JP2018204676A - バタフライ弁 - Google Patents

Abstract

【課題】流体が流れる際のノイズ音量がより低いバタフライ弁を提供する。【解決手段】バタフライ弁１は、管路２内に管路２の軸方向に対して直交する弁棒３と、弁棒３を回動軸として管路２に対して回動可能な弁体５と、弁体５が所定の回動位置にあるときに、弁体５と管路２との間を液密にシールする位置において管路２の内周に固定されたシートリング７と、シートリング７より下流側において、管路２に設けられた開口である第1開口１１と、第１開口１１より下流側に設けられた第２開口１２とを接続するバイパス菅８と、シートリング７より下流側において、管路２に設けられた開口である第1開口１３と、第１開口１３より下流側に設けられた第２開口１４とを接続するバイパス菅９とを備える。【選択図】図３

Description

この発明は、閉状態において管路を閉鎖し、弁棒を中心に閉状態から回動することで管路を開放するバタフライ弁に関するものである。

従来、弁棒を中心に弁体を回動させることにより管路の閉鎖と開放とを切り替えるバタフライ弁がある。バタフライ弁においては、弁体が開くことによってできるオリフィス側の流路とノズル側の流路との間の流量に差ができる。そのため、例えば特許文献１に開示されるように、バタフライ弁には、弁体のノズル側に、下流側に向けて弁体から突出した抵抗体が設けられたものがある。このバタフライ弁では、抵抗体により、オリフィス側の流路とノズル側の流路との間の流量の差が抑制され、その結果、キャビテーションの発生が抑制される。また、これにより、管路を流体が流れる際に発せられるノイズの音量が減少する。

特開２０１２−８２９３２号公報

しかしながら、特許文献１に記載されているバタフライ弁においても、十分なノイズ音量の減少効果は得られていない。

本発明の目的は、流体が流れる際のノイズ音量がより低いバタフライ弁を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明に係るバタフライ弁は、管路内に当該管路に直交する弁棒と、前記管路内に配置され、前記弁棒を回動軸として回動可能な弁体と、前記管路の内周に固定され、前記弁体が所定の回動位置にあるときに前記弁体と液密に当接するシートリングと、前記シートリングより下流側において前記管路に設けられた開口である第1開口と、当該第１開口より下流側において前記管路に設けられた開口である第２開口とを接続する導水菅とを備える。

この構成によれば、導水菅を備えない構成と比較して、管路を液体が流れるときのノイズ音量を減少させることができる。

バタフライ弁は、前記弁体が前記所定の回動位置にある状態における下流側に向けて前記弁体のノズル側の端部から突出し、前記弁棒の回動軸心から所定の半径の外面を有する抵抗体をさらに備えることが好ましい。

この構成によれば、オリフィス側とノズル側との流量のアンバランスを抑制することができ、キャビテーションの発生を抑制することができる。また、その結果、管路を液体が流れるときのノイズ音量を減少させることができ、導水管によるノイズ音量の減少効果と相まって、ノイズ音量をさらに減少することができる。

前記バイパス菅は、ノズル側とオリフィス側の両側に設けられていることが好ましい。

この構成によれば、管路を液体が流れるときのノイズ音量をさらに減少させることができる。

前記弁棒は、前記シートリングを含む仮想平面であるシール面より下流側に位置してもよい。

この構成によれば、弁体とシートリングとの隙間は、オリフィス側と比較してノズル側が遅れて開くか、または、オリフィス側の隙間がノズル側より大きく開く。そのため、オリフィス側とノズル側との流量のアンバランスを抑制することができる。

このように、本発明によれば、バタフライ弁が開状態のときに管路を液体が流れることで発せられるノイズの音量を減少させることができる。

図１は、本発明に係るバタフライ弁１の構成を示す断面図であり、弁体５が閉位置にある状態を示す。 図２は、バタフライ弁１の構成を示す断面図であり、弁体５が３０度開いた位置にある状態を示す。 図３は、バタフライ弁１の構成を示す断面図であり、弁体５が６０度開いた位置にある状態を示す。

図１、図２、図３は本発明に係るバタフライ弁１の構成を示す断面図であり、図１は弁体５が閉位置にある状態を示し、図２は弁体５が３０度開いた位置にある状態を示し、図３は弁体５が６０度開いた位置にある状態を示す。

図１に示すように、バタフライ弁１は、管路２、弁棒３、弁棒保持部４、弁体５、抵抗体６、シートリング７、第１導水パイプ８、および第２導水パイプ９を備えている。

管路２は、筒状の管であり、内部を流体が流れる。バタフライ弁１は、管路２の途中を開閉し、液体の流れを止めたり、流量を調節するための弁である。

弁棒３は、棒状を有しており、管路２に直交する方向に延びている。弁棒３の両端は管路２の内面に固着されている。

弁棒保持部４は、弁棒３を回動可能に保持している。

弁体５は、円盤形状を有しており、円盤形状の一方側の面が弁棒保持部４に固着されている。これにより、弁体５は、弁棒３を中心軸として回動可能である。弁体５の円の外周の大きさは、管路２に直交する管路２の内面の円形よりやや小さい。

弁体５は、弁棒３に対して管路２の上流側に偏心している。このようなバタフライ弁１を一重偏心形バタフライ弁という。

シートリング７は、円環状を有しており、ゴム等の弾性体で形成されている。シートリング７は、管路２の軸方向に対して直交する仮想平面（以下、「シール面２０」という。）上であり、図１に示すバタフライ弁１が閉位置（所定の回動位置に相当）にある状態（以下、「閉状態」という。）において、弁体５の円周縁と当接する位置に配置されて管路２の内面に固着されている。

抵抗体６は、弁体５のノズル側において、弁体５の閉状態において弁体５から上流側に突出した形状を有している。抵抗体６のノズル側の外面６ａは、弁棒３の回動軸心を中心とした仮想円弧に沿っている。また、外面６ａは、図３に示す状態において、外面６ａと管路２の内周面との間に形成される隙間が管路２の周方向において一定になるように、弁棒３の回動軸心方向においても円弧形状を有している。弁棒３の回動軸心を中心とした外面６ａの半径は弁棒３の回動軸心を中心とした弁体５の円周縁の半径よりやや小さい。

管路２は、シートリング７より下流側において、オリフィス側（図１〜３における上側）に２つの開口１１，１２、ノズル側（図１〜３における下側）に２つの開口１３，１４を有している。開口１１と開口１２は、管路２の軸方向に沿って配置されており、開口１２は、開口１１より下流側に位置している。また、開口１３と開口１４は、管路２の軸方向に沿って配置されており、開口１４は、開口１３より下流側に位置している。

第１導水パイプ８は、円管状の管であり、開口１１と開口１２とが管路２の外部から連通されるように配置されている。第２導水パイプ９は、円管状の管であり、開口１３と開口１４とが管路２の外部から連通されるように配置されている。

図１に示すように、弁体５は、バタフライ弁１の閉状態において、シール面２０沿ってシール面２０上に位置する。この状態において、弁体５の円周縁は、シートリング７に液密に当接する。これにより、バタフライ弁１の閉状態において、図１〜３において管路２を左側から右側に流れる液体の流れは、バタフライ弁１によって止められる。

弁体５が図１に示す弁体５の位置から図１において半時計周りに回動されると弁体５が開位置にある状態（以下、「開状態」という。）になる。

図２および図３に示すバタフライ弁１の開状態においては、管路２を流れる液体は、弁体５の円周縁とシートリング７との間の隙間である流路２１，２２から流れる。図３においては、図２と比較して流路２１，２２が大きいため、より多くの流体が管路２を流れる。

次に、第１導水パイプ８及び第２導水パイプ９が備えられている場合と備えられていない場合におけるバタフライ弁１の開状態において液体が管路２を流れるときのノイズ音量の測定結果を示す。
＜実施例１＞

前述の実施形態で説明した本発明に係るバタフライ弁がフロート弁に用いられた場合の排水時の騒音を測定した。測定には、ＣＵＳＴＯＭ製のデジタル騒音計ＳＬ−１３２０を用いた。なお、フロート弁とは、フロートをタンク内の水面に浮かべておき、水位が下がるとフロートに接触っされているレバーが作動して弁体が開いて排水され、一定の水位になるとフロートが浮き上がってレバーが押し上げられ弁体が閉じる仕組みの弁である。

測定方法として、タンクからの一回の排水において複数時刻における水位及び騒音量を測定結果として記録した。実施例１の測定結果を表１に示す。
＜比較例１＞

前述の実施形態において第１導水パイプ８及び第２導水パイプ９を備えていない従来のバタフライ弁がフロート弁に用いられた場合の排水時の騒音を測定した。測定方法は、実施例１と同一とした。比較例１の測定結果を表１に示す。

表１に示される結果から、実施例１の結果に示される本発明に係るバタフライ弁１を用いた場合、比較例１の結果に示される従来技術を用いたバタフライ弁と比較して、管路を水が流れるときのノイズ音量が減少することがわかる。

以上のように、バタフライ弁１は、管路２内に管路２の軸方向に直交する弁棒３と、管路２内に配置され、弁棒３を回動軸として回動可能な弁体５と、管路２の内周に固定され、弁体５が所定の回動位置にあるときに弁体５と液密に当接するシートリング７と、シートリング７より下流側において管路２に設けられた開口である第1開口１１と、第１開口１１より下流側において管路２に設けられた開口である第２開口１２とを接続する第１導水パイプ８と、シートリング７より下流側において管路２に設けられた開口である第1開口１３と、第１開口１３より下流側において管路２に設けられた開口である第２開口１４とを接続する第２導水パイプ９とを備える。

そのため、第１導水パイプ８および第２導水パイプ９を備えない構成と比較して、管路２を液体が流れるときのノイズ音量を減少させることができる。

これは、第１導水パイプ８および第２導水パイプ９を通った液体が管路２内に噴き出すことにより、弁体５を通過する液体の流速が弱まるためと考えられる。

バタフライ弁１は、弁体５の閉状態における下流側に向けて弁体５のノズル側の端部から突出し、弁棒３の回動軸心から所定の半径の外面６ａを有する抵抗体６をさらに備える。

そのため、オリフィス側とノズル側との流量のアンバランスを抑制することができ、キャビテーションの発生を抑制することができる。また、その結果、管路２を液体が流れるときのノイズ音量を減少させることができ、第１導水パイプ８および第２導水パイプ９によるノイズ音量の減少効果と相まって、ノイズ音量をさらに減少することができる。

第１導水パイプ８がオリフィス側に設けられ、第２導水パイプ９がノズル側に設けられることにより、導水パイプは、ノズル側とオリフィス側の両側に設けられている。

そのため、管路２を液体が流れるときのノイズ音量をさらに減少させることができる。

弁棒３は、シール面２０より下流側に位置している。

そのため、弁体５とシートリング７との隙間は、オリフィス側と比較してノズル側が遅れて開くか、または、オリフィス側の隙間がノズル側より大きく開く。そのため、オリフィス側とノズル側との流量のアンバランスを抑制することができる。

以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。

例えば、上記の実施形態においては、バタフライ弁１は、弁体５が、弁棒３に対して管路２の上流側に偏心している一重偏心形バタフライ弁であったが、バタフライ弁１は、弁体５が弁棒３に対して偏心していないバタフライ弁であってもよいし、弁体５が、弁棒３に対して、管路２の軸方向および径方向の両方に偏心した二十偏心形バタフライ弁であってもよい。

また、上記の実施形態においては、オリフィス側とノズル側の両側に導水パイプ（第１導水パイプ８と第２導水パイプ９）が設けられていたが、オリフィス側とノズル側のいずれか一方い導水パイプが設けられていてもよい。また、導水パイプは、３本以上設けられてもよい。

また、導水パイプの内径は、とくに問われない。導水パイプの数をより多くする場合は、導水パイプの内径をより小さくしてもノイズ音量を抑制できる可能性がある。また、複数の導水パイプが設けられる場合は、それぞれの導水パイプの内径が異なっていてもよい。導水パイプの数や内径は、実験や理論によってノイズ音量効果が高くなるように設定することができる。

また、上記の実施形態においては、管路２は円筒形状を有していたが、円筒以外の筒形状、例えば、断面四角形等の筒形状であってもよい。この場合、弁体５の形状も円盤形状でなく、四角平板等、管路２の内周形状に合わせた形状であるとよい。

また、上記の実施形態においては、第１導水パイプ８と第２導水パイプ９は、管路２の軸方向に沿っていたが、必ずしも管路２の軸方向に沿っている必要はない。第１導水パイプ８と第２導水パイプ９は、管路２の軸方向に対して斜めに配置されていてもよい。
また、抵抗体５と弁体５とは一体的に形成されている必要はなく、抵抗体５は、弁体５とは別体に構成されて弁体５に固着されていてもよい。

また、弁体５が管路２に対して回動可能な構成であれば、弁体５が弁棒３に固着されて弁棒３が回動可能に管路２に保持されていてもよいし、弁棒３が管路２に固着されて弁体５が回動可能に弁棒３に保持されていてもよい。

また、バタフライ弁１に含まれる構成は任意であり、導水パイプ（第１導水パイプ８、第２導水パイプ９）がバタフライ弁１の構成に含まれず、バタフライ弁が取り付けられた管路に導水パイプが備えられた構成であっても本発明に含まれる。

１ バタフライ弁
２ 管路
３ 弁棒
４ 弁棒保持部
５ 弁体
６ 抵抗体
６ａ 外面
７ シートリング
８ 第１導水パイプ（導水管）
９ 第２導水パイプ（導水管）
１１ 開口（第１開口）
１２ 開口（第２開口）
１３ 開口（第１開口）
１４ 開口（第２開口）
２０ シール面

前述の実施形態で説明した本発明に係るバタフライ弁がフロート弁に用いられた場合の排水時の騒音を測定した。測定には、ＣＵＳＴＯＭ製のデジタル騒音計ＳＬ−１３２０を用いた。なお、フロート弁とは、フロートをタンク内の水面に浮かべておき、水位が下がるとフロートに接触されているレバーが作動して弁体が開いて排水され、一定の水位になるとフロートが浮き上がってレバーが押し上げられ弁体が閉じる仕組みの弁である。

例えば、上記の実施形態においては、バタフライ弁１は、弁体５が、弁棒３に対して管路２の上流側に偏心している一重偏心形バタフライ弁であったが、バタフライ弁１は、弁体５が弁棒３に対して偏心していないバタフライ弁であってもよいし、弁体５が、弁棒３に対して、管路２の軸方向および径方向の両方に偏心した二重偏心形バタフライ弁であってもよい。

また、上記の実施形態においては、オリフィス側とノズル側の両側に導水パイプ（第１導水パイプ８と第２導水パイプ９）が設けられていたが、オリフィス側とノズル側のいずれか一方に導水パイプが設けられていてもよい。また、導水パイプは、３本以上設けられてもよい。

Claims (4)

1. 管路内に当該管路に直交する弁棒と、
   前記管路内に配置され、前記弁棒を回動軸として回動可能な弁体と、
   前記管路の内周に固定され、前記弁体が所定の回動位置にあるときに前記弁体と液密に当接するシートリングと、
   前記シートリングより下流側において前記管路に設けられた開口である第1開口と、当該第１開口より下流側において前記管路に設けられた開口である第２開口とを接続する導水菅と、を備えるバタフライ弁。
2. 前記弁体が前記所定の回動位置にある状態における下流側に向けて前記弁体のノズル側の端部から突出し、前記弁棒の回動軸心から所定の半径の外面を有する抵抗体をさらに備える請求項１に記載のバタフライ弁。
3. 前記導水菅は、ノズル側とオリフィス側の両側に設けられている請求項１または２に記載のバタフライ弁。
4. 前記弁棒は、前記シートリングを含む仮想平面であるシール面より下流側に位置する請求項１〜３のいずれかに記載のバタフライ弁。
   
   

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