JP7002945B2 - 二重偏心弁 - Google Patents

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Description

本開示は、弁体の回転中心が弁座の弁孔の中心から偏心して配置され、弁体のシール面が弁体の回転中心から偏心して配置されて構成される二重偏心弁に関するものである。
従来技術として、特許文献１に開示されるような二重偏心弁が存在する。この二重偏心弁は、弁孔と弁孔の縁部に形成された環状のシート面を含む弁座と、シート面に対応する環状のシール面が外周に形成された弁体と、弁体を回動させるための回転軸と、を備えている。そして、回転軸の軸線（中心軸）は、弁体及び弁孔の径方向と平行に伸び、弁孔の中心から弁孔の径方向へ偏心して配置されている。また、弁体のシール面は、回転軸の軸線から弁体の軸線が伸びる方向へ偏心して配置されている。そして、このような構造の二重偏心弁は、弁体を回転軸の軸線を中心に回動させることにより、シール面がシート面に面接触する全閉位置と、シール面がシート面から最も離れる全開位置との間で移動可能となっている。
国際公開第２０１６／００２５９９号
上記した二重偏心弁について、弁座と弁体との間の封止性（シール性）を向上させるため弁座における弁体との接触部分にゴムシール部を備える場合には、弁の開閉動作時において、ゴムシール部の摩擦力により、弁座と弁体との間に発生する摺動抵抗が増加しうる。そのため、ゴムシール部が偏摩耗してゴムシール部の耐久性が低下し、弁座と弁体との間の封止性が低下するおそれがある。
そこで、本開示は上記した問題点を解決するためになされたものであり、弁座と弁体との間に発生する摺動抵抗を低減できる二重偏心弁を提供することを目的とする。
上記課題を解決するためになされた本開示の一形態は、弁孔と前記弁孔の縁部に形成された環状のシート面を含む弁座と、円板状をなし、前記シート面に対応する環状のシール面が外周に形成された弁体と、前記弁体を回動させるための回転軸と、を有し、前記回転軸の軸線が前記弁体及び前記弁孔の径方向と平行に伸び、前記弁孔の中心から前記弁孔の径方向へ偏心して配置されると共に、前記シール面が前記回転軸の軸線から前記弁体の軸線が伸びる方向へ偏心して配置され、前記弁体を前記回転軸の軸線を中心に回動させることにより、前記シール面が前記シート面に面接触する全閉位置と前記シート面から最も離れる全開位置との間で移動可能に構成される二重偏心弁において、前記弁座または前記弁体は、前記シート面または前記シール面が形成されたゴムシール部を備え、前記弁座と前記弁体との締め代は、前記弁体における当該弁体の径方向であって前記回転軸の軸線が伸びる方向と平行な方向の回転軸方向端部の位置にて最小になっていること、を特徴とする。
この態様によれば、弁の開閉動作時に一番長く弁体と弁座が接触する部分（弁体の回転軸方向端部）の位置において、弁座と弁体との締め代を小さくして、弁の開閉動作時における弁座と弁体との接触範囲を小さくできる。そのため、弁座と弁体との摺動範囲を低減して、弁座と弁体との間に発生する摺動抵抗を低減できる。
上記の態様においては、前記弁座は、前記シート面が形成されたゴムシール部を備え、前記弁体は、前記回転軸方向端部の位置にて、切欠き部を備えていること、を特徴とする。
この態様によれば、弁体における弁の開閉動作時に一番長く弁座と接触する部分の位置において、切欠き部を備えていることにより弁座との締め代を小さくして、弁の開閉動作時における弁座との接触範囲を小さくできる。そのため、弁座と弁体との摺動範囲を低減して、弁座と弁体との間に発生する摺動抵抗を低減できる。
上記の態様においては、前記弁体は、前記回転軸の軸線が伸びる方向と平行な方向を短軸の方向とする楕円形状に形成されていること、を特徴とする。
この態様によれば、弁体の周方向に沿って弁座と弁体との締め代を徐々に小さくして、弁の開閉動作時における弁座と弁体との接触範囲をさらに小さくできる。そのため、弁座と弁体との摺動範囲をさらに低減して、弁座と弁体との間に発生する摺動抵抗を低減できる。
上記課題を解決するためになされた本開示の他の形態は、弁孔と前記弁孔の縁部に形成された環状のシート面を含む弁座と、円板状をなし、前記シート面に対応する環状のシール面が外周に形成された弁体と、前記弁体を回動させるための回転軸と、を有し、前記回転軸の軸線が前記弁体及び前記弁孔の径方向と平行に伸び、前記弁孔の中心から前記弁孔の径方向へ偏心して配置されると共に、前記シール面が前記回転軸の軸線から前記弁体の軸線が伸びる方向へ偏心して配置され、前記弁体を前記回転軸の軸線を中心に回動させることにより、前記シール面が前記シート面に面接触する全閉位置と前記シート面から最も離れる全開位置との間で移動可能に構成される二重偏心弁において、前記弁体は、前記シール面が形成されたゴムシール部を備え、前記ゴムシール部における前記シール面に溝が形成されていること、を特徴とする。
この態様によれば、弁座と弁体の接触時においてゴムシール部における弁座との干渉面積を低減できる。そのため、弁座に対するゴムシール部の反発力を低減して、弁座と弁体とのシール幅を確保しつつ、弁座と弁体との間に発生する摺動抵抗を低減できる。
上記課題を解決するためになされた本開示の他の形態は、弁孔と前記弁孔の縁部に形成された環状のシート面を含む弁座と、円板状をなし、前記シート面に対応する環状のシール面が外周に形成された弁体と、前記弁体を回動させるための回転軸と、を有し、前記回転軸の軸線が前記弁体及び前記弁孔の径方向と平行に伸び、前記弁孔の中心から前記弁孔の径方向へ偏心して配置されると共に、前記シール面が前記回転軸の軸線から前記弁体の軸線が伸びる方向へ偏心して配置され、前記弁体を前記回転軸の軸線を中心に回動させることにより、前記シール面が前記シート面に面接触する全閉位置と前記シート面から最も離れる全開位置との間で移動可能に構成される二重偏心弁において、前記弁体は、前記回転軸の軸線から前記弁体の軸線が伸びる方向と平行に伸びる仮想面を境として第１の側部と第２の側部とを備え、前記弁体が閉弁方向へ回動するときには、前記第１の側部が前記弁孔の中から外へ向けて回動し、前記第２の側部が前記弁孔の外から中へ向けて回動するものであって、前記弁座は、前記シート面が形成されたゴムシール部を備え、前記ゴムシール部における前記シート面に溝が形成されており、前記溝は、前記弁座の周方向について全体に亘って形成され、前記溝における前記第１の側部が摺動する側の部位は、前記溝における前記第２の側部が摺動する側の部位よりも、前記弁孔の中心軸線の方向について、前記弁孔の中側の位置に形成されていること、を特徴とする。
この態様によれば、弁座の周方向について溝の位置を変化させることで、弁の閉動作時において弁体と弁座のゴムシール部とが接触し始めるときに、締め代を小さくできる。このようにして、弁の閉動作時において、全閉状態になるまでに弁座と弁体との間に発生する摺動抵抗を低減できる。また、弁の開動作時においても、弁座と弁体との摺動範囲を小さくして、弁座と弁体との間に発生する摺動抵抗を低減できる。
上記課題を解決するためになされた本開示の他の形態は、弁孔と前記弁孔の縁部に形成された環状のシート面を含む弁座と、円板状をなし、前記シート面に対応する環状のシール面が外周に形成された弁体と、前記弁体を回動させるための回転軸と、を有し、前記回転軸の軸線が前記弁体及び前記弁孔の径方向と平行に伸び、前記弁孔の中心から前記弁孔の径方向へ偏心して配置されると共に、前記シール面が前記回転軸の軸線から前記弁体の軸線が伸びる方向へ偏心して配置され、前記弁体を前記回転軸の軸線を中心に回動させることにより、前記シール面が前記シート面に面接触する全閉位置と前記シート面から最も離れる全開位置との間で移動可能に構成される二重偏心弁において、前記弁体は、前記回転軸の軸線から前記弁体の軸線が伸びる方向と平行に伸びる仮想面を境として第１の側部と第２の側部とを備え、前記弁体が閉弁方向へ回動するときには、前記第１の側部が前記弁孔の中から外へ向けて回動し、前記第２の側部が前記弁孔の外から中へ向けて回動するものであって、前記弁体は、前記シール面が形成されたゴムシール部を備え、前記ゴムシール部における前記第２の側部側の部位は、前記ゴムシール部における前記第１の側部側の部位よりも、全閉時に前記弁孔の中に入り込む量が少ないこと、を特徴とする。
この態様によれば、全閉時において、ゴムシール部が弁孔の中に入り込む量を少なくすることで、ゴムシール部が弁座と接触する量を少なくできる。そのため、弁の開閉動作時において、弁座と弁体との摺動範囲を低減して、弁座と弁体との間に発生する摺動抵抗を低減できる。
上記の態様においては、前記ゴムシール部は、当該ゴムシール部の中心軸線が前記弁体の軸線に対して斜めの状態で、前記弁体の径方向の外周部にて取り付けられており、前記ゴムシール部における前記第２の側部側の部位は、前記ゴムシール部における前記第１の側部側の部位よりも、前記弁体の軸線方向について全閉時に前記弁孔の外側となる位置に形成されていること、を特徴とする。
上記の態様においては、前記ゴムシール部は、当該ゴムシール部の中心軸線が前記弁体の軸線と一致するようにして、前記弁体の径方向の外周部にて取り付けられており、前記ゴムシール部における前記第２の側部側の部位は、前記ゴムシール部における前記第１の側部側の部位よりも、前記ゴムシール部の中心軸線方向の厚みが小さいこと、を特徴とする。
上記課題を解決するためになされた本開示の他の形態は、弁孔と前記弁孔の縁部に形成された環状のシート面を含む弁座と、円板状をなし、前記シート面に対応する環状のシール面が外周に形成された弁体と、前記弁体を回動させるための回転軸と、を有し、前記回転軸の軸線が前記弁体及び前記弁孔の径方向と平行に伸び、前記弁孔の中心から前記弁孔の径方向へ偏心して配置されると共に、前記シール面が前記回転軸の軸線から前記弁体の軸線が伸びる方向へ偏心して配置され、前記弁体を前記回転軸の軸線を中心に回動させることにより、前記シール面が前記シート面に面接触する全閉位置と前記シート面から最も離れる全開位置との間で移動可能に構成される二重偏心弁において、前記シート面と前記シール面の少なくとも一方に凹凸または溝が形成され、前記弁座または前記弁体は、前記シート面または前記シール面が形成されたゴムシール部を備え、前記弁座及び前記弁体のうちの前記ゴムシール部を備えていない方における前記シート面または前記シール面に前記凹凸または前記溝が形成されていること、を特徴とする。
この態様によれば、弁座と弁体の接触面積を低減して、弁座と弁体との間に発生する摺動抵抗を低減できる。
上記の態様においては、前記弁座に対する前記弁体の摺動抵抗の要求値が低いほど前記溝が多く形成されること、が好ましい。
この態様によれば、溝を多く形成して弁座と弁体との接触面積を減らすことにより、弁座と弁体との間に発生する摺動抵抗を低減できる。
上記の態様においては、前記弁座に対する前記弁体の摺動抵抗の要求値が低いほど前記凹凸または前記溝が多く形成されること、が好ましい。
上記の態様においては、前記弁体が前記全閉位置にあるときの前記弁座と前記弁体の軸方向の断面にて、前記弁座と前記弁体の摺動領域内に前記弁座と前記弁体とが線接触する領域を設けること、が好ましい。
この態様によれば、全閉状態において、流体が弁座と弁体とが線接触する領域で遮断されるので、流体の漏れを抑制できる。
本開示の二重偏心弁によれば、弁座と弁体との間に発生する摺動抵抗を低減できる。
本開示の二重偏心弁を備えた流量制御弁の一例を示す斜視図である。 全閉状態における弁部を一部破断して示した斜視図である。 全開状態における弁部を一部破断して示した斜視図である。 閉弁状態であるときの弁座、弁体及び回転軸を示す側面図である。 図４のＡ－Ａ断面図である。 全閉状態の弁座と弁体を示す断面図である。 全閉状態の弁座と弁体を示す平面図である。 第１実施形態の弁体の平面図である。 図８のＢ－Ｂ断面図である。 第１実施形態において各バルブ位置における弁座との締め代を示す図である。 第２実施形態の弁体の平面図である。 第２実施形態において各バルブ位置における弁座との締め代を示す図である。 弁体がゴムシール部を備える例を示す図である。 第３実施形態の第１実施例において、図７のＣ－Ｃ断面およびＤ－Ｄ断面の位置における図である。 第３実施形態の第１実施例において、回転軸のトルクの大きさの変化を示す図である。 第３実施形態の第２実施例において、弁座の周方向について溝の位置を変化させることを示した図であり、弁座を斜視したときの概略図である。 第３実施形態の第２実施例において、図７のＣ－Ｃ断面およびＤ－Ｄ断面の位置における図である。 第４実施形態における弁体の側面図である。 第４実施形態において全閉時の弁体と弁座の断面図である。 第５実施形態における弁体の側面図である。 第５実施形態において全閉時の弁体と弁座の断面図である。 第６実施形態の第１実施例において、図７のＣ－Ｃ断面の位置における断面図（弁体は外観図として示す図）である。 ショットブラストを実施した場合とショットブラストを実施しなかった場合のピークトルクを示す図である。 第６実施形態の第２実施例において、図７のＣ－Ｃ断面の位置における断面図（弁体は外観図として示す図）である。 第６実施形態の第３実施例において、図７のＣ－Ｃ断面の位置における拡大断面図である。 第６実施形態の第３実施例の変形例を示す図である。 比較実施形態において各バルブ位置における弁座との締め代を示す図である。
以下、本開示の二重偏心弁を流量制御弁に具体化した一実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
まず、第１実施形態について説明する。図１に示すように、流量制御弁１は、二重偏心弁より構成される弁部２と、モータを内蔵したモータ部３と、複数のギヤを内蔵した減速機構部４とを備える。図２と図３に示すように、弁部２は、内部に流体が流れる流路１１を有する金属製の管部１２を含み、流路１１の中には弁座１３、弁体１４及び回転軸１５が配置される。流路１１の内形、弁座１３の外形、弁体１４の外形は、それぞれ平面視で円形又はほぼ円形をなしている。回転軸１５には、モータの回転力が複数のギヤを介して伝えられるようになっている。本実施形態で、流路１１を有する管部１２は、ハウジング６の一部に相当し、モータ部３のモータや減速機構部４の複数のギヤは、このハウジング６により覆われる。ハウジング６は、アルミ等の金属により形成される。
流路１１には段部１０が形成され、その段部１０に弁座１３が組み込まれる。弁座１３は、円環状をなし、中央に円形又はほぼ円形の弁孔１６を有する。弁孔１６の縁部には環状のシート面１７が形成されている。本実施形態では、弁座１３は、ゴムシール部１３ａを備えており、このゴムシール部１３ａにシート面１７が形成されている。弁体１４は、円板状をなし、その外周には、シート面１７に対応する環状のシール面１８が形成されている。弁体１４は回転軸１５に固定され、回転軸１５と一体的に回動する。
図５～図７に示すように、回転軸１５の軸線Ｌ１は、弁体１４及び弁孔１６の径方向と平行に伸び、弁孔１６の中心Ｐ１から弁孔１６の径方向へ偏心して配置されると共に、弁体１４のシール面１８が回転軸１５の軸線Ｌ１から弁体１４の軸線Ｌ２が伸びる方向へ偏心して配置される。また、弁体１４を回転軸１５の軸線Ｌ１を中心に回動させることにより、弁体１４のシール面１８が、弁座１３のシート面１７に面接触する全閉位置（図２参照）とシート面１７から最も離れる全開位置（図３参照）との間で移動可能に構成される。
本実施形態では、図５において、全閉位置から弁体１４が開弁方向（図５に示す矢印Ｆ１の方向、すなわち図５において時計方向）へ回動し始めると同時に、弁体１４のシール面１８が弁座１３のシート面１７から離れ始めると共に回転軸１５の軸線Ｌ１を中心とする回動軌跡Ｔ１，Ｔ２に沿って移動し始めるようになっている。
図６と図７に示すように、弁体１４は、回転軸１５の軸線Ｌ１から弁孔１６の中心軸線Ｌ３（弁体１４の軸線Ｌ２）が伸びる方向と平行に伸びる仮想面Ｖ１を境として第１の側部２１（図６と図７において網掛けを付して示す部分。）と第２の側部２２（図６と図７において網掛けを付さない部分。）に二分される。そして、図６に示す全閉位置から弁体１４が矢印Ｆ１で示す開弁方向へ回動するとき、第１の側部２１が弁孔１６の中へ向けて回動し、第２の側部２２が弁孔１６の外へ向けて回動するように構成される。また、開弁位置（図３参照）から図６に示す全閉位置に向かう閉弁方向（矢印Ｆ１で示す方向とは逆方向）へ回動するときには、第１の側部２１が弁孔１６の中から外へ向けて回動し、第２の側部２２が弁孔１６の外から中へ向けて回動するように構成される。
図４～図７に示すように、弁体１４は、その上側の板面１４ａから突出し回転軸１５に固定される山形状の固定部１４ｂを含む。この固定部１４ｂは回転軸１５の軸線Ｌ１から回転軸１５の径方向へずれた位置にて、回転軸１５の先端から突出するピン１５ａを介して回転軸１５に固定される。また、図５～図７に示すように、固定部１４ｂは、弁体１４の軸線Ｌ２上に配置され、固定部１４ｂを含む弁体１４が、弁体１４の軸線Ｌ２を中心に左右対称形状をなすように形成される。
本実施形態においては、弁体１４の端面がカット（切断）されている。すなわち、図８と図９に示すように、弁体１４は、当該弁体１４の径方向であって回転軸１５の軸線Ｌ１が伸びる方向と平行な方向の端部（回転軸方向端部）の位置（バルブ位置ＰＯ５）にて、カット部３１（切欠き部）を備えている。そして、このようにして、弁体１４は、回転軸１５の軸線Ｌ１方向（図８の上下方向）の両方の端面がカットされている。すなわち、弁体１４は、真円の一部においてその径方向の両端がカットされた形状に形成されている。なお、一例として、弁体１４の直径が３０ｍｍであるときに、片側のカット部３１にてカットされる弁体１４の径方向の最大幅を０．０５ｍｍとする。
このようにして、弁座１３（詳しくは、ゴムシール部１３ａ）と弁体１４との締め代ＴＭ（以下、単に「締め代ＴＭ」という。）は、バルブ位置ＰＯ５にて最小になっている。すなわち、図１０に示すように、バルブ位置ＰＯ５における締め代ＴＭ（図１０にて点線で示す）は、バルブ位置ＰＯ１，ＰＯ２，ＰＯ３，ＰＯ４（図８参照）における締め代ＴＭ（図１０にて実線で示す）よりも小さくなっている。
ここで、図８に示すように、バルブ位置ＰＯ１は、弁体１４における当該弁体１４の径方向のうち回転軸１５の軸線Ｌ１が伸びる方向と直交する方向の端部の位置である。また、バルブ位置ＰＯ５は、弁体１４における当該弁体１４の径方向のうち回転軸１５の軸線Ｌ１が伸びる方向と平行な方向の端部の位置である。なお、バルブ位置ＰＯ２，ＰＯ３，ＰＯ４は、バルブ位置ＰＯ１とバルブ位置ＰＯ５側の間において各々弁体１４の周方向にずれた位置である。
このようにして、本実施形態では、弁体１４がカット部３１を備えていることにより、弁の開閉動作時に一番長く弁体１４と弁座１３が接触する部分（弁体１４の回転軸方向端部）の位置（バルブ位置ＰＯ５）において、締め代ＴＭを小さくして、弁の開閉動作時における弁座１３と弁体１４との接触範囲を小さくできる。そのため、弁座１３と弁体１４との摺動範囲を低減して、弁座１３と弁体１４との間に発生する摺動抵抗を低減できる。
また、図２２に示すように、弁体１４がカット部３１を備えていない比較実施形態においては、バルブ位置ＰＯ５における締め代ＴＭが大きいので、全周開き開度が大きくなる。しかしながら、図１０に示すように、本実施形態においては、この比較実施例よりも、バルブ位置ＰＯ５における締め代ＴＭが小さいので、全周開き開度が小さくなる。なお、全周開き開度とは、弁体１４がその全周に亘って弁座１３に接触しないで締め代ＴＭが０になるときの開度である。
〔第２実施形態〕
以下、第２～６実施形態について説明するが、第１実施形態と同等の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略し、異なった点を中心に述べる。そこで、次に、第２実施形態について説明する。
本実施形態では、図１１に示すように、弁体１４は、回転軸１５の軸線Ｌ１が伸びる方向と平行な方向を短軸の方向とする楕円形状に形成されている。
このようにして、図１２に示すように、締め代ＴＭは、バルブ位置ＰＯ１，ＰＯ２，ＰＯ３，ＰＯ４，ＰＯ５の順に、徐々に小さくなっている。そして、締め代ＴＭは、バルブ位置ＰＯ５にて最小となっている。なお、一例として、全閉時（開度０のとき）において、バルブ位置ＰＯ５における締め代ＴＭは、弁体１４が真円形状に形成されている場合に比べて、０．０５ｍｍ小さくなっている。
このようにして、本実施形態では、弁体１４の周方向に沿ってバルブ位置ＰＯ１からバルブ位置ＰＯ５側に向かうに連れて、締め代ＴＭを徐々に小さくして、バルブ位置ＰＯ２からバルブ位置ＰＯ５において、弁の開閉動作時における弁座１３と弁体１４との接触範囲を小さくできる。そのため、弁座１３と弁体１４との摺動範囲をさらに低減して、弁座１３と弁体１４との間に発生する摺動抵抗を低減できる。
また、図１２に示すように、本実施形態においては、図２２に示す比較実施例よりも、バルブ位置ＰＯ１，ＰＯ２，ＰＯ３，ＰＯ４，ＰＯ５における締め代ＴＭが小さいので、全周開き開度がさらに小さくなる。
なお、図１３に示すように、弁座１３がゴムシール部１３ａを備える代わりに、弁体１４がゴムシール部１４ｃを備えてもよい。なお、このとき、ゴムシール部１４ｃに、シール面１８が形成されている。これにより、管部１２（ボデー）と弁座１３を一体に成形できる。そのため、管部１２（段部１０）へ弁座１３を圧入して取り付ける必要がなくなるので、弁座１３の位置決めを行う手間がなくなり、コストを低減できる。また、弁座１３を圧入して取り付けた部分における流体の漏れの発生の心配もなくなる。
なお、本実施形態において、変形例として、弁体１４は、さらに、第１実施形態のカット部３１と同様な切欠き部を備えていてもよい。
〔第３実施形態〕
次に、第３実施形態について説明する。
（第１実施例）
まず、第３実施形態の第１実施例について説明する。本実施例では、弁座１３のゴムシール部１３ａにおける弁体１４との干渉部分に溝３２を追加している。すなわち、図１４に示すように、弁座１３のゴムシール部１３ａにおけるシート面１７に溝３２が形成されている。なお、本実施例の溝３２は弁座１３の周方向の全体に亘って形成され、溝３２についての弁孔１６の中心軸線Ｌ３方向の位置は弁座１３の周方向の全体に亘って同じ位置に形成されている。
これにより、弁座１３と弁体１４の接触時において弁座１３のゴムシール部１３ａにおける弁体１４との干渉面積Ｓ（図１４参照）を低減できる。そのため、弁体１４に対する弁座１３のゴムシール部１３ａの反発力を低減して、弁座１３と弁体１４との間に発生する摺動抵抗を低減できる。そして、これにより、図１５に示す弁の開動作時（図中の「開側」）における回転軸１５のピークトルク（最大トルク）ＰＴを低減して、弁座１３と弁体１４との間に発生する摺動抵抗を低減できる。さらに、弁座１３と弁体１４とのシール幅δも確保できる。
なお、弁座１３がゴムシール部１３ａを備える代わりに、弁体１４がゴムシール部を備え、この弁体１４のゴムシール部におけるシール面１８に溝３２が形成されていてもよい。また、溝３２は、弁座１３または弁体１４の周方向の一部にのみ形成されていてもよい。また、後述する図２４に示すように、弁座１３と弁体１４の摺動領域ＳＡ内に、平面部３４を設けてもよい。
（第２実施例）
次に、第３実施形態の第２実施例について説明する。本実施例では、弁座１３の周方向について溝３２の位置を変化させている。すなわち、図１６と図１７に示すように、溝３２は、弁座１３の周方向について全体に亘って形成されている。そして、溝３２における弁体１４の第１の側部２１が摺動する側の第１部位３２ａは、溝３２における弁体１４の第２の側部２２が摺動する側の第２部位３２ｂ（図１７にて一点鎖線で示す位置にある）よりも、弁孔１６の中心軸線Ｌ３の方向について、弁孔１６の中側（図１７の下側、回転軸１５から離れる側）の位置に形成されている。
このようにして、弁座１３の周方向について溝３２の位置を変化させることで、弁の閉動作時において弁体１４が矢印Ｆ２方向に動いて、弁体１４と弁座１３のゴムシール部１３ａとが接触し始めるときに、締め代ＴＭを小さくできる。すなわち、図１７にて実線で示すように、弁体１４とゴムシール部１３ａとが接触し始めるときに、溝３２の第１部位３２ａにてゴムシール部１３ａと弁体１４とが接触しないので、締め代ＴＭを小さくできる。なお、その後、図１７にて二点鎖線で示すように、全閉時に、必要な締め代ＴＭを得ることができる。このようにして、弁の閉動作時において、全閉状態になるまでに弁座１３と弁体１４との間に発生する摺動抵抗を低減できる。また、弁の開動作時においても、弁座１３と弁体１４との摺動範囲を小さくして、弁座１３と弁体１４との間に発生する摺動抵抗を低減できる。
また、本実施例においても、前記の第１実施例と同様に、回転軸１５のピークトルクを低減して、弁座１３と弁体１４との間に発生する摺動抵抗を低減できる。
〔第４実施形態〕
次に、第４実施形態について説明する。本実施形態では、図１８に示すように、弁体１４は、当該弁体１４の径方向の外周部にてゴムシール部１４ｄを備えている。なお、このゴムシール部１４ｄに、シール面１８が形成されている。そして、ゴムシール部１４ｄは、弁体１４に対して斜めに取り付けられている。すなわち、ゴムシール部１４ｄは、当該ゴムシール部１４ｄの中心軸線Ｌ４が弁体１４の軸線Ｌ２に対して斜めの状態で（傾けて）、弁体１４の径方向の外周部にて取り付けられている。なお、ゴムシール部１４ｄの厚みは、当該ゴムシール部１４ｄの周方向について一定である。さらに、図１９に示すように、ゴムシール部１４ｄにおける弁体１４の第２の側部２２側の第２部位１４ｄｂは、ゴムシール部１４ｄにおける弁体１４の第１の側部２１側の第１部位１４ｄａよりも、弁体１４の軸線Ｌ２方向について全閉時に弁孔１６の外側（図１９の上側）となる位置に形成されている。
このようにして、図１９に示すように、ゴムシール部１４ｄにおける第２部位１４ｄｂは、ゴムシール部１４ｄにおける第１部位１４ｄａよりも、全閉時に弁孔１６の中に入り込む量が少ないため、全閉時に弁座１３に接触する量が少ない。そのため、弁の開閉動作時において、弁座１３と弁体１４との摺動範囲（特に、弁座１３とゴムシール部１４ｄの第２部位１４ｄｂとの摺動範囲）を低減できる。したがって、弁座１３と弁体１４との間に発生する摺動抵抗を低減できる。
〔第５実施形態〕
次に、第５実施形態について説明する。本実施形態では、図２０に示すように、弁体１４は、当該弁体１４の径方向の外周部にてゴムシール部１４ｅを備えている。なお、このゴムシール部１４ｅにおいて、シール面１８が形成されている。また、ゴムシール部１４ｅは、当該ゴムシール部１４ｅの中心軸線Ｌ５が弁体１４の軸線Ｌ２と一致するようにして、弁体１４の径方向の外周部にて取り付けられている。そして、ゴムシール部１４ｅは、一方を薄く、他方を厚く形成されている。すなわち、ゴムシール部１４ｅにおける第２の側部２２側の部位１４ｅｂは、ゴムシール部１４ｅにおける第１の側部２１側の部位１４ｅａよりも、ゴムシール部１４ｅの中心軸線Ｌ５方向の厚みが小さい。
このようにして、図２１に示すように、ゴムシール部１４ｅにおける第２部位１４ｅｂは、ゴムシール部１４ｅにおける第１部位１４ｅａよりも、全閉時に弁孔１６の中に入り込む量が少ないため、全閉時に弁座１３に接触する量が少ない。そのため、弁の開閉動作時において、弁座１３と弁体１４との摺動範囲（特に、弁座１３とゴムシール部１４ｅの第２部位１４ｅｂとの摺動範囲）を低減できる。したがって、弁座１３と弁体１４との間に発生する摺動抵抗を低減できる。
〔第６実施形態〕
次に、第６実施形態について説明する。
（第１実施例）
まず、第６実施形態の第１実施例について説明する。本実施例では、図２２に示すように、弁座１３がゴムシール部１３ａを備えている場合に、ゴムシール部を備えていない金属（例えば、ステンレス）製の弁体１４のシール面１８に複数の（無数の）凹部３３からなる凹凸が形成されている。この凹凸（凹部３３）は、例えば、弁体１４の外周面にショットブラストを実施することにより形成される。これにより、全閉状態における弁座１３と弁体１４の接触面積を低減できる。
本実施例に関する解析結果として、図２３に示すように、弁体１４の外周面にショットブラストを実施した場合（「ショットブラスト実施」の場合）は、弁体１４の外周面にショットブラストを実施しなかった場合（「ショットブラスト不実施」の場合）よりも、ピークトルクＰＴが低下するとの結果が得られた。このように、弁体１４の外周面にショットブラストを実施してシール面１８に凹凸を形成することにより、ピークトルクＰＴを低減して、弁座１３と弁体１４との間に発生する摺動抵抗を低減できる。
以上のように本実施例によれば、弁座１３がゴムシール部１３ａを備えている場合に、ゴムシール部を備えていない金属製の弁体１４のシール面１８に凹凸が形成されている。
これにより、シール幅δや締め代ＴＭを変更すること無しに、弁座１３と弁体１４の接触面積を低減して弁座１３と弁体１４との間に発生する摺動抵抗を低減できる。
また、弁座１３に対する弁体１４の摺動抵抗の要求値が低いほど（すなわち、摺動抵抗を抑制する要求が厳しいほど）凹凸が多く形成されるとしてもよい。このようにして、凹凸を多く形成して弁座１３と弁体１４との接触面積を減らすことにより、弁座１３と弁体１４との間に発生する摺動抵抗を低減できる。
なお、変形例として、弁体１４がゴムシール部を備えている場合に、ゴムシール部を備えていない金属（例えば、アルミニウム）製の弁座１３におけるシート面１７に凹凸が形成されているとしてもよい。また、弁座１３または弁体１４において、弁座１３または弁体１４の外周面の全体ではなくシート面１７またはシール面１８のみに、凹凸が形成されているとしてもよい。
（第２実施例）
次に、第６実施形態の第２実施例について説明するが、第６実施形態の第１実施例と異なる点を説明する。本実施例では、弁体１４のシール面１８に凹凸が形成されている場合に、図２４に示すように、シール面１８の一部に平面部３４が形成されている。このようにして、弁体１４が全閉位置にあるとき（全閉状態のとき）の弁座１３と弁体１４の軸方向の断面（軸方向に沿って形成される断面）において、弁座１３と弁体１４の摺動領域ＳＡ内に、弁座１３と弁体１４とが線接触する領域として、平面部３４を設けている。なお、平面部３４は、弁体１４の周方向の全体に亘って形成されている。これにより、全閉状態において平面部３４によりシール性を保持できる。なお、変形例として、弁座１３のシート面１７に凹凸が形成されている場合に、シート面１７の一部に平面部３４が形成されているとしてもよい。
以上のように本実施例によれば、全閉状態のときの弁座１３と弁体１４の軸方向の断面において、弁座１３と弁体１４の摺動領域ＳＡ内に、弁座１３と弁体１４とが線接触する領域として、平面部３４を設けている。これにより、全閉状態において、流体が平面部３４で遮断されるので、流体の漏れを抑制できる。
（第３実施例）
次に、第６実施形態の第３実施例について説明する。本実施例では、図２５に示すように、弁座１３がゴムシール部１３ａを備えている場合に、ゴムシール部を備えていない金属製の弁体１４におけるシール面１８に２つの溝３５が形成されている。この溝３５は、弁体１４の周方向の全体に亘って形成されている。
このようにシール面１８に２つの溝３５が形成されている場合には、シール面１８に溝３５が形成されていない場合と比較して、ゴムシール部１３ａの反発力が低くなった。
溝３５の数は、特に限定されず、例えば、変形例として、図２６に示すように、シール面１８に４つの溝３５が形成されていてもよい。これにより、シール面１８に２つの溝３５が形成されている場合よりも弁座１３と弁体１４の接触面積を低減できる。そこで、例えば、全閉状態におけるシール性の確保を重視する場合にはシール面１８に２つの溝３５を形成する一方、弁座１３と弁体１４との間に発生する摺動抵抗の低減を重視する場合にはシール面１８に４つの溝３５を形成するとしてもよい。すなわち、弁座１３に対する弁体１４の摺動抵抗の要求値が低いほど、溝３５が多く形成されるとしてもよい。
以上のように本実施例によれば、弁座１３がゴムシール部１３ａを備えている場合に、ゴムシール部を備えていない金属製の弁体１４のシール面１８に溝３５が形成されている。
これにより、シール幅δや締め代ＴＭを変更すること無しに、弁座１３と弁体１４の接触面積を低減して弁座１３と弁体１４との間に発生する摺動抵抗を低減できる。また、ゴムシール部に溝を形成する場合には溝の成形精度が課題となり得るが、本実施例では金属製の弁体１４のシール面１８に溝３５が形成されているので、溝３５の成形精度を向上させることができる。
また、弁座１３に対する弁体１４の摺動抵抗の要求値が低いほど溝３５が多く形成されるとしてもよい。このようにして、溝３５を多く形成して弁座１３と弁体１４との接触面積を減らすことにより、弁座１３と弁体１４との間に発生する摺動抵抗を低減できる。
なお、変形例として、弁体１４がゴムシール部を備えている場合に、ゴムシール部を備えていない金属製の弁座１３におけるシート面１７に溝３５が形成されているとしてもよい。また、溝３５は、弁座１３または弁体１４の周方向の一部にのみ形成されていてもよい。また、弁座１３と弁体１４の摺動領域ＳＡ内に、平面部３４（図２４参照）を設けてもよい。
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本開示を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。
例えば、弁座１３のシート面１７と弁体１４のシール面１８の双方に溝が形成されていてもよい。また、弁体１４と弁座１３の双方がゴムシール部を備えていてもよい。また、弁体１４と弁座１３の双方がゴムシール部を備えていないとしてもよい。また、ゴムシール部を備えていない金属製の弁座１３または弁体１４におけるシート面１７またはシール面１８に、凹凸と溝３５の両方が形成されているとしてもよい。
１ 流量制御弁
２ 弁部
３ モータ部
１３ 弁座
１３ａ ゴムシール部
１４ 弁体
１４ｃ ゴムシール部
１４ｄ ゴムシール部
１４ｄａ 第１部位
１４ｄｂ 第２部位
１４ｅ ゴムシール部
１４ｅａ 第１部位
１４ｅｂ 第２部位
１５ 回転軸
１５ａ ピン
１６ 弁孔
１７ シート面
１８ シール面
２１ 第１の側部
２２ 第２の側部
３１ カット部
３２ 溝
３２ａ 第１部位
３２ｂ 第２部位
３３ 凹部
３４ 平面部
３５ 溝
Ｌ１ （回転軸の）軸線
Ｌ２ （弁体の）軸線
Ｌ３ （弁孔の）中心軸線
Ｌ４ （ゴムシール部の）中心軸線
Ｌ５ （ゴムシール部の）中心軸線
Ｖ１ 仮想面
ＰＯ１，ＰＯ２，ＰＯ３，ＰＯ４，ＰＯ５ バルブ位置
ＴＭ 締め代
Ｓ 干渉面積
ＰＴ ピークトルク
δ シール幅
ＳＡ 摺動領域

Claims (12)

  1. 弁孔と前記弁孔の縁部に形成された環状のシート面を含む弁座と、
    円板状をなし、前記シート面に対応する環状のシール面が外周に形成された弁体と、
    前記弁体を回動させるための回転軸と、を有し、
    前記回転軸の軸線が前記弁体及び前記弁孔の径方向と平行に伸び、前記弁孔の中心から前記弁孔の径方向へ偏心して配置されると共に、前記シール面が前記回転軸の軸線から前記弁体の軸線が伸びる方向へ偏心して配置され、前記弁体を前記回転軸の軸線を中心に回動させることにより、前記シール面が前記シート面に面接触する全閉位置と前記シート面から最も離れる全開位置との間で移動可能に構成される二重偏心弁において、
    前記弁座または前記弁体は、前記シート面または前記シール面が形成されたゴムシール部を備え、
    前記弁座と前記弁体との締め代は、前記弁体における当該弁体の径方向であって前記回転軸の軸線が伸びる方向と平行な方向の回転軸方向端部の位置にて最小になっていること、
    を特徴とする二重偏心弁。
  2. 請求項１の二重偏心弁において、
    前記弁座は、前記シート面が形成されたゴムシール部を備え、
    前記弁体は、前記回転軸方向端部の位置にて、切欠き部を備えていること、
    を特徴とする二重偏心弁。
  3. 請求項１または２の二重偏心弁において、
    前記弁体は、前記回転軸の軸線が伸びる方向と平行な方向を短軸の方向とする楕円形状に形成されていること、
    を特徴とする二重偏心弁。
  4. 弁孔と前記弁孔の縁部に形成された環状のシート面を含む弁座と、
    円板状をなし、前記シート面に対応する環状のシール面が外周に形成された弁体と、
    前記弁体を回動させるための回転軸と、を有し、
    前記回転軸の軸線が前記弁体及び前記弁孔の径方向と平行に伸び、前記弁孔の中心から前記弁孔の径方向へ偏心して配置されると共に、前記シール面が前記回転軸の軸線から前記弁体の軸線が伸びる方向へ偏心して配置され、前記弁体を前記回転軸の軸線を中心に回動させることにより、前記シール面が前記シート面に面接触する全閉位置と前記シート面から最も離れる全開位置との間で移動可能に構成される二重偏心弁において、
    前記弁体は、前記シール面が形成されたゴムシール部を備え、
    前記ゴムシール部における前記シール面に溝が形成されていること、
    を特徴とする二重偏心弁。
  5. 弁孔と前記弁孔の縁部に形成された環状のシート面を含む弁座と、
    円板状をなし、前記シート面に対応する環状のシール面が外周に形成された弁体と、
    前記弁体を回動させるための回転軸と、を有し、
    前記回転軸の軸線が前記弁体及び前記弁孔の径方向と平行に伸び、前記弁孔の中心から前記弁孔の径方向へ偏心して配置されると共に、前記シール面が前記回転軸の軸線から前記弁体の軸線が伸びる方向へ偏心して配置され、前記弁体を前記回転軸の軸線を中心に回動させることにより、前記シール面が前記シート面に面接触する全閉位置と前記シート面から最も離れる全開位置との間で移動可能に構成される二重偏心弁において、
    前記弁体は、前記回転軸の軸線から前記弁体の軸線が伸びる方向と平行に伸びる仮想面を境として第１の側部と第２の側部とを備え、
    前記弁体が閉弁方向へ回動するときには、前記第１の側部が前記弁孔の中から外へ向けて回動し、前記第２の側部が前記弁孔の外から中へ向けて回動するものであって、
    前記弁座は、前記シート面が形成されたゴムシール部を備え、
    前記ゴムシール部における前記シート面に溝が形成されており、
    前記溝は、前記弁座の周方向について全体に亘って形成され、
    前記溝における前記第１の側部が摺動する側の部位は、前記溝における前記第２の側部が摺動する側の部位よりも、前記弁孔の中心軸線の方向について、前記弁孔の中側の位置に形成されていること、
    を特徴とする二重偏心弁。
  6. 弁孔と前記弁孔の縁部に形成された環状のシート面を含む弁座と、
    円板状をなし、前記シート面に対応する環状のシール面が外周に形成された弁体と、
    前記弁体を回動させるための回転軸と、を有し、
    前記回転軸の軸線が前記弁体及び前記弁孔の径方向と平行に伸び、前記弁孔の中心から前記弁孔の径方向へ偏心して配置されると共に、前記シール面が前記回転軸の軸線から前記弁体の軸線が伸びる方向へ偏心して配置され、前記弁体を前記回転軸の軸線を中心に回動させることにより、前記シール面が前記シート面に面接触する全閉位置と前記シート面から最も離れる全開位置との間で移動可能に構成される二重偏心弁において、
    前記弁体は、前記回転軸の軸線から前記弁体の軸線が伸びる方向と平行に伸びる仮想面を境として第１の側部と第２の側部とを備え、
    前記弁体が閉弁方向へ回動するときには、前記第１の側部が前記弁孔の中から外へ向けて回動し、前記第２の側部が前記弁孔の外から中へ向けて回動するものであって、
    前記弁体は、前記シール面が形成されたゴムシール部を備え、
    前記ゴムシール部における前記第２の側部側の部位は、前記ゴムシール部における前記第１の側部側の部位よりも、全閉時に前記弁孔の中に入り込む量が少ないこと、
    を特徴とする二重偏心弁。
  7. 請求項６の二重偏心弁において、
    前記ゴムシール部は、当該ゴムシール部の中心軸線が前記弁体の軸線に対して斜めの状態で、前記弁体の径方向の外周部にて取り付けられており、
    前記ゴムシール部における前記第２の側部側の部位は、前記ゴムシール部における前記第１の側部側の部位よりも、前記弁体の軸線方向について全閉時に前記弁孔の外側となる位置に形成されていること、
    を特徴とする二重偏心弁。
  8. 請求項６の二重偏心弁において、
    前記ゴムシール部は、当該ゴムシール部の中心軸線が前記弁体の軸線と一致するようにして、前記弁体の径方向の外周部にて取り付けられており、
    前記ゴムシール部における前記第２の側部側の部位は、前記ゴムシール部における前記第１の側部側の部位よりも、前記ゴムシール部の中心軸線方向の厚みが小さいこと、
    を特徴とする二重偏心弁。
  9. 弁孔と前記弁孔の縁部に形成された環状のシート面を含む弁座と、
    円板状をなし、前記シート面に対応する環状のシール面が外周に形成された弁体と、
    前記弁体を回動させるための回転軸と、を有し、
    前記回転軸の軸線が前記弁体及び前記弁孔の径方向と平行に伸び、前記弁孔の中心から前記弁孔の径方向へ偏心して配置されると共に、前記シール面が前記回転軸の軸線から前記弁体の軸線が伸びる方向へ偏心して配置され、前記弁体を前記回転軸の軸線を中心に回動させることにより、前記シール面が前記シート面に面接触する全閉位置と前記シート面から最も離れる全開位置との間で移動可能に構成される二重偏心弁において、
    前記シート面と前記シール面の少なくとも一方に凹凸または溝が形成され、
    前記弁座または前記弁体は、前記シート面または前記シール面が形成されたゴムシール部を備え、
    前記弁座及び前記弁体のうちの前記ゴムシール部を備えていない方における前記シート面または前記シール面に前記凹凸または前記溝が形成されていること、
    を特徴とする二重偏心弁。
  10. 請求項４または５の二重偏心弁において、
    前記弁座に対する前記弁体の摺動抵抗の要求値が低いほど前記溝が多く形成されること、
    を特徴とする二重偏心弁。
  11. 請求項９の二重偏心弁において、
    前記弁座に対する前記弁体の摺動抵抗の要求値が低いほど前記凹凸または前記溝が多く形成されること、
    を特徴とする二重偏心弁。
  12. 請求項４または５または９または１０または１１の二重偏心弁において、
    前記弁体が前記全閉位置にあるときの前記弁座と前記弁体の軸方向の断面にて、前記弁座と前記弁体の摺動領域内に前記弁座と前記弁体とが線接触する領域を設けること、
    を特徴とする二重偏心弁。
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