JP2015197132A - ボールバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】水密性を低下させ難い凍結防止可能なボールバルブを提供する。【解決手段】液体を流動させる流路Ｆが形成された弁箱２と、弁箱２内に設けられた弁座３と、弁座３に着座して流路Ｆを開閉するボール弁４と、を備え、ボール弁４には、弁箱２とボール弁４との間に滞留し得る液体を抜き出す水抜き孔５が形成され、水抜き孔５を形成する開口壁部２０の外表面４ａ側が面取りされていることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、ボールバルブに関する。

ボールバルブは、液体の流路を形成した弁箱と、液体を堰き止める球体の壁部に液体を通過させる貫通孔が形成されたボール弁とを備え、ボール弁の向きにより開弁又は閉弁するようになっている。そして、弁箱とボール弁との間の水密性を確保するために、ボール弁を着座させるボールシート（弁座）が弁箱の導入側開口部と導出側開口部とのそれぞれに配されている。このような構成から、ボールバルブは、ボール弁の全開又は全閉時に、ボールシートと弁箱とボール弁とにより液体が密封される空間ないし隙間を形成し、寒冷時に前記空間又は隙間に密封された液体が凍結することにより膨張し、弁箱を破損させてしまうということがあった。
この問題に対し、従来より、凍結による破損が防止されるボールバルブが開発されている（例えば、下記特許文献１）。

特許文献１に記載のボールバルブは、１次側流入口と２次側流出口とが形成され、弁室を備えた弁ボディと、弁ボディ内にシートを介して回転自在に配置し、１次側流入口と２次側流出口とを結ぶ第１軸線の方向に弁孔を貫通し、回転により１次側流入口と２次側流出口の間を開閉するボール弁体と、ボール弁体の閉鎖位置で、弁孔を弁ボディの１次側流入口に連通する連通路とを備えている。

そして、特許文献１の図４（Ｂ）に示すように、ボール弁体８８の閉鎖位置で１次側流入口８０に連通する連通孔９８を設けたことで、消火栓弁５４の閉鎖状態で閉鎖位置にあるボール弁体８８の弁孔９０に水が入った状態であっても、この水が連通孔９８を介して１次側流入口８０に接続している配管に入っている水に連通した状態としている。

このため冬場に外気温が凍結温度以下に低下し、シール８４，８６で仕切られて閉鎖位置にあるボール弁体８８の弁孔９０及びその周囲の弁箱７４の中の水が凍結した場合に、凍結した氷の膨張分は、１次側に開放している連通孔９８に逃げることとなり、弁孔９８の水が凍結して膨張しても、弁箱７４を押し広げて破損しないようになっている。

特開２０１３−２２３４３号公報

しかし、従来のボールバルブのボール弁体は、弁孔９８をボール弁体８８の外側の球面上で開口させているため、開口端縁が先鋭となり、更に開口端縁にバリが発生することがあるため、弁座を傷つけてボールバルブの水密性を低下させてしまうという問題があった。
そこで、本発明は、上記課題に鑑み、水密性を低下させ難い凍結防止可能なボールバルブを提供することを課題とする。

本発明のボールバルブは、液体を流動させる流路が形成された弁箱と、この弁箱内に設けられた弁座と、この弁座に着座して前記流路を開閉するボール弁と、を備え、前記ボール弁には、前記弁箱と前記ボール弁との間に滞留し得る前記液体を抜き出す水抜き孔が形成され、この水抜き孔を形成する開口壁部の外表面側が面取りされていることを特徴とする。
この構成によれば、水抜き孔を形成する開口壁部の外表面側が面取りされているため、ボール弁の回転時に開口壁部の角によってボール弁を着座させる弁座を傷つけることを防止することができる。

本発明の前記開口壁部の外表面側は、前記弁箱の軸線に直交する仮想平面上で面取りされていてもよい。
この構成によれば、開口壁部の外表面を弁座から逃がすことができる。

本発明によれば、ボール弁を着座させる弁座を保護し、ボールバルブの水密性が低下することを防止することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態であるボールバルブの閉弁状態を示した側断面図である。 本発明の一実施形態であるボールバルブのハンドルを示した平面図である。 本発明の一実施形態であるボールバルブの開弁状態を示した側断面図である。 本発明の一実施形態であるボールバルブを開弁させた状態を図１又は図３のＸ−Ｘ線において矢視した断面図である。 本発明の一実施形態であるボールバルブを半開させた状態を図１又は図３のＸ−Ｘ線において矢視した断面図である。 本発明の一実施形態であるボールバルブを閉弁させた状態を図１又は図３のＸ−Ｘ線において矢視した断面図である。

以下、図を参照して本発明のボールバルブの実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態であるボールバルブ１を軸線Ｌ１を含む垂直な面で切った縦断面図である（ハンドルのみ半部断面図で示されている）。
図１に示すように、ボールバルブ１は、液体（例えば、水など）を一方向（矢印Ｐ方向）に流動させる流路Ｆが形成された弁箱２と、弁箱２に設けられたボールシート（弁座）３と、ボールシート３に着座して流路Ｆを開閉するボール弁４と、を備えており、ボール弁４には、弁箱２とボール弁４との間に滞留し得る液体又は液体の凍結物を抜き出す水抜き孔５が形成され、水抜き孔５を形成する開口壁部２０（４Ｗ）の外表面４ａ側が面取りされている。

弁箱２は、内部にボール弁４を収容する弁室Ｒが形成された収容部６と、筒状に形成され、収容部６に向けて液体を導入するとともに弁室Ｒに配されたボール弁４を押える導入部７（「ボール押え」とも呼ばれる）と、収容部６に連結され液体を導出する導出部８とを備えている。
収容部６は、上流側半部６Ａが軸線Ｌ１を中心軸とする略円筒状に形成され、下流側半部６Ｂが軸線Ｌ１を共通にしてボール弁４の外形に略沿ってやや窄む球状に形成されるとともに、その下流側が中心軸を軸線Ｌ１として導出部８に連結させる円筒状に形成されている。

この収容部６には、弁軸９を挿通させるとともにハンドル１０を載置させる円筒状のマウント１５が一体成形されている。
収容部６と導出部８とは一体的に形成されている。導入部７は、その一端部７ａが収容部６に水密に嵌入されて固定されている。

導入部７、収容部６及び導出部８は、全体として軸線Ｌ１方向に貫通する流路Ｆが形成された略筒状のハウジングとなっている。マウント１５は、収容部６において軸線Ｌ１方向に直交する軸線Ｌ２方向に突出するように筒状に形成され、その開口部１５ａからボール弁４に連結される弁軸９を突出させている。

ボールシート３は、弁室Ｒの上流側開口部Ｒ１と下流側開口部Ｒ２とに環状に配されており、ボール弁４と収容部６との間の水密性を保持しているとともに、ボール弁４を弁室Ｒに安定的に配置させている。

図１，図３に示すように、ボール弁４は、肉厚が略一定に形成された中空の略球体に形成されている。ボール弁４の壁部４Ｗには、軸線Ｌ１方向に互いに対向する位置に導入側開口部１６と導出側開口部１７とが一対形成されている。導入側開口部１６と導出側開口部１７とは、それぞれ導入部７及び導出部８と略同じ開口面積となるように形成され、弁箱２の流路Ｆを軸線Ｌ１方向に連通させることができるようになっている。

水抜き孔５は、図１又は図３に示すように、閉弁時に導入部７に対向する壁部４Ｗであって、導入側開口部１６の中心と導出側開口部１７の中心とを結ぶ軸線Ｌ３に直交する軸線Ｌ４方向視中央に（この実施形態では軸線Ｌ４を中心とする円形で）形成されている。水抜き孔５の大きさは、流路Ｆに０．５ＭＰａの水圧で２分間流水した場合に水圧に耐え得る大きさに形成されていることが好ましい。

水抜き孔５を形成するボール弁４の開口壁部２０の外表面４ａ側は面取りされている。面取りの形状は、軸線Ｌ４に直交する仮想平面Ｓ上で開口壁部２０を切断し、水抜き孔５の開口端部とボールシート３との接触を回避する形状とされているが、ボールシート３に水抜き孔５の開口端部が接触して傷つけないようにされた形状であれば、開口壁部２０の先端角部を例えば滑らかに湾曲させた形状であってもよい。
なお、面取りの形状は、図３に示すように仮想平面Ｓ上で開口壁部２０を切断した、水抜き孔５の開口端部を内周円としたドーナツ円形状とされているが、仮想平面Ｓが軸線Ｌ２に近づくに従い、面取り部の外周円において仮想平面Ｓとボール弁４の球面とが成す角度が鋭角になり、ボールシート３が接触した際に傷がつきやすくなる。そのため、面取りの外周円がボールシート３よりも手前になるよう形成するのが好ましい。

以上の構成により、軸線（回転軸線）Ｌ２を中心にボール弁４を回転させることにより導入部７及び導出部８の各流路Ｆとボール弁４に形成された導入側開口部１６と導出側開口部１７とを連通させて流路Ｆを開弁し、又は、ボール弁４の壁部４Ｗが流路Ｆを閉塞させて閉弁するようになっている。

マウント１５内には、弁軸９が挿入されておりマウント１５に形成された開口部１５ａから軸線Ｌ２方向に弁軸９を突出させている。
弁軸９は、図３に示すようにその一端部１８をボール弁４に嵌合させ、他端部１９をハンドル１０に嵌合させた棒状の部材である。弁軸９の一端部１８は、ボール弁４に係合して回転可能なように矩形等の断面視多角形状に形成されている。

弁軸９の他端部１９は、マウント１５の開口部１５ａの直径方向に延びる偏平な形状に形成されている。弁軸９の軸線Ｌ２方向中間部２１は、円筒状に形成され、マウント１５内で支持されつつボール弁４に向かって延び、軸線Ｌ２を中心に回転可能となっている。
弁軸９の中間部の外周面にはＯリング２２，２３の間にバックアップリング２４が配され、更に弁軸９の他端部１９側に弁軸押え２５が介装されている。

図２，図３に示すように、ハンドル１０は、外形が円柱形状に形成されているとともに、その先端面（本図では上端面）に円の径方向に延びるよう先端面から突出したつまみ部２６が設けられている。このハンドル１０は、弁軸９を内側に保持するとともに、図１に示すマウント１５に設けられたハンドルガイド２７を介してマウント１５に被冠するよう取り付けられている。
以上により、ハンドル１０を回転させることにより弁軸９を、軸線Ｌ２を中心に回転させ、ボール弁４を開閉することができるようになっている。

次に、ボールバルブ１の使用方法，作用及び機能について説明する。図４−図６は、図３に示した開弁されたボールバルブ１を閉弁するまでの動作をＸ−Ｘ線で矢視した断面図である。
図１，図３に示すように、ボールバルブ１は、配管点検や水道管等の工事に際して不図示の仮設配管等に接続され、開弁又は閉弁される。

水抜き孔５を形成するボール弁４の開口壁部２０は、外表面４ａ側において面取りされ、水抜き孔５の形成に伴って発生するバリが取り除かれているため、ボール弁４の回転時に水抜き孔５を形成する開口壁部２０の先端でボールシート３を引っ掻いて損傷させることを防止することができる。

このボールバルブ１は、開弁時、図４に示すように、導入部７からボール弁４を経て導出部８に向かって矢印Ｐ方向に液体を流動させる。また、図３に示すハンドル１０を回転させてボール弁４を閉弁させようとする（半開の状態にする）と、図５に示すように、ボール弁４は、その回転に伴って漸次流路Ｆを閉じるとともに、ボール弁４内の液体をボール弁４と弁箱２の弁室Ｒの中に流し込む。

そして、ボールバルブ１を全閉すると、ボール弁４は、図６に示すように導入部７に流入した液体をボール弁４で略堰き止めるとともに、弁室Ｒの液体を堰き止める。そして、再びボールバルブ１を図４に示すように完全に開弁させると、ボール弁４は、液体を流路Ｆ内に流動させるが、弁箱２とボール弁４との隙間３０に溜まった液体をこの隙間３０に滞留させる。

したがって、寒冷期において、ボールバルブ１が長時間に亘って全開又は全閉された状態に置かれると、図４に示すボール弁４と弁箱２との隙間３０又は図６に示すボール弁４及び弁箱２により取り囲まれる弁室Ｒに溜まった液体が凍結することがある。
特に、水道工事等でボールバルブ１が不図示の仮設配管の管路の開閉等の為に一時使用されるような場合、工事の終了後に、ボール弁４が全閉又は全開状態で弁室Ｒ又は隙間３０内に液体を滞留させたまま、ボールバルブ１が仮設配管から撤去されることがある。

このような場合、ボールバルブ１は配管（不図示）に接続されていないため、流路Ｆにわずかな水を流し続けて凍結を防止するといった方法を採ることはできない。したがって、特に、取り外し自在で仮設配管などに一時使用されるボールバルブ１においては、寒冷環境下で弁室Ｒ内に滞留した液体が凍結することを防止することが困難となる。

しかし、ボールバルブ１によれば、ボール弁４の壁部４Ｗに水抜き孔５が形成されているため、液体が凍結して体積が増した場合に凍結した液体又は未凍結の液体を水抜き穴から流路Ｆに逃がすことができる。
そして、水抜き孔５を形成するボール弁４の開口壁部２０は、図４−図６に示すように外表面４ａ側で少なくとも先端の角が面取りされているため、凍結した液体が水抜き孔５の開口壁部２０の外側で固まっても、ボールシート３に対して逃がすことができ、ボール弁４の回転を妨げたり、凍結した液体がボールシート３を引っ掻いて損傷させたりすることを防止することができる。

その結果、本発明のボールバルブ１は、ボール弁４の回転により水抜き孔５を形成する開口壁部２０の先端でボールシート３を損傷させることを防止して、確実な止水及び流水を長期間維持することができるという効果が得られる。

また、本発明のボールバルブ１は、水抜き孔５周辺の外表面４ａがボールシート３に対して逃げているため、弁室Ｒに溜まった液体が凍結して水抜き孔５から押し出され又は水抜き孔５の近傍で凍結したとしても、ボール弁４の回転を妨げたりボールシート３を損傷させたりすることを防止して、好適な使用を維持することができるという効果が得られる。

なお、上記実施形態において、水抜き孔５は、ボール弁を軸線Ｌ４方向に視た中央に形成されているが、これに限定されるものではなく、ボール弁４の開弁時に隙間３０と流路Ｆとを連通させ得る位置に形成されていればよい。
また、ボール弁４の内部が略球状となっているが、流路Ｆが円筒形で連通される形状となるようボール弁４内部を形成してもよい。

１ ボールバルブ
２ 弁箱
３ ボールシート（弁座）
４ ボール弁
２０ 開口壁部
４ａ 外表面
５ 水抜き孔
Ｆ 流路
Ｓ 仮想平面
Ｌ１ 軸線
Ｌ３ 軸線

Claims (2)

1. 液体を流動させる流路が形成された弁箱と、この弁箱内に設けられた弁座と、この弁座に着座して前記流路を開閉するボール弁と、を備え、
   前記ボール弁には、前記弁箱と前記ボール弁との間に滞留し得る前記液体を抜き出す水抜き孔が形成され、この水抜き孔を形成する開口壁部の外表面側が面取りされていることを特徴とするボールバルブ。
2. 前記開口壁部の外表面側は、前記弁箱の軸線に直交する仮想平面上で面取り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。

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