JP3134276U - 流体の方向切換設備 - Google Patents

Abstract

【課題】地中に構築したバルブピット内の切換弁を駆動して地下水の供給先を変更する流体の方向切換設備において、バルブビット内の湿気や水没によって切換弁が故障するのを防止する。
【解決手段】流体の供給方向を切り換える切換弁２を地中のバルブピット１内に収容し、切換弁２に切換操作を指令する制御装置７を地上に設置する流体の方向切換設備において、切換操作用流体の流動で切換弁２の切換操作するアクチュエータ５を切換弁２に連結し、切換操作用流体の流動方向を決定する駆動ポンプＰ２を地上に設置し、制御装置７からの指令に基づいて駆動ポンプＰ２を駆動し、駆動ポンプＰ２とアクチュエータ５の間を繋ぐチューブ６を、地上から地中に設置してあることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本考案は、例えば路面の積雪を防止する消雪装置へ地下水を供給するために、地中に構築したバルブピット内に切換弁（バルブ）を収容し、切換弁を駆動して地下水の供給先を変更する流体の方向切換設備を技術分野とする。

消雪装置は、降雪地帯を中心に普及しており、雪を消す方法としては、路面に水を放射して雪を解かす形態の散水式消雪装置９１が普及している。この散水式消雪装置で使用される水は、水脈から汲み上げられた地下水が主に使用されており、図９に示すように、ポンプ９２で圧力を高めて主管９３に送り込まれ、枝管９４を経て末端のノズル９５から路面に散水される。

散水式消雪装置は、地下水を汲み上げる井戸が設置される場所に、ポンプなどの各装置が一括して据え付けられ、ここを起点として送水のための主管が道路に沿って地中に埋め込まれ、主管から分岐した枝管は、路面に向けて立ち上がっており、枝管の端部にノズルを備えている。

流体の方向切換設備９６は、主管の途中に設置され、設置箇所を起点として地下水の供給方向を決定している。主管は地中に構築したバルブピット内に導かれ、バルブピット内の切換弁を経て何方向かに分岐して水が供給される。切換弁は、地上に設置した制御装置からの指令に基づいて地下水の供給方向を切り換え、地下水を節水する役割を果たしている。

このように流体の方向切換設備は、地中のバルブピット内に切換弁を収容し、地上の制御装置によって切換弁を駆動するものである。切換操作のために切換弁には、電磁弁を用いることが従来一般的に行なわれている。ところが、バルブピット内に地下水や雨水が入り込み、湿気や水没によって電磁弁が故障することがある。

本考案の流体の方向切換設備は上記実情を考慮して創作されたもので、バルブピット内の湿気や水没によって切換弁が故障するのを防止することを解決課題とする。

本考案は、流体の排出方向を切り換える切換弁を地中のバルブピット内に収容し、切換弁に切換操作を指令する制御装置を地上に設置する流体の方向切換設備を前提とする。

そして、流体の流動で切換弁の切換操作するアクチュエータを切換弁に連結し、流体の流動方向を決定する駆動ポンプを地上に設置し、制御装置からの指令に基づいて駆動ポンプを駆動し、駆動ポンプとアクチュエータの間を繋ぐチューブを、地上から地中に設置してあることを特徴とする。

切換弁及びアクチュエータの一例としては、次のものが挙げられる。
即ち、切換弁は、中空のボディ内に球状のバルブ本体を回転可能に収容し、バルブ本体を回転軸の先部に設けると共に、ボディから回転軸を突出し、ボディには一つの入口に対して二つの出口を備えるＴ字状の流路を形成し、入口と出口に通じるＬ字状のバイパスをバルブ本体に形成し、回転軸の回転によってバイパスが通じる一つの出口を決めるもので、アクチュエータは、シリンダ内にスプールを往復動可能に設け、切換弁の回転軸を回すギヤをスプールの長手方向中間部のラックに回転可能に噛み合わせ、シリンダ内の流体が外部に漏れるのを防ぐケースでシリンダとギヤの外側を包囲したものである。

本考案は、地中に設置した切換弁を駆動するための指令が、地上に設置された制御装置から発せられ、その指令を受けた地上の駆動ポンプが流体を流動させてアクチュエータを駆動し、アクチュエータの動作を受けて切換弁が流体の排出方向を切り換えるものであるので、電気系統が地上に配備されていると言え、バルブピットが水没しても電気系統には影響を与えず、その結果、設備全体の故障を防止することができる。

流体の方向切換設備は、図１、図２に示すように、地中にバルブピット１を構築し、バルブピット１内に切換弁２を収容し、流体ポンプＰ１からの流体（地下水）を導く供給管３を切換弁２の一次側接続口に繋ぐと共に切換弁２の複数の二次側接続口に排出管４を繋いである。切換操作をするアクチュエータ５を切換弁２に連結し、地上に駆動ポンプＰ２を設置し、駆動ポンプＰ２とアクチュエータ５の間を二本のチューブ６，６で繋ぎ、駆動ポンプＰ２から切換操作用流体（油）をアクチュエータ５に供給し、制御装置７からの指令によって駆動ポンプＰ２を駆動して切換弁２からの流体の排出方向を決定するものである。地中には、バルブピット１、切換弁２、供給管３、排出管４、及びアクチュエータ５を配備する。地上には、駆動ポンプＰ２、及び制御装置７を配備する。地中と地上間にはチューブ６を配備する。

バルブピット１は、地中に掘った穴であって、穴の周囲を補強板で覆い、天井に蓋を被せる。

切換弁２は、図３〜図８に示すように三方Ｅ型ボール弁であって、地下水を取り込む一つの入口８に対して出口９を二つ有し、選択した一方の出口９から地下水を送り出すものである。切換弁２は、中空のボディ１１と、ボディ１１内に回転可能に収容するバルブ本体１２と、ボディ１１から突出してバルブ本体１２を回す回転軸１３と、ボディ１１とバルブ本体１２との水密を保つパッキン１４、から構成してある。バルブ本体１２の向きを変えることによって、二つの出口９のうち一つから地下水を送り出す。図３〜図６は詳細図で、図７、図８は概略構造図を示している。

バルブ本体１２は球状であって、球の上面中央部に凹溝１５を形成し、凹溝１５に回転軸１３の下端部を嵌め込んで、球の上面中央部から回転軸１３を上向きに突出すると共にボディ１１に対して位置決めされる。従って、バルブ本体１２の中心は回転軸１３の軸線上に位置する。また、バルブ本体１２は、地下水を流すバイパス１６をＬ字状に形成し、その外周面にバイパス１６の入口または出口となるポート１７、１８を二つあける。二つのポート１７、１８は、回転軸１３の軸線に直交する方向（水平方向）であって、球の中心を起点として９０度離れた位置関係にある。球状とは、真の球体に限らず、図５に示すように球体のうちポートとなる部分を非球面（筒状）に崩した形も含むものをいう。

ボディ１１は、バルブ本体１２を収容するもので、バルブ本体１２及びパッキン１４を二つの中空部品の中に入れ、そのまま二つの中空部品をフランジ接合により組み付けて、その内部にＴ字状の流路１９を形成してある。流路１９はＴ字状であるため三方の開口端を有し、そのうち同一直線上の二つが切換弁２の出口９となり、残りの一つが切換弁２の入口８となり、バルブ本体１２の向きによって切換弁２の出口９が決定する。流路１９の開口端には供給管３や排出管４をフランジ接合する。中空部品の一つはＴ字状のうちのＬ字流路を形成するメインボディ２１で、もう一つはＴ字状の短い直線流路を形成するサブボディ２２である。

メインボディ２１は、Ｌ字の交差部分にバルブ本体１２を収容するために、Ｌ字の二方の直線流路を交差部分よりも小径に形成し、交差部分を球の中空形状とすると共に交差部分の開口端の内部流路をバルブ本体１２と同径に形成し、交差部分の開口端からバルブ本体１２を出し入れ可能としてある。交差部分のうち、Ｌ字の二方の直線流路に通じる箇所には、図示しないが、バルブ本体１２のポートとの接触箇所にリング状の凹みをポートの外側を囲んで設け、凹みにパッキンを収容し、水密を保持してある。また、交差部分の上には、回転軸１３を囲む接続管２４を起立し、回転軸１３の外周に段差状の小径部分を設け、小径部分に軸受２５を圧入して嵌め、接続管２４の内部と回転軸１３との間に軸受２５を収容する。

サブボディ２２は、バルブ本体１２の出口となるポートとの接触箇所にリング状のパッキン１４を介在し、メインボディ２１とフランジ接合する箇所にパッキン１４より大径のガスケット２３を介在してある。

回転軸１３は、その下端部を前述した凹溝１５に位置決めして嵌めるため、円柱状の両側面を切除した形態とし、その上端部にはアクチュエータ５を連結してある。

アクチュエータ５は、図７、図８に示すように、切換弁２の出口９を決定するものであって、シリンダ２６、シリンダ２６内を往復動（摺動）可能なスプール２７、及びスプール２７の往復動を回転軸１３の回転に変えるラック２８とギヤ２９から構成し、ギヤ２９を回転軸１３より大径として回転軸１３の上端部に同心円状に固定してある。

シリンダ２６は、筒の両端を閉鎖した中空体であって、その長手方向中間部にギヤ２９の一部を挿入する通口３１をあけてある。また、その長手方向両端部に流体が出入りする抜穴をあけ、各抜穴にチューブ６を接続してある。

スプール２７は、シリンダ２６内を往復動するロッドであって、その中間部の外周面にラック２８を形成してある。

シリンダ２６内の流体が通口３１から外部に漏れるのを防ぐため、シリンダ２６の中間部及びギヤ２９の外側を複数のケース３２、３３でまとめて包囲してある。

制御装置７は、駆動ポンプＰ２に対して指令を送って、駆動ポンプＰ２からアクチュエータ５に供給する切換操作用流体の流動（方向及び圧）を決定するものである。指令は制御装置７に設けた図示しないスイッチを作業者が操作することによって発するものが例示できる。図８（イ）に示すように、シリンダ２６の一方の抜穴から切換操作用流体を送り込んだ場合に、切換弁２は、ボディ１１に構築されたＴ字状の流路１９の真中側から地下水を取り込み、バルブ本体１２のバイパス１６を通ってＴ字の右側から地下水を排出する。図８（ロ）に示すように、続いて他方の抜穴から切換操作用流体を送り込むと、バルブ本体１２が９０度回転して回転前の出口であったポート１８が回転後には入口のポートとなり、回転前の入口であったポート１７が回転後には出口のポートとなって、切換弁２はＴ字状の流路１９の真中側から地下水を取り込み、Ｔ字の左側から地下水を排出する。

流体の方向切換設備の全体像を示す縦断面図である。 流体の方向切換設備の平面図である。 切換弁とアクチュエータを示す平面図である。 図３の正面図である。 図３の左側面図である。 図３の要部断面図である。 切換弁とアクチュエータの概要を示す斜視図である。 （イ）（ロ）図は切換弁とアクチュエータの関係を示す説明図である。 流体の方向切換設備の設置箇所を示す説明図である。

符号の説明

１バルブピット、２切換弁、３供給管、４排出管、５アクチュエータ、６チューブ、
７制御装置、８入口、９出口、Ｐ１流体ポンプ、Ｐ２駆動ポンプ、
１１ボディ、１２バルブ本体、１３回転軸、１４パッキン、１５凹溝、１６バイパス、
１７ポート、１８ポート、１９流路、２１メインボディ、２２サブボディ、２３ガスケット、２４接続管、２５軸受、２６シリンダ、２７スプール、２８ラック、２９ギヤ、
３１通口、３２ケース、３３ケース、

Claims (2)

1. 流体の排出方向を切り換える切換弁（２）を地中のバルブピット（１）内に収容し、切換弁（２）に切換操作を指令する制御装置（７）を地上に設置する流体の方向切換設備において、
   切換操作用流体の流動で切換弁（２）の切換操作するアクチュエータ（５）を切換弁（２）に連結し、切換操作用流体の流動方向を決定する駆動ポンプ（Ｐ２）を地上に設置し、制御装置（７）からの指令に基づいて駆動ポンプ（Ｐ２）を駆動し、駆動ポンプ（Ｐ２）とアクチュエータ（５）の間を繋ぐチューブ（６）を、地上から地中に設置してあることを特徴とする流体の方向切換設備。
2. 切換弁（２）は、中空のボディ（１１）内に球状のバルブ本体（１２）を回転可能に収容し、バルブ本体（１２）を回転軸（１３）の先部に設けると共に、ボディ（１１）から回転軸（１３）を突出し、ボディ（１１）には一つの入口（８）に対して二つの出口（９，９）を備えるＴ字状の流路（１９）を形成し、入口（８）と出口（９）に通じるＬ字状のバイパス（１６）をバルブ本体（１２）に形成し、回転軸（１３）の回転によってバイパス（１６）が通じる一つの出口（９）を決めるもので、
   アクチュエータ（５）は、切換操作用流体が出入りするシリンダ（２６）内にスプール（２７）を往復動可能に設け、回転軸（１３）を回すギヤ（２９）をスプール（２７）の長手方向中間部のラック（２８）に回転可能に噛み合わせ、シリンダ（２６）内の流体が外部に漏れるのを防ぐケース（３２，３３）でシリンダ（２６）とギヤ（２９）の外側を包囲したものであることを特徴とする請求項１記載の流体の方向切換設備。

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