JPH1113901A - 超低温用ボールバルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超低温流体の制御に用いても、シール性や操
作性が損なわれず、かつ、キャビティー内で異常昇圧し
た圧力を確実にリリースできる超低温流体用ボールバル
ブを提供する。 【解決手段】 一対の非金属製ボールシート１０，１１
を介して、貫通孔３を有するボール２をボデー１内に回
転自在に設け、断面略Ｕ字状に形成した環状シート８
１，９１と、この環状シート８１，９１の溝８１ａ，９
１ａ内に設けたバネ８２，９２とから成るバックアップ
シート８，９を、一次側のボールシート１０のボール面
側とは反対側に、環状シート８１の開口部８１ｂを流路
側に向けて装着し、二次側のボールシート１１のボール
面側とは反対側に、開口部９１ｂを流路とは反対側に向
けて装着した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液化石油ガスや液
化天然ガスなどの超低温流体の制御に適した超低温用ボ
ールバルブに関する。

【０００２】

【従来の技術】ボールバルブは、適用流体が超低温流体
であると、樹脂製ボールシートの場合、このシートの硬
度が高くなりシール性が低下し、流体漏れが発生するお
それがある。そこで、この超低温流体用ボールバルブに
装着する樹脂製ボールシートは、その締め代を大きく形
成する必要性があるため、一方では、操作性が低下する
問題を有していた。この対策のため、従来よりボールシ
ートとボデーとの間に、板バネなどのバックアップシー
トを介在させて、ボールシートとボールとのシール性を
確保するなどの手段が提案されているが、何れも満足す
る対策とはいえなかった。

【０００３】また、一般的に、ボールバルブは、一対の
ボールシートを介して、ボデー内に貫通孔を有するボー
ルを回転自在に設けており、この構造上、ボデー、ボー
ルおよびボールシートの三者間に、キャビティーと称す
る空間が形成され、全閉又は全開時に、このキャビティ
ー内に流体が封じ込められる。従って、超低温流体、例
えば、液化石油ガスや液化天然ガスなどの液化ガスに適
用した場合、外部温度などの影響により、液化ガスがガ
ス化してキャビティー内が異常昇圧し、ボールシートが
変形したり、この変形したボールシートが、ボールの回
動を妨げたり、破損してしまうなどの問題もあった。

【０００４】そこで、この対策としてキャビティーとボ
ールの上流側に連通する孔をボールに形成したり、キャ
ビティーとボールの上流側に連通する溝をボールシート
に形成して、全閉又は全開時にキャビティー内の液体を
排出する方策を講じたが、ボールに形成した溝や孔の縁
が、回転時にボールシートを傷つけてしまったり、ボー
ルやボールシートに形成した溝や孔が塞がって排出でき
なかったり、ボールシートに形成した溝の周囲が変形し
やすく、長期の使用によりシール性が低下したり破損す
るなどの問題が生じた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題を
解決するために成されたものであり、超低温流体の制御
に用いても、シール性や操作性が損なわれず、かつ、キ
ャビティー内の異常昇圧に応じて確実にプレッシャーリ
リーフできる超低温流体用ボールバルブを提供すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、一対の非金属製ボールシートを介し
て、貫通孔を有するボールをボデー内に回転自在に設
け、断面略Ｕ字状に形成した環状シートと、この環状シ
ートの溝内に設けたバネとから成るバックアップシート
を、一次側のボールシートのボール面側とは反対側に、
環状シートの開口部を流路側に向けて装着し、二次側の
ボールシートのボール面側とは反対側に、開口部を流路
とは反対側に向けて装着したので、バネの弾発力によっ
て、常に、バックアップシートがボールシートをボール
に押圧し、超低温流体を扱ってボールシートの硬度が高
くなった場合でも、ボールシートのシール性を確保でき
る。また、バックアップシートの環状シートを、断面略
Ｕ字状に形成しているので、開口側の圧力が反対側の圧
力よりも高い場合、開口部がそれぞれ両側に拡がって、
対面するボデー面とボールシート面とに当接して、開口
側から反対側への流体の通過を阻止し、開口側の圧力が
反対側の圧力よりも低い場合は、開口部が両側に拡がら
ず、流体圧によって、反対側から開口側へ流体が通過す
る。従って、ボデー、ボールおよびボールシートの三者
間に形成される空間、いわゆるキャビティー内の圧力
が、バルブ全開若しくは全閉時に異常昇圧しても、キャ
ビティー内の圧力を一次側のボールシートとボデーとの
間からリリースすることができる。

【０００７】上記環状シートを樹脂で成形し、この環状
シートの開口部を弾性を有する舌片状に成形したので、
開口部が拡開しやすく、開口側の圧力が反対側の圧力よ
りも高い場合に、開口部がそれぞれ両側に拡がり易く、
開口側の圧力が上昇した際、対面するボデー面とボール
シート面とに当接して、開口側から反対側への流体の通
過をシールすることができる。

【０００８】さらに、上記環状シートの材料を、四ふっ
化エチレン樹脂などのふっ素樹脂としたので、超低温で
の使用であっても強度、耐久性を保ち、多数回の開口部
の扇動に耐えることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、本発明の好
ましい実施の形態を説明する。ボデー１には、ボール２
に形成した貫通孔３を介して連通される一次側流路４と
二次側流路５とが設けられ、一次側流路４と二次側流路
５のボデー１内開口端の周縁には段部６，７が形成さ
れ、段部６，７には環状のバックアップシート８，９を
介在させて環状のボールシート１０，１１が装着され、
これらボールシート１０，１１を介して、ボデー１内に
ボール２が回動自在に設けられている。さらに、このボ
デー１の上部を貫通させたステム１２の下端が、ボール
２の上部に装着され、かつ、このステム１２の上端は、
弁駆動手段（図示せず）に固定されており、この弁駆動
手段を操作することによってボール２を回転させ、一次
側流路４と二次側流路５とが連通・遮断される。なお、
図１に示す１３は、バルブ全閉若しくは全開時に、ボデ
ー１、ボール２およびボールシート１０，１１で形成さ
れる空間、いわゆるキャビティーである。

【００１０】ボールシート１０，１１は、非金属製の環
状体で、四ふっ化エチレン樹脂（以下、ＰＴＦＥとい
う）、三ふっ化エチレン樹脂（以下、ＰＣＴＦＥとい
う）などのふっ素樹脂で成形されたり、ＰＴＦＥに無機
質材や金属性薄板を内在させて成形されている。そし
て、一方側（図においてボール面側）の内周縁には、ボ
ールの外周面に当接するテーパ面１０ａ，１１ａが形成
され、このテーパ面１０ａ，１１ａの反対側の外周縁に
は、バックアップシート８，９を装着するための段部１
０ｂ，１１ｂが形成されている。

【００１１】バックアップシート８，９は、断面略Ｕ字
状に成形した環状シート８１，９１と、環状シート８
１，９１の溝８１ａ，９１ａ内に設けたバネ８２，９２
とから成る。

【００１２】環状シート８１，９１は、ＰＴＦＥやＰＣ
ＴＦＥなどのふっ素樹脂で断面略Ｕ字状に成形される
が、一次側（図において左側）のボールシート１０に装
着する環状シート８１と、二次側（図において右側）の
ボールシート１１に装着する環状シート９１とでは、開
口方向が異なり、一次側の環状シート８１は流路側（内
周面側）を開口させ、二次側の環状シート９１は流路側
の反対側（外周面側）を開口させている。そして、各開
口部８１ｂ，９１ｂを舌片状に形成することによって弾
力性をもたせている。

【００１３】バネ８２，９２は、円筒コイルバネの両端
を結合してリング状に形成したもので、環状シート８
１，９１の開口部８１ｂ，９１ｂを押し拡げるように、
溝内に装入されている。なお、使用するバネは、コイル
バネのほか、板バネや皿バネなど、環状シート８１，９
１を介して、ボールシート１０，１１をボール２に押圧
できれば良い。

【００１４】以下、上記超低温用ボールバルブの作用を
説明する。ボールシート１０，１１とボデー１との間に
介在させたバックアップシート８，９は、バネ８２，９
２の弾発力によって、常に、ボールシート１０，１１を
ボール２に押圧しているので、超低温流体に適用して、
ボールシート１０，１１の硬度が高くなった場合でも、
ボール２とボールシート１０，１１とのシール性を確保
する。

【００１５】従って、ボールシート１０，１１の締め代
を大きく形成する必要はなく、種々の流体の制御に用い
ることができる。

【００１６】また、バックアップシート８，９の環状シ
ート８１，９１は、断面を略Ｕ字状に形成しているの
で、開口側の圧力が反対側の圧力よりも高い場合、舌片
状の開口部８１ｂ，９１ｂがそれぞれ両側に拡がって、
自封性作用を発揮して、対面するボデー１の段部６，７
の側面とボールシート１０，１１の段部１０ｂ，１１ｂ
の側面とに当接して、開口側から反対側への流体の通過
を阻止するが、開口側の圧力が反対側の圧力よりも低い
場合は、ボデー１やボールシート１０，１１と、環状シ
ート８１，９１との間に隙間が生じやすく、反対側から
開口側への流体の通過を許容する。

【００１７】従って、上記ボールバルブの一次側流路４
を上流側に接続し、二次側流路５を下流側に接続した場
合、一次側流路４、二次側流路５及びキャビティー１３
の圧力の高低差に係わらず、一次側、二次側共に、バネ
８２，９２の弾発力によりバックアップシート８，９が
ボールシート１０，１１をボール２に押圧しているの
で、ボールシート１０，１１とボール２間の流体漏れを
防ぐ。そして、バルブを全開若しくは全閉にした状態
で、一次側流路４の圧力がキャビティー１３内の圧力よ
りも高い場合、図２（ａ）に実線で示すように、一次側
の環状シート８１の開口部８１ｂ，８１ｂが、それぞれ
ボデー１の段部６の側面と一次側のボールシート１０の
段部１０ｂ側面とに当接して、ボデー１とボールシート
１０間の流体漏れを防ぎ、一次側流路４からキャビティ
ー１３内への流体の侵入によるキャビティー１３内の圧
力上昇を防ぐ一方、キャビティー１３内が一次側流路４
の圧力以上に異常昇圧した場合、図２（ｂ）に鎖線で示
すように、二次側の環状シート９１の開口部９１ｂ，９
１ｂが、それぞれボデー１の段部７の側面と二次側のボ
ールシート１１の段部１１ｂの側面とに当接して、キャ
ビティー１３内に封じ込まれた流体が、ボデー１とボー
ルシート１１との間を通過して、二次側流路５に漏れ出
さないようにすると共に、図２（ａ）に鎖線で示すよう
に、一次側の環状シート８１が、キャビティー１３から
一次側流路４への流体の通過を許容して、キャビティー
１３内の圧力を一次側流路４へとリリースする。なお、
図２の実線矢印は、圧力がキャビティー１３内より一次
側流路４が高い場合の流体の流れを示し、鎖線矢印は、
圧力が一次側流路４や二次側流路５よりキャビティー１
３内が高い場合の流体の流れを示している。

【００１８】さらに、上記超低温流体用ボールバルブ
は、超低温（約−１００〜−２００℃）範囲外の温度の
流体の制御に用いても、キャビティー内が異常昇圧した
時、確実にプレッシャーリリースすることができる。

【００１９】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明
は、超低温流体の制御に用いた場合でも、ボールシート
とボデー及びボールシートとボールのシール性が保たれ
るうえに、操作性が損なわれない。そして、環状シート
の開口部を舌片状に形成しているので、流路とキャビテ
ィー内とに圧力差が生じた時に、開口部が即座に拡開し
て自封性作用を発揮し、流体漏れやキャビティー内の急
激な圧力上昇によるボールシートの変形や破損などを防
止できる。

【００２０】さらに、超低温流体である液化ガスの制御
に用いた場合、液化ガスのガス化によりキャビティー内
が異常昇圧したとしても、二次側にプレッシャーリリー
スすることなく、一次側にプレッシャーリリースするの
で、キャビティー内に封じ込められた流体を下流にリリ
ースすることなく、確実に流路を全閉することができる
と共に、ボールシートの変形や破損を防止できるなどの
効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のボールバルブの実施の一形態の要部を
示す部分断面図である。

【図２】（ａ）は一次側のバックアップシートを模式的
に示した説明断面図であり、（ｂ）は二次側のバックア
ップシートを模式的に示した説明断面図である。

【図３】（ａ）は一次側のバックアップシートを示す斜
視図であり、（ｂ）は二次側のバックアップシートを示
す斜視図である。

【符号の説明】

１ ボデー ２ ボール ３ 貫通孔 ８，９ バックアップシート １０，１１ ボールシート ８１，９１ 環状シート ８１ａ，９１ａ 溝 ８１ｂ，９１ｂ 開口部 ８２，９２ バネ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の非金属製ボールシートを介して、
   貫通孔を有するボールをボデー内に回転自在に設け、断
   面略Ｕ字状に形成した環状シートと、この環状シートの
   溝内に設けたバネとから成るバックアップシートを、一
   次側のボールシートのボール面側とは反対側に、環状シ
   ートの開口部を流路側に向けて装着し、二次側のボール
   シートのボール面側とは反対側に、開口部を流路とは反
   対側に向けて装着したことを特徴とする超低温用ボール
   バルブ。
2. 【請求項２】 上記環状シートを樹脂で成形し、この環
   状シートの開口部は、弾性を有する舌片状となっている
   請求項１記載の超低温用ボールバルブ。
3. 【請求項３】 上記環状シートの材料が、四ふっ化エチ
   レン樹脂などのふっ素樹脂である請求項１又は２記載の
   超低温用ボールバルブ。