JP4817554B2 - バタフライ弁の弁体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バタフライ弁の弁体に関し、詳しくは、弁の中開度において弁体を閉方向に戻そうとする力を打ち消す構造を有し、さらにはこの構造をベースとして、キャビテーション気泡による悪影響を効果的に抑制する手段を設けた弁体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、弁体の回動に基づいて流体の流速や通過量等を制御する各種のバタフライ弁においては、流体通過時に弁体に作用する各種トルクの減少を図ることや、弁開時におけるキャビテーションによる気泡から引き起こされる騒音等の悪影響を抑制することが重要な技術的課題となっている。
【０００３】
例えば、バタフライ弁の弁体を中開度に開いた際には、流体が弁体を通過することにより、一般に、弁体を閉方向に戻そうとする力（以下、アンバランストルクという。）が働くことになる。このような力が発生すると、弁体を開方向に回動させるのに大きな力が必要となり弁操作の安定性が失われるため、弁体について、アンバランストルクをうち消す方向のトルクが生じるような構成とすることが求められている。
【０００４】
また、バタフライ弁の弁体においては、流体通過時にキャビテーションによる気泡の発生によって騒音や振動が引き起こされ、さらには弁体の下流側の配管の損傷等の原因になることから、キャビテーションによる気泡（以下、キャビテーション気泡という。）の影響を抑えるような構成とした弁体が提案されている。
【０００５】
例えば、特開昭５７−１５７８６６号公報には、上述したアンバランストルクを打ち消すために、弁体を断面略「く」字状にするとともに、弁本体の外周部付近に櫛歯状の突起部を複数設けて、キャビテーション気泡を各突起部で分解するようにしたバタフライ弁の弁体が開示されている。より詳しくは、複数の櫛歯状の突起部が、それぞれ弁本体の外周に沿って設けられ、かつ弁軸側の突起部になるにつれてその突起長さが短くなる構成の弁体となっている。
【０００６】
このような構成の弁体によれば、弁開時における流体の移動の際に、弁体の形状と各突起部とにより、上述したアンバランストルクが打ち消されるとともに、キャビテーション気泡が各突起部によって細かく分解されるため、櫛歯状の突起部がない従来の断面略平板状の弁体と比較すると、確かに、アンバランストルクの抑止効果や、キャビテーション気泡の影響を抑える効果が得られる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、本出願人は、先に出願した特願２００１−２１４７９４号で、キャビテーション気泡による悪影響を低減する構造のバタフライ弁の弁体を提案している。先に提案したこの弁体においては、流体通過時に下流側で旋回流を発生させるための板状の旋回流誘起手段（板状突起部）を、弁本体の少なくともノズル側上流面に傾斜させて設ける構成とすることで、キャビテーション気泡を板状突起部で分解するとともに、流体が板状突起部を通過した際に、下流側で旋回流（渦巻き）が発生し、分解後のキャビテーション気泡が旋回流に乗せられることで、各気泡が配管の中心に導かれ、配管の内壁に衝突する気泡を減少させて、配管の損傷や騒音が一層効果的に減少する、という効果が得られる。
【０００８】
また、弁本体のオリフィス側下流面にも板状突起部を設けることにより、オリフィス側からも旋回流が明確に形成され、騒音低減の強化が図られる効果が得られる他、例えばこの弁体が回動可能に格納される弁箱等の外部部材の形状やスペース等の関係で、配管取付時に配管の一次側（上流側）と二次側（下流側）とが逆向きでしか取り付けできないような場合でも、上述した各種効果が失われない、等のメリットがある。
【０００９】
このような板状突起部の構成を活かしつつ、さらにアンバランストルクの低減を図るための弁体の構成が本出願人により検討されていたが、例えば上述した断面略「く」字状の弁体に対して板状突起部を形成させた場合には、以下のような不都合が生じる。すなわち、断面略「く」字状の弁体では、上流側から流れて来る流体が「く」字状の凹んだ部分に一旦集まり、そこから弁体のノズル側端部に向かおうとする力が働くため、流体の流れ方向に強い志向性が生じる。このため、通常の断面平板状の弁体に板状突起部を設けた場合には良好に発生した旋回流（渦巻き）が、断面略「く」字状の弁体に対して板状突起部を形成させた場合には、上述の志向性によって良好に発生しない虞がある。
【００１０】
また、断面略「く」字状の弁体を備えたバタフライ弁では、流体の流れ方向が逆になると各種効果が得られないものであり、上述のように、弁体が回動可能に格納される弁箱等の外部部材の形状やスペース等の関係で、配管取付時に配管の一次側と二次側とが逆向きでしか取り付けられないような場合には、アンバランストルクの低減効果及びキャビテーション気泡の影響を抑える効果が得られないことになる。
【００１１】
したがって、旋回流誘起手段（板状突起部）の作用を弱める（利点を損なう）ことなく、アンバランストルクの低減を図ることのできるバタフライ弁の構造については、断面平板状の弁体をベースとして新たに案出する必要があった。
【００１２】
本発明の目的は、旋回流誘起手段（板状突起部）の利点を損なうことなく弁の中開度におけるアンバランストルクを低減させることが可能なバタフライ弁の弁体を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の主たる構成は、弁箱内で弁軸を中心に回動可能なバタフライ弁の弁体であって、オリフィス側の上流側主面がその下流側主面よりも広い面積をなし、かつ、オリフィス側の上流側主面には、断面凸状の湾曲部が形成されたことを特徴とし、具体的には、弁箱内で弁軸を中心に回動可能なバタフライ弁の弁体であって、弁本体のオリフィス側の上流側主面とノズル側の下流側主面に断面凸状の湾曲部をそれぞれ形成すると共に、前記弁本体のノズル側の上流側主面とオリフィス側の下流側主面にそれぞれ複数枚の旋回流誘起手段が形成され、この旋回流誘起手段は、その主面が前記弁軸との直交平面に対する傾斜角度が、一端側のものから次第に大きくなるように前記弁軸側から前記弁箱内壁側にかけて延び、かつ、前記弁本体の前記上流側主面から上流側に向けて延びるように突出形成されたノズル側の上流側主面の各旋回流誘起手段と、その主面が前記弁軸との直交平面に対する傾斜角度が、一端側のものから次第に大きくなるように前記弁軸側から前記弁箱内壁側にかけて延び、かつ、前記弁本体の前記下流側主面から下流側に向けて延びるように突出形成されたオリフィス側の下流側主面の各旋回流誘起手段とから成り、前記ノズル側の上流側主面の各旋回流誘起手段と、前記オリフィス側の下流側主面の各旋回流誘起手段とが、前記弁本体の主面に対する透視平面上において、弁軸を基準として左右対称となるように配置され、または、弁本体の主面中央を回転中心とした点対称の位置に配置されたバタフライ弁の弁体である。
【００１４】
弁体においては、弁開度が大きくなるにつれて、オリフィス側を通過する流体量が増加して行く。ここで、オリフィス側を通過する流体に関して、弁開度が小さいうちは、オリフィス側の下流側主面に沿った流れは発生しないが、弁開度が進む過程で徐々に、オリフィス側の下流側主面の端部から中央側（弁軸側）に沿って流れるようになり、さらに弁開度が大きくなるにつれて、この流れが大きくなっていく。一方、オリフィス側の上流側主面を流れる流体については、上流側主面の全体に流体の圧力がかかっていることから、比較的弁開度が小さい場合でも、主面に沿った流れ、すなわちオリフィス側の上流側主面の端部から中央側（弁軸側）に沿った流れが発生することになる。
【００１５】
ここで、本発明の弁体では、オリフィス側の上流側主面の略全体に亘って、断面凸状の湾曲部が形成され、オリフィス側の上流側主面がその下流側主面よりも広い表面積とされていることから、オリフィス側の各主面を通過する流体の流れが安定した場合に、オリフィス側における上流側主面と下流側主面とを流れる流体の流速差により、速度の速い上流側主面の流体圧力が相対的に低くなり、飛行機の翼の揚力に類似した所謂翼効果の発生によって、弁体を開方向に引き上げるトルクが生じ、アンバランストルクが打ち消される。
【００１６】
加えて、断面凸状の湾曲部がノズル側の下流側主面の略全体に亘って形成される構成とすることにより、ノズル側の下流側主面がその上流側主面よりも広い表面積となり、流体が各主面に沿ってオリフィス側からノズル側へと抜ける際に、ノズル側における下流側主面と上流側主面とを流れる流体の流速差により、速度の速い下流側主面の流体圧力が相対的に低くなって所謂翼効果が発生し、弁体を開方向に引き上げるトルクが生じることで、アンバランストルクが打ち消される。
【００１７】
湾曲部の好ましい形状としては、平面略楕円の曲面形状とする。
【００１８】
また、上記構成に加えて、ノズル側の上流側主面に、流体通過時に下流側で旋回流を発生させるための板状の旋回流誘起手段として、その主面が弁軸との直交平面に対して傾斜するように弁軸側から弁箱内壁側にかけて延び、かつ、弁本体の上流面から上流側に向けて延びるように突出形成される構成とすることにより、以下のような作用効果が得られる。
【００１９】
すなわち、旋回流誘起手段は、従来例の櫛歯状の突起部と異なり、その主面が弁軸との直交平面に対して傾斜するように弁軸側から弁箱内壁側にかけて延び、かつ、弁本体の上流面から上流側に向けて延びるように突出形成される板状の広い面積の主面を有する構成とされることにより、弁体を開くと、流体が旋回流誘起手段を通過して、下流側で旋回流（渦巻き）を発生させる。また、キャビテーション気泡が発生した場合でも、当該気泡が旋回流誘起手段の端部にぶつかることで、気泡が細かく分解される。
【００２０】
すなわち、閉状態から弁本体を開くと、弁箱の内壁と弁本体のノズル側及びオリフィス側との間に隙間が生じ、この隙間から流体が下流側へと移動する。この際に、キャビテーション気泡が発生した場合でも、当該気泡が旋回流誘起手段に当たって細かく分解され、また、弁本体のノズル側を通過する流体は、旋回流誘起手段に導かれながら、下流側で旋回流（渦巻き）を生じさせる。
【００２１】
従って、旋回流誘起手段を設けた本発明の弁体においては、キャビテーション気泡が分解されることで得られる下流側配管への損傷の減少や騒音の減少という従来の作用効果のみならず、分解された各気泡が下流側で発生した旋回流に乗せられることにより、各気泡が配管の中心に導かれることで、配管の内壁に衝突する気泡が減少するので、配管の損傷や騒音がより一層効果的に減少する。
【００２２】
旋回流誘起手段は、ノズル側の上流側主面に複数枚形成されることが好ましく、この場合には各旋回流誘起手段の主面が弁本体の上流面から上流側に向けて相互に略同方向に延びるように形成される構成とする。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、旋回流誘起手段（板状突起部）の利点を損なうことなく弁の中開度におけるアンバランストルクを低減させることが可能なバタフライ弁の弁体を提供することが可能となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の各実施の形態では、本発明を配管口径１００ｍｍ用のバタフライ弁に適用した例について説明する。また、弁軸を基準として、弁を開くときに下流側へ移動する弁本体の半分側をノズル側と呼び、弁を開くときに上流側へ移動する残りの半分側をオリフィス側と呼ぶ。
【００２５】
（本発明の基本構成）まず、図１及び図２を参照して、本発明を適用したバタフライ弁の弁体の基本構成及び原理等について説明する。図１では、（ａ）が弁体を上方から表した平面図を、（ｂ）が弁体を配管下流側から表した背面図を示している。
【００２６】
本発明を適用した弁体１０は、図１（ａ），（ｂ）に示すように、平面略円盤状の弁本体１１の両端側（図１（ｂ）上下側）に、フランジ状のハブ１２を有しており、各ハブ１２には、弁箱（図示せず）内で回動可能な不図示の弁軸と嵌合する軸穴部１３が形成される。
【００２７】
この弁体１０は、弁軸を中心として不図示の弁箱内に回動可能に収納され、弁の開時には図１（ａ）の反時計回り方向に回動し、弁の閉時には図１（ａ）の時計回り方向に回動することで、流体の流れを制御する。図１（ａ）では、弁体１０が若干開いた状態を示している。
【００２８】
そして、この弁体１０においては、弁本体１１の上流側を臨むオリフィス側の主面（以下、オリフィス側上流面という。）と下流側を臨むノズル側の主面（以下、ノズル側下流面という。）に、それぞれ略球面状に盛り上がった形状の湾曲部１，２が形成されている。湾曲部１及び湾曲部２は、それぞれ、平面略楕円形状をなし（図１（ｂ）参照）、オリフィス側及びノズル側の端部側から徐々に上流側及び下流側に向けてなだらかに盛り上がり、盛り上がりの頂点部（肉厚の最も厚い部分）を過ぎて下り始めたところで中央側（弁軸側）に接続されるようなカーブを描く曲面（ラグビーボールが一部張り出したような曲面）となっている（図５参照）。
【００２９】
これに対して、各湾曲部１，２の反対側となるオリフィス側下流面とノズル側上流面は、それぞれ略平坦な形状となっている。
【００３０】
このような構成の弁体１０では、閉状態から図１（ａ）の反時計回り方向に回動して弁が開くと、弁箱の内壁と弁本体１１のノズル側及びオリフィス側との間に隙間が生じ、上流側から所定の圧力をかけられている流体が、この隙間から下流側へと移動する。
【００３１】
そして、この弁体１０においては、弁の開度が大きくなるにつれて、オリフィス側の各面からノズル側の各面に抜ける流体の流れが形成されはじめ、図２の矢印で示すように、弁が中開度まで開かれると、各面を移動する流体の流速差及び各面の流体圧力の変化によって、開方向へのトルクが働くようになる。
【００３２】
すなわち、オリフィス側の各面及びノズル側の各面においては、上流面と下流面とで表面積が異なることから、各面を流れる流体の速度が異なることになる。これにより、弁体１０が中開度まで開かれた場合には、湾曲部１が形成されたオリフィス側上流面を通過する流体の速度が、略平坦なオリフィス側下流面を通過する流体の速度よりも速くなり、オリフィス側上流面を通過する流体の圧力が相対的に下がるので、所謂翼効果と呼ばれる揚力類似の作用により、オリフィス側を弁の開方向に持ち上げようとする力が働く。
【００３３】
このような力が働くことにより、弁体１０によれば、弁の中開度におけるアンバランストルクが打ち消されて、回動動作における良好な特性が得られるので、弁操作の安定性が確保される。
【００３４】
この現象をより詳細に説明すると、弁体１０では、弁開度が大きくなるにつれて、オリフィス側を通過する流体の量が増加して行く。ここで、オリフィス側を通過する流体に関して、弁開度が小さい場合には、オリフィス側下流面に沿った流れは発生しないが、弁開度が所定開度まで達すると、オリフィス側下流面の端部から中央側（弁軸側）に沿って流れるようになり、さらに弁開度が大きくなるにつれて、この流れが大きくなっていく。一方、オリフィス側上流面を流れる流体については、上流面全体に流体の圧力がかかっていることから、比較的弁開度が小さい場合でも、主面に沿った流れ、すなわちオリフィス側の上流側主面の端部から中央側（弁軸側）に沿った流れが発生することになる。
【００３５】
ここで、弁体１０では、オリフィス側上流面の略全体に亘って、断面凸状の湾曲部１が形成され、オリフィス側上流面がその下流面よりも広い表面積であることから、オリフィス側の各主面を通過する流体の流れが安定した場合に、オリフィス側における上流面と下流面とを流れる流体の流速差により、速度の速い上流面側の流体圧力が相対的に低くなり、飛行機の翼の揚力に類似した所謂翼効果の発生によって、弁体を開方向に引き上げるトルクが生じ、アンバランストルクが打ち消される。
【００３６】
また、ノズル側においても、断面凸状の湾曲部２がその下流面の略全体に亘って形成されているので、流体が各主面に沿ってオリフィス側からノズル側へと抜ける際に、ノズル側における下流面と上流面とを流れる流体の流速差により、速度の速い下流面側の流体圧力が相対的に低くなって所謂翼効果が発生し、弁体を開方向に引き上げるトルクが生じることで、アンバランストルクが打ち消される。
【００３７】
以上の現象については、本発明者の実験したところでは、弁体を徐々に開いていった場合に弁開度が４０度を越えたあたりからアンバランストルクが軽減されることを確認した。
【００３８】
このように、本発明を適用した弁体１０によれば、弁の中開度においてアンバランストルクを良好に低減させることが可能となる。
【００３９】
なお、湾曲部については、少なくともオリフィス側に形成されていれば良い。すなわち、上述のように、弁開度が上がるにつれて、まずはオリフィス側の各面を流体が通過することから、翼効果の調整等のため、ノズル側の湾曲部２を設けずにノズル側下流面を略平坦とする構成としても良い。
【００４０】
また、後述する板状突起部を形成させる場合には、板状突起部形成面側の流速が速くなることから、これに対応するように、例えば湾曲部をより大きな湾曲形状として面積を広くして、より翼効果を上げることも可能である。
【００４１】
次に、上述した弁体１０の構成をベースとしつつ、キャビテーション気泡による悪影響を抑制するための機構（旋回流誘起手段）を設けた弁体の第１と第２の実施形態について、図９と図１０に基づいて説明し、図３〜図８は参考形態として説明する。
【００４２】
旋回流誘起手段を設けたバタフライ弁の弁体の第１の参考形態について、図３を参照して説明する。図３では、（ａ）が弁体を上方から表した平面図を、（ｂ）が弁体を配管下流側から透視して表した背面図を示している。
【００４３】
図３に示す弁体１０Ａは、図１と比較して分かるように、上述した基本構成をベースとしつつ、弁本体１１のノズル側上流面１１ａに、旋回流誘起手段としての板状突起部１５（１５ａ〜１５ｄ）が一体形成された構成となっている。
【００４４】
すなわち、弁体１０Ａでは、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、それぞれ平板状をなし相互に同一形状とされた複数枚（この例では４枚）の板状突起部１５ａ乃至１５ｄが、弁本体１１における湾曲部２と反対側となるノズル側上流面１１ａにのみ設けられている。
【００４５】
第１の参考形態では、各板状突起部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの主面同士が、相互に平行になるように形成されている。また、図３（ｂ）に示すように、各板状突起部１５ａ乃至１５ｄの主面は、弁軸に直交する平面に対して所定角度で傾斜するように形成されている。
【００４６】
ここで、板状突起部１５の傾斜角については、小さすぎると後述する旋回流が発生しにくくなり、大きすぎると弁開時（流体の移動時）における抵抗が高くなり、特に弁の高開度時に流体が流れにくくなる。本発明者の実験したところでは、各板状突起部１５同士を相互に平行に形成する場合には、その傾斜角が１０度乃至４０度の範囲において良好な結果が得られた。
【００４７】
各板状突起部１５は、図３（ａ）に示すように、弁本体１１の回動時に弁箱の内壁との干渉を避けるため、外側（内壁に対向する外縁部）が円弧状になっている。各板状突起部１５の厚みについては、中央側の部位と外周側の部位とで同一とされる。
【００４８】
なお、板状突起部１５の形状等については、後述のように種々の変更を加えることが可能である。
【００４９】
このような構成の弁体１０Ａでは、閉状態から図３（ａ）の反時計回り方向に弁本体１１が回動して弁が開くと、弁箱の内壁と弁本体１１のノズル側及びオリフィス側との間に隙間が生じ、上流側から所定の圧力をかけられている流体が、この隙間から下流側へと移動する。
【００５０】
この際に、キャビテーション気泡が発生した場合でも、弁体１０Ａの通過時に各板状突起部１５に衝突することで、気泡が細かく分解されることになる。また、弁本体１１のノズル側を通過する流体は、各板状突起部１５に導かれながら、進行方向を図３（ｂ）の上方に向けられることで、下流側で旋回流（渦巻き）を生じさせる。そして、各板状突起部１５により細かく分解されたキャビテーション気泡は、この旋回流に乗せられながら下流側を移動していく。
【００５１】
本発明者の実験結果では、弁開度が１０度前後になったところで旋回流の発生が起き、１５度〜５０度の弁開度において旋回流が最も明確に表れた。
【００５２】
従って、この参考形態によれば、上述した基本構成の弁体における、中開度でのアンバランストルクの低減という効果に加えて、以下の効果が得られる。すなわち、弁体１０Ａでは、キャビテーション気泡が発生した場合において、気泡が分解されることにより得られる下流側配管への損傷の減少や騒音の減少という従来の櫛歯状突起部を有する弁体の効果のみならず、分解された各気泡が下流側で発生した旋回流（渦巻き）に乗せられることにより、各気泡が配管の中心に導かれることで、配管の内壁にぶつかる気泡が減少するので、配管の損傷及び騒音がより一層効果的に減少する。
【００５３】
すなわち、上述した従来のバタフライ弁では、分解された各気泡が下流側の配管内壁に近い一定の位置を流れることから、下流側の配管に対して、常に同じ場所に衝撃を与えることによる筋状の損傷を発生させる場合があったが、分解された各気泡が下流側の旋回流により配管の中心に導かれることから、配管内壁に対する衝撃を減少させることが可能となり、下流側の配管に対する損傷発生をより効果的に減らすことができる。
【００５４】
また、従来のバタフライ弁によれば、分解された各気泡が下流側の配管内壁に近い位置を流れることから、配管外部に伝達される騒音の低減という点で改善の余地があったが、本実施形態によれば、分解された各気泡が下流側の旋回流により配管の中心に導かれることから、配管外部に伝達される騒音をより効果的に低減できる。
【００５５】
さらには、弁体の開度や流体の流速によってもキャビテーション気泡の通過する位置が変化することから、配管の一定の位置に衝撃が加えられることがなくなり、下流側の配管に対する損傷を最小減に抑えることが可能となる。
【００５６】
次に、旋回流誘起手段を設けたバタフライ弁の弁体の第２の参考形態について、図４及び図６を参照して説明する。なお、弁体１０Ｂ乃至１０Ｆは、図１の基本構成をベースとしつつ、上述した図３の弁体１０Ａと比較して板状突起部の構成のみを変えたものである。
【００５７】
図４及び図５に示す第２の参考形態の弁体１０Ｂでは、図３と比較して分かるように、上述した第２の参考形態の構成に加えて、弁本体１１のオリフィス側下流面１１ｂにも板状突起部１５（１５ｅ，１５ｆ，１５ｇ，１５ｈ）を設けた構成となっている。
【００５８】
以下は、説明の便宜のため、弁本体１１のノズル側上流面１１ａに形成された各板状突起部を総称して第１の突起部群と呼び、弁本体１１のオリフィス側下流面１１ｂに形成された各板状突起部を総称して第２の突起部群と呼ぶ。
【００５９】
第２の参考形態では、図４（ｂ）から分かるように、第２の突起部群（１５ｅ〜１５ｈ）が、第１の突起部群（１５ａ〜１５ｄ）に対して透視平面上において弁軸の軸線（回動軸）を基準として左右対称となるように、弁本体１１のオリフィス側下流面１１ｂに形成された構成となっている。
【００６０】
このような構成とされた弁体１０Ｂによれば、オリフィス側からも旋回流が明確に形成されることで、オリフィス側を通過する流体が速やかに旋回流に乗せられて配管の中心に導かれ、特に弁の高開度時において弁体１０Ａよりもさらに騒音の低減効果が得られる。また、この形態では、ノズル側とオリフィス側とで同様の構成となっているので、弁体１０Ｂが回動可能に格納される弁箱等の外部部材の形状やスペース等の関係で、配管取付時に配管の一次側（上流側）と二次側（下流側）とが逆向きでしか取り付けできないような場合であっても、上述した各種効果が失われることがない。
【００６１】
本発明者は、第３の参考形態の弁体１０Ｂと板状突起部の無い弁体とで、それぞれ騒音についての実測を行った。この実測結果を図６に示す。なお、図６では、縦軸が流量特性値を、横軸が騒音レベルを表し、弁体１０Ｂの特性を実線で、板状突起部の無い弁体の特性を点線で、それぞれ示している。
【００６２】
図６に示されるように、板状突起部１５が形成された弁体１０Ｂでは、騒音のピーク値前後における騒音レベルが大幅に低減されたことが分かる。
【００６３】
図７に、旋回流誘起手段を設けたバタフライ弁の弁体の第３の参考形態について示す。
【００６４】
図７に示す第３の参考形態の弁体１０Ｃでは、図４と比較して分かるように、弁本体１１のオリフィス側下流面１１ｂに第２の突起部群（１５ｉ〜１５ｌ）が設けられた点については上述した第２の参考形態と同様であるが、図７（ｂ）に示すように、第２の突起部群が第１の突起部群に対して透視平面上において弁本体１１の中央を回転中心とした点対称の位置に配置された構成、すなわち、弁本体１１の中央を回転中心として１８０度回転させた場合に、第２の突起部群（１５ｉ〜１５ｌ）が第１の突起部群（１５ａ〜１５ｄ）と透視平面上において同じ位置に来るように配置された構成となっている。
【００６５】
次に、図９と図１０を参照して、旋回流誘起手段を設けた弁体についての第１と第２の実施形態について説明する。なお、図８は第４の参考形態を示す。
【００６６】
上述した旋回流誘起手段を設けた各弁体では、一方の突起部群を構成する各板状突起部１５ａ〜１５ｄ，１５ｅ〜１５ｆ，１５ｇ〜１５ｌについて、片面側のそれぞれの主面が相互に平行となるように配置された構成であったが、第１と第２の実施形態では、図９と図１０に示すように、各板状突起部のそれぞれの主面の間隔が中央側（弁軸側）になるにつれて狭くなるような配置とされる。
【００６７】
図８に示す旋回流誘起手段を設けた第４の参考形態の弁体１０Ｄでは、図３（ｂ）と比較して分かるように、弁体１０Ａと同様に第１の突起部群のみ設けられた構成であるが、各板状突起部（１５ｍ，１５ｎ，１５ｏ，１５ｐ）の主面の間隔が中央側になるにつれて狭くなる（外周側になるにしたがって広くなる）ように配置されている。
【００６８】
上述した弁軸（回動軸）に直交する平面に対しては、最下段の板状突起部１５ｐが最も緩やかな傾斜角度をなし、上方の板状突起部になるにつれて急な傾斜角度となるように配置される。
【００６９】
このような構成とすることで、図３の弁体１０Ａと同様の効果が得られ、特に低開度の使用時においても旋回流が明確に発生することが期待される。
【００７０】
（第１の実施形態）図９に、旋回流誘起手段を設けた本発明における弁体の第１の実施形態について示す。
【００７１】
図９に示す弁体１０Ｅでは、図８と比較して分かるように、上述した弁体１０Ｄの構成に加えて、弁本体１１のオリフィス側下流面１１ｂにも板状突起部１５（１５ｑ，１５ｒ，１５ｓ，１５ｔ）を設けた構成となっている。すなわち、第１の実施形態では、図９（ｂ）から分かるように、第２の突起部群１５ｑ〜１５ｔが、第１の突起部群（１５ｍ〜１５ｐ）に対して透視平面上において弁軸（回動軸）を基準として左右対称となるように、弁本体１１のオリフィス側下流面１１ｂに形成された構成となっている。
【００７２】
このような構成とされた弁体１０Ｅによれば、図４及び図５に示す弁体１０Ｂと同等の効果が得られる。
【００７３】
（第２の実施形態）図１０に、旋回流誘起手段を設けた本発明における弁体の第２の実施形態について示す。
【００７４】
図１０に示す弁体１０Ｆでは、図９の弁体１０Ｅと同様に、弁本体１１のオリフィス側下流面１１ｂに第２の突起部群が設けられた点で同様であるが、図１０（ｂ）から分かるように、第２の突起部群（１５ｕ，１５ｖ，１５ｗ，１５ｘ）が第１の突起部群（１５ｍ〜１５ｐ）に対して透視平面上において点対称の位置に配置された構成、すなわち、弁本体１１の中央を回転中心として１８０度回転させた場合に、第２の突起部群（１５ｕ〜１５ｘ）が第１の突起部群（１５ｍ〜１５ｐ）と透視平面上において同じ位置に来るように配置された構成となっている。
【００７５】
このような構成とされた第２の実施形態によれば、上述した図７の弁体１０Ｃと同等の効果が得られる。
【００７６】
以上のように、上述の第１と第２の実施形態では、湾曲部の反対側となる弁体の略平坦（平面）な面側に旋回流誘起手段（板状突起部）が配置され、弁体の各面が有効活用された構成となっているので、設計上や製造上有利であり、調整やメインテナンス作業等も容易である、といったメリットがある。
【００７７】
また、第２及び第５の参考形態では、弁体の上流面側と下流面側とが対称形状となっているので、一次側、二次側を意識することなく配管取付を行うことが可能となる。
【００７８】
なお、第２の実施形態については、配管の一次側と二次側とを入れ替えた場合には発生する渦の回転方向が逆（すなわち右回転の渦）になる点で効果上の差異が生じるが、上述したメリットが失われるものではない。
【００７９】
上述した各突起部群を備えた各実施形態の弁体では、一方の面に形成される板状突起部１５の数を４とした例について説明したが、板状突起部の数についてはこれに限定されるものではなく、配管口径や流体の種類等に応じて適宜変更することが可能である。
【００８０】
また、各板状突起部については、下流側で旋回流を発生するように相互に略同一方向に向けられている構成であれば良いので、上述した各実施形態における構成以外にも、例えば以下のような種々の変形例が含まれる。
【００８１】
図９、図１０に示したように、各板状突起部１５が平板状をなし、その断面形状が直線状に延びる構成としたが、各板状突起部１５については、例えば湾曲した断面形状の曲板状とした場合にも同等の効果が期待される。
【００８２】
また、上述した第１と第２の実施形態では、それぞれ図９、図１０の（ａ）に示したように、板状突起部１５の外形については、中央側の部位が低く外周側が高い（弁閉時における上下流方向に対する奥行がある）構成としたが、この逆の形状すなわち、中央側の部位が高く（奥行があり）、外周側になるにつれて低くなる（奥行がない）構成であっても同等の効果が期待される。
【００８３】
さらに、上述した第１と第２の実施形態では、板状突起部１５の厚みについて、中央側の部位と外周側の部位とで同一の構成としたが、中央側の部位を厚くして外周側になるにつれて徐々に肉厚が薄くなるテーパー状の断面形状としても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を適用したバタフライ弁の弁体の基本構成を説明する図であり、弁体の平面図を（ａ）に、配管下流側から表した弁体の背面図を（ｂ）に、それぞれ示す。
【図２】 図１の弁体の開時における流体の流れ等を説明する図であり、中開度での流体の流れを模式的に示している。
【図３】 旋回流誘起手段を設けた弁体の第１の参考形態を説明する図であり、弁体の平面図を（ａ）に、配管下流側から透視して表した弁体の背面図を（ｂ）に、それぞれ示す。
【図４】 旋回流誘起手段を設けた弁体の第２の参考形態を説明する図であり、弁体の平面図を（ａ）に、配管下流側から透視して表した弁体の背面図を（ｂ）に、弁体の側面図を（ｃ）に、それぞれ示す。
【図５】 第３の参考形態の弁体を配管下流側（各下流側主面方向）から表した外観斜視図である。
【図６】 板状突起部の有無による騒音低減効果の差異についての実測結果を示す図であり、流量と騒音との関係について、第２の参考形態の弁体と板状突起部の無い弁体との特性を比較して示す図である。
【図７】 旋回流誘起手段を設けた弁体の第３の参考形態を説明する図であり、弁体の平面図を（ａ）に、配管下流側から透視して表した弁体の背面図を（ｂ）に、それぞれ示す。
【図８】 旋回流誘起手段を設けた弁体の第４の参考形態を説明する図であり、弁体の平面図を（ａ）に、配管下流側から透視して表した弁体の背面図を（ｂ）に、それぞれ示す。
【図９】 旋回流誘起手段を設けた弁体における本発明の第１の実施形態を説明する図であり、弁体の平面図を（ａ）に、配管下流側から透視して表した弁体の背面図を（ｂ）に、それぞれ示す。
【図１０】 旋回流誘起手段を設けた弁体における本発明の第２の実施形態を説明する図であり、弁体の平面図を（ａ）に、配管下流側から透視して表した弁体の背面図を（ｂ）に、それぞれ示す。

Claims (1)

1. 弁箱内で弁軸を中心に回動可能なバタフライ弁の弁体であって、弁本体のオリフィス側の上流側主面とノズル側の下流側主面に断面凸状の湾曲部をそれぞれ形成すると共に、前記弁本体のノズル側の上流側主面とオリフィス側の下流側主面にそれぞれ複数枚の旋回流誘起手段が形成され、この旋回流誘起手段は、その主面が前記弁軸との直交平面に対する傾斜角度が、一端側のものから次第に大きくなるように前記弁軸側から前記弁箱内壁側にかけて延び、かつ、前記弁本体の前記上流側主面から上流側に向けて延びるように突出形成されたノズル側の上流側主面の各旋回流誘起手段と、その主面が前記弁軸との直交平面に対する傾斜角度が、一端側のものから次第に大きくなるように前記弁軸側から前記弁箱内壁側にかけて延び、かつ、前記弁本体の前記下流側主面から下流側に向けて延びるように突出形成されたオリフィス側の下流側主面の各旋回流誘起手段とから成り、前記ノズル側の上流側主面の各旋回流誘起手段と、前記オリフィス側の下流側主面の各旋回流誘起手段とが、前記弁本体の主面に対する透視平面上において、弁軸を基準として左右対称となるように配置され、または、弁本体の主面中央を回転中心とした点対称の位置に配置されたことを特徴とするバタフライ弁の弁体。

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