JP2004108397A - 三方弁 - Google Patents
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Abstract
【課題】流体抵抗が少なく、流量特性がとり易く、かつ、弁体の開閉操作力を小さくすることができるものでありながら、弁体及び弁箱の小型化を促進して軽量化と製造コストの低廉化とを図る。
【解決手段】三つの第1〜第3流路W1〜W3をT字状に連通形成してある弁箱7の流路接続箇所の内壁面7aで、かつ、第2流路W2と第3流路w3との境界相当箇所又はその近傍箇所に、第2流路W2と第3流路W3とを区画する状態で第1流路軸線X1側に突出する固定壁9が連設され、この固定壁9の先端部9a側に、それに摺接する状態で弁体8の揺動基端部8Aが配置されているとともに、固定壁9には、第2流路W2と第3流路W3とを連通する連絡流路W4が形成され、この連絡流路W4を開閉する副弁体6が設けられている。
【選択図】 図2
【解決手段】三つの第1〜第3流路W1〜W3をT字状に連通形成してある弁箱7の流路接続箇所の内壁面7aで、かつ、第2流路W2と第3流路w3との境界相当箇所又はその近傍箇所に、第2流路W2と第3流路W3とを区画する状態で第1流路軸線X1側に突出する固定壁9が連設され、この固定壁9の先端部9a側に、それに摺接する状態で弁体8の揺動基端部8Aが配置されているとともに、固定壁9には、第2流路W2と第3流路W3とを連通する連絡流路W4が形成され、この連絡流路W4を開閉する副弁体6が設けられている。
【選択図】 図2
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、三つの第1〜第3流路をT字状に連通形成してある弁箱内に、両流路軸線方向に対して直交する軸芯周りで揺動操作自在な弁体が設けられている三方弁に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の三方弁では、図8に示すように、弁箱7の流路接続箇所の内壁面で、かつ、第2流路W2と第3流路W3との境界相当箇所に形成した凹部50に、それに摺接する状態で弁体51の揺動基端部51Aを配置して、弁体51を両流路軸線X1,X2方向に対して直交する軸芯Y周りで揺動操作することにより、一方の第1流路軸線X1方向に沿う第1・第2流路W1,W2同士のみを連通接続する第1操作状態と、第1・第3流路W1,W3同士のみを連通接続する第2操作状態、及び、第1流路W1と第2・第3流路W2,W3とを連通接続する第3操作状態とに切換え自在に構成していた。
【0003】
【特許文献1】
実用新案登録第3024910号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来の三方弁では、第2流路W2と第3流路W3との境界相当箇所に形成した凹部50に、弁体51の揺動基端部51Aが配設されているため、第2流路W2の連通口及び第3流路W3の連通口を閉止するためには、弁体51の揺動基端部51Aから先端部までの長さLを、流路幅Dよりも大なる長さに構成する必要があり、弁体51の大型化による受圧面積の増加によって、三方弁の重量化、製造コストの高騰化を招来するとともに、弁体の開閉操作力が大きくなる。
【0005】
しかも、弁体51を第3操作状態に操作して、第1流路W1と第2・第3流路W2,W3とを連通接続させた状態では、弁体51と第3流路W3の連通口との間の間隔が狭くなるため、流体抵抗が増大して流量特性が取り難くなる。それ故に、弁体51と第3流路W3の連通口との間の間隔が広くなるように、弁箱7の流路接続箇所の内壁面で、かつ、第3流路W3の連通口の周縁部分を外方に膨出形成する必要があり、三方弁全体の大型化、重量化を招来し易い。
【0006】
更に、前記弁体51が第1操作状態にある場合では、連通接続されている第1・第2流路W1,W2側と第3流路W3との間での圧力差が大きく、また、弁体51が第2操作状態にある場合でも、連通接続されている第1・第3流路W1,W3側と第2流路W2との間での圧力差が大きくなっているため、第1操作状態又は第2操作状態にある弁体51を第3操作状態側に切換える際に大なる操作力が必要となる。
【0007】
本発明は、上述の実状に鑑みて為されたものであって、その主たる課題は、流体抵抗が少なく、流量特性がとり易く、かつ、弁体の開閉操作力を小さくすることができるものでありながら、弁体及び弁箱の小型化を促進して軽量化と製造コストの低廉化とを図ることのできる三方弁を提供する点にある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1による特徴構成は、三つの第1〜第3流路をT字状に連通形成してある弁箱内に、両流路軸線方向に対して直交する軸芯周りでの揺動により、一方の第1流路軸線方向に沿う第1・第2流路同士のみを連通接続する第1操作状態と、第1・第3流路同士のみを連通接続する第2操作状態、及び、第1流路と第2・第3流路とを連通接続する第3操作状態とに切換え自在な弁体が設けられている三方弁であって、
前記弁箱の流路接続箇所の内壁面で、かつ、第2流路と第3流路との境界相当箇所又はその近傍箇所に、第2流路と第3流路とを区画する状態で第1流路軸線側に突出する固定壁が連設され、この固定壁の先端部側に、それに摺接する状態で弁体の揺動基端部が配置されているとともに、前記固定壁には、第2流路と第3流路とを連通する連絡流路が形成され、この連絡流路を開閉する副弁体が設けられている点にある。
【0009】
上記特徴構成によれば、第2流路と第3流路とを区画する状態でそれらの境界相当箇所又はその近傍箇所から第1流路軸線側に突出する固定壁を連設して、その固定壁の先端部側に、弁体の揺動基端部を配置してあるから、第1操作状態又は第2操作状態に操作したとき、第2流路の連通口又は第3流路の連通口を弁体で確実に閉止しながらも、弁体の揺動基端部から先端部までの長さを短く構成することができる。
【0010】
しかも、弁体を第3操作状態に操作して、第1流路と第2・第3流路とを連通接続させた状態では、固定壁が第1流路軸線側に突出する分だけ、弁体と第3流路の連通口との間の間隔を広くとることができる。
【0011】
更に、第1操作状態又は第2操作状態にある弁体を第3操作状態側に切換える際、固定壁に形成されている連絡流路を開閉する副弁体を開き操作して、第2流路と第3流路とを連通することにより、連通接続されている第1・第2流路側と第3流路との間での圧力差、又は、連通接続されている第1・第3流路側と第2流路との間での圧力差を小さくすることができ、弁体を小さな操作力で切換えることができる。
【0012】
従って、流体抵抗が少なく、流量特性がとり易く、かつ、弁体の開閉操作力を小さくすることができるとともに、弁体及び弁箱の小型化、軽量化、製造コストの低廉化とを図ることができる。
【0013】
本発明の請求項2による三方弁の特徴構成は、前記弁体の揺動軸芯が第1流路軸線上又はその近傍に位置する状態にまで、固定壁が第1流路軸線側に突出形成されている点にある。
【0014】
上記特徴構成によれば、弁体の揺動軸芯が第1流路軸線上又はその近傍に位置する状態にまで、固定壁を第1流路軸線側に延出させた分だけ、弁体の揺動基端部から先端部までの長さを短く構成することができるとともに、第3操作状態にある弁体と第3流路の連通口との間の間隔を広くとることができる。
【0015】
従って、流量特性及び操作性に優れた三方弁の小型化、軽量化、製造コストの低廉化を促進することができる。
【0016】
本発明の請求項3による三方弁の特徴構成は、前記弁体の揺動軸芯が両流路軸線の交点又はその近傍に位置する状態にまで、固定壁が両流路軸線の交点側に突出形成されている点にある。
【0017】
上記特徴構成によれば、弁体の揺動軸芯が両流路軸線の交点又はその近傍に位置する状態にまで、固定壁を両流路軸線の交点側に延出させた分だけ、弁体の揺動基端部から先端部までの長さを短く構成することができるとともに、第3操作状態にある弁体と第3流路の連通口との間の間隔を広くとることができる。
【0018】
従って、流量特性及び操作性に優れた三方弁の小型化、軽量化、製造コストの低廉化をより促進することができる。
【0019】
本発明の請求項4による三方弁の特徴構成は、前記弁体の揺動基端部に、弁体が第1〜第3操作状態にあるとき、固定壁の先端部に対して摺動自在に弾性シール材を介して圧接される位置決め突起が形成されている点にある。
【0020】
上記特徴構成によれば、弁体が第1操作状態又は第2操作状態若しくは第3操作状態にあるとき、弁体の揺動基端部に形成された位置決め突起が、固定壁の先端部に対して弾性シール材を介して圧接されているから、弁体の揺動基端部と固定壁の先端部との間でのシール性能を高めることができるばかりでなく、弁体を第1〜第3操作状態の各操作位置で位置保持するための構造も製造コスト面で有利に構成することができる。
【0021】
本発明の請求項5による三方弁の特徴構成は、前記弁箱の流路接続箇所の内壁面のうち、第3流路の連通口に相対向する部位が、第3流路の連通口との間の流路幅が広くなるように外方に膨出形成されているとともに、弁体の両受圧側面が、それの先端部と揺動基端部とを結ぶ線分が第1流路軸線と平行又は略平行姿勢にあるとき、その線分方向の中央側ほど第3流路の連通口から離れる外方側に膨出する曲面に形成されている点にある。
【0022】
上記特徴構成によれば、前記弁体が一直線状に構成されている場合に比して、第3操作状態にある弁体と第3流路の連通口との間の間隔を広くとることができるとともに、流体抵抗を少なくすることができる。それでいて、弁箱の流路接続箇所の内壁面のうち、第3流路の連通口に相対向する部位が外方側に膨出形成されているから、第1流路と第2流路との間での流路幅も充分確保することができる。
従って、流量特性及び操作性に優れた三方弁の小型化、軽量化、製造コストの低廉化を一層促進することができる。
【0023】
【発明の実施の形態】
〔第1実施形態〕
図1 は水道管用水力発電設備を示し、地中に埋設された水道管1のうち、掘削箇所の周囲に鋼矢板2等を打込んで構築された作業ピット3内に位置する水道管1の水力発電設置相当箇所に、バイパス流路を形成するバイパス配管4が連通接続され、このバイパス配管4の中間管部4Aに、水流で回転するタービン5A及びタービン5Aの回転出力軸5Bに連動連結された発電機5Cとを備えた発電ユニット5が取付けられているとともに、水道管1とバイパス配管4との分岐箇所には、水道管1の上流側流路W1と下流側流路W2とが連通する第1操作状態と、水道管1の上流側流路W1とバイパス配管4の分岐側流路W3とが連通する第2操作状態と、水道管1の上流側流路W1と下流側流路W2及びバイパス配管4の分岐側流路W3とが連通する第3操作状態とに切換操作自在な第1三方弁V1を介装し、更に、水道管1とバイパス配管4との合流箇所には、水道管1の上流側流路W2と下流側流路W1とが連通する第1操作状態と、水道管1の下流側流路W1とパイパス配管4の合流側流路W3とが連通する第2操作状態と、水道管1の上流側流路W2と下流側流路W1及びバイパス配管4の合流側流路W3とが連通する第3操作状態とに切換操作自在な第2三方弁V2が介装されている。
【0024】
そして、水道管1とバイパス配管4との分岐箇所に介装された第1三方弁V1、及び、水道管1とバイパス配管4との合流箇所に介装された第2三方弁V2を夫々第1操作状態に切換え操作することにより、バイパス配管4を閉止して水道管1のみに水道水を流動させる第1状態となり、また、第1・第2三方弁V1,V2を夫々第2操作状態に切換え操作することにより、バイパス配管4の分岐箇所と合流箇所との間に位置する水道管1の途中部分を閉止して、バイパス配管4を経由して水道水を流動させる第2状態となり、更に、第1・第2三方弁V1,V2を夫々第3操作状態に切換え操作することにより、水道水を水道管1とバイパス配管4とに所定の比率で分配供給する第3状態となる。
【0025】
前記第1・第2三方弁V1,V2の各々は、図2〜図6に示すように、三つの第1〜第3流路W1〜W3をT字状に直交状態で連通形成してある管状の弁箱7内に、水道管1の軸線である一方の第1流路軸線X1方向に沿う第1・第2流路W1,W2同士のみを連通接続する第1操作状態(図2参照)と、両流路軸線X1,X2方向に沿う第1・第3流路W1,W3同士のみを連通接続する第2操作状態(図3参照)、及び、第1流路W1と第2・第3流路W2,W3とを連通接続する第3操作状態(図4参照)とに揺動切換え自在な弁体8を設けて構成されているとともに、前記弁箱7の流路接続箇所の内壁面7aで、かつ、第2流路W2と第3流路W3との境界相当箇所には、第2流路W2と第3流路W3とを区画する状態で第1流路軸線X1側に突出する固定壁9が一体形成され、この固定壁9の先端部9a側に、それに摺接する状態で弁体8の円筒状の揺動基端部8Aが配置されている。
【0026】
そして、第2流路W2と第3流路W3とを区画する状態でそれらの境界相当箇所から第1流路軸線X1側に一体的に突出形成された固定壁9の先端部側に、弁体8の揺動基端部8Aを配置することにより、弁体8を第1操作状態又は第2操作状態に操作したとき、第2流路W2の連通口P2又は第3流路W3の連通口P3を弁体8で確実に閉止しながらも、弁体8の揺動基端部8Aから先端部8Bまでの長さを短く構成することができる。
【0027】
しかも、弁体8を第3操作状態に操作して、第1流路W1と第2・第3流路W2,W3とを連通接続させた状態では、固定壁9 が第1流路軸線X1側に突出する分だけ、弁体8と第3流路W3の連通口P3との間の間隔を広くとることができる。
【0028】
更に、前記固定壁9には、第2流路W2と第3流路W3とを連通する連絡流路W4が貫通形成され、この連絡流路W4内には、弁体8の揺動軸芯Yと平行な上下軸芯Y1周りでの回動操作によって連絡流路W4を開閉する副弁体6が設けられている。
【0029】
そして、第1操作状態又は第2操作状態にある弁体8を第3操作状態側に切換える際、固定壁9に形成されている連絡流路W4を開閉する副弁体6を開き操作して、第2流路W2と第3流路W3とを連通することにより、連通接続されている第1・第2流路W1,W2側と第3流路W3との間での圧力差、又は、連通接続されている第1・第3流路W1,W3側と第2流路W2との間での圧力差を小さくすることができるので、弁体8を小さな操作力で切換えることができる。
【0030】
前記固定壁9は、弁体8の揺動軸芯Yが第1流路軸線X1上又はその近傍に位置する状態にまで、第3流路W3の内壁面に沿って第1流路軸線X1側に突出形成されているとともに、前記弁箱7の流路接続箇所の内壁面7aのうち、第3流路W3の連通口P3に相対向する部位の壁部7Aが、第3流路W3の連通口P3との間の流路幅Dが広くなるように外方に弧状に膨出形成され、更に、弁体8の両受圧側面8a,8bが、それの先端部8Bと揺動基端部8Aとを結ぶ線分が第1流路軸線X1と平行又は略平行姿勢にあるとき、その線分方向の中央側ほど第3流路W3の連通口P3から離れる側に湾曲する弧状曲面に形成されている。
【0031】
そして、弁体8の揺動軸芯Yが第1流路軸線X1上又はその近傍に位置する状態にまで、固定壁9を第1流路軸線X1側に延出させた分だけ、弁体8の揺動基端部8Aから先端部8Bまでの長さを一層短く構成することができるとともに、第3操作状態にある弁体8と第3流路W3の連通口P3との間の間隔も広くとることができる。
【0032】
更に、前記弁体8が一直線状に構成されている場合に比して、第3操作状態にある弁体8と第3流路W3の連通口P3との間の間隔を広くとることができるとともに、流体抵抗を少なくすることができる。それでいて、弁箱7の流路接続箇所の内壁面7aのうち、第3流路W3の接続口P3に相対向する部位の壁部7Aが外方側に膨出形成されているから、第1流路W1と第2流路W2との間での流路幅も充分確保することができる。
【0033】
前記弁箱7の流路接続箇所の内壁面7aのうち、第1操作状態及び第2操作状態にある弁体8の外周部側のシール面8cに相対向する部位には弁座8fが形成され、各弁座8fには、弁体8のシール面8cとの間を水密状態に密封するための弾性シール材10が層状に付設されているとともに、固定壁9の先端部9aにも、弁体8の揺動基端部8Aとの間を水密状態に密封するための弾性シール材11が層状に付設されている。
【0034】
前記弁体8の揺動基端部8Aには、図2〜図5に示すように、弁体8が第1〜第3操作状態にあるとき、固定壁9の先端部9aに付設された弾性シール材11に摺動自在に圧接される三つの位置決め突起12が形成されている。
【0035】
前記弁箱7のうち、第1〜第3流路W1〜W3を形成する管状箱部7B〜7Dの端部には、水道管1の端部に形成された連結フランジ1A、バイパス配管4の分岐管部4Bの端部に形成された連結フランジ4D、合流管部4Cの端部に形成された連結フランジ4Eに対してボルト・ナットで固定連結される連結フランジ7E〜7Gが一体形成されている。
【0036】
前記弁体8の揺動基端部8Aの上下両端部分には、図6に示すように、弁箱7の流路接続箇所のうち、揺動軸芯Yを通る上下二箇所に貫通形成された支承孔7bを通して挿入された揺動支点軸13と嵌合する取付け孔8dと、この取付け孔8dに嵌合された揺動支点軸13と揺動基端部8Aとを相対回転不能な状態で抜止め連結する連結ピンの挿通孔8eとが形成されているとともに、弁箱7の流路接続箇所の上部には、揺動支点軸13に連動する減速機構14を内装し、かつ、この減速機構14の入力用の弁操作軸15を突設してある減速ケース16が取付けられている。
【0037】
前記副弁体6の回動支点部6Aには、図6に示すように、弁箱7の流路接続箇所のうち、回動軸芯Y1を通る上下二箇所に形成された支承孔7eを通して挿入された揺動支点軸17と嵌合する取付け孔6aと、この取付け孔6aに嵌合された揺動支点軸17と回動支点部6Aとを相対回転不能な状態で抜止め連結する連結ピンの挿通孔6bとが形成されているとともに、前記減速ケース16には、揺動支点軸17に連動する減速機構18と、この減速機構18の入力用の弁操作軸19とが設けられている。
【0038】
尚、前記第1・第2三方弁V1,V2は同一構造の三方弁から構成されているため、水道管1とバイパス配管4との分岐箇所に三方弁を介装する場合と、水道管1とバイパス配管4との合流箇所に三方弁を介装する場合とでは、三方弁の取付け姿勢が逆になる。
【0039】
〔第2実施形態〕
図7 は、水道管用水力発電設備の他の三方弁を示し、弁体8の揺動軸芯Yが両流路軸線X1,X2の交点又はその近傍に位置する状態にまで、固定壁9 が両流路軸線X1,X2の交点側に向って傾斜姿勢で突出形成されている。
【0040】
そして、弁体8の揺動軸芯Yが両流路軸線X1,X2の交点又はその近傍に位置する状態にまで、固定壁9を両流路軸線X1,X2の交点側に延出させた分だけ、弁体8の揺動基端部8Aから先端部8Bまでの長さをより短く構成することができるとともに、第3操作状態にある弁体8と第3流路W3の連通口P3との間の間隔を広くとることができる。
尚、その他の構成は、第1実施形態で説明した構成と同一であるから、同一の構成箇所には、第1実施形態と同一の番号を付記してそれの説明は省略する。
【0041】
〔その他の実施形態〕
(1)上述の第1実施形態では、前記弁箱7の流路接続箇所の内壁面7aで、かつ、第2流路W2と第3流路W3との境界相当箇所に、第2流路W2と第3流路W3とを区画する状態で第1流路軸線X1側に突出する固定壁9を一体形成したが、この固定壁9を、第2流路W2と第3流路W3との境界から少し離れた箇所に形成しても良い。
【0042】
(2)発電ユニットとしては、バイパス配管4内を流れる水道水の圧力を利用して発電することのできるものであれば、如何なる構造のものを用いても良い。
【0043】
(3)上述の各実施形態では、前記固定壁9の先端部9aに、弁体8が第1〜第3操作状態にあるとき、弁体8の揺動基端部8Aに形成された三つの位置決め突起12の一つが圧接される弾性シール材11を付設したが、この弾性シール材11を、弁体8の揺動基端部8A側の少なくとも位置決め突起12の外周面に付設して実施しても良く、更に、固定壁9の先端部9aと揺動基端部8A側の少なくとも位置決め突起12の外周面とに弾性シール材11を夫々付設して実施しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明の第1実施形態を示す水道管用水力発電設備の平面図
【図2】弁体が第1操作状態にあるときの三方弁の拡大断面図
【図3】弁体が第2操作状態にあるときの三方弁の拡大断面図
【図4】弁体が第3操作状態にあるときの三方弁の拡大断面図
【図5】弁体の揺動基端部の拡大断面図
【図6】三方弁の拡大分解断面図
【図7】本願発明の第2実施形態を示す三方弁の拡大断面図
【図8】従来の三方弁を示す断面図
【符号の説明】
X1 第1流路軸線
X2 第2流路軸線
Y 揺動軸線
W1 第1流路
W2 第2流路
W3 第3流路
W4 連絡流路
6 副弁体
7 弁箱
7a 内壁面
8 弁体
8A 揺動基端部
8B 先端部
8a 受圧側面
8b 受圧側面
9 固定壁
9a 先端部
10 弾性シール材
11 弾性シール材
12 位置決め突起
【発明の属する技術分野】
本発明は、三つの第1〜第3流路をT字状に連通形成してある弁箱内に、両流路軸線方向に対して直交する軸芯周りで揺動操作自在な弁体が設けられている三方弁に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の三方弁では、図8に示すように、弁箱7の流路接続箇所の内壁面で、かつ、第2流路W2と第3流路W3との境界相当箇所に形成した凹部50に、それに摺接する状態で弁体51の揺動基端部51Aを配置して、弁体51を両流路軸線X1,X2方向に対して直交する軸芯Y周りで揺動操作することにより、一方の第1流路軸線X1方向に沿う第1・第2流路W1,W2同士のみを連通接続する第1操作状態と、第1・第3流路W1,W3同士のみを連通接続する第2操作状態、及び、第1流路W1と第2・第3流路W2,W3とを連通接続する第3操作状態とに切換え自在に構成していた。
【0003】
【特許文献1】
実用新案登録第3024910号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来の三方弁では、第2流路W2と第3流路W3との境界相当箇所に形成した凹部50に、弁体51の揺動基端部51Aが配設されているため、第2流路W2の連通口及び第3流路W3の連通口を閉止するためには、弁体51の揺動基端部51Aから先端部までの長さLを、流路幅Dよりも大なる長さに構成する必要があり、弁体51の大型化による受圧面積の増加によって、三方弁の重量化、製造コストの高騰化を招来するとともに、弁体の開閉操作力が大きくなる。
【0005】
しかも、弁体51を第3操作状態に操作して、第1流路W1と第2・第3流路W2,W3とを連通接続させた状態では、弁体51と第3流路W3の連通口との間の間隔が狭くなるため、流体抵抗が増大して流量特性が取り難くなる。それ故に、弁体51と第3流路W3の連通口との間の間隔が広くなるように、弁箱7の流路接続箇所の内壁面で、かつ、第3流路W3の連通口の周縁部分を外方に膨出形成する必要があり、三方弁全体の大型化、重量化を招来し易い。
【0006】
更に、前記弁体51が第1操作状態にある場合では、連通接続されている第1・第2流路W1,W2側と第3流路W3との間での圧力差が大きく、また、弁体51が第2操作状態にある場合でも、連通接続されている第1・第3流路W1,W3側と第2流路W2との間での圧力差が大きくなっているため、第1操作状態又は第2操作状態にある弁体51を第3操作状態側に切換える際に大なる操作力が必要となる。
【0007】
本発明は、上述の実状に鑑みて為されたものであって、その主たる課題は、流体抵抗が少なく、流量特性がとり易く、かつ、弁体の開閉操作力を小さくすることができるものでありながら、弁体及び弁箱の小型化を促進して軽量化と製造コストの低廉化とを図ることのできる三方弁を提供する点にある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1による特徴構成は、三つの第1〜第3流路をT字状に連通形成してある弁箱内に、両流路軸線方向に対して直交する軸芯周りでの揺動により、一方の第1流路軸線方向に沿う第1・第2流路同士のみを連通接続する第1操作状態と、第1・第3流路同士のみを連通接続する第2操作状態、及び、第1流路と第2・第3流路とを連通接続する第3操作状態とに切換え自在な弁体が設けられている三方弁であって、
前記弁箱の流路接続箇所の内壁面で、かつ、第2流路と第3流路との境界相当箇所又はその近傍箇所に、第2流路と第3流路とを区画する状態で第1流路軸線側に突出する固定壁が連設され、この固定壁の先端部側に、それに摺接する状態で弁体の揺動基端部が配置されているとともに、前記固定壁には、第2流路と第3流路とを連通する連絡流路が形成され、この連絡流路を開閉する副弁体が設けられている点にある。
【0009】
上記特徴構成によれば、第2流路と第3流路とを区画する状態でそれらの境界相当箇所又はその近傍箇所から第1流路軸線側に突出する固定壁を連設して、その固定壁の先端部側に、弁体の揺動基端部を配置してあるから、第1操作状態又は第2操作状態に操作したとき、第2流路の連通口又は第3流路の連通口を弁体で確実に閉止しながらも、弁体の揺動基端部から先端部までの長さを短く構成することができる。
【0010】
しかも、弁体を第3操作状態に操作して、第1流路と第2・第3流路とを連通接続させた状態では、固定壁が第1流路軸線側に突出する分だけ、弁体と第3流路の連通口との間の間隔を広くとることができる。
【0011】
更に、第1操作状態又は第2操作状態にある弁体を第3操作状態側に切換える際、固定壁に形成されている連絡流路を開閉する副弁体を開き操作して、第2流路と第3流路とを連通することにより、連通接続されている第1・第2流路側と第3流路との間での圧力差、又は、連通接続されている第1・第3流路側と第2流路との間での圧力差を小さくすることができ、弁体を小さな操作力で切換えることができる。
【0012】
従って、流体抵抗が少なく、流量特性がとり易く、かつ、弁体の開閉操作力を小さくすることができるとともに、弁体及び弁箱の小型化、軽量化、製造コストの低廉化とを図ることができる。
【0013】
本発明の請求項2による三方弁の特徴構成は、前記弁体の揺動軸芯が第1流路軸線上又はその近傍に位置する状態にまで、固定壁が第1流路軸線側に突出形成されている点にある。
【0014】
上記特徴構成によれば、弁体の揺動軸芯が第1流路軸線上又はその近傍に位置する状態にまで、固定壁を第1流路軸線側に延出させた分だけ、弁体の揺動基端部から先端部までの長さを短く構成することができるとともに、第3操作状態にある弁体と第3流路の連通口との間の間隔を広くとることができる。
【0015】
従って、流量特性及び操作性に優れた三方弁の小型化、軽量化、製造コストの低廉化を促進することができる。
【0016】
本発明の請求項3による三方弁の特徴構成は、前記弁体の揺動軸芯が両流路軸線の交点又はその近傍に位置する状態にまで、固定壁が両流路軸線の交点側に突出形成されている点にある。
【0017】
上記特徴構成によれば、弁体の揺動軸芯が両流路軸線の交点又はその近傍に位置する状態にまで、固定壁を両流路軸線の交点側に延出させた分だけ、弁体の揺動基端部から先端部までの長さを短く構成することができるとともに、第3操作状態にある弁体と第3流路の連通口との間の間隔を広くとることができる。
【0018】
従って、流量特性及び操作性に優れた三方弁の小型化、軽量化、製造コストの低廉化をより促進することができる。
【0019】
本発明の請求項4による三方弁の特徴構成は、前記弁体の揺動基端部に、弁体が第1〜第3操作状態にあるとき、固定壁の先端部に対して摺動自在に弾性シール材を介して圧接される位置決め突起が形成されている点にある。
【0020】
上記特徴構成によれば、弁体が第1操作状態又は第2操作状態若しくは第3操作状態にあるとき、弁体の揺動基端部に形成された位置決め突起が、固定壁の先端部に対して弾性シール材を介して圧接されているから、弁体の揺動基端部と固定壁の先端部との間でのシール性能を高めることができるばかりでなく、弁体を第1〜第3操作状態の各操作位置で位置保持するための構造も製造コスト面で有利に構成することができる。
【0021】
本発明の請求項5による三方弁の特徴構成は、前記弁箱の流路接続箇所の内壁面のうち、第3流路の連通口に相対向する部位が、第3流路の連通口との間の流路幅が広くなるように外方に膨出形成されているとともに、弁体の両受圧側面が、それの先端部と揺動基端部とを結ぶ線分が第1流路軸線と平行又は略平行姿勢にあるとき、その線分方向の中央側ほど第3流路の連通口から離れる外方側に膨出する曲面に形成されている点にある。
【0022】
上記特徴構成によれば、前記弁体が一直線状に構成されている場合に比して、第3操作状態にある弁体と第3流路の連通口との間の間隔を広くとることができるとともに、流体抵抗を少なくすることができる。それでいて、弁箱の流路接続箇所の内壁面のうち、第3流路の連通口に相対向する部位が外方側に膨出形成されているから、第1流路と第2流路との間での流路幅も充分確保することができる。
従って、流量特性及び操作性に優れた三方弁の小型化、軽量化、製造コストの低廉化を一層促進することができる。
【0023】
【発明の実施の形態】
〔第1実施形態〕
図1 は水道管用水力発電設備を示し、地中に埋設された水道管1のうち、掘削箇所の周囲に鋼矢板2等を打込んで構築された作業ピット3内に位置する水道管1の水力発電設置相当箇所に、バイパス流路を形成するバイパス配管4が連通接続され、このバイパス配管4の中間管部4Aに、水流で回転するタービン5A及びタービン5Aの回転出力軸5Bに連動連結された発電機5Cとを備えた発電ユニット5が取付けられているとともに、水道管1とバイパス配管4との分岐箇所には、水道管1の上流側流路W1と下流側流路W2とが連通する第1操作状態と、水道管1の上流側流路W1とバイパス配管4の分岐側流路W3とが連通する第2操作状態と、水道管1の上流側流路W1と下流側流路W2及びバイパス配管4の分岐側流路W3とが連通する第3操作状態とに切換操作自在な第1三方弁V1を介装し、更に、水道管1とバイパス配管4との合流箇所には、水道管1の上流側流路W2と下流側流路W1とが連通する第1操作状態と、水道管1の下流側流路W1とパイパス配管4の合流側流路W3とが連通する第2操作状態と、水道管1の上流側流路W2と下流側流路W1及びバイパス配管4の合流側流路W3とが連通する第3操作状態とに切換操作自在な第2三方弁V2が介装されている。
【0024】
そして、水道管1とバイパス配管4との分岐箇所に介装された第1三方弁V1、及び、水道管1とバイパス配管4との合流箇所に介装された第2三方弁V2を夫々第1操作状態に切換え操作することにより、バイパス配管4を閉止して水道管1のみに水道水を流動させる第1状態となり、また、第1・第2三方弁V1,V2を夫々第2操作状態に切換え操作することにより、バイパス配管4の分岐箇所と合流箇所との間に位置する水道管1の途中部分を閉止して、バイパス配管4を経由して水道水を流動させる第2状態となり、更に、第1・第2三方弁V1,V2を夫々第3操作状態に切換え操作することにより、水道水を水道管1とバイパス配管4とに所定の比率で分配供給する第3状態となる。
【0025】
前記第1・第2三方弁V1,V2の各々は、図2〜図6に示すように、三つの第1〜第3流路W1〜W3をT字状に直交状態で連通形成してある管状の弁箱7内に、水道管1の軸線である一方の第1流路軸線X1方向に沿う第1・第2流路W1,W2同士のみを連通接続する第1操作状態(図2参照)と、両流路軸線X1,X2方向に沿う第1・第3流路W1,W3同士のみを連通接続する第2操作状態(図3参照)、及び、第1流路W1と第2・第3流路W2,W3とを連通接続する第3操作状態(図4参照)とに揺動切換え自在な弁体8を設けて構成されているとともに、前記弁箱7の流路接続箇所の内壁面7aで、かつ、第2流路W2と第3流路W3との境界相当箇所には、第2流路W2と第3流路W3とを区画する状態で第1流路軸線X1側に突出する固定壁9が一体形成され、この固定壁9の先端部9a側に、それに摺接する状態で弁体8の円筒状の揺動基端部8Aが配置されている。
【0026】
そして、第2流路W2と第3流路W3とを区画する状態でそれらの境界相当箇所から第1流路軸線X1側に一体的に突出形成された固定壁9の先端部側に、弁体8の揺動基端部8Aを配置することにより、弁体8を第1操作状態又は第2操作状態に操作したとき、第2流路W2の連通口P2又は第3流路W3の連通口P3を弁体8で確実に閉止しながらも、弁体8の揺動基端部8Aから先端部8Bまでの長さを短く構成することができる。
【0027】
しかも、弁体8を第3操作状態に操作して、第1流路W1と第2・第3流路W2,W3とを連通接続させた状態では、固定壁9 が第1流路軸線X1側に突出する分だけ、弁体8と第3流路W3の連通口P3との間の間隔を広くとることができる。
【0028】
更に、前記固定壁9には、第2流路W2と第3流路W3とを連通する連絡流路W4が貫通形成され、この連絡流路W4内には、弁体8の揺動軸芯Yと平行な上下軸芯Y1周りでの回動操作によって連絡流路W4を開閉する副弁体6が設けられている。
【0029】
そして、第1操作状態又は第2操作状態にある弁体8を第3操作状態側に切換える際、固定壁9に形成されている連絡流路W4を開閉する副弁体6を開き操作して、第2流路W2と第3流路W3とを連通することにより、連通接続されている第1・第2流路W1,W2側と第3流路W3との間での圧力差、又は、連通接続されている第1・第3流路W1,W3側と第2流路W2との間での圧力差を小さくすることができるので、弁体8を小さな操作力で切換えることができる。
【0030】
前記固定壁9は、弁体8の揺動軸芯Yが第1流路軸線X1上又はその近傍に位置する状態にまで、第3流路W3の内壁面に沿って第1流路軸線X1側に突出形成されているとともに、前記弁箱7の流路接続箇所の内壁面7aのうち、第3流路W3の連通口P3に相対向する部位の壁部7Aが、第3流路W3の連通口P3との間の流路幅Dが広くなるように外方に弧状に膨出形成され、更に、弁体8の両受圧側面8a,8bが、それの先端部8Bと揺動基端部8Aとを結ぶ線分が第1流路軸線X1と平行又は略平行姿勢にあるとき、その線分方向の中央側ほど第3流路W3の連通口P3から離れる側に湾曲する弧状曲面に形成されている。
【0031】
そして、弁体8の揺動軸芯Yが第1流路軸線X1上又はその近傍に位置する状態にまで、固定壁9を第1流路軸線X1側に延出させた分だけ、弁体8の揺動基端部8Aから先端部8Bまでの長さを一層短く構成することができるとともに、第3操作状態にある弁体8と第3流路W3の連通口P3との間の間隔も広くとることができる。
【0032】
更に、前記弁体8が一直線状に構成されている場合に比して、第3操作状態にある弁体8と第3流路W3の連通口P3との間の間隔を広くとることができるとともに、流体抵抗を少なくすることができる。それでいて、弁箱7の流路接続箇所の内壁面7aのうち、第3流路W3の接続口P3に相対向する部位の壁部7Aが外方側に膨出形成されているから、第1流路W1と第2流路W2との間での流路幅も充分確保することができる。
【0033】
前記弁箱7の流路接続箇所の内壁面7aのうち、第1操作状態及び第2操作状態にある弁体8の外周部側のシール面8cに相対向する部位には弁座8fが形成され、各弁座8fには、弁体8のシール面8cとの間を水密状態に密封するための弾性シール材10が層状に付設されているとともに、固定壁9の先端部9aにも、弁体8の揺動基端部8Aとの間を水密状態に密封するための弾性シール材11が層状に付設されている。
【0034】
前記弁体8の揺動基端部8Aには、図2〜図5に示すように、弁体8が第1〜第3操作状態にあるとき、固定壁9の先端部9aに付設された弾性シール材11に摺動自在に圧接される三つの位置決め突起12が形成されている。
【0035】
前記弁箱7のうち、第1〜第3流路W1〜W3を形成する管状箱部7B〜7Dの端部には、水道管1の端部に形成された連結フランジ1A、バイパス配管4の分岐管部4Bの端部に形成された連結フランジ4D、合流管部4Cの端部に形成された連結フランジ4Eに対してボルト・ナットで固定連結される連結フランジ7E〜7Gが一体形成されている。
【0036】
前記弁体8の揺動基端部8Aの上下両端部分には、図6に示すように、弁箱7の流路接続箇所のうち、揺動軸芯Yを通る上下二箇所に貫通形成された支承孔7bを通して挿入された揺動支点軸13と嵌合する取付け孔8dと、この取付け孔8dに嵌合された揺動支点軸13と揺動基端部8Aとを相対回転不能な状態で抜止め連結する連結ピンの挿通孔8eとが形成されているとともに、弁箱7の流路接続箇所の上部には、揺動支点軸13に連動する減速機構14を内装し、かつ、この減速機構14の入力用の弁操作軸15を突設してある減速ケース16が取付けられている。
【0037】
前記副弁体6の回動支点部6Aには、図6に示すように、弁箱7の流路接続箇所のうち、回動軸芯Y1を通る上下二箇所に形成された支承孔7eを通して挿入された揺動支点軸17と嵌合する取付け孔6aと、この取付け孔6aに嵌合された揺動支点軸17と回動支点部6Aとを相対回転不能な状態で抜止め連結する連結ピンの挿通孔6bとが形成されているとともに、前記減速ケース16には、揺動支点軸17に連動する減速機構18と、この減速機構18の入力用の弁操作軸19とが設けられている。
【0038】
尚、前記第1・第2三方弁V1,V2は同一構造の三方弁から構成されているため、水道管1とバイパス配管4との分岐箇所に三方弁を介装する場合と、水道管1とバイパス配管4との合流箇所に三方弁を介装する場合とでは、三方弁の取付け姿勢が逆になる。
【0039】
〔第2実施形態〕
図7 は、水道管用水力発電設備の他の三方弁を示し、弁体8の揺動軸芯Yが両流路軸線X1,X2の交点又はその近傍に位置する状態にまで、固定壁9 が両流路軸線X1,X2の交点側に向って傾斜姿勢で突出形成されている。
【0040】
そして、弁体8の揺動軸芯Yが両流路軸線X1,X2の交点又はその近傍に位置する状態にまで、固定壁9を両流路軸線X1,X2の交点側に延出させた分だけ、弁体8の揺動基端部8Aから先端部8Bまでの長さをより短く構成することができるとともに、第3操作状態にある弁体8と第3流路W3の連通口P3との間の間隔を広くとることができる。
尚、その他の構成は、第1実施形態で説明した構成と同一であるから、同一の構成箇所には、第1実施形態と同一の番号を付記してそれの説明は省略する。
【0041】
〔その他の実施形態〕
(1)上述の第1実施形態では、前記弁箱7の流路接続箇所の内壁面7aで、かつ、第2流路W2と第3流路W3との境界相当箇所に、第2流路W2と第3流路W3とを区画する状態で第1流路軸線X1側に突出する固定壁9を一体形成したが、この固定壁9を、第2流路W2と第3流路W3との境界から少し離れた箇所に形成しても良い。
【0042】
(2)発電ユニットとしては、バイパス配管4内を流れる水道水の圧力を利用して発電することのできるものであれば、如何なる構造のものを用いても良い。
【0043】
(3)上述の各実施形態では、前記固定壁9の先端部9aに、弁体8が第1〜第3操作状態にあるとき、弁体8の揺動基端部8Aに形成された三つの位置決め突起12の一つが圧接される弾性シール材11を付設したが、この弾性シール材11を、弁体8の揺動基端部8A側の少なくとも位置決め突起12の外周面に付設して実施しても良く、更に、固定壁9の先端部9aと揺動基端部8A側の少なくとも位置決め突起12の外周面とに弾性シール材11を夫々付設して実施しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明の第1実施形態を示す水道管用水力発電設備の平面図
【図2】弁体が第1操作状態にあるときの三方弁の拡大断面図
【図3】弁体が第2操作状態にあるときの三方弁の拡大断面図
【図4】弁体が第3操作状態にあるときの三方弁の拡大断面図
【図5】弁体の揺動基端部の拡大断面図
【図6】三方弁の拡大分解断面図
【図7】本願発明の第2実施形態を示す三方弁の拡大断面図
【図8】従来の三方弁を示す断面図
【符号の説明】
X1 第1流路軸線
X2 第2流路軸線
Y 揺動軸線
W1 第1流路
W2 第2流路
W3 第3流路
W4 連絡流路
6 副弁体
7 弁箱
7a 内壁面
8 弁体
8A 揺動基端部
8B 先端部
8a 受圧側面
8b 受圧側面
9 固定壁
9a 先端部
10 弾性シール材
11 弾性シール材
12 位置決め突起
Claims (5)
- 三つの第1〜第3流路をT字状に連通形成してある弁箱内に、両流路軸線方向に対して直交する軸芯周りでの揺動により、一方の第1流路軸線方向に沿う第1・第2流路同士のみを連通接続する第1操作状態と、第1・第3流路同士のみを連通接続する第2操作状態、及び、第1流路と第2・第3流路とを連通接続する第3操作状態とに切換え自在な弁体が設けられている三方弁であって、
前記弁箱の流路接続箇所の内壁面で、かつ、第2流路と第3流路との境界相当箇所又はその近傍箇所に、第2流路と第3流路とを区画する状態で第1流路軸線側に突出する固定壁が連設され、この固定壁の先端部側に、それに摺接する状態で弁体の揺動基端部が配置されているとともに、前記固定壁には、第2流路と第3流路とを連通する連絡流路が形成され、この連絡流路を開閉する副弁体が設けられている三方弁。 - 前記弁体の揺動軸芯が第1流路軸線上又はその近傍に位置する状態にまで、固定壁が第1流路軸線側に突出形成されている請求項1記載の三方弁。
- 前記弁体の揺動軸芯が両流路軸線の交点又はその近傍に位置する状態にまで、固定壁が両流路軸線の交点側に突出形成されている請求項1記載の三方弁。
- 前記弁体の揺動基端部には、弁体が第1〜第3操作状態にあるとき、固定壁の先端部に対して摺動自在に弾性シール材を介して圧接される位置決め突起が形成されている請求項1、2又は3記載の三方弁。
- 前記弁箱の流路接続箇所の内壁面のうち、第3流路の連通口に相対向する部位が、第3流路の連通口との間の流路幅が広くなるように外方に膨出形成されているとともに、弁体の両受圧側面が、それの先端部と揺動基端部とを結ぶ線分が第1流路軸線と平行又は略平行姿勢にあるとき、その線分方向の中央側ほど第3流路の連通口から離れる側に湾曲する曲面に形成されている請求項1〜4のいずれか1項に記載の三方弁。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN101769387B (zh) * | 2009-11-23 | 2011-12-21 | 深圳大学 | 具有导流结构的换向阀 |
JP2013137104A (ja) * | 2013-03-04 | 2013-07-11 | Sakura Rubber Co Ltd | 大容量配管類接続システム |
-
2002
- 2002-09-13 JP JP2002268300A patent/JP2004108397A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN101769387B (zh) * | 2009-11-23 | 2011-12-21 | 深圳大学 | 具有导流结构的换向阀 |
JP2013137104A (ja) * | 2013-03-04 | 2013-07-11 | Sakura Rubber Co Ltd | 大容量配管類接続システム |
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