JP5685809B2 - バルブ開閉治具 - Google Patents

Description

本発明は、バルブのハンドルを所定のトルクで締め付けることのできるバルブ開閉治具に関する。

従来、バルブを備えた容器は種々の分野で用いられている。例えば、化合物半導体デバイスの製造においては、ＭＯＣＶＤ法（有機金属化学気相成長法）が一般的に用いられ、常温では固体の有機金属化合物を気化して気相成長装置に供給するために、有機金属化合物は容器に充填されて製造現場に提供される。容器は、容器内にキャリアガスを導入するためにキャリアガス源と接続される導入口、および気化した有機金属化合物をキャリアガスとともに気相成長装置に供給するために気相成長装置と接続される排出口を備えている。使用済みの容器は、有機金属化合物が再び充填されて繰り返し利用され、そのために導入口および排出口にはバルブが設けられている。バルブは開閉時に手動操作されるハンドルを有しており、作業者がハンドルを所定の方向に回転させることによって、少なくとも有機金属化合物を容器内に充填する間および気相成長装置の稼働中は開かれているが、それ以外は閉められている。

このような手動式のバルブにおいては、バルブの開閉に治具が用いられることもある。特許文献１には、例えば地中に埋設された配管に介装された仕切弁を開閉するのを補助する治具が開示されている。

特開平９−４２５２６号公報

有機金属化合物を充填した容器では、バルブを閉めるときのハンドルの締め付けトルクが非常に重要である。締め付けトルクが弱すぎると、充填されている有機金属化合物が漏出してしまうおそれがあり、その逆に強すぎると、手動で開くのが困難になり、また、バルブ内の流路を閉止する箇所に必要以上の力が加わり、流路および弁体の接触面を損傷させるおそれがあるからである。バルブが閉じる方向に適切な締め付けトルクでハンドルを回転させれば、上記のような問題は生じない。しかし、締め付けトルクは作業者の力加減に大きく左右され、常に一定の締め付けトルクでハンドルを回転させるのは困難であった。このことは、バルブの開閉を補助する治具を用いた場合であっても、結局は作業者のその時々の力加減でバルブが閉められるため、同様である。

本発明は、バルブを閉じるときに作業者が常に一定のトルクでハンドルを締め付けることができるようにする、バルブ開閉治具を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明のバルブ開閉治具は、ハンドルを手動で回転させることによって開閉されるバルブを少なくとも閉めるときに用いられるバルブ開閉治具であって、
ヘッド部および操作用のレバー部を備え、所定のトルクが働くことによって作動して前記所定のトルクに達したことを作業者に知らせるように構成されたトルクレンチと、
前記トルクレンチのヘッド部に取り付けられ、前記バルブのハンドルが回転不能に嵌合するソケット部と、
を有し、
前記ソケット部は、一端が前記ヘッド部に着脱可能に装着され他端に嵌合穴が形成されたレンチ用ソケットと、前記ハンドルに嵌合する嵌合部材と、を有し、
前記嵌合部材は、前記嵌合部材に形成されたボスを前記レンチ用ソケットに形成された嵌合穴に挿入し、前記レンチ用ソケットの外周面から前記ボスへ固定ピンを通すことによって前記レンチ用ソケットに回転不能に固定されている。
また、上記本発明のバルブ開閉治具において、前記トルクレンチは、前記レバー部の内部で前記ヘッド部と連結されたトグル機構をさらに備え、所定のトルクが働くことによって前記ヘッド部が前記レバー部に対して揺動するように前記トグル機構が作動して前記所定のトルクに達したことを作業者に知らせるように構成されていることが好ましい。

本発明のバルブ開閉治具において、ソケット部はヘッド部に着脱可能に装着されていてもよい。また、ソケット部は、ハンドルがその上面から嵌合する嵌合穴を有していてもよく、その場合、ハンドルが、手動で回転させるときに作業者が指を掛ける複数の凸部を有する形状であれば、嵌合穴は、凸部が挿入される少なくとも１つの凹部を有する形状とすることができる。

本発明のバルブ開閉治具によれば、バルブのハンドルをソケットに嵌合した状態でソケットレンチのレバー部を回転させることによってバルブを開閉することができる。ここで、バルブを閉めるとき、トルクレンチに設定された締め付けトルク以上のトルクでハンドルが回転されると、トルクレンチはそのトルクに達したことを作業者に知らせるので、ハンドルは常に一定のトルクで締め付けられ、その結果、必要以上のトルクでバルブが閉められるのを防止できる。

本発明の一実施形態によるバルブ開閉治具の、上側から見た斜視図である。 図１に示すバルブ開閉治具の、下側から見た斜視図である。 図１に示すバルブ開閉治具の正面図である。 図１に示すバルブ開閉治具の背面図である。 図１に示すバルブ開閉治具の左側面図である。 図１に示すバルブ開閉治具の右側面図である。 図１に示すバルブ開閉治具の上面図である。 図１に示すバルブ開閉治具の底面図である。 図１に示すバルブ開閉治具で開閉することのできるバルブの一例の斜視図である。 図１に示す嵌合部材の上面図である。 図１に示す嵌合部材の断面図である。 図２および図８に示す嵌合部材の嵌合穴の形状と図９に示すバルブのハンドルの形状との対応関係を示す図である。 図１に示すバルブ開閉治具を図９に示すバルブに取り付けた状態を下方から見た斜視図である。

図１〜図８に、様々な方向から見た、本発明の一実施形態によるバルブ開閉治具１を示す。

図に示すように、本形態のバルブ開閉治具１は、トルクレンチ１０と、トルクレンチ１０に取り付けられたソケット２０とを有しており、例えば図９に示すようなバルブ５を開閉する際に使用することができる。バルブ５は、例えば、前述した有機金属化合物を充填した容器の、ガスの導入口および排出口など、開放されたり遮断されたりする流路に介装され、その流路に接続される流路を内部に備えたバルブ本体５０と、開閉操作のために正転および逆転されるハンドル５１とを有している。バルブ開閉治具１を用いてバルブ５を開閉するときに、ソケット２０をこのハンドル５１に嵌合させる。

バルブ開閉治具１を用いて開閉するバルブの種類は特に限定されないが、本形態で示すバルブ５は、バルブ本体５０内の流路にダイヤフラムを配置し、そのダイヤフラムの動作によって流路を遮断したり開いたりするダイヤフラムバルブである。ダイヤフラムはスクリュー機構によって進退移動する弁棒で動作され、このスクリュー機構は、ハンドル５１の回転によって進退移動される。

トルクレンチ１０は、バルブ５の開閉のときに作業者によって操作される筒状のレバー部１１と、レバー部１１に連結されたヘッド部１２とを有する。ヘッド部１２は、ソケット２０が着脱可能に装着されるように構成され、一部をレバー部１１の内部に進入させた状態で、ヘッドピン１３によってレバー部１１の先端部に揺動可能に連結されている。

レバー部１１は、バルブ５を開閉する際に作業者が力を加える部分であり、所定のトルクが働くことによって作動するトグル機構（不図示）を内蔵している。トグル機構が動作するトルクは、レバー部１１の末端に設けられた調整ねじ１４によって設定可能である。調整ねじ１４で設定したトルクの値は、調整ねじ１４と連動する目盛り（不図示）で、レバー部１１に設けられた窓１１ａを通して作業者が視認することができる。

トグル機構は、レバー部１１の内部でヘッド部１２と連結されており、通常は、ヘッド部１２をレバー部１１に対して揺動しないように保持しているが、設定されたトルク以上のトルクがレバー部１１に作用するとトグル機構が作動し、ヘッド部１２がレバー部１１に対して揺動するように構成されている。このことにより、作業者は、設定したトルク以上のトルクが作用したことがレバー部１１の操作感覚の変化でわかるようになっている。

上記のように、トルクレンチ１０は、締め付けトルクを設定するためのトルク設定機構、および、締め付けトルクが設定された値に達したときに、そのことを作業者に知らせるための作動機構を有している。これらの機構は、一般的なトルクレンチに備えられている公知の機構であってよい。トルクレンチ１０は、ヘッド部１２がラチェット機構を有していてもよい。ラチェット機構も、この種のレンチに用いられている公知のラチェット機構であってよく、ヘッド部１２がラチェット機構を備えていることにより、作業者はレバー部１１を持ち替えることなくバルブ５の開閉を行なうことができる。

ソケット２０は、バルブ５のハンドル５１（図９参照）に嵌合する嵌合部材２２と、嵌合部材２２とヘッド部１２とを連結する筒状部材２１とを有する。筒状部材２１は、一端がヘッド部１２に着脱可能に装着されている。嵌合部材２２は、筒状部材２１の他端に、筒状部材２１に対して回転不能に固定されている。具体的には、本形態では、筒状部材２１の下面（ヘッド部１２に装着された側の面と反対側の面）に形成された穴（不図示）に、嵌合部材２２の上面中央部に形成されたボス２２ａ（図１０Ａおよび１０Ｂ参照）を挿入し、その状態で筒状部材２１の外周面から嵌合部材２２のボス２２ａへ固定ピン２４を通すことによって、嵌合部材２１を固定している。

嵌合部材２２の、筒状部材２１に対する回転不能な固定を確実にするため、筒状部材２１の穴および嵌合部材２２のボス２２ａの断面形状は非円形であることが好ましく、より好ましくは多角形とすることである。特に、ボス２２ａの断面形状を正六角形とすると、一般的なレンチで用いられる六角ボルト用のソケットを筒状部材２１として利用することができる。

嵌合部材２２の下面には、バルブ５のハンドル５１の上面からハンドル５１が嵌合する嵌合穴２３が形成されている。嵌合部材２２の下面側から見た嵌合穴２３の形状は、ハンドル５１が嵌合部材２２に対して回転不能に嵌合する形状とされる。

例えば、図９に示したように、ハンドル５１が、手動で回転させるときに作業者の指を掛けるための、半径方向外側に突出した複数の凸部５１ａ（図９では６つの凸部５１ａが、ハンドル５１の周方向に等間隔に形成されている。）を有している場合、これらの凸部５１ａに対応して、嵌合穴２３はハンドル５１の凸部５１ａが挿入される複数の凹部２３ａを有する形状とされる（図２および図８参照）。

図１１に、嵌合部材２２の嵌合穴２３の形状とハンドル５１の形状との対応関係を示す。図１１では、両者の形状を分かり易くするために、ハンドル５１は破線で示し、嵌合部材２２は実線で示している。図１１に示すように、ハンドル５１が嵌合穴２３に嵌合した状態では、嵌合穴２３の各凹部２３ａにハンドル５１の凸部５１ａが位置し、これによって、嵌合穴２３内でのハンドル５１の回転が不能とされる。

なお、本形態では、凹部２３ａの数をハンドル５１の凸部５１ａの数と等しくしたが、凹部２３ａの数は少なくとも１つあればよい。ただし、嵌合部材２２がハンドル５１をより確実に回転不能に嵌合するためには、複数の凹部２３ａを有することが好ましく、凸部５１ａの数と等しい数の凹部２３ａを有することがより好ましい。

嵌合穴２３の深さは、嵌合部材２２をハンドル５１に嵌合させた状態でレバー部１１に力を加えてバルブ開閉治具１を回転（特に、バルブ５を閉める方向への回転）させたときに、嵌合部材２２がハンドル５１から外れないような深さであれば任意の深さとすることができる。本形態では、図１２に示すように、嵌合穴２３の深さは、ハンドル５１の厚みよりも小さくされている。

上述したとおり構成されたバルブ開閉治具１は、嵌合部材２２をハンドル５１に嵌合させ、その状態でレバー部１１を持って、バルブ５の開閉に応じた所定の方向にハンドル５１が回転するようにバルブ開閉治具１を回転させて使用される。

バルブ５を閉める場合、バルブ５の開度が大きい状態では比較的小さなトルクでハンドル５１を回転させることができるが、バルブ５の開度が小さくなるにつれて、ハンドル５１を回転させるのに大きなトルクが必要になってくる。つまり、バルブ本体５０内の流路は確実に遮断されているが、開く際には過度の力を必要とせず手動でも開くことのできるようにバルブ５を適切に閉めるためには、ハンドル５１を回転させる適切なトルクが存在する。そこで、バルブ開閉治具１を用いてバルブ５を閉める前に、バルブ５が適切に閉められた状態となるまでハンドル５１を回転させるのに必要なトルクが調整ねじ１４の調整によって予め設定されている。このトルクは一度設定してしまえば、同じ型式のバルブ５に対しては共通なので、その都度設定する必要はない。

バルブ開閉治具１にトルクが設定されたら、バルブ開閉治具１を使用してバルブ５を閉めていく。バルブ５を閉めるのに従って、ハンドル５１を回転させるのに必要なトルクが大きくなり、そのトルクが、予めバルブ開閉治具１に設定したトルクに達すると、レバー部１１に内蔵されたトグル機構が作動する。トルク機構が作動したことは操作中の感覚の変化でわかるので、作業者は、トグル機構が作動した時点で、バルブ開閉治具１を回転させるのをやめる。

これによって、バルブ５のハンドル５１は、作業者によらず常に一定のトルクで締め付けられ、その結果、バルブ５を通じての流体の流通を確実に遮断しつつ、バルブ５を開く際には過度の力を必要とせず手動で開くことができるように、バルブ５を適切に閉めることができる。

バルブ開閉治具１を用いて閉められたバルブ５を開くには、バルブ５のハンドル５１を逆回転させる。ハンドル５１の逆回転は、手動で行なってもよいし、バルブ開閉治具１を用いて行なってもよい。つまり、バルブ開閉治具１は、バルブ５を少なくとも閉める際に用いられるように構成されていればよい。

以上、本発明のバルブ開閉治具について代表的な実施形態を例に挙げて説明したが、本発明のバルブ開閉治具は上述した実施形態に限られるものではなく、種々の変更を加えることができる。

例えば、上述した形態では、締め付けトルクが設定された値に達したときにそのことを作業者に知らせるための作動機構がトグル機構である例を示した。しかし、この作動機構は、これに限定されるものではなく、トルクを検知する任意のセンサーを備え、このセンサーで検知されたトルクが設定値を超えると作業者に光および／または音で知らせるようにした機構、あるいは、設定されたトルクに達するとロックが外れて、ソケット２０がそれ以上回転しないようにソケット２０との結合部が空回りするロック機構など、種々の機構を用いることができる。

また、上述した形態ではソケット２０はトルクレンチ１０に着脱可能であるが、これらは一体であってもよい。ただし、ソケット２０を着脱可能とすることで、開閉するバルブ５のハンドル５１の形状に応じてソケット２０を交換することができるので、汎用性が向上する。

さらに、上述した形態では、ソケットレンチ１０はトルク設定機構を有していたが、開閉するバルブ５が１種類に特定される場合は、作動機構を、そのバルブ５に応じた所定のトルクが働いたときに作動するように構成して、トルク設定機構を不要とすることもできる。

１ バルブ開閉治具
５ バルブ
１０ トルクレンチ
１１ レバー部
１２ ヘッド部
１４ 調整ねじ
２０ ソケット
２１ 筒状部材
２２ 嵌合部材
２２ａ ボス
２３ 嵌合穴
５０ バルブ本体
５１ ハンドル

Claims (4)

1. ハンドルを手動で回転させることによって開閉されるバルブを少なくとも閉めるときに用いられるバルブ開閉治具であって、
   ヘッド部および操作用のレバー部を備え、所定のトルクが働くことによって作動して前記所定のトルクに達したことを作業者に知らせるように構成されたトルクレンチと、
   前記トルクレンチのヘッド部に取り付けられ、前記バルブのハンドルが回転不能に嵌合するソケット部と、
   を有し、
   前記ソケット部は、一端が前記ヘッド部に着脱可能に装着され他端に嵌合穴が形成されたレンチ用ソケットと、前記ハンドルに嵌合する嵌合部材と、を有し、
   前記嵌合部材は、前記嵌合部材に形成されたボスを前記レンチ用ソケットに形成された嵌合穴に挿入し、前記レンチ用ソケットの外周面から前記ボスへ固定ピンを通すことによって前記レンチ用ソケットに回転不能に固定されているバルブ開閉治具。
2. 前記トルクレンチは、前記レバー部の内部で前記ヘッド部と連結されたトグル機構をさらに備え、所定のトルクが働くことによって前記ヘッド部が前記レバー部に対して揺動するように前記トグル機構が作動して前記所定のトルクに達したことを作業者に知らせるように構成されている請求項１に記載のバルブ開閉治具。
   バルブ開閉治具。
3. 前記ソケット部は、前記ハンドルがその上面から嵌合する嵌合穴を有する請求項１または２に記載のバルブ開閉治具。
4. 前記ハンドルは、手動で回転させるときに作業者が指を掛ける複数の凸部を有しており、
   前記嵌合穴は、前記凸部が挿入される少なくとも１つの凹部を有する請求項３に記載のバルブ開閉治具。

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