JP2006250303A - 手動弁 - Google Patents

Abstract

【課題】 設置場所によらず、極めて迅速かつ簡単に弁の開閉操作を行うことができ、弁の電動化も不要である手動弁を提供する。
【解決手段】 弁棒の軸線方向の往復動によって開閉可能な弁本体と、該弁本体に連結された減速機構とからなる手動弁であって、前記減速機構は、電動回転工具の回転軸と軸線を一致させて嵌合可能な入力歯車軸から前記弁棒に同心に設けられた出力歯車に至る歯車列を備えており、前記減速機構を介して前記回転軸からの動力を前記弁棒に伝達してこれを往復動させることを特徴とする手動弁。出力歯車は、弁棒に螺合または係合される。電動回転工具は、入力歯車軸に着脱自在に係合されるのがよく、充電式の電動インパクトドライバーまたは電動インパクトレンチが好適に使用できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電動回転工具を用いて簡単に弁の開閉を行うことができる手動弁に関する。

製造工場や火力発電所などの大規模なプラントの配管系統では、電動弁により遠隔制御が行われているほか、止め弁や仕切り弁などのような手動弁が多用されている。このような手動弁は、通常、操作者が該手動弁の弁棒に取り付けられた操作ハンドルを回すことで開閉が行われる。

大型の手動弁の場合、操作者がその開閉操作を行うにはかなりの労力を必要とする。特に、設置後長時間経過した手動弁をハンドル操作によって開閉する場合には、弁摺動部に塗布されたグリスの硬化や前後の流体の圧力差により、さらに手動弁の開閉が困難になり多大な労力を要するという問題がある。また、ハンドル操作による場合、ストロークの長い手動弁では開閉に長時間を要し、迅速にバルブを開閉できないといった問題がある。

そこで、このような問題を解決する方法として、モーターを用い、手動弁の開閉を電動で行うことが行われている。例えば、特許文献１には、弁本体に着脱自在に取付け可能にしたウォームと、弁棒に挿着した操作体に取り付けたウォームホイールを噛み合わせた駆動部に可撓軸を介して回転トルクを与えるようにした原動機を有し、該原動機と可撓軸の間に減速装置とクラッチを介在してなる弁開閉装置が開示されている。また、これと同様の構成の弁開閉装置として、実公昭４４−１２０６８号公報がある。

しかしながら、上記特許文献１または２に記載された弁開閉装置は、可搬台の上に所定の容量のモーターやクラッチ装置などを据え付けたものであるため、全体の重量や嵩が大きくなり、製作に係る費用も高価である。保守の必要性から上記弁開閉装置を複数台用意する場合、費用の点でも保管場所の点でも問題が多い。
また、この弁開閉装置では、可撓軸の長さに制限があり、当該装置の使用範囲が限られるため、各所に設けられた手動弁を開閉するには必然的に可搬台の上に当該装置を設置し、この可搬台を移動させる必要があり、可搬台が入らない狭い場所や上記可撓軸の先端が届かない高所などに設けられた手動弁については、この装置を使用できない場合がある。

また、手動弁を電動弁と交換すれば、設置場所によらず手動弁を開閉することは可能であるが、電動弁ではトルクや弁の開閉を検知する機器を装備する必要があるため、構造が複雑となり、取り付けスペースも大きくなる。また、そもそも電動弁は高価であり、設置工事や保守点検に係る費用も高価である。特に、手動弁が多数設置される大規模なプラントにおいて電動弁に切り換えることを想定すると、電動弁の購入や設置工事に係る費用は莫大なものになり、費用対効果の面でも実際的でない。

実公昭４４−２５９６号公報 実公昭４４−１２０６８号公報

本発明は、上記課題に鑑み、電動弁に切り換えて完全に電動化することなく、設置場所にかかわらず、極めて迅速かつ簡単に開閉操作を行うことができる手動弁を提供することを目的とする。

本発明者は、上記課題を解決するため、種々検討を重ねた結果、減速比の大きい減速機構をその出力歯車軸が手動弁の弁棒に噛み合わせるように当該手動弁に取り付け、該減速機構の入力歯車軸に電動回転工具の回転軸を嵌合させてその回転運動を上記弁棒に伝達することで、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明の手動弁は、弁棒の軸線方向の往復動によって開閉可能な弁本体と、該弁本体に連結された減速機構とからなる手動弁であって、前記減速機構は、電動回転工具の回転軸と軸線を一致させて嵌合可能な入力歯車軸から前記弁棒に同心に設けられた出力歯車に至る歯車列を備えており、前記減速機構を介して前記回転軸からの動力を前記弁棒に伝達してこれを往復動させることを特徴とする。

本発明の手動弁を構成する弁本体としては、弁棒を有し、これをその軸線方向に沿って移動させることで開閉が可能な従来公知の弁が使用できる。具体的には、くさび形仕切弁、パラレルスライド弁、板弁などの仕切弁；玉型弁、アングル弁、Ｙ型弁、ニードル弁などの止め弁；弁棒を備えた逆止め弁などが挙げられる。弁棒は、十分な強度を有するものであればよく、その一部にネジ部を有していても、有していなくてもよい。

上記減速機構は、入力歯車軸に同心に固定された歯車に与えられた回転を出力歯車に伝達する歯車列からなる。この歯車列は、減速比を大きくするために、２段以上で構成されるのが好ましく、２〜５段で構成されるのがより好ましい。入力歯車軸は、その軸線が上記弁棒に対して平行に、または直角に設けられてもよく、その他の角度（例えば、弁棒に対して０°を超え、９０°未満など）をもって設けられてもよい。このような角度は、適当な公知の歯車を組み合わせることにより得ることができる。

上記出力歯車は、上記弁棒がその一部にネジ部を有している場合、当該ネジ部に螺合させてもよく、ネジ部以外の部分に同心に配置、固定してもよい。弁棒がネジ部を有しない場合、これに同心に固定してもよい。このように弁棒に出力歯車を螺合または係合させることで、弁棒は、回転しない状態で、または回転しながら往復移動可能となる。

本発明においては、前記電動回転工具は、前記減速機構の入力歯車軸と着脱可能に嵌合されるものとするのがよく、具体的には携帯可能な充電式の電動インパクトドライバーまたは電動インパクトレンチとすることができる。

本発明の手動弁は、これが備える減速機構の入力歯車軸に電動回転工具の回転軸を嵌合させ、当該工具を駆動させるだけで弁棒を軸線方向に往復移動させ、弁の開閉が可能となるため、極めて迅速かつ簡単に弁の開閉操作を行うことができるという利点がある。このように入力歯車軸に回転を与え、減速機構の減速比に対応した大きな回転トルクを弁棒に与えることで、弁の開閉が可能となる。

また、本発明の手動弁は、その設置場所、例えば、従来の弁開閉装置が使用できない狭い場所や高所においても弁の開閉操作を行うことができるという利点がある。

さらに、本発明の手動弁は、電動弁への交換工事やその保守のための費用が不要となるだけでなく、従来の弁開閉装置のように弁開閉の手動、電動の切換機構（クラッチなど）も必要としないという利点もある。

以下、図面を参照して本発明の手動弁の実施態様についてより詳細に説明するが、本発明は以下の実施態様に限定されるものではない。図１は、本発明の手動弁の一実施形態を示す概略斜視図である。図示の手動弁１は、弁本体１０および減速機構２０から構成される。

弁本体１０は、いわゆる逆止め弁であり、ネジ部１１を備えた弁棒１２と、当該弁棒１２の一端に設けられた弁体１３と、当該弁体１３が収納された弁箱１４とから構成されている。この弁本体１０は、弁棒１２の軸線方向の往復動に伴って弁体１３が弁座に圧着され、または弁座から離されることにより開閉されるものである。

減速機構２０は、入力歯車軸２１と、これに同心に設けられた第１の歯車２２から弁棒１２のネジ部１１に螺合された第４の歯車２６に至る２段の歯車列で構成されている。すなわち、上記歯車列は、入力歯車軸２１に同心に設けられた第１の歯車２２と、当該第１の歯車２２に噛合する第２の歯車２３ａと、当該第２の歯車２３ａと軸２３を共通にする第３の歯車２３ｂと、当該第３の歯車２３ｂに噛合し、弁棒１２のネジ部１１に螺合された第４の歯車２６とからなる。これらの歯車のうち、回転力を出力する第４の歯車(出力歯車)２６が、歯数および直径が最も大きく、第２の歯車２３ａ、第３の歯車２３ｂおよび第１の歯車２２の順にこれらが小さくなるように設定されている。なお、第１の歯車２２の歯数および直径は、第３の歯車２３ｂのそれらと同等であってもよい。

入力歯車軸２１は、弁棒１２に対して平行に配置されている。この入力歯車軸２１の一端には、電動回転工具２の回転軸２ａが軸線を一致させて嵌合されるようになっている。入力歯車軸２１の一端と電動回転工具２の回転軸２ａとの嵌合方法は特に限定されず、例えばソケットなどの連結具を用いる公知の方法を使用することができる。

電動回転工具２として電動インパクトドライバーを用いているが、電動回転工具２としては、入力歯車軸２１を回転させることができるものであれば特に限定されず、例えば、上記電動インパクトドライバーの他、電動インパクトレンチ、電動ドライバー、電動ドリル、電動ドライバドリルなどが好適に使用できる。これらは、簡単に携行できるよう、特に充電式であることが好ましい。

本発明の手動弁を開閉させるには、電動回転工具２の回転軸２ａを入力歯車軸２１の一端に嵌合した後、当該電動回転工具２を駆動させて上記回転軸２ａを回転させる。この回転は、入力歯車軸２１に伝達され、上記歯車列を介して弁棒１２に伝達される。この際、歯車列を構成する第１〜第４の歯車２２、２３ａ、２３ｂ、２６は、それぞれ上記のように歯数および直径が設定されているため、入力された回転は、この減速機構２０によって所定の速度に減速される。一方、回転トルクは回転速度に応じて増加し、弁棒１２には、非常に大きい回転トルクが与えられることになる結果、手動弁の開閉が可能となる。

本発明の手動弁は、作業者が上記のように電動回転工具２を用いて入力歯車軸２１を回転させると、弁棒１２が上下に移動するため、その移動量を容易に把握できる。したがって、本発明の手動弁は、クラッチなどの弁開閉の手動、電動を切り換える装置が不要となり、作業者がハンドルを操作する場合よりも非常に少ない労力で開閉できる。

図２は、本発明の手動弁の他の実施態様を示す斜視図である。なお、この図において、図１と共通する各部については同一の符号を用い、重複した説明を省略する。この実施形態では、図２に示すように、入力歯車軸２１が弁棒１２に対して垂直に配置されている。なお、本実施態様における弁本体の種類は、上記実施態様と同様に、逆止め弁である。

本実施態様では、図２に示すように、減速機構２０において、歯車列が３段で構成されており、３段目の歯車列は、入力歯車軸２１に平行に伝達される回転を直角な方向に転換して弁棒１２に伝達するため、ウォーム２５およびウォームホィール２６とされている。これらの点が、上記図１に示す本発明の実施形態と異なっている。このウォームホィール２６が、弁棒１２のネジ部に螺合されている。なお、図２では、回転方向の転換にウォーム２５およびウォームホィール２６を用いているが、他の歯車の組み合わせ、例えばフェースギアなどを用いてもよい。

すなわち、減速機構２０の歯車列は、入力歯車軸２１に同心に設けられた第１の歯車２２、当該第１の歯車２２に噛合する第２の歯車２３ａと、当該第２の歯車２３ａと軸（第１中間軸）２３を共通にする第３の歯車２３ｂと、当該第３の歯車２３ｂに噛合し、第２中間軸２４に同心に固定された第４の歯車２４ａと、上記第２中間軸２４の一端に設けられたネジ部（ウォーム）２５と、弁棒１２のネジ部１２に螺合されたウォームホイール２６とからなる。図２では、これらの歯車のうち、回転力を出力するウォームホィール２６は、その歯数および直径を第４の歯車２４ａよりも小さくしているが、両歯車の歯数および直径は同等であってもよく、逆にウォームホィール２６の方が大きく設定されていてもよい。なお、第１の歯車２２から第４の歯車２４ａについては、上記図１に示す実施形態
と同様である。

本実施態様における手動弁もまた、上記実施態様における場合と同様に、電動回転工具を用いて開閉することが可能である。

本発明の手動弁は、電動回転工具を用いて開閉可能であるため、大小さまざまな手動弁を配置する必要がある大型のプラントの配管系統に使用するのに適している。

本発明の手動弁における一実施形態を示す概略斜視図である。 本発明の手動弁における他の一実施形態を示す概略斜視図である。

符号の説明

１ 手動弁
２ 電動回転工具
１０ 弁本体
１１ 弁棒ネジ部
１２ 弁棒
１３ 弁
１４ 弁箱
２０ 減速機構
２１ 入力歯車軸
２２ 第1の歯車
２３ 軸（中間歯車軸）
２３ａ 第２の歯車
２３ｂ 第３の歯車
２４ 軸（中間歯車軸）
２４ａ 第４の歯車
２５ 軸ネジ部（中間歯車軸）
２６ 出力歯車

Claims (6)

1. 弁棒の軸線方向の往復動によって開閉可能な弁本体と、該弁本体に連結された減速機構とからなる手動弁であって、前記減速機構は、電動回転工具の回転軸と軸線を一致させて嵌合可能な入力歯車軸から前記弁棒に同心に設けられた出力歯車に至る歯車列を備えており、前記減速機構を介して前記回転軸からの動力を前記弁棒に伝達してこれを往復動させることを特徴とする手動弁。
2. 前記弁棒はネジ部を有し、前記出力歯車は当該ネジ部に螺合されてなる請求項１に記載の手動弁。
3. 前記出力歯車は、前記弁棒に係合されてなる請求項１に記載の手動弁。
4. 前記電動回転工具の回転軸は、前記入力歯車軸に着脱自在に係合されてなる請求項１〜３のいずれか１項に記載の手動弁。
5. 前記歯車列は、少なくとも２段に構成されてなる請求項１〜４のいずれか１項に記載の手動弁。
6. 前記電動回転工具は、充電式の電動インパクトドライバーまたは電動インパクトレンチであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の手動弁。
   
   

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