JP6355241B2 - 仕切弁用弁体 - Google Patents

Description

本発明は、仕切弁において弁箱の流路に対して交差する方向に昇降させて流路を開閉する弁体に関し、弁体の弁本体にシール材を連結して抜け出しを防止した仕切弁用弁体に関する。

従来、仕切弁は、上下水や工業用水、農業用水等の各種の配管に設けられ、弁箱内の流路に対して弁体を進退させることで流路を開閉操作するようにしている。この仕切弁の弁体の外表面にはゴムライニングされたシール部を有しており、閉弁位置で流路内の止水面と弁棒が昇降する弁箱の空間を仕切る流路内上部開口の弁座部とをシール部によって液密にシールする。そして、弁体の開弁位置では弁箱の空間と流路内上部とを弁体のシール部でシールすることで、流路内を上水等の流体が流通する。シール材としてゴム等が用いられている。

例えば、特許文献１に記載された仕切弁では、弁体の外周面にゴムライニング層を形成すると共に、更にゴムライニング層の外周においてフッ素樹脂層を弁体全体に形成する構成が開示されている。これによって、流路の水流に対してゴムライニング層を保護すると共にゴムライニング層からの物質の浸出を抑制できるとしている。
また、特許文献２に記載された仕切弁では、弁体の流路に直交する平面に沿って弁体の両側端に連なるＶ字状またはＵ字状の第１装着溝と、第１装着溝の上端部に連なる環状の第２装着溝を形成し、これら第１装着溝に合致する第１パッキンと第２装着溝に合致する第２パッキンとを一体にしたゴムパッキンを装着している。閉弁時にはゴムパッキンが弁箱の内壁面に押しつけられて閉弁状態を保つようにしている。さらに、ゴムパッキンを接着剤で第１装着溝と第２装着溝に固着してもよいとしている。

また、特許文献３に記載された仕切弁（ソフトシール弁）は、弁体の流路に直交する平面に沿って両側端に弁箱シート部に当接する弁体シート部を取り付け、弁体を上下動することで流路を開閉している。この弁体において、両端面に装着した弁体シート部は芯金にゴムをライニングすることで形成し、弁体から弁体シート部が外れないように両端面の弁体シート部を弁体の貫通孔を通して連結する構成を有している。

特開２００９−２７５７５４号公報 特開平１１−２０１２９９号公報 特開２０１２−２０７７１８号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載された仕切弁では、弁体に設けたゴムライニング層の外周を覆うフッ素樹脂層で略Ｖ字状またはＵ字状の保護層を形成することは構成が複雑になり製造コストが増大する欠点がある。
また、特許文献２に記載された仕切弁では、流路に弁体を位置させた際に水流でゴムパッキンが外れやすく、接着剤によってゴムパッキンを仕切弁に固定すれば固着性能が向上するが、ゴムパッキンから接着剤がはみ出さないように塗布することは困難であり、はみ出ると接着剤が上水に流出する不具合が生じる。

また、特許文献３に記載された仕切弁では、ゴムの弁体シート部を弁体の貫通孔を通して両端面に連通させて両面の弁体シート部を連結するため、弁体から弁体シート部が外れにくくなるが、貫通孔を通して弁体の一次面と２字面との間で水が漏出し易くなり水密性に劣るという欠点が発生する。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、シール材の流体との接触面積を少なくして浸出性を改善すると同時に、接着剤を使用しなくても弁体とシール材とを高い精度で取付けて抜け出しを防止して高いシール性を発揮して流体漏れを防止するようにした仕切弁用弁体を提供することを目的とする。

本発明による仕切弁用弁体は、弁箱の流路に対して交差する方向に昇降して流路を開閉する仕切弁用弁体において、弁体は弁本体とシール部材とで形成され、弁本体の上部側周縁部に形成された上部側周縁凹溝と、弁本体の底部周縁部に形成された底部凹溝と、上部側周縁凹溝と底部凹溝にそれぞれ設けられていて奥部に形成された拡径凹部と、上部側周縁凹溝に嵌合する第一ライニング層と、底部凹溝に嵌合する第二ライニング層と、第一ライニング層及び第二ライニング層に形成されていて拡径凹部に嵌合する拡径突部と、からなるシール部材とを備え、前記拡径突部は、前記第一ライニング層または／及び第二ライニング層に連結された軸部と、該軸部より拡径された球体部とを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、弁本体にシール部材が一体に取り付けられて弁体を構成し、弁箱の流路を弁体が閉弁した状態で弁箱弁座を弁体の第一ライニング層と第二ライニング層でシールすることで流路をシールでき、しかもシール部材の第一ライニング層及び第二ライニング層は拡径突部が弁本体の拡径凹部に嵌合しているため流路の流体によって外れることがなく、しかもシール部材が流体中に溶出することを抑制し、シール部材は弁本体の一次面と二次面を貫通していないため、流体の漏出を防止できる。

しかも、弁本体に形成した拡径凹部に軸部と球体部からなる拡径突部を嵌合することで、拡径突部のためにシール部材が弁本体から離脱することを確実に防止できる。

本発明による仕切弁用弁体は、弁箱の流路に対して交差する方向に昇降して前記流路を開閉する仕切弁用弁体において、前記弁体は弁本体とシール部材とで形成され、前記弁本体の上部周縁部に形成された上部側周縁凹溝と、前記弁本体の底部に形成された底部凹溝と、前記上部側周縁凹溝と底部凹溝にそれぞれ設けられていて奥部に形成された拡径凹部と、前記上部側周縁凹溝に嵌合する第一ライニング層と、前記底部凹溝に嵌合する第二ライニング層と、前記第一ライニング層及び第二ライニング層に形成されていて前記拡径凹部に嵌合する拡径突部とからなるシール部材とを備え、拡径突部は、大径突部と該大径突部より小径の小径突部とを備え、第一ライニング層には大径突部を形成し、第二ライニング層には小径突部を形成することを特徴とする。
弁箱の流路を流れる流体の抵抗の大きい箇所には大径突部を嵌合させ、流体の抵抗の小さい箇所には小径突部を嵌合させることで、シール部材の第一ライニング層と第二ライニング層が弁本体から離脱することを効率的に防止できる。

また、第一ライニング層と第二ライニング層は一体に形成されていてもよい。
金型等を用いてシール部材として第一ライニング層と第二ライニング層を一体に形成できるため効率的な製造が行える。

本発明による仕切弁用弁体によれば、弁本体に取り付けたシール材の流体との接触面積を少なくして浸出性を低減すると共に、シール材の拡径突部を弁本体の拡径凹部に嵌合させることで弁体とシール材とを高強度に取り付けて分離を防止し、接着剤を使用しなくても取り付け強度が高く、しかも弁本体の一次面と二次面を貫通させないため高いシール性を発揮して流体の漏出を防止することができる。

本発明の実施形態による仕切弁の縦断面図である。 図１に示す仕切弁の弁体を斜め上方から見た斜視図である。 図２に示す弁体の正面図である。 図３に示す弁体の底面図である。 実施形態による仕切弁の弁体とシール部材の分解図である。 弁体の弁本体を示す正面図である。 図６に示す弁本体底面図である。 図６に示す弁本体のＡ−Ａ線断面図である。 図６に示す弁本体における拡径凹部を示すものであり、（ａ）は大径凹部のＢ-Ｂ線断面図、（ｂ）は小径凹部のＣ-Ｃ線断面図である。 本実施形態による仕切弁に設けたシール部材の正面図、 図１０に示すシール部材の平面図である。 図１０に示すシール部材の側面図である。 仕切弁の弁体を取り付けた金型の断面図である。 変形例によるシール部材を示すものであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図である。

以下、本発明の実施形態による仕切弁１について添付図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施形態による弁体７を備えた仕切弁１を示すものである。図１に示す仕切弁１はソフトシール仕切弁であり、前後の配管に流路２が連結される弁箱３と、弁箱３の上部に開口部４を介して連設された弁体収容部５とを備えている。そして、仕切弁１は、開口部４を介して弁体収容部５と弁箱３との間で弁箱３の中心軸線に対して直交する上下方向に移動可能な弁体７と、弁体７に連結されていて回転することで弁体７を上下動可能に支持する弁棒８と、弁体収容部５の上部に設けていて弁棒８を回転操作する操作部９とを備えている。

弁体７の上部には弁体収容部５内にコマ収容部１１が形成されており、コマ収容部１１内には雌ねじ部材１２が収納されている。コマ収容部１１の上部開口には弁棒８が挿入されており、弁棒８に形成された雄ねじ部が雌ねじ部材１２と螺合している。そして、操作部９を回転操作することで弁棒８を一体回転させ、弁体７を弁箱３内の流路２で上下動させて流路２を開閉することになる。弁棒８とコマ収容部１１の上部開口との間には軸部シール部材１３が設けられている。そのため、本実施形態による仕切弁１は内ねじ式である。

次に、仕切弁１の弁体７について図２から図１２によって説明する。
図２〜図５に示すように、弁体７は、正面視で略楕円形板状に形成された金属製の弁本体１５と、弁本体１５の上部に形成されていて内部に雌ねじ部材１２が収納されたコマ収容部１１と、弁本体１５の表面にゴムライニングされたシール部材１６とを備えている。
弁本体１５は、対向する一次面１５ａ及び二次面１５ｂと、弁箱３の流路２の弁箱弁座の形状に沿って円弧状に形成された底面１５ｃとを有している。また、弁本体１５の一次面１５ａ及び二次面１５ｂの間の上部側には、コマ収容部１１の両側に所定幅を有する略円弧状の側面１５ｄが形成されている。そして、弁本体１５の両側面１５ｄには弁箱３の内側面に形成された上下方向の案内溝（図示せず）に摺動可能に嵌合して上下動をガイドする案内レール１７が形成されている。

次に、図６〜図９に示す弁本体１５において、一次面１５ａと二次面１５ｂの間の中央部にはコマ収容部１１を通して上部と下部に連通する中央孔１９が形成され、中央孔１９内には弁棒８が挿通されている。図６に示す弁本体１５の正面図において、一次面１５ａ及び二次面１５ｂの中央部に略楕円形状の非ライニング部２０が形成され、その中央には中央孔１９に沿って上下方向に延びる凸曲面が形成されている。

非ライニング部２０の上部側周縁部には帯状で円弧状の上部側周縁凹溝２１が形成されている。上部側周縁凹溝２１にはその円弧状の長手方向に沿って所定間隔で複数の大径凹部２２が形成されている。図９（ａ）に示すように、大径凹部２２は上部側周縁凹溝２１から軸形状の凹溝部２２ａと拡径された球状凹部２２ｂとが内奥部に形成されている。
なお、弁本体１５において一次面１５ａに対向する二次面１５ｂも同一形状を有しており、同様に上部側周縁凹溝２１と大径凹部２２とが形成されている。

また、図７に示す弁本体１５の底面１５ｃは側面図で円弧状に湾曲形成されており、両側の案内レール１７の間には、中央孔１９を囲む円形凹溝２４ａとその両側の案内レール１７に向かう直線凹溝２４ｂとからなる帯状の底部凹溝２４が形成されている。そして、底部凹溝２４においても上部側周縁凹溝２１と同様に所定間隔で凹部が形成されており、円形凹溝２４ａには小径凹部２５が周方向に所定間隔で形成され、直線凹溝２４ｂには大径凹部２２が所定間隔で形成されている。

図９（ｂ）に示すように、小径凹部２５は大径凹部２２より小径の穴部であり、大径凹部２２と同様に軸形状の凹溝部２５ａと拡径された球状凹部２５ｂとが内部に形成されている。
そして、図８に示すように、図６の弁本体１５のＡ−Ａ線断面では、案内レール１７，１７間の肉厚形状が、中央孔１９の周囲の肉厚部と一次面１５ａ及び二次面１５ｂにおける上部側周縁凹溝２１に形成した大径凹部２２間の肉厚部とを有している。

図１０〜図１２に示すシール部材１６は、弁本体１５の一次面１５ａ及び二次面１５ｂに形成された上部側周縁凹溝２１に嵌合する一対の円弧状の第一ライニング層２７と、底面１５ｃに形成された底部凹溝２４に嵌合する第二ライニング層２８とが、ゴムライニング層として一体に形成されている。図１２に示すように、これら一対の第一ライニング層２７と第二ライニング層２８は弁本体１５の上部側周縁凹溝２１と底部凹溝２４とに嵌合されて一体化されている。

図１１及び図１２に示す一対の第一ライニング層２７は、弁本体１５の上部側周縁凹溝２１に嵌合する帯状の基層２７ａと大径凹部２２内に嵌合する軸部２７ｂと拡径された大径球体２７ｃとをそれぞれ突出形成している。
また、第二ライニング層２８は底部凹溝２４の円形凹溝２４ａと直線凹溝２４ｂに嵌合する帯状の基層として円形基層２９と直線基層３０とを有している。円形基層２９には小径の軸部２９ａと拡径した小径球体２９ｂが突出形成され、直線基層３０には比較的小径の軸部３０ａと拡径した大径球体３０ｂが突出形成されている。小径球体２９ｂと大径球体３０ｂは、円形凹溝２４ａの小径凹部２５と大径凹部２２に嵌合する。
なお、第一ライニング層２７の大径球体２７ｃと第二ライニング層２８の大径球体３０ｂは同一径の球体としたが異なる径であってもよい。

ここで、弁体７の底部凹溝２４に嵌合した第二ライニング層２８は、弁箱３の流路２に設けた底部弁座シート３ａに着座してシールする際に接触するだけであるから、弁本体１５の複数の小径凹部２５にそれぞれ嵌合する複数の小径球体２９ｂを円形基層２９に形成した。一方、第一ライニング層２７は、弁箱３の流路２を流れる流体を受けるため、弁本体１５と高い密着強度を有するように上部側周縁凹溝２１に形成した複数の大径凹部２２にそれぞれ嵌合する複数の大径球体２７ｃを形成した。
そのため、本実施形態による弁体７は、弁本体１５の対向する一次面１５ａ及び二次面１５ｂの上側に形成した上部側周縁凹溝２１にシール部材１６の第一ライニング層２７を嵌合させ、底面１５ｃの底部凹溝２４に第二ライニング層２８を嵌合させて一体化した。これら第一及び第二ライニング層２７，２８以外の部分は非ライニング面とされている。

本実施形態による仕切弁１の弁体７は上述した構成を備えており、次に弁本体１５に金型を用いてライニングしてシール部材１６を成形するゴムライニング方法について図１３によって説明する。
図１３において、予め金属で製作した弁本体１５のコマ収容部１１の上面を除いて、一次面１５ａと二次面１５ｂ、そして底面１５ｃを覆うように例えば鋳物製の第一金型３２と第二金型３３を装着する。この状態で一次面１５ａと二次面１５ｂに形成された上部側周縁凹溝２１と底部凹溝２４の領域に凹部空間３４、３５が形成されている。

第一及び第二金型３２、３３を閉じた状態で、図示しない注入孔を通して金型３２、３３の凹部空間３４、３５内に溶融したゴムを充填する。すると、上部側周縁凹溝２１から底部凹溝２４にゴムが流入して充填され、第一及び第二ライニング層２７，２８からなるシール部材１６が一体形成される。しかも第一ライニング層２７に形成した大径球体２７ｃは上部側周縁凹溝２１に形成した大径凹部２２に嵌合された構成になる。同様に、第二ライニング層２８に形成した大径球体３０ｂと小径球体２９ｂは底部凹溝２４に形成した大径凹部２２と小径凹部２５に嵌合された構成になる。
その後、第一及び第二金型３２，３３を加熱することにより、各金型３２、３３内のゴムが弁本体１５に加硫接着する。その後、各金型３２、３３を開いて弁体７を取り出すことができる。

次に、本実施形態による弁体７を備えた仕切弁１の作用について説明すると、図１において、弁体７を弁箱３の流路２から上方に後退させた開弁時には、流路２を上水等の流体が流れる。そして、閉弁時には操作部９を回転操作することで弁棒８を回転させ、弁棒８の雄ねじに螺合するコマ収容部１１内の雌ねじ部材１２を介して弁体７が降下する。弁体７は案内レール１７が弁箱３の案内溝にガイドされて流路２内を降下して閉弁させる。

このとき、弁本体１５の流路２に対向する一次面１５ａ、二次面１５ｂに形成した上部側周縁凹溝２１に嵌合された第一ライニング層２７が開口部４に圧接されてシールする。そして、シール部材１６の第一ライニング層２７と弁体７の底部凹溝２４に嵌合された第二ライニング層２８とが弁箱３の内面に圧接されることで流路２をシールする。その際、第二ライニング層２７は弁箱３の底部弁座シート３ａをシールする。

このとき、第一ライニング層２７は、弁箱３の流路２内で上水等の流体の流れに対向する弁本体１５の一次面１５ａと二次面１５ｂとに取り付けられるため、一方の第一ライニング層２７は流体の荷重を受けるが、第一ライニング層２７は複数の大径球体２７ｃが上部側周縁凹溝２１に所定間隔で形成した大径凹部２２内にそれぞれ嵌合しているため、弁本体１５から離脱するおそれがなく堅固に保持される。
また、第二ライニング層２８は弁本体１５の底部凹溝２４に所定間隔で形成した円形凹溝２４ａの小径凹部２５に小径球体２９ｂが嵌合し、直線凹溝２４ｂの大径凹部２２に大径球体３０ｂが嵌合しているため、流体によって弁本体１５から離脱するおそれがなく堅固に保持される。特に第二ライニング層２８は弁本体１５の底面１５ｃに形成されているため流体による抵抗が小さく、小径球体２９ｂだけを設けても第二ライニング層２８が離脱することはない。

上述のように本実施形態による仕切弁１の弁体７によれば、シール部材１６は弁本体１５の一次面５ａ及び二次面５ｂの上部側周縁凹溝２１と底部凹溝２４とにだけに嵌合させた構成であるから、シール部材１６のゴムが流体中に溶出する可能性が小さい。しかもシール部材１６は弁本体１５の対向する一次面５ａと二次面５ｂにそれぞれ設けた第一ライニング層２７が弁本体１５を貫通して連通する構成を有していないため、閉弁時に水漏れのおそれがない。

しかも、弁体７を流路２に置いてもシール部材１６は第一ライニング層２７と第二ライニング層２８が２種類の大径球体２７ｃ、３０ｂ、小径球体２９ｂによって弁本体１５の大径凹部２２と小径凹部２５に嵌合しているため、弁本体１５とシール部材１６との間に流体が侵入することがなく、弁本体１５から抜け出すことを防止できる。しかも接着剤を用いないから接着剤が流体内に浸出するおそれがない。

なお、本発明は上述の実施形態による仕切弁１の弁体７に限定されることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲で適宜の変更や置換等が可能であり、これらはいずれも本発明に含まれる。以下に、本発明の変形例等について説明するが、上述の実施形態と同一または同様な部分、部材には同一の符号を用いて説明を省略する。

上述した実施形態では、シール部材１６を弁本体１５に取り付けるために２種類の大径球体２７ｃ，３０ｂと小径球体２９ｂを弁本体１５の大径凹部２２と小径凹部２５にそれぞれ嵌合させたが、球体や凹部は２種類に限定されることなく１種類でもよく、或いは３種類以上でもよい。
また、弁本体１５の上部側周縁凹溝２１及び底部凹溝２４に形成した拡径凹部について大径凹部２２及び小径凹部２５とし、シール部材１６に形成した拡径突部について大径球体２７ｃ、３０ｂ及び小径球体２９ｂとしたが、これらは球体形状に限定されるものではなく、直方体や立方体や多角柱等、適宜の形状の拡径凹部と拡径突部を採用できる。

また、図１４にはシール部材１６の他の変形例を示す。本変形例では、シール部材１６の大径球体２７ｃ，３０ｂと小径球体２９ｂをそれぞれ互いに連結した構成を採用してもよい。この場合、大径凹部２２や小径凹部２５もこれに対応して凹部形状を有するものとする。
この変形例を具体的に示すと、図１４において、第一ライニング層２７に設けた拡径突部として、複数の軸部２７ｂからそれぞれ突出して拡径された複数の大径球体２７ｃに代えて、互いに連結された例えば帯状の連結拡径部３７を設けてもよい。この場合、弁本体１５の上部側周縁凹溝２１にも大径凹部２２に代えて溶融したゴムを充填して連結拡径部３７を形成可能な帯状の拡径凹部を形成するものとする。

また、第一ライニング層２７と共に、或いは第一ライニング層２７に代えて第二ライニング層２８にも複数の軸部２９ａ，３０ａに連結する小径球体２９ｂ、大径球体３０ｂに代えてこれらが互いに連結する連結拡径部を形成するようにしてもよい。第二ライニング層２８の連結拡径部は第一ライニング層２７の連結拡径部３７と同一サイズでもよいし、短いサイズでもよい。この場合、弁本体１５の大径凹部２２と小径凹部２５も同様に連結した構成を有するものとする。
このようなシール部材１６であれば、第一ライニング層２７または／及び第二ライニング層２８の各軸部２７ｂ、２９ａに接続した連結拡径部３７は、弁本体１５の連続して形成した拡径凹部に嵌合することで一層の連結強度を備えることができるため、シール部材１６が弁本体１５から離脱することを一層確実に防止できる。

また、上述した実施形態では、シール部材１６として一対の第一ライニング層２７と第二ライニング層２８を一体に形成したが、別個に形成してもよく、金型による成形時にも同時にまたは個別にゴムライニングして成形するようにしてもよい。
また、本発明は実施形態として内ねじ式の仕切弁を採用したが、これに代えて外ねじ式の仕切弁にも採用できる。

１ 仕切弁
２ 流路
３ 弁箱
４ 開口
７ 弁体
８ 弁棒
１５ 弁本体
１６ シール部材
１９ 中央孔
２１ 上部側周縁凹溝
２２ 大径凹部
２２ｂ、２５ｂ 球状凹部
２４ 底部凹溝
２５ 小径凹部
２７ 第一ライニング層
２８ 第二ライニング層
２７ａ、２８ａ 基層
２７ｃ、３０ｂ 大径球体
２９ 円形基層
２９ｂ 小径球体
３０ 直線基層
３７ 連結拡径部

Claims (3)

1. 弁箱の流路に対して交差する方向に昇降して前記流路を開閉する仕切弁用弁体において、
   前記弁体は弁本体とシール部材とで形成され、
   前記弁本体の上部周縁部に形成された上部側周縁凹溝と、
   前記弁本体の底部に形成された底部凹溝と、
   前記上部側周縁凹溝と底部凹溝にそれぞれ設けられていて奥部に形成された拡径凹部と、
   前記上部側周縁凹溝に嵌合する第一ライニング層と、前記底部凹溝に嵌合する第二ライニング層と、前記第一ライニング層及び第二ライニング層に形成されていて前記拡径凹部に嵌合する拡径突部とからなるシール部材とを備え、
   前記拡径突部は、前記第一ライニング層または／及び第二ライニング層に連結された軸部と、該軸部より拡径された球体部とを備えたことを特徴とする仕切弁用弁体。
2. 弁箱の流路に対して交差する方向に昇降して前記流路を開閉する仕切弁用弁体において、
   前記弁体は弁本体とシール部材とで形成され、
   前記弁本体の上部周縁部に形成された上部側周縁凹溝と、
   前記弁本体の底部に形成された底部凹溝と、
   前記上部側周縁凹溝と底部凹溝にそれぞれ設けられていて奥部に形成された拡径凹部と、
   前記上部側周縁凹溝に嵌合する第一ライニング層と、前記底部凹溝に嵌合する第二ライニング層と、前記第一ライニング層及び第二ライニング層に形成されていて前記拡径凹部に嵌合する拡径突部とからなるシール部材とを備え、
   前記拡径突部は、大径突部と該大径突部より小径の小径突部とを備え、前記第一ライニング層には前記大径突部を形成し、前記第二ライニング層には前記小径突部を形成したことを特徴とする仕切弁用弁体。
3. 前記第一ライニング層と第二ライニング層は一体に形成されている請求項１または２に記載された仕切弁用弁体。

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