JP4597733B2 - 弁体回転発電装置 - Google Patents

Description

この発明は、流体の流量、圧力等を制御するリフト弁に発電機を備えた弁体回転発電装置に関するものである。

一般に、玉形弁などのリフト弁式の弁装置は、様々な流体物を移送する流体管路に設置され、その管路に流れる流体物の流量、圧力等を制御するために用いられる。例えば、建築物、構造物、鉄道車両、自動車、航空機、船舶等に設置される各種管路において、流量調整装置、遮断装置、減圧装置等として使用されている。

上記リフト弁は、所定の止水機能を確保するために、弁体と弁軸とが相互に軸心周りに回転自在になるように嵌め合わされて固定されている。これは、弁体と弁軸とが相互に軸心周りに回転しないように結合されていると、弁体が弁座に対していわゆる片当たり状態となる場合があるからである。

上記流体管路および弁類は、各種施設、車両、あるいは船舶内等において、限られたスペース内に収まるよう密に配置されるため、流体管路は複雑な構造となる。したがって、管路内の流体には、管路各所に流れの偏り（偏流）を生じやすい。
この偏流が生じると、弁体に作用する流体圧が弁体各部で不均一となり、その結果、弁体が弁軸の軸心周りに回転することがある。

そこで、リフト弁の弁装置内に発電機を備えて、その弁体の回転を利用して発電できるようにした技術が開示されている。

例えば、特許文献１に記載のリフト弁は、弁体とそれを支える弁軸とが、弁箱内で一体に軸心周りに回転するようになっており、その弁軸上部に永久磁石を取り付け、弁箱内には、その永久磁石周囲に電磁コイルを配置して発電機を構成するようにしたものである。弁体及び弁軸が弁箱内で軸心周りに回転することにより発電され、発生した電流は、弁箱外に設けた蓄電池に補給されて充電される（例えば、特許文献１参照）。

また、特許文献２に記載のリフト弁は、弁箱内に流体圧を受けて弁孔を開閉する浮遊式弁体を備えた流量調整弁であり、その浮遊式弁体の上部にはストッパが設けられている。このストッパは、駆動部材を介して弁箱に支持されて、前記弁体の開閉方向に進退することにより弁孔の最大開度を調整できるようになっている。また、モータにより駆動部材を動作させれば、ストッパを弁体に当接させて閉弁させることができる。
その弁箱の外側において、前記弁体近傍には発電用の電磁コイルが設けられており、弁体外周面には磁極が形成されているので、開弁状態において弁体が回転すれば、発電されるしくみになっている（例えば、特許文献２参照）。
特開平５−１０６７５７号公報 特開２００２−１３０５０６号公報

しかし、特許文献１に示すリフト弁は、弁軸の端部を弁箱外へ突出させて、その突出した弁軸端部に発電機を設けている。このため、その突出した弁軸及び発電機により、弁装置が大型化する。流体管路には多数の弁装置が介在するため、その多数の弁装置が大型化すると、配管の設置に必要なスペースが著しく増大するので好ましくない。また、スペースが足りない場合には、発電機を設置できない場合も生じ得る。また、多数の弁装置がすべて大型化すると、配管全体の重量が著しく増大するので好ましくない。

また、特許文献２に示すリフト弁は、弁体の外周面に磁極を形成し、弁箱外周に電磁コイルを設けている。したがって、既に設置されている弁装置に発電機を設けるためには、弁箱全体を交換する必要があるので、容易に発電機を設置できない。さらに、配管には多数の弁装置が設けられているので、多数の弁箱を発電機対応のものに交換することは、作業が大がかりとなり好ましくない。

そこで、この発明は、流体管路のリフト弁に発電機を設置しやすくすることを課題とする。

上記の課題を解決するために、この発明は、流体管路にその管路を開閉するリフト弁を介設し、そのリフト弁の弁体の回転により発電機を駆動させるようにした弁体回転発電装置において、前記弁体を弁軸の軸心周りに回転自在に設け、前記弁体と弁軸とで構成される回転部に前記発電機を構成したのである。

このようにすれば、発電機を、弁体と弁軸とで構成される回転部にコンパクトに収めることができるので、弁箱内に発電機を設置しやすい。また、既設のリフト弁において、弁体と弁軸とを発電機対応のものに交換すれば、蓄電池、整流器等の付属機器やその機器への配線類に対応することにより、リフト弁に容易に発電機を設置することができる。

また、同じく、上記の課題を解決するために、次の構成としてもよい。すなわち、流体管路にその管路を開閉するリフト弁を介設し、そのリフト弁の弁体の回転により発電機を駆動させるようにした弁体回転発電装置において、前記弁体を弁軸の軸心周りに回転自在に設け、前記弁体の弁孔側に前記弁軸と同一軸心の弁体軸を設けてその弁体軸は前記弁体と一体に回転可能とする。その弁孔の内側に、アームを介して、前記弁体軸を前記軸心方向にガイドするガイド部を設け、その弁体軸とガイド部とで構成される回転部に前記発電機を構成する。

このようにすれば、弁体は、弁軸に支持されるとともに、弁体軸によってガイドされて、その回転が安定する。また、発電機は、弁孔の内側にコンパクトに収めることができるので、弁箱内に発電機を設置しやすい。さらに、前述の構成の場合と同様、既設のリフト弁において、弁体とガイド部とを発電機対応のものに交換すれば、蓄電池、整流器等の付属機器やその機器への配線類に対応することにより、リフト弁に容易に発電機を設置することができる。

上記の弁体軸とガイド部を設けた構成において、前記ガイド部に発電用の電磁コイルを、弁体軸に永久磁石を設けて発電機を構成すれば、ガイド部は、弁体軸の軸心周り外側に位置するので、電磁コイルは、前記弁体軸に設けた永久磁石を軸心周りに囲むように配置しやすい。

また、前記ガイド部及び前記アームを、前記弁箱に着脱可能に設ければ、発電機を弁箱から容易に着脱できるようになる。特に、前記ガイド部に発電用の電磁コイルを、弁体軸に永久磁石を設けた場合には、弁体及び弁体軸とともに永久磁石を、ガイド部及びアームとともに電磁コイルを脱着できるようになる。このため、発電機をさらに設置しやすいものとし得るとともに、発電機の部品交換も容易となる。

この発明は、以上のようにしたので、流体管路のリフト弁に、発電機を設置しやすいものとし得る。

一実施形態を図１乃至図２に示す。この実施形態のリフト弁１０は、弁箱２の両端に接続口１５，１６を有し、フランジ１５ａ，１６ａを介して、管路１，１に接続されるようになっており、その弁箱２内部は、隔壁３を介して、一次側弁室１１と二次側弁室１２とに上下方向に区画されている。

その隔壁３に、前記両弁室１１，１２を連通する上下方向の弁孔４を形成し、その弁孔４周りの上向き弁座６に弁体５が接離するようになっている。弁体５には、図１に示すように、その上部の孔５ａを介して弁軸７が一体に嵌められて軸心方向に抜けないように固定されており、弁体５と弁軸７とは、相互に軸心周りに回転可能に支持されている。
その弁軸７の上端は、弁箱２の上蓋１７を弁軸受１３で貫通し、弁箱２上部の適宜の位置に設けた支持部（図示せず）にねじ込まれて、弁箱２に昇降可能に支持されている。弁軸７上端に設けた回転杆（図示せず）を回すことにより、弁軸７はその軸心方向に沿って進退し、その進退に伴い弁体５を前記弁座６に接離させることができる。

前記一次側弁室１１、二次側弁室１２は、それぞれ一次側接続口１５、二次側接続口１６に連通しており、流体は、一次側接続口１５を介して弁箱２内の一次側弁室１１にまず流入し、弁孔４を通って二次側弁室１２に流入した後、二次側接続口１６を介して外部へ流出していく。なお、リフト弁１０の前後の流体管路１の形態を、図２に示す。

前記弁体５には、その弁体５を挟んで弁軸７の対側、すなわち弁体５の弁孔４側の面に、前記弁軸７と同一軸心の弁体軸８が設けられており、その弁体軸８は前記弁体５と一体に回転可能となっている。

また、弁孔４内には、環状のリング１４が嵌められており、そのリング１４の上面が前記弁座６を構成する。また、そのリング１４のアーム１４ａを介して、その弁孔４の中央部に筒状のガイド部９が設けられている。前記弁体軸８は、このガイド部９に対して軸心周り回転自在であり、且つ、そのガイド部９によって、前記軸心方向に沿ってその進退がガイドされる。

この弁体軸８とガイド部９とで構成される回転部に、弁体回転発電装置の発電機２０を構成する。発電機２０の構成は、図１に示すように、前記弁体軸８が挿通されるガイド部９の外側に発電用の電磁コイル２１が埋め込まれている。また、弁体軸８の下端部には永久磁石２２が埋め込まれており、弁体５の開弁状態において、その永久磁石２２が電磁コイル２１内に位置するようになっている（図１参照）。

流体が弁孔４を通過することにより弁体５が回転すると、弁体軸８の回転により、電磁コイル２１内で永久磁石２２が回転し電磁コイル２１内で磁極が変化する。この磁極の変化により発電がなされ、電流は、例えば、図３に示す回路を通じて、整流器等を経て蓄電池等に供給される。

この回路において、発電機２０の電磁コイル２１から、弁箱２外に設けた蓄電池、整流器等の付属機器への配線は、リング１４のアーム１４ａ及び隔壁３の表面に沿って、又は、リング１４のアーム１４ａ及び隔壁３内に埋め込まれて配設され、弁箱２外へ引き出される。
このとき、リング１４、すなわち前記ガイド部９及び前記アーム１４ａは、前記弁箱２に着脱可能に設けられているので、電磁コイル２１の設置及び固定、配線が容易である。なお、図１では、前記付属機器、及び配線等を図示省略している。
また、そのガイド部９、アーム１４ａを有するリング１４の上面が、前記弁座６を構成するので、部品点数を減らし構造を簡単にすることができる。

この実施形態では、発電機２０を弁体軸８とガイド部９とで構成される回転部に配置し、弁体軸８に永久磁石２２を、ガイド部９に電磁コイル２１を設けたが、弁体軸８に電磁コイル２１を、ガイド部９に永久磁石２２を設置してもよい。このとき、電磁コイル２１から引き出される配線は、弁体軸８から、弁体５と弁軸７とで構成される回転部に導かれて、ブラシ等を介して、弁軸７内に設けた対応する配線に接続されるようにし回路を構成する。

また、他の実施形態として、図４に示すように、その弁体５と弁軸７とで構成される回転部に発電機２０を構成してもよい。弁体５に永久磁石２２を、弁軸７に電磁コイル２１を設置してもよいし、弁体５に電磁コイル２１を、弁軸７に永久磁石２２を設置してもよい。なお、この図４においても、前記付属機器、及び配線等を図示省略している。

一実施形態の斜視図 同実施形態の管路の配置を示す平面図 弁体回転発電装置を設置する場合の回路図の例を示す 他の実施形態の斜視図

符号の説明

１ 流体管路
２ 弁箱
３ 隔壁
４ 弁孔
５ 弁体
６ 弁座
７ 弁軸
８ 弁体軸
９ ガイド部
１０ リフト弁
１１ 一次側弁室
１２ 二次側弁室
１３ 弁軸受
１４ リング
１４ａ アーム
１５ 一次側接続口
１６ 二次側接続口
１７ 上蓋
２０ 発電機
２１ 電磁コイル
２２ 永久磁石
１５ａ，１６ａ フランジ
Ｅ 曲管

Claims (3)

1. 流体管路１にその管路を開閉するリフト弁１０を介設し、そのリフト弁１０の弁体５の回転により発電機２０を駆動させるようにした弁体回転発電装置において、
   弁箱２に弁軸７をその軸心方向に進退可能に支持し、前記弁体５と前記弁軸７とを相互に軸心周りに回転可能に支持し、前記弁体５の弁孔４側に前記弁軸７と同一軸心の弁体軸８を設け、その弁体軸８を前記弁体５と一体に軸心周りに回転可能及び一体に軸心方向に進退可能とし、前記弁孔４の内側に、アーム１４ａを介して、前記弁体軸８を前記軸心方向にガイドするガイド部９を設けてそのガイド部９で前記弁体軸８を軸心周りに回転自在とし、その弁体軸８とガイド部９とで構成される回転部に前記発電機２０を構成し、前記発電機２０は、前記ガイド部９に発電用の電磁コイル２１又は永久磁石２２の一方が設けられ前記弁体軸８にその他方が設けられており、前記弁体軸８及び前記弁体５の前記ガイド部９に対する軸心方向進退により前記弁体５の開弁状態において、前記電磁コイル２１と前記永久磁石２２とが対向するようにしたことを特徴とする弁体回転発電装置。
2. 前記発電機２０は、前記ガイド部９に発電用の電磁コイル２１を、弁体軸８に永久磁石２２を設けたことを特徴とする請求項１に記載の弁体回転発電装置。
3. 前記ガイド部９及び前記アーム１４ａは、前記弁箱２に着脱可能に設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の弁体回転発電装置。

Images