(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】5916511
(24)【登録日】2016年4月15日
(45)【発行日】2016年5月11日
(54)【発明の名称】管接続装置
(51)【国際特許分類】
F16L 41/08 20060101AFI20160422BHJP
F16K 1/50 20060101ALI20160422BHJP
F16K 1/22 20060101ALI20160422BHJP
F16L 55/00 20060101ALN20160422BHJP
【FI】
F16L41/08
F16K1/50
F16K1/22 D
!F16L55/00 C
【請求項の数】7
【全頁数】13
(21)【出願番号】特願2012-113582(P2012-113582)
(22)【出願日】2012年5月17日
(65)【公開番号】特開2013-238307(P2013-238307A)
(43)【公開日】2013年11月28日
【審査請求日】2014年11月26日
(73)【特許権者】
【識別番号】396020361
【氏名又は名称】株式会社水道技術開発機構
(74)【代理人】
【識別番号】110000729
【氏名又は名称】特許業務法人 ユニアス国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】永森 保行
【審査官】
藤原 弘
(56)【参考文献】
【文献】
特開2012−047294(JP,A)
【文献】
実公昭61−46309(JP,Y2)
【文献】
特開2001−012678(JP,A)
【文献】
特開平06−185630(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F16L 1/02
F16L 41/08
F16L 55/00
F16K 5/06
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
流体管に接続されて管路の一部を構成する管体部と、前記管体部から分岐した分岐部と、前記管体部と前記分岐部との間を開閉可能な開閉弁とを備えた管接続装置において、
前記開閉弁は、前記分岐部に回動自在に支持された操作軸と、前記操作軸の回動に連動して開位置と閉位置との間で変位する弁体とを有し、
前記分岐部を水平方向に向けた第1の姿勢、及び、前記第1の姿勢から前記管体部を管軸周りに180度反転させた第2の姿勢の何れに対しても、前記操作軸を上方向から回動操作可能に構成されていて、
前記第1の姿勢における前記操作軸の端部が上下方向の両側に突出することを特徴とする管接続装置。
【請求項2】
前記開閉弁が、前記分岐部の内方で板状の前記弁体が回動する構造のバタフライ弁として構成されている請求項1に記載の管接続装置。
【請求項3】
前記弁体の回動軸から前記管体部の流路までの距離を、前記弁体の回動軸から前記弁体の外縁までの距離と同じかそれ以上にして、開位置の前記弁体が前記管体部の流路に侵入しないように構成されている請求項2に記載の管接続装置。
【請求項4】
ロック部材を具備する回動規制機構が前記操作軸の端部に設けられ、前記ロック部材は、前記操作軸の回動を規制する規制位置と許容する許容位置との間で変位し、前記操作軸を回動操作する際に前記許容位置に変位する請求項2または3に記載の管接続装置。
【請求項5】
前記弁体の回動軸が前記管体部の管軸方向に延びる請求項2〜4のいずれか1項に記載の管接続装置。
【請求項6】
前記弁体の回動軸を前記弁体の幅方向一方側にずらしている請求項2〜5のいずれか1項に記載の管接続装置。
【請求項7】
流体管に接続されて管路の一部を構成する管体部と、前記管体部から分岐した分岐部と、前記管体部と前記分岐部との間を開閉可能な開閉弁とを備えた管接続装置において、
前記開閉弁は、前記分岐部に回動自在に支持された操作軸と、前記操作軸の回動に連動して開位置と閉位置との間で変位する弁体とを有し、
前記分岐部を水平方向に向けた第1の姿勢、及び、前記第1の姿勢から前記管体部を管軸周りに180度反転させた第2の姿勢の何れに対しても、前記操作軸を上方向から回動操作可能に構成されていて、
前記開閉弁が、前記分岐部の内方で板状の前記弁体が回動する構造のバタフライ弁として構成され、
ロック部材を具備する回動規制機構が前記操作軸の端部に設けられ、前記ロック部材は、前記操作軸の回動を規制する規制位置と許容する許容位置との間で変位し、前記操作軸を回動操作する際に前記許容位置に変位することを特徴とする管接続装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、流体管に接続されて管路の一部を構成する管体部と、管体部から分岐した分岐部と、それらの間を開閉可能な開閉弁とを備えた管接続装置に関する。
【背景技術】
【0002】
古くなった既設の水道管(流体管の一例)を更新するに際しては、水道水の利用者に対する利便性を考慮し、管路を上流側で止水することなく、不断水の状態を維持したまま施工することが望ましい。近年は、不断水工法を利用して既設の水道管の途中に分岐管を接続し、その分岐管により形成したバイパスで通水状態を保持する工事が行われており、かかる工事によれば断水せずとも水道管を更新することができる。
【0003】
図16は、既設の水道管を更新する手順の一例を示しており、管路の矢印は水の流れを表している。まず、既設仕切弁87と既設仕切弁88との間のA区間を対象とし、その両側に装着した割T字管81,82の各々に仕切弁81a,82aを接続する(
図16a)。続いて、割T字管81,82を設置した管路部分に穿孔を施し、分岐管85を接続してバイパスを形成した後、仕切弁81a,82aを開放して仕切弁87,88は閉鎖する(
図16b)。そして、不断水の状態を維持したまま、A区間の管路を新設管80Aに更新する。
【0004】
A区間の更新が完了したら仕切弁87,88を開放し、仕切弁81a,82aを閉鎖してから分岐管85を撤去する(
図16c)。次に、既設仕切弁88と既設仕切弁89との間のB区間を対象とし、上述した要領で割T字管83,84の間に分岐管86を接続してバイパスを形成した後、仕切弁83a,84aを開放して仕切弁88,89は閉鎖する(
図16d)。そして、不断水の状態を維持したまま、B区間の管路を新設管80Bに更新して、それが完了したら分岐管86を撤去する(
図16e)。かかる工程を繰り返すことにより、既設の水道管を順次に更新できる。
【0005】
ところで、上記のような水道管の更新工事では、分岐管を撤去する工程が煩雑であり、特に分岐管を仕切弁(上記の仕切弁81a〜84a)ごと撤去しようとすると、不断水の状態を維持したまま、上記仕切弁以外の手段によって分岐流路を閉鎖する必要があるため、作業が非常に煩雑となる。それ故、従来は、
図16のように、分岐管を撤去する際に仕切弁を残置していたが、将来同じ場所を掘削した際に重機が仕切弁を引っ掛けてしまう恐れがあった。
【0006】
このような問題を解決するため、特許文献1,2では、管路の一部を構成する管体部から分岐した分岐部に栓部材を挿入し、分岐流路に密栓を施す装置が提案されている。これによれば、不断水の状態を維持したまま分岐流路を閉鎖して、分岐管を仕切弁ごと撤去することが可能となる。しかし、当該装置は、栓部材やそれを操作するための専用の治具を別途に必要とするため施工に手間がかかり、これをコンパクトにすべく改善する余地があるとともに、改善するにしても使い勝手に優れるものが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2010−117029号公報
【特許文献2】特開2010−96241号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、分岐流路を閉鎖できるとともに、コンパクトな構成で使い勝手に優れる管接続装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記目的は、下記の如き本発明により達成できる。即ち、本発明に係る管接続装置は、流体管に接続されて管路の一部を構成する管体部と、前記管体部から分岐した分岐部と、前記管体部と前記分岐部との間を開閉可能な開閉弁とを備えた管接続装置において、前記開閉弁は、前記分岐部に回動自在に支持された操作軸と、前記操作軸の回動に連動して開位置と閉位置との間で変位する弁体とを有し、前記分岐部を水平方向に向けた第1の姿勢、及び、前記第1の姿勢から前記管体部を管軸周りに180度反転させた第2の姿勢の何れに対しても、前記操作軸を上方向から回動操作可能に構成されているものである。
【0010】
この管接続装置では、分岐部に支持されている操作軸を介して開閉弁を操作可能であるから、不断水の状態を維持したまま分岐流路を閉鎖できるとともに、大掛かりな機構を別途に必要とせずコンパクトな構成にでき、施工に手間がかからない。それでいて、第1の姿勢と第2の姿勢のどちらであっても操作軸を上方向から回動操作できるため、これらの姿勢に頓着することなく利用できて使い勝手に優れる。
【0011】
本発明の管接続装置は、前記第1の姿勢における前記操作軸の端部が上下方向の両側に突出する、或いは、前記操作軸の端部が前記管体部の管軸方向に突出するように構成できる。前者においては、第1の姿勢と第2の姿勢のどちらであっても操作軸の端部が上方向に突出することになり、操作軸を上方向から回動操作可能となる。また、後者においては、ウォームギヤやレバー等の簡易な治具を利用することで、第1の姿勢と第2の姿勢のどちらであっても上方向から操作軸を回動操作できる。
【0012】
前記開閉弁は、前記分岐部の内方で板状の前記弁体が回動する構造のバタフライ弁として構成することができる。この場合、弁体は、開位置と閉位置との間を回動して変位するため、変位に要するスペースが少なくて済み、コンパクトに構成できて軽量化やコスト低減の効果が得られる。また、操作軸の回動によって弁体が変位する機構を簡易にできるため、流体の浸入による耐久性の低下などの懸念が小さい。
【0013】
前記開閉弁をバタフライ弁で構成した場合の好ましい態様として、前記弁体の回動軸から前記管体部の流路までの距離を、前記弁体の回動軸から前記弁体の外縁までの距離と同じかそれ以上にして、開位置の前記弁体が前記管体部の流路に侵入しないように構成されたものが挙げられる。かかる構成であれば、管体部の流路を弁体によって侵食することがなく、管体部における流体の流通を妨げないため都合が良い。
【0014】
前記開閉弁をバタフライ弁で構成した場合の好ましい態様として、ロック部材を具備する回動規制機構が前記操作軸の端部に設けられ、前記ロック部材は、前記操作軸の回動を規制する規制位置と許容する許容位置との間で変位し、前記操作軸を回動操作する際に前記許容位置に変位するものが挙げられる。これにより、使い勝手を損なうことなく、操作軸が不意に回動してしまう事態を防止できる。
【0015】
前記開閉弁をバタフライ弁で構成した場合の好ましい態様として、前記弁体の回動軸が前記管体部の管軸方向に延びるものが挙げられる。この場合、弁体の盤面が管体部の管軸方向に直交しないため、開位置の弁体が管体部の流路に侵入する構造であっても、管体部における流体の流通を大きく妨げることがなく、コンパクトな構成を実現するうえで都合が良い。
【0016】
前記開閉弁をバタフライ弁で構成した場合の好ましい態様として、前記弁体の回動軸を前記弁体の幅方向一方側にずらしているものが挙げられる。かかる構成によれば、回動軸から弁体の幅方向一方側の外縁までの距離が小さくなるため、管体部の流路を開位置の弁体が侵食する度合いを低減できる。その結果、管体部における流体の流通を確保しつつ、分岐部をコンパクトに構成できる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【
図1】本発明に係る管接続装置の一例を示す(a)平面図、(b)正面図および(c)側面図
【
図5】弁体と操作軸の(a)正面図および(b)側面図
【
図6】回動規制機構の(a)縦断面図、(b)横断面図および(c)平面図
【
図7】回動規制機構の(a)縦断面図および(b)横断面図
【
図8】回動規制機構の(a)縦断面図および(b)横断面図
【
図10】別実施形態に係る管接続装置を示す(a)平面図および(b)正面図
【
図16】既設の水道管を更新する手順の一例を示す概略図
【発明を実施するための形態】
【0018】
本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【0019】
図1に示すように、管接続装置1は、水道管10(流体管の一例)に接続されて管路の一部を構成する管体部2と、管体部2から分岐した分岐部3と、管体部2と分岐部3との間を開閉可能な開閉弁4とを備える。本実施形態の管接続装置1は分岐短管として構成されており、管体部2の管軸方向の一端に受口部11を有し、その他端に挿口部12を有するが、これに限られず、両端ともに受口部または挿口部であってもよく、その接合形式は特に限定されない。
【0020】
管体部2は、直管状をなすとともに、その内部には管軸方向に延びる流路20が形成されていて、略同軸に接続された水道管10を介して通水されるようになっている。分岐部3は、管体部2から略直交方向に延び、その内部には流路20に連通する比較的短寸の分岐流路30(
図3参照)が形成されている。分岐部3の先端のフランジ31には、平板状のフランジ蓋32がボルト33により取り付けられている。水道管の更新工事でバイパスを形成する場合などでは、フランジ蓋32が取り外され、
図2のようにフランジ31に分岐管34が水密に接続される。
【0021】
説明の便宜上、分岐部3を水平方向に向けた
図1の姿勢を、第1の姿勢とする。
図2では、この分岐部3に接続された分岐管34が水平方向に延びている。第1の姿勢は、分岐管34が
図2の下方向へ接続される姿勢である。これとは逆に、分岐管34を
図2の上方向へ接続する場合には、第1の姿勢から管体部2を管軸周りに180度反転させた第2の姿勢にする必要がある。第2の姿勢では、
図1(a)にて分岐部3が上向きに描かれ、
図1(c)にて分岐部3が左向きに描かれることになる。
【0022】
図3,4に示すように、開閉弁4は、分岐部3に回動自在に支持された操作軸5と、その操作軸5の回動に連動して開位置と閉位置との間で変位する弁体6とを有する。
図3,4では、分岐部3からフランジ蓋32が取り外されており、分岐流路30を閉鎖する閉位置に弁体6が配されている。
図3に描かれた鎖線は、分岐流路30を開放する開位置での弁体6の外縁を示している。操作軸5の端部51,52は、それぞれ周知の回転工具等を嵌合できるように外方へ突出した操作部として構成され、本実施形態では角柱状に形成されている。
【0023】
この管接続装置1では、第1の姿勢において操作軸5が上下方向に延び、端部51,52は上下方向の両側に突出する。このため、第1の姿勢では端部51が上方向に突出し、これを180度反転させた第2の姿勢では端部52が上方向に突出することになる。よって、第1の姿勢では、端部51を介して操作軸5を上方向から回動操作できるとともに、第2の姿勢では、端部52を介して操作軸5を上方向から回動操作できる。つまり、この管接続装置1は、第1の姿勢及び第2の姿勢の何れに対しても、操作軸5を上方向から回動操作可能に構成されている。
【0024】
この管接続装置1を予め管路の適所で水道管10に接続しておけば、必要に応じて不断水の状態を維持したまま分岐流路30を閉鎖できる。したがって、例えば、
図16の更新工事において、管接続装置1を新設管80Aとして使用可能である。その場合、弁体6を閉位置にすることで管体部2にのみ通水でき(
図16c参照)、
図2の如く分岐管34を接続して弁体6を開位置にすればバイパスを形成できる(
図16d参照)。そのうえ、
図16で示した割T字管83や仕切弁83aを不要にできる。再び弁体6を閉位置にすれば分岐管34を撤去でき(
図16e参照)、しかも仕切弁を残置させることがない。
【0025】
また、管接続装置1では、操作軸5を回動させるだけで開閉動作が行われるため、大掛かりな機構を別途に必要とせずコンパクトな構成にでき、施工に手間がかからない。それでいて、第1の姿勢と第2の姿勢のどちらであっても操作軸5を上方向から回動操作できるため、これらの姿勢に頓着することなく利用できて使い勝手に優れる。したがって、諸般の事情によりバイパスの向きが制約され、
図2の上方向へ分岐管34を接続する場合であっても、この管接続装置1を使用可能であり、それでいて操作性が損なわれることもない。
【0026】
本実施形態では、開閉弁4が、分岐部3の内方で板状の弁体6が回動する構造のバタフライ弁として構成されている。弁体6は、分岐流路30を遮断可能な板状体からなり、具体的には、
図5のような環状のシール部材62と、それを挟み込む一対の円板63とで作製される。例えば、シール部材62はゴムなどの弾性材で形成され、円板63は金属材で形成される。シール部材62は円板63よりも大径であり、外側にはみ出したシール部材62の外縁部は、分岐部3の内壁と弁体6との間を密封しうるシール部として機能する。
【0027】
操作軸5は、弁体6に設けられた貫通孔に挿通され、その貫通孔の両端部でシール部材62により包囲されている。貫通孔に挿通される操作軸5の中央部分は角柱状に形成され(
図3参照)、貫通孔はこれに対応した形状の角孔になっている。このため、操作軸5の回動に連動して弁体6が回動し、本実施形態では操作軸5が弁体6の回動軸61と一致する。また、操作軸5は、角柱状に形成された中央部分と両端部51,52との間に、分岐部3の丸孔35(
図3参照)に挿通される円柱状部分53を有する。円柱状部分53に装着された環状パッキン54はリング部材55で固定され、操作軸5は水密に支持される。
【0028】
開閉弁4をこのようなバタフライ弁として構成することで、既述のような第1の姿勢と第2の姿勢の両方に対応できる構造を実現しやすい。また、弁体6が開位置と閉位置との間を回動して変位するため、変位に要するスペースが少なくて済み、コンパクトに構成できる。しかも、弁体6を変位させる機構が簡易であるため、浸水による耐久性の低下などの懸念が小さい。これに対し、例えば弁体が摺動する構造のスライド弁であると、弁体の変位に要するスペースが大きくなるとともに、ラックアンドピニオンのような機構を必要として、浸水による耐久性の低下などが懸念される。
【0029】
図4に示すように、フランジ31の上下中央部には凹所36が設けられ、分岐部3から突出した操作軸5の端部51,52は、その凹所36に配置されている。これによって、操作軸5の端部51,52が外方へ突出し過ぎることを防ぎ、或いは分岐部3の延出量を低減できるため、装置のコンパクト化に寄与しうる。
【0030】
本実施形態では、操作軸5の端部51,52の各々に、ロック部材71を具備する回動規制機構7が設けられている。
図6〜8の(a)及び(b)は、それぞれ端部51に設けた回動規制機構7の縦断面図と、そのB−B矢視に相当する横断面図を示している。以下で説明するように、ロック部材71は、操作軸5の回動を規制する規制位置(
図6,8)と許容する許容位置(
図7)との間で変位し、且つ、操作軸5を回動操作する際に上記許容位置に変位するように構成されている。
【0031】
回動規制機構7は、ロック部材71に加えて、分岐部3に取り付けられたケース体72と、それに収容された付勢体としてのバネ73とを備える。ロック部材71は、外周に一対の突起71aを有する筒状体により構成され、角孔状の貫通孔71bには端部51が摺動可能に挿通されている。端部51は、回転工具等を嵌合するのに十分な出代を確保しつつ、ロック部材71と共にケース体72から突出している。バネ73により上方向に付勢されたロック部材71は、ケース体72の第一内鍔72aに突起71aが当接することで位置決めされている。
【0032】
第一内鍔72aの下側には、歯抜け部を有する第二内鍔72bが形成されている。歯抜け部は、90度ずつ位置をずらして周方向の四箇所に設けられている。
図6では、左右の歯抜け部に一対の突起71aが嵌入されていて、これらが第二内鍔72bと周方向に係合する。この状態ではロック部材71が規制位置にあり、操作軸5の回動が規制されるため、操作軸5が不意に回動することを防止できる。
【0033】
操作軸5を回動操作するに際し、
図7のような回転工具74を端部51に嵌合しようとすると、押圧されたロック部材71がバネ73の付勢に抗して下降する。これにより、突起71aと第二内鍔72bとの係合が解除され、ロック部材71が許容位置に変位して、操作軸5を回動できる状態となる。
図7は、
図6の状態から操作軸5を45度回動した様子を示している。
【0034】
図8は、
図6の状態から操作軸5を90度回動したときの様子を示しており、
図6において閉位置(または開位置)にある弁体6は、
図8では開位置(または閉位置)に変位する。この状態では、ロック部材71を押圧する外力が作用しないため、バネ73によってロック部材71が上方向に付勢され、上下の歯抜け部に一対の突起71aが嵌入される。よって、
図6と同じくロック部材71は規制位置にあり、操作軸5が不意に回動することを防止できる。
【0035】
以下、管接続装置の別実施形態について、
図9〜15を参照して説明する。便宜上、前述の実施形態で説明した部材や部位に相当する部材や部位については、同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【0036】
図9は、前述の実施形態よりも分岐部3を少し延出させて、弁体6の回動軸61から管体部2の流路20までの距離X1を、その回動軸61から弁体6の外縁までの距離X2と同じに設定した例である。これにより、全開時の弁体6が流路20に侵入せず、管体部2における流体の流通を妨げないため都合が良い。距離X1,X2は、それぞれ分岐部3の管軸方向に沿って測定される。距離X1を距離X2以上に設定することも可能である。上述した
図3の装置では、距離X1が距離X2よりも小さい。
【0037】
前述の実施形態では、第1の姿勢において操作軸5の端部が上下方向の両側に突出する例を示したが、
図10〜12に示すように、操作軸5の端部51が管体部2の管軸方向に突出する構成にすることもできる。この場合、ウォームギヤやレバー等の簡易な治具を利用することで、第1の姿勢と第2の姿勢のどちらであっても上方向から操作軸5を回動操作できる。この構成において、操作軸5の両端部を突出させたり、
図9のように距離X1,X2を設定したりすることも可能である。
【0038】
また、かかる構成では、操作軸5が管体部2の管軸方向に沿って延び、つまりは弁体6の回動軸61が管体部2の管軸方向に延びている。そのため、弁体6の盤面が管体部2の管軸方向に直交せず、
図11のような開位置の弁体6が流路20に侵入する構造であっても、管体部2における流体の流通を大きく妨げることがなく、コンパクトに構成するうえで都合が良い。
【0039】
図13,14は、弁体6の回動軸61を弁体6の中心から幅方向一方側(
図14における左側)にずらした例である。弁体6の幅方向は、
図5(a)の左右方向に相当する。かかる構成では、回動軸61から弁体6の幅方向一方側の外縁までの距離X3が小さくなることから、弁体6を開く際に幅方向一方側を管体部2に向けることで、
図13のように流路20を開位置の弁体6が侵食する度合いを低減できる。その結果、管体部2における流体の流通を確保しつつ、分岐部3をコンパクトに構成できる。
【0040】
上記においては、
図15のように、回動軸61から流路20までの距離X1を距離X3と同じかそれ以上にして、全開時の弁体6の幅方向一方側部分が流路20に侵入しないように構成することが更に好ましい。これにより、管体部2における流体の流通を妨げることがないため都合が良い。このように回動軸61を偏芯させた構造は、既述の実施形態と組み合わせることが可能である。
【0041】
以上のようなバタフライ弁として構成される開閉弁4は、分岐部3の開口から挿入した弁体6を適所に配置した後、その弁体6に挿通されるように操作軸5を分岐部3に取り付けることにより組み立てられ、必要に応じて回動規制機構7などが付加的に設けられる。したがって、上述したようなスライド弁で構成される開閉弁に比べると、開閉弁を組み立てる作業は容易になる。
【0042】
本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能である。例えば、前述の実施形態では、弁体を貫通する一本の弁棒によって操作軸を構成した例を示したが、これを弁体の中央で分離された二本の弁棒によって構成することも可能である。また、開閉弁は、バタフライ弁に限らず、弁体が摺動する構造のスライド弁としても構わない。更に、開閉弁は、手動操作だけでなく、電動式や空気圧式による自動操作とすることも可能である。
【0043】
前述の実施形態では、流体管として水道管を例に挙げたが、本発明はこれに限られるものではなく、水以外の各種の液体や気体、若しくは、液体と気体とが混在した流体などに用いられる流体管に適用できる。
【符号の説明】
【0044】
1 管接続装置
2 管体部
3 分岐部
4 開閉弁
5 操作軸
6 弁体
7 回動規制機構
10 水道管(流体管の一例)
20 流路
30 分岐流路
51 端部
52 端部
61 回動軸
62 シール部材
63 円板
71 ロック部材