JP6196485B2

JP6196485B2 - ゲートバルブ

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Publication number: JP6196485B2
Application number: JP2013145727A
Authority: JP
Inventors: 清一奥村; 下村　英之; 英之下村
Original assignee: Okumura Engineering Corp OKM
Current assignee: Okumura Engineering Corp OKM
Priority date: 2012-10-17
Filing date: 2013-07-11
Publication date: 2017-09-13
Anticipated expiration: 2033-07-11
Also published as: JP2014098482A

Description

本発明は、ゲートバルブに関し、特に、仕切板を揺動させて流路の開閉を行うゲートバルブに関する。

バルブケース内に収納された仕切板を揺動させて流路を開閉するいわゆる振り子式のゲートバルブは、仕切板を往復動させる直動式のゲートバルブと比較して、コンパクト化が容易であるため、種々の分野において用いられている。

特許文献１には、このような振り子式ゲートバルブが開示されている。当該ゲートバルブは、扁平な箱体をしたバルブケース内に、団扇状をした板体からなる仕切板が収納された構成を有している。

前記バルブケースには、前記仕切板の厚み方向と平行な方向に貫通する一対の貫通孔が開設されている。ゲートバルブは、バルブケースの前記両貫通孔の各々に、中空部が連通するように一対のパイプが接続される形で、両パイプが形成する流路に挿入される。

一方、前記仕切板は前記貫通孔を閉塞するに足りる大きな面積を有する頭部と、当該頭部から延出された細長い柄部とからなる。

前記柄部の、前記頭部とは反対側の端部部分は、厚み方向に貫通する回動軸によって軸支されており、当該回動軸を中心に仕切板を揺動させることにより、前記頭部で前記貫通孔を閉塞して、前記流路を遮断する状態（以下、「全閉状態」と言う。）と、前記貫通孔を解放して前記流路を開通する状態（以下、「全開状態」と言う。）と、に切り替える構成となっている。

特開２０１０−１２７３２０号公報特開２０１０−１１２３８８号公報

ところで、上記したゲートバルブが用いられる配管内を流通する流体としては、液体や気体のような流動性の高いもののみならず、例えば、微粉灰などの粉体やスラリーのような流動性の低いものが取り扱われる場合がある。

流動性の低い流体の場合、以下に記す理由により、当該流体が、バルブケース内に滞留する場合がある。仕切板の揺動性を確保するため、当該仕切板の前記回動軸から最も遠い側面（周面）部分とバルブケース内壁との間には間隙が設けられている。このため、仕切板がバルブケースの前記貫通孔を完全に閉塞していない状態においては、当該貫通孔において開いている部分に流入した流体の一部は、前記間隙を介して、バルブケース内（全開状態において、仕切板の頭部が収納される空間部分）に侵入する。侵入した流体は、全開状態においても、前記貫通孔を流通する流体と接触しない上、流動性に乏しいため、バルブケース内に滞留することとなるのである。

比較的長期に滞留すると、当該流体の品質が劣化する場合がある。劣化した流体は、配管に外力が加わった場合に生じる振動などによって、前記貫通孔へと移動し、再びパイプ内を流通して、製品などの製造に供されることがあり、当該製品の品質に悪影響を及ぼすこととなる。

また、滞留した流体がバルブケース内で固化して、バルブケース内壁等に固着することにより、仕切板のスムーズな揺動が阻害される場合も生じ得る。

当該問題を解消するため、頻繁に、ゲートバルブを配管から取り外し、分解してバルブケース内を清掃することが考えられるが、配管からゲートバルブを取り外すに際し、配管内に残留する流体を排出するなどの作業も発生し、多大な手間を要してしまう。

本発明は、上記した課題に鑑み、仕切板の揺動領域から流路以外のバルブケース内に流体が侵入して、当該流体がバルブケース内に滞留するのを可能な限り防止することができるゲートバルブ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、本発明に係るゲートバルブは、流体が流入する流入口と流出する流出口とが設けられたバルブケースと、前記バルブケース内に収納され、前記流入口から前記流出口に至る流路と交差する面内で揺動される仕切板と、前記流路を囲繞する貫通孔を有すると共に、前記仕切板をその厚み方向両側から密接状態で挟持する第１および第２のバックアッププレートと、を備え、前記仕切板は、流通孔を有し、当該流通孔が前記流路に位置して前記流体を流通させる第１の位置と、前記流通孔が前記第１および第２のバックアッププレートの対向領域に進入して、前記流路から退避し、前記流体の流通を遮断する第２の位置との間で揺動されることを特徴とする。

また、前記第１のバックアッププレートは、前記仕切板に対し前記流入口側に在り、前記第２のバックアッププレートは、前記仕切板に対し前記流出口側に在って、前記第１のバックアッププレートの前記貫通孔に一端部が嵌入され、当該一端部から前記流入口まで延出されてなる筒状をした第１のシールリングと、前記第２のバックアッププレートの前記貫通孔に一端部が嵌入され、当該一端部から前記流出口まで延出されてなる筒状をした第２のシールリングと、を有し、前記第１および第２のシールリングの中空部が前記流路の一部を形成していることを特徴とする。

さらに、前記仕切板は、セラミックで形成され、前記仕切板を揺動自在に軸支する支軸と、前記支軸から径方向に離れた位置で、緩衝材を介し前記支軸と平行状態で前記仕切板に係合するピンと、前記ピンをその軸心と直交する方向に往復動させる駆動手段と、を有し、前記駆動手段によって前記ピンが往復動されることにより、前記仕切板が揺動されることを特徴とする。

あるいは、前記仕切板を揺動させる駆動手段を有し、前記仕切板は、セラミックで形成され、短冊状をした柄部と前記柄部から延出され当該柄部よりも幅広の頭部とを有し、前記流通孔は前記頭部に開設されていて、前記駆動手段は、前記柄部の幅方向の両側面に当接する動力伝達部材を、前記幅方向の中程で、回動させることにより、前記仕切板を揺動させることを特徴とする。

上記の構成からなるゲートバルブによれば、前記仕切板の前記流通孔が前記流路に位置し、流体が流通されているときは、当該仕切板に密接する第１および第２のバックアッププレートの前記流路を囲繞する前記両貫通孔の内壁によって、仕切板の揺動領域から流体が流路以外のゲートバルブ内に侵入するのが阻止される。

一方、前記流通孔が前記第１および第２のバックアッププレートの対向領域に進入して、前記流体の流通が遮断されているときは、前記流通孔内に存する流体は、前記対向領域（すなわち、バルブケース内の一部）に留まることとなるものの、次に仕切板が揺動されて、流通孔が前記流路に位置されると、流通孔内の流体は押し流されて、バルブケース外へと流出することとなるため、流体がバルブケース内に滞留するのを可能な限り防止することができる。

本発明の実施形態１に係るゲートバルブの斜視図。本発明の実施形態１に係るゲートバルブの一部を破断した斜視図。本発明の実施形態１に係るゲートバルブの分解斜視図。本発明の実施形態１に係るゲートバルブの使用例を示す斜視図。本発明の実施形態１に係るゲートバルブを支軸の軸方向に破断した斜視図。本発明の実施形態１に係るゲートバルブの要部を破断した斜視図。本発明の実施形態１に係るゲートバルブを支軸の径方向に破断した斜視図。本発明の実施形態１に係るゲートバルブの動作を説明する断面図。本発明の実施形態１に係るゲートバルブの一の動作例を示す断面図。本発明の実施形態１に係るゲートバルブの他の動作例を示す断面図。本発明の実施形態２に係るゲートバルブの斜視図。本発明の実施形態２に係るゲートバルブの一部を破断した斜視図。本発明の実施形態２に係るゲートバルブの一部を破断した斜視図。本発明の実施形態２に係るゲートバルブの分解斜視図。（ａ）は、実施形態２に係るゲートバルブの構成部材であるキャップの正面図を、（ｂ）は同背面図を、（ｃ）は（ａ）におけるＡ・Ａ線断面図を、（ｄ）は同Ｂ・Ｂ線断面図を、（ｅ）は、前記キャップが仕切板の柄部に装着された状態の図を、それぞれ示している。本発明の実施形態２に係るゲートバルブの使用例を示す斜視図。本発明の実施形態２に係るゲートバルブにおいて、流入側ケースおよび流入側ケースに嵌め込まれているシールリング、セットリングなどを取り除き、流出側ケースを切断して表した斜視図。図１７において、実施形態２に係るゲートバルブを矢印Ｘの方向から視た図。図１７において、実施形態２に係るゲートバルブを矢印Ｘの方向から視た図であって、図１７とは異なる状態を示した図。図１７において、実施形態２に係るゲートバルブを矢印Ｘの方向から視た図であって、図１７、図１８とは異なる状態を示した図。

以下、本発明に係るゲートバルブの実施形態について、図面を参照しながら説明する。
＜実施形態１＞
図１は、本発明の実施形態１に係るゲートバルブ１の外観を示し、図２は、ゲートバルブ１をその構造が現れるよう破断した斜視図である。ゲートバルブ１を構成する個々の要素は、ゲートバルブ１の分解図として図３に示されている。図４は、ゲートバルブ１をプラント等の配管２の途中に設けた例を示している。

図１，２，５に示すように、ゲートバルブ１は、一端３と他端５に開口部７，９がそれぞれ形成されたバルブケース１１と、バルブケース１１に収納されバルブケース１１の一端３の開口部７と他端５の開口部９との間を横切る仕切板１３と、バルブケース１１に仕切板１３を揺動自在に支持する支軸１５と、支軸１５からその径方向に離れた位置で仕切板１３に係合したピン１７と、仕切板１３を支軸１５の周りに揺動させる力をピン１７に入力する駆動手段である駆動装置１９とを備える。

換言すると、開口部７，９の内、開口部７が流体が流入する流入口とすると、開口部９が流体が流出する流出口となる。そして、開口部７と開口部９は同軸上に形成されている。また、仕切板１３は、前記流入口から前記流出口に至るバルブケース１内の流路（以下、「バルブ内流路」と称する。）と交差する（本例では、直交する）面内で揺動される構成となっている。

バルブケース１１は、一端３と他端５のそれぞれの開口部７，９の周囲に複数の雌ねじ２１が形成されている。図４に示すパイプ２３，２５をバルブケース１１に接続するには、パイプ２３，２５にそれぞれ設けたフランジ２７を、複数の雌ねじ２１の各々に螺合するボルト等によってバルブケース１１の一端３と他端５にそれぞれ締め付ければ良い。一端３、及び他端５は相対的な呼称であり、バルブケース１１の姿勢、又は向きを限定するものではない。図２，５に示すように、バルブケース１１の開口部７，９の内側には、バルブケース１１の内方へ延びる筒形部３１がそれぞれ形成されている。符号３３は、バルブケース１１の底部に設けたドレンボルトを指している。なお、ドレンボルト３３は、バルブケース１１の側部にも設けられている（図７〜図９）。

仕切板１３は、図３，７に示すように、支軸１５が基端３５に挿通され、頭部３７を基端３５よりも広幅とした形状の板材である。仕切板１３の材質はセラミック、又はステンレス鋼であっても良い。仕切板１３の頭部３７には切欠部３９、及び絞り孔４１が形成されている。切欠部３９の位置は支軸１５から最も離れた頭部３７の先端であることが好ましいが、切欠部３９、及び絞り孔４１の形状、寸法、及び配置が図示の形態に限定されることはない。また、仕切板１３は支軸１５、及びピン１７に対して、図５の矢印Ｐの向きに移動できる遊びを確保されている。矢印Ｐは、支軸１５の軸方向であり、図４に示すパイプ２３，２５からバルブケース１１に流体の導入される方向に一致する。

図２，５に示すように、支軸１５は、開口部７，９の下方でバルブケース１１に両端が支持されている。ピン１７は、その両端が、後述するエアシリンダ４６のピストンロッド４７に取り付けられたブラケット４３に支持され、ピン１７の胴部が切欠部３９に挿入されている。切欠部３９には、図２，３に示す滑り材４５を嵌め込むようにしても良い。滑り材４５は、フッ素樹脂などの合成樹脂で形成される。滑り材４５を嵌め込んだ場合、すなわち、滑り材４５を介してピン１７を仕切板１３（切欠部３９）に係合させた場合、滑り材４５が緩衝材としても機能し、たとえば、仕切板１３を脆性材料であるセラミックで形成した場合に、仕切板１３の損傷などを防止することができる。切欠部３９に、直接、ピン１７を係合させた場合、ピン１７が切欠部３９に線状に当接して、切欠部３９を押圧することとなり、当該押圧部分に応力が集中して、仕切板１３が欠け易くなる。これに対し、滑り材４５を介した場合、ピン１７は、滑り材４５に線状に当接するものの、滑り材４５は、切欠部３９に面接触しているため、滑り材４５に加えられた押圧力は、切欠部３９に分散して伝達される。このため、ピン１７で直接押圧した場合の上記した応力の集中が緩和されることとなり、仕切板１３における欠け等の損傷を防止することができるのである。

なお、滑り材４５は、合成樹脂に限らず、例えば、ステンレス鋼その他の金属で形成しても構わない。

駆動装置１９は、エアシリンダ４６を有する。エアシリンダ４６のピストンロッド４７にはブラケット４３が取り付けられている。ブラケット４３のピストンロッド４７への取付態様について、図３及び図７を参照しながら説明する。

ピストンロッド４７の先端部側には、雌ねじ４７Ａが形成されている。雌ねじ４７Ａに螺合する雄ねじ４８Ａが一端部に形成されてなるセットバー４８が設けられている。雄ねじ４８Ａには、セットナット５０が螺合している。また、ブラケット４３には、挿入孔４３Ａが開設されている。

セットバー４８の雄ねじ４８Ａをブラケット４３の挿入孔４３Ａに挿入した状態で、雄ねじ４８Ａをピストンロッド４７の雌ねじ４７Ａに螺合させる。そして、セットナット５０を回してブラケット４３に密着させ、さらにセットナット５０を締め付けることにより、ブラケット４３がピストンロッド４７に取り付けられる。セットバー４８は、ピストンロッド４７と共に往復動する。

なお、セットバー４８の往復動する範囲には、セットバー４８を覆うカバー４９が設けられている。セットバー４８には、ブラケット４３をピストンロッド４７へ取り付ける機能以外に、カバー４９と共に他の機能も有するのであるが、当該他の機能は本願発明の主眼ではないので、その説明については省略する。

更に、ゲートバルブ１は、図３，５，７に示すように、バルブケース１１の一端３の開口部７、及び他端５の開口部９にそれぞれ没入された２つのシールリング５１，５３と、２つのシールリングのそれぞれの端部５５の周りに配置されバックアッププレート５７，５９と、２つのシールリング５１，５３を仕切板１３に弾性部材６１を介して押し付ける押圧手段６３とを備える。シールリング５１は図７で省略されている。

シールリング５１，５３は、開口部７，９の内側に端部５５を向け、開口部７，９の外側に外端部６７を向けた筒体である。シールリング５１の外端部６７は、バルブケース１１の一端３よりも少し開口部７の内方へ没入し、シールリング５３の外端部６７は、バルブケース１１の他端５よりも少し開口部９の内方へ没入していれば良い。シールリング５１，５３の周面には突起６９が形成されている。シールリング５１，５３のそれぞれの端部５５は、互いに仕切板１３を挟んで対向し仕切板１３に密接している。シールリング５１，５３の内側は流体が導入される流路となる。シールリング５１，５３の材質はセラミック、又はステンレス鋼であっても良い。

バックアッププレート５７，５９は、シールリング５１，５３のそれぞれの端部５５の周面に密着された環形板である。換言すると、バックアッププレート５７，５９は、前記環形を形成する貫通孔５７Ａ,５９Ａを有し、貫通孔５７Ａ,５９Ａが前記バルブ内流路を囲繞するように、バルブケース１１内に収納されている。シールリング５１，５３のそれぞれ突起６９は、バックアッププレート５７，５９がシールリング５１，５３に対して軸方向に滑らないように、バックアッププレート５７，５９をシールリング５１，５３に掛止する役割を果たしている。バックアッププレート５７，５９の材質は、仕切板１３に密接できるものであれば、ステンレス鋼等の金属でも良い。更に、バックアッププレート５７，５９は、図３，７に示すように、仕切板１３に沿って延出した延出部７３を形成している。この両延出部７３が、バックアッププレート５７，５９において（実体的に）対向する主な対向部分となり、当該対向領域（両延出部７３間の間隙）が、後述するように、絞り孔４１が前記バルブ内流路から退避して、進入する領域となる。以下、絞り孔４１がバルブ内流路から退避して、進入する前記対向領域を「退避領域」と称する。

次に仕切板１３の動作を説明する。駆動装置１９がピストンロッド４７を進退させる動作に従って（すなわち、ピストンロッド４７、ひいては、ピン１７をその軸心と直交する方向に往復動させる動作に従って）、仕切板１３が図８の矢印θの方向に揺動する。図８〜図１０は、仕切板１３の揺動する過程を示している。これらの図中でシールリング５１、及びバックアッププレート５７は、シールリング５３、及びバックアッププレート５９にそれぞれ対向している。符号７５は、バックアッププレート５９をバルブケース１１に位置決めするストッパーを指している。

図９は、駆動装置１９のピストンロッド４７が前進する限度に達したとき、仕切板１３の絞り孔４１の位置がシールリング５１，５３から逸れ（すなわち、前記バルブ内流路から退避し）、絞り孔４１が前記退避領域に進入して、絞り孔４１が全閉になることを示している。図１０は、ピストンロッド４７が後退する限度に達したとき、仕切板１３の絞り孔４１の位置がシールリング５１，５３の内側に合致し、すなわち、絞り孔４１が前記バルブ内流路に位置して、絞り孔４１が全開になることを示している。この場合、絞り孔４１が、バルブ内流路を流通する流体の流通孔として機能する。また、駆動装置１９は、ピストンロッド４７を進退する行程の途中で停止させ、図８に示すように絞り孔４１を半開にすることもできる。

次に押圧手段６３について説明する。押圧手段６３は、前述の弾性部材６１と、シールリング５１，５３のそれぞれの突起６９と、セットリング７７，７９とを備え、弾性部材６１をシールリング５１の突起６９とセットリング７７の先端８５との間に介在させたものである。セットリング７７，７９は、図５に示すように、バルブケース１１の筒形部３１とシールリング５１，５３との間に配置された金属製の筒体に、開口部７，９に嵌入するフランジ８１を形成したものである。また、セットリング７７，７９は、バルブケース１１に対して矢印Ｐの向きに自由に滑動でき、シールリング５１，５３は、セットリング７７，７９に対して矢印Ｐの向きに自由に滑動できれば良い。

図６は、押圧手段６３のセットリング７７に注目した斜視図である。セットリング７７の先端８５は、シールリング５１の突起６９に対向している。図３に示すように、弾性部材６１はシールリング５１の周面に沿う輪状である。一方、セットリング７９の先端８５はシールリング５３の突起６９に直に接触している。セットリング７７の後端に形成されたフランジ８１は、バルブケース１１の一端３から少し突出し、セットリング７９のフランジ８１は、バルブケース１１の他端５から少し突出していれば良い。符号８３はＯリングを指している。

図４に示すパイプ２３，２５のフランジ２７がボルト等によってバルブケース１１に締め付けられる力は、セットリング７７，７９のそれぞれのフランジ８１が受け止める。これにより、セットリング７７，７９は図５の矢印Ｐの向きにバルブケース１１の内方へ押し込まれる。更に、シールリング５１，５３のそれぞれの突起６９に矢印Ｐの向きの力が伝わり、シールリング５１，５３のそれぞれの端部５５、及びバックアッププレート５７，５９は仕切板１３に押し付けられる。

上記の矢印Ｐの向きの力がシールリング５１に伝わるとき、セットリング７７の先端８５とシールリング５１の突起６９との間で弾性部材６１が圧縮される。その分、シールリング５１，５３のそれぞれの端部５５、及びバックアッププレート５７，５９が仕切板１３に押し付けられる力が少し逃がされる。

このため、駆動装置１９が仕切板１３を揺動させるとき、シールリング５１，５３の端部５５、及びバックアッププレート５７，５９と仕切板１３との間に過度の摩擦力を発生させることなく、仕切板１３の円滑な動作を実現することができる。また、弾性部材６１は、仕切板１３の厚み、シールリング５１，５３の形状、又は寸法に少しの狂いがあっても、シールリング５１，５３の端部５５、及びバックアッププレート５７，５９が仕切板１３に押し付けられる力が変動するのを抑える役割も果たす。

また、図７に示すバックアッププレート５７，５９のそれぞれの延出部７３は、次のように作用する。即ち、駆動装置１９が仕切板１３を揺動させることにより、図８，９に示すように、絞り孔４１がシールリング５１，５３のそれぞれの端部５５から逸れる位置に移動する（すなわち、絞り孔４１が、前記バルブ内流路から退避する）。この過程で、シールリング５１，５３の内側に導入される流体は絞り孔４１にも流入するが、バックアッププレート５７，５９のそれぞれの延出部７３に絞り孔４１が重なり（すなわち、絞り孔４１が前記退避領域に進入して）、バルブケース１１の内部に流体が漏れるのを防止する。

また、絞り孔４１が前記退避領域に位置する間は、絞り孔４１内に存する流体も、当該退避領域（すなわち、バルブケース１１内）に留まることとなるが、次に、仕切板１３が揺動されて、絞り孔４１がバルブ内流路に位置されると、絞り孔４１内の流体は、押し流されて、バルブケース１１外へと流出するため、バルブケース１１内に長期に渡って、流体が滞留するのを可能な限り防止することができる。

以上に述べたゲートバルブ１は、仕切板１３を支軸１５、及びピン１７により２箇所で支持し、シールリング５１，５３及びバックアッププレート５７，５９で挟持する構造であるため、仕切板１３とこれに遮られる流体とが激しく摩擦しても、仕切板１３の振動を抑制することができる。特に、仕切板１３の材質がセラミックである場合でも、仕切板１３に切欠部３９を形成するのが容易であり、この切欠部３９に係合したピン１７に仕切板１３を揺動させる力が入力されるので、仕切板１３を動作させるときに、仕切板１３に無理な外力を加えなくて済むという利点がある。これにより、セラミック製の仕切板１３の割れ、又は欠損を予防することができる。

仕切板１３、及びシールリング５１，５３の双方の材質がセラミックである場合、仕切板１３とシールリング５１，５３のそれぞれの端部５５とを密接させるのは難しい。すなわち、シールリング５１，５３のそれぞれの端部５５と仕切板１３との間に僅かな間隙が生じてしまう。

よって、この僅かな間隙に微粉灰、又はスラリー等の流体が侵入する場合があるが、侵入したとしても、バックアッププレート５７，５９が仕切板１３に密接することにより、流体は、バックアッププレート５７，５９の貫通孔５７Ａ,５９Ａの内壁にて、それ以降の進行が阻止されるため、仕切板１３の揺動領域から流体が流路以外のバルブケース１１内に侵入することを可能な限り防止できる。

このため、ゲートバルブ１は、流路以外のバルブケース１１に微粉灰、又はスラリー等が滞留するのを予防し、バルブケース１１を清掃する手間を省くことができる。

また、仕切板１３に切欠部３９を形成する位置は任意に決めても良いが、仕切板１３にピン１７を係合させる位置から支軸１５までの距離を長くすれば、その分、駆動装置１９が仕切板１３を揺動させる力が増大する。これは、駆動装置１９の出力の比較的小さくすることに貢献し、ゲートバルブ１の全体の小型化、及び製造コストの低減を達成するのに有利である。

尚、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々なる改良、修正、又は変形を加えた態様でも実施でき、以下の態様で実施しても良い。

駆動装置１９の動力源は、エアシリンダ４６に限らず、電動シリンダ、あるいは油圧シリンダであっても良い。押圧手段６３は、セットリング７７，７９、又はシールリング５１，５３をバルブケース１１に対して図５の矢印Ｐの向きに締め付けるボルト等であっても良い。シールリング５１，５３が同一の形態である必要はない。これはバックアッププレート５７，５９、及びセットリング７７，７９についても同様である。ゲートバルブ１の総ての要素の材質は何ら限定されるものではない。

また、セットリング７７のフランジ８１がバルブケース１１の一端３から前述のように突出していれば、セットリング７９のフランジ８１はバルブケース１１の他端５と面一でも良い。この場合、図２に示すにパイプ２３，２５をバルブケース１１に接続したときの矢印Ｐの向きの力はセットリング７７，７９の両方に伝わるので、弾性部材６１が圧縮されることによる上記の効果は達成される。シールリング５３の突起６９とセットリング７９の先端８５との間に弾性部材６１を介在しても良い。
＜実施形態２＞
実施形態２は、実施形態１とは、仕切板を揺動させるための駆動手段が異なっている以外は、基本的に実施形態１と同様である。よって、実施形態２において、実施形態１と同様の構成部分には、同じ名称を付して簡単に言及するに止め、異なる部分について詳細に説明することとする。なお、実施形態２では、実施形態１において名称を付していない構成部分に新たな名称を付して説明に用いる場合がある。

図１１に実施形態２に係るゲートバルブ１００の外観斜視図を、図１２、図１３にゲートバルブ１００の一部切り欠き斜視図をそれぞれ示す。また、図１４にゲートバルブ１００の分解斜視図を示す。

図１１に示すように、ゲートバルブ１００は、バルブ本体１０２とバルブ本体１０２の後述する仕切板１６４を揺動させるための駆動装置１０４とを有する。

バルブ本体１０２は、バルブケース１０６を有する。

バルブケース１０６は、実施形態１と同様、主として二つの部材の組立体からなる。実施形態２において二つの部材の内、流体の流入側となる方を流入側ケース１０８と称し、流出側となる方を流出側ケース１１０と称することとする。

流入側ケース１０８と流出側ケース１１０とが組み立てられてなるバルブケース１０６は、図１２に示すように、一端に流体が流入する流入口となる開口部１１２を有し、他端に流体が流出する流出口となる開口部１１４を有する。開口部１１２と開口部１１４とは、同軸上に形成されている。

流入側ケース１０８と流出側ケース１１０には、それぞれ、実施形態１と同様、筒形部１１６と筒形部１１８とが形成されている。両筒形部１１６，１１８は、本例では、実施形態１と同様、円筒形である。筒形部１１６と筒形部１１８も同軸上に形成されている。

筒形部１１６と筒形部１１８とは、間隙を空けて対抗されており、当該間隙によって後述する仕切板１６４が揺動する空間が確保されている。

図１２〜図１４に示すように、流入側ケース１０８の開口部１１２の周囲端面には、複数の雌ねじ１２０が開口部１１２に沿って形成されている。なお、流出側ケース１１０にも、開口部１１４に沿って複数の雌ねじが形成されているのであるが、図には現れていない。

流出側ケース１１０の底部には、３個のドレンボルト１２２が設けられている。

図１４に示すように、流出側ケース１１０の外周には、山形をした突出部１２４が複数個設けられており、突出部１２４の各々には、ボルト１２６の挿入孔１２４Ａが開設されている。一方、流入側ケース１０８の外周にも、突出部１２４と対応する位置に同じく山形をした突出部１２８が複数個設けられており、突出部１２８の各々には、ねじ孔１２８Ａが形成されている。

流出側ケース１１０と流入側ケース１０８とは、以下に記す所定の部材が収納された後、挿入孔１２４Ａに挿入され、ねじ孔１２８Ａに螺合されるボルト１２６によって締結されて組み立てられる。

上記の構成からなるバルブケース１０６において、図１２に示すように、流入側ケース１０８の筒形部１１６には、シールリング１３０、弾性部材１３２、およびセットリング１３４が挿入される。また、セットリング１３４のフランジ１３６の内周に形成されたＯリング用の溝に、Ｏリング１３８が嵌め込まれており、シールリング１３０の外周面とセットリング１３４の内周面とが、Ｏリング１３８によってシールされている。

一方、流出側ケース１１０の筒形部１１８には、シールリング１４０およびセットリング１４２が挿入される。なお、実施形態１のシールリング５３（図５）は、その内周の一部がテーパー状に形成されているが、実施形態２において対応するシールリング１４０の内周は、全長に渡ってストレートに形成されている。また、セットリング１４２のフランジ１４４の内周に形成されたＯリング用の溝に、Ｏリング１４６が嵌め込まれており、シールリング１４０の外周面とセットリング１４２の内周面とが、Ｏリング１４６によってシールされている。

バルブ本体１０２は、実施形態１と同様、図１４に示すように、一対のバックアッププレート１４８，１５０を有する。バックアッププレート１４８，１５０の各々は、略長円形をしており、一端部側において、その厚み方向に貫通孔１４８Ａ，１５０Ａがそれぞれ開設されている。他端部側は、実施形態１のバックアッププレート５７，５９の延出部７３（図３）に対応し、当該延出部１５２，１５４の対向する領域（延出部１５２と延出部１５４との間の間隙）が、前記退避領域となるのは、実施形態１と同様である。

一方のバックアッププレート１４８は、図１２に示すように、その貫通孔１４８Ａ（の内周面）が、シールリング１３０の端部１５６の外周面に密接状態で外挿されており、他方のバックアッププレート１５０は、その貫通孔１５０Ａ（の内周面）が、シールリング１４０の端部１５８の外周面に密接状態で外挿されている。両バックアッププレート１４８，１５０と対応するシールリング１３０，１４０との上記した関係は、実施形態１と同様である。また、シールリング１３０，１４０の外周面に突起１６０，１６２が形成されていて、突起１６０，１６２の各々が、バックアッププレート１４８，１５０がシールリング１３０，１４０に対して、軸方向に動かないように、掛止する役割を果たしているのも、実施形態１と同様である。

両バックアッププレート１４８，１５０に密接状態で挟持されて、仕切板１６４が設けられている。仕切板１６４は、図１４に示すように、短冊状をした基端である柄部１６６と柄部１６６から延出され、柄部１６６よりも幅広の頭部１６８とを有する。頭部１６８の外形は、バックアッププレート１４８，１５０に概ね合致していて、略長円形をしている。頭部１６８とバックアッププレート１４８，１５０とが重なった状態で、頭部１６８において、バックアッププレート１４８，１５０の貫通孔１４８Ａ，１５０Ａとは反対側となる一端部側には、流体の流通孔である絞り孔１７０がその厚み方向に開設されている。ここで、頭部１６８において、絞り孔１７０が開設されているのとは反対側の他端部側部分を、バルブ内流路を遮断するための「遮断部１７１」と称することとする。また、柄部１６６には、貫通孔１７２が開設されている。

なお、実施形態２においても、弾性部材１３２、シールリング１３０，１４０の突起１６０，１６２、およびセットリング１３４，１４２によって押圧手段１７４が構成されており、押圧手段１７４によって、シールリング１３０，１４０の端部１５６，１５８およびバックアッププレート１４８，１５０が、仕切板１６４に押し付けられる（押圧される）のであるが、実施形態２の押圧手段１７４が押圧力を発生する機構は、実施形態１の押圧手段６３と同様なので、その説明については省略する。

次に、仕切板１６４を揺動駆動するための駆動手段である駆動装置１０４について説明する。

図１１に示すように、駆動手段１０４は、エアシリンダ１７８を有する。

エアシリンダ１７８のロッド１８０の先端には、ロッド１８０とでＴ字状をなすように、ピン１８２が取り付けられている。

ピン１８２には、アーム１８４の一端部部分が係合している。アーム１８４は、その一端部部分に、二股のフォーク状に形成されてなるフォーク部１８６を有しており、フォーク部１８６の一方の足には、切欠部１８８が形成されている。ロッド１８０が切欠部１８８に挿通されて、ピン１８２がフォーク部１８６に係合されている。

アーム１８４の他端部部分に六角孔１９０が開設されている。

六角孔１９０には、シャフト１９２の一端部が挿入されている。

シャフト１９２は、図１４に示すように、その軸心方向に、第１六角部１９４、第１円柱部１９６、第２円柱部１９８、第２六角部２００、第３円柱部２０２がこの順で形成されてなるシャフトである。

シャフト１９２の第１六角部１９４は、図１２に示すように、アーム１８４の六角孔１９０に挿入されている。

シャフト１９２の第１円柱部１９６は、流入側ケース１０８に取り付けられた軸受２０４（図１４）によって回転自在に軸支されている。

シャフト１９２の第２円柱部１９８は、流入側ケース１０８に開設された貫通孔２０６に挿通されている。

シャフト１９２の第２六角部２００については後述する。

シャフト１９２の第３円柱部２０２は、仕切板１６４の貫通孔１７２に一部が挿入され、残余の端部側部分が、流出側ケース１１０に開設された有底孔２０８に遊挿されている。

シャフト１９２の第２六角部２００は、シャフト１９２の回転動力を仕切板１６４に伝達する動力伝達部材であるキャップ２１０の有する六角孔２１２（図１４）に挿入されている。

キャップ２１０について、図１５を参照しながら説明する。キャップ２１０の図１５（ａ）は正面図を、図１５（ｂ）は背面図を、図１５（ｃ）は図１５（ａ）におけるＡ・Ａ線断面図を、図１５（ｄ）は図１５（ａ）におけるＢ・Ｂ線断面図をそれぞれ示す。

キャップ２１０は、方形の板体の三辺に壁部２１４，２１６，２１８が立設されてなる構成を有しており、壁部２１４，２１６，２１８に囲まれた略中央に六角孔２１２が開設されている。

３つの壁部の内対向する壁部２１４と壁部２１８の間隔は、仕切板１６４の柄部１６６の幅よりも僅かに大きく設定されている。

図１５（ｅ）に示すように、この３つの壁部に囲まれた部分に仕切板１６４の柄部１６６が嵌め込まれている。

仕切板１６４の貫通孔１７２とキャップ２１０の六角孔２１２には、シャフト１９２が上述したように挿入されているため、シャフト１９２が回転されると、シャフト１９２の第２六角部２００からキャップ２１０の六角孔２１２を介して、回転動力が伝達され、当該回転動力は、壁部２１４，２１８が仕切板１６４の柄部１６６の両側面に当接して、仕切板１６４に伝達される。その結果、仕切板１６４は、シャフト１９２の軸心を中心として揺動することとなる。

本例では、シャフト１９２の回転動力を、キャップ２１０を介して仕切板１６４に伝達しているため、仕切板１６４を例えば、セラミックのような脆性材料で形成したとしても、以下に記す理由により、欠けやひびなどの損傷を効果的に防止できる。

例えば、仕切板１６４に直接、六角孔を開設し、当該六角孔にシャフト１９２の第２六角部２００を挿入して、シャフト１９２の回転動力を仕切板１６４に伝達するとした場合、キャップ２１０を介したのと同じ大きさのトルクであれば、シャフト１９２が仕切板１６４を押圧する位置が、キャップ２１０を介した場合よりもシャフト１９２の軸心に近くなるため、当該押圧力が大きくなる。その結果、キャップ２１０の被押圧位置に応力が集中して欠けやひびなどが入り易くなってしまう。これに対し、本例では、キャップ２１０によって仕切板１６４に回転動力を与えるための押圧力を加えている。このため、当該押圧力が加わる位置が、シャフト１９２の回転動力を直接伝達した場合と比較して、シャフト１９２の軸心からの距離が遠くなる。その結果、前記押圧力を小さくすることができる関係上前記のような応力集中を緩和できるため、仕切板１６４の損傷を可能な限り防止することができるのである。

図１６は、ゲートバルブ１００を配管の途中に設けた（当該配管で形成される流路に挿入した）状態を示す斜視図である。本例では、実施形態１と同様、パイプ２３とパイプ２５との間にゲートバルブ１００を設けている。

パイプ２３，２５をゲートバルブ１００（バルブケース１０６）に接続するには、実施形態１と同様、パイプ２３，２５のそれぞれに設けたフランジ２７を、複数の雌ねじ１２０に螺合したボルトによって、流入側ケース１０８と流出側ケース１１０に締結すれば良い。

上記の構成からなるゲートバルブ１００の動作について、図１７〜図２０を参照しながら説明する。図１７は、流入側ケース１０８および流入側ケース１０８に嵌め込まれているシールリング１３０、セットリング１３４などを取り除き、流出側ケース１１０を切断して表した斜視図である。図１８〜図２０は、図１７において、シャフト１９２の軸心方向と平行な矢印Ｘの方向から視た図である。

図１７、図１８は、エアシリンダ１７８のロッド１８０が最も後退した位置にあり、仕切板１６４の頭部１６８が、図１８において最も右側に振れ、絞り孔１７０がシールリング１４０と連通する位置にあって（絞り孔１７０がバルブ内流路に位置していて）、ゲートバルブ１００が全開状態である状態を示している。

全開状態から、エアシリンダ１７８のロッド１８０が、最も前進した位置まで突出すると、ロッド１８０の先端に設けられたピン１８２で、アーム１８４のフォーク部１８６が押し下げられ、これにより、アーム１８４がシャフト１９２の軸心を中心として、時計回りに回転する。アーム１８４の回転動力は、上記したように、シャフト１９２、キャップ２１０を介して仕切板１６４に伝達される。その結果、仕切板１６４は、その頭部１６８が、図１９に示すように、最も左側に振れた状態になり、絞り孔１７０が、両バックアッププレート１４８，１５０の両延出部１５２，１５４が対向する領域（退避領域）に進入すると共に、遮断部１７１がバルブ内流路に位置して、全閉状態となる。

全閉状態から全開状態とするには、ロッド１８０を図１８に示す状態まで後退させれば良いことは言うまでもない。全閉状態と全開状態を繰り返しても、バルブケース１０６内に長期に渡って流体が滞留するのを可能な限り防止することができるのは、実施形態１の場合と同様であるので、その説明については省略する。

なお、エアシリンダ１７８のロッド１８０を、最も後退した位置と最も前進した位置の中間位置で停止させ、図２０に示すように、絞り孔１７０の一部をシールリング１４０と連通させ（絞り孔１７０一部をバルブ内流路に位置させ）、半開状態とすることができるのも実施形態１と同様である。

本発明に係るゲートバルブは、例えば、粉体やスラリーなど、液体や気体よりも流動性の低い流体の流路の開閉を行うバルブとして好適に利用可能である。

１，１００ゲートバルブ
１１，１０６バルブケース
１３，１６４仕切板
１５支軸
１７ピン
１９駆動手段
３５基端
３７，１６８頭部
４１，１７０絞り孔
４５滑り材
５７，５９，１４８，１５０バックアッププレート
１４８Ａ，１５０Ａ貫通孔
１０４駆動装置
１６６柄部
２１０キャップ

Claims

流体が流入する流入口と流出する流出口とが設けられたバルブケースと、
前記バルブケース内に収納され、前記流入口から前記流出口に至る流路と交差する面内で揺動される仕切板と、
前記流路を囲繞する貫通孔を有すると共に、前記仕切板をその厚み方向両側から密接状態で挟持する第１および第２のバックアッププレートと、
を備え、
前記仕切板は、流通孔を有し、当該流通孔が前記流路に位置して前記流体を流通させる第１の位置と、前記流通孔が前記第１および第２のバックアッププレートの対向領域に進入して、前記流路から退避し、前記流体の流通を遮断する第２の位置との間で揺動され、
前記第１のバックアッププレートは、前記仕切板に対し前記流入口側に在り、前記第２のバックアッププレートは、前記仕切板に対し前記流出口側に在って、
前記第１のバックアッププレートの前記貫通孔に一端部が嵌入され、当該一端部から前記流入口まで延出されてなる筒状をした第１のシールリングと、
前記第２のバックアッププレートの前記貫通孔に一端部が嵌入され、当該一端部から前記流出口まで延出されてなる筒状をした第２のシールリングと、
を有し、
前記第１および第２のシールリングの中空部が前記流路の一部を形成していることを特徴とするゲートバルブ。
前記仕切板を揺動させる駆動手段を有し、
前記仕切板は、セラミックで形成され、短冊状をした柄部と前記柄部から延出され当該柄部よりも幅広の頭部とを有し、前記流通孔は前記頭部に開設されていて、
前記駆動手段は、前記柄部の幅方向の両側面に当接する動力伝達部材を、前記幅方向の中程で、回動させることにより、前記仕切板を揺動させることを特徴とする請求項１に記載のゲートバルブ。
流体が流入する流入口と流出する流出口とが設けられたバルブケースと、
前記バルブケース内に収納され、前記流入口から前記流出口に至る流路と交差する面内で揺動される仕切板と、
前記流路を囲繞する貫通孔を有すると共に、前記仕切板をその厚み方向両側から密接状態で挟持する第１および第２のバックアッププレートと、
を備え、
前記仕切板は、流通孔を有し、セラミックで形成されており、
前記仕切板を揺動自在に軸支する支軸と、
前記支軸から径方向に離れた位置で、緩衝材を介し前記支軸と平行状態で前記仕切板に係合するピンと、
前記ピンをその軸心と直交する方向に往復動させる駆動手段と、
を有し、
前記駆動手段によって前記ピンが往復動されることにより、前記仕切板は、前記流通孔が前記流路に位置して前記流体を流通させる第１の位置と、前記流通孔が前記第１および第２のバックアッププレートの対向領域に進入して、前記流路から退避し、前記流体の流通を遮断する第２の位置との間で揺動されることを特徴とするゲートバルブ。
流体が流入する流入口と流出する流出口とが設けられたバルブケースと、
前記バルブケース内に収納され、前記流入口から前記流出口に至る流路と交差する面内で揺動される仕切板と、
前記流路を囲繞する貫通孔を有すると共に、前記仕切板をその厚み方向両側から密接状態で挟持する第１および第２のバックアッププレートと、
前記仕切板を揺動させる駆動手段と、
を備え、
前記仕切板は、セラミックで形成されており、短冊状をした柄部と前記柄部から延出され当該柄部よりも幅広の頭部と当該頭部に開設された流通孔とを有し、
前記駆動手段は、前記柄部の幅方向の両側面に当接する動力伝達部材を、前記幅方向の中程で、回動させることにより、前記仕切板を前記流通孔が前記流路に位置して前記流体を流通させる第１の位置と、前記流通孔が前記第１および第２のバックアッププレートの対向領域に進入して、前記流路から退避し、前記流体の流通を遮断する第２の位置との間で揺動させることを特徴とするゲートバルブ。