JP2005264959A - 回転弁の開度予知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 バタフライ弁やボール弁のような回転弁は、弁体が一定の位置に停止することによってシールが完全になるものであって、弁体を締め過ぎると弁体を損傷し、駆動装置を破損したりすることになるので、弁体の締め過ぎはこれを回避しなければならないところ、締め過ぎを回避するに適した装置がなかったので、この装置を提供しようとする。
【解決手段】 弁体とともに回動する回転体と、回転体の周りにあって静止している静止体とからなり、静止体の内部に光源を付設するとともに外面に覗き孔を付設し、常時は覗き孔から光源からの光を視認できないが、弁体が停止すべき位置に近づいた時に、覗き孔から光源からの光が見えるようにして、弁体が停止すべき位置に近づいたことを予め知ることができる装置を提供し、これによって締め過ぎを回避する。
【選択図】 図４

Description

この発明は、回転弁の開度予知装置に関するものである。さらに詳しく云えば、この発明は、バタフライ弁又はボール弁のような回転弁において、弁体が所定の開度に近づいたことを知らせる装置に関するものである。

バタフライ弁又はボール弁のような回転弁は、通常、回転弁の弁体を回動させるための駆動装置を備えている。駆動装置には、電動式、水圧式、空気圧式、手動式など、各種形式のものがある。何れの形式のものでも、駆動装置は、弁体の開度角度を制限する機構を備えている。その機構の多くは、弁体が９０度の角度範囲だけ回動し、その範囲を越えて回動しないようにしている。

特開２００３−１８５０５５号公報及び特開２００３−２４０１５６号公報は、代表的な手動式駆動装置を記載している。その駆動装置は図１に示したような内部構造を持ったものである。その装置では、作業者が手でハンドル車６を回転させると、回動軸８が回動し、回動軸８に接続されている回転弁の弁軸が回動し、それに伴って回転弁の弁体が回動する。
特開２００３−１８５０５５号公報 特開２００３−２４０１５６号公報

図１に示した駆動装置では、ハンドル軸４にウォーム３が付設され、ウォーム３がウォームホイール２と噛み合い、ウォームホイール２は回動軸８を中心として回動できるものとなっている。従って、ハンドル車６の回転力は、ウォーム３とウォームホイール２との噛み合わせにより減速され、大きな力となってウォームホイール２を回動させることになる。

ウォームホイール２は、以下に述べるような機構により回動を制限されている。すなわち、ウォームホイール２の時計方向への回動は、ウォームホイール２の一辺２１が、ケース１に固定されたストッパーボルト５に衝突することによって制限される。また、ウォームホイール２の反時計方向への回動は、ウォームホイール２の他辺２２が、ストッパーボルト５１に衝突することによって制限される。こうして、ウォームホイール２の回動は、９０度の角度範囲内に制限される。

上述のウォームホイールとストッパーボルトとからなる角度制限機構は、駆動装置の内部にあって隠れている。従って、ウォームホイールとストッパーボルトとの衝突は、駆動装置の外からは見えない。そのために、ウォームホイールがストッパーボルトに衝突して、ストッパーボルトにより既に回動が抑えられているのに、作業者はさらにハンドル車を回転させて、回転弁を締めようとすることが起こる。その結果、弁体を損傷したり、駆動装置を破損したりすることがある。

もっとも、図１に示した駆動装置は、図２に示したように、外面上にインジケータ７を備えていることが多い。インジケータ７は指針７１を備え、指針７１の延びる方向が回動軸８の回動角度を表示するようにされている。従って、指針７１によって弁体の開度を知ることができるから、弁体の締め過ぎはこれによって回避できるように見える。

ところが、指針７１は一般に小さくて視認し難い上に、弁体のおおよその向きを示すに過ぎないから、これによって弁体開度の限界を正確に知ることは困難である。従って、インジケータ７によって、弁体の回動を一定の角度範囲内に確実に抑えることは困難であり、締め過ぎによる弁体の損傷と駆動装置の破損を防ぐことはできなかった。

もともと、回転弁は、締めれば締めるほどシールが完全になるものではない。回転弁は、弁体が一定の方向に向き、一定の位置に停止することによって、シールが完全になるものである。だから、回転弁における弁体の締め過ぎは、決して弁体のシールを完全にすることにはならず、却って回転弁と駆動装置を傷めるだけである。従って、回転弁の締め過ぎは、絶対に避けなければならない。

回転弁の締め過ぎは、上述のように、これまではインジケータの指針と、ストッパーボルトとによって防がれてきた。ところが、これだけでは上述のように、締め過ぎを確実に回避することができない。そこでさらに何等かの対策を施して、締め過ぎを回避する必要がある。ところが、これまではその必要に応えるものがなかった。

この発明は、上述の必要に応えようとして生れたものである。すなわち、この発明は、ウォームホイールがストッパーボルトに衝突する前に、弁体が所定の開度に近づいたことを予め確実に知らせる手段を駆動装置に付加することによって、回転弁の締め過ぎを防止しようとするものである。

この発明者は、弁体が所定の開度に近づいたことを予め知らせる予知機構として、光を使用することを考えた。すなわち、弁体が所定の開度に近づいたとき、駆動装置に設けた孔から光を視認できるようにして、弁体の開度が限界に近づいたことを予知できるようにしようとした。こうして予知したあとは慎重に駆動装置を動かすことによって、限界を越えての回動を回避することとした。

光の視認手段として、この発明は、図１に示した駆動装置において、ケースに覗き孔を付設し、ケース内には覗き孔の先に光源を付設し、光源と覗き孔との間に遮光具を介在させておくこととした。そして、ウォームホイールが所定の開度近くまで回動したとき、ウォームホイールの一部が遮光具に働いて光を透過させることにして、透過してきた光をケースの覗き孔から視認できる、という機構を使用することとした。

この発明は、回転弁の弁体とともに回動する回転体と、回転体の周りにあって静止している静止体とからなり、静止体の内部に光源を付設するとともに外面に覗き孔を付設し、回転体の回動中、常時は覗き孔を通して光源からの光を視認できないが、回転体が所定の開度に近づいた時に覗き孔を通して光源からの光を視認可能にして、弁体が所定の開度に近づいたことを知ることができるようにしたことを特徴とする、回転弁の開度予知装置を提供するものである。

光は、駆動装置内に付設した発光体から発するもの、例えば発光ダイオードを使用することもできるが、駆動装置の外にある照明光を利用するのが簡単で便利である。駆動装置の外にある光を利用するには、駆動装置内に光ファイバーを付設するのが好ましい。その場合、光ファイバーはその一端をケースの内部に置いてケースに設けた覗き孔から視認できるようにし、光ファイバーの他端をケースから露出させて、外部の光を他端から取り込めるようにすることが好ましい。そして、光ファイバーの一端と覗き孔との間には遮光具を介在させて、特定の状態のときだけ遮光具が光を透過させるようにする。

このようにすると、光ファイバーはケースに露出している端から駆動装置の外の照明光を取り込み、取り込んだ光を減衰させることなく、駆動装置の内部に位置する端から放出する。放出した光は常態では遮光具により遮断されてケースに設けた覗き孔から視認することができない。

ところが、ウォームホイールが回動して遮光具に接触すると、遮光具が作動せしめられて光ファイバーの放出する光を透過するようになり、従って、覗き孔から光ファイバーの放出する光を視認できるようにする。こうして、弁体が所定の開度に近づいたことを検知できることにする。光ファイバーを使用する場合には、駆動装置に格別の光源も、エネルギー源も付設する必要がないので、設置が容易であり、また永く使用することができる。

この発明によれば、回転弁の弁体とともに回動する回転体と、回転体の周りにあって静止している静止体とからなり、静止体の内部に光源を付設するとともに、静止体の外面に覗き孔を付設し、回転体の回動中、常時は覗き孔を通して光源からの光を視認できないが、回転体が所定の開度に近づいた時に覗き孔を通して光源からの光を視認可能としたので、光を視認することにより、弁体が所定の開度に近づいたことを知ることができる。従って、光を視認したあとは、回転体を注意しながら徐々に回動させることにより、ストッパーボルトにより確実に回動を停止させることができる。従って、回転弁の締め過ぎと締め不足を確実に防止することができる。

この場合、覗き孔と光源との間に遮光具を介在させ、回転体が所定の開度に近づいた時、遮光具が作動して光源からの光を視認可能にすると、光源として常時光を発しているものを用いることができるので便利である。とくに、遮光具として固定された枠と、この枠内でバネに抗して引込められる遮光板とからなるものを用い、遮光板が回転体に接触して引込められて、光源からの光を覗き孔に通すようにすると、回転体が所定の開度に近づいた時だけ、簡単に光を視認できることとなるので実施が容易である。

さらに、光源として光ファイバーの内側端を利用することとし、静止体を貫通して光ファイバーを付設し、光ファイバーの内側端を覗き孔に向けておき、他端を静止体の外面に露出させると、光ファイバーは外部の光を取り込んで、減衰させることなく内側端から光を放出するので、外部からエネルギーを供給しないで光源を光らせることができるから有利であり、また簡単に実施できる。この発明は、このような効果をもたらす。

この発明では、回転弁の弁体とともに回動する回転体を必要としているが、その回転体は従来の駆動装置に付設されているウォームホイールをそのまま使用することができる。しかし、ウォームホイールとは別に、新たに回転体を設けてもよい。また、この発明では、回転体の周りにあって静止している静止体を必要としているが、その静止体も従来の駆動装置に付設されているケースをそのまま使用することができる。しかし、ケースとは別に新たに静止体を設けてもよい。

この発明では静止体の内部に光源を付設することを必要としているが、その光源は点滅するものであってもよく、また常時点灯しているものであってもよい。点滅するものは、回転体が所定の開度に近づいた時点灯し、回転体が所定の開度に到達した時に消灯するものであってもよい。常時点灯しているものでは、光源と覗き孔との間に遮光具が介在することが必要である。

遮光具は、常態において光を遮断しているが、回転体が所定の開度に近づいた時、作動して光を通すようになるものであることが必要とされる。常時点灯している光源は、電球でも発光ダイオードであってもよい。また常時点灯している光源の特殊なものとして、光ファイバーの端を利用することができる。光としては可視光線であることが望ましいが中でも視認し易い赤色に近い光を使用することが好ましい。

この発明では、静止体に覗き孔を設けることが必要とされるが、その覗き孔は光源からの光が視認できるものであればよい。その孔は通常直径が３〜５ｍｍ程度のものであれば足りる。覗き孔は、雨水などの浸入を防止するために、透明なアクリル樹脂等で透視可能に封止しておくことが好ましい。

光ファイバーは、一般に「光ファイバー」という名称で呼ばれている繊維状のものを用いることができる。それは、一般に高い屈折率を持った繊維状のコアと、その周囲を低い屈折率を持ったクラッドが包囲して一体とされた構造のものである。その材料としては、石英、ガラス、プラスチックなどが使用されている。この発明ではこのような光ファイバーを使用することができる。光ファイバーとしては、数本を束にして付設することが好ましい。なぜならば、数本を束にしておくと、一本が切断されても他のもので補完させることができるからである。

遮光具としては、外枠の中に遮光板が摺動可能に保持され、遮光板がバネによって外枠から飛び出すように付勢されているものを用いることが好ましい。この遮光具は、外枠から突出した遮光板が覗き孔と光源との間に介在し、常時は光源からの光を覗き孔へ通さないが、回転体が回動して所定の開度に近づいたとき、回転体が遮光板に接触して遮光板の突出を押さえ、バネに抗して遮光板を外枠内へ押し込み、これによって光を通すようにすることが好ましい。

この発明の実施例として、光源に光ファイバーを利用した開度予知装置の一例を図面に基づいて説明する。図３は、この発明に係る回転弁の開度予知装置の平面図であり、図４は、図３に示した装置のケースの一部を取り除いて内部構造を示している。図５は、この発明で用いることのできる遮光具を示している。図６は、図４に示した装置の一部拡大図であり、図７は、図４に示した装置の別の状態の一部拡大図である。

図３と図４に示したこの発明に係る開度予知装置Ｂは、図１と図２に示した駆動装置Ａの中に組み込まれている。すなわち、開度予知装置Ｂは、駆動装置Ａにおけるウォームホイール２を回転体として利用し、駆動装置Ａのケース１を静止体として利用している。

開度予知装置Ｂは、図３に示したように、駆動装置Ａのケース１の外面に、覗き孔９と９１とを付設して、ケース１の内部には図４に示したように、光ファイバー１０、１１を付設するとともに、それぞれの光ファイバーの内側端近くに遮光具１２を付設して作られた。

光ファイバー１０、１１としては、何れも公知のプラスチック光ファイバーを使用した。プラスチック光ファイバーは、ポリメチルメタクリレートの繊維をコアとし、その外周に弗素系樹脂からなるクラッドを被覆したもので、コアが全体の９６重量％を占めるように構成され、一本の外径が約１．０ｍｍのものを三本束にして用いた。

光ファイバー１０、１１は、何れも図４に示したように、ケース１を貫通して付設し、一端をケース内に位置させ、他端をケース１の外面に露出させた。光ファイバー１０についてさらに詳しく云えば、光ファイバー１０は、ストッパーボルト５と５１との近くでケース１の壁を貫通し、外部側の端１０１をケース１の外面と面一にして外面に露出させ、他方、内部側の端１０２を図３に示した覗き孔９の先に置いて、端１０２の端面を覗き孔９に向けて固定した。

光ファイバーの外部側の端、例えば１０１は、図示していない金属、プラスチック又はゴム製の短筒を固定し、この短筒をケース１に気密に固定することによってケース１に付設した。このため、外部側の端では光ファイバーの周囲からは外部の光がケース内に進入しないようにされ、外部の光は外部側の端だけから光ファイバーの内部へ入るようになった。但し、光ファイバーの外部側の端は、ポリメチルメタクリレートのような透明な小片で覆って、その端を保護しておくことが好ましい。また、光ファイバーの内部側の端１０２は外部側の端と同様に短筒を固定して、短筒でケース内に固定した。

光ファイバー１０と１１との内部側の端と、覗き孔との間には遮光具１２を付設した。遮光具１２は、図５に拡大して示したように、外枠１２０の内部にこれに沿って摺動する遮光板１２１を挿入し、遮光板１２１をバネ１２２によって付勢して、外枠１２０から突出するようにしたものである。

遮光板１２１には先の一部に突出部１２３を設け、その先端をウォームホイールの回転中の或る時期にウォームホイールに接触可能とした。その結果、接触時には、遮光板１２１は矢印Ｘで示したような力を受けるので、外枠１２０の中へ押し込められる。こうして遮光具１２は図５の（ａ）の状態から（ｂ）の状態へ移る。また、その後にウォームホイールが移動して、突出部１２３の先端がウォームホイールから離れると、遮光具１２は（ａ）の状態へ戻ることとなる。

そこで、図６に示したように、光ファイバー１０の内側端１０２を遮光具１２の遮光板の向こう側に置き、遮光板の手前側に覗き孔９を置き、内側端１０２と覗き孔９とが遮光板を介して向き合う位置に置くと、ウォームホール２の一辺２１が遮光具１２の突出部１２３の先端に接触しない間は内側端１０２を覗き孔９から見ることができない。

ところが、ウォームホイール２が時計方向に回動して一辺２１が突出部１２３に接触してこれを押すと、図７に示したように、遮光板は外枠内へ押し込まれるので、光ファイバーの内側端１０２を覗き孔９から見ることができるようになる。従って、光ファイバーの内側端１０２から放射される光を覗き孔９から見ることができるようになる。こうしてウォームホイール２が所定の開度に近づいたことを予め知ることができる。

ウォームホイール２が所定の開度に近づいたことを知ったあとは、ウォームホイールを慎重に徐々に回動させる。こうして、ウォームホイールの一辺２１がストッパーボルト５に衝突することを確認できることとなり、従ってウォームホイールを所定の開度のところで確実に停止させることができる。

以上は、弁体を全閉にする場合についてこの発明を説明したが、この発明は、弁体を全開にする場合も同様にして実施することができる。弁体を全開にする場合は、光ファイバー１１を使用し、光ファイバー１１の内側端１１２と向き合わせて覗き孔９１を設け、その間に遮光具１２を付設することによって、この発明を実施することができる。

従来の回転弁駆動装置の内部構造図。 図１に示した従来の装置の平面図。 この発明に係る回転弁開度予知装置の平面図。 図３に示した開度予知装置の内部構造図。 この発明で用いることのできる遮光具の正面図。 図４に示した開度予知装置の或る時期における内部状態を示した拡大図。 図４に示した開度予知装置の別の時期における内部状態を示した拡大図。

符号の説明

１ ケース
２ ウォームホイール
３ ウォーム
４ ハンドル軸
５、５１ ストッパーボルト
６ ハンドル車
７ インジケータ
８ 回動軸
９、９１ 覗き孔
１０、１１ 光ファイバー
１２ 遮光具
２１ ウォームホイール２の一辺
２２ ウォームホイール２の他辺
７１ 指針
１０１ 外部端
１０２、１１２ 内部端
１２０ 外枠
１２１ 遮光板
１２２ バネ
１２３ 突出部
Ａ 駆動装置
Ｂ 開度予知装置

Claims (4)

1. 回転弁の弁体とともに回動する回転体と、回転体の周りにあって静止している静止体とからなり、静止体の内部に光源を付設するとともに外面に覗き孔を付設し、回転体の回動中、常時は覗き孔を通して光源からの光を視認できないが、回転体が所定の開度に近づいた時に覗き孔を通して光源からの光を視認可能にして、弁体が所定の開度に近づいたことを知ることができるようにしたことを特徴とする、回転弁の開度予知装置。
2. 覗き孔と光源との間に遮光具を介在させ、回転体が所定の開度に近づいた時、遮光具が作動して光源からの光を視認可能にすることを特徴とする、請求項１に記載の回転弁の開度予知装置。
3. 遮光具が固定された枠と、この枠内でバネに抗して引込められる遮光板とからなり、遮光板が回動体に接触して引込められ、光源からの光を覗き孔に通すことを特徴とする、請求項２に記載の回転弁の開度予知装置。
4. 光ファイバーを静止体を貫通して付設し、光ファイバーの外側端を静止体の外面に露出させて、光ファイバーに外側端から外部の光を取り込ませ、取り込んだ光を内側端から放射させ、これによって光ファイバーの内側端を光源にしたことを特徴とする、請求項１−３の何れか１つの項に記載の回転弁の開度予知装置。
   

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