JP2002206656A - スプリングリターン型操作器及びスプリングリターン型弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 弁とスプリングユニット及びアクチュエータ
の組付性の向上及びスプリングユニットの弁からの熱の
影響を少なくするようにしたスプリングリターン型弁装
置を提供する。 【解決手段】 弁軸２２の回転操作により流体流路の開
度を変化させて流体流量を制御する弁２と、電動モータ
によって回転される出力軸４２を有するアクチュエータ
４と、一端が出力軸４２からの回転力を受けると共に他
端が弁軸２２へ回転力を伝達する回転軸３２とこの回転
軸３２に一方向の回転力を付与するバネとを有するスプ
リングユニット３と、アクチュエータ４とスプリングユ
ニット３と弁２とが所定の位置関係を持つようにそれぞ
れを着脱可能に支持するヨーク５とを備えた構成とした
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被操作対象物体の
回転軸に回転力を付与するスプリングリターン型操作器
及び流体通路を流れる流体の流量を制御する弁の弁軸に
回転力を付与するスプリングリターン型弁装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】流体通路を流れる水、蒸気、ガス、空
気、油等の流体の流量を制御する弁装置としてスプリン
グリターン型弁装置がある。図１１は、従来のスプリン
グリターン型弁装置の一例を示し、流体通路（図示せ
ず）に介挿されて当該流体通路を開閉制御する弁７０
と、弁７０に装着されてスプリングのバネ力により一方
向に回転力を付与するリターンスプリング部８０と、リ
ターンスプリング部８０に装着されて電気モータの回転
力によりリターンスプリング部８０のバネ力に抗して弁
７０を開弁もしくは閉弁させる電動アクチュエータ９０
から成る。

【０００３】リターンスプリング部８０のハウジング８
１の下面は、回転軸８２周りに形成された凹部８３が弁
７０のハウジング７１の弁軸７２周りに形成されたイン
ロウ部７３に嵌合して弁７０に載置装着され、ハウジン
グ８１の下端面に形成されたフランジ８４がハウジング
７１の上端面に形成されたフランジ７４にボルト１００
により複数箇所で固定される。弁軸７３の先端と回転軸
８２の一端は、ハウジング８１の凹部８３内においてジ
ョイント１１０により連結される。

【０００４】電動アクチュエータ９０のハウジング９１
の底面は、出力軸９２周りに形成された凹部９３がハウ
ジング８１の上端面に回転軸８２周りに形成されたイン
ロウ部８５に嵌合してリターンスプリング部８０に載置
装着され、ハウジング９１の下端面に形成されたフラン
ジ９５がハウジング８１の上端面に形成されたフランジ
８６にボルト１０１により複数箇所で固定される。回転
軸８２の他端と出力軸９２は、ハウジング９１の凹部９
３内においてジョイント１１１により連結される。

【０００５】リターンスプリング部８０は、ハウジング
８１と回転軸８２との間に設けられたリターンスプリン
グ８７のバネ力により回転軸８２を回転させて、弁軸７
２を回転させて弁体７５を一方向に回転させる。電動ア
クチュエータ９０は、モータ９６の回転を歯車列から成
る減速機構９７を介して出力軸９２に伝達し、リターン
スプリング８７のバネ力に抗して弁軸７２を回転させて
所定の開弁位置に開弁させ、流量を制御する。リターン
スプリング部８０は、モータ９６への通電が遮断されて
当該モータ９６の回転力が消滅すると弁７０を一方向に
回転する。これにより、弁７０が安全側に制御される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来構造のリター
ンスプリング型弁装置は、弁７０の弁軸７２とリターン
スプリング部８０の回転軸８２と電動アクチュエータ９
０の出力軸９２との各連結部分が夫々ハウジング８１、
９１の凹部８３、９３内に収納されているために、外部
から弁７０の開弁状態を視認することができない。この
ため、例えば、電動アクチュエータ９０が故障（例え
ば、減速機構９７の歯車の折損によりロックする等）し
て弁７０がある開度で停止した場合に電動アクチュエー
タ９０を取り外す際、作業者が不用意にボルト１０１を
取り外すと、リターンスプリング部８０のバネ力（復帰
力）により電動アクチュエータ９０全体が急激に回され
る虞がある。特に、大型の弁においてはリターンスプリ
ングのバネ力が大きく、作業者が咄嗟に支えきれない場
合がある。また、リターンスプリング部８０は、故障の
原因である電動アクチュエータ９０が取り外されると、
無負荷状態となり、弁７０を急激に閉弁させることで、
ウォターハンマが発生して弁７０が破損する虞がある。

【０００７】また、リターンスプリング部８０は、ハウ
ジング８１が弁７０のハウジング７１に直接装着されて
いるため、弁７０が蒸気等の高温の流体通路に接続され
ている場合には弁７０からの熱の影響を受けて高温とな
っている。このため、故障等によりリターンスプリング
部８０を取り外す場合、取り外し作業が困難である。ま
た、弁軸７２と回転軸８２の一端、当該回転軸８２の他
端と出力軸９２とをジョイント１１０、１１１により結
合する場合、これら各軸の平取り部７２ａと８２ａ、８
２ｂと９２ａとの向きを揃えておきジョイント１１０、
１１１に挿入する必要があるが、これらのジョイント１
１０、１１１がハウジング８１、９１の凹部８３、９３
内に入り込んでいるために外部から視認することができ
ず、組み付ける際に作業性が悪い。また、各ハウジング
７１、８１、９１間のインロー部７３、８５の周縁部
や、凹部８３、９３の開口部等が傷付いたり変形した
り、異物の付着、錆の発生等により組み付け不良の原因
となる場合がある。

【０００８】更に、電動アクチュエータ９０を取り外し
た後、弁７０からリターンスプリング部８０を取り外す
際、或いは組み付ける際に、ハウジング８１の大きさや
高さ等によっては、ドライバ等がハウジング８１の上端
のフランジ８６に干渉して下端のフランジ８４のねじ１
００の脱着作業をすることができず、このため先端がＬ
型に曲がった工具等を使用してハウジング８１の側方か
らの作業となり、作業性が悪い。

【０００９】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
で、被操作対象物体又は弁とスプリングユニット及びア
クチュエータの組付性の向上及びスプリングユニットの
前記被操作対象物体又は弁からの熱の影響を少なくする
ようにしたスプリングリターン型操作器及びスプリング
リターン型弁装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の発明では、電動モータによって回転される
出力軸を有するアクチュエータと、一端が前記出力軸か
らの回転力を受けると共に他端が被操作対象物へ回転力
を伝達する回転軸とこの回転軸に一方向の回転力を付与
するバネとを有するスプリングユニットと、前記アクチ
ュエータとスプリングユニットとが所定の位置関係を持
つようにそれぞれを着脱可能に支持するヨークとを備え
たことを特徴とする。

【００１１】請求項２の発明では、弁軸の回転操作によ
り流体流路の開度を変化させて流体流量を制御する弁
と、電動モータによって回転される出力軸を有するアク
チュエータと、一端が前記出力軸からの回転力を受ける
と共に他端が前記弁軸へ回転力を伝達する回転軸とこの
回転軸に一方向の回転力を付与するバネとを有するスプ
リングユニットと、前記アクチュエータとスプリングユ
ニットと前記弁とが所定の位置関係を持つようにそれぞ
れを着脱可能に支持するヨークとを備えたことを特徴と
する。

【００１２】請求項３の発明では、請求項１に記載のス
プリングリターン型操作器において、前記ヨークは、正
面視略Ｕ形をなし、中央部が前記被操作対象物体に取り
付ける第１の取付部とされ、対向する両側部の略中央に
前記スプリングユニットを取り付ける第２の取付部が形
成され、前記両側部の上端に前記アクチュエータを取り
付ける第３の取付部が形成されていることを特徴とす
る。

【００１３】請求項４の発明では、請求項１に記載のス
プリングリターン型操作器において、前記ヨークは、前
記第２及び第３の取付部が空いているときにのみ前記被
操作対象物体に前記第１の取付部を着脱可能であり、前
記スプリングユニットは、前記第３の取付部が空いてい
るときにのみ前記第２の取付部に着脱可能であることを
特徴とする。

【００１４】請求項５の発明では、請求項２に記載のス
プリングリターン型弁装置において、前記ヨークは、正
面視略Ｕ形をなし、中央部が前記弁に取り付ける第１の
取付部とされ、対向する両側部の略中央に前記スプリン
グユニットを取り付ける第２の取付部が形成され、前記
両側部の上端に前記アクチュエータを取り付ける第３の
取付部が形成されていることを特徴とする。

【００１５】請求項６の発明では、請求項２に記載のス
プリングリターン型弁装置において、前記ヨークは、前
記第２及び第３の取付部が空いているときにのみ前記弁
に前記第１の取付部を着脱可能であり、前記スプリング
ユニットは、前記第３の取付部が空いているときにのみ
前記第２の取付部に着脱可能であることを特徴とする。

【００１６】好ましくは、前記第１の取付部は、中央部
の中央に前記弁軸が遊貫する軸孔が設けられ、前記軸孔
の周りに前記弁装置の弁軸の周りに設けられた複数のボ
ルト孔と対応して複数のボルト挿通孔が穿設されている
ことを特徴とする。好ましくは、前記ボルト挿通孔は、
半径方向に長い長孔とされていることがよい。

【００１７】好ましくは、前記ボルト挿通孔は、周方向
に沿って等間隔に配置されていることがよい。好ましく
は、前記第２の取付部は、前記両側部の一部を切り起こ
して内側に逆Ｌ形に折曲して形成され、且つ前記スプリ
ングユニットを取り付けるねじ孔が穿設されていること
がよい。

【００１８】好ましくは、前記第３の取付部は、前記両
側部の上端の一部を内側に逆Ｌ形に折曲して形成され、
且つ前記アクチュエータを取り付けるねじ孔が穿設され
ていることがよい。好ましくは、前記第３の取付部は、
前記第２の取付部に対して少なくともこれらのねじ孔に
螺合するねじ頭部の大きさ分ずれて設けられていること
がよい。

【００１９】好ましくは、前記弁装置の弁軸には、弁開
度を示す指示手段が設けられていることがよい。好まし
くは、前記アクチュエータの出力軸には、前記弁装置の
弁開度を示す指示手段が設けられていることがよい。好
ましくは、前記指示手段は、指針であることがよい。

【００２０】好ましくは、前記指示手段は、マーキング
であることがよい。好ましくは、前記弁開度は、終端位
置であることがよい。被操作対象物体、又は弁にヨーク
の第１の取付部としての下面を載置し、軸孔に被操作対
象物体の回転軸又は弁の弁軸を遊貫してボルトにより固
定した後、スプリングユニットをヨークの両側部間に収
納し、その回転軸の一端を被操作対象物体の回転軸又は
弁の弁軸に結合する。このときスプリングユニットの回
転軸と被操作対象物体の回転軸又は弁軸との結合部分を
外部から目視することができるため、これら両軸を容易
に結合することができる。そして、スプリングユニット
をヨークの第２の取付部に載置してボルトにより固定す
る。

【００２１】次いで、アクチュエータをヨークの両側部
間に収納し、出力軸の先端をスプリングユニットの回転
軸の他端に結合する。このとき、回転軸と出力軸の結合
部分を外部から目視することができるため、これら両軸
を容易に結合することができる。そして、アクチュエー
タをヨークの第３の取付部に載置してボルトにより固定
する。このようにして被操作対象物体又は弁にヨークを
介してスプリングユニットとアクチュエータを順次組み
付ける。

【００２２】ヨークの第１の取付部は、第２及び第３の
取付部が空いているとき即ち、スプリングユニット及び
アクチュエータが取り付けられていない状態のときにの
み被操作対象物体又は弁への着脱が可能とされ、スプリ
ングユニットは、第３の取付部が空いているとき即ち、
アクチュエータが取り付けられていない状態のときにの
みヨークへの着脱が可能である。そして、これらの取り
付け、取り外しの際におけるボルトの着脱作業は、全て
上方から行うことが可能であり、作業性がよい。また、
被操作対象物体の回転軸の回転位置又は弁の弁開度を外
部から認識可能であり、故障時に有効に対処可能であ
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を実施例
により説明する。図１は、本発明に係るスプリングリタ
ーン型弁装置の正面図、図２は、図１の側面図、図３
は、図１の平面図、図４は、図１の矢線IV−IVに沿う底
面図である。

【００２４】図１乃至図３に示すようにスプリングリタ
ーン型弁装置１は、流体通路の途中に介挿されて該流体
通路を開閉する弁２と、バネ力により弁２を一方向（例
えば、閉弁方向）に回転させるスプリングユニット３
と、スプリングユニット３のバネ力に抗して弁２を他方
向（例えば、開弁方向）に回転させるアクチュエータ４
と、弁２に着脱可能に取り付けられ、スプリングユニッ
ト３とアクチュエータ４が前記順序で取り付けられるヨ
ーク５とから成る。

【００２５】弁２は、ハウジング２１内に回動可能に収
納された回転形の弁体（図示せず）が弁軸２２に固定さ
れており、ハウジング２１の外部へ一端が導出された弁
軸２２の回動操作により前記弁体が回動して流体通路の
断面積即ち、弁開度を変化させて流体流量を制御する。
弁軸２２の一端は、ハウジング２１の上面２１ａから突
出されており、図５に示すように外周面が四角形状に面
取りされて平取り部２２ａとされている。ハウジング２
１の上面２１ａは、ヨーク５の取付面とされており、弁
軸２２の周りに同心的に複数例えば、４本のボルト孔
（図示せず）が同一円周上に周方向に等間隔で穿設され
ている。尚、回転形の弁体として、ボール形、バタフラ
イ形、偏心形等の形状のものを用途に応じて用いること
ができる。

【００２６】また、弁軸２２の端部には弁開度位置例え
ば、閉弁位置を示す弁開度指示手段としてのマーキング
２２ｂ（図１）が設けられている。このマーキング２２
ｂは、前記弁体の開度位置（向き）と対応しており、例
えば、図１に示すようにハウジング２１の上部外周面に
設けられた閉弁位置を示す突起等のマーク２１ｂと合致
する位置即ち、流体通路に対して直行する方向に向いて
いるときに閉弁位置を指示するように設けられている。
特に、ボール形弁体の場合、弁軸を３６０°以上回転さ
せることが可能であるため、閉弁位置標示は有用であ
る。尚、ハウジング２１側のマーク２１ｂは、所望の弁
開度位置毎に設けてもよい。

【００２７】図５に示すようにスプリングユニット３
は、回転軸３２の両端がハウジング３１の本体３１ａ、
蓋体３１ｂから突出され、軸心に弁軸２２の平取り部２
２ａと同軸に嵌合する角孔３２ａが貫通して設けられて
いる。本体３１ａ内には例えば、ゼンマイ形のリターン
スプリングが収納されており、その一端が本体３１ａの
内面に固定され、他端が回転軸３２に固定されて当該回
転軸３２に復帰力を付与している。

【００２８】更に詳述すると、本体３１ａの内面には、
回転軸３２の閉弁方向の回転限度位置を規制するストッ
パ（図示せず）が設けられている。この回転限度位置
は、弁体を完全に閉弁状態にできる位置である。回転軸
３２がストッパに接触して回転限度位置にある状態で、
ゼンマイ形リターンスプリングは所定量だけ巻き込まれ
て閉弁方向のトルクを発生している。このときのトルク
の大きさは、弁軸２２を回動操作するのに十分な大きさ
に予め設定されている。これにより、リターンスプリン
グを用いて完全に閉弁操作を行うことが可能である。
尚、アクチュエータ４により、弁軸２２が開弁方向に回
動されるにつれてゼンマイ形リターンスプリングも巻き
込まれて行き、ゼンマイ形リターンスプリングが発生す
るトルクが増大する。図９は、弁開度に応じてゼンマイ
形リターンスプリングのバネにより発生するトルクの一
例を示す概略図である。図９に示すように、弁開度が０
％（全閉）の前記回転限度位置において、リターンスプ
リングのトルクがＴ１に設定されており、弁開度が100
％（全開）の状態においてトルクがＴ２（＞Ｔ１）とな
る。

【００２９】ハウジング３１は、本体３１ａと蓋体３１
ｂとが図１に点線で示すように複数のボルト３４により
固定され、且つこれらのボルト３４は、本体３１ａの下
側からのみ着脱可能とされており、スプリングユニット
３をヨーク５から取り外した状態においてのみボルト３
４を取り外して本体３１ａから蓋体３１ｂを取り外すこ
とができるようになっている。これにより、作業者がヨ
ーク５からスプリングユニット３を取り外す際に間違え
て本体３１ａから蓋体３１ｂを取り外すことが防止され
る。本体３１ａの両側部には四隅所定位置にヨーク５へ
の取付部３１ｃが設けられており、蓋体３１ｂと本体３
１ａとを貫通してボルト挿通孔が穿設されており、蓋体
３１ｂの上方から取付用のボルト６２が挿通可能とされ
ている。

【００３０】アクチュエータ４は、例えば、電動アクチ
ュエータで、ハウジング４１の本体４１ａ内にモータ
と、このモータの回転を減速して出力軸４２（図５）に
伝達する減速機構（歯車機構）と、モータと減速機構と
の間に介在してモータの回転力を減速機構へ伝達する状
態又は非伝達状態にする電磁クラッチ、電磁クラッチが
非伝達状態になされたときに、リターンスプリングのト
ルクにより閉弁状態へ復帰する速度を制限する発電ブレ
ーキ機構、及びこれらのモータや電磁クラッチを制御す
る制御回路等（何れも図示せず）が収納されている。即
ち、出願人が特開平１０−１６４８７８号公報に開示し
た電動アクチュエータを適用することができる。蓋体４
１ｂは、ボルト４４（図１）により本体４１ａに固定さ
れている。図５に示すように出力軸４２の先端は、本体
４１ａの下面から突出しており、外周面が四角形状に面
取りされて平取り部４２ａとされ、スプリングユニット
３の回転軸３２の角孔３２ａに同軸に嵌合可能とされ、
出力軸４２の回転力が回転軸３２へ伝達される。本体４
１ａの両側部には四隅所定位置にヨーク５への取付部４
１ｃが設けられており、上方から取付用のボルト６３が
挿通可能とされている。

【００３１】また、出力軸４２の平取り部４２ａの基端
には弁２の弁開度位置例えば、閉弁位置を示す弁開度指
示手段としての指針４５が設けられている（図１、図
２）。一方、図１に示すようにアクチュエータ４の本体
４１ａの外周面下端所定位置には閉弁位置を示す突起等
のマーク４１ｄが設けられており、指針４５の先端４５
ａの指示方向が当該マーク４１ｄと合致したときに閉弁
位置を指示するようになっている。このマーク４１ｄ
は、図１及び図２に示すように指針４５の指示方向がヨ
ーク５の両側部５２、５２'と平行をなすときに閉弁位
置を指示するような位置に設けると視認し易い。尚、本
体４１ａ側の弁開度位置を示すマーク４１ｄは、所望の
弁開度位置毎に設けてもよい。

【００３２】尚、弁２の弁開度指示手段として弁軸２２
のマーキング２２ｂに代えて前記指針を設けてもよい。
また、出力軸４２の弁開度手段として前記指針４５に代
えてマーキングを設けてもよい。図２及び図３に示すよ
うにスプリングユニット３のヨーク５への取付部３１ｃ
の前記ボルト挿通孔とアクチュエータ４のヨーク５への
取付部４１ｃの前記ボルト挿通孔の位置は、少なくとも
これらをヨーク５に固定する前記ボルト６２と６３の頭
部の大きさ以上離れて設けられている。

【００３３】図６は、図１に示すヨーク５の正面図、図
７は、図６の平面図、図８は、図６の側面図である。図
６乃至図８に示すようにヨーク５は、正面視略Ｕ字形状
をなし、対向する両側部５２、５２’ の間にスプリン
グユニット３、アクチュエータ４が収納可能とされてい
る。ヨーク５は、中央部（下面）５１が弁２のハウジン
グ２１の上面２１ａへの取付部（第１の取付部）とされ
ており、対向する両側部５２、５２’の略中央位置にス
プリングユニット３の取付部（第２の取付部）５３が、
上端にアクチュエータ４の取付部（第３の取付部）５４
が夫々形成されている。

【００３４】図７に示すようにヨーク５の第１の取付部
としての下面５１の中央に弁２の弁軸２２が遊貫する軸
孔５１ａが穿設されており、この軸孔５１の周りにボル
ト挿通孔５１ｂが弁２のハウジング２１の上面２１ａに
設けられた前記４本のボルト孔と対応して穿設されてい
る。これらのボルト挿通孔５１ｂは、半径方向に長い長
孔とされており、基端側が軸孔５１ａに開口している。
尚、ボルト挿通孔５１ｂの基端側は、必ずしも軸孔５１
ａに開口する必要はない。このようにボルト挿通孔５１
ｂを半径方向に長い長孔とすることで、弁２のボルト孔
の弁軸２２からの半径方向の位置が異なる場合にも対応
することが可能であり、種々の弁装置に適用可能とな
る。

【００３５】また、弁２の前記ボルト孔を４本として周
方向に等間隔で配置し、ヨーク５のボルト挿通孔５１ｂ
を対応して設けることで、弁２に対してヨーク５を軸周
りに９０°回した位置に取り付けることが可能となる。
また、弁軸２２の先端の平取り部２２ａ、回転軸３２の
軸孔３２ａ、及び出力軸４２の先端の平取り部４２ａ
を、四角形状とすることで、軸周りに９０°毎に軸孔３
２ａと平取り部４２ａとを嵌め合わせることができ、こ
れら軸間の回転方向の結合の自由度が大きくなる。これ
により、後述するように流体通路へのスプリングリター
ン型弁装置１の取付の自由度が大きくなる。

【００３６】図７及び図８に示すように第２の取付部５
３は、両側部５２、５２’の各一側端及び板面の一部を
夫々内側に逆Ｌ形に切り起こして形成された対向する舌
片状の２対の支持片５３ａ、５３ｂ、５３ａ’、５３
ｂ’から成り、スプリングユニット３の両側部に形成さ
れている取付部３１ｃが載置可能とされており（図１、
図２）、当該取付部３１ｃの各ボルト挿通孔と対応する
位置に夫々ねじ孔５３ｃが穿設されている。

【００３７】第３の取付部５４は、両側部５２、５２’
の上端の一部を夫々内側に逆Ｌ形に切り起こして形成さ
れた対向する舌片状の２対の支持片５４ａ、５４ｂ、５
４ａ’、５４ｂ’から成り、アクチュエータ４の両側部
に形成されている取付部４１ｃが載置可能とされており
（図１、図２）、当該取付部４１ｃの各ボルト挿通孔と
対応する位置に夫々ねじ孔５４ｃが穿設されている。

【００３８】前述したようにスプリングユニット３の取
付部３１ｃのボルト挿通孔とアクチュエータ４の取付部
４１ｃのボルト挿通孔の位置は、少なくともこれらをヨ
ーク５に固定するボルト６２、６３の頭部の大きさ以上
の間隔を存して一側にずれて設けられていることで、こ
れに応じて図７に示すようにヨーク５の取付部５３と５
４の支持片５３ａ、５３ｂと５４ａ、５４ｂ、及び５３
ａ’、５３ｂ’と５４ａ’、５４ｂ’、及びこれらの各
ねじ孔５３ｃと５４ｃとが前記間隔を存して一側にずれ
て配置されている。これにより、下側に位置する取付部
５３の取付台５３ａ、５３ｂ、５３ａ’、５３ｂ’に螺
合する各ボルト６２の上方からの着脱に際してドライバ
等の工具が上側に位置する取付部５４の取付台５４ａ、
５４ｂ、５４ａ’、５４ｂ’により干渉されることが防
止される。

【００３９】また、下側の取付部５３の２対の支持片の
うち、板面に切り起こして形成された１対の支持片５３
ｂと５３ｂ’は、上側の取付部５４に取り付けられるア
クチュエータ４の下方に位置するように形成されている
（図２）。これにより、アクチュエータ４を取り外した
後でなければ、出力軸４２の平取り部４２ａと回転軸３
２の軸孔３２ａとの嵌め合い、及び弁軸２２の平取り部
２２ａと回転軸３２の軸孔３２ａとの嵌め合いを解除す
ることができないので、スプリングユニット３を取り外
すことができないようになっている。

【００４０】尚、取付部５３の支持片５３ａ、５３ａ'
は、両側部５２、５２’の各一側端を切り起こして形成
したが、これに限るものではなく、支持片５３ｂと５３
ｂ’と同様に板面に切り起こして形成してもよい。ま
た、ヨーク５の両側部５２、５２’の他側端には夫々補
強用のリブ５２ｄ、５２ｅ、５２ｄ’、５２ｅ’が内方
に略直角に折曲されて形成されている。かかる構造のヨ
ーク５は、金属板により一体に形成されており、放熱板
（又は吸熱板）としての機能も有している。

【００４１】以下に組み付け手順について説明する。ま
ず、図１に示すように弁２の弁軸２２のマーキング２２
ｂを閉弁位置に合わせて当該弁２を閉弁状態に設定した
後、ハウジング２１の上面２１ａにヨーク５の中央部
（下面）５１を載置し、軸孔５１ａ（図７）に弁軸２２
を遊貫し、ボルト挿通孔５１ｂ（図６）を介してボルト
６１により固定する。

【００４２】次いで、スプリングユニット３をヨーク５
の両側部５２、５２’間に収納し、回転軸３２の角孔３
２ａの下端に弁軸２２の先端の平取り部２２ａを嵌合し
てこれらを結合する（図５）。このとき弁軸２２及び回
転軸３２の各先端即ち、結合部分を外部から目視するこ
とができるため、これら両軸を容易に結合することがで
きる。更に、弁軸２２の先端平取り部２２ａと回転軸３
２の角孔３２ａが四角形状とされていることで、これら
両軸を結合する際の回転方向の整合可能位置が９０°毎
となり、自由度が大きく、組み付け作業が容易となる。
次いで、ハウジング３１の両側部の各取付部３１ｃをヨ
ーク５の取付部５３に載置してボルト６２により固定す
る。

【００４３】次いで、アクチュエータ４をヨーク５の両
側部５２、５２’間の上部に収納し、出力軸４２の先端
の平取り部４２ａをスプリングユニット３の回転軸３２
の角孔３２ａの上端に嵌合してこれらを結合する（図
５）。このとき、出力軸４２に取り付けられている指針
４５を閉弁位置に合わせて弁軸の２２のマーキング２２
ｂと一致させる。回転軸３２及び出力軸４２の各先端即
ち、結合部分を外部から目視することができるため、こ
れら両軸を容易に結合することができる。更に、出力軸
４２の先端平取り部４２ａと回転軸３２の角孔３２ａが
四角形状とされていることで、これら両軸を結合する際
の回転方向の整合可能位置が９０°となり、自由度が大
きく、組み付け作業が容易となる。次いで、アクチュエ
ータ４の両側部の各取付部４１ｃをヨーク５の取付部５
４に載置してボルト６３により固定する（図３）。そし
て、これらの取り付けの際におけるボルト６１〜６３の
取り付け作業は、全て上方から行うことが可能であり、
作業性がよい。このようにして弁２にヨーク５を介して
スプリングユニット３とアクチュエータ４を順次組み付
けてリターンスプリング型弁装置１を構成する。

【００４４】図１及び図２に示すように、ヨーク５の下
面（第１の取付部）５１を弁２に固定する４本のボルト
６１は、スプリングユニット３の下方に位置しており、
当該スプリングユニット３が第２の取付部５３に取り付
けられている状態においては取り外し工具が周囲と干渉
して操作が困難であるためボルト６１の取り外しはでき
ないか、或いは非常に困難である。また、スプリングユ
ニット３をヨーク５の第２の取付部５３に固定する４本
のボルト６２のうち、支持片５３ｂ、５３ｂ'に螺合す
る２本のボルトは、アクチュエータ４の下方に位置して
おり、当該アクチュエータ４が第３の取付部５４に取り
付けられている状態においては取り外し工具が周囲と干
渉して操作が困難であるためこれらの２本のボルトの取
り外しはできない。

【００４５】換言すれば、ヨーク５の中央部（第１の取
付部）５１は、第２及び第３の取付部が空いているとき
即ち、スプリングユニット３及びアクチュエータ４が取
り付けられていない状態のときにのみ弁２への着脱が可
能とされ、スプリングユニット３は、第３の取付部５４
が空いているとき即ち、アクチュエータ４が取り付けら
れていない状態のときにのみヨーク５への着脱が可能で
ある。

【００４６】このリターンスプリング型弁装置１は、弁
２が図示しない流体通路に介挿されて接続される。前述
したように、弁２のヨーク５を取り付けるボルト孔を４
本として周方向に等間隔で配置し、ヨーク５のボルト挿
通孔５１ｂを対応して設けることで（図４、図７）、弁
２に対してヨーク５を９０°回した位置に取り付けるこ
とが可能となり、更に、弁軸２２の先端平取り部２２
ａ、回転軸３２の角孔３２ａが四角形状とされているこ
とで、これら両軸を結合する際の回転方向の整合可能位
置が９０°毎となり、弁２へのスプリングユニット３及
びアクチュエータ４の取付の自由度が大きくなり、リタ
ーンスプリング型弁装置１の前記流体通路への取付の自
由度が大きくなる。これにより、前記流体通路に応じて
スプリングユニット３及びアクチュエータ４を作業しや
すい向きに取り付けることが可能となる。

【００４７】このリターンスプリング型弁装置１は、ア
クチュエータ４（モータ及び電磁クラッチ及び制御回
路）に外部から給電されていないとき（以下「初期状
態」という）には、スプリングユニット３のリターンス
プリングの予め与えられたバネ力（図９のＴ１）により
弁２が閉弁されており、前記流体通路が閉塞されてい
る。アクチュエータ４に外部から給電されると、電磁ク
ラッチが通電励磁されてモータの出力軸と減速機構とを
機械的に結合して回転力を伝達可能な状態にすると共
に、制御回路が動作状態になる。制御回路には外部から
弁開度設定値が与えられ、現在の弁開度が設定値と異な
る場合には、弁開度を設定値に一致させるようにモータ
に開閉駆動力を与える。前記モータは、前述した制御回
路により通電されると、出力軸４２が回転してスプリン
グユニット３の前記リターンスプリングのバネ力に抗し
て弁軸２２を開閉方向に回転させて所定の弁開度位置ま
で駆動され、当該位置でモータへの通電が停止され、モ
ータの保持力によりリターンスプリングのバネ力に抗し
て停止する。

【００４８】もし、停電等によりアクチュエータ４への
外部からの給電が途絶えた場合、前記電磁クラッチへの
通電がなくなり、モータの出力軸と減速機構との間の機
械的結合が解除されると、モータの保持力がリターンス
プリングのトルクを拘束しなくなるためスプリングユニ
ット３のリターンスプリングのバネ力により弁２が閉弁
されて、前記流体通路が閉塞される。このようにして、
前記流体通路を流れる流体が制御される。また、前記流
体通路内を蒸気等の高温の流体が流れている場合には、
ヨーク５が弁２からの熱を放熱してスプリングユニット
３、アクチュエータ４への熱伝達が抑えられ、これらス
プリングユニット３、アクチュエータ４の熱の影響によ
る劣化が軽減され、耐久性が向上する。

【００４９】また、弁２の流路に低温の流体が流れてい
る場合には、弁２全体が低温になるが、ヨーク５が外気
から吸熱してスプリングユニット３及びアクチュエータ
４の温度が低下するのを防ぐ。これにより、スプリング
ユニット３及びアクチュエータ４の内部の結露を防止或
いは低減する。そして、金属部品の錆発生や電気回路の
水滴による短絡を防ぐことができる。

【００５０】アクチュエータ４が故障例えば、万が一内
蔵する減速機構の歯車が折損してロックし、弁２が全開
付近で停止した場合、作業者は、アクチュエータ４の出
力軸４２に固定されている指針４５により、弁２の弁開
度が全開位置付近にあることを知ることができる。これ
により、作業者は、アクチュエータ４の取り外し作業を
慎重にすべく認識することができる。作業者は、スプリ
ングリターン型弁装置１のアクチュエータ４、スプリン
グユニット３及び弁２が全て全閉状態にあるとき以外
は、前記交換作業を行わないようにすることが好まし
い。

【００５１】作業者は、アクチュエータ４を取り外す場
合には、ボルト６３を取り外し、当該アクチュエータ４
を上方に引き上げることで、スプリングユニット３との
結合を簡単に解除することができ、アクチュエータ４を
ヨーク５から取り外すことができる。また、スプリング
ユニット３が故障して交換する場合には、上述したよう
にアクチュエータ４を取り外し、次いで、ボルト６２を
取り外して上方に持ち上げて弁軸との結合を解除し、ヨ
ーク５から取り外す。前述したように前記流体通路に高
温の流体が流れている場合でも、ヨーク５により放熱さ
れてアクチュエータ４のハウジング４１やボルト６２等
の作業部の温度が低くなっており、作業しやすい。

【００５２】スプリングユニット３は、ヨーク５から取
り外した後でなければハウジング３１の本体３１ａから
蓋体３１ｂを取り外すことができないように構成されて
いるため、作業者の不慣れや不注意によるスプリングユ
ニット３の取り外す際のリターンスプリングに起因する
事故を防止することができる。また、ヨーク５を弁２か
ら取り外す場合には、前述したようにアクチュエータ
４、スプリングユニット３を取り外した後、ボルト６１
を取り外して、弁２から取り外す。このように、リター
ンスプリング型弁装置１の組み付け、分解作業は、所定
の手順に従ってのみ可能とされることで、作業者の不注
意等による事故を未然に防止することが可能となる。

【００５３】尚、上記実施の形態においては、弁２が全
閉した状態を初期状態として説明したが、これに限るも
のではなく、どのような弁開度を初期状態としてもよ
い。全閉全開のみならず中間開度でもよい。また、上記
実施の形態では、中間開度で制御可能な調節弁を示した
が、単なる開閉二位置弁装置にも適用可能である。

【００５４】また、上記実施の形態では、被操作対象物
体として弁を使用し、流体流量を制御するスプリングリ
ターン型弁装置について記述したが、これに限るもので
はなく、被操作対象物体として他の例えば、ダンパ、ド
アの開閉装置、バスや電話ボックス等の折り畳み式扉の
ヒンジ操作、或いはロボットアームの操作等に適用しも
よいことは勿論である。

【００５５】図１０は、弁装置の他の実施形態を示す。
この弁装置は、スプリングリターン機能を持たないノン
スプリングリターン型弁装置で、弁２にヨーク７を介し
てアクチュエータ４を取り付け、ジョイント８により弁
軸２２とアクチュエータ４の出力軸４２とを結合した構
成としたものである。ヨーク７は、図１に示すヨーク５
のスプリングユニット３を取り付けるための取付部が設
けられていない点を除いて同様に形成されており、中央
部７ａが弁２のハウジング２１の上面２１ａへの取付部
とされ、対向する両側部７ｂ、７ｂの上端にアクチュエ
ータ４の取付部４１ｃを取り付ける取付部としての支持
片７ｃ、７ｃが形成されており、両側部７ｂ、７ｂの間
にアクチュエータ４が収納可能とされている。

【００５６】ヨーク７は、弁２のハウジング２１の上面
２１ａに中央部７ａが載置され、軸孔（図示せず）に弁
軸２２が遊貫されてボルト６１により固定されている。
アクチュエータ４は、ヨーク７の両側部７ｂ間に収納さ
れ、両側の各取付部４１ｃが夫々ヨーク７の支持片７ｃ
に載置されてボルト６３により固定されている。ジョイ
ント８は、軸心に角孔（図示せず）が貫設されており、
下端が弁軸２２の上端の平取り部に嵌合され、上端がア
クチュエータ４の出力軸４２の平取り部に嵌合されて、
これら両軸を結合している。これにより、スプリングリ
ターン型弁装置とノンスプリングリターン型弁装置とに
おいて、アクチュエータ４を共用することが可能とな
る。

【００５７】このノンリターンスプリング型弁装置は、
初期状態のときには例えば、弁２が閉弁されており、流
体通路が閉塞されている。アクチュエータ４に外部から
給電されると、電磁クラッチが通電励磁されてモータの
出力軸と減速機構とを機械的に結合して回転力を伝達可
能な状態にすると共に、制御回路が動作状態になる。制
御回路には外部から弁開度設定値が与えられ、現在の弁
開度が設定値と異なる場合には、弁開度を設定値に一致
させるようにモータに開閉駆動力を与える。前記モータ
は、前述した制御回路により通電されると、出力軸４２
が回転して弁軸２２を開閉方向に回転させて所定の弁開
度位置まで駆動され、当該位置でモータへの通電が停止
される。このようにして、前記流体通路を流れる流体が
制御される。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、被操作
対象物体又は弁に着脱可能にヨークを取り付け、前記ヨ
ークに、回転軸の一端が前記被操作対象物体の回転軸又
は弁の弁軸に結合されてバネ力により一方向に回転させ
るスプリングユニットと、出力軸が前記スプリングユニ
ットの回転軸の他端に結合されて前記スプリングユニッ
トのバネ力に抗して前記被操作対象物体の回転軸又は弁
軸を他方向に回転させるアクチュエータとを取り付ける
ことで、スプリングユニットの回転軸の一端を被操作対
象物体の回転軸又は弁軸に結合するとき、及びアクチュ
エータの出力軸をスプリングユニットの回転軸の他端に
結合するときに、これらの結合部分を外部から目視する
ことができるために結合が容易となり、組み付けの作業
性の向上が図られる（請求項１、２）。

【００５９】また、被操作対象物体や弁にヨークを介し
てスプリングユニットとアクチュエータとを組み付ける
ことで、前記被操作対象物体や弁の温度が高温の場合に
は当該弁からの熱がヨークにより放熱され、被操作対象
物体や弁の温度が低温の場合には、前記ヨークが外気か
ら吸熱して前記スプリングユニット及びアクチュエータ
への熱の影響を少なくすることが可能となり、スプリン
グユニットやアクチュエータの耐久性の向上が図られる
（請求項１、２）。

【００６０】ヨークは、正面視略Ｕ形をなし、中央部
（下面）が被操作対象物体又は弁への第１の取付部とさ
れ、対向する両側部の略中央にスプリングユニットを取
り付ける第２の取付部が、上端にアクチュエータを取り
付ける第３の取付部が形成されていることで、極めて簡
単な構造とすることができ、コストの低減が図られる
（請求項３、５）。

【００６１】ヨークの第１の取付部は、スプリングユニ
ット及びアクチュエータが取り付けられていない状態の
ときにのみ被操作対象物体又は弁への着脱が可能とさ
れ、前記スプリングユニットは、前記アクチュエータが
取り付けられていない状態のときにのみヨークへの着脱
が可能であることで、分解作業時における事故や種々の
不具合を防止することが可能となる（請求項４、６）。

【００６２】また、前記ヨークの第１の取付部に設けら
れた前記弁への取付用の複数のボルト挿通孔は、半径方
向に長い長孔とされていることで、ボルト孔の位置が異
なる弁装置に対応可能となり、汎用性が向上する。更
に、ボルト挿通孔は、周方向に沿って等間隔に配置され
ていることで、弁装置に対するヨークの取り付け方向を
変えることが可能であり、流体通路に応じた取り付けが
可能であり、作業性の向上が図られる。

【００６３】前記弁の弁軸及びアクチュエータの出力軸
に弁開度を示す指示手段が設けられていることで、弁の
弁開度を外部から簡単に知ることが可能となり、作業者
に注意を喚起することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るスプリングリターン型弁装置の正
面図である。

【図２】図１に示すスプリングリターン型弁装置の側面
図である。

【図３】図１に示すスプリングリターン型弁装置の平面
図である。

【図４】図１に示すスプリングリターン型弁装置の矢線
IV―IVに沿う底面図である。

【図５】図１に示すスプリングリターン型弁装置の弁軸
とスプリングユニットの回転軸とアクチュエータの出力
軸との各結合部を示す要部断面図である。

【図６】図１に示すスプリングリターン型弁装置のヨー
クの正面図である。

【図７】図６に示すヨークの平面図である。

【図８】図６に示すヨークの側面図である。

【図９】弁開度に応じてゼンマイ形リターンスプリング
のバネにより発生するトルクの一例を示す概略図であ
る。

【図１０】弁装置の他の実施形態を示す正面図である。

【図１１】従来のスプリングリターン型弁装置の断面図
である。

【符号の説明】

１ スプリングリターン型弁装置 ２ 弁 ３ スプリングユニット ４ アクチュエータ ５、７ ヨーク ８ ジョイント ２１ ハウジング ２２ 弁軸 ２２ａ 平取り部 ２２ｂ マーキング（弁開度指示手段） ３１ ハウジング ３１ｃ 取付部 ３２ 回転軸 ３２ａ 角孔 ４１ ハウジング ４１ｃ 取付部 ４２ 出力軸 ４２ａ 平取り部 ４５ 指針（弁開度指示手段） ５１ 中央部（第１の取付部） ５２、５２' 側部 ５３ 第２の取付部 ５３ａ、５３ａ'、５３ｂ、５３ｂ' 支持片 ５４ 第３の取付部 ５４ａ、５４ａ'、５４ｂ、５４ｂ' 支持片 ６１〜６３ ボルト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H051 AA02 BB02 BB09 CC13 FF03 3H062 AA03 AA07 BB14 BB31 CC01 DD01 EE07 FF38 HH10 3H063 AA02 BB33 BB35 DA14 DB31 EE20 GG07

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電動モータによって回転される出力軸を
   有するアクチュエータと、 一端が前記出力軸からの回転力を受けると共に他端が被
   操作対象物体へ回転力を伝達する回転軸とこの回転軸に
   一方向の回転力を付与するバネとを有するスプリングユ
   ニットと、 前記アクチュエータとスプリングユニットとが所定の位
   置関係を持つようにそれぞれを着脱可能に支持するヨー
   クとを備えたことを特徴とするスプリングリターン型操
   作器。
2. 【請求項２】 弁軸の回転操作により流体流路の開度を
   変化させて流体流量を制御する弁と、 電動モータによって回転される出力軸を有するアクチュ
   エータと、 一端が前記出力軸からの回転力を受けると共に他端が前
   記弁軸へ回転力を伝達する回転軸とこの回転軸に一方向
   の回転力を付与するバネとを有するスプリングユニット
   と、 前記アクチュエータとスプリングユニットと前記弁とが
   所定の位置関係を持つようにそれぞれを着脱可能に支持
   するヨークとを備えたことを特徴とするスプリングリタ
   ーン型弁装置。
3. 【請求項３】 前記ヨークは、正面視略Ｕ形をなし、中
   央部が前記被操作対象物体に取り付ける第１の取付部と
   され、対向する両側部の略中央に前記スプリングユニッ
   トを取り付ける第２の取付部が形成され、前記両側部の
   上端に前記アクチュエータを取り付ける第３の取付部が
   形成されていることを特徴とする請求項１に記載のスプ
   リングリターン型操作器。
4. 【請求項４】 前記ヨークは、前記第２及び第３の取付
   部が空いているときにのみ前記被操作対象物体に前記第
   １の取付部を着脱可能であり、前記スプリングユニット
   は、前記第３の取付部が空いているときにのみ前記第２
   の取付部に着脱可能であることを特徴とする請求項１に
   記載のスプリングリターン型操作器。
5. 【請求項５】 前記ヨークは、正面視略Ｕ形をなし、中
   央部が前記弁に取り付ける第１の取付部とされ、対向す
   る両側部の略中央に前記スプリングユニットを取り付け
   る第２の取付部が形成され、前記両側部の上端に前記ア
   クチュエータを取り付ける第３の取付部が形成されてい
   ることを特徴とする請求項２に記載のスプリングリター
   ン型弁装置。
6. 【請求項６】 前記ヨークは、前記第２及び第３の取付
   部が空いているときにのみ前記弁に前記第１の取付部を
   着脱可能であり、前記スプリングユニットは、前記第３
   の取付部が空いているときにのみ前記第２の取付部に着
   脱可能であることを特徴とする請求項２に記載のスプリ
   ングリターン型弁装置。