特許 7381275 切替弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-07

(45)【発行日】2023-11-15

(54)【発明の名称】切替弁

(51)【国際特許分類】

   F16K 11/087 20060101AFI20231108BHJP

   F16K 27/06 20060101ALI20231108BHJP

   F16K 31/04 20060101ALN20231108BHJP

   F16K 5/06 20060101ALN20231108BHJP

【ＦＩ】

F16K11/087 Z

F16K27/06 C

F16K31/04 Z

F16K5/06 A

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019177322

(22)【出願日】2019-09-27

(65)【公開番号】P2021055702

(43)【公開日】2021-04-08

【審査請求日】2022-09-05

(73)【特許権者】

【識別番号】501417929

【氏名又は名称】株式会社キッツエスシーティー

(74)【代理人】

【識別番号】100081293

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 哲男

(72)【発明者】

【氏名】岩渕 俊昭

【審査官】加藤 昌人

(56)【参考文献】

【文献】実開昭５８－１４８３７２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００９－０５２６３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－３２１８８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６３－０１５３６５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００６－００９９３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－３５３８４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００９－５３４６１５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｋ ５／００ － ５／２２

Ｆ１６Ｋ １１／００ －１１／２４

Ｆ１６Ｋ ２７／００ －２７／１２

Ｆ１６Ｊ １５／１６ －１５／３２

Ｆ１６Ｊ １５／３２４－１５／３２９６

Ｆ１６Ｊ １５／４６ －１５／５３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

水平流路と垂直流路を有するＬ型流路が形成されたボール弁体がボデー内に配置され、該ボデーの一対の側面に前記水平流路が接続される接続ポートが設けられた複数のボールバルブと、
前記複数のボールバルブの一方の側面同士の接続ポートを連通する流路を有して、前記複数のボールバルブの一対の側面を保持することによって該複数のボールバルブを連結するボール弁体設置用フランジ一体のマニホールド配管と、を有し、
前記ボール弁体設置用フランジ一体のマニホールド配管によって前記複数のボールバルブを連結してバルブ本体を構成したことを特徴とする切替弁。

【請求項2】

前記バルブ本体は、２つの前記ボールバルブが前記ボール弁体設置用フランジ一体のマニホールド配管によって連結して構成され、
前記バルブ本体に搭載されたアクチュエータ本体内には、前記２つのボールバルブに設けられた各ボール弁体に篏合したステムを回転する２つの駆動軸を略１８０度回転可能に連結し、それぞれの駆動軸に取付けられた歯車を逆回転可能に噛合させ、この歯車同士を１個のモータで駆動可能に設けた請求項１に記載の切替弁。

【請求項3】

請求項１又は２に記載のバルブ本体は、前記複数のボールバルブが同一形状のＬ型流路を有して前記ボール弁体設置用フランジ一体のマニホールド配管で連結された切替弁。

【請求項4】

請求項１乃至３の何れか１項に記載の複数のボールバルブは、それぞれに設けられたボール弁体を一対のボール弁体保持リングにより挟み込み、前記ボール弁体保持リングに形成したボール保持球面の中央部に設けたパッキン装着溝に低弾性形状のパッキンを装着して、前記ボール弁体保持リングにより前記ボール弁体を保持しガイド摺動する無圧接触構造である切替弁。

【請求項5】

前記ボール弁体保持リングの外周面をＯリングを介して外周シールし、かつ前記ボール弁体保持リングの外周に設けた固定段部を介してこのボール弁体保持リングを固定部材で固定することにより、前記ボール弁体保持リングと前記ボール弁体との間に隙間を設けた請求項４に記載の切替弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、切替弁に関し、詳しくは、耐久性に優れるとともに小型に構成され、主に流体圧力が真空から大気圧程度で使用されるボールバルブ式の切替弁に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、切替弁は、配管内の流体の流れ方向を切替えて制御するために使用されており、使用目的や条件によって多くの種類や形式があるが、輸送管やプロセス配管においては、流量を確保することができるボールバルブ式の切替弁が最も使用されている。

【0003】

ボールバルブ式の切替弁としては、例えば、特許文献１に記載されている三方ボールバルブを２台接続するとともに、それぞれの三方ボールバルブに開閉操作を行うアクチュエータを搭載して構成された四方切替弁が知られている。

【0004】

また、特許文献２には、ボール弁体に２流路を形成して交差切替えを行う四方切替弁が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００２－１３０４９９号公報

【文献】特開２００３－２８３２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、三方ボールバルブを２台接続し、各三方ボールバルブにボール弁体の開閉操作を行うアクチュエータを搭載した四方切替弁では、三方ボールバルブどうしを接続する配管のスペースが必要になるとともに、それぞれの三方ボールバルブにボール弁体の開閉操作を行うアクチュエータを搭載する必要があるため、四方切替弁の全体としての大型化、軽量化が困難となる。

【0007】

さらに、特許文献１の三方ボールバルブでは、弁ケースのボール弁体の挿入孔に取外し部をねじ込み、シートリングを圧縮してシートリングとボール弁体との間をシールする構造であるので、ボール弁体の開閉操作トルクの増加によりアクチュエータの大型化を招くとともに、シートリングが摩耗するため耐久性に問題がある。

【0008】

特許文献２の四方切替弁は、ボール弁体に２流路を形成しているため、流路内径を他の部分の流路内径と同じにしようとすると、ボール弁体の直径が２倍程度に大きくなり、それに伴ってバルブ全体も大きくなるとともに、ボール弁体の操作トルクも大きくなってアクチュエータが大型化し、その結果、四方切替バルブ全体の大型化を招くことになる。また、四方切替バルブの大型化を回避しようとすると、ボール弁体に形成する流路内径が小さくなり、流量が減少してしまう。

【0009】

このように、三方ボールバルブを２台接続して構成した四方切替弁であっても、また、ボール弁体に２流路を形成した四方切替弁ブであっても、従来のボールバルブ式の四方切替弁は、配管スペースが大きくなり、駆動部もバルブ１台ごとの制御が必要となり、全体としての小型化、軽量化が困難であるばかりでなく、一つのボール弁体に２つの流路を設ける構造が知られているが、流路内径を同じにするとボール弁体径が２倍程に大きくなり、駆動トルクが大きく、バルブ全体もアクチュエータも大きくなるという問題がある。

【0010】

それに加え、従来のボールバルブ式の切替弁では、シートリングを圧縮してシートリングとボール弁体との間をシールしているためにボール弁体の操作トルクが大きくなってアクチュエータの大型化を招くだけでなく、シートリングが摩耗し易くなり耐久性にも問題がある。

【0011】

このように、従来のボールバルブ式の切替弁は、小型軽量化や高耐久性が要求される装置内部の配管への使用には適していない。

【0012】

本発明は、上記の課題点を解決するために開発したものであり、その目的とするところは、ボールバルブを使用して流量を確保しつつ、耐久性に優れ、小型軽量に構成された切替弁を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0013】

上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、水平流路と垂直流路を有するＬ型流路が形成されたボール弁体がボデー内に配置され、このボデーの一対の側面に水平流路が接続される接続ポートが設けられた複数のボールバルブと、複数のボールバルブの一方の側面同士の接続ポートを連通する流路を有して、複数のボールバルブの一対の側面を保持することによってこの複数のボールバルブを連結するボール弁体設置用フランジ一体のマニホールド配管と、を有し、ボール弁体設置用フランジ一体のマニホールド配管によって複数のボールバルブを連結してバルブ本体を構成したことを特徴とする切替弁である。

【0014】

請求項２に係る発明は、バルブ本体は、２つのボールバルブがボール弁体設置用フランジ一体のマニホールド配管によって連結して構成され、バルブ本体に搭載されたアクチュエータ本体内には、２つのボールバルブに設けられた各ボール弁体に篏合したステムを回転する２つの駆動軸を略１８０度回転可能に連結し、それぞれの駆動軸に取付けられた歯車を逆回転可能に噛合させ、この歯車同士を１個のモータで駆動可能に設けた切替弁である。

【0015】

請求項３に係る発明は、バルブ本体が、複数のボールバルブが同一形状のＬ型流路を有してボール弁体設置用フランジ一体のマニホールド配管で連結された切替弁である。

【0016】

請求項４に係る発明は、複数のボールバルブは、それぞれに設けられたボール弁体を一対のボール弁体保持リングにより挟み込み、ボール弁体保持リングに形成したボール保持球面の中央部に設けたパッキン装着溝に低弾性形状のパッキンを装着して、ボール弁体保持リングによりボール弁体を保持しガイド摺動する無圧接触構造である切替弁である。

【0017】

請求項５に係る発明は、ボール弁体保持リングの外周面をＯリングを介して外周シールし、かつボール弁体保持リングの外周に設けた固定段部を介してこのボール弁体保持リングを固定部材で固定することにより、ボール弁体保持リングとボール弁体との間に隙間を設けた切替弁である。

【発明の効果】

【0018】

請求項１に係る発明によると、水平流路と垂直流路を有するＬ型流路が形成されたボール弁体がボデー内に配置され、このボデーの一対の側面に水平流路が接続される接続ポートが設けられた複数のボールバルブと、複数のボールバルブの一方の側面同士の接続ポートを連通する流路を有して、複数のボールバルブの一対の側面を保持することによってこの複数のボールバルブを連結するボール弁体設置用フランジ一体のマニホールド配管と、を有し、ボール弁体設置用フランジ一体のマニホールド配管によって複数のボールバルブを連結してバルブ本体を構成したので、Ｌ型流路を垂直流路周りに回転させて水平流路が接続する接続ポートを切替えることにより流路を交差切替させることができる。

【0019】

また、ボールバルブを使用して切替弁を構成しているので、流量を確保することができる。

【0020】

請求項２に係る発明によるとアクチュエータ本体内には、バルブ本体は、２つのボールバルブがボール弁体設置用フランジ一体のマニホールド配管によって連結して構成され、バルブ本体に搭載されたアクチュエータ本体内には、２つのボールバルブに設けられた各ボール弁体に篏合したステムを回転する２つの駆動軸を略１８０度回転可能に連結し、それぞれの駆動軸に取付けられた歯車を逆回転可能に噛合させ、この歯車同士を１個のモータで駆動可能に設けたので、モータの駆動により、２つのボール弁体をそれぞれ逆方向に回転させ、各ボール弁体の水平流路が接続する接続ポートを切替えて、縦方向流路と横方向流路とを交差切替することができる。

【0021】

また、２つのボール弁体のステムを回転する２つの駆動軸に取付けられた歯車同士を１個のモータで駆動可能に設けたので、１個のモータで両方のボール弁体を連動させて互いに回転させることができるので、アクチュエータの所要数を削減して切替弁を小型軽量に構成することができる。このため、アクチュエータが１台で済むので、四方切替ボールバルブのコストを大幅に削減することができる。

【0022】

請求項３に係る発明によると、バルブ本体が、複数のボールバルブが同一形状のＬ型流路を有してボール弁体設置用フランジ一体のマニホールド配管で連結されているため、共通するボール弁体、ボデー、その他の部品を使用してバルブ本体を構成することができるので、製造コストを削減することができる。

【0023】

また、ボール弁体のボデーの組立てに必要な接続フランジと集合配管を兼ねたボール弁体設置用のフランジ一体のマニホールド配管により２つのボールバルブのボデーを連結しているので、このボール弁体設置用のフランジ一体のマニホールド配管をボデーの開放された側面に取付けるだけで集合配管を簡単に構成することができるとともに、２つのボールバルブを正確な間隔で固定保持してバルブ本体を構成することができる。

【0024】

請求項４に係る発明によると、複数のボールバルブは、それぞれに設けられたボール弁体を一対のボール弁体保持リングにより挟み込み、ボール弁体保持リングに形成したボール保持球面の中央部に設けたパッキン装着溝に低弾性形状のパッキンを装着して、ボール弁体保持リングによりボール弁体を保持しガイド摺動する無圧接触構造であるので、ボール弁体とパッキンとの間の摩擦力を極少化してボール弁体の操作トルクとパッキンの摩耗を大幅に低減させることができ、これにより、アクチュエータを小型化することができるとともに、バルブの耐久性を向上させることができる。

【0025】

請求項５に係る発明によると、ボール弁体保持リングの外周面をＯリングを介して外周シールしているので、ボール弁体保持リングとボデーとの間、ボール弁体保持リングとボール弁体設置用フランジ一体のマニホールドとの間は、ボデーにボール弁体設置用フランジ一体のマニホールド配管を取付けるボルトの締付けに影響を受けることなく、確実に外部シールすることができる。

【0026】

また、ボール弁体保持リングの外周に設けた固定段部を介してこのボール弁体保持リングをボデーとボール弁体設置用フランジ一体のマニホールドとの間に挟み込み固定部材で固定しているので、固定段部がボデー１１の側面に当接すると、固定部材をそれ以上締付けてもボール弁体保持リングは当接した位置からボール弁体側に押し込まれることがないので、ボール弁体とボール保持球面との間の隙間を確実に維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明の切替弁に使用する三方ボールバルブの縦断面図である。

【図2】図－１のＡ－Ａ断面図である。

【図3】図－１のＢ－Ｂ断面図である。

【図4】図－２のＣ－Ｃ断面図である。

【図5】本発明の切替弁による縦方向の流路と横方向の流路との交差切替を説明する模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下に、本発明における切替弁の一実施形態である四方交差切替弁を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明における切替弁の縦断面図であり、図２は図１の切替弁のＡ－Ａ断面図である。

【0029】

図１及び図２において、切替弁１は、バルブ本体２にアクチュエータ本体３を搭載して構成されている。アクチュエータ本体３は、フランジ４、５を介してバルブ本体２上に搭載されている

【0030】

バルブ本体２は、並列に配置した三方ボールバルブ６、７をボール弁体設置用フランジ一体のマニホールド配管８、９により連結して構成されている。

【0031】

三方ボールバルブ６と三方ボールバルブ７は同一の構成であるので、三方ボールバルブ６により構成を説明し、三方ボールバルブ７で三方ボールバルブ６と同一の部分には同一の符号を付してその説明を省略する。

【0032】

図１に示すように、三方ボールバルブ６は、両側面が開放されたボデー１１の中央にボール弁体１２を配置している。ボール弁体１２は一対のボール弁体保持リング１３、１３により挟み込まれており、ボール弁体保持リング１３、１３は、ボデー１１の両側面に固定部材である固定ねじ１４により取付けられたボール弁体設置用フランジ一体のマニホールド配管８、９との間に挟み込まれて固定されている。

【0033】

ボデー１１は、上面にボール弁体１２と勘合したステム１６を挿通させる挿通孔１７が、下面に縦方向流路を接続する接続ポート１８が設けられており、三方ボールバルブ６の接続ポート１８には図示しない縦方向の流路１９が、三方ボールバルブ７の接続ポート１８には図示しない縦方向の流路２０が接続される。

【0034】

ボール弁体１２には、図１に示すように、Ｌ型に水平流路２２と垂直流路２３が形成され、回転可能にステム１６に嵌合されており、垂直流路２３の中心を回転軸として回転して水平流路２２が接続する流路を切替えることができる。また、ステム１６には、後述するパッキン２８と同材質のＯリング２４を設けた外部シール構造でボデー１１とシールされ、フッ素ベースのグリスを塗布している。

【0035】

ボール弁体保持リング１３は、機械的強度、耐摩耗性及び耐熱性等に優れるＰＥＥＫ（Poly Ether Ether Ketone）製であり、ボール保持球面２６の中央部に流路と略４５度の角度でパッキン溝２７を形成し、ゴム又はパーフルオロエラストマー材で形成されたパッキン２８を設けている。ボール保持球面２６は、ボール弁体保持リング１３、１３でボール弁体１２を挟み込んだ際に、ボール保持球面２６とボール弁体１２との間にわずかな隙間が生じるように形成されている。

【0036】

また、ボール弁体保持リング１３には固定段部１３ａが形成されており、ボデー１１の両側面とボール弁体設置用フランジ一体のマニホールド配管８、９との間にボール弁体保持リング１３を挟み込んで固定した際に、この固定段部１３ａがボデー１１の側面に当接すると、それ以上固定ねじ１４を締付けてもボール弁体保持リング１３は当接した位置からボール弁体１２側に押し込まれることがないので、ボール弁体１２とボール保持球面２６との間のわずかな隙間を確実に維持することができる。

【0037】

パッキン２８は、樹脂材と比較して低弾性材であるゴム又はパーフルオロエラストマー材で形成されているため、ボール弁体１２とパッキン２８との間の摩擦トルクを極少化している。また、パッキン２８を耐熱性、耐薬品性に優れたパーフルオロエラストマー材で形成した場合には、三方ボールバルブ６、７の耐久性、信頼性をより一層向上させることができる。

【0038】

以上のように、三方ボールバルブ６、７は、ボール弁体保持リング１３のボール保持球面２６とボール弁体１２との間には僅かな隙間を設けるようにするとともに、低弾性で摩擦トルクが小さい材質で形成されたパッキン２８がボール弁体１２を保持しガイド摺動する無圧接触構造によりボール弁体１２をボデー１１内に配置しているので、ボール弁体１２の操作トルクを大幅に軽減し、さらにアクチュエータを小型化することができる。

【0039】

また、ボール弁体保持リング１３とボデー１１との間、ボール弁体保持リング１３とボール弁体設置用フランジ一体のマニホールド８、９との間は、パッキン２８と同材質のＯリング２９によりシールされているため、ボール弁体１２とボール弁体保持リング１３のボール保持球面２６との間に僅かな隙間を設けていても、ボール弁体設置用フランジ一体のマニホールド配管８、９の締付けに影響なく確実に外部シールすることができる。

【0040】

三方ボールバルブ６、７は以上のように構成されているため、主に真空から大気圧程度までの流体圧力について好適に使用することができる。

【0041】

ボール弁体設置用フランジ一体のマニホールド配管８、９は、図３に示すように、ボデー１１との間にボール弁体保持リング１３を挟み込むためのフランジと、三方ボールバルブ６、７のボデー１１、１１の同じ側の側面に形成された接続ポート３１、３３、並びに接続ポート３２、３４を連結するマニホールド配管を一体に構成したものであり、アルミ合金等の金属材で製造される。

【0042】

ボール弁体設置用フランジ一体のマニホールド配管８、９で三方ボールバルブ６、７の同じ側の側面に形成された接続ポート３１と接続ポート３３、並びに接続ポート３２と接続ポート３４を連結することにより、接続ポート３１、３３と連通した横方の向流路３６と、接続ポート３２、３４と連通した横方向の流路３７を簡単に構成することができる。

【0043】

また、ボール弁体設置用フランジ一体のマニホールド配管８、９はアルミ合金等の金属材で製造されていて剛性を有するため、ボール弁体設置用フランジ一体のマニホールド配管８、９を固定ねじ１４により三方ボールバルブ６のボデー１１及び三方ボールバルブ７のボデー１１に取付けることにより、アクチュエータ本体３に対する三方ボールバルブ６、７の位置係を確実に保持することができる。

【0044】

アクチュエータ本体３は、三方ボールバルブ６、７のボール弁体１２、１２を回転させ、ボール弁体１２、１２に形成した水平流路２２、２２が接続する接続ポートを切替えるための駆動装置である。アクチュエータ本体３は、三方ボールバルブ６のボール弁体１２と嵌合するステム１６と一体の駆動軸３８と、三方ボールバルブ７のボール弁体１２と嵌合するステム１６と一体の駆動軸３９とを備え、駆動軸３８、３９の上端部にはピッチ円半径が同一の平歯車４１、４２が取付けられている。

【0045】

平歯車４１と平歯車４２とは、噛み合った状態で駆動軸３８、３９の上端部に取付けられているため、駆動軸３８と駆動軸３９は互いに逆方向に回転するように連結されていることになり、駆動軸３８と嵌合している三方ボールバルブ６のボール弁体１２と、駆動軸３９と嵌合している三方ボールバルブ７のボール弁体１２とは互いに逆方向に回転することになる。

【0046】

図４に示すように、平歯車４１に噛み合った平歯車４２には、さらにモータ４３に取付けられた平歯車４４が噛み合ってアクチュエータ本体３の歯車列が構成されている。

【0047】

このように、本発明の切替弁のアクチュエータ本体３においては、１個のモータにより２個の三方ボールバルブのボール弁体を互いに逆方向に回転させて流路の交差切替えを行うことができるが、これは、無圧接触構造によりボール弁体をボデー内に支持することにより、ボール弁体の操作トルクを極少化したことによる効果である。

【0048】

また、モータの数を１個にしただけでなく、図２に示すように、歯車列方向の三方ボールバルブ７のボデー１１の背面にモータ４３を配置し、三方ボールバルブ６、７の上方にモータ４３が突出しないように構成し、切替弁の小型化を図っている。

【0049】

フランジ４、５は、バルブ本体２の上面にアクチュエータ本体３を直付けするためのアダプターであり、アルミ合金等の金属材で製造される。以下、三方ボールバルブ６、７の上面にアクチュエータ本体３を直付け搭載する構成について説明する。

【0050】

本発明の切替弁では、アクチュエータ本体の取付け用部材を用いることなく、上述した様に小型化したアクチュエータ本体をバルブ本体の上面に直付け搭載可能に構成することにより、切替弁の更なる小型化を図っている。

【0051】

図１及び図２に示すように、アクチュエータ本体３はフランジ４、５を介して三方ボールバルブ６、７の上面に搭載されている。図２において、ボルト４６は、アクチュエータ本体３とフランジ４、５を三方ボールバルブ６、７の上面に固定するためのボルトである。

【0052】

図４に示すように、駆動軸３８、３９の上端部に取付けられた平歯車４１、４２には複数の穴４８が設けられており、これらの穴は、アクチュエータ本体３の上方からボルト４６を視認することができるとともに、ボルト４６を着脱するための工具をこれらの穴を挿通させてボルト４６に到達させることが可能な位置及び大きさで開口されている。

【0053】

このように構成されているため、三方ボールバルブ６、７にアクチュエータ本体３を取付ける際には、アクチュエータ本体３を駆動軸３８、３９とボール弁体１２、１２を嵌合させるようフランジ４、５を介して三方ボールバルブ６、７の上面に載置した後、平歯車４１、４２に設けた穴４８にボルト４６を挿通させ、工具でボルト４６を螺着することでアクチュエータ本体３をバルブ本体２に取付けることができる。

【0054】

また、何らかの理由によりアクチュエータ本体３を取り外す必要が生じた際には、平歯車４１、４２に設けた穴４８に工具を挿通させてボルト４６を取り外すことにより、簡単にアクチュエータ本体３をバルブ本体２から取り外すことができる。

【0055】

以上のように、本発明の切替弁では、上方からアクチュエータの着脱作業を行うことができるように構成しているので、作業性に優れている。

【0056】

次に、本発明の切替弁の作用について説明する。切替弁１を組立てる際には、図３に示すように、三方ボールバルブ６の垂直流路２３と三方ボールバルブ７の垂直流路２３を並列状態に配置するとともに、三方ボールバルブ６の水平流路２２の向き（ボール弁体１２に水平流路２２が開口している方向）と、三方ボールバルブ７の水平流路２２の向きが反対方向となるように三方ボールバルブ６と三方ボールバルブ７を配置する。

【0057】

このように、三方ボールバルブ６の水平流路２２の向きと三方ボールバルブ７の水平流路２２の向きを反対に配置すると、三方ボールバルブ６の駆動軸３８と三方ボールバルブ７の駆動軸３９は互いに逆方向に回転するように連結されているため、モータ４３の作動に伴い、三方ボールバルブ６のボール弁体１２と三方ボールバルブ７のボール弁体１２は互いに逆方向に１８０度回転する。

【0058】

すなわち、図３に示すように、当初、三方ボールバルブ６のボール弁体１２の形成した水平流路２２は横方向の流路３６と連通し、三方ボールバルブ７のボール弁体１２の形成した水平流路２２は横方向の流路３７と連通した状態から、三方ボールバルブ６のボール弁体１２と三方ボールバルブ７のボール弁体１２が互いに逆方向に１８０度回転すると、三方ボールバルブ６のボール弁体１２の形成した水平流路２２は横方向の流路３７と連通し、三方ボールバルブ７のボール弁体１２の形成した水平流路２２は横方向の流路３６と連通する状態となる。

【0059】

このとき、三方ボールバルブ６のボール弁体１２は垂直流路２３の中心を軸に回転し、また三方ボールバルブ７のボール弁体１２は垂直流路２３の中心を軸に回転するため、三方ボールバルブ６の接続ポート１８と三方ボールバルブ７の接続ポート１８に接続する流路は切替わらないので、縦方向の流路１９、２０と横方向の流路３６、３７とが交差切替される。

【0060】

切替弁１による交差切替の状況を模式的に示したが図５である。（ａ）は交差切替え前の状態を示しており、三方ボールバルブ６の水平流路２２は横方向の流路３６に連通するとともに三方ボールバルブ７の水平流路２２は横方向の流路３７に連通し、図３に示す状態と同じである。このとき、流体は、図中の矢印が示すように、縦方向の流路１９から横方向流路３６へ流れるとともに、縦方向の流路２０から横方向の流路３７へ流れている。

【0061】

（ｂ）は、交差切替え後の状態を示しており、三方ボールバルブ６の水平流路２２は横方向の流路３７に連通するとともに三方ボールバルブ７の水平流路２２は横方向の流路３６に連通し、流体の流れは、図中の矢印が示すように、縦方向の流路１９から横方向の流路３７へ、また縦方向の流路２０から横方向の流路３６へと切替わっている。

【0062】

以上のとおり、本発明の切替弁は、ボール弁体を無圧接触構造で保持し、ボール弁体とパッキンとの間の摩擦トルクを極少化した三方ボールバルブ２個を並列に配置して、１個のモータを備えたアクチュエータで２個の三方ボールバルブを作動させて流路の交差切替ができるようにしたので、流量を確保しつつ、装置全体を小型軽量に構成されるとともに、高い耐久性を有している。

【0063】

また、ボール弁体設置用フランジ一体のマニホールド配管により、同一形状ボデーのボールバルブを複数接続すると同時に配管作業が完成するようにしているので、部品数を削減を図るとともに、組立時の作業性を大きく向上させている。

【0064】

これらに加え、アクチュエータ本体をバルブ本体の上面に直付け搭載し、アクチュエータ本体の上方からアクチュエータの着脱作業を可能な構成にしているので、アクチュエータ本体のメンテナンス作業等が極めて容易になっている。

【0065】

以上の説明は、２個の三方ボールバルブを並列に配置したバルブ本体により四方交差切替弁を構成する場合について行ったが、本発明は、３個以上の二方ボールバルブや三方ボールバルブを並列に配置してバルブ本体を構成し、四方交差切替弁以外の切替弁を構成する場合についても適用することができる。

【0066】

本発明の切替弁は、小型軽量に構成されるとともに高い耐久性を有するので、これらの特性が要求される装置内部の配管への使用に好適である。また、本発明の切替弁に用いたボール弁体の無圧接触構造、ボール弁体設置用フランジ一体のマニホールド配管及びアクチュエータ本体は、四方交差切替ボールバルブ以外にも適用可能な拡張性を有している。

【符号の説明】

【0067】

１ 切替弁
２ バルブ本体、
３ アクチュエータ本体
４、５ フランジ
６、７ 三方バルブ
８、９ ボール弁体設置用フランジ一体のマニホールド配管
１１ ボデー
１２ ボール弁体
１３ ボール弁体保持リング
１４ 固定ねじ
１６ ステム
１７ 挿通孔
２２ 水平流路
２３ 垂直流路
２４ Ｏリング
２６ ボール保持球面
２８ パッキン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】