JP2585960B2 - ボール栓 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流体流路の途中に設け
られるボール栓の構造に係り、緊急時及び通常時の双方
に使用することの出来る遮断弁であって、且つ流体流量
の調節をも可能なボール栓の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の遮断弁は、例えば図５に示すよう
な公知のボール弁１′であって、これは流路の上流側２
２と下流側２３をボール状の弁体５及び弁座６とで仕切
り、このボール状の弁体５の中心部に上流側２２と下流
側２３に通ずる孔５ｂを一個所穿ち、ボール状の弁体５
に固定された操作ロツド７を回動することによって、流
路２０の遮断又は流量を調整する構造であった。

【０００３】一方、図７に示すように、流路２０を平行
な二つの室２２、２３に仕切り、この仕切り板２ｂに弁
座６を設け、この弁座６に対し垂直方向に例えばボール
状をした弁体５を操作ロツド７に設けたねじ７ａにより
密着する構造のグローブ弁１″も使用されていた。尚、
４は蓋体、１７はシール材である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術の遮断弁には次のような問題があった。即ち、図
５に示すボール弁１′では、図６に示すように、 （Ａ）の連通状態から（Ｂ）半連通状態を経て、
（Ｃ）の遮断状態になった時、弁体５の通路５ｂ及び本
体２、２′側にある逃がし部２ａに流体が封じ込まれ、
この流体が熱で膨張した際に、シール部１７′を痛め
た。

【０００５】 弁体５と弁座６とが強く密着シールし
ているので、操作ロツド７を回動させるトルクが大き
く、操作が困難であった。特に、（Ｃ）に示すように流
路の遮断状態においては、流体圧が弁体５にかかってい
るので弁体５と弁座６との密着シール度合は大きく弁座
６の損耗が大きかった。

【０００６】 （Ａ）〜（Ｃ）に示すように、弁体５
の通路端部５ｃと弁座６との間で鉄さび等の異物をかみ
込み易かった。

【０００７】 （Ｂ）に示すように、流体の流れが折
曲し、エネルギーロスが大きかった。

【０００８】 （Ａ）〜（Ｃ）に示す逃し部２ａの底
部に異物が溜り上記項の原因となった。

【０００９】一方、図７に示すグローブ弁１″では、正
常時に流体の流れが弁座６部分で複雑に曲がるため圧力
損失が大きく、従ってこの遮断弁を配管系に多数挿入す
ることは好ましくなかった。又、操作ロツド７は、ねじ
機構であるので遮断のための作動時間がかかり、確実で
はあるが遅速であり、緊急時に問題があった。更に、高
圧流体を遮断するには、高圧流体の力が直接操作ロツド
にかかり、大きな力或いはトルクを必要とした。更に、
構造が複雑で、コストがかかった。

【００１０】本願第１の目的は、上記各弁の各欠点を解
消し、弁の作動が確実で速く、且つコストの低いボール
栓を提供することである。

【００１１】本願第２の目的は、弁の遮断解除時の作動
力が小さく、且つ背圧の回復の速い、しかも微小流量調
節の可能なボール栓を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、流体の流路の途中に設けられた弁座と、
該弁座に接離して該弁座と協働して前記流路を遮断し及
び／又は該流路の流量を調節する弁体と、該弁体に結合
され、且つ該弁体を前記弁座に接離させる操作ロツドと
を備えたボール栓において、前記弁体は、前記流路の上
流側と下流側とに通じた連通孔と、該連通孔の途中に設
けられた小弁座とを有し、前記操作ロツドの弁内先端側
は、前記弁体に摺動可能に固定されると共に、一端部が
前記操作ロッドの先端側に前記流体の流れ方向に揺動自
在に固定され、他端部が前記連通孔の小弁座に接離する
小弁体に形成された連結棒を有し、前記連通孔の小弁座
と前記連結棒の小弁体とは協働して前記連通孔を流れる
流体の流量を遮断し及び／又は調節し、更に前記小弁体
内に、上流側に通ずる連通孔と下流側に通ずる連通孔と
に通ずる小連通孔を設け、更に該小連通孔の途中に微小
弁座と、該微小弁座と協働して前記小連通孔を流れる流
体の流量を遮断し及び／又は調節する微小弁体とを設け
て、流路の上流側と下流側の圧力調整を多段型にしたも
のである。

【００１３】更に、上記ボール栓において、前記小弁体
は、弾性材によって付勢された付勢手段を備えたもので
ある。

【００１４】

【作用】上記構成により、流体流路の途中に設けられた
弁座と、該弁座に接離して該弁座と協働して前記流路を
遮断し及び／又は該流路の流量を調節する弁体と、該弁
体に結合され、且つ前記弁体を前記弁座に接離させる操
作ロツドとを備えたボール栓において、操作ロツドは弁
体を上下方向に移動可能及び流体の流れ方向に揺動自在
に保持したので、弁体は流体の流れに追従、移動し、作
動に無理がない。且つ弁体が流れの垂直方向に振れて作
動が不確実になることもない。作動が速く、上流側の圧
と下流側の圧とが逆転して流体が逆流しようとした場合
には、弁体が上流側の弁座に移動、接触し逆流防止をす
る。又、構造が簡単でコストが低い。

【００１５】更に、操作ロツドの弁内先端側は、弁体に
摺動可能に固定されると共に、一端部が操作ロッドの先
端側に流体の流れ方向に揺動自在に固定され、他端部が
連通孔の小弁座に接離する小弁体に形成された剛性のあ
る連結棒であるので、上記作用と共に、上流側の圧が抜
けた時でも、予め操作ロツドを下流側の弁座に機械的に
押しつけて下流側の流体を遮断しておくことが出来る。

【００１６】又、下流側の圧が上流側の圧よりも高くな
り、弁体を押し戻す力が予め操作ロツドを下流側の弁座
に押しつけていた機械的力より大きくなった場合でも、
弁体は上流側の弁座に移動し、逆流を防止する。

【００１７】更に、流路の上流側と下流側とに通じた連
通孔と、この連通孔を開閉する小弁座と小弁体を備えた
ので、上記作用と共に、上流側の圧を抜くことが出来、
遮断時の解除の力が小さく出来、弁体内に設けられた小
弁座と連結棒の他端部に設けられた小弁体で構成するこ
とにより、開閉の作動が確実になる。

【００１８】更に、小弁体内に、小連通孔を設けて、該
小連通孔の途中に微小弁座と、該微小弁座と協働する微
小弁体とを設けて、流路の上流側と下流側の圧力調整を
多段型にしたので、上記作用と共に、高圧の一次圧力に
対しても、逐次微小弁体から、小弁体、中弁体、大弁体
の順に圧力開放が行なえる。

【００１９】小弁体は、バネ等によって付勢された付勢
手段を備えているので、小弁体の微小移動が容易であり
流量調整が細かく出来ると同時に、一定時間、外力によ
り調節した後、外力を取り去っても任意に設定された定
流量を保ことが出来る。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明に係るボール栓の一実施例で、一部
省略断面図、図２は操作ロツドの先端側の構造を示す他
の実施例で、要部拡大正面図、図３は図１におけるボー
ル栓の半連通状態の一部省略断面図、図４は本発明に係
る弁体内の小弁体に設けられた小連通孔と微小弁座及び
微小弁体を示す一実施例で、一部省略破砕正面図であ
る。

【００２１】図１において、本発明に係るボール栓１
は、本体２に嵌合されたスリーブ３、３と蓋体４とが設
けられ、両スリーブ３、３の内方側は弁座６、６′を形
成している。蓋体４には操作ロツド７がシール材１７、
１７を介して本体２の外側から内側に嵌入されている。
操作ロツド７の先端側８は、凹部が形成され、この凹部
に連結棒９の一端側が嵌入され、ピン８ｂによって固定
されている。ピン８ｂは、その先端に雄ねじが形成さ
れ、ナツト及びワツシヤーによって抜け止めされてい
る。本発明のボール栓１はスリーブ３、３を使用してい
るので、弁座の材質及び仕上げ精度等は必要に応じて決
めることが出来ると共に、本体２に市販のＴ型継ぎ手を
使用することが出来、経済的である。

【００２２】ボール状弁体５の材質は、ゴム、樹脂、金
属又は金属球にゴムや樹脂のライニングをしたものから
出来ており、弁座６、６′の材質とは互いに異質の材料
を使用する。即ち、ボール状弁体５が金属等の硬い材質
であるならば、これに接触する弁座６、６′の材質は弾
力性のある材質にし、ボール状弁体５の材質が弾力性の
ある材質であるならば、弁座６、６′は硬い材質のもの
である。

【００２３】図２は、操作ロツド７の先端側８の他の構
造を示したもので、ピン８ｂは連結棒９の一端部の長孔
８ｆの中で移動出来るように遊びのある構造であり、こ
れによって弁体５と弁座６又は６′との全周にわたる均
等な密着度は更に高まる。

【００２４】図４は、弁体５内に流路２０の上流側２２
と下流側２３とに通じた連通孔１１を設け、更に弁体５
は連通孔１１の途中に小弁座５ａを有する。操作ロツド
７の弁内先端側は連結棒９を有し、連結棒９は弁体５に
摺動可能に固定されると共に、一端部が操作ロッド７の
先端側に流体の流れ方向２´（図１）に揺動自在に固定
され、他端部が連通孔１１の小弁座５ａに接離する小弁
体９ａに形成されている。連通孔１１の小弁座５ａと連
結棒９の小弁体９ａとは協働して連通孔１１を流れる流
体の流量を遮断し及び／又は調節する。

【００２５】更に小弁体９ａ内に、上流側に通ずる連通
孔１１ａと下流側に通ずる連通孔１１ｂとに通ずる小連
通孔９ｅを設け、更に小連通孔９ｅの途中に微小弁座９
ｄと、この微小弁座９ｄと協働して小連通孔９ｅを流れ
る流体の流量を遮断し及び／又は調節する微小弁体９ｃ
とを設けて、流路の上流側２２と下流側２３の圧力調整
を多段型にしたものである。小弁体９ａには、連結棒９
が弁体５から抜け落ちないように係止部９ｂが設けら
れ、弁体５に螺合したナツト１３の下面１３ａに係止す
るようになっている。

【００２６】図４に示した構造は、公知の玉型弁と類似
の構造をしているものであるが、この構造に限定され
ず、例えばコツクやニードル弁又はプラグ弁と類似の構
造のものでも良いし、更に、電気的操作を利用した電磁
弁を弁体５内に組み込んだものでも前記と同様の働きを
させることが出来る。

【００２７】本実施のボール栓１は、以上の構造を有す
るが、その作用は次の様である。即ち、図１において、
ボール状弁体５は、操作ロツド７の先端側８の連結棒９
を介してピン８ｂにより固定されているので、その動き
は操作ロツド７の上下作動により上下方向に移動可能
に、又、流体の流れ方向２´に揺動自在に保持されてい
るので、弁体５はこれらの組合せ移動をする。従って、
例えば緊急に流路を遮断する必要があった場合には、操
作ロツド７を押し下げることにより、弁体５は流体の流
れに沿って上流側２２から下流側２３に向かって流体の
動圧により弁座６に密着し流路２０を遮断する。弁体５
と弁座６とは、前記した様に、そのどちらかが硬い材質
であり、他方が弾性のある材質で構成されていること
と、図２の構造により流路２０の遮断効果が確実であ
る。更に、弁体５は上下方向と流体の流れ方向にのみ動
けるように構成されているので、弁体５の運動は流体の
流れと垂直方向には殆ど振れず、その運動は安定してい
る。

【００２８】弁体５と操作ロツド７とは、剛性のある連
結棒９で連結されているので、弁体５が流路を遮断後、
更に操作ロツド７を下方に押すことによりピン８ｂと弁
座６の下側６ａとの間に偶力が働き、流体の圧力による
押しつけ力以外に操作ロツド７による機械的押しつけ力
が弁体５に働き、弁体５は弁座６に密着される。何らか
の原因で上流側２２の圧力が下流側２３の圧力よりも下
がった場合でも弁体５は弁座６から離れず、流路２０を
遮断しつづける。

【００２９】一方、上記の状態とは別に、弁体５が流体
の圧力のみで流路２０を遮断している場合、何らかの原
因で上流側２２の圧力よりも下流側２３の圧力が高くな
った場合、弁体５は下流側２３の弁座６から離れて上流
側２２の弁座６′側に移動、密着し逆流を防止するの
で、事故を未然に防ぐことが出来る。

【００３０】更に、本発明に係るボール栓は、遮断作用
以外にも流体流量の調節に用いることが出来る。即ち、
図３に示すように、操作ロツド７の下方への押しつけ
を、弁体５が流路２０を遮断する位置まで押し下げず、
操作ロツド７の押しつけを途中で止めることにより、弁
体５は弁座６に対して半連通状態で保持される。前記半
連通状態の程度により流量の大小が決まることになり、
流量調節が出来るのである。且つ、この場合、図３に示
したように、流体の流線２１′が弁体５の球面に沿って
滑らかな形となるので、圧力損失の少ない流量調節が出
来る。

【００３１】本発明のボール栓１の構造によれば、ボー
ル栓１が開の状態では本体２内面の底部は運動している
流体に直接洗われるようになっており、又ボール栓１が
閉の状態でも前記底部が上流側流体に開放された構造と
なっているため、図５に示したボール弁１′の本体内面
の底部２ａに流体の「よどみ」が生じたり、沈殿や堆積
したりするような不具合が起らない。

【００３２】本実施例のようなボール栓１において、緊
急遮断した後で、遮断を解除する時に問題になるのは、
弁体５を弁座６から外す力が大きいことである。例え
ば、内径１０ｃｍの弁座に圧力１０ｋｇｆ／ｃｍ²がか
かった場合、７８５ｋｇｆの力がかかっているので、人
力では直接解除することが難しい。本発明のボール栓１
は、図４に示すように、弁体５に連通孔１１を設け、そ
の連通孔１１を開閉する開閉手段１２を設けているの
で、小さな力で遮断を解除することが出来る。操作ロツ
ド７を操作して小弁体９ａを小弁座５ａに接離すること
により、上流側２２の流体は下流側２３に流れ、弁体の
背圧である下流側の圧力が上がり、上流側２２と下流側
２３の圧力差は小さくなり、遮断解除に要する力は小さ
くて良い。これは、小弁体９ａの直径が小さく、このた
めに流体の押しつけ力が小さいので、人力で操作ロツド
７を容易に操作出来るためである。

【００３３】図４に示した連通孔開閉構造は、流体が液
の場合には、特に効果がある。即ち、非圧縮流体である
液体の場合には、少しの圧抜きで弁体の背圧を回復させ
ることが出来るのである。更に、前記小弁体にバネ等の
弾性材によって付勢させた付勢手段を設けることによ
り、小弁体を微小量変位させることが容易になり、微小
流量の調整に利用することも出来る。例えば、バネによ
り小弁体９ａを常に上方に付勢させておき、小弁体９ａ
を下方に押している時は流路を遮断し、放すとバネで小
弁体９ａが上方に上がって流路が通じ微小流量が流れる
ことになる。

【００３４】以上この発明を図示の実施例について詳し
く説明したが、それを以ってこの発明をそれらの実施例
のみに限定するものではなく、この発明の精神を逸脱せ
ずして種々改変を加えて多種多様の変形となし得ること
は云うまでもない。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、操作ロツドは弁体を上
下方向に移動可能及び流体の流れ方向に揺動自在に保持
したものであるので、弁体は流体の流れに追従移動し弁
の作動に無理がなく作動が速い。且つ上流側の圧力が下
流側の圧力よりも下がった場合でも操作ロツドにより流
路の遮断を保持することが出来る。更に、構造が簡単で
低コストである。

【００３６】更に、弁体は、流路の上流側と下流側とに
通じた連通孔と、この連通孔の途中に設けられた小弁座
とを有し、操作ロットの弁内先端側に操作棒を有し、そ
の他端部が小弁体に形成されているので、流路の上流側
の圧抜きを行うことが出来、流路の遮断解除の力が少な
くて良い。流体が液体の場合には、弁体の背圧の回復が
速く、構造が簡素化され、作動が確実である。

【００３７】更に、小弁体内に小連通孔と微小弁座及び
微小弁体を多段型に設けたので、大口径の弁や高圧用の
弁として本願発明のボール栓を使用することが出来る。

【００３８】そして、小弁体は弾性材によって付勢され
た付勢手段を備えているので、ボール栓の流量を微小に
調整することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るボール栓の一実施例で、一部省略
断面図である。

【図２】操作ロツドの先端側の構造を示す他の実施例
で、要部拡大正面図である。

【図３】図１におけるボール栓の半連通状態の一部省略
断面図である。

【図４】本発明に係る弁体内の小弁体に設けられた小連
通孔と微小弁座及び微小弁体を示す一実施例で、一部省
略破砕正面図である。

【図５】従来技術に係るボール弁を説明する一部省略断
面図である。

【図６】図５における本体と弁体及び弁座の関係を示す
平面断面図で、（Ａ）は連通状態、（Ｂ）は半連通状
態、（Ｃ）は閉止状態を示す図である。

【図７】従来技術に係る他のグローブ弁を説明する一部
省略断面図である。

【符号の説明】

１ ボール栓 ５ 弁体 ５ａ 小弁座 ６ 弁座 ７ 操作ロツド ８ 先端側 ９ 連結棒 ９ａ 小弁体 ９ｃ 微小弁体 ９ｄ 微小弁座 ９ｅ 小連通孔 １０ 他端部 １１ 連通孔 １１ａ 上流側に通ずる連通孔 １１ｂ 下流側に通ずる連通孔 ２０ 流路 ２２ 上流側 ２３ 下流側

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体の流路の途中に設けられた弁座と、
   該弁座に接離して該弁座と協働して前記流路を遮断し及
   び／又は該流路の流量を調節する弁体と、該弁体に結合
   され、且つ該弁体を前記弁座に接離させる操作ロツドと
   を備えたボール栓において、前記弁体は、前記流路の上
   流側と下流側とに通じた連通孔と、該連通孔の途中に設
   けられた小弁座とを有し、前記操作ロツドの弁内先端側
   は、前記弁体に摺動可能に固定されると共に、一端部が
   前記操作ロッドの先端側に前記流体の流れ方向に揺動自
   在に固定され、他端部が前記連通孔の小弁座に接離する
   小弁体に形成された連結棒を有し、前記連通孔の小弁座
   と前記連結棒の小弁体とは協働して前記連通孔を流れる
   流体の流量を遮断し及び／又は調節し、更に前記小弁体
   内に、上流側に通ずる連通孔と下流側に通ずる連通孔と
   に通ずる小連通孔を設け、更に該小連通孔の途中に微小
   弁座と、該微小弁座と協働して前記小連通孔を流れる流
   体の流量を遮断し及び／又は調節する微小弁体とを設け
   て、流路の上流側と下流側の圧力調整を多段型にしたも
   のであることを特徴とするボール栓。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記小弁体は、弾性
   材によって付勢された付勢手段を備えたものであること
   を特徴とするボール栓。