JP2017190795A - ボールバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造で、弁開時におけるキャビティ内の異常昇圧を防止することができ、しかもボール弁体を交換するだけで、既存のボールバルブにも、異常昇圧防止機能を後から付加することができるようにしたボールバルブを提供する。
【解決手段】バルブボディ１のキャビティ３内における一次側シート６と二次側シート７との間に、通孔８を有するボール弁体９を、全開位置と全閉位置とに回動可能として設けたボールバルブにおいて、ボール弁体９の基準外形を、弁閉時において、長軸Ａを、一次側シート６の中心点Ｏ１と二次側シート７の中心点Ｏ２とを通る中心線Ｃ１に一致させた楕円形を、中心線Ｃ１回りに回転させることにより形成される回転楕円体とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、弁開時におけるキャビティ内の異常昇圧を防止しうるようにしたボールバルブに関する。

ボールバルブにおけるキャビティ内の異常昇圧を防止する手段としては、ボール弁体に、弁閉時にボール弁体の通孔と二次側流路とを連通させる逃し孔を設け、この逃し孔にリリーフ弁を設けたもの(例えば特許文献１参照)、バルブボディの内周面とシートリテーナの外周面との間に、舌片状の開口部と、この開口部を拡開するスプリングとからなるＵリングを装着したもの(例えば特許文献２参照)、バルブボディに、キャビティと流路とを連通する連通孔を設け、そこに逆止弁を設けたもの(例えば特許文献３参照)等がある。

特開２００８−１６９９５４号公報 特開２００９−０４１７７６号公報 特開平５−３３２４６２号公報

しかし、上記のような従来のいずれの異常昇圧防止手段も、そのための加工やリリーフ弁等の特別の部品を必要とし、しかも、既存のボールバルブに対して付与することは困難である。

本発明は、従来の技術が有する上記のような問題点に鑑みてなされたもので、簡単な構造のみにより、弁開時におけるキャビティ内の異常昇圧を防止することができ、しかもボール弁体を交換するだけで、既存のボールバルブに対して、異常昇圧防止機能を付与することができるようにしたボールバルブを提供することを目的としている。

本発明によると、上記課題は、次のようにして解決される。
（１）バルブボディのキャビティにおける一次側流路と二次側流路との接続部に、円環状の一次側シートと二次側シートとを互いに対向するようにして配設し、前記キャビティ内における一次側シートと二次側シートとの間に、通孔を有するボール弁体を、前記通孔が一次側流路と二次側流路とを連通する全開位置と、前記通孔が前記一次側シートの中心点と二次側シートの中心点とを通る中心線と交差する方向を向くことにより、前記一次側流路と二次側流路との連通を遮断する全閉位置とに回動可能として設けたボールバルブにおいて、前記ボール弁体の基準外形を、弁閉時において、長軸または短軸を前記中心線と一致させた楕円形を、前記中心線回りに回転させることにより形成される回転楕円体とする。

このような構成によると、弁閉時には、ボール弁体の外周面における一次側シートおよび二次側シートと当接するシート当接部は、前記中心線を中心とする真円をなし、各シートと密接し、流路を確実に遮断することができるが、弁開時には、一次側シートおよび二次側シートと当接するシート当接部は非真円をなし、一次側シートおよび二次側シートとの間に三日月状の隙間が形成され、その隙間を通して、キャビティ内の流体が流路にリリースされるので、ボール弁体を回転楕円体とするという簡単な構造のみにより、弁開時におけるキャビティ内の異常昇圧を防止することができる。
しかも、ボール弁体を交換するだけで、既存のボールバルブに対して、異常昇圧防止機能を付与することができる。

（２）上記(１)項において、前記ボール弁体の外周面における、全閉位置としたときに、少なくとも前記二次側シートと当接する部分を表面加工面とし、他部を非加工面、または基準外形より内方に凹入する凹入面とする。

このような構成によると、ボール弁体の外周面全体を表面加工する必要がなく、ボール弁体の加工面を表面の一部に限定することができるので、加工時間や加工コストを低減することができる。

本発明によると、ボール弁体の基準外形を回転楕円体とするという簡単な構造で、弁開時におけるキャビティ内の異常昇圧を防止することができ、しかもボール弁体を交換するだけで、既存のボールバルブに対して、異常昇圧防止機能を付与することができる。

本発明のボールバルブの一実施形態における弁閉時の状態を示す中央縦断正面図である。 図１のII−II線における横断平面図である。 図１のIII−III線における縦断側面図である。 本発明のボールバルブの一実施形態における弁開時の状態を示す中央縦断正面図である。 図４のV−V線における横断平面図である。 図４のVI−VI線における縦断側面図である。

以下、本発明のボールバルブの一実施形態を、図１〜図６を参照して説明する。
このボールバルブは、フローティング型としてあり、ボディ本体１ａとボディキャップ１ｂとを互いに突き合わせて、複数のボルト２をもって締着することにより、中央のキャビティ３と、左方の一次側流路４と、右方の二次側流路５とが、互いに一直線状に並ぶように形成されたバルブボディ１を備えている。

バルブボディ１のキャビティ３における一次側流路４と二次側流路５との接続部には、金属製、または合成樹脂製の円環状の一次側シート６と二次側シート７とが、互いに対向するようにして、かつ一次側シート６は流路４と平行に摺動可能として、二次側シート７は移動不能として配設されている。
一次側シート６は、バルブボディ１内におけるその外側に配設した皿ばね６ａ(または圧縮コイルばね、ゴム等の弾性体)よりなる付勢手段をもって、キャビティ３の中央に向かって付勢されている。
なお、皿ばね６ａを含む一次側シート６および二次側シート７の図示の構造は、説明を簡略化するために模式的に示したもので、実際には、各シート６、７をシートリテーナ(図示略)等に保持させて実施することが多い。

キャビティ３内における一次側シート６と二次側シート７との間には、中央に水平の通孔８を有するボール弁体９が、図４に示すように、通孔８が一次側シート６の中心点Ｏ１と二次側シート７の中心点Ｏ２とを通る中心線Ｃ１と同一方向を向くことにより、一次側流路４と二次側流路５とを連通する全開位置と、図１に示すように、通孔８が中心線Ｃ１と交差する方向(図示の例では直交する方向)を向くことにより、一次側流路４と二次側流路５との連通を遮断する全閉位置とに回動可能として設けられている。

ボール弁体９は、従来は真球体としていたが、本発明のこの実施形態においては、ボール弁体９の基準外形を、図１に示すように、弁閉時において、長軸Ａを中心線Ｃ１に一致させた楕円形を、中心線Ｃ１回りに回転させることにより形成される回転楕円体としてある。
基準外形とは、ボール弁体９の基準となる外形であって、通孔８や後述する係合溝１０が設けられた部分を除いたり、後述するように、シート当接部９ａ〜９ｄ等の必須部分以外は、被加工面としたり、凹入面としたりするなど、変形させてもよい部分を含む意味である。

上記楕円形の短軸Ｂは、長軸Ａの中心より長軸Ａと直交する方向を向き、長軸Ａの長さＬ１と短軸Ｂの長さＬ２の差ΔＬは、微小としてある。
例えば、短軸Ｂの長さＬ２を８２mmとしたとき、長軸Ａの長さＬ１は、８２，３〜８３mm、ΔＬ＝０，３〜０，７mm程度とするのが好ましい。
図示の例においては、ボール弁体９の基準外形が回転楕円体であることを強調するため、ΔＬを、著しく大として記載し、併せて比較のために、図１において、ボール弁体９を球体としたときの外形線を２点鎖線で示してある。

図１および図４に示すように、ボール弁体９の上部に設けた係合溝１０には、バルブボディ１の上部に回動可能として設けた弁軸１１の下端に形成した係合突片１１ａが嵌合され、この弁軸１１により、ボール弁体９を、全開位置と全閉位置との間に回動させることができるようになっている。

この実施形態においては、ボール弁体９の基準外形を上記のような回転楕円体としてあるので、弁閉時には、図１〜図３に示すように、ボール弁体９の外周面における一次側シート６および二次側シート７と当接するシート当接部９ａ、９ｂは、中心線Ｃ１を中心とする真円をなして、各シート６、７と密接し、流路４、５を確実に遮断することができるが、弁開時には、図４〜図６に示すように、一次側シート６および二次側シート７と当接するシート当接部９ｃ、９ｄは非真円、より正確には楕円形をなし、一次側シート６および二次側シート７との間に、図６に示すような三日月状の隙間Ｓが上下部に形成され、その隙間Ｓを通して、キャビティ３内の流体が流路４、５にリリースされるので、ボール弁体９の基準外形を回転楕円体とするという簡単な構造のみにより、弁開時におけるキャビティ３内の異常昇圧を防止することができる。
しかも、ボール弁体９を交換するだけで、既存のボールバルブにも、異常昇圧防止機能を後から付与することができる。

上記のような三日月状の隙間Ｓが形成されることは、ボール弁体９の上下方向を向く中心線Ｃ２(短軸Ｂと一致する)からシート当接部９ａ、９ｂまでの距離Ｄ１、Ｄ２(図１参照)より、上記中心線Ｃ２からシート当接部９ｃ、９ｄまでの距離Ｄ３、Ｄ４(図４参照)の方がわずかに小となっていることからも明らかである。

なお、ボール弁体９が、全閉位置から全開位置、およびその逆方向に回動する途中において、ボール弁体９の長軸Ａの両端部が左右のシート６、７に摺接する際に、左右のシート６、７は、互いに離れる方向に押し広げられ、そのとき、左方のシート６が、皿ばね６ａを弾性変形させて左方に移動することにより、ボール弁体９の上記の回動が許容されるようになっている。

ボール弁体９の基準外形を形成する楕円の長軸Ａの長さＬ１と短軸Ｂの長さＬ２の差ΔＬが微小である場合には、ボール弁体９を全閉位置から全開位置、およびその逆方向に回動させる際のシート６の上記のような移動はほとんどなく、そのような場合には、皿ばね６ａ等の付勢手段を省略し、一次側シート６も二次側シート７と同様に、バルブボディ１に固定して実施することもできる。
また、一次側シート６および二次側シート７を、弾性を有する合成樹脂材料により形成し、その弾性変形により、ボール弁体９の上記の回動を許容するようにすることによって、一次側シート６をバルブボディ１に固定し、皿ばね６ａ等の付勢手段を省略することができる。

ボール弁体９の外周面のうち、少なくとも、弁閉時に二次側シート７と当接するシート当接部９ｂを、また好ましくは、一次側シート６と当接するシート当接部９ａをも、それらのシートとの密接性をよくするための表面加工面とし、それ以外の部分は、非加工面とするか、または基準外形より内方に凹入する凹入面(図示略)とするのが好ましい。
このような構成によると、ボール弁体９の外周面全体を表面加工する必要がなく、表面加工を一部に限定することができるので、加工時間や加工コストを低減することができる。

本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲を逸脱することなく、例えば、次のような幾多の変形した態様での実施が可能である。
(１) ボール弁体９の基準外形を、弁閉時において、短軸Ｂを中心線Ｃ１に一致させた楕円形を、中心線Ｃ１回りに回転させることにより形成される回転楕円体とする。
この場合は、図６に示す上下の三日月状の隙間Ｓが、左右の両側部に形成されることになる。
(２) バルブボディ１における二次側シート７の外側にも、一次側シート６の外側における皿ばね６ａと同様の皿ばね(図示略)を設ける。
(３) ボールバルブをトラニオン型のものとする。

Ａ 長軸
Ｂ 短軸
Ｃ１、Ｃ２ 中心線
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４ 距離
Ｌ１長軸Ａの長さ
Ｌ２短軸Ｂの長さ
ΔＬ長軸Ａの長さＬ１と短軸Ｂの長さＬ２の差
Ｏ１一次側シートの中心点
Ｏ２二次側シートの中心点
Ｓ 隙間
１ バルブボディ
１ａボディ本体
１ｂボディキャップ
２ ボルト
３ キャビティ
４ 一次側流路
５ 二次側流路
６ 一次側シート
６ａ皿ばね
７ 二次側シート
８ 通孔
９ ボール弁体
９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ シート当接部
１０ 係合溝
１１ 弁軸
１１ａ係合突片

Claims (2)

1. バルブボディのキャビティにおける一次側流路と二次側流路との接続部に、円環状の一次側シートと二次側シートとを互いに対向するようにして配設し、前記キャビティ内における一次側シートと二次側シートとの間に、通孔を有するボール弁体を、前記通孔が一次側流路と二次側流路とを連通する全開位置と、前記通孔が前記一次側シートの中心点と二次側シートの中心点とを通る中心線と交差する方向を向くことにより、前記一次側流路と二次側流路との連通を遮断する全閉位置とに回動可能として設けたボールバルブにおいて、
   前記ボール弁体の基準外形を、弁閉時において、長軸または短軸を前記中心線と一致させた楕円形を、前記中心線回りに回転させることにより形成される回転楕円体としたことを特徴とするボールバルブ。
2. 前記ボール弁体の外周面における、全閉位置としたときに、少なくとも前記二次側シートと当接する部分を表面加工面とし、他部を非加工面、または基準外形より内方に凹入する凹入面としたことを特徴とする請求項１記載のボールバルブ。

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