JPH11270711A - 流量を絞るボ―ル弁のインサ―ト - Google Patents

流量を絞るボ―ル弁のインサ―ト

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JPH11270711A
JPH11270711A JP388599A JP388599A JPH11270711A JP H11270711 A JPH11270711 A JP H11270711A JP 388599 A JP388599 A JP 388599A JP 388599 A JP388599 A JP 388599A JP H11270711 A JPH11270711 A JP H11270711A
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ball
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アリ・マーランディ
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16K5/0605—Plug valves; Taps or cocks comprising only cut-off apparatus having at least one of the sealing faces shaped as a more or less complete surface of a solid of revolution, the opening and closing movement being predominantly rotary with plugs having spherical surfaces; Packings therefor with particular plug arrangements, e.g. particular shape or built-in means
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 正確で及び／若しくは実質的にリニアな所定
の流量状態を与え、また特注の機械加工や鋳造を必要と
しないボール弁を提供する。 【解決手段】 ボール弁の容積制御インサート１８は、
貫流の所定の流量状態を与えるためにボール弁１０の流
体通路２２に取り付け可能となっている。インサート
は、ボール弁に着座された弁制御部材１６の外面３８に
対応した凸形状を有しており、インサートを流体通路を
横切って取り付けるためにその周辺上に連結部を配置し
ている。インサートは、所定の流量状態を与える横長形
状又は放物線形状の開口等の細長いスロット４６をそれ
に貫通させている。複数のそのようなインサートは、ボ
ール弁に対して個々に選択される或る範囲の所定の流量
状態を与えるためにボール弁に用意されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、一般に導管内の
流体流の容積を制御するためのボール弁に関し、より具
体的には暖房、換気、空調システムにおけるボール弁の
インサートと選択可能な流量状態を与える一組のインサ
ートとに関する。
【０００２】
【従来の技術】手動で、油圧で、又は電気的に駆動され
るボール弁は、一般に、弁本体内部に取り付けられた２
つのシール間に保持された球状ボールを有している。ア
クチュエータは、ボールから延びシールされた弁棒によ
って、完全開放位置と完全閉鎖位置との間で弁本体内部
でボールを回転させる。
【０００３】図１（Ａ）から図１（Ｄ）に示されている
ような一般的なボール弁に関しては、球状ボールは、弁
本体の各端部を貫通して延びた同じような通路に対応し
た一様な直径の孔をボール自身に貫通させている。完全
に開放した位置になっている時、孔は軸方向に整合され
ており、それによって通路を通る流体流には最少の抵抗
しか与えない。弁棒に取り付けられたハンドル（又は他
のアクチュエータ）を徐々に回すことで、ボールとその
嵌合シールとの間の露出面域は、小さな『爪』又は三日
月の形に似てきて、その形は、特に図１（Ｂ）と図１
（Ｃ）に示されているようにハンドルの各移動度合毎に
劇的に拡大する。２つの丸い通路の合成する交差面域
は、流体流に対して予測のつかない極端に敏感な『露出
された』面域を創り出し、しばしばボール弁を所望の流
量に設定するのを困難にする。
【０００４】例えば、ボール弁は、よく循環水式の（暖
房、換気、空調の又は『ＨＶＡＣ』）閉回路システムを
釣り合わせるために使用される。ボール弁には、よくボ
ール弁を通る流量率を正確に計測できるようにするため
に組込み式のベンチュリー及び／若しくはオリフィスが
設けられている。しかし、ボール弁の標準的な構成で
は、ハンドルの移動度合に対して敏感なために容易に正
確な設定ができない。かくして、所望の流量が得られる
前には、最終的なアクチュエータの設定のいずれかの側
に幾度か行き過ぎが生じよう。
【０００５】この敏感さの問題を最小限に抑えるため
に、幾つかのボール弁には、低流量設定を楽にするため
に比較的小さな孔寸法が与えられている。より優れた容
積制御ができるとは言え、これらのボール弁は、弁が完
全に開放した時に高流量状態にならなければならないシ
ステムに対しては望ましくない大きな摩擦損失を発生す
ることがある。
【０００６】代替案として、ボール弁の通路には、絞り
と制御性の改善を試みるために、代わりの孔開口が設け
られる。例えば、日本のＴｏｙｏ会社は、菱形状の孔を
備えた球状ボールを採用したボール弁を市販している。
更に、レスター（Ｌｅｓｔｅｒ）氏等に付与された米国
特許第５，５９３，１３５号は、ボールの貫通道程の大
部分に渡って延びた円筒状の孔を備えたプラスチック製
球状ボールを採用したボール弁を開示している。一端で
は、しかし、球状ボールの一部として形成された絞り壁
によって孔は部分的に閉じられてしまう。絞り壁は、ボ
ールが弁本体内部で回転されるに従ってよりリニアな流
量状態を与えるためにその壁に横長形状の開口を設けて
いる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、そのようなボ
ール弁は、各々の所望の流量状態や『ＣV 付与』のため
に独特に鋳造されたり又は機械加工された球状ボールを
必要とする。更に、菱形状や他の特別の孔開口では、或
る用途に対してはリニアな又は他の所望の容積流量制御
を与えてくれない。更に、そのような特注のボールを製
造するコストと困難さは、それらが黄銅やステンレスス
チール等の在来の材料から加工されたり、成形される場
合には、更に厳しくなるであろう。
【０００８】従って、従来のボール弁よりもより正確な
容積流量制御を行うボール弁に対する要求が存在してい
る。
【０００９】更に、各種の選択可能な流量状態を与えて
くれ、また実質的に特注の形成方法によらずに市場競争
力に優れた製造ができるボール弁の要求が存在する。
【００１０】本発明は、ボール弁を通る流体流を正確
に、実質的にリニアに及び／若しくは等しい割合の容積
流量制御を行うようになっているボール弁とボール弁用
インサートに指向されている。本発明は、更に、各種の
所定の流量状態を与えるボール弁の容積制御インサート
と一組のインサートに指向されている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の一局面では、ボ
ール弁に所定の流量状態を与えるためにボール弁の弁制
御部材に取り付けられるインサート装置が提供される。
インサート装置は、弁制御部材の外表面に対応したほぼ
凸形状を有している。連結部が、インサート装置の周辺
に配置されており、それを弁制御部材を通った通路を横
切るように取り付けている。インサート装置は、弁制御
部材の通路に渡って所定の流量状態を与えるようになっ
ている横長形状又は放物線形状の開口等の細長いスロッ
トをそれに貫通させている。
【００１２】本発明のもう一つ別の局面では、ボール弁
を通して或る範囲の所定の流量状態を与えるためにボー
ル弁と複数の容積制御インサートとを有した汎用流量制
御装置が提供される。ボール弁は、弁ハウジングの内部
で弁座に出入りするように延びた上流側及び下流側の通
路を備えた弁ハウジングを有しており、それによって弁
ハウジングを通った長手方向軸線を規定している。
【００１３】自身貫通孔を備えた弁制御部材は、弁座内
部に回転可能に搭載されており、結果的にその孔は長手
方向軸線と整合することができる。孔と上流側及び下流
側の通路とは、共に弁制御部材が完全に開放した位置と
完全に閉じた位置との間で旋回されると弁ハウジングに
渡って調節可能な流体通路を形成する。
【００１４】複数のインサートが、流体通路を横切って
個別に取り付け可能となっており、インサートの各々
は、流体通路に渡って所定の流量状態を与えるようにな
っている細長い開口を貫設している。弁制御部材と各イ
ンサートとは、協同する脚とポケット等の、孔を横切っ
てインサートを弁制御部材に取り付ける連結部を有して
いる。
【００１５】本発明の第３局面では、実質的にリニアな
容積流量制御ができるようにしたボール弁が提供され
る。ボール弁は、長手方向軸線に沿って通路を貫設した
弁ハウジングを有している。自身に孔を貫設している弁
制御部材は、弁ハウジング内に着座され、孔は通路と整
合できるようになっている。弁制御部材は、開放位置と
閉鎖位置との間で横断軸線周りで回転可能となってお
り、結果的に孔と通路とは、弁制御部材がその開放位置
と閉鎖位置との間で回転されると、各々最大流量率状態
と最少流量率状態との間で調節可能な流体通路を規定す
ることになる。
【００１６】ボール弁は、放物線状の開口を全体に渡っ
て有した流体通路をほぼ横切るように延びた容積制御部
材を有している。放物線状の開口は、弁制御部が回転さ
れると、即ちその開放位置と閉鎖位置との間における弁
制御部の各移動度合毎に最大流量率状態と最少流量率状
態との間でほぼ等しい割合の流量特性を与えるようにな
っている放物線形状を有している。好ましくは、容積制
御部材は、上述のもののように、上記流体通路を横切っ
て取り付けられる容積制御インサートから構成されてい
る。
【００１７】従って、本発明の主目的は、ボール弁に所
定の流量状態を与えるように選択的にボール弁に取り付
けられるような一組のインサートと容積制御インサート
とを提供するものである。
【００１８】更に、正確で及び／若しくは実質的にリニ
アな所定の流量状態を与え、また特注の機械加工や鋳造
を必要としないボール弁を提供することを目的としてい
る。
【００１９】
【発明の実施の形態】本発明の他の目的や特長は、添付
図面を参照にして次の説明を考慮することで明らかにな
るでしょう。
【００２０】さて、図面を見ると、図２（Ａ）は、本発
明に係るボール弁１０を示している。ボール弁１０は、
一般に弁ハウジング１２と、弁座１４と、弁制御部材１
６と、容積制御インサート１８とを有している。弁ハウ
ジング１２は、在来の材料から造られ、弁座１４と弁制
御部材１６とを収容する腔室２０と、長手方向軸線２３
に沿って腔室２０を出入りするように軸方向に延びた通
路２２とを有している。通路２２は、ボール弁１０が循
環水式のＨＶＡＣシステム（図示していない）のような
流体供給システムに搭載されている場合には調整された
空気のような流体が流れる導管を形成している。
【００２１】弁座１４は、腔室２０の内部で弁制御部材
１６を回転可能に着座させるシール部材となっている。
弁座１４は、弁制御部材１６がそこで回転されるように
しつつも、弁制御部材１６の外面３８と弁ハウジング１
２との間に気密シールを提供している。弁座１４は、一
般にプラスチックや複合プラスチックのような在来の材
料から、より好ましくはテフロン（Ｔｅｆｌｏｎ）から
造られており、また弁制御部材１６を着座させるように
腔室２０に個々に搭載される上流側部分と下流部分又は
上方部分と下方部分のような複数の区分体で造られる。
【００２２】弁制御部材１６は、一般に円筒状の孔２６
を軸方向に貫通させたほぼ球状のボール２４となってい
る。円筒状の孔２６は、一般に弁ハウジング１２を貫通
している通路２２の直径にほぼ対応した直径を有してい
る。球状ボール２４は、また、後で更に説明するよう
に、容積制御インサート１８を取り付ける孔２６にポケ
ット２８も有している。好ましくは、複数のポケット２
８は、孔２６の周面の所定位置にその一端に隣接して設
けられており、たとえ代替案として、弁制御部材１６が
環状溝（図示されていない）を代りに有することができ
ても、所定の向きに容積制御インサート１８を取り外し
可能に取り付けるようにしている。
【００２３】弁制御部材１６は、一般にその使用中に遭
遇する流体やその流れ状態に耐えることができる耐久性
に優れた装置を提供してくれる在来のボール弁の材料か
ら形成されている。好ましくは、弁制御部材は、黄銅や
ステンレススチール等の金属から機械加工され、それに
よって鋳造等の他の加工と対照されるような正確な公差
を与えてくれる。しかし、弁制御部材１６は、更に、円
筒形状又は切頭円錐台形状のような代りの形状に、及び
／若しくは当業者が高く評価するような代替製造方法を
使用して形成される。
【００２４】更に、弁制御部材１６は、弁ハウジング１
２の弁棒開口３２を通って弁制御部材から延びた弁棒３
０を有している。好ましくは、弁棒３０は、長手方向軸
線２３にほぼ直交した横断軸線３４に沿って球状ボール
２８に取り付けられている。ハンドル３６や、代りに電
気式、油圧式又はモータ駆動のアクチュエータ（図示さ
れていない）が弁棒３０に取り付けられており、弁座１
４と腔室２０との内部で弁制御部材１６を回転させる。
【００２５】ボール弁１０は、更に弁制御部材１６の孔
２６を横切って取り付け可能となっている容積制御イン
サート１８を有している。好ましくは、容積制御インサ
ート１８は、弁制御部材１６の孔２６の直径にほぼ対応
した直径を有した円盤形状部材４０となっている。円盤
形状部材４０は、弁制御部材１６の外面３８にほぼ対応
した凸状外面４２を有している。内面４４は、図示のよ
うにほぼ平坦にしたり、又は外面４２と似た凹形状（図
示されていない）とすることができる。
【００２６】代りに、容積制御インサート１８は、ほぼ
矩形状（図示されていない）等の他の形状とすることも
できる。そのような実施例では、容積制御インサート１
８は、通路２２内に挿入されるように十分に小さくされ
なければならないし、またその外周面は、容積制御イン
サート１８が弁制御部材１６に取り付けられる箇所にお
いて孔２６の形状に実質的に対応していなければならな
い。しかし、製造を容易にするために、円盤形状の容積
制御インサート１８は、一般に、特別の設計と製造方法
を必要とするよりはむしろ在来の機械加工法を使用して
弁制御部材１６が造られるようにするので好ましい。
【００２７】円盤形状部材４０は、容積制御インサート
１８を弁制御部材１６に取り付けるために複数の脚又は
タブ４８を有している。好ましくは、脚４８は、弁制御
部材１６のポケット２８に対応した所定位置において円
盤形状部材４０の周辺上に一体的に形成されており、ま
たこれから説明するように容積制御インサート１８の取
り付けを容易にするように弾性変形可能となっている。
代りに、円盤形状部材４０は、環状溝か又はタブ（図示
されていない）を弁制御部材１６における同様な溝（図
示していない）に対応するようにすることができる。
【００２８】更に、一本以上の脚４８が、例えば他の脚
よりも大きな寸法の独特の形状を、弁制御部材１６の同
じように賦形されたポケットに対応して取ることができ
る（図示されていない）。この脚の構成は、孔２６の内
部において容積制御インサート１８の開口４６を確実に
適正に整合させる。
【００２９】代りに、他の協同する連結部及び／若しく
はアタッチメント、又は協同ネジ形状や接着剤等の整合
機構が、容積制御インサート１８と弁制御部材１６の周
辺に設けられる。例えば、図２（Ｂ）と図２（Ｃ）に示
されているように、円盤形状部材４０は、弁制御部材１
６の対応したスロット５４に受け入れられるようになっ
ている整合タブ５２を有することができる。
【００３０】最後に、円盤形状部材４０は、軸方向に貫
通した細長いスロット又は開口４６を有している。第１
の好適な実施例では、開口４６は横長形状（図３（Ａ）
〜図３（Ｄ）を見よ）を有しており、他方第２の好適な
実施例では、開口４６は放物線形状（図５（Ａ）〜５
（Ｄ）を見よ）を有している。容積制御インサート１８
が正しく弁制御部材１６に取り付けられると、開口４６
は、好ましいことには、横断軸線３４にほぼ直交した面
に沿って延びることになる。好ましくは、開口４６は、
予じめ選択された流量状態を与えてくれる、即ち弁制御
部材１６がその完全に開放した位置に在る時の最大流量
率と、弁制御部材１６がその完全に閉鎖された位置に在
る時の最少流量率（一般的にはゼロ）との間で正確な容
積制御を行う所定の幅と高さと横断面形状とを有してい
る。
【００３１】容積制御インサート１８は、従来の加工法
を使用して成形されるようなプラスチックや金属等の各
種の在来の材料から造られる。射出成形されるプラスチ
ック等は、効率的に製造される高い公差のインサートを
造れるので好ましい。そのようなプラスチックは、更
に、脚４８が容積制御インサート１８の取り付けを容易
にするように確実に弾性的に反ることができるようにす
る。
【００３２】脚４８は、好ましくは、実質的に硬いがな
お十分に撓むことができ、容積制御インサート１８が通
路２２と孔２６に導入されるに従って圧縮し、ポケット
２８内に弾性的にスナップ嵌入し、容積制御インサート
１８を所定位置に取り付けるようになっている。脚４８
は、更に工具（図示されていない）によってポケット２
８から容易に導びき出されるように十分に撓むことがで
き、それによって容積制御インサート１８がボール弁１
０のいずれの構成要素にも損傷を与えずに弁制御部材１
６から取り外される。
【００３３】本発明のボール弁１０を組み立てて使用す
るために、容積制御インサート１８の無い状態で組み立
てられたボール弁１０が、従来の製造方法を使用して造
られる。好ましくは、ボール弁１０は、弁制御部材１６
の孔２６の内部に設けられるようなポケット２８及び／
若しくは溝５４（図２（Ｃ）参照のこと）等の連結部を
除けば、その外観と製造についてはほぼ従来通りであ
る。改装適用するために、代りに、連結部の無い図１
（Ａ）〜１（Ｄ）に示されているような従来のボール弁
４１０が用意され、連結部は弁制御部材４１６に、例え
ばそこにポケット（図示されていない）を機械加工する
ことで形成される。
【００３４】図２（Ａ）に示されている例示の容積制御
インサート１８等の一組の容積制御インサートが設けら
れる。各容積制御インサート１８は、弁制御部材１６の
孔２６に対応した同じような直径又は横断面を有してい
る。しかし、各容積制御インサート１８は、所定の最大
流量状態に対応し、異なった幅と高さを有した横長形状
又は放物線形状の開口等の異なった開口４６を有してい
る。かくして、一組の容積制御インサートは、使用者に
よって選択される各種の流量状態、即ち完全開放状態と
完全閉鎖状態との間で所定範囲の容積流量率を与えるこ
とができる。
【００３５】容積制御インサート１８は、ボール弁１０
の或る用途に対して適した所定の流量状態を与えてくれ
る組合わせから選択される。弁制御部材１６を完全開放
状態にして、容積制御インサート１８は通路２２内に導
入される。開口４６は、例えば、容積制御インサート１
８上の拡大脚等（図示されていない）の整合部材を弁制
御部材１６の対応した拡大ポケット（図示されていな
い）に向けることで、横断軸線３４に直交した面に沿っ
て整合される。容積制御インサート１８が通路２２及び
／若しくは孔２６に入るに従って、脚４８は、容積制御
インサート１８がポケツト２８と同じ広がりを持つよう
になるまで上述のように若干圧縮されることになる。次
に、脚４８は、ポケット２８に係合又はスナップ嵌合
し、容積制御インサート１８を孔２６を横切るように弁
制御部材１６に取り付ける。
【００３６】ボール弁１０は、次に、閉回路のＨＶＡＣ
システムのような流体システムに搭載され、容積流量制
御を行うために使用されるが、ボール弁１０の流量制御
は、選択された容積制御インサート１８の開口４６の大
きさと形状に左右される。図３（Ａ）〜３（Ｄ）に示さ
れているように、ほぼ横長形状の開口１４６を備えた容
積制御インサート１８の第１の好適な実施例は、ボール
弁１０の内部に取り付けられた状態で図示されている。
図３（Ａ）では、ボール弁１０は、横長形状の開口１４
６が通路２２をほぼ横切って延びているその完全開放位
置で図示されている。
【００３７】ハンドル３５と弁制御部材１６とが回転さ
れると、流体が全然ボール弁１０を流れなくなるように
通路２２が完全に閉じられてシールされることになる、
即ち弁制御部材１６が完全に閉じられる位置（図３
（Ｄ）を見よ）に到達するまで、横長形状の開口１４６
は、徐々に通路２２から引き込まれて行く。かくして、
弁制御部材１６は、図３（Ｂ）と図３（Ｃ）に示されて
いるもののように、図３（Ａ）と図３（Ｄ）に示された
状態の間のいずれかの位置に位置付けされ、それによっ
て選択可能な流量率を提供する。
【００３８】ボール弁１０の重要な特長は、弁制御部材
１６の各回転度合毎に、横長形状の開口１４６が弁制御
部材１６の周面３８によって規定される円弧に沿って或
る直線距離だけ移動する点にある。かくして、流れ通路
２２の横断面は、弁制御部材１６が回されるに従ってほ
ほぼリニアな状態で制限されていくことになる。
【００３９】反対に、図１（Ａ）〜図１（Ｄ）に示され
ているように、従来のボール弁４１０の流れ通路４２２
は、弁制御部材４１６が回転されると突然の劇的な絞り
を経験する。この敏感さは、ボール弁４１０を所望の流
量に対する正確な位置が素早く過ぎ去ってしまい、それ
によってボール弁４１６が所望の設定点での釣合いが取
りにくくなるためである。
【００４０】図４及び図５（Ａ）から図５（Ｄ）に戻る
と、放物線形状の開口２４６を有した容積制御インサー
ト１１８の第２の好適な実施例が示されている。放物線
形状の開口２４６を備えた容積制御インサート１１８の
外は、ボール弁１０の他の構成要素は、上述のものと同
じである。放物線形状の開口２４６は、ほぼ一定の高さ
を有した横長形状の開口１４６とは違って、開口２４６
の高さｈがその幅ｗに渡って変化する点で『放物線形
状』となっている。上述の横長形状の開口１４６と同様
に、放物線形状の開口２４６は、従来のボール弁よりも
優れた改善された容積制御を行うもので、特に自動温度
制御システムに好適な等しい割合の流量特性を与えてく
れる。
【００４１】図７に示すように、放物線形状の開口２４
６と横長形状の開口１４６は、従来のボール弁より優れ
た改善された容積流量制御を与えてくれる。カーブ６
０、６２、６４は、ボール弁の弁棒位置の関数として、
即ち弁がその完全に閉られた位置（０）と完全に開いた
位置（１）との間で回転されるに従って、最少流量状態
（０）と最大流量状態（１）との間における従来のボー
ル弁の開口と、放物線状の開口と、横長形状の開口との
流量率を各々示している。
【００４２】上記説明のように、開口４６は弁制御部材
１６の周面３８によって規定された円弧に沿って移動す
る。流体流は通路２２を通る軸方向となっているため
に、この円弧は、ボール弁１０を通った通路２２の横断
面上に効果的に投影される。かくして、弁制御部材１６
が特定の回転度だけ回されると、通路２２は本当のリニ
アな状態で遮られることが無い。
【００４３】上記横長形状の開口１４６は、リニアな容
積制御に近いが、放物線形状の開口２４６は、弁制御部
材１１６が特定の回転度合だけ回されると放物線形状の
開口２４６がほぼ等しい割合の状態で通路２２を遮るよ
うに通路２２を横切って突出する横断面を与えてくれる
ので、その放物線形状の開口２４６は、容積制御インサ
ート１１８によって辿られる円弧状の又は非リニアな経
路に対してより正確な補償を行う。かくして、放物線形
状の開口２４６の高さｈは、弁制御部材１６の直径と所
望の流量状態範囲に基づいて数学的に確定される。
【００４４】例えば、図５（Ａ）と図５（Ｂ）に示され
ているように、弁制御部材１６が最初にその完全に開い
た位置から回されると、放物線形状の開口２４６は、通
路２２の軸線に対してより直交した状態で移動し、それ
によって素早く通路２２を絞ることになる。図５（Ｂ）
と図５（Ｃ）との間において、開口１４６によって辿ら
れる円弧は、通路２２の長手方向軸線２３（図５（Ａ）
から図５（Ｄ）には示されていない）に対してより正接
するようになっているので、通路２２はよりゆっくりと
絞られることになる。かくして、従来のボール弁の弁制
御部材は、その通路を通る流体流量をかなりの割合で減
少させるためには、より大きな角度に回されなければな
らない。放物線形状の開口２４６は、弁制御部材１６が
回されるに従って放物線形状の開口２４６の露出された
横断面積を減らすことでそれを補償し、かくして各回転
度合毎にほぼリニアな容積流量の変化を与えることにな
る。
【００４５】図６を見ると、弁ハウジング３１２と、弁
座３１４と、弁制御部材３１６と、容積制御インサート
３１８とを有した本発明に係るボール弁３１０の代替実
施例が示されている。弁ハウジング３１２は、中央腔室
３２０に出入りするように延びた通路３２２を有してお
り、上述のもののほぼ同じである。弁制御部材３１６
は、好ましことには、円筒状の孔３２６を軸方向に貫通
させた在来の球状ボール３２４となっている。弁制御部
材３１６は、弁棒３３０とハンドル３３６等のアクチュ
エータとによって弁ハウジング３１２の内部において横
断軸線３３４周りで回転されるようになっている。
【００４６】上述の実施例とは違って、弁制御部材３１
６よりはむしろ弁座３１４の方に、容積制御インサート
３１８が取り付けられるようになっている。一般に、弁
座３１４は、腔室３２０内に弁制御部材３１６をシール
して着座させるべく、腔室３２０の内部に永久部分３５
０を搭載している。容積制御インサート３１８は、弁座
３１４に取り付けられ、及び／若しくはそれ自身弁座３
１４の一部分を形成するようになっている。容積制御イ
ンサート３１８は、上述の横長形状の開口１４６又は放
物線形状の開口２４６等の開口４６を有しており、また
弁制御部材３１６の外面３３８に対応したほぼ凹形状の
内面３４２を有している。
【００４７】一形態として、図６に示されているよう
に、容積制御インサート３１８は、弁座３１４の取り付
け可能部分とすることができる。弁ハウジング３１２
は、容積制御インサート３１８上の一つ以上の対応脚又
は他の連結部（図示されていない）を受け入れるために
通路３２２の周面に一つ以上のポケット（図示されてい
ない）を有することができる。容積制御インサート３１
８が、弁ハウジング３１２に取り付けられると、その内
面３４２は、好ましくは、弁制御部材３１６の外面３３
８にシール可能に係合し、弁制御部材３１６の着座を補
助し、通路３２２と孔３２６との間を気密シールするの
を補助する。
【００４８】代りに、容積制御インサートは、それ自身
弁座に取り付けられる（図示されていない）。例えば、
弁座と容積制御インサートとは、容積制御インサートが
弁制御部材よりはむしろ弁座に取り付けられるようにす
る脚とポケット等の協同する連結部を有している点を除
けば、図２（Ａ）に示されているものと同様に構成され
得るものである。
【００４９】
【発明の効果】従って、本発明の重要な特長は、一組の
容積制御インサートが単一のボール弁に対して設けられ
得る点である。その一組のインサートは、特定の用途に
対して所定の流量状態を与えるインサートを使用者が選
択できるようにすると言う或る範囲の流量状態を提供で
きる。インサートは、ボール弁に容易に取り付けられ、
またそれが摩耗したり、又は適用した流量状態が変化す
るので、全体のボール弁を取り替える必要が無いように
オプションで取り外され、取り替えられる。
【００５０】かくして、本発明に係る単一のボール弁
は、使用者に更に広範囲な用途を提供し使い勝手を良く
してくれ、個々のボール弁の全要目の入れ替えができよ
う。更に、本発明に係るボール弁は、実質的に従来の方
法を使って製造される。或る範囲の容積流量状態を与え
るために各種の特注された弁制御部材や個々のボール弁
を機械加工したり鋳造する必要が無くなる。
【００５１】最後に、本発明に係るインサートは、一般
に、従来のボール弁とは違って、改善された及び／若し
くはほぼリニアな容積流量制御を行うような、放物線形
状の開口又は横長形状の開口等の開口を有している。か
くして、本発明に係るボール弁が、流体システム内に搭
載されると、ボール弁はより容易に所望の流量率に設定
されるであろう。
【００５２】本発明は、各種の改造や代替形態を取り得
るが、発明の具体的な例が図面に示されており、ここで
詳細に述べられている。しかし、本発明は、開示された
特定の形や方法に限定されるべきでは無く、反対に、本
発明は添付された特許請求の範囲の精神と技術的範囲に
収まる全ての改造や同等物及び代替物をも含むものであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来のボール弁の横断端面図である。完全に
開放した位置と完全に閉鎖された位置との間で移動され
る球状ボールを示す。
【図２】 本発明に係るボール弁の（Ａ）横断面図、
（Ｂ）容積制御インサートの正面図、（Ｃ）ボール弁の
代替実施例の部分横断面図である。
【図３】 図２（Ａ）のボール弁の横断端面図である。
完全に開放した位置と完全に閉鎖された位置との間で移
動される弁制御部材を示す。
【図４】 長手方向軸線の流体通路を横切って放物線形
状の開口を有した本発明に係るボール弁の端面図であ
る。
【図５】 図４のボール弁の横断端面図である。
【図６】 本発明に係るボール弁の代替実施例の横断面
図である。
【図７】 本発明に係るボール弁の開口と従来のボール
弁の流量特性比較図である。
【符号の説明】
１０ ボール弁 １２ 弁ハウジング １４ 弁座 １６ 弁制御部材 １８ （容積制御）インサート部材 ２０ 腔室 ２２ 弁ハウジングの通路 ２３ 長手方向軸線 ２６ 弁制御部材の孔（通路） ３８ 外表面 ２８ 連結部（ポケット） ４０ 円盤（部材） ４３ 横断軸線 ４６ 細長いスロット（開口） ４８ 連結部（脚、タブ） ５２ 整合部材（タブ）

Claims (27)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ボール弁を通して所定の流量状態を与え
    るためにボール弁の弁制御部材に取り付けられるインサ
    ート装置であって：インサート部材が取り付けられる弁
    制御部材の外表面に対応したほぼ凸形状を有したインサ
    ート部材と；上記インサート部材の周辺上に設けられ、
    弁制御部材を貫通した通路を横切って上記インサート部
    材を取り付けるようになっている連結部と；上記インサ
    ート部材を貫通するように設けられ、上記インサート部
    材が取り付けられる弁制御部材の通路を通る所定の流量
    状態を与えるようになっている細長いスロットとから構
    成されていることを特徴とするインサート装置。
  2. 【請求項２】 上記連結部は、上記インサート部材の上
    記周辺から延びた複数の脚から構成されており、該脚
    は、弁制御部材の対応したポケットに係合するようにな
    っている請求項１記載のインサート装置。
  3. 【請求項３】 上記連結部は、上記インサート部材が、
    弁制御部材の通路を横切って取り付けられると、上記の
    細長いスロットに所定の向きを与えるための整合部材を
    有している請求項１記載のインサート装置。
  4. 【請求項４】 上記インサート部材は、弁制御部材を通
    った通路にほぼ対応した直径を有した円盤から構成され
    ている請求項１記載のインサート装置。
  5. 【請求項５】 上記円盤の上記凸形状は、球の一部分に
    対応しており、該球は弁制御部材の外表面とほぼ同じ外
    周面を有している請求項４記載のインサート装置。
  6. 【請求項６】 上記インサート部材は、プラスチックか
    ら構成されている請求項１記載のインサート装置。
  7. 【請求項７】 上記細長いスロットは、横長形状の開口
    から構成されている請求項１記載のインサート装置。
  8. 【請求項８】 上記細長いスロットは、放物線形状の開
    口から構成されている請求項１記載のインサート装置。
  9. 【請求項９】 貫流の複数の所定の流量状態を与えるボ
    ール弁であって：上流側及び下流側の通路を貫通させた
    弁ハウジングであって、上記上流側及び下流側の通路が
    該弁ハウジングの内部において弁座に出入りするように
    延びていて、それによって上記弁座を通る長手方向軸線
    を規定している弁ハウジングと；上記弁座の内部に回転
    可能に搭載されており、貫通して延びた孔を有した弁制
    御部材であって、上記孔が上記長手方向軸線と整合可能
    になっており、上記孔と上記上流側及び下流側の通路と
    が共に上記弁ハウジングを通る流体通路を規定している
    弁制御部材と；上記流体通路を横切って個々に取り付け
    可能であって、各々が上記流体通路を通る所定の流量状
    態を与えるようになっている開口を貫通させている複数
    のインサートとから構成されていることを特徴とするボ
    ール弁。
  10. 【請求項１０】 上記弁制御部材と上記複数のインサー
    トとは、上記複数のインサートの一つを上記孔を横切っ
    て上記弁制御部材に取り付けるための連結部を有してい
    る請求項９記載のボール弁。
  11. 【請求項１１】 上記連結部は、協同する脚とポケット
    とから構成されており、上記脚とポケットとは、上記弁
    制御部材と上記複数のインサートとに形成されている請
    求項１０記載のボール弁。
  12. 【請求項１２】 上記弁座と上記複数のインサートと
    は、上記複数のインサートの内の一つを上記流体通路を
    横切って上記弁座に取り付けるための連結部を有してい
    る請求項９記載のボール弁。
  13. 【請求項１３】 上記開口は、上記弁制御部材が上記弁
    ハウジングの内部で回転できる横断軸線に直交した面に
    沿って延びた細長い開口から構成されている請求項９記
    載のボール弁。
  14. 【請求項１４】 上記細長い開口は、上記弁制御部材に
    対して等しい割合の流量特性を与えるようになっている
    放物線形状の開口から構成されている請求項１３記載の
    ボール弁。
  15. 【請求項１５】 上記上流側及び下流側の通路と上記孔
    とは、ほぼ円筒状の横断面を有しており、また上記複数
    のインサートの上記開口は、上記流体通路を部分的に遮
    蔽するようになっている横断面を有しており、それによ
    って上記所定の流量状態を与えるものである請求項９記
    載のボール弁。
  16. 【請求項１６】 上記弁制御部材は、黄銅又はステンレ
    ススチールから形成されている請求項９記載のボール
    弁。
  17. 【請求項１７】 上記複数のインサート部材は、プラス
    チックから構成されている請求項９記載のボール弁。
  18. 【請求項１８】 ほぼリニアな容積流量制御を行うボー
    ル弁であって：自分の長手方向軸線に沿って貫通して延
    びた通路を有した弁ハウジングと；該弁ハウジング内に
    着座され且つ上記通路と整合できるように貫通して延び
    た孔を有しており、また開放位置と閉鎖位置との間で横
    断軸線周りで回転可能になっている弁制御部材であっ
    て、それにより該弁制御部材が上記開放位置と閉鎖位置
    との間で回転されると各々最大流量率と最少流量率との
    間で調節可能な流体通路を規定するようになっている弁
    制御部材と；上記流体通路をほぼ横切って延び且つ貫通
    した放物線形状の開口を有した容積制御部材であって、
    上記弁制御部材が上記開放位置と閉鎖位置との間で各移
    動度合毎に回転されると、上記放物線形状の開口が上記
    最大流量率と最少流量率との間でほぼ等しい割合の流量
    を与えるようになっている放物線形状を有している容積
    制御部材とから構成されているボール弁。
  19. 【請求項１９】 上記容積制御部材は、上記流体通路を
    横切って取り付け可能となっている容積制御インサート
    から構成されている請求項１８記載のボール弁。
  20. 【請求項２０】 上記容積制御インサートと上記弁制御
    部材とは、上記容積制御インサートを上記孔を横切って
    上記弁制御部材に取り付けるようになっている連結部か
    ら構成されている請求項１９記載のボール弁。
  21. 【請求項２１】 上記容積制御インサートと上記弁座と
    は、上記容積制御インサートを上記通路を横切って上記
    弁座に取り付けるようになっている連結部を有している
    請求項１９記載のボール弁。
  22. 【請求項２２】 上記連結部は、上記弁制御部材のポケ
    ットに受け入れられるようになっている脚を上記容積制
    御インサート上に設けて構成されている請求項１９記載
    のボール弁。
  23. 【請求項２３】 上記連結部は、上記容積制御インサー
    トが上記弁制御部材に取り付けられると、上記横断軸線
    に直交した面に沿うように上記放物線形状の開口を向け
    るようになっている整合部材を有している請求項１９記
    載のボール弁。
  24. 【請求項２４】 上記容積制御部材は、上記流体通路を
    横切って個々に取り付けられる一組の容積制御インサー
    トから構成されていて、各容積制御インサートは、異な
    った大きさの放物線形状の貫通開口を有しており、それ
    によって上記一組の容積制御インサートは、上記流体通
    路を通る或る範囲の所定の流量状態を与えるようになっ
    ている請求項１８記載のボール弁。
  25. 【請求項２５】 貫流の複数の所定の流量状態を与える
    ボール弁であって：貫通して延びた上流側及び下流側の
    通路を有した弁ハウジングであって、上記上流側及び下
    流側の通路が該弁ハウジングの内部において弁座に出入
    りするように延びており、それによって上記弁座を通る
    長手方向軸線を規定している弁ハウジングと；上記弁座
    の内部に回転可能に搭載されており、貫通して延びた孔
    を有した弁制御部材であって、上記孔が上記長手方向軸
    線と整合可能になっており、上記孔と上記上流側及び下
    流側の通路とが共に上記弁ハウジングを通る流体通路を
    規定している弁制御部材と；上記流体通路を横切って延
    び且つ上記流体通路を通る所定の流量状態を与えるよう
    になっている細長い貫通開口を有している上記弁座の一
    部分とから構成されていることを特徴とするボール弁。
  26. 【請求項２６】 上記流体通路を横切って延びた上記弁
    座の上記の一部分は、取り外し可能になっている請求項
    ２５記載のボール弁。
  27. 【請求項２７】 ボール弁を貫通して延びた流体通路を
    通るほぼ等しい割合の流量を与えるためにボール弁に回
    転可能に搭載された弁制御部材に取り付けられるインサ
    ートであって：弁制御部材の外面に対応したほぼ凸形状
    を有した円盤形状の部材と；該円盤形状の部材に設けら
    れ、弁制御部材がその開放位置と閉鎖位置との間で各移
    動度合毎に回転されると、流体通路を通る最大流量率と
    最少流量率との間でほぼ等しい割合の流量を与えるよう
    になっている放物線形状を有している開口とから構成さ
    れていることを特徴とするインサート。
JP388599A 1998-01-09 1999-01-11 流量を絞るボ―ル弁のインサ―ト Pending JPH11270711A (ja)

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