JP2019132297A - リーク検査用バルブ - Google Patents

Abstract

【課題】ポンプ側通路内に高圧の検査流体が満たされた状態のもと、弁座から離れる方向へのスピンドルの変位を通じて連通孔を開くとき、そのスピンドルの弁座側の端部に設けられたパッキンが検査流体からの圧力を受けて変形することを抑制する。【解決手段】リーク検査用バルブ１のボディ２は、配管３に接続される配管用接続口４とポンプ５が接続されるポンプ用接続口６とを有する。配管用接続口４に繋がる配管側通路７とポンプ用接続口６に繋がるポンプ側通路８とを仕切る仕切壁９には連通孔１０及び弁座１１が形成され、同連通孔１０がスピンドル１３の軸線方向についての変位を通じて開閉される。スピンドル１３に取り付けられたパッキン１９は円筒面１９ａ及びテーパ面１９ｂを有しており、円筒面１９ａにおけるスピンドル１３の軸線方向についての長さがテーパ面１９ｂにおける上記軸線方向についての長さよりも長くされる。【選択図】図１

Description

本発明は、リーク検査用バルブに関する。

建物等に設置された給水給湯システムにおいては、次のようにリーク検査が行われている。すなわち、給水給湯システムの配管内に検査流体を高圧状態で封入し、その状態で所定時間が経過した後の上記配管内の圧力低下量が判定値以上であるときには、給水給湯システムでリークが生じていると判断する。上記リーク検査において、上記配管内に検査流体を封入する際にはリーク検査用バルブが用いられる。こうしたリーク検査用バルブとしては、例えば特許文献１に示される止水栓を一体に備えた管継手を用いることが考えられる。

上記管継手は、検査対象の給水給湯システムの配管に対し接続される配管用接続口、及び、検査流体を吐出するポンプが接続されるポンプ用接続口が形成されているボディを備えている。また、上記管継手のボディには、上記配管用接続口に繋がる配管側通路と上記ポンプ用接続口に繋がるポンプ側通路とを仕切るための仕切壁が形成されている。この仕切壁には、上記ポンプ側通路と上記配管側通路とを繋ぐ連通孔と、同連通孔の周りを囲む弁座とが形成されている。更に、上記管継手のボディには、上記連通孔を開閉するためのスピンドルが軸線方向に変位可能に設けられている。上記管継手においては、スピンドルの軸線方向についての変位を通じて同スピンドルを弁座に対し接近離間させることにより、連通孔の開閉が行われる。

図５及び図６は、上記管継手のボディにおけるスピンドル及び弁座の周辺構造を示している。これらの図から分かるように、ボディ７１の仕切壁７２はポンプ側通路７３と配管側通路７４とを仕切るものであり、スピンドル７５はその軸線方向（図５の上下方向）に変位して仕切壁７２における連通孔７６周りの弁座７７に対し接近離間する。スピンドル７５における弁座７７側の端部にはパッキン７８が設けられている。このパッキン７８は、スピンドル７５の上記端部に形成されている軸部７５ａが貫通することによって同端部に対し取り付けられている。スピンドル７５の軸部７５ａにおいては、その先端（図５の下端）が他の部分よりも大径となっており、それによってパッキン７８が軸部７５ａから抜けにくくされている。また、パッキン７８には弁座７７側に向かうほど縮径するテーパ面７９が形成されている。このテーパ面７９は、図６に示すスピンドル７５の弁座７７側への変位を通じて同弁座７７に対し当接する。

給水給湯システムのリーク検査を行う際には、上記管継手の配管用接続口が給水給湯システムの配管に対し接続される一方、検査流体を吐出するポンプが上記管継手のポンプ側接続口に接続される。そして、ポンプから吐出される検査流体を給水給湯システムの配管内に供給して同配管内を高圧状態とし、その状態のもとで上記管継手のスピンドル７５を弁座７７側に向けて軸線方向に変位させることにより、パッキン７８のテーパ面７９をボディ７１の弁座７７に対し当接させる。このときには、テーパ面７９と弁座７７との間がシールされて連通孔７６がスピンドル７５を通じて閉じられるため、給水給湯システムの配管内に検査流体が高圧の状態で封入されることになる。なお、パッキン７８に弁座７７側に向かうほど縮径する上記テーパ面７９が形成されているのは、同テーパ面７９と上記弁座７７との接触面積を大きくして両者の間に必要とされるシール性を確保するためである。

特開２００１−１８２１０８号公報

ところで、給水給湯システムの配管内に検査流体を封入するに当たり、ポンプの仕様に基づく要求やリーク検査の作業手順に基づく要求によっては、次のように上記管継手を動作させる場合がある。すなわち、上記管継手の連通孔７６を図６に示すようにスピンドル７５で閉じた状態のもと、ポンプから検査流体を吐出することによってポンプ側通路７３内を高圧の検査流体で満たす。その後、図５に示すようにスピンドル７５を弁座７７から離れる方向に変位させて連通孔７６を開くことにより、ポンプ側通路７３内の検査流体を配管側通路７４を介して給水給湯システムの配管内に供給する。そして、給水給湯システムの配管内が高圧の検査流体で満たされた後、スピンドル７５によって連通孔７６を閉じることにより、給水給湯システムの配管内に検査流体を高圧の状態で封入する。

しかし、スピンドル７５で連通孔７６を閉じた状態でポンプ側通路７３内が高圧の検査流体で満たされたとき、スピンドル７５のパッキン７８には上記検査流体による圧力が作用する。ここで、パッキン７８においては、テーパ面７９が形成されている関係から、パッキン７８におけるスピンドル７５の軸部７５ａから離れた部分ほど、同スピンドル７５の軸線方向についての長さが小さくなって剛性が低下する。このため、ポンプ側通路７３内を高圧の検査流体で満たした状態でスピンドル７５の変位を通じて連通孔７６を開くとき、パッキン７８におけるスピンドル７５の軸部７５ａから離れた部分がポンプ側通路７３内の検査流体からの圧力を受けて変形し、それに伴ってパッキン７８が図７に示すように軸部７５ａから外れてしまうおそれがある。

本発明の目的は、ポンプ側通路内に高圧の検査流体が満たされた状態のもと、弁座から離れる方向へのスピンドルの変位を通じて連通孔を開くとき、そのスピンドルの弁座側の端部に設けられたパッキンが検査流体からの圧力を受けて変形することを抑制できるリーク検査用バルブを提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するリーク検査用バルブのボディは、検査対象の配管に接続される配管用接続口と検査流体を吐出するポンプが接続されるポンプ用接続口とを有する。同ボディには配管用接続口に繋がる配管側通路とポンプ用接続口に繋がるポンプ側通路とを仕切るための仕切壁が形成されており、その仕切壁にはポンプ側通路と配管側通路とを繋ぐ連通孔と同連通孔の周りを囲む弁座とが形成されている。更に、ボディには連通孔を開閉するためのスピンドルが軸線方向に変位可能に設けられている。そして、スピンドルの軸線方向についての変位を通じて同スピンドルを弁座に対し接近離間させることにより、連通孔の開閉が行われる。上記スピンドルにおける弁座側の端部には、その端部に形成されている軸部が貫通することによって同端部に対し取り付けられているパッキンが設けられている。このパッキンは、スピンドルの軸線に対し平行となる円筒面と、その円筒面における弁座側の端部から同弁座側に向かうほど縮径するよう形成されてスピンドルの弁座側への変位を通じて同弁座に当接するテーパ面と、を有している。そして、円筒面におけるスピンドルの軸線方向についての長さは、テーパ面における上記軸線方向についての長さよりも長くされている。

上記構成によれば、円筒面及びテーパ面を有するパッキンにおいて、円筒面におけるスピンドルの軸線方向についての長さが、テーパ面における上記軸線方向についての長さよりも長くされているため、パッキンにおけるスピンドルの軸部から離れた部分における上記軸線方向についての長さが長くなる。その結果、パッキンにテーパ面を形成することに伴って、同パッキンにおけるスピンドルの軸部から離れた部分の剛性が低下することは抑制される。従って、ポンプ側通路内に高圧の検査流体が満たされた状態のもと、弁座から離れる方向へのスピンドルの変位を通じて連通孔を開くとき、そのスピンドルの弁座側の端部に設けられたパッキンにおけるスピンドルの軸部から離れた部分が、上記検査流体からの圧力を受けて変形することを抑制できる。

リーク検査用バルブの全体構成を及び使用態様を示す断面図。 リーク検査用バルブの全体構成を及び使用態様を示す断面図。 リーク検査用バルブの全体構成を及び使用態様を示す断面図。 リーク検査用バルブのスピンドルに設けられたパッキンを示す断面図。 止水栓を一体に備えた管継手におけるスピンドル及び弁座の周辺構造を示す断面図。 止水栓を一体に備えた管継手におけるスピンドル及び弁座の周辺構造を示す断面図。 止水栓を一体に備えた管継手におけるスピンドル及び弁座の周辺構造を示す断面図。

以下、リーク検査用バルブの一実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。
図１に示すように、リーク検査用バルブ１は、図中の上下方向及び左右方向に伸びる十字状に形成されたボディ２を備えている。

ボディ２の左右方向に延びる部分の左端部には、建物等に設置された給水給湯システムの配管３に接続される配管用接続口４が形成されている。詳しくは、配管３の端部に接続部材３ａが取り付けられている一方、ボディ２における上記配管用接続口４が開口する端部に連結部材４ａが取り付けられており、その連結部材４ａによって配管３の接続部材３ａがボディ２の配管用接続口４に接続されている。一方、ボディ２の左右方向に延びる部分の右端部には、エア等の気体を検査流体として吐出するポンプ５が接続されるポンプ用接続口６が形成されている。詳しくは、ポンプ５から延びるホース５ａの端部には連結部材３１によって接続部材３２が取り付けられており、その接続部材３２がボディ２のポンプ用接続口６に挿入されて接続されている。そして、ボディ２における上記ポンプ用接続口６が開口する端部には、そのポンプ用接続口６から上記接続部材３２が抜け出さないようにするための抜け止め部材３３が取り付けられている。

また、ボディ２の左右方向に延びる部分には、配管用接続口４に繋がるとともに同配管用接続口４から右方方に延びる配管側通路７、ポンプ用接続口６に繋がるとともに同ポンプ用接続口６から左方に延びるポンプ側通路８、及び、配管側通路７とポンプ側通路８とを仕切るための仕切壁９が形成されている。この仕切壁９はボディ２における上下方向に延びる部分に対応して位置している。そして、仕切壁９には、ポンプ側通路８と配管側通路７とを繋ぐための連通孔１０が上下方向を中心線とするように形成されているとともに、同連通孔１０の周りを囲む弁座１１が形成されている。この弁座１１は、連通孔１０の中心線方向の下方に向かうほど縮径するテーパ状の座面１２を有している。また、弁座１１の上端部には、連通孔１０の中心線と平行な内周面を有する段部１１ａが形成されている。

一方、ボディ２の上下方向に延びる部分であって上記仕切壁９よりも上側には、上記連通孔１０を開閉するためのスピンドル１３を収容する収容部１４が形成されている。この収容部１４においては、その上端部が開口している一方、下端部がポンプ側通路８と繋がっている。収容部１４内に収容されたスピンドル１３の外周面には雄ねじ１５が形成されており、その雄ねじ１５が収容部１４の内周面に固定された雌ねじ部材１６に対し螺合されている。スピンドル１３の上端部は、収容部１４における上端の開口部から上方に突出している。このスピンドル１３の上端部には、作業者が回転操作するための操作部材１７がボルト締結されている。

スピンドル１３の外周面における雄ねじ１５よりも下側（スピンドル１３の先端側）には、収容部１４の内周面とスピンドル１３との間をシールするシールリング１８が取り付けられている。また、スピンドル１３における弁座１１側の端部には、円環状をなすパッキン１９が設けられている。このパッキン１９は、スピンドル１３の上記端部に形成されている軸部１３ａが貫通することによって同端部に対し取り付けられている。スピンドル１３の軸部１３ａにおいては、その下端（先端）が他の部分よりも大径となっており、それによってパッキン１９が軸部１３ａから抜けにくくされている。パッキン１９は、スピンドル１３の軸線に対し平行となる円筒面１９ａと、その円筒面１９ａにおける弁座１１側の端部から同弁座１１側に向かうほど縮径するよう形成されてスピンドル１３の弁座１１側への変位を通じて同弁座１１の座面１２に当接するテーパ面１９ｂと、を有している。

そして、作業者によって操作部材１７の回転操作が行われると、同操作部材１７に伴って回転するスピンドル１３が、雄ねじ１５及び雌ねじ部材１６の作用によって軸線方向に変位する。詳しくは、操作部材１７をスピンドル１３の軸線周りに正方向に回転させると、雄ねじ１５及び雌ねじ部材１６の作用によってスピンドル１３が上記軸線方向において弁座１１に対し接近する方向に変位する。

図２に示すように、こうしたスピンドル１３の変位に伴ってパッキン１９のテーパ面１９ｂが弁座１１の座面１２に対し当接されると、同スピンドル１３によって連通孔１０が閉じられるようになる。一方、操作部材１７をスピンドル１３の軸線周りに上記と逆方向に回転させると、雄ねじ１５及び雌ねじ部材１６の作用によってスピンドル１３が図１に示すように上記軸線方向において弁座１１に対し離間する方向に変位する。こうしたスピンドル１３の変位に伴ってパッキン１９のテーパ面１９ｂが弁座１１の座面１２から離れることにより、連通孔１０が開かれるようになる。

また、ボディ２の上下方向に延びる部分であって上記仕切壁９よりも下側には、配管３内の圧力を測定するための圧力計２０を取り付けるための取付部２１が形成されている。なお、上記圧力計２０としては、大気圧を基準として配管３内の圧力を測定する差圧ゲージが用いられている。上記取付部２１においては、その上端部が配管側通路７と連通している一方、下端部が開口して上記圧力計２０を取り付けることが可能となっている。取付部２１の開口側の端部（下端部）には連結部材２１ａが取り付けられており、その連結部材２１ａによって圧力計２０が取付部２１に対し接続されている。なお、取付部２１の内部については、スピンドル１３による連通孔１０の開閉態様に関係なく、常に配管側通路７と連通する構造となっている。

次に、給水給湯システムのリーク検査について説明する。
給水給湯システムのリーク検査を行うに当たり、まずリーク検査用バルブ１におけるボディ２の配管用接続口４が給水給湯システムの配管３（接続部材３ａ）に対し接続される一方、検査流体を吐出するポンプ５から延びるホース５ａ（接続部材３２）が上記ボディ２のポンプ用接続口６に接続される。更に、ボディ２の取付部２１に圧力計２０が取り付けられる。その後、図２に示すように、スピンドル１３を弁座１１側に変位させてパッキン１９のテーパ面１９ｂを弁座１１の座面１２に当接させることにより連通孔１０を閉じ、その状態でポンプ５から検査流体を吐出することによってポンプ側通路８内を高圧の検査流体で満たす。

このようにポンプ側通路８内を高圧の検査流体で満たした後、スピンドル１３を弁座１１から離れる方向に変位させて連通孔１０を開くことにより、ポンプ側通路８内の検査流体を連通孔１０及び配管側通路７を介して給水給湯システムの配管３内に供給する。そして、給水給湯システムの配管３内が高圧の検査流体で満たされた後、スピンドル１３によって連通孔１０を閉じることにより、給水給湯システムの配管３内に検査流体を高圧の状態で封入する。

上述したように給水給湯システムの配管３内に検査流体を高圧の状態で封入した後、リーク検査用バルブ１におけるボディ２のポンプ用接続口６から接続部材３２（ポンプ５）が取り外される。図３に示すように、接続部材３２が取り外された上記ポンプ用接続口６には、そのポンプ用接続口６を閉塞するとともに同ポンプ用接続口６への異物等の進入を防止するための有底円筒状のプラグ３４が挿入される。更に、ボディ２におけるポンプ用接続口６が開口する端部には、上記プラグ３４がポンプ用接続口６から抜け出さないようにするために抜け止め部材３３が取り付けられる。

そして、給水給湯システムのリーク検査では、配管３内に検査流体を封入してから所定時間が経過した後の上記配管３内の圧力低下量を圧力計２０を用いて測定し、その圧力低下量が予め定められた判定値以上であるときには給水給湯システムでリークが生じていると判断する。

次に、上記パッキン１９の形状について詳しく説明する。
図４は、スピンドル１３に設けられたパッキン１９を拡大して示している。同図から分かるように、パッキン１９の円筒面１９ａにおけるスピンドル１３の軸線方向（図３の上下方向）についての長さＸａは、同パッキン１９のテーパ面１９ｂにおける上記軸線方向についての長さＸｂよりも長くされている。より詳しくは、長さＸａ，Ｘｂについては、次の式「Ｘａ＝ｋ・Ｘｂ …（１）」、及び、式「１．８２≦ｋ＜４．３ …（２）」を満たす値に定められている。なお、式（１）で用いられる係数ｋとして、この実施形態では例えば「３」という値が採用されている。従って、長さＸａと長さＸｂとの関係は「３：１」の関係となる。

次に、リーク検査用バルブ１の作用について説明する。
給水給湯システムのリーク検査においては、リーク検査用バルブ１の連通孔１０を図２に示すようにスピンドル１３で閉じた状態のもと、ポンプ５から検査流体を吐出することによってポンプ側通路８内が高圧の検査流体で満たされる。このとき、スピンドル１３のパッキン１９には上記検査流体による圧力が作用するが、仮に同パッキン１９におけるスピンドル１３の軸部１３ａから離れた部分の剛性が低いと、次のような問題が生じるおそれがある。すなわち、ポンプ側通路８内の検査流体を配管３内に供給すべく、スピンドル１３の変位を通じて連通孔１０を開くとき、パッキン１９におけるスピンドル１３の軸部１３ａから離れた部分がポンプ側通路８内の検査流体からの圧力を受けて変形し、それに伴ってパッキン１９が軸部１３ａから下方に外れてしまうおそれがある。

しかし、パッキン１９においては、円筒面１９ａにおけるスピンドル１３の軸線方向についての長さＸａが、テーパ面１９ｂにおける上記軸線方向についての長さＸｂよりも長くされているため、パッキン１９におけるスピンドル１３の軸部１３ａから離れた部分における上記軸線方向についての長さが長くなる。その結果、パッキン１９にテーパ面１９ｂを形成することに伴って、同パッキン１９におけるスピンドル１３の軸部１３ａから離れた部分の剛性が低下することは抑制される。従って、ポンプ側通路８内に高圧の検査流体が満たされた状態のもと、弁座１１から離れる方向へのスピンドル１３の変位を通じて連通孔１０を開くとき、そのスピンドル１３の弁座１１側の端部に設けられたパッキン１９におけるスピンドル１３の軸部１３ａから離れた部分が、上記検査流体からの圧力を受けて変形することを抑制できる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）パッキン１９が上述したように変形することを抑制でき、そうした変形に伴ってパッキン１９が軸部１３ａから外れてしまうことを抑制できる。

（２）弁座１１の上端部には、連通孔１０の中心線と平行な内周面を有する段部１１ａが形成されている。このため、スピンドル１３によって連通孔１０を閉じるとき、パッキン１９が弁座１１に当たってスピンドル１３の軸線方向に押しつぶされることによって同軸線から離れる方向に広がるよう変形するとしても、そうした変形を上記段部１１ａの内周面によって規制することができる。

（３）給水給湯システムのリーク検査において、スピンドル１３で連通孔１０を閉じて配管３内に高圧の検査流体を封入した状態のとき、圧力計２０で測定される圧力が低下する原因としては、次の［Ａ］及び［Ｂ］の原因があげられる。［Ａ］給水給湯システムでの検査流体のリーク。［Ｂ］リーク検査用バルブ１におけるパッキン１９のテーパ面１９ｂと弁座１１の座面１２との間からの検査流体のリーク。

ここで、上記［Ａ］の原因による圧力低下では、給水給湯システムにおける検査流体のリーク箇所を塞ぐまでは、圧力計２０で測定される圧力が低下し続ける。一方、上記［Ｂ］の原因による圧力低下では、ボディ２のポンプ用接続口６をプラグ３４で閉塞するようにしているため、圧力計２０で測定される圧力の低下は、パッキン１９のテーパ面１９ｂと弁座１１の座面１２との間からのリークした検査流体によってポンプ側通路８及びプラグ３４内の空間が満たされることによって停止する。言い換えれば、圧力計２０で測定した圧力が上記リークによって低下するが、そうした圧力の低下が一定量生じた後に停止する。

従って、上述したようにボディ２のポンプ用接続口６をプラグ３４で閉塞することにより、リーク検査において圧力計２０で測定した圧力が低下したとき、それが上記［Ａ］の原因によるものか、あるいは上記［Ｂ］の原因によるものかを、上記圧力の低下態様に基づいて判断することができる。このため、パッキン１９のテーパ面１９ｂと弁座１１の座面１２との間からの検査流体のリークが生じているか否かに関係なく、給水給湯システムでリークが生じているか否かを、上記圧力の低下態様に基づいて的確に判断することができる。

なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・上記式１で用いられる係数ｋとして「３」という値を例示したが、その係数ｋを式（２）で示す「１．８２≦ｋ＜４．３」の範囲で適宜変更してもよい。

・リーク検査用バルブ１において、ボディ２に圧力計２０を接続して配管３内の検査流体の圧力を測定するようにしたが、こうした構造を採用することは必須ではない。例えば、圧力計２０を検査対象の給水給湯システムの配管３等に接続して同配管３内の圧力を測定する一方、リーク検査用バルブ１のボディ２から取付部２１等の圧力計２０を取り付けるための構造を取り除くようにしてもよい。

・リーク検査用バルブ１のボディ２におけるポンプ用接続口６については、必ずしもプラグ３４で閉塞する必要はない。
・リーク検査用の検査流体として、エア等の気体の代わりに、水等の液体を用いることも可能である。

１…リーク検査用バルブ、２…ボディ、３…配管、３ａ…接続部材、４…配管用接続口、４ａ…連結部材、５…ポンプ、５ａ…ホース、６…ポンプ用接続口、７…配管側通路、８…ポンプ側通路、９…仕切壁、１０…連通孔、１１…弁座、１１ａ…段部、１２…座面、１３…スピンドル、１３ａ…軸部、１４…収容部、１５…雄ねじ、１６…雌ねじ部材、１７…操作部材、１８…シールリング、１９…パッキン、１９ａ…円筒面、１９ｂ…テーパ面、２０…圧力計、２１…取付部、２１ａ…連結部材、３１…連結部材、３２…接続部材、３３…抜け止め部材、３４…プラグ。

Claims (1)

1. 検査対象の配管に接続される配管用接続口と検査流体を吐出するポンプが接続されるポンプ用接続口とを有するボディに、前記配管用接続口に繋がる配管側通路と前記ポンプ用接続口に繋がるポンプ側通路とを仕切るための仕切壁が形成されており、その仕切壁には前記ポンプ側通路と前記配管側通路とを繋ぐ連通孔と同連通孔の周りを囲む弁座とが形成されており、前記ボディには前記連通孔を開閉するためのスピンドルが軸線方向に変位可能に設けられており、そのスピンドルの軸線方向についての変位を通じて同スピンドルを前記弁座に対し接近離間させることによって前記連通孔の開閉が行われるリーク検査用バルブにおいて、
   前記スピンドルにおける前記弁座側の端部には、その端部に形成されている軸部が貫通することによって同端部に対し取り付けられているパッキンが設けられており、
   前記パッキンは、前記スピンドルの軸線に対し平行となる円筒面と、その円筒面における前記弁座側の端部から同弁座側に向かうほど縮径するよう形成されて前記スピンドルの前記弁座側への変位を通じて同弁座に当接するテーパ面と、を有しており、
   前記円筒面における前記スピンドルの軸線方向についての長さが、前記テーパ面における前記軸線方向についての長さよりも長くされている
   ことを特徴とするリーク検査用バルブ。