JP2581937Y2 - 電動操作による自動閉鎖弁 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は流体管路に設けられる電
動操作による自動閉鎖弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】バタフライや玉形弁のように弁軸を略９
０度回動して開閉をすることができる弁においては、地
震や停電、管内流速の異常等により自動閉鎖するものが
ある。この種の弁の開閉には油圧操作方式が多く用いら
れていたが、万一油が漏れた場合の汚れ、保守点検に手
間がかかる。操作用の圧油装置と高価な操作弁および制
御装置が必要なこと等が嫌われ、最近では電動操作方式
のものが使われている。電動操作方式の弁の自動閉鎖に
当たっては、弁の開放時に蓄勢された重錘やばねのエネ
ルギが利用される。

【０００３】図４は、重錘のエネルギを利用して回動閉
鎖するバタフライ弁の例を示す図で、１はバタフライ
弁、２は弁箱、３は弁体、４は弁軸、５は弁軸４に固着
された腕６に取付けられた重錘、７は重錘５の下降によ
り弁体３が急激に閉鎖して水撃作用を生じたり、機械的
衝撃力によりバタフライ弁１が破損することを防止する
油圧緩衝装置、８は減力歯車装置、９は電磁ブレーキ、
１０は特殊クラッチ、１１は駆動装置である。

【０００４】駆動装置１１によりバタフライ弁（以下で
は単に弁と略記する）１を開くと、重錘５は弁軸４とと
もに回動して位置のエネルギを蓄え、図示のように上部
位置となる。その際、特殊クラッチ１０は駆動装置１１
の出力回転力を弁軸４に伝達し、弁１が開かれて電磁ブ
レーキ９が励磁され、弁１を開位置に保持すると、前記
特殊クラッチ１０の駆動側のみが駆動装置１１により逆
転されて始動位置に戻る。従って電磁ブレーキ９の励磁
が解かれると弁１は重錘５の位置のエネルギの放出によ
って自動的に閉鎖される。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】弁の開閉に際して、弁
軸では非常に大きな回転力が要求される。電動操作方式
の駆動装置では弁軸において大きな回転力を得るため
に、減速比の大きなウォーム減速機や多段の減速歯車が
用いられるが非常に高価なものとなり、また大容量のも
のを精度よく製作することは困難となる。

【０００６】さらに、減速比の大きなウォーム減速機や
多段の減速歯車を用いると重錘やばねの放勢力では弁軸
側から電動機を逆転させることができず、先に従来の技
術の項で述べたように弁軸に大きな回転力を伝達するこ
とができ、かつ弁を開き重錘やばねの蓄勢を終わって電
磁ブレーキにより弁を開位置に保持した後は、駆動装置
を逆転する等して弁軸の拘束を解き、あるいは連結を切
離す特殊なクラッチを弁軸に設けることが必要となる。

【０００７】但し、特殊クラッチを設けた場合において
も、弁を開きつつある途中で停電すると電源がなくなる
ために特殊クラッチの操作や駆動装置の逆転をすること
ができなくなり、弁の自動閉鎖は不可能となって手動で
弁を閉じなければならなくなる。

【０００８】また、蓄えられたエネルギを保持し弁を全
開位置に保つための電磁ブレーキは、直接弁軸に取付け
ると大容量のものが必要となるために減力装置により増
速して取付けているが、増速比を大きくすると弁の自動
閉鎖ができなくなるので電磁ブレーキをあまり小さくす
ることはできない。

【０００９】本考案は減速比の大きな減速装置や特殊ク
ラッチを必要とせず構造が簡単で廉価な電動操作方式自
動閉鎖弁の提供を目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本考案における上記の課
題を解決するための手段は、重錘、又はばねに蓄えられ
たエネルギの放出によって弁を閉鎖する電動操作方式自
動閉鎖弁において、弁軸に固着されたレバーと、該レバ
ーに一端が連結されたリンクと、電磁ブレーキ付電動サ
ーボモータと、該電動サーボモータに一端が連結され、
弁軸の反対側に設けたピンを中心に回動し、他端が前記
リンクの他端に連結されたＬ字状レバーとを設けるもの
である。

【００１１】また、本考案における上記の課題を解決す
るための他の手段は、重錘、又はばねに蓄えられたエネ
ルギの放出によって弁を閉鎖する電動操作方式自動閉鎖
弁において、弁軸に固着された爪車と、電動サーボモー
タと、該電動サーボモータに一端が連結され、他端が前
記弁軸に回動自在に嵌着された操作腕と、該操作腕に植
設されたピンを中心に回動し、一端はばねにより前記爪
車に圧接されて該爪車の爪と噛合し、他端は前記操作腕
の下限位置においてストッパに当接し、前記爪との噛合
が外されＬ字状の送り爪と、弁箱等の固定部に設けられ
た第１のピンを中心に回動し、ばねにより前記爪車に圧
接されて、該爪車の爪と噛合する保持爪と、弁箱等の固
定部に設けられた第２のピンに揺動可能に取付けられた
電磁石と、該電磁石に連結され、先端部に前記保持爪の
先端に近く植設されたピンが移動自在に嵌入する長孔が
設けられた連結棒とを設けるものである。

【００１２】

【作用】電磁ブレーキ付電動サーボモータによりＬ字状
レバーの一端を押し上げると、該レバーの他端に連結さ
れたリンクは弁軸に固着したレバーを回動し、弁を開く
とともに重錘を回動して上部位置とし、あるいはばねを
蓄勢し前記電磁ブレーキを励磁して弁の開状態を保つ。
前記電磁ブレーキの励磁を解くと重錘あるいはばねに蓄
えられたエネルギを放出して弁を自動閉鎖する。

【００１３】また、電磁石を励磁した後電動サーボモー
タにより操作腕を揺動し、送り爪と保持爪により爪車を
介して回動し、弁を開くとともに重錘を回動して上部位
置とし、あるいはばねを蓄勢して保持爪により弁を開状
態に保つ。電磁石の励磁を解くと保持爪は前記爪車の爪
との噛合が外され、重錘、あるいはばねの放出エネルギ
によって弁は自動的に閉鎖する。

【００１４】

【実施例】以下、本考案を図面に示す実施例に基づいて
詳細に説明する。なお、図４と同一部分には同一符号を
付して説明を省略する。

【００１５】（第一実施例） 図１は、本考案に係る電動操作による自動閉鎖弁の第一
の実施例に関する要部説明図である。

【００１６】図１において、１２は弁軸４に固着された
レバー、１３は一端がレバー１２に連結されたリンク、
５０は後述の電磁ブレーキ付電動サーボモータ、１４は
一端が前記電動サーボモータ５０に連結され、他端が前
記リンク１３の他端に連結されたＬ字状のレバーで、弁
軸４の前記電動サーボモータ５０と反対側で弁箱２のフ
ランジ２ａに植設されたピン１５を支点として、該支点
１５と電動サーボモータ５０との間の距離を大きくし、
前記支点１５と前記リンク１３の他端との間の距離を小
さくして弁軸４に対する操作力を大きくしている。なお
２ｂは弁箱２の取付脚である。

【００１７】図２は電磁ブレーキ付電動サーボモータの
断面説明図で、５１はトラニオン、５２は減速機、５３
は電動機、５４は電磁ブレーキ、５５はボールネジ、５
６はボールナット、５７はボールナット５６に固着され
た内筒、５８は内筒５７の先端に取付けられた接続金
具、５９は内筒５７に植設されたピンで位置指針や位置
開閉器の叩金が取付けられている。電動機５３を駆動す
ると減速機５２を介してボールネジ５５が回転し、ボー
ルナット５６、内筒５７を介して接続金具５８が上下に
移動する。電動機５３を停止すると自重により接続金具
５８は下限位置まで下降するので電磁ブレーキ５４を励
磁して位置保持をする。

【００１８】図１において、電磁ブレーキ付電動サーボ
モータ５０によりＬ字状レバー１４をピン１５を中心と
して時計方向に回動すると、弁軸４はリンク１３、レバ
ー１２を介して時計方向に回され、弁１を開くとともに
重錘５は二点鎖線で示す上部位置となる。弁１が全開し
たことを図示を省略した位置開閉器により検出して電動
機５３を停止すると同時に電磁ブレーキ５４を励磁し、
弁１を全開状態に保つ。

【００１９】電磁ブレーキ５４の励磁を解くと、重錘５
は位置のエネルギを放出して二点鎖線で示す上部位置か
ら実線で示す下部位置に戻り、弁軸４は反時計方向に回
動して図示を省略した緩衝装置（図４における７）によ
り緩やかに弁１を閉じるとともに、レバー１２、リンク
１３を介してＬ字状レバー１４をピン１５を中心として
反時計方向に回し、電動サーボモータ５０の電動機５３
は逆転する。従って先に従来の技術の項で述べたような
特殊クラッチ１０や減速比の減速機を備えた高価な駆動
装置１１を必要としない。

【００２０】また、電動機５３をトルクモータとして電
磁ブレーキ５４を省くこともできる。重錘の質量をＷと
するとき、一般に図１におけるα＝２０゜〜３０゜であ
るから弁１を全開位置に保持するためのトルクは略駆動
トルクの（Ｗｓｉｎα）／Ｗ＝０．３４〜０．５倍で良
く、従ってトルクモータへの印加電圧を低下させ小さな
拘束トルクで弁１を全開位置に保持することができ、ト
ルクモータの発熱を小さくすることができるとともに省
エネルギにもなる。

【００２１】（第二実施例） 図３は、本考案に係る電動操作による自動閉鎖弁の第二
の実施例に係る要部説明図である。

【００２２】図３において、５０ａは電磁ブレーキが取
付けられていない電動サーボモータ、１６は弁軸４に固
着された爪車、１７は一端が電動サーボモータ５０ａに
連結され他端が弁軸４に回動自在に嵌着された操作腕、
１８はＬ字状の送り爪で、操作腕１７に植設されたピン
１９を中心に回動し、ばね２０により前記爪車１６に圧
接されて、該爪車１６の爪１６ａと噛合するとともに、
他端は前記操作腕１７の下限位置においてストッパ２１
に当接し、前記爪１６ａとの噛合が外される。２２は弁
箱等の固定部に設けられた第１のピン２３を中心に回動
する保持爪で、該保持爪２２には腕２２ａが固着されて
おり、該腕２２ａに取付けられた調節ボルト２４と弁箱
等の固定部に設けられた第２のピン２５との間に張設さ
れたばね２６により爪車１６に圧接され、該爪車１６の
爪１６ａと噛合している。また、前記ピン２５には電磁
石２７が揺動可能に取付けられており、該電磁石２７に
は先端部に長孔２８ａが設けられた連結棒２８が連結さ
れている。前記長孔２８ａには前記保持爪２２の先端に
近く植設されたピン２９が移動自在に嵌入されている。
３０，３１は電動サーボモータ５０ａの上部と下部位置
に取付けられた位置開閉器である。

【００２３】電磁石２７を励磁して、電動サーボモータ
５０ａにより操作腕１７を弁軸４を中心に時計方向に回
動すると、爪車１６は送り爪１８により時計方向に回さ
れる。保持爪２２はばね２６による爪車１６への圧接力
に抗して爪１６ａにより押し上げられ、該保持爪２２に
植設されたピン２９は連結棒２８の長孔２８ａ内を移動
して爪１６ａの先端を乗り越え、次の爪と噛合して爪車
１６を回動後の位置に保持する。上部位置開閉器３１が
動作して電動機５３の電源が開かれると、操作腕１７、
接続金具５８、内筒５７等の自重により電動機５３は逆
転され操作腕１７は反時計方向に回動し、送り爪１８は
ばね２０による圧接力に抗して爪１６ａの先端を乗り越
えて次の爪と噛合する。下部位置開閉器３０が動作する
と電動機５３が駆動され、上記と同様にして爪車１６は
時計方向に回される。送り爪１８と、保持爪２２によっ
て爪車１６が時計方向に回されて弁１が開き重錘５が二
点鎖線で示す上部位置になると、弁１が全開したことを
図示を省略した位置開閉器が検出して電動機５３を停止
する。電動機５３の電源を開くと電動機５３は逆転し、
操作腕１７は下限位置まで反時計方向に回動し、送り爪
１８はストッパ２１に当たってピン１９を中心に反時計
方向に回され、爪車１６の爪１６ａとの噛合が外され
る。

【００２４】電磁石２７の励磁を解くと、電磁石２７の
鉄心は引込み、連結棒２８によりピン２９が引き上げら
れて保持爪２２と爪車１６の爪１６ａとの噛合が外され
るから、爪車１６は反時計方向に回動し、重錘５は二点
鎖線で示す上部位置から実線で示す下部位地に戻り、弁
軸４は反時計方向に回動して図示を省略した緩衝装置
（図４における７）により緩やかに弁１を閉じる。

【００２５】なお、第一実施例、第二実施例共に重錘を
用いた場合について述べたがばねを使用して、該ばねに
蓄勢してその放勢力により弁の自動閉鎖をすることも、
重錘の場合と同様に容易にできるところである。

【００２６】

【考案の効果】本考案に係る電動操作方式自動閉鎖弁
は、減速比の大きなウォーム減速機や多段の減速歯車を
使用することなく、自重によっても電動機が逆転する電
動サーボモータの使用により特殊なクラッチを不要とす
るとともに電動機の逆転回路も不要となり、構造が簡単
で安価に製作することができ、弁の開操作途中において
も停電等により電源がなくなると、弁は自動的に閉鎖す
るという実用的効果を奏するものである。

【００２７】請求項１のものにあっては、Ｌ字状レバー
のレバー比を大きくすることができるので、大ストロー
ク小操作力の電動サーボモータの使用が可能となり、ネ
ジを使用しているために電磁ブレーキも小容量のもので
よく、小形で安価なものとなる。

【００２８】構造が簡単な電動サーボモータとレバー、
リンクをピンにより接続したもので単純な部品により構
成されており小さな所から大きな弁までを電動化するこ
とができ、また力の伝達効率は極めて高いので電動する
容量を小さくすることができ、省エネルギ化をはかるこ
とができるとともに保守点検も極めて容易に実施するこ
とができる。また、電動機をトルクモータとするときは
電磁ブレーキを省くこともできる。

【００２９】請求項２のものにあっては、電動サーボモ
ータの往復動作によって弁を開き自動閉鎖をするための
エネルギを蓄積するので電動機容量を小さくすることが
でき小形軽量化することができる。操作力は操作腕を長
くすることによりさらに小さくでき、また弁開度の維持
および弁の自動閉鎖に必要なエネルギを保持爪により保
持しているので、電磁ブレーキにより保持する場合と比
較すると電磁石の消費電力は極めて少なくてすむ。従来
高精度で大形の駆動装置や特殊クラッチを経済的に製作
することができないという制約を受け口径が１０００ｍ
ｍ程度の弁しか製作することができなかったが本考案の
適用により６０００ｍｍ程度の自動閉鎖弁をも容易に製
作することができるようになった。

【００３０】また、請求項１のものにあっては電磁ブレ
ーキの、請求項２のものにあっては電磁石の励磁が解か
れると弁は自動閉鎖する。従って停電時に弁が自動閉鎖
することは勿論であるが、地震計の出力や管内流速の異
常を検出する差圧計等の出力により電磁ブレーキや電磁
石の励磁を解くことによって自動閉鎖することができ
る。

【００３１】等種々の実用的効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第一実施例の要部説明図。

【図２】電動サーボモータの概略構成説明図。

【図３】本考案の第二実施例の要部説明図。

【図４】従来例の斜視説明図。

【符号の説明】

１…弁 ４…弁軸 ５…重錘 １２…レバー １３…リンク １４…Ｌ字状レバー １５，１９，２９…ピン １６…爪車 １６ａ…爪 １７…操作腕 １８…送り爪 ２０，２６…ばね ２１…ストッパ ２２…保持爪 ２３…第１のピン ２５…第２のピン ２７…電磁石 ２８…連結棒 ２８ａ…長孔 ５４…電磁ブレーキ ５０，５０ａ…電動サーボモータ

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F16K 31/44 F16K 17/36

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 重錘、又はばねに蓄えられたエネルギの
   放出によって弁を閉鎖する電動操作方式自動閉鎖弁にお
   いて、弁軸に固着されたレバーと、該レバーに一端が連
   結されたリンクと、電磁ブレーキ付電動サーボモータ
   と、該電動サーボモータに一端が連結され、弁軸の反対
   側に設けたピンを中心に回動し、他端が前記リンクの他
   端に連結されたＬ字状レバーとを備えてなることを特徴
   とする電動操作による自動閉鎖弁。
2. 【請求項２】 重錘、又はばねに蓄えられたエネルギの
   放出によって弁を閉鎖する電動操作方式自動閉鎖弁にお
   いて、弁軸に固着された爪車と、電動サーボモータと、
   該電動サーボモータに一端が連結され、他端が前記弁軸
   に回動自在に嵌着された操作腕と、該操作腕に植設され
   たピンを中心に回動し、一端はばねにより前記爪車に圧
   接されて該爪車の爪と噛合し、他端は前記操作腕の下限
   位置においてストッパに当接し、前記爪との噛合が外さ
   れるＬ字状の送り爪と、弁箱等の固定部に設けられた第
   １のピンを中心に回動し、ばねにより前記爪車に圧接さ
   れて、該爪車の爪と噛合する保持爪と、弁箱等の固定部
   に設けられた第２のピンに揺動可能に取付けられた電磁
   石と、該電磁石に連結され、先端部に前記保持爪の先端
   に近く植設されたピンが移動自在に嵌入する長孔が設け
   られた連結棒とを備えてなることを特徴とする電動操作
   による自動閉鎖弁。