JP6285204B2 - 仕切弁装置 - Google Patents

Description

本発明は、管路に挿入されて該管路を遮断する弁体を有した仕切弁装置に関する。

近年、水道管などの既設流体管の途中に分岐管を設ける分岐管接続工事では、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、流体管の周壁を穿孔して、分岐管を接続する工法が採用されている。このような不断水工法では、管路を開閉可能に構成された仕切弁装置を介在させて流体管に分岐管が接続される。

本出願人は、特許文献１〜３において、上記の如き分岐管の接続に使用できる仕切弁装置を提案している。これらの装置は、図９に例示するような板状の弁体９２を備え、その弁体９２の正面や背面に薄膜状のシールゴム９３がライニングされている。管路を遮断する際には、管路の内面と弁体９２との間が、管軸方向に圧縮されるシールゴム９３を介して密封されるように構成されている。

通常、ダクタイル鋳鉄などの鋳物である弁体９２の表面には、防食性を高めるために粉体塗装が施す必要があるものの、シールゴム９３をライニングする際の熱影響によって塗膜が損傷するため、これを採用することができなかった。それ故、従来は、砲金などの防食性に優れた材料で弁体を形成することにより粉体塗装を不用にしていたが、材料費などの製造コストが嵩む傾向にあり、特に管径が大きくなるとその傾向が顕著であった。

特開２０１２−１０２８６５号公報 特開２０１２−１０２７５２号公報 特開２０１１−１０６５７２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、管軸方向に圧縮されるシールゴムを持つ弁体のコストを抑えられる仕切弁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、本発明に係る仕切弁装置は、管路に挿入されて前記管路を遮断する弁体を有する仕切弁装置において、前記管路の内面と前記弁体との間が、管軸方向に圧縮されるシールゴムを介して密封されるように構成され、前記弁体が、板状に形成された本体部材と、ゴムがライニングされた芯体を有し、そのライニングされたゴムの少なくとも一部が前記シールゴムとして機能する密封部材とを備え、前記密封部材が、前記本体部材とは別個に設けられ、前記本体部材の正面及び背面の少なくとも一方に取り付け固定されているものである。

この仕切弁装置が有する弁体では、密封部材の芯体にゴムがライニングされ、そのライニングされたゴムの少なくとも一部がシールゴムとして機能する。密封部材は本体部材とは別個に設けられるため、本体部材に熱影響を及ぼすことなくシールゴムをライニングでき、本体部材に粉体塗装が施されていても支障がない。よって、管軸方向に圧縮されるシールゴムがライニングされていながらも、弁体のコストを抑えられる。しかも、密封部材が芯体を含むことによりシールゴムの動きが抑えられ、本体部材から密封部材が離脱したり、シールゴムが千切れたりする不具合を防止できる。

前記芯体が前記管路の内面と前記弁体との間に沿って環状に延び、前記芯体の横断面を取り囲むようにゴムがライニングされていることが好ましい。かかる構成によれば、内部に芯体を有するシールゴムが管路の内面と弁体との間に沿って配置されるため、密封性能を良好に確保することができる。

前記管路の内面と前記弁体との間に沿って環状に延びる周溝が前記本体部材に形成され、前記密封部材が前記周溝に嵌入されていることが好ましい。これにより、密封部材が本体部材の正面や背面から大きく突き出ないように構成でき、本体部材からの密封部材の離脱を防止するうえで都合がよい。

前記本体部材と前記密封部材とが互いのバヨネット爪を係合させるバヨネット構造によって、前記密封部材が前記本体部材に取り付け固定されることが好ましい。かかる構成によれば、簡易な構造に基づき、本体部材に対して密封部材を着脱自在に取り付け固定することができる。

前記芯体が、前記密封部材のバヨネット爪に対応した突起を有することが好ましく、それにより本体部材に対して密封部材を堅固に取り付け固定することができる。また、前記本体部材のバヨネット爪の係合面が管軸方向に対して傾斜していることが好ましく、それにより本体部材のバヨネット爪の厚みを低減し、延いては弁体の重量を抑えることができる。

本発明に係る仕切弁装置の一例を示す縦断面図 管路を遮断した状態における仕切弁装置の縦断面図 弁体の（Ａ）背面図、（Ｂ）正面図、及び、（Ｃ）縦断面図 本体部材の（Ａ）背面図、（Ｂ）Ａ−Ａ矢視断面図、及び、（Ｃ）Ｂ−Ｂ矢視断面図 密封部材の（Ａ）背面図、（Ｂ）Ｃ−Ｃ矢視断面図、（Ｃ）Ｄ−Ｄ矢視断面図、及び、（Ｄ）Ｅ−Ｅ矢視断面図 密封部材の取り付け構造の他の例を示す断面図（但し、本発明に含まれるもの ではない） 密封部材の取り付け構造の他の例を示す断面図（但し、本発明に含まれるもの ではない） 密封部材の取り付け構造の他の例を示す断面図（但し、本発明に含まれるもの ではない） 板状の弁体の一例を示す図

以下、本発明に係る仕切弁装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１では、分岐ケース１が既設の水道管Ｋ（流体管の一例）を取り囲むようにして装着され、その分岐ケース１の分割面１０に端部を挟み込んで仕切弁装置２が接続されている。分岐ケース１は、複数の（本実施形態では２つの）分割体１Ａ，１Ｂからなる上下２つ割りの割Ｔ字管として構成されている。分岐ケース１の分割面１０は、締結具１１の締め付けによりパッキン１２，１３を介して水密に閉じられる。

水道管Ｋの周壁を穿孔したうえで、図１左側に向けられた仕切弁装置２の端部に分岐管（不図示）を接続すると、水道管Ｋから分岐管に向かう管路が形成され、その管路は仕切弁装置２によって開閉される。仕切弁装置２は、図２のように管路に挿入されてその管路を遮断する弁体２２を有する。具体的には、仕切弁装置２は、管路を構成する弁箱２１と、その管路を遮断する閉位置と開放する開位置との間で変位する弁体２２と、弁体２２の変位を操作可能な弁軸２３と、開位置の弁体２２を収容する弁蓋２５とを備える。

弁箱２１は、両端部の間が連通可能な管状体により形成され、その上方には弁体２２が通過する貫通口２４が形成されている。図１では弁体２２が開位置にあり、これを下降させて閉位置に変位させると、図２のように管路が遮断される。弁蓋２５は、貫通口２４を覆うように弁箱２１に立設され、頂部２３ａを突出させた状態で弁軸２３を内蔵する。頂部２３ａには、弁軸２３を操作するための治具が取り付けられる。本実施形態の弁蓋２５は、弁箱２１とは別個に設けられ、弁箱２１に対して着脱自在に接合されている。

弁体２２は、全体として、図３に示すような板状体により形成されている。弁体２２の厚みは、従来のソフトシール仕切弁が備える弁体と比べて大幅に低減されたものとなり、このことは仕切弁装置２の面間寸法を短縮するうえで都合がよい。開位置にある弁体２２は、図１のように管軸方向（図１における左右方向）の片側から弁軸２３に対向する。本実施形態では、弁体２２の背面にシールゴム３が配置されている。ここで、弁体２２の正面は上流側（流体管側、即ち水道管Ｋ側）を向く面を指し、その背面は下流側（分岐管側）を向く面を指すものとする。

この仕切弁装置２は、管路の内面と弁体２２との間（弁箱２１と弁体２２との間）が、管軸方向に圧縮されるシールゴム３を介して密封されるように構成されている。具体的には、弁箱２１の内面に形成された周溝２６に弁体２２の周縁部が入り込み、その周溝２６の溝壁面２６ａにシールゴム３が管軸方向から押し当たって圧縮される。このため、弁体２２を径方向に強く押し付ける必要がなく、弁体２２の厚みを低減しながらも密封性能を適切に確保できる。また、管路に略直交する方向に向けて挿入された弁体２２の姿勢が安定するとともに、仕切弁装置２における流量を確保するうえでも都合がよい。

弁体２２は、板状に形成された本体部材４と、芯体６２を有する密封部材６とを備え、本体部材４とは別個に設けられた密封部材６が、その本体部材４の背面に取り付け固定されている。芯体６２にはゴム６１がライニングされ、そのライニングされたゴム６１の一部がシールゴム３として機能する。密封部材６が本体部材４とは別個の部材であるため、本体部材４に熱影響を及ぼすことなくシールゴム３（ゴム６１）をライニングすることが可能となる。それ故、本体部材４の表面に粉体塗装が施されていても特に支障はなく、弁体２２のコスト低減に資する。

図４に示すように、本体部材４は、円板状のボディ４１と、そのボディ４１から上方に突出したヘッド４２とを有する。ボディ４１は、止水に適した剛性を有する金属により形成され、例えばダクタイル鋳鉄により形成される。シールゴム３は密封部材６に付帯するものであり、本体部材４のボディ４１には止水に供されるゴムがライニングされていない。シールゴム３は、本体部材４の径方向の端面には存在せず、本実施形態では、弁体２２の背面（本体部材４の背面）において、その端面から少し内周側に配置されている（図３（Ａ）参照）。

ヘッド４２には弁軸２３が連結され、その弁軸２３に対して、開位置にある弁体２２が管軸方向から対向する。弁軸２３は、弁体２２の変位方向に沿って延在する雄ねじ部材であり、この弁軸２３に螺合した雌ねじこま２７が、管軸方向に遊びをもった状態でヘッド４２に嵌め込まれる。弁軸２３を回転操作することで雌ねじこま２７が上下動し、それに連動して弁体２２が昇降する。このように、弁体２２は、弁軸２３に螺合によって連結され、弁軸２３の回転に応じて閉位置と開位置との間を変位する。

図５に示すように、密封部材６及びその骨格となる芯体６２は環状に設けられ、これらは管路の内面と弁体２２との間に沿って延びる。芯体６２は、ゴム６１よりも硬質の材料、例えばダクタイル鋳鉄などの金属材により形成される。図５（Ｂ）〜（Ｄ）のように、ゴム６１は芯体６２の横断面を取り囲むようにライニングされ、そのゴム６１の一部がシールゴム３として機能する。シールゴム３は、管路の遮断に寄与する領域に沿って環状に延び、弁体２２の径方向に隆起部を並べたリップ状に形成されている。これにより、シールゴム３が円滑に圧縮され、弁体２２の変位に伴う剥離や千切れを防止できる。

密封部材６は、芯体６２を具備しない場合（ゴム６１のみで形成される場合）に比べて少量のゴム６１を有する。しかも、図２のように弁体２２が閉位置にある状態では、溝壁面２６ａと芯体６２との間の狭い空間においてシールゴム３の動きが抑えられ、水圧によりシールゴム３が千切れるなどの不具合を防止できる。また、密封部材６が芯体６２を備えているために、本体部材４と密封部材６との間に水が回り込んでも密封部材６が容易く動かず、本体部材４から密封部材６が離脱する不具合も防止できる。

本体部材４の背面には、管路の内面と弁体２２との間に沿って環状に延びる周溝４３が形成され、その周溝４３に密封部材６が嵌入されている。周溝４３の深さＤは芯体６２の厚みＴに対して十分に大きく、弁体２２の背面から芯体６２が大きく突き出ないように設定され、本実施形態では弁体２２の背面に対して芯体６２が略面一に配置されている。密封部材６は周溝４３の壁面に係合し、それにより密封部材６が本体部材４に取り付け固定される。

本実施形態では、本体部材４と密封部材６とが互いのバヨネット爪４４，６３を係合させるバヨネット構造によって、密封部材６が本体部材４に取り付け固定される。本体部材４には、図４のように円弧形状をした複数のバヨネット爪４４が、周溝４３の内周側の壁面を外周側に突出させて形成されている。密封部材６には、図５のように円弧形状をした複数のバヨネット爪６３が、内周側に突出して形成されている。周方向に隣り合うバヨネット爪４４の間には、密封部材６のバヨネット爪６３の侵入を許容する円弧状の隙間４５が形成されている。

隙間４５にバヨネット爪６３を侵入させて密封部材６を周溝４３に嵌入した後、その密封部材６を回転させるとバヨネット爪６３がバヨネット爪４４に係合し、本体部材４に密封部材６が取り付け固定される。本実施形態では、本体部材４を背面から見て密封部材６を反時計回りに回転させることで、取り付け固定が行われる。密封部材６が必要以上に回転しないようにするべく、バヨネット爪６３における図５の時計回り方向の先端部では、バヨネット爪６３を覆うゴム６１の厚みが比較的大きく、Ｔｂ＜Ｔｄの関係となるように形成されている。

芯体６２は、密封部材６のバヨネット爪６３に対応した突起６２ａを有する。即ち、芯体６２には、円弧形状をした複数の突起６２ａが内周側に突出して形成されており、それらがゴム６１で被覆されることによりバヨネット爪６３が構成されている。かかる構成によれば、芯体６２を内部に有するバヨネット爪６３がバヨネット爪４４に係合するため、本体部材４に対して密封部材６を堅固に取り付け固定することができる。

本実施形態では、密封部材６のバヨネット爪６３に係合する本体部材４のバヨネット爪４４の係合面４４ａが管軸方向に対して傾斜し、具体的には図４（Ｂ）のように本体部材４の表面側に向かって外周側に傾斜している。このため、バヨネット爪４４の厚みを低減し、延いては弁体２２の重量を低減できる。これに対し、係合面４４ａが径方向（図４の上下方向）に延びる形状であれば、特に本体部材４が鋳物である場合においてバヨネット爪４４の厚みを相応に確保する必要が生じ、弁体２２の重量増を招来する恐れがある。

この仕切弁装置２では、弁体２２の周縁部が周溝２６に入り込むことで、シールゴム３による密封状態が得られる。周溝２６の溝幅を弁体２２の厚みよりも適度に大きく設定しておくことで、弁体２２の周縁部が周溝２６に円滑に入り込み、管路を遮断する際のトルクを軽減できる。しかし、その反面、シールゴム３が管軸方向に圧縮されにくくなるため、この仕切弁装置２では、閉位置にある弁体２２を管軸方向に押圧してシールゴム３の圧縮を促す突起５を、弁箱２１の内面に設けている。

図２の拡大図のように、周溝２６の溝壁面２６ｂには突起５が設けられており、これが弁体２２の周縁部の正面を管軸方向に（本実施形態では分岐管側に）押圧して、シールゴム３の圧縮を促すように構成されている。また、弁体２２の正面には、弁体２２の変位方向に沿って傾斜した傾斜面４６が形成され、これらに突起５が摺接することで弁体２２が徐々に押圧される。これによりシールゴム３が少しずつ圧縮され、シールゴム３の損傷やトルクの増大を防止できる。

弁体２２の正面には、管軸方向に突出したガイド部４７が形成されている。ガイド部４７の外面は、弁体２２の変位方向に沿って傾斜しており、弁箱２１におけるガイド部４７との接触部位には、ガイド部４７の外面と合致した傾斜を持つ傾斜面２８が形成されている。かかる構成によれば、弁体２２を閉位置に移行する際に、ガイド部４７と傾斜面２８との接触により弁体２２を案内して適切に位置決めすることができる。

仕切弁装置２により管路を遮断した状態では、傾斜面２８や突起５が弁体２２を管軸方向に押圧し、シールゴム３が溝壁面２６ａに強く押し当たることから、弁箱２１の内部で弁体２２が管軸方向に挟まれるようにして固定される。このため、管路の内面と弁体２２との間を管軸方向に圧縮されるシールゴム３により密封する構造と相俟って、水道管Ｋからの水圧を利用して水密性を良好に保持できる。また、密封部材６を回転させる力が作用しないため、水圧によって密封部材６が本体部材４から離脱することはない。

前述の実施形態では、本体部材４の背面に密封部材６を取り付け固定する例を示したが、これに限られず、本体部材の正面に、或いは本体部材の正面と背面の両方に、密封部材を取り付け固定する構造でもよい。その場合、シールゴムは弁体の正面又は両面に配置され、例えば、本出願人による上記特許文献１，３に開示される装置が利用される。即ち、上記特許文献１，３の仕切弁装置が備える弁体に対し、本体部材と密封部材とを組み合わせてなる上記の如き構造を適用することができる。また、それらの構造は、後述する構造と併用することも可能である。

前述の実施形態では、弁箱２１の周溝２６に弁体２２の周縁部を入り込ませてシールゴム３を管軸方向に圧縮する例を示したが、これに限られるものではない。例えば、閉位置にある弁体の周縁部に対向するように周方向に延びた鍔状突起を弁箱の内面に形成し、その鍔状突起を利用してシールゴムを管軸方向に圧縮してもよい。一対の鍔状突起の間に弁体の周縁部を入り込ませるように構成すれば、上述した突起やガイド部を設けることもできる。

前述の実施形態では、本体部材４に形成された周溝４３を利用してバヨネット構造を構成した例を示したが、そのような周溝を利用することなくバヨネット構造を構成することも可能である。また、本発明に含まれるものではないが、バヨネット構造ではない他の構造、例えば図６〜８に示すような構造を利用して、密封部材を本体部材に取り付け固定しても構わない。図６〜８では、それぞれ本体部材の周溝に密封部材を嵌入し、その周溝の壁面に密封部材を係合させている。

図６では、密封部材７５を周溝５３に嵌入した後、その周溝５３の開口を狭めるようにプレス加工で折り曲げられた折り曲げ部５１が密封部材７５に係合する。図７では、密封部材７６を周溝５４の奥に押し込む際に、その密封部材７６の芯体７７の折り曲げ部７７ａが折り曲げられ、その折り曲げ部７７ａが周溝５４の爪５４ａに係合する。図８では、芯体７９の突部７９ａを弾性変形させることにより密封部材７８が周溝５５に嵌入され、嵌入後は突部７９ａが周溝５５の爪５５ａに係合する。

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、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でも構わない。また、本発明は、不断水工法により分岐管を接続する工事で使用される仕切弁装置に限られず、その他の工事で使用される仕切弁装置であってもよい。

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。

１ 分岐ケース
２ 仕切弁装置
３ シールゴム
４ 本体部材
６ 密封部材
２１ 弁箱
２２ 弁体
２３ 弁軸
２５ 弁蓋
２６ 周溝
２６ａ 溝壁面
２６ｂ 溝壁面
４３ 周溝
４４ バヨネット爪
４４ａ 係合面
６３ バヨネット爪
Ｋ 水道管（流体管の一例）

Claims (5)

1. 管路に挿入されて前記管路を遮断する弁体を有する仕切弁装置において、
   前記管路の内面と前記弁体との間が、管軸方向に圧縮されるシールゴムを介して密封されるように構成され、
   前記弁体が、板状に形成された本体部材と、ゴムがライニングされた芯体を有し、そのライニングされたゴムの少なくとも一部が前記シールゴムとして機能する密封部材とを備え、
   前記密封部材が、前記本体部材とは別個に設けられ、前記本体部材の正面及び背面の少なくとも一方に取り付け固定されていて、
   前記本体部材と前記密封部材とが互いのバヨネット爪を係合させるバヨネット構造によって、前記密封部材が前記本体部材に取り付け固定されていることを特徴とする仕切弁装置。
2. 前記芯体が前記管路の内面と前記弁体との間に沿って環状に延び、前記芯体の横断面を取り囲むようにゴムがライニングされている請求項１に記載の仕切弁装置。
3. 前記管路の内面と前記弁体との間に沿って環状に延びる周溝が前記本体部材に形成され、前記密封部材が前記周溝に嵌入されている請求項１又は２に記載の仕切弁装置。
4. 前記芯体が、前記密封部材のバヨネット爪に対応した突起を有する請求項１〜３いずれか１項に記載の仕切弁装置。
5. 前記本体部材のバヨネット爪の係合面が管軸方向に対して傾斜している請求項１〜４いずれか１項に記載の仕切弁装置。

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