JP2975549B2 - 三方口バタフライ弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、三方向に流体出入口を
有し、２個の弁体で分流、混流又は制御するバタフライ
弁に関し、主として清水、海水などの液体、空気、ガス
等の気体又は小麦粉、樹脂原料等の粉粒体が流れるパイ
プラインの切換用弁又は制御用弁として用いて好適のも
のである。ここで、分流とは、流体入口が１ケ所、流体
出口が２ケ所のものをいい、また混流とは、流体入口が
２ケ所、流体出口が１ケ所のものをいう。

【０００２】

【従来の技術】従来の三方口を有する弁は、図１０に示
すように、２台のバタフライ弁１，２とＴ管３とを接合
して構成し、一方のバタフライ弁１の駆動装置４に他方
のバタフライ弁２の弁棒５を適宜の連結手段６により連
結して２台のバタフライ弁を連動して駆動するようにし
たもの、或いは図１１に示すように、汎用の玉形弁７と
肘形弁８とを併用して構成したものである。

【０００３】また、図１２（ａ），（ｂ）に示すよう
に、四方に開口１１，１１を十字状に突設した本体１２
の中央に弁軸１３を回動できるようにして立設し、該弁
軸１３の軸受部で交叉しつつ本体１２の内側を斜めに横
切る弁座突条１４，１４を突設し、該弁軸１３には９０
°回転する毎に弁座突条１４，１４に外側を接触させる
楕円状バタフライ１５を固着し、該バタフライ１５を本
体１２に対して全回転可能とした切換弁が既に考案され
ている。（実公昭３８−３９６４号公報参照）なお、図
中、１６は硬質ゴムライニング層、１７は手動開閉用ハ
ンドル、１８は指針である。

【０００４】また、図１３に示すように、弁体を、三方
向に流体出入口２１，２２，２３を有する本体２０の中
央部を貫通する弁棒２６に軸支され、外径を真円に形成
した１個の円板状弁体２５によって構成し、三方向の流
体出入口の交点を含む周縁部にそれぞれ弁座２４を設
け、該弁座２４及び弁体２５の周縁部に、当接面を球面
状に形成した弾性体からなる密封部材を装着し、弁体２
５の外径寸法を流体出入口２１，２２，２３の内径寸法
の１．５倍以上とした分流又は混流できる三方口バタフ
ライ弁も、本出願人によって既に考案されている。（実
公平５−１５６６３号公報参照）

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記した図１０及び図
１１に記載した従来例では、本体部重量が大で配管取付
工事費及び経済性に問題点があり、特に弁体を駆動する
ためのリンク機構などが露出しており、配管取付場所に
よっては使用不可となる。又最近の各種プラントにおい
ては、機器、装置の小型化、軽量化にも逆行すると共
に、経済的にも高価になるという問題点があった。

【０００６】また、図１２（ａ），（ｂ）に示す従来例
では、次のような問題点があった。 （ｉ）弁体１５を楕円形にしないと出入口（口径）１１
より入らない点。 （ii）切換弁として重要な要素である確実なシール性を
もたせるために、楕円状弁板１５や本体１２の内部を如
何にして加工するのか、その具体性がないという点。 (iii) 上記の理由から弁体外径及び本体内径等の加工が
不可なためゴムライニング層１６を施しているが、加工
なしでは寸法精度は不確実である点。

【０００７】また、図１３に示す従来例では、次のよう
な問題点があった。 （ｉ）流体の分流又は混流時において、弁体外径寸法を
流体出入口口径の１．５倍以上としたが、最小倍率時に
おいて流体通過面積（開口部）がやや狭まく、流体抵抗
が生じる点。 （ii）流体の制御、即ち弁体の中間開度において、本体
内面と対向する弁体端部の近傍に形成されるＤ部及びＥ
部で、流体同士の衝突及び濁流が生じ、該部分における
部材の損傷又は老化があり、正確な制御が困難であり、
また、該中間開度においてＤ部には弁座がなく、シール
しない点。 (iii) 分流又は混流時における弁座部にのみ、弾性体か
らなる密封部材を装着しており、海水又はガス等の腐食
性流体に対して本体材質の耐食性を要求される点。 （iv）分流又は混流弁（ＯＮ−ＯＦＦ弁）専用として使
用可であるが、制御弁（コントロール用弁）としては不
可である点。

【０００８】本発明は、上記した従来例における欠点や
問題点を解決せんとするものであり、三方口の弁におい
て流体抵抗を小さくし、流体の分流、混流又は制御する
場合においても流体の衝突及び濁流がなく、確実なシー
ル性を保持すると共に、１個のアクチュエータと２個の
弁体の組合せにより、複数の異った使用の態様を可能に
した三方口バタフライ弁を提供することを目的としてい
る。

【０００９】

【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、請求項１の発明は、三方向に流体出入口を有する
本体に２個の弁体を設け、流体の流路切換え及び制御を
行えるようにした三方口バタフライ弁において、上記２
個の弁体を三方向の流体出入口に適宜選択設置できるよ
うにし、設置した２個の弁体の外延弁棒を、それぞれス
カッチヨークと、アクチュエータによって駆動される回
動板上に固着された複数個のロールピンとを介して、１
個のアクチュエータに、上記２個の弁体を互いにほぼ９
０°の位相差を保って開閉するように連結したことを特
徴としている。

【００１０】また、請求項２の発明は、三方向に流体出
入口を有する本体内面にシートリングを焼付一体加硫成
形したことを特徴としている。

【００１１】また、請求項３の発明は、三方向に流体出
入口を有する本体に２個の弁体を設け、残り１個所の弁
棒孔に、閉止用弁軸を挿入して該部からの漏洩を防止し
たことを特徴としている。

【００１２】また、請求項４の発明は、アクチュエータ
を、手動、自動に拘らず、閉弁時の閉度調整を可能にし
たことを特徴としている。

【００１３】また、請求項５の発明は、本体の構成材料
を軽合金又は合成樹脂製とし、全体重量を軽量にしたこ
とを特徴としている。

【００１４】

【作用】本発明は、上記のように構成されているので、
請求項１の発明によれば、次の作用が生ずる。即ち、三
方向の流体出入口の何れか２個所に設置された各弁体
は、それぞれの外延弁棒が、スカッチヨークと、回動板
上に固着された複数個のロールピンを介して、１個のア
クチュエータに連結されているので、該回動板を駆動す
る１個のアクチュエータの回動方向と、両弁体の回動方
向とは逆方向になり、従ってアクチュエータが時計方向
に回動するときは、両弁体は共に反時計方向に回動する
ようになり、且つこれらの両弁体は、一方が開弁すると
きは他方は閉弁するように、互いにほぼ９０°の位相差
（開度差）を保って開閉するように、予め、三方向の流
体出入口の何れか２個所に設置される弁体の外延弁棒と
連結されるスカッチヨークと、回動板上の複数個のロー
ルピンの何れかとを選択して連結するように構成され
る。なお、この際上記アクチュエータは、回動板の取付
軸を９０°反復回動させるように構成されている。

【００１５】上記のようにして、流れ方向、取付位置、
分流か混流等の使用目的に応じて、三方向に流体出入口
を有する本体の何れか２個所の出入口部に、２個の弁体
を適宜選択設置して互いにほぼ９０°の位相差を保って
開閉するように組立て構成されるので、現地においても
改造が可能である。

【００１６】また、請求項２の発明によれば、上記に加
えて、本体内面にシートリングを焼付一体加硫成形した
ことにより、該本体内面にシートリング加硫成形前に加
工困難な本体内面をノー加工することにより、加工工数
の削減と、焼付一体加硫により閉弁時における流体のシ
ール性の確保と、中間開度によるシートリングの内径方
向への収縮等を防止することができる。

【００１７】また、請求項３の発明によれば、本体に３
個所の弁体、弁棒取付ボス部を設けているので、適宜選
択した２個所のほかの、使用しない残りの１個所の弁棒
孔に、閉止用弁軸を挿入して外部への漏洩を防止でき
る。

【００１８】また、請求項４の発明によれば、アクチュ
エータが手動、自動に拘らず閉弁時の閉度調整が可能な
調整機能を備えているので、特に、三方口バタフライ弁
において、一方の弁体が全閉時（従って他方は全開）に
おいて確実な閉止性を保つために必要とされる微小な開
度調整を行なうことができる。

【００１９】また、請求項５の発明によれば、１個の本
体に２個の弁体を選択的に設置できようにし、且つ本体
材料を、例えばアルミダイカストのような軽合金又はポ
リカーボネイトのような合成樹脂としているので、当該
バタフライ弁の全体の重量を軽減することができる。

【００２０】

【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三方向バタフライ
弁を分流弁（ＯＮ−ＯＦＦ用弁）として使用した状態を
示す弁棒と直角方向に切断した内部平面図であり、図２
は同じく混流弁（ＯＮ−ＯＦＦ用弁）として使用した状
態を示す内部平面図である。

【００２１】図１において、本体３０は、三方向に流体
出入口Ａ，Ｂ，Ｃを有し、これら各流体出入口に本体フ
ランジ３０ａを備え、該フランジ３０ａの外周端に複数
個の本体心出し用爪３０ｂが設けられている。該心出し
用爪３０ｂは、本体内面に弾性体を一体加硫成形する時
の金型の心出し用である。なお、三方向の流体出入口
は、フランジ形状でなく、他の形状でもよい。

【００２２】上記本体３０の内面には、本体耐食部３１
が、弾性体からなる密封部材を本体３０に一体加硫成形
して装着されており、弁棒挿入部にはグランドシール部
３１ａが形成され、また、当該三方口バタフライ弁を配
管系に接続する場合、配管の接続フランジとの間にガス
ケットの役目をするフランジシール部３１ｂを設けてい
るので、ガスケットパッキンは不要である。上記本体耐
食部３１を構成する弾性体の一例として、ＣＲ（ネオプ
レン）、ＮＢＲ（ニトリルゴム）等がある。

【００２３】一方、弁体３２は、弁体外周が弁棒の中心
と同一面上にある弁体中心形をなしており、本体出入口
Ｃ部に設置した弁体３２は、全開状態にあり、同様に出
入口Ｂ部の弁体３２は、全閉状態にある。なお、同図に
おいて、出入口Ａ部には、弁体は設置されていない。

【００２４】上記弁体３２の閉弁時における密封度を向
上させるために、全閉時に弁体周縁部と接する弾性体の
厚みを、本体耐食部３１より厚くして、弁座凸部３１ｃ
を形成している。また、弁体を設置していない出入口Ａ
部の弁棒３３の孔部には、グランドシール部３１ａが設
けられ、図５に示すように、封止用主弁棒３８ａと副弁
棒３８ｂが内径側（内側）より挿入され、外方端部を封
止用ナット３９により固着されている。

【００２５】図３は、アクチュエータ部を取付けた状態
を示す一部断面平面図であり、図４は、同様の縦断面図
である。

【００２６】図において、アクチュエータ取付軸４１に
は、植込キー４５を介して回動板４２が一体化結合さ
れ、上記アクチュエータ取付軸４１と同方向（図で反時
計方向）に回動されるようになっており、該回動板４２
には、半径方向の中心に対して対称位置にロールピン取
付孔４４ａが４個所、等間隔に開孔されており、弁種
（分流、混流）及び弁体の設置位置、弁体の回転方向等
により、これら４個のロールピン取付孔４４ａの中の２
個所に挿入される２個のロールピン４４のそれぞれの設
置位置が決定されるようになっている。

【００２７】図３において、アクチュエータ取付軸４１
の回動方向（図で反時計方向）に対して、流体出入口Ｂ
部及びＣ部に取付けられる両弁体３２の弁棒３３と連結
されるスカッチヨーク４３の主弁棒接合部４３ａは、反
対方向（図で時計方向）に回動する。即ち、出入口Ｂ部
の弁体３２は、図示の全閉から開方向に、また出入口Ｃ
部の弁体３２は、図示の全開から閉方向に回動すること
になる。

【００２８】上記のような回動板４２の回動により、該
回動板４２に固着されたロールピン４４は、スカッチヨ
ーク４３の溝に沿って回動すると共に、スカッチヨーク
４３は、弁棒３３と角穴を介して嵌合される主弁棒接合
部４３ａを軸心として、回動板４２と反対方向に回動す
ることになり、該回動により、弁体３２の開又閉が行わ
れることになる。

【００２９】また、図４において、アクチュエータ取付
軸４１は、流体出入口Ａ，Ｂ，Ｃの何れか２個所に設置
された弁体３２の軸心上の弁棒３３と等距離に位置し、
本体３０に軸端を挿入し上下に設けられた軸受４６によ
って支持され、該取付軸４１の回動を円滑にし、外部か
らの防湿、防塵対策用グランドパッキン４７が端部に埋
設されている。

【００３０】一方、主弁棒３３ａとスカッチヨーク４３
とは、上記のように主弁棒接合部４３ａによって角接続
されて、回転力が伝えられ、頭部を六角ナット３６によ
って固定されている。また、主弁棒３３ａからの流体の
外部洩れは、グランドパッキン３４によって防止され、
下端の副弁棒３３ｂからの外部洩れは、ガスケットを介
して底塵３７によって防止されるようになっている。

【００３１】上記のようにしてスカッチヨーク４３と連
結された主弁棒３３ａは、弁体３２とは弁体接合部３３
ｃを介して角接合され、主弁棒３３ａの回動により、弁
体３２が一体に回動するようになっており、又、主弁棒
３３ａとスカッチヨーク４３とは、主弁棒接合部４３ａ
の角接合により連結されており、弁種（分流、混流）や
流れ方向等によりスカッチヨーク４３が９０°変位可能
なようになっている。又、本体３０とスカッチヨーク４
３との間隙部に軸受３５を設けて、回動を円滑に保つよ
うになっている。なお、上記した各部の接合は、角接合
にとどまらず、他の手段でもよい。

【００３２】図６（ａ）は、アクチュエータ取付軸４１
の動き（回動角度）を縦軸にとり、該アクチュエータ取
付軸の回動に伴うロールピン４４の移動により、スカッ
チヨーク４３を介して回動する弁体３２の動き（回動）
を横軸にとって示した線図である。これによると、アク
チュエータ取付軸４１の回動初めに対し、弁体３２の回
動が遅いのが特徴であり、同様に、終端も、同傾向を示
している。

【００３３】また、同図（ｂ）は、バタフライ弁の弁開
度を縦軸にとり、流量を横軸にとって示した流量特性図
で、上記同図（ａ）のアクチュエータと弁体の動きとの
関係線図と、開度初期で類似していることが分かる。ま
た中間開度において、比例帯域を示しており、制御弁と
して適している。

【００３４】図７ないし図９は、三方向の三つの流体出
入口の中の２個所に取付けられる２個の弁体３２ａ，３
２ｂと、図示を省略したスカッチヨークを介して回動板
４２上のロールピン４４ａ，４４ｂとを連結して、これ
らの２個の弁体をほぼ９０°の位相差で開閉するように
した異った六つの態様を示す作用説明図で、図７（ａ）
の左側の図は、出入口Ｃ及びＢに取付けた弁体３２ａ及
び３２ｂを、回動板４２上のロールピン４４ａ及び４４
ｂに、図示しないスカッチヨークを介してそれぞれ連結
し、アクチュエータ取付軸４１を矢印方向（反時計方
向）に９０°回転するときの動き始めの状態を示し、同
図右側の図は、９０°回転し終ったときの状態を示す。
これにより、弁体３２ａは開から閉に時計方向に回動
し、弁体３２ｂは閉から開に時計方向に回動する状態を
示している。なお、図中、斜線入りの弁体３２ｂは主弁
を示し、他方の弁体３２ａは従弁を示している。この場
合、主弁は、各位置において確実なシール状態を保つシ
ール保持弁とし、従弁は、主弁よりシール性が要求され
ない、主弁に準ずるものとされる。同様に、同図右側の
図において、軸４１を矢印方向（時計方向）に９０°回
転すると、両弁体３２ａ及び３２ｂは反時計方向に回動
して、再び左側の図の位置に戻ることを示している。ま
た、同図（ｂ）は、上記図（ａ）と比べて、２個の弁体
の開閉状態をそれぞれ逆にしたときの状態を示してい
る。

【００３５】図８（ａ）（ｂ）は、２個の弁体３２ａ及
び３２ｂを流体出入口Ｃ及びＡに取付け、ロールピン４
４ａ及び４４ｂに、図示しないスカッチヨークを介して
それぞれ連結し、アクチュエータ取付軸４１を矢印方向
に回転したときの各弁体の開閉状態を示す、図７（ａ）
（ｂ）と同様の作用説明図である。

【００３６】また、図９（ａ）（ｂ）は、２個の弁体３
２ａ及び３２ｂを流体出入口Ａ及びＢに取付け、ロール
ピン４４ａ及び４４ｂに、図示しないスカッチヨークを
介してそれぞれ連結し、アクチュエータ取付軸４１を、
矢印方向に回動したときの各弁体の開閉状態を示す、図
７（ａ）（ｂ）と同様の作用説明図である。

【００３７】本発明は、上記した六つの使用の態様を、
それぞれ図１に示す分流状態で使用する場合と、図２に
示す混流状態で使用する場合とがあり、これらを合わせ
て、１２種類の異った組合せ（使用の態様）が可能とな
る。

【００３８】上記した実施例において、本発明に使用さ
れるアクチュエータは、手動・自動に拘らず閉弁時の閉
度調整が可能な調整機能を備えたものが使用されるの
で、特に三方口バタフライ弁において、一方の弁体が全
閉される時、確実な閉止性を保つために必要とされる微
小な閉度調整を行なうことが可能である。

【００３９】また、本体材料を、例えばアルミダイカス
トのような軽合金又はポリカーボネイトのような合成樹
脂で構成することにより、１個の本体に２個の弁体を選
択的に設置できるようにすることと相俟って、当該バタ
フライ弁の全重量を軽減することができる。

【００４０】上記した実施例によれば、次のような効果
を奏することができる。 （ｉ）スカッチヨーク４３が露出していない密封形に構
成されており、ロールピン４４の位置変更により、弁体
の回動方向、主弁と従弁の役割、分流と混流の用途別等
広範囲に且つ現地においても適宜対応させることが可能
がある。

【００４１】（ii）本体３０の内面に、耐食性を有する
弾性体３１を一体加硫成型したことにより、流体による
弾性体の剥離、損傷等がなく、長寿命化が可能である。

【００４２】(iii) 三方口の中の使用しない１個所の弁
棒孔を、封止用弁棒３８ａと３８ｂにより密封できるよ
うにしたことにより、該部における漏洩を容易に防止す
ることができる。

【００４３】（iv）当該バタフライ弁を、２個の弁体の
一方を全閉し他方を全開することにより、開閉弁として
使用でき、また両弁を半開状態で使用することにより、
制御弁として使用することができる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
請求項１の発明においては、三方向に流体出入口を有す
る本体に２個の弁体を設け、流体の流路切換え及び制御
を行えるようにした三方口バタフライ弁において、上記
２個の弁体を三方向の流体出入口に適宜選択設置できる
ようにし、設置した２個の弁体の外延弁棒を、それぞれ
スカッチヨークと、アクチュエータによって駆動される
回動板上に固着された複数個のロールピンとを介して、
１個のアクチュエータに、上記２個の弁体を互いにほぼ
９０°の位相差を保って開閉するように連結したことに
より、ロールピンの位置変更により弁体の回動方向、主
弁と従弁の役割、分流と混流の用途別等、広範囲に亙っ
て使用の態様が可能で、且つ現地においても変更が可能
である。

【００４５】また、請求項２の発明においては、三方向
に流体出入口を有する本体内面にシートリングを焼付一
体加硫成形したことにより、加工工数が削減され、閉弁
時における流体のシール性が確保され、且つ中間開度に
よるシートリングの内径方向への剥離、損傷等を防止す
ることができる。

【００４６】また、請求項３の発明においては、三方向
に流体出入口を有する本体に２個の弁体を設け、残り１
個所の弁棒孔に、閉止用弁軸を挿入するようにしたこと
により、弁体を設置しない出入口部の弁棒孔からの外部
漏洩を容易に防止することができる。

【００４７】また、請求項４の発明においては、アクチ
ュエータを手動、自動に拘らず、閉弁時の閉度調整を可
能にしたことにより、主弁の閉止信頼性を向上させるこ
とができる。

【００４８】また、請求項５の発明においては、本体の
構成材料を軽合金又は合成樹脂製としたことにより、当
該バタフライ弁の全体重量を軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す三方口バタフライ弁を
分流弁として使用するときの弁棒と直角方向の一部断面
平面図である。

【図２】同じく混流弁として使用するときの図１と同様
の一部断面平面図である。

【図３】アクチュエータ部を取付けた状態を示す一部断
面平面図である。

【図４】アクチュエータ部を取付けた状態を示す縦断面
図である。

【図５】図１ないし図３における封止弁棒部の断面図で
ある。

【図６】（ａ）は縦軸にアクチュエータの動きをとり、
横軸に弁体の動きをとって示したアクチュエータと弁体
の回動関係線図であり、（ｂ）は縦軸に弁開度をとり、
横軸に流量をとって示した弁体の流量特性線図である。

【図７】（ａ）（ｂ）はアクチュエータと２個の弁体の
回動関係及びロールピンの位置を示す作用説明図であ
る。

【図８】図７と２個の弁体の取付位置を異にした同様の
作用説明図である。

【図９】図７と図８と２個の弁体の取付位置を異にした
同様の作用説明図である。

【図１０】従来例を示す側面図である。

【図１１】従来例を示す断面図である。

【図１２】従来例を示す断面図で、（ｂ）は（ａ）のｂ
−ｂ断面図である。

【図１３】従来例の作用説明図である。

【符号の説明】

３０ 本体 ３１ 本体耐食部 ３２ 弁体 ３３ 弁棒 ３３ａ 主弁棒 ３３ｂ 副弁棒 ３３ｃ 弁体接合部 ３３ｄ スカッチヨーク接合部 ３４ グランドパッキン ３５ 軸受 ３６ 六角ナット ３７ 底蓋 ３８ａ 封止用主弁棒 ３８ｂ 封止用副弁棒 ３９ 封止用ナット ４０ アクチュエータ蓋 ４１ アクチュエータ取付軸 ４２ 回動板 ４３ スカッチヨーク ４３ａ 主弁棒接合部 ４４ ロールピン ４４ａ ロールピン取付孔 Ａ，Ｂ，Ｃ 流体出入口

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 三方向に流体出入口を有する本体に２個
   の弁体を設け、流体の流路切換え及び制御を行えるよう
   にした三方口バタフライ弁において、上記２個の弁体を
   三方向の流体出入口に適宜選択設置できるようにし、設
   置した２個の弁体の外延弁棒を、それぞれスカッチヨー
   クと、アクチュエータによって駆動される回動板上に固
   着された複数個のロールピンとを介して、１個のアクチ
   ュエータに、上記２個の弁体を互いにほぼ９０°の位相
   差を保って開閉するように連結したことを特徴とする三
   方口バタフライ弁。
2. 【請求項２】 三方向に流体出入口を有する本体内面に
   シートリングを焼付一体加硫成形したことを特徴とする
   請求項１記載の三方口バタフライ弁。
3. 【請求項３】 三方向に流体出入口を有する本体に２個
   の弁体を設け、残り１個所の弁棒孔に、閉止用弁軸を挿
   入して該部からの漏洩を防止したことを特徴とする請求
   項１又は２記載の三方口バタフライ弁。
4. 【請求項４】 アクチュエータを、手動、自動に拘ら
   ず、閉弁時の閉度調整を可能にしたことを特徴とする請
   求項１又は２又は３記載の三方口バタフライ弁。
5. 【請求項５】 本体の構成材料を軽合金又は合成樹脂製
   とし、全体重量を軽量にしたことを特徴とする請求項１
   記載の三方口バタフライ弁。