(57)【要約】【課題】上下ステムからボールにバランスの偏った力がかかることを防いでこのボールを所定位置で均等状態に保持しながら導通性を確保し、ボールからボールシートへの偏荷重を防止してシール性や操作性を確保しつつボールやステムの静電気を効果的に除去して帯電を防止できるボールバルブを提供する。【解決手段】ボデー２内に設けた貫通孔１０を有するボール３を上下ステム５、６を介して回動自在に設けた。上ステム５と下ステム６の双方の軸方向に沿ってボール３と導通する導電性の上部バネ７と下部バネ８とを対向配置し、この上下部バネ７、８における双方の弾発力により相殺したバランス状態でボール３とボデー２とを導通状態に配置し、かつボール３の位置ずれを防止した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボデー内に設けた貫通孔を有するボールを上下ステムを介して回動自在に設けたボールバルブにおいて、前記上ステムと下ステムの双方の軸方向に沿って前記ボールと導通する導電性の上部バネと下部バネとを対向配置し、この上下部バネにおける双方の弾発力により相殺したバランス状態で前記ボールと前記ボデーとを導通状態に配置し、かつ前記ボールの位置ずれを防止したことを特徴とするボールバルブ。
【請求項２】
前記上下部バネは、上下のコイルスプリングを用い、この上下コイルスプリングを上下ステムの軸方向に沿って形成した長尺状の装着溝に装着し、かつ上下コイルスプリングのそれぞれの一端部を前記ボールのそれぞれの対向面に弾発支持させて前記コイルスプリングのバネ荷重を上下で均等にバランスさせた請求項１に記載のボールバルブ。
【請求項３】
前記上下部バネは、上下のコイルスプリングを用い、この上下コイルスプリングを上下ステムの軸方向で、かつ端部外周に形成した装着段部に装着すると共に、当該上下コイルスプリングのそれぞれの一端部を前記ボールのそれぞれの対向面に弾発支持させて前記コイルスプリングのバネ荷重を上下で均等にバランスさせた請求項１に記載のボールバルブ。
【請求項４】
前記上下部バネの一方又は双方は、皿ばね又は板ばねを用い、前記上下ステムと前記ボールとの対向位置に皿ばね又は板ばねを配置し、或は、上下ステムと前記ボールとの対向位置の何れか一方に皿ばね又は板ばねを、他方にコイルスプリングを対向配置して上下バネで弾発支持させてバネ荷重を上下で均等にバランスさせた請求項１に記載のボールバルブ。
【請求項５】
前記ボールの両側面にボールシートを有するシール機構を配置したトラニオン型のボールバルブであり、耐食性の上下部バネを上下ステムの軸方向に配置して前記ボールを導通させた請求項１乃至４の何れか１項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、弁体やステムへの静電気の帯電を防止するボールバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
ボールバルブの弁座側のボールシートが合成樹脂である場合、弁体開閉時の弁座間摩擦や、弁体と流体との摩擦によって弁体やステムに静電気が発生することがある。この場合、弁体から弁本体（弁箱）までの導通性が確保されていないと弁体に静電気が蓄積し、弁体と弁本体との間で放電して流体が燃焼や爆発して災害等を招くおそれがある。このような事態を防ぐため、弁体とステムや弁本体とを導通させて静電気を除去するようにしたボールバルブが知られている。
【０００３】
この種のバルブとして、例えば、特許文献１の帯電防止装置付弁が提案されている。この弁では、弁体の上部側にステムが設けられ、弁体の下部と弁箱との間に帯電防止用の圧縮ばねが設けられ、この圧縮ばねを介して弁体の底面が弁箱の底面に受支されている。
一方、特許文献２の帯電防止装置付ボールバルブでは、弁体の上下側が弁棒によって支持され、この上下の弁棒の何れかに良導電性のカセットが取外し可能に設けられ、このカセット内に開口部から一部が突出するように外方に向けてスプリングで付勢された良導電部材が設けられている。
また、一般的な帯電防止機能を有するトラニオン型のボールバルブとして、下部ステム又は上部ステムと、弁体との間にスプリングが設けられ、このスプリングを介して帯電防止する構造が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公昭５０−１２１３１号公報
【特許文献２】実公昭６３−１８８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前者の特許文献１は、フローティング構造のボールバルブに弁体の下部、弁箱に設けられた各凹溝に圧縮ばねを取付けた構造であるため、圧縮ばねを組み込み忘れたり、圧縮ばねにラジアル方向の力が掛かって圧縮ばねが脱落して紛失したりする可能性がある。圧縮ばねの脱落を防ぐためには比較的大きい圧縮ばねを用いる必要が生じるが、この場合、スプリング荷重が大きくなってスプリングが弁体を上方に突き上げることで、弁体のフローティング機能が損なわれる可能性がある。これにより、フローティング弁の回転軸方向に帯電防止用のスプリングを設けた場合には、シール性が悪くなったり操作トルクが大きくなるおそれがある。
さらに、弁箱側の凹溝が弁箱に螺入したプラグに形成されていることから、プラグのシール部分が増えて流体の外部への漏洩リスクが高くなる。また、この弁の導通確認を実施するためには、弁体に導通確認用テスタを直接接触させて確認する必要が生じるため、プラントなどへの配管した後に導通確認することが難しくなる。
【０００６】
後者の特許文献２のトラニオン構造のボールバルブにおいては、良導電性カセットをステムに装着するためにネジ加工やカシメ加工などが必要になり、バルブの構造が複雑化し、組立てにも手間がかかる。カセットを下側弁棒に設けた場合、このカセットを介して弁棒と弁箱の蓋体とを導通させる構造になるため、弁体との導通性に確実性が無い。
【０００７】
ここで、例えば、特許文献１における帯電防止用の圧縮ばねの脱落を防ぐ技術として、ばねの収容部を深く形成する構造が考えられる。この場合、ばねの収容部を深くした分だけ圧縮ばねを長く設定する必要が生じ、これにより圧縮ばねの弾発力が増し、弁体を押し上げる力が強くなる。また、圧縮ばねを長く設定するだけでなく、圧縮ばねを直線状に維持する自立性の確保も脱落を防ぐには有効であるが、自立性確保のために圧縮ばねの線径を太くすると、弾発力が増し、弁体を押し上げる力が強くなる。
一方、特許文献２におけるカセットを下側弁棒の弁軸方向に設ける場合、或は、下部ステム又は上部ステムと弁体との間に直接スプリングを設ける場合に、導通性を向上して帯電防止機能を確実に発揮させるためには、ある程度弾発力の強いスプリングを装着する必要が生じる。
これらのように、特許文献１や２のボールバルブ、及び下部ステム又は上部ステムとの間にスプリングが設けられた一般的なトラニオン型ボールバルブでは、弁体を上下で支える力が異なってバランスの偏った力が弁体にかかることが多く、この偏荷重によって弁体が位置ずれをおこし、この位置ずれにより弁体からシール用のボールシートに偏った力が加わる場合がある。このように偏荷重が加わった場合、ボールシートは、電気絶縁材料である樹脂で形成されていることで偏摩耗して弁座シール性が著しく低下するおそれがある。さらに、偏荷重によって操作時のトルクが増加して操作性が悪くなる。
特許文献２において、上側弁棒の直交方向に良導電性カセットを設けた場合には、このカセットのスプリングの弾性力がボールシートの上方側に偏荷重として加わり、前記と同様の問題が生じる。
【０００８】
本発明は、上記の課題点を解決するために開発したものであり、その目的とするところは、上下ステムからボールにバランスの偏った力がかかることを防いでこのボールを所定位置で均等状態に保持しながら導通性を確保し、ボールからボールシートへの偏荷重を防止してシール性や操作性を確保しつつボールやステムの静電気を効果的に除去して帯電を防止できる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】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、ボデー内に設けた貫通孔を有するボールを上下ステムを介して回動自在に設けたボールバルブにおいて、上ステムと下ステムの双方の軸方向に沿ってボールと導通する導電性の上部バネと下部バネとを対向配置し、この上下部バネにおける双方の弾発力により相殺したバランス状態でボールとボデーとを導通状態に配置し、かつボールの位置ずれを防止したボールバルブである。
【００１０】
請求項２に係る発明は、上下部バネは、上下のコイルスプリングを用い、この上下コイルスプリングを上下ステムの軸方向に沿って形成した長尺状の装着溝に装着し、かつ上下コイルスプリングのそれぞれの一端部をボールのそれぞれの対向面に弾発支持させてコイルスプリングのバネ荷重を上下で均等にバランスさせたボールバルブである。
【００１１】
請求項３に係る発明は、上下部バネは、上下のコイルスプリングを用い、この上下コイルスプリングを上下ステムの軸方向で、かつ端部外周に形成した装着段部に装着すると共に、当該上下コイルスプリングのそれぞれの一端部をボールのそれぞれの対向面に弾発支持させてコイルスプリングのバネ荷重を上下で均等にバランスさせたボールバルブである。
【００１２】
請求項４に係る発明は、上下部バネの一方又は双方は、皿ばね又は板ばねを用い、上下ステムとボールとの対向位置に皿ばね又は板ばねを配置し、或は、上下ステムとボールとの対向位置の何れか一方に皿ばね又は板ばねを、他方にコイルスプリングを対向配置して上下バネで弾発支持させてバネ荷重を上下で均等にバランスさせたボールバルブである。
【００１３】
請求項５に係る発明は、ボールの両側面にボールシートを有するシール機構を配置したトラニオン型のボールバルブであり、耐食性の上下部バネを上下ステムの軸方向に配置してボールを導通させたボールバルブである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る発明によると、上下ステムからボールにバランスの偏った軸方向の力がかかることを防いで、ボールを所定位置で均等状態に保持しながら導通性を発揮できる。これにより、ボールの上下方向への移動を防止してこのボールをボールシートに対して均等にシールさせ、ボールからボールシートへの偏荷重を防止してシール性を確保した状態で、弁体やステムの静電気を効果的に除去して帯電を防止できる。軸芯と同軸状態の上下部バネでボールを上下ステムと同軸に保持していることで、ボールの回転軸からの位置ずれを防ぎ、このボールを左右のボールシートで均等に保持できることで、安定したトルク性を発揮して優れた操作性を確保できる。上部バネ、上ステム、下部バネ、下ステムを介して弁体からボデーまでの導通ルートを確保していることで、これら上下２ヶ所の通電部位により効率的に静電気を除去できる。プラントに配管する場合にも、帯電防止試験を実施する際に、配管から取外したり分解することなく外部からテスタ等により容易に測定できる。
【００１５】
請求項２に係る発明によると、上下のコイルスプリングがボールとステムとに確実に当接することでボールからボデーまでの導電ルートを確保し、しかも、コイルスプリングの弾性力を予め調節することで、異なる大きさのバルブでもボールをバランス状態で配置して操作性やシール性を確保しながらボデーまで通電状態にでき、かつボールの位置ずれを防止できる。装着溝にコイルスプリングを装着しながらボールと一体化できるため組立ても容易になり、この組立て時には長尺状の装着溝によりコイルスプリングの脱落を防止できる。
【００１６】
請求項３又は４に係る発明によると、上ステムとボールとの間の上部バネ、下ステムとボールとの間の下部バネとして、コイルスプリング、皿ばね又は板ばねを任意に選択して配置でき、又は、上下ステムとボールとの何れか一方の間に設けたコイルスプリング又は皿ばね或は板ばねと、他方側のコイルスプリングとを組合わせることによりバネ荷重を均等なバランス状態に設けることができ、バルブのあらゆる大きさや構造などに応じてこの組合わせを変えることで、ボールを所定位置で均等状態に保持しつつ確実に導通性を発揮する。
【００１７】
請求項５に係る発明によると、上下部バネが耐食性を有していることで、上下部バネの錆等による劣化を防いでこれらの上下部バネの導電性を維持できる。これにより、上下部バネの弾性力でバランス状態を確保しながらボールとボデーとを導通状態に配置し、この導通状態を長期に渡って発揮して静電気の帯電を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明のボールバルブの実施形態を示した断面図である。
【図２】図１の一部拡大断面図である。
【図３】本発明のボールバルブの組立て過程を示した一部切欠き斜視図である。
【図４】エンドプレートの組立て過程を示した一部切欠き正面図である。
【図５】本発明のボールバルブの他の実施形態における要部を示した一部拡大断面図である。
【図６】本発明のボールバルブの更に他の実施形態における要部を示した一部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明におけるボールバルブの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１においては、本発明におけるボールバルブの実施形態を示しており、図２においては、図１の一部拡大断面図を示している。
【００２０】
図１において、本発明におけるボールバルブ（以下、バルブ本体１という）は、トラニオン型のボールバルブからなり、このバルブ本体１は、ボデー２、ボール３、上ステム５、下ステム６、上部バネ７、下部バネ８、シール機構９を有している。バルブ本体１において、ボデー２は、例えば炭素鋼を材料として形成され、環状ボデー２ａ、キャップ２ｂ、２ｂの組み合わせにより構成されている。このボデー２内に、ボール３が、上ステム５、下ステム６を介して回動自在に設けられている。
【００２１】
この場合、上ステム５と下ステム６の双方の軸方向に沿ってボール３と導通する導電性の上部バネ７と下部バネ８とが対向配置され、この上下部バネ７、８における双方の弾発力により相殺したバランス状態でボール３とボデー２とが導通状態に配置され、かつボール３の位置ずれが防止されている。
【００２２】
ボール３は、例えば、ステンレス鋼により形成され、流路である貫通孔１０、上ステム５の下部を嵌合可能な嵌合凹部１１、下ステム６の上部が挿入されてこの下ステム６が回転可能な挿入凹部１２を有している。
【００２３】
上下ステム５、６は、例えば、ステンレス鋼により形成される。
図２に示すように、上ステム５は、嵌合凹部１１に嵌合可能な平行二面部１５を有する嵌合突部１６が形成され、上ステム５の底面側（ボール３側）に軸方向に沿って長尺状で有底の装着溝２０が所定の長さに図示しないドリル等で穿孔形成されている。ここで、装着溝２０の「長尺状」とは、後述する上下コイルスプリング７、８を装着したときに、これらコイルスプリング７、８の一部が外部に突出できる長さとする。
【００２４】
下ステム６は、図１に示すように、挿入凹部１２に回動可能に挿入される挿入突部２１が形成され、下ステム６の上面側（ボール３側）に上ステム５と同様に長尺状で遊底の装着溝２２が軸方向に沿って所定の長さにドリル等で穿孔形成されている。下ステム６の下部にはエンドプレート２３が一体に形成され、下ステム６はこのエンドプレート２３を介して環状ボデー２ａにボルト２４、ナット２５で固定されている。
【００２５】
上下部バネ７、８は、上ステム５とボール３、下ステム６とボール３をそれぞれ弾発して上記のように相殺したバランス状態で導通可能な態様に設けられ、ボール３の回転軸に対して同軸に対向して設けられる。本実施形態において、上下部バネ７、８として、例えば、それぞれ長尺状のコイルスプリングが用いられる。コイルスプリング７、８の「長尺状」とは、図示しない平均径と自然長（自由長）との比が所定の数値以上のものをいい、この数値はバルブサイズごとに設定される。上下コイルスプリング７、８は、例えばステンレス等の各種流体に適応するために耐食性を有するばね材か、又は耐食性材料が被覆された材料からなり、ボール３の自重を支えることが可能な荷重になるようにそれぞれ適宜の長さに設けられる。
【００２６】
上下部バネ７、８としてコイルスプリングを用いる場合、例えば、呼び径２インチのボールバルブの場合、ボール３の自重が約１５Ｎであるときに、線径φ１ｍｍ、コイル外径φ４．８ｍｍ、有効巻数８、自由長１８ｍｍ（装着溝２０、２２への装入部分の長さ１６．５ｍｍ）、ばね定数２３Ｎ／ｍｍ２、ばね荷重約３４Ｎの仕様を想定し、以下、本発明に係るバランス状態について説明する。
【００２７】
図１において下向きに働くボール３の自重をＦ１、上向きに働く下部バネ８のばね荷重をＦ２とすると、下バネ８がボール３を押し上げるときの（上向きの）の力Ｆ３は、Ｆ３＝Ｆ２−Ｆ１となり、この式にＦ２＝３４（Ｎ）、Ｆ１＝１５（Ｎ）を代入すると、Ｆ３＝３４−１５＝１９（Ｎ）となる。
従って、ボール３を押し上げる力Ｆ３を相殺するための上部バネ７の荷重をＦ４とした場合、このばね荷重Ｆ４を１９Ｎに設定すれば、上部バネ７、下部バネ８における双方の弾発力により相殺したバランス状態となる。
上部バネ７の荷重を１９Ｎに設定する手段としては、下部バネ８と同一寸法のコイルスプリングを用いて、装着溝２０の深さを長くするとよい。もちろん、下部バネ８とは別に、新たなばね定数の上部バネ７を用いてもよい。
【００２８】
なお、上下コイルスプリング７、８を、各装着溝２０、２２に対して自由長で８割程度の部分が挿入可能な長さに設定すると、各装着溝２０、２２からの脱落を防止することができる。さらに、上下コイルスプリング７、８は、各装着溝２０、２２に挿入したときにこの装着溝２０、２２の穴径が０．７ｍｍ程度まで許容可能な余裕のある外径に設けられる。
【００２９】
上下コイルスプリング７、８は、装着溝２０、２２への装着により上下ステム５、６の軸方向に上下に配置され、かつ、これら上下コイルスプリング７、８の一端部がボール３のそれぞれの対向面３ａ、３ｂに弾発支持されることで、上下コイルスプリング７、８のバネ荷重が上下で均等にバランスされる。このとき、上下コイルスプリング７、８は、装着溝２０、２２に固定されることなく挿入により装着されており、装着溝２０、２２に深く挿入されていることで組立時の脱落も防止される。
【００３０】
シール機構９は、ボールシート３０、シートリテーナ３１、コイルバネ３２を有し、ボールシート３０がシートリテーナ３１により保持され、このシートリテーナ３１がキャップ２ｂに形成された挿入孔３５に装着されたコイルばね３２により弾発された状態で、ボール３の上流側と下流側である両側面に配置される。上下流側のボールシート３０、３０は、樹脂材料からなり、これによりボール３を回転させたときの摩擦により帯電する。このとき、ボールシート３０がボール３に対してそれぞれ独立して密着して流体を遮断し、全開時、全閉時にはバルブ本体１の流路１ａとキャビティ１ｂとが隔離される。この状態で耐食性の上下コイルスプリング７、８が、キャビティ１ｂ内の流体から隔離した位置で上下ステム５、６の軸方向に配置され、これら上下ステム５、６とボール３とが導通される。
【００３１】
上下ステム５、６とボデー２との間には、樹脂製のラジアルベアリング４０、４１及びスラストベアリング４５、４６がそれぞれ配設される。ラジアルベアリング４０、スラストベアリング４５は、上ステム５とボデー２との間に装着され、これらラジアルベアリング４０、スラストベアリング４５によって上ステム５とボデー２との間が絶縁される。ラジアルベアリング４１、スラストベアリング４６は、下ステム６（エンドプレート２３）とボール３との間に装着され、ラジアルベアリング４１により下ステム６とボール３との間が絶縁され、スラストベアリング４６の中央に設けられた貫通穴４７を介して下コイルスプリング８によりボール３と下ステム６とが導通される。
【００３２】
環状ボデー２ａの上部側には、ボルト部材５７によりボンネット５０が固定され、このボンネット５０にグランドプレート５１が取付けられており、これらによって軸装部位が構成されている。上ステム５とボンネット５０、上ステム５とグランドプレート５１とは、それぞれの部品の間に上ステム５が回転するための隙間を有しており、非接触の状態で配置されている。
【００３３】
ボンネット５０の内周には非導電性のシール用Ｏリング５３が装着され、このＯリング５３と上ステム５外周側との当接部位が軸シール位置になっている。ボンネット５０とグランドプレート５１との間には、樹脂などの非導電性材料からなるガスケット５４が部分的に装着される。グランドプレート５１と上ステム５との間にラジアルベアリング４２が装着され、このラジアルベアリング４２によって上ステム５とグランドプレート５１との間が絶縁される。
なお、トラニオン型ボールバルブでは、ボール３を下ステム６で支持しているので、ボール３が自重で下方に移動することがなく、ボール３の移動に伴うボールシート３０の偏摩耗が防止されている。
【００３４】
次いで、上記のバルブ本体を組立てる場合を説明する。
図３において、先ず、環状ボデー２ａに上下流側の何れか一方のキャップ２ｂを取付け、このキャップ２ｂ内の所定位置にボールシート３０を装着したシートリテーナ３１を、コイルバネ３２を介して挿入することで、シール機構９を配置する。この状態で図３（ａ）に示すように、キャップ２ｂ側を下に横向きの状態にし、環状ボデー２ａに形成した装着孔５２にラジアルベアリング４０、スラストベアリング４５を装着した上ステム５をキャビティ１ｂ側から挿入し、上ステム５の装着溝２０に上コイルスプリング７を装着する。このとき、上ステム５の重心が挿入先端側になり上ステム５に矢印方向に傾く力が働くことから、上コイルスプリング７が装着溝２０から脱落しにくくなっている。
【００３５】
上ステム５は、ボール３を接続するまで水平状態にあることが望ましいが、組立て過程においては手振れなどにより水平状態から約５°程度は傾くおそれがある。しかし、前述したように上コイルスプリング７が装着溝２０に対して自由長で８割程度の部分が挿入されていることで脱落しにくくなっており、上ステム５を約２０°以上傾けない限り脱落するおそれはない。
【００３６】
続いて、上ステム５にボール３を接続しながら、このボール３をボールシート３０に当接させるようにボデー２内の所定位置に配置する。このとき、上ステム５の嵌合突部１６に平行二面部１５を嵌合させ、上ステム５でボール３を回転できるように装着する。図３（ｂ）において、ボール３装着時には、このボール３の切欠き部分である嵌合凹部１１の位置に上ステム５の嵌合突部１６を合わせることになるため、ボール３を上コイルスプリング７に引っ掛けて脱落させないように注意し、図２に示すように、上コイルスプリング７を上ステム５とボール３との間に所定の弾発状態、すなわち、上コイルスプリング７がやや圧縮された状態で取付けるようにする。
【００３７】
図４に示すように、上ステム５、ボール３の装着後には、シール機構９を配置した他方側のキャップ２ｂを環状ボデー２ａに装着し、この環状ボデー２ａをキャップ２ｂ、２ｂで挟むようにしながらこれらをボルト・ナット５５で固着して一体化する。
その後、ボデー２を横向きにした状態で、下コイルスプリング８を装着溝２２に装着した状態の下ステム６を、ラジアルベアリング４１、スラストベアリング４６を介在させながら環状ボデー２ａ下部に形成した挿通部５６から挿入し、挿入突部２１を挿入凹部１２に装着する。このとき、手振れなどにより下ステム６が傾くことなくこの下ステム６を水平状態にして下コイルスプリング８の脱落を防ぎながら挿入するようにする。下ステム６の装着時には、エンドプレート２３がボデー２の凹状部位に嵌合を開始した時点で下ステムの振れが防がれるため、装着溝２２の水平状態が維持されて下コイルスプリング８が脱落する可能性が低くなる。
【００３８】
エンドプレート２３をボルト２４、ナット２５でボデー２に固定することで、下ステム６、上ステム５がボール３の所定位置に装着され、下コイルスプリング８は、下ステム６とボール３との間に所定の弾発状態、すなわち、下コイルスプリング８がやや圧縮された状態で取り付けられ、ボデー２の向きを横向きから変えた場合にも上下コイルスプリング７、８が脱落することはない。この状態で、図１に示すようにボデー２を縦向きにし、このボデー２にボンネット５０をボルト部材５７により固着し、ボンネット５０に適宜の固着手段でグランドプレート５１を固定してバルブ本体１を構成する。
【００３９】
バルブ本体１を操作する際には、上ステム５の回転操作により、嵌合突部１６と嵌合凹部１１との嵌合を介してボール３が回転してボールシート３０とのシール性が確保された状態で弁開閉する。このとき、ボール３は、ボデー２に固定された下ステム６に対して相対回転するが、前述したように下コイルスプリング８が装着溝２２に固定されていないため、下コイルスプリング８がボール３の回転動作を妨げることはない。
【００４０】
次に、本発明のボールバルブの上記実施形態における作用を説明する。
本発明のボールバルブは、上ステム５と下ステム６の双方の軸方向に沿ってボール３と導通する導電性の上コイルスプリング７と下コイルスプリング８とを対向配置しているので、弁開閉時及び弁体操作時にボール３が下コイルスプリング８を介して下ステム６で支えられ、このとき、下コイルスプリング８が弾発状態になっているため、ボール３に下コイルスプリング８から上方に押し上げられる力が加わる。ボール３には、この押し上げ力により上ステム５との間に設けられた上コイルスプリング７から下方向に押圧される力も加わる。このように、上下コイルスプリング７、８は、ボール３と上下ステム５、６とにそれぞれ弾発接触してこれらを導通し、帯電した静電気をボール３から上ステム５、エンドプレート２３側にそれぞれ導いている。
その際、上下コイルスプリング７、８のバネ荷重を上下で均等にバランスさせていることで、ボール３の位置ずれを防止して導通状態を保持し、ボール３や上下ステム５、６の静電気をボデー２側まで確実に導電できる。
【００４１】
上ステム５の操作等によりボール３や上下ステム５、６に静電気が発生すると、バルブ本体１の下部ではこの静電気がボール３から下コイルスプリング８を介して下ステム６に伝わり、下ステム６と一体のエンドプレート２３、及び、キャップ２ｂ、ボルト２４、ナット２５を通じてボデー２に伝達されて、エンドプレート２３及びボデー２から静電気が除去される。一方、バルブ本体１の上部では静電気がボール３から上コイルスプリング７を介して上ステム５に伝わるようになっている。
【００４２】
バルブ本体１の導通確認をおこなう場合には、例えば、バルブ規格であるＡＰＩ（American Petroleum Institute）におけるＳＰＥＣ．６Ｄ（Specification for Pipeline Valves）に基づいておこなう。その際、図示しないテスタを、互いに絶縁されているボデー２と上ステム５とに接触させることにより、上ステム５から上コイルスプリング７、ボール３、下コイルスプリング８、下ステム６、ボルト２４、ナット２５、ボデー２、キャップ２ｂまでのルートの導通を確認できる。この場合、ＡＰＩ ＳＰＥＣ．６Ｄには、例えば、上下ステム５、６とボデー２との電気抵抗は１０Ω以下、規格上、ボール３とボデー２との接触確認はおこなわれないこと、プラントなどでバルブ配管後に帯電防止試験をすることなどが前提であること、などが規定されている。
導通確認時には、前記のようにバルブ本体１の外方よりテスタをボデー２、上ステム５に接触することで、バルブ本体１の組立後に導通確認でき、バルブ本体１がプラントなどのパイプラインに接続されている場合にも、このバルブ本体１を取り外したり分解したりすることなく外部から簡単におこなえる。
【００４３】
図１において、バルブ本体１は、上記の静電気の帯電防止機能を発揮しながら、上下コイルスプリング７、８における双方の弾発力により相殺したバランス状態で、ボール３を下ステム６で支えながらボデー２内に配置していることで、縦軸Ｙ方向の上下ステム５、６の回転軸とボール３の回転軸とが同軸になり、横軸Ｘ方向のボールシート３０、３０の中心軸とボール３の貫通孔１０の中心とが同軸になり、ボールシート３０、３０に対してボール３を同軸状態で操作できる。これにより、ボール３の開閉状態及び回動操作時にこのボール３をボールシート３０に対して均等に接触させて高いシール力を発揮して漏れを防ぎ、ボールシート３０の偏摩耗も防ぐことで高シール性を維持できる。トルク性も向上し、優れた操作性を発揮できる。
しかも、組立て時の脱落防止を図る等の理由から上下コイルスプリング７、８のばね荷重を大きく設定した場合、ボールシート３０が摩耗した場合、災害などでボールシート３０が焼失した場合などにおいても、ボール３のバランス状態を保持できる。
【００４４】
さらには、例えば、呼び径２〜４インチまでの小口径のバルブ本体１の場合には、ボール３も軽量になるが、この場合にもボール３のバランス状態を確保できる。そのため、下部ステム又は上部ステムと弁体との間の何れか一方のみにスプリングを設けた構成のボールバルブのように、バネ装着側の弾発力が相対的に強くなってボールが位置ずれすることがない。
【００４５】
コイルスプリング７、８を耐食性材料により設けた場合、例えば、この耐食性材料の特性によって全体が高強度になって弾発力が強くなることがあるが、この場合にも前述の場合と同様にコイルスプリング７、８によって確実にボールを位置保持できる。
【００４６】
図５においては、本発明のボールバルブの他の実施形態における要部を示している。なお、この実施形態以降において、前記実施形態と同一部分は同一符号によって表し、その説明を省略する。この実施形態では、上下ステム５、６の軸方向で、かつ端部外周に装着段部６０が形成され、この装着段部６０に上下コイルスプリング６１、６２が装着されていると共に、当該上下コイルスプリング６１、６２のそれぞれの一端部がボール３におけるそれぞれの対向面３ａ、３ｂに弾発支持されている。これにより、コイルスプリング６１、６２のバネ荷重がボール３の上下で均等にバランスされている。図５では、ボール３の上ステム５側を示しており、下ステム６側を省略しているが、下ステム６側でも上ステム５側と略同様のコイルスプリング装着構造に設けられる。
【００４７】
図６においては、本発明のボールバルブの更に他の実施形態における要部を示している。この実施形態では、上下部バネの一方又は双方として皿ばね７０を用い、上下ステム５、６とボール３との対向位置に皿ばね７０を配置し、或は、上下ステム５、６とボール３との対向位置の何れか一方に皿ばね７０を、他方に図１と同様にコイルスプリングを対向配置して上下バネで弾発支持させてバネ荷重を上下で均等にバランスさせるようにしたものである。さらに、皿ばねの代わりに板ばねを用いてもよく、上下部バネとして板ばねを用いた場合にも、皿ばねの場合と同様の機能が得られる。
【００４８】
これらのように、上下ステム５、６とボール３との間の上下部バネ７、８として各種のバネを組合わせて設けることができ、バルブの大きさや形状、構造の違い、組立性、コストなどに応じて上下部バネ７、８の組み合わせや装着構造を設定し、ボール３の均等な保持力の確保と導通性とを確保できる。
なお、上下部バネをボールバルブ以外のバルブに装着することも可能であり、この場合にも前述と同様の機能を発揮できる。
【符号の説明】
【００４９】
１  バルブ本体
２  ボデー
３  ボール
３ａ、３ｂ  対向面
５  上ステム
６  下ステム
７、６１  上コイルスプリング（上部バネ）
８、６２  下コイルスプリング（下部バネ）
９  シール機構
１０  貫通孔
２０、２２  装着溝
６０  装着段部
７０  皿ばね
【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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