ボール弁
【課題】 内部の点検が可能でかつ安全な点検作業を保証することができるボール弁を提供する。
【解決手段】 ボール弁１は、流体の流入口２１ａと流体の流出口２１ｂを含む流路を有する弁箱２と、流出口２１ｂに設けられた弁座３と、弁座３に当接する円板部４１を有しかつ円板部４１は流路の中心軸を通る直線Ｓに対して偏心した中心線Ｙを有する弁体４と、弁体４を回転させる弁棒５と、弁棒５を駆動するエアーシリンダー６と、弁箱２の外周に設けられた点検口２０とを備えている。
【解決手段】 ボール弁１は、流体の流入口２１ａと流体の流出口２１ｂを含む流路を有する弁箱２と、流出口２１ｂに設けられた弁座３と、弁座３に当接する円板部４１を有しかつ円板部４１は流路の中心軸を通る直線Ｓに対して偏心した中心線Ｙを有する弁体４と、弁体４を回転させる弁棒５と、弁棒５を駆動するエアーシリンダー６と、弁箱２の外周に設けられた点検口２０とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、雨水と合流する下水を高速で処理するろ過装置などに使用されるボール弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
大都市では、汚水と雨水が合流して、最初沈殿池と反応槽と最終沈殿池とからなる地下水処理場に流入させる合流式下水道が採用されているが、雨天時に多くの下水が未処理または簡易処理のままで河川や海に放水されるので、環境汚染の原因となる。そこで、雨天時における放流水の汚濁物量を減少させるために、最初沈殿池の代わりにろ材が充填されたろ過槽を設置し、ろ過槽の底部から設計水量の数倍の処理水を流入させ、高速で処理させることが提案されている。
【０００３】
上記のろ過槽においては、ろ過が進行するに従いろ材に浮遊物（ＳＳ）や夾雑物が付着・堆積し、ろ過機能が低下するので、ろ過槽の下部に設けられた排水弁を開弁することにより、ろ材に付着した浮遊物や夾雑物を洗い流すことが必要となる。この種排水弁としては、高い気密性を有しかつ小さなトルクで急速開閉を行えるようにするために、ソフトシートからなる弁座を有する弁箱内で球状の弁体を回転させる形式のボール弁を使用することが考えられる。例えば特許文献１には、ゴム製シートリングの表面に、ウレタン樹脂中に固体潤滑剤を分散させた被膜を設けたシートリング（弁座）を使用し、さらに弁体の回転軸がシートリングに当接するシール面の曲率中心から偏心して回転する部分球状面状の弁体を備えたボール弁が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３２５４７２号公報（第３−４頁、図６、図７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のボール弁によれば、長期に亘って良好なシール性が得られ、しかも弁の開閉操作が容易であるという利点を有するが、次の点で改善が望まれる。すなわち、このようなボール弁であっても、長期間使用すると、弁箱の内部に夾雑物が堆積して、弁体の回転が阻害される、あるいはシールが破損して水漏れが発生するおそれがあるので、望ましくは定期的に弁箱の内部を点検し、あるいは内部に堆積した異物を除去することが必要となる。しかしながら、従来のボール弁には、付属の配管が接続されているので、保守点検を行うためには、配管の取り外しが必要となり、また配管がボール弁に固定されている場合には、ボール弁全体を装置から取り外すことが必要で、保守点検に手間が掛かるという問題がある。
【０００６】
従って本発明の目的は上記の問題点を解消して、内部の点検が容易でかつ安全に保守・点検を行うことができるボール弁を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明のボール弁は、流体の流入口と流体の流出口を含む流路を有する弁箱と、前記流出口の周囲に設けられた弁座と、前記弁座に当接する部分を有しかつ前記流路の中心軸を通る直線に対して偏心した中心軸を有する弁体と、前記弁体を前記中心軸の周りに回転させる弁棒と、前記弁棒を駆動する流体圧発生手段と、前記弁箱の外周に設けられた点検口とを有することを特徴とするものである。
【０００８】
本発明において、前記点検口は着脱自在なフランジ部材で封止されると共に、前記フランジ部材に、前記流体圧発生手段に供給される流体が流動する管路が設けられることが好ましい。
【０００９】
本発明において、前記流体圧発生手段として、エアーシリンダーを使用することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、弁箱に点検口が設けられているので、弁箱の内部に異物が堆積しているか否かを容易に確認することができる。また点検口を密閉するフランジ部材に、流体圧発生手段に供給される流体が流動する管路が設けられているので、保守点検を行う際には、フランジ部材の取り外しに伴い必然的に流体の供給が遮断されるので、安全な点検作業を保証することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下本発明の詳細を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の実施の形態に係わるボール弁の断面図、図２は図１をＡ方向から見た場合の一部を破断した矢視図、図３は図２をＢ方向から見た矢視図、図４は図３をＣ方向から見た矢視図である。
【００１２】
図１に示すボール弁１は、流体の流入口２１ａと流体の流出口２１ｂを有する弁箱２と、弁箱２の流出口２１ｂの周囲に装着された弁座３と、弁箱２の内部に配置された弁体４と、弁体４を回転させる弁棒５と、弁棒５の駆動手段である流体圧発生装置（以下エアーシリンダーという）６と、弁箱２の外周に形成された点検口２０と、そこを密閉するフランジ部材７を備えている。弁棒５は、平行キー６１を介してエアーシリンダー６に連結されている。図１において、Ｘは弁箱２の内部に形成された流路の中心を示し、Ｙは弁体４の回転軸を示す。ボール弁１の各部の詳細は次の通りである。
【００１３】
弁箱２の外周には、ブッシュ２３が内装された中間上フランジ２２が形成され、そこにブッシュ５２を介して弁棒５を支持する円筒状のフタ５１がボルト５３により固定されている。また、弁箱２の外周で中間上フランジ２２と対称の位置に、中間下フランジ２４が形成され、そこにブッシュ２６を介して、弁体４に連結されるピン２５を支持する有底円筒状のキャップ２７がボルト２８により固定されている。ピン２５の外周はＯリング２９でシールされている。
【００１４】
弁箱２の下流側（流出口２１ｂ）の内周面には、弁体４に当接する弁座３が設けられている。弁座３は、弁体４が当接するシートリング３１と、シートリング３１の端面に当接する円環状のリテーナ３２と、シートリング３１及びリテーナ３２を支持するインサート３３と、インサート３３にねじ込まれてリテーナ３２をシートリング３１に押し付ける止めネジ３４ａ、３４ｂと、インサート３３を弁箱２に固定するボルト３５を有する。弁座３からの流体の漏出を防止するために、シートリング３１とリテーナ３２はＯリング３６ａでシールされ、またリテーナ３２とインサート３３はＯリング３６ｂでシールされ、さらにリテーナ３２と弁箱２はＯリング３６ｃでシールされている。
【００１５】
弁体４は、流出口２１ｂを密閉する円板部４１と、その上部及び下部から各々延出する上アーム４２及び下アーム４３を有する。上アーム４２は止めネジ４４ａにより、弁棒５の端部に固定され、下アーム４３は止めネジ４４ｂにより、ピン２５の端部に固定されている。図２に示すように、弁体４の中心線Ｙ（弁棒５の軸心とピン２５の軸心を結ぶ直線）は、流路の中心Ｘを通る直線Ｓから所定距離ｅだけ離れた位置に存在するので、弁体４は、上記直線Ｓに対して偏心した状態で回転する。弁体４が偏心した状態で回転することにより、閉弁時に、弁体４は弁座３に強く押し付けられるので、良好なシール性を確保することができる。
【００１６】
図２に示すように、弁箱２の外周面に設けられた点検口２０に、円板状のフランジ部材７がボルト７１により着脱自在に装着されている。図３及び図４に示すように、フランジ部材７には、エアーシリンダー６に供給されるエアーの供給口８１を有する連結管８が取着され、連結管８は、ニップル８２を介して、エアーシリンダー６に連通する供給管６０に着脱自在に接続されている。供給管６０は、連結管８の着脱操作を容易に行うために、可撓性を有する材料（例えば銅管）で形成されることが好ましい。
【００１７】
本発明において、各部を構成する材料はその目的に応じて適宜選定されるが、例えば主要部は次のような材料で形成することができる。弁箱２は鋼材で形成され、弁体５は耐食性を付与するために鋼材の表面に樹脂被覆を施して形成される。弁棒４は、耐食性を有する金属材料（例えばオーステナイト系ステンレス鋼）で形成される。ブッシュ２３、２６、５２は、例えばオーステナイト系ステンレス鋼の表面に自己潤滑性を有する材料（例えばフッ素樹脂（ＰＴＦＥ等））を被覆して形成される。シートリング３１は、弁体４との摺動抵抗を低減して、流出口の開閉を速やかに行えるようにするために、摩擦係数の少ない材料（例えばフッ素樹脂）で形成される。弁体４が偏心した状態で回転すると、開弁時に弁体４の回転トルクが上昇するが、その場合でも、シートリング３１を例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）で形成することにより、円滑な開弁動作を保証することができる。各Ｏリングは、例えばニトリルゴム（ＮＢＲ）で形成される。フランジ部材７は、流体圧に耐えるために、剛性の大なる材料、例えば鉄鋼材料で形成することができる。特に、フランジ部材７を繊維強化ガラスのような半透明な材料で形成することにより、弁箱に装着した状態で、その内部を透視できるので、点検作業を速やかに行えるという利点がある。
【００１８】
上記ボール弁１の開閉操作は、次のようにして行うことができる。開弁時には、エアーシリンダー６を駆動して、例えば数秒間で弁体４を図１に示す状態から所定方向に１／４回転させることにより、流出口２１ｂから流体が排出される。この開弁状態を一定時間（例えば１分間）維持することにより、逆洗（ろ過装置の洗浄）が行われる。一方、弁箱２の内部を点検する場合は、エアーシリンダー６を駆動することにより、上記とは逆方向に弁体４を回転させて図１に示す閉弁状態とする。しかる後、連結管８を供給管６０から分離し次いでフランジ７を弁箱２から取り外すことにより、エアーシリンダー６へのエアーの供給が停止され、弁体４は静止しているので、弁箱２の内部の堆積物を安全に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態に係わるボール弁の断面図である。
【図２】図１をＡ方向から見た場合の一部を破断した矢視図である。
【図３】図２をＢ方向から見た矢視図である。
【図４】図３をＣ方向から見た矢視図である。
【符号の説明】
【００２０】
１：ボール弁、
２：弁箱、２０：点検口、２１ａ：流入口、２１ｂ：流出口、２２：中間上フランジ、２３、２６：ブッシュ、２４：中間下フランジ、２５：ピン、２７：キャップ、２８：ボルト、２９：Ｏリング
３：弁座、３１：シートリング、３２：リテーナ、３３：インサート、３４ａ、３４ｂ：止めネジ、３５：ボルト、３６ａ、３６ｂ、３６ｃ：Ｏリング
４：弁体、４１：円板部、４２：上アーム、４３：下アーム、４４ａ、４４ｂ：止めネジ、
５：弁棒、５１：フタ、５２：ブッシュ、５３：ボルト、
６：エアーシリンダー、６０：供給管、６１：平行キー
７：フランジ部材、７１：ボルト
８：連結管、８１：供給口、８２：ニップル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、雨水と合流する下水を高速で処理するろ過装置などに使用されるボール弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
大都市では、汚水と雨水が合流して、最初沈殿池と反応槽と最終沈殿池とからなる地下水処理場に流入させる合流式下水道が採用されているが、雨天時に多くの下水が未処理または簡易処理のままで河川や海に放水されるので、環境汚染の原因となる。そこで、雨天時における放流水の汚濁物量を減少させるために、最初沈殿池の代わりにろ材が充填されたろ過槽を設置し、ろ過槽の底部から設計水量の数倍の処理水を流入させ、高速で処理させることが提案されている。
【０００３】
上記のろ過槽においては、ろ過が進行するに従いろ材に浮遊物（ＳＳ）や夾雑物が付着・堆積し、ろ過機能が低下するので、ろ過槽の下部に設けられた排水弁を開弁することにより、ろ材に付着した浮遊物や夾雑物を洗い流すことが必要となる。この種排水弁としては、高い気密性を有しかつ小さなトルクで急速開閉を行えるようにするために、ソフトシートからなる弁座を有する弁箱内で球状の弁体を回転させる形式のボール弁を使用することが考えられる。例えば特許文献１には、ゴム製シートリングの表面に、ウレタン樹脂中に固体潤滑剤を分散させた被膜を設けたシートリング（弁座）を使用し、さらに弁体の回転軸がシートリングに当接するシール面の曲率中心から偏心して回転する部分球状面状の弁体を備えたボール弁が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３２５４７２号公報（第３−４頁、図６、図７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のボール弁によれば、長期に亘って良好なシール性が得られ、しかも弁の開閉操作が容易であるという利点を有するが、次の点で改善が望まれる。すなわち、このようなボール弁であっても、長期間使用すると、弁箱の内部に夾雑物が堆積して、弁体の回転が阻害される、あるいはシールが破損して水漏れが発生するおそれがあるので、望ましくは定期的に弁箱の内部を点検し、あるいは内部に堆積した異物を除去することが必要となる。しかしながら、従来のボール弁には、付属の配管が接続されているので、保守点検を行うためには、配管の取り外しが必要となり、また配管がボール弁に固定されている場合には、ボール弁全体を装置から取り外すことが必要で、保守点検に手間が掛かるという問題がある。
【０００６】
従って本発明の目的は上記の問題点を解消して、内部の点検が容易でかつ安全に保守・点検を行うことができるボール弁を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明のボール弁は、流体の流入口と流体の流出口を含む流路を有する弁箱と、前記流出口の周囲に設けられた弁座と、前記弁座に当接する部分を有しかつ前記流路の中心軸を通る直線に対して偏心した中心軸を有する弁体と、前記弁体を前記中心軸の周りに回転させる弁棒と、前記弁棒を駆動する流体圧発生手段と、前記弁箱の外周に設けられた点検口とを有することを特徴とするものである。
【０００８】
本発明において、前記点検口は着脱自在なフランジ部材で封止されると共に、前記フランジ部材に、前記流体圧発生手段に供給される流体が流動する管路が設けられることが好ましい。
【０００９】
本発明において、前記流体圧発生手段として、エアーシリンダーを使用することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、弁箱に点検口が設けられているので、弁箱の内部に異物が堆積しているか否かを容易に確認することができる。また点検口を密閉するフランジ部材に、流体圧発生手段に供給される流体が流動する管路が設けられているので、保守点検を行う際には、フランジ部材の取り外しに伴い必然的に流体の供給が遮断されるので、安全な点検作業を保証することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下本発明の詳細を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の実施の形態に係わるボール弁の断面図、図２は図１をＡ方向から見た場合の一部を破断した矢視図、図３は図２をＢ方向から見た矢視図、図４は図３をＣ方向から見た矢視図である。
【００１２】
図１に示すボール弁１は、流体の流入口２１ａと流体の流出口２１ｂを有する弁箱２と、弁箱２の流出口２１ｂの周囲に装着された弁座３と、弁箱２の内部に配置された弁体４と、弁体４を回転させる弁棒５と、弁棒５の駆動手段である流体圧発生装置（以下エアーシリンダーという）６と、弁箱２の外周に形成された点検口２０と、そこを密閉するフランジ部材７を備えている。弁棒５は、平行キー６１を介してエアーシリンダー６に連結されている。図１において、Ｘは弁箱２の内部に形成された流路の中心を示し、Ｙは弁体４の回転軸を示す。ボール弁１の各部の詳細は次の通りである。
【００１３】
弁箱２の外周には、ブッシュ２３が内装された中間上フランジ２２が形成され、そこにブッシュ５２を介して弁棒５を支持する円筒状のフタ５１がボルト５３により固定されている。また、弁箱２の外周で中間上フランジ２２と対称の位置に、中間下フランジ２４が形成され、そこにブッシュ２６を介して、弁体４に連結されるピン２５を支持する有底円筒状のキャップ２７がボルト２８により固定されている。ピン２５の外周はＯリング２９でシールされている。
【００１４】
弁箱２の下流側（流出口２１ｂ）の内周面には、弁体４に当接する弁座３が設けられている。弁座３は、弁体４が当接するシートリング３１と、シートリング３１の端面に当接する円環状のリテーナ３２と、シートリング３１及びリテーナ３２を支持するインサート３３と、インサート３３にねじ込まれてリテーナ３２をシートリング３１に押し付ける止めネジ３４ａ、３４ｂと、インサート３３を弁箱２に固定するボルト３５を有する。弁座３からの流体の漏出を防止するために、シートリング３１とリテーナ３２はＯリング３６ａでシールされ、またリテーナ３２とインサート３３はＯリング３６ｂでシールされ、さらにリテーナ３２と弁箱２はＯリング３６ｃでシールされている。
【００１５】
弁体４は、流出口２１ｂを密閉する円板部４１と、その上部及び下部から各々延出する上アーム４２及び下アーム４３を有する。上アーム４２は止めネジ４４ａにより、弁棒５の端部に固定され、下アーム４３は止めネジ４４ｂにより、ピン２５の端部に固定されている。図２に示すように、弁体４の中心線Ｙ（弁棒５の軸心とピン２５の軸心を結ぶ直線）は、流路の中心Ｘを通る直線Ｓから所定距離ｅだけ離れた位置に存在するので、弁体４は、上記直線Ｓに対して偏心した状態で回転する。弁体４が偏心した状態で回転することにより、閉弁時に、弁体４は弁座３に強く押し付けられるので、良好なシール性を確保することができる。
【００１６】
図２に示すように、弁箱２の外周面に設けられた点検口２０に、円板状のフランジ部材７がボルト７１により着脱自在に装着されている。図３及び図４に示すように、フランジ部材７には、エアーシリンダー６に供給されるエアーの供給口８１を有する連結管８が取着され、連結管８は、ニップル８２を介して、エアーシリンダー６に連通する供給管６０に着脱自在に接続されている。供給管６０は、連結管８の着脱操作を容易に行うために、可撓性を有する材料（例えば銅管）で形成されることが好ましい。
【００１７】
本発明において、各部を構成する材料はその目的に応じて適宜選定されるが、例えば主要部は次のような材料で形成することができる。弁箱２は鋼材で形成され、弁体５は耐食性を付与するために鋼材の表面に樹脂被覆を施して形成される。弁棒４は、耐食性を有する金属材料（例えばオーステナイト系ステンレス鋼）で形成される。ブッシュ２３、２６、５２は、例えばオーステナイト系ステンレス鋼の表面に自己潤滑性を有する材料（例えばフッ素樹脂（ＰＴＦＥ等））を被覆して形成される。シートリング３１は、弁体４との摺動抵抗を低減して、流出口の開閉を速やかに行えるようにするために、摩擦係数の少ない材料（例えばフッ素樹脂）で形成される。弁体４が偏心した状態で回転すると、開弁時に弁体４の回転トルクが上昇するが、その場合でも、シートリング３１を例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）で形成することにより、円滑な開弁動作を保証することができる。各Ｏリングは、例えばニトリルゴム（ＮＢＲ）で形成される。フランジ部材７は、流体圧に耐えるために、剛性の大なる材料、例えば鉄鋼材料で形成することができる。特に、フランジ部材７を繊維強化ガラスのような半透明な材料で形成することにより、弁箱に装着した状態で、その内部を透視できるので、点検作業を速やかに行えるという利点がある。
【００１８】
上記ボール弁１の開閉操作は、次のようにして行うことができる。開弁時には、エアーシリンダー６を駆動して、例えば数秒間で弁体４を図１に示す状態から所定方向に１／４回転させることにより、流出口２１ｂから流体が排出される。この開弁状態を一定時間（例えば１分間）維持することにより、逆洗（ろ過装置の洗浄）が行われる。一方、弁箱２の内部を点検する場合は、エアーシリンダー６を駆動することにより、上記とは逆方向に弁体４を回転させて図１に示す閉弁状態とする。しかる後、連結管８を供給管６０から分離し次いでフランジ７を弁箱２から取り外すことにより、エアーシリンダー６へのエアーの供給が停止され、弁体４は静止しているので、弁箱２の内部の堆積物を安全に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態に係わるボール弁の断面図である。
【図２】図１をＡ方向から見た場合の一部を破断した矢視図である。
【図３】図２をＢ方向から見た矢視図である。
【図４】図３をＣ方向から見た矢視図である。
【符号の説明】
【００２０】
１：ボール弁、
２：弁箱、２０：点検口、２１ａ：流入口、２１ｂ：流出口、２２：中間上フランジ、２３、２６：ブッシュ、２４：中間下フランジ、２５：ピン、２７：キャップ、２８：ボルト、２９：Ｏリング
３：弁座、３１：シートリング、３２：リテーナ、３３：インサート、３４ａ、３４ｂ：止めネジ、３５：ボルト、３６ａ、３６ｂ、３６ｃ：Ｏリング
４：弁体、４１：円板部、４２：上アーム、４３：下アーム、４４ａ、４４ｂ：止めネジ、
５：弁棒、５１：フタ、５２：ブッシュ、５３：ボルト、
６：エアーシリンダー、６０：供給管、６１：平行キー
７：フランジ部材、７１：ボルト
８：連結管、８１：供給口、８２：ニップル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の流入口と流体の流出口を含む流路を有する弁箱と、前記流出口の周囲に設けられた弁座と、前記弁座に当接する部分を有しかつ前記流路の中心軸を通る直線に対して偏心した中心軸を有する弁体と、前記弁体を前記中心軸の周りに回転させる弁棒と、前記弁棒を駆動する流体圧発生手段と、前記弁箱の外周に設けられた点検口とを有することを特徴とするボール弁。
【請求項２】
前記点検口は着脱自在なフランジ部材で封止されると共に、前記フランジ部材は、前記流体圧発生手段に供給される流体が流動する管路を有することを特徴とする請求項１記載のボール弁。
【請求項３】
前記流体圧発生手段はエアーシリンダーであることを特徴とする請求項１又は２に記載のボール弁。
【請求項１】
流体の流入口と流体の流出口を含む流路を有する弁箱と、前記流出口の周囲に設けられた弁座と、前記弁座に当接する部分を有しかつ前記流路の中心軸を通る直線に対して偏心した中心軸を有する弁体と、前記弁体を前記中心軸の周りに回転させる弁棒と、前記弁棒を駆動する流体圧発生手段と、前記弁箱の外周に設けられた点検口とを有することを特徴とするボール弁。
【請求項２】
前記点検口は着脱自在なフランジ部材で封止されると共に、前記フランジ部材は、前記流体圧発生手段に供給される流体が流動する管路を有することを特徴とする請求項１記載のボール弁。
【請求項３】
前記流体圧発生手段はエアーシリンダーであることを特徴とする請求項１又は２に記載のボール弁。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００６−９８５５（Ｐ２００６−９８５５Ａ）
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１８４８８２（Ｐ２００４−１８４８８２）
【出願日】平成１６年６月２３日（２００４．６．２３）
【出願人】（０００２３３１１４）日立バルブ株式会社 (9)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月２３日（２００４．６．２３）
【出願人】（０００２３３１１４）日立バルブ株式会社 (9)
【Ｆターム（参考）】
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