JP4563770B2

JP4563770B2 - 低騒音回転弁

Info

Publication number: JP4563770B2
Application number: JP2004309200A
Authority: JP
Inventors: 謙雄野間口; 康正本間; 浩一関根
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2004-10-25
Filing date: 2004-10-25
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2024-10-25
Also published as: JP2006118664A

Description

本発明は、低騒音回転弁に関するものである。

ボール弁などの回転弁では、ボールプラグに形成されている貫通流路の両端開口部の断面積を絞った状態で使用すると、絞られた開口部分で大きな圧力降下が生じて流速が非常に速くなるため、貫通流路の両端開口部で騒音が発生したり、流路の下流側でキャビテーションが発生する。

このような回転弁における低騒音化対策技術について調査したところ、特許文献１〜４が見つかった。

特許文献１に記載されているボールバルブは、ボールのうち、前記貫通孔よりも高さ方向上方に位置する頂部の部分球状部と、前記貫通孔よりも高さ方向下方に位置する底部の部分球状部とを残すとともに、前記貫通孔と高さ方向同じ範囲にあって貫通孔の軸線方向の両側を形成する側壁のうちのいずれか一方を残して、対向する他方の側壁を前記頂部の部分球状部と底部の部分球状部とが連絡しないように切除したものである。すなわち、このボールバルブは、ボールの貫通孔の軸線と直交する断面形状をＣ字状とすることにより、貫通孔の一側壁を切除し、全閉時に切除されていない他方の側壁で弁を閉止するようにしたものである。

このようなボールバルブにおいては、ボールを閉方向に回転させると、貫通孔の軸線方向の両側を形成する側壁のうち切除されていない側壁と、この側壁の側に位置する一方のシートリングとによって形成される一方の開口部分の断面積は、従来のボールバルブと同様に絞られるが、切除された側壁側においては、他方のシートリングとによって形成される他方の開口部分の断面積がそれほど絞られず、したがって一方の開口部分ほどには流速が増大せず、全体の流水音を低減することができるとしている。

特許文献２に記載されたボール弁は、ボールに貫通孔からなる流路開口を形成し、この流路開口の二次側端に円弧状の突出部を設け、一次側端には周方向に切り欠かれた切欠部を設け、一次側を常時開となるようにしたものである。このようなボール弁においては、切欠部によって流体の流過面積を大きくすることができるため、流水音による騒音の発生を防止でき、また流体の流れを整流化することができるとしている。

特許文献３に記載されたボール弁組立体は、流体の流れにより生じる騒音を低減するために、複数の小さな流路および少なくとも１つの大きな流路を区画するインサートを弁本体の内壁でボールより下流側に配設したものである。インサートは、流体が比較的大きな流路を通る際に流体が剥離するのを防止する翼形の表面を有し、また、弁本体の内壁面との間に２段階の圧力降下を可能にするキャビティを形成している。

特許文献４に記載された絞り弁は、球状の弁プラグ内に形成した貫通孔からなる通路を、弁プラグの回転軸に対して直交する複数枚の仕切板によって多数の狭い通路に仕切り、仕切板の前縁を流線形に形成して層流を生じさせるようにしたものである。このような絞り弁においては、弁を横切る圧力水頭が摩擦エネルギー損失に変換されるめ、騒音やキャビテーションの発生を防止することができるとしている。

実開平４−５６９８１号公報特開２０００−４６２０９号公報特開平１０−２８１３３９号公報特開昭５９−２３１２８２号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたボールバルブは、単にボールの断面形状をＣ字状として貫通孔の一側を開放させているだけであるため、バルブの中間開度時において絞られた開口部分では依然として圧力降下が生じて流速が非常に速くなるため、騒音やキャビテーションの発生を防止することができず、騒音の低減効果が低いという問題があった。

特許文献２に記載されたボール弁は、流路開口の二次側が常時開放しているため流量特性がクイックオープニング特性となり、比例制御弁には使用できないという問題があった。また、流路開口の二次側を突出部によって絞っているため、騒音の低減効果が低いという問題もあった。

特許文献３に記載されたボール弁組立体は、弁本体のボールより下流側開口部の断面積をインサートによって絞っているため、高開度時における騒音の低減効果が低く、またインサートの通路やキャビティ内に異物が詰まると騒音低減機能が低下するという問題があった。

特許文献４に記載の絞り弁は、弁を絞ると弁プラグ内の通路に入った流体が仕切板によって大きく曲げられるため乱流が生じ、騒音低減効果が低いという問題があった。
また、仕切板を一体に備えたスリーブを弁プラグ内に組込む必要があるため、その製造組立作業が面倒で、弁プラグが大型化するという問題もあった。

本発明は上記した従来の問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、全開度にわたって騒音、キャビテーションの発生を低減することができる低騒音回転弁を提供することにある。

上記目的を達成するために第１の発明は、両側に開口する流通路を有する弁本体と、全開時に前記弁本体の両端開口部と対向する流入側開口部と流出側開口部を有するストレートな貫通流路と、前記貫通流路の流入側開口部と流出側開口部に対して９０°離間した位置に開口する連通路とを有し、前記弁本体の前記流通路内に組み込まれたボールプラグと、前記ボールプラグの外周壁を回動自在に保持する少なくとも１つのシートリングと、前記ボールプラグを回動させる回動手段とを備え、前記ボールプラグの回動によって前記流通路を開閉させる回転弁において、前記貫通流路の流出側開口部を、前記ボールプラグの球面上に沿って前記ボールプラグの回転方向に長く延在し、かつ、前記回転方向と直交する方向に並設された複数のスリットで構成し、前記複数のスリットは、スリット幅が低開度側端部から高開度側端部に向かって漸次幅広になり、かつ、前記スリットの高開度側端部が前記ボールプラグの連通路側に位置するように形成され、前記ボールプラグが開方向に回動されたときに、前記スリットと前記流通路の二次側流通路とを連通させ、前記スリットを通過した流体を前記二次側流通路に流入させるものである。

第２の発明は、両側に開口する流通路を有する弁本体と、全開時に前記弁本体の両端開口部と対向する流入側開口部と流出側開口部を有するストレートな貫通流路と、前記貫通流路の流入側開口部と流出側開口部に対して９０°離間した位置に開口する連通路とを有し、前記弁本体の前記流通路内に組み込まれたボールプラグと、前記ボールプラグの外周壁を回動自在に保持する少なくとも１つのシートリングと、前記ボールプラグを回動させる回動手段とを備え、前記ボールプラグの回動によって前記流通路を開閉させる回転弁において、前記貫通流路の流入側開口部を、前記ボールプラグの球面上に沿って前記ボールプラグの回転方向に長く延在し、かつ、前記回転方向と直交する方向に並設された複数のスリットで構成し、前記複数のスリットは、スリット幅が低開度側端部から高開度側端部に向かって漸次幅広になり、かつ、前記スリットの低開度側端部が前記ボールプラグの連通路側に位置するように形成され、前記ボールプラグが開方向に回動されたときに、前記スリットと前記ボールプラグの前記貫通流路とを連通させ、前記スリットを通過した流体を前記貫通流路に流入させるものである。

第３の発明は、前記複数のスリットのうち少なくともいずれか１つの低開度側端部に、前記ボールプラグの回転方向と直交する方向に伸びるスリット状の低開度時騒音低減部を形成したものである。

第１の発明において、弁本体に流入した流体の一部は、ボールプラグの貫通流路を通って下流側に流れる。ボールプラグのスリットは、流体に対して通過流速を抑える絞り部として機能する。また、スリットは流体を整流し流線の変化を極力抑える。流体は絞り部を通過する際に圧力が降下し、通過した後は通路が拡大することで圧力降下が急速に回復する。連通路は中間の開度において、貫通流路と連通し、貫通流路のスリット側とは反対側の開口部のシートリングによる絞りを少なくする。スリットが形成されている周壁部分の表面は球面に形成されているので、中間の開度時にスリット側開口部の周壁とスリット側シートリングとの間に隙間が生じず、常に絞り部はスリットの形状となっている。したがって、流体が流れ始めだすときの低開度から全開するまでの全開度にわたって騒音およびキャビテーションの発生が抑えられ、低騒音化を実現することができる。また、連通路を形成し、貫通流路の一端開口部をスリット状の開口とするだけでよいので、ボールプラグの製作も容易で部品点数が増加することもない。

第２の発明においても、スリットによって流体の通過流速を抑え、通過後は流体の圧力を急速に回復させるので、第１の発明と同様な効果を奏する。

第１、第２の発明においては、弁の流量特性をイコールパーセンテージ特性とすることができ、比例制御弁として用いることができる。

第３の発明においては、特に全閉状態から低開度に遷移する際に発生する騒音を低開度時騒音低減部によって効果的に低減することができる。

以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明に係る低騒音回転弁の一実施の形態を示す全開時における断面図、図２は同回転弁の全閉時における断面図、図３はボールプラグの外観斜視図、図４（ａ）〜（ｃ）は回転弁の全開状態を示す図、中間開度状態を示す図、全閉状態を示す図である。これらの図において、全体を符号１で示す低騒音回転弁は、配管２（２Ａ，２Ｂ）の途中に接続された弁本体３と、この弁本体３の内部中央に回転自在に組み込まれたボールプラグ４と、このボールプラグ４を略９０°の角度範囲内で水平方向に回動させる回動手段としての弁軸５等で構成されている。

前記弁本体３は、上流側弁本体３Ａと下流側弁本体３Ｂの二つの部材によって形成されることにより、全体形状が逆Ｔ字状の管体を構成しており、両側および上方の３方向に開放している。上流側弁本体３Ａは、管本体３０Ａと、この管本体３０Ａの上壁の下流寄りに上方に向かって一体に突設された筒状の弁軸取付部３０Ｂとで構成されている。管本体３０Ａの内部空間は、流体７が流入する一次側（上流側）流通路８と、前記ボールプラグ４が組み込まれるボールキャビティ９と、二次側（下流側）流通路１０の一部１０ａを形成している。管本体３０Ａの上流側開口部１１の内周面には、上流側配管２Ａのテーパ雄ねじに螺合するテーパ雌ねじ１２が形成されており、下流側開口部１３の内周面には、前記下流側弁本体３Ｂを接続するための雌ねじ１４が形成されている。前記弁軸取付部３０Ｂは、前記ボールキャビティ９の上方に位置し、前記弁軸５がＯリング１５を介して回動自在に挿通され、上端開口部が蓋部材１６によって覆われている。

前記下流側弁本体３Ｂは、両端が開放する管体からなり、内部空間が二次側流通路１０の残りの部分１０ｂを形成している。下流側弁本体３Ｂの外周面で上流側開口端部１８には雄ねじ１９が形成されている。一方、下流側弁本体３Ｂの内周面で下流側開口部２０には下流側配管２Ｂのテーパ雄ねじ２１に螺合するテーパ雌ねじ２２が形成されている。上流側弁本体３Ａと下流側弁本体３Ｂとは、前記雌ねじ１４と雄ねじ１９の螺合によって一体的に結合され、かつ結合部がシール部材２３によってシールされている。

前記ボールプラグ４は、ステンレスやメッキされた黄銅等によって略球状に形成されており、前記ボールキャビティ９内に一対のシートリング２５，２６を介して回動自在に嵌挿されている。ボールプラグ４の外周壁でシートリング２５，２６に摺接する部分は、ボールプラグ４の球心を中心とする球面からなる着座部２７を形成している。

前記ボールプラグ４の内部には、流体７を流す貫通流路３０と連通路３１が形成されている。貫通流路３０は、ボールプラグ４の球心を通り前記弁軸５の軸線と直交する貫通孔で構成されることにより、ボールプラグ４の両側の外周壁に開口する２つの開口部３０ａ，３０ｂを有している。また、貫通流路３０は断面形状が円形で略全長にわたって同一内径の穴に形成されている。貫通流路３０の穴径は、前記一対のシートリング２５，２６の内径より若干小さく設定されている。２つの開口部３０ａ，３０ｂはボールプラグ４の回転方向に１８０°離間しており、一方の開口部３０ａが流入側開口部を形成し、他方の開口部３０ｂが流出側開口部を形成している。

ボールプラグ４の外周壁で前記貫通流路３０の流入側開口部３０ａが開口している部分は、貫通流路３０の軸線と直交する平坦面に切除されている。一方、ボールプラグ４の外周壁で貫通流路３０の流出側開口部３０ｂが開口している部分は切除されておらず、その表面が前記球面着座部２７と同一の球面からなり、前記シートリング２６に対して球状の着座部を形成している。貫通流路３０の流出側開口部３０ｂは、前記ボールプラグ４の回転方向（水平方向）に長く延在しかつ前記回転方向と直交する方向に並設された４本のスリット３３（３３ａ〜３３ｄ）で構成されている。隣り合うスリット３３を仕切ってい仕切壁２８は、前記ボールプラグ４の外周壁で前記貫通流路３０の流出側開口部３０ｂが形成されている部分である。各スリット３３ａ〜３３ｄは、スリット幅が低開度側端部Ｑ₁ から高開度側端部Ｑ₂ に向かって漸次幅広になるように形成されている。スリット３３の低開度側端部Ｑ₁ は、図４（ｃ）に示す全閉状態からボールプラグ４を図４（ｂ）に示すように開方向に回動させていくときの回動側端部であり、高開度側端部Ｑ₂ はボールプラグの４の回動方向側とは反対側の端部である。スリット３３のスリット幅を変える理由は、回転弁１の流量特性を変更するためであり、低開度側端部Ｑ₁ から高開度側端部Ｑ₂ に向かって漸次幅広になるように形成した場合は、流量特性をイコールパーセンテージ特性とすることができる。

前記連通路３１は、前記貫通流路３０と同一の穴径を有する断面円形の穴からなり、前記弁軸５と貫通流路３０の軸線に対して直交するように、かつ貫通流路３０と同一高さでのボールプラグ４の半径方向に形成され、前記貫通流路３０の内部中央において連通している。連通路３０の開口部３０ａは、前記ボールプラグ４の外周壁で前記貫通流路３０軸線方向のの両側を形成する２つの側壁部３２ａ，３２ｂのうち一方の側壁部３２ａに開口している。この一方の側壁部３２ａは、ボールプラグ４の開弁方向とは反対側の側壁部分、言い換えれば前記流入側開口部３０ａとスリット３３の高開度側端部Ｑ₂ 間の側壁部分である。また、連通路３１の開口部３１ａは、前記貫通流路３０の流入側開口部３０ａと流出側開口部３０ｂに対して９０°離間した位置に開口している。そして、ボールプラグ４の外周壁で前記連通路３１の開口部３１ａが開口している部分は、連通路３１の軸線と直交する平坦面に切除されている。

前記ボールプラグ４の上側周壁部には、前記弁軸５の内端が嵌合する嵌合凹部３５が凹設されている。前記弁軸５の外端は、前記蓋部材１６の上方に突出し、図示しない電動アクチュエータに連結されるかまたは手動用のハンドルが取付けられている。

前記一対のシートリング２５，２６は、上流側弁本体３Ａと下流側弁本体３Ｂとの結合によってボールプラグ４の外周面にそれぞれ押しつけられることにより、弁本体３とボールプラグ４との隙間をシールしている。上流側弁本体３Ａの管本体３０Ａの内壁面で一次側流通路８とボールキャビティ９との境部には、一次側のシートリング２５が嵌着されるシートリング用溝３６が形成されている。一方、下流側弁本体３Ｂの上流側開口端部１８の内周面には二次側のシートリング２６が嵌着されるシートリング用溝３７が形成されている。

このような構造からなる低騒音回転弁１において、図４（ａ）は全開状態を示す。この全開状態において、貫通流路３０の流入側開口部３０ａと流出側開口部３０ｂはシートリング２５，２６内にそれぞれ位置し、流体７を弁本体３の一次側流通路８から二次側流通路１０に流している。連通路３１の外端開口部３１ａはボールキャビティ９内に位置している。この状態において、流入側開口部３０ａは、断面積がシートリング２５によって絞られることがないので、上流側での流体７の圧力降下および流速の急激な変化は生じることはない。したがって、上流側での騒音は発生しない。

一方、下流側開口部３０ｂにおいては、スリット３３が下流側開口部３０ｂの開口断面積を小さくすることから流体７に対して絞り部として機能する。また、スリット３３は、流体７の流線の変化を極力抑えて整流する整流機能を有している。このため、スリット３３を通過する流体７はスリット３３内の境界における摩擦により通過流速が抑えられ、通過した後は二次側流通路１０に流入すると通路断面積が急拡大することで流体圧が急速に回復する。したがって、二次側においても流体７がスリット３３を通過するときに流れの乱れが大きくなって騒音が生じたりキャビテーションが発生することはない。

次に、ボールプラグ４を図４（ａ）において時計方向に回動させて回転弁１を全開状態から図４（ｂ）示す中間の開度状態に切り替えると、流入側開口部３０ａは、回転方向側の端部がシートリング２５の外側に退出してボールキャビティ９内に移動するため、一次側流通路８に連通する開口部分の断面積が減少する。一方、中間開度にすると連通路３１の開口部３１ａの回転方向側端部がシートリング２５内に移動して一次側流通路８に連通するので、一次側流通路８からボールプラグ４内に流入する流体７の流量は全開状態から中間開度に切り替えて絞られても大きく減少することはない。したがって、中間開度に切り替えたときも一次側では流体７の圧力が急激に降下したり流速が急激に変化したりすることがなく、一次側での騒音の発生を低減することができる。

回転弁１を中間開度に切り替えると、流出側開口部３０ｂは、スリット３３の高開度側端部Ｑ₂ がシートリング２６の外側に移動してボールキャビティ９内に移動し、低開度側端部Ｑ₁ がシートリング２６内に移動する。このため、流出側開口部３０ｂは絞られて二次側流通路１０に連通する開口部分の断面積が減少する。したがって、流出側開口部３０ｂを通る流体７の圧力が降下して流速が急激に速くなる。しかしながら、この中間開度においても、流出側開口部３０ｂを通過する流体７は、スリット３３の働きにより流線の変化が抑えられるため乱流とならず、またスリット３３内の境界における摩擦により通過流速が抑えられ、スリット３３を通過した後は二次側流通路１０に流入すると通路断面積が急拡大することにより流体圧が急速に回復するので、一次側と同様に二次側においても騒音やキャビテーションの発生が抑えられる。

また、中間開度に切り替えると、流入側開口部３０ａはシートリング２５から離間するが、ボールプラグ４の外周壁で流出側開口部３０ｂが開口している部分の表面を球面着座部２７と同一の球面に形成してあるから、図４（ｂ）に示すように流出側開口部３０ｂの外周壁（スリット３３を仕切っている仕切壁２８）とシートリング２６との間に隙間が生じることがないので、流体７がスリット３３を通過したときシートリング２６に当たって流れの乱れが大きくなるおそれがなく、下流側における騒音およびキャビテーションの発生をより一層低減することができる。

回転弁１を図４（ｃ）に示すように全閉状態に切り替えると、貫通流路３０が一次側流通路８および二次側流通路１０と直交し、流入側開口部３０ａと流出側開口部３０ｂがシートリング２５，２６の外側に完全に退出し、貫通流路３０の他方の側壁部３２ｂがシートリング２６を塞ぐ。したがって、一次側流通路８と二次側流通路１０は遮断される。

このように本発明に係る低騒音回転弁１においては、ボールプラグ４の貫通流路３０の流出側開口部３０ｂを複数のスリット３３で構成するとともに、貫通流路３０と直交する連通路３１をボールプラグ４に形成したので、全開状態から流れ始めの低開度状態までの全開度にわたって騒音およびキャビテーションの発生を低減することができ、低騒音化を実現することができる。
また、ボールプラグ４の製作も比較的容易で別部品を組込む必要がなく部品点数が増加することもない。

図５（ａ）〜（ｄ）にボールプラグに形成されるスリットの変形例を示す。すなわち、図５（ａ）は、図１に示したスリット３３と同様に、ボールプラグ４の回転方向に長い第１〜第４のスリット４１ａ〜４１ｄを回転方向と直交する方向に並設し、そのうち第２のスリット４１ｂの低開度側端部に回転方向と直交する方向に折れ曲がったスリット状の低開度時騒音低減部４２を形成したものである。このようなスリット４１によれば、第２のスリット４１ｂに設けた低開度時騒音低減部４２によって全閉状態から低開度に遷移する際に発生する騒音を、図１に示したスリット３３に比べてより一層効果的に低減することができる。

図５（ｂ）は、ボールプラグ４の回転方向に長い第１、第２のスリット４３ａ，４３ｂを回転方向と直交する方向に平行に並設したものである。第１、第２のスリット４３ａ，４３ｂのスリット幅は全長にわたって同一である。このようなスリット４３によれば回転弁の流量特性をリニア特性とすることができる。

図５（ｃ）は、ボールプラグ４の回転方向に長い第１、第２のスリット４５ａ，４５ｂを回転方向と直交する方向に並設し、その低開度側端部を連結溝４６によって互いに連結してスリット４５としたものである。

図６（ｄ）は、同じくボールプラグ４の回転方向に長い第１、第２のスリット４７ａ，４７ｂを回転方向と直交する方向に並設し、その高開度側端部を連結溝４８によって互いに連結してスリット４７としたものである。連結溝４８は、第１、第２のスリット４７ａ，４７ｂのスリット幅より広く形成されている。

図６は騒音レベルと騒音特性の関係を示す図である。図中、曲線Ａは図１に示した回転弁１の騒音特性、曲線Ｂは図１に示した回転弁１の流出側開口部３０ｂをスリット３３で構成せず、流入側開口部３０ａと同じ円形の開口にした回転弁における騒音特性である。この図からも明らかなように、本発明に係る回転弁１によればスリット３３によって騒音レベルを曲線Ｂのスリットを備えない回転弁に比べて６〜８ｄＢＡ程度低減することができる。

図７は流量と流量特性の関係を示す図である。図中、直線Ｃは図１に示した回転弁１の流量特性（イコールパーセンテージ特性）、曲線Ｄは図５（ｂ）に示したスリット４３をボールプラグに形成した場合の流量特性（リニア特性）を示す図である。このように、本発明においてはスリットの形状を変えることで、流量特性を変更することができる。

図８は本発明の他の実施の形態を示す低騒音回転弁の断面図、図９は同回転弁の一次側から見た側面図、図１０はボールバルブ、二次側シートリングおよび騒音低減部材の外観斜視図、図１１は二次側シートリングと騒音低減部材を二次側から見た側面図である。
これらの図において、ボールプラグ６０は、弁本体３内に一対のシートリング２５，６３を介して回転自在に組み込まれ、弁軸５によって９０°の角度範囲内において回動されるように構成されている。ボールプラグ６０の内部には、互いに直交して連通する貫通流路６１と連通路３１が形成されている。貫通流路６１は、断面形状が円形で全長にわたって同一の穴径を有している。ボールプラグ６０の外周壁で貫通流路６１の両端開口部６２ａ，６２ｂが開口している部分は、貫通流路６１の軸線と直交する平坦面に切除されている。このため、両端開口部６２ａ，６２ｂは、円形の開口端面を形成しており、いずれの開口部にもスリットが形成されていない点で、図１に示したボールプラグ４と異なっている。なお、連通路３１は、図１に示したボールプラグ４の連通路３１と同一でありボールプラグ６０の半径方向に形成されて内端が貫通流路６１の中央において連通し、外端が貫通流路６１の軸線方向の両側を形成する２つの側壁のうち開弁するときのボールバルブ６０の回転方向とは反対側の側壁部に開口している。

一対のシートリング２５，６３のうち一次側のシートリング２５は、図１に示したシートリング２５と同一で、貫通流路６１および連通路３１の穴径と略等しいかもしくは大きい内径を有している。

二次側のシートリング６３は、筒状の本体６３Ａと、本体６３Ａのボールプラグ６０側とは反対側の端面を覆う円板部６３Ｂとでカップ状に形成されている。本体６３Ａは、一次側のシートリング２５と略同一の大きさで、内径が一次側のシートリング２５の内径と等しい。円板部６３Ｂの表面中央には騒音低減部材６５が一体に突設されている。円板部６３Ｂの内面は、ボールプラグ６０の外周壁の球面と同一の曲率半径からなる球面に形成されている。

前記騒音低減部材６５は、上下方向に所要の間隔をおいて並設された５枚のスリット形成用プレート６５ａ〜６５ｅで構成されており、これらのプレート間の隙間が二次側シートリング６３を通った流体７を通過させるスリット６６をそれぞれ形成している。５枚のスリット形成用プレート６５ａ〜６５ｅは、全体の輪郭形状が前記円板部６３Ｂの外径より小さい円形となるように長さを異ならせて形成されている。また、隣り合うスリット形成用プレート６５ａ〜６５ｅ間に形成される各スリット６６の幅は、低開度側端から高開度側端に向かって徐々に広がるように形成されている。さらに、これらのスリット６６は前記円板部６３Ｂを貫通して形成されることにより、二次側のシートリング６３の内部に連通している。

このような構造からなる低騒音回転弁６７において、中間の開度時において貫通流路６１の流出側開口部６２ｂは二次側シートリング６３によって絞られるため、開口部分の断面積が減少する。このため、流出側開口部６２ｂを通過する流体７の圧力が降下し流速が急激に速くなる。そして、流出側開口部６２ｂを通過した流体７はスリット６６を通り、二次側流通路１０に流入する。このとき、流体７はスリット６６内の境界における摩擦により通過流速が抑えられ、通過後は二次側流通路１０に流入すると断面積が急拡大するため流体圧が急速に回復する。したがって、このような回転弁６７おいても図１に示した回転弁１と同様に中間全開において発生する騒音やキャビテーションを低減することができる。また、同様に全開時においてもスリット６６の働きにより騒音やキャビテーションを低減することができる。さらに、二次側シートリング６３と騒音低減部材６５は一体に形成されているので、部品点数が増加することもない。

図１２は本発明のさらに他の実施の形態を示すボールプラグの外観斜視図である。
この実施の形態は、ボールプラグ４の貫通流路３０の流入側開口部３０ａと連通路３１の開口部３１ａとを仕切っている仕切壁（図４（ａ）の符号８０で示す部分）を切除することにより両開口部を連通させたものである。このような構造からなるボールプラグ４においては、軽量化とコストダウンを図ることができるという利点がある。また、仕切壁を切除しているため、上流側での流過面積が大きくなり、一層低騒の発生を抑制することができる。

本発明は上記した実施の形態に特定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない限りにおいて種々の変形変更が可能である。例えば、図１に示した実施の形態においては、スリット３３を貫通流路３０の流出側開口部３０ｂに形成したが、流入側開口部３０ａに形成しても同様な効果が得られる。
同様に、図８〜図１１に示した実施の形態においては、二次側シートリング６３に騒音低減部材６６を一体に設けたが、この二次側シートリング６３を一次側として一次側流通路８に組み込み、一次側のシートリング２５を二次側として二次側流通路１０に組み込んでもよい。
また、シートリングは一対に限らず、１つであってもよい。また、騒音低減部材６６はシートリングと一体に形成されるものに限らず別個に形成されるものであってもよい。
さらに、本発明は偏心型回転弁にも適用することができる。

本発明に係る低騒音回転弁の一実施の形態を示す全開時における断面図である。同回転弁の全閉時における断面図である。ボールプラグの外観斜視図である。（ａ）〜（ｃ）は回転弁の全開状態を示す図、中間開度状態を示す図、全閉状態を示す図である。（ａ）〜（ｄ）はそれぞれスリットの変形例を示す図である。騒音レベルと騒音特性の関係を示す図である。流量と流量特性の関係を示す図である。本発明の他の実施の形態を示す低騒音回転弁の断面図である。同回転弁の一次側から見た側面図である。ボールバルブ、二次側シートリングおよび騒音低減部材の外観斜視図である。二次側シートリングと騒音低減部材を二次側から見た側面図である。本発明のさらに他の実施の形態を示すボールプラグの外観斜視図である。

符号の説明

１…低騒音回転弁、２…配管、３…弁本体、４…ボールプラグ、５…弁軸、７…流体、８…一次側流通路、１０…二次側流通路、２５，２６…シートリング、３０…貫通流路、３０ａ…流入側開口部、３０ｂ…流出側開口部、３１…連通路、３１ａ…開口部、３３…スリット、４１…スリット、４２…低開度騒音低減部、４３，４５，４７…スリット、６０…ボールプラグ、６１…貫通流路、６３…二次側のシートリング、６５…騒音低減部材、６６…スリット、８０…仕切壁。

Claims

両側に開口する流通路を有する弁本体と、全開時に前記弁本体の両端開口部と対向する流入側開口部と流出側開口部を有するストレートな貫通流路と、前記貫通流路の流入側開口部と流出側開口部に対して９０°離間した位置に開口する連通路とを有し、前記弁本体の前記流通路内に組み込まれたボールプラグと、前記ボールプラグの外周壁を回動自在に保持する少なくとも１つのシートリングと、前記ボールプラグを回動させる回動手段とを備え、前記ボールプラグの回動によって前記流通路を開閉させる回転弁において、
前記貫通流路の流出側開口部を、前記ボールプラグの球面上に沿って前記ボールプラグの回転方向に長く延在し、かつ、前記回転方向と直交する方向に並設された複数のスリットで構成し、
前記複数のスリットは、スリット幅が低開度側端部から高開度側端部に向かって漸次幅広になり、かつ、前記スリットの高開度側端部が前記ボールプラグの連通路側に位置するように形成され、
前記ボールプラグが開方向に回動されたときに、前記スリットと前記流通路の二次側流通路とを連通させ、前記スリットを通過した流体を前記二次側流通路に流入させることを特徴とする低騒音回転弁。
両側に開口する流通路を有する弁本体と、全開時に前記弁本体の両端開口部と対向する流入側開口部と流出側開口部を有するストレートな貫通流路と、前記貫通流路の流入側開口部と流出側開口部に対して９０°離間した位置に開口する連通路とを有し、前記弁本体の前記流通路内に組み込まれたボールプラグと、前記ボールプラグの外周壁を回動自在に保持する少なくとも１つのシートリングと、前記ボールプラグを回動させる回動手段とを備え、前記ボールプラグの回動によって前記流通路を開閉させる回転弁において、
前記貫通流路の流入側開口部を、前記ボールプラグの球面上に沿って前記ボールプラグの回転方向に長く延在し、かつ、前記回転方向と直交する方向に並設された複数のスリットで構成し、
前記複数のスリットは、スリット幅が低開度側端部から高開度側端部に向かって漸次幅広になり、かつ、前記スリットの低開度側端部が前記ボールプラグの連通路側に位置するように形成され、
前記ボールプラグが開方向に回動されたときに、前記スリットと前記ボールプラグの前記貫通流路とを連通させ、前記スリットを通過した流体を前記貫通流路に流入させることを特徴とする低騒音回転弁。
前記複数のスリットのうち少なくともいずれか１つの低開度側端部に、前記ボールプラグの回転方向と直交する方向に伸びるスリット状の低開度時騒音低減部を形成したことを特徴とする請求項１または２記載の低騒音回転弁。