JP3234992U - バルブ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バルブ内に搭載されたパッキンの止水機能低下に対し、流体を外気に放出させないことで、バルブが設置される環境への影響を抑えるバルブ装置を提供する。【解決手段】弁体１６を開閉動作させるバルブ軸２４を備える弁本体４と、バルブ軸が回動する中心軸に対して交差方向に、前進または後退によって駆動力を発生させる動力部８と、動力部からの駆動力を受けて中心軸を基準に前後方向に変位する駆動軸６０、一端側が駆動軸と係合し、かつ他端側がバルブ軸に接続されており、駆動軸の変位動作量に応じて中心軸上で回動する回動軸７０、弁本体および動力部に接続され、内部に駆動軸および回動軸を収納する収納部４４が形成されたケース４０、ケースと動力部との接続部分に介在する軸受部６６および、内部に駆動軸の一部が収納され駆動軸の変位に応じて伸縮可能なベローズ６８を備える第１の封止手段とを含む開閉機構部６とを備える。【選択図】図１

Description

本考案は、たとえばガスや液体などを流す管路に設置されるボールバルブやバタフライ
バルブなどに対する機械式の開閉技術に関する。

管路内に流すガスや液体の流量の調整または流れを遮断させるために、管路にバルブが
設置される。バルブは、弁体を回動させることで流路に対する開度を設定し、その流量が
調整される、ボールバルブやバタフライバルブなどがある。このようなバルブは、たとえ
ば弁体に対し回動軸上に軸部品の一端が接続され、他端側にハンドルなどの操作手段が接
続されている。これによりバルブは、ハンドルを手動やモータなどの駆動手段により所定
方向にトルクが加えられることで、流路を開閉させることができる。

また、バルブは、弁体と、その弁体を動作させる機構部やその先にある操作部分との間
で弁体内部に流れる流体が流出するのを防止する必要がある。そのためバルブには、パッ
キンや機構部の一部などに軸の変位に追従させるベローズなどを設けて、密閉性を高める
手法が採られている。

このようなバルブ内部を気密に保つ手段として、シリンダ内に設置されたベローズホル
ダと操作ハンドルの回動により往復運動するステムに伴って往復運動するディスクとの間
に伸縮自在な金属ベローズが張設されるものが知られている（たとえば、特許文献１）。
また、バルブの開閉構造として、一対のピストンを共通のピストンロッドで互いに連結
し、その出力軸を往復させる装置であり、出力軸を往復駆動装置の中心軸に交わる位置に
配置させるものが知られている（たとえば、特許文献２）

実開平 ３−７８１８５号公報 実公昭６０−３４８０１号公報

ところで、管路を通じて流体を流す工場や実験設備、プラント施設などでは、環境状態
の維持や内部に流す流体の性質などにより、管路内に流れる流体の漏洩を防止するために
配管上に様々な手段が採られている。管路同士の接続部分など、部品同士が静止状態とな
っている部分は漏洩防止手段の状態が比較的安定的に機能する。これに対し、バルブは、
弁の開閉を切替えるために、弁体に直接設置される軸部を回転させることになる。このよ
うなバルブは、軸部にパッキンを設置して漏洩を防止しているが、弁体の開閉動作の繰り
返しによるパッキンの摩耗、またはバルブ内に流す流体の温度や性質などによるパッキン
の劣化により流体が漏洩する可能性が高くなるという課題がある。

そこで、本考案の考案者は、バルブ内のパッキンによる漏洩防止機能の低下が生じた場
合であっても、パッキンを通じてバルブから漏洩した流体を外部に放出させないように封
止することで、バルブを使用し続けることができるとの知見を得た。
斯かる課題の開示や示唆はなく、特許文献１、２に開示された構成では斯かる課題を解
決することができない。

そこで、本考案の目的は、バルブ内に搭載されたパッキンの止水機能低下に対し、流体
を外気に放出させないことで、バルブが設置される環境への影響を抑えることにある。

上記目的を達成するため、本考案のバルブ装置の一側面によれば、内部に流体を通流さ
せる流路、該流路に連通して配置され、回動して前記流路を遮断または前記流路内に流す
流量を調整する弁体、前記弁体に一端側が接続されており回動により前記弁体を開閉動作
させるバルブ軸を備える弁本体と、前記バルブ軸が回動する中心軸に対して交差方向に、
前進または後退によって駆動力を発生させる動力部と、前記動力部から駆動力を受けて前
記中心軸を基準に前後方向に変位する駆動軸、一端側が前記駆動軸と係合し、かつ他端側
が前記バルブ軸に接続されて前記駆動軸の変位動作量に応じて前記中心軸上で回動する回
動軸、前記弁本体および前記動力部に接続され、内部に前記駆動軸および前記回動軸を収
納する収納部が形成されたケース、前記ケースと前記動力部との接続部分に介在する軸受
部および、内部に前記駆動軸の一部が収納され前記駆動軸の変位に応じて伸縮可能なベロ
ーズを備える第１の封止手段とを含む開閉機構部とを備え、前記弁本体は、前記ケースと
の接続部に第２の封止手段を介在させる。

上記バルブ装置において、前記ケースは、前記動力部と接続する面と対向面側に前記駆
動部の先端部を保持する保持部を備え、前記駆動軸は、先端部に前記保持部に係合する係
合凸部を備えており、前記動力部からの駆動力による変位により前記係合凸部が前記軸受
部内を摺動してよい。
上記バルブ装置において、前記駆動軸の一部に設置され、前記バルブ軸の前記中心軸に
対して平行な軸上に配置された係合ピンを備え、前記回転軸は、前記係合ピンと係合し、
前記駆動軸の変位により前記中心軸上で回動するヨーク部と、該ヨーク部の回動により前
記バルブ軸を回動させる出力軸を備えてよい。

上記バルブ装置において、前記ケースは、前記収納部の内部状態、もしくは前記収納部
内に貯まっている空気または前記流体を検出するセンサを備えてよい。

上記目的を達成するため、本考案のバルブ開閉装置の一側面によれば、弁本体の弁体を
回動させるバルブ軸の中心軸に対して交差方向に、前進または後退によって駆動力を発生
させる動力部からの駆動力を受けて前記中心軸を基準に前後方向に変位する駆動軸と、一
端側が駆動軸と係合し、かつ他端側が前記バルブ軸に接続されており、前記駆動軸の変位
動作量に応じて前記中心軸上で回動する回動軸と、前記弁本体および前記動力部に接続さ
れ、内部に前記駆動軸および前記回動軸を収納する収納部が形成されたケースと、前記ケ
ースと前記動力部との接続部分に介在する軸受部および、内部に前記駆動軸の一部が収納
され前記駆動軸の変位に応じて伸縮可能なベローズを備える第１の封止手段とを備え、第
２の封止手段を介在させて前記弁本体に設置される。

上記バルブ開閉装置において、前記駆動軸の一部に設置され、前記バルブ軸の前記中心
軸に対して平行な軸上に配置された係合ピンを備え、前記回転軸は、前記係合ピンと係合
し、前記駆動軸の変位により前記中心軸上で回動するヨーク部と、該ヨーク部の回動によ
り前記バルブ軸を回動させる出力軸を備えてよい。

本考案によれば、次のいずれかの効果が得られる。

(1) バルブの設置環境に対して流体の放出を防止できる。

(2) バルブの開閉回数、または内部に流す流体の種類や性質に関わらず、バルブのメン
テナンス性を安定化させることで、利便性が高められる。

(3) 弁本体に対してバルブ開閉装置が独立して構成されており、回動軸と弁体のバルブ
軸とが接続可能な径であれば弁体の開閉を行うことができ、弁本体からの流体の漏洩防止
を行えるので、利便性が高い。

(4) 弁本体の接続部に対し、回転中心軸を基準にバルブ開閉装置を設置すればよく、組
立てやメンテナンス性が高められる。

(5) バルブの開閉頻度やパッキンの状態の監視処理や、パッキンの交換頻度を増加させ
るなどの管理負荷の低減を図ることができる。

そして、本考案の他の目的、特徴および利点は、添付図面および各実施の形態を参照す
ることにより、一層明確になるであろう。

第１の実施形態に係るバルブ装置の構成例を示す断面図である。 回動軸と駆動軸の係合状態および駆動軸の動作状態例を示す図である。 駆動軸およびベローズの動作状態と、それらの動作に応じた回動軸の動作状態の一例を示す図である。 開閉機構部の組立て処理の一例を示す図である。 開閉機構部の組立て処理の一例を示す図である。 第２の実施形態に係るバルブ開閉装置の構成例を示す図である。 バルブ開閉装置の圧力検出機能を示す図である。

〔第１の実施形態〕
図１は、第１の実施形態に係るバルブ装置の構成例を示している。図１に示す構成は一
例であり、本考案が斯かる構成に限定されない。

このバルブ装置２は、たとえば図示しないプラント設備などの配管に接続されており、
管路内に流れる流体の流量を調整する装置の一例である。バルブ装置２内に流す流体は、
たとえば液体や気体などであり、環境負荷の小さい水や空気、その他成分ガスのほか、環
境負荷や有害な液体や気体なども含まれる。そのため、バルブ装置２は、流量を調整する
ための弁体やその弁体を開閉させる部分などから流体が外気に排出されるのを防止するた
めの構成を備える必要がある。このバルブ装置２には、たとえば図１に示すように、弁本
体４、開閉機構部６、動力部８を備える。

＜弁本体４について＞
弁本体４は、制御対象である流体を内部に通過させて、その流量を調整する手段であり
、たとえば弁筐体１０の中央部分に、流体を流す第１の流路１２Ａとその反対側に貫通し
て第２の流路１２Ｂを備えるとともに、第１の流路１２Ａと第２の流路１２Ｂとの間に連
通した弁収納部１４が形成されている。第１の流路１２Ａ、第２の流路１２Ｂと弁収納部
１４は、たとえば流体の流れ方向に対して直線または曲線に設定した同軸軸上に形成され
連通している。第１の流路１２Ａ、第２の流路１２Ｂは、たとえばそれぞれ図示しない管
路に接続されており、いずれか一方が流体の流れ方向に対して入口側、他方が同方向に対
して出口側となる。また、弁収納部１４は、第１の流路１２Ａ、第２の流路１２Ｂよりも
大きな容積で形成されており、内部に流体の流量を調整する弁体１６が収納される。

弁体１６は、たとえば流体の流れ方向に対して交差方向にとった回転軸Ｏ１（図２Ａ）
を基準に弁収納部１４内で左右方向に回動可能に設置されており、中央部分に流体の流路
１８を備える。弁体１６は、回転軸Ｏ１上で回動することで、所定位置に達したときに流
路１８が第１の流路１２Ａ、第２の流路１２Ｂと連通し、それ以外の位置では第１の流路
１２Ａ、第２の流路Ｂの流路を遮断もしくは流路面積を狭めて流量を制限させる。弁筐体
１０と弁体１６は、たとえば同一もしくは異なる材料で構成されてもよく、ステンレス鋼
（ＳＵＳ）やその他金属材料、樹脂材料などが用いられればよい。

また弁筐体１０には、弁体１６の回転軸Ｏ１と同軸上であって、一端が弁収納部１４と
連通し、他端側が開閉機構部６と接続する接続部２２側に開口された挿通孔２０を備える
。挿通孔２０には、弁体１６を回動させるバルブ軸２４が配置されるとともに、そのバル
ブ軸２４と挿通孔２０との間を封止するグランドパッキン２６が挿入されている。バルブ
軸２４は、一端側が弁体１６の一部に嵌合、もしくは溶接などによって一体化されており
、他端側が接続部２２の形成された開口部において開閉機構部６と接続されている。これ
により弁体１６は、バルブ軸２４を通じて開閉機構部６から出力される駆動力を受けて回
動し、設定された位置に流路１８が配置される。挿通孔２０には、たとえばバルブ軸２４
の抜け止めや配置位置の固定のために、バルブ軸２４の周面に形成された突起部に係合す
る係合凸部やこの突起部を嵌合させる嵌合凹部などを備えてもよい。グランドパッキン２
６は、たとえば炭素繊維やアラミド繊維等を編組した紐状体に微粒子状のＰＴＦＥ（Poly
tetrafluoroethylene：ポリテトラフルオロエチレン）と油を含有させたものや炭素焼結
体などの材料で構成されればよく、挿通孔２０内の全体または一部においてバルブ軸２４
の周縁部に配置される。そのほか、挿通孔２０内には、たとえばバルブ軸２４の位置決め
や回動による振動抑制手段として、軸受部材をグランドパッキン２６とともに挿入しても
よい。

弁本体４には、たとえば接続部２２と開閉機構部６との間に支持部材２８を介在させて
いる。この支持部材２８は、接続部２２と接着や溶接、その他図示しないボルトなどの固
定手段によって一体化されており、弁筐体１０の挿通孔２０と連通し、一部または全部が
挿通孔２０よりも径大な開口部を備えている。この開口部内には、たとえばグランドパッ
キン２６の一部が配置されてもよく、一部が開閉機構部６側の開口部との間に嵌合される
スペーサ３０を備える。このスペーサ３０は、挿通孔２０と開閉機構部６のケース４０の
一部との位置合せやバルブ軸２４を支持するほか、弁本体４と開閉機構部６との間に止水
機能の一部として機能する。そのほか、支持部材２８には、たとえばスペーサ３０よりも
外周部分にガスケット３２を備えている。このように、ガスケット３２またはガスケット
３２を備えた支持部材２８は、本開示の第２の封止手段の一例であり、たとえば挿通孔２
０、バルブ軸２４を通じて弁体１６から流出した流体が弁本体４と開閉機構部６との接続
部分から外気に漏洩するのを防止している。

なお、この実施形態では、弁本体４に接続する管路の入側と出側が１つずつの場合を示
したがこれに限らない。弁本体４には、たとえば流体の入口側が１つで出口側が複数の場
合や入口側が複数で出口側が１つの場合のほか、入口側と出口側が同数または異なる数で
複数備える場合であって、流体の流入方向または排出方向を切替える切替弁であってもよ
い。そのほか、弁本体４は、複数の管路から流体を流入させる混合弁や、複数の管路に流
体を排出させる分配弁であってもよい。
また弁本体４は、弁収納部１４内に配置された弁体１６の内部に流路１８が形成される
、所謂ボールバルブの場合を示したがこれに限らない。弁本体４は、たとえば流路１８内
に、流路１８と同等な径で、平板またはこれに近い形状の弁体１６を備える、所謂バタフ
ライ弁構造であってもよい。この場合弁体１６は、バルブ軸２４の回動により流路１８に
対する弁体１６の配置角度が設定され、流路１８の一部または全部を遮断することで流量
を調整する。

＜開閉機構部６について＞
開閉機構部６は、動力部８で生成される駆動力を利用して弁体１６を所定角度に回動さ
せる手段の一例である。この開閉機構部６は、本開示のバルブ開閉装置の一例であり、た
とえばケース４０および蓋４２で形成される収納部４４内に形成され、弁本体４に対して
着脱可能となっている。ケース４０は、たとえば一辺に蓋４２が装着可能な開口部を有す
る構成であり、開口部と反対側が有底な柱形状、筒状、または側面の一部のみに平板部を
備えた形状に形成されている。ケース４０および蓋４２は、たとえばステンレス鋼（ＳＵ
Ｓ）やその他の金属材料、または硬質なアクリルなどの樹脂材料であってもよい。蓋４２
は、たとえば開閉機構部６の組立や分解、メンテナンス時に開閉可能であり、たとえばケ
ース４０に対して図示しないボルトなどの固定部品で固定されてもよく、接着剤を利用す
るほか、溶接により固定してもよい。

ケース４０には、たとえば蓋４２が配置される開口部と反対側の端面の一部に、駆動軸
６０の一端を挿通させる挿通孔４６が形成される。また蓋４２には、挿通孔４６の中心を
通る基準軸Ｏ３（図２Ｂ）と同軸上に軸受４８が形成されている。この軸受４８は、蓋４
２の一部を突出させるように成形してもよく、またはインサート成形や独立した軸受部品
を図示しないボルトなどによって蓋４２に固定してもよい。軸受４８は、駆動軸６０の一
端に形成される係合凸部６２を保持する本開示の保持部の一例であり、弁開閉動作におけ
る駆動軸６０の変位を規制する。

ケース４０には、たとえば支持部材２８を介して弁本体４側に配置される側面底部側の
一部に開口部５０が形成されており、その内部に同径の軸受５２が配置される。開口部５
０は、弁体１６の回転軸Ｏ１と同軸上に円形状で形成されている。この開口部５０は、軸
受５２を介してバルブ軸２４と接続する出力軸７４が挿通される。

そのほか収納部４４内には、動力部８からの駆動力によりバルブ軸２４を回動させるた
めの機構部として、動力部８からの駆動力を取込む駆動軸６０や、駆動軸６０が取込んだ
駆動力を回転方向の回転力に変換する回動軸７０を備える。

駆動軸６０は、基準軸Ｏ３上に配置されており、動力部８からの駆動力によって基準軸
Ｏ３上を水平方向に前後に変位動作する。駆動軸６０には、たとえば動力部８側の端部に
フランジ部６４を形成し、そのフランジ部６４よりも先端側を胴体部分よりも径小に形成
されている。このフランジ部６４には、たとえばケース４０の挿通孔４６に配置された軸
受６６との間に、径小な駆動軸６０を覆うベローズ６８が設置されている。ベローズ６８
は、たとえば強度を持った金属材料で構成され、内部が中空な円筒蛇腹形状であるととも
に、端部がフランジ部６４と軸受６６にそれぞれ溶接によって密着固定されている。この
ベローズ６８は、駆動軸６０が基準軸Ｏ３上での変位によりフランジ部６４と軸受６６と
の距離が増減するのに応じて伸縮する。これによりベローズ６８は、動力部８と連結する
駆動軸６０の径小部分と収納部４４内とを遮断する。また、軸受６６は、ケース４０との
接続部分にガスケット３２を介在させている。このように、軸受６６およびベローズ６８
を含む構成は、本開示の第１の封止手段の一例であり、ケース４０の収納部４４を動力部
８や外気に対して密閉状態を維持することができる。

回動軸７０は、駆動軸６０の変位動作により回転軸Ｏ１上で回動し、その回動によって
バルブ軸２４を回動させる手段の一例であって、所謂スコッチ・ヨーク機構で構成されて
いる。回動軸７０には、たとえば駆動軸６０と係合させる係合ピン７２が設置されるほか
、ケース４０の開口部５０側に軸受５２を介して挿通され、バルブ軸２４と接続される出
力軸７４を備える。

そのほか、開閉機構部６には、たとえばケース４０の一面であって、弁本体４との接続
部分に対して反対側の面に所定の径で形成された開口部７５や、この開口部７５を封止す
る封止部材７６を備える。開口部７５は、たとえば駆動軸６０が所定位置に変位した時に
係合ピン７２の端部が対向する位置に開口している。これにより開口部７５は、開閉機構
部６の組立て処理において、係合ピン７２を挿通する作業孔として利用されるほか、収納
部４４内の状態を監視する監視孔として機能する。封止部材７６は、たとえばケース４０
と同等の材料で構成されており、組立作業や監視処理などにおいて着脱可能に設置されて
いる。また開口部７５と封止部材７６との接合部分には、たとえば収納部４４を密閉する
ためのガスケットを介在させてもよい。
また、開閉機構部６と動力部８との間には、支持部材７８を介在させている。この支持
部材７８は、たとえば一面側が動力部８の外装部分に対して接着材や溶接、その他図示し
ないボルトなどの固定手段によって一体化されており、他面側がケース４０に対してボル
トなどの固定手段により接続されている。支持部材７８には、たとえば中央部に挿通孔が
形成されており、動力部８のシリンダ８０や駆動軸６０の径小部分のいずれかまたはそれ
らの接続部が挿通されている。支持部材７８には、たとえばケース４０と接合される面の
一部に、中央部の挿通孔から周面側の外部に通じる溝７９が形成されている。この溝７９
は、ベローズ６８内部と連通しており、駆動軸６０の変位に連動して生じるベローズ６８
の伸縮時に、ベローズ６８内に対する空気の給排気経路として機能する。

＜動力部８ついて＞
動力部８は、駆動軸６０に対し駆動力を付与する手段の一例であり、シリンダ８０を変
位させることで、駆動軸６０を変位させる。動力部８は、たとえば筐体内部にシリンダ８
０を配置させる収納部８２が形成されている。このシリンダ８０は、たとえば軸上の一部
が基準軸Ｏ３上において前後方向に収納部８２を２つの密閉領域８２Ａ、８２Ｂに区分し
ている。筐体には、密閉領域８２Ａ、８２Ｂが形成される位置に、それぞれ作動流体を出
し入れする給排孔８４Ａ、８４Ｂが形成されている。動力部８は、この密閉領域８２Ａ、
８２Ｂに対する作動流体の供給または排出により密閉領域８２Ａ、８２Ｂの容積を変化さ
せることでシリンダ８０をピストン動作させる。動力部８は、たとえば作動流体に空気な
どの空気圧を利用するほか、油圧や水圧などを利用してもよい。給排孔８４Ａ、８４Ｂに
は、たとえば図示しない作動流体の供給、もしくは供給と排出を制御する制御装置や、作
動流体を貯留するタンクなどを備えればよい。

＜開閉機構部６の動作について＞
図２は、回動軸と駆動軸の係合状態および駆動軸の動作状態例を示している。図２に示
す構成は一例である。
回動軸７０は、たとえば図２Ａに示すように、駆動軸６０の駆動力を回転方向に変換す
るヨーク部９０と、このヨーク部９０の一端側に連通して形成される出力軸７４で構成さ
れる。ヨーク部９０と出力軸７４は、弁体１６の回転軸Ｏ１上に配置され、回動可能であ
る。ヨーク部９０は、たとえば回動軸７０の先端側であって、駆動軸６０の上面に配置さ
れるヨーク片９２Ａ、出力軸７４側に形成され駆動軸６０の下面側に配置されるヨーク片
９２Ｂ、またヨーク片９２Ａ、９２Ｂの間に駆動軸６０の胴体部分６５を挿通させる挿通
部９４を備えており、横方向に開口した「凹」形状である。また駆動軸６０の胴体部分６
５は、たとえば上下部分を平面形状に形成されており、ヨーク片９２Ａ、９２Ｂと平行ま
たはそれに近い状態で対向状態となっている。また胴体部分６５は、たとえば幅Ｗ１が駆
動軸６０の半分またはそれに近い状態で構成されている。駆動軸６０の基準軸Ｏ３と回転
軸Ｏ１とは交差状態であり、たとえば胴体部分６５の一面は回転軸Ｏ１軸上、またはその
近傍に形成されてもよい。これにより胴体部分６５とヨーク部９０との間には、挿通部９
４内において所定幅Ｗ２の空間部が設けられている。この空間部は、駆動軸６０の変位動
作に対するヨーク部９０の回動を可能にする領域である。

ヨーク片９２Ａ、９２Ｂと胴体部分６５との間には、それぞれスペーサ９５が介在して
いる。このスペーサ９５は、たとえば駆動軸６０とヨーク部９０との間の潤滑性を高める
ほか、ヨーク片９２Ａ、９２Ｂと胴体部分６５との間隔維持機能を備える。すなわち、変
位状態の異なる駆動軸６０とヨーク部９０との間の摩擦を軽減することで、前後の直線方
向の駆動力を効率良く回動方向の力に変換することができる。このスペーサ９５は、少な
くとも胴体部分６５に対して回動するヨーク片９２Ａ、９２Ｂが対向する部分に形成され
ればよく、たとえば、係合ピン７２を回避し、かつヨーク片９２Ａ、９２Ｂの先端部分と
同等の形状に形成すればよい。

ヨーク片９２Ａ、９２Ｂと胴体部分６５には、回転軸Ｏ１から所定距離Ｒだけ離間した
位置に係合ピン７２が挿通されている。ヨーク部９０は、たとえば図２Ｂに示すように、
ヨーク片９２Ａ、９２Ｂに形成された係合凹部９３Ａ、９３Ｂの側面部に係合ピン７２が
接触している。これによりヨーク部９０は、駆動軸６０とともに基準軸Ｏ３上で前後方向
に変位する係合ピン７２によってヨーク片９２Ａ、９２Ｂが押圧されて回転軸Ｏ１上で回
動する。

図３は、駆動軸およびベローズの動作状態と、それらの動作に応じた回動軸の動作状態
を示している。図３に示す構成は一例であって、ここに示す駆動軸６０の配置位置が必ず
しも弁体１６の開閉制御を表すものではない。
開閉機構部６は、たとえば図３Ａに示すように、回転軸Ｏ１と基準軸Ｏ２との仮想線が
駆動軸６０と直交、またはそれに近い状態となる位置に係合ピン７２が配置される位置を
基準位置として設定する。このとき動力部８は、たとえばシリンダ８０が中央部分に配置
されており、密閉領域８２Ａ、８２Ｂが同等の容積となっている。基準位置は、たとえば
開閉機構部６の組立処理を行うときに設定される位置の一例である。また、係合ピン７２
が基準位置にあるときの回転軸Ｏ１と基準軸Ｏ２との距離ＲをＲ１とする。

次に、開閉機構部６は、たとえば図３Ｂに示すように、駆動軸６０が動力部８側に向け
て後退すると、係合ピン７２がともに所定の変位量Ｌ１だけ変位する。このとき、駆動軸
６０の径小部分を覆うベローズ６８は、ケース４０の側面側に向けて圧縮状態となり、基
準位置（図３Ａ）に対して所定の変位量Ｌ１だけ縮小する。また、駆動軸６０の先端部分
に設置された係合凸部６２は、軸受４８内をスライドして収納部４４の中央側に変位して
いる。軸受４８内には、たとえば係合ピン７２の変位量Ｌ１分の空間が生じている。動力
部８では、密閉領域８２Ａが消失するとともに密閉領域８２Ｂが最大容積となっている。
そして、係合ピン７２が係合凹部９３Ａ、９３Ｂ（図２Ｂ）の側面を摺動しながら変位
することで、回転軸Ｏ１を中心にヨーク部９０が所定角度θ１で回動する。このときの回
転軸Ｏ１と基準軸Ｏ２との変位後の距離Ｒ２は、たとえば以下の式となる。
ｓｉｎ（θ１）＝ Ｌ１／Ｒ２
Ｒ２ ＝ Ｌ１／ｓｉｎ（θ１） ・・・(1)
所定角度θ１が４５°とすると、
Ｒ２ ＝ Ｌ１／ｓｉｎ４５°
＝ （√２）×Ｌ１ ・・・(2)
となる。

また、距離Ｒ２と基準位置（図３Ａ）における距離Ｒ１との変位量は、以下の式となる
。
ｃｏｓ（θ１）＝ Ｒ２／Ｒ１
Ｒ２ ＝ Ｒ１×ｃｏｓ（θ１） ・・・(3)
所定角度θ１が４５°とすると、
Ｒ２ ＝ （√２）×Ｒ１ ・・・(4)
となる。

また開閉機構部６は、たとえば図３Ｃに示すように、駆動軸６０が動力部８から離間す
る方向に前進すると、係合ピン７２がともに所定の変位量Ｌ２だけ変位する。このとき、
ベローズ６８は、ケース４０の中央側に向けて延伸状態となり、基準位置（図３Ａ）に対
して所定の変位量Ｌ２だけ増大する。また、駆動軸６０の先端部分に設置された係合凸部
６２は、軸受４８内をスライドして蓋４２側に達している。このように軸受４８は、蓋４
２側の内壁により係合凸部６２を介して駆動軸６０のストッパとして機能する。動力部８
では、密閉領域８２Ｂが消失するとともに密閉領域８２Ａが最大容積となっている。
そして、係合ピン７２が係合凹部９３Ａ、９３Ｂ（図２Ｂ）の側面を摺動しながら変位
することで、回転軸Ｏ１を中心にヨーク部９０が所定角度θ２で回動する。
係合ピン７２の変位量Ｌ２およびヨーク部９０が変位する角度θ２は、それぞれ変位量
Ｌ１、角度θ１と同等に設定されればよい。

開閉機構部６は、たとえば図３Ｂおよび図３Ｃに示す係合ピン７２の最大の変位量Ｌ１
、Ｌ２の位置をそれぞれ弁体１６の開状態、または閉状態のいずれかに設定されている。
これにより開閉機構部６は、たとえば駆動軸６０を前後方向に変位させることで、回動軸
７０が角度（θ１＋θ２）で回動し、弁体１６が開閉する。

なお、開閉機構部６は、たとえば弁体１６が開状態または閉状態の２つの動作状態が設
定される場合に限られず、所定の流量を流すための開度とする制御として、ヨーク部９０
が所定角度θ１、θ２となるように駆動軸６０の変位量Ｌ１、Ｌ２を調整させてもよい。

＜開閉機構部の組立てについて＞
図４、図５は、開閉機構部の組立て処理を示している。図４、図５に示す組立て処理手
順、組立て処理の内容は一例である。
この組立て処理では、たとえば収納部４４に対する駆動軸６０と回動軸７０の配置処理
、駆動軸６０と動力部８の接続処理、蓋４２の設置処理を含む。
ケース４０には、たとえば図４に示すように、開口部５０から回動軸７０を挿入し、収
納部４４内の中央の設定位置に配置させる。このとき、回動軸７０は、ヨーク部９０の挿
通部９４が基準軸Ｏ３（図２Ｂ）上にするように配置させる。ケース４０には、たとえば
回転軸Ｏ１と基準軸Ｏ３との交差部分に平行な側面部分に作業孔１００を備えており、こ
の作業孔１００から作業者の手や図示しない把持工具などを利用して回動軸７０を所定位
置に配置させればよい。

なお、作業孔１００は、後述する封止蓋１１４（図６）などにより封止すればよい。ま
たこのときヨーク片９２Ａ、９２Ｂには、駆動軸６０と係合させる前にスペーサ９５（図
２Ａ）を接着材などによって設置させてもよい。

ケース４０には、挿通孔４６を通じて外部から駆動軸６０を挿入させる。駆動軸６０は
、胴体部分６５が挿通部９４内に配置されるとともに、軸受６６が挿通孔４６内に嵌合さ
れる。

次に、組立て処理では、たとえば図５に示すように、駆動軸６０の胴体部分６５に形成
された挿通孔１０２、およびヨーク片９２Ａ、９２Ｂに形成された係合凹部９３Ａ、９３
Ｂが基準軸Ｏ２上で連通状態になるように配置されると、開口部７５を通じて係合ピン７
２が収納部４４内に挿入される。開口部７５は、たとえば基準軸Ｏ２上であって、少なく
とも係合ピン７２が挿入可能な内径で形成されている。
ケース４０の開口部側には、係合凸部６２を軸受４８内に挿入させるように蓋４２を設
置する。蓋４２は、たとえばケース４０に対して固定部材で固定するほか、接合部分の溶
接処理を行う。
ケース４０の挿通孔４６側には、支持部材７８とともに動力部８を接続させる。動力部
８の設置処理では、駆動軸６０の径小部分の先端とシリンダ８０の先端部分とを圧着、ま
たは係合などによって接続させる。支持部材７８とケース４０とをボルトなどの固定手段
により固定させる。
さらに、ケース４０の開口部５０には、出力軸７４を保持させる軸受５２が設置される
。なお、回動軸７０は、たとえば出力軸７４に軸受５２を装着させた状態でケース４０内
に配置させてもよい。

そして、開閉機構部６は、図１に示すように、たとえば開口部５０側にガスケット３２
を備えた支持部材２８やスペーサ３０を介在させて弁本体４の接続部２２に設置させる。

＜第１の実施形態の効果＞
斯かる構成によれば、以下のような効果が得られる。

(1) 開閉機構部６は、弁本体４との接続部分に、ガスケット３２を備えた支持部材２８
、７８を備えるとともに、動力部８との接続部分に駆動軸６０とシリンダ８０との接続部
分に対してベローズ６８や軸受６６を備えることで、弁本体４から漏洩した流体を収納部
４４内に蓄積して外気や動力部８側に流出するのを防止できる。

(2) 収納部４４内において、ベローズ６８が駆動軸６０の径小部分を覆い、かつフラン
ジ部６４と軸受６６との間を密閉することで、収納部４４内の気密性が高められる。

(3) 動力部８および開閉機構部６が弁本体４と独立して構成されることで、弁体１６の
種類に関わらず、バルブ軸２４を回動させる弁であれば開閉機構部６を利用することがで
き、汎用性が高められる。

(4) グランドパッキン２６の摩耗などにより弁本体４から漏洩した流体を収納部４４内
で貯留させることで、弁体１６の開閉回数や内部に流す流体の種類や性質に関わらず、弁
本体４のメンテナンス性が安定化し、利便性が高められる。

(5) 弁本体４に対して開閉機構部６が独立して構成されており、回動軸７０と弁体１６
のバルブ軸２４とが接続可能な径であれば容易に着脱させることができるので、組立て性
やメンテナンス性が高い。

(6) 弁本体４の接続部２２に対し、回転軸Ｏ１を基準に開閉機構部６を設置すればよく
、組立てやメンテナンス性が高められる。

(7) 弁本体４から漏洩した流体を収納部４４内で貯留させることで、弁体１６の開閉頻
度やグランドパッキン２６の摩耗や劣化状態の監視処理を行う必要がなく、またグランド
パッキン２６の交換頻度を増加させるなどの管理負荷の低減を図ることができる。

〔第２の実施形態〕
図６は第２の実施形態に係るバルブ開閉装置の構成例を示している。図６において、図
１ないし図３と同一部分には同一符号を付している。図６に示す構成は一例であり、本考
案が斯かる構成に限定されない。
このバルブ開閉装置１１０は、バルブ装置２の開閉機構部６の一例であり、たとえば円
筒状のケース４０内に駆動軸６０およびヨーク部９０を含む回動軸７０が収納されている
。このバルブ開閉装置１１０には、たとえばケース４０の上部側に形成した開口部７５に
対し、封止機能とともに収納部４４の内部状態やその内部に貯まっている流体を検出する
センサ１１２や、ケース４０の周面に形成された作業孔１００を封止する封止蓋１１４を
備える。

センサ１１２は、たとえば密閉された収納部４４内の内部状態として、圧力値、温度や
湿度などを検出対象とするほか、弁本体４から流出して収納部４４内に蓄積した流体やそ
の流体から発生したガスなどを検出対象とする。このセンサ１１２は、具体例として、圧
力センサ、温度計、湿度計、水位センサ、ガス検知器などが用いられる。収納部４４には
、たとえば図７に示すように、ケース４０の上部に形成された開口部７５にセンサ１１２
が設置されており、収納部４４内にある検出対象を検出する。ここでは検出対象として、
収納部４４内の圧力を検出する場合について説明する。弁本体４のグランドパッキン２６
が正常に封止機能を発揮している場合、収納部４４内には空気のみが密閉されている。こ
のためセンサ１１２は、たとえばバルブ開閉装置１１０の組立て時や弁の開閉処理開始時
に検出した内部圧力と同等の値で維持されている。これに対し、センサ１１２は、たとえ
ば収納部４４内に流体が貯留している場合や、グランドパッキン２６が破断して収納部４
４に対して弁本体４との間が挿通可能な状態になると、圧力値が増加または低下するほか
、弁体１６の開閉操作時に内部圧力値に大きな変動を検出することができる。

センサ１１２は、たとえばバルブ開閉装置１１０やバルブ装置２に形成された制御部や
有線または無線により接続された外部のＰＣなど、圧力を監視する情報処理装置１２０に
対して検出値を通知している。情報処理装置１２０では、たとえば常時または所定期間ご
とに圧力の検出値を監視し、収納部４４内の流体の貯留状況やグランドパッキン２６の損
耗状態を含むバルブ装置２の状態監視処理を行う。そして、情報処理装置１２０は、たと
えば収納部４４の内部圧力が設定した基準値に達した場合、もしくは所定の範囲を外れた
場合、図示しない管理システムや作業者に対してバルブ装置２の異常を通知するアラート
を出力するほか、動力部８を強制動作させて、弁体１６を閉止状態にさせるように制御情
報を出力してもよい。

そのほか、センサ１１２は、検出対象に対応した構成または設置位置が設定されればよ
い。センサ１１２は、たとえば弁本体４側から漏洩し収納部４４内に溜まった流体の水位
を検出対象とする場合、駆動軸６０やヨーク部９０の変位や回転動作に干渉しない位置で
あって、収納部４４内の所定の高さに、図示しない水位電極を配置させてもよい。
また、センサ１１２は、１種類の検出対象を検出するものに限られず、収納部４４の圧
力や温度、湿度などの状態、内部に貯まっているガスの種類や流体の水位など、複数の検
出対象を検出するようにしてもよい。

＜第２の実施形態の効果＞
斯かる構成によれば、以下のような効果が得られる。

(1) 第１の実施形態と同様の効果が得られる。

(2) センサ１１２により収納部４４内の圧力や温度、湿度のほか、収納部４４内に溜め
られた流体の水位やガスの種類などを検出し、その検出値を監視することで、バルブ装置
２やバルブ開閉装置１１０の漏洩状態を把握することができる。

(3) 収納部４４の内部圧力の検出を行うことで、流体を流すプラントなどを停止させず
に、グランドパッキン２６などの状態を把握することができ、利便性が高められる。

(4) センサ１１２によるバルブ開閉装置１１０内部状態が把握できるので、弁本体４の
メンテナンスやグランドパッキン２６の交換時などに、外気に放出できない流体やガスの
漏洩を防止できるとともに、作業者の安全性を確保することができる。

以上説明した実施形態について、その特徴事項や変形例を以下に列挙する。

上記実施形態では、駆動軸６０が基準軸Ｏ３に沿って前後方向に変位することで、係合
ピン７２に係合したヨーク部９０が回転軸Ｏ１上で回動するスコッチ・ヨーク機構の開閉
機構部６を示したがこれに限らない。開閉機構部６は、たとえば駆動軸６０の側面に凹凸
形状のラックが形成されるとともに、ヨーク部９０に代えて回転軸Ｏ１上の出力軸７４の
先端にピニオンギアを配置し、ラックと係合させることで出力軸７４を回動させる、所謂
ラック・ピニオン機構を備えてもよい。斯かる構成によっても、前後方向に駆動軸６０が
変位することで、係合するピニオンギアとともに出力軸７４を回動させ、その駆動力をバ
ルブ軸２４に伝達することが可能となる。

以上説明したように、本考案の最も好ましい実施形態等について説明した。本考案は、
上記記載に限定されるものではない。実用新案登録請求の範囲に記載され、または考案を
実施するための形態に開示された考案の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更
が可能である。斯かる変形や変更が、本考案の範囲に含まれることは言うまでもない。

本考案によれば、弁本体との接続部分および動力部の接続部分にそれぞれガスケットや
ベローズを用いた封止手段を設けることで、弁本体内のグランドパッキンが損傷したとし
ても、流体を開閉機構部の収納部内に貯留させ、外気や動力部側に流体を漏洩させること
がなく、有用である。

２ バルブ装置
４ 弁本体
６ 開閉機構部
８ 動力部
１０ 弁筐体
１２Ａ 第１の流路
１２Ｂ 第２の流路
１４ 弁収納部
１６ 弁体
１８ 流路
２０、４６、１０２ 挿通孔
２２ 接続部
２４ バルブ軸
２６ グランドパッキン
２８、７８ 支持部材
３０ スペーサ
３２ ガスケット
４０ ケース
４２ 蓋
４４ 収納部
４８、５２、６６ 軸受
５０、７５ 開口部
６０ 駆動軸
６２ 係合凸部
６４ フランジ部
６５ 胴体部分
６８ ベローズ
７０ 回動軸
７２ 係合ピン
７４ 出力軸
７６ 封止部材
７９ 溝
８０ シリンダ
８２Ａ、８２Ｂ 密閉領域
８４Ａ、８４Ｂ 給排孔
９０ ヨーク部
９２Ａ、９２Ｂ ヨーク片
９３Ａ、９３Ｂ 係合凹部
９４ 挿通部
９５ スペーサ
１００ 作業孔
１１０ バルブ開閉装置
１１２ センサ
１１４ 封止蓋
１２０ 情報処理装置

Claims (1)

1. 内部に流体を通流させる流路、該流路に連通して配置され、回動して前記流路を遮断ま
   たは前記流路内に流す流量を調整する弁体、前記弁体に一端側が接続されており回動によ
   り前記弁体を開閉動作させるバルブ軸を備える弁本体と、
   前記バルブ軸が回動する中心軸に対して交差方向に、前進または後退によって駆動力を
   発生させる動力部と、
   前記動力部から駆動力を受けて前記中心軸を基準に前後方向に変位する駆動軸、一端側
   が前記駆動軸と係合し、かつ他端側が前記バルブ軸に接続されて前記駆動軸の変位動作量
   に応じて前記中心軸上で回動する回動軸、前記弁本体および前記動力部に接続され、内部
   に前記駆動軸および前記回動軸を収納する収納部が形成されたケース、前記ケースと前記
   動力部との接続部分に介在する軸受部および、内部に前記駆動軸の一部が収納され前記駆
   動軸の変位に応じて伸縮可能なベローズを備える第１の封止手段とを含む開閉機構部と、
   を備え、
   前記弁本体は、前記ケースとの接続部に第２の封止手段を介在させることを特徴とする
   バルブ装置。

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