JP2003185032A - バタフライ弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 弁座ゴムシートを装着した弁体を弁箱に組み
込んだ際に、弁軸周辺の弁座ゴムシートの局所的な盛り
上がりやはみ出しを防止して、弁体の開閉時に弁座ゴム
シートが破損しないようにしたバタフライ弁を提供する
ことである。 【解決手段】 弁箱１内に挿通して回動自在に設けた弁
軸１０に弁体７が取り付けられ、弁体７が、弁座ゴムシ
ートを一対の弁板８の間に装着し、弁軸１０と共に回動
して、弁座ゴムシートが弁箱１の内周面に摺接するよう
に形成されたバタフライ弁において、弁座ゴムシートの
上部筒状挿通部１４の内部側端面１６に放射状に等間隔
で凹溝を設け、弁軸１０下部のブッシュ２３とその支持
部材２４との間に窪み部３２を形成し、弁体７の組込み
時に生じる筒状挿通部１４、１４ａの変形を吸収したの
である。それにより弁座ゴムシートが局所的に盛り上る
などの変形をせず、弁体７の開閉時の破損を防止でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ビル設備や各種
プラント設備等の配管において用いられるバタフライ弁
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５に示すバタフライ弁は、加工工数の
低減および軽量化などを目的として、弁箱１を、薄い鋼
板をプレス加工を用いて形成したもので、外筒２内に、
内筒３が嵌め込まれ、固着された二重構造となってお
り、給水、空調用冷温水、下水、工業用水などの各種流
体配管に用いられている。

【０００３】前記バタフライ弁の弁体７は、図６（ａ）
および（ｂ）に示すように、一対の円板状の鋼板製の弁
板８、８を重ねた構造のもので、重ねた弁板８、８の中
央部の上下に、弁座ゴムシート１３を装着するための筒
状部９、９ａが形成され、これらの筒状部９、９ａ間
に、弁軸１０を挿通するための角溝１１が形成されてい
る。そして、弁体７の外周縁の、前記筒状部９、９ａの
両側に、弁座ゴムシート１３を装着するための凹溝１２
が形成されている。

【０００４】前記弁座ゴムシート１３は、図７に示すよ
うに、その中央部の上下に設けた、内周が四角形状で外
周が円形の弁軸１０を挿通する筒状挿通部１４、１４ａ
と、これらの筒状挿通部１４、１４ａの両側に設けた円
弧部１５で接続して、リング状に形成されている。この
円弧部１５、１５および筒状挿通部１４、１４ａの外表
面には、三角形状のパッキン山１５ａが設けられ、筒状
挿通部１４、１４ａの内周面にも、半円形状のパッキン
山１５ｂが設けられている。

【０００５】前記挿通部１４、１４ａの弁箱１側の端面
１６、１７、および内部側の端面１６ａ、１７ａは、い
ずれも弁軸１０に垂直な平面に形成されている。この弁
座ゴムシート１３は、図８に示すように、その上部の筒
状挿通部１４が弁体７の上部の筒状部９に装着され、同
様に、その下部の筒状挿通部１４ａが弁体７の下部の筒
状部９ａに装着され、その円弧部１５が弁体７の凹溝１
２に装着された後に、弁板８の外表面の所要の複数の接
合箇所１８でスポット溶接され、一体化された構造とな
っている（図６（ａ）、（ｂ）参照）。

【０００６】弁軸１０は、図５および図８に示したよう
に、断面形状が四角形であり、外筒２の上部および内筒
３の上下部に設けた貫通孔を通り、弁座ゴムシート１３
の筒状挿通部１４、１４ａに挿通され、弁軸１０の上端
には、駆動装置に連結するための角柱部２９が設けられ
ている。この弁軸１０は、弁箱１に取り付けられた首パ
イプ２１に、上部側、即ち駆動側のブッシュ２２を介し
て回動自在に支持され、内筒３に取り付けられた筒状の
底付きパイプ部材２４ｂに、下部側、即ち反駆動側のブ
ッシュ２３を介して回動自在に支持されている。

【０００７】前記内筒３の円筒部４の中央に設けた弁軸
１０の上部側および下部側の貫通孔２５、２５ａの周囲
には、図８および図９に示すように、平面座２７、２８
が設けられ、これらの平面座２７、２８に、弁座ゴムシ
ート１３の筒状挿通部１４、１４ａの弁箱１側の端面１
６、１７がそれぞれ押圧されている。

【０００８】このようにして、前記弁体７は、弁軸１０
と共に回動し、弁座ゴムシート１３が、弁箱１の内筒３
の内面に摺接するようになっている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記筒状挿通
部１４、１４ａの端面１６、１７は、弁体７の開閉にか
かわらず、平面座２７、２８に常に接触し、弁体７の凹
溝１２に装着された弁座ゴムシート１３の円弧部１５よ
りも摩耗しやすく、液密性または気密性を保つため、こ
の円弧部１５よりも圧縮代分の体積の一部が大きく採ら
れている。このため、弁体７に弁座ゴムシート１３を装
着して、弁箱１に組み込んだ際に、上部側の筒状挿通部
１４の端面１６が、図９（ａ）に示したように、平面座
２７に押圧される。この押圧により圧縮された体積の一
部、即ち筒状挿通部１４の圧縮代に相当する体積（圧縮
代分の体積）の一部は、変形として現れる。この変形
は、前記押圧力が筒状挿通部１４の下面１６ａまで到達
しにくいために、上部の筒状挿通部、即ち弁軸１０の操
作側の筒状挿通部１４の内部側端面１６ａの下方の、弁
板８と弁軸１０との隙間３０の方へは少なく、平面座２
７と筒状挿通部１４の端面１６間には摩擦力が存在する
ものの、矢印で示したように、筒状挿通部１４の半径方
向に、弁板８からはみ出すように現れる。その結果、弁
板８の凹溝１２の周方向、即ち弁座ゴムシート１３の円
弧部１５の方へも変形し、弁座ゴムシート１３の円弧部
１５に局所的な盛り上がりが発生する。

【００１０】一方、下部側の筒状挿通部１４ａについて
も、図９（ｂ）に示したように、弁座ゴムシート１３の
筒状挿通部１４ａの圧縮代分の体積の一部が変形として
現れる。その変形は、上部側の筒状挿通部１４の場合と
同様に、内部側端面１７ａの上方の、弁板８と弁軸１０
との間の隙間３１の方へは少なく、矢印で示したよう
に、筒状挿通部１４ａの半径方向に、弁板８からはみ出
すように現れるため、弁板８の凹溝１２の周方向へ、即
ち弁座ゴムシート１３の円弧部１５の方へも変形する。
このため、下部側の筒状挿通部１４ａでも、凹溝１２に
装着された弁座ゴムシート１３の円弧部１５に局所的な
盛り上がりが発生する。

【００１１】このような弁座ゴムシート１３に局所的な
盛り上がりや弁体７からのはみ出しなどの変形が発生す
ると、弁体７の開閉時に、これらの変形部に、剪断など
の局部応力が発生し、前記変形部で弁座ゴムシート１３
が引き裂かれるなどの破損を引き起こす原因となり、バ
タフライ弁の液密性や気密性が損なわれる。

【００１２】そこで、この発明の課題は、弁体に弁座ゴ
ムシートを装着したバタフライ弁において、前記弁体を
弁箱に組み込んだ際に、弁軸周辺の弁座ゴムシートの局
所的な盛り上がりやはみ出しなどを防止し、弁体の開閉
時に、弁座ゴムシートが破損せず、良好な液密性または
気密性を保てるバタフライ弁を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、この発明では以下の構成を採用したのである。

【００１４】即ち、弁体が、弁軸の筒状挿通部を上下に
有する弁座ゴムシートを一対の弁板の間に装着して形成
され、弁軸と共に回動し、弁座ゴムシートが弁箱の内面
に摺接するようにしたバタフライ弁において、前記弁座
ゴムシートの筒状挿通部または前記筒状挿通部に臨む弁
箱側に、弁体の弁箱内への組み込み時に生じる筒状挿通
部の変形を吸収するための窪み部を設けたのである。

【００１５】このようにすれば、弁体の弁箱への組み込
みの際に弁箱の内面に押圧され、前述のように、半径方
向への変形として現れていた、筒状挿通部の圧縮代分の
体積の一部が、筒状挿通部の上面が弁箱の内面との間の
摩擦力により拘束され、その側面および下面の外周縁が
前記弁板に拘束されているため、筒状挿通部またはこの
筒状挿通部に臨む弁箱側に設けた窪み部の方へ変形して
吸収される。このため、筒状挿通部の圧縮代分の体積の
一部が、弁体の外周縁の前記凹溝の方に逃げて弁座ゴム
シートが局部的に盛り上がったり、弁体の外側にはみ出
したりすることを防止できる。それにより、弁体の開閉
時に、これらの変形部に剪断応力等の局部的な応力の発
生を防止でき、前記ゴムシートが、引き裂かれるなどの
破損を防止でき、良好な液密性または機密性が保たれ
る。

【００１６】前記弁座ゴムシートが、上下の筒状挿通部
が両側で円弧部で繋がったリング状に形成され、前記上
部の筒状挿通部の内部側端面に、前記窪み部を設けるこ
とが望ましい。

【００１７】前記弁座ゴムシートの筒状挿通部の内部側
端面は、この端面の外周縁で前記弁板と接触する以外は
自由表面となるため、前記窪み部を設けておけば、筒状
挿通部の弁箱側の端面が押圧されたときに、筒状挿通部
の圧縮代分の体積の一部が周方向に変形しやすく、前記
窪み部に吸収されて、前記の局所的盛り上がりなどの弁
座ゴムシートの不均一変形を防止できる。

【００１８】前記筒状挿通部の内部側端面に設けた窪み
部を、前記弁座ゴムシートの筒状挿通部の軸心を中心と
して、放射状に設けた複数の凹溝から形成することが望
ましい。

【００１９】このように、前記窪み部を放射状に設けれ
ば、筒状挿通部の圧縮代分の体積の一部が周方向に変形
する量、即ち変位する量は、その弁軸挿通部の軸心から
の距離に比例して大きくなるため、変形量が窪み部に均
一に吸収されやすく、前記の局所盛り上がりなどの変形
防止により効果的となる。なお、前記窪み部を放射状か
つ等間隔で設けると、前記変形量が窪み部により均一に
吸収される。

【００２０】前記弁箱内の下部に、前記弁軸の下部を回
動自在に支持する筒状の支持部材を設け、この支持部材
の前記下部の筒状挿通部に臨む位置に、前記窪み部を設
けることができる。

【００２１】このようにすれば、前記支持部材の下部の
筒状挿通部に臨む位置、即ち弁箱側に設けた窪み部に、
筒状挿通部の圧縮代分の体積の一部を逃がすことができ
る。それにより、弁座ゴムシートの筒状挿通部に窪み部
を設けなくても、弁座ゴムシートの局所的な盛り上がり
等の不均一変形を防止することができる。

【００２２】前記筒状の支持部材を、板材から成形し、
その周壁の上端部に、前記窪み部を形成するためのＲ部
を設けることが望ましい。

【００２３】このように、筒状の支持部材を板材からプ
レス加工等の塑性加工により成形すれば、前記支持部材
の周壁の上端部にＲ部を設けやすく、このＲ部の周りに
前記窪み部が形成され、前記筒状挿通部の圧縮代分の体
積の一部を、前記窪み部に逃がすことができ、また、前
記Ｒ部の滑らかな曲面により、前記圧縮代分の体積の一
部が窪み部に逃げやすくなる。また、前記支持部材を塑
性加工により成形するため、従来の機械加工の場合と比
べて、加工能率がよく、製作コストも低減できる。

【００２４】前記弁箱を、外筒と内筒を用いて、この外
筒と内筒との間に中空部を設けた二重構造に形成するこ
とが望ましい。

【００２５】このように、弁箱に中空部を設けた二重構
造とすることにより、断熱性に優れるため、結露防止に
効果がある。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下に、この発明の実施形態を添
付の図１から図４に基づいて、また、既出の図５から図
８を参照して説明する。

【００２７】図１および図２は、実施形態のバタフライ
弁を示したもので、このバタフライ弁１は、図５に示し
たように、弁箱１が、外筒２内に内筒３が嵌め込まれた
二重構造となっている。外筒２は、薄いステンレス鋼板
を用いて円筒体に形成され、内筒３は、流路を形成する
円筒部４の両端に外筒側に向かって端壁５がフランジ状
に形成され、その外縁が軸方向に曲げられてパッキング
収容部５ａが設けられたものであり、ステンレス鋼の薄
肉円筒体の両端側をプレス加工することにより、前記の
形状に成形されている。外筒２と内筒３とは、前記パッ
キン収容部５ａの外周面を外筒２の内周面に接触させ
て、内筒３が外筒２に固着され、外筒２と内筒３との間
には、中空部２６が設けられ、パッキング収容部５ａ
に、管路への接続部をシールするためのパッキング６が
装着されている。

【００２８】弁体７は、図６（ａ）、（ｂ）に示したよ
うに、ステンレス鋼板をプレス加工により、円板状に成
形した一対の弁板８、８を重ねた構造のもので、この弁
板８、８の間に、図７に示した、筒状挿通部１４、１４
ａをその両側を円弧部１５で繋いだリング状の弁座ゴム
シート１３が装着され、図６（ａ）に示したように、弁
板８の外表面の所要の複数の箇所１８でスポット溶接さ
れ、前記弁板８、８と弁座ゴムシート１３が一体化され
て、前記弁体７が形成されている。

【００２９】弁軸１０は、図５および図８に示したよう
に、断面形状が四角形であり、弁箱１を上下方向に貫通
し、弁座ゴムシート１３の筒状挿通部１４、１４ａに挿
通され、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、上部ブッシ
ュ２２を介して、弁箱１に取り付けられた首パイプ２１
に回動自在に支持され、下部ブッシュ２３を介して、内
筒３の外周面に取り付けられた筒状の支持部材２４に回
動自在に支持されている。

【００３０】前記筒状の支持部材２４（軸受）は、ステ
ンレス鋼板をプレス加工して成形され、その上端部には
Ｒ部２４ａが設けられ、Ｒ部２４ａに引き続いて、上端
縁がフランジ状に張り出して形成され、内筒３の下部中
央に、内筒３と外筒２間の中空部２６に突き出して、溶
接により、取り付けられている。

【００３１】前記弁座ゴムシート１３の上部の筒状挿通
部１４の下面１６ａには、図４（ａ）、（ｂ）に示すよ
うに、弁軸１０の四角形状の挿入孔１９の軸心から、窪
み部、即ち半円形状の凹溝２０が放射状に等間隔で形成
されている。

【００３２】前記内筒３の円筒部４の中央の貫通孔２５
の周りには、図３（ａ）および図８に示したように、上
部平面座２７が設けられ、それと同様に、図３（ｂ）に
示したように、下部平面座２８が設けられ、これらの平
面座２７、２８に、弁座ゴムシート１３の上部の筒状挿
通部１４の弁箱１側の端面１６および下部の挿通部の弁
箱１側の端面１７がそれぞれ押圧されている。前記端面
１６、１７は、弁体７の開閉にかかわらず、前記平面座
２７、２８に常に接触し、前記弁体７の凹溝１２に装着
された弁座ゴムシート１３の円弧部１５よりも摩耗しや
すいため、これらの部分よりも圧縮代が大きくとられ、
液密性または気密性が保たれている。

【００３３】この発明の実施形態は以上のような構成で
あり、以下にその作用について説明する。

【００３４】弁座ゴムシート１３の上部の筒状挿通部１
４が、内筒３の平面座２７に押圧されて弁軸１０の方向
に圧縮されると、筒状挿通部１４は、上面、即ち弁箱１
側の端面１６が平面座２７に摩擦力により拘束され、筒
状挿通部１４の側面および下面、即ち内部側の端面１６
ａの外周縁が弁板８の凹溝１２で拘束されているため、
半径方向には変形しにくく、また、筒状挿通部１４の端
面１６ａ側に、押圧力が到達しにくいため、弁板８と弁
軸１０との隙間３０の方への変形は少なく、放射状で等
間隔に設けた凹溝２０に向かって周方向に変形し、従
来、半径方向への変形として現れていた圧縮代に相当す
る体積の一部が、筒状挿通部１４の内部側の端面１６ａ
に形成された半円形状の凹溝２０の方へ変形して吸収さ
れる。

【００３５】前記凹溝２０を内部側、即ち自由表面側に
設けているため、弁座ゴムシート１３の圧縮代分の体積
の一部が、周方向に変形して、凹溝２０により吸収され
やすい。また、弁座ゴムシート１３の圧縮代分の体積の
一部が周方向に変形する量、即ち変位量は、その筒状挿
通部１４の軸心からの距離に比例して大きくなるため、
凹溝２０を放射状に等間隔に設けていることにより、圧
縮代分の体積の一部が均一に吸収されやすい。

【００３６】これらにより、弁体７の開閉時に、弁座ゴ
ムシート１３の円弧部１５に局所的な盛り上がり変形
や、弁座ゴムシート１３の筒状挿通部１４に、半径方向
に、弁板８からはみ出す変形を生じず、弁座ゴムシート
１３が引き裂かれるなどの破損を防止できる。

【００３７】一方、弁座ゴムシート１３の下部の筒状挿
通部１４ａは、その弁箱１側の端面１７の外周縁が内筒
３の平面座２８および筒状の支持部材２４の上端縁によ
り押圧されて弁軸方向に圧縮されると、筒状挿通部１４
ａの側面および内部側の端面１７ａの外周縁が弁板８の
凹溝１２で拘束されているため、また、上部の筒状挿通
部１４の場合と同様に、弁板８と弁軸１０との隙間３１
の方には変形は少なく、圧縮代分の体積の一部が、押圧
部に近い、筒状の支持部材２４のＲ部２４ａと下部ブッ
シュ２３とで形成される窪み部３２の方へ変形して逃げ
るため、内部側の端面１７ａに、前記のような放射状の
凹溝２０を設けなくても、弁体７の開閉時に、弁座ゴム
シート１３の円弧部１５に局所的な盛り上がり変形や、
弁座ゴムシート１３の筒状挿通部１４ａの半径方向に、
弁板８からはみ出す変形を生じずに、弁座ゴムシート１
３が、引き裂かれるなどの破損を防止できる。

【００３８】なお、筒状の支持部材２４に前記Ｒ部２４
ａを設けず、下部ブッシュ２３との間に隙間３２が形成
されない場合でも、弁座ゴムシート１３の下部の筒状挿
通部１４ａの内部側端面１７ａに、上部の筒状挿通部１
４の場合と同様に、窪み部を弁軸１０の挿通孔１９の軸
心から放射状に等間隔で設けることもできる。

【００３９】また、前記上部の筒状挿通部１４の内部側
端面１６ａや下部の筒状挿通部１４ａに設ける窪み部
は、必ずしも、凹溝２０を放射状に設けることに限定す
るものではなく、例えば、円形の多数の窪み部を均一に
分散して設けてもよく、また、環状の凹溝を同心円状に
設けてもよい。また、これらの凹溝２０の形状も、必ず
しも半円形状に限定するものではない。

【００４０】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、弁軸
の上部挿通部側では、弁体に装着した弁座ゴムシートの
筒状挿通部の内部側端面に凹溝を設け、弁軸の下部挿通
部側では、弁軸を回動自在に支持するブッシュとその支
持部材との間に窪み部を設けるなどして、弁座ゴムシー
トの筒状挿通部の圧縮代分の体積の一部を、前記凹溝お
よび窪み部にそれぞれ逃がすようにしたので、弁体を弁
軸に組み込んだ際に、弁座ゴムシートがその外周面に局
所的に盛り上がったり、弁体からはみ出したりする変形
を防止することができる。それにより、弁体の開閉時
に、弁座ゴムシートに剪断などの局部的応力が発生せ
ず、引き裂かれるなどの破損を防止でき、バタフライ弁
の液密性または気密性を良好に保つことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態のバタフライ弁の縦断正面
図

【図２】同上の縦断側面図

【図３】（ａ）同上の弁箱上部の弁軸の挿通部を示す拡
大した縦断正面図 （ｂ）同上の弁箱下部の弁軸の挿通部を示す拡大した縦
断正面図

【図４】（ａ）同上の内部側端面に凹溝を設けた弁座ゴ
ムシートの上部の筒状挿通部の斜視図 （ｂ）（ａ）に示した上部の筒状挿通部の内部側端面の
正面図

【図５】従来のバタフライ弁の斜視図

【図６】（ａ）弁体を形成する弁板の正面図 （ｂ）（ａ）の平面図

【図７】図６に示した弁板に装着される弁座ゴムシート
の正面図

【図８】図５のバタフライ弁の弁軸の上部挿通部を示す
分解斜視図

【図９】（ａ）図５のバタフライ弁の弁軸の上部挿通部
を示す拡大した縦断正面図 （ｂ）同上の弁軸の下部挿通部を示す拡大した縦断正面
図

【符号の説明】

１ 弁箱 ２ 外筒 ３ 内筒 ４ 円筒部 ５ 端壁 ５ａ パッキング収容部 ６ パッキング ７ 弁体 ８ 弁板 ９、９ａ 筒状部 １０ 弁軸 １１ 角溝 １２ 凹溝 １３ 弁座ゴムシート １４、１４ａ 筒状挿通部 １５ 円弧部 １５ａ、１５ｂ パッキン山 １６、１７ 弁箱側端面 １６ａ、１７ａ 内部側端面 １８ 接合箇所 １９ 挿入孔 ２０ 凹溝（窪み部） ２１ 首パイプ ２２ 上部ブッシュ ２３ 下部ブッシュ ２４ 支持部材 ２４ａ Ｒ部 ２４ｂ 底付きパイプ部材 ２５、２５ａ 貫通孔 ２６ 中空部 ２７、２８ 平面座 ２９ 角柱部 ３０、３１ 隙間 ３２ 窪み部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁体が、弁軸の筒状挿通部を上下に有す
   る弁座ゴムシートを一対の弁板の間に装着して形成さ
   れ、弁軸と共に回動して弁座ゴムシートが弁箱の内面に
   摺接するようにしたバタフライ弁において、前記弁座ゴ
   ムシートの筒状挿通部または前記筒状挿通部に臨む弁箱
   側に、弁体の弁箱内への組み込み時に生じる筒状挿通部
   の変形を吸収するための窪み部を設けたことを特徴とす
   るバタフライ弁。
2. 【請求項２】 前記弁座ゴムシートが、上下の筒状挿通
   部が両側で円弧部で繋がったリング状に形成され、前記
   上部の筒状挿通部の内部側端面に、前記窪み部を設けた
   ことを特徴とする請求項１に記載のバタフライ弁。
3. 【請求項３】 前記筒状挿通部の内部側端面に設けた窪
   み部が、前記弁座ゴムシートの筒状挿通部の軸心を中心
   として、放射状に設けた複数の凹溝からなることを特徴
   とする請求項２に記載のバタフライ弁。
4. 【請求項４】 前記弁箱内の下部に、前記弁軸の下部を
   回動自在に支持する筒状の支持部材を設け、この支持部
   材の前記下部の筒状挿通部に臨む位置に、前記窪み部を
   設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記
   載のバタフライ弁。
5. 【請求項５】 前記筒状の支持部材が、板材から成形さ
   れ、その周壁の上端部に、前記窪み部を形成するための
   Ｒ部を設けたことを特徴とする請求項４に記載のバタフ
   ライ弁。
6. 【請求項６】 前記弁箱が、外筒と内筒とからなり、こ
   の外筒と内筒との間に中空部を設けた二重構造に形成さ
   れたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載
   のバタフライ弁。