特許 7580331 ボールバルブ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-31

(45)【発行日】2024-11-11

(54)【発明の名称】ボールバルブ

(51)【国際特許分類】

   F16K 49/00 20060101AFI20241101BHJP

   F16K 27/12 20060101ALI20241101BHJP

   F16K 5/06 20060101ALI20241101BHJP

【ＦＩ】

F16K49/00 A

F16K27/12

F16K5/06 Z

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2021076133

(22)【出願日】2021-04-28

(65)【公開番号】P2022170187

(43)【公開日】2022-11-10

【審査請求日】2024-02-21

(73)【特許権者】

【識別番号】591063051

【氏名又は名称】日本ボールバルブ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100130513

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 直也

(74)【代理人】

【識別番号】100074206

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 文二

(74)【代理人】

【識別番号】100130177

【弁理士】

【氏名又は名称】中谷 弥一郎

(72)【発明者】

【氏名】古澤 克彦

(72)【発明者】

【氏名】管 叶浪

(72)【発明者】

【氏名】管 勇人

【審査官】松浦 久夫

(56)【参考文献】

【文献】中国実用新案第２０９９５９９１６（ＣＮ，Ｕ）

【文献】実開平１－１４１９８４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許第４５８３５７０（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｋ ４９／００

Ｆ１６Ｋ ２７／１２

Ｆ１６Ｋ ５／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

流入ポートと流出ポートの間に上部が開放された弁室を有するケーシングと、前記弁室に収納されるボール形の弁体と、前記弁体を回転させる弁軸と、前記弁軸を通す状態で前記弁室の上部を塞ぐボンネットとを備えたボールバルブにおいて、
前記ケーシングの周囲を覆う本体ジャケットと、前記ボンネットの周囲を覆う上部ジャケットが設けられており、前記本体ジャケットとケーシングとの間の中空部にケーシングを冷却する流体が流され、前記上部ジャケットとボンネットとの間の中空部にボンネットを冷却する流体が流されるようになっていることを特徴とするボールバルブ。

【請求項2】

前記ケーシングは、その外壁から放射状に突出する複数のフィンが設けられていることを特徴とする請求項１に記載のボールバルブ。

【請求項3】

前記フィンに孔があけられていることを特徴とする請求項２に記載のボールバルブ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、高温環境下にある管路または高温流体を流す管路に設けられるボールバルブに関する。

【背景技術】

【0002】

ボールバルブは、各種流体等の管路の開閉を行うバルブとして従来から知られている。その基本的な構造は、ケーシングの流入ポートと流出ポートの間に上部が開放された弁室を設けて、その弁室に弁孔を有するボール形の弁体を収納し、弁体の外周面にシール用のシートリングを押し付けるとともに、弁室の上部を塞いで上方に延びる筒状のボンネットに弁体と連結される弁軸を通し、その弁軸を操作して弁体を回転させることにより弁体の開閉を行うようにしている（例えば、特許文献１参照。）。

【0003】

このようなボールバルブを高温環境下にある管路に設ける場合や、流動性を持たせるのに一定温度以上の高温が必要な流体を流す管路に設ける場合、ボールバルブのケーシングやパッキンには耐熱性にすぐれた材料で製作されたものが用いられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００９－１０３２４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記のようなボールバルブのケーシングやパッキンに用いられる耐熱性材料は、その特殊性ゆえに種類が限定され（例えば、膨張黒鉛等）、高価で部品の製作にも時間がかかる。そして、これがボールバルブ全体のコストを引き上げ、製作期間を長くする要因の一つとなっている。

【0006】

そこで、本発明は、高温環境下の管路や高温流体用の管路への設置に適した耐熱構造を有し、特殊な耐熱性材料で製作された部品を必要としないボールバルブを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の課題を解決するため、本発明は、流入ポートと流出ポートの間に上部が開放された弁室を有するケーシングと、前記弁室に収納されるボール形の弁体と、前記弁体を回転させる弁軸と、前記弁軸を通す状態で前記弁室の上部を塞ぐボンネットとを備えたボールバルブにおいて、前記ケーシングの周囲を覆う本体ジャケットと、前記ボンネットの周囲を覆う上部ジャケットが設けられており、前記本体ジャケットとケーシングとの間の中空部にケーシングを冷却する流体が流され、前記上部ジャケットとボンネットとの間の中空部にボンネットを冷却する流体が流されるようになっている構成を採用した。

【0008】

上記の構成によれば、ケーシングおよびボンネットが、それぞれ本体ジャケットおよび上部ジャケットとの間の中空部に流される流体によって冷却されるので、ケーシングやボンネットと弁軸との間をシールするパッキン等の部品を特殊な耐熱性材料で製作しなくても、高温環境下の管路や高温流体用の管路への設置に適した耐熱性を有する構造とすることができる。

【0009】

ここで、前記ケーシングは、その外壁から放射状に突出する複数のフィンが設けられている構成とすることが望ましい。このようにすれば、ケーシングをより効果的に冷却できるようになり、ボールバルブ全体の耐熱性がさらに向上する。

【0010】

また、上記のようにケーシングの外壁にフィンを設ける場合、前記フィンに孔をあけるようにすれば、フィンの表面積が大きくなるとともに、ケーシングを冷却する流体の流動性がよくなり、ケーシングの冷却効果をさらに大きくすることができる。

【発明の効果】

【0011】

本発明のボールバルブは、上述したように、ケーシングと本体ジャケットとの間の中空部およびボンネットと上部ジャケットとの間の中空部に冷却用の流体を流すことにより、高温環境下の管路や高温流体用の管路への設置に適した耐熱性が得られるようにしたものであるから、従来のように特殊な耐熱性材料で製作した部品を組み込んだものに比べて、バルブ全体のコストダウンが図れ、短期間で製作することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施形態のボールバルブの縦断正面図

【図2】図１のII－II線に沿った断面図

【図3】図１の流入側の要部を拡大して示す縦断正面図

【図4】図２のケーシングのフィン部分のみを拡大して示す縦断正面図

【図5】図４のケーシングのフィン部分の平面図

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。このボールバルブは、高温環境下にある管路または高温流体を流す管路に設けられるものであり、図１および図２に示すように、流入ポート１ａと流出ポート１ｂの間に上部が開放された弁室１ｃを有するケーシング１と、弁室１ｃに収納される弁体２と、弁体２を回転させる弁軸３と、弁軸３を通す状態で弁室１ｃの上部を塞ぐボンネット４と、ケーシング１の周囲を覆う状態でケーシング１と一体成形された本体ジャケット５と、ボンネット４の周囲を覆う状態でボンネット４と一体成形された上部ジャケット６とを備えている。

【0014】

前記ケーシング１は、その流入ポート１ａおよび流出ポート１ｂの外端部に管路接続用のフランジ７、８が設けられている。また、流入ポート１ａおよび流出ポート１ｂの内周には、弁体２に内端部を押し付けられる円筒状のシートリング９、１０が嵌め込まれている。

【0015】

ここで、図３に基づいて、各シートリング９、１０の弁体２への押付機構を説明する。なお、図３は流入側のシートリング９の押付機構のみを示しているが、流出側のシートリング１０の押付機構も流入側と同じ構造である。

【0016】

図３に示すように、シートリング９は外周側の一部がベローズ構造となっており、そのベローズ部９ａの外端に連続するようにフランジ部９ｂが設けられている。そして、そのフランジ部９ｂは、ケーシング１の流入ポート１ａにねじ込まれた環状のシート押え部材１３によって、流入ポート１ａの内周に形成された段差面に押し付けられている。また、シート押え部材１３の緩み止め用の皿バネ１２が、流入ポート１ａの外端部にねじ込まれた押えリング１１によって支持されている。

【0017】

これにより、シートリング９は、そのフランジ部９ｂが固定された状態で、ベローズ部９ａが弁体２の揺動に追随するように伸縮し、内端部が常時適切な圧力で弁体２に押し付けられるようになっている。なお、シートリング９のフランジ部９ｂの内側面に形成された凹部には、流入ポート１ａの段差面との間をシールするガスケット１４が組み込まれている。そして、これと同じ構造で、流出側のシートリング１０の内端部が弁体２に押し付けられている。

【0018】

また、前記ケーシング１の外壁には、図２に示すようなフィン１５が複数設けられている。このフィン１５は、図４および図５にも示すように、ケーシング１の外壁から放射状に突出して上下方向に延びており、各フィン１５には上下方向に沿って複数の長孔１５ａがあけられている。これにより、各フィン１５の表面積が大きくなるとともに、後述するようにケーシング１と本体ジャケット５との間に流される流体の流動性がよくなり、その流体でケーシング１を効果的に冷却できるようになっている。

【0019】

前記弁体２は、本体部分が上下に平面部を有するボール形に形成されており、その中央部に水平方向に貫通する弁孔２ａが設けられている。また、その本体部分の上側の平面部に設けられた平面視小判形の凸部が、弁軸３の下端部と相対回転不能に連結され、下側の平面部に設けられた円筒状の凸部が、ケーシング１の弁室１ｃの底側を形成する凹部に回転自在に挿入されている。これにより、弁体２は、その本体部分の弁孔２ａがケーシング１の流入ポート１ａおよび流出ポート１ｂと連通し、弁孔２ａの周縁の外周面に流入側および流出側のシートリング９、１０が押し付けられる開弁位置と、この開弁位置と９０度をなす閉弁位置との間で、弁軸３とともに回転するようになっている。

【0020】

なお、弁体２の本体部分の上下の平面部を除く外周面は、閉弁位置で流入ポート１ａおよび流出ポート１ｂと対向する部分の球面の曲率が、その他の部分の球面の曲率よりも大きく形成されている。これにより、本体部分の平面部以外の外周面が一定の曲率の球面で形成されている場合に比べて、本体部分の外周面に押し付けられているシートリング９、１０の摩擦抵抗が少なくなり、弁体２をスムーズに回転させることができ、シートリング９、１０の摩耗も抑えられるようになっている。

【0021】

前記弁軸３は、その中央部よりも大径に形成された下端部に断面小判形の係合穴が設けられており、この係合穴に弁体２の上側の凸部が嵌まり込むことにより、弁体２と相対回転不能に連結されている。また、その上端部はボンネット４内周側の凹部（パッキンボックス）に組み込まれたパッキン１６によってシールされた状態で、ボンネット４の上端部にボルト止めされる環状のパッキン押え１７を貫通して上方に突出している。そして、この弁軸３の突出部に図示省略したハンドルを取り付け、そのハンドルで弁軸３を回転操作することにより、弁軸３とともに弁体２が回転して開閉されるようになっている。

【0022】

前記ボンネット４は、下端部がケーシング１中央の筒部の内周に嵌まり込んで、ケーシング１の弁室１ｃの上部を塞ぐ状態で、図示省略した複数のボルトによりケーシング１とガスケット１８を挟んで一体化されている。

【0023】

前記本体ジャケット５は、ケーシング１の周囲を覆う筒状部５ａと、筒状部５ａの側壁から水平方向に互いに逆向きに延びる流入口５ｂおよび流出口５ｃと、筒状部５ａの底壁から下方に延びるメンテナンス用の排出口５ｄとからなり、その筒状部５ａがケーシング１の流入ポート１ａおよび流出ポート１ｂを貫通させる状態でケーシング１と一体成形されている。なお、流入口５ｂは流出口５ｃよりも上方に設けられ、流入口５ｂから流出口５ｃへ流体がスムーズに流れるようになっている。また、流入口５ｂ、流出口５ｃおよび排出口５ｄには、それぞれ外部の管路との接続用のフランジ１９、２０、２１が設けられている。

【0024】

そして、通常時は、本体ジャケット５の排出口５ｄが閉じられ、外部の管路から流入口５ｂを通って筒状部５ａとケーシング１との間の中空部２２に流れ込んだ流体が、ケーシング１を冷却して流出口５ｃから外部の管路へ流れ出すようになっている。また、メンテナンス時には、排出口５ｄが開放されて、筒状部５ａとケーシング１との間の中空部２２の下部に溜まった流体が排出口５ｄから排出され、その状態で作業が行われるようになっている。

【0025】

前記上部ジャケット６は、ボンネット４の周囲を覆う筒状部６ａと、筒状部６ａの側壁から水平方向に互いに逆向きに延びる流入口６ｂおよび流出口６ｃとからなり、その筒状部６ａがボンネット４の上端部および下端部とつながる状態でボンネット４と一体成形されている。なお、流入口６ｂは流出口６ｃよりも上方に設けられ、流入口６ｂから流出口６ｃへ流体がスムーズに流れるようになっている。また、流入口６ｂおよび流出口６ｃには、それぞれ外部の管路との接続用のフランジ２３、２４が設けられている。そして、外部の管路から流入口６ｂを通って筒状部６ａとボンネット４との間の中空部２５に流れ込んだ流体が、ボンネット４を冷却して流出口６ｃから外部の管路へ流れ出すようになっている。

【0026】

このボールバルブは、上記の構成であり、ケーシング１およびボンネット４を、それぞれ本体ジャケット５および上部ジャケット６との間の中空部２２、２５に流される流体によって冷却するようにし、さらにケーシング１の外壁に長孔１５ａを有するフィン１５を放射状に設けてケーシング１の冷却効果が高まるようにしているので、ケーシング１全体やボンネット４と弁軸３との間をシールするパッキン１６等の部品を特殊な耐熱性材料で製作しなくても、高温環境下の管路や高温流体用の管路への設置に適した耐熱性が得られる。したがって、従来のように特殊な耐熱性材料で製作した部品を組み込んだものに比べて、バルブ全体のコストダウンが図れ、短期間で製作することができる。

【0027】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【0028】

例えば、本体ジャケットおよび上部ジャケットは、実施形態ではそれぞれをケーシングおよびボンネットと一体成形したが、ケーシングおよびボンネットと別体に形成してボルト等を用いて一体化するようにしてもよい。

【0029】

また、ケーシングの外壁に設けられるフィンの形状や、フィンにあけられる孔の数や形状は、実施形態のものに限らず種々選択できるし、コスト面を考慮してフィンの孔を省略することもできる。

【符号の説明】

【0030】

１ ケーシング
１ａ 流入ポート
１ｂ 流出ポート
１ｃ 弁室
２ 弁体
２ａ 弁孔
３ 弁軸
４ ボンネット
５ 本体ジャケット
６ 上部ジャケット
１５ フィン
１５ａ 長孔
２２ 中空部
２５ 中空部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】