があり、正確な制御が困難であり、
また、該中間開度においてＤ部には弁座がなく、シール
しない点。 (iii) 分流又は混流時における弁座部にのみ、弾性体か
らなる密封部材を装着しており、海水又はガス等の腐食
性流体に対して本体材質の耐食性を要求される点。 （iv）分流又は混流弁（ＯＮ−ＯＦＦ弁）専用として使
用可であるが、制御弁（コントロール用弁）としては不
可である点。

【０００８】本発明は、上記した従来例における欠点や
問題点を解決せんとするものであり、三方口の弁におい
て流体抵抗を極めて小さくし、流体の分流、混流又は制
御する場合においても流体の衝突及び濁流がなく、確実
なシール性を保持し、流体の種類に拘らず耐食性を維持
する三方口バタフライ弁を提供することを目的としてい
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明は、三方向に流体出入口を有する
本体に弁体を設け、流体の流路切換え及び制御を行える
ようにした三方口バタフライ弁において、上記弁体を、
本体の中央部を貫通する弁棒に軸支され外径を真円の球
面に形成し且つ一方の端部を断面魚尾状に厚さを漸次大
きくした１個の円板状の弁体によって構成し、上記本体
を、弁棒に直角方向に二分割すると共に、流体出入口の
口径を等しくし且つＴ字形に形成し、上記三方向の流体
出入口の交点を含む周縁部にそれぞれ弁座を形成すると
共に、上記弁体の魚尾状端部との摺動面に全面に亙って
弁座を形成したことを特徴としている。

【００１０】また、請求項２の発明は、弁座及び弁体の
周縁部の当接面を球面状に形成し、何れか一方の当接面
に弾性体からなる密封部材を装着したことを特徴として
いる。

【００１１】また、請求項３の発明は、弁体の外径寸法
を流体出入口口径の２倍以上とし、弁体の魚尾状端部近
傍の両側面を流線形に形成したことを特徴としている。

【００１２】また、請求項４の発明は、本体の全内周面
及び弁座面部の弾性体を、金型により精密に加硫成型し
たことを特徴としている。

【００１３】

【作用】本発明は、上記のように構成されているので、
請求項１の発明によれば、次の作用が生ずる。即ち、本
体を弁棒に直角方向に二分割しているので、本体全内周
面及び弁座部の弾性体を金型により精密に加硫成型する
ことが可能となり、ノー加工で製品化することが可能と
なる。また、１個の円板状弁体の一方の端部を断面魚尾
状に厚さを漸次大きくして構成し、且つ該弁体の魚尾状
端部との本体内面の摺動面に、全面に亙って弁座を形成
しているので、弁体の回動により流体の制御、即ち弁体
の中間開度時において、流体同士の衝突や濁流の発生が
防止され、分流又は混流用制御弁（コントロール用弁）
として有効に使用することができる。

【００１４】また、請求項２の発明によれば、上記に加
えて、弁座及び弁体の周縁部の当接面を球面状に形成
し、一方の当接面に弾性体からなる密封部材を装着して
いるので、流体のシール性が確保される。

【００１５】また、請求項３の発明によれば、弁体の外
径寸法を流体出入口口径の２倍以上としているので、開
口部における流体通過面積が広くなって流速が遅くな
り、弁体端部の流線形魚尾状の弁体形状と相俟って、分
流又は混流時における流体抵抗が改善されて極めて小さ
くなり、本体全内周面及び弁座部の弾性体の損傷、摩滅
等が防止できる。

【００１６】また、請求項４の発明によれば、上下二分
割された本体の全内周面及び弁座部の弾性体を容易に金
型により精密に加硫成型できるので、本体内面の球面加
工が不要となり、海水又はガス等の腐食性流体に対して
耐食性及びシール性も確保される。上記金型による加硫
成型の工程を図７（ａ）（ｂ）を用いて説明すると、本
体３０に未加硫ゴム（生ゴム）３４を敷きつめた後、半
球状の金型５０は重量物であるため、ボルトねじ孔５１
によりリフトで吊り下げるようにして、弁棒金型５０ａ
を先ず本体３０に挿入し、ａ−ａ′線とｂ−ｂ′線が平
行且つ所定間隙になった時点で加硫釜に入れ、未加硫ゴ
ムを加熱することにより弾性体が前記半球状の金型通り
の形状に出来上る。次いで加硫後は、前記と逆に半球状
金型を分離することにより球面状の弁座３４が出来上
る。なおこれに先行して、流体出入口の内面部３４ａを
未加硫の状態でライニングしておき、弁座３４と一体に
同時加硫する。

【００１７】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面と共に説明す
る。図１は、本発明の一実施例を示す三方口バタフライ
弁を分流弁（ＯＮ−ＯＦＦ用弁）として使用した状態を
示す分割面からみた内部側面図、図２は同じく混流弁
（ＯＮ−ＯＦＦ用弁）として使用した状態を示す同側面
図、図５は同じく正面図である。

【００１８】図において、本体（弁本体）３０は、三方
向に流体出入口３１，３２，３３を有し、これらの各流
体出入口の交点を含む周縁部、及び本体３０の中央部を
貫通する弁棒３６に軸支された弁体３５の回動時にその
外径球面部と当接摺動する本体内面の弁座３４部分に、
当接面を球面状に形成した弾性体からなる密封部材を加
硫成型して装着し、また三方向の流体出入口の内周面及
びその近傍３４ａを、耐食部材としての弾性体を加硫成
型している。上記弾性体の一例として、ＣＲ（ネオプレ
ン）、ＮＢＲ（ニトリルゴム）等がある。

【００１９】一方、弁体３５は、本体３０の中央部を貫
通する弁棒３６に軸支され、外径を真円の球面に形成す
ると共に、一方の半周部を形成する端部を、断面魚尾状
に厚さを漸次大きくし両側面を流線形に形成した１個の
円板状の弁体によって構成され、上記魚尾状端部は、外
径（周縁）を球面に形成した二股状部３５ａ，３５ａ
と、これらの端部を連結する補強部材３５ｂとによって
形成され、中央部に空所３５ｃを設けて重量を軽減して
いる。

【００２０】図６（ａ）は、弁座３４と三方向の流体出
入口部分の内周面３４ａとの接続部分を示し、弁座３４
は金型により加硫成型され、該弁座３４の加硫成型に先
行して上記内周面３４ａに未加硫の状態で本体３０に固
定しておき、弁座３４と一体に同時加硫される。図６
（ｂ）は、弾性体を本体３０の弁座３４部に取付ける代
りに、弁体３５の周縁部に弾性体３８を取着した別の実
施例の要部説明図である。

【００２１】上記弁体３５の外径面は球面状に切削加工
され、真円度は保持され、また、該弁体３５が回動して
当接摺動する本体３０の全球面部からなる弁座３４は、
金型により精密に加硫成型されるので、切削加工は必要
としない。即ちｎｏ加工とする。従って、これら弁体３
５と弁座３４の両者は共に球面状の一部を形成してお
り、弁体３５の回動により、当接部分が接離することに
より流体の流れが変わることになる。なお、図５におい
て、３６ａは弁体３５を弁棒３６に取付けるテーパーピ
ン、３９は二分割された本体３０を固着するボルト・ナ
ット、４５はグランドパッキンであり、弁棒３６の頂部
には図示しない駆動機が取付けられている。

【００２２】図７（ａ）（ｂ）は、球面状の弁座３４を
金型により精密に加硫成型する製法の一実施例を示す説
明図である。図において、半球状の金型５０を二分割さ
れた本体３０の分割面方向から押圧加硫することによ
り、弁座３４は同金型５０の球面状及び弁棒挿入口の一
部が同型に成型できる。

【００２３】なお、金型を保持、分離させるためにボル
トネジ孔５１を設け、作業性を計っている。又、金型５
０の水平面ａ−ａ′と本体３０の分割面ｂ−ｂ′を平行
にして成型加硫することにより、精密な球面Ｒを成型す
ることができると共に、弁棒金型５０ａにより、弁棒挿
入口も精度が向上する。なお、球面状弁座３４以外の三
方向出入口内周面及びその近傍３４ａと本体３０の二分
割面３４ｂは、金型以外の方法で加硫成型しても平面度
が平滑であればよい。上記二分割面３４ｂは、本体３０
を接合するためにガスケット部材としての役目をするこ
とになる。

【００２４】上記金型で加硫成型する弾性体は軟質材か
らなり、シール面の一方を該軟質の弾性体で構成し、他
方を硬質（金属）体で構成することにより、該シール面
でのシール性が大となる。

【００２５】次に作用について説明すると、当該三方口
バタフライ弁を図１の実線の状態において使用すると、
流路は出入口３１から３２に形成され、流体は出入口３
１から３２に流れる。また、弁体３５を回動して、二点
鎖線の状態にすると、流路は出入口３１から３３に形成
され、大きい矢印に示す方向に分流することになる。

【００２６】また、図２の実線の状態において使用する
と、流路は出入口３２から３１に形成され、流体は出入
口３２から３１に流れる。また、弁体３５を回動して、
二点鎖線の状態にすると、流路は出入口３３から３１に
形成され、大きい矢印に示す方向に混流（混合）するこ
とになる。

【００２７】次に、図３のように弁体３５が中間開度の
状態において使用すると、流路は、出入口３１から３２
及び３３に形成され、流体は出入口３１から３２及び３
３に流れる。この場合、本体内面と当接摺動する弁体端
部の両側に形成されるＢ部に滞留（よどむ）することな
く流出するように、該弁体端部の形状を魚尾状に形成し
ている。

【００２８】また、図４のように弁体３５が中間開度の
状態において使用すると、流路は出入口３２及び３３か
ら３１に形成され、流体は出入口３２及び３３から３１
に流れる。この場合、流体がＣ部に滞留（よどむ）する
ことなく流出するように弁体形状を魚尾状に形成してい
る。

【００２９】なお、上記、図３及び図４に示されたＢ部
及びＣ部において、各々の流体（分流、混流した流体）
が衝突及び濁流しないように、弁体３５の開度に拘わら
ず、弁体３５の半周部を魚尾状とし、且つ、本体３０の
弁座部３４とが当接摺動するようにして確実なシール性
を保持するようになっている。上記のように弁体３５の
一方の端部を形成する半周部は、端部程厚みを漸次大き
くした魚尾状の巾広の当接面を具備している。

【００３０】なお、上記した実施例において、弁体３５
の魚尾状端部を二股状に形成し、中央部に空所３５Ｃを
設けて重量を軽減した構造について説明したが、小口径
のバタフライ弁においては、魚尾状端部を一体に形成し
てもよい。

【００３１】また、出入口３１，３２，３３の口径に対
して弁体３５の外径寸法は、２倍以上に形成されている
ため、分流又は混流用切換弁（ＯＮ−ＯＦＦ用弁）及び
分流又は混流用制御弁（コントロール用弁）の何れにお
いても、弁座３４部附近を流体が通過する流速は遅くな
り、それに伴って損傷、摩滅等を防止することができ
る。

【００３２】上記した弁棒軸方向の上下端の密封手段と
して、弁棒の外延部方向は、図５（ｂ）に示すように、
Ｏリングケース４１を本体３０に埋込んだ後、弁座３４
の弾性体を弁棒貫通部まで延ばして加硫成型する。そし
て成品（半成品）後に該Ｏリングケース４１内にＯリン
グ４４を挿入して外部洩漏防止の第１手段とし、また、
本体３０の頂部に、外気侵入防止兼前記洩漏防止の第２
手段としてのグランドパッキン４５を設けている。一
方、弁棒の下端部は、本体下端と底蓋４３との間にガス
ケット４２を介在させ、ボルト締めをするようになって
いる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
請求項１の発明においては、三方口バタフライ弁の弁体
を、本体の中央部を貫通する弁棒に軸支され外径を真円
の球面に形成し且つ一方の端部を断面魚尾状に厚さを漸
次大きくした１個の円板状の弁体によって構成し、上記
本体を、弁棒に直角方向に二分割すると共に流体出入口
の口径を等しくし且つＴ字形に形成し、上記三方向の流
体出入口の交点を含む周縁部にそれぞれ弁座を形成する
と共に、上記弁体の魚尾状端部との摺動面に全面に亙っ
て弁座を形成したことにより、次のような効果が奏され
る。

【００３４】（ｉ）弁体が全開又は全閉されるＯＮ−Ｏ
ＦＦ用弁として使用する分流弁又は混流弁において、流
路の曲折部が弁体により４５度傾斜しており、流体抵抗
が小さく、弁体及び弁座への損傷、摩滅が殆んどない。

【００３５】（ii）弁体が中間開度で制御用弁として使
用されるとき、本体内面と当接摺動する弁体の一方の端
部の両側区域に、流体同士の衝突及び濁流が生せず、流
体抵抗を極めて小さくすることができ、しかも、対向す
る流路の確実なシール性を保持することができる。

【００３６】(iii) 構成部品が少なく、所定寸法内に小
型化され、又、パイプラインへの取付けが直交している
ため、配管の容易さ及び現地において組立・分解作業が
容易である。

【００３７】（iv) 本体を弁棒に直角方向に二分割して
いるので、本体全内周面及び弁座部の弾性体を金型によ
り精密に加硫成型することが可能となり、ノー加工で製
品化することが可能となる。また、本体を二分割してい
るので、組立・分解作業及びパイプラインが三叉（三交
点）しているときに特に作業性がよい。

【００３８】（ｖ）パイプライン及び仕様変更などによ
り、分流を混流に、また制御用弁としても多目的、多用
途にも使用できる。

【００３９】また、請求項２の発明においては、弁座及
び弁体の周縁部の当接面を球面状に形成し、当接面に弾
性体からなる密封部材を装着したことにより、効果的な
流体のシール性と弁体の回動を得ることができる。

【００４０】また、請求項３の発明においては、弁体の
外径寸法を流体出入口口径の２倍とし、弁体の魚尾状端
部近傍の両側面を流線形に形成したことにより、開口部
における流体通過面積が広くなって流速が遅くなり、弁
体端部の流線形魚尾状の弁体形状と相俟って、分流又は
混流時における流体抵抗が改善されて極めて小さくな
り、本体全内周面及び弁座部の弾性体の損傷、摩滅等が
防止できる。

【００４１】また、請求項４の発明においては、本体の
全内周面及び弁座面部の弾性体を金型により精密に加硫
成型したことにより、上下二分割された本体の全内周面
の球面加工が不要となり、加工工程が大幅に縮少され、
且つ海水又はガス等の腐食性流体に対して耐食性とシー
ル性が確保される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す三方口バタフライ弁の
ＯＮ−ＯＦＦ用弁の分流弁としての使用状態を示す内部
側面図である。

【図２】同じく、ＯＮ−ＯＦＦ用弁の混流弁としての使
用状態を示す内部側面図である。

【図３】同じく、制御用弁の分流制御弁としての使用状
態を示す内部側面図である。

【図４】同じく、制御用弁の混流制御弁としての使用状
態を示す内部側面図である。

【図５】（ａ）は本発明の一実施例を示す三方口バタフ
ライ弁の正面断面図であり、（ｂ）はグランド部の拡大
断面図である。

【図６】（ａ）は図３のＡ部の拡大図であり、（ｂ）は
他の実施例を示す要部説明図である。

【図７】（ａ）（ｂ）は金型により加硫成型する製法の
一実施例を示す説明図である。

【図８】従来例を示す側面図である。

【図９】従来例を示す断面図である。

【図１０】従来例を示す断面図で、（ｂ）は（ａ）のｂ
−ｂ断面図である。

【図１１】従来例の作用説明図である。

【符号の説明】

３０ 本体 ３１ 流体出入口 ３２ 流体出入口 ３３ 流体出入口 ３４ 弁座 ３４ａ 三方向流体出入口部の内周面（耐食部材） ３４ｂ 分割面（耐食部材） ３５ 弁体 ３６ 弁棒 ３６ａ テーパーピン ３８ 弾性体 ３９ ボルト・ナット ４１ Ｏリングケース ４２ ガスケット ４３ 底蓋 ４４ Ｏリング ４５ グランドパッキン ５０ 半球形金型 ５０ａ 弁棒金型 ５１ ボルトネジ孔

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 三方向に流体出入口を有する本体に弁体
   を設け、流体の流路切換え及び制御を行えるようにした
   三方口バタフライ弁において、上記弁体を、本体の中央
   部を貫通する弁棒に軸支され外径を真円の球面に形成し
   且つ一方の端部を断面魚尾状に厚さを漸次大きくした１
   個の円板状の弁体によって構成し、上記本体を、弁棒に
   直角方向に二分割すると共に、流体出入口の口径を等し
   くし且つＴ字形に形成し、上記三方向の流体出入口の交
   点を含む周縁部にそれぞれ弁座を形成すると共に、上記
   弁体の魚尾状端部との摺動面に全面に亙って弁座を形成
   し、弁体の中間開度において流体同士の衝突及び濁流の
   発生を防止するようにしたことを特徴とする三方口バタ
   フライ弁。
2. 【請求項２】 弁座及び弁体の周縁部の当接面を球面状
   に形成し、何れか一方の当接面に弾性体からなる密封部
   材を装着したことを特徴とする請求項１記載の三方口バ
   タフライ弁。
3. 【請求項３】 弁体の外径寸法を流体出入口口径の２倍
   以上とし、弁体の魚尾状端部近傍の両側面を流線形に形
   成したことを特徴とする請求項１又は２記載の三方口バ
   タフライ弁。
4. 【請求項４】 本体の全内周面及び弁座面部の弾性体
   を、金型により精密に加硫成型したことを特徴とする請
   求項１又は２記載の三方口バタフライ弁。