JPH08145206A - ボールバルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】組立の工程が大幅に簡略化され、また熱エージ
ングの条件も安定し、恒温槽の大幅なスペース削減もな
し得るボールバルブを提供することにある。 【構成】流体流通可能な両端開口の筒体１２と、この筒
体内に配置された流体流通可能な貫通孔６ａを有するボ
ール弁６と、このボール弁を回動自在に支承し該ボール
弁と筒体１２間の流体流れをシールするシール部材７
ａ，７ｂと、このシール部材のボール押圧荷重を調整保
持する固定リング８とからなるカセット式のバルブ要素
体１１を、両側に流体の流入・流出口１ａ，１ｂを有す
る弁本体１の弁箱２内に着脱自在に嵌合固定し、このバ
ルブ要素体１１のボール弁６を弁箱２及び筒体１２を貫
通してボール頂端部６ｂに係合する弁棒１７によって開
閉作動させるように構成したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は弁機構部の組立を簡素化
したボールバルブに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から用いられているボールバルブに
おいて、弁の開閉は弁室内に配置された貫通孔を有する
ボール弁を貫通孔直交軸心の周りに回転させることによ
り行われ、この弁の開閉にモータを用いたもの等多くの
種類が提案されている。

【０００３】これらボールバルブにおいては、弁の開閉
時におけるシール性を確保するために、ボール弁を四フ
ッ化エチレン樹脂等の摺動抵抗の低いシール部材で挟
み、ボール弁の回転抵抗の低減を計ると共に、全閉時の
シール機能をも満足するように工夫されている。一般に
は、シール部材をネジ機構により締付けて押圧荷重を確
保している。

【０００４】図３に従来例として代表的なボールバルブ
の構造を示す。この従来のボールバルブは、両側に流体
の流入口１ａと流出口１ｂを有する弁本体１（流体流出
口１ｂを有する弁箱２と、流体流入口１ａを有し前記弁
箱２の流体流入側開口部に螺着される継手部材３とで構
成される）の弁箱２に、この弁箱弁室４の頂部孔に弁室
４側から挿入して回転自在に軸支される弁棒５を設け、
前記弁室４内に弁棒５と係合する係合部６ｂを頂部に有
し中心部に流体流通可能な横断貫通孔６ａを形成したボ
ール弁６と、このボール弁を回転自在に支承するリング
状をなした一対のシール部材７ａ，７ｂを配置し、その
一方のシール部材７ａを弁室４の流体流入側開口部に螺
挿された固定リング８で締着固定し、前記弁箱２に弁作
動用のモータＭをボルト９で取付ける時に、このモータ
駆動シャフト１０を前記弁棒５に凹凸係合させて、前記
モータＭで駆動される弁棒５により前記ボール弁６を貫
通孔直交軸心の周り（弁棒５の軸心周り）に回動させる
ことにより、弁の開閉と弁開度の制御が行われるように
構成されている。

【０００５】なお、前記弁棒５には外部への流体洩れを
防ぐＯリングが取付けられ、この弁棒下部には内圧印加
による弁棒５の抜けを防止する張出フランジ部５ａが設
けられている。また、この弁棒５の先端部（図において
下端部）は、ボール弁６の溝状をなす頂端係合部６ｂと
嵌合してボール弁６を回転駆動し得るように角形に形成
されている。

【０００６】次に、前記ボールバルブの組立手順を説明
すると、先ず弁箱２にシール部材７ｂを組み込み、次い
で弁棒５を弁箱弁室４の頂部孔に弁室４側から挿入して
嵌め込む。そして、弁棒５の先端角形部をボール弁６の
頂端係合部６ｂに差し込めるように弁棒５の回転方向の
向きを合わせ、ボール弁６を弁室４内に組み付ける。

【０００７】更に、前記シール部材７ａをボール弁６に
球面シール部が当接するように組み付け、固定リング８
によりシール部材７ａとボール弁６及びシール部材７ｂ
が互いに適正な接触面圧で押圧されるようにネジ締付け
して固定する。この段階において、組立品を恒温槽に入
れ一定の温度条件下で加熱保持（熱エージング）し、ボ
ール弁６とシール部材７ａ，７ｂの密着度を向上させ
る。

【０００８】かかる工程を経た後、弁箱２の流体流入側
開口部に継手部材３を螺着し、且つボール弁６とモータ
駆動シャフト１０とを、ボール弁６と弁棒５の係合と同
様に凹凸嵌合させて、モータ駆動シャフト１０の回転が
ボール弁６に伝達されるように組み立てることにより、
図３に示すボールバルブが構成される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前記のように構成され
た従来のボールバルブにおいて、ボール弁６とシール部
材７ａ，７ｂとの気密性は、ボール弁６とシール部材７
ａ，７ｂの面粗度、密着度及び押圧荷重によって大きく
左右されるため、シール性を確保するためにシール部材
７ａ，７ｂのボール押圧荷重を適正に調整することが重
要であった。

【００１０】すなわち、シール性を確保するために強い
ボール押圧荷重を与えると、ボール弁６の回転摺動が高
くなり、場合によってはボール弁６の回転不良を生じ、
またボール弁６の滑らかな回転特性を得るためにシール
部材７ａ，７ｂのボール押圧荷重を低くすると、シール
性すなわち全閉時における弁の閉止特性に悪影響が生じ
るという問題があった。

【００１１】また前記従来のボールバルブは、その組立
工程において、ボール弁６とシール部材７ａ，７ｂの密
着度を向上するため熱エージングを行うが、弁箱２にボ
ール弁６及びシール部材７ａ，７ｂを組み込んだ状態で
加熱処理しなければならず、弁箱２の形状や大きさによ
り温度分布を一様（均一）にし難い上、加熱時間等の条
件設定が難しく、また広いスペースの恒温槽が必要とな
るなど多くの問題を有していた。

【００１２】本発明は、前記従来技術の問題を解消する
ためになされたもので、その目的は組立の工程が大幅に
簡略化され、また熱エージングの条件も安定し、恒温槽
の大幅なスペース削減もなし得るボールバルブを提供す
ることにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明のボールバルブは、両側に流体の流入・流
出口１ａ，１ｂを有する弁本体１の弁箱２内にカセット
式のバルブ要素体１１を着脱自在に嵌合固定し、このバ
ルブ要素体１１の筒体内に組込まれたボール弁６を前記
弁箱２及び筒体を貫通してボール頂端部６ｂに係合する
弁棒１７によって開閉作動させるように構成したもので
ある。

【００１４】前記バルブ要素体１１は、一端開口部１２
ａ及び他端開口部１２ｂを有し周側中央位置に弁棒挿通
孔１３を設けた筒体１２と、頂端係合部６ｂ及び流体流
通可能な貫通孔６ａを有し前記筒体１２内に頂端係合部
６ｂと弁棒挿通孔１３が合致するように位置決めして配
置されるボール弁６と、前記筒体１２の一端開口部側及
び他端開口部側の内部位置において前記ボール弁６を回
動自在に支承し該ボール弁と前記筒体１２間の流体流れ
をシールする一対のシール部材７ａ，７ｂと、前記筒体
１２の一端開口部１２ａに螺挿され前記シール部材７ａ
のボール押圧荷重を調整保持する固定リング８とから構
成される（請求項２の場合）が、その構造及び組立に要
する工程を更に簡略化するためには、請求項３に示す如
く構成することも可能である。

【００１５】すなわち、請求項３においては、前記バル
ブ要素体１１が一端開口部２２ａ及び他端開口部２２ｂ
を有し他端開口部側の内部位置にボール支承シール部２
３を周側中央位置に弁棒挿通孔１３を設けた摺動抵抗の
小さい合成樹脂材で形成される筒体２２と、頂端係合部
６ｂ及び流体流通可能な貫通孔６ａを有し前記筒体２２
内に頂端係合部６ｂと弁棒挿通孔１３が合致するように
位置決めし且つ前記シール部２３に球面部を摺接させて
配置されるボール弁６と、このボール弁を回動可能に挾
持支承する球面シール部２７ａ及び流体流通可能な中心
孔２７ｂを有し全体が摺動抵抗の小さい合成樹脂材で形
成され前記筒体２２の一端開口部２２ａに螺挿されてボ
ール押圧荷重を調整保持する固定具兼用のシール部材２
７とから構成される。

【００１６】前記のように構成されたバルブ要素体１１
は、弁本体１の弁箱２内に着脱自在に嵌合固定される
が、弁本体１の流入口１ａから流入した流体が閉弁時に
おいてバルブ要素体１１の筒体外周を通過して流出口１
ｂ側へ漏洩するのを防止するためには、弁箱２と筒体１
２，２２の嵌合部分を流体流通できないように封じるシ
ール手段１５を設けると良い。

【００１７】

【作用】本発明のボールバルブは、カセット式のバルブ
要素体１１を弁箱２とは分離して外部にて組立及び熱エ
ージングを完了し、シール部材の最適な押圧荷重とボー
ル弁６の摺動回転トルクを満足するために、シール部材
の締付け→熱エージング→シール性能及びトルク評価と
いう一連の工程及び検査を独立して行うことができる。
このことにより、組立の工程が大幅に簡略化され、また
熱エージングの条件も安定し、恒温槽の大幅なスペース
削減もなし得るという作用効果を奏する。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例を図１に従い具
体的に説明する。図中１は両側に流体の流入口１ａと流
出口１ｂを有する弁本体で、流体流出口１ｂを有する弁
箱２と、流体流入口１ａを有し前記弁箱２の流体流入側
開口部に螺着される継手部材３とで構成されている。

【００１９】１１は前記弁箱２内に着脱自在に嵌合して
筒体係止手段（例えば弁箱２の内周環状溝に図１の如く
弾性係合されるＣ形状の止め輪１４）で固定されるカセ
ット式のバルブ要素体で、このバルブ要素体１１は一端
開口部１２ａ及び他端開口部１２ｂを有し周側中央位置
に弁棒挿通孔１３を設けた金属製の筒体１２と、溝状の
頂端係合部６ｂ及び流体流通可能な貫通孔６ａを有し前
記筒体１２内に頂端係合部６ａと弁棒挿通孔１３が合致
するように位置決めして配置される金属製のボール弁６
と、前記筒体１２の一端開口部１２ａ側及び他端開口部
１２ｂ側の内部位置において前記ボール弁６を回動自在
に支承し該ボール弁６と前記筒体１２間の流体流れをシ
ールする一対のシール部材７ａ，７ｂと、前記筒体１２
の一端開口部１２ａに螺挿され前記シール部材７ａのボ
ール押圧荷重を調整保持する金属製の固定リング８とか
ら構成されている。

【００２０】このような構成のバルブ要素体１１は、弁
箱２と分離して外部にて組立及び熱エージングが行われ
る。このため、組立時においてボール弁６のシール性や
摺動回転トルクを測定・調整することが可能であり、ま
た熱エージングも弁箱２と分離して行えることから、熱
容量が少なくて済み、従って加熱時間及び恒温槽のスペ
ースを大幅に削減することが可能な上、シール部材７
ａ，７ｂとボール弁６との密着度の安定・向上に重要な
温度分布を均一にすることができる。

【００２１】前記のような組立・調整と熱エージングの
終了したバルブ要素体１１は、弁箱２内に嵌合固定し
て、図１（Ａ）に示すような弁機構を構成するが、この
際、前記弁箱２内の筒体１２との接触部又は筒体１２の
外周若しくは端部に、Ｏリングやパッキン等のシール手
段１５を介在させて、流入口１ａから流入した流体が弁
箱２と筒体１２の嵌合部分を通って流出口１ｂ側へ漏洩
するのを防止できるようにしている。

【００２２】Ｍは前記弁箱２に袋ナット１６で締着して
取付けられた弁作動用のモータで、このモータの駆動シ
ャフト１７は弁箱貫通穴に密接するＯリングと軸受１８
の下端部に当接する止め輪１９（弁箱２内に圧力が印加
した場合、前記シャフト１７が弁箱２の外側へ押し出さ
れるのを防止する作用をなす）を備え、その先端を角形
に形成した弁棒として、筒体１２の弁棒挿通孔１３から
ボール弁６の頂端係合部６ｂに嵌合させることにより、
ボール弁６を開閉作動させることができるように構成さ
れている。

【００２３】なお、前記モータＭと弁箱２の袋ナット１
６で締着される接合部は、印籠形状となっており、前記
シャフト１７とボール弁６との同心度を確保しつつ組み
付けるように構成されている。このような構成としたこ
とにより、モータＭの取付け作業自体も従来に比べ大幅
に簡略化することができた。

【００２４】図２は本発明の第２の実施例を示す。この
第２の実施例は、弁本体１の弁箱２内に嵌合固定される
カセット式のバルブ要素体１１を、以下のように構成し
た点が図１に示す第１実施例のボールバルブと相違して
いる（その他の構成は、第１実施例のボールバルブと同
様であるので、同一部分に同符号を付して詳細な説明は
省略する）。

【００２５】すなわち、この第２の実施例におけるカセ
ット式のバルブ要素体１１は、一端開口部２２ａ及び他
端開口部２２ｂを有し他端開口部側の内部位置にボール
支承シール部２３を周側中央位置に弁棒挿通孔１３を設
けた摺動摩擦抵抗が小さくて且つシール性の良好な合成
樹脂材（例えば四フッ化エチレン樹脂など）で形成され
る筒体２２と、頂端係合部６ｂ及び流体流通可能な貫通
孔６ａを有し前記筒体２２内に頂端係合部６ｂと弁棒挿
通孔１３が合致するように位置決めし且つ前記シール部
２３に球面部を摺接させて配置されるボール弁６と、こ
のボール弁６を回動可能に挾持支承する球面シール部２
７ａ及び流体流通可能な中心孔２７ｂを有し全体が前記
筒体２２と同様な合成樹脂材で形成され前記筒体２２の
一端開口部に螺挿されてボール押圧荷重を調整保持する
固定具兼用のシール部材２７とから構成されている。

【００２６】カセット式のバルブ要素体１１を前記のよ
うに構成すると、図１の第１実施例で用いたシール部材
７ｂと固定リング８が不要となり、その構造及び組立に
要する工程を更に簡略化することができる。

【００２７】

【発明の効果】以上述べた如く、本発明のボールバルブ
は、カセット式のバルブ要素体を弁箱とは分離して外部
で組立及び熱エージングを完了し、シール部材の最適な
押圧荷重とボール弁の摺動回転トルクを満足するため
に、シール部材の締付け→熱エージング→シール性能及
びトルク評価という一連の工程及び検査を独立して行う
ことができる。このことにより、組立の工程が大幅に簡
略化され、また熱エージングの条件も安定し、恒温槽の
大幅なスペース削減もなし得るという優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】同図（Ａ）は本発明の第１の実施例によるボー
ルバルブを開弁状態で示した縦断面図、同図（Ｂ）はこ
のボールバルブに組込まれるバルブ要素体の縦断面図。

【図２】同図（Ａ）は本発明の第２の実施例によるボー
ルバルブを開弁状態で示した縦断面図、同図（Ｂ）はこ
のボールバルブに組込まれるバルブ要素体の縦断面図。

【図３】従来の代表的なボールバルブを開弁状態で示し
た縦断面図。

【符号の説明】

１…弁本体、 １ａ…流体流入口、 １ｂ…流体流出
口、２…弁箱、３…継手部材、６…ボール弁、６ａ…ボ
ール弁の貫通孔、６ｂ…ボール弁の頂端係合部、７ａ，
７ｂ…シール部材、８…固定リング、１１…カセット式
のバルブ要素体、１２…筒体、１２ａ…筒体の一端開口
部、１２ｂ…筒体の他端開口部、１３…弁棒挿通孔、１
４…筒体係止手段（止め輪）、１５…シール手段、Ｍ…
弁作動用のモータ、１７…モータ駆動シャフト（弁
棒）、２２…筒体、２２ａ…筒体の一端開口部、２２ｂ
…筒体の他端開口部、２３…ボール支承シール部、２７
…固定具兼用のシール部材、２７ａ…球面シール部、２
７ｂ…中心孔。

フロントページの続き (72)発明者 菅野 勝久 神奈川県横浜市南区永田東２−23−13 (72)発明者 飯島 等 静岡県静岡市小鹿３丁目18番１号 三菱電 機株式会社住環境研究開発センター内 (72)発明者 七種 哲二 静岡県静岡市小鹿３丁目18番１号 三菱電 機株式会社住環境研究開発センター内 (72)発明者 大川内 幸訓 和歌山県和歌山市手平６丁目５番66号 三 菱電機株式会社和歌山製作所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両側に流体の流入・流出口を有する弁本
   体の弁箱内にカセット式のバルブ要素体を着脱自在に嵌
   合固定し、このバルブ要素体の筒体内に組込まれたボー
   ル弁を前記弁箱及び前記筒体を貫通してボール頂端部に
   係合する弁棒によって開閉作動させるように構成したこ
   とを特徴とするボールバルブ。
2. 【請求項２】 請求項１のボールバルブにおいて、カセ
   ット式のバルブ要素体が、一端開口部及び他端開口部を
   有し周側中央位置に弁棒挿通孔を設けた筒体と、頂端係
   合部及び流体流通可能な貫通孔を有し前記筒体内に頂端
   係合部と弁棒挿通孔が合致するように位置決めして配置
   されるボール弁と、前記筒体の一端開口部側及び他端開
   口部側の内部位置において前記ボール弁を回動自在に支
   承し該ボール弁と前記筒体間の流体流れをシールする一
   対のシール部材と、前記筒体の一端開口部に螺挿され前
   記シール部材のボール押圧荷重を調整保持する固定リン
   グとから構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１のボールバルブにおいて、カセ
   ット式のバルブ要素体が、一端開口部及び他端開口部を
   有し他端開口部側の内部位置にボール支承シール部を周
   側中央位置に弁棒挿通孔を設けた摺動抵抗の小さい合成
   樹脂材で形成される筒体と、頂端係合部及び流体流通可
   能な貫通孔を有し前記筒体内に頂端係合部と弁棒挿通孔
   が合致するように位置決めし且つ前記シール部に球面部
   を摺接させて配置されるボール弁と、このボール弁を回
   動可能に挾持支承する球面シール部及び流体流通可能な
   中心孔を有し全体が摺動抵抗の小さい合成樹脂材で形成
   され前記筒体の一端開口部に螺挿されてボール押圧荷重
   を調整保持する固定具兼用のシール部材とから構成され
   ていることを特徴とするボールバルブ。
4. 【請求項４】 請求項１のボールバルブにおいて、弁箱
   と筒体の嵌合部分を流体流通できないように封じるパッ
   キン等のシール手段と、バルブ要素体を所定の嵌合位置
   に着脱自在に固定する止め輪等の筒体係止手段を備えて
   いることを特徴とするボールバルブ。
5. 【請求項５】 請求項１のボールバルブにおいて、前記
   弁箱に弁作動用のモータが取付けられ、このモータ駆動
   シャフトを弁棒としてボール弁を開閉作動させるように
   構成したことを特徴とするボールバルブ。