ボール弁 – metoree本番管理

ボール弁とは

ボール弁

ボール弁とは、弁体の形がボール状のバルブを指します。基本的には全開か全閉で運用します。開度による流量調整に不向きです。

ただし、内部流路が配管径と同じなので圧力損失がほぼありません。そのため、全開と全閉だけの制御で問題無い箇所で多く利用されています。また、材質を変えることで耐食性も確保できます。

ボール弁は民生品から産業用途まで幅広く使用されます。民生品では、ガスコンロ用の元栓などに使用されます。上水道の元栓に使用される場合もあります。

産業用としては、圧力損失が非常に小さく、遮断性も高いために多くの場面で使用されます。特に用水ラインやガスラインで多用されます。

また、全開時には流路に障害物がないため、食品固形物を搬送するラインや汚泥を含む排水ラインでも使用されます。内部にPFAコーティングを施したり、材質をPVCやPTFEで製作することによって、塩酸などの薬品ラインで使用することも可能です。

ボール弁の構造は非常に単純です。内部に円筒状の穴が開いたボール状弁体が入っており、この弁体を90°回転させることで弁を開閉します。また、ハンドルの向きは流路と直角であれば全閉、流路と平行であれば全開となるのが一般的です。簡単に見分けられるため、誤操作の心配もありません。

ただし、構造から流量コントロールには不向きです。また、弁体の気密にはPTFEが多く使用されます。自己潤滑性が高く、多くの流体に使用できますが、蒸気ラインのような高温下では使用できません。高温高圧下では耐熱材質やメタルガスケットを使用します。

ボール弁はガスケットとボールの接触面積が大きいので、口径が大きくなるほど開閉トルクが大きくなります。100A以上になるとかなり大きなトルクとになるので、手で開けるのは困難です。

バルブ(弁)には、ゲートバルブやチェッキバルブ、グローブバルブ、ボールバルブなどの種類があります。種類によって特徴が異なります。

ゲートバルブやボールバルブは流量のコントロールはできません。グローブバルブは流量のコントロールができますが、圧力損失が大きくなります。また、バルブの流れ方向に関しても各バルブで制約があります。

チェッキバルブは逆流防止で設置するため、流れ方向は一方向で逆方向には流れません。グローブバルブも基本的には一方向のみです。構造によっては逆方向でも使用できる場合があります。ゲートバルブとボールバルブは、基本的に流れ方向に決まりはありません。

ボール弁はハンドルを90°回転することで流体を停止させる操作を行います。操作が簡単なため、ゲートバルブと比較して急な開閉が可能です。ただし、ウォーターハンマーには注意が必要です。一般にハンドルの向きは、配管と平行であれば開とします。

ボール弁にはレデュースドボアとフルボアの2種類があります。レデュースドボアは、配管の内径よりも弁体開口が小口径です。フルボアは、配管の内径と弁体開口が同口径となっています。

圧力損失はレデュースドボアと比較してフルボアが小さいです。したがって、配管設計の際には圧損計算を実施し、レデュースドボアかフルボアかを検討します。圧力損失が大きいために着圧に問題があれば、フルボアを採用することになります。

参考文献
https://www.hisaka.co.jp/valve/techDoc/techDoc09.html
https://www.kitz-valvesearch.com/kiso/type_ballvalve.html
https://j-valve.or.jp/valve/letslearn/
https://www.best-parts-media.jp/element/6797