JP6475254B2 - バルブ - Google Patents

Description

本発明は、バルブに関し、具体的には低トルク化および低摩擦化したバルブに関する。

近年、ボール弁の呼び径 、圧力、トルク、寿命などのパラメータを最適化するために、様々なバルブ用の複合式開閉機構が提案されている。

出願番号が２００７２００８２０６６の中国特許には、一種の低トルク化したボール弁が開示された。当該低トルク化したボール弁は、弁体と、弁球と、弁座と、支持ベースと、弁棒と、駆動装置と、弁球支持接続材とを備える。当該ボール弁には、以下のような欠点が存在している。すなわち、駆動装置の構成が複雑であり、弁体の外部空間に占める割合が極めて大きくなっている。また、駆動装置の構成部品数が多いので、その組み立て過程が複雑である。開閉時の回転角度が１８０度であり、弁棒および駆動装置によって形成された稼動空間は、密封プロセスに対する要求が非常に高く、従来の密封方式およびプロセスでは漏れが発生しやすい。さらに、加工コストは高く、省エネルギーおよび環境保護の目的には適合しない。

最近、弁棒にはＳ字形の案内溝が形成され、案内ピンと係合されることによって、弁棒が上昇するときに球体を弁座から脱離させ、その後、反時計回りに９０°回転させることによって、バルブを完全に開放させるとともに、弁棒が降下するときに、球体を時計回りに９０°回転させ、その後、弁座を押圧することによって、バルブを閉鎖させる案内溝型昇降棒式ボール弁が国内外で開発されている。当該バルブの欠点としては、弁棒には長尺なＳ字形の案内溝が形成されているので、回転によって開閉するときに、弁棒を案内溝内に螺旋的に上昇または降下させる必要があるため、案内溝が占める空間が大きくなり、回転角度が大きくなるなどの欠点が存在している。

出願番号が９９１２４１９２.４の中国特許には、一種の回転軌道および拡縮軌道を有するディスク型ダブルトラック式バルブ開閉構造が開示され、当該バルブ開閉構造は、固定ディスクと、回転ディスクと、位置制限ピンとによって構成され、弁棒が外力によって駆動されて、回転ディスクとともに位置制限ピンが駆動されると、位置制限ピンは、固定ディスクにおける「円弧」軌道の軌跡に沿って時計回りに回転し、「円弧」軌道に連続する「直線」軌道に移動したときに、回転ディスクが継続して時計回りに回転し、位置制限ピンが回転ディスクにおける「拡縮」軌道の強制作用によって、固定ディスクにおける「直線」軌道の軌跡に沿って固定ディスクの外周縁に向かって拡大され、このとき、位置制限がバルブのシール部材とともに弁座に向かって移動し、バルブを閉鎖させる。弁棒が回転ディスクとともに反時計回りに回転すると、回転ディスクにおける「拡縮」軌道の強制作用によって、位置制限ピンがバルブのシール部材とともに固定ディスクにおける「直線」軌道の軌跡に沿って回転ディスクの中心へ収縮され、その後、固定ディスクにおける「円弧」軌道の軌跡に沿って反時計回りに回転されることによって、バルブを開放させる。この特許文献の技術的欠陥としては、「円弧」-「直線」のような軌道を使用しており、その要求精度が高く、加工プロセスが複雑であり、バルブコアが複数の部材を組み合わせた球体であり、均一な仮締付け力を得られないので、バルブコアを損害させ、バルブの使用寿命が短くなってしまう。

中国特許２００６２０１０５０６７には、一種のレール式コックが開示され、当該レール式コックは、弁体と、弁蓋と、操作部材と、弁棒と、弁座と、弁座と円錐面のシール対を構成する弁栓と、レール式機構とを備え、レール式機構は、弁栓のネック部に実装されるとともに２つの案内溝を有する軌道リングと、２つの案内ピンを有するとともに前記案内溝に差し込まれるダブルピンプレートとからなり、軌道リングの実装位置を調整するための締め付けナットおよび調整リングをさらに備えている。当該特許文献には、以下のような欠点が存在している。すなわち、伝動装置の構造が複雑であり、弁体の外部空間を占める割合が極めて大きいとともに、伝動装置の構成部品数が多いので、その組み立て過程が複雑である。また、円錐面のシール対を構成する弁栓と、軌道リングの実装位置を調整するための締め付けナットおよび調整リングを備えるので、複数回の調整を行う必要があり、その操作が複雑である。

本発明は、一定の運動順序で開放することができ、かつ構造がコンパクトであり、操作が簡単であるバルブを提供することを目的とする。

上記の目的を実現するために、本発明は、弁体と、弁棒と、バルブコアと、弁座とを備え、弁体は、入口と出口とを有し、前記入口と出口との間には、前記バルブコアを収納するための１つの内部空間が形成されており、入口の内側に前記弁座が配置され、前記バルブコアを軸線回りに回転させることによって、前記バルブコアと前記弁座とを分離可能に密封係合させるバルブであって、前記弁棒の運動を前記バルブコアに伝達するための伝動装置と、前記バルブコアの運動順序を制限するための位置制限装置と、をさらに備え、前記バルブコアには、凹部が設けられており、伝動装置の少なくとも一部は、バルブコアの凹部に配置され、かつバルブコアの凹部との間は第１の伝動関係および第２の伝動関係を形成し、前記第１の伝動関係は、伝動装置を介してバルブコアを軸方向に回転させるようになっており、第１の伝動関係の運動が完了すると、伝動装置とバルブコアとは第１の伝動関係から第２の伝動関係に切り替えられ、第２の伝動関係は、伝動装置を介してバルブコアを弁座に対して押圧運動させるようになっており、当該押圧運動によって、バルブコアは少なくとも径方向における移動の分量を有するようになっており、前記位置制限装置は、バルブの開放過程において、前記バルブの運動を制限することによって、前記バルブコアが軸方向に回転する前に、前記伝動装置を介して前記バルブコアを前記弁座に対して分離運動させるとともに、バルブの閉鎖過程において、バルブの閉鎖を妨害しないように設けられていることを特徴とするバルブを提供する。

また、１つの好ましい実施例では、位置制限装置は、弁体の内壁およびバルブコアのうちのいずれか一方に設けられる突起と、弁体の内壁およびバルブコアのうちの他方に設けられる突起または凹みとによって構成され、弁体の内壁およびバルブコアのうちのいずれか一方における突起と、弁体の内壁およびバルブコアのうちの他方における突起または凹みとの間は、互いに係合可能な幾何形状および位置関係を有し、幾何形状および位置関係は、第１の伝動関係から第２の伝動関係に切り替えられた後のみに、弁体の内壁およびバルブコアのうちのいずれか一方における突起と、弁体の内壁およびバルブコアのうちの他方における突起または凹みとが係合するように設けられている。

また、別の好ましいの実施例では、位置制限装置は、弁体の内壁およびバルブコアのうちのいずれか一方に設けられる突起と、弁体の内壁およびバルブコアのうちの他方に設けられる突起または凹みとによって構成され、弁体の内壁およびバルブコアのうちのいずれか一方における突起と、弁体の内壁およびバルブコアのうちの他方における突起または凹みとの間は、互いに係合可能な幾何形状および位置関係を有し、幾何形状および位置関係は、バルブが第１の伝動関係にあるときに、弁体の内壁およびバルブコアのうちのいずれか一方における突起と弁体の内壁およびバルブコアのうちの他方における突起または凹みとが係合しなく、バルブの開閉に影響を与えないとともに、バルブの閉鎖過程において第２の伝動関係が終了した後に、弁体の内壁およびバルブコアのうちのいずれか一方における突起と、弁体の内壁およびバルブコアのうちの他方における突起または凹みとが係合するように設けられている。

また、別の好ましいの実施例では、位置制限装置は、弁体の内側上壁に設けられる弁体突起と、バルブコアの上部に設けられるバルブコア突起とによって構成され、弁体の内側上壁における弁体突起とバルブコアの上部におけるバルブコア突起との間の幾何形状および位置関係は、バルブの閉鎖過程においてバルブが第１の伝動関係にあるときに、弁体突起とバルブコア突起とが係合しないとともに、バルブの閉鎖過程においてバルブが第２の伝動関係にあるときに、弁体突起とバルブコア突起とが互いに係合することによって、バルブが第２の伝動関係が終了する前に第１の伝動関係に切り替えられないように設けられている。

別の好ましい実施例では、位置制限装置は、弁体の内壁に設けられる弁体突起と、バルブコアに設けられるバルブコア突起とによって構成され、弁体の内壁における弁体突起とバルブコアにおけるバルブコア突起との相対位置は、バルブの開放過程においてバルブコアが弁座との接触が解除される前に、弁体の内壁における弁体突起とバルブコアにおけるバルブコア突起とが係合するとともに、バルブコアが弁座との圧接が解除された後に係合が解除される。

また、別の好ましい実施例では、位置制限装置は、弁体の内側上壁に設けられる弁体突起と、バルブコアの上部に設けられるバルブコア突起とによって構成され、弁体の内側上壁における弁体突起とバルブコアの上部におけるバルブコア突起との間の相対位置関係は、バルブの開放過程においてバルブコアが弁座との接触から脱離する前に、弁体の内側上壁における弁体突起とバルブコアにおけるバルブコア突起とが係合するとともに、バルブコアが弁座との圧接から脱離した後に係合が解除されるようになっている。

好ましくは、弁体の内側上壁における弁体突起とバルブコアの上部におけるバルブコア突起との間の相対位置関係によって、バルブの閉鎖過程において、第２の伝動関係に切り替える前に、弁体の内側上壁における弁体突起とバルブコアの上部におけるバルブコア突起とが互いに接触しないようになっている。

また、別の好ましい実施例では、伝動装置は、一体的に形成された伝動部材によって構成され、伝動部材の少なくとも一部は、バルブコアの凹部に配置されており、凹部には径方向内方輪郭が形成され、伝動部材には径方向外方輪郭が形成され、伝動部材は、弾性リブをさらに備え、弾性リブと凹部の内壁とは分離可能に接続されており、かつ、弾性リブと凹部の内壁とが接続されることによって、伝動部材とバルブコアとの間は第１の伝動関係となり、径方向内方輪郭と径方向外方輪郭とが互いに係合することによって、伝動部材とバルブコアとの間は第２の伝動関係となるようになっており、弾性リブと凹部の内壁との接続が解除されると、伝動部材は、バルブコア内に回転して、バルブコアと第１の伝動関係または第２の伝動関係に切り替え可能であり、位置制限装置は、弁体における弁体突起と、バルブコアにおけるバルブコア突起とによって構成され、弁体突起とバルブコア突起とは、バルブの閉鎖過程においてバルブコアの運動を影響しないとともに、バルブの開放過程において、バルブコアが弁座から分離する前に弁座に対して回転しないように配置される。

また、別の好ましい実施例では、バルブコアの両端には、凹部が設けられており、凹部内には、径方向内方輪郭が形成されており、伝動装置は、２つの駆動部材によって構成され、２つの駆動部材のうちの両方には、径方向外方輪郭および弾性リブが設けられており、２つの駆動部材のそれぞれの少なくとも一部は、バルブコアの両端における凹部に配置され、弾性リブと凹部の内壁とは接離可能に接続されており、第１の伝動関係は、駆動部材の回転を介してバルブコアを軸線回りに回転させるようになっており、第２の伝動関係は、駆動部材の回転を介してバルブコアの上下端を同時にバルブを押圧するように径方向に移動させるようになっており、バルブを開放する場合、駆動部材の回転を介して駆動部材の弾性リブの弾性作用によって、バルブの両端を同時にバルブから離れるように径方向に移動させ、その後、駆動部材を介してバルブコアを軸線回りに回転させ、そのうち、位置制限装置は、弁体の内側の上下壁における弁体突起と、バルブコアの上下端におけるバルブコア突起とによって構成され、弁体突起とバルブコア突起とは、バルブの閉鎖過程においてバルブコアの運動を妨害しないとともに、バルブの開放過程においてバルブコアが弁座から分離する前に弁座に対して回転しないように配置されている。

さらに、上記の２つの好ましい実施例では、径方向内方輪郭は、位置制限突起と、起始部と、中間部と、終止部とをこの順で備えており、そのうち、位置制限突起は、径方向外方輪郭が回転過程において径方向内方輪郭から脱離しないように、径方向外方輪郭の位置を制限するためのものであり、起始部は、一部の傾斜面であり、径方向外方輪郭が起始部に沿って移動するときに、バルブコアが弁座を押圧するように径方向に移動し、中間部は、一部の平坦面であり、径方向外方輪郭を中間部に停止させるためのものであり、終止部は、径方向内方輪郭の端末における１つの突起であり、径方向外方輪郭を受け止めて、径方向外方輪郭が径方向内方輪郭以上に回転することを防止するためのものである。

好ましくは、凹部の内壁には位置制限凹みが設けられており、弾性リブは、位置制限凹みに係合し、または位置制限凹みから脱離することができ、弾性リブが位置制限凹みに係合されると、駆動部材の回転を介してバルブコアを軸線回りに回転させることができる。一方、弾性リブが位置制限凹みから脱離すると、径方向外方輪郭と径方向内方輪郭との係合によって、バルブコアがバルブの弁座に対して押圧または脱離するように径方向に移動する。

好ましくは、バルブコアの上端における駆動部材は、板状本体を有し、板状本体の中心には、弁棒と接続するための接続穴が設けられており、板状本体の外周輪郭には、径方向外方輪郭および２つの弾性リブが設けられている。
好ましくは、バルブコアの下端における駆動部材は、板状本体を有し、板状本体の外周輪郭には、径方向外方輪郭おおび２つの弾性リブが設けられており、板状本体の下面の中心からは、円柱体が一体的に延出されており、板状本体の上面の中心からは、位置決め柱が一体的に延出されており、位置決め柱と伝動部材とが接続されることによって弁棒の回転を駆動部材に伝達される。

好ましくは、バルブコアの上端および下端における凹部の底壁には、長尺な位置決め穴が設けられており、かつ、バルブコアの下端にはボスが設けられており、ボスの外周にはバルブの弁体における位置制限ブロックと係合することによってバルブコアが所定の角度以上回転することを防止するための位置制限突起が設けられている。

好ましくは、伝動部材は、Ｕ字形本体を有し、Ｕ字形本体の２つのアームには、位置制限穴がそれぞれ設けられており、位置制限穴の横断面形状は、弁棒における位置決め柱の横断面形状と駆動部材における位置決め柱の横断面形状とにそれぞれ対応している。

好ましくは、バルブコアの上端における駆動部材の板状本体の中心に設けられる接続穴は、スプライン孔であり、バルブの弁棒におけるスプラインと係合することによって、弁棒を回転させる場合、バルブコアの上端における駆動部材を回転させることができることが好ましい。

また、別の好ましい実施例では、伝動装置は、伝動部材および摺動ブッシュロッドを備え、バルブコアには、１つの凹部が設けられており、伝動部材は、弁棒の端末に結合するとともに弁棒に従って回転することができ、伝動部材の少なくとも一部は、バルブコアの凹部に配置され、バルブコアの凹部の内壁には、径方向内方輪郭が形成されており、伝動部材には、径方向外方輪郭が形成されており、記弁棒は、その端末よりも上方に摺動ブッシュロッドを収納するための弁棒用凹みが径方向に形成されており、弁体には、弁棒を周回する内方輪郭が形成されており、弁棒を回転させるときに、弁体における内方輪郭が摺動ブッシュロッドと当接して摺動ブッシュロッドを弁棒用凹み内に径方向に移動させ、摺動ブッシュロッドを介してバルブコアを軸方向に回転させることによって、第１の運動関係を形成し、弁棒における摺動ブッシュロッドが、弁体の内方輪郭によって摺動ブッシュロッドをバルブコアから脱離させるまで径方向に移動するときに、弁棒の端末における伝動部材の径方向外方輪郭は、バルブコアの内部における径方向内方輪郭と互いに係合することによって、伝動部材の軸線回りの回転をバルブコアが弁体における弁座を押圧する径方向移動に変換させ、第２の運動関係を形成し、位置制限装置は、弁体における弁体突起と、バルブコアにおけるバルブコア突起とによって構成され、弁体突起とバルブコア突起とは、バルブの閉鎖過程においてバルブコアの運動を影響しないとともに、バルブの開放過程においてバルブコアが弁座から分離する前に弁座に対して回転しないように配置されている。

好ましくは、摺動ブッシュロッドは、ロッド体と、ロッド体に対して垂直となるとともに、ロッド体の両端から反対方向に向かって延伸する摺動ロッドおよび突起とを備え、摺動ロッドは、弁棒用凹み内に配置され、摺動ブッシュロッドの突起と、バルブコアの凹部の内壁に形成される径方向内方輪郭とは、接離可能なようになっている。

好ましくは、バルブコアの凹部の内壁に形成される径方向内方輪郭は、２つの凹みと２つの凹みを分割する突起とを少なくとも備え、２つの凹みのうちの一方および突起は、伝動部材の径方向外方輪郭と分離可能に結合され、２つの凹みのうちの他方は、摺動ブッシュロッドの突起と接離可能に結合されている。

好ましくは、弁棒は、伝動レバーと、伝動レバーの下端から同軸に延出する支持部とを備え、伝動部材は、伝動レバーと係合する伝動穴が設けられ、凹部には支持部と係合する長尺な位置決め穴が設けられている。

好ましくは、支持部は、柱状部材であり、長尺な位置決め穴は、２つの平行する辺を有するとともに両端が弧形状となる穴である。
好ましくは、伝動レバーは、スプラインレバーであり、伝動穴は、スプラインレバーと係合するスプライン孔である。
好ましくは、摺動ブッシュロッドの摺動ロッドは、円柱体であり、摺動ブッシュロッドの突起は、直方体であり、かつ直方体の凹みと係合する面は円弧面である。
好ましくは、伝動部材の径方向外方輪郭は、ほぼ矩形状であり、その２つの軸方向にける角部が円角または傾斜角に面取りされる。

本発明のバルブによれば、バルブコアの仮閉鎖または開放の過程において、バルブコアは弁座または弁体と接触しなく、懸架状態となっているので、それらの接触による摩擦力を減少させ、回転に必要なトルクを減少させる（弁体が閉鎖される瞬間のみで球形のバルブコアを径方向に押圧する）ことができる。これによって、回転過程における弁棒のトルクが非常に小さくなり、バルブの開閉の低トルク化という効果を達成できる。

また、バルブを開放する必要がある場合、弁棒を逆方向に回転させて、弁棒を介してバルブコアを運動させ、バルブコアと弁座との圧接による摩擦力の有無にもかかわらず、弁体およびバルブコアに設けられる位置制限構造（位置制限突起）によって、バルブコアは密封状態から仮開放状態に切り替え、すなわち弁座との圧接から脱離した時のみに、軸方向に回転することができる。そうでないと、バルブコアは弁座との間に摩擦力が発生しなくても、バルブを開放することができない。すなわち、弁体およびバルブコアに設けられる位置制限構造によって、バルブのバルブコアの密封の切り替え関係が明確になり、どのような環境で使用されても、バルブコアとシールリングとが摩擦するという問題を発生しなく、バルブをより安全に開閉することができる。

本発明の第１の実施例に係るバルブを示す分解斜視図である。 本発明の第１の実施例に係るバルブを示す断面図である。 本発明の第１の実施例に係るバルブにおける弁体を示す斜視図である。 本発明の第１の実施例に係るバルブにおける弁棒を示す斜視図である。 本発明の第１の実施例に係るバルブにおいてバルブコアの上端に位置する駆動部材の１つの実施例の構成を示す斜視図である。 本発明の第１の実施例に係るバルブにおいてバルブコアの上端に位置する駆動部材の１つの実施例の構成を示す平面図である。 本発明の第１の実施例に係るバルブにおいてバルブコアの下端に位置する駆動部材の１つの実施例の構成を示す斜視図である。 本発明の第１の実施例に係るバルブにおいてバルブコアの下端に位置する駆動部材の１つの実施例の構成を示す平面図である。 本発明の第１の実施例に係るバルブにおけるバルブコアの１つの実施例の構成を示す斜視図でる。 本発明の第１の実施例に係るバルブにおけるバルブコアの１つの実施例の構成を示す平面図である。 本発明の第１の実施例に係るバルブにおけるバルブコアの１つの実施例の構成を示す斜視図である。 本発明の第１の実施例に係るバルブにおけるバルブコアの１つの実施例の構成を示す底面図である。 バルブコアが閉鎖位置に回転した時のバルブコアの下端における位置制限構造と弁体の位置制限構造との相対位置を示すように部分的に切断した断面図である。 バルブコアが完全開放位置に回転した時のバルブコアの下端における位置制限構造と弁体の位置制限構造との相対位置を示すように部分的に切断した断面図である。 本発明の第１の実施例に係るバルブの伝動部材を示す斜視図である。 本発明の第１の実施例に係るバルブにおけるバルブコアと駆動部材との相対位置を示す平面図であり、そのうち、駆動部材における弾性リブがバルブコアの凹部における凹みに係合されている。 本発明の第１の実施例に係るバルブにおけるバルブコアと駆動部材との相対位置を示す平面図であり、そのうち、駆動部材における弾性リブがバルブコアの凹部における凹みに係合されている。 本発明の第１の実施例に係るバルブにおけるバルブコアと駆動部材との相対位置を示す平面図であり、そのうち、駆動部材における弾性リブがバルブコアの凹部における凹みから脱離されている。 本発明の第１の実施例に係るバルブにおけるバルブコアと駆動部材との相対位置を示す平面図であり、そのうち、駆動部材における弾性リブがバルブコアの凹部における凹みから脱離されている。 本発明の第２の実施例に係るバルブを示す分解斜視図である。 本実施例に係るバルブコアの構造を示す斜視図である。 組み立て後のボール弁を示す断面図である。 本発明の第３の実施例に係るバルブの構造を部分的に切断した斜視図である。 図１６に示す本発明のバルブの側面断面図である。 本発明のこの実施例の弁棒と摺動ブッシュロッドとが組み立てられたアセンブリを示す図である。 図１７に示すバルブコアの凹部を水平的に切断した後に反時計回りに９０°回転させたことを示す平面図であり、図中において、バルブが開放した状態を示している。 図１６に示す摺動ブッシュロッドと弁体との位置関係を示す平面図である。 図１６に示す本発明の摺動ブッシュロッドの構造を示す斜視図である。 図１６に示す本発明の伝動部材の構造を示す斜視図である。 図１６に示す本発明の弁棒の構造を示す斜視図である。 図１６に示す本発明の弁棒と、摺動ブッシュロッドと、伝動部材とが組み付けられたアセンブリを示す分解斜視図である。 図１６に示す本発明のバルブコアの構造を示す平面図であり、図１９に対して時計回りに９０°回転された状態を示すものである。 図１６に示す本発明のバルブが完全開放状態にある場合を示す平面図である。 図１６に示す本発明のバルブが仮閉鎖状態にある場合を示す平面図である。 図１６に示す本発明のバルブが完全閉鎖状態にある場合を示す平面図である。 本発明の弁体の一例を示す斜視図であり、弁体の底部に設けられる位置制限構造を示すものである。 本発明のバルブコアの一例を示す斜視図であり、バルブコアの底部に設けられる位置制限構造を示すようにバルブコアの底部が上向きにしていることを示すものである。

以下、本発明の好ましい実施例について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本発明の具体的な実施形態は、以下の実施例に限定されるものではなく、本分野の技術者は、以下の実施例に開示された精神に基づいて本発明を理解し、かつ各技術用語を、本発明の実質的精神に基づいて最も広く理解すべきであり、例えば、弁棒がバルブコアの動作を制御するための部材であると理解すべきである。

また、図中における同一または類似する部材に対して同一の符号で示すものとする。また、理解の便利のために、模式図において関係部材の図示を省略することがある。本明細書に記載の「上方」、「下方」、「左側」および「右側」は、特に説明しない場合、図面から見た上方、下方、左側および右側を意味する。

図１は、本発明の第１の実施例に係るバルブを示す分解斜視図である。図２は、図１におけるバルブ１００の組み立て後の状態を示す断面図である。本実施例では、バルブは、ボール弁とする。図１に示すように、ボール弁１００は、弁体１と、バルブコア２と、弁座３と、弁棒４と、上側の駆動部材５′と、下側の駆動部材５′′と、位置決めレバー６と、Ｏリング７と、弁蓋１０と、密封リング９と、密封リング１１と、係止部材１２と、伝動部材１３とを備える。そのうち、バルブコア２と、上側の駆動部材５′と、下側の駆動部材５′′と、伝動部材１３とによって、本発明のバルブコアアセンブリを構成する。
弁体１の左端（図面から見た場合。以下同じ）は、弁蓋１０および密封リング１１によって密封され、弁座３は、弁体１内に配置され、バルブコア２は、その下方に設けられる駆動部材５′′および位置決めレバー６によって弁体１内に設置されている。弁体１の右端には、バルブコア２を弁体１内に密封するようにフランジ８（または液体容器の内容器のコネクタ）が接続され、フランジ８と弁体１との間には、Ｏリング９が設けられている。弁棒４は、駆動部材５′に接続されるとともに、伝動部材１３を介して駆動部材５′′に接続され、駆動部材５′および駆動部材５′′がそれぞれバルブコア２に係合されることによって、弁棒４を回転させると、バルブコア２を対応的に動作させることができる。これについて、後に詳細に説明する。

図３は、弁体１を示す斜視図である。図３および図１、図２に示すように、弁体１は、上端、下端および左側、右側を有する胴体であり、この胴体内に、バルブコア２と、弁座３と、駆動部材５′、５′′と、伝動部材１３と、弁棒２の一部とを収納するための内部空間が形成されている。胴体の左右側には、容器と外部とにそれぞれ連通する入口１ｂと出口１ａとが水平軸線（図示省略）にそれぞれ形成されており、その出口１ａの内側に、当該水平軸線に沿って弁座３が設けられており、弁体１の上下端には、前記水平軸線に対して垂直な前記垂直軸線（図示省略）に沿って弁棒用穴１ｃと下端貫通孔１ｄとがそれぞれ形成されている。弁体１の底部であって下端貫通孔１ｄの両側に、位置制限ブロック１e、１ｆが径方向に設けられており、位置制限ブロック１e、１ｆのそれぞれは、バルブコア２における位置制限突起とそれぞれ係合される（後に詳細に説明する）ことによって、バルブコア２を弁体１内の９０度の範囲内のみに回転できるように制限させる。弁体の内部空間の上壁および底壁に位置制限構造がさらに設けられており、当該位置制限構造は、バルブコアの上部および底部に対応して設けられる位置制限構造とそれぞれ係合されることによって、バルブの開放過程においてバルブの運動関係をある程度制限して、バルブを特定の運動順序で運動させる。

具体的には、当該位置制限構造は、弁体の内部空間の上壁に設けられる弁体上壁突起１ｈおよび底壁に設けられる弁体底壁突起１ｇであり、弁体上壁突起１ｈおよび弁体底壁突起１ｇとバルブコアに対応して設けられる突起との相対位置は、バルブの開放過程においてバルブの運動関係をある程度制限して、バルブを、弁体との圧接を解除した後に軸方向に回転するという特定の運動順序で動作させるとともに、バルブの閉鎖過程においてバルブの閉鎖を妨害しないように設けられている。これについて、後に詳細に説明する。
図２に示すように、弁棒４は、上記弁棒用穴１ｃに回転可能に収納されている。位置決めレバー６は、弁体１の下端貫通孔１ｄ内に収納され、位置決めレバー６は、当該下端貫通孔１ｄの内壁との間がＯリング７を介して密封固定され、かつその上面が駆動部材５′′と接触している。なお、本実施例では、位置決めレバーは独立した部材としたが、本分野の技術者は、位置決めレバーは、駆動部材５′′を垂直軸線回りに回転自在となるように支持可能であればよく、弁体の底部に一体的に形成されてもよく、またはそのほかの構造とされてもよいと理解すべきである。

図４は、本発明の第１の実施例に係るバルブにおける弁棒を示す斜視図である。図４に示すように、弁棒４の上端には、ハンドル４１が一体的に設けられており、ハンドル４１を回転させると、弁棒４を垂直軸線回りに回転させることができる。弁棒４の中間部には、密封溝４２および係合溝４３が形成されており、Ｏリング７は、密封溝４２に嵌め込まれることによって、液体の弁棒からの漏れを防止することができる。係止溝４３には、係止部材１２が係合されることによって、弁棒４が弁体１から抜き出されないように弁棒４の位置を制限する機能を発揮する。弁棒４の下端には、スプライン４４が形成されており、スプライン４４は、駆動部材５′におけるスプライン孔５１′（図５ａを参照）に係合されることによって、弁棒４を回転させるときに、弁棒４の回転に従って駆動部材５′を回転させることができる。

なお、スプライン４４とスプライン孔５１′の機能としては、弁棒４の回転を駆動部材５′に伝達させて駆動部材５′を回転させることであるが、本分野の技術者は、上記伝動機能をそのほかの構造によっても実現することができると理解すべきである。例えば、弁棒４の下端が、横断面が三角形、方形などの伝動部とされ、かつ駆動部材５′に三角形、方形などの伝動穴が対応して設けられるようにしてもよい。スプライン４４の下端からは、バルブコア２における長尺な位置決め穴と係合することによってバルブコアの運動方向を案内する案内レバー４５が延出されている。これについて、後に詳細に説明する。案内レバーの下端には、位置決め柱４６がさらに形成されており、位置決め柱４６は、その横断面が方形であるとともに、伝動部材１３における位置決め穴に係合する（後に詳細に説明する）ことによって、弁棒４の回転に従って伝動部材１３を回転させるためのものである。位置決め柱４６の横断面形状としては、三角形、六角形、スプラインなどのほかの形状としてもよい。この場合、伝動部材１３における位置決め穴の形状も、位置決め柱４６の横断面形状と対応するように設けられている。

図５ａは、駆動部材５′の構造を示す斜視図であり、図５ｂは、駆動部材５′を示す平面図である。図５ａおよび図５ｂに示すように、駆動部材５′は、板状のものであって、その中心にスプライン孔５１′が設けられており、駆動部材５′の外部輪郭には、径方向外方輪郭５２′および径方向外方輪郭５２′と対向する２つの弾性リブ５３′、５４′が形成されている。径方向外方輪郭５２′をバルブコア２における径方向内方輪郭と係合させるとともに、弾性リブ５３′、５４′をバルブコア２における位置制限凹みに分離可能に係合させることによって、バルブの開閉の低トルク化を図ることができる。これについて後にさらに説明する。

図６ａは、駆動部材５′′の構造を示す斜視図であり、図６ｂは、駆動部材５′を示す底面図である。図６ａおよび図６ｂに示すように、駆動部材５′′は、板状本体５１′′を有し、板状本体の上面の中心からは、位置決め柱５５′′が一体的に延出しており、位置決め柱５５′′は、その横断面が方形であるとともに、伝動部材１３における別の位置決め穴に係合する（後に詳細に説明する）ことによって、伝動部材１３の回転に従って伝動部材５′′を回転させるためのものである。なお、位置決め柱５５′′の横断面形状としては、三角形、六角形、スプラインなどのほかの形状としてもよい。この場合、伝動部材１３における上記別の位置決め穴の形状も、位置決め柱５２′′の横断面形状と対応するように設けられている。

板状本体５１′′の下面の中心からは、円柱体５６′′が一体的に延伸しており、位置決め柱５５′′の中心と円柱体５６′′の中心とは同一軸線に位置する。円柱体５６′′は、弁体１の底部における下端貫通孔１ｄに収納されることによって、駆動部材５′′を下端貫通孔の中心軸線を回転軸として回転させることができる。板状本体５１′′の外周輪郭は、駆動部材５′の外周輪郭と同じものとなっている。すなわち、板状本体５１′′の外周輪郭には、径方向外方輪郭５２′′と２つの弾性リブ５３′′、５４′′とが設けられている。

図７ａ〜図７ｄは、本発明の第１の実施例に係るバルブコア２の具体的な構造を示す図である。図７ａ〜図７ｃに示すように、本実施例では、バルブコア２は、ほぼ中空の球殻となっており、球形本体２１を有するとともに１つの軸線（垂直軸線；図示省略）を有し、かつ、バルブコアは、当該軸線回りに回転することができる。また、球殻の上壁には、当該垂直軸線に沿って凹部２２が設けられており、凹部２２の側壁には、径方向内方輪郭２３および２つの位置制限凹み２４、２５が設けられ、凹部の底壁には長尺な位置決め穴２６が設けられている。

径方向内方輪郭２３は、位置制限凹み２４、２５と対向する位置制限突起２３ａ、起始部２３ｂ、中間部２３ｃおよび終止部２３ｄを備える。位置制限突起２３ａは、凹部２２の側壁に形成される突起であり、径方向外方輪郭５２′の位置を制限し、さらにバルブコアの位置を制限することによって、径方向外方輪郭５２′が回転過程において径方向内方輪郭２３から脱離しないようにするためのものである。起始部２３dは、一部の傾斜面であり、バルブコアの径方向外方輪郭が起始部に沿って移動する（バルブコアと駆動部材とが互いに押圧する）ときに、バルブコアが弁座を押圧するように径方向に移動する。中間部は、一部の平坦面であり、径方向外方輪郭を中間部に安定的に停止させる機能を発揮する。終止部は、径方向内方輪郭２３の端末における１つの突起であり、径方向外方輪郭２３を受け止めて径方向外方輪郭２３が径方向内方輪郭以上に回転することを防止するためのものである。バルブコアの径方向外方輪郭が中間部２３ｃに位置する場合、バルブコアの径方向外方輪郭が終止部２３ｄと接触して、終止部の段差面によって位置が制限されることによって、駆動部材５とバルブコア２とが相対的静止の状態となり、バルブコアが弁座を押圧することによって、バルブを閉鎖させる。

長尺な位置決め穴２６は、弁棒４の案内レバー４５と係合し、互いに平行する２つの辺を有するとともに両端が弧形状となる細長い穴である。

図７ｃに示すように、球形本体の下端には、ボス２７が設けられており、ボス２７の外周には、弁体１の位置制限ブロック１ｅ、１ｆと係合する位置制限突起２８、２９が設けられている。位置制限突起２８と位置制限突起２９との間は、９０度の角度を隔てている。バルブの閉鎖過程において、バルブコアが仮閉鎖位置に回転すると、位置制限突起２８が位置制限ブロック１ｆに係合される（図８を参照）ことによって、バルブコアが９０度以上回転する（バルブコアが所定の角度以上回転する）ことが防止される。バルブの開放過程において、バルブコアが完全開放位置に回転すると、位置制限突起２９が位置制限ブロック１ｅに係合される（図９を参照）ことによって、バルブコアが９０度以上回転することが防止される。

図７ｄに示すように、ボス２７の中央には凹部２２′′が設けられており、凹部２２′′の側壁には、径方向内方輪郭２３′′および２つの凹み２４′′、２５′′が設けられ、凹部２２′′の底壁には、長尺な位置決め穴２６′′が設けられている。径方向内方輪郭２３′′は、バルブコアの上端における径方向内方輪郭２３と同じ形状となっており、かつ位置制限突起２３′′ａ、起始部２３′′ｂ、中間部２３′′ｃおよび終止部２３′′ｄをこの順で備える。長尺な位置決め穴２６′′は、バルブコアの上端における長尺な位置決め穴２６と同じ形状となっている。

バルブコアの上部および底部には、弁体における位置制限構造と対応する位置制限構造が設けられている。当該位置制限構造を弁体に設けられる位置制限構造と互いに係合させることによって、バルブの開放過程において、バルブの運動関係をある程度制限して、バルブコアを特定の運動順序で運動させる。

具体的には、バルブコアにおける対応する位置制限構造は、バルブコアの上部に設けられるバルブコア上部突起２１ａとバルブコアの底部に設けられているバルブコア底部突起２１ｂとからなる。また、バルブコアに突起が設けられ、弁体に凹みが設けられるようにしてもよく、または、バルブコアに凹みが設けられ、弁体の内壁に凹みが設けられるようにしてもよい。弁体の内壁およびバルブコアのうちのいずれか一方における突起と、前記弁体の内壁およびバルブコアのうちの他方における突起または凹みとは、互いに係合可能な幾何形状および位置関係を有する。この幾何形状および位置関係は、第１の伝動関係から第２の伝動関係に切り替えられた後、すなわち、伝動装置を介してバルブコアを軸方向に回転させることから、伝動装置を介してバルブコアを弁座に対して押圧運動することに切り替えられた後のみに係合されるようになっている。また、バルブの開放過程において第２の伝動関係が終了した後、弁体の内壁およびバルブコアのうちのいずれか一方における突起と前記弁体の内壁およびバルブコアのうちの他方における突起または凹みとが係合されることが好ましい。換言すれば、バルブコアが第１の伝動関係から第２の伝動関係に切り替えられる場合、バルブコアは弁座に向かって移動し、バルブコアにおける幾何形状がバルブコアに従って弁体に移動し、かつ、バルブコアが弁座に対する押圧が終了した後、バルブコアにおける幾何形状が弁体と係合される。バルブが第１の伝動関係となる場合、弁体の内壁およびバルブコアのうちのいずれか一方における突起と、前記弁体の内壁およびバルブコアのうちの他方における突起または凹みとが係合しなく、バルブの開閉に対して影響を与えない。

バルブの開放過程において、バルブコア上部突起２１ａおよびバルブコア底部突起２１ｂのそれぞれは、弁体上壁突起１ｈおよび弁体底壁突起１ｇとそれぞれ係合することによって、バルブコアが弁体との圧接から脱離する前、すなわち仮開放状態となる前に、バルブコアが軸方向に回転しなく、かつバルブの閉鎖過程においてバルブの閉鎖を妨害しないようになっている。弁体上壁突起１ｈとバルブコア上部突起２１ａとの相対位置関係は、バルブコアが弁座との圧接から脱離する前に、バルブコア上部突起２１ａおよびバルブコア底部突起２１ｂのそれぞれが弁体上壁突起１ｈおよび弁体底壁突起１ｇとそれぞれ係合し、かつバルブコアが弁座との圧接から脱離した後に係合が解除されるように設けられている。

図１０は、本発明のバルブコアアセンブリにおける伝動部材１３の１つの実施例を示す斜視図である。図８に示すように、伝動部材１３は、ほぼＵ字形の本体１３１を有し、Ｕ字形の本体１３１の２つのアームには、位置決め穴１３２および位置決め穴１３３がそれぞれ設けられており、位置決め穴１３２、１３３の横断面形状が四角形となっている。なお、本分野の技術者は、位置決め穴１３２、１３３の横断面形状としては、弁棒４における位置決め柱４４の横断面形状および駆動部材５′′における位置決め柱５５′′の横断面形状と対応すればく、三角形などのほかの多角形の形状または不規則形状とされてもよいと理解すべきである。なお、伝動部材１３は、弁棒の回転を駆動部材５′および駆動部材５′′に伝達可能であればよく、ほかの形状や構造を採用してもよい。

組み立てが完了した後、図２に示すように、弁棒４は、弁体１の上部における弁棒用穴１ｃに挿通された後、駆動部材５′のスプライン孔５１′に挿通されて、バルブコア２の長尺な位置決め穴２６に挿入され、かつ弁棒の端末における位置決め柱４６は伝動部材１３の伝動穴１３２に挿通されている。弁棒４と弁体１の弁棒用穴の内壁との間は、Ｏリング７によって密封される。弁棒４における係止溝４３には、係止部材１２が係止され、弁棒４が弁体から抜き出されないように弁棒４の位置を制限する機能を発揮する。弁棒４におけるスプライン４４は、伝動可能なように駆動部材５′に挿入されている。弁棒の案内レバー４５は、長尺な位置決め穴２６内に収納され、長尺な位置決め穴２６と弁棒の案内レバー４５との係合は、主にバルブコアの径方向移動（すなわち、長尺な位置決め穴に沿う径方向の運動）を強制的に案内するという機能を発揮する。

駆動部材５′は、バルブコア２の上端における凹部２２に配置され、弾性リブ５３、５４は、その端末が位置制限凹み２４、２５にそれぞれ係合されるとともに、図１４に示すように押圧されることによってバルブコア２の上端における径方向内方輪郭に対して一定の弾性圧力を与える。

駆動部材５′′は、位置決めレバー６によって弁体１の下端貫通孔１ｄに回転可能に位置決めされ、駆動部材５′′の位置決め柱５５′′は、バルブコア２′′の下端における長尺な位置決め穴２６′′を挿通されて伝動部材１３の位置決め穴１３３に挿入されることによって、伝動部材１３の回転によって駆動部材５′′を回転させ、かつバルブコアの軸方向移動（すなわち、長尺な位置決め穴に沿う径方向の運動）を強制的に案内するという機能を発揮する。また、駆動部材５′′の板状本体５１′′は、バルブコア２′′の下端における凹部２２′′に位置し、その２つの弾性リブ５３′′、５４′′は、凹部２２′′における２つの凹み２４′′、２５′′にそれぞれ係止されるとともに、押圧されることによってバルブコア２の下端における径方向内方輪郭に対して一定の弾性圧力を与える。

そのため、バルブコア２の回転抵抗が小さい場合、バルブコア２の上端における凹みと駆動部材５′における２つの弾性リブの端末との係合、およびバルブコア２の下端における凹み２４′′、２５′′と駆動部材５′′における２つの弾性リブの端末との係合とによって、駆動部材５′および駆動部材５′′によってバルブコア２を同時に回転させることができる。

バルブを開放状態から閉鎖状態に切り替える場合、弁棒を回転させて、弁棒における方形の位置決め柱と伝動部材における方形の孔との係合によって、伝動部材を回転させて下方の駆動部材を回転させる。バルブが開放状態にある場合、バルブコアは弁座と接触しなく、回転時に受ける抵抗が各接続体における回転対の摩擦力であるので、回転抵抗が非常に小さく、ほとんど無視することができる。この場合、バルブコアの上端および下端に位置する駆動部材の弾性リブの端末とバルブコアの上下端の凹部における２つの凹みとの接続によって、２つの駆動部材が同時にバルブコアを回転させることができ（図１１ａおよび図１１ｂを参照）、バルブコアがほぼ９０度回転した後、バルブコアの密封端が弁座と接触しまたは位置合わせし、かつバルブコアおよび弁体の下端における位置制限構造によって、バルブコアが弁体内の９０度の回転範囲内のみに回転できるようになっている。バルブコアがほぼ９０度回転した後、弁棒への回転トルクを大きくすることによって、バルブコアの上端および下端に位置する駆動部材の弾性リブの端末を凹部の凹みから脱離させて（図１２ａおよび図１２ｂを参照）、駆動部材の径方向外方輪郭をバルブコアの径方向内方輪郭に沿って回転させ、バルブコアの上下端を同時に径方向に移動させる（径方向の移動分を得る）。この場合、バルブコアの上端および下端に位置する駆動部材とバルブコアの上下端の凹部における長尺な位置決め穴との係合によって、バルブコアの径方向移動を強制的に案内させ、径方向外方輪郭が凹部の径方向内方輪郭の起始部から終止部に回転する期間では、バルブコアが弁座に対して所定の圧力を与え、両者が所定の圧力で互いに接触することによって、バルブの導通通路が遮断され、バルブが閉鎖される。

バルブを開放する必要があると、弁棒を逆方向に回転させて、弁棒の回転を伝動部材を介して駆動部材に伝達させて逆方向に回転させる。バルブコア上部突起２１ａおよびバルブコア下部突起２１ｂのそれぞれは、弁体上壁突起１ｈおよび弁体底壁突起１ｇとそれぞれ係合されているので、バルブコアは駆動部材に従って回転しないようになっている（なお、バルブの使用環境にはオイルなどのような潤滑性が高い液体が存在しない場合、バルブコアと弁座との圧接そのものは通常、比較的に大きい摩擦力を有するので、この場合、突起２１ａ、２１ｂおよび突起１ｈ、１ｇを設ける必要がなくなる）。駆動部材の径方向外方輪郭が凹部の径方向内方輪郭の終止部から起始部に回転すると、弾性リブから復帰力が提供され、駆動部材と凹部とを初期位置に復帰させる。このときに、バルブコアに与えた圧力がなくなるので、バルブコアの上両端が同時に弁座から分離し、それらの間の摩擦力も同時になくなり、バルブコアが軸方向に復帰されて仮開放状態となる。この場合、凹部の内壁に位置制限突起が設けられているので、伝動部材は、逆方向に回転するときに、径方向外方輪郭がこの位置制限突起と接触するまでバルブコアに対して逆方向に回転し、かつ、このときに、２つの弾性リブの端末も凹部の内壁における凹みに嵌め込まれ、位置制限突起と径方向外方輪郭との相互作用力、および弾性リブと凹部の内壁における凹みとの相互作用力によって、伝動部材を介してバルブコアをバルブの通路が導通される状態に逆方向に９０度回転させる。

図１３は、本発明の第２の実施例に係るバルブ２００を示す分解斜視図である。図１３に示すように、本実施例は、上記実施例と比べて、本実施例ではバルブコアの一端のみでバルブコアを駆動するが、上記実施例ではバルブコアの両端でバルブコアを同時に駆動するという点で異なっている。具体的には、本実施例では、ボール弁２００は、弁体１と、バルブコア２′と、弁座３と、弁棒４と、上側の駆動部材５′と、位置決めレバー６′と、Ｏリング７と、弁蓋１０と、密封リング９と、密封リング１１と、係止部材１２とを備える。そのうち、バルブコア２′と上側の駆動部材５′とによって、本発明のバルブコアアセンブリを構成する。

具体的には、本実施例のボール弁と上記実施例のボール弁との主な相違点は、本実施例では、ボール弁２００は、下側の駆動部材および上側の駆動部材と下側の駆動部材とを接続する伝動部材を備えていなく、かつバルブコア２′の底部の構造および位置決めレバー６′の構造を対応的に変更したことである。そのほかの部材については、上記実施例における対応する部材とほとんど同様であるので、ここで詳細の説明を省略する。

図１４は、本実施例に係るバルブコア２′の構造を示す斜視図である。図１４に示すように、バルブコア２′の上部の構造は上記実施例と同様であるので、ここで詳細の説明を省略する。バルブコア２′の下部には、位置決めレバー６′と係合する凹部が設けられており、当該凹部には径方向内方輪郭と、凹みと、長尺な位置決め穴とバルブコア下部突起とが設けられていない。当該凹部の機能としては、位置決めレバーと係合することによって、バルブコアを位置決めレバーで支持しつつ軸方向に回転可能なようにすることである。

図１５は、組立後のボール弁２００を示す断面図である。組立後、ボール弁２００の開閉過程は上記実施例に係るバルブの開閉過程と類似するので、ここで詳細の説明を省略する。バルブの開放過程において、バルブコア上部突起２１ａ′と弁体上壁突起１ｇと係合することによって、バルブコアは弁体との圧接から脱離する前、すなわち仮開放状態となる前に軸方向に回転しなく、仮開放状態となったときに軸方向に回転し始めるようになっている。

弁体上壁突起１ｇとバルブコア上部突起２１ａ′との相対位置関係は、バルブコアが弁座との接触から脱離する前に、バルブコア上部突起２１ａ′と弁体上壁突起１ｇとが係合し、かつバルブコアが弁座との圧接から脱離した後に係合が解除されるように設けられている。

図１６〜図３０は、本発明の第３の実施例に係るバルブ３００を示す図である。図１７、図１８および図２０に示すように、本発明の第３の実施例に係るバルブ３００は、弁体３０１と、弁棒３０２と、位置決めレバー３０３と、バルブコア３０４と、弁座３０５と、摺動ブッシュロッド３０６と、伝動部材３０７とを備える。そのうち、弁体３０１、弁棒３０２、位置決めレバー３０３、バルブコア３０４および伝動部材３０７は、１つの共同の垂直軸線を有し、バルブコア３０４、弁棒３０１、摺動ブッシュロッド３０６および伝動部材３０７は、本発明の１つのバルブコアアセンブリを構成する。

図１７および図１８に示すように、弁体３０１は、上端、下端、左側および右側を有する胴体であり、胴体内には、バルブコア３０４と、伝動部材３０７と、弁棒３０２と、摺動ブッシュロッド３０６の一部とを収納するための内部空間が形成されている。胴体の左右側（説明の便利のために、図１７に示す位置に基づいて定義する）には、容器と外部とにそれぞれ連通する入口３０１ａと出口３０１ｂとが水平軸線（図示省略）にそれぞれ形成されており、その入口３０１ａの内側に、当該水平軸線に沿って弁座３０５が設けられており、弁体３０１の上下端には、前記水平軸線に対して垂直な前記垂直軸線（図示省略）に沿って弁棒用穴３０２ｂと下端貫通孔３０１０とがそれぞれ形成されている。

図２９に示すように、弁体３０１の底部であって下端貫通孔３０１０の両側に、位置制限ブロック３０１ｂ、３０１ｃが径方向に設けられており、位置制限ブロック３０１ｂ、３０１ｃのそれぞれは、バルブコア３０４における位置制限突起とそれぞれ係合される（後に詳細に説明する）ことによって、バルブコア３０４を弁体３０１内の９０度の範囲内のみに回転させる。本発明では、図１７、図２０に示すように、弁体の上端における弁棒用穴３０２ｂの内壁には、径方向内方輪郭３０９が設けられている。

弁体の内部空間の上壁には、弁体用位置制限突起３０１ｈが設けられており、弁体用位置制限突起３０１ｈと、バルブコアに対応して設けられる突起３０４ｈとの相対位置は、バルブの開放過程においてバルブの運動関係をある程度制限して、バルブを特定の運動順序で動作させるとともに、バルブの閉鎖過程においてバルブの閉鎖を妨害しないように設けられている。これについて後に詳細に説明する。

図１７に示すように、弁棒３０２は、上記弁棒用穴３０２ｂに回転可能に収納されている。位置決めレバー３０３は、弁体３０１の下端貫通孔３０１０内に収納され、位置決めレバー３０３は、その下部と当該下端貫通孔３０１０の内壁とがシールリングによって密封固定されるとともに、その上部が前記下端貫通孔３０１０から延出して、バルブコアの底部における支持穴に係合される（後に詳細に説明する）。弁棒３０２の具体的な構造は、図１８、図２３および図２４に示すように、弁棒３０２の上部に十字形のヘッド部３０２ｆが形成され、当該ヘッド部３０２ｆにハンドル３０８（図１７を参照）が差し込まれている。ハンドル３０８を回転させると、弁棒３０２を前記垂直軸線回りに回転させることができる。弁棒３０２の中間部の外周には、少なくとも１つの環状溝３０２ｇ（図中に２つを示している）が形成され、環状溝３０２ｇにシールリング（図示省略）が配置されることによって、弁棒用穴３０２ｂの内壁との間が流体密封される。また、図２３に示すように、弁棒３０２の中間部には、密封溝３０２ｇよりも下方の部位に貫通孔３０２５が径方向に設けられており、弁棒３０２の外壁には、当該貫通孔３０２５の一端の開口から下方に向かって、水平溝と水平溝に対して垂直な軸方向溝とからなる十字形溝３０２ｃが軸方向に沿って形成され、当該軸方向溝は、弁棒の中間部の下面まで延伸している。弁棒３０２の下部には、伝動レバー３０２２が形成されており、本実施例では、当該伝動レバー３０２２は、スプラインレバー３０２２であり、スプラインレバー３０２２の下面からは、１つの支持部３０２４が同軸的に延出しており、支持部３０２４は、柱状の部材であり、本実施例では、支持部３０２４は、横断面が円形状の円柱体であるが、本分野の技術者は、支持部３０２４の横断面が三角形、方形などの形状に形成されてもよいと理解すべきである。

図２１および図２４は、摺動ブッシュロッド３０６の具体的な構造を示す図であり、図示したように、摺動ブッシュロッド３０６は、ロッド体３０６３と、前記ロッド体３０６３に対して垂直となるとともに、ロッド体３０６３の両端から互いに反対方向に延伸する摺動ロッド３０６１および突起３０６２とを備えている。図１７および図２０に示すように、前記摺動ロッド３０６１は、前記径方向の貫通孔３０２５に挿入され、かつ摺動ロッド３０６１の端末が前記弁体の径方向内方輪郭３０９と当接している。摺動ロッド３０６１は、柱状の構造とされており、本実施例では、摺動ロッド３０６１の横断面は、円形状となっているが、その横断面が必要に応じて円形状、楕円形、六角形などの任意の適宜な形状に形成されてもよい。前記突起３０６２は、長尺体であり、本実施例では、当該長尺体の断面が矩形形状となっており、バルブコア３０４の凹部と係合する（後に説明する）面が円弧面であるが、突起３０６２は、必要に応じて断面が円形状、多角形などの長尺体とされてもよい。摺動ブッシュロッド３０６と弁棒３０２とを組み立てるときに、柱状の構造とされる摺動ロッド３０６１を弁棒３０２における径方向の貫通孔３０２５に挿入させ、ロッド体３０６３を弁棒の十字形溝３０２ｃにおける軸方向溝に嵌め込ませる。組立によって構成されたアセンブリは、図１８に示しており、摺動ブッシュロッド３０６の摺動ロッド３０６１は、貫通孔３０２５内に径方向外側または内側に向かって移動することができる。

図２２は、伝動部材３０７の具体的構造を示すものである。図示したように、前記駆動部材３０７は、底部と底部に対向する開口とを有する円筒体であり、伝動部材３０７の内部であって開口と底部との間に、弁棒３０２を収納するための内孔３０７ａが軸方向に形成されている。また、前記底部には、伝動穴３０７１が設けられており、本実施例では、当該伝動穴３０７１は、スプライン孔であり、前記底部の外周壁には、径方向外側に延伸する径方向外方輪郭３０７２が設けられ、図示したように、本実施例では、当該径方向外方輪郭は、ほぼ矩形形状となっており、その２つの軸方向の角部が円角または傾斜角に面取りされている。なお、当該径方向外方輪郭は、ほかの不規則的な突起形状とされてもよい。前記径方向外方輪郭３０７２は、バルブコア３０４における凹部の内壁に設けられる径方向内方輪郭と互いに作用することができる（後に説明する）。前記伝動穴３０７１と弁棒３０２の伝動レバー３０２２との係合によって、本実施例ではスプライン孔３０７１とスプラインレバー３０２２との係合によって、弁棒３０２によって前記伝動部材３０７を回転させる。伝動部材３０７の円筒体の外壁には、前記内孔３０７ａの開口から下方へ向かって軸方向に長い切欠き３０７３が軸方向に形成され、弁棒３０２と摺動ブッシュロッド３０６とのアセンブリ（図１８を参照）を前記内孔３０７ａに挿入されるときに、摺動ブッシュロッド３０６のロッド体３０６３および突起３０６２は、前記切欠き３０７３に収納される。

図２５は、本発明のバルブコア３０４の具体的な構造を示すものである。本実施例では、バルブコア３０４は、ほぼ中空の球殼となっており、１つの垂直軸線（図示省略）を有し、当該垂直軸線に沿って、当該球殼の上壁に凹部３０４０、下壁の底部に支持孔３０４ａがそれぞれ形成されている。凹部３０４０は、必要な深さを有するように、その開口の上部辺縁に補強ボス３０４２が形成されているが、図１６に示すように、補強ボス３０４２が形成されなくてもよい。前記凹部３０４０の内壁には、径方向内方輪郭が形成されており、前記径方向内方輪郭には、２つの凹み３０４４、３０４６および前記２つの凹みを分割させる突起３０４５が少なくとも設けられている。２つの凹みのうちの一方の凹み３０４４および前記突起３０４５は、前記伝動部材３０７の前記径方向外方輪郭（すなわち、外方へ突出する突起）３０７２と分離可能に結合されている。前記２つの凹みのうちの他方の凹み３０４６が前記摺動ブッシュロッド３０６の前記突起３０６２と分離可能に結合されている。凹部の底壁の中央に、前記突起３０４５に向かうように長尺な位置決め穴３０４１が形成されており、前記長尺な位置決め穴３０４１は、前記支持部３０２４と係合し、かつ互いに平行する２つの辺を有するとともに両端が弧形状となる細長い穴である。

図３０に示すように、バルブコア３０４の底部には、支持穴３０４ａの外部に弁体３０１の位置制限ブロック３０１ｂ、３０１ｃと係合する位置制限突起３０４ｂ、３０４ｃが径方向に設けられており、位置制限突起３０４ｂ、３０４ｃの間は、９０度の角度を隔てている。バルブの閉鎖過程において、バルブコアが仮閉鎖位置に回転すると、位置制限突起３０４ｃが位置制限ブロック３０１ｄに係合させることによって、バルブコアが９０度以上回転することを防止することができる。バルブの開放過程において、バルブコアが完全開放位置に回転すると、位置制限突起３０４ｂが位置制限ブロック３０１ｃに係合させることによって、バルブコアが９０度以上回転することを防止することができる。
バルブが図２７に示す仮閉鎖状態にある場合、弁棒の支持部３０２４が位置制限穴３０４１に位置し、バルブコア３０４は弁体３０１の径方向のみに移動自在となっている。

バルブコアの上部には、弁体における位置制限構造と対応する位置制限構造がさらに設けられており、当該位置制限構造は、弁体に設けられる位置制限構造と係合することによって、バルブの開放過程においてバルブの運動関係をある程度制限して、特定の運動順序で運動させる。

具体的には、バルブコアにおける対応する位置制限構造は、バルブコアの上部に設けられるバルブコア上部突起３０４ｈである。
バルブの開放過程において、バルブコア上部突起３０４ｈと弁体上壁突起３０１ｈとが互いに係合することによって、バルブコアは、弁体との圧接から脱離する前、すなわち仮開放状態となる前に軸方向に回転することができなく、弁座との接触から脱離した後に軸方向に回転し始める。

弁体上壁突起３０１ｈとバルブコア上部突起３０４ｈとの相対位置関係は、バルブコアが弁座との接触から脱離する前に、バルブコア上部突起３０４ｈと弁体上壁突起３０１ｈとが係合し、かつバルブコアが弁座との圧接から脱離した後に係合が解除されるように設けられている。

図１９および図２６は、バルブが開放状態にある時のバルブコア３０４、弁棒３０２、摺動ブッシュロッド３０６および伝動部材３０７の相対位置を示している。ハンドルを介して弁棒３０２を回転させると、摺動ブッシュロッド３０６の突起３０６２がバルブコア３０４の凹部３０４０の内壁に設けられる凹み３０４６に位置するため、バルブコア３０４は、弁棒３０２の回転に従って回転することができる。バルブコアが仮閉鎖状態、すなわち図２７に示す相対位置に回転させると、バルブコア３０４および弁体３０１のそれぞれの底部に位置制限ブロック３０４ｂ、３０４ｃおよび位置制限ブロック３０１ｂ、３０１ｃが設けられているため、バルブコア３０４は弁体３０１内で９０度の範囲内のみに回転することができる。そのため、この時のバルブコア３０４は、弁棒３０２の回転に従って回転しないようになっている。

弁棒３０２をさらに回転させると、摺動ブッシュロッド３０６の突起３０６２が弁体３０１の弁棒用穴３０２ｂの側壁に設けられる径方向内方輪郭３０９によって移動され、バルブコア３０４の凹部３０４０の側壁に設けられる凹み３０４６から脱離すると、バルブコア３０４は弁棒３０２の回転に従って回転しないようになる。弁棒３０２によって伝動部材３０７を回転させ、伝動部材３０７の径方向外方輪郭と球形のバルブコアであるバルブコア３０４とは、通常はある位置の周囲に回転し、シールリングを押圧するように密封運動を行う。

本発明のバルブでは、バルブコアの仮閉鎖または開放の過程において、バルブコアは、弁座または弁体と接触しなく、懸架状態となっているため、それらの接触による摩擦力を減少させ、回転トルクを減少させる（弁体が閉鎖する瞬間のみで球形のバルブコアを径方向に押圧する）ことができる。これによって、回転過程における弁棒のトルクが非常に小さくなり、バルブの開閉の低トルク化という効果を達成できる。

また、バルブを開放する必要がある場合、弁棒を逆方向に回転させて、弁棒を介してバルブコアを運動させ、バルブコアと弁座との圧接による摩擦力の有無にもかかわらず、弁体およびバルブコアに設けられる位置制限構造（位置制限突起）によって、バルブコアは密封状態から仮開放状態に切り替え、すなわち弁座との圧接から脱離した時のみに、軸方向に回転することができる。そうでないと、バルブコアは弁座との間に摩擦力が発生しなくても、バルブを開放することができない。すなわち、弁体およびバルブコアに設けられる位置制限構造によって、バルブのバルブコアの密封の切り替え関係が明確になり、どのような環境で使用されても、バルブコアとシールリングとが摩擦するという問題を発生しなく、バルブをより安全に開閉することができる。

なお、本発明の上記実施例に係るバルブは、ボール弁を例としていたが、本発明の構造は、例えばバタフライ弁などの他のバルブに応用することもできる。本発明の各部材は、本発明の精神を脱離しない範囲内でそのほかの構造を採用してもよい。例えば、ハンドルと弁棒とは、別体に形成されてもよく、一体的に形成されてもよい。弁棒と駆動部材の結合は、スプライン結合を採用してもよく、ねじ結合、アンカー接続、溶接などの本分野の公知のほかの接続方法を採用してもよい。

以上、本発明の好ましい実施例を述べたが、本分野の一般的な技術者は、本発明の上記内容を閲読した後、本発明に対して各種の改良または修正を実施することができると理解すべきである。このような等価な変更も本願の請求の範囲に含まれるべきである。

Claims (10)

1. 弁体と、弁棒と、バルブコアと、弁座とを備え、
   前記弁体は、入口と出口とを有し、前記入口と前記出口との間には、前記バルブコアを収納するための１つの内部空間が形成されており、前記出口の内側に前記弁座が配置され、前記バルブコアを軸線回りに回転させることによって開閉可能なバルブであって、
   前記弁棒の運動を前記バルブコアに伝達するための伝動装置と、前記バルブコアの運動順序を制限するための位置制限装置と、をさらに備え、
   前記バルブコアには、凹部が設けられており、
   前記伝動装置の少なくとも一部は、前記バルブコアの凹部に配置され、かつ前記バルブコアの凹部とは第１の伝動関係および第２の伝動関係を形成し、
   前記第１の伝動関係は、前記伝動装置を介して前記バルブコアを軸線回りに回転させるようになっており、第１の伝動関係の運動が完了すると、前記伝動装置と前記バルブコアとは前記第１の伝動関係から前記第２の伝動関係に切り替えられ、前記第２の伝動関係は、前記伝動装置を介して前記バルブコアを弁座に対して押圧運動させるようになっており、当該押圧運動によって、前記バルブコアは少なくとも径方向における移動の分量を有するようになっており、
   前記位置制限装置は、前記バルブの開放過程において、前記バルブの運動を制限することによって、前記バルブコアが軸線回りに回転する前に、前記伝動装置を介して前記バルブコアを前記弁座に対して分離運動させ、前記バルブの閉鎖過程において前記バルブの閉鎖を妨害せず、かつ、前記バルブの開放過程において前記バルブコアが前記弁座から分離した後のみに軸線回りに回転可能になるように設けられていることを特徴とするバルブ。
2. 前記位置制限装置は、前記弁体の内壁および前記バルブコアのうちのいずれか一方に設けられる突起と、前記弁体の内壁および前記バルブコアのうちの他方に設けられる突起または凹みとによって構成され、
   前記弁体の内壁および前記バルブコアのうちのいずれか一方における突起と、前記弁体の内壁および前記バルブコアのうちの他方における突起または凹みとの間は、互いに係合可能な幾何形状および位置関係を有し、
   前記幾何形状および位置関係は、前記第１の伝動関係から前記第２の伝動関係に切り替えられた後のみに、前記弁体の内壁および前記バルブコアのうちのいずれか一方における突起と、前記弁体の内壁および前記バルブコアのうちの他方における突起または凹みとが係合するように設けられていることを特徴とする請求項１に記載のバルブ。
3. 前記位置制限装置は、前記弁体の内壁および前記バルブコアのうちのいずれか一方に設けられる突起と、前記弁体の内壁および前記バルブコアのうちの他方に設けられる突起または凹みとによって構成され、
   前記弁体の内壁および前記バルブコアのうちのいずれか一方における突起と、前記弁体の内壁および前記バルブコアのうちの他方における突起または凹みとの間は、互いに係合可能な幾何形状および位置関係を有し、
   前記幾何形状および位置関係は、前記バルブが前記第１の伝動関係にあるときに、前記弁体の内壁および前記バルブコアのうちのいずれか一方における突起と、前記弁体の内壁および前記バルブコアのうちの他方における突起または凹みとが係合しなく、前記バルブの開閉に影響を与えないとともに、前記バルブの閉鎖過程において前記第２の伝動関係が終了した後に、前記弁体の内壁および前記バルブコアのうちのいずれか一方における突起と、前記弁体の内壁および前記バルブコアのうちの他方における突起または凹みとが係合するように設けられていることを特徴とする請求項１に記載のバルブ。
4. 前記位置制限装置は、前記弁体の内側上壁に設けられる弁体突起と、前記バルブコアの上部に設けられるバルブコア突起とによって構成され、
   前記弁体の内側上壁における弁体突起と前記バルブコアの上部におけるバルブコア突起との間の幾何形状および位置関係は、前記バルブの閉鎖過程において前記バルブが前記第１の伝動関係にあるときに、前記弁体突起と前記バルブコア突起とが係合しないとともに、前記バルブの閉鎖過程において前記バルブが前記第２の伝動関係にあるときに、前記弁体突起と前記バルブコア突起とが互いに係合することによって、前記バルブが前記第２の伝動関係が終了する前に前記第１の伝動関係に切り替えないように設けられていることを特徴とする請求項１に記載のバルブ。
5. 前記伝動装置は、一体的に形成された伝動部材によって構成され、
   前記伝動部材の少なくとも一部は、前記バルブコアの凹部に配置されており、
   前記凹部には径方向内方輪郭が形成され、前記伝動部材には径方向外方輪郭が形成され、
   前記伝動部材は、弾性リブをさらに備え、前記弾性リブと前記凹部の内壁とは分離可能に接続されており、かつ、前記弾性リブと前記凹部の内壁とが接続されることによって、前記伝動部材と前記バルブコアとの間は前記第１の伝動関係となり、前記径方向内方輪郭と前記径方向外方輪郭とが互いに係合することによって、前記伝動部材と前記バルブコアとの間は前記第２の伝動関係となるようになっており、
   前記弾性リブと前記凹部の内壁との接続が解除されると、前記伝動部材は、前記バルブコア内に回転して、前記バルブコアとの伝動関係を前記第１の伝動関係または前記第２の伝動関係に切り替え可能であり、
   前記位置制限装置は、前記弁体における弁体突起と、前記バルブコアにおけるバルブコア突起とによって構成され、
   前記弁体突起と前記バルブコア突起とは、前記バルブの閉鎖過程において前記バルブコアの運動を影響しないとともに、前記バルブの開放過程において、前記バルブコアが弁座から分離する前に弁座に対して回転しないように配置されることを特徴とする請求項１に記載のバルブ。
6. 前記バルブコアの両端には、凹部が設けられており、
   前記凹部内には、径方向内方輪郭が形成されており、
   前記伝動装置は、２つの駆動部材によって構成され、前記２つの駆動部材のうちの両方には、径方向外方輪郭および弾性リブが設けられており、
   前記２つの駆動部材のそれぞれの少なくとも一部は、前記バルブコアの両端における凹部に配置され、
   前記弾性リブと前記凹部の内壁とは接離可能に接続されており、
   前記第１の伝動関係は、前記駆動部材の回転を介して前記バルブコアを前記軸線回りに回転させるようになっており、前記第２の伝動関係は、前記駆動部材の回転を介して前記バルブコアの上下端を同時にバルブを押圧するように径方向に移動させるようになっており、
   前記バルブを開放する場合、前記駆動部材の回転を介して前記駆動部材の弾性リブの弾性作用によって、前記バルブの両端を同時にバルブから離れるように径方向に移動させ、
   その後、前記駆動部材を介して前記バルブコアを軸線回りに回転させ、
   そのうち、前記位置制限装置は、弁体の内側の上下壁における弁体突起と、前記バルブコアの上下端におけるバルブコア突起とによって構成され、前記弁体突起と前記バルブコア突起とは、前記バルブの閉鎖過程において前記バルブコアの運動を妨害しないとともに、前記バルブの開放過程において前記バルブコアが前記弁座から分離する前に前記弁座に対して回転しないように配置されていることを特徴とする請求項１に記載のバルブ。
7. 前記径方向内方輪郭は、位置制限突起と、起始部と、中間部と、終止部とをこの順で備えており、
   前記位置制限突起は、前記径方向外方輪郭が回転過程において前記径方向内方輪郭から脱離しないように、前記径方向外方輪郭の位置を制限するためのものであり、
   前記起始部は、一部の傾斜面であり、前記径方向外方輪郭が前記起始部に沿って移動するときに、前記バルブコアが前記弁座を押圧するように径方向に移動し、
   前記中間部は、一部の平坦面であり、前記径方向外方輪郭を中間部に停止させるためのものであり、
   前記終止部は、前記径方向内方輪郭の端末における１つの突起であり、前記径方向外方輪郭を受け止めて、前記径方向外方輪郭が前記径方向内方輪郭以上に回転することを防止するためのものであることを特徴とする請求項５または６に記載のバルブ。
8. 前記伝動装置は、伝動部材および摺動ブッシュロッドを備え、
   前記バルブコアには、１つの凹部が設けられており、
   前記伝動部材は、前記弁棒の端末に結合するとともに前記弁棒に従って回転することができ、
   前記伝動部材の少なくとも一部は、前記バルブコアの凹部に配置され、
   前記バルブコアの凹部の内壁には、径方向内方輪郭が形成されており、
   前記伝動部材には、径方向外方輪郭が形成されており、
   前記弁棒は、その端末よりも上方に前記摺動ブッシュロッドを収納するための弁棒用凹みが径方向に形成されており、
   前記弁体には、前記弁棒を周回する径方向内方輪郭が形成されており、
   前記弁棒を回転させるときに、前記弁体における径方向内方輪郭が前記摺動ブッシュロッドと当接して前記摺動ブッシュロッドを前記弁棒用凹み内に径方向に移動させ、前記摺動ブッシュロッドを介して前記バルブコアを軸線回りに回転させることによって、前記第１の伝動関係を形成し、
   前記弁棒における前記摺動ブッシュロッドが、前記弁体の径方向内方輪郭によって前記摺動ブッシュロッドを前記バルブコアから脱離させるまで径方向に移動するときに、前記弁棒の端末における伝動部材の径方向外方輪郭は、前記バルブコアの内部における径方向内方輪郭と互いに係合することによって、前記伝動部材の前記軸線回りの回転を前記バルブコアが弁体における弁座を押圧する径方向移動に変換させ、前記第２の伝動関係を形成し、
   前記位置制限装置は、弁体における弁体突起と、バルブコアにおけるバルブコア突起とによって構成され、
   前記弁体突起と前記バルブコア突起とは、前記バルブの閉鎖過程において前記バルブコアの運動を影響しないとともに、バルブの開放過程において前記バルブコアが前記弁座から分離する前に前記弁座に対して回転しないように配置されていることを特徴とする請求項１に記載のバルブ。
9. 前記摺動ブッシュロッドは、ロッド体と、前記ロッド体に対して垂直となるとともに、前記ロッド体の両端から反対方向に向かって延伸する摺動ロッドおよび突起とを備え、
   前記摺動ロッドは、前記弁棒用凹み内に配置され、
   前記摺動ブッシュロッドの突起と、前記バルブコアの凹部の内壁に形成される前記径方向内方輪郭とは、接離可能なようになっていることを特徴とする請求項８に記載のバルブ。
10. 前記バルブコアの凹部の内壁に形成される径方向内方輪郭は、２つの凹みと前記２つの凹みを分割するための突起とを少なくとも備え、
    前記２つの凹みのうちの一方および前記突起は、前記伝動部材の径方向外方輪郭と分離可能に結合され、
    前記２つの凹みのうちの他方は、前記摺動ブッシュロッドの前記突起と接離可能に結合されていることを特徴とする請求項９に記載のバルブ。

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