(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁軸と、
前記弁軸が回動可能に挿入される軸開口、前記弁軸の延長線上に位置する共通開口、前記弁軸の軸線を挟んで両側に位置する第一開口及び第二開口が形成された弁本体と、
前記弁軸に形成された嵌合部が挿入される貫通孔、前記弁軸の延長線上に位置する共通弁孔、前記弁軸の軸線を挟んで直角に位置する第一弁孔及び第二弁孔とが形成され弁本体内に収納される弁ボールとを備え、
弁ボール内の各弁孔により形成される弁ボール内流路に張り出す張出部を前記弁軸の延長線上に前記嵌合部と一体かつ一端が開放端となるように形成するとともに、前記張出部の前記弁軸の延長線と垂直方向における断面形状が略矩形であり、かつ前記貫通孔を貫通可能に形成され、同一断面形状のまま前記共通弁孔の開口面手前まで延伸させてなることを特徴とする三方ボール弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は三方ボール弁に関する。この三方ボール弁は、例えばビル空調設備における湯水混合または分流等に使われるものである。この三方ボール弁は流路切換弁等のいわゆるオンオフ弁とは異なり、中間開度時の流量がその品質に大きく関わるものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は従来の三方ボール弁の縦断面図である。１は弁軸であり、図示せぬ電動アクチュエータ又はハンドル等により回動操作される。２は弁本体であり、弁軸１を回動可能に挿入される軸開口３、弁軸の延長線上に位置する共通開口４、弁軸１の軸線を挟んで両側に位置する第一開口５及び第二開口６が形成されている。７は弁ボールであり、弁軸１の先端部に形成された嵌合部８が挿入される貫通孔９（嵌合孔）、弁軸８の延長線上に位置する共通弁孔１０、弁軸８の軸線を挟んで互いに直角に位置する第一弁孔１１及び第二弁孔１２とが形成され、弁本体２内に収納される。共通弁孔１０、第一弁孔１１、第二弁孔１２は弁ボール７内で互いにＬ字型流路を形成している。
【０００３】
弁軸１の嵌合部８は、その先端部が貫通孔９から弁ボール７内の流路に張り出さないよう先端面が流路内面と略面一になるようになっている。
【０００４】
弁軸１の周側面には環状溝２１ａ、２１ｂが形成され、軸開口３とのシールをとるためにそれぞれＯリング２２ａ、２２ｂがはめ込まれている。弁本体２は弁ケース２４及び弁ボール挿入孔２５にねじ込まれた取り外し部２６とから構成され、この取り外し部２６を取り外した状態で弁ボール７を挿入し、これをねじ込むことで弁ボール７を固定する。弁ケース２４及び取り外し部２６にはそれぞれ第一環状溝２７ａ、第二環状溝２７ｂが形成され、それぞれシートリング２８ａ、２８ｂがはめ込まれている。このシートリング２８ａ、２８ｂにより弁ボール７が支持されるとともに流体の漏れを防いでいる。
【０００５】
図６は図５の弁ボール７のＡ−Ａ断面図である。嵌合部８は弁軸１に平面カット部１３ａ、１３ｂを設けることにより形成され、略同一形状の貫通孔９とある程度の隙間を有して嵌合されている。この隙間は、シートリング等が摩耗してシートリングと弁ボール７との間に隙間を生じるようになっても、流体圧力により弁ボール７がシートリングに押しつけられて流体の漏れを防ぐようにするために設けられているものである。
【０００６】
図７（ａ）、図７（ｂ）、図７（ｃ）は図５のＢ−Ｂ断面図であり、それぞれ第一弁孔１１の弁開度１００％、５０％、０％の状態を表しており、図中矢印は混合時の流体の流れを表している。
【０００７】
図８は従来の三方ボール弁の流量線図である。図８において横軸は第一弁孔１１の弁開度（０％〜１００％）を表し、縦軸は絶対流量を表す。図中実線で表されるものものは、混合時、即ち流体が第一開口５及び第二開口６から流入し共通開口４から流出するときの流量を示し、実線３０ａは第一開口５の流量、実線３０ｂは第一開口６の流量、実線３０ｃは共通開口４の流量（＝総流量）を示す。図中点線で表されるものは、分流時、即ち流体が共通開口４から流入し第一開口５及び第二開口６から流出するときの流量を示し、点線３１ａは第一開口５の流量、点線３１ｂは第一開口６の流量、点線３１ｃは共通開口４の流量（＝総流量）を示す。なお、これらの実線及び点線は二重になっているが、これは弁開度０％から弁開度１００％にしたときの実測値と、弁開度１００％から０％にしたときの実測値の両方を記載したことによるが、特に気にする必要はない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図８において混合時の総流量を示す実線３０ｃ、分流時の総流量を示す点線３１ｃが共にＵ字型曲線となっていることから分かるように、混合時及び分流時ともに中間開度時において総流量が減少してしまうという問題点があった。また、混合時は流入する流体どうしの衝突及び衝突による流れの乱れにより分流時より更に総流量が減少してしまうという問題点があった。
【０００９】
本発明はこのような問題点に鑑み、中間開度時における総流量の減少を低減することのできる三方ボール弁を提供するためになされたものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係わる三方ボール弁は、弁軸と、前記弁軸が回動可能に挿入される軸開口、前記弁軸の延長線上に位置する共通開口、前記弁軸の軸線を挟んで両側に位置する第一開口及び第二開口が形成された弁本体と、前記弁軸に形成された嵌合部が挿入される貫通孔、前記弁軸の延長線上に位置する共通弁孔、前記弁軸の軸線を挟んで直角に位置する第一弁孔及び第二弁孔とが形成され弁本体内に収納される弁ボールとを備え、弁ボール内の各弁孔により形成される弁ボール内流路に張り出す張出部を前記弁軸の延長線上に前記嵌合部と一体かつ一端が開放端となるようにするとともに、前記張出部の前記弁軸の延長線と垂直方向における断面形状が略矩形であり、かつ前記貫通孔を貫通可能に形成され、同一断面形状のまま前記共通弁孔の開口面手前まで延伸させたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の実施の形態の一つである三方ボール弁の縦断面図である。１は弁軸であり、図示せぬ電動アクチュエータ又はハンドル等により回動操作される。２は弁本体であり、弁軸１を回動可能に挿入される軸開口３、弁軸の延長線上に位置する共通開口４、弁軸１の軸線を挟んで両側に位置する第一開口５及び第二開口６が形成されている。７は弁ボールであり、弁軸１に形成された嵌合部８が挿入される貫通孔９（嵌合孔）、弁軸８の延長線上に位置する共通弁孔１０、弁軸８の軸線を挟んで直角に位置する第一弁孔１１及び第二弁孔１２とが形成され、弁本体２内に収納される。共通弁孔１０、第一弁孔１１、第二弁孔１２は弁ボール７内で互いにＬ字型流路を形成している。
【００１４】
弁軸１の嵌合部８の先には嵌合部８を同一断面形状のまま軸線方向に延伸させてなる張出部１４が嵌合部８と一体に形成されている。この張出部１４は貫通孔９から弁ボール７内の流路に張り出して共通弁孔１０の開口面のやや手前まで延びている。
【００１５】
弁軸１の周側面には環状溝２１ａ、２１ｂが形成され、軸開口３とのシールをとるためにそれぞれＯリング２２ａ、２２ｂがはめ込まれている。弁本体２は弁ケース２４及び弁ボール挿入孔２５にねじ込まれた取り外し部２６とから構成され、この取り外し部２６を取り外した状態で弁ボール７を挿入し、これをねじ込むことで弁ボール７を固定する。弁ケース２４及び取り外し部２６にはそれぞれ第一環状溝２７ａ、第二環状溝２７ｂが形成され、それぞれシートリング２８ａ、２８ｂがはめ込まれている。このシートリング２８ａ、２８ｂにより弁ボール７が支持されるとともに流体の漏れを防いでいる。
【００１６】
図２は図１の弁ボール７のＣ−Ｃ断面図である。嵌合部８は弁軸１に平面カット部１３ａ、１３ｂを設けることにより形成され、略同一形状の貫通孔９とある程度の隙間を有して嵌合されている。この隙間は、シートリング等が摩耗してシートリングと弁ボール７との間に隙間を生じるようになっても、流体圧力により弁ボール７がシートリングに押しつけられて流体の漏れを防ぐようにするために設けられているものである。
【００１７】
図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）は図１のＤ−Ｄ断面図であり、それぞれ第一弁孔１１の弁開度１００％、５０％、０％の状態を表しており、図中矢印は混合時の流体の流れを表している。
【００１８】
図３（ｂ）の矢印で示すように、弁開度５０％時には第一開口５側及び第二開口６側から流入する流体は張出部１４のある部分においては張出部１４によって流れの方向が曲げられ、流体どうし衝突することはない。
【００１９】
図４はこの実施の形態の三方ボール弁の流量線図である。図４において横軸は第一弁孔１１の弁開度（０％〜１００％）を表し、縦軸は絶対流量を表すものであり、図４の縦軸における流量が１のときの絶対流量は図８の流量が１のときの絶対流量と等しい。図中実線で表されるものものは、混合時、即ち流体が第一開口５及び第二開口６から流入し共通開口４から流出するときの流量を示し、実線４０ａは第一開口５の流量、実線４０ｂは第一開口６の流量、実線４０ｃは共通開口４の流量（＝総流量）を示す。図中点線で表されるものは、分流時、即ち流体が共通開口４から流入し第一開口５及び第二開口６から流出するときの流量を示し、点線４１ａは第一開口５の流量、点線４１ｂは第一開口６の流量、点線４１ｃは共通開口４の流量（＝総流量）を示す。なお、これらの実線及び点線は二重になっているが、これは弁開度０％から弁開度１００％にしたときの実測値と、弁開度１００％から０％にしたときの実測値の両方を記載したことによるが、特に気にする必要はない。
【００２０】
図４の実線４０ｃ、点線４１ｃから分かるように、混合時、分流時ともに中間開度時における総流量の減少が従来技術に比べて低減されている。しかし特筆すべきは混合時である。従来技術においては図８で示すように分流時より混合時の方が中間開度時の総流量の減少が大きかったにもかかわらず、本実施の形態においては分流時より混合時の方が中間開度時の総流量の減少が少なくなっている。これは、張出部１４が整流の効果を奏し、対向する方向から流入する流体の衝突及び衝突に伴う流れの乱れを抑制した結果であると考えられる。
【００２１】
また、張出部１４は嵌合部８と一体に形成されておりかつ貫通孔９を貫通可能な断面形状となっているため、弁軸１を交換するだけで簡単に中間開度時の総流量の減少を低減できるようになっている。
【００２３】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、中間開度時における総流量の減少を低減することができる。
請求項２記載の発明によれば、対向する方向から流入する流体の衝突及び衝突に伴う流れの乱れが抑制されるので、中間開度時における総流量の減少を大きく低減することができる。
請求項３記載の発明によれば、弁軸を交換するだけで簡単に中間開度時における総流量の減少を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態の三方ボール弁の縦断面図である。
【図２】図１の弁ボール７のＣ−Ｃ断面図である。
【図３】図１のＤ−Ｄ断面図である。
【図４】この発明の実施の形態の三方ボール弁の流量線図である。
【図５】従来の三方ボール弁の縦断面図である。
【図６】図５の弁ボール７のＡ−Ａ断面図である。
【図７】図５のＢ−Ｂ断面図である。
【図８】従来の三方ボール弁の流量線図である。
【符号の説明】
１  弁軸
２  弁本体
３  軸開口
４  共通開口
５  第一開口
６  第二開口
７  弁ボール
８  嵌合部
９  貫通孔（嵌合孔）
１０  共通弁孔
１１  第一弁孔
１２  第二弁孔
１４  張出部
【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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