KR100833836B1 - 조작기 및 밸브장치 - Google Patents

Abstract

스프링 리턴형 밸브장치는 회전조작되는 밸브축 (22) 을 갖고 유체 통로내를 흐르는 유체유량을 제어하는 밸브 (2) 와, 전동 모터에 의해 회전되는 출력축 (42) 을 갖는 액추에이터 (4) 와, 액추에이터 출력축의 회전력을 밸브축에 전달하는 회전축 (32) 과 이 회전축에 한 방향의 회전력을 부여하는 리턴 스프링을 갖는 스프링 유닛 (3) 과, 액추에이터 및 스프링 유닛이 분리가능하게 장착되는 요크 (5) 를 구비한다.

Description

조작기 및 밸브장치 {OPERATING UNIT AND VALVE DEVICE}

도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련되는 스프링 리턴형 밸브장치의 정면도이다.

도 2 는 스프링 리턴형 밸브장치의 측면도이다.

도 3 은 스프링 리턴형 밸브장치의 평면도이다.

도 4 는 스프링 리턴형 밸브장치를 도 1 의 IV-IV 선을 따라 도시한 저면도이다.

도 5 는 스프링 유닛의 회전축의 양단부와 밸브축 및 액추에이터의 출력축의 연결부를 단면으로 도시한, 도 1 에 나타낸 스프링 유닛 및 액추에이터의 부분측면도이다.

도 6 은 도 1 에 도시한 요크의 정면도이다.

도 7 은 요크의 평면도이다.

도 8 은 요크의 측면도이다.

도 9 는 스프링 유닛의 태엽형 리턴 스프링이 발생시키는 토크와 밸브 개도의 관계를 예시하는 도면이다.

도 10 은 본 발명의 일 참고형태에 의한 밸브장치를 도시한 정면도이다.

도 11 은 종래의 스프링 리턴형 밸브장치의 단면도이다.

본 발명은 조작대상을 회전시키는 출력축을 갖는 조작기, 및 이와 같은 조작기와 이 조작대상으로서의 밸브를 갖는 밸브장치에 관한 것이다. 특히 본 발명은 조작대상을 복귀 방향으로 회전시키는 리턴 스프링을 구비한 스프링 리턴형 조작기 및 이와 같은 조작기와 밸브를 갖는 스프링 리턴형 밸브장치에 관한 것이다.

유체 통로를 흐르는 물, 증기, 가스, 공기, 오일 등의 유체의 유량제어에는 스프링 리턴형 등의 밸브장치가 사용된다. 도 11 에 예시하는 바와 같이, 종래의 스프링 리턴형 밸브장치는, 유체 통로 (도시생략) 에 삽입된 밸브 (70) 와, 밸브 (70) 에 장착된 리턴 스프링부 (80) 와, 이 리턴 스프링부 (80) 에 장착된 전동 액추에이터 (90) 를 구비하고 있다.

리턴 스프링부 (80) 는, 하우징 (81), 회전축 (82) 및 양자간에 개재하는 리턴 스프링 (87) 을 갖고, 리턴 스프링 (87) 의 탄성력에 의해 회전축 (82) 과 이것에 연결된 밸브 (70) 의 밸브축 (72) 을 한 방향 예컨대 밸브 닫힘 방향으로 회전시키도록 되어 있다. 또, 전동 액추에이터 (90) 는 기어열로 이루어지는 감속기구 (97) 를 통하여 모터 (96) 에 의해 출력축 (92) 을 회전시키고, 리턴 스프링부 (80) 의 회전축 (82) 을 통하여 액추에이터 출력축 (92) 에 연결된 밸브축 (72) 을 리턴 스프링 (87) 의 탄성력에 저항하여 회전시키도록 되어 있다.

이와 같이, 스프링 리턴형 밸브장치에서는, 전동 액추에이터 (90) 에 의해 밸브축 (72) 및 이것과 일체인 밸브체 (75) 가 필요한 회전위치까지 회전되어 밸브 (70) 의 개도가 조정되어, 유체 통로내를 흐르는 유체의 유량이 제어된다, 그리고, 액추에이터 (90) 로의 통전이 차단되면, 리턴 스프링 (87) 의 탄성력에 의해 밸브축 (72) 이 밸브 닫힘 방향으로 회전되어 밸브 (70) 가 닫힌다.

상기 종래의 스프링 리턴형 밸브장치에 있어서, 리턴 스프링부 (80) 의 하우징 (81) 은, 밸브 (70) 하우징 (71) 의 플랜지 (74) 에 볼트 (100) 로 고정된 하측 플랜지 (84) 를 갖는 외측 하우징과, 하우징 (71) 의 소켓부 (73) 에 끼워맞추는 내측 하우징을 구비하고, 내측 하우징은 리턴 스프링부 (80) 의 회전축 (82) 을 지지하고 있다. 그리고, 내측 하우징의 오목부 (83) 내에는 회전축 (82) 을 밸브축 (72) 에 연결하는 조인트 (110) 가 수용되어 있다. 또한, 전동 액추에이터 (90) 의 하우징 (91) 은 감속기구 (97) 를 수용하는 상부 하우징과, 리턴 스프링부 (80) 의 상측 플랜지 (86) 의 소켓부 (85) 에 끼워맞추고 또한 상측 플랜지 (86) 에 볼트 (101) 로 고정된 플랜지 (95) 를 갖는 하부 하우징을 구비하고 있다. 이 하부 하우징의 오목부 (93) 내에는, 액추에이터 출력축 (92) 을 리턴 스프링부 (80) 의 회전축 (82) 에 연결하는 조인트 (111) 가 수용되어 있다.

이와 같이, 종래의 스프링 리턴형 밸브장치에서는, 밸브축 (72) 의 상단부, 조인트 (110) 및 회전축 (82) 의 하단부가 하우징 (81) 의 오목부 (83) 내에 수용됨과 동시에 회전축 (82) 의 상단부, 조인트 (111) 및 출력축 (92) 의 하단부가 하우징 (91) 의 오목부 (93) 내에 수납되어 외부로부터 육안으로 볼 수 없으므로, 밸브장치의 조립ㆍ분해작업에 곤란을 초래하는 경우가 있다.

예컨대, 밸브축 (72) 을 조인트 (110) 에 연결하는 경우, 밸브축 (72) 을 조인트 (110) 에 끼워맞출 때에 밸브축 (72) 에 형성된 하나의 평삭부 (72a) 의 방향을 조인트 (110) 에 형성된 끼워맞춤 구멍의 평탄부의 방향에 맞출 필요가 있다. 조인트 (110) 에 회전축 (82) 의 일 단부를 끼워맞추거나, 조인트 (111) 에 회전축 (82) 의 타단부나 출력축 (92) 에 끼워맞추는 경우도 동일하다. 도 11 중, 참조부호 (82a, 82b 및 92a) 는 평삭부를 나타낸다. 종래 장치의 경우, 조인트 (110, 111) 가 하우징 (81, 91) 의 오목부 (83, 93) 내에 수용되어 있으므로, 평삭부의 방향을 외부로부터 육안으로 볼 수 없어, 밸브축 (72), 회전축 (82) 및 출력축 (92) 의 대응하는 것끼리를 조인트 (110 또는 111) 로 연결할 때의 작업성이 나쁘다.

그리고, 이와 같은 연결작업을 하우징 (71, 82) 사이의 소켓부 (73) 나 하우징 (81, 92) 사이의 소켓부 (85) 를 외부로부터 육안으로 볼 수 없는 작업환경하에서 실행하면, 양 소켓부의 둘레 가장자리부나 하우징의 개구부에 흠집을 내거나 변형시킬 우려가 있다. 또, 소켓부로의 이물의 부착이나 소켓부에서의 녹 발생을 간과하기 쉬워 이물이나 녹에 의해 장착 불량이 발생할 우려가 있다.

또, 감속기구 (97) 의 기어의 절손 등에 의해 출력축 (92) 이 회전불가능하게 되는 고장이 전동 액추에이터 (90) 에 발생한 경우, 전동 액추에이터 (90) 가 수리를 위해 밸브장치에서 분리될 때, 밸브축 (72) 의 회전위치를 외부로부터 육안으로 볼 수 없는 작업환경하에서는, 밸브 (70) 가 전부 닫힘 상태가 아님에도 불구하고 작업자가 부주의로 볼트 (101) 를 떼어낼 우려가 있다. 이 경우, 리턴 스 프링 (87) 의 탄성력에 의해 전동 액추에이터 (90) 전체가 급격하게 회전할 우려가 있다. 특히, 대형 밸브에서는 리턴 스프링 (87) 의 탄성력이 커, 강한 힘으로 회전하는 전동 액추에이터 (90) 를 작업자가 순간 감당해내지 못하는 경우가 있다. 또, 밸브 (70) 가 열린 상태에서 전동 액추에이터 (90) 가 분리되면, 리턴 스프링 (87) 에 가해지는 부하가 급감되어, 리턴 스프링 (87) 의 탄성력에 의해 밸브축 (72) 이 밸브 닫힘 방향으로 급격하게 회전된다. 이와 같이 밸브 (70) 가 급격하게 닫히면, 워터 해머가 발생하여 밸브 (70) 가 손상될 우려가 있다.

도 11 에 나타낸 타입의 밸브장치의 조립ㆍ분해 작업에서는, 전동 액추에이터 (90) 를 분리한 후에, 드라이버 등의 공구를 사용하여 밸브 (70) 의 플랜지 (71) 에 대한 리턴 스프링부 (80) 의 하측 플랜지 (84) 의 분리나 장착이 실행된다. 이 때, 리턴 스프링부 (80) 의 상측 플랜지 (86) 의 직경이 하측 플랜지 (84) 의 직경보다도 상당히 크거나 양 플랜지의 간격이 상당히 작은 구성의 밸브장치에서는, 볼트 (100) 를 느슨하게하거나 조일 때에 공구가 상측 플랜지 (86) 에 간섭하여 작업이 곤란해진다. 또, 선단부가 L 형인 공구를 사용하여 하우징 (81) 의 측방으로부터 작업을 실행하면 작업성이 나빠진다.

또, 도 11 에 나타낸 종래의 밸브장치에서는, 리턴 스프링부 (80) 의 하우징 (81) 과 밸브 (70) 의 하우징 (71) 이 직접 접촉하고 있기 때문에, 밸브장치의 제어대상이 증기 등의 고온의 유체인 경우에는 밸브 (70) 가 고온으로 된다. 따라서, 밸브 (70) 로부터 전도되는 열의 영향을 받아 하우징 (81) 도 고온으로 되어, 리턴 스프링부 (80) 의 분리작업이 곤란해진다. 또, 밸브 (70) 로부터 전 달되는 열에 의해 리턴 스프링부 (80) 및 액추에이터 (90) 가 열열화(熱劣化)를 초래한다. 또한, 밸브 (70) 가 냉각유체에 의해 저온으로 되어 있는 경우, 리턴 스프링부 (80) 및 액추에이터 (90) 가 저온으로 되어 내부에 결로를 일으켜, 녹이나 단락 고장을 일으키기 쉬워진다.

본 발명의 하나의 목적은, 조작대상으로의 장착ㆍ분리를 신속하고 안전하게 실행할 수 있고, 조작대상으로부터 전도되어 오는 열의 영향을 저감할 수 있는 조작기를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 이와 같은 조작기 및 그 조작대상으로서의 밸브를 구비하고, 조립ㆍ분해작업을 신속하고 안전하게 실행할 수 있는 밸브장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 일 태양(態樣)에 의한 스프링 리턴형 조작기는, 회전축을 가진 조작대상에 장착되도록 구성된 요크와, 구동부와 이 구동부에 의해 회전되는 출력축을 갖고 또한 상기 요크에 분리가능하게 장착된 액추에이터와, 상기 요크에 분리가능하게 장착되어 상기 액추에이터와 상기 조작대상의 사이에 개재되는 스프링 유닛을 구비한다. 상기 스프링 유닛은, 제 1 단부가 상기 조작대상의 상기 회전축에 연결되도록 구성되고 또한 제 2 단부가 상기 액추에이터의 상기 출력축에 연결된 회전축과, 이 회전축을 한 방향으로 회전시키는 탄성력을 발생하는 리턴 스프링을 갖는다. 상기 요크는, 상기 액추에이터의 적어도 일부 및 상기 스프링 유닛 의 적어도 일부를 수용하는 공간을 구획 형성한다. 상기 공간은 상기 스프링 유닛의 상기 회전축의 상기 제 1 및 제 2 단부와 상기 조작대상의 상기 회전축 및 상기 액추에이터의 상기 출력축과의 각각의 연결부를 외부로부터 육안으로 볼 수 있게 하는 개방면을 갖는다.

본 발명의 스프링 리턴형 조작기에 의하면, 조작대상에 장착된 요크에 스프링 유닛 및 액추에이터를 장착할 때, 스프링 유닛의 회전축의 제 1 및 제 2 단부를 조작대상의 회전축 및 액추에이터의 출력축에 연결하는 작업을, 요크가 형성하는 공간의 개방면을 통하여 각각의 연결부를 외부로부터 육안으로 보면서 실시할 수 있고, 따라서, 조작기는 조작대상에 대한 장착성이 우수하다. 또, 조작대상으로부터의 열이 스프링 유닛 및 액추에이터에 미치는 영향이, 조작대상과 스프링 유닛 및 액추에이터와의 사이에 개재하는 요크에 의해 저감된다. 즉, 조작대상이 고온인 경우, 조작대상으로부터의 열은, 스프링 유닛 및 액추에이터에 전도되기 전에 요크를 통하여 외기로 방열된다. 또, 조작대상이 저온인 경우에는 외기로부터 흡열하는 작용이 요크에 의해 나타나 조작대상으로부터의 열에 의해 냉각작용이 완화된다. 이와 같이, 조작대상으로부터 전도되어 오는 열의 영향이 완화되기 때문에, 스프링 유닛 및 액추에이터의 내구성이 향상되고, 또 결로를 방지한다.

본 발명의 스프링 리턴형 조작기에 있어서, 바람직하게는, 상기 액추에이터의 상기 구동부는 전동 모터로 이루어진다.

이 바람직한 태양에 의하면, 액추에이터의 출력축의 회전위치, 나아가서는 조작대상의 회전축의 회전위치를 전동 모터에 의해 간단하고 정확하게 조정할 수 있다.

바람직하게는, 상기 요크는, 저벽과 이 저벽의 양단으로부터 각각 신장되어 서로 대향하여 배치되는 측벽을 갖고 있다. 상기 요크의 상기 저벽에는 상기 조작대상이 장착되는 제 1 장착부가 설치되고, 양 상기 측벽의 중간부에는 상기 스프링 유닛이 장착되는 제 2 장착부가 설치되고, 또, 양 상기 측벽의 선단부에는 상기 액추에이터가 장착되는 제 3 장착부가 설치된다.

이 바람직한 태양에 의하면, 요크는 정면에서 보아 대략 U자형상으로 형성되고, 그 구성을 매우 간단하고 저비용으로 제조할 수 있다. 또, 요크의 양 측벽은 양 측벽사이에 상기 연결작업을 용이하게 하는 넓은 개방면을 형성한다.

바람직하게는 상기 제 2 장착부는, 이 제 2 장착부에 장착된 상기 스프링 유닛과 상기 제 1 장착부의 대향면끼리가 서로 접근하는 위치에 설치되고, 또, 상기 제 3 장착부는, 이 제 3 장착부에 장착된 상기 액추에이터와 상기 제 2 장착부에 장착된 상기 스프링 유닛의 대향면끼리가 서로 접근하는 위치에 설치된다.

이 바람직한 태양에 의하면, 요크의 제 2장착부에 스프링 유닛이 장착된 상태에서는 조작대상에 요크를 그 제 1 장착부로 장착할 수 없고, 또, 제 3 장착부에 액추에이터가 장착된 상태에서는 제 2 장착부에 스프링 유닛을 장착할 수 없다. 바꿔 말하면, 조작대상에 요크를 장착한 후에 스프링 유닛 및 액추에이터를 이 순서로 요크에 장착하게 된다. 한편, 액추에이터 및 스프링 유닛을 요크로부터 이 순서로 분리한 후에 조작대상으로부터 요크를 분리하게 된다. 이와 같이, 장착순서 및 분리순서가 저절로 결정되므로, 작업을 안전하게 실행할 수 있다. 또, 장착 및 분리작업은, 전부 상측으로부터 실행할 수 있어 작업성이 좋다. 또한, 스프링 유닛 및 액추에이터를 요크로부터 분리한 상태에서는 조작대상의 회전축의 회전위치를 외부로부터 육안으로 볼 수 있어, 작업을 적정하게 실행할 수 있다.

바람직하게는, 상기 요크의 상기 제 1 장착부는, 상기 요크의 상기 저벽에 관통형성되고 또한 상기 조작대상의 상기 회전축이 삽입통과하는 축구멍과, 상기 축구멍과 동심형상임과 동시에 서로 등각도(等角度) 간격으로 상기 저벽에 형성된 복수의 볼트 삽입통과구멍을 갖는다. 상기 조작대상에는 상기 복수의 볼트 삽입통과구멍에 정합하여 복수의 볼트 구멍이 형성된다.

이 바람직한 태양에 의하면, 요크의 제 1 장착부의 축구멍에 조작대상의 회전축을 삽입통과시킨 상태에서, 요크가 조작대상에 볼트로 고정된다. 이 때, 조작대상으로의 요크의 장착의 방향에 관하여, 볼트 삽입통과구멍의 각도 간격에 따라 정해지는 자유도가 있다. 따라서, 스프링 리턴형 조작기를 원하는 방향으로 조작대상에 장착할 수 있다. 볼트 삽입통과구멍은 원형단면이어도 되지만, 볼트 삽입통과구멍을 원호단면으로 하면 요크 장착위치를 더욱 조정할 수 있게 되어, 볼트 삽입통과구멍이나 볼트 구멍의 형성상의 허용오차를 크게 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 볼트 삽입통과구멍은 상기 축구멍의 반경방향으로 신장되는 긴 구멍이다.

이 바람직한 태양에 의하면, 볼트구멍의 반경방향위치가 상이한 각종 조작대상에 대하여 조작기의 요크를 장착할 수 있어, 조작기의 범용성이 높아진다.

바람직하게는, 상기 제 2 및 제 3 장착부는, 상기 요크의 양 상기 측벽의 대응부분을 잘라세워 내측으로 구부림으로써 형성된다.

이 바람직한 태양에 의하면, 제 2 및 제 3 장착부를 요크 측벽에 별도 형성할 필요가 없어 장착부를 저비용으로 설치할 수 있다.

바람직하게는 상기 제 2 및 제 3 장착부는 상측으로부터 보아 서로 어긋난 위치에 설치된다.

이 바람직한 태양에 의하면, 요크의 제 2 및 제 3 장착부로의 액세스를 상측으로부터 실행할 수 있어 작업성이 향상된다.

바람직하게는, 상기 조작대상의 상기 회전축 또는 상기 액추에이터의 상기 출력축에는, 그 소정 회전위치 (예컨대 전부 닫힘 위치 또는 전부 열림 위치) 를 육안으로 볼 수 있게 하는 지시 수단 예컨대 지침 혹은 마킹이 설치된다.

이 바람직한 태양에 의하면, 조작대상의 회전축이나 액추에이터 출력축의 회전위치를 용이하게 육안으로 볼 수 있어 작업의 안전이 도모된다.

본 발명의 주된 구성을 가지는 일 참고태양에 의한 조작기는, 회전축을 가진 조작대상에 장착되도록 구성된 요크와, 구동부와 이 구동부에 의해 회전되는 출력축을 가짐과 동시에 상기 요크에 분리가능하게 장착된 액추에이터를 구비한다. 상기 액추에이터의 상기 출력축의 일 단부는 상기 조작대상의 상기 회전축에 연결되도록 구성된다. 상기 요크는 상기 액추에이터의 적어도 일부를 수용하는 공간을 형성한다. 상기 공간은, 상기 액추에이터의 상기 출력축과 상기 조작대상의 상기 회전축의 연결부를 외부로부터 육안으로 볼 수 있게 하는 개방면을 갖는다.

이 참고태양의 조작기에 있어서도, 액추에이터 출력축을 조작대상의 회전축에 연결하는 작업을 양자의 연결부를 육안으로 보면서 용이하게 실행할 수 있다. 또, 조작대상으로부터 전도되어 오는 열이 액추에이터에 대하여 미치는 영향이 요크에 의해 저감된다.

본 발명의 다른 태양에 의한 밸브장치는, 회전가능하게 배치된 밸브축과 이 밸브축과 일체인 밸브체를 갖는 밸브와, 상기 밸브에 장착된 요크와, 구동부와 이 구동부에 의해 회전되는 출력축을 갖고 또한 상기 요크에 분리가능하게 장착된 액추에이터를 구비한다. 상기 액추에이터의 상기 출력축의 일 단부는, 상기 밸브축에 연결된다. 상기 요크는, 상기 액추에이터의 적어도 일부를 수용하는 공간을 형성한다. 상기 공간은 상기 액추에이터의 상기 출력축과 상기 밸브축의 연결부를 외부로부터 육안으로 볼 수 있게 하는 개방면을 갖는다.

본 발명의 밸브장치에 의하면, 액추에이터 출력축을 밸브축에 연결하는 작업을 양자의 연결부를 육안으로 보면서 용이하게 실행할 수 있다. 또, 밸브로부터 전달되어 오는 열이 액추에이터에 대하여 미치는 영향이 요크에 의해 저감된다.

본 발명의 다른 태양에 의한 스프링 리턴형 밸브장치는, 회전가능하게 배치된 밸브축과 이 밸브축과 일체인 밸브체를 갖는 밸브와, 상기 밸브에 장착된 요크와, 구동부와 이 구동부에 의해 회전되는 출력축을 갖고 또한 상기 요크에 분리가능하게 장착된 액추에이터와, 양단부가 상기 출력축 및 상기 밸브축에 각각 연결된 회전축과 이 회전축을 한 방향으로 회전시키는 탄성력을 발생하는 스프링을 갖고 또한 상기 요크에 분리가능하게 장착되어 상기 액추에이터와 상기 밸브 사이에 개 재하는 스프링 유닛을 구비한다. 상기 요크는, 상기 액추에이터의 적어도 일부 및 상기 스프링 유닛의 적어도 일부를 수용하는 공간을 형성한다. 상기 공간은, 상기 스프링 유닛의 상기 회전축의 상기 양단부와 상기 밸브축 및 상기 액추에이터의 상기 출력축의 연결부를 외부로부터 육안으로 볼 수 있게 하는 개방면을 갖는다.

본 발명의 스프링 리턴형 밸브장치에 의하면, 스프링 유닛의 회전축의 양단부를 밸브축 및 액추에이터 출력축에 연결하는 작업을 각각의 연결부를 육안으로 보면서 용이하게 실행할 수 있다. 또, 밸브체로부터 전도되어 오는 열이 미치는 영향이 요크에 의해 저감된다.

본 발명의 조작기는, 상술의 스프링 리턴형 조작기의 각종 바람직한 태양과 동일하게 여러가지로 구성할 수 있어 여러 효과가 나타난다. 본 발명의 밸브장치 및 스프링 리턴형 밸브장치에 대해서도 동일하다.

이하, 도 1 내지 도 9 를 참조하여 본 발명의 제 1 실시형태에 의해 스프링 리턴형 밸브장치를 설명한다.

도 1 에 나타낸 바와 같이, 스프링 리턴형 밸브장치 (1) 는, 도시하지 않은 유체 통로의 도중에 삽입되어 유체 통로를 흐르는 유체의 유량을 제어하는 밸브 (2) 와, 밸브 (2) 를 한 방향 예컨대 밸브 닫힘 방향으로 회전시키는 탄성력을 밸브 (2) 에 가하는 스프링 유닛 (3) 과, 밸브 (2) 를 밸브 열림 방향 및 밸브 닫힘 방향 중 어느 쪽으로도 회전가능한 액추에이터 (4) 와, 밸브 (2) 에 이탈 자유롭게 장착된 요크 (5) 로 이루어진다. 스프링 유닛 (3) 및 액추에이터 (4) 는 이 순 서로 요크 (5) 에 장착되어 있다.

밸브 (2) 는 하우징 (21) 과 이 하우징 (21) 에 의해 회전가능하게 지지된 밸브축 (22) 을 구비하고, 밸브축 (22) 에 고정된 회전형의 밸브체 (도시생략) 는 밸브축 (22) 과 함께 하우징 (21) 내에 수용되어 있다. 회전형의 밸브체는, 도 11 에 나타낸 밸브체 (75) 에 대응하는 것으로, 볼형, 버터플라이형, 편심형 등의 밸브체가 용도에 따라 사용된다. 밸브축 (22) 은 스프링 유닛 (3) 을 통하여 액추에이터 (4) 에 연결되고, 액추에이터 (4) 에 의한 밸브축 (22) 의 회전구동 조작에 의해 밸브체가 회전구동되어 밸브 개도가 변화하고, 이에 의해 유체유량이 제어된다.

이미 상술한 바와 같이, 밸브 (2) 에는 요크 (5) 가 장착되고, 또, 밸브축 (22) 은 스프링 유닛 (3) 에 연결된다. 이와 관련하여 밸브 (2) 의 하우징 (21) 의 상면 (21a) 은 요크 (5) 가 장착되는 장착면을 구성하고, 이 하우징 상면 (21a) 에는, 밸브축 (2) 이 삽입통과하는 축구멍이 형성되고, 또, 밸브 (2) 로의 요크 (5) 장착에 사용되는 복수 예컨대 4 개의 볼트구멍 (도시생략) 이 축구멍과 동심형상임과 동시에 서로 등각도 간격으로 형성되어 있다. 밸브축 (22) 의 선단부는 하우징 상면 (21a) 으로부터 돌출되고, 이 선단부의 외주면이 모따기되어, 스프링 유닛 (3) 과의 연결에 사용되는 단면 사각형상의 평삭부 (22a) 에 형성되어 있다.

스프링 리턴형 밸브장치 (1) 는, 동 장치의 조립ㆍ분해작업의 안전을 위해, 소정의 밸브 개도 위치 예컨대 닫힘 밸브 위치를 나타낸 제 1 밸브 개도 지시 수단 을 구비하고 있다. 도 1 에 나타낸 바와 같이, 제 1 밸브 개도 지시 수단은, 밸브축 (22) 의 선단부의 외주면에 설치된 마킹 (22b) 과, 하우징 (21) 의 상부 외주면에 설치되어 닫힘 밸브 위치를 나타낸 돌기 등의 마크 (21b) 로 구성되어 있다. 마킹 (22b) 은 밸브축 (22) 과 일체 회전하는 밸브체의 현재 회전위치를 나타내고, 이 마킹 (22b) 이 마크 (21b) 에 합치되었을 때에 밸브체는 닫힘 밸브위치에 있다. 이와 같은 밸브 개도 지시는, 밸브축이 360°이상 회전가능한 볼형 밸브체의 경우에 특히 유용하다. 또한, 마크 (21b) 를 복수의 소정 밸브 개도 위치에 형성하여도 된다.

다음으로, 밸브 (2) 와 액추에이터 (4) 사이에 개재하는 스프링 유닛 (3) 에 대하여 설명한다.

도 1 및 도 5 에 나타낸 바와 같이, 스프링 유닛 (3) 은, 하우징 (31) 과, 이 하우징 (31) 에 의해 회전가능하게 지지된 회전축 (32) 을 구비하고, 하우징 (31) 은 본체 (31a) 와 그 상면에 고정된 덮개체 (31b) 를 갖고 있다. 회전축 (32) 의 양단부는 하우징 본체 (31a) 의 상면 및 하면으로부터 각각 돌출되어 있다. 회전축 (32) 에는, 그 축심을 따라 각구멍 (32a) 이 관통되어 형성되고, 이 각구멍 (32a) 에 밸브축 (22) 의 평삭부 (22a) 및 액추에이터 (4) 의 출력축 (42) 의 평삭부 (42a) 가 끼워맞춰져 있다.

하우징 본체 (31a) 내에는, 예컨대 태엽형의 리턴 스프링 (33) 이 수납되어 있다. 이 리턴 스프링 (33) 은 도 11 에 나타낸 리턴 스프링 (87) 에 대응하고, 도 5 에 일점쇄선으로 그 개략을 나타낸다. 리턴 스프링 (33) 은, 그 양단 이 하우징 본체 (31a) 의 내면 및 회전축 (32) 에 각각 고정되고, 회전축 (32) 을 한 방향 예컨대 밸브 닫힘 방향으로 회전시키는 복귀력을 발생하도록 되어 있다.

또, 하우징 본체 (31a) 의 내면에는, 회전축 (32) 의 밸브 닫힘 방향의 회전한도위치를 정하는 스토퍼 (도시생략) 가 설치되어 있다. 이 회전한도위치에서는 밸브 (2) 의 밸브체가 완전히 닫힌다. 도 9 에 나타낸 바와 같이, 태엽형 리턴 스프링 (33) 은, 회전축 (32) 이 스토퍼에 접촉하여 회전한도위치에 있을 때에 (밸브 개도 0%) 밸브체를 밸브 닫힘 위치에 유지하는데 충분한 밸브 닫힘 방향의 토크 T1 를 발생하고, 또, 밸브축 (22) 이 액추에이터 (4) 에 의해 밸브 열림 방향으로 회전구동됨에 따라 그 발생 토크가 증대하도록 구성되어 있다. 도 9 중, T2 는 밸브 개도 100% 에서의 발생 토크를 나타낸다.

도 1 에 파선으로 나타낸 바와 같이, 스프링 유닛 (3) 의 하우징 (31) 의 덮개체 (31b) 는 복수의 볼트 (34) 에 의해 하우징 본체 (31a) 에 고정된다. 이들의 볼트 (34) 는, 하우징 본체 (31a) 의 하측으로부터만 액세스 가능하게 되어 있다. 즉, 스프링 유닛 (3) 을 요크 (5) 로부터 분리한 상태에서만 볼트 (34) 를 분리하여 하우징 본체 (31a) 로부터 덮개체 (31b) 를 분리할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 요크 (5) 로부터 스프링 유닛 (3) 을 분리하려고 해도, 하우징 본체 (31a) 로부터 덮개체 (31b) 를 잘못 분리하는 일이 없다.

하우징 (31) 은, 그 양 측부에 설치된 장착부 (31c) 에 있어서 요크 (5) 에 볼트 (62) 로 장착되어 있다. 즉, 이들의 장착부 (31c) 에 있어서, 하우징 본체 (31a) 및 덮개체 (31b) 에는 볼트 삽입통과구멍이 관통하여 형성되고, 덮개체 (31b) 의 상측으로부터 볼트 (62) 가 볼트 삽입통과구멍에 삽입통과된다.

다음으로 스프링 유닛 (3) 을 통하여 밸브 (2) 의 밸브축 (22) 을 회전구동 조작하는 액추에이터 (4) 에 대하여 설명한다.

본 실시형태에서는, 일본 공개특허공보 평 10-164878 호에 기재된 본원 발명자의 제안에 관련되는 전동 액추에이터 (4) 가 사용된다. 이 대신에, 다른 타입의 전동 액추에이터나 유체 액추에이터 등을 사용할 수 있다.

전동 액추에이터 (4) 는, 도 1 및 도 5 에 나타낸 바와 같이, 본체 (41a) 와 볼트 (44) 에 의해 본체 (41a) 에 고정된 덮개체 (41b) 를 갖는 하우징 (41) 을 구비하고, 이 하우징 (41) 에 의해 액추에이터 출력축 (42) 이 회전 자유롭게 지지되어 있다. 하우징 본체 (41a) 내에는, 모터, 감속기구, 전자 클러치, 발전 브레이크 기구, 제어회로 등 (모두 도시생략) 이 수용되고, 제어회로의 제어하에서 모터 및 전자 클러치가 동작되도록 되어 있다.

전동 액추에이터 (4) 에 있어서, 모터의 회전력이 감속기구를 통하여 출력축 (42) 에 전달되고, 출력축 (42) 이 회전한다. 전자 클러치는, 모터와 감속기구의 사이에 개재되어, 모터로부터 감속기구로의 회전력의 전달을 허용 또는 저지한다. 전자 클러치를 통하는 회전력의 전달이 차단되어, 리턴 스프링 (33) 의 탄성력에 의해 밸브축 (22) 이 밸브 닫힘 방향으로 회전할 때, 발전 브레이크 기구에 의해 밸브축 (22) 의 회전속도가 제한된다.

도 1 에 나타낸 바와 같이, 전동 액추에이터 (4) 는, 그 하우징 본체 (41a) 의 양 측부에 설치된 장착부 (41c) 에 있어서 볼트 (63) 에 의해 요크 (5) 에 고정 되어 있다. 볼트 조임 작업은 상측으로부터 실시된다. 또, 도 5 에 나타낸 바와 같이, 전동 액추에이터 (4) 의 출력축 (42) 의 선단부는, 하우징 본체 (41a) 의 하면으로부터 돌출되어 있고, 그 외주면이 모따기되어 단면이 사각형인 평삭부 (42a) 에 형성되어 있다. 평삭부 (42a) 는 스프링 유닛 (3) 의 회전축 (32) 의 각구멍 (32a) 에 끼워맞추고, 이에 의해 액추에이터 출력축 (42) 이 스프링 유닛 (3) 의 회전축 (32) 에 연결된다.

스프링 리턴형 밸브장치 (1) 는, 제 2 밸브 개도 지시 수단을 구비하고 있다. 도 1 및 도 2 에 나타낸 바와 같이, 제 2 밸브 개도 지시 수단은, 액추에이터 출력축 (42) 의 평삭부 (42a) 의 기단부에 설치된 지침 (45) 과, 액추에이터 (4) 의 하우징 본체 (41a) 의 외주면 하단부에 설치되어 밸브 닫힘 위치를 나타낸 돌기 등의 마크 (41d) 로 구성되어 있다. 지침 (45) 은 액추에이터 출력축 (42) 과 일체 회전하는 밸브체의 현재 회전위치를 나타내고, 지침 (45) 의 선단 (45a) 이 마크 (41d) 와 합치되었을 때에 밸브체는 밸브 닫힘 위치에 있다. 육안으로 밸브 닫힘 상태의 확인을 용이하게 하는 관점에서, 도 1 에 나타낸 바와 같이, 요크 (5) 의 양 측벽 (52, 52') 사이에 연장되는 개방 둘레면의 중앙부에 마크 (41d) 를 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 마크 (41d) 는 원하는 밸브 개도 위치마다 형성하여도 된다. 또, 앞에 서술한 제 1 밸브 개도 지시 수단에 있어서, 밸브축 (22) 에 형성되는 마킹 (22b) 대신에 지침 (45) 과 동일한 지침을 형성하여도 된다. 또, 제 2 밸브 개도 지시 수단에 있어서, 지침 (45) 대신에 마킹 (22b) 과 동일한 마킹을 형성하여도 된다.

다음으로 도 6 내지 도 8 을 참조하여 요크 (5) 에 대하여 설명한다.

요크 (5) 는 저벽 (51) 과, 이 저벽 (51) 의 양단으로부터 각각 상측으로 연장되고 서로 대향하여 배치되는 좌우 측벽 (52, 52') 을 갖고, 전체적으로 정면에서 보아 대략 U자형상으로 형성되어 있다. 요크 (5) 는 스프링 유닛 (3) 의 전체 및 액추에이터 (4) 의 하반부를 수용하기 위한 수용공간을 구획 형성하고 있다. 이 수용공간은, 개방된 상면과 개방된 전후측면 (넓은 의미로는 개방면) 을 갖고 있다. 또한, U자형상 요크 (5) 대신에 개방면에 대응하는 하나 이상의 개구가 형성된 둘레벽을 가진 요크를 사용하여도 된다.

요크 (5) 의 저벽은 밸브 (2) 가 장착되는 제 1 장착부 (51) 를 구성하고 있다. 또, 요크 (5) 의 측벽 (52, 52') 의 중간부에는 스프링 유닛 (3) 이 장착되는 제 2 장착부 (53) 가 설치되고, 또, 측벽 (52, 52') 의 선단부에는 액추에이터 (4) 가 장착되는 제 3 장착부 (54) 가 설치되어 있다.

도 7 에 나타낸 바와 같이, 요크 (5) 의, 제 1 장착부 (51) 를 구성하는 저벽에는, 밸브축 (22) 이 완만하게 삽입통과하는 축구멍 (51a) 과 4 개의 볼트 삽입통과구멍 (51b) 이 형성되어 있다. 볼트 삽입통과구멍 (51b) 은 축구멍 (51a) 과 동심형상임과 동시에 서로 등각도 간격으로 배치되고, 밸브 (2) 의 하우징 (21) 의 상면 (21a) 에 형성된 4 개의 볼트 구멍에 정합되어 있다. 이들의 볼트 삽입통과구멍 (51b) 은 축구멍 (51a) 으로부터 반경방향으로 연장되는 긴 구멍으로 이루어진다. 이와 같은 구성의 요크 (5) 는, 볼트 구멍 위치를 달리 하는 여러가지의 밸브 (2) 에 장착가능하여 범용성이 우수하다. 또한, 볼트 삽입통과구 멍 (51b) 의 기단이 축구멍 (51a) 에 연이어 통하여 있는 것은 필수가 아니다.

상기 구성에 의하면, 밸브 (2) 에 4 개의 볼트구멍이 등각도 간격으로 형성됨과 동시에 요크 (5) 에 4 개의 볼트 삽입통과구멍 (51b) 이 볼트구멍에 정합하여 형성되어 있으므로, 밸브축 (22) 에 관하여 둘레방향 각도를 서로 90°달리 하는 4 개의 방향중의 임의의 하나에 요크 (5) 를 향한 상태에서, 요크 (5) 를 밸브 (2) 에 장착할 수 있다. 이에 의해, 유체 통로에 대한 요크 (5) 의 방향에 관한 자유도가 높아진다. 바꿔 말하면, 유체 통로에 대한 스프링 유닛 (3) 및 액추에이터 (4) 의 방향에 관한 자유도가 높아진다.

또, 밸브축 (22) 의 평삭부 (22a), 스프링 유닛 (3) 의 회전축 (32) 의 축구멍 (32a) 및 액추에이터 출력축 (42) 의 평삭부 (42a) 의 각각이 단면이 사각형상으로 형성되어 있으므로, 축선둘레에 둘레방향 각도를 서로 90°달리 하는 4 개의 방향중 하나를 향한 상태에서, 평삭부 (22a, 42a) 의 각각을 축구멍 (32a) 에 끼워맞출 수 있고, 밸브축 (22) 과 회전축 (32) 을 그리고 회전축 (32) 과 액추에이터 출력축 (42) 을 연결하는데 있어서의 자유도가 커진다.

도 7 및 도 8 에 나타낸 바와 같이, 요크 (5) 의 2 개의 제 2 장착부 (53) 는, 요크 (5) 의 양 측벽 (52, 52') 의 대응부분을 각각 내측으로 역L형으로 잘라세워 형성된 2 쌍의 지지편 (53a, 53b, 53a', 53b') 으로 이루어지고, 각 지지편에는 나사구멍 (53c) 이 형성되어 있다. 그리고, 스프링 유닛 (3) 이 도 1 및 도 2 에 나타낸 바와 같이, 그 양 측부에 형성된 장착부 (31c) 에서 요크 (5) 의 제 2 장착부 (53) 에 나사고정되어 있다.

동일하게, 요크 (5) 의 제 3 장착부 (54) 는, 요크 (5) 의 양 측벽 (52, 52') 의 대응부분을 각각 내측으로 역L형으로 잘라세워 형성된 2 쌍의 지지편 (54a, 54b, 54a', 54b') 으로 이루어지고, 각 지지편에는 나사구멍 (54c) 이 형성되어 있다. 그리고, 액추에이터 (4) 가, 그 양 측부에 형성된 장착구멍 (41c) 에서 요크 (5) 의 제 3 장착부 (54) 에 나사고정되어 있다.

도 2 및 도 3 을 다시 참조하면, 스프링 유닛 (3) 의 장착부 (31c) 와 액추에이터 (4) 의 장착부 (41c) 는, 상측에서 보아, 볼트 (62, 63) 의 헤드부의 크기 이상 서로 어긋난 위치에 설치되어 있다. 그리고, 이와 같은 위치관계에 관련하여, 도 7 에 나타낸 바와 같이, 요크 (5) 의 제 2 장착부 (53) 와 제 3 장착부 (54) 는 서로 어긋난 위치관계로 배치되어 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 제 2 장착부 (53) 를 구성하는 지지편 (53a, 53b, 53a', 53b') 의 나사구멍에 볼트 (62) 를 상측으로부터 착탈할 때에, 드라이버 등의 공구가 제 2 장착부 (53) 의 상측에 위치하는 제 3 장착부 (54) 의 지지편 (54a, 54b, 54a', 54b') 에 간섭하는 일이 없어진다.

또, 제 2 장착부 (53) 를 구성하는 지지편 중 1 쌍의 지지편 (53b, 53b') 은, 제 3 장착부 (54) 에 장착된 액추에이터 (4) 의 바로 하측에 배치되어 있다. 이 구성에 의하면, 액추에이터 (4) 를 요크 (5) 로부터 분리한 후가 아니면, 액추에이터 출력축 (42) 의 평삭부 (42a) 와 스프링 유닛 (3) 의 회전축 (32) 의 축구멍 (32a) 과의 끼워맞춤, 및 밸브축 (22) 의 평삭부 (22a) 와 회전축 (32) 의 축구멍 (32a) 과의 끼워맞춤을 해제할 수 없다. 즉, 액추에이터 (4) 를 요크 (5) 로부터 분리한 후에만 스프링 유닛 (3) 을 요크 (5) 로부터 분리할 수 있도록 되어 있다.

또, 도 6 내지 도 8 에 나타낸 바와 같이, 요크 (5) 의 양 측벽 (52, 52') 의 가장자리부의 일부가 내측으로 대략 직각으로 구부러지고, 이에 의해 보강용의 리브 (52d, 52e, 52d', 52e') 가 형성되어, 요크 (5) 의 강도 증대가 도모되고 있다. 요크 (5) 는 금속판을 성형가공한 것으로, 방열작용 및 흡열작용을 나타내도록 되어 있다.

이하, 상기 구성의 스프링 리턴형 밸브장치의 조립수순을 설명한다.

먼저, 도 1 에 나타낸 바와 같이 밸브 (2) 의 밸브축 (22) 의 마킹 (22b) 을, 밸브 닫힘 위치를 나타내는 밸브 (2) 의 하우징 (21) 의 마크 (21b) 에 맞추어 밸브 (2) 를 밸브 닫힘 상태로 설정한 후, 요크 (5) 의 제 1 장착부 (51) 에 형성된 축구멍 (51a ; 도 7) 에 밸브축 (22) 을 관통시킨 상태에서, 밸브 (2) 의 하우징 상면 (21a) 에 요크 (5) 를 탑재하고, 볼트 (61) 에 의해 요크 (5) 를 밸브 (2) 에 고정시킨다.

이어서, 스프링 유닛 (3) 을 요크 (5) 의 양 측벽 (52, 52') 사이에 수납하고, 스프링 유닛 (3) 의 회전축 (32) 의 각구멍 (32a) 에 밸브축 (22) 의 평삭부 (22a) 를 끼워맞춰 회전축 (32) 과 밸브축 (22) 을 연결한다 (도 5).

이 연결작업시, 밸브축 (22) 과 회전축 (32) 의 연결부를, 요크 측벽 (52, 52') 사이의 개방둘레면 (개구) 을 통하여 외부로부터 육안으로 볼 수 있고, 따라서 연결작업을 용이하고 신속하게 실행할 수 있다. 또, 밸브축 (22) 의 평삭부 (22a) 와 회전축 (32) 의 각구멍 (32a) 이 각각 단면이 사각형상으로 형성되어 있으므로, 회전축 (32) 을 둘레방향 각도를 서로 90°달리 하는 4 개의 방향 중 어느 하나에 향하게 함으로써 회전축 (32) 을 밸브축 (22) 에 연결가능하게 된다. 이와 같이, 연결시의 회전축 (32) 의 방향에 관한 자유도가 크므로, 장착작업은 용이하다.

이어서, 스프링 유닛 (3) 의 하우징 (31) 에 설치된 장착부 (31c) 를 요크 (5) 의 제 2 장착부 (53) 에 각각 탑재하여, 볼트 (62) 에 의해 스프링 유닛 (3) 을 요크 (5) 에 고정한다.

다음에, 액추에이터 출력축 (42) 에 장착된 지침 (45) 의 선단 (45a) 을, 밸브 닫힘 위치를 나타내는 액추에이터 (4) 의 마크 (41d) 에 맞춘 후에, 액추에이터 (4) 를 요크 측벽 (52, 52') 사이에 수납한다. 그리고, 액추에이터 출력축 (42) 의 평삭부 (42a) 를 스프링 유닛 (3) 의 회전축 (32) 의 각구멍 (32a) 에 끼워맞추고, 액추에이터 출력축 (42) 을 회전축 (32) 에 연결한다 (도 5). 회전축 (32) 과 액추에이터 출력축 (42) 사이의 연결부를 외부로부터 육안으로 볼 수 있으므로, 연결 작업을 용이하고 신속하게 실행할 수 있다. 또, 액추에이터 출력축 (42) 의 평삭부 (42a) 및 회전축 (32) 의 각구멍 (32a) 이 단면이 사각형상으로 형성되어 있으므로, 연결시에 액추에이터 출력축 (42) 의 방향에 관한 자유도가 커 장착작업이 용이해진다.

이어서, 액추에이터 (4) 의 양 측부의 장착부 (41c) 를 요크 (5) 의 제 3 장착부 (54) 에 탑재하고, 볼트 (63) 에 의해 액추에이터 (4) 를 요크 (5) 에 고정한 다 (도 3). 볼트 (61 ∼ 63) 의 장착작업은 전부 상측으로부터 실행할 수 있어 작업성이 좋다.

이와 같이 하여 밸브 (2) 에 요크 (5) 를 통하여 스프링 유닛 (3) 과 액추에이터 (4) 를 순차적으로 장착하여 스프링 리턴형 밸브장치 (1) 의 조립을 종료한다.

스프링 리턴형 밸브장치 (1) 는, 스프링 유닛 (3) 및 액추에이터 (4) 를 이 순서로만 요크 (5) 에 장착가능하고, 또, 요크 (5) 로부터의 분리도 액추에이터 (4) 및 스프링 유닛 (3) 의 순서로만 실행할 수 있도록 되어 있다.

즉, 도 1 및 도 2 에 나타낸 바와 같이, 요크 (5) 의 제 1 장착부 (51) 를 밸브 (2) 에 고정하는 4 개의 볼트 (61) 는, 스프링 유닛 (3) 의 바로 하측에 위치하고 있고, 스프링 유닛 (3) 이 요크 (5) 의 제 2 장착부 (53) 에 장착되어 있는 상태에서는 공구가 주위와 간섭하여 조작이 곤란하여, 볼트 (61) 의 분리는 불가능하거나 또는 매우 곤란하다. 또, 스프링 유닛 (3) 을 요크 (5) 의 제 2 장착부 (53) 에 고정하는 4 개의 볼트 (62) 중, 지지편 (53b, 53b') 에 나사로 결합하는 2 개의 볼트는, 액추에이터 (4) 의 바로 하측에 위치하고 있고, 액추에이터 (4) 가 제 3 장착부 (54) 에 장착되어 있는 상태에서는 공구의 조작이 곤란하기 때문에 이들 2 개의 볼트의 분리는 불가능하다.

이와 같이, 스프링 리턴형 밸브장치 (1) 는, 요크 (5) 에 대한 스프링 유닛 (3) 및 액추에이터 (4) 의 장착ㆍ분리를 적정한 순서로만 실행할 수 있도록 되어 있다.

이하, 스프링 리턴형 밸브장치 (1) 의 작용을 설명한다.

전동 액추에이터 (4) 로의 외부로부터의 급전이 차단되고 있을 때에는, 스프링 유닛 (3) 의 리턴 스프링 (33) 의 탄성력 (도 9 에 나타낸 토크 (T1) 에 대응) 에 의해 밸브 (2) 가 닫히고, 유체 통로내에서의 유체의 흐름이 중단된다. 액추에이터 (4) 로의 급전이 실행되면, 전자 클러치를 통하여 모터 출력축과 감속기구가 구동적으로 연결됨과 동시에 제어회로가 동작상태로 된다. 제어회로는, 현재의 밸브 개도가 외부로부터 설정된 목표 밸브 개도에 일치하도록 모터를 밸브 열림 방향 또는 밸브 닫힘 방향으로 회전시킨다. 모터의 회전력은, 전자 클러치 및 감속기구를 통하여 액추에이터 (4) 의 출력축 (42) 에 전달되어 출력축 (42) 이 회전하고, 스프링 유닛 (3) 의 리턴 스프링 (33) 의 탄성력에 저항하여 밸브축 (22) 을 목표 밸브 개도까지 회전시킨다. 밸브축 (22) 이 목표 밸브 개도까지 회전하면, 모터로의 통전이 정지되고, 모터의 유지력에 의해 리턴 스프링 (33) 의 탄성력에 저항하여 밸브축 (22) 이 이 밸브 개도로 유지되어, 유체 통로내를 흐르는 유체의 유량은 밸브 개도에 따르게 된다. 목표 밸브 개도를 가변조정함으로써 유체의 유량이 가변제어된다.

정전 등에 의해 액추에이터 (4) 로의 급전이 차단된 경우, 전자 클러치로의 통전이 차단되어 전자 클러치를 통하는 모터 출력축과 감속기구의 연결이 해제되고, 따라서 모터의 유지력이 소멸되어 리턴 스프링 (33) 의 탄성력에 의해 밸브 (2) 가 닫힌다.

그리고, 유체 통로내를 증기 등의 고온의 유체가 흐르는 경우, 밸브 (2) 가 고온으로 되어, 밸브 (2) 로부터 스프링 유닛 (3) 및 액추에이터 (4) 를 향하여 열이 전달된다. 이 때, 밸브 (2) 로부터의 열이 요크 (5) 로부터 방열되므로, 스프링 유닛 (3) 및 액추에이터 (4) 로의 열전달이 억제되어, 스프링 유닛 (3) 및 액추에이터 (4) 의 열열화가 경감되어 내구성이 향상된다.

또한, 유체 통로내를 저온의 유체가 흐르고 있는 경우에는, 밸브 (2) 전체가 저온으로 되지만, 요크 (5) 가 외기로부터 흡열하여 스프링 유닛 (3) 및 액추에이터 (4) 의 온도저하를 완화시킨다. 이에 의해, 스프링 유닛 (3) 이나 액추에이터 (4) 의 내부에서의 결로가 방지 혹은 저감되어, 금속부품의 녹발생이나 전기회로의 물방울에 의한 단락이 방지된다.

그리고, 감속기구의 기어의 절손 등에 의해 액추에이터 출력축 (42) 이 회전불가능하게 되는 고장이 전동 액추에이터 (4) 에 발생한 경우, 작업자가 액추에이터 (4) 를 실수로 요크 (5) 로부터 분리하면, 이미 서술한 바와 같이, 리턴 스프링 (33) 의 탄성력에 의해 액추에이터 (4) 전체가 회전하는 등의 문제점이 발생하는 일이 있다. 이 점, 스프링 리턴형 밸브장치 (1) 는, 밸브축에 형성한 마킹 (22b) 과 밸브 하우징 (21) 에 형성한 마크 (21b) 로 이루어지는 제 1 밸브 개도 지시 수단과, 액추에이터 출력축 (42) 에 설치한 지침 (45) 과 액추에이터 하우징 본체 (41a) 에 형성한 마크 (41d) 로 이루어지는 제 2 밸브 개도 지시 수단을 구비하고, 마크 (21b) 에 대한 마킹 (22b) 의 위치나 마크 (41d) 에 대한 지침 (45) 의 위치로부터 밸브 (2) 의 개도를 작업자가 외부로부터 육안으로 확인할 수 있다.

작업자는, 육안으로 확인함으로써 밸브 (2) 가 밸브 닫힘 상태에 있으면, 요 크 (5) 로부터 액추에이터 (4) 를 분리하는 것에 문제가 없는 것으로 판단하는 한편, 육안 확인에 의해 밸브 (2) 가 밸브 열림 상태에 있으면, 요크 (5) 로부터 액추에이터 (4) 를 분리하면 문제가 발생할 우려가 있는 것으로 판단한다. 그리고, 작업자는, 액추에이터 (4) 의 분리나 수리ㆍ교환을 필요에 따라 전문가에게 의뢰한다. 이와 같이, 밸브 (2) 의 개도를 육안으로 확인한 후에 액추에이터 (4) 를 요크 (5) 로부터 분리하므로, 액추에이터의 분리에 수반되는 문제를 초래할 우려가 없어진다. 액추에이터 (4) 의 분리에 있어서, 볼트 (63) 를 액추에이터 하우징 (41) 의 장착부 (41c) 로부터 분리하고, 다음에 액추에이터 (4) 를 상측으로 끌어올린다. 이에 의해, 액추에이터 출력축 (42) 과 스프링 유닛 (3) 의 회전축 (32) 의 연결이 간단하게 해제되어, 액추에이터 (4) 가 요크 (5) 로부터 분리된다.

또, 스프링 유닛 (3) 을 분리할 때에는, 액추에이터 (4) 를 요크 (5) 로부터 분리한 후에, 스프링 유닛 (3) 의 하우징 (31) 의 장착부 (31c) 로부터 볼트 (62) 를 분리하고, 또한, 스프링 유닛 (3) 을 상측으로 들어올린다. 이에 의해, 스프링 유닛 (3) 의 회전축 (32) 과 밸브축 (22) 의 연결이 해제되고, 스프링 유닛 (3) 이 요크 (5) 로부터 분리된다. 유체 통로에 고온의 유체가 흐르고 있는 경우에도, 요크 (5) 의 방열작용에 의해 액추에이터 (4) 의 하우징 (41) 이나 볼트 (62) 등의 온도가 낮게 되어 있어 작업하기 쉽다. 이미 서술한 바와 같이, 스프링 유닛 (3) 은, 하우징 본체 (31a) 로부터의 덮개체 (31b) 의 분리를 요크 (5) 로부터 스프링 유닛 (3) 을 분리한 상태에서만 실행할 수 있도록 구성되어 있고, 따라서, 요크 (5) 로부터 스프링 유닛 (3) 을 분리하기 전에 하우징 본체 (31a) 로부터 덮개체 (31b) 를 실수로 분리하는 일이 없어, 부주의한 덮개체 (31b) 의 분리에 따른 문제를 미연에 방지할 수 있다.

또, 요크 (5) 를 밸브 (2) 로부터 분리할 경우에는, 액추에이터 (4) 및 스프링 유닛 (3) 을 요크 (5) 로부터 분리한 후에, 밸브 (2) 의 하우징 상면 (21a) 의 볼트 구멍으로부터 볼트 (61) 를 분리하고, 요크 (5) 를 들어올려 밸브 (2) 로부터 분리한다.

상술한 바와 같이, 스프링 리턴형 밸브장치 (1) 의 조립ㆍ분해작업은, 소정 수순으로만 실행할 수 있어, 작업자의 부주의 등으로 인한 사고를 미연에 방지할 수 있다.

상기 제 1 실시형태에 관련되는 스프링 리턴형 밸브장치는 여러가지로 변형할 수 있다.

예컨대, 상기 제 1 실시형태에서는, 액추에이터 (4) 로의 급전이 차단된 상태에서 밸브가 완전히 닫히는 구성의 밸브장치에 대하여 설명하였으나, 급전차단시에 밸브 (2) 는 어떠한 밸브 개도를 취하도록 하여도 되고, 예컨대, 급전차단시에 밸브 (2) 가 완전히 열리거나 또는 절반 열리도록 구성할 수 있다.

또, 상기 제 1 실시형태에서는, 밸브 개도를 완전 닫힘에서 완전 열림에 걸쳐 가변제어가능한 유량제어밸브를 사용하였으나, 이 대신에 개폐 밸브를 사용하여도 된다.

또, 상기 제 1 실시형태에서는, 스프링 유닛 (3), 액추에이터 (4) 및 요크 (5) 로 이루어지는 스프링 리턴형 조작기와 그 조작대상으로서의 유량제어밸브 (2) 를 구비한 스프링 리턴형 밸브장치에 대하여 설명하였으나, 조작대상은 유량제어밸브에 한정되지 않는다. 바꿔 말하면, 상기 제 1 실시형태에서 설명한 스프링 리턴형 조작기에 의해, 댐퍼, 도어, 버스나 전화 박스 등의 절첩식 도어, 로봇 아암 등의 조작대상을 조작할 수 있다.

이하, 도 10 을 참조하여, 본 발명의 일 참고형태인 무 (無) 스프링 리턴형 밸브장치를 설명한다.

본 참고형태의 밸브장치는, 제 1 실시형태에 의한 스프링 리턴형 밸브장치로부터 스프링 유닛 (3) 을 제거한 것에 상당한다. 즉, 밸브장치는, 요크 (7) 를 통하여 전동 액추에이터 (4) 를 밸브 (2) 에 장착한 것으로, 밸브축 (22) 과 액추에이터 출력축 (42) 을 조인트 (8) 에 의해 연결되어 있다.

요크 (7) 는, 도 1 에 나타낸 요크 (5) 로부터 스프링 유닛 장착용의 장착부 (31c) 를 제거한 것에 상당하고, 그 외의 점에 대해서는 요크 (5) 와 동일하게 구성되어 있다. 즉, 요크 (7) 는, 저벽 (7a) 과 그 양단으로부터 상측으로 연장되는 좌우 측벽 (7b) 을 구비하고 있다. 저벽 (7a) 의 중앙부는, 밸브 (2) 의 하우징 (21) 의 상면 (21a) 에 대하여 요크 (7) 를 장착하기 위한 장착부를 구성하고 있다. 즉, 저벽 (7a) 의 중앙부에는, 밸브축 (22) 이 완만하게 삽입통과되는 축구멍 (도시생략) 이 형성되고, 또, 이 축구멍과 동심형상임과 동시에 서로 등각도 간격으로 복수의 볼트 삽입통과구멍 (도시생략) 이 형성되어 있다. 그리고, 요크 (7) 는, 그 축구멍에 밸브 축 (22) 을 삽입통과한 상태에서 밸브의 하우 징 상면 (21a) 에 탑재되고, 하우징 상면 (21a) 에 볼트 (61) 에 의해 고정되어 있다.

또, 요크 (7) 양 측벽 (7b) 의 상단부에는 1 쌍의 지지편 (7c) 이 장착부로서 설치되어 있다. 그리고, 측벽 (7a) 사이에 액추에이터 (4) 가 수용되고, 액추에이터 (4) 의 장착부 (41c) 가 요크 (7) 의 지지편 (7c) 에 볼트 (63) 에 의해 고정되어 있다.

조인트 (8) 에는, 그 축심을 따라 각구멍 (도시생략) 이 관통되어 형성되어 있고, 이 각구멍에는, 밸브축 (22) 의 상단부 즉 평삭부 (도시생략) 가 하측으로부터 끼워맞춰짐과 동시에, 액추에이터 출력축 (42) 의 하단부 즉 평삭부가 상측으로부터 끼워맞춰져 있다. 즉, 밸브축 (22) 과 액추에이터 출력축 (42) 이 조인트 (8) 에 의해 연결되어 있다. 또한, 액추에이터 (4) 는 제 1 실시형태의 스프링 리턴형 밸브장치와 본 참고형태의 무스프링 리턴형 밸브장치에 공용할 수 있다.

이 무스프링 리턴형 밸브장치의 작용은, 스프링 유닛에 의한 스프링 리턴기능을 갖지 않는 점을 제외하고, 제 1 실시형태의 스프링 리턴형 밸브장치의 것과 동일하다. 따라서, 작용 설명을 생략한다.

상기 참고형태에 의한 무스프링 리턴형 밸브장치는, 제 1 실시형태의 경우와 마찬가지로, 여러가지로 변형가능하다.

예컨대, 상기 참고형태에서는, 액추에이터 (4) 및 요크 (7) 로 이루어지는 조작기와 그 조작대상으로서의 유량제어밸브 (2) 를 구비한 무스프링 리턴형 밸브장치에 대하여 설명하였으나, 조작대상은 유량제어밸브에 한정되지 않는다. 즉, 상기 참고형태에서 설명한 무스프링형 조작기에 의해 댐퍼 등의 조작대상을 조작할 수 있다. 또, 유량제어밸브 대신에 개폐밸브를 사용하여도 된다.

그리고, 본 발명에 있어서, 전동 액추에이터를 사용하는 것은 필수가 아니고, 유체 액추에이터 등을 사용할 수 있다. 그 외에, 본 발명은 그 발명 개념내에서 여러가지로 변형할 수 있다.

본 발명에 의하여, 조작대상으로의 장착ㆍ분리를 신속하고 안전하게 실행할 수 있고, 조작대상으로부터 전도되어 오는 열의 영향을 저감할 수 있는 등, 작용효과 및 기능이 향상된 조작기가 제공된다.

또한, 본 발명에 의하여, 이와 같은 조작기 및 그 조작대상으로서의 밸브를 구비하고, 조립ㆍ분해작업을 신속하고 안전하게 실행할 수 있는 등, 작용효과 및 기능이 향상된 밸브장치가 제공된다.

Claims (12)

1. 회전축을 가진 조작대상에 장착되도록 구성된 요크 ;

   구동부와 이 구동부에 의해 회전되는 출력축을 갖고 또한 상기 요크에 분리가능하게 장착된 액추에이터 ; 및

   상기 요크에 분리가능하게 장착되어 상기 액추에이터와 상기 조작대상의 사이에 개재되는 스프링 유닛을 구비하며,

   상기 스프링 유닛은, 제 1 단부가 상기 조작대상의 상기 회전축에 연결되도록 구성되고 또한 제 2 단부가 상기 액추에이터의 상기 출력축에 연결된 회전축과 이 회전축을 한 방향으로 회전시키는 탄성력을 발생하는 리턴 스프링을 가지며,

   상기 요크는, 상기 액추에이터의 적어도 일부 및 상기 스프링 유닛의 적어도 일부를 수용하는 공간을 형성하고,

   상기 공간은, 상기 스프링 유닛의 상기 회전축의 상기 제 1 및 제 2 단부와 상기 조작대상의 상기 회전축 및 상기 액추에이터의 상기 출력축과의 각각의 연결부를 외부로부터 육안으로 볼 수 있게 하는 개방면을 갖는 스프링 리턴형 조작기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 액추에이터의 상기 구동부는 전동 모터로 이루어진것을 특징으로 하는 스프링 리턴형 조작기.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 요크는 저벽과 이 저벽의 양단으로부터 각각 연장되 어 서로 대향하여 배치되는 측벽을 갖고,

   상기 요크의 상기 저벽에는 상기 조작대상이 장착되는 제 1 장착부가 설치되며, 양 상기 측벽의 중간부에는 상기 스프링 유닛이 장착되는 제 2 장착부가 설치되고, 또한 양 상기 측벽의 선단부에는 상기 액추에이터가 장착되는 제 3 장착부가 설치된 것을 특징으로 하는 스프링 리턴형 조작기.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 제 2 장착부는 제 2 장착부에 장착된 상기 스프링 유닛과 상기 제 1 장착부의 대향면끼리가 서로 접근하는 위치에 설치되고, 또한 상기 제 3 장착부는 제 3 장착부에 장착된 상기 액추에이터와 상기 제 2 장착부에 장착된 상기 스프링 유닛의 대향면끼리가 서로 접근하는 위치에 설치된 것을 특징으로 하는 스프링 리턴형 조작기.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 요크의 상기 제 1 장착부는, 상기 요크의 상기 저벽에 관통형성되고 또한 상기 조작대상의 상기 회전축이 삽입통과하는 축구멍과, 상기 축구멍과 동심형상임과 동시에 서로 등각도 간격으로 상기 저벽에 형성된 복수의 볼트 삽입통과구멍을 갖고,

   상기 조작대상에는 상기 복수의 볼트 삽입통과구멍에 정합하여 복수의 볼트 구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 스프링 리턴형 조작기.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 볼트 삽입통과구멍은 상기 축구멍의 반경방향으로 연장되는 긴 구멍인 것을 특징으로 하는 스프링 리턴형 조작기.
7. 제 3 항에 있어서, 상기 제 2 및 제 3 장착부는 상기 요크의 양 상기 측벽의 대응부분을 잘라세워 내측으로 구부림으로써 형성된 것을 특징으로 하는 스프링 리턴형 조작기.
8. 제 3 항에 있어서, 상기 제 2 및 제 3 장착부는 상측으로부터 보아 서로 어긋난 위치에 설치된 것을 특징으로 하는 스프링 리턴형 조작기.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 조작대상의 상기 회전축 또는 상기 액추에이터의 상기 출력축에는 그 소정 회전위치를 육안으로 확인할 수 있게 하는 지시 수단이 설치된 것을 특징으로 하는 스프링 리턴형 조작기.
10. 회전가능하게 배치된 밸브축과 이 밸브축과 일체인 밸브체를 갖는 밸브 ;

    상기 밸브에 장착된 요크 ;

    구동부와 이 구동부에 의해 회전되는 출력축을 갖고 또한 상기 요크에 분리가능하게 장착된 액추에이터 ; 및

    양단부가 상기 출력축 및 상기 밸브축에 각각 연결된 회전축과 이 회전축을 한 방향으로 회전시키는 탄성력을 발생하는 스프링을 갖고, 또한 상기 요크에 분리가능하게 장착되어 상기 액추에이터와 상기 밸브 사이에 개재하는 스프링 유닛을 구비하며,

    여기에서 상기 요크는 상기 액추에이터의 적어도 일부 및 상기 스프링 유닛의 적어도 일부를 수용하는 공간을 형성하고, 상기 공간은 상기 스프링 유닛의 상기 회전축의 상기 양단부와 상기 밸브축 및 상기 액추에이터의 상기 출력축의 연결부를 외부로부터 육안으로 볼 수 있게 하는 개방면을 갖는 스프링 리턴형 밸브장치.
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