WO2013102951A1 - バタフライバルブ - Google Patents

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横山　雅之
克典 高井
暁 長谷川
綿貫　晴夫
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三菱電機株式会社
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    • F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/02—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only

Definitions

  • the present invention relates to a butterfly valve for controlling the flow rate of a high-temperature fluid, such as an EGR (Exhaust Gas Recirculation) valve and a bypass valve for circulating exhaust gas.
  • a butterfly valve for controlling the flow rate of a high-temperature fluid, such as an EGR (Exhaust Gas Recirculation) valve and a bypass valve for circulating exhaust gas.
  • valve shaft holes are formed in a direction crossing the extending direction of the fluid passage of the housing, and both end portions of the valve shaft of the butterfly valve are respectively inserted into the valve shaft holes, A bearing portion was provided to support the rotation (see, for example, Patent Document 1).
  • the present invention has been made in order to solve the above-described problems, and is a butterfly capable of suppressing an increase in fluid leakage while avoiding deterioration and sticking of a valve shaft when a coaxial shift of a bearing portion occurs.
  • the object is to provide a valve.
  • a butterfly valve includes a housing provided with a fluid passage, two bearing portions provided at opposite positions of the housing sandwiching the fluid passage, and a shaft rotatably held by the two bearing portions. And a valve fixed to the shaft and rotated integrally to open and close the fluid passage, and the inner diameter of the bearing portion is gradually expanded along the axial direction of the shaft.
  • the present invention by making the inner diameter of the bearing portion gradually expand along the axial direction of the shaft, while avoiding deterioration of the shaft and sticking when a coaxial shift of the bearing portion occurs, An increase in fluid leakage can be suppressed.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a thermal deformation example of the housing according to the first embodiment. It is a figure explaining the shape of the bearing part of Embodiment 1.
  • FIG. It is sectional drawing to which the spring of Embodiment 1 and its peripheral structure were expanded. It is sectional drawing to which the power transmission member of Embodiment 1 and its peripheral structure were expanded.
  • Embodiment 1 FIG.
  • the butterfly valve shown in FIG. 1 includes a housing 10 that is interposed in a pipe (not shown) that circulates a fluid, a shaft 20 that is rotatably supported by the housing 10, and a fluid that rotates integrally with the shaft 20.
  • Butterfly-shaped valves 21 and 22 for opening and closing the passages 11 and 12.
  • the valves 21 and 22 are attached to the shaft 20 at different angles. In the illustrated example, when one valve 21 (or valve 22) opens the fluid passage 11 (or fluid passage 12), the other valve 22 is opened. (Or valve 21) closes fluid passage 12 (or fluid passage 11).
  • the housing 10 is formed with one fluid inlet 13 and two fluid outlets 14 and 15.
  • the fluid passage 11 communicates the fluid inlet 13 and the fluid outlet 14, and the fluid passage 12 communicates the fluid inlet 13 and the fluid outlet 15.
  • a hole that penetrates the shaft 20 is formed in the housing 10.
  • These bearing holders 16 and 17 are provided with bearing parts 18 and 19 that slidably support the shaft 20, and the opening of the bearing holder 17 is closed with a cap.
  • the one end portion of the shaft 20 penetrates the bearing holding portion 16 and protrudes out of the housing 10, and is connected to the power transmission members 32a to 32c of the actuator 30.
  • the forward drive force or reverse drive force of the motor 31 is transmitted to the shaft 20 through the power transmission members 32a to 32c, and the shaft 20 and the valves 21 and 22 rotate integrally to open and close the fluid passages 11 and 12. .
  • a spring 33 between the housing 10 and the shaft 20 is used to suppress the rattling of the shaft 20 due to vibration and fluid force, and to return the shaft 20 to a specified rotational position when the actuator 30 fails. Is installed.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a thermal deformation example of the housing 10 and shows a portion where the stress is large in a dark color.
  • the bearing portion 18a shown in FIG. 3A is a cylinder having an inner diameter of 8.0 (the unit is all [mm]). It is estimated that the maximum outer diameter at which the shaft 20 is not fixed and sliding is not deteriorated is 6.4 when a coaxial shift occurs in the bearing holders 16 and 17 (not shown). Therefore, in order to avoid sticking and deterioration of sliding, the normal clearance between the bearing portions 18a and 19a of the shaft 20 needs to be 1.6 at a minimum.
  • the bearing portions 18b and 19b shown in FIG. 3B have a cylindrical shape in which the inner diameter on the side far from the fluid passages 11 and 12 is 8.0, and the inner diameter gradually increases as the fluid passages 11 and 12 are approached. It is.
  • the maximum outer diameter of the shaft 20 that is not fixed and deteriorated even when the same coaxial displacement as that in FIG. 3A occurs is estimated to be 6.9. Therefore, the clearance can be set as small as 1.1. Therefore, shaft leakage can be suppressed as compared with the case of FIG.
  • the bearing portions 18c and 19c shown in FIG. 3 (c) are cylinders whose inner diameter on the side close to the fluid passages 11 and 12 is 8.0 and whose inner diameter gradually increases as the distance from the fluid passages 11 and 12 increases. .
  • the maximum outer diameter of the shaft 20 that is not fixed and does not deteriorate even when the same coaxial displacement as that in FIG. 3A occurs is estimated to be 6.9. Therefore, the clearance can be set as small as 1.1. Therefore, shaft leakage can be suppressed as compared with the case of FIG.
  • the shape of the bearing portions 18c and 19c can reduce the clearance between the shaft 20 on the side closer to the fluid passages 11 and 12 when a coaxial shift occurs. It is also possible to suppress the sheet leakage that occurs through this clearance when fully closed.
  • the bearing portions 18d and 19d shown in FIG. 3 (d) are cylinders in which the inner diameter of the central portion in the axial direction is 8.0, and the inner diameter gradually increases toward both ends.
  • the maximum outer diameter of the shaft 20 that is not fixed and does not deteriorate when the same coaxial displacement as that in FIG. 3A occurs is estimated to be 7.4. Therefore, the clearance can be set as small as 0.6. Therefore, shaft leakage can be suppressed as compared with the case of FIG. 3 (b) and FIG. 3 (c) as well as FIG. 3 (a).
  • the shape of the bearing portions 18d and 19d eliminates the directionality when the bearing portions 18d and 19d are installed on the bearing holding portions 16 and 17, thereby facilitating assembly work.
  • FIG. 3 in order to explain easily the influence which the difference in the inner surface shape of a bearing part has on a clearance, the result of a simulation under a large numerical condition is shown.
  • FIG. 1 and FIG. 4 and FIG. 5 to be described below are expressed more seriously than actual in order to show the shapes of the inner peripheral surfaces of the bearing portions 18 and 19.
  • the bearing portions 18 and 19 in FIG. 1 have the same shape as the bearing portions 18d and 19d in FIG. 3D, and the actual clearance with the shaft 20 is about several ⁇ m.
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the spring 33 and its peripheral structure. Since the housing 10 through which the high-temperature gas is circulated becomes hot, if the spring 33 is installed directly on the housing 10, a heat sink occurs. However, if the spring 33 is installed away from the housing 10, the entire length of the butterfly valve is extended. Therefore, the influence of high heat is reduced by installing the spring holder 34 on the housing 10 and installing the spring 33 on the spring holder 34 instead of installing the spring 33 directly on the housing 10.
  • the spring holder 34 includes an outer cylinder portion 35 that covers the outside of the spring 33, an inner cylinder portion 36 that covers the inside of the spring 33, and a gap between the outer cylinder portion 35 and the inner cylinder portion 36 on the side close to the fluid passage 11.
  • the bottom portion 37 is closed, and a holder fixing portion 38 that fixes the outer cylinder portion 35 to the housing 10.
  • a convex portion 39 is formed on the outer periphery of the bearing holding portion 16 in the housing 10.
  • the spring holder 34 is arrange
  • a holder fixing portion 38 is formed at a position farthest from the fluid passage 11, that is, at the open end portions of the inner cylinder portion 36 and the outer cylinder portion 35.
  • the spring holder 34 Since the spring holder 34 is in a state where the portions other than the holder fixing portion 38 are separated from the housing 10 (the bearing holding portion 16 and the convex portion 39), the heat of the hot gas flowing through the fluid passage 11 is directly transmitted from the housing 10. Absent. Moreover, the heat transmitted from the bearing holding part 16 to the spring 33 is suppressed by extending the inner cylinder part 36 in the axial direction.
  • the spring holder 34 is a component that holds a hook (not shown) on the fixed side of the spring 33, and is less worn due to relative displacement with the spring 33.
  • the other hook (not shown) of the spring 33 is held by the power transmission member 32c, and the urging force of the spring 33 is transmitted to the shaft 20 via the power transmission member 32c.
  • a guide member 40 and a guide member 41 are provided as a guide for preventing the top end of the torsion spring portion of the spring 33 from falling.
  • One guide member 40 is an annular member that is in sliding contact with the end portion of the spring 33, and is placed on the torsion spring portion to receive an urging force in the axial direction and is pressed against the power transmission member 32c.
  • the guide member 41 is fixed to the shaft 20 with an inner diameter, and when the torsion spring part falls down, the guide member 40 slidably in contact with the torsion spring part also moves in the radial direction and contacts the guide member 41. Since the movement of the is restricted, the fall can be prevented.
  • the guide member 40 and the guide member 41 are formed as separate members so that the guide member 40 in contact with the spring 33 is not directly attached to the shaft 20, thereby reducing heat transmitted from the shaft 20 to the spring 33. Furthermore, a ratchet 42 is provided on the peripheral edge of the guide member 41.
  • This screw turn 42 is a peripheral wall projecting from the peripheral portion of the guide member 41 toward the fluid passage 11, and the hot gas leaked from the clearance between the shaft 20 and the bearing portion 18 is removed from the guide member 40 and the guide member 40.
  • the spring 33 is also prevented from sag due to leaked gas.
  • the leaked gas guided by the ratchet 42 is discharged to the outside through a gap between the bearing holder 16 and the spring holder 34.
  • the mouse turn 42 is formed on the guide member 41, but may be formed on the guide member 40.
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the power transmission member 32c and its peripheral structure. Since the actuator 30 having the motor 31 has low heat resistance, it is better to reduce heat transfer from the housing 10 as much as possible. Therefore, the actuator 30 is not directly attached to the housing 10, but is attached via the heat insulating member 43.
  • a stainless steel pipe having a low thermal conductivity is used as the heat insulating member 43 so that only both ends of the pipe are in contact with the housing 10 and the base plate 45. Thereby, the actuator 30 can be mounted away from the housing 10, and heat transfer from the housing 10 to the actuator 30 can be reduced.
  • the surface of the housing 10 facing the actuator 30 is covered with a cover 44 so as to block the radiant heat of the housing 10 and the leaked gas.
  • the cover 44 may be made of a material having high thermal conductivity to improve heat dissipation.
  • holes for inserting bolts 46 are formed in the cover 44 and the base plate 45 of the actuator 30, and screw holes for fastening the bolts 46 are formed in the housing 10.
  • a contact portion 47 that is one step higher is formed around the insertion hole of the cover 44, and only the contact portion 47 is in contact with the base plate 45, and other portions are separated from the base plate 45. Thereby, a gap is formed between the cover 44 and the base plate 45, and heat transfer from the cover 44 to the base plate 45 to which the actuator 30 is attached can be reduced.
  • the butterfly valve includes the housing 10 provided with the fluid passages 11 and 12, and the bearing portions 18 and 19 provided at the opposing positions of the housing 10 across the fluid passages 11 and 12.
  • the shaft 20 is rotatably held by the bearings 18 and 19, and the valves 21 and 22 are fixed to the shaft 20 and rotate integrally to open and close the fluid passages 11 and 12.
  • the inner diameter of 19 is configured to gradually widen along the axial direction of the shaft 20. For this reason, it is possible to suppress an increase in fluid leakage while avoiding deterioration and sticking of the shaft 20 when a coaxial shift of the bearing portions 18 and 19 occurs.
  • bearing portion 18c when the bearing portions 18 and 19 are formed so as to gradually expand along the axial direction of the shaft 20 so that the inner diameter near the fluid passages 11 and 12 is small and the inner diameter on the far side is large (bearing portion 18c). 19c) has the effect of suppressing leakage of the seat flowing from the upstream side to the downstream side via the clearance between the shaft 20 and the bearing portions 18 and 19 when the valve 21 or the valve 22 is fully closed. . Further, when the bearing portions 18 and 19 are formed so as to gradually expand toward both ends along the axial direction of the shaft 20 so that the inner diameter of the center portion is small and the inner diameters of both ends are large (bearing portions 18d, 19d) has the effect of facilitating assembly work in addition to the above effects.
  • the butterfly valve is fixed to the shaft 20 inside the guide member 40 and the annular guide member 40 that is in sliding contact with the end of the spring 33 installed on the outer periphery of the shaft 20.
  • the guide member 41 is configured such that the outer peripheral portion abuts on the inner peripheral portion of the guide member 40 and restricts the radial movement of the guide member 40, and the screw 42 is formed on the outer peripheral portion of the guide member 41. For this reason, propagation of heat from the shaft 20 can be reduced while suppressing the fall of the spring 33. Moreover, since the high temperature gas leaked from the bearing portion 18 can be released in a direction not directly hitting the spring 33 by the screw return 42, the heat settling of the spring 33 can be suppressed.
  • the butterfly valve is provided with the spring holder 34 that accommodates the spring 33 around the hole of the housing 10 that penetrates the end of the shaft 20.
  • the inner cylinder part 36 that covers the inner side of the inner side 33, the outer cylinder part 35 that covers the outer side, and the bottom part 37 that closes the gap between the inner cylinder part 36 and the outer cylinder part 35, the inner cylinder part 36 and the outer cylinder part 35 is fixed to the convex portion 39 of the housing 10 by the holder fixing portion 38 on the open side, and the other portions are separated from the housing 10. For this reason, the heat propagated from the housing 10 to the spring 33 can be reduced.
  • the butterfly valve is provided between the actuator 30 that rotationally drives the shaft 20, and between the actuator 30 and the housing 10, and the heat insulation that holds the actuator 30 in a state of being separated from the housing 10.
  • the member 43 is provided. For this reason, heat transfer to the actuator 30 having low heat resistance can be reduced as much as possible.
  • the butterfly valve is configured to include the cover 44 that covers the surface of the housing 10 that faces the actuator 30, so that the radiant heat and leakage gas of the housing 10 are blocked, The low actuator 30 can be protected.
  • the butterfly valve is configured to provide a gap between the base plate 45 to which the actuator 30 is attached and the cover 44, so that heat transfer from the cover 44 to the actuator 30 can be reduced. it can.
  • any constituent element of the embodiment can be modified or any constituent element of the embodiment can be omitted within the scope of the invention.
  • Embodiment 1 described above an example in which the present invention is applied to a butterfly valve configured to open and close a fluid passage that is bifurcated by two valves fixed to a shaft has been described. You may apply to the butterfly valve of the structure which opens and closes one fluid channel
  • the housing is asymmetrical on the upstream side and the downstream side, a coaxial shift is likely to occur. Therefore, even in the case of a butterfly valve having one valve and one fluid passage, the housing is asymmetrical. The effect of the invention becomes remarkable. Further, since the coaxial displacement of the bearing portion tends to increase as the shaft becomes longer, the effect of the present invention becomes more remarkable as the number of valves increases (that is, as the shaft becomes longer).
  • the butterfly valve according to the present invention is adapted to be used for an EGR valve that circulates exhaust gas at a high temperature (500 ° C. to 800 ° C.) because the effect of high temperature is reduced.

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Abstract

　軸受け部１８，１９を、中央部の内径が小さく、両端部の内径が大きくなるよう、シャフト２０の軸方向に沿って両端部へ向かって徐々に広がる形状にし、ハウジング１０が変形して同軸ずれが生じた場合にシャフト２０の摺動悪化および固着を防止する。

Description

バタフライバルブ
　この発明は、排気ガスを流通するＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ　Ｇａｓ　Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）バルブおよびバイパスバルブのような、高温流体の流量制御用のバタフライバルブに関する。
　従来のバタフライバルブは、ハウジングの流体通路の延在方向に対して交差する方向に２箇所の弁軸孔を形成し、バタフライバルブの弁軸の両端部をそれぞれ弁軸孔に挿通して、それぞれに軸受部を設けて回転自在に支持していた（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７－３２３０１号公報
　上記特許文献１のように２箇所の軸受部で弁軸を支持するバタフライバルブにおいて、この弁軸を挟んで上流側と下流側とでハウジング形状が非対称である場合、高温流体を流すとハウジングが上流側と下流側とで非対称に熱膨張して、２箇所の軸受部の同軸度がずれ、弁軸と軸受部の摺動が悪化したり固着したりする課題があった。
　また、この摺動悪化を避けるために、弁軸と軸受部のクリアランスを拡大した場合、このクリアランスを通って流体通路からハウジング外への軸漏れが増加するという課題があった。さらに、バタフライバルブが全閉状態でも、このクリアランスを通って上流側から下流側へのシート漏れが生じる課題もあった。
　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、軸受部の同軸ずれが発生した際に弁軸の摺動悪化および固着を回避しつつ、流体漏れの増加を抑制できるバタフライバルブを提供することを目的とする。
　この発明のバタフライバルブは、流体通路を設けたハウジングと、流体通路を挟んだハウジングの対向位置それぞれに設けた２箇所の軸受け部と、２箇所の軸受け部により回動自在に保持されるシャフトと、シャフトに固定されて一体に回動し、流体通路を開閉するバルブとを備え、軸受け部の内径を、シャフトの軸方向に沿って徐々に広がる形状にしたものである。
　この発明によれば、軸受け部の内径を、シャフトの軸方向に沿って徐々に広がる形状にすることにより、軸受け部の同軸ずれが発生した際のシャフトの摺動悪化および固着を回避しつつ、流体漏れの増加を抑制することができる。
この発明の実施の形態１に係るバタフライバルブの構成を示す断面図である。 実施の形態１のハウジングの熱変形例を示す断面図である。 実施の形態１の軸受け部の形状を説明する図である。 実施の形態１のスプリングとその周辺構造を拡大した断面図である。 実施の形態１の動力伝達部材とその周辺構造を拡大した断面図である。
　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に示すバタフライバルブは、流体を流通する管（不図示）に介装されるハウジング１０と、ハウジング１０に回動自在に保持されたシャフト２０と、シャフト２０と一体に回動して流体通路１１，１２を開閉するバタフライ形状のバルブ２１，２２とを備える。バルブ２１，２２は互いに異なる角度でシャフト２０に取り付けられており、図示例では一方のバルブ２１（またはバルブ２２）が流体通路１１（または流体通路１２）を開弁するとき、もう一方のバルブ２２（またはバルブ２１）が流体通路１２（または流体通路１１）を閉弁する。
　ハウジング１０には１個の流体入口１３と２個の流体出口１４，１５が形成されている。流体通路１１は流体入口１３と流体出口１４を連通し、流体通路１２は流体入口１３と流体出口１５を連通する。
　また、ハウジング１０にはシャフト２０を貫通する穴が形成されている。このうちの、流体通路１１，１２を間に挟んだ対向位置それぞれの穴を、軸受け保持部１６，１７とする。これら軸受け保持部１６，１７には、シャフト２０を摺動自在に支持する軸受け部１８，１９が設置され、軸受け保持部１７の開口部はキャップで塞がれている。
　シャフト２０の一端部は、軸受け保持部１６を貫通してハウジング１０外へ突出し、アクチュエータ３０の動力伝達部材３２ａ～３２ｃに連結されている。モータ３１の正転駆動力または逆転駆動力が動力伝達部材３２ａ～３２ｃを介してシャフト２０に伝達されて、シャフト２０とバルブ２１，２２が一体に回動して流体通路１１，１２を開閉する。振動および流体力などによるシャフト２０のがたつきを抑制するために、また、アクチュエータ３０が故障した際にシャフト２０を規定の回動位置に戻すために、ハウジング１０とシャフト２０の間にスプリング３３が設置されている。
　図２は、ハウジング１０の熱変形例を示す断面図であり、応力が大きい部位を濃い色で示す。不図示の配管に流体入口１３と流体出口１４，１５をそれぞれ固定した状態で、流体入口１３から流体出口１４，１５へ高温ガスを流通させると、ハウジング１０が膨張し、流体入口１３付近に応力が集中して大きく歪む。この結果、シャフト２０を挟んだ上流側（流体入口１３側）と下流側（流体出口１４，１５側）とで線膨張による膨張の歪みが非対称となり、軸受け保持部１６，１７に同軸ずれが発生する。
　また、流体通路１１，１２の片側のみに高温ガスを流通させ続けると、ハウジング１０に温度分布が生じ、歪みによる同軸ずれが更に悪化する。
　従って、ハウジング１０を加工する際の軸受け保持部１６，１７の同軸ずれ、および上述した膨張による同軸ずれが発生した場合の、軸受け部１８，１９でのシャフト２０の固着および摺動悪化を避けるためには、シャフト２０と軸受け部１８，１９との間のクリアランスを拡大する必要がある。ただし、クリアランスを拡大すると、このクリアランスからの漏れが増大するため、単純に拡大することは好ましくない。
　図３（ａ）に示す軸受け部１８ａは、内径が８．０（単位は全て［ｍｍ］とする）の円筒である。不図示の軸受け保持部１６，１７に同軸ずれが発生した場合に、シャフト２０の固着および摺動悪化しない最大の外径は６．４と推定される。そのため、固着および摺動悪化を避けるためには、シャフト２０の軸受け部１８ａ，１９ａとの間の正常時のクリアランスを、最小でも１．６にする必要がある。
　これに対し、図３（ｂ）に示す軸受け部１８ｂ，１９ｂは、流体通路１１，１２から遠い側の内径を８．０とし、流体通路１１，１２へ近づくにつれ徐々に内径が広がるような円筒である。この軸受け部１８ｂ，１９ｂを使用した場合、図３（ａ）と同等の同軸ずれが発生したときにも固着および摺動悪化が起こらないシャフト２０の最大の外径は６．９と推定されるため、クリアランスを１．１と小さく設定することができる。そのため、図３（ａ）の場合に比べて軸漏れを抑制することができる。
　また、図３（ｃ）に示す軸受け部１８ｃ，１９ｃは、流体通路１１，１２に近い側の内径を８．０とし、流体通路１１，１２から遠ざかるにつれ徐々に内径が広がるような円筒である。この軸受け部１８ｃ，１９ｃを使用した場合、図３（ａ）と同等の同軸ずれが発生したときにも固着および摺動悪化が起こらないシャフト２０の最大の外径は６．９と推定されるため、クリアランスを１．１と小さく設定することができる。そのため、図３（ａ）の場合に比べて軸漏れを抑制することができる。
　また、軸受け部１８ｃ，１９ｃの形状であれば、同軸ずれが発生したときに、流体通路１１，１２に近い側でシャフト２０との間のクリアランスを小さくすることができるため、バルブ２１またはバルブ２２の全閉時にこのクリアランスを介して発生するシート漏れも抑制することができる。
　また、図３（ｄ）に示す軸受け部１８ｄ，１９ｄは、軸方向の中央部の内径を８．０とし、両端へ向かうにつれ徐々に内径が広がるような円筒である。この軸受け部１８ｄ，１９ｄを使用した場合、図３（ａ）と同等の同軸ずれが発生したときにも固着および摺動悪化が起こらないシャフト２０の最大の外径は７．４と推定されるため、クリアランスを０．６と小さく設定することができる。そのため、図３（ａ）だけでなく図３（ｂ）および図３（ｃ）の場合に比べて、軸漏れを抑制することができる。
　また、軸受け部１８ｄ，１９ｄの形状であれば、軸受け保持部１６，１７へ設置する際の方向性がなくなるため、組み立て作業が容易になる。
　なお、図３では、軸受け部の内面形状の違いがクリアランスに及ぼす影響を分かり易く説明するために、大きい数値の条件でシミュレーションした結果を示した。同様に、図１および以下に説明する図４、図５でも、軸受け部１８，１９の内周面の形状を示すために実際より甚だしく表現した。ちなみに、図１の軸受け部１８，１９は図３（ｄ）の軸受け部１８ｄ，１９ｄと同様の形状であり、シャフト２０との間の実際のクリアランスは数μｍ程度である。
　図４は、スプリング３３とその周辺構造を拡大した断面図である。
　高温ガスを流通するハウジング１０は高温になるため、スプリング３３を直接ハウジング１０に設置すると熱へたりが生じる。しかしながら、スプリング３３をハウジング１０から離して設置すると、バタフライバルブの全長が伸びる。
　そこで、スプリング３３をハウジング１０に直接設置するのではなく、ハウジング１０にスプリングホルダ３４を設置して、このスプリングホルダ３４にスプリング３３を設置することにより、高熱の影響を低減する。
　スプリングホルダ３４は、スプリング３３の外側を被覆する外筒部３５と、スプリング３３の内側を被覆する内筒部３６と、外筒部３５と内筒部３６の流体通路１１に近い側の隙間を塞ぐ底部３７と、外筒部３５をハウジング１０に固定するホルダ固定部３８とから構成されている。
　一方、ハウジング１０には、軸受け保持部１６の外周に凸部３９が形成されている。そして、軸受け保持部１６と凸部３９の間にスプリングホルダ３４を配置し、凸部３９とホルダ固定部３８とを固定する。このとき、ハウジング１０からの熱の影響を抑制するために、流体通路１１から最も離れた位置、即ち、内筒部３６と外筒部３５の開放側の端部にホルダ固定部３８を形成して、スプリングホルダ３４をハウジング１０に固定することが望ましい。
　スプリングホルダ３４は、ホルダ固定部３８以外の部位がハウジング１０（軸受け保持部１６および凸部３９）から離間させた状態になるため、流体通路１１を流通する高温ガスの熱がハウジング１０から直接伝わらない。また、内筒部３６を軸方向に長く伸ばすことにより、軸受け保持部１６からスプリング３３に伝わる熱を抑制する。
　スプリング３３の捻りバネ部分は、捻ると倒れるため、内筒部３６が捻りバネ部分の内側に接することにより倒れ防止のガイドの役目を果たす。このスプリングホルダ３４は、スプリング３３の固定側のフック（不図示）を保持する部品であり、スプリング３３との相対変位による磨耗が少ない。スプリング３３のもう一方のフック（不図示）は、動力伝達部材３２ｃに保持されており、スプリング３３の付勢力は動力伝達部材３２ｃを介してシャフト２０に伝達される。
　また、スプリング３３の捻りバネ部分の上端側の倒れ防止のガイドとして、ガイド部材４０とガイド部材４１の２部品を設ける。一方のガイド部材４０はスプリング３３の端部に摺接する環状の部材であり、捻りバネ部分に載置されて軸方向の付勢力を受け、動力伝達部材３２ｃに押付けられた状態になる。ガイド部材４１は内径でシャフト２０に固定されており、捻りバネ部分が倒れる際、この捻りバネ部分に摺接したガイド部材４０も一緒に径方向へ移動してガイド部材４１に当接し、それ以上の移動が規制されるため、倒れを防止できる。
　このガイド部材４０とガイド部材４１を別部材にし、スプリング３３に接するガイド部材４０を直接シャフト２０に取り付けない構造にすることで、シャフト２０からスプリング３３へ伝達される熱を低減する。
　さらに、ガイド部材４１の周縁部にねずみ返し４２を設ける。このねずみ返し４２は、ガイド部材４１の周縁部から流体通路１１側へ突設された周壁であって、シャフト２０と軸受け部１８との間のクリアランスから軸漏れした高温ガスを、ガイド部材４０およびスプリング３３に直接当たらない方向（図４に矢印で示す方向）へ逃がすことで、漏出ガスによるスプリング３３のへたりも抑制する。ねずみ返し４２に案内された漏出ガスは、軸受け保持部１６とスプリングホルダ３４との間の隙間を通って外部へ排出される。
　なお、図示例ではねずみ返し４２をガイド部材４１に形成したが、ガイド部材４０に形成してもよい。
　図５は、動力伝達部材３２ｃとその周辺構造を拡大した断面図である。
　モータ３１を有するアクチュエータ３０は耐熱性が低いため、ハウジング１０からの伝熱を極力低減する方がよい。そこで、アクチュエータ３０を直接ハウジング１０に取り付けず、断熱部材４３を介在させて取り付ける。例えば図５の例では、断熱部材４３として、熱伝導率の低いステンレス鋼のパイプを用い、パイプの両端のみがハウジング１０とベースプレート４５に接触するように取り付ける。これにより、アクチュエータ３０をハウジング１０から遠ざけて取り付け可能となり、また、ハウジング１０からアクチュエータ３０への伝熱を低減できる。
　さらに、ハウジング１０の輻射熱、および漏出ガスを遮断するように、アクチュエータ３０に対向するハウジング１０の面をカバー４４で覆う。このカバー４４を熱伝導率の高い材質で構成して放熱性を高めるとよい。図５の例では、カバー４４およびアクチュエータ３０のベースプレート４５には、ボルト４６を挿通するための穴がそれぞれ形成され、ハウジング１０にはボルト４６を締結するためのネジ穴が形成されている。また、カバー４４の挿通穴周辺には一段高い当接部４７が形成され、当接部４７のみがベースプレート４５に接し、それ以外の部分はベースプレート４５から離間した状態となる。これにより、カバー４４とベースプレート４５の間に隙間ができ、カバー４４からアクチュエータ３０が取り付けられたベースプレート４５への伝熱を低減できる。
　以上より、実施の形態１によれば、バタフライバルブは、流体通路１１，１２を設けたハウジング１０と、流体通路１１，１２を挟んだハウジング１０の対向位置それぞれに設けた軸受け部１８，１９と、軸受け部１８，１９により回動自在に保持されるシャフト２０と、シャフト２０に固定されて一体に回動し、流体通路１１，１２を開閉するバルブ２１，２２とを備え、軸受け部１８，１９の内径は、シャフト２０の軸方向に沿って徐々に広がる形状になるよう構成した。このため、軸受け部１８，１９の同軸ずれが発生した際のシャフト２０の摺動悪化および固着を回避しつつ、流体漏れの増加を抑制することができる。
　特に、軸受け部１８，１９を、流体通路１１，１２に近い側の内径が小さく、遠い側の内径が大きくなるよう、シャフト２０の軸方向に沿って徐々に広がる形状にした場合（軸受け部１８ｃ，１９ｃ）には、上記効果に加え、バルブ２１またはバルブ２２の全閉時にシャフト２０と軸受け部１８，１９の間のクリアランスを介して上流側から下流側へ流れるシート漏れを抑制する効果もある。
　また、軸受け部１８，１９を、中央部の内径が小さく、両端部の内径が大きくなるよう、シャフト２０の軸方向に沿って両端部へ向かって徐々に広がる形状にした場合（軸受け部１８ｄ，１９ｄ）には、上記効果に加え、組み立て作業を容易化できる効果もある。
　また、上記実施の形態１によれば、バタフライバルブは、シャフト２０の外周に設置されるスプリング３３の端部に摺接する環状のガイド部材４０と、ガイド部材４０の内側でシャフト２０に固定され、その外周部がガイド部材４０の内周部に当接してガイド部材４０の径方向の移動を規制するガイド部材４１とを備え、ガイド部材４１の外周部にねずみ返し４２を形成するよう構成した。このため、スプリング３３の倒れを抑制しつつ、シャフト２０からの熱の伝播を低減することができる。また、ねずみ返し４２により、軸受け部１８から漏出した高温ガスをスプリング３３に直接当たらない方向へ逃がすことができるので、スプリング３３の熱へたりを抑制することができる。
　また、上記実施の形態１によれば、バタフライバルブは、シャフト２０の端部を貫通させるハウジング１０の穴の周囲に、スプリング３３を収容するスプリングホルダ３４を設置し、このスプリングホルダ３４は、スプリング３３の内側を被覆する内筒部３６、外側を被覆する外筒部３５、および内筒部３６と外筒部３５の隙間を塞ぐ底部３７とから構成され、これら内筒部３６と外筒部３５の開放側のホルダ固定部３８でハウジング１０の凸部３９に固定され、それ以外の部位はハウジング１０から離間した状態になるよう構成した。このため、ハウジング１０からスプリング３３に伝播する熱を低減することができる。
　また、上記実施の形態１によれば、バタフライバルブは、シャフト２０を回動駆動するアクチュエータ３０と、アクチュエータ３０とハウジング１０の間に設けられ、アクチュエータ３０をハウジング１０から離間した状態に保持する断熱部材４３とを備える構成にした。このため、耐熱性の低いアクチュエータ３０への伝熱を極力低減することができる。
　また、実施の形態１によれば、バタフライバルブは、アクチュエータ３０に対向するハウジング１０の面を被覆するカバー４４を備える構成にしたので、ハウジング１０の輻射熱および漏出ガスを遮断して、耐熱性の低いアクチュエータ３０を保護することができる。
　また、実施の形態１によれば、バタフライバルブは、アクチュエータ３０が取り付けられたベースプレート４５とカバー４４の間に隙間を設ける構成にしたので、カバー４４からアクチュエータ３０への伝熱を低減することができる。
　なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
　例えば、上記実施の形態１では、シャフトに固定された２個のバルブが、二手に分岐した流体通路を開閉する構成のバタフライバルブに本願発明を適用した例を説明したが、１個のバルブが１本の流体通路を開閉する構成のバタフライバルブに適用してもよい。ただし、上流側と下流側でハウジングが非対称形状の場合に同軸ずれが発生しやすいので、１個のバルブと１本の流体通路を有するバタフライバルブの場合にもそのハウジングが非対称形状であると本願発明の効果が顕著となる。また、シャフトが長いほど軸受け部の同軸ずれも大きくなる傾向があるため、バルブの数が多くなるほど（即ち、シャフトが長くなるほど）本願発明の効果が顕著となる。
　以上のように、この発明に係るバタフライバルブは、高温の影響を軽減するようにしたので、高温（５００℃～８００℃）の排気ガスを流通するＥＧＲバルブなどに用いるのに適している。
　１０　ハウジング、　１１，１２　流体通路、　１３　流体入口、　１４，１５　流体出口、　１６，１７　軸受け保持部、　１８，１９　軸受け部、　２０　シャフト、　２１，２２　バルブ、　３０　アクチュエータ、　３１　モータ、　３２ａ～３２ｃ　動力伝達部材、　３３　スプリング、　３４　スプリングホルダ、　３５　外筒部、　３６　内筒部、　３７　底部、　３８　ホルダ固定部、　３９　凸部、　４０，４１　ガイド部材、　４２　ねずみ返し（周壁）、　４３　断熱部材、　４４　カバー、　４５　ベースプレート、　４６　ボルト、　４７　当接部。

Claims (10)

  1. 　流体通路を設けたハウジングと、
    　前記流体通路を挟んだ前記ハウジングの対向位置それぞれに設けた２箇所の軸受け部と、
    　前記２箇所の軸受け部により回動自在に保持されるシャフトと、
    　前記シャフトに固定されて一体に回動し、前記流体通路を開閉するバルブとを備え、
    　前記軸受け部の内径は、前記シャフトの軸方向に沿って徐々に広がる形状であることを特徴とするバタフライバルブ。
  2. 　軸受け部は、流体通路に近い側の内径が小さく、遠い側の内径が大きくなるようシャフトの軸方向に沿って徐々に広がる形状であることを特徴とする請求項１記載のバタフライバルブ。
  3. 　軸受け部は、中央部の内径が小さく、両端部の内径が大きくなるようシャフトの軸方向に沿って徐々に広がる形状であることを特徴とする請求項１記載のバタフライバルブ。
  4. 　ハウジングは、シャフトを挟んで上流側と下流側の形状が非対称であることを特徴とする請求項１記載のバタフライバルブ。
  5. 　シャフトの外周に設置されるスプリングの端部に摺接する環状の第１のガイド部材と、
    　前記第１のガイド部材の内側で前記シャフトに固定され、その外周部が前記第１ガイド部材の内周部に当接して前記第１のガイド部材の径方向の移動を規制する第２のガイド部材とを備え、
    　前記第１のガイド部材または前記第２のガイド部材のうちの一方は、その周縁部に周壁が形成されていることを特徴とする請求項１記載のバタフライバルブ。
  6. 　シャフト端部を貫通させるハウジングの穴の周囲に、スプリングを収容するスプリングホルダを設置し、
    　当該スプリングホルダは、前記スプリングの内側を被覆する内筒、外側を被覆する外筒、および当該内筒と当該外筒の前記ハウジング側の隙間を塞ぐ底面とから構成され、当該内筒と当該外筒の開放側で前記ハウジングに固定され、それ以外の部位は前記ハウジングから離間した状態であることを特徴とする請求項１記載のバタフライバルブ。
  7. 　シャフトを回動駆動するアクチュエータと、
    　前記アクチュエータとハウジングの間に設けられ、前記アクチュエータを前記ハウジングから離間した状態に保持する断熱部材とを備えることを特徴とする請求項１記載のバタフライバルブ。
  8. 　アクチュエータに対向するハウジング面を被覆するカバーを備えることを特徴とする請求項７記載のバタフライバルブ。
  9. 　アクチュエータとカバーの間に隙間を設けたことを特徴とする請求項８記載のバタフライバルブ。
  10. 　シャフトに固定された２個のバルブが、二手に分岐した流体通路を開閉することを特徴とする請求項４記載のバタフライバルブ。
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