JP3012171B2 - ボール弁 - Google Patents

ボール弁

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JP3012171B2
JP3012171B2 JP7141345A JP14134595A JP3012171B2 JP 3012171 B2 JP3012171 B2 JP 3012171B2 JP 7141345 A JP7141345 A JP 7141345A JP 14134595 A JP14134595 A JP 14134595A JP 3012171 B2 JP3012171 B2 JP 3012171B2
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ball
valve
opening
fan
flow
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邦夫 岩本
均 石山
秀規 若原
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Sekisui Chemical Co Ltd
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Sekisui Chemical Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はボール弁に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ボール弁として、実公平3-29656
号公報に記載の如く、弁箱の入口流路と出口流路の間
に、流過孔を有するボールと、このボールの両開口側に
それぞれ接触するシール部材とを装着し、操作部とボー
ルとを弁棒を介して連結してなり、ボールの流過孔の流
入側の開口を円形とし、流出側の開口を扇形としてなる
ものがある。
【0003】このボール弁によれば、ボールを90度回動
することで弁を全開ないし全閉操作でき、仕切弁のよう
にハンドルを数回ないし数十回転も回す必要がなく、操
作が迅速且つ簡易である。また、扇形開口の尖端部で交
わる2辺を開口中心線方向に膨出した凸状カーブとする
ことにより、流量特性をイコールパーセント特性(弁開
度と同じ増加分に対して流量の増加割合が等しいもの)
とし、上記2辺を開口中心線に対して扇状カーブとする
ことにより流量特性をリニア特性(弁開度に正比例して
流量を変化させるもの)とすることができる(特開昭55
-107165 号公報)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】然しながら、従来技術
では、弁全閉時には扇形開口の尖端部が出口流路から未
だ大きく離れた流出側シール部材によるシール領域に設
定され、弁全開時には扇形開口の尖端部が未だ出口流路
内にあるように設定されている。このため、下記〜
の問題点がある。
【0005】操作部による弁の開操作時、扇形開口の
尖端部がシール部材を通過して出口流路に到達するまで
の遊動範囲が長く、流体の流れ始めが遅い。
【0006】弁全開時に、扇形開口の尖端部が未だ出
口流路内にあるから、扇形開口が出口流路につながるボ
ールの有効回動角度範囲が比較的小さく、操作部による
流体制御帯域が狭い。
【0007】操作部として電気式アクチュエータを用
い、操作部の入力信号に対する流体制御帯域を広くする
ことはできるが、その分操作部の分解能が低くなり、流
体制御制度が悪くなる。
【0008】本発明は、ボール弁において、操作部によ
る開操作後の流体の流れ始めを早く、操作部による流体
制御帯域を広く、且つ流体制御精度を向上することを目
的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の本発明
は、弁箱の入口流路と出口流路の間に、流過孔を有する
ボールと、このボールの両開口側にそれぞれ接触するシ
ール部材とを装着し、操作部とボールとを弁棒を介して
連結してなり、ボールの流過孔の流入側の開口を円形と
し、流出側の開口を扇形としてなるボール弁において、
弁全閉時には扇形開口の尖端部が出口流路直近の流出側
シール部材による第1のシール領域に設定されるととも
に、弁全開時には扇形開口の尖端部が出口流路を横切っ
て流出側シール部材による第2のシール領域に侵入する
ように設定されてなるものである。
【0010】請求項2に記載の本発明は、請求項1に記
載の本発明において更に、前記ボールの流過孔が、円形
開口と扇形開口とを滑らかにつなぐ弁内流路を形成して
なるものである。
【0011】請求項3に記載の本発明は、請求項1又は
2に記載の本発明において更に、前記ボールの円形開口
側の流過孔を該ボール回りの弁室に連通する連通路と、
扇形開口側の流過孔を該ボール回りの弁室に連通する連
通路とを備えてなるものである。
【0012】
【作用】請求項1に記載の本発明によれば下記〜の
作用がある。 弁全閉時に、扇形開口の尖端部が出口流路直近の流出
側シール部材による第1のシール領域に設定されてい
る。従って、操作部による弁の開操作後、扇形開口の尖
端部がシール部材を通過して出口流路に到達するまでの
遊動範囲が短く、流体の流れ始めが早い。
【0013】弁全開時に、扇形開口の尖端部が出口流
路を横切って流出側シール部材による第2のシール領域
に侵入するように設定されている。従って、扇形開口が
出口流路につながるボールの有効回動角度範囲が比較的
大きく、操作部による流体制御帯域が広い。
【0014】扇形開口の形状により上記の流体制御
帯域を広げるものであるから、操作部の分解能まで影響
を及ぼすことがなく、流体制御精度を向上できる。
【0015】請求項2に記載の本発明によれば下記の
作用がある。 ボールの流過孔が、円形開口と扇形開口とをテーパ状
流路面等により滑らかにつなぐ弁内流路を形成したか
ら、弁の流路抵抗を小さくできる。
【0016】請求項3に記載の本発明によれば下記の
作用がある。 ボールの円形開口側の流過孔を該ボール回りの弁座に
連通する連通路と、扇形開口側の流過孔を該ボール回り
の弁室に連通する連通路とを備えた。従って、ボールの
流過孔は円形開口側から扇形開口側に向けて縮流するも
のとなり、円形開口に比して扇形開口の流速が速くな
る。これにより、円形開口側での静圧が扇形開口側に比
して低くなり、ここで差圧が生ずるので、円形開口側で
は流体が連通路を通って弁室へ噴出し、扇形開口側では
流体が連通路を通って流過孔側へ吸い込まれることにな
る。このようにして流体は、ボール内の流過孔とボール
回りの弁室とを同時に流れ、弁室をデッドスペース(液
溜まり)とすることがない。よって、デッドスペース内
の流体がバクテリアを発生する等の不都合を招くことが
なく、純水、超純水の流量制御等に好適に用いることが
できる。
【0017】
【実施例】図1は第1実施例に係るボール弁を示す模式
図、図2はボール弁の要部を示す模式図、図3はボール
弁の開度状態を示す模式図、図4は第2実施例に係るボ
ール弁の要部を示す模式図、図5は第3実施例に係るボ
ール弁の要部を示す模式図である。
【0018】(第1実施例)(図1〜図3) ボール弁10は図1に示す如く、弁箱11の入口流路1
1Aと出口流路11Bの間に、流過孔13を有するボー
ル12と、このボール12の両開口14、15側にそれ
ぞれ接触するシール部材16、17とを装着している。
そして、電気式アクチュエータからなる操作部18とボ
ール12とを弁棒18Aを介して連結している。
【0019】このとき、ボール弁10にあっては、図2
に示す如く、ボール12の流過孔13の流入側の開口1
4を円形とし、流出側の開口15を扇形としている。
【0020】そして、ボール弁10は、弁全閉時には、
図3(A)に示す如く、扇形開口15の尖端部(延長
部)15Aが出口流路11Bの直近の流出側シール部材
17による第1のシール領域17Aに設定されるように
している。また、弁全開時には、図2、図3(C)に示
す如く、扇形開口15の尖端部15Aが出口流路11B
を横切って流出側シール部材17による第2のシール領
域17Bに侵入し、且つ扇形開口15の大端部15は出
口流路11Bに侵入することなく該出口流路11Bの周
縁部に合致し、ボール12の回動周方向における出口流
路11Bの全範囲に扇形開口15を広く開口せしめるこ
ととしている。
【0021】また、ボール弁10は、ボール12の流過
孔13が、円形開口14と扇側開口15とをテーパ状流
路面13A(図2(A))等により滑らかにつなぐ弁内
流路を形成するものとしている。
【0022】また、ボール弁10は、ボール12の円形
開口14側、中間部、扇形開口15側のそれぞれに、流
過孔13をボール12回りの弁室11Cに連通する孔状
の連通路19A、19B、19Cを備えている。ボール
12の流過孔13が円形開口14側から扇形開口15側
へと縮流することによる流過孔13内での静圧変化によ
り、連通路19A、19Bでは流体が流過孔13の側か
ら弁室11Cの側へと噴出し、連通路19Cでは流体が
弁室11Cから流過孔13の側へと吸い込まれるものと
なる(図2(A)、(B))。
【0023】以下、本実施例の作用について説明する。 弁全閉時に、扇形開口15の尖端部15Aが出口流路
直近の流出側シール部材17による第1のシール領域1
7Aに設定されている。従って、操作部18による弁の
開操作後、扇形開口15の尖端部15Aがシール部材1
7を通過して出口流路11Bに到達するまでの遊動範囲
が短く、流体の流れ始めが早い。
【0024】弁全開時に、扇形開口15の尖端部15
Aが出口流路11Bを横切って流出側シール部材17に
よる第2のシール領域17Bに侵入するように設定され
ている。従って、扇形開口15が出口流路11Bにつな
がるボール12の有効回動角度範囲が比較的大きく、操
作部18による流体制御帯域が広い。
【0025】扇形開口15の形状により上記の流体
制御帯域を広げるものであるから、操作部18の分解能
まで影響を及ぼすことがなく、流体制御精度を向上でき
る。
【0026】ボール12の流過孔13が、円形開口と
扇形開口15とをテーパ状流路面13A等により滑らか
につなぐ弁内流路を形成したから、弁の流路抵抗を小さ
くできる。
【0027】ボール12の円形開口側の流過孔13を
該ボール12回りの弁座に連通する連通路19Aと、扇
形開口15側の流過孔13を該ボール12回りの弁室1
1Cに連通する連通路19Cとを備えた。従って、ボー
ル12の流過孔13は円形開口側から扇形開口15側に
向けて縮流するものとなり、円形開口に比して扇形開口
15の流速が速くなる。これにより、円形開口側での静
圧が扇形開口15側に比して低くなり、ここで差圧が生
ずるので、円形開口側では流体が連通路19Aを通って
弁室11Cへ噴出し、扇形開口側では流体が連通路19
Cを通って流過孔13側へ吸い込まれることになる。こ
のようにして流体は、ボール12内の流過孔13とボー
ル12回りの弁室とを同時に流れ、弁室をデッドスペー
ス(液溜まり)とすることがない。よって、デッドスペ
ース内の流体がバクテリアを発生する等の不都合を招く
ことがなく、純水、超純水の流量制御等に好適に用いる
ことができる。
【0028】尚、ボール弁10にあっては、扇形開口1
5の尖端部15Aで交わる2辺a、bを開口中心線方向
に膨出した凸状カーブとしているので、流量特性をイコ
ールパーセント特性(弁開度と同じ増加分に対して流量
の増加割合が等しいもの)とするものとなる。
【0029】(第2実施例)(図4) 第2実施例のボール弁20が、前記ボール弁10と異な
る点は、弁室11Cの液溜りを防止するためにボール1
2の円形開口14側と扇形開口15側のそれぞれに設け
た孔状の連通路19A、19Cを、スリット状の連通路
21A、21Bとしたことのみにある。
【0030】(第3実施例)(図5) 第3実施例のボール弁30が、前記ボール弁10と異な
る点は、扇形開口15の尖端部15Aで交わる2辺a、
bを開口中心線に対して凹状カーブとすることにより流
量特性をリニア特性(弁開度に正比例して流量を変化さ
せるもの)とするようにしたことのみにある。
【0031】以上、本発明の実施例を図面により詳述し
たが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変
更等があっても本発明に含まれる。例えば、操作部は電
気式アクチュエータによらず手動式とするものであって
も良い。また、純水、超純水の流体制御等に供しない場
合には、前述の連通路19A等を備えることを要しな
い。
【0032】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、ボール弁
において、操作部による開操作後の流体の流れ始めを早
く、操作部による流体制御帯域を広く、且つ流体制御精
度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は第1実施例に係るボール弁を示す模式図
である。
【図2】図2はボール弁の要部を示す模式図である。
【図3】図3はボール弁の開度状態を示す模式図であ
る。
【図4】図4は第2実施例に係るボール弁の要部を示す
模式図である。
【図5】図5は第3実施例に係るボール弁の要部を示す
模式図である。
【符号の説明】
10、20、30 ボール弁 11 弁箱 11A 入口流路 11B 出口流路 11C 弁室 12 ボール 13A テーパ状流路面 13 流過孔 14 円形開口 15 扇形開口 15A 尖端部 16、17 シール部材 17A 第1のシール領域 17B 第2のシール領域 18 操作部 18A 弁棒 19A、19B、19C、21A、21B 連通路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 若原 秀規 東京都港区虎ノ門3−4−7 積水化学 工業株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16K 5/10 F16K 5/06

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 弁箱の入口流路と出口流路の間に、流過
    孔を有するボールと、このボールの両開口側にそれぞれ
    接触するシール部材とを装着し、操作部とボールとを弁
    棒を介して連結してなり、 ボールの流過孔の流入側の開口を円形とし、流出側の開
    口を扇形としてなるボール弁において、 弁全閉時には扇形開口の尖端部が出口流路直近の流出側
    シール部材による第1のシール領域に設定されるととも
    に、弁全開時には扇形開口の尖端部が出口流路を横切っ
    て流出側シール部材による第2のシール領域に侵入する
    ように設定されてなることを特徴とするボール弁。
  2. 【請求項2】 前記ボールの流過孔が、円形開口と扇形
    開口とを滑らかにつなぐ弁内流路を形成してなる請求項
    1記載のボール弁。
  3. 【請求項3】 前記ボールの円形開口側の流過孔を該ボ
    ール回りの弁室に連通する連通路と、扇形開口側の流過
    孔を該ボール回りの弁室に連通する連通路とを備えてな
    る請求項1又は2記載のボール弁。
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