ボールバルブ

【課題】ボール弁体が塞いでいる出口流路内の流体の圧力がボール弁体内の流体の圧力より高い場合でも、この出口流路内の流体がボール弁体内に漏れる虞がなく、バルブを大型化することなく大流量を確保することのできるボールバルブを提供する。
【解決手段】流入路（流入孔）５ｄと流出路（内部空間）５ｆとを有し弾性体からなるボール弁体５と、ボール弁体５が回転可能に収容される弁室４と弁室４に連通する入口流路７及び複数の出口流路８、９とを有する弁ケース２とを備え、流入路５ｄが常時入口流路７に連通し、ボール弁体５の回転動作によって、流出路５ｆが複数の出口流路８、９のいずれかに択一的に連通するボールバルブ１において、ボール弁体５は、塞いだ出口流路８内の流体から受ける圧力により変形して流体がボール弁体５内に漏れることを防止する補強部材６を備える

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールバルブに関し、特に、ボール弁体が回転可能に収容される弁室を有するボールバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、給油ユニット等において流体の流れを切り換えるためのバルブとして、特許文献１には、図７に示すボールバルブが開示されている。このボールバルブ５１は、弁ケース５２と、弁ケース５２の上部に配置されたギャードモーター５３と、弁ケース５２の弁室５４内に配置されたボール弁体５５とを備え、弁ケース５２は、下部に１つの入口流路５７と、側部に２つの出口流路５８、５９とを有する。
【０００３】
ボール弁体５５には、図８に明示するように、その中心部付近で合流する断面円形の流入路５５ａと、流出路５５ｂとが穿設され、流入路５５ａは、図７に示すように、常時、入口流路５７に連通し、流出路５５ｂは、２つの出口流路５８、５９のいずれか一方と択一的に連通するように配置される。ボール弁体５５は、ギャードモーター５３により弁軸６０を介して回転駆動され、択一的に切換変更できるように、その回転位置を設定できるように構成される。
【０００４】
また、ボール弁体５５には、ボール弁体５５の内部と弁室５４が連通するように均圧孔５５ｃが穿設され、流体が入口流路５７から出口流路５９に流れる際に、均圧孔５５ｃを介して、ボール弁体５５によって閉じられている弁室５４の内部５４ａ等にも流体を進入可能とし、ボール弁体５５の内外の圧力を均一化し、ボール弁体５５が外側に膨らんで塑性変形することを防止している。
【０００５】
上記構成により、弁ケース５２の入口流路５７から流入した流体は、ボール弁体５５の流入路５５ａから流出路５５ｂへと導かれ、ボール弁体５５を回転させて切換変更した所定の位置により、２つの出口流路５８、５９に択一的に流体の流れを切り換える。また、いずれの出口流路５８、５９に切り換えた場合でも、均圧孔５５ｃを介して流体が弁室５４の内部の隅々まで、すなわちボール弁体５５の外側にも進入し、ボール弁体５５の塑性変形を防止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−６０７９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記特許文献１に記載のボールバルブ５１では、ボール弁体５５がゴム等の弾性体からなるため、図７に示す状態で、ボール弁体５５が塞いでいる出口流路５８内の流体の圧力が、ボール弁体５５内の流体の圧力より高いと、ボール弁体５５が出口流路５８内の流体圧によって変形し、図９において矢視するように、出口流路５８内の流体が該ボール弁体５５内に漏れる虞があった。
【０００８】
また、上記ボール弁体５５では、流入路５５ａ及び流出路５５ｂを含む流路を穿設しているため、大流量を切換可能なバルブとするにはボール弁体５５の寸法を大きくする必要があり、ボールバルブ５１の大型化に繋がるという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、上記従来のボールバルブにおける問題点に鑑みてなされたものであって、ボール弁体が塞いでいる出口流路内の流体の圧力が、ボール弁体内の流体の圧力より高い場合でも、この出口流路内の流体がボール弁体内に漏れる虞のないボールバルブを提供することを目的とする。また、本発明は、これに加え、バルブを大型化することなく大流量を実現することのできるボールバルブを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明は、流入路と流出路とを有し弾性体からなるボール弁体と、該ボール弁体が回転可能に収容される弁室と該弁室に連通する入口流路及び複数の出口流路とを有する弁ケースとを備え、前記流入路が常時前記入口流路に連通し、前記ボール弁体の回転動作によって、前記流出路が前記複数の出口流路のいずれかに択一的に連通するボールバルブにおいて、前記ボール弁体は、塞いだ出口流路内の流体から受ける圧力により変形して該流体が該ボール弁体内に漏れることを防止する補強部材を備えることを特徴とする。
【００１１】
そして、本発明によれば、ボール弁体が塞いだ出口流路内の流体の圧力が、ボール弁体内の流体の圧力より高い場合でも、補強部材によって、この出口流路内の流体の圧力によってボール弁体が変形して該流体が該ボール弁体内に漏れることを防止することができる。
【００１２】
上記ボールバルブにおいて、前記ボール弁体を、基部と、該基部の両端部から延設された２つの舌状部とで構成し、該舌状部の一方が前記流入路を形成する孔部を有し、該舌状部の他方が前記弁室に連通する孔部を有し、前記基部が前記弁室に連通する複数の出口流路のいずれか一つの出口流路を除く他の出口流路を塞ぐように構成することができる。これにより、従来のように断面円形の流入路と、流出路とを穿設するのではなく、基部と弁室の内壁とで入口流路から出口流路までの流体通路を構成することができるため、同じ弁寸法でも、より大量の流体を流すことができる。また、舌状部の他方に弁室に連通する孔部を形成したため、従来のように弁体に穿設した流入路と、流出路に連通する均圧孔を形成する必要がなく、さらに大量の流体を流すことができる。
【００１３】
上記ボールバルブにおいて、前記補強部材を、前記ボール弁体の前記基部と、前記２つの舌状部にわたって延設されたコの字状の板状部材とすることができる。また、前記補強部材を、前記ボール弁体の前記基部と、前記弁室に連通する孔部を有する舌状部にわたって延設されたＬ字状の板状部材とすることもできる。
【００１４】
上記ボールバルブにおいて、前記ボール弁体を、球体状に形成し、前記流入路と前記流出路とが該ボール弁体内で合流するように両流路を穿設してもよい。また、前記補強部材を、相対向する一対のＵ字状脚部と、該一対のＵ字状脚部の各々の中央部を連結する連結部とを備えるように構成し、該一対のＵ字状脚部を、前記流入路と前記流出路を跨ぐように前記ボール弁体に埋設してもよい。これによって、ボール弁体の弾性力を維持しながらボール弁体を駆動することができ、加圧によるボール弁体の変形を防ぎつつ、ボール弁体の回転トルクの増加を抑制することができる。
【００１５】
さらに、前記補強部材を、インサート成形により前記ボール弁体と一体成形することができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明によれば、ボール弁体が塞いでいる出口流路内の流体の圧力が、ボール弁体内の流体の圧力より高い場合でも、この出口流路内の流体がボール弁体内に漏れる虞がなく、バルブを大型化することなく大流量を実現することのできるボールバルブを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明にかかるボールバルブの第１の実施形態を示す一部断面図である。
【図２】図１に示すボールバルブのボール弁体及び補強部材を示す図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面、（ｄ）は底面図、（ｅ）は補強部材の斜視図である。
【図３】図１に示すボールバルブに用いられるボール弁体の他の例を示す図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面、（ｄ）は底面図である。
【図４】本発明にかかるボールバルブの第２の実施形態を示す一部断面図である。
【図５】図４に示すボールバルブのボール弁体を示す図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面である。
【図６】図４に示すボールバルブの補強部材を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は正面図である。
【図７】従来のボールバルブの一例を示す一部断面図である。
【図８】図７に示すボール弁体を示す図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面である。
【図９】図７のボールバルブの問題点を説明するための一部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明にかかるボールバルブの第１の実施形態を示し、このボールバルブ１は、弁ケース２と、この弁ケース２の上部に配置されたギャードモーター３と、弁ケース２の弁室４内に配置されたボール弁体５とを備え、弁ケース２は、下部に１つの入口流路７と、側部に２つの出口流路８、９とを有する。
【００２０】
ボール弁体５は、ゴム等の弾性体からなり、金属製の補強部材６がインサート成形により一体成形されている。
【００２１】
補強部材６は、図２（ｅ）に示すように、帯鋼をコの字状に曲折して形成され、矩形板状の基部６ａから曲折した曲折部６ｂに、補強部材６を弁軸１０に連結するための矩形状開口部６ｃと、下部に一対の脚状部６ｄとを備える。
【００２２】
図２（ａ）〜（ｄ）に示すように、ボール弁体５は、基部５ａと、基部５ａの両端部から延設された２つの舌状部５ｂ、５ｃからなる。補強部材６をボール弁体５に一体化した状態では、補強部材６の基部６ａがボール弁体５の基部５ａの内面に沿うように、また、曲折部６ｂが上方舌状部５ｃの上面に、脚状部６ｄが下方舌状部５ｂの下面に各々一体化される。ボール弁体５の舌状部５ｂに流入孔（流入路）５ｄが穿設され、舌状部５ｃに孔部５ｅが穿設され、流入孔５ｄに続くボール弁体５の内部空間５ｆが流出路の一部を形成する。
【００２３】
図１に示すように、上記ボール弁体５を弁室４に組み込んだ状態では、流入孔５ｄは、常時、入口流路７に連通し、内部空間５ｆは、２つの出口流路８、９のいずれか一方と択一的に連通するように配置される。ボール弁体５は、ギャードモーター３により弁軸１０を介して回転駆動され、択一的に切換変更できるように、その回転位置を設定できるように構成される。また、出口流路８を塞いでいるボール弁体５の基部５ａは、補強部材６の基部６ａによって補強され、図２に示すように、ボール弁体５の上部は、補強部材６の曲折部６ｂによって補強され、ボール弁体５の流入孔５ｄの周辺部は補強部材６の脚状部６ｄで補強されている。
【００２４】
上記構成により、図１において、弁ケース２の入口流路７から流入した流体は、ボール弁体５の流入孔５ｄから内部空間５ｆへと導かれ、ボール弁体５を回転させて切換変更した所定の位置により、２つの出口流路８、９に択一的に流体の流れを切り換えることができる。
【００２５】
また、ボール弁体５の基部５ａで出口流路８を塞いだ状態では、上述のように、ボール弁体５が補強部材６で補強されているため、出口流路８内の流体の圧力がボール弁体５の内部の流体の圧力より高い場合でも、出口流路８内の流体から受ける圧力により変形して流体がボール弁体５内に漏れることを防止することができる。
【００２６】
さらに、上述のように、ボール弁体５の内部空間５ｆの両側面は開放され、直接弁室４に連通しているため、ボール弁体５の基部５ａ及び舌状部５ｃ、補強部材６の基部６ａ並びに弁室４の内壁とで入口流路７から出口流路９までの流体通路を構成することができ、従来のように流体通路がボール弁体に孔をくり貫いて形成したものではないため、同一寸法のボール弁体でも、従来に比較してより大きな流量を実現することができる。
【００２７】
さらに、上述のように、ボール弁体５の内部空間５ｆの両側面は開放され、直接弁室４に連通するとともに、ボール弁体５の舌状部５ｃに孔部５ｅを穿設したため、流体が入口流路７から出口流路９に流れる際に、ボール弁体５の内外には常に流体が存在し、ボール弁体５が外側に膨らんで塑性変形することはなく、従来のようにボール弁体に穿設した流入路と、流出路に連通する均圧孔を形成する必要がないため、さらに大量の流体を流すことができる。
【００２８】
次に、上記ボールバルブ１に用いることのできるボール弁体の他の実施の形態について、図３を参照しながら説明する。
【００２９】
ボール弁体１５は、ゴム等の弾性体からなり、金属製の補強部材１６がインサート成形により一体成形されている。
【００３０】
ボール弁体１５は、基部１５ａと、基部１５ａの両端部から延設された２つの舌状部１５ｂ、１５ｃからなる。補強部材１６をボール弁体１５に一体化した状態では、補強部材１６の基部１６ａがボール弁体１５の基部１５ａの内面に沿うように、また、曲折部１６ｂが上方舌状部１５ｃの上面に各々一体化される。ボール弁体１５の舌状部１５ｂに流入孔（流入路）１５ｄが穿設され、舌状部１５ｃに孔部１５ｅが穿設され、流入孔１５ｄに続くボール弁体１５の内部空間１５ｆが流出路の一部を形成する。
【００３１】
補強部材１６は、帯鋼をＬ字状に曲折されて形成され、矩形板状の基部１６ａから曲折した上部１６ｂに、補強部材６を弁軸１０（図１参照）に連結するための矩形状開口部１６ｃを備える。
【００３２】
上記構成により、ボール弁体１５を図１におけるボール弁体５に代えて用いた場合、弁ケース２の入口流路７から流入した流体は、ボール弁体１５の流入孔１５ｄから内部空間１５ｆへと導かれ、ボール弁体１５を回転させて切換変更した所定の位置により、２つの出口流路８、９に択一的に流体の流れを切り換えることができる。
【００３３】
また、ボール弁体１５の基部１５ａで出口流路８を塞いだ状態では、上述のように、ボール弁体１５が補強部材１６で補強されているため、出口流路８内の流体の圧力がボール弁体１５の内部の流体の圧力より高い場合でも、出口流路８内の流体から受ける圧力により変形して流体がボール弁体１５内に漏れることを防止することができる。
【００３４】
さらに、上述のように、ボール弁体１５の内部空間１５ｆの両側面は開放され、直接弁室４に連通するため、ボール弁体１５の基部１５ａ及び舌状部１５ｃ、補強部材１６の基部１６ａ並びに弁室４の内壁とで入口流路７から出口流路９までの流体通路を構成することができ、従来のように流体通路がボール弁体に孔をくり貫いて形成したものではないため、同一寸法のボール弁体でも、従来に比較してより大きな流量を実現することができる。
【００３５】
さらに、上述のように、ボール弁体１５の内部空間１５ｆの両側面は開放され、直接弁室４に連通するとともに、ボール弁体１５の舌状部１５ｃに孔部１５ｅを穿設したため、流体が入口流路７から出口流路９に流れる際に、ボール弁体１５の内外には常に流体が存在し、ボール弁体１５が外側に膨らんで塑性変形することはなく、従来のようにボール弁体に穿設した流入路と、流出路に連通する均圧孔を形成する必要がないため、さらに大量の流体を流すことができる。
【００３６】
尚、ボール弁体１５は、舌状部１５ｂに補強部材１６が存在しないため、ボール弁体５に比較して、ボール弁体１５の補強効果は若干小さくなるものの、その分ボール弁体１５の回動に要する動力を小さくすることができるため、ボール弁体５又はボール弁体１５のいずれを選択するかは、ボール弁体５、１５に加わる圧力等を勘案して適宜選択することができる。
【００３７】
次に、本発明にかかるボールバルブの第２の実施形態について、図４〜図６を参照しながら説明する。
【００３８】
図４は、本発明にかかるボールバルブの第２の実施形態を示し、このボールバルブ３１は、図７に示した従来のボールバルブ５１と同様の基本構成を有し、弁ケース３２と、弁ケース３２の上部に配置されたギャードモーター３３と、弁ケース３２の弁室３４内に配置されたボール弁体３５とを備え、弁ケース３２は、下部に１つの入口流路３７と、側部に２つの出口流路３８、３９とを有する。
【００３９】
ボール弁体３５は、ゴム等の弾性体からなり、金属製の補強部材３６がインサート成形により一体成形されている。ボール弁体３５には、図５に明示するように、その中心部付近で合流する断面円形の流入路３５ａと、流出路３５ｂと、均圧孔３５ｃとが穿設され、上部に補強部材３６の突出部３６ｄ、３６ｅが露出する。
【００４０】
補強部材３６は、図６に示すように、相対向する一対のＵ字状脚部３６ａ、３６ｂと、これらの中央部を連結する連結部３６ｃと、突出部３６ｄ、３６ｅとを備え、補強部材３６をボール弁体３５に一体化した状態では、図５に示すように、一対のＵ字状脚部３６ａ、３６ｂが流入路３５ａと流出路３５ｂを跨ぐようにボール弁体３５に埋設される。
【００４１】
図４に示すように、上記ボール弁体３５を弁室３４に組み込んだ状態では、流入路３５ａは、常時、入口流路３７に連通し、流出路３５ｂは、２つの出口流路３８、３９のいずれか一方と択一的に連通するように配置される。ボール弁体３５は、補強部材３６の突出部３６ｄ、３６ｅを介して弁軸４０に連結され、ギャードモーター３３により弁軸４０を介して回転駆動され、２つの出口流路３８、３９のいずれか一方と択一的に切換変更できるように、その回転位置を設定できるように構成される。
【００４２】
また、流体が入口流路３７から出口流路３９に流れる際に、均圧孔３５ｃを介して、ボール弁体３５によって閉じられている弁室３４の内部３４ａ等にも流体を進入可能とし、ボール弁体３５の内外の圧力を均一化し、ボール弁体３５が外側に膨らんで塑性変形することを防止している。
【００４３】
上記構成により、弁ケース３２の入口流路３７から流入した流体は、ボール弁体３５の流入路３５ａから流出路３５ｂへと導かれ、ボール弁体３５を回転させて切換変更した所定の位置により、２つの出口流路３８、３９に択一的に流体の流れを切り換える。また、いずれの出口流路３８、３９に切り換えた場合でも、均圧孔３５ｃを介して流体が弁室３４の内部の隅々まで、すなわちボール弁体３５の外側にも進入し、ボール弁体３５の塑性変形を防止する。
【００４４】
また、ボール弁体３５の基部３５ｄで出口流路８を塞いだ状態では、上述のように、ボール弁体３５が補強部材３６で補強されているため、出口流路３８内の流体の圧力がボール弁体３５の内部の流体の圧力より高い場合でも、出口流路３８内の流体から受ける圧力により変形して流体がボール弁体３５内に漏れること、特にＸ部からの漏れを防止することができる。
【００４５】
ここで、本実施の形態においては、補強部材３６のＵ字状脚部３６ａ、３６ｂ、すなわち４本の脚部によってボール弁体３５を補強しているため、ボール弁体３５の弾性力を維持しながらボール弁体３５を駆動することができ、加圧によるボール弁体３５の変形を防ぎつつ、ボール弁体３５の回転トルクの増加を抑制することができる。また、補強部材３６は、プレス成形で容易に加工することができ、補強部材３６をインサート成形によりボール弁体３５と一体成形できるため、製造も容易である。
【００４６】
尚、上記実施の形態においては、本発明にかかるボールバルブ１、３１を三方切替弁に適用した場合について説明したが、ボールバルブ１、３１は、三方切替弁に限らず、ボール弁体が回転可能に収容される弁室を有するその他のバルブにも適用することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１ボールバルブ
２弁ケース
３ギャードモーター
４弁室
４ａ（弁室の）内部
５ボール弁体
５ａ基部
５ｂ舌状部
５ｃ舌状部
５ｄ流入孔
５ｅ孔部
５ｆ内部空間
６補強部材
６ａ基部
６ｂ曲折部
６ｃ矩形状開口部
６ｄ脚状部
７入口流路
８出口流路
９出口流路
１０弁軸
１５ボール弁体
１５ａ基部
１５ｂ舌状部
１５ｃ舌状部
１５ｄ流入孔
１５ｅ孔部
１５ｆ内部空間
１６補強部材
１６ａ基部
１６ｂ曲折部
１６ｃ矩形状開口部
３１ボールバルブ
３２弁ケース
３３ギャードモーター
３４弁室
３４ａ（弁室の）内部
３５ボール弁体
３５ａ流入路
３５ｂ流出路
３５ｃ均圧孔
３５ｄ基部
３６補強部材
３６ａ、３６ｂＵ字状脚部
３６ｃ連結部
３６ｄ、３６ｅ突出部
３７入口流路
３８出口流路
３９出口流路
４０弁軸

【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入路と流出路とを有し弾性体からなるボール弁体と、該ボール弁体が回転可能に収容される弁室と、該弁室に連通する入口流路及び複数の出口流路とを有する弁ケースとを備え、前記流入路が常時前記入口流路に連通し、前記ボール弁体の回転動作によって、前記流出路が前記複数の出口流路のいずれかに択一的に連通するボールバルブにおいて、
前記ボール弁体は、塞いだ出口流路内の流体から受ける圧力により変形して該流体が該ボール弁体内に漏れることを防止する補強部材を備えることを特徴とするボールバルブ。
【請求項２】
前記ボール弁体は、基部と、該基部の両端部から延設された２つの舌状部からなり、該舌状部の一方が前記流入路を形成する孔部を有し、該舌状部の他方が前記弁室に連通する孔部を有し、前記基部が前記弁室に連通する複数の出口流路のいずれか一つの出口流路を除く他の出口流路を塞ぐことを特徴とする請求項１に記載のボールバルブ。
【請求項３】
前記補強部材は、前記ボール弁体の前記基部と、前記２つの舌状部にわたって延設されたコの字状の板状部材であることを特徴とする請求項２に記載のボールバルブ。
【請求項４】
前記補強部材は、前記ボール弁体の前記基部と、前記弁室に連通する孔部を有する舌状部にわたって延設されたＬ字状の板状部材であることを特徴とする請求項２に記載のボールバルブ。
【請求項５】
前記ボール弁体は、球体状に形成され、前記流入路と前記流出路とが該ボール弁体内で合流するように穿設されることを特徴とする請求項１に記載のボールバルブ。
【請求項６】
前記補強部材は、相対向する一対のＵ字状脚部と、該一対のＵ字状脚部の各々の中央部を連結する連結部とを備え、
該一対のＵ字状脚部が前記流入路と前記流出路を跨ぐように前記ボール弁体に埋設されることを特徴とする請求項５に記載のボールバルブ。
【請求項７】
前記補強部材は、インサート成形により前記ボール弁体と一体成形されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のボールバルブ。

【図１】