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特許6144847バタフライ弁用シートリングとその固定構造並びに偏心型バタフライ弁
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6144847
(24)【登録日】2017年5月19日
(45)【発行日】2017年6月14日
(54)【発明の名称】バタフライ弁用シートリングとその固定構造並びに偏心型バタフライ弁
(51)【国際特許分類】
F16K 1/226 20060101AFI20170607BHJP
F16K 1/42 20060101ALI20170607BHJP
F16J 15/18 20060101ALN20170607BHJP
【ＦＩ】
F16K1/226 F
F16K1/42 C
!F16J15/18 C
【請求項の数】15
【全頁数】24
(21)【出願番号】特願2016-553108(P2016-553108)
(86)(22)【出願日】2015年10月6日
(86)【国際出願番号】JP2015078298
(87)【国際公開番号】WO2016056535
(87)【国際公開日】20160414
【審査請求日】2016年12月5日
(31)【優先権主張番号】特願2014-206773(P2014-206773)
(32)【優先日】2014年10月7日
(33)【優先権主張国】JP
(31)【優先権主張番号】特願2014-206774(P2014-206774)
(32)【優先日】2014年10月7日
(33)【優先権主張国】JP
(31)【優先権主張番号】特願2015-79402(P2015-79402)
(32)【優先日】2015年4月8日
(33)【優先権主張国】JP
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 国際見本市 第３０回管工機材・設備総合展２０１４ ２０１４年１０月０９日（０９．１０．１４）
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】390002381
【氏名又は名称】株式会社キッツ
(74)【代理人】
【識別番号】100081293
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 哲男
(72)【発明者】
【氏名】宮下 幸博
(72)【発明者】
【氏名】佐久 一典
【審査官】
加藤 昌人
(56)【参考文献】
【文献】
特開２００３−１３０２３６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特許第４３２７２１７（ＪＰ，Ｂ２）
【文献】
実開昭５５−０８２５５８（ＪＰ，Ｕ）
【文献】
特開２０００−１９９５７１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｆ１６Ｋ １／２２６
Ｆ１６Ｋ １／４２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
断面略矩形状のリング状基体部の内径の一側面に所定の肉厚を有する可撓部と、前記基体部の外径の一側面に固定部がそれぞれ一体に延設され、前記可撓部の外周面と前記固定部の内周面との間に凹状の空間部が設けられ、前記可撓部の内径位置にはシール接触部が突設され、このシール接触部にかかるシール面圧Ｆの力点が流路方向に垂直な分力Ｆｙと流路方向に平行な分力Ｆｘに分解され、この分力Ｆｙが前記空間部を貫通する方向に構成され、前記固定部の内径側位置を前記可撓部が可撓する際の支点部としたことを特徴とするバタフライ弁用シートリング。
【請求項2】
前記基体部の内周面は、前記シール接触部から緩やかなテーパ面とした請求項１に記載のバタフライ弁用シートリング。
【請求項3】
前記空間部は断面略円弧状に形成されている請求項１又は２に記載のバタフライ弁用シートリング。
【請求項4】
前記固定部と前記基体部の外方側とで固定基部が構成された請求項１乃至３の何れか１項に記載のバタフライ弁用シートリング。
【請求項5】
筒形状のボデーと環状のシートリテーナの間に介在させたジスクの外周面にシール接触するシートリングの外方を固定する固定構造であって、前記シートリングは、基体部の内周側部に突出した可撓部と前記基体部の外周側部に突出した固定部が一体に延設され、かつ前記可撓部と前記固定部との間に空間部を有する環状形であり、前記基体部の外周面側の環状周囲に位置するガスケット部が薄肉部を介して一体に連結されていることを特徴とするバタフライ弁用シートリングの固定構造。
【請求項6】
前記基体部の外周面と前記ガスケット部の内周面との間に幅狭の装入空間が設けられ、前記シートリテーナに設けた幅狭の突起部が前記装入空間に装入され、この突起部の先端で前記薄肉部の幅狭の側部を高い面圧で押圧した状態で前記薄肉部を局圧部位とした請求項５に記載のバタフライ弁用シートリングの固定構造。
【請求項7】
前記ガスケット部の側面部に前記シートリテーナの押圧部で押圧する潰し代が設けられ、かつ前記固定部の側面部に前記シートリテーナの押圧面部で押圧する潰し代が設けられると共に、前記固定部の側面部、前記ガスケット部の側面部、前記薄肉部の側部の順で潰し代を大きくした請求項５又は６に記載のバタフライ弁用シートリングの固定構造。
【請求項8】
前記空間部の内周面を前記シートリテーナに突設した環状突起の外面に接触させた請求項５に記載のバタフライ弁用シートリングの固定構造。
【請求項9】
前記固定部の外面と前記シートリテーナの内面との間に空隙部が設けられ、かつ前記装入空間の外面と前記シートリテーナの突起部の内面との間に隙間が設けられた請求項６に記載のバタフライ弁用シートリングの固定構造。
【請求項10】
前記固定部の外面と前記装入空間との繋ぎ位置に段部が形成された請求項９に記載のバタフライ弁用シートリングの固定構造。
【請求項11】
前記ガスケット部の外面と前記シートリテーナの内面及び前記装入空間の内面と突起部の外面との間にそれぞれ空隙部が設けられた請求項６に記載のバタフライ弁用シートリングの固定構造。
【請求項12】
前記薄肉部が当接する前記ボデー側面にボデー段部が設けられた請求項５に記載のバタフライ弁用シートリングの固定構造。
【請求項13】
筒形のボデー内にステムを介して偏心位置に回動自在に軸支されたジスクを、前記ボデー内にシートリテーナで固定したシートリングに密封シール可能に設けた偏心型バタフライ弁において、前記シートリングは、断面略矩形状のリング状基体部の内径の一側面に所定の肉厚を有する可撓部と、前記基体部の外径の一側面に固定部がそれぞれ一体に延設され、前記可撓部の外周面と前記固定部の内周面との間に凹状の空間部が設けられると共に、前記可撓部の内径位置にシール接触部が突設され、このシール接触部にかかるシール面圧Ｆの力点が流路方向に垂直な分力Ｆｙと流路方向に平行な分力Ｆｘに分解され、この分力Ｆｙは前記空間部が貫通される方向であり、前記基体部の外方と前記固定部とが前記シートリテーナで固定され、前記基体部と前記ボデーとの間に隙間が形成され、前記可撓部と前記シートリテーナとの間に隙間をそれぞれ設け、前記シートリテーナに設けた環状突起の外面と前記空間部の内側内面とを接触させた接触位置を、前記可撓部が可撓する際の支点部としたことを特徴とする偏心型バタフライ弁。
【請求項14】
前記環状突起が前記空間部の奥部側の手前まで突出され、前記環状突起の外面を前記空間部の内側内面に接触させ、かつ環状突起の内面と前記空間部の外側内面との間に離間部が設けられた請求項１３に記載の偏心型バラフライ弁。
【請求項15】
弁閉時には、前記可撓部がシートリテーナに当接して支持された状態で、前記シール接触部とジスクとのシール面圧が高められた請求項１３又は１４に記載の偏心型バタフライ弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、特に、高圧流体に適したバタフライ弁用シートリングとその固定構造並びに偏心型バタフライ弁に関する。【背景技術】
【0002】
従来、特に、高圧流体に適したバルブとして、偏心型バタフライ弁が一般に知られている。例えば、二重偏心型バタフライ弁では、弁体に対して弁軸が流路側に偏心して設けられ、弁体の外周に向けて流路の中心線上の所定の点から仮想の円錐が設けられ、この円錐上における弁体との接触面がフッ素樹脂製シートリングのシール面となって、高圧時の場合でも弁閉時の封止性が中心形バタフライ弁よりも高められている。このような偏心型バタフライ弁で用いられるシートリングは、高温流体にも耐え得るように、通常、耐熱性材料であるフッ素樹脂により形成される。フッ素樹脂は一般的な樹脂材料に比較して弾性力が低いため、特殊な形状に形成されて弾性力の向上が図られて弁体とのシール性が高められる。【0003】
この種の偏心型バタフライ弁として、例えば、特許文献１のバタフライ弁が開示されている。このバタフライ弁では、シートリングが合成ゴム又は弗素樹脂で作られ、弁本体とリテイナーとの間にねじにより固定される。シートリングのリテイナー側には、シートリングの内側端が弁体に接触して密接し、歪められたときの膨らみを吸収するための凹部が形成されている。【0004】
特許文献２の偏心バタフライ弁では、図１１の模式図においてシートリング１が平板状の円環状体からなり、この円環状体の１つの表面上に円環と同心に円環状溝２が穿設されることで、内周面が断面凸形にされて弁体とのシール面部３が設けられている。円環状溝２は、その溝底４がシール面部３と弁体との接点Ａを通り弁体外周面に垂直な乗線の作る曲面Ｂと、上記接点Ａを通り表面に平行な平行面Ｃとの間の領域Ｅに存在するように設けられる。シートリング１は、円環状溝２を境にして、図において破線よりも下部の外側半部５と破線よりも上部の内側半部６とに分けられ、外側半部５は、弁本体に穿設された凹状部分に嵌め込まれ、リテイナーによって押圧されて弁本体に固定され、内側半部６は、円環状溝２によって可撓性を与えられて弁体とシール可能に設けられている。【0005】
特許文献３は、流れ方向が一方向に限定され、流体圧力の増加に伴って操作トルクが上昇する方向にシールする構造の偏心型バタフライ弁が提案されている。この偏心型バタフライ弁では、円環状のシートリングの一表面側に、リテーナに設けられた突部に嵌合固定される溝状部が設けられ、この表面を含む両表面が挟み込み可能な平面状に設けられている。シートリングは、溝状部から外周側の固定部にかけてリテーナとボデーとに両平面全面が当接した状態でこれらに挟み込まれて固定される。シートリングのシール面は、ジスクのシール側球面部位とほぼ同一の形状に形成され、このシール面のシール幅はシートリングのシート厚とほぼ同じ寸法に設けられていることで、弁閉時にはシートリングとジスクとの広い当接面によりシールされる。【0006】
特許文献４の偏心型バタフライ弁のシートリングは、円環のポケット状の凹部が同心に形成され、この凹部よりも基部側が本体とリテーナとの間に挟持されている。リテーナには突起が形成され、この突起が基部に係入され、リテーナの内径方向への抜け出し及びシートリングの裏側からの二次側への流体の漏洩を阻止しようとしている。また、本体とリテーナとの間に挟持される基部から伸び出す可動部と本体との間に隙間を設けるために、可動部の厚みが基部よりも小さく形成されている。そして、ポケット状凹部に流体圧が付加されると、可動部が旋回状に変形して弁体に食い込むように変形するように設けられている。【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開２００３−１３０２３６号公報
【特許文献2】特許第４３２７２１７号公報
【特許文献3】実開昭５５−８２５５８号公報
【特許文献4】特開２０００−１９９５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
特許文献２のバタフライ弁においては、図１１の模式図に示すように、平板状の円環状体１の一面側に円環状溝２が形成され、この円環状溝２の溝底４よりも二次側にシール面部３が形成されている。このため、シール面部３の接点Ａに弁体封止に係るシール面圧Ｇが加わり、このシール面圧Ｇが矢印に示した弁体球面の法線方向に発生したときに、シール面圧Ｇによりシートリング１にかかる力を、弁体とシートリング１との接点Ａを通りその表面に平行な方向（流れ方向に垂直な方向）の成分である分力Ｇｙと、流れ方向に平行な成分である分力Ｇｘとに分解した場合、分力Ｇｙが溝底４の領域Ｅに存在することで円環状溝２を貫通しない方向に働くことになる。このように分力Ｇｙが円環状溝２に差し掛からないことで、シートリング１がＹ方向にたわみ難くなり、弁体との接触面圧が大きいものとなる。これにより、同文献２のバタフライ弁では、シートリング１の形状の単純化は図られてはいるが耐久性や操作性が十分ではなくなり、摩耗や圧縮などによってシートリングの寸法が変化して耐久性が損なわれたり、バタフライ弁の操作トルクが大きくなるという問題を有している。【0009】
この対策として、シートリング１の円環状溝２からシール側の接点Ａまでの長さを大きくして撓みやすくすることも考えられるが、この場合、シール部分が径方向に延長することでシートリング１の小径化につながって流量特性が犠牲になるという問題が生じる。【0010】
また、特許文献１、２に示すバタフライバルブは、シートリングとバルブ本体、あるいはシートリングとシートリテーナとの間にそれぞれ隙間を設けることにより、シートリングの柔軟性を確保するようにしている。この隙間は、流体圧が付加されない無負荷の状態で、且つ弁体がシートリングと接する全閉状態においても確保されている。そして、シートリングが前記の隙間側を下流とする流体圧を受けた場合には、シートリングが撓んでシートリテーナに当接する構造となっている（特許文献１の図３、特許文献２の図８参照）。従って、シートリングがバルブ本体やシートリテーナに当接していない状態が長期間に及べば、シートリングがクリープ現象などによって寸法変化が生じやすくなり、弁体とのシール面圧が低下するおそれがある。
【0011】
特許文献３において、シートリングの両平面全面がリテーナとボデーとに当接しながら挟み込まれた構造の偏心型バタフライ弁は、ステム装着側を上流とした流れ方向のみに対応しており、ステム装着側が下流となる流れが加わる場合にはシール性を確保することが難しい。また、このシートリングでは、ジスクが流体圧により移動して圧縮する場合にも耐え得るように剛性が高く設定されているため、流体で変形してシールする機能、いわゆるセルフシール機能を有していない。
【0012】
特許文献４の偏心型バタフライ弁のシートリングは、リテーナの突起で押さえられているが、この突起のみでは熱サイクル発生時の基部側から内径方向へのシートリングの変形を防いで裏漏れを抑えることは難しく、特許文献２と同様の問題を有している。可動部が流体圧で変形する際には、本体との隙間で変形するようになっているが、基部が一次側の突起で押さえられた状態で可動部が二次側の変形点を中心に旋回して変形するため、変形点を中心に基部に回転方向の力が加わってシートリング全体の固定が弱くなる。さらに、基部の径方向への変形を抑えられていないため、シール圧縮部側の内径方向への変形量が大きくなってシール性能が悪化しやすい。【0013】
また、これらの偏心型バタフライ弁は、低温下で常温に比べてシートリング材料自体の硬度が増加し、特に、充填材の入ったＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）製のシートリングは、必要締付け面圧も増加する。そのため、常温下ではガスケット側の漏れが無い場合でも、低温下にさらした場合に漏れが生じることがある。【0014】
本発明は、従来の課題を解決するために開発したものであり、その目的とするところは、構造を単純化しつつ封止時における弁体とシートリングとのシール面圧を適切に確保することで、耐久性を向上して優れた操作性を維持し、正圧又は逆圧の何れの場合でもシール面圧を確保して高シール性を発揮し、かつ、裏漏れを確実に封止できるバタフライ弁用シートリングとその固定構造並びに偏心型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】
【0015】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、断面略矩形状のリング状基体部の内径の一側面に所定の肉厚を有する可撓部と、基体部の外径の一側面に固定部がそれぞれ一体に延設され、可撓部の外周面と固定部の内周面との間に凹状の空間部が設けられ、可撓部の内径位置にはシール接触部が突設され、このシール接触部にかかるシール面圧Ｆの力点が流路方向に垂直な分力Ｆｙと流路方向に平行な分力Ｆｘに分解され、この分力Ｆｙが前記空間部を貫通する方向に構成され、固定部の内径側位置を可撓部が可撓する際の支点部としたバタフライ弁用シートリングである。【0017】
請求項２に係る発明は、基体部の内周面は、シール接触部から緩やかなテーパ面としたバタフライ弁用シートリングである。【0018】
請求項３に係る発明は、空間部は断面略円弧状に形成されているバタフライ弁用シートリングである。【0019】
請求項４に係る発明は、固定部と基体部の外方側とで固定基部が構成されたバタフライ弁用シートリングである。【0020】
請求項５に係る発明は、筒形状のボデーと環状のシートリテーナの間に介在させたジスクの外周面にシール接触するシートリングの外方を固定する固定構造であって、シートリングは、基体部の内周側部に突出した可撓部と基体部の外周側部に突出した固定部が一体に延設され、かつ可撓部と固定部との間に空間部を有する環状形であり、基体部の外周面側の環状周囲に位置するガスケット部が薄肉部を介して一体に連結されているバタフライ弁用シートリングの固定構造である。【0021】
請求項６に係る発明は、基体部の外周面とガスケット部の内周面との間に幅狭の装入空間が設けられ、シートリテーナに設けた幅狭の突起部が装入空間に装入され、この突起部の先端で薄肉部の幅狭の側部を高い面圧で押圧した状態で薄肉部を局圧部位としたバタフライ弁用シートリングの固定構造である。【0022】
請求項７に係る発明は、ガスケット部の側面部にシートリテーナの押圧部で押圧する潰し代が設けられ、かつ固定部の側面部にシートリテーナの押圧面部で押圧する潰し代が設けられると共に、固定部の側面部、ガスケット部の側面部、薄肉部の側部の順で潰し代を大きくしたバタフライ弁用シートリングの固定構造である。【0023】
請求項８に係る発明は、空間部の内周面をシートリテーナに突設した環状突起の外面に接触させたバタフライ弁用シートリングの固定構造である。【0024】
請求項９に係る発明は、固定部の外面とシートリテーナの内面との間に空隙部が設けられ、かつ装入空間の外面とシートリテーナの突起部の内面との間に隙間が設けられたバタフライ弁用シートリングの固定構造である。【0025】
請求項１０に係る発明は、固定部の外面と装入空間との繋ぎ位置に段部が形成されたバタフライ弁用シートリングの固定構造である。【0026】
請求項１１に係る発明は、ガスケット部の外面とシートリテーナの内面及び装入空間の内面と突起部の外面との間にそれぞれ空隙部が設けられたバタフライ弁用シートリングの固定構造である。【0027】
請求項１２に係る発明は、薄肉部が当接するボデー側面にボデー段部が設けられたバタフライ弁用シートリングの固定構造である。【0028】
請求項１３に係る発明は、筒形のボデー内にステムを介して偏心位置に回動自在に軸支されたジスクを、ボデー内にシートリテーナで固定したシートリングに密封シール可能に設けた偏心型バタフライ弁において、シートリングは、断面略矩形状のリング状基体部の内径の一側面に所定の肉厚を有する可撓部と、基体部の外径の一側面に固定部がそれぞれ一体に延設され、可撓部の外周面と固定部の内周面との間に凹状の空間部が設けられると共に、可撓部の内径位置にシール接触部が突設され、このシール接触部にかかるシール面圧Ｆの力点が流路方向に垂直な分力Ｆｙと流路方向に平行な分力Ｆｘに分解され、この分力Ｆｙは前記空間部が貫通される方向であり、基体部の外方と固定部とがシートリテーナで固定され、基体部とボデーとの間に隙間が形成され、可撓部とシートリテーナとの間に隙間をそれぞれ設け、シートリテーナに設けた環状突起の外面と空間部の内側内面とを接触させた接触位置を、可撓部が可撓する際の支点部とした偏心型バタフライ弁である。【0029】
請求項１４に係る発明は、環状突起が空間部の奥部側の手前まで突出され、環状突起の外面を空間部の内側内面に接触させ、かつ環状突起の内面と空間部の外側内面との間に離間部が設けられた偏心型バラフライ弁である。【0031】
請求項１５に係る発明は、弁閉時には、可撓部がシートリテーナに当接して支持された状態で、シール接触部とジスクとのシール面圧が高められた偏心型バタフライ弁である。【発明の効果】
【0032】
請求項１に係る発明によると、基体部、可撓部、固定部を一体に形成して全体形状を単純化しながらボデーとシートリテーナとの間に簡単に装着でき、可撓部と固定部との間に設けた凹状の空間部を介してシール接触部を弾性変形することで、正圧又は逆圧の何れの流体圧の場合にも高いシール性を発揮しながら封止できる。その際、シール接触部を空間部の奥側位置よりシートリテーナ側となる可撓部の内周面に位置させていることにより、弁体からシートリングに加わる流路と垂直方向の分力が空間部方向に差し掛かるようにシール接触部に加わることで、全体にかかる負荷を低減しながら可撓部を変形させて所定のシール面圧を確保できる。これにより可撓部の耐久性を向上して消耗を抑えることができ、シールさせるために必要な面圧力の上昇を防いで操作トルクの上昇を回避できる。このため、優れた操作性を維持でき、低面圧による制御も可能になる。しかも、空間部により弾性変形量を確保しつつ基体部と固定部とにより剛性を維持し、シール内径寸法の変化を抑えながら可撓部を撓ませて所定のシール面圧を保つことにより、耐久性の向上を図ることが可能となる。
さらには、支点部により固定部を位置決めしながら支えて、シール接触部側を正圧又は逆圧方向に弾性変形させることができる。これにより、シール接触部から固定部に力が加わり難くなることで固定部の摩耗や圧縮を抑制し、特に、逆圧側に力が加わる際において、固定部が支点部で押さえられた状態で可撓部が弾性変形して可撓部の潰れや摩耗、胴部分のへたりを防止でき、高圧流体を確実に封止可能なシール面圧を維持できる。
【0034】
請求項２に係る発明によると、緩やかなテーパ面を介してテーパ接触面を設けることで可撓部が弾性変形しやすくなり、可撓部と固定部との間に亀裂や破断を生じることなく流体圧力に応じて所定変形量で可撓部を撓ませることができ、シール接触部が所定のシール面圧を発揮できる。【0035】
請求項３に係る発明によると、可撓部が弾性変形するときにこの可撓部の空間部に加わる力を分散させて可撓部への応力集中を回避することにより、シール時に可撓部全体を撓ませて負荷を抑える。【0036】
請求項４に係る発明によると、固定基部側を強固に固定して全体の位置ずれを防ぎつつ、可撓部側を固定基部に対して弾性変形させてシール可能となる。これによりシール接触部の振れを抑えて所定のシールポイントで弁体に接触させて均一なシール力を発揮する。【0037】
請求項５に係る発明によると、ガスケット部を基体部の外周面側の環状周囲に一体に連結していることでガスケット部を基体部とは別に独立した部位として設け、このガスケット部に流体により熱サイクルが生じて高温時に膨張が生じた場合でも、常温に復帰したときにガスケット部のシール性を維持して裏漏れを防止できる。しかも、ガスケット部を薄肉部を介して固定部とは別に位置決め固定することで、ガスケット部の熱膨張による余剰分の移動を薄肉部で抑えて基体部側の変形を抑えているので、安定した弁座シール性を得ることができる。固定部をガスケット部とは別に設けていることで、この固定部を所定位置に強固に固定している。シートリングは、基体部の内周側部に可撓部、基体部の外周側部に固定部が一体に延設され、これらの間に空間部を有していることにより、固定部側を固定しつつ空間部を介して可撓部側を撓ませ、この可撓部の先端側のジスクとのシール側を所定位置に保持して高いシール面圧を安定して発揮し、優れたシール性を長期に渡って維持する。【0038】
請求項６に係る発明によると、シートリングの装入空間にシートリテーナの幅狭の突起部を装入し、突起部先端で薄肉部の幅狭の側部を高い面圧で押圧して薄肉部を局圧部位とすることで、強く挟圧した薄肉部を境にしてガスケット部と固定部とを機能的に分断し、シートリングの固定側である固定部よりも外側のガスケット部を固定してこのガスケット部が独立したシール機能を発揮する。これにより、基体部側への変形を防止しつつガスケット部により裏漏れ防止することができる。【0039】
請求項７に係る発明によると、シートリテーナで潰し代の大きい薄肉部の側部を強く押圧して位置決め固定した状態で、この薄肉部の変形分を逃がしつつ、次に潰し代の大きいガスケット部を押圧して密着嵌合することでシール性を高めながら固定できる。次いで、潰し代の最も小さい固定部側に薄肉部の変形部を逃がしながらこの固定部を嵌合固定することにより、変形した余剰部位を可撓部側に移動させることなく、固定部及びガスケット部側で位置決めしてシートリング全体を固定できる。シートリングの装着後には、この嵌め込み構造により固定部の変形部位のガスケット部側への移動を防止し、ガスケット部によるシール状態を確保して裏漏れ防止機能を維持できる。【0040】
請求項８に係る発明によると、空間部の内周面を環状突起の外面に接触させることで、環状突起で固定部の移動を規制してシートリング全体の位置ずれを防止し、この状態で可撓部を撓ませつつシートリングを装着して正圧又は逆圧の何れの流体圧が加わる場合にも対応可能に設けることができる。【0041】
請求項９に係る発明によると、シートリテーナによる押圧により固定部の変形した余剰部位を空隙部に収容して固定部を密着嵌合により所定位置に固定でき、高精度に位置決め固定して可撓部側の精度を保ち、この可撓部のシール部と弁体とを所定の位置関係に配置して高シール性を発揮しながら弁閉封止できる。また、熱膨張により変形した固定部の余剰部位を隙間により吸収して基体部側への変形を防ぎ、温度変化に対しても安定した封止性を維持することができる。【0042】
請求項１０に係る発明によると、シートリテーナによる押圧に伴う固定部の余剰部位の変形を段部で規制し、この段部を介して固定部をシートリテーナに位置決め状態で密着固定できる。これにより、固定部の位置ずれを防ぎ、かつ熱膨張による余剰部位の移動も規制できるため、装着後の固定部、ガスケット部のそれぞれの変形を防止し、ガスケット部による裏漏れ防止機能、固定部によるシートリング全体の固定機能を維持しながらシートリングのシール性を確保する。【0043】
請求項１１に係る発明によると、シートリテーナによる押圧により変形した余剰部位を隙間で吸収してシール性を維持し、熱膨張による変形を防いで温度変化に対しても安定した封止性を維持する。【0044】
請求項１２に係る発明によると、ボデー段部により薄肉部を係止することにより、この薄肉部の圧縮率を利用してガスケット部の移動を防いで、ボデーとシートリングとの間からの流体の裏漏れを確実に防止できる。【0045】
請求項１３に係る発明によると、全体形状を単純化したシートリングを簡単に装着し、このシートリングのシール接触部により封止することで、高圧流体が流れる場合にも正圧又は逆圧の何れの場合にも弁閉状態で高いシール性を発揮できる。そして、基体部とボデー側との間に設けた隙間により、正圧におけるシートリングの可撓域が増し、セルフシール機能を利用した高いシール性が確保できる。また、可撓部とシートリテーナとの間に設けた隙間により、弁開状態では可撓部や基体部に弁体やシートリテーナからの押圧力が付加されないことから、長期にわたり安定したシール性が維持できる。しかも、環状突起の外面と空間部の内側内面との接触位置を可撓部の支点部とすることで、この支点部により固定部を位置決めしながら支えて、シートリングのシール接触部側を正圧又は逆圧方向に弾性変形させることができる。これにより、逆圧側に力が加わる際において、固定部が支点部で押さえられた状態で可撓部が弾性変形することで、シール接触部の位置が長期にわたり安定し可撓部の異常な潰れや摩耗、胴部分のへたりを防止しながら、高圧流体を封止するために必要なシール面圧を得ることができる。
【0046】
請求項１４に係る発明によると、シートリテーナの環状突起を空間部の内側内面に接触させた状態で空間部に設けていることで環状突起により固定部を規制して全体の位置ずれを防止し、この状態で離間部に可撓部を弾性変形させながら予め撓ませた状態でシートリテーナを装着することで、正圧又は逆圧の何れの流体圧が加わる場合にも可撓部を変形させて高シール性を発揮しながら高圧流体をシールする。【0048】
請求項１５に係る発明によると、弁閉状態において、可撓部にはシートリテーナの当接に伴う反力が生じるため、この反力がシール面圧に加算されてシール面圧を高め、低圧から安定したシール性を発揮することができる。【図面の簡単な説明】
【0049】
【図1】偏心型バタフライ弁の実施形態を示す縦断面図である。
【図3】シートリングを示す正面図である。
【図4】流体圧力とシール面圧との関係を示すグラフである。
【図5】シートリングに弁体から加わる力を示した模式図である。
【図8】シートリングの概略模式図である。
【図9】偏心型バタフライ弁の他の実施形態を示す要部拡大模式図である。
【図10】偏心型バタフライ弁のさらに他の実施形態を示す要部拡大模式図である。
【図11】従来の偏心バタフライ弁のシートリングを示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0050】
以下に、本発明におけるバタフライ弁用シートリングと偏心型バタフライ弁の実施形態並びに作用を図面に基づいて説明する。図１においては、本発明のバタフライ弁用シートリングが装着された偏心型バタフライ弁の一実施形態を示した縦断面図、図２においては、図１の偏心型バタフライ弁の弁体（ジスク）の下部付近を示している。本発明におけるバタフライ弁の使用圧力は、２〜５ＭＰａを想定したものである。本実施形態中における常温は約２０℃、高温は約２００℃、低温は約−３０℃を想定したものである。【0051】
図１の偏心型バタフライ弁（以下、バルブ本体１０という）は、ボデー１１、ジスク１２、シートリテーナ１３、及びシートリング（以下、シートリング本体２０という）を有し、このうちボデー１１、ジスク１２、シートリテーナ１３は、ステンレスやダクタイル鋳鉄等の金属材料により成形される。【0052】
ボデー１１は筒形に形成され、このボデー１１の上下部にはステム２１装着用の軸装部２２が設けられる。ジスク１２は略円板形状に形成され、このジスク１２の外周側に弁体シール面１２ａが設けられ、また、一面側にはボス部２３が突設形成され、このボス部２３にステム２１取付用の穴部２４がシール位置から偏心して形成されている。ジスク１２は、穴部２４にステム２１が装入された状態で、ボデー１１内の偏心位置にテーパピン２６でステム２１に一体に固定される。これにより、ジスク１２は、ステム２１を介して流路２５に偏心状態で回動自在に軸支され、このジスク１２がボデー１１内にシートリテーナ１３で固定されたシートリング本体２０に密封シール可能に設けられている。なお、図２において、シートリング本体２０の右側が流路２５の上流側、左側が流路２５の下流側である。上流側は、流体がこの上流側から下流側へ流れる正圧の場合、一次側となる。【0053】
図２において、シートリング本体２０は、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の樹脂材料により環状に成形される。本実施形態においては、１５％のカーボン等の充填材入りＰＴＦＥを採用しており、リング状の基体部３０、可撓部３１、固定部３２を有している。図中、破線は基体部３０、可撓部３１、固定部３２の形状上の境界を示している。破線は基体部３０、可撓部３１、固定部３２、ガスケット部４６の各部の機能の境界を示すものではなく、例えば、可撓部３１が撓む場合にはこの可撓部３１だけでなく、基体部３０の一部も可撓部位として可撓することが可能になっている。【0054】
シートリング本体２０の二点鎖線は、シートリング本体２０がボデー１１とシートリテーナ１３との間に装着され、且つ、弁開時におけるシートリング本体２０の形状を示している。シートリング本体２０の実線、特に可撓部３１付近の実線は、本図のように、ジスク１２がシートリング本体２０に当接することにより、可撓部３１の側面が当接部３４としてシートリテーナ１３に当接した形状を示している。【0055】
基体部３０は断面略矩形状に設けられ、シートリング本体２０の基部の役割を成している。基体部３０の内径の一側面には所定の肉厚により弾性変形可能な可撓部３１、基体部３０の外径の一側面にはボデー１１とシートリテーナ１３との間に固定される固定部３２がそれぞれ一体に延設される。基体部３０の内周面３３は、可撓部３１の後述するシール接触部３５から続けて緩やかなテーパ面に設けられる。このテーパ面３３は直線状や曲線状、或は凹みが設けられていてもよく、適宜の形状に設けることにより、ジスク１２が当接した際の可撓部３１の可撓性を高めることも可能になる。【0056】
可撓部３１は、ジスク１２とシールするための部位であり、この可撓部３１の外周面３６と固定部３２の内周面３７との間には凹状の空間部４０が設けられ、この空間部４０により可撓部３１がジスク１２からの面圧や流体圧を利用することにより、正圧（上流側から下流側への流体圧）又は逆圧（下流側から上流側への流体圧）の何れの方向にも撓むことが可能となる。【0057】
可撓部３１の内径位置にはジスク１２とシールされるシール接触部３５が突設形成され、このシール接触部３５は、空間部４０の奥側位置よりシートリテーナ１３側となる可撓部３１の内周面に位置するように、断面Ｃ面形状或は断面Ｒ面形状により所定のシール幅で環状に設けられ、このシール幅によりジスク１２と面接触しながらシール可能となる。図２、図３において、可撓部３１のシートリテーナ１３側には、可撓部３１の側面を径方向に連通する溝部４１が複数箇所において径方向に設けられている。
【0058】
空間部４０は、断面略円弧状に形成され、幅Ｗと深さＬとによりシートリング本体２０と同心上に溝状に形成される。上記の可撓部３１を形成する場合、これら幅Ｗと深さＬ、及びシール接触部３５から空間部４０までの径方向の可撓部３１の厚さＴ、基体部３０の厚みＴｓをそれぞれ適宜の寸法に設定すればよく、これにより、ジスク１２からの押圧による可撓部３１の可撓性を向上して過剰な変形を防止し、耐久性を向上することが可能になる。この場合、厚さＴと深さＬとが大きくなるように可撓部３１を形成することが望ましく、このときには可撓部３１が肉厚になってジスク１２との接触部付近の内径の広がりが抑えられ、シール時の耐久性が向上する。【0059】
固定部３２は、シートリング本体２０をボデー１１とシートリテーナ１３との間に装着するために空間部４０よりもシートリング本体２０の外径側全体に設けられ、固定部３２の装着後にはその内径側位置が支点部Ｑにより位置決めされながらシートリテーナ１３で支えられ、この支点部Ｑを介して可撓部３１が可撓するようになる。固定部３２は、空間部４０よりも外径側であって、この固定部３２側のみをボデー１１とシートリテーナ１３とにより保持して固定できる構造であればその形状にはこだわらない。支点部Ｑは、固定部３２を位置決めして支える役割を発揮するために設けられた面状部位であり、この支点部Ｑをてこの中心として可撓部３１が可撓するわけではない。【0060】
固定部３２と基体部３０の外方側とによりハッチングに示した固定基部４５が構成され、この固定基部４５がボデー１１とシートリテーナ１３との間に固定部３２を介して挟まれて固定され、この固定基部４５に対して可撓部３１が撓むように変形可能となる。このようにして、流体圧による可撓部３１のシートリング本体２０全体の位置ずれが防がれている。【0061】
ガスケット部４６は、固定部３２の外周側の基体部３０の外周面側の環状周囲に位置するように、薄肉部４７を介して一体に連結するように形成され、このガスケット部４６によりボデー１１とシートリテーナ１３との間の漏れが防止される。シートリング本体２０は、固定部３２に加えてガスケット部４６を介してボデー１１とシートリテーナ１３との間に装着される固定構造となる。薄肉部４７は、熱膨張による余剰部位の流出を抑制可能に、例えば、バルブの呼び径１００Ａの場合、シートリング本体２０の材質にもよるが、０．８〜１．５ｍｍ程度の厚さの薄肉に設けられる。【0062】
シートリング本体２０において、基体部３０の外周面とガスケット部４６の内周面との間には、幅狭の装入空間４８が設けられ、また、ガスケット４６部の側面部と、固定部３２の側面と、薄肉部４７の側部とには、それぞれシートリテーナ１３を装着したときにこのシートリテーナ１３で押圧されて変形する潰し代６１、６２、６３が設けられている。【0063】
図２に示すように、シートリング本体２０の外径側には、固定部３２と基体部３０の外方側、ガスケット部４６によりハッチングに示した固定基部４５が構成され、この固定基部４５がボデー１１とシートリテーナ１３との間に固定部３２を介して挟まれて固定され、この固定基部４５に対して可撓部３１が撓むように変形可能となる。【0064】
シートリテーナ１３は略環状に設けられ、図１においてボデー１１側の内径側が切欠き形成され、この切欠き部位にシートリング本体２０の固定部３２が装着可能に設けられる。凹状部位のシートリング本体２０の空間部４０との対向位置には、この空間部４０の深さよりも短い長さの環状突起５０が設けられる。【0065】
環状突起５０よりも外径側には凹状溝５１が形成され、このシートリング本体２０の凹状溝５１は、シートリング本体２０の固定部３２の流路方向における端面側からの長さよりも短く形成され、かつ、固定部３２よりも径方向において長い幅に形成される。【0066】
これにより、シートリング本体２０の固定部３２の外面とシートリテーナ１３の内面との間には空隙部７０が設けられる。この空隙部７０の容量は、シートリング本体２０の固定部３２が、つぶし代６２の体積分、シートリテーナ１３の凹状溝５１に押されて外径方向に張り出す体積よりも小さく設定される。そして、この固定部３２の張り出しは、後述する段部７５、７６により、ボデー１１側に広がらないように設定される。以上の構成により、シートリテーナ１３により押圧されたシートリング本体２０の固定部３２は、シートリテーナ１３の凹状溝５１内に充填され、固定される。
【0067】
凹状溝５１の外径側には幅狭の突起部５２が形成され、この突起部５２は、薄肉部４７の側部の流路方向における端面側からの長さよりも長く形成され、かつ、薄肉部４７よりも径方向において長い幅に形成される。突起部５２は幅狭の装入空間４８に装入され、この突起部５２の先端で薄肉部４７の幅狭の側部を高い面圧で押圧して薄肉部４７を局圧部位とするように設けられる。【0068】
突起部５２の外径側には装着凹溝５３が形成され、この装着凹溝５３は、ガスケット部４６の先端側の流路方向における端面側からの長さよりも長く形成され、かつ、先端部よりも径方向において長い幅に形成される。【0069】
これにより、シートリング本体２０のガスケット部４６の外面とシートリテーナ１３の内面との間には空隙部８０が設けられる。また、ガスケット部４６の内面とシートリテーナ１３の突起部５２の外面との間には空隙部７１が設けられる。これら空隙部８０、７１の容量は、シートリング本体２０の薄肉部４７が、つぶし代６３の体積分、シートリテーナ１３の突起部５２に押されて外径方向に張り出す体積や、シートリング本体２０のガスケット部４６が、つぶし代６１の体積分、シートリテーナ１３の装着凹溝５３から押されて内外径方向に張り出す体積よりも小さく設定されている。【0070】
以上の構成により、シートリテーナ１３により押圧されたシートリング本体２０のガスケット部４６は、シートリテーナ１３の装着凹溝５３に充填される。そして、この充填される割合は、常温→低温→常温のように低温にさらされる熱サイクルを受ける場合でも、シートリング本体２０の熱収縮によって、ボデー１１やシートリテーナ１３との間のシール性が低下しない程度の充填割合に設定されている。【0071】
これらのようにガスケット部４６の側面部にはシートリテーナ１３の押圧部となる装着凹溝５３で押圧される潰し代６１が設けられ、かつ固定部３２の側面部にはシートリテーナ１３の押圧面部となる凹状溝５１で押圧される潰し代６２が設けられると共に、固定部３２の側面部、ガスケット部４６の側面部、薄肉部４７の側部に設けられる潰し代６３の順でこれらの潰し代を大きくするようにしている。【0072】
前述のシートリング本体２０は、固定部３２の内周面がシートリテーナ１３に突設された前記環状突起５０の外面に接触された状態で装着される。これにより、シートリテーナ１３で固定基部４５を径方向に規制してその位置ずれを防止しながらシートリング本体２０が固定される。【0073】
固定部３２の外面と装入空間４８との繋ぎ位置には段部７５が形成され、この段部７５がシートリテーナ１３に形成された段部７６に密着状態で係合するように、シートリング本体２０が変形して固定可能になっている。【0074】
装入空間４８の内面と突起部５２の外面との間には隙間８１が設けられている。隙間８１により、シートリング本体２０の固定部３２や固定基部４５の熱膨張による余剰部位を吸収し、シール部３５に影響を与えないようになっている。図２では、隙間８１により、熱膨張による余剰部位を吸収した状態を示している。【0075】
図１において、シートリング本体２０をバルブ本体１０に装着する場合には、このシートリング本体２０をボデー１１とシートリテーナ１３との間に挟んだ状態で、固着ボルト５４でシートリテーナ１３をボデー１１に固着し、基体部３０の外方と固定部３２とをシートリテーナ１３で固定する。【0076】
この固着ボルト５４によるシートリテーナ１３のボデー１１への固着は、シートリテーナ１３を上記の各つぶし代６１、６２、６３がなくなるまでシートリング本体２０に押圧した状態でボデー１１に固着する、いわゆる完全な固着ではなく、例えば、固定部３２のつぶし代６２は、つぶさずに保持する程度の仮固着である。そして、本発明にかかるバタフライ弁を、配管フランジ（図示せず）に挟持し、配管ボルト（図示せず）を締め付けることにより、シートリテーナ１３を各つぶし代６１、６２、６３がなくなるまで完全にボデー１１に固着するようにしている。このような仮固着により、シートリング本体２０の初期的な弾性力を配管直前まで保持することができ、配管後は、長期にわたって各シール機能を発揮することができる。
【0077】
各つぶし代６１、６２、６３については、ガスケット部４６の薄肉部４７の側部の潰し代６３を最も大きく設定しており、幅狭の突起部５２を幅狭の装入空間４８に装入するときには、突起部５２の先端により薄肉部４７の側部が高い面圧で押圧された状態で、この薄肉部４７が局圧部位となってこの薄肉部４７を中心に変形し、固定部３２側とガスケット部４６側とが分離した状態になる。また、ガスケット部４６先端側の潰し代６１を薄肉部４７の側部の潰し代６３の次に大きく設定しており、このガスケット部４６が変形し、ガスケット部４６全体が装着凹溝５３に密着嵌合する。薄肉部４７を先に潰すことで、ガスケット部４６の変形部分が固定部３２側に流出することを防止する。【0078】
このようにシートリング本体２０の基端側であるガスケット部４６を、潰し代６１、６２、６３を利用して、特にＰＴＦＥ等の硬質の樹脂製シートにおいて高温から常温域に有効であるといわれる、いわゆる逃げ場のない嵌め込み構造で装着することにより、シートリング本体２０を大きく潰しながら位置決め固定して装着誤差の発生を防いでいる。しかも、固定部３２から独立して設けたガスケット部４６の密着嵌合により、優れた裏漏れ防止機能を発揮する。【0079】
続いて、潰し代６１よりも小さい潰し代６２の固定部３２側が、凹状溝５１に押圧されて密着嵌合する。このとき、薄肉部４７の側部の潰し代６３がより大きいため、固定部３２側の余剰部位がガスケット部４６側に変形することがない。また、この余剰部位は固定部３２の外面と装入空間４８の繋ぎ位置との形成された段部７５が段部７６に係合することにより変形が規制され、また、熱膨張による固定部３２の移動が生じても、隙間８１により吸収される。なお、固定部３２の潰し代６２を小さく抑えていることにより、熱サイクルによる余剰部位の発生を低減している。【0080】
上記のように逃げ場のない嵌め込み構造のガスケット部４６を形成するため、シートリテーナ１３とボデー１１とのシートリング本体２０の組立て時の挟み込みにおいて、薄肉部４７を最初に潰し始めることで余剰分の流出を抑制した。また、組立て時の初期段階で薄肉部４７の圧縮率をガスケット部４６よりも高くすることで薄肉部４７からのガスケット部４６の流出を抑制し、かつ幅狭の薄肉部４７を高い面圧で突起部５２先端で押圧することで、ガスケット部４６のみでなく薄肉部４７のシール機能を持たせて全体的にシール性を高めている。本実施形態の場合、シートリング本体２０の各部位は、ボデー１１とシートリテーナ１３との間に挟まれる前の厚みに対して、薄肉部４７を約２０％、ガスケット部４６を約１０％、固定部３２を約３％の割合で押圧変形した。
【0081】
このようにして、固定基部４５のシートリテーナ１３側を逃げ場のない嵌め込み構造である凹状溝５１、装着凹溝５３に密着させるように充填させながら固定し、かつ、ボデー１１側を密接シール状態にしていることで、固定基部４５全体の位置ずれを防止しながら取付け可能となる。このため、シートリング本体２０の取付け側である固定基部４５により強固に固定して、この固定基部４５の熱サイクルによる裏漏れを防ぎつつ、シール側である可撓部３１側への変形を防いでいる。これにより、可撓部３１は、熱膨張による影響を受けずに可撓し、シール部３５を所定の位置に高精度で配置できることで、高いシール面圧を発揮させながら弁閉シール可能になる。シートリング本体２０の装着時に、薄肉部４７、ガスケット部４６、固定部３２の順序で押圧して潰すようにすれば、潰し代６１、６２、６３を上記の寸法以外に設定してもよい。
【0082】
シートリテーナ本体２０の装着後には、図２に示すように、基体部３０とボデー１１との間にクリアランスＳ１、可撓部３１とシートリテーナ１３との間にクリアランスＳ２がそれぞれ設けられ、これらのクリアランスＳ１、Ｓ２によって可撓部３１が流路２５の一次側、二次側に変形可能になっている。【0083】
その際、環状突起５０が空間部４０の奥側位置である奥部４２側の手前まで突出され、この環状突起５０の外面５５が空間部４０の内周面５６に接触され、かつ環状突起５０の内面５７と空間部４０の外側内面５８との間に離間部６０が設けられる。このときの環状突起５０の外面５５と空間部４０の内周面５６とを接触させた位置が、前述した可撓部３１が可撓する際に固定部を支える支点部Ｑとなる。
【0084】
このように、空間部４０の内周面５６を環状突起５０の外面５５に接触させた状態で、ボデー１１とシートリテーナ１３との間に固定基部４５を嵌め込むように装着していることで、シートリング本体２０の抜け出しを防ぎながら固定している。そのため、固定部３２への装着方向の面圧力が低下した場合にも流体による加圧やジスク１２の押圧による影響を受け難く、固定部３２の位置ずれが防がれることで、シートリング本体２０の全体の耐久性にも寄与する。【0085】
さらに、ガスケット部４６付近を挟み込むときの面圧力がクリープなどにより低下したとしても、固定部３２が凹状溝５１に嵌め込まれていることでクリープに起因する保持力低下が補われる。その結果、過度の流体圧やジスク１２側からの押圧によりシートリング本体２０が移動したり倒れようとする場合にも、固定部３２の強固な固定状態が保持される。【0086】
熱サイクルが発生して高温状態になると、金属、樹脂の線膨張係数の違いによりシートリング本体２０の固定基部４５が溝部位に収まりきれなくなろうとするが、この余剰部位は、逃げ場のない嵌め込み構造によってガスケット部４６の外面とシートリテーナ１３の内面との間にはみ出すように変形する。このとき、基体部３０とガスケット部４６とを連結する薄肉部４７により余剰部位の溝部位からの流出を抑制し、常温に戻った際にも安定したシール性を維持できる。【0087】
また、高温時におけるシートリング本体２０の余剰部位は、装入空間４８の内面と突起部５２の外面との間に設けた隙間８１に逃げるように変形し、これによりシートリング本体２０内径側への余剰部位の移動を抑制している。そのため、高温時のシートリング本体２０の内径が小さくなることを防止し、ジスク１２との押圧代の増加を抑制してシール性を維持できる。一方、シートリング本体２０が低温下にさらされた場合にも、ガスケット部４６側からの裏漏れを防止し、シートリング内径側の寸法変化を抑えてシール性を確保できる。
【0088】
本実施形態におけるシートリング本体２０の固定部３２の外径端部側には、鉤状のガスケット部４６が適宜の大きさにより一体に延設され、このガスケット部４６によりボデー１１とシートリテーナ１３との間の漏れが防止される。【0089】
なお、上述した破線は、基体部３０、可撓部３１、固定部３２の各部の機能を限定するものではない。すなわち、可撓部３１が撓む場合には、この可撓部３１だけでなく基体部３０の一部も可撓部位としての機能を有する。また、シートリング本体２０は、固定部３２（固定基部４５）のみで固定されるものでなく、ガスケット部４６もシートリング本体２０を固定するための機能を有している。【0090】
一方、シートリテーナ１３は略環状に設けられ、ボデー１１側の内径側が切欠き形成されてこの切欠き部位にシートリング本体２０の固定部３２が装着される。この凹状部位のシートリング本体２０の空間部４０との対向位置には、この空間部４０の深さよりも短い長さの環状突起５０が設けられる。【0091】
環状突起５０よりも外径側には凹状溝５１が形成され、このシートリテーナ１３の凹状溝５１は、シートリング本体２０の固定部３２の流路方向における端面側からの長さよりも短く形成され、かつ、固定部３２よりも径方向において広い幅に形成される。【0092】
凹状溝５１の外径側には突状部５２が形成され、この突状部５２は、ガスケット部４６が固定基部４５と接続する部位である薄肉部位の側部の流路方向における端面側からの長さよりも長く形成され、かつ、薄肉部位よりも径方向において狭い幅に形成される。これにより、突状部５２は薄肉部位を流路方向に押圧可能になっている。【0093】
突状部５２の外径側には装着凹溝５３が形成され、この装着凹溝５３は、ガスケット部４６の先端側の流路方向における端面側からの長さよりも長く形成され、かつ、先端部よりも径方向において広い幅に形成される。【0094】
前述のシートリング本体２０を装着する場合には、このシートリング本体２０をボデー１１とシートリテーナ１３との間に挟んだ状態で、固着ボルト５４でシートリテーナ１３をボデー１１に固着し、基体部３０の外方と固定部３２とをシートリテーナ１３で固定する。【0095】
その際、ガスケット部４６の薄肉部位の側部の潰し代を最も大きく設定しており、突状部５２を装入するときには、突状部５２の先端により薄肉部位の側部が高い面圧で、この薄肉部位が局圧部位となってこの薄肉部位を中心に変形し、固定部３２側とガスケット部４６側とが分離した状態になる。また、ガスケット部４６先端側の図示しない潰し代を薄肉部部位の側部の潰し代の次に大きく設定しており、このガスケット部４６が変形し、ガスケット部４６全体が装着凹溝５３に密着嵌合する。薄肉部位を先に潰すことで、ガスケット部４６の変形部分が固定部３２側に流出することを防止する。【0096】
このようにシートリング本体２０の基端側であるガスケット部４６を、潰し代を利用して、特にＰＴＦＥ等の硬質の樹脂製シートにおいて高温から常温域に有効であるといわれる、いわゆる逃げ場のない嵌め込み構造で装着することにより、シートリング本体２０を大きく潰しながら位置決め固定して装着誤差の発生を防いでいる。しかも、固定部３２から独立して設けたガスケット部４６の密着嵌合により、優れた裏漏れ防止機能を発揮する。【0097】
続いて、より小さい潰し代の固定部３２側が、凹状溝５１に押圧されて密着嵌合する。このとき、薄肉部位の側部の潰し代がより大きいため、固定部３２側の余剰部位がガスケット部４６側に変形することがない。なお、固定部３２の潰し代を小さく抑え、また、余剰部位の逃がしを設けていることにより、熱サイクルによる余剰部位の発生を低減している。【0098】
このようにしてシートリング本体２０の装着時に、ガスケット部４６をいわゆる逃げ場のない嵌め込み構造で固定しつつ、固定基部４５側全体をボデー１１とシートリテーナ１３との間に嵌め込むように装着し、この固定基部４５の位置決めによりシール接触部３５を所定の位置に高精度に配置した状態で、固定基部４５に対して可撓部３１側を可撓できることで、高シール性を発揮できる。【0099】
シートリング本体２０の装着後には、図２に示すように、弁開状態において基体部３０とボデー１１との間に隙間Ｓ１、二点鎖線で示す可撓部３１と実線のシートリテーナ１３との間に隙間Ｓ２がそれぞれ設けられ、これらの隙間Ｓ１、Ｓ２によってシートリング本体２０装着後の可撓部３１が、ボデー１１側、又はシートリテーナ１３側に変形可能になっている。【0100】
環状突起５０は、空間部４０の奥側位置である奥部４２側の手前まで突出され、この環状突起５０の外面５５が空間部４０の内側内面５６に接触され、かつ環状突起５０の内面５７と空間部４０の外側内面５８との間に離間部６０が設けられる。このときの環状突起５０の外面５５と空間部４０の内側内面５６とを接触させた位置が、前述した可撓部３１が可撓する際に固定部を支える支点部Ｑとなる。従って、環状突起５０のシートリング側端面は、シートリング本体２０の空間部４０の奥部４２と離れているので、可撓部３１が傾倒する際に環状突起５０が障害となることはない。
【0101】
シートリング本体２０の固定部３２は、凹状溝５１に圧縮変形しながら嵌入され、固定部３２とガスケット部４６との間に突状部５２が嵌入され、装着凹溝５３にガスケット部４６が圧縮変形しながら嵌入されることで、シートリング本体２０がシートリテーナ１３とボデー１１との間に位置決め固定状態で可撓部３１側が変形可能になる。【0102】
このように環状突起５０の外面５５を空間部４０の内側内面５６に接触させた状態で、シートリテーナ１３の環状突起５０よりも外径側とボデー１１によって構成される密封空間部位に固定基部４５を嵌め込むように装着することで、シートリング本体２０が強固に固定される。そのため、固定部３２への装着方向の面圧力が低下した場合にも流体による加圧やジスク１２による押圧による影響を受け難く、固定部３２の位置ずれが防がれることで、シートリング本体２０の全体の耐久性にも寄与する。【0103】
さらに、ガスケット部４６付近を挟み込むときの面圧力がクリープなどにより低下したとしても、固定部３２が凹状溝５１に嵌め込まれていることでクリープに起因する保持力低下が補われる。その結果、過度の流体圧やジスク１２側からの押圧によりシートリング本体２０が移動したり倒れようとする場合にも、固定部３２の強固な固定状態が保持される。【0104】
ガスケット部４６は、逃げ場のない嵌め込み構造でシートリテーナ１３に固定されているため、固定部３２から独立したシール機能が発揮される。しかも、ガスケット部４６が鉤状に形成されていることで、熱膨張による余剰分の固定部３２側への移動が抑えられ、ボデー１２とシートリテーナ１３との間の裏漏れも防がれる。【0105】
固定部３２とシートリテーナ１３との間には、図示しない間隙が設けられ、この間隙により熱膨張によるシートリング本体２０の余剰部位を吸収可能になっている。昇温によって固定部３２よりも外径側が熱膨張した場合、この膨張分が間隙に逃げることで吸収される。これにより、シートリング本体２０の膨張による潰し代が急激に増加することがなく温度変化に対して安定した封止性が維持可能になっている。【0106】
図９においては、偏心型バタフライ弁の他の実施形態を示している。なお、この実施形態以降において、前記実施形態と同一部分は同一符号によって表し、その説明を省略する。バタフライ弁を逆圧で使用する際には、ジスク１２の移動に伴って、シートリング本体２０のシート部（基体部３０並びに可撓部３１付近）に矢印に示す引き抜き方向への力が加わる。これにより、シートリング本体２０は、シートリテーナ１３側に傾倒するので、ボデー１１との間に流体の漏れを生ずる、いわゆる「裏漏れ」を生ずるおそれがある。この現象は、バルブの呼び径２５０Ａや３００Ａなどの比較的大きな口径で生じやすい。
【0107】
この裏漏れを防ぐため、この実施形態では、図９に示すように薄肉部４７を局圧部位としてガスケット部４６の移動を防ぎつつ、薄肉部４７が当接するボデー１１側面にボデー段部８２を設けたものである。このボデー段部８２により、薄肉部４７が係止されるので、薄肉部４７の局圧（圧縮率）を利用してガスケット部４６の移動を防ぐことができる。
【0108】
この場合、ボデー段部８２の配置に伴い、薄肉部４７全体をボデー１１側にずらすようにすれば、薄肉部４７の局圧が変わることがない。また、この実施形態では、ボデー段部８２をボデー１１側面に凹状に設けているが、ボデー１１側面から凸状に設けるようにしてもよい。
なお、ボデー段部８２に係止された薄肉部４７は、係止領域においてボデー１１とのシール面圧が高まるので、「裏漏れ」を効果的に防ぐことができる。
【0109】
ここで、本発明におけるバタフライ弁用シートリングのメカニズムを、図５に示す本発明のシートリングの模式図を用いて説明する。流体圧力０ＭＰａ、すなわち流体圧力が加わっていない状態において、シール接触部３５へのシール面圧が図２に示す弁体シール面１２ａの法線Ｍ方向に生じ、可撓部３１が、図２に示す支点部Ｑにより固定部３２が支えられた状態でシートリテーナ１３側にやや倒れるように変形した状態を維持する。【0110】
このときのシール接触部３５の一部にかかるシール面圧Ｆを、その力点を通り流路２５方向に垂直な分力Ｆｙ、流路２５方向に平行な分力Ｆｘに分解すると、シール接触部３５を空間部４０の奥側位置よりシートリテーナ１３側における可撓部３１の内周面に位置させていることで、図５の模式図に示すように、分力Ｆｙが空間部４０を貫通する（空間部４０に差し掛かる）方向に働くことになる。【0111】
そのため、ジスク１２から可撓部３１に加わろうとする力を空間部４０側に逃がすことができ、可撓部３１を撓みやすくしてシートリング本体２０への負荷を軽減できる。これにより、所定のシール面圧で封止性を高めながら、可撓部３１側にかかる負荷を減らして耐久性を向上でき、摩耗を防止することで高いシール性を確保して低トルク性による操作性を発揮可能になる。よって、流体圧力が付加されていない場合でも、本発明に係るシートリングによれば、所定の低シール面圧を発生させ流体圧が付加された場合には直ちにシール可能になる。なお、本実施形態ではシール接触部３５の一点におけるシール面圧Ｆを示しているが、このシール面圧Ｆは、シール接触部３５によるシール幅全体にかかっている。
【0112】
続いて、上記の偏心型バタフライ弁の実施形態における動作を、図４に示す流体圧力とシール面圧との関係を示すグラフを用いて、本発明におけるバタフライ弁用シートリングのメカニズムと共に説明する。なお、図４においては、説明の便宜のため、中央の０ＭＰａを中心として、正圧の場合には図の左側に行くほど流体圧が高くなることを示し、逆圧の場合には図の右側に行くほど流体圧が高くなることを示している。【0113】
（１）先ず、流体圧力が付加されていない場合、すなわち０ＭＰａの場合には、シートリテーナ１３の装着後にジスク１２を全閉状態に回転すると、図２の実線に示すように、ジスク１２の弁体シール面１２ａが可撓部３１のシール接触部３５を押圧し、可撓部３１が、支点部Ｑにより固定部が支えられた状態でシートリテーナ１３側に倒れるようにやや変形する。より詳細には、ジスク１２は、シートリング本体２０と接触することにより、ボデー１１のステム装着用の軸装部２２とステム２１とのクリアランス分、すなわち軸廻りのクリアランス分、ボデー１１側（図２の左側）に移動した状態で、弁体シール面１２ａが可撓部３１のシール接触部３５を押圧する。【0114】
ジスク１２が全閉状態となる際は、可撓部３１は、隙間Ｓ１、Ｓ２と離間部６０との間を変形し、シートリテーナ１３に当接した状態になる。このような可撓部３１の変形によりシートリング本体２０の基体部３０に反りが生じ、この反りによりジスク１２に所定のシール面圧で可撓部３１が密接することで、低圧時における封止性が発揮される。また、可撓部３１がシートリテーナ１３に当接することにより、その反力がシール面圧を増加させ、封止性を高める。なお、図４の０ＭＰａにおけるシール面圧は、上記の反りにより生じるシール面圧ａと、可撓部３１がシートリテーナ１３に当接することによる反力により生じるシール面圧ｂとの合算値を示している。
【0115】
（２）次に、弁閉時のジスク１２に対して、上流側から下流側、すなわち、シートリテーナ１３側からボデー１１方向に正圧が加わる状態を、低圧の場合と高圧の場合に分けて説明する。まず、図４に示す流体圧力が０ＭＰａからＫ１ＭＰａまでの範囲、すなわち低圧の場合では、流体圧力により下流側（左側）に移動する。これにより、シートリング本体２０は、図６の二点鎖線に示すように、その可撓部３１がシートリテーナ１３に当接した状態を維持しつつも、下流側に若干移動する。従って、シートリング本体２０の基体部３０の反りと、可撓部３１のシートリテーナ１３への当接による反力とが、それぞれ若干減少するので、ジスク１２とシートリング本体２０とのシール面圧がやや低下する。ここで、Ｋ１ＭＰａとは、任意の圧力値（単位：ＭＰａ）である。
【0116】
（３）更に、図４に示す流体圧力が、Ｋ１ＭＰａ〜２ＭＰａまでの範囲、すなわち高圧の場合では、シートリング本体２０は、図６の実線に示すように、支点部Ｑが突設部５０に支えられた状態で、可撓部３１がシートリテーナ１３から離れ、下流側のジスク１２側に倒れて、シール接触部３５が弁体シール部１２ａに強く圧接する。このとき、流体は、溝部４１や隙間Ｓ２を介して空間部４０に到達しているので、シートリング本体２０は、基体部３０を含む可撓部３１側が、更に下流側に傾倒するように弾性変形する。このようないわゆるセルフシール機能が発揮されることにより、図４のΔＰで示すように、シール面圧が効果的に増加する。従って、弁体シール面１２ａが下流側に移動することに加え、基体部３０の反りやシートリテーナ１３への当接による反力を利用したシール面圧の低下を、流体圧を利用したセルフシール機能で補うことにより、シール面圧を向上させて優れた封止性を確保できる。
なお、図６に示すように、基体部３０とボデー１１側との間に隙間Ｓ１は確保されており、シートリング本体２０の下流側への弾性変形が阻害されることはない。
【0117】
より具体的には、可撓部３１がジスク１２と当接した際には、図２に示すシートリング本体２０の流路方向の垂直断面において、支点部Ｑを延長した線分Ｖと、ボデー１１との交点Ｎが正圧の流体圧を受けた場合の可撓部３１の「てこ」の中心となる支点になり、可撓部３１は、この交点Ｎを中心に変形する。【0118】
（４）次に、弁閉時のジスク１２に対して、下流側から上流側、すなわち、ボデー１１側からシートリテーナ１３方向に逆圧が加わる状態を、低圧の場合と高圧の場合に分けて説明する。まず、図４における流体圧力が０ＭＰａ〜Ｋ２ＭＰａまでの範囲、すなわち低圧の場合では、ジスク１２は流体圧力により軸廻りのクリアランス分、上流側に移動する。これにより、シートリング本体２０、図７の実線に示すように、可撓部３１が傾倒してシートリテーナ１３にやや強く当接する。従って、可撓部３１がシートリテーナ１３に当接することに伴う反力により生じるシール面圧ｂが増加することにより、シール面圧は図４に示すように大きく上昇する。このとき、上流側の流体は、溝部４１を介して空間部４０から抜けるので、可撓部３１がシートリテーナ１３側に変形しやすくなっている。
ここで、Ｋ２ＭＰａとは、任意の圧力値（単位：ＭＰａ）である。
【0119】
（５）更に、図４に示す流体圧力がＫ２ＭＰａ〜２ＭＰａまでの範囲、すなわち高圧の場合では、シートリング本体２０は、図７に実線で示す状態から更に強くシートリテーナ１３に当接する状態となる。なお、この高圧の場合には、既に軸廻りのクリアランスが無くなった状態であることから、ジスク１２が上流側に移動する量は、ステム２１が上流側に撓むことに起因する量に留まることから、シール面圧上昇は、低圧の場合よりも小さいものとなる。【0120】
以上のように、正圧の高圧時を除いて可撓部３１がシートリテーナ１３に当接することにより、シートリング本体２０の基体部３０の内部応力の増加を防止する。これにより、シートリング本体２０を構成する材料（ＰＴＦＥ）自体のばね性（弾性）を維持でき、シール性が向上する。この動作により、逆圧時には、全ての圧力領域においてシートリング本体２０自体の剛性に依存することなく、復元性を保持しながら面圧力を高め、その結果、長期に渡って耐久性を維持できる。【0121】
しかも、環状突起５０の外面５５を空間部４０の内側内面５６に接触させていることにより、バルブ本体１０に熱変化が生じた場合にも、空間部４０よりも外径側の固定部３２側を金属製シートリテーナ１３の径方向の寸法変化とほぼ同じに抑えることができる。一方、可撓部３１側は、固定部３２の内径側位置が支点部Ｑに支えられた状態で可撓することで熱変化による膨張量を一定に抑え、流路２５側への露出をわずかな状態にしつつ、樹脂特有の線膨張係数で寸法変化させて潰し代の変形量も少なくなるため、可撓部３１の消耗を抑えて安定したシール性を発揮する。
【0122】
シール接触部３５を空間部４０の奥側位置よりもシートリテーナ１３側に設けていることで、図８に示すように、シール接触部３５から交点Ｎまでのアーム長さＪが、シール接触部３５がより二次側に位置するときの交点Ｎまでのアーム長さＪ´よりも長くなる。これにより、シール接触部（力点）３５に力が加わったときに小さい力でシートリング本体２０を倒し、同じシール面圧でより高いシール性を発揮可能となる。可撓部３１が反りやすくなることでシール面圧を低減でき、耐久性も向上する。【0123】
前述した正圧又は逆圧の何れの場合であっても、図４の実線に示したシートリング本体２０が発揮するシール面圧Ｆは、破線に示した封止に必要な最低限の最低必要面圧Ｐ０以上となる。これを確実に満足するためには、シートリング厚Ｔｓと、空間部４０の内側内面５６間の内径Ｄとの設定により回転半径Ｚを適切な長さに設けてシール面圧を調整すればよく、これにより流路２５を確実に封止可能にできる。【0124】
すなわち、シール接触部３５から可撓部３１に力が加わると、この可撓部３１が回転半径Ｚにより所定の弾性力で変形するため、その変形量を規制することで、図４の破線に示した弁体シール面１２ａとシール接触部３５とのシールに必要な最低必要面圧Ｐ０以上を確保しつつ正圧（上流側から下流側への流れ）及び逆圧（下流側から上流側への流れ）の双方を封止できる。この場合、シートリング本体２０の材料やバルブ本体１０の温度変化により物性値が変化するため、これらに応じて適宜最適な寸法に設けることが望ましい。本実施形態の偏心型バタフライ弁では、少なくとも正圧及び逆圧時の流体圧力２ＭＰａまでに対応して所定のシール面圧を発揮できるように設けている。
【0125】
また、基体部３０の一面側に可撓部３１、固定部を延設し、これらの間に空間部４０を設けてシートリング本体２０を構成していることにより、全体形状が単純化し、ボデー１１側にシートリング本体２０装着用の複雑な加工を施す必要もないため、バルブ本体１０全体の簡略化も可能になり、組立ても容易になる。【0126】
図１０においては、偏心型バタフライ弁のさらに他の実施形態を示している。バルブの呼び径が小さい場合には、流路を確保する観点から、可撓部の径方向の厚さが十分に確保できないものもある。この場合、可撓部をシートリテーナで支えるだけでは、外径側に過剰に変形してクリープを生じるおそれがある。
この実施形態では、呼び径の小さいバルブにおいて、逆圧の流体圧が付加された際には、図１０の実線に示すようにシートリング本体７０の可撓部７１の外周面７２がシートリテーナ７３の環状突起７４内面に接触することで、可撓部７１の外周側への変形を抑制することができる。これにより、薄肉形状でも長期にわたり安定したシール性を確保できる。
【0127】
以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明は、前記実施の形態記載に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲に記載されている発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の変更ができるものである。【符号の説明】
【0128】
１０ バルブ本体１１ ボデー
１２ ジスク
１３ シートリテーナ
２０ シートリング本体
２１ ステム
３０ 基体部
３１ 可撓部
３２ 固定部
３３ テーパ面
３５ シール接触部
３６ 外周面
３７ 内周面
４０ 空間部
４２ 奥部
４５ 固定基部
５０ 環状突起
５５ 外面
５６ 内側内面
５７ 内面
５８ 外側内面
６０ 離間部
８２ ボデー段部
Ｑ 支点
Ｓ１、Ｓ２