JP7018813B2 - ボール弁、ボール弁を含む飲料供給システム及びボール弁に接続された管路の洗浄方法 - Google Patents

Description

本発明は、液体流路の開閉に適したボール弁、ボール弁を含む飲料供給システム及びボール弁に接続された管路の洗浄方法に関する。

従来、特許文献１で示されるような、流路の開閉に用いられるボール弁が知られている。ボール弁は、主要構成要素として、内部に貫通流路を有する球状の弁体、弁体を収容する弁箱、弁体と弁箱との間のシールのためのリング状弁座、及び弁体を回転させるためのステムやハンドル等を具備する。弁体には、流路を構成する、直線状、Ｌ字状、又はＴ字状の貫通穴が設けられる。

特開平１１－１４１７０１号公報

ボール弁のリング状弁座が摩耗あるいは破損したりして、弁体と弁箱との間のシールが不完全になると、流路が閉鎖されるべきときにも、流体がボール弁の上流側から下流側に漏れ出てしまう。流れるべきでないときに流体がボール弁の下流側の管路に流れると、当然、様々な問題が引き起こされる。例えば、下流側の管路に他の種類の流体用の管路が合流するような場合、漏出した流体が他の種類の流体に混入するという問題が起こる。また、流体の漏れ量が少ない場合には、漏出および混入の発見が遅れるという問題も抱えている。

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであって、弁座等の不良による閉弁時の下流側への流体の流出を防止するとともに、弁座等の不良の検知を容易にするボール弁を提供することを目的とする。

前述の目的を達成するために、本発明の第１の態様によれば、ボール弁であって、貫通流路を有する球状の弁体と、開弁時に弁体の貫通流路に整列される流入口及び流出口を有するとともに、弁体を収容する内部空間を画成する弁箱と、流入口を取り囲む入口弁座と、流出口を取り囲む出口弁座と、を具備し、弁箱が、内部空間に連通するとともに入口弁座と出口弁座との間に配置されたドレン孔を更に有するボール弁が提供される。

更に、本発明の第２の態様によれば、弁箱が流出口の下流側に更に第２の流入口を有する第１の態様によるボール弁と、ボール弁の流入口の上流側に流体接続される洗浄液供給源と、発泡性飲料の貯蔵容器と、発泡性飲料の貯蔵容器に装着されるディスペンスヘッドであって、ボール弁の第２の流入口に連結される発泡性飲料の吐出端を有するディスペンスヘッドと、ボール弁及びディスペンスヘッドの下流側に延びる飲料供給管路と、飲料供給管路の末端出口を開閉する弁を有する飲料ディスペンサとを具備する発泡性飲料供給システムが提供される。

更に、本発明の第３の態様によれば、ボール弁の流出口の下流側に接続される管路を洗浄する方法であって、ボール弁を閉弁する段階と、洗浄スポンジを閉弁状態のボール弁の弁体の貫通流路に挿入する段階と、ボール弁を開弁する段階と、ボール弁の流入口に洗浄液を供給する段階と、を含んでおり、洗浄液を供給する段階において、洗浄スポンジが管路内を洗浄液とともに移動することによって管路を洗浄する、管路を洗浄する方法が提供される。

本発明の第１の態様によると、ドレン孔を介して、入口弁座及び／又は出口弁座の摩耗あるいは破損等によって弁箱の内部空間に侵入した流体の外部への排出が促進される。そして、流体が液体である場合には、ドレン孔から排出される液体は、人が視認可能であるので、それによりボール弁の異常を察知することが可能になる。

また、入口弁座と出口弁座の両方に摩耗や破損等の問題が生じていた場合でも、上流側の流体が、閉弁時に、流出口から下流側に流出することは、回避されるかあるいは従来タイプのボール弁に比較して少なくとも低減される。それは、通常は大気圧より高い圧力を有するボール弁の上流側及び下流側に存在する流体はドレン孔から低圧の外部へ流出するからである。

本発明の第２の態様によると、本発明の第１の態様による効果に加えて、洗浄のためにディスペンスヘッドやボール弁を管路から取り外すことなく、換言すると、ディスペンスヘッドやボール弁の操作レバーを切り替えるだけで、飲料供給管路の水等による洗浄及びスポンジ洗浄が可能になるという効果が得られる。

本発明の第３の態様によると、本発明の第１の態様による効果に加えて、スポンジ洗浄のためにボール弁を管路から取り外すことなく、換言すると、ボール弁の操作レバーを切り替えるだけで、ボール弁に接続された管路のスポンジ洗浄が可能になるという効果が得られる。

本発明の第１の実施形態によるボール弁の模式的な縦断面図であって、（ａ）が閉弁状態及び（ｂ）が開弁状態をそれぞれ示す模式的な縦断面図である。 本発明の第２の実施形態による飲料供給システムの構成を示す図である。 前記飲料供給システムで用いられるボール弁、ディスペンスヘッド、及びスピアバルブの模式的縦断面図であって、飲料供給時の模式的縦断面図である。 前記飲料供給システムで用いられるボール弁、ディスペンスヘッド、及びスピアバルブの模式的縦断面図であって、洗浄時の模式的縦断面図である。 前記飲料供給システムで用いられるボール弁のスポンジ洗浄の際の模式的縦断面図であって、（ａ）が閉弁時における洗浄スポンジ挿入及び（ｂ）が開弁時における洗浄スポンジ装填完了を示す模式的縦断面図である。

本発明の第１の実施形態によるボール弁１０について、図１を参照して以下に説明する。図１の（ａ）はボール弁１０の閉弁状態を示し、図１の（ｂ）は、閉弁状態から弁体１２が９０度回動した開弁状態を示している。

ボール弁１０は、真っ直ぐに伸びる貫通流路１１を有する球状の弁体１２と、流入口１３及び流出口１４を有すると共に弁体１２を収容する内部空間１５を画成する弁箱１６と、流入口１３を取り囲むリング状の入口弁座１７と、流出口１４を取り囲むリング状の出口弁座１８と、図示しないハンドルとを有する。弁体１２は、図１の紙面に垂直な方向に延びる回転軸線Ａｘを中心に９０度の範囲で回動可能に弁箱１６によって支持されて、その回動はハンドルの操作によって行われる。

弁箱１６の流入口１３及び流出口１４は、それぞれ入口弁座１７及び出口弁座１８に隣接する部分を指している。流入口１３よりも上流側に弁箱１６の入口端部２１が、及び流出口１４よりも下流側に弁箱１６の出口端部２２が設けられている。入口端部２１及び出口端部２２は、他の管路やホースの継手との接続が可能な継手として形成されている。

本実施形態によるボール弁１０の弁箱１６は更に、弁箱１６の内部空間１５を外部に連通させるドレン孔１９を、入口弁座１７と出口弁座１８との間の上面に有する。ドレン孔１９は、閉弁時の弁体１２の貫通流路１１に整列するように配置されている。また、ドレン孔１９と弁体１２との間にはリング状の弁座やパッキンが配置されることはなく、したがって隙間が生じている。

このようなドレン孔１９が設けられているので、第１の実施形態によるボール弁においては、入口弁座１７及び／又は出口弁座１８の摩耗あるいは破損等が生じた場合には、流入口あるいは流出口から弁箱１６の内部空間１５に侵入した流体がドレン孔１９を介して外部へ速やかに排出される。そして、流体が液体である場合には、ドレン孔１９から排出される液体を人が視認できるので、それによりボール弁１０の異常を察知することが可能になる。

また、入口弁座１７と出口弁座１８の両方に摩耗や破損等の問題が生じていた場合でも、上流側の流体が、閉弁時に、流出口１４から下流側に流出することは、回避されるか、あるいは従来タイプのボール弁に比較して少なくとも低減される。それは、通常は大気圧より高い圧力を有するボール弁１０の上流側及び下流側に存在する流体はドレン孔１９から低圧の外部へ流出するからである。

次に、第１の実施形態によるボール弁１０に類似のボール弁１１０を構成要素として含む、第２の実施形態による飲料供給システム１００について図２、図３Ａ、図３Ｂ、及び図４を参照して以下に説明する。この飲料供給システム１００は、ガスの圧力を利用して飲料貯蔵容器３０内の飲料を注出するように、及び飲料供給管路の洗浄を可能とするように構成されている。そのため、飲料供給システム１００は、ボール弁１１０と、飲料貯蔵容器３０と、飲料貯蔵容器３０の口部の内部に固定されたスピアバルブ４０（図３Ａ、図３Ｂでその一部が示される）と、スピアバルブ４０に外部から連結されたディスペンスヘッド５０と、飲料貯蔵容器３０にガスを供給するガスボンベ６０と、飲料貯蔵容器３０からの飲料をグラス等に注出する飲料ディスペンサ７０と、ボール弁１１０の上流側に流体接続される洗浄液供給源８０と、ボール弁１１０及びディスペンスヘッド５０の下流側に接続される飲料供給管路９０とを主要構成要素として具備する。洗浄液供給源８０はこの例では水道の給水栓８０であり、したがって後述する洗浄時には水道水が洗浄液として供給される。

図２の飲料供給システム１００においては、供給される飲料がビールであり、そのためガスボンベ６０に充填されるガスは炭酸ガスであり、飲料貯蔵容器３０はビール樽として例示され、また飲料ディスペンサ７０はビールディスペンサとして例示されている。ただし、本発明の実施形態による飲料供給システム１００は、ビール以外の任意の炭酸飲料、例えば発泡酒、麦芽以外の原料から作成されていて別のアルコール飲料が混入されたビール風味の発泡アルコール飲料（第三のビール）、ノンアルコールビール、チューハイ、ハイボール、あるいは非アルコール系炭酸飲料を供給するものであってもよい。また、飲料供給システム１００により供給される飲料が、炭酸ガス以外の例えば窒素ガスや圧縮空気を利用して供給される飲料であってもよく、その場合、ガスボンベ６０内には窒素ガスあるいは圧縮空気が充填される。

ところで、特に供給すべき飲料がビールである場合、飲料供給システム１００はその飲料供給管路９０を比較的頻繁に、例えば毎日１回、洗浄することが求められる。そのため、第２の実施形態による飲料供給システム１００は、飲料供給管路９０の水洗浄、及び指先程の大きさの円錐台状のスポンジ片である洗浄スポンジ１０５（図４）を併用した水・スポンジ洗浄（以下、「スポンジ洗浄」という）が可能であるように構成されている。詳しくは後述するが、第２の実施形態におけるボール弁１１０は、飲料供給管路９０の水洗浄及びスポンジ洗浄を容易にするように配置構成されている。

第２の実施形態におけるボール弁１１０は、図３Ａ、Ｂに示されるように、その弁箱１１６が、流出口１４から下流側に延びる下流側管路１１６ａを一体的に有していることにおいて第１の実施形態によるボール弁１０と異なっているが、その他の構成については第１の実施形態によるボール弁１０と同様である。即ち、第２の実施形態におけるボール弁１１０は、第１の実施形態によるボール弁１０と同様の弁体１２、入口弁座１７，出口弁座１８，流入口１３，流出口１４、ドレン孔１９を具備する。下流側管路１１６ａの図の右端部に出口端部２２が形成される。下流側管路１１６ａには第２の流入口１２３が設けられている。第２の流入口１２３にはディスペンスヘッド５０の吐出端５１が接続される。

ただし、第２の実施形態による飲料供給システム１００に第１の実施形態によるボール弁１０を用いることも可能である。その場合、下流側管路１１６ａに替えて、別個のＴ字継手が用いられ、それにより図３Ａ等と同様の流路が構成可能である。

飲料ディスペンサ７０は、公知の一般的なものであって、飲料供給管路９０の末端出口を開閉するコック式の飲料注出弁（以下「コック弁」という）７１を有する。飲料注出時にはコック弁７１の吐出口の下方にグラス等（不図示）が、あるいは洗浄時にはバケツ１０８が準備される。飲料供給管路９０は、飲料ディスペンサ７０内での冷却のために円筒コイル状に成形された螺旋巻回部９０ａを有する。螺旋巻回部９０ａは、飲料ディスペンサ７０の冷却装置７２を使って冷却される。

ディスペンスヘッド５０及びスピアバルブ４０も、公知の一般的なものであるので、その作用のみを簡単に説明するに留める。なお、スピアバルブ４０は、その上端部のみが図３Ａ及び図３Ｂに示されている。ディスペンスヘッド５０は開放位置と閉鎖位置を取ることができる操作レバー５２を有している。ディスペンスヘッド５０は、操作レバー５２が開放位置に配置されたとき、スピアバルブ４０と協働して炭酸ガスボンベ６０から炭酸ガスを飲料貯蔵容器３０内に導入すると共に、飲料（ビール）の吐出流路を開放する。したがって、その状態のとき飲料ディスペンサ７０のコック弁７１が開弁されると、飲料が、炭酸ガスの圧力に押されて飲料貯蔵容器３０からディスペンスヘッド５０の吐出端５１及び飲料供給管路９０をとおって飲料ディスペンサ７０に供給される（図３Ａ）。またこのときには、給水栓８０からの水道水が飲料供給管路９０に流入することがないように、ボール弁１１０は閉弁されている。

ディスペンスヘッド５０は、操作レバー５２が閉鎖位置に配置されたとき、スピアバルブ４０と協働して飲料貯蔵容器３０内に通じるガス流路を閉鎖すると共に、飲料（ビール）の吐出流路も閉鎖する。飲料供給管路９０を水洗浄するときには、ディスペンスヘッド５０の操作レバー５２を閉鎖位置に配置してからボール弁１１０及び飲料ディスペンサ７０のコック弁７１を開弁する。そうすると、給水栓８０からの水がボール弁１１０を経由して飲料供給管路９０に流入してそれが洗浄される（図３Ｂ参照）。洗浄水は、ディスペンスヘッド５０の操作レバー５２が閉鎖位置に配置されているので飲料貯蔵容器３０内へ流入することはない。なお、本実施形態では、ディスペンスヘッド５０は逆流防止用の弁体５３も備えているので洗浄水の飲料貯蔵容器３０内への流入は二重に阻止される。

飲料供給管路９０のスポンジ洗浄を実施するときには、やはりディスペンスヘッド５０の操作レバー５２を閉鎖位置に配置し、次いで洗浄スポンジ１０５を閉弁状態のボール弁１１０のドレン孔１９から弁体１２の貫通流路１１に挿入して、ボール弁１１０を開弁する（図４の（ａ）、（ｂ）参照）。最後に飲料ディスペンサ７０のコック弁７１を開弁する。すると、ボール弁１１０の流入口１３に作用する水の圧力によって、洗浄スポンジ１０５がボール弁１１０から水と共に下流側に押し出され飲料供給管路９０を通って最終的にはコック弁７１から、その下に準備された洗浄用のバケツに排出される。洗浄スポンジ１０５は、飲料供給管路９０の内壁に付着した汚れ等をこすり落とせるように、その外径が飲料供給管路９０の内径よりも若干大きく作られている。また、ボール弁１１０のドレン孔１９及び貫通流路１１の内径は洗浄スポンジ１０５の挿入が可能な大きさで作られている。

水洗浄あるいはスポンジ洗浄が終わった後にガスボンベ６０からのガスを利用して飲料供給管路９０の乾燥を行う実施形態も可能である。その場合のディスペンスヘッド５０は、操作レバー５２を開放位置と、閉鎖位置と、その間の中間位置とに選択的に配置することができるように構成される。操作レバー５２が中間位置に配置されると、ガスボンベ６０からのガスは、飲料貯蔵容器３０内に導入されることなく、つまり飲料貯蔵容器３０を迂回してディスペンスヘッド５０から吐出される。

ところで、従来公知の飲料供給システムでは、その飲料供給管路を水洗浄やスポンジ洗浄する場合には、ディスペンスヘッドを飲料貯蔵容器から外して洗浄用の加圧可能な水容器に付け替え、洗浄後に飲料貯蔵容器にまた付け替える必要があり、そのため洗浄実施者に大きな負担が生じていた。そのようなディスペンスヘッドの付け替えを不要にした飲料供給システムも従来知られているが、それは電気的なセンサーやコントローラを含んだ複雑なシステムであるため一般に普及しているとは言い難い。

これに対して、第２の実施形態による飲料供給システム１００によると、ボール弁１１０を利用した簡易な構成であるものの、ディスペンスヘッド５０を飲料貯蔵容器３０から取り外すことなく飲料供給管路９０を水洗浄及びスポンジ洗浄をすることが可能になる。また、閉弁状態のボール弁１１０のドレン孔１９を介して洗浄スポンジ１０５を装填可能であることも特筆される。これにより、飲料供給システム１００では、ディスペンスヘッド５０及びボール弁１１０の操作レバーを切り替えるだけで、飲料供給モードと洗浄モードとを切り替えることが可能になる。

さらに、ボール弁１１０の入口弁座１７及び／又は出口弁座１８の摩耗や破損が生じた場合には、ディスペンスヘッド５０に一体的に連結されたボール弁１１０のドレン孔１９から水あるいは飲料が漏れ出るので、ディスペンスヘッド５０の操作者はボール弁１１０の異常を容易に発見できるであろう。

また、ボール弁１１０の入口弁座１７及び／又は出口弁座１８の摩耗や破損が生じた場合でも、ボール弁１１０の閉弁状態において、その上流側の流体である水が下流側の流体である飲料（ビール）に混入することはない。というのも、ガスボンベ６０の炭酸ガスによって加圧された飲料は、上流側の水よりも通常は高い圧力を有するので、上流側の水は、ドレン孔１９を介して相対的に低圧の周囲環境へ流れ出るからである。

その他の実施形態
第１の実施形態によるボール弁１１０は二方弁であったが、ボール弁が三方弁からなる実施形態も本発明において可能である。その場合にも、ドレン孔１９は一箇所設ければよい。

本発明のボール弁の効果を、飲料供給システムを例にして説明した。しかし、本発明のボール弁は、飲料供給システムに限らず、従来のボール弁が適用される場面において活用することも可能であることは言うまでもない。例えば、飲料の生産設備において適用した場合においても、弁座等の不良による閉弁時の下流側への流体の流出を防止するとともに、弁座等の不良の検知を容易にする効果が発揮されるため、迅速なメンテナンスと設備トラブルの防止に繋がる。

１０ ボール弁
１１ 貫通流路
１２ 弁体
１３ 流入口
１４ 流出口
１５ 内部空間
１６ 弁箱
１７ 入口弁座
１８ 出口弁座
１９ ドレン孔
２１ 入口端部
２２ 出口端部

Claims (4)

1. ボール弁であって、
   貫通流路を有する球状の弁体と、
   開弁時に前記弁体の前記貫通流路に整列される流入口及び流出口を有するとともに、前記弁体を収容する内部空間を画成する弁箱と、
   前記流入口を取り囲む入口弁座と、前記流出口を取り囲む出口弁座と、
   を具備し、
   前記弁箱が、前記内部空間に連通するとともに前記入口弁座と前記出口弁座との間に配置されたドレン孔を更に有し、
   前記ドレン孔は、閉弁時に前記弁体の前記貫通流路の一端に整列されるように前記弁箱に形成されており、
   前記弁箱が、前記流出口の下流側に更に第２の流入口を有する、ことを特徴とするボール弁。
2. 請求項１に記載のボール弁と、
   前記ボール弁の前記流入口の上流側に流体接続される洗浄液供給源と、
   発泡性飲料の貯蔵容器と、
   前記発泡性飲料の前記貯蔵容器に装着されるディスペンスヘッドであって、前記ボール弁の前記第２の流入口に連結される前記発泡性飲料の吐出端を有するディスペンスヘッドと、
   前記ボール弁及び前記ディスペンスヘッドの下流側に延びる飲料供給管路と、
   前記飲料供給管路の末端出口を開閉する弁を有する飲料ディスペンサと、
   を具備する発泡性飲料供給システム。
3. 前記飲料供給管路を洗浄する際に前記飲料供給管路に挿入される洗浄スポンジを付属品として更に具備しており、
   前記ボール弁の前記弁箱の前記ドレン孔及び前記弁体の前記貫通流路は、前記洗浄スポンジの挿入を可能にする内径を有する、請求項２に記載の発泡性飲料供給システム。
4. 請求項１に記載のボール弁の前記流出口の下流側に接続される管路を洗浄する方法であって、
   前記ボール弁を閉弁する段階と、
   洗浄スポンジを閉弁状態の前記ボール弁の前記弁体の前記貫通流路に挿入する段階と、
   前記ボール弁を開弁する段階と、
   前記ボール弁の前記流入口に洗浄液を供給する段階と、を含んでおり、
   前記洗浄液を供給する前記段階において、前記洗浄スポンジが前記管路内を洗浄液とともに移動することによって前記管路を洗浄する、管路を洗浄する方法。

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