(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁体と弁箱とを備えたボールバルブであって、
前記弁箱は、９０度おきに三つのポートを備え、
前記弁体は、三つの通路口が９０度おきに形成されて弁箱の三つのポートに対応した三叉構造の流体通路を形成し、
前記弁体における通路口が形成されていない部分であって通路口から９０度へだてた位置に、弾性を有する板体にて形成された弁体シートが設けられ、この弁体シートは、閉止時のみ全周で弁箱シートと密接するように構成されていることを特徴とするボールバルブ。
【請求項２】
流体通路を形成する三つの通路口は、その先端部が弁箱シートに向かい合ったときに、この先端部と弁箱シートとが接触せずに両者の間に隙間が形成されるものであ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】
弁体は、四つの円筒部が９０度おきに放射状に突出するように構成されて、三つの円筒部が通路口を形成し、かつ残りの円筒部は、仕切壁によって前記流体通路とは連通しないように形成されるとともに弁体シートが設けられてい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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はボールバルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のボールバルブは、図９に示すように、弁箱１の内部に球形の弁体２が設けられ、弁棒３によって弁体２が矢印Ａの方向に回転されるように構成されている。４は弁体２における流体通路であり、５は弁箱１におけるポートである。ポート５の周囲には弁座６が設けられ、この弁座６が弁体２の球面７に接することで、弁箱１と弁体２との間がシールされている。球面７の中心８は、弁体２の回転中心９上に位置する。そして、このように弁箱１との間がシールされた状態で弁体２が回転されることで、ポート５と流体通路４との連通状態が変化して、バルブの開度が調節されることになる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の構成では、弁座６と弁体２の球面７とが常に接しており、このためシール部が摩耗しやすく、バルブの開閉頻度が高くなるとシール性が不安定になる可能性があるという問題点を有している。
そこで本発明は、このような問題点を解決して、ボールバルブのシール部を摩耗しにくくして、安定なシール性を確保できるようにすることを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため本発明は、弁体と弁箱とを備えたボールバルブであって、前記弁箱が９０度おきに三つのポートを備え、前記弁体は、三つの通路口が９０度おきに形成されて弁箱の三つのポートに対応した三叉構造の流体通路を形成し、前記弁体における通路口が形成されていない部分であって通路口から９０度へだてた位置に、弾性を有する板体にて形成された弁体シートが設けられ、この弁体シートを、閉止時のみ全周で弁箱シートと密接するように構成したものである。
このような構成であると、弁体シートは閉止時にのみ全周で弁箱シートと密接し、その他のときは弁箱シートとの密接状態が解除されているため、摩耗が発生しにくく、したがって安定なシール性が確保されることになる。
【０００５】
本発明によれば、流体通路を形成する三つの通路口は、その先端部が弁箱シートに向かい合ったときに、この先端部と弁箱シートとが接触せずに両者の間に隙間が形成されるものであることが好適である。
このような構成であると、弁箱シートにおける摩耗の発生が低減され、したがって安定なシール性が長期にわたって確保され、特に開閉頻度の高いバルブであってもシール性能が低下しにくいという利点がある。また、弁操作のために必要なトルクも小さくなる。
【０００６】
さらに本発明によれば、弁体は、四つの円筒部が９０度おきに放射状に突出するように構成されて、三つの円筒部が通路口を形成し、かつ残りの円筒部は、仕切壁によって前記流体通路とは連通しないように形成されるとともに弁体シートが設けられているものであることが好適である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１に示すボールバルブにおいて、１１は弁箱であり、第１のポート１２と、第２とポート１３と、第３のポート１４とを備えた三方口弁を構成できるようにされている。
弁箱１１の内部には弁体１５が設けられている。この弁体１５は、その一端が軸受１６によって回転自在に支持されるとともに、その他端が弁棒１７に連結されることで、弁棒１７を回転操作することによってこれと一体に回転するように構成されている。
【０００８】
図２は、弁体１５の立体構造を示す。図１および図２に示すように、弁体１５は、軸受１６を収容するための一端側の座部１８と、弁棒１７の端部を収容するための他端側の座部１９とを有するとともに、弁箱１１の第１〜第３のポート１２〜１４に対応した三叉構造の流体通路２０を有する。この流体通路２０は、Ｔ字状に一体に形成された三つの円筒部２１、２２、２３によって構成されている。すなわち、これらの円筒部２１、２２、２３は、弁体１５の周方向に沿って９０度の角度をおいた三方に突出するように形成されている。
【０００９】
弁体１５には、もう一つの円筒部２４が、円筒部２１、２３からそれぞれ９０度の角度をおいた位置で外方へ突出するように形成されている。すなわち、弁体１５は、四つの円筒部２１〜２４がそれぞれ９０度おきに放射状に突出するように形成されている。円筒部２４は、仕切壁２５によって、その内部が流体通路２０とは連通しないように形成されている。
【００１０】
円筒部２４の中央の位置には、仕切壁２５から円筒部２４と同方向に突出する円柱状の取付け座２６が、この仕切壁２５と一体に形成されている。取付け座２６の突出高さは、円筒部２４の突出高さとほぼ等しくなるように形成されている。この取付け座２６を利用して、板状の弁体シート２８が取り付けられている。２９は取付けボルトで、取付け座２６にねじ込まれることで、この取付け座２６との間に弁体シート２８をシール状態で挟み込んで固定する。
【００１１】
弁体シート２８は、円板体にて皿状に形成されて、中央の円形の平板部３０と、この平板部３０の周縁のシート部３１とを一体に有する。平板部３０は、弁体１５の円筒部２４よりもやや大径に形成されている。シート部３１は、弁体１５の回転中心軸３２上の中心点３３を中心とする球面状に形成されている。上述のように弁体１５の円筒部２４が取付け座２６と同等の突出高さで形成されているため、弁体シート２８をボルト２９によって取付け座２６に固定すると、この弁体シート２８におけるシート部３１の近傍が円筒部２４によってバックアップされることになる。また弁体シート２８は、ばね鋼などの弾性を有する材料、たとえばＪＩＳのＳＵＰ材などによって形成されている。その場合は、シート部３１に、クロムメッキなどが施されるのが好適である。
【００１２】
図１において、３５は環状の弁箱シートで、第１のポート１２に設けられて、図示のように弁体シート２８がたとえばその弾性によって密接できるように構成されている。図１のバルブにおいては、第１のポート１２のみならず第３のポート１４にも同様の弁箱シートが設けられている。ただし、その図示は省略する。なお、図１のバルブにおいて、第２のポート１３には弁箱シートは設けられていない。
【００１３】
この図１に示す状態から弁体１５が回転して、たとえば円筒部２２が第１のポート１２の弁箱シート３５に向かい合ったときの状態を図３に示す。図示のように、この状態で円筒部２２と弁箱シート３５とは接触しておらず、両者の間に隙間３６が形成されている。
第１のポート１２が上流側であるとともに、たとえば第３のポート１４が下流側である場合に、弁体シート２８がその弾性によって弁箱シート３５に密着してこの第１のポート１２を閉じたときの状態を、図４に示す。このときは、流体の圧力Ｐが第１のポート１２から弁体シート２８の平板部３０に作用するが、前述のように平板部３０は弁体１５の円筒部２４によってバックアップされているため、このバックアップ部が支点となって、弾性を有するシート部３１には弁箱シート３５を押圧する方向の力Ｆが全周にわたって作用することになる。すなわち、弁箱１１内の流体の圧力によって、弾性を有する弁体シート２８のシート部３１が弁箱シート３５に所定の力で押圧されることになる。
【００１４】
反対に図１および図４において第１のポート１２が下流側である場合は、弁体シート２８のほぼ全面すなわち平板部３０とシート部３１との双方に弁箱１１内の流体の圧力が作用するため、しかも平板部３０における円筒部２４よりも内周側の部分においても流体の圧力を受け得るので、やはり流体の圧力によって弾性を有する弁体シート２８のシート部３１が弁箱シート３５に押圧されることになる。
【００１５】
弁体１５側の部材は、その全閉時に弁体シート２８における環状のシート部３１のみが弁箱シート３５に接触するだけで、その他の部材は弁箱シート３５に接触することがない。たとえば図５は第１のポート１２が全開と全閉の中間の状態にあるときの様子を示すが、このときは、図示のように弁体シート２８のシート部３１における周方向に沿った２箇所の部分３７、３７が弁箱シート３５に近づいた状態にあるものの、接触はしていない。このため、弁箱シート３５や弁体シート２８における摩耗の発生が低減され、したがって安定なシール性が長期にわたって確保され、特に開閉頻度の高いバルブであってもシール性能が低下しにくいという利点がある。また、弁操作のために必要なトルクも小さくなる。なお、シート部３１以外の部材も、この中間の状態において、いっさい弁箱シート３５に接触しない。
【００１６】
図６〜図８は、上記で説明した三方口弁の開閉状態を説明するものである。このうち図６は、弁体シート２８が一対の弁箱シート３５、３５のいずれからも離れた状態、すなわち、弁体１５における円筒部２３が弁箱１１の第１のポート１２に向かい合い、円筒部２２が第２のポート１３に向かい合い、円筒部２１が第３のポート１４に向かい合った状態を示す。ここで、同図（ｂ）に示すように、第１のポート１２と第３のポート１４とが本管３８を構成するとともに、第２のポートが分岐管３９を構成する場合には、この図６は本管３８が全開状態にあってしかも分岐管３９に連通している状態を示すことになる。このとき、弁体シート２８は、いずれのポートにも向かい合っていない。
【００１７】
図７は、弁体シート２８が第３のポート１４の弁箱シート３５に密接した状態を示す。この場合は、第３のポート１４が閉じられるとともに、第１のポート１２と第２のポート１３とが連通する。
図８は、弁体シート２８が第１のポート１２の弁箱シート３５に密接した状態を示す。この場合は、第１のポート１２が閉じられるとともに、第２のポート１３と第３のポート１４とが連通する。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように本発明によると、弾性を有する板体にて弁体シートを構成し、この弁体シートが閉止時にのみ全周で弁箱シートと密接するように構成したため、閉止時以外のときには弁箱シートとの密接状態が解除されることになり、このため摩耗を発生しにくくすることができ、したがって安定なシール性を確保することができる。
【００１９】
また本発明によると、流体通路を形成する三つの通路口は、その先端部が弁箱シートに向かい合ったときに、この先端部と弁箱シートとが接触せずに両者の間に隙間が形成されるものであるため、弁箱シートにおける摩耗の発生が低減され、したがって安定なシール性が長期にわたって確保され、特に開閉頻度の高いバルブであってもシール性能が低下しにくいという利点があり、また弁操作のために必要なトルクも小さくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のボールバルブの要部の一部切欠正面図である。
【図２】図１における弁体の斜視図である。
【図３】図１の状態から弁体が回転して、円筒部が第１のポートの弁箱シートに向かい合ったときの状態を示す要部の拡大図である。
【図４】図１の状態において弁体に流体の圧力が作用している様子を示す図である。
【図５】第１のポートが全開と全閉の中間の状態にあるときの様子を示す図である。
【図６】図１のボールバルブにて構成された三方口弁における第１の開閉状態を示す図である。
【図７】同三方口弁における第２の開閉状態を示す図である。
【図８】同三方口弁における第３の開閉状態を示す図である。
【図９】従来のボールバルブの要部の断面図である。
【符号の説明】
１５    弁体
２８    弁体シート
３０    平板部
３１    シート部
３５    弁箱シート
【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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