ボールバルブの基礎知識

ボールバルブとは？

ボールバルブは、穴の開いたのボールを回転させて媒体の流れを制御するバルブの一種です。ボールの穴が流れに沿っていればバルブは開いており、バルブハンドルでボールを90度回転させれば閉じます。

ボールバルブの主な機能は、別々の部屋、ダクト、パイプの間で媒体（通常は水、空気、ガス）の流れを開始、停止、または調整することで、配管システムの一部を分離することです。これは、媒体がボールバルブを自由に通過できるようにするか、狭められた開口部から媒体を部分的に受け入れるか、または流れを完全に遮断することによって実現します。また、ボールバルブは、バルブの種類やハンドルの位置によって、流れを異なる方向に変えることもできます。

ボールバルブは、シンプルな操作性、簡単なメンテナンス、そして高い汎用性を備えています。そのため、産業用途で広く使用されており、使用する材料、媒体、設計によっては、最大1,000バール（100 MPa、または15,000 psi）の圧力と最大400℃の温度をサポートする製品もあります。

この部品は、オンとオフが重要な用途で使われます。ボールバルブは、すべての部品が正常に動作していれば、信頼性の高い遮断機能を提供するように設計されています。しかし、全開と全閉の中間の目盛位置では、流量を正確に制御することができないことが多くあります。

ボールバルブは、配管システムや工業用冷却装置などの用途で最も一般的に使用されています。ボールバルブの役割は、特定のポートや開口部を通過する液体や気体の流量を管理し、システムの他の主要部分の圧力バランスと調整することです。

また、各種の蛇口、水栓、スピゴットなどでも良く使われており、ガス管や家電製品などの産業用にも広く使用されています。工業用ボールバルブは、家庭用ボールバルブに比べて、より頑丈な構造になっていることが多く、製造業、組立・生産業、プラスチック・金属、化学、医療、産業用電力、食品・飲料、印刷・繊維、エレクトロニクス、自動車、物流など、機械やシステムが非常に高い圧力や温度の下で動作する用途に使用されています。

ボールバルブにはいくつかの種類があり、用途に応じて使い分けることができます。手動ボール弁、プロセスボール弁、空気式ボール弁などがあります。

ボールバルブの仕組みは？

ボールバルブの仕組みはとても簡単です。ボールバルブは通常、中央に大きな穴が開いていて、片側から反対側まで貫通しています。ボールは、ダクトの開口部（ポート）の中にぴったりと収まるようになっています。このボールは、バルブの操作ハンドルに直接取り付けられています。ハンドルは通常、装置の上方または側方、多くの場合はパイプアセンブリの外側にあります。ハンドルを1/4回転（通常は90度）させると、ボールはポート内で物理的に回転します。

これにより、ボールの穴とダクト内の媒体の流れの方向が一致し、媒体がボールバルブを自由に通過できるようになります。これをオンまたはオープンの状態といいます。ハンドルを90度回転させると、ボールの穴が流れの方向と直角になります。この時点で、媒体はボールバルブを通過できなくなり、流れは完全に遮断されます。

どのようなタイプのボールバルブであっても、ほとんどの場合、4つの主要部品で構成されています。それは、バルブハウジング、中心となる金属ボール、ボールをバルブ内の所定の位置に保持するシーティング、そしてボールバルブをオン/オープンとオフ/シャットの間で動かすためのレバーです。ボールバルブの本体は、多くの場合、ステンレススチール、真鍮、ニッケルメッキ真鍮、PVC、または同様に丈夫なプラスチックポリマーで作られています。ボール自体は、通常、ステンレス鋼または真鍮（ここでもニッケルメッキまたはクロムメッキされた真鍮が多い）で製造されています。ボールバルブのモデルや構成は、さまざまなアタッチメントやフィッティングのタイプによってさらに区別されます。例えば、手動式のボールバルブには、圧縮継手やネジ式の継手があります。より複雑なボールバルブでは、単にオンまたはオフだけでなく、追加の流量制御オプションが用意されていることがあります。フランジ付きボールバルブとベントボールバルブの両方があり、レバーの位置によって他の複数の流れに影響を与えることができます。例えば、ベントボールバルブでは、バルブの上流側または下流側のみで流れを分岐または遮断し、逆方向の流れを継続させることが一般的な要件です。ベントモデルでは、ボールに2つ目の小さな穴を設け、ハンドルを正しい位置に移動させたときに、特定のダクトの方向に合わせることができます。これにより、3つまたは4つの異なるダクトの接合部など、マルチポートの配置でT字型またはL字型の接合部が形成されます。この機能を搭載した製品は、多くの場合「3方ボールバルブ」や「4方ボールバルブ」として販売されています。

よくある質問

ボールバルブの修理はどのように行うのですか？

ボールバルブは一般的に耐久性に優れており、ほとんどの場合、メンテナンスを必要とせず、長期間にわたってスムーズに動作します。これは、設計や操作がシンプルであることも関係しています。

しかし、長期間使用していると、ボールバルブの部品は摩耗します。その結果、ボールバルブは硬くなったり緩んだりして、完全なシャットオフ機能を果たすことができなくなることがあります。ボールバルブの摩耗が配管システムの問題を引き起こしていると思われる場合、問題を調査して解決するための基本的な手順があります。

ボールバルブの修理や交換に必要な工具は、ボールバルブの種類や修理すべき損傷の状態によって異なります。スパナやパイプレンチは、通常、配管のボールバルブをチェックするために必要です。また、バルブの周りのパイプ継手を分解するように余分な液体をキャッチするために手に布を保つ必要があります。

• まず、対象となるエリアやシステムへの給水を停止します。これは、ボールバルブの機能が損なわれていないかどうかを検査するためと、水の浪費や周辺地域への被害の拡大を避けるために必要です。ボールバルブの周囲やポート内の余分な水を排出した後、ボールバルブを布で拭いて乾かします。
• ご使用のバルブがどのタイプの継手を使用しているかを確認し、それに合わせてボールバルブをポートから取り外します。取り外したボールバルブは、説明書の順序に従って分解してください。構成部品は一緒に保管し、以前に組み立てられた順番を覚えておいてください。これにより、再組立が非常に容易になり、ミスや脱落のリスクを最小限に抑えることができます。
• バルブの各部品を慎重に点検し、特に摩耗や損傷の兆候を確認します。これには、亀裂、割れ、物理的な損傷、摩耗したパッチ、漏れや過度の硬さの兆候などが含まれます。損傷が単一の部品に限られている場合は、ユニット全体ではなく、その部品だけを交換することができる場合があります。
• 損傷が目に見えてわかりにくい場合や、複数の部品が損傷している場合は、ボールバルブ全体を交換する方が簡単な場合があります。ほとんどのシステムでは、、比較的簡単に交換することができます。取り付け方法には圧縮型、押し込み型、ネジ型のボールバルブや、ソルベントセメント製のソケットバルブも一般的です。

ボールバルブのメリット・デメリットは何ですか？

ほとんどの産業用アプリケーションにおけるボールバルブの主な利点は、一般的に頑丈でメンテナンスの少ない器具であると考えられていることです。ボールバルブは長年の使用に耐えうる優れた耐久性を持ち、サービスや修理を最小限に抑えることができます。

ボールバルブの2つ目の利点は、そのシンプルで効果的な設計です。信頼性の高い完全なシャットオフ機能を提供することができます。ボールバルブのシート、ボール、その他の主要部品、ダクト、ポートが正常に機能していれば、バルブを閉じたときに流れが完全に遮断されます。ボールが流れの方向に対して垂直に向いているときは、物理的に開口部がないため、少量の液体や気体が通過しても、ボールバルブが正しく機能していれば、リークすることはありません。

ボールバルブの主な欠点は、特定の流量を正確に制御することが苦手なことです。全開と全閉の間のどこかで正確な流量を得るためには、他のタイプのバルブがより良い選択肢となる場合があります。部分的な流量を正確に制御する必要がある場合には、ボールバルブよりも電磁弁、ニードルバルブ、ゲートバルブの方がはるかに正確で効果的です。