JPH10110835A

JPH10110835A - ボール弁

Info

Publication number: JPH10110835A
Application number: JP26302296A
Authority: JP
Inventors: Naoshi Ogawa; 直志小川
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1996-10-03
Filing date: 1996-10-03
Publication date: 1998-04-28

Abstract

(57)【要約】【課題】ボール弁において、直線状の流量特性を得る
こと。【解決手段】ボール１０において、ボール１２の流過
孔１３の流出側の開口１５を横長矩形状スリットとして
なるもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はボール弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ボール弁として、実公平3-29656
号公報に記載の如く、弁箱の入口流路と出口流路の間
に、流過孔を有するボールと、このボールの両開口側に
それぞれ接触するシール部材とを装着し、操作部とボー
ルとを弁棒を介して連結してなり、ボールの流過孔の流
入側の開口を円形とし、流出側の開口を扇形としてなる
ものがある。

【０００３】このボール弁によれば、ボールを90度回動
することで弁を全開ないし全閉操作でき、仕切弁のよう
にハンドルを数回ないし数十回転も回す必要がなく、操
作が迅速且つ簡易である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、従来技術
では、流出側の開口を扇形としたから、弁開度に対する
流路面積増加率、換言すれば流量の変化率が全開側で対
数曲線状を呈し、この全開度に対する流量の変化率を全
閉〜全開の全域で直線状とする流量特性を得ることがで
きない。尚、従来のニードルバルブでは、直線状の流量
特性を得ることができるが、この場合には全閉〜全開で
ハンドルを何回転も回す必要がある。

【０００５】また、従来技術では、弁全閉時には扇形開
口の尖端部が出口流路から未だ大きく離れた流出側シー
ル部材によるシール領域に設定され、弁全開時には扇形
開口の尖端部が未だ出口流路内にあるように設定されて
いる。このため、下記〜の問題点がある。

【０００６】操作部による弁の開操作時、扇形開口の
尖端部がシール部材を通過して出口流路に到達するまで
の遊動範囲が長く、流体の流れ始めが遅い。

【０００７】弁全開時に、扇形開口の尖端部が未だ出
口流路内にあるから、扇形開口が出口流路につながるボ
ールの有効回動角度範囲が比較的小さく、操作部による
流体制御帯域が狭い。

【０００８】操作部として電気式アクチュエータを用
い、操作部の入力信号に対する流体制御帯域を広くする
ことはできるが、その分操作部の分解能が低くなり、流
体制御制度が悪くなる。

【０００９】本発明の課題は、ボール弁において、直線
状の流量特性を得ることにある。

【００１０】また、本発明の課題は、ボール弁におい
て、操作部による開操作後の流体の流れ始めを早く、操
作部による流体制御帯域を広く、且つ流体制御精度を向
上することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
は、弁箱の入口流路と出口流路の間に、流過孔を有する
ボールと、このボールの両開口側にそれぞれ接触するシ
ール部材とを装着し、操作部とボールとを弁棒を介して
連結してなるボール弁において、ボールの流過孔の流出
側の開口を横長矩形状スリットとしてなるようにしたも
のである。

【００１２】請求項２に記載の本発明は、請求項１に記
載の本発明において更に、前記弁全閉時には流出側のス
リット開口の尖端部が出口流路直近の流出側シール部材
による第１のシール領域に設定されるとともに、弁全開
時には該スリット開口の尖端部が出口流路を横切って流
出側シール部材による第２のシール領域に侵入するよう
に設定され、ボールの流過孔の流入側の開口として、主
開口と補助開口とを有し、補助開口は、該スリット開口
の尖端部が上記第１のシール領域を通過する弁開き始め
時に上記入口流路を流過孔に導通せしめ、主開口は、弁
開き始め経過後に上記入口流路を流過孔に導通せしめる
ようにしたものである。

【００１３】請求項３に記載の本発明は、請求項１又は
２に記載の本発明において更に、前記ボールの流過孔
が、流入側の開口と流出側のスリット開口とを滑らかに
つなぐ弁内流路を形成してなるようにしたものである。

【００１４】請求項４に記載の本発明は、請求項１〜３
のいずれかに記載の本発明において更に、前記ボールの
主開口側の流過孔を該ボール回りの弁室に連通する連通
路と、扇形開口側の流過孔を該ボール回りの弁室に連通
する連通路とを備えてなるようにしたものである。

【００１５】請求項１に記載の本発明によれば下記の
作用がある。流出側の開口を横長矩形状スリットとしたから、弁開
度に対する流路面積増加率、換言すれば流量の変化率
が、全閉〜全開の全域で直線状を呈し、全閉〜全開の全
域で直線状の流量制御を行なうことができる（図５）。

【００１６】請求項２に記載の本発明によれば下記〜
の作用がある。弁全閉時に、スリット開口の尖端部が出口流路直近の
流出側シール部材による第１のシール領域に設定されて
いる。従って、操作部による弁の開操作後、スリット開
口の尖端部がシール部材を通過して出口流路に到達する
までの遊動範囲が短く、流体の流れ始めが早い。

【００１７】弁全開時に、スリット開口の尖端部が出
口流路を横切って流出側シール部材による第２のシール
領域に侵入するように設定されている。従って、スリッ
ト開口が出口流路につながるボールの有効回動角度範囲
が比較的大きく、操作部による流体制御帯域が広い。

【００１８】スリット開口の形状により上記の流体
制御帯域を広げるものであるから、操作部の分解能まで
影響を及ぼすことがなく、流体制御精度を向上できる。

【００１９】請求項３に記載の本発明によれば下記の
作用がある。ボールの流過孔が、流入側の開口と流出側の開口とを
テーパ状流路面等により滑らかにつなぐ弁内流路を形成
したから、弁の流路抵抗を小さくできる。

【００２０】請求項４に記載の本発明によれば下記の
作用がある。ボールの流入側の流過孔を該ボール回りの弁座に連通
する連通路と、流出側の流過孔を該ボール回りの弁室に
連通する連通路とを備えた。従って、ボールの流過孔は
流入側から流出側に向けて縮流するものとなり、流入側
に比して流出側の流速が速くなる。これにより、流入側
での静圧が流出側に比して低くなり、ここで差圧が生ず
るので、流入側では流体が連通路を通って弁室へ噴出
し、流出側では流体が連通路を通って流過孔側へ吸い込
まれることになる。このようにして流体は、ボール内の
流過孔とボール回りの弁室とを同時に流れ、弁室をデッ
ドスペース（液溜まり）とすることがない。よって、デ
ッドスペース内の流体がバクテリアを発生する等の不都
合を招くことがなく、純水、超純水の流量制御等に好適
に用いることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１はボール弁の一実施形態を示
す模式図、図２はボール弁のボールを示す外観図、図３
はボール弁のボールを示す断面図、図４はボール弁の開
度状態を示す模式図、図５はボール弁の流量特性を示す
線図である。

【００２２】ボール弁１０は図１に示す如く、弁箱１１
の入口流路１１Ａと出口流路１１Ｂの間に、流過孔１３
を有するボール１２と、このボール１２の両開口１４、
１５側にそれぞれ接触するシール部材１６、１７とを装
着している。そして、手動操作ハンドルからなる（電気
式アクチュエータでも良い）操作部１８とボール１２と
を弁棒１８Ａを介して連結している。

【００２３】このとき、ボール弁１０にあっては、図
２、図３に示す如く、ボール１２の流過孔１３の流入側
の開口１４を円形開口とし、流出側の開口１５を横長矩
形状スリット開口としている。尚、図３（Ａ）は図２
（Ａ）のＡ−Ａ断面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＢ−
Ｂ断面図、図３（Ｃ）は図２（Ａ）のＣ−Ｃ断面図であ
る。

【００２４】そして、ボール弁１０は、弁全閉時には、
図４（Ａ）に示す如く、スリット開口１５の尖端部（延
長部）１５Ａが出口流路１１Ｂの直近の流出側シール部
材１７による第１のシール領域１７Ａに設定されるよう
にしている。また、弁全開時には、図４（Ｄ）に示す如
く、スリット開口１５の尖端部１５Ａが出口流路１１Ｂ
を横切って流出側シール部材１７による第２のシール領
域１７Ｂに侵入し、且つスリット開口１５の基端部１５
Ｂは出口流路１１Ｂに侵入することなく該出口流路１１
Ｂの周縁部に合致し、ボール１２の回動周方向における
出口流路１１Ｂの全範囲にスリット開口１５を広く開口
せしめることとしている。

【００２５】また、ボール弁１０は、ボール１２の流過
孔１３の流入側の開口として、円形主開口１４の他に該
円形主開口１４と該ボール１２の回動周方向に離隔した
孔状の補助開口１４Ａを有している。補助開口１４Ａ
は、扇形開口１５の尖端部１５Ａが上記第１のシール領
域１７Ａを通過する弁開き始め時に上記入口流路１１Ａ
を流過孔１３に導通せしめる（図４（Ａ）、（Ｂ））。
そして、円形主開口１４は、弁開き始め経過後に、上記
入口流路１１Ａを流過孔１３に導通せしめる（図４
（Ｃ）、（Ｄ））。

【００２６】また、ボール弁１０は、ボール１２の流過
孔１３が、円形主開口１４とスリット開口１５とをテー
パ状流路面１３Ａ（図３（Ａ））等により滑らかにつな
ぐ弁内流路を形成するものとしている。

【００２７】更に、ボール弁１０は、ボール１２の流過
孔１３の上記流路面１３Ａを、該流過孔１３の内方に向
けて凸状をなす流路面としている（図３（Ａ））。

【００２８】また、ボール弁１０は、ボール１２の円形
主開口１４側、中間部、スリット開口１５側のそれぞれ
に、流過孔１３をボール１２回りの弁室１１Ｃに連通す
る孔状の連通路１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃを備えている。
ボール１２の流過孔１３が円形主開口１４側からスリッ
ト開口１５側へと縮流することによる流過孔１３内での
静圧変化により、連通路１９Ａ、１９Ｂでは流体が流過
孔１３の側から弁室１１Ｃの側へと噴出し、連通路１９
Ｃでは流体が弁室１１Ｃから流過孔１３の側へと吸い込
まれるものとなる。

【００２９】以下、本実施形態作用について説明する。流出側の開口１５を横長矩形状スリットとしたから、
弁開度に対する流路面積増加率、換言すれば流量の変化
率が、全閉〜全開の全域で直線状を呈し、全閉〜全開の
全域で直線状の流量制御を行なうことができる（図
５）。

【００３０】弁全閉時に、スリット開口１５の尖端部
１５Ａが出口流路１１Ｂ直近の流出側シール部材１７に
よる第１のシール領域１７Ａに設定されている。従っ
て、操作部１８による弁の開操作後、スリット開口１５
の尖端部１５Ａがシール部材１７を通過して出口流路１
１Ｂに到達するまでの遊動範囲が短く、流体の流れ始め
が早い。

【００３１】弁全開時に、スリット開口１５の尖端部
１５Ａが出口流路１１Ｂを横切って流出側シール部材１
７による第２のシール領域１７Ｂに侵入するように設定
されている。従って、スリット開口１５が出口流路１１
Ｂにつながるボール１２の有効回動角度範囲が比較的大
きく、操作部１８による流体制御帯域が広い。

【００３２】スリット開口１５の形状により上記の
流体制御帯域を広げるものであるから、操作部１８の分
解能まで影響を及ぼすことがなく、流体制御精度を向上
できる。

【００３３】ボール１２の流過孔１３が、流入側の開
口１４と流出側の開口１５とをテーパ状流路面１３Ａ等
により滑らかにつなぐ弁内流路を形成したから、弁の流
路抵抗を小さくできる。

【００３４】ボール１２の流入側の流過孔１３を該ボ
ール１２回りの弁座に連通する連通路１９Ａと、流出側
の流過孔１３を該ボール１２回りの弁室１１Ｃに連通す
る連通路１９Ｃとを備えた。従って、ボール１２の流過
孔１３は流入側から流出側に向けて縮流するものとな
り、流入側に比して流出側の流速が速くなる。これによ
り、流入側での静圧が流出側に比して低くなり、ここで
差圧が生ずるので、流入側では流体が連通路１９Ａを通
って弁室１１Ｃへ噴出し、流出側では流体が連通路１９
Ｃを通って流過孔１３側へ吸い込まれることになる。こ
のようにして流体は、ボール１２内の流過孔１３とボー
ル１２回りの弁室１１Ｃとを同時に流れ、弁室１１Ｃを
デッドスペース（液溜まり）とすることがない。よっ
て、デッドスペース内の流体がバクテリアを発生する等
の不都合を招くことがなく、純水、超純水の流量制御等
に好適に用いることができる。

【００３５】以上、本発明の実施形態を図面により詳述
したが、本発明の具体的な構成はこの実施形態に限られ
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計
の変更等があっても本発明に含まれる。例えば、純水、
超純水の流体制御等に供しない場合には、前述の連通路
１９Ａ等を備えることを要しない。

【００３６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ボール弁
において、直線状の流量特性を得ることができる。

【００３７】また、本発明によれば、ボール弁におい
て、操作部による開操作後の流体の流れ始めを早く、操
作部による流体制御帯域を広く、且つ流体制御精度を向
上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はボール弁の一実施形態を示す模式図であ
る。

【図２】図２はボール弁のボールを示す外観図である。

【図３】図３はボール弁のボールを示す断面図である。

【図４】図４はボール弁の開度状態を示す模式図であ
る。

【図５】図５はボール弁の流量特性を示す線図である。

【符号の説明】

１０ボール弁１１弁箱１１Ａ入口流路１１Ｂ出口流路１１Ｃ弁室１２ボール１３流過孔１４円形主開口１４Ａ補助開口１５スリット開口１５Ａ尖端部１６、１７シール部材１７Ａ第１のシール領域１７Ｂ第２のシール領域１８操作部１８Ａ弁棒１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃ連通路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】弁箱の入口流路と出口流路の間に、流過
孔を有するボールと、このボールの両開口側にそれぞれ
接触するシール部材とを装着し、操作部とボールとを弁
棒を介して連結してなるボール弁において、ボールの流過孔の流出側の開口を横長矩形状スリットと
してなることを特徴とするボール弁。
【請求項２】前記弁全閉時には流出側のスリット開口
の尖端部が出口流路直近の流出側シール部材による第１
のシール領域に設定されるとともに、弁全開時には該ス
リット開口の尖端部が出口流路を横切って流出側シール
部材による第２のシール領域に侵入するように設定さ
れ、ボールの流過孔の流入側の開口として、主開口と補助開
口とを有し、補助開口は、該スリット開口の尖端部が上
記第１のシール領域を通過する弁開き始め時に上記入口
流路を流過孔に導通せしめ、主開口は、弁開き始め経過
後に上記入口流路を流過孔に導通せしめる請求項１記載
のボール弁。
【請求項３】前記ボールの流過孔が、流入側の開口と
流出側のスリット開口とを滑らかにつなぐ弁内流路を形
成してなる請求項１又は２記載のボール弁。
【請求項４】前記ボールの流入側の流過孔を該ボール
回りの弁室に連通する連通路と、流出側の流過孔を該ボ
ール回りの弁室に連通する連通路とを備えてなる請求項
１〜３のいずれかに記載のボール弁。