JP2003194244A - Ｙ字型三方ボールバルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 粉体、スラリー、高粘度流体等の流動性の悪
い流体でもスムーズに流れることのできる三方ボールバ
ルブを提供を提供する。 【解決手段】 ボール弁体２０をその回動軸２を中心に
回動させることによって、共通貫通穴３８が、ボール弁
体２０の貫通弁穴２９を介して、第１貫通穴２７又は第
２貫通穴２８のいずれか一方と連通して流体の流れる流
路が切換えられる三方ボールバルブ１であって、前記第
１貫通穴２７及び第２貫通穴２８が、前記共通貫通穴３
８の中心線を中心として線対称に配置され、三方ボール
バルブが平面視Ｙ字形状をしてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、三方ボールバルブ
に関し、詳細には、液体・気体はもとより、粉体、スラ
リー、高粘度流体等の各種流体がスムーズに流れる三方
ボールバルブに関する。

【０００２】

【従来の技術】図１に示すように、三方ボールバルブ１
０１は、一般に、ボール弁体１２０を回動軸１０２を中
心に回動させることによって、流体の流れる流路を切換
えるものである。

【０００３】図１に示したＴ字型三方ボールバルブ１０
１においては、ボディ１１０に設けられた共通貫通丸穴
１３８、第１貫通丸穴１２７、及び第２貫通丸穴１２８
が平面視Ｔ字状に配置されており、ボール弁体１２０の
貫通弁穴１２９が略Ｌ字形状をしてなる。したがって、
略Ｌ字形状の貫通弁穴１２９を介して、共通貫通丸穴１
３８が、第１貫通丸穴１２７又は第２貫通丸穴１３８の
いずれか一方と連通した流路は、全体として略Ｌ字形状
をしている。

【０００４】三方ボールバルブ１０１の略Ｌ字状の、す
なわち約９０度の角度で屈曲した貫通弁穴１２９におい
ては、貫通弁穴１２９の中を流れる流体が急に進路変更
するために、流路中を流れる流体に圧力損失が発生す
る。液体や気体等の流動性の高い流体は、略Ｌ字形状の
貫通弁穴１２９の中を比較的スムーズに流れることがで
きる。しかしながら、粉体、スラリー、高粘度流体等の
流動性の悪い流体は、略Ｌ字形状の貫通弁穴１２９にお
ける大きな圧力損失によって、貫通弁穴１２９をスムー
ズに流れることが難しい。このように、流路が略Ｌ字形
状をした三方ボールバルブにおいては、貫通弁穴１２９
における大きな圧力損失によって、粉体、スラリー、高
粘度流体等が流れにくくなって目詰まりを起こすという
問題を有している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
解決すべき技術的課題は、粉体、スラリー、高粘度流体
等の流動性の悪い流体でもスムーズに流れて粉体や流体
の溜りを無くすことのできる三方ボールバルブを提供す
ることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段・作用・効果】上記課題を
解決するために、本発明に係る三方ボールバルブは、ボ
ール弁体をその回動軸を中心に回動させることによっ
て、共通貫通穴が、ボール弁体の貫通弁穴を介して、第
１貫通穴又は第２貫通穴のいずれか一方と連通して、流
体の流れる流路が切換えられる三方ボールバルブであっ
て、前記第１貫通穴及び第２貫通穴が、前記共通貫通穴
の中心線を中心として線対称に配置され、三方ボールバ
ルブが平面視Ｙ字形状をしてなることを特徴とする。

【０００７】全体として平面視Ｙ字形状をした三方ボー
ルバルブにおいては、ボール弁体の貫通弁穴、すなわち
流路が緩やかに変化する。共通貫通穴が、貫通弁穴を介
して、第１貫通穴又は第２貫通穴のいずれか一方と連通
される流路は、緩やかに変化する。したがって、流体が
緩やかに向きを変えながら流路中を流れることによっ
て、流体に圧力損失が発生しにくくなる。したがって、
粉体、スラリー、高粘度流体等の流動性の悪い流体で
も、三方ボールバルブ中の流路をスムーズに流れること
ができる。

【０００８】好ましくは、前記第１貫通穴と前記共通貫
通穴とがなす第１切換角度及び前記第２貫通穴と前記共
通貫通穴とがなす第２切換角度が、等しくて、１２０〜
１３５度である。切換角度が１２０度より小さければ、
流体が流路中をスムーズに流れることができない。ま
た、切換角度が１３５度より大きければ、第１貫通穴と
第２貫通穴とが接近しすぎて相互干渉するので、第１貫
通穴と第２貫通穴とを物理的に配置することができな
い。

【０００９】ボール弁体の貫通弁穴は、平面視、２つの
直線で囲まれた大略台形状であってよいが、平面視、同
心の２つの円弧で囲まれて大略扇型形状をしてなる。

【００１０】好ましくは、ボール弁体とボディとの間に
形成された間隙空間には、成形部材が充填されている。

【００１１】貫通丸穴の周辺にはシール部材が配設され
ているので、ボディとボール弁体との間はシールされて
いるが、ボール弁体の貫通丸穴以外の部分は間隙空間が
存在するのでシールがなされていない。ボール弁体の回
動時に、貫通弁穴が一方の貫通丸穴と他方の貫通丸穴と
の間に位置するときに、貫通丸穴が一時的に間隙空間と
連通してしまう。その結果、貫通丸穴に残存する流体が
間隙空間内に流入して、流体が間隙空間に溜まってしま
う。流体が腐食性のものや食品である場合には、間隙空
間に溜まった流体を取り除くためのボディの完全分解が
必要となり、労力を要する。したがって、間隙空間に成
形部材を充填することによって、流体が間隙空間に溜ま
ることが防止される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施形態に係
るＹ字型三方ボールバルブ１について、図２〜５を参照
して詳細に説明する。なお、本発明に係るＹ字型三方ボ
ールバルブ１によって、液体、気体等の流動性の良い流
体をはじめとして、粉体、スラリー、高粘度流体等の流
動性の悪い流体が、特に好適に制御される。

【００１３】図２は、三方ボールバルブ１の一部分を破
断した縦断面図である。図３は、図２に示した三方ボー
ルバルブ１の平面図である。図４は、図２に示した三方
ボールバルブ１の横断面図である。

【００１４】図２において、１０はボディ、２０はボデ
ィ１０内に収納されて回動軸２を中心に回転自在に収納
されたボール弁体、３１〜３３はボディ１０の継手部に
挿嵌される円筒状のスリーブ、４０はボール弁体２０を
ボディ１０の上部から装着及び脱着するための蓋として
のボディキャップ、７０はボディ１０とボール弁体２０
との間に形成された間隙空間７０に充填される成形部材
である。

【００１５】ボディ１０は、全体として平面視Ｙ字形状
をしている。ボディ１０は、ステンレス、青黄銅、鉄
鋼、アルミニウム等の金属や、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニー
ル）やＰＴＦＥ樹脂等のエンジニアリングプラスチック
や、アルミナ、炭化珪素等のセラミックスからなる。ボ
ディ１０の上部にはボール弁体２０及び成形部材７０を
取り出すことのできる大きさに開口した開口部が形成さ
れている。ボディキャップ４０は、開口部を閉止して蓋
をするように寸法構成されている。ボディキャップ４０
の中央部には、軸方向に延在する貫通軸穴が形成されて
いる。ボディ１０とボディキャップ４０とは、クランプ
部材９０の蝶ナットを締め付けることにより一体化され
る。上下の成形部材７０の締め付け面圧によって、流体
の漏出が防止されている。

【００１６】ボディ１０の側壁には、第１継手部及び第
２継手部がそれぞれ共通継手部の中心線を中心として線
対称に配置されている。各継手部には挿通穴及びフラン
ジが形成されており、各挿通穴に対してスリーブ３１，
３２，３３が挿通されている。したがって、第１スリー
ブ３１が第１ポートを、第２スリーブ３２が第２ポート
を、第３スリーブ３３が共通ポートをそれぞれ形成して
いる。そして、三方ボールバルブ１が平面視Ｙ字形状を
している。第１スリーブ３１，第２スリーブ３２及び第
３スリーブ３３の内側に形成された丸穴は、それぞれ、
第１貫通丸穴２７、第２貫通丸穴２８及び共通貫通丸穴
３８となっている。第１貫通丸穴２７及び第２貫通丸穴
２８が共通貫通丸穴３８の中心線を中心として線対称に
配置されている。

【００１７】第１スリーブ（第１ポート）３１と第３ス
リーブ（共通ポート）３３とがなす角度、及び第１スリ
ーブ（第１ポート）３１と第３スリーブ（共通ポート）
３３とがなす角度は、それぞれ、バルブを第１開通位置
と第２開通位置とに切換える第１切換角度及び第２切換
角度をなしている。

【００１８】ボディ１０の底部には、ボール弁体２０の
下軸部を受ける下軸受部と、下軸受部に連通したドレン
１８とが設けられている。

【００１９】ボール弁体２０は、ボディ１０と同様に、
ステンレス、青黄銅、鉄鋼、アルミニウム等の金属や、
ＰＶＣ（ポリ塩化ビニール）、ＰＴＦＥ樹脂等のエンジ
ニアリングプラスチックや、アルミナ、炭化珪素等のセ
ラミックスからなる。

【００２０】ボール弁体２０の上軸部は、ハンドル６０
と連結されている。ハンドル６０を回動させると、ボー
ル弁体２０が連動して回動し、貫通弁穴２９が所定の開
閉位置に位置決めされる。ボール弁体２０の内部には、
平面視、同心の２つの円弧で囲まれて大略扇型形状をし
た貫通弁穴２９が形成されている。すなわち、貫通弁穴
２９は、リング体の両端部が所定の角度（１８０度から
切換角度を差し引いた角度）で切断された左右対称の扇
型形状をしている。略扇型形状の貫通弁穴２９が緩やか
に変化しているので、流体が略扇型形状の貫通弁穴２９
中をスムーズに流れることができる。

【００２１】第１貫通丸穴２７と共通貫通丸穴３８とが
なす第１切換角度θ及び第２貫通丸穴２８と共通貫通丸
穴３８とがなす第２切換角度θは、等しくて、好ましく
は、１２０〜１３５度である。切換角度θが１２０度よ
り小さければ、流体が流路中をスムーズに流れることが
困難となる。また、切換角度が１３５度より大きけれ
ば、第１貫通丸穴２７と第２貫通丸穴２８とが接近しす
ぎて相互干渉するので、第１貫通丸穴２７と第２貫通丸
穴３８とを物理的に配置することができない。なお、切
換角度θが１２０度に等配されている場合には、第１貫
通丸穴２７と第２貫通丸穴３８との間も連通させること
ができる。

【００２２】例えば、図３に示すように、ハンドル６０
が実線の位置にあるときには、扇型形状をした貫通弁穴
２９が図４（Ａ）の位置にある。すなわち、扇型形状を
した貫通弁穴２９の一端が共通貫通丸穴３８に接続され
るとともに貫通弁穴２９の他端が第２貫通丸穴２８に接
続されると、貫通弁穴２９を介して第２貫通丸穴２８が
共通貫通丸穴３８に連通した第２流路が形成される。

【００２３】また、図３に示すように、実線位置にある
ハンドル６０をθの角度で反時計回りに回動させてハン
ドル６０が破線の位置にあるときには、扇型形状をした
貫通弁穴２９が図４（Ｂ）の位置にある。すなわち、扇
型形状をした貫通弁穴２９の一端が共通貫通丸穴３８に
接続されるとともに貫通弁穴２９の他端が第１貫通丸穴
２７に接続されると、貫通弁穴２９を介して第１貫通丸
穴２７が共通貫通丸穴３８に連通した第１流路が形成さ
れる。

【００２４】各スリーブ３１，３２，３３のボール弁体
２０側の端部には、シートパッキング５０がそれぞれ挿
嵌されて接着されている。すなわち、各シートパッキン
グ５０は、各スリーブ３１，３２，３３に対して一体化
されている。シートパッキング５０は、４フッ化エチレ
ン系樹脂等の潤滑性の優れた樹脂材料からなり、ボール
弁体２０の貫通弁穴２８を覆うとともに、ボール弁体２
０の球面を受け入れるように寸法構成されている。各シ
ートパッキング５０の中央部には、各貫通丸穴２７，２
８，３８に対応する貫通丸穴が形成されている。ボール
弁体２０の表面にフッ素樹脂を薄くコーティングして潤
滑性を高めることもできる。

【００２５】ボディ１０内において、ボディ１０の内壁
面と、ボール弁体２０の外周面と、シートパッキング５
０の外周面とで囲まれた空間、すなわち間隙空間１２が
上下に形成されている。上下の間隙空間１２は互いに大
略同じ形状をしている。上下の間隙空間１２を充填する
ように、上下の成形部材７０が配設されている。

【００２６】上下の成形部材７０は、図５に示すよう
に、共に実質的に同一の大略臼形状をしている。したが
って、異なった形状をした上下の成形部材７０を別々に
製造する場合と比較して、製造コストを低減することが
できる。上下の成形部材７０は、ボール弁体２０と相補
的な形状、すなわちボール弁体２０の半球体を受け入れ
る半球状の凹部７２と、流路に対応する側壁位置に配設
されるとともに半円状に切り欠かれた３つの切欠７４と
を備えている。上下の成形部材７０は、互いに分割面で
当接するとともに、ボール弁体２０の球面部全体を覆う
ように配設される。上下の成形部材７０は、耐熱性、耐
酸性、耐アルカリ性及び潤滑性の優れた４フッ化エチレ
ン系樹脂等の樹脂系材料からなる。したがって、ボール
弁体２０は軽い力で回動するので、スムーズな開閉動作
が可能となる。

【００２７】ボディ１０のフランジと、各スリーブ３
１，３２，３３のフランジとは、連結リング８０を介し
て連結されている。連結リング８０を回動させることに
よって、シートパッキング５０の球状凹部がボール弁体
２０の球面に押し付けられるので、両者が十分に密着す
る。すなわち、ボール弁体２０とシートパッキング５０
との間での十分なシール性が得られる。

【００２８】したがって、ハンドル６０を用いてボール
弁体２０を回転操作すると、ボール弁体２０は、上下の
成形部材７０の凹状球面と摺接しながら回転する。例え
ば、ボール弁体２０の貫通弁穴２９の一端面が共通貫通
丸穴３８に合致する場合、及び、貫通弁穴２９の他端面
が第１貫通丸穴２７に合致する場合には、バルブが開通
状態となる。それ以外の場所ではボール弁体２０の貫通
弁穴２９の両端面が成形部材７０によって閉塞されてバ
ルブが閉止状態となって流体が流出することはない。す
なわち、間隙空間１２が成形部材７０で充填されて流体
溜まりの場所が無くなっているとともに、ボール弁体２
０とシートパッキング５０とが密着しているので、流体
溜まりが防止される。

【００２９】なお、ボディ１０とボディキャップ４０と
の間、継手部とスリーブとの間、及び、ボール弁体２０
の上軸部とボディキャップ４０との間は、それぞれ、О
リング９６を介してシールされている。また、ボール弁
体２０の貫通弁穴２９は、平面視、２つの直線で囲まれ
た大略台形状とすることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来の三方ボールバルブの横断面図である。

【図２】 本発明の一実施形態に係るＹ字型三方ボール
バルブの一部分を破断した縦断面図である。

【図３】 図２に示したＹ字型三方ボールバルブの平面
図である。

【図４】 図２に示したＹ字型三方ボールバルブの横断
面図である。

【図５】 図２に示したＹ字型三方ボールバルブに含ま
れる成形部材の斜視図である。

【符号の説明】

１ 三方ボールバルブ ２ 回動軸 １０ ボディ １２ 間隙空間 １８ ドレン ２０ ボール弁体 ２７ 第１貫通丸穴（流路） ２８ 第２貫通丸穴（流路） ２９ 貫通弁穴（流路） ３１ 第１スリーブ（第１ポート） ３２ 第２スリーブ（第２ポート） ３３ 第３スリーブ（共通ポート） ３８ 共通貫通丸穴（流路） ４０ ボディキャップ ５０ シートパッキング ６０ ハンドル ７０ 成形部材 ７２ 凹部 ７４ 切欠 ８０ 連結リング ９０ クランプ部材 ９６ Оリング θ 切換角度

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボール弁体（２０）をその回動軸（２）
   を中心に回動させることによって、共通貫通穴（３８）
   が、ボール弁体（２０）の貫通弁穴（２９）を介して、
   第１貫通穴（２７）又は第２貫通穴（２８）のいずれか
   一方と連通して、流体の流れる流路が切換えられる三方
   ボールバルブ（１）であって、 前記第１貫通穴（２７）及び第２貫通穴（２８）が、前
   記共通貫通穴（３８）の中心線を中心として線対称に配
   置され、三方ボールバルブが平面視Ｙ字形状をしてなる
   ことを特徴とする三方ボールバルブ。
2. 【請求項２】 前記第１貫通穴（２７）と前記共通貫通
   穴（３８）とがなす第１切換角度及び前記第２貫通穴
   （２８）と前記共通貫通穴（３８）とがなす第２切換角
   度が、等しくて、１２０〜１３５度であることを特徴と
   する、請求項１記載の三方ボールバルブ。
3. 【請求項３】 前記貫通弁穴（２９）は、平面視、同心
   の２つの円弧で囲まれて大略扇型形状をしてなることを
   特徴とする、請求項１記載の三方ボールバルブ。
4. 【請求項４】 前記ボール弁体（２０）とボディ（１
   ０）との間に形成された間隙空間には、成形部材（７
   ０）が充填されていることを特徴とする、請求項１記載
   の三方ボールバルブ。