(57)【要約】【課題】  左右どちらに回しても開弁でき、死水が無く、全開で弁体と弁座が接していない弁を得ること。弁を少し開いた時、水が口金からゆっくりと溢れ、全体が小形の弁を得ること。【解決手段】弁座のシート部の外径をＡ、弁体のシート部の外径をＢ、弁体シート部の軌跡（球面）の直径をＳとするとき、Ａ２＋Ｂ２≦Ｓ２の関係にあることを特徴とするセグメントボール弁。全閉から弁体を開の方向に回す時、弁体シート部の小径側が先に、弁体シート部の外径側が後で開くことを特徴とするセグメントボール弁。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁座のシート部の外径をＡ、弁体のシート部の外径をＢ、弁体シート部の軌跡（球面）の直径をＳとするとき、Ａ２＋Ｂ２≦Ｓ２の関係にあることを特徴とするセグメントボール弁。
【請求項２】
全閉から弁体を開の方向に回す時、弁体シート部の小径側が先に、弁体シート部の外径側が後で開くことを特徴とするセグメントボール弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、配管に用いる弁に属する。
【背景技術】
【０００２】水道配管で使う弁は、都市により、ハンドルの回転方向が左回り開と右回り開に分かれている。この両方の要求に対応するには、左右どちらに回しても開にできる弁が便利で、ボール弁とバタフライ弁（以下バタ弁という）が広く使われている。バタ弁の種類は、図３に示す中心型バタ弁と図４に示す偏心型バタ弁である。これらの図において、１は弁箱、２は弁体、３はゴム又はプラスチックの弁座、４は弁棒である。５は流れ方向の中心線で、閉弁状態で弁体２の中心線がこの線に一致する。６は全開状態の弁体２の中心線である。弁体２は弁棒４に取付けられ中心Ｏの周りを回転して開閉する。弁体２の実線は全閉状態を、２点鎖線は全開状態を示す。中心型は弁体２が中心Ｏの所にあり、偏心型は弁体２が中心Ｏから離れ偏心した所にあることを指す。図３の中心型バタ弁は左右どちらから回しても全開は図の２点鎖線になる。図４の偏心型バタ弁は左回りでの全開状態を示すが、右回りでは中心線５に対し対称位置になる。【０００３】ボール弁は流れがスムーズであるが、全開した状態ではボールの周りに死水があり、好ましいことではない。バタ弁は、弁体２や弁棒４が流れの中にあり抵抗はあるが死水はない。また、ボール弁は部品数が多く大口径では価格が高くなり、バタ弁は大口径ほど安価になる傾向がある。従って両弁の良さを持った流れがスムーズで死水のない部品数の少ない弁が望まれていた。【０００４】この望みに叶う弁に図５に示すセグメントボール弁がある。図中の番号は図３及び図４と同じ部品で、開閉も同じである。この弁の原理は、ボール弁のボールの半分を使った弁で、ボールの一部分を弁体２として使っているのでセグメントボール弁と呼ばれている。見方を変えれば、図４の偏心型バタ弁の偏心量を大きくしてボール弁のボールの球面の位置に弁体２を持ってきた弁である。この弁は、流れがスムーズで死水はなく、弁座は一ヶ所になり、弁体２もボールよりは重量が軽い。【０００５】しかし、次ぎのような問題があった。即ち、図５で全開の弁体２（２点鎖線）の先端と弁座３が接しており、弁座３の接した部分（弁体２の、実線と２点鎖線が重なっている部分）は、全閉時と同じ変形をしているので、この部分だけが永久変形したり、弁体２の震動で磨耗したりして、全閉時この部分から漏れるという問題である。そしてこの問題は、図３及び図４のバタ弁でも生じていた。即ち、図３の中心型バタ弁では弁棒の周りで、図４の偏心型バタ弁では全開の弁体２と弁座３の交差部分（弁体２の、実線と２点鎖線の交差部）でも生じていた。【０００６】全開時に弁体と弁座が接しないようにしたボール弁とバタ弁に二重偏心型セグメントボール弁、二重偏心型バタ弁及び三重偏心型バタ弁がある。しかし、これらの弁は、ハンドルの回転方向が、左回り開か右回り開か開のどちらかしかできない。そのため、水道用には左回り開と右回り開の２種類の弁が必要であった。【０００７】日本水道協会は水道用ボール式単口消火栓の規格を制定している。そして、この規格のボール弁は、呼び径７５ｍｍの配管に取付けられるが、口径は口金と同じ最小５７ｍｍでよいとしている。しかし、説明図のボールの口径は５７ｍｍより大きくなっており、市販されている消火栓のボールの口径も大きくなっている。その理由は次ぎの通りである。消火栓を点検するときに弁を少し開いて口金から水が出るのを確認するが、ボール弁の場合少し開くと水は口金の方向に勢い良く噴水のように飛び出し、覗き込む人が危険である。これを防ぐために、ボールの口径を大きくし、出口側に口径より小さい径の壁を設けて、飛び出した水をこの壁に当てて勢いを殺し、口金から水が溢れ出るようにしているのである。【０００８】しかし、上述のようにボールの口径が大きいので、消火栓が大きくなる。
特に配管から消火栓の一番上までの寸法が大きくなるので、配管の埋設深さを深くしなければならず、掘削費を増大させている。
【非特許文献１】ＪＷＷＡＢ１３５水道用ボール式単口消火栓
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】左右どちらに回しても開弁でき、死水がなく、全開で弁体と弁座が接していない弁を得ること。弁を少し開いたとき、水が口金からゆっくりと溢れ、全体が小形の弁を得ること。
【課題を解決するための手段】
【００１０】弁座のシート部の外径をＡ、弁体のシート部の外径をＢ、弁体シート部の軌跡（球面）の直径をＳとするとき、Ａ２＋Ｂ２≦Ｓ２の関係にあることを特徴とするセグメントボール弁。全閉から弁体を開の方向に回す時、弁体シート部の小径側が先に、弁体シート部の外径側が後で開くことを特徴とするセグメントボール弁。
【発明の効果】
【００１１】左右どちらに回しても開弁でき、流れが良く、死水がなく、閉弁性能が低下しない弁が得られる。開弁時、最初に噴出する水が、口金から溢れ出るように流れ安全である。消火栓がコンパクトになり、配管の埋設深さを浅くできる。
【発明の実施するための最良の形態】
【００１２】本発明のセグメントボール弁を図１及び図２に示す。これらの図において、１は弁箱、２は弁体、３は弁座、４は弁棒である。５は流れ方向の中心線、６は全開時の弁体２の中心線、Ｏは弁棒４の中心で弁体の回転中心である。図１の弁体２は、全閉位置を実線で、左回りの全開位置を２点鎖線で示す。右回りの全開位置は、中心線５を対称軸として２点鎖線の弁体が右に写った状態である。Ｓは弁体２が回転したとき、弁体のシート部（シート部は、弁体と弁座が接触する部分を指す）が描く球の直径である。
【００１３】図１で本発明の寸法関係を説明する。Ｄは弁座のシート部の内径で、弁を小型化するために弁の最小口径を確保できる最小寸法である。Ｗは水平方向に測ったシート幅、Ａは弁座のシート部の外径でＡ＝Ｄ＋２Ｗである。Ｂは弁体シート部の外径、Ｃは弁体シート部の小径である。これらの寸法の弁体２及び弁座３上の点はそれぞれ点ａ、ｂ、ｃ及びｄである。図１で全開の弁体２の点ｂは、弁座３の点ａに接している。このときの寸法関係は、Ａ２＋Ｂ２＝Ｓ２である。弁体２と弁座３が全開で接しないようにするには、弁体２の点ａと弁座３の点ａとの間に隙間を設ければよい。隙間のできる条件の寸法関係は、Ａ２＋Ｂ２＜Ｓ２である。
【００１４】隙間を設けるもう一つの方法として、図１の全開の弁体２を、許容できる範囲で９０度以上回す手がある。９０度以上回す角度をαとして、点ａから回転方向に測った隙間βは、β＝πＳα／３６０である。この隙間の設け方を考慮して上に述べた寸法関係の式は、実用上Ａ２＋Ｂ２≦Ｓ２として差支えない。
【００１５】図１及び図２で全閉から開き始める状態を説明する。図２は弁体２の右側の点ｂが点ｄにくるまで少し回転した状態で、左側は既に開いて流れ始めており、右側はこれ以上回すと流れ始めるという状態である。左が先に開くのは、図１で∠ｃｏａ＜∠ｂｏｄの関係になるように点ａ、ｂ、ｃ、ｄの位置がとってあるからである。
【００１６】この状態での流れは矢印のようになる。消火栓の場合、口金の先端位置は図２の２点鎖線位になっており、矢印の方向に出た噴流が直接口金から出ることはない。弁体２が更に回転すると右側からも流れ始めるが、流量の多い左の流れで勢いが殺され、全体として口金からは緩やかな流出になる。また、左が開き次ぎに右が開くことは、弁体の回転角に対する流量の増加が緩やかで、流量を見ながらのハンドル操作が容易になる。
【００１７】以上、全開時弁体２と弁座３が接しないことと、開き始めが一方から起ることを一つのセグメントボール弁で説明したが、これらのことは、必要に応じそれぞれ独立に適用しても差支えない。例えば、配管途中に使う弁は、開き始めが左右同時でもかまわないので、図２で点ｃが点ａに接するように弁体シート部の小径Ｃを小さくすれば、左右同時に流れが始まるが、全開時に弁体２と弁座３は接触しない。また、全開時の弁座の接触を問題にしない場合は、弁体シート部の軌跡（球面）の直径Ｓを小さくするか、弁体シート部の外径Ｂを大きくすれば、全開時弁体２と弁座３が接触した状態になるが、開き始めの性質はそのままである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明のセグメントボール弁の、弁棒の軸心方向から見た断面図
【図２】図１と同じ断面で、弁体が少し開いた状態の図
【図３】中心型バタ弁の弁棒の軸心方向から見た断面図
【図４】偏心型バタ弁の弁棒の軸心方向から見た断面図
【図５】セグメントボール弁の弁棒の軸心方向から見た断面図
【符号の説明】
【００１７】  １：弁箱  ２：弁体  ３：弁座  ４：弁棒  ５、６：中心線
Ａ：弁座シート部の外径  Ｂ：弁体シート部の外径  Ｃ：弁体シート部の小径
Ｄ：弁座シート部の内径  Ｓ：弁体シート部の軌跡（球面）の直径
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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