JP4237664B2 - ロック機構付手動弁 - Google Patents

Description

本発明は、流体の流れを手動によりネジ機構を操作して制御する手動弁に関し、さらに詳細には、弁を閉状態としたときにネジ機構を動かなくするロック機構を有するロック機構付手動弁に関するものである。

従来、ネジ機構を備える手動弁にロック機構を設けることが知られている。例えば、特許文献１特開平２０００−９７３６８号公報には、次のような問題があった。
ロックをするときも、ロックを外すときも、ハンドルが動かないように片手で掴んだ状態でロックボルトを操作する必要があった。何故ならば、例えばロックを外そうとして、ロックボルトを緩めたときに、ハンドルが僅かながら回転する恐れがあるからである。そして、ハンドル１０２が回転すると、手動弁が僅かでも開いてしまい、流体が意に反して漏れる恐れがあった。
従って、片手でハンドルを握って、ロックボルトを操作しなければならないため、作業性が悪いという問題があった。

本出願人は、上記問題点を解決するために、図１０に示す特許文献２の発明を提案した。
ダイヤフラム１０３を本体弁シート１０２に対して移動させるためのネジ機構１０６ａ，１０７ａと、ダイヤフラム１０３を本体弁シート１０２に当接させた閉状態でネジ機構１０６ａ，１０７ａを動かなくするロック機構１０４，１０８，１０５とを有するロック機構付手動弁であって、ネジ機構１０６ａ，１０７ａによりダイヤフラム１０３を移動させるためのハンドル１０５と、ハンドル１０５とダイヤフラム１０３との接続の間にあって、ハンドル１０５を操作してもネジ機構１０６ａ，１０７ａが作用しないガタ部材である駆動伝達ピン１０９とダミーハンドル１１０の伝達孔を有する。また、ロック機構の固定は、ロック孔１１１に南京錠を装着することにより行っている。

特開２０００−９７３６８号公報 特開２００２−３２３１６７号公報

しかしながら、特許文献２に記載された発明には、次のような問題点があった。
（１）ロック孔１１１に南京錠を装着することによりロック機構の固定を行っているが、ロック孔１１１と南京錠とのガタ（クリアランス）により、ダイヤフラム１０３が本体弁シートから離間する可能性があるため、ロック孔１１１の内径や南京錠のＵ字部の外径に制限があった。すなわち、ロック孔１１１と比較して南京錠のＵ字部の外径が小さすぎると、ガタが大きくなり、手動弁が開いてしまう恐れがあり、設計上及び使用上の制約を受けていたのである。
（２）手動弁がガス供給ユニットの一部品として使用される場合、ガス供給ユニットの流れ方法と直交する方向に、複数の手動弁が一列に整列するのが一般的である。そのとき、特許文献２では、全ての手動弁の真上に南京錠が一つずつ装着されるため、一つの手動弁に装着されている南京錠を外そうとすると、両側の手動弁に装着された南京錠が邪魔となり、作業性が悪いという問題があった。

そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、ロック固定機構のガタにより手動弁が開くことがなく、また複数の手動弁が整列しているときでも、ロック固定機構を解除し易いロック機構付手動弁を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本願のロック機構付手動弁は、次のような構成を有している。
（１）弁体を本体弁座に対して移動させるためのネジ機構と、弁体を本体弁座に当接させた閉状態で該ネジ機構を動かなくするロック機構とを有するロック機構付手動弁であって、ロック機構が、（ａ）前記ネジ機構を操作するためのものであって、外周に切り欠き溝が形成されたハンドルと、（ｂ）弁本体に形成された固定溝と、（ｃ）前記固定溝に沿って摺動可能に取り付けられ、ロック孔が形成されたプレートとを有し、（ｄ）弁閉状態のときに、前記プレートが前記固定溝と前記切り欠き溝とに係合し、前記ロック孔にロック部材が装着されることにより、前記ロック機構が、弁体を前記弁閉状態で前記ネジ機構を動かなくすることを特徴とする。

（２）（１）に記載するロック機構付手動弁において、前記ロック機構付手動弁を複数並列に配置し、全ての前記ロック機構をロックするときに、前記ロック孔が略同心上にあって、ただ一つのロック部材により、前記複数のロック機構付手動弁を同時にロックすることができることを特徴とする。

上記構成を有するロック機構付手動弁の作用・効果を説明する。
ロック機構において、弁閉状態のときに、プレートが固定溝に沿って摺動され、切り欠き溝と係合される。これにより、ハンドルは、外周に形成された切り欠き溝を介して固定される。この状態でプレートのロック孔にロック部材が装着されることにより、ロック機構が、弁体を前記弁閉状態で前記ネジ機構を動かなくする。
ここで、特許文献２に係る発明と比較して、ロック機構が手動弁の回転軸から離れたところにあるので、ロック機構のガタ（クリアランス）がダイヤフラムに与える影響を小さくできるため、各部品の精度を甘くすることができ、コストダウンすることができる。また、ロック孔に通すロック部材の外径が大きくても小さくても、上下動するプレートが切り欠き溝に係合しているため、ロック機構が働き、手動弁が開く恐れがなく、設計上及び使用上において、自由度が大きい。
また、ロック機構は、回転移動を上下移動するプレートにより規制しているので、ロックするときにハンドルの回転に影響を与えることがないし、省スペースが実現できる。

一方、ロック機構付手動弁を複数並列に配置し、全ての前記ロック機構をロックするときに、ロック孔が略同心上にあるので、ただ一つのロック部材、例えば、ワイヤ等を複数の手動弁のロック孔に連続的に装着することにより、複数のロック機構付手動弁を同時にロックすることができる。
また、一列の手動弁のロック機構を一度に解除できるため、作業性が向上する。

次に、本発明に係るロック機構付手動弁の実施の形態について図面を参照して説明する。図２にロック機構付手動弁Ａの平面図を示し、図１に図３のＥＥ断面図を示し、図３に図２のＡ矢視図を示し、図４に図２のＢ矢視図を示す。
図１に示すように、本体であるバルブボディ１２の下面中央に弁孔１ａが形成され、その右外側に第２弁孔１ｂが形成され、弁孔１ａの外周の上面には、樹脂製またはゴム製の弁シート１が取り付けられている。ここで、弁シート１の上面が弁座を構成している。バルブボディ１２は、図２に示すように、４つの取付孔１ｃによりボルトで基体に取り付けられる。

弁座に対してダイヤフラム２が当接または離間できる状態で取り付けられている。ダイヤフラム２はその外周が、バルブボディ１２とホルダ１４とで挟まれて取り付けられている。ホルダ１４は、バルブボディ１２に対して、中空円筒形状のアダプタ１１によりネジ連結されている。すなわち、アダプタ１１の下部外周に形成された雄ネジ部が、バルブボディ１２の上面孔部内面に形成された雌ネジ部にネジ連結されている。
ホルダ１４の中空部には、ステム３が摺動可能に保持されている。ステム３は、上からの力を受けない状態ではダイヤフラム２のバネ力により弁座から離間する方向に付勢されている。アダプタ１１の内部には、雌ネジ部１１ａが形成されている。ダイヤフラム２とステム３とで弁体を構成している。

アダプタ１１の上部には、中空形状のハウジング６が取り付けられている。ハウジング６の中空部には、中空形状のサブハンドル５が回転可能に保持されている。サブハンドル５の上面には、２本の駆動伝達ピン１３が突出して固定されている。
サブハンドル５の中空部には、センターロッド４が上下方向に摺動可能に保持されている。センターロッド４の下部外周には、雄ネジ部４ａが形成され、アダプタ１１の雌ネジ部１１ａとネジ連結している。

サブハンドル５の上部には、止めネジ用ネジ孔が形成されており、そのネジ孔に取り付けられた止めネジにより、サブハンドル５とセンターロッド４とが一体的に結合されている。
ハウジング６の中空部には、ダミーハンドル７が回転可能に嵌合されている。ダミーハンドル７の下面には、２個の係合孔７ａが形成されており、各々に駆動伝達ピン１３が係合している。
ここで、係合孔７ａは、回転中心に対して円弧状の長孔であり、回転方向に２０〜２５度の自由度を与えている。ダミーハンドル２２の係合孔７ａと駆動伝達ピン１３とで、ガタ部材を構成している。
また、ダミーハンドル７の外周部には、切り欠き溝７ｂが１箇所に形成されている。

一方、ハウジング６の外周には、上下方向に延びる固定溝６ａが１箇所に形成されている。固定溝６ａには、図２及び図３に示すようにプレート１０がフレーム９により、固定溝６ａに沿って上下方向に摺動可能に保持されている。フレーム９は、図４に示すようにハウジング６に固設されている。プレート１０には、ロック孔１０ａが形成されている。
固定溝６ａと切り欠き溝７ｂとは、図２に示すように、弁閉状態とのときに、一致するように構成されている。

次に、上記構成を有するロック機構付手動弁の作用について説明する。
半導体製造工程のプロセスガス供給装置で使用されるロック機構付手動弁の場合、弁の開度は僅かであり、ハンドル８を回転させる量は９０度以下の角度である。弁を開放したり、閉じたりするのは作業者が人手で行うが、閉じているときに、誤って作業者が弁を開くことがないように、ロック機構でロックするものである。
始めに、作業者が弁を閉じる場合について説明する。ハンドル８を時計回りに回転させると、ハンドル８及びダミーハンドル７が、ハウジング６に対して時計回りに回転する。ダミーハンドル２２が回転しても、まわし始めはサブハンドル３に圧入固定されている駆動伝達ピン１３とダミーハンドル７の伝達孔７ａとがガタにより接触していないため、回転し始めてから２０度乃至２５度の間はサブハンドル５が回転しない。

作業者がさらにハンドルを時計回りに回転させると、ダミーハンドル７の伝達孔７ａが駆動伝達ピン１３と当接し、サブハンドル５が時計方向に回転する。サブハンドル５とセンターロッド４とは一体となっているので、センターロッド４も時計方向に回転する。そして、センターロッド４は回転されることにより、センターロッド４の雄ネジ部４ａとアダプタ１１の雌ネジ部１１ａとのネジ作用で、下方向に移動する。
センターロッド４が下方向に移動することにより、ダイヤフラム２により上方向に付勢されていたステム３を下方向に移動させる。ステム３はダイヤフラム２と共に下方向に移動し、ダイヤフラム２が弁シート１の上面に形成された弁座と当接する。

このとき弁は閉じている。弁が閉じている状態のとき、図２に示すように、ハウジング６の固定溝６ｂとダミーハンドル７の切り欠き溝７ｂとが一直線上に位置する。そして、プレート１０を固定溝６ａに沿って上向きに摺動させることにより、プレート１０をダミーハンドル７の切り欠き溝７ｂと係合させる。
このとき、プレート１０のロック孔１０ａが、図１０及び図１１に示すように、フレーム９の横フレーム部９ａの上側に来る。ロック孔１０ａに太いワイヤ１６を通せば図１０の状態となり、ロック孔１０ａに細いワイヤ１７を通せば図１１の状態となる。

細いワイヤ１７を通した状態でも、図１１に示すように、プレート１０は、ダミーハンドル７の切り欠き溝７ａと係合しているので、ハンドル８を弁本体であるハウジング６に形成された固定溝６ａに対して固定し、ロックすることができる。
これにより、ワイヤ１６，１７を外さなければハンドル８を回転させることができないため、手動弁を開放することができず、作業者が意思を持って作業する場合以外、誤動作が禁止される。ワイヤ１６，１７、プレート１０、ロック孔１０ａ、ダミーハンドル７の切り欠き溝７、及び固定溝６ａとでロック機構が構成されている。

次に、作業者が弁を開く場合について説明する。ワイヤ１６を外す。このとき、作業者はダミーハンドル７に触れ、ダミーハンドル７が少し回転されることがある。しかし、ダミーハンドル７が少し回転しても、ダミーハンドル７の伝達孔７ａと駆動伝達ピン１３とが当接していないため、センターロッド４が回転することがなく、弁が開くことは全くない。
ここで、ダミーハンドル７の外周部に切り欠き溝７ａを形成しているので、切り欠き溝７ａでのガタ（クリアランス）がダミーハンドル７の係合孔７ａに与える影響を特許文献１の場合よりも、小さくすることができる。
ワイヤ１６を外した後、作業者は、弁を開くべきタイミングのときに、ハンドル８をハウジング６に対して、反時計回りに回転させる。ハンドル８を反時計回りに回転させると、ハンドル８及びダミーハンドル７が反時計回りに回転する。ダミーハンドル７が回転しても、まわし始めはサブハンドル５に圧入固定されている駆動伝達ピン１３とダミーハンドル７の伝達孔７ａとがガタにより接触していないため、回転し始めてから２０度乃至２５度の間はセンターロッド４が回転しない。

作業者がさらにハンドルを反時計回りに回転させると、ダミーハンドル７の伝達孔７ａが駆動伝達ピン１３と当接し、センターロッド４が反時計方向に回転する。そして、センターロッド４は回転されることにより、センターロッド４の雄ネジ部４ａとアダプタ１１の雌ネジ部１１ａとのネジ作用で、上方向に移動する。
センターロッド４が上方向に移動することにより、ダイヤフラム３により上方向に付勢されていたステム２は上方向に移動する。ダイヤフラム３はステム２と共に上方向に移動し、ダイヤフラム３が弁シート１の上面に形成された弁座と離間する。
弁開状態における平面図を図６に示し、図６のＦＦ断面図を図５に示し、図６のＣ矢視図を図７に示し、図６のＤ矢視図を図８に示す。

以上詳細に説明したように、本実施の形態のロック機構付手動弁Ａによれば、ダイヤフラム３を本体弁座に対して移動させるためのネジ機構４ａ，１１ａと、ダイヤフラム３を本体弁シート１に当接させた閉状態で該ネジ機構４ａ，１１ａを動かなくするロック機構とを有するロック機構付手動弁であって、ロック機構が、（ａ）前記ネジ機構４ａ，１１ａを操作するためのものであって、外周に切り欠き溝７ｂが形成されたダミーハンドル７と、（ｂ）弁本体であるハウジング６に形成された固定溝６ａと、（ｃ）固定溝６ａに沿って摺動可能に取り付けられ、ロック孔１０ａが形成されたプレート１０とを有し、（ｄ）弁閉状態のときに、プレート１０が固定溝６ａと切り欠き溝７ｂとに係合し、ロック孔１０ａにロック部材であるワイヤ１６（または１７）が装着されることにより、ロック機構が、ダイヤフラム３を弁閉状態でネジ機構４ａ，１１ａを動かなくすることを特徴とするので、特許文献２に係る発明と比較して、ロック機構が手動弁の回転軸から離れたところにあるので、ロック機構のガタ（クリアランス）がダイヤフラムに与える影響を小さくできるため、各部品の精度を甘くすることができ、コストダウンすることができる。また、ロック孔に通すロック部材の外径が大きくても小さくても、上下動するプレートが切り欠き溝に係合しているため、ロック機構が働き、手動弁が開く恐れがなく、設計上及び使用上において、自由度が大きい。
また、ロック機構は、回転移動を上下移動するプレートにより規制しているので、ロックするときにハンドルの回転に影響を与えることがないし、省スペースが実現できる。

次に、本発明のロック機構付手動弁Ａが複数使用される場合の実施例を説明する。図９に４つのガス供給ユニットの構成を斜視図で示す。各ガス供給ユニットは、ロック機構付手動弁Ａ、レギュレータＢ、圧力センサＣ、フィルタＤ、第１開閉弁Ｅ、マスフローコントローラＦ、第２開閉弁Ｇより構成されている。そして、４つのガス供給ユニットが並列に固定されている。
この状態においては、４つのロック機構付手動弁Ａの各プレート１０のロック孔１０ａの位置が、略同心上にあるので、１本のワイヤ１６で４つのロック孔１０ａを貫通させることができる。そして、１本のワイヤの両端を南京錠１８でつなぐことにより、南京錠の鍵がないと４つのロック機構付手動弁Ａのロック機構を解除できない。

上記実施例によれば、ロック機構付手動弁Ａを複数並列に配置し、全てのロック機構をロックするときに、ロック孔１０ａが略同心上にあって、ただ一つのロック部材であるワイヤ１６により、複数のロック機構付手動弁Ａを同時にロックすることができるので、複数のロック機構付手動弁を同時にロックすることができる。
また、一列の手動弁のロック機構を一度に解除できるため、作業性が向上する。特に、半導体製造装置のプロセスガス供給装置のように狭いスペースに集積されて設置されたロック機構付手動弁Ａについても、作業性が良い。

なお、本実施の形態は、単なる例示にすぎず本発明を何ら限定するものではない。従って、本発明は、当然に、その要旨を逸脱しない範囲内での種々の変形、改良が可能である。
例えば、本実施例では、ワイヤをロック部材として使用しているが、棒状のロック部材とすれば、装着が容易となる。

図２のＥＥ断面図である。 ロック機構付手動弁Ａ（弁閉時）の平面図である。 図２のＡ矢視図である。 図２のＢ矢視図である。 図６のＦＦ断面図である。 ロック機構付手動弁Ａ（弁開時）の平面図である。 図６のＣ矢視図である。 図６のＤ矢視図である。 ロック機構付手動弁Ａが使用されている４つのガス供給ユニットの斜視図である。 太いワイヤ１６によるロック状態を示す図である。 細いワイヤ１７によるロック状態を示す図である。 従来のロック機構付手動弁の構成を示す図である。

符号の説明

３ ダイヤフラム
６ ハウジング
６ａ 固定溝
７ ダミーハンドル
７ａ 切り欠き溝
１０ プレート
１０ａ ロック孔
１６ ワイヤ

Claims (2)

1. 弁体を本体弁座に対して移動させるためのネジ機構と、弁体を本体弁座に当接させた閉状態で該ネジ機構を動かなくするロック機構とを有するロック機構付手動弁において、
   前記ロック機構が、
   前記ネジ機構を操作するためのものであって、外周に切り欠き溝が形成されたハンドルと、
   弁本体に形成された固定溝と、
   前記固定溝に沿って摺動可能に取り付けられ、ロック孔が形成されたプレートとを有し、
   弁閉状態のときに、前記プレートが前記固定溝と前記切り欠き溝とに係合し、前記ロック孔にロック部材が装着されることにより、前記ロック機構が、弁体を前記弁閉状態で前記ネジ機構を動かなくすることを特徴とするロック機構付手動弁。
2. 請求項１に記載するロック機構付手動弁において、
   前記ロック機構付手動弁を複数並列に配置し、全ての前記ロック機構をロックするときに、前記ロック孔が略同心上にあって、ただ一つのロック部材により、前記複数のロック機構付手動弁を同時にロックすることができることを特徴とするロック機構付手動弁。

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