JP4460883B2 - ガス栓 - Google Patents

Description

本発明は、ガス機器に繋がるガス管路を開閉するガス栓に関する。

一般に、各種ガス機器（ガスメータその他）に繋がるガス管路中にはガス栓が組み込まれており、ガス栓が開状態のときにはガスが流通し、閉状態のときにはガスが遮断されるようになっている。従来一般に使用されているガス栓は、内部にガス流路を有する本体を備えている。この本体内のガス流路中には、栓体摺動面が形成されている。本体内のガス流路中の栓体摺動面内側には、栓体が収容されている。この栓体は、本体内のガス流路中の栓体摺動面で摺動する外側摺動面を有しており、本体内で回動可能となっている。この栓体の端部には、連結機構や押し回し機構（オプション）等を介して、ハンドルが連結されている。このハンドルを指で摘んで回すと、栓体の外側摺動面が本体の栓体摺動面で摺動しつつ栓体が本体内で回動し、ガス栓が開閉される。

ところで、近年、火災等が発生して、従来考えられないような高温になった場合にも充分な操作性能を有するガス栓が求められている。そこで、本発明者等は、ガス栓本体及びその内部の栓体がともに可鍛鋳鉄（ＦＣＭＢ）製であるガス栓について、高温操作性能及び耐久性能を評価した。

その結果、可鍛鋳鉄製のガス栓は、火災発生時等の高温環境下において、ガス栓本体と栓体の摺動面同士が焼き付き易い傾向にあることが判明した。さらに、高温環境下においては、栓体を回動する回動機構（ハンドルや、ハンドルと栓体を連結する連結部材等）の材料強度が低下してしまう。そのため、焼き付きが生じた状態でガス栓本体に対して栓体を無理に回動しようとすると、回動機構が破損し、栓体自体を回動しにくくなる可能性があることも判明した。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、従来考えられなかったような高温に晒された場合にも操作性・耐久性が著しく低下せず、破損や回動不能等の起こりにくいガス栓を提供することを目的とする。

本発明のベースとなるガス栓は、内部にガス流路及び栓体摺動面を有する本体と、 前記栓体摺動面で摺動する外側摺動面を有し、前記ガス流路を開閉する栓体と、 該栓体を動かすハンドルと、を具備するガス栓であって、 前記摺動面に、黒鉛入り潤滑剤の溜まり部となる凹部が散点状に設けられているとともに、黒鉛の膜がコーティングされていることを特徴とする。

このガス栓によれば、摺動面に黒鉛入り潤滑剤の溜まり部となる凹部が散点状に設けられているとともに、黒鉛の膜がコーティングされている。そのため、高温環境下における本体と栓体との焼き付きの可能性を低減することができ、低い操作力でガス栓を回すことができる。
なお、前記「摺動面」は、本体の栓体摺動面、栓体の外側摺動面のいずれか一方あるいは両方を指す。加工し易さの観点から考えると、通常は、栓体の外側摺動面に凹部を設けるとともにコーティングを施すことが望ましい。なお、ガス栓閉時のシール面となる箇所（栓体のガス流通孔の周囲等）には前記凹部を設けず、コーティングのみを施すこととなる。

本発明のガス栓においては、前記凹部の面積の前記摺動面の面積中に占める割合が１０％以上であるのが好ましい。
この場合、本体と栓体の両摺動面間のシール性能や反復使用性能を確保しつつ、高温耐久性能を向上させることができる。なお、凹部の面積率は、例えば２５〜３０％以下である。

本発明によれば、従来考えられなかったような高温に晒された場合にも操作性・耐久性が著しく低下せず、破損や回動不能等の起こりにくいガス栓を提供することができる。

発明を実施するための形態

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例に係るガス栓の全体構成を示す断面図である。
図２（Ａ）は図１のガス栓の平面図であり、図２（Ｂ）は同ガス栓の側面図である。
図３は、同ガス栓の本体の構造を示す図である。（Ａ）は正面断面図であり、（Ｂ）は側面半断面図であり、（Ｃ）は平面半断面図であり、（Ｄ）は（Ｂ）のＷ線視矢視図である。
図４は、同ガス栓のハンドルの構造を示す図である。（Ａ）は正面断面図であり、（Ｂ）は底面図であり、（Ｃ）は側面半断面図である。
図５は、同ガス栓の栓体の構造を示す図である。（Ａ）は側面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ線断面図であり、（Ｃ）は（Ａ）のＹ−Ｙ線断面図であり、（Ｄ）は（Ａ）のＺ−Ｚ線部分断面図（外側摺動面凹部の拡大図）であり、（Ｅ）は（Ｂ）の上面図である。

図１及び図２には、本発明の一実施例に係るガス栓１の全体構造が示されている。
このガス栓１は、可鍛鋳鉄（ＦＣＭＢ３１０）等製の本体１０を備えている。図３に最もよく示すように、この本体１０は、ハンドル２０が取り付けられる上端部１１、ガス管路の入側・出側にそれぞれ接続される接続部１２、１３を有している。接続部１２、１３の内周面には、それぞれメネジ１２ａ、１３ａが形成されている。本体１０の内部において、両接続部１２、１３間にはガス流路１４が形成されており、このガス流路１４中にはテーパ状の栓体摺動面１５が形成されている。この栓体摺動面１５の上側には、上端部１１側に開放された内凹部１７が形成されている。

図３（Ａ）、（Ｄ）にわかり易く示すように、本体１０の上端部１１の端縁には、円弧状に切り込まれた切り込み部１１Ａが形成されている。さらに、本体１０の内凹部１７の内周面には、円弧状に延びる内周突部１８が形成されている。この内周突部１８は、内凹部１７の周方向２箇所の分断部１８ａ、１８ｂにおいて２つに分断されている。図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、分断部１８ａ、１８ｂにおける内凹部１７の内周面は若干抉られている。そして、本体１０の内凹部１７と栓体摺動面１５との境界段部１１Ｂと、内周突部１８との間には、後述するハンドル２０の係合片部２５ａ、２５ｂ（図４参照）と係合する係合溝部１９が構成される。

ハンドル２０は、銅合金（Ｃ３７７１ＢＤ又はＣ３７７１ＢＥ）製等であって、本体１０の上端部１１に回動可能に取り付けられている。図４に最もよく示すように、このハンドル２０の上面側にはツマミ部２０ａが形成されており、ハンドル２０の下面側には円周溝２１が掘り込まれている。ハンドル２０下面側の円周溝２１の内側には、突起２３が形成されている。この突起２３下面には、中心部に円孔２７が掘り込まれているとともに、この円孔２７を通る円弧状の長溝２９が掘り込まれている。

ハンドル２０の突起２３には、羽根状に張り出した２つの係合片部２５ａ、２５ｂが形成されている。図４（Ｂ）と図３（Ｄ）に比較して示すように、ハンドル２０の係合片部２５ａ、２５ｂの幅Ｈｔは、前述した本体１０の分断部１８ａ、１８ｂの幅Ｂｔよりも若干小さく形成されており、両係合片部２５ａ、２５ｂ間の外径Ｈｄは、本体１０の内周突部１８の内径Ｂｄよりも若干大きく形成されている。ハンドル２０の突起２３の両係合片部２５ａ、２５ｂを本体１０の分断部１８ａ、１８ｂに合わせ、ハンドル２０を本体１０内側に押し込んで回すと、両係合片部２５ａ、２５ｂが本体１０の係合溝部１９に係合する（図１等参照）。ハンドル２０は、両係合片部２５ａ、２５ｂが本体１０の内周突部１８に当たることで、本体１０から抜け止めされる。

図４（Ａ）に示すように、ハンドル２０の側部には、ネジ孔２２Ａ、２２Ｂが形成されている。図１に示すように、ネジ孔２２Ａにはストッパネジ４１が捩じ込まれ、ネジ孔２２Ｂには六角穴付き止めネジ４３が捩じ込まれる。ストッパネジ４１は、本体１０にハンドル２０が組み付けられた後に、ネジ孔２２Ｂを通してネジ孔２２Ａ内に捩じ込まれ、ネジ頭部４１ａが本体１０の切り込み部１１Ａ内に位置する。本体１０に対してハンドル２０を回すと、ストッパネジ４１のネジ頭部４１ａが本体１０の切り込み部１１Ａの端部に当たる。これにより、ハンドル２０の９０°の回動角度規制がなされる。六角穴付き止めネジ４３は、ストッパネジ４１が捩じ込まれた後に、ネジ孔２２Ｂに捩じ込まれる。

図１に示すように、本体１０の栓体摺動面１５内部には、可鍛鋳鉄（ＦＣＭＢ３１０）等の栓体３０が回動可能に収められている。図５に最もよく示すように、この栓体３０の外周面は、本体１０の栓体摺動面１５に密に接するテーパ状の外側摺動面３１となっている。この栓体３０には、横方向（ガス流通方向）に貫通するガス流通孔３３が形成されている。このガス流通孔３３が本体１０のガス流路１４に合っているとき（図１及び図２（Ｂ）参照）はガスが流通し、完全に閉じているときはガスが遮断される。

図５（Ｂ）及び（Ｅ）にわかり易く示すように、栓体３０の上端面には２つの弧状をした突起３７ａ、３７ｂが形成されており、これら両突起３７ａ、３７ｂ間には内孔３９が掘り込まれている。図５（Ｅ）と図４（Ｂ）に比較して示すように、栓体３０の両突起３７ａ、３７ｂの幅Ｃｔは、ハンドル２０下面の長溝２９の幅Ｍｔよりも若干小さく形成されている。栓体３０の両突起３７ａ、３７ｂは、ハンドル２０下面の内孔２７を挟んで両側の長溝２９にそれぞれ係合する。これら両突起３７ａ、３７ｂの内側において、栓体３０の内孔３９とハンドル２０の円孔２７との間には、図１及び図２（Ｂ）に示す圧縮コイルバネ４５が介装される。この圧縮コイルバネ４５は、ハンドル２０に対して栓体３０を図１中下側に向けて付勢する。このような圧縮コイルバネ４５の付勢力により、栓体３０の外側摺動面３１と本体１０の栓体摺動面１５とが密に接し、両者間のシール機能が保たれる。

図５（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、栓体３０の外側摺動面３１には、複数の凹部３５が散点状に形成されているとともに、リン酸マンガン処理が施された上で黒鉛の膜がコーティングされている。各凹部３５は、外側摺動面３１の一部が円形又は楕円形に抉られたものであって（図５（Ｄ）参照）、深さは一例で０．５ｍｍ、円径は一例で３ｍｍ程度である。栓体３０の外側摺動面３１において、ガス流通孔３３の周囲（ガス栓閉時のシール面となる箇所）には凹部３５が形成されておらず、黒鉛コーティングのみが施されている（図５（Ａ）参照）。本実施例の栓体３０において、各凹部３５の総面積の外側摺動面３１の面積中に占める割合は約１０％である。

黒鉛コーティング方法の一例は、以下の通りである。
塗布方法：被塗布物を１００℃で予熱し、スプレーで塗布
塗布剤：水分散型の固体被膜潤滑塗料
焼成条件：２００℃焼付

栓体３０の各凹部３５は、栓体３０の本体１０内への収容時（図１参照）に外側摺動面３１に塗布される黒鉛入り潤滑剤の溜まり部となる。この黒鉛入り潤滑剤としては、グリース（一例で株式会社日本礦油社製、商品名『ダブレックスＶＢ』）に６．５％以上〜１０％以下の割合で黒鉛を含有したものを用いることが好ましい。さらに、栓体３０の外側摺動面３１の表面粗さは５〜１０μｍ程度、本体１０の栓体摺動面１５の表面粗さは６〜１０μｍ程度であることが好ましい。

このような構成を有するガス栓１を開くには、人手でハンドル２０を開方向に回す。すると、ハンドル２０下面の突部２３に係合している栓体３０が本体１０内で回り、本体１０のガス流路１４と栓体３０のガス流通孔３３とが合ってガスが流通する。一方、この開状態からハンドル２０を逆方向（閉方向）に回すと、前述とは逆にガスが遮断される。この回動操作の際、ハンドル２０に捩じ込まれたストッパネジ４１のネジ頭部４１ａが、本体１０の切り込み部１１Ａ端部に当たり、ハンドル２０の９０°の回動角度規制（栓体３０の本体１０に対する回動角度規制）がなされる。栓体３０は、圧縮コイルバネ４５の付勢力により本体１０内側（図１中下側）に押し付けられるので、栓体３０の外側摺動面３１と本体１０の栓体摺動面１５とが密に接し、両者間のシール機能が保たれる。

次に、本実施例に係るガス栓１について、本発明者等が行なった反復性能試験、耐火性能試験の結果について説明する。
前述の通り、ガス栓１の栓体３０は、外側摺動面３１の凹部３５が散点状に形成されているとともに、リン酸マンガン処理が施された上で黒鉛の膜がコーティングされたものであって、各凹部３５の総面積の外側摺動面３１の面積中に占める割合は１０％（凹部３５の総数４２個）である。栓体３０の外側摺動面３１に塗布される黒鉛入り潤滑剤は、グリース（商品名『ダブレックスＶＢ』）に６．５％以上〜１０％以下の割合で黒鉛を含有したものである。そして、栓体３０の外側摺動面３１の表面粗さは５〜１０μｍ程度、本体１０の栓体摺動面１５の表面粗さは６〜１０μｍ程度である。

本試験は、３個の試料（ガス栓）を用い、それぞれの初期性能（気密・操作力）を予め確認した上で、ガス栓を８００℃の高温環境下に３０分間放置した場合について試験を行なった。反復性能試験は、１０００回ごとに気密・操作力の確認を行い、合計４０００回まで反復して行なった。耐火性能試験は、前述の通りガス栓を８００℃の高温環境下に３０分間放置した後に、トルクレンチを用いて開閉操作力の確認を行なった。なお、初期性能における操作力の規格値は１．０Ｎ・ｍ以下であり、反復性能における操作力の規格値は１．５Ｎ・ｍ以下である。

この表１に示すように、３個の試料（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３）について、反復性能試験における気密性能は全て合格であり、４０００回後の操作力は最小で１．１Ｎ・ｍ、最大で１．４Ｎ・ｍであって規格値の操作力１．５Ｎ・ｍ以下に収まっている。これにより、本実施例に係るガス栓は、高温環境下においても気密性能が損なわれず、低い操作力で回動することができることがわかる。さらに、耐火性能試験においては、開閉操作合格率は全ての試料について１００％であり、ガス栓本体と栓体との摺動面同士の焼き付きが生じていないことも確認できた。

本発明の一実施例に係るガス栓の全体構成を示す断面図である。 図２（Ａ）は図１のガス栓の平面図であり、図２（Ｂ）は同ガス栓の側面図である。 同ガス栓の本体の構造を示す図である。（Ａ）は正面断面図であり、（Ｂ）は側面半断面図であり、（Ｃ）は平面半断面図であり、（Ｄ）は（Ｂ）のＷ線視矢視図である。 同ガス栓のハンドルの構造を示す図である。（Ａ）は正面断面図であり、（Ｂ）は底面図であり、（Ｃ）は側面半断面図である。 同ガス栓の栓体の構造を示す図である。（Ａ）は側面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ線断面図であり、（Ｃ）は（Ａ）のＹ−Ｙ線断面図であり、（Ｄ）は（Ａ）のＺ−Ｚ線部分断面図（外側摺動面凹部の拡大図）であり、（Ｅ）は（Ｂ）の上面図である。

符号の説明

１ ガス栓 １０ 本体
１４ ガス流路 １５ 栓体摺動面
２０ ハンドル ２０ａ ツマミ部
３０ 栓体 ３１ 外側摺動面
３３ ガス流通孔 ３５ 凹部
４１ ストッパネジ ４５ 圧縮コイルバネ

Claims (2)

1. 内部にガス流路及び栓体摺動面を有する鋳鉄製の本体と、
   前記栓体摺動面で摺動する外側摺動面を有し、前記ガス流路を開閉する鋳鉄製の栓体と、
   該栓体を動かすハンドルと、
   を具備するガス栓であって、
   前記摺動面に、黒鉛入り潤滑剤の溜まり部となる凹部が散点状に設けられているとともに、黒鉛の膜が焼付コーティングされており、また、黒鉛入り潤滑剤が塗布されており、
   ８００℃の高温環境下に３０分放置した後にも本体と栓体との焼き付きが生じないことを特徴とするガス栓。
2. 前記凹部の面積の前記摺動面の面積中に占める割合が１０％以上であることを特徴とする請求項１記載のガス栓。

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