JPH0242281A - ボールバルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ悪しとｌ煎、 （産業上の利用分野） 本発明は、冷水、温水、燃料油などの流体の流れの開閉
と共に、供給量、すなわちバルブを流過する流体の流量
を調整するのに用いるボールバルブに関し、特に、コン
トローラからの信号に応じてバルブの開度を変えて流量
を調整する簡易な構造の流量調整用ボールバルブに関す
るものである。

（従来の技術〉 通常のボールバルブは、ボールの中心部に円筒形の貫通
孔を有しており、この貫通孔と下流側のボールシートの
口径とが重なって形成する開口面積の変化によって流量
が変化する特性を持っているが、流体流量はボールの回
転角度に対してリニアに変化せず、しかも、ボールの回
転角度の僅かな変化によって流量が大きく変化してしま
う欠陥があり、流量調整には不向きとされていた。しか
し、近年、ボールに接続したステムを回転させボールを
回動させて開閉するという簡易な構造であって操作性、
シール性に優れたボールバルブの諸特性に着目し、これ
を流量調整にも適するよう改良する試みがいくつかされ
ている。

特公昭４６−３６７８６号公報記載のボールバルブがそ
の一例である。このボールバルブでは、ボールの中心部
に形成した円筒形の貫通孔の一方の開口部をＶ字形に形
成して流量調整を行うよう構成している。

また、特開昭６２−１７７３７３号公報記載のボールバ
ルブや実開昭６２−１８３１７３号公報記載のボールバ
ルブなども提案されている。

（発明が解決しようとする課題） しかし、上述した特公昭４６−３６７８６号公報記載の
ボールバルブの構造では、貫通孔の加工が極めて困難で
あり、更に、流量がボールの回転角度にリニアに変化せ
ず、しかもボールの回転角度の僅かな変化によって流量
が著しく変化するという課題が、同公報の第６図にみら
れるように、余り改善されていない。

また、特開昭６２−１７７３７３号公報記載のボールバ
ルブは、上記ボールバルブよりは流量特性が優れている
が、全開から全開までの回転角度がほぼ９０度であって
、厳密な流量調整にはボールの回転角度のかなりの正確
度が求められる。更に、ボールの貫通孔を加工するのに
、一方からのドリル加工と他方からのフライスカッター
加工とが必要である。従って、このボールバルブで流量
調整を行うには、その加工に非常に多くの労力と費用が
掛かるという問題を有している。

更に、実開昭６２−１８３１７３号公報記載のボールバ
ルブでは、より一層流量特性が改善されているが、貫通
孔の少なくとも一部に形成したスリット部の加工には、
上記にもまして一層の労力と費用が掛かるという問題を
有している。

本発明は、上述した流量調整に使用するボールバルブの
諸欠点に鑑み発明したもので、■流量調整用にするため
のボールの加工に多くの労力と費用が掛かる。■ボール
の回転角度と流量との関係がリニアでなく流量特性が劣
る、■ボールの回転角度の僅かな変化によって流量が著
しく変化する、という課題を解決するボールバルブを提
供することを目的とする。

１１Ｂ鉱４栽。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上述の課題を解決するため、次のように構成
した。

すなわち、バルブ本体の一端の流入口から流入し該バル
ブ本体の他端の流出口から流出する流体の流量を、バル
ブ本体のほぼ中央部に装着したボールの回転角度にほぼ
比例させて調整するボールバルブであって、バルブ本体
の該流入口側に装着しボールに接して該ボールを支承す
るボールシートはバルブ本体とボール間を密封しない構
造であり、バルブ本体の該流出口側に装着しボールに接
して該ボールを支承する下流側ボールシートはバルブ本
体とボールとの間を密封する構造であり。

該ボールは、幅及び深さが比例的に増大する溝を該ボー
ルの表面にボールの赤道に沿って経度で９０度を超え２
７０度未満の長さに設けたものとした。

（作用） 本発明のボールバルブは、上流側ボールシートが、バル
ブ本体の流入口側に装着してあり、ボールに接してボー
ルを支承しているが、例えば、ボールとの接触面に切欠
き溝を設けるなどして、バルブ本体とボールとの間を密
封していない。また、下流側ボールシートは、バルブ本
体の流出口側に装着してあり、ボールに接してボールを
支承すると共に、バルブ本体とボールとの間を密封する
構造なため、流入口側の流路は、常に、バルブ本体とボ
ールとの間の空間に通じており、バルブを閉止する、す
なわち、閉弁状態において流入口側の流路と流出口側の
流路とを隔絶するのは、下流側ボールシートである。

次に、ボールの表面に、ボールの赤道に沿って経度で９
０度を超え２７０未満の長さに設けた幅及び深さを比例
的に増大する溝は、閉弁状態において、バルブ本体とボ
ールとの間の空間及び流入口側の流路に面しており、下
流側の流路には面していない。このため、下流側ボール
シートによって、流入口側の流路と流出口側の流路とは
隔絶されている。

この閉弁状態からボールを開弁方向に回転操作すると、
ボールの表面に設けた溝が、下流側ボールシートを通過
して流出口側流路に覗くようになり、バルブ本体とボー
ルとの間の空間と流出口側の流路とが連通し、流体が流
入口側から流出口側へと流れる。但し、この場合の流出
口側流路に覗いた溝の幅及び深さが小さいので、流量は
極く少ない。

続いて、ボールを開弁方向に回転操作すると、下流側ボ
ールシートを通過して流出口側流路に覗く溝の幅及び深
さが比例的に増大するので、流量は比例的に増大する。

そして、このように流出口側流路に覗く溝の幅及び深さ
が最大になるまでボールを回転操作すると、流量は最大
になる。

このように、本発明のボールバルブは、流量を調整する
機能を、ボールの表面に設けた溝によって行うものであ
る。特に、幅と深さが比例するように溝が設けであるの
で、ボールの回転角度と流量との関係がリニアである。

また、この溝の長さはボールの赤道に沿って経度で９０
度を超え２７０度未満であるから、前述のように、開弁
状態において溝はバルブ本体とボールとの間の空間に面
するだけでなく、流出口側の流路にまで面することがで
きるので、開弁状態から閉弁状態までのボールの回転角
度を、９０度を超え２７０度までにすることができる。

従って、従来のボールバルブが９０度の回転角度の中で
閉弁状態から全開状態にするのと異なり、ボールの回転
角度の僅かな差異によって流量が著しく変化することは
ない。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面に従って説明する。

第１図は、本発明のボールバルブの一実施例を示す半裁
斜視図である。

第１図において、１はボールバルブ、２は該ボールバル
ブ１のバルブ本体であり、バルブ本体２は２つの部分２
ａ及び２ｂで構成されている。３はバルブ本体２の一端
に設けた流入口、４はバルブ本体２の他端に設けた流出
口であって、流体は矢で示したように流入口３から流入
して流出口４から流出する。

同図中、５はステム８に接続されたボールで。

６はバルブ本体２の流入口３側に装着しボール５を支承
する上流側ボールシート、７はバルブ本体２の流出口４
側に装着しボール５に接してボール５を支承する下流側
ボールシートであり、上流側ボールシート６は、ボデー
本体２とボール５との間は密封せず、下流側ボールシー
ト７はバルブ本体２とボール５との間を密封する構造で
ある。

８はステムで、ボール５に接続されており、上端は、通
常、コントローラからの信号に応じてステムを回転操作
する駆動装置（図示せず）に連結しである。

第２図は、前記上流側ボールシート６を示す図で、（ａ
）は側面図、（ｂ）は縦断面図であり、上流側ボールシ
ート６のボール５との接触面６ａに切欠き溝６ｂが設け
てあり、こ切欠き溝６ｂによって、第１図の流入口３側
の流路は、常にバルブ本体２とボール５との間の空間９
に通じており、この切欠き溝６ｂの大きさは、ボールバ
ルブ１の最大流量時に適する大きさになっている。

なお、上流側ボールシート６がバルブ本体２とボール５
との間を密封しない構造にするには、必ずしも上記のよ
うに上流側ボールシート６に切欠き溝６ｂのような流体
流路を設ける方法に限らず、バルブ本体２の上流側ボー
ルシート６を装着する段部２ｃに溝を設けて、上流側ボ
ールシート６の外側を通る流体流路を設けてもよい。

次に、第３図はボール５の断面図で、（ａ）は横断面図
、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）及び（ｇ）
はそれぞれ同（ａ）のＢ、Ｃ，Ｄ、Ｅ、Ｆ及びＧ断面に
おける部分縦断面図である。

これらの図かられかるように、ボール５の表面赤道に沿
って、［５ａ及び深さ５ｂが比例的に増大する溝５ｃが
設けてあり、溝５ｃの赤道に沿った長さ５ｄは、経度で
２７０度より僅かに短くしである。この溝の長さ５ｄは
、９０度を超え２７０度未満であるが、この長さが長い
程、回転角度の僅かな変化による流量の変化は少ない。

第３図に示したボール５は、流出口４の中心にＡ断面が
ある場合が全開状態であり、ボール５を反時計回りに回
転させて、流出口４の中心にＧ断面がきたときに全開、
すなわち、最大流量の状態になる。

次に、第１図乃至第３図に示した実施例の作用を説明す
る。

上流側ボールシート６が、バルブ本体２の流入口３側に
装着してあり、ボール５に接してボール５を支承してい
るが、この上流側ボールシート６には、第２図に示しで
あるように、ボール５との接触面６ａに切欠き溝６ｂが
設けてあり、バルブ本体２とボール５との間を密封して
いない。また、下流側ボールシート７は、バルブ本体２
の流出口４側に装着してあり、ボール５に接してボール
５を支承すると共に、バルブ本体２とボール５との間を
密封する構造なため、流入口３側の流路は。

常に、バルブ本体２とボール５との間の空間に通じてお
り、ボールバルブ１を閉止するのは、すなわち、閉弁状
態において流入口３側の流路と流出口４側の流路とを隔
絶するのは、下流側ボールシート７である。

次に、ボール５の表面には、ボール５の赤道に沿って経
度で９０度を超え２７０未満の長さに設けた幅５ａ及び
深さ５ｂを比例的に増大する溝５Ｃは、閉弁状態におい
て、バルブ本体２とボール５との間の空間９及び流入口
３側の流路に面しており、下流側ボールシート７及び流
出口４側の流路には面していない。このため、下流側ボ
ールシート７によって、流入口３側の流路と流出口側４
の流路とは隔絶されている。

この閉弁状態からステム８を操作して、ボール５を開弁
方向に回転操作すると、ボール５の表面に設けた溝５ｃ
が、下流側ボールシート７を通過して流出口４側流路に
覗くようになり、バルブ本体２とボール５との間の空間
９と流出口４側の流路とが連通し、流体が流入口３側か
ら流出口４側へと流れる。但し、この場合の流出口３側
流路に覗いた溝５ｃの幅５ａ及び深さ５ｂが小さいので
、流量は極く少ない。

続いて、ボール５を開弁方向に回転操作すると、下流側
ボールシート７を通過して流出口４側流路に覗く溝５ｃ
の幅５ａ及び深さ５ｂが比例的に増大するので、流量は
比例的に増大する。そして、このように流出口４側流路
に覗＜　１ｌＩ５　ｃの幅５ａ及び深さ５ｂが最大にな
るまでボール５を回転操作すると、流量は最大になる。

このように、本実施例のボールバルブ１は、流量を調整
する機能を、ボール５の表面に設けた溝５Ｃによって行
うもので、特に１幅５ａと深さ５ｂが比例するように溝
５ｃが設けであるので、ボール５の回転角度と流量との
関係がリニアである。

なお、この溝５Ｃの加工については、半球形の先端を持
つエンドミルや円弧形外縁部を持つフライスカッターで
ボール５を回転させながら切り込みを深くする方法、又
は精密鋳造（ロストワックス）等にて形状を出すように
していくなどして。

容易かつ安価に加工することができ、貫通孔の７字加工
や貫通孔の少なくとも一部にスリットを設けるような困
菫な加工を必要としない。

また、この溝５ｃの長さ５ｄは、本実施例ではボール５
の赤道に沿って経度で２７０度より僅か短いだけであっ
て、開弁状態において溝５ｃはバルブ本体２とボール５
との間の空間９に面するだけでなく、流出口４側の流路
にまで面することができるので、開弁状態から閉弁状態
までのボール５の回転角度を、９０度を超えて本実施例
のように２７０度までにすることができる。このため、
従来のボールバルブが９０度の回転角度の中で閉弁状態
から全開状態にするのと異なり、ボール５の回転角度の
僅かな差異によって流量が著しく変化することはない。

見班座紘來 以上の説明から明らかなように、本発明のボールバルブ
によれば、次のような優れた効果が得られる。

（１）ボールに設けた溝は、幅と深さが比例的に増大す
るように形成しであるので、ボールの回転角度と流量と
の関係がリニアであり、優れた流量特性を実現し得る。

（２）簡易な構造であって、流量調整をできるようにす
るためのボールの溝加工が容易で、加工のための労力と
費用が著しく少ないので、経済性に優れる。

（３）全開状態から全開状態までの回転角度を、２７０
度までにすることができ、ボールの回転角度の僅かな変
化によって流量が著しく変わるようなことがないので、
流量調整弁としての信頼性が格段に向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のボールバルブの一実施例を示す半裁断
面図、第２図は第１図に示した上流側ボールシートを示
す図で、同図（ａ）は側面図。 （ｂ）は縦断面図、第３図は第１図に示したボールの断
面図で、同図（ａ）は横断面図、（ｂ）　、　（ｃ）　
。 （ｄ）　、　（ｅ）　、　（ｆ）及び（ｇ）はそれぞれ
同図（ａ）のＢ、Ｃ。 Ｄ、Ｅ、Ｆ及びＧ断面における部分縦断面図である。 １・・・・ボールバルブ　　２・・・・バルブ本体３・
・・・流入口　　　　　４・・・・流出口５・・・・ボ
ール ５ｂ・・・・深さ ５ｄ・・・・長さ ６・・・・上流側ボールシート ７・・・・下流側ボールシート ５ａ・・・・幅 ５ｃ・・・・溝 第１図 ｔＪｙ図 （ｂ） 第２図 （ｄ） （ｅ） （ｇ） ＜ａ＞ （ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. バルブ本体の一端の流入口から流入し該バルブ本体の他
   端の流出口から流出する流体の流量を、バルブ本体のほ
   ぼ中央部に装着したボールの回転角度にほぼ比例させて
   調整するボールバルブであって、バルブ本体の該流入口
   側に装着しボールに接して該ボールを支承するボールシ
   ートはバルブ本体とボール間を密封しない構造であり、
   バルブ本体の該流出口側に装着しボールに接して該ボー
   ルを支承する下流側ボールシートはバルブ本体とボール
   との間を密封する構造であり、該ボールは、幅及び深さ
   が比例的に増大する溝を該ボールの表面にボールの赤道
   に沿って経度で９０度を超え２７０度未満の長さに設け
   たものであるボールバルブ。