JP2016070464A

JP2016070464A - 弁装置

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Publication number: JP2016070464A
Application number: JP2014203240A
Authority: JP
Inventors: 星野　洋一郎; Yoichiro Hoshino; 洋一郎星野; 聡玉田; Satoshi Tamada
Original assignee: Cosmo Koki Co Ltd
Current assignee: Cosmo Koki Co Ltd
Priority date: 2014-10-01
Filing date: 2014-10-01
Publication date: 2016-05-09
Anticipated expiration: 2034-10-01
Also published as: JP6474579B2

Abstract

【課題】流体管を密封状に囲む筐体の中で流体管を円筒状のカッターにて切断し、不断流状態で前記筐体内に取付け可能な弁装置において、流体管の切断面の離間距離が小さい場合でも、圧力損失を低減でき、長期的な信頼性の高い弁装置を提供すること。
【解決手段】流体管２を密封状に囲む筐体４と、該筐体４の中で流体管２を円筒状のカッター７２で切断し、不断流状態で筐体４内に挿入可能な挿入体５と、を有する弁装置１であって、挿入体１は弁体５ｖと、弁座孔部５ｆを有する弁座体５ｂと、を備え、弁体５ｖは弁座孔部５ｆを開閉して流体を制御可能となっており、弁座体５ｂの基端部側の管軸方向幅Ｌ３は、流体管切断面２ａに最接近する位置における弁座体５ｂの管軸方向幅Ｌ２より大きく形成される。
【選択図】図９

Description

本発明は、流体管を密封状に囲む筐体の中で流体管を円筒状のカッターにて切断し、不断流状態で前記筐体内に取付け可能な弁装置に関する。

従来の流体管を密封状に囲む筐体の中で流体管を円筒状のカッターにて切断し、不断流状態で前記筐体内に取付け可能な弁装置において、筺体を小型、軽量化するため、可能な限り小径の円筒状のカッターにより流体管を切断し、筺体に弁体を直接挿入して、弁体によって筐体を遮断することによって流体管内の流れを制御していた。
（例えば、特許文献１参照）。

特表２００６−５１５４０６号公報（第６頁、第１−５図）

特許文献１にあっては、小径の円筒状のカッターを使用して流体管を切断しているので、流体管の切断面が最接近する部分の離間距離が小さくなり、筺体に直接弁体を挿入せざるを得なかった。しかしながら、筺体に直接弁体を挿入すると、筺体内を流れる流体の乱れが大きくなり、圧力損失が増加してしまうという問題とともに、弁体前後の圧力差によって弁体に作用する力も大きくなり、長期的な信頼性が低下する虞もあった。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、流体管を密封状に囲む筐体の中で流体管を円筒状のカッターにて切断し、不断流状態で前記筐体内に取付け可能な弁装置において、流体管の切断面の離間距離が小さい場合でも、圧力損失を低減でき、長期的な信頼性の高い弁装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の弁装置は、
流体管を密封状に囲む筐体と、該筐体の中で流体管を円筒状のカッターで切断し、不断流状態で前記筐体内に挿入可能な挿入体と、を有する弁装置であって、前記挿入体は弁体と、弁座孔部を有する弁座体と、を備え、前記弁体は前記弁座孔部を開閉して流体を制御可能となっており、前記弁座体の基端部側の管軸方向幅は、流体管切断面に最接近する位置における前記弁座体の管軸方向幅より大きく形成されることを特徴としている。
この特徴によれば、円筒状のカッターにより切断された流体管切断面の最接近部に挿入可能となった弁体と弁座体とを備えた挿入体は、弁座体の基端部側の管軸方向幅が大きく形成されており、当該部分と流体管切断面との離間幅を極小化できるため、筐体内での流れの乱れを抑え圧力損失を低減でき、延いては弁装置に作用する力を低減して長期的な信頼性を確保できる。

本発明の弁装置は、
前記弁座体は、前記流体管切断面に対向し、該弁座体が挿入される方向に先細りに傾斜する弁座体傾斜面を有することを特徴としている。
この特徴によれば、弁座体が流体管切断面に対向する面は、弁座体が挿入される方向に先細りに傾斜する弁座体傾斜面を有するので、弁体と弁座体とを備えた弁装置を筐体内に挿入できるとともに、弁座体傾斜面によって管軸方向幅が大きく形成された弁座体の基端部によって、弁座体と流体管切断面との離間幅を小さくできるため、筐体内での流れの乱れを抑えることができる。

本発明の弁装置は、
前記弁体は、前記弁座孔部に対向し、該弁体が挿入される方向に先細りに傾斜する弁体傾斜面を有することを特徴としている。
この特徴によれば、弁体は、前記弁座孔部に対向し、該弁体が挿入される方向に先細りに傾斜する弁体傾斜面となっているので、管軸方向幅が大きく形成された基端部は剛性が高くなるため、流体により作用するモーメントに耐えることができ、延いては弁体開閉制御の長期的な信頼性を確保できる。

本発明の弁装置は、
前記弁座孔部は、前記流体管と略同一径に形成されることを特徴としている。
この特徴によれば、弁座体の孔部は、前記流体管と略同一径に形成されるので、流下断面の変化を小さくして筺体内の流れの乱れを抑えることができる。

本発明の弁装置は、
前記弁座体は、前記流体管切断面に向けて延設される延設部を備えることを特徴としている。
この特徴によれば、弁座体の傾斜面に流体管切断面に向けて延設される延設部によって、流体は案内されるので、筺体内の流れの乱れを抑えることができる。

既設流体管に取付けられた筐体に流体管切断装置を設置した状態を示す一部正面断面図である。図１のＡ矢視の一部断面図である。弁本体挿入装置によって弁本体を筐体内に設置した状態を示す一部正面断面図である。（ａ）は図３のＢ−Ｂ矢視図で、押えネジによって弁蓋を仮固定した状態を示す図、（ｂ）は押えネジの仮固定を解除した状態を示す図である。弁本体を筐体内に設置し、固定部材を凹部に挿入する工程を示す一部正面断面図である。（ａ）は固定部材を筐体凹部に挿入した状態を示す平面図、（ｂ）は一部正面断面図である。フランジ部に上蓋を取付ける工程を示す図である。（ａ）は上蓋をフランジ部に取付け、設置体取付工程を完了した状態を示す平面図、（ｂ）は一部正面断面図である。弁装置の弁座体と既設流体管の切断面との寸法関係を示す図である。

本発明に係る弁装置につき、図１から図９を参照して説明する。

図１ないし図５に示されるように、本発明に係る弁装置１は、既設流体管２を密封状に囲む筐体４と、筐体４内に挿入可能な挿入体としての弁本体５と、を有する。弁本体５は、筺体４の筐体開口部４１ｄを閉塞する弁蓋５ａ、弁座孔部５ｆを有する弁座体５ｂ、弁座孔部５ｆを開閉する弁体５ｖ、該弁体５ｖの上部に接続される弁操作軸５ｊを備える。さらに、弁装置１は、パッキン箱５ｈに収納され弁操作軸５ｊを密封するパッキン、弁体５ｖと弁座体５ｂとの間を密封するパッキン（図示せず）、及び弁座体５ｂと筐体４との間を密封する密封部材５ｅを備える。そして、弁装置１は筺体４に密封状に挿入され、弁操作軸５ｊを回動操作し、弁体５ｖを可動させることによって、弁体５ｖは弁座体５ｂに設けられた弁座孔部５ｆを開閉して既設流体管２の流れを制御することができる。ただし、弁体５ｖと弁座体５ｂとの間の密封はパッキンに限らず、たとえば、金属同士の密封としてもよい。

ここで、既設流体管２は、例えば、地中に埋設される上水道用のダクタイル鋳鉄製であり、断面視略円形状に形成され、内周面がエポキシ樹脂層で被覆されている。尚、本発明に係る流体管は、その他鋳鉄、鋼等の金属製等、あるいは石綿、コンクリート製、塩化ビニール、ポリエチレン若しくはポリオレフィン製等であってもよい。更に尚、流体管の内周面はエポキシ樹脂層に限らず、例えばモルタル等により被覆されてもよく、若しくは適宜の材料を粉体塗装により流体管の内周面に被覆してもよい。また、本実施例では流体管内の流体は上水であるが、本実施例の上水に限らず、例えば工業用水や農業用水、下水等の他、ガスやガスと液体との気液混合体であっても構わない。また、筺体４、弁本体５の材質も上記に適合するものとしてもよい。

図１に示されるように、既設流体管２の外周面に取り付けられる筐体４は、いわゆる割Ｔ字管であって、既設流体管２の径方向（本実施例では上下方向）に筐体上部４１と筐体下部４２に分割された構造となっている。また、筐体４には、既設流体管２の離脱を防止する離脱防止金具６、６を備えられている。

筐体上部４１には首部４１ａ、該首部４１ａに連なるフランジ部４１ｂ、該フランジ部４１ｂに連なり筐体内部に連通する筐体開口部４１ｄが形成され、さらに該筐体開口部４１ｄの端部には、後述する固定部材７を挿入固定する筐体凹部４１ｃが形成されている。そして、フランジ部４１ｂには後述する固定フランジ本体５０、作業弁６０を介して流体管切断装置７０、弁本体挿入装置８０（図３参照）等を取付けることができる。

一方、筐体下部４２は鉢状の筐体底部４２ｄを有し、筐体底部４２ｄの中央には排出孔４２ｂが形成されている。該排出孔４２ｂは、バルブ４９が接続可能となっており、後述するように、既設流体管２の切断時に発生する切粉をバルブ４９を操作して排出孔４２ｂより流体とともに排出可能となっている。

なお、本実施例では筐体上部４１、筺体下部４２等と称して説明するが、筺体の分割方向は上下に限らず、例えば水平方向や所定角度の傾斜方向であってもよい。また、分割数は３以上であってもよい。同じく既設流体管２の配管方向も水平に限らず、例えば垂直方向であってもよい。さらに、後述するカッター７２の切断方向も上下に限らず、例えば水平方向であってもよい。以下の実施例において、カッター７２は、作業効率の良いホールソー等の円筒状のカッターを使用する例について説明するが、ワイヤーソーやバイト等を使用してもよい。

以下、固定フランジ本体５０、作業弁本体６０及び流体管切断装置７０について説明する。図１に示されるように、既設流体管２に筐体４を密封して取付けた状態で、筐体上部４１のフランジ部４１ｂには固定フランジ本体５０、作業弁本体６０及び流体管切断装置７０が取付けられる。

図１及び図２に示されるように、固定フランジ本体５０の固定フランジ部５１とフランジ部４１ｂとの接合面には、シール部材５３が介挿され、ボルト・ナット５４によって緊締されることによって、固定フランジ部５１とフランジ部４１ｂとは密封される。固定フランジ部５１の径方向には、周方向に所定の間隔を隔てて、複数の押えネジ５２が密封状に取付けられており、後述するように、筺体４に弁本体５を挿入した際に、弁本体５を一時的に固定できるようになっている。

図１に示されるように、作業弁本体６０の作業弁筺体６１と固定フランジ本体５０との接合面は、シール部材６３が介挿され、ボルト５５によって緊締され、作業弁本体６０と固定フランジ本体５０とは密封される。作業弁本体６０の作業弁筺体６１には、水平方向にスライド移動することで筐体４と流体管切断装置７０との間を開閉自在とする作業弁６２が密封状に取り付けられている。

また、流体管切断装置７０と作業弁本体６０との間の接合面は、シール部材７３が介挿され、ボルト７４によって緊締され、流体管切断装置７０と作業弁本体６０との間は密封される。さらに、カッター軸７５に取付けられたカッター７２が穿孔装置筐体７１に密封状に、上下に移動可能かつ回転可能に取付けられている。カッター７２及びカッター軸７５は流体管切断装置７０の外部から図示しない駆動装置により回転駆動できるようになっている。

以下、既設流体管２の切断工程、弁本体５の取付工程について説明する。

最初に切断工程について説明する。図１に示されるように、作業弁６２を開放した状態でカッター７２により、既設流体管２を不断流状態で切断する。カッター７２は円筒形状をしているので、既設流体管２の管切断部は、カッター軸７５方向から見ると円筒形状のカッター７２に沿った円弧状に形成される。既設流体管２を切断する際に発生する切粉は、筐体下部４２の中央に設けられた排出孔４２ｂに取付けられたバルブ４９を操作して、流体とともに切粉を排出する。

既設流体管２を切断した後、カッター７２を上昇させ、作業弁筺体６１の作業弁６２を閉塞し、筐体４と流体管切断装置７０との間を密封する。その後、流体管切断装置７０内の流体を排出し、作業弁本体６０から流体管切断装置７０を取り外して、既設流体管２の切断工程作業を終了する。

つぎに、図３に示されるように、作業弁本体６０の上部に弁本体挿入装置８０が密封状に取り付けられる。この弁本体挿入装置８０は、挿入装置筐体８６、挿入軸８７、該挿入軸８７の一方の端には弁本体５を保持する保持部８３が取付けボルト８８によって取付けられ、挿入軸８７の他端には、該挿入軸８７に螺入されるネジ部８９、該ネジ部８９を回動操作するハンドル９０を備え、該ハンドル９０を回動操作して挿入軸８７を昇降させ、弁本体５を筐体４に対し挿入及び撤去することができる。

ハンドル９０を回動操作して挿入軸８７を降下させ、固定部材７、７が設置された弁本体５を筐体４に対し挿入、設置すると、図４（ａ）に示されるように、固定フランジ本体５０に設けられた押えネジ５２をねじ込み、弁本体５の弁蓋５ａの外周部に形成された弁蓋傾斜面５ｃを押えネジ５２によって仮固定する。その後、弁本体挿入装置８０内の流体を排出し、挿入装置蓋８４を取外し、作業用孔８５から保持部８３と挿入軸８７とを結合する取付けボルト８８を取外し、弁本体挿入装置８０を作業弁本体６０から取外した後、弁本体挿入装置８０の保持部８３を弁本体５から撤去する（図３参照）。

つぎに、図５に示されるように、弁本体挿入装置８０が作業弁本体６０から取外されると、後述する筐体上部４１に形成された筐体凹部４１ｃに平面視略矩形状の固定部材７、７を取付ける。そして、固定部材７を弁蓋５ａと筐体凹部４１ｃとに跨がるように取付けることで、固定部材７は弁蓋５ａに加わる流体力を保持できるようになる。この際、作業弁筐体６１の作業弁筐体内部６１ｂは、パッキン箱５ｈ等の存在により作業スペースが狭く、さらに、作業弁筐体６１の作業弁筐体フランジ６１ａから固定部材までの距離も遠いため、固定部材７の挿入が困難となっている。そこで、作業治具９２を弁蓋５ａと固定部材７との間に挿入して、固定部材７を筐体凹部４１ｃへ挿入することができるようになっている。なお、図５、図６に示されるように、固定部材７にはテーパ部７ｄが設けられており、狭い作業スペースであっても作業治具９２を容易に挿入できる。さらに、固定部材７には複数の孔部７ｅ、７ｅが設けられている。該孔部７ｅ、７ｅに作業治具（図示せず）を挿入することにより、作業スペースが狭くても固定部材７を筐体凹部４１ｃに挿入できるだけでなく、固定部材７を筐体凹部４１ｃから容易に取外すことができる。

続いて、図６に示されるように、固定部材７、７を複数のボルト７ａ、７ａによってロックする。その後、押えネジ５２を緩めて（図４（ｂ）参照）、固定フランジ本体５０及び作業弁本体６０を取外す。このように、固定フランジ本体５０を取外すことができるので、固定フランジ本体５０及び固定フランジ本体５０に設けられた複数の押えネジ５２が筐体４に残置され経年劣化することなく設置体の構造をシンプルにできるばかりか、取外した固定フランジ本体５０及び複数の押えネジ５２を他の筐体に取付け再利用することができる。

最後に、図７、図８に示されるように、上蓋４３をフランジ部４１ｂにボルト・ナット４３ｂにより取付け、設置体の取付け工程を完了する。また、上蓋４３が固定部材７に対向する位置には、固定部材７を保持する上蓋凸部４３ａが設けられている。上蓋４３をフランジ部４１ｂにボルト・ナット４３ｂにより締付けた状態で、固定部材７は上蓋凸部４３ａによっても保持されるので、固定部材７が受ける圧力を軽減できる。なお、上蓋４３には、固定部材７だけでなく、弁蓋５ａも保持するように上蓋凸部４３ｃを形成しているが、省略してもよい。

以下、本発明に係る弁装置１の作用効果について説明する。図９に示されるように、弁本体５は、既設流体管２を密封状に囲む筐体４の中で円筒状のカッター７２にて切断し、不断流状態で筐体４内に挿入可能な構成となっている。

ここで、既設流体管２を円筒状のカッター７２にて径方向に切断すると、図９に示されるように、流体管切断面２ａ、２ａ同士の管軸方向の離間距離は、既設流体管２の頂部と底部で最大となり、既設流体管２の頂部と底部との略中間位置で最小離間距離Ｌ１となる。この最小離間距離Ｌ１によって、筺体４に挿入可能となる弁装置１の弁座体５ｂ及び弁体５ｖの大きさが決まってしまう。

たとえば、弁座体５ｂの管軸方向幅が大きい場合には、径の大きいカッター７２によって既設流体管２を切断し、最小離間距離Ｌ１を確保して弁座体５ｂが通過することができるようにする必要がある。しかしながら、径の大きいカッター７２にて既設流体管２を切断するためには、既設流体管２を密封状に囲む筐体４を大きくする必要がある。このため弁装置１のコストが上昇してしまい、大きな弁装置１を埋設するための土砂の掘削量も増加するので、設置コストも上昇してしまう。また、筺体４が大きくなると、該筐体に挿入される弁本体５の表面積も大きくなるため、流体が弁本体５に作用する力も大きくなり、弁座体５ｂをさらに補強する必要があり、弁装置１のコストもますます上昇してしまう。

反対に、既設流体管２を密封状に囲む筐体４を小さくして、径の小さい円筒状のカッター７２によって既設流体管２を切断すると、最小離間距離Ｌ１も小さくなるので弁座体５ｂ、弁体５ｖを薄くする必要がある。その結果、弁座体５ｂ、弁体５ｖの構造強度が低く制限され、長期の信頼性が低下してしまう。

そこで、本発明の弁装置１は、図９に示されるように、流体管切断面２ａに最接近する位置における弁座体の管軸方向幅Ｌ２を既設流体管２の最小離間距離Ｌ１より小さく形成して、筺体４を小形化することにより、弁座体５ｂ、弁体５ｖも小形化が可能となる。筺体４を小さくすることにより、弁装置１のコスト及び弁装置１の設置コストを低減することができ、弁座体５ｂ、弁体５ｖの表面積を小さくして、弁座体５ｂ、弁体５ｖに加わる力を小さくすることができる。

一方、弁座体５ｂ、弁体５ｖは片持ち梁状態となるため、筺体４を小さくすることにより、弁座体５ｂ、弁体５ｖの構造強度が低く制限される。そこで、弁座体５ｂ、弁体５ｖに発生する高い応力に耐えるようにするために、弁座体５ｂは、流体管切断面２ａに対向し、弁座体５ｂが挿入される方向に先細りに傾斜する弁座体傾斜面５ｑを設け、弁座体５ｂの基端部側の管軸方向幅Ｌ３を、流体管切断面２ａに最接近する位置における弁座体５ｂの管軸方向幅Ｌ２より大きくして形成している。同じく、弁体５ｖは、弁座孔部５ｆに対向し、該弁体５ｖが挿入される方向に先細りに傾斜する弁体傾斜面５ｒを設け、弁体５ｖの基端部側の管軸方向幅Ｌ４を、流体管切断面２ａに最接近する位置における弁座体５ｂの管軸方向幅Ｌ２より大きくして形成している。

また、弁座体５ｂの基端部側の管軸方向幅Ｌ３を大きく形成することで、弁座体５ｂを流体管切断面２ａに近づけることができるので、弁座体５ｂにより筐体内の断面積変化を小さくして、筺体４内の流れの乱れを抑えることができるので、圧力損失を小さくすることができる。

また、図９に示されるように、弁座体５ｂには、流体管切断面２ａに向けて延設される弁座体延設部５ｐが設けられている。弁座体延設部５ｐは流体管切断面２ａに向かって、流体管切断面２ａに沿うように周方向に延設されるので、既設流体管２からの流れは弁座体延設部５ｐによって案内され、筺体内の流れの乱れを抑え圧力損失を低減でき、延いては弁体に作用する力を低減でき長期的な信頼性を確保できる。また、弁座孔部５ｆを流体管と同じ断面となるように形成することで、流路の断面積変化を小さくして、筺体内の流れの乱れを抑え、圧力損失を低減することができる。なお、弁座孔部５ｆは、流体管の内径と同径にすることが好ましいが、適宜流体管の外径等に合わせてもよい。

以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

図９においては、弁座体５ｂが流体管切断面２ａに対向する面は、弁座体５ｂが筐体４に挿入される方向に先細りに傾斜する弁座体傾斜面５ｑとして形成されている。しかし、弁座体５ｂが流体管切断面２ａに対向する面は傾斜面に限らず、弁座体５ｂが流体管切断面２ａに最接近する位置より上側の部分をステップ状に幅広に形成してもよい。また、弁座体５ｂの基端部側の管軸方向幅Ｌ３をさらに大きく形成し、既設流体管２の最小離間距離Ｌ１よりさらに大きくすることもできる。たとえば、弁座体５ｂが流体管切断面２ａに最接近する位置より上側については、弁座体５ｂまたは弁座体延設部５ｐ、若しくは弁座体５ｂ及び弁座体延設部５ｐの管軸方向幅をさらに大きくして、弁座体５ｂと流体管切断面２ａとの離間距離若しくは弁座体延設部５ｐと流体管切断面２ａとの離間距離を極小化して、筺体４内の流れの乱れをさらに抑え、圧力損失を低減することができる。

１弁装置
２既設流体管（流体管）
４筐体
５弁本体（挿入体）
５ａ弁蓋
５ｂ弁座体
５ｆ弁座孔部
５ｐ弁座体延設部
５ｑ弁座体傾斜面
５ｒ弁体傾斜面
５ｖ弁体
７２カッター

Claims

流体管を密封状に囲む筐体と、該筐体の中で流体管を円筒状のカッターで切断し、不断流状態で前記筐体内に挿入可能な挿入体と、を有する弁装置であって、前記挿入体は弁体と、弁座孔部を有する弁座体と、を備え、前記弁体は前記弁座孔部を開閉して流体を制御可能となっており、前記弁座体の基端部側の管軸方向幅は、流体管切断面に最接近する位置における前記弁座体の管軸方向幅より大きく形成されることを特徴とする弁装置。
前記弁座体は、前記流体管切断面に対向し、該弁座体が挿入される方向に先細りに傾斜する弁座体傾斜面を有することを特徴とする請求項１に記載の弁装置。
前記弁体は、前記弁座孔部に対向し、該弁体が挿入される方向に先細りに傾斜する弁体傾斜面を有することを特徴とする請求項１または２に記載の弁装置。
前記弁座孔部は、前記流体管と略同一径に形成されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の弁装置。
前記弁座体は、前記流体管切断面に向けて延設される延設部を備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の弁装置。