JP2018071754A - ボールバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】ボールバルブシートに対するボール弁体の接触状態を変化させること。
【解決手段】実施形態のボールバルブは、流体の流路に弁室が形成された弁本体と、弁本体の内周に沿って流路を囲んで配置されるボールバルブシートと、貫通孔が形成され、弁室内で回転することで、流体の流路を開閉するボール弁体とを備える。弁本体は、ボール弁体を回転自在かつボールバルブシート側に摺動可能に支持する摺動溝が弁本体の内壁に形成される。ボール弁体は、摺動溝によって支持される回転軸が形成される。回転軸は、軸の垂直方向の断面形状が軸中心から軸表面までの距離が異なる環形状で形成される。
【選択図】図４Ａ

Description

本発明は、ボールバルブに関する。

ボールバルブは、流体の流入口と流出口が形成されたハウジング（弁本体）内に、貫通孔が形成されたボール弁体が組み込まれ、ボール弁体がハウジングの外側から操作されて回転することにより、流体の流路が開閉されるバルブである。このようなボールバルブは、例えば、ガスなどの気体や、水などの液体の流路の開閉に用いられる。

特開２０１２−０７２７８８号公報

ところで、上述したボールバルブにおいては、ハウジング内に組み込まれたボール弁体がボールバルブシートによってシールされる。ここで、ボールバルブシートに対してボール弁体が常時接触している場合、ボールバルブシートが経年変化によって変形する場合があるため、ボールバルブシートに対するボール弁体の接触状態を変化させることが望まれている。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ボールバルブシートに対するボール弁体の接触状態を変化させることができるボールバルブを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係るボールバルブは、流体の流路に弁室が形成された弁本体と、前記弁本体の内周に沿って前記流路を囲んで配置されるボールバルブシートと、貫通孔が形成され、前記弁室内で回転することで、前記流体の流路を開閉するボール弁体とを備える。前記弁本体は、前記ボール弁体を回転自在かつ前記ボールバルブシート側に摺動可能に支持する摺動溝が前記弁本体の内壁に形成される。前記ボール弁体は、前記摺動溝によって支持される回転軸が形成される。前記回転軸は、軸の垂直方向の断面形状が軸中心から軸表面までの距離が異なる環形状で形成される。

本発明の一態様によれば、ボールバルブシートに対するボール弁体の接触状態を変化させることができる。

図１Ａは、第１の実施形態に係るボールバルブの構成を示す斜視図である。 図１Ｂは、第１の実施形態に係るボールバルブの内部構成を示す斜視図である。 図１Ｃは、第１の実施形態に係るボールバルブの構成を示す断面図である。 図２Ａは、第１の実施形態に係るハウジングの斜視図である。 図２Ｂは、第１の実施形態に係るハウジングの斜視図である。 図３Ａは、第１の実施形態に係るボール弁体の斜視図である。 図３Ｂは、第１の実施形態に係るボール弁体の上面図である。 図３Ｃは、第１の実施形態に係るボール弁体の側面図である。 図３Ｄは、第１の実施形態に係るボール弁体の側面図である。 図４Ａは、第１の実施形態に係るボールバルブシートに対するボール弁体の接触状態の変化を説明するための図である。 図４Ｂは、第１の実施形態に係る摺動溝と回転軸との関係を説明するための図である。 図５Ａは、第１の実施形態に係る接続部を説明するための図である。 図５Ｂは、第１の実施形態に係る接続部を説明するための図である。 図５Ｃは、第１の実施形態に係る接続部を説明するための図である。 図６は、その他の実施形態に係る摺動溝を説明するための図である。 図７は、その他の実施形態に係る回転軸の軸方向に垂直な断面の形状の一例を示す図である。

以下、実施形態に係るボールバルブについて図面を参照して説明する。なお、図面における各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

（第１の実施形態）
図１Ａは、第１の実施形態に係るボールバルブ１の構成を示す斜視図である。また、図１Ｂは、第１の実施形態に係るボールバルブ１の内部構成を示す斜視図である。また、図１Ｃは、第１の実施形態に係るボールバルブ１の構成を示す断面図である。ここで、図１Ｂは、後述するハウジング（弁本体）１１とカバー１２を取り除いた場合の斜視図を示す。また、図１Ｃにおいては、ボールバルブ１の縦断面を示す。図１Ａに示すように、ボールバルブ１は、ハウジング１１と、カバー１２と、接合部１３とを備え、接合部１３がモータ２における接合部（不図示）と接合することで、モータ２と接合されている。ここで、ボールバルブ側の接合部１３とモータ側の接合部とは、例えば、ネジやスナップフィットなどにより接合される。

図１Ｂに示すように、ボールバルブ１は、ハウジング１１の内部に、ボール弁体１４とボールバルブシート１５と接続部１６が含まれる。例えば、ボールバルブ１は、ハウジング１１の内部に弁室が形成され、弁室にボール弁体１４が組み込まれる。そして、ボールバルブ１は、ボール弁体１４がボールバルブシート１５によってシールされ、例えばＯリングによって隙間が封止され、カバー１２によって覆われる。なお、ボールバルブ１の内部の詳細については、後述する。モータ２は、ボールバルブ１におけるボール弁体１４を回転させる駆動力を供給する駆動源であり、例えば、ステッピングモータなどである。接続部１６は、一端がモータ２の出力回転軸に結合され、他端がボール弁体１４に接続されることで、モータ２の駆動力をボール弁体１４に伝達する。なお、ボール弁体１４は、図１Ｂに示すように、回転軸１４１を備えるが、この点については、後述する。また、本実施形態で説明するハウジング１１、ボール弁体１４、カバー１２などの各部材は、合成樹脂を用いた射出成型によって形成させることができる。すなわち、ハウジング１１、ボール弁体１４、カバー１２などの各部材は、それぞれ一体成形させることができる。

図１Ｃに示すように、ボールバルブ１は、カバー１２によって覆われたハウジング１１内部に、ボール弁体１４と、ボールバルブシート１５とが配設され、ボール弁体１４が回転し、ボール弁体１４に形成された貫通孔１４２が流体の流路を連通させることで、流路３が形成され、流体を流通させる。ハウジング１１は、中空状に形成され、内部に弁室１１２が形成される。弁室１１２は、ボール弁体１４が組み込まれる空間である。ここで、ハウジング１１は、内壁（弁室１１２の内壁）に、ボール弁体１４を回転自在かつボールバルブシート１５側に摺動可能に支持する摺動溝１１１（図２Ａ参照）が形成される。

図２Ａ及び図２Ｂは、第１の実施形態に係るハウジング１１の斜視図である。ここで、図２Ａは、接合部１３側から弁室１１２内を見た場合の斜視図を示す。すなわち、図２Ａは、接合部１３側に対向する側の弁室１１２の内壁を示す。また、図２Ｂは、接合部１３に対向する側から弁室１１２内を見た場合の斜視図を示す。すなわち、図２Ｂは、接合部１３側の弁室１１２の内壁を示す。図２Ａ及び図２Ｂに示すように、ハウジング１１は、接合部１３側の側壁、すなわち、モータ２と接合する側の側壁に貫通穴が形成される。貫通穴は、モータ２の回転をボール弁体１４に伝達する接続部１６が挿入される穴である。なお、貫通穴と接続部１６については後述する。

ハウジング１１は、例えば、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、内壁における接合部１３側と対向する側に摺動溝１１１が形成される。摺動溝１１１は、ボール弁体１４を回転自在かつボールバルブシート１５側に摺動可能に支持する。すなわち、摺動溝１１１は、ハウジング１１の開口部側から組み込まれるボール弁体１４を流路方向に摺動させるとともに、回転自在に支持する。例えば、摺動溝１１１は、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、ハウジング１１の開口部側から所定の深さまでの溝として形成される。ここで、摺動溝１１１の溝の深さは、ボール弁体１４を支持する位置に応じて設計される。摺動溝１１１においては、ボール弁体１４において弁体表面における回転軸上の対向する位置に形成された回転軸１４１が開口部側から摺動される。そして、摺動溝１１１は、溝の端面にて回転軸１４１を支持することにより、ボール弁体１４を支持する。

ここで、摺動溝１１１は、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、第１溝部１１１ａと、第２溝部１１１ｂとを有する。例えば、摺動溝１１１は、第１の幅で形成された第１溝部１１１ａと、第１の幅よりも狭い幅で、第１溝部１１１ａの内部に形成された第２溝部１１１ｂとを有する。なお、溝の深さは、第１溝部１１１ａと第２溝部１１１ｂとで同一の場合であってもよく、或いは、異なる場合であってもよい。

図１Ｃに戻って、ボール弁体１４は、表面における回転軸上の対向する位置に、摺動溝１１１によって支持される回転軸１４１が形成される。そして、回転軸上の対向する位置にそれぞれ形成された回転軸１４１が、弁室１１２の内壁の対向する位置に形成された摺動溝１１１に沿ってそれぞれ摺動される。これにより、ボール弁体１４が、摺動溝１１１に沿った方向、すなわち、ボールバルブシート１５側と対向する側にそれぞれ摺動される。さらに、回転軸上の対向する位置に形成された回転軸１４１が、摺動溝１１１の端面に支持されることで、ボール弁体１４が弁室１１２内に支持される。

図３Ａは、第１の実施形態に係るボール弁体１４の斜視図である。また、図３Ｂは、第１の実施形態に係るボール弁体１４の上面図である。また、図３Ｃ及び図３Ｄは、第１の実施形態に係るボール弁体１４の側面図である。ここで、図３Ａにおいては、接合部１３側の摺動溝１１１によって摺動される回転軸１４１側から見た場合の斜視図を示す。また、図３Ｃは、接合部１３側の摺動溝１１１によって摺動される回転軸１４１側を正面として見た場合の側面図を示す。図３Ｄは、接合部１３に対向する側の摺動溝１１１によって摺動される回転軸１４１側を正面として見た場合の側面図を示す。

図３Ａ及び図３Ｂに示すように、ボール弁体１４は、貫通孔１４２が形成され、貫通孔１４２に直交する方向の対応する位置に回転軸１４１が形成される。そして、ボール弁体１４は、弁室１１２の内壁の対向する位置に形成された各摺動溝１１１に沿って回転軸１４１が摺動され、摺動溝１１１の端面で支持されることで、ハウジング１１の弁室１１２内に支持される。なお、ボール弁体１４は、図３Ａに示すように、貫通孔１４２に直交する方向の表面に平面領域が形成される場合であってもよい。

さらに、ボール弁体１４は、図３Ａに示すように、接合部１３側の表面に２つの凹部１４３が形成される。凹部１４３は、モータ２の出力回転軸に結合された接続部１６が嵌め込まれる。例えば、接続部１６は、図１Ｂに示すように、２つの凹部１４３にそれぞれ嵌め込まれる２本の凸部を有する。凹部１４３は、モータ２の出力回転軸の回転に伴って回転する接続部１６から駆動力が伝達される。これにより、ボール弁体１４は、摺動溝１１１によって支持された回転軸１４１を軸としてハウジング１１内で回転する。

ここで、ボール弁体１４に形成される回転軸１４１は、図３Ｂに示すように、第１軸部１４１ａと第２軸部１４１ｂとを有する。例えば、第１軸部１４１ａは、ボール弁体１４の表面から離れる方向に突出し、第２軸部１４１ｂと比較して太く形成され、第１溝部１１１ａの端面によって支持される。そして、第１軸部１４１ａは、第１溝部１１１ａに沿って摺動する。また、例えば、第２軸部１４１ｂは、第１軸部１４１ａの端面から離れる方向に突出し、第１軸部１４１ａと比較して細く形成され、第２溝部１１１ｂの端面によって支持される。そして、第２軸部１４１ｂは、第２溝部１１１ｂに沿って摺動する。

さらに、回転軸１４１は、軸の垂直方向の断面形状が軸中心から軸表面までの距離が異なる環形状で形成される。例えば、第１軸部１４１ａは、断面形状が軸中心から軸表面までの距離が異なる環形状で形成される。一例を挙げると、図３Ｃ及び図３Ｄに示すように、第１軸部１４１ａは、軸方向に垂直な断面が楕円形状で形成される。ここで、第１軸部１４１ａの軸方向に垂直な断面は、貫通孔１４２と直交する方向が貫通孔１４２と平行な方向よりも長く形成される。すなわち、第１軸部１４１ａの軸方向に垂直な断面は、貫通孔１４２と直交する方向が長手方向となり、貫通孔１４２と平行な方向が短手方向となるように形成される。例えば、図３Ｃ及び図３Ｄに示すように、第１軸部１４１ａは、貫通孔１４２と直交する方向（図中の左右方向）が、貫通孔１４２と平行な方向（図中の上下方向）よりも長くなるように形成される。なお、第２軸部１４１ｂは、図３Ｃ及び図３Ｄに示すように、軸方向に垂直な断面が円形状である。すなわち、第２軸部１４１ｂは、円柱形状で形成される。

上述したように、ボールバルブ１は、ハウジング１１の弁室１１２の内壁に摺動溝１１１が形成され、ボール弁体１４に回転軸１４１が形成される。そして、回転軸１４１が摺動溝１１１に回転自在かつボールバルブシート１５側に摺動可能に支持される。ここで、回転軸１４１の断面形状が軸中心から軸表面までの距離が異なる環形状（例えば、楕円形状）で形成されることにより、ボールバルブ１は、弁の開閉状態に応じて、ボールバルブシート１５に対するボール弁体１４の接触状態を変化させることを可能にする。図４Ａは、第１の実施形態に係るボールバルブシート１５に対するボール弁体１４の接触状態の変化を説明するための図である。ここで、図４Ａにおいては、左図が開放時の状態を示し、右図が閉鎖時の状態を示す。また、図４Ａでは、図内の上下方向を鉛直方向とした場合について示す。

例えば、流路を開放した状態の場合、図４Ａの左図に示すように、ボール弁体１４における第１軸部１４１ａが第１溝部１１１ａの端面によって支持されるとともに、第２軸部１４１ｂが第２溝部１１１ｂの端面によって支持される。ここで、図４Ａの左図に示す開放状態では、ボール弁体１４とボールバルブシート１５との間が離間した状態となる。例えば、ボール弁体１４が自重によって図の下方向に下がることによってボール弁体１４とボールバルブシート１５との間が離間した状態となる。一方、モータ２の回転によってボール弁体１４が回転すると、第１軸部１４１ａの軸方向に垂直な断面における長手方向が鉛直方向と平行となり、軸中心の鉛直方向の位置を上げることによって、図４Ａの右図に示すように、ボール弁体１４がボールバルブシート１５に当接した状態となる。

すなわち、ボール弁体１４が回転して、第１溝部１１１ａによって支持される第１軸部１４１ａの軸表面が変わることで、第１軸部１４１ａの軸方向に垂直な断面において、軸中心から軸表面までの距離が長くなり、ボール弁体１４が持ち上げられた状態となる。この時、第２軸部１４１ｂの軸表面は、第２溝部１１１ｂの端面から離間された状態となる。換言すると、図４Ａに示すボールバルブ１においては、流路を閉鎖した状態の場合、回転軸１４１は、第１軸部１４１ａのみが摺動溝１１１（第１溝部１１１ａ）に支持された状態となる。しかしながら、第２軸部１４１ｂが、第２溝部１１１ｂに沿って摺動していることにより、ボール弁体１４が左右方向に傾くことを抑止する。

上述したように、ボールバルブ１においては、ボール弁体１４の貫通孔１４２がハウジング１１における流体の流入口及び流出口と連通し、流路が開放された状態の場合には、図４Ａの左図に示すように、ボール弁体１４とボールバルブシート１５とが離間される。一方、モータ２の回転により、ボール弁体１４が「９０°」回転して、流路が閉鎖された状態の場合には、図４Ａの右図に示すように、第１溝部１１１ａによって支持される第１軸部１４１ａの軸表面が変位して、軸中心の鉛直方向の位置が距離「ｄ」上昇することにより、ボール弁体１４とボールバルブシート１５とが当接される。ここで、距離「ｄ」は、例えば、「０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ」程度である。例えば、流路が開放された状態の場合には、ボール弁体１４とボールバルブシート１５とが離間され、第１溝部１１１ａによって支持される第１軸部１４１ａの軸表面が変位して軸中心が「０．５ｍｍ」上昇することで、ボール弁体１４がボールバルブシート１５に当接するように、摺動溝１１１及び回転軸１４１が設計される。

ここで、ボールバルブシートに対するボール弁体の接触状態を変化させるための摺動溝１１１と回転軸１４１との関係について説明する。上述したように、摺動溝１１１は、第１溝部１１１ａと第１溝部１１１ａの内側に形成された第２溝部１１１ｂとを有する。また、回転軸１４１は、第１溝部１１１ａによって支持される第１軸部１４１ａと、第２溝部１１１ｂによって支持される第２軸部１４１ｂとを有する。ここで、ボールバルブ１においては、摺動溝１１１と回転軸１４１が以下の関係となるように形成される。具体的には、第２溝部１１１ｂの溝幅と第２軸部１４１ｂの垂直方向の断面の直径とが略同一となるように形成される。また、軸中心から第１軸部１４１ａの垂直方向の断面の短手方向における軸表面までの距離が軸中心から第２軸部１４１ｂの垂直方向の断面における軸表面までの距離以上となるように形成される。また、軸中心から第１軸部１４１ａの垂直方向の断面の長手方向における軸表面までの距離が軸中心から第１軸部１４１ａの垂直方向の断面の短手方向における軸表面までの距離よりも長くなるように形成される。

図４Ｂは、第１の実施形態に係る摺動溝と回転軸との関係を説明するための図である。例えば、ボールバルブ１においては、第２溝部１１１ｂの溝幅の距離Ａが、第２軸部１４１ｂの軸断面の直径の距離Ｂと略同一に形成される。ここで、第２溝部１１１ｂ及び第２軸部１４１ｂにおいては、第２軸部１４１ｂが第２溝部１１１ｂにおいて回転自在かつボールバルブシート１５側に摺動可能となるように形成される。すなわち、距離Ａが、距離Ｂよりもわずかに長くなるように形成される。

さらに、ボールバルブ１においては、軸中心から第１軸部１４１ａにおける軸断面の短手方向における軸表面までの距離Ｄが、軸中心から第２軸部１４１ｂにおける軸断面の軸表面までの距離Ｃ以上で形成される。すなわち、第１軸部１４１ａにおいて最も細くなる部分が第２軸部１４１ｂと同等、又は第２軸部１４１ｂよりも太くなるように形成される。さらに、ボールバルブ１においては、軸中心から第１軸部１４１ａにおける軸断面の長手方向における軸表面までの距離Ｅが、距離Ｄよりも長くなるように形成される。

本願にかかるボールバルブは、上述した条件を満たすものであれば、摺動溝と回転軸がどのような関係で形成される場合であってもよい。すなわち、本願に係るボールバルブは、上述した各距離が「距離Ａ≒距離Ｂ」及び「距離Ｃ≦距離Ｄ＜距離Ｅ」となるように形成される。

上述したように、ボール弁体１４は、回転することによって軸中心の鉛直方向の位置が変化する。従って、ボール弁体１４とモータ２の出力回転軸に結合された接続部１６との接続が固定されている場合、接続部分に負荷がかかるとともに、軸中心の鉛直方向の位置が柔軟に変化することができない。そこで、ボールバルブ１においては、ボール弁体１４と接続部１６との接続に一定の隙間を持たせるように設計される。ここで、まず、接続部１６について説明する。図５Ａ〜図５Ｃは、第１の実施形態に係る接続部１６を説明するための図である。

例えば、接続部１６は、図５Ａに示すように、コの字形で形成され、モータ２の出力回転軸に結合される。すなわち、接続部１６は、ボール弁体１４に形成された２つの凹部１４３にそれぞれ嵌め込まれる２本の凸部を有する。そして、接続部１６は、各凸部において凹部１４３に嵌め込まれる端部とは異なる端部間に設けられた基部を有し、基部の中央の位置でモータ２の出力回転軸に結合される。そして、図５Ｂに示すように、ハウジング１１は、接合部１３側に貫通穴１１３が形成される。接続部１６は、モータ２が接合部１３に接合されると、図５Ｃに示すように、ハウジング１１の弁室１１２内に２本の凸部が挿入される。

ここで、ハウジング１１に形成される貫通穴１１３は、図５Ｂに示すように、摺動溝１１１が形成される部分を除いて、半円形状で２箇所設けられる。接続部１６における各凸部は、２箇所の貫通穴１１３にそれぞれ挿入される。これにより、接続部１６は、モータ２によって駆動される「９０°」の回転をボール弁体１４に伝達することができる。ここで、接続部１６の凸部が嵌め込まれるボール弁体１４の凹部１４３は、凸部が嵌め込まれた場合に一定の隙間が形成されるように設けられる。すなわち、ボール弁体１４における凹部１４３は、ボール弁体１４が回転することによって軸中心の鉛直方向の位置が変化する分の隙間が設けられることにより、軸中心の位置の変化による負荷を抑止するとともに、位置を柔軟に変化させることができる。

図１Ｂに戻って、ボールバルブシート１５は、リング状の弾性部材であり、ボール弁体１４におけるカバー１２側に当接するように配設される。すなわち、ボールバルブシート１５は、ボール弁体１４が上述したように組み込まれた後、ハウジング１１の開口部から配設される。ボールバルブシート１５は、流路の閉鎖時に、ボール弁体１４の貫通孔１４２とハウジング１１におけるカバー１２側の流路との間を封止する。一方、流路の開放時には、ボールバルブシート１５は、ボール弁体１４から離間される。カバー１２は、ボールバルブシート１５の上面に当接された状態でハウジング１１に固定されることで、ボールバルブシート１５とボール弁体１４とを圧着させる。

上述したように、第１の実施形態に係るボールバルブ１は、ハウジング１１の内壁にボール弁体１４を回転自在かつボールバルブシート１５側に摺動可能に支持する摺動溝１１１が形成される。また、ボールバルブ１は、ボール弁体１４が、摺動溝１１１によって支持される回転軸１４１が形成され、回転軸１４１が軸の垂直方向の断面形状が軸中心から軸表面までの距離が異なる環形状で形成される。従って、ボールバルブ１は、ボールバルブシート１５に対するボール弁体１４の接触状態を変化させることができる。その結果、ボールバルブシートに対してボール弁体が常時接触している場合に生じるボールバルブシートの経年変化による変形を抑止することができる。

さらに、第１の実施形態に係るボールバルブ１においては、回転軸１４１の垂直方向の断面における貫通孔１４２と直交する方向が貫通孔１４２と平行な方向よりも長い。従って、ボールバルブ１は、流路の閉鎖時にボールバルブシート１５とボール弁体１４とを当接させ、流路の開放時にボールバルブシート１５とボール弁体１４とを離間させることができる。その結果、開放状態で利用される期間が長いボールバルブ１において、ボールバルブシート１５とボール弁体１４との当接期間を短くすることができ、ボールバルブシートに対してボール弁体が常時接触している場合に生じるボールバルブシートの経年変化による変形を抑止することができる。

また、第１の実施形態に係るボールバルブ１においては、摺動溝１１１が、回転軸１４１の垂直方向の断面の長手方向の長さ以上の幅で形成された第１溝部１１１ａと、第１溝部１１１ａの内側に形成された第２溝部１１１ｂとを有する。そして、回転軸１４１は、軸方向に垂直な断面形状が軸中心から軸表面までの距離が異なる環形状であり、第１溝部１１１ａによって支持される第１軸部１４１ａと、第１軸部１４１ａの端面から突出して、第２溝部１１１ｂによって支持される第２軸部１４１ｂとを有する。従って、ボールバルブ１は、軸中心の鉛直方向の位置の変化を安定して行うことができる。また、第１溝部１１１ａ及び第２溝部１１１ｂによって回転軸１４１を安定的に支持することができることから、バネなどの部品を用いることなく実現することができ、部品点数の増加を抑止することができる。

また、第１の実施形態に係るボールバルブ１においては、回転軸１４１の垂直方向の断面形状が楕円形状である。従って、ボールバルブ１は、容易に成形することができる。

（その他の実施形態）
上述した第１の実施形態では、第１軸部１４１ａの軸表面が第１溝部１１１ａの端面に常時接触している場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、接触する部分を一部の領域とすることも可能である。この場合、第１溝部は、溝の端面における中心付近に第１軸部１４１ａを支持する支持面が形成される。支持面は、回転軸１４１の軸中心までの距離が、軸中心から第１軸部１４１ａの垂直方向の断面の短手方向における軸表面までの距離よりも長く、軸中心から第１軸部１４１ａの垂直方向の断面の長手方向における軸表面までの距離未満の位置に形成される。図６は、その他の実施形態に係る摺動溝１１１１を説明するための図である。例えば、摺動溝１１１１における第１溝部１１１１ａは、図６に示すように、第１軸部１４１ａを支持する支持面１１１１ｃを有する。そして、支持面１１１１ｃは、第１軸部１４１ａの軸中心までの距離が、第１軸部１４１ａの垂直方向の断面の短手方向における軸中心から軸表面までの長さよりも長く、かつ、第１軸部１４１ａの垂直方向の断面の長手方向における軸中心から軸表面までの長さ未満の位置に形成される。

ここで、第１軸部１４１ａは、図６の上段の図に示すように、流路の開放時に軸表面が第１溝部１１１１ａの端面に接していない。すなわち、流路の開放時には、第２軸部１４１ｂが第２溝部１１１１ｂの端面によって支持されることによって、回転軸１４１が弁室１１２内に支持される。そして、モータ２の回転に伴って第１軸部１４１ａが回転すると、図６の中段及び下段の図に示すように、第１軸部１４１ａの軸表面が支持面１１１１ｃとの間で当接し、軸中心を上昇させる。すなわち、流路の閉鎖時には、第１軸部１４１ａが第１溝部１１１１ａの支持面１１１１ｃによって支持されることによって、回転軸１４１が弁室１１２内に支持される。

このように、第１溝部１１１１ａの端面の一部の領域（支持面１１１１ｃ）のみで第１軸部１４１ａを支持するように設計することで、ボール弁体１４とボールバルブシート１５との摺動摩擦によるボールバルブシート１５の劣化を抑止することができる。すなわち、図６に示すボールバルブ１の場合、ボール弁体１４が十分に回転したのちにボールバルブシート１５と当接することとなる。従って、ボールバルブシート１５のエッジ部分に係る摩擦を低減することができ、ボールバルブシート１５の劣化を抑止することができる。

また、第１の実施形態では、第１軸部１４１ａの軸方向に垂直な断面が楕円形状である場合を例に挙げて説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、軸中心から軸表面までの距離が異なる形状であればどのような形状であってもよい。例えば、本願における楕円形状には、カム形状や卵形状なども含まれ、それらの形状で第１軸部１４１ａが形成される場合であってもよい。図７は、その他の実施形態に係る回転軸１４１１の軸方向に垂直な断面の形状の一例を示す図である。例えば、回転軸１４１１は、図７に示すように、軸方向に垂直な方向の断面がカム形状の第１軸部１４１１ａと円形状の第２軸部１４１１ｂとを有する。第１軸部１４１１ａは、第１溝部１１１ａによって回転自在かつ摺動可能に支持される。

上述した実施形態では、モータ２の駆動力によってボール弁体１４が回転する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、伝達軸にレバーが結合され、操作者がレバーを操作することによって、ボール弁体１４が回転する場合であってもよい。

また、上述した実施形態では、ボール弁体１４に平面領域が形成される場合を例に挙げて説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、平面領域が形成されず、貫通孔１４２を除く外周面が全て曲面の場合であってもよい。

また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

１ ボールバルブ
２ モータ
３ 流路
１１ ハウジング（弁本体）
１２ カバー
１３ 接合部
１４ ボール弁体
１５ ボールバルブシート
１１１、１１１１ 摺動溝
１１１ａ、１１１１ａ 第１溝部
１１１ｂ、１１１１ｂ 第２溝部
１１１１ｃ 支持面
１１２ 弁室
１１３ 貫通穴
１４１ 回転軸
１４１ａ 第１軸部
１４１ｂ 第２軸部
１４２ 貫通孔
１４３ 凹部

Claims (6)

1. 流体の流路に弁室が形成された弁本体と、
   前記弁本体の内周に沿って前記流路を囲んで配置されるボールバルブシートと、
   貫通孔が形成され、前記弁室内で回転することで、前記流体の流路を開閉するボール弁体とを備え、
   前記弁本体は、前記ボール弁体を回転自在かつ前記ボールバルブシート側に摺動可能に支持する摺動溝が前記弁本体の内壁に形成され、
   前記ボール弁体は、前記摺動溝によって支持される回転軸が形成され、
   前記回転軸は、軸の垂直方向の断面形状が軸中心から軸表面までの距離が異なる環形状で形成される、ボールバルブ。
2. 前記回転軸の垂直方向の断面は、前記貫通孔と直交する方向が前記貫通孔と平行な方向よりも長い、請求項１に記載のボールバルブ。
3. 前記摺動溝は、第１溝部と、前記第１溝部の内側に形成された第２溝部とを有し、
   前記回転軸は、前記断面形状が軸中心から軸表面までの距離が異なる環形状であり、前記第１溝部によって支持される第１軸部と、前記第１軸部の端面から突出して、前記第２溝部によって支持される第２軸部とを有し、
   前記第２溝部の溝幅と前記第２軸部の垂直方向の断面の直径とが略同一であり、前記軸中心から前記第１軸部の垂直方向の断面の短手方向における軸表面までの距離が前記軸中心から前記第２軸部の垂直方向の断面における軸表面までの距離以上であり、前記軸中心から前記第１軸部の垂直方向の断面の長手方向における軸表面までの距離が前記軸中心から前記第１軸部の垂直方向の断面の短手方向における軸表面までの距離よりも長い、請求項１又は２に記載のボールバルブ。
4. 前記第１溝部は、溝の端面における中心付近に前記第１軸部を支持する支持面が形成され、
   前記支持面は、前記回転軸の軸中心までの距離が、前記軸中心から前記第１軸部の垂直方向の断面の短手方向における軸表面までの距離よりも長く、前記軸中心から前記第１軸部の垂直方向の断面の長手方向における軸表面までの距離未満の位置に形成される、請求項３に記載のボールバルブ。
5. 前記回転軸の垂直方向の断面形状が楕円形状である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のボールバルブ。
6. 前記ボール弁体を回転させる回転力は、モータによって発生される、請求項１〜５のいずれか一項に記載のボールバルブ。

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