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ボールバルブについての概要、用途、原理などをご説明します。また、ボールバルブのメーカー115社一覧や企業ランキングも掲載しておりますので是非ご覧ください。ボールバルブ関連企業の2024年10月注目ランキングは1位:株式会社穂高製作所、2位:株式会社キッツ、3位:株式会社不二工機となっています。
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1985年-2014年: アルストム株式会社、ABB 株式会社 およびガデリウス株式会社にて、ユングストローム空気予熱器の設計、 ダイアモンドスートブロワの機械設計に従事。(ABB株式会社: https://new.abb.com/jp)2014年-2021年: アルヴ
ボールバルブ (英: Ball Valve) とは、弁体は球状 (ボール形)で中央に穴あけされ、ボディ (弁箱) 内のシート (弁座) に挟まれ組み込まれているバルブです。
液体や気体などの流体を、弁体のボールを90 度回転させることで、流体を遮断して流路を閉止します。ボールバルブは、JIS B0100 バルブ用語 Glossary of terms for valves で、「弁箱内で弁棒を軸として球状の弁体が回転するバルブの総称。弁体には、全面球及び半面球がある。」と規定されています。
開弁時に弁体のボールが流路に残らないため圧力損失が小さく、流量調節での使用はせず全開・全閉で使用されます。
図1. ボールバルブの使用例
ボールバルブは、操作が容易でシンプルな構造でコンパクトなため、家庭用、一般産業用、など幅広く使用されています。一般的にボールバルブは、ボールの中間位置の開度で使用すると、ボディ (弁体) とボール (弁体) の間に流体が溜まるため、全開もしくは全閉で使用します。したがって、止弁として遮断目的で使用されるバルブです。
ボールバルブのボール (弁体) は、ステム (弁軸) に取り付けられたハンドルを90度回すことで、開弁・閉弁ができるため、操作性に優れ操作時間が短いという長所があります。また、開弁中にボールが流路に残らないので、圧力損失が小さくなります。
流路に段差などが少なく、スラリーや固形物を含む流体の配管にも使用可能です。スラリーとは、固体と液体との混合物で、細かく粉砕した石炭や鉱石などと水を混ぜて泥状にして、搬送するために使用します。
図2. ボールバルブの開閉弁状態と流体の流れ
ボールバルブは、ボディ (弁箱) 内部のボール (弁体） とシート (弁座） の面接触で、流体を閉止しています。この状態でボールの穴中心は、ボディ開口部中心に対して90度に位置しています。ボールを90 度回転させると、ボールの穴中心はボディ開口部中心と同芯になり、流体が流れる仕組みです。
この開閉操作に必要な力は、ボールの球面とシートとの摩擦抵抗に比例します。バルブ呼び径が大きくなるほど開閉操作に必要な力も増加します。したがって、呼び径の大きいバルブはギヤ操作機 (減速機) を搭載した回転ハンドルを採用されています。
ボールバルブは、ボディ内部と出入口配管の流路面積に差が少ない、フルボアポートバルブも多く、流路はほぼ直線のため、全開時の圧力損失が極めて小さいことが特長です。
図3. ボールバルブの構造
ボールバルブは主に、ボディ (弁箱) 、ディスク (弁体) 、ステム (弁軸) 、ハンドルなどで構成されています。ボールバルブは、ハンドルまたはアクチュエータによって操作されます。
ハンドルはステムに取り付けられ、回転をステムに伝達するのが役割です。開弁時はハンドルの回転でボールが90度回転し、閉弁時はボールが逆回転します。
図4. ボールバルブの操作・駆動方式
ボールバルブは、主に下記3種類の開閉させるための操作・駆動方式があります。
ボールバルブは、下記の3種類のボア形状があります。ボアとは、ボディ内の流路内径です。
図5. ボールの支持方法
ボールバルブは、下記2種類の回転するボールの支持方法があります。
フローティング式 (遊動ボール形)
フローティング式は、ボディ内部に取り付けられたシートで、ボール挟み込み支持する構造です。ボールの溝にステム角型端部がはまり込み、ボールを回転させます。
ボールの溝は、全閉時に流体流れ方向と平行となり、ボールがわずかにスライドして、流体圧力でシールに押し付けられ密閉性を確保します。低圧 (～JIS20K、CL300) 、小口径 (～DN200) に使用されるのが一般的です。
トラニオン式 (固定ボール形)
トラニオン式は、ボール上部はステム (弁軸) 、下部はトラニオン (回転軸) で支持され回転する構造です。ボールの上下を回転軸に支えられ、流体圧力の影響を受けにくく、シートはシートホルダに内蔵されたばねに押され、ボールに接触して密閉します。高圧 (JIS30K、CL600以上) 、大口径 (DN250以上) に使用されるのが一般的です。
ボディ材質は、下記のような要件に基づき選定します。詳細は各メーカのカタログ等を参照してください。
一般的にボールバルブのシートは、樹脂や炭素繊維製のソフトシールと金属製のメタルシートがあります。
ソフトシール
PTFE (テフロン) やPTFEにカーボン系剤など充填したものがあります。最高使用温度は、PTFE単体で約150℃、PTFEにカーボン系剤など充填したもので約300℃になります。
PTFE製のシートは、耐薬品性と摩擦抵抗が小さく操作性に優れていることが特長です。また、炭素繊維素静のシートがあり、最高使用温度は約500℃になります。
メタルシート
炭素鋼やステンレス鋼素材に、シートのボール接触面に高硬度ニッケル合金を溶射しています。この場合は、ボール方面も同じ溶射を施工しています。
メタルシートは、最高使用温度は約500℃までで、ソフトシートでは対応が困難な高温流体、粉体、スラリー、粘性流体に適用します。
参考文献
https://www.kitz-valvesearch.com/kiso/type_ballvalve.html
*一部商社などの取扱い企業なども含みます。
2024年10月の注目ランキングベスト10
注目ランキング導出方法| 順位 | 会社名 | クリックシェア |
|---|---|---|
| 1 | 株式会社穂高製作所 |
5.7%
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| 2 | 株式会社キッツ |
4.9%
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| 3 | 株式会社不二工機 |
4.9%
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| 4 | 株式会社正和 |
4.9%
|
| 5 | 甲南電機株式会社 |
4.1%
|
| 6 | 株式会社大和バルブ |
3.3%
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| 7 | 東洋バルヴ株式会社 |
3.3%
|
| 8 | 株式会社井口機工製作所 |
3.3%
|
| 9 | 株式会社プロテリアル |
3.3%
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| 10 | 青木株式会社 |
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