JP7054514B2 - 弁装置 - Google Patents

Description

本発明は、既設の流体管に装着される外弁箱と、その外弁箱に収容される内弁箱とを備えた弁装置に関する。

特許文献１には、既設の流体管に装着される外弁箱と、その外弁箱に収容される内弁箱とを備えた弁装置が記載されている。内弁箱は、流体管内の流体の流路を遮断可能な弁体を有する。また、この弁装置は、外弁箱の分割部の隙間を密封するパッキン（外パッキン）と、外弁箱とそれに収容された内弁箱との間を密封するパッキン（内パッキン）とを備える。この種の弁装置に関し、本出願人による特許文献２では、外弁箱と内弁箱との間でのシール性能を簡単に確認するための手法が提案されている。

図１０は、特許文献２に記載の弁装置が備えるパッキンのうち、外弁箱（図示せず）と内弁箱（図示せず）との間を密封する内パッキン９を示す。内パッキン９は、内弁箱の上部側面の周囲に沿って装着される環状部９１と、環状部９１から下方に延び、内弁箱の側面から底面に亘って装着される一対のＵ字状部９２とを備える。一対のＵ字状部９２の間には、図面上グレーで着色した密閉空間９０が形成される。かかる構成によれば、密閉空間９０を外部と連通させる連通口やドレンを開けたときに流体が続けて排出されるか否かに基づき、シール性能を簡単に確認できる。

ところが、このような内パッキン９が装着された内弁箱を外弁箱に収容する際、外弁箱の内面に内パッキン９を接触させながら内弁箱が下方へ移動するため、その接触抵抗によって内弁箱から内パッキン９が離脱する恐れがあることが判明した。特に、図１０において矢印Ｘで示すように、内弁箱の底面から内パッキン９が離脱しやすい傾向にあった。内弁箱から内パッキン９が離脱した場合は、外弁箱と内弁箱との間でのシール性能が確保されないため問題となる。

特開２００６－１９４３４４号公報 特開２０１６－１７３１３３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、外弁箱に収容される内弁箱に装着された内パッキンの離脱を防止することにある。

本発明に係る弁装置は、既設の流体管に外嵌装着される外弁箱と、その外弁箱に収容され、前記流体管内を流れる流体の流路を遮断または切替可能な弁体を有する内弁箱と、前記外弁箱と前記内弁箱との間を密封する内パッキンとを備え、前記内パッキンが、前記内弁箱の上部側面の周囲に沿って装着される環状部と、前記環状部から下方に延び、前記内弁箱の側面から底面に亘って装着される複数のＵ字状部とを有し、隣り合う前記Ｕ字状部の間に、前記外弁箱の内面と前記内弁箱の外面とで挟まれた密閉空間が形成され、前記内パッキンに、複数の前記Ｕ字状部を互いに連結する連結部が設けられたものである。これにより、外弁箱に収容される内弁箱に装着された内パッキンの離脱を防止することができる。

前記連結部が、前記内弁箱の底面側に配置されていることが好ましい。これにより、内弁箱の底面での内パッキンの離脱を効果的に防止できる。また、前記内弁箱の底面側から見て、前記Ｕ字状部が、円弧状部分と、その円弧状部分の両端から前記内弁箱の側面に向けて延びた一対の直線状部分とを含んでおり、前記連結部が、前記円弧状部分の延長方向に沿ってまたは前記直線状部分の延長方向に沿って設けられている場合は、内パッキンにおいて張力が作用する方向に連結部が設けられるので、Ｕ字状部を強固に連結できる。

前記連結部が前記Ｕ字状部よりも細く形成されていることが好ましい。かかる構成によれば、密閉空間が連結部によって不必要に遮断されないようにすることが簡単である。

本発明に係る弁装置の一例を示す横断面図 弁装置の縦断面図 内パッキンの斜視図 内弁箱の底面図 図４のＣ－Ｃ断面図 弁装置の要部断面図 弁装置の要部断面図 外弁箱に挿入装置を接続した状態を示す縦断面図 本発明の別実施形態における内弁箱の底面図 特許文献２に記載の弁装置が備える内パッキンの斜視図

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

［弁装置の構成］
図１，２に示すように、弁装置１は、既設の水道管Ｋ（流体管の一例）に外嵌装着される外弁箱３と、その外弁箱３に収容される内弁箱４と、外弁箱３と内弁箱４との間を密封する内パッキン６とを備える。図面上での区別を容易にするため、図２（及び図４，５，８，９）では、外観で示した内パッキン６を着色して描いている。内弁箱４は、水道管Ｋ内を流れる流体（即ち、水）の流路を遮断または切替可能な弁体２を有する。外弁箱３は分割構造を有しており、その分割部３０の隙間が外パッキン５，５によって密封されている。本実施形態では、水道管Ｋの周方向の二箇所に分割部３０，３０が設定され、それらが水平方向に位置している。

外弁箱３は、水道管Ｋの所定箇所の外周面を密封状態で取り囲んでいる。外弁箱３は、上側部材３Ａと下側部材３Ｂとで構成された上下二つ割り構造を有する。外パッキン５は、上側部材３Ａ及び下側部材３Ｂの各々に取り付けられている。外パッキン５は、内パッキン６とは別個に形成されている。図１は、上側部材３Ａと下側部材３Ｂとの合わせ目となる分割部３０の高さで切断した横断面であり、図２のＢ－Ｂ断面に相当する。図２は、図１のＡ－Ａ断面に相当するが、内弁箱４を側面視で描いている。上側部材３Ａと下側部材３Ｂとは、ボルト孔３１に挿通されたボルト及びそれに螺合されたナットからなる固着具（図示せず）によって互いに接合されている。

上側部材３Ａには、内弁箱４などを出し入れ可能な開口部３２が形成されている。図２では、開口部３２を施蓋するようにして蓋体３６が外弁箱３に接続されている。本実施形態では、外弁箱３に分岐配管７が接続されている。分岐配管７は、断面ではなく外観で描かれている。分岐配管７は、外弁箱３に接続される一方側の端部７ａと、図示しない分岐管または栓体に接続される他方側の端部７ｂとを有する。端部７ａは、分割部３０に挟み込んで接続されているが、これに限定されない。端部７ｂは、受口として形成されているが、これに限定されない。外弁箱３の内面と分岐配管７の外面との間の隙間は、外パッキン５，５によって密封されている。

内弁箱４は、軸方向を上下に向けた略円筒状の筐体により構成されている。内弁箱４は、外弁箱３と同様に、金属材により形成されている。図２の内弁箱４は、外観で描かれている。内弁箱４の側面には、水道管Ｋの軸方向に沿って設けられた一対の貫通孔４１，４２と、分岐配管７の軸方向に沿って設けられた貫通孔４３とが形成されている。弁体２は、弁軸２１の操作に応じて回転自在に構成されている。弁体２によって貫通孔４１～４３を選択的に閉塞することで、流路を遮断したり切り替えたりすることができる。内弁箱４の上方には、弁軸２１に連結された操作部２３を備える減速機２２が被せられている。

内パッキン６は、内弁箱４の外面に装着されている。内パッキン６は、外パッキン５と同様に、ゴムなどの弾性材により形成されている。図１，２のように、内弁箱４は、内パッキン６を介して外弁箱３の内面に当接する。図３，４に示すように、内パッキン６は、内弁箱４の上部側面の周囲に沿って装着される環状部６１と、環状部６１から下方に延び、内弁箱４の側面から底面に亘って装着される複数のＵ字状部６２とを有する。本実施形態では、内パッキン６が三つのＵ字状部６２を有する例を示す。これらのＵ字状部６２は、それぞれ貫通孔４１～４３を取り囲むように配置されている。

環状部６１は、開口部３２において、外弁箱３の内面と内弁箱４の外面との間の隙間を密封する。Ｕ字状部６２は、貫通孔４１～４３の周囲において、外弁箱３の内面と内弁箱４の外面との間の隙間を密封する。隣り合うＵ字状部６２の間には、外弁箱３の内面と内弁箱４の外面とで挟まれた密閉空間Ｓが形成される。図３では、図面上での区別を容易にするため、密閉空間Ｓを着色して描いている。密閉空間Ｓは、内弁箱４の側面の三箇所で上下方向に延びており、それらが内弁箱４の底面側で連通している。外弁箱３と内弁箱４との間でのシール性能（つまりは止水性能）が適切に発揮されていれば、水道管Ｋ内の水は密閉空間Ｓに浸入しない。

内パッキン６は、内弁箱４の外面に形成された溝４４（図５参照）に嵌入されているが、後述するような弁装置１を組み立てる作業において、外弁箱３の内面に内パッキン６を接触させながら内弁箱４を下方へ移動させる際、内弁箱４（の溝４４）から内パッキン６が離脱する恐れがある。そこで、この弁装置１では、そのような内パッキン６の離脱を防止できるよう、内パッキン６に、複数のＵ字状部６２を互いに連結する連結部６３が設けられている。内パッキン６の離脱は内弁箱４の底面で起こりやすいため、連結部６３は、少なくとも内弁箱４の底面側に配置されていることが好ましい。これにより、内パッキン６を圧縮状態で擦りながら内弁箱４が挿入されても、内弁箱４の底面での内パッキン６の離脱を効果的に防止できる。

Ｕ字状部６２は、図３のように、上下方向に延びて内弁箱４の側面に装着される一対の側方部分６２ａ，６２ｂと、その一対の側方部分６２ａ，６２ｂの下端部を互いに接続して内弁箱４の底面に装着される下方部分６２ｃとを有する。また、図４のように、内弁箱４の底面側から見て、Ｕ字状部６２は、円弧状部分６２Ａと、その円弧状部分６２Ａの両端から内弁箱４の側面に向けて延びた一対の直線状部分６２Ｓ，６２Ｓとを含んでいる。かかる構成によれば、すり鉢状に形成された外弁箱３の底部内面にＵ字状部６２（の下方部分６２ｃ）を密着させやすい。円弧状部分６２Ａは、環状部６１の周方向に沿って円弧状に形成されている。直線状部分６２Ｓは、円弧状部分６２Ａの端部から屈曲して延びている。

連結部６３は、円弧状部分６２Ａの延長方向に沿って設けられている。これにより、内パッキン６において張力が作用する方向に連結部６３が設けられるので、Ｕ字状部６２を強固に連結できる。これに代えてまたは加えて、後述する別実施形態のように直線状部分６２Ｓの延長方向に沿って連結部６３を設けることも可能である。また、内パッキン６の離脱は、その内パッキン６の屈曲した部位で起こりやすいため、図４で示したような内パッキン６の屈曲部位に連結部６３を設けることが、離脱防止効果を高めるうえで好ましい。

図３～５に示すように、本実施形態では、連結部６３がＵ字状部６２（の下方部分６２ｃ）よりも細く形成され、密閉空間Ｓが連結部６３によって遮断されないように構成されている。このため、密閉空間Ｓでは、内弁箱４の側面の上下方向に延びた空間と、内弁箱４の底面側の空間との連通状態が確保されている。図５の例では、内弁箱４の外面に形成された溝４４に連結部６３が嵌入されているため、かかる連通状態が確実に保持される。但し、外弁箱３の内面と内弁箱４の外面との隙間に連結部６３を配置することも可能であり、その場合においても、密閉空間Ｓを遮断しない程度に連結部６３が十分に細く（即ち、小さい断面積で）形成される。

図６に示すように、外弁箱３は、密閉空間Ｓを外部と連通させる連通口３３と、その連通口３３を開閉させる開閉部材３４とを有する。図２では、これらを断面ではなく外観で描いている。本実施形態では、連通口３３が筒状に形成され、開閉部材３４が止めねじ３４ａとプラグ３４ｂとで構成されている。但し、これに限られず、例えば、上述した本出願人による特許文献２に開示されるようなボルトによって開閉部材を構成することも可能である。また、本実施形態では、外弁箱３に内弁箱４を固定するための固定手段が連通口３３に内蔵されているが、これについては後述する。

既述のように、外弁箱３と内弁箱４との間でのシール性能が適切に発揮されていれば、水道管Ｋ内の水は密閉空間Ｓに浸入しない。したがって、不断水状態で弁装置１を組み立てる際に、外弁箱３のドレン３５や後述する挿入装置８３のドレンから続けて水が排出されない場合は、外弁箱３と内弁箱４との間でのシール性能が適切に発揮されていることが確認される。そうでない場合は、密閉空間Ｓが浸水しているため、シール性能が適切に発揮されていないことが確認される。上記のように連結部６３は密閉空間Ｓを遮断しないため、このシール性能の確認作業に支障を及ぼさない。

［内弁箱の固定手段］
外弁箱３に内弁箱４を固定するための固定手段について説明する。但し、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、本出願人による特許文献２に開示されるようなボルトを用いて外弁箱３に内弁箱４を固定することも可能である。そのボルトには、先端部が尖った形状のボルトを用いてもよい。また、固定手段は、必ずしも密閉空間Ｓを利用したものでなくてもよいし、所定の部材を内弁箱４の上面に係止することで固定する構造でもよい。

本実施形態では、図６のように、外弁箱３が、密閉空間Ｓを外部と連通させる筒状の連通口３３と、その連通口３３に内蔵されたピース３７とを有する。ピース３７は、金属などの剛体で形成され、例えば鉄製である。ピース３７は、連通口３３を介した外部からの操作により、密閉空間Ｓの内部に突出した突出位置（図６参照）と、密閉空間Ｓの内部に突出しないように連通口３３に収納された収納位置（図７参照）との間で変位可能であり、突出位置のピース３７を内弁箱４の外面に係止させることによって内弁箱４が外弁箱３に固定されるように構成されている。

既述の通り、外弁箱３の内面と内弁箱４の外面との間には、内パッキン６により区画された密閉空間Ｓが形成されている。密閉空間Ｓは浸水しないため、この密閉空間Ｓの内部にピース３７を突出させることができる。ピース３７は、環状部６１よりも下方で内弁箱４の側面に係止するため、外弁箱３の高さ寸法が小さくても適用可能である。また、ピース３７が内蔵された連通口３３は外弁箱３に設けられているので、内弁箱４を固定するための別個の部材を外弁箱３に接続する必要はない。よって、この弁装置１は、外弁箱３に内弁箱４を固定するうえで使い勝手に優れたものとなる。

連通口３３の内面は、ピース３７の回動を規制する形状を有し、ピース３７は回転不能な状態で連通口３３に収容されている。そのため、後述するボルト部材３８ｂを螺合する際に、ピース３７の供回りを防止できる。図６では、連通口３３を介した外部からの操作により、具体的には連通口３３に螺合されたネジ部材としての止めねじ３４ａによって、ピース３７が突出位置に配置されている。止めねじ３４の背面（図６の右側の面）には、図示しない六角穴が形成されている。止めねじ３４ａを捩じ込むことにより、その止めねじ３４ａの先端面がピース３７の背面を押圧し、密閉空間Ｓの内部に向けてピース３７を変位させることができる。

本実施形態では、内弁箱４の外面に係止するピース３７の係止面３７ｆが平坦面により形成されているため、係止面３７ｆによって内弁箱４の外面を損傷させない。また、係止面３７ｆは、密閉空間Ｓに向かって上方に傾斜しているとともに、内弁箱４の外面における係止面３７ｆとの接触部位は、その係止面３７ｆと同じ方向に傾斜した傾斜面４ｆにより形成されている。このため、内弁箱４の外面に対してピース３７を円滑に係止させることができる。係止面３７ｆと傾斜面４ｆとは互いに面接触するように構成されている。

図７では、連通口３３を介した外部からの操作により、具体的には連通口３３に密封状態で取り付けた治具３８を用いて、ピース３７が収納位置に配置されている。治具３８は、Ｏリングを介して連通口３３を密封する筒状部材３８ａと、その筒状部材３８ａの内部に螺合されたボルト部材３８ｂとを備える。ボルト部材３８ｂは、ピース３７の背面に螺合可能な先端部を有する。かかる治具３８を用いて密閉空間Ｓから遠ざかる方向にピース３７を引っ張ることにより、ピース３７を収納位置で保持できる。

［弁装置の組み立て］
不断水工法によって弁装置１を組み立てる手順の一例について説明する。まずは、既設の水道管Ｋに外弁箱３を外嵌装着し、その外弁箱３に接続した切削装置（図示せず）を用いて外弁箱３の内部で水道管Ｋを切削する（切削工程）。外弁箱３は、例えば、水道管Ｋの管路のうち、補修や撤去が必要な特定区域の上流側に装着される。外弁箱３の装着作業では、固着具を締め付けることで上側部材３Ａと下側部材３Ｂとを互いに接合し、分割部３０の隙間を外パッキン５，５で密封する。その際、分割部３０に分岐配管７の端部７ａを挟み込んで外弁箱３に分岐配管７を接続する。分岐配管７の端部７ｂには栓体８１を装着しておく（図８参照）。

切削装置は、固着具の締め付けを完了した後、作業弁８２（図８参照）を介して外弁箱３の開口部３２に接続される。水道管Ｋの切削作業では、作業弁８２を開放した状態で、開口部３２を通じてホールソーなどの切削工具（図示せず）を外弁箱３の内部に配置し、不断水状態で水道管Ｋを切削する。本実施形態では、水道管Ｋよりも大径の切削工具（例えば、ホールソー）を用いて、図１のように水道管Ｋを軸方向に切り離すフルカット切断を採用しているが、これに限られない。切削により発生した切り粉は、ドレン３５を開放することで外部に排出できる。切削が完了したら、切削工具を引き上げて作業弁８２を閉じる。

切削工程では、図７のように、連通口３３に密封状態で取り付けた治具３８を用いて、密閉空間Ｓの内部に突出しないようにピース３７を連通口３３に収納しておくことが好ましい。これにより、切削工程において、切削装置（の切削工具）にピース３７を干渉させることなく、またピース３７を外弁箱３の内部に脱落させることなく、連通口３３からの漏水を防止できる。これに対し、本出願人による特許文献２に開示されるようなボルトの先端で内弁箱を固定する構造では、ボルトにシールテープなどのシール材が使用され、そのまま外弁箱３に残置されてしまうことがある。

次に、図８のように切削装置に代えて挿入装置８３を外弁箱３に接続し、その挿入装置８３を用いて外弁箱３の内部に内弁箱４を挿入する（挿入工程）。内弁箱４の挿入作業では、図８の状態から作業弁８２を開放し、内弁箱４の底面が外弁箱３の底部内面に当接するまで挿入装置８３のシャフトを押し込み、内弁箱４を下降させる。この時点で、内弁箱４には弁体２と弁軸２１が取り付けられており、その内弁箱４の外面には内パッキン６が装着されている。外弁箱３に内弁箱４が挿入されると、環状部６１が開口部３２を密封するとともに、三つのＵ字状部６２がそれぞれ貫通孔４１～４３の周囲を密封する。その結果、外弁箱３と内弁箱４との間が内パッキン６によって密封される（図１，２参照）。

挿入工程では、内弁箱４に装着された内パッキン６により、上記の如く外弁箱３と内弁箱４との間を密封するとともに、外弁箱３の内面と内弁箱４の外面との間に、内パッキン６により区画された密閉空間Ｓを形成する。内弁箱４が下方へ移動する際、外弁箱３の内面に内パッキン６が接触するものの、連結部６３によって内パッキン６の離脱を防止できることから、密閉空間Ｓが適切に形成される。また、挿入工程では、図７のように、連通口３３を介した外部からの操作により、密閉空間Ｓの内部に突出しないようにピース３７を連通口３３に収納しておく。これにより、ピース３７を内弁箱４に干渉させないようにできる。

外弁箱３と内弁箱４との間でのシール性能が適切に発揮されていても、挿入工程の直後は密閉空間Ｓに水が溜まっているため、ドレン３５を開放して密閉空間Ｓ内の水を排出する。ドレン３５から続けて水が排出されない場合は、外弁箱３と内弁箱４との間でのシール性能、特にＵ字状部６２によるシール性能が適切に発揮されていることが確認できる。また、挿入装置８３のドレン（図示せず）を開放しても続けて水が排出されない場合は、外弁箱３と内弁箱４との間でのシール性能、特に環状部６１によるシール性能が適切に発揮されていることが確認できる。シール性能の確認後、連通口３３から治具３８を取り外す。

次に、外弁箱３に内弁箱４を固定する（固定工程）。この固定工程では、図６のように、連通口３３を介した外部からの操作により、密閉空間Ｓの内部にピース３７を突出させ、そのピース３７を内弁箱４の外面に係止させることで内弁箱４を外弁箱３に固定する。最終的には、図２のように蓋体３６によって内弁箱４を外弁箱３に固定できるため、ピース３７による固定は、一時的な固定（即ち、仮固定）であってもよい。本実施形態では、連通口３３に止めねじ３４ａを螺合することによりピース３７を密閉空間Ｓの内部に突出させる。止めねじ３４ａのネジ山を保護する観点から、必要に応じて、連通口３３をプラグ３４ｂで閉塞してもよい。

外弁箱３に内弁箱４を固定した後、外弁箱３から作業弁８２と挿入装置８３を取り外す。そして、図２のように、内弁箱４の上方に減速機２２を被せるとともに、外弁箱３に蓋体３６を接続して施蓋し、外弁箱３に内弁箱４が収容された状態とする。かかる弁装置１によれば、特定区域での補修や撤去を行うために流路を遮断したり、分岐配管７に接続した分岐管に流路を切り替えたりすることが可能になる。何らかの事情で内弁箱４を撤去する場合は、上記とは逆の手順によって外弁箱３に対する内弁箱４の固定を解除すればよい。

［他の実施形態］
前述の実施形態では、弁装置が、回転式の弁体によって流路を切替可能な切替弁（三方切替弁）として構成されている例を示したが、これに限定されない。したがって、例えば、弁装置が、上述した本出願人による特許文献２に開示されるような、昇降式の弁体によって流路を遮断可能な仕切弁として構成されていてもよい。

前述の実施形態では、内パッキンが三つのＵ字状部を有する例を示したが、これに限定されない。例えば、上記の如き仕切弁として弁装置が構成されている場合において、内パッキンは、一対の貫通孔を取り囲むように配置された二つのＵ字状部を有しうる。内パッキンが有するＵ字状部の数は、例えば二つ乃至四つである。

図９は、別実施形態における内弁箱４の底面図であり、いずれも二つのＵ字状部６２を有する内パッキン６が装着されている。図９（ａ）は、連結部６３が円弧状部分６２Ａの延長方向に沿って設けられた例である。図９（ｂ）は、連結部６３が直線状部分６２Ｓの延長方向に沿って設けられた例である。二本の連結部６３，６３は互いに交差しており、その交差部は必要に応じて接着してもよい。図９（ｃ）は、連結部６３が直線状部分６２Ｓの延長方向に沿って設けられた例であり、連結部６３がＸ字状に形成されている。これらの変形例は、前述の実施形態に適用することも可能である。

本発明に係る弁装置は、水道管に適用できるものであるが、これに限られず、水以外の各種の液体、気体などの流体に用いる流体管に幅広く適用できる。

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。

１ 弁装置
２ 弁体
３ 外弁箱
４ 内弁箱
４ｆ 傾斜面
５ 外パッキン
６ 内パッキン
７ 分岐配管
３３ 連通口
３４ 開閉部材
３４ａ 止めねじ（ネジ部材）
３４ｂ プラグ
３５ ドレン
３７ ピース
３７ｆ 係止面
３８ 治具
６１ 環状部
６２ Ｕ字状部
６３ 連結部
Ｋ 水道管（流体管）
Ｓ 密閉空間

Claims (1)

1. 既設の流体管に外嵌装着される外弁箱と、その外弁箱に収容され、前記流体管内を流れる流体の流路を遮断または切替可能な弁体を有する内弁箱と、前記外弁箱と前記内弁箱との間を密封する内パッキンとを備え、
   前記内パッキンが、前記内弁箱の上部側面の周囲に沿って装着される環状部と、前記環状部から下方に延び、前記内弁箱の側面から底面に亘って装着される複数のＵ字状部とを有し、
   隣り合う前記Ｕ字状部の間に、前記外弁箱の内面と前記内弁箱の外面とで挟まれた密閉空間が形成され、
   前記内パッキンに、複数の前記Ｕ 字状部を互いに連結する連結部が設けられており、
   前記連結部が前記Ｕ字状部よりも細く形成されている、弁装置。

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