JP2014009767A

JP2014009767A - ボールバルブ

Info

Publication number: JP2014009767A
Application number: JP2012147431A
Authority: JP
Inventors: Fusayoshi Irie; 房義入江; Nobuyuki Okada; 信幸岡田
Original assignee: Kanken Techno Co Ltd
Current assignee: Kanken Techno Co Ltd
Priority date: 2012-06-29
Filing date: 2012-06-29
Publication date: 2014-01-20

Abstract

【課題】粉体などの異物のかみ込みに起因するボールシートの変形や削り粕の発生を防止してボール弁体をスムーズに作動させる。
【解決手段】ケーシング(１２)両端の開口縁部(１２ａ)(１２ｂ)それぞれを囲むよう前記ケーシング(１２)内に取り付けられた一対のボールシート(１８)(１８)であって、前記ケーシング(１２)とボール弁体(１４)との間をシールするよう環状に形成されたボールシート(１８)(１８)を有するボールバルブ(１０)において、前記開口縁部(１２ａ)(１２ｂ)の少なくとも一方に、ボールシート(１８)の内周側背面との間に隙間(２０)が設けられていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、粉体が混入する流体流路の開閉に好適なボールバルブに関する。

例えば、半導体製造排ガスの除害装置などにおいて、シビアな流量調整が必要でないバイパス配管の開閉などには、構造が簡単で安価なフローティング構造のボールバルブが多用されている。
ここで、半導体製造排ガスの除害装置では、その配管内を半導体製造排ガスと共にＳｉＯ₂などの粉体も通流するため、当該除害装置を長期間連続運転すると、従来のフローティング構造のボールバルブでは、図３(ａ)で示すように、ボール弁体１４とボールシート１８との間に粉体などの異物Ｐが入り込んでボールシート１８が変形し、上記ボール弁体１４が不動になると云った問題が生じていた。また、ボール弁体１４とボールシート１８との間にかみ込んだ上記異物Ｐによってボールシート１８が削れ、その削り粕がボール弁体１４に付着したり配管内を通流してトラブルになると云った問題も懸念される。

そこで、このような問題を解決し得る技術として、例えば、特許文献１には、ボールシートの外径面に段部を形成し、この段部とケーシングの開口部の内径面に形成した段部との間に皿ばねとグランドパッキンを介在させ、上記皿ばねとグランドパッキンとの間に軸線方向への移動余裕をもってスペーサリングを介在することにより、グランドパッキンの弾力性の不足を補い、ボールシートの異物のかみ込み時にも円滑に作動するようにした技術が開示されている。

実開平６−４９８６３号公報

上記の従来技術によれば、ボールシートとボール弁体の間に粉体などの異物がかみ込んだ場合であっても、ボール弁体を円滑に作動させることができる。しかしながら、この技術では、ボールシートとケーシングの両方に加工を施すのに加え、シール部材としてボールシートの他に、グランドパッキンや皿ばねやスペーサリングなども必要となり、ボール弁体とケーシングとの間のシール構造が複雑になり、ボールバルブの製造やメンテナンスが煩雑なものとなり、又、ボールバルブを経済的に提供するのが困難になると云う問題があった。

それゆえに、本発明の主たる課題は、簡単な構造にもかかわらず、粉体などの異物のかみ込みに起因するボールシートの変形や削り粕の発生を防止してボール弁体をスムーズに作動させることが可能なボールバルブを提供することである。

上記の目的を達成するため、本発明は、例えば、図１及び図２に示すように、ボールバルブ１０を次のように構成した。
両端が開口した略短筒状のケーシング１２の内部にボール弁体１４が収納される。このボール弁体１４には、上記ケーシング１２内で当該ボール弁体１４を回動させるための操作部１６が取り付けられる。また、上記ケーシング１２両端の開口縁部１２ａ，１２ｂには、上記ケーシング１２と上記ボール弁体１４との間をシールするよう環状に形成された一対のボールシート１８，１８が、上記開口縁部１２ａ，１２ｂのそれぞれを囲むよう上記ケーシング１２内に取り付けられる。そして、上記開口縁部１２ａ，１２ｂの少なくとも一方には、上記ボールシート１８の内周側背面との間に隙間２０が設けられている。
本発明において、前記隙間２０は、ケーシング１２の開口縁部１２ａ及び／又は１２ｂを座ぐり加工して形成するのが好ましい。
さらに、本発明は、後述する各実施形態に記載された特有の構成を付加することが好ましい。

本発明は、次の作用効果を奏する。
すなわち、開口縁部の少なくとも一方には、ボールシートの内周側背面との間に隙間が設けられているので、ボール弁体とボールシートとの間に粉体などの異物をかみ込んだとしても、ボールシートが上記隙間の部分に入り込むことによって、かみ込んだ異物の部分に荷重が集中するのを軽減することができる。その結果、簡単な構造であるにもかかわらず、ボールシートの過大な変形や削り粕の発生を抑制して、ボール弁体をスムーズに作動させることができる。

本発明の一実施形態のボールバルブにおけるバルブ開放状態の立面視の断面図である。図１におけるＡ-Ａ線断面図である。本発明のボールバルブの特徴を対比説明するための図で、（ａ）は従来のボールバルブの要部断面を示す概略図で、（ｂ）は、本発明のボールバルブの要部断面を示す概略図である。

以下、本発明の一実施形態を図１から図３によって説明する。まず、バルブを開放した状態を示す図１及び図２に基づき、ボールバルブ１０の構造を説明する。
本発明のボールバルブ１０は、フローティング構造のバルブであり、ケーシング１２、ボール弁体１４、操作部１６、ボールシート１８及び隙間２０で大略構成されている。

ケーシング１２は、ステンレス鋼などの金属或いはＦＲＰなどと云った硬質材料からなり、左右両端が開口した略短筒状の部材で、その内部にはボール弁体１４が収納される。このケーシング１２における左右の開口縁部１２ａ，１２ｂには、短管状の流路２２，２２が連結されており、この流路２２，２２の先端には、配管接続用のフランジ部２４が形成される。なお、図中の符号２４ａは、図示しない配管を接続する際にボルトを通すためのボルト挿通孔である。

ボール弁体１４は、ケーシング１２内の流路を開閉するための部材で、ステンレス鋼などの金属或いはＦＲＰなどと云った硬質材料を略球状に成形した弁体であって、水平方向に貫通した貫通孔１４ａを有する。
このボール弁体１４の上部には、上記ケーシング１２内で当該ボール弁体１４を回動させるための操作部１６が取り付けられる。
この操作部１６は、ケーシング１２の上部を貫通して外部に突出しており、この貫通部分にはパッキン２６が介在される。

ボールシート１８は、ＰＦＡ(テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)に代表されるフッ素樹脂のように摺動性(低摩擦係数)や耐薬品性や耐熱耐寒性に優れたやや弾性を持った材料からなる環状のパッキンで、上記ケーシング１２両端の開口縁部１２ａ，１２ｂのそれぞれを囲むよう上記ケーシング１２内に取り付けられ、上記ケーシング１２と上記ボール弁体１４との間をシールする。
そして、上記開口縁部１２ａ，１２ｂのそれぞれには、このボールシート１８の内周側背面との間に隙間２０が設けられる。

隙間２０は、ケーシング１２の開口縁部１２ａ，１２ｂを段状に座ぐり加工した部分に形成されるもので、本実施形態では、開口縁部１２ａ，１２ｂに連結する流路２２(パイプ)の直径が５０ｍｍの場合、その深さｄを０．５〜１．０ｍｍの範囲で(図１の破線丸囲み部分参照)、又、幅ｗを５〜１５ｍｍの範囲で形成する(図２参照)。このうち、隙間２０の幅ｗは少なくともボールシート１８とボール弁体１４とが接触する部分の幅よりも広幅となるように形成するのが好ましい。
なお、隙間２０の寸法は、上記の範囲に限定されるものではなく、ボールバルブの大きさや内部を通流する流体の種類などによって適宜設定されるものである。例えば、流路２２の直径として２５〜１５０ｍｍの範囲のものが考えられるが、このような場合、隙間２０の深さｄは０．１〜３．０ｍｍの範囲で設定され、幅ｗは２〜３０ｍｍの範囲で設定される。

上記構成のボールバルブ１０は、次のように作動する。
図１のバルブ開放状態では、ボール弁体１４に対して流体の圧力は作用せず、従って、ボールシート１８にも圧力は作用しない。
操作部１６を操作してボール弁体１４を「閉」操作すると、ボール弁体１４に流体の圧力が作用するが、図１のように流体Ｆが白抜き矢印の方向に流れると仮定した場合、下流側の開口縁部１２ｂに取り付けられたボールシート１８がボール弁体１４によって外方向へと押され、強いシール作用をなす。一方、上流側の開口縁部１２ａに取り付けられたボールシート１８とボール弁体１４との間には、僅かながら隙間が生じる部分もあり、流体Ｆ内に微細な粉体などの異物Ｐが含まれている場合には、このような隙間に異物Ｐがかみ込むようになる。

上述のように、異物Ｐがかみ込んだ状態で、ボールバルブ１０を再び開放状態とすべく、ボール弁体１４を「開」操作すると、図３(ａ)で示す従来のボールバルブでは、最悪の場合、ボールシート１８が変形し、上記ボール弁体１４が不動になるが、本発明のボールバルブ１０では、図３(ｂ)に示すように、開口縁部１２ａとボールシート１８の内周側背面との間に隙間２０が設けられているので、ボール弁体１４とボールシート１８との間に粉体などの異物Ｐをかみ込んだとしても、ボールシート１８が上記隙間２０の部分に入り込むことによって、かみ込んだ異物Ｐの部分に荷重が集中するのを軽減することができる。その結果、簡単な構造であるにもかかわらず、ボールシート１８の過大な変形や削り粕の発生を抑制して、ボール弁体１４をスムーズに作動させることができる。

上記の実施形態のボールバルブ１０は、次の長所を奏する。
すなわち、上記隙間２０が座ぐり加工によって形成されているので、このような隙間２０を形成するに当たり、新たに金型を起こす必要がなく、本発明のボールバルブ１０を経済的に製造することができる。又、すでに完成した既存のボールバルブにもこのような隙間２０を設けることができる。

上記の実施形態は、次のように変更可能である。
前記開口縁部１２ａ，１２ｂの両方に前記隙間２０を設けているが、この隙間２０を前記開口縁部１２ａ又は１２ｂのいずれか一方のみに設けるようにしてもよい。この際、流体通流方向上流側の開口縁部に隙間２０を設けるのがより効果的である。

前記隙間２０が、ケーシング１２の開口縁部１２ａ，１２ｂを座ぐり加工して形成される場合を示したが、当該隙間２０の形成方法はこれに限定されるものではなく、例えば、上述したように、予めケーシング１２の開口縁部１２ａ，１２ｂに隙間２０となる段部を形成するような金型を新たに作成するようにしてもよい。

また、上記の実施形態では、前記隙間２０を構成する段部をケーシング１２側に設ける場合を示しているが、ボールシート１８の内周側背面に段部を設け、ケーシング１２の開口縁部１２ａ及び／又は１２ｂとの間に隙間２０が形成されるようにしてもよい。

１０…ボールバルブ
１２…ケーシング
１２ａ，１２ｂ…開口縁部
１４…ボール弁体
１４ａ…貫通孔
１６…操作部
１８…ボールシート
２０…隙間
２２…流路
２４…フランジ部
２４ａ…ボルト挿通孔
２６…パッキン

Claims

両端が開口した略短筒状のケーシング(１２)と、前記ケーシング(１２)の内部に収納されたボール弁体(１４)と、前記ケーシング(１２)内で前記ボール弁体(１４)を回動させるための操作部(１６)と、環状に形成され、前記ケーシング(１２)両端の開口縁部(１２ａ)(１２ｂ)それぞれを囲むよう前記ケーシング(１２)内に取り付けられて、前記ケーシング(１２)と前記ボール弁体(１４)の間をシールする一対のボールシート(１８)(１８)と、で構成されたボールバルブにおいて、
前記開口縁部(１２ａ)(１２ｂ)の少なくとも一方には、前記ボールシート(１８)の内周側背面との間に隙間(２０)が設けられていることを特徴とするボールバルブ。
前記隙間(２０)が、ケーシング(１２)の開口縁部を座ぐり加工して形成されていることを特徴とする請求項１に記載のボールバルブ。