JP2006177395A - ボールバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】ユニオンナットを外すときにボール押さえの共回りを防止し、接続スリーブを取り外すことができ、ボールが飛び出るのを防止することができるボールバルブを提供する。
【解決手段】バルブ本体１内に流路を開閉させるボール弁体２をハンドル１２によって回動可能に配置し、シート１３がボール押さえ３によりボール弁体２に押圧されるように設け、キャップナット５を鍔付き短管４の鍔部１６と係合させ、バルブ本体１の端部に螺合させることにより、鍔付き短管４がボール押さえ３の外側端に当接配置されるボールバルブにおいて、バルブ本体１の少なくとも一方の端部内周にボール押さえ３を螺合し、ボール押さえ３の端部に設けられた切欠部１０とバルブ本体１の端部に設けられた切欠部１７とで形成される凹部２３にストッパー６を嵌合する。
【選択図】図１

Description

本発明は、化学工場、上下水道、農・水産業、半導体製造分野、食品分野などの各種産業の配管ラインに使用されるボールバルブに関するものであり、さらに詳しくは、キャップナットを外すときにキャップナットの回転に伴うボール押さえの共回りを防止して鍔付き短管を取り外すことができ、配管時におけるボール弁体が飛び出るのを防止するボールバルブに関するものである。

従来、図１０に示すようなボールバルブがあった（例えば、特許文献１参照。）。このボールバルブは、バルブ本体１０１内に流路を開閉可能とするボール１０２が配置され、このボール１０２に流路両側よりボールシート１０３が当接されており、このボールシート１０３が、バルブ本体１０１の内周面に設けられた雌ねじ１０４に、その外周面に設けられた雄ねじ１０５が設けられたボール押さえ１０６が螺合されることにより、ボール１０２に向けて押圧されている。また、バルブ本体１０１の端部外周の雄ねじ１０７にユニオンナット１０８が螺合され、このユニオンナット１０８で接続スリーブ１０９のフランジ部１１０をボール押さえ１０６の端面に設置されたＯリング１１１を介してボール押さえ１０６に向けて押圧するように固定されている。このようなボールバルブにおいて、バルブ本体１０１の下流側の端部内径が上流側の端部内径よりも小径とされ、一方、バルブ本体１０１の下流側の端部内周面に螺合されたボール押さえ１０６の外径が上流側の端部内周面に螺合されたボール押さえ１０６の外径よりも小径とされているものであった。その効果は、バルブ本体１０１の下流側の端部厚みが上流側の端部厚みよりも厚くされているので、バルブ本体１０１の下流側端部の機械的強度が向上するものであった。

特開２００１−２５４８５０号公報

しかしながら、前記従来のボールバルブは、ユニオンナット１０８を外す際に接続スリーブ１０９やボール押さえ１０６が共回りしたとしても、それを抑えることができる構成要件が設けられていない。配管されている該ボールバルブが閉止状態の時は、バルブ本体１０１内のボール１０２の上流側は流体圧力がかかった状態にある。このとき特にＯリング１１１に潤滑油が十分塗布されていない場合や潤滑油が塗布されていないオイルフリー対応のボールバルブにおいて接続スリーブ１０９に接続されたパイプの修理や交換を行う場合、下流側のユニオンナット１０８を外して下流側の接続スリーブ１０９を取り外すが、ユニオンナット１０８を外す方向へ回転させると、ユニオンナット１０８の回転に伴い接続スリーブ１０９も回転してしまうことがあった。さらに接続スリーブ１０９の回転に伴いＯリング１１１との摩擦抵抗によりボール押さえ１０６も共回りしてしまい、ユニオンナット１０８を外したときに同時にボール押さえ１０６までバルブ本体１０１から外れてしまうことがあった。このとき、バルブ本体１０１内のボール１０２の上流側にかかった流体圧力によりボール１０２が押されて飛び出るとともに流体が流れ出るという問題があった。

本発明は、以上のような従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、ユニオンナット１０８を外すときにボール押さえ１０６の共回りを防止し、接続スリーブ１０９を取り外すことができ、ボール１０２が飛び出るのを防止するボールバルブを提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明の弁の構成を図１に基づいて説明すると、バルブ本体１内に流路を開閉させるボール弁体２が回動可能に配置され、シート１６がボール押さえ３によりボール弁体２に押圧されるように設けられ、キャップナット５を鍔付き短管４の鍔部２０と係合させ、バルブ本体１の端部に螺合されることにより、鍔付き短管４をボール押さえ３の外側端に当接配置されたボールバルブにおいて、バルブ本体１の少なくとも一方の端部内周にボール押さえ３が螺合されており、ボール押さえ３の端部に設けられた切欠部１７とバルブ本体１の端部に設けられた切欠部１０とで形成される凹部２３を少なくとも１つ有し、凹部２３にストッパー６が嵌合されていることを第１の特徴とする。

また、バルブ本体１またはボール押さえ３のどちらか一方の切欠部１０、１７が環状に形成され、またストッパー６が環状に形成され且つ外方向または内方向に少なくとも１つの突出部３１が設けられていることを第２の特徴とする。

また、ストッパー６が鍔付き短管４に一体的に設けられていることを第３の特徴とする。

また、ストッパー６の一部が凹部２３に間隙２４を設けた状態で嵌合されていることを第４の特徴とする。

さらに、ボール弁体２が手動式、空動式、電動式の駆動によって回動されることを第５の特徴とする。

本発明において、ボール押さえ３の切欠部１７とバルブ本体１の切欠部１０とで形成される凹部２３の数は１つ設けても複数設けてもかまわない。また、ボール押さえ３の切欠部１７とバルブ本体１の切欠部１０は同じ数を設けなくてもかまわない。これは例えば図５に示すように、バルブ本体１の切欠部１０がボール押さえ３の切欠部１７よりも多い数を等間隔に設けても良く、この場合、ボール押さえ３がバルブ本体１に螺合されたときに、凹部２３をボール押さえ３の切欠部１７とバルブ本体１のいずれの切欠部１０と形成しても良く、ボール弁体１とシート１６の押圧をボール押さえ３の締め付けによって調整したときに切欠部１０、１７の位置を気にすることなく凹部２３を形成することができる。

また、図４に示すように、バルブ本体２５またはボール押さえ２６のどちらか一方の切欠部２８、２９を環状に形成し、またストッパー２７が環状に形成し且つ外方向または内方向に少なくとも１つの突出部３１を設けた構成でもかまわない。これは本発明のボールバルブを組み立てる際に、ストッパー２７が１つの部品で済み、ストッパー２７を凹部３０に嵌合させるのみであるので組み立てが容易になり好適である。

また、図６に示すように、ストッパー６を鍔付き短管４に一体的に設けた構成でもかまわない。これはボールバルブを組み立てる際に、鍔付き短管４のストッパー６部分を凹部２３に嵌合するように組み立てるのみであるので、部品点数が少なくなり組み立てが容易となる。

また、本発明においては、ストッパー６の一部が凹部２３に間隙２４を設けた状態で嵌合される構成でも良い。すなわち、ストッパー６の一部を凹部３０の横幅より小さく形成しても良い。例えば、図４に示すように凹部３０内のバルブ本体２５の切欠部２８とストッパー２７の突出部３１との間に間隙３２を設けても良く、この場合、ボール押さえ２６の微調整や増し締めにより両切欠部２８、２９のずれによる凹部３０の形状が若干変形したとしても（図３の凹部２３参照）、ストッパー２７が凹部３０に嵌合を保持できるようになっているので好適である。また、ストッパー２７の環状の部分の一部に切り欠き状の取り外し部３３を設け、環状に形成された切欠部２９とストッパー２７との間に間隙３４を設けても良く、この場合、間隙３４に指や爪を引っ掛けることでストッパー２７が取り外し易くなるので好適である。

また、本発明のボールバルブは、ボール押さえ３の対向した位置に２つの切欠部１７を設け、ハンドル１２上部に設けられた２つの突部１３をボール押さえ３の切欠部１７に嵌合させ、ハンドル１２を回動させることにより、ボール弁体２とシート１６の押圧の調整およびボール押さえ３の着脱を容易にすることができる構成にしても良い。

また、本発明のボールバルブは、ボール押さえ３がバルブ本体１の端部の一方にのみ螺合されたものでも良く、図７に示すように両端部に螺合されたものでも良い。

さらに、本発明のボールバルブは、流路が二方向のみならず三方向、多方向のボールバルブにおいても同様である。

本発明のボールバルブの駆動は手動式が主体であるが、空気圧による空動式（図８参照）、モーターなどによる電動式（図９参照）による駆動でも良く、特に限定されない。空動式、電動式の場合、ボールバルブのハンドル９の代わりに、各々空動式駆動部３５、電動式駆動部３７が取付台３６、３８を介して搭載され、ステム８の上部に伝導される。

本発明において、バルブ本体１と、ボール押さえ３やキャップナット５の接合はねじによる螺着であるが、ねじであれば、各部品の成形や加工が容易であり、寸法精度の良い部品を得ることができると共に、ねじの締め付けを調節することにより、ボール押さえ３がシート１６をボール弁体２に向けて押圧する力を調節することができるため好適である。

本発明のボールバルブのバルブ本体１、ボール弁体２、ボール押さえ３、鍔付き短管４、キャップナット５の材質は塩化ビニル樹脂（以下、ＰＶＣと記す）が多用されるが、ボールバルブとして要求される強度や特性を満たしていれば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリビニリデンフルオライド、ポリフェニレンサルファイドなどの合成樹脂、または銅、鋳鉄、鋳鋼などの金属などでも良く、特に限定されるものではない。

本発明は以上のような構造をしており、以下の優れた効果が得られる。
（１）バルブ本体の端部に設けられた切欠部とボール押さえの端部に設けられた切欠部とで形成された凹部にストッパーが嵌合されていることにより、配管されているボールバルブの閉止時、すなわち、上流側に流体圧力がかかった状態でキャップナットを外して鍔付き短管を取り外した時、キャップナットの回転に対してボール押さえが共回りしようとしても、ストッパーが凹部内で係合しているのでボール押さえの共回りが防止され、ボール押さえが外れないため、ボール弁体が飛び出ることが防止され、流体も流れ出ることがない。
（２）バルブ本体またはボール押さえのどちらか一方の切欠部が環状に形成され、またストッパーが環状に形成され且つ外方向または内方向に少なくとも１つの突出部を設けることにより、ボールバルブを組み立てる際にストッパーが１つの部品で済み、ストッパーを凹部に嵌合させるのみであるので組み立てが容易である。
（３）ストッパーが鍔付き短管に一体的に設けられると、ボールバルブを組み立てる際に、部品点数が少なく組み立てが容易となる。
（４）ストッパーの一部が凹部に間隙を設けた状態で嵌合されることにより、ボール押さえの微調整や増し締めにより凹部の形状が変形したとしても、ストッパーが外れることなく嵌合状態を保持できるようになり、また、間隙に指や爪を引っ掛けることでストッパーが取り外し易くなる。
（５）ボール弁体の飛び出しを抑えることにより、二次的被害を防止できる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明するが、本発明が本実施形態に限定されないことは言うまでもない。
図１は本発明の第一の実施形態の全閉時の縦断面図である。図２は図１のキャップナットと鍔付き短管を外したときの右側面図である。図３は図１のキャップナットを外す途中のストッパーの嵌合状態を示すキャップナットと鍔付き短管を外したときの右側面図である。図４は本発明の第二の実施形態のキャップナットと鍔付き短管を外したときの右側面図である。図５は図２におけるバルブ本体に切欠部が多く設けられた構成を示すキャップナットと鍔付き短管を外したときの右側面図である。図６は本発明の第三の実施形態のストッパーが鍔付き短管に一体的に設けられた構成を示す縦断面図である。図７は本発明の第四の実施形態のボール押さえがバルブ本体の両端部に設けられた構成を示す縦断面図である。図８は本発明の第五の実施形態の空動式の駆動による構成を示す部分断面図である。図９は本発明の第六の実施形態の電動式の駆動による構成を示す部分断面図である。

以下、図１および図２に基づいて本発明の第一の実施形態について説明する。

１は口径２５ｍｍのＰＶＣ製のバルブ本体である。バルブ本体１は略中空円筒状で、内部に弁室７が設けられており、流路軸線と交わる方向にステム８が嵌挿される貫通孔が弁室７に連通するように設けられている。また、バルブ本体１の両端部外周には雄ねじ部９が設けられている。バルブ本体１の一方の端部側面には、対向した位置に２つの切欠部１０が設けられ、端部内周には雌ねじ部１１が設けられている。

２はＰＶＣ製のボール弁体である。ボール弁体２はバルブ本体１の弁室７内に配置され、ハンドル１２が上部に嵌着されたステム８の下端部に嵌合されている。特に配管されているボールバルブの全閉時、すなわち上流側に流体圧力がかかっている時には、わずかに下流側に移動可能の状態で嵌合されている。ハンドル１２上部には後記ボール押さえ３の切欠部１７に嵌合する２つの突部１３が設けられている。

３はＰＶＣ製のボール押さえである。ボール押さえ３は円筒状であり、外周にＯリング１４と、外周端部には前記バルブ本体１の雌ねじ部１１と螺着される雄ねじ部１５が設けられており、ボール押さえ３がバルブ本体１に螺着されることで、弁室７内でボール弁体２が流路両側からシート１６により押圧保持される。また、ボール押さえ３の雄ねじ部１５が設けられた側の端部側面には切欠部１７が対向した位置に２つ設けられ、ボール押さえ３がバルブ本体１に螺合された時にバルブ本体１の切欠部１０とボール押さえ３の切欠部１７とで凹部２３が形成される。また、ボール押さえ３の端部側面にはＯリング１８が配置されている。

４はＰＶＣ製の鍔付き短管である。鍔付き短管４は短管部１９の一端に鍔部２０が設けられている。

５はＰＶＣ製のキャップナットである。キャップナット５は円筒状であり、一方の端部内周に前記バルブ本体１の雄ねじ部９に螺着される雌ねじ部２１が設けられており、もう一方の端部には内周側へ突出する環状突条部２２が設けられている。キャップナット５は、環状突条部２２を鍔付き短管４の鍔部２０と係合させてバルブ本体１に螺合されることにより、Ｏリング１８を介して鍔付き短管４をボール押さえ３の端面に固定している。

６はＰＶＣ製のストッパーである。ストッパー６はバルブ本体１の切欠部１０とボール押さえ３の切欠部１７で形成された凹部２３に嵌合されている。またストッパー６は凸形状に設けられており、バルブ本体１の切欠部１０との間に間隙２４が形成されるようになっている。すなわち、ボール押さえ３を増し締めのために回動させたとき、ストッパー６が周方向に移動可能になっている。ストッパー６は図２とは逆に嵌合させても良い。この場合は、ストッパー６の動きは阻止されるが、ボール押さえ３の周方向の移動は可能になる。

次に、本発明の第一の実施形態のボールバルブを開閉させた時の作動について説明する。図１の閉状態からハンドル１２を９０度回転することにより、ハンドル１２に嵌着しているステム８が回動し、ステム８の回動に合わせてステム８に嵌合されているボール弁体２が９０度回動してボールバルブが開状態になる。

次に、本発明の第一の実施形態のボールバルブがＯリング１８に潤滑剤が塗布されていない場合、すなわちオイルフリー対応のバルブが配管されている状態において、下流側の鍔付き短管４に接続されたパイプ（図示せず）の修理または交換をするときに、キャップナット５を外して鍔付き短管４を取り外す作用を図１乃至図３に基づいて説明する。このとき、流体の流れ方向は図１の矢印方向である。

ボールバルブが閉状態、すなわち上流側（図１では左側）のバルブ本体１内に流体圧力がかかった状態で下流側（図１では右側）のキャップナット５を外す方向へ回転させると、キャップナット５の回転に伴い環状突条部２２内側端面と鍔部２０外側端面との摩擦により鍔付き短管４も回転する。Ｏリング１８には潤滑剤が塗布されていないので摩擦抵抗は大きくなるため、鍔付き短管４の回転に伴いＯリング１８を介して押圧されているボール押さえ３も共回りしようとする。このときボール押さえ３の切欠部１７とバルブ本体１の切欠部１０とで形成される凹部２３にストッパー６が嵌合されていることにより、ボール押さえ３が共回りしようとして外れる方向に回転しようとしてもすぐにストッパー６が凹部２３内で係合して回動が止められ、それ以上ボール押さえ３が回転することはない（図３参照）。キャップナット５をさらに回転してもボール押さえ３は共回りせずに鍔付き短管４を取り外すことができる。

以上のことから、下流側の鍔付き短管４に接続されたパイプ（図示せず）の修理または交換をするときなど、キャップナット５を外して鍔付き短管４を取り外す時に、キャップナット５の回転に対してボール押さえ３の共回りが確実に防止され、ボール押さえ３がバルブ本体１から外れることはない。よって、ボール弁体２が飛び出ることが完全に防止され、流体も流れ出ることもない。また、流体が流れ出ることによる二次的被害を防止できる。

また本発明では、対向した位置に２つ設けられたボール押さえ３の切欠部１７に、ハンドル１２上部に設けられた２つの突部１３を嵌合させ、ハンドル１２を回動させることにより、ボール弁体２とシート１６の押圧の調整およびボール押さえ３の着脱を容易にすることができる。

次に図４に基づいて本発明の第二の実施形態について説明する。

２５は口径２５ｍｍのＰＶＣ製のバルブ本体である。バルブ本体２５の一方の端部には対向した位置に切欠部２８が２つ設けられている。

２６はＰＶＣ製のボール押さえである。ボール押さえ２６の端部側面には切欠部２９が環状に形成されており、ボール押さえ２６がバルブ本体２５に螺合されたときにバルブ本体２５の端部側面に設けられた切欠部２８とボール押さえ２６の切欠部２９とで凹部３０が形成される。

２７はＰＶＣ製のストッパーである。ストッパー２７は上記凹部３０に嵌合されている。ストッパー２７は環状に形成され、ストッパー２７の外方向に突出部３１が対向した位置に２つ設けられている。ストッパー２７の突出部３１は、バルブ本体２５の切欠部２８に間隙３２が形成されるように設けられている。また、ストッパー２７の環状部分の一部には切り欠き状に形成された取り外し部３３が設けられ、取り外し部３３によりボール押さえ２６の環状の切欠部２９に間隙３４が形成されるように設けられている。

本発明の第二の実施形態の他の構成、作動、キャップナットを外して鍔付き短管を取り外す作用は、第一の実施形態と同様であるので説明を省略する。

第二の実施形態は、ボールバルブを組み立てる際に、ストッパー２７が１つの部品で済み、ストッパー２７を凹部３０に嵌合させるのみであるので組み立てが容易であり、間隙３４に指や爪を引っ掛けることでストッパー２７が取り外し易くなっている。また組み立ての際、ストッパー２７の突出部３１がバルブ本体２５の切欠部２８に間隙３２が形成されるように設けられていることで、ボール押さえ２６の微調整や増し締めにより両切欠部２８、２９のずれによる凹部３０の形状が若干変形したとしても、ストッパー２７が凹部３０に嵌合できるようになっている。ストッパー２７と凹部３０の組合わせは、第一の実施形態の場合と同様に逆の構成にしても良いことは言うまでもない。

本発明の第一の実施形態の全閉時の縦断面図である。 図１のキャップナットと鍔付き短管を外したときの右側面図である。 図１のキャップナットを外す途中のストッパーの嵌合状態を示すキャップナットと鍔付き短管を外したときの右側面図である。 本発明の第二の実施形態のキャップナットと鍔付き短管を外したときの右側面図である。 図２におけるバルブ本体に切欠部が多く設けられた構成を示すキャップナットと鍔付き短管を外したときの右側面図である。 本発明の第三の実施形態のストッパーが鍔付き短管と一体的に設けられた構成を示す縦断面図である。 本発明の第四の実施形態のボール押さえがバルブ本体の両端部に設けられた構成を示す縦断面図である。 本発明の第五の実施形態の空動式の駆動による構成を示す部分断面図である。 本発明の第六の実施形態の電動式の駆動による構成を示す部分断面図である。 従来のボールバルブを示す縦断面図である。

符号の説明

１・・・バルブ本体
２・・・ボール弁体
３・・・ボール押さえ
４・・・鍔付き短管
５・・・キャップナット
６・・・ストッパー
７・・・弁室
８・・・ステム
９・・・雄ねじ部
１０・・・切欠部
１１・・・雌ねじ部
１２・・・ハンドル
１３・・・突部
１４・・・Ｏリング
１５・・・雄ねじ部
１６・・・シート
１７・・・切欠部
１８・・・Ｏリング
１９・・・短管部
２０・・・鍔部
２１・・・雌ねじ部
２２・・・環状突条部
２３・・・凹部
２４・・・間隙

Claims (5)

1. バルブ本体内に流路を開閉させるボール弁体が回動可能に配置され、シートがボール押さえによりボール弁体に押圧されるように設けられ、キャップナットを鍔付き短管の鍔部と係合させ、該バルブ本体の端部に螺合させることにより、鍔付き短管がボール押さえの外側端に当接配置されたボールバルブにおいて、該バルブ本体の少なくとも一方の端部内周にボール押さえが螺合されており、該ボール押さえの端部に設けられた切欠部と該バルブ本体の端部に設けられた切欠部とで形成される凹部を少なくとも１つ有し、該凹部にストッパーが嵌合されていることを特徴とするボールバルブ。
2. 前記バルブ本体または前記ボール押さえのどちらか一方の切欠部が環状に形成され、また該ストッパーが環状に形成され且つ外方向または内方向に少なくとも１つの突出部が設けられていることを特徴とする請求項１記載のボールバルブ。
3. 前記ストッパーが該鍔付き短管に一体的に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のボールバルブ。
4. 前記ストッパーの一部が該凹部に間隙を設けた状態で嵌合されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のボールバルブ。
5. 前記ボール弁体が手動式、空動式、電動式の駆動によって回動されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のボールバルブ。

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