JPH11336922A - 定流量弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、圧力変動のある配管において、常に
あらかじめ設定した流量を的確に供給できる定流量弁に
関し、例えば、推進工事の推力低減のための滑材注入で
均等で少量づつの滑材を確実に注入できる定流量弁を提
供するものである。 【構成】金属あるいはプラスチックから成る外筒と、弾
性材から成り前記外筒の内側に固着され、中央部を軸方
向に貫通した通水路を有する伸縮筒と、前記伸縮筒の流
入側の円周方向の壁端面に導水孔を設け、その導水孔に
連通して伸縮筒と外筒の間に空間を有する圧力筒とによ
り構成される定流量弁である。また、前記定流量弁の流
通方向の前方あるいは後方のどちらか一方の導水孔に、
伸縮筒より強度を持つ挿入管を所定の位置まで嵌設した
定流量弁である。さらに、前記定流量弁の導水孔部に薄
い隔膜を設け、連通した圧力筒にあらかじめ気体または
液体を封入した定流量弁である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧力変動のある配
管において、常に予め設定した流量を供給することがで
きる定流量弁に関し、特に推進工事においては摩擦抵抗
力を低減するための滑材注入で均等で少量づつの滑材を
連続して注入できる定流量弁に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に定流量弁は、圧力変動のある配管
に設置することにより、常に予め設定した流量を供給で
きるため、さまざまな分野に使用されている。例えば、
ファンコントロールユニットやパネルヒータ等の冷暖房
設備では、その設備の能力に見合った流量を供給するこ
とで、快適な室内環境の維持と省エネが実現できる。高
層ビルなどの給水・給湯システムでは、ポンプ圧力方式
や高架タンク方式等があり、各階毎や配管からの吐出位
置等により圧力差があるため、流量が異なり、各階毎に
定流量弁を設置することにより流量の均等化が行える。

【０００３】また、土木分野においては、先端に掘削機
構を持ったシールド掘進機の後端に埋設管を順次接続し
て、埋設管の後端面を発進立坑内に装備した元押ジャッ
キで押し込みながら埋設管を敷設する推進工法に用いら
れる。推進施工時に埋設管外周と地山による摩擦抵抗力
は、推進延長とともに比例的に増加していくため、発進
立坑内に装備した元押ジャッキ力は大きなものとなり、
埋設管の軸方向耐荷力より大きくなって推進施工が不可
能となる。このため、埋設管外周と地山に形成した空隙
に、埋設管内から滑材を注入充填することによって、埋
設管外周の摩擦抵抗力を低減させる方法が採用されてい
る。一般的な滑材の注入方法としては、埋設管の壁面に
設けた注入孔から適宜滑材を注入していく方法が用いら
れているが、注入箇所を絶えず取り替える労力が必要と
なることや、長距離推進では埋設管の外周に注入された
滑材が地下水によって希釈されたり、地山に押し込まれ
て浸透したりしてその効果が次第に失われていく。この
ため近年電動ボール弁等を各注入孔部に設置して、自動
連動的に先端より順番に滑材を注入させていく方法や、
各注入孔部に定流量弁を設置して、全注入孔から同時に
一定少量ずつの滑材を注入する方法が開発されている。

【０００４】前記した定流量弁としては、弁の内部に金
属スプリングと可動ピストン部を持ち、流入側と流出側
の圧力差によって流出側の断面積を自動的に絞る機構と
なっている。詳しくは、図５に示すように１次側の流体
圧力が変動しても２次側との圧力差が制御範囲内にあれ
ば、自動的に一定流量を吐出しつづけるが、圧力差が増
大すると可動ピストンがノズル方向に移動して通過面積
を縮小して吐出流量を制限する機構である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記した電動ボール弁
を用いた自動連動的に滑材を注入していく方法は、注入
が先端部より順番に実施されて行く関係で、長距離推進
では注入箇所が増加し、増加に従い注入の順番が再び同
一箇所に回ってくるまでの時間が次第に長くなり、一般
の注入方法の欠点と同様に滑材の希釈や浸透等が発生し
て効果がなくなるという問題が発生してくる。また、限
られた時間に所定の量を注入する必要があることから、
必然的に各注入箇所への時間当たりの注入量も多くな
り、注入圧が増大して地上への噴出や地盤の隆起を招来
する恐れがある。

【０００６】次に、各注入孔部に定流量弁を用いて全注
入孔から同時に一定量ずつの滑材を注入する方法は、滑
材が常に一定少量ずつ継続的に注入されていくため、埋
設管の外周に均等に滑材層を形成することができるとと
もに、自動連続的に滑材を注入する方法のように管内に
制御ボックスや電動ボール弁、制御線等を設置する必要
もなく、施工環境も良好となったが、この定流量弁の構
成では、流体が通過する中央部に可動ピストンが位置し
ているため、必然的に流体は一旦可動ピストン部を迂回
して通過せざるをえなく、滑材等のように粘性を持つ流
体では、可動ピストンとノズルで形成されるドーナッツ
状の狭い空間での通過がスムーズにいかず、正確な流量
調節ができない。また、流体に異物等が混入している
と、異物が可動ピストン部や可動ピストンによってドー
ナッツ状に調節されているノズル部にかかったりして流
体の通過を妨げるという問題がある。さらに、金属スプ
リングは常に流体に接しているので、異物が噛み込みや
すく、それによってスプリングの見かけ上のばね係数が
変化して、流量調節特性にバラツキが出てくると言う問
題も発生している。

【０００７】このため、本発明は、滑材等のように粘性
を持つ流体や異物が混入する流体でも確実に定流量ずつ
の吐出が行える定流量弁を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、金属
あるいはプラスチックから成る外筒と、弾性材から成り
前記外筒の内側に固着され、中央部を軸方向に貫通した
通水路を有する伸縮筒と、前記伸縮筒の流入側の円周方
向の壁端面に導水孔を設け、その導水孔に連通して伸縮
筒と外筒の間に空間を有する圧力筒とにより構成される
定流量弁である。また、前記記載の定流量弁であって、
弾性材から成る伸縮筒より大きな強度を持つ挿入管を、
その流通方向の前方あるいは後方のどちらか一方より伸
縮筒の通水路内に嵌設した定流量弁である。さらに、前
記記載の定流量弁であって、導水孔部に薄い隔膜を設
け、連通した圧力筒にあらかじめ気体または液体を封入
した定流量弁である。。

【０００９】外筒は、金属やプラスチックなどで円筒状
に製作されている。外筒の内壁には、天然ゴム、合成ゴ
ム、シリコンゴム等の弾性を有する樹脂より成る伸縮筒
が固着されている。流出側の外筒内面には伸縮筒の移動
を防止するためのフランジが設置されている。伸縮筒の
中央部には、軸方向に伸縮筒を貫通した通水路が設けら
れている。伸縮筒の流入側の壁端面には、通水路を補強
したドーナッツ状の補強材を装着して、円周方向には複
数個の導水孔が設けられている。導水孔は、伸縮筒と外
筒の間に空間を有する圧力筒とで連通されている。

【００１０】また、伸縮筒の通水路内に嵌設される挿入
管は、伸縮筒より強度を持つ金属やプラスチック等で製
作されて、その嵌設長を加減することによって弁に流れ
る流量を制御する機構となっている。

【００１１】また、流入側の伸縮筒の壁端面に設けられ
る導水孔部にゴム等より成る薄い隔膜を設け、導水孔に
連通されている圧力筒にはあらかじめシリコンオイル等
の液体を封入した機構となっている。

【００１２】以上の構成により、流体は、通水路内を通
って流入側から流出側に流れるが、通水路内を通ること
によって流速が増加し、さの結果圧力が低下し、圧力筒
内に導入された流体との間に圧力差を生じる。その圧力
差に対応して伸縮筒の通水路側の内壁部が内側に膨張し
て、弾性を有する伸縮筒の元に戻ろうとする力とつりあ
った位置まで、自動的に流体の通水路の断面積を調節し
て、結果的に流量を一定に制御する。また、伸縮筒の通
水路内に挿入管を嵌設することにより、流入部と流出部
の圧力差によって伸縮筒の通水路側の内壁部が内側に膨
張しようとするが、途中まで嵌設された挿入管がその全
面的な膨張を阻止する。その結果、伸縮筒の元の大きさ
に戻ろうとする力は、その嵌設長によって変更され、つ
りあいの位置も結果的に変化する。これによって、これ
まで段階的にしかできなかった定流量弁の設定流量はか
なりの範囲にわたって微調整できるように成った。さら
に、あらかじめ圧力筒に液体等を封入した定流量弁を使
用することにより、固形物を含む流体の場合にも圧力筒
内に固形物が入り込むこともなく、確実な流量管理が行
える。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は、本発明の基本的な定流量弁
の構成を示す説明図である。金属やプラスチック材より
成る円筒状の外筒１が所定の長さに製作されている。外
筒１の内周壁には、弾性体である天然ゴム、合成ゴム、
シリコンゴム等の樹脂より成る伸縮筒２が固着されてい
る。流出側の外筒１内周壁には、外筒１と伸縮筒２の固
着が外れて流体圧により流出側に移動しないように、金
属やプラスチック材で製作されたフランジ７を設置して
補強されている。伸縮筒２の中央部は、軸方向に貫通し
た通水路３が設けられている。流入側の伸縮筒２の壁端
面には、通水路３部を補強したドーナッツ状の補強材６
が装着され、円周方向には６個の導水孔５が設けられて
いる。導水孔５は、伸縮筒２と外筒１の間に空間を有す
るように設けた圧力筒４と連通されている。

【００１４】上記において導水孔５の設置数を６ヵ所を
例示したが、定流量弁の径に合わせて変化させる。ま
た、導水孔５部にゴム等の薄い隔膜を設けて連通した圧
力筒４にシリコンオイル等の液体や気体を封入した機構
とすることも可能である。

【００１５】図２は、図１における定流量弁の原理を示
す説明図である。今、配管内を流入側から圧力Ｐで流体
が流れている。流体は、通水路３を通ることによって流
速が増加し、圧力Ｐが低下する。また、その時流入側の
導水孔５から圧力筒４へと流体が取り入れられ、圧力筒
４の内壁部８や外筒１内側には圧力Ｐが作用した状態と
なっている。その結果、通水路３内における圧力はＰ−
ΔＰとなり、圧力筒４との間に圧力差が生じ、その圧力
差に対応して圧力筒４の内壁部８が内側に膨張して、弾
性を有する伸縮筒２の元に戻ろうとする力とつりあった
位置まで、自動的に流体の通水路３の断面積を調節し
て、結果的に流量を一定に制御する

【００１６】図３は、定流量弁の他の実施形態を示す説
明図である。流入側の外筒１を湾曲して形成し、外筒１
の直線部に設置した伸縮筒２の通水路３の延長線上の湾
曲部より、挿入管９を通水路３内まで嵌設する。挿入管
９は、湾曲部外部に設けた支持装置１０によって前後方
向にスライド可能に支持されている。挿入管９の側面に
は、流入孔１１が設けられ、流入側からきた流体を伸縮
筒２の通水路３内に導く。また、挿入管９は、伸縮筒２
より強度を持つ金属やプラスチック材で製作されてお
り、通水路３内への嵌設長を加減することによって、弁
に流れる流量を制御する機構となっている。

【００１７】上記実施形態では、挿入管９を流入側に設
置する方法を例示したが、流出側の外筒１を湾曲させて
挿入管９を流出側の通水路３内に嵌設させる方法を用い
ることもできる。

【００１８】図４は、図３における定流量弁の原理を示
す説明図である。外筒１の流入部からきた流体は、挿入
管９に設けた流入孔１１から通水路３内に導かれて、流
出側に流れていく。通水路３内の流速が増加して圧力が
低下すると、圧力筒４と通水路３との間に圧力差が生
じ、圧力筒４の内壁部８が内側に膨張しようとするが、
途中まで嵌設された挿入管９がその全面的な膨張を阻害
する。その結果、弾性を有する樹脂の元に戻ろうとする
力はその嵌設長によって変更され、つりあいの位置も結
果的に変化することとなる。

【００１９】また、本発明の定流量弁の導水孔５部に、
ゴム等より成る薄い隔膜１２を設け、導水孔に連結され
ている圧力筒４にあらかじめシリコンオイル等の液体等
を封入しておくことで、流入側の流体圧力を隔膜１２を
通じて圧力筒４に伝達させ、圧力筒４内に固形物等が入
らない機構とすることもできる。

【００２０】

【発明の効果】以上のように、本発明の定流量弁によ
り、流体が滑材のように粘性を持っていたり、流体内に
異物が混入していても、通水路内に支障となる装置が無
く、スムーズな流体の通過が行え、確実で的確な定流量
弁を提供できる。また、挿入管を付加することによりこ
れまで段階的にしかできなかった設定流量を、広範囲に
わたって微調整できるようになった。さらに、導水孔部
に隔膜を取り付け、圧力等に液体や気体を封入する技術
の付加により、異物や固形物を含む流体の定流量管理も
容易に行えるようになった。

【００２１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本的な定流量弁の構成を示す説明図
である。

【図２】図１における定流量弁の原理を示す説明図であ
る。

【図３】定流量弁の他の実施形態を示す説明図である。

【図４】図３における定流量弁の原理を示す説明図であ
る。

【図５】従来技術の定流量弁の原理を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 外筒 ２ 伸縮筒 ３ 通水路 ４ 圧力筒 ５ 導水孔 ６ 補強材 ７ フランジ ８ 圧力筒の内壁部 ９ 挿入管 １０ 支持装置 １１ 流入孔 １２ 隔膜 １３ 従来の定流量弁の外筒 １４ ノズル １５ 可動ピストン １６ 金属スプリング Ｐ 流入側圧力 Δ P 圧力差

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金属あるいはプラスチックから成る外筒
   と、弾性材から成り前記外筒の内側に固着され、中央部
   を軸方向に貫通した通水路を有する伸縮筒と、前記伸縮
   筒の流入側の円周方向の壁端面に導水孔を設け、その導
   水孔に連通して伸縮筒と外筒の間に空間を有する圧力筒
   とにより構成されることを特徴とする定流量弁。
2. 【請求項２】請求項1記載の定流量弁であって、弾性材
   から成る伸縮筒より大きな強度を持つ挿入管を、その流
   通方向の前方あるいは後方のどちらか一方より伸縮筒の
   通水路内に嵌設したことを特徴とする定流量弁。
3. 【請求項３】請求項１および請求項２記載の定流量弁で
   あって、導水孔部に薄い隔膜を設け、連通した圧力筒に
   あらかじめ気体または液体を封入したことを特徴とする
   定流量弁。