JP4471940B2 - 流路遮断弁 - Google Patents

Description

本発明は、流路遮断弁、特に、火災発生時における異常加熱時に、ガス流路を自動的に遮断させる流路遮断弁に関するものである。

一般に、地中の本管から延長接続されている引き込み管(2)と各家庭内のガス機器(40)へガスを送り込むための送り管(3)との間に、前記家庭でのガスの使用量を計測するためのガスメータ(M)が設けられている。

この種ガスメータ(M)は、図１４に示すように、計測器等が内蔵されているメータ本体(20)と前記メータ本体(20)の上端部に並列状態に設けられているガス導入口部(24)とガス導出口部(33)とからなり、前記ガス導入口部(24)には、略Ｕ字状のガス流入管(21)の一端が接続され、ガス導出口部(33)には、前記ガス流入管(21)と同形のガス流出管(31)が接続されている。そして、前記ガス流入管(21)の他端（流入側端部）には、前記引き込み管(2)が継手(22)を介して接続されると共に、ガス流出管(31)の他端（流出側端部）には、前記送り管(3)が継手(32)を介して接続される。

これにより、引き込み管(2)と送り管(3)とは、ガス流入管(21)、ガスメータ(M)、さらには、ガス流出管(31)を介して接続されると共に、屋内用配管(4)を介してガス機器(40)へガスが送られる。又、ガスメータ(M)は、これら配管を介して、吊り下げられた態様にて、屋外か集合住宅やビルにおいては配管スペース内に設置されている。

上記したように、ガスメータ(M)は、複数の配管のねじ接合により設置されていることから、火災発生時に倒壊物でねじ接合部分が外れたり、ガスメータ廻りの配管が破損したりすると、メータ本体(20)の上流側の配管から生ガスが噴出して被害を大きくしてしまう危険がある。特に、地震時において火災が発生すると、このような事例が多くなることが考えられる。

メータ本体(20)の上流側の配管には手動式のガス栓(23)が取り付けてあることから、火災時にこのガス栓(23)を閉じれば、万一、ガス栓の下流側でガス配管系統に破損等が発生しても、ガスの噴出は防止できるが、火災発生時にそれに気付いて実行するのは難しい。

そこで、配管内に組み込まれ且つ火災時に熱を感知して閉弁することによりガス流路を遮断させる流路遮断弁が種々提案されている。
例えば、特開２００３−２３６００６号公報に開示のものは、弁体をバネの付勢力によって閉弁させる構成のものや、熱膨張部材の膨張エネルギーにより弁体を閉弁させる構成のものが開示されている。
前者のものでは、通常、前記バネは、ハンダ製のストッパによって圧縮状態に維持されており、火災時の熱によってハンダが溶けてストッパとして機能しなくなった時点で、前記バネの弾性復帰力によって、弁体を閉弁方向に付勢するように構成されているものである。又、後者の発明では、火災時の熱によって熱膨張部材が膨張し、弁体を閉弁方向に圧接させて流路を遮断する構成である（特許文献１）。

又、特開２００４−２２５８３０号公報には、弁体をバネの付勢力によって閉弁させる方式と、熱膨張部材の膨張エネルギーにより弁体を閉弁させる方式を組み合わせたものが開示されている。このものでは、バネの付勢力が高温により弱まったときにも、熱膨張部材を併用することによって弁体を押し付ける力が衰退しないように補強される構成となっている（特許文献２）。
特開２００３−２３６００６号公報 特開２００４−２２５８３０号公報

熱膨張部材を利用する方式では、熱膨張部材はハンダに比べて感知温度が高いため、膨張して弁体を閉弁させるまでに時間がかかるといった問題がある。
又、弁体をバネの付勢力によって閉弁させるものでは、前記バネは、弁体と弁体を受ける弁体受け部との間に圧縮状態で取り付けられ、ハンダ製のストッパによって弁体を弁体受け部に結合させることにより、バネの圧縮状態を維持している。

従って、流路遮断弁の組み立てにおいては、バネを一定寸法に圧縮させた状態で、ハンダによって、弁体と弁体受け部を結合しなければならないので、組立作業が容易でない。又、一旦組み立てるとバネを取り外すことができないので、弁体や構成部品に傷等の損傷があると、手直しや修理ができないといった問題がある。

本発明は、『異常過熱時に熱を感知して弁体を閉弁させることにより、ガス流路を遮断させる流路遮断弁』において、火災の熱を迅速に感知して弁体を閉弁させることができるようにすると共に、弁体を閉弁方向に付勢させるバネの取付け及び弁体や構成部品の取替えが容易にできるようにすることを課題とする。

（１）請求項１に係る発明の技術的手段は、『ガス流路を構成する配管内に設けられ且つ閉弁時に前記弁体が圧接する弁シートと、
前記弁シートに連設され且つ開弁時に前記弁体が自重により着座する弁体受け部と、
前記弁体を前記弁シートに圧接させた閉弁状態に付勢するコイルバネと、
前記コイルバネを取り外し自在に収納し且つ圧縮状態に保持すると共に一部又は全部が設定温度で溶解又は変形する樹脂製のバネケースとからなり、
前記バネケースは、前記弁体と前記弁体受け部との間に介装されると共に、筒体の両端から鍔部が内方又は外方へ張り出した形状に構成され、前記鍔部間に前記コイルバネを圧縮状態で介装させた状態にて、前記弁体から前記弁体受け部側へ延長させた弁軸に外嵌または内挿され、
前記バネケースが溶解又は変形することによって、前記コイルバネは前記圧縮状態から解放されて前記付勢状態に復元する』ことである。
上記技術的手段は次のように作用する。
弁体は、弁体受け部と弁シートとの間に位置し、さらに、コイルバネを圧縮状態で保持したバネケースが、弁体と弁体受け部との間に介装される。常温では、コイルバネの復元力はバネケースで阻止されているので、バネの復元力を阻止するためのハンダ等によるストッパ構造を弁体や弁体受け部に設ける必要がなく、弁体及び構成部品の組み立て並びに分解は容易に行うことができる。

又、常温では、弁体は自重により、弁体受け部に着座して開弁状態を維持し、流路は連通状態にある。火災が発生すると、その熱によってバネケースが溶解又は変形し、コイルバネが圧縮状態から解放され、その結果、弁体はコイルバネによって弁シートに圧接させられる。これが閉弁状態であり、ガス流路は遮断される。

前記バネケースを、筒体の両端から鍔部が内方へ張り出した形状に構成したものでは、コイルバネをバネケースの一端からねじ込むようにして挿入することにより、コイルバネは、バネケースの内側に圧縮状態で内装され、その両端は鍔部が受ける態様となる。バネケースを、筒体の両端から鍔部が外方へ張り出した形状に構成したものでは、コイルバネはバネケースの外側において、鍔部間に圧縮状態で外装される態様となる。
このバネケースを、弁軸に外嵌又は内挿すると、弁軸がガイドとなって、コイルバネ及びバネケースの取り付け状態が安定する。

又、火災時の熱によって、バネケースが溶解又は変形し、コイルバネが圧縮状態から解放され、コイルバネが復元する際にも、前記弁軸がガイドとなるので、コイルバネは弁軸に沿って直線的に復元され、弁体の姿勢を安定させた状態で、前記弁体を弁シートに圧接させることができる。

（２）請求項２に係る発明の技術的手段は、請求項１に記載の流路遮断弁において、『前記バネケースは、上端から上鍔部が内方又は外方に張り出している上側筒部と、下端から下鍔部が前記上鍔部と同方向に張り出している下側筒部とから構成され、前記上側筒部と前記下側筒部は、ネジ接続又は相互に係合することにより結合されている』ものでは、バネケースを上側筒部と下側筒部とに分割可能な構成とし、下側筒部の下鍔部上に、コイルバネを載置した状態で、上側筒部を前記下側筒部に結合させる。これにより、上鍔部と下鍔部とを具備するバネケースが完成し、コイルバネは、上鍔部と下鍔部との間に圧縮状態に収納される態様となる。バネケースを弁軸に外嵌又は内挿すると、熱によってバネケースが溶解又は変形する際のコイルバネの復元態様については、上述した請求項１と同様に作用する。

（３）請求項３に係る発明の技術的手段は、請求項１又は請求項２に記載の流路遮断弁において、『前記弁体受け部に設けた軸受筒内に、前記弁体から前記弁体受け部側へ延長させた弁軸を内挿し、前記弁軸内には前記バネケースの溶解又は変形温度よりも高い所定温度で膨張して前記弁体を前記閉弁位置に付勢する熱膨張部材を充填させた』ものでは、火災時に、まず、バネケースが溶解又は変形し、コイルバネが復元して、弁体を閉弁状態に付勢することにより、流路は遮断される。次に、弁軸内に設けた熱膨張部材が膨張し、弁体を弁シートに付勢するので、弁体の閉弁状態の維持が確実となる。

本発明は、上記構成であるから次の特有の効果を有する。
請求項１に係る発明によれば、常温では、コイルバネの復元力は、バネケースで阻止されているので、バネの復元力を阻止するためのハンダ等によるストッパ構造を弁体受け部や弁体に設ける必要がない。又、コイルバネとバネケースが一つのユニットを構成しているので、流路遮断弁の組み立て作業が容易であると共に、メンテナンス時の分解、手直し、修理も容易に行うことができる。

バネケースが弁軸に外嵌又は内挿されているので、火災時に、コイルバネが復元する際にも弁軸がガイドとなって、コイルバネの復元がスムーズに行われ、弁体を弁シートに確実に圧接させることができる。
バネケースの一部又は全部が溶解又は変形する温度は使用する樹脂の特性によって調整できるので、流路遮断弁の取付条件に応じたバネケースを提供することができる。

請求項２のものでは、バネケースを上側筒部と下側筒部とに分割可能とすることにより、バネケース内にコイルバネを収容させ易く、又、メンテナンス時の分解、組立も一層容易となる。

請求項３では、コイルバネの復元力による弁体の閉弁付勢に加えて、熱膨張部材の膨張により弁体が閉弁付勢されるようにしたから、弁体の閉弁状態の維持が確実なものとなる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照しながら説明する。
本発明の実施の形態の流路遮断弁は、図１に示すように、ガスメータ(M)のメータ本体(20)の上流側であるガス導入口部(24)とガス流入管(21)との接続部に設けられているもので、ガス流入管(21)の下流端(25)がガス導入口部(24)に差し込まれ、袋ナット(26)で接合されている。

図２から図４に示すものは、第１番目の実施の形態の説明図であり、図２は、開弁状態を、図３は第１番目の閉弁状態を、図４は、第２番目の閉弁状態を示している。
ケーシング(1)は、図２に示すように、上端近傍の内周面に弁シート(10)が設けられている筒体(1a)と、筒体(1a)から、図では下方へ略Ｕ字状に延長させた枠片(1b)と、枠片(1b)の下面の弁体受け部(12)の中心から下方へネジ接続されている軸受筒(1c)とからなり、軸受筒(1c)に、弁体(11)の弁軸(11b)を進退自在に挿入することにより、ケーシング(1)の弁シート(10)と弁体受け部(12)との間に弁体(11)を位置させる構成とする。

筒体(1a)には、複数のスリット(15)が設けられており、このスリット(15)を利用して、筒体(1a)を前記ガス流入管(21)の下流端(25)に強制的に外嵌させると共に、ガス流入管(21)をガス導入口部(24)に内嵌させることにより、図１に示したように、ガスメータ(M)の上流側配管に流路遮断弁を装着させることができ、ガスは筒体(1a)及び枠片(1b)を介して流路内を流れる。

以下、流路遮断弁の構成について説明する。
ケーシング(1)内に具備させる弁体(11)は、前記弁軸(11b)の上端から、閉弁時に弁シート(10)に圧接する弁部(11a)が傘状に張り出しており、弁軸(11b)を軸受筒(1c)に対して最進出状態に進出させたとき、前記弁部(11a)の外周域が、図３に示すように、筒体(1a)内に設けられている弁シート(10)に圧接されて閉弁されるように各部の寸法関係は設定されている。

又、弁軸(11b)内には、熱膨張部材(51)が充填されている。
弁体(11)を弁シート(10)に圧接する方向に付勢するコイルバネ(5)は、圧縮させた状態で、樹脂製のバネケース(16)内に収納されている。

前記バネケース(16)は、図２に示すように、弁体(11)の自重によって、弁軸(11b)が軸受筒(1c)に最下端まで挿入され且つ弁部(11a)が弁体受け部(12)に着座する弁体(11)の開弁状態において、弁部(11a)の裏面と弁体受け部(12)との間に形成される空間(S)内に、軸受筒(1c)の上端部に外嵌する態様で収納される。

バネケース(16)は、上端及び下端から環状の鍔部(16a)(16b)を内方へ向かって張り出させた樹脂製の筒体であり、設定温度で溶解するように設定されているが、常温においては、コイルバネ(5)の復元力を鍔部(16a)(16b)で受け止めており、コイルバネ(5)は圧縮状態に維持される。

火災が発生し、ガスメータ(M)の周辺温度が上昇し、設定温度に達すると、バネケース(16)が溶解し、鍔部(16a)(16b)がコイルバネ(5)の両端を支えきれなくなった時点で、コイルバネ(5)は圧縮状態から解放され、その復元力によって、図３に示すように、弁体(11a)を上方へ押し上げて弁シート(10)に圧着させる。
この状態が第１番目の閉弁状態となり、メータ本体(20)の上流側は、ガス流入管(21)の下流端(25)で遮断され、ガスメータ(M)を経由して屋内側へガスが流出するのを阻止することができる。

バネケース(16)は、軸受筒(1c)に外嵌するように装着させているから、軸受筒(1c)がガイドとなって装着状態が安定すると共に、コイルバネ(5)が弾性復帰する際にも、コイルバネ(5)の基端部が軸受筒(1c)で支持されることから、復帰方向が安定し、弁体(11a)をまっすぐに上方へ押し上げることができる。

ガスメータ(M)の周辺温度がさらに上昇し、熱膨張部材(51)の熱膨張開始温度に達すると、熱膨張部材(51)が、図４に示すように、弁軸(11b)及び軸受筒(1c)内で熱膨張し、膨張エネルギーによって弁部(11a)を上方へ押し上げて弁シート(10)への圧着状態を維持させる。この状態が、熱膨張部材(51)による第２番目の閉弁状態である。

このように、弁体(11)は、コイルバネ(5)の弾性復帰力及び熱膨張部材(51)の膨張エネルギーの二重の作用によって、弁部(11a)を弁シート(10)に圧接させることができるから、高温により、コイルバネ(5)のバネ性能が低下して、弁部(11a)を弁シート(10)へ圧接させる圧接力が消失しても、熱膨張部材(51)によって、弁部(11a)を弁シート(10)に強固に圧接させる前記第２番目の閉弁状態を維持することができる。よって、長時間の過熱によりコイルバネ(5)のバネ性能が劣化しても、弁体(11)が不用意に開弁されてしまう不都合はない。

図５及び図６に示すものは、本発明の第２番目の実施の形態の説明図である。
この実施の形態では、バネケース(16)を、筒体の上下両開放端から環状鍔部(16a)(16b)を外方へ張り出させた構成とし、鍔部(16a)(16b)間にコイルバネ(5)を圧縮させた状態でバネケース(16)に外嵌させると共に、前記筒体内に、熱膨張部材(51)を充填させている。この状態で、弁軸(11b)内に内挿させる。このバネケース(16)も、火災等の熱により溶解する樹脂製とし、バネケース(16)が熱で溶解すると、コイルバネ(5)は圧縮状態から解放され、弁体(11)を圧接方向へ付勢し、第１番目の閉弁状態となる。さらに温度が上昇すると、熱膨張部材(51)が熱膨張し、図６に示す第２番目の閉弁状態となる。

上記各実施の形態におけるバネケース(16)の溶解温度は約１８０度に設定され、熱膨張部材(51)が熱膨張を開始する設定温度は約３００度に設定されている。これにより、火災の発生時に、ガスメータ(M)の周辺温度が上昇し、バネケース(16)が約１８０度に熱せられると、まず、バネケース(16)が溶けて、コイルバネ(5)を圧縮状態に維持させる機能が消失し、コイルバネ(5)の復元力で弁体(11)が第１番目の閉弁状態となり、メータ本体(20)の上流側の流路が遮断される。流路が遮断されてガスが止まると、弁体(11)よりも下流側の温度はさらに上昇する。そして、約３００度に達した時点で熱膨張部材(51)が熱膨張し、弁体(11)の弁部(11a)をさらに押し上げて、第２番目の閉弁状態に維持する。

このように、弁体(11)は、コイルバネ(5)と熱膨張部材(51)とで二重に閉弁状態に維持されるから、ガスメータ(M)のメータ本体(20)の上流側配管は確実に遮断される。よって、建物の倒壊等によってメータ本体(20)が落下することがあっても、引き込み管(2)からガスは流出することはなく、二次災害を招く不都合を確実に防止することができる。

又、上記各実施の形態のバネケース(16)は、筒体の上方開放端及び下方開放端から、均一な幅の環状の鍔部(16a)(16b)を内方又は外方へ張り出させる構成としたが、図７の(a)及び(b)に示すように、上側の鍔部(16a)に複数の切欠部(17)を設けて、鍔部(16a)を加熱によって変形し易いようにしても良い。この場合、バネケース(16)全体が溶解するよりも先に、上側の鍔部(16a)が溶解又は変形してしまうため、鍔部(16a)でコイルバネ(5)を圧縮状態に維持しきれなくなった時点で、図８の右半分に示すように、コイルバネ(5)は圧縮状態から開放され、弁体(11)を閉弁状態に付勢することとなる。すなわち、火災時において、流路遮断弁を迅速に機能させることができる。

さらに、図７の(c)に示したバネケース(16)は、下端に環状の鍔部(16b)を張り出させた浅い筒状体の上端の対向する位置から一対の支持片(18)(18)を上方へ直立させ、その上端に、鍔部(16a)(16a)を内方へ突設させた形状としたものである。このものでは、バネケース(16)内にコイルバネ(5)を収納させる際に、同図の破線で示すように、支持片(18)(18)を外方へ湾曲させることができるので、バネケース(16)内にコイルバネ(5)を圧縮状態で収納させ易い。

図７の(d)に示したものは、環状の鍔部(16b)の内周縁の対向する２箇所から、支持片(18)(18)を直立させ、その上端から、鍔部(16a)(16a)を外方へ突設させた形状に構成したもので、支持片(18)(18)を同図の破線で示すように、内方へ湾曲させて、コイルバネ(5)を支持片(18)(18)に外嵌する態様で装着させることができる。
尚、上記各実施の形態のバネケース(16)の上方開放部に設ける鍔部(16a)は、水平に延長させているが、図９に示すように、鍔部(16a)の内側端を下方へ傾斜させることにより、コイルバネ(50)の保持性が向上して、保管中にバネが外れることがない。

さらに、バネケース(16)を筒状に構成する場合、その胴部に、図１０に示すように、薄肉部(19)を形成しておくと、バネケース(16)は熱により溶解又は変形し易くなり、コイルバネ(5)の復元力を迅速に発揮させることができる。よって、火災時において、ガスメータ(M)のメータ本体(20)の上流側配管を迅速に且つ確実に遮断することができる。

図１１に示すものは、第３番目の実施の形態の流路遮断弁の説明図であり、図１２は、これに採用するバネケース(16)の断面図である。
この実施の形態のバネケース(16)は、上側筒部(61)と下側筒部(62)とに分割可能となっており、上側筒部(61)の下端から外方に向かって部分的に突出させた係止片(16c)を、下側筒部(62)の上端近傍に貫通させている係止孔(63)に差し込んで両者を結合させる構成である。
このものでは、下側筒部(62)の下端の鍔部(16b)に、コイルバネ(5)を載置し、コイルバネ(5)の上端に鍔部(16a)が当接するように上側筒部(61)を被せ、コイルバネ(5)を圧縮させながら上側筒部(61)を押し下げて、係止片(16c)を係止孔(63)に差し込むと、コイルバネ(5)の付勢力によって、係止片(16c)が係止孔(63)の上端に係止した状態で両者は結合されることとなる。このものでは、バネケース(16)内へのコイルバネ(5)の挿入が容易であり、又、メンテナンス時のコイルバネ(5)の交換等も容易に行える。

又、上側筒部(61)と下側筒部(62)の結合は、図１３に示すように、ネジ接続としても良い。
尚、この実施の形態のバネケース(16)では、上側筒部(61)と下側筒部(62)の少なくともどちらか一方が熱溶解する樹脂製であればよく、さらには、又、上側筒部(61)の下端部又は下側筒部(62)の上端部が部分的に樹脂製であっても良い。

上記各実施の形態の流路遮断弁は、ケーシング(1)の筒体(1a)を、スリット(15)を利用して筒部に外嵌させる配管内に装着可能としたから、既設のガスメータ(M)のガス流入管(21)とガス導入口部(24)との接続部に容易に装着することができるほか、各種継手部材や配管相互の接続部分にも装着させることができる。

本発明の第１番目の実施の形態の流路遮断弁をガスメータの上流側配管に内装した状態を示す常温時の要部拡大断面図。 本発明の第１番目の実施の形態の流路遮断弁の開弁状態を示す断面図。 本発明の第１番目の実施の形態の流路遮断弁の第１番目の閉弁状態を示す断面図。 本発明の第１番目の実施の形態の流路遮断弁の第２番目の閉弁状態を示す断面図。 本発明の第２番目の実施の形態の流路遮断弁の開弁状態を示す断面図。 本発明の第２番目の実施の形態の流路遮断弁の第２番目の閉弁状態を示す断面図。 本発明の実施の形態の流路遮断弁に採用されるバネケースの変形例の説明図。 図７の(a)のバネケースを使用した状態を示す説明図。 本発明の実施の形態の流路遮断弁に採用されるバネケースの他の例を示す断面図。 本発明の実施の形態の流路遮断弁に採用されるバネケースのさらに他の例を示す断面図。 本発明の第３番目の実施の形態の流路遮断弁の説明図。 本発明の第３番目の実施の形態の流路遮断弁に採用されるバネケースの断面図。 本発明の第３番目の実施の形態の流路遮断弁に採用されるバネケースの他の例を示す断面図。 ガスメータの取り付け状態を示す説明図。

符号の説明

(10)・・・・・・弁シート
(11)・・・・・・弁体
(12)・・・・・・弁体受け部
(16)・・・・・・バネケース
(5) ・・・・・・コイルバネ
(51)・・・・・・熱膨張部材

Claims (3)

1. 異常過熱時に弁体を閉弁させてガス流路を遮断させる流路遮断弁において、
   ガス流路を構成する配管内に設けられ且つ閉弁時に前記弁体が圧接する弁シートと、
   前記弁シートに連設され且つ開弁時に前記弁体が自重により着座する弁体受け部と、
   前記弁体を前記弁シートに圧接させた閉弁状態に付勢するコイルバネと、
   前記コイルバネを取り外し自在に収納し且つ圧縮状態に保持すると共に一部又は全部が設定温度で溶解又は変形する樹脂製のバネケースとからなり、
   前記バネケースは、前記弁体と前記弁体受け部との間に介装されると共に、筒体の両端から鍔部が内方又は外方へ張り出した形状に構成され、前記鍔部間に前記コイルバネを圧縮状態で介装させた状態にて、前記弁体から前記弁体受け部側へ延長させた弁軸に外嵌または内挿され、
   前記バネケースが溶解又は変形することによって、前記コイルバネは前記圧縮状態から解放されて前記付勢状態に復元することを特徴とする流路遮断弁。
   
2. 請求項１に記載の流路遮断弁において、前記バネケースは、上端から上鍔部が内方又は外方に張り出している上側筒部と、下端から下鍔部が前記上鍔部と同方向に張り出している下側筒部とから構成され、前記上側筒部と前記下側筒部は、ネジ接続又は相互に係合することにより結合されていることを特徴とする流路遮断弁。
3. 請求項１又は２に記載の流路遮断弁において、前記弁体受け部に設けた軸受筒内に、前記弁体から前記弁体受け部側へ延長させた弁軸を内挿し、前記弁軸内には前記バネケースの溶解又は変形温度よりも高い所定温度で膨張して前記弁体を前記閉弁位置に付勢する熱膨張部材を充填させたことを特徴とする流路遮断弁。

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