JPH0942488A - ボールバルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 広い範囲のバルブ開度において低騒音で流体
の流量をコントロールできるボールバルブを得ることを
目的とする。また、低トルクで駆動可能で、且つ全閉時
の流体の漏れの出ないボールバルブを得ることも目的と
する。 【構成】 ボール１における流路１ｅを中心部１ｃより
流入開口部１ａおよび流出開口部１ｂに向かうに従い順
次断面積を増大して設け、さらに、副流入開口部１ｆよ
り断面積を順次減少しながら前記流路の中心部１ｃに至
る副流路１ｇを設けたものである。またさらに、シート
リング７、８の弁室５内への取り付けを、より弾性係数
の小さい緩衝部材（例えばバックアップシート９、１
０）を介して行うようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、空調用ＦＣＵ（Ｆｕ
ｎ Ｃｏｉｌ Ｕｎｉｔ）の個別制御等の広い分野にお
いて流体の流量をコントロールするために用いられるボ
ールバルブに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】空調用ＦＣＵ（Ｆｕｎ Ｃｏｉｌ Ｕｎ
ｉｔ）の個別制御等においては、水等の流体の流量をコ
ントロールする弁として、球形の栓体を有するボールバ
ルブが用いられている。

【０００３】従来例１．図１０は第１の従来のボールバ
ルブを示す縦断面図であり、図において１は流体の流量
をコントロールする球形の栓体であるボール、２はボー
ルバルブの筺体をなす弁箱、３は流体がボールバルブに
流入する流入口、４は流体がボールバルブより流出する
流出口、５は前記ボール１が配置される弁室、６は前記
ボール１により調節される流量を変化させる際に前記ボ
ール１へ回転駆動力を伝達する弁軸、６ａは前記弁軸６
に設けられた外部アクチュエーターとの接続部、７、８
は前記ボール１を前記弁室５内に回転可能且つ液漏れな
く保持するシートリングである。

【０００４】前記弁軸６は前記弁箱２上部より弁室へ液
漏れなく回転自在に貫通しており、弁室において前記ボ
ール１の上部に接合し、弁箱２上部の接続部６ａにおい
て外部のアクチュエーターと接続可能となっている。

【０００５】図１１は従来のボールバルブに用いられて
いる前記ボール１の外観斜視図であり、図において、１
ａは流入開口部、１ｂは流出開口部、１ｃは中心部、１
ｄは弁軸６と接続する接合部、１ｅは流体が通過する流
路である。この従来のボール１には流入開口部１ａより
中心部１ｃを通り流出開口部１ｂに向う直線状の流路１
ｅが円筒状に形成されている。

【０００６】次に動作について説明する。流体の流量を
変化させる際には、前記弁軸６先端の接続部６ａに取り
付けた外部アクチュエーターにより、弁軸６を回動さ
せ、弁軸６を介してボール１を回動させる。

【０００７】流体を最大流量流す場合は、図１２に示す
ように、前記ボール１の流入開口部１ａが流入口３に、
流出開口部１ｂが流出口４に対面するようにボール１を
向ける（全開位置）。

【０００８】流体の流れを止める場合は、図１３に示す
ように、前記全開位置から９０゜回転した向きにボール
１を向ける（全閉位置）。

【０００９】中間の流量にする場合は、図１４に示すよ
うに、前記全開位置と前記前閉位置の中間にボール１を
向ける。

【００１０】図１５は、ボール１が中間の位置にある時
の流体の流れを示す断面図である。図１５に示したよう
に、流体は弁箱２の流入口３より流入し弁室５内に位置
するボール１へと通過断面積を狭めながら流入した後、
ボール１内を流入開口部１ａ、中心部１ｃ、流出開口部
１ｂと通過してボール１より出、通過断面積を広げなが
ら流出口４へと流れ出るものである。

【００１１】従来例２．図１６は、特開平４−５６９８
１号公報に示された第２の従来のボールバルブのボール
部分の外観斜視図である。本従来例は前記従来例と異な
り、ボール１の流入開口部１ａと流出開口部１ｂの間が
円筒状に穿孔されているのみならず、穿孔部の一方の側
壁が切除されているものであり、動作は上記従来例と同
様である。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例１のボールバルブにおいては、ボールバルブ中を流
れる流体の通過音のため、例えば室内において空調制御
用に用いる場合などに、騒音が大きすぎるという問題点
があった。

【００１３】また、上記従来例２のボールバルブにおい
ては、バルブ開度の小さい場合には騒音低減の効果がみ
られるものの、バルブ開度が全開に近い場合には逆に騒
音が大きくなるという問題点があった。

【００１４】また、上記従来例１および従来例２のボー
ルバルブにおいては共に、バルブ開度を調整する際の弁
軸の回動に一定以上の高いトルクが必要であり、駆動に
用いる外部のアクチュエーターとして大型・高トルクで
高価なアクチュエーターが必要であるという問題点があ
った。また、弁軸の回動のトルクを小さくするためにシ
ートリングによるボールの圧迫を弱くすると、シートリ
ングとボールの間の流体の漏れが大きくなり、全閉時に
漏れがでたりするという問題点があった。

【００１５】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、広い範囲のバルブ開度において
低騒音で流体の流量をコントロールできるボールバルブ
を得ることを目的とする。

【００１６】また、低トルクで駆動可能で、且つ全閉時
の流体の漏れの出ないボールバルブを得ることを目的と
する。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係るボ
ールバルブは、ボールにおける流路を中心部より流入開
口部および流出開口部に向かうに従い順次断面積を増大
して設け、さらに、副流入開口部より断面積を順次減少
しながら前記流路の中心部に至る副流路を設けたもので
ある。

【００１８】請求項２の発明に係るボールバルブは、シ
ートリングの弁室内への取り付けを、より弾性係数の小
さい緩衝部材を介して行うようにしたものである。

【００１９】

【作用】請求項１の発明におけるボールバルブは、ボー
ルに副流路を設けたことにより、流体がボールに流入す
る際の通過断面積の減少が緩和され、流体がボールに流
入する際に生じる、ボールの壁に衝突する際の騒音や、
断面積の急激な減少に起因する騒音が緩和される。

【００２０】また、ボールにおける流路および副流路を
外側に行くにつれて断面積が大きくなる形状に形成して
いるので、流体がボール中の流路を通過する際の損失抵
抗、および流体がボールに流入する際とボールより流出
する際の損失抵抗が低減され、騒音が緩和される。

【００２１】請求項２の発明におけるボールバルブは、
シートリングが弁室内に弾性係数のより小さい緩衝部材
を介して取り付けられているので、シートリングがボー
ルを保持する圧力が減少する一方、ほぼ一定の圧力でが
たつきなく保持されるようになる。従って、シートリン
グとボールの間にすきまができることによる漏れを防止
しながら、且つシートリングとボールの間の圧力を下げ
ボールの回動の際必要なトルクが低く抑えられる。

【００２２】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の一実施例を図に従って説明
する。図１はこの発明の実施例１によるボールバルブの
ボール１を示す斜視図、図２は上面図、図３は側面図で
あり、図において、従来例の図１１と同一符号は同一ま
たは相当部分を示すので説明を省略する。１ｆは副流入
開口部、１ｇは前記副流入開口部１ｆより前記中心部１
ｃに亘って形成された副流路である。

【００２３】従来例と異なり本実施例のボールにおいて
は、流路１ｅの中心部１ｃよりこの流路１ｅと垂直に、
副流入開口部１ｆに至る副流路１ｇが設けられている。
また、流路１ｅは中心部１ｃから流入開口部１ａに向か
って、そして中心部１ｃから流出開口部１ｂに向かって
断面積を増すように設けられており、副流路１ｇも中心
部１ｃから副流入開口部１ｆに向かい断面積を増すよう
に設けられている。なお、本実施例においては、図２に
示したように流路１ｅと副流路１ｇともに２．５゜の広
がり角を持たせている。

【００２４】上記のように副流路１ｇを設けたのは、流
体のボール１への流入の際の急激な通過断面積の減少を
緩和するためであり、流路および副流路に上記のような
断面積の変化をもたせたのは、流体がボール中の流路を
通過する際の損失抵抗、ボールに流入する際とボールよ
り流出する際の損失抵抗を低減するためである。

【００２５】なお、本実施例のボールバルブはボール以
外の部分の構成、および流量を変化させる際の動作は従
来例と同様である。

【００２６】図４、５、６、７に、バルブ開度をそれぞ
れ２５％、５０％、７５％、１００％とした場合の、本
実施例のボールバルブ、従来例１のボールバルブ、およ
び従来例２のボールバルブの騒音測定結果を示す。横軸
は差圧（バルブを通過する流体の流入側と流出側の圧力
差）×流量（水の流量）、縦軸は騒音である。

【００２７】従来例同士を比較すると、バルブ開度２５
％およびバルブ開度５０％においては、従来例２が従来
例１より大幅に騒音低減を実現している。しかし、バル
ブ開度７５％およびバルブ開度１００％の高開度領域に
おいては従来例２の方が逆に騒音が大きい。

【００２８】一方、本実施例のボールバルブは、バルブ
開度２５％およびバルブ開度５０％においては、従来例
２に近い程度に騒音低減を実現しており、しかも、バル
ブ開度７５％およびバルブ開度１００％の高開度領域に
おいても従来例１に近いレベルに留まっており、広範囲
のバルブ開度において低騒音である。

【００２９】このように本実施例のボールバルブにおい
ては、ボール１に通常の流路１ｅの他に副流路１ｇを設
けたので、流体がボール１に流入する際の通過断面積の
減少が緩和され、流体がボール１に流入する際に生じ
る、ボール１の壁に衝突する際の騒音や、断面積の急激
な減少に起因する騒音が低く抑えられる。また、ボール
１における流路１ｅおよび副流路１ｇを外側に行くにつ
れて断面積が大きくなる形状に形成しているので、流体
がボール１中の流路を通過する際の損失抵抗、および流
体がボール１に流入する際とボール１より流出する際の
損失抵抗が低減され、騒音が緩和される。以上のように
して、広範囲のバルブ開度において低騒音で流体の流量
をコントロールできるボールバルブが得られる。なお、
図８に本実施例のボールバルブの全閉、２５％開度、全
開の各状態を示した。

【００３０】なお、本実施例では、流路１ｅと副流路１
ｇはともに２．５゜の広がり角を持たせたが、断面積の
変化のさせ方は種々変更可能である。

【００３１】実施例２．図９はこの発明の実施例２によ
るボールバルブを示す縦断面図であり、図９において、
前記従来例の図１０と同一または相当部分には同一符号
を付して重複説明を省略する。

【００３２】９は、シートリング７と弁室５の内壁の間
に内挿されるバックアップシート（緩衝部材）、１０
は、シートリング８と弁室５の内壁の間に内挿されるバ
ックアップシート（緩衝部材）であり、本実施例におい
てはシートリング７、８同様のリング状に形成されてい
る。シートリング７、８が主に四フッ化エチレン樹脂製
であるのに対し、本実施例におけるバックアップシート
９およびバックアップシート１０は弾性係数のより低
い、例えばシリコンゴム等により形成されたものであ
る。

【００３３】ここでバックアップシート９およびバック
アップシート１０をシートリング７、８より弾性係数の
低いものとしているのは、シートリング７、８とボール
１の間の圧力を弱くしてボール１の回動の際必要なトル
クを低くするとともに、圧力を弱くしてもシートリング
７、８とボール１の間にすきまができないようにして漏
れを防止するためである。

【００３４】バックアップシートの弾性係数が小さいた
め、バルブの開閉の際のボール１のシートリング７およ
びシートリング８に対する若干の位置変化に対して、シ
ートリング７およびシートリング８からボール１に加わ
る圧力の変化が小さく、がたつきなく一定の圧力がシー
トリング７およびシートリング８からボール１に加えら
れる状態が維持され、漏れが防止される。

【００３５】以上のように本実施例におけるボールバル
ブは、シートリングが弁室内に弾性係数のより小さい緩
衝部材を介して取り付けられているので、シートリング
とボールの間の漏れを防止しながら、且つ、ボールの回
動の際必要なトルクを低く抑えることができる。従っ
て、バルブの駆動に小型・小トルクで安価なアクチュエ
ーターを用いることができ、運用コストを低く抑えるこ
とができる。

【００３６】なお、バックアップシートは本実施例のよ
うに必ずしもリング状をしている必要はなく、支障のな
い範囲で変更することが可能である。

【００３７】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、ボールに副流路を設けて流体がボールに流入する際
の通過断面積の減少を緩和し、且つ、ボールにおける流
路および副流路を外側に行くにつれて断面積が大きくな
る形状に形成して流体がボール中の流路を通過する際の
損失抵抗および流体がボールに流入する際とボールより
流出する際の損失抵抗を低減するように構成したので、
広い範囲のバルブ開度においてバルブ内で発生する騒音
を低く抑えることができる効果がある。

【００３８】また、請求項１の発明は従来のボールバル
ブからボールを変更したのみであるので、従来のボール
バルブに容易に適用できる。

【００３９】請求項２の発明によれば、シートリングが
弁室内に弾性係数のより小さい緩衝部材を介して取り付
けられている構成としたので、シートリングがボールを
保持する圧力が減少する一方、ほぼ一定の圧力でがたつ
きなく保持されるようになり、全閉時の漏れが出ず且つ
低トルクで駆動可能のボールバルブを得ることができる
効果がある。従って駆動に小型・小トルクで安価なアク
チュエーターを用いることができ、運用コストを低く抑
えることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１によるボールバルブにおけ
るボールを示す斜視図である。

【図２】この発明の実施例１によるボールバルブにおけ
るボールを示す上面図である。

【図３】この発明の実施例１によるボールバルブにおけ
るボールを示す側面図である。

【図４】バルブ開度２５％における、実施例１、従来例
１、および従来例２のボールバルブの騒音測定結果を示
すグラフ図である。

【図５】バルブ開度５０％における、実施例１、従来例
１、および従来例２のボールバルブの騒音測定結果を示
すグラフ図である。

【図６】バルブ開度７５％における、実施例１、従来例
１、および従来例２のボールバルブの騒音測定結果を示
すグラフ図である。

【図７】バルブ開度１００％における、実施例１、従来
例１、および従来例２のボールバルブの騒音測定結果を
示すグラフ図である。

【図８】実施例１のボールバルブの全閉、２５％開度、
全開の各状態を示す断面図である。

【図９】この発明の実施例２によるボールバルブを示す
縦断面図である。

【図１０】従来例１のボールバルブを示す縦断面図であ
る。

【図１１】従来例１のボールバルブに用いられているボ
ールの外観斜視図である。

【図１２】従来例１において流体を最大流量流す場合の
ボール１の向きを示す断面図である。

【図１３】従来例１において流体の流れを止める場合の
ボール１の向きを示す断面図である。

【図１４】従来例１において中間の流量にする場合のボ
ール１の向きを示す断面図である。

【図１５】従来例１においてボール１が中間の位置にあ
る時の流体の流れを示す断面図である。

【図１６】従来例２のボールバルブのボールの外観斜視
図である。

【符号の説明】

１ ボール １ａ 流入開口部 １ｂ 流出開口部 １ｃ 中心部 １ｄ 接合部 １ｅ 流路 １ｆ 副流入開口部 １ｇ 副流路 ２ 弁箱 ３ 流入口 ４ 流出口 ５ 弁室 ６ 弁軸 ６ａ 弁軸の外部アクチュエータとの接続部 ７，８ シートリング ９，１０ バックアップシート（緩衝部材）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中川 晨作 神奈川県秦野市平沢217 山武コントロー ルプロダクト株式会社内 (72)発明者 癸生川 将英 神奈川県秦野市平沢217 山武コントロー ルプロダクト株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流入口と流出口とその間に位置する弁室の
   設けられた弁箱と、前記弁室内にシートリングを介して
   回転自在に保持され、流入開口部より中心部を通り流出
   開口部に至る直線状の流路が設けられたボールと、前記
   弁箱上部より前記弁室上部まで回転自在に貫通し前記ボ
   ール上部において前記ボールに接合する弁軸とを備えた
   ボールバルブにおいて、前記流路が、前記中心部より前
   記流入開口部および前記流出開口部に向かうに従い順次
   断面積を増大して設けられ、且つ、前記ボールが副流入
   開口部より断面積を順次減少しながら前記流路の前記中
   心部に至る副流路を備えていることを特徴とするボール
   バルブ。
2. 【請求項２】前記シートリングが前記弁室内に、前記シ
   ートリングより弾性係数の小さい緩衝部材を介して取り
   付けられていることを特徴とする請求項１記載のボール
   バルブ。