(57)【要約】【課題】キャビティ内で異常昇圧した流体圧力を、確実にリリーフすることができるとともに、キャビティ内の圧力を正常値に保つことができ、かつボール弁体に対する圧力負荷方向に制限されることがないようにボールバルブを提供する【解決手段】バルブボディ１内の流路２上に形成した、軸線方向に対峙する１対のシールリング３、３を備えるキャビティ４内に、通孔５を有するボール弁体６を収容したボールバルブにおいて、ボール弁体６に、流路２の弁閉状態において、流路２と通孔５とを連通する逃し孔７を設け、この逃し孔７に、リリーフ弁１０を設けるとともに、キャビティ４内の流体圧力Ｐが、リリーフ弁１０の設定圧力Ｐ0よりも高いときに、リリーフ弁１０を開弁して、キャビティ４内の流体圧力Ｐを、流路２に向けてリリーフしうるようにする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブボディ内の流路上に形成した、軸線方向に対峙する１対のシールリングを備えるキャビティ内に、通孔を有するボール弁体を収容したボールバルブにおいて、
ボール弁体に、流路の弁閉状態において、流路と通孔とを連通する逃し孔を設け、この逃し孔に、リリーフ弁を設けるとともに、
キャビティ内の流体圧力が、リリーフ弁の設定圧力よりも高いときに、リリーフ弁を開弁して、キャビティ内の流体圧力を、流路に向けてリリーフしうるようにしたことを特徴とするボールバルブ。
【請求項２】
リリーフ弁を、逃し孔の通孔側を、流路側から閉塞する軸線方向に摺動自在な作動杆と、この作動杆を通孔側に向けて付勢するばね部材と、このばね部材の付勢力を調整する調整部材と、この調整部材を所望の調整位置でロックするロック部材とを備えるものとしたことを特徴とする請求項１記載のボールバルブ。
【請求項３】
ばね部材を、金属製のものとしたことを特徴とする請求項２記載のボールバルブ。
【請求項４】
リリーフ弁に、流路側からボール弁体に向けて負荷される流体圧力をシールする逆止弁機能を持たせたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のボールバルブ。
【請求項５】
リリーフ弁の設定圧力を、通常に使用される最高の流体圧力よりも、１．２〜１．５倍に設定したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか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、キャビティ内の異常昇圧に対するリリーフ機能を備えるボールバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のフローティング型ボールバルブは、図７および図８に示すように、バルブボディ０１内の流路０２上に形成した、軸線方向に対峙する１対のシールリング０３、０３を備えるキャビティ０４内に、通孔０５を有するボール弁体０６を収容して形成されている。
このようなボールバルブは、通常、弁閉状態において、流路０２内における上流側の流体圧力により、ボール弁体０６が下流側に押されて、下流側のシールリング０３とボール弁体０６に対する圧力負荷によって流路０２をシールする。
【０００３】
図７に示すように、ボール弁体０６の上部（または下部）には、キャビティ０４と通孔０５とを連通する均圧孔０７が設けられているか、あるいは図８に示すように、ボール弁体０６の側部に、弁閉状態において、通孔０５を介して、流路０２とキャビティ０４とを連通する均圧孔０８が設けられている。
これらの均圧孔０７、０８を設けることにより、通孔０５を通してキャビティ０４内の流体圧力と、流路０２内の流体圧力の均一化を図り、ボールバルブの周囲温度や、流路０２を流れる流体温度の上昇によるキャビティ０４内における流体圧力の異常昇圧を防止し、シール材等の部品の破損や、流体の漏洩、および作動不良を防止している。
【０００４】
しかし、図７に示すように、均圧孔０７をボール弁体０６の上部（または下部）に設けたものの場合、弁開時には有効であるが、弁閉時には、均圧孔０７が流路０２と連通されないために、効果がない。
また、図８に示すように、ボール弁体０６の側部に均圧孔０８を設けたものの場合には、弁の開度に依存せずに有効であるが、弁閉状態において、均圧孔０８が流路０２の低圧側（下流側）に設置されていると、ボール弁体均０６の下流側にシール性がなくなるため、均圧孔０８を、流路０２の高圧側（上流側）に設けなければならず、ボール弁体０６に対する圧力負荷方向、すなわちバルブの設置方向が制限される。
【０００５】
また、ボール弁体のシールに、樹脂製シートを用い、このシートにリリーフ機能を持たせたもの（特許文献１参照）は、温度や圧力等の条件によって、確実にリリーフすることができないという問題があった。
【特許文献１】特開２００５−４８８５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前記した現状に鑑み、キャビティ内で異常昇圧した流体圧力を、確実にリリーフすることができるとともに、キャビティ内の圧力を正常値に保つことができ、かつバルブの設置方向が制限されることがないようにしたボールバルブを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によると、上記課題は、次のようにして解決される。
（１）  バルブボディ内の流路上に形成した、軸線方向に対峙する１対のシールリングを備えるキャビティ内に、通孔を有するボール弁体を収容したボールバルブにおいて、ボール弁体に、流路の弁閉状態において、流路と通孔とを連通する逃し孔を設け、この逃し孔に、リリーフ弁を設けるとともに、キャビティ内の流体圧力が、リリーフ弁の設定圧力よりも高いときに、リリーフ弁を開弁して、キャビティ内の流体圧力を、流路に向けてリリーフしうるようにする。
【０００８】
（２）  上記（１）項において、リリーフ弁を、逃し孔の通孔側を流路側から閉塞する軸線方向に摺動自在な作動杆と、この作動杆を通孔側に向けて付勢するばね部材と、このばね部材の付勢力を調整する調整部材と、この調整部材を所望の調整位置でロックするロック部材とを備えるものとする。
【０００９】
（３）  上記（２）項において、ばね部材を、金属製のものとする。
【００１０】
（４）  上記（１）〜（３）項のいずれかにおいて、リリーフ弁に、流路側からボール弁体に向けて負荷される流体圧力をシールする逆止弁機能を持たせる。
【００１１】
（５）  上記（１）〜（４）項のいずれかにおいて、リリーフ弁の設定圧力を、通常に使用される最高の流体圧力よりも、１．２〜１．５倍に設定する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、次のような効果を奏することができる。
請求項１記載の発明によると、ボール弁体に、流路の弁閉状態において、流路と通孔との間を連通する逃し孔を設け、この逃し孔に、リリーフ弁を設けるとともに、キャビティ内の流体圧力が、リリーフ弁の設定圧力よりも高いときに、リリーフ弁を開弁して、キャビティ内の流体圧力を流路に向けてリリーフしうるようにしてあるため、キャビティ内で異常昇圧した流体圧力を、確実にリリーフさせることができるとともに、キャビティ内の圧力を正常値に保つことができ、かつボール弁体に対する圧力負荷方向、すなわちバルブの設置方向が制限されることがない。
【００１３】
請求項２記載の発明によると、簡単な構造で、リリーフ弁のリリーフ設定圧力を調整することができる。
【００１４】
請求項３記載の発明によると、ばね部材を、金属製のものとしてあるため、リリーフ圧力を設定する際に、温度の影響を受けにくく、設定した流体圧力で確実にリリーフさせることができる。
【００１５】
請求項４記載の発明によると、流路側からボール弁体に向けて負荷される流体圧力を、確実にシールすることができるとともに、バルブの設置方向が制限されることがない。
また、異常昇圧したキャビティ内の圧力をリリーフさせる方向を、流路の上流側、下流側のいずれを問わずに定めることができる。
【００１６】
請求項５記載の発明によると、リリーフ弁の設定圧力を、調整部材をもってばね部材の強さを調整して、通常に使用される最高の流体圧力よりも、１．２〜１．５倍に設定してあるため、擬似の弁座漏れとなる可能性をなくすことができ、シール材等の部品の破損や流体の漏洩、および作動不良を効果的に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら、詳細に説明する。
図１は、本発明の第１実施形態におけるリリーフ弁を備えるボール弁体の弁閉状態を示すボールバルブの縦断面図、図２は、同じく、リリーフ弁を示す要部拡大断面図である。
【００１８】
本発明のボールバルブは、図１および図２に示すように、バルブボディ１内の流路２上に、軸線方向に対峙させた１対のシールリング３、３を備えるキャビティ４が形成されている。このキャビティ４内には、通孔５を有するボール弁体６が収容されており、このボール弁体６には、ステム６ａの下端が係合されている。
【００１９】
ボール弁体６の一側には、流路２の弁閉状態において、流路２と通孔５とを連通する逃し孔７が設けられている。この逃し孔７における流路２側の開口８と通孔５側の小径の開口９との間には、リリーフ弁１０が設けられている。
【００２０】
リリーフ弁１０は、金属製の作動杆１１と、金属製のコイルばね１２と、調整ねじ１３と、ロックねじ１４とにより構成されている。
【００２１】
作動杆１１は、逃し孔７内を軸線方向に摺動自在となっており、逃し孔７における通孔５側の開口９の弁座部９ａに、通孔５側に向けて先細の先端部１１ａを当接させることによって、前記開口９を閉塞しうるようになっている。
【００２２】
コイルばね１２は、通孔５側の端部１２ａを、作動杆１１の先端部１１ａ側に段付き形成した顎部１１ｂに向けて挿入し係止させることにより、作動杆１１を流路２側から通孔５側の開口９に向けて弾性的に押圧し付勢している。
【００２３】
調整ねじ１３は、コイルばね１２の流路２側の端部１２ｂを保持し、流路２側の開口８から、逃し孔７の内周面にねじ切りされた螺合部１５に向けて螺合させることにより、コイルばね１２の付勢力を調整可能にしている。
【００２４】
ロックねじ１４は、逃し孔７内に調整ねじ１３を螺合した後、流路２側の開口８から、逃し孔７内の螺合部１５に螺合させて、調整ねじ１３に当接させることにより、調整ねじ１３を所望の調整位置でロックしうるようになっている。
【００２５】
リリーフ弁１０の設定圧力の調整は、次のようにして行われる。
まず、調整ねじ１３を回動して軸線方向に移動させ、コイルばね１２を伸縮させることにより、作動杆１１に対する通孔５側への押圧力を調整し、リリーフ弁１０のリリーフ圧力を設定する。
この場合、リリーフ圧力は、通常使用する流体の最高圧力の１．２〜１．５倍の範囲内、更に好ましくは１．２〜１．３倍程度に設定されている。１．２倍未満では、ボールバルブの弁座漏れ規格試験の圧力と同じになるため、試験時に、リリーフしてしまい、擬似の弁座漏れとなる可能性があり、また１．５倍を超える場合は、ボールバルブの耐圧規格試験の圧力に合わせたものとなり、昇圧時におけるキャビティ４内の圧力が高過ぎて、シール材等の部品の破損や流体の漏洩、および作動不良を招くおそれがあるからである。
このように、リリーフ圧力の設定後、ロックねじ１４を螺合して、調整ねじ１３に当接させることにより、調整ねじ１３を所望の調整位置でロックする。
【００２６】
図３は、リリーフ弁１０による異常昇圧におけるキャビティ４内圧力のリリーフ状態を示す要部拡大断面図、図４は、リリーフ弁１０による逆止弁機能を示す要部拡大断面図である。なお、図５は、キャビティ４内に水を満たし、バルブを温水で加温して、キャビティ４内の圧力をリリーフさせた実験結果を示す図である。
【００２７】
図３および図５に示すように、キャビティ４内における流体圧力Ｐ（ＭＰａ）が、異常昇圧になって、リリーフ弁１０の設定圧力Ｐ0よりも高くなると、作動杆１１は、コイルばね１２の付勢力に抗して、流路２側に向けて移動し、通孔５側における開口９の弁座部９ａを開放することにより、図３に矢印で示すように、キャビティ４内の流体圧力を、流路２に向けてリリーフさせるようになっている。
【００２８】
図４および図５に示すように、リリーフ後、キャビティ４内における流体圧力Ｐが、リリーフ弁１０の設定圧力Ｐ0よりも低くなると、作動杆１１は、コイルばね１２の付勢力により、元の位置に復帰して、通孔５側における開口９の弁座部９ａを閉塞することにより、キャビティ４内における流体圧力Ｐの低下を防止し、正常値を維持しうるようになっている。
【００２９】
図６は、本発明の第２実施形態におけるリリーフ弁を示す要部拡大断面図である。
第２実施形態のリリーフ弁１６は、作動杆１７の先端部１８を扁平な形状にし、この扁平な先端面１８ａにシールパッキン１９を貼着して、ボール弁体２０における通孔２１側の開口２２を閉塞しうるような構成としてある
これにより、前記第１実施形態のようなシール性に劣るものの、高温から低温、高圧から低圧に使用可能なメタルシール構造のボールバルブに比して、高温、高圧には不向きであるものの、シール性が高くて、容易にシールすることが可能なソフトシール構造のボールバルブとして用いることができる。
【００３０】
なお、上記の実施形態においては、ボールバルブだけでなく、キャビティ構造を持つバルブ、例えばゲートバルブ等にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１実施形態におけるリリーフ弁を備えるボール弁体の弁閉状態を示すボールバルブの縦断面図である。
【図２】同じく、リリーフ弁の要部拡大断面図である。
【図３】リリーフ弁による異常昇圧におけるキャビティ内圧力のリリーフ状態を示す要部拡大断面図である。
【図４】リリーフ弁による逆止弁機能を示す要部拡大断面図である。
【図５】キャビティ内に水を満たし、バルブを温水で加温して、キャビティ内の圧力をリリーフさせた実験結果を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態におけるリリーフ弁を示す要部拡大断面図である。
【図７】従来のボールバルブを示す縦断面図である。
【図８】従来の他のボールバルブを示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１    バルブボディ
２    流路
３    シールリング
４    キャビティ
５    通孔
６    ボール弁体
６ａ  ステム
７    逃し孔
８    開口
９    開口
９ａ  弁座部
１０  リリーフ弁
１１  作動杆
１１ａ  先端部
１１ｂ  顎部
１２  コイルばね
１２ａ  端部
１２ｂ  端部
１３  調整ねじ
１４  ロックねじ
１５  螺合部
１６  リリーフ弁
１７  作動杆
１８  先端部
１８ａ  先端面
１９  シールパッキン
２０  ボール弁体
２１  通孔
２２  開口
０１  バルブボディ
０２  流路
０３  シールリング
０４  キャビティ
０５  通孔
０６  ボール弁体
０７  均圧孔
０８  均圧孔
Ｐ    キャビティ内圧力
Ｐ0  設定圧力
【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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