JP5802419B2 - 仕切弁 - Google Patents

Description

本発明は、パイプライン、ガス管、上下水道等を構成する管路に設けられる仕切弁に関する。

パイプライン、ガス管、上下水道等を構成する管路に設けられる仕切弁は、止水、流量調整等を行うために設けられる。
仕切弁は、管路に設けられた弁箱内において弁体が移動することで、管路を開閉して流路調整を行っている。ここで、仕切弁により、通水を行う初期段階、微量な通水を行う際、流量調整を行う際等には、閉弁状態から弁体をわずかに開いて弁孔を微小開状態に維持して通水する手法が用いられる。しかし、仕切弁は、微小開状態とした時に、その開度変化に対する供給流量の変化量が大きいため、流量をコントロールすることが難しい。

そこで、仕切弁の前後にバイパス管を接続し、本管に設けた仕切弁は全閉状態にし、バイパス管に取り付けたバイパス弁を開放調整して通水することにより、上記問題を解決する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００６−１２５４６９号公報

しかしながら、バイパス管にバイパス弁を設けると、部品点数が増加するとともに、バイパス弁を設けるためのコストが余分にかかる。また、バイパス弁を設けることで、故障等が生じる可能性もある。

また、一本の主弁を設けた弁軸に、副弁をストローク可能に設け、微小開度のときには、副弁を開く構成も提案されている（特許文献１参照。）。
しかし、このような構成においても、副弁を設けるために部品点数が増加するとともに構造が複雑になるという問題が存在する。
そこでなされた本発明の目的は、簡易な構成で、微少流量での流量調整を確実に行うことのできる仕切弁を提供することである。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明の請求項１にかかる仕切弁は、外殻をなすハウジングと、ハウジングに形成された管路に対し、管路の軸線に直交する方向に進退可能であるとともに、ハウジングに形成され一端が管路に開口する収容室内に収容可能に設けられた弁体と、弁体に形成されるとともに弁体の一面側に開口する貫通孔に挿通され、弁体に対し、管路の軸線に直交する方向に一定ストロークで相対的に移動可能に連結された弁軸と、弁体よりも弁体の一面側に対する他面側の管路と収容室とにそれぞれ連通するバイパス管と、弁軸が操作されることで、弁体を弁軸に沿って移動させて管路を開閉させる駆動機構と、弁軸を一定ストロークの範囲内で弁体に接近する方向とそれとは逆方向に相対的に移動させたときに、弁軸で貫通孔を閉塞した状態と、弁軸と貫通孔との間に隙間を形成した状態とで切り替え可能な副弁部と、を備え、弁軸の外周部に、弁軸の軸線方向に連続する流通溝が形成されていることを特徴とする。
このように、弁軸を、弁体に対し、管路の軸線に直交する方向に一定ストロークで相対的に移動可能に連結することで、弁軸を一定ストロークの範囲内で弁体に接近する方向に相対的に移動させたときに、副弁部により弁軸と貫通孔との間に隙間が形成される。この隙間を通してバイパス管から流体を流通させることで、仕切弁を微少開度で開いた状態とすることができる。
そして、弁軸をさらに操作すると、弁体が移動して管路を開く。
また、副弁部により弁軸と貫通孔との間に隙間が形成された状態では、この流通溝を通して貫通孔の両側を連通できる。

請求項２にかかる仕切弁は、弁軸は、その外周部に、弁体に形成されたネジ孔に噛み合うネジ溝が形成されるとともに、弁軸はハウジングの外部からの操作により、同弁軸の軸線周りに回転可能とされていることを特徴とする。
このようにすることで、弁軸をハウジングの外部からその軸線周りに回転させることで、弁軸を、前記弁体に対して相対的に移動させることができる。

請求項３に係る仕切弁は、流通溝が、弁軸の軸線方向において弁体のネジ孔が設けられた範囲よりも広い範囲にわたり形成され、ハウジングの収容室内に流れ込む流体が流通溝を通ることを特徴とする。

請求項４に係る仕切弁は、ハウジングが、一定ストロークに応じた間隔で設けられた一対のストッパ部を有し、弁軸は、外周側に突出し、一対のストッパ部の間に位置する突起を有していることを特徴とする。
このように一対のストッパ部間に突起を位置させることで、弁軸を前記の一定ストロークの範囲内で弁体に対して相対移動可能に連結することができる。

請求項５にかかる仕切弁は、副弁部が、弁軸の外周部に設けられたＯリングを有することを特徴とする。
このＯリングは、弁軸を一定ストロークの範囲内で弁体に接近する方向に相対的に移動させたときに、貫通孔の内周面に密着することで弁軸で貫通孔を閉塞することができ、貫通孔から抜け出た状態では、弁軸と貫通孔との間に隙間を形成することができる。

請求項６にかかる仕切弁は、弁体が管路を閉塞している状態から弁軸を弁体に接近する方向に移動させると、弁体はハウジングとの間に生じる摩擦力によりハウジングに固定されたままの状態とされて弁軸が弁体に対して接近する方向に移動することで、弁軸と貫通孔との間に隙間が形成されることを特徴とする。
このように弁体とハウジングとの摩擦力を利用することによって、弁体の移動に先行して弁軸を移動させるという動きを容易に実現できる。

このような仕切弁は、既設供給管の旧本支管から新本支管への結び替え工事を既設供給管へのガスを遮断することなく行えるようにする活管分岐工法に用いるのに適している。もちろん、仕切弁は上記以外の用途に用いることもできる。

本発明の請求項１にかかる仕切弁によれば、弁体に対して弁軸が一定ストローク範囲内で移動することによって、弁軸と貫通孔との間に隙間が形成され、仕切弁を微開状態とすることができるので、特別な機構は不要である。このようにして簡易な構成で確実な動作を行うことができ、低コストで信頼性に優れた構成とすることができる。
また、副弁部により弁軸と貫通孔との間に隙間が形成された状態では、この流通溝を通して貫通孔の両側を連通でき、副弁部を開いたときの流体の流量を確保することができる。

請求項２にかかる仕切弁によれば、弁軸をハウジングの外部からその軸線周りに回転させることで、弁軸を、弁体に対して相対的に移動させることができ、仕切弁の操作を容易に行える。

請求項４に係る仕切弁によれば、一対のストッパ部間に突起を位置させることで、弁軸を前記の一定ストロークの範囲内で前記弁体に対して相対移動可能に連結することができ、一定ストロークの範囲を超えたときには、突起がストッパ部に当たることで、弁体と弁軸を一体に進退させることができる。

請求項５にかかる仕切弁によれば、弁軸をストロークさせることで弁体の貫通孔との間を閉塞したり隙間を形成したりして、副弁部を開閉する構成を、Ｏリングのみで容易に実現できる。

請求項６にかかる仕切弁によれば、弁体とハウジングとの摩擦力を利用することによって、弁体の移動に先行して弁軸を移動させるという動きを容易に実現できる。このような構造は簡易でありながら、確実な動作を実現でき、低コストで信頼性に優れる。

仕切弁の全体構造を示す断面図である。 仕切弁を開いていくときの動作を示す断面図である。 仕切弁を閉じていくときの動作を示す断面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明による仕切弁を実施するための最良の形態を説明する。しかし、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
図１は、本実施の形態における仕切弁１０の構成を説明するための断面図である。
図１に示すように、仕切弁１０は、管路部２０と、弁部３０とを有している。
管路部２０は、パイプライン等を構成する配管の間に挟み込まれ、その一面側２０ａ、他面側２０ｂとを結ぶ方向に貫通する管路２１が形成されている。また、一面側２０ａ、他面側２０ｂにおいて管路２１の外周部は、配管が接続されるフランジ部２２、２２とされている。

また、弁部３０は、管路部２０の側方に一体に設けられた弁箱３１と、管路２１に対してその径方向に沿って出没可能に設けられた弁体３２と、弁体３２に連結された弁軸３３と、弁軸３３を操作することにより、この弁軸３３とねじ嵌合する弁体３２を弁軸３３に沿って移動させる駆動機構３４と、を備えている。

弁箱３１は中空で、その内部に弁体３２を収容可能な収容室３５を有している。この収容室３５は、管路部２０の管路２１の内周面にその一端が開口するよう設けられている。また、弁箱３１には、バイパス管を接続するための接続口３１ａが形成され、この接続口３１ａを介してバイパス管と収容室３５とが連通するようになっている。なお、バイパス管の先端は、前記管路２１の図１における弁体３２により仕切られる箇所より下側の空間と連通される。
なお、管路部２０と一体になった弁箱３１は、後述するホルダー４１とともに、仕切弁１０の外郭をなすハウジングを構成する。

弁体３２は、円板状で、その外径は管路２１の内径よりも大きな外径を有している。弁体３２は、管路２１の軸線に沿った方向で断面視すると、収容室３５側の基端部３２ａから反対側の先端部３２ｂに向けて、その厚さが漸次縮小するように形成されている。
そして、この弁体３２で管路２１を塞いだ状態では、その外周部は、管路２１の内周面に周方向に沿って形成された溝２３と収容室３５とに収められている。
弁体３２の一面側３２ｃの外周部には、弁体３２で管路２１を塞いだ状態で、溝２３の側面２３ａと、収容室３５の側面３５ａとに接する部分にＯリング３６が設けられている。なお、Ｏリング３６が接する溝２３の側面２３ａ、収容室３５の側面３５ａは、一面側（図１における上面）が傾斜面とされた弁体３２の当該一面側３２ｃと平行となる傾斜面とされている。

弁軸３３は、管路２１に対する弁体３２の移動方向と平行な軸線を有して設けられている。
弁軸３３の外周面にはネジ溝３３ａが形成されている。弁軸３３は、弁体３２の基端部３２ａに貫通形成されたネジ孔（貫通孔）３７に挿入され、ネジ溝３３ａが噛み合っている。
また、弁軸３３の外周面には、ネジ溝３３ａと交差するように、弁軸３３の軸線と平行に連続する流通溝３３ｂが形成されている。

弁軸３３の先端部には、副弁部３８が配設されている。弁軸３３の先端部の外周面にはＯリング３８ａが取り付けられている。弁軸３３はネジ孔３７に挿入されており、Ｏリング３８ａが、ネジ孔３７の一端に形成された管路２１側に向かうに従い漸次拡径する円錐台周面形状の拡径傾斜面３７aに密着することで、弁軸３３とネジ孔３７との間がシールされ、Ｏリング３８ａが拡径傾斜面３７aから離間することで、弁軸３３とネジ孔３７との間のシールが解かれる。
すなわち、Ｏリング３８ａと拡径傾斜面３７ａとは副弁部３８を構成する。

弁軸３３の基端部には、この弁軸３３をその軸線方向に沿って移動させる前記駆動機構３４が設けられている。駆動機構３４は、弁箱３１の内外を貫通するよう設けられたホルダー４０と、ホルダー４０の内部に設けられ、弁軸３３をその軸線周りに回転自在に保持する軸受４１と、ホルダー４０と弁軸３３との間に設けられたＯリング４２と、を有している。

さらに、ホルダー４０内には、弁軸３３の軸線方向に沿って一定間隔を隔てた一対のストッパ部４３Ａ、４３Ｂが設けられている。また、弁軸３３の基端部には、その外周側に突出するリング状の突起４４が設けられており、この突起４４は、ストッパ部４３Ａ、４３Ｂの間に位置している。

弁軸３３の基端部は、ホルダー４０から弁箱３１の外部に突出するよう設けられ、そこにハンドル４５を装着することで、弁軸３３を外部から回転させることができるようになっている。

このような仕切弁１０は、ハンドル４５で弁軸３３を回転させると、弁軸３３のネジ溝３３ａと弁体３２の基端部３２ａのネジ孔３７との噛み合いにより、弁体３２が弁軸３３の軸線方向に沿って移動し、これによって、管路部２０の管路２１が開閉操作されるようになっている。
以下、その動作について詳しく説明する。

図２（ａ）に示すような、弁体３２で管路２１を閉塞した閉状態から開くときには、図２（ｂ）に示すように、作業者がハンドル４５を回し、弁軸３３をその軸線方向に回転させる。なお、図２（ａ）に示した、弁体３２で管路２１を閉塞した閉状態においては、弁軸３３の突起４４が、弁体３２から離間した側のストッパ部４３Ａに突き当たった状態となっている。

この状態から、弁軸３３を回転させると、弁軸３３のネジ溝３３ａと弁体３２の基端部３２ａのネジ孔３７との噛み合いにより、弁軸３３と弁体３２とが互いに接近する方向の力が作用する。このとき、弁体３２の他面側３２ｄには管路２１内を流れる流体の圧力が作用しており、弁体３２は、Ｏリング３６を介して溝２３の側面２３ａ、収容室３５の側面３５ａに押し付けられている。その摩擦力により、弁体３２は、弁軸３３側（収容室３５側）に移動しにくくなっており、したがって、弁軸３３が弁体３２側に引き込まれる。弁軸３３は、突起４４が弁体３２に近い側のストッパ部４３Ｂに当たるまで移動する。

すると、図２（ｃ）に示すように、弁軸３３の先端のＯリング３８が、弁体３２のネジ孔３７の拡径傾斜面３７ａに密着した状態から移動して離間し、副弁部３８が開く。これに伴い、ネジ孔３７と副弁部３８の外周面との間に隙間１００が形成される。
その結果、弁軸３３の流通溝３３ｂを通し、弁体３２のネジ孔３７の両側が連通した状態となり、弁箱３１の接続口３１ａから弁箱３１内に流れ込む流体が、流通溝３３ｂ、隙間１００を通り、管路部２０において弁体３２の一面側３２ｃに流れ込む。
この状態で、仕切弁１０は微小開度で開き、バイパス管を開放した状態となる。

この状態からハンドル４５をさらに回転させると、弁軸３３の弁体３２側への移動は、ストッパ部４３Ａと突起４４とが当たることで規制されているため、弁体３２が、前記の摩擦力に抗して、収容室３５側に移動する。図２（ｄ）に示すように、弁体３２の基端部３２ａが、弁箱３１の内周面に形成されたストッパ部３１ｂに当たるまで弁体３２を移動させることで、管路２１は完全に開放される。

また、図２（ｄ）に示した状態から、ハンドル４５を前記とは反対方向に回すことで、弁体３２を移動させ、管路２１を閉塞することができる。
図２（ｄ）に示した状態から、ハンドル４５を回転させると、まず、図３（ａ）に示すように、弁体３２と弁箱３１の内周面との摩擦により、弁体３２が移動するに先立ち、弁軸３３が弁体３２から離間する方向に移動する。そして、弁軸３３は、突起４４がストッパ部４３Ａに当たるまで移動する。

この後、ハンドル４５をさらに回転させていくと、弁軸３３の弁体３２から離間する側への移動はストッパ部４３Ａと突起４４とが当たることで規制されているため、弁体３２が、前記の摩擦力に抗して、収容室３５から管路２１内に突出する方向に移動する。
そして、図３（ｂ）に示すように、弁体３２の外周部が、溝２３に入り込んで突き当たることで、弁体３２により管路２１が完全に閉塞される。

上述したようにして、弁体３２と弁軸３３とを移動可能に連結し、弁体３２を開くときに、弁軸３３に設けられた副弁部３８が先行して開くので、微小開度での弁開が行える。
このとき、副弁部３８は弁軸３３に一体的に設けられており、弁軸３３を弁体３２に対してストッパ部４３Ａ，４３Ｂ間で移動可能とするのみで副弁部３８が開くので、特別な機構は不要である。さらに、弁体３２が閉じているときの摩擦とのバランスにより、弁軸３３（副弁部３８）が先行して開くため、副弁部３８を先行して開くための特別な機構も不要である。このようにして簡易な構成で確実な動作を行うことができ、低コストで信頼性に優れた構成となっている。

なお、上記実施の形態では、仕切弁１０の各部の構成を例示したが、例示したものはあくまでも一例に過ぎない。
例えば、副弁部３８は、弁軸３３の先端に行くに従いその外径が漸次拡大するテーパ状に形成することも可能である。
また、前記実施の形態では、弁軸３３を回転させることで、弁軸３３とねじ嵌合する弁体３２を移動させていたが、これに限られることなく、弁軸３３を弁体３２と一定のストローク長だけ相対移動可能であって、しかも弁軸３３をそのストローク長以上の長さを移動させるときには、相対移動したのちに、弁軸３３と弁体３２が一体的となって移動する構造としたものにも、本発明は適用可能である。ただ、この場合には、副弁部３８を、弁体３２に形成したネジ孔３７の一端とは逆側である他端側に設ける必要がある。
また、上記したものに限らず、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。

１０ 仕切弁
２０ 管路部
２０ａ 一面側
２０ｂ 他面側
２１ 管路
２２ フランジ部
２３ 溝
２３ａ 側面
３０ 弁部
３１ 弁箱（ハウジング）
３１ａ 接続口
３１ｂ ストッパ部
３２ 弁体
３２ａ 基端部
３２ｂ 先端部
３２ｃ 一面側
３２ｄ 他面側
３３ 弁軸
３３ａ ネジ溝
３３ｂ 流通溝
３４ 駆動機構
３５ 収容室
３５ａ 側面
３６ Ｏリング
３７ ネジ孔（貫通孔）
３７ａ 拡径傾斜面３７a
３８ 副弁部
３８ａ Ｏリング（副弁部）
４０ ホルダー
４１ 軸受
４２ Ｏリング
４３Ａ，４３Ｂ 一対のストッパ部
４４ 突起
４５ ハンドル
１００ 隙間

Claims (6)

1. 外殻をなすハウジングと、
   前記ハウジングに形成された管路に対し、当該管路の軸線に直交する方向に進退可能であるとともに、前記ハウジングに形成され一端が前記管路に開口する収容室内に収容可能に設けられた弁体と、
   前記弁体に形成されるとともに前記弁体の一面側に開口する貫通孔に挿通され、前記弁体に対し、前記管路の軸線に直交する方向に一定ストロークで相対的に移動可能に連結された弁軸と、
   前記弁体よりも前記弁体の前記一面側に対する他面側の前記管路と前記収容室とにそれぞれ連通するバイパス管と、
   前記弁軸が操作されることで、前記弁体を前記弁軸に沿って移動させて前記管路を開閉させる駆動機構と、
   前記弁軸を前記一定ストロークの範囲内で前記弁体に接近する方向とそれとは逆方向に相対的に移動させたときに、前記弁軸で前記貫通孔を閉塞した状態と、前記弁軸と前記貫通孔との間に隙間を形成した状態とで切り替え可能な副弁部と、
   を備え、
   前記弁軸の外周部に、当該弁軸の軸線方向に連続する流通溝が形成されていることを特徴とする仕切弁。
2. 前記弁軸は、その外周部に、前記弁体に形成されたネジ孔に噛み合うネジ溝が形成されるとともに、
   該弁軸は前記ハウジングの外部からの操作により、同弁軸の軸線周りに回転可能とされていることを特徴とする請求項１に記載の仕切弁。
3. 前記流通溝は、前記弁軸の軸線方向において前記弁体の前記ネジ孔が設けられた範囲よりも広い範囲にわたり形成され、
   前記ハウジングの前記収容室内に流れ込む流体が前記流通溝を通ることを特徴とする請求項２に記載の仕切弁。
4. 前記ハウジングは、前記一定ストロークに応じた間隔で設けられた一対のストッパ部を有し、
   前記弁軸は、外周側に突出し、前記一対のストッパ部の間に位置する突起を有していることを特徴とする請求項１に記載の仕切弁。
5. 前記副弁部は、前記弁軸の外周部に設けられたＯリングを有することを特徴とする請求項１に記載の仕切弁。
6. 前記弁体が前記管路を閉塞している状態から前記弁軸を前記弁体に接近する方向に移動させると、前記弁体は前記ハウジングとの間に生じる摩擦力により前記ハウジングに固定されたままの状態とされて、
   前記弁軸が前記弁体に対して接近する方向に移動することで、前記弁軸と前記貫通孔との間に隙間が形成されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の仕切弁。

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