バタフライ弁付きストレーナ
【課題】各種の配管ラインに接続してこの配管ライン内を流れる異物やゴミを捕捉分離でき、構造を簡略化してコンパクト化を図りつつ、大口径の管路の場合にも弁開時の圧力損失を最小限に抑えながら弁体を回転させることで流体をスムーズに流して効果的に異物やゴミを除去でき、この異物やゴミの噛み込みを防いで弁閉時のシール性を維持できるバタフライ弁付きストレーナを提供する。
【解決手段】ストレーナ本体１にスクリーン８が内蔵され、ストレーナ本体１の一次側領域Ｔ内にバタフライ弁６が設けられたバタフライ弁付きストレーナである。バタフライ弁６の弁体１１は、ストレーナ本体１の管路３４の流れ方向に対して水平に回転するように配設されていると共に、この弁体１１は、全閉状態から開放する場合、弁体の下部１１ｂ側が二次側に開き、弁体の上部１１ａ側が一次側に回転する。
【解決手段】ストレーナ本体１にスクリーン８が内蔵され、ストレーナ本体１の一次側領域Ｔ内にバタフライ弁６が設けられたバタフライ弁付きストレーナである。バタフライ弁６の弁体１１は、ストレーナ本体１の管路３４の流れ方向に対して水平に回転するように配設されていると共に、この弁体１１は、全閉状態から開放する場合、弁体の下部１１ｂ側が二次側に開き、弁体の上部１１ａ側が一次側に回転する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種配管ラインを流れる水・ガス・空気・蒸気等の流体中の異物やゴミを捕捉分離するためのストレーナに関し、特に、流路の開閉や流量制御を可能にし、大口径の管路に適したバタフライ弁付きストレーナに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ストレーナは、各種配管ラインの一部に設置され、この配管ラインを流れる流体中の様々な異物やゴミを捕捉し、この異物やゴミが配管ラインの２次側のバルブ、ユニット、装置等の流体機器に流れ込むことを防ぐために用いられる。このようなストレーナとして、例えば、特許文献１に開示されているストレーナが知られている。同文献１のストレーナは、いわゆる、Ｙ形ストレーナと呼ばれており、円筒形のスクリーンが流路に対して４５°傾いた状態で着脱可能に装着され、このスクリーンの内側で異物やゴミを捕捉するようになっている。この種のストレーナは、シンプルな構造で部品点数も少ないため一般に用いられることが多く、その設置時には配管ラインのポンプの２次側に配設される。この場合、ストレーナの異物・ゴミ捕捉機能を維持するためには、内部の異物やゴミを定期的に清掃してメンテナンスする必要がある。そのため、ポンプとの間のストレーナの一次側には閉止弁が設けられ、この一次側閉止弁とストレーナの二次側に設けられた閉止弁を閉止した状態でスクリーンを取外して清掃・メンテナンスするようになっている。
【０００３】
一方において、特許文献２には、ガス絶縁機器のガス吸着装置が開示されている。この装置は、バタフライバルブを有する筐体内に吸着剤カートリッジが内蔵され、バタフライバルブとストレーナとが一体に組合わせられていることで、バタフライバルブを閉止してカートリッジを交換することが可能になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実公平７−３３８４６号公報
【特許文献２】特開平１０−３１４５３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のストレーナを配管ラインに設置する場合、このストレーナと一次側の閉止弁とが別体になっていることから、構造が複雑になると同時に全体が大型化する。そのため、接続時に手間がかかったり所定の面間への配設が難しくなることもある。更に、ストレーナの設置後にこのストレーナと閉止弁とが離れている場合には、ストレーナ内の清掃をおこなうときに閉止弁の設置場所まで移動してこの閉止弁を開閉する必要が生じていた。しかも、ストレーナから閉止弁までの管路が長くなってその容積が大きくなることで、スクリーン着脱用のカバーを外したときに管路内に残った大量の流体が流出することがある。これを防ぐためには、ストレーナの近傍に閉止弁を配設すればよいが、この場合、配管ラインを構成し直す必要がある。
【０００６】
一方、同文献２のガス吸着装置は、バタフライバルブとストレーナとを組合わせたことで簡単な構造になり小型化も可能ではあるが、バタフライバルブの弁体の向きや回転方向が考慮されたものではない。このバタフライバルブでは、弁体がストレーナの管路の流れ方向に対して垂直に回転するため、弁開時に流体がスクリーンに対して偏って流れて乱流が発生し、この乱流によって流体抵抗が大きくなって圧力損失が大きくなっていた。弁体の中間開度時には流体による渦流が発生しやすくなり、この渦流がスクリーンに対して捩れるように流れ込んでより圧力損失が大きくなる。また、弁体の垂直方向の配置により、管路の底部に滞留した流体中の異物やゴミが弁体に付着し、この異物やゴミが弁開操作時に弁体とバタフライバルブのゴムシートとの間に噛み込まれてゴムシートを損傷するおそれもあった。
これらのことから、同文献２のガス吸着装置は、流体の流れが悪くなって異物やゴミを効果的に捕捉分離できなくなったり、弁閉時のシール性が悪化しやすくなっていた。
【０００７】
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、各種の配管ラインに接続してこの配管ライン内を流れる異物やゴミを捕捉分離でき、構造を簡略化してコンパクト化を図りつつ、大口径の管路の場合にも弁開時の圧力損失を最小限に抑えながら弁体を回転させることで流体をスムーズに流して効果的に異物やゴミを除去でき、この異物やゴミの噛み込みを防いで弁閉時のシール性を維持できるバタフライ弁付きストレーナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、ストレーナ本体にスクリーンを内蔵したストレーナであって、ストレーナ本体の一次側領域内にバタフライ弁を設け、このバタフライ弁の弁体をストレーナ本体の管路の流れ方向に対して水平に回転するように配設すると共に、この弁体は、全閉状態から開放する場合、弁体の下部側が二次側に開き、弁体の上部側が一次側に回転するようにしたバタフライ弁付きストレーナである。
【０００９】
請求項２に係る発明は、弁体の天地を交換可能に設け、かつ、この弁体に軸装したステムの何れか一方に手動機構部を設け、この手動機構部を介して管路の前面側又は背面側の何れかの位置で手動操作可能としたバタフライ弁付きストレーナである。
【００１０】
請求項３に係る発明は、弁体に設けた上ステムと下ステムを交換可能に設け、管路の前面側又は背面側の何れかに位置している上ステムに手動操作機構部を設けたバタフライ弁付きストレーナである。
【００１１】
請求項４に係る発明は、ストレーナ本体を構成するボデーの一次側領域内にバタフライ弁のシートリングを埋設して、一次側の管路をフルボア型にしたバタフライ弁付きストレーナである。
【００１２】
請求項５に係る発明は、シートリングをステムの軸装部より注入成形によりボデーに焼付けたバタフライ弁付きストレーナである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る発明によると、各種の配管ラインに接続してこの配管ライン内を流れる異物やゴミをスクリーンで捕捉して分離でき、ストレーナ本体の一次側領域内にバタフライ弁を設けることで構造を簡略化してコンパクト化を図りつつ配管ラインに取付けできる。このバタフライ弁一体型のストレーナは、配管ラインに一度に接続可能であるため、配管ラインの簡略化にも繋がる。弁体がストレーナ本体の管路の流れ方向に対して水平に回転するように配設され、全閉状態から開放するときに弁体の下部側が二次側に開き、弁体の上部側が一次側に回転するため、大口径の管路の場合でも流体をスクリーンまでガイドしながらスムーズに流し、圧力損失を最小限に抑えながら弁体を回転させることで効果的に異物やゴミを除去できる。しかも、ステムが弁体とともに水平方向に配設されることから、管路の底部に滞留する異物やゴミが弁体とゴムシートとの間に噛み込まれることを防ぎ、シール部分の損傷を防いで弁閉時のシール性を高めつつこの高いシール性を長期に亘って維持することが可能になる。
【００１４】
請求項２に係る発明によると、手動機構部を介して管路の前面側又は背面側で手動操作可能としていることで、ストレーナが設置される配管スペースに応じて手動機構部を前面側又は背面側のうちの任意の側を選択して取付けできる。このため、ストレーナが狭い場所に設置される場合でも手動操作が可能になる。その際、配管ラインに接続した後のストレーナに手動機構部を取付けできるため、より操作し易い側にこの手動機構部を設けることでその操作性を向上できる。しかも、手動機構部の手動操作方向も変えることができる。
【００１５】
請求項３に係る発明によると、弁体の天地を反転させることなく、上ステムと下ステムとの位置を交換することで手動機構部の位置及び手動操作方向を変えることが可能になる。
【００１６】
請求項４に係る発明によると、バタフライ弁が内蔵された一次側の管路をフルボア形とすることで、Ｃｖ値を大きく確保しつつ抵抗を極力小さく抑えて流体を流すことができ、大口径の管路とした場合にもその圧力損失を抑えて大流量の流体内の異物・ゴミを効果的に捕捉分離できる。
【００１７】
請求項５に係る発明によると、ストレーナ本体の１次側に容易にバタフライ弁のシートリングを成形でき、注入成形時には圧力荷重が均等に作用することで均一かつ高精度のシートリングを成形でき、このシートリングと弁体とのシール性を向上できる。ボデーを横置きの状態で成形加工できるため注入成形機の高さ寸法を小さく抑えることが可能になり、実用的な成形機によりストレーナの製作が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明のバタフライ弁付きストレーナの一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】（ａ）は、弁体の弁閉状態を示した概略断面図である。（ｂ）は、弁体の中間開度の状態を示した概略断面図である。（ｃ）は、弁体の弁開状態を示した概略断面図である。
【図３】手動機構部付近を示す一部拡大横断面図である。
【図４】（ａ）は、注入成形機の好ましい例を示した一部切欠き断面図である。（ｂ）は、注入成形後のボデーの概略断面図である。
【図５】比較例のストレーナを示した断面図である。
【図６】図５の一部切欠き平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明におけるバタフライ弁付きストレーナの好ましい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、本発明のバタフライ弁付きストレーナの一実施形態を示しており、図２においては、弁体の動作過程を示している。
【００２０】
バタフライ弁付きストレーナは、例えば、図１に示すような、いわゆるＹ形ストレーナの態様より成っている。ストレーナ本体１を構成するボデー４は、流入口２と流出口３とを有し、この流入口２と流出口３との間隔は、図示しない配管ラインの所定面間に配設可能な長さになっている。ストレーナ本体１にはスクリーン収容筒部５が形成され、このスクリーン収容筒部５にはスクリーン８が内蔵されており、かつ、ストレーナ本体１の一次側領域Ｔ内にはバタフライ弁６が設けられている。なお、図において、ストレーナ本体１の左側が一次側、右側が二次側である。
【００２１】
図３において、バタフライ弁６は、弁体１１、ステム１４、ブッシュ１７、シートリング３０、軸装部３１を有している。このバタフライ弁６に取付けられた手動機構部３２により、弁体１１が開閉又は中間開度に開度調節可能になっている。
【００２２】
ステム１４は、上ステム１４ａと下ステム１４ｂとからなり、これらは弁体１１に軸装される。この弁体１１は、上ステム１４ａ、下ステム１４ｂによりブッシュ１７を介してストレーナ本体１に回動可能に配設されている。ボデー４の天地側には同一形状の凹状のステム嵌合部３３が形成されており、ステム１４は、シートリング３０、ブッシュ１７を介してステム嵌合部３３に軸装可能に設けられている。
【００２３】
図における天側においては、ブッシュ１７を介して上ステム１４ａが軸装され、この上ステム１４ａに設けられた手動機構部３２を介して手動可能となる。一方、地側においては、ブッシュ１７を介して下ステム１４ｂが軸装され、この下ステム１４ｂと、ブッシュ１７の底側には取付用ボルト１６により蓋部１５が取付けられ、この蓋部１５によりボデー４の地側開口部位が被蓋される。
【００２４】
弁体１１の天地は、ボデー４の上下の向きを変えることで反転させることが可能になっている。また、これに加えて、上ステム１４ａ、下ステム１４ｂは、ボデー４の天地に対して交換可能に設けられている。これらにより、手動機構部３２取付け用の上ステム１４ａを、管路３４の前面４０側又は背面４１側の何れかに配設可能になっている。なお、「天地」とは、図３における上方を「天」、下方を「地」とする。
【００２５】
ストレーナ本体１の内周側の弁体装着位置にはシートリング３０が配設され、弁体１１は、このシートリング３０にシール可能に設けられている。図１に示すように、弁体１１は、回転時にストレーナ本体１の管路３４の流れ方向に対して水平に回転するように配設されていると共に、図２において、全閉状態から開放する場合、弁体１１の下部１１ｂ側が二次側に開き、弁体１１の上部１１ａ側が一次側に回転するようになっている。
【００２６】
図３に示した手動機構部３２は、六角コネクタ３５、枠部３６、インジケータ３７を有している。このうち、六角コネクタ３５は、図示しないソケットレンチにより回転操作可能な六角部３５ａを有し、ステム１４の上部側に着脱可能に設けられている。この六角部３５ａを介して、ステム１４は、ソケットレンチによって回転操作され、弁体１１は開閉される。枠部３６は、ボデー４の軸装部３１に着脱可能に取付けられ、この枠部３６により六角コネクタ３５が保護される。インジケータ３７は、略蓋状に形成され、枠部３６の上部側に着脱可能に取付けられる。インジケータ３７を、上端側に形成された鍔部３８を弁体１１の方向に合わせながら枠部３６に装着することにより、弁体１１の回転状態を外部から視認できる。
【００２７】
手動機構部３２は、弁体１１の天地を反転可能に設けて、天地を交換した状態の弁体１１に軸装した天地何れか一方側の上ステム１４ａに設けられる。または、手動機構部３２は、交換可能に設けた上ステム１４ａと下ステム１４ｂのうちの管路３４の前面４０側又は背面４１側の何れかに位置している上ステム１４ａに設けられる。
この手動機構部３２の取付け構造により、ストレーナ本体１は、手動機構部３２を介して管路３４の前面４０側又は背面４１側の何れかの位置で手動操作可能になっている。なお、弁体１１の天地を反転することなく、上ステム１４ａと下ステム１４ｂとを交換することで、手動機構部３２の位置及び手動操作方向を変えるようにしても良い。
【００２８】
手動機構部３２を介して弁体１１を手動操作する場合には、枠部３６からインジケータ３７を取外して六角コネクタ３５の上部側を露出させ、六角コネクタ３５にソケットレンチを掛けて押付けることでロックを解除する。続いて、このソケットレンチを開方向又は閉方向に回転操作して弁体１１を全開又は全閉状態にしたときに、六角コネクタ３５が持ち上がってロックがかかるようになっている。このように、ソケットレンチにより六角コネクタ３５を所定位置まで回転させて弁体１１を容易に開又は閉状態にできる。次に、ソケットレンチを六角コネクタ３５から外し、インジケータ３７を枠部３６に取付ける。
このような構造の手動機構部３２をバタフライ弁６に接続した場合、通常時において操作機レスの状態になるため開閉頻度が低い配管ラインなどに省スペースでストレーナ本体１を配管することが可能になる。
【００２９】
図３のバタフライ弁６は、バルブ本体１の軸装部３１に直接手動機構部３２が取付けられた、バルブを駆動部の連結長さの短い操作機レスの、いわゆるノンネックタイプと呼ばれるバルブである。このバラフライ弁としては、図示しないが、連結部の長さがコンパクトな、いわゆるショートネックや、連結部の長さの長い結露対策用の、いわゆるロングネックと呼ばれるタイプであってもよい。この場合には、ステム１４にレバーハンドルを手動操作機構として接続することで、前記ノンネックタイプと同様に管路３４の前面４０又は背面４１側で手動操作可能になる。更に、図示しないが、バタフライ弁６に電動アクチュエータ等の自動機構部を接続し、この自動機構部を介して弁体１１を自動操作することも可能である。この場合、自動機構部の駆動部として、ギア、電動、空気圧作動などの各種の動作機構を用いることが可能である。
【００３０】
シートリング３０は、ボデー４の一次側領域Ｔ内に埋設され、このシートリング３０が埋設された一次側管路４２がフルボア型に設けられている。ここで、フルボア型とは、バルブの呼び径と弁座径とを略同じ寸法に設定した型式をいう。
【００３１】
シートリング３０は、ステム軸装部３１よりボデー４に焼付けにより一体成形される。この場合、焼付け手段としては、注入成形（トランスファー成形）、射出成形（インジェクション成形）、圧縮成形（コンプレション成形）が考えられる。本発明のバタフライ弁付きストレーナにおいては、注入成形を用いて焼付ける例で説明する。
【００３２】
図４においては、シートリング３０を注入成形する場合の好ましい成形プレス機４５を示している。この成形プレス機４５は、ポット注入部４６、上型部材４７、下型部材４８を有している。ポット注入部４６は、プランジャー部４９とポット５０から構成され、ポット５０の内部に素材の収納部５２が形成されている。
【００３３】
上型部材４７の中に、第１成形型５５、下部部材４８の中に第２成形型５６がセットされ、この状態でこれらがボデー４に取付けられる。その後、ボデー４に設けた段部４ａに当接するように第３成形型５７をセットして、成形準備が整うようになっている。
【００３４】
収納部５２には、シートリング３０の材料となる適宜のゴム素材Ｇが収納される。ゴム素材Ｇは、ポット注入部４６に設けた収納部５２から、ポット５０や第１成形型５５に形成した注入孔５３より軸装部３１を介して後述するキャビティ５４内に注入される。
【００３５】
第１成形型５５、第２成形型５６、第３成形型５７は、上型部材４７、下型部材４８とボデー４との間に装着されてボデー４のシートリング成形位置に所定形状の空間のキャビティ５４を形成可能になっている。第１成形型５５は、ボデー４の一方側のステム嵌合部３３と上型部材４７の空間部５１との間に装着可能な略円柱状に設けられ、この第１成形型５５の略中央付近に上記した注入孔５３が連通するように形成されている。第２成形型５６は、第１成形型５５と同様の略円柱状に形成され、ボデー４の他方側のステム嵌合部３３と下型部材４８の空間部５１との間に装着される。この第２成形型５６には注入孔は形成されておらず、ゴム素材が他方側のステム嵌合部３３から外部に漏れることが防がれている。
【００３６】
第３成形型５７は、ボデー４内周側の一次側管路４２、上型部材４７と下型部材４８に装着可能な略円柱形状に形成されている。
これらの第１成形型５５、第２成形型５６、第３成形型５７を、上型部材４７、下型部材４８、ボデー４の開口側からそれぞれ装着すると、注入孔５３が連通した状態で軸装部３１、一次側管路４２が塞がれて、ボデー４内にシートリング３０を形成可能なキャビティ５４が所定の大きさで形成される。
【００３７】
第２成形型５６の位置に第１成形型５５を装着し、この第１成形型５５を双方のステム嵌合部３３、３３に配設するようにしてもよく、この場合には、ステム軸装部３１の両方側からゴム素材Ｇを注入できることで、均等なシートリング３０を成形することが可能になる。また、注入孔が、第１成形型５５の前面側と背面側となるように設けて注入してもよい。
【００３８】
ボデー４にシートリング３０を焼付けする前には、予め鋳造によってボデー４を所定のストレーナ形状に加工して、更に、ボデー４のシートリング成形部位の表面を適宜の薬品等で洗浄して脱脂し、更に、リン酸被膜処理などを施して錆止め加工する。その後、シートリング成形部位に加硫接着剤を塗布する。
【００３９】
このボデー４を所定の温度まで加熱し、その後、ボデー４のステム嵌合部３３、３３から高温となっている第１成形型５５、第２成形型５６、一次側管路４２より第３成形型５７をそれぞれ装着し、ボデー４を高温となっている上型部材４７、下型部材４８で挟み込むことでセットする。
【００４０】
続いて、冷却後のシートリング３０の体積よりも適度に増量したゴム素材Ｇをポット５０にセットする。このゴム素材Ｇに対してプランジャー部４９により適度の圧力を加えることで、注入孔５３を介してキャビティ５４内に射出してシートリング３０を成形する。このとき、第１成形型５５、第２成形型５６、第３成形型５７や、上型部材４７、下型部材４８を適度の高温に維持し、この状態で所定時間保持しながらゴム素材Ｇを加硫させる。この処理温度と保持時間とを適宜調整することで所定のシートリング３０が成形される。仮に、図４（ｂ）において、処理温度、保持時間の影響でボデー４が外径側に大きく変形しようとした場合にも、このボデー４が上型部材４７と下型部材４８とにより保持されていることで変形が防がれる。
【００４１】
上記の成形プレス機４５によってボデー４にシートリング３０を注入成形した場合には、成形圧力の荷重がシートリング３０を成す円筒部位の半径方向に均等に作用して均質なシートリングを成形可能になる。また、ボデー４を横向きの状態にしてシートリング３０を成形しているため、図４（ａ）に示すように成形プレス機４５の高さＨの寸法を小さく抑え、実用的な成形プレス機４５によりシートリング３０を注入成形できる。
【００４２】
一方、図示しないが、ボデーを縦向きの状態にして注入成形機（射出成形機）により焼付けをおこなう場合には、成形圧力が作用したときに胴部が強度的に弱くなり、特に、ボデーのシートリング成形部位が圧縮荷重を受けて座屈する可能性がある。このため、成形後のシートリングが変形したり寸法精度が低くなる。また、成形型の高さ寸法が大きくなることで成形プレス機に設置できなくなる可能性がある。
【００４３】
他方、図示しないが、ボデーを縦向きにして圧縮成形機により焼付け、すなわち、ゴム素材を成形型の内部に挿入して圧縮荷重で成形した場合にも、前述の注入の場合と同様の問題が生じる。すなわち、シートリング成形部位が圧縮荷重を受けて座屈する可能性が生じ、成形型の高さが大きくなるため成形も困難になる。
これらの理由から、ステムの軸装部３１よりシートリング３０を焼付けにより成形する場合には、上記の成形プレス機４５を用いて注入成形又は射出成形により製作することが最も望ましい。
【００４４】
また、図示しないが、弁体のシール面側に溝状部位を形成し、この溝状部位にシートリング部材を嵌め込んで、弁体側にシール部位を設けることも可能である。この場合には、バタフライ弁のボデーにシートリングを一体成形する必要が無くなる。
【００４５】
しかし、ボデーの材料が鋳鉄の場合、錆が発生してシール性能を保持できなくなるため、ボデーの内周側に所定の筒状部材を挿入し、この筒状部材にステンレス又は樹脂等の防錆材料、或は、メッキを被覆してタッチ面を設けることが必要になる。更に、筒状部材をボデーに一体化する際には、この筒状部材とボデーとをシールするためのＯリングも必要になる。タッチ面をメッキする場合、ボデーの下地面を加工して表面を滑らかにしたり、この表面を脱脂したり必要も生じる。筒状部材をボデー内に配置するために、フルボア型のシートリングを有する弁体を設けた場合にはボデーの外径も大きくなり、その結果、フランジ部分にタップ穴を加工する必要も生じる。
【００４６】
更に、図示しないが、金属又は樹脂材料で筒状のゴム材料を被覆して筒状のシートリング部材を形成し、このシートリング部材をボデーの内周側に挿入により嵌め込み、インサート部材でこのシートリング部材を固定する構造とすることも可能である。この場合、シートリング部材を一体型の部品としてボデーとは別に製作できる。従って、シートリング製作に関する工程において、作業が容易になり大量生産も可能になる。
【００４７】
しかし、バタフライ弁のシートリング部材がフルボア型である場合には、インサート部材とボデーの肉厚とを加味したときにこのボデーの外径が大きくなり、フランジ部分にタップ穴を設けて結合する必要が生じる。ボデー外径を小さく抑えるためには管路の内径を小径にする必要があるが、この場合には管路内径がレデューストボア型になる。レデューストボアの管路の場合、流量が少なくなったり、Ｃｖ値が小さくなる等の欠点がある。
更に、ボデー内径側には、シートリング部材を突当てて位置決めするための突起状のシートリングストッパー、このシートリングストッパーよりも拡径したシートリング装着部、インサート部材を螺合するためのインサート螺合部を加工する必要が生じる。このため、ボデーの構造が複雑になる。
【００４８】
ストレーナ本体１において、前述したスクリーン８は、ボデー４のスクリーン収容筒部５に収容される。このスクリーン８は、ステンレス等の材料で形成した鋼板にパンチング等の加工で多数の小孔８ａが形成され、この鋼板が筒形状に丸められ、相対する縁部位がスポット溶接等の固着手段で固着されて両端が開口されている。スクリーン８はキャップ９に取付けられ、このキャップ９を介してスクリーン収容筒部５に着脱自在に収納される。キャップ９は、固着ボルト１８による締付け等の手段によりスクリーン収容筒部５の開口側に固定される。このキャップ９による固定時には、スクリーン８の先端部側に設けた取付先端部８ｂが流入口２とスクリーン収容筒部５との間に形成された凹状の装着部１０に嵌合されて、スクリーン収容筒部５の所定位置にスクリーン８が固定される。スクリーン８は、金網等のメッシュ板が前記の鋼板に重ねられた態様であってもよく、この場合、流体中のより小さい異物やゴミを捕捉分離することが可能となる。
【００４９】
スクリーン８を収納するスクリーン収容筒部５は、ボデー４の所定面間内に収まるように、例えば、管路３４に対して４５°程度の図示しない傾斜角度で突設形成されている。この傾斜角度は、６０〜７０°程度の角度、或は、それ以上の角度であってもよい。本発明に係るバタフライ弁付きストレーナにおいて、傾斜角度を６０〜７０°に設定した場合には、バタフライ弁を有しない一般的なストレーナとほぼ同じ面間寸法まで短く形成できる。このとき、上記したバタフライ弁６が面間寸法の短い構造のバルブであることから、ストレーナ本体１の面間寸法を極限まで短くできる。但し、７０°よりも大きい傾斜角度の場合には、スクリーン８から二次側への流体抵抗が大きくなる。
【００５０】
このようにバタフライ弁６をストレーナ本体１に近接させた状態で一体化することで、ストレーナ本体１の設置場所においてバタフライ弁６の開閉操作とスクリーン８の清掃・メンテナンスを一度に実施することも可能となる。このため、作業者は、移動を伴うことなくスクリーン８の異物・ゴミ等を除去して、ストレーナ本体１の捕捉分離機能を回復できる。
【００５１】
弁体１１を水平に配置して、手動機構部３２を管路３４の前面４０側又は背面４１側に配置しているので、スクリーン８の清掃・メンテナンスの際、作業者は、ストレーナ本体１の前面４０側又は背面４１側でバタフライ弁６の開閉を行い、ストレーナ本体１の下方でキャップ９やスクリーン８の着脱を行う。従って、作業者は、ストレーナ本体１の上方で作業する必要がない。よって、本発明に係るストレーナは、建物の天井付近など、上方の設置スペースに制約を受ける配管に好適である。
【００５２】
更に、バタフライ弁とストレーナとの一体化により、バタフライ弁６からスクリーン収容筒部５までの流路を最短距離に設けてその容積を小さくすることで、管路３４内に残存する流体を最小限の量に抑えることができる。そして、ストレーナ本体１からキャップ９を取外したときには、流体の排出量が少なく抑えられる。このため、例えば、高価な流体を流した場合の流体の排出によるロスが少なく経済的である。
【００５３】
ストレーナ本体１の流入口２から異物やゴミを含んだ流体が流れ込むと、この流体は流入口２からスクリーン８を通過し、このスクリーン８により異物やゴミが捕捉分離されたのちに流出口３より流体が二次側に流出する。
【００５４】
本発明におけるストレーナは、上述したＹ形ストレーナの態様に限られることはなく、図示しないが、例えば、Ｕ形ストレーナと呼ばれるスクリーンが流路に対して９０°上方に向けて配置されたストレーナや、Ｕ形ストレーナの管路が流れ方向に水平に形成された構造の略Ｔ形状のストレーナなどであってもよい。このように、ストレーナ本体は、スクリーン８の一次側にバタフライ弁を一体に配設可能であれば、各種の構造に設けることが可能である。
【００５５】
上述したストレーナ本体１を配管ラインに設ける場合には、例えば、図示しない三方弁装置や二方弁装置を有する配管ラインの一部に配設される。ストレーナ本体１は、これらの三方弁装置や二方弁装置の流路を切換えて内部の清掃をおこなうことが可能になる。
【００５６】
次いで、本発明のバタフライ弁付きストレーナの上記実施形態における作用を説明する。
本発明のバタフライ弁付きストレーナは、ストレーナ本体１の一次側領域Ｔ内にバタフライ弁６が設けられているので、全体の構造を簡略化でき、コンパクト化を図りつつ配管ラインに設置できる。このため、重量の軽減も可能になり、例えば、ストレーナとバタフライ弁を別体に形成して配設する場合と比べて接続に使うフランジやボルトナット類が不要となり、略３０％の重量減も可能になり省資源に寄与できる。ストレーナ本体１の取付けによって、スクリーン８とバタフライ弁６とを一度に配管ラインに配設でき、このストレーナ本体１を狭い空間に設置することも可能になる。
【００５７】
ストレーナ本体１の弁体１１は、管路３４の流れ方向に対して水平に回転するように配設されていると共に、この弁体１１は、全閉状態から開放する場合、弁体１１の下部１１ｂ側が二次側に開き、弁体の上部１１ａ側が一次側に回転するように装着されている。この弁体１１の回転構造により、弁開時における弁体１１の下部１１ｂ側がノズル側、上部１１ａ側がオリフィス側となり、弁開時には流体がこの弁体１１に沿って流れる。そのため、この流体の流れは、スクリーン８方向に向けて層流となり、流体抵抗が抑えられて圧力損失が小さくなる。
【００５８】
すなわち、図２（ａ）における弁体１１の弁閉状態からこの弁体１１を操作して、図２（ｂ）の中間開度を経て図２（ｃ）の全開状態にするときに、図２（ｃ）の状態では、例えば、空調用冷温水配管などにみられるように、流体量が口径の３〜４割程度の場合では流体の略全量が弁体によりガイドされ、スクリーンに落下することになる。これにより、流体抵抗を抑制することができ、また、同図に示した弁体１１とスクリーン８との間に設けられたボデーの下降内壁７の損傷も抑えることができる。この作用によって、図２（ｂ）の中間開度時においても渦流の発生が抑えられて圧力損失を抑えることができる。
【００５９】
しかも、上記弁体１１の水平配置により、この弁体１１の弁翼部１２がボデーの管路３４の底部３４ａに対向し、この弁体１１は、前記のように下部１１ｂ側が二次側、上部１１ａ側が一次側に回転する。このため、図２（ａ）から図２（ｂ）の状態に弁開操作したときに流体は底部３４ａから流れ出し始めるので、この底部３４ａに滞留していた流体中の異物やゴミを弁開操作の初期段階で二次側に排出できる。これによって異物やゴミがステム１４や弁体１１に付着することを防いで、弁開操作の過程における異物やゴミによる引っかき傷などのシートリング３０の損傷を防止して高いシール性を確保できる。
【００６０】
更に、ボデー４の一次側領域Ｔ内にシートリング３０を埋設し、一次側管路４２をフルボア型に設けているので、Ｃｖ値を大きく確保し、弁開時の圧力損失を最小限に抑えることができ、大口径のストレーナ本体に大流量の流体が流れる場合においても、異物やゴミの捕捉分離特性を向上できる。
【００６１】
シートリング３０をステムの軸装部３１より注入成形によってボデー４に焼付け成形しているので、ボデー４の１次側に容易にシートリングを一体成形でき、注入成形後には、シートリング３０による弁閉時のシール性を向上できる。この成形方法は、本実施形態に記載のバタフライ弁付きストレーナに限ることなく、フランジ付きバタフライ弁のように面間の長いバタフライバルブにも好適である。
【００６２】
図５、図６においては、比較例のストレーナを示している。このストレーナ本体６０は、スクリーン８が内蔵され、ストレーナ本体６０の一次側領域Ｔ１に設けられたバタフライ弁６１の弁体６２が、管路６３の流れ方向に対して垂直に回転するように、手動機構部６４がストレーナ本体６０の上部側に配設されている。
【００６３】
この場合、図５から弁開状態にしたときに、ストレーナ本体６０内に乱流が発生して流体抵抗が大きくなる。更に、図６に示した中間開度の状態においては、流体が渦を発生させたあとにスクリーン８に捩れるように流れることで、圧力損失が大きくなって流れが乱れることになる。
【符号の説明】
【００６４】
１ ストレーナ本体
４ ボデー
６ バタフライ弁
８ スクリーン
１１ 弁体
１１ａ 上部
１１ｂ 下部
１４ ステム
３０ シートリング
３１ 軸装部
３２ 手動機構部
３４ 管路
４０ 前面
４１ 背面
４２ 一次側管路
Ｔ 一次側領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種配管ラインを流れる水・ガス・空気・蒸気等の流体中の異物やゴミを捕捉分離するためのストレーナに関し、特に、流路の開閉や流量制御を可能にし、大口径の管路に適したバタフライ弁付きストレーナに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ストレーナは、各種配管ラインの一部に設置され、この配管ラインを流れる流体中の様々な異物やゴミを捕捉し、この異物やゴミが配管ラインの２次側のバルブ、ユニット、装置等の流体機器に流れ込むことを防ぐために用いられる。このようなストレーナとして、例えば、特許文献１に開示されているストレーナが知られている。同文献１のストレーナは、いわゆる、Ｙ形ストレーナと呼ばれており、円筒形のスクリーンが流路に対して４５°傾いた状態で着脱可能に装着され、このスクリーンの内側で異物やゴミを捕捉するようになっている。この種のストレーナは、シンプルな構造で部品点数も少ないため一般に用いられることが多く、その設置時には配管ラインのポンプの２次側に配設される。この場合、ストレーナの異物・ゴミ捕捉機能を維持するためには、内部の異物やゴミを定期的に清掃してメンテナンスする必要がある。そのため、ポンプとの間のストレーナの一次側には閉止弁が設けられ、この一次側閉止弁とストレーナの二次側に設けられた閉止弁を閉止した状態でスクリーンを取外して清掃・メンテナンスするようになっている。
【０００３】
一方において、特許文献２には、ガス絶縁機器のガス吸着装置が開示されている。この装置は、バタフライバルブを有する筐体内に吸着剤カートリッジが内蔵され、バタフライバルブとストレーナとが一体に組合わせられていることで、バタフライバルブを閉止してカートリッジを交換することが可能になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実公平７−３３８４６号公報
【特許文献２】特開平１０−３１４５３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のストレーナを配管ラインに設置する場合、このストレーナと一次側の閉止弁とが別体になっていることから、構造が複雑になると同時に全体が大型化する。そのため、接続時に手間がかかったり所定の面間への配設が難しくなることもある。更に、ストレーナの設置後にこのストレーナと閉止弁とが離れている場合には、ストレーナ内の清掃をおこなうときに閉止弁の設置場所まで移動してこの閉止弁を開閉する必要が生じていた。しかも、ストレーナから閉止弁までの管路が長くなってその容積が大きくなることで、スクリーン着脱用のカバーを外したときに管路内に残った大量の流体が流出することがある。これを防ぐためには、ストレーナの近傍に閉止弁を配設すればよいが、この場合、配管ラインを構成し直す必要がある。
【０００６】
一方、同文献２のガス吸着装置は、バタフライバルブとストレーナとを組合わせたことで簡単な構造になり小型化も可能ではあるが、バタフライバルブの弁体の向きや回転方向が考慮されたものではない。このバタフライバルブでは、弁体がストレーナの管路の流れ方向に対して垂直に回転するため、弁開時に流体がスクリーンに対して偏って流れて乱流が発生し、この乱流によって流体抵抗が大きくなって圧力損失が大きくなっていた。弁体の中間開度時には流体による渦流が発生しやすくなり、この渦流がスクリーンに対して捩れるように流れ込んでより圧力損失が大きくなる。また、弁体の垂直方向の配置により、管路の底部に滞留した流体中の異物やゴミが弁体に付着し、この異物やゴミが弁開操作時に弁体とバタフライバルブのゴムシートとの間に噛み込まれてゴムシートを損傷するおそれもあった。
これらのことから、同文献２のガス吸着装置は、流体の流れが悪くなって異物やゴミを効果的に捕捉分離できなくなったり、弁閉時のシール性が悪化しやすくなっていた。
【０００７】
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、各種の配管ラインに接続してこの配管ライン内を流れる異物やゴミを捕捉分離でき、構造を簡略化してコンパクト化を図りつつ、大口径の管路の場合にも弁開時の圧力損失を最小限に抑えながら弁体を回転させることで流体をスムーズに流して効果的に異物やゴミを除去でき、この異物やゴミの噛み込みを防いで弁閉時のシール性を維持できるバタフライ弁付きストレーナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、ストレーナ本体にスクリーンを内蔵したストレーナであって、ストレーナ本体の一次側領域内にバタフライ弁を設け、このバタフライ弁の弁体をストレーナ本体の管路の流れ方向に対して水平に回転するように配設すると共に、この弁体は、全閉状態から開放する場合、弁体の下部側が二次側に開き、弁体の上部側が一次側に回転するようにしたバタフライ弁付きストレーナである。
【０００９】
請求項２に係る発明は、弁体の天地を交換可能に設け、かつ、この弁体に軸装したステムの何れか一方に手動機構部を設け、この手動機構部を介して管路の前面側又は背面側の何れかの位置で手動操作可能としたバタフライ弁付きストレーナである。
【００１０】
請求項３に係る発明は、弁体に設けた上ステムと下ステムを交換可能に設け、管路の前面側又は背面側の何れかに位置している上ステムに手動操作機構部を設けたバタフライ弁付きストレーナである。
【００１１】
請求項４に係る発明は、ストレーナ本体を構成するボデーの一次側領域内にバタフライ弁のシートリングを埋設して、一次側の管路をフルボア型にしたバタフライ弁付きストレーナである。
【００１２】
請求項５に係る発明は、シートリングをステムの軸装部より注入成形によりボデーに焼付けたバタフライ弁付きストレーナである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る発明によると、各種の配管ラインに接続してこの配管ライン内を流れる異物やゴミをスクリーンで捕捉して分離でき、ストレーナ本体の一次側領域内にバタフライ弁を設けることで構造を簡略化してコンパクト化を図りつつ配管ラインに取付けできる。このバタフライ弁一体型のストレーナは、配管ラインに一度に接続可能であるため、配管ラインの簡略化にも繋がる。弁体がストレーナ本体の管路の流れ方向に対して水平に回転するように配設され、全閉状態から開放するときに弁体の下部側が二次側に開き、弁体の上部側が一次側に回転するため、大口径の管路の場合でも流体をスクリーンまでガイドしながらスムーズに流し、圧力損失を最小限に抑えながら弁体を回転させることで効果的に異物やゴミを除去できる。しかも、ステムが弁体とともに水平方向に配設されることから、管路の底部に滞留する異物やゴミが弁体とゴムシートとの間に噛み込まれることを防ぎ、シール部分の損傷を防いで弁閉時のシール性を高めつつこの高いシール性を長期に亘って維持することが可能になる。
【００１４】
請求項２に係る発明によると、手動機構部を介して管路の前面側又は背面側で手動操作可能としていることで、ストレーナが設置される配管スペースに応じて手動機構部を前面側又は背面側のうちの任意の側を選択して取付けできる。このため、ストレーナが狭い場所に設置される場合でも手動操作が可能になる。その際、配管ラインに接続した後のストレーナに手動機構部を取付けできるため、より操作し易い側にこの手動機構部を設けることでその操作性を向上できる。しかも、手動機構部の手動操作方向も変えることができる。
【００１５】
請求項３に係る発明によると、弁体の天地を反転させることなく、上ステムと下ステムとの位置を交換することで手動機構部の位置及び手動操作方向を変えることが可能になる。
【００１６】
請求項４に係る発明によると、バタフライ弁が内蔵された一次側の管路をフルボア形とすることで、Ｃｖ値を大きく確保しつつ抵抗を極力小さく抑えて流体を流すことができ、大口径の管路とした場合にもその圧力損失を抑えて大流量の流体内の異物・ゴミを効果的に捕捉分離できる。
【００１７】
請求項５に係る発明によると、ストレーナ本体の１次側に容易にバタフライ弁のシートリングを成形でき、注入成形時には圧力荷重が均等に作用することで均一かつ高精度のシートリングを成形でき、このシートリングと弁体とのシール性を向上できる。ボデーを横置きの状態で成形加工できるため注入成形機の高さ寸法を小さく抑えることが可能になり、実用的な成形機によりストレーナの製作が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明のバタフライ弁付きストレーナの一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】（ａ）は、弁体の弁閉状態を示した概略断面図である。（ｂ）は、弁体の中間開度の状態を示した概略断面図である。（ｃ）は、弁体の弁開状態を示した概略断面図である。
【図３】手動機構部付近を示す一部拡大横断面図である。
【図４】（ａ）は、注入成形機の好ましい例を示した一部切欠き断面図である。（ｂ）は、注入成形後のボデーの概略断面図である。
【図５】比較例のストレーナを示した断面図である。
【図６】図５の一部切欠き平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明におけるバタフライ弁付きストレーナの好ましい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、本発明のバタフライ弁付きストレーナの一実施形態を示しており、図２においては、弁体の動作過程を示している。
【００２０】
バタフライ弁付きストレーナは、例えば、図１に示すような、いわゆるＹ形ストレーナの態様より成っている。ストレーナ本体１を構成するボデー４は、流入口２と流出口３とを有し、この流入口２と流出口３との間隔は、図示しない配管ラインの所定面間に配設可能な長さになっている。ストレーナ本体１にはスクリーン収容筒部５が形成され、このスクリーン収容筒部５にはスクリーン８が内蔵されており、かつ、ストレーナ本体１の一次側領域Ｔ内にはバタフライ弁６が設けられている。なお、図において、ストレーナ本体１の左側が一次側、右側が二次側である。
【００２１】
図３において、バタフライ弁６は、弁体１１、ステム１４、ブッシュ１７、シートリング３０、軸装部３１を有している。このバタフライ弁６に取付けられた手動機構部３２により、弁体１１が開閉又は中間開度に開度調節可能になっている。
【００２２】
ステム１４は、上ステム１４ａと下ステム１４ｂとからなり、これらは弁体１１に軸装される。この弁体１１は、上ステム１４ａ、下ステム１４ｂによりブッシュ１７を介してストレーナ本体１に回動可能に配設されている。ボデー４の天地側には同一形状の凹状のステム嵌合部３３が形成されており、ステム１４は、シートリング３０、ブッシュ１７を介してステム嵌合部３３に軸装可能に設けられている。
【００２３】
図における天側においては、ブッシュ１７を介して上ステム１４ａが軸装され、この上ステム１４ａに設けられた手動機構部３２を介して手動可能となる。一方、地側においては、ブッシュ１７を介して下ステム１４ｂが軸装され、この下ステム１４ｂと、ブッシュ１７の底側には取付用ボルト１６により蓋部１５が取付けられ、この蓋部１５によりボデー４の地側開口部位が被蓋される。
【００２４】
弁体１１の天地は、ボデー４の上下の向きを変えることで反転させることが可能になっている。また、これに加えて、上ステム１４ａ、下ステム１４ｂは、ボデー４の天地に対して交換可能に設けられている。これらにより、手動機構部３２取付け用の上ステム１４ａを、管路３４の前面４０側又は背面４１側の何れかに配設可能になっている。なお、「天地」とは、図３における上方を「天」、下方を「地」とする。
【００２５】
ストレーナ本体１の内周側の弁体装着位置にはシートリング３０が配設され、弁体１１は、このシートリング３０にシール可能に設けられている。図１に示すように、弁体１１は、回転時にストレーナ本体１の管路３４の流れ方向に対して水平に回転するように配設されていると共に、図２において、全閉状態から開放する場合、弁体１１の下部１１ｂ側が二次側に開き、弁体１１の上部１１ａ側が一次側に回転するようになっている。
【００２６】
図３に示した手動機構部３２は、六角コネクタ３５、枠部３６、インジケータ３７を有している。このうち、六角コネクタ３５は、図示しないソケットレンチにより回転操作可能な六角部３５ａを有し、ステム１４の上部側に着脱可能に設けられている。この六角部３５ａを介して、ステム１４は、ソケットレンチによって回転操作され、弁体１１は開閉される。枠部３６は、ボデー４の軸装部３１に着脱可能に取付けられ、この枠部３６により六角コネクタ３５が保護される。インジケータ３７は、略蓋状に形成され、枠部３６の上部側に着脱可能に取付けられる。インジケータ３７を、上端側に形成された鍔部３８を弁体１１の方向に合わせながら枠部３６に装着することにより、弁体１１の回転状態を外部から視認できる。
【００２７】
手動機構部３２は、弁体１１の天地を反転可能に設けて、天地を交換した状態の弁体１１に軸装した天地何れか一方側の上ステム１４ａに設けられる。または、手動機構部３２は、交換可能に設けた上ステム１４ａと下ステム１４ｂのうちの管路３４の前面４０側又は背面４１側の何れかに位置している上ステム１４ａに設けられる。
この手動機構部３２の取付け構造により、ストレーナ本体１は、手動機構部３２を介して管路３４の前面４０側又は背面４１側の何れかの位置で手動操作可能になっている。なお、弁体１１の天地を反転することなく、上ステム１４ａと下ステム１４ｂとを交換することで、手動機構部３２の位置及び手動操作方向を変えるようにしても良い。
【００２８】
手動機構部３２を介して弁体１１を手動操作する場合には、枠部３６からインジケータ３７を取外して六角コネクタ３５の上部側を露出させ、六角コネクタ３５にソケットレンチを掛けて押付けることでロックを解除する。続いて、このソケットレンチを開方向又は閉方向に回転操作して弁体１１を全開又は全閉状態にしたときに、六角コネクタ３５が持ち上がってロックがかかるようになっている。このように、ソケットレンチにより六角コネクタ３５を所定位置まで回転させて弁体１１を容易に開又は閉状態にできる。次に、ソケットレンチを六角コネクタ３５から外し、インジケータ３７を枠部３６に取付ける。
このような構造の手動機構部３２をバタフライ弁６に接続した場合、通常時において操作機レスの状態になるため開閉頻度が低い配管ラインなどに省スペースでストレーナ本体１を配管することが可能になる。
【００２９】
図３のバタフライ弁６は、バルブ本体１の軸装部３１に直接手動機構部３２が取付けられた、バルブを駆動部の連結長さの短い操作機レスの、いわゆるノンネックタイプと呼ばれるバルブである。このバラフライ弁としては、図示しないが、連結部の長さがコンパクトな、いわゆるショートネックや、連結部の長さの長い結露対策用の、いわゆるロングネックと呼ばれるタイプであってもよい。この場合には、ステム１４にレバーハンドルを手動操作機構として接続することで、前記ノンネックタイプと同様に管路３４の前面４０又は背面４１側で手動操作可能になる。更に、図示しないが、バタフライ弁６に電動アクチュエータ等の自動機構部を接続し、この自動機構部を介して弁体１１を自動操作することも可能である。この場合、自動機構部の駆動部として、ギア、電動、空気圧作動などの各種の動作機構を用いることが可能である。
【００３０】
シートリング３０は、ボデー４の一次側領域Ｔ内に埋設され、このシートリング３０が埋設された一次側管路４２がフルボア型に設けられている。ここで、フルボア型とは、バルブの呼び径と弁座径とを略同じ寸法に設定した型式をいう。
【００３１】
シートリング３０は、ステム軸装部３１よりボデー４に焼付けにより一体成形される。この場合、焼付け手段としては、注入成形（トランスファー成形）、射出成形（インジェクション成形）、圧縮成形（コンプレション成形）が考えられる。本発明のバタフライ弁付きストレーナにおいては、注入成形を用いて焼付ける例で説明する。
【００３２】
図４においては、シートリング３０を注入成形する場合の好ましい成形プレス機４５を示している。この成形プレス機４５は、ポット注入部４６、上型部材４７、下型部材４８を有している。ポット注入部４６は、プランジャー部４９とポット５０から構成され、ポット５０の内部に素材の収納部５２が形成されている。
【００３３】
上型部材４７の中に、第１成形型５５、下部部材４８の中に第２成形型５６がセットされ、この状態でこれらがボデー４に取付けられる。その後、ボデー４に設けた段部４ａに当接するように第３成形型５７をセットして、成形準備が整うようになっている。
【００３４】
収納部５２には、シートリング３０の材料となる適宜のゴム素材Ｇが収納される。ゴム素材Ｇは、ポット注入部４６に設けた収納部５２から、ポット５０や第１成形型５５に形成した注入孔５３より軸装部３１を介して後述するキャビティ５４内に注入される。
【００３５】
第１成形型５５、第２成形型５６、第３成形型５７は、上型部材４７、下型部材４８とボデー４との間に装着されてボデー４のシートリング成形位置に所定形状の空間のキャビティ５４を形成可能になっている。第１成形型５５は、ボデー４の一方側のステム嵌合部３３と上型部材４７の空間部５１との間に装着可能な略円柱状に設けられ、この第１成形型５５の略中央付近に上記した注入孔５３が連通するように形成されている。第２成形型５６は、第１成形型５５と同様の略円柱状に形成され、ボデー４の他方側のステム嵌合部３３と下型部材４８の空間部５１との間に装着される。この第２成形型５６には注入孔は形成されておらず、ゴム素材が他方側のステム嵌合部３３から外部に漏れることが防がれている。
【００３６】
第３成形型５７は、ボデー４内周側の一次側管路４２、上型部材４７と下型部材４８に装着可能な略円柱形状に形成されている。
これらの第１成形型５５、第２成形型５６、第３成形型５７を、上型部材４７、下型部材４８、ボデー４の開口側からそれぞれ装着すると、注入孔５３が連通した状態で軸装部３１、一次側管路４２が塞がれて、ボデー４内にシートリング３０を形成可能なキャビティ５４が所定の大きさで形成される。
【００３７】
第２成形型５６の位置に第１成形型５５を装着し、この第１成形型５５を双方のステム嵌合部３３、３３に配設するようにしてもよく、この場合には、ステム軸装部３１の両方側からゴム素材Ｇを注入できることで、均等なシートリング３０を成形することが可能になる。また、注入孔が、第１成形型５５の前面側と背面側となるように設けて注入してもよい。
【００３８】
ボデー４にシートリング３０を焼付けする前には、予め鋳造によってボデー４を所定のストレーナ形状に加工して、更に、ボデー４のシートリング成形部位の表面を適宜の薬品等で洗浄して脱脂し、更に、リン酸被膜処理などを施して錆止め加工する。その後、シートリング成形部位に加硫接着剤を塗布する。
【００３９】
このボデー４を所定の温度まで加熱し、その後、ボデー４のステム嵌合部３３、３３から高温となっている第１成形型５５、第２成形型５６、一次側管路４２より第３成形型５７をそれぞれ装着し、ボデー４を高温となっている上型部材４７、下型部材４８で挟み込むことでセットする。
【００４０】
続いて、冷却後のシートリング３０の体積よりも適度に増量したゴム素材Ｇをポット５０にセットする。このゴム素材Ｇに対してプランジャー部４９により適度の圧力を加えることで、注入孔５３を介してキャビティ５４内に射出してシートリング３０を成形する。このとき、第１成形型５５、第２成形型５６、第３成形型５７や、上型部材４７、下型部材４８を適度の高温に維持し、この状態で所定時間保持しながらゴム素材Ｇを加硫させる。この処理温度と保持時間とを適宜調整することで所定のシートリング３０が成形される。仮に、図４（ｂ）において、処理温度、保持時間の影響でボデー４が外径側に大きく変形しようとした場合にも、このボデー４が上型部材４７と下型部材４８とにより保持されていることで変形が防がれる。
【００４１】
上記の成形プレス機４５によってボデー４にシートリング３０を注入成形した場合には、成形圧力の荷重がシートリング３０を成す円筒部位の半径方向に均等に作用して均質なシートリングを成形可能になる。また、ボデー４を横向きの状態にしてシートリング３０を成形しているため、図４（ａ）に示すように成形プレス機４５の高さＨの寸法を小さく抑え、実用的な成形プレス機４５によりシートリング３０を注入成形できる。
【００４２】
一方、図示しないが、ボデーを縦向きの状態にして注入成形機（射出成形機）により焼付けをおこなう場合には、成形圧力が作用したときに胴部が強度的に弱くなり、特に、ボデーのシートリング成形部位が圧縮荷重を受けて座屈する可能性がある。このため、成形後のシートリングが変形したり寸法精度が低くなる。また、成形型の高さ寸法が大きくなることで成形プレス機に設置できなくなる可能性がある。
【００４３】
他方、図示しないが、ボデーを縦向きにして圧縮成形機により焼付け、すなわち、ゴム素材を成形型の内部に挿入して圧縮荷重で成形した場合にも、前述の注入の場合と同様の問題が生じる。すなわち、シートリング成形部位が圧縮荷重を受けて座屈する可能性が生じ、成形型の高さが大きくなるため成形も困難になる。
これらの理由から、ステムの軸装部３１よりシートリング３０を焼付けにより成形する場合には、上記の成形プレス機４５を用いて注入成形又は射出成形により製作することが最も望ましい。
【００４４】
また、図示しないが、弁体のシール面側に溝状部位を形成し、この溝状部位にシートリング部材を嵌め込んで、弁体側にシール部位を設けることも可能である。この場合には、バタフライ弁のボデーにシートリングを一体成形する必要が無くなる。
【００４５】
しかし、ボデーの材料が鋳鉄の場合、錆が発生してシール性能を保持できなくなるため、ボデーの内周側に所定の筒状部材を挿入し、この筒状部材にステンレス又は樹脂等の防錆材料、或は、メッキを被覆してタッチ面を設けることが必要になる。更に、筒状部材をボデーに一体化する際には、この筒状部材とボデーとをシールするためのＯリングも必要になる。タッチ面をメッキする場合、ボデーの下地面を加工して表面を滑らかにしたり、この表面を脱脂したり必要も生じる。筒状部材をボデー内に配置するために、フルボア型のシートリングを有する弁体を設けた場合にはボデーの外径も大きくなり、その結果、フランジ部分にタップ穴を加工する必要も生じる。
【００４６】
更に、図示しないが、金属又は樹脂材料で筒状のゴム材料を被覆して筒状のシートリング部材を形成し、このシートリング部材をボデーの内周側に挿入により嵌め込み、インサート部材でこのシートリング部材を固定する構造とすることも可能である。この場合、シートリング部材を一体型の部品としてボデーとは別に製作できる。従って、シートリング製作に関する工程において、作業が容易になり大量生産も可能になる。
【００４７】
しかし、バタフライ弁のシートリング部材がフルボア型である場合には、インサート部材とボデーの肉厚とを加味したときにこのボデーの外径が大きくなり、フランジ部分にタップ穴を設けて結合する必要が生じる。ボデー外径を小さく抑えるためには管路の内径を小径にする必要があるが、この場合には管路内径がレデューストボア型になる。レデューストボアの管路の場合、流量が少なくなったり、Ｃｖ値が小さくなる等の欠点がある。
更に、ボデー内径側には、シートリング部材を突当てて位置決めするための突起状のシートリングストッパー、このシートリングストッパーよりも拡径したシートリング装着部、インサート部材を螺合するためのインサート螺合部を加工する必要が生じる。このため、ボデーの構造が複雑になる。
【００４８】
ストレーナ本体１において、前述したスクリーン８は、ボデー４のスクリーン収容筒部５に収容される。このスクリーン８は、ステンレス等の材料で形成した鋼板にパンチング等の加工で多数の小孔８ａが形成され、この鋼板が筒形状に丸められ、相対する縁部位がスポット溶接等の固着手段で固着されて両端が開口されている。スクリーン８はキャップ９に取付けられ、このキャップ９を介してスクリーン収容筒部５に着脱自在に収納される。キャップ９は、固着ボルト１８による締付け等の手段によりスクリーン収容筒部５の開口側に固定される。このキャップ９による固定時には、スクリーン８の先端部側に設けた取付先端部８ｂが流入口２とスクリーン収容筒部５との間に形成された凹状の装着部１０に嵌合されて、スクリーン収容筒部５の所定位置にスクリーン８が固定される。スクリーン８は、金網等のメッシュ板が前記の鋼板に重ねられた態様であってもよく、この場合、流体中のより小さい異物やゴミを捕捉分離することが可能となる。
【００４９】
スクリーン８を収納するスクリーン収容筒部５は、ボデー４の所定面間内に収まるように、例えば、管路３４に対して４５°程度の図示しない傾斜角度で突設形成されている。この傾斜角度は、６０〜７０°程度の角度、或は、それ以上の角度であってもよい。本発明に係るバタフライ弁付きストレーナにおいて、傾斜角度を６０〜７０°に設定した場合には、バタフライ弁を有しない一般的なストレーナとほぼ同じ面間寸法まで短く形成できる。このとき、上記したバタフライ弁６が面間寸法の短い構造のバルブであることから、ストレーナ本体１の面間寸法を極限まで短くできる。但し、７０°よりも大きい傾斜角度の場合には、スクリーン８から二次側への流体抵抗が大きくなる。
【００５０】
このようにバタフライ弁６をストレーナ本体１に近接させた状態で一体化することで、ストレーナ本体１の設置場所においてバタフライ弁６の開閉操作とスクリーン８の清掃・メンテナンスを一度に実施することも可能となる。このため、作業者は、移動を伴うことなくスクリーン８の異物・ゴミ等を除去して、ストレーナ本体１の捕捉分離機能を回復できる。
【００５１】
弁体１１を水平に配置して、手動機構部３２を管路３４の前面４０側又は背面４１側に配置しているので、スクリーン８の清掃・メンテナンスの際、作業者は、ストレーナ本体１の前面４０側又は背面４１側でバタフライ弁６の開閉を行い、ストレーナ本体１の下方でキャップ９やスクリーン８の着脱を行う。従って、作業者は、ストレーナ本体１の上方で作業する必要がない。よって、本発明に係るストレーナは、建物の天井付近など、上方の設置スペースに制約を受ける配管に好適である。
【００５２】
更に、バタフライ弁とストレーナとの一体化により、バタフライ弁６からスクリーン収容筒部５までの流路を最短距離に設けてその容積を小さくすることで、管路３４内に残存する流体を最小限の量に抑えることができる。そして、ストレーナ本体１からキャップ９を取外したときには、流体の排出量が少なく抑えられる。このため、例えば、高価な流体を流した場合の流体の排出によるロスが少なく経済的である。
【００５３】
ストレーナ本体１の流入口２から異物やゴミを含んだ流体が流れ込むと、この流体は流入口２からスクリーン８を通過し、このスクリーン８により異物やゴミが捕捉分離されたのちに流出口３より流体が二次側に流出する。
【００５４】
本発明におけるストレーナは、上述したＹ形ストレーナの態様に限られることはなく、図示しないが、例えば、Ｕ形ストレーナと呼ばれるスクリーンが流路に対して９０°上方に向けて配置されたストレーナや、Ｕ形ストレーナの管路が流れ方向に水平に形成された構造の略Ｔ形状のストレーナなどであってもよい。このように、ストレーナ本体は、スクリーン８の一次側にバタフライ弁を一体に配設可能であれば、各種の構造に設けることが可能である。
【００５５】
上述したストレーナ本体１を配管ラインに設ける場合には、例えば、図示しない三方弁装置や二方弁装置を有する配管ラインの一部に配設される。ストレーナ本体１は、これらの三方弁装置や二方弁装置の流路を切換えて内部の清掃をおこなうことが可能になる。
【００５６】
次いで、本発明のバタフライ弁付きストレーナの上記実施形態における作用を説明する。
本発明のバタフライ弁付きストレーナは、ストレーナ本体１の一次側領域Ｔ内にバタフライ弁６が設けられているので、全体の構造を簡略化でき、コンパクト化を図りつつ配管ラインに設置できる。このため、重量の軽減も可能になり、例えば、ストレーナとバタフライ弁を別体に形成して配設する場合と比べて接続に使うフランジやボルトナット類が不要となり、略３０％の重量減も可能になり省資源に寄与できる。ストレーナ本体１の取付けによって、スクリーン８とバタフライ弁６とを一度に配管ラインに配設でき、このストレーナ本体１を狭い空間に設置することも可能になる。
【００５７】
ストレーナ本体１の弁体１１は、管路３４の流れ方向に対して水平に回転するように配設されていると共に、この弁体１１は、全閉状態から開放する場合、弁体１１の下部１１ｂ側が二次側に開き、弁体の上部１１ａ側が一次側に回転するように装着されている。この弁体１１の回転構造により、弁開時における弁体１１の下部１１ｂ側がノズル側、上部１１ａ側がオリフィス側となり、弁開時には流体がこの弁体１１に沿って流れる。そのため、この流体の流れは、スクリーン８方向に向けて層流となり、流体抵抗が抑えられて圧力損失が小さくなる。
【００５８】
すなわち、図２（ａ）における弁体１１の弁閉状態からこの弁体１１を操作して、図２（ｂ）の中間開度を経て図２（ｃ）の全開状態にするときに、図２（ｃ）の状態では、例えば、空調用冷温水配管などにみられるように、流体量が口径の３〜４割程度の場合では流体の略全量が弁体によりガイドされ、スクリーンに落下することになる。これにより、流体抵抗を抑制することができ、また、同図に示した弁体１１とスクリーン８との間に設けられたボデーの下降内壁７の損傷も抑えることができる。この作用によって、図２（ｂ）の中間開度時においても渦流の発生が抑えられて圧力損失を抑えることができる。
【００５９】
しかも、上記弁体１１の水平配置により、この弁体１１の弁翼部１２がボデーの管路３４の底部３４ａに対向し、この弁体１１は、前記のように下部１１ｂ側が二次側、上部１１ａ側が一次側に回転する。このため、図２（ａ）から図２（ｂ）の状態に弁開操作したときに流体は底部３４ａから流れ出し始めるので、この底部３４ａに滞留していた流体中の異物やゴミを弁開操作の初期段階で二次側に排出できる。これによって異物やゴミがステム１４や弁体１１に付着することを防いで、弁開操作の過程における異物やゴミによる引っかき傷などのシートリング３０の損傷を防止して高いシール性を確保できる。
【００６０】
更に、ボデー４の一次側領域Ｔ内にシートリング３０を埋設し、一次側管路４２をフルボア型に設けているので、Ｃｖ値を大きく確保し、弁開時の圧力損失を最小限に抑えることができ、大口径のストレーナ本体に大流量の流体が流れる場合においても、異物やゴミの捕捉分離特性を向上できる。
【００６１】
シートリング３０をステムの軸装部３１より注入成形によってボデー４に焼付け成形しているので、ボデー４の１次側に容易にシートリングを一体成形でき、注入成形後には、シートリング３０による弁閉時のシール性を向上できる。この成形方法は、本実施形態に記載のバタフライ弁付きストレーナに限ることなく、フランジ付きバタフライ弁のように面間の長いバタフライバルブにも好適である。
【００６２】
図５、図６においては、比較例のストレーナを示している。このストレーナ本体６０は、スクリーン８が内蔵され、ストレーナ本体６０の一次側領域Ｔ１に設けられたバタフライ弁６１の弁体６２が、管路６３の流れ方向に対して垂直に回転するように、手動機構部６４がストレーナ本体６０の上部側に配設されている。
【００６３】
この場合、図５から弁開状態にしたときに、ストレーナ本体６０内に乱流が発生して流体抵抗が大きくなる。更に、図６に示した中間開度の状態においては、流体が渦を発生させたあとにスクリーン８に捩れるように流れることで、圧力損失が大きくなって流れが乱れることになる。
【符号の説明】
【００６４】
１ ストレーナ本体
４ ボデー
６ バタフライ弁
８ スクリーン
１１ 弁体
１１ａ 上部
１１ｂ 下部
１４ ステム
３０ シートリング
３１ 軸装部
３２ 手動機構部
３４ 管路
４０ 前面
４１ 背面
４２ 一次側管路
Ｔ 一次側領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ストレーナ本体にスクリーンを内蔵したストレーナであって、前記ストレーナ本体の一次側領域内にバタフライ弁を設け、このバタフライ弁の弁体を前記ストレーナ本体の管路の流れ方向に対して水平に回転するように配設すると共に、この弁体は、全閉状態から開放する場合、弁体の下部側が二次側に開き、弁体の上部側が一次側に回転するようにしたことを特徴とするバタフライ弁付きストレーナ。
【請求項２】
前記弁体の天地を交換可能に設け、かつ、この弁体に軸装したステムの何れか一方に手動機構部を設け、この手動機構部を介して管路の前面側又は背面側の何れかの位置で手動操作可能とした請求項１に記載のバタフライ弁付きストレーナ。
【請求項３】
弁体に設けた上ステムと下ステムを交換可能に設け、管路の前面側又は背面側の何れかに位置している前記上ステムに手動機構部を設けた請求項１に記載のバタフライ弁付きストレーナ。
【請求項４】
前記ストレーナ本体を構成するボデーの一次側領域内にバタフライ弁のシートリングを埋設して、一次側の管路をフルボア型にした請求項１乃至３の何れか１項に記載のバタフライ弁付きストレーナ。
【請求項５】
前記シートリングを前記ステムの軸装部より注入成形により前記ボデーに焼付けた請求項４に記載のバタフライ弁付きストレーナ。
【請求項１】
ストレーナ本体にスクリーンを内蔵したストレーナであって、前記ストレーナ本体の一次側領域内にバタフライ弁を設け、このバタフライ弁の弁体を前記ストレーナ本体の管路の流れ方向に対して水平に回転するように配設すると共に、この弁体は、全閉状態から開放する場合、弁体の下部側が二次側に開き、弁体の上部側が一次側に回転するようにしたことを特徴とするバタフライ弁付きストレーナ。
【請求項２】
前記弁体の天地を交換可能に設け、かつ、この弁体に軸装したステムの何れか一方に手動機構部を設け、この手動機構部を介して管路の前面側又は背面側の何れかの位置で手動操作可能とした請求項１に記載のバタフライ弁付きストレーナ。
【請求項３】
弁体に設けた上ステムと下ステムを交換可能に設け、管路の前面側又は背面側の何れかに位置している前記上ステムに手動機構部を設けた請求項１に記載のバタフライ弁付きストレーナ。
【請求項４】
前記ストレーナ本体を構成するボデーの一次側領域内にバタフライ弁のシートリングを埋設して、一次側の管路をフルボア型にした請求項１乃至３の何れか１項に記載のバタフライ弁付きストレーナ。
【請求項５】
前記シートリングを前記ステムの軸装部より注入成形により前記ボデーに焼付けた請求項４に記載のバタフライ弁付きストレーナ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１１０７９７（Ｐ２０１２−１１０７９７Ａ）
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５９２０４（Ｐ２０１０−２５９２０４）
【出願日】平成２２年１１月１９日（２０１０．１１．１９）
【出願人】（３９０００２３８１）株式会社キッツ (223)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１９日（２０１０．１１．１９）
【出願人】（３９０００２３８１）株式会社キッツ (223)
【Ｆターム（参考）】
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