JP2019065984A - ボールバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構造で、且つ、組立性を向上することができるボールバルブを提供する。【解決手段】一方及び他方の開口部１１，１２を有する弁本体貫通孔１０ｈが設けられた筒状の弁本体１０と、弁本体１０に対して回動軸線Ｘ１周りに回動可能に支持され、弁本体１０の弁本体貫通孔１０ｈと連通可能な上側開口部３１ａ及び下側開口部３１ｂを有するボール弁体貫通孔３１が設けられたボール弁体３０とを備えている。ボール弁体３０には、弁本体１０に回動軸線Ｘ１周りに回動可能に軸支される軸部３５と、軸部３５とは反対側にモータ４０のモータ出力軸４１が取り付けられる出力軸取付部４２とが設けられている。ボール弁体３０の外周面には、回動軸線Ｘ１方向において出力軸取付部４２と下側開口部３１ｂとの間に回動軸線Ｘ１に対して傾斜する面に沿って延びる面でなる第１傾斜面８０が設けられている。【選択図】図３

Description

本発明は、例えば、ガス供給会社のスマートメータに設けられるガス流入用のボールバルブに関する。

従来から、ガス等の気体や水等の液体（以下、流体という。）の流路の開閉にボールバルブが用いられている。このようなボールバルブは、例えば、弁本体と、弁本体の内部に回動自在に設けられたボール弁体と、ボール弁体の外周面に当接する第１及び第２バルブシートと、ボール弁体に対して回転駆動力を付与する駆動機構を備えて構成されている（例えば、特許文献１，２参照）。

特開２００７−２０５４８５号公報 特開２０１１−２０２７０７号公報

従来のボールバルブは、部品点数が多く、その構成が複雑化及び大型化していた。このため、ボールバルブに対して、簡素化及び小型化が従来から求められていた。しかしながら、ボールバルブを小型化すると、弁本体とボール弁体との間のクリアランスが小さくなり、ボール弁体を弁本体に組み付けることが難しくなる。このように、従来のボールバルブに対しては、複雑化及び大型化を抑えた簡易な構造で、且つ、組立性を向上することができる構造が求められていた。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な構造で、且つ、組立性を向上することができるボールバルブを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係るボールバルブは、一方及び他方の開口部を有する第１貫通孔が設けられた筒状の弁本体と、前記弁本体に対して回動軸線周りに回動可能に支持され、前記弁本体の前記第１貫通孔と連通可能な上側開口部及び下側開口部を有する第２貫通孔が設けられたボール弁体とを備え、前記ボール弁体には、前記弁本体に前記回動軸線周りに回動可能に軸支される軸部と、該軸部とは反対側にモータの出力軸が取り付けられる出力軸取付部とが設けられており、前記ボール弁体の外周面には、前記回動軸線方向において前記出力軸取付部と前記下側開口部との間に前記回動軸線に対して傾斜する面に沿って延びる面でなる第１傾斜面が設けられていることを特徴とする。

本発明の一態様に係るボールバルブにおいて、前記軸部は突起からなり、外面に、前記回動軸線に対して前記第１傾斜面側に傾斜する面に沿って延びる面でなる第２傾斜面が設けられている。

本発明の一態様に係るボールバルブにおいて、前記第１傾斜面の法線と、前記第２傾斜面の法線とは、１つの面上に延びている。

本発明の一態様に係るボールバルブにおいて、前記ボール弁体の外面には、前記回動軸線方向において前記第１傾斜面と前記第２傾斜面との間であって前記下側開口部と前記第２傾斜面との間に、前記ボール弁体を前記弁本体に組み付ける際の治具を挿入する凹部が設けられている。

本発明の一態様に係るボールバルブにおいて、前記弁本体の前記一方の開口部には、前記ボール弁体を前記弁本体に組み付ける際の治具が入り込む切り欠き部が設けられている。

本発明の一態様に係るボールバルブにおいて、前記他方の開口部を形成している前記弁本体の内面に取り付けられ、前記第１貫通孔と連通する第３貫通孔が設けられたカバー部材と、前記ボール弁体と前記カバー部材との間の隙間を封止するシール部材とを更に備え、前記第１傾斜面は、前記ボール弁体が回動した際、前記シール部材と接触することのない範囲に設けられている。

本発明の一態様に係るボールバルブにおいて、前記ボール弁体が前記弁本体の前記第１貫通孔を閉鎖する位置で前記ボール弁体の回動を規制する回動規制部を更に備え、前記回動規制部は、前記弁本体の内面に設けられた凸状部と、前記ボール弁体の外面に設けられた凹状部とを有しており、前記第１傾斜面は、前記凹状部に重なるように設けられている。

本発明の一態様に係るボールバルブにおいて、前記ボール弁体の前記凹状部は、前記出力軸取付部の周囲に形成された円弧状の凹状溝であり、前記弁本体の前記凸状部は、前記弁本体の内面において、前記モータの出力軸が挿通される出力軸挿通孔と前記一方の開口部との間に設けられた突起部分である。

本発明に係るボールバルブによれば、簡易な構造で、且つ、組立性を向上することができる。

本発明の実施の形態に係るボールバルブの外観構成を概略的に示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係るボールバルブの流路が連通された状態を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態に係るボールバルブの流路が閉鎖された状態を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態に係るボールバルブの弁本体の外観構成を概略的に示す斜視図である。 図４に示すボールバルブの弁本体を別の方向から見た斜視図である。 図４に示すボールバルブの弁本体の断面図である。 図４に示すボールバルブの弁本体の上面図である。 本発明の実施の形態に係るボールバルブのボール弁体の外観構成を概略的に示す斜視図である。 図８に示すボールバルブのボール弁体の側面図である。 図８に示すボールバルブのボール弁体を別の方向から見た斜視図である。 本発明の実施の形態に係るボールバルブの回動規制部の構成を概略的に示す部分拡大図である。 本発明の実施の形態に係るボールバルブの第１傾斜面の構成を概略的に示す部分拡大図である。 本発明の実施の形態に係るボールバルブにおけるボール弁体の弁本体への取り付け方法を説明するための図である。 本発明の実施の形態に係るボールバルブにおけるボール弁体の弁本体への取り付け方法を説明するための図である。 本発明の実施の形態に係るボールバルブの変形例をボールバルブの流路が閉鎖された状態で示す断面図である。 本発明の実施の形態に係るボールバルブの変形例におけるボール弁体の側面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るボールバルブ１の外観構成を概略的に示す斜視図である。図２は、ボールバルブ１の流路２が連通された状態を概略的に示す断面図であり、図３は、ボールバルブ１の流路２が閉鎖された状態を概略的に示す断面図である。以下、説明の便宜上、図１における矢印ａｂ方向を流体の流れ方向とし、矢印ａ方向を上側、矢印ｂ方向を下側とする。また、矢印ｃｄ方向（図２においては紙面に対して垂直方向）を幅方向とし、矢印ｃ方向を手前側、矢印ｄ方向を奥側とする。さらに、矢印ｅｆ方向を回動軸線Ｘ１方向とし、矢印ｅ方向を左側、矢印ｆ方向を右側とする。

図１〜３に示すように、本発明の実施の形態に係るボールバルブ１は、一方及び他方の開口部１１，１２を有する第１貫通孔としての弁本体貫通孔１０ｈが設けられた筒状の弁本体１０と、弁本体１０に対して回動軸線Ｘ１周りに回動可能に支持され、弁本体１０の弁本体貫通孔１０ｈと連通可能な上側開口部３１ａ及び下側開口部３１ｂを有する第２貫通孔としてのボール弁体貫通孔３１が設けられたボール弁体３０とを備えている。ボール弁体３０には、弁本体１０に回動軸線Ｘ１周りに回動可能に軸支される軸部３５と、軸部３５とは反対側にモータ４０の出力軸としてのモータ出力軸４１が取り付けられる出力軸取付部としての出力軸嵌合凹部４２とが設けられている。ボール弁体３０の外周面には、回動軸線Ｘ１方向において出力軸嵌合凹部４２と下側開口部３１ｂとの間に回動軸線Ｘ１に対して傾斜する面に沿って延びる面でなる第１傾斜面８０が設けられている。以下、ボールバルブ１の構成について具体的に説明する。

図１に示すように、ボールバルブ１は、弁本体１０と、カバー部材２０と、ボール弁体３０とを備えている。なお、ボールバルブ１には、ボール弁体３０を回動させるモータ４０が一体に取り付けられた構造を有している。また、図２，３に示すように、ボールバルブ１は、ボール弁体３０とカバー部材２０との間の隙間を封止するシール部材５０と、ボール弁体３０の回動を規制する回動規制部７０とを備えている。また、第１傾斜面８０は、回動規制部７０に重なるように同一又は略同一の位置に設けられている。

図４は、本発明の実施の形態に係るボールバルブ１の弁本体１０の外観構成を概略的に示す斜視図であり、図５は、図４に示すボールバルブ１の弁本体１０を別の方向から見た斜視図である。図６は、図４に示すボールバルブ１の弁本体１０の断面図であり、図７は、図４に示すボールバルブ１の弁本体１０の上面図である。図１〜７に示すように、弁本体１０は、全体が円筒形状又は略円筒形状に形成されている。なお、弁本体１０は、内面が筒状であれば外形の形状は特に問わない。この弁本体１０は、特に限定するものではないが、一例を開示すると、例えば、樹脂等で形成されている。但し、これに限るものではなく、金属等で形成されていてもよい。また、図１，４，５，７に示すように、弁本体１０は、その外面の上側（矢印ａ方向）の部分に弁本体１０の外側幅よりも大きく、弁本体１０の外面から幅方向（矢印ｃｄ方向）へ突出したボールバルブ側連結部１７が設けられている。弁本体１０は、ボールバルブ側連結部１７を介してモータ４０と連結される。

図１〜７に示すように、弁本体１０の流れ方向（矢印ａｂ方向）には、弁本体１０の上端面１０ａ及び下端面１０ｂとの間を貫通する弁本体貫通孔１０ｈが設けられており、弁本体貫通孔１０ｈを形成する２つの下側開口部１１及び上側開口部１２を有している。下側（矢印ｂ方向）に設けられた下側開口部１１は、円形状又は略円形状に形成されている。また、上側（矢印ａ方向）に設けられた上側開口部１２は、下側開口部１１よりも直径の大きい円形状又は略円形状に形成されている。下側開口部１１は、流体（例えばガス）の流入口である。上側開口部１２は、下側開口部１１から流入される流体のカバー部材２０への流出口である。弁本体１０では、下側開口部１１から上側開口部１２へ向かうに連れて次第に内径が拡がる凹球面状の曲面からなる内周曲面１４ａと、内周曲面１４ａの上側（矢印ａ方向）の端部から同一内径のまま更に上側（矢印ａ方向）へ直線上に延びる円環状の内周面１４ｂとによって形成された弁室１４を有している。弁室１４は、ボール弁体３０を収容した状態で回動自在に軸支するための空間である。

弁本体１０において弁室１４を形成する内周面１４ｂには、モータ４０の出力軸であるモータ出力軸４１を弁室１４の内部にまで挿通する貫通孔からなる出力軸挿通孔１５が設けられている。また、内周面１４ｂには、出力軸挿通孔１５と回動軸線Ｘ１方向（矢印ｅｆ方向）において対向する部分に有底円筒形状又は有底略円筒形状の所定の深さを有する凹状の部分である軸支持孔１６が設けられている。出力軸挿通孔１５及び軸支持孔１６は、同軸に配設されており、回動軸線Ｘ１を中心軸としている。弁本体１０において弁室１４を形成する内周曲面１４ａは、ボール弁体３０の外周面との間に僅かな隙間（クリアランス）を有して対向しており、出力軸挿通孔１５の近傍であって、出力軸挿通孔１５の下側（矢印ｂ方向）の位置に側面視三角形状の突起部分である凸状部１８が一体に形成されている。また、弁本体１０の一方の開口部（下側開口部）１１には、切り欠き部８３が設けられている。凸状部１８の構成については、後述する回動規制部７０において詳述する。また、切り欠き部８３の構成についても後述する。

図１〜３に示すように、カバー部材２０は、全体が円筒形状又は略円筒形状に形成されている。カバー部材２０の材質は、特に限定するものではないが、一例を開示すると、例えば、樹脂等である。但し、これに限るものではなく、金属等であってもよい。カバー部材２０は、流れ方向（矢印ａｂ方向）、すなわち、回動軸線Ｘ１方向（矢印ｅｆ方向）と垂直な方向に沿ってカバー部材貫通孔２０ｈが設けられ、カバー部材貫通孔２０ｈを形成する２つの下側開口部２１及び上側開口部２２を有している。

下側（矢印ｂ方向）に設けられた下側開口部２１は、円形状又は略円形状に形成されており、弁本体１０の上側開口部１２から流入される流体の流入口である。この下側開口部２１は、弁本体１０の下側開口部１１の直径と略同一の直径に形成されている。上側開口部２２は、下側開口部２１よりも僅かに直径の大きい円形状又は略円形状に形成されており、下側開口部２１から流入された流体の図示しない配管への流出口である。但し、これに限るものではなく、下側開口部２１及び上側開口部１２の内径は同じ大きさであってもよく、又は、下側開口部２１の方が上側開口部１２よりも大きな内径を有していてもよい。カバー部材２０は、弁本体１０の上側開口部１２から弁本体貫通孔１０ｈに一部挿入されるように嵌め込まれ、カバー部材２０の外周壁２０ａが弁本体１０の内周面１４ｂに当接された状態で固定される。この固定状態において、弁本体１０の弁本体貫通孔１０ｈと、カバー部材２０のカバー部材貫通孔２０ｈとが連通され、ボールバルブ１における流体の流路２が形成される。

図８は、本発明の実施の形態に係るボールバルブ１のボール弁体３０の外観構成を概略的に示す斜視図であり、図９は、図８に示すボールバルブ１のボール弁体３０の側面図である。図１０は、図８に示すボールバルブ１のボール弁体３０を別の方向から見た斜視図である。図１〜３，８〜１０に示すように、ボール弁体３０は、全体が球状又は略球状に形成されている。ボール弁体３０の材質は、特に限定するものではないが、一例を開示すると、例えば、樹脂等である。但し、これに限るものではなく金属等であってもよい。ボール弁体３０には、弁本体１０の下側開口部１１及びカバー部材２０の下側開口部２１と同一又は略同一の内径を有するボール弁体貫通孔３１が流れ方向（矢印ａｂ方向）、すなわち、回動軸線Ｘ１方向（矢印ｅｆ方向）とは垂直な方向に沿って形成されている。ボール弁体３０は、ボール弁体貫通孔３１を形成している下側（矢印ｂ方向）の下側開口部３１ｂと上側（矢印ａ方向）の上側開口部３１ａとを有している。

また、ボール弁体３０は、弁本体１０の弁室１４に回動自在に軸支された状態において出力軸挿通孔１５と対向するように平坦に形成された円形状又は略円形状の平坦面３２を有している。この平坦面３２には、回動軸線Ｘ１を中心として、所定形状及び所定深さの嵌合凹部である出力軸取付部としての出力軸嵌合凹部３３が形成されている。出力軸嵌合凹部３３は、回動軸線Ｘ１方向（矢印ｅｆ方向）においてモータ４０のモータ出力軸４１と連結される有底円柱形状又は有底略円柱形状の所定深さの凹部である。

また、ボール弁体３０は、軸支持孔１６よりも直径の大きな円形状又は略円形状の平坦面３４を有している。ボール弁体３０の平坦面３２と平坦面３４とは背向し、互いに平行な面を形成している。軸部３５は弁本体１０に回動軸線Ｘ１周りに回動可能に軸支される突起からなる。具体的には、ボール弁体３０の平坦面３４に、回動軸線Ｘ１を中心として所定径及び所定高さの円柱形状又は略円柱形状の突起からなる軸部３５は設けられている。軸部３５は、弁本体１０の軸支持孔１６に回動可能に軸支される軸支持部として機能する部分である。軸部３５の直径は、軸支持孔１６の直径よりも僅かに小さい。ボール弁体３０の軸部３５と弁本体１０の軸支持孔１６との間には、回動軸線Ｘ１方向（矢印ｅｆ方向）において所定の隙間（クリアランス）を有しており、ボール弁体３０は、回動軸線Ｘ１方向（矢印ｅｆ方向）において僅かに移動可能となっている。

出力軸嵌合凹部３３と軸部３５とは、同軸に配設されており、回動軸線Ｘ１を中心軸としている。また、ボール弁体３０は、回動軸線Ｘ１方向（矢印ｅｆ方向）と平行であって、上側開口部３１ａ、下側開口部３１ｂとは夫々モータ４０の回動方向へ約９０度異なる位置において一対の平行な円形状又は略円形状の平坦面３６，３７を有している。また、ボール弁体３０の外周面には、ボール弁体３０の平坦面３２を部分的に取り囲むように平面視円弧状の凹状部としての凹状溝３８が設けられている。また、ボール弁体３０の外面には第１傾斜面８０に加えて、第２傾斜面８１及び治具挿入凹部８２が設けられている。凹状溝３８の構成については、後述する回動規制部７０において詳述する。また、第１傾斜面８０、第２傾斜面８１及び治具挿入凹部８２の構成についても後述する。

モータ４０は、例えば、ステッピングモータ、ＤＣ（direct current）モータ、ブラシレスＤＣモータ等である。図１〜３に示すように、モータ４０の本体の外周面には、幅方向（矢印ｃｄ方向）へそれぞれ突出したモータ側連結部４３が設けられている。モータ側連結部４３は、弁本体１０のボールバルブ側連結部１７と一体に連結される部分であり、例えば、ネジやスナップフィット等により連結される。モータ４０には、例えば、モータ４０をコントロールするコントローラ等から図示しないリード線を介して駆動信号が供給され、この駆動信号に基づいてモータ出力軸４１を回動駆動させる。

モータ４０のモータ出力軸４１は、弁本体１０の出力軸挿通孔１５に挿通される。したがって、モータ４０は、モータ出力軸４１を介してボール弁体３０を回動駆動させることが可能となる。モータ出力軸４１には、ボール弁体３０の出力軸嵌合凹部３３と嵌合する出力軸嵌合凸部４２が設けられている。モータ４０のモータ出力軸４１とボール弁体３０の出力軸嵌合凹部３３との間には、回動軸線Ｘ１方向（矢印ｅｆ方向）において所定の隙間（クリアランス）を有している。モータ４０の出力軸嵌合凸部４２とボール弁体３０の出力軸嵌合凹部３３の嵌合には、Ｄカットが用いられており、この場合、回動軸線Ｘ１方向（矢印ｅｆ方向）に沿って対向する位置に２つの平面が形成されることでＤ状のカット部分が形成された支柱からなる出力軸嵌合凸部４２と、上述の２つの平面に対向する２つの平面が形成された出力軸嵌合凹部３３が用いられている。但し、これに限るものではなく、出力軸嵌合凸部４２として周方向に沿って外側に歯状の溝が形成され、出力軸嵌合凹部３３として出力軸嵌合凸部４２に形成された歯状の溝と対向する内側に、互いに噛合する歯状の溝が形成されたスプラインやセレーションが用いられてもよい。

モータ４０の出力軸嵌合凸部４２とボール弁体３０の出力軸嵌合凹部３３との嵌合は、モータ４０の回動方向においては、モータ４０のモータ出力軸４１とボール弁体３０とが一体に回動する一方、回動軸線Ｘ１方向（矢印ｅｆ方向）においては、モータ４０のモータ出力軸４１に対して、上述したクリアランスの分だけボール弁体３０が僅かに移動可能となっている。モータ４０のモータ出力軸４１は、出力軸挿通孔１５、軸支持孔１６、出力軸嵌合凹部３３及び軸部３５と同軸であり、回動軸線Ｘ１を中心軸としている。

なお、弁本体１０の上側開口部１２とカバー部材２０の外周面との間には、Ｏリング６０が取り付けられており、弁本体１０とカバー部材２０との間の隙間を封止している。また、弁本体１０の出力軸挿通孔１５を形成している弁本体１０の内周面とモータ４０のモータ出力軸４１の外周面との間にはＯリング６１が取り付けられており、弁本体１０とモータ出力軸４１との隙間を封止している。

シール部材５０は、流れ方向（矢印ａｂ方向）においてボール弁体３０とカバー部材２０との間に設けられており、ボール弁体３０とカバー部材２０との間の隙間を封止している。シール部材５０は、ボール弁体３０からの押し圧力やカバー部材２０との図示しない係合等により保持されている。シール部材５０は、弁本体１０の内周曲面１４ａを形成している内径と同一外径を有する円環状又は略円環状の弾性体である。シール部材５０の流れ方向（矢印ａｂ方向）の厚さは、ボール弁体３０とカバー部材２０との間の隙間の密封性を上げるため、この隙間の寸法よりも大きく形成されている。シール部材５０の材質は、特に限定するものではないが、一例を開示すると、例えば、ゴムや樹脂やエラストマー等の高弾性部材である。シール部材５０には、ボール弁体３０のボール弁体貫通孔３１及びカバー部材２０の下側開口部２１よりも僅かに直径の大きい円形状又は略円形状の開口部５１が形成されている。シール部材５０は、その断面形状において、ボール弁体３０と接触する下側（矢印ｂ方向）の角部分がＲ状に形成されている。したがって、シール部材５０は、ボール弁体３０が回動したときに抵抗の少ない状態で当接される。

図１１は、本発明の実施の形態に係るボールバルブ１の回動規制部７０の構成を概略的に示す部分拡大図である。回動規制部７０は、弁本体１０の内周曲面１４ａに設けられた凸状部１８と、ボール弁体３０の凹状溝３８とによってボール弁体３０の回動範囲を規制する回動規制構造である。具体的には、回動規制部７０は、ボール弁体３０が回動した際に、シール部材５０と接触することのない範囲で、ボール弁体３０の回動を規制するものである。

ボール弁体３０の凹状溝３８は、図８〜１１に示すように、ボール弁体３０の平坦面３２を部分的に取り囲むようにボール弁体３０の外周面に形成された平面視円弧状の凹み部分である。また、凹状溝３８は、ボール弁体３０の外周面から内部へ向かって断面三角形状又は断面略三角形状に切り欠かれたような凹状の溝である。凹状溝３８は、ボール弁体３０の回動範囲を規制するべく、上側開口部３１ａを上側（矢印ａ方向）に向け、かつ、平坦面３６を左側（矢印ｄ方向）に向けた状態を基準とした場合、回動軸線Ｘ１を回動中心として所謂ＸＹ軸平面におけるほぼ第３象限の範囲に約９０度の範囲で形成されている。言い換えると、凹状溝３８は、平坦面３２の周囲に沿って、ボール弁体３０の平坦面３６近傍の位置から下側開口部３１ｂ近傍の位置までの範囲にわたって略Ｃ字状に形成されている。凹状溝３８は、弁本体１０の凸状部１８と対向する円弧状の曲面（以下、これを「対向曲面」ともいう。）３８ａと、対向曲面３８ａと垂直を為して弁本体１０の凸状部１８と対向する平坦な面（以下、これを「対向平坦面」ともいう。）３８ｂと、対向曲面３８ａ及び対向平坦面３８ｂと垂直を為すとともに凸状部１８と当接した際に係止する平坦な面（以下、これを「係止端面」ともいう。）３８ｃ及び３８ｄとを有している。

弁本体１０の凸状部１８は、図４〜７，１１に示すように、シール部材５０と流れ方向（矢印ａｂ方向）において対向する弁本体１０の内周曲面１４ａに一体的に設けられ、内周曲面１４ａからボール弁体３０へ向かって突出した側面視三角形状の三角柱状又は略三角柱状の突起部分である。この凸状部１８は、凹状溝３８の円弧状の対向曲面３８ａと僅かな隙間（クリアランス）を有して対向する表面円弧状の対向曲面１８ａと、対向曲面１８ａと垂直を為して凹状溝３８の対向平坦面３８ｂと僅かな隙間（クリアランス）を有して対向する平坦な対向平坦面１８ｂと、対向曲面１８ａ及び対向平坦面１８ｂと垂直を為すとともに凹状溝３８の係止端面３８ｃ及び３８ｄと当接した際に係止する平坦な面（以下、これを「係止端面」ともいう。）１８ｃ及び１８ｄとを有している。

回動規制部７０により、ボールバルブ１において、ボール弁体３０の可動範囲が、弁本体１０の弁本体貫通孔１０ｈとボール弁体３０のボール弁体貫通孔３１とが連通した開放状態と、ボール弁体貫通孔３１と弁本体貫通孔１０ｈとが直交して弁本体貫通孔１０ｈが平坦面３６，３７によって閉鎖された閉鎖状態との間に制限される。開放状態においては、ボール弁体３０の凹状溝３８の係止端面３８ｄに対して弁本体１０の凸状部１８の係止端面１８ｄが当接して係止され、これ以上開放方向へボール弁体３０を回動できなくなる。また、開放状態からボール弁体３０が閉鎖方向に回動されると、係止端面３８ｄと係止端面１８ｄとの係止が解除されて互いに離間していき、閉鎖状態になると凹状溝３８における係止端面３８ｃに弁本体１０の凸状部１８における係止端面１８ｃが当接して係止される。そして、ボール弁体３０がこれ以上閉鎖方向に回動できなくなる。

上述したように、ボールバルブ１は、ボール弁体３０に第１傾斜面８０、第２傾斜面８１、及び治具挿入凹部８２を備えており、弁本体１０に切り欠き部８３を備えている。図３，１２に示すように、第１傾斜面８０は、回動軸線Ｘ１に対して軸部３５側に傾斜しており、回動軸線Ｘ１方向において出力軸嵌合凹部３３と下側開口部３１ｂとの間であって、ボール弁体３０が回動した際、シール部材５０と接触することのない範囲に設けられている。また、第１傾斜面８０は、ボール弁体貫通孔３１までは達していない。第１傾斜面８０は、平面に沿ってボール弁体３０の一部が切り取られて形成されたような形となっている。

より具体的には、図８，９に示すように、第１傾斜面８０は、平坦面３６と下側開口部３１ｂとで挟まれた領域に形成されており、出力軸嵌合凹部３３に接して又は近接しており、平坦面３６及び下側開口部３１ｂには接触しない面となっている。第１傾斜面８０により、平坦面３２の一部及びその下側のボール弁体３０の一部が切り取られたようになっている。このように、第１傾斜面８０は、ボール弁体３０の回動軸線Ｘ１周りの他の部分よりも内周側に位置している。本実施の形態においては、図８，９に示すように、第１傾斜面８０は、回動規制部７０の凹状溝３８に重なるように凹状溝３８と同一又は略同一の位置に設けられており、第１傾斜面８０により、回動規制部７０の凹状溝３８の対向曲面３８ａ及び対向平坦面３８ｂの一部についても切り取られたようになっている。図８，９に示すように、第１傾斜面８０は、ボール弁体３０の出力軸嵌合凹部３３の外周側近傍から凹状溝３８の対向平坦面３８ｂの内周側近傍に向かって形成された平面視円弧状の第１平面８０ａと、対向平坦面３８ｂの内周側近傍からボール弁体３０の平坦面３６及び下側開口部３１ｂの外周側近傍に向かって形成された平面視蒲鉾状の第２平面８０ｂとを有している。

また、第１傾斜面８０と回動軸線Ｘ１との間の角度、つまり第１傾斜面８０の法線と回転軸線Ｘ１との間の角度αは、例えば１５度〜４５度である。但し、角度αは１５度〜４５度に限定されるものではなく、弁本体１０及びボール弁体３０の具体的な形態に応じて適宜決められる値であり、後述するようにボール弁体３０が弁本体１０に組み付け可能若しくは組み付け容易となる値であればよい。角度αは、第１傾斜面８０の法線方向における第１傾斜面８０からのボール弁体３０の幅が最小になるような角度が好ましい。

図３，１０に示すように、第２傾斜面８１は、ボール弁体３０の軸部３５の外面に、回動軸線Ｘ１に対して第１傾斜面８０側に傾斜する面に沿って延びる面でなり、平面に沿って軸部３５の先端側の一部が切り取られて形成されたような形となっている。より具体的には、第２傾斜面８１は、軸部３５の頂面からボール弁体３０の平坦面３６と下側開口部３１ｂとの間に向かって形成された平面視円弧状の平面である。第２傾斜面８１は、第１傾斜面８０を回動軸線Ｘ１に沿ってボール弁体３０の外周面上を下側に軸部３５迄移動させた際の第１傾斜面８０の領域において軸部３５に形成されており、第２傾斜面８１の軸部３５における位置は、この移動された第１傾斜面８０の回動軸線Ｘ１周りの幅の中央に近いほどよい。また、第１傾斜面の法線と前記第２傾斜面の法線とは、１つの面上に延びていることが好ましく、つまり、第２傾斜面８１は、所定の点を中心としてボール弁体３０を所定の角度回転させた際に、第１傾斜面８０と同一面上となるようなものが好ましい。また、第２傾斜面８１と回動軸線Ｘ１との間の角度、つまり第２傾斜面８１の法線と回転軸線Ｘ１との間の角度βは、第１傾斜面８０と回動軸線Ｘ１との角度αよりも小さくなっている。但し、ボール弁体３０の弁本体１０への組み付けが容易となるようであれば、第２傾斜面８１と回動軸線Ｘ１との角度βは、これに限定されない。

治具挿入凹部８２は、ボール弁体３０の外面に形成された、ボール弁体３０を弁本体１０に組み付ける際の治具８４（後述）を挿入するための凹部であり、図３，１０に示すように、回動軸線Ｘ１方向において第１傾斜面８０と第２傾斜面８１との間であって下側開口部３１ｂと第２傾斜面８１との間に設けられている。より具体的には、治具挿入凹部８２は、下側開口部３１ｂ及び平坦面３６と第２傾斜面８１との間に設けられており、長孔形状又は略長孔形状に形成されており、第１傾斜面８０と平行又は略平行方向に所定の深さだけ凹んで設けられている。

図２〜７に示すように、切り欠き部８３は、弁本体１０の下側開口部１１に設けられており、ボール弁体３０を弁本体１０に組み付ける際の治具８４（後述）が入り込むようになっている。より具体的には、切り欠き部８３は、弁本体１０の下側開口部１１の側壁に設けられており、ボールバルブ１において第１傾斜面８０と平行又は略平行方向な底面を形成するように所定の幅を有して楔状に切り欠くようにして形成されている。切り欠き部８３は、上面から見て、出力軸挿通孔１５と軸支持孔１６との間に設けられていることが好ましい（図７参照）。後述するように、切り欠き部８３は、ボール弁体３０を弁本体１０に組み付ける際の治具８４の逃げ空間を形成している。

続いて、上述した構成を有するボールバルブ１におけるボール弁体３０の弁本体１０への取り付け方法について説明する。図１３，１４は、本発明の実施の形態に係るボールバルブ１におけるボール弁体３０の弁本体１０への取り付け方法を説明するための図である。まず、図１３に示すように、ボール弁体３０は、治具８４が治具挿入凹部８２に挿入されて治具８４に支持された状態で、弁本体１０の上側開口部１２から下側（矢印ｂ方向）に移動されて弁本体１０に挿入される。治具８４を流れ方向（矢印ａｂ方向）と平行又は略平行に支持することにより、ボール弁体３０の第１傾斜面８０を流れ方向と平行又は略平行に支持することができる。このとき、ボール弁体３０は、ボール弁体３０の軸部３５が下側（矢印ｂ方向）を向いて弁本体１０に挿入され、弁本体１０における回動軸線Ｘ１方向のボール弁体３０の幅は最小の状態となっている。このため、弁室１４内においてボール弁体３０を下側に滑らかに移動させることができ、また、弁室１４内に凸状部１８等の出っ張りがあったとしても、弁室１４内においてボール弁体３０を下側に移動させることができる。

この姿勢でボール弁体３０が下側に更に移動され、軸部３５が弁本体１０の軸支持孔１６の近傍まで移動されると、図１４に示すように、治具８４を軸支持孔１６側（矢印ｆ方向）に移動させて、弁室１４の内部でボール弁体３０の軸部３５を弁本体１０の軸支持孔１６に嵌合させるようにボール弁体３０を回転させる。これにより、ボール弁体３０は、弁本体１０に組み付けられる。このとき、軸部３５には第２傾斜面８１が形成されており、第２傾斜面８１が軸支持孔１６の下側の縁部と対向することなり、軸部３５が軸支持孔１６の縁に引っ掛かることなく、軸部３５を軸支持孔１６内に挿入することができる。

このように、ボールバルブ１では、ボール弁体３０の外周面に、回動軸線Ｘ１に対して傾斜する第１傾斜面８０が設けられている。このため、弁本体１０の上側開口部１２から下側（矢印ｂ方向）に移動させて弁本体１０に挿入させる際やボール弁体３０が弁本体１０の軸支持孔１６の近傍まで移動させる際にも、ボール弁体３０の第１傾斜面８０が流れ方向（矢印ａｂ方向）と平行又は略平行となってボール弁体３０を移動させることができる。このため、ボール弁体３０がカバー部材２０の内周面や弁本体１０の内周面１４ｂに衝突することなく、ボール弁体３０を移動させることができる。また、治具８４を軸支持孔１６側（矢印ｆ方向）に移動させてボール弁体３０を回転させる際にも、ボール弁体３０の一部が第１傾斜面８０によってボール弁体３０が弁本体１０の内周曲面１４ａや弁本体１０の凸状部１８に衝突することなく、ボール弁体３０を弁本体１０に組み付けることができる。したがって、弁本体１０とボール弁体３０との間のクリアランスを小さくした場合にも、容易にボール弁体３０を弁本体１０に組み付けることができるため、ボールバルブ１を小型化することができると共に、ボールバルブ１の組立性を向上することができる。

また、ボールバルブ１では、弁本体１０の弁室１４にボール弁体３０を組み付けるだけでボール弁体３０を軸支可能な状態にすることができるため、わざわざスプリングによる付勢や装着溝による固定を行う必要がないので、ボールバルブ１を構成する部品の部品点数が増加することやボールバルブ１に余計な加工を施すことを抑制でき、ボールバルブ１の複雑化及び大型化を抑えてボールバルブ１を簡易に形成することができる。

また、ボールバルブ１では、軸部３５の外面には、回動軸線Ｘ１に対して傾斜する第２傾斜面８１が設けられている。このため、上述のように治具８４を軸支持孔１６側（矢印ｆ方向）に移動させてボール弁体３０を回転させる際にも、軸部３５の一部が第２傾斜面８１によって弁本体１０の内周曲面１４ａや軸支持孔１６の縁及び内周面に軸部３５が衝突することなく、ボール弁体３０を弁本体１０に組み付けることができる。このため、一段と容易にボール弁体３０を弁本体１０に組み付けることができる。

また、ボールバルブ１では、ボール弁体３０に、ボール弁体３０を弁本体１０に組み付ける際の治具８４を挿入する治具挿入凹部８２が設けられている。また、弁本体１０の下側開口部１１にボール弁体３０を弁本体１０に組み付ける際の治具８４が入り込む切り欠き部８３が設けられている。このため、ボール弁体３０を弁本体１０の上側開口部１２から下側（矢印ｂ方向）に移動させて弁本体１０に挿入させる際や、ボール弁体３０を弁本体１０の軸支持孔１６の近傍まで移動させる際、治具８４を軸支持孔１６側（矢印ｆ方向）に移動させてボール弁体３０を回転させる際にも、治具挿入凹部８２に治具８４を挿入して容易にボール弁体３０を移動及び回転させることができる。また、治具８４を軸支持孔１６側（矢印ｆ方向）に移動させてボール弁体３０を回転させる際にも、切り欠き部８３の逃げ空間を用いて治具８４が弁本体１０の下側開口部１１に衝突することなくボール弁体３０を回転させて弁本体１０に組み付けることができる。

また、第１傾斜面８０は、ボール弁体３０が回動した際、シール部材５０と接触することのない範囲に設けられている。このため、ボール弁体３０とシール部材５０との間の密封状態が第１傾斜面８０によって損なわれ、弁室１４に流体が漏れることを未然且つ有効に防止することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の概念及び特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。また、上述した課題及び効果の少なくとも一部を奏するように、各構成を適宜選択的に組み合わせてもよい。例えば、上記実施の形態における、各構成要素の形状、材料、配置、サイズ等は、本発明の具体的使用態様によって適宜変更され得る。

例えば、ボールバルブ１としては、ボール弁体３０の凹状溝３８及び弁本体１０の凸状部１８により回動規制部７０を構成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、回動規制部７０を別の機構として有し、例えば、図１５，１６に示すように、ボール弁体３０の凹状溝３８及び弁本体１０の凸状部１８を有していなくてもよい。また、ボールバルブ１は、回動規制部７０を有していなくてもよい。このような場合であっても、弁本体１０の上側開口部１２から下側（矢印ｂ方向）に移動させて弁本体１０に挿入させる際やボール弁体３０が弁本体１０の軸支持孔１６の近傍まで移動させる際に、カバー部材２０の内周面や弁本体１０の内周面１４ｂに衝突することなく、ボール弁体３０を移動させることができる。また、治具８４を軸支持孔１６側（矢印ｆ方向）に移動させてボール弁体３０を回転させる際に、ボール弁体３０が弁本体１０の内周曲面１４ａに衝突することなく、ボール弁体３０を弁本体１０に組み付けることができる。

１…ボールバルブ、２…流路、１０…弁本体、１０ａ…上端面、１０ｂ…下端面、１０ｈ…弁本体貫通孔、１１…下側開口部、１２…上側開口部、１４…弁室、１４ａ…内周曲面、１４ｂ…内周面、１５…出力軸挿通孔、１６…軸支持孔、１７…ボールバルブ側連結部、１８…凸状部、１８ａ…対向曲面、１８ｂ…対向平坦面、１８ｃ…係止端面、１８ｄ…係止端面、２０…カバー部材、２０ｈ…カバー部材貫通孔、２０ａ…外周壁、２１…下側開口部、２２…上側開口部、３０…ボール弁体、３１…ボール弁体貫通孔、３１ａ…上側開口部、３１ｂ…下側開口部、３２…平坦面、３３…出力軸嵌合凹部、３４…平坦面、３５…軸部、３６…平坦面、３７…平坦面、３８…凹状溝、３８ａ…対向曲面、３８ｂ…対向平坦面、３８ｃ…係止端面、３８ｄ…係止端面、４０…モータ、４１…モータ出力軸、４２…出力軸嵌合凸部、４３…モータ側連結部、５０…シール部材、５１…開口部、６０、６１…Ｏリング、７０…回動規制部、８０…第１傾斜面、８１…第２傾斜面、８２…治具挿入凹部、８３…切り欠き部、８４…治具

Claims (8)

1. 一方及び他方の開口部を有する第１貫通孔が設けられた筒状の弁本体と、
   前記弁本体に対して回動軸線周りに回動可能に支持され、前記弁本体の前記第１貫通孔と連通可能な上側開口部及び下側開口部を有する第２貫通孔が設けられたボール弁体とを備え、
   前記ボール弁体には、前記弁本体に前記回動軸線周りに回動可能に軸支される軸部と、該軸部とは反対側にモータの出力軸が取り付けられる出力軸取付部とが設けられており、
   前記ボール弁体の外周面には、前記回動軸線方向において前記出力軸取付部と前記下側開口部との間に前記回動軸線に対して傾斜する面に沿って延びる面でなる第１傾斜面が設けられていることを特徴とするボールバルブ。
2. 前記軸部は突起からなり、外面に、前記回動軸線に対して前記第１傾斜面側に傾斜する面に沿って延びる面でなる第２傾斜面が設けら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。
3. 前記第１傾斜面の法線と、前記第２傾斜面の法線とは、１つの面上に延びていることを特徴とする請求項２記載のボールバルブ。
4. 前記ボール弁体の外面には、前記回動軸線方向において前記第１傾斜面と前記第２傾斜面との間であって前記下側開口部と前記第２傾斜面との間に、前記ボール弁体を前記弁本体に組み付ける際の治具を挿入する凹部が設けられていることを特徴とする請求項２又は３記載のボールバルブ。
5. 前記弁本体の前記一方の開口部には、前記ボール弁体を前記弁本体に組み付ける際の治具が入り込む切り欠き部が設けられていることを特徴とする請求項４記載のボールバルブ。
6. 前記他方の開口部を形成している前記弁本体の内面に取り付けられ、前記第１貫通孔と連通する第３貫通孔が設けられたカバー部材と、
   前記ボール弁体と前記カバー部材との間の隙間を封止するシール部材とを更に備え、
   前記第１傾斜面は、前記ボール弁体が回動した際、前記シール部材と接触することのない範囲に設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載のボールバルブ。
7. 前記ボール弁体が前記弁本体の前記第１貫通孔を閉鎖する位置で前記ボール弁体の回動を規制する回動規制部を更に備え、
   前記回動規制部は、前記弁本体の内面に設けられた凸状部と、前記ボール弁体の外面に設けられた凹状部とを有しており、
   前記第１傾斜面は、前記凹状部に重なるように設けられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載のボールバルブ。
8. 前記ボール弁体の前記凹状部は、前記出力軸取付部の周囲に形成された円弧状の凹状溝であり、
   前記弁本体の前記凸状部は、前記弁本体の内面において、前記モータの出力軸が挿通される出力軸挿通孔と前記一方の開口部との間に設けられた突起部分であることを特徴とする請求項７記載のボールバルブ。

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