WO2012001736A1 - ステップタイプバルブ - Google Patents

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WO2012001736A1
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valve
fluid passage
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axis
rotation center
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Inventor
高井克典
横山雅之
長谷川暁
Original Assignee
三菱電機株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K1/00—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
    • F16K1/16—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces with pivoted closure-members
    • F16K1/18—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces with pivoted closure-members with pivoted discs or flaps
    • F16K1/22—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces with pivoted closure-members with pivoted discs or flaps with axis of rotation crossing the valve member, e.g. butterfly valves
    • F16K1/222—Shaping of the valve member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K1/00—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
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    • F16K1/18—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces with pivoted closure-members with pivoted discs or flaps
    • F16K1/22—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces with pivoted closure-members with pivoted discs or flaps with axis of rotation crossing the valve member, e.g. butterfly valves
    • F16K1/226—Shaping or arrangements of the sealing

Definitions

  • the present invention relates to a step type valve in which a valve is brought into contact with a step provided in a fluid passage.
  • Conventional butterfly valves have a structure in which an elliptical valve is in direct contact with the fluid passage obliquely (see, for example, Patent Documents 1 to 4), and a circular valve is in contact with a step portion provided in the fluid passage.
  • a step type valve structure etc.
  • valve seat a portion of the fluid passage where the valve abuts (valve seat) needs to have a certain degree of flatness and surface roughness so that the gap between the valve and the valve is as small as possible.
  • a valve that has become relatively large due to thermal expansion may be caught in the fluid passage at a high temperature, and it is necessary to secure a certain gap between the valve and the fluid passage.
  • a clearance is secured in advance, the valve extends most when the gas temperature is at the maximum temperature, and therefore there is a clearance not only at room temperature but also in a temperature range lower than the maximum temperature, and at this time, valve seat leakage occurs.
  • valve seat leakage suppression and valve biting avoidance making it difficult to apply to high-temperature fluids.
  • JP 2005-299457 A JP-A-6-248984 JP-A-6-280627 JP-A-8-303260
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a step type valve that suppresses the rising flow rate at the start of valve opening.
  • the step type valve of the present invention has a deformed circular shape in which a valve shaft that rotates about a rotation center axis and a diameter in an axis orthogonal direction that is orthogonal to the axis direction is longer than a diameter in an axial direction parallel to the rotation center axis.
  • the valve and the valve seat at the start of valve opening are formed by forming the valve into a deformed circular shape in which the diameter in the axis orthogonal direction perpendicular to the axial direction is longer than the diameter in the axial direction parallel to the rotation center axis.
  • FIG. 2A is a cross-sectional view of the valve section taken along the line AA shown in FIG. 1, and FIG. 2B is an enlarged view of the valve. It is a graph which shows the relationship between a valve opening degree and flow volume about the elliptical valve
  • FIG. 2A is a cross-sectional view of the valve section taken along the line AA shown in FIG. 1
  • FIG. 2B is an enlarged view of the valve.
  • Embodiment 1 FIG.
  • the step type butterfly valve shown in FIG. 1 has an actuator unit 10 that generates a rotational driving force for opening and closing the valve, a gear unit 20 that transmits the driving force of the actuator unit 10 to the valve shaft 32, and a fluid such as a high-temperature gas. And a valve unit 30 that opens and closes the valve 33 to control the flow rate of the fluid.
  • the actuator unit 10 uses a DC motor or the like for the motor 11, and the motor 11 is covered with a heat shield 12.
  • One end of the output shaft of the motor 11 is a pinion gear 22 extending into the gear box 21.
  • the pinion gear 22 meshes with the gear 23 and rotates to transmit the driving force of the motor 11 to the valve shaft 32.
  • the valve shaft 32 is fixed to the inner ring of the bearing 24 and is rotatably supported.
  • the valve shaft 32 is rotated about the rotation center axis X by the driving force of the motor 11 to open and close the valve 33 fixed to the valve shaft 32.
  • the pin is press-fitted and fixed to the valve 33 and the valve shaft 32, but may be fixed by caulking, or can be fastened with screws if the gas temperature is low.
  • the housing of the gear unit 20 is configured by joining a gear box 21 and a gear cover 25, and the heat shield 12 is integrally formed on the gear cover 25.
  • the outer ring of the bearing 24 is fixed inside the gear cover 25 by fitting the bottom surface to a stepped portion of the inner peripheral surface of the gear cover 25 and press-fitting the plate 26 from the upper surface.
  • the inner ring of the bearing 24 is fixed to the valve shaft 32 as described above.
  • a return spring 28 held by a spring holder 27 is disposed on the upper end side of the valve shaft 32.
  • the return spring 28 urges the valve shaft 32, and the valve 33 is moved to the valve seat 34a. Return to the closed position where it abuts.
  • the valve unit housing 31 is made of heat-resistant steel such as cast iron or stainless steel.
  • the valve housing 31 is provided with a through hole 35 that communicates the fluid passage 34 with the outside.
  • the valve shaft 32 is inserted into the through hole 35.
  • a metal filter portion 36 is provided at the upper end side of the through hole 35, and a bush (bearing portion) 37 is provided at the lower end side.
  • a shaft seal can be provided on the filter unit 36.
  • One end side of the valve shaft 32 is pivotally supported by the bearing 24, and the other end side is pivotally supported by the bush 37.
  • An annular step is provided on the inner surface of the cylindrical fluid passage 34 to form a valve seat 34a.
  • An elliptical valve 33 is fixed to the valve shaft 32, and the valve 33 rotates around the rotation center axis X integrally with the valve shaft 32 to change the gap amount with the valve seat 34 a, Control fluid flow.
  • FIG. 2A is a cross-sectional view of the valve portion 30 cut along the line AA in FIG. 1, and FIG. 2B is an enlarged view of the valve 33 extracted.
  • the valve 33 is an elliptical deformed circle in which the diameter in the axial direction parallel to the rotation center axis X is shortened and the diameter in the direction orthogonal to the axial direction (hereinafter, the axis orthogonal direction) is increased.
  • the valve seat 34a contacts and seals the surface of the one-side semicircle and the back surface of the other-side semicircle of the valve 33 with the rotation center axis X as a boundary.
  • the outer peripheral curved surface of the valve 33 is perpendicular to the front and back surfaces and does not need to be processed into a special shape such as tilting. Therefore, it can be manufactured at a lower cost than the butterfly valves described in Patent Documents 1 to 4 described above.
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between the valve opening degree and the flow rate of the elliptical valve 33 according to the first embodiment and the circular valve of the conventional step type valve.
  • the left and right end portions C in the direction perpendicular to the axis are greatly opened at the start of the valve opening. There is a tendency to flow well. Then, since the rising flow rate at the start of valve opening becomes large, the flow rate control becomes difficult.
  • the elliptical valve 33 has a narrower opening width at the left and right ends C in the direction perpendicular to the axis when the valve opening is the same as that of the circular valve.
  • the rising flow rate can be suppressed.
  • the overlap allowance between the valve 33 and the valve seat 34a at the left and right ends C in the direction perpendicular to the axis increases and the gap between the outer peripheral curved surface of the valve 33 and the fluid passage 34 decreases,
  • the path through which the fluid flows becomes a labyrinth structure formed by the valve 33, the fluid passage 34, and the valve seat 34a, so that the fluid does not flow easily. Therefore, the rising flow rate can be further suppressed. Therefore, flow rate control at the start of valve opening is facilitated.
  • the overlap allowance between the valve 33 and the valve seat 34a is large, so that it is difficult for fluid to leak from the gap between the valve 33 and the valve seat 34a when the valve is closed.
  • there is a slight gap between the valve 33 and the valve shaft 32 at both the upper and lower ends B in the axial direction but there is an overlap margin other than this gap, so there is almost no valve seat leakage when the valve is closed.
  • by selecting materials and dimensions of the valve 33 and the valve shaft 32 it is possible to reduce or eliminate the gap between the upper and lower end portions B in the axial direction.
  • the overlap between the valve 33 and the valve seat 34a is further increased by increasing the level difference between the positions C of both end portions C of the valve seat 34a in the direction perpendicular to the axis. May be.
  • the fluid control valve according to the first embodiment is used at a high temperature, for example, it is used as an EGRV (exhaust gas recirculation valve) installed in a pipeline through which high-temperature exhaust gas (up to 800 ° C.) flows. Will be explained.
  • EGRV exhaust gas recirculation valve
  • valve portion housing 31, the valve shaft 32, and the valve 33 When a high-temperature fluid flows through the fluid passage 34, the valve portion housing 31, the valve shaft 32, and the valve 33 are thermally expanded. Depending on the constituent material of each part and the temperature difference during actual use, the valve 33 may become larger or smaller relative to the fluid passage 34. Further, when the valve shaft 32 extends toward the bush 37 with the lower end of the bearing 24 as a base point, the position of the valve 33 may be shifted.
  • valve 33 and the valve portion housing 31 extend in the radial direction in the direction perpendicular to the axis, but the valve shaft 32 thermally expands in the direction of the bush 37 with the lower end side of the bearing 24 as a base point. It is not necessary to consider so much the positional deviation in the axial direction. Therefore, the necessary gap for preventing the bite between the valve 33 and the fluid passage 34 at the left and right end portions C in the direction perpendicular to the axis may be small. Therefore, even if the diameter of the valve 33 in the direction perpendicular to the axis is increased, it is possible to avoid biting due to a decrease in the gap between the valve 33 and the fluid passage 34 at a high temperature. Moreover, the overlap margin with the valve seat 34a of the valve 33 at the left and right end portions C in the direction perpendicular to the axis can be increased, and valve seat leakage at the time of closing the valve can be suppressed.
  • the axial direction there are an expansion in the radial direction of the valve 33 and the valve portion housing 31 and an expansion in the axial direction due to the thermal expansion of the valve shaft 32 in the direction of the bush 37 starting from the lower end side of the bearing 24.
  • the axial direction is more affected by the elongation due to high temperature than the direction orthogonal to the axis, and the displacement of the valve 33 toward the bush 37 is also increased. Therefore, the necessary gap for preventing biting between the valve 33 and the fluid passage 34 at the upper and lower ends B in the axial direction needs to be larger than the necessary gap at the left and right ends C described above.
  • the diameter of the valve 33 in the axial direction is shortened to avoid biting due to a small gap between the valve 33 and the fluid passage 34 at a high temperature. Moreover, the overlap margin of the valve 33 and the valve seat 34a in the upper and lower end portions B in the axial direction can be secured, and the valve seat leakage at the time of closing the valve can be suppressed.
  • the constituent materials of the valve 33 and the fluid passage 34 are, for example, materials having similar linear expansion coefficients, it is possible to reduce the influence of elongation of each part when a high-temperature fluid flows. In this case, the necessary gap between the valve 33 and the fluid passage 34 can be further reduced, and the overlap between the valve 33 and the valve seat 34a can be increased, so that the rising flow rate can be further suppressed.
  • the valve 33 is made of stainless steel
  • the fluid passage 34 is made of cast iron or stainless steel.
  • the step type valve includes the valve shaft 32 that rotates about the rotation center axis X and the axis that is orthogonal to the axial direction from the diameter in the axial direction parallel to the rotation center axis X.
  • the valve seat 34a is configured to be in contact with the surface on the side and the back surface on the other side.
  • the opening width between the valve 33 and the valve seat 34a at the start of the valve opening can be reduced, and the valve 33 and the valve seat 34a overlap particularly at the left and right end portions C in the direction perpendicular to the axis that easily affects the rising flow rate.
  • the labyrinth structure can be formed by increasing the margin and reducing the gap between the valve 33 and the fluid passage 34 to make it difficult for the fluid to flow, and the rising flow rate can be suppressed. Further, since there is an overlap margin on substantially the entire circumference of the valve 33 and the valve seat 34a, leakage of the valve seat when the valve is closed can be suppressed. Further, since there is a gap between the outer peripheral curved surface of the valve 33 and the fluid passage 34, the biting can be avoided.
  • valve shaft 32 is thermally expanded at a high temperature and the position of the valve 33 is shifted, the rising flow rate can be suppressed similarly to the normal temperature.
  • the gap between the valve 33 and the fluid passage 34 can be increased in the axial direction in which the valve shaft 32 expands due to thermal expansion, the engagement between the valve 33 and the fluid passage 34 is avoided even at high temperatures. can do.
  • the allowance for overlapping the valve 33 and the valve seat 34a can be secured even if each part is thermally expanded, leakage of the valve seat can be suppressed similarly to the normal temperature.
  • valve 33 is formed into a deformed circle, but also the step of the valve seat 34a is deformed, so that the overlap allowance between the valve 33 and the valve seat 34a is changed to the upper and lower ends B in the axial direction. Since the left and right ends C in the direction perpendicular to the axis are made larger, the labyrinth structure at the start of valve opening is increased at the left and right ends C in the direction perpendicular to the axis, which tends to affect the rising flow, and the rising flow is further suppressed. be able to. In addition, leakage of the valve seat when the valve is closed can be suppressed.
  • the gap between the valve 33 and the fluid passage 34 is made larger at the upper and lower end portions B in the axial direction than at the left and right end portions C in the axis orthogonal direction. Even if the valve 32 is thermally expanded and the valve 33 is displaced in the axial direction, the biting can be avoided.
  • the valve 33 of the fluid control valve has an elliptical shape, but may be a deformed circle other than the elliptical shape.
  • the upper and lower ends in the axial direction of the elliptical (or circular) valve 33 are notched as shown in FIG.
  • the gap between the valve 33 and the fluid passage 34 is made larger to avoid biting.
  • fluid passage 34 has a cylindrical shape and the valve seat 34a has an annular shape, each can be deformed into an elliptical shape.
  • the step type valve according to the present invention is suitable for use in an exhaust gas recirculation valve or the like because it suppresses the rising flow rate, avoids valve biting at high temperatures, and suppresses valve seat leakage. ing.

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Abstract

　バルブ３３は、回転中心軸Ｘに平行な軸方向の径より該回転中心軸Ｘに直交する軸直交方向の径が長い変形円にし、回転中心軸Ｘを境にして一方側半円の表面と他方側半円の裏面とがバルブシート３４ａに当接する。

Description

ステップタイプバルブ
　この発明は、流体通路に設けた段差（ステップ）にバルブを当接させるステップタイプバルブに関するものである。
　従来のバタフライバルブは、楕円形状のバルブを流体通路に斜めに直接当接させる構造（例えば、特許文献１～４参照）、円形状のバルブを流体通路に設けた段差（ステップ）部分に当接させるステップタイプバルブ構造等がある。
　楕円形状のバルブを流体通路に斜めに直接当接させる構造の場合、円形状のバルブを流体通路に設けた段差部分に当接させるステップタイプバルブ構造に比べて、開弁開始時に同じバルブ開度であってもバルブと通路の間の開口幅を小さくでき、立ち上り流量を抑制できる。しかしながら、閉弁位置では、楕円形状のバルブ外周曲面を流体通路に斜めに当接させ、かつ、流体通路との間の隙間ができるだけ小さくなるように、バルブの外周曲面を傾斜加工等する必要がある。また、流体通路のバルブが当接する部分（バルブシート）についても、バルブとの間の隙間をできるだけ小さくするようにある程度の平面度および面粗度が必要となるため、バルブおよびバルブシートの加工が複雑になるという問題があった。さらに、高温時には熱膨張により相対的に大きくなったバルブが流体通路に噛み込む懸念があり、バルブと流体通路の間にある程度の隙間を確保しておく必要があった。しかし、予め隙間を確保しておくと、ガス温が最高温度時にバルブが最も伸びるため、常温時だけでなく最高温度より低い温度域では隙間があり、この時にバルブシート洩れが生じてしまう。このようにバルブシート洩れ抑制とバルブ噛み込み回避がトレードオフの関係にあり、高温流体への適用が困難であった。
　これに対して、円形状のバルブを流体通路に設けた段差部分に当接させるステップタイプバルブ構造の場合、回転中心軸を境にしてバルブの一方側の表面と他方側の裏面とが段差部分（バルブシート）に当接する。従って、バルブの外周曲面は流体通路に当接しないので、バルブ外周曲面と流体通路の間に隙間を設けることができる。そして、この隙間があることにより高温時にバルブが熱膨張しても流体通路への噛み込みを防止できる。また、バルブの表裏面とバルブシートとの重なり代があることにより、閉弁時のバルブシート洩れを抑制することができる。
特開２００５－２９９４５７号公報 特開平６－２４８９８４号公報 特開平６－２８０６２７号公報 特開平８－３０３２６０号公報
　しかしながら、従来のステップタイプバルブ構造の場合、バルブが円形状のため、開弁開始時にバルブとバルブシートの間の開口幅が大きくなり、立ち上り流量が大きいという課題があった。
　この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、開弁開始時の立ち上り流量を抑えたステップタイプバルブを提供することを目的とする。
　この発明のステップタイプバルブは、回転中心軸を中心にして回転するバルブ軸と、回転中心軸に平行な軸方向の径より当該軸方向に直交する軸直交方向の径が長い変形円状の、バルブ軸と一体に回転するバルブと、流体通路の内面に設けた環状の段差であって、回転中心軸を境にしたバルブの一方側の表面と他方側の裏面とに当接するバルブシートとを備えるものである。
　この発明によれば、バルブを、回転中心軸に平行な軸方向の径より当該軸方向に直交する軸直交方向の径が長い変形円状にすることにより、開弁開始時のバルブとバルブシートの開口幅を小さくすると共に、開口部分のバルブとバルブシートの重なり代を大きくかつバルブと流体通路の隙間を小さくして流体を流れにくくして、立ち上り流量を抑えたステップタイプバルブを提供することができる。
この発明の実施の形態１に係るステップタイプバルブの構成を示す断面図である。 実施の形態１に係るバルブ部の構成を示し、図２（ａ）は図１に示すＡＡ線に沿ってバルブ部を切断した断面図、図２（ｂ）はバルブの拡大図である。 実施の形態１に係る楕円形のバルブと従来の円形のバルブについて、バルブ開度と流量の関係を示すグラフである。 実施の形態１に係るバルブの変形例を示す図である。
　以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
　図１に示すステップタイプのバタフライバルブは、バルブ開閉の回転駆動力を発生させるアクチュエータ部１０と、アクチュエータ部１０の駆動力をバルブ軸３２に伝達するギア部２０と、高温ガス等の流体が流通する管（不図示）に介装され、バルブ３３を開閉して流体の流量を制御するバルブ部３０とからなる。
　アクチュエータ部１０はＤＣモータ等をモータ１１に用い、このモータ１１をヒートシールド１２で被覆する。モータ１１の出力軸の一端側は、ギアボックス２１内部に伸びたピニオンギア２２になっている。モータ１１が正転駆動または逆転駆動するとピニオンギア２２がギア２３に噛合して回転し、モータ１１の駆動力をバルブ軸３２へ伝達する。バルブ軸３２は、ベアリング２４の内輪に固着して回転自在に軸支され、モータ１１の駆動力により回転中心軸Ｘを中心に回転して、バルブ軸３２に固定されているバルブ３３を開閉させる。図示例では、バルブ３３とバルブ軸３２にピンを圧入固定しているが、カシメ固着でもよく、あるいは、ガス温が低ければネジでの締結も可能である。
　ギア部２０のハウジングはギアボックス２１とギアカバー２５とを接合して構成し、このギアカバー２５にヒートシールド１２を一体に形成する。また、ベアリング２４の外輪は、底面をギアカバー２５内周面の段差部分に嵌合させ、上面からプレート２６を圧入固定することにより、ギアカバー２５内部に固定されている。ベアリング２４の内輪は上述のようにバルブ軸３２に固着している。
　また、フェールセーフとして、バルブ軸３２の上端側にスプリングホルダ２７で保持されたリターンスプリング２８が配置されており、このリターンスプリング２８がバルブ軸３２を付勢して、バルブ３３がバルブシート３４ａに当接する閉位置へ戻す。
　バルブ部ハウジング３１は、鋳鉄、ステンレス鋼等の耐熱鋼で構成する。このバルブ部ハウジング３１には、外部と流体通路３４とを連通する貫通穴３５が設けられている。この貫通穴３５にバルブ軸３２が挿入される。また、この貫通穴３５の上端側には金属製のフィルタ部３６、下端側にはブッシュ（軸受け部）３７が周設されている。なお、ガス温が低い場合には、フィルタ部３６に軸シールの併設が可能である。バルブ軸３２の一端側をベアリング２４で軸支し、他端側をブッシュ３７で軸支する。
　円筒形状の流体通路３４の内面に環状の段差（ステップ）を設けて、バルブシート３４ａを形成する。バルブ軸３２には楕円形状のバルブ３３が固定されており、このバルブ３３がバルブ軸３２と一体に回転中心軸Ｘを中心に回転して、バルブシート３４ａとの間の隙間量を変化させ、流体の流量を制御する。
　図２（ａ）は、図１のＡＡ線に沿ってバルブ部３０を切断した断面図であり、図２（ｂ）はバルブ３３を抜き出した拡大図である。バルブ３３は、回転中心軸Ｘに平行な軸方向の径を短くし、該軸方向に直交する方向（以下、軸直交方向）の径を長くした楕円形状の変形円とする。また、バルブシート３４ａは、回転中心軸Ｘを境にしたバルブ３３の一方側半円の表面と他方側半円の裏面とに当接してシールする。
　なお、バルブ３３の外周曲面は表裏面に対して垂直であり、傾斜加工等の特別な形状に加工する必要はない。よって、先立って説明した特許文献１～４のようなバタフライバルブに比べ、安価に製造することができる。
　図３は、本実施の形態１に係る楕円形状のバルブ３３と、従来のステップタイプバルブの円形状のバルブの、バルブ開度と流量の関係を示すグラフである。円形状のバルブは、開弁開始時に軸直交方向の左右両端部Ｃが大きく開口するため、軸方向の上下両端部Ｂ（図２（ｂ）に示す）より軸直交方向の左右両端部Ｃから良く流れる傾向がある。すると、開弁開始時の立ち上がり流量が大きくなるので、流量制御が難しくなる。
　一方、本実施の形態１に係る楕円形状のバルブ３３は円形状のバルブに比べて、同一バルブ開度時の軸直交方向の左右両端部Ｃの開口幅が狭くなるので、開弁開始時の立ち上り流量を抑えることができる。また、軸直交方向の左右両端部Ｃのバルブ３３とバルブシート３４ａが当接する重なり代が大きくなり、かつ、バルブ３３の外周曲面と流体通路３４の間の隙間が小さくなるので、開弁開始時に流体が流れる経路がバルブ３３、流体通路３４およびバルブシート３４ａで形成されるラビリンス構造になって流れにくくなる。そのため、立ち上り流量をさらに抑えることができる。従って、開弁開始時の流量制御が容易になる。
　また、軸直交方向の左右両端部Ｃでは、バルブ３３とバルブシート３４ａが当接する重なり代が大きいので、閉弁時に、バルブ３３とバルブシート３４ａの間の隙間から流体が洩れにくい。他方、軸方向の上下両端部Ｂにはバルブ３３とバルブ軸３２の間の隙間がわずかにあるが、この隙間以外には重なり代があるので、閉弁時のバルブシート洩れはほとんどない。なお、バルブ３３とバルブ軸３２の材料・寸法を選択することにより、軸方向の上下両端部Ｂの隙間を小さくしたりなくすことが可能である。
　さらに、バルブ３３の軸直交方向の径を長くするだけでなく、バルブシート３４ａの軸直交方向の両端部分Ｃ位置の段差を大きくすることにより、バルブ３３とバルブシート３４ａの重なり代をさらに大きくしてもよい。この構成にすれば、バルブシート洩れを抑制することができるだけでなく、開弁開始時のラビリンス構造もより長くなるので立ち上がり流量をより小さく抑えることが可能となる。
　次に、この実施の形態１に係る流体制御バルブを高温下で使用する場合、例えば高温の排気ガス（～８００℃）が流れる管路に設置されるＥＧＲＶ（排気ガス再循環バルブ）として用いる場合を説明する。
　流体通路３４に高温の流体が流れるとバルブ部ハウジング３１、バルブ軸３２、バルブ３３がそれぞれ熱膨張する。各部の構成材料および実使用時の温度差によっては、流体通路３４に対して相対的にバルブ３３が大きくなったり小さくなったりする場合がある。また、バルブ軸３２が、ベアリング２４の下端部を基点にしてブッシュ３７側へ伸びると、バルブ３３の位置がずれる場合もある。
　高温流体が流れた場合、軸直交方向については、バルブ３３とバルブ部ハウジング３１の径方向への伸びはあるが、バルブ軸３２がベアリング２４の下端側を基点としてブッシュ３７の方向へ熱膨張することによる軸方向への位置ずれはそれほど考慮する必要がない。従って、軸直交方向の左右両端部Ｃにおける、バルブ３３と流体通路３４の間での噛み込みを防ぐための必要隙間は小さくてよい。そのため、バルブ３３の軸直交方向の径を長くしても、高温時に流体通路３４との間の隙間が小さくなることによる噛み込みを回避できる。また、軸直交方向の左右両端部Ｃにおけるバルブ３３のバルブシート３４ａとの重なり代も大きくでき、閉弁時のバルブシート洩れも抑制できる。
　軸方向については、バルブ３３とバルブ部ハウジング３１の径方向への伸びと、バルブ軸３２がベアリング２４の下端側を基点としてブッシュ３７の方向へ熱膨張することによる軸方向への伸びがある。軸方向は軸直交方向よりも高温による伸びの影響が大きく、バルブ３３のブッシュ３７側への位置ずれも大きくなる。従って、軸方向の上下両端部Ｂにおける、バルブ３３と流体通路３４の間での噛み込みを防ぐための必要隙間は、上述の左右両端部Ｃの必要隙間より大きくとる必要がある。そのため、バルブ３３の軸方向の径を短くして、高温時に流体通路３４との間の隙間が小さくなることによる噛み込みを回避する。また、軸方向の上下両端部Ｂにおけるバルブ３３とバルブシート３４ａとの重なり代も確保でき、閉弁時のバルブシート洩れも抑制できる。
　このように、高温下でのバルブ噛み込み回避およびバルブシート洩れ抑制の両方を鑑みて各部の寸法設定を行うことにより、常温下だけでなく高温下でも使用可能である。
　なお、バルブ３３と流体通路３４の構成材料を、例えば線膨張係数の近い材料同士とすれば、高温流体が流れた場合の各部の伸びの影響を少なくすることができる。この場合には、バルブ３３と流体通路３４の間の必要隙間をより小さく抑えると共に、バルブ３３とバルブシート３４ａの重なり代を大きくできるので、立ち上り流量をさらに抑制することができる。線膨張係数の近い材料同士の例として、バルブ３３をステンレス鋼で構成し、流体通路３４を鋳鉄またはステンレス鋼で構成する。
　以上より、実施の形態１によれば、ステップタイプバルブは、回転中心軸Ｘを中心にして回転するバルブ軸３２と、回転中心軸Ｘに平行な軸方向の径より当該軸方向に直交する軸直交方向の径が長い変形円状の、バルブ軸３２と一体に回転するバルブ３３と、流体通路３４の内面に設けた環状の段差であって、回転中心軸Ｘを境にしたバルブ３３の一方側の表面と他方側の裏面とに当接するバルブシート３４ａとを備えるように構成した。このため、開弁開始時のバルブ３３とバルブシート３４ａの間の開口幅を小さくできると共に、特に立ち上り流量に影響を与えやすい軸直交方向の左右両端部Ｃにおいて、バルブ３３とバルブシート３４ａの重なり代を大きくかつバルブ３３と流体通路３４の間の隙間を小さくしてラビリンス構造を形成し、流体を流れにくくすることができるようになり、立ち上り流量を抑えることができる。また、バルブ３３とバルブシート３４ａの略全周に重なり代があるので、閉弁時のバルブシート洩れを抑制できる。さらに、バルブ３３の外周曲面と流体通路３４の間に隙間があるので、噛み込みを回避できる。
　また、高温下、バルブ軸３２が熱膨張してバルブ３３の位置がずれしたとしても、常温下と同様に立ち上り流量を抑えることができる。また、バルブ３３と流体通路３４の間の隙間を、バルブ軸３２が熱膨張して伸びる軸方向に大きく設けることができるので、高温下であってもバルブ３３と流体通路３４の噛み込みを回避することができる。さらに、各部が熱膨張してもバルブ３３とバルブシート３４ａの重なり代を確保できるので、常温時と同様にバルブシート洩れを抑制することができる。
　また、実施の形態１によれば、バルブ３３を変形円にするだけでなくバルブシート３４ａの段差も変形して、バルブ３３とバルブシート３４ａが当接する重なり代を、軸方向の上下両端部Ｂより軸直交方向の左右両端部Ｃで大きくするようにしたので、立ち上り流量に影響を与えやすい軸直交方向の左右両端部Ｃにおいて開弁開始時のラビリンス構造を大きくし、立ち上り流量をより抑制することができる。また、閉弁時のバルブシート洩れも抑制できる。
　また、実施の形態１によれば、バルブ３３と流体通路３４の間の隙間を、軸直交方向の左右両端部Ｃより軸方向の上下両端部Ｂで大きくするようにしたので、高温時にバルブ軸３２が熱膨張してバルブ３３が軸方向に位置ずれしても、噛み込みを回避することができる。
　なお、上記実施の形態１の図示例では流体制御バルブのバルブ３３を楕円形状にしたが、楕円形状以外の変形円にしてもよい。例えば熱の影響でバルブ軸３２の伸びが大きい場合には、図４に示すように楕円形状（または円形状）のバルブ３３の軸方向の上下両端部をそれぞれ切り欠いて切欠部３３ａを形成した変形円にして、バルブ３３と流体通路３４の間の隙間をより大きくして噛み込みを回避する。
　また、流体通路３４を円筒形状にすると共にバルブシート３４ａを環状にしたが、それぞれを楕円形状に変形することも可能である。
　以上のように、この発明に係るステップタイプバルブは、立ち上り流量を抑制すると共に、高温時のバルブ噛み込み回避およびバルブシート洩れ抑制を可能にしたので、排気ガス再循環バルブ等に用いるのに適している。

Claims (4)

  1. 　回転中心軸を中心にして回転するバルブ軸と、
    　前記回転中心軸に平行な軸方向の径より当該軸方向に直交する軸直交方向の径が長い変形円状の、前記バルブ軸と一体に回転するバルブと、
    　流体通路の内面に設けた環状の段差であって、前記回転中心軸を境にした前記バルブの一方側の表面と他方側の裏面とに当接するバルブシートとを備えるステップタイプバルブ。
  2. 　バルブは、円または楕円の軸方向の両端部を切り欠いた変形円状であることを特徴とする請求項１記載のステップタイプバルブ。
  3. 　バルブとバルブシートが当接する重なり代を、軸方向の両端部より軸直交方向の両端部で大きくすることを特徴とする請求項１記載のステップタイプバルブ。
  4. 　バルブと流体通路の間の隙間を、軸直交方向の両端部より軸方向の両端部で大きくすることを特徴とする請求項１記載のステップタイプバルブ。
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