JP2017025958A - 回転弁とこれを用いた鉄道車両用急速排気弁 - Google Patents

Abstract

【課題】内部で発生したり外部から浸入しようとする異物を除去してバルブの封止性能を保護し、弁体開閉時には高シール性と低トルク性とを確保して操作性を向上しながら流路を切換え可能に設け、全体のコンパクト化や部品点数の削減を図りつつ、大口径の排気孔を介して短い排気時間で圧力空気を急速排気でき、特に鉄道車両の自動扉開閉装置用の急速排気弁に適した回転弁を提供する。【解決手段】ボデー２内周の一部に形成した球面部１５を有する弁体収納部１６に流出入口１０、１１、排気口１２を形成し、弁体収納部１６に球状面部分２８を有する弁体３を回転自在に装着し、弁体３に、流出入口又は排気口と連通する複数の貫通口３０〜３２、装着溝３３を形成し、装着溝３３に装着したシール部材５で何れか１つの流出入口又は排気口を密封閉止し、弁体３の回転操作と同期してボデー２の封止面１０ａ〜１２ａを清浄化するワイパーリング８をシール部材５に設けた。【選択図】図２

Description

本発明は、シール性を確保しつつ弁体操作時の操作トルクを低減しながら配管の流路を切換え可能な回転弁と、これを用いた鉄道車両用急速排気弁に関する。

従来より、例えば、鉄道車両の空気圧を用いた自動扉開閉装置においては、非常事態が発生した場合に迅速に鉄道車両の外へ避難したり、修理・保守が必要なときに短時間で鉄道車両内に入れるようにするために、鉄道車両の内または外から手動で扉を開操作可能に設けられている。これを可能にするために、扉開閉装置の空気流路には、通常、非常用の鉄道車両用急速排気弁としてコック弁が設けられ、このコック弁の閉操作により、空気タンクから扉シリンダーへの流路の圧力空気の供給を止めると同時に、扉シリンダー内に溜まった圧力空気を大気に放出させるように流路を切換えて、扉開閉装置の空気圧力による拘束を解き、扉を開操作できるようになっている。そのため、このコック弁のボデーには、一次側流路と二次側流路以外にも排気孔が形成され、弁体にはこの排気孔に連通可能な排気用ポート孔が設けられている。圧力空気を迅速に排出するためには、これら排気孔並びに排気用ポート孔を大口径に設けて流路を大きくする必要があり、流路の切換え時には、シール性を確保しつつ弁体操作時の操作トルクを低減して、手動操作しやすくする必要もある。

このような回転弁として、例えば、特許文献１の鉄道車両用ボールコック弁が開示されている。この種の２方ボールコック弁は、鉄道車両側壁内や車両外の配管中に取付けられ、このバルブのボデー内には略球状のボール弁体が設けられ、ボデーには一次側と二次側のボールシートの間に、排気孔が設けられている。ボール弁体には、一次側孔と二次側孔とを連通する連通孔、二次側孔と排気孔とを連通させる排気用ポート孔が設けられ、ボール弁体を回転操作し、一次側と二次側とが遮断された状態で二次側孔と排気孔とが排気用ポート孔により連通され、排気孔を介して二次側から配管内空気圧を排気することで扉を手動開閉可能になっている。

特許文献２のボールコックは、流路を切換えて分岐孔から圧縮空気を排気できるようにしたボールコックであり、このボールコックでは、弁座と一次側の配管取付孔との間にストレーナ部材が設けられている。この場合、ストレーナ部材により一次側配管取付孔側の異物を除去し、ボデーの排気孔と弁体の排気孔との連通時、或は非排気時の配管内に錆等の異物の侵入によるボールシートへの噛み込みやボールシートの傷の発生を防止しようとしている。

これらの回転弁は、鉄道車両の内部や外部の流路に取付けられ、通常時には、弁本体の一次側と二次側とが連通されて扉装置が自動開閉可能に設けられ、修理や保守時には、弁本体の二次側と排気孔とが連通されて配管内の空気が排気される。

一方、液体を流すための回転弁として、例えば、特許文献３のボールバルブが開示されている。このボールバルブは、例えば食品関係の管路に用いられ、半球状の中空空間を有するケース、プラグ、シール部材を有している。プラグは、半球状弁体と弁軸とが一体に形成され、ケースの中空・半球空間に嵌合されて弁軸を中心に回転可能に設けられている。プラグの半球状弁体には凹部が形成され、この凹部にシール部材が嵌着されている。同文献３の図６には、半球状弁体にＴ字形の流路と、流路閉止用のシール部材とがそれぞれ設けられ、プラグを回転させてシール部材で連通穴を遮断することにより、３方の流路を切り換え可能に設けられたバルブが開示されている。

実公平６−２３８０２号公報 特開平１１−３０４０２０号公報 特開平９−７９３９１号公報

特許文献１や特許文献３の回転弁を急速排気弁として鉄道車両の空気配管に接続して使用した場合、空気配管内部で塵、錆、粉塵等の異物が発生し、これら異物が排気弁内部のボールシートが封止するボデー側シール面に付着すると、弁体の回転に伴って異物によってボデー側シール面やボールシートが傷付いたり、これらの間に異物が噛み込んだりして封止性が悪化するおそれがある。
なおかつ、これらの回転弁は、通常時の一次側と二次側との連通状態では、通気孔がボールシートで塞がれ、このボールシートがバルブ外部に露出した状態になる。そのため、急速排気弁を鉄道車両の外部や内部に設置した場合、ボールシート周辺には塵、錆、粉塵等の異物が付着しやすく、この状態で弁体を回転したときに異物をボールシートとボデー側シール面との間に外部から噛み込んで封止性が悪化したり、ボデー内に異物が浸入する可能性もある。
特に、特許文献３のように、排気孔である分岐流路を１次側・２次側流路と略同口径に設けた場合には、シートリングの露出面積がさらに広くなることで外部からの異物による影響を受けやすくなり、この異物によってシートリングの封止力が著しく低下したり流体漏れが生じやすくなる。

一方、特許文献２においては、ストレーナ部材が弁座と配管取付孔との間に設けられ、この配管取付孔側から浸入しようとする異物を除去するものであり、内部のボデー側シール面に付着した異物を除去することはできない。このボールコックは、排気孔を略水平方向に穿設することによっても排気孔への異物の浸入を防ごうとしているが、排気孔を介して弁箱内と外気とが直接連通しているため、外部からも異物が侵入しやすい。

また、特許文献１や特許文献２のように、排気孔をボデーに加工し、連通孔と干渉しない位置に弁体の排気用ポート孔を形成する場合、排気用ポート孔を大きく形成することが難しい。このため、これらのバルブでは排気時間が長くかかり、例えば、５秒以上の長い時間がかかる場合もある。さらに、バルブをコンパクト化するために排気用ポート孔を小径化すると、排気時間の短縮化が一層難しくなる。これらのことから、特許文献１や特許文献２の構造では、鉄道車両用として全体をコンパクト化しながら排気時間を短縮することが難しい。

この対策として、フルボア形のボールバルブのポート孔を大きくして大流量にしたものを急速排気弁として使用することが考えられるが、この場合、ボールバルブの構造上、フルボア形にするためには２ピース構造が不可欠になる。その結果、ボデーの接合部に高圧空気の漏れ防止の封止部品や、配管施工時のボデー本体のねじ嵌合部のゆるみ防止対策が必要になり、構造の複雑化や全体の大型化、部品点数の増加につながる。

特許文献３のボールバルブは、シール部材の表面が半球状弁体外面に連続する球弧状面であり、ケース内にキャビティを有することなく増締めもできない構造であることから、弁閉時のシール部材のシール面圧が不足するおそれもあり、特に、流入口側である一次側の封止性が損なわれて流体漏れを生じる可能性もある。このボールバルブでは、半球状弁体の回転時にシール部材表面の球弧状面の全面がケース内周面に常に接触しながら摺動するため、摺動抵抗が増加して操作トルクが大きくなると共に、シール部材の摩耗も激しくなってシール性の確保が難しくなる。また、流出入口をシール部材が封止している位置に半球状弁体がある場合、シール部材がケースの半球状シール面に圧接している部分と流出入口に露出している部分とで弾性変形による段差が生じ、弁体を回転操作した際にシール部材を切断し傷付けることが考えられる。これらのことから、この回転弁では圧力空気の漏れを確実に防止することが難しく、鉄道車両用急速排気弁での使用には適していない。

本発明は、上記の課題点を解決するために開発したものであり、その目的とするところは、内部で発生したり外部から浸入しようとする異物を除去してバルブの封止性能を保護しつつ、弁体開閉時には高シール性と低トルク性とを確保して操作性を向上しながら流路を切換え可能に設けた回転弁であり、全体のコンパクト化や部品点数の削減を図りつつ、大口径の排気孔を介して短い排気時間で圧力空気を急速排気でき、特に鉄道車両の自動扉開閉装置用の急速排気弁に適した回転弁を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、ボデー内の内周の一部に形成した球面部を有する弁体収納部に流出入口と排気口とを形成し、弁体収納部に球状面部分を有する弁体を回転自在に装着し、弁体には、流出入口又は排気口と連通する複数の貫通口と、これら貫通口との交差方向に流出入口と対向する装着溝とを形成し、この装着溝に流出入口又は排気口のボデー封止面を閉止する円板状のシール部材を装着し、このシール部材で何れか１つの流出入口又は排気口を密封閉止すると共に、弁体の回転操作と同期してボデーの封止面を清浄化するワイパーリングをシール部材に設けた回転弁である。

請求項２に係る発明は、ワイパーリングは、シール部材の外周面に取付け、このワイパーリングをシール部材とともに装着溝に装着した回転弁である。

請求項３に係る発明は、排気口に濾過穴を有するフィルターを着脱自在に取付けた回転弁である。

請求項４に係る発明は、フィルターは、有底の円筒部材に複数の濾過穴を形成し、このフィルターをおねじとめねじとの螺着によりボデーに装着した回転弁である。

請求項５に係る発明は、回転弁を、鉄道車両の自動扉開閉装置用配管に設ける排気弁として用いた鉄道車両用急速排気弁である。

請求項１に係る発明によると、球面状部を有する弁体を球面部を有するボデー内に設けて、この弁体に装着した円板状のシール部材で流出入口又は排気口を密封閉止していることにより、弁体開閉時には高シール性とトルク性とを確保して優れた操作性を発揮しながら流路を切換えできる。しかも、全体のコンパクト化や部品点数の削減を図りつつ、大口径の排気孔を介して圧力空気を短い排気時間で急速排気できる。内部に塵、錆、粉塵等の異物が発生したり、外部からこれらの異物が浸入しようとしたとしても、これらの異物を弁体の回転操作と同期してワイパーリングによって除去してボデーの封止面を清浄化して保護することで、バルブの高い封止性能を維持できる。これらにより、特に鉄道車両の自動扉開閉装置用の急速排気弁として使用する場合に適している。

請求項２に係る発明によると、シール部材の外周面に取付けたワイパーリングにより、別途異物の除去作業をおこなうことなく、弁体の回転操作ごとに弁体の回転と同時にボデーの封止面の異物を自動的に除去できる。しかも、シール部材よりも先にワイパーリングがボデー封止面を摺動することで、シール部材への異物の付着やシール部材とボデー封止面との間への異物の噛み込みを確実に防止して封止性能の低下を阻止できる。ワイパーリングをシール部材とともに装着溝に装着できることで、着脱や交換作業も容易になる。

請求項３に係る発明によると、濾過穴を有するフィルターで排気口からの塵、錆、粉塵等の異物の浸入を防ぐことができ、このフィルターを排気口に着脱できることで、異物の除去やメンテナンス、フィルターの交換も容易になる。

請求項４に係る発明によると、有底の円筒部材からフィルターを容易に製作でき、濾過穴の数や大きさを適宜設定することで任意の濾過性能を発揮させて、封止に悪影響を与える異物の浸入を確実に阻止できる。しかも、おねじとめねじとの螺着により、弁が配管された状態のままで外部から簡単にフィルターを着脱できる。

請求項５に係る発明によると、内部に異物が発生したり外部から異物が浸入しようとしたとしても、ボデー封止面をワイパーリングでクリーンにしたりフィルターで異物を濾過することでバルブの封止性能を維持しつつ、鉄道車両の自動扉開閉装置内の圧力空気を急速に排気して、緊急時や保安時などにも自動扉を短時間で迅速に手動操作できる。さらに、ボデーをワンピース構造にできることから、配管作業時の部品のゆるみも少なく、部品点数を少なくして全体を小型化できるため、鉄道車両内部又は外部の狭いスペースへの設置も容易になる。

本発明の回転弁の第１実施形態を示す斜視図である。 図１の断面図である。 図１の縦断面図である。 本発明の回転弁の第２実施形態における弁体を示す斜視図である。

以下に、本発明における回転弁とこれを用いた鉄道車両用急速排気弁の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１においては、本発明の回転弁の第１実施形態の斜視図、図２においては図１の断面図、図３においては図１の縦断面図を示している。本発明の回転弁（以下、バルブ本体１という）は、例えば、鉄道車両の自動扉開閉装置用配管に設ける排気弁として用いられ、このバルブ本体１を開閉操作することで、鉄道車両の自動扉を圧力空気により自動で開閉操作するか、或は手動で開閉操作することが可能になっている。バルブ本体１は、ボデー２、弁体３、蓋部材４、シール部材５、ばね部材６、手動操作用ハンドル７、ワイパーリング８、フィルター９を有している。

図２において、バルブ本体１のボデー２は、例えば、青銅や黄銅、ステンレスなどの材料によりワンピース構造に形成され、流出入口１０、１１と、これら流出入口１０、１１に交差する排気口１２とを有し、本例では、２方の直列する流出入口１０、１１の間に９０°間隔で排気口１２が形成されている。バルブ本体１は、このようなボデー２の全体形状により、２つの流出入口１０、１１の向きを入れ替えて排気口１２の向きを１８０°反転可能な状態で配管可能になっている。

ボデー２内の内周の一部には、球面部１５を有する弁体収納部１６が形成され、この弁体収納部１６の上部側には軸装部１７が設けられ、この軸装部１７内に挿着穴１８が設けられる。軸装部１７の上部には９０°間隔で図１に示すように取付穴２０が４か所に形成され、この取付穴２０の何れか１つに係止用ピン２１が、例えば圧入又はねじ込みにより取付けられる。図２において、弁体収納部１６の下部側には開口部２２が形成され、この開口部２２内には雌ねじ２３が設けられている。球面部１５は、略半球形の座ぐり加工によって略半球凹状に設けられている。

上記の排気口１２は、流出入口１０、１１と略同口径に設けられ、これら流出入口１０、１１とともに弁体収納部１６に連通して形成される。一方、流出入口１０、１１の内周側には雌ねじ部である螺合部２５が形成され、この螺合部２５を介して流出入口１０、１１には図示しないパイプ等の外部配管が接続可能に設けられている。

ボデー２内の流出入口１０、１１、及び排気口１２におけるシール部材５が当接する側にはボデー封止面１０ａ、１１ａ、１２ａがそれぞれ形成され、これら各ボデー封止面１０ａ〜１２ａにはシール部材５が当接シール可能に設けられている。

弁体３は、球面部１５に装入可能な形状に設けられ、ボデー２の開口部２２より弁体収納部１６に挿入されて上下方向に位置決めされた状態で回転自在に装着される。弁体３には球状面部分２８が一部に設けられ、本実施形態では、この球状面部分２８は半球状に設けられている。

弁体３には、ボデー２の流出入口１０、１１、又は排気口１２と連通可能な複数の貫通口３０、３１、３２が３方に形成され、これら貫通口３０〜３２と交差する横方向には、流出入口１０、１１、又は排気口１２と対向可能な装着溝３３が形成されている。装着溝３３には、流出入口１０、１１又は排気口１２の封止面１０ａ、１１ａ、１２ａを閉止可能な前記シール部材５が着脱可能に装着される。本実施形態では、装着溝３３は円形凹溝であり、シール部材５は、この円形凹溝３３に嵌合可能な円板状に形成されている。図示しないが、貫通口と、流出入口及び排気口とはそれぞれ４方以上に設けられていてもよく、この場合には、貫通口と、流出入口、排気口との間隔はそれぞれ９０°以下となる。

貫通口３０〜３２は、流出入口１０、１１、又は排気口１２と略同一径のフルボア形に形成され、これら流出入口１０、１１、又は排気口１２に連通したときの圧力損失が抑えられている。貫通口３０〜３２は、フルボア形以外にも、このフルボア形よりも流路径を一段落とした（縮径した）スタンダードボア形、或は二段落としたレデュースボア形と呼ばれる口径を絞ったタイプとしてもよい。フルボア形は、他のタイプに比較して圧力損失をより抑えることが可能であるため流量特性が向上するという利点がある。

図２、図３において、弁体３の上部にはハンドル７を取付可能な上ステム３５が一体又は別体に設けられ、この上ステム３５のハンドル７装着位置には嵌合突部３６が形成されている。上ステム３５との対向側には下ステム３７が一体に設けられ、これらの上ステム３５と下ステム３７とは略同一軸径に設けられ、弁体３に配管内空気圧による均等圧力を付与するようになっている。

弁体３は、貫通口３０〜３２とシール部材５とが流出入口１０、１１又は排気口１２に対向するように回転して流路を切換え可能であれば、球状面部分２８に相当する部位が半球面以外の形状であってもよい。球状面部分２８と球面部１５との間には隙間Ｇが設けられ、この隙間Ｇの量を蓋部材４の回転で調節することで弁体３を増し締めする際の増し締め量を規制できる。

弁体３に装着されるシール部材５は、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）又はカーボンファイバー入りのＰＴＦＥなどの高分子材料等の弾性材料により形成される。シール部材５は、弁体３を回転したときにこの弁体３と一体に回動して流出入口１０、１１又は排気口１２の何れか１つを密封閉止可能であり、一方、流出入口１０、１１又は排気口１２からずらした際には、流出入口１０、１１と排気口１２、或は流出入口１０、１２同士を貫通口３０、３１、３２を介して連通して流体を流すことができる。シール部材５の表面側には環状シール面３８が設けられ、この環状シール面３８が封止面１０ａ、１１ａ、１２ａに当接シール可能になっている。

ワイパーリング８は、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の樹脂などの軟性材料からなり、シール部材５の外周面に遊嵌状態で装着され、シール部材５とともに装着溝３３に設けられる。この場合、装着溝３３の開口側外周には座ぐり部３３ａが形成され、ワイパーリング８は、この座ぐり部３３ａに嵌め込まれている。

ワイパーリング８は、シール部材５がボデー２内を摺動するときの摺動領域に配置され、弁体３の回転動作と同期するようにシール部材５とともに弁体３と一体に回転し、ボデー２の封止面１０ａ〜１２ａを摺動することで、これらに付着した塵、錆、粉塵等の異物を掻取って除去してバルブ本体１内部を清浄化可能になっている。ワイパーリング８は、シール部材５の外周面以外にも、貫通口３０〜３２側に設けられていてもよい。

図２に示すように、ボデー２の排気口１２にはめねじ２６が形成され、このめねじ２６には、おねじ２７を介してフィルター９が排気口１２に着脱自在に装着される。フィルター９は、例えば、金属製からなる有底の円筒部材２４に複数の濾過穴２９が形成され、この濾過穴２９により外部からの異物の浸入が阻止される。濾過穴２９は、例えば、パンチング孔により設けられ、このパンチング孔２９の穴径は、浸入を阻止しようとする異物の大きさに応じて任意に設定可能である。その際、排気口１２の排気性能に影響を及ぼすことのないように、パンチング孔２９の穴部分の総合計面積を排気口１２の口径面積以上にして流量を確保する必要がある。

図示しないが、フィルター９の内周側に濾過性を有する材料を設けてもよく、この濾過性材料として、例えば、金網や不織布などを使用するとよい。この場合、パンチング孔２９の場合と同様に、金網のメッシュサイズや不織布の粗さを、これらの総合計の透過面積が排気口１２の口径面積以上となるようにし、ボデー２内への異物の浸入の阻止と排気口１２からの急速排気とを両立できるように設定する必要がある。

蓋部材４は、開口部２２を被蓋可能な形状に設けられ、その上部外周には円柱部４０が形成されている。円柱部４０は、ボデー２の開口部２２に嵌入可能な外径に設けられ、その外周にはＯリング４２が装着されている。円柱部４０の下部外周にはボデー２の雌ねじ２３に螺合可能な雄ねじ４３が設けられ、これら雄ねじ４３と雌ねじ２３との螺合により蓋部材４で開口部２２が被蓋される。

蓋部材４と弁体３の下ステム３７との間には、上下の平座金４８、４８を介して皿ばねからなるばね部材６が４つ重ねられた状態で設けられ、これらのばね部材６を介して、蓋部材４でシール部材５が任意の締付け力で締付け可能に設けられる。これら平座金４８、ばね部材６は、セットとして扱うようにしてもよい。蓋部材４の弁体３側の中央位置には挿着穴部４５が設けられ、この挿着穴部４５と円柱部４０との間が肉ぬすみされて蓋部材４全体の軽量化が図られている。蓋部材４の上面と弁体３との間にはスラスト軸受５１が設けられ、このスラスト軸受５１の内外周円筒面側は、ジスク嵌め合い外周面３ａとボデー円筒内周面２ａとのラジアル軸受として、弁体３がスムーズに回転可能に設けられる。
蓋部材４は、図２における高さが低く抑えられており、これによりバルブ本体１の全体高さも抑えられている。

前述の弁体３は、上ステム３５がボデー２の挿着穴１８にＯリングからなるシール材４７を介して軸装され、下ステム３７が蓋部材４の挿着穴部４５にシール材４７を介して軸装されていることで、ボデー２と蓋部材４との間に軸支されたトラニオン構造になっている。上ステム３５とボデー２との間には隙間寸法４６が設けられる。

この場合、蓋部材４の挿着穴部４５と弁体３の下ステム３７との間にばね部材６が装着され、このばね部材６を介して蓋部材４で開口部２２が被蓋され、蓋部材４により弁体３が球面部１５に押圧されることでシール部材５の封止面圧が高められる。

蓋部材４の締付け時において、この蓋部材４をボデー２に対して強く締め付けたときには、ばね部材６の圧縮量が多くなり、そのばね力によって弁体３が挿入方向に押し込まれてシール部材５と球面部１５との密着力が上昇し、一次背圧（バイフロー）による封止性を確保できる。このとき、ばね部材６によりボデー２や弁体３の寸法誤差を吸収することで、弁体収納部１６の所定位置に弁体３を装着できる。しかも、蓋部材４の締付けを多くすることで、スラスト軸受５１でばね部材６の圧縮量が最大設定値以上になることを防止しながら、シール部材５の圧縮量をねじの送り量で増加することができるため、シール部材５の摩耗等による消耗分をオフセットできる。

図１に示すハンドル７は、図示しない嵌合突部に嵌合可能な略十字形状の嵌合穴が設けられ、この嵌合穴を介して上ステム３５の上部に９０°間隔で任意の向きに装着可能に設けられる。この場合、ハンドル７を上ステム３５に９０°間隔で装着可能であれば、嵌合穴、嵌合突部は略十字形状以外の形状であってもよい。ハンドル７には切欠き状のストッパ部５０が形成され、このストッパ部５０が４つの取付穴２０の何れか一つに取付けられた係止用ピン２１に当接係止することで、ハンドル７の向きや操作方向を設定しつつ、このハンドル７を任意の操作方向に９０°回転操作して弁体３を開閉操作し、流路を切換え可能になっている。図２において、ハンドル７は、ワッシャ部材５５を介して固定ナット５６で上ステム３５に取付けられる。

なお、本実施形態では、フィルター９の接続をおねじ２７とめねじ２６との螺合によっておこなっているが、螺合以外の接続手段により接続してもよく、例えば、嵌合によってこれらを接続してもよい。また、フィルター９を排気口１２に直接接続しているが、バルブ本体１の設置場所や周囲の配管状況により、必要に応じて排気口１２とフィルター９との間に図示しない直管やエルボ管、或はチーズ管等を介在させてもよい。その場合、バルブ本体１と排気側とを遠ざけて開閉操作をおこないやすくしたり、排気側を任意の向きに配置することも可能になる。
また、ばね部材６を皿ばねとしているが、各種のばねを用いることができる。

バルブ本体１を、弁体３をボデー２の下方から挿着する、いわゆるボトムエントリ構造に設けているが、ボデー２上方から弁体３を挿着する、いわゆるトップエントリ構造に設けるようにしてもよい。何れの場合にも、バルブ本体１のボデー２に３つ以上の流出入口を設け、これら流出入口の間に１つの排気口を設け、流出入口のうちの少なくとも何れか１つと排気口とを連通させるようにしてもよい。

前述したバルブ本体１を組立てる場合、ワイパーリング８をシール部材の外周面に取付け、このワイパーリング８を装着したシール部材５、並びにシール材４７、４７をそれぞれ弁体３に装着し、この弁体３を開口部２２より球面部１５の弁体収納部１６内にボデー２下部から装入し、上ステム３５を挿着穴１８に挿入する。このとき、シール部材５、ワイパーリング８は、押付け力が働くことのない状態でボデー２に接触した状態になる。

続いて、蓋部材４の挿着穴部４５にばね部材６を装着し、さらに挿着穴部４５に下ステム３７を挿入させながら雄ねじ４５と雌ねじ２３とを螺着して蓋部材４をボデー２下部から一体化し、この蓋部材４によりスラスト軸受５１を介して弁体３を下方より押圧する。その際、蓋部材４を図示しないソケットレンチ等の汎用工具で締付け・分解し、その締付け力を調整して、ばね部材６によるシール部材５の押圧力を調整しながら蓋部材４をボデー２に装着する。このとき、バルブ本体１がボトムエントリ構造であるため、蓋部材４によりボデー２に対する弁体３の位置を調整し、ボデー２や弁体３の寸法誤差を吸収しつつ、弁体収納部１６の所定位置に弁体３を簡単に装着できる。

さらに、取付穴２０の所望の一箇所に係止用ピン２１を取付け、上ステム３５の嵌合突部３６にハンドル７の嵌合穴を嵌合させ、ワッシャ部材５５を介して固着ナット５６で固定し、向きや開閉操作方向を任意に設定しながらハンドル７を上ステム３５に装着する。

この場合、直列する２つの流出入口１０、１１の向きを入れ替えて排気口１２の向きを１８０°反転可能であることと、ハンドル７の嵌合穴と嵌合突部３６とを介してハンドル７の開状態における向きを流出入口１０、１１と平行又は交差する方向に変えることが可能であることと、ボデー２の何れかの取付穴２０に係止用ピン２１を取付けてハンドル７の開閉時の操作方向を変えることが可能になっている。これらの３つの要素を組み合わせることで各種の態様のバルブを構成できる。

すなわち、閉位置で排気するための排気口１２の管路が直列する流出入口１０、１１に対して右側又は左側の２通りあり、ハンドル７の開位置がいわゆる平行開通形又は直角開通形の２通りあり、ハンドル７の操作方向がいわゆる右勝手又は左勝手の２通りあることで、これらを組合わせることで、２×２×２＝８通りの急速排気弁を設けることが可能となる。これにより、図示しない鉄道車両の空気配管へのバルブ本体１の取付位置や排気口１２の向きに応じて所望の構成にでき、例えば、バルブ本体１の取付時の向きを変えることでハンドル７による操作性を向上したり、或は、排気口１２の向きを変えて操作する者側への圧力空気の排出を回避することもできる。

バルブ本体１の組付け後には、排気口１２に、めねじ２６とおねじ２７とを螺合してフィルター９を接続する。フィルター９の接続は、バルブ本体１の外部配管への接続前又は接続後の何れでもあってもよい。

バルブ本体１の一体化後には、弁体収納部１６と球状面部分２８との間に隙間Ｇを設けつつハンドル７により回転操作可能になり、このハンドル７を介して誤操作による事故を防止しつつ弁体３を９０°ごとに回転できる。これにより、貫通口３０〜３２、シール部材５を介して流出口１０、１１又は排気口１２の何れか一組又は全てを連通させて流路を切り替え可能となる。弁体３の閉止位置では、シール部材５により流出入口１０、１１又は排気口１２の何れかを密封シールできる。

続いて、本発明の回転弁とこれを用いた鉄道車両用急速排気弁の上記実施形態における作用を説明する。
本発明のバルブ本体１は、球面部１５を有するボデー２内に、シール部材５を装着した球状面部分２８を有する弁体３を回転自在に装着し、シール部材５で流出入口１０、１１又は排気口１２を密封閉止し、球状面部分２８と球面部１５との間には隙間Ｇを設けていることで、シール部材５の環状シール面３８のみが球面部１５を摺動して摺動抵抗が減少する。これにより、操作時には、操作トルクが小さくなって操作性が向上し、シール部材５の摩耗を抑えてシール性の低下を抑えつつ操作できる。

シール部材５の外周面にワイパーリング８を取付け、このワイパーリング８を弁体３の回転操作と同期してボデー２の封止面１０ａ〜１２ａを清浄化しているので、ボデー２内部で塵、錆、粉塵等の異物が発生し、封止面１０ａ〜１２ａに付着した場合にはこれらの異物をワイパーリング８で弁体３の操作と同時に除去でき、シール部材５への異物の付着や、シール部材５と封止面１０ａ〜１２ａとの間への異物の噛み込みを防止できる。しかも、弁体３の回転時には、ワイパーリング８で封止面１０ａ〜１２ａをクリーニングした直後にシール部材５がその位置を摺動するため、シール部材５への異物付着のリスクを著しく低減する。ワイパーリング８は、ボデー２内のシール部材５の摺動領域を摺動することで、シール性に悪影響を及ぼす異物を広い範囲で除去して封止性能を保護できる。

さらに、弁体３をばね部材６で上ステム３５方向に押圧していることで、シール部材５とワイパーリング８とを弁体３のくさび効果により一体に封止面１０ａ〜１２ａ方向に押圧し、これらを密着しながら弁体３の回転操作で異物を効果的に除去できる。このとき、ばね部材６によるシール部材５、ワイパーリング８の同時与圧作用でこれらが摩耗した場合に発生しようとする間隙を自動で吸収し、ワイパーリング８によるワイパー効果、並びにシール部材５による封止性の劣化を防止できる。

排気口１２には、パンチング孔である濾過穴２９を有するフィルター９を取付けていることで、このフィルター９でシール部材５を外部から遮蔽し、濾過穴２９により外部からバルブ本体１内に浸入しようとする異物をフィルタリングできる。その際、濾過穴２９の大きさを適宜設定することにより、排気時の排気性能を調節しながら濾過性能を向上できる。

フィルター９に異物が付着した場合、その付着量や濾過穴２９の目詰まり状況を外部から視認できるため、その状況に応じてバルブ本体１と外部配管との接続状態を維持しつつフィルター９を取外し、このフィルター９に清掃や洗浄等のメンテナンスを施したり、フィルター９を交換してその機能を回復できる。この場合、フィルター９は、めねじ２６とおねじ２７との螺着により容易に着脱できるため、メンテナンス等における作業も容易になる。

弁体３を回転操作し、図２、図３の排気状態にした場合、排気口１２からの配管内の圧力の開放に伴ってフィルター９に付着した異物を周囲に吹き飛ばし、このフィルター９を清浄な状態に回復にできる。また、バルブ本体１を配管から取外すことなく、汚れなどの状況を視認しながらメンテナンス等も実施可能となる。

一方、この状態から弁体３を回転操作し、排気口１２をシール部材５で封止し、流出入口１０、１１同士を連通した状態では、フィルター９でシール部材５への外部からの異物の付着を防止しながら、シール部材５の封止により排気口１２からボデー２内への異物の浸入を阻止することが可能になる。

次いで、図４においては、本発明の回転弁の第２実施形態を示している。なお、この実施形態において、前記実施形態と同一部分は同一符号によって表し、その説明を省略する。
この実施形態では、弁体６０の貫通口３０、３１、３２の周縁にワイパーリング６１がそれぞれ装着され、このワイパーリング６１がシール部材５が装着された弁体６０と一体に回転して、図２におけるボデー２の封止面１０ａ、１１ａ、１２ａを摺動し、異物を除去して清浄化しようとするものである。

この場合、ワイパーリング６１は、貫通口３０〜３２に設けられた図示しない座ぐり面に装着され、弁体６０の回転時には、貫通口３０〜３２と、ボデー２の流出入口１０、１１又は排気口１２との流路の切換えごとにワイパーリング６１により異物を除去して封止性を回復できる。ワイパーリング６１は、必ずしも全ての貫通口３０〜３２に設ける必要はなく、任意の貫通口に設けるようにしてもよい。さらに、ワイパーリング６１に加えて、シール部材５の装着側にワイパーリング８を設けるようにしてもよい。

なお、上述した実施形態においては、本発明の回転弁を、鉄道車両用急速排気弁として使用した例を説明したが、本発明の回転弁は、鉄道車両用急速排気弁としての用途に限定されるものではなく、各種の技術分野において、２方、３方、４方、或はそれ以上の多方回転弁等として使用することができる。
例えば、本発明の回転弁は、熱交換器の熱媒（冷温水）制御配管システム等において流路切り替え用として使用される流量調整式回転弁、蒸気等のバイパス配管において流量調整用又は開閉用として使用される回転弁、高圧の水・油・ガス・空気等の配管システムにおいて管路分岐に使用される各種多方弁、分解・組み立てが行い易く減菌・フラッシング等が容易でメンテナンス性の高いサニタリー用の各種多方弁、給水配管での不凍栓、消火用スプリンクラー設備の防災弁ユニットにおける開閉用・水抜き用・テスト用・流路切り替え用等として使用される手動又は自動の各種多方弁等としても使用することができ、これら例示以外にも様々な用途に使用できる。

１ バルブ本体
２ ボデー
３ 弁体
５ シール部材
８ ワイパーリング
９ フィルター
１０、１１ 流出入口
１０ａ、１１ａ 封止面
１２ 排気口
１２ａ 封止面
１５ 球面部
１６ 弁体収納部
２４ 円筒部材
２６ めねじ
２７ おねじ
２８ 球状面部分
２９ 濾過穴
３０、３１、３２ 貫通口
３３ 装着溝

Claims (5)

1. ボデー内の内周の一部に形成した球面部を有する弁体収納部に流出入口と排気口とを形成し、前記弁体収納部に球状面部分を有する弁体を回転自在に装着し、前記弁体には、前記流出入口又は排気口と連通する複数の貫通口と、これら貫通口との交差方向に前記流出入口と対向する装着溝とを形成し、この装着溝に前記流出入口又は排気口のボデー封止面を閉止する円板状のシール部材を装着し、このシール部材で何れか１つの前記流出入口又は排気口を密封閉止すると共に、前記弁体の回転操作と同期して前記ボデーの封止面を清浄化するワイパーリングを前記シール部材に設けたことを特徴とする回転弁。
2. 前記ワイパーリングは、前記シール部材の外周面に取付け、このワイパーリングを前記シール部材とともに前記装着溝に装着した請求項１に記載の回転弁。
3. 前記排気口に濾過穴を有するフィルターを着脱自在に取付けた請求項１又は２に記載の回転弁。
4. 前記フィルターは、有底の円筒部材に複数の前記濾過穴を形成し、このフィルターをおねじとめねじとの螺着により前記ボデーに装着した請求項３に記載の回転弁。
5. 請求項１乃至４の何れか１項に記載の回転弁を、鉄道車両の自動扉開閉装置用配管に設ける排気弁として用いた鉄道車両用急速排気弁。

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