JPH09203467A

JPH09203467A - アングル形バタフライ弁

Info

Publication number: JPH09203467A
Application number: JP1223996A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Yurugi; 義則万木
Original assignee: Tomoe Technical Research Co Ltd
Current assignee: Tomoe Technical Research Co Ltd
Priority date: 1996-01-26
Filing date: 1996-01-26
Publication date: 1997-08-05

Abstract

(57)【要約】【課題】全開時における本体及び弁体の流体抵抗を減
らし、長期に亙り確実なシール性を保持すること。【解決手段】直交する流体の入口と出口１１ａ、１１
ｂを有するアングル状本体１１を、入口と出口と互いに
４５度の角度をなす面Ａ−Ａで１１Ａと１１Ｂに二分割
し、該二分割面に弾性シートリング１２を挟着し、弁棒
１３と一体に形成された弁体１４を、全開時、本体１１
内部の流路が曲管状を呈するように該曲管流路の一部内
壁を形成し且つ全閉時、弁体外周縁をシートリング１２
と圧接係合させるように断面を弯曲した椀形に形成し、
シートリング１２の内径を流体出入口１１ａ、１１ｂよ
り大径に形成したものであり、全開時における流れが円
滑となり、流体抵抗が従来のアングル弁と比較して著し
く小さくなり、圧力損失を軽減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バタフライ弁、特
に、本体（弁本体）内で流体の方向変換を可能とするア
ングル形バタフライ弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】バタフライ弁は、通常、中空円筒状の本
体内に回動して開閉する弁体を配し、この弁を、管路を
形成する隣接パイプの両端フランジ間に装着して、一方
向から流入する流体を他方向に直線的に送給するように
構成したものが広く知られている。このようなバタフラ
イ弁は、構造が簡単で故障が少なく、安価で修理交換も
容易で且つ流体の制御も確実であるなど利点を有してい
るので、広く各種装置の管路に使用されているが、流体
の流れ方向を変換する必要があるような個所、特に船舶
の機関室及び各種プラントの室内配管等の狭隘な場所に
は、そのまま使用できない不便さがあった。

【０００３】そのため、通常流体の流れ方向を変換する
場合は、曲管（エルボ）又はアングル弁を使用してお
り、該アングル弁の一例として、船用鋳鉄１０ｋｇｆ／
ｍ²アングル弁はＪＩＳＦ７３０８に、また、ねずみ
鋳鉄弁（フランジ形アングル弁）はＪＩＳＢ２０３１
にそれぞれ記載されている。

【０００４】図６は、上記アングル弁の従来例の一つで
あって、互いに直交する流体入口１ａと流体出口１ｂを
有する本体１内に、円錐状の弁体２が弁軸３により、弁
体ガイド４に案内されて上下動して、矢印方向に流体を
流すようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記した図６に示すア
ングル弁は、弁体が開いているとき、流体が通過する本
体内の流路がほぼ直角状をなしており、また該流路に
は、弁体ガイド４等の流体抵抗部材が存在するため、好
ましい流れにはならないという問題点があった。

【０００６】このことは、流体が弁を通るときに発生す
る圧力損失ΔＰは、ここでζ：弁抵抗係数ｖ：弁入口の流速 γ：流体の単位体積重量における弁抵抗係数ζが、全開状態において、バタフラ
イ弁では０．２〜０．５であるのに対し、アングル弁で
は２〜４と大きいことからも分かる。

【０００７】上記のように、弁抵抗係数が大きいと、流
体により弁体、弁座及び弁棒等の弁主要部材が損傷し、
特にアングル弁の場合は、これら主要部が金属製で機械
加工及び仕上加工（通常、弁体と弁座を現物摺り合せ作
業）するために取り外す不便さがあった。

【０００８】また、図５に示すように、床面Ｇから立上
った管路内の流体を床面に平行に直角に方向変換し、こ
の方向変換する近傍に弁を配する必要がある場合、従来
のアングル弁は配設は容易であるが、前記のような弁抵
抗は問題となり、また、従来のバタフライ弁を使用する
と、配管自体を弯曲させる必要があるため、図のＣの位
置に配すれば、壁Ｗから距離Ａが必要であり、そのため
器機Ｄが左方に延伸されることになって、床面のデット
スペースが大きくなる。これに対処するために、壁Ｗか
ら距離Ｂの点線内にアングル形バタフライ弁の配設が必
要になってくる。

【０００９】一方、公知のアングル形バタフライ弁とし
て、弁体をアームを介して回動させるようにした本出願
人の出願に係る特開昭５３−１３１５３０号公報記載の
ものがあるが、このものは、本体内流路の弁抵抗が改善
されておらず、また、同じく弁体を傾斜して弁棒に取付
けるようにした特開昭５４−１６４０２４号公報記載の
ものは、弁全開時において、弁体が本体内流路の中間位
置にあるため、弁抵抗が大きくなると共に、弁開閉操作
力が大となり実用的でないという問題点があった。

【００１０】本発明は、上記した従来技術の問題点を解
決せんとするもので、全開時における本体及び弁体の流
体抵抗を減らし、長期にわたり確実なシール性と主要部
材の耐久性を保持し、且つ組立、分解、保守・点検等の
作業性を向上させることのできるアングル形バタフライ
弁を提供することを課題としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明の採った手段は、本体内で流体の方向変換を
可能とするアングル形バタフライ弁において、流体の入
口と出口を互いに直交するように配し、且つこれらの流
体出入口と互いに４５度の角度をなす面に沿って二分割
した本体と、該本体の二分割面内に挟着された弾性体か
らなるシートリングと、上記本体内部の流路を開閉する
弁棒によって支持された弁体とを備え、上記弁体を、全
開時本体内部の流路を曲管状に形成し且つ、全閉時弁体
外周縁が上記シートリンと圧接係合するように断面弯曲
状に形成し、上記シートリング内径を流体出入口より大
径にして圧力損失を軽減したことを特徴としている。

【００１２】また、上記弁体は、弁体断面が偏形した椀
形をなし、全開時該弁体が曲管流路の一部内壁を形成す
る形状とし、且つ流路中に弁体等の抵抗部材を退避させ
て圧力損失を小さくし、弁体の中心位置（図１、３にお
ける０点）から４５度偏位した位置に弁棒中心線を設置
したことを特徴としている。

【００１３】また、上記弁体を弁棒と一体として形成
し、該弁棒を、シートリングの弁体圧接部と４５度の角
度に支持して設け、その外端にアクチュエータを取り付
け、１８０度の回転角度で全閉から全開を行なうように
構成したことを特徴としている。

【００１４】また、上記弁棒を挿通する本体内の弁棒挿
通部を、本体内部の流路中心線を含む平面内に設けたこ
とを特徴としている。

【００１５】更に、弾性体からなるシートリングの内径
を、本体の二分割面近傍の本体の内径とほぼ同一に形成
し、該シートリングの側周面を外側に広がる載頭円錐状
に形成する共に、該側周面に環状の凸部を設け、外周部
にテーパ状の硬質部を埋設したことを特徴としている。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を、図
面に記載した実施例を用いて説明する。図１は、本発明
の一実施形態を示すアングル形バタフライ弁の弁体の全
閉状態（実線）と全開状態（２点鎖線）を示す断面図で
ある。

【００１７】図において、本体１１は、互いに直交する
流体入口（又は出口）１１ａと流体出口（又は入口）１
１ｂを有するアングル状に形成され、これらの流体入口
と流体出口と互いに４５°の角度をなす面Ａ−Ａに沿っ
て１１Ａと１１Ｂに二分割されており、該二分割された
両端部にシートリング１２が挟着されている。

【００１８】上記本体１１の二分割面Ａ−Ａに対して４
５度の角度で且つアングル状に形成された本体１１の内
部曲面の中心線を含む平面と同一面内に弁棒挿通部１３
Ａが設けられており、該弁棒挿通部１３Ａに弁体１４と
一体の弁棒１３が挿通されている。上記弁棒１３と、弁
体１４の外周縁が圧接係合するシートリング１２の圧接
部とは、４５度の角度をなしている。

【００１９】一方、上記弁棒１３の外端部１３ａに図示
しないアクチュエータが取り付けられ、図４（ａ）に示
すレバー操作式アクチュエータにおいては、操作レバー
１５を１８０度回転することにより、弁体１４を、図１
で実線で示す全閉位置から、２点鎖線で示す全開位置１
４ａまで回動するようになっており、図４（ａ）では中
間位置を示している。なお、図４（ｂ）は、従来弁にお
ける操作レバー５の全閉位置を示しており、９０度反時
計方向に回転することにより全開位置となる。

【００２０】上記弁棒挿通部１３Ａにおいて、弁棒１３
は弁棒ガイド１６ａを経て軸受１６ｂに挿嵌され、該軸
受１６ｂの内、外径部にＯリング１７ａ、１７ｂが挿入
され、弁棒１３からの外部漏洩を防止している。また、
軸受１６ｂの外方突出及び弁体１４とシートリング１２
との圧接調整を含めた上下動を行なうために、押え板１
８が取り付けられている。

【００２１】他方、弁体１４は、全開時、図１の２点鎖
線で示すように、該弁体１４ａがアングル状本体１１の
内部曲管流路の一部（図１で内部流路の左上隅部）の内
壁を形成するのに好適な断面弯曲状の椀形に形成されて
おり、且つ流路中に流体抵抗となるものが存在しないよ
うに、つまり弁棒を含めた弁体の弁棒側背面部が流路か
ら退避するようにして、本体内部の流路を流れる流体が
障害物による抵抗なく円滑に流れると共に、流過位置に
ある、全開された弁体背面部に位置するシートリング１
２の内周部を保護する作用を行なう。また、弁体１４と
弁棒１３とが一体化されているので、連結用部品が削減
され、それにより圧力損失、脱落等が改善されている。

【００２２】前記したように、本体１１の二分割面に挟
着されているシートリング１２は、側周面１２ａが二分
割面に対して抜け出し防止のために逆テーパ状（外方が
広がる載頭円錐状）に形成され、且つ図２に示すよう
に、該側周面１２ａに環状の凸部（半Ｏリング状）１２
ｂが一体に形成され、二分割面からの流体の外部漏洩を
防止している。また該シートリング１２の半径方向の外
周部に、周面をテーパ状に形成した硬質部１２ｃが埋設
され、前記同様抜け出し防止と共に、二分割された本体
部分１１Ａ、１１Ｂへの嵌入（インロー）を容易にし
て、本体部分１１Ａ、１１Ｂの接合面におけるズレを防
いでいる。

【００２３】また、上記シートリング１２の内径は、本
体部分１１Ａ、１１Ｂの二分割面近傍の内径とほぼ同一
に形成されており、且つ流体損失を少なくするために、
本体の流体出入口１１ａ、１１ｂの口径より大径にし、
流路の９０度方向変換に伴う主要部の損傷と摩耗等を防
止している。

【００２４】次に、作用について説明する。直交する流
体の出入口１１ａ、１１ｂと互いに４５度の角度をなす
面Ａ−Ａに沿い二分割されたアングル状本体１１内に、
弁棒１３によって支持された弁体１４を、全開時、曲管
流路の一部内壁を形成し、且つ全閉時、弁体外周縁を上
記二分割面に挟着されたシートリング１２と圧接係合さ
せるように断面を偏形した椀形に形成したことにより、
全開時、流体は、アングル状本体１１内部を、恰も曲管
内を流れるように円滑に流れ、流体抵抗も従来のアング
ル弁（規格弁）と比較して１／１０に小さくすることが
可能となると共に、該弁体１４の裏側、つまり弁棒取付
側に位置するシートリング１２の内周面を保護してい
る。

【００２５】一方、二分割面Ａ−Ａに挟着されたシート
リング１２の内径を、流体出入口１１ａ、１１ｂより大
径に形成し、且つ流路中に弁体等の抵抗体が存在しない
ように退避させているので、圧力損失が一層小さくな
る。

【００２６】また、上記シートリング１２の側周面１２
ａを、外側に広がる載頭円錐状に形成し、該側周面１２
ａに環状の凸部１２ｂを形成し、且つ半径方向外周部に
テーパ状の硬質部１２ｃを設けているので、弁体の微少
開度における高流速及びキャビテーション等によりシー
トリング１２が脱落するのを防止すると共に、該シート
リング１２の周面を経て二分割面から流体が外部漏洩す
るのを防止している。

【００２７】図３は、本発明の他の実施の形態を示す要
部断面図であって、図中、図１に記載した符号と同一の
符号は同一ないし同類部分を示すものとする。この実施
形態では、本体１１内に支持された弁棒１３と一体の椀
形弁体２４の弯曲の度合いが、先の実施形態（図１）よ
り大きく形成されている。

【００２８】この実施形態によれば、全開時、弁体２４
の裏側つまり弁棒１３の取付け側が、本体１１の弁棒１
３貫通部の内壁面近傍に、より接近して設けられている
ので、全開時、本体１１内を流れる流体の、特に方向変
換部の流路断面積を大きくとることが可能となり、それ
に伴い、より円滑に流体を流すことができ、流体を効率
よく流すことができる。

【００２９】上記したように、本発明の弁体の断面形状
は、全閉時、弁体外周縁を二つ割れ分割面に挟着された
シートリングに圧接係合させ、全開時、本体内部の曲管
流路の一部内壁を形成する弯曲した形状をなすものであ
ればよく、弯曲の態様、及び弁体１４、２４と、該弁体
の中心位置（図１、３の０点）を通り４５度偏位した位
置に中心線を有する弁棒１３との取付（結合）位置等
は、図１及び図３に示されたものに限らないことは勿論
である。

【００３０】また、図１において、流体の流れ方向は１
１ａ（下）→１１ｂ（右）としたが、流れ方向を逆にす
ることも可能であり、また図示しないアクチュエータの
取付位置及び方向等によっても自在に変更が可能であ
り、何れの場合も、本体１１を曲管の一部として配設で
きるので流体抵抗が従来のアングル弁と比較して１／１
０に小さくすることができ、弯曲された弁体形状による
曲面のため流体が円滑に流れる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
アングル形バタフライ弁において、流体の入口と出口を
互いに直交するように配し、且つこれらの流体出入口と
互いに４５度の角度をなす面に沿って二分割した本体
と、該本体の二分割面内に挟着された弾性体からなるシ
ートリングと、上記本体内部の流路を開閉する弁棒によ
って支持された弁体とを備え、上記弁体を、全開時本体
内部の流路を曲管状に形成し且つ、全閉時弁体外周縁が
上記シートリングと圧接係合するように断面弯曲状に形
成し、上記シートリング内径を流体出入口より大径にし
たことにより、次のような効果を奏することができる。

【００３２】（ｉ）全開時、弁体の表面によって本体内
に曲管流路を形成するので、アングル状本体内部を流体
が恰も曲管内を流れるように円滑に流れて圧力損失を軽
減することができ、流体抵抗も従来のアングル弁（規格
弁）と比較して１／１０に小さくすることが可能とな
る。

【００３３】（ii）全開時、弯曲状弁体の弁棒と結合す
る背面側に位置するシートリングの内周面を、本体内を
流れる流体から保護することができる。

【００３４】（iii ）シートリングを本体の二分割面に
挟着したことにより、シートリング内径を流体出入口よ
り大径にすることができ、これにより、弯曲状弁体の装
着が可能になって本体内を流れる流体の圧力損失が減少
し、また、弁体、シートリング等の弁の主要部構成材料
の損傷、摩耗を軽減することができる。

【００３５】また、弁棒と一体に弁体を形成し、該弁棒
をシートリングの弁体圧接部と４５度の角度に支持して
設け、外端にアクチュエータを取り付け、１８０度の回
転角度で全閉から全開を行なうように構成したことによ
り、弁棒と弁体とを接合するための部品点数を削減で
き、スリム化によって圧力損失が低減でき、又接合部品
の脱落の恐れをなくすることができるばかりでなく、弁
棒の回転が従来のバタフライ弁に比較して２倍の１８０
度であるため、特にコントロール用としての流量制御弁
としても操作性が高くなる。

【００３６】また、弁体断面が偏形した椀形をなし、全
開時該弁体が曲管流路の一部内壁を形成する形状とし、
且つ流路中に弁体等の抵抗部材を退避させたことによ
り、弁体内の流れの圧力損失を一層小さくすることがで
きる。

【００３７】また、弾性体からなるシートリングの内径
を、本体の二分割面近傍の本体の内径とほぼ同一に形成
し、該シートリングの側周面を外側に広がる載頭円錐状
に形成する共に、該側周面に環状の凸部を設け、外周部
にテーパ状の硬質部を埋設したことにより、微少開度に
おける高流速及びキャビテーション等によるシートリン
グの脱落を防止すると共に、該シートリングの周面を経
て本体の二分割面から流体が外部へ漏洩するのを防止す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すアングル形バタフラ
イ弁の断面図である。

【図２】本発明のシートリングの要部断面図である。

【図３】本発明の他の実施形態を示す要部断面図であ
る。

【図４】（ａ）は本発明の１８０度回転の指示板及び操
作ハンドルの平面図であり、（ｂ）は従来例の９０度回
転の指示板及び操作ハンドルの平面図である。

【図５】曲管部に弁を取付けた場合を示す寸法説明図で
ある。

【図６】従来例を示すフランジ形アングル弁の断面図で
ある。

【符号の説明】

１１本体１１Ａ、１１Ｂ二分割された本体部分１１ａ、１１ｂ流体出入口１２シートリング１２ａ側周面１２ｂ環状凸部１２ｃ硬質部１３弁棒１４、２４弁体１４ａ、２４ａ全開時の弁体１６ａ弁棒ガイド１６ｂ軸受１７ａ、１７ｂＯリング１８押え板１９１８０度回転の指示板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】本体内で流体の方向変換を可能とするア
ングル形バタフライ弁において、流体の入口と出口を互
いに直交するように配し、且つこれらの流体出入口と互
いに４５度の角度をなす面に沿って二分割した本体と、
該本体の二分割面内に挟着された弾性体からなるシート
リングと、上記本体内部の流路を開閉する弁棒によって
支持された弁体とを備え、上記弁体を、全開時本体内部
の流路を曲管状に形成し且つ、全閉時弁体外周縁が上記
シートリンと圧接係合するように断面弯曲状に形成し、
上記シートリング内径を流体出入口より大径にして圧力
損失を軽減したことを特徴とするアングル形バタフライ
弁。
【請求項２】弁棒と一体に弁体を形成し、該弁棒を、
シートリングの弁体圧接部と４５度の角度に支持して設
け、その外端部にアクチュエータを取り付け、１８０度
の回転角度で全閉から全開を行なうように構成したこと
を特徴とする請求項１記載のアングル形バタフライ弁。
【請求項３】弁体断面が偏形した椀形をなし、全開時
該弁体が曲管流路の一部内壁を形成する形状とし、且つ
流路中に弁体等の抵抗部材を退避させて圧力損失を小さ
くし、弁体の中心位置から４５度偏位した位置に弁棒中
心線を設置したことを特徴とする請求項１又は２記載の
アングル形バタフライ弁。
【請求項４】本体内の弁棒挿通部を、本体内部の流路
中心線を含む平面内に設けたことを特徴とする請求項
１、２又は３記載のアングル形バタフライ弁。
【請求項５】弾性体からなるシートリングの内径を、
本体の二分割面近傍の本体の内径とほぼ同一に形成し、
該シートリングの側周面を外側に広がる載頭円錐状に形
成する共に、該側周面に環状の凸部を設け、外周部にテ
ーパ状の硬質部を埋設したことを特徴とする請求項１、
２、３又は４記載のアングル形バタフライ弁。