特開 2024-98078 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】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024098078

(43)【公開日】2024-07-19

(54)【発明の名称】偏心型バタフライ弁

(51)【国際特許分類】

   F16K 1/226 20060101AFI20240711BHJP

【ＦＩ】

F16K1/226 F

【審査請求】有

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024082057

(22)【出願日】2024-05-20

(62)【分割の表示】P 2019206717の分割

【原出願日】2019-11-15

(71)【出願人】

【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】窪田 和久

(72)【発明者】

【氏名】小林 由里

(57)【要約】

【課題】高圧流体の圧力が正流又は逆流の何れの方向でも弁閉時の高シール性を維持し、特に逆流で高い圧力が加わる場合にもシール性能を維持し、シートリングとジスクとのシール面圧を確保して漏れを防止できる操作性に優れた偏心型バタフライ弁を提供する。
【解決手段】ボデー２１内にステム２２で軸支したジスク２３をシートリング２４に密封シール可能に設けた。シートリングの内径側に可撓部４１が形成され、可撓部とシートリテーナ２５との間に板バネ２６が装着される。板バネの荷重特性が変化するポイントを変曲点とし、弁閉時には変曲点でバルブに流体圧が加わらない無負荷状態としつつ可撓部にバネ荷重が加わり、正圧時には荷重特性が変曲点の位置から切り換わり正圧が大きくなるとバネ荷重がより小さくなり、逆圧時に荷重特性が変曲点の位置から切り換わるときに逆圧が大きくなるとバネ荷重がより大きくなる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

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、前記シートリングの内径側に前記ジスクの変位に応じて傾倒する可撓部が形成され、この可撓部と前記シートリテーナとの間にこれらを相互に弾発する環状の板バネが装着されてこの板バネの上流側に前記シートリテーナ、下流側に前記シートリングがそれぞれ設けられ、前記板バネは、前記シートリテーナへの対向側では外径側が当接され、前記シートリングへの対向側では前記シートリテーナ側への当接位置よりも内径側が前記可撓部に当接されて内径側が弾性変形可能であり、バルブに正圧又は逆圧が加わるときに前記板バネの荷重特性が変化するポイントを変曲点とし、前記板バネは、弁閉時において、前記変曲点でバルブに流体圧が加わらない無負荷状態にしつつ前記可撓部にバネ荷重を加えた状態とし、バルブに正圧が加わって荷重特性が前記変曲点の位置から切り換わる場合には、この正圧が大きくなるにつれて前記可撓部が前記ジスクへの密接状態を維持しつつ当該板バネの内径側が下流側に傾倒することでバネ荷重がより小さくなり、バルブに逆圧が加わって荷重特性が前記変曲点の位置から切り換わる場合には、この逆圧が大きくなるにつれて当該板バネの内径側が前記シートリテーナへの接触を回避しつつ上流側に傾倒することでバネ荷重がより大きくなる状態で装着されていることを特徴とする偏心型バタフライ弁。

【請求項2】

前記可撓部の外径側に、前記ボデーと前記シートリテーナとの間に固定される固定部が一体に形成され、この固定部の外周面側の環状周囲に薄肉部を介して一体に連結されたガスケット部が前記ボデーと前記シートリテーナとの間に挟着された請求項１に記載の偏心型バタフライ弁。

【請求項3】

前記シートリングと前記ジスクとの密封シール状態で、前記シートリングが前記ボデーと前記シートリテーナとの間に締付け用のリテーナボルトで締付け固定された請求項１又は２に記載の偏心型バタフライ弁。

【請求項4】

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、前記シートリングの内径側に前記ジスクの変位に応じて傾倒する可撓部が形成され、この可撓部と前記シートリテーナとの間にこれらを相互に弾発する板バネが装着され、この板バネは、前記ジスクが流路方向において前記シートリテーナ側に変位し、このジスクの変位による前記可撓部の傾倒の大きさに応じて弾発方向の荷重が増加するバネであり、前記可撓部の弾性変形時には、この可撓部で押圧される前記板バネが前記シートリテーナへの接触が回避された状態で弾性変形すると共に、前記可撓部には、前記板バネとの対向側にこの板バネと当接する環状当接面が形成され、この環状当接面は、鉛直方向から外径方向に向けて所定の傾斜角度で緩やかに傾斜するテーパ面により設けられることを特徴とする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、高圧流体に適した偏心型バタフライ弁に関し、特に、正流と逆流との双方向の流れに対応した偏心型バタフライ弁に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、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。このうち、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、弁体の回転中心がバルブ口径の中心から偏心していることで、中心形バタフライ弁に比較して弁閉時の封止性が高められている。この種のバルブにおいても、正流方向の圧力である正圧に加えて、逆流方向の圧力である逆圧に対しても封止性を高めたバルブが要求されることがある。このようないわゆる両流れと呼ばれる双方向の圧力に対応するためには、特に逆圧方向の弁座封止耐久性も高める必要がある。

【0003】

両流れ方向に対応した偏心型バタフライ弁として、例えば、本出願人は、特許文献１の偏心型バタフライ弁を出願している。この偏心型バタフライ弁１では、図８の一部拡大模式図に示すように、弁箱２とシートリテーナ部材３との間に環状の一体型シートリング部材４が介在され、このシートリング部材４は、正流又は逆流の流れ方向に可撓する可撓部位５をその内径側に備えている。
このバタフライ弁１の弁閉状態において、正流が生じたときには、その流体圧（正圧）により弁箱２内の弁体６がシートリング部材４から離れる方向（二次側：図における右方向）に移動しようとするものの、流体圧によるセルフシール機能により可撓部位５が弁体６方向（右方向）に傾きつつ弁体６を押圧することで、これらの間のシール面圧が維持されて弁座封止性が保たれる。
一方、逆流が生じたときには、その流体圧（逆圧）により弁体６がシートリング部材４の方向（一次側：図における左方向）に移動してこのシートリング部材４を押圧し、シートリング部材４の可撓部位５がシートリテーナ部材３の対向面に押し付けられて圧縮されることにより、逆圧時の弁座封止性が発揮されるようになっている。

【0004】

また、特許文献２の二重偏心形バタフライ弁では、シートリング部材が、樹脂製シートリングとメタルシートリングとの組合わせにより設けられ、このシートリング部材の先端側（流路側）が、正流又は逆流の流れ方向に応じて可撓するようになっている。シートリング部材は、シートリテーナ部材を介して弁箱に装着され、これらシートリング部とシートリテーナ部材との間には、メタル製皿バネが装着されている。
このバルブの弁閉状態において、正流が生じたときには、その正圧により弁体がシートリング部材から離れる方向に移動しつつ、メタルシートリングと弁体との隙間から流体が入り込んでシートリング部材を押圧する。これにより、樹脂製シートリングの先端側が弁体の移動に追随するように変形して弁体を押圧し、これらの間の接触面圧を保持して弁座封止性を保とうとしている。
一方、逆流の発生時には、その逆圧によって弁体がシートリテーナ部材の方向に移動して樹脂製シートリングを圧縮する方向の力が加わり、樹脂製シートリングが、この方向に移動しようとする。この場合、メタルシートリングの背面に配置された皿バネの反発弾性力でメタルシートリング及び樹脂製シートリングを押し戻し、流体閉止に必要な樹脂製シートリングと弁体との接触面圧を保持しようとすることで、逆圧時の漏れを防ごうとしている。

【0005】

ところで、このような両流れ対応の偏心型バタフライ弁は、例えば、高層ビルなどの建造物に敷設される集中空調（セントラル空調）設備の管路の一部としての使用が考えられる。
図９（ａ）は、一般的な集中空調設備１０の概略模式図を示しており、この集中空調設備１０は、チラー（熱源機）１１やクーリングタワー（冷却塔）１２などが地下や屋上に配置され、これらが循環型の配管１３に接続される。配管１３における縦配管１４には図示しない分岐流路が設けられ、この分岐流路に各フロアの空調システム（空気調和器）が接続される。集中空調設備１０の作動時には、熱源機１１により冷却又は加温された空調用冷温水が配管１３内を循環し、分岐管路を通して各フロアの空調システムに送られることで建物全体の冷房や暖房などの空調がおこなわれる。

【0006】

この集中空調設備１０には、前述した両流れに対応した偏心型バタフライ弁１が用いられることがあり、この場合、バタフライ弁１は、配管１３の上流・下流側の縦配管１４、１４の下部側（低層側）にそれぞれ配置される。各バタフライ弁１は、その一、二次側の両端に接続用フランジ１５が図示しない配管ボルトによって取付けられ、この接続用フランジ１５を介して縦配管１４の間に介在される。各バタフライ弁１には、自動或は手動の開閉操作部１６が設けられ、この開閉操作部１６により開閉操作可能に設けられる。

【0007】

図９（ａ）の集中空調設備の作動時には、熱源機１１から冷却又は加熱した冷温水がポンプ１７により送られると、この冷温水は、図中左側の縦配管１４を上昇し、図中右側の縦配管１４を下降するように配管１３内を循環し、縦配管１４から横配管を通して各フロアに供給される。

【0008】

一方、図９（ｂ）において、集中空調設備１０のメンテナンス等を実施する場合には、この集中空調設備１０を停止した状態で、上流・下流側の各バタフライ弁１を開閉操作部１６によって弁閉状態に操作し、これらバタフライ弁１よりも下部側（低層側）の接続用フランジ１５及び配管１３の一部を取外すことで、バタフライ弁１の端部側をいわゆるデッドエンド（行き止まり）の状態とする。これにより、バタフライ弁１の下部側で流路を分断し、バタフライ弁１よりも上部側（高層側）、或は下部側の各配管内の清掃等が実施可能となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特許第６１４４８４７号公報

【特許文献2】特開２００７－７８００１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

前者の特許文献１のようなシール構造の偏心型バタフライ弁の場合、図８において逆圧が加わったときには、その圧力の大きさに応じて弁体６がシートリング部材４の方向に移動し、これによってシートリング部材４の可撓部位５に加わる力も大きくなる。このとき、逆圧が高くなると、可撓部位５がシートリテーナ部材３の装着面で押し潰され、可撓部位５がシートリング部材４の許容応力を超えて塑性変形したり、弁体６の作動によるシートリング部材４の摩耗が増加し、シール面圧が大幅に減少して弁座封止機能を発揮できなくなるおそれがある。

【0011】

一方、後者の特許文献２では、逆圧発生時には、皿バネでシートリング部材を二次側に押し戻そうとしているが、この押し戻し力が略一定に働く構成であるため、高圧力の逆圧が発生した場合、その圧力に耐えきれずに皿バネが大きく変形し、シートリング部材を押し戻すことができなくなることがある。この場合、シートリング部材の可撓部位に過大な押圧力が加わり続け、その先端側が塑性変形して弁座漏れが発生することがある。

【0012】

これに加えて、二重偏心型バタフライ弁では、ステム軸の左右の弁体の受圧面積が異なるため、上記の各バタフライ弁では流体圧の大きさに比例してステムに回転力が発生し、逆圧時にはステムの弁閉方向の回転力が生じる。弁体の移動によるシール面圧の増加と、前記の流体圧によりステムに回転力がかかるアンバランストルクも大となり、操作の負荷トルクが大きくなる。これにより、特に自動操作時において、全閉状態から開き始めるときに急激作動（ジャンピング）が生じ、この急速な作動によりシートリングの摩耗が激しくなって耐久性の低下につながることもある。

【0013】

さらに、前記の偏心型バタフライ弁を高層ビル等の建造物の集中空調設備の配管に設けた場合、図９（ｂ）において、メンテナンスの実施時などにデッドエンドの状態としたときには、配管１３内の水に重力が生じてその水圧が両側のバタフライ弁１の弁体に加わることになる。この場合、上流側（図において左側）のバタフライ弁１には矢印方向の逆圧が加わることとなり、建造物の高層化に伴って縦配管が延長すると、逆圧の流体圧が増加する。
これに対して、バタフライ弁１の下部側の接続用フランジ１５が取り外されているために、それまでシートリテーナ部材を押圧していた配管ボルトによる締付力が完全に失われ、シートリング部材を弁箱とシートリテーナ部材との間に押圧保持する力が、シートリテーナ部材締付け用のリテーナボルトによる締付力のみとなる。

【0014】

この状態において、高圧力の逆圧がバタフライ弁１に加わると、弁体の移動量も大幅に増え、図８において逆圧により弁体６が左方向に移動してシートリング部材４がシートリテーナ部材３方向に強く押されてその塑性変形が一層激しくなる。シートリング部材４がシートリテーナ部材３側に押し出されることで、弁箱２からシートリング部材４が離れ、シートリング部材４の基端部分裏面のシール面圧も低下する。この基端部分のシール面圧が低下すると、この部分から流体漏れが生じる、いわゆる裏漏れが発生することにもつながる。
これに加えて、初期にシートリング部材４をリテーナボルトで締付けする際、締付け力が不足した状態で接続用フランジ１５を一旦締付けた後、デッドエンドの状態に下部側の接続用フランジ１５を外すと、リテーナボルトが緩んでシール面圧が低下する。これにより、シートリング基端部のシール面圧が低下して裏漏れが一層生じやすくなる。

【0015】

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、高圧流体の圧力が正流又は逆流の何れの方向に加わる場合にも弁閉時の高シール性を維持し、特に、逆流によって高い圧力が加わった場合にもシートリングのシール性能を維持し、シートリングとジスクとのシール面圧を確保して漏れを防止できる操作性に優れた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】

【0016】

上記目的を達成するため、請求項１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、シートリングの内径側にジスクの変位に応じて傾倒する可撓部が形成され、この可撓部とシートリテーナとの間にこれらを相互に弾発する環状の板バネが装着されてこの板バネの上流側にシートリテーナ、下流側にシートリングがそれぞれ設けられ、板バネは、シートリテーナへの対向側では外径側が当接され、シートリングへの対向側ではシートリテーナ側への当接位置よりも内径側が可撓部に当接されて内径側が弾性変形可能であり、バルブに正圧又は逆圧が加わるときに板バネの荷重特性が変化するポイントを変曲点とし、板バネは、弁閉時において、変曲点でバルブに流体圧が加わらない無負荷状態にしつつ可撓部にバネ荷重を加えた状態とし、バルブに正圧が加わって荷重特性が変曲点の位置から切り換わる場合には、この正圧が大きくなるにつれて可撓部がジスクへの密接状態を維持しつつ板バネの内径側が下流側に傾倒することでバネ荷重がより小さくなり、バルブに逆圧が加わって荷重特性が変曲点の位置から切り換わる場合には、この逆圧が大きくなるにつれて板バネの内径側がシートリテーナへの接触を回避しつつ上流側に傾倒することでバネ荷重がより大きくなる状態で装着されている偏心型バタフライ弁である。

【0017】

請求項２に係る発明は、可撓部の外径側に、ボデーとシートリテーナとの間に固定される固定部が一体に形成され、この固定部の外周面側の環状周囲に薄肉部を介して一体に連結されたガスケット部がボデーとシートリテーナとの間に挟着された偏心型バタフライ弁である。

【0018】

請求項３に係る発明は、シートリングとジスクとの密封シール状態で、シートリングがボデーとシートリテーナとの間に締付け用のリテーナボルトで締付け固定された偏心型バタフライ弁である。

【0019】

請求項４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、シートリングの内径側にジスクの変位に応じて傾倒する可撓部が形成され、この可撓部とシートリテーナとの間にこれらを相互に弾発する板バネが装着され、この板バネは、ジスクが流路方向においてシートリテーナ側に変位し、このジスクの変位による可撓部の傾倒の大きさに応じて弾発方向の荷重が増加するバネであり、可撓部の弾性変形時には、この可撓部で押圧される板バネがシートリテーナへの接触が回避された状態で弾性変形すると共に、可撓部には、板バネとの対向側にこの板バネと当接する環状当接面が形成され、この環状当接面は、鉛直方向から外径方向に向けて所定の傾斜角度で緩やかに傾斜するテーパ面により設けられる偏心型バタフライ弁である。

【発明の効果】

【0020】

請求項１に係る発明によると、偏心型のバルブ構造とし、シートリングの内径側にジスクの変位に応じて傾倒する可撓部を設けていることで、高圧流体の圧力が正流又は逆流の何れの方向に加わる場合にも弁閉時において高シール性を発揮する。この場合、可撓部とシートリテーナとの間に板バネを装着し、この板バネが可撓部の傾倒の大きさに応じて弾発方向の荷重が増加することから、特に、逆流によって高い圧力が加わった場合にも、その圧力の大きさに応じてシートリングとジスクとのシール面圧を向上させて確実に漏れを防止できる。可撓部の弾性変形時には、板バネがシートリテーナへの接触が回避された状態で変形するため、高圧の逆圧によって可撓部が過大に変形したとしても、板バネの可撓部側のシートリテーナへの接触を防いで急激なシール面圧増加を抑制し、可撓部の変形を許容しつつ、シール面圧を向上させて漏れを防止し、シートリングの摩耗や破断、塑性変形などによる破損を防止してその弾性特性を維持し、弁閉時における逆圧及び正圧が加わるときの弁座封止性を保持する。しかも、逆圧時に流体圧による負荷トルクを板バネの反発力で低減できる。そのため、自動操作時などの操作時におけるジスクの急激作動（ジャンピング）を防いで操作性が高まり、これによるシートリングの摩耗を防ぐことで耐久性も向上する。
この場合、バルブに正圧又は逆圧が加わるときに板バネの荷重特性が変化するポイントを変曲点とし、板バネは、弁閉時において、変曲点でバルブに流体圧が加わらない無負荷状態にしつつ可撓部にバネ荷重を加えた状態とし、バルブに正圧が加わって荷重特性が変曲点の位置から切り換わる場合には、この正圧が大きくなるにつれて可撓部がジスクへの密接状態を維持しつつ板バネの内径側が下流側に傾倒することでバネ荷重がより小さくなり、一方、バルブに逆圧が加わって荷重特性が変曲点の位置から切り換わる場合には、この逆圧が大きくなるにつれて板バネの内径側がシートリテーナへの接触を回避しつつ上流側に傾倒することでバネ荷重がより大きくなる状態で装着される構成としているので、変曲点を任意に設定することができる。この変曲点の設定により、変曲点の手前を低荷重特性にして正圧側領域で使用し、変曲点後を高荷重特性にして逆圧側領域で使用することで所望特性のバルブが得られ、変曲点を任意の位置に設定することで、小口径から大口径までの口径の違いに応じて適切なシール性を発揮できるバルブを提供することが可能になる。

【0021】

請求項２に係る発明によると、固定部の外周側に薄肉部を介してガスケット部を可撓部や固定部とは独立させて形成し、このガスケット部をボデーとシートリテーナとの間に挟着させることで、ボデーとシートリテーナとの間からの裏漏れを防ぐことができる。この場合、仮に流体が高温の場合にガスケット部に熱膨張が生じたとしても、常温に復帰したときにボデーとシートリテーナとの間のシール性を維持する。薄肉部を設けていることで、ガスケット部の熱膨張による変形が固定部や可撓部側に悪影響を及ぼすことがなく、高温流体の場合にも安定した可撓部の変形による弁座シール性を維持できる。

【0022】

請求項３に係る発明によると、締付け用リテーナボルトの締付け固定による締付け力のみにより、弁閉時におけるシートリングとジスクとの密閉シール状態を確保でき、フランジ管などの別部材を接続してシートリテーナをボデー側に押さえつける必要がない。このように、シートリテーナの取付側を流路の行き止まりとしたデッドエンドの状態であっても、高い逆圧が発生したときに優れた封止性を発揮して漏れを防止できる。このため、高層建造物の配管の一部に用いられ、過剰な逆圧方向の水頭圧が加わる場合にも、ジスクの変位に対応して板バネの弾性でつり合いを取りながら、シートリテーナ押圧力を低く抑えた状態で、シートリングがシートリテーナ側に押し出されることを防止してシール漏れを防止でき、かつシートリングの基端部分のシール面圧の低下を防いで裏漏れを確実に阻止することが可能になる。

【0023】

請求項４に係る発明によると、偏心型のバルブ構造とし、シートリングの内径側にジスクの変位に応じて傾倒する可撓部を設けていることで、高圧流体の圧力が正流又は逆流の何れの方向に加わる場合にも弁閉時において高シール性を発揮する。この場合、可撓部とシートリテーナとの間に板バネを装着し、この板バネが可撓部の傾倒の大きさに応じて弾発方向の荷重が増加することから、特に、逆流によって高い圧力が加わった場合にも、その圧力の大きさに応じてシートリングとジスクとのシール面圧を向上させて確実に漏れを防止できる。可撓部の弾性変形時には、板バネがシートリテーナへの接触が回避された状態で変形するため、高圧の逆圧によって可撓部が過大に変形したとしても、板バネの可撓部側のシートリテーナへの接触を防いで急激なシール面圧増加を抑制し、可撓部の変形を許容しつつ、シール面圧を向上させて漏れを防止し、シートリングの摩耗や破断、塑性変形などによる破損を防止してその弾性特性を維持し、弁閉時における逆圧及び正圧が加わるときの弁座封止性を保持する。しかも、逆圧時に流体圧による負荷トルクを板バネの反発力で低減できる。そのため、自動操作時などの操作時におけるジスクの急激作動（ジャンピング）を防いで操作性が高まり、これによるシートリングの摩耗を防ぐことで耐久性も向上する。
さらに、可撓部には、板バネとの対向側にこの板バネと当接する環状当接面を形成し、この環状当接面は、鉛直方向から外径方向に向けて所定の傾斜角度で緩やかに傾斜するテーパ面により設けているので、この傾斜角度の大きさを変えることで、同じサイズのバルブにおいて、流体の流れ方向に対する板バネの荷重特性を切り換えるタイミングの変更が可能になる。この場合、環状当接面の傾斜角度を大きく設定すれば、ジスクの移動量の小さい小口径のバルブに適しており、一方、傾斜角度を小さく設定すれば、可撓部に大きい逆圧が加わったときに板バネの反発力を働かせることができることで、ジスクの移動量の大きい大口径のバルブに適している。このように、環状当接面の傾斜角度の大きさを設定することにより、小口径から大口径までの口径の違いに応じて適切なシール性を発揮できるバルブを提供することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の偏心型バタフライ弁の一実施形態を示す縦断面図である。

【図2】図１の要部拡大模式図である。

【図3】可撓部付近を示す要部拡大模式図である。

【図4】図３に正圧が加わった状態を示す要部拡大模式図である。

【図5】図３に逆圧が加わった状態を示す要部拡大模式図である。

【図6】板バネの変形量とバネ荷重との関係を表すグラフである。

【図7】図１の偏心型バタフライ弁に逆圧が加わった状態を示す要部拡大模式図である。

【図8】従来の二重偏心型バタフライ弁のシートリング装着部付近を示す一部拡大模式図である。

【図9】集中空調設備の一例を示す概略模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下に、本発明における偏心型バタフライ弁の実施形態を図面に基づいて説明する。図１においては、本発明の偏心型バタフライ弁の一実施形態を示し、図２においては、図１のシートリング装着部付近の要部拡大模式図を示している。本発明における偏心型バタフライ弁（以下、バルブ本体２０という）は、正圧、逆圧の使用圧力が約５ＭＰａを想定して設けられる。

【0026】

図１において、バルブ本体２０は、例えば口径３００Ａのサイズによって設けられ、筒形のボデー２１、ステム２２、ジスク２３、シートリング２４、シートリテーナ２５、バネ部材２６を有し、このうち、ボデー２１、ジスク２３、シートリテーナ２５は、ステンレスや鋳鋼等の金属材料により成形される。図において、バルブ本体２０の左側が上流側、右側が下流側を示し、流体が上流側から下流側に流れるとき（正流）に生じる流体圧（正圧）、又は、流体が下流側から上流側に流れるとき（逆流）に生じる流体圧（逆圧）に対応してシートリング２４が右方向又は左方向に可撓し、弁閉時の流体漏れをそれぞれ防ぐようになっている。図２、図３は、バルブ本体２０におけるジスク２３の上部付近を示しており、下方側がバルブ本体２０の内径側、上方側が外径側を示す。

【0027】

図１に示すように、ボデー２１は、その上下部にステム２２装着用の軸装部３０が設けられ、これら軸装部３０に装着されたステム２２を介してボデー２１内の偏心位置にジスク２３が軸支される。ジスク２３は、弁閉時において、ボデー２１内にシートリテーナ２５で固定されたシートリング２４に対して密封シール可能に設けられる。

【0028】

ジスク２３は、略円板形状に形成され、その外周側には、シートリング２４に当接シール可能な弁体シール面３１が設けられる。ジスク２３の一面側の上下部にはボス部３２が突設形成され、このボス部３２にステム２２取付用の穴部３３がシール位置から偏心するように形成されている。ジスク２３は、穴部３３にステム２２が装入された状態で、ボデー２１内の偏心位置にテーパピン３４でステム２２に一体に固定されて回動自在に軸支される。このように、本例のバルブ本体２０は、ジスク２３に対してステム２２が偏心し、かつジスク２３の回転中心がバルブ口径の中心から偏心した二重偏心型のバルブよりなる。

【0029】

図２、図３において、シートリング２４は、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、本実施形態では充填材入りＰＴＦＥが用いられる。シートリング２４は、リング状の基体部４０、可撓部４１、固定部４２、ガスケット部４３を有している。なお、図２は、組み立て後のバルブ本体２０の状態を示しており、流体圧は加わっていない。

【0030】

基体部４０は、断面略矩形状に設けられ、シートリング２４の基部の機能を発揮する。基体部４０における一側面において、その内径側に可撓部４１、外径側に固定部４２がそれぞれ一体に形成される。基体部４０の内周面には、可撓部４１の後述するシール接触部４５から続けて緩やかな傾斜面が形成される。傾斜面は、直線状や曲線状であったり、或は凹みが設けられていてもよく、適宜の形状に設けられてジスク２３が可撓部４１に当接するときに可撓性を発揮するように設けられる。

【0031】

可撓部４１は、基体部４０の内径側に所定の肉厚により形成され、ジスク２３との当接側にはシール接触部４５が設けられる。シール接触部４５は、固定部４２と可撓部４１との間に設けられる空間部４６の流路方向の底部よりもシートリテーナ２５側に位置した状態で、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２３と面接触によりシール可能になっている。

【0032】

可撓部４１におけるバネ部材２６との対向側には、このバネ部材２６と当接する環状当接面５０が形成される。環状当接面５０は、鉛直方向から外径方向に向けて所定の傾斜角度θで緩やかに傾斜するテーパ面により設けられる。傾斜角度θの大きさは任意に設定可能である。傾斜角度θが小さい場合には、可撓部４１が少しの傾倒で板バネ２６の弾発力の特性を変化させることができ、大きい場合には、可撓部４１を大きく傾倒させないと、弾発力の特性を変化させることができない。

【0033】

環状当接面５０には、径方向の貫通スリット５０ａが複数設けられる。このスリット５０ａを設けることにより、環状当接面５０は、板バネ２６と接触しつつも、正圧の流体を空間部４６に導き、シートリング２４とジスク２３とを密着させて弁座シールをおこなうようにしている。本実施形態では、スリット５０ａを環状当接面５０に対して１８０°の間隔で２箇所に設けているが、このスリット５０ａは、バルブ本体２０の口径の大きさの違いなどにより、必要に応じて任意の数を設けることができる。

【0034】

可撓部４１よりも外径側には凹溝状の前記空間部４６が設けられ、正圧又は逆圧によりジスク２３が流路方向に対して水平方向や傾き方向に移動したり或は撓むことにより、流路方向に変位したときには、この変位の大きさに応じて可撓部４１が空間部４６を通して可撓して流路方向に傾倒し、これによってシール接触部４５が弁体シール面３１と当接シールするようになっている。

【0035】

可撓部４１の外径側には、空間部４６を挟んで固定部４２が形成され、この固定部４２がボデー２１とシートリテーナ２５との間に固定されることで、シートリング２４がバルブ本体２０に抜け止め状態で装着される。固定部４２は、可撓部４１の左右方向（流路方向）への可撓を妨げないものであればその形状にこだわることはなく、本例では断面矩形状に設けられている。

【0036】

固定部４２の外周面側の環状周囲には薄肉部５１が形成され、この薄肉部５１に続いて鉤状のガスケット部４３が固定部４２に一体に形成される。ガスケット部４３は、シートリテーナ２５に形成された装着凹溝５２に密着状態で装着され、この状態でこのシートリテーナ２５とボデー２１との間に挟着されることで、これらの間からの流体の裏漏れを防止可能となる。薄肉部５１は、例えば、１～１．５ｍｍ程度の厚さに設けられ、これによって熱膨張が発生したときにも、この熱膨張による余剰部位の流出を抑制可能になっている。

【0037】

バネ部材２６は、環状で扁平状の板バネからなり、シートリング２４とシートリテーナ２５との間に装着可能な外径に形成され、これらを相互に弾発した状態で装着可能に設けられる。板バネ２６は、シートリテーナ２５の対向側ではその外径側が当接され、シートリング２４への対向側ではシートリテーナ２５側の当接位置よりも内径側が可撓部４１に当接された状態で配置される。可撓部４１が撓んで傾倒しようとするときには、環状当接面５０が板バネ２６に当接することで、板バネ２６は内径側から弾性変形しようとし、可撓部４１の傾倒量の増加に伴ってシートリング２４との当接位置が内径側から外径側に漸次推移するようになっている。
なお、板バネ２６の材質はステンレスであり、薄肉部５１の厚さは、呼び径Ｂ呼称２ １／２～４の場合は、１．３５ｍｍ、呼び径Ｂ呼称５～８の場合は、１．４５ｍｍ、呼び径Ｂ呼称１０～１２の場合は、１．７ｍｍである。

【0038】

板バネ２６を設けていることで、ジスク２３が流体圧力（逆圧）によりシートリテーナ２５側に変位し、その変位により可撓部４１が傾倒するときには、この傾倒の大きさに略比例するように板バネ２６の弾発方向のバネ荷重が増加する。この場合、板バネ２６は、可撓部４１が傾倒するにしたがってその内径側がより大きく傾くように変形する。

【0039】

シートリテーナ２５は、略環状に形成され、その外径側付近には前述した板バネ２６が配置され、この板バネ２６を挟むようにシートリング２４が仮着状態に装着可能に設けられる。これにより、これらシートリテーナ２５、板バネ２６、シートリング２４は、一体化された状態でボデー２１に装着可能になっている。シートリテーナ２５において、バネ部材２６、シートリング２４の取付け面側には、その内径側から順に、環状の空隙部５３、環状突出部５４、環状当接部５５、環状凸部５６、環状凹状溝５７、環状突起部５８、装着凹溝５２がそれぞれ設けられ、これらにより凹凸状に形成されている。

【0040】

環状突出部５４は、板バネ２６の装着位置に、この板バネ２６と当接可能な断面台形状に形成される。環状突出部５４よりも外径位置には環状当接部５５が設けられ、この環状当接部５５に線接触状態で板バネ２６が当接可能になっている。これにより、板バネ２６は、環状当接部５５との当接部位を支点として、その内径側が流路方向に傾くように弾性変形する。

【0041】

空隙部５３は、環状当接部５５よりも内径側に形成され、弾性変形した可撓部４１の押圧により変形した板バネ２６の内径側の傾倒部分をこの空隙部５３内に収容可能になっている。空隙部５３の大きさは、前記環状突出部５４の高さや幅を調節することで任意に設定可能であり、変形した板バネ２６の内径側部分を収容するときに、その内径先端側がシートリテーナ２５に接触することのない広さの空間になっている。

【0042】

ここで、図６に示したグラフにおいて、破線は、変曲点を原点Ｏとするバルブ本体２０において、板バネ２６がシートリテーナ２５に接触した場合の仮想線を示しており、このときには、板ばねの変形量に対するバネ荷重の増加の割合が急激に上昇することで、シートリテーナ２５に過大な力が加わってシートリング２４が塑性変形する可能性がある。従って、空隙部５３を設けることにより、板バネ２６の傾倒部分のシートリテーナ２５への接触を回避し、可撓部４１がジスク２３とシートリテーナ２５との間に挟着されることがないため、可撓部４１の塑性変形を防ぐことが可能となる。

【0043】

図３において、前述した板バネ２６と環状当接部５５との当接状態で板バネ２６に可撓部４１から力が加わるときには、板バネ２６に対して環状当接部５５を支点に力が加わることになる。この場合、環状当接面５０の外径側端部（点Ｐ２の位置）は、環状当接部５５と板バネ２６との当接位置における板バネ２６に対する法線Ｈよりも内径側に配置されている。

【0044】

図２において、環状凸部５６は、環状突出部５４よりも外径側のシートリング２４の空間部４６に対向する位置に形成され、この空間部４６の深さよりも短い長さ、かつ、空間部４６の幅よりも環状凹状溝５７寄りに細い厚さに設けられる。環状凹状溝５７は、シートリング２４の固定部４２の対向位置であって、環状凸部５６の外径側で固定部４２を装入して固定可能な深さ及び幅により形成される。環状突起部５８は、薄肉部５１の対向位置であって、固定部４２とガスケット部４３との間に設けられている環状の装入空間５９に装入可能な長さ及び厚さにより形成される。装着凹溝５２は、ガスケット部４３の対向位置であって、このガスケット部４３を装入して密接シール可能な深さ及び幅に形成される。

【0045】

シートリング２４は、板バネ２６を挟んだ状態でシートリテーナ２５に装着され、このとき、シートリテーナ２５の環状凸部５６、環状凹状溝５７、環状突起部５８、装着凹溝５２が、それぞれシートリング２４の空間部４６、固定部４２、薄肉部５１、ガスケット部４３と対向した状態で、これらがそれぞれ組み込まれた状態となる。シートリング２４とシートリテーナ２５との組み込み後には、固定部４２が環状凹状溝５７に嵌合状態で固定され、これによって固定部４２が位置決めされた状態となる。そのため、可撓部４１が径方向の所定位置に配置される。

【0046】

シートリング２４は、上記のようにボデー２１とシートリテーナ２５との間に配置された状態で、締付け用のリテーナボルト６０によってこれらが締付けられて一体に固定される。この場合、ボデー２１とシートリテーナ２５とは、これらの当接面側がいわゆるメタルタッチによる面接触の状態で固定される。リテーナボルト６０は、所定の大きさの締付け力を有し、その締付け後には、バルブ本体２０が弁閉時において外部の締付け力を必要とすることなく、シートリング２４とジスク２３との密封シール状態が維持される。

【0047】

このリテーナボルト６０の締付け力により、弁閉時においてシール接触部４５がジスク２３を押圧し、可撓部４１がシートリテーナ２５側にやや傾倒し、板バネ２６の内径側もシートリテーナ２５側にやや押し出された状態となる。この状態では、可撓部４１の傾倒により発生した板バネ２６の反力と、シートリング２４自体の反りによる２つの力が生じ、これらの力によりジスク２３とシートリング２４とのシール面圧が発生する。

【0048】

なお、シートリング２４の基体部４０、可撓部４１、固定部４２は、その形状や機能により厳密に限定されるものではない。すなわち、可撓部４１が撓んで傾倒する場合には、この可撓部４１だけでなく基体部４０の一部も可撓し、熱変化により可撓部４１に挙動が発生したときには、その挙動が固定部４２により緩和される。このように、例えば、固定部４２は、シートリング２４を固定するための機能以外の機能も有している。また、例えば、ガスケット部４３についても、裏漏れ防止機能に限らず、シートリング２４を固定するための機能も有している。

【0049】

固定部４２やガスケット部４３の各部には、必要に応じて所定の体積の潰し代が設けられているとよい。この場合、潰し代が押圧されて面圧力が向上することで、シートリテーナ２５との間のシール性を向上して漏れ防止機能が向上する。

【0050】

次いで、本発明の偏心型バタフライ弁の上記実施形態における動作並びに作用を、図６のグラフを用いてシートリング２４に圧力が加わるときのメカニズムと共に説明する。図６においては、板バネ２６に圧力が加わるときの変形量とこの変形量に応じて生じるバネ荷重との関係を示している。

【0051】

グラフにおいて、バルブに正圧又は逆圧が加わるときに板バネ２６の荷重特性が変化する原点Ｏを変曲点と定義する。原点Ｏではバルブに流体圧が加わっていない無負荷状態となり、このときの板バネ２６のバネ荷重は、荷重Ｆ_Ｏの大きさで表される。原点Ｏを境界として、正圧状態と逆圧状態とでは、シートリング２４に加わる板バネ２６の反力による荷重特性が異なり、原点Ｏの位置を基準として、この原点Ｏよりも左側を正圧が加わったときの状態、右側を逆圧が加わったときの状態とする。

【0052】

バルブ本体２０の弁開状態（図示せず）では、シートリング２４の傾倒がほとんどなく、板バネ２６によりシートリング２４が押圧される力は極めて小さい。この状態からバルブ本体２０が閉じ始めたときに、ジスク２３がシートリング２４を押圧して板バネ２６を傾倒させることで、この板バネ２６の反力がシートリング２４側に働くようになっている。

【0053】

バネ部材２６は、図２の組立状態において、可撓部４１にやや弱い弾発力を付与するように配置している。この場合の弾発力Ｆは、図６のバネ荷重Ｆ_Ｏに示すように、バネ部材２６の最大弾発力の２０～３０％程度に設定している。

【0054】

バルブ本体２０に正圧が加わった状態で全開状態とした場合にも、可撓部４１にはバネ部材２６の弾発力が付与されている。しかし、この場合の弾発力は、バネ部材２６が可撓部４１に接している程度であり、図６のＢ点におけるバネ荷重Ｆ_Ｂに示すように、バネ部材２６の最大弾発力の５～１０％に設定している。

【0055】

このように、本発明において、バネ部材２６は、可撓部４１に常に接している。これにより、可撓部４１の傾倒に応じて、正圧又は逆圧の何れの場合においてもバネ部材２６が可撓部４１の動きに直ちに追随するので応答性がよい。

【0056】

図１～図３においては、バルブ本体２０の弁閉状態を示し、バルブ本体２０に流体圧力が加わらない無負荷状態、すなわち、原点Ｏのときのバルブ本体２０への流体圧力が０ＭＰａの状態を示している。この場合、ジスク２３の弁体シール面３１が可撓部４１のシール接触部４５を左方向に押圧し、シートリング２４は、その固定部４２がボデー２１とシートリテーナ２５との間に固定保持された状態で、可撓部４１がやや左側に傾倒するように変形する。このとき、可撓部４１からその弾性による力が板バネ２６に加わり、この板バネ２６が変形したときのバネ荷重が可撓部４１に加わっている。

【0057】

このように、原点Ｏの状態では、可撓部４１にはそれ自体が有する可撓性と板バネ２６の弾性によってジスク２３方向の力が働くことで、シール接触部４５が弁体シール面３１に所定のシール面圧で密接して封止性が発揮される。

【0058】

可撓部４１の板バネ２６との対向側には、外径方向に所定の傾斜角度θで傾斜する略円錐状の環状当接面５０を設けているため、可撓部４１の内径側が板バネ２６により近い状態にあり、本実施形態における無負荷状態では、図３に示すように、板バネ２６に対して可撓部４１の内径側の点Ｐ１から外径側の点Ｐ２の範囲において当接する。このように、組立状態、すなわち流体が加わっていない無負荷状態では、可撓部４１の環状当接面５０は板バネ２６に対して点Ｐ１から点Ｐ２の範囲で面接触する。

【0059】

この状態からバルブ本体２０に正圧や逆圧が加わる場合、バネ荷重は、（１）板バネ２６に対して正圧・逆圧が加わる場合、（２）板バネ２６に対して環状当接面５０の傾斜角度θが異なる場合に応じて、それぞれ変化することになる。そのため、これら（１）、（２）について、それぞれ検討することにする。

【0060】

（１）板バネ２６に正圧・逆圧が加わる場合について、バルブ本体２０に正圧・逆圧が加わるときには、流体圧でシートリング２４が倒れ、このシートリング２４の倒れの度合いに対して板バネ２６との接触位置が移り変わる。これにより、シートリング２４に加わる板バネ２６の反力の荷重特性が、図６の実線に示すように変化し、１種類の板バネ２６で２種類のバネ定数の荷重特性が発生することになる。

【0061】

正圧状態ではシートリング２４の倒れが小さくなり、この場合には、図４に示すように環状当接面５０の点Ｐ１で板バネ２６の接触面２６ａと接触することになり、板バネ２６からシートリング２４に加わる荷重は比較的小さくなる。
正圧状態ではシートリング２４の倒れが小さくなり、可撓部４１の環状当接面５０は、板バネ２６に対して内周側の点Ｐ１で略線状に接触することとなる。この状態は、図６におけるα付近の状態であり、板バネ２６からシートリング２４に加わるバネ荷重は、原点Ｏにおけるバネ荷重Ｆ_Ｏよりも小さいものとなる。

【0062】

一方、逆圧状態では、図５に示すように、シートリング２４の倒れが大きくなり、この場合には、環状当接面５０の点Ｐ２で板バネ２６と接触することになり、板バネ２６からシートリング２４に加わる荷重が大きくなる。
逆圧状態ではシートリング２４の倒れが大きくなり、可撓部４１の環状当接面５０は、板バネ２６に対して外周側の点Ｐ２で略線状に接触することとなる。この状態は、図６におけるβ付近の状態であり、板バネ２６からシートリング２４に加わるバネ荷重は、原点Ｏにおけるバネ荷重Ｆ_Ｏよりも大きいものとなる。
これらのように、特定の板バネ２６に対して圧力が加わる場合、正圧の領域ではバネ荷重は緩やかに変化し、逆圧の領域では正圧に比べて急激に変化する特性を有している。

【0063】

バルブ本体２０に正圧や逆圧が加わる場合を詳述すると、逆圧が加わる場合には、図５に示すように、ジスク２３が変位することで可撓部４１がより傾倒し、可撓部４１と板バネ２６との当接位置が外径の点Ｐ２側に漸次推移し、さらに逆圧がかかると、点Ｐ２で線接触により当接しながら板バネ２６の荷重が増加する。このように、シートリング２４に流体圧が加わるときには、シートリング２４が徐々に傾倒し、その傾倒の大きさに応じて板バネ２６との当接位置が移り変わるようになっている。

【0064】

点Ｐ２で線接触を行なうことにより、環状当接部５５と点Ｐ２との距離Ｗ（本実施形態においては、径方向の距離を示す）が一定となるので、距離Ｗと板バネ２６のバネ荷重Ｆとの積で表すモーメントを安定的に得ることができ、可撓部４１のシール接触部４５におけるジスク２３とのシール性を確実に確保することができる。

【0065】

このとき、シートリテーナ２５への対向側では板バネ２６の外径側、シートリング２４への対向側ではシートリテーナ２５側よりも内径側でそれぞれ当接しているため、板バネ２６は、シートリテーナ２５の環状当接部５５を支点として内径側が弾性変形している。

【0066】

一方、弁閉状態でバルブ本体２０に矢印方向の正圧が加わる場合には、図４に示すように、組立て時にシートリング２４、板バネ２６の反りにより発生したシール面圧により、低圧時の弁座封止が可能となる。

【0067】

この場合、流体圧力によりジスク２３が下流側（右側）に移動しようとし、これに伴って可撓部４１がジスク２３への密接状態を維持しつつ下流側に傾倒しようとする。このようにしてシール接触部４５と弁体シール面３１との封止性が維持される。これらの下流側への移動により、板バネ２６によるバネ荷重Ｆの大きさも小さくなる。そして、図６の正圧側において、正圧が大きくなるにつれて板バネ２６の弾性変形量が小さくなることでバネ荷重もより小さくなり、最大流体圧付近では、板バネ２６の荷重は極めて小さいものとなる。

【0068】

このように、可撓部４１の傾倒が少ないときには、環状当接面５０の内径側である点Ｐ１に板バネ２６が接触した状態になり、この板バネ２６から可撓部４１に加わる荷重は少ない。
流体圧の増加に伴ってジスク２３のたわみやステム２２の反りが増すと、ジスク２３が二次側のステム２２側に移動してシール面圧が低下し、さらに組立て時にやや傾倒状態にあった板バネ２６の反りがジスク２３の移動により減少することで、この板バネ２６から可撓部４１にかかっていたバネ荷重も減少する。しかし、流体圧を受けた可撓部４１がジスク２３側に倒れ、シール接触部４５がジスク２３に押し当たってシートリング２４単体でセルフシール機能が働くことにより弁座封止性が維持される。

【0069】

環状当接面５０の傾斜角度θを設定する場合には、上記の逆圧・正圧時のシートリング２４の動作を考慮しつつ、小口径のバルブ（例えば、呼び径６５Ａ～８０Ａ）では傾斜角度θを１２°に設定し、一方、大口径のバルブ（例えば、呼び径２００Ａ～３００Ａ）では傾斜角度θを４°に設定している。これは、小口径のバルブのほうがジスク２３の移動量が小さく、可撓部４１の移動（回転運動）を大きく確保する必要があるためであり、これにより傾斜角度θを大口径のバルブに比較して大きく設定している。

【0070】

ここで、前記逆圧時には、ジスク２３、シートリング２４、板バネ２６は、図７において二点鎖線に示した状態に変形しようとする。このとき、図３に示すように、可撓部４１は、矢印方向に傾倒する。

【0071】

流体圧力によりジスク２３やステム２２に反りが生じ、ジスク２３が上流側であるシートリング２４方向（左側）に移動すると、この移動によりシートリング２４がシートリテーナ２５側に押し出され、板バネ２６の内径側も傾倒しようとする。流体圧が高圧に上昇するにつれてジスク２３の移動量も増加し、シートリング２４の可撓部４１や板バネ２６の傾倒も大幅に増える。可撓部４１の傾倒はシートリング２４にかかる逆圧にも影響を受け、これに対して、板バネ２６を傾倒させていることで、この板バネ２６から倒れた可撓部４１を元の状態に戻そうとする方向に弾発力が加わり、封止性を確保するようになっている。

【0072】

具体的には、図３において、可撓部４１が矢印方向に傾斜するときには、その環状当接面５０が点Ｐ１から点Ｐ２の範囲で板バネ２６と当接し、このとき、正圧ではほとんど点Ｐ１での接触となり、可撓部４１に加わる力が低荷重特性となるが、逆圧では点Ｐ１から点Ｐ２までの接触となり、高荷重特性の荷重が発生する。可撓部４１は、逆圧／正圧のジスク位置に応じて点Ｐ１から点Ｐ２までの間で板バネ２６と当接した状態で傾倒し、可撓部４１にはその傾倒量に応じたバネ荷重が加わる。

【0073】

特に、逆圧が加わった場合には、点Ｐ２の位置で板バネ２６が接触し、この板バネ２６からのバネ荷重が大きくなるが、適正なシール面圧でつり合った状態でシートリング２４が保持されるため、可撓部４１の過大な変形が防止される。これにより、逆圧が大きい場合にもシートリング２４の塑性変形や消耗、破損を防いでシール性能を維持し、シートリング２４とジスク２３とのシール面圧を確保してシール漏れを確実に防止可能となる。

【0074】

図中、可撓部４１の最小変形時における板バネ２６との接触点である点Ｐ１から環状当接部５５までを距離Ｌ１、可撓部４１の最大変形時における板バネ２６との接触点である点Ｐ２から環状当接部５５までを距離Ｌ２とすると、距離Ｌ１＞距離Ｌ２の関係となっていることで、ジスク２３への流体圧の変化により可撓部４１の傾倒量が大きくなるにつれて、環状当接部５５から力が加わる位置までの距離が短くなる。このことから、図６に示すように、逆圧で可撓部４１が大きく傾倒するに伴って板バネ２６の荷重も略比例するように大きくなり、ジスク２３に過大な逆圧がかかったときにも可撓部４１の傾倒を抑えながらジスク２３とのシール面圧を向上できる。

【0075】

次に、（２）板バネ２６に対して環状当接面５０の傾斜角度θが異なる場合を説明する。
傾斜角度θの大きさを変えることで、同じサイズのバルブ本体２０で、流体の流れ方向に対する板バネ２６の荷重特性を切り換えるタイミング（変曲点の位置）の変更が可能になっている。
例えば、変曲点を原点Ｏ１の位置に設定するようにすれば、図６の一点鎖線で示すように、正圧側から早めに高荷重特性を発揮して流体圧に対応することができる。

【0076】

これらのことから、バネ部材２６の傾斜角度θを形成するときの変曲点を任意に設定し、変曲点の手前を低荷重特性にして正圧側領域で使用し、変曲点後を高荷重特性にして逆圧側領域で使用することで所望特性のバルブが得られる。環状当接面５０の傾斜角度θを大きく設定すれば、ジスク２３の移動量の小さい小口径のバルブに適している。一方、傾斜角度θを小さく設定すれば、可撓部４１に大きい逆圧が加わったときに板バネ２６の反発力を働かせることができ、ジスク２３の移動量の大きい大口径のバルブに適している。
このように、環状当接面５０の傾斜角度θの大きさにより図６におけるグラフ上の変曲点（原点Ｏ）を任意の位置に設定し、小口径から大口径までの口径の違いに応じて適切なシール性を発揮できるバルブを提供することが可能になる。

【0077】

上述したように、本発明のバルブ本体２０は、シートリング２４の内径側に可撓部４１を形成し、この可撓部４１とシートリテーナ２５との間に板バネ２６を装着し、この板バネ２６において、ジスク２３の変位による可撓部４１の傾倒の大きさに応じてバネ荷重が変化することから、例えば、正圧５ＭＰａ～逆圧５ＭＰａ程度の高圧流体がジスク２３に加わったときにも、弁閉時の封止性を高く維持した状態で正圧時及び逆圧時のシール性を両立して漏れを確実に防止できる。このとき、流体圧の大きさに応じてバネ荷重も増減することで、逆圧の高圧でのバルブの過大なシール面圧を抑制することもでき、これにより操作性が向上する。

【0078】

環状当接部５５の内径側に空隙部５３を設けていることにより、逆圧による可撓部４１の傾倒により板バネ２６の内径側に過大な力が加わった場合にも、図３の二点鎖線に示すように、その傾倒部分が空隙部５３に逃げるように変形することで、シートリテーナ２５への板バネ２６内径側の接触を回避できる。これにより、変形した可撓部４１がシートリテーナ２５、板バネ２６とジスク２３との間に挟着されるおそれがなく、図６における逆圧時の板バネ２６の変形量の変化が略比例するように維持されることで、急激にシール面圧が上昇することなく可撓部４１の塑性変形を防止可能となる。

【0079】

図３に示すように、法線Ｈよりも環状当接面５０の外径側端部（点Ｐ２の位置）を内径側に配置していることで、点Ｐ１から点Ｐ２までの間の何れの箇所でも可撓部４１と板バネ２６との接触点が法線Ｈよりも内径側に位置している。これにより、可撓部４１にジスク２３から力が加わるときに、常時、環状当接部５５を中心に可撓部４１と板バネ２６との接触点に時計回り方向の力が働くことになる。この力の方向は、板バネ２６の内径側が変形する方向に合致するため、可撓部４１からの力を効率的に板バネ２６に伝達してバネ荷重を発揮させることが可能となる。

【0080】

これに対して、仮に、法線Ｈよりも環状当接面５０の外径側端部を外径側に配置した場合には、可撓部４１にジスク２３から力が加わったときには、環状当接部５５を中心に可撓部４１と板バネ２６との接触点に反時計回り方向の力が働くことになる。この力は、板バネ２６内径側の変形方向とは逆方向であるため板バネ２６の動きが止まり、さらに板バネ２６を押圧する力が可撓部４１に働くことになり、可撓部４１が塑性変形する可能性があるため、前述のとおり、法線Ｈよりも環状当接面５０の外径側端部（点Ｐ２の位置）を内径側に配置することが好ましい。

【0081】

なお、板バネ２６は、そのバネ荷重が正圧領域では低く、逆圧領域では高くなるように変曲点で切り替わるようにバネ特性（バネ定数）を設定するとなおよい。
その理由として、正圧領域では、前述したように流体圧を利用したセルフシール機能を発揮できるため、仮にシートリング２４自体にへたりなどが生じ、シートリング自体に復元性の低下が発生した場合でも、正圧の低圧領域で最低限のシール面圧を得られるバネ荷重を有していれば、シールすることが可能であるからである。さらに、中高圧領域においても、セルフシール機能が増加することで、バネ荷重をほぼ必要とすることなくシール性を発揮する。これらにより、正圧時における板バネ２６のバネ荷重は、低圧・無負荷状態でやや発生する程度であればよい。

【0082】

一方、逆圧領域では、ジスク２３の移動により傾倒する可撓部４１を支えたり、流体圧により傾倒するシートリング２４を支える必要があるため、板バネ２６の荷重によりこれらに働く力を釣り合った状態に維持するようにする。そのため、流体圧が上昇するにつれて、バネ荷重が高くなるように設定する。

【0083】

本実施形態では、上記した正圧領域と逆圧領域とにおける条件を満たすように、シートリング２４の可撓部４１の傾倒量に応じて、この可撓部４１と板バネ２６との接触点が推移するような変曲点（原点Ｏ）としている。この変曲点を境界として、板バネ２６の正圧領域側では、バネ定数の増加割合が低い低荷重特性とし、逆圧領域側（変曲点以降）ではバネ定数の増加割合が高い高荷重特性となるように、一枚の板バネ２６により対応可能となる。

【0084】

可撓部４１よりも外径側に固定部４２を一体形成し、この固定部４２の外周面側に薄肉部５１を介して鉤状のガスケット部４３を一体に形成しているので、このガスケット部４３は、ボデー２１とシートリテーナ２５との間の固定部４２や可撓部４１とは独立させた、はめ殺しの状態で固定される。そのため、ガスケット部４３は、熱サイクルの高温時における熱膨張の余剰分の流出が抑えられ、常温に戻った場合にもその容積を維持して裏漏れを阻止することができる。

【0085】

バルブ本体２０の組立て時には、シートリング２４とジスク２３とを密封シール状態とし、ボデー２１とシートリテーナ２５とをメタルタッチの状態でリテーナボルト６０により強固に締付け固定している。固定後にさらにシートリング２４を締め上げることがないので、配管ボルトを外した際に発生するシートリング２４の応力緩和がなく、リテーナボルト６０も緩むことがないため、締付け状態が維持される。このとき、ガスケット部４３の装着凹溝５２への圧縮率、充填率を必要最小限に設定することで、メタルタッチによる締結力を一層向上させることもできる。

【0086】

これに加えて、ボデー２１のリテーナボルト６０用のタップ付近及びシートリテーナ２５の各表面全体を面接触させることで、リテーナボルト６０の締付け力を維持することが可能となる。

【0087】

リテーナボルト６０により締付け固定していることで、流体圧で傾倒するシートリング２４を支える機能、ジスク２３により傾倒するシートリング２４と板バネ２６とを支える機能、ガスケット部４３の面圧を維持してシール性を維持する機能を発揮する。

【0088】

前記のように、リテーナボルト６０の締付け力のみにより弁閉時の逆圧に対するシートリング２４の封止性を維持できることから、バルブ本体２０の上流側の接続用フランジを外してデッドエンドの状態とした場合にも、シート漏れや裏漏れを防ぐことが可能になる。

【0089】

このことから、例えば、図９に示した集中空調設備１０の縦配管１４に本発明のバルブ本体２０を用いることもできる。この場合、クーリングタワー１２が上部側（高層側）に配置され、配管１３の上流・下流側の縦配管１４の下部側（低層側）にバルブ本体２０を配設し、バルブ本体２０を開状態にして図９（ａ）の集中空調設備１０の作動状態とするか、又はバルブ本体２０を閉状態にして図９（ｂ）における集中空調設備１０の停止状態とし、この場合にメンテナンス等を実施可能になる。

【0090】

図９（ｂ）の状態において、メンテナンス時にはバルブ本体２０の下部側の接続用フランジ１５及び配管１３の一部を取外し、バルブ本体２０の下部側をデッドエンドの状態とすることで、このバルブ本体２０よりも上部側或は下部側の各配管１３内のメンテナンスや清掃が可能になる。

【0091】

このデッドエンドの状態において、配管１３内の水圧が重力によりバルブ本体２０に加わる場合、特に、図の左側のバルブ本体２０（シートリテーナ２５が下部に位置する状態で配置されたバルブ）には、建造物の高層化に伴って縦配管１４が長くなる程に水頭圧によって逆圧が過大となる。このような過大な逆圧に対しても、リテーナボルトの締付け力のみにより板バネの反力によりシートリングとジスクとのシール面圧を維持して漏れを防止し、ガスケット部側からの裏漏れも阻止できる。これにより、シートリングの塑性変形や消耗を防ぐことで弁座封止性を長期に渡って維持できる。

【0092】

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】

【0093】

２０ バルブ本体
２１ ボデー
２２ ステム
２３ ジスク
２４ シートリング
２５ シートリテーナ
２６ 板バネ（バネ部材）
４１ 可撓部
４２ 固定部
４３ ガスケット部
５０ 環状当接面
５１ 薄肉部
５３ 空隙部
５４ 環状突出部
５５ 環状当接部
６０ リテーナボルト
Ｐ１ 点
Ｐ２ 点（環状当接面の外径側端部）
Ｈ 法線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】