充水機能を備えたバタフライ弁
【課題】弁箱シールリングをディスクテール部との圧接時に止水性の保持し、操作トルクの低減しつつ、弁箱シールリングの寿命の向上を図る。
【解決手段】弁箱内に内周面に弁箱シールリング３が設けられ、弁箱内の流路を開閉する弁体が設けられ、上記弁体の外周に弁開方向における上記弁体の背面側に形成された一対のディスクテール部１１ａ，１１ｂが設けられ、上記一対のディスクテール部１１ａ，１１ｂは、上記弁体の微小開度において上記弁箱シールリング３に圧接する球面状に湾曲した外周面を有し、少なくとも一方のディスクテール部１１に、一端が外周面に開口するとともに他端が弁体の上記背面側に開口する通水孔１２が形成された充水機能を備えたバタフライ弁において、上記ディスクテール部１１ａ，１１ｂの少なくとも一方の外周面に凹部１３が設けられたことを特徴とする充水機能を備えたバタフライ弁。
【解決手段】弁箱内に内周面に弁箱シールリング３が設けられ、弁箱内の流路を開閉する弁体が設けられ、上記弁体の外周に弁開方向における上記弁体の背面側に形成された一対のディスクテール部１１ａ，１１ｂが設けられ、上記一対のディスクテール部１１ａ，１１ｂは、上記弁体の微小開度において上記弁箱シールリング３に圧接する球面状に湾曲した外周面を有し、少なくとも一方のディスクテール部１１に、一端が外周面に開口するとともに他端が弁体の上記背面側に開口する通水孔１２が形成された充水機能を備えたバタフライ弁において、上記ディスクテール部１１ａ，１１ｂの少なくとも一方の外周面に凹部１３が設けられたことを特徴とする充水機能を備えたバタフライ弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管への充水時に定流量で流体を供給する充水機能を有するバタフライ弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、バタフライ弁の弁本体に外周面が球面状をなすディスクテール部を設け、ディスクテール部の厚み方向を貫通した通水孔を形成したものがある。このバタフライ弁は通水孔から一定流量を下流の配管に流すことによって、配管の敷設直後の初期充水時および再充水時において、急激な充水によるウォーターハンマーが配管を破損することを防止している。さらに、一定の流量を正確に供給して下流の配管が水で満たされる状態になるまでに必要な時間を予め算出することができる。（特許文献１）
【０００３】
一方、弁体が微小開度のとき、ディスクテール部の外周面は弁箱内周面に設けた弁箱シールリングに圧接するため、弁体を回動する際に操作トルクが発生する。この操作トルクが大きいと、微小開度を調整する際に目標とする開度を行き過ぎ、過大な流量の水を流すことがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３２９１４８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、操作トルク低減のため、ゴムなどの弾性体からなる弁箱シールリングの内周面に凹凸を設けて、凸部を変形させることで押圧力を低減し、それに伴う操作トルクの低減を行うことができる。しかしながら、弁箱シールリングに凹凸を設けると、凸部に局部的な変形が発生し、これが繰り返されると弁箱シールリングの材料であるゴムなどの弾性体に損傷、劣化が発生しやすくなるため、弁箱シールリングの寿命の低下をもたらす虞があった。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するものであり、ディスクテール部と弁箱シールリングの圧接時に、回動時の操作トルクを低減することによって操作性を向上させつつ、弁箱シールリングの寿命の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本第１発明は、弁箱内の内周面に弁箱シールリングが設けられ、弁箱内の流路を開閉する弁体が設けられ、上記弁体の外周に弁開方向における上記弁体の背面側に形成された一対のディスクテール部が設けられ、上記一対のディスクテール部は、上記弁体の微小開度において上記弁箱シールリングに圧接するように湾曲した外周面を有し、少なくとも一方のディスクテール部に、一端が外周面に開口するとともに他端が弁体の上記背面側に開口する通水孔が形成された充水機能を備えたバタフライ弁において、上記ディスクテール部の少なくとも一方の外周面に凹部が設けられたところにある。
【０００８】
これによると、ディスクテール部の外周面に凹部を設けたので弁箱シールリングの変形量が減少し、押圧力の低下に伴い弁体の操作トルクが低減されるため、弁の操作性が向上する。
【０００９】
さらに、凹部に対して相対的に径外方向に突き出ている部分がディスクテール部に存在することになり、弁箱シールリングにはこのような部分がないため、弁箱シールリングに局所的な変形が発生せず、弁箱シールリングの寿命が向上する。
【００１０】
本第２発明は、上記凹部は上記ディスクテール部の外周面のほぼ全領域に亘って設けられているものである。
【００１１】
本第２発明によると、ディスクテール部の外周面のほぼ全領域に凹部が設けられているので、弁箱シールリングの変形量がさらに減少し、押圧力の低下に伴う弁体の操作トルクの低減によって、弁の操作性が向上する。
【００１２】
本第３発明は、上記ディスクテール部が上記弁箱シールリングに圧接する際に、凹部にも圧接するものである。
【００１３】
本第３発明によると、弁箱シールリングがディスクテール部の凹部にも圧接するので、止水性が向上する。
【００１４】
本第４発明は、上記凹部は条溝であるものである。
【００１５】
本第４発明によると、条溝を切削工具によって形成できるので、機械加工性が向上する。
【００１６】
本第５発明は、上記条溝の長手方向は弁体のほぼ円周方向であることである。
【００１７】
本第５発明によると、ほぼ弁体シール部に沿って機械加工することによって条溝を形成できるので、機械加工性が向上する。
【００１８】
本第６発明は、上記弁箱シールリングの内周面の変形可能な曲率より上記条溝の各点での曲率の方が小さいものである。
【００１９】
本第６発明によると、弁箱シールリングが条溝の底部に確実に圧接するので、止水性が向上する。
【００２０】
本第７発明は、上記条溝は複数あり、隣り合う上記条溝の間のピッチより上記弁箱シールリングの上記ディスクテール部との圧接幅が大きいものである。
【００２１】
本第７発明によると、弁箱シールリングが少なくともひとつの条溝と圧接するので、止水性が向上する。
【００２２】
本第８発明は、上記条溝の幅方向の端部が連結してなるものである。
【００２３】
本第８発明は、条溝に対して突き出ている部分の面積やその高さを小さくすることができるため、弁箱シールリングの変形量が減少し、押圧力の低下に伴う弁体の操作トルクの低減によって、弁の操作性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本件発明の第１の実施の形態におけるバタフライ弁の全閉状態の断面図である。
【図２】同バタフライ弁の弁体の断面図である。
【図３】同バタフライ弁の弁体の側面図である。
【図４】同バタフライ弁の微小開度での断面図である。
【図５】同バタフライ弁の弁体の上面図である。
【図６】同バタフライ弁のディスクテール部を通水孔が見える方向から見た図である。
【図７】同バタフライ弁のディスクテール部と弁箱シールリングの圧接状況の断面の拡大図である。
【図８】同バタフライ弁のディスクテール部の外周面の条溝の幅方向の断面形状の拡大図である。
【図９】同バタフライ弁の変形例であるディスクテール部の外周面の条溝の幅方向の断面形状の拡大図である。
【図１０】（ａ）は同バタフライ弁の変形例であるディスクテール部の外周面に設けた条溝（傾き２０°）の図である。（ｂ）は同バタフライ弁の変形例であるディスクテール部の外周面に設けた条溝（交差した例）の図である。
【図１１】本件発明の第２の実施の形態におけるバタフライ弁の全閉状態の断面図である。
【図１２】同バタフライ弁の弁体の平面図である。
【図１３】同バタフライ弁の弁体の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（第１の実施の形態）
以下、本発明における第１の実施の形態を図１〜図１０に基づいて説明する。１はバタフライ弁であり、その弁箱２は両側のポート（図示省略）に上流側配管（図示省略）と下流側配管（図示省略）とが接続されている。
【００２６】
図１〜４に示すように、弁箱２内にはゴムなどの弾性体からなる円環状の弁箱シールリング３が内周面に沿って設けられている。ここで、後述するように、ディスクテール部１１ａ、１１ｂの外周面には、複数の条溝１６（凹部１３）が設けられているが、図１〜４では省略している。弁体６は弁箱２内を通る流路軸心４に直交する回転軸心５回りに回転する。弁体６には、回転軸心５と同心の一対の弁棒７が回転軸心５方向の両側に振り分けられて挿入されている。一方の弁棒７の一側の端部は弁体６に固定され、他側の端部は弁箱２を貫通し、手動ハンドルや減速機付きモータ等の駆動装置（図示省略）に連結され、弁棒７を回転して弁体６を開閉する。
【００２７】
弁体６は、内部が中空の円盤で外周が板状である弁体片８と、その外端縁に設けられた弁体シール部９とで構成されている。弁体６が流路を完全に閉めた位置（全閉位置）Ｓにおいて、弁体シール部９が弁箱シールリング３に圧力がかかって接する（圧接する）ことにより、弁箱シールリング３が弾性変形する結果、流路方向に幅（圧接幅）をもって弁体６の上流側の水を下流側に流さない、すなわち止水することができる。
【００２８】
弁棒７は、図３に示すように、弁体片８に設けられた一対の円筒状のボス部１０に挿通され、固定されて一体的に連結される。また、弁棒７は、弁箱２との間の水の漏れを防止する軸封部材（図示省略）、および軸受部材（図示省略）を介して弁箱２に回転自在に保持されている。図２に示すように、弁体シール部９を含む平面内に回転軸心５があり、一対のボス部１０は回転軸心５の線上に配置されている。弁体６はボス部１０を中心として、弁体６を開く（弁開）方向に回転させる（弁開操作）時に上流側にある一方の片側半分の弁体半片８ａと、下流側にある他方の片側半分の弁体半片８ｂから構成されている。
【００２９】
図１、４に示すように、弁体半片８ａの弁体シール部９には、弁体６の弁開操作時の回転方向（弁開方向）において弁体６の背面側、すなわち弁体６の下流側に扇状に形成されたディスクテール部１１ａが設けられている。弁体半片８ｂの弁体シール部９には、弁体６の弁開方向おいて弁体６の背面側、すなわち弁体６の上流側に扇状に形成されたディスクテール部１１ｂが設けられている。このディスクテール部１１は弁体シール部９と一体的に鋳造されるか、弁体シール部９に溶接によって固定されている。なお、ディスクテール部１１の弁体６側の端面に台座を設け（図示省略）、弁体６と別体で製造し、ボルトなどの締結手段でこの台座と弁体を締結することで、ディスクテール部１１を弁体６に固定してもよい。
【００３０】
これらディスクテール部１１の外周面は弁箱シールリング３に圧接するように弁棒７の回転軸心５と流路軸心４の交点を中心として球面状に湾曲している。弁体６と圧接していない状態のときの弁箱シールリング３の内径の半径をＲとすると、ディスクテール部１１の外周面は弁箱シールリング３の内周面と圧接するため、半径がＲよりやや大きい（ほぼ半径がＲの）球面である。なお、全閉時の止水性を向上させるために、弁体シール部９の外径をディスクテール部１１の外径よりやや大きくすることがある。
【００３１】
図６は、図５に示すディスクテール部１１と弁体シール部９の部分を抜き出したものである。図６において、ディスクテール部１１の外表面に弁体シール部９に平行な線は、条溝１７（凹部１３）に対して相対的に径外方向に突き出た部分である凸条１７を表し、その間に条溝１６が存在する。この条溝１６は、弁体シール部９を含む平面を水平にし、弁体シール部９の中心を通る法線からなる軸の回りに、ア）弁体６を回転させて切削工具で機械加工するか、または、イ）切削工具を回転させて機械加工することによって設けることができる。このとき、条溝１６の長手方向は弁体シール部９を含む平面すなわち弁体６と平行になる。条溝１６と幅方向に隣り合う条溝１６との端部は連結して凸条１７を形成する。また、条溝１６は、ディスクテール部１１の外周面のほぼ全領域に設けられる。
【００３２】
両ディスクテール部１１の両方またはいずれか一方に、一端が外周面に開口するとともに他端が内周面すなわち弁開操作時の弁体６の背面側に開口する通水孔１２が貫通している。通水孔１２は、弁体６の周方向に沿って細長い長円状であり、弁体シール部９に隣接している。
【００３３】
図４に示すように、弁開操作時に上流側に回転して動く（回動する）ディスクテール部１１ａに設けられた通水孔１２は、ディスクテール部１１ａの外周面側の開口が流入口１２ａとなり、内周面側の開口が流出口１２ｂとなる。また、弁開操作時に下流側に回動する他方のディスクテール部１１ｂの通水孔１２は、ディスクテール部１１ｂの内周面側の開口が流入口１２ｃとなり、外周面側の開口が流出口１２ｄとなる。弁開操作時に上流側に回動するディスクテール部１１ａのみに通水孔１２を設け、上流側に回動するディスクテール部１１ｂには通水孔１２を設けない場合は、流出口１２ｂがディスクテール部１１ａの内周面側になり、弁箱２の内周面に水流が当たらない。そのため、水流の圧力差により泡の発生と消滅が起こるいわゆるキャビテーションが弁箱２の内周面に発生せず、キャビテーションによる弁箱２の内周面の腐食を防止できる。
【００３４】
上記構成における作用を説明する。配管の敷設直後は、上流側は配管内に水が満ちている（満管）状態、下流側は水がない状態である。弁体６は図１に示すように全閉位置Ｓにあり、弁体シール部９が弁箱シールリング３に圧接して、弁体６の上流側と下流側とが止水されている。
【００３５】
満管状態である上流側から水のない下流側の配管に水を流す（充水する）場合において、図４に示すように、弁体６が流路を完全に閉じた全閉状態から、弁体６を弁棒７回りに微小な角度（微小開度）だけ弁開する。このとき、両ディスクテール部１１の外周面が弁箱シールリング３に圧接する。通水孔１２が開いた（開口した）状態となり、弁体６を介した弁箱２内の上流側領域と下流側領域は通水孔１２によってのみ通じる。上流側の配管から弁箱２内に流入する水が通水孔１２のみを通って下流側の配管へ充水される。なお、ディスクテール部１１の外周面が弁箱シールリング３に圧接できる弁体６の所定回転角度の範囲において、通水孔１２の開口した状態が維持される。
【００３６】
通水孔１２の水流の方向に垂直な断面の面積（開口面積）は、弁体６が完全に開いた状態（全開状態）での配管の流路面積の２０〜３０分の１と小さい。このため、急激な充水によって水流の有する慣性から生じる衝撃的な水圧上昇（ウォーターハンマー）が発生することがなく、配管の継手部材、曲がり部材などが破損することが防止できる。
【００３７】
上流側の配管の水圧は定まっているので、通水孔１２を流れる流量は通水孔１２の開口面積に応じて決まる。そのため、定流量で下流側の配管へ充水することができ、充水開始から満管状態になるまでの必要時間（所要時間）を予め正確に算出することができる。このことで、配管工事全体の工期の予想の精度が向上する。
【００３８】
充水する機能を備えない、つまり通水孔１２を有するディスクテール部１１を備えない一般のバタフライ弁では、弁体６を開閉操作するとき、弁棒７と軸封部材（図示省略）および軸受部材（図示省略）の間の摩擦力に起因して、弁棒７の回転軸心５の回りに操作トルクが発生する。
【００３９】
本発明における充水機能を有するバタフライ弁には、この操作トルクに加えて、ディスクテール部１１が弁箱シールリング３に圧接するときに、ディスクテール部１１が弁箱シールリング３から押圧力を受け、押圧力に起因する摩擦力に起因する操作トルクが発生する。この摩擦力に起因する操作トルクは押圧力が小さいほど、つまり弁箱シールリング３の圧接時の変形量、すなわち、押圧の有無による弁箱シールリング３の径方向の高さの差が少ないほど小さくなる。
【００４０】
図７はディスクテール部１１ａ、１１ｂと弁箱シールリング３の圧接状況の断面を示したものである。図８は、図７におけるディスクテール部１１ａ、１１ｂの外周面の断面のみを図示したものである。なお、図８中の弁箱シールリング３は条溝１６との大きさの比較のためだけに示したもので、弁箱シールリング３とディスクテール部１１ａ、１１ｂの外周面とが圧接した図にはなっておらず、実施の形態とは異なる。ディスクテール部１１の外周面に幅方向が丸みを帯びた曲線（曲面）である複数の条溝１６（凹部１３）が設けられ、隣り合う条溝１６同士の端部は連結して、凸条１７とその先端の頂部１８を形成している。
【００４１】
条溝１６では弁箱シールリング３の変形量が減少する。押圧力は、ディスクテール部１１の外表面において周囲より突き出た凸条１７（凸部１４）での変形および条溝１６での変形のトータルの変形量による。このため、条溝１６が存在することでディスクテール部１１の全体としての押圧力が低減され、操作トルクが減少する。また、隣り合う条溝１６同士の端部が連結して凸条１７を形成するので、凸条１７の条溝１６に対する高さが小さくなり、弁箱シールリングの変形量が減少し、押圧力の低下に伴う弁体の操作トルクが低減される。条溝１６はディスクテール部１１の外周面のほぼ全領域に設けられているので、さらにこの効果が高い。また、弁体の開度によらず弁箱シールリングとディスクテール部との操作トルクが一定になる。
【００４２】
図７に示すように、弁箱シールリング３の圧接時の変形量Ａ、すなわち、押圧の有無による弁箱シールリング３の径方向の高さの差より、条溝１６の深さＤの方を浅くしている。さらに、弁箱シールリング３に変形しやすい材料を選択しているので、条溝１６の底部１５が弁箱シールリング３に接している。
【００４３】
図６に示すように、ディスクテール部１１と弁箱シールリング３の圧接部分は、弁棒７の回転軸心５を含む平面とディスクテール部１１の外周面との交線（接触大円１９）である。条溝１６の底部１５と弁箱シールリング３とが圧接するので、その圧接部分が条溝１６、凸条１７の長手方向が接触大円１９上になくても、つまり、その圧接部分が条溝１６、凸条１７の長手方向と交差していても、止水性は維持される。条溝１６の長手方向が弁体シール部９を含む平面と平行であり、接触大円１９と交差していても、止水性は保持できる。
【００４４】
条溝１６の長手方向と弁箱シールリング３の接触大円１９とが一致するとき、ひとつの条溝１６がすべて弁箱シールリング３に圧接するので止水性が高まる。このとき、弁箱シールリング３の変形量、すなわち、押圧の有無による弁箱シールリング３の流路の径方向の高さの差は、条溝１６の長手方向と弁箱シールリング３の周方向とが一致しないときより小さくなるため、押圧力が減少し、操作トルクが低減されて、操作性が向上する。
【００４５】
以上から、条溝１６の長手方向が、弁体シール部９を含む平面と平行な方向、すなわち弁体６の円周方向およびそれに近い方向と、接触大円１９の方向およびそれに近い方向、つまり、弁体６のほぼ円周方向である場合、止水性が保持される。
【００４６】
図７に示す条溝１６の寸法形状および弁箱シールリング３との取り合いは、たとえば、長手方向に直角の断面での半径ｒ＝２５ｍｍ、深さＤ＝０．２４ｍｍ、ピッチＰ＝４．５６ｍｍ、弁箱シールリング３との圧接幅Ｗ＝９．６１ｍｍ、弁箱シールリング３の変形量Ａ＝１．０４ｍｍである。条溝１６の深さＤ（０．２４ｍｍ）より、弁箱シールリング３の変形量Ａ（１．０４ｍｍ）の方が大きいので、弁箱シールリング３が条溝１６の底部１５に圧接可能である。
【００４７】
図９はディスクテール部１１ａ、１１ｂの条溝１６の変形例で、ディスクテール部１１ａ、１１ｂの外周面の断面のみを図示したものである。なお、図中の弁箱シールリング３は条溝１６との大きさの比較のためだけに示したもので、弁箱シールリング３とディスクテール部１１ａ、１１ｂの外周面とが圧接した図にはなっておらず、実施の形態とは異なる。図９（ａ）の条溝１６の形状は、条溝１６の底面が幅方向に平らで、相対的に径外方向に突き出た部分である凸条１７の頂部１８がとがっているものである。ディスクテール部１１と弁箱シールリング３が圧接した場合、弁箱シールリング３が変形し、条溝１６の平らな底面および凸条の頂部１８に接触する。図９（ｂ）の条溝１６の形状は丸く、凸条の頂部１８の先端もとがらずに丸いものである。ディスクテール部１１と弁箱シールリング３が圧接した場合、丸い条溝１６と丸い凸条１７の頂部１８の先端に接触する。凸条１７の頂部１８が丸いため、この部分で圧接する弁箱シールリング３の局所的な変形量が小さくなる。図９（ｃ）の条溝１６の幅Ｂより条溝１６間のピッチＰのほうが大きく、条溝１６の形状は丸く、凸条１７の頂部１８は平らなものである。ディスクテール部１１と弁箱シールリング３が圧接した場合、丸い条溝１６と凸条１７の平らな頂部１８に接触する。
【００４８】
ディスクテール部１１と弁箱シールリング３の圧接時に圧接される部分（圧接部分）の流路方向の幅（圧接幅Ｗ）を増大させるために、弁箱シールリング３の材料として、変形する能力（変形能）が大きいゴムなどの弾性体が挙げられる。弁箱シールリング３の内周面の変形前の曲率と弾性体の変形能によって、弁箱シールリング３の曲率がディスクテール部１１の条溝１６を形成する幅方向の各点（任意の位置）での曲率より大きくすることができる。そうすると、ディスクテール部１１の条溝１６の形状に倣って弁箱シールリング３が変形し、条溝１６に圧接させることができる。その結果、上流側から下流側の圧接幅Ｗを増大させることが可能になり、止水性が向上する。条溝１６と隣り合う条溝１６の間のピッチＰが、ディスクテール部１１と弁箱シールリング３の圧接幅Ｗより狭くなっている場合は、弁箱シールリング３が少なくともひとつの条溝１６と圧接することができるため、止水性が向上する。
【００４９】
実際の設計では、弁箱シールリング３の曲率がディスクテール部１１の条溝１６を形成する各点での曲率より大きくなるように、弁箱シールリング３の内周面の変形前の曲率の決定と必要な変形能を有する弁箱シールリング３の弾性体の選定を行う。弁箱シールリング３の外周面が変形できる曲率より、条溝１６を形成する各点での曲率の方が小さければどのような形状であってもよい。なお、条溝１６が流路方向の全てで弁箱シールリング３に圧接する必要はなく、流路方向に条溝１６の一部が弁箱シールリング３に圧接していればよい。
【００５０】
ディスクテール部１１の外周面の機械加工の後、弁箱２に弁体６を組み込む前に、粉体塗装を行う。条溝１６は必ずしも塗装前に存在していなければならないものではなく、塗装した後に存在していればよい。塗装前の条溝１６の深さが塗装によって浅くなっても、塗装後に条溝１６が存在すればよい。また、弁箱シールリング３と条溝１６とが圧接できないほどに図８、図９（ａ）〜（ｃ）に示す凸条の頂部１８が突き出た形状の場合でも、塗装によって弁箱シールリング３と条溝１６とが圧接するように、凸条の頂部１８と条溝１６との高さの差を小さくすることができる。
【００５１】
図１０（ａ）はディスクテール部１１ａ、１１ｂの外周面に接触大円１９の一つである弁体シール部９を含む平面に平行でない（図では２０°傾いている）条溝１６および凸条１７が設けられている。このように、たとえ条溝１６の長手方向と接触大円１９との交差する角度が２０°であっても、さらには９０°であっても、条溝１６の底部と弁箱シールリング３とが圧接するので、条溝１６が止水性は低下しない。図１０（ｂ）はディスクテール部１１ａ、１１ｂの外周面に接触大円１９の一つである弁体シール部９を含む平面に平行でない条溝１６および凸条１７が網目状に設けられている。条溝１６が網目状に互いに交差すると弁箱シールリング３の変形量はさらに小さくなるが、同様に止水性は低下しない。
【００５２】
弁箱シールリング３に条溝１６を設ける構造の従来の例では、弁箱シールリング３に凸条１７を設けていたため、凸条１７の変形量が大きく、弁箱シールリング３とディスクテール部１１との圧接を繰り返すと、弁箱シールリング３の凸条１７を構成する弾性材料が損傷、劣化がして寿命を低下させる虞があった。しかし、上述のように本発明では弁箱シールリング３がディスクテール部１１の外表面の形状に追従するので、大きな変形が局所的に発生しない。そのため、弁箱シールリング３には損傷、劣化が発生しにくく、寿命の低下をもたらすことは少ない。
【００５３】
（第２の実施の形態）
上記の説明は弁体シール部９を含む平面上に回転軸心５がある、いわゆる同心タイプの充水機能を備えたバタフライ弁について述べてきたが、弁体シール部９を含む平面上に回転軸心５がない偏心タイプのバタフライ弁についても同様に本発明が適用できる。同心タイプのバタフライ弁は、弁箱シールリング３がその円周方向に弁棒２によって２分割されるが、偏心タイプのバタフライ弁は弁箱シールリング３が分割されることがなく、止水性に優れる。以下に偏心タイプの充水機能を備えたバタフライ弁について述べる。
【００５４】
弁体６は、円板状の弁体片８で構成されている。図１１に示すように、全閉位置Ｓにおいて、弁体片８の外端縁に設けられた弁体シール部９が弁箱シールリング３に圧接することにより、弁箱シールリング３が弾性変形する結果、圧接幅をもって弁体６の上流側と下流側とが止水される。ここで、後述するように、ディスクテール部１１ａ、１１ｂの外周面には、条溝１６、凸条１７が設けられているが、図１１では省略し、図１２、図１３に示す。
【００５５】
弁棒７は、弁体片８に設けられた一対の円筒状のボス部１０に挿通されて一体的に連結される。弁棒７の回転軸心５は弁体シール部９の外周を含む平面に含まれず、平行な位置にある。つまり、弁棒７の回転軸心５が弁体シール部９の外周を含む平面に対して偏心している。弁棒７は弁箱２に軸封部材（図示省略）および軸受部材（図示省略）を介して回転自在に保持されている。弁体６は弁棒７を中心として、弁体６の弁開操作時に上流側にある一方の片側半分の弁体半片８ａと、下流側にある他方の片側半分の弁体半片８ｂから構成されている。
【００５６】
図１２、図１３に示すように、弁体半片８ａの弁体シール部９には、弁体６の弁開操作時の回転方向（弁開方向）において弁体６の背面側に扇状に形成されたディスクテール部１１ａが設けられている。また，弁体半片８ｂの弁体シール部９には、弁体６の弁開方向おいて弁体６の背面側に扇状に形成されたディスクテール部１１ｂが設けられている。このディスクテール部１１は弁体シール部９と一体的に鋳造されるか、溶接によって固定されている。なお、ディスクテール部１１の弁体６側の端面に台座を設け（図示省略）、弁体６と別体で製造し、ボルトなどの締結手段でこの台座と弁体を締結することで、ディスクテール部１１を弁体６に固定してもよい。
【００５７】
これらディスクテール部１１の外周面は弁箱シールリング３に圧接するように弁棒７の回転軸心５と流路軸心４の交点を中心とする球面状に湾曲している。弁体６と圧接していない状態のときの弁箱シールリング３の内径の半径をＲ、弁棒７の回転軸心５が弁体シール部９の外周を含む平面から偏心している量をｅとすると、ディスクテール部１１の外周面は弁箱シールリング３の内周面と圧接するため、ディスクテール部１１の外周面は半径が√（Ｒ２＋ｅ２）よりやや大きい（ほぼ√（Ｒ２＋ｅ２）の）球面であり、同心のバタフライ弁のときのほぼＲの球面より半径が大きい。なお、全閉時の止水性を向上させるために、弁体シール部９の外径をディスクテール部１１の外径よりやや大きくすることがある。
【００５８】
ディスクテール部１１に設けられた通水孔１２、条溝１６（凹部１３）、凸条１７（凸条の頂部１８）の構成、およびそれらの作用については、上述した同心タイプの充水機能を備えたバタフライ弁と同じである。
【００５９】
（他の実施の形態）
以下に他の実施の形態を説明する。
（１）条溝１６は両方のディスクテール部１１ａ，１１ｂであっても、ディスクテール部１１ａ，１１ｂのうちのいずれか一方であっても、同様に上述の効果が得られる。
（２）隣り合う条溝１６間のピッチや溝の深さが全て同じ値でなくてもよい。
（３）条溝１６の深さが長手方向に変化してもよい。凸条１７の高さが長手方向に変化してもよい。
（４）凹部１３の底部と相対的に径外方向に突き出た部分である凸部１４の頂部との差（凹部１３の深さ）がすべて同じ値でなくてもよい。
（５）図１１に示す偏心タイプのバタフライ弁を、さらに弁棒３の回転軸心５を弁体シール部９の外周を含む平面に平行でかつ流路軸心４と交差しない位置に移動させた、いわゆる二重偏心バタフライ弁があるが、このバタフライ弁に設けたディスクテール部の外周面に本発明を適用してもよい。
（６）複数の凹部１３が穴状で隣の凹部１３とは連結せず孤立しているものであってもよい。これら凹部１３はディスクテール部１１の外表面をボール盤、フライス盤などで穴状に加工したものである。
（７）通水孔１２の数は複数でもよく、また、ディスクテール部１１の周方向に並ぶ構成であってもよい。さらに、形状は長円状に限らず円、矩形など通水が可能であればよい。
（８）通水孔１２の開口面積は、ディスクテール部１１の厚み方向外側に拡大、縮小など変化してもよい。
（９）条溝１６は、ディスクテール部１１の外周面のほぼ全領域に設けられていなくても良く、通水孔１２の周囲など、ディスクテール部１１の外周面の一部に設けられていても良い。
（１０）実施の形態では、バタフライ弁１を流れる流体の一例として水を挙げたが、水以外の液体、または気体を流してもよい。
【００６０】
なお、上述のように、図面との対象を便利にするために符号を付したが、この記入により本発明は添付した図面の構成に限定されるものではない。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々な態様で実施しうることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６１】
１ バタフライ弁
２ 弁箱
３ 弁箱シールリング
６ 弁体
１１ ディスクテール部
１１ａ ディスクテール部（上流側）
１１ｂ ディスクテール部（下流側）
１２ 通水孔
１３ 凹部
１６ 条溝
Ｗ ディスクテール部と弁箱シールリングの圧接幅
Ｐ 条溝間のピッチ
Ｄ 条溝の深さ
Ａ 弁箱シールリングの変形量
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管への充水時に定流量で流体を供給する充水機能を有するバタフライ弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、バタフライ弁の弁本体に外周面が球面状をなすディスクテール部を設け、ディスクテール部の厚み方向を貫通した通水孔を形成したものがある。このバタフライ弁は通水孔から一定流量を下流の配管に流すことによって、配管の敷設直後の初期充水時および再充水時において、急激な充水によるウォーターハンマーが配管を破損することを防止している。さらに、一定の流量を正確に供給して下流の配管が水で満たされる状態になるまでに必要な時間を予め算出することができる。（特許文献１）
【０００３】
一方、弁体が微小開度のとき、ディスクテール部の外周面は弁箱内周面に設けた弁箱シールリングに圧接するため、弁体を回動する際に操作トルクが発生する。この操作トルクが大きいと、微小開度を調整する際に目標とする開度を行き過ぎ、過大な流量の水を流すことがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３２９１４８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、操作トルク低減のため、ゴムなどの弾性体からなる弁箱シールリングの内周面に凹凸を設けて、凸部を変形させることで押圧力を低減し、それに伴う操作トルクの低減を行うことができる。しかしながら、弁箱シールリングに凹凸を設けると、凸部に局部的な変形が発生し、これが繰り返されると弁箱シールリングの材料であるゴムなどの弾性体に損傷、劣化が発生しやすくなるため、弁箱シールリングの寿命の低下をもたらす虞があった。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するものであり、ディスクテール部と弁箱シールリングの圧接時に、回動時の操作トルクを低減することによって操作性を向上させつつ、弁箱シールリングの寿命の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本第１発明は、弁箱内の内周面に弁箱シールリングが設けられ、弁箱内の流路を開閉する弁体が設けられ、上記弁体の外周に弁開方向における上記弁体の背面側に形成された一対のディスクテール部が設けられ、上記一対のディスクテール部は、上記弁体の微小開度において上記弁箱シールリングに圧接するように湾曲した外周面を有し、少なくとも一方のディスクテール部に、一端が外周面に開口するとともに他端が弁体の上記背面側に開口する通水孔が形成された充水機能を備えたバタフライ弁において、上記ディスクテール部の少なくとも一方の外周面に凹部が設けられたところにある。
【０００８】
これによると、ディスクテール部の外周面に凹部を設けたので弁箱シールリングの変形量が減少し、押圧力の低下に伴い弁体の操作トルクが低減されるため、弁の操作性が向上する。
【０００９】
さらに、凹部に対して相対的に径外方向に突き出ている部分がディスクテール部に存在することになり、弁箱シールリングにはこのような部分がないため、弁箱シールリングに局所的な変形が発生せず、弁箱シールリングの寿命が向上する。
【００１０】
本第２発明は、上記凹部は上記ディスクテール部の外周面のほぼ全領域に亘って設けられているものである。
【００１１】
本第２発明によると、ディスクテール部の外周面のほぼ全領域に凹部が設けられているので、弁箱シールリングの変形量がさらに減少し、押圧力の低下に伴う弁体の操作トルクの低減によって、弁の操作性が向上する。
【００１２】
本第３発明は、上記ディスクテール部が上記弁箱シールリングに圧接する際に、凹部にも圧接するものである。
【００１３】
本第３発明によると、弁箱シールリングがディスクテール部の凹部にも圧接するので、止水性が向上する。
【００１４】
本第４発明は、上記凹部は条溝であるものである。
【００１５】
本第４発明によると、条溝を切削工具によって形成できるので、機械加工性が向上する。
【００１６】
本第５発明は、上記条溝の長手方向は弁体のほぼ円周方向であることである。
【００１７】
本第５発明によると、ほぼ弁体シール部に沿って機械加工することによって条溝を形成できるので、機械加工性が向上する。
【００１８】
本第６発明は、上記弁箱シールリングの内周面の変形可能な曲率より上記条溝の各点での曲率の方が小さいものである。
【００１９】
本第６発明によると、弁箱シールリングが条溝の底部に確実に圧接するので、止水性が向上する。
【００２０】
本第７発明は、上記条溝は複数あり、隣り合う上記条溝の間のピッチより上記弁箱シールリングの上記ディスクテール部との圧接幅が大きいものである。
【００２１】
本第７発明によると、弁箱シールリングが少なくともひとつの条溝と圧接するので、止水性が向上する。
【００２２】
本第８発明は、上記条溝の幅方向の端部が連結してなるものである。
【００２３】
本第８発明は、条溝に対して突き出ている部分の面積やその高さを小さくすることができるため、弁箱シールリングの変形量が減少し、押圧力の低下に伴う弁体の操作トルクの低減によって、弁の操作性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本件発明の第１の実施の形態におけるバタフライ弁の全閉状態の断面図である。
【図２】同バタフライ弁の弁体の断面図である。
【図３】同バタフライ弁の弁体の側面図である。
【図４】同バタフライ弁の微小開度での断面図である。
【図５】同バタフライ弁の弁体の上面図である。
【図６】同バタフライ弁のディスクテール部を通水孔が見える方向から見た図である。
【図７】同バタフライ弁のディスクテール部と弁箱シールリングの圧接状況の断面の拡大図である。
【図８】同バタフライ弁のディスクテール部の外周面の条溝の幅方向の断面形状の拡大図である。
【図９】同バタフライ弁の変形例であるディスクテール部の外周面の条溝の幅方向の断面形状の拡大図である。
【図１０】（ａ）は同バタフライ弁の変形例であるディスクテール部の外周面に設けた条溝（傾き２０°）の図である。（ｂ）は同バタフライ弁の変形例であるディスクテール部の外周面に設けた条溝（交差した例）の図である。
【図１１】本件発明の第２の実施の形態におけるバタフライ弁の全閉状態の断面図である。
【図１２】同バタフライ弁の弁体の平面図である。
【図１３】同バタフライ弁の弁体の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（第１の実施の形態）
以下、本発明における第１の実施の形態を図１〜図１０に基づいて説明する。１はバタフライ弁であり、その弁箱２は両側のポート（図示省略）に上流側配管（図示省略）と下流側配管（図示省略）とが接続されている。
【００２６】
図１〜４に示すように、弁箱２内にはゴムなどの弾性体からなる円環状の弁箱シールリング３が内周面に沿って設けられている。ここで、後述するように、ディスクテール部１１ａ、１１ｂの外周面には、複数の条溝１６（凹部１３）が設けられているが、図１〜４では省略している。弁体６は弁箱２内を通る流路軸心４に直交する回転軸心５回りに回転する。弁体６には、回転軸心５と同心の一対の弁棒７が回転軸心５方向の両側に振り分けられて挿入されている。一方の弁棒７の一側の端部は弁体６に固定され、他側の端部は弁箱２を貫通し、手動ハンドルや減速機付きモータ等の駆動装置（図示省略）に連結され、弁棒７を回転して弁体６を開閉する。
【００２７】
弁体６は、内部が中空の円盤で外周が板状である弁体片８と、その外端縁に設けられた弁体シール部９とで構成されている。弁体６が流路を完全に閉めた位置（全閉位置）Ｓにおいて、弁体シール部９が弁箱シールリング３に圧力がかかって接する（圧接する）ことにより、弁箱シールリング３が弾性変形する結果、流路方向に幅（圧接幅）をもって弁体６の上流側の水を下流側に流さない、すなわち止水することができる。
【００２８】
弁棒７は、図３に示すように、弁体片８に設けられた一対の円筒状のボス部１０に挿通され、固定されて一体的に連結される。また、弁棒７は、弁箱２との間の水の漏れを防止する軸封部材（図示省略）、および軸受部材（図示省略）を介して弁箱２に回転自在に保持されている。図２に示すように、弁体シール部９を含む平面内に回転軸心５があり、一対のボス部１０は回転軸心５の線上に配置されている。弁体６はボス部１０を中心として、弁体６を開く（弁開）方向に回転させる（弁開操作）時に上流側にある一方の片側半分の弁体半片８ａと、下流側にある他方の片側半分の弁体半片８ｂから構成されている。
【００２９】
図１、４に示すように、弁体半片８ａの弁体シール部９には、弁体６の弁開操作時の回転方向（弁開方向）において弁体６の背面側、すなわち弁体６の下流側に扇状に形成されたディスクテール部１１ａが設けられている。弁体半片８ｂの弁体シール部９には、弁体６の弁開方向おいて弁体６の背面側、すなわち弁体６の上流側に扇状に形成されたディスクテール部１１ｂが設けられている。このディスクテール部１１は弁体シール部９と一体的に鋳造されるか、弁体シール部９に溶接によって固定されている。なお、ディスクテール部１１の弁体６側の端面に台座を設け（図示省略）、弁体６と別体で製造し、ボルトなどの締結手段でこの台座と弁体を締結することで、ディスクテール部１１を弁体６に固定してもよい。
【００３０】
これらディスクテール部１１の外周面は弁箱シールリング３に圧接するように弁棒７の回転軸心５と流路軸心４の交点を中心として球面状に湾曲している。弁体６と圧接していない状態のときの弁箱シールリング３の内径の半径をＲとすると、ディスクテール部１１の外周面は弁箱シールリング３の内周面と圧接するため、半径がＲよりやや大きい（ほぼ半径がＲの）球面である。なお、全閉時の止水性を向上させるために、弁体シール部９の外径をディスクテール部１１の外径よりやや大きくすることがある。
【００３１】
図６は、図５に示すディスクテール部１１と弁体シール部９の部分を抜き出したものである。図６において、ディスクテール部１１の外表面に弁体シール部９に平行な線は、条溝１７（凹部１３）に対して相対的に径外方向に突き出た部分である凸条１７を表し、その間に条溝１６が存在する。この条溝１６は、弁体シール部９を含む平面を水平にし、弁体シール部９の中心を通る法線からなる軸の回りに、ア）弁体６を回転させて切削工具で機械加工するか、または、イ）切削工具を回転させて機械加工することによって設けることができる。このとき、条溝１６の長手方向は弁体シール部９を含む平面すなわち弁体６と平行になる。条溝１６と幅方向に隣り合う条溝１６との端部は連結して凸条１７を形成する。また、条溝１６は、ディスクテール部１１の外周面のほぼ全領域に設けられる。
【００３２】
両ディスクテール部１１の両方またはいずれか一方に、一端が外周面に開口するとともに他端が内周面すなわち弁開操作時の弁体６の背面側に開口する通水孔１２が貫通している。通水孔１２は、弁体６の周方向に沿って細長い長円状であり、弁体シール部９に隣接している。
【００３３】
図４に示すように、弁開操作時に上流側に回転して動く（回動する）ディスクテール部１１ａに設けられた通水孔１２は、ディスクテール部１１ａの外周面側の開口が流入口１２ａとなり、内周面側の開口が流出口１２ｂとなる。また、弁開操作時に下流側に回動する他方のディスクテール部１１ｂの通水孔１２は、ディスクテール部１１ｂの内周面側の開口が流入口１２ｃとなり、外周面側の開口が流出口１２ｄとなる。弁開操作時に上流側に回動するディスクテール部１１ａのみに通水孔１２を設け、上流側に回動するディスクテール部１１ｂには通水孔１２を設けない場合は、流出口１２ｂがディスクテール部１１ａの内周面側になり、弁箱２の内周面に水流が当たらない。そのため、水流の圧力差により泡の発生と消滅が起こるいわゆるキャビテーションが弁箱２の内周面に発生せず、キャビテーションによる弁箱２の内周面の腐食を防止できる。
【００３４】
上記構成における作用を説明する。配管の敷設直後は、上流側は配管内に水が満ちている（満管）状態、下流側は水がない状態である。弁体６は図１に示すように全閉位置Ｓにあり、弁体シール部９が弁箱シールリング３に圧接して、弁体６の上流側と下流側とが止水されている。
【００３５】
満管状態である上流側から水のない下流側の配管に水を流す（充水する）場合において、図４に示すように、弁体６が流路を完全に閉じた全閉状態から、弁体６を弁棒７回りに微小な角度（微小開度）だけ弁開する。このとき、両ディスクテール部１１の外周面が弁箱シールリング３に圧接する。通水孔１２が開いた（開口した）状態となり、弁体６を介した弁箱２内の上流側領域と下流側領域は通水孔１２によってのみ通じる。上流側の配管から弁箱２内に流入する水が通水孔１２のみを通って下流側の配管へ充水される。なお、ディスクテール部１１の外周面が弁箱シールリング３に圧接できる弁体６の所定回転角度の範囲において、通水孔１２の開口した状態が維持される。
【００３６】
通水孔１２の水流の方向に垂直な断面の面積（開口面積）は、弁体６が完全に開いた状態（全開状態）での配管の流路面積の２０〜３０分の１と小さい。このため、急激な充水によって水流の有する慣性から生じる衝撃的な水圧上昇（ウォーターハンマー）が発生することがなく、配管の継手部材、曲がり部材などが破損することが防止できる。
【００３７】
上流側の配管の水圧は定まっているので、通水孔１２を流れる流量は通水孔１２の開口面積に応じて決まる。そのため、定流量で下流側の配管へ充水することができ、充水開始から満管状態になるまでの必要時間（所要時間）を予め正確に算出することができる。このことで、配管工事全体の工期の予想の精度が向上する。
【００３８】
充水する機能を備えない、つまり通水孔１２を有するディスクテール部１１を備えない一般のバタフライ弁では、弁体６を開閉操作するとき、弁棒７と軸封部材（図示省略）および軸受部材（図示省略）の間の摩擦力に起因して、弁棒７の回転軸心５の回りに操作トルクが発生する。
【００３９】
本発明における充水機能を有するバタフライ弁には、この操作トルクに加えて、ディスクテール部１１が弁箱シールリング３に圧接するときに、ディスクテール部１１が弁箱シールリング３から押圧力を受け、押圧力に起因する摩擦力に起因する操作トルクが発生する。この摩擦力に起因する操作トルクは押圧力が小さいほど、つまり弁箱シールリング３の圧接時の変形量、すなわち、押圧の有無による弁箱シールリング３の径方向の高さの差が少ないほど小さくなる。
【００４０】
図７はディスクテール部１１ａ、１１ｂと弁箱シールリング３の圧接状況の断面を示したものである。図８は、図７におけるディスクテール部１１ａ、１１ｂの外周面の断面のみを図示したものである。なお、図８中の弁箱シールリング３は条溝１６との大きさの比較のためだけに示したもので、弁箱シールリング３とディスクテール部１１ａ、１１ｂの外周面とが圧接した図にはなっておらず、実施の形態とは異なる。ディスクテール部１１の外周面に幅方向が丸みを帯びた曲線（曲面）である複数の条溝１６（凹部１３）が設けられ、隣り合う条溝１６同士の端部は連結して、凸条１７とその先端の頂部１８を形成している。
【００４１】
条溝１６では弁箱シールリング３の変形量が減少する。押圧力は、ディスクテール部１１の外表面において周囲より突き出た凸条１７（凸部１４）での変形および条溝１６での変形のトータルの変形量による。このため、条溝１６が存在することでディスクテール部１１の全体としての押圧力が低減され、操作トルクが減少する。また、隣り合う条溝１６同士の端部が連結して凸条１７を形成するので、凸条１７の条溝１６に対する高さが小さくなり、弁箱シールリングの変形量が減少し、押圧力の低下に伴う弁体の操作トルクが低減される。条溝１６はディスクテール部１１の外周面のほぼ全領域に設けられているので、さらにこの効果が高い。また、弁体の開度によらず弁箱シールリングとディスクテール部との操作トルクが一定になる。
【００４２】
図７に示すように、弁箱シールリング３の圧接時の変形量Ａ、すなわち、押圧の有無による弁箱シールリング３の径方向の高さの差より、条溝１６の深さＤの方を浅くしている。さらに、弁箱シールリング３に変形しやすい材料を選択しているので、条溝１６の底部１５が弁箱シールリング３に接している。
【００４３】
図６に示すように、ディスクテール部１１と弁箱シールリング３の圧接部分は、弁棒７の回転軸心５を含む平面とディスクテール部１１の外周面との交線（接触大円１９）である。条溝１６の底部１５と弁箱シールリング３とが圧接するので、その圧接部分が条溝１６、凸条１７の長手方向が接触大円１９上になくても、つまり、その圧接部分が条溝１６、凸条１７の長手方向と交差していても、止水性は維持される。条溝１６の長手方向が弁体シール部９を含む平面と平行であり、接触大円１９と交差していても、止水性は保持できる。
【００４４】
条溝１６の長手方向と弁箱シールリング３の接触大円１９とが一致するとき、ひとつの条溝１６がすべて弁箱シールリング３に圧接するので止水性が高まる。このとき、弁箱シールリング３の変形量、すなわち、押圧の有無による弁箱シールリング３の流路の径方向の高さの差は、条溝１６の長手方向と弁箱シールリング３の周方向とが一致しないときより小さくなるため、押圧力が減少し、操作トルクが低減されて、操作性が向上する。
【００４５】
以上から、条溝１６の長手方向が、弁体シール部９を含む平面と平行な方向、すなわち弁体６の円周方向およびそれに近い方向と、接触大円１９の方向およびそれに近い方向、つまり、弁体６のほぼ円周方向である場合、止水性が保持される。
【００４６】
図７に示す条溝１６の寸法形状および弁箱シールリング３との取り合いは、たとえば、長手方向に直角の断面での半径ｒ＝２５ｍｍ、深さＤ＝０．２４ｍｍ、ピッチＰ＝４．５６ｍｍ、弁箱シールリング３との圧接幅Ｗ＝９．６１ｍｍ、弁箱シールリング３の変形量Ａ＝１．０４ｍｍである。条溝１６の深さＤ（０．２４ｍｍ）より、弁箱シールリング３の変形量Ａ（１．０４ｍｍ）の方が大きいので、弁箱シールリング３が条溝１６の底部１５に圧接可能である。
【００４７】
図９はディスクテール部１１ａ、１１ｂの条溝１６の変形例で、ディスクテール部１１ａ、１１ｂの外周面の断面のみを図示したものである。なお、図中の弁箱シールリング３は条溝１６との大きさの比較のためだけに示したもので、弁箱シールリング３とディスクテール部１１ａ、１１ｂの外周面とが圧接した図にはなっておらず、実施の形態とは異なる。図９（ａ）の条溝１６の形状は、条溝１６の底面が幅方向に平らで、相対的に径外方向に突き出た部分である凸条１７の頂部１８がとがっているものである。ディスクテール部１１と弁箱シールリング３が圧接した場合、弁箱シールリング３が変形し、条溝１６の平らな底面および凸条の頂部１８に接触する。図９（ｂ）の条溝１６の形状は丸く、凸条の頂部１８の先端もとがらずに丸いものである。ディスクテール部１１と弁箱シールリング３が圧接した場合、丸い条溝１６と丸い凸条１７の頂部１８の先端に接触する。凸条１７の頂部１８が丸いため、この部分で圧接する弁箱シールリング３の局所的な変形量が小さくなる。図９（ｃ）の条溝１６の幅Ｂより条溝１６間のピッチＰのほうが大きく、条溝１６の形状は丸く、凸条１７の頂部１８は平らなものである。ディスクテール部１１と弁箱シールリング３が圧接した場合、丸い条溝１６と凸条１７の平らな頂部１８に接触する。
【００４８】
ディスクテール部１１と弁箱シールリング３の圧接時に圧接される部分（圧接部分）の流路方向の幅（圧接幅Ｗ）を増大させるために、弁箱シールリング３の材料として、変形する能力（変形能）が大きいゴムなどの弾性体が挙げられる。弁箱シールリング３の内周面の変形前の曲率と弾性体の変形能によって、弁箱シールリング３の曲率がディスクテール部１１の条溝１６を形成する幅方向の各点（任意の位置）での曲率より大きくすることができる。そうすると、ディスクテール部１１の条溝１６の形状に倣って弁箱シールリング３が変形し、条溝１６に圧接させることができる。その結果、上流側から下流側の圧接幅Ｗを増大させることが可能になり、止水性が向上する。条溝１６と隣り合う条溝１６の間のピッチＰが、ディスクテール部１１と弁箱シールリング３の圧接幅Ｗより狭くなっている場合は、弁箱シールリング３が少なくともひとつの条溝１６と圧接することができるため、止水性が向上する。
【００４９】
実際の設計では、弁箱シールリング３の曲率がディスクテール部１１の条溝１６を形成する各点での曲率より大きくなるように、弁箱シールリング３の内周面の変形前の曲率の決定と必要な変形能を有する弁箱シールリング３の弾性体の選定を行う。弁箱シールリング３の外周面が変形できる曲率より、条溝１６を形成する各点での曲率の方が小さければどのような形状であってもよい。なお、条溝１６が流路方向の全てで弁箱シールリング３に圧接する必要はなく、流路方向に条溝１６の一部が弁箱シールリング３に圧接していればよい。
【００５０】
ディスクテール部１１の外周面の機械加工の後、弁箱２に弁体６を組み込む前に、粉体塗装を行う。条溝１６は必ずしも塗装前に存在していなければならないものではなく、塗装した後に存在していればよい。塗装前の条溝１６の深さが塗装によって浅くなっても、塗装後に条溝１６が存在すればよい。また、弁箱シールリング３と条溝１６とが圧接できないほどに図８、図９（ａ）〜（ｃ）に示す凸条の頂部１８が突き出た形状の場合でも、塗装によって弁箱シールリング３と条溝１６とが圧接するように、凸条の頂部１８と条溝１６との高さの差を小さくすることができる。
【００５１】
図１０（ａ）はディスクテール部１１ａ、１１ｂの外周面に接触大円１９の一つである弁体シール部９を含む平面に平行でない（図では２０°傾いている）条溝１６および凸条１７が設けられている。このように、たとえ条溝１６の長手方向と接触大円１９との交差する角度が２０°であっても、さらには９０°であっても、条溝１６の底部と弁箱シールリング３とが圧接するので、条溝１６が止水性は低下しない。図１０（ｂ）はディスクテール部１１ａ、１１ｂの外周面に接触大円１９の一つである弁体シール部９を含む平面に平行でない条溝１６および凸条１７が網目状に設けられている。条溝１６が網目状に互いに交差すると弁箱シールリング３の変形量はさらに小さくなるが、同様に止水性は低下しない。
【００５２】
弁箱シールリング３に条溝１６を設ける構造の従来の例では、弁箱シールリング３に凸条１７を設けていたため、凸条１７の変形量が大きく、弁箱シールリング３とディスクテール部１１との圧接を繰り返すと、弁箱シールリング３の凸条１７を構成する弾性材料が損傷、劣化がして寿命を低下させる虞があった。しかし、上述のように本発明では弁箱シールリング３がディスクテール部１１の外表面の形状に追従するので、大きな変形が局所的に発生しない。そのため、弁箱シールリング３には損傷、劣化が発生しにくく、寿命の低下をもたらすことは少ない。
【００５３】
（第２の実施の形態）
上記の説明は弁体シール部９を含む平面上に回転軸心５がある、いわゆる同心タイプの充水機能を備えたバタフライ弁について述べてきたが、弁体シール部９を含む平面上に回転軸心５がない偏心タイプのバタフライ弁についても同様に本発明が適用できる。同心タイプのバタフライ弁は、弁箱シールリング３がその円周方向に弁棒２によって２分割されるが、偏心タイプのバタフライ弁は弁箱シールリング３が分割されることがなく、止水性に優れる。以下に偏心タイプの充水機能を備えたバタフライ弁について述べる。
【００５４】
弁体６は、円板状の弁体片８で構成されている。図１１に示すように、全閉位置Ｓにおいて、弁体片８の外端縁に設けられた弁体シール部９が弁箱シールリング３に圧接することにより、弁箱シールリング３が弾性変形する結果、圧接幅をもって弁体６の上流側と下流側とが止水される。ここで、後述するように、ディスクテール部１１ａ、１１ｂの外周面には、条溝１６、凸条１７が設けられているが、図１１では省略し、図１２、図１３に示す。
【００５５】
弁棒７は、弁体片８に設けられた一対の円筒状のボス部１０に挿通されて一体的に連結される。弁棒７の回転軸心５は弁体シール部９の外周を含む平面に含まれず、平行な位置にある。つまり、弁棒７の回転軸心５が弁体シール部９の外周を含む平面に対して偏心している。弁棒７は弁箱２に軸封部材（図示省略）および軸受部材（図示省略）を介して回転自在に保持されている。弁体６は弁棒７を中心として、弁体６の弁開操作時に上流側にある一方の片側半分の弁体半片８ａと、下流側にある他方の片側半分の弁体半片８ｂから構成されている。
【００５６】
図１２、図１３に示すように、弁体半片８ａの弁体シール部９には、弁体６の弁開操作時の回転方向（弁開方向）において弁体６の背面側に扇状に形成されたディスクテール部１１ａが設けられている。また，弁体半片８ｂの弁体シール部９には、弁体６の弁開方向おいて弁体６の背面側に扇状に形成されたディスクテール部１１ｂが設けられている。このディスクテール部１１は弁体シール部９と一体的に鋳造されるか、溶接によって固定されている。なお、ディスクテール部１１の弁体６側の端面に台座を設け（図示省略）、弁体６と別体で製造し、ボルトなどの締結手段でこの台座と弁体を締結することで、ディスクテール部１１を弁体６に固定してもよい。
【００５７】
これらディスクテール部１１の外周面は弁箱シールリング３に圧接するように弁棒７の回転軸心５と流路軸心４の交点を中心とする球面状に湾曲している。弁体６と圧接していない状態のときの弁箱シールリング３の内径の半径をＲ、弁棒７の回転軸心５が弁体シール部９の外周を含む平面から偏心している量をｅとすると、ディスクテール部１１の外周面は弁箱シールリング３の内周面と圧接するため、ディスクテール部１１の外周面は半径が√（Ｒ２＋ｅ２）よりやや大きい（ほぼ√（Ｒ２＋ｅ２）の）球面であり、同心のバタフライ弁のときのほぼＲの球面より半径が大きい。なお、全閉時の止水性を向上させるために、弁体シール部９の外径をディスクテール部１１の外径よりやや大きくすることがある。
【００５８】
ディスクテール部１１に設けられた通水孔１２、条溝１６（凹部１３）、凸条１７（凸条の頂部１８）の構成、およびそれらの作用については、上述した同心タイプの充水機能を備えたバタフライ弁と同じである。
【００５９】
（他の実施の形態）
以下に他の実施の形態を説明する。
（１）条溝１６は両方のディスクテール部１１ａ，１１ｂであっても、ディスクテール部１１ａ，１１ｂのうちのいずれか一方であっても、同様に上述の効果が得られる。
（２）隣り合う条溝１６間のピッチや溝の深さが全て同じ値でなくてもよい。
（３）条溝１６の深さが長手方向に変化してもよい。凸条１７の高さが長手方向に変化してもよい。
（４）凹部１３の底部と相対的に径外方向に突き出た部分である凸部１４の頂部との差（凹部１３の深さ）がすべて同じ値でなくてもよい。
（５）図１１に示す偏心タイプのバタフライ弁を、さらに弁棒３の回転軸心５を弁体シール部９の外周を含む平面に平行でかつ流路軸心４と交差しない位置に移動させた、いわゆる二重偏心バタフライ弁があるが、このバタフライ弁に設けたディスクテール部の外周面に本発明を適用してもよい。
（６）複数の凹部１３が穴状で隣の凹部１３とは連結せず孤立しているものであってもよい。これら凹部１３はディスクテール部１１の外表面をボール盤、フライス盤などで穴状に加工したものである。
（７）通水孔１２の数は複数でもよく、また、ディスクテール部１１の周方向に並ぶ構成であってもよい。さらに、形状は長円状に限らず円、矩形など通水が可能であればよい。
（８）通水孔１２の開口面積は、ディスクテール部１１の厚み方向外側に拡大、縮小など変化してもよい。
（９）条溝１６は、ディスクテール部１１の外周面のほぼ全領域に設けられていなくても良く、通水孔１２の周囲など、ディスクテール部１１の外周面の一部に設けられていても良い。
（１０）実施の形態では、バタフライ弁１を流れる流体の一例として水を挙げたが、水以外の液体、または気体を流してもよい。
【００６０】
なお、上述のように、図面との対象を便利にするために符号を付したが、この記入により本発明は添付した図面の構成に限定されるものではない。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々な態様で実施しうることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６１】
１ バタフライ弁
２ 弁箱
３ 弁箱シールリング
６ 弁体
１１ ディスクテール部
１１ａ ディスクテール部（上流側）
１１ｂ ディスクテール部（下流側）
１２ 通水孔
１３ 凹部
１６ 条溝
Ｗ ディスクテール部と弁箱シールリングの圧接幅
Ｐ 条溝間のピッチ
Ｄ 条溝の深さ
Ａ 弁箱シールリングの変形量
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁箱内に内周面に弁箱シールリングが設けられ、
弁箱内の流路を開閉する弁体が設けられ、
上記弁体の外周に弁開方向における上記弁体の背面側に形成された一対のディスクテール部が設けられ、
上記一対のディスクテール部は、上記弁体の微小開度において上記弁箱シールリングに圧接するように湾曲した外周面を有し、
少なくとも一方のディスクテール部に、一端が外周面に開口するとともに他端が弁体の上記背面側に開口する通水孔が形成された
充水機能を備えたバタフライ弁において、
上記ディスクテール部の少なくとも一方の外周面に凹部が設けられた
ことを特徴とする充水機能を備えたバタフライ弁。
【請求項２】
上記凹部は上記ディスクテール部の外周面のほぼ全領域に亘って設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の充水機能を備えたバタフライ弁。
【請求項３】
上記ディスクテール部が上記弁箱シールリングに圧接する際に、凹部にも圧接する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の充水機能を備えたバタフライ弁。
【請求項４】
上記凹部は条溝である
請求項１〜３に記載の充水機能を備えたバタフライ弁。
【請求項５】
上記条溝の長手方向は弁体のほぼ円周方向である
請求項４に記載の充水機能を備えたバタフライ弁。
【請求項６】
上記弁箱シールリングの内周面の変形可能な曲率より上記条溝の各点での曲率の方が小さい
請求項４又は５に記載の充水機能を備えたバタフライ弁。
【請求項７】
上記条溝は複数あり、隣り合う上記条溝の間のピッチより上記弁箱シールリングの上記ディスクテール部との圧接幅が大きい
請求項４〜６に記載の充水機能を備えたバタフライ弁。
【請求項８】
上記条溝の幅方向の端部が連結してなる
請求項７に記載の充水機能を備えたバタフライ弁。
【請求項１】
弁箱内に内周面に弁箱シールリングが設けられ、
弁箱内の流路を開閉する弁体が設けられ、
上記弁体の外周に弁開方向における上記弁体の背面側に形成された一対のディスクテール部が設けられ、
上記一対のディスクテール部は、上記弁体の微小開度において上記弁箱シールリングに圧接するように湾曲した外周面を有し、
少なくとも一方のディスクテール部に、一端が外周面に開口するとともに他端が弁体の上記背面側に開口する通水孔が形成された
充水機能を備えたバタフライ弁において、
上記ディスクテール部の少なくとも一方の外周面に凹部が設けられた
ことを特徴とする充水機能を備えたバタフライ弁。
【請求項２】
上記凹部は上記ディスクテール部の外周面のほぼ全領域に亘って設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の充水機能を備えたバタフライ弁。
【請求項３】
上記ディスクテール部が上記弁箱シールリングに圧接する際に、凹部にも圧接する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の充水機能を備えたバタフライ弁。
【請求項４】
上記凹部は条溝である
請求項１〜３に記載の充水機能を備えたバタフライ弁。
【請求項５】
上記条溝の長手方向は弁体のほぼ円周方向である
請求項４に記載の充水機能を備えたバタフライ弁。
【請求項６】
上記弁箱シールリングの内周面の変形可能な曲率より上記条溝の各点での曲率の方が小さい
請求項４又は５に記載の充水機能を備えたバタフライ弁。
【請求項７】
上記条溝は複数あり、隣り合う上記条溝の間のピッチより上記弁箱シールリングの上記ディスクテール部との圧接幅が大きい
請求項４〜６に記載の充水機能を備えたバタフライ弁。
【請求項８】
上記条溝の幅方向の端部が連結してなる
請求項７に記載の充水機能を備えたバタフライ弁。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−１４５１２３（Ｐ２０１２−１４５１２３Ａ）
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５８８（Ｐ２０１１−１５８８）
【出願日】平成２３年１月７日（２０１１．１．７）
【出願人】（０００００１０５２）株式会社クボタ (4,415)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月７日（２０１１．１．７）
【出願人】（０００００１０５２）株式会社クボタ (4,415)
【Ｆターム（参考）】
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