(57)【要約】【課題】流体が密閉したキャビティ内で異常高圧となるのを防止できるとともに、流体漏れの発生を防止できるボールバルブを提供する。【解決手段】ボールバルブ20は、バルブ本体21と、第１環状シート23と、第２環状シート24と、貫通孔51を形成したボール25とを備える。バルブ本体21は、第１流路31と、第２流路32と、ボール収容室33とを有する。ボール25には、開状態時にはキャビティ50と貫通孔51とを連通させ、閉状態時にはキャビティ50に繋がった貫通孔51と第１流路31とを連通させる連通孔52を形成する。バルブ本体21と第２環状シート24との間には、シール部材であるＯリング43を配設する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１流路と、第２流路と、前記第１流路と前記第２流路との間に位置するボール収容室とを有するバルブ本体と、
このバルブ本体内にそれぞれ配設され、互いに離間して位置する第１環状シートおよび第２環状シートと、
前記ボール収容室に回動中心軸線を中心として回動可能に収容され、前記第１環状シートと前記第２環状シートとの間に位置し、流路となる貫通孔が前記回動中心軸線に対して直交する方向に貫通して形成され、前記第１流路と前記第２流路とを連通させる開状態および前記第１流路と前記第２流路とを遮断する閉状態に選択的に切り換えられるボールとを備え、
前記ボールには、開状態時には前記バルブ本体と前記ボールとの間に位置するキャビティと前記貫通孔とを連通させ、閉状態時には前記キャビティに繋がった前記貫通孔と前記第１流路とを連通させる連通孔が形成され、
前記バルブ本体と前記第２環状シートとの間には、シール部材が配設されている
ことを特徴とするボールバルブ。
【請求項２】
ボールの連通孔は、回動中心軸線および貫通孔に対して直交する方向に長手方向を有する長孔状に形成されている
ことを特徴とする請求項１記載のボールバルブ。
【請求項３】
シール部材は、Ｏリングである
ことを特徴とする請求項１または２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、ボールで流路の連通および遮断を行うボールバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１に記載されたボールバルブや、図１０に示されたボールバルブが知られている。
【０００３】
この図１０に示された従来例１のボールバルブは、第１流路１と第２流路２とこれら両流路１，２間に位置するボール収容室３とを有するバルブ本体４と、このバルブ本体４内にそれぞれ配設され互いに離間して位置する第１環状シート６および第２環状シート７と、ボール収容室３に回動中心軸線Ｘを中心として回動可能に収容され第１環状シート６と第２環状シート７との間に位置し流路となる貫通孔８が回動中心軸線Ｘに対して直交する方向に貫通して形成され第１流路１と第２流路２とを連通させる開状態および第１流路１と第２流路２とを遮断する閉状態に選択的に切り換えられるボール９とを備えている。
【０００４】
しかしながら、図１０に示されたボールバルブでは、バルブ本体４とボール９との間に位置するキャビティ10が密閉状態となり、この密閉したキャビティ10に流体（例えば液体）が封入され、この流体が熱膨張により異常高圧となり、その結果、バルブ本体４やボール９等が変形するという問題がある。
【０００５】
そこで、この問題を解決したものとして、例えば図１１および図１２に示された従来例２のボールバルブが知られている。
【０００６】
このボールバルブのボール９には、密閉したキャビティ10に流体が封入されないように、キャビティ10と貫通孔８とを連通させる流体逃がし孔である連通孔（液封防止孔）11が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】意匠登録第１２２９９６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図１１および図１２に示されたボールバルブには、次のような問題点１、２がある。
【０００９】
問題点１について説明すると、図１３に示すように、ボール９の閉状態時（弁閉状態時）には、連通孔11が機能しないため、キャビティ10が密閉状態となり、この密閉したキャビティ10に流体が封入されて熱膨張で異常高圧となり、その結果、バルブ本体４やボール９等が変形するという問題がある。
【００１０】
問題点２について説明すると、図１４に示すように、ボール９の閉状態時において、ボール９の第１流路１側の外周面が加圧されるとともにボール９の第２流路２側の外周面が加圧され、ボール９が両側から等しい流体圧を受けた際に、ボール９を環状シート６，７に押し付ける押付力が低下するため、流体漏れが発生するという問題がある。
【００１１】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、ボールが開状態および閉状態のいずれの状態であっても流体が密閉したキャビティに封入されて異常高圧となることを防止でき、また、ボールが両側から等しい流体圧を受けた際の流体漏れを防止できるボールバルブ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】
【００１２】
請求項１記載のボールバルブは、第１流路と、第２流路と、前記第１流路と前記第２流路との間に位置するボール収容室とを有するバルブ本体と、このバルブ本体内にそれぞれ配設され、互いに離間して位置する第１環状シートおよび第２環状シートと、前記ボール収容室に回動中心軸線を中心として回動可能に収容され、前記第１環状シートと前記第２環状シートとの間に位置し、流路となる貫通孔が前記回動中心軸線に対して直交する方向に貫通して形成され、前記第１流路と前記第２流路とを連通させる開状態および前記第１流路と前記第２流路とを遮断する閉状態に選択的に切り換えられるボールとを備え、前記ボールには、開状態時には前記バルブ本体と前記ボールとの間に位置するキャビティと前記貫通孔とを連通させ、閉状態時には前記キャビティに繋がった前記貫通孔と前記第１流路とを連通させる連通孔が形成され、前記バルブ本体と前記第２環状シートとの間には、シール部材が配設されているものである。
【００１３】
請求項２記載のボールバルブは、請求項１記載のボールバルブにおいて、ボールの連通孔は、回動中心軸線および貫通孔に対して直交する方向に長手方向を有する長孔状に形成されているものである。
【００１４】
請求項３記載のボールバルブは、請求項１または２記載のボールバルブにおいて、シール部材は、Ｏリングであるものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ボールの開状態時にはキャビティと貫通孔とを連通させ、ボールの閉状態時にはキャビティに繋がった貫通孔と第１流路とを連通させる連通孔がボールに形成されているため、ボールが開状態および閉状態のいずれの状態であっても、流体が密閉したキャビティに封入されて異常高圧となることを防止でき、また、バルブ本体と第２環状シートとの間にはシール部材が配設されているため、ボールが両側から等しい流体圧を受けた際の流体漏れを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施の形態に係るボールバルブのボール閉状態時（弁閉状態時）の断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図３】同上ボールバルブのボール開状態時（弁開状態時）の断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ断面図である。
【図５】同上ボールバルブの作用説明図である。
【図６】図５に続く作用説明図である。
【図７】図６に続く作用説明図である。
【図８】図７に続く作用説明図である。
【図９】図８に続く作用説明図である。
【図１０】従来例１のボールバルブのボール開状態時（弁開状態時）の断面図である。
【図１１】従来例２のボールバルブのボール開状態時（弁開状態時）の断面図である。
【図１２】同上従来例２のボールバルブのボール閉状態時（弁閉状態時）の断面図である。
【図１３】同上従来例２のボールバルブの問題点１を説明するための断面図である。
【図１４】同上従来例２のボールバルブの問題点２を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１８】
図１ないし図４において、20はボールバルブで、このボールバルブ20は、例えばエアコン等の空調機器の冷媒配管19の途中に接続される冷媒配管用ボールバルブである。
【００１９】
ボールバルブ20は、筒状のバルブ本体（ボディ）21と、このバルブ本体21内にそれぞれ配設され互いに離間して位置する円形環状の左右１対の環状シート（環状弁座）、つまり第１環状シート23および第２環状シート24と、バルブ本体21内に回動可能に配設され開状態および閉状態に選択的に切り換えられる略球状で筒状のボール（弁体）25と、このボール25の上部に固定的に立設された切換操作用のシャフト（弁棒）26と、バルブ本体21に脱着可能に設けられシャフト26のうちバルブ本体21外に位置する部分である操作部28を覆うキャップ27とを備えている。
【００２０】
バルブ本体21は、例えば互いに螺合連結された２つの本体構成部材21a，21bにて構成されている。バルブ本体21は、軸方向一端側である左側に第１流路31を有し、軸方向他端側である右側に第２流路32を有し、軸方向中央部にこれら第１流路31と第２流路32との間に位置するボール収容室33を有している。
【００２１】
そして、バルブ本体21の左側には、空調機器の室外機18に一端部が接続された第１接続管（銅管等）13の他端部が接続され、この第１接続管13の管内流路が第１流路31に繋がり、また、バルブ本体21の右側には、空調機器の室内機17に一端部が接続された第２接続管（銅管等）14の他端部が接続され、この第２接続管14の管内流路が第２流路32に繋がる（図９等参照）。
【００２２】
なお、第１接続管13と第２接続管14とにて、冷媒配管19が構成されている。第１接続管13は、バルブ側管部13aと室外機側管部13bとにて構成されている。第２接続管14は、バルブ側管部14aと室内機側管部14bとにて構成されている。
【００２３】
第１環状シート23は、バルブ本体21の第１流路31側の内周面に形成された第１シート受部36に嵌着されている。第１シート受部36は、第１環状シート23の外周面と接触する外周面受面37と、第１環状シート23のボール25側とは反対側の軸方向端面と接触する端面受面38とにて構成されている。
【００２４】
第２環状シート24は、バルブ本体21の第２流路32側の内周面に形成された第２シート受部39に嵌着されている。第２シート受部39は、第２環状シート24の外周面と接触する外周面受面40と、第２環状シート24のボール25側とは反対側の軸方向端面と接触する端面受面41とにて構成されている。
【００２５】
ここで、バルブ本体21の内周面（第２シート受部39の外周面受面40）と第２環状シート24の外周面との間には、環状のシール部材であるＯリング43が弾性変形した圧縮状態で配設されている。つまり、第２環状シート24の外周面には円形環状で断面矩形状の凹溝部44が周方向に沿って形成され、この凹溝部44内に円形環状で断面円形状のＯリング43が嵌入されている。そして、Ｏリング43の内周面が凹溝部44の溝底面45に圧接し、Ｏリング43の外周面が第２シート受部39の外周面受面40に圧接しており、このＯリング43の弾性復元力で第２環状シート24がボール25の外周面に押し付けられている。
【００２６】
ボール25は、バルブ本体21のボール収容室33にボール25の中心点Ｐを通る上下方向の回動中心軸線Ｘを中心として回動可能に収容され、第１環状シート23と第２環状シート24との間に位置している。つまり、ボール25は、ボール収容室33内において一対の環状シート23，24にて左右両側から挟持され、ボール25の左側外周面の一部が第１環状シート23のボール受面46に接触し、ボール25の右側外周面の一部が第２環状シート24のボール受面47に接触している。
【００２７】
また、ボール25には、軸方向両端に開口面51a，51bを有する円柱状の貫通孔51が回動中心軸線Ｘに対して直交する方向に貫通して形成されている。つまり、ボール25には、ボール25の回動中心軸線Ｘに対して直交しかつボール25の中心点Ｐを通る直線Ｙを中心線とする円柱状の貫通孔51が形成されている（図３参照）。
【００２８】
そして、この貫通孔51は、ボール25の開状態時においては、冷媒等の流体が流れる左右１対の流路31，32と繋がって流路となる。つまり、ボール25は、シャフト26の操作に基づく回動中心軸線Ｘを中心とする９０度回動により、第１流路31と第２流路32とを連通させる開状態および第１流路31と第２流路32とを遮断する閉状態に選択的に切り換えられる。図１および図２にはボール25が閉状態に切り換えられた弁閉状態が示され、図３および図４にはボール25が開状態に切り換えられた弁開状態が示されている。
【００２９】
ここで、ボール25には、ボール25の開状態時にはバルブ本体21の内周面（内面）とボール25の外周面（外面）との間に位置する環状隙間であるキャビティ50と貫通孔51とを連通させ、かつボール９の閉状態時にはキャビティ50に両開口面51a，51bで繋がった貫通孔51と第１流路31とを連通させるキャビティ密閉防止用の連通孔（液封防止孔）52が形成されている。このため、ボール25が開状態および閉状態のいずれの状態であっても、キャビティ50は、常に開放状態となっており、密閉状態にはならない。
【００３０】
この連通孔52は、回動中心軸線Ｘおよび貫通孔51に対して直交する方向に長手方向を有する長孔状に形成されている。換言すると、ボール25には、ボール25の回動中心軸線Ｘおよび直線Ｙに対して直交しかつボール25の中心点Ｐを通る直線Ｚを中心線とする１つの細長い円柱状の連通孔52が形成されている（図１および図２参照）。
【００３１】
また、この連通孔52は、軸方向両端に開口面52a，52bを有し、軸方向一端の開口面52aがボール25の球面状の外周面で開口し、軸方向他端の開口面52bがボール25の貫通孔51に臨んだ円筒面状の内周面で開口している。
【００３２】
なお、貫通孔51および連通孔52は、いずれも断面円形状の通孔であるが、連通孔52の径寸法は、例えば貫通孔51の径寸法の１０分の１以下である。
【００３３】
シャフト26は、ボール25を操作するためのステムとも呼ばれるもので、このシャフト26の下端部は、ボール25の上部に形成された切欠凹部55に挿入され、この切欠凹部55に対して溶接等により固定されている。
【００３４】
シャフト26の上下方向中間部は、バルブ本体21のシャフト支持部56に形成された挿通用孔部57に回動可能に挿通されている。そして、バルブ本体21のシャフト支持部56の内周面とシャフト26の上下方向中間部の外周面との間には、環状のシール部材であるシャフト用Ｏリング58が配設されている。
【００３５】
シャフト26の上端部は、バルブ本体21外に位置する略板状の操作部28となっており、この操作部28がシャフト支持部56の外周側に脱着可能に螺着されたキャップ27によって覆われている。そして、ボール25を開状態から閉状態へ或いは閉状態から開状態へ切り換える際には、キャップ27をバルブ本体21から取り外してから、シャフト26の操作部28を工具等を使用して回動操作する。
【００３６】
次に、ボールバルブ20の作用等を図面を参照して説明する。
【００３７】
図５には、工場出荷時の空調機器の様子が示されている。
【００３８】
すなわち、工場出荷時には、空調機器の室外機18に第１接続管13の一端部が接続され、第１接続管13の他端部がボールバルブ20の第１流路31側に接続され、第１接続管13の管内流路が第１流路31に繋がっている。ボールバルブ20の第２流路32側には、第２接続管14のバルブ側管部14aのみが接続されており、バルブ側管部14aと室内機側管部14bとは接続されていない。また、ボールバルブ20内のボール25は閉状態となっており、第１流路31と第２流路32とが遮断されている。
【００３９】
このとき、流体、すなわち例えば液体状の冷媒Ａは、室外機18内の流路、第１接続管13の管内流路、第１流路31、連通孔52、貫通孔51およびキャビティ50に、予め工場で所定の圧力をもって封入されている。
【００４０】
そして、このボール25の閉状態時（弁閉状態時）には、ボール25の第１流路31側の外周面が冷媒Ａで加圧されることにより、ボール25の外周面の一部が第２環状シート24のボール受面47に押し付けられ、その結果、ボール25と第２環状シート24との間がシールされている。
【００４１】
図６に示すように、空調機器の設置現場では、室外機18および室内機17を所定位置に設置した後、第２接続管14のバルブ側管部14aと室内機側管部14bとを接続して第２接続管14の管内流路を第２流路32に繋げる。
【００４２】
その後、図７に示すように、室内機17側の流路（配管部）の気密性（液体密性）の確認のために、流体、すなわち例えば気体状の窒素ガスＢを、室内機17内の流路、第２接続管14の管内流路、および第２流路32へ、例えば冷媒Ａよりも高圧になるように封入する。
【００４３】
このとき、ボール25の第１流路31側の外周面が冷媒Ａで加圧されるとともにボール25の第２流路32側の外周面が窒素ガスＢで加圧され、ボール25が左右両側からそれぞれ等しい流体圧を受けても、Ｏリング43のシール力によって、流体漏れは発生せず、窒素ガスＢが漏れて冷媒Ａに混入する不具合は生じない。
【００４４】
つまり、ボール25の第２流路32側の外周面が窒素ガスＢで加圧されても、Ｏリング43により第２環状シート24のボール受面47がボール25の外周面の一部に押し付けられ、ボール25と第２環状シート24との間がシールされているため、流体漏れが生じない。このように、このボールバルブ20では、加圧方向に影響されず、常に第２環状シート24でシールできるため、加圧方向切替時の流体漏れを防止可能である。
【００４５】
その後、図８に示すように、窒素ガスＢを抜いて真空引きした後、図９に示すように、ボール25を閉状態から開状態に切り換えて、冷媒Ａを室内機17側の流路に送る。
【００４６】
そして、このボールバルブ20によれば、ボール25の開状態時にはキャビティ50と貫通孔51とを連通させ、ボール25の閉状態時にはキャビティ50に繋がった貫通孔51と第１流路31とを連通させる連通孔52が形成されているため、ボール25が開状態および閉状態のいずれの状態であっても、キャビティ50が密閉状態とはならず、液体等の流体が密閉したキャビティ50に封入されて異常高圧となることを防止でき、よって、キャビティ50内の異常高圧に基づくバルブ本体21やボール25等の変形・破損等を適切に防止できる。
【００４７】
また、バルブ本体21と第２環状シート24との間にはシール部材であるＯリング43が配設されているため、ボール25が左右両側から等しい流体圧を受けた際の流体漏れ（弁漏れ）を適切に防止できる。
【００４８】
なお、上記実施の形態では、連通孔52がボール25に１つのみ形成された構成について説明したが、例えば複数の連通孔をボールに形成するようにしてもよい。
【００４９】
また、例えばバルブ側管部13aおよびバルブ側管部14aがバルブ本体21に一体的に設けられた構成でもよく、また、例えばバルブ本体21に雌ねじ部を形成し、この雌ねじ部にバルブ側管部13aおよびバルブ側管部14aを接続する構成等でもよい。
【００５０】
さらに、ボールバルブ20は、空調機器の冷媒配管用には限定されず、他の用途にも応用可能である。
【符号の説明】
【００５１】
20    ボールバルブ
21    バルブ本体
23    第１環状シート
24    第２環状シート
25    ボール
31    第１流路
32    第２流路
33    ボール収容室
43    シール部材であるＯリング
50    キャビティ
51    貫通孔
52    連通孔
Ｘ    回動中心軸線
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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