JP2023164928A - 流体制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】筐体内の流体管に穿孔した孔部、及びこの孔部に挿入する弁体の位置精度を向上させ、管内流体の制御性を高めるとともに、穿孔装置、制流弁の設置装置や作業弁装置等の施工用機材を小型化、軽量化、コストダウンをすることができる流体制御装置を提供する。【解決手段】流体管１を密封状に外嵌する分割構造の筐体５と、筐体５内にて不断流状態で穿孔された流体管１の孔部１ｂに挿入可能な弁体１１及び弁筐体１２を備えた制流弁１０と、を少なくとも有する流体制御装置であって、筐体５は、該筐体５に制流弁１０を設置するための開放端部５ｃと、該筐体５内を開閉可能な作業弁装置３を着脱するための開口部５ｂとを備えた首部５ｄを有し、制流弁１０の弁筐体１２の周面、若しくは流体管１を穿孔する穿孔機７の取付筒７１の周面と、首部５ｄの開口部５ｂよりも流体管１側の周面との間に、環状に形成された密封部材２１、７６が設けられ、制流弁１０若しくは穿孔機７と、筐体５とを直接に接続可能な接続機構を有している。【選択図】図６

Description

本発明は、流体管を密封状に外嵌する分割構造の筐体と、この筐体内にて不断流状態で穿孔された流体管の孔部に弁体を挿入して管内流体を制御する制流弁と、を有する流体制御装置に関する。

従来の流体制御装置は、既設の流体管に分割構造の筐体（割Ｔ字管）を密封状に外嵌し、この筐体を構成する首部上端の開放端部に作業弁装置（作業用仕切弁）及び穿孔装置（穿孔機）を接続して、この穿孔装置によって筐体内部の流体管を穿孔した後、筐体内を閉塞した作業弁装置に、穿孔後の穿孔装置に替えて制流弁の設置装置（作業ケース、操作杆、ジャッキ機構）を用いて制流弁（弁ケース、仕切弁体）を挿入して筐体に接続し、この制流弁の弁体（仕切弁体）を流体管の孔部を介して管内に挿入して、流体管の内周面を弁座とすることで、管内流体を制御するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１－３８５８４号公報（第１８頁、第３３図）

しかしながら、特許文献１にあっては、流体管に外嵌した筐体を構成する割Ｔ字管の首部の上端に形成された開放端部に、作業弁装置を接続したうえ、更に作業弁装置の上端に重畳して穿孔装置、若しくはこれに替えて制流弁の設置装置を接続しており、この制流弁を筐体の首部上端の開放端部に密封状に接続していた。よって、穿孔装置の備えるカッタや制流弁の設置装置の伸長ストロークが長くなり、設計通りの位置に穿孔若しくは弁体挿入できずに位置ずれが生じてしまい、管内流体の制御性を高く維持できないという問題が生じていた。特に、穿孔装置の伸長ストロークが長くなると、穿孔装置の取付部のわずかな面接触ずれにより、穿孔位置に大きな位置ずれが生じ、弁体挿入の際に弁体が損傷するおそれがあった。また、伸長ストロークが長くなるとことにより、穿孔装置、制流弁の設置装置や作業弁装置等の施工用機材が大型化するため、機材費や施工費が高価になるばかりか、それらの重量が既設の流体管に過大な負荷をかける原因にもなっていた。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、筐体内の流体管に穿孔した孔部、及びこの孔部に挿入する弁体の位置精度を向上させ、管内流体の制御性を高めるとともに、穿孔装置、制流弁の設置装置や作業弁装置等の施工用機材を小型化、軽量化、コストダウンをすることができる流体制御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、本発明の流体制御装置は、
流体管を密封状に外嵌する分割構造の筐体と、前記筐体内にて不断流状態で穿孔された前記流体管の孔部に挿入可能な弁体及び弁筐体を備えた制流弁と、を少なくとも有する流体制御装置であって、
前記筐体は、該筐体に前記制流弁を設置するための開放端部と、該筐体内を開閉可能な作業弁装置を着脱するための開口部とを備えた首部を有し、
前記制流弁の前記弁筐体の周面と、前記首部の前記開口部よりも前記流体管側の周面との間に、環状に形成された第１の密封部材が設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、筐体の首部に作業弁装置を着脱するための開口部を有していることで、作業弁装置の取付位置を流体管に近づけることができるため、穿孔ストロークが短くなり、穿孔の位置ずれを極小化でき、併せて作業弁装置や穿孔機などの施工用機材の小型化、軽量化、コストダウンを達成できる。また、制流弁の弁筐体と首部の開口部よりも流体管側の周面間に設けられた環状の第１の密封部材により、弁筐体が首部の開口部を超えた位置にて密封状態にできるため、この密封状態で開口部及び開放端部を同時に遮断することができる。したがって、この制流弁の弁体が流体管の孔部に挿入する際の支点が確実となり、ストローク長さを低減して弁体の位置精度を向上させ、管内流体の制御性を高めることができる。

前記制流弁の前記弁筐体の周面と、前記首部の前記開口部よりも前記開放端部側の周面との間に、環状に形成された第２の密封部材が設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、第１の密封部材が開口部を超えるときに首部の内面から一時的に離間しても、このとき第２の密封部材が首部の内面を密封できるため、弁筐体が挿入し終えるまで密封状態を維持することができる。

前記首部の前記周面は、前記弁筐体の挿入方向に直線状に形成されていることを特徴としている。
この特徴によれば、直線状に形成された首部の内面に沿って弁筐体を挿入し易いばかりか、この周面に接する密封部材の密封状態を安定させることができる。

前記制流弁の前記弁筐体は、該弁筐体の上端部に開閉可能な空気抜き孔を備えることを特徴としている。
この特徴によれば、弁筐体の上端部に形成された空気抜き孔を介し弁筐体内の空気を略全量排出することができるため、弁筐体内の空気が圧縮されて不測の事故につながる虞を回避できるばかりか、弁筐体の腐食を抑制できる。

前記首部の前記開口部は、前記流体管の管路方向に開口していることを特徴としている。
この特徴によれば、開口部に取り付ける作業弁装置を、流体管の管路方向に延設させることができるため、作業弁装置の取付領域を確保しやすい。

前記筐体は、該筐体に設置された前記制流弁を周方向に移動規制する係合部を備えることを特徴としている。
この特徴によれば、係合部により制流弁を筐体に対し周方向に移動規制できるため、制流弁が管内流体の流動により動いてしまう虞を回避できる。

前記筐体は、前記開口部に取り付けられる前記作業弁装置を位置決めする位置決め部を備えることを特徴としている。
この特徴によれば、位置決め部により作業弁装置を開口部に対し正確に取り付けることができるため、作業弁装置による筐体内の開閉機能を維持することができる。

実施例における流体制御装置を構成する筐体を示す斜視図である。 （ａ）は流体管を外嵌した筐体を示す一部断面正面図であり、（ｂ）は同じく側面断面図である。 図２と同じく筐体の平面図である。 筐体に組付けた作業弁装置を示す斜視図である。 （ａ）は作業弁装置の収容部材を示す平面断面図であり、（ｂ）は作業弁装置の取付部材を示す平面断面図である。 筐体に組付けた穿孔機を示す一部断面正面図である。 穿孔機により流体管を穿孔している状況を示す一部断面斜視図である。 排出機により切り粉を排出している状況を示す一部断面斜視図である。 作業弁装置に組付けた実施例における挿入手段である液圧ロッドを示す一部断面正面図である。 図９と同じく一部断面斜視図である。 液圧ロッドに組付けた制流弁を示す一部断面正面図である。 （ａ）は実施例における密封部材の断面図であり、（ｂ）は変形例１における密封部材の断面図であり、（ｃ）は変形例２における密封部材の断面図である。 図１１と同じく一部断面斜視図である。 液圧ロッドにより制流弁を挿入している途中の状況を示す一部断面斜視図である。 液圧ロッドにより制流弁の設置が完了した状況を示す一部断面斜視図である。 筐体に固定された制流弁を示す一部断面斜視図である。 図１６と同じく一部断面正面図である。 図１６と同じく一部断面側面図である。 変形例における挿入手段であるネジ式挿入機を示す一部断面正面図である。

本発明に係る流体制御装置を実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。

実施例に係る流体制御装置及びその設置方法につき、図１から図１９を参照して説明する。図１６～１８に示されるように、本発明に係る流体制御装置は、流体管１を外嵌する筐体５と、この筐体５に設置され管内流体を制御する制流弁１０と、から主として構成されている。本実施例においては、流体制御装置及びその設置方法として、不断流状態で、管路構成部材である既設の流体管１の所定箇所に筐体５内にて穿孔した後、筐体５内に制流弁１０を設置するまでの一連の流れを説明する。尚、流体管１内の流体は、本実施例では上水であるが、例えば、工業用水、農業用水、下水等の他、水以外の液体でも良いし、ガスやガスと液体との気液混合体であっても構わない。

本実施例の流体管１は、比較的小口径のダクタイル鋳鉄管であって、図１，２に示されるように、断面視略円形状の直管に形成されている。本実施例では、流体管１の管路方向は略水平方向に配設されている。尚、本発明に係る流体管は、その他鋳鉄、鋼等の金属製、あるいはコンクリート製、塩化ビニール製、ポリエチレン製若しくはポリオレフィン製等であってもよい。さらに尚、流体管の内周面はエポキシ樹脂層、モルタル、めっき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。

ここで本発明の流体管とは、本実施例のように直管に限られず、例えば異形管で構成されてもよい。ここで異形管とは、例えば曲管部や、分岐部、十字部、異径部、継ぎ輪部、短管部、排水部等の様々な異形部を少なくとも一部に有する管を総称するものである。

先ず、図１及び図２に示されるように、本発明に係る流体制御装置の取付箇所となる流体管１の外面を清掃した後、この流体管１の後述する穿孔部分を密封するためのシール部材４を介し、流体制御装置を構成する筐体５を密封状に外嵌する。筐体５は、複数分割構造であり、本実施例では、上部側を構成する第１分割体５１と、下部側を構成する第２分割体５２とから主に構成されている。尚、筐体５の分割構造は、本実施例に限らず例えば、水平方向に分割されてもよいし、また、分割数も３分割以上の所定数に分割されてもよい。また、分割筐体同士は、本実施例では、ボルト・ナットからなる締結部材２により密封状態で接合されるものであるが、これに限らず例えば、溶接接合であっても構わない。

図１～図３に示されるように、筐体５の第１分割体５１は、流体管１に沿って管路方向に延設される管路筐体部５ａと、管路筐体部５ａの略中央で上下方向に分岐して延設され、上方に開口する開放端部５ｃ、及び側方に開口する開口部５ｂを有する筒状の首部５ｄとから構成され、正面視逆Ｔ字状に形成されている。

更に首部５ｄの開放端部５ｃは、流体管１の管路方向に向けて一対に外径方向に突出したフランジ状の鍔部５ｅ、５ｅと、この鍔部５ｅの周方向の中央位置にて内径方向に凹設された係合部としての切欠部５ｆ、５ｆとを有している。

この首部５ｄは、その筒状の周側部に、外面が径方向に突出した管厚部５ｇを備え、この管厚部５ｇに、流体管１の管路方向の一方に向けて開口する開口部５ｂを有している。図１に示されるように、開口部５ｂは側面視で横長の略長方形に開口しており、後述するように作業弁装置３の作業弁体３１が挿通可能に形成されている。

また図２（ａ）に示されるように、首部５ｄの内周部は、平面視略円形の曲面且つ上下方向に直線状に形成された内周面５ｈと、開口部５ｂと同じ高さ位置にて外径方向に凹設された凹設部５ｉと、この凹設部５ｉよりも下方に形成され、上方の内周面５ｈと上下方向に略面一に形成された内周面５ｊと、この内周面５ｊの下端に連なり内径方向に突出した段部５ｋとを備えている。

次に、図４及び図５に示されるように、この首部５ｄの開口部５ｂに対し作業弁装置３を密封状に接続する。作業弁装置３は、筐体５内を開閉可能にスライドする作業弁体３１と、この作業弁体３１を水平方向にスライド可能に収容する収容内部３２ａ、及びその側方の一端が開放された開放部３２ｂを有する作業弁筐体としての収容部材３２と、この収容部材３２とともに首部５ｄに外嵌可能に、曲面状の内周面を有する取付部材３３とから主として構成される。

図４～図６に示されるように、収容部材３２は、回転可能で且つ進退不能に枢支され、水平方向に延設された軸部材３４を備え、この軸部材３４に作業弁体３１が螺合しており、この収容部材３２の外方に突出した軸部材３４の先端部３４ａに取り付けた操作部材３５を回転操作することで、作業弁体３１が収容部材３２に対しスライド可能に構成されている。また収容部材３２の上面及び取付部材３３の上面には、後述する液圧ロッド６０を支持するための支持部３６，３６が設けられている。

また図６に示されるように、作業弁体３１の上面には板状のシール部材３１ａが被覆されており、このシール部材３１ａによって筐体５内を密封状に閉塞可能に構成される。

作業弁装置３の取付手順について詳しくは、先ず収容部材３２を、その開放部３２ｂが首部５ｄの開口部５ｂに連通する位置にて首部５ｄの外面に配置する。このとき図４及び図５（ａ）に示されるように、首部５ｄの管厚部５ｇは、開口部５ｂの横方向に一対に突出した位置決め部としての突出部５ｍを有しており、この突出部５ｍに、収容部材３２の開放部３２ｂの側方に形成された平面視略Ｌ字状で且つ側面視略Ｕ字状の係合部３２ｃの内周が係合することで、収容部材３２は、その開放部３２ｂと首部５ｄの開口部５ｂとが連通した配置位置で位置決めされている。このように、突出部５ｍにより作業弁装置３を開口部５ｂに対し正確に取り付けることができるため、作業弁装置３による筐体５内の開閉機能を維持することができる。

次に取付部材３３を、首部５ｄを挟んで収容部材３２の反対側の位置にて首部５ｄの外面に配置する。このとき図４及び図５（ｂ）に示されるように、首部５ｄの管厚部５ｇに、取付部材３３に形成された側面視略Ｕ字状の係合部３３ａの内周が係合することで、取付部材３３は、首部５ｄを挟んで収容部材３２の反対側の配置位置で位置決めされている。また、係合部３３ａは、本実施例では周方向に断続的に側面視略Ｕ字状に構成されているが、これに限らず、周方向に連続して側面視略Ｕ字状に構成されてもよい。なお、上記した係合部３２ｃの側面視略Ｕ字状を構成する３辺の角部形状、または係合部３３ａの側面視略Ｕ字状を構成する３辺の角部形状については、本実施例のように矩形状でもよいし、ラウンド形状でも構わない。

このように、開口部５ｂに取り付ける作業弁装置３を、流体管１の管路方向に延設させることができるため、流体管１の上方領域を作業弁装置３の取付領域として利用することができ、当該領域を確保しやすい。

次に図４に示されるように、これら収容部材３２及び取付部材３３を締結する。本実施例では、取付部材３３の両端部にボルト３７の基端３７ａがヒンジ状に接続されており、当該ボルト３７を収容部材３２に向けて回動して、収容部材３２の係合部３３ａの外周部に形成された隙間部３２ｄに挿入し、更にこのボルト３７の先端にナット３８を螺合することで締結している。すなわち本実施例ではボルト３７及びナット３８が締結部材を構成している。このように、締結部材を構成するボルト３７が取付部材３３に接続されているため、締結作業を容易に行うことができるばかりか、ボルト３７を隙間部３２ｄに挿入させるに伴い、取付部材３３を収容部材３２に対し位置決めすることができる。

また、収容部材３２は開放部３２ｂの周囲を囲むようにシール部材３９が配設されており、上記した締結部材の締結によって、このシール部材３９が開口部５ｂの周縁に密接することで、これら開口部５ｂ及び開放部３２ｂは密封されている。このように、作業弁装置３が、首部５ｄに設けられた開口部５ｂに設置されることで、後述する穿孔機７や液圧ロッド６０の取付位置を極力、流体管１に近づけることができるため、これら穿孔機７や液圧ロッド６０が流体管１にアプローチする伸長ストロークを短縮化できる結果、穿孔機７や液圧ロッド６０を小型化、軽量化、コストダウンすることができる（図６、図１１参照）。

なお締結部材は、本実施例に限らず、例えば収容部材３２及び取付部材３３のそれぞれに、互いに連通する連通孔を形成し、これらの連通孔にボルトを挿通してナットで締結してもよい。

次に図６に示されるように、首部５ｄの開放端部５ｃに対し穿孔機７を密封状に接続する。穿孔機７は、取付フランジ筒７１と、流体管１を穿孔するためのカッタ７２と、取付フランジ筒７１内においてカッタ７２を回転させるための駆動モータ７４と、カッタ７２を上下方向に進行・退避させるための進退機構７３と、から主に構成されている。カッタ７２は、流体管１よりも小径の有底筒状に形成され、その先端に周方向に沿って切断刃を備えたホールソー７２ａと、該ホールソー７２ａの回転軸と同軸に配設され切断刃よりも先方に突出したセンタードリル７２ｂとから構成されている。尚、カッタ７２は、筐体５の首部５ｄの開放端部５ｃと同心円状に配設され、開放端部５ｃ側から筐体５の首部５ｄ内に挿入され、少なくとも流体管１の管頂部の管壁を貫通する位置まで進行可能となっている。

穿孔機７の取付手順について説明すると、取付フランジ筒７１の先端に形成された凹状部７５を、首部５ｄの開放端部５ｃに嵌合する。より詳しくは、取付フランジ筒７１の凹状部７５は、開放端部５ｃの側壁に内嵌される内壁部７５ａと、開放端部５ｃの側壁に外嵌される外壁部７５ｂと、これら内壁部７５ａ及び外壁部７５ｂの基端部を構成する内底部７５ｃとを備えており、内壁部７５ａ及び外壁部７５ｂにより開放端部５ｃの側壁を挟持するとともに、内底部７５ｃを開放端部５ｃの端面に当接させることで、穿孔機７の取付フランジ筒７１を首部５ｄの開放端部５ｃに位置決めされた状態で嵌合する。

また、内壁部７５ａの外周面にはシール部材７６が設けられており、このシール部材７６が開放端部５ｃの側壁に密接することで、この嵌合状態で穿孔機７の取付フランジ筒７１及び筐体５の首部５ｄは密封されている。

さらにこの嵌合状態で、外壁部７５ｂの外周に沿って、この外壁部７５ｂに係合する断面視略Ｕ字状の内周部を備えた分割構造の係合部材７７を組み付ける。

なお、首部５ｄの開口部５ｂに対する作業弁装置３の接続作業と、首部５ｄの開放端部５ｃに対する穿孔機７の接続作業とは、必ずしも上記した順序に限られず、穿孔機７の接続作業を行った後に作業弁装置３の接続作業を行ってもよいし、又はこれらの接続作業を同時並行に行っても構わない。

次に、図６及び図７に示されるように、穿孔機７による流体管１の穿孔工程を説明すると、先ず、作業弁装置３の作業弁体３１を収容部材３２の収容内部３２ａに配置させ筐体５内を開放した状態において、穿孔機７の駆動モータ７４によりカッタ７２を回転させるとともに、進退機構７３を構成するハンドル７３ａを回転操作することでカッタ７２を下方に進行させ、流体管１の管頂部の管壁を不断流状態で穿孔する。

このとき、例えば筐体５内部に連通する開口として、例えば筐体５の開口部５ｂよりも下方に形成された雌ネジ孔５ｐに図示しないボールバルブを設置して、穿孔の際に発生する切り粉を流体とともに外部へ排出する。なお、切り粉の排出口は上記に限られず、作業弁装置３の収容部材３２の上面に形成された開口部３２ｅを、その上端に接続された開閉バルブ３２ｆを開状態とすることで、穿孔の際に発生する切り粉を流体とともに外部へ排出してもよい。上記したボールバルブは、穿孔後に不断流状態で取外し、これに替えて図１８のような開閉ボルト５ｎにて密封する。

また、図７に示されるように、カッタ７２により流体管１が切断されると、流体管１から分断された管頂部の切片１ａがホールソー７２ａ内に保持された状態となる。そして、カッタ７２を切片１ａとともに取付フランジ筒７１の内部に引き上げ、作業弁装置３の作業弁体３１により筐体５内部を閉塞することで、流体管１の穿孔作業が完了する。この際、穿孔機７の取付位置が流体管１に近く、取付フランジ筒７１の内壁部７５ａと首部５ｄの内周面５ｈとを受挿嵌合して穿孔作業を行うため、穿孔機７が筐体５に対して極力同芯で位置決めされ、穿孔機７本体の取付フランジと取付フランジ筒７１の接続面の平行度のずれが生じても、穿孔部分への影響が極小化され穿孔ずれが抑制される。

次に、作業弁装置３の作業弁体３１により筐体５内部を密封状に閉塞した状態で、穿孔機７の撤去作業を行い、この穿孔機７に替えて首部５ｄの開放端部５ｃに、穿孔の際に生じた切り粉を排出するための排出機８を接続する。

図８に示されるように、排出機８は、首部５ｄの開放端部５ｃに固定に取り付けられる取付フランジ筒８１と、この取付フランジ筒８１の上端に接続された短筒８２と、この短筒８２に接続された弾性部材からなるフレキシブル筒８３と、このフレキシブル筒８３の上端に接続された操作筒８４と、これらの筒８１，８２，８３及び８４に密封状に挿通された排出管８５と、から主として構成されている。排出管８５の後端側は、操作筒８４の外方に突出されるとともに、この排出管８５内を開閉する図示しない開閉弁が接続されている。

なお、排出機８の取付フランジ筒８１と首部５ｄの開放端部５ｃとの接続態様は、上記した穿孔機７の取付フランジ筒７１と首部５ｄの開放端部５ｃとの接続態様と同様であるため、説明を省略する。

次に、排出機８による切り粉の排出工程を説明すると、排出管８５の後端側に接続された開閉弁（図示略）を開状態とすることで、流体管１や筐体５内の切り粉を流体とともに排出することができる。このとき、排出管８５を同軸に外嵌する操作筒８４を把持して、フレキシブル筒８３の弾性変形を利用し、取付フランジ筒８１に対し自在に傾斜することで、排出管８５の先端の吸引口８５ａを筐体５内の所望の位置に移動させることができるため、流体管１や筐体５内の隅々に切り粉が散在しても略全量を排出することができる。

次に、作業弁装置３の作業弁体３１により筐体５内部を閉塞した状態で、排出機８の撤去作業を行い、この排出機８に替えて首部５ｄの開放端部５ｃに、管内流体を制御するための制流弁１０を接続する。

この制流弁１０の取付けに先立ち、図９及び図１０に示されるように、まず作業弁装置３の支持部３６，３６に、制流弁１０を筐体５に挿入するための挿入手段として、一対の液圧ロッド６０を上下方向に立設する。液圧ロッド６０は、作業弁装置３の支持部３６に接続される支持プレート６１と、この支持プレート６１に固定支持された内空構造のシリンダ６２と、このシリンダ６２内に一端が嵌挿されたピストン６３とから主として構成されている。液圧ロッド６０は、このシリンダ６２の内部に供給口６２ａ，６２ａに接続される図示しないを作動液ホースを介し、油等の作動液を供給ポンプ等により供給することで、その液圧によりピストン６３を上下に押圧しながら伸縮可能となっている。また一対の液圧ロッド６０、６０は、それぞれのピストン６３，６３が同期して伸縮し、その上端が常に同じ位置に配置されるように構成されている。

図１１に示されるように、制流弁１０は、流体管１の穿孔された孔部１ｂを通過し管内を開閉可能に上下動する栓体１１（弁体）と、この栓体１１を上下方向に移動可能に収容し、且つ下端が開放された周側部１３を有する弁筐体１２とから主として構成される。弁筐体１２は、回転可能で且つ進退不能に枢支された状態で上下方向に延設された軸部材１４を備え、この軸部材１４に栓体１１が螺合しており、この弁筐体１２の外方に突出した軸部材１４の上端の操作部１４ａを回転操作することで、栓体１１が弁筐体１２に対し上下動可能に構成されている。

より詳しくは栓体１１は、軸部材１４に螺合した雌ネジを備えた雌ネジ片１１ａと、この雌ネジ片１１ａに係合して追従動作する芯部１１ｂと、この芯部１１ｂの全外面に亘って被覆した弾性材からなる栓部１１ｃと、から主として構成されている。栓体１１は、上記した軸部材１４の回転により下方の流体管１の孔部１ｂを通じて管内に移動して、栓部１１ｃが流体管１の孔部１ｂと内周面１ｃに全周に亘って密接することで、管内の流路を完全に遮断し、または栓部１１ｃの移動量に応じて管内の流路を一部遮断して流量を制御可能に構成されている。なお栓部１１ｃは、芯部１１ｂに被覆したものに限られず、脱着可能としてもよく、管内の流路を遮断するのに必要な部分のみに設けられてもよい。

また制流弁１０の弁筐体１２は、その上端側に周側部１３を側方に貫通し、常時は閉状態の開閉プラグ１５が螺合する雌ネジ部を備えた空気抜き孔１３ａが形成されるとともに、周側部１３の下端側の外周面に全周に亘る凹部１３ｂ、１３ｂが、上下に離間して２条形成され、それぞれの凹部１３ｂに密封部材２１、２２が設けられている。以下、弁筐体１２の下端側（先端側）を第１の密封部材２１と称し、この第１の密封部材２１よりも上側（基端側）を第２の密封部材２２と称して説明する。

図１２（ａ）に示されるように、本実施例の第１の密封部材２１及び第２の密封部材２２は、それぞれ環状に一体形成された弾性材からなり、同一の形状である。第１の密封部材２１は、凹部１３ｂの底面に形成された膨出部１３ｃと凹部１３ｂの内壁との間に保持される基端側の保持部２１ａと、この保持部２１ａに連なり弾性変形を許容する変形部２１ｂとから構成されており、これらの密封部材２１，２２は、その弾性変形前の自然状態では、変形部２１ｂの最外径が首部５ｄの内径よりも大径に形成されている。また本実施例の変形部２１ｂは、内外の径方向に膨出する膨出部２１ｃと、先端方向に突出する突出部２１ｄと、膨出部２１ｃ及び突出部２１ｄに架けて凹状に形成された凹状部２１ｅとを有している。なお、第２の密封部材２２は、上記した第１の密封部材２１と同一の形状であるため、説明を省略する。

また第１の密封部材２１と第２の密封部材２２との上下方向の離間距離は、首部５ｄの開口部５ｂの上下方向の開口幅よりも大きく構成されている。

次に、制流弁１０の設置工程について説明すると、図１１及び図１３に示されるように、液圧ロッド６０のピストン６３，６３を伸長させるとともに、これらの上端に制流弁１０を押圧するための押圧部材６４を架設し、ナット６５で締結する。更に、この押圧部材６４の略中央に貫通形成された嵌合部６４ａに、制流弁１０の弁筐体１２の上端周縁を嵌合させた状態とし、ピストン６３，６３を液圧により下方に作動させることで、押圧部材６４の底面である押圧面６４ｂを介して制流弁１０に下方に押圧力を付与し、この制流弁１０を首部５ｄ内にて漸次下方に移動させる。

図１４に示されるように、液圧ロッド６０により首部５ｄ内に挿入された制流弁１０は、少なくとも密封部材２１が首部５ｄの開口部５ｂよりも上方の内周面５ｈに密接することで密封状態が保たれる。この密封状態にて、作業弁装置３の作業弁体３１を開放する。この際、作業弁装置３の開閉バルブ３２ｆと筐体５の雌ネジ孔５ｐに取り付けたボールバルブとをホースで接続して同圧にし、作業弁体３１を開放するようにして、作業弁体３１への抵抗を減らしてもよい。このとき、下側に配置された第１の密封部材２１が首部５ｄの開口部５ｂよりも下方の内周面５ｊに密接する密接部分を境界として、首部５ｄ内の下方は管内圧の液体（管内流体）で満たされ、また上方は管内圧よりも小さい大気圧の空気が存在しているため、所定の圧力差が生じている。すなわち首部５ｄの開口部５ｂよりも下方の内周面５ｊは、制流弁１０を密封する弁座として機能している。この際、液圧ロッド６０で下方移動するときに栓体１１が作業弁体３１に接触せず、密封部材２１で密封する位置で止める必要があり、例えば、スペーサを押圧部材６４と作業弁装置３との間に介設し、移動規制の管理をしてもよい。

なお、本実施例では流体管１及びこれに外嵌する筐体５の首部５ｄが小径に形成されていることから、制流弁１０に対し上方に作用する力は比較的小さく、この上方に作用する力に抗して液圧ロッド６０により制流弁１０を更に下方に押圧させることができる。

制流弁１０が下方に移動するに際し、首部５ｄの内周面５ｈを密封していた第１の密封部材２１が開口部５ｂを通過するとき、首部５ｄの内周面５ｈから離間するため一時的に密封状態を維持できなくなるが、このとき上方の第２の密封部材２２が首部５ｄの内周面５ｈを密封している。すなわち上下に離間したこれら第１の密封部材２１及び第２の密封部材２２により、制流弁１０を設置するまで密封状態は常に維持され、流体漏洩を防止することができる。

また、首部５ｄの開口部５ｂよりも上方の内周面５ｈと、開口部５ｂよりも下方の内周面５ｊとは、弁筐体１２の挿入方向である上下方向に直線状に形成されており、このようにすることで、弁筐体１２を挿入し易いばかりか、これらの内周面５ｈ、５ｊに接する密封部材２１，２２の密封状態を安定させることができる。

本実施例の密封部材２１，２２の上記した断面形状によれば、内外の径方向に膨出した膨出部２１ｃと突出部２１ｄとに架けて凹状に形成された凹状部２１ｅの表面に、管内流体の圧力が作用することで、膨出部２１ｃを首部５ｄの内周面５ｈ、５ｊ及び周側部１３の凹部１３ｂに密接させるリップシール効果を得ることができ、密封性を高めることができるとともに、制流弁１０の挿入抵抗が低減される。

図１５に示されるように、制流弁１０は、第１の密封部材２１が開口部５ｂよりも下方に超えて首部５ｄの内周面５ｊに密接し、且つ第２の密封部材２２が開口部５ｂよりも上方の内周面５ｈに密接する設置位置まで押圧される。この設置位置にて、弁筐体１２の周側部１３の外径側に張り出す張出部１３ｄから更に下方に延びる鉤部１３ｅ，１３ｅが、筐体５の首部５ｄの開放端部５ｃに形成された係合部としての切欠部５ｆに嵌合され、制流弁１０は筐体５に対し周方向の移動を規制できるため、制流弁１０が管内流体の流動により動いてしまう虞を回避できる。

次に、筐体５の開放端部５ｃの鍔部５ｅ、及びこれに重合した制流弁１０の張出部１３ｄを、断面視略Ｕ字状に形成された分割構造の嵌合部材１９によって嵌合することで、制流弁１０は筐体５に対し上方向の抜け出しが規制される。

また、制流弁１０の設置位置にて、開閉プラグ１５を螺出して空気抜き孔１３ａを開状態とすることで、密封状態の制流弁１０の弁筐体１２内に残留する空気を外部に放出する。より詳しくは開閉プラグ１５は、その先端から基端側の周面に架けて連通路１５ｃが形成された雄ネジ部材１５ａと、この雄ネジ部材１５ａの座金部に設けられ弁筐体１２の外面を密封するＯリング１５ｂと、から構成されている。この開閉プラグ１５を僅かに螺出すると、弁筐体１２内の空気が連通路１５ｃ、更にＯリング１５ｂと弁筐体１２の外面との隙間を通じて外部に放出される。ここで空気抜き孔１３ａが弁筐体１２の上端近傍に形成されており、弁筐体１２内の空気を残さず略全量を外部に放出することができるため、弁筐体１２内の空気が圧縮されて不測の事故を起こす虞を回避できるばかりか、弁筐体１２の腐食を抑制できる。なお、空気の放出は、例えば制流弁１０の挿入中に随時行ってもよいし、あるいは密封部材２１が筐体５の開放端部５ｃを密封し、開閉バルブ３２ｆと筐体５の雌ネジ孔５ｐに取り付けたボールバルブとをホースで接続して、充水する際に行ってもよい。

上記したように制流弁１０を設置した後、図１６～図１８に示されるように、この制流弁１０に組付けていた押圧部材６４及び液圧ロッド６０を取外し、さらに筐体５の開口部５ｂに取り付けていた作業弁装置３を順次取外す。このとき、首部５ｄの開口部５ｂよりも下方の内周面５ｊを第１の密封部材２１が密封しているため、開口部５ｂを開放しても内部流体の漏洩は防止されている。そのため栓体１１による密封を行うことなく作業弁装置３を取外すことができ、作業弁装置３の老朽化の虞もない。図１６及び図１７に示されるように、作業弁装置３を取外した後の開口部５ｂに閉塞蓋９を密封状に取付ける。

以上説明したように、本発明に係る流体制御装置によれば、筐体５の首部５ｄに作業弁装置３を着脱するための開口部５ｂを有していることで、作業弁装置３の取付位置を流体管１に近づけることができるため、穿孔ストロークが短くなり、穿孔の位置ずれを極小化でき、併せて作業弁装置３や穿孔機７などの施工用機材の小型化、軽量化、コストダウンを達成できる。また、制流弁１０の弁筐体１２と首部５ｄの開口部５ｂよりも流体管１側の周面間に設けられた環状の第１の密封部材２１により、弁筐体１２の先端が首部５ｄの開口部５ｂを超えた位置にて密封状態にできるため、この密封状態で開口部５ｂ及び開放端部５ｃを同時に遮断することができる。したがって、この制流弁１０の栓体１１が流体管１の孔部１ｂに挿入する際の支点が確実となり、ストローク長さを低減して栓体１１の位置精度を向上させ、管内流体の制御性を高めることができる。

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。

例えば、前記実施例では、制流弁１０を筐体５に挿入するための挿入手段として、液圧ロッド６０が構成されていたが、これに限らず例えば、図１９に示されるように、一対のネジ式挿入機６９が構成されてもよい。ネジ式挿入機６９は、作業弁装置３の支持部３６に接続される支持プレート９１と、支持プレート９１に固定支持された雄ネジロッド９２と、この雄ネジロッド９２に挿通された押圧部材９４を挟持して螺合する雌ネジ部材９３と、から主として構成されている。ネジ式挿入機６９は、これらの雌ネジ部材９３を下方に螺挿することで、押圧部材９４の底面である押圧面９４ｂを介して制流弁１０に下方に押圧力を付与し、この制流弁１０を首部５ｄ内にて漸次下方に移動させる。

また、例えば、前記実施例では、第１の密封部材２１及び第２の密封部材２２の弾性変形を許容する変形部２１ｂが、内外の径方向に膨出する膨出部２１ｃと、先端方向に突出する突出部２１ｄと、これらに架けて凹状に形成された凹状部２１ｅとを有しているが、これに限らず例えば、本発明に係る密封部材の変形例１として、図１２（ｂ）に示されるように、密封部材２３の変形部２３ｂが内外の径方向及び先端方向に向け滑らかに膨出する略球根状の断面形状に形成されてもよく、このようにすることで、変形部２３ｂがその外面の略全面に流体の圧力を均等に受け、曲率半径の大きな緩やかな曲面状に弾性変形するため、首部の内周面との密封面を広く得ることができる。

あるいは本発明に係る密封部材の変形例２として、図１２（ｃ）に示されるように、密封部材２４の変形部２４ｂがその外周部に切欠き部２４ｅを備えた断面視略円形状に形成されてもよく、このようにすることで、外径方向の弾性変形代を大きく取ることができるため、弾性変形後の変形部２４ｂと首部の内周面との密封機能を高めることができる。加えて、第１の密封部材２１及び第２の密封部材２２が互いに異なる断面形状を有していてもよい。

また、例えば、前記実施例では、制流弁１０の弁筐体１２の周側部１３を側方に貫通した空気抜き用の空気抜き孔１３ａが形成されているが、これに限らず例えば、弁筐体１２を貫通する軸部材１４の周辺に上方に貫通した空気抜き用の連通路を形成するとともに、この連通路を常時は閉状態とする固定部材を取付け、空気抜きの際に当該固定部材を取外し若しくは緩めることで、前記連通路を介し空気抜きするようにしてもよいし、あるいは、軸部材１４の密封を一時解除するように軸部材１４を軸方向に引き抜いて空気抜きをしてもよい。

更に例えば、前記実施例では、制流弁１０が、その弁体として、流体管１の孔部１ｂを通過し内周面１ｃに密接する栓体１１を備えているが、これに限らず、管内流体を制御可能であれば如何なる形態の弁体も適用することができる。

また、例えば、前記実施例では、液圧ロッド６０を作業弁装置３に設置したが、これに限らず、既設の流体管１や筐体５などを利用して設置してもよい。

また、例えば、前記実施例では、流体管１よりも小径のホールソー７２ａで穿孔したが、これに限らず、流体管１よりも大径のホールソーあるいはバイト装置、ワイヤーソー装置等で筐体５内部の流体管の一部を切削し、切片を撤去して、筐体の内周面を弁座として密封するプラグや、弁体を内蔵した内弁箱を有する制流弁を不断流状態で設置するようにしてもよい。

また、例えば、前記実施例では、流体管１をホールソー７２ａで穿孔したが、これに限らず、エンドミルなどの切削工具を用いて、流体管を切削し、流体管に栓体を挿入するための孔部を形成するようにしてもよい。この際、不断流状態での切削方法として例えば、筐体に設けたエンドミルを回転させ、流体管を穿孔した後、不断流状態で筐体ごとエンドミルを流体管の周方向に回転することで、孔部を形成しても良いし、あるいは流体管の軸方向に筐体ごとエンドミルを移動させて孔部を形成しても良い。また、筐体を流体管に対して固定させて、エンドミルを回転状態で、筐体と流体管に対して、相対移動させるようにして流体管に孔部を形成しても良い。

１ 流体管
１ｂ 孔部
１ｃ 内周面
３ 作業弁装置
５ 筐体
５ｂ 開口部
５ｃ 開放端部
５ｄ 首部
５ｆ 切欠部（係合部）
５ｈ 内周面
５ｊ 内周面
５ｍ 突出部（位置決め部）
７ 穿孔機
８ 排出機
９ 閉塞蓋
１０ 制流弁
１１ 栓体（弁体）
１２ 弁筐体
１３ 周側部
１４ 軸部材
１５ 開閉プラグ
１３ａ 空気抜き孔
２１ 第１の密封部材
２１ｂ 変形部
２１ｃ 膨出部
２１ｅ 凹状部
２２ 第２の密封部材
２３ 密封部材
２４ 密封部材
３１ 作業弁体
３２ 収容部材（作業弁筐体）
３３ 取付部材
３４ 軸部材
５１ 第１分割体
５２ 第２分割体
６０ 液圧ロッド
６２ シリンダ
６３ ピストン
６４ 押圧部材
６９ ネジ式挿入機
７１ 取付フランジ筒
７２ カッタ
７３ 進退機構
７４ 駆動モータ
８１ 取付フランジ筒
８３ フレキシブル筒
８４ 操作筒
８５ 排出管

Claims (7)

1. 流体管を密封状に外嵌する分割構造の筐体と、前記筐体内にて不断流状態で穿孔された前記流体管の孔部に挿入可能な弁体及び弁筐体を備えた制流弁と、を少なくとも有する流体制御装置であって、
   前記筐体は、該筐体に前記制流弁を設置するための開放端部と、該筐体内を開閉可能な作業弁装置を着脱するための開口部とを備えた首部を有し、
   前記制流弁の前記弁筐体の周面、若しくは前記流体管を穿孔する穿孔機の取付筒の周面と、前記首部の前記開口部よりも前記流体管側の周面との間に、環状に形成された密封部材が設けられ、前記制流弁若しくは前記穿孔機と、前記筐体とを直接に接続可能な接続機構を有していることを特徴とする流体制御装置。
2. 前記接続機構は、前記制流弁若しくは前記穿孔機に設けられ、前記筐体の前記開放端部に内嵌される内壁部と、前記筐体の前記開放端部に外嵌される外壁部と、前記内壁部及び前記外壁部の基端部を構成する内底部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の流体制御装置。
3. 前記接続機構は、前記外壁部に係合して前記制流弁若しくは前記穿孔機の抜け出しを規制する分割構造の規制部を更に備えることを特徴とする請求項２に記載の流体制御装置。
4. 前記制流弁の前記弁筐体の周面と、前記首部の前記開口部よりも前記開放端部側の周面との間に、環状に形成された第２の密封部材が設けられてい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流体制御装置。
5. 前記首部の前記周面は、前記弁筐体の挿入方向に直線状に形成されてい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流体制御装置。
6. 前記首部の前記開口部は、前記流体管の管路方向に開口していることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の流体制御装置。
7. 前記筐体は、該筐体に設置された前記制流弁を周方向に移動規制する係合部を備えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の流体制御装置。

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