(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に流体が流れる流路部および該流路部の途中に設けられた弁体収容空間を有する弁本体と、
前記弁体収容空間の内部に設置されて、操作部によって回動操作されるボール状弁体と、
該ボール状弁体に形成されて、前記弁体収容空間の両側の前記流路部間を連通可能な連通孔と、
前記弁体収容空間と流路部との境界部分に設置されて、前記ボール状弁体の球面部に対して圧接される弾性体シールと、を有するボール弁において、
前記弾性体シールに、裏面側への流体の侵入を防止可能な侵入防止部を設け、
前記弾性体シールが、前記境界部分に設けられたシール嵌合用凹部に嵌合設置され、
前記侵入防止部が、前記弾性体シールの表面から連続するように張出形成されて、前記シール嵌合用凹部と前記弾性体シールとの間の隙間を覆うカバー部であることを特徴とするボール弁。
【請求項２】
請求項１に記載のボール弁であって、
前記カバー部が、基部側から、先端側へ向かって薄肉となるテーパ状の突出部とされると共に、
前記シール嵌合用凹部の縁部に、前記テーパ状の突出部を前記流路部と面一状態に収容保持するテーパ状の切欠部が形成されたことを特徴とするボール弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ボール弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
流体の流れを調節するのに、従来よりボール弁が広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このボール弁は、弁本体の内部に、連通孔を有するボール状弁体を設置したものとされる。弁本体には、ボール状弁体を収容する弁体収容空間と、ボール状弁体の連通孔に連通可能な流路部とが形成されている。弁体収容空間と流路部との境界部分には、ボール状弁体の球面部に対して圧接される弾性体シールが設置される。そして、ボール状弁体に設けられた操作部によってボール状弁体を回動操作して、連通孔を流路部と連通させることで、ボール弁が開き、流体を流すことができるようになる。また操作部によってボール状弁体を反対方向に回動操作して、連通孔が流路部と連通されないようにすることで、ボール弁が閉じ、流体の流れを停止することができるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３８１５６６９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、上記ボール弁には、以下のような問題があった。
即ち、ボール状弁体は、少なくとも連通孔の開口部が球面部ではなくなっている。そのため、ボール弁を開閉する途中で、連通孔の開口部が弾性体シールの位置を横切ると、弾性体シールは、部分的にボール状弁体の球面部から離れることになる。
【０００６】
すると、弾性体シールの球面部から離れた部分には球面部に対する圧接力が作用しなくなるので、この部分から弾性体シールの裏面側へ流体が侵入するようなことが起きる。そのため、弾性体シールの裏面側へ侵入した流体によって弾性体シールの球面部から離れている部分が変形したり、弾性体シールの裏面側に設置された補助部材（バックアップリング）が飛び出したりするなどの不具合が生じて、弾性体シールが安定しなくなる。このように、弾性体シールが安定しなくなると、ボール弁のシール性能が低下するので、弾性体シールを交換するなどの必要が生じる。
【０００７】
そこで、上記した特許文献１では、弾性体シールの外周部に突起部を形成して、突起部を弁本体に形成されたシール溝に係止させるようにしている。しかし、この突起部は、単に物理的な係止力のみによって弾性体シールをシール溝に対して係止保持させるものであって、弾性体シールの裏面側への流体の侵入を防止するものではなかった。そのため、弾性体シールに、裏面側へ侵入した流体によって突起部の係止力以上の力が作用されると、突起部が耐えられなくなって係止状態が強制的に解除されてしまい、突起部は機能しなくなる。このようなことは、特に、ボール弁に高い流速で流体を通した場合などに生じ易い。
【０００８】
そこで、本発明は、上記した問題点を解決することを、主な目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、
内部に流体が流れる流路部および該流路部の途中に設けられた弁体収容空間を有する弁本体と、
前記弁体収容空間の内部に設置されて、操作部によって回動操作されるボール状弁体と、
該ボール状弁体に形成されて、前記弁体収容空間の両側の前記流路部間を連通可能な連通孔と、
前記弁体収容空間と流路部との境界部分に設置されて、前記ボール状弁体の球面部に対して圧接される弾性体シールと、を有するボール弁において、
前記弾性体シールに、裏面側への流体の侵入を防止可能な侵入防止部を設け、
前記弾性体シールが、前記境界部分に設けられたシール嵌合用凹部に嵌合設置され、
前記侵入防止部が、前記弾性体シールの表面から連続するように張出形成されて、前記シール嵌合用凹部と前記弾性体シールとの間の隙間を覆うカバー部であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、上記した侵入防止部によって、弾性体シールの裏面側への流体の侵入を防止することができる。これにより、弾性体シールを常に安定した状態に保つことが可能となる。
また、侵入防止部として、弾性体シールに、弾性体シールの表面から張出すカバー部を一体に設けた。そして、カバー部によって、シール嵌合用凹部と弾性体シールとの間の隙間を直接覆わせるようにした。そのため、上記した隙間からシール嵌合用凹部の内側への流体の侵入を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施の形態にかかるボール弁の開状態の縦断面図である。
【図２】図１のボール弁の閉状態の縦断面図である。
【図３】開閉途中のボール弁体の状態を示す部分的な横断面図である。
【図４】図３の弾性体シール部分の拡大図である。
【図５】侵入防止部を備えていない場合の状態を示す、図４と同様の弾性体シール部分の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本実施の形態を、図面を用いて詳細に説明する。
図１〜図５は、この実施の形態を説明するためのものである。
【実施例１】
【００１３】
＜構成＞以下、構成について説明する。
図１、図２の全体図に示すように、この実施例にかかるボール弁１は、内部に流体２が流れる流路部３，４およびこの流路部３，４の途中に設けられた弁体収容空間５を有する弁本体６と、
上記弁体収容空間５の内部に設置されて、操作部７によって回動操作されるボール状弁体８と、
このボール状弁体８に形成されて、上記弁体収容空間５の両側の上記流路部３，４間を連通可能な連通孔９と、
上記弁体収容空間５と流路部３，４との境界部分に設置されて、上記ボール状弁体８の球面部１１に対して圧接される弾性体シール１３，１４と、を有するものとされる。
【００１４】
ここで、流体２は、例えば、水などの液体や、気体などとすることができる。流路部３，４は、弁本体６に形成された円形断面の穴部とされる。この場合、流路部３，４は、ボール状弁体８の直径方向へ一直線状に延びるものとされる。弁体収容空間５は、ボール状弁体８が入る大きさの空間とされる。弁体収容空間５によって、流路部３，４は一次側（入側）の流路部３と二次側（出側）の流路部４とに分けられる。
【００１５】
弁本体６は、ボール弁１の本体を構成するものである。弁本体６は、ボール状弁体８を弁体収容空間５へ挿入設置し得るようにするために、一端側に、ボール状弁体８の直径よりも大きい開口部１５が形成される。そして、この開口部１５に一方の流路部３を有する筒状をしたボール保持部材１６が取付けられる。開口部１５の内周面とボール保持部材１６の外周面との間には、両者を着脱可能に螺合するためのネジ固定部１７が形成される。この構造により、一方の流路部３は、ボール保持部材１６を介して間接的に弁本体６の内部に設けられることになる。なお、ボール状弁体８を弁体収容空間５へ挿入設置し得るようにするために、弁本体６を直接縦割りにしたものなども存在している。この場合、縦割りにされた弁本体６の分割片どうしは、間にガスケットを挟んで、ネジなどで一体に締結固定される。
【００１６】
また、弁本体６の両端部には、ボール弁１を設置する配管に対して固定するための配管固定部１８が備えられる。この場合、配管固定部１８は、配管を差し込み固定可能な受口部材１９に、流路部３，４の外周面に対して螺着可能なユニオンナット２１を取付けたものとされる。ユニオンナット２１は、受口部材１９に設けられたフランジ部に回転自在に係止される。なお、配管固定部１８を、取付フランジなどとしたものも存在する。
【００１７】
操作部７は、ボール状弁体８の図中上部に対して上方へ延びるように取付けられたステム２２（操作軸または回動中心軸）と、このステム２２の弁本体６を貫通して上方へ突出した部分に取付けられたハンドル２３（把持部）と、を有している。
【００１８】
ボール状弁体８は、外面の少なくとも一部に球面部１１を有するほぼ球体状のものとされており、連通孔９は、ステム２２と直交する直径方向に貫通形成されて、流路部３，４と連通し得るようになっている。連通孔９は、流路部３，４と同径とされる。
【００１９】
境界部分は、弁本体６またはボール保持部材１６における、流路部３，４と弁体収容空間５との間に形成される段差部のコーナー部分となっている。球面部１１は、少なくとも、ステム２２を中心としてボール状弁体８を回動した時に、弾性体シール１３，１４と接触する（連通孔９以外の）部分に対して形成される。
【００２０】
弾性体シール１３，１４は、流路部３，４の周方向に沿って延びる環状のものとされる。弾性体シール１３，１４の表面側には、ボール状弁体８の球面部１１に対して圧接される圧接面部１２（止水面）が形成される（図４参照）。弾性体シール１３，１４は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（一般名：ＰＴＦＥ）、エチレンプロピレンゴム（一般名：ＥＰＤＭ）、フッ素ゴム（一般名：ＦＫＭ）、ニトリルゴム（一般名：ＮＢＲ）などによって構成される。一次側の弾性体シール１３は、一次シート（ボールシート）などと呼ばれている。また、二次側の弾性体シール１４は、二次シート（インテグラルシート）などと呼ばれている。
【００２１】
弁本体６やボール保持部材１６における弾性体シール１３，１４の裏面側には、弾性体シール１３，１４を裏面側から支えるバックアップリング２５（図３参照）が設置される。
【００２２】
その他に、弁本体６の開口部１５の内周面とボール保持部材１６の外周面との間や、弁本体６の端面と、配管固定部１８を構成する受口部材１９の弁本体６に対する当接面との間や、弁本体６とステム２２との間などには、シール部材２６〜２９が設けられる。
【００２３】
そして、以上のような基本的な構成に対し、この実施例は、以下のような構成を備えている。
（１）図４に示すように、上記弾性体シール１３に、（弾性体シール１３の）裏面側への流体２の侵入を防止可能な侵入防止部３１を設ける。
【００２４】
ここで、侵入防止部３１は、（弾性体シール１３の圧接面部１２の）裏面側への流体２の侵入を防止できるものであれば、どのようなものであっても良い。
【００２５】
この場合、侵入防止部３１は、弾性体シール１３の流路部３側の部分に設けられているが、弾性体シール１３の弁体収容空間５側の部分や、弾性体シール１４の流路部４側の部分や、弾性体シール１４の弁体収容空間５側の部分に対して設けることもできる。
【００２６】
（２）より具体的には、上記弾性体シール１３が、上記境界部分に設けられたシール嵌合用凹部３５に嵌合設置される。
そして、上記侵入防止部３１が、上記弾性体シール１３の表面から連続するように張出形成されて、上記シール嵌合用凹部３５と上記弾性体シール１３との間の隙間３６を覆うカバー部３７とされる。
【００２７】
ここで、シール嵌合用凹部３５（シール溝）は、上記した境界部分（流路部３と弁体収容空間５との間にできる段差のコーナー部分）をＬ型に切欠いて形成される。弾性体シール１３は、シール嵌合用凹部３５に合致するほぼ三角断面状のものとされる。なお、以上は、弾性体シール１４についても同様である。
【００２８】
弾性体シール１３の表面は、この場合、流路部３側の縁部とされている。隙間３６は、シール嵌合用凹部３５と弾性体シール１３との間にできる僅かなものである。カバー部３７は、隙間３６を覆うための、覆いのようなものとされる。カバー部３７は、流路部３の内周面に沿ってシール嵌合用凹部３５から離れるように延びるものとされる。
【００２９】
（３）上記カバー部３７が、上記基部側から、先端側へ向かって薄肉となるテーパ状の突出部４１とされる。
そして、上記シール嵌合用凹部３５の縁部に、上記テーパ状の突出部４１を上記流路部３と面一状態に収容保持するテーパ状の切欠部４２が形成される。
【００３０】
ここで、基部側とは、弾性体シール１３やシール嵌合用凹部３５に近い部分のことである。また、先端側とは、弾性体シール１３やシール嵌合用凹部３５から離れた部分のことである。テーパ状の突出部４１は、この場合、三角断面のものとされる。テーパ状の切欠部４２は、テーパ状の突出部４１が合致する傾斜形状を有するものとされる。
【００３１】
＜作用＞以下、この実施例の作用について説明する。
上記したボール弁１は、ハンドル２３を操作して、ステム２２を中心にボール状弁体８を回動させ、図１に示すように、ボール状弁体８に形成された連通孔９を流路部３，４と連通させることで、ボール弁１が開き、流体２を流すことができるようになる。また、ハンドル２３を操作して、ステム２２を中心にボール状弁体８を上記とは反対方向に回動させ、図２に示すように、ボール状弁体８に形成された連通孔９を流路部３，４と連通させないようにすることで、ボール弁１が閉じ、流体２の流れを停止することができるようになる。
【００３２】
この際、弁体収容空間５と流路部３，４との境界部分に設置された弾性体シール１３，１４が、ボール状弁体８の圧接面部１２に圧接することで、ボール弁１は、流体２の漏れをシールすることができる。
【００３３】
＜効果＞この実施例によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）図４に示すように、弾性体シール１３に侵入防止部３１を設けた。そして、侵入防止部３１によって、弾性体シール１３の裏面側への流体２の侵入を防止させるようにした。そのため、ボール状弁体８の回動操作の途中で、図３に示すように、連通孔９の開口部が弾性体シール１３を横切ることで、ボール状弁体８に対して弾性体シール１３が部分当たり状態となっても、弾性体シール１３のボール状弁体８と当たっていない部分から弾性体シール１３の裏面側へ流体２が侵入しなくなる。よって、弾性体シール１３の裏面側へ流体２が侵入することで生じていた、図５に示すような、弾性体シール１３の変形や、弾性体シール１３の裏面側に設置されるバックアップリング２５の飛び出しなどの不具合をなくすことができ、弾性体シール１３を常に安定した形状や状態に保つことができる。このように、弾性体シール１３が安定すると、ボール弁１のシール性能が長期間に亘って維持されるようになるので、ボール弁１のメンテナンスの手間を削減することができる。なお、このような侵入防止部３１は、流体２を高速で流すような用途に使用されるボール弁１にとって特に有効である。
【００３４】
（２）侵入防止部３１として、弾性体シール１３に、弾性体シール１３の表面から張出すカバー部３７を一体に設けた。そして、カバー部３７によって、シール嵌合用凹部３５と弾性体シール１３との間の隙間３６の入口部分を直接覆わせるようにした。そのため、上記した隙間３６からシール嵌合用凹部３５の内側への流体２の侵入を確実に防止することができる。
【００３５】
（３）カバー部３７をテーパ状の突出部４１とした。そして、シール嵌合用凹部３５の縁部にテーパ状の切欠部４２を形成した。これにより、テーパ状の突出部４１がテーパ状の切欠部４２に合致することで、テーパ状の突出部４１と切欠部４２とが段差なく密着してテーパ状の突出部４１が流路部３の内周面と面一な状態となる。その結果、テーパ状の突出部４１が流体２の流れを乱すことが押えられる。しかも、テーパ状の突出部４１に流体２の圧力が掛かることによってテーパ状の突出部４１と切欠部４２との密着性が高められるので、上記隙間３６への流体２の侵入をより効果的に防止することが可能となる。また、テーパ状の突出部４１の基部側を先端部側よりも厚肉にすることにより、テーパ状の突出部４１を、流体２によってめくれ難いものとすることができる。
【００３６】
以上、この発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、実施の形態はこの発明の例示にしか過ぎないものである。よって、この発明は実施の形態の構成にのみ限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれることは勿論である。また、例えば、各実施の形態に複数の構成が含まれている場合には、特に記載がなくとも、これらの構成の可能な組合せが含まれることは勿論である。また、実施の形態に複数の実施例や変形例がこの発明のものとして開示されている場合には、特に記載がなくとも、これらに跨がった構成の組合せのうちの可能なものが含まれることは勿論である。また、図面に描かれている構成については、特に記載がなくとも、含まれることは勿論である。更に、「等」の用語がある場合には、同等のものを含むという意味で用いられている。また、「ほぼ」「約」「程度」などの用語がある場合には、常識的に認められる範囲や精度のものを含むという意味で用いられている。
【符号の説明】
【００３７】
１    ボール弁
２    流体
３    流路部
４    流路部
５    弁体収容空間
６    弁本体
７    操作部
８    ボール状弁体
９    連通孔
１１  球面部
１３  弾性体シール
１４  弾性体シール
３１  侵入防止部
３５  シール嵌合用凹部
３６  隙間
３７  カバー部
４１  テーパ状の突出部
４２  テーパ状の切欠部
【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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