JP5982076B1 - パネルバルブのシール構造及びガスケットパッキン - Google Patents

Abstract

本発明を適用したパネルバルブのシール構造の一例であるシール構造１は、本体プレート２と、ガスケット３と、内スプリング部材４を備えている。これらが一体化して、パネルバルブ及びパネルブロックの接合面の間に配置され、外部から力をかけて、本体プレート２を挟んで固定するものとなる。本体プレート２は平板上の金属板で構成されている。また、本体プレート２には、２つのガスケット用貫通孔５が形成され、ガスケット用貫通孔５の内側にガスケット３が取り付けられるものとなる。

Description

本発明はパネルバルブのシール構造及びガスケットパッキンに関する。詳しくは、取扱い性及び構造安定性に優れ、設置箇所の気密性を充分に担保可能なパネルバルブのシール構造及びガスケットパッキンに係るものである。

配管構造に流体を制御するためのパネルバルブが用いられている。パネルバルブは、複数のバルブを１か所に集め、ユニット化させる際に利用され、配管構造側に設けたパネルブロックに取り付ける構造となっている。

パネルバルブは、配管中に設けたフランジに取り付けられるフランジバルブとは異なり、バルブ部分のみの交換が可能である。また、バルブ交換時にフランジ部分や配管のゆがみが生じにくいという利点を有している。

パネルバルブ及び配管側のパネルブロックの接合箇所には、両方に略垂直な面が形成されている。また、各内部に流体経路が設けられ、この経路の位置を合わせて面同士を接合して外部から力をかけて固定するものとなっている。

また、パネルバルブとパネルブロックの接合箇所には、同領域を気密状態にするためにシール部材が配置される。例えば、流体が比較的低圧の場合には、シート状のガスケットをパネルバルブとパネルブロックの間に挟持させる簡易なシール構造が採用されている。パネルバルブとパネルブロックの接合箇所に外部から力をかけ、シート状のガスケットを挟んで気密状態とし、固定されるものとなる。

配管構造を流れる流体が蒸気や高圧ガスである際には、耐久性の観点から、シール部材として高温高圧対応のガスケットパッキンが使用される。ガスケットパッキンは、金属薄板を空巻きして、うず巻き状に形成され、その大きさは規格で定められている。

ここで、略垂直な面に形成されたパネルバルブ及びパネルブロックの接合箇所に、位置を合わせつつガスケットパッキンを配置する作業は困難なものとなっていた。適正位置にガスケットパッキンを保持することが難しく、位置合わせの際にガスケットパッキンが脱落してしまう。

また、空巻きしたガスケットパッキンの内周側の端部、即ち、空巻きの開始位置側の金属薄片が、流体の圧力により構造が変化する不具合が生じていた。具体的には、図４に示すように、巻回した金属薄片の内周側の端部４００から、ガスケットパッキンの中心軸方向に外れていき、パネルバルブの内部構造と干渉してしまう問題があった。

こうしたなか、ガスケットパッキンの容易な取付けを試みたパネルバルブのシール構造が存在し、例えば、特許文献１に記載のシール構造が提案されている。

特許文献１には、図５に示すシール構造１００が記載されている。パネルバルブ１０１は略垂直なバルブ側接続面１０２を、配管構造に設けられたパネルブロック１０３は略垂直なブロック側接続面１０４をそれぞれ有している。パネルバルブ１０１及びパネルブロック１０３の内部には流体経路が設けられている。また、パネルバルブ１０１は、バルブ本体１０５の内部に流体経路の流体の流れを制御する弁体が設けられている。

また、シール構造１００では、パネルバルブ１０１及びパネルブロック１０３の接合箇所を気密状態にするガスケット１０６を有している。また、バルブ側接続面１０２の流体経路の口縁部には環状凹部１０７が形成されている。

シール構造１００では、バルブ側接続面１０２の環状凹部１０７にガスケット１０６を取り付けることで、接合箇所の固定時にガスケット１０６の脱落を防止しようとするものである。

また、上述したシール構造１００以外にも、パネルバルブのシール構造がいくつか提案されている。

例えば、図６に示すシール構造２００では、ガスケット２０１の内周側に取り付けるカラー２０２が使用されている。カラー２０２はうず巻き状のガスケット２０１の内周に嵌合し、かつ、ブロック側接続面２０３に設けられたカラー用凹部２０４に取り付け可能となっている。

また、図７に示すシール構造３００では、シール構造２００のカラー及びガスケットを一体化した一体型ガスケット３０１が使用されている。また、一体型ガスケット３０１は、カラーの領域に凸部３０２が形成され、凸部３０２がパネル側接続面３０３に設けられた環状凹部３０４に取り付け可能となっている。

更に、金属薄片の内周側の構造変化については、ガスケットパッキンの強度を高めた構造での対応が試みられている。ここでは、従来のガスケットパッキンよりも巻き付けを強く行い、ガスケットパッキンを硬く、強度を向上させるものとなっている。

特開２００４−０４４６３４号公報

しかしながら、特許文献１に記載のシール構造１００では、やはりガスケットの脱落が生じ、充分に取り付けやすいものとはなっていない。また、金属薄片の内周側の構造変化も生じてしまう。

また、図６に示すシール構造２００では、ガスケットの内周側の領域がカラーによって占められ、流体が通る経路が小さくなってしまう。この結果、パネルバルブの流量係数（Ｃｖ値）が小さくなり、流体を制御するバルブの性能に影響を及ぼすものとなる。

より具体的には、カラーを取り付ける前のパネルバルブと同等の性能を得るために、バルブ自体を大型化する必要が生じる。パネルバルブの小型化が求められる用途、例えば、タイヤ加硫機への使用等においては好ましくないものとなる。更に、ブロック側接続面２０３にカラー用凹部２０４を設ける分、手間やコストがかかってしまう。

また、図７に示すシール構造３００では、一体型ガスケット３０１を接合領域に挟んで固定した際に、接合領域を気密状態にするための締め付ける力により、ガスケットの形状がどの程度変形するかが不明となっている。そのため、一体化させるカラー部分の形状や取り付け位置を決定することが困難である。

また、パネルバルブの小型化が求められる用途では、バルブ自体が小さいため、パネル側接続面３０３で環状凹部３０４が加工可能な領域が制限されてしまう。この結果、一体型ガスケット３０１を充分に保持できる環状凹部３０４が加工しにくい問題があった。

また、硬く巻き付けを行い、強度を高めたガスケットパッキンでは、接合領域の気密性が不充分となる。これは、通常の規格品のガスケットパッキンを挟持して固定する力で強度を高めたガスケットパッキンを締め付けても、充分に締まらず、隙間が生じることに起因するものである。

本発明は、以上の点に鑑みて創案されたものであり、取扱い性及び構造安定性に優れ、設置箇所の気密性を充分に担保可能なパネルバルブのシール構造及びガスケットパッキンを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明のパネルバルブのシール構造は、少なくとも２つの貫通孔が形成された平板状のプレート本体と、略ドーナツ状に形成され、前記貫通孔に固定可能なガスケットパッキンと、該ガスケットパッキンの内側に嵌合可能であると共に、前記ガスケットパッキンの内周よりも大きな外周を有する略Ｃ字状の内部材とを備える。

ここで、プレート本体の貫通孔を流体が流れる経路とすることができる。即ち、パネルバルブ側や、パネルブロック側の内部に設けられた流体経路と位置を合わせて、流入用及び排出用の経路の一部とすることができる。

また、プレート本体が平板状であることによって、パネルバルブとパネルブロックの接合面にプレート本体を挟んで固定させることができる。また、プレート本体を持って取り付け可能となるため、取り付けやすいものとなる。

また、略ドーナツ状に形成され、貫通孔に固定可能なガスケットパッキンによって、流体を流しながら、パネルバルブとパネルブロックが接合する領域を気密状態にすることができる。また、ガスケットパッキンが脱落しにくいものとすることができる。

また、ガスケットパッキンの内側に嵌合可能な略Ｃ字状の内部材によって、ガスケットパッキンの内周側を内部材によって抑えることができる。即ち、例えば、金属薄板を空巻きしたドーナツ状のガスケットパッキンの内周側端部を内部材が抑えるものとなる。

また、ガスケットパッキンの内側に嵌合可能であると共に、ガスケットパッキンの内周よりも大きな外周を有する略Ｃ字状の内部材によって、内部材がガスケットパッキンの内側から外れにくいものとなる。即ち、内部材をガスケットパッキンの内側に嵌合させる際に、内部材の外径が小さくなり、嵌合後は内部材が元の形状に戻ろうとする力が固定力として働くものとなる。

また、ガスケットパッキンが中央に凸部が形成された金属板と軟質のフィラー材とを上下２層に重ねて巻回したうず巻き形状を有する場合には、既存の金属薄板を空巻きして構成されたうず巻き状のガスケットパッキンを使用できるものとなる。また、金属板の凸部の箇所を挟持してガスケットパッキンを固定可能となる。

また、ガスケットパッキンの内側に内部材が嵌合可能な第１の凹部が形成された場合には、より一層充分にガスケットパッキンの内周側を内部材によって抑えることができる。

また、プレート本体の貫通孔と対向する領域にガスケットパッキンが嵌合可能な第２の凹部が形成され、ガスケットパッキンの外周側の金属板の端部がその領域の内側の金属板から離れて構成された場合には、より一層ガスケットパッキンが脱落しにくいものとなる。即ち、例えば、ガスケットパッキンの金属板の凸部の箇所が貫通孔の第２の凹部に嵌合し、外れにくいものとなる。また、ガスケットパッキンの端部の領域が内周面から浮き上がった構造となり、同部分を抑えることで生じる反発力をガスケットパッキンのプレート本体への固定に利用できる。より詳細には、貫通孔の第２の凹部にガスケットパッキンを嵌合させると、ガスケットパッキンの外周側の金属板の端部の浮き上がった箇所が抑えられ、嵌合後は浮き上がった箇所が元の形状に戻ろうとする力が固定力として働くものとなる。

また、プレート本体が平板状の２枚のプレート部材で構成され、ガスケットパッキンは凸部が前記プレート部材に挟持して固定された場合には、ガスケットパッキンを２枚のプレート部材で挟んで固定することで、ガスケットパッキンが脱落しにくいものとすることができる。

また、上記の目的を達成するために、本発明のパネルバルブのシール構造は、第１の接合面を有するパネルブロックと、前記第１の接合面と対向する第２の接合面を有するパネルバルブと、少なくとも２つの貫通孔が形成され、前記第１の接合面及び前記第２の接合面の間に配置された平板状のプレート本体と、該プレート本体に同プレート本体と同一平面上に設けられると共に、前記第１の接合面及び前記第２の接合面の間から突出した突出片と、略ドーナツ状に形成され、前記貫通孔に固定可能なガスケットパッキンと、該ガスケットパッキンの内側に嵌合可能であると共に、前記ガスケットパッキンの内周よりも大きな外周を有する略Ｃ字状の内部材とを備える。

ここで、第１の接合面を有するパネルブロックと、第１の接合面と対向する第２の接合面を有するパネルバルブによって、パネルバルブを流体が流れる配管構造に設置可能となる。

また、少なくとも２つの貫通孔が形成され、第１の接合面及び第２の接合面の間に配置された平板状のプレート本体と、プレート本体に同プレート本体と同一平面上に設けられると共に、第１の接合面及び第２の接合面の間から突出した突出片によって、プレート本体がパネルブロックとパネルバルブの間に取り付けられた状態を容易に確認することができる。即ち、プレート本体が第１の接合面及び第２の接合面の間に挟まれて固定された際に、突出片の部分を視認し、取り付けの有無を知ることができる。

また、上記の目的を達成するために、本発明のガスケットパッキンは、中央に凸部が形成された金属板と軟質のフィラー材とを上下２層に重ねて巻回したうず巻き形状を有し、外周側の同金属板の端部がその領域の内側の金属板から離れて構成されている。

ここで、ガスケットパッキンが、金属板と軟質のフィラー材とを上下２層に重ねて巻回したうず巻き形状を有し、外周側の金属板の端部がその領域の内側の金属板から離れて構成されたことによって、ガスケットパッキンの端部の領域が内周面から浮き上がった構造となり、同部分を抑えることで生じる反発力をガスケットパッキンの取り付け箇所への固定に利用できる。即ち、例えば、ガスケットパッキンを取付け能な凹部や貫通孔を設け、そこにガスケットパッキンを嵌合させると、ガスケットパッキンの外周側の金属板の端部の浮き上がった箇所が抑えられ、嵌合後は浮き上がった箇所が元の形状に戻ろうとする力が固定力として働くものとなる。

本発明に係るパネルバルブのシール構造は、取扱い性及び構造安定性に優れ、設置箇所の気密性を充分に担保可能なものとなっている。
また、本発明に係るガスケットパッキンは、取扱い性及び構造安定性に優れ、設置箇所の気密性を充分に担保可能なものとなっている。

本発明を適用したシール構造を示す概略図である。 本体プレートの構造を示す概略図である。 ガスケット及びＣ字状スプリングの概略図（ａ）、従来のガスケットの概略図（ｂ）及び本発明を適用したシール構造の貫通孔周辺の概略断面図（ｃ）である。 金属薄片を巻回したガスケットパッキンの内周側の端部の構造が変化した状態を示す概略図である。 従来のパネルバルブのシール構造を示す概略図である。 従来のパネルバルブのシール構造を示す概略図である。 従来のパネルバルブのシール構造を示す概略図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。
図１は、本発明を適用したシール構造を示す概略図である。なお、以下に示す構造は本発明の一例であり、本発明の内容はこれに限定されるものではない。

図１に示すように、本発明を適用したパネルバルブのシール構造の一例であるシール構造１は、本体プレート２と、ガスケット３と、内スプリング部材４を備えている。これらが一体化して、パネルバルブ及びパネルブロックの接合面の間に配置され、外部から力をかけて、本体プレート２を挟んで固定するものとなる。

本体プレート２は平板上の金属板で構成されている。また、本体プレート２には、２つのガスケット用貫通孔５が形成され、ガスケット用貫通孔５の内側にガスケット３が取り付けられるものとなる。

ガスケット３は、パネルバルブ及びパネルブロックの接合面における流体経路を気密状態にするための部材である。略ドーナツ状のガスケット３の内側が、流体が流れる部分となる。

内スプリング部材４は、ガスケット３の内側に取り付けられ、後述するガスケットの内周側の端部を抑える部材となるものである。

各部材の詳細な構造を説明する。

図２に示すように、本体プレート２は、同一形状の２枚の金属板６を重ねてビスで固定して構成されている。各金属板６にガスケット用貫通孔５となる貫通孔７が形成されている。貫通孔７は一方の面から他方の面側に向けて孔径が大きくなっている。

２枚の金属板６を重ねた状態では、各貫通孔７の孔径が大きな側の面同士が当接するものとなる。これにより、本体プレート２のガスケット用貫通孔５と対向する領域に凹部が形成された形状となる。なお、本構造については後述する図３（ｃ）でも説明する。

また、本体プレート２には突出片８が設けられている。突出片８は、本体プレート２をパネルバルブ及びパネルブロックの接合面の間に挟んだ状態で、同接合面で囲まれた領域の外部に位置し、視認可能な箇所となる部分である。

ここで、必ずしも、本体プレート２が同一形状の２枚の金属板６を重ねて構成されるものである必要はなく、例えば、１枚ものの金属板で構成されるものであってもよい。

また、必ずしも、本体プレート２に突出片８が設けられる必要はない。但し、本体プレート２を取り付けたか否かが容易に視認できるようになる点から、本体プレート２に突出片８が設けられることが好ましい。

図３（ａ）の左側に示すように、ガスケット３は略ドーナツ状の形状を有している。ガスケット３は、金属薄片と軟質のフィラー材を上下に重ねて、始点となる端部から外側に積層するようにうず巻き状に巻回して形成されている。また、金属薄片は、幅方向の中央部が凸状になるように加工されている。

また、ガスケット３の外周側の金属薄片では、溶接箇所９より先の端部が内側と接触しない自由端１０となっている。自由端１０は内側に接触させる方向に力をかけると、元の形状に戻ろうとする反発力が生じる。自由端１０の長さは、ガスケット３の最外周の円周長の約４分の１の長さ程度となっている。

なお、図３（ｂ）には、既存のうず巻き状のガスケットを示しており、既存のガスケットは金属薄片の外周側の端部ぎりぎりの位置１１で溶接固定がなされている。

ここで、必ずしも、自由端１０の長さがガスケット３の最外周の円周長の約４分の１の長さ程度となる必要はなく、一定の自由端が設けられれば充分である。但し、ガスケット３の本体プレート２に対する充分な固定力を得るために、自由端１０の長さがガスケット３の最外周の円周長の約４分の１の長さ程度となることが好ましい。

図３（ａ）の右側に示すように、内スプリング部材４は略Ｃ字の形状を有している。内スプリング部材４は直径約１ｍｍのステンレス製の円注体を曲げて形成されている。また、内スプリング部材４に内側方向への外力を与えて変形させることで、符号Ｘで示す開口部の大きさが変化し、元の形状に戻ろうとする反発力が生じるものとなっている。

また、図３（ａ）の符号Ｙの点線に示すように、通常の内スプリング部材４の外径は、ガスケット３の内径よりもやや大きく形成されている。これにより、内スプリング部材４をガスケット３の内側に取り付けた際に、内スプリング部材４の外径が小さくなり、元の形状に戻ろうとする反発力が内スプリング部材４の固定に寄与するものとなる。

図３（ｃ）を用いて、本体プレート２、ガスケット３及び内スプリング部材４を一体化させた際の取り付け状態を説明する。図３（ｃ）は、ガスケット用貫通孔５の周辺を本体プレート２の厚み方向から断面視した図となっている。

図３（ｃ）で示すように、最も内側が内スプリング部材４であり、その外側にガスケット３、本体プレート２の順番で配置されている。

ガスケット３は前述したように、構成部材である金属薄片が、幅方向の中央部が凸部１２となる加工がされており、これに伴い反対側は凹部１３となっている。そのため、内スプリング部材４をガスケット３の内側に取り付けた際に、凹部１３に嵌合し、外れにくいものとなる。

内スプリング部材４は、空巻きされたガスケット３の金属薄片の内側の端部を抑え、流体の圧力等で生じる同部分の形状変化を生じさせにくいものとすることができる。

また、内スプリング部材４の幅は、ガスケット用貫通孔５の幅よりも小さく形成されており、流体経路に占める内スプリング部材４の体積は小さなものとなっている。この結果、内スプリング部材４を取り付けても、流体の流量の変化が少なく、パネルバルブの性能にも影響を及ぼしにくいものにすることができる。

また、本体プレート２のガスケット用貫通孔５と対向する領域は、前述したように、凹部１４が形成された形状となっている。そのため、ガスケット３をガスケット用貫通孔５に取り付けた際に、ガスケット３が凹部１４に嵌合し、外れにくいものとなる。

以上のように、本発明のパネルバルブのシール構造は、取扱い性及び構造安定性に優れ、設置箇所の気密性を充分に担保可能なものとなっている。
また、本発明のガスケットパッキンは、取扱い性及び構造安定性に優れ、設置箇所の気密性を充分に担保可能なものとなっている。

１ シール構造
２ 本体プレート
３ ガスケット
４ 内スプリング部材
５ ガスケット用貫通孔
６ 金属板
７ 貫通孔
８ 突出片
９ 溶接箇所
１０ 自由端
１１ 外周側の端部ぎりぎりの位置
１２ 凸部
１３ 凹部
１４ 凹部

Claims (4)

1. 少なくとも２つの貫通孔が形成された平板状のプレート本体と、
   略ドーナツ状かつ中央に凸部が形成された金属板と軟質のフィラー材とを上下２層に重ねて巻回したうず巻き形状に形成され、前記貫通孔に固定可能なガスケットパッキンと、
   該ガスケットパッキンの内側に嵌合可能であると共に、前記ガスケットパッキンの内周よりも大きな外周を有する略Ｃ字状の内部材とを備え、
   前記プレート本体は前記貫通孔と対向する領域に前記ガスケットパッキンが嵌合可能な第１の凹部が形成され、
   前記ガスケットパッキンは外周側の前記金属板の端部がその領域の内側の金属板から離れて構成された
   パネルバルブのシール構造。
2. 前記プレート本体は平板状の２枚のプレート部材で構成され、前記ガスケットパッキンは凸部が前記プレート部材に挟持して固定された
   請求項１に記載のパネルバルブのシール構造。
3. 前記ガスケットパッキンの内側は前記内部材が嵌合可能な第２の凹部が形成された
   請求項１または請求項２に記載のパネルバルブのシール構造。
4. 第１の接合面を有するパネルブロックと、
   前記第１の接合面と対向する第２の接合面を有するパネルバルブと、
   少なくとも２つの貫通孔が形成され、前記第１の接合面及び前記第２の接合面の間に配置された平板状のプレート本体と、
   該プレート本体に同プレート本体と同一平面上に設けられると共に、前記第１の接合面及び前記第２の接合面の間から突出した突出片と、
   略ドーナツ状に形成され、前記貫通孔に固定可能なガスケットパッキンと、
   該ガスケットパッキンの内側に嵌合可能であると共に、前記ガスケットパッキンの内周よりも大きな外周を有する略Ｃ字状の内部材とを備え、
   前記プレート本体は前記貫通孔と対向する領域に前記ガスケットパッキンが嵌合可能な第１の凹部が形成された
   パネルバルブのシール構造。

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