JP4126035B2 - 弁体構造 - Google Patents

Description

本発明は、例えば乳業・飲料やその他の食品工場又は医薬工場などの高い衛生管理が必要な箇所に配備されるサニタリーバルブなどの弁体構造に関する。
詳しくは、弁棒に形成された弁体装着用の凹部に対し、弁座と接離する環状のシール部材を嵌入して装着した弁体構造に関する。

従来、この種の弁体構造として、弁棒（弁軸）の先端外周に弁体装着用の凹部（弁筺）が環状に形成され、この環状凹部の内面に、輪状の突起又は断続状の突起のいずれか、或いは両者を適宜に突設して、テフロン（登録商標）やその他の合成樹脂又はゴム製のシール部材（弁材）が装着され、上記突起がシール部材に食い込んで、凹部とシール部材の接触面を完全に密着させることにより、シール部材の変形や凹部とシール部材との間隙に細菌が発生しないようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
また、先端面に形成された凹部（シート座）と、それと略平行に配置されたシート押さえとの間にシール部材（ゴムシート）を挟み込み、これらの接触面を互いに嵌合させた状態で取付ボルトを締め付けることにより、シール部材が強固に係止されて抜け止め固定しているものもある（例えば、特許文献２参照）。

実開昭５２−４１５２４号公報（第１頁、第１−２図） 特開平１１−２０１２９５号公報（第１−３頁、図１）

しかし乍ら、このような従来の弁体構造では、特許文献１の場合、シール部材がテフロン（登録商標）のような硬く変形し難い材料で成形されると、弁棒の先端外周に形成された環状の凹部には装着できず、そのためにシール部材が弾性変形し易い材料のみに限定されてしまい、用途が絞られてしまうという問題があった。
そこで、特許文献２のように、弁棒の先端面に弁体装着用の凹部を形成して、そこにシール部材を嵌入してからシート押さえにより挟み込んだ状態で取付ボルトを締め付ければ、変形不能なシール部材であっても装着可能にすることが考えられる。
しかし、この場合には、シール部材の外周面と、それに対向する凹部の内周面とが相互に接触又は圧接するだけなので、これらの間隙に流体が浸入し易く、その滲み込んだ液体がシール部材の裏側に回り込んで残り、その結果として細菌が増殖して不衛生になり易く、これを防止するには頻繁に分解洗浄を行う必要があって稼働率の低下原因となるという問題がある。

本発明のうち請求項１記載の発明は、凹部に対して変形不能な材質のシール部材を装着可能にしながら液体の滲み込みを完全に防止することを目的としたものである。
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発明の目的に加えて、構造を最も簡素化することを目的としたものである。
請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載の発明の目的に加えて、シール部材の交換及び分解洗浄を簡単に行うことを目的としたものである。

前述した目的を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、弁棒の先端面に凹部を形成し、この凹部内に嵌入したシール部材の外周面と、それに対向する凹部の内周面との間に、少なくとも先端側が弁座側へ向けて先細状の楔形に傾斜する空間部を形成し、この空間部内にパッキンを圧縮装着して、楔形に傾斜する上記シール部材の外周面及び凹部の内周面に夫々密接させたことを特徴とするものである。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成に、前記空間部とパッキンの断面形状を略三角形に形成した構成を加えたことを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明の構成に、前記シール部材の外側から押さえ部材を被せ、これら両者を挿通する締着手段で弁棒に対しその軸方向へ締め付けて、シール部材及びパッキンを凹部の内底面に圧接させた構成を加えたことを特徴とする。

本発明のうち請求項１記載の発明は、弁棒の先端面に凹部を形成し、この凹部内に嵌入したシール部材の外周面と、それに対向する凹部の内周面との間に、少なくとも先端側が弁座側へ向けて先細状の楔形に傾斜する空間部を形成することにより、シール部材の嵌入側最大外径が凹部の先端内径と略同径となって、凹部内へシール部材が出し入れ自在になると共に、上記空間部内にパッキンを圧縮装着して、楔形に傾斜する上記シール部材の外周面及び凹部の内周面に夫々密接させることにより、パッキンの弾性を利用した楔効果で、パッキンと楔形の傾斜面とのシール性能が向上して、外部から空間部への流体の浸入が遮断される。
従って、凹部に対して変形不能な材質のシール部材を装着可能にしながら液体の滲み込みを完全に防止することができる。
その結果、用途に応じて最良な材質のシール部材を選択できるだけでなく、シール部材の交換が容易であるからメンテナンス性の向上を図れると共に、シール部材の裏側に液体などの異物が回り込んで残ることがないから常に衛生的であり、分解洗浄の回数を頻繁に行う必要がなくなって、稼働率を高く維持できる。

請求項２の発明は、請求項１の発明の効果に加えて、空間部とパッキンの断面形状を略三角形に形成することにより、パッキン及びシール部材の成形が容易でシール部材との位置合わせが容易である。
従って、構造を最も簡素化できる。

請求項３の発明は、請求項１または２の発明の効果に加えて、シール部材の外側から押さえ部材を被せ、これら両者を挿通する締着手段で弁棒に対しその軸方向へ締め付けて、シール部材及びパッキンを凹部の内底面に圧接させることにより、締着手段の操作のみで容易にシール部材及びパッキンの位置決めと分解が可能となる。
従って、シール部材の交換及び分解洗浄を簡単に行うことができる。

本発明の弁体構造Ａは、図１に示す如く、弁棒１の先端面中央に、円板状の弁体を装着するための凹部２が断面蟻溝状（逆テーパー状）に形成され、この凹部２の内部に、例えばＰＦＡなどのフッ素樹脂やその他の材料で環状に成形されたシール部材（ステムパッキン）３を嵌入し、これらシール部材３の外周面３ａの基端側と、それに対向して先端側へ向け徐々に縮径する凹部２の内周面２ａとの間に、少なくとも先端側が弁座Ｓ側へ向けて先細状の楔形（逆Ｖ字形）に傾斜する空間部４を形成している。

そして、上記楔形の空間部４となる位置に向け、例えばＥＰＤＭやシリコーンゴムなどの弾性変形可能な材料で成形された該空間部４の断面積より大きな環状のパッキン（固定パッキン）５を弾性変形させて嵌入し、次に上記シール部材３の基端側を嵌入してから、これら両者が凹部２の内底面２ｂと圧接するように位置決めすることにより、上記パッキン５を圧縮変形させて、楔形に傾斜するシール部材３の外周面３ａ′及び凹部２の内周面２ａ′に夫々密接するようにしている。

このようなシール部材３及びパッキン５の圧接位置決め方法としては、シール部材３の外側から押さえ部材６を被せ、これら両者を挿通する締着手段７で弁棒１に対しその軸方向へ締め付けて、シール部材３及びパッキン５を凹部２の内底面２ｂに圧接させることが好ましい。
以下、本発明の各実施例を図面に基づいて説明する。

この実施例１は、図１及び図２に示す如く、本発明の弁体構造ＡがサニタリーバルブＢに配備され、例えばエアモータのアクチュエーター（図示せず）で弁棒１を軸方向へ往復動させることにより、シール部材３の先端が弁座Ｓに接離して流路Ｃが開閉する場合を示しており、上述したシール部材３の外周面３ａの基端側と凹部２の内周面２ａとの間に断面三角形の空間部４を形成し、この空間部４内に、該空間部４の断面積より大きな断面三角形のパッキン５を嵌入して圧縮変形させたものである。

図示例の場合には、上記空間部４とパッキン５の断面形状を頂角が鋭角な略二等辺三角形に形成している。

更に、上記シール部材３の位置決め方法として、シール部材３の内周面３ｂと押さえ部材６の外周面６ａとを互いに嵌合する形状に形成し、シール部材３及び押さえ部材６を挿通する締着手段７として座付きボルト７ａを、弁棒１に凹設したネジ孔７ｂに螺合させると共に、これら座付きボルト７ａと押さえ部材６との間隙をＯリング８でシールしている。

次に、斯かる弁体構造Ａの作用効果について説明する。
先ず、図１及び図２に示す如く、弁棒１の先端面中央に形成される凹部２内に嵌入したシール部材３の外周面３ａの基端側と、それに対向する凹部２の内周面２ａとの間に、弁座Ｓへ向けて先細状の楔形に傾斜する空間部４を形成したため、シール部材３の嵌入側最大外径Ｄ１が、それと対向する凹部２の先端内径Ｄ２と略同径となって、凹部２内へシール部材３が出し入れ自在となる。

その結果、シール部材３が例えばフッ素樹脂などのような変形不能な材質で成形された場合でも凹部２に対して簡単に装着でき、用途に応じて最良な材質のシール部材３を選択できる。

そして、上記空間部４内に弾性変形可能なパッキン５を圧縮装着して、楔形に傾斜するシール部材３の外周面３ａ′及び凹部２の内周面２ａ′に夫々密接するため、パッキン５の弾性を利用した楔効果で、パッキン５と楔形の傾斜面３ａ′，２ａ′とのシール性能が向上して、外部から空間部４への流体の浸入が遮断される

その結果、液体の滲み込みを完全に防止できて、常に衛生的に保つことができる。

更に、実施例１の場合には、空間部４とパッキン５の断面形状を略三角形に形成したため、パッキン５及びシール部材３の成形が容易でシール部材３との位置合わせが容易である。
その結果、構造を最も簡素化しながら液体の滲み込みを完全に防止できるという利点がある。

また、シール部材３の外側から押さえ部材６を被せ、これら両者を挿通する締着手段７で弁棒１に対しその軸方向へ締め付けて、シール部材３及びパッキン５を凹部２の内底面２ｂに圧接させるため、締着手段７の操作のみで容易にシール部材３及びパッキン５の位置決めと分解が可能となる。
その結果、シール部材３の交換及び分解洗浄を簡単に行えるという利点がある。

この実施例２は、図３に示す如く、前記シール部材３の外周面３ａの基端側を外側に突出させて、それと対向する凹部２の内周面２ａとの楔形角度を更に小さくした構成が、前記図１及び図２に示した実施例１とは異なり、それ以外の構成は図１及び図２に示した実施例１と同じものである。

図示例の場合には、上記空間部４とパッキン５の断面形状を略直角三角形に形成して、シール部材３の外周面３ａの基端側を底面３ｃに対し略直角にしているが、これに限定されず、頂角が楔形（鋭角）であれば、他の形状の三角形などでも良い。
。
従って、図３に示すものも上述した実施例１の作用効果と同様な作用効果を得ることができる。

この実施例３は、図４に示す如く、前記シール部材３の外周面３ａの基端側とパッキン５との接触面を互い嵌合する形状に形成して、空間部４とパッキン５の断面形状を多角形状にした構成が、前記図１及び図２に示した実施例１とは異なり、それ以外の構成は図１及び図２に示した実施例１と同じものである。

図示例の場合には、上記空間部４とパッキン５の断面形状を略四角形に形成しているが、これに限定されず、頂角が楔形（鋭角）であれば、略五角形や六角形などでも良い。
従って、図４に示すものも上述した実施例１の作用効果と同様な作用効果を得ることができる。

この実施例４は、図５に示す如く、前記シール部材３の外周面３ａの基端側とパッキン５との接触面を互い嵌合する曲面に形成して、空間部４とパッキン５の断面形状を略三角形に形成した構成が、前記図１及び図２に示した実施例１とは異なり、それ以外の構成は図１及び図２に示した実施例１と同じものである。

図示例の場合には、シール部材３の外周面３ａの基端側とパッキン５との接触面を互い嵌合する円弧面に形成しているが、これに限定されず、頂角が楔形になれば、円弧面以外の曲面であっても良い。
従って、図５に示すものも上述した実施例１の作用効果と同様な作用効果を得ることができる。

この実施例５は、図６に示す如く、前記シール部材３の外周面３ａの基端側とパッキン５との接触面を互い嵌合する形状に形成して、空間部４とパッキン５の断面形状を一部が凹んだ多角形状にした構成が、前記図１及び図２に示した実施例１とは異なり、それ以外の構成は図１及び図２に示した実施例１と同じものである。

図示例の場合には、上記空間部４とパッキン５の断面形状を一部が凹んだ略四角形に形成しているが、これに限定されず、頂角が楔形（鋭角）であれば、一部が凹んだ略五角形や六角形などでも良い。
従って、図６に示すものも上述した実施例１の作用効果と同様な作用効果を得ることができる。

尚、前示実施例１では、本発明の弁体構造ＡがサニタリーバルブＢに配備され、例えばエアモータのアクチュエーターで弁棒１を軸方向へ往復動させることにより、シール部材３の先端が弁座Ｓに接離して流路Ｃが開閉する場合を示したが、これに限定されず、本発明の弁体構造ＡをサニタリーバルブＢ以外のバルブに配備したり、アクチュエーター以外の例えば手動により開閉する弁棒１であっても良い。

更に、シール部材３及び押さえ部材６を挿通する締着手段７として、座付きボルト７ａを弁棒１に凹設されたネジ孔７ｂに螺合させた場合を示したがが、これに限定されず、弁棒１側に連設されたボルトに対してシール部材３及び押さえ部材６を挿通してからナットにより締め付けるなど、他の構造であっても良い。

本発明の実施例１を示す弁体構造の縦断正面図である。 要部の分解拡大断面図である。 本発明の実施例２を示す弁体構造のみの拡大縦断正面図である。 本発明の実施例３を示す弁体構造のみの拡大縦断正面図である。 本発明の実施例４を示す弁体構造のみの拡大縦断正面図である。 本発明の実施例５を示す弁体構造のみの拡大縦断正面図である。

符号の説明

Ａ 弁体構造 Ｂ サニタリーバルブ
Ｃ 流路 Ｄ１ シール部材の嵌入側最大外径
Ｄ２ 凹部の先端内径 Ｓ 弁座
１ 弁棒 ２ 凹部
２ａ 内周面 ２ａ′ 傾斜面
２ｂ 内底面 ３ シール部材
３ａ 外周面 ３ａ′ 傾斜面
３ｂ 内周面 ３ｃ 底面
４ 空間部 ５ パッキン
６ 押さえ部材 ６ａ 外周面
７ 締着手段 ７ａ 座付きボルト
７ｂ ネジ孔 ８ Ｏリング

Claims (3)

1. 弁棒（１）に形成された凹部（２）に対し、弁座（Ｓ）と接離するシール部材（３）を嵌入して装着した弁体構造において、
   前記弁棒（１）の先端面に凹部（２）を形成し、この凹部（２）内に嵌入したシール部材（３）の外周面（３ａ）と、それに対向する凹部（２）の内周面（２ａ）との間に、少なくとも先端側が弁座（Ｓ）側へ向けて先細状の楔形に傾斜する空間部（４）を形成し、この空間部（４）内にパッキン（５）を圧縮装着して、楔形に傾斜する上記シール部材（３）の外周面（３ａ′）及び凹部（２）の内周面（２ａ′）に夫々密接させたことを特徴とする弁体構造。
2. 前記空間部（４）とパッキン（５）の断面形状を略三角形に形成した請求項１記載の弁体構造。
3. 前記シール部材（３）の外側から押さえ部材（６）を被せ、これら両者を挿通する締着手段（７）で弁棒（１）に対しその軸方向へ締め付けて、シール部材（３）及びパッキン（５）を凹部（２）の内底面（２ｂ）に圧接させた請求項１または２記載の弁体構造。

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