(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水道管に連通し流路の一部を構成する筐体と、
前記流路を閉塞する閉位置と当該流路を開放する開位置との間を移動可能な弁体と、
前記弁体を移動させるための駆動機構と、
前記閉位置において前記弁体のうち前記筐体と対面する部位に設けられる袋体と、
前記袋体に対して流体の出し入れを可能にする袋体導通路と、を備え、
前記弁体を前記駆動機構によって前記閉位置に移動させた後に、前記袋体導通路を介して前記袋体に流体を供給して膨張させることで、前記袋体の膨張力で前記弁体と前記筐体との間を密封するように構成されており、
前記袋体内部は、前記流路に連通しておらず、
前記駆動機構は、前記弁体を挟んで前記流路の反対側に密閉空間を形成する密閉空間形成部と、前記密閉空間に導通する導通口と、を有し、
前記密閉空間形成部は、前記弁体の外面、前記筐体の内面、前記筐体と前記弁体との間に設けられるシール部材を含み、
前記導通口を介して前記密閉空間へ導入する駆動用流体の圧力によって前記弁体が前記閉位置へ移動し、前記導通口を介して前記密閉空間から前記駆動用流体を抜くことで、前記流路内の圧力によって前記弁体が前記開位置へ移動するように構成されている、弁装置。
【請求項２】
前記袋体導通路と前記密閉空間が連通しており、前記駆動用流体が前記弁体を移動させると共に、前記袋体を膨張させるように構成されている、請求項１に記載の弁装置。
【請求項３】
前記袋体は、前記弁体の全体ではなく前記筐体と対面する部位のみに設けられている、請求項１又は２に記載の弁装置。
【請求項４】
前記筐体は、前記弁体の一部が挿入される溝部を有し、
前記袋体は、前記弁体の前記溝部に挿入される部位のうち移動方向に対する側面に配置されており、前記袋体の膨張力によって前記弁体の両側面が前記溝部に挟持される、請求項１〜３のいずれかに記載の弁装置。
【請求項５】
前記弁体の両側面のうち一方の側面に、前記袋体が設けられ、
前記弁体の両側面のうち他方の側面に、前記溝部と密封するためのシール部材が設けられている、請求項４に記載の弁装置。
【請求項６】
前記両側面のうち前記袋体が設けられる一方の側面は、前記水道管が接続される側にある、請求項５に記載の弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、水道などの流体流路に使用される弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、流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、分岐管を接続する工法が採用されている。かかる工法では、種々の弁装置が用いられる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、流体管を取り囲んで装着される複数の分割体で構成される分岐ケースと、分岐ケースの分割面に端部を挟み込んで接続される分岐管と、分岐管の流路を遮断する閉位置と当該遮断を開放する開位置との間を移動する弁体と、を有する弁装置が開示されている。弁体は、分岐管に形成された貫通挿入口を介して分岐管の内外に往来可能に構成され、分岐管を閉塞するために用いられる。
【０００４】
特許文献２には、分岐ケースと、分岐ケースの分割面に端部を挟み込んで接続される分岐管と、分岐管と分岐ケースの内部連通を開閉する弁体と、を有する弁装置が開示されている。弁体は、分岐ケースに形成された貫通挿入口を介して分岐ケースの内外を往来可能に構成され、分岐ケースと分岐管の内部連通を閉塞するために用いられる。
【０００５】
特許文献３には、分岐ケースの分岐管に接続される管状体の弁箱と、弁箱の内部流路を開閉する弁体と、を有する作業用仕切弁とも呼ばれる弁装置が開示されている。弁体は、弁箱に接続される穿孔機などの機器の脱着時に弁箱を閉塞するために用いられる。
【０００６】
特許文献４には、流体管の外周面に対し所要空間を形成した状態で密封状に外嵌される筐体と、所要空間内に設けられ筐体の分岐口を閉塞可能な円弧状の弁体と、弁体を筐体の内周に沿って移動させる駆動装置とを備え、駆動装置は、弁体に形成されたピニオンに噛み合う回転軸を有し、回転軸が回転することで弁体を筐体の内周に沿って移動させる弁装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１４−９５４７６号公報
【特許文献２】特開２０１１−１０６５７２号公報
【特許文献３】特開２０１２−２４０１６８号公報
【特許文献４】特開２０１４−８４９２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の弁装置は、金属製の弁体に設けられたシール部材を止水のために圧縮する必要がある。そのために、シール部材を筐体（分岐ケース、弁箱）に接触させて圧縮した状態で擦れ動く構造が採用されるか、弁体を筐体に押しつける力によってシール部材を圧縮する構造が採用されている。レバーやハンドルなどの操作部を介して弁体を駆動させるためには、比較的大きな操作力が必要となる。
【０００９】
本開示は、このような課題に着目してなされたものであって、その目的は、止水性を確保しつつ、弁体を移動させる際に必要となる操作力を低減して操作性を向上させる弁装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。
【００１１】
すなわち、本開示の弁装置は、
水道管に連通し流路の一部を構成する筐体と、
前記流路を閉塞する閉位置と当該流路を開放する開位置との間を移動可能な弁体と、
前記弁体を移動させるための駆動機構と、
前記閉位置において前記弁体のうち前記筐体と対面する部位に設けられる袋体と、
前記袋体に対して流体の出し入れを可能にする袋体導通路と、を備え、
前記弁体を前記駆動機構によって前記閉位置に移動させた後に、前記袋体導通路を介して前記袋体に流体を供給して膨張させることで、前記袋体の膨張力で前記弁体と前記筐体との間を密封するように構成されている。
【００１２】
この構成によれば、駆動機構により弁体を移動させる際には袋体を収縮状態にして弁体を移動させ、弁体と筐体との摩擦を低減できるので、駆動機構を操作する際に必要となる操作力を低減でき、操作性を向上させることが可能となる。それでいて、弁体を閉位置に移動させた後に、袋体に流体を供給して袋体を膨張させることで、袋体の膨張力で弁体と筐体との間を密封するので、流路を的確に閉塞することができる。さらに、弁装置全体の軽量化及びコストを低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態の弁装置を示す側面図。
【図２】流路閉塞状態の弁装置を示す断面図。
【図３】図２におけるＡ−Ａ部位断面図。
【図４】弁体を示す平面図、正面図及び側面図。
【図５】流路開放状態の弁装置を示す断面図。
【図６】第２実施形態の流路閉塞状態の弁装置を示す断面図。
【図７】図６におけるＢ−Ｂ部位断面図。
【図８】弁体を示す平面図、正面図及び側面図。
【図９】流路開放状態の弁装置を示す断面図。
【図１０Ａ】上記実施形態の変形例を示す断面図。
【図１０Ｂ】上記実施形態の変形例を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本開示の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１５】
［第１実施形態］
図１〜５に示すように、本実施形態の弁装置は、既設の水道管１に連通し流路の一部を構成する筐体２を有する。筐体２は、水道管１の外周面に対して所定空間を形成した状態で密閉状に水道管１の外側に嵌め込まれる分岐ケース２０を有する。分岐ケース２０は、分岐ケースシール部２０Ｓを挟みつつ複数の分割体２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃを組み合わせて構成される割Ｔ字管形状をしており、ボルトとナットからなる締結具によって分割体同士が互いに連結される。分岐ケース２０（１つの分割体２０Ｂ）には、分岐管部２１が接続されている。分岐管部２１は、水道管１から分岐する流路の一部を構成する。
【００１６】
分岐ケース２０には、分岐管部２１を介して切削装置（図示せず）が取り付けられる。図１であれば、分岐管部２１の左側に接続される。切削装置が、分岐ケース２で包囲された水道管１に穿孔を形成した後、切削装置を取り外す必要がある。切削装置の取り外しを可能にするためには、穿孔された水道管１と分岐管部２１との内部連通を一時的に閉塞する必要がある。そのために、弁装置は、流路を閉塞する閉位置（図２参照）と流路を開放する開位置（図５参照）との間を移動可能な弁体３と、弁体３を移動させるための駆動機構４と、を有する。
【００１７】
弁体３は、金属製であり、筐体２としての分岐管部２１内に設けられ、分岐管部２１を閉塞する。弁体３は、流路ｒとしての分岐管部２１の軸方向に沿って見た場合に円盤状に形成されている。弁体３は、分岐管部２１内において分岐管部２１の軸（流路ｒ）に対して直交する方向に沿って移動する。
【００１８】
弁体３は、弁棒４０を受け入れ可能に中空に形成されている。弁体３の内壁の一部には、弁体３を移動させるための駆動力を受ける弁体側ギア部４ａ（雌ねじ）が形成されている。弁棒４０の外周面には、弁体側ギア部４ａと噛み合って駆動力を伝達する筐体側ギア部４ｂ（雄ねじ）が形成されている。弁棒４０の上端は操作入力部４１に接続されている。操作入力部４１に対して回転による操作力が入力されると、操作入力部４１が弁棒４０と一体になって弁棒４０の軸に沿って回転する。弁棒４０と弁体３とはネジ構造によって嵌合しているので、弁体３は上下にスライド移動する。すなわち、本実施形態において、駆動機構４は、機械式駆動機構であり、弁体３側に設けられ弁体３を移動させるための駆動力を受ける弁体側ギア部４ａと、筐体２側に設けられ弁体側ギア部４ａと噛み合って駆動力を伝達する筐体側ギア部４ｂと、を有している。
【００１９】
閉位置において弁体３のうち筐体２（分岐管部２１）と対面する部位には、シール材として機能する袋体５が設けられている。また、袋体５に対して流体の出し入れを可能にする袋体導通路６が設けられている。駆動機構４を構成する操作入力部４１、弁棒４０は中空である。弁体３も中空である。袋体導通路６は、操作入力部４１、弁棒４０及び弁体３の中空部を通って、弁体３の中空下端に至り、弁体３の内部を通過して袋体５に導通している。
【００２０】
袋体５としては、止水性を有するウレタン素材のゴム風船が挙げられるが、これに限定されない。袋体５は、弁体３の全体ではなく筐体２（分岐管部２１）と対面する縁部のみに設けられている。縁部とは、弁体３の中央部を避けた部位という意味である。本実施形態では、袋体５は、弁体３のうち移動方向に対する両側面３ａ、３ｂ（円形面）の周縁に設けられ、環状をなしている。筐体２としての分岐管部２１は、弁体３の一部が挿入される溝部２ａを有する。袋体５は、弁体３の溝部２ａに挿入される部位のうち移動方向に対する側面３ａ、３ｂに配置されている。
【００２１】
第１実施形態の弁装置の動作について説明する。
【００２２】
まず、図５に示すように、弁体３が開位置にある状態において、袋体５内部の流体を抜いた状態にし、袋体５を収縮させておく。次に、レバーやハンドルなどを用いて駆動機構４を回転駆動し、弁体３を開位置（図５）から閉位置（図２）に移動させる。次に、袋体導通路６を介して袋体５に流体を入れ、圧力をかけることで袋体５を膨張させる。袋体５の膨張力によって弁体３の両側面３ａ、３ｂが溝部２ａに挟持される。袋体５に入れる流体としては、水、油などの液体のほか、空気などの気体が挙げられる。
【００２３】
以上のように、第１実施形態の弁装置は、
水道管１に連通し流路の一部を構成する筐体２である分岐管部２１と、
流路を閉塞する閉位置と流路を開放する開位置との間を移動可能な弁体３と、
弁体３を移動させるための駆動機構４と、
閉位置において弁体３のうち、筐体２である分岐管部２１と対面する部位に設けられる袋体５と、
袋体５に対して流体の出し入れを可能にする袋体導通路６と、を備え、
弁体３を駆動機構４によって閉位置に移動させた後に、袋体導通路６を介して袋体５に流体を供給して膨張させることで、袋体５の膨張力で弁体３と筐体２である分岐管部２１との間を密封するように構成されている。
【００２４】
この構成によれば、駆動機構４により弁体３を移動させる際には袋体５を収縮状態にして弁体３を移動させ、弁体３と筐体２との摩擦を低減できるので、駆動機構４を操作する際に必要となる操作力を低減でき、操作性を向上させることが可能となる。それでいて、弁体３を閉位置に移動させた後に、袋体５に流体を供給して袋体５を膨張させることで、袋体５の膨張力で弁体と筐体との間を密封するので、流路を的確に閉塞することができる。さらに、弁装置全体の軽量化及びコストを低減することが可能となる。
【００２５】
本実施形態では、袋体５は、弁体３の全体ではなく筐体２である分岐管部２１と対面する部位のみに設けられている。
【００２６】
このように、袋体５が弁体全体に設けられている場合に比べて、袋体５が縁部のみに設けられている方が、袋体の膨張力が集中しやすくなり、密封に作用する力が増大する。したがって、止水性能を向上させることが可能となる。
【００２７】
本実施形態では、筐体２である分岐管部２１は、弁体３の一部が挿入される溝部２ａを有し、袋体５は、弁体３の溝部２ａに挿入される部位のうち移動方向に対する側面３ａ、３ｂに配置されており、袋体５の膨張力によって弁体の両側面３ａ、３ｂが溝部２ａに挟持される。
【００２８】
このように、移動方向に対する両側面３ａ、３ｂが溝部２ａに挟持されるので、弁体３の移動方向の端面のみで密封する場合に比べて挟持作用が発現するので、止水性を向上させることができる。また、弁体３が溝部２ａを介して挟持されることになるので、抜けにくく、安定する。
【００２９】
本実施形態では、駆動機構４は、弁体３側に設けられ、弁体３を移動させるための駆動力を受ける弁体側ギア部４ａと、筐体２側に設けられ、弁体側ギア部４ａと噛み合って駆動力を伝達する筐体側ギア部４ｂと、を有する機械式駆動機構である。
【００３０】
［第２実施形態］
第２実施形態の弁装置について、図６〜９を用いて説明する。第１実施形態と同じ部材については同じ符号を付して説明を省略する。第１実施形態では、弁体３を移動させる駆動機構４が機械式であるが、第２実施形態では、弁体１０３を移動させる駆動機構１０４が流体駆動式である。そのために、弁体１０３の構造も第１実施形態と異なる。
【００３１】
駆動機構１０４は、弁体１０３を挟んで流路ｒの反対側に密閉空間ＳＰを形成する密閉空間形成部１４０と、密閉空間ＳＰに導通する導通口１４１と、を有する。本実施形態において、密閉空間形成部１４０は、弁体１０３の外面、筐体２の内面、筐体２と弁体１０３との間に設けられるシール部材を含んで構成されている。
【００３２】
弁体１０３は、円盤形状と箱形状を結合した形状であり、頂面が弁体１０３を駆動用流体の圧力を受けるための受圧面１０３ｃに設定されている。受圧面１０３ｃには、袋体導通路６が設けられ、袋体５に導通している。すなわち、袋体導通路６と密閉空間ＳＰは連通している。弁体１０３が閉位置に移動した後に袋体５が膨張するように、受圧面１０３ｃに設けられる袋体導通路６の穴は、受圧面１０３ｃの面積に対して非常に小さな穴に設定されている。
【００３３】
第２実施形態の弁装置の動作について説明する。
【００３４】
まず、図９に示すように、弁体１０３が開位置にある状態において、袋体５を収縮させておく。次に、導通口１４１を介して密閉空間ＳＰに駆動用流体を導入し、密閉空間ＳＰの圧力が流路ｒの圧力に勝れば、駆動用流体の圧力によって弁体１０３が閉位置に移動する。さらに、駆動用流体を密閉空間ＳＰに導入して密閉空間ＳＰの圧力を高めれば袋体５が膨張する。袋体５の膨張力によって弁体１０３の両側面１０３ａ、１０３ｃが溝部２ａに密封される。一方、導通口１４１を介して密閉空間ＳＰから駆動用流体を抜けば、密閉空間ＳＰの圧力が流路ｒの圧力よりも弱くなれば、流路ｒの圧力によって弁体１０３が開位置に移動する。駆動用流体としては、水、油などの液体のほか、空気などの気体が挙げられる。
【００３５】
以上のように、第２実施形態の弁装置は、水道管１に連通し流路ｒの一部を構成する筐体２である分岐管部２１と、流路ｒを閉塞する閉位置と流路ｒを開放する開位置との間を移動可能な弁体１０３と、弁体１０３を移動させるための駆動機構１０４と、閉位置において弁体１０３のうち筐体２である分岐管部２１と対面する部位に設けられる袋体５と、袋体５に対して流体の出し入れを可能にする袋体導通路６と、を備え、弁体１０３を駆動機構１０４によって閉位置に移動させた後に、袋体導通路６を介して袋体５に流体を供給して膨張させることで、袋体５の膨張力で弁体１０３と筐体２である分岐管部２１との間を密封するように構成されている。
【００３６】
第２実施形態では、駆動機構１０４は、弁体１０３を挟んで流路ｒの反対側に密閉空間ＳＰを形成する密閉空間形成部１４０と、密閉空間ＳＰに導通する導通口１４１と、を有する。導通口１４１を介して密閉空間ＳＰへ導入する駆動用流体の圧力によって弁体１０３が閉位置へ移動し、導通口１４１を介して密閉空間ＳＰから駆動用流体を抜くことで、流路ｒ内の圧力によって弁体１０３が開位置へ移動するように構成されている。
【００３７】
第２実施形態では、袋体導通路６と密閉空間ＳＰが連通しており、駆動用流体が弁体１０３を移動させると共に、袋体５を膨張させるように構成されている。
【００３８】
この構成によれば、弁体１０３の移動と袋体５の膨張に必要となる流体を供用しているので、構成を簡素化することが可能となる。
【００３９】
特に、弁体を駆動用流体の圧力で駆動する構造において、従来のゴムシール部材のみを用いた場合には、弁体を筐体に押しつけて止水するために必要となる駆動用流体の圧力が高くなり、現実的ではない。本開示のように、弁体を移動させた後に袋体を膨らませて止水する構造であれば、弁体の移動時に必要となる駆動用流体の圧力を抑えることができるので、好ましい。
【００４０】
［変形例］
例えば、第１及び第２実施形態では、弁体の両側面３ａ、３ｂの両方に袋体５を設けているが、これに限定されない。例えば、図１０Ａに示すように、弁体３の両側面３ａ、３ｂのうち一方の側面３ａに袋体５が設けられ、弁体３の両側面３ａ、３ｂのうち他方の側面３ｂに溝部２ａと密封するための袋体でないシール部材５’が設けられていてもよい。シール部材５’は、袋体ではないゴムなどの弾性体が挙げられる。
【００４１】
この構成によれば、一方の側面３ａのみに袋体５が設けられているので、袋体５が一方の側面３ａから端面３ｄに亘って設けられている場合に比べて、袋体５が膨張する方向を一方向に限定でき、膨張力を集中させてシール力を向上させることができる。
【００４２】
さらに、図１０Ａに示すように、両側面３ａ、３ｂのうち袋体５が設けられる一方の側面３ａは、水道管１が接続される側にある。この構成によれば、水道管１側に袋体５、反対側にシール部材５’が設けられる。弁体３は、水道管１の水圧によって水道管１から離れる方向に押される。よって、水道管１の水圧によって、シール部材５’と溝部２ａが接触しやすくなり、弁体３の移動による袋体５の損傷又はシワを回避でき、安定度が増す。また、弁体３の姿勢が安定しやすくなる。
【００４３】
勿論、両側面３ａ、３ｂのうち水道管１に近い側にシール部材を設け、水道管１から遠い側に袋体を設けてもよい。
【００４４】
また、図１０Ｂに示すように、弁体３の進行方向の端面３ｄに袋体５を設けてもよい。同図の例では、弁体の端面３ｄ及び両側面３ａ、３ｂに袋体を設けているが、端面３ｄのみに袋体を設けてもよい。
【００４５】
第２実施形態において、袋体導通路６と密閉空間ＳＰは導通しているが、袋体導通路６と密閉空間ＳＰとを導通させず、独立させていてもよい。
【００４６】
第１及び第２実施形態では、弁体３，１０３は、金属製であるが、一部に止水シートを用いてもよい。具体的には、金属製の枠体と、枠体に張られる止水シートとで弁体を構成してもよい。止水シートとしてはウレタン素材が挙げられるが、これ以外にも適宜利用可能である。この構成によれば、弁体を軽量化できる。
【００４７】
また、第１及び第２実施形態では、分岐ケース２０を構成する分割体の分割面に端部を挟み込んで分岐管部２１を接続しているが、これに限定されない。例えば、分岐ケース２０に分岐管部２１が形成されていてもよい。
【００４８】
弁体の形状は、板状、偏平形状であるが、これに限定されない。例えば、水道管１の外周面に沿って湾曲する円弧板状でもよい。
【００４９】
弁体は、分岐管部における流路を遮蔽するが、水道管に接続される流路を遮蔽するものであれば、これに限定されない。例えば、分岐ケースと水道管との間に円弧板状の弁体が配置され、水道管１の周方向又は軸方向に沿って弁体が移動するように構成することが考えられる。このような場合にも、第１及び第２実施形態で述べた、袋体による止水が有効である。
【符号の説明】
【００５０】
１…水道管
２…筐体
２ａ…溝部
３，１０３…弁体
３ａ、３ｂ…側面
４，１０４…駆動機構
１４０…密閉空間形成部
１４１…導通口
５…袋体
５’…シール部材
６…袋体導通路
ｒ…流路
ＳＰ…密閉空間
【図１】
0006717615.tif 000002
【図２】
0006717615.tif 000003
【図３】
0006717615.tif 000004
【図４】
0006717615.tif 000005
【図５】
0006717615.tif 000006
【図６】
0006717615.tif 000007
【図７】
0006717615.tif 000008
【図８】
0006717615.tif 000009
【図９】
0006717615.tif 000010
【図１０Ａ】
0006717615.tif 000011
【図１０Ｂ】
0006717615.tif 000012