JPWO2019139005A1 - 偏心型バタフライバルブ - Google Patents

Abstract

偏心型バタフライバルブ（１１）は、流路軸線方向に延びる内部流路（１３ａ）が形成されている弁本体（１３）と、弁軸を介して弁本体に流路軸線と垂直な回動軸線周りに回動可能に支持される弁体（１５）と、内部流路の内周に取り付けられるシートリング（１７）とを備える。弁軸は、第１の弁軸（３１）と第２の弁軸（３３）とによって構成されている。弁本体には、第１の弁軸を挿通する貫通軸穴（３９）と第２の弁軸を支持する有底軸穴とが形成され、弁体には、嵌合穴（３５）と係止溝（３７）とが形成されており、第１の弁軸の先端部に設けられた嵌合部（３１ａ）が嵌合穴に嵌合され、第２の弁軸の先端部に設けられた係止部が回動軸線と垂直な方向に係止溝に挿入される。

Description

本発明は、各種産業における流体輸送配管ラインに使用され、弁体を回動させることにより流路の開閉を行う偏心型バタフライバルブに関する。

化学工場、半導体製造分野、食品分野、バイオ分野などの各種産業において、種々の流体が流通する流路の開閉、制御を行うバタフライバルブが使用されている。バタフライバルブでは、弁本体内に形成された管状の流路内に、弁軸によって弁本体に回動可能に支持された円盤形状の弁体が配置されており、弁軸に接続されたハンドルやアクチュエータによって弁軸を回動させて流路の内周面や弁本体と弁体の外周縁部との間に設けられた環状のシート部材に対して弁体の外周縁部を接離させることにより、流路の開閉を行う。

バタフライバルブは、上記のような構成となっているため、バルブの全開時でも、弁体は、その主面（閉弁時に流路軸線方向を向く面）が弁本体の流路の中央に流路方向と略平行となるように位置する。したがって、弁体は、流路面積を減少させると共に流体への抵抗となって、Ｃｖ値などの容量係数を低下させている。特に、弁体の中心軸線から弁体の厚さ方向に回動軸線がオフセットされるようにステムが弁体に接続されている偏心型のバタフライバルブでは、構成上、弁体が厚くなるため、弁体が流路面積の減少や流体抵抗の増加に大きく影響を及ぼす。このような問題への対策の一つとして、例えば特許文献１及び特許文献２に記載のように、弁体の主表面に回動軸線と垂直に直線状に延びる溝部を設けて弁体の断面を略Ｃ字形状に形成し、全開時の流路面積を増加させると共に、流路抵抗を減少させるようにしたバタフライバルブが提案されている。

特開平７−１１３４７２号公報 実開昭６０−１８８２７２号公報

上述したように、流路面積の増加や流路抵抗の減少には、溝部を設けて弁体の一部の厚さを減少させることが有利となる。しかしながら、弁体に弁軸を貫通させて弁体を弁本体に支持すると、弁軸が露出して流体の抵抗となる。また、弁軸が露出しないようにすると、溝部を深くすることができず、開口面積を十分に大きくすることができない。したがって、容量係数の増大効果が小さくなってしまう。このため、特許文献１や特許文献２に記載のバタフライバルブのように、二つの弁軸によって弁体を弁本体内に回動可能に支持するようにする構造が採用されてきた。

上記の構造では、組み立てを考慮して、弁体の上部及び下部に篏合穴を設けると共に、貫通軸穴を弁本体の上部及び下部に設け、上下の貫通軸穴を通して弁体の篏合穴に弁軸を篏合固定して弁本体内に弁体を支持するようにし、また、流路内の流体の外部への漏出を防止するために、弁軸の外周面と貫通軸穴の内周面との間に環状ゴムシール部材を配置する方式が採用されてきた。しかしながら、このような方式は、構造が単純で安価に製造が可能である一方で、上下の貫通軸穴のシール部を通して流体内の流体が外部へ漏出する事例が発生することがあり、シール性能が十分であるとは言えなかった。

よって、本発明の目的は、従来技術に存する問題を解決して、容量係数の向上を実現させつつ流路内の流体の外部への漏出を抑制することを可能とさせる偏心型バタフライバルブを提供することにある。

上記目的に鑑み、本発明は、流路軸線方向に延びる内部流路が形成されている弁本体と、前記内部流路内で弁軸を介して前記弁本体に前記流路軸線と垂直な回動軸線周りに回動可能に支持される円盤状の弁体と、前記内部流路の内周に取り付けられるシートリングとを備え、前記シートリングが閉弁時に前記弁体の外周縁部との間で前記内部流路をシールするシール面を形成し、前記回動軸線が前記シール面から前記流路軸線方向に偏心して位置するようになっている偏心型バタフライバルブであって、前記弁軸が、第１の弁軸と第２の弁軸とによって構成されており、前記弁本体に、外周面から前記内部流路まで貫通して延び且つ第１の弁軸を回動可能に挿通する貫通軸穴と、第２の弁軸を回動可能に支持する有底軸穴とが形成され、前記弁体において前記回動軸線上の対向する位置に、それぞれ、嵌合穴と係止溝とが形成され、前記貫通軸穴を貫通して延びる前記第１の弁軸の先端部に設けられた嵌合部が前記嵌合穴に嵌合されることにより前記第１の弁軸が前記弁体と回転不能に連結されると共に、前記有底軸穴から突出する第２の弁軸の先端部に設けられた係止部が前記回動軸線と垂直な方向に前記係止溝に挿入されることにより前記第２の弁軸が前記弁体と回転不能に連結されるようになっている偏心型バタフライバルブを提供する。

上記偏心型バタフライバルブでは、二つの弁軸によって弁体を弁本体に回動可能に支持し、弁軸が弁体を貫通して延びていないので、弁体の中央部に深い溝部を形成することができ、全開時の開口面積を増加させて容量係数を向上させることが可能となる。また、回動軸線と垂直な方向に弁体を内部流路内に挿入することにより、有底軸穴に第２の弁軸を挿入した状態で軸穴から突出した第２の弁軸の係止部を弁体の係止溝に挿入して、第２の弁軸と弁体とを回転不能に連結させることができる。さらに、その後、貫通軸穴に第１の弁軸を貫通させて第１の弁軸の篏合部を弁体の篏合穴に篏合させることにより、第１の弁軸と弁体とを回転不能に連結することができる。このような構造により、弁軸を弁本体に回動可能に支持するための軸穴の一方を貫通軸穴にしなくても、弁体を弁本体の内部流路内に回動可能に支持するように弁体と弁本体とを組み立てることが可能となる。したがって、弁本体に形成される軸穴の一方を貫通軸穴とする必要がなくなる。この結果、流路内の流体が外部に漏出し得る箇所を削減し、軸穴を通した流路内の流体の外部への漏出を抑制することができる。

上記偏心型バタフライバルブの一つの実施形態では、前記係止部が前記有底軸穴内に位置する前記第２の弁軸の軸部に接続され且つ弁軸前記回動軸線と垂直な方向に延びるレール状部分であり、前記係止溝が前記係止部と相補的形状を有している。この場合、前記レール状部分が、前記軸部との接続部分から先端に向かって広がるくさび形状断面を有していることが好ましい。

また、前記回動軸線が、さらに、前記内部流路の中心から偏心して位置するようにすることが好ましい。

さらに、前記貫通軸穴の前記内部流路への開口部に隣接して、前記貫通軸穴の内周面と前記第１の弁軸の外周面とをシールする環状シール部材が配置されていることが好ましく、前記第１の弁軸の外部側の端部にフランジ部が設けられていると共に、前記貫通軸穴の外周側端部に環状凹部が形成されており、前記環状凹部と前記フランジ部との間に環状の平面シール部材が挟持されていることがさらに好ましい。

本発明の偏心型バタフライバルブによれば、弁体に溝部を設けることにより全開時の開口面積を増加させて容量係数を向上させることができる。また、弁本体に設ける弁軸穴の一方のみを貫通軸穴として弁体と弁本体との組み立てが可能となるので、流路内の流体が外部に漏出し得る箇所を削減し、軸穴を通した流路内の流体の外部への漏出を抑制することができる。

本発明によるバタフライバルブの全体構成を示す縦断面図である。 図１に示されているバタフライバルブを右側から見た側面図である。 図１に示されているバタフライバルブの弁体の斜視図である。 図３に示されている弁体を図１における右側から見た平面図である。 図４Ａに示されている弁体を図４Ａにおける上方から見た上面図である。 図４Ａに示されている弁体を図４Ａにおける下方から見た底面図である。 図４Ａの線ＩＶ−ＩＶに沿って上方から見た矢視断面図である。 図１に示されているバタフライバルブの弁体を軸支する下側の第２の弁軸の斜視図である。 図１に示されているバタフライバルブの弁体を軸支する下側の第２の弁軸を矢印Ａの方向から見た側面図である。 図１に示されているバタフライバルブの弁体を軸支する上側の第１の弁軸を示すバタフライバルブの部分縦断面図である。 図１に示されているバタフライバルブの弁本体と弁体との組み立て手順を示している説明図である。 図１に示されているバタフライバルブの弁本体と弁体との組み立て手順を示している説明図である。 図１に示されているバタフライバルブの弁本体と弁体との組み立て手順を示している説明図である。 図１に示されているバタフライバルブの弁本体と弁体との組み立て手順を示している説明図である。 図１に示されているバタフライバルブの弁本体と弁体との組み立て手順を示している説明図である。

以下、図面を参照して、本発明によるバタフライバルブ１１の実施の形態を説明する。
最初に図１及び図２を参照して、本発明によるバタフライバルブ１１の全体構成について説明する。

バタフライバルブ１１は、流路軸線方向に延びる内部流路１３ａが形成されている中空円筒状の弁本体１３と、内部流路１３ａ内に配置され弁本体１３に回動可能に軸支されている概略円盤形状の弁体１５と、内部流路１３ａの内周に取り付けられている環状のシートリング１７と、シートリング１７を弁本体１３に固定するための環状のシート押え１９とを備えており、弁体１５の外周縁部とシートリング１７上に形成される弁座部１７ａとを接離させることにより、内部流路１３ａの開閉を行うことができるようになっている。

弁本体１３の内部流路１３ａの流路軸線方向の下流側端部の周縁部、すなわち弁本体１３の流路軸線方向の下流側の側面における内部流路１３ａの外周部には、環状のシート押え１９の外径と概略同径まで径方向に延びる環状凹部２１が形成されており、この環状凹部２１にシートリング１７及びシート押え１９が嵌合される。シート押え１９は、環状のリテーナ本体１９ａと環状のリテーナキャップ１９ｂとからなる。リテーナ本体１９ａには、段差部２３（図７参照）が形成されており、段差部２３には、リテーナキャップ１９ｂとの間にシートリング１７の固定部１７ｂを配置するようにリテーナキャップ１９ｂとシートリング１７の固定部１７ｂとが収納される。このような構成により、リテーナ本体１９ａを適宜の方法で環状凹部２１に固定して、環状凹部２１の流路軸線方向の側面上に配置されるリテーナキャップ１９ｂとリテーナ本体１９ａとの間にシートリング１７の固定部１７ｂを挟持することにより、環状凹部２１にシートリング１７を固定することができる。

なお、リテーナキャップ１９ｂは、その内周縁端が内部流路１３ａ内に突出するように配置されることが好ましい。

リテーナ本体１９ａを環状凹部２１に固定する方法としては、例えば、特開平１１−２３０３７２に開示されているようなバイヨネット方式を採用することができる。この場合、リテーナ本体１９ａの弁本体１３側の外周面に径方向に突出する複数の円弧状突起部を周方向に等間隔で形成すると共に、環状凹部２１の外周部に円弧状突起部を収容可能に形成される円弧状切欠き部と、円弧状切欠き部の流路軸線方向側面側から円弧状突起部を周方向に案内するように延びる係合溝とを設け、リテーナ本体１９ａの円弧状突起部を環状凹部２１の円弧状切欠き部に嵌合させて円弧状突起部を環状凹部２１の流路軸線方向側面に当接させた状態で、リテーナ本体１９ａを周方向に回動させ、円弧状突起部を係合溝に沿って案内して円弧状突起部と係合溝とを係合させることにより、リテーナ本体１９ａを環状凹部２１に固定することができる。

シートリング１７は、弾性材料から形成されており、弁座部１７ａと固定部１７ｂとを有している。弁座部１７ａは、固定部１７ｂがリテーナ本体１９ａとリテーナキャップ１９ｂとの間に挟持された状態でシートリング１７が環状凹部２１に取り付けられたときに、内部流路１３ａ内に突出するように形成されている。シートリング１７を形成する好適な弾性材料としては、ブチルゴム（ＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、フッ素ゴム（ＦＲＭ）等のゴム弾性体、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂被覆ゴム弾性体が挙げられる。

弁体１５は、対向する二つの主面１５ａ、１５ｂと、二つの主面１５ａ、１５ｂの間を接続するように環状に延びる外周縁部１５ｃとを有している。弁体１５の一方の主面１５ａには、図３によく示されているように、回動軸線Ｒと交差する方向（好ましくは直交する方向）に貫通して延びる溝部２５が設けられている。溝部２５の両側壁２５ａ，２５ｂは、図２や図４Ａに示されているように、回動軸線Ｒに向かって互いに向かって凸状に延びる凸状湾曲面となるように形成されている。また、弁体１５の一方の主面１５ａに上述のような溝部２５が形成されることにより、溝部２５を挟んで回動軸線Ｒ方向の両側には、外縁残留部２７（２７ａ，２７ｂ）が形成される。外縁残留部２７は、図４Ｂ及び図４Ｃに示されているように、回動軸線Ｒから離れる方向に凸状に延びる凸状湾曲面を有していることが好ましい。

上述のような溝部２５を設けることにより、弁体１５を全開状態まで回動したときに、溝部２５の分だけ、内部流路１３ａ内の開口面積が増加し、容量係数Ｃｖが増加する。また、本発明者は、溝部２５の両側壁２５ａ，２５ｂを回動軸線Ｒに向かって互いに凸状に延びる凸状湾曲面として形成して絞り部のようにすることや、溝部２５の両側に形成される外縁残留部２７ａ，２７ｂが回動軸線Ｒから離れる方向に凸状に延びる凸状湾曲面を有するように形成することにより、渦の発生の発生が抑制されて、圧力損失を低減させることを見出した。これにより、容量係数Ｃｖの向上効果を得ることが可能となる。

また、弁体１５の他方の主面１５ｂの中央部には、図５に示されているように、球面状の窪み部（以下、「ディンプル」とも記載する。）２９が形成されている。このような球面状の窪み部２９を設けることにより、同様に、渦の発生が抑制されて、圧力損失の低減による容量係数の向上効果を得ることができる。

弁体１５の外周縁部１５ｃには、弁体弁座面１５ｄが形成されており、回動軸線Ｒ周りに弁体１５を回動させて弁体弁座面１５ｄをシートリング１７の弁座部１７ａに圧接させることにより、弁体弁座面１５ｄと弁座部１７ａとの間をシールするシール面を形成し、内部流路１３ａを閉鎖して閉弁状態にさせるようになっている。弁体弁座面１５ｄは、球面の一部のような形状となっていることが好ましい。

図示されている実施形態のバタフライバルブ１１では、弁体１５は、第１の弁軸３１と第２の弁軸３３とによって弁本体１３に回動可能に支持されており、弁体１５の回動軸線Ｒ方向の対向する位置には、第１の弁軸３１と連結するための嵌合穴３５と第２の弁軸３３と連結するための係止溝３７とが設けられている。

第１の弁軸３１は、回動軸線Ｒに沿って延びるように弁本体１３に形成された第１の軸穴３９に回動可能に挿通されて支持されており、第２の弁軸３３は、回動軸線Ｒに沿って内部流路１３ａを介して第１の軸穴３９と対向して形成された第２の軸穴４１に挿入され、回動可能に支持されている。

弁体１５を一つの弁軸によって弁本体１３に支持する場合、弁軸が弁体１５を貫通している必要がある。したがって、開口面積を大きくするために、深い溝部２５を設けると、特に偏心型バタフライバルブでは、弁軸が外部に露出してしまいやすくなって、弁軸が内部流路を塞ぐ形となる。この結果、溝部２５による開口面積の増加効果が得られなくなる。これに対して、バタフライバルブ１１では、第１の弁軸３１と第２の弁軸３３との二つの弁軸により弁体１５を弁本体１３に回動可能に支持しているので、深い溝部２５を設けても、第１の弁軸３１及び第２の弁軸３３が内部流路１３ａに露出しないようにすることができる。この結果、溝部２５による開口面積の増加効果を得やすくなる。

第１の軸穴３９は外部から回動軸線Ｒ方向に弁本体１３を内部流路１３ａまで貫通して延びる貫通軸穴であり、両端部が第１の軸穴３９から突出するように第１の弁軸３１が第１の軸穴３９に回動可能に挿通されている。外部に突出する第１の弁軸３１の一端部（図１における上端部）には、弁体１５の操作や駆動のために、図示されていないハンドルや駆動部を取り付けることができるようになっている。また、内部流路１３ａに突出する第１の弁軸３１の他端部（図１における下端部）には、嵌合穴３５と相補的形状の嵌合部３１ａが形成されており、弁体１５の嵌合穴３５と嵌合部３１ａとが回動軸線Ｒ周りに回動不能に嵌合されるようになっている。例えば、弁体１５の嵌合穴３５と第１の弁軸３１の嵌合部３１ａとを多角形状を有するように形成することにより、嵌合穴３５と嵌合部３１ａとを回動不能に連結することができる。

一方、第２の軸穴４１は弁本体１３の内部流路１３ａから回動軸線Ｒ方向に延びる有底軸穴（すなわち貫通していない軸穴）となっており、一方の端部が第２の軸穴４１から突出するように第２の弁軸３３が第２の軸穴４１に挿入され、回動可能に支持されている。第２の弁軸３３は、第２の軸穴４１内に回動可能に支持される軸部３３ａと第２の軸穴４１から突出するように軸部３３ａに接続されて形成されている係止部３３ｂとを含んでおり、係止部３３ｂが係止溝３７に嵌合されるようになっている。詳細には、係止部３３ｂは、図６Ａ及び図６Ｂに示されているように、回動軸線Ｒと垂直な方向に延びるレール状部分として形成され、レール状部分の一端が軸部３３ａの外周面から回動軸線Ｒと垂直な方向に突出して延びており、第２の弁軸３３は概略Ｌ字形状を有している。また、弁体１５の係止溝３７は、図４Ａに示されているように、レール状部分と相補形状となるように形成されており、弁体１５と第２の弁軸３３とは、回動軸線Ｒと垂直な方向に弁体１５の係止溝３７にレール状部分である係止部３３ｂを挿入することにより、回動軸線Ｒ周りに回動不能に連結されるようになっている。レール状部分である係止部３３ｂは、軸部３３ａとの接続部である根元から先端に向かって広がるくさび形状断面を有していることが好ましい。このようなくさび形状を有していることにより、第２の弁軸３３からの回動軸線Ｒ方向への弁体１５の抜けを防止することができる。しかしながら、係止部３３ｂの断面形状は、弁体１５と第２の弁軸３３とを回動不能に連結することができるようになっていれば限定されるものではなく、多角形状、円形状、楕円形状などとしてもよい。

このように、第２の弁軸３３を回動可能に支持する第２の軸穴４１が弁本体１３を貫通しない有底軸穴となっていることにより、内部流路１３ａから外部まで貫通する穴が削減されて、内部流路１３ａの密封性が向上し、内部流路１３ａ内の流体が外部に流出する可能性を低減させることができる。

なお、図１に示されているように、内部流路１３ａ内の流体が有底の穴である嵌合穴３５や第２の軸穴４１内へ侵入することを防ぐために、第１の弁軸３１や第２の弁軸３３の軸部３３ａの外周面には、嵌合穴３５の内周面の内部流路１３ａへの開口部付近や第２の軸穴４１の内周面の内部流路１３ａへの開口部付近に相対する位置に設けられた環状溝に環状シール部材４３，４５が配置され、嵌合穴３５の内周面と第１の弁軸３１の外周面との間並びに第２の軸穴４１の内周面と第２の弁軸３３の軸部３３ａの外周面との間をシールするようになっている。また、内部流路１３ａ内の流体が貫通軸穴である第１の軸穴３９を通して外部に流出することを防止するために、第１の弁軸３１の外周面には、第１の軸穴３９の内部流路１３ａへの開口部付近に相対する位置を含めた複数の位置（図示されている実施形態では３箇所）に設けられた環状溝に、ゴム弾性材料からなるＯリングなどの環状シール部材４７ａ，４７ｂ，４７ｃが配置され、第１の軸穴３９の内周面と第１の弁軸３１の外周面と間をシールするようになっている。さらに、図７に詳しく示されているように、第１の弁軸３１の嵌合部３１ａと反対側の端部付近にフランジ部３１ｂが設けられていると共に、弁本体１３の第１の軸穴３９の外部への開口部の周囲にフランジ部３１ｂを収容するための環状凹部１３ｂが設けられ、環状凹部１３ｂにおいてフランジ部３１ｂと対向する面（以下、底面と記載する。）に設けた環状溝に、ゴム弾性材料からなる環状の平面シール部材４７ｄが嵌合されている。このように配置されたシール部材４７ｄにより、フランジ部３１ｂと環状凹部１３ｂの底面との間をシールし、万が一、内部流路１３ａ内の流体が第１の軸穴３９内に侵入しても、第１の軸穴３９から外部に漏出しないようになっている。このようなシール構造は、内部流路１３ａを有害な流体が流通する場合に特に有効である。また、平面シール部材４７ｄは、フランジ部３１ｂと環状凹部１３ｂの底面との間での加圧変形に加えて、第１の軸穴３９の内周面と第１の弁軸３１の外周面との間を通って流体が漏出してくると流体圧で変形してフランジ部３１ｂと環状凹部１３ｂの底面にさらに押し付けられるので、シール性がさらに高められ、流体の漏出を防ぐことができるという効果も奏する。

図示されている実施形態のバタフライバルブ１１は、二重偏心構造を有する二重偏心型バタフライバルブとなっている。図１及び図２を参照すると、二重偏心型のバタフライバルブ１１では、閉弁時に弁体１５の弁体弁座面１５ｄとシートリング１７の弁座部１７ａとの間に形成されるシール面の流路軸線方向の中心が弁体１５の回動軸線Ｒから流路軸線方向に偏心して位置するように、シートリング１７の弁座部１７ａ、弁体弁座面１５ｄ、第１の弁軸３１及び第２の弁軸３３が設けられている。さらに、図２に詳しく示されているように、弁体１５の回動軸線Ｒが内部流路１３ａの横断面の中心を通るように回動軸線Ｒと平行に延びる中心軸線Ｏから同横断面内で距離ｄだけ離間して位置するように弁体１５に第１の弁軸３１及び第２の弁軸３３が弁体１５に接続されている。このような構成とすることにより、バルブの開閉時に、偏心によるカム作用により弁体１５が僅かな回転角度でシートリング１７から離脱するため、シートリング１７と弁体１５との摩擦が少なく、シートリング１７の摩耗を減少させると共に、操作トルクを低減させることが可能となる。

また、上述のように、二重偏心型バタフライバルブ１１は、回動軸線Ｒが内部流路１３ａの中心軸線Ｏから偏心して位置するように構成されているので、弁体１５の回動軸線Ｒ方向の最大幅は、回動軸線Ｒを挟んで半径方向の一方側と他方側とで異なっている。このことを利用して、図示されている実施形態の二重偏心型バタフライバルブ１１では、内周縁端が内部流路１３ａ内に突出するようにリテーナキャップ１９ｂを配置している。これにより、閉弁状態から開弁状態に弁体１５を回動させる際に、回動軸線Ｒ周りの一方の方向への回動では外周縁部１５ｃがリテーナキャップ１９ｂと干渉せずに弁体１５が回動でき且つ回動軸線Ｒ周りの他方の方向への回動では外周縁部１５ｃがリテーナキャップ１９ｂと干渉して弁体１５が回動できなくするように、リテーナキャップ１９ｂの内部流路１３ａへの突出量を設定することで、全閉状態からの弁体１５の回動方向を規制することを可能とさせている。

なお、弁本体１３、弁体１５、シート押え１９、第１の弁軸３１、第２の弁軸３３は、用途に応じて、金属材料、樹脂材料、樹脂材料で被覆された金属材料、射出成形法にてインサート成形された金属材料などから形成することができる。

次に、図８Ａから図８Ｅを参照して、バタフライバルブ１１の組み立て方法について説明する。

最初に、図８Ａに示されているように、弁本体１３の第２の軸穴４１に第２の弁軸３３の軸部３３ａを回動可能に挿入する。このとき、第２の弁軸３３の係止部３３ｂのレール状部分が流路軸線方向に延び且つ軸部３３ａの周面から回動軸線Ｒと垂直な方向に突出する側がシートリング１７の装着側（環状凹部２１側）へ向くように、第２の弁軸３３が配置される。

次に、図８Ｂに示されているように、環状凹部２１と流路軸線方向の反対側から、弁体１５の係止溝３７を弁本体１３側へ向けた状態で流路軸線方向に弁体１５を弁本体１３の内部流路１３ａ内へ挿入することによって、第２の弁軸３３の係止部３３ｂと弁体１５の係止溝３７とを嵌合させ、係止部３３ｂが係止溝３７の端部に到達するまで係止部３３ｂを係止溝３７内に収容させる。さらに、図８Ｃに示されているように、第１の軸穴３９に第１の弁軸３１を挿入することにより、第１の弁軸３１の嵌合部３１ａを回転不能に弁体１５の嵌合穴３５に嵌合させる。これにより、弁体１５が回動軸線Ｒ周りに回動可能に弁本体１３の内部流路１３ａ内に支持される。

上述した向きに第２の弁軸３３を配置した状態で弁体１５を内部流路１３ａ内に挿入することで、第２の弁軸３３に近い側から弁体１５を挿入することが可能となり、作業がしやすくなる。

次に、図８Ｄに示されているように、内部流路１３ａ内で弁体１５を回動軸線Ｒ周りに１８０°だけ回動させ、図８Ｅに示されているように、弁体１５の弁体弁座面１５ｄを、シートリング１７が装着される側すなわち環状凹部２１側へ向けて、配置させる。その後、環状凹部２１にシート押え１９によってシートリング１７が取り付けられ、バタフライバルブ１１の組み立てが完了する。

このように、バタフライバルブ１１では、貫通していない第２の軸穴４１に第２の弁軸４１を回動可能に支持した状態で内部流路１３ａ内に流路軸線方向に弁体１５を挿入することにより、第２の弁軸３３の係止部３３ｂと弁体１５の係止溝３７とを嵌合させて、第２の弁軸３３と弁体１５とを連結させるようにしている。したがって、弁本体１３に対する弁体１５の組み付けが容易となることで、バタフライバルブの組み立て方法が簡便となり、組立費用の削減効果が得られる。また、第２の軸穴４１が貫通軸穴ではないので、第２の軸穴４１を通じた内部流路１３ａ内の流体の外部への漏出がなくなり、内部流路１３ａの密封性が向上する。

以上、図示されている実施形態を参照して、本発明によるバタフライバルブ１１を説明したが、本発明は図示されている実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、二重偏心型のバタフライバルブ１１に本発明が適用された実施形態に基づいて本発明を説明しているが、本発明の適用は二重偏心型のバタフライバルブに限定されるものではなく、一重偏心型や多重偏心型のバタフライバルブに本発明を適用することも可能である。

１１ バタフライバルブ
１３ 弁本体
１３ａ 内部流路
１５ 弁体
１５ｃ 外周縁部
１５ｄ 弁体弁座面
１７ シートリング
１７ａ 弁座部
３１ 第１の弁軸
３１ａ 嵌合部
３３ 第２の弁軸
３３ａ 軸部
３３ｂ 係止部
３５ 嵌合穴
３７ 係止溝
３９ 第１の軸穴
４１ 第２の軸穴
４７ａ，４７ｂ，４７ｃ 環状シール部材
４７ｄ 平面シール部材

上記の構造では、組み立てを考慮して、弁体の上部及び下部に篏合穴を設けると共に、貫通軸穴を弁本体の上部及び下部に設け、上下の貫通軸穴を通して弁体の篏合穴に弁軸を篏合固定して弁本体内に弁体を支持するようにし、また、流路内の流体の外部への漏出を防止するために、弁軸の外周面と貫通軸穴の内周面との間に環状ゴムシール部材を配置する方式が採用されてきた。しかしながら、このような方式は、構造が単純で安価に製造が可能である一方で、上下の貫通軸穴のシール部を通して流路内の流体が外部へ漏出する事例が発生することがあり、シール性能が十分であるとは言えなかった。

上記偏心型バタフライバルブの一つの実施形態では、前記係止部が前記有底軸穴内に位置する前記第２の弁軸の軸部に接続され且つ前記回動軸線と垂直な方向に延びるレール状部分であり、前記係止溝が前記係止部と相補的形状を有している。この場合、前記レール状部分が、前記軸部との接続部分から先端に向かって広がるくさび形状断面を有していることが好ましい。

上述のような溝部２５を設けることにより、弁体１５を全開状態まで回動したときに、溝部２５の分だけ、内部流路１３ａ内の開口面積が増加し、容量係数Ｃｖが増加する。また、本発明者は、溝部２５の両側壁２５ａ，２５ｂを回動軸線Ｒに向かって互いに凸状に延びる凸状湾曲面として形成して絞り部のようにすることや、溝部２５の両側に形成される外縁残留部２７ａ，２７ｂが回動軸線Ｒから離れる方向に凸状に延びる凸状湾曲面を有するように形成することにより、渦の発生が抑制されて、圧力損失を低減させることを見出した。これにより、容量係数Ｃｖの向上効果を得ることが可能となる。

図示されている実施形態のバタフライバルブ１１は、二重偏心構造を有する二重偏心型バタフライバルブとなっている。図１及び図２を参照すると、二重偏心型のバタフライバルブ１１では、閉弁時に弁体１５の弁体弁座面１５ｄとシートリング１７の弁座部１７ａとの間に形成されるシール面の流路軸線方向の中心が弁体１５の回動軸線Ｒから流路軸線方向に偏心して位置するように、シートリング１７の弁座部１７ａ、弁体弁座面１５ｄ、第１の弁軸３１及び第２の弁軸３３が設けられている。さらに、図２に詳しく示されているように、弁体１５の回動軸線Ｒが内部流路１３ａの横断面の中心を通るように回動軸線Ｒと平行に延びる中心軸線Ｏから同横断面内で距離ｄだけ離間して位置するように弁体１５に第１の弁軸３１及び第２の弁軸３３が接続されている。このような構成とすることにより、バルブの開閉時に、偏心によるカム作用により弁体１５が僅かな回転角度でシートリング１７から離脱するため、シートリング１７と弁体１５との摩擦が少なく、シートリング１７の摩耗を減少させると共に、操作トルクを低減させることが可能となる。

このように、バタフライバルブ１１では、貫通していない第２の軸穴４１に第２の弁軸３３を回動可能に支持した状態で内部流路１３ａ内に流路軸線方向に弁体１５を挿入することにより、第２の弁軸３３の係止部３３ｂと弁体１５の係止溝３７とを嵌合させて、第２の弁軸３３と弁体１５とを連結させるようにしている。したがって、弁本体１３に対する弁体１５の組み付けが容易となることで、バタフライバルブの組み立て方法が簡便となり、組立費用の削減効果が得られる。また、第２の軸穴４１が貫通軸穴ではないので、第２の軸穴４１を通じた内部流路１３ａ内の流体の外部への漏出がなくなり、内部流路１３ａの密封性が向上する。

Claims (8)

1. 流路軸線方向に延びる内部流路が形成されている弁本体と、前記内部流路内で弁軸を介して前記弁本体に前記流路軸線と垂直な回動軸線周りに回動可能に支持される円盤状の弁体と、前記内部流路の内周に取り付けられるシートリングとを備え、前記シートリングが閉弁時に前記弁体の外周縁部との間で前記内部流路をシールするシール面を形成し、前記回動軸線が前記シール面から前記流路軸線方向に偏心して位置するようになっている偏心型バタフライバルブであって、
   前記弁軸が、第１の弁軸と第２の弁軸とによって構成されており、前記弁本体に、外周面から前記内部流路まで貫通して延び且つ第１の弁軸を回動可能に挿通する貫通軸穴と、第２の弁軸を回動可能に支持する有底軸穴とが形成され、前記弁体において前記回動軸線上の対向する位置に、それぞれ、嵌合穴と係止溝とが形成され、前記貫通軸穴を貫通して延びる前記第１の弁軸の先端部に設けられた嵌合部が前記嵌合穴に嵌合されることにより前記第１の弁軸が前記弁体と回転不能に連結されると共に、前記有底軸穴から突出する第２の弁軸の先端部に設けられた係止部が前記回動軸線と垂直な方向に前記係止溝に挿入されることにより前記第２の弁軸が前記弁体と回転不能に連結されるようになっていることを特徴とする偏心型バタフライバルブ。
2. 前記係止部が前記有底軸穴内に位置する前記第２の弁軸の軸部に接続され且つ弁軸前記回動軸線と垂直な方向に延びるレール状部分であり、前記係止溝が前記係止部と相補的形状を有している、請求項１に記載の偏心型バタフライバルブ。
3. 前記レール状部分が、前記軸部との接続部分から先端に向かって広がるくさび形状断面を有している、請求項２に記載の偏心型バタフライバルブ。
4. 前記回動軸線が、さらに、前記内部流路の中心から偏心して位置する、請求項１に記載の偏心型バタフライバルブ。
5. 前記回動軸線が、さらに、前記内部流路の中心から偏心して位置する、請求項２に記載の偏心型バタフライバルブ。
6. 前記回動軸線が、さらに、前記内部流路の中心から偏心して位置する、請求項３に記載の偏心型バタフライバルブ。
7. 前記貫通軸穴の前記内部流路への開口部に隣接して、前記貫通軸穴の内周面と前記第１の弁軸の外周面とをシールする環状シール部材が配置されている、請求項１から請求項６の何れか一項に記載の偏心型バタフライバルブ。
8. 前記第１の弁軸の外部側の端部にフランジ部が設けられていると共に、前記貫通軸穴の外周側端部に環状凹部が形成されており、前記環状凹部と前記フランジ部との間に環状の平面シール部材が挟持されている、請求項７に記載の偏心型バタフライバルブ。

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