(57)【要約】【課題】安価に製作することができ、また量産性に優れ、薄肉軽量化を可能にしたボールバルブ用ボールの製造方法、ボールバルブ用ボールおよびボールバルブを提供する。【解決手段】  中空の球状体からなり、所定箇所に流路となる貫通孔６とステム用穴７とを有するボールバルブ用ボール８の製造方法であって、金属板の塑性加工によって２つの半球体１，１８を形成する。これらの半球体１８，１８の接合面２０を互いに接合して中空の球体を形成する。さらに、球体に貫通孔６とステム用穴７を形成した後、所望の球体に整形してボールバルブ用ボール８とする。【選択図】  図１
2006300252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空の球状体からなり、所定箇所にステム用穴と流路となる貫通孔を有するボールバルブ用ボールの製造方法において、
金属板の塑性加工によって２つの半球体を形成する工程と、
前記２つの半球体の接合面を互いに接合して中空の球体を形成する工程と、
前記球体に前記ステム用穴と前記貫通孔を形成する工程と、
前記球体を所望の球体に整形する工程と、
を備えたことを特徴とするボールバルブ用ボールの製造方法。
【請求項２】
中空の球状体からなり、所定箇所にステム用穴と流路となる貫通孔を有するボールバルブ用ボールの製造方法において、
金属板の塑性加工によって２つの半球体を形成する工程と、
前記２つの半球体に前記ステム用穴と前記貫通孔を形成する工程と、
前記２つの半球体の接合面を互いに接合して中空の球体を形成する工程と、
前記球体を所望の球体に整形する工程と、
を備えたことを特徴とするボールバルブ用ボールの製造方法。
【請求項３】
中空の球状体からなり、所定箇所にステム用穴と流路となる貫通孔を有するボールバルブ用ボールの製造方法において、
金属板の塑性加工によって２つの半球体を形成する工程と、
前記半球体に前記ステム用穴を形成する工程と、
前記２つの半球体の接合面を互いに接合して中空の球体を形成する工程と、
前記球体に前記貫通孔を形成する工程と、
前記球体を所望の球体に整形する工程と、
を備えたことを特徴とするボールバルブ用ボールの製造方法。
【請求項４】
中空の球状体からなり、所定箇所にステム用穴と流路となる貫通孔を有するボールバルブ用ボールの製造方法において、
金属板の塑性加工によって２つの半球体を形成する工程と、
前記半球体に前記貫通孔を形成する工程と、
前記２つの半球体の接合面を互いに接合して中空の球体を形成する工程と、
前記球体に前記ステム用穴を形成する工程と、
前記球体を所望の球体に整形する工程と、
を備えたことを特徴とするボールバルブ用ボールの製造方法。
【請求項５】
中空の球状体からなり、所定箇所にステム用穴と流路となる貫通孔を有するボールバルブ用ボールの製造方法において、
金属板によって２つの円板状のブランクを形成する工程と、
前記２つのブランクに前記ステム用穴と前記貫通孔を形成する工程と、
前記２つのブランクをそれぞれ塑性加工することにより半球体を形成する工程と、
前記２つの半球体の接合面を互いに接合して中空の球体を形成する工程と、
前記球体を所望の球体に整形する工程と、
を備えたことを特徴とするボールバルブ用ボールの製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のうちのいずれか１つに記載の製造方法によって製造されたことを特徴とするボールバルブ用ボール。
【請求項７】
請求項６に記載のボールバルブ用ボールを備えたことを特徴とするボールバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貫通流路を有する球状のボールバルブ用ボールの製造方法、ボールバルブ用ボールおよびボールバルブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種流体の制御、例えば空調用の冷温媒体を制御するために使用される弁としては、ボールバルブ（例えば、特許文献１参照）が知られている。
【０００３】
図１０は従来のこの種の二方ボールバルブを示す図である。このボールバルブ１は、流体２を流す弁本体３と、この弁本体３内に回動自在に配設されたボール４と、このボール４を回動させるステム（弁軸）５等で構成されている。
【０００４】
ボール４は、流体２が通過する貫通孔６を有する球状体に形成され、外周面の頂部にステム５の内端部５ａが嵌合するステム用穴７を有し、ステム５によりバルブ本体３の軸線と直交する面内において略９０°の角度範囲内で回動されることにより、貫通孔６を開閉するように構成されている。
【０００５】
このようなボール４を製造するには、一般的には、丸棒からなる素材を切削加工することにより球状体を製作し、さらにこの球状体に貫通孔６とステム用穴７を切削加工によって形成するか、あるいは鋳造や鍛造によって中空の球状体を製作し、この球状体を切削加工することにより所望のボールを製作している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のボールは、いずれも素材を切削加工して所定の球面形状や貫通孔、ステム用穴を形成しているため、生産性が低く、また素材の歩留りが悪く、製造コストが高くなるという問題があった。
【０００７】
このような問題を解決するために、例えば特許文献２，３に開示された製造方法が提案されている。
すなわち、特許文献２，３に記載された製造方法は、いずれも円筒管の両端部を塑性加工することにより球状化させるようにしたものである。このような製造方法によれば、円筒管の両端開口部がボールの貫通孔となるので、切削加工によって貫通孔を形成する必要がなく、またステム用穴もプレス加工によって容易に形成することができるため、切削による加工工数を削減でき、安価に製作できる利点がある。
【０００８】
しかしながら、このような製造方法は円筒管を素材として用いているため、貫通孔が９０°折れ曲がったボールや、貫通孔が３方に開口する３方ボールバルブのボールには適用することができないという問題があった。
【０００９】
【特許文献１】実開平２−３６６６７号公報
【特許文献２】特開平７−１００５７７号公報
【特許文献３】特開平９−５３７３２号公報
【００１０】
本発明は上記したような従来の問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは安価に製作することができ、また量産性に優れ、薄肉軽量化を可能にしたボールバルブ用ボールの製造方法、ボールバルブ用ボールおよびボールバルブを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、第１の発明は、中空の球状体からなり、所定箇所にステム用穴と流路となる貫通孔を有するボールバルブ用ボールの製造方法において、金属板の塑性加工によって２つの半球体を形成する工程と、前記２つの半球体の接合面を互いに接合して中空の球体を形成する工程と、前記球体に前記ステム用穴と前記貫通孔を形成する工程と、前記球体を所望の球体に整形する工程とを備えたものである。
【００１２】
また、第２の発明は、中空の球状体からなり、所定箇所にステム用穴と流路となる貫通孔を有するボールバルブ用ボールの製造方法において、金属板の塑性加工によって２つの半球体を形成する工程と、前記２つの半球体に前記ステム用穴と前記貫通孔を形成する工程と、前記２つの半球体の接合面を互いに接合して中空の球体を形成する工程と、前記球体を所望の球体に整形する工程とを備えたものである。
【００１３】
また、第３の発明は、中空の球状体からなり、所定箇所にステム用穴と流路となる貫通孔を有するボールバルブ用ボールの製造方法において、金属板の塑性加工によって２つの半球体を形成する工程と、前記半球体に前記ステム用穴を形成する工程と、前記２つの半球体の接合面を互いに接合して中空の球体を形成する工程と、前記球体に前記貫通孔を形成する工程と、前記球体を所望の球体に整形する工程とを備えたものである。
【００１４】
また、第４の発明は、中空の球状体からなり、所定箇所にステム用穴と流路となる貫通孔を有するボールバルブ用ボールの製造方法において、金属板の塑性加工によって２つの半球体を形成する工程と、前記半球体に前記貫通孔を形成する工程と、前記２つの半球体の接合面を互いに接合して中空の球体を形成する工程と、前記球体に前記ステム用穴を形成する工程と、前記球体を所望の球体に整形する工程とを備えたものである。
【００１５】
また、第５の発明は、中空の球状体からなり、所定箇所にステム用穴と流路となる貫通孔を有するボールバルブ用ボールの製造方法において、金属板によって２つの円板状のブランクを形成する工程と、前記２つのブランクに前記ステム用穴と前記貫通孔を形成する工程と、前記２つのブランクをそれぞれ塑性加工することにより半球体を形成する工程と、前記２つの半球体の接合面を互いに接合して中空の球体を形成する工程と、前記球体を所望の球体に整形する工程とを備えたものである。
【００１６】
また、第６の発明によるボールバルブ用ボールは、上記第１〜第５の発明のうちのいずれか１つによる製造方法によって製造されているものである。
【００１７】
さらに、第７の発明によるボールバルブは、前記第６の発明によるボールを備えているものである。
【発明の効果】
【００１８】
第１〜第５の発明によれば、素材として金属板を用い、これを塑性変形させて２つの半球体を製作し、これらの半球体を接合して球体を製作し、ステム用穴と貫通孔をプレス等によって形成するようにしているので、切削工程を削減でき、また貫通孔がストレートな孔でない二方ボール弁用ボールや貫通孔が３方に開口する三方ボール弁用ボールであっても安価に製作することができる。
また、薄い金属板を素材として用いると、肉厚が薄く軽量なボールを製作することができる。
さらに、複数枚の金属板を重ねて切り出せるので、量産する場合に有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明による製造方法によって製作されたボールバルブ用ボールの斜視図である。同図において、８は２方ボールバルブ用のボールで、このボール８は金属板の塑性加工によって形成された２つの半球体１８，１８の接合面２０を互いに接合することにより形成されており、所定箇所には流体２の通路となる貫通孔６と、ステム５の内端部５ａが嵌め込まれるステム用穴７が形成されている。貫通孔６の両端開口部６ａ，６ｂは、ボール８の球心を挟んで対向するように形成されている。ステム用穴７は、ボール８の内外を連通させている。
【００２０】
次に、発明に係るボールバルブ用ボールの製造方法を説明する。
図２〜図８は、請求項１に記載された第１の製造方法によって図１に示した２方ボールバルブ用ボール８を製造する際の各工程を説明するための図、図９は第１の製造方法のフローチャートである。
【００２１】
図２において、先ず、板厚が１．５ｍｍ程度の金属板、例えばステンレス（例えば、ＳＵＳ３１６Ｌ）、ハステロイ等の板材１０を用意する。そして、この板材１０をプレス１１によって所定の大きさに打ち抜き、正方形のブランク（中間品）１２を製作する（図９のステップ５０）。
【００２２】
ブランク１２の製作に際しては、プレス１１による打ち抜き加工以外に、フライス加工、レーザー加工等によって製作してもよい。
【００２３】
次に、ステップ５１によりブランク１２を打ち抜き、例えば直径が４５ｍｍの円板状のブランク１４を製作する。
【００２４】
円板状のブランク１４の製作に際しては、プレス１３による打ち抜き加工以外に、旋盤加工、フライス加工、レーザー加工等によって製作してもよい。
【００２５】
次に、図４に示すように、円板状のブランク１４をプレス１５によって半球状に深絞りすることにより、半球状のブランク１６を製作する。この半球状のブランク１６は、半球部１６Ａと円筒部１６Ｂとを備えている。
【００２６】
半球状のブランク１６の製作に際しては、プレス１５による深絞り加工以外に、バルジ加工、液圧絞り加工、へら絞り加工、ゴム圧深絞り加工等によって製作してもよい（ステップ５２）。
【００２７】
図５に示すように、半球状のブランク１６の不要な円筒部１６Ｂをプレス１７によって半球部１６Ａから剪断除去し、半球体からなるブランク（以下、半球体という）１８を製作する。
【００２８】
半球体１８の切断端面２０は、後工程で２つの半球体１８，１８を接合して球体を製作する際の接合面となる面である。このため、切断端面２０を剪断加工して半球体１８の軸線と直交する仕上げ面（以下、接合面２０という）とする。
【００２９】
半球体１８の製作に際しては、プレス１７による剪断加工以外に、旋盤加工、フライス加工、ＥＬＩＤ（電解インプロセスドレッシング）研削加工、レーザー加工、研削加工、研磨加工等によって製作してもよい（ステップ５３）。
【００３０】
次に、図６に示すように２つの半球体１８，１８を互いに接合面２０どうしを接触させて重ね合わせ、接合面２０を拡散接合によって接合することにより球体２１を製作する（ステップ５４）。
【００３１】
拡散接合は、固層のまま金属どうしを接合する方法であり、母材の接合面を押し潰すことにより清浄な面を密着させ、押し潰した状態で原子拡散させることにより接合する方法であり、特に溶接のように接合時の温度を融点まで上げる必要がないので組織の劣化が少ないという利点を有している。拡散接合する際には、治具に離型剤を噴霧した後、２つの半球体１８，１８を治具に固定し、加重（例えば、約１ｔ）を加えて接合面２０を接合する。そして、接合後、接合部の表面を研磨する。
【００３２】
原子拡散は、ＳＵＳの場合、５００℃以上の高温中でないと生じないため、素材を真空炉に入れて加熱し（１０００℃程度まで）、３０分経過した後冷却する。素材の昇温から冷却までの工程は、３．５時間程度である。
【００３３】
球体２１の製作に際しては、拡散接合以外に、ロウ付け、溶接などによって製作してもよい。
【００３４】
次に、図７に示すようにプレス２３による孔開け加工によって球体２１の所定箇所に流体の通路となる貫通孔６とステム用孔７を形成する（ステップ５５）。この場合、ステム用孔７については球体２１の接合面２０と重なるように形成する例を示しているが、これに限らず接合面２０以外の箇所であってもよい。
【００３５】
球体２１への貫通孔６およびステム用穴７の形成に際しては、プレスによる打ち抜き加工以外に、旋盤加工、ボール盤加工、フライス加工、レーザー加工などによって形成してもよい。
【００３６】
次に、図８に示すようにプレス２７によって球体２１を所望の真球体に整形し、表面を研磨する。これによって、図１に示したボールバルブ用ボール８が完成し、もってボール８の製作を終了する。
【００３７】
球体２１の真球体への整形に際しては、プレス加工以外に、旋盤加工、フライス加工、研削加工、研磨加工、レーザー加工等によって整形してもよい。
【００３８】
このように本発明に係るボールバルブ用ボールの製造方法は、薄い金属板１０の塑性加工によって形成した２つの半球体１８，１８の接合面２０を互いに接合して球体２１を形成し、この球体２１に貫通孔６とステム用穴７を形成することによりボールバルブ用ボール８を製造するようにしたので、金属板１０の入手が容易で丸棒を用いたり、鋳物や鍛造品を用いて切削加工する必要がなく、また高級な板材を使用することができる。
【００３９】
また、板材の場合は、丸棒や、ロストワックス、ＭＩＭ（メタル  インジェクション  モールド）等によって製造した鋳物製の素材に比べて耐食性に優れており、しかも薄板を使用することでボール８、ひいてはボールバルブ自体を軽量化することができる。
また、２つの半球体１８，１８の接合面２０を拡散接合によって接合する場合は、溶接する場合と異なり温度を素材の融点まで上げる必要がないので、組織を劣化させることもない。
さらに、金属板製のボールバルブ用ボール８の場合は、主としてプレスによる打ち抜き加工、絞り加工、孔開け加工等によって製作することができるため、切削加工を殆ど必要とせず、製造コストを低減することができる。しかも、複数枚の板材を重ねて打ち抜いたり、切り出すことができるので、ボール８を量産する場合に適している。
【００４０】
次に、本発明によるボールの第２〜第５の製造方法について説明する。
上記した第１の製造方法においては、貫通孔６とステム用穴７の孔開け工程を、２つの半球体１８，１８を接合して球体２１を製作した後で行うようにしたが、この孔開け工程は他の工程に支障を来すことが少ないので、第２〜第５の製造方法のように適宜ずらして球体２１を製作する前に行ったり、あるいは貫通孔６の穴開けとステム用穴７の孔開けを別工程として行うことが可能である。すなわち、請求項２に記載されている第２の製造方法は、貫通孔６とステム用穴７を形成する工程と、２つの半球体１８，１８の接合面２０を互いに接合して中空の球体２１を形成する工程を前後入れ替えたものであり、その他の工程の順序は上記した第１の発明と同じである。
【００４１】
請求項３に記載されている第３の製造方法は、貫通孔６とステム用穴７の形成工程を別工程とし、半球体１８を形成した後、この半球体１８にステム用穴７を形成し、球体２１を形成した後、貫通孔６を形成するようにしたものであり、その他の工程は第１の発明と同様である。
【００４２】
請求項４に記載されている第４の製造方法は、第３の製造方法とは反対に半球体１８を形成した後、この半球体１８に貫通孔６を形成し、球体２１を形成した後、ステム用穴７を形成するようにしたものであり、その他の工程は第１の発明と同様である。
【００４３】
請求項５に記載されている第５の製造方法は、円板状のブランク１４に貫通孔６とステム用穴７を形成するようにしたものであり、その他の工程は第１の発明と同様である。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、孔開け加工をプレス加工、旋盤加工、フライス加工、研削加工、研磨加工、レーザー加工等によって行うことができるため、両端開口部が互いに対向する貫通孔６を有する２方ボールバルブ用のボール８に限らず、両端開口部が９０°または１３５°離間した貫通穴を有するボールや、３つの開口部を有する３方ボールバルブ用ボールや、圧力を下げるための小穴を有するボールや、４つの開口部を有するボールにも適用することができる。
また、本発明は、ステム５によってボール８を回動自在に支持するようにしたトラニオンタイプのボールバルブと、一対のシートリングによってボールを回動自在に支持するようにしたフローティングタイプのボールバルブのいずれにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明による製造方法によって製作されたボールバルブ用ボールの斜視図である。
【図２】発明に係るボールバルブ用ボールの第１の製造方法の製造工程を示す図である。
【図３】発明に係るボールバルブ用ボールの第１の製造方法の製造工程を示す図である。
【図４】発明に係るボールバルブ用ボールの第１の製造方法の製造工程を示す図である。
【図５】発明に係るボールバルブ用ボールの第１の製造方法の製造工程を示す図である。
【図６】発明に係るボールバルブ用ボールの第１の製造方法の製造工程を示す図である。
【図７】発明に係るボールバルブ用ボールの第１の製造方法の製造工程を示す図である。
【図８】発明に係るボールバルブ用ボールの第１の製造方法の製造工程を示す図である。
【図９】第１の製造方法のフローチャートである。
【図１０】ボールバルブボールの従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１…ボールバルブ、３…弁本体、４…ボール、５…ステム、６…貫通孔、７…ステム用穴、８…ボール、１０…板材、１２…ブランク、１４…円板状ブランク、１８…半球体のブランク、２０…接合面、２１…球体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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