JP5916511B2 - 管接続装置 - Google Patents

Description

本発明は、流体管に接続されて管路の一部を構成する管体部と、管体部から分岐した分岐部と、それらの間を開閉可能な開閉弁とを備えた管接続装置に関する。

古くなった既設の水道管（流体管の一例）を更新するに際しては、水道水の利用者に対する利便性を考慮し、管路を上流側で止水することなく、不断水の状態を維持したまま施工することが望ましい。近年は、不断水工法を利用して既設の水道管の途中に分岐管を接続し、その分岐管により形成したバイパスで通水状態を保持する工事が行われており、かかる工事によれば断水せずとも水道管を更新することができる。

図１６は、既設の水道管を更新する手順の一例を示しており、管路の矢印は水の流れを表している。まず、既設仕切弁８７と既設仕切弁８８との間のＡ区間を対象とし、その両側に装着した割Ｔ字管８１，８２の各々に仕切弁８１ａ，８２ａを接続する（図１６ａ）。続いて、割Ｔ字管８１，８２を設置した管路部分に穿孔を施し、分岐管８５を接続してバイパスを形成した後、仕切弁８１ａ，８２ａを開放して仕切弁８７，８８は閉鎖する（図１６ｂ）。そして、不断水の状態を維持したまま、Ａ区間の管路を新設管８０Ａに更新する。

Ａ区間の更新が完了したら仕切弁８７，８８を開放し、仕切弁８１ａ，８２ａを閉鎖してから分岐管８５を撤去する（図１６ｃ）。次に、既設仕切弁８８と既設仕切弁８９との間のＢ区間を対象とし、上述した要領で割Ｔ字管８３，８４の間に分岐管８６を接続してバイパスを形成した後、仕切弁８３ａ，８４ａを開放して仕切弁８８，８９は閉鎖する（図１６ｄ）。そして、不断水の状態を維持したまま、Ｂ区間の管路を新設管８０Ｂに更新して、それが完了したら分岐管８６を撤去する（図１６ｅ）。かかる工程を繰り返すことにより、既設の水道管を順次に更新できる。

ところで、上記のような水道管の更新工事では、分岐管を撤去する工程が煩雑であり、特に分岐管を仕切弁（上記の仕切弁８１ａ〜８４ａ）ごと撤去しようとすると、不断水の状態を維持したまま、上記仕切弁以外の手段によって分岐流路を閉鎖する必要があるため、作業が非常に煩雑となる。それ故、従来は、図１６のように、分岐管を撤去する際に仕切弁を残置していたが、将来同じ場所を掘削した際に重機が仕切弁を引っ掛けてしまう恐れがあった。

このような問題を解決するため、特許文献１，２では、管路の一部を構成する管体部から分岐した分岐部に栓部材を挿入し、分岐流路に密栓を施す装置が提案されている。これによれば、不断水の状態を維持したまま分岐流路を閉鎖して、分岐管を仕切弁ごと撤去することが可能となる。しかし、当該装置は、栓部材やそれを操作するための専用の治具を別途に必要とするため施工に手間がかかり、これをコンパクトにすべく改善する余地があるとともに、改善するにしても使い勝手に優れるものが望まれる。

特開２０１０−１１７０２９号公報 特開２０１０−９６２４１号公報

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、分岐流路を閉鎖できるとともに、コンパクトな構成で使い勝手に優れる管接続装置を提供することにある。

上記目的は、下記の如き本発明により達成できる。即ち、本発明に係る管接続装置は、流体管に接続されて管路の一部を構成する管体部と、前記管体部から分岐した分岐部と、前記管体部と前記分岐部との間を開閉可能な開閉弁とを備えた管接続装置において、前記開閉弁は、前記分岐部に回動自在に支持された操作軸と、前記操作軸の回動に連動して開位置と閉位置との間で変位する弁体とを有し、前記分岐部を水平方向に向けた第１の姿勢、及び、前記第１の姿勢から前記管体部を管軸周りに１８０度反転させた第２の姿勢の何れに対しても、前記操作軸を上方向から回動操作可能に構成されているものである。

この管接続装置では、分岐部に支持されている操作軸を介して開閉弁を操作可能であるから、不断水の状態を維持したまま分岐流路を閉鎖できるとともに、大掛かりな機構を別途に必要とせずコンパクトな構成にでき、施工に手間がかからない。それでいて、第１の姿勢と第２の姿勢のどちらであっても操作軸を上方向から回動操作できるため、これらの姿勢に頓着することなく利用できて使い勝手に優れる。

本発明の管接続装置は、前記第１の姿勢における前記操作軸の端部が上下方向の両側に突出する、或いは、前記操作軸の端部が前記管体部の管軸方向に突出するように構成できる。前者においては、第１の姿勢と第２の姿勢のどちらであっても操作軸の端部が上方向に突出することになり、操作軸を上方向から回動操作可能となる。また、後者においては、ウォームギヤやレバー等の簡易な治具を利用することで、第１の姿勢と第２の姿勢のどちらであっても上方向から操作軸を回動操作できる。

前記開閉弁は、前記分岐部の内方で板状の前記弁体が回動する構造のバタフライ弁として構成することができる。この場合、弁体は、開位置と閉位置との間を回動して変位するため、変位に要するスペースが少なくて済み、コンパクトに構成できて軽量化やコスト低減の効果が得られる。また、操作軸の回動によって弁体が変位する機構を簡易にできるため、流体の浸入による耐久性の低下などの懸念が小さい。

前記開閉弁をバタフライ弁で構成した場合の好ましい態様として、前記弁体の回動軸から前記管体部の流路までの距離を、前記弁体の回動軸から前記弁体の外縁までの距離と同じかそれ以上にして、開位置の前記弁体が前記管体部の流路に侵入しないように構成されたものが挙げられる。かかる構成であれば、管体部の流路を弁体によって侵食することがなく、管体部における流体の流通を妨げないため都合が良い。

前記開閉弁をバタフライ弁で構成した場合の好ましい態様として、ロック部材を具備する回動規制機構が前記操作軸の端部に設けられ、前記ロック部材は、前記操作軸の回動を規制する規制位置と許容する許容位置との間で変位し、前記操作軸を回動操作する際に前記許容位置に変位するものが挙げられる。これにより、使い勝手を損なうことなく、操作軸が不意に回動してしまう事態を防止できる。

前記開閉弁をバタフライ弁で構成した場合の好ましい態様として、前記弁体の回動軸が前記管体部の管軸方向に延びるものが挙げられる。この場合、弁体の盤面が管体部の管軸方向に直交しないため、開位置の弁体が管体部の流路に侵入する構造であっても、管体部における流体の流通を大きく妨げることがなく、コンパクトな構成を実現するうえで都合が良い。

前記開閉弁をバタフライ弁で構成した場合の好ましい態様として、前記弁体の回動軸を前記弁体の幅方向一方側にずらしているものが挙げられる。かかる構成によれば、回動軸から弁体の幅方向一方側の外縁までの距離が小さくなるため、管体部の流路を開位置の弁体が侵食する度合いを低減できる。その結果、管体部における流体の流通を確保しつつ、分岐部をコンパクトに構成できる。

本発明に係る管接続装置の一例を示す（ａ）平面図、（ｂ）正面図および（ｃ）側面図 分岐部に分岐管を接続した様子を示す平面図 図１のＡ−Ａ断面図 図３の分岐部の正面図 弁体と操作軸の（ａ）正面図および（ｂ）側面図 回動規制機構の（ａ）縦断面図、（ｂ）横断面図および（ｃ）平面図 回動規制機構の（ａ）縦断面図および（ｂ）横断面図 回動規制機構の（ａ）縦断面図および（ｂ）横断面図 別実施形態に係る管接続装置を示す断面図 別実施形態に係る管接続装置を示す（ａ）平面図および（ｂ）正面図 図１０の管接続装置を挿口部から見たときの側面図 図１１の分岐部を示す正面図 別実施形態に係る管接続装置の断面図 図１３の分岐部を示す正面図 別実施形態に係る管接続装置の断面図 既設の水道管を更新する手順の一例を示す概略図

本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、管接続装置１は、水道管１０（流体管の一例）に接続されて管路の一部を構成する管体部２と、管体部２から分岐した分岐部３と、管体部２と分岐部３との間を開閉可能な開閉弁４とを備える。本実施形態の管接続装置１は分岐短管として構成されており、管体部２の管軸方向の一端に受口部１１を有し、その他端に挿口部１２を有するが、これに限られず、両端ともに受口部または挿口部であってもよく、その接合形式は特に限定されない。

管体部２は、直管状をなすとともに、その内部には管軸方向に延びる流路２０が形成されていて、略同軸に接続された水道管１０を介して通水されるようになっている。分岐部３は、管体部２から略直交方向に延び、その内部には流路２０に連通する比較的短寸の分岐流路３０（図３参照）が形成されている。分岐部３の先端のフランジ３１には、平板状のフランジ蓋３２がボルト３３により取り付けられている。水道管の更新工事でバイパスを形成する場合などでは、フランジ蓋３２が取り外され、図２のようにフランジ３１に分岐管３４が水密に接続される。

説明の便宜上、分岐部３を水平方向に向けた図１の姿勢を、第１の姿勢とする。図２では、この分岐部３に接続された分岐管３４が水平方向に延びている。第１の姿勢は、分岐管３４が図２の下方向へ接続される姿勢である。これとは逆に、分岐管３４を図２の上方向へ接続する場合には、第１の姿勢から管体部２を管軸周りに１８０度反転させた第２の姿勢にする必要がある。第２の姿勢では、図１（ａ）にて分岐部３が上向きに描かれ、図１（ｃ）にて分岐部３が左向きに描かれることになる。

図３，４に示すように、開閉弁４は、分岐部３に回動自在に支持された操作軸５と、その操作軸５の回動に連動して開位置と閉位置との間で変位する弁体６とを有する。図３，４では、分岐部３からフランジ蓋３２が取り外されており、分岐流路３０を閉鎖する閉位置に弁体６が配されている。図３に描かれた鎖線は、分岐流路３０を開放する開位置での弁体６の外縁を示している。操作軸５の端部５１，５２は、それぞれ周知の回転工具等を嵌合できるように外方へ突出した操作部として構成され、本実施形態では角柱状に形成されている。

この管接続装置１では、第１の姿勢において操作軸５が上下方向に延び、端部５１，５２は上下方向の両側に突出する。このため、第１の姿勢では端部５１が上方向に突出し、これを１８０度反転させた第２の姿勢では端部５２が上方向に突出することになる。よって、第１の姿勢では、端部５１を介して操作軸５を上方向から回動操作できるとともに、第２の姿勢では、端部５２を介して操作軸５を上方向から回動操作できる。つまり、この管接続装置１は、第１の姿勢及び第２の姿勢の何れに対しても、操作軸５を上方向から回動操作可能に構成されている。

この管接続装置１を予め管路の適所で水道管１０に接続しておけば、必要に応じて不断水の状態を維持したまま分岐流路３０を閉鎖できる。したがって、例えば、図１６の更新工事において、管接続装置１を新設管８０Ａとして使用可能である。その場合、弁体６を閉位置にすることで管体部２にのみ通水でき（図１６ｃ参照）、図２の如く分岐管３４を接続して弁体６を開位置にすればバイパスを形成できる（図１６ｄ参照）。そのうえ、図１６で示した割Ｔ字管８３や仕切弁８３ａを不要にできる。再び弁体６を閉位置にすれば分岐管３４を撤去でき（図１６ｅ参照）、しかも仕切弁を残置させることがない。

また、管接続装置１では、操作軸５を回動させるだけで開閉動作が行われるため、大掛かりな機構を別途に必要とせずコンパクトな構成にでき、施工に手間がかからない。それでいて、第１の姿勢と第２の姿勢のどちらであっても操作軸５を上方向から回動操作できるため、これらの姿勢に頓着することなく利用できて使い勝手に優れる。したがって、諸般の事情によりバイパスの向きが制約され、図２の上方向へ分岐管３４を接続する場合であっても、この管接続装置１を使用可能であり、それでいて操作性が損なわれることもない。

本実施形態では、開閉弁４が、分岐部３の内方で板状の弁体６が回動する構造のバタフライ弁として構成されている。弁体６は、分岐流路３０を遮断可能な板状体からなり、具体的には、図５のような環状のシール部材６２と、それを挟み込む一対の円板６３とで作製される。例えば、シール部材６２はゴムなどの弾性材で形成され、円板６３は金属材で形成される。シール部材６２は円板６３よりも大径であり、外側にはみ出したシール部材６２の外縁部は、分岐部３の内壁と弁体６との間を密封しうるシール部として機能する。

操作軸５は、弁体６に設けられた貫通孔に挿通され、その貫通孔の両端部でシール部材６２により包囲されている。貫通孔に挿通される操作軸５の中央部分は角柱状に形成され（図３参照）、貫通孔はこれに対応した形状の角孔になっている。このため、操作軸５の回動に連動して弁体６が回動し、本実施形態では操作軸５が弁体６の回動軸６１と一致する。また、操作軸５は、角柱状に形成された中央部分と両端部５１，５２との間に、分岐部３の丸孔３５（図３参照）に挿通される円柱状部分５３を有する。円柱状部分５３に装着された環状パッキン５４はリング部材５５で固定され、操作軸５は水密に支持される。

開閉弁４をこのようなバタフライ弁として構成することで、既述のような第１の姿勢と第２の姿勢の両方に対応できる構造を実現しやすい。また、弁体６が開位置と閉位置との間を回動して変位するため、変位に要するスペースが少なくて済み、コンパクトに構成できる。しかも、弁体６を変位させる機構が簡易であるため、浸水による耐久性の低下などの懸念が小さい。これに対し、例えば弁体が摺動する構造のスライド弁であると、弁体の変位に要するスペースが大きくなるとともに、ラックアンドピニオンのような機構を必要として、浸水による耐久性の低下などが懸念される。

図４に示すように、フランジ３１の上下中央部には凹所３６が設けられ、分岐部３から突出した操作軸５の端部５１，５２は、その凹所３６に配置されている。これによって、操作軸５の端部５１，５２が外方へ突出し過ぎることを防ぎ、或いは分岐部３の延出量を低減できるため、装置のコンパクト化に寄与しうる。

本実施形態では、操作軸５の端部５１，５２の各々に、ロック部材７１を具備する回動規制機構７が設けられている。図６〜８の（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ端部５１に設けた回動規制機構７の縦断面図と、そのＢ−Ｂ矢視に相当する横断面図を示している。以下で説明するように、ロック部材７１は、操作軸５の回動を規制する規制位置（図６，８）と許容する許容位置（図７）との間で変位し、且つ、操作軸５を回動操作する際に上記許容位置に変位するように構成されている。

回動規制機構７は、ロック部材７１に加えて、分岐部３に取り付けられたケース体７２と、それに収容された付勢体としてのバネ７３とを備える。ロック部材７１は、外周に一対の突起７１ａを有する筒状体により構成され、角孔状の貫通孔７１ｂには端部５１が摺動可能に挿通されている。端部５１は、回転工具等を嵌合するのに十分な出代を確保しつつ、ロック部材７１と共にケース体７２から突出している。バネ７３により上方向に付勢されたロック部材７１は、ケース体７２の第一内鍔７２ａに突起７１ａが当接することで位置決めされている。

第一内鍔７２ａの下側には、歯抜け部を有する第二内鍔７２ｂが形成されている。歯抜け部は、９０度ずつ位置をずらして周方向の四箇所に設けられている。図６では、左右の歯抜け部に一対の突起７１ａが嵌入されていて、これらが第二内鍔７２ｂと周方向に係合する。この状態ではロック部材７１が規制位置にあり、操作軸５の回動が規制されるため、操作軸５が不意に回動することを防止できる。

操作軸５を回動操作するに際し、図７のような回転工具７４を端部５１に嵌合しようとすると、押圧されたロック部材７１がバネ７３の付勢に抗して下降する。これにより、突起７１ａと第二内鍔７２ｂとの係合が解除され、ロック部材７１が許容位置に変位して、操作軸５を回動できる状態となる。図７は、図６の状態から操作軸５を４５度回動した様子を示している。

図８は、図６の状態から操作軸５を９０度回動したときの様子を示しており、図６において閉位置（または開位置）にある弁体６は、図８では開位置（または閉位置）に変位する。この状態では、ロック部材７１を押圧する外力が作用しないため、バネ７３によってロック部材７１が上方向に付勢され、上下の歯抜け部に一対の突起７１ａが嵌入される。よって、図６と同じくロック部材７１は規制位置にあり、操作軸５が不意に回動することを防止できる。

以下、管接続装置の別実施形態について、図９〜１５を参照して説明する。便宜上、前述の実施形態で説明した部材や部位に相当する部材や部位については、同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

図９は、前述の実施形態よりも分岐部３を少し延出させて、弁体６の回動軸６１から管体部２の流路２０までの距離Ｘ１を、その回動軸６１から弁体６の外縁までの距離Ｘ２と同じに設定した例である。これにより、全開時の弁体６が流路２０に侵入せず、管体部２における流体の流通を妨げないため都合が良い。距離Ｘ１，Ｘ２は、それぞれ分岐部３の管軸方向に沿って測定される。距離Ｘ１を距離Ｘ２以上に設定することも可能である。上述した図３の装置では、距離Ｘ１が距離Ｘ２よりも小さい。

前述の実施形態では、第１の姿勢において操作軸５の端部が上下方向の両側に突出する例を示したが、図１０〜１２に示すように、操作軸５の端部５１が管体部２の管軸方向に突出する構成にすることもできる。この場合、ウォームギヤやレバー等の簡易な治具を利用することで、第１の姿勢と第２の姿勢のどちらであっても上方向から操作軸５を回動操作できる。この構成において、操作軸５の両端部を突出させたり、図９のように距離Ｘ１，Ｘ２を設定したりすることも可能である。

また、かかる構成では、操作軸５が管体部２の管軸方向に沿って延び、つまりは弁体６の回動軸６１が管体部２の管軸方向に延びている。そのため、弁体６の盤面が管体部２の管軸方向に直交せず、図１１のような開位置の弁体６が流路２０に侵入する構造であっても、管体部２における流体の流通を大きく妨げることがなく、コンパクトに構成するうえで都合が良い。

図１３，１４は、弁体６の回動軸６１を弁体６の中心から幅方向一方側（図１４における左側）にずらした例である。弁体６の幅方向は、図５（ａ）の左右方向に相当する。かかる構成では、回動軸６１から弁体６の幅方向一方側の外縁までの距離Ｘ３が小さくなることから、弁体６を開く際に幅方向一方側を管体部２に向けることで、図１３のように流路２０を開位置の弁体６が侵食する度合いを低減できる。その結果、管体部２における流体の流通を確保しつつ、分岐部３をコンパクトに構成できる。

上記においては、図１５のように、回動軸６１から流路２０までの距離Ｘ１を距離Ｘ３と同じかそれ以上にして、全開時の弁体６の幅方向一方側部分が流路２０に侵入しないように構成することが更に好ましい。これにより、管体部２における流体の流通を妨げることがないため都合が良い。このように回動軸６１を偏芯させた構造は、既述の実施形態と組み合わせることが可能である。

以上のようなバタフライ弁として構成される開閉弁４は、分岐部３の開口から挿入した弁体６を適所に配置した後、その弁体６に挿通されるように操作軸５を分岐部３に取り付けることにより組み立てられ、必要に応じて回動規制機構７などが付加的に設けられる。したがって、上述したようなスライド弁で構成される開閉弁に比べると、開閉弁を組み立てる作業は容易になる。

本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能である。例えば、前述の実施形態では、弁体を貫通する一本の弁棒によって操作軸を構成した例を示したが、これを弁体の中央で分離された二本の弁棒によって構成することも可能である。また、開閉弁は、バタフライ弁に限らず、弁体が摺動する構造のスライド弁としても構わない。更に、開閉弁は、手動操作だけでなく、電動式や空気圧式による自動操作とすることも可能である。

前述の実施形態では、流体管として水道管を例に挙げたが、本発明はこれに限られるものではなく、水以外の各種の液体や気体、若しくは、液体と気体とが混在した流体などに用いられる流体管に適用できる。

１ 管接続装置
２ 管体部
３ 分岐部
４ 開閉弁
５ 操作軸
６ 弁体
７ 回動規制機構
１０ 水道管（流体管の一例）
２０ 流路
３０ 分岐流路
５１ 端部
５２ 端部
６１ 回動軸
６２ シール部材
６３ 円板
７１ ロック部材

Claims (7)

1. 流体管に接続されて管路の一部を構成する管体部と、前記管体部から分岐した分岐部と、前記管体部と前記分岐部との間を開閉可能な開閉弁とを備えた管接続装置において、
   前記開閉弁は、前記分岐部に回動自在に支持された操作軸と、前記操作軸の回動に連動して開位置と閉位置との間で変位する弁体とを有し、
   前記分岐部を水平方向に向けた第１の姿勢、及び、前記第１の姿勢から前記管体部を管軸周りに１８０度反転させた第２の姿勢の何れに対しても、前記操作軸を上方向から回動操作可能に構成されていて、
   前記第１の姿勢における前記操作軸の端部が上下方向の両側に突出することを特徴とする管接続装置。
2. 前記開閉弁が、前記分岐部の内方で板状の前記弁体が回動する構造のバタフライ弁として構成されている請求項１に記載の管接続装置。
3. 前記弁体の回動軸から前記管体部の流路までの距離を、前記弁体の回動軸から前記弁体の外縁までの距離と同じかそれ以上にして、開位置の前記弁体が前記管体部の流路に侵入しないように構成されている請求項２に記載の管接続装置。
4. ロック部材を具備する回動規制機構が前記操作軸の端部に設けられ、前記ロック部材は、前記操作軸の回動を規制する規制位置と許容する許容位置との間で変位し、前記操作軸を回動操作する際に前記許容位置に変位する請求項２または３に記載の管接続装置。
5. 前記弁体の回動軸が前記管体部の管軸方向に延びる請求項２〜４のいずれか１項に記載の管接続装置。
6. 前記弁体の回動軸を前記弁体の幅方向一方側にずらしている請求項２〜５のいずれか１項に記載の管接続装置。
7. 流体管に接続されて管路の一部を構成する管体部と、前記管体部から分岐した分岐部と、前記管体部と前記分岐部との間を開閉可能な開閉弁とを備えた管接続装置において、
   前記開閉弁は、前記分岐部に回動自在に支持された操作軸と、前記操作軸の回動に連動して開位置と閉位置との間で変位する弁体とを有し、
   前記分岐部を水平方向に向けた第１の姿勢、及び、前記第１の姿勢から前記管体部を管軸周りに１８０度反転させた第２の姿勢の何れに対しても、前記操作軸を上方向から回動操作可能に構成されていて、
   前記開閉弁が、前記分岐部の内方で板状の前記弁体が回動する構造のバタフライ弁として構成され、
   ロック部材を具備する回動規制機構が前記操作軸の端部に設けられ、前記ロック部材は、前記操作軸の回動を規制する規制位置と許容する許容位置との間で変位し、前記操作軸を回動操作する際に前記許容位置に変位することを特徴とする管接続装置。

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