| 【発明の名称】 |
副弁付回転弁の開閉装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】笠波 幸夫
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| 【要約】 |
【課題】歯車機構以外で、セルフロック機能を有して、１本の操作軸により主副弁軸３、５を選択的に回転させる。
【解決手段】弁箱固定のケーシングに弁軸３、５に直交方向のねじ軸１１を回転自在に設け、このねじ軸１１を外部から操作して回動させ、そのねじ軸１１にねじ込んだスライドブロック１６を軸方向に移動させる。スライドブロック１６と主副弁軸３、５はスコッチ・ヨーク機構によってそれぞれ連結する。スライドブロック１６の移動につれて、スコッチ・ヨーク機構のヨーク溝２４、２５とローラ２６、２７の位置関係により、副弁が開放した後、主弁が開放する。その開閉位置はストッパー３０ａ、３０ｂ、３１ａ、３１ｂで規制する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 主弁体２の中心部に副弁体４を設け、前記主弁体２の主弁軸３に前記副弁体４の副弁軸５を貫通し、その主副弁軸３、５を選択的に回すことにより、主弁体２及び副弁体４を選択的に回転させる副弁付回転弁Ｖの開閉装置Ａであって、弁箱１に固定したケーシング１０に上記主弁軸３の直交方向のねじ軸１１をその軸心周りに回転自在に設け、このねじ軸１１にスライドブロック１６をその軸方向に移動自在にねじ込み、ケーシング１０外部から前記ねじ軸１１を回転操作することにより、前記スライドブロック１６を移動させ、その移動により、主副弁軸３、５を回転させて主弁体２及び副弁体４を選択的に回転させる副弁付回転弁の開閉装置。
【請求項２】 上記スライドブロック１６の直線移動から主副弁軸３、５の回転への変換をスコッチ・ヨーク機構により構成し、そのスコッチ・ヨーク機構は、上記主弁軸３及び副弁軸５に設けたそれぞれ横方向の主ヨーク２２及び副ヨーク２３と、その両ヨーク２２、２３の溝２４、２５にそれぞれ摺動自在に嵌め込んだ上記スライドブロック１６上のスライダ２６、２７とから成って、前記両ヨーク２２、２３の溝２４、２５はそれぞれく字状に屈曲してその両く字状が逆向きになっており、弁全閉時、両ヨーク２２、２３の溝２４、２５は、それぞれ主副弁軸３、５側からその弁軸の弁閉回転方向に上記ねじ軸１１に対し４５度傾いて上記スライドブロック１６まで至り、その後、主弁用ヨーク２２の溝２４は前記ねじ軸１１の軸方向に延びるとともに、副弁用ヨーク２３の溝２５は前記ねじ軸１１に直交する方向に伸び、上記主弁用スライダ２６は前記溝２４の屈曲点２４ａから離れた軸方向の溝２４内に位置するとともに、上記副弁用スライダ２７は前記溝２５の屈曲点２５ａに位置し、弁全開時、上記主弁用スライダ２６は上記溝２４の屈曲点２４ａに位置するとともに、上記副弁用スライダ２７は上記溝２５の屈曲点２５ａから離れた上記直交方向の溝２５内に位置することを特徴とする請求項１に記載の副弁付回転弁の開閉装置。
【請求項３】 上記ケーシング１０と主弁軸３及び副弁軸５の間に弁全開及び弁全閉用ストッパー３０ａ、３０ｂ、３１ａ、３１ｂをそれぞれ設け、このストッパは前記ケーシング１０にねじ込まれて両ヨーク２２、２３の突部３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂに当接することにより弁全開位置及び全閉位置を定めることを特徴とする請求項２に記載の副弁付回転弁の開閉装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、主弁体の中心部に副弁体を設け、その両弁体を１つの操作軸により回転させて弁を開閉する副弁付回転弁の開閉装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】副弁付回転弁は、この発明の一実施例を示す図１乃至図８を参照して説明すると、弁箱１内に主弁体２を設けてその主弁軸３を弁箱１外に導くとともに、主弁体２の中心部に副弁体４を設けてその副弁軸５を主弁軸３に貫通したものであり、その主副弁軸３、５を選択的に回すことにより、主弁体２及び副弁体４を選択的に回転させて弁を開閉する。
【０００３】例えば、図４（ａ）に示すように、両弁体２、４を閉じることにより、弁Ｖを完全に閉じ、開弁時、図５、６（ａ）に示すように、まず副弁体４を開放し、つづけて図７、８（ａ）に示すように主弁体２を開放する（弁全開）。この開放時、副弁体４の前もっての開放により主弁体２の開放は容易である（図６（ａ）参照）。一方、閉弁時には、まず、副弁体４が開放した状態で主弁体２が閉じ、つづけて副弁体４が閉じる（弁全閉）。このとき、副弁の開放状態での主弁の閉止のため、急速閉止しても水撃圧が大幅に緩和される。また、副弁の開閉度合で流量の微調整を行うこともできる。
【０００４】この副弁付回転弁において、多くのものは、上記主弁体２と副弁体４をそれぞれ別の操作軸で回すようにしているが、コンパクト化の点などから、１つの操作軸で行う技術（弁開閉装置）が特許第２６５５３８０号公報などに開示されている。その弁開閉装置は、欠歯歯車の間欠的な噛み合いなどによって、上記の主副弁の開閉作用を行うとともにセルフロックを行うものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の１つの操作軸による弁の開閉装置は、主弁体２と副弁体４の一連の規定動作の微調整を副弁軸５と副弁用大平歯車との接合部に設けた調整リングで実施している。このため、長時間使用による経年変化や副弁への異物の噛込み等で、その調整リングに過大荷重が作用すると、両弁体のセット位置に変化が生じて、主弁体２と副弁体４の一連の規定動作が崩れる。また、過大荷重により主弁体２の全閉位置ロック機能の歯が欠損すると同様に主弁体２と副弁体４の一連の規定動作が崩れる。
【０００６】さらに、副弁体４は独立した副弁動作後は主弁動作と連動して同一の動作をするため、主弁全開時には副弁も全開となって水流れに突出するため、弁全開時の圧力損失が大きくなる。また、副弁の漏水が発生すると、噛み合いゆえの構造的な面から副弁体４の全閉位置を外部から容易に調整して止水することが出来ない。
【０００７】この発明は、歯車機構によらずに、セルフロック機能をもって一つの操作軸により、主弁軸及び副弁軸を回転し得るようにすることを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために、この発明は、まず、操作軸となるねじ軸の回転により、そのねじ軸にねじ込まれたスライドブロックを直線状に移動させ、その移動を主副弁軸に伝達するようにしてセルフロック機能を得るようにしたのである。このように、ねじ込み構造であると、主副弁軸が回転しようとしても、スライドブロックは動き得ず、セルフロックがなされる。
【０００９】つぎに、この発明は、上記スライドブロックから主副弁体への力伝達をスコッチ・ヨーク機構により成したのである。スコッチ・ヨーク機構は、直線運動を回転運動に変換し得る。このため、スライドブロックの直線移動を主副弁軸の回転に変換し得る。
【００１０】
【発明の実施の形態】この発明の実施形態としては、主弁体の中心部に副弁体を設け、前記主弁体の主弁軸に前記副弁体の副弁軸を貫通し、その両弁軸を選択的に回すことにより、主弁体及び副弁体を選択的に回転させる副弁付回転弁の開閉装置において、弁箱に固定したケーシングに上記主弁軸の直交方向のねじ軸をその軸心周りに回転自在に設け、このねじ軸にスライドブロックをその軸方向に移動自在にねじ込み、スコッチ・ヨーク機構により、そのスライドブロックと主副弁軸を連結し、そのスコッチ・ヨーク機構は、主弁軸及び副弁軸に設けたそれぞれ横方向の主ヨーク及び副ヨークと、その両ヨークの溝にそれぞれ摺動自在に嵌め込んだ前記スライドブロック上のスライダとから成って、前記両ヨークの溝はそれぞれく字状に屈曲してその両く字状が逆向きになっており、上記主副弁体の全閉時、両ヨークの溝は、それぞれ主副弁軸側からその弁軸の弁閉回転方向に上記ねじ軸に対し４５度傾いて上記スライドブロックまで至り、その後、主弁用ヨークの溝は前記ねじ軸の軸方向に延びるとともに、副弁用ヨークの溝は前記ねじ軸に直交する方向に延び、上記主弁用スライダは前記溝の屈曲点から離れた軸方向の溝内に位置するとともに、上記副弁用スライダは前記溝の屈曲点に位置し、上記主副弁体の全開時、上記主弁用スライダは上記溝の屈曲点に位置するとともに、上記副弁用スライダは上記溝の屈曲点から離れた上記直交方向の溝内に位置する構成とし、ケーシング外部から上記ねじ軸を回転操作することにより、上記スライドブロックを移動させ、その移動により、主副弁軸を回転させて主弁体及び副弁体を選択的に回転させる構成を採用し得る。
【００１１】この構成であれば、弁全閉時から、ねじ軸を弁開放方向に回転操作すると、スライドブロックの移動につれてその上の両スライダも動く。この動きにおいて、副弁用ヨークの溝は弁閉回転方向に４５度傾いているため、その屈曲点にあるスライダの動きにつれ、スライダが溝内を摺動しながら、副弁用ヨークが回転して副弁軸が回り、副弁体が開放される。一方、主弁用ヨークの溝はスライドブロックの軸方向に延び、その溝内に主弁用スライダはあるため、そのスライダはその軸方向の溝内を摺動するだけで、主弁用ヨークに回転力は与えない。
【００１２】副弁用ヨークが９０度回転して副弁が開放すると、副弁用ヨークの上記直交方向の溝がスライドブロック（ねじ軸）の軸方向に沿い、以後、スライダはその溝内を摺動するのみで副弁ヨークには回転力を付与しない。すなわち、副弁の開放状態を維持する。
【００１３】一方、主弁用スライダが主弁用ヨークの溝の屈曲点に至ると、主弁用ヨークをその溝内を摺動しながら回転させ、主弁軸が回り、主弁体が開放される。このとき、前記主弁用スライダの溝屈曲点に至る時点が、上記副弁体が全開する時点と同じかそれ以降であれば、主弁体は副弁体が全開した後に開放動作に移行することとなる。それ以前であれば、副弁体の開放動作中に開放動作に入ることとなる。このため、その作用を考慮して、上記軸方向の溝の長さを適宜に決定すればよいが、主弁と副弁の動作をラップさせれば、開閉所要時間を短くしたり、開閉装置の回転回数を少なくすることも可能である。また、副弁用ヨークの上記直交方向の溝の長さも主弁用スライダの主弁開放時の移動量を吸収し得る適当な長さとする。
【００１４】この主弁体の開放時、副弁体は動かないため、弁全開時には主弁体内に副弁体が納まり（副弁体が全閉となり）、上記従来技術のように、副弁体が水流れに突出して大きな圧力損失が生じることはない。弁全閉動作は、ねじ軸を逆回転操作することにより上述と逆作用によって行われる。
【００１５】この作用において、主弁及び副弁の全開又は全閉時の位置規制をすることが好ましく、例えば、上記ケーシングと主弁軸及び副弁軸の間に弁全開及び弁全閉用ストッパーをそれぞれ設け、このストッパは前記ケーシングにねじ込まれて両ヨークの突部に当接することにより弁全開位置及び全閉位置を定める構成を採用する。
【００１６】このように、弁軸から横方向に突出するヨークを回転させて弁開閉する動作は、弁軸回動トルクが少なくてすみ、例えば、バタフライ弁にあっては、弁開閉時の弁軸トルクに近似した特性を持つこととなって、操作力又は操作トルクは軽減される。また、スコッチ・ヨーク機構とネジによる動力伝達なので、弁の自閉作用を防ぐ自己保持（セルフロック）機能を持っている。さらに、ねじによる動力伝達なので、ねじリードを変更することで、ねじ軸の一回転に対する弁軸回転数を容易に増減でき、中間開度でのセルフロック機能もあり、バラフライ弁等における流量・圧力調整が可能である。
【００１７】
【実施例】一実施例を図１乃至図９に示し、この実施例は、副弁内蔵式バタフライ弁装置に係り、管路に介設される弁箱１内に主弁体２を設けてその主弁軸３を弁箱１外に導くとともに、主弁体２の中心部に副弁体４を設けてその副弁軸５を主弁軸３に貫通している。図中、６は主弁座、７は副弁座である。
【００１８】弁箱１の上面には開閉装置Ａのケーシング１０がボルト止めされ、このケーシング１０内に上述の主副弁軸３、５が至っている。ケーシング１０内には、主弁軸３（副弁軸５）の直交方向のねじ軸１１が回動自在に軸受１２を介して架け渡されており、このねじ軸１１の一端はかさ歯車機構１３を介して入力軸（操作軸）１４に連結されており、その操作軸１４をキャップ１５を介して回すと、ねじ軸１１が回動する。ねじ軸１１にはスライドブロック１６がねじ込まれており、このスライドブロック１６の両端の上下面にそれぞれピン１７、１８が突出して設けられている。この両ピン１７、１８にはガイドローラ１７ａ、１８ａが設けられており、このローラ１７ａ、１８ａはケーシング１０内面のねじ軸１１に平行なガイド溝１７ｂ、１８ｂに嵌まっている。このため、ねじ軸１１が回転すると、ローラ１７ａ、１８ａ及びガイド溝１７ｂ、１８ｂを介してスライドブロック１６がねじ軸１１の軸方向に移動する。
【００１９】上記主弁軸３及び副弁軸５にはキーを介してそれぞれ回動用ボス２０、２１が嵌着されており、両ボス２０、２１にはく字状のヨーク２２、２３が横方向に突出して設けられている。主弁回動用ボス２０は軸受２０ａを介してケーシング１０に回転自在に嵌着され、副弁回動用ボス２１は軸受２１ａ、２１ｂを介して主弁回動用ボス２０及びケーシング１０に回転自在に嵌着されている。
【００２０】両ヨーク２２、２３にはく字状の溝２４、２５が形成され、この溝２４、２５に上記スライドブロック１６のピン１７、１８に嵌合したローラ（スライダ）２６、２７がそれぞれ摺動自在に嵌着されている。両ヨーク溝２４、２５は、両く字状が逆向きになっており、弁全閉状態において、図４（ｂ）に示すように、それぞれ主副弁軸側からその弁軸の弁閉回転方向に上記ねじ軸１１に対し４５度傾いて上記スライドブロック１６まで至り、その後、主弁用ヨーク溝２５は前記ねじ軸１１の軸方向に延びるとともに、副弁用ヨーク溝２６は前記ねじ軸１１に直交する方向に延びている。このとき、上記主弁用ローラ２６は前記溝２４の屈曲点２４ａから離れた軸方向の溝２４内に位置するとともに、副弁用ローラ２７は前記溝２５の屈曲点２５ａに位置するようになっている。また、弁全開状態においては、図８に示すように、主弁用ローラ２６は溝２４の屈曲点２４ａに位置するとともに、副弁用ローラ２７は溝２５の屈曲点２５ａから離れた上記直交方向の溝２５内に位置するようになっている。
【００２１】ケーシング１０には主弁軸３、５の回転規制用ストッパー３０ａ、３０ｂ、３１ａ、３１ｂがそれぞれ外面からねじ通されており、図４乃至図８に示すように、その各ストッパーに両ヨーク２２、２３の突部３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂが当接することにより、弁軸３、５のそれ以上の回動、すなわち、弁体２、４の全開、全閉位置が規制される。このため、各ストッパーのねじ込み量を調整することにより、弁体２、４の全開、全閉位置の調整が単独で外部から可能である。なお、図中、ストッパー３０ａと３１ａ、３０ｂと３１ｂは上下に重なっている。
【００２２】この実施例は以上の構成であり、つぎにその作用について図４乃至図９に基づいて説明すると、全閉時には、図４に示すように、主弁用ヨーク溝２４はねじ軸１１の軸方向に延びるとともに、副弁用ヨーク溝２５はねじ軸１１に直交する方向に延び、主弁用ローラ２６は溝２４の屈曲点２４ａから離れた軸方向の溝２４内に位置するとともに、副弁用ローラ２７は溝２５の屈曲点２５ａに位置する。
【００２３】この弁全閉状態から、ねじ軸１１を弁開放方向に回転操作すると、スライドブロック１６の移動につれてその上の両ローラ２６、２７も動く。この動きにおいて、副弁用ヨーク溝２５は弁閉回転方向に４５度傾いているため、図４から図５に示すように、その屈曲点２５ａにあるローラ２７の動きにつれ、ローラ２７が溝２５内を摺動しながら、副弁用ヨーク２３が回転して副弁軸５が回り、図６に示すように副弁体４が開放される。一方、主弁用ヨーク溝２４はスライダブロック１６の軸方向に延び、その溝２４内に主弁用ローラ２６はあるため、そのローラ２６はその軸方向の溝２４内を摺動するだけで、主弁用ヨーク２２に回転力は与えない。
【００２４】副弁用ヨークが９０度回転して副弁が開放すると（図６の状態）、副弁用ヨーク２３の上記直交方向の溝２５がスライドブロック１６（ねじ軸１１）の軸方向に沿い、以後、図７に示すようにローラ２７はその溝２５内を摺動するのみで副弁ヨーク２３には回転力を付与しない。すなわち、副弁の開放状態を維持する。
【００２５】一方、図６に示すように、主弁用ローラ２６が主弁用ヨーク溝２４の屈曲点２４ａに至ると、主弁用ヨーク２２をその溝２４内を摺動しながら回転させ、主弁軸３が回り、図８に示すように、主弁体２が開放される。この弁全開時、上記主弁用ローラ２６は上記溝２４の屈曲点２４ａに位置するとともに、上記副弁用ローラ２７は上記溝２５の屈曲点２５ａから離れた上記直交方向の溝２５内に位置する。
【００２６】この弁全開状態から、ねじ軸１１を逆方向に回せば、上述の逆作用により、図８→図７→図６→図５の状態を経て図４の弁全閉状態になる。以上の作用を図９に示す。
【００２７】
【発明の効果】この発明は、歯車機構によらずに、一操作軸により主弁軸及び副弁軸を回転し得るようにしたので、歯車加工などの特殊加工が不要であり、安価なものとなる。また、セルフロック機能を有するため、ウォーム減速機構などのセルフロック機構も不要である。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１４２５９５
【氏名又は名称】株式会社栗本鐵工所
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| 【出願日】 |
平成１１年６月８日（１９９９．６．８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７４２０６
【弁理士】
【氏名又は名称】鎌田 文二 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−３４６２３４（Ｐ２０００−３４６２３４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１２月１５日（２０００．１２．１５） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−１６１５７６ |
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