JP2021173408A - 流体制御装置、弁体ロック装置及び流体制御装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザの意に反して開口が開閉されるのを防止することができる流体制御装置を提供する。【解決手段】流体制御装置であるバタフライ弁１０は、ハンドル１１、弁体１５、開口１７、及び弁体ロック装置１８を備え、弁体ロック装置１８は、ハンドル１１に設けられた係合孔１８ｂと、係合孔１８ｂに係合する係合ピン１８ａと、係合ピン１８ａを保持する保持板１８ｄと、係合ピン１８ａが係合孔１８ｂに係合しているときに係合ピン１８ａ及び保持板１８ｄを連結する抜け防止ピン１８ｃを有する。【選択図】図４

Description

本発明は流体制御装置、弁体ロック装置及び流体制御装置の制御方法に関する。

従来より、流体の移動を制御する流体制御装置として、例えば、上下水道管に設置されるバタフライ弁が知られている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１のバタフライ弁は上下水道管に接続される弁箱と、弁箱内部に形成され且つ上下水（流体）の流路の一部を構成する開口と、開口を開閉する弁体と、弁体の操作に用いられるハンドルと、を備え、弁体が開口を全開しているとき、上下水は開口を通過し、弁体が開口を全閉しているとき、上下水は開口で止水される。

特開２０１５−１０２１０８号公報

しかしながら、弁体が開口を全開しているとき、弁箱内部に流入した上下水の水勢によって弁体が次第に開口を閉塞する場合がある。また、弁体が開口を全閉しているとき、弁箱内部に流入した上下水の水勢によって弁体が次第に開口を開放する場合がある。すなわち、ユーザがハンドルを操作していなくても、上下水の水勢によって弁体が動作してしまい、ユーザの意に反して開口が開閉されるのを防止することができないという問題がある。

本発明の目的は、ユーザの意に反して開口が開閉されるのを防止することができる流体制御装置、弁体ロック装置及び流体制御装置の制御方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の流体制御装置は、流体の移動を制御する流体制御装置において、前記流体の流路を構成する開口を開閉する弁体と、前記弁体を操作する操作手段と、前記操作手段に係合する係合手段と、前記係合手段が係合する被係合手段と、前記係合手段を保持する保持手段と、前記係合手段が前記被係合手段に係合しているときに前記係合手段及び前記保持手段を連結する連結手段と、を備えることを特徴とする。

上記目的を達成するために、本発明の弁体ロック装置は、流体の移動を制御する弁体ロック装置であって、前記流体の流路を構成する開口を開閉する弁体の動作に従って可動する可動部に係合する係合手段と、前記係合手段が係合する被係合手段と、前記係合手段を保持する保持手段と、前記係合手段が前記被係合手段に係合しているときに前記係合手段及び前記保持手段を連結する連結手段と、を備えることを特徴とする。

上記目的を達成するために、本発明の流体制御装置の制御方法は、流体の移動を制御する流体制御装置であって、前記流体の流路を構成する開口を開閉する弁体と、前記弁体を操作する操作手段と、前記操作手段に係合する係合手段と、前記係合手段が係合する被係合手段と、前記係合手段を保持する保持手段と、前記係合手段が前記被係合手段に係合しているときに前記係合手段及び前記保持手段を連結する連結手段と、を備える流体制御装置の制御方法において、前記係合手段が前記保持手段に保持されて前記被係合手段に係合する係合ステップと、前記係合手段が有する挿通孔及び前記保持手段が有する差込孔を連通する連通ステップと、前記連結手段が前記挿通孔及び前記差込孔に差し込まれる差込ステップと、を有することを特徴とする。

本発明によれば、ユーザの意に反して開口が開閉されるのを防止することができる。

本発明の実施の形態に係る流体制御装置としてのバタフライ弁の正面図である。 図１のバタフライ弁の右側面図であって、弁体ロック装置周辺の拡大図であり、図２（ａ）は、係合ピン及び抜け防止ピンが保持板に装着されていない状態を示す図であり、図２（ｂ）は、係合ピン及び抜け防止ピンが保持板に装着されている状態を示す図である。 図２における保持板、ハンドルキャップ、係合ピン及び抜け防止ピンを説明するための概略図であり、図３（ａ）は保持板を示す図であり、図３（ｂ）はハンドルキャップを示す図であり、図３（ｃ）は係合ピンを示す図であり、図３（ｄ）は抜け防止ピンを示す図である。 図３における保持板、ハンドルキャップ、係合ピン及び抜け防止ピンの接続関係を説明するために用いられる図であり、図４（ａ）は、係合ピン及び抜け防止ピンが保持板に装着されていない状態を示す図であり、図４（ｂ）は、係合ピン及び抜け防止ピンが保持板に装着されている状態を示す図である。 図２（ｂ）におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図２における弁体ロック装置によって実行される制御処理の手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。

図１は、本発明の実施の形態に係る流体制御装置としてのバタフライ弁１０の正面図である。

図１のバタフライ弁１０は、フランジＦ、ハンドル１１、減速機１２、接続台１３、弁棒１４、弁体１５、弁箱１６、開口１７、弁体ロック装置１８、及びボールチェーン１９を備え、不図示の上下水道管がフランジＦに接続される。

ハンドル１１は減速機１２に係合し、減速機１２は弁棒１４に係合している。また、弁棒１４は弁体１５を貫通するとともに、ボルト及びナットによって弁体１５に固定されている。さらに、減速機１２は接続台１３にボルト１３ａによって固定されている。したがって、後述するように、ハンドル１１が回転操作されると、弁体１５は弁棒１４を中心軸として回転する。

弁箱１６は弁体１５を格納するとともに、上下水の流路の一部を構成する開口１７を有し、弁体１５はハンドル１１の回転操作に従って回転して開口１７を開閉する。弁体１５が開口１７を全閉するとき、弁体１５の外縁（弁体弁座）は弁箱１６の内壁（弁箱弁座）に密接し、弁箱１６の内部に浸入する上下水は弁体１５によって止水される。一方、弁体１５が開口１７を全開するとき、弁体１５の外縁が弁箱１６の内壁に密接することなく、弁箱１６の内部に浸入する上下水は弁箱１６を通過して弁箱１６の外部へ排出される。本実施の形態において、弁体１５が開口１７を全閉するときの弁体１５は、弁体１５が開口１７を全開するときの弁体１５に直交する。弁体ロック装置１８はハンドル１１を固定して弁体１５の回転を制止し、ボールチェーン１９は、後述の抜け防止ピン１８ｃの紛失を防止するために、抜け防止ピン１８ｃ及び後述の保持板１８ｄを接続する。

図２は、図１のバタフライ弁１０の右側面図であって、弁体ロック装置１８周辺の拡大図であり、図２（ａ）は、係合ピン１８ａ及び抜け防止ピン１８ｃが保持板１８ｄに装着されていない状態を示す図であり、図２（ｂ）は、係合ピン１８ａ及び抜け防止ピン１８ｃが保持板に装着されている状態を示す図である。

図２において、ハンドル１１はハンドルキャップ１１ａ、把持部１１ｂ、及び入力軸係合部１１ｃを備え、減速機１２は入力軸１２ａを備える。入力軸１２ａは入力軸係合部１１ｃに係合し、把持部１１ｂはハンドルキャップ１１ａに嵌合される。これにより、ハンドルキャップ１１ａは把持部１１ｂ及び入力軸１２ａを接続し、ハンドルキャップ１１ａ、把持部１１ｂ及び入力軸１２ａは一体化される。ユーザがハンドル１１を回転操作するとき、ハンドルキャップ１１ａ、把持部１１ｂ及び入力軸１２ａはこれらが有する同一の回転軸Ｏを中心に回転する。また、弁体ロック装置１８は、係合ピン１８ａ、係合孔１８ｂ、抜け防止ピン１８ｃ及び保持板１８ｄを備え、保持板１８ｄは貫通孔１８ｅを有する。これらの弁体ロック装置１８の各構成要素を図３乃至図５を用いて説明する。

図３は、図２における保持板１８ｄ、ハンドルキャップ１１ａ、係合ピン１８ａ及び抜け防止ピン１８ｃを説明するための概略図であり、図３（ａ）は保持板１８ｄを示す図であり、図３（ｂ）はハンドルキャップ１１ａを示す図であり、図３（ｃ）は係合ピン１８ａを示す図であり、図３（ｄ）は抜け防止ピン１８ｃを示す図である。

図３（ａ）において、保持板１８ｄは、板状体であり、保持板１８ｄの厚み方向ｄに関して互いに対向する主面３１，３２と、主面３１，３２以外の側面３３とを有する。主面３１，３２には保持板１８ｄを厚み方向ｄに貫通する貫通孔１８ｅが形成され、貫通孔１８ｅには係合ピン１８ａが挿通される。また、側面３３のうち、例えば、貫通孔１８ｅの近傍の側面３３ａには貫通孔１８ｅと交差するとともに、貫通孔１８ｅを突き抜ける差込孔１８ｇが形成され、差込孔１８ｇには抜け防止ピン１８ｃが差し込まれる。さらに、保持板１８ｄには主面３１，３２を貫通するボルト孔１８ｄ１が適宜形成される。保持板１８ｄは、ボルト孔１８ｄ１及びボルトやステー等の連結手段により、例えば、減速機１２の側方に固定される。また、主面３１にはネジ挿入孔１８ｄ２が形成され、ネジ挿入孔１８ｄ２にはボールチェーン１９の一端が、例えば、ネジ止めされることによって連結される。

図３（ｂ）において、ハンドルキャップ１１ａには把持部１１ｂ及び入力軸１２ａが接続され、ユーザが把持部１１ｂを回転操作したとき、ハンドルキャップ１１ａ、把持部１１ｂ及び入力軸１２ａは回転軸Ｏを中心に回転する。また、ハンドルキャップ１１ａにはハンドルキャップ１１ａの外周において、回転軸Ｏの円周方向に沿って複数の係合孔１８ｂが等間隔に形成されている。

図３（ｃ）において、係合ピン１８ａは、全形が略棒状であり、中心軸Ｐを有する。また、係合ピン１８ａの中腹には、係合ピン１８ａの中心軸Ｐに直交する挿通孔１８ｆが形成されている。さらに、係合ピン１８ａは先端部１８ａ１及び本体部１８ａ２を有し、先端部１８ａ１は本体部１８ａ２よりも細く、係合ピン１８ａが貫通孔１８ｅに挿通されるとき、先端部１８ａ１が先行して貫通孔１８ｅに挿通される。図３（ｄ）において、抜け防止ピン１８ｃは、全形が略棒状であり、一端は先端部１８ｃ１を有し、他端は連結環１８ｃ２を有する。抜け防止ピン１８ｃが差込孔１８ｇに差し込まれるとき、先端部１８ｃ１が先行して差込孔１８ｇに差し込まれる。連結環１８ｃ２にはボールチェーン１９の他端が連結される。これにより、ボールチェーン１９はネジ挿入孔１８ｄ２及び連結環１８ｃ２に接続される。

図４は、図３における保持板１８ｄ、ハンドルキャップ１１ａ、係合ピン１８ａ及び抜け防止ピン１８ｃの接続関係を説明するために用いられる図であり、図４（ａ）は、係合ピン１８ａ及び抜け防止ピン１８ｃが保持板１８ｄに装着されていない状態を示す図であり、図４（ｂ）は、係合ピン１８ａ及び抜け防止ピン１８ｃが保持板１８ｄに装着されている状態を示す図である。また、図５は、図２（ｂ）におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。

図４及び図５において、係合ピン１８ａは貫通孔１８ｅに挿通され、係合ピン１８ａの先端部１８ａ１が係合孔１８ｂのいずれかに係合する。また、抜け防止ピン１８ｃは、係合ピン１８ａが係合孔１８ｂに係合したとき、先端部１８ｃ１から差込孔１８ｇに差し込まれ、先端部１８ｃ１は挿通孔１８ｆにそのまま挿通されて、差込孔１８ｇの端部１８ｇ１に先端部１８ｃ１が到達する。すなわち、差込孔１８ｇは挿通孔１８ｆに連通し、抜け防止ピン１８ｃは連通する差込孔１８ｇ及び挿通孔１８ｆに差し込まれる。これにより、抜け防止ピン１８ｃは係合ピン１８ａを貫通し、係合ピン１８ａ及び抜け防止ピン１８ｃは交差する。

本実施の形態において、係合孔１８ｂはハンドル１１の回転軸Ｏの円周方向に関して等間隔に８個設けられている。したがって、例えば、ハンドル１１が数回転操作されると、開口１７を全閉する弁体１５は開口１７を全開するまで移動するが、弁体１５は開口１７を全開する前であっても係合ピン１８ａは係合孔１８ｂに係合することができ、ユーザの所望の位置で弁体１５を固定することができる。

図６は、図２における弁体ロック装置１８によって実行される制御処理の手順を示すフローチャートである。

図６において、まず、ユーザの意に反して弁体１５が回転して開口１７が開閉されるのを防止するために、ハンドル１１を固定する。例えば、弁体１５が開口１７を全閉しているとき、係合ピン１８ａが貫通孔１８ｅに挿通され、係合孔１８ｂに係合する（Ｓ６１）。このとき、係合ピン１８ａが貫通孔１８ｅに挿通されているにも関わらず係合ピン１８ａが係合孔１８ｂに係合していないとき、ユーザはハンドル１１を回転操作し、係合孔１８ｂが係合ピン１８ａの先端部１８ａ１と対向する位置に調整するとともに、係合ピン１８ａを係合孔１８ｂ側に押し込む。これにより、係合ピン１８ａが係合孔１８ｂに係合し、このとき、差込孔１８ｇ及び挿通孔１８ｆは連通する。次いで、抜け防止ピン１８ｃは、連通する差込孔１８ｇ及び挿通孔１８ｆに差し込まれ（Ｓ６２）、弁体１５の固定（ロック）が完了する。

続いて、弁体１５の固定を解除する。具体的に、抜け防止ピン１８ｃが差込孔１８ｇ及び挿通孔１８ｆから引き抜かれ（Ｓ６３）、係合ピン１８ａ及び係合孔１８ｂの係合が解除可能の状態とされ（Ｓ６４）、係合ピン１８ａが貫通孔１８ｅから引き抜かれ（Ｓ６５）、弁体１５の固定（ロック）が解除されて、本処理は終了する。

本実施の形態によれば、係合ピン１８ａは係合孔１８ｂに係合される（Ｓ６１）。これにより、ハンドル１１は回転することなく固定される。したがって、弁体１５は上下水の水勢の強弱に関わらず動作しないので、ユーザの意に反して弁体１５が回転して開口１７が開閉されるのを防止することができる。

また、係合ピン１８ａが係合孔１８ｂに係合しているとき、抜け防止ピン１８ｃは連通する差込孔１８ｇ及び挿通孔１８ｆに挿通される（Ｓ６２）。これにより、抜け防止ピン１８ｃは係合ピン１８ａ及び保持板１８ｄを連結し、係合ピン１８ａは保持板１８ｄに固定されるので、弁体１５が上下水の水勢の影響を受けても係合ピン１８ａが係合孔１８ｂに係合し続けることができ、もって、係合ピン１８ａが係合孔１８ｂから退避して脱落するのを防止することができる。さらに、抜け防止ピン１８ｃは、係合ピン１８ａが係合孔１８ｂに係合し且つ差込孔１８ｇ及び挿通孔１８ｆが連通しなければ差込孔１８ｇ及び挿通孔１８ｆに差し込まれない。したがって、抜け防止ピン１８ｃの存在により、係合ピン１８ａが係合孔１８ｂに確実に係合するための係合ピン１８ａ及び係合孔１８ｂの位置関係を決定することができる。

ところで、係合ピン１８ａが係合孔１８ｂに係合すれば、確かに、ハンドル１１は回転することなく固定される。しかしながら、弁体ロック装置１８が単に係合ピン１８ａ及び係合孔１８ｂのみを備え、保持板１８ｄ及び抜け防止ピン１８ｃを備えない場合、弁体１５が上下水の強大な水勢の影響を受けて弁棒１４に回転トルクが働き、係合ピン１８ａが係合孔１８ｂから退避するように脱落するだけでなく、さらには破損し又は屈曲する場合がある。そうすると、係合ピン１８ａ及び係合孔１８ｂのみを備える弁体ロック装置１８ではハンドル１１を固定する役割を果たすことができない。したがって、弁体ロック装置１８は係合ピン１８ａ及び係合孔１８ｂだけでなく、係合ピン１８ａを保持する保持板１８ｄ及び係合ピン１８ａを保持板１８ｄに固定する抜け防止ピン１８ｃも備える必要がある。

本発明の実施の形態においては、保持板１８ｄは減速機１２の側方に固定されているが、保持板１８ｄの固定位置は、減速機１２への固定に限られない。例えば、保持板１８ｄは、ボルトやステー等を介して接続台１３や弁箱１６に対して固定されてもよく、また、バタフライ弁１０が減速機１２を有しないときにもボルトやステー等を介して接続台１３や弁箱１６に対して固定されてもよい。さらに、本発明の実施の形態においては、複数の係合孔１８ｂがハンドルキャップ１１ａに等間隔に形成されているが、これに限られない。例えば、弁棒１４に係合するための弁棒係合部を有するハンドルが弁棒１４に直接取り付けられているとき、係合孔１８ｂは当該ハンドルに形成されてもよい。

以上、本発明は、その本質的特性から逸脱することなく多数の形式をもって具体化することができる。したがって、上述した実施の形態は専ら説明のために選択された形式であり、本発明を制限するものではない。

１０ バタフライ弁（流体制御装置）
１７ 開口
１５ 弁体
１１ ハンドル（操作手段、可動部）
１１ａ ハンドルキャップ
１８ 弁体ロック装置
１８ａ 係合ピン（係合手段）
１８ｂ 係合孔（被係合手段）
１８ｃ 抜け防止ピン（連結手段）
１８ｄ 保持板（保持手段）
１８ｅ 貫通孔
１８ｆ 挿通孔
１８ｇ 差込孔

Claims (8)

1. 流体の移動を制御する流体制御装置において、
   前記流体の流路を構成する開口を開閉する弁体と、
   前記弁体を操作する操作手段と、
   前記操作手段に係合する係合手段と、
   前記係合手段が係合する被係合手段と、
   前記係合手段を保持する保持手段と、
   前記係合手段が前記被係合手段に係合しているときに前記係合手段及び前記保持手段を連結する連結手段と、を備えることを特徴とする流体制御装置。
2. 前記操作手段は回転軸を中心に回転可能であり、前記操作手段の外周には複数の前記被係合手段が設けられていることを特徴とする請求項１記載の流体制御装置。
3. 前記保持手段は前記係合手段が貫通する貫通孔を有し、前記係合手段は前記貫通孔を貫通して前記被係合手段に係合していることを特徴とする請求項１又は２記載の流体制御装置。
4. 前記係合手段は前記連結手段が貫通する挿通孔を有し、前記保持手段は前記連結手段が差し込まれる差込孔を有し、
   前記係合手段は前記被係合手段に係合しているとき、前記挿通孔及び前記差込孔は連通していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の流体制御装置。
5. 連通した前記挿通孔及び前記差込孔に前記連結手段が差し込まれることを特徴とする請求項４記載の流体制御装置。
6. 流体の移動を制御する弁体ロック装置であって、
   前記流体の流路を構成する開口を開閉する弁体の動作に従って可動する可動部に係合する係合手段と、
   前記係合手段が係合する被係合手段と、
   前記係合手段を保持する保持手段と、
   前記係合手段が前記被係合手段に係合しているときに前記係合手段及び前記保持手段を連結する連結手段と、を備えることを特徴とする弁体ロック装置。
7. 前記可動部は回転軸を中心に回転可能であり、前記可動部の外周には複数の前記被係合手段が設けられていることを特徴とする請求項６記載の弁体ロック装置。
8. 流体の移動を制御する流体制御装置であって、前記流体の流路を構成する開口を開閉する弁体と、前記弁体を操作する操作手段と、前記操作手段に係合する係合手段と、前記係合手段が係合する被係合手段と、前記係合手段を保持する保持手段と、前記係合手段が前記被係合手段に係合しているときに前記係合手段及び前記保持手段を連結する連結手段と、を備える流体制御装置の制御方法において、
   前記係合手段が前記保持手段に保持されて前記被係合手段に係合する係合ステップと、
   前記係合手段が有する挿通孔及び前記保持手段が有する差込孔を連通する連通ステップと、
   前記連結手段が前記挿通孔及び前記差込孔に差し込まれる差込ステップと、を有することを特徴とする流体制御装置の制御方法。

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