JPH07269725A - ボール弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 弁内に滞留した汚水を洗い流して新鮮な汚水
のみを一定量採取可能なサンプリング用のボール弁を提
供すること。 【構成】 ボール弁は、中心を貫通する連通孔１２を備
え回転することにより、入力ポート１５と出力ポート１
６とを連通させるものであって、入力ポート１５と出力
ポート１６との中心線と略直角をなす中心線に設けられ
たエア抜きポート３３とサンプル採取ポート３４を有
し、入力ポート１５から出力ポート１６へ汚水を流して
いる状態の後で、ボール弁体１１を回転させ連通孔１２
により、エア抜きポート３３とサンプル採取ポート３４
とを連通させ、連通孔１２内に蓄えられている汚水をサ
ンプル採取ポート３４から流出させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、定期的な検査を行うた
め、流体を所定量サンプリングするためのボール弁に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】汚水や廃水等を流す配管系においては、
定期的に流体を一定量サンプリングして、異常がないか
否か分析し検査することが行われている。ここで従来の
サンプリング装置を図８に示す。汚水の配管系の一部に
Ｔ字配管１０４を設け、Ｔ字の上流管１０６に上流コッ
ク弁１０１、下流管１０７に下流コック弁１０２、サン
プリング管１０５にサンプリングコック弁１０８を配設
している。各コック弁は、取っ手を９０度回転させるこ
とにより全閉状態となる構造の開閉弁である。

【０００３】次に、図８の装置で一定量の汚水をサンプ
リングする手順を説明する。通常は、サンプリングコッ
ク弁１０３が全閉状態で、上流コック弁１０１及び下流
コック弁１０２が全開状態であって、汚水は上流管１０
６から下流管１０７へ流れている。始めに、流体を下流
コック弁１０２で遮断し、続いて上流コック弁１０１を
遮断した後、他端に開放口１０８を備えるサンプリング
コック弁１０３を開いて、Ｔ字配管１０４の上流コック
弁１０１、下流コック弁１０２、およびサンプリングコ
ック弁１０３の配管内部に蓄えられている汚水を、開放
口１０８より採取していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
サンプリング装置には、次のような問題があった。 （１）従来のサンプリング装置では、サンプリング管１
０５を短くするのに限度があり、サンプリングコック弁
１０８を閉じて、上流コック弁１０１と下流コック弁１
０２とを開いて汚水を通常の状態で流しているときに、
サンプリング管１０５内に汚水が滞留してしまう。一
方、汚水等が滞留した場合、汚水に含まれているバクテ
リア等により有機物が変化するため、滞留した汚水をサ
ンプリングしたのでは、検査データが実際に流れている
汚水と異なってしまい問題であった。そのため、従来
は、サンプリングコック弁１０８を開いた後、少し汚水
を捨ててからサンプリング用の汚水を採取することが行
われていたが、人が行っているため、滞留していた汚水
が混じらない保証はなかった。

【０００５】（２）また、汚水検査は、一定量をメスシ
リンダー等で正確に計測した後行われるが、サンプリン
グする汚水の量は、その一定量より少し多めでほぼ一定
量であることが望ましい。しかし、従来の方法では、サ
ンプリングされる汚水の量は多すぎて、残った汚水の量
が多く、その処理等に余分の手間がかかる問題があっ
た。ここで、サンプリングする汚水の量を多めにしてい
るのは、汚水の量が少ないと、もう一度サンプリングを
やり直す必要があるからである。

【０００６】（３）汚水を定期的にサンプリングするこ
とは人手を要し、特に汚水が臭く汚いため人手の確保が
容易でなかった。そのため、サンプリングの自動化が望
まれているが、コックの代わりに電磁弁を配設すると、
３個の電磁弁を使用することになり、コストアップとな
る問題があった。

【０００７】本発明は、従来技術に係る上記問題を解決
すると共に、弁内に滞留した汚水を洗い流して新鮮な汚
水のみを一定量採取可能なサンプリング用のボール弁を
提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のボール弁は、中心を貫通する連通孔を備え回
転することにより、入力ポートと出力ポートとを連通さ
せ、入力ポートから出力ポートへ液体を通すボール弁体
を有するボール弁であって、入力ポートと出力ポートと
の中心線が一致し、その中心線と略直角をなす中心線に
設けられたエア抜きポートとサンプル採取ポートを有
し、入力ポートから出力ポートへ液体を流している状態
の後で、ボール弁体を回転させ連通孔により、エア抜き
ポートとサンプル採取ポートとを連通させ、連通孔内に
蓄えられている液体をサンプル採取ポートから流出させ
ることを特徴とする。

【０００９】また、上記ボール弁において、前記ボール
弁体が、（１）入力ポートと出力ポートとを連通させる
全開状態と、（２）エア抜きポートとサンプル採取ポー
トとを連通させるサンプル採取状態と、（３）全開状態
とサンプル採取状態との中間位置にあって、液体の流れ
が連通孔および弁内に滞留していた液体を洗い流す洗浄
状態との各定位置を有すると共に、ボール弁体を回転さ
せる電動機と、全開状態からサンプル採取状態にボール
弁体を回転させる途中で、洗浄状態に所定時間、ボール
弁体を停止させる電動機制御手段とを有することを特徴
とする。また、上記ボール弁において、前記連通孔に所
定量の前記液体を蓄えるために、連通孔の内部直径を出
入口の直径より大きくしたことを特徴とする。また、上
記ボール弁において、前記サンプル採取ポートの開口面
積が前記エア抜きポートの開口面積より大きいことを特
徴とする。

【００１０】

【作用】上記構成を有する本発明のボール弁に回転可能
に支持されるボール弁体は、中心を貫通する連通孔を備
え回転することにより、入力ポートと出力ポートとを連
通させ、入力ポートから出力ポートへ液体を通す。ま
た、ボール弁体は、略９０度回転されることにより、入
力ポートと出力ポートとの中心線と略直角をなす中心線
に設けられたエア抜きポートとサンプル採取ポートを連
通させる。通常入力ポートから出力ポートへと流れてい
る汚水等の液体を定期的に所定量サンプリングするため
に、入力ポートから出力ポートへ液体を流している状態
の後で、ボール弁体を回転させ連通孔により、エア抜き
ポートとサンプル採取ポートとを連通させ、連通孔内に
蓄えられている液体をサンプル採取ポートから流出させ
る。ここで、連通孔の内部直径が出入口の直径より大き
されているので、任意の所定量の前記液体を蓄えるため
に、内部直径を設計すれば良い。これにより、任意の一
定量の液体を容易にサンプリングすることができる。

【００１１】また、滞留する箇所がほとんど無いため、
新鮮な汚水等をサンプリングすることが可能である。さ
らに、ボール弁体が、（１）入力ポートと出力ポートと
を連通させる全開状態と、（２）エア抜きポートとサン
プル採取ポートとを連通させるサンプル採取状態と、
（３）全開状態とサンプル採取状態との中間位置にあっ
て、液体の流れが連通孔および弁内に滞留していた液体
を洗い流す洗浄状態との各定位置を有している。そし
て、電動機制御手段が、ボール弁体を回転させる電動機
を、全開状態からサンプル採取状態にボール弁体を回転
させる途中で、洗浄状態に所定時間、ボール弁体を停止
させているので、わずかな隙間に滞留している汚水等も
洗浄状態で洗い流されるため、サンプリングされる汚水
等を常に新鮮なものとすることができる。ここで、サン
プル採取ポートの開口面積がエア抜きポートの開口面積
より大きいので、サンプリングするときに、汚水等が落
下するときに空気を巻き込むことが少なく、汚水等を速
やかに落下させることができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明のボール弁を具現化した一実施
例を、図面を参照しつつ説明する。図１に、本実施例に
係るボール弁の全体構成を示す断面図を示す。ボール弁
は、大きくは、下に位置する弁部と上に位置する弁駆動
部とに分かれている。先に、弁部の構成を説明する。弁
部のＡＡ断面を図２に示す。弁部の中心に球形のボール
弁体１１が、四フッ化エチレン樹脂製の弁シート１７，
１８、エア抜きシート３５、およびサンプリングシート
３４により回転可能に保持されている。ボール弁体１１
には、中心を貫通して連通孔１２が形成されている。連
通孔１２は、両端の開口の直径がＮであり、中心部の直
径がＭであり、ＭがＮより大きく形成され、中心部が端
部より断面積が大きくなっている。ボール弁体１１の真
下部には、回転孔１４が形成され、弁本体１９に固設さ
れた回転軸３７と回転可能に嵌合されている。ボール弁
体１１の真上部には、キー溝１３が形成され、回転伝達
軸２０の下端のキー部が嵌合している。

【００１３】弁本体１９の左側には入力ポート１５が開
口している。弁本体１９の右側には、入力ポート１５の
中心線と同軸上に出力ポート１６が開口している。ま
た、図２に示すように、入力ポート１５と出力ポート１
６の中心線と直角をなし、ボール弁体１１の中心を通る
中心線上に、エア抜きポート３３及びサンプル採取ポー
ト３４が形成されている。ここで、サンプル採取ポート
３４でボール弁体１１を支持しているサンプリングシー
ト３６に穿設されたサンプリングシート孔３６ａの直径
は、エア抜きポート３３でボール弁体１１を支持してい
るエア抜きシート３５に穿設されたエア抜きシート孔３
５ａの直径より大きくしている。

【００１４】図１および図２は、連通孔１２の中心線
が、入力ポート１５及び出力ポート１６の中心線と一直
線上にあり、入力ポート１５と出力ポート１６とが完全
に連通し、エア抜きポート３３とサンプル採取ポート３
４とが完全に遮断された全開状態を示している。弁シー
ト１７，１８、エア抜きシート３５、及びサンプリング
シート３６は、弁本体１９に固設されている。弁シート
１７，１８、エア抜きシート３５、及びサンプリングシ
ート３６を別体としているのは、ボール弁体１１の回転
摺動抵抗が大きくしないため、シートとボール弁体１１
との接触面積を小さくするためである。

【００１５】次に、回転駆動部について説明する。モー
タ２４の出力軸は、一連の減速歯車２３を介して、出力
軸２１に固設されている最終歯車２２に動力を伝達す
る。出力軸の上端部には、３個のタイミングカム２５，
２６，２７が取り付けられている。タイミングカム２
５，２６，２７の対応する位置に、マイクロスイッチで
あってボール弁体１１の全開状態位置を検出する全開ス
イッチ２８，洗浄状態位置を検出する洗浄スイッチ２
９，及びサンプル採取状態位置を検出するサンプル採取
スイッチ３０が付設されている。これらの回転駆動部
は、ケース３１により覆われている。出力軸２１は、軸
継手３２により回転伝達軸２０と接続されている。

【００１６】次に、ボール弁体１１を回転させるモータ
２４を制御する制御回路を図７に示す。モータ２４に
は、全開スイッチ２８、洗浄スイッチ２９、及びサンプ
ル採取スイッチ３０が接続されている。全開スイッチ２
８は、ボール弁体１１が図２に示す全開状態位置にある
ことを検出している。全開状態では、入力ポート１５と
出力ポート１６とが完全に連通し、エア抜きポート３３
とサンプル採取ポート３４とが完全に遮断されている。
また、洗浄スイッチ２９は、ボール弁体１１が図３に示
す洗浄状態位置にあることを検出している。ここで、図
３のボール弁体１１は、図２に示す全開状態から時計廻
りに３０度回転した位置である。洗浄状態では、連通孔
１２がちょうど弁シート１７，１８の角部にあって、入
力ポート１５と出力ポート１６とが半分程度連通し、ま
た、連通孔１２は弁本体１９の隙間Ａにも連通してい
る。

【００１７】また、サンプル採取スイッチ３０は、ボー
ル弁体１１が図６に示すサンプル採取状態位置にあるこ
とを検出している。サンプル採取状態では、入力ポート
１５と出力ポート１６とが完全に遮断され、エア抜きポ
ート３３とサンプル採取ポート３４とが完全に連通され
ている。また、スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、図示しない
中央制御装置よりモータ２４を制御する信号を受けて動
作するリレースイッチである。その動作は後で説明す
る。

【００１８】次に、上記構成を有するボール弁の作用を
説明する。通常は、ボール弁体１１は図２に示す全開状
態にあり、スイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ２は、共に
ＮＯに接続している。そして、全開スイッチ２８が２８
ｂと接続している。これにより、全開状態を示す全開ラ
ンプＬ１が点灯している。この状態では、ボール弁体１
１内にある隙間Ａに汚水が滞留し、バクテリアが繁殖し
ている可能性がある。

【００１９】次に、定期的な汚水のサンプリング方法を
説明する。本実施例の水質検査装置では、１時間おきに
汚水をサンプリングしている。スイッチＳＷ１がＮＣへ
切り替えられると、モータ２４が時計廻りに回転する。
そして、ボール弁体１１が図３に示す洗浄状態位置にき
たとき、洗浄スイッチ２９が２９ｂから２９ａへ切り替
わる。これにより、モータ２４が停止する。このとき、
全開ランプＬ１及びサンプル採取ランプＬ２は共に消灯
している。モータ２４は、この洗浄状態で１０秒間停止
する。洗浄状態においては、図３に示すように、入力ポ
ート１５から流れ込む汚水が、隙間Ａ内に滞留していた
汚水を、連通孔１２を通って出力ポート１６へ洗い流
す。１０秒後には、滞留していた汚水がなくなり、連通
孔１２に流れる汚水はすべて新鮮なものとなる。

【００２０】次に、１０秒間の洗浄状態が終了すると、
スイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ２が共にＮＣに接続さ
れ、モータ２４が時計廻りに回転する。そして、図４の
状態、及び図５の状態を経て、ボール弁体１１が図６に
示すサンプル採取状態位置にきたとき、サンプル採取ス
イッチ３０が３０ｂから３０ａへ切り替わる。これによ
り、モータ２４が停止し、サンプル採取ランプＬ２が点
灯する。図７の回路図は、サンプル採取状態における回
路状態を示している。図５の状態において、連通孔１２
には、所定量の新鮮な汚水が蓄えられている。本実施例
では、連通孔１２の内部直径Ｍを開口部直径Ｎより大き
くすることにより、６ｃｃの容積を確保している。

【００２１】ボール弁体１１がサンプル採取状態になる
とき、連通孔１２内に蓄えられていた汚水が、サンプル
採取ポート３４から落下して図示しないサンプル用容器
に、６ｃｃの汚水が採取される。汚水が落下するとき
に、連通孔１２が開口端に向かって滑らかなテーパ状に
なっているので、汚水が自重落下し易い。サンプル採取
状態において、連通孔１２内に蓄えられている汚水が落
下するときに、サンプル採取ポート３４でボール弁体１
１を支持しているサンプリングシート３６に穿設された
サンプリングシート孔３６ａの直径を、エア抜きポート
３３でボール弁体１１を支持しているエア抜きシート３
５に穿設されたエア抜きシート孔３５ａの直径より大き
くしているので、汚水が落下するときに空気を巻き込む
ことが少なく、汚水を速やかに落下させることができる
汚水が泡立たないため、後で汚水を計量するときに便利
である。

【００２２】汚水が確実に落下する所定時間経過後、ス
イッチＳＷ１及びスイッチＳＷ２が共にＮＯに切り替え
られ、モータ２４が反時計廻りに回転する。そして、ボ
ール弁体１１が図２に示す全開状態位置にきたとき、全
開スイッチ２８が２８ｂから２８ａへ切り替わる。これ
により、モータ２４が停止し、全開ランプＬ１が点灯す
る。これにより、汚水の流れは通常状態に戻る。

【００２３】以上詳細に説明したように、本実施例のボ
ール弁によれば、入力ポート１５と出力ポート１６との
中心線と直角をなす中心線に設けられたエア抜きポート
３３とサンプル採取ポート３４を有し、入力ポート１５
から出力ポート１６へ汚水を流している状態の後で、ボ
ール弁体１１を回転させ連通孔１２により、エア抜きポ
ート３３とサンプル採取ポート３４とを連通させ、連通
孔１２内に蓄えられている汚水をサンプル採取ポート３
４から流出させているので、新鮮な汚水を容易に採取す
ることができる。

【００２４】また、本実施例のボール弁によれば、 ボ
ール弁体１１が、（１）入力ポート１５と出力ポート１
６とを連通させる全開状態と、（２）エア抜きポート３
３とサンプル採取ポート３４とを連通させるサンプル採
取状態と、（３）全開状態とサンプル採取状態との中間
位置にあって、入力ポート１５からの汚水の流れが弁内
の隙間Ａに滞留していた汚水を洗い流す洗浄状態との各
定位置を有し、ボール弁体１１を回転させるモータ２４
を、全開状態からサンプル採取状態にボール弁体１１を
回転させる途中で、洗浄状態に１０秒間、ボール弁体１
１を停止させているので、弁内の隙間Ａに滞留していた
汚水を洗い流すことができ、新鮮な汚水を採取すること
ができる。

【００２５】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲内において種
々の変形、改良が可能であることはもちろんである。例
えば、本実施例のボール弁では、図４または図５の位置
でボール弁体１１を停止させていないが、マイクロスイ
ッチを追加することにより、ボール弁体１１を図４また
は図５の位置で停止させれば、入力ポート１５と出力ポ
ート１６を遮断すると共に、エア抜きポート３３とサン
プル採取ポート３４とも遮断する全遮断状態を保持する
ことも可能である。また、本実施例では、エア抜きポー
ト３３を大気に開放しているが、エア抜きポート３３か
ら圧縮空気を流入させることにより、サンプリングする
汚水を強制的に排出してもよい。これにより、短時間で
確実にサンプリングすることが可能となる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のボール弁
によれば、入力ポートと出力ポートとの中心線と直角を
なす中心線に設けられたエア抜きポートとサンプル採取
ポートを有し、入力ポートから出力ポートへ汚水を流し
ている状態の後で、ボール弁体を回転させ連通孔によ
り、エア抜きポートとサンプル採取ポートとを連通さ
せ、連通孔内に蓄えられている汚水をサンプル採取ポー
トから流出させているので、所定量の新鮮な汚水を容易
に採取することができる。

【００２７】また、本発明のボール弁によれば、 ボー
ル弁体が、（１）入力ポートと出力ポートとを連通させ
る全開状態と、（２）エア抜きポートとサンプル採取ポ
ートとを連通させるサンプル採取状態と、（３）全開状
態とサンプル採取状態との中間位置にあって、入力ポー
トからの汚水の流れが弁内に滞留していた液体を洗い流
す洗浄状態との各定位置を有し、ボール弁体を回転させ
る電動機を、全開状態からサンプル採取状態にボール弁
体を回転させる途中で、洗浄状態に所定時間、ボール弁
体を停止させているので、弁内に滞留していた汚水を洗
い流すことができ、人手を介せずに新鮮な汚水を採取す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のボール弁の全体の構成を示す断面図で
ある。

【図２】ボール弁の弁部の全開状態を示す断面図であ
る。

【図３】ボール弁の弁部の洗浄状態を示す断面図であ
る。

【図４】ボール弁の弁部の洗浄状態からサンプル採取状
態へ移る第１中間状態を示す断面図である。

【図５】ボール弁の弁部の洗浄状態からサンプル採取状
態へ移る第２中間状態を示す断面図である。

【図６】ボール弁の弁部のサンプル採取状態を示す断面
図である。

【図７】ボール弁の制御回路図である。

【図８】従来のサンプル採取装置の構成を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１１ ボール弁体 １２ 連通孔 １５ 入力ポート １６ 出力ポート １７，１８ 弁シート ２４ モータ ２８ 全開スイッチ ２９ 洗浄スイッチ ３０ 全閉スイッチ ３３ エア抜きポート ３４ サンプル採取ポート ３５ エア抜きシート ３６ サンプリングシート Ａ 隙間

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中心を貫通する連通孔を備え回転するこ
   とにより、入力ポートと出力ポートとを連通させ、入力
   ポートから出力ポートへ液体を通すボール弁体を有する
   ボール弁において、 前記入力ポートと前記出力ポートとの中心線が一致し、
   その中心線と略直角をなす中心線に設けられたエア抜き
   ポートとサンプル採取ポートを有し、 前記入力ポートから前記出力ポートへ液体を流している
   状態の後で、前記ボール弁体を回転させ前記連通孔によ
   り、前記エア抜きポートと前記サンプル採取ポートとを
   連通させ、前記連通孔内に蓄えられている前記液体を前
   記サンプル採取ポートから流出させることを特徴とする
   ボール弁。
2. 【請求項２】 請求項１に記載するボール弁において、 前記ボール弁体が、（１）前記入力ポートと前記出力ポ
   ートとを連通させる全開状態と、（２）前記エア抜きポ
   ートと前記サンプル採取ポートとを連通させるサンプル
   採取状態と、（３）前記全開状態と前記サンプル採取状
   態との中間位置にあって、前記液体の流れが連通孔およ
   び弁内に滞留していた液体を洗い流す洗浄状態との各定
   位置を有すると共に、 前記ボール弁体を回転させる電動機と、 前記全開状態から前記サンプル採取状態に前記ボール弁
   体を回転させる途中で、前記洗浄状態に所定時間、前記
   ボール弁体を停止させる電動機制御手段とを有すること
   を特徴とするボール弁。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載するボー
   ル弁において、 前記連通孔に所定量の前記液体を蓄えるために、前記連
   通孔の内部直径を出入口の直径より大きくしたことを特
   徴とするボール弁。
4. 【請求項４】 請求項１及至請求項３に記載するボール
   弁において、 前記サンプル採取ポートの開口面積が前記エア抜きポー
   トの開口面積より大きいことを特徴とするボール弁。