JP3434486B2 - ボール弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、配管に設置され、
配管内の流体の流れを制御するボール弁に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来のボール弁は、サイドエントリー型
(図５)とトップエントリー型(図６)に大別することが出
来る。サイドエントリー型ボール弁(B1)のボディ(22)
は、ボディ雌側半体(22a)とボディ雄側半体(22b)とで構
成されており、その合わせ面にボール収納空間(22d)が
形成され、両者の中央に流体が流れるための流体通流孔
(22c)が貫通するように形成されている。 【０００３】ボール(21)には貫通孔(21a)が穿設されて
おり、シートリング(23)を介して流体通流孔(22c)と一
致するようにボール収納空間(22d)内に収納されてい
る。ボディ雌側半体(22a)とボディ雄側半体(22b)との固
定はボルト(29)によって行われ、ボルト(29)を締め付け
ていく事でボール(21)の貫通孔(21a)の孔縁とシートリ
ング(23)、シートリング(23)と流体通流孔(22c)の孔縁
との接触圧を高め、水密性を確保するようになってい
る。 【０００４】このようなサイドエントリー型ボール弁(B
1)の問題点は、ボディ(22)が中央でボディ雌側半体(22
a)とボディ雄側半体(22b)に別れるようになっている事
である。即ち、長期間の使用により劣化したシートリン
グ(23)の取り替えを行う場合、まず、配管からボール弁
(B1)を取り外し、ボルト(29)を外してボディ(22)を解体
し、シートリング(23)を取り替えることになる。そして
新しいシートリング(23)を組み込んでから再度ボディ(2
2)を組み立て、元通り配管に組み込む事になる。サイド
エントリー型ボール弁(B1)の場合にはシートリング(23)
の取り替えには手間がかかるという問題があった。 【０００５】これに対して図６に示すようなトップエン
トリー型ボール弁(B2)であれば上述のような問題をなく
す事が出来る。即ちトップエントリー型ボール弁(B2)の
ボディ(32)は鋳物で一体的に形成されており、前記ボデ
ィ(32)内に形成されているボール収納空間(32d)に連通
し、ボディ(32)に貫通して形成されている流体通流孔(3
2c)に直角にボール回転機構(34)を装着するためのエン
トリ孔(32b)が穿設されている。従って、この場合トッ
プエントリー型ボール弁(B2)を配管に装着したままでボ
ール回転機構(34)をエントリ孔(32b)を取り外せば、シ
ートリング(33)の取り替えが可能になる。 【０００６】しかしながら、トップエントリー型ボール
弁(B2)にも別の問題点がある。即ち、ボール(31)とシー
トリング(33)をボール収納空間(32b)から挿脱するため
に前記空間(32b)の内周面には抜き勾配が形成されてい
る。そして、抜き勾配の形状にあわせてシートリング(3
3)は水密性を持って加工されている。 【０００７】ところが、シートリング(33)を抜き勾配に
合わせて加工する場合、加工に正確さが欠けるとシート
リング(33)は抜き勾配に水密的に嵌り込まないという問
題や、シートリング(33)に支持されたボール(31)は所定
位置に配設されないため流体通流孔(31c)とボール(31)
に穿設された貫通孔(31a)は一致せずに食い違うという
問題が生じる。従って抜き勾配やシートリング(33)の加
工には正確さが要求され、加工コストが高くなる。 【０００８】更に両者に共通する問題点として、火災時
におけるシール性喪失の問題、所謂ファイヤガード性の
問題である。前記従来例は何れも熱に弱いシートリング
(23)(33)を介してボール(21)(31)がボディ(22)(32)の流
体通流孔(21c)(31c)の孔縁に支持されている事である。
即ち、ボール弁(B1)(B2)を閉止状態にしていても、火災
が発生して火炎によりボール弁(B1)(B2)が高熱になる
と、シートリング(23)(33)が焼失し、ボール(21)(31)と
流体通流孔(21c)(31c)の孔縁との間に隙間が発生し、或
いはボール(21)(31)が脱落し、ここから流体が漏れ出す
事である。 【０００９】流体が水のようなものであれば、火災や災
害を更に広げるような事はないが、漏出液体が可燃性の
もの、或いは毒性の高いもの、腐食性のものであれば火
災だけでなく漏出液体による２次災害が発生する。その
ため、従来のボール弁(B1)(B2)では、別途ファイヤガー
ドシステムを配管に設置しなければならないという問題
があった。 【００１０】 【発明が解決しようとする課題】本発明の解決課題は、
第1にファイヤガード性を具備した、第2にメンテナンス
が容易なトップエントリ型であるにも拘わらず、抜け勾
配など必要とせず、シートリングにも特別な加工をする
必要のないボール弁を開発することにある。 【００１１】 【課題を解決するための手段】「請求項１」に記載のボ
ール弁(A)は、 (a) 流体が通流する貫通孔(1a)が形成されているボー
ル(1)と、 (b) 内部に形成されているボール収納空間(2f)の内面
からボール(1)の貫通孔(1a)の孔縁(1c)間の幅とほぼ等
しい幅をもって対向して突出し、ボール(1)を両側から
回転可能に支持し且つその外面(2b)が球面状に形成され
ている支持部(2d)と、(c) ボール(1)の貫通孔(1a)に一致して支持部(2d)のボ
ール支持面(2e)に開口するように設けられた流体通流孔
(2a)と、(d) 流体通流孔(2a)に直交するように形成されたボー
ル挿脱孔(2h)とを有するボディ(2)と、(e) ボール(1)と支持部(2d)の境界部分(2c)を囲繞して
ボール(1)の外面(1b)と支持部(2d)の外面(2b)に水密的
に接触するシートリング(3)と、(f) ボール挿脱孔(2h)を閉塞し、ボール(1)を回転させ
る回転機構(4)とから構成されている事を特徴とする。 【００１２】本請求項に係るボディ(2)は一体構造で、
流体流通孔(2a)に直角にボール(1)を挿脱するためのボ
ール挿脱孔(2h)が設けられているので、摩耗したシート
リング(3)を取り替える場合、配管にボール弁(A)を装着
したままで回転機構(4)をボール挿脱孔(2h)から取り外
せばボール(1)とシートリング(3)とを取り出してシート
リング(3)を新しいシートリング(3)に交換する事が出
来、従来のサイドエントリー型ボール弁(B1)のようにボ
ール弁(B1)を配管から取り外す必要もなければボール弁
(B1)を解体する必要もなく、手間を掛けずに容易にシー
トリング(3)を取り替えることが出来る。しかも、後述
する理由で、従来のトップエントリー型ボール弁(B2)の
ような抜き勾配も不要で、機械加工が非常に簡単であ
る。 【００１３】上記の他、本発明で最も重要な点は、「フ
ァイヤバリヤ性」をボール弁(A)に持たす事が出来る点
である。即ち、本発明のボール支持構造は、従来のよう
にシートリング(3)でなく、図１に示すように「閉状
態」の場合、ボール(1)を両側から挟むように支持する
支持部(2d)の流体通流孔(2a)内にボール(1)の一部が嵌
り込み、その状態でボール(1)が流体通流孔(2a)の孔縁
にて両側から支持されるようになっているので、ボール
弁(A)の閉止時に火災が発生し、その際にたとえシート
リング(3)が焼失してもボール(1)は支持部(2d)から脱落
するようなことがなく、ボール(1)とボール支持面(2e)
に開口した流体通流孔(2a)の孔縁との間からの流体の流
出は最小限に食い止める事が出来る。 【００１４】 【発明の実施の形態】本発明の実施例を図１に従って説
明する。本実施例のボディ(2)は、鋳物の一体成形品で
内部にボール収納空間(2f)が形成されており、その内面
に対向するように支持部(2d)が突出している。支持部(2
d)の対向面は、ボール(1)を両側から支持するボール支
持面(2e)で流体通流孔(2a)が開口しており、支持部(2d)
の外面(2b)も後述する理由から球面状に形成されてい
る。 【００１５】ボディ(2)の両端には配管のフランジ（図
示せず）に接続されるフランジ(2g)が形成されており、
フランジ(2g)と支持部(2d)の前記ボール支持面(2e)との
間に流体通流孔(2a)が貫通するように穿設されている。 【００１６】また、ボディ(2)には、流体通流孔(2a)の
中心軸に対して直角方向にボール挿脱孔(2h)が形成され
ており、前記ボール挿脱孔(2h)はボール収納空間(2f)に
連通している。これによりボール挿脱孔(2h)を通してボ
ール(1)をボール収納空間(2f)に挿脱できる。 【００１７】ボール(1)は球体で、支持部(2d)間に嵌め
込まれ回転自在に支持されて使用されるもので、その球
面状の外面(1b)が支持部(2d)のボール支持面(2e)に開口
している流体通流孔(2a)の孔縁に回転可能に接触して両
側から支持されるようになっている。また、その中央に
は前記流体通流孔(2a)に一致して貫通孔(1a)が形成さ
れ、その外面(1b)には前記貫通孔(1a)に直角に回転機構
(4)の回転駆動部(7)が嵌まり込む凹部(1d)が１箇所形成
されている。前記貫通孔(1a)の孔縁(1c)間の幅は、支持
部(2d)間の幅にほぼ等しく形成されており、極く僅か
(勿論之に限られないが、好ましくは、水密状或いは水
密状に近い嵌め合い状態)の隙間をもってボール(1)が支
持部(2d)間に嵌まり込むようになっている。 【００１８】シートリング(3)は、テフロン（登録商
標）やカーボンからなるリング状のもので、必要があれ
ば、シートリング本体(3a)の外周に補強リング(3b)が装
着される。本実施例ではテフロンやカーボンからなるリ
ング状のシートリング本体(3a)の外周に補強リング(3b)
が装着されたものが示されている。シートリング本体(3
a)の内周面は支持部(2d)の外面(2b)と、ボール(1)の外
面(1b)に水密状に接触するために山形に形成されてい
る。その水密状接触面を(3c)(3d)とする。このシートリ
ング(3)は、支持部(2b)とボール(1)の境界部分(2c)を取
り囲むように取り付けられており、流体が漏れないよう
全周に渡って完全に水密状にて密着した状態になってい
る。 【００１９】回転機構(4)はハンドル(6)、ハンドル(6)
が取り付けられているステム(5)、ステム(5)を回動自在
に保持するステムホルダ(8)及びステムホルダ(8)が取り
付けられ且つボディ(2)のボール挿脱孔(2h)に嵌め込ま
れて固定されるステムブロック(9)とで構成される。前
記ステム(5)の下端部には回転駆動部(7)が突出してお
り、ボール(1)に形成された凹部(1d)に嵌合するように
なっている。 【００２０】次に本発明に係るボール弁(A)のシートリ
ング(3)の交換方法について説明する。まず、ハンドル
(6)を操作してボール弁(A)を流体通流状態、即ち開の状
態にする。この状態は図２の状態で、ボール(1)の貫通
孔(1a)の孔縁(1c)が支持部(2b)のボール支持面(2e)に開
口した流体通流孔(2a)に一致した状態となり、ボール
(1)を引き出す事でシートリング(3)と共にボール(1)を
ボディ(2)の外側に引き出す事が出来る。 【００２１】まず、ボルトを外してステムブロック(9)
をボディ(2)から取り外す。回転駆動部(7)は凹部(1d)に
嵌まり込んでいるだけであるから簡単に外れる。これに
よりボール(1)はボール挿脱孔(2h)から見えるようにな
る。この状態で図示しないジグを利用してボール(1)を
ボール挿脱孔(2h)から強制的に引き出す。この場合、ボ
ール(1)の引き出しに合わせてシートリング(3)は引き出
し側の反対側端部の水密状接触面(3d)が支持部(2d)の球
状外面(2b)上を滑り、図４に示すようにシートリング
(3)は引き出し側端部がボール(1)から外れるように傾い
ていく。更にボール(1)を引き出すとシートリング(3)は
引き出し側の反対側端部は支持部(2d)から完全に外れ図
３のよう傾斜した状態で円滑に引き出される。ここで、
支持部(2d)の外面(2b)が球状に形成されているので、シ
ートリング(3)は抵抗なく支持部(2d)の外面(2b)上を滑
る事ができる。 【００２２】シートリング(3)のボール(1)共々の取り外
しが完了すると、新しいシートリング(3)に取り替え、
新しいシートリング(3)が貫通孔(1a)を取り囲むように
してボール(1)の両側に取り付ける。この状態で前記ボ
ール(1)をボディ(2)のボール挿脱孔(2h)内に挿入する。
この時シートリング(3)を貫通孔(1a)に直角に取り付け
たのでは、シートリング(3)が支持部(2d)の孔縁に接触
してシートリング(3)を取り付けたままボール(1)を支持
部(2d)間に配設することは出来ないので、シートリング
(3)の挿入側端部(図中下端)をボール(1)の中央側に寄
せ、逆に上端をボール(1)の中央から離れるように傾斜
させて取り付ける（図3参照）。 【００２３】こうすることで、ボール(1)が支持部(2d)
の上部孔縁(10)を通過する時、シートリング(3)の下部
は上部孔縁(10)に接触せず或いは接触しつつ通過するこ
とが出来る。そしてシートリング(3)を嵌め込んだまま
ボール(1)を押し込んでいくと、シートリング(3)の水密
状接触面(3c)又は(3d)或いは両水密状接触面(3c)(3d)
が、ボール(1)の外周面(1b)又は支持部(2d)の外面(2b)
或いはその両方(1b)(2b)に接触しつつ且つその内径が徐
々に拡大しつつ移動し、傾斜状態から次第に貫通孔(1a)
の孔縁(1c)に平行な状態に姿勢を変化させ、最終的には
ボール(1)と共に支持部(2d)の孔縁をすり抜け、ボール
(1)が支持部(2d)間に嵌り込む。その結果、ボール(1)の
貫通孔(1a)の孔縁(1c)と支持部(2d)のボール支持面(2e)
との境界部分(2c)の全周を取り囲むようになる。シート
リング(3)の水密状接触面(3c)(3d)の内径は、元々ボー
ル(1)の接触部分の外径及び支持部(2d)の外面(2b)の接
触部分の外径より若干小さく成形されており、水密状接
触面(3c)(3d)はボール(1)の接触部分及び支持部(2d)の
外面(2b)の接触部分に押圧され、高い水密性が確保され
る。最後に回転機構(4)をボール挿脱孔(2h)に嵌め込み
ボルト固定してシートリング(3)の交換メンテナンスが
終了する。 【００２４】ボール弁(A)の開閉はハンドル(6)を回す事
によって行われる。即ち、前述の開状態から閉状態にす
る場合には、回転装置(4)のハンドル(6)を開状態から９
０度回すと、これに連動してステム(5)と共にボール(1)
も回転することになる。こうして、ボール(1)を回転さ
せることにより貫通孔(1a)は流体通流孔(2a)を外れ、球
面状の外面(1b)が支持部(2d)のボール支持面(2e)に開口
した流体流通孔(2a)の孔縁ぴったりと嵌まり込む。この
状態ではボール(1)の一部が流体流通孔(2a)内に入り込
んでいるので、たとえ火災が発生し、ボール弁(A)が火
炎の高熱に曝され、シートリング(3)が焼失してもボー
ル(1)が支持部(2d)間から離脱する虞がなく、従って、
流体通流孔(2d)の孔縁とボール(1)の外面(1b)との間か
ら流体が極少量の漏れは兎も角、大量に漏れ出すような
事はない。即ち、これにより「ファイヤガード性」を具
備させる事が出来る。 【００２５】以上のような本発明のボール弁(A)にあっ
ては、シートリング(3)の水密性構造は球面構造の支持
部(2d)の外面(2b)と、ボール(1)の外面(1b)とに適当な
圧力を持って接触するシートリング(3)の水密状接触面
(3c)(3d)との関係によるもので、従来例(B2)のようなテ
ーパ構造はない。従って、加工も簡単になる。 【００２６】 【発明の効果】本発明のボール弁は、シートリングを取
り替えるためボールを取り外す場合、配管から外したり
ボディを解体せずに容易にボールと共にシートリングを
取り外すことが出来、メンテナンスが簡単になるだけで
なく、そのような構造にも拘わらずそのための特別な加
工をシートリングやボディに施す必要がなく、加工コス
トを抑える事が出来る。これに加えて本発明の最も重要
な点であるが、閉止状態でボールが支持部の流体通流孔
内に嵌まり込んで離脱する事がないので、ファイヤガー
ド機能も合わせて付与する事が出来る。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明のボール弁の閉状態の断面図 【図２】本発明のボール弁の開状態の断面図 【図３】本発明において、シートリングを取り付けたボ
ールを支持部間に圧入する前の拡大断面図 【図４】本発明において、シートリングを取り付けたボ
ールを支持部間に圧入中の拡大断面図 【図５】従来のサイドエントリー型ボール弁の断面図 【図６】従来のトップエントリー型ボール弁の断面図 【符号の説明】 (1)…ボール (1a)…貫通孔 (2)…ボディ (2d)…支持部 (2f)…ボール収納空間 (3)…シートリング (4)…回転機構

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】(a) 流体が通流する貫通孔が形成されて
   いるボールと、 (b) 内部に形成されているボール収納空間の内面から
   ボールの貫通孔の孔縁間の幅とほぼ等しい幅をもって突
   出し、ボールを両側から回転可能に支持し且つその外面
   が球面状に形成されている支持部と、(c) ボールの貫通孔に一致して支持部のボール支持面
   に開口するように設けられた流体通流孔と、(d) 流体通流孔に直交するように形成されたボール挿
   脱孔とを有するボディと、(e) ボールと支持部の境界部分を囲繞してボールの外
   面と支持部の外面に水密的に接触するシートリングと、(f) ボール挿脱孔を閉塞し、ボールを回転させる回転
   機構とから構成されている事を特徴とするボール弁。