JP4778741B2

JP4778741B2 - バタフライバルブ

Info

Publication number: JP4778741B2
Application number: JP2005202446A
Authority: JP
Inventors: 重信加藤
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2005-07-12
Filing date: 2005-07-12
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2025-07-12
Also published as: JP2007024058A

Description

本発明は、例えば管部材内を流れる流体の流量を調節するためのバタフライバルブに関する。

従来、例えば管部材内を流れる気体の流量を調節するためのバタフライバルブが知られている（例えば、特許文献１参照。）。このようなバタフライバルブは、管部材内に配置され気体の通過を許す貫通孔が形成されたバルブ本体と、該バルブ本体の貫通孔内に該貫通孔を横切るように配置され、両端がバルブ本体に回転可能に支持された軸部材と、該軸部材に取り付けられ、バルブ本体の貫通孔を開閉すべく軸部材と共に回転可能な弁体とを備える。大きな摩擦力が生じることなく弁体を容易に回転させることができるように、弁体とバルブ本体との間には、弁体の全周に亘って所定の間隙が形成されている。

弁体を介して流体から受ける力に対する軸部材の強度を高めるために、軸部材を鉄のように比較的安価な金属で形成することが提案されている。これにより、気体から受ける力による軸部材の変形を安価に防止することができる。
特開平０５−１６４２５３号（第３−４頁、図１）

しかしながら、弁体とバルブ本体との間に所定の間隙が形成されていることから、腐食性を有する気体が流れる管部材内に、鉄の軸部材が用いられたバタフライバルブを配置すると、軸部材の弁体及びバルブ本体間の間隙から露出した部分に気体が接触し、軸部材が部分的に腐食してしまう。腐食を生じさせることなく軸部材の強度を高めるために、鉄製の軸部材に代えて、チタン及びハステロイのような耐食性のある特殊金属で軸部材を形成することが考えられるが、これらの特殊金属は高価であるため、製造コストの増大を招く。

そこで、本発明の目的は、腐食を生じさせることなく軸部材の強度を安価に高めることができるバタフライバルブを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、流体の通過を許す貫通孔が形成されたバルブ本体と、該バルブ本体の前記貫通孔内に該貫通孔を横切るように配置され、両端が前記バルブ本体に設けられた一対の軸受にそれぞれ回転可能に支持される軸部材と、周面が前記貫通孔内に該貫通孔の周面の全周に亘って間隙をおくように前記軸部材に取り付けられ、前記バルブ本体の前記貫通孔を開閉すべく前記軸部材と一体に回転可能な弁体とを備え、前記各軸受には、それぞれ前記貫通孔内に開放する弧状凹部が形成されており、前記弁体には、前記バルブ本体との間で前記軸部材の周囲をシールすべく、前記各弧状凹部の円弧面に密着可能な円弧面を有し、前記軸部材を取り巻いて配置された一対の弾性変形可能な環状のシール部材が設けられていると共に、前記各シール部材の外径の大きさは、前記各弧状凹部の口径の大きさ以下になるように設定されており、前記弁体から前記各シール部材に該各シール部材を前記弁体及び前記バルブ本体間で圧縮する圧縮力が作用したときに、前記各シール部材の潰れ変形による前記各弧状凹部の外方への前記各シール部材のはみ出しを防止するためのはみ出し防止手段が、前記各シール部材に関して設けられていて、更に、前記はみ出し防止手段は、前記各シール部材を取り巻いて配置され、前記各弧状凹部の口径とほぼ等しい内径を有する環状部材であり、前記各シール部材及び前記各環状部材は、それぞれ前記弁体の回転時に該弁体と一体に回転し、前記各環状部材の前記各弧状凹部の開口縁部に対向する端面が、前記弁体の回転時に前記各弧状凹部の前記開口縁部に干渉することを防止すべく、前記各環状部材の前記端面は、前記開口縁部との間隔が前記各環状部材の径方向外方へ向けて漸増するように形成されていることを特徴とする。

上記の構成では、バルブ本体の各軸受に形成された各弧状凹部の円弧面に密着可能な円弧面を有し、軸部材を取り巻いて配置された一対の弾性変形可能な環状のシール部材が弁体に設けられていることから、軸部材のバルブ本体及び弁体間の間隙から露出した部分が各シール部材で気密的に覆われるので、弁体とバルブ本体との間に形成された間隙を経て軸部材の前記部分に流体が接触することが防止される。

また、バルブ本体の各軸受に弧状凹部が形成されており、弁体に設けられた各シール部材が各弧状凹部の円弧面に密着可能な円弧面を有することから、各シール部材の円弧面を、弁体の回転位置に拘わらず、各弧状凹部の円弧面に気密的に面接触させることができる。

各シール部材の外径の大きさを、各弧状凹部の口径の大きさ以下になるように設定することができ、弁体から各シール部材に該各シール部材を弁体及びバルブ本体間で圧縮する圧縮力が作用したときに、各シール部材の潰れ変形による各弧状凹部の外方への各シール部材のはみ出しを防止するためのはみ出し防止手段を、各シール部材に関して設けることができる。

この場合、例えばバルブ本体の貫通孔内を通過する流体から弁体に力が作用したときに、弁体から各シール部材に作用する圧縮力により各シール部材が潰れ変形したとき、各シール部材が各弧状凹部の外方へはみ出すことがはみ出し防止手段によって防止される。これにより、各シール部材が各弧状凹部の外方へはみ出すことにより各シール部材が各弧状凹部の開口縁部と弁体の周面との間に部分的に挟み込まれることを、防止することができる。従って、各シール部材が部分的に各弧状凹部の開口縁部及び弁体の周面間に挟み込まれることによる各シール部材の潰れが防止されるので、この各シール部材の潰れにより各シール部材の円弧面と各弧状凹部の円弧面との間に隙間が形成されることを、確実に防止することができる。

はみ出し防止手段を、各シール部材を取り巻いて配置され、各弧状凹部の口径とほぼ等しい内径を有する環状部材で構成することができる。この場合、各シール部材を取り巻く環状部材の内径が各弧状凹部の口径とほぼ等しいことから、弁体から受ける圧縮力により各シール部材が潰れ変形したとき、各シール部材の外周面が環状部材の内周面に当接するので、各シール部材が各弧状凹部の外方へ向けてはみ出すことをより確実に防止することができる。

各シール部材及び各環状部材を、それぞれ弁体の回転時に該弁体と一体に回転するように設けることができ、各環状部材の各弧状凹部の開口縁部に対向する端面が、弁体の回転時に各弧状凹部の開口縁部に干渉することを防止すべく、各環状部材の端面を、開口縁部との間隔が環状部材の径方向外方へ向けて漸増するように形成することができる。

この場合、各環状部材の端面と各弧状凹部の開口縁部との間隔が、環状部材の径方向外方へ向けて漸増していることから、弁体の回転時に各環状部材の端面と各弧状凹部の開口縁部との間に大きな摩擦力が発生することが防止されるので、各環状部材の端面及び各弧状凹部の開口縁部間に生じる摩擦力による弁体の回転の妨げを確実に抑制することができる。また、各環状部材の端面と各弧状凹部の開口縁部との間隔が、環状部材の径方向外方へ向けて漸増していることから、各環状部材の内周面の高さ寸法を各シール部材の外周面の高さ寸法とほぼ等しい大きさに設定することができるので、各環状部材及び各弧状凹部の開口縁部間の摩擦を軽減すべく各環状部材の厚さ寸法を単に薄くした場合に比べて、弁体から受ける圧縮力による各シール部材の潰れ変形時に各弧状凹部の外方への各シール部材のはみ出しをより確実に防止することができる。

本発明によれば、弁体及びバルブ本体間に形成された間隙を経て軸部材に流体が接触することが防止されることから、軸部材の強度を高めるべく軸部材を例えば鉄で形成した場合でも、腐食性の流体が軸部材に接触することによる従来のような軸部材の腐食が防止される。これにより、軸部材を鉄のように安価な金属で形成することができるので、軸部材の強度を高めるべくチタン及びハステロイのような耐食性のある特殊金属で軸部材を形成することによる製造コストの増大を招くことなく、軸部材の強度を確実に高めることができる。

本発明を図示の実施例に沿って説明する。

図１は、気体の風量を調節するためのバタフライバルブ１０に本発明を適用した例を示す。

本発明に係るバタフライバルブ１０は、気体の通過を許す円形の貫通孔１１が形成されたバルブ本体１２と、該バルブ本体の貫通孔１１内に該貫通孔を横切って配置され、バルブ本体１２に回転可能に支持された軸部材１３と、該軸部材に取り付けられ、貫通孔１１を開閉するための弁体１４とを備える。

バルブ本体１２は、気体を案内するための図示しない管部材内に配置され、図示の例では、ポリ塩化ビニル及びポリプロプレンのような合成樹脂材料で成形された円形をなす板状体からなる。バルブ本体１２には、軸部材１３を支持するための一対の軸受１５が設けられている。各軸受１５は、図示の例では、それぞれ貫通孔１１の周面１１ａの互いに対向する位置に、該位置からバルブ本体１２の径方向へ向けて伸びてバルブ本体１２の外周面１２ａに貫通するように形成され、軸部材１３の両端１３ａ，１３ｂの挿入を許す一対の挿通孔１６で構成されている。また、貫通孔１１の周面１１ａには、各挿通孔１６及び貫通孔１１内に開放する一対の弧状凹部１７が形成されている。各弧状凹部１７は、図２に示すように、それぞれバルブ本体１２の径方向外方へ向けて湾曲した円弧面１８を有し、該各円弧面の中心Ｐが各挿通孔１６の中心軸に一致するように貫通孔１１の周面１１ａに形成されている（図２には、一方の弧状凹部１７が示されている）。

バルブ本体１２に各弧状凹部１７を形成する際、図３に示すように、先ず、貫通孔１１及び各挿通孔１６が形成されたバルブ本体１２を、横方向に移動可能な台１９上に各挿通孔１６が横方向を向くように冶具２０を介して配置する。次に、図示しない加工装置の回転軸２１の下端２１ａに固定された球状カッター２２をバルブ本体１２の上方から貫通孔１１内に挿入し、球状カッター２２の中心と各挿通孔１６の中心軸とが一致するように球状カッター２２の位置を決め、該球状カッターを回転させながら各挿通孔１６の開口縁部１６ａに押し付けることにより、各挿通孔１６及び貫通孔１１内に開放する一対の弧状凹部１７が貫通孔１１の周面１１ａに形成される。

軸部材１３は、図１に示す例では、鉄で形成されており、一端１３ａが一方の挿通孔１６内を経てバルブ本体１２の外周面１２ａからバルブ本体１２の外方へ突出するように配置されている。軸部材１３のバルブ本体１２から突出した一端１３ａには、図示しないが従来よく知られているように、軸部材１３を回転させるべく操作される操作レバーが固定される。

弁体１４は、図示の例では、バルブ本体１２と同様にポリ塩化ビニル及びポリプロプレンのような合成樹脂材料で成形された円形をなす板状体からなり、バルブ本体１２に形成された貫通孔１１の口径よりも小さい径を有する。弁体１４には、該弁体をその径方向に貫通し、軸部材１３が嵌合される嵌合孔２３が形成されている。弁体１４は、その嵌合孔２３内に軸部材１３が嵌合されることにより該軸部材に固定され、これにより、軸部材１３と一体に回転する。弁体１４の回転により、バルブ本体１２の貫通孔１１が開閉され、これにより、貫通孔内を通過する気体の風量が調節される。弁体１４の径がバルブ本体１２の貫通孔１１の径よりも小さいことから、弁体１４が軸部材１３に固定された状態では、弁体１４の周面１４ａと貫通孔１１の周面１１ａとの間には、間隙２４が形成されている。これにより、弁体１４及びバルブ本体１２間に大きな摩擦力が生じることなく、弁体１４を容易に回転させることができる。また、弁体１４の周面１４ａと貫通孔１１の周面１１ａとの間に間隙２４が形成されていることから、弁体１４及びバルブ本体１２間の間隙２４から軸部材１３が部分的に露出する。

本発明に係る弁体１４には、軸部材１３の弁体１４及びバルブ本体１２間の間隙２４から露出する部分をバルブ本体１２との間でシールするための一対のシール部材２５が設けられている。

各シール部材２５は、図２に示す例では、例えばエチレン・プロピレンターポリマー（ＥＰＤＭ）及びフッ素ゴム（ＦＰＭ）のように耐食性を有し且つ弾性変形可能なゴム部材で形成された環状体からなる（図２には、一方のシール部材２５が示されている。）。各シール部材２５は、図示の例では、軸部材１３の前記各部分における径とほぼ等しい内径を有し、バルブ本体１２に形成された各弧状凹部１７の口径とほぼ等しい外径を有する。各シール部材２５は、軸部材１３の前記各部分を取り巻いて配置されており、図示の例では、弁体１４に形成された嵌合孔２３の各開口縁部２３ａにそれぞれ固定されている。これにより、各シール部材２５は、弁体１４の回転時に該弁体と一体に回転する。図示の例では、嵌合孔２３の各開口縁部２３ａには、該縁部に沿って伸び、各シール部材２５の外径よりも大きい口径を有する円形の凹所２６がそれぞれ形成されており、各シール部材２５は、各凹所２６内に収容されている。各シール部材２５のバルブ本体１２の貫通孔１１の周面１１ａに対向する端面には、それぞれ各弧状凹部１７の円弧面１８に整合する円弧面２７が形成されている。各シール部材２５の高さ寸法は、軸部材１３への弁体１４の取り付け状態で、各円弧面２７がそれぞれ各弧状凹部１７の円弧面１８に密着するように設定されている。

更に、本発明に係るバタフライバルブ１０には、弁体１４から各シール部材２５に該各シール部材を弁体１４及びバルブ本体１２間で圧縮する圧縮力が作用したときに各シール部材２５が潰れ変形したとき、各シール部材２５が各弧状凹部１７の外方へはみ出すことを防止するためのはみ出し防止手段２８が各シール部材２５に関して設けられている。

はみ出し防止手段２８は、図示の例では、各シール部材２５を取り巻いて配置される一対の環状部材２９で構成されている（図２には、一方の環状部材２９が示されている。）。

各環状部材２９は、図示の例では、バルブ本体１２及び弁体１４と同様にポリ塩化ビニル及びポリプロプレンのような合成樹脂材料で成形されており、各シール部材２５の外径すなわち各弧状凹部１７の口径とほぼ等しい内径を有する。また、各環状部材２９は、図示の例では、弁体１４に形成された各凹所２６の径とほぼ等しい外径を有し、各凹所２６内で該各凹所の側壁２６ａ及び各シール部材２５間にそれぞれ嵌合されている。これにより、各環状部材２９は、弁体１４の回転時に該弁体と一体に回転する。各環状部材２９は、各凹所２６内への嵌合状態では、その端面２９ａが各弧状凹部１７の開口縁部１７ａに対向するように配置されている。各環状部材２９の端面２９ａは、各弧状凹部１７の開口縁部１７ａとの間隔が各環状部材２９の径方向外方へ向けて漸増するように形成されている。

本実施例によれば、前記したように、バルブ本体１２に形成された各弧状凹部１７の円弧面１８に密着可能な円弧面２７を有し、軸部材１３を取り巻いて配置された一対の弾性変形可能な環状のシール部材２５が弁体１４に設けられていることから、軸部材１３のバルブ本体１２及び弁体１４間の間隙２４から露出した部分が各シール部材２５で気密的に覆われるので、弁体１４とバルブ本体１２との間に形成された間隙２４を経て軸部材１３の前記部分に流体が接触することが防止される。

これにより、軸部材１３の強度を高めるべく軸部材１３を本実施例のように鉄で形成した場合でも、腐食性の流体が軸部材１３に接触することによる従来のような軸部材１３の腐食が防止される。これにより、軸部材１３を鉄のように安価な金属で形成することができるので、軸部材１３の強度を高めるべくチタン及びハステロイのような耐食性のある特殊金属で軸部材１３を形成することによる製造コストの増大を招くことなく、軸部材１３の強度を確実に高めることができる。

また、前記したように、バルブ本体１２に一対の弧状凹部１７が形成されており、弁体１４に設けられた各シール部材２５が各弧状凹部１７の円弧面１８に密着可能な円弧面２７を有することから、弁体１４の回転位置に応じて弁体１４から各シール部材２５に作用する力に変化が生じることはなく一定の力で各シール部材２５の円弧面２７を各弧状凹部１７の円弧面１８に密着させることができる。これにより、各シール部材２５の円弧面２７を、弁体１４の回転位置に拘わらず、各弧状凹部１７の円弧面１８との間に隙間が生じることなく気密的に面接触させることができる。

更に、前記したように、各シール部材２５の外径の大きさが、各弧状凹部１７の口径とほぼ等しい大きさに設定されており、弁体１４から各シール部材２５に該各シール部材を弁体１４及びバルブ本体１２間で圧縮する圧縮力が作用したときに各シール部材２５が潰れ変形したとき、各シール部材２５が各弧状凹部１７の外方へはみ出すことを防止するためのはみ出し防止手段２８が各シール部材２５に関して設けられている。

各シール部材２５の外径の大きさが各弧状凹部１７の口径の大きさよりも大きい場合、例えばバルブ本体１２の貫通孔１１内を通過する流体から弁体１４に力が作用した際に弁体１４から各シール部材２５に該各シール部材を弁体１４及びバルブ本体１２間で圧縮する圧縮力が作用したときにこの圧縮力により各シール部材２５が潰れ変形したとき、各シール部材２５が部分的に各弧状凹部１７の外方へはみ出してしまう。このため、各シール部材２５の各弧状凹部１７の外方へはみ出した部分が各弧状凹部１７の開口縁部１７ａと弁体１４の周面１４ａとの間に挟み込まれて更に潰れ変形し、この潰れ変形により、各シール部材２５の円弧面２７と各弧状凹部１７の円弧面１８との間に隙間が形成されてしまう。

これに対し、本実施例によれば、前記したように、弁体１４から各シール部材２５に作用する圧縮力による各弧状凹部１７の外方への各シール部材２５のはみ出しが各環状部材２９によって防止されるので、各シール部材２５が各弧状凹部１７の外方へはみ出すことにより各シール部材２５が各弧状凹部１７の開口縁部１７ａと弁体１４の周面１４ａとの間に部分的に挟み込まれることを、防止することができる。これにより、各シール部材２５が部分的に各弧状凹部１７の開口縁部１７ａ及び弁体１４の周面１４ａ間に挟み込まれることによる各シール部材２５の潰れ変形が防止されるので、この各シール部材２５の潰れ変形により各シール部材２５の円弧面２７と各弧状凹部１７の円弧面１８との間に隙間が形成されることを、確実に防止することができる。

また、前記したように、各環状部材２９の端面２９ａと各弧状凹部１７の開口縁部１７ａとの間隔が、環状部材２９の径方向外方へ向けて漸増していることから、弁体１４の回転時に各環状部材２９の端面２９ａと各弧状凹部１７の開口縁部１７ａとの間に大きな摩擦力が発生することが防止される。これにより、各環状部材２９の端面２９ａ及び各弧状凹部１７の開口縁部１７ａ間に生じる摩擦力による弁体１４の回転の妨げを確実に抑制することができる。

各環状部材２９及び各弧状凹部１７の開口縁部１７ａ間の摩擦を軽減すべく各環状部材２９の厚さ寸法を単に薄くした場合、各環状部材２９の内周面２９ｂの高さ寸法が各シール部材２５の各外周面２５ａの高さ寸法よりも小さくなるため、弁体１４から受ける圧縮力による各シール部材２５の潰れ変形時に、各シール部材２５から各環状部材２９に作用する各弧状凹部１７の外方へ向けての変形力を各環状部材２９で受け止めることができず、各シール部材２５が各弧状凹部１７内から該各弧状凹部の開口縁部１７ａと各環状部材２９の端面２９ａとの間に部分的にはみ出てしまう。

これに対し、本実施例によれば、各環状部材２９の端面２９ａと各弧状凹部１７の開口縁部１７ａとの間隔が、環状部材２９の径方向外方へ向けて漸増していることから、各環状部材２９の内周面２９ｂの高さ寸法を各シール部材２５の外周面２５ａの高さ寸法とほぼ等しい大きさに設定することができるので、各環状部材２９の厚さ寸法を単に薄くした場合に比べて、弁体１４から受ける圧縮力による各シール部材２５の潰れ変形時に各弧状凹部１７の外方への各シール部材２５のはみ出しをより確実に防止することができる。

本実施例では、各シール部材２５の外径が各弧状凹部１７の口径とほぼ等しい大きさである例を示したが、これに代えて、外径の大きさが各弧状凹部１７の口径よりも小さいシール部材を本発明に適用することができる。

この場合、各環状部材２９の内径を、各弧状凹部１７の口径と各シール部材の外径との間の大きさに設定することができる。各環状部材２９の内径を、例えば各弧状凹部１７の口径より小さく、各シール部材の外径よりも大きくなるように設定した場合、弁体１４から受ける圧縮力により各シール部材２５が潰れ変形したとき、各シール部材の外周面２５ａが環状部材２９の内周面２９ｂに当接するので、各シール部材が各弧状凹部１７の外方へ向けてはみ出すことを確実に防止することができる。

また、本実施例では、各環状部材２９が各シール部材２５及び弁体１４とは別体に形成された例を示したが、これに代えて、各環状部材２９を各シール部材２５又は弁体１４に一体に形成することができる。

更に、本実施例では、気体の風量を調節するためのバタフライバルブ１０に本発明を適用した例を示したが、これに代えて、液体の流量を調節するためのバタフライバルブに本発明を適用することができる。

本発明に係るバタフライバルブを概略的に示す縦断面図である。本発明に係るバタフライバルブの要部を概略的に示す縦断面図である。本発明に係る各弧状凹部を形成する様子を概略的に示す縦断面図である。

符号の説明

１０バタフライバルブ
１１貫通孔
１１ａ周面（貫通孔の周面）
１２バルブ本体
１３軸部材
１４弁体
１４ａ周面（弁体の周面）
１５軸受
１７弧状凹部
１７ａ開口縁部（弧状凹部の開口縁部）
１８円弧面（弧状凹部の円弧面）
２５シール部材
２７円弧面（シール部材の円弧面）
２８はみ出し防止手段（環状部材）
２９ａ端面（環状部材の端面）

Claims

流体の通過を許す貫通孔が形成されたバルブ本体と、該バルブ本体の前記貫通孔内に該貫通孔を横切るように配置され、両端が前記バルブ本体に設けられた一対の軸受にそれぞれ回転可能に支持される軸部材と、周面が前記貫通孔内に該貫通孔の周面の全周に亘って間隙をおくように前記軸部材に取り付けられ、前記バルブ本体の前記貫通孔を開閉すべく前記軸部材と一体に回転可能な弁体とを備え、前記各軸受には、それぞれ前記貫通孔内に開放する弧状凹部が形成されており、前記弁体には、前記バルブ本体との間で前記軸部材の周囲をシールすべく、前記各弧状凹部の円弧面に密着可能な円弧面を有し、前記軸部材を取り巻いて配置された一対の弾性変形可能な環状のシール部材が設けられていると共に、
前記各シール部材の外径の大きさは、前記各弧状凹部の口径の大きさ以下になるように設定されており、前記弁体から前記各シール部材に該各シール部材を前記弁体及び前記バルブ本体間で圧縮する圧縮力が作用したときに、前記各シール部材の潰れ変形による前記各弧状凹部の外方への前記各シール部材のはみ出しを防止するためのはみ出し防止手段が、前記各シール部材に関して設けられていて、
更に、前記はみ出し防止手段は、前記各シール部材を取り巻いて配置され、前記各弧状凹部の口径とほぼ等しい内径を有する環状部材であり、
前記各シール部材及び前記各環状部材は、それぞれ前記弁体の回転時に該弁体と一体に回転し、前記各環状部材の前記各弧状凹部の開口縁部に対向する端面が、前記弁体の回転時に前記各弧状凹部の前記開口縁部に干渉することを防止すべく、前記各環状部材の前記端面は、前記開口縁部との間隔が前記各環状部材の径方向外方へ向けて漸増するように形成されていることを特徴とするバタフライバルブ。