(57)【要約】      （修正有）【課題】過大トルクが作用したことによりシェアピンが遮断された後においても、継続してバルブの開閉操作を行うことが可能なトルク制限装置を提供する。【解決手段】手動ハンドル３と、前記手動ハンドルにより駆動されるハンドルアダプタ９とを備え、前記手動ハンドルの回転によりバルブのステムを駆動可能としたトルク制限装置１において、前記手動ハンドルとハンドルアダプタとの間に中間プレート８を配置し、前記手動ハンドルと前記中間プレートをシェアピン16で結合するとともに前記中間プレートを前記ハンドルアダプタに固定し、前記手動ハンドルの前記中間プレートへの取付け部に長穴18を設け、前記長穴に挿通して前記中間プレートに固定された軸体22を備え、前記シェアピン切断時においても前記手動ハンドルから前記中間プレートへのトルク伝達を可能とする。【選択図】図２
2006153151.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
手動ハンドルと、前記手動ハンドルにより駆動されるハンドルアダプタとを備え、前記手動ハンドルの回転によりバルブのステムを駆動可能としたトルク制限装置において、前記手動ハンドルと前記ハンドルアダプタとをシェアピンで結合し、前記手動ハンドルの前記ハンドルアダプタへの取付け部に長穴を設け、前記長穴に挿通して前記ハンドルアダプタに固定された軸体を備え、前記シェアピン切断時においても前記手動ハンドルから前記ハンドルアダプタへのトルク伝達を可能としたことを特徴とするトルク制限装置。
【請求項２】
手動ハンドルと、前記手動ハンドルにより駆動されるハンドルアダプタとを備え、前記手動ハンドルの回転によりバルブのステムを駆動可能としたトルク制限装置において、前記手動ハンドルと前記ハンドルアダプタとの間に中間プレートを配置し、前記手動ハンドルと前記中間プレートをシェアピンで結合するとともに前記中間プレートを前記ハンドルアダプタに固定し、前記手動ハンドルの前記中間プレートへの取付け部に長穴を設け、前記長穴に挿通して前記中間プレートに固定された軸体を備え、前記シェアピン切断時においても前記手動ハンドルから前記中間プレートへのトルク伝達を可能としたことを特徴とするトルク制限装置。
【請求項３】
前記手動ハンドルに合いマークを設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のトルク制限装置。
【請求項４】
前記長穴の外縁下面に溝を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のトルク制限装置。
【請求項５】
手動ハンドルと、前記手動ハンドルにより駆動される被動部材とを備え、前記手動ハンドルの回転によりバルブのステムを駆動可能としたトルク制限装置において、前記手動ハンドルと前記被動部材との結合を規定以上のトルクが作用すると空転するようにし、前記手動ハンドル側に固定された駆動部材に長穴を設け、前記長穴に挿通して前記被動部材に固定された軸体を備え、前記手動ハンドルと前記被動部材とが空転した後においても前記手動ハンドルから前記被動部材へのトルク伝達を可能としたことを特徴とするトルク制限装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バルブ駆動装置の手動ハンドルから伝達されるトルク制限装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
バルブには各種形式のものがあるが、いずれの形式のバルブにおいても、バルブの動作に必要とされるトルクは、バルブの全開から全閉までの行程において一様ということはない。代表的なバルブである仕切弁を例に挙げると、全閉近傍でもっとも大きなトルクが必要とされ、中間開度において駆動に必要とされるトルクは比較的小さい。仕切弁の全閉状態、すなわちバルブ締め切り状態において、流体の漏れを完全に無くすためには、程度の差はあれ、弁体をバルブのシート面に押圧する必要があるからである。仕切弁における流体漏れは、バルブのシート面の状態により大きな影響を受ける。真新しいバルブでシート面が滑らかな場合は、小さな押圧力でも流体漏れを容易に無くすことができる。一方、長年使用してシート面が傷付いたバルブでは、小さな押圧力を与えただけでは流体漏れを無くすことはできない。その結果、バルブ操作者は流体漏れを防止するため、古いバルブにおいてはステムに過大なスラストを加えるという潜在的危険性がある。ステムに過大なスラストが加えられると、ステムが座屈し、最悪の場合にはステムの折損事故に至る場合もある。
【０００３】
そこで、ステムの折損というような重大な事故を防止する必要があるバルブには、従来からステムにスラストを付与する手動ハンドルのトルクを制限するトルク制限装置が採用されていた。例えば、手動ハンドルと被動部材との結合にシェアピンを用いて、規定以上のトルクが作用するとシェアピンが切断されてトルク伝達ができないようにされていた。また、手動ハンドルと被動部材との結合面に凹凸を設け、該凹凸面へばねにより付勢した金属ボールを押し付けて、規定以上のトルクが作用すると手動ハンドルが空転するようにしてトルク伝達を遮断したものがある（例えば、特許文献１参照）。さらに、手動ハンドルと被動部材との結合を摩擦結合として、規定以上のトルクが作用すると手動ハンドルがスリップするようにしてトルク伝達を遮断したものもある（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００３−３５３７８号公報
【特許文献２】特開平８−１４５２３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
トルク制限装置は、もともと規定以上の過大トルクが作用した場合において、トルク伝達を遮断することを目的とするものである。したがって、従来技術であるところの上述した各種のトルク制限装置は、規定以上の過大トルクが作用すると、トルク伝達が遮断されてしまい、リセットを含む何らかの修復措置を講じないと継続してバルブを開閉操作することができない。大部分のバルブにおいては、そのような状況であっても特段の支障は生じない。
【０００５】
しかし、バルブが設置される設備は多様性に富んでおり、規定以上の過大トルクが作用した場合であっても、状況次第ではバルブの開閉操作を継続しなければならないこともある。とりわけ、緊急事態が発生した際においては、バルブが多少傷つくことがあっても操作しなければならない場合がある。たとえば、消火栓の水道ラインに設けられたバルブでは、火災等の緊急事態が発生した場合には、必ずバルブを開ける必要がある。バルブの開方向と閉方向とを間違えてハンドルを操作し、規定以上の過大トルクが作用したことによりハンドルから被動部材へのトルク伝達が遮断された後においても、継続してバルブの開閉操作を行う必要がある。しかしながら、従来技術であるシェアピン方式によるトルク制限装置では、シェアピンが切断した後にはトルク伝達が遮断され、継続してバルブの操作を行うことができないという課題があった。
【０００６】
また、手動ハンドルと被動部材との結合面に凹凸を設け、該凹凸面へばねにより付勢した金属ボールを押し付けて、規定以上のトルクが作用したら手動ハンドルが空転するようにしたものや、手動ハンドルと被動部材との結合を摩擦結合とした従来技術においても、規定以上の過大トルクが作用すると手動ハンドルは空転してしまい、継続してバルブの開閉操作を行うことができないという課題があった。
【０００７】
本発明は、上述した従来技術が有する課題を解決すべくなされたものであり、規定以上の過大トルクが作用したことによりトルク伝達が遮断された後においても、継続してバルブの開閉操作を行うことが可能なトルク制限装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の発明は、手動ハンドルと、前記手動ハンドルにより駆動されるハンドルアダプタとを備え、前記手動ハンドルの回転によりバルブのステムを駆動可能としたトルク制限装置において、前記手動ハンドルと前記ハンドルアダプタとをシェアピンで結合し、前記手動ハンドルの前記ハンドルアダプタへの取付け部に長穴を設け、前記長穴に挿通して前記ハンドルアダプタに固定された軸体を備え、前記シェアピン切断時においても前記手動ハンドルから前記ハンドルアダプタへのトルク伝達を可能としたことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２記載の発明は、手動ハンドルと、前記手動ハンドルにより駆動されるハンドルアダプタとを備え、前記手動ハンドルの回転によりバルブのステムを駆動可能としたトルク制限装置において、前記手動ハンドルと前記ハンドルアダプタとの間に中間プレートを配置し、前記手動ハンドルと前記中間プレートをシェアピンで結合するとともに前記中間プレートを前記ハンドルアダプタに固定し、前記手動ハンドルの前記中間プレートへの取付け部に長穴を設け、前記長穴に挿通して前記中間プレートに固定された軸体を備え、前記シェアピン切断時においても前記手動ハンドルから前記中間プレートへのトルク伝達を可能としたことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載のトルク制限装置において、前記手動ハンドルに合いマークを設けたことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のトルク制限装置において、前記長穴の外縁下面に溝を設けたことを特徴とするものである。
【００１２】
請求項５記載の発明は、手動ハンドルと、前記手動ハンドルにより駆動される被動部材とを備え、前記手動ハンドルの回転によりバルブのステムを駆動可能としたトルク制限装置において、前記手動ハンドルと前記被動部材との結合を規定以上のトルクが作用すると空転するようにし、前記手動ハンドル側に固定された駆動部材に長穴を設け、前記長穴に挿通して前記被動部材に固定された軸体を備え、前記手動ハンドルと前記被動部材とが空転した後においても前記手動ハンドルから前記被動部材へのトルク伝達を可能としたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載のトルク制限装置によれば、手動ハンドルに規定以上のトルクが加わると、シェアピンがせん断力により切断されるので、バルブおよびバルブ駆動装置に過大なトルクが作用するのを防止できる。さらに、シェアピンが切断された後においても、必要に応じて手動ハンドルを回転させることによりバルブの開閉操作を行うことができる。かかるバルブ開閉操作の必要性は、火災や地震等の緊急事態発生時において、とりわけ強く要請されている。
【００１４】
請求項２記載のトルク制限装置によれば、請求項１記載のトルク制限装置と同様の効果を奏する。さらに、請求項２記載のトルク制限装置によれば、シェアピンが切断された場合、手動ハンドルと中間プレートを取り外し、切断されたシェアピンを手動ハンドルおよび中間プレートから簡単に除去できるので、シェアピンを新規のものに交換する作業が容易になる。
【００１５】
請求項３記載のトルク制限装置によれば、シェアピンが切断された場合、手動ハンドルに設けられた合いマークと軸体の相対位置関係から、シェアピンが切断されたことを容易に知ることができる。
【００１６】
請求項４記載のトルク制限装置によれば、バルブ駆動装置を屋外に設置した場合でも溝から雨水が流出するので、手動ハンドルの取付け部に設けられた長穴内に雨水が溜まることがない。したがって、バルブ駆動装置が発錆するのを防止できる。
【００１７】
請求項５記載のトルク制限装置によれば、手動ハンドルと被動部材との結合に、シェアピン結合以外の結合方式を用いたバルブ駆動装置にも適用できる。すなわち、シェアピン結合以外の摩擦結合方式等を用いたバルブ駆動装置であっても、過大トルクが作用した後において、必要に応じて手動ハンドルを回転させることによりバルブの開閉操作を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明によるトルク制限装置１が適用されるバルブ駆動装置２の縦断面図である。図２は図１に示す縦断面図のうち、本発明にかかる部分を示す一部断面図であり、図３は手動ハンドル３の平面図である。ここで、図２は図３のＡ−Ａ矢視断面図に相当するものである。
【００１９】
図１に示すバルブ駆動装置２は、通常状態においては電動モータによりウオーム４を回転させ、ウオームホイール５およびステムナット６を介してバルブのステム（図示せず）を駆動するものである。また、このバルブ駆動装置２にはクラッチ７が備えられており、必要に応じてクラッチ７を嵌脱操作することにより、手動ハンドル３によってもバルブのステムを駆動することができるように構成されている。本発明は手動ハンドル３によりバルブを操作する際のトルク制限装置１に係るものである。
【００２０】
手動ハンドル３によるトルク伝達は、手動ハンドル３、中間プレート８、クラッチ７、ステムナット６の順に行なわれる。そして、ステムナット６の雌ねじ6aと螺合するステムを開閉操作できるようになっている。
【００２１】
図２〜図４は本発明にかかる構成部分を示したものである。手動ハンドル３は、平面視において大小２つの円環3a，3bと４本の放射状棹3cを一体化した形状を有している。大小２つの円環3a，3bのうち、内側の小さな円環3aの下面には中間プレート８が配され、さらに中間プレート８の下面にハンドルアダプタ９が配されている。
【００２２】
ハンドルアダプタ９は概略円筒形状を有しており、下面にはクラッチ機構の一部を構成する爪9aが設けられている。そして、ハンドルアダプタ９はハウジングカバー11の内側にオーリング12及びスナップリング13を用いて回転自在に枢支されている。
【００２３】
ハンドルアダプタ９の上面には４箇所にタップ穴14が設けられており、図４に示すように該タップ穴14にボルト15を螺合して、円環状の中間プレート８が固定されている。中間プレート８の上面には、手動ハンドル３の取付け部である内側の小さな円環3aが固定される。この固定には規定以上のトルクが作用するとトルクを制限するよう、適正なせん断強度を有するシェアピン16が用いられる。本実施例においては図３に示すように２本のシェアピン16が用いられている。また、中間プレート８には、シェアピン16が設けられる位置とは異なる周方向位置に、２箇所のタップ穴17が設けられている。
【００２４】
手動ハンドル３は、その取付け部である内側の小さな円環3aに、シェアピン16が設けられる位置とは異なる周方向位置２箇所に長穴18が設けられている。長穴18の周方向の長さは、あまりにも短いと手動ハンドル３が空転したことを知覚することが困難であることから、ある程度の長さを有する必要がある。しかし、不必要に長くすることはない。手動ハンドル３の回転角度にして１０°〜３０°程度で十分である。
【００２５】
また、手動ハンドル３の取付け部である円環3aに設けられた長穴18の外縁中央部には、ノッチや塗料を用いて合いマーク19が付けられている。この合いマーク19を設けると、手動ハンドル３に規定以上の過大トルクが作用してシェアピン16が切断されたことを視覚的に容易に認識することができるようになる。
【００２６】
さらに、手動ハンドル３の取付け部である円環3aに設けられた長穴18の外縁下面には、溝21が設けられている。この溝21を設けることにより、バルブ駆動装置２を屋外において鉛直に設置した場合であっても、溝21を通して長穴18から雨水を流出させ、長穴18内に雨水が溜まるのを防止することができる。したがって、バルブ駆動装置２の発錆を防止することができる。なお、前記溝21に替えて貫通穴を設けてもよい。
【００２７】
つぎに、中間プレート８への手動ハンドル３の取付け方法について説明する。まず、中間プレート８に設けられた２箇所のタップ穴17の位置に対応する手動ハンドル３の取付け部の長穴18を位置合わせする。その後、軸体としての段付ボルト22を長穴18に挿通して中間プレート８のタップ穴17に固定する。
【００２８】
軸体としての段付ボルト22は、手動ハンドル３の取付け部3aの高さ寸法より若干長い段部を有している。すなわち、段付ボルト22を中間プレート８に固く締め付けても、段付ボルト22の頭部と手動ハンドル３の取付け部3a上面との間に若干の隙間が確保され、段付ボルト22よって手動ハンドル３は固定されないようにされている。なお、上述したような段付ボルト22を用いることなく、通常のボルトを用い、手動ハンドル３の取付け部3aとボルトとの間に、取付け部3aの高さより若干長い寸法を有するリング状のスペーサを介在させることにより段付ボルト22に代替することもできる。
【００２９】
上述したような構成を有するトルク制限装置１によれば、手動ハンドル３に規定以上のトルクが加わると、シェアピン16がせん断力により切断される。このシェアピン16の切断トルクは使用するシェアピン16のせん断強度等により容易に管理することができる。すなわち、シェアピン16が配置された回転半径、シェアピン16の本数、シェアピン16の材質および寸法を決定することにより、容易に切断トルクを管理することができる。したがって、手動ハンドル３に過大なトルクが作用しても、バルブおよびバルブ駆動装置２に規定以上の過大なトルクが作用するのを防止できる。さらに、シェアピン16が切断された後においても、必要に応じて手動ハンドル３を回転させることにより、バルブの開閉操作を継続して行うことができる。すなわち、本発明によるトルク制限装置１においては、規定以上の過大トルクが作用してシェアピン16が切断されても、手動ハンドル３の取付け部3aの長穴18内には、中間プレート８に固定された軸体たる段付ボルト22が存在するので、手動ハンドル３と中間プレート８との空転は、最大でも前記長穴18の周方向長さに制限される。手動ハンドル３と中間プレート８は、長穴18の周方向長さに対応した空転が終わると、長穴18の一側面は軸体たる段付ボルト22に接することになる。したがって、手動ハンドル３からの駆動トルクは段付ボルト22を介して中間プレート８に伝達することができる。
【００３０】
図３に示す手動ハンドル取付け部3aの長穴18と段付ボルト22の位置関係は、シェアピン16が切断していない状態にある。すなわち、段付ボルト22の位置は長穴18の中央付近にあり、手動ハンドル３を開閉操作しても、この位置関係は変化しない。
【００３１】
図５に示す手動ハンドル取付け部の長穴18と段付ボルト22の位置関係は、手動ハンドル３を閉操作するに際して規定以上の過大トルクが付加されて、シェアピン16が切断された後の状態を示している。長穴18の周方向長さの約半分に相当する角度だけ手動ハンドル３が空転した後は、図に示すように長穴18の一側面が軸体たる段付ボルト22に接することになり、バルブを閉方向に継続して操作することが可能になる。
【００３２】
上述した動作はバルブを閉方向に操作した場合について説明したものであるが、バルブを開方向に操作する場合についてもまったく同様である。このように手動ハンドル３に過大トルクが作用し、シェアピン16が切断された後においてもトルク伝達を可能とする機能は、緊急性の高い用途に用いられるバルブにとって、とりわけ有益なものである。
【００３３】
図６は、第２実施例を示す断面図である。本実施例は上述した第１実施例における中間プレート８を省略したものである。すなわち、手動ハンドル３が直接ハンドルアダプタ９に固定されている。手動ハンドル３とハンドルアダプタ９との固定方法は、シェアピン16および段付ボルト22を用いて行なわれる。これらの部材の固定方法は、第１実施例における手動ハンドル３と中間プレート８との固定方法と同様にして行なうことができる。本実施例によれば、中間プレート８を省略したので、シェアピン16切断後の修復作業にやや時間を要するものの、初期費用を抑制できる利点がある。
【００３４】
図７は、第３実施例を示す断面図である。本実施例は従来技術の一つである、手動ハンドル３に一体化された駆動部材27と被動部材23との結合を摩擦結合としたトルク制限装置１に適用したものである。駆動部材27と被動部材23との間には、フリクションディスク24とフリクションプレート25が備えられ、皿ばね26により所定の押圧力で付勢されている。したがって、通常状態では摩擦結合により、駆動部材27から被動部材23にトルク伝達される。そして、規定以上のトルクが作用すると、駆動部材27は空転することになる。
【００３５】
また、前記手動ハンドル３側に固定された駆動部材27には周方向に長穴18が設けられており、その長穴18に挿通して前記被動部材23に固定された軸体22を備えている。軸体としては、前述した実施例１と同様の段付ボルト22を用いることができる。
【００３６】
このような構成により、本実施例においては過大トルクが作用すると、フリクションディスク24とフリクションプレート25との間に滑りが生じる。しかし、前記長穴18の長さに相当する角度だけ滑ると、長穴18の一面と段付ボルト22とが接することになる。その結果、駆動部材27と被動部材23とが空転した後においても、段付ボルト22を介して、手動ハンドル３から被動部材23へのトルク伝達が可能となる。
【００３７】
図８は、第４実施例を示す断面図である。本実施例も従来技術の一つである、手動ハンドル（図示せず）と一体化された駆動部材27と被動部材23との結合面に凹凸28を設け、該凹凸面へばね26により付勢した金属ボール29を押し付けて、規定以上のトルクが作用すると、駆動部材27が空転するようにしたトルク制限装置１に適用したものである。本実施例においては、被動部材23側の一面23aに周方向の凹凸28が複数箇所に設けられている。また、被動部材23側の一面23aに対向する駆動部材27の段部27aには、前記凹凸28に対応する位置に複数の穴27bが設けられている。さらに、前記複数の穴27bには所定の押圧力で付勢された金属ボール29が配置されている。したがって、通常状態では金属ボール29が凹凸28に係止することにより、駆動部材27から被動部材23にトルク伝達される。そして、規定以上のトルクが作用すると駆動部材27と被動部材23は空転を開始することになる。
【００３８】
また、駆動部材27と被動部材23にはフランジ31，32が設けられており、駆動部材27のフランジ31には上述した各実施例と同様にして長穴18が複数箇所に設けられている。一方、被動部材23のフランジ32には前記長穴18の位置に対応してタップ穴17が設けられている。そして、長穴18に挿通して前記被動部材23に固定された軸体22を備えている。軸体としては、前述した各実施例と同様の段付ボルト22を用いることができる。
【００３９】
このような構成により、本実施例においては過大トルクが作用すると、駆動部材27と被動部材23との間に空転が生じる。しかし、前記長穴18の長さに相当する角度だけ空転すると、長穴18の一面と段付ボルト22とが接することになる。その結果、駆動部材27と被動部材23とが空転した後においても、段付ボルト22を介して、駆動部材27から被動部材23へのトルク伝達が可能となる。
【００４０】
以上、本発明をいくつかの実施例に基づいて説明したが、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、種々の変形実施をすることができる。例えば上述した各実施例においては、長穴18をステムの軸方向と平行に設けたが、ステムの軸方向と直角方向に設けてもよい。また、上述した各実施例においては、軸体22と接してトルク伝達をする一面を長穴18として説明したが、長穴18のような閉じた係止部ではなく、切り欠き状の開いた係止部を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明によるトルク制限装置が適用されるバルブ駆動装置の縦断面図である。
【図２】図１中、本発明にかかる部分を示す断面図である。
【図３】本発明にかかる手動ハンドルの平面図である。
【図４】図３におけるＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図５】本発明にかかる手動ハンドルの平面図である。
【図６】本発明の第２実施例を示す断面図である。
【図７】本発明の第３実施例を示す断面図である。
【図８】本発明の第４実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  トルク制限装置
３  手動ハンドル
3a  取付け部（円環）
８  中間プレート
９  ハンドルアダプタ
16  シェアピン
18  長穴
19  合いマーク
21  溝
22  軸体（段付ボルト）
23  被動部材
27  駆動部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006153151.tif 000008
【図７】
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【図８】
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