JP6849258B1

JP6849258B1 - バルブ構造及びバルブ

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Publication number: JP6849258B1
Application number: JP2020125143A
Authority: JP
Inventors: 保浩徳谷
Original assignee: Okumura Engineering Corp OKM
Current assignee: Okumura Engineering Corp OKM
Priority date: 2020-07-22
Filing date: 2020-07-22
Publication date: 2021-03-24
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Abstract

【課題】本願発明の目的は、組み立てが容易なバルブ構造及びバルブを提供することである。【解決手段】バタフライバルブ１２を、筒状部１６から突出する突出部１８を有する弁箱１４と、円筒部２６が弁箱１４の筒状部１６内に配置されたシートリング２４と、シートリング２４の円筒部２６内に配置された弁体３０と、弁箱１４の突出部１８に接続する首部材４０と、貫通方向先端が弁体に３０に固定された弁棒３２と、を備えて構成した。弁箱１４を、２個の弁箱構成部品（１）及び（２）を連結することにより、シートリング２４の円筒部２６が弁箱１４の筒状部１６内に配置されるように構成した。【選択図】図１

Description

本願発明は、バタフライバルブ等のバルブを構成するバルブ構造及びバルブに関する。

従来から、流体の流れを閉鎖又は開放するためにバタフライバルブ（バルブ）が使用されている。図８に、一例として、バタフライバルブ１００を示す。バタフライバルブ１００は、弁箱１０４と、シートリング１１０と、弁体１０８と、首部材１１２と、弁棒１０６と、を備えている。弁箱１０４は、筒状部１０３と、筒状部１０３から突出する突出部１０５と、を有する。シートリング１１０は、円筒部１０９を有し、円筒部１０９が弁箱１０４の筒状部１０３内に嵌め込まれて配置されるように構成されている。弁体１０８は、シートリング１１０の円筒部１０９内に配置される。円筒部１０９の内側中空部が流路１０２を構成する。首部材１１２は、回転駆動手段や制御手段等を有するバルブ駆動部（図示しない）に固定するフランジ（固定部）１１８を有し、弁箱１０４の突出部１０５に接続するように構成されている。弁棒１０６は、首部材１１２、弁箱１０４の突出部１０５、及びシートリング１１０に回転可能に貫通され、貫通方向先端（図示しない）が弁体１０８に固定され、弁体１０８とともに回転中心Ｃ０のまわりに回転するように構成されている。シートリング１１０は、弁体１０８が当接するシート部１１４を有している。首部材１１２は、筒状部１１６の下部が弁箱１０４の突出部１０５に挿入されている。

バタフライバルブ１００は、組み立て工程において、シートリング１１０を弁箱１０４の筒状部１０３内に嵌め込むために、シートリング１１０の形状を変形させる必要がある。例えば、図９に示すように、シートリング１１０の一部１２０を握持して矢印Ａに示すように捩じり、シートリング１１０を、筒状部１０３に嵌め込める形状に変形させておいて筒状部１０３に圧入して配置する必要がある。シートリング１１０は、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）等のゴムから形成されているが、円筒部１０９は分厚く、シートリング１１０を変形させるのは困難であった。このため、バタフライバルブ１００の組み立ては困難であった。なお、バタフライバルブが有するシートリングの取り付けに関連する文献が存在する（特許文献１参照。）。しかし、本願発明に関連するものはない。

特開平１０−１５３２６６号公報

本願発明の目的は、組み立てが容易なバルブ構造及びバルブを提供することにある。

本願発明のバルブ構造は、筒状部と、該筒状部に連続する連接部と、を有する弁箱と、
円筒部を有し、該円筒部が前記弁箱の前記筒状部内に配置されたシートリングと、
前記シートリングの前記円筒部内に配置された弁体と、
バルブ駆動部に固定する固定部と、前記弁箱の連接部に直接的又は間接的に接続される接続部と、を有する首部材と、
前記首部材、前記弁箱の前記連接部、及び前記シートリングに回転可能に貫通され、貫通方向先端が前記弁体に固定された弁棒と、を備えたバルブを構成するバルブ構造であり、
前記弁箱と、
前記シートリングと、
を含み、
前記弁箱は、複数の弁箱構成部品から構成され、
前記複数の弁箱構成部品を連結することにより、前記シートリングの前記円筒部が前記弁箱の前記筒状部内に配置された状態となるように構成されたことを特徴とする。

また、本願発明のバルブ構造は、前記バルブ構造において、
前記弁箱と、
前記シートリングと、
前記弁箱と前記シートリングとの間に設けられた略リング形状の空間部と、
前記空間部内に配置される略リング形状の断熱部材と、
を含むことを特徴とする。

また、本願発明のバルブ構造は、前記バルブ構造において、
前記複数の弁箱構成部品は、前記断熱部材の外周面に接触するように配置されたことを特徴とする。

また、本願発明のバルブ構造は、前記バルブ構造において、一方の弁箱構成部品の連接部に、係合突起が設けられ、他方の弁箱構成部品の連接部に、該係合突起に係合される係合凹部が設けられたことを特徴とする。

本願発明のバルブ構造は、前記バルブ構造において、前記断熱部材の前記外周面と、前記弁箱の内周面とが、前記弁棒の回転中心に対する垂直断面において、円弧形状であり、互いに接触するように構成されたことを特徴とする。

また、本願発明のバルブ構造は、前記バルブ構造において、前記シートリングの外周面と、前記弁箱の内周面とが、前記弁棒の回転中心に対する垂直断面において、円弧形状であり、互いに接触するように構成されたことを特徴とする。

本願発明のバルブ構造は、前記バルブ構造において、前記シートリングは、前記弁体の外周面が当接するシート部を有し、
前記シート部は前記弁体側が凹む凹曲面を有し、
前記弁体は、前記弁棒の回転中心のまわりに回転し、前記外周面が前記凹曲面に当接し、該外周面が該凹曲に入り込むシール量が徐々に増大した後停止するように構成されたことを特徴とする。

本願発明のバルブは、筒状部と、該筒状部に連続する連接部と、を有する弁箱と、
円筒部を有し、該円筒部が前記弁箱の前記筒状部内に配置されたシートリングと、
前記シートリングの前記円筒部内に配置された弁体と、
バルブ駆動部に固定する固定部と、前記弁箱の連接部に直接的又は間接的に接続される接続部と、を有する首部材と、
前記首部材、前記弁箱の前記連接部、及び前記シートリングに回転可能に貫通され、貫通方向先端が前記弁体に固定された弁棒と、
を備えたバルブであり、
前記バルブ構造を備えたことを特徴とする。

本願発明の組立方法は、前記バルブ構造の組立方法であり、
２個の弁箱構成部品が、断熱部材に沿って摺動しながら、互いに接近させられるステップと、
一方の弁箱構成部品の係合突起と他方の弁箱構成部品の係合凹部とが係合されるステップと、
２個の弁箱構成部品が互いに当接されるステップと、
を含むことを特徴とする。

弁箱が複数の弁箱構成部品から構成される本願発明のバルブが備えるバルブ断熱構造は、
筒状部と、該筒状部に連続する連接部と、を有する弁箱と、
円筒部を有し、該円筒部が前記弁箱の前記筒状部内に配置されたシートリングと、
前記シートリングの前記円筒部内に配置された弁体と、
バルブ駆動部に固定する固定部と、前記弁箱の連接部に直接的又は間接的に接続される接続部と、を有する首部材と、
前記首部材、前記弁箱の前記連接部、及び前記シートリングに回転可能に貫通され、貫通方向先端が前記弁体に固定された弁棒と、
を備えたバルブのバルブ断熱構造であり、
前記弁箱と、
前記シートリングと、
前記弁箱と前記シートリングとの間に設けられた略リング形状の空間部と、
から構成されたことを特徴とする。

また、本願発明のバルブが備えるバルブ断熱構造は、前記バルブ断熱構造において、前記空間部内に略リング形状の断熱部材を備えたことを特徴とする。

また、本願発明のバルブが備えるバルブ断熱構造は、前記バルブ断熱構造において、前記断熱部材は、放射状に複数に分割されて構成されたことを特徴とする。

弁箱が複数の弁箱構成部品から構成される本願発明のバルブが備えるバルブ断熱構造は、
筒状部と、該筒状部に連続する連接部と、を有する弁箱と、
円筒部を有し、該円筒部が前記弁箱の前記筒状部内に配置されたシートリングと、
前記シートリングの前記円筒部内に配置された弁体と、
バルブ駆動部に固定する固定部と、前記弁箱の連接部に直接的又は間接的に接続される接続部と、を有する首部材と、
前記首部材、前記弁箱の前記連接部、及び前記シートリングに回転可能に貫通され、貫通方向先端が前記弁体に固定された弁棒と、
を備えたバルブのバルブ断熱構造であり、
前記弁箱と、
前記首部材と、
前記弁箱の前記連接部と前記首部材との間に介装された断熱性を有する介装部材と、
から構成されたことを特徴とする。

弁箱が複数の弁箱構成部品から構成される本願発明のバルブにおいて、
筒状部と、該筒状部に連続する連接部と、を有する弁箱と、
円筒部を有し、該円筒部が前記弁箱の前記筒状部内に配置されたシートリングと、
前記シートリングの前記円筒部内に配置された弁体と、
バルブ駆動部に固定する固定部と、前記弁箱の連接部に直接的又は間接的に接続される接続部と、を有する首部材と、
前記首部材、前記弁箱の前記連接部、及び前記シートリングに回転可能に貫通され、貫通方向先端が前記弁体に固定された弁棒と、
前記弁箱と前記シートリングとの間に設けられた略リング形状の空間部と、
を備えたことを特徴とする。

また、本願発明のバルブにおいて、前記空間部内に略リング形状の断熱部材を備えたことを特徴とする。

また、本願発明のバルブにおいて、前記断熱部材は、放射状に複数に分割されて構成されたことを特徴とする。

また、本願発明のバルブにおいて、前記弁棒と反対方向から前記シートリングに回転可能に貫通され、貫通方向先端が前記弁体に固定された補助弁棒を備え、
前記断熱部材は、前記補助弁棒を回転可能に保持することを特徴とする。

弁箱が複数の弁箱構成部品から構成される本願発明のバルブにおいて、
筒状部と、該筒状部に連続する連接部と、有する弁箱と、
円筒部を有し、該円筒部が前記弁箱の前記筒状部内に配置されたシートリングと、
前記シートリングの前記円筒部内に配置された弁体と、
バルブ駆動部に固定する固定部と、前記弁箱の連接部に直接的又は間接的に接続される接続部と、を有する首部材と、
前記首部材、前記弁箱の前記連接部、及び前記シートリングに回転可能に貫通され、貫通方向先端が前記弁体に固定された弁棒と、
前記弁箱の前記接続部と首前首部材との間に介装された断熱性を有する介装部材と、
を備えたことを特徴とする。

本願発明によれば、シートリングの円筒部の外周に複数の弁箱構成部品を配置して連結することにより、シートリングの円筒部が弁箱の筒状部内に配置されて嵌め込まれた状態となる。このため、シートリングの円筒部を弁箱の筒状部内に嵌め込むために、シートリングを変形させる必要がない。これにより、シートリングと弁箱とを組み付けるのが容易であり、バルブの組み立てが容易となる。

本願発明に係るバルブ構造及びバルブを示す正面断面図である。図１に示すバルブを組み立てる状態を示す分解斜視図である。図１に示すバルブ構造の作用を説明するための断面図であり、シートリングの上端付近の一部省略平面断面図を示し、同図（ｂ）はシートリングの上端付近の正面断面図を示し、同図（ｃ）はシートリングの下端付近の正面断面図を示す。本願発明のバルブ構造の他の実施形態を示すＡ−Ａ線切断部断面図である。図４のバルブ構造のシートリングの凹曲面の形成方法の一例を説明するための概念図である。同図（ａ）は、本願発明のバルブ構造の他の実施形態を示す断面図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）のバルブ構造の作用を示す断面図であり、同図（ｃ）は、従来のバルブ構造を示す断面図であり、同図（ｄ）は、同図（ｃ）のバルブ構造の作用を示す断面図である。同図（ａ）は、本願発明のバルブ構造の他の実施形態を示す断面図であり、同図（ｂ）は、従来のバルブ構造を示す断面図である。従来のバルブを示す斜視図である。従来のバルブの課題を説明するための概念図である。

本願発明に係るバルブ構造及びバタフライバルブ（バルブ）の実施形態について図面に基づいて説明する。図１及び図２において、符号２００は、本願発明に係るバルブ構造であり、符号１２は本願発明に係るバルブである。以下、バルブ構造２００及びバタフライバルブ１２の構成について、図１及び図２に基づいて説明する。

（構成）
本願発明のバタフライバルブ１２は、弁箱１４と、シートリング２４と、弁体３０と、首部材４０と、弁棒３２と、断熱部材５８と、を備えて構成される。

（弁箱１４）
まず、バタフライバルブ１２は、筒状部１６と、筒状部１６に連続して筒状部１６から突出し、中空部７６を有する突出部（連接部）１８と、を有する弁箱１４を備える。弁箱１４は、内周面１４Ｉが後述する断熱部材５８の膨出部（リブ）５９の外周面５９Ｓに接触するように配置された２個の弁箱構成部品１４（１）及び１４（２）から構成される。内周面１４Ｉ及び外周面５９Ｓは、円弧形状を有し互いに接触する。また、弁箱１４は、２個の弁箱構成部品１４（１）及び１４（２）を連結することにより、後述のシートリング２４の円筒部２６が弁箱１４の筒状部１６内に配置されて嵌め込まれた状態となるように構成されている。弁箱構成部品１４（１）及び１４（２）は、ボルト２０及びナット２２によって連結される。弁箱１４は、アルミニウム（純アルミ又はアルミ合金）から形成される。弁箱１４は、アルミニウム以外の金属から形成されてもよい。弁箱構成部品１４（１）の突出部１８に、係合突起２０４（図２に示す）が設けられ、弁箱構成部品１４（２）の突出部１８に、係合突起２０４に係合される係合凹部（図示しない）が設けられている。また、弁箱構成部品１４（１）の突出部１８に、係合凹部２０６（図２に示す）が設けられ、弁箱構成部品１４（２）の突出部１８に、係合凹部２０６に係合される係合凹部（図示しない）が設けられている。

（シートリング２４及び流路２７）
バタフライバルブ１２は、円筒部２６を有し円筒部２６が弁箱１４の筒状部１６内に配置されるシートリング２４を備える。シートリング２４は、ゴム又は樹脂から形成される。シートリング２４は、例えば、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）又はＮＢＲ（ニトリゴム）から形成され、他のゴム又は樹脂から形成されてもよい。シートリング２４は、Ｙ軸方向（流路方向）において、後述の断熱部材５８を挟持する２個の膨出部２５を備える。シートリング２４は、後述の弁体３０が当接されるシート部２８を有している。シート部２８は、円筒部２６の内面２６Ｉから突出し、湾曲した帯状である。シート部２８の断面形状は、特に限定されない。円筒部２６の内側中空部は、流路２７を構成する。

（弁体３０）
バタフライバルブ１２は、シートリング２４の円筒部２６内に配置された弁体３０を備える。弁体３０は、略円盤形状又は略円板形状である。弁体３０は、ステンレスから形成される。弁体３０は、ステンレス以外の金属から形成されてもよい。弁体３０は、後述の弁棒３２を挿入して固定する固定穴３４と、後述の補助弁棒３６を挿入して固定する固定穴３８と、を備えている。

（首部材４０）
バタフライバルブ１２は、ボルト（図示しない）によって、バルブ駆動部４６に固定するフランジ（固定部）４２と、弁箱１４の突出部１８に間接的に接続される円筒状の接続部４４と、を有する首部材４０を備える。首部材４０は、アルミニウムから形成され、アルミニウム以外の金属から形成されてもよい。バルブ駆動部４６は、弁体３０及び後述の弁棒３２を回転駆動させるための回転駆動手段や制御手段等を有している。バルブ駆動部４６は、レバー式、ギヤー式、シリンダ式、電動式等の公知のものが用いられる。接続部４４は、後述の介装部材４８を介して、弁箱１４の突出部１８にボルト７８によって固定される。フランジ４２は、熱伝導率の低い空気が存在する空間４３が設けられている。結果的に、フランジ４２とバルブ駆動部４６との断熱効果を向上させることができる。

（弁棒３２）
バタフライバルブ１２は、首部材４０、後述の介装部材４８、弁箱１４、及びシートリング２４に回転可能に貫通され、貫通方向先端５２が弁体３０に固定された弁棒３２を備える。弁棒３２は、ステンレスから形成され、ステンレス以外の金属から形成されてもよい。弁棒３２は、貫通方向後端５４が、回転駆動手段によって回転させられる回転軸５６に固定される。回転軸５６、弁棒３２及び弁体３０は、バルブ駆動部４６によって、一体的に、弁箱１４、及びシートリング２４等に対して、回転中心Ｃ１のまわりに回転する。弁棒３２は、熱伝導率の低い空気が存在する中空部５５を有する。弁棒３２と回転軸５６との断熱のためである。

（空間部７０及び断熱部材５８）
バタフライバルブ１２は、弁箱１４の筒状部１６とシートリング２４の円筒部２６との間に設けられた略リング形状の空間部７０を備える。バタフライバルブ１２は、筒状部１６と円筒部２６との間の空間部７０内に略リング形状の断熱部材５８を備える。断熱部材５８は、断熱性を有する樹脂から形成され、例えばＰＯＭ（ポリアセタール）から形成され、ＰＯＭ以外の断熱性を有する樹脂から形成されてもよい。断熱部材５８は、弁箱１４の筒状部１６とシートリング２４の円筒部２６との間に挟持され、シートリング２４の２個の膨出部２５の間に挟持される。断熱部材５８は、断熱部材構成部品５８（１）、５８（２）、５８（３）及び５８（４）が組み合わされて構成される。断熱部材構成部品５８（１）、５８（２）、５８（３）及び５８（４）が、時計回りに配置され組み合わされることにより、略リング形状を構成する。すなわち、断熱部材５８は、放射状に、断熱部材構成部品５８（１）、５８（２）、５８（３）及び５８（４）の４個に分割されて構成されている。断熱部材構成部品５８（１）、５８（２）、５８（３）及び５８（４）は、各々、シートリング２４の円筒部２６に接触する接触板５７と、接触板５７から弁箱１４へ向かって膨出する複数枚の円弧状の膨出部５９と、接触板５７及び相対向する２枚の膨出部５９に連続する複数枚のフィン６１とを、備える。複数枚の膨出部５９の中の相対向する２枚と、複数枚のフィン６１の中の相対向する２枚と、によって囲まれる空間（部材は存在しない）が複数個形成される。この空間の各々には、熱伝導率の低い空気を存在させることができる。

断熱部材構成部品５８（１）は、弁棒３２が挿入される孔６２が設けられている。断熱部材構成部品５８（１）は、弁箱１４の筒状部１６とシートリング２４の円筒部２６との間に挟持され、弁棒３２が孔６２に挿入され、シートリング２４の２個の膨出部２５によって挟持されることにより、弁箱１４等に対するＸＹＺ方向の移動が規制される。断熱部材構成部品５８（３）は、後述の補助弁棒３６が挿入される穴６４が設けられている。なお、本願明細書において、貫通するものを「孔」と言い、貫通しないで底面を有するものを「穴」と言う。断熱部材構成部品５８（３）の中の穴６４は、補助弁棒３６を回転可能に保持する。断熱部材構成部品５８（３）は、弁箱１４の筒状部１６とシートリング２４の円筒部２６との間に挟持され、補助弁棒３６が穴６４に挿入され、シートリング２４の２個の膨出部２５によって挟持されることにより、弁箱１４等に対するＸＹＺ方向の移動が規制される。

断熱部材構成部品５８（２）及び５８（４）は、夫々、断熱部材構成部品５８（１）と断熱部材構成部品５８（３）との間に挟持される。断熱部材構成部品５８（２）及び５８（４）は、弁箱１４の筒状部１６とシートリング２４の円筒部２６との間に挟持され、シートリング２４の２個の膨出部２５によって挟持され、断熱部材構成部品５８（１）と断熱部材構成部品５８（３）との間に挟持されることにより、弁箱１４等に対するＸＹＺ方向の移動が規制される。このため、断熱部材構成部品５８（１）を、シートリング２４の円筒部２６に取り付け、断熱部材構成部品５８（３）を円筒部２６に取り付けて保持しておいて、断熱部材構成部品５８（２）及び５８（４）を断熱部材構成部品５８（１）と断熱部材構成部品５８（３）との間に挟持した状態とすることができる。この状態で、断熱部材構成部品５８（１）、５８（２）、５８（３）及び５８（４）を包み込むように、弁箱構成部品１４（１）と１４（２）とを組み合わせれば、断熱部材５８全体のシートリング２４等への取り付けが容易となる。

断熱部材５８は、断熱部材構成部品５８（１）と５８（２）との間、断熱部材構成部品５８（２）と５８（３）との間、断熱部材構成部品５８（３）と５８（４）との間、及び、断熱部材構成部品５８（４）と５８（１）との間に予めクリアランスを設けて形成してもよい。この場合、各断熱部材構成部品の製造精度が、断熱部材５８をシートリング２４に取り付け作業に影響を与えることがない。すなわち、断熱部材５８をシートリング２４に取り付けるときに、各断熱部材構成部品が大きすぎて、シートリング２４に各断熱部材構成部品を組み合わせることができないのを防止できる。

（介装部材４８）
バタフライバルブ１２は、弁箱１４の突出部１８と首部材４０の接続部４４との間に介装される介装部材４８を備える。介装部材４８は、断熱性を有する樹脂から形成される。介装部材４８は、例えば、ＰＯＭ（ポリアセタール）から形成され、ＰＯＭ以外の断熱性を有する樹脂から形成されてもよい。介装部材４８は、突出部１８と接続部４４とに挟持される被挟持部６６と、弁棒３２が挿入され、突出部１８の中空部７６に挿入される筒状部６８と、を備える。介装部材４８は、突出部１８と接続部４４とがボルト７８によって固定されることにより、被挟持部６６が突出部１８と接続部４４との間に挟持され固定される。

（補助弁棒３６）
バタフライバルブ１２は、弁棒３２と反対方向からシートリング２４に回転可能に貫通され、貫通方向先端８０が弁体３０に固定される補助弁棒３６を備える。補助弁棒３６は、ステンレスから形成され、ステンレス以外の金属から形成されてもよい。補助弁棒３６は、断熱部材構成部品５８（３）の穴６４に挿入され、穴６４の内周壁及び底面７４によって回転可能に保持される。

（バルブ構造２００、バルブ断熱構造１０及び１１）
バルブ構造２００は、バタフライバルブ１２を構成し、弁箱１４と、シートリング２４と、空間部７０と、断熱部材５８とから構成される。バルブ断熱構造１０は、バタフライバルブ１２を構成し、弁箱１４と、シートリング２４と、空間部７０と、断熱部材５８とから構成される。すなわち、バルブ構造２００は、バルブ断熱構造１０を構成する。バルブ断熱構造１１は、バタフライバルブ１２を構成し、弁箱１４と、首部材４０と、介装部材４８とから構成される。

（作用及び効果）
（シートリング２４及び弁箱１４の取り付け）
上述のように、断熱部材構成部品５８（１）を、シートリング２４の円筒部２６に取り付け、断熱部材構成部品５８（３）を補助弁棒３６に取り付けて保持しておいて、断熱部材構成部品５８（２）及び５８（４）を、各々、断熱部材構成部品５８（１）と断熱部材構成部品５８（３）との間に挟持した状態に、断熱部材５８がシートリング２４に取り付けられる。次に、２個の弁箱構成部品１４（１）及び１４（２）が、断熱部材５８に重ね合わされ、ボルト２０及びナット２２によって連結される。これにより、シートリング２４の円筒部２６が弁箱１４の筒状部１６内に挟み込むように配置された状態となる。このため、シートリング２４の円筒部２６を弁箱１４の筒状部１６内に配置するために、図９に示すように、シートリング１１０を変形させて弁箱１４に押し込む必要はない。これにより、シートリング２４と弁箱１４とを組み付けるのが容易であり、バタフライバルブ１２の組み立てが容易となる。また、ロボットを用いてシートリング２４を弁箱１４に嵌め込むことが可能となり、自動組み立てへ進行させることができる。

また、ボルト２０及びナット２２を取り外して弁箱構成部品５８（１）と弁箱構成部品５８（２）とを離脱させることにより、断熱部材構成部品５８（２）、（３）及び（４）をシートリング２４から取り外すことができ、バルブ１２を分解することが容易となり、シールの調整が容易となる。

次に、弁箱１４の組立の流れについて、時系列的に、以下に説明する。第一段階として、図３（ａ）に示すように、２個の弁箱構成部品１４（１）及び１４（２）が、断熱部材５８の中でＹ軸方向最外郭の２個の膨出部５９の間において、２個の膨出部５９の側壁に沿って摺動しながら、２個の弁箱構成部品１４（１）及び１４（２）は、互いに接近させられる。２個の弁箱構成部品１４（１）及び１４（２）が互いに接近させられた後、２個の弁箱構成部品１４（１）及び１４（２）が介装部材４８に係合される。

第二段階として、図３（ｂ）に示すように、弁箱構成部品１４（１）及び１４（２）の内周面１４Ｉが、断熱部材構成部品５８（１）の膨出部５９の外周面５９Ｓに接触し摺動しながら、２個の弁箱構成部品１４（１）及び１４（２）は、互いに接近させられる。第三段階として、図３（ｃ）に示すように、２個の弁箱構成部品１４（１）及び１４（２）の内周面１４Ｉが、断熱部材構成部品５８（３）の膨出部５９の外周面５９Ｓに接触し摺動しながら、弁箱構成部品１４（１）及び１４（２）は、互いに接近させられる。第四段階として、係合突起２０４と係合凹部２０６とが係合され、２個の弁箱構成部品１４（１）及び１４（２）が互いに当接され連結される。この時、弁箱構成部品１４（１）及び１４（２）は、内周面１４Ｉの円弧形状が外周面５９Ｓの円弧形状に当接する。上述のように、段階的に、弁箱構成部品１４（１）と弁箱構成部品１４（２）とを組み合せるため、部品同士の位置を合わせる気遣いをなくし、相対位置の調整作業をなくすことができる。また、上述のように、シートリング２４の上端付近及び下端付近において、断熱部材５８の膨出部５９又は係合突起２０４等を位置決めのための案内として、弁箱構成部品１４（１）及び１４（２）を接近させて連結させることができる。このため、バタフライバルブ１２の組立の容易化を図ることができる。

次に、本願発明のバタフライバルブ１２の流路２７を流れる流体と、バルブ駆動部４６と、の間の断熱の作用及び効果について、以下に説明する。バタフライバルブ１２の場合、流路２７に低温の流体が流れることにより、流路２７を流れる流体の低温は、流体の接触面積の大きなシートリング２４の円筒部２６に伝わり（熱は高温側の円筒部２６から低温側の流体へ移動する。）、円筒部２６の外周面に伝わる。

ここで、弁箱１４の筒状部１６とシートリング２４の円筒部２６との間には、空間部７０が存在する。空間部７０内の空気の熱伝導率は低いため、円筒部２６の外周面の低温は、空間部７０を通って筒状部１６に伝わり難くなる（高温側の筒状部１６から低温側の円筒部２６へ熱が移動し難くなる。）。また、空間部７０内では、円筒部２６の外周面と断熱部材５８との隙間に沿って、より低温の空気は下部へ移動し、より高温の空気は、弁箱１４の上部の突出部１８に近接する上部へ移動する。このため、バルブ駆動部４６がバタフライバルブ１２の上に位置する場合、低温は、突出部１８に伝わり難くなり、突出部１８に近接する首部材４０に伝わり難くなる（突出部１８と首部材４０との間には、介装部材４８が存在するが、介装部材４８の作用及び効果は後述する。）。これにより、低温は、首部材４０のフランジ４２に伝わり難くなり、フランジ４２に接するバルブ駆動部４６に伝わり難くなる。さらに、フランジ４２は、フランジ４２とバルブ駆動部４６との断熱効果を向上させるために、熱伝導率の低い空気が存在する空間４３が設けられている。このため、低温が、フランジ４２からバルブ駆動部４６に伝わることはない（高温側のバルブ駆動部４６から低温側のフランジ４２に熱が移動することはない。）。本願発明によれば、上述のような作用により、低温の流体とバルブ駆動部４６との間の断熱を行うことができ、バルブ駆動部４６が低温となってバルブ駆動部４６に結露が生じるのを防止できる。

また、本願発明によれば、低温の流体とバルブ駆動部４６との間の断熱を行うことができるため、低温の流体とバルブ駆動部４６との間で断熱を行うために、バタフライバルブを熱伝導率の低いステンレスから形成する必要がない。このため、バタフライバルブを、高価で高重量なステンレスとは異なるアルミ等から形成できる。このため、バタフライバルブのコストを低減でき、製造が容易となる。

また、弁箱１４の筒状部１６とシートリング２４の円筒部２６との間の空間部７０に断熱部材５８を備えているため、空間部７０内に、熱伝導率の低い空気層及び熱伝導率の低い断熱部材層の２層が存在する。これにより、円筒部２６の外周面の低温は、弁箱１４を介してバルブ駆動部４６へ、より伝わり難くなる。また、異なる物体間の熱伝達による熱損失により、円筒部２６の外周面の低温は、弁箱１４を介してバルブ駆動部４６へ、より伝わり難くなる。これにより、流路２７の低温の流体とバルブ駆動部４６との間の断熱を行うという効果が顕著に生じる。

また、本願発明によれば、弁箱１４の突出部１８と首部材４０の接続部４４との間に、断熱性を有する介装部材４８を備えているため、低温は、突出部１８から接続部４４へ、より伝わり難くなる。また、異なる物体間の熱伝達による熱損失により、低温は、突出部１８から接続部４４へ、より伝わり難くなる。このため、流路２７の低温が弁箱１４及び首部材４０を介してバルブ駆動部４６に、より伝わり難くなり、流路２７の低温の流体とバルブ駆動部４６との間の断熱を行うという効果がより顕著に生じる。また、空間部７０と断熱部材５８と介装部材４８との相乗効果により、流路２７の低温の流体とバルブ駆動部４６との間の断熱を行うという効果が、更に顕著に生じる。

なお、弁棒３２は、熱伝導率の低い空気が存在する中空部５５を有し、長くて断面積小さいため、流路２７の流体の低温が、弁体３０から弁棒３２を介してバルブ駆動部４６に伝わることは、殆どない。また、弁体３０を介して補助弁棒３６に伝わった低温は、断熱部材構成部品５８（３）の穴６４の付近によって遮断され、弁箱１４に伝わることはなく、弁体３０から補助弁棒３６に伝わった低温が、弁箱１４等を介してバルブ駆動部４６に伝わることはない。

以上、本願発明の一実施形態について説明したが、本願発明は他の実施形態であってもよい。例えば、弁箱１４が２個の弁箱構成部品（１）及び（２）から構成されるバルブ構造２００において、図４に示すように、断熱部材５８の膨出部５９の外周面５９Ｓと、弁箱１４の弁箱構成部品１４（１）及び（２）の内周面１４Ｉとが、弁棒の回転中心Ｃ１に対する垂直断面において、円弧形状であり、互いに接触するように構成されてもよい。この場合、弁箱構成部品１４（１）及び（２）を断熱部材５８及びシートリング２４に取り付けるときに、内周面１４Ｉを外周面５９Ｓに当接させることで、弁箱構成部品１４（１）及び（２）の断熱部材５８及びシートリング２４に対する位置ずれを防止して取付け精度を向上させることができる。

また、図４に示すバルブ構造２００において、弁体３０の外周面３０Ｓが当接するシート部２８は、図４及び図５に示すように、弁体３０側に凹曲面２８ＣＣを有してもよい。この場合、弁体３０は、弁棒の回転中心Ｃ１のまわりに時計まわりに回転し、外周面３０Ｓが凹曲面２８ＣＣに当接し、外周面３０Ｓが凹曲面２８ＣＣに入り込むシール量ＳＷが徐々に増大した後、図４に示すシール位置で停止するように構成される。シール位置とは、回転していた弁体３０がシート凸部２８ＣＶからの抵抗力により完全に停止する位置である。シール位置は、弁体３０の回転トルク、シートリング２４の弾性係数、及びシート凸部２８ＣＶの寸法によって定まる。図４に示すシート部２８の場合、外周面３０Ｓが凹曲面２８ＣＣに入り込むシール量ＳＷが徐々に増大し、凹曲面２８ＣＣからの抵抗力により、弁体３０の回転速度が徐々に減少し十分に減少した状態で、シール位置で停止する。このため、弁体３０を確実にシール位置で停止させることができる。

この凹曲面２８ＣＣの形成方法の一例を、以下に説明する。ＣＡＤ画面において、最初に、例えば弁体の外周面の回転軌跡円Ｒ１を描き、回転軌跡円Ｒ１に対して、半径が一定ピッチで小さくなる複数のピッチ円を描く。また、回転中心Ｃ１と、シール位置において外周面が凹曲面に接する点と、を通る直線ＳＴ０を描き、直線ＳＴ０に対して、半時計まわりに一定角度ピッチで回転させた、回転中心Ｃ１を通る複数のピッチ直線を描く。次に、回転軌跡円Ｒ１及びピッチ円と、直線ＳＴ０及びピッチ直線と、の交点の中から、凹曲面を形成できるような所定の交点を選択する。選択した交点を通るスプライン曲線を描き、このスプライン曲線が凹曲面２８ＣＣとなる。

凹曲面２８ＣＣの形成方法の一例を、図５に従って、以下に具体的に説明する。弁体３０の回転中心Ｃ１を中心とする回転軌跡円Ｒ１の半径をｒ１とする。まず、回転軌跡円Ｒ１を描く。次に、回転軌跡円Ｒ１に対して、半径がｄｍｍ（例えば１ｍｍ）ピッチで小さくなる複数の円を描く。すなわち、半径ｒ１−ｄｍｍのピッチ円Ｒ２、半径ｒ１−２・ｄｍｍのピッチ円Ｒ３、半径ｒ１−３・ｄｍｍのピッチ円Ｒ４、半径ｒ１−４・ｄｍｍのピッチ円Ｒ５、及び半径ｒ１−５・ｄｍｍのピッチ円Ｒ０を描く。各円を描く順序は限定されない。

弁体３０がシール位置にある時、θ（弁体３０の回転角度）＝０°とする。回転中心Ｃ１と、シール位置において外周面３０Ｓが凹曲面２８ＣＣに接する点Ｐ０と、を通る直線ＳＴ０を描く。次に、ＳＴ０に対して、半時計まわりに角度θ１（例えば３°）ピッチで回転させた、回転中心Ｃ１を通る複数のピッチ直線を描く。すなわち、θ＝０のときのＣ１を通る直線ＳＴ０、θ＝−θ１のときのピッチ直線ＳＴ５、θ＝−２・θ１のときのピッチ直線ＳＴ４、θ＝−３・θ１のときのピッチ直線ＳＴ３、θ＝−４・θ１のときのピッチ直線ＳＴ２、及びθ＝−５・θ１のときのピッチ直線ＳＴ１を描く。各直線を描く順序は限定されない。

ＳＴ１と回転軌跡円Ｒ１との交点Ｐ５、ＳＴ２とＲ２との交点Ｐ４、ＳＴ３とＲ３との交点Ｐ３、ＳＴ４とＲ４との交点Ｐ２、ＳＴ５とＲ５との交点Ｐ１、及びＳＴ０とＲ０との交点Ｐ０をプロットする。次に、これら交点Ｐ５等を通るスプライン曲線を描く。このスプライン曲線が凹曲面２８ＣＣとなる。Ｐ５は、弁体３０の外周面３０Ｓがシートリング２４の凹曲面２８ＣＣに接し始める点である。Ｐ５においては、シール量ＳＷ０＝０ｍｍであり、Ｐ４においては、シール量ＳＷ４＝１・ｄｍｍであり、Ｐ３においては、シール量ＳＷ３＝２・ｄｍｍであり、Ｐ２においては、シール量ＳＷ２＝３・ｄｍｍであり、Ｐ１においては、シール量ＳＷ１＝４・ｄｍｍであり、Ｐ０においては、シール量ＳＷ０＝５・ｄｍｍである。以上、凹曲面２８ＣＣの形成方法の一例を説明したが、凹曲面２８ＣＣの形成方法は限定されない。

また、本願発明のバルブ構造２００において、図６（ａ）に示すように、シートリング２４の外周面２４Ｓと、弁箱１４の内周面１４Ｉとが、弁棒の回転中心に対する垂直断面において、円弧形状であり、互いに接触するように構成してもよい。この場合、外周面２４Ｓ及び内周面１４Ｉの円弧形状は、弁体３０の回転軌跡３０Ｔに一致するように構成されている。また、外周面２４Ｓ及び内周面１４Ｉの断面形状が円弧形状であることにより、３次元的には、外周面２４Ｓと内周面１４Ｉとは、球面合わせとなる。外周面２４Ｓと内周面１４Ｉとの間に、外周面２４Ｓ及び内周面１４Ｉと球面合わせとなる断熱部材を介在させてもよい。なお、弁箱１４を分割して構成しているため、内周面１４Ｉの球面形状を低コストで容易に形成できる。図６（ｃ）は、従来のバルブ構造１２２を示す。

図６（ｃ）に示す従来のバルブ構造１２２は、組み立てにばらつきが生じると、図６（ｄ）に示すように、シートリング１１０のシート部１１４と弁体１０８の回転軌跡１０８Ｔとの間に隙間ＧＰが生じる。このため、隙間ＧＰを埋めるためにシート部１１４を大きく形成する必要があった。これに対して、本願発明のバルブ構造２００は、組み立てにばらつきが生じた場合、図６（ｂ）に示すように、シート部２８は弁体３０の回転軌跡３０Ｔに沿って移動するため、隙間は生じず、ばらつきを吸収できる。このため、シール量を低減し、弁体３０を閉めるための操作トルクを低減できる。なお、外周面２４Ｓと内周面１４Ｉとは、球面合わせであり、シート部２８は弁体３０の回転軌跡３０Ｔに沿って３次元的に移動する。

また、本願発明のバルブ構造２００は、図７（ａ）に示すように、シール部２８の半分に凹曲面２８ＣＳを備えてもよい。図７（ａ）及び図７（ｂ）において一点鎖線は、弁体の締め切り位置を示す。バルブ構造２００は、図７（ｂ）に示す従来のバルブ構造１２２と比べて、弁体がシール部を圧縮する面積を少なくすることができる。このため、弁体を閉めるための操作トルクを低減できる。

以上、本願発明の実施形態について説明したが、本願発明は上述の実施形態に限定されず、適宜設計変更を加えて実施できる。例えば、弁箱は２個の弁箱構成部品から構成されることに限定されず、３個以上の弁箱構成部品から構成されてもよい。本願発明のバルブは、バタフライバルブに限定されず、低温流体が使用されるバルブであれば、バルブの種類は限定されない。また、本願発明のバタフライバルブには、一軸偏心、二軸偏心及び三軸偏心のものが含まれる。

２００：バルブ構造
１０、１１：バルブ断熱構造
１２：バタフライバルブ（バルブ）
１４：弁箱
１４（１）：１４（２）：弁箱構成部品
１４Ｉ：内周面
１６：筒状部
１８：突出部（連接部）
２４：シートリング
２５：膨出部
２６：円筒部
２６Ｉ：内面
２７：流路
２８：シート部
２８ＣＣ：凹曲面
２８ＣＶ：シート凸部
３０：弁体
３０Ｓ：外周面
３２：弁棒
３６：補助弁棒
４０：首部材
４２：フランジ（固定部）
４３：空間
４４：接続部
４６：バルブ駆動部
４８：介装部材
５５：中空部
５６：回転軸
５７：接触板
５８：断熱部材
５８（１）、５８（２）、５８（３）、５８（４）：断熱部材構成部品
５９：膨出部（リブ）
５９Ｓ：外周面
６１：フィン
６６：被挟持部
６８：筒状部
７０：空間部
７４：底面
２０４係合突起
２０６係合凹部
Ｃ１：回転中心
Ｐ０：シール位置において外周面３０Ｓが凹曲面２８ＣＣに接する点
Ｐ５：弁体３０の外周面３０Ｓがシートリング２４の凹曲面２８ＣＣに接し始める点

Claims

筒状部と、該筒状部に連続する連接部と、を有する弁箱と、
円筒部を有し、該円筒部が前記弁箱の前記筒状部内に配置されたシートリングと、
前記シートリングの前記円筒部内に配置された弁体と、
バルブ駆動部に固定する固定部と、前記弁箱の前記連接部に直接的又は間接的に接続される接続部と、を有する首部材と、
前記首部材、前記弁箱の前記連接部、及び前記シートリングに回転可能に貫通され、貫通方向先端が前記弁体に固定された弁棒と、を備えたバルブを構成するバルブ構造であり、
前記弁箱と、
前記シートリングと、
を含み、
前記弁箱は、複数の弁箱構成部品から構成され、
前記複数の弁箱構成部品を連結することにより、前記シートリングの前記円筒部が前記弁箱の前記筒状部内に配置された状態となるように構成され、
前記シートリングの外周面と、前記弁箱の内周面とが、前記弁棒の回転中心に対する垂直断面において、円弧形状であり、互いに接触するように構成されたバルブ構造。
筒状部と、該筒状部に連続する連接部と、を有する弁箱と、
円筒部を有し、該円筒部が前記弁箱の前記筒状部内に配置されたシートリングと、
前記シートリングの前記円筒部内に配置された弁体と、
バルブ駆動部に固定する固定部と、前記弁箱の連接部に直接的又は間接的に接続される接続部と、を有する首部材と、
前記首部材、前記弁箱の前記連接部、及び前記シートリングに回転可能に貫通され、貫通方向先端が前記弁体に固定された弁棒と、を備えたバルブを構成するバルブ構造であり、
前記弁箱と、
前記シートリングと、
前記弁箱と前記シートリングとの間に設けられた略リング形状の空間部と、
前記空間部内に配置される略リング形状の断熱部材と、
を含み、
前記弁箱は、複数の弁箱構成部品から構成され、
前記複数の弁箱構成部品を連結することにより、前記シートリングの前記円筒部が前記弁箱の前記筒状部内に配置された状態となるように構成され、
前記断熱部材の外周面と、前記弁箱の内周面とが、前記弁棒の回転中心に対する垂直断面において、円弧形状であり、互いに接触するように構成されたバルブ構造。
前記複数の弁箱構成部品は、前記断熱部材の外周面に接触するように配置された請求項２に記載するバルブ構造。
一方の弁箱構成部品の連接部に、係合突起が設けられ、他方の弁箱構成部品の連接部に、該係合突起に係合される係合凹部が設けられた請求項１〜３のいずれかに記載するバルブ構造。
前記シートリングは、前記弁体の外周面が当接するシート部を有し、
前記シート部は前記弁体側に凹曲面を有し、
前記弁体は、前記弁棒の回転中心のまわりに回転し、前記外周面が前記凹曲面に当接し、該外周面が該凹曲面に入り込むシール量が徐々に増大した後停止するように構成された請求項１〜４のいずれかに記載するバルブ構造。
筒状部と、該筒状部に連続する連接部と、を有する弁箱と、
円筒部を有し、該円筒部が前記弁箱の前記筒状部内に配置されたシートリングと、
前記シートリングの前記円筒部内に配置された弁体と、
バルブ駆動部に固定する固定部と、前記弁箱の連接部に直接的又は間接的に接続される接続部と、を有する首部材と、
前記首部材、前記弁箱の前記連接部、及び前記シートリングに回転可能に貫通され、貫通方向先端が前記弁体に固定された弁棒と、
を備えたバルブであり、
前記請求項１〜５のいずれかに記載するバルブ構造を備えたバルブ。