(57)【要約】【課題】継手の下流側への流体の流れをシンプルな構造で確実に遮断することができて、かつ継手の両端が上流側にも下流側にもなることができるヒューズ継手を提供する。【解決手段】  ヒューズ継手１は、流体が流れる管の端部が接続される継手本体２と、継手本体２の内部に設けられ、下流側への流れを遮断する弁体３３と、管の内径よりも小径の第１の貫通孔と弁体３３が着座する第１の弁座部３１４とが形成され前記継手本体内に設けられた第１の絞り部３１２と、管の内径よりも小径の第２の貫通孔３２３と前記弁体が着座する第２の弁座部３２４とが形成された第２の絞り部とを備え、弁体３３は流体が規定の流量以上流れたときに上方に向かって生じる揚力と、上流側と下流側の圧力差によって生じる下流側に向かって押される力とによって移動し、下流側の第１の弁座部３１４または第２の弁座部３２４に着座する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流れる配管内に設置され、前記流体が規定の流量以上流れたときに前記流体の下流側への流れを遮断するヒューズ継手であって、
前記流体が流れる管の端部が接続される接続口を両端に有する中空の継手本体と、
前記継手本体の内部に設けられ、下流側への流れを遮断する弁体と、
前記管の内径よりも小径の第１の貫通孔と前記第１の貫通孔の端部に前記弁体が着座する第１の弁座部とが形成され前記継手本体内に設けられた第１の絞り部と、
前記管の内径よりも小径の第２の貫通孔と前記第２の貫通孔の端部に前記弁体が着座する第２の弁座部とが形成され、前記第１の弁座部と前記第２の弁座部が向かい合うように前記継手本内に設けられた第２の絞り部とを備え、
前記弁体は、前記第１の絞り部と前記第２の絞り部との間に設けられ、前記流体が規定の流量以上流れたときに上方に向かって生じる揚力と、上流側と下流側の圧力差によって生じる下流側に向かって押される力とによって移動し、下流側の第１の弁座部または第２の弁座部に着座することを特徴とするヒューズ継手。
【請求項２】
前記第１の絞り部と前記第２の絞り部は、同一の形状に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のヒューズ継手。
【請求項３】
前記弁体は、球体に形成されており、
前記第１の弁座部と前記第２の弁座部は、前記弁体が内接するテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のヒューズ継手。
【請求項４】
前記弁座部は、前記弁体よりもヤング率の大きな材料で設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のヒューズ継手。
【請求項５】
前記弁体は、ヤング率が０．０５ＧＰａ以上の材料で形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のヒューズ継手。
【請求項６】
前記弁座部の表面に、前記弁体よりもヤング率の小さな材料で設けられた弾性シートが貼り付けられていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載のヒューズ継手。
【請求項７】
前記弁体が前記第１の弁座部または前記第２の弁座部に着座して下流側への流体の流れを遮断しているときにも、前記第１の弁座部または前記第２の弁座部の下流側へ微小な流量の流体を流す微小流路を備えていることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載のヒューズ継手。
【請求項８】
前記微小流路は、
第１の弁座部または第２の弁座部の上流側から下流側に貫通するように形成された貫通孔に、微小な流量の流体を通過可能な多孔質樹脂材料で形成された微小流量通過部材を嵌めこんで設けられることを特徴とする請求項７に記載のヒューズ継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、都市ガスなど流体の配管に使用され、配管が損傷したときに流れる流体が大量に流出することを防止するヒューズ継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
住宅などの需要先へガスを輸送する場合、道路に沿って敷設された本支管と、本支管から各需要先に分岐された供給管とが使用されている。ガスの供給管は水道管等と共に地中に埋設されており、水道工事等で地面を掘り起こされたときに稀にではあるが重機等が接触して損傷（以降、他工事による損傷という）を受けることがある。このように供給管が他工事による損傷を受けると、損傷した部分からガスが大量に流出して危険である。そこで、たとえ供給管が他工事による損傷を受けたとしてもガスの流出を防止するために、特許文献１に記載された過流出防止弁や特許文献２に記載されたヒューズ継手が提案されている。
【０００３】
図５に示すように、特許文献１に記載の過流出防止弁２０は、弁体６０を弁座４３から離す方向に付勢するコイルバネ７０を備えている。この過流出防止弁２０によれば、通常時には弁体６０は弁座４３から離れており上流側から下流側へガスが流れる。もし、異常の流量が流れて下流側の圧力が低下した場合には、弁体６０はコイルバネ７０の付勢力に逆らって移動し、移動した弁体６０は弁座４３に着座して下流側へのガスの流れを遮断する。これによって、下流の配管の損傷個所からのガスの流出を防止ことができる。しかし、特許文献１に記載の過流出防止弁２０は付勢力の調節が必要なコイルバネ７０などの部品があり使用方法が複雑である。
【０００４】
一方、図６に示すように、特許文献２に記載のヒューズ継手は、継手本体２と、上流側に絞り部７と下流側にボールシート部８を有し継手本体内に装着された内管５と、内管５の内部に装着されたヒューズボール１０を備えている。このヒューズ継手によれば、過流量が流れた場合、内管５の絞り部７の上流側に形成された流体分岐孔１１に流れ込んだ流体の圧力によってヒューズボール１０を作動させてボールシート部８の下流側へのガスの流れを遮断する。このヒューズ継手は、コイルバネなどの部品を使用しないので特許文献１に記載の過流出防止弁に対して簡単な構造で下流側へのガスの流れを遮断できる。
【０００５】
特許文献１に記載の過流出弁と特許文献２に記載のヒューズ継手は、流す流体の方向が一方向に限定されている。そのため、配管内には方向をよく確認して設置する必要がある。もし、誤った方向で設置してしまうとガスの遮断性能が機能しない。
【０００６】
また、環状に配管されたループ配管では、配管に破損が発生する場所によって過流出防止弁やヒューズ継手に対する相対的な下流の方向が変わるので、設置する方向が一方向に限られるものは使用することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３１０３１４号公報
【特許文献２】特開２０１０−７１３８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、以上を鑑みてなされたものであり、継手の下流側への流体の流れをシンプルな構造で確実に遮断することができて、かつ継手の両端が上流側にも下流側にもなることができるヒューズ継手を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明のヒューズ継手は、
流体が流れる配管内に設置され、前記流体が規定の流量以上流れたときに前記流体の下流側への流れを遮断するヒューズ継手であって、
前記流体が流れる管の端部が接続される接続口を両端に有する中空の継手本体と、
前記継手本体の内部に設けられ、下流側への流れを遮断する弁体と、
前記管の内径よりも小径の第１の貫通孔と前記第１の貫通孔の端部に前記弁体が着座する第１の弁座部とが形成され前記継手本体内に設けられた第１の絞り部と、
前記管の内径よりも小径の第２の貫通孔と前記第２の貫通孔の端部に前記弁体が着座する第２の弁座部とが形成され、前記第１の弁座部と前記第２の弁座部が向かい合うように前記継手本内に設けられた第２の絞り部とを備え、
前記弁体は、前記第１の絞り部と前記第２の絞り部との間に設けられ、前記流体が規定の流量以上流れたときに上方に向かって生じる揚力と、上流側と下流側の圧力差によって生じる下流側に向かって押される力とによって移動し、下流側の第１の弁座部または第２の弁座部に着座することを特徴とするものである。
【００１０】
本発明のヒューズ継手は、継手本体内に設けられた第１の絞り部と第２の絞り部のいずれにも弁体が着座する弁座部が形成されているので、ヒューズ継手のいずれの端部側への流体の流れを遮断することができる。また、規定の流量以上の流体がヒューズ継手の下流側に向かって流れると、第１の絞り部または第２の絞り部で流速が速められた流体によって弁体上方の圧力が低下して揚力が生じ、同時に弁体は上流と下流の圧力差によって下流方向へ押される力を受けるので、容易に下流方向への流れを遮断することができる。
【００１１】
また、ヒューズ継手が使用できる流体の方向が一方向に限定されないので、本発明のヒューズ継手において、前記第１の絞り部と前記第２の絞り部は、同一の形状に設けられていることが好ましい。第１の絞り部と第２の絞り部の形状を同じにすることで、規定の流量以上の流れが流れた場合に、流体の流れの方向がどちらの方向であっても下流側への流れは確実に遮断される。
【００１２】
また、弁体が作動後に下流側の配管の修復が完了した後に、弁体を開弁位置に自動的に復帰させるために、本発明のヒューズ継手において、前記弁体は球体に形成され、前記第１の弁座部と前記第２の弁座部は、前記弁体が内接するテーパ状に形成されていることが好ましい。第１の弁座部と第２の弁座部を、弁体が内接するテーパ状に形成することで、弁体が作動したときに弁体が弁座部に噛み込んで離れなくなるリスクが軽減される。
【００１３】
さらに、弁体と弁座部の接触が解除され易くするために、前記弁座部は、前記弁体よりもヤング率の大きな材料で設けられていることが好ましい。
【００１４】
さらに、弁体と弁座部の接触が解除され易くするために、前記弁体は、ヤング率が０．０５ＧＰａ以上の材料で形成されていることが好ましい。
【００１５】
また、弁体の弁座部への着座を容易に解除できるとともに、弁体と弁座部の間のシール性を確保するために、前記弁座部の表面に、前記弁体よりもヤング率の小さな材料の弾性シートが貼り付けられていることが好ましい。固い弁座部の表面に例えばゴムシートなどのヤング率の小さな弾性シートを張り付けることで、流路の遮断時のシール性能と、着座を解除する際の解除し易さの性能を両立させることができる。
【００１６】
さらに、本発明のヒューズ継手において、下流側の配管の修復が完了した後に弁体を自動的に元の位置に復帰させるために、前記弁体が前記第１の弁座部または前記第２の弁座部に着座して下流側への流体の流れを遮断しているときにも、前記第１の弁座部または前記第２の弁座部の下流側へ微小流量の流体を流す微小流路を備えることが好ましい。これによれば、弁体で流体の下流側への流れを遮断しているときにも、微小流量の流体が微小流路を介して下流側に流れているので、下流側の配管の修復が完了して下流側の配管からの流体の流出が止まった後は、徐々に弁体の上流側と下流側の圧力差がなくなっていき、最終的には圧力差がなくなり弁体と弁座部の接触が解除される。
【００１７】
前記微小流路は、第１の弁座部または第２の弁座部の上流側から下流側に貫通するように形成された貫通孔に、微小流量を通過可能な多孔質樹脂材料で形成された微小流量通過部材を嵌めむことで設けられる。通過させることができる流量が異なる多孔質樹脂材料の微小流量通過部材を用意することは比較的簡単であるので、この部材を入れ替えることで通過させる流量を容易に調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態に係るヒューズ継手を示す断面図である。
【図２】ヒューズ機構部の拡大図である。
【図３Ａ】弁体（弁座部に内接する内接球）の弁座部への着座状況を示す模式図である。
【図３Ｂ】弁体（弁座部に内接しない球）の弁座部への着座状況を示す模式図である。
【図４Ａ】本発明のヒューズ継手の弁体作動前の状態を示す断面図である。
【図４Ｂ】本発明のヒューズ継手の弁体に生じる力を模式的に示す断面図である。
【図４Ｃ】本発明のヒューズ継手の弁体作動時の状態を示す断面図
【図５】従来技術を示す断面図である。
【図６】従来技術を示す断面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１：ヒューズ継手
２：継手本体、２１：ハウジング、２２：電気融着継手、２２１：大径部、
２２２：小径部、２３：短管、
３：ヒューズ機構部、３１：第１の絞り部材、３１１：第１の大径部、３１２：第１の絞り部、３１３：第１の貫通孔、３１４：第１の弁座部、３１５：Ｏリング溝、
３２：第２の絞り部材、３２１：第２の大径部、３２２：第２の絞り部、３２３：第２の貫通孔、３２４：第２の弁座部、３２５：Ｏリング溝、３２６：中間部、３２８：弁体保持孔
３３：弁体
４：Ｏリング、５：微小流量通過部材、６：Ｏリング、７：微小流量通過部材
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図を参照して本発明の一実施の形態のヒューズ継手の構成および作用を説明する。図１に示すように、管継手１は、両端に管（不図示）が接続される中空の継手本体２と、継手本体内に装着されたヒューズ機構部３とで構成されている。
【００２１】
継手本体２は、後で説明するヒューズ機構部３を内部に収容するポリエチレン製のハウジング２１と、ハウジング２１の両端部に大径部２２１が接続された異径のソケット型の電気融着式管継手２２と、電気融着継手の小径部２２２に接続された短管２３とで構成されている。図示しない管は、短管２３の端部の接続口２３１に継手などを介して接続される。
【００２２】
ヒューズ機構部３は、第１の絞り部材３１と第２の絞り部材３２と球状の弁体３３とからなりハウジング２１内に収容されている。
【００２３】
第１の絞り部材３１の内面側は、短管２３の内径と同径の第１の大径部３１１と、第１の大径部３１１の内径よりも小径に絞られた第１の絞り部３１２とからなり、第１の絞り部３１２は、貫通孔３１３と貫通孔３１３の端部に形成されたテーパ状の第１の弁座部３１４とからなる。第１の弁座部３１４の表面には薄肉の弾性シートが貼り付けられている。第１の絞り部材３１は、ハウジング２１に装着されているときには、ハウジング２１の端部付近では外面がハウジング２１内面にほぼ密着している。また、第１の絞り部材３１は、ハウジング２１の奥側では外面とハウジング２１内面との間に隙間が形成されるように、外周部に段差が形成されている。また、第1の絞り部材３１の端部外周にはＯリング装着溝３１５が形成されてＯリング４が装着されおり、第１の絞り部材３１の外面とハウジング内２１の内面とはシールされている。
【００２４】
また、第１の大径部３１１には内外面が貫通する貫通孔３１６が形成されており、貫通孔３１６には多孔質樹脂材料で形成され一定流量の流体を通過させることができる微小流路として微小流量通過部材５がはめ込まれている。
【００２５】
第２の絞り部材３２も第１の絞り部材３１と同様に、内面側は、短管２３の内径と同径の第２の大径部３２１と、第２の大径部３２１の内径よりも小径に絞られた第２の絞り部３２２とを備え、第２の絞り部３２２は、貫通孔３２３と貫通孔３２３の端部に形成されたテーパ状の第２の弁座部３２４とからなる。第２の弁座部３２４の表面には薄肉の弾性シートが貼り付けられている。さらに、第２の絞り部材３２は、第２の絞り部３２２から第１の絞り部材３１に伸びる中間部３２６を備えている。中間部３２６の内径は第２の大径部３２１とほぼ同径に設けられている。また中間部３２６には弁体３３が収まる弁体保持孔３２８が形成されている。
【００２６】
また、第２絞り部材３２は、ハウジング２１に装着されているときには、ハウジング２１の端部付近では外面がハウジング２１内面にほぼ密着している。また、第２の絞り部材３２は、ハウジング２１の奥側では外面とハウジング２１内面との間に隙間が形成されるように、外周部に段差が形成されている。また、第２の絞り部材３２の端部外周にはＯリング装着溝３２５が形成されてＯリング６が装着されおり、第２の絞り部材３２の外面とハウジング内２１の内面とはシールされている。
【００２７】
また、第２の大径部３２１には内外面が貫通する貫通孔３２７が形成されており、貫通孔３２７には多孔質樹脂材料で形成され一定流量の流体を通過させることができる微小流路として微小流量通過部材７がはめ込まれている。
【００２８】
第１の絞り部材３１および第２の絞り部材３２は、いずれも例えばアルミなどの金属材料やエンジニアリングプラスチックなどの合成樹脂材料で形成することができる。
【００２９】
弁体３３は、第１の貫通孔３１３と第２の貫通孔３２３の内径よりも大きな直径を有する球体である。弁体３３は、第１の絞り部３１２と第２の絞り部３２２の間の中間部３２６に形成された弁体保持孔３２８に収まっている。弁体３３は、ゴムなどのように小さな応力で容易に変形するような材料で形成した場合、例えば第２の弁座部３２４に着座した際に、変形して第２の貫通孔３２３に入り込んでしまい弁座との接触が解除できなくなることが懸念されるので好ましくない。よって、例えば都市ガスの供給圧力である３００ｋＰａの圧力では容易に変形しない程度の硬さの材料を使用することが好ましい。具体的には、ヤング率が０．０５ＧＰａ以上で剛性を有しかつ軽量の材料が好ましく、例えば低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレンなどの汎用プラスチック、ポリアセタールなどのエンジニアリングプラスチック、アルミなどの軽金属などを使用することができる。また、弁体と弁座部との接触の解除を容易にするためには、図３Ａに示すように、弁体３３は弁座部に内接する内接球であることが好ましい。図３Ｂに示すように弁体が弁座部に内接しない球である場合には、たとえ弁体３３が容易に変形しない材料であっても弁座に噛み込んでしまって接触の解除に不具合を生じさせるおそれがある。
【００３０】
次に、このヒューズ継手１の動作について説明する。正常に流体が流れているときには、図４Ａに示すように弁体３３は中間部３２６に形成された弁体保持孔３２８に収まって動かないように保持されている。流体は、弁体の周りを通過してヒューズ継手の上流側から下流側へ矢印Ａのように流れる。このとき、弁体３３は弁体保持孔３２８に収まっているので、中間部３２６で自由に移動することがない。
【００３１】
他工事によって下流側の配管が損傷して損傷した箇所から大量に流体が漏れ出ると、ヒューズ継手１を通過しようとする流体の流量が急激に増加する。上流側からの流体が第１の貫通孔３１３を通過するとき流速が増し、第１の絞り部３１２の下流の中間部における圧力が低下する。この作用によって、図４Ｂに示すように弁体３３には矢印Ｂ方向の力（揚力）が生じる。弁体３３には、揚力と、弁体３３の上流と下流の圧力差によって生じる下流方向への力とが作用して、第２の弁座部３２４に向かって転がって移動し、図４Ｃに示すように弁体３３が第２の弁座部３２４に着座すると流体の下流側への流れが遮断される。
【００３２】
次に、下流側の流体を遮断し損傷した箇所を補修した後の流れ自動復帰について説明する。下流への流体の流れが遮断されているときも、流体は、弁体保持孔３２８と、第１の絞り部材３１ならびに第２の絞り部材３２の外周の隙間を経由して微小流量通過部材７から少しずつ下流へ流れている。微小流量通過部材７から下流側に流体が少しずつ流れるので、損傷個所の補修が完了した後の下流側の圧力は徐々に上昇する。最終的には弁体３３の上流側と下流側の圧力差が無くなって、弁体３３は第２の弁座部３２４との接触が解除されて弁体保持孔３２８へ戻り、自動的に流体の流れが復帰する。本実施の形態では、微小流路として多孔質樹脂材料からなる微小流路通過部材を使用しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、第１の絞り部材に上流側から下流側に流体を少しずつ流すことができる小さな孔を直接設けることもできる。
【００３３】
図４Ａ〜図４Ｃでは、図における右側に向かって流体が流れる場合について説明したが、本実施の形態に係るヒューズ継手は、第１の絞り部および第２の絞り部の形状は弁体の中心線を基準として左右対称の形状となっており、図における左側に向かって流体が流れる場合にも弁体は同様に動作することができる。このように、本発明のヒューズ継手は両方向の流れに対応することができるので、配管内に設置する際に接続する方向を確認する必要がないので施工性がよい。また、両方向の流れに対応できるので、ループ配管内に設置することも可能である。
【図５】
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【図６】
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【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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