JPH07229567A - バタフライ弁の弁体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来の回転弁の駆動部がそのまま利用できる
簡単な構成により、微少流量制御が可能なバタフライ弁
の弁体を提供すること。 【構成】 主弁体１を弁棒２に回転可能に支持すると共
に、１個以上の流体通過穴３，４を設け、該主弁体１の
裏面に沿って、円板５を主弁体１裏面の回転中心軸６に
回転可能に支持している。該円板５にも、主弁体１の流
体通過穴３，４と整合できる位置に１個以上の流体通過
穴３ａ，４ａを設け、傘歯車７，７ａを介し弁棒２によ
って直接回転駆動し、また主弁体１は、円板５と主弁体
１にそれぞれ設けられたストッパ８，９の当接係合によ
り、円板５を介して弁棒２により回動する。 【効果】 主弁体１の全閉位置の近くで、円板５の回転
に基づく両流体通過穴３と３ａ、４と４ａの整合により
微少流量が制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、大流量を流すが微少流
量制御をも可能とするバタフライ弁の弁体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、バタフライ弁は、弁棒に取付けら
れた弁体が本体（弁本体）内で、弁開度が０°の全閉位
置から弁開度が９０°の全開位置まで回動され、管路
（配管）内の流体の流量を制御するようになっている
が、一般に容量が大きいことが特徴で、微少流量制御に
は適しないとされてきた。このことは、図５に示す縦軸
に流量をとり横軸に弁開度をとった流量特性線図に示さ
れている。即ち、同図における曲線は、従来のコント
ロール用のバタフライ弁の流量特性曲線で、弁体周面と
本体内面とがメタル接触しているため、全閉状態で流体
の洩れ（リーク）が生じ、また、弁開度Ｂの範囲で流量
変化が急激になっており、従ってこの微少流量範囲での
制御が不能である。

【０００３】また、曲線は、本体内面にゴムシートを
張設した従来のゴムシート型式のバタフライ弁の流量特
性曲線で、全閉時、弁体周面と本体内面に張設されたゴ
ムシートとが密接するようになっているため、弁閉鎖
時、ゴムシートに弁体周面が食い込んでいる間、弁開度
Ａの不感帯（弁開度に拘らず流量が零の状態の帯域）が
生じ、またこの不感帯Ａの範囲と流量変化の急激なＣの
範囲では、流量制御が不能であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
バタフライ弁は、制御可能な小〜中流量範囲でも、その
流量特性は、全閉から開き始める時一気に流量がふえて
しまうという、イコールパーセンテージ特性であり、制
御しにくい範囲が存在したし、また、小流量制御を行な
うと弁体周辺部に流体エネルギが集中し、シール部であ
る弁体エッジや弁座、下流側管壁にキャビテーション、
エロージョン等による破損発生の恐れがあった。

【０００５】上記の欠点を除去するために、大きなバタ
フライ弁弁体の中央に小さなバタフライ弁を設け、両弁
体を、それぞれ円筒軸とその内部に挿通した回転軸とに
よって別々に独立して開閉させるようにした主副２軸バ
タフライ弁が開発されて実用化されている（特開昭４８
−１３９２２号公報、実開昭４８−１５６１３号公報参
照）が、これらのものは、弁棒が二重構造となっていて
機構が複雑であるばかりでなく、駆動部も独立して二つ
必要となり、特殊構造になるため、汎用として利用でき
ないという問題点があった。

【０００６】本発明は、上記した従来技術の問題点を解
決するものであって、駆動部の構造も従来と変わらない
簡単な構成により、微少流量制御も可能なバタフライ弁
の弁体を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、２枚の弁体を組合わせて構成したバタ
フライ弁の弁体において、弁棒に回動可能に支持された
主弁体に１個以上の流体通過穴を設けると共に、該流体
通過穴と整合できるように穿設された１個以上の流体通
過穴を有する円板を、上記主弁体に回転可能に支持し、
該円板を弁棒によって直接回転駆動すると共に、該円板
を介して上記主弁体を回動するようにし、上記主弁体と
円板にそれぞれ穿設された両流体通過穴を整合させるこ
とによって微少流量制御を可能としたことを特徴として
いる。

【０００８】また、主弁体に回転可能に支持された円板
を、主弁体の裏面に沿って、傘歯車を介し弁棒によって
直接回転駆動するようにしたことを特徴としている。

【０００９】また、弁棒によって直接回転駆動される１
個以上の流体通過穴を有する円板と、１個以上の流体通
過穴を有する主弁板とを、それぞれに設けられたストッ
パを互いに当接係合させることによって、主弁体を、円
板を介し弁棒によって回動させるようにしたことを特徴
としている。

【００１０】

【作用】本発明は上記のように構成されているので、弁
体の全閉状態においては、主弁体の流体通過穴と円板の
流体通過穴とは整合されず、弁体外周部と本体内面の弁
座とが密接してシールするようになっているので、洩れ
（リーク）零が保持される。

【００１１】次いで、弁開方向に弁棒を回転させると、
該弁棒と連動して、主弁体に支持された状態で円板が回
転し（なお、この状態では主弁体は未だ閉じてい
る。）、該円板に設けられた流体通過穴と主弁体に設け
られた流体通過穴とが互いに整合（一致）する位置にく
ると、これらの両流体通過穴を通って、全閉近傍の微少
流量も含めて小流量での制御が行われる。

【００１２】更に、円板が弁棒によって所定角度回転さ
れると、該円板と上記主弁体にそれぞれ設けられた両ス
トッパ等の当接係合により、主弁体が両流体通過穴を整
合した状態を維持したまま、該円板を介して開方向に回
動し、やがて全開位置に達する。

【００１３】他方、弁体を全開位置から閉方向に回動さ
せる場合は、弁棒を上記とは逆方向に回転させることに
より、弁体は閉方向に回動し、全閉位置の手前で円板及
び主弁体の双方に設けられた流体通過穴が整合するよう
になっているので、微少流量の制御を経て全閉状態とな
り、洩れが零となる。

【００１４】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面と共に説明す
る。図１は、本発明の一実施例を示すバタフライ弁の弁
体の縦断面図である。

【００１５】図において、主弁体１は、弁棒２に回転可
能に支持されており、図示のものは管軸ｘ−ｘに直交す
る位置即ち全閉状態に位置されている。該主弁体１に
は、１個以上（図では２個）の流体通過穴３，４が穿設
されており、該主弁体１の裏面に沿って円板５が、主弁
体１の裏面に形成された該円板５の回転中心軸６に回転
可能に支持されている。そして該円板５にも、上記主弁
体１の流体通過穴３，４と整合できる位置に、１個以上
（図では２個）の流体通過穴３ａ，４ａが穿設されてお
り、該円板５は、弁棒２にキー等によって固定された傘
歯車７とかみ合う傘歯車７ａを介し、弁棒２によって直
接回転駆動されるようになっている。また上記円板５に
は、ストッパ８が突設されており、該ストッパ８は、主
弁体１に設けられたストッパ９と当接係合して、該主弁
体１が円板５を介し弁棒２によって回動されるようにな
っている。

【００１６】図２は、図１の円板５の矢印Ａ方向からみ
た正面図であり、図３は、主弁体１の矢印Ｂ方向からみ
た正面図である。

【００１７】上記した流体通過穴３，４，３ａ，４ａの
穴の大きさ、位置関係及び穴の数を自由に設計すること
により、微少流量や、弁体の回転角度と流量との関係を
設計者の意図通りに、図５の曲線やのように、実現
することができる。

【００１８】なお、図１において、流体通過穴３と３ａ
及び４と４ａが互いに対向した整合位置に図示されてい
るが、これは、主弁体１が全閉位置にあってなお且つ上
記流体通過穴を通って微少流量が流れる位置を示してい
る。

【００１９】次に、作用について説明すると、主弁体１
の全閉状態においては、主弁体１と円板５の両流体通過
穴３と３ａ及び４と４ａは整合されないようになってお
り、また主弁体１外周部と図示しない本体内面に張設さ
れたシール部（弁座）とが密接して洩れ零としている。

【００２０】次いで、弁棒２を弁開方向に回転させる
と、該弁棒２の回転力は傘歯車７を介して円板５を、主
弁体１の回転中心軸６を支軸として回転させるが、この
ときは未だ主弁体１は回転しないので、主弁体１及び円
板５にそれぞれ穿設された流体通過穴３と３ａ及び４と
４ａは、図３に示すように互いに接近して整合し、これ
らの両流体通過穴を通して流体が流れるが、このときの
流量は、弁棒２従って円板５の回転角度によって微少流
量が制御される。

【００２１】更に、弁棒２によって円板５を一定角度回
転させると、円板５のストッパ８が主弁体１のストッパ
９と当接係合し、以後弁棒２の回転力は、主弁体１と円
板５を一体として弁棒２を中心に主弁体１を回動させ、
大きな通過面積をもたらし、通常のバタフライ弁と同様
に、主弁体１の弁開度に応じて管路内の流体の流れ（流
量）を制御する。このときの流量特性は、図５の曲線
とに示されている。

【００２２】図５の流量特性図に示すように、従来、制
御不能であった全閉付近の流量特性を滑らかにすること
が可能で、しかも、用途に応じて曲線や曲線など任
意の特性をもたせることが可能である。

【００２３】上記のように、主弁体１と円板５に設けら
れた両ストッパ８と９が当接係合するまで、弁棒２の回
転により、主弁体１と円板５に穿設された両流体通過穴
３と３ａ及び４と４ａによる小流量の開閉作用を行なう
が、この間の弁棒２の回転角度は、図１〜３では、約２
０°であるが、穴数によっては３５０°（穴数１個のと
き）程度まで回転しうる。円板５のストッパ９が主弁体
１のストッパ８に当接した後、主弁体１は円板５を介し
て従来のバタフライ弁動作と同様に、９０°回転するの
で、合計２０°＋９０°＝１１０°（穴数によっては３
５０°＋９０°＝４４０°）弁棒２が回転することにな
る。このように弁開閉に必要な動作は、穴数と穴の大き
さ及び穴の配置によって異なり、約１１０°〜４４０°
回転させることになる。

【００２４】他方、全開状態から弁体を閉鎖させる場合
は、弁棒２を前記とは逆方向に回転させることにより、
主弁体１は閉方向に回動し、全閉状態の手前で円板５及
び主弁体１の双方に設けられた流体通過穴３と３ａ及び
４と４ａが整合するように設計されているので、微少流
量の制御を経て全閉状態となり、洩れが零となる。

【００２５】この実施例によれば、弁棒２により円板５
が、管軸ｘ−ｘと一致する主弁体１の回転中心軸６を中
心として回転することにより、主弁体１と円板５にそれ
ぞれ穿設された流体通過穴３と３ａ及び４と４ａの開度
を調節し、流体制御を行なうが、このとき、これらの穴
の大きさ、位置関係、穴の数を自由に設計することによ
り、図５の曲線とに示すように、微少流量や回転角
と流量の関係を設計者の意図通りに実現することが可能
である。従って、従来のバタフライ弁で図５の曲線の
ように開きはじめに急激に流量が増加してしまうといっ
た特性を自由に変えたり、小流量のみの一定流量を安定
保持することが可能になる。

【００２６】また、小流量通過用のこれらの穴は比較的
配管の中心近くに配置できるので、主弁体１の外周部の
エッジ部や管壁にエロージョン等の破損をもたらしにく
い。

【００２７】上記のような特徴を有しながら従来のバタ
フライ弁と同じ動作を可能にしているので、全開時に
は、大きな流量を流すことができ、従来のバタフライ弁
の利点を失なわない。

【００２８】また、駆動手段としては、外部から弁棒２
を回転するのみであるので、駆動部の構造が従来の回転
弁のものと変わるところがなく、グローブ弁、仕切弁用
などの汎用駆動部を利用することができる。

【００２９】なお、上記した実施例において、図１での
円板５と主弁体１との隙間から流体の洩れが生じるが、
これに対しては隙間の設計や、ゴム等のシール材を隙間
に配置することにより、この洩れを減らしたり、なくし
たりすることが可能である。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
２枚の弁体を組合わせて構成したバタフライ弁の弁体に
おいて、弁棒に回動可能に支持された主弁体に１個以上
の流体通過穴を設けると共に、該流体通過穴と整合でき
るように穿設された１個以上の流体通過穴を有する円板
を、上記主弁体に回転可能に支持し、該円板を弁棒によ
って直接回転駆動すると共に、該円板を介して上記主弁
体を回動するようにし、上記主弁体と円板にそれぞれ穿
設された上記両流体通過穴を整合させることによって微
少流量制御を可能としたことにより、従来の回転弁の駆
動部をそのまま利用して従来のバタフライ弁の弁体と同
様に、大流量での流量制御を行なうのみならず、全閉付
近での微少流量制御をも行なうことが可能となる。

【００３１】また、主弁体と円板にそれぞれ設けられる
流体通過穴の大きさ、数及び位置関係を変えることによ
り、微少流量での自由な流量特性をもたせることが可能
となる。

【００３２】また、上記円板を、主弁体の裏面に沿って
傘歯車を介し弁棒によって直接回転駆動するようにし、
また、上記主弁体と円板にそれぞれ設けられたストッパ
を互いに当接係合させることによって、主弁体を円板を
介し弁棒によって回動させるようにしたことにより、簡
単な構成により、大流量制御のみならず、微少流量制御
を容易に且つ確実に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すバタフライ弁の弁体の
断面図である。

【図２】図１の円板を矢印Ａ方向からみた正面図であ
る。

【図３】図１の主弁体を矢印Ｂ方向からみた正面図であ
る。

【図４】バタフライ弁の弁体の流量特性線図である。

【図５】図４のＶ部の拡大図である。

【符号の説明】

１ 主弁体 ２ 弁棒 ３，３ａ，４，４ａ 流体通過穴 ５ 円板 ６ 円板の回転中心軸 ７，７ａ 傘歯車 ８，９ ストッパ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２枚の弁体を組合わせて構成したバタフ
   ライ弁の弁体において、弁棒に回動可能に支持された主
   弁体に１個以上の流体通過穴を設けると共に、該流体通
   過穴と整合できるように穿設された１個以上の流体通過
   穴を有する円板を、上記主弁体に回転可能に支持し、該
   円板を弁棒によって直接回転駆動すると共に、該円板を
   介して上記主弁体を回動するようにし、上記主弁体と円
   板にそれぞれ穿設された上記両流体通過穴を整合させる
   ことによって微少流量制御及び流量特性の任意設計を可
   能としたことを特徴とするバタフライ弁の弁体。
2. 【請求項２】 主弁体に回転可能に支持された円板を、
   主弁体の裏面に沿って、傘歯車を介し弁棒によって直接
   回転駆動するようにしたことを特徴とする請求項１記載
   のバタフライ弁の弁体。
3. 【請求項３】 弁棒によって直接回転駆動される１個以
   上の流体通過穴を有する円板と、１個以上の流体通過穴
   を有する主弁体とを、それぞれに設けられたストッパを
   互いに当接係合させることによって、主弁体を、円板を
   介し弁棒によって回動させるようにしたことを特徴とす
   る請求項１又は２記載のバタフライ弁の弁体。