(57)【要約】【課題】  弁体による流路の開閉操作を一定の締め付け力で行うことができ、繰り返し使用しても弁体の摩耗や損傷が少なく、長期間に亘って安定した流量制御が可能であり、流路の開放を確実に行うことができ、低コストでの製造が可能なトルクリミッター付きハンドル及びこれを備えた流体制御器を提供すること。【解決手段】  回転動作により弁体等を上下動させる操作機構と接続されたハンドル本体と、ハンドル本体に被嵌された蓋体とからなり、ハンドル本体にはラチェット車が設けられ、蓋体には支軸を中心に回動可能なラチェット爪と、ラチェット爪をラチェット車外周面の歯と係合する方向へと回動させる力を付勢するバネが設けられ、バネは蓋体を一方向に回転させた時にのみラチェット爪から収縮方向の押圧力を受け、押圧力が所定値以上のときに歯との係合が解除される角度までラチェット爪の回動を許容すべく収縮するトルクリミッター付きハンドルとする。【選択図】  図１
2006138422.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンドルの回転動作により上下動する操作機構を有する機器において用いられるトルクリミッター付きハンドルであって、前記操作機構と接続されたハンドル本体と、該ハンドル本体に被嵌された蓋体とからなるとともに、前記ハンドル本体にはラチェット車が設けられ、前記蓋体には支軸を中心に回動可能なラチェット爪と、該ラチェット爪を前記ラチェット車外周面の歯と係合する方向へと回動させる力を付勢するバネが設けられ、該バネは、前記蓋体を一方向に回転させた時にのみラチェット爪から収縮方向の押圧力を受けるとともに、該押圧力が所定値以上となったときに前記歯との係合が解除される角度までラチェット爪の回動を許容すべく収縮するように構成されてなることを特徴とするトルクリミッター付きハンドル。
【請求項２】
流路が設けられた弁箱と、前記流路を開放又は閉鎖する弁体と、該弁体の上面側にその下端部が接続されて設けられた操作機構と、該操作機構を上下動させるハンドルとが備えられてなる流体制御器であって、前記ハンドルは、前記操作機構と接続されたハンドル本体と、該ハンドル本体に被嵌された蓋体とからなるとともに、前記ハンドル本体にはラチェット車が設けられ、前記蓋体には支軸を中心に回動可能なラチェット爪と、該ラチェット爪を前記ラチェット車外周面の歯と係合する方向へと回動させる力を付勢するバネが設けられ、該バネは、前記蓋体を一方向に回転させた時にのみラチェット爪から収縮方向の押圧力を受けるとともに、該押圧力が所定値以上となったときに前記歯との係合が解除される角度までラチェット爪の回動を許容すべく収縮するように構成されてなることを特徴とする流体制御器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はトルクリミッター付きハンドル及びこのハンドルを備えた流体制御器に関し、より詳しくは、過剰なトルクが加わることを防ぐことができるトルクリミッター付きハンドル並びに流体制御器の開閉操作を行う際に常に一定の締め付け力で行うことによって、弁体が過締めによって変形することを防止し、繰り返し使用しても弁体の摩耗や損傷が少なく、長期間に亘って安定した流量制御を行うことが可能なトルクリミッター付きハンドルを備えた流体制御器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、腐食性流体や高純度が要求される流体を取り扱う化学工業プラントにおいては、流体の流量制御のためにダイヤフラム弁が使用されている。
このダイヤフラム弁としては、例えば図５に示すように、流路（Ａ−１）を備えた弁箱（Ａ）と、この流路（Ａ−１）に対して当接離間するダイヤフラム（Ｂ）と、このダイヤフラム（Ｂ）の周縁部を固定する挟持部材（Ｃ）と、ダイヤフラム（Ｂ）の当接離間を操作する操作機構（Ｄ）と、この操作機構（Ｄ）と連結されたハンドル（Ｅ）とから構成されたものが挙げられる。
【０００３】
このダイヤフラム弁においては、図６及び図７に示すように、ハンドル（Ｅ）の内部に操作機構（Ｄ）の一部を構成する操作棒（Ｄ−１）が嵌着されており、ハンドル（Ｅ）の回動に伴って操作棒（Ｄ−１）が上下動される構成となっている。
そして、ハンドル（Ｅ）を回動させると、このハンドル（Ｅ）と連結されている操作機構（Ｄ）が上下動し、この操作機構（Ｄ）の上下動によりダイヤフラム（Ｂ）が弁箱（Ａ）の当接部分（Ａ−２）に圧接又は離間して、流路（Ａ−１）を開放又は閉鎖する。
【０００４】
以上のようなダイヤフラム弁（Ｚ）において、ダイヤフラム（Ｂ）は常に流体と接しているために、通常、耐食性及び屈曲性に優れた軟質のゴム材料により構成されている。
このように、軟質のゴム材料によって流路（Ａ−１）の開閉が行われるために、流体の流れに大きな抵抗を与えることがなく、しかも密封性に優れ、流体の漏洩がなく、そのうえ腐食の虞がないなど、酸等の化学薬品を遮断するには優れた特徴を備えた流体制御器であった。
【０００５】
しかしながら、上記構成からなる従来のダイヤフラム弁（Ｚ）では、流路（Ａ−１）の閉鎖時にダイヤフラム（Ｂ）の損傷を招きやすく、繰り返し長期間に亘って使用するに従ってダイヤフラムの劣化や疲労が著しくなり、長年にわたって安定した流量制御を行うことができないという課題が存在した。
すなわち、上記構成のダイヤフラム弁（Ｚ）では、ハンドル（Ｅ）の回動によって操作機構（Ｄ）を下動させ、ダイヤフラム（Ｂ）を所定の当接部分（Ａ−２）に圧接することによって流路（Ａ−１）の閉鎖が行われるが、この流路閉鎖時におけるハンドル（Ｅ）の締め付けが必要以上に強くなる場合が多く、軟質のゴム材料からなるダイヤフラム（Ｂ）に過度の負荷を与えることから、長年の繰り返しの使用に伴って損傷や摩耗を生じ易く、長期間に亘って安定した流量制御を行うことができなかった。
【０００６】
このような問題点に鑑みて、本願出願人は先に下記特許文献１に開示された技術を創出している。
この特許文献１の開示技術は、ダイヤフラムによる流路の開閉操作を常に一定の締め付け力で行うことができ、繰り返し使用してもダイヤフラムの摩耗や損傷が少なく、長期間に亘って安定した流量制御を行うことが可能となる優れた技術であった。
【０００７】
しかしながら、この特許文献１の開示技術は、球状の伝達材の下端部を弾性部材の付勢力によって半球状に形成された凹部に嵌入させる構成とされているため、流路の開放が良好に行えない場合があった。
すなわち、この開示技術の構成では、ハンドルを左右どちらの方向に回動させた場合でも同じ抵抗力が働くこととなるため、本来、過剰締め付けを防止するためには、流路閉鎖方向（締め付け方向）へのハンドルの回動のみを防止すればよい（即ち、ハンドルを空回りさせる）にも拘らず、流路開放方向へのハンドルの回動までもが困難或いは不可能になってしまう場合があるという問題があった。
また、部品点数が多いために、量産に不向きであり、低コストでの製造が難しいという問題もあった。
【０００８】
一方、弁の開閉機構においてラチェット機構を用いる技術自体は従来より公知である（例えば、下記特許文献２及び３）。
しかしながら、特許文献２の開示技術が、電気や流体圧力を利用することなく機械的に弁を自動開閉することを目的とした技術であり、特許文献３の開示技術が、田畑やゴルフ場など多数の区域に水や肥料を供給するために、給液のための弁作動の全てを、分配すべき液体の最先の弁筺に対する流体の断続により行えるようにするための技術であることからも分かるように、過剰トルクの防止を目的としてラチェット機構を用いた技術、とりわけ流体制御器において過剰トルクによる弁体の損傷防止を目的としてラチェット機構を用いた技術は従来存在していなかった。
【０００９】
【特許文献１】特許第３３５８１４７号公報
【特許文献２】実開平５−５３８７９号公報
【特許文献３】実開昭５７−９４７７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記した従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、ダイヤフラム等の弁体による流路の開閉操作を常に一定の締め付け力で行うことができ、繰り返し使用してもダイヤフラム等の弁体の摩耗や損傷が少なく、長期間に亘って安定した流量制御を行うことが可能であり、しかも流路の開放を確実に行うことができるとともに、低コストでの製造を可能とし得る流体制御器、及び、流体制御器等のハンドルの回転動作により上下動する操作機構を有する機器において過剰なトルクが加わることを防ぐために好適に用いられるトルクリミッター付きハンドルを提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に係る発明は、ハンドルの回転動作により上下動する操作機構を有する機器において用いられるトルクリミッター付きハンドルであって、前記操作機構と接続されたハンドル本体と、該ハンドル本体に被嵌された蓋体とからなるとともに、前記ハンドル本体にはラチェット車が設けられ、前記蓋体には支軸を中心に回動可能なラチェット爪と、該ラチェット爪を前記ラチェット車外周面の歯と係合する方向へと回動させる力を付勢するバネが設けられ、該バネは、前記蓋体を一方向に回転させた時にのみラチェット爪から収縮方向の押圧力を受けるとともに、該押圧力が所定値以上となったときに前記歯との係合が解除される角度までラチェット爪の回動を許容すべく収縮するように構成されてなることを特徴とするトルクリミッター付きハンドルに関する。
【００１２】
請求項２に係る発明は、流路が設けられた弁箱と、前記流路を開放又は閉鎖する弁体と、該弁体の上面側にその下端部が接続されて設けられた操作機構と、該操作機構を上下動させるハンドルとが備えられてなる流体制御器であって、前記ハンドルは、前記操作機構と接続されたハンドル本体と、該ハンドル本体に被嵌された蓋体とからなるとともに、前記ハンドル本体にはラチェット車が設けられ、前記蓋体には支軸を中心に回動可能なラチェット爪と、該ラチェット爪を前記ラチェット車外周面の歯と係合する方向へと回動させる力を付勢するバネが設けられ、該バネは、前記蓋体を一方向に回転させた時にのみラチェット爪から収縮方向の押圧力を受けるとともに、該押圧力が所定値以上となったときに前記歯との係合が解除される角度までラチェット爪の回動を許容すべく収縮するように構成されてなることを特徴とする流体制御器に関する。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る発明によれば、蓋体を一方向に所定トルク以上で回転させた場合のみに、ラチェット車の歯とラチェット爪との係合が解除され、これにより蓋体がハンドル本体に対して空回りするようになる。従って、例えば、ハンドルを所定のトルク値以上で締め付けたとしても、その締め付け力が操作機構へと伝達されることがなく、過剰トルクの防止が必要とされる各種の機器に対して幅広く好適に用いることが可能なハンドルとなる。
【００１４】
請求項２に係る発明によれば、蓋体を、流路を閉鎖する方向に回動させたときに一定以上の負荷が加わった場合には空回りさせることができ、流路を開放する方向に回動させた場合には確実にその力をハンドルへと伝えて流路の開放を行うことができるので、弁体による流路の開閉操作を常に一定の締め付け力で行うことができ、繰り返し使用してもダイヤフラム等の弁体の摩耗や損傷が少なく、長期間に亘って安定した流量制御を行うことが可能であり、更には、部品点数を少なくすることができるので、低コストでの製造が可能な流体制御器となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係るトルクリミッター付きハンドル及びこのハンドルを備えた流体制御器の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
本発明に係るトルクリミッター付きハンドルは、ハンドルの回転動作により上下動する操作機構を有する機器において用いられるものであって、トルク管理が必要である（過剰トルクの発生を防ぐ必要がある）任意の機器に対して適用可能である。その用途については特に限定されるものではないが、本明細書ではその代表的な適用例である流体制御器について説明する。
【００１６】
図１は本発明に係るトルクリミッター付きハンドルの上蓋を外した状態の平面図であり、図２は本発明に係るハンドル（図１示のハンドル）を備えた流体制御器全体の縦断面図である。
図示の如く、本発明に係る流体制御器（１）は、流路（２１）が設けられた弁箱（２）と、前記流路（２１）を開放又は閉鎖する弁体（３）と、この弁体（３）の周縁部を弁箱（２）との間で挟持固定する挟持部材（ボンネット）（４）と、弁体（３）の上面側にその下端部が接続されて設けられた操作機構（５）と、この操作機構（５）を上下動させるハンドル（６）とを備えている。
【００１７】
尚、図示例では、本発明に係る流体制御器として、弁体（３）がダイヤフラムからなるダイヤフラム弁を示しているため、以下の説明では弁体（３）をダイヤフラム（３）として説明する。
但し、本発明の適用対象はダイヤフラム弁に限定されず、過度の締め付けによる変形が懸念される流体制御器全般に対して適用可能であり、例えば、ダイヤフラム弁以外に、ディスク弁、ニードル弁、プラグ弁、ベローズ弁等に対して適用することができる。
従って、本発明における弁体（３）には、ダイヤフラム以外にこれら他の種類の流体制御器に用いられる流路を開閉するための弁体も含まれるものである。
【００１８】
ハンドル（６）は、操作機構（５）の上部に同軸に接続されたハンドル本体（６２）と、このハンドル本体（６２）の外側に被嵌された蓋体（６１）とから構成され、蓋体（６１）の上部には上蓋（６３）が嵌めこまれている。
ハンドル本体（６２）は、その上端部の外周面に一定間隔で突設された多数の歯を有している。これら多数の歯は夫々後述するラチェット爪と噛み合うことができ、全体としてラチェット車（７）を構成している。
【００１９】
蓋体（６１）には、支軸（８１）を中心に回動可能なラチェット爪（８）と、このラチェット爪（８）を上記したラチェット車（７）の外周面の歯と係合する（噛み合う）方向（図１にて反時計回り方向）へと回動させる力を付勢するバネ（９）が設けられている。
尚、ラチェット爪（８）は、上記した如くバネ（９）の付勢力を受けて歯との係合方向へと回動するが、ラチェット爪（８）がラチェット車（７）の歯から完全に外れてしまうことを防ぐために、壁面（１０）によって一定角度以上の回動ができないように規制されている。
【００２０】
バネ（９）は、蓋体（６１）に設けられた円柱状の空洞部内に収容されており、蓋体（６１）を一方向（図１にて時計回り方向）に回転させると、静止状態のラチェット車（７）の歯から受ける反力によってラチェット爪（８）から収縮方向の押圧力を受ける（図３参照）。尚、バネ（９）の収縮方向はラチェット車（７）の接線方向と一致する。
そして、この押圧力が所定値以上となると、バネ（９）が収縮して、ラチェット爪（８）は一方向（図１にて時計回り方向）へと回動し、ラチェット車（７）の歯を乗り越えることにより歯との係合が解除される（図４参照）。すると、蓋体（６１）の回転トルクがハンドル本体（６２）へと伝達されなくなり、蓋体（６１）は空回りする。
また、押圧力が所定値未満のときは、バネ（９）の収縮が起こらないか若しくは少ないために、ラチェット爪（８）とラチェット車（７）の歯との係合は解除されない。従って、蓋体（６１）の回転トルクがハンドル本体（６２）へと伝達され、蓋体（６１）とハンドル本体（６２）は一体的に回転する。
【００２１】
一方、蓋体（６１）を逆方向（図１にて反時計回り方向）に回転させた場合は、バネ（９）はラチェット爪（８）から収縮方向の押圧力を受けないため収縮せず、そのため、ラチェット爪（８）とラチェット車（７）の歯との係合は解除されない。従って、蓋体（６１）の回転トルクがハンドル本体（６２）へと伝達され、蓋体（６１）とハンドル本体（６２）は一体的に回転する。
【００２２】
上記作用において、蓋体（６１）が空回りをはじめる回転トルクは、バネ（９）の強さを調整することによって任意に設定することができる。
バネ（９）の強さの調整は、バネ定数の異なるバネに交換することにより行ってもよいし、蓋体（６１）の空洞部内に組み込んだ状態における自然長からの収縮量を調整することにより行ってもよい。
【００２３】
図示例では、後者の調整方法を採ることができる構成が備えられている。
具体的には、ラチェット爪（８）と調整板（１１）の表面の間にバネ（９）が介在されており、調整板（１１）の裏面にネジ（１２）の先端部が当接している。そして、ネジ（１１）は蓋体（６１）に設けられたネジ穴に螺着されており、外部からドライバーや六角レンチ等を挿入して回転させることが可能となっている。
かかる構成によれば、ネジ（１２）を回転させてネジ穴に沿って進退させると、これに伴って調整板（１１）が空洞部内で進退し、バネ（９）の自然長からの収縮量が変化し、これによって蓋体（６１）が空回りをはじめる回転トルクが容易に調整される。
【００２４】
以下、上記構成からなるハンドルを有する流体制御器の作用について説明する。
流路（２１）を閉鎖する場合、ハンドル（６）の蓋体（６１）を締付け方向（時計回り）に回転させる。
このとき、蓋体（６１）の回転トルクが一定値未満であった場合、バネ（９）の収縮が起こらないか若しくは少ないために、ラチェット爪（８）とラチェット車（７）の歯との係合は解除されない。
そのため、蓋体（６１）の回転トルクがハンドル本体（６２）へと伝達され、蓋体（６１）とハンドル本体（６２）は一体的に回転し、ハンドル本体（６２）の回転に伴って操作機構（５）が下降することにより、ダイヤフラム（３）が流路（２１）のシール座（２２）に当接して流路（２１）が閉鎖される。
【００２５】
ダイヤフラム（３）が流路（２１）のシール座（２２）に当接した状態で更にハンドル（６）を同方向に回し続けると、蓋体（６１）の回転トルクが一定値以上となる。すると、バネ（９）が収縮して、ラチェット爪（８）が回動し、ラチェット車（７）の歯との係合が解除される。
そのため、蓋体（６１）の回転トルクがハンドル本体（６２）へと伝達されなくなり、蓋体（６１）は空回りするので、ダイヤフラム（３）に過剰な圧力が加わるのを防ぐことができる。
【００２６】
流路（２１）を開放する場合、ハンドル（６）の蓋体（６１）を緩み方向（反時計回り）に回転させる。
この場合、バネ（９）はラチェット爪（８）から収縮方向の押圧力を受けないため収縮せず、そのため、ラチェット爪（８）とラチェット車（７）の歯との係合は解除されない。
そのため、蓋体（６１）の回転トルクがハンドル本体（６２）へと伝達され、蓋体（６１）とハンドル本体（６２）は一体的に回転し、ハンドル本体（６２）の回転に伴って操作機構（５）が上昇することにより、ダイヤフラム（３）が流路（２１）のシール座（２２）から離間して流路（２１）が開放される。
【００２７】
本発明に係る流体制御器においては、蓋体（６１）が空回りをはじめる回転トルクは、ダイヤフラム（３）の損傷が生じない程度の値に設定される。
これにより、ダイヤフラム（３）に過剰な圧力が加わって損傷することを防止することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、トルク管理が要求される機器、例えば化学工業プラント等において流体の流量制御を行うための流体制御器に対して好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係るトルクリミッター付きハンドルの上蓋を外した状態の平面図である。
【図２】本発明に係るハンドル（図１示のハンドル）を備えた流体制御器全体の縦断面図である。
【図３】本発明に係るトルクリミッター付きハンドルの作用を説明する図である。
【図４】本発明に係るトルクリミッター付きハンドルの作用を説明する図である。
【図５】従来のダイヤフラム弁の一例を示す断面図である。
【図６】図５に示したダイヤフラム弁のハンドルの一例を示す平面図である。
【図７】図６のＣ−Ｃ’断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１      流体制御器
２      弁箱
２１    流路
３      弁体（ダイヤフラム）
４      挟持部材
５      操作機構
６      ハンドル
６１    蓋体
６２    ハンドル本体
７      ラチェット車
８      ラチェット爪
８１    支軸
９      バネ
【図１】
2006138422.tif 000003
【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】
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【図７】
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