(57)【要約】【課題】弁体の操作トルクを所望のトルクで安定させることが可能で、かつ、内部の流体が漏れ出すことを確実に防止することができるボールバルブを提供することを目的とする。【解決手段】  ボールバルブ１は、外面が球面で貫通する孔を有する弁体２と、弁体が収容される弁体収容部を有する胴部３１と、胴部３１に一体化される側部３２とを有する熱可塑性樹脂製の弁箱３と、弁体２の外面と弁箱３の内面との間に装着されるシートリング４と、を備えている。胴部３１は外筒部３１２を有し、側部３２は外筒部３１２に挿入される内筒部３２１を有し、胴部と側部とは、外筒部３１２の内面と内筒部３２１の外面とが溶融されて一体化されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通する孔部を有し、外面が球面上に形成されている弁体と、
前記弁体が収容される弁体収容部を有する胴部と、前記胴部と一体化される側部とを有する熱可塑性樹脂製の弁箱と、
前記弁体の外面と前記弁箱の内面との間に装着されるシートリングと、
を備えるボールバルブであって、
前記胴部は、前記弁体収容部の少なくとも一方の側に外筒部を有し、
前記側部は、前記外筒部に挿入される内筒部を有し、
前記胴部と前記側部とは、前記外筒部に前記内筒部が挿入され、前記外筒部の内面と前記内筒部の外面とが溶融されて一体化されていることを特徴とするボールバルブ。
【請求項２】
前記胴部と前記側部の内、少なくとも一方に、前記外筒部に前記内筒部が挿入されたときに、前記外筒部内で軸方向に前記内筒部を位置決めする位置決め手段を有している、
請求項１に記載のボールバルブ。
【請求項３】
前記位置決め手段は、前記外筒部と前記内筒部の少なくとも一部に設けられ、前記外筒部と前記内筒部とが掛止される掛止部を含む、
請求項２に記載のボールバルブ。
【請求項４】
前記外筒部の内面と前記内筒部の外面とを溶融する手段は、前記外筒部の内面又は前記内筒部の外面に設けられている、通電することにより発熱する電熱線を含む、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のボールバルブ。
【請求項５】
前記シートリングは、少なくとも前記弁体の外面が接する面に固体潤滑剤を有する、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のボールバルブ。
【請求項６】
前記固体潤滑剤は、フッ素を含む、
請求項５に記載のボールバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はボールバルブに関し、特にポリエチレンなどの熱可塑性樹脂製のボールバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、都市ガスや上水などの配管には、耐震性に優れるポリエチレンなどの熱可塑性樹脂製の管が広く使用されている。このような配管においては、道路工事などの作業の際に、管内の流体の流れを一時的に遮断し、かつ、作業が終了した後に遮断を解除することができる弁体を有するボールバルブが使用されている。
【０００３】
ボールバルブは、球状の弁体と、弁体が収容され管と同様に熱可塑性樹脂製の弁箱と、弁体と弁箱の間をシールしているシートリングを有するものがある。弁箱は、内部に弁体が収容される空間が形成された胴部と、胴部の両端に設けられ管と接続可能な接続部を有する側部と、で構成されている。この種のボールバルブによれば、弁箱の内部で弁体を回転させることで流路の開閉が行われる。この種のボールバルブは、例えば次のようにして製造される。先ず、胴部の内部に弁体がセットされ、次いで、端部にシートリングが装着されている側部が、弁体との間がシートリングでシールされる位置で胴部と一体化される。
【０００４】
従来から、胴部と側部とを一体化させる方法には、両部材の端部を加熱プレートに接触させて加熱溶融させた後に、その端部同士を密着させて加圧することで行われるバット融着が知られており実用に供されている。この方法によれば、加熱溶融させた各部材の端部同士を密着させて加圧するだけで一体化することができるので一体化が比較的容易である。一方で、溶融条件や加圧条件のばらつきなどにより、部材同士を高い位置精度で一体化させることは難しい。
【０００５】
ところで、弁体の開閉作業の作業性の観点から、ボールバルブの操作トルクは、容易に弁体の開閉操作ができる大きさ（例えば５０Ｎｍ以下など）で安定していることが望まれており、その実現には弁箱内におけるシートリングの圧縮状態を安定させるために胴部と接続部が高い位置精度で一体化されていなければならない。
【０００６】
そこで、特許文献１には、図５に示すように、胴部３１０と側部３２０とをバット融着によって一体化されて弁箱３０が形成されているボールバルブにおいて、胴部３１０と側部３２０とか嵌合する嵌合部３１０ａ、３２０ａが形成され、バット融着時に側部側の嵌合部３２０ａの先端部３２０ｂと胴部側の嵌合部３１０ａの当接面３１０ｂとが当接することで胴部と接続部が図における矢印Ｘの方向（以下、Ｘ方向という）に位置決めされるボールバルブ１０が記載されている。このボールバルブ１０によれば、嵌合部３１０ａ、３２０ａにおけるバット融着時に溶融しない当接面３１０ｂと先端部３２０ｂとの当接によってＸ方向に位置決めされるので、胴部３１０と側部３２０とはこの方向に高い位置精度で一体化することができる。それにより、弁体２０及び弁箱３０と、シートリング４０との接触が安定して弁体の操作トルクが安定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−２０５６３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載のボールバルブは胴部３１０と側部３２０とをバット融着によって一体化する構造であるので、しっかりと一体化させるために、融着時には融着される面に常に所望の圧力が加わっている必要がある。しかし、特許文献１に記載のボールバルブは、融着時に嵌合部３１０ａ、３２０ａの当接面３１０ｂと先端部３２０ｂとが接触する構造であるので、融着時にＸ方向に沿って加えられる力の多くが当接面３１０ｂと先端部３２０ｂとで受けられて、融着される面に十分に伝わらないおそれがある。その結果、胴部３１０と側部３２０との接合部の強度が不足し、接合部の破損により内部の流体が漏れ出す懸念がある。
【０００９】
本発明は、上記した先行技術における問題点に鑑みてなされたものであり、弁体の操作トルクを所望のトルクで安定させることが可能で、かつ、内部の流体が漏れ出すことを確実に防止することができるボールバルブを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明に係るボールバルブは、貫通する孔部を有し、外面が球面状に形成されている弁体と、弁体が収容される弁体収容部を有する胴部と、胴部と一体化される側部とを有する熱可塑性樹脂製の弁箱と、弁体の外面と弁箱の内面との間に装着されているシートリングと、を備えるボールバルブであって、胴部は、弁体収容部の少なくとも一方の側に外筒部を有し、側部は、外筒部に挿入される内筒部を有し、胴部と側部とは、外筒部に内筒部が挿入され、外筒部の内面と内筒部の外面とが溶融されて一体化されていることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明に係るボールバルブにおいて、胴部と側部の内少なくとも一方に、外筒部に内筒部が挿入されたときに、外筒部内で軸方向に内筒部を位置決めする位置決め手段を有することが好ましい。本明細書において、軸方向とは外筒部の軸線に沿った方向のことを意味している。
【００１２】
また、本発明に係るボールバルブにおいて、位置決め手段は、外筒部と内筒部の少なくとも一部に設けられ、外筒部と内筒部とが掛止される掛止部を含むことができる。
【００１３】
また、本発明に係るボールバルブにおいて、外筒部の内面と内筒部の外面とを溶融する手段は、外筒部の内面又は内筒部の外面に設けられている、通電することにより発熱する電熱線を含むことができる。
【００１４】
また、本発明に係るボールバルブにおいて、シートリングは、少なくとも弁体の外面が接する面に固体潤滑剤を有することが好ましい。また、本発明に係るボールバルブにおいて、固体潤滑剤には、フッ素を含むものであってもよい。
【発明の効果】
【００１５】
以上により、本発明に係るボールバルブによれば、弁体の操作トルクを所望のトルクで安定させることが可能で、さらに、内部の流体が漏れ出すことを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るボールバルブの斜視図である。
【図２】本発明に係るボールバルブの縦断面図である。
【図３】本発明に係るボールバルブの分解断面図である。
【図４】シートリングの半裁断面図である。
【図５】従来技術のボールバルブを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、ここで説明する実施の形態は、本発明の実施の形態を例示するものに過ぎず、本発明はこれに限定されない。
【００１８】
（第１の実施の形態）
図１、図２及び図３は本発明に係るボールバルブの一例を示している。図１はボールバルブの外観を示す斜視図（一部断面を示す）、図２はボールバルブの断面図、図３はボールバルブの各部品が分解された状態を示す断面図、図４はシートリングの半裁断面図である。本実施の形態のボールバルブは、弁体の回転軸を中心としてＸ方向に対称形である。よって、図３では、同一の形状である側部３２は右側のみを示し左側の図示は省略する。
【００１９】
図１及び図２に示すように、ボールバルブ１は、弁体２と、弁箱３と、シートリング４とを有している。ボールバルブ１は、弁箱３の内部に弁棒５とピン６で支持されている弁体２が操作されることでボールバルブ内の流路の遮断及び開放がされて、弁体２の上流側から下流側への流体の流れを遮断及び開放することができる。ボールバルブ１を構成する各部の詳細について順に説明する。
【００２０】
図３に示すように、弁体２は、外面の内、少なくともシートリング４が接する外面２１が球面となるように形成され、内部に貫通する孔部２２を有している。弁体２の上部には、弁棒５の端部が挿し込まれる弁棒装着凹部２３が形成されている。本明細書では、上部とは図における矢印Ｙに沿った方向の上側を指し、下部とは矢印Ｙに沿った方向の下側を指している。弁棒装着凹部２３は弁棒５の端部と同じ断面形状（例えば四角形断面や六角形断面など）となるように形成されており、挿し込まれた弁棒５と弁体２とは弁棒５の中心軸周りに相対的に回転しない。よって、弁体２は、弁箱３の外部から弁棒５を回転させることで操作することができる。弁体２の下部には、弁体２の回転軸に沿って、孔部２２から弁体２の外部に貫通するピン装着孔２４が形成されている。ピン装着孔２４には弁体２の回転軸となるピン６が弁箱３に跨るように挿入されている。弁体２は、要求される仕様（例えばコストや質量）に応じて、鉄などの金属材料やポリアセタールなどの樹脂材料を選択して使用することができる。本実施の形態のボールバルブは、弁体２が弁棒５とピン６により弁箱３に支持された所謂トラニオン構造のボールバルブであるが、本発明は、ピン６が省略され弁棒のみで支持されている所謂フローティング構造のボールバルブにも適用することができる。
【００２１】
弁箱３は、胴部３１と側部３２とで構成されている。胴部３１は、内径側に弁体２が収容される弁体収容部３１１と、弁体収容部３１１の両側に外筒部３１２とを有している。弁体収容部３１１の上部には、内面と外面とが貫通し弁体操作用の弁棒５が挿入される弁棒装着孔３１３が形成されている。弁体収容部３１１の下部には、ピン６が嵌り込むピン溝３１４が形成されている。
【００２２】
側部３２は、外筒部３１２の内径側に挿入される内筒部３２１と、図示しない管に接続される接続部３２２とを有している。内筒部３２１の外周には通電することで発熱する電熱線３２３が巻回されている。また、内筒部３２１の後端には、内筒部３２１よりも大径となる掛止部３２４が形成されている。掛止部３２４は、内筒部３２１が外筒部３１２に挿入された際に、胴部３１の端部に当接することにより、外筒部３１２内で軸方向に内筒部３２１を位置決めする位置決め手段である。内筒部３２１の内径側には、シートリング４が装着される段部３２５が形成されている。
【００２３】
図２に示すように、胴部３１は、内部に弁体２が装着され、Ｘ方向の両側から弁体２を間に挟むようにして側部３２、３２が接合されている。胴部３１と側部３２とは、掛止部３２４が胴部３１の端面に当接するまで内筒部３２１が外筒部３１２に挿入され、その位置で電熱線３２３に通電されることにより内筒部３２１の外面と外筒部３１２の内面とが溶融されて一体化されている。掛止部３２４は、電熱線３２３への通電による変形などの影響を受けない内筒部３２１の後端に形成されているので、一体化の前後で胴部３１と側部３２の軸方向における相対位置が変化しない。さらには、一体化後における、側部３２の端部に装着されたシートリング４の軸方向の位置が安定する。このように、外筒部３１２と内筒部３２１とは、外面と内面とが溶融されて径方向（図におけるＹ方向）に一体化されている。この接合方法によれば、融着される面が軸方向（図におけるＸ方向）に向かい合い、融着時に対象が軸方向に移動するバット融着などの接合方法よりも、容易、かつ、正確に、部材同士の軸方向の位置決めを行うことができる。また、弁体２の操作トルクが適正な大きさになるように予め設計された、胴部３１内における軸方向の位置に、シートリング４を容易に設置することができるので、弁体２の操作トルクを容易に安定させることができる。
【００２４】
胴部３１と側部３２の材料は、接続される管の材料に応じて選択され、例えば都市ガスの埋設配管などに広く使用されるポリエチレン管に接続されるボールバルブの場合には、胴部３１と側部３２の材料にはポリエチレンが使用される。
【００２５】
図４に示すように、シートリング４は、Ｘ方向に沿った縦断面が略矩形形状の弾性を有する環状の部材である。シートリング４は、弁体２や段部３２５と密着する弾性材からなる弾性部４１と、金属からなる芯部４２とを有する。弾性部４１において、表面の少なくとも弁体２と接するシート面４３には、固体潤滑剤のコーティングが施されている。このように、弾性部４１の表面に固体潤滑剤のコーティングを有することで、弁体２と弾性部４１の間の摩擦が小さくなるので、グリースなどの湿式の潤滑剤を塗布しなくても弁体２の操作トルクを低減させることができる。また、グリースなど湿式の潤滑剤を塗布するよりも異物が付着しにくいので、弁体２とシートリング４の間に砂や埃など異物が噛み込むことを抑制することができる。さらには、これに起因するシール性低下に伴う流体の漏れが抑制される。弾性部４１には、例えばニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）やエチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）などのゴムを使用することができる。芯部４２の材料は、例えば鉄などの金属材料を使用することができる。固体潤滑剤には、例えばポリテトラフルオロエチレンなどフッ素系の固体潤滑剤を使用することができる。
【００２６】
シートリング４の低摩擦化は、表面に固体潤滑剤をコーティングする他に、例えばフッ素、炭素及び二硫化モリブデンなどの固体潤滑剤が混練された弾性材によって弾性部４１を形成ることでも実現することができる。また、例えば−３０℃などの特に低温の温度域で使用される場合には、弾性部４１にシリコーンゴムなどの耐寒性能に優れた材料を使用することが好ましい。
【００２７】
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態のボールバルブ１は、胴部３１の両側（図１乃至図３における左右両側）に別部品として設けられた側部３２が融着されて弁箱３を構成しているが、一方の側部（例えば図における左側の側部）と胴部とは、例えば射出成形により予め一体に成形されていてもよい。第２の実施の形態のボールバルブによれは、溶融して一体化する箇所が少なくて済むので製造が容易である。
【００２８】
（第３の実施の形態）
第１及び第２の実施のボールバルブ１は、胴部３１と側部３２とが、側部３２に形成された内筒部３２１に巻回された電熱線３２３によって、溶融され一体化されているが、電熱線は胴部の外筒部の内面に設けてもよい。
【００２９】
また、外筒部内面と内筒部外面の間にシート状の発熱体を別途設け、その発熱体を発熱させることで外筒部内面と内筒部外面とを溶融させて一体化してもよい。
【００３０】
なお、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００３１】
１：ボールバルブ
２：弁体
２１：外面
２２：孔部
２３：弁棒装着凹部
２４：ピン装着孔
３：弁箱
３１：胴部
３１１：弁体収容部
３１２：外筒部
３１３：弁棒装着孔
３１４：ピン溝
３２：側部
３２１：内筒部
３２２：接続部
３２３：電熱線
３２４：掛止部
３２５：段部
４：シートリング
４１：弾性部
４２：芯部
４３：シート面
５：弁棒
６：ピン
【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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