JP3403972B2 - 副弁付回転弁の開閉装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、主弁体の中心部
に副弁体を設け、その両弁体を１つの操作軸により回転
させて弁を開閉する副弁付回転弁の開閉装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】副弁付回転弁は、この発明の一実施例を
示す図１乃至図８を参照して説明すると、弁箱１内に主
弁体２を設けてその主弁軸３を弁箱１外に導くととも
に、主弁体２の中心部に副弁体４を設けてその副弁軸５
を主弁軸３に貫通したものであり、その主副弁軸３、５
を選択的に回すことにより、主弁体２及び副弁体４を選
択的に回転させて弁を開閉する。

【０００３】例えば、図４（ａ）に示すように、両弁体
２、４を閉じることにより、弁Ｖを完全に閉じ、開弁
時、図５、６（ａ）に示すように、まず副弁体４を開放
し、つづけて図７、８（ａ）に示すように主弁体２を開
放する（弁全開）。この開放時、副弁体４の前もっての
開放により主弁体２の開放は容易である（図６（ａ）参
照）。一方、閉弁時には、まず、副弁体４が開放した状
態で主弁体２が閉じ、つづけて副弁体４が閉じる（弁全
閉）。このとき、副弁の開放状態での主弁の閉止のた
め、急速閉止しても水撃圧が大幅に緩和される。また、
副弁の開閉度合で流量の微調整を行うこともできる。

【０００４】この副弁付回転弁において、多くのもの
は、上記主弁体２と副弁体４をそれぞれ別の操作軸で回
すようにしているが、コンパクト化の点などから、１つ
の操作軸で行う技術（弁開閉装置）が特許第２６５５３
８０号公報などに開示されている。その弁開閉装置は、
欠歯歯車の間欠的な噛み合いなどによって、上記の主副
弁の開閉作用を行うとともにセルフロックを行うもので
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の１つの操作
軸による弁の開閉装置は、主弁体２と副弁体４の一連の
規定動作の微調整を副弁軸５と副弁用大平歯車との接合
部に設けた調整リングで実施している。このため、長時
間使用による経年変化や副弁への異物の噛込み等で、そ
の調整リングに過大荷重が作用すると、両弁体のセット
位置に変化が生じて、主弁体２と副弁体４の一連の規定
動作が崩れる。また、過大荷重により主弁体２の全閉位
置ロック機能の歯が欠損すると同様に主弁体２と副弁体
４の一連の規定動作が崩れる。

【０００６】さらに、副弁体４は独立した副弁動作後は
主弁動作と連動して同一の動作をするため、主弁全開時
には副弁も全開となって水流れに突出するため、弁全開
時の圧力損失が大きくなる。また、副弁の漏水が発生す
ると、噛み合いゆえの構造的な面から副弁体４の全閉位
置を外部から容易に調整して止水することが出来ない。

【０００７】この発明は、歯車機構によらずに、セルフ
ロック機能をもって一つの操作軸により、主弁軸及び副
弁軸を回転し得るようにすることを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明は、まず、操作軸となるねじ軸の回転によ
り、そのねじ軸にねじ込まれたスライドブロックを直線
状に移動させ、その移動を主副弁軸に伝達するようにし
てセルフロック機能を得るようにしたのである。このよ
うに、ねじ込み構造であると、主副弁軸が回転しようと
しても、スライドブロックは動き得ず、セルフロックが
なされる。

【０００９】つぎに、この発明は、上記スライドブロッ
クから主副弁体への力伝達をスコッチ・ヨーク機構によ
り成したのである。スコッチ・ヨーク機構は、直線運動
を回転運動に変換し得る。このため、スライドブロック
の直線移動を主副弁軸の回転に変換し得る。

【００１０】

【発明の実施の形態】この発明の実施形態としては、主
弁体の中心部に副弁体を設け、前記主弁体の主弁軸に前
記副弁体の副弁軸を貫通し、その両弁軸を選択的に回す
ことにより、主弁体及び副弁体を選択的に回転させる副
弁付回転弁の開閉装置において、弁箱に固定したケーシ
ングに上記主弁軸の直交方向のねじ軸をその軸心周りに
回転自在に設け、このねじ軸にスライドブロックをその
軸方向に移動自在にねじ込み、スコッチ・ヨーク機構に
より、そのスライドブロックと主副弁軸を連結し、その
スコッチ・ヨーク機構は、主弁軸及び副弁軸に設けたそ
れぞれ横方向の主ヨーク及び副ヨークと、その両ヨーク
の溝にそれぞれ摺動自在に嵌め込んだ前記スライドブロ
ック上のスライダとから成って、前記両ヨークの溝はそ
れぞれく字状に屈曲してその両く字状が逆向きになって
おり、上記主副弁体の全閉時、両ヨークの溝は、それぞ
れ主副弁軸側からその弁軸の弁閉回転方向に上記ねじ軸
に対し４５度傾いて上記スライドブロックまで至り、そ
の後、主弁用ヨークの溝は前記ねじ軸の軸方向に延びる
とともに、副弁用ヨークの溝は前記ねじ軸に直交する方
向に延び、上記主弁用スライダは前記溝の屈曲点から離
れた軸方向の溝内に位置するとともに、上記副弁用スラ
イダは前記溝の屈曲点に位置し、上記主副弁体の全開
時、上記主弁用スライダは上記溝の屈曲点に位置すると
ともに、上記副弁用スライダは上記溝の屈曲点から離れ
た上記直交方向の溝内に位置する構成とし、ケーシング
外部から上記ねじ軸を回転操作することにより、上記ス
ライドブロックを移動させ、その移動により、主副弁軸
を回転させて主弁体及び副弁体を選択的に回転させる構
成を採用し得る。

【００１１】この構成であれば、弁全閉時から、ねじ軸
を弁開放方向に回転操作すると、スライドブロックの移
動につれてその上の両スライダも動く。この動きにおい
て、副弁用ヨークの溝は弁閉回転方向に４５度傾いてい
るため、その屈曲点にあるスライダの動きにつれ、スラ
イダが溝内を摺動しながら、副弁用ヨークが回転して副
弁軸が回り、副弁体が開放される。一方、主弁用ヨーク
の溝はスライドブロックの軸方向に延び、その溝内に主
弁用スライダはあるため、そのスライダはその軸方向の
溝内を摺動するだけで、主弁用ヨークに回転力は与えな
い。

【００１２】副弁用ヨークが９０度回転して副弁が開放
すると、副弁用ヨークの上記直交方向の溝がスライドブ
ロック（ねじ軸）の軸方向に沿い、以後、スライダはそ
の溝内を摺動するのみで副弁ヨークには回転力を付与し
ない。すなわち、副弁の開放状態を維持する。

【００１３】一方、主弁用スライダが主弁用ヨークの溝
の屈曲点に至ると、主弁用ヨークをその溝内を摺動しな
がら回転させ、主弁軸が回り、主弁体が開放される。こ
のとき、前記主弁用スライダの溝屈曲点に至る時点が、
上記副弁体が全開する時点と同じかそれ以降であれば、
主弁体は副弁体が全開した後に開放動作に移行すること
となる。それ以前であれば、副弁体の開放動作中に開放
動作に入ることとなる。このため、その作用を考慮し
て、上記軸方向の溝の長さを適宜に決定すればよいが、
主弁と副弁の動作をラップさせれば、開閉所要時間を短
くしたり、開閉装置の回転回数を少なくすることも可能
である。また、副弁用ヨークの上記直交方向の溝の長さ
も主弁用スライダの主弁開放時の移動量を吸収し得る適
当な長さとする。

【００１４】この主弁体の開放時、副弁体は動かないた
め、弁全開時には主弁体内に副弁体が納まり（副弁体が
全閉となり）、上記従来技術のように、副弁体が水流れ
に突出して大きな圧力損失が生じることはない。弁全閉
動作は、ねじ軸を逆回転操作することにより上述と逆作
用によって行われる。

【００１５】この作用において、主弁及び副弁の全開又
は全閉時の位置規制をすることが好ましく、例えば、上
記ケーシングと主弁軸及び副弁軸の間に弁全開及び弁全
閉用ストッパーをそれぞれ設け、このストッパは前記ケ
ーシングにねじ込まれて両ヨークの突部に当接すること
により弁全開位置及び全閉位置を定める構成を採用す
る。

【００１６】このように、弁軸から横方向に突出するヨ
ークを回転させて弁開閉する動作は、弁軸回動トルクが
少なくてすみ、例えば、バタフライ弁にあっては、弁開
閉時の弁軸トルクに近似した特性を持つこととなって、
操作力又は操作トルクは軽減される。また、スコッチ・
ヨーク機構とネジによる動力伝達なので、弁の自閉作用
を防ぐ自己保持（セルフロック）機能を持っている。さ
らに、ねじによる動力伝達なので、ねじリードを変更す
ることで、ねじ軸の一回転に対する弁軸回転数を容易に
増減でき、中間開度でのセルフロック機能もあり、バラ
フライ弁等における流量・圧力調整が可能である。

【００１７】

【実施例】一実施例を図１乃至図９に示し、この実施例
は、副弁内蔵式バタフライ弁装置に係り、管路に介設さ
れる弁箱１内に主弁体２を設けてその主弁軸３を弁箱１
外に導くとともに、主弁体２の中心部に副弁体４を設け
てその副弁軸５を主弁軸３に貫通している。図中、６は
主弁座、７は副弁座である。

【００１８】弁箱１の上面には開閉装置Ａのケーシング
１０がボルト止めされ、このケーシング１０内に上述の
主副弁軸３、５が至っている。ケーシング１０内には、
主弁軸３（副弁軸５）の直交方向のねじ軸１１が回動自
在に軸受１２を介して架け渡されており、このねじ軸１
１の一端はかさ歯車機構１３を介して入力軸（操作軸）
１４に連結されており、その操作軸１４をキャップ１５
を介して回すと、ねじ軸１１が回動する。ねじ軸１１に
はスライドブロック１６がねじ込まれており、このスラ
イドブロック１６の両端の上下面にそれぞれピン１７、
１８が突出して設けられている。この両ピン１７、１８
にはガイドローラ１７ａ、１８ａが設けられており、こ
のローラ１７ａ、１８ａはケーシング１０内面のねじ軸
１１に平行なガイド溝１７ｂ、１８ｂに嵌まっている。
このため、ねじ軸１１が回転すると、ローラ１７ａ、１
８ａ及びガイド溝１７ｂ、１８ｂを介してスライドブロ
ック１６がねじ軸１１の軸方向に移動する。

【００１９】上記主弁軸３及び副弁軸５にはキーを介し
てそれぞれ回動用ボス２０、２１が嵌着されており、両
ボス２０、２１にはく字状のヨーク２２、２３が横方向
に突出して設けられている。主弁回動用ボス２０は軸受
２０ａを介してケーシング１０に回転自在に嵌着され、
副弁回動用ボス２１は軸受２１ａ、２１ｂを介して主弁
回動用ボス２０及びケーシング１０に回転自在に嵌着さ
れている。

【００２０】両ヨーク２２、２３にはく字状の溝２４、
２５が形成され、この溝２４、２５に上記スライドブロ
ック１６のピン１７、１８に嵌合したローラ（スライ
ダ）２６、２７がそれぞれ摺動自在に嵌っている。両ヨ
ーク溝２４、２５は、両く字状が逆向きになっており、
弁全閉状態において、図４（ｂ）に示すように、それぞ
れ主副弁軸側からその弁軸の弁閉回転方向に上記ねじ軸
１１に対し４５度傾いて上記スライドブロック１６まで
至り、その後、主弁用ヨーク溝２４は前記ねじ軸１１の
軸方向に延びるとともに、副弁用ヨーク溝２５は前記ね
じ軸１１に直交する方向に延びている。このとき、上記
主弁用ローラ２６は前記溝２４の屈曲点２４ａから離れ
た軸方向の溝２４内に位置するとともに、副弁用ローラ
２７は前記溝２５の屈曲点２５ａに位置するようになっ
ている。また、弁全開状態においては、図８に示すよう
に、主弁用ローラ２６は溝２４の屈曲点２４ａに位置す
るとともに、副弁用ローラ２７は溝２５の屈曲点２５ａ
から離れた上記直交方向の溝２５内に位置するようにな
っている。

【００２１】ケーシング１０には主弁軸３、５の回転規
制用ストッパー３０ａ、３０ｂ、３１ａ、３１ｂがそれ
ぞれ外面からねじ通されており、図４乃至図８に示すよ
うに、その各ストッパーに両ヨーク２２、２３の突部３
２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂが当接することにより、
弁軸３、５のそれ以上の回動、すなわち、弁体２、４の
全開、全閉位置が規制される。このため、各ストッパー
のねじ込み量を調整することにより、弁体２、４の全
開、全閉位置の調整が単独で外部から可能である。な
お、図中、ストッパー３０ａと３１ａ、３０ｂと３１ｂ
は上下に重なっている。

【００２２】この実施例は以上の構成であり、つぎにそ
の作用について図４乃至図９に基づいて説明すると、全
閉時には、図４に示すように、主弁用ヨーク溝２４はね
じ軸１１の軸方向に延びるとともに、副弁用ヨーク溝２
５はねじ軸１１に直交する方向に延び、主弁用ローラ２
６は溝２４の屈曲点２４ａから離れた軸方向の溝２４内
に位置するとともに、副弁用ローラ２７は溝２５の屈曲
点２５ａに位置する。

【００２３】この弁全閉状態から、ねじ軸１１を弁開放
方向に回転操作すると、スライドブロック１６の移動に
つれてその上の両ローラ２６、２７も動く。この動きに
おいて、副弁用ヨーク溝２５は弁閉回転方向に４５度傾
いているため、図４から図５に示すように、その屈曲点
２５ａにあるローラ２７の動きにつれ、ローラ２７が溝
２５内を摺動しながら、副弁用ヨーク２３が回転して副
弁軸５が回り、図６に示すように副弁体４が開放され
る。一方、主弁用ヨーク溝２４はスライダブロック１６
の軸方向に延び、その溝２４内に主弁用ローラ２６はあ
るため、そのローラ２６はその軸方向の溝２４内を摺動
するだけで、主弁用ヨーク２２に回転力は与えない。

【００２４】副弁用ヨークが９０度回転して副弁が開放
すると（図６の状態）、副弁用ヨーク２３の上記直交方
向の溝２５がスライドブロック１６（ねじ軸１１）の軸
方向に沿い、以後、図７に示すようにローラ２７はその
溝２５内を摺動するのみで副弁ヨーク２３には回転力を
付与しない。すなわち、副弁の開放状態を維持する。

【００２５】一方、図６に示すように、主弁用ローラ２
６が主弁用ヨーク溝２４の屈曲点２４ａに至ると、主弁
用ヨーク２２をその溝２４内を摺動しながら回転させ、
主弁軸３が回り、図８に示すように、主弁体２が開放さ
れる。この弁全開時、上記主弁用ローラ２６は上記溝２
４の屈曲点２４ａに位置するとともに、上記副弁用ロー
ラ２７は上記溝２５の屈曲点２５ａから離れた上記直交
方向の溝２５内に位置する。

【００２６】この弁全開状態から、ねじ軸１１を逆方向
に回せば、上述の逆作用により、図８→図７→図６→図
５の状態を経て図４の弁全閉状態になる。以上の作用を
図９に示す。

【００２７】

【発明の効果】この発明は、歯車機構によらずに、一操
作軸により主弁軸及び副弁軸を回転し得るようにしたの
で、歯車加工などの特殊加工が不要であり、安価なもの
となる。また、セルフロック機能を有するため、ウォー
ム減速機構などのセルフロック機構も不要である。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例の切断正面図

【図２】同切断平面図

【図３】同実施例の要部分解斜視図

【図４】同実施例の弁全閉時を示し、（ａ）は弁状態、
（ｂ）は弁軸開閉機構の作用状態

【図５】同弁開放作用状態を示し、（ａ）は弁状態、
（ｂ）は弁軸開閉機構の作用状態

【図６】同弁開放作用状態を示し、（ａ）は弁状態、
（ｂ）は弁軸開閉機構の作用状態

【図７】同弁開放作用状態を示し、（ａ）は弁状態、
（ｂ）は弁軸開閉機構の作用状態

【図８】同弁全開時を示し、（ａ）は弁状態、（ｂ）は
弁軸開閉機構の作用状態

【図９】主弁と副弁の開閉動作関係図

【符号の説明】

１ 弁箱 ２ 主弁体 ３ 主弁軸 ４ 副弁体 ５ 副弁軸 １０ 弁開閉装置ケーシング １１ ねじ軸 １６ スライドブロック ２２、２３ ヨーク ２４、２５ く字状溝 ２４ａ、２５ａ 溝屈曲点 ２６、２７ ローラ（スライダ） ３０ａ、３０ｂ、３１ａ、３１ｂ ストッパー Ａ 弁開閉装置 Ｖ 副弁付回転弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16K 1/16 - 1/226 F16K 31/44 - 31/62

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主弁体２の中心部に副弁体４を設け、前
   記主弁体２の主弁軸３に前記副弁体４の副弁軸５を貫通
   し、弁箱１に固定したケーシング１０に前記主弁軸３の
   直交方向のねじ軸１１をその軸心周りに回転自在に設
   け、このねじ軸１１にスライドブロック１６をその軸方
   向に移動自在にねじ込み、ケーシング１０外部から前記
   ねじ軸１１を回転操作することにより、前記スライドブ
   ロック１６を移動させ、その移動により、主副弁軸３、
   ５を回転させて主弁体２及び副弁体４を選択的に回転さ
   せる副弁付回転弁Ｖの開閉装置Ａにおいて、 上記スライドブロック１６の直線移動から主副弁軸３、
   ５の回転への変換をスコッチ・ヨーク機構により構成
   し、そのスコッチ・ヨーク機構は、上記主弁軸３及び副
   弁軸５に設けたそれぞれ横方向の主ヨーク２２及び副ヨ
   ーク２３と、その両ヨーク２２、２３の溝２４、２５に
   それぞれ摺動自在に嵌め込んだ上記スライドブロック１
   ６上のスライダ２６、２７とから成って、前記両ヨーク
   ２２、２３の溝２４、２５はそれぞれく字状に屈曲して
   その両く字状が逆向きになっており、 弁全閉時、両ヨーク２２、２３の溝２４、２５は、それ
   ぞれ主副弁軸３、５側からその弁軸の弁閉回転方向に上
   記ねじ軸１１に対し４５度傾いて上記スライドブロック
   １６まで至り、その後、主弁用ヨーク２２の溝２４は前
   記ねじ軸１１の軸方向に延びるとともに、副弁用ヨーク
   ２３の溝２５は前記ねじ軸１１に直交する方向に伸び、
   上記主弁用スライダ２６は前記溝２４の屈曲点２４ａか
   ら離れた軸方向の溝２４内に位置するとともに、上記副
   弁用スライダ２７は前記溝２５の屈曲点２５ａに位置
   し、 弁全開時、上記主弁用スライダ２６は上記溝２４の屈曲
   点２４ａに位置するとともに、上記副弁用スライダ２７
   は上記溝２５の屈曲点２５ａから離れた上記直交方向の
   溝２５内に位置することを特徴とする副弁付回転弁の開
   閉装置。
2. 【請求項２】 上記ケーシング１０と主弁軸３及び副弁
   軸５の間に弁全開及び弁全閉用ストッパー３０ａ、３０
   ｂ、３１ａ、３１ｂをそれぞれ設け、このストッパは前
   記ケーシング１０にねじ込まれて両ヨーク２２、２３の
   突部３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂに当接することに
   より弁全開位置及び全閉位置を定めることを特徴とする
   請求項１に記載の副弁付回転弁の開閉装置。