JP5755871B2 - 制流弁 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂から成る流体管の外面を水密に被覆する筐体と、この筐体に支持されるとともに筐体内で流体管に穿設された穿孔を介して動作する弁体と、を有し、不断流状態で設置され流体管の流路を開閉可能な制流弁に関する。

従来の制流弁には、管軸方向に所定長さに延設された樹脂製の管継手部を、流体管に接続するとともに加熱溶融し、流体管に対し融着させるものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−２２０６１２号公報（第２頁、第１図）

しかしながら、特許文献１に記載の制流弁にあっては、流体管の所定長さの延長部分を切除し、当該延長部分に替えて制流弁を設置するとともに、制流弁を流体管の管端部に接続する必要があり、大きな作業スペースを要するという問題がある。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、大きな作業スペースを要することなく設置できる制流弁を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の制流弁は、
樹脂から成る流体管の外面を水密に被覆する筐体と、前記筐体に支持されるとともに該筐体内で不断流状態にて前記流体管の径方向に穿設した略円形の穿孔を介して動作する弁体と、を有し、前記流体管の流路を開閉可能な制流弁であって、
前記筐体は、樹脂から成り前記流体管の外面に当接する当接部を有する分岐管と、該分岐管を閉塞する弁蓋と、前記当接部及び前記流体管の外面を加熱することで互いを熱融着させる加熱部と、を備え、
前記分岐管は、前記流体管の外面に前記穿孔の穿設方向に配置可能に形成されているとともに、
前記弁蓋若しくは前記分岐管の内周面には前記弁体の回転を規制するための溝部が設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、流体管の径方向に穿孔を穿設するために要するスペースを、筐体を流体管の外面に対しアプローチし配置するためのスペースとして利用できるため、流体管の穿孔と対向する側のスペースを用いること無く省スペース化を達成した状態で制流弁を設置できるばかりか、加熱部により加熱された流体管の外面と当接部とが、熱融着で一体化することで水密性を高めることができる。

本発明の制流弁は、
前記当接部と対向する側の前記流体管の外面を被覆するカバーが、前記筐体に設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、筐体に設けられたカバーが、当接部と対向する側の流体管の外面を被覆していることで、筐体に支持された弁体が、穿孔を介し流体管の流路を閉状態にする際に、筐体に対し流体管と離間する側に反力を与えても、カバーによりこの反力に対抗できる。

本発明の制流弁は、
前記カバーは樹脂から成り、前記筐体に熱融着により設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、カバーを筐体に対し一体化できるばかりか、カバー及び筐体の材料を共有できる。

本発明の制流弁は、
前記当接部を前記流体管の外面に向けて押圧するバンドが、該流体管の周方向に巻回されていることを特徴としている。
この特徴によれば、流体管の周方向に巻回されたバンドにより当接部を流体管の外面に向けて押圧することで、当接部と流体管の外面とを確実に当接させて熱融着領域を確保できるとともに、筐体に支持された弁体が、穿孔を介し流体管の流路を閉状態にする際に、筐体に対し流体管と離間する側に反力を与えても、バンドによりこの反力に対抗できる。

本発明の制流弁は、
前記筐体は、前記弁体の動作方向に沿って延設された金属から成る延設部を更に備えることを特徴としている。
この特徴によれば、金属から成る延設部が、弁体の動作方向に沿って延設されていることで、筐体の構造強度が高まり、弁体の動作により力が加わっても筐体の形状を維持できる。

実施例１における流体管に制流弁の分岐管を配置した状態を示す側断面図である。 流体管を穿設している状態を示す一部断面の正面図である。 操作体に弁体を取り付けた状態を示す一部断面の正面図である。 弁体による流路開／閉状態を示す一部断面の正面図である。 図４と同じく側断面図である。 実施例２における弁体による流路開／閉状態を示す一部断面の正面図である。 図６と同じく側断面図である。 実施例３における弁体による流路開／閉状態を示す側断面図である。 実施例４における弁体による流路開／閉状態を示す側断面図である。

本発明に係る制流弁を実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。

実施例１に係る制水弁１０につき、図１から図５を参照して説明する。以下、図１，図５の紙面左側、図２〜図４の紙面手前側を制流弁の正面側（前方側）として説明する。図４，５に示されるように、本発明の制流弁としての制水弁１０は、主として、内部を上水が流れ略水平方向に延設された流体管１の上部に穿設される穿孔Ｑに連通し流体管１の外周を水密に被覆した筐体としてのケース２と、回転ネジ４の回転によりケース２内にて上下動、すなわち回転ネジ４の軸方向に操作される仕切弁である弁体５と、流体管１の管路を遮断若しくは開放する。

本実施例の流体管１は、断面視略円形状に形成された樹脂管である高密度ポリエチレン管から成る。尚、流体管の材質は高密度ポリエチレンに限らずその他ポリオレフィン樹脂或いは所定の樹脂から成る熱融着可能なものでもよい。また、本実施例では流体管１内の流体は上水であるが、流体管の内部を流れる流体は必ずしも上水に限らず、例えば工業用水であってもよいし、また気体や気液混合状態の流体が流れる流体管であっても構わない。

図４，５に示されるように、流体管１の外周面に固定に取付けられるケース２は、流体管１の外面１ａに当接する当接部１２ｂ及び流体管１の管軸と略直交する上下方向の内空部１２ｃを備えた分岐管１２と、内空部１２ｃに連通する弁蓋３と、からなる。

図１に示されるように、分岐管１２の当接部１２ｂは、樹脂である高密度ポリエチレン製であり、更に、流体管１の外面１ａに当接する当接面１２ｄ近傍の当接部１２ｂ内部に、電流が流れることで発熱する加熱部としての電熱線１３が、後述する流体管１に穿設される穿孔Ｑの周囲を囲うように、当接面１２ｄ略全面に亘り連続して延設されている。電熱線１３の各端部は、外部電源線と電気的に接続可能に分岐管１２の外面に設けた接続部１５，１５と繋がっている。尚、当接部の材質は高密度ポリエチレンに限らずその他ポリオレフィン樹脂或いは所定の樹脂から成る熱融着可能なものでもよいが、流体管と同じ材質の樹脂製であることが好ましい。

制水弁１０の設置工程順に説明すると、図１に示されるように、先ず分岐管１２を、流体管１における後述する穿孔Ｑが穿設される上部上方のスペースから下方の流体管１に向けアプローチして、分岐管１２を流体管１に配置させ、すなわち当接部１２ｂを流体管１の外面１ａに当接させる。次に、図示しない外部電源に繋がる電源ケーブルＣ，Ｃを各接続部１５，１５に接続し、前記外部電源から所定時間電源を供給する。電源供給された電熱線１３が高温に発熱することで、樹脂からなる当接部１２ｂの当接面１２ｄ、及び当接面１２ｄに接触している流体管１の外面１ａを加熱し次第に溶融する。

溶融された当接部１２ｂの当接面１２ｄ及び流体管１の外面１ａは互いに混ぜ合わされ、図１の点線囲い部に示されるように、電熱線１３による発熱を停止し常温に下がることで一体化して凝固した熱融着領域Ｗに変形する。このようにして、分岐管１２は流体管１に対し水密に取付けられる。流体管１に分岐管１２を取付けた後に、分岐管１２内に水圧を加えることで、流体管１の外面と分岐管１２との水密性を適宜確認してもよい。

次に、図２に示されるように、分岐管１２の上フランジ１２ａに、内部に作業弁３６及び穿孔装置５０を配設した上部ケース３５を水密に接続する。穿孔装置５０は、図示しない駆動手段に接続され分岐管１２内を流体管１に向け軸方向に伸出する軸部材５１と、軸部材５１の先端に固設され流体管１を穿設する鋭利な穿孔刃５２ａを備えたカッタ部材５２と、から主として構成されており、カッタ部材５２を軸方向に伸出させて流体管１の外面にアプローチして外壁を穿孔し、流体管１の管壁に穿孔Ｑを穿設する。尚、軸部材を軸方向に伸出するとともに軸周りに回転するように構成し、カッタ部材を回転させることで流体管に穿孔を穿設するようにしてもよい。

穿孔装置５０による穿孔Ｑの穿設後は、穿孔装置５０を上方に引き上げて上部ケース３５内に配置させた後、作業弁３６を操作して分岐管１２の止水を行う。そして、穿孔装置５０を上部ケース３５の上端部から取り外すとともに、図３に示すように、上部ケース３５の上端部に外カバー７０を水密に接続する。この外カバー７０は、側方に向けて一対の開口７１，７１を備えており、これら開口７１，７１は、蓋体７２，７２及びボルト・ナット７３によって水密に閉塞されている。

外カバー７０の図示しない上端部からは、図示しないアームが上下動可能に取り付けられている。尚、該アームの下端部には、予め穿孔Ｑを介して流体管１の管路を遮断若しくは開放するための弁体５が内部に配設された弁蓋３が中間部材７５を介して接続されており、前記アームを外カバー７０の前記上端部に取り付ける際に弁蓋３が外カバー７０内に配置される。尚、前記アームと外カバー７０の前記上端部との間は、図示しないゴム体によって水密に保持されている。更に尚、中間部材７５は筒状に形成されており、内部に後述する回転操作部４ａが挿通配置されている（図４参照）。

外カバー７０を上部ケース３５の上端部に水密に接続した後は、分岐管１２と外カバー７０とを開閉弁を有する図示しないホースやバイパス管等の連通部材によって接続する。そして、外カバー７０の上端部に設けられた図示しない空気弁を開放するとともに、作業弁３６を操作して分岐管１２を開放することで、外カバー７０内及び分岐管１２内を流体管１内を流れていた上水で満たす。

外カバー７０内及び分岐管１２内が上水で満たされた後は、前記空気弁を閉塞し、前記開閉弁を開放して分岐管１２と外カバー７０とを連通させることで、外カバー７０内の水圧と分岐管１２内の水圧とを常時一定に保つとともに、弁蓋３を外カバー７０に予め取り付けた押圧手段（図示略）により不断水状態で押圧することで、分岐管１２の上フランジ１２ａに弁蓋３を密封状に組付ける。

このとき、分岐管１２内と外カバー７０内とは、流体管１内を流れる上水で満たされて同一の水圧となるので、弁蓋３を上フランジ１２ａに組み付ける際に流体管１内を流れる上水から弁蓋３が受ける抗力を小さく抑えることができる。弁蓋３を上フランジ１２ａに組み付けた後は、蓋体７２，７２を取り外し、開口７１，７１を介して弁蓋３から中間部材７５を分離する。

図４及び図５に示されるように、弁蓋３は、分岐管１２の内径より小径の外径を有しており、弁蓋３の下部の外周に沿って設けられたＯリング１９により、分岐管１２の内周面に沿って水密に嵌挿されている。また弁蓋３を定置させるよう固定ボルト１６を螺挿することで弁蓋３の位置固定を行う。固定ボルト１６は、弁蓋３に対して螺挿されることで、弁蓋３を上下方向に規制している。

図５に示されるように、回転ネジ４は、弁蓋３の頂部に穿設された挿通孔３２に回転自在に貫通して、上端部を弁蓋３の外部に突出して取り付けられている。押え板３３は、弁蓋３の上端面にボルト３４で固定され、回転ネジ４の抜出しを阻止する。上記構成により、回転ネジ４はケース２に対し正逆両方向に回転自在であるが上下動はしない。４ｂは、回転ネジ４の上端部を除いて略全長に亘ってその周面が螺設されたネジ部である。

図４及び図５に示されるように、ネジこま６３は、弁体５の上端部に形成されたガイド溝６１に嵌合するとともに、ネジ部４ｂに螺合しており、回転ネジ４の上端部に形成された回転操作部４ａの回転に応じネジ部４ｂが回転することで、ネジ部４ｂに沿って螺挿するネジこま６３に追随して弁体５が上下動可能となる。

図５に示されるように、弁体５には、回転ネジ４のネジ部４ｂを挿入する挿入孔６４が形成されている。また、弁体５における上下流側の外面に、上下方向に沿った張出部６２、６２が、弁蓋３若しくは分岐管１２の内面に設けられた溝部３ａに沿って摺接可能に上下方向に延設されている。このように構成された張出部６２、６２が溝部３ａに当接することで、回転ネジ４の回転に伴う弁体５の回転を規制できるようになっている。

このように弁体５が取り付けられた弁蓋３を、作業弁３６が開放された後に前記外カバーに予め取り付けた前記押圧手段により分岐管１２に向けて不断水状態で押圧することで、流体管１内を流れる上水から弁蓋３が受ける抗力を小さく抑えながら弁蓋３を分岐管１２の上フランジ１２ａに密封状に組付け、固定ボルト１６を弁蓋３に螺挿する。更に、前記連通部材の開閉弁を閉塞するとともに、上フランジ１２ａ上から上部ケース３５及び外カバー７０を取り外す。最後に、リング状のフランジ９を弁蓋３に挿入し、ボルト・ナット１４でフランジ９と分岐管１２とを締結する。

以後、弁体５は、図４及び図５に示されるように、図示しないハンドルによる回転操作部４ａの回転によって下方に移動することで流体管１の内周面に弾性変形しながら水密に当接して流体管１の管路を遮断するとともに、前記ハンドルによる回転操作部４ａの回転によって上方に移動することで流体管１の管路を開放するようになる。

以上、説明したように、筐体としてのケース２は、樹脂から成り流体管１の外面１ａに当接する分岐管１２の当接部１２ｂと、当接部１２ｂ及び流体管１の外面１ａを加熱することで互いを熱融着させる加熱部としての電熱線１３と、を備えるとともに、流体管１の外面１ａに穿孔Ｑの穿設方向に配置可能に形成されていることで、流体管１に穿孔Ｑを穿設するために要する流体管１の上方のスペースを、ケース２を流体管１の外面１ａに対しアプローチし配置するためのスペースとして利用できるため、流体管１の穿孔Ｑと対向する側である流体管１の下方のスペースを用いること無く省スペース化を達成した状態で制水弁１０を設置できるばかりか、電熱線１３により加熱された流体管１の外面１ａと当接部１２ｂとが、熱融着で一体化することで水密性を高めることができる。

次に、実施例２に係る制水弁２０につき、図６及び図７を参照して説明する。尚、前記実施例と同一構成で重複する構成を省略する。

流体管１の外周面に固定に取付けられるケース２’は、いわゆる割Ｔ字管であって、流体管１の管軸と略直交する上下方向の内空部を備えた分岐管１２’及び弁蓋３と、流体管１の外周の下側を被覆するカバー２２と、からなる。

図６に示されるように、分岐管１２’は、高密度ポリエチレン製であって、前記実施例における分岐管１２と同様の上フランジ１２ａ、当接部１２ｂ、内空部１２ｃ及び当接面１２ｄに加え、当接部１２ｂに連続した高密度ポリエチレン製である鍔部１２ｅが流体管１の外径方向に突出しており、当接部１２ｂ内に延設された電熱線１３が、鍔部１２ｅ内にも延びている。

カバー２２は、穿孔Ｑが穿設される流体管１の上側を被覆した分岐管１２の当接部１２ｂに対向する、流体管１の下側を被覆しており、更に分岐管１２’の鍔部１２ｅに対向する鍔部２２ｅが突出形成されている。また図７に示されるように、カバー２２は、樹脂である高密度ポリエチレン製であって、流体管１の外面１ａに当接する当接部２２ｂ内部に、電流が流れることで発熱する加熱部としての電熱線２３が、当接面略全面に亘り連続して延設されている。電熱線２３の各端部は、外部電源線と電気的に接続可能にカバー２２の外面に設けた接続部２５，２５と繋がっている。尚、当接部２２ｂの材質は高密度ポリエチレンに限らずその他ポリオレフィン樹脂或いは所定の樹脂から成る熱融着可能なものでもよいが、分岐管１２’及び流体管１と同じ材質の樹脂製であることが好ましい。

上記実施例１と同様に、図示しない外部電源に繋がる電源ケーブルを分岐管１２’の各接続部１５，１５に接続し、前記外部電源から所定時間電源を供給する。電源供給された電熱線１３が高温に発熱することで、図７に示されるように、樹脂からなる当接部１２ｂの当接面１２ｄ、及び当接面１２ｄに接触している流体管１の外面１ａを加熱し次第に溶融するとともに、図６に示されるように、分岐管１２’の鍔部１２ｅとカバー２２の鍔部２２ｅとが溶融し一体化することで、カバー２２が分岐管１２’に対し設けられる。

更に、各接続部２５を介し電源供給された電熱線２３が高温に発熱し、樹脂からなるカバー２２の当接部２２ｂの当接面、及び当接面に接触している流体管１の外面１ａを加熱し次第に溶融することで、カバー２２が流体管１の外面に対し熱融着される。

このように、分岐管１２’に設けられたカバー２２が、当接部１２ｂと対向する側の流体管１の外面１ａを被覆していることで、弁蓋３に支持された弁体５が、穿孔Ｑを介し流体管１の流路を閉状態にする際に、ケース２’に対し流体管１と離間する側に反力を与えても、カバー２２によりこの反力に対抗できる。

また、カバー２２は樹脂から成り、分岐管１２’に熱融着により設けられていることで、カバー２２を分岐管１２’に対し一体化できるばかりか、カバー２２及び分岐管１２’の材料を共有できる。

次に、実施例３に係る制水弁３０につき、図８を参照して説明する。尚、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分に付いては同一符号を付して重複する説明を省略する。

図８に示されるように、分岐管１２の当接部１２ｂの外面及び流体管１の外面１ａに架けて、当接部１２ｂを流体管１の外面１ａに向けて押圧するバンド２１，２１が、管軸方向に穿孔Ｑを挟む両方の箇所において、それぞれ流体管１の周方向に巻回されている。

このように、流体管１の周方向に巻回されたバンド２１により当接部１２ｂを流体管１の外面１ａに向けて押圧することで、当接部１２ｂと流体管１の外面１ａとを確実に当接させて熱融着領域を確保できるとともに、弁蓋３に支持された弁体５が、穿孔Ｑを介し流体管１の流路を閉状態にする際に、ケース２に対し流体管１と離間する側に反力を与えても、バンド２１によりこの反力に対抗できる。。

次に、実施例４に係る制水弁４０につき、図９を参照して説明する。尚、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分に付いては同一符号を付して重複する説明を省略する。

本実施例のケース２”は、分岐管２６と弁蓋３との間に、弁体５の動作方向に沿って延設された金属から成る延設部２７を更に備えている。延設部２７は、流体管１の管軸と略直交する上下方向の内空部２７ｃを有し、分岐管２６との間に介設されたＯリング２８により、分岐管２６の内側に水密に嵌挿されるとともに、分岐管２６の上フランジ２６ａと、その上面に延びた延設部２７の上フランジ２７ａと、弁蓋３に載置したリング状のフランジ９とに貫通挿入したボルト・ナット１４により、分岐管２６、延設部２７及びフランジ９が締結されている。

このように、金属から成る延設部２７が、弁体５の動作方向に沿って延設されていることで、ケース２”の構造強度が高まり、弁体５の動作により力が加わってもケース２”の形状を維持できる。

以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

例えば、前記実施例では、実施例１に付加して実施例２でカバー２２が構成され、実施例３でバンド２１が構成され、また実施例４でバンド２１及び延設部２７が構成されているが、カバー２２、バンド２１及び延設部２７は、適宜選択的に単独若しくは複数組合せて付加的に構成されるものであってもよい。

１ 流体管
２，２’，２” ケース
３ 弁蓋
４ 回転ネジ
５ 弁体
１０ 制水弁（制流弁）
１２，１２’ 分岐管
１２ｂ 当接部
１２ｄ 当接面
１３ 電熱線（加熱部）
２０，３０，４０ 制水弁（制流弁）
２１ バンド
２２ カバー
２６ 分岐管
２７ 延設部

Claims (5)

1. 樹脂から成る流体管の外面を水密に被覆する筐体と、前記筐体に支持されるとともに該筐体内で不断流状態にて前記流体管の径方向に穿設した略円形の穿孔を介して動作する弁体と、を有し、前記流体管の流路を開閉可能な制流弁であって、
   前記筐体は、樹脂から成り前記流体管の外面に当接する当接部を有する分岐管と、該分岐管を閉塞する弁蓋と、前記当接部及び前記流体管の外面を加熱することで互いを熱融着させる加熱部と、を備え、
   前記分岐管は、前記流体管の外面に前記穿孔の穿設方向に配置可能に形成されているとともに、
   前記弁蓋若しくは前記分岐管の内周面には前記弁体の回転を規制するための溝部が設けられていることを特徴とする制流弁。
2. 前記当接部と対向する側の前記流体管の外面を被覆するカバーが、前記筐体に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の制流弁。
3. 前記カバーは樹脂から成り、前記筐体に熱融着により設けられていることを特徴とする請求項２に記載の制流弁。
4. 前記当接部を前記流体管の外面に向けて押圧するバンドが、該流体管の周方向に巻回されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の制流弁。
5. 前記筐体は、前記弁体の動作方向に沿って延設された金属から成る延設部を更に備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の制流弁。

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