JP4732173B2 - 弁構造およびこれを用いた迂回路形成工法 - Google Patents

Description

本発明は弁構造およびこれを用いた迂回路形成工法に関し、詳しくは、既設管に装着可能な外弁箱と、この外弁箱に収容され前記既設管内を流れる流体の流路を遮断または切り換え可能な仕切手段を有する内弁箱とを有する弁構造およびこれを用いた迂回路形成工法に関する。

水道水などの流体用配管は、一般に地中に埋設されて張り巡らされているが、このような配管の途中を補修するため、既設配管の一部を新規な配管に取り替えたり、老朽化した既設配管を撤去したりする必要性の生じることが少なくない。

そのような場合、補修する配管を迂回する迂回路を設けると共に、迂回路と既設管との分岐点に切換機構を備えた弁構造を取り付けて、この弁構造により流路を切り換えて、迂回路にのみ上水を通流させるようにし、その間に既設配管を補修し、補修後に迂回路を撤去（切換弁を切り換えて迂回路を閉塞したまま迂回路を残す場合もある）したり、あるいは既設管を撤去して迂回路のみを上水路として使用したりする。

このような弁構造として、例えば、分岐管に通じる３つの部屋に仕切られた弁箱内を回動する弁体を有して構成されており、弁体の回動操作により３つの部屋に対応する開口部の１つを選択的に閉塞して流路を切り換える切換弁の提案がなされている（例えば、特許文献１）。この弁体は、平面視扇形をしていて、弁箱の内周面に摺接するシール壁を備えると共に、シール壁と扇形をした底壁とにより、弁体を回動させた際に、流体を通流させたくない弁室を遮断し、他の弁室を連通させるようになっている。

特開２００４−６０６８９号公報

しかしながら、上記従来技術の切換弁は、シール壁を弁箱内周面に摺接しながら弁体を回動させることから、弁体を回動させるトルクは必然的に大きくならざるを得ず、特に管径が大きく摺動箇所が広い場合など、少なくない労力を要し、操作性がよくないという問題があった。のみならず、水流を遮断すべく弁体を回動させて流路の上流側に壁面を対面させて止水させると、水圧が高い場合などにおいては、弾性体であるシール材が水流に押されて開口し、水漏れを生じるおそれがあるという問題があった。

更に、弁構造の高さを低くして浅層埋設可能とし、施工工数の低減を図る要請も強いものがあり、より低い高さの弁構造に対する要求は強いものがある。

そこで、本発明の目的は、弁構造の高さを低くして浅層埋設可能とすると共に、水圧の高い流路に対しても水漏れの生じるおそれを防止可能な弁構造およびこれを用いた迂回路形成工法を提供することにある。また、切換機構を備えた弁構造として迂回路を設ける用途に使用する場合には、弁構造の切り換えトルクを低減でき、切り換え操作に要する労力を軽減できる弁構造およびこれを用いた迂回路形成工法を提供することにも目的がある。

上記課題は、各請求項記載の発明により達成される。すなわち、本発明に係る切換弁の特徴構成は、既設管に装着可能な外弁箱と、この外弁箱に収容され前記既設管内を流れる流体の流路を遮断または切り換え可能な仕切手段を有する内弁箱とを有する弁構造において、前記仕切手段が、前記内弁箱内を上下方向へ移動可能に挿入され、前記内弁箱内の下方へ挿入されることにより、前記流体の流路を遮断または変更可能になっており、前記仕切手段が、前記内弁箱の内周面に沿って挿入される略四角形をした板状下部と、この板状下部の上部に一体的に形成されている筒状頂部とを有していると共に、前記板状下部の底部から上部に向けて、および上部周囲に、シール材を装着可能になっていて、前記仕切手段が、前記内弁箱の内周面に沿って挿入される際に、その摺接箇所をシール可能にしていて、前記筒状頂部には、前記内弁箱の内周面に設けられている凸条部と係合して、前記内弁箱内を上下方向に摺動・移動する溝が形成されていることにある。

この構成によれば、仕切手段を内弁箱内に挿入していることから、仕切手段の高さを低くでき、従って、仕切手段を待機位置にある場合も高さを低くできて、要求度合いの強い浅層埋設に適した構成にできる。しかも、仕切手段は内弁箱内の下方へ挿入されることによって流体の流路を遮断または変更可能になっているので、回転力の作用する余地がなく、水圧の高い流路に対しても水漏れの生じるおそれを確実に防止可能にする。

その結果、弁構造の高さを低くして浅層埋設可能とすると共に、水圧の高い流路に対しても水漏れの生じるおそれを防止可能な弁構造を提供することができた。また、切換機構を備えた弁構造として迂回路を設ける用途に使用する場合には、弁構造の切り換えトルクを低減でき、切り換え操作に要する労力を軽減できる弁構造を提供することができた。

前記外弁箱が、既設管と略同一水平面内で既設管の向きとは異なる方向に開口部を有して三方開口部を形成可能になっていると共に、前記仕切手段が、前記内弁箱内の下方に挿入されて前記既設管内を流れる流体の流路を切り換え可能になっていることが好ましい。

この構成によれば、管内の流体の流路を変更するのに、仕切手段を挿入して行い、回転するものではないため、流路変更に伴うトルクが小さく、流路切り換え作業が楽であり、水流に対してシールが確実に行え、水漏れが容易に生じることを防止できる。しかも、上記したように、仕切手段の高さを低くでき、分岐管を取り付ける開口部が既設管と略同一水平面内にあることと相まって、弁構造全体の高さを低くでき、特に最近、要求度合いの強い浅層埋設に適した構成にできる。

本発明の弁構造では、前記仕切手段が、前記内弁箱の内周面に沿って挿入される略四角形をした板状下部と、この板状下部の上部に一体的に形成されている筒状頂部とを有していると共に、前記板状下部の底部から上部に向けて、および上部周囲に、シール材を装着可能になっていて、前記仕切手段が、前記内弁箱の内周面に沿って挿入される際に、その摺接箇所をシール可能にしている。

この構成によれば、既設管内を通流する水流を確実に流路切り換えできると共に、シール材が方向の異なる板状下部の底部から上部に向けて、および上部周囲に装着されているので、高圧の水流に対しても、確実かつ強固にシールできる。

本発明の弁構造では、前記筒状頂部には、前記内弁箱の内周面に設けられている凸条部と係合して、前記内弁箱内を上下方向に摺動・移動する溝が形成されている。

この構成によれば、仕切手段の上下移動が確実かつ容易に行え、流路切り換えが容易となる。

また、本発明に係る迂回路形成工法の特徴構成は、既設管の更新箇所を挟んだ２箇所に、不断水工法によって請求項１又は２記載の弁構造を装着し、これら両弁構造どうしをバイパスするバイパス管を接続し、前記弁構造を構成する内弁箱内の仕切手段を降下させて既設管内の流路を遮断して、前記バイパス管のみの流路とし、その後、前記既設管の更新箇所を撤去する工程を有することにある。

この構成によれば、弁構造の高さを低くして浅層埋設可能とすると共に、水圧の高い流路に対しても水漏れの生じるおそれを防止可能な弁構造を用いた迂回路形成工法を提供することができ、また、切換機構を備えた弁構造として迂回路を設ける用途に使用する場合には、弁構造の切り換えトルクを低減でき、切り換え操作に要する労力を軽減できる弁構造を用いた迂回路形成工法を提供することができる。

更に、前記既設管の更新箇所を撤去した後、新規の配管を接続して更新し、前記弁構造を構成する内弁箱内の仕切手段を上昇させて既設管内の流路を開放することが好ましい。

この構成によれば、バイパス管を撤去する必要がなく、工数の低減を可能にできると共に、既設管とバイパス管の双方に流路を形成することができる。

更に、前記既設管の更新箇所を撤去した後、新規の配管を接続して更新し、前記弁構造を構成する内弁箱内の仕切手段を上昇させて既設管内の流路を開放すると共に、前記バイパス管を閉塞することが好ましい。

この構成によれば、バイパス管を撤去する工数を要することがない。

本発明にかかる弁構造の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。図1は、配管途中に本実施形態に係る弁構造を装着した状態の平面断面図を示し、図２は弁体を構成する仕切手段である仕切板を示し、（ａ）はその右側面構造を表し、（ｂ）は正面構造を表す。図３は仕切板を挿入して締め切る前の切換弁のＡ−Ａ線断面構造を示し、図４は仕切板を挿入し締め切り後の弁構造のＡ−Ａ線断面構造を示す。

この弁構造１は、従来技術の不断水工法により、図１に示すように、既設管Ｋの途中に装着される。すなわち、既設管Ｋの内、取り替えたい箇所を挟んで迂回路を形成すべく、既設管Ｋの所定箇所の外周部に割りＴ字管（外弁箱に相当）３を、ボルトとナットなどの固着具（図示略）を用いて装着したり、溶接で固着したりすると共に、既設管内を通流する流体、例えば水道水を断水させることなく、ホールソー（図示略）などを用いて既設管Ｋの所定箇所を穿孔し、ホールソーを引き上げた後、弁構造１の内弁箱４を取り付ける。

内弁箱４は、図３，４に示すように、その内側を上下方向に移動可能な仕切板５を収容していて、既設管Ｋの内部を通流する水道水の流路を変更可能になっている。すなわち、この内弁箱４は、上端部７ａに不図示の駆動装置が装着可能になっている弁棒７を備えると共に、弁棒７の外周面に形成された雄ねじ部と螺合する仕切板５を内嵌可能かつ上下動可能に収容している。更に、内弁箱４の底部と、高さ方向略中央部に形成されている張出部の外周部とに、パッキン９，１０が挿入されるパッキン溝が形成されていて、外弁箱３の内周面とは、このパッキン９，１０と接触することによってシールがなされる。

更に、既設管Ｋから迂回路を形成するため、既設管Ｋとは直交する方向に向けて水道用バルブ６が弁構造１に設けられていて、迂回路は、後述するように、この水道用バルブ６と接続されると共に、既設管の他方側（図５）に設けられる同様な弁構造１の水道用バルブ６と接続され形成される。

仕切板５は、図２に示すように、内弁箱４の内周面に沿って挿入される略四角形をした板状下部５ａと、この板状下部５ａの上部に一体的に形成されている筒状頂部５ｂとを有して構成されている。筒状頂部５ｂには、内弁箱４の内周面に設けられている凸条部４ａと係合して、内弁箱４内を上下方向に摺動・移動する溝５ｅが２箇所形成されている（図２（ｂ）では１箇所のみ示す）。更に、板状下部５ａの底部から上部に向けて、および上部周囲に、シール材であるパッキン８を装着するパッキン座５ｃ，５ｄがそれぞれ設けられていて、仕切板５が内弁箱４の内周面に沿って挿入される際に、その摺接箇所をシール可能にしている。このパッキン８は、方向の異なるパッキン座５ｃ，５ｄに対して装着される一体型に形成されているので、高圧の水流に対しても、確実かつ強固にシールできる。

このように、本実施形態に係る弁構造１は、管内の流体の流路を変更するのに、仕切板を挿入して行うものであって、回転して行うものではないため、流路変更に伴うトルクが小さく、流路切り換え作業が楽であり、水流に対してシールが確実に行え、水漏れが容易に生じることがない。しかも、仕切板５を内弁箱４内に挿入するだけで、外弁箱３の底部にまで挿入する必要がなく、仕切板５の高さを低くできるため、仕切板５を待機位置にある場合も高さを低くできて、バイパス管を取り付ける開口部が既設管Ｋと略同一水平面内にあることと相まって、切換弁全体の高さを低くでき、特に最近、工期短縮が可能であるため要求度合いの強い浅層埋設に適した構成にできる。

次に、本実施形態に係る切換弁を用いた迂回路形成工法を、図５〜８により説明する。まず、図５に示すように、既設管Ｋの内、切断・撤去したい箇所Ｔを挟んだ所定位置の２箇所に、不断水工法によって割りＴ字形をした外弁箱３を有する弁構造１を装着する。弁構造１には、バルブを閉塞した水道用バルブ６が予め接続されている。

そして、図６（ａ）に示すように、迂回路を形成するバイパス管Ｂを、その端面と、弁構造１の水道用バルブ６どうしとをフランジ接続する。弁構造１に接続している水道用バルブ６のバルブを開放すると共に、弁棒の上端部７ａを回動して、内弁箱４内で凸条部４ａに沿って仕切板５を降下させ、既設管内の流路を遮断して、バイパス管Ｂのみの流路とする。その場合の弁構造１の内部は、図６（ｂ），（ｃ）に示す状態になっている。この状態で、切断・撤去したい箇所Ｔを切断して、撤去する。

次に、図７（ａ）に示すように、既設管Ｋの内、切断・撤去した箇所に新たに新管Ｎを接続し、仕切板５を上昇させて新管Ｎに対しても流路を形成する。その場合の弁構造１の内部の状態を模式的に、図７（ｂ），（ｃ）に示す。

その後、上下流の水道用バルブ６のバルブを閉塞し、図８（ａ）に示すように、バイパス管Ｂを取り外して、新管Ｎに更新した既設管Ｋの流路とする。その場合の弁構造１の内部の状態を模式的に、図８（ｂ），（ｃ）に示す。もとより、バイパス管Ｂを取り外すことなく残しておき、水道水を両管に通流させるようにしてもよい。

〔別実施の形態〕
（１）上記実施形態では、既設管Ｋの内、切断・撤去した箇所に新たに新管Ｎを接続し、仕切板５を上昇させて新管Ｎに対しても流路を形成する例を示したが、新管Ｎを取り付けることなく、バイパス管のみに流路を形成してもよい。
（２）上記実施形態では、既設管Ｋの内、取り替えたい箇所を挟んで迂回路を形成すべく、既設管Ｋの所定箇所の外周部に割りＴ字管からなる外弁箱３を、ボルトとナットなどの固着具を用いて装着した例を示したが、本発明の弁構造はこれに限定されるものではなく、図９〜１１に示すように、単に既設管の特定箇所における流路を遮断するために用いることもできる。

すなわち、この弁構造２０は、従来技術の不断水工法により、図１に示すように、既設管Ｋの途中に装着される点、既設管Ｋの所定箇所の外周部に外弁箱３０を、ボルトとナットなどの固着具を用いて装着すると共に、既設管内を通流する、例えば水道水を断水させることなく、ホールソーなどを用いて既設管Ｋの所定箇所を穿孔し、ホールソーを引き上げた後、弁構造２０の内弁箱４を取り付ける点、内弁箱４の内側を上下方向に移動可能な仕切板５を収容していている点などは、図１に示す弁構造１と同じであるが、外弁箱３０は、三方開口部を備えたＴ字管となっておらず、その開口部は既設管Ｋに沿った二方開口部を有する点、仕切板５を流体流路にと略直交する方向に下降可能になっている点において、図１の弁構造１と相違する。

この弁構造２０においても、同様に仕切板５が内弁箱４の内側に挿入されるようになっていることに加えて、仕切板５を上方に引き上げた待機位置にある場合も、高さを低くできて、浅層埋設に適した構成となる。のみならず、仕切板５は内弁箱４内の下方へ挿入されることによって流体の流路を遮断するようになっているので、回転力の作用する余地がなく、水圧の高い流路に対しても水漏れの生じるおそれを確実に防止可能となる。もとより、この弁構造２０の場合、流路を遮断するのに回転しながら行うものではないため、遮断動作に要する労力は小さく、遮断作業が楽となる。

本発明の一実施形態に係る切換弁を既設管に装着した状態を示す平面断面図 図１の切換弁を構成する仕切板を示し、（ａ）は右側面図、（ｂ）は正面図 切換弁を構成する内弁箱内に配置した、図２の仕切板の締め切り前を示す図１のＡ−Ａ線断面図 切換弁を構成する内弁箱内に配置した、図２の仕切板の締め切り後を示す図１のＡ−Ａ線断面図 図１の切換弁を用いて迂回路を形成する工法を説明する平面図 図１の切換弁を用いて迂回路を形成する工法を説明する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は上流側の切換弁の内部を示す概略平面断面図、（ｃ）は下流側の切換弁の内部を示す概略平面断面図 図１の切換弁を用いて迂回路を形成する工法を説明する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は上流側の切換弁の内部を示す概略平面断面図、（ｃ）は下流側の切換弁の内部を示す概略平面断面図 図１の切換弁を用いて迂回路を形成する工法を説明する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は上流側の切換弁の内部を示す概略平面断面図、（ｃ）は下流側の切換弁の内部を示す概略平面断面図 本発明の別実施形態に係る切換弁を既設管に装着した状態を示す平面断面図 切換弁を構成する内弁箱内に配置した仕切板の締め切り前を示す図９のＸ−Ｘ線断面図 切換弁を構成する内弁箱内に配置した仕切板の締め切り後を示す図１０と同様な図

符号の説明

１，２０ 弁構造
３，３０ 外弁箱
４ 内弁箱
４ａ 凸条部
５ 仕切手段
５ａ 板状下部
５ｂ 筒状頂部
８ シール材
Ｂ バイパス管
Ｋ 既設管

Claims (5)

1. 既設管に装着可能な外弁箱と、この外弁箱に収容され前記既設管内を流れる流体の流路を遮断または切り換え可能な仕切手段を有する内弁箱とを有する弁構造において、
   前記仕切手段が、前記内弁箱内を上下方向へ移動可能に挿入され、前記内弁箱内の下方へ挿入されることにより、前記流体の流路を遮断または変更可能になっており、
   前記仕切手段が、前記内弁箱の内周面に沿って挿入される略四角形をした板状下部と、この板状下部の上部に一体的に形成されている筒状頂部とを有していると共に、前記板状下部の底部から上部に向けて、および上部周囲に、シール材を装着可能になっていて、前記仕切手段が、前記内弁箱の内周面に沿って挿入される際に、その摺接箇所をシール可能にしていて、
   前記筒状頂部には、前記内弁箱の内周面に設けられている凸条部と係合して、前記内弁箱内を上下方向に摺動・移動する溝が形成されていることを特徴とする弁構造。
2. 前記外弁箱が、既設管と略同一水平面内で既設管の向きとは異なる方向に開口部を有して三方開口部を形成可能になっていると共に、前記仕切手段が、前記内弁箱内の下方に挿入されて前記既設管内を流れる流体の流路を切り換え可能になっている請求項１記載の弁構造。
3. 既設管の更新箇所を挟んだ２箇所に、不断水工法によって請求項１又は２記載の弁構造を装着し、
   これら両弁構造どうしをバイパスするバイパス管を接続し、
   前記弁構造を構成する内弁箱内の仕切手段を降下させて既設管内の流路を遮断して、前記バイパス管のみの流路とし、
   その後、前記既設管の更新箇所を撤去する工程を有する迂回路形成工法。
4. 更に、前記既設管の更新箇所を撤去した後、新規の配管を接続して更新し、前記弁構造を構成する内弁箱内の仕切手段を上昇させて既設管内の流路を開放する請求項３記載の迂回路形成工法。
5. 更に、前記既設管の更新箇所を撤去した後、新規の配管を接続して更新し、前記弁構造を構成する内弁箱内の仕切手段を上昇させて既設管内の流路を開放すると共に、前記バイパス管を閉塞する請求項３記載の迂回路形成工法。
   

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