JPH0560251A - ボールバルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 流体漏れを生じさせず組立が容易となるボー
ルバルブの提供。 【構成】 弁筐体11内に回転自在に収納されるボール弁
体12と、このボール弁体12の表面と摺動自在に密着して
ポート16A を全周にわたって密封可能な弁座部材13とを
有するボールバルブ10であって、弁筐体11の内面と弁座
部材13との間に弾性を有するＯリング19を圧縮状態でポ
ート16A の全周にわたって介装する。Ｏリング19の弾性
により弁座部材13が弁筐体11に対して所定の範囲内で移
動可能となり、組立の際に弁座部材13が移動して弁座部
材13およびボール弁体12の軸合わせが自動的に行われ、
組立等に多少の誤差があってもボール弁体12と弁座部材
13とが確実に密着するようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はボールバルブに係り、各
種の流体を取り扱う化学プラントや食品加工設備等の配
管に利用できる。

【０００２】

【背景技術】従来より、化学プラントや食品加工設備等
の配管中には、配管中を流れる各種の流体を任意に制止
できるようにするために、適宜位置にバルブが取付けら
れている。バルブとしては、流体の圧力損失が小さく構
造の簡単なボールバルブが多用されている。

【０００３】このようなボールバルブは、流体の通路と
なるポートが穿設された箱状の弁筐体を有している。弁
筐体の内部にはボール弁体が回転自在に収納され、ボー
ル弁体には流体を流通させる貫通孔が形成されている。
弁筐体の内面には、リング状の段付部がポートの全周に
沿って形成され、この段付部にリング状の弁座部材が嵌
め込まれている。ボール弁体および弁座部材の各々に
は、摺動自在に相互密着させるための摺動接触面が形成
されている。これらの摺動接触面の間に隙間があると、
ボールバルブの閉鎖時に流体漏れが生じるため、隙間な
く密着可能なように摺動接触面は高精度に仕上げられ、
これにより、ボールバルブはポートが全周にわたって密
封された状態で閉鎖可能となっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ボールバルブでは、摺動接触面の仕上げを高精度にして
流体漏れを防ぐようにしたため、組立誤差などがあると
ボール弁体および弁座部材の軸がずれ、互いの摺動接触
面が密着しなくなって流体漏れを生じさせる。一方、組
立誤差などが生じないように組立てるには、組立調整に
時間がかかるうえ高い組立精度が必要となり、組立作業
が煩雑になるという問題がある。

【０００５】また、弁座部材および段付部の嵌合部分に
隙間があると、この隙間から流体漏れが生じるため、弁
座部材の段付部を隙間なく嵌合させるには、これらの嵌
合部分に高い加工精度が必要になる。従って、この点か
らもボールバルブの組立精度が高くなり、組立作業が煩
雑になるという問題がある。

【０００６】特に、弁座部材およびボール弁体を剛性の
高いセラミクス等で形成した場合には、弁座部材および
ボール弁体に弾性がなくなって相互の密着性が悪くな
る。このため、弁座部材およびボール弁体の中心軸が少
しでもずれると互いの摺動接触面が密着しなくなり、ボ
ールバルブの閉鎖時に流体漏れが生じてボールバルブの
閉鎖特性が悪くなるおそれがある。従って、弁座部材お
よびボール弁体をセラミクス等で形成すると、ボールバ
ルブを組立てるにあたり、さらに高い組立精度が必要に
なり、組立が極めて煩雑になるという問題がある。

【０００７】本発明の目的は、流体漏れを生じさせず組
立が容易となるボールバルブを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、弁筐体内に回
転自在に収納されるボール弁体と、このボール弁体の表
面と摺動自在に密着してポートを全周にわたって密封可
能な弁座部材とを有するボールバルブであって、前記弁
筐体の内面と前記弁座部材との間に弾性を有する略リン
グ状部材を圧縮状態でポートの全周にわたって介装した
ことを特徴とするボールバルブ。

【０００９】ここで、前述のボールバルブの少なくとも
ボール弁体および弁座部材はセラミクス製やステンレス
製等の剛性、耐熱性、耐蝕性および耐磨耗性に優れたも
のを採用するのが好ましい。また、前述のセラミクスと
しては、酸化アルミニウム、部分安定化酸化ジルコニウ
ム、窒化ケイ素、炭化ケイ素およびアルミノケイ酸塩
（ムライト）等を挙げることができ、これらの１種また
は２種以上の複合物の焼結体とすることができる。

【００１０】

【作用】このような本発明では、弾性のある略リング状
部材を弁筐体および弁座部材の間に介装したので、弁座
部材は弁筐体に対して所定の範囲内で移動可能となり、
組立の際にボール弁体を弁座部材に押しつけるなどによ
り、弁座部材は移動して弁座部材およびボール弁体の軸
合わせが自動的に行われ、弁筐体および弁座部材等の加
工および組立に多少の誤差があっても、ボール弁体と弁
座部材とが確実に密着するようになる。

【００１１】また、圧縮状態の略リング状部材は弁筐体
および弁座部材の両方に密着するので、加工や組立の際
の誤差等により弁座部材および弁筐体の間に隙間が生じ
ても、この隙間は略リング状部材によりポートの全周に
わたって閉鎖され、流体の漏れを生じさせない。従っ
て、弁筐体および弁座部材等の加工および組立の際に生
じた誤差は弾性を有する略リング状部材で吸収可能なた
め組立が容易になる。

【００１２】また、剛性の高いセラミクス等で形成する
などにより、弁座部材およびボール弁体に弾力性がなく
なって相互の摺動接触面の密着性が悪くなっても、圧縮
状態で介装された略リング状部材により、弁座部材およ
びボール弁体を常に隙間なく密着させることが可能とな
り、ボールバルブの閉鎖特性が良くなり、これらにより
前記目的が達成される。

【００１３】

【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には、本発明の第１実施例のボールバルブ10
が示されている。ボールバルブ10は、いわゆるケーシン
グである弁筐体11に内蔵される球状のボール弁体12と、
このボール弁体12の表面に密着する弁座部材13とを有す
るものである。

【００１４】弁筐体11は、内部に略球形状の空洞14を有
する略球状のものである。弁筐体11の中心から図中やや
右側の箇所は左右に分割可能となっており、図中左側が
ボール弁体12を収納する収納部11A とされ、図中右側が
収納部11A を蓋する蓋部11Bとなっている。

【００１５】弁筐体11には、図中左右両端に円板状のフ
ランジ15が設けられている。各フランジ15の中央部に
は、弁筐体11の内外を連通する一対の通路16が一直線状
に連続するように穿設されている。各通路16の両端の開
口部分は、流体が通過する出入口であるポート16A, 16B
となっている。弁筐体11の内面側のポート16A には、図
２にも示されるように、その全周にわたって環状の段付
部17が形成されている。各段付部17には弁座部材13が緩
く嵌合され、各弁座部材13の周囲には、段付部17の底面
17A との間に隙間Ａが、段付部17の側面17B との間に隙
間Ｂが形成されるようになっている。

【００１６】各弁座部材13は、リング状に形成されたセ
ラミクス製のものであり、通路16とほぼ同一の内径を有
している。各弁座部材13には、弁筐体11側の外周縁に段
部18が形成されている。この段部18には、略リング状部
材としてのＯリング19が嵌め込まれている。

【００１７】Ｏリング19は、弾性があり耐熱性および耐
蝕性に優れたリング状シール材であり、各段付部17およ
び弁座部材13の間に圧縮状態で介装されるとともに、段
付部17の底面17A および側面17B ならびに段部18の底面
18A および側面18B の計４つの面にポート16A の全周に
わたって密着するようになっている。

【００１８】なお、Ｏリング19としては、例えば、フッ
素ゴムのＯリング、ステンレスおよびインコネル等の金
属製Ｏリングの表面にセラミクス等を溶射コーティング
したもの等が採用できる。

【００１９】また、ボールバルブ10を高圧下で使用する
場合には、内部が中空で側面に孔のあいた構造を有し、
中に高圧の流体を導入して高いシール性を発揮するセル
フシールタイプの金属製Ｏリングが採用できる。さら
に、高温下で使用する場合には、中空の内部に不活性ガ
スが封入され、温度上昇によりガス圧が上昇して高いシ
ール性を発揮する気体封入タイプの金属製Ｏリングが採
用できる。

【００２０】各弁座部材13のボール弁体12側の内周縁は
面取りされ、これによりボール弁体12と摺動自在に相互
密着する摺動接触面20が形成されている。

【００２１】ボール弁体12は、セラミクス製の球状部材
に貫通孔21を設けたものであり、弁筐体11内に回転自在
に設けられている。貫通孔21の内径は通路16と同じ寸法
にされ、両端部分が流体の出入口であるポート21A とな
っている。これらのポート21A と弁筐体11側のポート16
A とが重なりあう位置にボール弁体12を回転操作するこ
とにより、通路16と貫通孔21とが連通してボールバルブ
10の中を流体が通過可能となっている。この回転位置か
らボール弁体12を90度回転させた位置では、ボール弁体
12の表面でポート16A が閉鎖されて流体が遮断されるよ
うになっている。ここで、ボール弁体12の表面には、弁
座部材13の摺動接触面20と摺動接触する部分に摺動接触
面22が形成されている。これらの摺動接触面20, 22は互
いに隙間なく密着するように高精度に仕上げられ、これ
らの摺動接触面20, 22の密着により流体の漏れがなくな
るようになっている。

【００２２】ボール弁体12の頂上には、ボール弁体12を
回転操作する棒状のステム23を嵌合させる嵌合穴24が設
けられている。この嵌合穴24に一端を嵌合させたステム
23の他端は弁筐体11を貫通して外部に突出している。こ
のステム23を操作することにより、ボール弁体12が回転
するようになっている。

【００２３】ここで、ボール弁体12および弁座部材13を
形成するセラミクスとしては、酸化アルミニウム、部分
安定化酸化ジルコニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素およ
びアルミノケイ酸塩等を挙げることができ、これらの１
種または２種以上の複合物の焼結体とすることができ
る。

【００２４】このような本実施例では、各弁座部材13に
Ｏリング19を取付けておき、収納部11A の中にステム23
を設置するとともに、Ｏリング19付の弁座部材13を収納
部11A の段付部17および蓋部11B の段付部17の各々に嵌
合させる。そして、ボール弁体12を収納部11A 内に入
れ、蓋部11B で収納部11A に蓋をし、蓋部11B と収納部
11A とをボルト25で接合して組立を行う。この際、ボル
ト25の締付けでボール弁体12が弁座部材13に押し付けら
れ、段付部17に緩く嵌合した弁座部材13が移動し、弁座
部材13およびボール弁体12の軸合わせが自動的に行われ
る。

【００２５】このような本実施例によれば、次のような
効果がある。すなわち、弁座部材13および弁筐体11の間
に隙間Ａ，Ｂを設けるとともに、Ｏリング19を弁筐体11
および弁座部材13の間に介装することにより、段付部17
内の弁座部材13を移動可能にできる。このため、弁筐体
11および弁座部材13等の加工や組立に多少の誤差があっ
ても、弁座部材13およびボール弁体12の軸合わせが自動
的に行われ、ボール弁体12と弁座部材13とが確実に密着
するようになり、組立を容易することができる。

【００２６】また、Ｏリング19を圧縮状態で弁筐体11お
よび弁座部材13の間に介装して両方に密着するようにし
たので、弁座部材13および弁筐体11の間に隙間Ａ，Ｂを
設けても、これらの隙間Ａ，Ｂから流体が漏れることが
なく、隙間Ａ，ＢおよびＯリング19によって加工や組立
の際の誤差等が吸収可能となるため、この点からも組立
を容易にすることができる。

【００２７】さらに、弾性をＯリング19を圧縮状態にし
て弁座部材13をボール弁体12に向かって付勢するように
したので、弁座部材13およびボール弁体12の摺動接触面
20,22が付勢により隙間なく相互に密着するようにな
る。このため、弁座部材13およびボール弁体12をセラミ
クスで形成して弁座部材13およびボール弁体12から弾性
が失われても、Ｏリング19の弾性により弁座部材13およ
びボール弁体12との間から流体が漏れなくなり、弁座部
材13およびボール弁体12をセラミクス製等にしたボール
バルブ10の閉鎖特性を向上できる。

【００２８】また、加工や組立の際の誤差等が吸収可能
となるため、摺動接触面20, 22等の高精度な仕上げ作業
箇所を減らすことができ、弁座部材13およびボール弁体
12をセラミクスで形成しても、組立や加工が煩雑になら
ないため、従来のセラミクス製のボールバルブと同等の
耐熱性、耐蝕性および耐磨耗性を有するボールバルブ10
のコストを低減できる。

【００２９】図３および図４には、本発明の第２実施例
が示されている。本実施例は前記第１実施例のリング状
の弁座部材13を筒状の弁座部材33としたものである。す
なわち、ボールバルブ30の弁筐体31に穿設した通路36
は、ボール弁体32に設けた貫通孔41よりも弁座部材33の
肉厚分だけ大きい内径を有している。一方、弁座部材33
は、通路36の内側のポート36A から外側のフランジ35の
側面35A まで延びる筒状部材である。弁座部材33には、
ボール弁体32側の端部に段付部37と嵌合するフランジ部
33A が形成されている。このフランジ部33A の弁筐体31
側の外周縁には段部38が形成され、この段部38にＯリン
グ39が取付けられている。なお、ボール弁体32および弁
座部材33はセラミクス製である。

【００３０】このような本実施例においても前記第１実
施例と同様な作用、効果を得ることができる他、セラミ
クス製の弁座部材33が通路36の内面のライニングを兼用
するため、弁筐体31が例えば鋳鉄等の耐蝕性のない材質
であっても全体がセラミクス製のボールバルブと同等の
耐蝕性を得ることができるという効果を付加できる。

【００３１】なお、本発明は前述の各実施例に限定され
るものではなく、次に示すような変形例をも含むもので
ある。すなわち、ボール弁体および弁座部材はセラミク
ス製のものに限らず、例えば、ステンレス等の合金等で
もよく、要するに、耐熱性、耐蝕性および耐磨耗性に優
れた材質で形成されていればよい。

【００３２】また、弁座部材13は、Ｏリング19が弁筐体
11側の段付部17の底面17A および側面17B の両方に密着
可能となるように、段部18が形成されたものに限らず、
例えば、段部18の代わりに段付部17の底面17A との対向
面にリング状の溝が形成され、この溝に嵌め込まれたＯ
リング19が段付部17の底面17Aのみに密着可能とされた
弁座部材等でもよい。

【００３３】さらに、各弁座部材13に設けられるＯリン
グ19の数は一個に限らず、例えば、段付部17の底面17A
および段部18の底面18A の２面に密着するものと、段付
部17の側面17B および段部18の側面18B の２面に密着す
るものとを別々に複数設けてもよい。

【００３４】また、略リング状部材は、完全な環状に形
成されてエンドレスとなったＯリングに限らず、例え
ば、帯状の弾性部材をリング状に丸めて両端を重ね合わ
せて密着させたものでもよく、要するに、ポートの全周
にわたって密封可能であればよい。

【００３５】さらに、弁筐体は前記各実施例のように図
中左右に分割可能なものに限らず、例えば上下に分割可
能なものでもよく、その他の部分も所期の機能が得られ
るものであれば、その材質、形式、形状等は任意に選択
できる。また、本発明の適用部位は、化学プラントや食
品加工設備等の配管に限定されず、各種の生産設備等の
任意の部位の配管に適用できる。

【００３６】

【発明の効果】前述のように本発明によれば、組立を容
易にすることができるうえ、流体漏れをなくすことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の全体を示す断面図であ
る。

【図２】同実施例の要部を示す断面図である。

【図３】本発明の第２実施例の全体を示す断面図であ
る。

【図４】同実施例の要部を示す断面図である。

【符号の説明】

10, 30 ボールバルブ 11, 31 弁筐体 12, 32 ボール弁体 13, 33 弁座部材 16A, 36A ポート 19, 39 略リング状部材としてのＯリング

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁筐体内に回転自在に収納されるボール
   弁体と、このボール弁体の表面と摺動自在に密着して流
   体が通過するポートを全周にわたって密封可能な弁座部
   材とを有するボールバルブであって、前記弁筐体の内面
   と前記弁座部材との間に弾性を有する略リング状部材を
   圧縮状態でポートの全周にわたって介装したことを特徴
   とするボールバルブ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のボールバルブにおい
   て、少なくとも前記ボール弁体および弁座部材はセラミ
   クスで形成されていることを特徴とするボールバルブ。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のボールバルブにおい
   て、前記セラミクスは、酸化アルミニウム、部分安定化
   酸化ジルコニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素およびアル
   ミノケイ酸塩の少なくとも一つを焼結させたものである
   ことを特徴とするボールバルブ。