JP2009008129A - 回転弁 - Google Patents

Abstract

【課題】 電動アクチュエータを取り外した場合でも、弁体の回転量および位置を適正に規制することのできる回転弁を提供する。
【解決手段】 ステム１５に形成され周方向に異なる形状を有するストッパ係合部２０と、ストッパ係合部２０の下方に所定間隙をもって形成され周方向に異なる形状を有する保持部２１と、ストッパ係合部２０に係合保持され外周部にストッパ片２５が形成されたストッパ板２３と、保持部２１とストッパ係合部２０との間に保持され保持部２１と同形状の挿入用孔２７を有する押さえ板２６と、押さえ板２６をバルブ本体１に固定するとともに、ストッパ板２３のストッパ片２５に当接してステム１５の回転量および位置を規制するストッパねじ２８と、を備える。
【選択図】 図３

Description

本発明は回転弁に係り、特に、配管内部の流体の流れを制御するために用いられる回転弁に関する。

一般に、配管内部の流体の流れを制御するために、回転弁としてのボールバルブが多く用いられており、このようなボールバルブには、電動アクチュエータを用いてこの電動アクチュエータの動作により、ボールバルブのステムを回転動作させることにより弁体の開閉動作を行う自動式のものや（例えば、特許文献１参照。）、ステムにハンドルを取り付け、ハンドルを手動で操作することにより弁体の開閉動作を行う手動式のものなどがある。

そして、このような特許文献１に記載のボールバルブにおいては、弁体の回転量を規制するためのストッパ機構が電動アクチュエータの内部に設けられており、弁体が必要以上に回転しないように規制するように構成されている。
また、前記手動式のボールバルブにおいては、ハンドルの一部がストッパとして機能するように構成されていた。

特開２００１−１１６１６０号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載のボールバルブにおいては、例えば、ボールバルブの点検などの際に、電動アクチュエータを取り外した場合に、ストッパ機構も取り外されてしまうため、ステムをハンドルあるいは一般の工具などで回転操作した場合、弁体の回転量および位置を規制することができず、弁体を必要以上に回転させてしまうことがあり、流体の流れの制御を正確に行うことができなくなってしまうという問題がある。すなわち、バルブの全閉および全開の位置に正確に止めることができず、流体を適正に閉止することができないという問題を有している。

本発明は前記した点に鑑みてなされたものであり、電動アクチュエータを取り外した場合でも、弁体の回転量を適正に規制することのできる回転弁を提供するを目的とするものである。

前記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、 流体の流入口および流出口を有するバルブ本体と、このバルブ本体に内装される弁体と、この弁体に連結され前記弁体を回転動作させるステムとを備えた回転弁において、
前記ステムの上端部に形成される操作用連結部と、前記ステムの前記操作用連結部の下方に形成され周方向に異なる形状を有するストッパ係合部と、 前記ステムの前記ストッパ係合部の下方に所定間隙をもって形成され周方向に異なる形状を有する保持部と、前記ストッパ係合部に係合保持され、外周部にストッパ片が形成されたストッパ板と、前記保持部と前記ストッパ係合部との間に保持され前記保持部と同形状または前記ストッパ係合部より小さい挿入用孔を有する押さえ板と、 前記押さえ板を前記バルブ本体に固定するとともに、前記ストッパ板の前記ストッパ片に当接して前記ステムの回転量を規制するストッパねじと、を備え、
前記押さえ板は、前記ステムの下方から挿入させて保持部を挿通させ、前記ステムの周方向に一定量回転させることにより、前記ストッパ板を保持するとともに、前記ステムに保持されることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１において、前記操作用連結部には、電動アクチュエータが連結されることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２において、前記ストッパ係合部および前記保持部は、その外形がほぼ同形状に形成されていることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項において、 前記ストッパ板の前記ストッパ片と前記ストッパねじとにより規制される前記ステムの回転量は、約９０°の範囲であることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項４において、前記押さえ板を保持する際の回転量は、前記ステムの前記回転量の約１／２であることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、ステムにストッパ板を装着して、このストッパ板により弁体の回転量および位置を適正に規制するようにしているので、バルブの全閉および全開の位置に正確に止めることができる。その結果、弁体を必要以上に回転させてしまうことがなく、流体の流れの制御を正確に行うことができる。
しかも、ステムの下方からストッパ板および押さえ板を挿入するだけで、ストッパ板および押さえ板をステムに装着することができるので、部品点数の低減を図ることができるとともに、組み立て作業も容易に行うことが可能となる。

請求項２に係る発明によれば、操作用連結部に電動アクチュエータを連結して、電動アクチュエータにより弁体の開閉動作を行うものであり、この電動アクチュエータを取り外した場合でも、ストッパ板によりバルブの全閉および全開の位置に正確に止めることができる。。

請求項３に係る発明によれば、ストッパ係合部および保持部の外形を同形状に形成するようにしているので、ステムの加工が容易となる。

請求項４に係る発明によれば、ストッパ板のストッパ片とストッパねじとにより規制されるステムの回転量は、約９０°の範囲であり、この範囲で適正に弁体の回転量および位置を規制することができる。

請求項５に係る発明によれば、例えば、押さえ板を保持する際の回転量を４５°とすることにより、ステムが約９０°の範囲で回転した場合でも、押さえ板からステムが外れてしまうことを防止することができる。

以下、本発明に係る回転弁の実施形態を図面を参照して説明する。

図１および図２は本発明に係る回転弁をボールバルブに適用した場合の実施形態を示したものであり、図１および図２に示すように、バルブ本体１の両端部には、流体の流入口２および流出口３がそれぞれ設けられており、バルブ本体１の
上面には、上方に延在するステム孔４が設けられている。

このバルブ本体１の内部の流入口２側には、流入口２より小径とされた開口５を備える弁支持壁６が形成されており、バルブ本体１の内部には、直径方向に貫通する流路７を有する球形状の弁体８が収容されている。弁支持壁６と弁体８との間には、ボールシート９，９が配設されており、弁体８の流出口３側には、ボールシート９を介して螺入されるインサート部材１０が配設されている。そして、このインサート部材１０により、弁体８をバルブ本体１の内部の適正位置に保持するように構成されている。

バルブ本体１のステム孔４の上部には、ステム孔４の外径より大径とされたステム設置部１１が形成されており、このステム設置部１１の内面であって直径方向の対向する位置には、ステム設置部１１の内壁を軸方向に切欠いてなる２つの切欠き溝１２，１２が形成されている。さらに、ステム設置部１１の底面であって切欠き溝１２に対応する位置には、それぞれねじ孔１３，１３が形成されている。
さらに、ステム設置部１１の上端縁には、図示しない電動アクチュエータを装着するためのアクチュエータ用フランジ１４が突出形成されている。

図３から図５に示すように、バルブ本体１のステム孔４の内部には、ステム１５が収容されており、このステム１５の下端部には、弁体８の上面に形成された係合凹部１６に係合される係合突起１７が形成されている。そして、ステム１５の係合突起１７を弁体８の係合凹部１６に係合させた状態で、ステム１５の回転動作により弁体８を回転動作させることができるように構成されている。

また、ステム１５の上端部には、ステム１５の径より大径とされた抜け止め部１８が形成されている。ステム１５の抜け止め部１８より上方には、図示しない電動アクチュエータの出力軸に連結される操作用連結部１９が形成されている。本実施形態における操作用連結部１９は、ＪＩＳ Ｂ４６３６に規定のソケットレンチ用ソケットに適合する六角形状とされている。

また、ステム１５の抜け止め部１８の下方には、ステム１５の径より大径に形成されるとともに直径方向に対向する位置を直線状に切欠いてなるストッパ係合部２０が形成されている。このストッパ係合部２０の下方には、ストッパ係合部２０とほぼ同形状の保持部２１が、ストッパ係合部２０に対して所定間隙を有するように形成されている。ストッパ係合部２０と保持部２１との外形をほぼ同形状に形成することにより、両部材の周加工や面加工を同時に行うことができ、ステム１５の加工が容易となる。なお、ステム１５の下方周面には、例えばＯリングなどの封止部材（図示せず）を受け入れる２つの環状溝２２，２２が形成されている。

また、ステム１５には、ストッパ板２３が装着されており、このストッパ板２３には、ストッパ係合部２０に係合されるストッパ係合部２０と同形状の係合孔２４が形成されている。ストッパ板２３の外周には、直径方向に対応する位置には、外方に突出するストッパ片２５，２５が形成されている。ストッパ板２３は、ステム１５の下方から挿入されて、ステム１５のストッパ係合部２０にストッパ板２３の係合孔２４を係合させることにより、回転を規制されて保持させるように構成されている。

さらに、ステム１５には、ステム設置部１１の内面形状とほぼ同様の外形を有する押さえ板２６が装着されており、この押さえ板２６には、保持部２１と同形状の挿入用孔２７が形成されている。押さえ板２６は、ステム１５の下方から挿入させ、挿入用孔２７に保持部２１を挿通させて、ステム１５の外周に沿って約４５°回転させることにより、押さえ板２６をステム１５に装着するとともに、抜け止め部１８との間でストッパ板２３の抜け落ちを防止するように構成されている。

押さえ板２６は、ステム設置部１１に設置され、２つのストッパねじ２８，２８を切欠き溝１２に形成されたねじ孔１３に螺合させることにより、バルブ本体１に固定されるように構成されている。そして、ステム１５を回転動作させた際に、ストッパ板２３のストッパ片２５がストッパねじ２８の頭部側面に当接することにより、ステム１５の回転量を約８０°〜１００°の範囲で規制するようになされている。なお、本実施形態においては、前記約８０°〜１００°の範囲の代表値として、ステム１５が約９０°回転したところで回転が規制されるように構成されている。また、２つのストッパねじ２８，２８は、ステム１５を操作する電動アクチュエータの出力軸や、手動操作用のハンドルが干渉しないよう、ステム１５の操作用連結部１９よりも低い位置に配置されている。

ここで、本実施形態においてストッパ板２３および押さえ板２６をステム１５の下方から挿入して装着するようにしたのは、操作用連結部１９の寸法は、ＪＩＳに定められた許容ねじりモーメントを確保するため、ステム１５の外形より大きくなることが多く、一般的に、ステム１５の上部から挿入することが困難であり、また、ストッパ板２３などを上部から挿入することとすると、ストッパ板２３の抜け落ちを防止するための他の部材が必要となり、部品点数の増加を招いてしまうためである。

特に、ストッパ板２３の抜け落ちを防止する構造として、例えば、特開平８−１７８１２０号公報の図２に示すように、ステム１５の上部に雄ねじ部を設け、この雄ねじ部に螺合するナットを用いる場合がある。しかし、このような構造では、雄ねじ部によりも大径のナットが必要であり、さらに、ナットを着脱するための工具の挿入スペースを確保する必要があることから、ステム設置部１１の径を大きく形成しなければならない。
また、ステム１１の上部は、図示しない電動アクチュエータの出力軸と連結する部分であることから、前記構造を用いる場合には、ステム１１の上部を、前記ナットの高さ分延長して、連結部分を確保する必要があり、ステム設置部１１の高さも大きく形成しなければならないことから、総じてステム設置部１１が大きくなってしまう。

本実施形態においては、ステム１１の上部に雄ねじを必要とすることなく、ストッパ板２３の抜け落ちを防止することができることから、ステム１１の上部の寸法を、電動アクチュエータやハンドルによる操作が可能な最小寸法とすることができ、電動アクチュエータを取り外した場合でも、弁体の回転量を適正に規制することのできる回転弁を、コンパクトな構造で得ることができる。

さらに、ステム設置部１１の上部のアクチュエータ用フランジ１４には、図示しない電動アクチュエータが装着され、ボルトなどにより固定されるようになっている。

次に、本実施形態の作用について説明する。
まず、回転弁を組み立てる手順について説明する。

回転弁を組み立てる場合は、まず、図３に示すように、ステム１５の下方からストッパ板２３を挿入して、ステム１５のストッパ係合部２０にストッパ板２３の係合孔２４を係合させることにより、ストッパ板２３を保持させる。続いて、ステム１５の下方から押さえ板２６を挿入し、挿入用孔２７に保持部２１を挿通させて、ステム１５の外周に沿って時計回りに約４５°回転させることにより、押さえ板２６をステム１５に装着するとともに、ストッパ板２３を保持させる。

そして、図１に示すように、ステム１５の環状溝２２に封止部材を装着させ、ステム１５をステム孔４の上方から挿入し、このステム１５の係合突起１７を弁体８の係合凹部１６に係合させる。この状態で、押さえ板２６を、ステム設置部１１に形成されたねじ孔１３にストッパねじ２８を螺合させることにより、押さえ板２６をバルブ本体１に固定する。なお、弁支持壁６側のボールシート９は、あらかじめバルブ本体１の内部に挿入しておく。

次に、バルブ本体１の内部に、流出口３側からもう一方のボールシート９を装着した後、インサート部材１０を螺入することにより、弁体８を適正位置に保持させる。

そして、電動アクチュエータを動作させて操作用連結部１９を介してステム１５を回転動作させることにより、弁体８の開閉動作を行うようになっている。このとき、ステム１５を回転動作させた際に、ストッパ板２３のストッパ片２５がストッパねじ２８の頭部側面に当接することにより、図６から図８に示すように、全開状態から、中間開度状態を経て全閉状態まで、ステム１５の回転量を約９０°の範囲で規制するものである。

このとき、押さえ板２６を保持部２１に対して約４５°の角度で回転させて保持するようにしているので、ステム１５が約９０°の範囲で回転した場合でも、押さえ板２６からステム１５が外れてしまうことはない。

ここで、ステム１５と押さえ板２６との関係を図６から図８を用いてさらに詳細に説明する。

図６は本実施形態におけるボールバルブの全閉状態を示しており、ボールバルブの組み立て完了状態を示している。ステム１５は、押さえ板２６に対して反時計回りに約４５°の角度だけ回転させた位置にあり、ステム１５の保持部２１が押さえ板２６の挿入用孔２７の縁に係合している（係合部分は図中の網掛け表示部分を参照。なお、図６から図８では、説明の便宜上、押さえ板２６と保持部２１とにそれぞれ斜線を付している）。

図７はステム１５を反時計回りに約４５°の角度だけ回転させた中間開度状態を示しており、ステム１５と押さえ板との係合部分の領域は広がっている。
図８はステム１５をさらに反時計回りに約４５°の角度だけ回転させた全開状態を示しており、ステム１５と押さえ板２６との係合部分の領域は、図６に示す全閉状態とほぼ同様となっている。

すなわち、組み立て時において、押さえ板２６をステム設置部１１に保持する際のステム１５に対する回転量を、ストッパ片２５とストッパねじ２８により規制されるステム１５の回転量（約９０°）の約１／２に設定することにより、ステム１５が押さえ板２６から外れることを確実に防止することができ、ステム１５が流体圧によりバルブの外方に飛び出す現象を防止することができるものである。

また、回転弁の点検などを行う場合は、電動アクチュエータを取り外し、ステム１５の操作用連結部１９に手動用ハンドルあるいは一般のソケットレンチを装着して操作することにより、ステム１５を回転動作させるようになっている。
このとき、ステム１５にストッパ板２３が装着されており、このストッパ板２３によりステム１５の回転量および位置を規制するようにしているので、電動アクチュエータがない場合でも、弁体８の回転動作を適正に規制することができる。

したがって、本実施形態においては、ステム１５にストッパ板２３を装着して、このストッパ板２３により電動アクチュエータがない場合でも、弁体８の回転動作を適正に規制するようにしているので、弁体８を必要以上に回転させてしまうことがなく、バルブの全閉および全開の位置に正確に止めることができる。

しかも、ステム１５の下方からストッパ板２３および押さえ板２６を挿入するだけで、ストッパ板２３および押さえ板２６をステム１５に装着することができるので、部品点数の低減を図ることができるとともに、組み立て作業も容易に行うことが可能となる。

なお、前記実施形態においては、ストッパ係合部２０と保持部２１との外形を同形状に形成するようにしたが、ストッパ係合部２０は、ストッパ板２３がステム１５に対して回転しない形状であればいずれの形状に形成してもよい。また、保持部２１も押さえ板２６を挿入することができ、しかも、押さえ板２６を回転することでステム１５に保持することができる形状であれば、いずれの形状に形成してもよい。

また、前記実施形態においては、回転弁としてボールバルブに適用した場合について説明したが、その他バタフライバルブなど弁体を回転動作させて流体の開閉を行う形式の回転弁であれば、いずれのものにも適用することが可能である。
また、弁体８の回転量の規制は、全開および全閉の位置に限定されるものではなく、ストッパ板２３の形状を変更することにより、例えば、中間開度位置としてもよい。

また、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能である。

本発明に係る回転弁の実施形態を示す正面断面図である。 本発明に係る回転弁の実施形態を示すステム孔部分の平面図である。 本発明に係る回転弁の実施形態を示すステム孔部分の分解斜視図である。 本発明に係る回転弁の実施形態を示すステムの正面図である。 図４の側面図である。 本発明の回転弁の全閉状態を示す平面図である。 本発明の回転弁の中間開度状態を示す平面図である。 本発明の回転弁の全開状態を示す平面図である。

符号の説明

１ バルブ本体
２ 流入口
３ 流出口
４ ステム孔
８ 弁体
９ ボールシート
１０ インサート部材
１１ ステム設置部
１３ ねじ孔
１４ アクチュエータ用フランジ
１５ ステム
１６ 係合凹部
１７ 係合突起
１８ 抜け止め部
１９ 操作用連結部
２０ ストッパ係合部
２１ 保持部
２３ ストッパ板
２５ ストッパ片
２６ 押さえ板
２８ ストッパねじ

Claims (5)

1. 流体の流入口および流出口を有するバルブ本体と、このバルブ本体に内装される弁体と、この弁体に連結され前記弁体を回転動作させるステムとを備えた回転弁において、
   前記ステムの上端部に形成される操作用連結部と、
   前記ステムの前記操作用連結部の下方に形成され周方向に異なる形状を有するストッパ係合部と、
   前記ステムの前記ストッパ係合部の下方に所定間隙をもって形成され周方向に異なる形状を有する保持部と、
   前記ストッパ係合部に係合保持され、外周部にストッパ片が形成されたストッパ板と、
   前記保持部と前記ストッパ係合部との間に保持され前記保持部と同形状または前記ストッパ係合部より小さい挿入用孔を有する押さえ板と、
   前記押さえ板を前記バルブ本体に固定するとともに、前記ストッパ板の前記ストッパ片に当接して前記ステムの回転量を規制するストッパねじと、を備え、
   前記押さえ板は、前記ステムの下方から挿入させて保持部を挿通させ、前記ステムの周方向に一定量回転させることにより、前記ストッパ板を保持するとともに、前記ステムに保持されることを特徴とする回転弁。
2. 前記操作用連結部には、電動アクチュエータが連結されることを特徴とする請求項１に記載の回転弁。
3. 前記ストッパ係合部および前記保持部は、その外形がほぼ同形状に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転弁。
4. 前記ストッパ板の前記ストッパ片と前記ストッパねじとにより規制される前記ステムの回転量は、約９０°の範囲であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の回転弁。
5. 前記押さえ板を保持する際の回転量は、前記ステムの前記回転量の約１／２であることを特徴とする請求項４に記載の回転弁。

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