JP3109966B2 - バルブ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はボール弁を内装したバル
ブ装置、特に流水音の低減に適したバルブ装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のバルブ装置は、一般的に図１６に
示す如く両側に流体の流入口１ａと流出口１ｂを有する
弁箱１内に、前記流入口１ａ及び流出口１ｂと連通する
弁室２を形成し、前記弁箱１に弁室２の頂部を貫通して
回転自在に軸支される弁棒５を設け、該弁棒と係合する
係合部３ｂを頂部に有し中心部に横断貫通孔３ａを形成
したボール弁３を弁室２内に配置し、このボール弁３を
回転自在に支承する一対のシートリング４ａ，４ｂを前
記弁室２の流出入口１ａ，１ｂとの連通部に固定した構
造となっている。

【０００３】この従来のバルブ装置は、ステッピングモ
ータ（図示せず）で駆動される弁棒５によって前記ボー
ル弁３を貫通孔直交軸心の周り（弁棒５の軸心周り）に
回動させて、図１７に示すような弁開度の制御により流
体の流量制御が行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記従来のバルブ装置
において、図１７に示すような流量制御をする（弁開度
を全開から全閉までの途中位置にする）と、貫通孔３ａ
の両端とシートリング４ａ，４ｂとによって形成される
流入側開口部及び流出側開口部の断面積が同一になり、
貫通孔３ａの両端において図１７の如く絞られた同一開
口となるので、貫通孔３ａ内の流体の圧力勾配が不安定
となるため流れに乱れが生じ、貫通孔３ａの両端で大き
な流水音が連続して発生することになる。

【０００５】このような流水音を低減するため、従来は
ボール弁の形状を種々変更することが行われている。例
えば実開昭４―５６９８１号公報に示されるように、ボ
ール弁の貫通孔を形成する両側壁のうち、一方の側壁の
一部を切除する又はその全部を切除することにより、流
水音の低減を図っている。

【０００６】しかしながら、かかる従来のバルブ装置に
おいては、ボール弁に施す加工形状が複雑であることか
ら、加工に時間を要し、作業性を低下させるという問題
があった。また、従来のように側壁の全部を切除した形
状においては、バルブの開閉においてボール弁の切欠部
がシートリング上を繰返し通過することによりシートリ
ングを損傷するおそれがあった。

【０００７】更に、前記従来のボールバルブの構造にお
いては、乱流の発生を抑制する或いは騒音の吸収に好適
な材料を選定するという点について配慮がなされていな
かった。

【０００８】本発明は、上記従来技術の問題点を解決
し、流水音を低減し得るバルブ装置を提供することを第
１の目的とする。本発明の第２の目的は、乱流の発生を
積極的に抑制するバルブ装置を提供することにある。

【０００９】本発明の第３の目的は、騒音を吸収するの
に適したバルブ装置を提供することことにある。本発明
の第４の目的は、騒音が配管を介して装置全体に伝達す
るのを防止するバルブ装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記第１の目的を達成す
るために、本発明の請求項１および２に係わるバルブ装
置は、ボール弁の貫通孔をボール回動方向に偏心する偏
心円穴または偏心長円穴で形成したことを特徴とする。

【００１１】前記第２の目的を達成するために、本発明
の請求項３に係わるバルブ装置は、弁箱の流出入口の少
なくとも一方に流体の流れを整流する手段を具備するこ
とを特徴とする。

【００１２】前記第３の目的を達成するために、本発明
のバルブ装置の参考例は、前記ボール弁の外周面及び貫
通孔の内周面が弾性材料で被覆されていることを特徴と
する。前記第４の目的を達成するために、本発明のバル
ブ装置の第２の実施参考例は、弁箱の流出入口の少なく
とも一方に継手部を具備し、該継手部が弾性体で形成さ
れていることを特徴とする。

【００１３】

【作用】本発明の請求項１及び２に係わるバルブ装置
は、ボール弁の貫通孔がボール回動方向に偏心した偏心
円穴または偏心長円穴で形成されているので、この偏心
円穴または偏心長円穴の軸心が流出入口の流路軸心と平
行になるようにボール弁を弁棒によって回動すると、バ
ルブ装置は全開となる。また、偏心円穴または偏心長円
穴の軸心が流出入口の流路軸心と直交するようにボール
弁を弁棒によって回動すると、バルブ装置は全閉とな
る。

【００１４】更に、弁開度を全開から全閉までの途中位
置にすると、偏心円穴または偏心長円穴の両端と弁シー
ト部（例えばシートリング）とによって形成される流入
側開口部Ｘ及び流出側開口部Ｙの断面積が図４の如く変
化する（流入側開口部Ｘの断面積が小さく、流出側開口
部Ｙの断面積が大きくなる）ので、流体流量の絞られる
箇所が１か所となり、流水音の低減が可能となる。

【００１５】また、本発明の請求項３に係わるバルブ装
置は、弁箱の流出入口の少なくとも一方に流体の流れを
整流する手段を具備しているので、流体の乱流を抑える
ことが可能となり騒音を抑制することができる。

【００１６】本発明のバルブ装置の参考例は、ボール弁
の外周面及び貫通孔の内周面を弾性材料で被覆している
ので、この弾性材料により流水音を吸音することにより
騒音を低減できると共に、弾性材料の被覆により耐久性
を向上させることができる。

【００１７】本発明のバルブ装置の別の参考例は、弁箱
の流出入口の少なくとも一方に継手部を具備し、該継手
部が弾性体で形成されているので、仮りに流体通路より
騒音が発生しても、弾性体で形成された継手部により騒
音が吸収され、騒音が配管を伝わって他の装置部分に伝
達されるおそれがない。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例を図１乃至図４
に従い説明する。この実施例のバルブ装置は、両側に流
体の流入口１ａ及び流出口１ｂを有し内部に前記流出入
口１ａ，１ｂと連通する弁室２を形成した弁箱１と、流
体流通可能な貫通孔３ａを有し前記弁室２内に回動可能
に配置されるボール弁３と、前記弁室２の流出入口１
ａ，１ｂとの連通部に固定され前記ボール弁３を回転自
在に支承する一対のシートリング４ａ，４ｂと、前記ボ
ール弁３の頂部係合部３ｂに回転伝達可能に係合し前記
弁箱１に弁室２の頂部を貫通して回転自在に軸支される
弁棒５（図示しない例えばステッピングモータ又はモジ
ュトロールモータによって回動される）とを具備し、前
記ボール弁３を貫通孔直交軸心の周り（弁棒５の軸心周
り）に回動させることにより流体の流量制御を行う従来
公知のバルブ装置において、前記ボール弁３の貫通孔３
ａをボール中心Ｃ1 からボール回動方向（図示例では弁
棒５の延長軸線と直交する左右方向）にｄ寸法だけ離れ
た位置を中心Ｃ2 とする偏心円穴１３として形成したも
のである。

【００１９】かかる構成のバルブ装置において、偏心円
穴１３の軸心が流出入口１ａ，１ｂの流路軸心と平行に
なるようにボール弁３を弁棒５によって回動すると、バ
ルブ装置は図１，図２の如く全開となる。

【００２０】また、偏心円穴１３の軸心が流出入口１
ａ，１ｂの流路軸心と直交するようにボール弁３を弁棒
５によって図２矢印方向に回動すると、バルブ装置は図
３の如く全閉となる。

【００２１】更に、弁開度を全開から全閉までの途中位
置にすると、偏心円穴１３の両端とシートリング４ａ，
４ｂとによって形成される流入側開口部Ｘ及び流出側開
口部Ｙの断面積が、流入側開口部Ｘが小さく流出側開口
部Ｙが大きくなるように図４の如く変化する（ボール弁
３の回動により流出側の開口は流入側の開口よりも早く
開き始め、流入側が開き始める時は流出側の開口が流出
通路に対して大きく開く状態になる）ので、流体流量の
絞られる箇所が１か所（流入側開口部Ｘのみ）となり、
流水音の低減が可能となる。

【００２２】図５〜図１５は、図１と同一部分に同符号
を付して示す他の実施例である。図５（Ａ）及び（Ｂ）
は、請求項２に関係した第２の実施例によるボール弁３
の縦断面図と、該断面図を右側方向から見た側面図であ
り、前記ボール弁３の貫通孔３ａがボール回動方向（図
示例では弁棒５の延長軸線と直交する左右方向）にｄ寸
法だけ偏心した偏心長円穴１４として形成されている。

【００２３】図６（Ａ）及び（Ｂ）は、第３の実施例に
よるボール弁３の縦断面図と、該断面図を右側方向から
見た側面図であり、前記ボール弁３の貫通孔３ａが流体
流入側で大径、流体流出側で小径となる円錐穴１５とし
て形成されている。

【００２４】図７（Ａ）及び（Ｂ）は、第４の実施例に
よるボール弁３の縦断面図と、該断面図を右側方向から
見た側面図であり、前記ボール弁３に形成された円形の
貫通孔３ａの角部にＲ取り１６を施しており、このＲ取
り１６によって流量制御時の穴端部における流体境界層
の剥離に起因する騒音を低減することが可能となる。

【００２５】図８（Ａ）及び（Ｂ）は、第５の実施参考
例によるボール弁３の縦断面図と、該断面図を右側方向
から見た側面図であり、ボール弁３自体が硬質ゴムまた
は合成樹脂等の硬質の弾性材料で構成され、或いは吸音
プラスチックで構成されており、かかる材料のボール弁
３に貫通孔３ａが形成されている。

【００２６】かかるボール弁３によれば、流量制御時の
流体通過音をボール弁３自体により吸収することがで
き、騒音を低減することが可能となる。なお、図８
（Ａ）における貫通孔３ａの形状を第１実施例の偏心円
穴、第２実施例の偏心長円穴及び第３実施例の円錐穴と
してよいのは勿論である。

【００２７】図９（Ａ）及び（Ｂ）は、第６の実施参考
例によるボール弁３の縦断面図と、該断面図を右側方向
から見た側面図であり、ボール弁３に形成された貫通孔
３ａの内部にゴムまた吸音プラスチック等の弾性材料で
構成された吸音筒１８を挿入した場合を示す。この実施
参考例の場合には、弾性材料の吸音筒１８が流体通過音
を吸収することにより、騒音を低減することが可能とな
る。なお、前記吸音筒１８は上記偏心円穴、偏心長円穴
及び円錐穴に応じて挿入すればよいのは勿論である。

【００２８】かかる実施例において、前記吸音筒１８は
ボール弁３を金型に入れ、貫通孔３ａにゴム又はプラス
チックを成型して焼付される。図１０はボール弁３の縦
断面図であり、図１および図２に示す如き貫通孔３ａ
（偏心円穴１３、偏心長円穴１４）が形成されたボール
弁３の外周面と前記貫通孔３ａの内周面を硬質ゴムまた
は合成樹脂等の硬質の弾性材料１９で被覆した第７の実
施例を示す。この実施例ではボール弁３の外周面及び貫
通孔３ａの内周面を被覆する弾性材料１９により流水音
を吸音して騒音を低減できると共に、前記弾性材料１９
の被覆により耐久性を向上させることができる。

【００２９】図１１（Ａ）はバルブ装置の要部を示す縦
断面図であり、図１（Ａ）と同一部分には同符号を付し
てあり、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）を右側方向から見
た流出側通路を示す図である。

【００３０】この実施例のバルブ装置には、流出側通路
１ｂに弾性材料によって形成した整流筒１０が備えら
れ、この整流筒１０は図１１（Ａ）（Ｂ）に示すように
筒の内壁に流体の流れ方向に沿って複数の板１１を有
し、この複数の板１１は所定の間隔をあけて設けられて
いると共に、図１１（Ａ）に示す如く流体流れ方向に対
して順次長さが長くなっている。

【００３１】かかる構造により、流体は複数の板１１間
の間隔を流れることになり、ボール弁３による流量制御
時の流出側出口からの流体は整流されることとなって、
流れの乱れを抑えることが可能となり、騒音を低減する
ことができる。

【００３２】以上の説明は、複数の板１１が弁棒５に対
して直交する水平方向に向けられ、同一位置において互
いに所定の間隔を存して設けられている場合を示した
が、これに限らず複数の板１１を弁棒５に対して平行す
る垂直方向に向け、同一位置において互いに所定の間隔
を存して設け設けることによっても騒音を低減すること
ができる。

【００３３】図１２（Ａ）は、複数の板を弁棒５に対し
て平行する垂直方向に向けて配置した場合の本発明の実
施の構成を示す横断面図、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）
を右側方向から見た流出側通路を示す図であって、図１
１（Ａ）及び（Ｂ）の実施例と同一部分には同一符号を
付してある。２４は整流筒１０を構成する筒の内壁に所
定の間隔をあけて設けられた複数枚の板で、この複数枚
の板２４は弁棒５に対して平行する垂直方向に向けて配
置されている。これにより、分割された流路にしたがっ
て流体が流れるので、この流体流れが規制されることに
なり、流れの乱れを抑えることが可能となる。

【００３４】図１３（Ａ）及び（Ｂ）は、図１１（Ａ）
及び（Ｂ）と同一部分に同一符号を付して示す他の実施
例であり、図１１（Ａ）及び（Ｂ）とは整流筒の構造が
異なり、他の構成は同じである。

【００３５】図１３（Ａ）及び（Ｂ）において整流筒１
０は筒内壁に流体の流れ方向に沿って設けられた複数の
突起１２（ヒダ）を有している。この実施例において、
流体は突起１２及び突起１２間の溝により整流され、流
れの乱れ（流体の乱流）を抑えることができ、騒音を低
減することができる。

【００３６】図１４は本発明の他の実施例によるバルブ
装置の要部断面図であり、図１に示す弁箱１の流出口側
にナット２１により継手部２２を接続した場合を示し、
この継手部２２の内側に硬質ゴム又は吸音プラスチック
で形成された筒体２３を具備せしめている。かかる構成
により、ボール弁３の回転による流量制御時に騒音が生
じたとしても、筒体２３により騒音は吸収されて低騒音
化が実現できる。

【００３７】図１５は、本発明の別の実施例によるバル
ブ装置の要部断面図であり、図１４と同様に継手部２２
をナット２１によりバルブ装置に接続する場合に、継手
部２２及び／またはナット２１を樹脂材料である硬質の
弾性体で形成した場合を示している。かかる構成により
騒音が発生しても、樹脂材料で形成されたナット２１ま
たは継手部２２により騒音が吸収され、騒音が配管を伝
わって他の装置部分に伝達されるおそれもない。しか
も、ナット２１及び／または継手２２自体を樹脂化する
ので、従来のバルブ装置と同様の構造であっても消音効
果が得られることとなる。

【００３８】

【発明の効果】以上述べた如く、本発明の請求項１及び
２に係わるバルブ装置は、ボール弁の貫通孔がボール回
動方向に偏心した偏心円穴または偏心長円穴で形成され
ているので、流体の流量制御において流体流量の絞られ
る箇所が１か所となり、流水音の低減が可能となる。

【００３９】また、本発明の請求項３に係わるバルブ装
置は、弁箱の流出入口の少なくとも一方に流体の流れを
整流する手段を具備しているので、流体の乱流を抑える
ことが可能となり騒音を抑制することができる。

【００４０】本発明の請求項４に係わるバルブ装置は、
ボール弁の外周面及び貫通孔の内周面を弾性材料で被覆
しているので、この弾性材料により流水音を吸音するこ
とにより騒音を低減できると共に、弾性材料の被覆によ
り耐久性を向上させることができる。

【００４１】本発明の請求項５に係わるバルブ装置は、
弁箱の流出入口の少なくとも一方に継手部を具備し、該
継手部が弾性体で形成されているので、仮りに流体通路
より騒音が発生しても、弾性体で形成された継手部によ
り騒音が吸収され、騒音が配管を伝わって他の装置部分
に伝達されるおそれがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるバルブ装置の構成説明
図であって、同図（Ａ）は同バルブ装置の中央縦断面
図、同図（Ｂ）は同バルブ装置に組込まれるボール弁の
縦断面図、同図（Ｃ）は同右側面図。

【図２】図１（Ａ）のＥ―Ｅ線に沿う弁全開状態の横断
面図。

【図３】前記バルブ装置を全閉状態で示した横断面図。

【図４】前記バルブ装置の弁開度を全開から全閉までの
途中位置にした場合の流体流れを示す横断面図。

【図５】第２の実施例によるボール弁の構成説明図であ
って、同図（Ａ）は同ボール弁の縦断面図、同図（Ｂ）
はこの分図（Ａ）を右側方向から見た側面図。

【図６】第３の実施例によるボール弁の構成説明図であ
って、同図（Ａ）は同ボール弁の縦断面図、同図（Ｂ）
はこの分図（Ａ）を右側方向から見た側面図。

【図７】第４の実施参考例によるボール弁の構成説明図
であって、同図（Ａ）は同ボール弁の縦断面図、同図
（Ｂ）はこの分図（Ａ）を右側方向から見た側面図。

【図８】第５の実施参考例によるボール弁の構成説明図
であって、同図（Ａ）は同ボール弁の縦断面図、同図
（Ｂ）はこの分図（Ａ）を右側方向から見た側面図。

【図９】第６の実施参考例によるボール弁の構成説明図
であって、同図（Ａ）は同ボール弁の縦断面図、同図
（Ｂ）はこの分図（Ａ）を右側方向から見た側面図。

【図１０】第７の実施例によるボール弁の縦断面図。

【図１１】本発明の他の実施例によるバルブ装置の構成
説明図であって、同図（Ａ）は同バルブ装置の要部を示
す縦断面図、同図（Ｂ）はこの分図（Ａ）を右側方向か
ら見た流出側通路を示す側面図。

【図１２】本発明の別の実施例によるバルブ装置の構成
説明図であって、同図（Ａ）は同バルブ装置の要部を示
す横断面図、同図（Ｂ）はこの分図（Ａ）を右側方向か
ら見た流出側通路を示す側面図。

【図１３】図１１，図１２の変形例を分図（Ａ）（Ｂ）
として示した構成説明図。

【図１４】本発明の他の実施例によるバルブ装置の要部
断面図。

【図１５】本発明の別の実施例によるバルブ装置の要部
断面図。

【図１６】従来のバルブ装置を示す縦断面図。

【図１７】従来のバルブ装置を流量制御状態で示した横
断面図。

【符号の説明】

１…弁箱、１ａ…流体流入口、１ｂ…流体流出口、２…
弁室、３…ボール弁、３ａ…貫通孔、４ａ，４ｂ…シー
トリング、５…弁棒、１０…整流筒、１１…整流板、１
２…整流突起（ヒダ）１３…偏心円穴、１４…偏心長円
穴、１５…円錐穴、１８…吸音筒、１９…弾性材料、２
２…継手部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飯島 等 静岡県静岡市小鹿３丁目18番１号 三菱 電機株式会社住環境研究開発センター内 (72)発明者 七種 哲二 静岡県静岡市小鹿３丁目18番１号 三菱 電機株式会社住環境研究開発センター内 (72)発明者 大川内 幸訓 和歌山県和歌山市手平６丁目５番66号 三菱電機株式会社和歌山製作所内 (56)参考文献 特開 平１−299370（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−152776（ＪＰ，Ａ) 実開 昭54−83621（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−36666（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−118366（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16K 5/06 F16K 47/02

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体の流出入口を有し内部に前記流出入
   口と連通する弁室を形成した弁箱と、流体流通可能な貫
   通孔を有し前記弁室内に回動可能に配置されるボール弁
   とを具備し、このボール弁を貫通孔直交軸心の周りに回
   動させることにより流体の流量制御を行うバルブ装置に
   おいて、前記ボール弁の貫通孔を、ボール回動方向に偏
   心する偏心円穴で、かつ弁開度を全開から全閉までの途
   中位置にすると偏心円穴の両端と弁シート部とによって
   形成される流入側開口部及び流出側開口部の断面積が変
   化して流体流量の絞られる箇所が１か所となるように形
   成したことを特徴とするバルブ装置。
2. 【請求項２】 流体の流出入口を有し内部に前記流出入
   口と連通する弁室を形成した弁箱と、流体流通可能な貫
   通孔を有し前記弁室内に回動可能に配置されるボール弁
   とを具備し、このボール弁を貫通孔直交軸心の周りに回
   動させることにより流体の流量制御を行うバルブ装置に
   おいて、前記ボール弁の貫通孔を、ボール回動方向に偏
   心する偏心長円穴で、かつ弁開度を全開から全閉までの
   途中位置にすると偏心長円穴の両端と弁シート部とによ
   って形成される流入側開口部及び流出側開口部の断面積
   が変化して流体流量の絞られる箇所が１か所となるよう
   に形成したことを特徴とするバルブ装置。
3. 【請求項３】 流体の流出入口を有し内部に前記流出入
   口と連通する弁室を形成した弁箱と、流体流通可能な貫
   通孔を有し前記弁室内に回動可能に配置されるボール弁
   とを具備し、このボール弁を貫通孔直交軸心の周りに回
   動させることにより流体の流量制御を行うバルブ装置に
   おいて、前記流出入口の少なくとも一方に、所定の間隔
   をあけ、かつ流体流れ方向に対して順次長さが長くなっ
   ている、複数の板を有する整流筒からなる流体の流れを
   整流する手段を具備することを特徴とするバルブ装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載のバルブ装置において、上
   記整流筒は、筒内壁に流体流れ方向に沿って設けられた
   複数の突起を有することを特徴とするバルブ装置。