(57)【要約】      （修正有）【課題】流路の開閉部分のコンパクト化と内部構造の簡略化とを図ることで、管路を構成する配管部品の数量を削減して管路を単純化でき、管路の組付けやメンテナンスも容易になり、優れた流量特性を発揮しつつ高い操作性とシール性とを兼ね備えた配管システム並びに接合器材と回転弁とを提供する。【解決手段】パイプ２０とこのパイプ２０接合用の少なくとも二つの流出入口を有するワンピース構造の継手本体２１とを備えた配管システムであって、継手本体２１に少なくとも流路と直交する一つの開口部を設けると共に、貫通孔を有する弁体にシール部材と回転操作部とを組付けて弁ユニット２５を構成し、この弁ユニット２５を開口部より継手本体２１内に組付けて流出入口を開閉可能に設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パイプとこのパイプ接合用の少なくとも二つの流出入口を有するワンピース構造の継手本体とを備えた配管システムであって、前記継手本体に少なくとも流路と直交する一つの開口部を設けると共に、貫通孔を有する弁体にシール部材と回転操作部とを組付けて弁ユニットを構成し、この弁ユニットを前記開口部より前記継手本体内に組付けて前記流出入口を開閉可能に設けたことを特徴とする配管システム。
【請求項２】
前記弁体の貫通孔と前記流出入口の流路径とを略同一に形成してフルボアタイプとした請求項１に記載の配管システム。
【請求項３】
前記継手本体の底部近傍の流出入口周囲を半球面状に形成し、前記開口部より挿入した相似形の半球面状の弁体を装着可能に設けた請求項１又は２に記載の配管システム。
【請求項４】
少なくとも二つの流路の流出入口を有する継手本体に少なくとも一つの開口部と、弁体収納部とを設け、前記開口部より貫通孔を有する弁体にシール部材と回転操作部とを組付け構成した弁ユニットを前記弁体収納部に収納可能に設けたことを特徴とする接合器材。
【請求項５】
前記開口部に、被蓋用のブッシュを装着可能に設けた請求項４に記載の接合器材。
【請求項６】
前記開口部側と流出入口側に設けた接続部をクランプ式フェルール継手とした請求項４又は５に記載の接合器材。
【請求項７】
少なくとも二つの流出入口を有する継手本体内に内周半球面を有する弁体収納部と弁体収納部より開口させた円筒状の開口部を形成し、この開口部より弁体を前記弁体収納部内に挿入し、この弁体の上から前記開口部にシール材を介してスペーサを装着し、このスペーサの上からブッシュを前記開口部に装着して、前記弁体をブッシュにより上下方向に位置決めしながらシール材を介して回転操作部で回転可能に設け、前記弁体には、前記流出入口と連通する貫通孔と、この貫通孔との交差方向に前記流出入口と対向する装着溝とを形成し、この装着溝に前記流出入口を閉止するシール部材を装着したことを特徴とする回転弁。
【請求項８】
前記回転操作部を前記弁体に一体に形成し、この弁体と前記シール部材とにより弁ユニットを構成した請求項７に記載の回転弁。
【請求項９】
前記スペーサの弁体側の底面部にボールプランジャを設けると共に、前記弁体のスペーサと対向する上面に前記ボールプランジャが係止する係止部を略９０°間隔で形成し、前記弁体の回転時に前記ボールプランジャを前記係止部に係止させて前記弁体を９０°毎に回転操作可能に設けた請求項７又は８に記載の回転弁。
【請求項１０】
前記弁体の回転操作部との対向側にこの回転操作部と同一軸径の支持ステムを設け、この支持ステムを前記継手本体の開口部の対向位置に形成した挿入口に軸着し、この支持ステムを前記継手本体に搭載したアクチュエータの出力軸と接続した請求項７乃至９の何れか１項に記載の回転弁。
【請求項１１】
前記継手本体の開口部上端にフェルール継手を設け、前記スペーサを前記継手本体の開口部を被蓋する蓋部材とし、この蓋部材の外周に前記継手本体のフェルール継手と対をなす鍔部を設け、この鍔部と前記フェルール継手とをクランプバンドで着脱可能に接合した請求項７乃至１０の何れか１項に記載の回転弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、建物に配備されて水、油、ガス、空気、蒸気などの流体を流すための配管システムと、この配管システムの管路に用いられる接合器材と回転弁とに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の配管システムは、気体や液体、粉体などの流体が流れる管路を有し、この管路を介して流体を流すことで機器、各種設備、装置などを機能させるようになっている。管路には、管（パイプ）、継手、バルブなどが設けられ、パイプや継手を介してバルブがこの管路に接合される。接合後には、バルブを開閉制御することで、パイプ内を流れる流体を通したり、止めたり、流量を制御することが可能になる。
【０００３】
配管システムの管路を構成する場合、例えば、特許文献１の配管接続部品が用いられる。この配管接続部品は、雄型接合フランジ及び雌型接合フランジを有し、これらの接合フランジによりバルブとパイプとが接合される。また、一般的に、バルブとパイプとを接合するために、ネジ、フランジなどを有する配管用継手が用いられる。これらの継手においては、流体が通過する本体が一体型（ワンピース構造）になっている。特許文献１よりも簡単な構造の管路の例として、例えば、図２４に示したものがある。同図において、弁１は、パイプ部材２と、チーズ管からなる継手部材３とを介して管路４に接合されている。一方、管路にバイパス流路を設ける場合には、例えば、図２５に示した構成の管路が用いられることが多い。同図の管路１０では、メイン流路部１１にバイパス流路部１２を設けるためにチーズ管である継手部材３が用いられ、この継手部材３で分岐されたメイン流路部１１とバイパス流路部１２に対してパイプ部材２を介して弁１が接合されている。この流路には、ユニオン継手部材７、制御バルブ８、エルボ部材９も設けられている。
【０００４】
上記の管路４、１０に用いられる弁１としては、通常、ボールバルブが多くなっている。ボールバルブは、グローブバルブやバタフライバルブに比較して圧力損失が少なく、ゲートバルブのように長いストロークが必要でなく、コックのようにテーパ加工や弁体とボデーのラッピング加工、グリース塗布などによる封止面の加工精度の向上を図る必要がないなどの利点がある。
この種のボールバルブとして、例えば、特許文献２のボールバルブが知られている。特許文献２のバルブのように、一般的な構造のボールバルブは、球状の弁体とリング状のシート部材とを備え、バルブボデーの流路の一・二次側にシート部材が流路と直交するように装着される。これにより、弁体は、シート部材に両側が挟まれて装着方向に移動不能の状態で回転可能になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−３２５４９１号公報
【特許文献２】実開平２−２９３６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
配管システムにおいて、各種流体制御装置、各種配管設備としての機能を実現するために、前述のパイプ部材２、継手部材３を介して設けられた弁１を使用して配管設計、施工、メンテナンスがおこなわれる。この場合、特許文献２のボールバルブは、ボデーの内部に球状の弁体をリング状のシート部材で挟んだ構造であるため、バルブ全体が大型化して内部構造も複雑になる。配管システムにこのボールバルブを用いた場合、継手やパイプ、バルブ機器などの配管部品が個別に必要になり、これらの数量が非常に多くなって管路が複雑化する。例えば、図２４の管路４では、本流部５から設けた分岐流路部６を開閉又は制御可能にするために、分岐流路構成用の継手部材３と、この継手部材３の一次側にそれぞれ弁１が設けられ、継手部材３により分岐された分岐流路部６を開閉又は制御するために、さらに分岐流路側に別の弁１が設けられている。図２５の管路１０においては、メイン流路部１１からバイパス流路部１２を構成するために、このメイン流路部１１、バイパス流路部１２に多数の弁１、パイプ部材２が必要になり、更に継手部材３も必要になって構成部品が増加することになる。
【０００７】
これらのことから、従来の配管システムでは、（１）大きい配管スペースが必要となる、（２）装置全体が大型化する、（３）配管の総重量が重くなる、（４）配管設備、配管装置の構成部品が増加する、（５）配管工事の工数がかかり、工事期間が長くなり工事費用もかかる、（６）メンテナンスにかかる材料コスト、工数、工事時間が増える、（７）配管部品の数量が多いため、設備や装置の操作が複雑になる、などの問題が生じる。
【０００８】
更に、特許文献２のように、ボールバルブがバルブボデー内で弁体に装着したシート部材を挟んだ構造であるため、このバルブボデー内にシート部材を挟むための空間が必要になり、フルボアの流路を確保するための弁体をボデー内に収納するためには、ボデーを分割して、シート部材を挟む構造になり、構造が複雑になり、外部漏れを防ぐことが難しい。バルブの組立て時には、シート部材をバルブボデー内の所定位置に配置しながらボール弁体やステムを組み付けなければならないため部品の加工精度が必要となり、この組立てや分解も難しくなり、管路への取付けやメンテナンスも困難になる。
【０００９】
ボールバルブの操作時には、流体圧が大きい場合、弁体から二次側のシール部材に強い力が加わることで操作性が悪くなり、シール部材の摩耗も激しくなる。そのため、シール性能が低下しやすくなる。
【００１０】
本発明は、上記の課題点を解決するために開発したものであり、その目的とするところは、流路の開閉部分のコンパクト化と内部構造の簡略化とを図ることで、管路を構成する配管部品の数量を削減して管路を単純化でき、管路の組付けやメンテナンスも容易になり、優れた流量特性を発揮しつつ高い操作性とシール性とを兼ね備えた配管システム並びに接合器材と回転弁とを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、パイプとこのパイプ接合用の少なくとも二つの流出入口を有するワンピース構造の継手本体とを備えた配管システムであって、継手本体に少なくとも流路と直交する一つの開口部を設けると共に、貫通孔を有する弁体にシール部材と回転操作部とを組付けて弁ユニットを構成し、この弁ユニットを開口部より継手本体内に組付けて流出入口を開閉可能に設けた配管システムである。
【００１２】
請求項２に係る発明は、弁体の貫通孔と流出入口の流路径とを略同一に形成してフルボアタイプとした配管システムである。
【００１３】
請求項３に係る発明は、継手本体の底部近傍の流出入口周囲を半球面状に形成し、開口部より挿入した相似形の半球面状の弁体を装着可能に設けた配管システムである。
【００１４】
請求項４に係る発明は、少なくとも二つの流路の流出入口を有する継手本体に少なくとも一つの開口部と、弁体収納部とを設け、開口部より貫通孔を有する弁体にシール部材と回転操作部とを組付け構成した弁ユニットを弁体収納部に収納可能に設けた接合器材である。
【００１５】
請求項５に係る発明は、開口部に、被蓋用のブッシュを装着可能に設けた接合器材である。
【００１６】
請求項６に係る発明は、開口部側と流出入口側に設けた接続部をクランプ式フェルール継手とした接合器材である。
【００１７】
請求項７に係る発明は、少なくとも二つの流出入口を有する継手本体内に内周半球面を有する弁体収納部と弁体収納部より開口させた円筒状の開口部を形成し、この開口部より弁体を弁体収納部内に挿入し、この弁体の上から開口部にシール材を介してスペーサを装着し、このスペーサの上からブッシュを開口部に装着して、弁体をブッシュにより上下方向に位置決めしながらシール材を介して回転操作部で回転可能に設け、弁体には、流出入口と連通する貫通孔と、この貫通孔との交差方向に流出入口と対向する装着溝とを形成し、この装着溝に流出入口を閉止するシール部材を装着した回転弁である。
【００１８】
請求項８に係る発明は、回転操作部を弁体に一体に形成し、この弁体とシール部材とにより弁ユニットを構成した回転弁である。
【００１９】
請求項９に係る発明は、スペーサの弁体側の底面部にボールプランジャを設けると共に、弁体のスペーサと対向する上面にボールプランジャが係止する係止部を略９０°間隔で形成し、弁体の回転時にボールプランジャを係止部に係止させて弁体を９０°毎に回転操作可能に設けた回転弁である。
【００２０】
請求項１０に係る発明は、弁体の回転操作部との対向側にこの回転操作部と同一軸径の支持ステムを設け、この支持ステムを継手本体の開口部の対向位置に形成した挿入口に軸着し、この支持ステムを継手本体に搭載したアクチュエータの出力軸と接続した回転弁である。
【００２１】
請求項１１に係る発明は、継手本体の開口部上端にフェルール継手を設け、スペーサを継手本体の開口部を被蓋する蓋部材としてこの蓋部材の外周に継手本体のフェルール継手と対をなす鍔部を設け、この鍔部とフェルール継手とをクランプバンドで着脱可能に接合した回転弁である。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１に係る発明によると、継手本体に設けた開口部から弁ユニットをこのワンピース構造の継手本体内に組付ける構造とすることで、流路の開閉部分である継手本体のコンパクト化と内部構造の簡略化とを図り、この継手本体と弁ユニットとによる流出入口の開閉機構により、配管部品の数量を削減して管路を単純化できる。弁ユニットの組付け構造によって優れた流量特性を発揮しつつ、開口部よりシール部材とステムとを組付けた弁ユニットを容易に挿脱できるため、管路の組付けやメンテナンスも容易になる。封止面を高精度に加工することなく高い操作性とシール性とを確保できるため、高シール性を維持しながら低トルクで操作して管路を開閉できる。
【００２３】
請求項２に係る発明によると、全体のコンパクト性や簡略化を保持しながら、弁体の貫通孔と流出入口の流路径を略同一に形成してフルボアタイプとし、この流路により圧力損失を少なくして流量特性を向上できる。
【００２４】
請求項３に係る発明によると、弁ユニットを継手本体の上方側より装着できるトップエントリ型とすることで組付けが容易になり、部品点数を少なくしつつ簡単な構造で小型化や軽量化を図ることができる。継手本体の底部近傍の流出入口周囲を半球面状に形成し、この半球面状の底部に相似形の半球面状の弁体を装着可能にしていることで、高い寸法精度を必要とすることなく取付け精度を確保しつつ一体化でき、ワンピース構造の継手本体で外部への漏れを防ぐことが可能になる。流出入口側からシール部材を組み込む必要がなくなり、このシール部材の交換時にも、継手本体を配管から取り外すことなく、弁体と一体に継手本体に着脱できる。
【００２５】
請求項４に係る発明によると、継手本体に設けた開口部から、組付け構成した弁ユニットを収納する構造としたことで、継手本体のコンパクト化と内部構造の簡略化とを図り、継手機能或は回転弁の機能を発揮させて、管路を構成する配管部品の数量を削減して配管システム全体を簡略化できる。弁ユニットの挿入時は、その組付け構造により優れた流量特性を発揮しつつ、シール部材とステムとを組付けた弁ユニットを開口部から容易に挿脱できるため、配管システムの管路への組付けやメンテナンスも容易になる。封止面を高精度に加工することなく高い操作性とシール性とを確保でき、高シール性を維持しながら低トルクにより操作して配管システムの管路を開閉できる。
【００２６】
請求項５に係る発明によると、開口部にブッシュを装着して継手本体を被蓋することで、継手本体を配管システムの管路に継手として用いることができ、フラッシングや減菌時などに弁ユニットの代わりとして装着することもできる。
【００２７】
請求項６に係る発明によると、クランプ式フェルール継手を介して配管システムの管路の外周側からワンタッチで簡単に接合でき、管路のスペースを最小限に抑えながら管路を単純化して施工が容易な配管システムを構成できる。
【００２８】
請求項７に係る発明によると、継手本体の開口部から弁体を挿入する構造によって、継手本体のコンパクト化と内部構造を簡略化でき、容易に組付けることができる。このため、配管部品の数量を削減しつつ管路を単純化できる。継手本体を配管システムの管路から取り外すことなく管路の接合状態を維持した状態で弁ユニットを組付けてバルブ機能を発揮できる。組付け後には、スペーサを介してブッシュにより弁体が上下方向に位置決めされるため、弁体がぐらついたり開口部側に脱落することを防いでこの弁体を所定位置に保持する。
グローブバルブやバタフライバルブ等に比較して圧力損失を少なくし、ゲートバルブのようにステムの流路と直交する方向のストロークを必要とすること無くコンパクト化を図り、一般的なボールバルブやコックのように弁体やシール部材等の封止面を高精度に加工することなく操作性やシール性を確保できる。シール部材の摩耗を抑えて耐久性を向上でき、高シール性を維持でき、しかも、簡単な構造で部品点数も少ないことから経済性に優れつつ、組立てやシール部材の交換等のメンテナンスも容易になる。
流体を流す際には、微開時にキャビテーションを抑えつつこの微少開口時のエネルギー損失を最小限に抑え、全開時には損失係数を小さくして流動抵抗を抑える。更に、シール部材による密封空間がないため、異常昇圧値を低くできるため、弁体シール部材やボデー容器の破損や作動不良も回避する。このように、流体の流出入時の損失を最小限に抑えてバルブとしての機能を高め、一般的なボールバルブに比較してスムーズな操作により流体を流すことが可能になる。そのため、ボールバルブの欠点を解消しつつ、ボールバルブやコックなどの利点を取り込み可能となる。
【００２９】
請求項８に係る発明によると、構造を簡略化して組付け性を向上でき、弁体の取付けと同時にステム、ステムシール材、弁体シール部材を装着できる。組付け後には、弁体に一体化されたステムにより、このステムの回転操作に比例して正確に弁体を操作できる。
【００３０】
請求項９に係る発明によると、弁体回転時にボールプランジャが係止部に係止することで弁体を９０°の角度で正確に回転操作でき、簡単に弁開或は弁閉状態まで操作してこの状態を保持できる。このときクリック感が得られるため、弁体の回転状態を容易に確認できる。これにより、弁体の過回動によるシール部材の摩耗を防いで、長期に渡って高い操作性とシール性とを維持できる。さらに、係止部の間隔を別の角度で変更でき、この場合にも継手本体や弁体の形状を変えることなく、弁体を所定角度まで容易に回転できる。
【００３１】
請求項１０に係る発明によると、回転操作部と支持ステムとの軸径を同一とすることで、ボデー内の流体圧力による受圧推力を相殺し、弁体の操作トルクを、シール部材が継手本体内を摺動する摩擦トルクに抑えることができ、バルブの操作トルクを低くし、アクチュエータを用いて操作する場合、アクチュエータの出力トルクを低くして全体を小型化できる。
【００３２】
請求項１１に係る発明によると、配管への接続状態を維持しながらクランプバンドを取り外して開口部から弁ユニットを一体的に簡単に着脱でき、全体をコンパクト化しながら部品点数を抑え、継手本体が１ピース構造であることから弁ユニットを繰り返し着脱した場合でも外部漏れを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の配管システムを利用した管路の一例を示した斜視図である。
【図２】本発明の配管システムを利用した管路の他例を示した斜視図である。
【図３】図２の配管システムによるバイパス流路の管路を示した回路図である。
【図４】本発明の配管システムとの比較例を示した回路図である。
【図５】配管システムの空気圧配管による管路を示した回路図である。（ａ）は、本発明の配管システムの管路を示した回路図である。（ｂ）は、（ａ）との比較例を示した管路の回路図である。
【図６】本発明の配管システムをスプリンクラー設備に適用した例を示す回路図である。
【図７】（ａ）は、図６のスプリンクラー設備の待機時の状態を示した回路図である。（ｂ）は、図６のスプリンクラー設備の消火時並びにテスト時の状態を示した回路図である。
【図８】（ａ）は、図６のスプリンクラー設備の緊急時の状態を示した回路図である。（ｂ）は、図６のスプリンクラー設備の水抜き時の状態を示した回路図である。
【図９】スプリンクラー設備の比較例を示した回路図である。
【図１０】接合器材の第１実施形態を示した縦断面図である。
【図１１】図１０の接合器材に計器を接続した状態を示した断面図である。
【図１２】回転弁の一実施形態を示した縦断面図である。
【図１３】図１２の回転弁の分離斜視図である。
【図１４】図１２の回転弁のボデーを示した縦断面図である。
【図１５】（ａ）は、ボールプランジャによる開度保持状態を示した断面図である。（ｂ）は、弁体を（ａ）のボールプランジャの状態を示した概略説明図である。
【図１６】ボールプランジャが外れた状態を示す断面図である。
【図１７】回転弁の第２実施形態を示す縦断面図である。
【図１８】（ａ）は回転弁の第３実施形態を示した縦断面図である。（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図１９】（ａ）はクランプバンドを示す平面図である。（ｂ）は（ａ）の右側面図である。
【図２０】配管システムを利用した管路の他例を示した斜視図である。
【図２１】（ａ）は図１８（ａ）のクランプバンドを外した状態を示す縦断面図である。（ｂ）は内部部品を外した状態を示す縦断面図である。
【図２２】（ａ）は回転弁の第４実施形態を示した縦断面図である。（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図２３】（ａ）は回転弁の第５実施形態を示した縦断面図である。（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図２４】従来の配管システムの管路の一例を示した斜視図である。
【図２５】従来の配管システムの管路の他例を示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下に、本発明における配管システム並びに接合器材と回転弁の実施形態並びに作用を図面に基づいて詳細に説明する。図１においては、本発明の配管システムを利用した管路の一例を示し、図２においては、配管システムを利用した管路の他例を示している。
【００３５】
図１、図２に示すように、本発明の配管システムは、パイプ２０と、このパイプ２０接合用の継手本体２１とを備えた管路２２、２３を有し、継手本体２１の内部には図１２に示した後述する弁ユニット２５が設けられて３方弁が配設された構成になっている。配管システムの管路２２、２３のパイプ２０は金属製からなり、継手本体２１に対して螺着等の適宜の手段により接合される。
【００３６】
図１に示す配管システムの管路２２は、例えば、工場設備の空気圧配管として設けられ、弁ユニット２５が設けられた継手本体２１は、パイプ２０を介して直列に接続されている。継手本体２１により、分岐流路２４、２４が設けられている。
図２の管路２３は、一般設備や装置のバイパス配管として用いられ、パイプ２０、ユニオン継手２６、制御弁２７を介して弁ユニット２５を有する継手本体２１が直列に接続されてメイン流路３０が構成され、このメイン流路３０にバイパス流路３１が設けられている。この場合、管路２３を構成する部品としてエルボ管３２も用いられ、このエルボ管３２を用いてメイン流路３０からバイパス流路３１が形成される。
【００３７】
図２の配管システムの管路は、図３の回路図によって示される。図３（ａ）の回路図において、メイン流路３０に、３方弁となる二つの継手本体２１、２１、制御弁２７、この制御弁２７の１、２次側にユニオン継手２６、２６が配置されている。バイパス流路３１は、メイン流路３０の１次側の継手本体２１で分岐され、二つのエルボ管３２、３２を介してメイン流路３０の２次側の継手本体２１に合流される。
この構成により、不要なチーズ管やバルブを削減できることで配管の部品点数が少なくなり、バイパス流路３１がコンパクトになり、配管部品の材料コストを削減でき、配管重量が軽量化され、しかも弁ユニット２５のバルブ操作が簡素化される。更に、継手本体２１に図示しないパージ用のバルブを取付けることにより、バイパス流路３１を構成するブロックごとにパージでき、管路内の圧力検査、流体のサンプリング、流体パージ、圧力リリーフなどを実施できる。
【００３８】
配管システムの管路２３において、メイン流路３０に流体を流す場合には、１、２次側の継手本体２１、２１の弁ユニット２５を図３（ｂ）に示したポート位置の状態にし、バイパス流路３１方向への流体通過口を封止する。これにより、例えば、通常使用状態において、制御弁２７により流量・圧力制御しながら、流体が矢印に示す方向にメイン流路３０を流れる。
【００３９】
一方、バイパス流路３１に流体を流す場合には、図３（ｃ）に示すように、１次側の継手本体２１の弁ユニット２５をメイン流路３０方向の流体通過口を封止するポート位置にし、２次側の継手本体２１の弁ユニット２５により上流側のメイン流路３０の流体通過口を封止させる。これにより、例えば、メンテナンス時において、流体が矢印に示す方向にバイパス流路３１を流れる。
【００４０】
図４においては、図１９に示した従来の配管システムにおける管路を比較例として示している。従来の管路１０では、図４（ａ）に示すように、メイン流路部１１にチーズ管である継手部材３、弁１、ユニオン継手部材７、制御バルブ８が設けられ、チーズ管３、弁１、ユニオン継手部材７が制御バルブ８の１、２次側に配置されている。バイパス流路１２は、メイン流路部１１の１次側のチーズ管３で分岐され、エルボ部材９、弁１、エルボ部材９の順序で構成された後に、メイン配管の２次側のチーズ管３に合流される。
【００４１】
管路１０における通常使用時では、メイン流路部１１に流体を流す場合、図４（ｂ）に示すように、バイパス流路部１２の弁１を閉状態にし、メイン流路部１１の二つの弁１、１を開状態にしながら、制御バルブ８で流量・圧力制御を行う。通常、メンテナンスを行うためには定期的に制御バルブ８をメイン流路部１１から取り外す必要が生じ、その後に部品交換や洗浄、ゲージ更正などが実施される。このとき、管路１０内に流体を流しながら行うようになっているため、バイパス流路部１２に流体を流す必要があり、図４（ｃ）に示すように、メイン流路部１１の１、２次側の弁１、１を閉状態にし、パイパス流路部１２の弁１を開状態にする。この状態で、ユニオン継手部材７により制御バルブ８を管路１０から取り外すことになる。
【００４２】
図５においては、本発明の配管システムを、工場設備などに設けられる空気圧配管の管路に適用した例を示しており、図５（ａ）は、本発明の配管システムによる空気圧配管を示している。図において、空気圧配管の管路３５は、基バルブ３６が配設されたメイン流路３７に、後述の弁ユニット２５が設けられた３方弁機能を有する継手本体２１が図示しない操作ハンドルが取付けられた状態で接合される。この継手本体２１により分岐流路３９、３９と、パージ流路４０とに分岐される。パージ流路４０には、バルブ４１を介して圧力計４２が接続されている。バルブ４１は、圧力計４２のメンテナンス・校正時などにおける分解時に、この圧力計４２のみを分解するためにメイン流路３７を封止するために設けられる。
この管路では、操作ハンドルの操作により、継手本体２１で分岐流路３９、３９、パージ流路４０の個別または全てに流体を供給・停止することができ、バルブ４１の開閉により圧力計４２に流体を供給できる。
この管路３５により、チーズ管、バルブの使用数量を低減でき、配管スペースを小さくできると共に、開閉切替え操作を一つの継手本体２１で満足させることが可能になる。
【００４３】
図５（ｂ）においては、従来の工場設備配管の管路を図５（ａ）との比較例として示している。この管路４５では、図に示すように基弁４６が設けられたメイン流路部４７にチーズ管からなる継手部材４８を介してパージ流路部４９が設けられ、更に、チーズ配管から必要とする数（図においては２個）の分岐配管用の流路を確保するために、更にメイン流路部４７にチーズ管である継手部材４８が設けられている。パージ流路部４９には弁５０を介して圧力計器５１が設けられ、チーズ管４８により分岐された分岐流路部５２には開閉用分岐弁５３、５３が設けられている。この分岐弁５３の操作によって分岐流路部５２の開閉が行われ、分岐弁５３の２次側に設けられた図示しない制御機器などに流体を供給可能になっている。分岐弁５３は、分岐先の制御機器の使用状況、メンテナンス状況に応じて、メイン配管部４７から分離・独立して利用するために必要になっている。このように、従来の管路４５では継手部材４８やバルブの数が増えて管路全体が複雑化すると同時に大型化する。
【００４４】
図６においては、本発明の配管システムをスプリンクラー設備に適用した例を示している。消防法の改正（平成２１年４月施行）に伴って、火災の初期消火においては水道水の活用が考慮されることになった。その場合、本発明の配管システムを用いることにより、従来のスプリンクラー設備を簡略化でき、家屋などの狭いパイプスペースにも配設することが可能になる。管路６０において、この配管システムでは、前述の弁ユニット２５を備え３方弁機能を有する二つの継手本体２１、２１に加えて、弁ユニット２１を備え４方弁機能を有する１つの自動弁となる継手本体６２と、チャッキバルブ６３、水抜きバルブ６４、チーズ管６５、ユニオン継手６６、一次側圧力計６７、二次側圧力計６８を有している。
【００４５】
チャッキバルブ６３は、図示しない水道用供給側の２次側に設けられ、このチャッキバルブ６３に３方弁機能の継手本体２１が接合される。継手本体２１の分岐流路２４、２４には、４方弁機能の継手本体６２、チーズ管６５がそれぞれ接合される。継手本体６２の４つの分岐流路７０には、前記の継手本体２１の分岐流路２４に加えて、水抜きバルブ６４を介して水抜き管７１、ユニオン継手６６を介して継手本体２１の分岐流路２４、パージ流路７２を介して１次側圧力計６７が接続される。継手本体６２は、モータ７３によって弁ユニット６１を回転制御可能な自動弁になっている。継手本体６２の二次側の継手本体２１の分岐流路２４には、前記継手本体６２の分岐流路７０に加えて、テスト排水管６９、チーズ管６５に接合され、この継手本体２１に二次側圧力計６８が接続されている。図示しないスプリンクラーヘッド（消火管）は、チーズ管６５の二次側に設けられる。
【００４６】
このように、スプリンクラー設備の管路６０に継手本体２１、６２を使用することにより、後述の図９に示した従来の配管構成のスプリンクラーに比較して、バルブ、継手などの配管部品の数量を少なくすることができ、配管材料費の低減と、装置重量の低減、及び装置寸法をコンパクトにできると共に、配管からの外部漏れの信頼性を向上できる。しかも、このようにバルブの数量を低減した場合にも、従来と同様の機能を発揮するため、低減したバルブの数量に相当する装置の操作を省くことが可能になり、装置の取り扱いが容易となるため、緊急性を要求される装置においては、取扱い時間や誤操作の発生を低減することが可能になる。
【００４７】
図７（ａ）に示すスプリンクラー設備の待機時においては、継手本体２１の弁ユニット２５を継手本体６２側のみに連通させるポート位置とし、継手本体６２の弁ユニット６１のポート位置を、ユニオン継手６６側の継手本体２１側をシールした状態の閉状態にする。これにより、水道水を供給したときにこの水道水は、継手本体２１から継手方向６２に流れ、この継手本体６２によって流体が停止して、チーズ管６５の二次側のスプリンクラーヘッド側に流れることが防がれる。
【００４８】
図７（ｂ）に示した消火時・テスト時においては、継手本体２１の弁ユニット２５のポート位置を維持しながら継手本体６２の弁ユニット６１を回転させて、ユニオン継手６６側の継手本体２１に連通させたポート位置にする。このとき、継手本体２１内の弁ユニット２５を、チーズ管６５側に連通した状態のポート位置にすることで、供給された水道水は、継手本体２１、継手本体６２、継手本体２１、チーズ管６５を介してスプリンクラーヘッド側に供給される。
【００４９】
図８（ａ）に示した緊急時においては、継手本体２１の弁ユニット２５からスプリンクラーヘッド側に連通させたポート位置にし、継手本体６２の弁ユニット６１のポート位置を図７（ａ）の閉状態まで回転する。これにより、供給された水道水は、継手本体２１からチーズ管６５を介して直接スプリンクラーヘッドに流れるようになる。
【００５０】
図８（ｂ）に示した水抜き時においては、継手本体２１の弁ユニット２５を、水道水供給側をシールした状態のポート位置とし、継手本体６２、継手本体２１の弁ユニット６１、２５のポート位置を、それぞれ水抜き管７１、テスト排水管６９に連通させる。この場合、スプリンクラーヘッドまでの間に蓄積している水道水を、水抜き管７１及びテスト排水管６９より外部に排出できる。
【００５１】
図９には、従来のスプリンクラー設備の管路を比較例として示している。このスプリンクラー設備の管路８０では、図６のスプリンクラー設備における管路と同様の流路の切り替えを行うために、手動三方ボール弁８１、電動三方弁８１´、止水栓８２、チャッキ弁８３、緊急手動開放弁８４、水抜き弁８５、放水弁８６に加えて、４つのチーズ部材８７、エルボ部材８８、ユニオン継手部材８９、水抜き管部材９０、テスト排水管部材９１、一次側圧力計器９２、二次側圧力計器９３が必要になっている。このように、従来のスプリンクラー設備の管路８０では、配管部品の数量が増加して流路が複雑化するため、家屋などの狭いパイプスペースへの設置も困難になる。
【００５２】
以上のことから、本発明の配管システムは、配管部品の数量を少なくして管路を単純化できる。これによって、（１）配管スペースを小さくできる、（２）システム全体を小型化できる、（３）総重量を軽くできる、（４）配管設備、配管装置の構成部品を少なくできる、（５）配管工事の工数を減らし、工事期間の短縮、工事費用の削減を図れる、（６）メンテナンス時の材料コスト、工数、工事期間が抑えられる、（７）配管部品の数量が少ないため、設備や装置の操作が簡単になる、などの有用性がある。
【００５３】
続いて、上述した配管システムに使用される継手本体、弁ユニットを説明する。継手本体、弁ユニットを利用することで、配管システムに接合可能な接合器材、回転弁を設けることが可能になっている。前述したように、継手本体には、三方弁機能を有する継手本体２１、四方弁機能を有する継手本体６２、さらに二方弁や、四方弁よりも多方弁を構成可能な継手本体とすることも可能である。
図１０、図１１に示すように、ボデーとなる継手本体２１は、例えば、青銅や黄銅、ステンレスなどを材料としてワンピース構造に形成され、パイプ接合用の少なくとも二つの流出入口１１０を有し、本実施形態では３つの流出入口１１０が設けられている。継手本体２１には、少なくとも流路と直交する一つの開口部１１１が設けられ、この開口部１１１よりトップエントリ構造により弁ユニット２５を組付けることで、流出入口１１０が開閉可能に設けられる。
【００５４】
継手本体２１の底部１１２の近傍には、上記流出入口１１０の周囲が半球面状に形成されて内周半球面１１３が形成され、この内周半球面１１３を有する弁体収納部１１５が設けられている。この弁体収納部１１５に続けて、円筒状の開口部１１１が開口するように形成されている。内周半球面１１３は、略半球形状の座ぐり加工により略半球凹状に形成され、この内周半球面１１３の底部１１２に弁体１１６が装着可能になっている。弁体収納部１１５の底部１１２には、挿着穴部１１７が形成されている。流出入口１１０は、弁体収納部１１５に連通して形成され、この流出入口１１０の内周側には雌ねじ１１８が形成され、この雌ねじ１１８にパイプ２０を接続可能になっている。本実施形態では継手本体２１をネジ接合により外部の配管と接合しているが、図示しないフランジ接合やそれ以外の接合手段により外部配管と接続可能に設けてもよい。
【００５５】
図１２に示した弁ユニット２５は、弁体１１６、シール部材１２０、回転操作部（ステム）１２１を有し、これらが組付けられて構成されている。組付けられた弁ユニット２５は、開口部１１１より弁体収納部１１５に組付け可能になっており、この弁ユニット２５の回転動作により流出入口１１０が開閉可能に設けられており、弁体１１６による閉止時にシール部材１２０で流出入口１１０を密封シール可能になっている。
【００５６】
図１２〜図１６において、弁体１１６は、半球内周面１１３と相似形の半球面状に形成された半球面状部１２２を一部に有し、この半球面状部１２２の上方には略筒状の円形外周部１２３を有している。本実施形態では、弁体１１６の外周面を半球面状部１２２とし、この半球面状部１２２の上部に円形外周部１２３が形成されている。円形外周部１２３は、継手本体２１の開口部１１１の内方に形成された円筒部１２４に対向して装着される。
半球面状部１２２の外周面には、流出入口１１０と対応して連通可能な交差する貫通孔１２７と、この貫通孔１２７との他方の交差方向に流出入口１１０と対向するシール部材装着溝１２８とが形成されている。
【００５７】
貫通孔１２７は、流出入口１１０の流路径と略同一に形成されている。このように貫通孔１２７をフルボアタイプとしたときには、圧力損失を抑えることができる。また、貫通孔１２７は、フルボアタイプである以外にも、フルボアタイプよりも流路径を一段落とした（縮径した）スタンダードボアタイプ、或は、二段落としたレデュースボアタイプと呼ばれる口径を絞った態様に設けることも可能である。このうち、特に、フルボアタイプは、他のタイプに比較して圧力損失を抑えて流量特性を向上できるため、前述した配管システムに最も適している。
【００５８】
一方、装着溝１２８には、流出入口１１０を閉止可能な弾性を有する前記シール部材１２０が着脱可能に装着されている。本実施形態では装着溝１２８は円形凹溝として設けられ、シール部材１２０は、この円形凹溝１２８に嵌合可能な円板状に形成される。
【００５９】
弁体１１６の上面側には、この弁体１１６を開閉操作して流体制御する回転操作部１２１が一体に形成され、この回転操作部１２１の外周に弁体シール部材であるシール材１２５が装着される。回転操作部１２１を弁体１１６と別体に設け、この回転操作部１２１を弁体１１６に組付けるようにしてもよい。弁体１１６の下部には、挿着穴部１１７に挿着可能な支持ステム１２９が一体に形成されている。弁ユニット２５を弁体収納部１１５に挿入する際には、この支持ステム１２９を挿着穴部１１７に挿着する。
【００６０】
弁体１１６は、内周半球面１１３に挿入可能な形状であって、貫通孔１２７とシール部材１２０とが流出入口１１０に対応して装着可能であれば、半球面状部１２２に相当する部位がこの半球面状部以外の形状であってもよい。
【００６１】
弁体に装着されるシール部材１２０は、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などの高分子材料により形成される。このシール部材１２０は、弁体１１６を回転したときにこの弁体１１６と一体に回動して流入口１１０をシール可能に設けられており、一方、流出入口１１０からずれたときにこれらが開放される。
【００６２】
上述したように、継手本体２１の開口部１１１より弁ユニット２５を弁体収納部１１５に組付け可能に設けていることで、配管システムにねじ接合による接合器材を取付けることができる。この接合器材により、継手本体２１に弁ユニット２５を組付けないことで継手機能を発揮でき、一方、弁ユニット２５を組付けた場合には回転弁機能を発揮させながら接合機能を発揮できる。
【００６３】
図１０において、継手本体の雌ネジ１１１ａには、雄ねじ１３０を介してブッシュ１３１が螺着可能に設けられている。ブッシュ１３１の上面側には閉塞された被蓋部１３２が形成され、ブッシュ１３１を開口部１１１に装着したときには接合器材を継手として使用可能になる。この場合、流出入口１１０の数を増減することで、ソケット管、エルボ管、チーズ管、クロス管、或はそれ以上に分岐した継手として設けることも可能である。また、通常時に接合器材を回転弁として使用し、必要に応じてブッシュ１３１を取付けるようにすれば、管路のフラッシングや減菌時に継手として使用できる。
【００６４】
図１１に示すように、ブッシュ１３１には、弁体収納部１１５と継手本体２１の外部とを連通可能な連通孔１３５を設けてもよい。この連通孔１３５には、圧力計、温度計などの計器１３６を接続可能になっており、計器１３６を接続した場合、継手本体２１の内部状況を、この計器を介して確認できる。更に、図１１（ａ）に示した１つの連通孔１３５を設ける以外にも、図１１（ｂ）に示すように二つの連通孔１３５、１３５、或はそれ以上の数の連通孔を設けて複数の計器１３６を接続してもよい。更に、連通孔１３５を各種検査用の検査孔として用いたり、エア抜き用のパージ孔として用いることもできる。ブッシュ１３１を、連通孔１３５を介して継手の接合部位として使用してもよい。
【００６５】
配管システムに接合器材を設けた場合には、この接合器材により、流路の方向変換、流路の分岐又は集合、パイプの接続、異なる管径の部材の接続、パイプの末端の閉鎖、計器・バルブなどの取付け、膨張・収縮などの吸収、パイプの回転又は屈曲などの機能を発揮可能になる。
【００６６】
図１２に示すように、配管システムに回転弁を設ける場合には、この回転弁を構成するために、継手本体２１に弁ユニット２５、スペーサ１４０、ブッシュ部材１４１が組み付けられる。スペーサ１４０は開口部１１１に嵌合可能な外径に形成され、中央にステム１２１を挿入可能な連通部１４２が設けられている。スペーサ１４０の外周には外周溝１４３が形成され、この外周溝１４３にシール材１２５が装着される。ブッシュ部材１４１の外周側には雌ネジ１１１ａに螺合可能な雄螺子部１４４が設けられ、スペーサ１４０と同様に中央にステム１２挿入用の連通部１４５が設けられている。
【００６７】
開口部１１１から継手本体２１内の弁体収納部内１１５に弁体１１６（弁ユニット２５）を挿入し、この弁体１１６の上から開口部１１１にシール材１２５を介してスペーサ１４０を装着し、このスペーサ１４０の上から開口部１１１にブッシュ部材１４１を螺着により装着することで、弁体１１６をブッシュ部材１４１により上下方向に位置決めしながら、シール材１２５を介して回転操作部１２１で回転可能に設けた構成になっている。このため、弁体１１６に高い圧力が加わったり内部圧力が上昇した場合にも、図１２において弁体１１６が上昇する力を回転操作部１２１の断面部のみで発生させて、最小限度に抑えることができ、高精度の弁体回転動作を維持して高いシール性を発揮している。
このように、図１４に示した３方口のチーズに相当する継手本体２１に、３方用の弁ユニット２５と、スペーサ１４０、ブッシュ部材１４１が図１２、図１３に示すように組み込まれて回転弁が設けられる。回転操作部１２１にはハンドル１４６が取付けられ、このハンドル１４６により弁ユニット２５が回転可能に設けられる。
【００６８】
スペーサ１４０は、継手本体２１の当該位置に螺合により設けられた図示しないロックネジで、回転・圧力による抜けを防止するブローアウトプルーフ構造になっている。このため、加圧状態でブッシュ部材１４１を緩めた場合でも、弁ユニット２５が圧力で外部に飛び出すことが防がれて安全性が保たれている。さらに、ロックネジを設けていることで、スペーサ１４０をブッシュ部材１４１の回転により上下方向に調整した状態で位置決めすることも可能である。これにより、継手本体２１への弁体１１６の上下位置を調整して、継手本体２１や弁体１１６の寸法誤差を吸収しつつ、弁体収納部１１５の所定位置に弁体１１６を正確に装着できる。また、シール部材１２０が摩耗した場合においても、ブッシュ部材１４１を回転してスペーサ１４０、弁体１１６の位置を調節して、流体をシールする位置までボデーの弁体収納部１１５に押し付け、シール面圧を確保することができる。
【００６９】
更に、図１２に示すように、スペーサ１４０の弁体１１６側の底面部１４７にはボールプランジャ１５０が設けられ、このボールプランジャ１５０が対応する弁体１１６のスペーサ１４０と対向する上面側には、ボールプランジャ係止用の係止部１５１が、図１５（ｂ）に示すように９０°間隔で形成されている。ハンドル１４６により弁体１１６を回転させた時には、９０°ごとにボールプランジャ１５０が係止部１５１に係止することで、弁体１１６を９０°毎に回転操作可能になっている。この場合、弁体１１６は、３６０°エンドレス回転できるようになっている。弁体１１６の回転時には、内部の流体圧力が二つのシール材１２５、１２５でシールされていることで回転操作部１２１のみに印加され、操作トルクが低く抑えられる。
【００７０】
図１６においては、図１５（ａ）の状態からハンドル１４６の回転により弁ユニット２５を回転させた状態を示している。図１５（ａ）には、弁ユニット２５により流路が連通した状態を示しており、このときには、ボールプランジャ１５０が係止部１５１に嵌り込んだ状態となる。このようにして、弁ユニット２５を回動して貫通孔１２７が流出入口１１０に連通したときに、弁体１１６を係止部１５１の所定位置で停止させ、この状態を保持できる。しかも、その際にクリック感が得られることで、弁体１１６の回転状態を確認できる。弁ユニット２５にシール部材１２０が装着されていることで、このシール部材１２０により所定の流出入口１１０を塞いで流体を閉止させるまで操作したことを確認できる。
図１６においては、ボールプランジャ１５０が係止部１５１から外れた状態を示している。この場合、クリック感が得られないため、弁体１１６が中間開度であることを確認できる。
【００７１】
この回転弁では、図１４に示した継手本体２１に対して図１５（ｂ）の弁ユニット２５を回転動作させることで、弁体１１６の貫通孔１２７及びシール部材１２０と、流出入口１１０との位置関係により、４つのパターンを９０°ずつインデックス動作により切り替えできる。すなわち、図１４における流出入口１１０をそれぞれ流出入口１１０ａ、流出入口１１０ｂ、流出入口１１０ｃとした場合、これらの流出入口１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃを全て連通させた状態、流出入口１１０ｂと流出入口１１０ｃとを連通して流出入口１１０ａを閉止した状態、流出入口１１０ａと流出入口１１０ｃとを連通して流出入口１１０ｂを閉止した状態、流出入口１１０ａと流出入口１１０ｂとを連通して流出入口１１０ｃを閉止した状態の４つの状態に切り替えできる。
【００７２】
ここで、一般的なボールバルブでは、流出入口側にそれぞれシールリングが配置され、このシールリングに対して封止に必要な接触面圧が加わる位置にボール弁体が配置され、このボール弁体を回動操作して流体を閉止する構造になっている。このようなボールバルブでは、各流出入口を確実に閉止するために、シールリングを流出入口よりも外周縁側に拡径した状態でボール弁体球面とシールリングとが接触する位置に配置する。このため、ボール弁体とシールリングとが流体の流れ方向に対して干渉させる必要がある。
【００７３】
さらに、２つ以上の流出入口を閉止するためにシールリングやこのシールリングを固定するための固定部材がそれぞれ必要になる。そのため、流出入口の増加に伴ってバルブ全体の複雑化、大型化、重量の増加につながることに加え、各部品の高い寸法精度も要求されることになる。
【００７４】
しかも、ボール弁体とシールリングとは前記したように干渉する位置に配置されているため、ボール弁体によるシールリングの変形、破損を防ぐためにバルブ内部の構造が複雑になる。例えば、ワンピース構造のフローティングバルブにおいては、ボデーと別体のインサートを設け、このインサートをボデーの配管接続部からねじ込んでシールリングとボール弁体とを流路方向に沿って伴締めする構造になる。２〜４ピース構造のフローティングバルブにおいては、ボデーと別体のキャップを設け、このキャップをボデーの流路方向からねじ込んで、シールリングと球体とを流路方向に沿って伴締めする構造になる。トラニオンバルブにおいては、ボデーの配管接続部から各シールリングを流路方向に沿ってボール球面に接触するように締め付ける構造になる。
【００７５】
これらの場合、流出入口の増加により組立工数も増加し、摩耗や消耗等によりシールリングや消耗部品等を交換する場合には、配管からバルブ全体を取外し、このバルブを分解して部品交換等を実施する必要が生じるなどの手間もかかる。
シールリングの装着時には、このシールリングの初期封止性能・ボール球面との摺動性能が、ボールとシールリングとの固定位置により大きく影響されるため、シールリングを所定位置に位置決めするためにボデー等に対して高い加工精度が要求される。
【００７６】
前記のような一般的なボールバルブに比較して、上記実施形態の回転弁は、弁体１１６側にシール部材１２０を配設しているため、一般的なボールバルブのように複数のシールリングをボデー内の流出入口にそれぞれ装着することなく、１つの弁体１１６にシール部材１２０を装着できる。このため、部品点数を少なくしつつ内部を簡略化して小型化・軽量化でき、継手本体２１、弁ユニット２５の半球面状部１２２、シール部材１２０に高い加工精度を必要とすることがない。弁体収納部１１５の内周半球面１１３、具体的には、流出入口１１０の開口部位（ボデーの弁座面）の加工精度を確保すれば、継手本体２１に弁ユニット２５を挿入した状態で、スペーサ１４０、ブッシュ部材１４１を取付けるだけでシール性を確保しつつ所定の状態に組込んで、安定した操作性とシール性とを確保できる。
【００７７】
弁体１１６の組込み時には、予めシール部材１２０を装着した弁ユニット２５を開口部から挿入でき、継手本体２１をワンピース構造に設けているために流体を確実に封止して外部への漏れを防止できる。しかも、弁ユニット２５をスペーサ１４０、ブッシュ部材１４１を介して組み込んでいるため、このスペーサ１４０及びブッシュ部材１４１により緩みの発生を防いで弁ユニット２５を繰り返し回転しても高いシール性を保持する。更に、配管後の状態でブッシュ部材１４１の締付けによって弁ユニット２５を増し締めできるため、仮にシール部材１２０にて漏れが発生した場合にもこの増し締めによって迅速に漏れを止めることができる。弁ユニット２５の増し締めにより、シール部材１２０の摩耗によるシール性能の低下を補うこともできる。内封部が少ないため、異常昇圧の回避もできる。この組込み構造により、シールリングやインサート、キャップ等を外部からボデーに組み込む必要もないために、消耗部品等の交換時に全体を配管から外す必要がなく、組付け作業や消耗部品等の交換時の工数を最小限に抑えている。
【００７８】
後述するように、継手本体２１により回転弁を設けた場合、挿着穴部１１７を介してボールバルブ等の別のバルブ機構を取付けてもよい。これにより、継手本体と弁ユニットとを組み合わせて、例えば、２〜５方弁に設けた回転弁に対して、挿着穴部側に更に別のバルブを組み合わせて流路を開閉することもできる。また、図１２において、接合器材の場合と同様に、圧力計、温度計などの計器１３６を接続して継手本体２１の内部状況を確認したり、継手本体内部１０１の流体サンプリングや、配管内部の圧力をパージしたり、気密検査用の空気圧を配管内部に供給して配管気密検査を実施することも可能である。
【００７９】
図１７においては、回転弁の第２実施形態を示している。なお、この実施形態以降において、前述した実施形態と同一部分は同一符号によって表し、その説明を省略する。
この回転弁においては、継手本体１６０に弁体１６１が挿着され、この弁体１６１の回転操作部１６２との対向側に、この回転操作部１６２と同一軸径の支持ステム１６３が設けられている。支持ステム１６３は、継手本体１６０の開口部１１１の対向位置に形成した挿入口１６４に軸着される。継手本体１６０の挿入口１６４側には取付座１６５が設けられ、この取付座１６５にアクチュエータ１６６が搭載されている。支持ステム１６３は、アクチュエータ１６６の出力軸１６８と接続されており、アクチュエータ１６６により弁ユニット１６７を回転操作可能になっている。このように、回転弁に操作用のアクチュエータ１６６を搭載してもよい。
【００８０】
この回転弁では、上記のように回転操作部１６２と支持ステム１６３の軸径を同一寸法に設けていることで、流体圧力によって継手本体１６０内に発生する受圧推力を同一の軸径で相殺し、弁ユニット１６７を操作するときに必要となる操作トルクを、シール部材１２０が弁体収納部１１５を摺動するときの摩擦トルクに抑えることが可能になる。そのため、操作トルクを低く抑えて、出力トルクの低い小型のアクチュエータ１６６を使用することができるようになる。
【００８１】
これを具体的に説明すると、この回転弁において、流体の流れ方向は、継手本体１６０に形成された流出入口１７０から流出入口１７１、又は流出入口１７１から流出入口１７０のバイフローになる。流体の流れが流出入口１７０から流出入口１７１である場合、シール部材１２０による閉止時には、流体圧力はシール部材１２０の印加部１２０ａ側に印加され、弁体１６１、及び継手本体１６０内に流体圧力が印加されることはない。閉止トルクは、シート受圧面積に加わる流体圧力を閉止するための継手本体１６０への圧縮力のみが作用するため、操作トルクは、シール部材１２０と弁体収納部１１５における接触面との摺動摩擦力だけとなる。中間開度においても、回転操作部１６２と支持ステム１６３との断面積が同一であるため、弁体１６１に作用する流体圧による回転操作部１６２側のシール材１２５の装着部分と支持ステム１６３のシール材１２５の装着部分とにかかる推力が互いに相殺され、流体圧力の影響を受けることなくシール部材１２０と弁体収納部１１５の接触面との摺動摩擦力のみが作用する。このため、低トルクでの操作が可能になる。
【００８２】
流体の流れが流出入口１７１から流出入口１７０である場合には、閉止時に流体圧力はシート部材１２０の印加部１２０ｂに印加され、弁体１６１及び継手本体１６０内に流体圧力が印加されてはいるが、回転操作部１６２と支持ステム１６３との断面積が同一であるため、弁体１６１に作用する流体圧による回転操作部１６２側のシール材１２５の装着部分と支持ステム１６３のシール材１２５の装着部分とにかかる推力が互いに相殺される。このため、閉止トルクとしてシール部材１２０の継手本体１６０への流体圧力を閉止するための圧縮力のみが作用するため、操作トルクはシール部材１２０と弁体収納部１１５の接触面との摺動摩擦力のみとなる。中間開度においても、回転操作部１６２と支持ステム１６３との断面積が同一であるため、弁体１６１に作用する流体圧による回転操作部１６２側のシール材１２５の装着部分と支持ステム１６３のシール材１２５の装着部分とにかかる推力が互いに相殺され、流体圧力の影響を受けることなくシール部材１２０と弁体収納部１１５の接触面との摺動摩擦力のみが作用する。このため、低トルクでの操作が可能になる。
【００８３】
手動操作時には、ブッシュ部材１４１より外部に露出した状態の回転操作部１６２を、ハンドル１４６を介して回転操作できるため、構造の簡素化や操作性の向上が図られる。バルブの開度は、この手動操作兼用のハンドル１４６の向きにより容易に確認できる。
弁ユニット１６７を継手本体１６０から分解したり、シール部材１２０やシール材１２５などの消耗部品を交換する場合には、ブッシュ部材１４１を緩め、スペーサ１４０を継手本体１６０に固定しているロックネジ１７２を緩めてスペーサ１４０の固定を解除した上で、図において下方側に弁ユニット１６７を継手本体１６０から引き抜くことで簡単にこの弁ユニット１６７を取り外しできる。
【００８４】
図１８（ａ）、図１８（ｂ）においては、回転弁の第３実施形態を示している。図１８（ｂ）に示すように、この実施形態では、二つの流出入口を有する二方弁機能を有する継手本体２００が用いられる。継手本体２００には２つの流出入口２０１、２０１及び開口部２０２が設けられ、これら流出入口２０１および２０１側、開口部２０２の上端側に接続部２０５が設けられ、この接続部２０５はそれぞれクランプ式フェルール継手により設けられる。
【００８５】
フェルール継手２０５は、流出入口２０１側、開口部側にそれぞれ設けられたフェルール部２０７、２０７を図１９に示したクランプバンドでパイプ２３０、蓋部材２１１に設けられたフェルール部２０７、２０７に接合して構成され、このフェルール継手２０５により継手本体２００が図２０の管路２０６の一部として設けられる。このとき、接合されるフェルール部２０７同士の間には、シール部材２０８が挟着される。なお、図２０では、継手本体２００が３方弁構造となっているが、この分岐した流出入口を省略して２方弁として設けることができる。このように、継手本体２００を介して、図１８の回転弁、或は図示しない接合器材を配管システムの管路２０６として接合することが可能となる。この実施形態では、継手部材２００で回転弁を構成する場合を説明する。
【００８６】
図１９に示したクランプバンド２１０は、バンド部２１２、２１２、リンク２１３、締付け用ボルト２１４、ハンドル２１５を有している。バンド部２１２はピン２１６により一端側がリンク２１３に回転自在に取付けられ、バンド部２１３の他端側には、締付け用ボルト２１４、この締付け用ボルト２１４が嵌り込む凹状部２１７がそれぞれ形成されている。締付け用ボルト２１４は、バンド部２１２、２１２を閉じた状態で凹状部２１７に遊嵌可能に設けられ、この締付け用ボルト２１４のおねじ２１４ａにはハンドル２１５のめねじ２１５ａが螺着されている。
【００８７】
図１８において、継手本体２００内には、二方弁体である弁ユニット２２０、スペーサ２２１、ブッシュ部材２２２が組み付けられる。スペーサ２２１は、継手本体開口部２０２を被蓋する蓋部材からなり、開口部２０２内周に嵌合可能な外径に形成されている。この蓋部材２１１の外周には継手本体開口部２０２のフェルール部２０７と対をなす鍔部２２３が設けられ、これらの鍔部２２３とフェルール部２０７との対向側には有底穴部２２４、２２４がそれぞれ形成されている。蓋部材２１１の中央には雌螺子部２２５が形成され、この雌螺子部２２５にはブッシュ部材２２２の外周に形成された雄螺子２２６が螺合可能になっている。ブッシュ部材２２２は、これらの螺合により蓋部材２１１に取付けられ、上端側に形成された拡径状の把持部２２７の回転により蓋部材２１１に対して上下に移動する。尚、図中、回転角度位置決め用のボールプランジャーを省略している。
【００８８】
弁ユニット２２０は、開口部２０２から弁体収納部１１５に装入され、この弁ユニット２２０の上からブッシュ部材２２２が螺着された蓋部材２１１が弁体収納部１１５に嵌入される。このとき、蓋部材２１１とブッシュ部材２２２との有底穴部２２４、２２４にガイドピン２２８が挿入され、このガイドピン２２８により蓋部材２１１とブッシュ部材２２２とが回転方向に位置決めされる。
この状態で、蓋部材２１１の鍔部２２３と開口部２０２のフェルール部２０７とがクランプバンド２１０で着脱可能に接合されることでフェルール継手２０５が設けられる。この場合、鍔部２２３とフェルール部２０７とにクランプバンド２１０のバンド部２１２を装着した状態で、凹状部２１７に締付け用ボルト２１４を嵌め込んでハンドル２１５を締付けることで、蓋部材２１１と継手本体２００とが一体化される。
【００８９】
回転弁の一体化後には、ブッシュ部材２２２を回転して上下移動させることで、弁体１１６を上下方向に移動して調節可能になっている。回転操作部１２１の上端側にはハンドル２１５が取付けられ、このハンドル２１５により弁ユニット２２０を回転操作可能となる。
【００９０】
継手本体２００から弁ユニット２２０、蓋部材２１１、ブッシュ部材２２２を取り外す場合には、図２１（ａ）に示すように取付けとは逆の手順でクランプバンド２１０をフェルール部２０７と鍔部２２３とから取り外し、図２１（ｂ）に示すようにハンドル２１５を継手本体２００に対して引き上げることで弁ユニット２２０とともに蓋部材２１１、ブッシュ部材２２２を外すことが可能となる。
【００９１】
一方、図２０に示すように回転弁の流出入口２０１にフェルール継手２０５によりパイプ２３０を接合する場合、流出入口２０１とパイプ２３０のフェルール部２０７同士を突き合わせた状態で、クランプバンド２１０で蓋部材２１１の場合と同様にクランプ接合する。このように、クランプバンド２１０を用いることでパイプ２３０が接合方向に締付けられ、継手本体２００と強固に接合して緩んだり脱落したりすることが防止される。この実施形態では継手本体２００にパイプ２３０を接合する例を説明したが、別の継手本体２００やその他の配管器材を継手本体２００に接合することもできる。
【００９２】
ところで、一般的なトップエントリ型のボールバルブの場合、ボデーに設けたシール部材（ボールシート）を弁体である球面状ボールに設けた円形流路開口部の外周球表面に接触させてシールする必要がある。この場合、バルブを分解して清掃する際には、ボデーから弁体を抜くときに、先ずボール弁体球形部からボールシートを離間させる必要があり、ボールシートを離間させない場合にはボデーからボールを引き上げることができない構造になっている。
【００９３】
そして、この種のボールバルブをサニタリー用とする場合、サニタリープロセスにおいて液だまりを避けるためにフルボアの流過面積とする必要がある。このとき、１ピース構造のボデーではフルボア構造を確保することが難しくなり、通常、２、３ピース構造のボデーとする必要がある。このように通常のボールバルブは複数ピース構造であることと、ボールシートとボールとが干渉する内部構造になっていることから、ボールシートをボールから離間させるための距離が余分に必要になり、配管状態では内部部品を分解することが困難になる。この理由から、このボールバルブは、トップエントリ構造でありながら内部部品を分解・組立するために配管から外す必要が生じている。さらに、ボデー本体にフェルール継手を設ける場合には、このボデー本体とフェルール継手形状に設けたシートとを保持する接続リテーナが別体として必要になるため、部品点数が多くなるとともにシールする部分が増加して外部漏れのリスクも増大し、洗浄コストの増大と製品コストの上昇を招くことにもつながる。これらによって、このボールバルブは、定期的に清掃やメンテナンスを実施する必要があるサニタリープロセス用途に適しているとはいえない。
【００９４】
このような一般的な構造のボールバルブに比較して、図１８における回転弁は、前述したように継手本体２００をパイプ２３０から取り外すことなく、配管システムへの配管状態を維持しながらクランプバンド２１０を取り外し、バルブ内部の部品をユニット単位で分解・組立可能となる。その際、トップエントリ構造であることから余計な部品を取り外すことなく、弁ユニット２２０、蓋部材２１１、ブッシュ部材２２２を図示しない汎用工具により図２１に示すように継手本体２００に対して垂直方向に引き上げて簡単に分解できるため、着脱の際に余分な作業スペースを必要とすることがない。このため、分解した各部品の洗浄、配管内のフラッシング、蒸気で滅菌するなどの清掃・メンテナンスが容易になり、回転弁の内部に加えて、パイプ内部の接液部の汚れも落とすことで清浄に保つことが可能になる。
【００９５】
さらに、回転弁がワンピース構造であることで全体をコンパクト化し、面間・高さ寸法を縮小し、部品点数も少なく抑えられる。しかも、外部漏れのリスクも低減され、洗浄コストや製品コストも抑えられる。
【００９６】
フェルール継手２０５を介して継手本体２００をパイプ２３０等に接合できるため、ねじ接合のようなねじ締め込み用のスペースや、一般的なフランジ接合のようにボルト・ナットの締め込み用のスペースを流路方向に必要とすることがない。すなわち、継手本体２００を接合するための必要最小限の面間寸法があれば、この面間寸法に継手本体２００を収めてパイプ２３０の外周側からクランプバンド２１０を取付けることで省スペース化を図れる。
【００９７】
図２２（ａ）、図２２（ｂ）においては、回転弁の第４実施形態を示しており、３方向に流出入口２０１を有する継手本体２４０を用いて回転弁を横３方弁構造に設けたものである。一方、図２３（ａ）、図２３（ｂ）においては、回転弁の第５実施形態を示しており、４方向の流出入口２０１を有する継手本体２４１を用いて回転弁を縦３方構造に設けたものである。これらのように、回転弁を二方弁以外の多方弁構造としたときに、何れの場合にも前記と同様に１ピース構造のボデーとすることで洗浄時等の分解・組立が容易となり、流体のサンプリング機能も付加可能になる。これらの横３方弁及び縦３方弁以外に、更に多方の回転弁構造とした場合にも、図１８の二方弁の場合と同様にクランプ式フェルール継手２０５を介して管路に接合できることで清掃やメンテナンスが容易になり、簡略化した流路とすることで省スペース化が可能となる。
【符号の説明】
【００９８】
２０  パイプ
１０１  継手本体
１０２  弁ユニット
１１０  流出入口
１１１  開口部
１１２  底部
１１３  内周半球面
１１５  弁体収納部
１１６  弁体
１２０  シール部材
１２１  ステム（回転操作部）
１２２  半球面状部
１２５  シール材
１２７  貫通孔
１２８  装着溝
１３１  ブッシュ
１４０  スペーサ
１４７  底面部
１５０  ボールプランジャ
１５１  係止部
１６３  支持ステム
１６４  挿入口
１６６  アクチュエータ
２０５  フェルール継手
２１０  クランプバンド
２２３  鍔部
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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