(57)【要約】【課題】ボール弁装置を通る流体流の線形性を向上させたボール弁装置を提供する。【解決手段】ボール弁装置は、ハウジング入口及びハウジング出口を含むバルブハウジングと、バルブハウジング内に収容可能であり、貫通孔を有するバルブボールと、孔と流体連通するバルブボールのボール入口及びボール出口とを含み、ボール弁装置を通る流体流路は、少なくとも一部が、ハウジング入口、ハウジング出口、ボール入口、ボール出口及び孔によって形成される。バルブボールと係合可能な弁軸も設けられる。バルブボールの角度位置と装置を通る流体流との間の関係が、線形又は実質的に線形になるように、装置を通る流体流を制御するため、流体流路上に位置して、橋絡部材を横切る流体流を変化させる少なくとも１つの橋絡部材及び／又はボール出口を設けることができ、及び／又は、ボール入口及びボール出口の少なくとも１つは、非円形の輪郭を有することができる。【選択図】図２ｂ
2017227324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボール弁装置を通る流体流の線形性を向上させたボール弁装置であって、
前記ボール弁装置は、
ハウジング入口及びハウジング出口を含むバルブハウジングと、
前記バルブハウジング内に収容可能であり、貫通孔を有するバルブボールと、
前記孔と流体連通する前記バルブボールのボール入口及びボール出口であって、前記ボール弁装置を通る流体流路は、少なくとも一部が、前記ハウジング入口、前記ハウジング出口、前記ボール入口、前記ボール出口及び前記孔によって形成される、ボール入口及びボール出口と、
前記バルブボールと係合可能な弁軸と、
を備え、
前記バルブボールは、前記弁軸を介して、前記バルブハウジングに対して相対的に回転可能であり、前記ボール入口及び前記ハウジング入口、及び前記ボール出口及び前記ハウジング出口が、位置合わせ及び位置ずれされるにつれて、前記流体流路に沿った流量が、前記バルブボールの回転度に対して線形又は実質的に線形に変化するようになっていることを特徴とするボール弁装置。
【請求項２】
少なくとも１つの橋絡部材が、前記流体流路上に位置して、前記橋絡部材を横切る流体流を変化させることを特徴とする、請求項１に記載のボール弁装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つの橋絡部材は、前記ボール入口及び／又は前記ボール出口に関連することを特徴とする、請求項２に記載のボール弁装置。
【請求項４】
１つの前記橋絡部材は、前記バルブボールの前記ボール入口及び前記ボール出口の各々に関連して設けられることを特徴とする、請求項２又は３に記載のボール弁装置。
【請求項５】
前記橋絡部材又は各橋絡部材は、前記ボール入口及び／又は前記ボール出口の幅に亘り、前記ボール入口及び／又は前記ボール出口を区分するようになっていることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のボール弁装置。
【請求項６】
前記橋絡部材又は各橋絡部材は、前記バルブボールの回転軸に対して垂直な平面内に位置合わせされることを特徴とする、請求項５に記載のボール弁装置。
【請求項７】
前記橋絡部材又は各橋絡部材は、細長いブリッジ本体と、前記ボール入口及び／又は前記ボール出口内において、前記ブリッジ本体の横方向に延在するバッフル部材とを含むことを特徴とする、請求項２乃至６のいずれか一項に記載のボール弁装置。
【請求項８】
前記バッフル部材は、前記ブリッジ本体に関して対称であることを特徴とする、請求項７に記載のボール弁装置。
【請求項９】
複数の前記バッフル部材は、前記ブリッジ本体に沿って互いに離間した状態に設けられることを特徴とする、請求項７又は８に記載のボール弁装置。
【請求項１０】
前記ボール入口及び前記ボール出口の少なくとも１つは、非円形の輪郭を有することを特徴とする、請求項１乃至９のいずれか一項に記載のボール弁装置。
【請求項１１】
前記ボール入口及び前記ボール出口の少なくとも１つは、実質的に非対称形、アーチ形、山形、又はＤ字形の輪郭を有することを特徴とする、請求項１０に記載のボール弁装置。
【請求項１２】
前記バルブボールは、２つの前記ボール入口及び１つの前記ボール出口を含み、前記バルブハウジングは、２つの前記ハウジング入口及び１つの前記ハウジング出口をそれぞれ含み、前記１つのハウジング出口を介する流量は、前記バルブボールの回転に対して、ほとんど変化しないが、前記２つのハウジング入口の一方を介する流量は、前記バルブボールの回転度に対して線形に増加し、前記２つのハウジング入口の他方を介する流量は、前記バルブボールの回転度に対して線形に減少することを特徴とする、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のボール弁装置。
【請求項１３】
前記バルブボールは、１つの前記ボール入口及び２つの前記ボール出口を含み、前記バルブハウジングは、１つの前記ハウジング入口及び２つの前記ハウジング出口をそれぞれ含み、前記１つのハウジング入口を介する流量は、前記バルブボールの回転に対して、ほとんど変化しないが、前記２つのハウジング出口の一方を介する流量は、前記バルブボールの回転度に対して線形に増加し、前記２つのハウジング出口の他方を介する流量は、前記バルブボールの回転度に対して線形に減少することを特徴とする、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のボール弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0002]
本発明は、システムを通る流体の流れを制御するためのボール弁装置に関し、更に、このような装置と共に用いられる特定のバルブボールに関する。また、ボール弁装置を通る流体流の線形性を向上させる方法も提供する。
【背景技術】
【０００２】
[0003]
弁を用いて、流体流装置を通る流体の流れを制御し、最も簡単な弁は、弁を通る流体流を流したり、流さないようにする簡単な開閉弁である。しかしながら、弁を通る流体流を非二値的に調節することができる、より高度な制御弁を利用することができる。
【０００３】
[0004]
ボール弁は、簡単な制御弁であり、二方ボール弁は、通常、円筒形の貫通孔を有するボールを備える。バルブボールは、弁軸を介して、回転させることができ、孔をねじって、弁の入口及び出口との位置合わせからずらす。これによって、ボール弁を通る流れを絞るので、弁の出口から出る流れを制御することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
[0005]
残念なことに、バルブボールの回転の性質は、孔と入口及び出口との重なりが、弁軸の回転度に対して非線形になるようになっている。したがって、ボール弁を通る流れの正確な制御は、流れの下流測定なしでは不可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
[0006]
本発明の第１の態様では、ボール弁装置を通る流体流の線形性を向上させたボール弁装置を提供するものである。前記ボール弁装置は、ハウジング入口及びハウジング出口を含むバルブハウジングと、前記バルブハウジング内に収容可能であり、貫通孔を有するバルブボールと、前記孔と流体連通する前記バルブボールのボール入口及びボール出口であって、前記ボール弁装置を通る流体流路は、少なくとも一部が、前記ハウジング入口、前記ハウジング出口、前記ボール入口、前記ボール出口及び前記孔によって形成される、ボール入口及びボール出口と、前記バルブボールと係合可能な弁軸と、前記流体流路上に位置して、橋絡部材を横切る流体流を変化させる少なくとも１つの橋絡部材とを備え、前記バルブボールは、前記弁軸を介して、前記バルブハウジングに対して相対的に回転可能であり、前記ボール入口及び前記ハウジング入口、及び前記ボール出口及び前記ハウジング出口が、位置合わせ及び位置ずれされるにつれて、前記橋絡部材により、前記流体流路に沿った流量が、前記バルブボールの回転度に対して線形又は実質的に線形に変化するようになっている。
【０００６】
[0007]
開口を有し、橋絡部材が少なくとも部分的に１つ以上の開口を通る流体流を阻止するバルブボールを設けることによって、バルブボールを通る流体流量を変化させることができる。橋絡部材の形状を慎重に選択して、バルブボールの角度位置と装置を通る流体流との間の関係の線形性を高め、装置を通る流体流を制御することができる精度を有利に高めることができる。
【０００７】
[0008]
好ましくは、前記少なくとも１つの橋絡部材は、前記ボール入口及び／又は前記ボール出口に関連することができ、この場合、１つの前記橋絡部材は、前記バルブボールの前記ボール入口及び前記ボール出口の各々に関連して設けられることができる。前記橋絡部材又は各橋絡部材は、前記ボール入口及び／又は前記ボール出口の幅に亘り、前記ボール入口及び／又は前記ボール出口を区分するようになっていることができ、この場合、前記橋絡部材又は各橋絡部材は、前記バルブボールの回転軸に対して垂直な平面内に位置合わせされることができる。
【０００８】
[0009]
橋絡部材の位置決めは、生じる線形化効果を最も良く向上させるように選択することができる。各開口に跨る水平橋絡部材は、それ以外の場合では、流れ遮断部材を製造することが困難な領域において、開口寸法のカスタマイズを可能にする。
【０００９】
[0010]
前記橋絡部材又は各橋絡部材は、細長いブリッジ本体と、前記ボール入口及び／又は前記ボール出口内において、前記ブリッジ本体の横方向に延在するバッフル部材とを含むことができる。任意選択的に、前記バッフル部材は、前記ブリッジ本体に関して対称であることができる。複数の前記バッフル部材は、前記ブリッジ本体に沿って互いに離間した状態に設けられることができる。
【００１０】
[0011]
橋絡部材と係合されるバッフル部材は、有利なことに、開口の内寸の更なるカスタマイズを可能にし、線形化効果を更に向上させる。
【００１１】
[0012]
前記ボール入口及び前記ボール出口の少なくとも１つは、非円形の輪郭を有することができ、これは、実質的に非対称形、アーチ形、山形、又はＤ字形の輪郭にすることができる。
【００１２】
[0013]
本発明の第２の態様では、ボール弁装置を通る流体流の線形性を向上させたボール弁装置を提供するものである。前記ボール弁装置は、ハウジング入口及びハウジング出口を含むバルブハウジングと、貫通孔を有するバルブボールと、前記孔と流体連通する前記バルブボールのボール入口及びボール出口であって、前記ボール弁装置を通る流体流路は、少なくとも一部が、前記ハウジング入口、前記ハウジング出口、前記ボール入口、前記ボール出口及び前記孔によって形成され、前記ボール入口及び前記ボール出口の少なくとも１つは、非円形の輪郭を有する、ボール入口及びボール出口と、前記バルブボールと係合可能な弁軸とを備え、前記バルブボールは、前記バルブハウジングに対して相対的に回転可能であり、前記ボール入口及び前記ハウジング入口、及び前記ボール出口及び前記ハウジング出口が、位置合わせ及び位置ずれされるにつれて、前記橋絡部材により、前記流体流路に沿った流量が、前記バルブボールの回転度に対して線形又は実質的に線形に変化するようになっている。
【００１３】
[0014]
非円形の輪郭を有するように開口を形成することによって、円形の開口部を有するバルブボールに関連する幾何学形状の難点の一部を克服することが可能になる。通常、円形の輪郭では、最初に弁を開くと、流れが絞られ、その後、更に、バルブボールの回転により、流れが増加する。
【００１４】
[0015]
好ましくは、前記ボール弁装置は、更に、前記ボール入口及び／又は前記ボール出口に関連して、前記ボール入口及び／又は前記ボール出口を通る流体流を変化させる少なくとも１つの橋絡部材を備えることができる。前記ボール入口及び前記ボール出口の少なくとも１つは、実質的に非対称形、アーチ形、山形、又はＤ字形の輪郭を有することができる。
【００１５】
[0016]
前記ボール入口及び前記ボール出口は、一実施形態では、互いに異なる形状に形成することができる。
【００１６】
[0017]
互いに異なるように前記ボール入口及び前記ボール出口を形成することによって、例えば、前記ボール入口を通る流れは、一定のままに保たれることができ、一方、前記ボール出口又は各ボール出口を通る流れは、バルブボールの回転によって、調整することができる。
【００１７】
[0018]
前記バルブボールは、２つの前記ボール入口又は２つの前記ボール出口を含み、前記バルブハウジングは、２つの前記ハウジング入口又は２つの前記ハウジング出口をそれぞれ含み、三方ボール弁装置を形成する、ボール弁装置を提供することができる。
【００１８】
[0019]
三方ボール弁装置は、流体分流器又は合流器として働くことができる一方、依然として、回転と装置を通る流れとの間の関係の線形性に関する利点の全てを維持する。
【００１９】
[0020]
好ましくは、前記ボール弁装置は、前記バルブボールと係合可能で、前記バルブボールを回転させるバルブアクチュエータを含むことができる。
【００２０】
[0021]
バルブボールの作動を制御することができる専用のアクチュエータを設けることによって、好都合に、より正確な機構を提供し、これによって、不正確な場合がある手動制御に頼ることなく、装置を通る流体流を制御することができる。
【００２１】
[0022]
本発明の第３の態様では、ボール弁装置を通る流体流の線形性を向上させた、好ましくは本発明の第１及び／又は第２の態様によるボール弁装置の一部として用いられるバルブボールを提供するものである。前記バルブボールは、貫通孔を有するボール本体と、前記孔と流体連通する前記バルブボールのボール入口及びボール出口であって、前記バルブボールを通る流体流路は、少なくとも一部が、前記ボール入口、前記ボール出口及び前記孔によって形成される、ボール入口及びボール出口と、前記流体流路上に位置して、橋絡部材を横切る流体流を変化させる少なくとも１つの橋絡部材とを備え、使用中の前記バルブボールが、バルブハウジングに対して相対的に回転するにつれて、前記橋絡部材により、前記流体流路に沿った流量が、前記バルブボールの回転度に対して線形又は実質的に線形に変化するようになっている。
【００２２】
[0023]
前記ボール入口及び前記ボール出口の少なくとも１つは、非円形の輪郭を有することができる。
【００２３】
[0024]
本発明の第４の態様では、ボール弁装置を通る流体流の線形性を向上させた、好ましくは本発明の第１及び／又は第２の態様によるボール弁装置の一部として用いられるバルブボールを提供するものである。前記バルブボールは、貫通孔を有するボール本体と、前記孔と流体連通する前記バルブボールのボール入口及びボール出口とを備え、前記ボール弁装置を通る流体流路は、少なくとも一部が、前記ボール入口、前記ボール出口及び前記孔によって形成され、前記ボール入口及び前記ボール出口の少なくとも１つは、非円形の輪郭を有する。
【００２４】
[0025]
少なくとも１つの橋絡部材は、前記ボール入口及び／又は前記ボール出口に関連して、前記ボール入口及び／又は前記ボール出口を通る流体流を変化させることができる。
【００２５】
[0026]
本発明の第５の態様では、ボール弁装置を通る流体流の線形性を向上させる方法を提供するものである。前記方法は、ａ）好ましくは本発明の第１及び／又は第２の態様によるボール弁装置を設けるステップと、ｂ）前記バルブボールを回転させて、前記流体流路を横切る流体流を増加させて、前記橋絡部材により、流体流の変化が、前記バルブボールの回転度に対して線形又は実質的に線形に比例するようになっているステップとを含む。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１及び第２の態様によるボール弁装置の第１の実施形態の側面図であり、装置のバルブハウジングは、断面が示されて、バルブボールを詳細に表示する。
【図２ａ】本発明の第１及び第２の態様によるボール弁装置の第２の実施形態の斜視図である。
【図２ｂ】図２ａのボール弁装置を通る断面平面図である。
【図３ａ】分かり易くするためにバルブハウジングを省略した、図２ａのバルブボールの斜視図である。
【図３ｂ】バルブボールの反時計回り方向の回転の後の、図３ａのバルブボールの斜視図であり、ハウジング入口及びハウジング出口を省略したものである。
【図４】バルブボールの回転角度に対する図２ａのボール弁装置のボール入口及びボール出口の断面積の計算結果（破線で示す）の図であり、断面積と回転角度との間の理想的な線形関係（実線で示す）に対して参照として示す。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
[0033]
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２８】
[0034]
図１を参照すると、二方ボール弁装置（全体を符号１０で示す）が示され、この装置は、装置を通る線形又は実質的に線形の流量を発生させることができ、流量は、与えられた作動に比例又は実質的に比例する。
【００２９】
[0035]
ボール弁装置１０は、バルブボール１４のボール入口及びボール出口を形成する２つの開口１６を有するバルブボール１４を有するボール弁１２と、バルブボール１４を収容可能なバルブハウジング１８とを備える。空隙、溝又は孔１９が、バルブボール１４を貫通して延在して、流体を通す。図１では、開口１６の一方しか見えないが、図示の開口１６に対して、バルブボール１４の周囲に１８０度の位置になるように、他方の開口が配置される。
【００３０】
[0036]
バルブボール１４は、弁軸２０と係合され、弁軸２０を介して、バルブボール１４を回転させることができる。弁軸２０は、好ましくは、バルブボール１４と一体に形成することができるが、別個に係合可能な弁軸２０を設けてもよい。
【００３１】
[0037]
図示の実施形態では、バルブボール１４は、実質的に球形になるように形成され、開口１６は、バルブボール１４の赤道に関して対称に形成される。バルブボール１４は、ボール弁装置１０が共に用いられる流体に適した任意の適宜弾性材料から形成することができる。非腐食性流体の場合、例えば、窒素ガス管路の一部として、バルブボール１４は、ステンレス鋼などの金属から形成することができる。しかしながら、より侵食性が強い流体の場合、プラスチック又はプラスチックで被覆した金属が好ましい場合がある。必要に応じて、バルブボール１４の多種多様の構成材料を考慮することができる。
【００３２】
[0038]
図示のバルブハウジング１８は、ハウジング入口２２を有して形成され、ハウジング入口２２は、ハウジング出口２４に直径方向に対向し、これらは、バルブハウジング１８内のボールシート２６の両側に位置する。ボールシート２６は、バルブボール１４を収容し易いように、相補的な形状であることが好ましいので、図１の実施形態では、球形の凹部として形成される。１つ以上のシール２８が、ボールシート２６に又はこれに隣接して設けられて、使用時の流体漏れを防止又は抑制することができる。しかしながら、シール２８が必要ないように、ボールシート２６及びバルブボール１４を機械加工することができる場合があり、例えば、バルブハウジング１８内に直接プラスチックシートを設け、これは、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）から形成される。しかしながら、図示のシール２８は、好ましくは、デュロプラスト（Duroplast）などの複合熱硬化性プラスチックの摩擦リングとして形成され、バルブボール１４は、この摩擦リングに当接することができる。
【００３３】
[0039]
ハウジング入口２２及びハウジング出口２４の各々は、管３０に連結可能にすることができ、搬送される流体は、管３０を流れることができ、この流れは、ボール弁１２によって制御される。これらは、スナップ嵌合又はフランジ及びガスケット連結などの他の連結手段が可能であるが、例えば、ハウジング入口２２及びハウジング出口２４と螺合可能に係合可能にすることができる。したがって、使用時、流体流路（破線Ｆで示す）が、ハウジング入口２２、バルブボール１４の孔１９、及びハウジング出口２４を通って、ボール弁装置１０を貫通して形成されることができ、ハウジング入口２２及びハウジング出口２４と位置合わせ及び位置ずれされるボール入口及びボール出口１６の回転によって、流体流制御が行われる。
【００３４】
[0040]
バルブハウジング１８は、バルブボール１４を収納する単体の材料片として形成することができるが、代替的に、開放可能にして、保守又は交換のために、バルブボール１４を取り外すことができるようにすることができる。また、バルブハウジング１８は、ボール弁装置１０を通る流れの軸線に対して垂直に延在するネック部３２を含むこともでき、弁軸２０は、ネック部３２を貫通することができる。また、軸シール３４が、設けられて、上方への流体の染み出しを制限することができ、搬送流体の漏れがある場合には、漏れ穴３６が設けられる。
【００３５】
[0041]
ボール弁装置１０は、手動操作可能な装置として設けることができ、この場合、弁軸２０は、ユーザ操作可能なハンドルを含み、ボール弁１２を開閉することができる。しかしながら、図１に示すように、図示のブラシレスＤＣ（直流）モータなどのアクチュエータ３８を設けることができ、アクチュエータ３８は、弁軸２０に連結され、バルブボール１４を作動させるように構成される。アクチュエータ３８の出力４２に連結され、弁軸２０と係合して、必要なトルクを伝達する特定の歯車列４０又は同様の伝動手段を設けることができる。
【００３６】
[0042]
アクチュエータ３８は、ボール弁装置１０の一部として設けることができ、少なくとも一部が、バルブハウジング１８内、又はそれ自身の別個のアクチュエータハウジング内に収納される。アクチュエータ３８は、例えば、ポテンショメータ又はホールセンサなどの位置センサ４４を介して、弁軸２０にフィードバック連結されて、確実に、バルブボール１４が、正しい位置に作動され、ボール弁１２を通る流体流によって変位されないようにすることができる。
【００３７】
[0043]
バルブボール１４は、バルブボール１４の位置とバルブボール１４を流れる流れとの間の最適又はほぼ最適な線形性を可能にするように設計される。これは、バルブボール１４の入力開口及び出力開口１６の各々の断面積の慎重な変更によって、実現することができる。
【００３８】
[0044]
開口１６の少なくとも１つ、好ましくは両方は、非円形になるように形成され、図示の開口１６は、近似的にＤ字形の輪郭を有するが、アーチ形、非対称形又は山形の開口も考えられる。更に、好ましくは細長い橋絡部材４６が設けられ、図示のように、バルブボール１４の赤道において又はこれに隣接して、開口１６の水平方向の幅に亘ることによって、開口１６の中心を通る流体流を妨げることができる。これによって、効果的に、開口１６を、上側及び下側開口部１６’，１６”に区分及び／又は二分する。
【００３９】
[0045]
橋絡部材４６は、１つ以上のバッフル部材４８を含むことができ、バッフル部材４８は、図示のように、好ましくは、橋絡部材４６の横方向、例えば、直接垂直に、又はバルブボール１４の表面の湾曲に続いて、延在することができる。略三角形状を有する４つのこのようなバッフル部材４８は、図１に示され、橋絡部材４６に関して対称に配置される。バッフル部材４８のいくつかは、異なる寸法を有し、これは、線形流に必要なバルブボール１４の断面積を得るのに必要な変化によって決まる。しかしながら、異なるバッフル部材４８を設けなくてもよく、成形した又は波形の橋絡部材４６であれば、流体流に対して必要な遮断を行うこともできるものと理解される。
【００４０】
[0046]
使用時、ボール弁１２は、図示の構成では、流体流を通さない。すなわち、開口１６は、ハウジング入口２２及びハウジング出口２４と位置合わせされないので、流体流路Ｆは、バルブボール１４の壁によって妨げられる。アクチュエータ３８は、作動されるにつれて、弁軸２０を回転させ始めるので、バルブボール１４も回転される。したがって、開口１６は、それぞれのハウジング入口及び出口２２，２４と位置合わせし始める。
【００４１】
[0047]
円形の孔を有する標準的なボール弁では、流体流は、重なりが非常に小さいとき、バルブボールを流れる流体の最初の細流として現れ、その後、孔の全直径が入口又は出口と重なるとき、流量の非常に大きい増加が生じる。
【００４２】
[0048]
本発明は、開口１６の特定の成形を利用し、これは、橋絡部材４６を用いて、弁軸２０の種々の回転点において、バルブボール１４を通る流れを向上させて又は抑制して、流量の線形又は実質的に線形の増加が、バルブボール１４の回転により実現されるようになっている。これによって、ボール弁１２を通る流体流路Ｆを横切る流れ全体にわたって、非常に正確な制御を可能にする。
【００４３】
[0049]
本発明の図示の実施形態は、成形した開口１６及びバッフル部材４８が取り付けられた橋絡部材４６の両方を利用して、流れを調節するが、一方又は他方の態様を強調することによって、同様の効果を得ることができるものと理解される。例えば、要件に応じて、成形した開口１６のみを用いるか、又は、橋絡部材４６を有する円形開口を別個に用いることもできる。
【００４４】
[0050]
二方ボール弁装置１０は、本発明によって提供される流れ制御から利益を得ることができるが、分流装置に関連するより大きな乱流があり、ここで、より多くの流れが合流して１つの流路になるか、又は、１つの流れが分流して多数の個別の流れになる場合があるものと理解される。
【００４５】
[0051]
図２ａ及び図２ｂに、三方ボール弁装置全体を符号１１０で示す。同一又は同様の符号を用いて、本発明の第１の実施形態の同一又は同様の構成要素を指すので、更に詳細な説明は省略する。
【００４６】
[0052]
三方ボール弁装置１１０は、図示の実施形態では、ボール弁１１２の外側部を形成する実質的に立方体状のバルブハウジング１１８を有する。但し、他の形状のバルブハウジングは、当業者にとって明らかである。バルブハウジング１１８の１つのコーナー部に位置する１つのハウジング入口１２２があり、２つのハウジング出口１２４が、バルブハウジング１１８の垂直面から延在するように位置する。したがって、流体流は、ハウジング入口１２２を通って且つハウジング出口１２４のいずれか一方又は両方を通って、図２ｂに示す流体流路Ｆに沿って、発生することができる。流れ方向は容易に変えられるので、単なる指示の目的で、「入口」及び「出口」という語及び流体流路Ｆ上に付された矢印を用いるものと理解される。三方ボール弁装置は、単に２つの入口及び１つの出口を有するだけの簡単なことである。
【００４７】
[0053]
バルブボール１１４は、ハウジング入口１２２及びハウジング出口１２４の合流点で、バルブハウジング１１８の内部で回転可能に動作可能になるように設置される。図示の実施形態の弁軸１２０は、弁軸１２０に対して垂直な平面内に延在するレバー１５０に連結される。レバー１５０は、角度案内部１５２に関連し、角度案内部１５２は、一旦レバー１５０が特定の角度に作動されると、ユーザにバルブボール１１４の予想状態を知らせることができる。この構成であれば、もちろん、バルブボール１１４の位置を手動制御ではなく自動制御するために、電動可能又は同様の機械的アクチュエータに連結されるように設けることができる。
【００４８】
[0054]
図３ａ及び図３ｂに、より詳細に、バルブボール１１４を示す。また、図３ａは、バルブボール１１４に対するハウジング入口及び出口１２２，１２４の指示位置を示す。
【００４９】
[0055]
本実施形態のバルブボール１１４は、緯度で区分した球体として形成されるので、バルブボール１１４の上下平面を形成する。これにより、図示のように、回転止め１５４をバルブボール１１４に設けることができ、使用時、バルブボール１１４の回転作動を制限する。
【００５０】
[0056]
三方ボール弁装置１１０を提供するため、バルブボール１１４は、好ましくは、３つの開口を含む。ここで、図示のように、ハウジング入口１２２及び２つのハウジング出口１２４とそれぞれ一致する１つのボール入口１１６ａ及び２つのボール出口１１６ｂが設けられ、ボール入口１１６ａ及びボール出口１１６ｂは、バルブボール１１４を貫通する孔１１９を介して連結される。
【００５１】
[0057]
ボール入口１１６ａは、好ましくは、弁軸１２０の可能な回転範囲内において、バルブボール１１４の回転によって、ボール入口１１６ａを横切る流体流を変化させないように形成される。したがって、ボール入口１１６ａは、ボール出口１１６ｂのいずれかよりも大きい、好ましくは楕円形の開口として形成される。橋絡部材１４６ａを設けることができ、橋絡部材１４６ａは、好ましくは、ボール入口１１６ａの幅に亘り、図示のように、バッフル部材無しで設けることができる。
【００５２】
[0058]
ボール出口１１６ｂの各々は、好ましくは、非円形の開口として形成することができ、ここでは、ボール入口１１６ａに対してバルブボール１１４に関して対称に配置される、実質的にＤ字形の開口として形成される。再び、橋絡部材１４６ｂを設けることができ、ここでは、異なる円形のバッフル部材１４８が図示され、上記の第１の実施形態のように、流体流に対して同様に妨害する影響を及ぼす。しかしながら、このような円形のバッフル部材１４８は、例えば、図１に示すものよりも正確に製造することが著しく簡単である。
【００５３】
[0059]
図示の三方ボール弁装置１１０は、バルブボール１１４を通る流体流路Ｆを横切る流体流を選択的に変化させるように設計される。一最端部において、第１のボール出口１１６ｂは、全開になることができ、第２のボール出口１１６ｂは、完全に閉じられる。弁軸１２０が回転されるにつれて、三方ボール弁装置１１０を通る流体流は、ボール出口１１６ｂを通る流体流に利用できる断面積に比例して、２つのボール出口１１６ｂ間で分流される。一旦弁軸１２０が、止め１５４によって形成される位置的最端部になり得る第２の位置に完全に回転されると、第２のボール出口１１６ｂは、全開になり、第１のボール出口１１６ｂを遮断する。
【００５４】
[0060]
理想的な場合では、２つのボール出口１１６ｂを通る流れの間の比は、バルブボール１１４の回転度に対して線形に比例する。これは、各ボール出口１１６ｂの断面積とバルブボール１１４の角度位置との間の比例関係を設けようとすることによって、実現することができる。この理想的な関係を図４に実線で示し、グラフ全体を符号２００で示し、線ＩＩＡは、理想的な入口面積を、理想的なバルブボール１１４の角変位の関数として表し、線ＩＯＡ１は、第１のボール出口の理想的な出口面積を表し、線ＩＯＡ２は、第２のボール出口の理想的な出口面積を表す。線ＩＯＡ１及びＩＯＡ２を囲む点線は、理想線からの±６％の偏差を表す。
【００５５】
[0061]
図３ａ及び図３ｂのバルブボール１１４の場合、各開口１１６ａ，１１６ｂの断面積の間の関係を計算したものを、バルブボール１１４の角変位の関数として示し、線ＶＢＩＡは、バルブボール入口面積を示し、これは、時間の関数として一定であり、橋絡部材の存在により、理想的な場合ＩＩＡに対して減少しており、線ＶＢＯＡ１は、第１のバルブボール出口面積を示し、線ＶＢＯＡ２は、第２のバルブボール出口面積を示す。
【００５６】
[0062]
分かるように、バルブボール１１４の回転の大部分の場合、ボール出口１１６ｂの各々の断面積は、理想的な場合から±６％の偏差内であり、第１又は第２のボール出口１１６ｂが最初に開くと、理想からわずかに大きい偏差である。
【００５７】
[0063]
バルブボール１１４の角度位置と三方ボール弁装置１１０を通る流体流量との間のほぼ線形の関係の結果として、高価な監視装置に頼る必要なく、流体流システムを通る流量を非常に正確に制御することが可能である。代わりに、バルブボール１１４を正確に作動させることができ、バルブボール１１４の角度から、流体流を推定することができる。
【００５８】
[0064]
二方及び三方ボール弁装置１０，１１０を上記で論じているが、異なる数の入口及び出口を有する他の流れ制御弁機構を利用することができるので、本発明は、図示の実施形態に限定されることを意図するものではないことが明らかである。
【００５９】
[0065]
更に、説明したような橋絡部材は、一体形成又は機械的係合のいずれかを介して、バルブボールに物理的に取り付けられて、その開口に跨るようになっているが、同様の流れの遮断であれば、開口の流路に挿入可能な別個の橋絡部材を設けることによって実現することができるものと理解される。この後者の場合、挿入部は、例えば緊密な押し嵌め又は締まり嵌めとして、バルブボールの孔に相補的に一致する又は実質的に一致するように形成することができ、このため、挿入部の内面は、任意の所要の円形状又は非円形状であり、所要の橋絡部材と一緒に流路を形成する。更に、上記の橋絡部材は、好ましくは直径に沿って、バルブボールの孔に完全に跨ることが好ましいが、橋絡部材は、片側のみから延在するように、片持ち梁支持することができるか、又は、孔壁に、１、２又はそれ以上の箇所で連結することができる。これに加えて又は代替的に、橋絡部材は、好ましくは、ボール入口及びボール出口にあるが、橋絡部材は、１つ又は両方の開口部から引っ込めて設けられることにより、バルブボールの孔に入り込むことができるか、又は、バルブボールの一部ではなく、バルブハウジングの一部として組み込むことができる。
【００６０】
[0066]
したがって、ボール弁装置を通る流体流の線形性を向上させたが、バルブボールの開口を変化させて、バルブボールを通る流れの比例を変化させて、バルブボールの回転角度に対して線形に比例するようにするボール弁装置を提供することが可能である。これは、例えば、開口の外寸を成形することによって、又は、少なくとも一部が開口の中心を通る流体流を阻止する橋絡部材を設けることによって、実現することができる。
【００６１】
[0067]
本発明を参照して本明細書で用いられる「備える（comprises/comprising）」という語及び「有する／含む（having/including）」という語は、説明する特徴、整数、工程又は部品の存在を規定するために使用され、他の１つ以上の特徴、整数、工程、部品又はそれらのグループの存在又は追加を排除するものではない。
【００６２】
[0068]
明確にするために別個の実施形態に関連して説明されている本発明の特定の特徴は、１つの実施形態において組み合わせて提供してもよいものと理解される。逆に、簡潔にするために１つの実施形態に関連して説明されている本発明の種々の特徴を、個別に又はそれらを適当に組み合わせて提供してもよい。
【００６３】
[0069]
上記の実施形態は単なる例示であり、本明細書で定義する本発明の範囲から逸脱することなく、他の様々な修正が、当業者にとって明らかである。
【００６４】
[0070]
１つ以上の実施形態を参照して、本発明を説明するが、実施形態の上記説明を用いて、当業者が本発明を実施又は使用することができるにすぎない。当業者であれば、本発明の精神又は範囲から逸脱することなく、種々の変更が可能であるものと理解される。本明細書に例示した実施形態は、本発明に対する限定として解釈すべきではなく、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲を参照することにより決定されるべきである。
【符号の説明】
【００６５】
１０  二方ボール弁装置
１２  ボール弁
１４  バルブボール
１６  開口
１６’  上側開口部
１６”  下側開口部
１８  バルブハウジング
１９  孔
２０  弁軸
２２  ハウジング入口
２４  ハウジング出口
２６  ボールシート
２８  シール
３０  管
３２  ネック部
３４  軸シール
３６  漏れ穴
３８  アクチュエータ
４０  歯車列
４２  出力
４４  位置センサ
４６  橋絡部材
４８  バッフル部材
１１０  三方ボール弁装置
１１２  ボール弁
１１４  バルブボール
１１６ａ  ボール入口
１１６ｂ  ボール出口
１１８  バルブハウジング
１１９  孔
１２０  弁軸
１２２  ハウジング入口
１２４  ハウジング出口
１４６ａ  橋絡部材
１４６ｂ  橋絡部材
１４８  バッフル部材
１５０  レバー
１５２  角度案内部
１５４  回転止め
２００  グラフ
Ｆ  流体流路
ＩＩＡ  理想的な入口面積
ＩＯＡ１  第１のボール出口の理想的な出口面積
ＩＯＡ２  第２のボール出口の理想的な出口面積
ＶＢＩＡ  バルブボール入口面積
ＶＢＯＡ１  第１のバルブボール出口面積
ＶＢＯＡ２  第２のバルブボール出口面積
【図１】
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【図２ａ】
2017227324.tif 000004
【図２ｂ】
2017227324.tif 000005
【図３ａ】
2017227324.tif 000006
【図３ｂ】
2017227324.tif 000007
【図４】
2017227324.tif 000008
【外国語明細書】
2017227324000001.pdf