(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【背景技術】
【0002】
従来、仕切弁は、上下水や工業用水、農業用水等の各種の配管に設けられ、弁箱内の流路に対して弁体を進退させることで流路を開閉操作するようにしている。この仕切弁の弁体の外表面にはゴムライニングされたシール部を有しており、閉弁位置で流路内の止水面と弁棒が昇降する弁箱の空間を仕切る流路内上部開口の弁座部とをシール部によって液密にシールする。そして、弁体の開弁位置では弁箱の空間と流路内上部とを弁体のシール部でシールすることで、流路内を上水等の流体が流通する。シール材としてゴム等が用いられている。
【0003】
例えば、特許文献1に記載された仕切弁では、弁体の外周面にゴムライニング層を形成すると共に、更にゴムライニング層の外周においてフッ素樹脂層を弁体全体に形成する構成が開示されている。これによって、流路の水流に対してゴムライニング層を保護すると共にゴムライニング層からの物質の浸出を抑制できるとしている。
また、特許文献2に記載された仕切弁では、弁体の流路に直交する平面に沿って弁体の両側端に連なるV字状またはU字状の第1装着溝と、第1装着溝の上端部に連なる環状の第2装着溝を形成し、これら第1装着溝に合致する第1パッキンと第2装着溝に合致する第2パッキンとを一体にしたゴムパッキンを装着している。閉弁時にはゴムパッキンが弁箱の内壁面に押しつけられて閉弁状態を保つようにしている。さらに、ゴムパッキンを接着剤で第1装着溝と第2装着溝に固着してもよいとしている。
【0004】
また、特許文献3に記載された仕切弁(ソフトシール弁)は、弁体の流路に直交する平面に沿って両側端に弁箱シート部に当接する弁体シート部を取り付け、弁体を上下動することで流路を開閉している。この弁体において、両端面に装着した弁体シート部は芯金にゴムをライニングすることで形成し、弁体から弁体シート部が外れないように両端面の弁体シート部を弁体の貫通孔を通して連結する構成を有している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上述した特許文献1に記載された仕切弁では、弁体に設けたゴムライニング層の外周を覆うフッ素樹脂層で略V字状またはU字状の保護層を形成することは構成が複雑になり製造コストが増大する欠点がある。
また、特許文献2に記載された仕切弁では、流路に弁体を位置させた際に水流でゴムパッキンが外れやすく、接着剤によってゴムパッキンを仕切弁に固定すれば固着性能が向上するが、ゴムパッキンから接着剤がはみ出さないように塗布することは困難であり、はみ出ると接着剤が上水に流出する不具合が生じる。
【0007】
また、特許文献3に記載された仕切弁では、ゴムの弁体シート部を弁体の貫通孔を通して両端面に連通させて両面の弁体シート部を連結するため、弁体から弁体シート部が外れにくくなるが、貫通孔を通して弁体の一次面と2字面との間で水が漏出し易くなり水密性に劣るという欠点が発生する。
【0008】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、シール材の流体との接触面積を少なくして浸出性を改善すると同時に、接着剤を使用しなくても弁体とシール材とを高い精度で取付けて抜け出しを防止して高いシール性を発揮して流体漏れを防止するようにした
仕切弁用弁体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明による仕切弁用弁体は、弁箱の流路に対して交差する方向に昇降して流路を開閉する仕切弁用弁体において、弁体は弁本体とシール部材とで形成され、弁本体の上部側周縁部に形成された上部側周縁凹溝と、弁本体の底部周縁部に形成された底部凹溝と、上部側周縁凹溝と底部凹溝にそれぞれ設けられていて奥部に形成された拡径凹部と、上部側周縁凹溝に嵌合する第一ライニング層と、底部凹溝に嵌合する第二ライニング層と、第一ライニング層及び第二ライニング層に形成されていて拡径凹部に嵌合する拡径突部と、からなるシール部材とを備え
、前記拡径突部は、前記第一ライニング層または/及び第二ライニング層に連結された軸部と、該軸部より拡径された球体部とを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、弁本体にシール部材が一体に取り付けられて弁体を構成し、弁箱の流路を弁体が閉弁した状態で弁箱弁座を弁体の第一ライニング層と第二ライニング層でシールすることで流路をシールでき、しかもシール部材の第一ライニング層及び第二ライニング層は拡径突部が弁本体の拡径凹部に嵌合しているため流路の流体によって外れることがなく、しかもシール部材が流体中に溶出することを抑制し、シール部材は弁本体の一次面と二次面を貫通していないため、流体の漏出を防止できる。
【0010】
しかも、弁本体に形成した拡径凹部に軸部と球体部からなる拡径突部を嵌合することで、拡径突部のためにシール部材が弁本体から離脱することを確実に防止できる。
【0012】
本発明による仕切弁用弁体は、弁箱の流路に対して交差する方向に昇降して前記流路を開閉する仕切弁用弁体において、前記弁体は弁本体とシール部材とで形成され、前記弁本体の上部周縁部に形成された上部側周縁凹溝と、前記弁本体の底部に形成された底部凹溝と、前記上部側周縁凹溝と底部凹溝にそれぞれ設けられていて奥部に形成された拡径凹部と、前記上部側周縁凹溝に嵌合する第一ライニング層と、前記底部凹溝に嵌合する第二ライニング層と、前記第一ライニング層及び第二ライニング層に形成されていて前記拡径凹部に嵌合する拡径突部とからなるシール部材とを備え、拡径突部は、
大径突部と該大径突部より小径の小径突部とを備え、第一ライニング層には大径突部を形成し、第二ライニング層には小径突部を形成する
ことを特徴とする。
弁箱の流路を流れる流体の抵抗の大きい箇所には大径突部を嵌合させ、流体の抵抗の小さい箇所には小径突部を嵌合させることで、シール部材の第一ライニング層と第二ライニング層が弁本体から離脱することを効率的に防止できる。
【0013】
また、第一ライニング層と第二ライニング層は一体に形成されていてもよい。
金型等を用いてシール部材として第一ライニング層と第二ライニング層を一体に形成できるため効率的な製造が行える。
【発明の効果】
【0015】
本発明による仕切弁用弁体によれば、弁本体に取り付けたシール材の流体との接触面積を少なくして浸出性を低減すると共に、シール材の拡径突部を弁本体の拡径凹部に嵌合させることで弁体とシール材とを高強度に取り付けて分離を防止し、接着剤を使用しなくても取り付け強度が高く、しかも弁本体の一次面と二次面を貫通させないため高いシール性を発揮して流体の漏出を防止することができる。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明の実施形態による仕切弁1について添付図面を参照して説明する。
図1は本発明の実施形態による弁体7を備えた仕切弁1を示すものである。
図1に示す仕切弁1はソフトシール仕切弁であり、前後の配管に流路2が連結される弁箱3と、弁箱3の上部に開口部4を介して連設された弁体収容部5とを備えている。そして、仕切弁1は、開口部4を介して弁体収容部5と弁箱3との間で弁箱3の中心軸線に対して直交する上下方向に移動可能な弁体7と、弁体7に連結されていて回転することで弁体7を上下動可能に支持する弁棒8と、弁体収容部5の上部に設けていて弁棒8を回転操作する操作部9とを備えている。
【0018】
弁体7の上部には弁体収容部5内にコマ収容部11が形成されており、コマ収容部11内には雌ねじ部材12が収納されている。コマ収容部11の上部開口には弁棒8が挿入されており、弁棒8に形成された雄ねじ部が雌ねじ部材12と螺合している。そして、操作部9を回転操作することで弁棒8を一体回転させ、弁体7を弁箱3内の流路2で上下動させて流路2を開閉することになる。弁棒8とコマ収容部11の上部開口との間には軸部シール部材13が設けられている。そのため、本実施形態による仕切弁1は内ねじ式である。
【0019】
次に、仕切弁1の弁体7について
図2から
図12によって説明する。
図2〜
図5に示すように、弁体7は、正面視で略楕円形板状に形成された金属製の弁本体15と、弁本体15の上部に形成されていて内部に雌ねじ部材12が収納されたコマ収容部11と、弁本体15の表面にゴムライニングされたシール部材16とを備えている。
弁本体15は、対向する一次面15a及び二次面15bと、弁箱3の流路2の弁箱弁座の形状に沿って円弧状に形成された底面15cとを有している。また、弁本体15の一次面15a及び二次面15bの間の上部側には、コマ収容部11の両側に所定幅を有する略円弧状の側面15dが形成されている。そして、弁本体15の両側面15dには弁箱3の内側面に形成された上下方向の案内溝(図示せず)に摺動可能に嵌合して上下動をガイドする案内レール17が形成されている。
【0020】
次に、
図6〜
図9に示す弁本体15において、一次面15aと二次面15bの間の中央部にはコマ収容部11を通して上部と下部に連通する中央孔19が形成され、中央孔19内には弁棒8が挿通されている。
図6に示す弁本体15の正面図において、一次面15a及び二次面15bの中央部に略楕円形状の非ライニング部20が形成され、その中央には中央孔19に沿って上下方向に延びる凸曲面が形成されている。
【0021】
非ライニング部20の上部側周縁部には帯状で円弧状の上部側周縁凹溝21が形成されている。上部側周縁凹溝21にはその円弧状の長手方向に沿って所定間隔で複数の大径凹部22が形成されている。
図9(a)に示すように、大径凹部22は上部側周縁凹溝21から軸形状の凹溝部22aと拡径された球状凹部22bとが内奥部に形成されている。
なお、弁本体15において一次面15aに対向する二次面15bも同一形状を有しており、同様に上部側周縁凹溝21と大径凹部22とが形成されている。
【0022】
また、
図7に示す弁本体15の底面15cは側面図で円弧状に湾曲形成されており、両側の案内レール17の間には、中央孔19を囲む円形凹溝24aとその両側の案内レール17に向かう直線凹溝24bとからなる帯状の底部凹溝24が形成されている。そして、底部凹溝24においても上部側周縁凹溝21と同様に所定間隔で凹部が形成されており、円形凹溝24aには小径凹部25が周方向に所定間隔で形成され、直線凹溝24bには大径凹部22が所定間隔で形成されている。
【0023】
図9(b)に示すように、小径凹部25は大径凹部22より小径の穴部であり、大径凹部22と同様に軸形状の凹溝部25aと拡径された球状凹部25bとが内部に形成されている。
そして、
図8に示すように、
図6の弁本体15のA−A線断面では、案内レール17,17間の肉厚形状が、中央孔19の周囲の肉厚部と一次面15a及び二次面15bにおける上部側周縁凹溝21に形成した大径凹部22間の肉厚部とを有している。
【0024】
図10〜
図12に示すシール部材16は、弁本体15の一次面15a及び二次面15bに形成された上部側周縁凹溝21に嵌合する一対の円弧状の第一ライニング層27と、底面15cに形成された底部凹溝24に嵌合する第二ライニング層28とが、ゴムライニング層として一体に形成されている。
図12に示すように、これら一対の第一ライニング層27と第二ライニング層28は弁本体15の上部側周縁凹溝21と底部凹溝24とに嵌合されて一体化されている。
【0025】
図11及び
図12に示す一対の第一ライニング層27は、弁本体15の上部側周縁凹溝21に嵌合する帯状の基層27aと大径凹部22内に嵌合する軸部27bと拡径された大径球体27cとをそれぞれ突出形成している。
また、第二ライニング層28は底部凹溝24の円形凹溝24aと直線凹溝24bに嵌合する帯状の基層として円形基層29と直線基層30とを有している。円形基層29には小径の軸部29aと拡径した小径球体29bが突出形成され、直線基層30には比較的小径の軸部30aと拡径した大径球体30bが突出形成されている。小径球体29bと大径球体30bは、円形凹溝24aの小径凹部25と大径凹部22に嵌合する。
なお、第一ライニング層27の大径球体27cと第二ライニング層28の大径球体30bは同一径の球体としたが異なる径であってもよい。
【0026】
ここで、弁体7の底部凹溝24に嵌合した第二ライニング層28は、弁箱3の流路2に設けた底部弁座シート3aに着座してシールする際に接触するだけであるから、弁本体15の複数の小径凹部25にそれぞれ嵌合する複数の小径球体29bを円形基層29に形成した。一方、第一ライニング層27は、弁箱3の流路2を流れる流体を受けるため、弁本体15と高い密着強度を有するように上部側周縁凹溝21に形成した複数の大径凹部22にそれぞれ嵌合する複数の大径球体27cを形成した。
そのため、本実施形態による弁体7は、弁本体15の対向する一次面15a及び二次面15bの上側に形成した上部側周縁凹溝21にシール部材16の第一ライニング層27を嵌合させ、底面15cの底部凹溝24に第二ライニング層28を嵌合させて一体化した。これら第一及び第二ライニング層27,28以外の部分は非ライニング面とされている。
【0027】
本実施形態による仕切弁1の弁体7は上述した構成を備えており、次に弁本体15に金型を用いてライニングしてシール部材16を成形するゴムライニング方法について
図13によって説明する。
図13において、予め金属で製作した弁本体15のコマ収容部11の上面を除いて、一次面15aと二次面15b、そして底面15cを覆うように例えば鋳物製の第一金型32と第二金型33を装着する。この状態で一次面15aと二次面15bに形成された上部側周縁凹溝21と底部凹溝24の領域に凹部空間34、35が形成されている。
【0028】
第一及び第二金型32、33を閉じた状態で、図示しない注入孔を通して金型32、33の凹部空間34、35内に溶融したゴムを充填する。すると、上部側周縁凹溝21から底部凹溝24にゴムが流入して充填され、第一及び第二ライニング層27,28からなるシール部材16が一体形成される。しかも第一ライニング層27に形成した大径球体27cは上部側周縁凹溝21に形成した大径凹部22に嵌合された構成になる。同様に、第二ライニング層28に形成した大径球体30bと小径球体29bは底部凹溝24に形成した大径凹部22と小径凹部25に嵌合された構成になる。
その後、第一及び第二金型32,33を加熱することにより、各金型32、33内のゴムが弁本体15に加硫接着する。その後、各金型32、33を開いて弁体7を取り出すことができる。
【0029】
次に、本実施形態による弁体7を備えた仕切弁1の作用について説明すると、
図1において、弁体7を弁箱3の流路2から上方に後退させた開弁時には、流路2を上水等の流体が流れる。そして、閉弁時には操作部9を回転操作することで弁棒8を回転させ、弁棒8の雄ねじに螺合するコマ収容部11内の雌ねじ部材12を介して弁体7が降下する。弁体7は案内レール17が弁箱3の案内溝にガイドされて流路2内を降下して閉弁させる。
【0030】
このとき、弁本体15の流路2に対向する一次面15a、二次面15bに形成した上部側周縁凹溝21に嵌合された第一ライニング層27が開口部4に圧接されてシールする。そして、シール部材16の第一ライニング層27と弁体7の底部凹溝24に嵌合された第二ライニング層28とが弁箱3の内面に圧接されることで流路2をシールする。その際、第二ライニング層27は弁箱3の底部弁座シート3aをシールする。
【0031】
このとき、第一ライニング層27は、弁箱3の流路2内で上水等の流体の流れに対向する弁本体15の一次面15aと二次面15bとに取り付けられるため、一方の第一ライニング層27は流体の荷重を受けるが、第一ライニング層27は複数の大径球体27cが上部側周縁凹溝21に所定間隔で形成した大径凹部22内にそれぞれ嵌合しているため、弁本体15から離脱するおそれがなく堅固に保持される。
また、第二ライニング層28は弁本体15の底部凹溝24に所定間隔で形成した円形凹溝24aの小径凹部25に小径球体29bが嵌合し、直線凹溝24bの大径凹部22に大径球体30bが嵌合しているため、流体によって弁本体15から離脱するおそれがなく堅固に保持される。特に第二ライニング層28は弁本体15の底面15cに形成されているため流体による抵抗が小さく、小径球体29bだけを設けても第二ライニング層28が離脱することはない。
【0032】
上述のように本実施形態による仕切弁1の弁体7によれば、シール部材16は弁本体15の一次面5a及び二次面5bの上部側周縁凹溝21と底部凹溝24とにだけに嵌合させた構成であるから、シール部材16のゴムが流体中に溶出する可能性が小さい。しかもシール部材16は弁本体15の対向する一次面5aと二次面5bにそれぞれ設けた第一ライニング層27が弁本体15を貫通して連通する構成を有していないため、閉弁時に水漏れのおそれがない。
【0033】
しかも、弁体7を流路2に置いてもシール部材16は第一ライニング層27と第二ライニング層28が2種類の大径球体27c、30b、小径球体29bによって弁本体15の大径凹部22と小径凹部25に嵌合しているため、弁本体15とシール部材16との間に流体が侵入することがなく、弁本体15から抜け出すことを防止できる。しかも接着剤を用いないから接着剤が流体内に浸出するおそれがない。
【0034】
なお、本発明は上述の実施形態による仕切弁1の弁体7に限定されることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲で適宜の変更や置換等が可能であり、これらはいずれも本発明に含まれる。以下に、本発明の変形例等について説明するが、上述の実施形態と同一または同様な部分、部材には同一の符号を用いて説明を省略する。
【0035】
上述した実施形態では、シール部材16を弁本体15に取り付けるために2種類の大径球体27c,30bと小径球体29bを弁本体15の大径凹部22と小径凹部25にそれぞれ嵌合させたが、球体や凹部は2種類に限定されることなく1種類でもよく、或いは3種類以上でもよい。
また、弁本体15の上部側周縁凹溝21及び底部凹溝24に形成した拡径凹部について大径凹部22及び小径凹部25とし、シール部材16に形成した拡径突部について大径球体27c、30b及び小径球体29bとしたが、これらは球体形状に限定されるものではなく、直方体や立方体や多角柱等、適宜の形状の拡径凹部と拡径突部を採用できる。
【0036】
また、
図14にはシール部材16の他の変形例を示す。本変形例では、シール部材16の大径球体27c,30bと小径球体29bをそれぞれ互いに連結した構成を採用してもよい。この場合、大径凹部22や小径凹部25もこれに対応して凹部形状を有するものとする。
この変形例を具体的に示すと、
図14において、第一ライニング層27に設けた拡径突部として、複数の軸部27bからそれぞれ突出して拡径された複数の大径球体27cに代えて、互いに連結された例えば帯状の連結拡径部37を設けてもよい。この場合、弁本体15の上部側周縁凹溝21にも大径凹部22に代えて溶融したゴムを充填して連結拡径部37を形成可能な帯状の拡径凹部を形成するものとする。
【0037】
また、第一ライニング層27と共に、或いは第一ライニング層27に代えて第二ライニング層28にも複数の軸部29a,30aに連結する小径球体29b、大径球体30bに代えてこれらが互いに連結する連結拡径部を形成するようにしてもよい。第二ライニング層28の連結拡径部は第一ライニング層27の連結拡径部37と同一サイズでもよいし、短いサイズでもよい。この場合、弁本体15の大径凹部22と小径凹部25も同様に連結した構成を有するものとする。
このようなシール部材16であれば、第一ライニング層27または/及び第二ライニング層28の各軸部27b、29aに接続した連結拡径部37は、弁本体15の連続して形成した拡径凹部に嵌合することで一層の連結強度を備えることができるため、シール部材16が弁本体15から離脱することを一層確実に防止できる。
【0038】
また、上述した実施形態では、シール部材16として一対の第一ライニング層27と第二ライニング層28を一体に形成したが、別個に形成してもよく、金型による成形時にも同時にまたは個別にゴムライニングして成形するようにしてもよい。
また、本発明は実施形態として内ねじ式の仕切弁を採用したが、これに代えて外ねじ式の仕切弁にも採用できる。