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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5775978
(24)【登録日】2015年7月10日
(45)【発行日】2015年9月9日
(54)【発明の名称】鉄道車両用急速排気弁と鉄道車両の配管システム
(51)【国際特許分類】
F16K 11/087 20060101AFI20150820BHJP
F16K 11/076 20060101ALI20150820BHJP
F16K 3/22 20060101ALI20150820BHJP
B61D 19/02 20060101ALI20150820BHJP
F16K 51/00 20060101ALI20150820BHJP
【ＦＩ】
F16K11/087 Z
F16K11/076 Z
F16K3/22 Z
B61D19/02 R
F16K51/00 Z
【請求項の数】16
【全頁数】31
(21)【出願番号】特願2014-553559(P2014-553559)
(86)(22)【出願日】2014年8月4日
(86)【国際出願番号】JP2014070515
(87)【国際公開番号】WO2015016380
(87)【国際公開日】20150205
【審査請求日】2014年11月5日
(31)【優先権主張番号】特願2013-161658(P2013-161658)
(32)【優先日】2013年8月2日
(33)【優先権主張国】JP
(31)【優先権主張番号】特願2014-26365(P2014-26365)
(32)【優先日】2014年2月14日
(33)【優先権主張国】JP
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】390002381
【氏名又は名称】株式会社キッツ
(74)【代理人】
【識別番号】100081293
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 哲男
(72)【発明者】
【氏名】青木 和弘
【審査官】
柏原 郁昭
(56)【参考文献】
【文献】
特開平１０−２７３０４０（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１２−００２３５５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０９−０７９３９１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
実開平０２−０３６６６４（ＪＰ，Ｕ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｆ１６Ｋ １１／０８７
Ｂ６１Ｄ １９／０２
Ｆ１６Ｋ ３／２２
Ｆ１６Ｋ １１／０７６
Ｆ１６Ｋ ５１／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ボデー内の内周の一部に形成した球面部を有する弁体収納部に流出入口と排気口とを形成し、前記弁体収納部より開口させた開口部より球状面部を有する弁体を回転自在に挿入し、前記弁体には、前記流出入口又は排気口と連通する複数の貫通口と、これら貫通口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又は排気口を閉止するシール部材を装着し、前記開口部を蓋部材で被蓋したときに、前記シール部材で何れか１つの前記流出入口又は排気口を密封閉止し、前記流出入口と排気口、或は前記流出入口同士を前記貫通口を介して連通可能に設けると共に、排気口面積を適宜に調整して緊急時又は保安時などの車両用圧力配管から排気する排気時間を一定に設定可能としたことを特徴とする鉄道車両用急速排気弁。
【請求項2】
前記弁体収納部の下部内周面と前記弁体の下部外周面との間に保持リングを介在させた請求項１に記載の鉄道車両用急速排気弁。
【請求項3】
前記排気口面積を調整する機構は、前記排気口に設けた排気用のオリフィスである請求項１又は請求項２に記載の鉄道車両用急速排気弁。
【請求項4】
前記排気口を前記流出入口と略同口径に形成した請求項１乃至３の何れか１項に記載の鉄道車両用急速排気弁。
【請求項5】
前記蓋部材と前記弁体との間にばね部材を装着し、このばね部材を介して前記開口部を被蓋した前記蓋部材で前記シール部材を増締可能に設けた請求項１乃至４の何れか１項に記載の鉄道車両用急速排気弁。
【請求項6】
前記排気口に排気方向を変更可能なノズルを装着した請求項１乃至５の何れか１項に記載の鉄道車両用急速排気弁。
【請求項7】
前記ボデーにバルブ内部への異物の侵入を防止する防塵キャップを連結し、この防塵キャップは、連結状態で排気時に吐出空気圧力により前記排気口を開口させ、非排気時に前記排気口を閉塞状態に復帰可能なキャップである請求項１乃至５の何れか１項に記載の鉄道車両用急速排気弁。
【請求項8】
前記排気口に排気音を低減する消音器を装着した請求項１乃至５の何れか１項に記載の鉄道車両用急速排気弁。
【請求項9】
前記排気口に排気方向に開口可能なチャッキ弁を装着し、このチャッキ弁で外部からの前記排気口への異物や水の侵入を防止した請求項１乃至５の何れか１項に記載の鉄道車両用急速排気弁。
【請求項10】
少なくとも３方以上の流出入口を有するボデー内の内周の一部に球面部を有する弁体収納部を形成し、この弁体収納部より開口させた開口部より球状面部を有する弁体を回転自在に挿入し、前記弁体には、前記流出入口と連通する３方以上の貫通口と、これら貫通口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、前記開口部を蓋部材で増締可能に被蓋し、前記蓋部材と前記弁体との間に装着したばね部材の弾発力で何れか一つの貫通口を前記シール部材で密封閉止したことを特徴とする鉄道車両用急速排気弁。
【請求項11】
前記弁体に設けた上ステムを前記ボデーに設けた装着穴にシール部材を介して軸装し、前記弁体の上ステムとの対向側に設けた下ステムを前記蓋部材に設けた装着穴部にシール部材を介して軸装して、前記弁体を前記ボデーと蓋部材との間に軸支してトルク性能を向上させた請求項１０に記載の鉄道車両用急速排気弁。
【請求項12】
前記上ステムと下ステムとを略同一軸径に設けて、均等圧力を付与した請求項１１に記載の鉄道車両用急速排気弁。
【請求項13】
前記流出入口を９０°間隔で前記ボデーに形成して２つの直列する流出入口の間の流出入口を排気口とし、前記２つの流出入口の向きを入れ替えて排気口の向きを１８０°反転可能に設けると共に、前記上ステムに回転規制用のストッパ部を有する操作用ハンドルを略十字形状の嵌合穴を介して９０°間隔で任意の向きに装着可能に設け、かつ、前記ボデーの前記ストッパ部が係止する位置に９０°間隔で取付穴を設け、この取付穴の何れか一つに前記ストッパ部が係止可能な係止用ピンを取付けて前記ハンドルを任意の開閉操作方向に装着可能に設けた請求項１１又は１２に記載の鉄道車両用急速排気弁。
【請求項14】
前記蓋部材をＯリングを介して前記開口部に螺着し、この蓋部材の螺合で前記ばね部材による前記弁体のシール部材の押圧力を調節可能に設けた請求項１０乃至１３の何れか１項に記載の鉄道車両用急速排気弁。
【請求項15】
請求項１乃至１４の何れか１項に記載の鉄道車両用急速排気弁を鉄道車両の自動扉開閉装置を駆動する空気配管の主管、枝管の管路途中、又は管路分岐部に複数配設し、前記各急速排気弁の排気時間の変動を防いで一定に保持するようにしたことを特徴とする鉄道車両の配管システム。
【請求項16】
前記鉄道車両用急速排気弁を鉄道車両の車両内部又は車両外部の開扉用の圧力配管の途中に設けた請求項１５に記載の鉄道車両の配管システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば鉄道車両の空気圧を用いた自動扉開閉装置などの配管等に用いられ、空気圧供給側の管路の流路を閉操作して空気圧ピストンシリンダーによる扉開閉装置のシリンダー内空気圧を排気するために設けられる鉄道車両用急速排気とこの排気弁を用いた配管システムに関する。【背景技術】
【0002】
従来より、鉄道車両の空気圧を用いた自動扉開閉装置においては、非常事態が発生した場合に迅速に鉄道車両の外へ避難できるようにしたり、修理・保守が必要なときには短時間で鉄道車両内に入ったりすることが要求されることから、鉄道車両の内または外から手動で扉を開けることが可能になっている。そのため、扉開閉装置の空気流路には非常用のコック弁が設けられ、このコック弁を閉操作することで、空気タンクからの扉シリンダーへの流路の圧力空気の供給を止め、同時にコック弁の弁体に形成された排気用ポート孔をコック弁のボデーに形成された排気孔に連通させて、扉シリンダー内に溜まった圧力空気を大気に放出することで扉開閉装置の空気圧力による拘束を解き、自由に扉の開操作ができるようになっている。【0003】
このような扉開閉装置に用いられるバルブとして、例えば、特許文献１の鉄道車両用ボールコック弁が用いられる。この種の２方ボールコック弁は、鉄道車両側壁内や車両外の配管中に設けられ、略球状のボール弁体がボデー内に設けられ、このボデー内の一次側孔のボールシートと二次側孔のボールシートとの間に排気孔が設けられている。ボール弁体には、一次側孔と二次側孔とを連通する連通孔、二次側孔と排気孔とを連通させる排気用ポート孔が設けられ、ボール弁体を回転操作し、一次側と二次側とが遮断された状態で二次側孔と排気孔とが排気用ポート孔により連通され、排気孔を介して二次側から配管内空気圧を排気することで扉を手動開閉可能になっている。【0004】
特許文献２のボールコックでは、ボデーの排気孔に管継手が設けられ、この管継手に湾曲部を有する延長パイプが接続可能に設けられ、この延長パイプを介して二次側からの排気がおこなわれるようになっている。特許文献３のボールコックでは、弁座と一次側の配管取付孔との間にストレーナ部材が設けられ、ボデーの排気孔と弁体の排気孔とを連通したとき、又は排気を行わない状態での弁座への配管内の錆等の異物の侵入による噛み込みや傷つきを防止する為、ストレーナ部材により一次側配管取付孔側からの異物が除去可能に設けられている。
【0005】
このようなフローティング型の流路切換え弁では、高圧の圧縮空気に対して全開・全閉時の気密性を確保する必要があり、このことから弁座の背面側にばね座金が設けられ、このばね座金で弁座を弁体に押圧するシール構造に設けられている。例えば、特許文献４のボールバルブでは、弁座が中間に介在されるシートリテーナである中間体の凹部に収納され、この中間体がばね座金（板ばね）により弁体方向に押圧される。さらに、本体の環状溝にはシールリングが嵌入されており、これらによって、気密性の確保とハンドル操作による弁座の摩耗が防がれている。
特許文献５のボールバルブにおいては、一次側と二次側とにシートリテーナである弁座受部材がそれぞれ設けられ、これら弁座受部材にシール用弁座が支持された構造になっている。そして、弁座受部材側の縦断面面積が弁座の開口面積よりも大きく設定されていることで、一次、二次側の何れの流路側からの圧縮空気の流入に対しても空気漏れを防止する構造になっている。
【0006】
上記のようなボールバルブは、一般的にハンドルを介して手動操作により開閉される。この場合、弁体を所定の開閉状態まで回転させるために、ハンドルの回転が規制可能になっていることが多い。例えば、特許文献６のコックでは、係止突起を有するハンドルと、係止片を有するストッパ板とが設けられ、係止突起を係止片に係止させることで弁体の回転が規制される。このコックでは、ストッパ板とハンドルとを任意の角度に嵌め込むことで、使用用途や設置位置に応じてハンドルの向きや操作方向を変えることができるようになっている。
さらに、このようにハンドルを設ける場合、鉄道車両では振動が多いことから、この振動や操作ミスなどによる誤作動を防ぐための機構を設けることが望まれる。
例えば、特許文献７のボールコックでは、ハンドルの裏面側にロック部材（ロック用板ばね）が設けられ、このロック用板ばねの係合部が本体の係合溝に嵌まり込むことで所定の操作状態にロック可能になっている。
特許文献８の非常用開放コックにおいては、車内側から操作可能なレバー状のハンドルが設けられ、このハンドルの近傍にハンドルの回動を規制する鎖錠装置が設けられている。
【0007】
一方、これら以外の構造のコック弁として、排気孔付きの２方コック弁や３方コック弁が用いられることもある。これらの２方、３方コック弁は、ボデー内に、内部流路と排気用ポート孔とが形成された略円錐状のコック弁体が設けられ、このコック弁体を回転してポート孔をボデーに形成された排気孔に連通したときに、内部の圧力空気が排出されるようになっている。【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】実公平６−２３８０２号公報
【特許文献2】特開平１０−２７３０４０号公報
【特許文献3】特開平１１−３０４０２０号公報
【特許文献4】実開昭６１−１９８７７７号公報
【特許文献5】実開昭６２−１９４１７４号公報
【特許文献6】実開昭６２−２２３６５号公報
【特許文献7】実公平４−４００６０号公報
【特許文献8】特許第３５４１３１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかしながら、特許文献１〜特許文献３に示したボデーの排気孔により二次側の排気を行うバルブの場合、排気孔をボデーに加工し、かつ、弁体には排気用ポート孔を連通孔と干渉しない位置に斜めの小孔を貫通して形成する必要がある。この構造により、弁体の排気用ポート孔を大きく形成することが困難になる。例えば配管３／８Ｂにおけるボールコックは、連通孔φ１０、球径φ２０の弁体が使用されるが、弁体に開ける排気用ポート孔は、直径３ｍｍ程度の小さい排気用ポート孔が限界になる。このため、二次側配管から空気を抜く際に、二次側配管長がある長さ以上になると、例えば５秒以上の長い時間を要する。従って、同文献に示されるようなボール弁体を有するボールコック弁の場合、排気用ポート孔径の大きさを流路口径と同等の大きさにすることが難しくなる。このことから、排気用ポート孔径は、通常ボール弁体の流路口径面積の約１０％程度の大きさに抑えられることが多い。【0010】
また、ボールコック弁により排気用の３方切換弁を設けようとする場合、ボデーをワンピース構造で設けることも難しくなり、バルブ全体が大型になると共に、弁座を支持収納するリテーナ部品等の数も増加するので部品点数も多くなる。【0011】
しかも、排気孔をボデーに設ける場合には、修理・保守等における作業者へのエアブロー保護や、異物等の浸入の防止、水の浸入や凍結防止を考慮しながら排気孔の位置を検討する必要がある。しかし、排気孔は、弁体のポート孔と連通可能な位置になる必要があるため、この位置が限定されて排気時の高圧空気の方向をバルブ配管環境に応じて自由に設定することが難しくなる。【0012】
これらのボールバルブで弁開時における大流量を確保するためにはフルボア形が有利であるが、これらのボールバルブの構造上、フルボア形にするためには２ピース構造が不可欠になり、この場合、ボデーの接合部に高圧空気の漏れ防止の封止部品や、配管施工時のボデー本体のねじ嵌合部のゆるみ防止対策が必要になるため、構造の複雑化や全体の大型化、部品点数の増加につながることになる。【0013】
この場合、この種のフローティング型ボールバルブは、全閉時の空気圧力により弁体が二次側に移動して二次側弁座と弁体とのシールにより封止する構造であるため、一次側弁座と弁体との封止性が低下する。弁座の摩耗により封止面圧が低下した場合、全開時などに外部に漏れを生じるおそれもある。【0014】
これらのデメリットを解消するため、特許文献４や特許文献５のボールバルブでは、弁座の背面・側面が金属製のシートリテーナで囲まれ、このシートリテーナの背面から板ばねで弁座を弁体に押圧して全閉時の一次側のシール性を確保しようとしている。しかし、これらのボールバルブでは、板ばねが一次側弁座側のみに設けられているため、この板ばねの押圧力は全閉時の封止性には寄与するが、全開時にはボールの移動が弁軸により拘束されているため一次側の弁座のみに作用し、二次側弁座には作用しない。このため、全開時には二次側弁座からの漏れが生じやすい。これらのバルブをハンドルで手動操作する際には、操作性が不均一になり、この操作性と封止性とが一層悪化する。
【0015】
操作用ハンドルを設ける場合には、特許文献６では係止突起を有するハンドルと、係止片を有するストッパ板とが必要になるため、構造が複雑になると同時に部品点数も増加し、バルブの設置位置に対応してハンドルの操作方向などを設定する際には、ハンドルとストッパ板との取付方向の組み合わせを考慮する必要があるため、ハンドルや係止片の種類も増え、その設定も面倒になる。【0016】
しかも、操作ハンドルの誤作動を防ぐために、特許文献７や特許文献８のようにロック部材や鎖錠装置を設けた場合には、これらの部品があらたに必要になることで構造が複雑化し、全体が大型化する問題もあった。鉄道車両用のバルブは、狭い配管スペースに複数設置されることが多いためコンパクト化が求められている。【0017】
一方、排気孔付きの２方コック弁は、略円錐状のコック弁体とボデー内に形成される円錐テーパ面との金属接触表面を封止可能にするためにラッピング加工が必要になり、カジリや摩耗の発生を防止するために広い封止領域が要求され、排気用ポート孔を大きく設けることが難しくなる。そのため、ボールコック弁の場合と同様に、ポート孔径（φ５ｍｍ）がコック弁体の口径面積の１５％程度以下の大きさに抑えられることになる。【0018】
これらのことから、従来の排気孔付２方ボールコック弁や排気孔付２方および３方コック弁では、排気用ポート孔を大径化することができないと共に、弁のコンパクト性を維持しながら鉄道車両用として使用する場合は、非常時に扉を手動で開操作できるまでの扉開閉装置配管内の空気圧を排気する時間が長くなり、非常事態における避難や、或は修理や保守などを迅速におこなうことができなくなることがあった。さらには、同一鉄道車両であっても開操作する扉の数や弁の配管位置によって圧力空気の排出容量が変化する為に排気時間が変わったり、鉄道車両の種類が異なった場合にも配管レイアウトが異なるために配管容量の差異により排気時間が変わることにつながり、上記の２方ボールコック弁や２方または３方コック弁を用いた場合には排気口の面積を調整して排気を所定時間以内に短くすることは難しい。
【0019】
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、鉄道車両の自動扉開閉装置内の圧力空気を急速に排気して自動扉を手動操作できる排気弁であって、全体をコンパクト化しつつ排気口の口径を大きく確保して排気時間を所定時間以内に短く抑えることができ、優れた操作性を発揮して流路切り替え時の漏れを確実に防止すると共に、部品点数を抑えながらあらゆる設置場所に対応して設置方向や操作方向を設定可能とし、しかも、流路を切り換えて所望の管路から急速排気することも可能な鉄道車両用急速排気弁とその排気弁を用いた鉄道車両の配管システムを提供することにある。【課題を解決するための手段】
【0020】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、ボデー内の内周の一部に形成した球面部を有する弁体収納部に流出入口と排気口とを形成し、前記弁体収納部より開口させた開口部より球状面部を有する弁体を回転自在に挿入し、前記弁体には、前記流出入口又は排気口と連通する複数の貫通口と、これら貫通口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又は排気口を閉止するシール部材を装着し、前記開口部を蓋部材で被蓋したときに、前記シール部材で何れか１つの前記流出入口又は排気口を密封閉止し、前記流出入口と排気口、或は前記流出入口同士を前記貫通口を介して連通可能に設けると共に、排気口面積を適宜に調整して緊急時又は保安時などの自動扉開閉装置用配管から排気する排気時間を一定に設定可能とした鉄道車両用急速排気弁である。
【0021】
請求項２に係る発明は、弁体収納部の下部内周面と弁体の下部外周面との間に保持リングを介在させた鉄道車両用急速排気弁である。【0022】
請求項３に係る発明は、排気口面積を調整する機構は、排気口に設けた排気用のオリフィスである鉄道車両用急速排気弁である。【0023】
請求項４に係る発明は、排気口を流出入口と略同口径に形成した鉄道車両用急速排気弁である。【0024】
請求項５に係る発明は、蓋部材と弁体との間にばね部材を装着し、このばね部材を介して開口部を被蓋した前記蓋部材で前記シール部材を増締可能に設けた鉄道車両用急速排気弁である。【0025】
請求項６に係る発明は、排気口に排気方向を変更可能なノズルを装着した鉄道車両用急速排気弁である。【0026】
請求項７に係る発明は、ボデーにバルブ内部への異物の侵入を防止する防塵キャップを連結し、この防塵キャップは、連結状態で排気時に吐出空気圧力により排気口を開口させ、非排気時に排気口を閉塞状態に復帰可能なキャップである鉄道車両用急速排気弁である。【0027】
請求項８に係る発明は、排気口に排気音を低減する消音器を装着した鉄道車両用急速排気弁である。【0028】
請求項９に係る発明は、排気口に排気方向に開口可能なチャッキ弁を装着し、このチャッキ弁で外部からの排気口への異物や水の侵入を防止した鉄道車両用急速排気弁である。【0029】
請求項１０に係る発明は、少なくとも３方以上の流出入口を有するボデー内の内周の一部に球面部を有する弁体収納部を形成し、この弁体収納部より開口させた開口部より球状面部を有する弁体を回転自在に挿入し、弁体には、流出入口と連通する３方以上の貫通口と、これら貫通口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、開口部を蓋部材で増締可能に被蓋し、蓋部材と弁体との間に装着したばね部材の弾発力で何れか一つの貫通口を前記シール部材で密封閉止したことを特徴とする鉄道車両用急速排気弁である。【0030】
請求項１１に係る発明は、弁体に設けた上ステムをボデーに設けた装着穴にシール部材を介して軸装し、弁体の上ステムとの対向側に設けた下ステムを蓋部材に設けた装着穴部にシール部材を介して軸装して、弁体をボデーと蓋部材との間に軸支してトルク性能を向上させた鉄道車両用急速排気弁である。【0031】
請求項１２に係る発明は、上ステムと下ステムとを略同一軸径に設けて、均等圧力を付与した鉄道車両用急速排気弁である。【0032】
請求項１３に係る発明は、流出入口を９０°間隔でボデーに形成して２つの直列する流出入口の間の流出入口を排気口とし、２つの流出入口の向きを入れ替えて排気口の向きを１８０°反転可能に設けると共に、上ステムに回転規制用のストッパ部を有する操作用ハンドルを略十字形状の嵌合穴を介して９０°間隔で任意の向きに装着可能に設け、かつ、ボデーのストッパ部が係止する位置に９０°間隔で取付穴を設け、この取付穴の何れか一つにストッパ部が係止可能な係止用ピンを取付けてハンドルを任意の開閉操作方向に装着可能に設けた鉄道車両用急速排気弁である。【0033】
請求項１４に係る発明は、蓋部材をＯリングを介して開口部に螺着し、この蓋部材の螺合でばね部材による弁体のシール部材の押圧力を調節可能に設けた鉄道車両用急速排気弁である。【0034】
請求項１５に係る発明は、鉄道車両用急速排気弁を鉄道車両の自動扉開閉装置を駆動する空気配管の主管、枝管の管路途中、又は管路分岐部に複数配設し、各急速排気弁の排気時間の変動を防いで一定に保持するようにした鉄道車両の配管システムである。【0035】
請求項１６に係る発明は、鉄道車両用急速排気弁を鉄道車両の車両内部又は車両外部の開扉用の圧力配管の途中に設けた鉄道車両の配管システムである。【発明の効果】
【0036】
請求項１に係る発明によると、鉄道車両の自動扉開閉装置内の圧力空気を急速に排気して自動扉を手動操作できる排気弁であり、一部に球面部を有する弁体収納部に球状面部を有する弁体を挿入することで、全体のコンパクト性を確保しつつ流路口径をフルボア口径まで大きくして弁体の回転による流路切換え時の流量や排気時の排気量を大きく確保できると共に、排気口面積を適宜に調整し、排気弁の配管場所の変化に伴い排気する空気の配管容量が変化することによる排気時間の変動を一定に設定可能にしていることで、排気時間を所定以内の短い時間に抑えることができる。このため、バルブ操作後から自動扉を手動操作できるまでの時間が短く設定できるようになり、緊急時や保安時などに迅速に手動操作可能になる。しかも、ボデーをワンピース構造にできることから、配管作業時の部品のゆるみがなく、配管からの空気漏れを確実に防止し、全体形状を小型化することで部品点数を少なくし、鉄道車両内部又は外部の狭い設置スペースにも配置できる。【0037】
請求項２に係る発明は、保持リングの内外径で、ボデー球面状シール面の軸心と弁体の回転軸心を確保しつつ流体圧力によるシール部材の面圧の不均衡をなくすことにより、排気弁の開閉操作性能と封止性能を向上することが可能となる。【0038】
請求項３に係る発明によると、圧力空気の排出時間をバルブごとに適宜調整することが可能になり、鉄道車両によって異なる圧力配管の容量や、バルブの鉄道車両内外への配管位置にも影響されることなく、外部から排気口の大きさを必要な排気量に設定して圧力配管からの排気時間を短く調整可能となる。【0039】
請求項４に係る発明によると、排気口を流出入口と略同口径に形成することにより、排気口からの排気量のロスを最小限に抑えて圧力空気を効率的に排気して排気時間を短縮できる。【0040】
請求項５に係る発明によると、蓋部材の増締めの調節により操作トルクを低く抑えて円滑に操作可能に設けつつ、ばね部材の弾発力で弁体の装着溝に装着されたシール部材を押圧して流出入口又は排気口を密封閉止していることで、シール部材の摺動に伴う摩擦や環境温度による温度変化に伴って膨張・収縮するシール部材の寸法が変化する場合にもこのシール部材を追随させてシール性を確保し、漏れを防止しながら流路を切換えできる。【0041】
請求項６に係る発明によると、排気方向を自由に設定できることから、鉄道車両の配管状態や設置位置、周囲の配管状況や環境に応じて、操作する人間側への圧力空気の排出を回避しながら適切な排気方向に設定でき、鉄道車両内外の限られた配管スペースへの敷設が要求される圧力配管に対して、排気方向を適宜設定しながら組み込むことで、配管全体の省スペース化にも寄与することができる。【0042】
請求項７に係る発明によると、排気時には開口状態になって排気をスムーズにおこなうことができ、一方、非排気時には外部からの異物の浸入を防いで、流路切換え性やシール性などの機能性の低下を防止する。【0043】
請求項８に係る発明によると、消音器を介して圧力空気を排出することで、排気時の騒音を低減することができる。【0044】
請求項９に係る発明によると、非排気時には流出入口同士を連通させながら外部からの粉塵等の異物や水などのバルブ内部や配管への浸入を防止してシール部材を保護し、排気時には二次側の残留空気圧がスムーズに外部に流出するように排気可能になる。【0045】
請求項１０に係る発明によると、一部に球面部を有する弁体収納部に球状面部を有する弁体を挿入することで、流路口径をフルボア口径まで大きくし大流量を確保しつつ弁体を切換えて排気でき、流路切り換え時の排気量が大きいことで排気時間を短縮できる。しかも、ボデーをワンピース構造にできるため、配管作業時の部品のゆるみがなく、配管からの空気漏れを確実に防止し、全体形状を小型化することで部品点数を少なくし、全体をコンパクト化して車両の狭い設置スペースにも配置できる。開口部を蓋部材で増締可能に被蓋し、シール部材をシングルシート構造に設けることで、操作トルクを低く抑えながら円滑に操作でき、ばね部材の弾発力で弁体を押圧して弁体の装着溝に装着されたシール部材で何れか一つの貫通口を密封閉止しているため、環境温度による圧力空気の温度変化に伴い膨張・収縮するシール部材に対してもシール部材を追随させてシール性を確保して漏れを防止しながら流路を切換えできる。設置方向や操作方向を自由に設定できるため、あらゆる場所に応じて排気口やハンドルの向きを設定して簡単かつ迅速にエア排気操作でき、しかも、ボデーを配管した状態で部品交換が可能となる。これらによって、高い流量特性やシール性を確保しつつ全体をコンパクト化することで限られたスページにも配管でき、空気配管に多数の流路切換え部が必要になる場合でも、誤操作を防ぎながら無理のないハンドル操作で排気口からエア排気することが可能になり、鉄道車両の空気配管の流路切換え用として好適な回転弁を提供できる。
【0046】
請求項１１に係る発明によると、上ステムと下ステムとにより弁体をボデーと蓋部材との間に軸支してトルク性能を向上させたことにより、このトラニオン構造により空気圧力で弁体が移動することを防ぎ、ばね部材の弾発力で１次側・２次側の何れの空気圧力に対しても封止性を維持しつつ、優れた操作性を確保して軽い操作力により迅速に流路の切換えをおこなえる。【0047】
請求項１２に係る発明によると、上ステムと下ステムとを略同一軸径に設けて均等圧力を付与したことで、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ボデー内を摺動するときの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減して簡単に手動操作することが可能になる。【0048】
請求項１３に係る発明によると、１種類のボデーと１つのハンドルを用いつつ係止用ピンの取付け位置を変えることで、流出入口に対する排気口の向きと、弁閉・弁開時におけるハンドルの向きと、その操作方向とを異なる組み合わせに設けることができ、ストッパ部に係止片を係止させて誤作動を防ぎつつ優れた操作性を確保し、多種類のボデー、ハンドル、ハンドル係止用のストッパを必要とすることなくバルブの設置場所や向きを変えて狭い配管スペースに複数設置することもできる。【0049】
請求項１４に係る発明によると、蓋部材の螺合により弁体の上下位置を調節できる。これにより、弁体をボデー球面部に押圧する方向に蓋部材を回転したときにはシール部材の圧着力を高めて封止性を向上し、一方、蓋部材を弁体の押圧方向と逆に回転したときにはシール部材の圧着力を弱めてシール部材の摩耗を抑えることができる。この構造により、シール部材のシール面圧を微調整しながら、シール部材の長寿命化を図って耐久性を高め、操作時の摺動抵抗を抑えて操作性を向上できる。【0050】
請求項１５に係る発明によると、鉄道車両の自動扉開閉装置内の圧力空気を、排気時間を所定以内に短く抑えながら急速に排気して自動扉を迅速に手動操作でき、流路を切り換えて所望のエリア内の管路から急速排気することも可能になる。しかも、同一鉄道車両であっても、配設された各急速排気弁の排気口面積を変えることで所定エリア内の排気時間を一定以内に抑え、車両の種類が異なったり配管の状況が異なったりした場合にも、急速排気弁を配管の適宜位置に配設して各急速排気弁の排気口面積を調整することにより、所定時間内に迅速に排気して自動扉装置を手動で開閉操作できる。【0051】
請求項１６に係る発明によると、車両の内部又は外部の各場所に配設することができ、緊急時や保安時などに対応して近くに設けられた急速排気弁を操作して所望のエリア内の排気を実施できる。【図面の簡単な説明】
【0052】
【図1】本発明の鉄道車両用急速排気弁の第１実施形態を示す斜視図である。
【図3】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、第１実施形態における弁体の回転状態を示す断面図である。
【図4】手動操作用ハンドルを示す平面図である。
【図5】ノズルを示した斜視図である。
【図6】エルボ管を接続した状態を示す要部断面図である。
【図7】消音器を装着した状態を示す要部断面図である。
【図8】チャッキ弁を装着した状態を示す要部断面図である。
【図9】鉄道車両用急速排気弁の他例を示す断面図である。
【図10】鉄道車両の配管システムの実施形態を示す概略模式図である。
【図15】配管システムの他例を示す概略模式図である。
【図16】（ａ）は、手動用ハンドルの別の形態の斜視図であり、（ｂ）（ｃ）は、それぞれ本発明の鉄道車両用急速排気弁の第２実施形態に手動用ハンドルを取付けた斜視図である。
【図17】本発明の鉄道車両用急速排気弁の第２実施形態における弁体の回転状態を示す断面図である。
【図18】本発明の鉄道車両用急速排気弁の第３実施形態を示す全開状態の斜視図である。
【符号の説明】
【0053】
１ バルブ本体２ ボデー
３ 弁体
４ 蓋部材
５ シール部材
８ オリフィス
９ 保持リング
９ａ 装着内周面
９ｂ 装着段部
９’ スラストワッシャ
１０、１１ 流出入口
１２ 排気口
１５ 球面部
１６ 弁体収納部
２２ 開口部
２８ 球状面部
３０、３１、３２ 貫通口
３３ 装着溝
７０ 鉄道車両
７１ 空気配管（圧力配管）
８０ ノズル
９０ 防塵キャップ
１００ 消音器
１１０ チャッキ弁
１２０ 自動扉開閉装置
１４１ 主管
１４２ 枝管
１４３ 管路分岐部
Ｓ 排気口面積
【発明を実施するための最良の形態】
【0054】
以下に、本発明における鉄道車両用急速排気弁及び鉄道車両の配管システムの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１においては、本発明における鉄道車両用急速排気弁の第１実施形態における斜視図、図２においては、図１の急速排気弁の縦拡大断面図を示している。本発明の鉄道車両用急速排気弁（以下、バルブ本体１という）は、ボデー２、弁体３、蓋部材４、シール部材５、皿ばねからなるばね部材６、手動操作用ハンドル７、排気用のオリフィス８を有している。【0055】
図２において、バルブ本体１のボデー２は、例えば、青銅や黄銅、ステンレスなどの材料によりワンピース構造に形成され、流出入口１０、１１と、これら流出入口１０、１１に交差する排気口１２とを有し、本例では、図３に示すように、２方の直列する流出入口１０、１１の間に９０°間隔で排気口１２が形成される。バルブ本体１は、このようなボデー２の全体形状により、２つの流出入口１０、１１の向きを入れ替えて排気口１２の向きを１８０°反転可能な状態で配管可能となる。【0056】
ボデー２内の内周の一部には、球面部１５を有する弁体収納部１６が形成され、この弁体収納部１６の上部側に軸装部１７が設けられ、この軸装部１７内に挿着穴１８が設けられる。軸装部１７の上部にはフランジ部１９が形成され、このフランジ部１９には９０°間隔で４か所に取付穴２０が形成され、この取付穴２０の何れか１つに係止用ピン２１が、例えば圧入又はねじ込みにより取付けられる。弁体収納部１６の下部側には開口部２２が開口するように形成され、この開口部２２内には雌ねじ２３が設けられている。球面部１５は、略半球形の座ぐり加工によって略半球凹状に設けられている。【0057】
上記の排気口１２は、流出入口１０、１１と略同口径であり、これら流出入口１０、１１とともに弁体収納部１６に連通状態で形成される。排気口１２は、例えば直径φ１２ｍｍとして貫通形成され、この排気口１２の周囲には、例えばφ１５ｍｍの座ぐり部２４が加工形成される。一方、流出入口１０、１１の内周側には雌ねじ部である螺合部２５が形成され、この螺合部２５を介して流出入口１０、１１にパイプ２６を接続可能に設けられている。【0058】
弁体３は、ボデー２の開口部２２より弁体収納部１６に挿入され、上下方向に位置決めされた状態で回転自在に取付けられる。弁体３は球状面部２８が一部に設けられ、本実施形態では、この弁体３の外周面は半球状の球状面部２８からなっている。【0059】
図３において、球状面部２８の外周面には、流出入口１０、１１、又は排気口１２と連通可能な複数の貫通口３０、３１、３２が３方に形成され、これら貫通口３０、３１、３２と交差する横方向には、流出入口１０、１１、又は排気口１２と対向可能な装着溝３３が形成されている。装着溝３３には、流出入口１０、１１又は排気口１２を閉止可能な弾性を有するシール部材５が着脱可能に装着されている。本実施形態では、装着溝３３は円形凹溝であり、シール部材５はこの円形凹溝３３に嵌合可能な円板状に形成されている。図示しないが、貫通口と、流出入口及び排気口とはそれぞれ４方以上であってもよく、この場合には、貫通口と、流出入口、排気口との間隔はそれぞれ９０°未満となる。【0060】
貫通口３０、３１、３２は、流出入口１０、１１、又は排気口１２と略同一径のフルボア形に形成され、これら流出入口１０、１１、又は排気口１２に連通したときの圧力損失が抑えられている。貫通口３０、３１、３２は、フルボア形以外にも、このフルボア形よりも流路径を一段落とした（縮径した）スタンダードボア形、或は二段落としたレデュースボア形と呼ばれる口径を絞ったタイプにすることもできる。フルボア形は、他のタイプに比較して圧力損失をより抑えることが可能であるため流量特性が向上する。【0061】
図１、図２において、弁体３の上部にはハンドル７を取付可能な上ステム３５が一体又は別体に設けられ、この上ステム３５のハンドル装着位置には嵌合突部３６が形成されている。上ステム３５との対向側には下ステム３７が一体に設けられており、これらの上ステム３５と下ステム３７とは略同一軸径に設けられ、弁体３に配管内空気圧による均等圧力を付与するようになっている。【0062】
弁体３は、球面部１５に装入可能な形状であり、この場合、貫通口３０、３１、３２とシール部材５とが流出入口１０、１１、又は排気口１２に対向するように回転して流路を切換え可能であれば、球状面部２８に相当する部位が半球面以外の形状であってもよい。特に、球状面部２８と球面部１５との間には隙間Ｇが設けられ、この隙間Ｇの量を蓋部材４の回転で調節することで弁体３を増し締めする際の増し締め量を規制できる。【0063】
弁体３に装着されるシール部材５は、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）又はカーボンファイバー入りのＰＴＦＥなどの高分子材料により形成される。シール部材５は、弁体３を回転したときにこの弁体３と一体に回動して流出入口１０、１１、又は排気口１２をそれぞれシール可能であり、一方、流出入口１０、１１、又は排気口１２からずれたときに流体を流すことができる。【0064】
蓋部材４は、開口部２２を被蓋可能な形状に設けられ、その上部外周には円柱部４０が形成されている。円柱部４０は、ボデー２の開口部２２に嵌入可能な外径に設けられ、その外周にはＯリング４２が装着されている。円柱部４０の下部外周にはボデー２の雌ねじ２３に螺合可能な雄ねじ４３が設けられ、この雄ねじ４３と雌ねじ２３とにより後述のばね部材６を介して弁体３を増締可能な状態で開口部２２を被蓋できるようになっている。蓋部材４の弁体３側の中央位置には挿着穴部４５が設けられ、この挿着穴部４５と円柱部４０との間が肉ぬすみされていることで蓋部材４全体の軽量化が図られている。蓋部材４は、図２における高さが低く抑えられており、これによりバルブ本体１の全体高さも抑えられる。【0065】
前述の弁体３は、上ステム３５がボデー２の挿着穴１８にＯリングからなるシール材４７を介して軸装され、下ステム３７が蓋部材４の挿着穴部４５にシール材４７´を介して軸装されていることで、ボデー２と蓋部材４との間に軸支されたトラニオン構造になっている。上ステム３５とボデー２との間には隙間寸法４６が設けられる。【0066】
弁体３は、上ステム３５の上部に取付けられるハンドル７を介して開閉可能に設けられている。弁体３の下ステム３７と蓋部材４の挿着穴部４５との間には、上下面が皿ばねからなるばね部材６が装着され、このばね部材６の弾発力でシール部材５を押圧し、流出入口１０、１１、又は排気口１２の何れか一つが密封閉止され、流出入口１０、１１と排気口１２、或は流出入口１０、１１同士が貫通口３０、３１、３２を介して連通可能に設けられている。【0067】
図１〜図３において、排気用のオリフィス８は、排気口１２の座ぐり部２４に収納可能な外径に設けられ、このオリフィス８の中央部には、例えば、図２の穴径φｄを、φ６ｍｍ、φ８ｍｍ、φ１０ｍｍの何れかとした連通孔６０が穿孔される。オリフィス８は、座ぐり部２４内に収納された状態で環状のカバー６１で被蓋され、このカバー６１がボデー２にネジ６２で螺着されて固定される。この構成により、オリフィス８の取付け時には排気口１２がφ６ｍｍ、φ８ｍｍ、φ１０ｍｍの何れかの口径に絞られ、オリフィス８を取り外したときには排気口１２の口径であるφ１２ｍｍにより圧力空気が排気される。φ１２ｍｍの排気口１２を設ける場合には、オリフィス８、カバー６１は不要となる。図示しないが、カバー６１の雌ネジは、例えばボデーの４箇所に９０°間隔で形成される。【0068】
上記の各オリフィス口径に設定する場合、バルブ本体１を図１０に示した鉄道車両７０に配管した状態でそれぞれ設定可能となり、オリフィス８を装着又は取り外すことで、同一バルブで適宜の排気口径を選択することが可能になる。オリフィス８は、前記排気口径の選択により図２の二点鎖線に示した排気口面積Ｓを適宜に調整可能な機構となり、この排気口面積Ｓの調整によって、緊急時又は保安時などの鉄道車両用圧力配管（空気配管）７１から排気する排気時間を一定に設定することが可能になる。この場合、排気口面積Ｓ＝（π・φｄ２）／４（φｄ：穴径）によって表され、上記のオリフィス８の穴径がφ６ｍｍ、φ８ｍｍ、φ１０ｍｍ、或は排気口１２の穴径がφ１２ｍｍの場合、排気口面積Ｓは、それぞれおよそ２８．２７ｍｍ２、５０．２７ｍｍ２、７８．５４ｍｍ２、１１３．１０ｍｍ２になる。
【0069】
図２において、蓋部材４は、Ｏリング４２を介して雄ねじ４３と雌ねじ２３とにより開口部２２に螺着されてボデー２に進退自在に設けられ、この蓋部材４の螺合でばね部材６によるシール部材５の押圧力を調節可能になっている。蓋部材４をボデー２に対して締め付けたときには、ばね部材６が圧縮されてこのばね部材６のばね力により弁体３が挿入方向に押し込まれ、シール部材５と球面部１５との密着力が上昇し、一次背圧（バイフロー）封止性も確保される。さらに、ばね部材６によりボデー２や弁体３の寸法誤差を吸収しつつ、弁体収納部１６の所定位置に弁体３が装着される。ばね部材６は、弾性力を有していれば皿ばね以外の態様であってもよい。【0070】
図４に示すハンドル７には、嵌合突部３６に嵌合可能な略十字形状の嵌合穴５１が設けられ、この嵌合穴５１を介してハンドル７が上ステム３５に９０°間隔で任意の向きに装着可能に設けられる。この場合、ハンドル７を上ステム３５に９０°間隔で装着可能であれば、嵌合穴５１、嵌合突部３６は略十字形状以外の嵌合形状であってもよい。ハンドル７には切欠き状のストッパ部５２が形成され、このストッパ部５２が４つの取付穴２０の何れか一つに取付けられた係止用ピン２１に当接係止することで、ハンドル７の向きや操作方向を設定しつつ、このハンドル７を任意の操作方向に９０°回転操作して流路を切換え可能になっている。【0071】
上記のように構成されたバルブ本体１の排気口１２には、図５に示したノズル８０が取付け可能に設けられている。ノズル８０の内部には排気口１２と外部とを連通可能な排気溝８１、ノズル外周縁の２箇所にはネジ６２取付け用の２箇所の貫通孔８２が形成され、これら貫通孔８２を介してネジ６２で排気口１２に固着可能になっている。前述したように、ボデー２には４箇所の雌ネジが形成されていることから、排気溝８１を所望の方向にしつつ貫通孔８２を雌ネジに合わせてノズル８０をネジ固定することで、排気口１２からの圧力空気の方向を変更可能となる。さらに、雌ネジの数を増やすようにすれば、排気口１２の向きをより細かく設定可能となる。【0072】
図６においては、バルブ本体１の排気口１２にエルボ管８３を接続した状態を示している。この場合、排気口１２の端部側には雌螺子部８４が形成され、この雌螺子部８４にエルボ管８３に形成した雄螺子部８５が螺着可能になっている。その際、図６（ａ）や図６（ｂ）に示すように、螺子込み量を変えながらエルボ管８３の排気方向を自在に変更してもよい。この場合にも、ノズル８０を設ける場合と同様に、座ぐり部２４に適宜の穴径φｄの連通穴６０を有するオリフィス８を収納しながら、排気の方向を設定してもよい。図示しないが、排気口１２にエア用継手を接続して排気口面積Ｓを調整することも可能である。【0073】
また、図３（ａ）の二点鎖線に示すように防塵キャップ９０を設け、この防塵キャップ９０で排気口１２からバルブ本体１内部への異物の浸入を防止してもよい。防塵キャップ９０にはボデー２に連結可能な環状の連結部９１が設けられ、この連結部９１により連結部９１に接続されたキャップ本体９２のボデー２からの脱落が防がれる。図３（ｂ）において、排気口１２からの圧力空気の排気時には、連結部９１によりボデー２への連結状態を維持しつつ、排気口１２から吐出される空気圧力でキャップ本体９２が排気口１２から外れることでこの排気口１２が開口し、一方、非排気時には、図３（ａ）の状態にキャップ本体９２を排気口１２に取付けることで、排気口１２を閉塞状態まで復帰させることが可能となる。【0074】
図７においては、バルブ本体１に消音器１００を装着した状態を示している。消音器１００には、雌螺子部８４に螺合する雄ねじ部１０１が形成され、この雄ねじ部１０１の螺合により排気口１２側に装着される。消音器１００は、市販のエア用のものであればよく、その内部構造が限定されることはない。消音器１００を装着したときには、圧力空気の排気時におけるバルブ本体１からの排気音が低減される。【0075】
図８では、バルブ本体１にチャッキ弁１１０を装着した状態を示している。チャッキ弁１１０は、いわゆるリフトチャッキ弁と呼ばれる構造を有しており、ボデー部１１１、チャッキ弁体１１２、スプリング１１３を有している。ボデー部１１１は略筒状の形状をなし、排気口１２と連通する連通穴１１４、チャッキ弁体１１２が着座する弁座部１１５、スプリング１１３の一端側を係止する環状の係止部１１６、雌螺子部８５に螺合するおねじ１１７を有している。チャッキ弁体１１２は、係止部１１６に係止したスプリング１１３により、弁座部１１５側に押圧された状態で装着されている。【0076】
通常時（非排気時）には、図８に示すようにシール部材５が排気口１２を封止するため、チャッキ弁１１０の一次側は無圧状態であり、チャッキ弁体１１２がスプリング１１３の弾発力により弁座部１１５に着座した状態となる。この状態からシール部材５が配管の一次側となるように弁体３を回転させて排気状態にすると、二次側の残留空気圧がスプリング１１３の弾発力に抗してチャッキ弁体１１２を押し開けることで圧力空気が外部に排気される。このように排気方向に開口するチャッキ弁１１０を排気口１２に装着していることで、外部からの排気口１２への異物や水の浸入が防止される。
【0077】
前述したバルブ本体１を組付ける場合、先ず、ボデー２の座ぐり部２４にオリフィス８を収納し、この上からネジ６２でカバー６１を固定してオリフィス８をボデー２に装着する。一方、弁体３にシール部材５、シール材４７、４７´を装着し、この弁体３を、開口部２２より球面部１５の弁体収納部１６内にボデー２下部から装入し、上ステム３５を挿着穴１８に挿入する。このとき、シール部材５は、押付け力が働くことのない状態でボデー２に接触している。【0078】
次いで、蓋部材４の挿着穴部４５に皿ばねからなるばね部材６を装着し、挿着穴部４５に下ステム３７を挿入させながら雄ねじ４３と雌ねじ２３との螺着により蓋部材４をボデー２下部から一体化し、蓋部材４によりスラストワッシャ９’を介して弁体３を押圧する。このとき、蓋部材４を図示しないソケットレンチ等の汎用工具で締付け・分解し、蓋部材４の締付け量の調整によりばね部材６によるシール部材５の押圧力を適切な状態にしながら蓋部材４をボデー２に装着する。さらに、バルブ本体１を配管した状態で蓋部材４の締付け量を調整することで、シール部材５の劣化等によるシール漏れを補修可能となる。この実施形態では、弁体３をボデー２の下方から挿着する、いわゆるボトムエントリ構造となっているため、蓋部材４によってボデー２に対する弁体３の位置を調整し、ボデー２や弁体３の寸法誤差を吸収しつつ弁体収納部１６の所定位置に弁体３を簡単に装着できる。バルブ本体１は、ボデー２上方から弁体３を挿着するトップエントリ構造に設けられていてもよい。
【0079】
続いて、取付穴２０の何れか一つに係止用ピン２１を取付け、上ステム３５の嵌合突部３６に嵌合穴５１を嵌合させ、ワッシャ部材５５を介して固着ナット５６で固定することにより、向きや開閉操作方向を任意に設定しながらハンドル７を上ステム３５に装着するようにする。【0080】
この場合、直列する２つの流出入口１０、１１の向きを入れ替えて排気口１２の向きを１８０°反転可能であることと、嵌合穴５１と嵌合突部３６とを介してハンドル７の開状態における向きを流出入口１０、１１と平行又は交差する方向に変えることが可能であることと、ボデー２の何れかの取付穴２０に係止用ピン２１を取付けてハンドル７の開閉時の操作方向を変えることが可能であることとにより、これらの３つの要素を組み合わせることで各種の態様のバルブを構成できる。すなわち、閉位置で排気するための排気口１２の管路が直列する流出入口１０、１１に対して右側又は左側の２通りあり、ハンドル７の開位置がいわゆる平行開通形又は直角開通形の２通りあり、ハンドル７の操作方向がいわゆる右勝手又は左勝手の２通りあることで、これらを組合わせることで、２×２×２＝８通りの急速排気弁を設けることが可能となる。これにより、鉄道車両７０の空気配管７１へのバルブ本体１の取付位置や排気口１２の向きに応じて所望の構成にでき、例えば、バルブ本体１の取付時の向きを変えることでハンドル７による操作性を向上したり、或は、排気口１２の向きを変えて操作する者側への圧力空気の排出を回避することもできる。【0081】
バルブ本体１の組付け後には、弁体収納部１６と球状面部２８との間に隙間Ｇを設けつつハンドル７を回転操作し、誤操作による事故を防止しながら弁体３を９０°ごとに回転可能となる。これにより、貫通口３０、３１、３２、シール部材５を介して流出口１０、１１、１２の何れか一組又は全てを連通させて流路を切り替え可能となる。弁体３の閉止位置では、シール部材５が流出入口１０、１１、１２の何れかが密封シールした状態となる。【0082】
図３（ａ）においては、左右の流出入口１０、１１を連通させて圧力空気を供給可能にし、シール部材５で直接排気口１２を封止した状態を示している。図３（ｂ）においては、一次側の流出入口１０をシール部材５で封止して二次側の流出入口１１と排気口１２とを連通させた状態を示しており、この場合、流出入口１１から排気口１２を通して圧力空気が排出される。図３（ｃ）においては、一次側の流出入口１１をシール部材５で封止して二次側の流出入口１０と排気口１２とを連通させた状態を示しており、流出入口１０から排気口１２を通して圧力空気が排出される。これら以外にも２つの流出入口１０、１１と排気口１２との全てを連通可能に設けた状態があるが、これは鉄道車両用の排気弁として使用する場合に適していないため、その説明を省略する。
【0083】
なお、図示しないが、バルブ本体のボデーに３つ以上の流出入口を設け、これら流出入口の間に１つの排気口を設け、流出入口のうちの少なくとも何れか１つと排気口とを連通させるようにしてもよい。また、排気口面積Ｓを調整する機構として、オリフィスを装着することなく、ボデーの排気口に所望の排気口面積Ｓを有する連通孔を直接孔開け加工により形成してもよい。
【0084】
本発明の上記実施形態におけるバルブ本体１は、球面部１５を有する弁体収納部１６に流入口１０、１１、排気口１２を略同口径に形成し、開口部２２より貫通口３０、３１、３２、シール部材５を有する球状面部２８を備えた弁体３を回転自在に挿入してボデー２をワンピース構造に形成し、流出入口１０、１１、排気口１２と、貫通口３０、３１、３２とのフルボア口径による連通状態を確保し、シール部材５で何れか１つの流出入口１０、１１又は排気口１２を密封閉止し、流出入口１０、１１と排気口１２、或は流出入口１０、１１同士を貫通口３０、３１、３２を介して連通可能に設けると共に、排気口面積Ｓを適宜に調整して緊急時又は保安時などの車両用圧力配管７１から排気する排気時間を一定に設定可能に設けていることで、排気口面積Ｓをオリフィス８の連通孔６０でフルボア口径から所定の穴径φｄに絞ることが可能になる。【0085】
これにより、図３（ａ）の流出入口１０、１１の連通状態では運転時における圧力空気の供給量を大きく確保し、一方、図３（ｂ）や図３（ｃ）に示すように鉄道車両７０の修理・保守・非常時などに排気口１２と流出入口１０、１１とを連通させたときには、オリフィス８で圧力空気の排出時の流量を調整しながら、２次側の残留空気を所望時間で排気可能になる。そのため、排気時間を短縮しながら一定時間以内に設定でき、後述する自動扉開閉装置１２０を停止したときに迅速に手動で自動扉１２１を開閉できる。【0086】
この場合、バルブ本体１は、上ステム３５をボデー２の挿着穴１８、下ステム３７を蓋部材４の挿着穴部４５にそれぞれ軸装したトラニオン構造になっていることで、弁体３が圧力により二次側に移動することがなく、弁体３側に流出入口１０、１１又は排気口１２を閉止するシール部材５を配設していることで、一般的なボールバルブのように複数のシール部材を必要とすることなく、１つのシール部材５で流路を切換えできる。このため、ボデー２の球面部１５や弁体３の球状面部２８、シール部材５が高い加工精度を必要とすることなく、部品点数を少なくして全体を簡略化して小型化・軽量化できる。弁体収納部１６の球面部１５、より具体的には流出入口１０、１１の開口部位（ボデーの弁座面）の加工精度を確保すれば、ボデー２に弁体３を挿入し、蓋部材４で被蓋することでシール性を確保しつつ所定の状態に簡単に組立てできる。この組立時には、シール部材５を所定の位置に設けることで、多彩な流路の切換えが可能になる。また、シール部材５の配設が１個なので、フローティングボールのような密封空間が形成されず、異常昇圧が発生することがない。【0087】
弁閉時には、シール部材５が流出入口１０、１１又は排出口１２の開口部位に押圧されて封止面が弾性又は塑性変形し、高いシール性を発揮して異物の混入や流体の漏れを確実に防止する。例えば、高温空気の供給によりシール部材５が膨張しようとした場合にも、ばね部材６による与圧構造でシール封止力が加わり噛み込みやクリープ、応力緩和などに起因する漏れを防ぎ、低温時にシール部材５が収縮しようとした場合にも、ばね部材６により流体の必要封止押圧力が得られるためにシール性を確保できる。上記のことから、コンパクト性を維持しながら高圧の圧力空気に対しても高い封止性を発揮する。
【0088】
図９においては、本発明の鉄道車両用急速排気弁の他例を示している。なお、本例において、前記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。この実施形態におけるバルブ本体１３０は、ボデー１３１に９０°間隔で３方の流出入口１３２、１３３、１３４が形成され、これら流出入口１３２、１３３、１３４の間に１つの排気口１３５が設けられ、弁体３を圧力空気の供給状態から回転したときに流出入口１３２、１３３、１３４の少なくとも何れか１つと排気口１３５とが連通可能になるように設けられている。
【0089】
この場合、例えば、流出入口１３２を一次側、流出入口１３３、１３４を二次側とした場合、図９（ａ）の圧力空気の供給状態では、矢印に示すように流出入口１３２からの圧力空気が流出入口１３３、１３４に分岐供給される。一方、図９（ａ）の状態からハンドル７を１８０°回転させ、図９（ｂ）の弁体の状態にしたときには、矢印に示すように、それまで二次側であった流出入口１３３、１３４から排気口１３５を介して圧力空気が一括排気される。
【0090】
仮に、分岐流路に２方弁を使用した場合、この２方弁と、分岐用のＴ型継手と、これらを接続するためのニップル継手等の継手が必要になるが、上記の３方弁であるバルブ本体１３０を使用することでこれらが不要になり、鉄道車両７０内の極小スペースに設けられた空気配管７１に利用することで、配管作業やコスト、軽量化などの点で有利となる。さらには、図示しないバルブ本体のボデーに４方以上の流出入口と１つの排気口とを設け、このボデー内に適宜の貫通口を有する弁体を設けるようにしてもよい。【0091】
また、バルブ本体１３０の排気口１３５に前述したノズル８０やエルボ管８３を接続して排気方向を四方向、或は３６０°の任意の方向に変更できるようにすれば、バルブ本体１３０の設置場所に応じた無理のない排気方向に設定できる。【0092】
次に、鉄道車両用急速排気弁を用いた鉄道車両の配管システムについて説明する。ここで、一般的な鉄道車両の場合においては、扉開閉時間のうち、開時間が標準で２〜４秒、閉時間が標準で３〜５秒程度になっている。これらの時間は、自動扉開閉装置内に設けられる扉駆動用シリンダーピストンを開または閉方向に動作するための空気圧力値と、扉駆動用シリンダーのシリンダー容積と、シリンダー室へ圧力空気を供給すると同時に閉または開方向のシリンダー室の残留圧力空気を排気する前述の排気口面積の大きさに多大に影響される。
個々の扉を手動で開操作するまでの時間は上記の標準時間となるが、全扉を一斉に手動で開操作するなどの場合には、残留圧力空気の容量・残留空気圧力値の影響により、手動操作可能になるまでの時間として、標準時間以上の時間が必要になる。
【0093】
しかも、同一鉄道車両において扉を開操作する場合、例えば、鉄道車両内部からの緊急開扉（各々の扉の緊急開扉、左右それぞれの片側扉の一斉開扉、左右両側扉の一斉開扉）、鉄道車両外部からの緊急開扉（左右それぞれの片側扉の一斉開扉、左右両側扉の一斉開扉）などのエリアの異なる開扉をおこなうことがある。これらの開扉の際には、各バルブを閉止して供給空気を止めてシリンダー内の圧力空気を排気する工程において、扉シリンダーを含む空気配管の容量が上記の扉開閉パターンにより異なる場合には、手動で扉を開扉できるまでの圧力空気の排気時間が異なり、配管の容量が大きくなるにつれて手動開操作までの時間が長くなって避難やメンテナンスまでに時間がかかるという欠点がある。【0094】
従来の排気孔付コックやバルブを排気部分に用いた場合、その排気孔が小さく、しかも排気孔の大きさを調節できないために、排気容量の異なる各排気パターンごとに扉開操作までに要する排気時間が変わることにつながっていた。具体的には、例えば、シリンダー近くでは、数秒間の短い排気時間で扉開操作が可能になるが、左右それぞれの片側扉を一斉開扉するときには、配管容量が大きくなって排気時間が例えば数十秒間の長い時間になり、扉開操作可能になるまでに時間がかかる。このように、従来の排気孔付コックやバルブでは、排気時間が扉開閉の各パターンの配管容量によって変動して操作可能までの時間が大きく変化するため、緊急時の避難・保守の場合にも多くの待ち時間を要していた。【0095】
従来の構造の排気孔付２方・３方コック弁、２方・３方ボールコック弁では、このような問題を解決することが難しく、空気配管の内径相当の流過面積を有するバルブでは全体が大型化し、車両の狭小空間での配管が困難となるとともに弁重量が重くなり車両の軽量化のニーズへの対応が難しくなる。また、バルブの開閉操作に大きなトルクが必要になり、老人などの力の弱い乗客にとってはハンドル操作が難しくなる。ボールコック弁においては、その構造上ボデー本体を分割してネジで固定する構造となるため、配管ネジ込み時の弁の破損や接合ネジ部の緩み、車両振動による接合ネジ部の緩みによる圧力空気の外部漏れなどのリスクが大きくなる。【0096】
これに比較して、本発明の鉄道車両量急速排気弁を用いた鉄道車両の配管システム（以下、システム本体１４０という）では、図１０〜図１４に示すように、前述したバルブ本体１を、二点鎖線で示した鉄道車両７０の自動扉開閉装置１２０を駆動する空気配管７１の主管１４１、枝管１４２の管路途中に配設し、又は管路分岐部１４３に複数配設可能に設け、各バルブ本体１の排気時間の変動を防いで一定に保持するようにしたものである。【0097】
これによって、バルブ本体１の鉄道車両７０への配設位置に応じて、空気配管７１全体の小型化と軽量化を図りつつ、オリフィス８による排気口面積Ｓを適宜設定して排気時間を調整でき、扉開閉時の各パターンにより配管容量が変わる場合にも一定の短い所定時間内での排気が可能になる。この場合、バルブ本体１を軽い力で操作でき、一体構造のボデー２を介して空気配管７１に接続できるため圧力空気の外部漏れも防がれる。【0098】
さらには、バルブ本体１を鉄道車両７０の車両内部又は車両外部の開扉用の圧力配管７１の途中に設けるようにすれば、鉄道車両７０の内部及び外部から自動扉１２１を手動操作で開状態にできるため、緊急時や保安時に空気配管７１の所望のエリアを迅速に排気することができる。【0099】
この実施形態におけるシステム本体１４０には、一次側にコンプレッサからなる圧縮装置１５０、チャンバー、アキュムレータからなる空気溜め部１５１が設けられ、これらに自動扉開閉装置１２０を駆動するための圧力空気の供給・排気路である空気配管７１が接続されている。空気配管７１には、内部に図示しない電磁弁の開閉により駆動するシリンダーを有する自動扉開閉装置１２０、バルブ本体１が配設される。このシステム本体１４０において、圧縮装置１５０により生成された圧力空気は、空気溜め部１５１を介して空気配管７１に供給される。【0100】
図１０において、実線で示した空気配管７１は、途中で管路分岐部１４３となるＴ字継手により、枝管１４２である左右の第１分岐路１５３、第２分岐路１５４に分岐され、これらの第１・第２分岐路１５３、１５４に複数の自動扉開閉装置１２０がそれぞれ設けられている。空気配管７１の主管１４１、枝管１４２の管路途中には、前述した２方形のバルブ本体１がそれぞれ配設される。又、Ｔ字継手１４３の代わりとして、管路分岐部にバルブ本体１３０を設けてもよい。これらのうち、Ｔ字継手１４３よりも一次側に設けられるバルブ本体１は、配管路の流出入口１０、１１と排気口１２とを貫通口３０、３１、３２を介して連通して全ての自動扉開閉装置１２０への圧力空気を排出するか、或は流出入口１０、１１同士を、貫通口３０、３１、３２を介して連通して全ての自動扉開閉装置１２０に圧力空気を供給可能に設けられる。【0101】
第１分岐路１５３、第２分岐路１５４において、Ｔ字継手（管路分岐部）１４３と自動扉開閉装置１２０との間に設けられるバルブ本体１は、Ｔ字継手１４３側の配管路の流出入口１０、１１と排気口１２とを連通して左右それぞれの側における全ての自動扉開閉装置１２０への圧力空気を排出するか、或は流出入口１０、１１同士を連通して左右それぞれの側における全ての自動扉開閉装置１２０に圧力空気を供給可能に設けられる。【0102】
各自動扉開閉装置１２０の一次側に設けられるバルブ本体１は、この自動扉開閉装置１２０への流出入口１０、１１を排気口１２とを連通して当該自動扉開閉装置１２０への圧力空気を排出するか、或は流出入口１０、１１同士を連通して当該自動扉開閉装置１２０に圧力空気を供給可能に設けられる。【0103】
この実施形態では、バルブ本体１が鉄道車両７０内部、鉄道車両７０外部にそれぞれ設けられ、各バルブ本体１を開閉操作することで鉄道車両７０の内外から自動扉開閉装置１２０への圧力空気を排出又は供給可能になっている。より詳しくは、第１分岐路１５３、第２分岐路１５４よりも一次側のバルブ本体１は、図示しないが、通常時は鉄道車両７０内部の適宜位置に蝶番で開閉可能に設けられたガラス板に隠された状態で設けられ、緊急時や保安時などにはこのガラス板を開けることで鉄道車両７０内からハンドル７で手動操作可能になっている。鉄道車両７０外部の左右側、及び前後側に露出した状態で設けられるバルブ本体１は、鉄道車両７０外の各方向から手動操作可能に設けられる。各自動扉１２１の上方に設けられるバルブ本体１は、蝶番で開閉可能に設けられた鋼板に隠された状態で設けられ、鋼板を開けることで鉄道車両７０内から手動操作可能に設けられている。【0104】
図１０において、常時運転時には、全てのバルブ本体１の流出入口１０、１１同士が連通され、圧力空気を自動扉開閉装置１２０まで供給可能な状態になっている。この場合、電磁弁の開閉によりシリンダーが駆動されて自動扉開閉装置１２０が自動で開閉操作されることにより、鉄道車両７０への乗降等が可能になっている。【0105】
次いで、バルブ本体１の手動操作により、システム本体１４０の空気配管７１から排気する場合の各種の例を説明する。図１１においては、非常時に個別の自動扉開閉装置１２０のみを手動開操作可能にする場合の排気状態を示している。以降の図において、一点鎖線は空気配管７１への圧力空気の供給状態、破線は空気配管７１からの圧力空気の排気状態を示している。
各自動扉開閉装置１２０のうちの１つのバルブ本体１を手動操作して排気状態にしたときには、このバルブ本体１に接続されている自動扉開閉装置１２０のみが手動操作可能になってこの自動扉開閉装置１２０を開操作できるようになる。これ以外の自動扉開閉装置１２０には圧力空気が供給され、閉扉状態が維持される。
【0106】
図１２においては、非常時に鉄道車両７０の片側扉を一斉に手動開操作可能にする場合の排気状態を示している。この場合、鉄道車両７０外側面部のバルブ本体１を手動操作して二次側の空気配管を排気状態にすることで、この片側扉のうちの任意の扉を手動開操作することが可能になる。図１３においては、図１２の場合と同様に非常時に鉄道車両７０の片側扉を一斉に手動開操作可能にする場合の排気状態を示している。この場合、鉄道車両７０前後面部のバルブ本体１を手動操作して二次側の空気配管を排気状態にすることで、片側扉のうちの任意の扉を手動開操作可能になる。【0107】
図１４においては、非常時に鉄道車両７０全体の自動扉開閉装置１２０を手動開操作可能にする場合の排気状態を示している。この場合、鉄道車両７０内のバルブ本体１を手動操作して二次側の空気配管７１を排気状態にすることで、鉄道車両７０全体の自動扉のうちの任意の扉を手動開操作することが可能になる。【0108】
これらの場合、鉄道車両７０の各バルブ本体１の排気口１２に排気口面積Ｓの異なるオリフィス８を装着し、何れの排気状態でも排気時間を一定に設定可能にしながら、この排気時間を短縮可能に設けている。これにより、鉄道車両７０によって異なる扉開閉用空気配管７１の容量（長さ）や、バルブ本体１の配設位置に影響を受けることなく、バルブ本体１の配管状態でオリフィス８の穴径φｄを外部から設定して手動扉開操作までの時間を調整し、空気配管７１内の圧力を、本実施形態では、例えば、５秒以内に排出して扉開操作可能にできる。【0109】
しかも、バルブ本体１を鉄道車両７０内の自動扉開閉装置１２０の空気配管７１の主管１４１、枝管１４２の管路の途中、又は管路分岐部１４３に配設できるため、鉄道車両７０ごとに異なる空気配管７１に対しても所望の位置に配置でき、流路を切り換えて所望の位置から急速排気して鉄道車両７０内の一定領域内を所定時間以内に排気できる。さらには、配管が複雑化した場合にも、その配管の所定位置にバルブ本体１を設けて圧力空気の排気時間を所定以内に短縮できる。【0110】
図１５においては、鉄道車両の配管システムの他例を示している。このシステム本体１６０では、前記と同様に圧縮装置１５０、空気溜め部１５１が一次側に設けられ、これらに自動扉開閉装置１２０を駆動するための空気配管７１が接続され、この空気配管７１に車内設置用の図３に示した２方形のバルブ本体１が車内設置用、車外設置用としてそれぞれ配設されている。さらに、このシステム本体１６０では、図９に示した３方形のバルブ本体１３０が空気配管７１の途中に設けられている。このバルブ本体１３０は、第１分岐路１５３と第２分岐路１５４との管路分岐部１４３に、流出入口１３２を一次側、流出入口１３３、１３４を二次側として設けられる。【0111】
常時運転時には、図９（ａ）に示すように、流出入口１３２と、流出入口１３３、１３４とが連通され、圧力空気を全ての自動扉開閉装置１２０まで供給可能な状態となる。一方、図９（ｂ）に示すように、流出入口１３３、１３４と、排気口１３５とを連通させた場合には、鉄道車両７０の両側扉を一斉に手動操作することが可能な状態となる。
３方形のバルブ本体１３０を管路分岐部１４３としてＴ字継手の代わりに設けた場合には、このバルブ本体１３０よりも一次側のバルブが不要となり、省スペース化を図ることが可能となる。
【0112】
図１５のシステム本体１６０の場合、例えば、管路分岐部１４３よりも一次側に設けられたバルブ本体１のオリフィス口径をφ１０ｍｍ、管路分岐部１４３から左右扉側に続く各管路に設けられたバルブ本体１のオリフィス口径をφ７ｍｍ、自動扉開閉装置１２０の直前に設けられたバルブ本体１のオリフィス口径をφ５ｍｍに設定したオリフィス８を装着することで、鉄道車両７０の種類や製造メーカーによって異なる配管長さにより排気空気量が異なる場合でも、所定の開扉パターンにおける排気エリアや個々のバルブ本体１の排気時間を一定の短時間に設定できる。【0113】
次に、上記に示した第１実施形態における鉄道車両用急速排気弁の実施の一例を示す。図１５に示す１両の鉄道車両７０におけるシステム本体１６０において、シミュレーションにより排気時間をもとめた。このときの条件としては、空気配管７１の管径３／８Ｂ、排気口１３５の口径φ１０ｍｍ、オリフィス８の排気口径φ１０ｍｍ、φ７ｍｍ、φ５ｍｍにそれぞれ設定し、圧力空気の圧力を０．４９ＭＰａとしたときの自動扉開閉装置１２０の手動開操作可能までの排気時間を、それぞれの排気パターンにおいてＪＩＳＢ８３７３による計算式でシミュレートした。空気配管７１の排気パターンとそのシミュレーション結果を表１に示す。また、比較用として一般的な構造の鉄道車両用三方コックを用い、このボールバルブの排気側の穴径φｄをφ５ｍｍに固定し、空気配管の管径、圧力空気の圧力を上記と同条件にしたときの各排気パターンにおけるシミュレーション結果を表２に示す。【0114】
【表1】
【0115】
【表2】
【0116】
表１と表２とを比較した場合、本発明の急速排気弁を用いた配管システムの場合には、排気時間を約５秒以内に短縮できた。一方、従来の一般的な構造の鉄道車両用三方コックを用いた場合には、排気時間が最大約２０秒と長くなり、排気パターンによりこの排気時間にもバラツキが見られた。以上のことから、本発明の急速排気弁を用いた配管システムを用いた場合には、排気時間を一定時間以内に短く設定できることが確認された。【0117】
次に、本発明における鉄道車両用急速排気弁の第２実施形態を説明する。図１６（ａ）は、ハンドル７０１の斜視図であり、図１６（ｂ）（ｃ）は、本発明の鉄道車両用急速排気弁の第２実施形態における斜視図であり、図１７は図１６（ｂ）（ｃ）に示す鉄道車両用急速排気弁の弁体の回転状態を示す断面図である。なお、第１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。【0118】
図１６（ａ）は、バルブ本体１に設けられる別の形態のハンドル７０１の斜視図であり、（ｂ）は本例のバルブ本体１に、このハンドル７０１を設けた斜視図である。同図（ａ）に示すようにハンドル７０１は、ハンドル７と同様に連結部７０２に略十字形状の嵌合穴５１が設けられ、この嵌合穴５１を介してハンドル７０１が上ステム３５に９０°間隔で任意の向きに装着可能に設けられる。ハンドル７０１を上ステム３５に９０°間隔で装着可能であれば、嵌合穴５１は略十字形状以外の嵌合形状であってもよい。連結部７０２は、ワッシャ部材５５を介して固着ナット５６で上ステム３５に固定される。【0119】
ハンドル７０１のストッパ部５２０は、凹状に切り欠いて形成されている。同図（ｂ）に示すように、ハンドル７０１をバルブ本体１に取付けた場合には、このストッパ部５２０が４つの取付穴２０の何れか一つに取付けられた係止用ピン２１に当接係止することで、ハンドル７０１の向きや操作方向を設定しつつ、このハンドル７０１を任意の操作方向に１８０°回転操作して流路を切換え可能になる。【0120】
図１６（ｂ）では、流出入口１０、１１が直角に交差し且つ排気口１２を有する三方弁であって、流出入口１０を１次側とし、流出入口１１を２次側とした場合は、ハンドル７０１を１８０°開閉操作して流出入口１０、１１を連通させて運転時の圧力空気を供給したり、流出入口１０を閉止し流出入口１１と排気口１２を連通して排気作業を行うことができる。【0121】
図１６（ｃ）では、流出入口１１を１次側とし、流出入口１０を２次側とした場合は、ハンドル７を９０°開閉操作して流出入口１０、１１を連通させて運転時の圧力空気を供給したり、流出入口１１を閉止し流出入口１０と排気口１２を連通して排気作業を行うことができる。【0122】
この時、上ステムにハンドル７を嵌合穴５１を介して９０°間隔で任意の向きに装着可能に設け、ボデー２に９０°間隔に設けた取付穴２０の何れか一つにストッパ部５２が係止可能な係止用ピン２１を取付けて、ハンドル７を任意の開閉操作方向に装着可能に設けていることにより、流出入口に対して排気口の位置が異なるボデーを設けたり、ハンドルのストッパ部位の位置を変えたり、このストッパ部位が係止するボデーの突出部位の位置を変えたりする必要がなく、１種類のボデー２、ハンドル７を用いて、鉄道車両内の配管場所や向きに対応して取り付け可能になり、鉄道車両の左右側の狭い設置スペースにも操作性を確保しながら併設できる。この場合、ハンドル７の回転操作時には、ストッパ部５２が９０°間隔で係止用ピン２１に係止することで、誤作動を防ぎながら所定角度まで確実に操作することができ、しかもバルブ本体１が狭い場所や暗い場所等に設置されている場合でも、規制位置までハンドルを回転することで容易に弁体を所定の開閉状態まで操作できる。【0123】
図１７（ａ）においては、圧力空気を供給可能に流出入口１０、１１を連通させた状態を示しており、図１７（ｂ）においては、図１７（ａ）からハンドル７、７０１を１８０度開閉操作して流出入口１０を閉止して流出入口１１と排気口１２とを連通させた状態を示しており、図１７（ｃ）においては、図１７（ａ）からハンドル７を９０度開閉操作して流出入口１１を閉止して左側の流出入口１０と排気口１２とを連通させた状態を示している。これら以外にも２つの流出入口１０、１１と排気口１２との全てを連通可能に設けた状態があるが、これは鉄道車両用のＤコックとしての機能を発揮する際の３つの流出入口を切換えた状態ではないためその説明を省略する。【0124】
これらの何れの流路切換え状態においても、ボデー２をワンピース構造に設けながら流出入口１０、１１、排気口１２と貫通口３０、３１、３２とをフルボア口径で連通させて最大流路面積を確保して大流量を供給可能になっており、図１７（ａ）の流出入口１０、１１の連通状態では、運転時における圧力空気の供給量が大きくなり、図１７（ｂ）や図１７（ｃ）の排気口１２の連通時には、車両の修理・保守・非常時などに２次側の残留空気圧を貫通口３０、３１、３２を介して短時間で排気可能になる。【0125】
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部材が配置され、このシール部材に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。ボールバルブでは、各流出入口を閉止するためにシール部材を流出入口の流路径よりも外周縁側に拡径した位置に配置する必要があり、ボール弁体球面の流路径外周縁の封止面にシール部材を干渉・圧接させる必要がある。【0126】
さらに、２つ以上の流出入口を閉止するためにシール部材やこのシール部材を保持するための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構造が複雑化、大型化し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。【0127】
前記したようにシール部材はボール弁体と干渉する位置に配置され圧接する必要があるため、ボール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ボールバルブにおいては、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部材を保護しながらシール部材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ボールバルブにおいては、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側からねじ込んでシール部材を保持しつつボール弁体とシール部材を流路方向に沿って伴締めする構造になる。トラニオンボールバルブにおいては、ボデーの配管接続部から各シール部材を流路方向に沿ってボール弁体に接触するように締め付ける構造になる。【0128】
従来のボールバルブでは、この様に部品点数が増加するため組立工数も増加し、摩耗や消耗等によりシール部材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。また、ボール弁体とシール部材との位置により封止性能及び摺動性能が大きく影響される。さらに、シール部材を所定位置に位置決めし、かつインサートやキャップとボデーとの接合部からの流体の外部漏れを封止するために高い加工精度が要求される。
【0129】
前記のような一般的なボールバルブに比較して、本発明における上記実施形態の鉄道車両用排気弁は、上ステム３５をボデー２の挿着穴１８、下ステム３７を蓋部材４の挿着穴部４５にそれぞれ軸装したトラニオン構造になっていることで、弁体３が圧力により二次側に移動することがなく、弁体３側に流出入口１０、１１、１２を閉止するシール部材５を配設していることで、一般的なボールバルブのように複数のシール部材を必要とすることなく、１つのシール部材５で流路を切換えできる。このため、ボデー２の球面部１５や弁体３の球状面部２８、シール部材５が高い加工精度を必要とすることなく、部品点数を少なくして全体を簡略化して小型化・軽量化できる。弁体収納部１６の球面部１５、より具体的には流出入口１０、１１の開口部位（ボデーの弁座面）の加工精度を確保すれば、ボデー２に弁体３を挿入し、蓋部材４で被蓋することでシール性を確保しつつ所定の状態に簡単に組立てできる。この組立時には、シール部材５を所定の位置に設けることで、異常昇圧を防止しながら多彩な流路の切換えが可能になる。【0130】
しかも、上記のようにコンパクト化したボデー２の螺合部２５にパイプ２６を接続可能に設けているため、図１７に示すパイプ２６をエルボ等の曲がり管とすることで、複雑な配管に対しても流路の接続が容易になり、排気作業時等には、排気口１２から排気される圧力空気が作業者に降りかかることを防止できると共に、外部からの排気口１２への異物の浸入も防ぐことができる。【0131】
弁体３をボデー２と蓋部材４との間に軸支した構造とし、トルク性能を向上させていることで、ハンドル７操作時の負荷が軽くなって弁体３の開閉操作がスムーズになる。このとき、上ステム３５と下ステム３７とを略同一径に設けて均等圧力を付与していることで、操作トルクを低く抑えて安定した操作性により弁体３を開閉操作できる。
これらにより、鉄道車両内の狭いスペースに設置されている場合にも、大きい力を加えることなく片手で容易に操作できる。
【0132】
組立時には、予めシール部材５を装着した弁体３をワンピース構造に設けたボデー２の開口部２２から挿入し、ばね部材６を装着しながら蓋部材４を螺着するだけで簡単に組み込むことができ、ワンピース構造によって配管後のこのボデー２からの外部漏れを防止できる。シール部材５や消耗部品等の交換時には、ボデー２を配管から外す必要がないため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ることができる。ボトムエントリ構造により弁体３がばね部材６でボデー２内に押圧される構造であるため、この弁体３が外部に飛び出すおそれがなく安全である。これらのことから、鉄道車両の配管への接続やメンテナンスも容易であり、漏れ等を防止して安全にこれらの作業を実施できる。
【0133】
さらに、組立時に、蓋部材４を開口部２２に螺着し、かつ、雄ねじ４３を雌ねじ２３に螺合させたときに球面部１５と球状面部２８との間に隙間Ｇを設け、弁体３の球状面部２８とボデー内球面部１５を無摺動で回転できるようにし、シール部材５に閉止時のみに流体圧力が加わるようにしているので、グリース等の潤滑剤を用いることなくシール部材５の摩耗を最小限に抑え、しかも、流体圧による変形や移動も防がれるため、シール部材５の高シール性、耐久性を維持できる。このようにシール部材５の摩耗が抑えられることから経済性にも優れ、鉄道車両内の一つの配管に対して多数設置される場合での、そのコストを削減できる。【0134】
開口部２２を蓋部材４で増締可能に被蓋し、この蓋部材４に装着されたばね部材６の弾発力でシール部材５が何れか一つの流出入口１０、１１、１２を密封閉止していることで、シート部材５の摩耗に応じてばね部材６が適量伸びるように追随することでシール性を確保できる。さらに、経年劣化や弁体３の繰り返しの開閉動作によりシール部材５が摩耗してシール性の維持が難しくなった場合には、蓋部材４を増締することでシール部材５の押圧力を強くしてシール性を回復できる。このため、シール部材５を頻繁に交換する必要もない。シール部材５には流体圧力からの偏った圧力が加わり難くなっており、シール部材５の変形を防いで耐久性を高めることができる。
【0135】
２つの流出入口１０、１１において圧力空気の供給口が入れ替わることで排気口１２から排気する為のハンドル操作が異なる場合でも、上ステム３５にハンドル７、７０１を嵌合穴５１を介して９０°間隔で任意の向きに装着可能に設け、ボデー２に９０°間隔に設けた取付穴２０の何れか一つ又は二つにストッパ部５２、５２０が係止可能な係止用ピン２１を取付けてハンドル７、７０１を任意の開閉操作方向に装着可能に設けていることにより、一種類のボデー２、ハンドル７、７０１を用いて、鉄道車両内の配管場所や向きに対応して取付可能になり、鉄道車両の左右側の狭い設置スペースにも操作性を確保しながら並設できる。【0136】
この場合、ハンドル７、７０１の回転操作時には、ストッパ部５２、５２０が９０°間隔で係止用ピン２１に係止することで、誤作動を防ぎながら所定角度まで確実に操作でき、狭い場所や暗い場所などにバルブ本体１が設置されている場合でも、規制位置までハンドルを回転することで容易に弁体を所定の開閉状態まで操作できる。【0137】
次に、本発明の鉄道車両用急速排気弁の第３実施形態を説明する。図１８は、本発明の鉄道車両用急速排気弁の第３実施形態の一例の斜視図を示し、図１９は、同図のＡ−Ａ断面線の縦断面図を示している。図２０は、図１８の４５°斜めＢ−Ｂ断面線の縦断面図を示し、図２１は本発明の鉄道車両用急速排気弁の第３実施形態にこの手動用ハンドルを取付けた斜視図を示している。図２２は、図１８に示す急速排気弁の第３実施形態の他例であって、この他例の排気弁の排気状態を示したＡ−Ａ断面線の縦断面図を示している。なお、第１実施形態又は第２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。【0138】
本例では、図１８、図１９、図２０に示すように、ボデー２の上部に略円形の外縁部をなす平面部１９１が形成され、この平面部１９１は、略円筒形状の側面１９２を介して、ボデー２と一体に設けられている。平面部１９１には、その中央部に弁体３の上ステム３５を軸装する装着穴１８が開口しており、９０°間隔で４箇所に取付穴２０が形成され、この取付穴２０の何れか１つに係止用ピン２１が、例えば圧入又はねじ込みにより取付けられる。なお、本例では流出入口１０は２次側、流出入口１１は１次側である。【0139】
図２２に示す他例においては、ボデー２の弁体収納部１６の下部内周面に装着内周面９ａを形成し、弁体３の下部外周面に装着段部９ｂを形成し、この装着段部９ｂにリン青銅製又はＰＯＭ（ポリオキシメチレン）樹脂などの材質で成形した保持リング９を嵌合する。同図に示すように、弁体収納部１６の下部内周面と弁体３の下部外周面との間に、保持リング９を介在させると、保持リング９の内外径円筒部とボデーの内周面９ａと弁体の段部９ｂで、ボデー２の球面部１５の球芯及び装着穴１８の軸芯と弁体３の回転軸の軸心を調芯しつつシール部材５の圧縮代分を一定に確保しながら圧縮することが可能となり、シール部材５の圧縮反力による偏芯作用を吸収しシール部材５のシール面圧の不均衡をなくすことにより、排気弁の開閉操作性能を向上することが可能となる。【産業上の利用可能性】
【0140】
本発明はこのような技術分野における鉄道車両用急速排気弁としての用途に限定されるものではなく、例えば、以下に例示するような技術分野において、それぞれ２方、３方、４方、或は多方回転弁等としても使用することができる。すなわち本発明は、熱交換器の熱媒（冷温水）制御配管システム等において流路切り替え用として使用される流量調整式回転弁、蒸気等のバイパス配管において流量調整用又は開閉用として使用される回転弁、高圧の水・油・ガス・空気等の配管システムにおいて管路分岐に使用される各種多方弁、分解・組み立てが行い易く減菌・フラッシング等が容易でメンテナンス性の高いサニタリー用の各種多方弁、消火用スプリンクラー設備の防災弁ユニットにおける開閉用・水抜き用・テスト用・流路切り替え用等として使用される手動又は自動の各種多方弁等としても使用することができる。