JP5308921B2 - バルブ - Google Patents

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Description

本発明は、半導体製造分野、液晶製造分野、化学物質製造分野又は食品分野などの各種産業分野に使用される流量調整バルブに関するものである。
従来、半導体製造分野や液晶製造分野などにおいて、純水などの流体の流れを制御するために、流体を封止したり流量を調整したりする弁体を備えたバルブを用いることが一般的である。
このようなバルブとして、例えば図8に示すように、ハンドルの内部に流量調整用の目盛盤を有するバルブが知られている。この構成によれば、目盛盤を目で見ながらハンドルを回転させることで詳細に流量を調整できる。
一方、このように目盛盤を設けた場合でも、目盛盤の表示と実際の開度とを精度よく一致させることは困難であるため、全閉状態を超えて過剰に締め付けたことによって弁体や弁座を損傷することがあった。
そこで、特許文献1のストップバルブのように、ハンドルとボンネットとの間のスピンドルに2個のナット(ダブルナット)を螺合することで、このナットがボンネットに当接して過剰な締め付けを防止する構成が知られている。
特開2003−130250号公報
しかしながら、図8の流量調整可能なバルブに特許文献1の過締防止用のダブルナットを適用した場合、ダブルナットの分だけバルブ全体の高さ寸法が大きくなってしまうという問題があった。
そこで、本発明は、流量調整可能でありバルブ全体の高さを抑制したバルブを提供することを目的としている。
前記目的を達成するために、本発明のバルブは、一端に弁体が取り付けられた弁棒と、前記弁棒の周囲に螺刻された雄ネジ溝に螺合する雌ネジ孔が螺刻されたヨークスリーブと、前記ヨークスリーブを回転させるハンドルと、を備えており、前記ハンドルを回転させることで前記弁棒及び前記弁体を上下動させて開閉するバルブであって、前記弁棒には前記ヨークスリーブに突き当たることで閉弁方向の移動を拘束する移動拘束手段が固定されるとともに、前記ハンドルには上下動する前記移動拘束手段を収容する収容孔が設けられ、前記移動拘束手段は、上下方向に対して均一断面を有すると共に、前記収容孔の形状は、前記移動拘束手段の断面形状と略同一に形成されたことを特徴とする。
また、前記ハンドル内には、前記ハンドルの回転を減速歯車で調整されて回転する目盛盤が取り付けられ、前記弁棒には回転しない指針が取り付けられるとともに、前記減速歯車、前記目盛盤及び前記指針には、上下動する前記移動拘束手段を収容する貫通孔が設けられる構成とすることができる。
さらに、前記移動拘束手段は、前記ハンドル、前記減速歯車、前記目盛盤及び前記指針を貫通する長さの柱状体である構成とすることができる。
そして、前記貫通孔の形状は、前記弁棒の上部または前記移動拘束手段の断面形状と略同一に形成することができる。
また、前記移動拘束手段には軸方向に貫通するネジ孔が設けられており、前記ネジ孔には、前記弁棒が螺合されるとともに前記弁棒の端部に接する止めネジが螺合される構成とすることができる。
このように、本発明のバルブは、弁棒とヨークスリーブとハンドルとを備えており、ハンドルを回転させることで弁棒及び弁体を上下動させて開閉するバルブであって、弁棒にはヨークスリーブに突き当たることで閉弁方向の移動を拘束する移動拘束手段が固定されるとともに、ハンドルには上下動する移動拘束手段を収容する収容孔が設けられている。
このため、移動拘束手段によって弁体の締め切り状態が過剰になることを防止しつつ、ハンドルの収容孔に移動拘束手段を収容することでバルブ全体の高さ寸法を抑制することができる。
また、移動拘束手段は、上下方向に対して均一断面を有すると共に、収容孔の形状は、移動拘束手段の断面形状と略同一に形成されている。このため、収容孔と移動拘束手段とは広い面積で接することができ、弁棒が上下動する際のガタつきを抑制することができる。
また、ハンドル内には、ハンドルの回転を減速歯車で調整されて回転する目盛盤が取り付けられ、弁棒には回転しない指針が取り付けられるとともに、減速歯車、目盛盤及び指針には、上下動する移動拘束手段を収容する貫通孔が設けられている。
このため、移動拘束手段によって弁体の締め切り状態が過剰になることを防止しつつ、収容孔と貫通孔に移動拘束手段を収容することでよりいっそうバルブ全体の高さ寸法を抑制することができる。
さらに、移動拘束手段は、ハンドル、減速歯車、目盛盤及び指針を貫通する長さの柱状体であることで、ハンドル、減速歯車、目盛盤及び指針と広い面積で接するため弁棒が上下動する際のガタつきを抑制することができる。
そして、貫通孔の形状は、弁棒の上部または移動拘束手段の断面形状と略同一に形成することで、貫通孔と移動拘束手段とが広い面積で接するため弁棒が上下動する際のガタつきを抑制することができる。
また、移動拘束手段には軸方向に貫通するネジ孔が設けられており、ネジ孔には、弁棒が螺合されるとともに弁棒の端部に接する止めネジが螺合される構成とすることで、バルブ全体の高さ寸法を抑制しながら移動拘束手段を弁棒に固定できる。
本発明の実施例1のバルブの構成を説明する閉状態の断面図である。 バルブを管路に配置した状態の斜視図である。 本発明の実施例1のバルブの構成を分解して説明する分解斜視図である。 本発明の実施例1のバルブの構成を説明する開状態の断面図である。 本発明の実施例2のバルブの構成を説明する閉状態の断面図である。 本発明の実施例2のバルブの構成を説明する開状態の断面図である。 本発明の実施例2のバルブの構成を分解して説明する分解斜視図である。 従来のバルブの構成を説明する断面図である。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
まず、図2を用いて本発明のバルブ1が配管81,82に配置された状態を説明する。
本発明のバルブ1は、図2に示すように、配管81,82の途中に挿入されるものであり、ハンドル4を手で回転させることで、弁体50(図1,3参照)を上下に移動させて流路を開閉し、配管81,82内を流れる薬液や純水などの流体の流量を調整するものである。
そして、このバルブ1は、図1,3,4に示すように、一端に弁体50が取り付けられた弁棒としてのステムスタッド2と、ステムスタッド2の周囲に螺刻された雄ネジ溝23に螺合する雌ネジ孔36が螺刻されたヨークスリーブ3と、ヨークスリーブ3を回転させるハンドル4と、弁体50の当接する弁座77が形成された本体71と、本体71内に弁体50を収容して締め付けるボンネット70と、を備えている。
この弁棒としてのステムスタッド2は、弁体50を有するピストン51を上下に移動させるためのもので、金属によって全体が棒状に形成されており、ピストン掛部材26がネジ27で固定される円柱状の取付部24と、取付部24の側面の突起部25と、取付部24に連続して設けられる雄ネジ溝23と、雄ネジ溝23から突出する軸部22と、軸部22の断面の一部を切り欠いた平面部21と、を一体に備えている。
この取付部24の突起部25は、ハンドル4を回転させた場合にステムスタッド2がヨークスリーブ3と共回りしないようにするもので、突起部25を含む取付部24の断面が回り止め金具28の孔形状に嵌合するように形成されている。
加えて、雄ネジ溝23は、ヨークスリーブ3の雌ネジ孔36に螺合するように形成されるもので、ハンドル4と一体となって回転するヨークスリーブ3の回転を受けてステムスタッド2全体が上下に移動するようにされている。
さらに、ピストン掛部材26には下端に弁体50が取り付けられたピストン51が掛止されている。このピストン51には、側面にOリング52が嵌め込まれており、本体71に対するピストン51や弁体50の上下の摺動が円滑になるようにされている。
一方、ステムスタッド2の軸部22は、減速歯車46と目盛盤47と指針48とに挿通されており、減速歯車46と指針48に回転方向に固定されて共回りするが、目盛盤47には回転方向に固定されずに共回りしないようにされている。
そして、弁体50は、合成樹脂や合成ゴムなどによって形成されるもので、流量が開度の変化に応じてほぼ線形に変化するように、鍔状の当接部と半球面状の突出部とを有している。
また、ヨークスリーブ3は、ハンドル4の回転をステムスタッド2に伝えて上下させるためのもので、金属によって全体として円柱状に形成されており、ハンドル4に嵌合する頭部31と、抜け止めの溝部32と、ステムスタッド2を保持する本体部33と、ボンネット70に掛止する鍔部34と、を備えている。
この頭部31は、八角形の柱状に形成されるもので、ハンドル4の突出部41の八角形の嵌合孔42に嵌合することで、ハンドル4とヨークスリーブ3が一体となって回転する。
また、本体部33には、鍔部34側の端面から雌ネジ孔36が螺刻されている。この雌ネジ孔36は、ステムスタッド2の雄ネジ溝23に螺合するように形成されるもので、ハンドル4の回転を受けて回転することでステムスタッド2を上下に移動させる。
加えて、頭部31には雌ネジ孔36に連続する孔35が設けられており、ステムスタッド2の軸部22が挿通されて減速歯車46や指針48に回転を伝達できるようになっている。
そして、本実施例のステムスタッド2の軸部22には、ヨークスリーブ3の頭部31から突出した部分に、移動拘束手段として一対のナット61,62が螺合されている。この一対のナット61,62は、互いに締付け合わされていることでステムスタッド2の軸部22の所定位置に固定された状態で配置されている。
したがって、ヨークスリーブ3にハンドル4が嵌合された状態では、移動拘束手段としての一対のナット61,62は、ハンドル4に設けた収容孔43に収容された状態となっている。
さらに、ハンドル4は、合成樹脂などによって形成されるもので、全体を収容する容器状のケーシング40と、ケーシング40の下部から突出する突出部41と、ヨークスリーブ3の頭部31が嵌合される嵌合孔42と、嵌合孔42に連続して形成されて一対のナット61,62を収容する収容孔43と、減速歯車44,45,46と、開度を表示する目盛盤47と、開度を指し示す指針48と、ケーシング40に嵌合する透明に成形されるカバー49と、を備えている。
この収容孔43は、ケーシング40の中央に円形に設けられるもので、ステムスタッド2の軸方向の摺動が円滑になるように、移動拘束手段としての六角形のナット61,62の外径と略同一に形成されている。
また、減速歯車44,45,46のうち、軸部22が挿通される減速歯車46は、ステムスタッド2の軸部22の平面部21に固定されており、ハンドル4を回転させても回転しないようになっている。
したがって、ハンドル4を回転させると、この軸部22が挿通される太陽歯車としての減速歯車46及び指針48は静止したままで、この減速歯車46の周囲を遊星歯車としての減速歯車44が自転しながら公転することとなり、この自転によって減速歯車44と一体の減速歯車45も自転する。
そうすると、この遊星歯車としての減速歯車45と噛み合う目盛盤47の下部の減速歯車47aは、ハンドル4の回転が減速されて回転するため、回転しない指針48によって指示する位置が変わる。
また、本体71は、合成樹脂によって形成されるもので、上流側である一次側流路75と、下流側である二次側流路76と、弁体50が当接する弁座77と、配管81,82(図2参照)を取付けるフランジ83,84を固定するフランジ部73,74と、を一体に備えている。
さらに、ボンネット70は、合成樹脂によって先端を切り落とした円錐状(切頭円錐状)に形成されるもので、中央の貫通孔にヨークスリーブ3が挿通されるとともに、下部に回り止め金具28が2本のネジ(図3参照)で固定されて、本体71に締め付けられて固定されている。
次に、本実施の形態のバルブ1の有する作用効果について説明する。
(1)このように、本実施例のバルブ1は、弁棒としてのステムスタッド2とヨークスリーブ3とハンドル4とを備えており、ハンドル4を回転させることでステムスタッド2及び弁体50を上下動させて開閉するバルブである。
このため、ハンドル4を回転させて弁体50を上下動させることで、開度を調整して容易に流量を調整することができる。
さらに、ステムスタッド2にはヨークスリーブ3に突き当たることで閉弁方向の移動を拘束する移動拘束手段としての一対のナット61,62が固定されるとともに、ハンドル4には上下動する一対のナット61,62を収容する収容孔43が設けられている。
このため、一対のナット61,62によって弁体50の締め切り状態が過剰になることを防止しつつ、ハンドル4に設けた収容孔43に一対のナット61,62を収容することでバルブ1全体の高さ寸法を抑制することができる。
すなわち、弁体50が弁座77に当接してバルブ1を閉じる際には、図1に示すように、ステムスタッド2に固定された一対のナット61,62はハンドル4内の収容孔43の内部を下方に移動し、下側のナット62の下面がヨークスリーブ3の上面に突き当たることでステムスタッド2の下方への移動が拘束される。
したがって、ステムスタッド2の下部に取り付けられた弁体50は、ナット62の下面がヨークスリーブ3の上面に突き当たった状態において、弁座77と当接しつつも、過剰に弁座77に押し付けられることはない。
なお、弁体50を弁座77に確実に当接させつつ過剰な締め付けを防止するためには、ナット62の位置を微調整する必要があるが、本実施例のように一対のナット61,62(いわゆるダブルナット)で構成すれば位置を調整可能である。
この場合、ナット61,62の位置は、弁体50が弁座77に当接した状態にちょうど対応してナット62の下面がヨークスリーブ3の上面に接する位置、又は、弁体50が弁座77に当接した状態からハンドル4を微量だけ回転させて弁体50を弁座77に押し付けた状態に対応してナット62の下面がヨークスリーブ3の上面に接する位置とすることが好ましい。
一方、弁体50が弁座77から離れてバルブ1を開く際には、図4に示すように、ステムスタッド2に固定された一対のナット61,62はハンドル4内の収容孔43の内部を上方に移動し、ステムスタッド2の取付部24の上面がヨークスリーブ3の雌ネジ孔36の上端位置まで達すると上方への移動が拘束される。そして、この全開の状態でも上側のナット61の上面は減速歯車46の下面より下側に位置して接触しない。
このように、バルブ1を開閉する際には、一対のナット61,62はハンドル4内の収容孔43の内部を上下に移動するため、収容孔43を設けない場合と比べてバルブ1全体の高さを抑制できる。
つまり、図8に示すような従来のバルブ1に一対のナットを取り付けようとすると、少なくとも一対のナットの高さ分だけヨークスリーブ3からハンドル4を離す必要があり、バルブ1全体の高さが高くなるという問題があった。
そこで、ハンドル4に一対のナット61,62が上下移動する場合に収容される収容孔43を設けることで、ハンドル4をヨークスリーブ3から離さずにバルブ1全体の高さを抑制できる。
(2)また、円形断面の収容孔43の径は、六角形断面のナット61,62の外径と略同一に形成することで、収容孔43と一対のナット61,62の頂点とが断面内で接するため、ステムスタッド2が上下動する際のガタつきを抑制できる。したがって、目盛盤47が回転して指針48により開度を表示する際の精度が向上する。
(3)さらに、本実施例のバルブ1のハンドル4内には、ハンドル4の回転を減速歯車44,45,46で調整されて回転する目盛盤47が取り付けられ、ステムスタッド2には指針48が固定されているため、目盛盤47を目で見ながらハンドル4を回してバルブ1の開度を調整できる。
そして、このバルブ1の開度は、流量にほぼ比例するように構成されているため、ハンドル4を回して開度を調整することで、それと同時に流量を微調整することができる。
以下、図5,6,7を用いて、前記実施例とは別の形態のバルブ1Aについて説明する。なお、前記実施例で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
まず、構成について説明すると、本実施例のバルブ1Aは、図5,6,7に示すように、ステムスタッド2、ヨークスリーブ3、ハンドル4、本体71、ボンネット70などを備えている。
そして、本実施例のステムスタッド2の軸部22には、ヨークスリーブ3の頭部31から突出した部分に、移動拘束手段としてのロッド63が螺合されている。なお、前記実施例と異なり、ステムスタッド2の軸部22には平面部21は設けられていない。
このロッド63は、金属製であり隅角部を円弧状に面取りされた正方形断面の柱状に形成されるもので、中心にはステムスタッド2の軸部22の雄ねじ溝に螺合する雌ねじ溝の螺刻されたネジ孔63aが軸方向に貫通するように設けられている。
また、ロッド63の長さは、ハンドル4の収容孔43の長さ、減速歯車46の貫通孔46aの長さ、目盛盤47の貫通孔47bの長さ及び指針48の貫通孔48aの長さを合計した長さに形成されている。
そして、このネジ孔としてのネジ孔63aには、弁棒としてのステムスタッド2が螺合されるとともに、ステムスタッド2の端面に接する止めネジ64,65が螺合されることで、ロッド63はステムスタッド2の軸部22の所定位置に固定された状態で配置されている。
したがって、ヨークスリーブ3にハンドル4が嵌合された状態では、移動拘束手段としてのロッド63は、ハンドル4に設けた収容孔43に収容された状態となっている。
加えて、本実施例では、ロッド63が挿通される減速歯車46及び指針48には、ロッド63の断面形状と略同一の形状である隅角部を円弧状に面取りされた正方形断面の貫通孔46a,48aが設けられており、ハンドル4を回転させても回転しないようになっている。
一方、目盛盤47には、ロッド63の円弧状の面取りに対応した円形の貫通孔47bが設けられており、ハンドル4を回転させるとハンドル4の回転が減速されて回転するようになっている。
したがって、ハンドル4を回転させると、減速歯車46及び指針48は静止したままで、この減速歯車46の周囲を減速歯車44が自転しながら公転し、この自転によって減速歯車44と一体の減速歯車45も自転する。
そうすると、この減速歯車45と噛み合う目盛盤47の下部の減速歯車47aは、ハンドル4の回転が減速されて回転するため、回転しない指針48によって指示する位置が変わる。
次に本実施例のバルブ1Aの有する作用効果について説明する。
(1)このように、本実施例のバルブ1Aは、弁棒としてのステムスタッド2とヨークスリーブ3とハンドル4とを備えており、ハンドル4を回転させることでステムスタッド2及び弁体50を上下動させて開閉するバルブである。
さらに、ステムスタッド2にはヨークスリーブ3に突き当たることで閉弁方向の移動を拘束する移動拘束手段としてのロッド63が固定されるとともに、ハンドル4には上下動するロッド63を収容する収容孔43が設けられている。
このため、ロッド63によって弁体50の締め切り状態が過剰になることを防止しつつ、ハンドル4の収容孔43にロッド63を収容することでバルブ1全体の高さ寸法を抑制することができる。
すなわち、バルブ1Aを閉じる際には、図5に示すように、ステムスタッド2に固定されたロッド63はハンドル4内の収容孔43及び貫通孔46a,47b,48aの内部を下方に移動し、下面がヨークスリーブ3の上面に突き当たることでステムスタッド2の下方への移動が拘束される。
一方、バルブ1Aを開く際には、図6に示すように、ステムスタッド2に固定されたロッド63は収容孔43及び貫通孔46a,47b,48aの内部を上方に移動し、ステムスタッド2の取付部24の上面がヨークスリーブ3の雌ネジ孔36の上端位置まで達すると上方への移動が拘束される。そして、この全開の状態でもロッド63の上面はカバー49の突出部の下面より下側に位置して接触しない。
(2)また、本実施例のバルブ1Aのハンドル4内には、ハンドル4の回転を減速歯車44,45,46で調整されて回転する目盛盤47が取り付けられ、ステムスタッド2には回転しない指針48が取り付けられるとともに、減速歯車46、目盛盤47及び指針48には、上下動するロッド63を収容する貫通孔46a,47b,48aが設けられている。
このため、ロッド63によって弁体50の締め切り状態が過剰になることを防止しつつ、収容孔43と貫通孔46a,47b,48aにロッド63を収容することでよりいっそうバルブ1A全体の高さ寸法を抑制することができる。
つまり、ハンドル4に収容孔43を設けるだけでなく、開度表示機構を構成する各部材にも貫通孔46a,47b,48aを設けることで、ロッド63を各部材に突き当てることなく移動させることができる。
(3)さらに、移動拘束手段としてのロッド63は、ハンドル4、減速歯車46、目盛盤47及び指針48を貫通する長さの柱状体であることで、ハンドル4、減速歯車46、目盛盤47及び指針48と広い面積で接するためステムスタッド2が上下動する際のガタつきを抑制することができる。
すなわち、ステムスタッド2は雄ネジ溝23がヨークスリーブ3の雌ネジ孔36に螺合して上下動されるものであり、所定の遊びを有しているため、軸直交方向にガタつきが生じやすい。
そこで、広い面積によってステムスタッド2と接触して支持することで、軸直交方向への移動を抑制してガタつきを防止することができる。したがって、目盛盤47が回転して指針48により開度を表示する際の精度が向上する。
(4)そして、収容孔43及び貫通孔46a,47b,48aの形状は、ロッド63の断面形状と略同一に形成することで、収容孔43及び貫通孔46a,47b,48aとロッド63とが広い面積で接するためステムスタッド2が上下動する際のガタつきを抑制することができる。
この場合、ロッド63の断面形状は隅角部を円弧状に面取りされた正方形断面とされることで、減速歯車46及び指針48の回転は抑制するとともに、目盛盤47の回転は抑制しない。
(5)また、ロッド63には軸方向に貫通するネジ孔63aが設けられており、ネジ孔63aにはステムスタッド2が螺合されるとともにステムスタッド2の端部に接する止めネジ64,65が螺合される構成とすることで、バルブ1A全体の高さ寸法を抑制しながらロッド63をステムスタッド2に固定できる。
つまり、ステムスタッド2に対してロッド63を固定する手段として、ロッド63自体の内部に設けたネジ孔63aに一対の止めネジ64,65を螺合させれば、固定する手段のための高さは必要なくなる。
加えて、目盛盤47の貫通孔47bや減速歯車46の貫通孔46aとロッド63の外面の間は、ねじ溝ではなく平滑面として構成されているため、ガタつきが少なくなる。
なお、この他の構成および作用効果については、前記実施例と略同様であるため説明を省略する。
以上、図面を参照して、本発明の実施例を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
例えば、前記実施例2では、ロッド63の断面形状を隅角部を円弧状に面取りされた正方形断面に構成する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、正多角形の隅角部を円弧状に面取りするものであればどのような形状であってもよい。
1,1A バルブ
2 ステムスタッド(弁棒)
23 雄ネジ溝
3 ヨークスリーブ
36 雌ネジ孔
4 ハンドル
43 収容孔
44,45,46 減速歯車
47 目盛盤
48 指針
46a 貫通孔
47a 貫通孔
48a 貫通孔
50 弁体
61,62 ナット(移動拘束手段)
63 ロッド(移動拘束手段)
64,65 止めネジ

Claims (5)

  1. 一端に弁体が取り付けられた弁棒と、前記弁棒の周囲に螺刻された雄ネジ溝に螺合する雌ネジ孔が螺刻されたヨークスリーブと、前記ヨークスリーブを回転させるハンドルと、を備えており、前記ハンドルを回転させることで前記弁棒及び前記弁体を上下動させて開閉するバルブであって、
    前記弁棒には前記ヨークスリーブに突き当たることで閉弁方向の移動を拘束する移動拘束手段が固定されるとともに、前記ハンドルには上下動する前記移動拘束手段を収容する収容孔が設けられ
    前記移動拘束手段は、上下方向に対して均一断面を有すると共に、前記収容孔の形状は、前記移動拘束手段の断面形状と略同一に形成されたことを特徴とするバルブ。
  2. 前記ハンドル内には、前記ハンドルの回転を減速歯車で調整されて回転する目盛盤が取り付けられ、前記弁棒には回転しない指針が取り付けられるとともに、
    前記減速歯車、前記目盛盤及び前記指針には、上下動する前記移動拘束手段を収容する貫通孔が設けられることを特徴とする請求項1に記載のバルブ。
  3. 前記移動拘束手段は、前記ハンドル、前記減速歯車、前記目盛盤及び前記指針を貫通する長さの柱状体であることを特徴とする請求項2に記載のバルブ。
  4. 前記貫通孔の形状は、前記弁棒の上部または前記移動拘束手段の断面形状と略同一に形成されることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載のバルブ。
  5. 前記移動拘束手段には軸方向に貫通するネジ孔が設けられており、
    前記ネジ孔には、前記弁棒が螺合されるとともに前記弁棒の端部に接する止めネジが螺合されることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載のバルブ。
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