JP2005299766A

JP2005299766A - ロック機構付き弁装置

Info

Publication number: JP2005299766A
Application number: JP2004115214A
Authority: JP
Inventors: Taku Kato; 卓加藤
Original assignee: FLO TEC Ltd; FLO-TEC Ltd
Current assignee: FLO TEC Ltd; FLO-TEC Ltd
Priority date: 2004-04-09
Filing date: 2004-04-09
Publication date: 2005-10-27

Abstract

【課題】従来ロック機構の構造上使用中にロック機構部に砂や泥などの異物が侵入し作動不良となることを防止する。
【解決手段】弁本体の台座から突出し、弁体を駆動する駆動軸と、前記駆動軸に係合する、ピン挿入孔を有するとともに前記台座に接する平坦面を有する回動操作部と、前記台座に向けて前記回動操作部を圧接するつる巻きバネと、前記ピン挿入孔に係合して前記回動操作部を回動不能にするピンと、ピンの回動操作部に対する相対的移動を案内する案内部と、前記ピンの前記案内部に沿ったさらなる相対移動を阻止する停止部と、前記駆動軸と回動操作部係合部がボルトナット構造で係合される構造とする弁装置。
【選択図】図１

Description

本発明は開放または閉止時にバルブのハンドルにロックがかかる構造のバルブに関するものである。特に、ボールバルブやバタフライバルブなど弁を回転させることにより開閉動作をするバルブに関するものである。

弁装置（バルブとも言う）は一般に、弁装置本体（弁本体、ケーシングとも言う）、弁、弁を作動させるための駆動軸（ステムとも言う）、駆動軸を作動させる回動操作部（ハンドルとも言う）により構成されている。ボールバルブ等では弁とステムは固定されており、さらにステムとハンドルも固定されているのでハンドルを、ステムを中心としてケーシングに対し相対的に回動させることによりバルブの開閉が行われる。このようなバルブは振動や不用意なハンドル操作などによりハンドルが動きやすく、意図しない開閉が起こってしまうことがある。これを防ぐためにハンドルを針金等により固定したり、ハンドルロック機構つきのバルブを使用したりする。従来のハンドルロック機構付きバルブにはハンドルにロックピンを取り付けハンドル操作時にはこのロックピンをはずしてハンドルを操作するものがある。しかし、これはハンドル操作の度にロックの取り外し、取り付けが必要でハンドル操作を片手等で簡便に手早くできない欠点がある。バネを組み合わせたロックピン式のバルブもあるがやはり片手操作は難しいものが多い。

ロックレバーハンドルタイプのバルブもあり、これはハンドルとステムの結合部付近にばねを配置してハンドルがケーシングに係止するよう押さえつけているものである。しかし、このタイプのバルブはハンドル操作時にレバーハンドルがステム軸方向および回転方向の三次元方向に動く必要上ハンドル押さえのバネの一部が外部に露出している。このため砂や泥、水分などの異物が存在する環境下で使用すると異物がハンドル押さえのバネにはさまったりしてしまい、悪環境下での使用には向いていない。さらに、このロックレバーハンドルタイプのバルブはハンドル操作にてこの原理を応用しているので、ハンドル操作時以外にハンドルに異物が接触したりして衝撃が加わったりするとロックが外れ易くバルブが誤動作をする恐れがある。このためこのようなバルブは重要な個所では使用しにくい欠点がある。その他にも誤動作防止用のバルブが知られている。たとえば、特開平８−１６６０８１には円形ハンドルで開口部の少ない誤動作防止用バルブが開示されている。しかし、これは構造が複雑で部品点数も多く製造、組み立てが容易ではない。当然高価なものとなってしまうであろう。（特許文献１参照）
特開平８−１６６０８１

通常使用されるロック機構付き弁装置ではロック機構の解除が簡便ではなかった。また、ロック機構の解除を容易にするためハンドルをロックレバー式としたものもあるが、異物接触の衝撃等により意図しないロック機構の解除が起こったりして誤動作が起こりやすかった。さらに、ロック機構の構造上使用中にロック機構部に砂や泥などの異物が侵入し作動不良となってしまった。これを防ぐことは使用上の大きな課題となっていた。さらに、これらの課題を解決するためには複雑な構造と多くの部品を使用した高価なバルブを作る必要があった。そこで、上記のような課題を解決する安価で簡便に使用できるバルブの開発が待たれていた。

前記課題を解決するための第一の発明は、
弁本体の台座から突出し、弁体を駆動する駆動軸と、前記駆動軸に係合する、回動規制部を有するとともに前記台座に接する平坦面を有する回動操作部と、前記台座に向けて前記回動操作部を圧接する付勢部と、前記回動規制部に係合して前記回動操作部を回動不能にする係止部とを備えて成ることを特徴とする弁装置である。

また、第二の発明は、
弁本体の台座から突出し、弁体を駆動する駆動軸と、前記駆動軸に係合する、回動規制部を有するとともに前記台座に接する平坦面を有する回動操作部と、前記台座に向けて前記回動操作部を圧接する付勢部と、前記回動規制部に係合して前記回動操作部を回動不能にする係止部と、前記付勢部の付勢力に抗して前記回動操作部を駆動軸方向にそって移動させることにより前記係止部と回動規制部の係合を解放するとともに回動操作部の回動操作により前記前記係止部の回動操作部に対する相対的移動を案内する案内部と前記係止部の前記案内部に沿ったさらなる相対移動を阻止する停止部とを備えて成ることを特徴とする弁装置である。

第三の発明は、
係止部が少なくとも一本または二本以上のピンであり、前記回動規制部が前記ピンを挿入するピン挿入孔であることを特徴とする前記第一または第二の発明に記載の弁装置である。

第四の発明は
前記回動操作部を前記駆動軸に係合する回動操作部係合部と、前記回動操作部と前記回動操作部係合部の間の前記駆動軸外縁に付設された付勢部を有することを特徴とする前記第一ないし第三の発明に記載の弁装置である。
さらに、第五の発明は
前記付勢部がつる巻きバネであり、
前記駆動軸と前記回動操作部係合部がボルトナット構造で係合される構造であり、
前記つる巻きバネの巻き方向が、前記回動操作部係合部のねじの回転方向と反対方向であることを特徴とする第四の発明の弁装置。

本発明のハンドルロック付きバルブは、ハンドル操作時以外の使用時には意図しないハンドルの作動がなく、ハンドル操作をする際には容易にハンドルを操作できるものである。さらに、泥や砂、水分などの存在する。悪環境下での使用においてもハンドル操作が容易にできる構造の簡単な簡便で安価なバルブの提供を可能としている。

まず、第一の発明の弁装置（バルブ）について説明する。第一の発明のバルブは係止部と回動規制部との係合（ロックとも言う）を開放しない限り回動操作部（ハンドルともいう）は回動しない。すなわち、バルブの弁は閉止または開放の状態が保たれるような機構となっている。通常は、閉状態で使用されることが多いので閉状態でロックされるボールバルブで説明するが、本発明ではバルブの種類を特定するものではない。図１（Ａ）はバルブが閉状態の時のハンドル部付近の駆動軸３（ステムとも言う）の中心軸に添った断面を主体にした説明図（概念図）である。閉状態の時、弁本体１（ケーシングとも言う）に付設されている係止部５（この場合ピンで代表しているがピンである必要はない。台状のものや凸部、凹部など回動規制部との組合わせで係合し、ハンドルの回転を阻止するようなものであればよい。なお、以後の説明ではピンと言う）と回動規制部４（ピン穴である必要はない。凹部や凸部、台状のものなど係止部との組合わせで係合し、ハンドルの回転を阻止するようなものであればよい。説明ではピンに対応してピン穴という。）は係合し、ハンドルがケーシングに対し相対的に回転しないようになっている。すなわち、ハンドルに係合しているステムもステムと連動すべき弁１０も回転せずバルブ閉状態が保たれる。

ステム３と弁１０の係合は通常の方法で係合されておればよい。ハンドル２とステム３の係合はハンドル２の回動がステム３に伝わるような係合方法であればよいが、ハンドル２とステム３がステム３の軸方向に添って（上下方向に）移動できるものである必要がある。たとえば、ステムのハンドルと係合する断面が四角形でハンドル２のステムとの係合部分はこれに嵌め込まれるような四角形とする。あるいは、上記断面を円形の一部を円弧状に欠いたものなど上記機能を発揮できれば通常のバルブで採用されているハンドルとステムの構造のものでよい。

ケーシング１の台座８は平坦な面構造が好ましく、弁が閉の場合はハンドル２と密接している。台座とはハンドルを取り付ける台座の意味である。付勢部材６（この場合半分縮んでいるスプリングバネを図示しているが、ハンドルを下方に押し付ける付勢材であれば板バネ、ゴムなどの弾性体でもよい。説明ではバネと呼ぶこともある。）はハンドル３をケーシング側に押し付けケーシングの台座８部分との圧接が保たれるよう付設する。図では、バネ６の上面は、その上部にあるステム３とハンドル２を係合している回動操作部係合部７（通常ステム３に係合するナットを用いるので、説明ではナット７と言う）によりステム３に間接的に位置が固定されている。すなわち、ケーシング１とバネ６の上面の相対位置が固定されているのでバネ６はハンドル２をケーシング１側（下方）に押し付ける付勢力により台座８とハンドル２の平坦面９との圧接が保たれることとなる。これにより、ケーシング１とハンドル２の間から泥等の異物がハンドル２とステム３の間等に侵入することを防いでいる。ナット７の外径はハンドル２の上部開口部の径よりも小さいものとする。これにより、ハンドル２はステム３を介してケーシング１と係合されているナット７に対して、バネ６の付勢力に抗して上方に引き上げることができる。この引き上げ距離は、少なくともピン５とピン穴４による係合を解除する長さが必要である。また、ハンドル２上部の開口部とナット７の下部外縁は面接するように付設することが好ましい。これにより、バネ６を付設したハンドル２の内部空間へ泥等の異物が侵入することが防がれる。
次に、この状態からバルブを開状態にする場合の説明をする。図１（Ｂ）および（Ｃ）参照。このバルブはこのままでは通常のバルブのようにハンドルを回すことはできない。ハンドルを回すためにはロックをはずす必要がある。すなわち、図１（Ａ）のピン５とピン穴４の係合を開放するためハンドル２をピン５がピン穴６から抜けるまでケーシング１に対し上方へ引き上げる。図１（Ｂ）の状態。これにより、ハンドル２は回動可能となり、ハンドル２を弁１０が開となるように回せばステム３も回転しバルブの弁１０は開状態になる。図１（Ｃ）参照。

弁を閉状態から開状態にする間はハンドル２を上方に引き上げるにはバネ６の付勢力に抗してハンドルを引き上げている必要がある。このため、ハンドル２のピン穴４と同じ円周上のピン穴以外の部分は平面状とした案内部１１を付設することが望ましい。ハンドル２が少し回転し、ピン５がピン穴４からずれたときにはピン４の上端と案内部１１が接することによりハンドル２がバネ６の付勢力によりケーシング１側にそれ以上押し下げられないようになる。これにより、ハンドル２はバネ６の付勢力に抗して引き上げておくことなく回転できる。通常、このようなロック機構はボールバルブ、バタフライバルブ、三方弁のように９０度または１８０度だけ廻せば開閉状態や流路が変わるバルブに用いられる。それゆえ、ハンドルの回転により弁が所望の開状態に変わった角度（通常ボールバルブ等では９０度ハンドルが廻った状態で全開になるので９０度）になった位置で案内部に停止部１２を付設することが好ましい。停止部１２は案内部１１に対して突起またはピン穴などピン５がこれと係合し、それ以上のハンドル２の回転をさせない構造のものであればよい。

バルブ開状態では、ケーシング１の台座８と対応するハンドル２の平坦面９には間隙があるが、本発明のバルブの使用方法は弁が閉状態のときが通常の使用方法である場合を想定して説明しており、この場合開状態は人為的に操作している場合が多いので泥等の異物がケーシングの台座８とハンドルの平坦面９の間に入り込むことは少ない。また、たとえ入り込んでもすぐに取り除くことができる場合が多い。一方、本発明のバルブの使用方法が、弁が開状態のときが通常の使用方法である場合は、バルブ開状態の時にピン５とピン穴４とが系合する構造としておけばよい。すなわち、図１の（Ａ）のピン５とピン穴４の位置を、ステムを中心として相対的に９０度移動させた構造にすればよい。これにより、バルブ開状態ではケーシングの台座８とハンドル２は密着しており、閉状態はバルブ操作中と考えられ、上記同様泥等の異物がケーシングの台座８とハンドルの平坦面９の間に入り込むことは少ない。また、たとえ入り込んでもすぐに取り除くことができる場合が多い。なお、ピン穴４を上記閉状態と開状態の両方に対応するように設ければ、バルブは閉状態でも開状態でもケーシングの台座８とハンドル２は密着させることができ、異物の侵入等を防ぐことができる。

ナット７の構造は上述したようなハンドル２の上下動ができるようなステムとハンドルを係合する構造であればよいが、一般にフランジ付きナットが好ましい。ひとつの簡単な部品で回動操作部係合部の機能をすべて果たすからである。また、ハンドル３の上面等には突起１３を付けておくことが便利である。突起の位置で開閉状態が確認できるからである。さらにバルブの開閉操作時等に目視によりバルブの開閉状態を確認しなくとも突起１３の位置にハンドルを持つ手が触れれば開閉状態が確認できる。なお、ハンドルの形状については本発明の機能を発揮できるものであればどのようなものでもよい。図１では円板状となっているが、六角板、八角板状や半球状、楕円板状、棒状などでもよい。通常は操作上円板状や八角板状に近い形が好ましい。

つぎに、第二の発明について説明する。
第二の発明は、第一の発明の弁装置に上述した案内部１１と停止部１２を付設した弁装置である。上述したように案内部１１は、ピン５等の係止部の形状およびハンドル２が回動したときの必要な相対的移動距離に対応して形成される。通常はハンドル２の回動時に係止部５の先端が回動規制部４から離れて、対応するハンドル２の台座８に接する面平坦面９の外側の部分でありこれを平面状としておけばよい。平面状であればハンドルは回動時に係止部の先端のみと摺動しハンドルの回動がスムースになる。なお、図１においては後に説明する停止部１２の製造上の容易さから平坦面４より窪ませた平坦面としている。ハンドルは弁が閉状態から開状態になったあと、さらに回転してしまうとボールバルブやバタフライバルブではまた閉状態に向かって進んでしまう。これを阻止するために停止部１２がある。ハンドルが回転し、弁が開状態になったところで（通常のボールバルブ等ではハンドルが９０度回転したとき）平坦な案内部に突起等を設けて係止部の相対移動がこれに阻止されて更なるハンドルの回転が停止される。これにより、バルブは容易に完全開状態にすることができる。図１におけるように停止部１２はケーシングの台座８と圧接するための平坦面の外側にそのまま平坦面を作っておけばよい。案内部１１が窪んでいるのでこの部分が相対的に停止部１２の突起の役目を果たすことになる。

第三の発明はすでに第一の発明の説明で例示して説明した係止部がピンで、回動規制部がピン穴であるものである。ピンおよびピン穴は通常それぞれ２個付設することがこのましい。ハンドル回動時に偏った圧接力がかからないためである。
第四の発明についても第一の発明の説明で例示しており、回動操作部係合部（ナット）を有し、ハンドル内部の付勢部が前記ナットによりハンドルへの付勢力を発揮するようにした構造のロックハンドル式バルブである。
第五の発明は、付勢部６がつる巻きバネであり、前記駆動軸（ステム３）と回動操作部係合部７がボルトナット構造で係合される構造であり、つる巻きバネ６の巻き方向がナット７のねじの回転方向と反対方向であるロックハンドル式バルブである。つる巻きバネ６の巻き方向がナット７のねじの回転方向と反対方向であるとは、ナット７がステム３から外れる方向に回るときナットと接しているばねの上面がナットの回転を係止させる方向になるよう巻いているものを言う（例えばナットは反時計方向で、つる巻きバネは時計方向に巻いている。）。これにより、使用中にナット７とステム３の係合がゆるむのを抑えられるからである。

実施例１を図１ないし図６に示す。
図１は本発明の機能を表すための概念図である。図１では（Ａ）は通常の使用状態であるバルブ閉状態である。（Ｂ）は（Ａ）の状態から付勢力に抗してハンドルを引き上げた状態である。（Ｃ）の状態は（Ｂ）状態からハンドルを９０度回転させてバルブ開の状態にしたものである。なお、それぞれ上部の図はハンドルの回転状態を表すためのハンドルの上面図である（中心部は図示していない。点線は下面の形状を表している。なお、符号は１３を除いて下面側の部分を表している。）。（Ａ）の状態ではハンドル内部のバネの付勢力によりハンドルはバルブと密着しピンはピン穴にはまった状態である。
この状態ではハンドルがロックされているのでバルブは振動や衝撃に対してもハンドルが回動することはない。よって弁の閉状態は確実に保たれる。これを次にハンドルを回転させバルブ開状態とする前準備としてピンをピン穴から引き抜くために、ハンドルをステム軸方向にケーシングから引き離すように引いたところが（Ｂ）図である。

この状態で引き抜き力を緩めれば（Ａ）の状態に戻る。（Ｂ）の状態のままハンドルを（この場合は反時計方向に）１０度程度回転させるとピンがピン穴の位置からずれて案内部１１に到達し、ピン穴に入らなくなる。この状態ではハンドルは付勢力によりケーシングに密着することはなくなりバルブ全開状態（Ｃ）まで回転する。この（Ｃ）の状態ではピンは停止部１２によりこれ以上の回転はできなくなる。つまり、バルブは全開状態でハンドルの回転が停止する。バルブを閉止するにはこれまでと逆方向（時計回り方向）にハンドルを回転させればよい。ピンがピン穴と重なる位置にくるとバネの付勢力によりピンはピン穴に戻りバルブは閉状態でロックされる。図２〜図６は実際の本発明のバルブの例である（部品等の符号は同じ番号としている。）。図２は本発明のバルブの閉状態の斜視図、図３はバルブ開状態の斜視図である。図４は本発明のバルブの分解図である。機能が優れているにもかかわらず部品点数が少ない事がわかる。図５、図６は本発明のバルブのそれぞれ閉止、開放状態の切断斜視図である。説明図とあわせて観察すればバルブの作動状況がかりやすい。

本発明のロック機構は各種のバルブに適用できるが、ボールバルブ、バタフライバルブ、三方弁などに特に適している。本発明のロック機構付きバルブは流体の流動を制御する機器であればどのようなものにでも適用できるが、通常のバルブ使用状態から誤作動を起こすことが大きな問題となるような場合に適している。さらにバルブに泥や砂、水分などの異物が接触したり、時には石のようなものが衝撃を与えるような悪環境での使用にも耐えうるものである場合に効果を発揮する。具体的には建設機械や自動車のような屋外で使用する機器の流体を入れておく容器用バルブなどがある。エンジンのオイルパンのドレンバルブ用などは操作性もよく構造も簡単なバルブでもあり非常に適した用途である。

本発明のバルブの構造を示す説明図本発明のバルブの斜視図（弁閉止状態）本発明のバルブの斜視図（弁開放状態）本発明のバルブの分解図（斜視図）本発明のバルブの切断図（弁閉止状態）本発明のバルブの切断図（弁開放状態）

符号の説明

Ａバルブ閉状態の説明図
Ｂバルブ閉状態でハンドルを引き上げたときの説明図
Ｃバルブ開状態の説明図
１ケーシング
２ハンドル
３ステム
４ピン
５ピン穴
６バネ
７ナット
８台座
９平坦面
１０弁
１１案内部
１２停止部
１３突起

Claims

弁本体の台座から突出し、弁体を駆動する駆動軸と、
前記駆動軸に係合する、回動規制部を有するとともに前記台座に接する平坦面を有する回動操作部と、
前記台座に向けて前記回動操作部を圧接する付勢部と、
前記回動規制部に係合して前記回動操作部を回動不能にする係止部とを備えて成ることを特徴とする弁装置。
弁本体の台座から突出し、弁体を駆動する駆動軸と、
前記駆動軸に係合する、回動規制部を有するとともに前記台座に接する平坦面を有する回動操作部と、
前記台座に向けて前記回動操作部を圧接する付勢部と、
前記回動規制部に係合して前記回動操作部を回動不能にする係止部と、
前記付勢部の付勢力に抗して前記回動操作部を駆動軸方向にそって移動させることにより前記係止部と回動規制部の係合を解放するとともに回動操作部の回動操作により前記係止部の回動操作部に対する相対的移動を案内する案内部と、
前記係止部の前記案内部に沿ったさらなる相対移動を阻止する停止部とを備えて成ることを特徴とする弁装置。
係止部が少なくとも一本または二本以上のピンであり、
前記回動規制部が前記ピンを挿入するピン挿入孔であることを特徴とする請求項１記載または請求項２記載の弁装置。
前記回動操作部を前記駆動軸に係合する回動操作部係合部と、
前記回動操作部と前記回動操作部係合部の間の前記駆動軸外縁に付設された付勢部を有することを特徴とする請求項１記載ないし請求項３記載の弁装置。
前記付勢部がつる巻きバネであり、
前記駆動軸と前記回動操作部係合部がボルトナット構造で係合される構造であり、
前記つる巻きバネの巻き方向が、前記回動操作部係合部のねじの回転方向と反対方向であることを特徴とする請求項４記載の弁装置。