バタフライ弁
【課題】シート洩れの発生を防止することができるバタフライ弁を提供する。
【解決手段】流入口１１を向いた第一座面１５ａと流出口１２を向いた第二座面１５ｂとを弁箱１０の上下方向に偏芯した流入路１３と流出路１４との境目に設けて、第一座面１５ａと第二座面１５ｂとを４０度の傾斜面にそれぞれ形成する。弁軸２０を弁箱１０の弁座１５に弁箱１０の中心線に直交するように架設する。弁軸２０に締結される弁体３０は第一弁部材３１と第二弁部材３２とを流入路１３と流出路１４の偏芯方向に偏芯させて設ける。第一弁部材３１と第二弁部材３２にＲ面取り部を形成し、第一弁部材３１と第二弁部材３２のうち、流入側と流出側の差圧による荷重の影響を大きく受ける方の厚さを他方の厚さよりも大きく設定する。
【解決手段】流入口１１を向いた第一座面１５ａと流出口１２を向いた第二座面１５ｂとを弁箱１０の上下方向に偏芯した流入路１３と流出路１４との境目に設けて、第一座面１５ａと第二座面１５ｂとを４０度の傾斜面にそれぞれ形成する。弁軸２０を弁箱１０の弁座１５に弁箱１０の中心線に直交するように架設する。弁軸２０に締結される弁体３０は第一弁部材３１と第二弁部材３２とを流入路１３と流出路１４の偏芯方向に偏芯させて設ける。第一弁部材３１と第二弁部材３２にＲ面取り部を形成し、第一弁部材３１と第二弁部材３２のうち、流入側と流出側の差圧による荷重の影響を大きく受ける方の厚さを他方の厚さよりも大きく設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バタフライ弁に関し、例えば、自動車用ディーゼルエンジンの排気ガス再循環装置に利用して有効なものに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用ディーゼルエンジンの排気ガス成分、特に、ＮＯｘを低減する方法の一つとしてＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）法がある。
このＥＧＲ法は、排気ガス再循環バルブ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ Ｖａｌｖｅ、以下、ＥＧＲバルブという）をエンジンの排気通路と吸気通路との間のＥＧＲ路（以下、ＥＧＲ管という）に介設し、ＥＧＲバルブによってエンジンの排気ガスの一部を吸気系に戻してやり、新しい空気（吸入空気）と混ぜて燃焼室に送り込むことにより、燃焼室内に吸入された空気の過剰な酸素濃度を下げ、かつ、燃焼熱を奪う分だけ燃焼温度を下げてＮＯｘの生成を抑制する方法、である。
【０００３】
ＥＧＲ法を実施する排気ガス再循環装置（以下、ＥＧＲ装置という）には、ＥＧＲバルブにバタフライ弁を使用したもの、がある。
従来のこの種のバタフライ弁としては特許文献１に提案されたものがある。
このバタフライ弁は、排気ガスを流通させるガス通路の途中に配設した筒状のハウジングと、このハウジングの内周部に軸方向の一端側から嵌合した円筒状の第一スリーブと、ハウジングの内周部に軸方向の他端側から嵌合した円筒状の第二スリーブと、円板状に形成されてこれら両スリーブの内方に回転自在に設けた弁体とを備えて、弁体によりガス通路を開閉するように構成したバタフライ弁において、両スリーブを半径方向において相互に軸心をずらしてこれら両スリーブの先端面を相互に当接させて、両スリーブの先端面の一部によって両スリーブの内方に段部端面を形成し、この段部端面の円周方向に伸びる縁部によって第一シート部を構成し、また、弁体の外周面を傾斜面あるいは断面円弧状に形成して、そこを第二シート部として形成し、弁体の第二シート部を第一シート部に線接触させることにより、ガス通路を閉鎖するように構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２６３７２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、一対のスリーブの内方段部端面の円周方向に伸びる縁部によって第一シート部を構成し、弁体の外周面を傾斜面あるいは断面円弧状に形成して第二シート部を構成し、第二シート部を第一シート部に線接触させることによってガス通路を閉鎖するように構成したバタフライ弁においては、弁体の回転中心が第一シート部の円周線を含む平面からずれると、全閉時において、第二シート部が片当たりする（第二シート部における弁体回転軸片側部分が第一シート部に密着しても、反対側部分は第一シート部に密着しない）ので、流入側（一次側）から流出側（二次側）への流れが発生してしまう所謂シート洩れが発生するという問題点があった。
【０００６】
本発明の目的は、シート洩れの発生を防止することができるバタフライ弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記した課題を解決するための手段のうち代表的なものは、次の通りである。
流入口を向いた第一座面と流出口を向いた第二座面とが一方向に偏芯した流入路と流出路との境目に形成された弁座に設けられ、前記第一座面と前記第二座面とが傾斜面にそれぞれ形成されている弁箱と、
前記弁箱の前記弁座に前記弁箱の中心線に直交するように架設されている弁軸と、
第一弁部と第二弁部とが前記流入路と前記流出路の偏芯方向に偏芯されて設けられ、前記弁軸の中間部に固定されている弁体と、
を備えているバタフライ弁。
【発明の効果】
【０００８】
前記したバタフライ弁によれば、全閉時における流入側から流出側へのシート洩れの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態であるバタフライ弁を示しており、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図である。
【図２】弁箱を示しており、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図である。
【図３】弁座形成方法を示す各正面断面図である。
【図４】弁軸を示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は一部切断正面図、（ｃ）は（ｂ）のｃ−ｃ線に沿う断面図である。
【図５】（ａ）は弁体の取付状態を示す正面断面図、（ｂ）は第一弁部材の側面図、（ｃ）はその正面図、（ｄ）は（ｃ）のｄ部の拡大図、（ｅ）は第二弁部材の側面図、（ｆ）はその正面図、（ｇ）は（ｆ）のｇ部の拡大図である。
【図６】作用を説明する各正面断面図であり、（ａ）（ｂ）は比較例を示しており、（ｃ）（ｄ）は本実施形態を示している。
【図７】作用を説明する各正面断面図であり、（ａ）は比較例を示しており、（ｂ）は本実施形態を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態を図面に即して説明する。
【００１１】
図１〜図７は本発明の一実施形態を示している。
本実施形態に係るバタフライ弁は、大型トラックに搭載されるディーゼルエンジンの排気ガスを再循環させるＥＧＲ装置（図示せず）のＥＧＲバルブに使用される。
図１に示されているように、本実施形態に係るバタフライ弁１は弁箱１０と弁軸２０と弁体３０とを備えている。
【００１２】
図２に示されているように、弁箱１０はアルミニウムが使用されて直方体形状に形成されている。弁箱１０には、ＥＧＲ管に取り込まれたＥＧＲガスが流入する流入口１１と、ＥＧＲガスが流出する流出口１２と、流入口１１に連続した流入路１３と、流出口１２に連続した流出路１４とがそれぞれ開設されている。流入路１３および流出路１４は同一口径の円形孔形状にそれぞれ形成されており、流入路１３の中心線１３Ｌと流出路１４の中心線１４Ｌとは一方向（以下、上下方向とする）に偏芯されている。
流入路１３と流出路１４との境目には弁座１５が一体的に形成されている。弁座１５は流入口１１を向いた第一座面１５ａと、流出口１２を向いた第二座面１５ｂとを備えている。第一座面１５ａと第二座面１５ｂとは中心線１３Ｌと中心線１４Ｌとに対して４０度の傾斜面にそれぞれ形成されているとともに、傾斜面の両端は互いに揃えられている。
弁箱１０には一対の軸受孔１６、１７が、弁箱１０の中心線１０Ｌに直交する線分上であって第一座面１５ａと第二座面１５ｂとの境界線上において互いに対向するようにそれぞれ開設されている。
【００１３】
ここで、第一座面および第二座面を有する弁座の形成方法を図３によって説明する。
本実施形態に係る弁座形成方法においては、被加工物６０が固定され、刃物７０が回転する切削加工法が使用される。
被加工物６０は弁箱１０に対応するようにアルミダイカスト法によって予め成形される。図３（ａ）に示されているように、被加工物６０には弁座１５が形成される部分である被加工部６５が流入路１３と流出路１４との境界部分に隆起するよう設けられている。
図３（ｂ）に示されているように、刃物７０は回転軸７１と刃７２とを備えており、刃７２が回転軸７１の一端に直角に固定されている。刃７２の刃先７３にはアール部７４が面取りされている。
刃物７０は回転軸７１を中心線６０Ｌに平行に配置された状態で回転され、中心線６０Ｌと平行方向（Ｘ方向）に送られながら、中心線６０Ｌと直角方向（Ｙ方向）に送られる。これにより、刃７２の刃先７３は図３（ｂ）に示された軌跡７５の通りに送られる。
この切削加工法により、図３（ｃ）に示されているように、第一座面１５ａおよび第二座面１５ｂを有する弁座１５が流入路１３と流出路１４との境界部分に形成される。
【００１４】
ここで、刃７２の刃先７３にはアール部７４が面取りされているので、弁座１５の断面形状は真円形にならずに上下方向寸法（長軸）が左右方向寸法（短軸）よりも極僅かに長い楕円形になる。
但し、刃７２は真円形の軌跡をもって斜め４０度に進むようにＸ方向およびＹ方向に送られているので、第一座面１５ａと第二座面１５ｂからなる弁座１５の断面形状は全て同一の楕円形になる。
【００１５】
図１に示されているように、弁箱１０の中心線上には弁軸２０が中心線と直交するように架設されており、弁軸２０の両端部は弁箱１０の軸受孔１６、１７に装着された一対の軸受１８、１９によって回転自在に支持されている。弁軸２０の一端部は弁箱１０の外部に突出しており、突出端部には弁軸２０を９０度往復回動させる駆動装置４０が連結されている。
図１に示されているように、弁軸２０の中間部には取付部２１が形成されており、取付部２１には円形平板形状に形成された弁体３０が締結されている。
【００１６】
ここで、弁軸２０の詳細を、図４に即して説明する。
弁軸２０はアルミニウム、鋳鉄、構造用鋼、ステンレス鋼等が使用されて円柱形状に形成されており、弁軸２０の中間部にはスリット２２がエンドミル等を使用した切削加工によって一定幅（軸方向寸法）および一体厚さ（径方向寸法）に形成される。スリット２２は幅が弁体３０の直径と等しく、厚さが弁体３０の厚さと等しく設定されている。
スリット２２の片側の中央部分には切欠部２３がスリット２２の中央部分を開口させるようにエンドミル等を使用した切削加工によって形成されている。切欠部２３の長さは弁体３０の直径より小さく設定されている。スリット２２の切欠部２３との対向面には一対の雌ねじ孔２４、２４が、中心線上において対称形に配置されて穿設されている。
【００１７】
図５に示されているように、弁体３０は第一弁部材３１と第二弁部材３２とを備えている。第一弁部材３１および第二弁部材３２は弁軸２０と熱膨張係数が均等の材料が使用されてプレス加工によって成形される。
第一弁部材３１および第二弁部材３２はいずれも、直径がスリット２２の両端の間隔よりも若干小さい円板形状にそれぞれ形成されている。第一弁部材３１の板厚Ｔ１と第二弁部材３２の板厚Ｔ２とは、流入側と流出側の差圧による荷重の悪影響が高い方の板厚が大きく（厚く）なるようにそれぞれ設定されている。すなわち、第二弁部材３２の板厚Ｔ２は第一弁部材３１の板厚Ｔ１よりも厚く（Ｔ２＞Ｔ１）に設定されている。
第一弁部材３１の一方の端面における外周辺にはＲ面取り部３３が形成されており、第二弁部材３２の一方の端面における外周辺にはＲ面取り部３４が形成されている。第一弁部材３１のＲ面取り部３３および第二弁部材３２のＲ面取り部３４の半径（Ｒ）は、弁座１５の切削加工に使用された刃７２のアール部７４の半径（Ｒ）と一致するように設定されている。
また、弁体３０の中心から第一弁部材３１のＲ面取り部３３の先端までの半径（ｒ）および弁体３０の中心から第二弁部材３２のＲ面取り部３４の先端までの半径（ｒ）は、刃物７０の回転によってアール部７４の先端が描く真円形の軌跡（刃物７０の回転半径）と同一もしくはわずかに小さくそれぞれ設定されている。
第一弁部材３１の中間部には一対の長円孔３５、３５が左右方向の中心線上において対称形に配置されて厚さ方向に貫通するようにそれぞれ穿設されており、第二弁部材３２の中間部には一対の長円孔３６、３６が一対の左右方向の中心線上において対称形に配置されて厚さ方向に貫通するように穿設されている。第一弁部材３１の長円孔３５および第二弁部材３２の長円孔３６は、円形直径が雌ねじ孔２４の内径よりも若干大きくそれぞれ設定されているとともに、長軸が上下方向と平行になるように第一弁部材３１および第二弁部材３２にそれぞれ配置されている。
【００１８】
弁体３０が弁軸２０の取付部２１に取り付けられる際に、第一弁部材３１および第二弁部材３２はスリット２２に横からそれぞれ挿入される。このとき、第一弁部材３１と第二弁部材３２とは互いにＲ面取り部３３と３４が設けられた面同士が合わされ、互いの中心を一方向（上下方向）に偏芯されて当接されるとともに、第一弁部材３１の一対の長円孔３５、３５と、第二弁部材３２の一対の長円孔３６、３６とが一対の雌ねじ孔２４、２４にそれぞれ整合される。第一弁部材３１と第二弁部材３２との上下方向の偏芯量は、流入路１３の中心線１３Ｌと流出路１４の中心線１４Ｌとの偏芯量と一致するように設定されている。すなわち、弁体３０は第一弁部材３１と第二弁部材３２とが偏芯して重ね合わされて構成される。
この状態で、一対のボルト２５、２５が第一弁部材３１の長円孔３５、３５と、第二弁部材３２の一対の長円孔３６、３６とにそれぞれ挿通されて、一対の雌ねじ孔２４、２４にねじ込まれることにより、弁体３０は弁軸２０の取付部２１に締結される。
【００１９】
次に、ＥＧＲ装置におけるバタフライ弁１の作用および効果を説明する。
例えば、ＮＯｘの生成を抑制する必要がない場合には、ＥＧＲバルブとしてのバタフライ弁１は、図１に示されているように全閉される。すなわち、図１において、弁体３０は第一弁部材３１の下側半分が弁座１５の第一座面１５ａに当接し、第二弁部材３２の上側半分が弁座１５の第二座面１５ｂに当接することにより、流入路１３と流出路１４との連通を遮断する。
【００２０】
ところで、前述した通り、第一座面１５ａと第二座面１５ｂが切削加工法によって形成された場合には、刃先７３にアール部７４が付いているために、弁座１５の断面形状は上下方向が長軸の楕円形になる。
この場合において、楕円形の弁座１５に真円形の弁体を使用すると、弁座１５の長軸側座面と弁体の真円形座面との間に隙間が形成される可能性があるので、シート洩れが発生する可能性がある。
しかし、本実施形態においては、弁体３０は第一弁部材３１と第二弁部材３２とが上下方向に偏芯して重ね合わされることにより、楕円形の弁座１５に真円形の弁体３０が密着するため、シート洩れが発生することはない。
すなわち、前述した切削加工法において、刃物７０が真円軌道で斜めに送られていることにより、刃先７３にアール部７４が付いている関係で、弁座１５の断面形状は上下方向が長軸の楕円形になるが、弁体３０の第一弁部材３１にのアール部７４と同一半径のＲ面取り部３３を、弁体３０の第二弁部材３２にアール部７４と同一半径のＲ面取り部３４を設けることにより、弁座１５が楕円形で弁体３０が真円形であっても、第一弁部材３１の下側半分が弁座１５の長軸の下側半分である第一座面１５ａに密着し、第二弁部材３２の上側半分が弁座１５の長軸の上側半分である第二座面１５ｂに密着することができる。
つまり、シート洩れの発生を未然に防止することができる。
【００２１】
したがって、第一座面１５ａと第二座面１５ｂからなる弁座１５の断面形状は全て同一の楕円形になるため、第一弁部材３１の下側半分が第一座面１５ａのどの位置に接触しても密着することができ、第二弁部材３２の上側半分が第二座面１５ｂにのどの位置に接触しても密着することができることになる。このことは、弁軸２０の位置ずれに関する寸法（例えば、弁箱１０の軸受孔１６、１７の内径および／または位置、軸受１８、１９の内径および／または外径、弁軸２０の外径、弁軸２０における弁体３０の装着位置）のバラツキ（誤差）に影響されずにシート洩れを防止し得ることを意味する。
また、図６（ａ）（ｂ）に示されているように、バタフライ弁３０Ａには全閉時に流入側と流出側の差圧の関係で、弁軸が軸受とのクリアランスＣの分だけずれることにより、シート洩れが発生する現象がある。
しかし、図６（ｃ）（ｄ）に示されているように、組み立て時に、クリアランスＣの分だけずれた状態で弁軸２０を配置するとともに、第一弁体３１を第一座面１５ａに押接させ、第二弁体３２を第二座面１５ｂに押接させておく。この状態で、ボルト２５を締め付ければ、全閉時に差圧の影響で、弁軸２０がクリアランスＣの分だけずれたとしても、弁体３０の第一弁部材３１は弁座１５の第一座面１５ａに当接し、第二弁部材３２は第二座面１５ｂに当接するので、シート洩れが発生する現象を防止することができる。
【００２２】
また、本実施形態においては、刃物７０のアール部７４の半径Ｒと一致するＲ面取り部３３、３４が第一弁部材３１および第二弁部材３２にそれぞれ形成されていることにより、刃物７０によって形成された楕円形の弁座１５の第一座面１５ａおよび第二座面１５ｂに第一弁部材３１のＲ面取り部３３および第二弁部材３２のＲ面取り部３４がそれぞれ密着するので、シート洩れが発生するのを防止することができる。
【００２３】
ところで、図７（ａ）に示されているように、上下同一形状の弁体３０Ａの場合においては、弁軸２０に対称に配置されている座面Ｍと座面Ｎのうちの一方の座面Ｍを第二座面１５ｂに押接させた状態で、弁体３０Ａを垂直面Ｐに平行に配置すると、他方の座面Ｎは弁体３０Ａの板厚のバラツキ（誤差）の影響を受けることにより位置ずれしてしまう。
しかし、本実施形態においては、弁体３０は第一弁部材３１と第二弁部材３２とを上下方向に偏芯させて回転対称形に構成しているので、弁体３０の板厚のバラツキ（誤差）の影響を受けずに、弁体３０を弁座１５に適正に設置することができる。
すなわち、図７（ｂ）に示されているように、第一弁部材３１のＲ面取り部３３を弁座１５の第一座面１５ａに押接させるとともに、第二弁部材３２のＲ面取り部３４を第二座面１５ｂに押接させることにより、弁体３０を垂直面Ｐに平行に配置することができるので、弁体３０の板厚のバラツキ（誤差）の影響を吸収することができる。
【００２４】
さらに、本実施形態においては、流入側と流出側の差圧による荷重の影響を大きく受ける第二弁部材３２の板厚Ｔ２が第一弁部材３１の板厚Ｔ１よりも大きく（Ｔ２＞Ｔ１）設定されているので、第一弁部材３１および第二弁部材３２の両方を弁座１５に確実に密着させつつ、弁体３０の全板厚を薄くすることができる。
すなわち、厚い第二弁部材３２は大きな荷重によっても撓むことがないので、第二座面１５ｂに密着し、薄い第一弁部材３１は第一座面１５ａに支えられることにより荷重による撓みを抑えられるので、第一座面１５ａに密着する。他方、弁体３０の全板厚は第一弁部材３１と第二弁部材３２の板厚が等しい場合に比べて第一弁部材３１の板厚が薄くなった分だけ薄くなる。
【００２５】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。
【００２６】
例えば、弁座は切削加工によって形成するに限らず、ロストワックス成形法または放電加工法等によって形成してもよい。
【００２７】
弁座と弁箱を別体に形成し、弁座を弁箱に圧入するよう構成してもよい。
【００２８】
弁箱はアルミニウムを使用して成形するに限らず、鋳鉄、構造用鋼、ステンレス鋼等を使用して成形してもよい。
【００２９】
弁体は別々の第一弁部材と第二弁部材とを当接して形成するに限らず、第一弁部と第二弁部とを鋳造法または鍛造法等によって一体的に形成してもよい。
【００３０】
第一弁部材と第二弁部材の板厚は同一であってもよい。
【００３１】
第一弁部材と第二弁部材はプレス加工によって成形するに限らず、切削加工のようなその他の方法によって形成してもよい。
【００３２】
第一弁部材と第二弁部材と弁軸はそれぞれ熱膨張係数の異なる材料を使用してもよい。
【００３３】
第一弁座面と第二弁座面は４０度の傾斜面に形成するに限らず、任意の角度に設定することができる。
【００３４】
前記実施形態においては、バタフライ弁をＥＧＲ装置のＥＧＲバルブに適用した場合について説明したが、本発明はバタフライ弁全般に適用することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１０…弁箱、１１…流入口、１２…流出口、１３…流入路、１４…流出路、１５…弁座、１５ａ…第一座面、１５ｂ…第二座面、１６、１７…軸受孔、１８、１９…軸受、
２０…弁軸、２１…取付部、２２…スリット、２３…切欠部、２４…雌ねじ孔、２５…ボルト、
３０…弁体、３１…第一弁部材、３２…第二弁部材、３３、３４…Ｒ面取り部、３５、３６…長円孔、
４０…駆動装置、
６０…被加工物、６５…被加工部、７０…刃物、７１…回転軸、７２…刃、７３…刃先、７４…アール部、７５…軌跡。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バタフライ弁に関し、例えば、自動車用ディーゼルエンジンの排気ガス再循環装置に利用して有効なものに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用ディーゼルエンジンの排気ガス成分、特に、ＮＯｘを低減する方法の一つとしてＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）法がある。
このＥＧＲ法は、排気ガス再循環バルブ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ Ｖａｌｖｅ、以下、ＥＧＲバルブという）をエンジンの排気通路と吸気通路との間のＥＧＲ路（以下、ＥＧＲ管という）に介設し、ＥＧＲバルブによってエンジンの排気ガスの一部を吸気系に戻してやり、新しい空気（吸入空気）と混ぜて燃焼室に送り込むことにより、燃焼室内に吸入された空気の過剰な酸素濃度を下げ、かつ、燃焼熱を奪う分だけ燃焼温度を下げてＮＯｘの生成を抑制する方法、である。
【０００３】
ＥＧＲ法を実施する排気ガス再循環装置（以下、ＥＧＲ装置という）には、ＥＧＲバルブにバタフライ弁を使用したもの、がある。
従来のこの種のバタフライ弁としては特許文献１に提案されたものがある。
このバタフライ弁は、排気ガスを流通させるガス通路の途中に配設した筒状のハウジングと、このハウジングの内周部に軸方向の一端側から嵌合した円筒状の第一スリーブと、ハウジングの内周部に軸方向の他端側から嵌合した円筒状の第二スリーブと、円板状に形成されてこれら両スリーブの内方に回転自在に設けた弁体とを備えて、弁体によりガス通路を開閉するように構成したバタフライ弁において、両スリーブを半径方向において相互に軸心をずらしてこれら両スリーブの先端面を相互に当接させて、両スリーブの先端面の一部によって両スリーブの内方に段部端面を形成し、この段部端面の円周方向に伸びる縁部によって第一シート部を構成し、また、弁体の外周面を傾斜面あるいは断面円弧状に形成して、そこを第二シート部として形成し、弁体の第二シート部を第一シート部に線接触させることにより、ガス通路を閉鎖するように構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２６３７２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、一対のスリーブの内方段部端面の円周方向に伸びる縁部によって第一シート部を構成し、弁体の外周面を傾斜面あるいは断面円弧状に形成して第二シート部を構成し、第二シート部を第一シート部に線接触させることによってガス通路を閉鎖するように構成したバタフライ弁においては、弁体の回転中心が第一シート部の円周線を含む平面からずれると、全閉時において、第二シート部が片当たりする（第二シート部における弁体回転軸片側部分が第一シート部に密着しても、反対側部分は第一シート部に密着しない）ので、流入側（一次側）から流出側（二次側）への流れが発生してしまう所謂シート洩れが発生するという問題点があった。
【０００６】
本発明の目的は、シート洩れの発生を防止することができるバタフライ弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記した課題を解決するための手段のうち代表的なものは、次の通りである。
流入口を向いた第一座面と流出口を向いた第二座面とが一方向に偏芯した流入路と流出路との境目に形成された弁座に設けられ、前記第一座面と前記第二座面とが傾斜面にそれぞれ形成されている弁箱と、
前記弁箱の前記弁座に前記弁箱の中心線に直交するように架設されている弁軸と、
第一弁部と第二弁部とが前記流入路と前記流出路の偏芯方向に偏芯されて設けられ、前記弁軸の中間部に固定されている弁体と、
を備えているバタフライ弁。
【発明の効果】
【０００８】
前記したバタフライ弁によれば、全閉時における流入側から流出側へのシート洩れの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態であるバタフライ弁を示しており、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図である。
【図２】弁箱を示しており、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図である。
【図３】弁座形成方法を示す各正面断面図である。
【図４】弁軸を示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は一部切断正面図、（ｃ）は（ｂ）のｃ−ｃ線に沿う断面図である。
【図５】（ａ）は弁体の取付状態を示す正面断面図、（ｂ）は第一弁部材の側面図、（ｃ）はその正面図、（ｄ）は（ｃ）のｄ部の拡大図、（ｅ）は第二弁部材の側面図、（ｆ）はその正面図、（ｇ）は（ｆ）のｇ部の拡大図である。
【図６】作用を説明する各正面断面図であり、（ａ）（ｂ）は比較例を示しており、（ｃ）（ｄ）は本実施形態を示している。
【図７】作用を説明する各正面断面図であり、（ａ）は比較例を示しており、（ｂ）は本実施形態を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態を図面に即して説明する。
【００１１】
図１〜図７は本発明の一実施形態を示している。
本実施形態に係るバタフライ弁は、大型トラックに搭載されるディーゼルエンジンの排気ガスを再循環させるＥＧＲ装置（図示せず）のＥＧＲバルブに使用される。
図１に示されているように、本実施形態に係るバタフライ弁１は弁箱１０と弁軸２０と弁体３０とを備えている。
【００１２】
図２に示されているように、弁箱１０はアルミニウムが使用されて直方体形状に形成されている。弁箱１０には、ＥＧＲ管に取り込まれたＥＧＲガスが流入する流入口１１と、ＥＧＲガスが流出する流出口１２と、流入口１１に連続した流入路１３と、流出口１２に連続した流出路１４とがそれぞれ開設されている。流入路１３および流出路１４は同一口径の円形孔形状にそれぞれ形成されており、流入路１３の中心線１３Ｌと流出路１４の中心線１４Ｌとは一方向（以下、上下方向とする）に偏芯されている。
流入路１３と流出路１４との境目には弁座１５が一体的に形成されている。弁座１５は流入口１１を向いた第一座面１５ａと、流出口１２を向いた第二座面１５ｂとを備えている。第一座面１５ａと第二座面１５ｂとは中心線１３Ｌと中心線１４Ｌとに対して４０度の傾斜面にそれぞれ形成されているとともに、傾斜面の両端は互いに揃えられている。
弁箱１０には一対の軸受孔１６、１７が、弁箱１０の中心線１０Ｌに直交する線分上であって第一座面１５ａと第二座面１５ｂとの境界線上において互いに対向するようにそれぞれ開設されている。
【００１３】
ここで、第一座面および第二座面を有する弁座の形成方法を図３によって説明する。
本実施形態に係る弁座形成方法においては、被加工物６０が固定され、刃物７０が回転する切削加工法が使用される。
被加工物６０は弁箱１０に対応するようにアルミダイカスト法によって予め成形される。図３（ａ）に示されているように、被加工物６０には弁座１５が形成される部分である被加工部６５が流入路１３と流出路１４との境界部分に隆起するよう設けられている。
図３（ｂ）に示されているように、刃物７０は回転軸７１と刃７２とを備えており、刃７２が回転軸７１の一端に直角に固定されている。刃７２の刃先７３にはアール部７４が面取りされている。
刃物７０は回転軸７１を中心線６０Ｌに平行に配置された状態で回転され、中心線６０Ｌと平行方向（Ｘ方向）に送られながら、中心線６０Ｌと直角方向（Ｙ方向）に送られる。これにより、刃７２の刃先７３は図３（ｂ）に示された軌跡７５の通りに送られる。
この切削加工法により、図３（ｃ）に示されているように、第一座面１５ａおよび第二座面１５ｂを有する弁座１５が流入路１３と流出路１４との境界部分に形成される。
【００１４】
ここで、刃７２の刃先７３にはアール部７４が面取りされているので、弁座１５の断面形状は真円形にならずに上下方向寸法（長軸）が左右方向寸法（短軸）よりも極僅かに長い楕円形になる。
但し、刃７２は真円形の軌跡をもって斜め４０度に進むようにＸ方向およびＹ方向に送られているので、第一座面１５ａと第二座面１５ｂからなる弁座１５の断面形状は全て同一の楕円形になる。
【００１５】
図１に示されているように、弁箱１０の中心線上には弁軸２０が中心線と直交するように架設されており、弁軸２０の両端部は弁箱１０の軸受孔１６、１７に装着された一対の軸受１８、１９によって回転自在に支持されている。弁軸２０の一端部は弁箱１０の外部に突出しており、突出端部には弁軸２０を９０度往復回動させる駆動装置４０が連結されている。
図１に示されているように、弁軸２０の中間部には取付部２１が形成されており、取付部２１には円形平板形状に形成された弁体３０が締結されている。
【００１６】
ここで、弁軸２０の詳細を、図４に即して説明する。
弁軸２０はアルミニウム、鋳鉄、構造用鋼、ステンレス鋼等が使用されて円柱形状に形成されており、弁軸２０の中間部にはスリット２２がエンドミル等を使用した切削加工によって一定幅（軸方向寸法）および一体厚さ（径方向寸法）に形成される。スリット２２は幅が弁体３０の直径と等しく、厚さが弁体３０の厚さと等しく設定されている。
スリット２２の片側の中央部分には切欠部２３がスリット２２の中央部分を開口させるようにエンドミル等を使用した切削加工によって形成されている。切欠部２３の長さは弁体３０の直径より小さく設定されている。スリット２２の切欠部２３との対向面には一対の雌ねじ孔２４、２４が、中心線上において対称形に配置されて穿設されている。
【００１７】
図５に示されているように、弁体３０は第一弁部材３１と第二弁部材３２とを備えている。第一弁部材３１および第二弁部材３２は弁軸２０と熱膨張係数が均等の材料が使用されてプレス加工によって成形される。
第一弁部材３１および第二弁部材３２はいずれも、直径がスリット２２の両端の間隔よりも若干小さい円板形状にそれぞれ形成されている。第一弁部材３１の板厚Ｔ１と第二弁部材３２の板厚Ｔ２とは、流入側と流出側の差圧による荷重の悪影響が高い方の板厚が大きく（厚く）なるようにそれぞれ設定されている。すなわち、第二弁部材３２の板厚Ｔ２は第一弁部材３１の板厚Ｔ１よりも厚く（Ｔ２＞Ｔ１）に設定されている。
第一弁部材３１の一方の端面における外周辺にはＲ面取り部３３が形成されており、第二弁部材３２の一方の端面における外周辺にはＲ面取り部３４が形成されている。第一弁部材３１のＲ面取り部３３および第二弁部材３２のＲ面取り部３４の半径（Ｒ）は、弁座１５の切削加工に使用された刃７２のアール部７４の半径（Ｒ）と一致するように設定されている。
また、弁体３０の中心から第一弁部材３１のＲ面取り部３３の先端までの半径（ｒ）および弁体３０の中心から第二弁部材３２のＲ面取り部３４の先端までの半径（ｒ）は、刃物７０の回転によってアール部７４の先端が描く真円形の軌跡（刃物７０の回転半径）と同一もしくはわずかに小さくそれぞれ設定されている。
第一弁部材３１の中間部には一対の長円孔３５、３５が左右方向の中心線上において対称形に配置されて厚さ方向に貫通するようにそれぞれ穿設されており、第二弁部材３２の中間部には一対の長円孔３６、３６が一対の左右方向の中心線上において対称形に配置されて厚さ方向に貫通するように穿設されている。第一弁部材３１の長円孔３５および第二弁部材３２の長円孔３６は、円形直径が雌ねじ孔２４の内径よりも若干大きくそれぞれ設定されているとともに、長軸が上下方向と平行になるように第一弁部材３１および第二弁部材３２にそれぞれ配置されている。
【００１８】
弁体３０が弁軸２０の取付部２１に取り付けられる際に、第一弁部材３１および第二弁部材３２はスリット２２に横からそれぞれ挿入される。このとき、第一弁部材３１と第二弁部材３２とは互いにＲ面取り部３３と３４が設けられた面同士が合わされ、互いの中心を一方向（上下方向）に偏芯されて当接されるとともに、第一弁部材３１の一対の長円孔３５、３５と、第二弁部材３２の一対の長円孔３６、３６とが一対の雌ねじ孔２４、２４にそれぞれ整合される。第一弁部材３１と第二弁部材３２との上下方向の偏芯量は、流入路１３の中心線１３Ｌと流出路１４の中心線１４Ｌとの偏芯量と一致するように設定されている。すなわち、弁体３０は第一弁部材３１と第二弁部材３２とが偏芯して重ね合わされて構成される。
この状態で、一対のボルト２５、２５が第一弁部材３１の長円孔３５、３５と、第二弁部材３２の一対の長円孔３６、３６とにそれぞれ挿通されて、一対の雌ねじ孔２４、２４にねじ込まれることにより、弁体３０は弁軸２０の取付部２１に締結される。
【００１９】
次に、ＥＧＲ装置におけるバタフライ弁１の作用および効果を説明する。
例えば、ＮＯｘの生成を抑制する必要がない場合には、ＥＧＲバルブとしてのバタフライ弁１は、図１に示されているように全閉される。すなわち、図１において、弁体３０は第一弁部材３１の下側半分が弁座１５の第一座面１５ａに当接し、第二弁部材３２の上側半分が弁座１５の第二座面１５ｂに当接することにより、流入路１３と流出路１４との連通を遮断する。
【００２０】
ところで、前述した通り、第一座面１５ａと第二座面１５ｂが切削加工法によって形成された場合には、刃先７３にアール部７４が付いているために、弁座１５の断面形状は上下方向が長軸の楕円形になる。
この場合において、楕円形の弁座１５に真円形の弁体を使用すると、弁座１５の長軸側座面と弁体の真円形座面との間に隙間が形成される可能性があるので、シート洩れが発生する可能性がある。
しかし、本実施形態においては、弁体３０は第一弁部材３１と第二弁部材３２とが上下方向に偏芯して重ね合わされることにより、楕円形の弁座１５に真円形の弁体３０が密着するため、シート洩れが発生することはない。
すなわち、前述した切削加工法において、刃物７０が真円軌道で斜めに送られていることにより、刃先７３にアール部７４が付いている関係で、弁座１５の断面形状は上下方向が長軸の楕円形になるが、弁体３０の第一弁部材３１にのアール部７４と同一半径のＲ面取り部３３を、弁体３０の第二弁部材３２にアール部７４と同一半径のＲ面取り部３４を設けることにより、弁座１５が楕円形で弁体３０が真円形であっても、第一弁部材３１の下側半分が弁座１５の長軸の下側半分である第一座面１５ａに密着し、第二弁部材３２の上側半分が弁座１５の長軸の上側半分である第二座面１５ｂに密着することができる。
つまり、シート洩れの発生を未然に防止することができる。
【００２１】
したがって、第一座面１５ａと第二座面１５ｂからなる弁座１５の断面形状は全て同一の楕円形になるため、第一弁部材３１の下側半分が第一座面１５ａのどの位置に接触しても密着することができ、第二弁部材３２の上側半分が第二座面１５ｂにのどの位置に接触しても密着することができることになる。このことは、弁軸２０の位置ずれに関する寸法（例えば、弁箱１０の軸受孔１６、１７の内径および／または位置、軸受１８、１９の内径および／または外径、弁軸２０の外径、弁軸２０における弁体３０の装着位置）のバラツキ（誤差）に影響されずにシート洩れを防止し得ることを意味する。
また、図６（ａ）（ｂ）に示されているように、バタフライ弁３０Ａには全閉時に流入側と流出側の差圧の関係で、弁軸が軸受とのクリアランスＣの分だけずれることにより、シート洩れが発生する現象がある。
しかし、図６（ｃ）（ｄ）に示されているように、組み立て時に、クリアランスＣの分だけずれた状態で弁軸２０を配置するとともに、第一弁体３１を第一座面１５ａに押接させ、第二弁体３２を第二座面１５ｂに押接させておく。この状態で、ボルト２５を締め付ければ、全閉時に差圧の影響で、弁軸２０がクリアランスＣの分だけずれたとしても、弁体３０の第一弁部材３１は弁座１５の第一座面１５ａに当接し、第二弁部材３２は第二座面１５ｂに当接するので、シート洩れが発生する現象を防止することができる。
【００２２】
また、本実施形態においては、刃物７０のアール部７４の半径Ｒと一致するＲ面取り部３３、３４が第一弁部材３１および第二弁部材３２にそれぞれ形成されていることにより、刃物７０によって形成された楕円形の弁座１５の第一座面１５ａおよび第二座面１５ｂに第一弁部材３１のＲ面取り部３３および第二弁部材３２のＲ面取り部３４がそれぞれ密着するので、シート洩れが発生するのを防止することができる。
【００２３】
ところで、図７（ａ）に示されているように、上下同一形状の弁体３０Ａの場合においては、弁軸２０に対称に配置されている座面Ｍと座面Ｎのうちの一方の座面Ｍを第二座面１５ｂに押接させた状態で、弁体３０Ａを垂直面Ｐに平行に配置すると、他方の座面Ｎは弁体３０Ａの板厚のバラツキ（誤差）の影響を受けることにより位置ずれしてしまう。
しかし、本実施形態においては、弁体３０は第一弁部材３１と第二弁部材３２とを上下方向に偏芯させて回転対称形に構成しているので、弁体３０の板厚のバラツキ（誤差）の影響を受けずに、弁体３０を弁座１５に適正に設置することができる。
すなわち、図７（ｂ）に示されているように、第一弁部材３１のＲ面取り部３３を弁座１５の第一座面１５ａに押接させるとともに、第二弁部材３２のＲ面取り部３４を第二座面１５ｂに押接させることにより、弁体３０を垂直面Ｐに平行に配置することができるので、弁体３０の板厚のバラツキ（誤差）の影響を吸収することができる。
【００２４】
さらに、本実施形態においては、流入側と流出側の差圧による荷重の影響を大きく受ける第二弁部材３２の板厚Ｔ２が第一弁部材３１の板厚Ｔ１よりも大きく（Ｔ２＞Ｔ１）設定されているので、第一弁部材３１および第二弁部材３２の両方を弁座１５に確実に密着させつつ、弁体３０の全板厚を薄くすることができる。
すなわち、厚い第二弁部材３２は大きな荷重によっても撓むことがないので、第二座面１５ｂに密着し、薄い第一弁部材３１は第一座面１５ａに支えられることにより荷重による撓みを抑えられるので、第一座面１５ａに密着する。他方、弁体３０の全板厚は第一弁部材３１と第二弁部材３２の板厚が等しい場合に比べて第一弁部材３１の板厚が薄くなった分だけ薄くなる。
【００２５】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。
【００２６】
例えば、弁座は切削加工によって形成するに限らず、ロストワックス成形法または放電加工法等によって形成してもよい。
【００２７】
弁座と弁箱を別体に形成し、弁座を弁箱に圧入するよう構成してもよい。
【００２８】
弁箱はアルミニウムを使用して成形するに限らず、鋳鉄、構造用鋼、ステンレス鋼等を使用して成形してもよい。
【００２９】
弁体は別々の第一弁部材と第二弁部材とを当接して形成するに限らず、第一弁部と第二弁部とを鋳造法または鍛造法等によって一体的に形成してもよい。
【００３０】
第一弁部材と第二弁部材の板厚は同一であってもよい。
【００３１】
第一弁部材と第二弁部材はプレス加工によって成形するに限らず、切削加工のようなその他の方法によって形成してもよい。
【００３２】
第一弁部材と第二弁部材と弁軸はそれぞれ熱膨張係数の異なる材料を使用してもよい。
【００３３】
第一弁座面と第二弁座面は４０度の傾斜面に形成するに限らず、任意の角度に設定することができる。
【００３４】
前記実施形態においては、バタフライ弁をＥＧＲ装置のＥＧＲバルブに適用した場合について説明したが、本発明はバタフライ弁全般に適用することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１０…弁箱、１１…流入口、１２…流出口、１３…流入路、１４…流出路、１５…弁座、１５ａ…第一座面、１５ｂ…第二座面、１６、１７…軸受孔、１８、１９…軸受、
２０…弁軸、２１…取付部、２２…スリット、２３…切欠部、２４…雌ねじ孔、２５…ボルト、
３０…弁体、３１…第一弁部材、３２…第二弁部材、３３、３４…Ｒ面取り部、３５、３６…長円孔、
４０…駆動装置、
６０…被加工物、６５…被加工部、７０…刃物、７１…回転軸、７２…刃、７３…刃先、７４…アール部、７５…軌跡。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入口を向いた第一座面と流出口を向いた第二座面とが一方向に偏芯した流入路と流出路との境目に形成された弁座に設けられ、前記第一座面と前記第二座面とが傾斜面にそれぞれ形成されている弁箱と、
前記弁箱の前記弁座に前記弁箱の中心線に直交するように架設されている弁軸と、
第一弁部と第二弁部とが前記流入路と前記流出路の偏芯方向に偏芯されて設けられ、前記弁軸の中間部に固定されている弁体と、
を備えているバタフライ弁。
【請求項２】
前記第一座面と前記第二座面が４０度の傾斜面にそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１に記載のバタフライ弁。
【請求項３】
前記第一弁部と前記第二弁部とにＲ面取り部がそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のバタフライ弁。
【請求項４】
前記第一弁部と前記第二弁部とが別体の第一弁部材と第二弁部材とによってそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１、２または３に記載のバタフライ弁。
【請求項５】
前記第一弁部材の厚さと前記第二弁部材の厚さのうち、流入側と流出側の差圧による荷重の影響を大きく受ける方の厚さが他方の厚さよりも大きく設定されていることを特徴とする請求項４に記載のバタフライ弁。
【請求項１】
流入口を向いた第一座面と流出口を向いた第二座面とが一方向に偏芯した流入路と流出路との境目に形成された弁座に設けられ、前記第一座面と前記第二座面とが傾斜面にそれぞれ形成されている弁箱と、
前記弁箱の前記弁座に前記弁箱の中心線に直交するように架設されている弁軸と、
第一弁部と第二弁部とが前記流入路と前記流出路の偏芯方向に偏芯されて設けられ、前記弁軸の中間部に固定されている弁体と、
を備えているバタフライ弁。
【請求項２】
前記第一座面と前記第二座面が４０度の傾斜面にそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１に記載のバタフライ弁。
【請求項３】
前記第一弁部と前記第二弁部とにＲ面取り部がそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のバタフライ弁。
【請求項４】
前記第一弁部と前記第二弁部とが別体の第一弁部材と第二弁部材とによってそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１、２または３に記載のバタフライ弁。
【請求項５】
前記第一弁部材の厚さと前記第二弁部材の厚さのうち、流入側と流出側の差圧による荷重の影響を大きく受ける方の厚さが他方の厚さよりも大きく設定されていることを特徴とする請求項４に記載のバタフライ弁。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−１０４４３６（Ｐ２０１３−１０４４３６Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４６３４９（Ｐ２０１１−２４６３４９）
【出願日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【出願人】（０００１７７２７６）三輪精機株式会社 (34)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【出願人】（０００１７７２７６）三輪精機株式会社 (34)
【Ｆターム（参考）】
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