(57)【要約】【課題】ＨＶＡＣシステムにおける既存のアクチュエータ駆動ゾーン弁、特に回転角が９０度未満のアクチュエータを有するゴムパドル型弁を、ボール弁で置き換えるための装置および方法を提供する。【解決手段】ボール弁は、その弁部材内のボアが実質的に完全に流路と位置合わせされる全開位置から９０度よりかなり小さい角度だけ回転すると流路を通過するフローを阻止する傾斜シートベアリングを含む。置き換えられた既存ゾーン弁のアクチュエータは、提供された上記ボール弁装置および方法で使用できる。【選択図】図２
2006170448.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁ハウジングと、弁部材と、傾斜シートベアリングとを有するボール弁を備え；
前記ハウジングは流路を画成し、
前記弁部材は前記流路内に搭載されて、回転軸を中心として選択的に回転し、内部に貫通ボアを有し、前記貫通ボアは、前記弁部材が回転して当該ボアが前記流路と実質的に位置合わせされたときに前記ボール弁の全開位置を画成し、
前記傾斜シートベアリングは、前記弁部材と前記弁ハウジングとの間に配設され、前記流路を部分的に横切って延在することによって前記ボアを通過する流体フローを阻止し、前記弁部材が前記全開位置から９０度よりかなり小さい回転角だけ回転したときに前記ボール弁の全閉位置を画成する；
弁装置。
【請求項２】
前記回転角が実質的に４５度と等しくあるいはより小さい；
請求項１に記載の弁装置。
【請求項３】
前記弁部材へ作用するように接続され、前記回転軸を中心として前記弁部材を選択的に回転させるアクチュエータを更に備える；
請求項１に記載の弁装置。
【請求項４】
前記アクチュエータが、前記弁部材へ作用するように接続されて前記回転角と実質的に等しい回転を前記弁部材へ与えるように制限された出力部を含む；
請求項３に記載の弁装置。
【請求項５】
前記回転角が実質的に４５度と等しくあるいはより小さい；
請求項４に記載の弁装置。
【請求項６】
前記傾斜シートベアリングが高分子材料からなる；
請求項１に記載の弁装置。
【請求項７】
前記傾斜シートベアリングが、異なる材料からなるスティフナを含む；
請求項６に記載の弁装置。
【請求項８】
前記スティフナが金属材料で形成される；
請求項７に記載の弁装置。
【請求項９】
前記傾斜シートベアリングが、前記スティフナの周囲にモールド成形された本体を含む；
請求項７に記載の弁装置。
【請求項１０】
前記傾斜シートベアリングが、モールド成形中に前記スティフナと接触する位置合わせ標識を有する金型内で形成され、
前記傾斜シートベアリングの前記本体が内部に開口部を含み、モールド成形後、前記傾斜シートベアリングを前記金型から取り外すと、前記開口部を通して前記スティフナの一部が露出する；
請求項９に記載の弁装置。
【請求項１１】
前記ボール弁が、前記弁部材へ作用するように接続されて前記回転軸を中心として前記弁部材を回転させる弁ステムを含み、
前記弁ステムが、前記回転軸を中心として前記ボアから、９０度から前記回転角を差し引いた角度だけ回転した位置合わせ標識を有する遠端部を含む；
請求項１に記載の弁装置。
【請求項１２】
前記弁部材が、前記ボアに対して平行に延在して前記弁ステムの第１端部を受容するスロットを内部に含み、
前記弁ステムの第１端部は、前記スロットと係合する１つ以上の平坦部を含み、
前記弁ステムの前記遠端部は、前記弁ステムの前記第１端部での前記平坦部から、９０度から前記回転角を差し引いた角度だけ回転した１つ以上の平坦部を含む；
請求項１１に記載の弁装置。
【請求項１３】
既存のアクチュエータ駆動型ゾーン弁を置き換えるための方法であって、
前記既存のゾーン弁を、弁ハウジングと弁部材と傾斜シートベアリングとを有するボール弁を含む弁装置で置き換えるステップを備え、
前記ハウジングは流路を画成し、
前記弁部材は前記流路内に搭載されて、回転軸を中心として選択的に回転可能であるとともに、内部に貫通ボアを有し、前記貫通ボアは、前記弁部材が回転して当該ボアが前記流路と実質的に位置合わせされたときに前記ボール弁の全開位置を画成し、
前記傾斜シートベアリングは、前記弁部材と前記弁ハウジングとの間に配置され、前記流路を部分的に横切って延在し前記ボアを通過する流体フローを阻止し、前記弁部材が前記全開位置から９０度よりかなり小さな回転角だけ回転したときに前記ボール弁の閉位置を画成する；
方法。
【請求項１４】
前記弁部材へ作用するように接続され、前記回転角と実質的に等しい回転を前記弁部材へ与えるように制限された出力部を含むアクチュエータを取り付けるステップを更に含む；
請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記アクチュエータを前記既存ゾーン弁から取り外すステップと、
前記取り外したアクチュエータを前記ボール弁へ作用するように取り付けるステップとを更に含む；
請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記アクチュエータのリミット設定を調整し、前記ボール弁へ付与される動作を実質的に前記回転角へ制限するステップを更に含む；
請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記アクチュエータのリミット設定と一致する回転角にわたって動作するように、前記ボール弁を構成するステップを更に含む；
請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
弁ハウジングと、弁部材と、傾斜シートベアリングとを有するボール弁を備え、前記ハウジングは流路を画成し；
前記弁部材は前記流路内に搭載されて回転軸を中心として選択的に回転可能にされ、内部に貫通ボアを有し、前記貫通ボアは、前記弁部材が回転して当該ボアが前記流路と実質的に位置合わせされたときに前記ボール弁の全開位置を画成し；
前記傾斜シートベアリングは、前記弁部材と前記弁ハウジングとの間に配設され、前記流路を部分的に横切って延在することによって前記ボアを通過する流体フローを阻止し、前記弁部材が前記全開位置から９０度よりかなり小さい回転角だけ回転したときに前記ボール弁の全閉位置を画成する；
弁装置。
【請求項１９】
前記回転角が実質的に４５度と等しくあるいはより小さい；
請求項１８に記載の弁装置。
【請求項２０】
前記弁部材へ作用するように接続されて、前記回転軸を中心として前記弁部材を選択的に回転させるアクチュエータを更に備える；
請求項１８に記載の弁装置。
【請求項２１】
前記アクチュエータが、前記弁部材へ作用するように接続されて前記回転角と実質的に等しい回転を前記弁部材へ付与するように制限された出力部を含む；
請求項２０に記載の弁装置。
【請求項２２】
前記回転角が実質的に４５度と等しくあるいはより小さい；
請求項２１に記載の弁装置。
【請求項２３】
前記傾斜シートベアリングが高分子材料からなる；
請求項１８に記載の弁装置。
【請求項２４】
前記傾斜シートベアリングが、異なる材料からなるスティフナを含む；
請求項２３に記載の弁装置。
【請求項２５】
前記スティフナが金属材料で形成される；
請求項２４に記載の弁装置。
【請求項２６】
前記傾斜シートベアリングが、前記スティフナの周囲にモールド成形された本体を含む；
請求項２４に記載の弁装置。
【請求項２７】
前記傾斜シートベアリングが、モールド成形中に前記スティフナと接触する位置合わせ標識を有する金型内で形成され、
前記傾斜シートベアリングの前記本体が内部に開口部を含み、モールド成形後、前記傾斜シートベアリングを前記金型から取り外すと、前記開口部を通して前記スティフナの一部が露出する；
請求項２６に記載の弁装置。
【請求項２８】
前記ボール弁が、前記弁部材へ作用するように接続されて前記回転軸を中心として前記弁部材を回転させる弁ステムを含み、
前記弁ステムが、前記回転軸を中心として前記ボアから、前記回転角と等しい角度だけ回転した位置合わせ標識を有する遠端部を含む；
請求項１８に記載の弁装置。
【請求項２９】
前記弁部材が、前記ボアに対して平行に延在して前記弁ステムの第１端部を受容するスロットを内部に含み、
前記弁ステムの前記第１端部は、前記スロットと係合する１つ以上の平坦部を含み、
前記弁ステムの前記遠端部は、前記弁ステムの前記第１端部での前記平坦部から、９０度から前記回転角を差し引いた角度だけ回転した１つ以上の平坦部を含む；
請求項２８に記載の弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はボール弁に関し、より詳細には、ＨＶＡＣシステムにおける既存のアクチュエータ駆動ゾーン弁、具体的には、アクチュエータを有する回転角９０度未満のゴムパドル型弁を、ボール弁を用いて置き換えるための装置および方法であって、本発明により置き換えられた既存のゾーン弁のアクチュエータをボール弁とともに使用できるようにする。
【背景技術】
【０００２】
ビル用循環水式暖房換気空調（ＨＶＡＣ）システムは、加熱または冷却した水、もしくは他の流体を、ビル内の使用スペースへ搬送する流体回路を含むのが典型的である。流体回路は、ゾーン弁によって加熱または冷却した流体の供給から接続または切り離し可能な、典型的には幾つかのゾーンに分割されている。かかるゾーン弁は典型的には電動モータ駆動式アクチュエータを含み、各ゾーン弁が中枢部から開閉できるようになっている。
【０００３】
ＨＶＡＣシステムにおけるゾーン弁としては、電動モータ駆動式アクチュエータによって制御されるゴムパドル型弁が広く使用されている。ゴムパドル弁は、弁シートを有する内部通路を画成する弁ボディと、内部通路内に配置され、シートと接触したり離れたりするように移動可能で、内部通路を通過する流体フローを選択的に阻止したり許容したりするためのゴムパドルとを含むのが典型的である。ゴムパドルは弁ハウジングを通って延在する弁ステムに取り付けられて、電動モータ駆動式アクチュエータに接続される。電動モータ駆動式アクチュエータは、アクチュエータの電動モータが通電されていないときにゴムパドルを常時開位置または常時閉位置へ戻すように駆動するリターンスプリングを含むのが典型的である。
【０００４】
図１に示すように、ゴムパドル弁はその構成上、ゴムパドルを全開位置から全閉位置へ、あるいはその逆方向へ動かすのに、４５度以下の弁ステムの回転を要するのが典型的である。そのため、ゴムパドル型弁とともに使用するアクチュエータは、弁ステムの回転を４５度以下の回転角に制限するように設計されており、また回転角は３０〜４７度の範囲であるのが典型的である。
【０００５】
本発明の譲受人へ譲渡されたシュライナ（Ｓｃｈｒｅｉｎｅｒ）他の米国特許第６，０７３，９０７号は、上記タイプの電動モータ駆動式ゴムパドル弁を開示している。シュライナ特許は、アクチュエータを弁のボディ、具体的には、ゴムパドル型弁のボディへスナップ留め取付するための解除可能な係合構造も開示している。
【０００６】
一般的なゴムパドル型弁、特にシュライナ特許で開示されているタイプの電動モータ駆動式弁は、ＨＶＡＣシステムにおいてゾーン弁として良好に作動するものの、ゴムパドル型弁で実際に達成可能なよりも高い信頼性を持つゾーン弁の利用が望ましいアプリケーションが存在する。
【０００７】
ゾーン弁のアプリケーションでは、特に１／４回転ボール弁を使用するのが望ましい。ボール弁は、金属あるいは、ゴムパドル型弁のゴムパドルよりも耐久性のある他の材料で形成した、回転可能な弁要素を含むのが典型的である。かかるアプリケーションではまた、ゴムパドル型弁の駆動に使用していたのと同じ電動モータ駆動式スプリングリターンアクチュエータを、ボール弁の駆動に利用できれば大いに望ましい。
【０００８】
残念ながら、ボール弁の弁要素は図１に示すように、全開位置から全閉位置へ動作させるのに９０度回転させなければならない。ゴムパドル弁とともに使用するように設計されたスプリングリターンアクチュエータは、最大でも４５度の回転角しか供さないのが典型的である。ゴムパドル弁とともに使用するように設計されたアクチュエータをボール弁の駆動に使用する場合、ボール弁の弁部材は、ボール弁の全回転角範囲９０度の略前半しか回転しないことになる。
【０００９】
図１から分かるように、ボール弁を通過する流量は弁部材の角度位置の線形関数ではない。ボール弁が開き始めてから全回転角範囲９０度の前半は、回転角の関数としての流量の描く曲線の傾きが、全回転角範囲９０度の後半におけるよりもはるかに平坦である。この結果、ボール弁では、その固有の非線形流量特性のため、全回転角範囲９０度の前半において、全開流量キャパシティの半分をはるかに下回る流量となる。
【００１０】
４５度以下の回転をゴムパドル型弁へ与えるように設計された既存のスプリングリターンアクチュエータを、９０度の回転と、ボール弁を９０度の回転角度で駆動するのに十分なばね力とを与えられるように改造することは、通常は不可能である。スプリングリターンアクチュエータにおいて、電動モータは、弁部材の動作に対する抵抗となる摩擦力や流体力に打ち勝たなければならないだけでなく、リターンスプリングにも抗して作動しなければならない。ボール弁の弁部材を９０度回転させて常時開位置または常時閉位置へ戻すのに十分なトルクを持つリターンスプリングは、４５度以下の回転角にわたって動作するアクチュエータで使用するばねよりもはるかに大きい必要があろう。これらの要因が複合して、ボール弁を全回転角の９０度駆動できるスプリングリターンアクチュエータは、ゴムパドル型弁を４５度以下の回転角だけ駆動するのに使用する既存のアクチュエータよりもはるかに大型で重く、かつ高価なものになることは避けられないであろう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そのため、ボール弁をＨＶＡＣシステムにおけるゾーン弁として利用するための装置および方法の改良が必要とされており、ゴムパドル型弁に４５度の回転を与えるのに使用するタイプの既存のスプリングリターンアクチュエータを、ボール弁の弁部材の駆動に利用できるような方法が好ましい。
【００１２】
発明者はこの要求に対応するにあたり、典型的な１／４回転ボール弁を改造することによって回転角の後半にわたって、すなわち４５度から全開となる９０度まで動作させることができたならば、従来のゴムパドル型ゾーン弁とともに使用するように設計された既存のアクチュエータを、かかる改造ボール弁の駆動に利用できることを認識した。
【００１３】
発明者はまた、回転角範囲の後半で使用されるボール弁には所定サイズのパドル弁よりも高い流量係数が要求されるものの、回転角の後半で動作するボール弁の流量対角度位置特性が急傾斜を描くことから、ボール弁の流量係数は必ずしもパドル弁の２倍である必要がないであろうことも認識した。具体的には、ボール弁の流量キャパシティの略７０パーセントがその回転角範囲９０度の後半で達成されることから、全回転角範囲９０度の後半で動作するボール弁は、その全開位置から回転角範囲４５度以内で完全なオン−オフ機能を提供するために、ボール弁で置き換えられるパドルゾーン弁の略１．４倍の大きさがあれば通常はよいことを発明者は認識した。逆に、置き換えられるパドル弁の２倍の全開流量係数を有するボール弁を使用する場合、ボール弁は同じ回転角にわたって、置き換えられたパドル弁をはるかに上回る全開流量キャパシティを提供するだろう。
【００１４】
更に、所定のパドル型弁の２倍の全開流量キャパシティを有するボール弁は、置き換えられるパドル弁よりも物理的サイズが通常は小さいことから、置き換えられるパドル弁よりも定格キャパシティが幾分大きいボール弁を使用する必要があることは、本発明の実施において、必ずしも不利ではなく、また、置き換えられるパドル型ゾーン弁に使用しているのと同じアクチュエータで全開流量キャパシティを増加するのが望ましい場合には、大きな利点を有しうるものと本発明者は認識した。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、ＨＶＡＣシステムにおける既存のアクチュエータ駆動ゾーン弁、特に回転角が９０度未満のアクチュエータを有するゴムパドル型弁を、ボール弁で置き換えるための装置および方法を提供し、ボール弁は、その弁部材内のボアが実質的に完全に流路と位置合わせされるバルブの全開位置からボール弁の弁部材が９０度よりかなり小さな角度だけ回転したときに、流路を通過するフローを阻止する傾斜シートベアリングを含む。置き換えられた既存ゾーン弁のアクチュエータは、このボール弁装置および方法で再使用することができる。
【００１６】
本発明の一形態では、弁装置は、弁ハウジングと、弁部材と、傾斜シートベアリングとを有するボール弁を含む。ハウジングは流路を画成し、弁部材が回転軸を中心として選択的に回転するように流路内に搭載される。弁部材は内部に貫通ボアを含み、貫通ボアは、弁部材が回転してボアが流路と実質的に位置合わせされたときに、ボール弁の全開位置を画成する。傾斜シートベアリングは、弁部材と弁ハウジングとの間に配設されるとともに流路を部分的に横切って延在することによって、弁部材の弁ハウジングとの当接部を密閉し、ボアを通過する流体フローを阻止するとともに、弁部材が全開位置から９０度よりかなり小さい回転角だけ回転したときにボール弁の全閉位置を画成する。
【００１７】
本発明による弁装置は更に、弁部材へ作用するように接続されて回転軸を中心として弁部材を選択的に回転させるアクチュエータを含んでもよい。アクチュエータは、弁部材へ作用するように接続されて回転角と実質的に等しい回転を弁部材へ与えるように制限された出力部を含んでもよい。
【００１８】
傾斜シートベアリングは高分子材料からなり、金属あるいは別のポリマー等の異なる材料からなるスティフナを含んでもよい。傾斜シートベアリングは、スティフナの周囲にモールド成形された本体を含んでもよい。傾斜シートベアリングは、モールド成形中にスティフナと接触する位置合わせ標識を有する金型内で形成してもよく、傾斜シートベアリングの本体は内部に開口部を含み、モールド成形後、傾斜シートベアリングを金型から外すと、開口部を通してスティフナが露出する。
【００１９】
本発明によるボール弁は、弁部材へ作用するように接続されて回転軸を中心として弁部材を回転させる弁ステムを含んでもよく、弁ステムは、回転軸を中心としてボアから回転角に等しい角度だけ回転された位置合わせ標識を有する遠端部を含む。弁部材は、ボアに対して垂直に延在して弁ステムの第１端部を受容するスロットを内部に含んでもよく、弁ステムの第１端部は、スロットと係合する平坦部を１つ以上含む。弁ステムの遠端部は、弁ステムの第１端部における平坦部から回転角に等しい角度だけ回転された平坦部を１つ以上含んでもよい。
【００２０】
本発明の別の形態では、既存のアクチュエータ駆動ゾーン弁を、本発明による弁ハウジングと、弁部材と、傾斜シートベアリングとを有するボール弁を含む弁装置で置き換えるための方法が提供される。この方法は更に、アクチュエータをボール弁へ取り付けるステップを含んでもよく、アクチュエータは、弁部材へ作用するように接続されて回転角と実質的に等しい回転を弁部材へ与えるように制限された出力部を含む。本発明による方法はまた、アクチュエータを既存のゾーン弁から取り外すステップと、取り外したアクチュエータをボール弁へ作用するように取り付けるステップとを含んでもよい。この方法は更に、アクチュエータのリミット設定を調整し、ボール弁へ付与される動作を実質的に回転角に制限するステップを含んでもよい。この方法は更に、アクチュエータのリミット設定と一致する回転角にわたって動作するように、ボール弁を構成するステップを含んでもよい。
【００２１】
本発明の他の局面、目的および利点は、以下の詳細な説明および添付図面から明らかになろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
特定の好ましい実施の形態と関連付けて本発明を説明するが、本発明をそれらの実施の形態に限定する意図はない。反対に、意図するところは、付帯の請求項によって定められるように、本発明の精神および範囲に含まれる全ての代替、改変、および均等物を網羅することにある。
【００２３】
図２は、ボール弁１２と、ボール弁１２へ作用するように取り付けられたアクチュエータ１４とを含む弁装置１０の形をとった、本発明の第１の例示の実施の形態を示し、より詳細に以下で説明する。ボール弁１２は、弁ハウジング１６、弁部材１８、および傾斜シートベアリング２０を含む。弁ハウジング１６は、螺着部２６によって結合された第１部分２２および第２部分２４を含み、ハウジング１６を貫通して延在する流路２８と、流路２８内のボール受けキャビティ３０とを画成する。
【００２４】
例示の実施の形態の弁部材１８は、ボール受けキャビティ３０内で傾斜シートベアリング２０と全開口入口ベアリング３２との間に搭載されて、回転軸３４を中心として選択的に回転する。例示の実施の形態の弁部材は、実質的に球形の外面３６を有する通例は球形のボールである。貫通ボア３８が弁部材１８を貫通して延在し、弁部材１８が図２に示す位置へ回転すると、ボア３８の中心線４０が流路２８の長手方向中心線４２と実質的に位置合わせされたボール弁１２の全開位置が得られる。
【００２５】
傾斜シートベアリング２０および全開口入口ベアリング３２は、弁部材１８と弁ハウジング１６との間の流路内に配設され、一対のＯリングシール４４によって弁ハウジング１６へシールして取り付けられている。
【００２６】
図３および４に示すように、傾斜シートベアリング２０はその球面４６を含み、球面４６は、流路２８を部分的に横切って延在するとともに、弁部材１８の傾斜シートベアリング２０への当接部をシールするために、弁部材１８の球状外面３６にぴったりと一致するように構成されている。それによって、弁部材１８が、図４に示す全開位置から図３に示す弁１２の全閉位置に、９０度よりかなり小さな回転角４８だけ回転したときには、図３に示すように、ボール弁１２の全閉位置において、弁部材１８内のボア３８を通る流体フローが阻止される。図３に示す全閉位置の、図４に示す全開位置との比較から分かるように、例示の実施の形態の回転角４８を実質的に４５度と等しくあるいはより小さくし、ゴムパドル型弁の駆動に従来より使用していたタイプのアクチュエータの回転角と一致させることができる。更に、本発明による傾斜シートベアリング２０により与えられる回転角４８は、傾斜シートベアリングの設計段階において、傾斜シートベアリングの球面４６が流路２８を横切って延在する度合を選定することによって調整し得ることが分かるであろう。
【００２７】
図２に示すように、ボール弁１２は、弁部材１８内の相補形スロット５６の側壁と係合するように構成された一対の平坦部５４を含む第１端部５２を有する弁ステム５０も含む。図２で最もよく分かるように、弁ステム５０の第１端部５２上の平坦部５４と、弁部材１８内のスロット５６の側壁とは、弁部材１８内のボア３８の中心線４０に対して垂直に延在する。弁ステム５０の遠端部５８（すなわち、図２に示す上端部）も一対の平坦部６０を含み、平坦部６０は、弁ステム５０の第１端部５２上の平坦部５４に対して垂直に配向されている。弁ステム５０の第１端部および遠端部５２、５８上の平坦部５４、６０がこのように配向されているので、弁ステム５０の露出された遠端部５８上の平坦部６０は、弁部材１８が図４に示す全開位置へ回転したとき、ボア３８の中心線４０および流路２８の長手方向軸４２の両方に対して平行に延在するとともに、図３に示すように弁部材１８が回転角４８だけ回転して全閉位置にきたときに、弁ステム５０の遠端部５８上の平坦部６０は、流路の長手方向中心線４２に対して回転角４８と等しい傾斜角に配向される。従って、弁ステム５０の遠端部５８上の平坦部６０は、流路２８の長手方向中心線４２に対する貫通ボア３８の配向を示す、外部から目視できる位置合わせ標識を提供する。
【００２８】
図２に示すように、弁装置１０の例示の実施の形態のアクチュエータ１４は出力部６２を含み、出力部６２は弁ステム５０を介して弁部材１８へ作用するように接続され、回転角４８と実質的に等しい、回転軸３４を中心とする回転を弁部材１８へ与える。アクチュエータ１４は、ボール弁１２の全開および全閉位置間の回転角４８と等しい角度だけ出力部６２が弁部材１８を駆動できるように、アクチュエータ１４の出力部６２の回転を制限する、当該技術で既知であるような手段を含むことが好ましい。アクチュエータ１４が行う回転角の制限は、例えば、リミットスイッチやアクチュエータ１４内に設ける停止器により実現できる。その開示を参照により本明細書に組み込む、本発明の譲受人へ譲渡されたシュライナ他の米国特許第６，０７３，９０７号に記載のアクチュエータ等では、内部セクタ歯車およびピニオン駆動構成を選択することによって、アクチュエータ１４の出力部６２が与えることのできる回転角に対する所望の制限を提供できる。
【００２９】
図５（ａ）〜図５（ｃ）は、本発明による傾斜シートベアリング２０の代替の実施の形態を示す。図６（ａ）〜図６（ｂ）は、本発明による傾斜シートベアリング２０の更なる代替の実施の形態を示す。本発明による傾斜シートベアリング２０は、好適ないずれの金属または非金属でも形成できるが、本発明の実施の際は充填材入り高分子材料、例えば２５〜４５％のカーボン入りバージン・テフロン（テフロン：登録商標）が好ましいであろう。かかる材料によって、傾斜シートベアリング２０にかかる流体力に耐える十分な強度が得られる一方、傾斜シートベアリング２０と弁部材１８の外面３６との間の良好なシールが維持される。かかる材料は、弁部材１８と傾斜シートベアリング２０との間の良好な潤滑を実現し、ボール弁１２の全開位置と全閉位置との間で弁部材を駆動するのにアクチュエータ１４が要するトルクの削減にも役立つ。また本発明の実施の際は、フィラー入り高分子材料の傾斜シートベアリングとともに、クロムめっきの真鍮ボールを使用するのが好ましい。
【００３０】
図５（ａ）〜図５（ｃ）および図６（ａ）〜図６（ｂ）は、本発明による傾斜シートベアリングの例示の実施の形態を示す。本発明による傾斜シートベアリング２０は、一般に、モールド成形や他の既知の方法で形成可能で、傾斜シートベアリング２０を弁ハウジング１６内で配向し保持するための取付タブ６６や図５（ｂ）および図５（ｃ）に示す補強リブ６８等の造作を提供する一体の本体６４で構成される。傾斜シートベアリング２０の形成に高分子材料を使用する場合、取付タブ６６を、弁ハウジング１６へ熱固定しても接着してもよい。補強リブ６８が必要か否かは、動作圧やボール弁１２を通っての許容リーク等の弁動作パラメータによって決定できる。動作圧が低い場合、あるいは弁部材１８の球形外面３６から離れている傾斜シートベアリング２０の球面４６が撓むことによって発生するリークが僅かであって問題にならない場合、図５（ａ）に示すようなリブを持たない傾斜シートベアリング２０の実施の形態で十分であろう。動作圧が幾分高い場合や、リークをより厳密に制御しなければならない場合は、図５（ｂ）および図５（ｃ）に示すような補強リブ６８を１つ以上有する傾斜シートベアリング２０の構成が、本発明によるボール弁１２の所望性能の達成にとって必要になるだろう。
【００３１】
動作圧が高い場合、あるいはゼロリーク達成が重要な場合、図６（ａ）および図６（ｂ）の実施の形態に示すように、キャラクタリング(ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｎｇ）ベアリング２０の本体６４の形成に使用した材料とは異なる材料からなるスティフナ７０を含む傾斜シートベアリング２０を提供するのが望ましいだろう。スティフナ７０は、金属や、傾斜シートベアリング２０の本体６４を形成するのに使用した材料よりも高い剛性を有する複合材料を含む、各種材料で形成してもよい。図６（ａ）および図６（ｂ）に示す実施の形態では、傾斜シートベアリング２０の本体６４はスティフナ７０を取り囲むようにモールド成形されている。図６（ａ）および図６（ｂ）に示す実施の形態のような、本体６４内にインサート７０がモールド成形された傾斜シートベアリング２０は、図７に示すように、モールド成形中にスティフナ７０と接触する位置合わせ標識７６を有する金型セット７２、７３、７４、７５で形成できる。図６（ａ）および図６（ｂ）に示すような実施の形態においては、傾斜シートベアリング２０の本体６４は、モールド成形後に金型セット７２、７３、７４、７５の位置合わせ標識７６によって内部に形成された開口部８０を含んでもよく、それによって、傾斜シートベアリング２０を金型７２、７３、７４、７５から外した後にスティフナ７０が露出する。
【００３２】
本発明は、既存のアクチュエータ駆動ゾーン弁を、本発明による弁ハウジングと、弁部材と、傾斜シートベアリングとを有するボール弁を含む弁装置、例えば上記に例示した実施の形態の弁装置１０で置き換えるための方法の形態でも実施可能である。この方法は更に、アクチュエータ１４をボール弁１２へ取り付けるステップを含んでもよく、アクチュエータ１４は、弁ステム５０を介して弁部材１８へ作用するように接続された出力部６２を含み、出力部６２は、回転角４８と実質的に等しい回転を弁部材１８へ付与するように制限されている。本発明による方法は、既存のゾーン弁からアクチュエータを取り外し、既存ゾーン弁を本発明によるボール弁で置き換え、取り外したアクチュエータをボール弁へ作用するように取り付ける、というオプションを提供できる。
【００３３】
図８に示すように、本発明の実施の形態によっては、ボール弁１２が、上で参照し、本発明の譲受人へ譲渡されたシュライナ他の米国特許第６，０７３，９０７号で開示されているような方法で、アクチュエータ１４を弁ハウジング１６へスナップ留め取付するための解除可能な係合構造８２を含んでもよい。
【００３４】
本発明による方法は、更に、アクチュエータ１４のリミット設定を調整して、弁部材１８へ付与される動作を実質的に回転角４８に制限するステップを含んでもよい。アクチュエータの回転リミットを調整する上記方法に加え、本発明によるボール弁１２はまた、図９に示す特殊な弁ステム８４を含んでもよい。弁ステム８４は、その遠端部８８に平坦部８６を有し、平坦部８６は、弁ステム８４の第１端部９２にある平坦部９０から９０度未満の角度に配置されている。図１０に示すように、弁ステム８４の遠端部８８にある平坦部８６が弁ステム８４の第１端部９２にある平坦部９０から９０度未満の角度に配置されているので、弁ステム８４の遠端部８８の平坦部８６が流路２８の長手方向中心線４２に対して平行に配向されていて、確立した業界標準に従ってボール弁１２の全開位置を表すときであっても、貫通ボア３８および弁部材１８は依然として完全には流路２８と位置合わせされておらず、よってボール弁１２の全開流量キャパシティを所望最大値に制限できる。
【００３５】
本明細書では幾つかの例示の実施の形態を参照して本発明を説明してきたが、本発明の多くの他の実施の形態が可能であることは当業者には理解されよう。例えば、傾斜シートベアリングは、ベアリング部および流量制限部を含む１つ以上の部品として構成してもよい。また、弁ステムの端部の位置合わせ標識は、例示の実施の形態に関連して上で説明したダブルＤ型の平坦部構成以外に、幾つかの形状を取ってもよい。本発明の弁部材および他の実施の形態は、球形ボールである必要はなく、当該技術でボール弁として知られるような、円柱形や円錐形等の任意形状を取ってもよい。
【００３６】
本発明の説明に関連して（特に以下のクレームに関連して）用いられる名詞及び同様な指示語の使用は、本明細書中で特に指摘したり、明らかに文脈と矛盾したりしない限り、単数および複数の両方に及ぶものと解釈される。語句「備える」、「有する」、「含む」および「包含する」は、特に断りのない限り、オープンエンドターム（すなわち「〜を含むが限定しない」という意味）として解釈される。本明細書中の数値範囲の具陳は、本明細書中で特に指摘しない限り、単にその範囲内に該当する各値を個々に言及するための略記法としての役割を果たすことだけを意図しており、各値は、本明細書中で個々に列挙されるかのように、明細書に組み込まれる。本明細書中で説明されるすべての方法は、本明細書中で特に指摘したり、明らかに文脈と矛盾したりしない限り、あらゆる適切な順番で行うことができる。本明細書中で使用するあらゆる例または例示的な言い回し（例えば「など」）は、特に主張しない限り、単に本発明をよりよく説明することだけを意図し、本発明の範囲に対する制限を設けるものではない。明細書中の如何なる言い回しも、本発明の実施に不可欠である、請求項に記載されていない要素を示すものとは解釈されないものとする。
【００３７】
本明細書中では、発明を実施するため本発明者が知っている最良の形態を含め、本発明の好ましい実施の形態について説明している。当業者にとっては、上記説明を読んだ上で、これらの好ましい実施の形態の変形が明らかとなろう。本発明者は、熟練者が適宜このような変形を適用することを期待しており、本明細書中で具体的に説明される以外の方法で発明が実施されることを予定している。従って本発明は、準拠法で許されているように、本明細書に添付された請求項に記載の内容の修正および均等物をすべて含む。さらに、本明細書中で特に指摘したり、明らかに文脈と矛盾したりしない限り、好ましい実施の形態で考えられるすべての変形における上記要素のいずれの組合せも本発明に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１は、従来のゴムパドル弁および従来のボール弁を通過する流量を、弁部材の角度位置の関数として示すグラフである。
【図２】図２は、本発明による弁装置の例示の実施の形態の長手方向断面図である。
【図３】図３は、図２に断面線３−３として示す、図２の弁装置の長手方向軸に沿った水平断面図であって、全閉位置にある弁装置の弁部材を示す。
【図４】図４は、図３の断面図と同一であるが、弁部材の全開位置を示すという点で異なる。
【図５】図５（ａ）〜（ｃ）は、本発明による傾斜シートベアリングの４つの代替の例示の実施の形態を示す。
【図６】図６（ａ）〜（ｂ）は、本発明による傾斜シートベアリングの４つの代替の例示の実施の形態を示す。
【図７】図７は、図６（ａ）〜６（ｂ）に示す傾斜シートベアリングの例示の実施の形態のモールド成形に使用する器具一式の概略図である。
【図８】図８は、アクチュエータを弁ハウジングへスナップ留め取付するための解除可能な係合構造を含む、本発明による弁装置の斜視図である。
【図９】図９は、本発明による特殊な弁ステムの実施の形態を示す。
【図１０】図１０は、図３および４に示す断面図と同様の水平断面図であって、図９の特殊な弁ステムを示し、図１０の弁は全開位置にあることを表す。
【符号の説明】
【００３９】
１０  弁装置
１２  ボール弁
１４  アクチュエータ
１６  弁ハウジング
１８  弁部材
２０  傾斜シートベアリング
２２  第１部分
２４  第２部分
２６  螺着部
２８  流路
３０  ボール受けキャビティ
３２  全開口ト入口ベアリング
３４  回転軸
３６  外面
３８  貫通ボア
４０  （ボアの）中心線
４２  長手方向中心線
４４  Ｏリングシール
４６  球面
４８  回転角
５０  弁ステム
５２  第１端部
５４  平坦部
５６  相補形スロット
５８  遠端部
６０  （遠端部の）平坦部
６２  出力部
６４  一体の本体
６６  取付タブ
６８  補強リブ
７０  スティフナ
７２、７３、７４、７５  金型
７６  位置合わせ標識
８２  解除可能な係合構造
８４  特殊な弁ステム
８６  平坦部
８８  遠端部
９０  平坦部
９２  第１端部
【図１】
2006170448.tif 000003
【図２】
2006170448.tif 000004
【図３】
2006170448.tif 000005
【図４】
2006170448.tif 000006
【図５】
2006170448.tif 000007
【図６】
2006170448.tif 000008
【図７】
2006170448.tif 000009
【図８】
2006170448.tif 000010
【図９】
2006170448.tif 000011
【図１０】
2006170448.tif 000012
【外国語明細書】
2006170448.tif 000013
2006170448.tif 000014
2006170448.tif 000015
2006170448.tif 000016
2006170448.tif 000017
2006170448.tif 000018
2006170448.tif 000019
2006170448.tif 000020
2006170448.tif 000021
2006170448.tif 000022
2006170448.tif 000023
2006170448.tif 000024
2006170448.tif 000025
2006170448.tif 000026
2006170448.tif 000027
2006170448.tif 000028
2006170448.tif 000029
2006170448.tif 000030
2006170448.tif 000031
2006170448.tif 000032
2006170448.tif 000033
2006170448.tif 000034
2006170448.tif 000035
2006170448.tif 000036