(57)【要約】【課題】高圧流体を流す場合であっても、漏れを確実に防いで高いシール性を発揮しながら流路を切替えることができ、繰り返し操作を行っても耐久性に優れ、操作性にも優れた３方流路切替え型のボールバルブを提供すること。【解決手段】１、２次側流路１７、１８と、この流路１７、１８と交差する３次側流路１９を有するボデー１２内に、上下ステム３２、３３を有するボール弁体３０を回動自在に設け、１、２次側流路１７、１８に設けたシートリテーナ４１にボールシート４０を装着し、双方のボールシート４０をばね機構４６を介してボール弁体３０側に押圧シール接触させる。ボール弁体３０には、１次側流路１７が全閉のとき、２次側ポート孔３５と３次側ポート孔３６を連通するＬ字形ポート流路６０を設け、Ｌ次形ポート流路６０の中央位置に、上下ステム軸線Ｏの交差方向に略９０°の角度で１次側ポート孔３４を設けて３方弁を構成したボールバルブである。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次側流路と２次側流路を有し、前記流路と交差する３次側流路を有するボデー内に、上下ステムを有するボール弁体を回動自在に設け、前記１次側流路と２次側流路に設けたシートリテーナにボールシートを装着し、この双方のボールシートをばね機構を介してボール弁体側にそれぞれ押圧シール接触させると共に、前記ボール弁体には、１次側流路が全閉のとき、２次側ポート孔と３次側ポート孔を連通するＬ字形ポート流路を設け、このＬ次形ポート流路の中央位置に、上下ステム軸線の交差方向に略９０°の角度で１次側ポート孔を設けて３方弁を構成したことを特徴とするボールバルブ。
【請求項２】
前記上ステムを手動用のハンドル操作により、又は、アクチュエータを搭載して自動操作により回動させた請求項１記載のボールバルブ。
【請求項３】
前記１次側流路を天然ガスを充てんする天然ガススタンドのガス流路に接続し、前記２次側流路を圧力抜きライン側に接続し、前記３次側流路を車両の燃料容器等の需要機側に接続した請求項１又は２記載のボールバルブ。
【請求項４】
前記ガス流路は、ガス導管から供給されるガスを圧縮する圧縮機を有する圧縮設備と、この圧縮設備で圧縮されるガスを蓄える容器を備えた蓄ガス器と、高圧ガスを車両に充填するディスペンサーを備えた請求項３記載のボールバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トラニオン型のボールバルブに関し、特に、高圧流体に適用する流路を切替えて使用可能な３方口を有する流路切替えタイプのトラニオン型のボールバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
ボールバルブには、フローティング型のボールバルブとトラニオン型のボールバルブがあり、前者のフローティングボールバルブは、１次側と２次側に設けられた２個のシート（弁座）でボールを挟持するようにした構造であって、流れ方向に配置したこのシートでボールを支持しながら、閉止時に流体圧力によりボールを２次側の弁座に押し付けて密着シールして締め切りを行うようにしたものである。
【０００３】
一方、後者のトラニオンボールバルブは、バルブ内のボールを１次側と２次側の２個のシートで挟んだ状態で、上部ステムとトラニオン（下部ステム）によってこのボールを支持した構造であり、上下のステムでボールを支持することにより、流体圧力によって作動トルクが大きく影響を受けることが無いようにしたものである。
トラニオンボールバルブは、シートを装着したシートリテーナをばね等でボール方向に押圧してシール性を発揮させるようにしたものであり、フローティングボールバルブに比較してシール性が高いため、主に、大口径の流路を制御する場合や、又は高圧流体用のバルブとして用いられることが多い。
【０００４】
ところで、ボールバルブには、流体の出入口が２つの形式である２方形のボールバルブ以外にも、いわゆる３方ボールバルブと呼ばれるボールバルブがある。
３方ボールバルブは、流体の出入り口を３方向に形成し、各流路を切替えることで、流れの方向を変えたり、１方向を止めたり、或は、流れを分岐させたり、合流させたりするようにしたボールバルブである。
例えば、半導体製造分野におけるガス供給ラインなどでは、３方ボールバルブが流路切替え用として使用されることがあり、特に、高圧ガスなどの高圧流体を流したりパージするための３方ボールバルブとして、トラニオンタイプの３方ボールバルブが使用されている。
【０００５】
半導体製造装置のガス供給ラインにおいては、製品の品質維持や悪性の流体ガスの漏れを防ぐためなどにガス供給側の流路を完全に遮断しつつ、かつ中間開度でもガスが二次側に漏れることがないように流路を切替える必要があり、特に、高圧ガスを流体とする場合、高いシール性を維持しながら切替えできる３方バルブが必要となる。横型タイプの３方ボールバルブは、流路の切替え時に流体漏れを生じることがあるため利用には向いておらず、通常は、竪型３方ボールバルブと呼ばれる３方ボールバルブが利用される。
【０００６】
竪型３方ボールバルブには、ボール内部にＬ字型の流路を施し、このボールを回転させることでバルブに設けた左右何れかの流路と下方側に形成した流路を連通させて流路を切替えるようにしたものがあり、例えば、左右何れかの側の流路を一端遮断して他方の流路に切替え、ボールの回転途中に左右側の流路がキャビティ内と連通することのないようにして、流体の漏れを防止しながら高いシール性を維持しようとしたものがある（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。
これらのボール弁は、ボールを回転させたときにＬ字型の一方側の流路を左右側の各流路に対して連通させる構造であり、流路の切替え時にはボールを１８０度回転操作するような構造となっている。
【特許文献１】特公平４−８６６９号公報
【特許文献２】特開昭６２−２６６２７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、一般的に使用されるボールバルブが９０度のボールの回転操作により流路の開閉を行うようにしたものであるのに対し、上記の竪型３方ボールバルブは流路の開閉時にはボールを１８０度回転操作する必要があり、通常の９０度回転操作タイプのボールバルブと比較して一度の操作に必要な回転操作量が倍になっていた。よって、ボールと接触しているシートや回転操作用の操作軸及びこれをシールするシール部材などの磨耗は９０度回転操作タイプのボールバルブに比較して激しくなり、耐久性能に劣るという問題を生じていた。このため、９０度回転操作タイプのボールバルブに比べて頻繁にボールシートなどの消耗部品を交換する必要があった。
【０００８】
また、１８０度回転操作タイプのボールバルブは、９０度回転操作タイプのボールバルブに比較して操作時の回転量が倍になるため操作性にも劣っていた。特に、高圧ガスを流体とする場合には、この高圧ガスの高い流体圧がボールや操作軸に作用するため操作時の負担がより一層大きくなるという問題があった。
【０００９】
本発明は、従来の課題点に鑑みて開発したものであり、その目的とするところは、高圧流体を流す場合であっても、漏れを確実に防いで高いシール性を発揮しながら流路を切替えることのできる３方流路切替え型のボールバルブであり、繰り返し操作を行っても耐久性に優れ、操作性にも優れたボールバルブを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、１次側流路と２次側流路を有し、この流路と交差する３次側流路を有するボデー内に、上下ステムを有するボール弁体を回動自在に設け、１次側流路と２次側流路に設けたシートリテーナにボールシートを装着し、この双方のボールシートをばね機構を介してボール弁体側にそれぞれ押圧シール接触させると共に、ボール弁体には、１次側流路が全閉のとき、２次側ポート孔と３次側ポート孔を連通するＬ字形ポート流路を設け、このＬ次形ポート流路の中央位置に、上下ステム軸線の交差方向に略９０°の角度で１次側ポート孔を設けて３方弁を構成したボールバルブである。
【００１１】
請求項２に係る発明は、上ステムを手動用のハンドル操作により、又は、アクチュエータを搭載して自動操作により回動させたボールバルブである。
【００１２】
請求項３に係る発明は、１次側流路を天然ガスを充てんする天然ガススタンドのガス流路に接続し、２次側流路を圧力抜きライン側に接続し、３次側流路を車両の燃料容器等の需要機側に接続したボールバルブである。
【００１３】
請求項４に係る発明は、前記ガス流路は、ガス導管から供給されるガスを圧縮する圧縮機を有する圧縮設備と、この圧縮設備で圧縮されるガスを蓄える容器を備えた蓄ガス器と、圧縮ガスを車両に充填するディスペンサーを備えたボールバルブである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る発明によると、高圧流体を流す場合であっても、漏れを確実に防ぎつつ高いシール性を発揮しながら流路を確実に切替えることができ、９０度のボールの回転操作で３方の流路の切替えを行うことができるため、ボールシートなどの消耗部品の磨耗を少なくして耐久性を向上させることができる。従って、消耗部品を頻繁に交換する必要がなくなることでコストも抑えることができ、このバルブを自動化されたシステムの流路の一部に組み込む場合にも、１８０度回転タイプの特殊なアクチュエータを用いることなく通常の９０度回転タイプのボールバルブ用アクチュエータを使用してコストを低減することができる。
また、１８０度回転操作タイプのボールバルブに比較してボールシートの磨耗代を少なくすることができるため、シール性能を維持したままボールシート全体を小さく形成することができ、延いては、バルブ全体のコンパクト化を図ることが可能なボールバルブを提供することができる。
更には、操作性にも優れ、少ない回転操作量によって確実に開閉操作を行うことができ、高圧流体を流す場合でも操作時の負担が少なくできるボールバルブである。
【００１５】
請求項２に係る発明によると、バルブ本体を手動又は自動操作によって操作することができ、バルブ本体が取付けられる流体システムや、流路の切替え箇所の状態などに応じて手動又は自動操作を適宜選択して設置できるボールバルブである。
【００１６】
請求項３に係る発明によると、バルブ本体を天然ガススタンドのガス流路に接続してガス流体を車両に供給することができ、ガス流路と需要機側、又は需要機側と圧力抜きライン側の何れかの流路に、他方側の流路を確実に遮断しつつ切替えして高圧流体である天然ガスの充てん作業を容易かつ安全に行うことができるボールバルブである。
また、バルブ本体のシール部分への負担が少なく、このため消耗部品の交換を頻繁に行う必要もなくなってガススタンドのシステム全体の維持コストを抑えることも可能なボールバルブである。
【００１７】
請求項４に係る発明によると、天然ガススタンドのガス流路を確実に切替えて高圧ガスを需要機側に供給することができ、高圧ガスの充てん作業時の漏れを確実に防ぎつつ作業することができ、しかも、簡単な操作で流路が切替え可能であることによって優れた操作性を発揮して簡単に充てん作業を行うことができるボールバルブである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明におけるボールバルブの一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図７においては、本発明のボールバルブを流体ラインの一部に利用したものであり、具体的には、圧縮天然ガススタンドの流体ライン１に取付けて充填・脱圧用切替３方バルブとして利用したものである。
【００１９】
天然ガススタンドは、天然ガスを燃料とする車両１０の燃料タンク１０ａに、天然ガスを直接充てんするために設けられており、ガソリンスタンドと同様に車両に数分程度で天然ガスの充てんができる急速充てん所であり、エコ・ステーション等のパブリック充てん所や多数の車両を所有するプライベートな充てん所として適した燃料充てんシステムと言われている。
天然ガススタンドの流体ライン１の設備の主な設備としては、図に示すように、ガスを昇圧する圧縮設備２、高圧ガスを貯蔵する蓄ガス器３、車両１０に高圧ガスを充てん制御するディスペンサー４、及びこれらを制御する制御盤８などからなっている。
また、バルブ本体１１に高圧ガスを供給するガス流路１ａは、上記のうちの圧縮設備２、蓄ガス器３、ディスペンサー４からなっている。
【００２０】
圧縮設備２は、ガス導管９から供給されるガスを、車両１０に充てんできる圧力に圧縮するための圧縮機２ａと、この圧縮機２ａと一体となって設備されている緊急遮断弁２ｂ、逆止弁２ｃ等の付属設備一式からなっている。この圧縮設備２は、ガス導管９からのガスを、例えば、２５０ｋｇｆ／ｃｍ２Ｇ程度の圧力まで昇圧して蓄ガス器３に充填する機能を有している。車両１０へのガスの充填により、蓄ガス器３の圧力が減少すると、圧縮機２ａが作動されるようになっている。
【００２１】
蓄ガス器（蓄ガス設備）３は、圧縮設備２で圧縮した高圧ガスを蓄える容器３ａと、この容器３ａと一体となって備えられている緊急遮断弁３ｂ等の付属設備一式からなっている。容器３ａに貯蔵された圧縮天然ガスは、車両１０への充てん時に追い出されることにより、急速充てんが可能となっている。
【００２２】
ディスペンサー４は、車両１０に高圧ガスを充てんするための流量計４ａ、緊急遮断弁４ｂ、圧力計４ｃなどからなる制御装置類及びこの制御装置類と一体となって設備される付属設備並びにこれらを収納するケーシングからなる設備であるディスペンサー本体５と、充てんホース６からなっている。ディスペンサー４は、蓄ガス器３の高圧ガスを、例えば、２００ｋｇｆ／ｃｍ２Ｇ程度の圧力で車両１０に充てんできるようにした機器であり、充てん量の計測機能を有し、設定圧力になったときに自動的に停止する機能を有している。
図中のノズル７は、充てんホース６の先端側に設けられ、このノズル７を介して高圧ガスが車両１０に供給される。
【００２３】
本発明のボールバルブは、充てんホース６とノズル７との間に取付けられ、１次側流路１７をガス流路１ａに接続し、２次側流路１８を圧力抜きライン１００側に接続し、３次側流路１９を車両１０の燃料タンク１０ａ等の需要機側に接続するようにしたものである。
バルブ本体１１は、流路を切替えて供給元であるディスペンサー４と供給先であるノズル７を連通させることにより、ディスペンサー４から供給される高圧ガスをノズル７側に流して車両１０に高圧ガスを供給し、また、この高圧ガスの流路を遮断しながら供給元と２次側流路１８を連通させて充てんホース６からノズル７に残留した高圧ガスをパージして安全に高圧ガス充てん作業を行えるようにしたものであり、繰り返し行われる高圧ガスの充てん作業に対してバルブ本体１１内部の劣化を防いで優れた耐久性を発揮していると共に、高圧ガスを充てんする作業者にとって簡単かつ確実に流路の切替えを行うことのできるものである。
【００２４】
図１ないし図４においては、本発明におけるボールバルブの断面図を示したものである。
ボデー１２は、図において水平方向に１次側流路１７と２次側流路１８を有し、これらの流路１７、１８と交差する方向に下向きに３次側流路１９を有している。
ボデー１２の１次側流路１７、２次側流路１８、３次側流路１９側には、それぞれ開口部１２ａ、１２ｂ、１２ｃが形成され、この開口部１２ａ、１２ｂ、１２ｃの内側にはめねじ１３ａ、１３ｂ、１３ｃがそれぞれ形成されている。
【００２５】
めねじ１３ａには図７に示した充てんホース６からの高圧ガスが流入する１次側の流路管１５が螺着されて一次側流路１７が構成され、また、めねじ１３ｂには、流路管１６を螺着して、３次側流路１９と連通して高圧ガスをパージできる２次側流路１８を構成している。このパージは、例えば、３次側流路１９から直接パージさせたり、高圧ガスを循環させて再利用したりするシステムとして設けることができる。めねじ１３ｃには、１次側流路１７からの高圧ガスをノズル７側に供給する３次側の図示しない流路管を螺着可能に設けている。流路管１５、１６には、ガスケット５０とこのガスケット５０を押圧する押圧リング５１を介在した状態で管継手２０、２１を螺着することによって適宜の流路を接続することができる。
【００２６】
ボデー１２の上部には、ボンネット２２を形成し、このボンネット２２の内部に装入穴２２ａを設け、この装入穴２２ａにボール弁体３０の上ステム３２を装着可能に設けている。装入穴２２ａは、開口部１２ｃと対向する位置において、開口部１２ｂと同軸上に形成している。
ボンネット２２の外周側にはおねじ２２ｂを形成しており、このおねじ２２ｂにはパネルナット２３を螺着している。
【００２７】
上ステム３２の上部側には操作軸２４を装着し、この操作軸２４の上端側にハンドル２５を固定ピン２６等の適宜の手段によって取付けており、操作軸２４を回転することでボール弁体３０を手動操作可能に設けている。
ストッパ２７は、ボンネット２２に形成した装着穴２２ｃに取付けられており、このストッパ２７に、ハンドル２５に形成した当接部２５ａを当接させてハンドル２５の操作時の回転角度を決定している。ボール弁体３０の開閉時の操作軸２４の回転角度を９０度にするため、この当接部２５ａ同士の角度は９０度の間隔によって設ける。
このように、上ステム３２を手動用のハンドル２５の操作によりボール弁体３０を手動操作できるようにしているが、この上ステム３２に図示しないアクチュエータの出力軸を接続して、このアクチュエータの自動操作により回動させるようにしてもよい。
【００２８】
ボール弁体３０の上下ステム３２、３３は、球体状のボール部３１から上下に延設するように一体に形成し、この上下ステム３２、３３をボデー１２に形成した取付穴１２ｄ、１２ｅにそれぞれ遊嵌させて支持するようにしてトラニオン構造としてボール弁体３０を回動自在に設けている。
ボール弁体３０の内部には、１次側ポート孔３４、２次側ポート孔３５、３次側ポート孔３６を設けており、１次側流路１７が全閉状態のとき、２次側ポート孔３５と３次側ポート孔３６を連通するＬ字形ポート流路６０を設け、このＬ字形ポート孔６０の中央位置に上下ステム３２、３３の軸線Ｏの方向に交差方向に略９０°の角度で１次側ポート孔３４を設けている。ここで、Ｌ字形ポート孔６０の中央位置とは、Ｌ字形ポート孔６０の中間部位であって、１次側ポート孔３４が１次側流路１７に連通可能な位置をいう。
上下ステム３２、３３に形成した溝部位にはそれぞれスラストベアリング３７、３７を装着しており、ボール弁体３０が高圧ガスにより押されても、円滑に回転操作できるようにしている。
【００２９】
ボール弁体３０の上部には平行二面部３０ａを形成し、この平行二面部３０ａを上記の操作軸２４に形成した凹部２４ａに嵌合させることで操作軸２４とボール弁体３０とを同軸に回転可能に設けている。操作軸２４に形成した凹状溝部位にはシールリング２８、２８を装着し、操作軸２４からの流体の漏れを確実に防いでいる。バックアップリング２９は、シールリング２８の背面側に装着し、シールリング２８をシール方向に押圧してシール性能を高めたものである。
【００３０】
操作軸２４を回転操作し、１次側流路１７に１次側ポート孔３４を連通するか、又は２次側流路１８に２次側ポート孔３５を連通させて流路１７、１８のうち何れか１方側に３次側流路１９と連通する３次側ポート孔３６を連通させることにより、このボール弁体３０によって流路を切替え可能に設けている。
前述したように、ボール弁体３０の１次側ポート孔３４と２次側ポート孔３５は、上から見た状態でＬ字形ポート孔６１となることから（図２参照）、３次側流路１９と連通する際にボール弁体３０を１８０度回転させて切替える必要がなく、９０度の回転操作によって１次側流路１７又は２次側流路１８が３次側流路１９と切替え可能となっている。
【００３１】
１次側流路１７と２次側流路１８にはシートリテーナ４１が設けられ、このシートリテーナ４１は、拡径円筒部４２とこの拡径円筒部４２から縮径して軸方向に延設した縮径筒状部４３によって構成されている。拡径円筒部４２のボール弁体３０との対向面側にはボール弁体の外形に沿うようにテーパ面４１ａが形成され、このテーパ面４１ａを介して縮径筒状部４３内に内部流路４４が形成されている。
【００３２】
シートリテーナ４１は、縮径筒状部４３が１次側流路１７、２次側流路１８に対して摺動可能な状態で取付けられ、このシートリテーナ４１の背面側には、環状部材４５とばね機構４６が装着された状態でボール弁体３０を左右両側から挟持している。
流路管１５、１６に形成した第１凹部１５ａ、１６ａは、シートリテーナ４１の拡径円筒部４２が移動可能に、この拡径円筒部４２よりも拡径して形成している。また、環状部材４５の外径は、第１凹部１５ａ、１６ａよりも僅かに小さい径に形成し、この環状部材４５を嵌めることでばね機構４６によって弾発したときにシートリテーナ４１の円周方向の振れを防ぎ、ボール弁体３０を確実に中心方向に押圧できるようにしている。
【００３３】
シートリテーナ４１にはボールシート４０が装着され、このボールシート４０は、ボール弁体３０の左右（１次側流路１７、２次側流路１８）側から装着される。このボールシート４０は、例えば、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）の材料によって形成するのがよく、この場合、耐薬品性、低摩擦性に優れ、また、適度の弾性を有しているのでボールシート材料として好適である。また、ＰＣＴＦＥ以外にも、例えばＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などの樹脂を材料として形成するようにしてもよい。
ボールシート４０は、ボール弁体３０の当接側を、このボール弁体３０の外形に沿うようにテーパ状に形成し、このテーパ部４０ａがボール弁体３０の外周面側と接触することにより、広い接触面によって接触でき、高いシール性能を発揮できるようにしている。
【００３４】
ばね機構４６は板ばねからなっており、この板ばね４６を適宜の枚数を重ね合わせて使用することにより弾発力を調整可能に設けている。双方のボールシート４０は、ばね機構４６を介してボール弁体３０側にそれぞれ押圧シール接触されており、ボール弁体３０を最も好適な押圧力で押圧することによりシール性を高めている。このばね機構４６は、板ばね以外にも、コイルスプリング等の異なる種類のばねを組み合わせて形成するようにしてもよい。
【００３５】
ボデー１２の第１凹部１５ａ、１６ａから縮径するように形成した第２凹部１５ｂ、１６ｂには、Ｏリング４８を保持リング４７、４７で挟んだ状態で装着し、このようにＯリング４６を装着することで、ボデー１２の１次側流路１７又は２次側流路１８から流れ込む高圧ガスが、縮径筒状部４３と第２凹部１５ｂ、１６ｂの隙間から浸入したり、弁室３８内の高圧ガスが第２凹部１５ｂ、１６ｂを通って１次側流路１７、２次側流路１８に浸入するのを確実に防いでいる。
【００３６】
また、ボールシート４０は、流体の圧力により、更にボール弁体３０に押圧シール接触される。ここで１次側流路１７内の流体圧力をｐ、２次側流路１８内の流体圧力をｒ、３次側流路１９内の流体圧力をｓ、弁室３８内の流体圧力をｔとすると、１次側流路１７と３次側流路１９が連通する場合（図５参照）には、各部位における圧力の関係は［ｐ＝ｓ＝ｔ］＞［ｒ≒０］となる。
従って、１次側のボールシート４０には、ばね機構４６による押圧力のみが加わるのに対し、２次側のボールシート４０には、ばね機構４６に加えて、弁室３８内の流体圧力ｔによる押圧力も加わる。この押圧力は、ボールシート４０とボール弁体３０とのシール径（最も小径となる場合は、ボールシート４０の内径）と、後述するシートリテーナ４１の縮径筒状部４３の外径により形成される、シートリテーナ４１背面の環状領域に、流体圧力ｔが加わることにより生ずる。
【００３７】
一方、２次側流路１８と３次側流路１９が連通する場合（図６参照）には、各部位における圧力の関係は、［ｒ＝ｓ＝ｔ≒０］＞ｐとなる。
従って、２次側ボールシート４０には、ばね機構４６による押圧力のみが加わるのに対し、１次側のボールシート４０には、ばね機構４６に加えて、弁室３８内の流体圧力ｔによる押圧力も加わる。この押圧力は、１次側流路１７と３次側流路１９が連通する場合と同様、ボールシート４０とボール弁体３０とのシール径（最も小径となる場合は、ボールシート４０の内径）と、シートリテーナ４１の縮径筒状部４３の外径により形成される、シートリテーナ４１背面の環状領域に、流体圧力ｔが加わることにより生ずる。
【００３８】
シートリテーナ４１は、縮径筒状部４３が１次側流路１７、２次側流路１８に案内された状態で装着されつつ前述した環状部材４５側からによって弾発されたときに軸方向の振れがなく、ボール弁体３０の中心からずれることなくこのボール弁体３０を押圧している。
ボールシート４０の断面は略矩形状であり、このボールシート４０は、２辺以上がシートリテーナ４１で包囲された状態で装着されている。
【００３９】
次に、本発明のボールバルブの上記実施形態における作用を説明する。
ガス導管６からガスが供給されると、このガスは、圧縮設備２によって昇圧された後に蓄ガス器３に蓄えられ、ディスペンサー４によってボールバルブ本体１１に供給可能に設けられている。
【００４０】
ハンドル２５を操作して操作軸２４を回転させ、図５（ｂ）に示すようにボール弁体３０の１次側ポート孔３４を１次側流路１７と連通させた状態にすると、１次側流路１７が１次側ポート孔３４、３次側ポート孔３６を介して３次側流路１９と連通する。従って、高圧ガスは、ディスペンサー４からボールバルブ本体１１内を通過してノズル７側に流れ、このノズル７と接続された車両１０の燃料タンク１０ａ内に供給される。
【００４１】
このとき、２次側ポート孔３５は図５（ａ）に示したように弁室３８内を向いた状態となり、この２次側ポート孔３５から弁室３８内側に高圧ガスが浸入し、弁室３８内には高圧ガスが充満した状態となるが、ボール弁体３０の外周側にボールシート４０が密着シールしているため弁室３８から流路１７、１８への漏れが防止され、しかも、この弁室３８内に浸入した高圧ガスは環状部材４５の隙間からばね機構４６の側に浸入し、前述のようにボールシート４０をボール弁体３０の側に更に押圧する力を発揮する。このように、弁室３８内の流体によって、いわゆる自緊力を発生させることができ、この自緊力によりシール性能を一層高め、高圧ガスが２次側流路１８に漏れないようにしている。
【００４２】
次に、ハンドル２５を回転操作して図６（ｂ）の位置まで操作軸２４を回転させると、ボール弁体３０の２次側ポート孔３５と３次側ポート孔３６が連通した状態となり、２次側流路１８が、２次側ポート孔３５、３次側ポート孔３６を介して３次側流路１９と連通する。よって、燃料タンク１０ａに接続されたノズル７からバルブ本体１１内にかけて残留していた高圧ガスが３次側流路１９から２次側流路１８に流れてこの２次側流路１８に接続された圧力抜きライン１００を介して圧抜きされ、ノズル７を燃料タンク１０ａから安全に取り外すことができる。
【００４３】
このとき、１次側ポート孔３４は、１次側流路１７と３次側流路１９が連通した場合と同様に、図６（ａ）に示したような弁室３８内を向いた状態となり、この第１ポート孔３４から弁室３８内側に高圧ガスが浸入してこの弁室３８内に充満する。これにより、１次側流路１７では、上記と同様にばね機構４６による押圧力と、高圧ガスによって働く自緊力によって押圧力が高まった状態でボールシート４０がボール弁体３０に密着シールして、高圧ガスが１次側流路１７から漏れるのを防止している。
【００４４】
上記の流路の切替え時には、切替えに必要な操作軸２４の回転角度が９０度となり、これにより、操作軸２４の回転量が１８０度の場合と比較してボール弁体３０とボールシート４０との摺動する量を半分にすることができ、ボールシート４０や、操作軸２４、操作軸２４に装着したＯリング２８等の消耗部品の磨耗を極力抑えることができる。従来、消耗部品の耐久性向上を図るには、消耗部品の寸法を、磨耗代を多く確保した大きめの寸法に設定したり、消耗部品の材質を特殊なものに設定するなどの対応が必要であったが、本発明によれば、過剰な寸法設定や特殊材料を用いる必要なく、上記消耗部品の耐久性向上を図ることができ、これらの消耗部品を頻繁に交換する必要が無く、無駄なコストを抑えることもできる。
更には、ボールシート４０等の磨耗しやすい部品のみを個別に交換する必要が無く、１台のボールバルブに用いる上記消耗部品一式を予めパッケージ化し、これを用いて消耗部品一式を一度に交換することができるので、バルブ全体として消耗部品の交換頻度を低減することができる。
【００４５】
また、少ない回転操作量で操作できることによって操作性にも優れ、高圧ガスを流体とした場合でも簡単に手動操作することができる。
更に、ハンドル２５は、固定ピン２６を外すことによって簡単に取り外すことができ、このハンドル２５を取外した状態で容易にアクチュエータからなる自動操作機構を搭載することができるため、手動操作と自動操作を簡単に切替えることができる。
【００４６】
通常のボールバルブは、９０度で開閉操作を行う構造となっており、この種のボールバルブを自動で操作するためのアクチュエータも９０度の回転角度で回転する仕様となっている場合が一般的である。１８０度の開閉操作が必要な切替３方バルブを自動操作によって回転させる場合には、この３方バルブに合わせてわざわざ１８０度回転操作用のアクチュエータにする必要があり、特別な仕様のアクチュエータを使用する必要がある。このため、自動化を行うにあたっても、コストアップの要因となっていた。
本発明のボールバルブは、汎用的な９０度回転型のアクチュエータを採用して３方に流路を切替えることができるため、自動で操作する切替３方バルブのコストを抑えることができる。
更には、ディスペンサー４からノズル７の間に配置される、手動操作用のボールバルブと、圧縮天然ガススタンドのシステムにおける蓄ガス器３等の設備に内蔵される、自動操作用のボールバルブとの間で、バルブ本体１１を共用化することができるので、バルブ本体１１のコスト、ひいてはシステム全体のコストを抑えることができる。
【００４７】
上記のような圧縮天然ガススタンドのシステムで用いられるボールバルブは、流体漏れが許されないことから、ボールシート４０やＯリング４８の消耗部品を、定期的に交換する必要がある。しかし、交換の際にはシステム全体を停めなければならず、ガスの供給に支障が出たり、代替システムの設置などが必要であった。本発明のボールバルブを同システムで手動操作用並びに自動操作用の共用化をすることで、過剰な寸法設定や特殊材料を用いる必要なく、上記消耗部品の耐久性向上を図ることができ、システム全体としてこれらの消耗部品を頻繁に交換する必要が無くなることから、圧縮天然ガススタンドシステムの停止頻度を低減することができ、同システムの稼動率を上げることができる。
【００４８】
また、前述のように、バルブ弁体１１に形成した１次側ポート孔３４と２次側ポート孔３５の角度が９０度であることと、１次側流路１７と２次側流路１８の角度が１８０度であることにより、ボール弁体３０を回転する際の中間開度において、１次側ポート孔３４、２次側ポート孔３５のうちの何れか一方側のポート孔が流路と連通しているときに他方側のポート孔が他の流路と連通することがなく、流路の切替え時に確実に一方側の流路を遮断した状態で他方側の流路に切替えることができ、これにより流体の漏れを防ぐことができる。
なお、本発明のボールバルブは、上記のような天然ガススタンド以外にも様々なシステムに適用することができ、例えば、複数の系統で流体ラインが存在するシステムなどの流路切替え用として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明におけるボールバルブの一例を示した断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線拡大断面図である。
【図３】本発明のボールバルブの一例を示した正面図である。
【図４】図３の側面図である。
【図５】図１におけるボールバルブの一方側の流路を連通した状態を示す概略説明図である。（ａ）は一方側の流路が連通した状態を示す概略平面図である。（ｂ）は（ａ）の概略正面図である。
【図６】図１におけるボールバルブの他方側の流路を連通した状態を示す概略説明図である。（ａ）は他方側の流路が連通した状態を示す概略平面図である。（ｂ）は（ａ）の概略正面図である。
【図７】本発明のボールバルブを天然ガススタンドの流体ラインに適用した一例を示した概略説明図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  流体ライン
２  圧縮設備
２ａ  圧縮機
３  蓄ガス器
３ａ  容器
４  ディスペンサー
６  ガス導管
１０  車両
１０ａ  燃料容器
１１  バルブ本体
１２  ボデー
１７  １次側流路
１８  ２次側流路
１９  ３次側流路
２４  操作軸
３０  ボール弁体
３４  １次側ポート孔
３５  ２次側ポート孔
３６  ３次側ポート孔
４０  ボールシート  
４１  シートリテーナ
４６  ばね機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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