(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体管の外形よりも大きい内径の縦胴部を持った分割ケース体を前記流体管の分岐位置に取り付けて前記流体管を穿孔切断した切断部に、上方および下方の支持板によって支持され、前記流体管の切断部における縦胴部内への突出端を収容可能とする凹部が形成された仕切板を有する弁体を挿入し、流体の流路を切り換え可能とする切換弁装置であって、
前記縦胴部の上端開口部を閉塞する弁蓋と、
前記流体管の管軸に直交する前記縦胴部の中心軸線上に配置され、前記弁蓋と前記縦胴部の底壁に回転可能に枢支された弁軸と、
前記支持板の基部に形成された上方および下方の円筒部が回転可能に嵌合されているとともに、前記弁体の仕切板が切断した流体管の一方の管部または分岐口部に対向しているとき、前記一方の管部の管軸または分岐口部の管軸を偏心方向にして前記弁軸に固着された偏心カムと、
前記上方の偏心カムに形成された係合凹部に対応して前記上方の円筒部に設けられた貫通孔に嵌入され、バネ部材により前記弁軸方向に付勢して前記係合凹部に係合する係合部材と、
前記上方の支持板の上部に設けられ、前記弁軸と同じ回転平面上で回転するローラを取り付けた当接部材と、
前記流体管の管軸と弁軸で形成される平面に平行でかつ流体管の管軸方向に延設され、前記当接部材が当接される第１ストッパーと、
前記分岐口部の管軸と弁軸で形成される平面に平行でかつ分岐口部の管軸方向に延設され、前記当接部材が当接される第２ストッパーと、
前記弁軸を中心とした円弧状に形成され、前記弁体の仕切板が切断した流体管の一方の管部または分岐口部を閉じた位置から後退させて前記弁体を回動させるとき前記当接部材が接する案内部材と、を備え、
前記第１ストッパー、第２ストッパー、案内部材が前記弁蓋の下部に設けられていることを特徴とする切換弁装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば水道本管等の流体管に、流体管内の流体の流れを止めないで分岐管を接続し、流体の流路を変更する際に用いられる切換弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の不断水工事に用いられる従来の切換弁装置には、例えば特開平８−２１９３０７号公報に開示されているものがある。
これを図９及び図１０に基づいて説明する。穿孔機により円形に切断された流体管Ｐの分岐位置には、従来の切換弁装置Ａが取り付けられている。
【０００３】
内径が流体管Ｐの外径よりも大きく形成された縦胴部Ｂと、縦胴部Ｂの両側に連設され流体管Ｐに覆い被さる袖管部Ｃと、流体管Ｐの側方を向く分岐口部Ｄとにより構成された分割ケース体Ｅは、流体管Ｐの中心を通る水平面を境にして上下２分割構造となっており、上下の各対向端部に設けたフランジ（図示略）同士を互いに結合することにより流体管Ｐに取り付けられている。
【０００４】
縦胴部Ｂは、その中心と切断孔の中心とが同軸をなすようにして流体管Ｐに取り付けられ、その上端開口部は、弁蓋Ｆにより閉塞されている。縦胴部Ｂ内の中心軸線上には、弁軸Ｇが、その上端を弁蓋Ｆにより、かつ下端を縦胴部Ｂの底壁により回転可能に支持されて設けられている。
【０００５】
弁軸Ｇにおける縦胴部Ｂ内に位置する上下の端部には、互いに同形、同位相の偏心カムＨ、Ｈが嵌合固着されている。
上記両偏心カムＨ、Ｈには、弁体Ｉにおける扇形に形成された上下一対の支持板Ｊ基部の円筒部が、回転自在に嵌合されている。
【０００６】
支持板Ｊの周端縁には、縦胴部Ｂの内径とほぼ同じ曲率の円弧状断面をなすとともに、外周面の中央部に流体管Ｐの切断端面Ｋが余裕をもって収容しうる矩形または円形の凹部が形成された仕切板Ｌが一体的に連設されている。仕切板Ｊの外面における凹部の周囲には、縦胴部Ｂの内面と密接するパッキンＭが埋設されている。
【０００７】
弁軸Ｇにおける上側の偏心カムＨの上部には、駆動ピニオンＮが嵌着され、この駆動ピニオンＮは、弁蓋Ｆに回転自在に枢着された大径の従動ギヤＯと噛合している。
【０００８】
従動ギヤＯの外周部に下向きに固着されたピンＲは、上側の支持板Ｊに、それをほぼ二等分する中心線上に半径方向を向いて穿設された長孔Ｓと係合している。
【０００９】
このように構成された切換弁装置Ａによると、図１０に示した弁体Ｉが左方の袖管部Ｃの流路を閉じ、流水が右方の袖管部Ｃより分岐口部Ｄに流通している状態から弁軸Ｇを回転させると、偏心カムＨとピンＲの作用により、弁体Ｉは分岐口部Ｄ側に回転しながら縦胴部Ｂ内面から離れる動きをし、弁体Ｉが左方の袖管部Ｃと分岐口部Ｄの中間位置で最大に離れ、更に弁軸Ｇを回転させると、弁体Ｉは徐々に縦胴部Ｂの内面に接近しながら分岐口部Ｄの開口部に向って回転し、弁体Ｉの中央部が分岐口部Ｄの管軸中心とほぼ整合したところで、偏心カムＨの分岐口部Ｄ方向への偏心量が最大となることから、弁体Ｉは分岐口部Ｄに向って押圧され、パッキンＭが縦胴部Ｂの内面に圧接することにより分岐口部Ｄ側の流路が閉止され、流路が切り替えられる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような切換弁装置においては、流体管の外径よりも大きく、かつ縦胴部の内径よりも小さい外形を持ったホールソーによって流体管を穿孔切断するので、流体管の切断部が縦胴部の内周面より内方に突出することになり、縦胴部の内周面を直接弁座とするには、切断部が弁体と干渉するという問題があり、その問題を解決するため、上述した切換弁装置は、偏心カムを用いて、弁体を切断部と干渉しないような構造をとることも考えられるが、弁体が回転しながら縦胴部内周面より離れるので、仕切板の周囲のパッキンと切断部の離隔を大きくとらなければならず、縦胴部の内径を大きくしたり、弁体を大きくしたりする必要がある。
【００１１】
本発明が解決しようとする課題は、上記問題点を解決するためになされたもので、偏心カムを用いた縦胴部の内周面を弁座として使用する軽量で、安価な切換弁装置を提供する点にある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の切換弁装置は、流体管の外形よりも大きい内径の縦胴部を持った分割ケース体を前記流体管の分岐位置に取り付けて前記流体管を穿孔切断した切断部に、上方および下方の支持板によって支持され、前記流体管の切断部における縦胴部内への突出端を収容可能とする凹部が形成された仕切板を有する弁体を挿入し、流体の流路を切り換え可能とする切換弁装置であって、
前記縦胴部の上端開口部を閉塞する弁蓋と、前記流体管の管軸に直交する前記縦胴部の中心軸線上に配置され、前記弁蓋と前記縦胴部の底壁に回転可能に枢支された弁軸と、前記支持板の基部に形成された上方および下方の円筒部が回転可能に嵌合されているとともに、前記弁体の仕切板が切断した流体管の一方の管部または分岐口部に対向しているとき、前記一方の管部の管軸または分岐口部の管軸を偏心方向にして前記弁軸に固着された偏心カムと、前記上方の偏心カムに形成された係合凹部に対応して前記上方の円筒部に設けられた貫通孔に嵌入され、バネ部材により前記弁軸方向に付勢して前記係合凹部に係合する係合部材と、前記上方の支持板の上部に設けられ、前記弁軸と同じ回転平面上で回転するローラを取り付けた当接部材と、前記流体管の管軸と弁軸で形成される平面に平行でかつ流体管の管軸方向に延設され、前記当接部材が当接される第１ストッパーと、前記分岐口部の管軸と弁軸で形成される平面に平行でかつ分岐口部の管軸方向に延設され、前記当接部材が当接される第２ストッパーと、前記弁軸を中心とした円弧状に形成され、前記弁体の仕切板が切断した流体管の一方の管部または分岐口部を閉じた位置から後退させて前記弁体を回動させるとき前記当接部材が接する案内部材とを備え、前記第１ストッパー、第２ストッパー、案内部材が前記弁蓋の下部に設けられていることを特徴としている。
この特徴により、弁軸と弁体とを一体化するので弁軸の回転により直接弁体を回動することができ、また、弁体の進退作動中は弁軸と弁体との一体化を解除するので弁体を弁座である縦胴部の内面に圧接し、隔離する弁体の進退作動を偏心カムにより行なうことができる。弁体の閉止状態から、弁軸を回転させると、弁軸に設けた偏心カムが弁体を内方に移動させて、仕切板を縦胴部の内面より隔離させ、その後係合部材の係合により弁体が回動させられるので、弁体と流体管の切断部とが干渉を避けることができ、縦胴部の内径を大きくしたり、弁体を大きくしたりする必要がなくなり、切換弁装置全体のコストを下げることができる。また、従来に比べ回動手段が弁軸と弁体との一体化、及びその解除の機構だけなので構造が簡単になりコストが低減される。
【００１３】
また、弁体より弁軸方向に突出した係合部材が、弁軸または偏心カムに設けられた係合凹部に係合して弁軸と弁体とが一体化され、弁軸を回転させると弁体も弁軸と一緒に回動する。回動した弁体の当接部材がストッパーに当接し弁体の回動が止まった後に更に弁軸を回転させると、係合部材の付勢力よりも弁軸の回転による係合部材を係合凹部より押し出す力が勝り、係合部材が後退して弁軸と弁体との一体化が解除される。一体化が解除されて弁軸が回転すると、偏心カムにより弁体が縦胴部の内面方向に移動しシールする。すなわち、弁体が進退移動しているときには弁体を回転させないでおくことができるようになり、弁体と流体管の切断部との距離を極力小さくしても両者の干渉を確実に避けることができるので弁体を小さく造ることができて経済的になる。
【００１４】
更に、当接部材は、弁体の回動時には案内部材に接触して、弁体を所定の回動軌道に誘導し、第１、第２ストッパーに当接することにより回動運動を停止させる。進退運動時には、流体管、分岐口部の管軸方向に延設されている第１、第２ストッパーに当接しながらそれに沿って移動する。よって当設部材が弁体の回動、進退それぞれの動作中に案内部材、ストッパーに案内されるので、弁体は正確で安定した移動を行なうことができる。したがって、弁体と流体管の切断部との距離を極力小さくしても両者の干渉を確実に避けることができ、弁体を小さく造ることができ経済的になる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１ないし図３において、２は流体管であり、穿孔機により円形に切断された分岐位置には、本発明の切換弁装置１が取り付けられている。
【００１７】
流体管２の外径よりも大きな内径に形成された縦胴部４と、縦胴部４に連設された袖管部５と、袖管部５に対して側方を向く分岐口部６とによって構成される分割ケース体３は、流体管２の中心を通る水平面を境にして上下２分割構造となっており、上下の各対向端部に設けたフランジ(図示略)同士を互いに結合することにより一体に形成されている。
【００１８】
分割ケース体３は、縦胴部４の中心と、切断孔の中心とが同軸をなすように流体管２に取り付けられ、袖管部５の受口部５ａにゴム輪７を挿入し、２つ割押輪８で押圧することにより流体管２との水密性を保っている。
【００１９】
縦胴部４の上端開口部は、弁蓋９により閉塞されている。縦胴部４内の中心軸線上には、弁軸１０が、その上端を弁蓋９により、かつ下端を縦胴部４の底壁により回転可能に枢支されて立設されている。
【００２０】
弁軸１０における縦胴部４内に位置する上下の端部には、互いに同形、同位相をなす偏心カム１１、１１が平行キー１０ａにより回転不能に嵌合固着されている。
【００２１】
上記両偏心カム１１、１１には、弁体１２における扇形をなす上下一対の支持板１２ａの基部に形成された円筒部１２ｂが、回転自在に嵌合されている。なお、偏心カム１１の偏心方向は、弁体１２が左方の袖管部５及び分岐口部６を閉じた時、それらの管軸方向を向くようなっており、また、偏心カム１１の偏心量は流体管２における切断端面Ｃの縦胴部４内への突出寸法よりも若干大としてある。
【００２２】
支持板１２ａの周端縁には、縦胴部４の内径とほぼ同じ曲率の円弧状断面をなすとともに、外周面の中央部に流体管２の切断端面Ｃが余裕をもって収容できる矩形または円形の凹部１２ｄが形成された仕切板１２ｃが一体的に連設されている。仕切板１２ｃの外面における凹部１２ｄの周囲には、縦胴部４の内面と密接するパッキン１３が設けられている。
【００２３】
なお、上記仕切板１２ｃは、縦胴部４における分岐口部６と流体管２に連通する開口部を閉塞できる所要の面積を有している。
【００２４】
上方の円筒部１２ｂには係合部材１４が収容される貫通孔１２ｅが、支持板１２ａの中心線上で仕切板１２ｃの反対方向に孔設されており、円筒部１２ｂの外側に水密に取り付けられたプレート１６に支えられたばね部材１５を介して弁軸方向に付勢されて係合部材１４が配置されている。
【００２５】
係合部材１４は、偏芯カム１１に設けられた係合凹部１１ａに係合する先端が球状に形成された頭部１４ａと、ばね部材１５が外嵌され、頭部１４ａよりも小径に形成された円筒形の本体部１４ｂとで構成されている。
【００２６】
頭部１４ａの後部にはＯリング１７が収容される溝１４ｃが設けられ、また、プレート１６の本体部１４ｂが貫通する孔１６ａの周囲にはＯリングが収容される溝１６ｂが設けられており、係合部材１４はＯリング１７を介して貫通孔１２ｅとの水密を保ちながら進退可能に取り付けられている。
【００２７】
弁軸１０における上側の偏心カム１１に設けられた係合凹部１１ａは、偏芯カム１１の最大偏心位置に設けられており、開口端部が広がったテーパ状に形成されている。
【００２８】
弁体１２における上方の支持板１２ａの上部には、支持板１２ａを半径方向に沿って二等分する中心線上に、弁軸と同じ回転平面上で回転するローラ１８ａがローラピン１８ｂにより取り付けられた当設部材１８が設けられている。
【００２９】
弁蓋９の下部には、流体管２の管軸と弁軸１０とで形成される平面に平行でかつ当設部材１８に当設する第１ストッパー１９ａが流体管２の管軸方向に所定の長さで設けられ、分岐口部６の管軸と弁軸１０とで形成される平面に平行でかつ当設部材１８に当設する第２ストッパー１９ｂが分岐口部６の管軸方向に所定の長さで設けられている。
【００３０】
また、弁体１２が後退して回動するときに当設部材１８が接する弁軸を中心とした円弧状の案内部材２０が第１ストッパー１９ａと第２ストッパー１９ｂとの間にローラ１８ａの外径とほぼ同じ間隔を空けて設けられている。
【００３１】
次に図４〜図８を参照して上記実施例の作用を説明する。
【００３２】
図４は、弁体１２が左方の袖管部５の流路を閉塞し、流体が右方の袖管部５より分岐口部６に流通している状態を示すものである。この状態では係合部材１４は偏芯カム１１の係合凹部１１ａとの係合が解除されて偏心カム１１は左方に変位しており、弁体１２はパッキン１３を介して縦胴部４の内面に押圧されている。また、当接部材１８は、第１ストッパー１９ａに当接し、第１ストッパー１９ａと案内部材２０の端部との間隙より袖管部５側に出た位置にある。
【００３３】
この状態から弁軸１０を平面視反時計方向に回転させると、当接部材１８が第１ストッパー１９ａに当接しているので弁体１２は回転せずに第１ストッパーに沿いながら偏心カム１１の回転により縦胴部４の内面から後退し始め、図５に示すように、偏心カム１１が１８０゜まで回転すると、弁体１２は縦胴部４の内面より最大距離離れ、係合部材１４はばね部材１５により弁軸１０方向に付勢されているので偏芯カム１１の係合凹部１１ａと係合し、弁軸１０と弁体１２が一体化される。
【００３４】
弁軸１０と弁体１２が一体化された後に弁軸１０を平面視時計方向に回転させると、図６に示すように、弁軸１０と弁体１２が一体化されているので偏心カム１１と弁体１０の相対位置関係が変化することなく弁軸１０の回転角度と同じ回転角度だけ弁体１２も回転する。弁体１２が回動しているときは、ローラー１８ａは案内部材２０に接触して回転しながら移動し、縦胴部４内面方向に弁体が移動するのを防止している。
【００３５】
図５の状態から、弁軸１０を平面視時計方向に９０°回転させると、図７に示すように、弁体１２は分岐口部６に正対する位置に移動し、当接部材１８が第２ストッパー１９ｂに当接することによって回動が停止する。
【００３６】
更に弁軸１０を回転させると、弁体１２は当接部材１８が第２ストッパー１９ｂに当接しているので回転せずに弁軸１０のみが回転し、係合部材１４の頭部１４ａが、貫通孔１２ｅ内に没することにより、弁体１２と偏芯カム１１との係合が解除されて、偏芯カム１１が弁体１２と相対回転することにより、弁体１２は徐々に分岐口部６側の縦胴部４の内面に向って移動し、偏心カム１２の分岐口部６方向への偏心量が最大となることにより、弁体１２は分岐口部６に向って押圧され、パッキン１３が縦胴部４の内面に圧接することにより分岐口部６側の流路が閉止される（図８）。
【００３７】
その結果、流体の流路は左方の袖管部５側に切り換る。
【００３８】
弁体１２の回動中や、進退移動中は、当接部材１８が案内部材２０やストッパー１９に当接するが、回転するローラー１８ａが設けられているので弁体１２の移動が支障なく行われる。
【００３９】
弁体１２を再度左方の袖管部５側に回動する際は、弁軸１０を平面視時計方向に回転させて弁体１２を後退させ、係合部材１４が係合凹部１１ａに係合した後に弁軸１０を平面視反時計方向に回転させればよく、これにより上記と逆の作用で弁体１２を図３に示す元の位置まで移動させることができる。
【００４０】
以上説明したように、上記実施例の切換弁装置においては、弁体１２の進退移動時には弁体１２が回動することがなく、弁体１２の回動中には偏芯カム１１と一緒に回動するので進退移動することがなくなるので、流体管２の切断端面Ｃが縦胴部４内に突出していても、弁体１２は支障なく回転することができる。
【００４１】
したがって、弁体が回転せずに進退するので、従来の切換弁装置に比べ縦胴部の内面からの離間距離を小さくすることができ、縦胴部の内径を大きくしたり、弁体を大きくする必要がなく、また、回動手段の構造が簡単となるのでコストの低減が図れ、かつ装置全体が軽量化する。
【００４２】
以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、本発明の具体的な構成はこれに限定されるものではない。
【００４３】
実施例では、係合凹部は偏芯カムに設けられているが弁軸に設けても良く、また、弁軸に一体に設けられたリング体に形成しても良い。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、弁軸と弁体とを一体化するので弁軸の回転により直接弁体を回動することができ、また、弁体の進退作動中は弁軸と弁体との一体化を解除するので弁体を弁座である縦胴部の内面に圧接し、隔離する弁体の進退作動を偏心カムにより行なうことができる。弁体の閉止状態から、弁軸を回転させると、弁軸に設けた偏心カムが弁体を内方に移動させて、仕切板を縦胴部の内面より隔離させ、その後係合部材の係合により弁体が回動させられるので、弁体と流体管の切断部とが干渉を避けることができ、縦胴部の内径を大きくしたり、弁体を大きくしたりする必要がなくなり、切換弁装置全体のコストを下げることができる。また、従来に比べ回動手段が弁軸と弁体との一体化、及びその解除の機構だけなので構造が簡単になりコストが低減される。
【００４５】
また、弁体より弁軸方向に突出した係合部材が、弁軸または偏心カムに設けられた係合凹部に係合して弁軸と弁体とが一体化され、弁軸を回転させると弁体も弁軸と一緒に回動する。回動した弁体の当接部材がストッパーに当接し弁体の回動が止まった後に更に弁軸を回転させると、係合部材の付勢力よりも弁軸の回転による係合部材を係合凹部より押し出す力が勝り、係合部材が後退して弁軸と弁体との一体化が解除される。一体化が解除されて弁軸が回転すると、偏心カムにより弁体が縦胴部の内面方向に移動しシールする。すなわち、弁体が進退移動しているときには弁体を回転させないでおくことができるようになり、弁体と流体管の切断部との距離を極力小さくしても両者の干渉を確実に避けることができるので弁体を小さく造ることができて経済的になる。
【００４６】
更に、当接部材は、弁体の回動時には案内部材に接触して、弁体を所定の回動軌道に誘導し、第１、第２ストッパーに当接することにより回動運動を停止させる。進退運動時には、流体管、分岐口部の管軸方向に延設されている第１、第２ストッパーに当接しながらそれに沿って移動する。よって当設部材が弁体の回動、進退それぞれの動作中に案内部材、ストッパーに案内されるので、弁体は正確で安定した移動を行なうことができる。したがって、弁体と流体管の切断部との距離を極力小さくしても両者の干渉を確実に避けることができ、弁体を小さく造ることができ経済的になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例における中央縦断正面図である。
【図２】同じく、１−１線に沿う横断平面図である。
【図３】同じく、係合部材取り付け部の拡大横断平面図である。
【図４】本発明の概略平面図で、弁体が袖管部を閉止している状態を示す説明図である。
【図５】同じく、図４の状態より弁軸を反時計方向に１８０°回転させたときの説明図である。
【図６】同じく、図５の状態より弁軸を時計方向に４５°回転させたときの説明図である。
【図７】同じく、図４の状態より弁軸を９０°回転させたときの説明図である。
【図８】同じく、図７の状態より弁軸を１８０°回転させ、弁体が分岐口部を閉止した状態を示す説明図である。
【図９】従来例を示す中央縦断正面図である。
【図１０】同じく、２‐２線に沿う横断平面図である。
【符号の説明】
１          切換弁装置
２          流体管
３          分割ケース体
４          縦胴部
５          袖管部
５ａ        受口部
６          分岐口部
７          ゴム輪
８          ２つ割押輪
９          弁蓋
１０        弁軸
１０ａ      平行キー
１１        偏芯カム
１１ａ      係合凹部
１２        弁体
１２ａ      支持板
１２ｂ      円筒部
１２ｃ      仕切板
１２ｄ      凹部
１２ｅ      貫通孔
１３        パッキン
１４        係合部材
１４ａ      頭部
１４ｂ      本体部
１４ｃ      溝
１５        ばね部材
１６        プレート
１６ａ      孔
１６ｂ      溝
１７        Ｏリング
１８        当接部材
１８ａ      ローラー
１８ｂ      ローラーピン
１９        ストッパー
１９ａ      第１ストッパー
１９ｂ      第２ストッパー
２０        案内部材
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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