ボールバルブ
【課題】ファイヤーセーフ時にのみ圧縮される非自封性のパッキンを備えた構造のシンプルなボールバルブを得る。
【解決手段】ボール１４の外周面に接するシートリング１７を保持するシートリテーナ２０と、ボディー１２とシートリテーナ２０との間をシールするＯリング１８と、シートリング１７をボール１４に圧接するスプリング２１と、シートリテーナ２０の外周面に形成された環状溝２０ｅに突出して嵌め込まれた非自封性のパッキン２２と、ボディー１２の内周面において内径がパッキン２２の外径よりも大径に形成され、通常動作時においてパッキン２２に対する圧縮を回避する非圧縮溝１２ａと、非圧縮溝１２ａのボール１４側にパッキン２２の外径よりも小径に形成され、シートリテーナ２０が通常動作時の移動範囲を超えてボール１４側に移動した場合にパッキン２２を圧縮する圧縮部１２ｂとを備えた構成とする。
【解決手段】ボール１４の外周面に接するシートリング１７を保持するシートリテーナ２０と、ボディー１２とシートリテーナ２０との間をシールするＯリング１８と、シートリング１７をボール１４に圧接するスプリング２１と、シートリテーナ２０の外周面に形成された環状溝２０ｅに突出して嵌め込まれた非自封性のパッキン２２と、ボディー１２の内周面において内径がパッキン２２の外径よりも大径に形成され、通常動作時においてパッキン２２に対する圧縮を回避する非圧縮溝１２ａと、非圧縮溝１２ａのボール１４側にパッキン２２の外径よりも小径に形成され、シートリテーナ２０が通常動作時の移動範囲を超えてボール１４側に移動した場合にパッキン２２を圧縮する圧縮部１２ｂとを備えた構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はボールバルブに関し、特に火災等によりボールバルブが高温下に晒された場合におけるボールバルブのシール構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シートリテーナの設けられたボールバルブでは、ボールとシートリテーナとの間にはシートリングを配置し、ボディーとシートリテーナとの間にはＯリングを配置して、これらシートリングおよびＯリングによって流体の漏洩を防止している。
【０００３】
しかしながら、シートリングやＯリングは可燃性あるいは可溶融性のため、火災等の事故が発生してボールバルブが高温下に晒された場合には、シートリングやＯリングが焼失したり溶融してシール機能が喪失される。すると、高温となった流体の流れをボールバルブで阻止することができない。
【０００４】
そこで、このような事態を防止する（すなわち、ファイヤーセーフ機能を有する）ボールバルブとして、例えば特許文献１（実公平３−２９６４６号公報）や特許文献２（特開２００２−２５７２４６号公報）に記載のものが知られている。
【０００５】
特許文献１に記載のボールバルブは、図６に示すように、上流側および下流側のボディー１０１に設けられた環状溝に、ボール１０９との間をシールするシートリング１０３を備えたシートリテーナ１０２が組み込まれている。シートリテーナ１０２の外周には、ボディー１０１との間をシールするためのＯリング１０８および環状のパッキン１０７が設けられている。
【０００６】
パッキン１０７は、スプリング１０４によってボール１０９の方向へ押圧されるリテーナグランド１０５とシートリテーナ１０２の外周切り欠き部とに挟まれている。そして、フッ素樹脂製のスペーサ１０６によってシートリテーナ１０２との間に一定のクリアランスが保たれており、通常の動作時においては、スプリング１０４による圧縮力が加わらないようになっている。よって、パッキン１０７はボディー１０１の内周面とは接触しているが、周方向および軸方向ともに圧縮される力は加わっていないため、パッキン１０７がシートリテーナ１０２の摺動を妨げるような抵抗とはならない。
【０００７】
ここで、パッキン１０７には、一般に偏組または成型された膨張黒鉛など、圧縮力を与え続けなければ所定のシール性能を発揮しない非自封性の部材が用いられている。Ｏリング１０８の使用可能な温度範囲は−５５〜３００℃程度であるために、パッキン１０７はこの温度範囲外の低温域や高温域でのシール用として使用される。
【０００８】
したがって、通常動作時において圧縮力が加わっていないパッキン１０７にシール性はないものの、シートリテーナ１０２とボディー１０１との間を通る圧力はシートリテーナ１０２の外周に設けられたＯリング１０８によってシールされ、シートリテーナ１０２とボール１０９との間を通る圧力はシートリング１０３とボール１０９の接触面によってシールされる。
【０００９】
このような構造のボールバルブにおいて、プラントなどで火災が発生した場合、バルブは高温下に晒されて樹脂やゴム製の部品（ここでは、シートリング１０３、スペーサ１０６およびＯリング１０８）は焼失してしまうため、図７に示す状態になる。
【００１０】
この場合、シートリング１０３が焼失するため、スプリング１０４がシートリテーナ１０２をさらにボール１０９の方向へ移動させ、シートリテーナ１０２の金属シール面１０２ａとボール１０９とが接触して流体の漏れを防止する。また、パッキン１０７は膨張黒鉛で作られているので焼失することがなく、パッキン１０７の圧縮防止に設けられたスペーサ１０６が焼失するため、スプリング１０４によってリテーナグランド１０５がパッキン１０７を圧縮する。このようにして圧縮されたパッキン１０７はボディー１０１の内周面およびシートリテーナ１０２の外周切り欠き部との面圧が高まり、シートリテーナ１０２とボディー１０１との間を通る流体の漏れを防止する。
【００１１】
次に、特許文献２に記載のボールバルブは、図８に示すように、ボール１０９との間をシールするシートリング１０３を備えたシートリテーナ１０２には、ボディー１０１とシートリテーナ１０２との間をシールする非自封性のパッキン１０７が設けられている。また、シートリテーナ１０２には、パッキン１０７を押圧可能な環状のリテーナグランド１０５が設けられている。そして、流体圧がキャビティ圧よりも高くなったときにリテーナグランド１０５に流体圧を作用させてリテーナグランド１０５でパッキン１０７を押圧する２つのシール手段１１０，１１１が設けられている。また、シートリテーナ１０２のボール１０９と反対側には、スプリング１０４を保持してシートリテーナ１０２側に付勢されたスプリングリテーナ１１２が配置されている。そして、シール手段１１０，１１１は、スプリングリテーナ１１２によりリテーナグランド１０５に押圧されて、リテーナグランド１０５とボディー１０１との間、およびシートリテーナ１０２とリテーナグランド１０５との間をシールする。
【００１２】
このようなボールバルブでは、パッキン１０７が流体圧およびスプリング力の作用したリテーナグランド１０５により締め付けられるので、高温下でも安定したシール性が得られるようになっている。
【特許文献１】実公平３−２９６４６号公報
【特許文献２】特開２００２−２５７２４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献１に記載のボールバルブでは、リテーナグランドやおよびスペーサなどが必要なために部品点数が多くなり、コストアップの要因となる。
【００１４】
また、シートリテーナにリテーナグランドを収納するためのスペースが必要となるので、シートリテーナが軸方向に長くなるとともに、ボディーにはこのようなシートリテーナを収納するためのスペースを大きく設けなければならない。
【００１５】
さらに、ファイヤーセーフ時にシートリテーナの金属シール面とボールとを接触させるために、スペーサの厚さおよびパッキンの圧縮変形分だけ余分にスプリングのストローク（たわみ）が必要となる。そして、スプリングのストロークが大きくなると、ボディーのシートリテーナを収納するためのスペースが大きくなったりスプリングが大型化するのみならず、また金属シール面とボールとの接触面の面圧が小さくなってシール性が低下してしまう。
【００１６】
特許文献２に記載のボールバルブでは、シートリテーナを押圧するスプリングの弾発力は、「パッキンを押圧する力」も加えた荷重で設定が必要であるために、結果としてシートリングのボールへの押圧力も過大なものとなり、シートリングの摩耗や変形が進むおそれがある。
【００１７】
また、パッキンは通常使用時においてもシートリテーナの動きにともなってボディーの内周面と摺動するので、パッキンに摩耗や変形が発生してシール性能が著しく低下するおそれがあるのみならず、ボディーの内周面とに発生した面圧が摺動抵抗となってシートリテーナの動きの妨げとなったりスプリング力の抵抗となる。
【００１８】
そして、シートリングやパッキンが摩耗すると、その削れかすがシートリテーナとボディーとの隙間に入ってシートリテーナの動きの妨げとなったり、シール面に入って圧力漏れの原因となる。
【００１９】
そこで、本発明は、ファイヤーセーフ時にのみ圧縮される非自封性のシール手段を備え、このシール手段を圧縮するための押圧手段の押圧力が過大となることなく、構造のシンプルな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】
【００２０】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明のボールバルブは、ボディー内に形成された流路上に回動自在に配置され、前記流路と連通する貫通孔が形成されて当該貫通孔により前記流路を開閉するボールと、前記ボールにおける流体の少なくとも流入側または流出側に設けられ、前記ボールの外周面に接するシートリングと、前記シートリングを保持するシート保持手段と、前記ボディーと前記シート保持手段との間をシールする自封性の第１のシール手段と、前記シート保持手段を介して前記シートリングを前記ボールに圧接する押圧手段と、前記シート保持手段の外周面に形成された環状溝に嵌め込まれて当該環状溝から外側に突出して設けられた非自封性の第２のシール手段と、前記ボディーの内周面において内径が前記第２のシール手段の外径よりも大径に形成され、通常動作時において前記第２のシール手段に対する圧縮を回避する非圧縮溝と、前記ボディーの内周面における前記非圧縮溝の前記ボール側に前記第２のシール手段の外径よりも小径に形成され、前記シート保持手段が通常動作時の移動範囲を超えて前記ボール側に移動した場合に前記第２のシール手段を圧縮する圧縮部と、を有することを特徴とする。
【００２１】
請求項２に記載の本発明のボールバルブは、ボディー内に形成された流路上に回動自在に配置され、前記流路と連通する貫通孔が形成されて当該貫通孔により前記流路を開閉するボールと、前記ボールにおける流体の少なくとも流入側または流出側に設けられ、前記ボールの外周面に接するシートリングと、前記シートリングを保持するシート保持手段と、前記ボディーと前記シート保持手段との間をシールする自封性の第１のシール手段と、前記シート保持手段を介して前記シートリングを前記ボールに圧接する押圧手段と、前記ボディーの内周面に形成された環状溝に嵌め込まれて当該環状溝から内側に突出して設けられた非自封性の第２のシール手段と、前記シート保持手段の外周面において外径が前記第２のシール手段の内径よりも小径に形成され、通常動作時において前記第２のシール手段に対する圧縮を回避する非圧縮溝と、前記シート保持手段の外周面における前記非圧縮溝の前記ボールと反対側に前記第２のシール手段の内径よりも大径に形成され、前記シート保持手段が通常動作時の移動範囲を超えて前記ボール側に移動した場合に前記第２のシール手段を圧縮する圧縮部と、を有することを特徴とする。
【００２２】
請求項３に記載の本発明は、請求項１または２記載の発明の構成に加えて、前記圧縮部は、前記非圧縮溝から連続形成されたテーパ部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば以下の効果を奏することができる。
【００２４】
すなわち、本発明によれば、通常使用時には第２のシール手段は非圧縮溝に位置しているので第２のシール手段は圧縮されることはなく、シート保持手段の摺動抵抗とはならない。一方、ファイヤーセーフ時には、第２のシール手段は圧縮部で圧縮され、シート保持手段とボディーとの間を通る流体の漏れが防止される。よって、非自封性の第２のシール手段をファイヤーセーフ時にのみ圧縮されるようにすることが可能になる。
【００２５】
また、本発明によれば、押圧手段の押圧力とシート保持手段の移動量という２つの要素により第２のシール手段が圧縮されるようになっているので、押圧手段のみで第２のシール手段を圧縮する場合のように押圧手段の押圧力が過大となることがない。
【００２６】
そして、本発明によれば、ボールバルブにおいて一般的に用いられている押圧手段の押圧力とシート保持手段の移動量とを利用して第２のシール手段が圧縮されるようになっているので、第２のシール手段を圧縮するための新たな部品は必要なくなって部品点数の増加がなく、構造のシンプルなボールバルブが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照しつつさらに具体的に説明する。ここで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。なお、ここでの説明は本発明が実施される最良の形態であることから、本発明は当該形態に限定されるものではない。
【００２８】
図１は本発明の実施の形態１におけるボールバルブを示す断面図、図２は通常動作時における図１のボールバルブの要部を示す断面図、図３はファイヤーセーフ時における図１のボールバルブの要部を示す断面図、図４は本発明の実施の形態２におけるボールバルブの要部を示す断面図、図５は本発明の実施の形態３におけるボールバルブの要部を示す断面図である。
【００２９】
（実施の形態１）
【００３０】
先ず、本発明の実施の形態１におけるボールバルブの構成について説明する。
【００３１】
図１に示す実施の形態１のボールバルブにおいて、ボディー１２は第１のボディー部１２−１と第２のボディー部１２−２とで構成されており、内部に円筒状の流路１３が形成された構造となっている。なお、ハウジングの構造は、流路方向（横方向）に分割されて、ボールが挿入されるサイドエントリ形や、縦方向に分割されてボールが挿入されるトップエントリ形などの構造が適宜選択される。
【００３２】
ボディー１２の内部には、流路１３と連通する円筒状の貫通孔１４ａが形成されたボール１４が流路１３上に配置されている。このボール１４は流路１３と直交する方向に配置された一対のステム１５ａ，１５ｂに支持されており、ステム１５ａ，１５ｂを回動支点として貫通孔１４ａにより流路１３を開閉する方向に回動自在に装着されている。ここで、ボール１４は金属製または樹脂製であり、金属製の場合には、たとえばステンレス鋼、炭素鋼、ダクタイル鉄、鉄、青銅、黄銅、あるいはこれらの金属からなる芯体をステライトやメッキによって表面処理されたものが、樹脂製の場合には、たとえばフッ素樹脂やナイロン樹脂やプラスチック、あるは金属の芯体をそれらで被ったものなどが用いられる。
【００３３】
なお、ステム１５ａ，１５ｂの周辺には、ボディー１２とボール１４とで囲まれた空間であるキャビティ１６が形成されている。
【００３４】
図２に示すように、流路１３とキャビティ１６との間をシールして、流体が流路１３からキャビティ１６へ漏出するのを防止するため、環状のシートリング１７が、ボール１４の外周面に圧接していて、これらはボール１４における流体の流入側と流出側（第１のボディー部１２−１と第２のボディー部１２−２側）とに設けられている。したがって、ボール１４はこのシートリング１７と摺動しながら回動する。
【００３５】
なお、シートリング１７の材料には、ＰＣＴＦＦ、ＰＴＦＥ、変性ＰＴＦＥ（ＰＦＡ＋ＰＴＦＥ）、充填材入りＰＴＦＥ、ポリエーテル系、ナイロン系などの樹脂を適用することができる。つまり、シートリング１７は、フッ素、ナイロン、エーテルなどを含む樹脂材料により構成することができる。
【００３６】
ここで、ＰＣＴＦＦは、低温での寸法安定性が良く、機械的強度が高いことから、主に超低温での使用に適している。また、ＰＴＦＥは、汎用性があり摩耗に強く、またシートの磨耗などによって発生する、着色した異物を嫌う超純水、薬品、ケミカルの使用に適している。変性ＰＴＦＥ（ＰＦＡ＋ＰＴＦＥ）は、ＰＴＦＥと同じ用途で、より耐クリープ性や高温（最高２３０℃程度）での使用が求められる場合に適しており、低温についても−１００℃程度までは使用できる。充填材入りＰＴＦＥは、流体との耐食性などによって充填材にはグラスファイバやカーボンファイバなどが使い分けられ、強度および耐磨耗性に優れており、−１００〜２３０℃程度の使用に適している。ポリエーテル系樹脂は、高圧・高温（最高２７０℃程度）での使用に適しており、強度・高温特性に優れている。そして、ナイロン系樹脂は、主に高圧での使用に適している。
【００３７】
但し、シートリング１７の材料はこれらの限定されるものではなく、これら以外の様々な材料（ゴム製品単体を除く様々な樹脂や金属など）を用いることができる。
【００３８】
シートリング１７は環状のシートリテーナ（シート保持手段）２０に保持されている。すなわち、シートリテーナ２０には環状のシートリング保持溝２０ａが流路１３の軸方向に開口して形成されており、シートリング１７はこのシートリング保持溝２０ａに嵌め込まれてシートリテーナ２０に保持されている。
【００３９】
さらに、シートリテーナ２０には環状のリテーナリング保持溝２０ｄがシートリング保持溝２０ａの外径側直交方向に形成され、リテーナリング１９が嵌め込まれている。すなわち、リテーナリング保持溝２０ｄにはリテーナリング１９の外径側が嵌め込まれ、シートリング１７はリテーナリング１９の内径側に当接している。これにより、シートリング１７のシートリング保持溝２０ａからの脱落が阻止されている。
【００４０】
シートリテーナ２０は流路１３の軸方向に変位可能に設けられており、シートリテーナ２０のボール１４と反対側には、複数のスプリング保持穴２０ｂが形成されている。このスプリング保持穴２０ｂには、ボディー１２に圧接してシートリテーナ２０をボール１４の方向に変位させるための付勢力を与えるスプリング（押圧手段）２１が装着されている。これにより、特に低圧時において、スプリング２１により積極的にシートリテーナ２０がボール１４側へ移動され、シートリング１７がボール１４へ圧接される。なお、スプリング２１はコイルばねを用いているが、板ばねや皿ばね等を用いてもよい。
【００４１】
また、シートリテーナ２０の外周には、シール保持部２０ｃが環状に形成されている。そして、シール保持部２０ｃには、ボディー１２とシートリテーナ２０との間をシールするＯリング（第１のシール手段）１８が嵌め込まれている。
【００４２】
ここで、Ｏリング１８は、一般に弾力性を有するゴムでできており、所定の潰し代が与えられた状態でシールすべき場所に配置することにより、別途の押圧力を加えることなくシール性を発揮する自封性のシール手段である。これにより、流体圧がシートリテーナ２０とボディー１２との間からキャビティ１６へ漏れるのが防止されるとともに、シートリテーナ２０に対してボール１４側へ変位する力が付与される。
【００４３】
図２に詳しく示すように、シートリテーナ２０の外周面には、さらに環状溝２０ｅが形成されている。環状溝２０ｅには、偏組または成形された膨張黒鉛からなり、圧縮力が加わるとシール性を発揮するシール部材、つまり非自封性を有するシール部材であるパッキン（第２のシール手段）２２が嵌め込まれている。そして、このパッキン２２は、環状溝２０ｅから外側に突出して設けらている。
【００４４】
ここで、非自封性を有するパッキン２２の材料としては、膨張黒鉛以外にも、たとえば、炭素繊維などがある。但し、ここに列挙した以外の材料によりパッキン２２を形成してもよい。
【００４５】
このようなパッキン２２に対応して、ボディー１２の内周面には、内径がパッキン２２の外径よりも大きな非圧縮溝１２ａが通常動作時におけるパッキン２２の移動範囲にわたって形成されており、通常動作時でのパッキン２２に対する圧縮が回避されている。さらに、ボディー１２の内周面における非圧縮溝１２ａのボール１４側には、パッキン２２の外径よりも小径の圧縮部１２ｂが形成されている。したがって、シートリテーナ２０が通常動作時の移動範囲を超えてボール１４側に移動した場合には、すなわちファイヤーセーフ時には、それまで非圧縮溝１２ａに位置することによりボディー１２で圧縮されることのなかったパッキン２２は、非圧縮溝１２ａから外れて圧縮部１２ｂに位置するようになり、圧縮されてシール力が発生する。
【００４６】
なお、シートリテーナ２０は、このような圧縮部１２ｂにより径方向への自由な動きが規制されて軸方向へのみ摺動することになる。
【００４７】
圧縮部１２ｂには、非圧縮溝１２ａから連続したテーパ部１２ｂ−１が形成されており、ファイヤーセーフ時に、パッキン２２が非圧縮溝１２ａから圧縮部１２ｂへとスムーズに移動できるようになっている。
【００４８】
なお、パッキン２２はボディー１２の内周面に設けられた圧縮部１２ｂ、つまりパッキン２２の外径よりも若干小さい径の部分を乗り越えて非圧縮溝１２ａに組み込まれるので、パッキン７は組み立て時に一旦圧縮されることになる。しかしながら、パッキン２２は瞬時に圧縮から解放されて非圧縮溝１２ａに入り込むので、寸法的な変形は殆どない。
【００４９】
次に、以上のような構成を有する本発明の実施の形態１におけるボールバルブの作用について説明する。
【００５０】
このような構造を有するボールバルブにおいて、ステム１５ａ，１５ｂによりボール１４を回動して貫通孔１４ａを流路１３と非連通として、流路１３を閉塞する。
【００５１】
このとき、ボールバルブに流入側の流体圧がかかっていない状態、あるいは流入側の圧力がキャビティ１６内の圧力と同圧となっている状態では、図２に示すように、スプリング２１の弾発力で発生した荷重によってシートリテーナ２０がボール１４に向けて軸方向に押圧され、これによりシートリング１７がボール１４に圧接される。また、流入側の流体圧がかかっている状態では、シートリテーナ２０はさらに流体圧による荷重を、Ｏリング１８のシール外径と、シートリング１７とボール１４とのシール径との間に受け、シートリング１７がより強くボール１４に圧接される。
【００５２】
そして、たとえばプラントなどで火災が発生たなどの原因でバルブが高温下に晒されたファイヤーセーフ時には、樹脂やゴム製の部品であるシートリング１７およびＯリング１８が焼失する一方で、膨張黒鉛製のパッキン２２は焼失せず、図３に示す状態になる。
【００５３】
この場合、図示するように、シートリング１７が焼失するため、スプリング２１がシートリテーナ２０をさらにボール１４の方向へ移動させるので、シートリテーナ２０の金属シール面２０−１とボール１４とが接触して流体の漏れを防止する。
【００５４】
そして、このようにシートリテーナ２０が、その金属シール面２０−１がボール１４と接触する位置にまで移動することにより、パッキン２２は非圧縮溝１２ａから外れて圧縮部１２ｂへと移動する。ボディー１２の内周面に形成された圧縮部１２ｂはパッキン２２の外径よりも小径になっているので、図３（ｂ）に示すように、パッキン２２は圧縮部１２ｂにより圧縮されることによりボディー１２およびシートリテーナ２０との面圧が高まり、シートリテーナ２０とボディー１２との間を通る流体の漏れが防止されることになる。
【００５５】
そして、このようにファイヤーセーフ時においてシートリテーナ２０の移動に伴ってパッキン２２は圧縮部１２ｂまで移動するが、シートリテーナ２０がボール１４と接触することにより移動量が規制されるので、パッキン２２は圧縮部１２ｂを乗り越えるまで移動することはない。
【００５６】
なお、前述のように、圧縮部１２ｂには、非圧縮溝１２ａから連続したテーパ部１２ｂ−１が形成され、ファイヤーセーフ時に、パッキン２２が非圧縮溝１２ａから圧縮部１２ｂへとスムーズに移動できるようになっているが、必ずしもテーパ部１２ｂ−１は形成されていなくてもよい。
【００５７】
以上説明したように、実施の形態１のボールバルブは、非自封性のパッキン２２を、シートリテーナ２０の外周面に形成された環状溝２０ｅから外側に突出した状態でこの環状溝２０ｅに嵌め込み、ボディー１２の内周面には、内径がパッキン２２の外径よりも大きく、通常動作時においてパッキン２２に対する圧縮を回避する非圧縮溝１２ａ、およびこの非圧縮溝１２ａのボール１４側にパッキン２２の外径よりも小さく、シートリテーナ２０が通常動作時の移動範囲を超えてボール１４側に移動したファイヤーセーフ時においてパッキン２２を圧縮する圧縮部１２ｂを形成している。
【００５８】
これにより、通常使用時にはパッキン２２は非圧縮溝１２ａに位置しているのでパッキン２２は圧縮されることはなく、シートリテーナ２０の摺動抵抗とはならない。一方、ファイヤーセーフ時には、パッキン２２は圧縮部１２ｂに移動して圧縮され、シートリテーナ２０とボディー１２との間を通る流体の漏れが防止される。
【００５９】
したがって、通常動作時におけるパッキン２２の摩耗が防止されるため、ファイヤーセーフ時においてパッキン２２が本来の性能を発揮することが可能になるとともに、摩耗による削れかすが原因となったシートリテーナ２０の動作不良やシール性の低下がなくなる。
【００６０】
また、スプリング２１の押圧力とシートリテーナ２０の移動量という２つの要素によりパッキン２２が主に径方向に圧縮されるようになっているので、スプリング２１のみでパッキン２２を主に軸方向に圧縮する場合のようにスプリング２１の押圧力が過大となることがない。これにより、シートリング１７のボール１４への押圧力が過大となることがなく、シートリング１７の摩耗や変形の進行を抑制することができる。
【００６１】
さらに、ボールバルブにおいて一般的に用いられているスプリング２１の押圧力とシートリテーナ２０の移動量とを利用してパッキン２２が圧縮されるようになっているので、パッキン２２を圧縮するための新たな部品は必要なくなって部品点数の増加がなく、構造のシンプルなボールバルブが得られる。
【００６２】
（実施の形態２）
【００６３】
以上の説明では、パッキン２２をシートリテーナ２０に取り付けているが、逆にパッキン２２をボディー１２に取り付けるようにしてもよい。
【００６４】
すなわち、図４に示すように、ボディー１２の内周面に環状溝１２ｅを形成し、パッキン２２をこの環状溝１２ｅから内側に突出するように嵌め込む。また、シートリテーナ２０の外周面に、外径がパッキン２２の内径よりも小さくして通常動作時においてパッキン２２に対する圧縮を回避する非圧縮溝２０ｆを設け、非圧縮溝２０ｆのボール１４と反対側にパッキン２２の内径よりも大きくしてファイヤーセーフ時にパッキン２２を圧縮する圧縮部２０ｇを設ける。
【００６５】
そして、このような構造でも、パッキン２２をシートリテーナ２０に取り付けた場合と同様の作用効果が得られる。
【００６６】
なお、パッキン２２をシートリテーナ２０に取り付けた構造では、ボディー１２の内周面に溝加工が不要になることから、ボディー１２の肉厚の確保が容易になる。一方、パッキン２２をボディー１２に取り付けた構造では、逆にシートリテーナ２０に溝加工が不要になることから、シートリテーナ２０の長さを短縮化できるので、小口径バルブに好適である。
【００６７】
（実施の形態３）
【００６８】
また、実施の形態２のボールバルブは、通常動作時ではパッキン２２はボディー１２とシートリテーナ２０との間をシールせず、ファイヤーセーフ時にのみこれらの間をシールするようになっていることから、流体の流入側（一次側）および流出側（二次側）のシール構造を図５に示すようなものにすることも可能である。すなわち、Ｏリング１８の嵌め込まれたシール保持部２０ｃを、径方向外側のみが開放された溝形状（図２などに示す形状）ではなく、ボール１４と反対側までもが開放された切り欠き形状にする。また、シートリング１７とボール１４とのシール径をｄ１、Ｏリング１８とシートリテーナ２０とのシール径をｄ２、Ｏリング１８とボディー１２とのシール径をｄ３とした場合、これらのシール径の関係が、ｄ２＜ｄ１＜ｄ３となるようにする。
【００６９】
このようにすれば、ボール１４の貫通孔１４ａと流路１３とを非連通状態とした閉止位置の場合、一次側においては、ｄ１＜ｄ３となったシール径の差によって得られる自封性によりシートリテーナ２０がボール１４に圧接されてシートリング１７とボール１４とに大きなシール性が得られる。
【００７０】
ここで、何らかの原因により一次側におけるシートリング１７とボール１４との間のシール力が喪失した場合、一次側の流体圧がキャビティ１６に入り込んで二次側に抜けようとする。
【００７１】
しかしながら、図５に示す構造によれば、二次側においては、シートリテーナ２０とボディー１２との間に回り込んだ流体圧（二次側よりも高い流体圧）は、通常動作時においてはパッキン２２がシール性を有していないことから、Ｏリング１８とシートリテーナ２０との間に入り込んでＯリング１８をボール１４と反対側のボディー１２に押圧する。これにより、ｄ２＜ｄ１となっったシール径の差によって得られる自封性によりシートリテーナ２０がボール１４に圧接される。
【００７２】
一方、図２に示す形状を二次側に採用した場合には、シートリテーナ２０とボディー１２との間に回り込んだ流体圧は、シール保持部２０ｃにおいて、ボール１４側と非ボール側の双方に加わり、流体圧により生じる荷重が相殺されることから、ｄ２＜ｄ１のシール径が得られず、自封性によるシートリテーナ２０のボール１４への圧接は生じない。
【００７３】
このように、図５に示すシール構造を一次側および二次側に採用すれば、通常作動時のボールバルブが閉止位置の場合における一次側でのシール性、および一次側のシール性が喪失した場合における二次側でのシール性、の双方でのシール性、いわゆるダブルシール性が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本実施の形態では、本発明をトラニオン型のボールバルブに適用した場合が示されているが、フローティング型など、種々の構造のボールバルブに適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の実施の形態１におけるボールバルブを示す断面図である。
【図２】（ａ）は通常動作時における図１のボールバルブの要部を示す断面図、（ｂ）は（ａ）を拡大して示す断面図である。
【図３】（ａ）はファイヤーセーフ時における図１のボールバルブの要部を示す断面図、（ｂ）は（ａ）を拡大して示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態２におけるボールバルブの要部を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態３におけるボールバルブの要部を示す断面図である。
【図６】特許文献１のボールバルブの要部を示す断面図である。
【図７】ファイヤーセーフ時における図６のボールバルブの要部を示す断面図である。
【図８】特許文献２のボールバルブの要部を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７６】
１２ ボディー
１２ａ 非圧縮溝
１２ｂ 圧縮部
１２ｂ−１ テーパ部
１２ｅ 環状溝
１３ 流路
１４ ボール
１４ａ 貫通孔
１５ａ，１５ｂ ステム
１６ キャビティ
１７ シートリング
１８ Ｏリング（第１のシール手段）
１９ リテーナリング
２０ シートリテーナ（シート保持手段）
２０−１ 金属シール面
２０ａ シートリング保持溝
２０ｂ スプリング保持穴
２０ｃ シール保持部
２０ｄ リテーナリング保持溝
２０ｅ 環状溝
２０ｆ 非圧縮溝
２０ｇ 圧縮部
２１ スプリング（押圧手段）
２２ パッキン（第２のシール手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明はボールバルブに関し、特に火災等によりボールバルブが高温下に晒された場合におけるボールバルブのシール構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シートリテーナの設けられたボールバルブでは、ボールとシートリテーナとの間にはシートリングを配置し、ボディーとシートリテーナとの間にはＯリングを配置して、これらシートリングおよびＯリングによって流体の漏洩を防止している。
【０００３】
しかしながら、シートリングやＯリングは可燃性あるいは可溶融性のため、火災等の事故が発生してボールバルブが高温下に晒された場合には、シートリングやＯリングが焼失したり溶融してシール機能が喪失される。すると、高温となった流体の流れをボールバルブで阻止することができない。
【０００４】
そこで、このような事態を防止する（すなわち、ファイヤーセーフ機能を有する）ボールバルブとして、例えば特許文献１（実公平３−２９６４６号公報）や特許文献２（特開２００２−２５７２４６号公報）に記載のものが知られている。
【０００５】
特許文献１に記載のボールバルブは、図６に示すように、上流側および下流側のボディー１０１に設けられた環状溝に、ボール１０９との間をシールするシートリング１０３を備えたシートリテーナ１０２が組み込まれている。シートリテーナ１０２の外周には、ボディー１０１との間をシールするためのＯリング１０８および環状のパッキン１０７が設けられている。
【０００６】
パッキン１０７は、スプリング１０４によってボール１０９の方向へ押圧されるリテーナグランド１０５とシートリテーナ１０２の外周切り欠き部とに挟まれている。そして、フッ素樹脂製のスペーサ１０６によってシートリテーナ１０２との間に一定のクリアランスが保たれており、通常の動作時においては、スプリング１０４による圧縮力が加わらないようになっている。よって、パッキン１０７はボディー１０１の内周面とは接触しているが、周方向および軸方向ともに圧縮される力は加わっていないため、パッキン１０７がシートリテーナ１０２の摺動を妨げるような抵抗とはならない。
【０００７】
ここで、パッキン１０７には、一般に偏組または成型された膨張黒鉛など、圧縮力を与え続けなければ所定のシール性能を発揮しない非自封性の部材が用いられている。Ｏリング１０８の使用可能な温度範囲は−５５〜３００℃程度であるために、パッキン１０７はこの温度範囲外の低温域や高温域でのシール用として使用される。
【０００８】
したがって、通常動作時において圧縮力が加わっていないパッキン１０７にシール性はないものの、シートリテーナ１０２とボディー１０１との間を通る圧力はシートリテーナ１０２の外周に設けられたＯリング１０８によってシールされ、シートリテーナ１０２とボール１０９との間を通る圧力はシートリング１０３とボール１０９の接触面によってシールされる。
【０００９】
このような構造のボールバルブにおいて、プラントなどで火災が発生した場合、バルブは高温下に晒されて樹脂やゴム製の部品（ここでは、シートリング１０３、スペーサ１０６およびＯリング１０８）は焼失してしまうため、図７に示す状態になる。
【００１０】
この場合、シートリング１０３が焼失するため、スプリング１０４がシートリテーナ１０２をさらにボール１０９の方向へ移動させ、シートリテーナ１０２の金属シール面１０２ａとボール１０９とが接触して流体の漏れを防止する。また、パッキン１０７は膨張黒鉛で作られているので焼失することがなく、パッキン１０７の圧縮防止に設けられたスペーサ１０６が焼失するため、スプリング１０４によってリテーナグランド１０５がパッキン１０７を圧縮する。このようにして圧縮されたパッキン１０７はボディー１０１の内周面およびシートリテーナ１０２の外周切り欠き部との面圧が高まり、シートリテーナ１０２とボディー１０１との間を通る流体の漏れを防止する。
【００１１】
次に、特許文献２に記載のボールバルブは、図８に示すように、ボール１０９との間をシールするシートリング１０３を備えたシートリテーナ１０２には、ボディー１０１とシートリテーナ１０２との間をシールする非自封性のパッキン１０７が設けられている。また、シートリテーナ１０２には、パッキン１０７を押圧可能な環状のリテーナグランド１０５が設けられている。そして、流体圧がキャビティ圧よりも高くなったときにリテーナグランド１０５に流体圧を作用させてリテーナグランド１０５でパッキン１０７を押圧する２つのシール手段１１０，１１１が設けられている。また、シートリテーナ１０２のボール１０９と反対側には、スプリング１０４を保持してシートリテーナ１０２側に付勢されたスプリングリテーナ１１２が配置されている。そして、シール手段１１０，１１１は、スプリングリテーナ１１２によりリテーナグランド１０５に押圧されて、リテーナグランド１０５とボディー１０１との間、およびシートリテーナ１０２とリテーナグランド１０５との間をシールする。
【００１２】
このようなボールバルブでは、パッキン１０７が流体圧およびスプリング力の作用したリテーナグランド１０５により締め付けられるので、高温下でも安定したシール性が得られるようになっている。
【特許文献１】実公平３−２９６４６号公報
【特許文献２】特開２００２−２５７２４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献１に記載のボールバルブでは、リテーナグランドやおよびスペーサなどが必要なために部品点数が多くなり、コストアップの要因となる。
【００１４】
また、シートリテーナにリテーナグランドを収納するためのスペースが必要となるので、シートリテーナが軸方向に長くなるとともに、ボディーにはこのようなシートリテーナを収納するためのスペースを大きく設けなければならない。
【００１５】
さらに、ファイヤーセーフ時にシートリテーナの金属シール面とボールとを接触させるために、スペーサの厚さおよびパッキンの圧縮変形分だけ余分にスプリングのストローク（たわみ）が必要となる。そして、スプリングのストロークが大きくなると、ボディーのシートリテーナを収納するためのスペースが大きくなったりスプリングが大型化するのみならず、また金属シール面とボールとの接触面の面圧が小さくなってシール性が低下してしまう。
【００１６】
特許文献２に記載のボールバルブでは、シートリテーナを押圧するスプリングの弾発力は、「パッキンを押圧する力」も加えた荷重で設定が必要であるために、結果としてシートリングのボールへの押圧力も過大なものとなり、シートリングの摩耗や変形が進むおそれがある。
【００１７】
また、パッキンは通常使用時においてもシートリテーナの動きにともなってボディーの内周面と摺動するので、パッキンに摩耗や変形が発生してシール性能が著しく低下するおそれがあるのみならず、ボディーの内周面とに発生した面圧が摺動抵抗となってシートリテーナの動きの妨げとなったりスプリング力の抵抗となる。
【００１８】
そして、シートリングやパッキンが摩耗すると、その削れかすがシートリテーナとボディーとの隙間に入ってシートリテーナの動きの妨げとなったり、シール面に入って圧力漏れの原因となる。
【００１９】
そこで、本発明は、ファイヤーセーフ時にのみ圧縮される非自封性のシール手段を備え、このシール手段を圧縮するための押圧手段の押圧力が過大となることなく、構造のシンプルな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】
【００２０】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明のボールバルブは、ボディー内に形成された流路上に回動自在に配置され、前記流路と連通する貫通孔が形成されて当該貫通孔により前記流路を開閉するボールと、前記ボールにおける流体の少なくとも流入側または流出側に設けられ、前記ボールの外周面に接するシートリングと、前記シートリングを保持するシート保持手段と、前記ボディーと前記シート保持手段との間をシールする自封性の第１のシール手段と、前記シート保持手段を介して前記シートリングを前記ボールに圧接する押圧手段と、前記シート保持手段の外周面に形成された環状溝に嵌め込まれて当該環状溝から外側に突出して設けられた非自封性の第２のシール手段と、前記ボディーの内周面において内径が前記第２のシール手段の外径よりも大径に形成され、通常動作時において前記第２のシール手段に対する圧縮を回避する非圧縮溝と、前記ボディーの内周面における前記非圧縮溝の前記ボール側に前記第２のシール手段の外径よりも小径に形成され、前記シート保持手段が通常動作時の移動範囲を超えて前記ボール側に移動した場合に前記第２のシール手段を圧縮する圧縮部と、を有することを特徴とする。
【００２１】
請求項２に記載の本発明のボールバルブは、ボディー内に形成された流路上に回動自在に配置され、前記流路と連通する貫通孔が形成されて当該貫通孔により前記流路を開閉するボールと、前記ボールにおける流体の少なくとも流入側または流出側に設けられ、前記ボールの外周面に接するシートリングと、前記シートリングを保持するシート保持手段と、前記ボディーと前記シート保持手段との間をシールする自封性の第１のシール手段と、前記シート保持手段を介して前記シートリングを前記ボールに圧接する押圧手段と、前記ボディーの内周面に形成された環状溝に嵌め込まれて当該環状溝から内側に突出して設けられた非自封性の第２のシール手段と、前記シート保持手段の外周面において外径が前記第２のシール手段の内径よりも小径に形成され、通常動作時において前記第２のシール手段に対する圧縮を回避する非圧縮溝と、前記シート保持手段の外周面における前記非圧縮溝の前記ボールと反対側に前記第２のシール手段の内径よりも大径に形成され、前記シート保持手段が通常動作時の移動範囲を超えて前記ボール側に移動した場合に前記第２のシール手段を圧縮する圧縮部と、を有することを特徴とする。
【００２２】
請求項３に記載の本発明は、請求項１または２記載の発明の構成に加えて、前記圧縮部は、前記非圧縮溝から連続形成されたテーパ部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば以下の効果を奏することができる。
【００２４】
すなわち、本発明によれば、通常使用時には第２のシール手段は非圧縮溝に位置しているので第２のシール手段は圧縮されることはなく、シート保持手段の摺動抵抗とはならない。一方、ファイヤーセーフ時には、第２のシール手段は圧縮部で圧縮され、シート保持手段とボディーとの間を通る流体の漏れが防止される。よって、非自封性の第２のシール手段をファイヤーセーフ時にのみ圧縮されるようにすることが可能になる。
【００２５】
また、本発明によれば、押圧手段の押圧力とシート保持手段の移動量という２つの要素により第２のシール手段が圧縮されるようになっているので、押圧手段のみで第２のシール手段を圧縮する場合のように押圧手段の押圧力が過大となることがない。
【００２６】
そして、本発明によれば、ボールバルブにおいて一般的に用いられている押圧手段の押圧力とシート保持手段の移動量とを利用して第２のシール手段が圧縮されるようになっているので、第２のシール手段を圧縮するための新たな部品は必要なくなって部品点数の増加がなく、構造のシンプルなボールバルブが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照しつつさらに具体的に説明する。ここで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。なお、ここでの説明は本発明が実施される最良の形態であることから、本発明は当該形態に限定されるものではない。
【００２８】
図１は本発明の実施の形態１におけるボールバルブを示す断面図、図２は通常動作時における図１のボールバルブの要部を示す断面図、図３はファイヤーセーフ時における図１のボールバルブの要部を示す断面図、図４は本発明の実施の形態２におけるボールバルブの要部を示す断面図、図５は本発明の実施の形態３におけるボールバルブの要部を示す断面図である。
【００２９】
（実施の形態１）
【００３０】
先ず、本発明の実施の形態１におけるボールバルブの構成について説明する。
【００３１】
図１に示す実施の形態１のボールバルブにおいて、ボディー１２は第１のボディー部１２−１と第２のボディー部１２−２とで構成されており、内部に円筒状の流路１３が形成された構造となっている。なお、ハウジングの構造は、流路方向（横方向）に分割されて、ボールが挿入されるサイドエントリ形や、縦方向に分割されてボールが挿入されるトップエントリ形などの構造が適宜選択される。
【００３２】
ボディー１２の内部には、流路１３と連通する円筒状の貫通孔１４ａが形成されたボール１４が流路１３上に配置されている。このボール１４は流路１３と直交する方向に配置された一対のステム１５ａ，１５ｂに支持されており、ステム１５ａ，１５ｂを回動支点として貫通孔１４ａにより流路１３を開閉する方向に回動自在に装着されている。ここで、ボール１４は金属製または樹脂製であり、金属製の場合には、たとえばステンレス鋼、炭素鋼、ダクタイル鉄、鉄、青銅、黄銅、あるいはこれらの金属からなる芯体をステライトやメッキによって表面処理されたものが、樹脂製の場合には、たとえばフッ素樹脂やナイロン樹脂やプラスチック、あるは金属の芯体をそれらで被ったものなどが用いられる。
【００３３】
なお、ステム１５ａ，１５ｂの周辺には、ボディー１２とボール１４とで囲まれた空間であるキャビティ１６が形成されている。
【００３４】
図２に示すように、流路１３とキャビティ１６との間をシールして、流体が流路１３からキャビティ１６へ漏出するのを防止するため、環状のシートリング１７が、ボール１４の外周面に圧接していて、これらはボール１４における流体の流入側と流出側（第１のボディー部１２−１と第２のボディー部１２−２側）とに設けられている。したがって、ボール１４はこのシートリング１７と摺動しながら回動する。
【００３５】
なお、シートリング１７の材料には、ＰＣＴＦＦ、ＰＴＦＥ、変性ＰＴＦＥ（ＰＦＡ＋ＰＴＦＥ）、充填材入りＰＴＦＥ、ポリエーテル系、ナイロン系などの樹脂を適用することができる。つまり、シートリング１７は、フッ素、ナイロン、エーテルなどを含む樹脂材料により構成することができる。
【００３６】
ここで、ＰＣＴＦＦは、低温での寸法安定性が良く、機械的強度が高いことから、主に超低温での使用に適している。また、ＰＴＦＥは、汎用性があり摩耗に強く、またシートの磨耗などによって発生する、着色した異物を嫌う超純水、薬品、ケミカルの使用に適している。変性ＰＴＦＥ（ＰＦＡ＋ＰＴＦＥ）は、ＰＴＦＥと同じ用途で、より耐クリープ性や高温（最高２３０℃程度）での使用が求められる場合に適しており、低温についても−１００℃程度までは使用できる。充填材入りＰＴＦＥは、流体との耐食性などによって充填材にはグラスファイバやカーボンファイバなどが使い分けられ、強度および耐磨耗性に優れており、−１００〜２３０℃程度の使用に適している。ポリエーテル系樹脂は、高圧・高温（最高２７０℃程度）での使用に適しており、強度・高温特性に優れている。そして、ナイロン系樹脂は、主に高圧での使用に適している。
【００３７】
但し、シートリング１７の材料はこれらの限定されるものではなく、これら以外の様々な材料（ゴム製品単体を除く様々な樹脂や金属など）を用いることができる。
【００３８】
シートリング１７は環状のシートリテーナ（シート保持手段）２０に保持されている。すなわち、シートリテーナ２０には環状のシートリング保持溝２０ａが流路１３の軸方向に開口して形成されており、シートリング１７はこのシートリング保持溝２０ａに嵌め込まれてシートリテーナ２０に保持されている。
【００３９】
さらに、シートリテーナ２０には環状のリテーナリング保持溝２０ｄがシートリング保持溝２０ａの外径側直交方向に形成され、リテーナリング１９が嵌め込まれている。すなわち、リテーナリング保持溝２０ｄにはリテーナリング１９の外径側が嵌め込まれ、シートリング１７はリテーナリング１９の内径側に当接している。これにより、シートリング１７のシートリング保持溝２０ａからの脱落が阻止されている。
【００４０】
シートリテーナ２０は流路１３の軸方向に変位可能に設けられており、シートリテーナ２０のボール１４と反対側には、複数のスプリング保持穴２０ｂが形成されている。このスプリング保持穴２０ｂには、ボディー１２に圧接してシートリテーナ２０をボール１４の方向に変位させるための付勢力を与えるスプリング（押圧手段）２１が装着されている。これにより、特に低圧時において、スプリング２１により積極的にシートリテーナ２０がボール１４側へ移動され、シートリング１７がボール１４へ圧接される。なお、スプリング２１はコイルばねを用いているが、板ばねや皿ばね等を用いてもよい。
【００４１】
また、シートリテーナ２０の外周には、シール保持部２０ｃが環状に形成されている。そして、シール保持部２０ｃには、ボディー１２とシートリテーナ２０との間をシールするＯリング（第１のシール手段）１８が嵌め込まれている。
【００４２】
ここで、Ｏリング１８は、一般に弾力性を有するゴムでできており、所定の潰し代が与えられた状態でシールすべき場所に配置することにより、別途の押圧力を加えることなくシール性を発揮する自封性のシール手段である。これにより、流体圧がシートリテーナ２０とボディー１２との間からキャビティ１６へ漏れるのが防止されるとともに、シートリテーナ２０に対してボール１４側へ変位する力が付与される。
【００４３】
図２に詳しく示すように、シートリテーナ２０の外周面には、さらに環状溝２０ｅが形成されている。環状溝２０ｅには、偏組または成形された膨張黒鉛からなり、圧縮力が加わるとシール性を発揮するシール部材、つまり非自封性を有するシール部材であるパッキン（第２のシール手段）２２が嵌め込まれている。そして、このパッキン２２は、環状溝２０ｅから外側に突出して設けらている。
【００４４】
ここで、非自封性を有するパッキン２２の材料としては、膨張黒鉛以外にも、たとえば、炭素繊維などがある。但し、ここに列挙した以外の材料によりパッキン２２を形成してもよい。
【００４５】
このようなパッキン２２に対応して、ボディー１２の内周面には、内径がパッキン２２の外径よりも大きな非圧縮溝１２ａが通常動作時におけるパッキン２２の移動範囲にわたって形成されており、通常動作時でのパッキン２２に対する圧縮が回避されている。さらに、ボディー１２の内周面における非圧縮溝１２ａのボール１４側には、パッキン２２の外径よりも小径の圧縮部１２ｂが形成されている。したがって、シートリテーナ２０が通常動作時の移動範囲を超えてボール１４側に移動した場合には、すなわちファイヤーセーフ時には、それまで非圧縮溝１２ａに位置することによりボディー１２で圧縮されることのなかったパッキン２２は、非圧縮溝１２ａから外れて圧縮部１２ｂに位置するようになり、圧縮されてシール力が発生する。
【００４６】
なお、シートリテーナ２０は、このような圧縮部１２ｂにより径方向への自由な動きが規制されて軸方向へのみ摺動することになる。
【００４７】
圧縮部１２ｂには、非圧縮溝１２ａから連続したテーパ部１２ｂ−１が形成されており、ファイヤーセーフ時に、パッキン２２が非圧縮溝１２ａから圧縮部１２ｂへとスムーズに移動できるようになっている。
【００４８】
なお、パッキン２２はボディー１２の内周面に設けられた圧縮部１２ｂ、つまりパッキン２２の外径よりも若干小さい径の部分を乗り越えて非圧縮溝１２ａに組み込まれるので、パッキン７は組み立て時に一旦圧縮されることになる。しかしながら、パッキン２２は瞬時に圧縮から解放されて非圧縮溝１２ａに入り込むので、寸法的な変形は殆どない。
【００４９】
次に、以上のような構成を有する本発明の実施の形態１におけるボールバルブの作用について説明する。
【００５０】
このような構造を有するボールバルブにおいて、ステム１５ａ，１５ｂによりボール１４を回動して貫通孔１４ａを流路１３と非連通として、流路１３を閉塞する。
【００５１】
このとき、ボールバルブに流入側の流体圧がかかっていない状態、あるいは流入側の圧力がキャビティ１６内の圧力と同圧となっている状態では、図２に示すように、スプリング２１の弾発力で発生した荷重によってシートリテーナ２０がボール１４に向けて軸方向に押圧され、これによりシートリング１７がボール１４に圧接される。また、流入側の流体圧がかかっている状態では、シートリテーナ２０はさらに流体圧による荷重を、Ｏリング１８のシール外径と、シートリング１７とボール１４とのシール径との間に受け、シートリング１７がより強くボール１４に圧接される。
【００５２】
そして、たとえばプラントなどで火災が発生たなどの原因でバルブが高温下に晒されたファイヤーセーフ時には、樹脂やゴム製の部品であるシートリング１７およびＯリング１８が焼失する一方で、膨張黒鉛製のパッキン２２は焼失せず、図３に示す状態になる。
【００５３】
この場合、図示するように、シートリング１７が焼失するため、スプリング２１がシートリテーナ２０をさらにボール１４の方向へ移動させるので、シートリテーナ２０の金属シール面２０−１とボール１４とが接触して流体の漏れを防止する。
【００５４】
そして、このようにシートリテーナ２０が、その金属シール面２０−１がボール１４と接触する位置にまで移動することにより、パッキン２２は非圧縮溝１２ａから外れて圧縮部１２ｂへと移動する。ボディー１２の内周面に形成された圧縮部１２ｂはパッキン２２の外径よりも小径になっているので、図３（ｂ）に示すように、パッキン２２は圧縮部１２ｂにより圧縮されることによりボディー１２およびシートリテーナ２０との面圧が高まり、シートリテーナ２０とボディー１２との間を通る流体の漏れが防止されることになる。
【００５５】
そして、このようにファイヤーセーフ時においてシートリテーナ２０の移動に伴ってパッキン２２は圧縮部１２ｂまで移動するが、シートリテーナ２０がボール１４と接触することにより移動量が規制されるので、パッキン２２は圧縮部１２ｂを乗り越えるまで移動することはない。
【００５６】
なお、前述のように、圧縮部１２ｂには、非圧縮溝１２ａから連続したテーパ部１２ｂ−１が形成され、ファイヤーセーフ時に、パッキン２２が非圧縮溝１２ａから圧縮部１２ｂへとスムーズに移動できるようになっているが、必ずしもテーパ部１２ｂ−１は形成されていなくてもよい。
【００５７】
以上説明したように、実施の形態１のボールバルブは、非自封性のパッキン２２を、シートリテーナ２０の外周面に形成された環状溝２０ｅから外側に突出した状態でこの環状溝２０ｅに嵌め込み、ボディー１２の内周面には、内径がパッキン２２の外径よりも大きく、通常動作時においてパッキン２２に対する圧縮を回避する非圧縮溝１２ａ、およびこの非圧縮溝１２ａのボール１４側にパッキン２２の外径よりも小さく、シートリテーナ２０が通常動作時の移動範囲を超えてボール１４側に移動したファイヤーセーフ時においてパッキン２２を圧縮する圧縮部１２ｂを形成している。
【００５８】
これにより、通常使用時にはパッキン２２は非圧縮溝１２ａに位置しているのでパッキン２２は圧縮されることはなく、シートリテーナ２０の摺動抵抗とはならない。一方、ファイヤーセーフ時には、パッキン２２は圧縮部１２ｂに移動して圧縮され、シートリテーナ２０とボディー１２との間を通る流体の漏れが防止される。
【００５９】
したがって、通常動作時におけるパッキン２２の摩耗が防止されるため、ファイヤーセーフ時においてパッキン２２が本来の性能を発揮することが可能になるとともに、摩耗による削れかすが原因となったシートリテーナ２０の動作不良やシール性の低下がなくなる。
【００６０】
また、スプリング２１の押圧力とシートリテーナ２０の移動量という２つの要素によりパッキン２２が主に径方向に圧縮されるようになっているので、スプリング２１のみでパッキン２２を主に軸方向に圧縮する場合のようにスプリング２１の押圧力が過大となることがない。これにより、シートリング１７のボール１４への押圧力が過大となることがなく、シートリング１７の摩耗や変形の進行を抑制することができる。
【００６１】
さらに、ボールバルブにおいて一般的に用いられているスプリング２１の押圧力とシートリテーナ２０の移動量とを利用してパッキン２２が圧縮されるようになっているので、パッキン２２を圧縮するための新たな部品は必要なくなって部品点数の増加がなく、構造のシンプルなボールバルブが得られる。
【００６２】
（実施の形態２）
【００６３】
以上の説明では、パッキン２２をシートリテーナ２０に取り付けているが、逆にパッキン２２をボディー１２に取り付けるようにしてもよい。
【００６４】
すなわち、図４に示すように、ボディー１２の内周面に環状溝１２ｅを形成し、パッキン２２をこの環状溝１２ｅから内側に突出するように嵌め込む。また、シートリテーナ２０の外周面に、外径がパッキン２２の内径よりも小さくして通常動作時においてパッキン２２に対する圧縮を回避する非圧縮溝２０ｆを設け、非圧縮溝２０ｆのボール１４と反対側にパッキン２２の内径よりも大きくしてファイヤーセーフ時にパッキン２２を圧縮する圧縮部２０ｇを設ける。
【００６５】
そして、このような構造でも、パッキン２２をシートリテーナ２０に取り付けた場合と同様の作用効果が得られる。
【００６６】
なお、パッキン２２をシートリテーナ２０に取り付けた構造では、ボディー１２の内周面に溝加工が不要になることから、ボディー１２の肉厚の確保が容易になる。一方、パッキン２２をボディー１２に取り付けた構造では、逆にシートリテーナ２０に溝加工が不要になることから、シートリテーナ２０の長さを短縮化できるので、小口径バルブに好適である。
【００６７】
（実施の形態３）
【００６８】
また、実施の形態２のボールバルブは、通常動作時ではパッキン２２はボディー１２とシートリテーナ２０との間をシールせず、ファイヤーセーフ時にのみこれらの間をシールするようになっていることから、流体の流入側（一次側）および流出側（二次側）のシール構造を図５に示すようなものにすることも可能である。すなわち、Ｏリング１８の嵌め込まれたシール保持部２０ｃを、径方向外側のみが開放された溝形状（図２などに示す形状）ではなく、ボール１４と反対側までもが開放された切り欠き形状にする。また、シートリング１７とボール１４とのシール径をｄ１、Ｏリング１８とシートリテーナ２０とのシール径をｄ２、Ｏリング１８とボディー１２とのシール径をｄ３とした場合、これらのシール径の関係が、ｄ２＜ｄ１＜ｄ３となるようにする。
【００６９】
このようにすれば、ボール１４の貫通孔１４ａと流路１３とを非連通状態とした閉止位置の場合、一次側においては、ｄ１＜ｄ３となったシール径の差によって得られる自封性によりシートリテーナ２０がボール１４に圧接されてシートリング１７とボール１４とに大きなシール性が得られる。
【００７０】
ここで、何らかの原因により一次側におけるシートリング１７とボール１４との間のシール力が喪失した場合、一次側の流体圧がキャビティ１６に入り込んで二次側に抜けようとする。
【００７１】
しかしながら、図５に示す構造によれば、二次側においては、シートリテーナ２０とボディー１２との間に回り込んだ流体圧（二次側よりも高い流体圧）は、通常動作時においてはパッキン２２がシール性を有していないことから、Ｏリング１８とシートリテーナ２０との間に入り込んでＯリング１８をボール１４と反対側のボディー１２に押圧する。これにより、ｄ２＜ｄ１となっったシール径の差によって得られる自封性によりシートリテーナ２０がボール１４に圧接される。
【００７２】
一方、図２に示す形状を二次側に採用した場合には、シートリテーナ２０とボディー１２との間に回り込んだ流体圧は、シール保持部２０ｃにおいて、ボール１４側と非ボール側の双方に加わり、流体圧により生じる荷重が相殺されることから、ｄ２＜ｄ１のシール径が得られず、自封性によるシートリテーナ２０のボール１４への圧接は生じない。
【００７３】
このように、図５に示すシール構造を一次側および二次側に採用すれば、通常作動時のボールバルブが閉止位置の場合における一次側でのシール性、および一次側のシール性が喪失した場合における二次側でのシール性、の双方でのシール性、いわゆるダブルシール性が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本実施の形態では、本発明をトラニオン型のボールバルブに適用した場合が示されているが、フローティング型など、種々の構造のボールバルブに適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の実施の形態１におけるボールバルブを示す断面図である。
【図２】（ａ）は通常動作時における図１のボールバルブの要部を示す断面図、（ｂ）は（ａ）を拡大して示す断面図である。
【図３】（ａ）はファイヤーセーフ時における図１のボールバルブの要部を示す断面図、（ｂ）は（ａ）を拡大して示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態２におけるボールバルブの要部を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態３におけるボールバルブの要部を示す断面図である。
【図６】特許文献１のボールバルブの要部を示す断面図である。
【図７】ファイヤーセーフ時における図６のボールバルブの要部を示す断面図である。
【図８】特許文献２のボールバルブの要部を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７６】
１２ ボディー
１２ａ 非圧縮溝
１２ｂ 圧縮部
１２ｂ−１ テーパ部
１２ｅ 環状溝
１３ 流路
１４ ボール
１４ａ 貫通孔
１５ａ，１５ｂ ステム
１６ キャビティ
１７ シートリング
１８ Ｏリング（第１のシール手段）
１９ リテーナリング
２０ シートリテーナ（シート保持手段）
２０−１ 金属シール面
２０ａ シートリング保持溝
２０ｂ スプリング保持穴
２０ｃ シール保持部
２０ｄ リテーナリング保持溝
２０ｅ 環状溝
２０ｆ 非圧縮溝
２０ｇ 圧縮部
２１ スプリング（押圧手段）
２２ パッキン（第２のシール手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボディー内に形成された流路上に回動自在に配置され、前記流路と連通する貫通孔が形成されて当該貫通孔により前記流路を開閉するボールと、
前記ボールにおける流体の少なくとも流入側または流出側に設けられ、前記ボールの外周面に接するシートリングと、
前記シートリングを保持するシート保持手段と、
前記ボディーと前記シート保持手段との間をシールする自封性の第１のシール手段と、
前記シート保持手段を介して前記シートリングを前記ボールに圧接する押圧手段と、
前記シート保持手段の外周面に形成された環状溝に嵌め込まれて当該環状溝から外側に突出して設けられた非自封性の第２のシール手段と、
前記ボディーの内周面において内径が前記第２のシール手段の外径よりも大径に形成され、通常動作時において前記第２のシール手段に対する圧縮を回避する非圧縮溝と、
前記ボディーの内周面における前記非圧縮溝の前記ボール側に前記第２のシール手段の外径よりも小径に形成され、前記シート保持手段が通常動作時の移動範囲を超えて前記ボール側に移動した場合に前記第２のシール手段を圧縮する圧縮部と、
を有することを特徴とするボールバルブ。
【請求項２】
ボディー内に形成された流路上に回動自在に配置され、前記流路と連通する貫通孔が形成されて当該貫通孔により前記流路を開閉するボールと、
前記ボールにおける流体の少なくとも流入側または流出側に設けられ、前記ボールの外周面に接するシートリングと、
前記シートリングを保持するシート保持手段と、
前記ボディーと前記シート保持手段との間をシールする自封性の第１のシール手段と、
前記シート保持手段を介して前記シートリングを前記ボールに圧接する押圧手段と、
前記ボディーの内周面に形成された環状溝に嵌め込まれて当該環状溝から内側に突出して設けられた非自封性の第２のシール手段と、
前記シート保持手段の外周面において外径が前記第２のシール手段の内径よりも小径に形成され、通常動作時において前記第２のシール手段に対する圧縮を回避する非圧縮溝と、
前記シート保持手段の外周面における前記非圧縮溝の前記ボールと反対側に前記第２のシール手段の内径よりも大径に形成され、前記シート保持手段が通常動作時の移動範囲を超えて前記ボール側に移動した場合に前記第２のシール手段を圧縮する圧縮部と、
を有することを特徴とするボールバルブ。
【請求項３】
前記圧縮部は、前記非圧縮溝から連続形成されたテーパ部を有する、
ことを特徴とする請求項１または２記載のボールバルブ。
【請求項１】
ボディー内に形成された流路上に回動自在に配置され、前記流路と連通する貫通孔が形成されて当該貫通孔により前記流路を開閉するボールと、
前記ボールにおける流体の少なくとも流入側または流出側に設けられ、前記ボールの外周面に接するシートリングと、
前記シートリングを保持するシート保持手段と、
前記ボディーと前記シート保持手段との間をシールする自封性の第１のシール手段と、
前記シート保持手段を介して前記シートリングを前記ボールに圧接する押圧手段と、
前記シート保持手段の外周面に形成された環状溝に嵌め込まれて当該環状溝から外側に突出して設けられた非自封性の第２のシール手段と、
前記ボディーの内周面において内径が前記第２のシール手段の外径よりも大径に形成され、通常動作時において前記第２のシール手段に対する圧縮を回避する非圧縮溝と、
前記ボディーの内周面における前記非圧縮溝の前記ボール側に前記第２のシール手段の外径よりも小径に形成され、前記シート保持手段が通常動作時の移動範囲を超えて前記ボール側に移動した場合に前記第２のシール手段を圧縮する圧縮部と、
を有することを特徴とするボールバルブ。
【請求項２】
ボディー内に形成された流路上に回動自在に配置され、前記流路と連通する貫通孔が形成されて当該貫通孔により前記流路を開閉するボールと、
前記ボールにおける流体の少なくとも流入側または流出側に設けられ、前記ボールの外周面に接するシートリングと、
前記シートリングを保持するシート保持手段と、
前記ボディーと前記シート保持手段との間をシールする自封性の第１のシール手段と、
前記シート保持手段を介して前記シートリングを前記ボールに圧接する押圧手段と、
前記ボディーの内周面に形成された環状溝に嵌め込まれて当該環状溝から内側に突出して設けられた非自封性の第２のシール手段と、
前記シート保持手段の外周面において外径が前記第２のシール手段の内径よりも小径に形成され、通常動作時において前記第２のシール手段に対する圧縮を回避する非圧縮溝と、
前記シート保持手段の外周面における前記非圧縮溝の前記ボールと反対側に前記第２のシール手段の内径よりも大径に形成され、前記シート保持手段が通常動作時の移動範囲を超えて前記ボール側に移動した場合に前記第２のシール手段を圧縮する圧縮部と、
を有することを特徴とするボールバルブ。
【請求項３】
前記圧縮部は、前記非圧縮溝から連続形成されたテーパ部を有する、
ことを特徴とする請求項１または２記載のボールバルブ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−２３２０２０（Ｐ２００７−２３２０２０Ａ）
【公開日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５２６５６（Ｐ２００６−５２６５６）
【出願日】平成１８年２月２８日（２００６．２．２８）
【出願人】（３９０００２３８１）株式会社キッツ (223)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月２８日（２００６．２．２８）
【出願人】（３９０００２３８１）株式会社キッツ (223)
【Ｆターム（参考）】
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