(57)【要約】【課題】弁体及び弁箱弁座が固着するのを防止することができる補修弁を提供する。【解決手段】補修弁１は、流体が通過する流入口１２及び排出口１６を有する弁箱１０と、流体が流入口１２及び排出口１６を通過するときに流入口１２及び排出口１６のそれぞれに対向する流入口側開口部３４及び排出口側開口部３３を有するとともに、流体が排出口１６を通過するのを妨げるときに排出口１６に対向する止水面部３１を有する弁体３０と、弁体３０及び排出口１６の間に介在し且つ弁箱１０に配設される弁座部１９とを備え、止水面部３１が排出口１６に対向するとき、止水面部３１が弁座部１９に接触し、排出口側開口部３３が排出口１６に対向するとき、排出口側開口部３３が弁座部１９から離間する。【選択図】図２Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が通過するための通過口を有する弁箱と、
前記流体が前記通過口を通過するときに前記通過口に対向する開口部を有するとともに、前記流体が前記通過口を通過するのを妨げるときに前記通過口に対向する止水面部を有する弁体と、
前記弁体及び前記通過口の間に介在するように前記弁箱に配設される弾性体と、を備え、
前記止水面部が前記通過口に対向するとき、前記止水面部が前記弾性体に接触し、前記開口部が前記通過口に対向するとき、前記開口部が前記弾性体から離間することを特徴とする補修弁。
【請求項２】
前記通過口は略円形であり、
前記弾性体は前記弁箱内における前記通過口の周縁を取り囲むように取り付けられ、
前記弁体は中空の球状体に基づく所定の外径を有することを特徴とする請求項１に記載の補修弁。
【請求項３】
前記通過口の内径に対する前記所定の外径の比率は１．６０以上であることを特徴とする請求項２記載の補修弁。
【請求項４】
前記通過口の内径に対する前記所定の外径の比率は１．６０以上１．９０以下であることを特徴とする請求項２記載の補修弁。
【請求項５】
前記弾性体は前記弁体側の端部が囲む弁座部下端面を備え、
前記弁体は前記開口部の周縁が囲む周縁部延伸面を備え、
前記弁座部下端面と前記周縁部延伸面との距離は０ｍｍ以上３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の補修弁。
【請求項６】
前記弾性体は曲面を有し、前記曲面は前記弁体に対向していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の補修弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は補修弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、流体が流れる管路に接続される空気弁等を補修するために、管路及び空気弁の間に配設される補修弁が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１の補修弁は、管路を流れる流体が流入する流入口及び流入口から流入した流体を排出する排出口を有する弁箱と、弁箱に格納され且つ中心軸を有する略球状の弁体と、弁体に接続される操作ハンドルとを備える。
【０００３】
弁箱は排出口に弁体が当接する弁箱弁座を有する。また、弁体は、排出口に重畳可能な排出口側開口部及び止水面を有する。例えば、排出口側開口部が排出口に重畳するとき、流入口から流入した流体は排出口から排出されるが、止水面が排出口に重畳するとき、流入口から流入した流体は排出口から排出されない。さらに、操作ハンドルは弁体に固定され、排出口側開口部が排出口に重畳する状態（以下、「全開状態」という。）と、止水面が排出口を塞ぐ状態（以下、「全閉状態」という。）とを互いに切り替えるときに操作される。
【０００４】
ところで、通常、排出口で確実に止水するために、弁箱弁座には、例えば、合成ゴムが用いられる。弁体の排出口側開口部の周縁及び弁箱弁座は全開状態で密着しているが、全開状態から全閉状態への切り替えが始まると、弁体の一部及び弁箱弁座の一部が接触し、全開状態から全閉状態への切り替えが終わると、弁体の止水面及び弁箱弁座が密着する。また、弁体の止水面及び弁箱弁座は全閉状態で密着しているが、全閉状態から全開状態への切り替えが始まると、弁体の一部及び弁箱弁座の一部が接触し、全閉状態から全開状態への切り替えが終わると、弁体の排出口側開口部の周縁及び弁箱弁座が密着する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３９４３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、補修弁は空気弁等を補修する場合にのみ全開状態から全閉状態に切り替えられるため、補修弁が全開状態から全閉状態に切り替えられる頻度は少ない。したがって、補修弁が長期間全開状態から全閉状態に切り替えられず、全開状態が維持されると、弁箱弁座に使用された合成ゴムが劣化し、弁体の排出口側開口部の周縁及び弁箱弁座が固着する。そのため、例えば、ユーザがメンテナンスの際に全開状態を全閉状態に切り替えようとしても、全開状態を全閉状態に切り替えることができないという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、弁体及び弁箱弁座が固着するのを防止することができる補修弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に係る補修弁は、流体が通過可能な通過口を有する弁箱と、前記流体が前記通過口を通過するときに前記通過口に対向する開口部を有するとともに、前記流体が前記通過口を通過するのを妨げるときに前記通過口に対向する止水面部を有する弁体と、前記弁体及び前記通過口の間に介在するように前記弁箱に配設される弾性体と、を備え、前記止水面部が前記通過口に対向するとき、前記止水面部が前記弾性体に接触し、前記開口部が前記通過口に対向するとき、前記開口部が前記弾性体から離間することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、弁体及び弁箱弁座が固着するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に係る補修弁を概略的に示す上面図である。
【図２Ａ】図１の補修弁のＡ−Ａ線に沿う部分断面図であって、水道管の水が補修弁を通過するのを示す図である。
【図２Ｂ】図２Ａの補修弁の弁座部周辺の拡大図である。
【図３】図１の補修弁を図１におけるレバーの方向から眺めた補修弁の側面図であり、レバーの操作と弁体の開閉動作との関係を説明するための図である。
【図４】図１の補修弁のＢ−Ｂ線に沿う断面図であって、水道管の水が補修弁を通過するのを回避することを示す図である。
【図５】図４における弁体の変形例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
図１は、本実施の形態に係る補修弁１を概略的に示す上面図である。図２Ａは、図１の補修弁１のＡ−Ａ線に沿う部分断面図であって、水道管の水が補修弁１を通過するのを示す図である。
【００１３】
図１及び図２Ａの補修弁１は、水道管（不図示）に接続された消火栓や空気弁（いずれも不図示）等のメンテナンスを容易に行うために、水道管と消火栓等との間に介在している。補修弁１は、水道管と消火栓や空気弁とに接続されている弁箱１０を備える。弁箱１０は、水道管側に位置する流入口１２と、消火栓や空気弁側に位置する排出口１６（通過口）とを有する。流入口１２は水道管の水が弁箱１０の内部（弁箱内）に流入する際に通過する円形（略円形）の貫通孔であるとともに、排出口１６は弁箱１０の内部に流入した水が排出される際に通過する円形（略円形）の貫通孔であり、排出口１６の口径は流入口１２の口径と同一である。流入口１２及び排出口１６は、上下方向（図２Ａにおける矢印Ｘの方向）に貫通する。また、弁箱１０は、排出口１６を開閉する弁体３０を格納する。
【００１４】
さらに、弁箱１０は、弁箱下部材１１と弁箱上部材１５を有し、弁箱下部材１１及び弁箱上部材１５は、ボルト及びナットによって締結されている（図４）。流入口１２は弁箱下部材１１に設けられ、排出口１６は弁箱上部材１５に設けられている。また、弁箱１０は、その外側の一部に弁体３０を操作するためのレバー２５を有し、レバー２５が操作されると弁体３０は後述の開閉動作に従って排出口１６を開閉する。
【００１５】
弁箱下部材１１は下側フランジ部１３を有し、弁箱上部材１５は上側フランジ部１７を有する。下側フランジ部１３は、流入口１２を取り囲むように配置され、水道管に継手管、例えば、フランジ部を有するフランジ付Ｔ字管（不図示）を介して接続される。下側フランジ部１３は円板形状であり、例えば、４つの下側フランジ孔（不図示）を有する。各下側フランジ孔は周方向に等間隔に配置され、下側フランジ部１３及びフランジ付Ｔ字管のフランジ部は各下側フランジ孔を介してボルト締結される。
【００１６】
上側フランジ部１７は、排出口１６を取り囲むように配置され、消火栓等に接続される。上側フランジ部１７は円板形状であり、下側フランジ部１３と同様に４つの上側フランジ孔１７ａを有する。各上側フランジ孔１７ａは周方向に等間隔に配置され、上側フランジ部１７及び消火栓等は各上側フランジ孔１７ａを介してボルト締結される。
【００１７】
排出口１６の縁部は、弁体３０が密着するための弁座部１９と、排出口１６を取り囲むように上側フランジ部１７に嵌合される上側部材１８とを備える。上側部材１８は弁座部１９の消火栓等側に隣接して設けられ、弁座部１９は上側部材１８及び弁体３０の間に位置する。このとき、弁座部１９は弁体３０に対向する曲面１９ａを備え、曲面１９ａの弁体３０側の端部は１つの面（以下、「仮想弁座部下端面１９ｂ」という。図２Ｂ参照。）上に存在する。なお、弁座部１９は弾性体、例えば、合成ゴムで構成される。
【００１８】
弁体３０は、全体として、一方向（例えば、水が流通する方向）に貫通する環状の部材である。弁体３０は、中心点Ｏ及び直径（外径）Ｒ（不図示）を有する中空の球状体（以下、「弁体原形」という。）を変形することによって得られる。本実施の形態では、弁体３０は弁体原形が有する中心点Ｏ及び外径Ｒを有することを前提とする。また、弁体３０は排出口側開口部３３、流入口側開口部３４、止水面部３１、軸連結部３７及び対向部３８を備える。排出口側開口部３３及び流入口側開口部３４は弁体原形の球面の一部が切除されたように形成されている貫通孔である。
【００１９】
排出口側開口部３３及び流入口側開口部３４は、いずれも、略円形の貫通孔であり、排出口側開口部３３及び流入口側開口部３４のそれぞれの中心と、弁体３０の中心点Ｏは一直線上に配置され、排出口側開口部３３及び流入口側開口部３４のそれぞれの中心は弁体３０の中心点Ｏを介して対向するように配置される。流入口側開口部３４及び流入口１２が対向し且つ排出口側開口部３３及び排出口１６が対向するとき、水道管の水が補修弁１を通過する。このとき、排出口側開口部３３の周縁部３３ａは、弁座部１９に対して離間している。
【００２０】
止水面部３１は排出口側開口部３３及び流入口側開口部３４の間に延在し、略円形の円形平坦部３１ａ及び弁座当接部３１ｂを有する。円形平坦部３１ａは、弁体原形の一部が平坦化された部分であり、弁座当接部３１ｂは、弁体原形の球面の一部であって、円形平坦部３１ａを取り囲むように配置されている。対向部３８は、弁体３０の中心点Ｏを介して止水面部３１に対向するように配置される。止水面部３１及び排出口１６が対向し且つ対向部３８及び流入口１２が対向するとき、水道管の水が補修弁１を通過するのを回避する。
【００２１】
軸連結部３７は、弁体３０の一部、具体的に、排出口側開口部３３、流入口側開口部３４、止水面部３１、及び対向部３８以外の弁体３０の球面であって、止水面部３１及び対向部３８に連続する軸連結部３７ａ，３７ｂを構成する。軸連結部３７ａは弁体３０の中心点Ｏを介して軸連結部３７ｂに対向するように配置され、軸連結部３７ａには回動軸２１が固定され、軸連結部３７ｂには支持軸２２が固定されている。回動軸２１は弁箱１０を貫通し、その一端が軸連結部３７ａに固定されるとともに、他端はレバー２５に接続される。レバー２５が操作されると、回動軸２１が回動して弁体３０が回動軸２１の周りを回動する。また、支持軸２２は弁箱１０を貫通し、その一端が軸連結部３７ｂに挿入されるとともに、他端は弁箱１０の外側壁に接続部材、例えば、Ｃ形止め輪を用いて固定される。これにより、支持軸２２は弁体３０を支持する。回動軸２１及び支持軸２２はＯリングを装着するためのＯリング溝２１ａ，２２ａを有し、Ｏリング溝２１ａ，２２ａにＯリングが装着されると、例えば、流入口１２から弁箱１０の内部に流入した水が回動軸２１及び支持軸２２に沿って弁箱１０の外部に流出するのを防止できる。
【００２２】
図３は、図１の補修弁１を図１におけるレバー２５の方向から眺めた補修弁１の側面図であり、レバー２５の操作と弁体３０の開閉動作との関係を説明するための図である。
【００２３】
図３におけるレバー２５は回転軸２１を中心に、例えば、レバー位置２５ａ（図３中の実線のレバー２５の位置）及びレバー位置２５ｂ（仮想線のレバー２５の位置）の間で回動する。具体的に、レバー位置２５ａに位置するレバー２５が操作されて図３中の矢印Ｘ１の方向に移動すると、レバー２５はレバー位置２５ｂに位置し、レバー位置２５ｂに位置するレバー２５が操作されて図３中の矢印Ｘ２の方向に移動すると、レバー２５はレバー位置２５ａに位置する。
【００２４】
レバー２５がレバー位置２５ａに位置するとき、弁体３０は止水面部３１が排出口１６に対向し、水道管の水が補修弁１を通過しないように排出口１６を全閉する（図４）。このとき、弁体３０の弁座当接部３１ｂは弁座部１９に当接している。また、レバー２５がレバー位置２５ｂに位置するとき、排出口側開口部３３及び流入口側開口部３４はそれぞれ排出口１６及び流入口１２に対向し、水道管の水が補修弁１を通過するように排出口１６及び流入口１２を全開する（図２Ａ）。このとき、弁体３０の排出口側開口部３３の周縁部３３ａは弁座部１９に対して間隔を空けて配置されている。すなわち、弁体３０は弁座部１９に接触していない。
【００２５】
ところで、止水面部３１が排出口１６に対向するときに弁座当接部３１ｂが弁座部１９に当接して排出口１６を全閉し、排出口側開口部３３及び流入口側開口部３４のそれぞれが排出口１６及び流入口１２に対向するときに弁体３０が弁座部１９に接触することなく排出口１６及び流入口１２を全開するために、排出口１６の内径及び弁体３０の外径Ｒの関係を検証した。
【００２６】
排出口１６の内径が７５ｍｍであり且つ弁体３０の外径Ｒが１２０ｍｍ以上の場合に、止水面部３１が排出口１６に対向するときに弁座当接部３１ｂが弁座部１９に当接し、排出口側開口部３３及び流入口側開口部３４のそれぞれが排出口１６及び流入口１２に対向するときに弁体３０が弁座部１９に接触しない仕組み（以下、「全開時非接触機構」という。）が確認された。また、排出口１６の内径が１００ｍｍであり且つ弁体３０の外径Ｒが１６０ｍｍ以上の場合、並びに、排出口１６の内径が１５０ｍｍであり且つ弁体３０の外径Ｒが２４０ｍｍ以上の場合にも全開時非接触機構が確認された。したがって、排出口１６の内径に対する弁体３０の外径Ｒの比率が１．６０以上の場合に、全開時非接触機構が得られることが確認された。
【００２７】
さらに、排出口１６の内径が７５ｍｍであり且つ弁体３０の外径Ｒが１１８ｍｍ以下の場合、排出口１６の内径が７５ｍｍであり且つ弁体３０の外径Ｒが１１０ｍｍ以下の場合、排出口１６の内径が１００ｍｍであり且つ弁体３０の外径Ｒが１４５ｍｍ以下の場合、及び排出口１６の内径が１５０ｍｍであり且つ弁体３０の外径Ｒが２２０ｍｍ以下の場合、すなわち、排出口１６の内径に対する弁体３０の外径Ｒの比率が１．５以下の場合に、止水面部３１が排出口１６に対向するときに弁座当接部３１ｂと弁座部１９との間に隙間が発生し、水道管の水が弁体３０及び弁座部１９で止水されなかった。つまり、排出口１６の内径に対する弁体３０の外径Ｒの比率が１．５７以下の場合に、全開時非接触機構が得られないことが確認された。
【００２８】
排出口１６の内径に対する弁体３０の外径Ｒの比率が１．６０以上の場合に、全開時非接触機構が得られるが、その比率が、例えば、４．０のときは弁体が大型化し、弁箱１０も大型化する必要がある。したがって、弁箱１０の大型化を回避するために、排出口１６の内径が７５ｍｍであり且つ弁体３０の外径Ｒが１４３ｍｍ以下の場合、排出口１６の内径が１００ｍｍであり且つ弁体３０の外径Ｒが１９０ｍｍ以下の場合、及び排出口１６の内径が１５０ｍｍであり且つ弁体３０の外径Ｒが２８５ｍｍ以下の場合がよい。すなわち、排出口１６の内径に対する弁体３０の外径Ｒの比率は１．６０以上１．９０以下がよい。
【００２９】
続いて、排出口側開口部３３及び流入口側開口部３４のそれぞれが排出口１６及び流入口１２に対向する場合に、弁座部１９の曲面１９ａで構成される仮想弁座部下端面１９ｂと、排出口側開口部３３の周縁部３３ａで囲まれた面（以下、「周縁部延伸面３３ｂ」という。図２Ａ参照。）との距離について検証した。まず、排出口１６の内径が７５ｍｍであり且つ弁体３０の外径Ｒが１２６ｍｍの場合について検証した結果、仮想弁座部下端面１９ｂと周縁部延伸面３３ｂとの距離は０ｍｍ以上３ｍｍ以下であれば全開時非接触機構が確認された。一方、仮想弁座部下端面１９ｂと周縁部延伸面３３ｂとの距離が３ｍｍよりも長いとき、止水面部３１を排出口１６に対向させると、弁座当接部３１ｂと弁座部１９との間に隙間が発生し、水道管の水が弁体３０及び弁座部１９で止水されなかった。
【００３０】
また、排出口１６の内径が１００ｍｍであり且つ弁体３０の外径Ｒが１６８ｍｍの場合、排出口１６の内径が１５０ｍｍであり且つ弁体３０の外径Ｒが１９０ｍｍの場合のそれぞれについて検証したところ、上記と同様に、仮想弁座部下端面１９ｂと周縁部延伸面３３ｂとの距離は０ｍｍ以上３ｍｍ以下であれば全開時非接触機構が確認され、その距離が３ｍｍよりも長いとき、止水面部３１を排出口１６に対向させると、弁座当接部３１ｂと弁座部１９との間に隙間が発生し、水道管の水が弁体３０及び弁座部１９で止水されなかった。すなわち、仮想弁座部下端面１９ｂと周縁部延伸面３３ｂとの距離は０ｍｍ以上３ｍｍ以下であればよいことがわかった。
【００３１】
本実施の形態では、全開時非接触機構を得るために、排出口１６の内径が７５ｍｍであり且つ弁体３０の外径Ｒが１２６ｍｍ（排出口１６の内径に対する弁体３０の外径Ｒの比率が１．７）であることを前提とする。このとき、弁体３０の中心点Ｏと排出口１６（弁座部１９の上側部材１８側端部）との距離ｈは約５５ｍｍであり、弁体３０の中心点Ｏと排出口側開口部３３との距離ｈ１は約４５ｍｍである。なお、排出口１６の内径が７５ｍｍであり且つ弁体３０の外径Ｒが１１８ｍｍのときの距離ｈは約５０ｍｍである。したがって、距離ｈは排出口１６の内径及び弁体３０の外径Ｒに応じて変化する。また、仮想弁座部下端面１９ｂと周縁部延伸面３３ｂとの距離は０ｍｍである。すなわち、仮想弁座部下端面１９ｂと周縁部延伸面３３ｂとが面一になるように弁体３０は配置される。
【００３２】
ところで、従来は、排出口１６の内径が７５ｍｍの場合、例えば、外径が１１８ｍｍの弁体が使用されていた。本実施の形態の弁体３０（外径Ｒが１２６ｍｍ）と従来の弁体（外径が１１８ｍｍ）とを比較すると、本実施の形態の弁体３０は従来の弁体の１．０７倍大きい。すなわち、本実施の形態の弁体３０は従来の弁体を拡大し、排出口側開口部３３が排出口１６に対向するときに排出口側開口部３３の周縁部３３ａが弁座部１９に接触しないように排出口側開口部３３（貫通孔）を形成することによって得られる。具体的に、排出口側開口部３３は仮想弁座部下端面１９ｂと周縁部延伸面３３ｂとが面一になるように形成されている。
【００３３】
本実施の形態の補修弁１によれば、止水面部３１が排出口１６に対向するとき、止水面部３１は、弁座部１９に接触し、排出口側開口部３３が排出口１６に対向するとき、排出口側開口部３３の周縁部３３ａは弁座部１９に接触しないので、長期間に亘って排出口側開口部３３が排出口１６に対向しても、排出口側開口部３３が弁座部１９に固着するのを防止することができる。換言すれば、弁体３０及び弁座部１９が固着するのを防止することができる。その結果、排出口１６に排出口側開口部３３が対向している期間にかかわらず、排出口１６に対向する排出口側開口部３３を止水面部３１に簡単に切り替えることができる。
【００３４】
図５は、図４における弁体３０の変形例を説明するための図である。
【００３５】
図５の補修弁１は、図４の補修弁１における弁体３０の変形例として弁体５０を有し、弁体５０以外の構成において図４の補修弁１と同一の構成を有するため、以下において、図４の補修弁１と異なる点のみ説明する。
【００３６】
図５の弁体５０は弁体原形を約半分に分割することによって得られる。本変形例の弁体５０は、弁体３０の対向部３８に対応する部分を有していないが、弁体３０と同様に弁体原形が有する中心点Ｏ´及び外径Ｒ´（不図示）を有するとともに、止水面部３１及び排出口側開口部３３に対応する止水面部５１及び排出口側開口部５３を有する。止水面部５１は円形平坦部３１ａ及び弁座当接部３１ｂのそれぞれに対応する円形平坦部５１ａ及び弁座当接部５１ｂから構成される。また、弁体５０は止水面部５１及び排出口側開口部５３の中心点Ｏ´側に裏側部５９を有する。
【００３７】
裏側部５９は排出口側開口部５３の開口端に一致する一の縁部と、一の縁部に対向し且つ一の縁部とは異なる他の縁部とを有する。すなわち、他の縁部は弁体原形を半分に分割することによって得られる縁部であり他の縁部の周辺には回動軸２１及び支持軸２２が取り付けられ、回動軸２１の操作に関わらず、裏側部５９は裏側部５９の他の縁部を介して流入口１２に対向する。したがって、水道管の水が補修弁１を通過するか否かは弁体５０及び流入口１２の関係ではなく、弁体５０及び排出口１６の関係によって決定される。具体的に、弁体５０の止水面部５１が排出口１６に対向するときに弁座当接部５１ｂが弁座部１９に当接して排出口１６を全閉する。このとき、裏側部５９は流入口１２に対向しているため、流入口１２は開放されている。また、弁体５０の排出口側開口部５３が排出口１６に対向するときに弁体５０が弁座部１９に接触することなく排出口１６を全開する。このときも、裏側部５９は流入口１２に対向しているため、流入口１２は開放されている。
【００３８】
本変形例の弁体５０を備える補修弁１は、図４における弁体３０を備える補修弁１と同様の効果を奏することができる。
【００３９】
以上、本発明について、上述した実施の形態を用いて説明したが、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００４０】
１０  弁箱
１２  流入口
１６  排出口
１９  弁座部
３０  弁体
３１  止水面部
３３  排出口側開口部
３４  流入口側開口部
【図１】
2019007559.tif 000003
【図２Ａ】
2019007559.tif 000004
【図２Ｂ】
2019007559.tif 000005
【図３】
2019007559.tif 000006
【図４】
2019007559.tif 000007
【図５】
2019007559.tif 000008