ボールバルブとグローブバルブの違いと使い分け｜構造・損失・選定

ボールバルブは主に流れを止める用途、グローブバルブは流量を絞る用途に使い分けます。球を回して流路を開くか、弁体を上下させてすき間を変えるかという構造の違いが、操作性と圧力損失に表れます。

装置の入口では圧力をできるだけ残したくても、バイパスでは流量を細かく調整したいこともよくあります。同じ配管でも弁に任せる役割が違うため、ハンドルの形や価格だけでは選べません。

急閉による水撃、調節用ボールバルブの例外、交換時の選定手順まで含めて、現場で判断するための材料をまとめます。

ボールバルブとグローブバルブ

ボールバルブは、穴のある球状の弁体を回転させて開閉する弁です。グローブバルブは玉形弁とも呼ばれ、弁体を弁座という受け面へ押し付けて閉止します。球形の弁体を回すボールバルブとは別の種類です。

比較する点	ボールバルブ	グローブバルブ
弁体の動き	球を通常90°回転させる	弁体を上下させる
手動操作	レバー式なら短い操作で開閉	ハンドル車を複数回転させる
主な用途	全開・全閉の切り替えと遮断	流量調整と開閉
全開時の圧力損失	一般に小さい。流路径で差が出る	一般に大きい。内部の流れが曲がる
中間開度	一般品は避け、調節対応品を使う	調節に使えるが、差圧と開度範囲を選ぶ

ボールの穴が配管の方向と一致すると流れ、そこから球を回すと球面が流路をふさぎます。弁体の回転角は約90°ですが、減速機付きではハンドルを何回も回すため、外側の操作回数とは区別します。

図1：球の穴を合わせるボールバルブ

二方弁の模式断面。開くと穴が左右を結び、閉じると球面が流路をふさぎます。

全開

全閉

※弁座や弁棒の細部を省略しています。全閉時の破線は、向きを変えた穴の位置です。

グローブバルブでは、弁体と弁座のすき間を変えると、流体が通れる面積が変わります。一般的な形では内部の流れが曲がるため、全開にしてもボールバルブより抵抗が大きくなるという特徴があります。

圧力損失とは、流体が弁や配管を通過するときに失う圧力です。下流の機器に必要な圧力がある場合は、上流圧力から途中で失う圧力も差し引いて考えます。弁の種類は機器の性能にも影響します。

図2：グローブバルブは弁座のすき間で絞る

代表的な玉形弁の模式断面。入口側から弁座の開口を上向きに通り、弁体とのすき間から出口側へ流れます。

※開いた状態の概念図です。弁体が下降して弁座に接すると閉止します。実機の流れ方向は、本体の矢印と取扱説明書で判定します。

フルボアとレデューストボアも確認する

ボールバルブの穴の大きさには、配管内径に近いフルボアと、穴を小さくしたレデューストボアがあります。同じ呼び径でも流路の面積が違うので、圧力損失を抑えたい場合は本体の大きさだけで判断しません。

流れやすさを比較するときは、カタログのCv値という流量係数を使います。キャビテーションなどがない液体では、同じ流体、同じ流量ならCv値の大きい弁ほど必要な差圧が小さくなるため、損失を具体的に比較できます。

Cv値は開度によっても変わるので、全開の値だけでは調節中の状態を判断できません。計算の定義と単位はCv値から流量を計算する方法で説明しています。蒸気で何を一定に制御するかは、蒸気の流量制御と圧力制御の違いで整理しています。

ボールバルブとグローブバルブの使い分け

使い分けの出発点は、弁を開けた後に全開で使い続けるか、途中で止めて絞るかです。そのうえで、流体の温度と圧力、許容できる漏れ、操作頻度を重ねると、候補を具体的な型式へ絞れます。

ボールバルブが適している場合

常時運転する機器の入口と出口など、通常は開けたままで、停止時に閉じる場所に適しています。全開時の抵抗を抑えながら、開閉操作を分かりやすくできる点が利点で、頻繁に切り替えるラインでも使われます。

• 通常運転では全開とし、機器の停止時に流れを遮断する場所
• 開閉を頻繁に切り替え、レバーで状態を把握したい場所
• 下流機器へ圧力を残すため、全開時の損失を抑えたい場所

レバー式の二方弁では、一般にレバーが配管と平行なら全開、直角なら全閉を示します。操作方向と開閉表示を現物で照合しておくと、保全後の復旧や交代勤務での取り違えを減らせます。

弁座が流体を受け止めるため、全閉時のシール性も選定の要点になります。樹脂製の弁座は温度や流体との相性に制限があり、本体が金属製でも、弁全体の使用範囲は弁座などの弱い部分で決まります。

遮断用の一般品を半開で使い続けると、狭い部分に高速の流れが集中し、弁座を傷める原因になります。流量調整を予定するなら、中間開度で使えると明記された型式を選び、遮断用途の弁と区別します。

90°で閉じられることと急閉してよいことは別

水の流れを急に止めると、圧力が急変してウォーターハンマー（水撃）が起こります。水撃は配管や機器を損傷する危険があります。ボールバルブは短い操作で閉じられる構造ですが、通常操作は急閉を避けます。

緊急遮断を目的とする設備では、必要な閉止時間と水撃対策を設計時に決めます。弁を速く動かす性能と、系統を安全に止める性能は組み合わせて考えます。このため、手動レバーだけで緊急遮断機能を代用しません。

図3：遮断弁の操作で分けて考える二つの要件

開閉機構の速さだけで、配管系統の安全な停止は決まりません。

弁の要件操作方式・必要トルク・閉止時間・停電時の動作を決める。

系統の要件圧力変動・ポンプとの連動・配管の耐圧を検討する。

※緊急遮断の具体的な操作は、設備ごとの手順と設計条件に従います。

ゲートバルブも全開・全閉の用途で使われ、流路から弁体を引き上げると抵抗を小さくできます。大口径なら一律にゲートバルブが優れるわけではありません。必要トルクと駆動方式、設置寸法、使用圧力を比べて選びます。

口径の大きい弁は、ゲートバルブであっても閉止に大きな力が必要になります。ハンドルへ延長棒を足す対応は破損につながるため、操作力が足りない場合は減速機や操作機を含めた仕様を見直します。

グローブバルブが適している場合

グローブバルブは、弁体の上下位置を変えながら流量を調整したい場所に適しています。圧力損失を許容して必要な流量へ絞る使い方なので、全開時の流れやすさだけで評価すると利点を見落とします。

• 減圧弁などの機器に設ける、手動調整が必要なバイパス
• 機器へ送る水や空気の流量を、その場で調整する配管
• 一定の中間開度で使用し、流量を絞って運転する場所

手動ハンドルは弁棒のねじを介して弁体を動かすため、少しずつ位置を変えられます。ただし、ハンドルを半分開けても流量が半分になるわけではありません。実際の流量は、弁の特性と前後の圧力で決まります。

グローブバルブでも極端な微開や大きい差圧での連続運転は、騒音や振動、損傷の原因になります。調節向きという分類と、どの運転条件でも使えるという判断は分け、流量範囲に合う口径と弁体を選びます。

液体が弁の狭い部分を通り、圧力がその温度の飽和蒸気圧を下回ると気泡が生じます。その気泡が圧力回復でつぶれる現象がキャビテーションです。大きな差圧を一つの弁で処理する場合は、圧力条件や専用の弁構造を検討します。

ゲートバルブは、弁体を途中で止めると流れが狭い部分に集中するため、通常は流量調整に使いません。手動ハンドルが付いていることは調節可能の証拠にならず、グローブバルブとは用途を分けます。

大口径では、円板を回すバタフライバルブも候補になります。調節に使う製品もありますが、適用できる開度や差圧は型式ごとに異なるため、バタフライバルブの構造と選定を踏まえて比較します。

バイパスでは遮断と調節を分担する

減圧弁などの入口と出口に遮断用の弁を置く構成があります。別のバイパス配管には、調節用のグローブバルブを組み合わせます。本体を切り離す役割と、迂回する流量を調整する役割を、別々の弁に任せる考え方です。

バイパスを設ける場合は、配管が短いから損失も小さいと決めず、曲がりと弁を含めて必要流量を流せるか評価します。機器を迂回できる構成と、必要な能力を維持できる構成は別の条件として、設計の段階で整理します。

図4：機器の前後とバイパスで役割を分ける

上は主配管、下は手動バイパスの概念図。遮断用の弁と調節用の弁を描き分けています。

※運転手順を示す図ではありません。蒸気や圧力容器に関わる系統では、必要な安全装置や排出配管を別途設計します。

バイパスを開けると、自動で制御していた圧力や流量を手動で扱う状態になります。下流の圧力を自動的に一定にする機能はありません。操作位置から圧力計や流量計の指示が見えるようにし、設備の手順に沿って調整します。

通常は閉じておくバイパス弁には、設備の識別番号と通常状態を分かるように表示します。どの弁を閉じたか、元の状態へ戻したかを記録に残すと、点検後に意図しない迂回流れが残ることを防ぎやすくなります。

減圧対象が蒸気の場合は、減圧弁と圧力制御の役割も押さえると、手動バイパスとの差が分かります。調節と過圧保護は別の機能なので、安全弁の代わりにグローブバルブを使うことはできません。

交換・新設時に確かめる選定手順

既設弁を交換するときは、呼び径と接続寸法が同じでも、使える温度や流れ方が変わるケースもあります。元の弁の型式と運転条件をセットで整理すると、形式を変える理由と、その変更で失う機能が明確になります。

1. 全開・全閉か、連続的な流量調整か、弁の仕事を決める。
2. 流体名、通常と最大の温度・圧力、必要流量を整理する。
3. 許容圧力損失と必要な遮断性能から、形式・口径・弁座を選ぶ。
4. 操作力、設置方向、接続寸法、点検スペースを照合する。
5. 起動・停止・異常時の条件まで含めて、選定結果を確認する。

取付時は本体の流れ方向と配管の流れを合わせ、ハンドルを動かせる空間も確保します。高温部では保温を施す一方、操作部や点検箇所を使える配置にするため、バルブの保温と放熱損失も設計に含めます。

使用圧力と閉止差圧を分けて選ぶ

圧力の比較では、常用圧力と差圧を分けて記録します。弁の前後がともに高圧でも、差圧は小さいケースもあります。本体が耐える圧力と、操作機が閉止に打ち勝つための条件では、見る数字が異なります。

初めて弁を手配するときは、見積依頼書に通常運転だけでなく、起動時と停止時の条件を添えます。閉止時には通常運転より大きな差圧がかかる場合があるため、流れているときの圧力だけでは選定に不足します。

カタログの圧力クラスだけを見て決めず、使用温度に対応する許容圧力の表を読みます。冷水で使える圧力を、そのまま高温の蒸気へ適用しないことが要点で、弁座材やパッキン材まで対象にします。

必要圧力から弁に使える差圧を考える

例えば、必要流量で水を送る配管で、上流圧力が0.50MPa、下流機器に必要な圧力が0.30MPaだとします。配管などで0.12MPaを失う仮定なら、弁に割り当てられる圧力損失は0.08MPaです。これを超える弁は流量条件を満たせません。

ここで求めた値は弁の実際の損失ではなく、系統が許容できる上限です。必要流量での実損失をメーカーのCv値などから求め、この上限と比較すると、グローブバルブの抵抗が問題になるかを判断できます。

流量を変えると弁以外の配管損失も変わるので、通常流量だけでなく必要な最大流量でも評価します。圧力表示は連成計と圧力計の違い・目盛の読み方も参照し、同じ圧力の基準と運転状態で比較することが大切です。

例えば、交換候補のボールバルブが小さく軽くなっても、流路が細くなれば必要な流量で損失が増えます。接続できる寸法かという確認と、運転性能を維持できるかという確認を、別々の項目として記録します。

機器の入口と出口に遮断弁がある設備では、それぞれの弁の損失を配管全体へ含めます。一つの弁では小さい差でも、複数の弁と曲がり管が連続すると下流の圧力余裕を使います。弁単体の比較で終わらせないことが大切です。

ポンプで余分に加圧してから弁で大きく絞っている設備なら、供給側の圧力設定も改善の対象になります。ただし、調節に必要な差圧までなくすと調整の余地が小さくなるため、遮断弁の損失を抑えることと分けて圧力を配分します。

自動化は操作機と制御系を組み合わせる

電動弁や空気作動弁では、操作機が回転を与えるため、手動レバーとは閉止時間も必要な動力も変わります。自動化する計画があるなら、弁を手配する段階で、操作機を取り付けられる構造かを決めておきます。

レバー式の弁に電動操作機を追加するだけで完成するとは限らず、取付部とトルク、開閉表示、駆動源の条件を照合します。電源仕様の読み方は、電動弁のVA・Wと起動電流の違いで説明しています。

調節用の自動弁では、指令に対する弁の位置と、実際に出た流量を区別して扱います。開度を指令しただけでは流量一定の制御にはならず、流量を測って必要な開度へ動かす制御系として設計します。

交換後は運転条件と調整位置を記録する

グローブバルブを交換するとき、以前のハンドル回転数だけを目印にはできません。同じ回転数でも同じ流量になるとは決まらないためです。新しい弁の特性に合わせて調整位置を取り直すことで、交換前の操作目印が残ることによる誤操作を防げます。

運転記録には、単に「半開」と書くよりも、弁の番号と流量、前後の圧力を残すと比較しやすくなります。開度は操作の情報、流量は結果の情報と分けると、条件変更の影響を後から追えます。

漏れを見つけたときは場所を分ける

閉じた弁の下流へ流体が出る弁座漏れと、弁棒や本体の外へ出る外部漏れでは、傷んでいる場所が違います。全閉表示だけで遮断できたと判断せず、設備で定めた方法で弁座漏れと外部漏れを切り分けます。

点検で機器を開放するときは、弁を閉じた後も内部に流体や圧力が残る前提で扱います。遮断、残圧の除去、作業前の確認を設備の手順に組み込むことで、弁の形式の選定と作業の安全をつなげます。

異物の噛み込みや弁座の損傷を、強く締め付けて解決しようとすると、弁棒などを壊すおそれがあります。通常の操作力で閉まらない場合は点検手順に従います。自動弁では、弁が動かない・遅いときの原因と渋滞警報も切り分けます。

ボールバルブとグローブバルブのよくある質問

ボールバルブで流量調整はできる？

流量調整に対応した製品なら使えますが、遮断用の一般品を半開のまま使う判断は避けます。Vポートなど調節を目的とする構造があり、必要な流量範囲と差圧、全閉時の漏れ条件から型式を選びます。

グローブバルブと玉形弁は同じ？

グローブバルブは玉形弁のことですが、ボールバルブとは異なります。外形に由来する玉形という名前と、球状の弁体を持つボールという名前を分けると、部品表や見積書でも取り違えを防げます。

グローブバルブを逆向きに取り付けてもよい？

本体の流れ方向表示と取扱説明書に従って取り付けます。流れ方向は閉止時の力や弁の挙動に関係するため、配管へ接続できることだけで適否を判断せず、指定方向に合わせて設計します。

水道の蛇口はグローブバルブなの？

ハンドルを回して弁体を上下させる従来型の水栓には、グローブバルブと共通する開閉の考え方があります。一方、レバーで操作する混合水栓などは内部の仕組みが違うため、蛇口全体を一種類の弁として分類しません。

大口径ではゲートバルブにすればよい？

口径だけで決めず、遮断か調節かという用途と操作条件で選びます。ゲートバルブにも必要操作力があり、ボールバルブやバタフライバルブも操作機を含めた仕様で比較するため、大きさだけでは適否が決まりません。

まとめ

弁を選ぶときは、止める仕事と絞る仕事を分けてから、運転条件へ落とし込むと判断しやすくなります。圧力損失の小ささと調節のしやすさを、設備の目的に合わせて使い分けると、運転が安定します。

出典

出典・参考資料（7件）を開く出典・参考資料を閉じる

• ボール弁の90°操作、ボア、温度・圧力条件：キッツ「ボールバルブ総合 J-201=62」（基本的特長、シートレーティング、取扱い上のご注意）
• 玉形弁の断面・流れ方向、一般品の中間開度と操作上の注意：昭和バルブ製作所「ステンレス製ねじ込み形小型弁取扱説明書 SH-034-02」（構造、配管、運転・操作）
• 調節対応ボール弁の例外：日本ダイヤバルブ「Vポート弁の用途」
• Cv値と圧力損失：日阪製作所「Cv値について」
• キャビテーションの発生条件：アズビル「バルブ・アクチュエータの進化と今後」
• バイパス・流れ方向と安全装置：ヨシタケ「パイピング・インストレーション」
• 急開閉と水撃の注意：TLV「蒸気式温水製造ユニット 取扱説明書」（施工・試運転編、給水・温水配管）