流路遮断弁
【課題】異物の侵入による影響を有効に抑制し、異常発生時の緊急動作の信頼性を向上することが可能な流路遮断弁を提供する。
【解決手段】流路遮断弁１０Ａは、ガス等の流体が流入する管状の流入部２１、および、当該流体が流出する管状の流出部２２を有する本体部１１と、流出部２２内に、軸方向に進退移動可能に設けられる弁体１２とを備えている。そして、流入部２１および流出部２２の位置関係は、流入軸および流出軸の方向がねじれの位置となる関係にある。
【解決手段】流路遮断弁１０Ａは、ガス等の流体が流入する管状の流入部２１、および、当該流体が流出する管状の流出部２２を有する本体部１１と、流出部２２内に、軸方向に進退移動可能に設けられる弁体１２とを備えている。そして、流入部２１および流出部２２の位置関係は、流入軸および流出軸の方向がねじれの位置となる関係にある。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流路遮断弁に関し、特に、互いに異なる方向に配置される流入口および流出口を有する流路遮断弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス配管等の流体が流れる配管、あるいは、これら流体の流量を計測する流量計（ガスメータ）等には、流体が漏洩する異常が発生したときに、配管内の流体の流れを遮断するための流路遮断弁が設けられている。
【０００３】
一般的な流路遮断弁の構成について一例を挙げて説明する。例えば、特許文献１に開示される流路遮断弁（特許文献１では「遮断弁」）は、ガスメータに設けられており、当該ガスメータのハウジングの一部に設けられる弁座部と、この弁座部に対して移動可能に設けられる弁体と、この弁体を移動させるための電磁駆動機構とを備えている。
【０００４】
弁体には弁受けが設けられており、電磁駆動機構が弁受けを引き込むことにより弁体が弁座部から離脱する。この状態が流路遮断弁の開状態である。また、電磁駆動機構が弁受けを押し出すことにより弁体は弁座部に当接する。この状態が流路遮断弁の閉状態である。弁体における弁座部に当接する部位には弁ゴムが設けられている。この弁ゴムの当接面が、弁座部の表面（弁座部の当接面）に圧着されることにより、流路遮断弁の閉状態が気密に維持される。
【０００５】
特許文献１においては、弁体の移動は電磁駆動機構により行われるが、例えば、特許文献２に開示されるように、電磁駆動機構に代えてモータ等の電動機、ダイヤフラム等の空力機構、スプリング等で構成される駆動機構を用いることもできる。
【０００６】
流路遮断弁はガスメータの上部の一端側に設けられており、ガスはガスメータの上側から遮断弁を介して当該ガスメータ内部に流入する。したがって、遮断弁におけるガスの流入口はガスメータの上方を向いており、流出口はガスメータの内部側すなわち流出口の方向に対して折れ曲がった方向に向いている。言い換えれば、ガスの流入側流路と流出側流路とが交差する位置に遮断弁の要部（弁体および弁座部）が設けられることになる。
【０００７】
ところで、配管または流量計等を設置したり交換したりする工事に伴って、配管内に異物が残存することがある。このような異物は、ガス等の流体の流れとともに配管内を移動し、配管につながる各種の弁または機器に損傷を与えるおそれがある。そこで、例えば、特許文献３には、弁棒を保護する保護部材を備える流路遮断弁が開示されている。
【０００８】
この流路遮断弁（特許文献３では流体遮断弁）は、弁棒（特許文献３ではリードシャフト）を筒状体に挿入して弁棒の雄ねじ部と筒状体の雌ねじ部とを螺合させ、これら弁棒と筒状体とを駆動機構（特許文献３では電動アクチュエータ）により相対的に螺進させて、弁体を開閉動作させる構成となっており、保護部材は、筒状体の開口端部を弁棒の雄ねじ部とともに内包するよう設けられている。これにより、弁棒の雄ねじ部、および、当該雄ねじ部と筒状体の雌ねじ部との螺合部分が、流路内で常に剥き出しにならないため、異物の侵入による動作不良を防止することが可能とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−２０５４３４号公報
【特許文献２】特許３００６２８８号公報
【特許文献３】特開平１１−１７３４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１〜３に開示される流路遮断弁は、前述したように、ガス漏れ等の異常発生時に確実にガスの流通を遮断する必要がある。ここで、流路遮断弁に異物が侵入したときには、弁受けの動作部分に異物が接触して残存する等して弁体が適切に移動できないだけでなく、弁座部に異物が接触して残存する等して、流路遮断弁の閉状態が適切に保持されない可能性もある。
【００１１】
一般的な商用ガス（天然ガス、プロパンガス等）の配管には、異物を除去するためのストレーナが設けられたり、各種工事において異物が残存しないように工夫されたりしているため、流路遮断弁の動作不全が発生する可能性は、通常、極めて低いものとなっている。ところが、例えば、環境保護の観点から近年開発が進んでいるバイオガスプラントでは、一般的な商用ガスに比べてガス中に異物が含まれる可能性が高くなっている。これは、バイオガスプラントは廃棄物を発酵させてメタンガス等を生産するものであるが、廃棄物中には様々な異物が含まれるためである。
【００１２】
特許文献３に開示の技術は、弁棒を保護する保護部材を備える構成であるため、弁体の開閉動作の信頼性を向上させることができる。ただし、保護部材は、筒状体と同心円状の円筒形となっており、駆動機構により弁棒が正逆回転すると、筒状体は、保護部材の内周面に摺接しながら弁体と一体に往復動するよう構成されている。したがって、異物混入の可能性が高ければ、保護部材と筒状体との間に異物が侵入する可能性は否定しきれず、また、弁座部への異物の接触等も有効に回避できない可能性がある。
【００１３】
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、異物の侵入による影響を有効に抑制し、異常発生時の緊急動作の信頼性を向上することが可能な流路遮断弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る流路遮断弁は、前記の課題を解決するために、流体が流入する管状の流入部、および、前記流体が流出する管状の流出部を有する本体部と、前記流出部内で当該流出部の中心軸方向に進退移動可能に設けられる弁体と、前記流出部の中心軸方向に沿って配置され、前記弁体を支持する弁棒と、前記流出部の流出口に設けられ、前記弁体が当接した状態で前記流体を遮断する弁座部と、を備え、前記流入部および前記流出部は、それぞれの中心軸がねじれの位置となる状態で、互いに接続されている構成である。
【００１５】
前記流路遮断弁においては、前記流入部の中心軸は、前記流出部の中心軸と外周面との間に位置している構成であってもよい。
【００１６】
前記流路遮断弁においては、前記流出部に対する前記流入部の接続位置は、前記流入部の流入口から前記弁体の一端のみが目視できる位置である構成であってもよい。
【００１７】
前記流路遮断弁においては、前記本体部内には、前記流出部内に形成される流体の旋回流の強さを緩和する旋回流緩和部材が設けられている構成であってもよい。
【００１８】
前記流路遮断弁においては、前記旋回流緩和部材は、前記流体の流入方向に沿って配置される板状部材である構成であってもよい。
【００１９】
前記流路遮断弁においては、開状態にあるときの前記弁体の位置を基準位置とし、前記流入口の直径をＤとしたときに、当該弁体は、基準位置から０．４６Ｄ〜０．６３Ｄの範囲内で前進させたときに、前記旋回流緩和部材として機能する構成であってもよい。
【００２０】
前記流路遮断弁においては、前記旋回流緩和部材は、前記流出部の内周面に、軸方向に沿って延設される複数のリブ部材である構成であってもよい。
【００２１】
前記流路遮断弁においては、前記旋回流緩和部材は、前記弁体の流出側の面に、当該面の中心から放射状に延設される複数のリブ部材である構成であってもよい。
【００２２】
前記流路遮断弁においては、前記弁棒を進退移動させる駆動機構をさらに備え、当該駆動機構は、前記流出部の流出口の反対側となる端部に位置している構成であってもよい。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように、本発明では、異物の侵入による影響を有効に抑制し、異常発生時の緊急動作の信頼性を向上することが可能な流路遮断弁を提供することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る流路遮断弁の構成の一例を示す平面図である。
【図２】図１に示す流路遮断弁の内部構成を示す縦断面図である。
【図３】（ａ）は、図１に示す流路遮断弁の開状態を上方から示す模式的平面図であり、（ｂ）は、図１に示す流路遮断弁の閉状態を上方から示す模式的平面図である。
【図４】図１に示す流路遮断弁の流出部内に旋回流が生じている状態を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る流路遮断弁の構成を、前記実施の形態１に係る流路遮断弁の構成と対比して示す断面図である。
【図６】図５に示す流路遮断弁を上方から見た状態を示す平面図である。
【図７】（ａ）は、図５および図６に示す流路遮断弁の開状態を上方から示す模式的平面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す流路遮断弁の開状態における流体の流れを示す模式的断面図である。
【図８】図５に示す流路遮断弁における弁体の位置と流体の圧力損失との関係の一例を示すグラフである。
【図９】図８に示すグラフにおける弁体の基準位置と前進位置の下限値および上限値とを対比して示す模式図である。
【図１０】（ａ）は、本発明の実施の形態３に係る流路遮断弁が備える本体部の構成の一例を示す斜視図であり、（ｂ）は、図１または図５に示す流路遮断弁が備える本体部の構成の一例を示す斜視図である。
【図１１】図１０（ａ）に示す流路遮断弁の流出部内に生じる旋回流が緩和されている状態を示す斜視図である。
【図１２】本発明の実施の形態３に係る流路遮断弁の他の構成の一例を示す縦断面図である。
【図１３】図１２に示す流路遮断弁が備える弁体の構成の一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。
【００２６】
（実施の形態１）
［流路遮断弁の構成］
まず、本発明の実施の形態１に係る流路遮断弁の構成の一例について図１、図２および図３（ａ）、（ｂ）、並びに図５を参照して具体的に説明する。
【００２７】
図１および図２に示すように、本発明の実施の形態１に係る流路遮断弁１０Ａは、流入部２１および流出部２２を有する本体部１１と、弁体１２と、弁受け１３と、弁座部１４と、駆動機構１５と、付勢バネ１６と、コネクタ部１７とを備えている。本実施の形態では、流路遮断弁１０Ａに流入および流出する流体は、天然ガスまたは液化石油ガス（ＬＰガス）等の公知のガスである。本体部１１は、互いに異なる方向に配置され、ガスを流入するための流入口２１ａとガスを流出させるための流出口２２ａとを有している。
【００２８】
本体部１１は、内部に流路遮断弁１０Ａの要部である弁体１２および弁受け１３を収容する弁箱と、弁箱内部にガスを流入および流出させる流路とを構成するものである。流入部２１は、本体部１１においてガスを流路遮断弁１０Ａ内に流入させるための部位であって、円筒形の管状となっている。また、流出部２２は、本体部１１において流路遮断弁１０Ａ内に流入したガスを流出させるための部位であって、流入部２１と同様に円筒形の管状となっている。さらに、流出部２２の内部には弁体１２および弁受け１３が配置されている。したがって、流出部２２は、ガスを流出させるための流路を構成する部位であるとともに、弁体１２および弁受け１３を収容する弁箱でもある。
【００２９】
流入部２１は、図１に示すように、流路遮断弁１０Ａの上下方向に沿って設けられており、流出部２２は、図２に示すように、流路遮断弁１０Ａの前後方向に沿って設けられている。そして流入部２１および流出部２２は、少なくともその一端が開口となっている。具体的には、流入部２１の一端（上流端）は、図２に示すように、ガスを流入させる流入口２１ａとなっており、他端（下流端）は、流入したガスを流出部２２の上部側方から導入する流出部導入口２１ｂとなっている。また、流出部２２の一端（下流端）は、図２に示すように、流入したガスを流出させる流出口２２ａとなっているが、他端は開口ではなく閉じられた閉塞部となっており、この閉塞部には駆動機構１５が設けられている。また、流出部２２の上流端は、流入部２１の下流端（流出部導入口２１ｂ）と実質的に一致している。
【００３０】
なお、本実施の形態（並びに後述する他の実施の形態）では、流出部２２の開口側すなわち流出口２２ａの側を前方、その反対側である流出部２２の閉塞側、すなわち駆動機構１５が設けられている側を後方とする。また、流出部２２を水平方向に沿って配置させたときに、本実施の形態では、流入部２１は垂直方向に配置されるので、流入部２１の開口側すなわち流入口２１ａの側を上方、その反対側である流出部導入口２１ｂの側をした方とする。さらに、流路遮断弁１０Ａの前後方向を縦方向とし、上下方向を高さ方向とし、前後方向に対して水平面に直交する方向を横方向とする。
【００３１】
したがって、図１は、流路遮断弁１０Ａを前方から見た平面図（正面図）であり、図２は、流路遮断弁１０Ａの縦断面図である。また、本体部１１においては、図１に示すように、流出部２２における向かって左横側に流入部２１が設けられている。さらに、図１に示すように、管状の流入部２１の中心軸を流入軸Ｘ１とし、管状の流出部２２の中心軸を流出軸Ｘ２とすれば、本発明では、流入軸Ｘ１と流出軸Ｘ２とは交差せず、それぞれの軸方向がねじれの位置となっている。この点については後に詳述する。
【００３２】
流入部２１および流出部２２は互いに直接接続されている。具体的には、前述したように、流出部２２の上流端は、流入部２１の下流端（流出部導入口２１ｂ）と実質的に一致しているため、図１に示すように、外観上では、流出部２２の左上部の外周に、流入部２１の右下部が食い込むような構成となっている。図２に示すように、流入部２１と流出部２２とは、流出部導入口２１ｂにより接続されているが、この流出部導入口２１ｂは、円管（流入部２１）の右下部を切り欠くことにより形成される開口と同様の形状を有しており、この開口が流出部２２の左上部にも形成されていることになる。
【００３３】
流出部２２内に設けられる弁体１２は、流出部２２の断面形状に応じた円板形状を有しており、図２に示すように、その後面に弁受け１３が取り付けられている。弁体１２の具体的な構成は特に限定されないが、少なくとも前面の周縁部はゴム等の弾性部材で形成されていることが好ましい。これは、後述するように、弁体１２の周縁部が弁座部１４に当接することによって流出口２２ａを閉止するためである。周縁部が弾性部材であれば、弁座部１４に当接したときに気密性を向上させることができるので、ガスを遮断する作用の信頼性を高めることができる。
【００３４】
弁体１２を支持する弁受け１３は、流出部２２の流出軸Ｘ２に沿って配置される円筒状の部材である。弁受け１３の前端は図２に示すように弁体１２を支持し、その後端は図５の下図に示すように駆動機構１５のリードシャフト１８につながっている。リードシャフト１８の外周面には雄ネジが形成されており、弁受け１３の内周面には雌ネジが形成されている。それゆえ、弁受け１３はリードシャフト１８に螺合した状態にあるので、駆動機構１５の動作によりリードシャフト１８が回転して弁受け１３が進退移動する。なお、本実施の形態では、弁受け１３およびリードシャフト１８により弁体１２を支持する弁棒が構成されている。
【００３５】
駆動機構１５は、本実施の形態では、公知のステッピングモータおよびギヤ機構（リードシャフト１８を含む）で構成され、ステッピングモータの回転により弁受け１３を進退移動させる。それゆえ、弁受け１３の前端で支持される弁体１２は、弁受け１３の進退移動に応じて流出部２２内で流出軸Ｘ２方向に進退移動可能となっている。
【００３６】
なお、弁受け１３の構成は特に限定されず、弁体１２を支持できる材質で構成され、駆動機構１５のリードシャフト１８に螺合可能な筒状体であればよい。本実施の形態では、弁受け１３は弁体１２の背面を支持する円板状部位とともに樹脂成型により一体的に構成されている。また、弁棒の構成は、本実施の形態における弁受け１３およびリードシャフト１８に限定されず、公知の他の構成であってもよい。
【００３７】
本実施の形態では、図２に示すように、弁受け１３は、本体部１１の一部である筒状部２３内に挿入されている。この筒状部２３は、弁受け１３と同様に流出部２２の流出軸Ｘ２に沿って位置しており、その先端側（弁体１２側）には付勢バネ１６が設けられている。この付勢バネ１６は、弁体１２が弁座部１４に当接した状態（流出口２２ａを閉止した状態）で、弁体１２が弁座部１４から離れないように弁座部１４に向かって弁体１２を付勢するための部材である。なお、付勢バネ１６の構成は特に限定されず、公知のバネ部材を好適に用いることができる。
【００３８】
駆動機構１５は、コネクタ部１７を介して図示されない電源に接続される。具体的には、図示されないリード線により電源とコネクタ部１７とを接続することにより、駆動機構１５に電源が供給される。また、駆動機構１５は、図示されない制御部の制御により動作する。制御部は、公知のマイクロプロセッサ等により構成され、本実施の形態に係る流路遮断弁１０Ａが設けられる機器またはシステムの指令信号に応じて、駆動機構１５を動作させる。したがって、弁体１２の進退移動（後述する弁体１２の開状態または閉状態）は制御部により制御されることになる。
【００３９】
本実施の形態では、駆動機構１５は、流出部２２における開口側の反対側となる閉塞した端部に位置しているが、本発明はこれに限定されず、駆動機構１５は弁受け１３を進退移動することが可能な公知のさまざま位置に設けることができる。また、本実施の形態では、図１に示すように、コネクタ部１７は、流路遮断弁１０Ａの前側から見て向かって右上に位置しているが、コネクタ部１７の位置もこれに限定されず、公知のさまざまな位置に設けることができる。
【００４０】
流出部２２の開口側すなわち流出口２２ａには、弁体１２に当接する弁座部１４が設けられている。弁座部１４は、図２に示すように、流出口２２ａに嵌合する円環状の枠体となっており、当該枠体の外径は流出部２２の内径よりも小さくなっている。この枠体は、流出口２２ａから見て流出部２２の後方（すなわち弁体１２側）に突出している。弁体１２の前面の周縁部は、弁座部１４に当接する弁体当接面１２ａとなっており、弁座部１４の弁体１２に対向する面は、弁体当接面１２ａに当接する弁座当接面１４ａとなっている。なお、図１は、特に流入軸Ｘ１および流出軸Ｘ２を説明する流出部２２に設けられる弁座部１４を取り外した状態を示している。
【００４１】
ここで、図３（ａ）および（ｂ）において流路遮断弁１０Ａを平面視した構成を模式的に示す。図３（ａ）に示すように、弁体１２と弁座部１４とが当接していない状態は、弁体１２が開いている開状態である。なお、図３（ａ）に示す模式図は、図２に示す断面図の状態に対応する。この開状態では、図３（ａ）および図２において矢印Ｆ１で示すように、ガスは流入口２１ａから流入部２１内に流入し、図２に示す流出部導入口２１ｂを介して流出部２２内に流入し、弁体１２と弁座部１４との間を経て、図３（ａ）および図２において矢印Ｆ２で示すように流出口２２ａから流出する。
【００４２】
一方、図３（ｂ）に模式的に示すように、弁体１２と弁座部１４とが当接している状態は、弁体１２が閉じた閉状態である。この状態では、図２に示す弁体１２の弁体当接面１２ａが弁座部１４の弁座当接面１４ａに接触するので、流出口２２ａは弁体１２によって閉じられる。それゆえ、流入口２１ａからガスが流入しても本体部１１からガスが流出できないため、ガスが遮断される。なお、図３（ｂ）では、説明の便宜上、流出口２２ａからガスが流出しないので、流出方向を示す矢印Ｆ２は点線で示してガスの流出が無いことを表している。
【００４３】
［流入軸および流出軸の位置関係］
次に、前記構成の流路遮断弁１０Ａにおいて、流入軸Ｘ１および流出軸Ｘ２の位置関係について、図１ないし図４を参照して具体的に説明する。
【００４４】
本実施の形態では、前述したように、流入部２１の流入軸Ｘ１と流出部２２の流出軸Ｘ２とがねじれの位置となるように、これら流入部２１および流出部２２が本体部１１に設けられている。具体的には、図１に示すように、流路遮断弁１０Ａを前方から見たときに、流出部２２は、その中心軸（流出軸Ｘ２）が前後方向（縦方向）に沿って配置しており、流入部２１は、その中心軸（流入軸Ｘ１）が上下方向（高さ方向）に沿って配置しているが、流入部２１は、流出部２２における向かって左上部につながるように位置している。
【００４５】
この状態では、流出軸Ｘ２は図１において紙面の法線方向に沿って位置しているのに対して、流入軸Ｘ１は、流出軸Ｘ２に交差することなく、流出軸Ｘ２に対して直角をなして紙面方向に位置している。つまり、流入軸Ｘ１および流出軸Ｘ２は、同一平面内で平行にも交差するようにも配置しておらず、ねじれの位置（skew position）にある。このとき、図３（ａ）に模式的に示すように、流入口２１ａから流出部２２内を見れば、弁体１２の一端のみが目視できる。
【００４６】
このように、流入軸Ｘ１および流出軸Ｘ２が平行でない状態で交差せずにずれた状態にあれば、図４に示すように、流入部２１から流入したガスは弁箱を兼ねる流出部２２に勢い良く流入することがなく、流出部２２の側方（図４および図１では左上方）から比較的緩やかに流入することになる。言い換えれば、ガスは流出軸Ｘ２に直交（または交差）する方向から直接的に流れ込むのではなく、流出軸Ｘ１の方向からいったん折れ曲がった上で流出軸Ｘ２に交差する方向に流れ込むことになる。それゆえ、ガスに異物が含まれており、弁箱である流出部２２内に異物が侵入しても、弁受け１３に異物が接触した状態で残存する可能性を低減することができる。
【００４７】
さらに、弁箱を兼ねる流出部２２内では、流出部２２の上部側方からガスが流入するため、図４に示すように、流出部２２内では矢印Ｆ３で示す旋回流が形成される。この旋回流は、流出部２２の断面方向、すなわち、流出部２２の内周面に沿って流出軸Ｘ２を中心に周回する方向に沿った流れとなっている。弁体１２は弁座部１４に対向するように位置しているため、ガスに異物が含まれていても、当該ガスは弁座部１４に向かって強く流れることがなく弁体１２の前側で旋回流となって流れるので、異物が弁座部１４に接触した状態で残存する可能性を有効に低減することができる。
【００４８】
異物の接触および残存に関してより具体的に説明する。前述した弁受け１３または弁座部１４等は、本体部１１内において流路内に位置したり流路の中心に向かって突出したりする部材または部位である。このような部材または部位を便宜上、流路内突出部位と称すると、ガスに異物が含まれていれば、当該異物が流路内突出部位に接触したときに、ガスの圧力によって流れ方向に向かって押し付けられて、流路内突出部位に残存するおそれがある。また、ガスの圧力により押し付けられないとしても、異物の種類によっては、流路内突出部位に異物が接触することで、その表面に異物が付着する可能性があり、流路内突出部位の構造によっては、当該流路内突出部位に異物が接触することで引っかかる可能性もある。
【００４９】
これに対して、本実施の形態では、流入軸Ｘ１および流出軸Ｘ２がねじれの位置にあるので、前述したように流出部２２に流入するガスの勢いが緩和される。さらに、流出部２２の内部では旋回流が形成されるので、当該流出部２２内では、流出軸Ｘ２に沿った単純な流れではなく旋回流を含む多様な流れが生じ得る。そのため、ガスに含まれる異物が流出部２２内に侵入しても、当該異物は弁受け１３または弁座部１４に接触して押さえつけられるような状態で維持される可能性を低くすることができる。
【００５０】
しかも、流出部２２内に異物が侵入しても、旋回流が形成されることにより当該異物は流出部２２の中心部付近に集まりやすくなる。そのため、流出部２２内に異物が侵入していても、ガスが矢印Ｆ２方向に流出する際に、当該異物が流出口２２ａの外周に位置する弁座部１４に接触する可能性をより低くすることができる。その結果、流路遮断弁１０Ａ内において、異物の侵入による影響を有効に抑制し、異常発生時の緊急動作の信頼性を向上することができる。
【００５１】
また、本実施の形態では、前述したように、弁受け１３は筒状部２３により保護されているので、弁受け１３のうち筒状部２３内に収納されている部位については、異物の接触を実質的に防止することができる。さらに、弁受け１３を覆う筒状部２３も流路突出部位ということができるが、この筒状部２３に対しても異物が接触して残存する可能性を低減することができる。開状態から閉状態に移行する過程で弁受け１３は筒状部２３から露出することになるが、筒状部２３に異物が残存していなければ、露出した弁受け１３が筒状部２３内に戻るときに、弁受け１３と筒状部２３との隙間に異物が入るおそれを実質的に回避することができる。
【００５２】
さらに、流入軸Ｘ１および流出軸Ｘ２がねじれの位置となっていれば、流路遮断弁１０Ａの取り付けの自由度を高めることができる。例えば、既存のガスメータ内部に流路遮断弁に取り付ける場合に、一般的な構造（流入軸Ｘ１および流出軸Ｘ２が交差している構成）の流路遮断弁を取り付けることができない部位であっても、本実施の形態に係る流路遮断弁１０Ａであれば、流入軸Ｘ１および流出軸Ｘ２のねじれの位置関係を設置場所に合わせて適宜設定することで設置が可能となる。
【００５３】
ここで、流入軸Ｘ１および流出軸Ｘ２はねじれの位置にあればよく、流入部２１および流出部２２の具体的な位置関係は特に限定されない。例えば、本実施の形態では、図１に示すように、流出部２２の左上方に流入部２１がつながるような位置関係にあるが、右上方につながるような位置関係にあってもよいし、左下方または右下方につながるような位置関係であってもよい。言い換えれば、流出口導入部２１ｂから流出部２２内に導入されるガスの流れ方向（導入方向）は、流入軸Ｘ１に対して直交しないように交差していればよい。
【００５４】
また、流入部２１は、図１に示すように、流出部２２の左右の上部側方につながっていることが好ましい。言い換えれば、前記導入方向が前記流出軸Ｘ１に対して鈍角を成すように交差していることが好ましい。これにより、流入部２１と流出部２２とをつなぐ流出部導入口２１ｂは、流出部２２の側部の上方に偏在することになるため、本体部１１の容積の増大を回避できるとともに、流出部２２内に旋回流を形成させやすくなる。
【００５５】
さらに、流出部２２に対する流入軸Ｘ１の位置は、図１に示すように、流出部２２における流出軸Ｘ２（図１の位置Ｐ１）から流出部２２の外周面（図１の位置Ｐ２）の間であることが好ましい。流入部２１および流出部２２がこのような位置関係で本体部１１に設けられていれば、本体部１１の容積の増大を抑制できるとともに旋回流の過剰な増大も抑制することができるので、旋回流の発生によるガスの流出しにくさ（圧力損失）を有効に抑制することができ、流路遮断弁１０Ａ内で円滑なガスの流れを形成することができる。
【００５６】
［変形例］
本実施の形態に係る流路遮断弁１０Ａは前述した構成のみに限定されるものではない。例えば、本体部１１は、流入部２１および流出部２２を有し、流出部２２が弁箱を兼ねている構成に限定されず、流入部２１および流出部２２以外に、他の機能を有する部位が設けられてもよい。具体的には、図２に示すように、弁受け１３を覆う筒状部２３、あるいは、図１および図２に示すように、本体部１１の上部に設けられるフランジ部２４等を挙げることができる。
【００５７】
筒状部２３は、図２に示すように、弁体１２が開状態にあるとき、弁受け１３を覆うように流出部２２の後端から前方に延伸するよう設けられている。これにより、開状態で弁受け１３を保護することができる。フランジ部２４は、流路遮断弁１０Ａを所定の位置に取り付けるための平板状の枠体であり、ボルト、ネジ、ピン部材、リベット等の固定部材を挿入できる貫通孔が設けられている。筒状部２３およびフランジ部２４の具体的な構成は特に限定されず、流路遮断弁１０Ａの具体的な構成に応じて公知の種々の構成を採用することができる。例えば、フランジ部２４は上面ではなく下面に設けられてもよい。
【００５８】
また、本実施の形態では、流入部２１および流出部２２は円管状（円筒状）であるが、流入部２１および流出部２２の形状はこれに限定されず、断面が楕円状の管構造であってもよいし、流体の種類によっては、断面が矩形や多角形等であってもよい。さらに、本実施の形態では、流入部２１と流出部２２とは流出部導入口２１ｂを介して直接つながっているが、流入部２１および流出部２２の間に短い管構造（流出部導入管）が設けられてもよい。
【００５９】
なお、本実施の形態では、流入口２１ａから弁体１２の一端のみが目視できる位置に、流入部２１が流出部２２に接続されていることが好ましい。この接続位置は、流入軸Ｘ１の位置が、流出軸Ｘ２から流出部２２の外周面の間である条件と重なるが、流入口２１ａから弁体１２を平面視したときに、略長方形状に見える弁体１２の両端が見えるのではなく、一端のみが見えるような状態であれば、弁体１２を基準として流入部２１の位置は左右のいずれかの方向に偏っていることになる。それゆえ、流入部２１の接続位置は、流出部２２内で旋回流を形成するような位置であり、かつ、本体部１１の容積の増大を抑制し得る位置に規定することができる。
【００６０】
また、本実施の形態に係る流路遮断弁１０Ａは、天然ガスまたは液化石油ガス（ＬＰガス）等の燃料ガスを遮断するために用いられるが、本発明はこれに限定されず、燃料以外の種々のガスを遮断する用途にも用いることができ、あるいは、他の液状の流体、もしくは流体状の挙動を示す物体を遮断する用途にも好適に用いることができる。また、本実施の形態に係る流路遮断弁１０Ａは、例えば、ガスメータ等に取り付けられるが、本発明はこれに限定されず、ガスメータ等の流量計以外の機器に取り付けることができ、あるいは、必要に応じて配管に直接設けることができる。
【００６１】
なお、本実施の形態では、流入軸Ｘ１と流出軸Ｘ２とはねじれの状態で直交する位置関係となっているが、本発明はこれに限定されない。すなわち、流入軸Ｘ１と流出軸Ｘ２とで形成される角度は直角に限定されず、ねじれの位置関係にあって平行とならない限りどのような角度にも設定することができる。このように各軸で形成される角度を適宜設定することができれば、流路遮断弁１０Ａの設置の自由度をより一層向上させることができる。
【００６２】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る流路遮断弁は、前記実施の形態１に係る流路遮断弁１０Ａと基本的に同じ構成を有しているが、開状態における弁体１２の位置が異なっている。この点について、図５ないし図９を参照して具体的に説明する。
【００６３】
図５および図６の下図に示すように、本実施の形態に係る流路遮断弁１０Ｂは、前記実施の形態１に係る流路遮断弁１０Ａ（図５および図６の上図に示す）とほぼ同一の構成を有しているが、開状態において弁体１２が前方に偏在している。具体的には、前記実施の形態１に係る流路遮断弁１０Ａにおいて、開状態における弁体１２の前面の位置をＰ３とすれば、本実施の形態に係る流路遮断弁１０Ｂにおいては、開状態における弁体１２の前面の位置が位置Ｐ３よりも前側（流出口２２ａ側）に移動した位置Ｐ４になっている。なお、図５は、前記実施の形態１で説明した図２と同様に縦断面図となっているが、図６は、流路遮断弁１０Ａまたは流路遮断弁１０Ｂを上方から示す平面図（上面図）となっている。
【００６４】
弁体１２の位置Ｐ３およびＰ４についてより具体的に説明すると、図７（ａ）に模式的に示すように、流路遮断弁１０Ａにおける弁体１２の位置Ｐ３は、流入口２１ａの後方の内周に近接する位置となっている。これに対して、流路遮断弁１０Ｂにおける弁体１２の位置Ｐ４は、例えば流入口２１ａから流出部２２の内部を目視したときの投影図を基準として、当該流入口２１ａの略中央部の位置となっている。
【００６５】
ここで前記実施の形態１で説明したように、流入軸Ｘ１および流出軸Ｘ２がねじれの位置関係にあれば、流出部２２内に流入したガスは旋回流を形成するが、この旋回流が強すぎるとガスの流れにおける圧力損失が増大し、ガスが流れにくくなる。旋回流の発生は、弁座部１４に対する異物の接触を抑制する上で有効であるが、旋回流が強すぎれば圧力損失の増大によりガスが良好に流れなくなってしまう。
【００６６】
これに対して、開状態で弁体１２が位置Ｐ４にあれば、図７（ｂ）に示すように、ガスが流入口２１ａから流入部２１内に流入すると（図中矢印Ｆ１）、流出部導入口２１ｂから流出部２２に流入するガスの流れは、流出部導入口２１ｂの中央付近に配置される弁体１２によって矢印Ｆ１１および矢印Ｆ１２で示されるように、略等分に分割されることになる。これにより、流出部２２内に形成される旋回流の強さを抑制できるので、矢印Ｆ２で示されるように、流出口２２ａからガスが良好に流出される。それゆえ、ガスの流れの圧力損失を低減することができる。
【００６７】
また、本実施の形態では、前記実施の形態１で説明したように、流入軸Ｘ１および流出軸Ｘ２がねじれの位置関係にあるので、ガスの流れが弁体１２および弁受け１３を直撃しにくい。本実施の形態では、図６下図に示すように、流入口２１ａから流出部２２内を目視すると、弁受け１３の一部が筒状部２３から露出している状態にあるが、ガスに異物が含まれていても、当該異物が弁受け１３に接触する等して弁体１２の円滑な進退移動を妨げるおそれを軽減することができる。
【００６８】
さらに、流入軸Ｘ１および流出軸Ｘ２がねじれの位置関係にあれば、駆動機構１５の制御を変更することで弁体１２の位置を標準的な位置Ｐ３から前方の位置Ｐ４に移動させることができる。それゆえ、特に本体部１１等の構成を変えることなく、容易に旋回流の強さを緩和することができる。なお、弁受け１３への異物の接触をより有効に回避するために、筒状部２３と弁体１２の後面との間に、別途、筒状の保護部材を取り付けてもよいし、本体部１１の筒状部２３をより長く設計してもよい。
【００６９】
本実施の形態において、弁体１２の位置は、図６の下図または図７（ａ）に示すような流入口２１ａの略中央部に限定されず、旋回流の強さを抑制して流出口２２ａからガスを良好に流出できる位置であればよい。言い換えれば、弁体１２の位置は、実際に発生する旋回流の強さに応じて適宜変更することができるので、弁体１２の位置は、流入口２１ａから見て略中央部に限定されるわけではなく、中央部よりも多少前寄りまたは後寄りに偏在してもよいことはいうまでもない。
【００７０】
旋回流の強さを抑制し得る弁体１２の位置は、流入口２１ａから目視したときの位置として規定することもできるし、前述したように、流出部導入口２１ｂの前方の位置として規定することもできる。いずれにせよ、本実施の形態では、弁体１２は、開状態で、流入したガスの流れ（矢印Ｆ１）を二つの流れ（矢印Ｆ１１および矢印Ｆ１２）に分割して流出部２２内に流入できるように、当該流出部２２内に配置されていればよく、前記二つの流れは、略同程度の流量であってもよいし、一方の流量が多くなってもよい。
【００７１】
ここで、流出部２２内における弁体１２のより好ましい位置は特に限定されないが、例えば、図８に示すように、弁体１２の位置と圧力損失の大きさとの間には、極小値を有する放物線状に変化する関係が見出される。
【００７２】
流入部２１の直径Ｄ＝２８ｍｍであるときに、弁体１２が開状態（図５および図６における位置Ｐ３に相当）にあるときの弁体１２の位置を、図９に示すように基準位置とする。この基準位置から弁体１２が前進した位置Ｐ４を０．５ｍｍずつ変化させて圧力損失を計測したところ、図８に示すように、位置Ｐ４＝０．０ｍｍ（基準位置Ｐ３）では約１８．０Ｐａであった圧力損失は徐々に小さくなり、位置Ｐ４＝２．５ｍｍでは約１７．０Ｐａ近くまで低下する。さらに、位置Ｐ４＝５．０〜５．５ｍｍでは圧力損失は極小値を示すが、それ以降は徐々に増加し、位置Ｐ４＝７．０ｍｍに達した時点で約１７．０Ｐａに及ぶ。位置Ｐ４＝７．０ｍｍを超えると圧力損失は比較的急速に増加していく。
【００７３】
この実施例では、圧力損失が約１７．０Ｐａ以下であれば、旋回流を有効に抑制できるものと判定することができる。図８に示す結果では、前進位置Ｐ４＝２．５〜７．０ｍｍの範囲内となる。そして、弁体１２の前進位置Ｐ４に対する圧力損失の低減は、流入口２１ａの直径に依存すると判断される。そこで、本実施の形態においては、流入口２１ａの直径をＤとしたときに、前進位置Ｐ４を直径Ｄの少数倍で表すものとする。
【００７４】
具体的には、図９に示すように、基準位置Ｐ３は、流入口２１ａから目視できる位置にあり、流入口２１ａの内周から見て１０．６ｍｍの位置にある。それゆえ、基準位置Ｐ４の下限値である２．５ｍｍ前進の位置は、流入口２１ａの内周から見て１３．１ｍｍの位置となるので、直径Ｄの少数倍で表せば下限値は０．４６Ｄとなる。また、上限値である７．０ｍｍ前進の位置は、流入口２１ａの内周から見て１７．６ｍｍの位置となるので、直径Ｄの少数倍で表せば上限値は０．６３Ｄとなる。
【００７５】
このように、本実施の形態においては、弁体１２を基準位置から０．４６Ｄ〜０．６３Ｄの範囲内で前進させたときに、当該弁体１２は、旋回流を有効に緩和する部材として機能できる緩和部材として機能させることもできる。
【００７６】
なお、基準位置から前進させた弁体１２は、流出部２２内に形成されるガスの旋回流の強さを緩和させる部材ということができる。このような部材を「旋回流緩和部材」と称すれば、当該旋回流緩和部材は、弁体１２以外の独立した部材として設けることもできる。例えば、弁体１２とは別体として、流入部２１からの流入方向に沿って板状部材を設けることができる。板状部材の設置場所は特に限定されず、本体部１１内であって弁体１２の進退移動を妨げない位置であればよい。例えば、流入部２１における流出部導入口２１ｂ側に流入部２１内を二分するような板状部材が設けられる構成を挙げることができる。
【００７７】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係る流路遮断弁は、前記実施の形態２に係る流路遮断弁１０Ｂと同様に、旋回流緩和部材を備えているが、当該旋回流緩和部材は、基準位置から前進した弁体１２等ではなく、流出部２２または弁体１２の前面に設けられる複数のリブ部材となっている。この点について、図１０（ａ），（ｂ）ないし図１３を参照して具体的に説明する。
【００７８】
本実施の形態に係る流路遮断弁１０Ｃは、図１０（ａ）に示すように、流出部２２の内周面に複数の内周リブ部材２５が設けられている本体部３１を備えている。前記実施の形態１に係る流路遮断弁１０Ａ（または前記実施の形態２に係る流路遮断弁１０Ｂ）が備える本体部１１は、図１０（ｂ）に示すように、流出部２２の内周面には突出部等は特に設けられていない。これに対して、本実施の形態に係る流路遮断弁１０Ｃにおいては、流出部２２の内周面には、流出軸Ｘ２方向に沿って延伸する内周リブ部材２５が、当該内周面の周方向に等間隔に設けられている。
【００７９】
この内周リブ部材２５の具体的な構成は特に限定されず、本体部３１に対して一体的に設けられてもよいし、独立したリブ部材を流出部２２の内周面に公知の方法で固定される構成であってもよい。内周リブ部材２５の高さ、すなわち流出部２２の内周面から突出した高さは、弁体１２の開閉を妨げない高さであればよく特に限定されない。同様に、内周リブ部材２５の幅（厚み）も特に限定されない。また、内周リブ部材２５の長さも特に限定されないが、一端が流出部２２の閉塞部に接し、他端が流出口２２ａに設けられる弁座部１４に接触しない位置となる長さであればよい。
【００８０】
このように、内周リブ部材２５が設けられていれば、図１１に示すように、本実施の形態に係る流路遮断弁１０Ｃにおいては、流出部２２内に形成される旋回流（矢印Ｆ３）が内周リブ部材２５により部分的に妨げられるので、当該旋回流の強さが緩和される。それゆえ、前記実施の形態２と同様に、流出口２２ａから矢印Ｆ２で示されるようガスが良好に流出されるので、ガスの流れの圧力損失を有効に低減することができる。なお、本体部３１以外の流路遮断弁１０Ｃの構成は、前述した流路遮断弁１０Ａまたは流路遮断弁１０Ｂと同様であるので、その説明は省略する。
【００８１】
なお、弁受け１３を覆う筒状部２３の外周にも、当該筒状部２３の軸方向（流出軸Ｘ２方向）に沿って延伸する筒状部リブ部材２６が、外周面の周方向に等間隔に設けられている。この筒状部リブ部材２６は、前述した付勢バネ１６を筒状部２３の外周で保持するために設けられるものである。筒状部リブ部材２６の「リブ部材」としての構成は、内周リブ部材２５と同様であればよく、特に限定されない。
【００８２】
あるいは、本実施の形態に係る他の流路遮断弁１０Ｄは、図１２および図１３に示すように、弁体３２が弁体リブ部材３２ｂを有する構成であってもよい。流路遮断弁１０Ｄの基本的な構成は、図１２に示すように、前述した流路遮断弁１０Ａまたは流路遮断弁１０Ｂと同様であり、前記弁体１２に代えて弁体リブ部材３２ｂを備える弁体３２が弁受け１３により支持されている。
【００８３】
弁体リブ部材３２ｂは、図１３に示すように、弁体３２の前面において、当該弁体３２の中心から放射状に延伸して設けられている。弁体リブ部材３２ｂは、弁体３２の中心側の端部の高さが大きく、弁体３２の周縁側の高さは小さくなるように、傾斜した形状を有している。弁体リブ部材３２ｂの周縁側の端部よりも外側には、前記弁体１２と同様に、弁体当接面３２ａが設けられている。
【００８４】
弁体リブ部材３２ｂは、弁体３２に一体的に設けられてもよいし、弁体１２の前面に後から公知の方法で取り付けられる構成であってもよい。弁体リブ部材３２ｂの形状は、側方から見れば略三角形状となっているが、直角台形状であってもよいし、他の形状であってもよい。また、弁体リブ部材３２ｂの幅（厚み）も特に限定されず、弁体リブ部材３２ｂの数も特に限定されない。
【００８５】
このように、弁体３２の前面に弁体リブ部材３２ｂが設けられている構成であっても、前記内周リブ部材２５と同様に、流出部２２内に形成される旋回流の強さを緩和できるので、流出口２２ａから矢印Ｆ２で示されるようガスが良好に流出され、ガスの流れの圧力損失を有効に低減することができる。
【００８６】
本実施の形態における旋回流緩和部材の具体的構成は、前述した各構成のみに限定されず、内周リブ部材２５と弁体リブ部材３２ｂとが併用されてもよいし、前述したように、前記実施の形態２の構成と弁体リブ部材３２ｂとが併用されてもよいし、内周リブ部材２５、弁体リブ部材３２ｂ、および前記実施の形態２の構成のいずれもが併用されてもよい。
【００８７】
また、内周リブ部材２５および弁体リブ部材３２ｂには、穴またはスリット等が設けられてもよい。これら穴またはスリットを適宜設けることにより、これら旋回流緩和部材による旋回流の阻害機能を調節することができる。これら穴またはスリットの寸法、形状、個数等の構成は特に限定されず、想定される圧力損失または流出口２２ａからの流出量等に応じて適宜設定することができる。
【００８８】
なお、本発明は前記実施の形態の記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲内で種々の変更が可能であり、異なる実施の形態や複数の変形例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、ガス等の各種流体を遮断する流体遮断弁の分野に広く好適に用いることができ、さらには、流体遮断弁を備える各種機器または設備等の分野にも好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００９０】
１０Ａ〜１０Ｄ 流路遮断弁
１１ 本体部
１２ 弁体
１３ 弁受け（弁棒）
１４ 弁座部
１５ 駆動機構
１６ コネクタ部
１８ リードシャフト（弁棒）
２１ 流入部
２１ａ 流入口
２１ｂ 流出部導入口
２２ 流出部
２５ 内周リブ部材
３１ 本体部
３２ 弁体
３２ｂ 弁体リブ部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流路遮断弁に関し、特に、互いに異なる方向に配置される流入口および流出口を有する流路遮断弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス配管等の流体が流れる配管、あるいは、これら流体の流量を計測する流量計（ガスメータ）等には、流体が漏洩する異常が発生したときに、配管内の流体の流れを遮断するための流路遮断弁が設けられている。
【０００３】
一般的な流路遮断弁の構成について一例を挙げて説明する。例えば、特許文献１に開示される流路遮断弁（特許文献１では「遮断弁」）は、ガスメータに設けられており、当該ガスメータのハウジングの一部に設けられる弁座部と、この弁座部に対して移動可能に設けられる弁体と、この弁体を移動させるための電磁駆動機構とを備えている。
【０００４】
弁体には弁受けが設けられており、電磁駆動機構が弁受けを引き込むことにより弁体が弁座部から離脱する。この状態が流路遮断弁の開状態である。また、電磁駆動機構が弁受けを押し出すことにより弁体は弁座部に当接する。この状態が流路遮断弁の閉状態である。弁体における弁座部に当接する部位には弁ゴムが設けられている。この弁ゴムの当接面が、弁座部の表面（弁座部の当接面）に圧着されることにより、流路遮断弁の閉状態が気密に維持される。
【０００５】
特許文献１においては、弁体の移動は電磁駆動機構により行われるが、例えば、特許文献２に開示されるように、電磁駆動機構に代えてモータ等の電動機、ダイヤフラム等の空力機構、スプリング等で構成される駆動機構を用いることもできる。
【０００６】
流路遮断弁はガスメータの上部の一端側に設けられており、ガスはガスメータの上側から遮断弁を介して当該ガスメータ内部に流入する。したがって、遮断弁におけるガスの流入口はガスメータの上方を向いており、流出口はガスメータの内部側すなわち流出口の方向に対して折れ曲がった方向に向いている。言い換えれば、ガスの流入側流路と流出側流路とが交差する位置に遮断弁の要部（弁体および弁座部）が設けられることになる。
【０００７】
ところで、配管または流量計等を設置したり交換したりする工事に伴って、配管内に異物が残存することがある。このような異物は、ガス等の流体の流れとともに配管内を移動し、配管につながる各種の弁または機器に損傷を与えるおそれがある。そこで、例えば、特許文献３には、弁棒を保護する保護部材を備える流路遮断弁が開示されている。
【０００８】
この流路遮断弁（特許文献３では流体遮断弁）は、弁棒（特許文献３ではリードシャフト）を筒状体に挿入して弁棒の雄ねじ部と筒状体の雌ねじ部とを螺合させ、これら弁棒と筒状体とを駆動機構（特許文献３では電動アクチュエータ）により相対的に螺進させて、弁体を開閉動作させる構成となっており、保護部材は、筒状体の開口端部を弁棒の雄ねじ部とともに内包するよう設けられている。これにより、弁棒の雄ねじ部、および、当該雄ねじ部と筒状体の雌ねじ部との螺合部分が、流路内で常に剥き出しにならないため、異物の侵入による動作不良を防止することが可能とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−２０５４３４号公報
【特許文献２】特許３００６２８８号公報
【特許文献３】特開平１１−１７３４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１〜３に開示される流路遮断弁は、前述したように、ガス漏れ等の異常発生時に確実にガスの流通を遮断する必要がある。ここで、流路遮断弁に異物が侵入したときには、弁受けの動作部分に異物が接触して残存する等して弁体が適切に移動できないだけでなく、弁座部に異物が接触して残存する等して、流路遮断弁の閉状態が適切に保持されない可能性もある。
【００１１】
一般的な商用ガス（天然ガス、プロパンガス等）の配管には、異物を除去するためのストレーナが設けられたり、各種工事において異物が残存しないように工夫されたりしているため、流路遮断弁の動作不全が発生する可能性は、通常、極めて低いものとなっている。ところが、例えば、環境保護の観点から近年開発が進んでいるバイオガスプラントでは、一般的な商用ガスに比べてガス中に異物が含まれる可能性が高くなっている。これは、バイオガスプラントは廃棄物を発酵させてメタンガス等を生産するものであるが、廃棄物中には様々な異物が含まれるためである。
【００１２】
特許文献３に開示の技術は、弁棒を保護する保護部材を備える構成であるため、弁体の開閉動作の信頼性を向上させることができる。ただし、保護部材は、筒状体と同心円状の円筒形となっており、駆動機構により弁棒が正逆回転すると、筒状体は、保護部材の内周面に摺接しながら弁体と一体に往復動するよう構成されている。したがって、異物混入の可能性が高ければ、保護部材と筒状体との間に異物が侵入する可能性は否定しきれず、また、弁座部への異物の接触等も有効に回避できない可能性がある。
【００１３】
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、異物の侵入による影響を有効に抑制し、異常発生時の緊急動作の信頼性を向上することが可能な流路遮断弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る流路遮断弁は、前記の課題を解決するために、流体が流入する管状の流入部、および、前記流体が流出する管状の流出部を有する本体部と、前記流出部内で当該流出部の中心軸方向に進退移動可能に設けられる弁体と、前記流出部の中心軸方向に沿って配置され、前記弁体を支持する弁棒と、前記流出部の流出口に設けられ、前記弁体が当接した状態で前記流体を遮断する弁座部と、を備え、前記流入部および前記流出部は、それぞれの中心軸がねじれの位置となる状態で、互いに接続されている構成である。
【００１５】
前記流路遮断弁においては、前記流入部の中心軸は、前記流出部の中心軸と外周面との間に位置している構成であってもよい。
【００１６】
前記流路遮断弁においては、前記流出部に対する前記流入部の接続位置は、前記流入部の流入口から前記弁体の一端のみが目視できる位置である構成であってもよい。
【００１７】
前記流路遮断弁においては、前記本体部内には、前記流出部内に形成される流体の旋回流の強さを緩和する旋回流緩和部材が設けられている構成であってもよい。
【００１８】
前記流路遮断弁においては、前記旋回流緩和部材は、前記流体の流入方向に沿って配置される板状部材である構成であってもよい。
【００１９】
前記流路遮断弁においては、開状態にあるときの前記弁体の位置を基準位置とし、前記流入口の直径をＤとしたときに、当該弁体は、基準位置から０．４６Ｄ〜０．６３Ｄの範囲内で前進させたときに、前記旋回流緩和部材として機能する構成であってもよい。
【００２０】
前記流路遮断弁においては、前記旋回流緩和部材は、前記流出部の内周面に、軸方向に沿って延設される複数のリブ部材である構成であってもよい。
【００２１】
前記流路遮断弁においては、前記旋回流緩和部材は、前記弁体の流出側の面に、当該面の中心から放射状に延設される複数のリブ部材である構成であってもよい。
【００２２】
前記流路遮断弁においては、前記弁棒を進退移動させる駆動機構をさらに備え、当該駆動機構は、前記流出部の流出口の反対側となる端部に位置している構成であってもよい。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように、本発明では、異物の侵入による影響を有効に抑制し、異常発生時の緊急動作の信頼性を向上することが可能な流路遮断弁を提供することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る流路遮断弁の構成の一例を示す平面図である。
【図２】図１に示す流路遮断弁の内部構成を示す縦断面図である。
【図３】（ａ）は、図１に示す流路遮断弁の開状態を上方から示す模式的平面図であり、（ｂ）は、図１に示す流路遮断弁の閉状態を上方から示す模式的平面図である。
【図４】図１に示す流路遮断弁の流出部内に旋回流が生じている状態を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る流路遮断弁の構成を、前記実施の形態１に係る流路遮断弁の構成と対比して示す断面図である。
【図６】図５に示す流路遮断弁を上方から見た状態を示す平面図である。
【図７】（ａ）は、図５および図６に示す流路遮断弁の開状態を上方から示す模式的平面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す流路遮断弁の開状態における流体の流れを示す模式的断面図である。
【図８】図５に示す流路遮断弁における弁体の位置と流体の圧力損失との関係の一例を示すグラフである。
【図９】図８に示すグラフにおける弁体の基準位置と前進位置の下限値および上限値とを対比して示す模式図である。
【図１０】（ａ）は、本発明の実施の形態３に係る流路遮断弁が備える本体部の構成の一例を示す斜視図であり、（ｂ）は、図１または図５に示す流路遮断弁が備える本体部の構成の一例を示す斜視図である。
【図１１】図１０（ａ）に示す流路遮断弁の流出部内に生じる旋回流が緩和されている状態を示す斜視図である。
【図１２】本発明の実施の形態３に係る流路遮断弁の他の構成の一例を示す縦断面図である。
【図１３】図１２に示す流路遮断弁が備える弁体の構成の一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。
【００２６】
（実施の形態１）
［流路遮断弁の構成］
まず、本発明の実施の形態１に係る流路遮断弁の構成の一例について図１、図２および図３（ａ）、（ｂ）、並びに図５を参照して具体的に説明する。
【００２７】
図１および図２に示すように、本発明の実施の形態１に係る流路遮断弁１０Ａは、流入部２１および流出部２２を有する本体部１１と、弁体１２と、弁受け１３と、弁座部１４と、駆動機構１５と、付勢バネ１６と、コネクタ部１７とを備えている。本実施の形態では、流路遮断弁１０Ａに流入および流出する流体は、天然ガスまたは液化石油ガス（ＬＰガス）等の公知のガスである。本体部１１は、互いに異なる方向に配置され、ガスを流入するための流入口２１ａとガスを流出させるための流出口２２ａとを有している。
【００２８】
本体部１１は、内部に流路遮断弁１０Ａの要部である弁体１２および弁受け１３を収容する弁箱と、弁箱内部にガスを流入および流出させる流路とを構成するものである。流入部２１は、本体部１１においてガスを流路遮断弁１０Ａ内に流入させるための部位であって、円筒形の管状となっている。また、流出部２２は、本体部１１において流路遮断弁１０Ａ内に流入したガスを流出させるための部位であって、流入部２１と同様に円筒形の管状となっている。さらに、流出部２２の内部には弁体１２および弁受け１３が配置されている。したがって、流出部２２は、ガスを流出させるための流路を構成する部位であるとともに、弁体１２および弁受け１３を収容する弁箱でもある。
【００２９】
流入部２１は、図１に示すように、流路遮断弁１０Ａの上下方向に沿って設けられており、流出部２２は、図２に示すように、流路遮断弁１０Ａの前後方向に沿って設けられている。そして流入部２１および流出部２２は、少なくともその一端が開口となっている。具体的には、流入部２１の一端（上流端）は、図２に示すように、ガスを流入させる流入口２１ａとなっており、他端（下流端）は、流入したガスを流出部２２の上部側方から導入する流出部導入口２１ｂとなっている。また、流出部２２の一端（下流端）は、図２に示すように、流入したガスを流出させる流出口２２ａとなっているが、他端は開口ではなく閉じられた閉塞部となっており、この閉塞部には駆動機構１５が設けられている。また、流出部２２の上流端は、流入部２１の下流端（流出部導入口２１ｂ）と実質的に一致している。
【００３０】
なお、本実施の形態（並びに後述する他の実施の形態）では、流出部２２の開口側すなわち流出口２２ａの側を前方、その反対側である流出部２２の閉塞側、すなわち駆動機構１５が設けられている側を後方とする。また、流出部２２を水平方向に沿って配置させたときに、本実施の形態では、流入部２１は垂直方向に配置されるので、流入部２１の開口側すなわち流入口２１ａの側を上方、その反対側である流出部導入口２１ｂの側をした方とする。さらに、流路遮断弁１０Ａの前後方向を縦方向とし、上下方向を高さ方向とし、前後方向に対して水平面に直交する方向を横方向とする。
【００３１】
したがって、図１は、流路遮断弁１０Ａを前方から見た平面図（正面図）であり、図２は、流路遮断弁１０Ａの縦断面図である。また、本体部１１においては、図１に示すように、流出部２２における向かって左横側に流入部２１が設けられている。さらに、図１に示すように、管状の流入部２１の中心軸を流入軸Ｘ１とし、管状の流出部２２の中心軸を流出軸Ｘ２とすれば、本発明では、流入軸Ｘ１と流出軸Ｘ２とは交差せず、それぞれの軸方向がねじれの位置となっている。この点については後に詳述する。
【００３２】
流入部２１および流出部２２は互いに直接接続されている。具体的には、前述したように、流出部２２の上流端は、流入部２１の下流端（流出部導入口２１ｂ）と実質的に一致しているため、図１に示すように、外観上では、流出部２２の左上部の外周に、流入部２１の右下部が食い込むような構成となっている。図２に示すように、流入部２１と流出部２２とは、流出部導入口２１ｂにより接続されているが、この流出部導入口２１ｂは、円管（流入部２１）の右下部を切り欠くことにより形成される開口と同様の形状を有しており、この開口が流出部２２の左上部にも形成されていることになる。
【００３３】
流出部２２内に設けられる弁体１２は、流出部２２の断面形状に応じた円板形状を有しており、図２に示すように、その後面に弁受け１３が取り付けられている。弁体１２の具体的な構成は特に限定されないが、少なくとも前面の周縁部はゴム等の弾性部材で形成されていることが好ましい。これは、後述するように、弁体１２の周縁部が弁座部１４に当接することによって流出口２２ａを閉止するためである。周縁部が弾性部材であれば、弁座部１４に当接したときに気密性を向上させることができるので、ガスを遮断する作用の信頼性を高めることができる。
【００３４】
弁体１２を支持する弁受け１３は、流出部２２の流出軸Ｘ２に沿って配置される円筒状の部材である。弁受け１３の前端は図２に示すように弁体１２を支持し、その後端は図５の下図に示すように駆動機構１５のリードシャフト１８につながっている。リードシャフト１８の外周面には雄ネジが形成されており、弁受け１３の内周面には雌ネジが形成されている。それゆえ、弁受け１３はリードシャフト１８に螺合した状態にあるので、駆動機構１５の動作によりリードシャフト１８が回転して弁受け１３が進退移動する。なお、本実施の形態では、弁受け１３およびリードシャフト１８により弁体１２を支持する弁棒が構成されている。
【００３５】
駆動機構１５は、本実施の形態では、公知のステッピングモータおよびギヤ機構（リードシャフト１８を含む）で構成され、ステッピングモータの回転により弁受け１３を進退移動させる。それゆえ、弁受け１３の前端で支持される弁体１２は、弁受け１３の進退移動に応じて流出部２２内で流出軸Ｘ２方向に進退移動可能となっている。
【００３６】
なお、弁受け１３の構成は特に限定されず、弁体１２を支持できる材質で構成され、駆動機構１５のリードシャフト１８に螺合可能な筒状体であればよい。本実施の形態では、弁受け１３は弁体１２の背面を支持する円板状部位とともに樹脂成型により一体的に構成されている。また、弁棒の構成は、本実施の形態における弁受け１３およびリードシャフト１８に限定されず、公知の他の構成であってもよい。
【００３７】
本実施の形態では、図２に示すように、弁受け１３は、本体部１１の一部である筒状部２３内に挿入されている。この筒状部２３は、弁受け１３と同様に流出部２２の流出軸Ｘ２に沿って位置しており、その先端側（弁体１２側）には付勢バネ１６が設けられている。この付勢バネ１６は、弁体１２が弁座部１４に当接した状態（流出口２２ａを閉止した状態）で、弁体１２が弁座部１４から離れないように弁座部１４に向かって弁体１２を付勢するための部材である。なお、付勢バネ１６の構成は特に限定されず、公知のバネ部材を好適に用いることができる。
【００３８】
駆動機構１５は、コネクタ部１７を介して図示されない電源に接続される。具体的には、図示されないリード線により電源とコネクタ部１７とを接続することにより、駆動機構１５に電源が供給される。また、駆動機構１５は、図示されない制御部の制御により動作する。制御部は、公知のマイクロプロセッサ等により構成され、本実施の形態に係る流路遮断弁１０Ａが設けられる機器またはシステムの指令信号に応じて、駆動機構１５を動作させる。したがって、弁体１２の進退移動（後述する弁体１２の開状態または閉状態）は制御部により制御されることになる。
【００３９】
本実施の形態では、駆動機構１５は、流出部２２における開口側の反対側となる閉塞した端部に位置しているが、本発明はこれに限定されず、駆動機構１５は弁受け１３を進退移動することが可能な公知のさまざま位置に設けることができる。また、本実施の形態では、図１に示すように、コネクタ部１７は、流路遮断弁１０Ａの前側から見て向かって右上に位置しているが、コネクタ部１７の位置もこれに限定されず、公知のさまざまな位置に設けることができる。
【００４０】
流出部２２の開口側すなわち流出口２２ａには、弁体１２に当接する弁座部１４が設けられている。弁座部１４は、図２に示すように、流出口２２ａに嵌合する円環状の枠体となっており、当該枠体の外径は流出部２２の内径よりも小さくなっている。この枠体は、流出口２２ａから見て流出部２２の後方（すなわち弁体１２側）に突出している。弁体１２の前面の周縁部は、弁座部１４に当接する弁体当接面１２ａとなっており、弁座部１４の弁体１２に対向する面は、弁体当接面１２ａに当接する弁座当接面１４ａとなっている。なお、図１は、特に流入軸Ｘ１および流出軸Ｘ２を説明する流出部２２に設けられる弁座部１４を取り外した状態を示している。
【００４１】
ここで、図３（ａ）および（ｂ）において流路遮断弁１０Ａを平面視した構成を模式的に示す。図３（ａ）に示すように、弁体１２と弁座部１４とが当接していない状態は、弁体１２が開いている開状態である。なお、図３（ａ）に示す模式図は、図２に示す断面図の状態に対応する。この開状態では、図３（ａ）および図２において矢印Ｆ１で示すように、ガスは流入口２１ａから流入部２１内に流入し、図２に示す流出部導入口２１ｂを介して流出部２２内に流入し、弁体１２と弁座部１４との間を経て、図３（ａ）および図２において矢印Ｆ２で示すように流出口２２ａから流出する。
【００４２】
一方、図３（ｂ）に模式的に示すように、弁体１２と弁座部１４とが当接している状態は、弁体１２が閉じた閉状態である。この状態では、図２に示す弁体１２の弁体当接面１２ａが弁座部１４の弁座当接面１４ａに接触するので、流出口２２ａは弁体１２によって閉じられる。それゆえ、流入口２１ａからガスが流入しても本体部１１からガスが流出できないため、ガスが遮断される。なお、図３（ｂ）では、説明の便宜上、流出口２２ａからガスが流出しないので、流出方向を示す矢印Ｆ２は点線で示してガスの流出が無いことを表している。
【００４３】
［流入軸および流出軸の位置関係］
次に、前記構成の流路遮断弁１０Ａにおいて、流入軸Ｘ１および流出軸Ｘ２の位置関係について、図１ないし図４を参照して具体的に説明する。
【００４４】
本実施の形態では、前述したように、流入部２１の流入軸Ｘ１と流出部２２の流出軸Ｘ２とがねじれの位置となるように、これら流入部２１および流出部２２が本体部１１に設けられている。具体的には、図１に示すように、流路遮断弁１０Ａを前方から見たときに、流出部２２は、その中心軸（流出軸Ｘ２）が前後方向（縦方向）に沿って配置しており、流入部２１は、その中心軸（流入軸Ｘ１）が上下方向（高さ方向）に沿って配置しているが、流入部２１は、流出部２２における向かって左上部につながるように位置している。
【００４５】
この状態では、流出軸Ｘ２は図１において紙面の法線方向に沿って位置しているのに対して、流入軸Ｘ１は、流出軸Ｘ２に交差することなく、流出軸Ｘ２に対して直角をなして紙面方向に位置している。つまり、流入軸Ｘ１および流出軸Ｘ２は、同一平面内で平行にも交差するようにも配置しておらず、ねじれの位置（skew position）にある。このとき、図３（ａ）に模式的に示すように、流入口２１ａから流出部２２内を見れば、弁体１２の一端のみが目視できる。
【００４６】
このように、流入軸Ｘ１および流出軸Ｘ２が平行でない状態で交差せずにずれた状態にあれば、図４に示すように、流入部２１から流入したガスは弁箱を兼ねる流出部２２に勢い良く流入することがなく、流出部２２の側方（図４および図１では左上方）から比較的緩やかに流入することになる。言い換えれば、ガスは流出軸Ｘ２に直交（または交差）する方向から直接的に流れ込むのではなく、流出軸Ｘ１の方向からいったん折れ曲がった上で流出軸Ｘ２に交差する方向に流れ込むことになる。それゆえ、ガスに異物が含まれており、弁箱である流出部２２内に異物が侵入しても、弁受け１３に異物が接触した状態で残存する可能性を低減することができる。
【００４７】
さらに、弁箱を兼ねる流出部２２内では、流出部２２の上部側方からガスが流入するため、図４に示すように、流出部２２内では矢印Ｆ３で示す旋回流が形成される。この旋回流は、流出部２２の断面方向、すなわち、流出部２２の内周面に沿って流出軸Ｘ２を中心に周回する方向に沿った流れとなっている。弁体１２は弁座部１４に対向するように位置しているため、ガスに異物が含まれていても、当該ガスは弁座部１４に向かって強く流れることがなく弁体１２の前側で旋回流となって流れるので、異物が弁座部１４に接触した状態で残存する可能性を有効に低減することができる。
【００４８】
異物の接触および残存に関してより具体的に説明する。前述した弁受け１３または弁座部１４等は、本体部１１内において流路内に位置したり流路の中心に向かって突出したりする部材または部位である。このような部材または部位を便宜上、流路内突出部位と称すると、ガスに異物が含まれていれば、当該異物が流路内突出部位に接触したときに、ガスの圧力によって流れ方向に向かって押し付けられて、流路内突出部位に残存するおそれがある。また、ガスの圧力により押し付けられないとしても、異物の種類によっては、流路内突出部位に異物が接触することで、その表面に異物が付着する可能性があり、流路内突出部位の構造によっては、当該流路内突出部位に異物が接触することで引っかかる可能性もある。
【００４９】
これに対して、本実施の形態では、流入軸Ｘ１および流出軸Ｘ２がねじれの位置にあるので、前述したように流出部２２に流入するガスの勢いが緩和される。さらに、流出部２２の内部では旋回流が形成されるので、当該流出部２２内では、流出軸Ｘ２に沿った単純な流れではなく旋回流を含む多様な流れが生じ得る。そのため、ガスに含まれる異物が流出部２２内に侵入しても、当該異物は弁受け１３または弁座部１４に接触して押さえつけられるような状態で維持される可能性を低くすることができる。
【００５０】
しかも、流出部２２内に異物が侵入しても、旋回流が形成されることにより当該異物は流出部２２の中心部付近に集まりやすくなる。そのため、流出部２２内に異物が侵入していても、ガスが矢印Ｆ２方向に流出する際に、当該異物が流出口２２ａの外周に位置する弁座部１４に接触する可能性をより低くすることができる。その結果、流路遮断弁１０Ａ内において、異物の侵入による影響を有効に抑制し、異常発生時の緊急動作の信頼性を向上することができる。
【００５１】
また、本実施の形態では、前述したように、弁受け１３は筒状部２３により保護されているので、弁受け１３のうち筒状部２３内に収納されている部位については、異物の接触を実質的に防止することができる。さらに、弁受け１３を覆う筒状部２３も流路突出部位ということができるが、この筒状部２３に対しても異物が接触して残存する可能性を低減することができる。開状態から閉状態に移行する過程で弁受け１３は筒状部２３から露出することになるが、筒状部２３に異物が残存していなければ、露出した弁受け１３が筒状部２３内に戻るときに、弁受け１３と筒状部２３との隙間に異物が入るおそれを実質的に回避することができる。
【００５２】
さらに、流入軸Ｘ１および流出軸Ｘ２がねじれの位置となっていれば、流路遮断弁１０Ａの取り付けの自由度を高めることができる。例えば、既存のガスメータ内部に流路遮断弁に取り付ける場合に、一般的な構造（流入軸Ｘ１および流出軸Ｘ２が交差している構成）の流路遮断弁を取り付けることができない部位であっても、本実施の形態に係る流路遮断弁１０Ａであれば、流入軸Ｘ１および流出軸Ｘ２のねじれの位置関係を設置場所に合わせて適宜設定することで設置が可能となる。
【００５３】
ここで、流入軸Ｘ１および流出軸Ｘ２はねじれの位置にあればよく、流入部２１および流出部２２の具体的な位置関係は特に限定されない。例えば、本実施の形態では、図１に示すように、流出部２２の左上方に流入部２１がつながるような位置関係にあるが、右上方につながるような位置関係にあってもよいし、左下方または右下方につながるような位置関係であってもよい。言い換えれば、流出口導入部２１ｂから流出部２２内に導入されるガスの流れ方向（導入方向）は、流入軸Ｘ１に対して直交しないように交差していればよい。
【００５４】
また、流入部２１は、図１に示すように、流出部２２の左右の上部側方につながっていることが好ましい。言い換えれば、前記導入方向が前記流出軸Ｘ１に対して鈍角を成すように交差していることが好ましい。これにより、流入部２１と流出部２２とをつなぐ流出部導入口２１ｂは、流出部２２の側部の上方に偏在することになるため、本体部１１の容積の増大を回避できるとともに、流出部２２内に旋回流を形成させやすくなる。
【００５５】
さらに、流出部２２に対する流入軸Ｘ１の位置は、図１に示すように、流出部２２における流出軸Ｘ２（図１の位置Ｐ１）から流出部２２の外周面（図１の位置Ｐ２）の間であることが好ましい。流入部２１および流出部２２がこのような位置関係で本体部１１に設けられていれば、本体部１１の容積の増大を抑制できるとともに旋回流の過剰な増大も抑制することができるので、旋回流の発生によるガスの流出しにくさ（圧力損失）を有効に抑制することができ、流路遮断弁１０Ａ内で円滑なガスの流れを形成することができる。
【００５６】
［変形例］
本実施の形態に係る流路遮断弁１０Ａは前述した構成のみに限定されるものではない。例えば、本体部１１は、流入部２１および流出部２２を有し、流出部２２が弁箱を兼ねている構成に限定されず、流入部２１および流出部２２以外に、他の機能を有する部位が設けられてもよい。具体的には、図２に示すように、弁受け１３を覆う筒状部２３、あるいは、図１および図２に示すように、本体部１１の上部に設けられるフランジ部２４等を挙げることができる。
【００５７】
筒状部２３は、図２に示すように、弁体１２が開状態にあるとき、弁受け１３を覆うように流出部２２の後端から前方に延伸するよう設けられている。これにより、開状態で弁受け１３を保護することができる。フランジ部２４は、流路遮断弁１０Ａを所定の位置に取り付けるための平板状の枠体であり、ボルト、ネジ、ピン部材、リベット等の固定部材を挿入できる貫通孔が設けられている。筒状部２３およびフランジ部２４の具体的な構成は特に限定されず、流路遮断弁１０Ａの具体的な構成に応じて公知の種々の構成を採用することができる。例えば、フランジ部２４は上面ではなく下面に設けられてもよい。
【００５８】
また、本実施の形態では、流入部２１および流出部２２は円管状（円筒状）であるが、流入部２１および流出部２２の形状はこれに限定されず、断面が楕円状の管構造であってもよいし、流体の種類によっては、断面が矩形や多角形等であってもよい。さらに、本実施の形態では、流入部２１と流出部２２とは流出部導入口２１ｂを介して直接つながっているが、流入部２１および流出部２２の間に短い管構造（流出部導入管）が設けられてもよい。
【００５９】
なお、本実施の形態では、流入口２１ａから弁体１２の一端のみが目視できる位置に、流入部２１が流出部２２に接続されていることが好ましい。この接続位置は、流入軸Ｘ１の位置が、流出軸Ｘ２から流出部２２の外周面の間である条件と重なるが、流入口２１ａから弁体１２を平面視したときに、略長方形状に見える弁体１２の両端が見えるのではなく、一端のみが見えるような状態であれば、弁体１２を基準として流入部２１の位置は左右のいずれかの方向に偏っていることになる。それゆえ、流入部２１の接続位置は、流出部２２内で旋回流を形成するような位置であり、かつ、本体部１１の容積の増大を抑制し得る位置に規定することができる。
【００６０】
また、本実施の形態に係る流路遮断弁１０Ａは、天然ガスまたは液化石油ガス（ＬＰガス）等の燃料ガスを遮断するために用いられるが、本発明はこれに限定されず、燃料以外の種々のガスを遮断する用途にも用いることができ、あるいは、他の液状の流体、もしくは流体状の挙動を示す物体を遮断する用途にも好適に用いることができる。また、本実施の形態に係る流路遮断弁１０Ａは、例えば、ガスメータ等に取り付けられるが、本発明はこれに限定されず、ガスメータ等の流量計以外の機器に取り付けることができ、あるいは、必要に応じて配管に直接設けることができる。
【００６１】
なお、本実施の形態では、流入軸Ｘ１と流出軸Ｘ２とはねじれの状態で直交する位置関係となっているが、本発明はこれに限定されない。すなわち、流入軸Ｘ１と流出軸Ｘ２とで形成される角度は直角に限定されず、ねじれの位置関係にあって平行とならない限りどのような角度にも設定することができる。このように各軸で形成される角度を適宜設定することができれば、流路遮断弁１０Ａの設置の自由度をより一層向上させることができる。
【００６２】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る流路遮断弁は、前記実施の形態１に係る流路遮断弁１０Ａと基本的に同じ構成を有しているが、開状態における弁体１２の位置が異なっている。この点について、図５ないし図９を参照して具体的に説明する。
【００６３】
図５および図６の下図に示すように、本実施の形態に係る流路遮断弁１０Ｂは、前記実施の形態１に係る流路遮断弁１０Ａ（図５および図６の上図に示す）とほぼ同一の構成を有しているが、開状態において弁体１２が前方に偏在している。具体的には、前記実施の形態１に係る流路遮断弁１０Ａにおいて、開状態における弁体１２の前面の位置をＰ３とすれば、本実施の形態に係る流路遮断弁１０Ｂにおいては、開状態における弁体１２の前面の位置が位置Ｐ３よりも前側（流出口２２ａ側）に移動した位置Ｐ４になっている。なお、図５は、前記実施の形態１で説明した図２と同様に縦断面図となっているが、図６は、流路遮断弁１０Ａまたは流路遮断弁１０Ｂを上方から示す平面図（上面図）となっている。
【００６４】
弁体１２の位置Ｐ３およびＰ４についてより具体的に説明すると、図７（ａ）に模式的に示すように、流路遮断弁１０Ａにおける弁体１２の位置Ｐ３は、流入口２１ａの後方の内周に近接する位置となっている。これに対して、流路遮断弁１０Ｂにおける弁体１２の位置Ｐ４は、例えば流入口２１ａから流出部２２の内部を目視したときの投影図を基準として、当該流入口２１ａの略中央部の位置となっている。
【００６５】
ここで前記実施の形態１で説明したように、流入軸Ｘ１および流出軸Ｘ２がねじれの位置関係にあれば、流出部２２内に流入したガスは旋回流を形成するが、この旋回流が強すぎるとガスの流れにおける圧力損失が増大し、ガスが流れにくくなる。旋回流の発生は、弁座部１４に対する異物の接触を抑制する上で有効であるが、旋回流が強すぎれば圧力損失の増大によりガスが良好に流れなくなってしまう。
【００６６】
これに対して、開状態で弁体１２が位置Ｐ４にあれば、図７（ｂ）に示すように、ガスが流入口２１ａから流入部２１内に流入すると（図中矢印Ｆ１）、流出部導入口２１ｂから流出部２２に流入するガスの流れは、流出部導入口２１ｂの中央付近に配置される弁体１２によって矢印Ｆ１１および矢印Ｆ１２で示されるように、略等分に分割されることになる。これにより、流出部２２内に形成される旋回流の強さを抑制できるので、矢印Ｆ２で示されるように、流出口２２ａからガスが良好に流出される。それゆえ、ガスの流れの圧力損失を低減することができる。
【００６７】
また、本実施の形態では、前記実施の形態１で説明したように、流入軸Ｘ１および流出軸Ｘ２がねじれの位置関係にあるので、ガスの流れが弁体１２および弁受け１３を直撃しにくい。本実施の形態では、図６下図に示すように、流入口２１ａから流出部２２内を目視すると、弁受け１３の一部が筒状部２３から露出している状態にあるが、ガスに異物が含まれていても、当該異物が弁受け１３に接触する等して弁体１２の円滑な進退移動を妨げるおそれを軽減することができる。
【００６８】
さらに、流入軸Ｘ１および流出軸Ｘ２がねじれの位置関係にあれば、駆動機構１５の制御を変更することで弁体１２の位置を標準的な位置Ｐ３から前方の位置Ｐ４に移動させることができる。それゆえ、特に本体部１１等の構成を変えることなく、容易に旋回流の強さを緩和することができる。なお、弁受け１３への異物の接触をより有効に回避するために、筒状部２３と弁体１２の後面との間に、別途、筒状の保護部材を取り付けてもよいし、本体部１１の筒状部２３をより長く設計してもよい。
【００６９】
本実施の形態において、弁体１２の位置は、図６の下図または図７（ａ）に示すような流入口２１ａの略中央部に限定されず、旋回流の強さを抑制して流出口２２ａからガスを良好に流出できる位置であればよい。言い換えれば、弁体１２の位置は、実際に発生する旋回流の強さに応じて適宜変更することができるので、弁体１２の位置は、流入口２１ａから見て略中央部に限定されるわけではなく、中央部よりも多少前寄りまたは後寄りに偏在してもよいことはいうまでもない。
【００７０】
旋回流の強さを抑制し得る弁体１２の位置は、流入口２１ａから目視したときの位置として規定することもできるし、前述したように、流出部導入口２１ｂの前方の位置として規定することもできる。いずれにせよ、本実施の形態では、弁体１２は、開状態で、流入したガスの流れ（矢印Ｆ１）を二つの流れ（矢印Ｆ１１および矢印Ｆ１２）に分割して流出部２２内に流入できるように、当該流出部２２内に配置されていればよく、前記二つの流れは、略同程度の流量であってもよいし、一方の流量が多くなってもよい。
【００７１】
ここで、流出部２２内における弁体１２のより好ましい位置は特に限定されないが、例えば、図８に示すように、弁体１２の位置と圧力損失の大きさとの間には、極小値を有する放物線状に変化する関係が見出される。
【００７２】
流入部２１の直径Ｄ＝２８ｍｍであるときに、弁体１２が開状態（図５および図６における位置Ｐ３に相当）にあるときの弁体１２の位置を、図９に示すように基準位置とする。この基準位置から弁体１２が前進した位置Ｐ４を０．５ｍｍずつ変化させて圧力損失を計測したところ、図８に示すように、位置Ｐ４＝０．０ｍｍ（基準位置Ｐ３）では約１８．０Ｐａであった圧力損失は徐々に小さくなり、位置Ｐ４＝２．５ｍｍでは約１７．０Ｐａ近くまで低下する。さらに、位置Ｐ４＝５．０〜５．５ｍｍでは圧力損失は極小値を示すが、それ以降は徐々に増加し、位置Ｐ４＝７．０ｍｍに達した時点で約１７．０Ｐａに及ぶ。位置Ｐ４＝７．０ｍｍを超えると圧力損失は比較的急速に増加していく。
【００７３】
この実施例では、圧力損失が約１７．０Ｐａ以下であれば、旋回流を有効に抑制できるものと判定することができる。図８に示す結果では、前進位置Ｐ４＝２．５〜７．０ｍｍの範囲内となる。そして、弁体１２の前進位置Ｐ４に対する圧力損失の低減は、流入口２１ａの直径に依存すると判断される。そこで、本実施の形態においては、流入口２１ａの直径をＤとしたときに、前進位置Ｐ４を直径Ｄの少数倍で表すものとする。
【００７４】
具体的には、図９に示すように、基準位置Ｐ３は、流入口２１ａから目視できる位置にあり、流入口２１ａの内周から見て１０．６ｍｍの位置にある。それゆえ、基準位置Ｐ４の下限値である２．５ｍｍ前進の位置は、流入口２１ａの内周から見て１３．１ｍｍの位置となるので、直径Ｄの少数倍で表せば下限値は０．４６Ｄとなる。また、上限値である７．０ｍｍ前進の位置は、流入口２１ａの内周から見て１７．６ｍｍの位置となるので、直径Ｄの少数倍で表せば上限値は０．６３Ｄとなる。
【００７５】
このように、本実施の形態においては、弁体１２を基準位置から０．４６Ｄ〜０．６３Ｄの範囲内で前進させたときに、当該弁体１２は、旋回流を有効に緩和する部材として機能できる緩和部材として機能させることもできる。
【００７６】
なお、基準位置から前進させた弁体１２は、流出部２２内に形成されるガスの旋回流の強さを緩和させる部材ということができる。このような部材を「旋回流緩和部材」と称すれば、当該旋回流緩和部材は、弁体１２以外の独立した部材として設けることもできる。例えば、弁体１２とは別体として、流入部２１からの流入方向に沿って板状部材を設けることができる。板状部材の設置場所は特に限定されず、本体部１１内であって弁体１２の進退移動を妨げない位置であればよい。例えば、流入部２１における流出部導入口２１ｂ側に流入部２１内を二分するような板状部材が設けられる構成を挙げることができる。
【００７７】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係る流路遮断弁は、前記実施の形態２に係る流路遮断弁１０Ｂと同様に、旋回流緩和部材を備えているが、当該旋回流緩和部材は、基準位置から前進した弁体１２等ではなく、流出部２２または弁体１２の前面に設けられる複数のリブ部材となっている。この点について、図１０（ａ），（ｂ）ないし図１３を参照して具体的に説明する。
【００７８】
本実施の形態に係る流路遮断弁１０Ｃは、図１０（ａ）に示すように、流出部２２の内周面に複数の内周リブ部材２５が設けられている本体部３１を備えている。前記実施の形態１に係る流路遮断弁１０Ａ（または前記実施の形態２に係る流路遮断弁１０Ｂ）が備える本体部１１は、図１０（ｂ）に示すように、流出部２２の内周面には突出部等は特に設けられていない。これに対して、本実施の形態に係る流路遮断弁１０Ｃにおいては、流出部２２の内周面には、流出軸Ｘ２方向に沿って延伸する内周リブ部材２５が、当該内周面の周方向に等間隔に設けられている。
【００７９】
この内周リブ部材２５の具体的な構成は特に限定されず、本体部３１に対して一体的に設けられてもよいし、独立したリブ部材を流出部２２の内周面に公知の方法で固定される構成であってもよい。内周リブ部材２５の高さ、すなわち流出部２２の内周面から突出した高さは、弁体１２の開閉を妨げない高さであればよく特に限定されない。同様に、内周リブ部材２５の幅（厚み）も特に限定されない。また、内周リブ部材２５の長さも特に限定されないが、一端が流出部２２の閉塞部に接し、他端が流出口２２ａに設けられる弁座部１４に接触しない位置となる長さであればよい。
【００８０】
このように、内周リブ部材２５が設けられていれば、図１１に示すように、本実施の形態に係る流路遮断弁１０Ｃにおいては、流出部２２内に形成される旋回流（矢印Ｆ３）が内周リブ部材２５により部分的に妨げられるので、当該旋回流の強さが緩和される。それゆえ、前記実施の形態２と同様に、流出口２２ａから矢印Ｆ２で示されるようガスが良好に流出されるので、ガスの流れの圧力損失を有効に低減することができる。なお、本体部３１以外の流路遮断弁１０Ｃの構成は、前述した流路遮断弁１０Ａまたは流路遮断弁１０Ｂと同様であるので、その説明は省略する。
【００８１】
なお、弁受け１３を覆う筒状部２３の外周にも、当該筒状部２３の軸方向（流出軸Ｘ２方向）に沿って延伸する筒状部リブ部材２６が、外周面の周方向に等間隔に設けられている。この筒状部リブ部材２６は、前述した付勢バネ１６を筒状部２３の外周で保持するために設けられるものである。筒状部リブ部材２６の「リブ部材」としての構成は、内周リブ部材２５と同様であればよく、特に限定されない。
【００８２】
あるいは、本実施の形態に係る他の流路遮断弁１０Ｄは、図１２および図１３に示すように、弁体３２が弁体リブ部材３２ｂを有する構成であってもよい。流路遮断弁１０Ｄの基本的な構成は、図１２に示すように、前述した流路遮断弁１０Ａまたは流路遮断弁１０Ｂと同様であり、前記弁体１２に代えて弁体リブ部材３２ｂを備える弁体３２が弁受け１３により支持されている。
【００８３】
弁体リブ部材３２ｂは、図１３に示すように、弁体３２の前面において、当該弁体３２の中心から放射状に延伸して設けられている。弁体リブ部材３２ｂは、弁体３２の中心側の端部の高さが大きく、弁体３２の周縁側の高さは小さくなるように、傾斜した形状を有している。弁体リブ部材３２ｂの周縁側の端部よりも外側には、前記弁体１２と同様に、弁体当接面３２ａが設けられている。
【００８４】
弁体リブ部材３２ｂは、弁体３２に一体的に設けられてもよいし、弁体１２の前面に後から公知の方法で取り付けられる構成であってもよい。弁体リブ部材３２ｂの形状は、側方から見れば略三角形状となっているが、直角台形状であってもよいし、他の形状であってもよい。また、弁体リブ部材３２ｂの幅（厚み）も特に限定されず、弁体リブ部材３２ｂの数も特に限定されない。
【００８５】
このように、弁体３２の前面に弁体リブ部材３２ｂが設けられている構成であっても、前記内周リブ部材２５と同様に、流出部２２内に形成される旋回流の強さを緩和できるので、流出口２２ａから矢印Ｆ２で示されるようガスが良好に流出され、ガスの流れの圧力損失を有効に低減することができる。
【００８６】
本実施の形態における旋回流緩和部材の具体的構成は、前述した各構成のみに限定されず、内周リブ部材２５と弁体リブ部材３２ｂとが併用されてもよいし、前述したように、前記実施の形態２の構成と弁体リブ部材３２ｂとが併用されてもよいし、内周リブ部材２５、弁体リブ部材３２ｂ、および前記実施の形態２の構成のいずれもが併用されてもよい。
【００８７】
また、内周リブ部材２５および弁体リブ部材３２ｂには、穴またはスリット等が設けられてもよい。これら穴またはスリットを適宜設けることにより、これら旋回流緩和部材による旋回流の阻害機能を調節することができる。これら穴またはスリットの寸法、形状、個数等の構成は特に限定されず、想定される圧力損失または流出口２２ａからの流出量等に応じて適宜設定することができる。
【００８８】
なお、本発明は前記実施の形態の記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲内で種々の変更が可能であり、異なる実施の形態や複数の変形例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、ガス等の各種流体を遮断する流体遮断弁の分野に広く好適に用いることができ、さらには、流体遮断弁を備える各種機器または設備等の分野にも好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００９０】
１０Ａ〜１０Ｄ 流路遮断弁
１１ 本体部
１２ 弁体
１３ 弁受け（弁棒）
１４ 弁座部
１５ 駆動機構
１６ コネクタ部
１８ リードシャフト（弁棒）
２１ 流入部
２１ａ 流入口
２１ｂ 流出部導入口
２２ 流出部
２５ 内周リブ部材
３１ 本体部
３２ 弁体
３２ｂ 弁体リブ部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流入する管状の流入部、および、前記流体が流出する管状の流出部を有する本体部と、
前記流出部内で当該流出部の中心軸方向に進退移動可能に設けられる弁体と、
前記流出部の中心軸方向に沿って配置され、前記弁体を支持する弁棒と、
前記流出部の流出口に設けられ、前記弁体が当接した状態で前記流体を遮断する弁座部と、を備え、
前記流入部および前記流出部は、それぞれの中心軸がねじれの位置となる状態で、互いに接続されていることを特徴とする、
流路遮断弁。
【請求項２】
前記流入部の中心軸は、前記流出部の中心軸と外周面との間に位置していることを特徴とする、
請求項１に記載の流路遮断弁。
【請求項３】
前記流出部に対する前記流入部の接続位置は、前記流入部の流入口から前記弁体の一端のみが目視できる位置であることを特徴とする、
請求項１に記載の流路遮断弁。
【請求項４】
前記本体部内には、前記流出部内に形成される流体の旋回流の強さを緩和する旋回流緩和部材が設けられていることを特徴とする、
請求項１に記載の流路遮断弁。
【請求項５】
前記旋回流緩和部材は、前記流体の流入方向に沿って配置される板状部材であることを特徴とする、
請求項４に記載の流路遮断弁。
【請求項６】
開状態にあるときの前記弁体の位置を基準位置とし、前記流入口の直径をＤとしたときに、
当該弁体は、基準位置から０．４６Ｄ〜０．６３Ｄの範囲内で前進させたときに、前記旋回流緩和部材として機能することを特徴とする、請求項３に記載の流路遮断弁。
【請求項７】
前記旋回流緩和部材は、前記流出部の内周面に、軸方向に沿って延設される複数のリブ部材であることを特徴とする、
請求項４に記載の流路遮断弁。
【請求項８】
前記旋回流緩和部材は、前記弁体の流出側の面に、当該面の中心から放射状に延設される複数のリブ部材であることを特徴とする、
請求項４に記載の流路遮断弁。
【請求項９】
前記弁棒を進退移動させる駆動機構をさらに備え、
当該駆動機構は、前記流出部の流出口の反対側となる端部に位置していることを特徴とする、
請求項１に記載の流路遮断弁。
【請求項１】
流体が流入する管状の流入部、および、前記流体が流出する管状の流出部を有する本体部と、
前記流出部内で当該流出部の中心軸方向に進退移動可能に設けられる弁体と、
前記流出部の中心軸方向に沿って配置され、前記弁体を支持する弁棒と、
前記流出部の流出口に設けられ、前記弁体が当接した状態で前記流体を遮断する弁座部と、を備え、
前記流入部および前記流出部は、それぞれの中心軸がねじれの位置となる状態で、互いに接続されていることを特徴とする、
流路遮断弁。
【請求項２】
前記流入部の中心軸は、前記流出部の中心軸と外周面との間に位置していることを特徴とする、
請求項１に記載の流路遮断弁。
【請求項３】
前記流出部に対する前記流入部の接続位置は、前記流入部の流入口から前記弁体の一端のみが目視できる位置であることを特徴とする、
請求項１に記載の流路遮断弁。
【請求項４】
前記本体部内には、前記流出部内に形成される流体の旋回流の強さを緩和する旋回流緩和部材が設けられていることを特徴とする、
請求項１に記載の流路遮断弁。
【請求項５】
前記旋回流緩和部材は、前記流体の流入方向に沿って配置される板状部材であることを特徴とする、
請求項４に記載の流路遮断弁。
【請求項６】
開状態にあるときの前記弁体の位置を基準位置とし、前記流入口の直径をＤとしたときに、
当該弁体は、基準位置から０．４６Ｄ〜０．６３Ｄの範囲内で前進させたときに、前記旋回流緩和部材として機能することを特徴とする、請求項３に記載の流路遮断弁。
【請求項７】
前記旋回流緩和部材は、前記流出部の内周面に、軸方向に沿って延設される複数のリブ部材であることを特徴とする、
請求項４に記載の流路遮断弁。
【請求項８】
前記旋回流緩和部材は、前記弁体の流出側の面に、当該面の中心から放射状に延設される複数のリブ部材であることを特徴とする、
請求項４に記載の流路遮断弁。
【請求項９】
前記弁棒を進退移動させる駆動機構をさらに備え、
当該駆動機構は、前記流出部の流出口の反対側となる端部に位置していることを特徴とする、
請求項１に記載の流路遮断弁。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−１５１７２（Ｐ２０１３−１５１７２Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４７３０１（Ｐ２０１１−１４７３０１）
【出願日】平成２３年７月１日（２０１１．７．１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１日（２０１１．７．１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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