(57)【要約】      （修正有）【課題】バルブの開閉を遠隔的に操作するとともに、バルブの開閉状態を遠隔的に確認することができるバルブ開閉装置、好ましくは、バルブ開閉装置の駆動部分やバルブ付近に通電箇所を設けることなく構成されたバルブ開閉装置を提供する。【解決手段】外周部に前記制御対象バルブ６１の開閉状態を光学的に識別する標識を有し、前記制御対象バルブ６１に嵌合され、前記制御対象バルブ６１の回転軸と同一の軸心で回転可能なバルブ嵌合部１２と、前記バルブ嵌合部１２と連動されてなり、前記バルブ嵌合部１２をその軸心に沿って回転させる、好ましくはゼンマイバネ１２から成るバルブ嵌合部回転手段と、前記バルブ嵌合部回転手段を制御する制御部７０と、前記標識を光ファイバー１３を通して読み取り、前記制御部７０に前記制御対象バルブの開閉状態を伝送する標識読み取り手段と、を備えてバルブ開閉装置を構成する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御対象バルブの回転軸を回転させて前記制御対象バルブを開閉するバルブ開閉装置であって、
外周部に前記制御対象バルブの開閉状態を光学的に識別する標識を有し、前記制御対象バルブに嵌合され、前記制御対象バルブの回転軸と同一の軸心で回転可能なバルブ嵌合部と、
前記バルブ嵌合部と連動されてなり、前記バルブ嵌合部をその軸心に沿って回転させるバルブ嵌合部回転手段と、
前記バルブ嵌合部回転手段を制御する制御部と、
前記標識を光ファイバーを通して読み取り、前記制御部に前記制御対象バルブの開閉状態を伝送する標識読み取り手段と、
を備えることを特徴とするバルブ開閉装置。
【請求項２】
前記バルブ嵌合部回転手段が、前記バルブ嵌合部の軸心と平行方向を軸心として巻回されたゼンマイバネである請求項１に記載のバルブ開閉装置。
【請求項３】
前記バルブ開閉状態読み取り手段によって読み取られた制御対象バルブの開閉状態を表示する表示部をさらに有する請求項１に記載のバルブ開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バルブ開閉動作の少なくとも一方を遠隔的に制御するバルブ開閉装置に関する。さらに詳述すれば、バルブ開閉状態を遠隔的に確認可能なバルブ開閉装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガスボンベや仕切弁のバルブを遠隔操作して該バルブを開閉するバルブ開閉装置が知られている。また、非常時等に該バルブを自動的に遮断する機能を併せ持つバルブ開閉装置が知られている。これらは、電磁ソレノイド等を遠隔的に操作してバルブの回転軸を回転させ、該バルブを開閉する装置である。しかし、バルブ開閉装置が故障する場合や、該装置の駆動部分に何らかの障害物等が介在してバルブ開閉動作を妨げることが考えられる。そのため、バルブ開閉の確実を期するためには、該バルブを直接目視して、意図したとおりにバルブが開閉されているか否かを確認する必要がある。
【０００３】
この問題を解決するために、ガスボンベ等に連結される圧力計や流量計等の検出値を伝送し、この検出値からバルブ開閉状態を検知することが考えられる。しかし、これらの手法によるバルブ開閉状態の検知は間接的なものであり、バルブ本体が真に開閉されたか否かを直接的に検知する手段ではない。したがって、従来、バルブが意図したとおりに開閉されているのか否かを遠隔的に検知する手段はなく、バルブの開閉の確実を期するためには、依然として該バルブを直接目視して確認する必要がある。
【０００４】
このように、バルブの開閉操作毎にバルブの開閉状態を直接目視して確認することは煩雑である。また、非常時等にはバルブを直接目視することができない場合もある。そのため、バルブの開閉を遠隔的に制御するとともに、該制御が確実になされて意図したとおりにバルブが開閉されているかを確認することができるバルブ開閉装置が求められている。
【０００５】
文献１には、リミットストッパーを備える羽根板検出機構を有するボンベ口金自動開閉装置が開示されている。この装置は、バルブの開閉状態を電気式又はエアー式のスイッチにより検知するが、電気式の場合はボンベ近傍に通電箇所を有するため、引火性雰囲気において使用し難い。引火性雰囲気においても使用可能とするためには、バルブ開閉装置の駆動部分に通電箇所を設けることなく構成することが好ましく、このように構成されたバルブ開閉装置は従来ないものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開昭６０−９１８９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、バルブの開閉を遠隔的に操作するとともに、バルブの開閉状態を遠隔的に確認することができるバルブ開閉装置を提供することである。さらには、バルブ開閉装置の駆動部分やバルブ付近に通電箇所を設けることなく構成されたバルブ開閉装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、上記課題を解決するため、バルブの開閉状態をバルブの回転軸と一体となって回転するバルブ嵌合部の外周部に、バルブの開閉状態を光学的に識別する標識を設けることに想到した。そして、この標識を光ファイバーを通して標識読み取り手段により光学的に検知する方法は、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
上記課題を解決する本発明は以下に記載するとおりである。
【００１０】
〔１〕  制御対象バルブの回転軸を回転させて前記制御対象バルブを開閉するバルブ開閉装置であって、
外周部に前記制御対象バルブの開閉状態を光学的に識別する標識を有し、前記制御対象バルブに嵌合され、前記制御対象バルブの回転軸と同一の軸心で回転可能なバルブ嵌合部と、
前記バルブ嵌合部と連動されてなり、前記バルブ嵌合部をその軸心に沿って回転させるバルブ嵌合部回転手段と、
前記バルブ嵌合部回転手段を制御する制御部と、
前記標識を光ファイバーを通して読み取り、前記制御部に前記制御対象バルブの開閉状態を伝送する標識読み取り手段と、
を備えることを特徴とするバルブ開閉装置。
【００１１】
〔２〕  前記バルブ嵌合部回転手段が、前記バルブ嵌合部の軸心と平行方向を軸心として巻回されたゼンマイバネである〔１〕に記載のバルブ開閉装置。
【００１２】
〔３〕  前記バルブ開閉状態読み取り手段によって読み取られたバルブの開閉状態を表示する表示部をさらに有する〔１〕に記載のバルブ開閉装置。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のバルブ開閉装置によれば、制御対象バルブの回転軸とともに回転するバルブ嵌合部の外周部に制御対象バルブの開閉状態を光学的に識別する標識を有しており、この標識を光ファイバーを通して読み取ることにより、制御対象バルブの現実の開閉状態を遠隔的に確認することができる。また、該標識は光ファイバーを通して遠隔的に検知するので、バルブ開閉装置の駆動部周辺に通電箇所が存在しない。そのため、本発明のバルブ開閉装置は引火性雰囲気においても使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明のバルブ開閉装置の一構成例を示す側面図である。
【図２】図２は、本発明のバルブ開閉装置の一構成例を示す底面図である。
【図３】図３は、本発明のバルブ開閉装置の一構成例を示す斜視図である。
【図４】図４は、バルブ嵌合部の外周部に付されている標識を展開して示す説明図である。
【図５】図５は、バルブ嵌合部の外周部に付された標識を示す説明図である。
【図６】図６は、本発明のバルブ開閉装置をガスボンベに取り付けた状態を示す説明図である。
【図７】図７は、圧縮気体を動力源とするバルブ嵌合部回転手段の一構成例を示す平面図である。
【図８】図８は、ロック機構の一構成例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。
【００１６】
先ず、本発明のバルブ開閉装置の一構成例について説明する。図１は、本発明のバルブ開閉装置の一構成例を示す側面図であり、図２は同底面図である。図３は、図１の駆動部１８の内部構造を説明する斜視図である。このバルブ開閉装置は、制御対象バルブを開ける動作はハンドル１４を手動で回転させて行い、制御対象バルブを閉める動作は遠隔制御によって行われる。
【００１７】
図１中、１８はバルブ開閉装置の駆動部である。１０は筐体であり、支柱３２を介し、固定具３０によって制御対象バルブ周辺に固定される。筐体１０内には、外周が円形のバルブ嵌合部１２が収納されている。バルブ嵌合部１２の上部には、回転軸２０が同一軸心で取り付けられている。バルブ嵌合部１２は、制御対象バルブ（不図示）に嵌合して該制御対象バルブの回転軸と同一軸心で回転可能に構成されている。バルブ嵌合部１２が回転することにより、制御対象バルブの回転軸は回転し、その回転方向に応じて制御対象バルブは開閉される。バルブ嵌合部１２の外周部には、制御対象バルブの開閉状態を光学的に識別する標識が付されている（後述）。
【００１８】
筐体１０内には、エアシリンダ２２とロック機構２４、ゼンマイバネ２６が配設されている。
【００１９】
ゼンマイバネ２６は、前記バルブ嵌合部の軸心と平行方向を軸心として巻回されている。ゼンマイバネ２６には、ゼンマイバネ２６と同一軸心でハンドル１４が取り付けられている。ハンドル１４の下方には、歯車１９ａが同一軸心で取り付けられており、歯車１９ａには歯車１９ｂが嵌合され、歯車１９ｂには歯車１９ｃが嵌合されている。歯車１９ｃには、回転軸２０が同一の軸心で取り付けられている。即ち、ハンドル１４の回転は、歯車１９ａ、１９ｂ、１９ｃを伝動して回転軸２０及びバルブ嵌合部１２を所定方向に回転させるように構成されている。また、ハンドル１４は、所定方向に回転させることによりゼンマイバネ２６を巻き上げられるように構成されており、巻き上げられたゼンマイバネ２６は、歯車１９ａ、１９ｂ、１９ｃを伝動して回転軸２０及びバルブ嵌合部１２をその軸心に沿って前記所定方向と反対方向に回転させるように付勢される。
【００２０】
エアシリンダ２２には、駆動ガス供給管１７の一端が駆動ガス供給口１６を介して接続されている。駆動ガス供給管１７の他端は、不図示の駆動ガス供給源側に接続されている。エアシリンダ２２には、ロック機構２４が連結されている。エアシリンダ２２は、エアシリンダ２２内に駆動ガスが所定圧力で充填されている間、ロック機構２４を作動させるように構成されている。
【００２１】
駆動ガス供給管１７から供給される駆動ガスの流量は、不図示の制御部によって調整される。駆動ガスは、特に限定されないが、圧縮空気や窒素ガスが好ましい。
【００２２】
ロック機構２４は、その作動時に回転軸２０及びバルブ嵌合部１２を所定方向へ回転不能にするように構成されている。図１においては、その詳細な構造は図示していない。
【００２３】
図８は、ロック機構の一例を示す説明図である。歯車１９ｂには、ラチェット機構を有するラチェットギア８１が同一の軸心で固定されている。ラチェットギア８１は、ゼンマイバネ２６の巻き上げ時には回転せず、ゼンマイバネ２６が元に戻る際にのみ回転するように構成されている。ラチェットギア８１には、ヘリカル歯車８３が固定された歯車８２が嵌合されており、ヘリカル歯車８３には、ねじ歯車８４が嵌合されている。ねじ歯車８４には、羽根状のダンパー８５が固定されている。ダンパー８５付近には、ロック軸Ｂ ８６が配設されている。ロック軸Ｂ ８６は、ロック軸Ａ ８７が連結されている。ロック軸Ａ ８７とロック軸Ｂ ８６は、一方が上昇する時、他方が降下するように構成されている。ロック軸Ｂ ８６が降下している時、ダンパー８５は回転不能となり、ロック軸Ｂ ８６が上昇している時、ダンパー８５は回転可能になるように構成されている。ロック軸Ｂ ８６は、バネ８６ａにより上昇方向に付勢されている。
【００２４】
エアシリンダ２２は、シリンダ内の圧力に応じてロッド（不図示）を突出させてロック軸Ａ ８７及びロック軸Ｂ ８６を上下動させることができるように構成されている。エアシリンダ２２は、シリンダ内が所定圧力である間、ロック軸Ｂ ８６を降下させるとともに、ロック軸Ａ ８７を上昇させる。これにより、ダンパー８５の回転を止める。一方、シリンダ内が所定圧力を下回ると、ロック軸Ｂ ８６はバネ８６ａの付勢により上昇するとともに、ロック軸Ａ ８７を降下させる。これにより、ダンパー８５の回転を可能にする。
【００２５】
ゼンマイバネ２６の巻き上げ方向においては、歯車１９ａ〜１９ｃは回転するが、ラチェットギア８１はラチェット機構が働くため、回転しない。そのため、ゼンマイバネ２６は、ロック機構２４の動作に関係なく巻き上げることができる。一方、巻き上げられたゼンマイバネ２６が元に戻る方向においては、ラチェットギア８１は回転可能方向であるため回転する。この時のラチェットギア８１の回転は、歯車８２、ヘリカル歯車８３、ねじ歯車８４を順次介してダンパー８５に伝動される。この構成により、ロック軸Ｂ ８６を降下させてダンパー８５を係止している間、ラチェットギア８１は回転せず、ゼンマイバネ２６は元に戻ることができない。したがって、エアシリンダ２２内の圧力を遠隔制御することにより、ロック軸Ｂ ８６の動きを制御して、巻き上げられたゼンマイバネ２６が元に戻ることを許容するか否かを制御することができる。なお、ロック軸Ａ ８７を手動で押下げることにより、エアシリンダ２２内の圧力にかかわらず、ダンパー８５の係止を解除することもできる。
【００２６】
筐体１０の前記バルブ嵌合部１２が位置する箇所には、該バルブ嵌合部１２の外周面に施した前記標識を覗き見ることができる標識読取口１１が穿設されており、該標識読取口１１には光ファイバー１３の一端が取り付けられている。光ファイバー１３の他端は、不図示の標識読取機に接続されている。標識読取機（バルブ開閉状態読み取り手段）は、光ファイバー１３を通して、標識読取口１１に対応する部分に表示されているバルブ嵌合部１２の外周部に表示されている標識を光学的に読み取る。標識読取機は、光源と受光素子とからなる。光源から照射されて標識によって反射される光の光量を受光素子によって読み取る。標識読取機は、不図示の制御部に読み取り信号を伝送するように構成されている。
【００２７】
図４は、バルブ嵌合部１２の外周部に付されている標識を展開して説明する説明図である。この標識は、図５に示すように、バルブ嵌合部１２の外周部に沿って付される。図４において２段標記されている標識の内、上段は光学的に検知可能なように、光の反射率が異なる２領域に分割されている。図４中、５０は黒色で塗りつぶされている黒色標識であり、５１は白色で塗りつぶされている白色標識である。バルブ嵌合部１２は、制御対象バルブに嵌合されて、制御対象バルブとともに回転するため、制御対象バルブのバルブ状態を上記標識によって識別することが可能になっている。具体的には、図１における標識読取口１１に対応する箇所に黒色標識５０が位置している時、制御対象バルブは閉じられている状態であり、同じく白色標識５１が位置している時、制御対象バルブは開かれている状態である。なお、下段の表示は、人間が直接目視して制御対象バルブの開閉状態を確認するための表示であり、本発明においては必須ではない。
【００２８】
次に、図面を参照しながら、本発明のバルブ開閉装置の動作について説明する。図６は、本発明のバルブ開閉装置１００の駆動部１８をガスボンベに取り付けた状態を示す説明図である。図６中、６０はガスボンベであり、その頭頂部には制御対象バルブ６１が形成されている。先ず、制御対象バルブ６１にバルブ嵌合部１２が嵌合される。バルブ開閉装置１００の筐体１０は、支柱３２を介して固定具３０によってガスボンベ６０に固定される。これにより、バルブ嵌合部１２と制御対象バルブ６１とは、同一の軸心で一体となって回転する。
【００２９】
ガスボンベ６０の制御対象バルブ６１を開く場合、ハンドル１４を手動で所定方向に回転させる。これにより、ゼンマイバネ２６が巻き上げられるとともに、回転軸２０及びバルブ嵌合部１２がその軸心に沿って回転し、制御対象バルブ６１が開かれる（以下の説明において、この時のバルブ嵌合部１２の回転方向を「Ａ方向」ともいい、その反対方向を「Ｂ方向」ともいう）。バルブ嵌合部１２は、巻き上げられたゼンマイバネ２６によってＢ方向、即ち制御対象バルブ６１を閉じる方向に付勢される。この時、制御部７０は、制御信号により駆動ガス供給管１７に介装されている三方電磁弁７３を作動させて、駆動ガスをエアシリンダ２２内に送る。エアシリンダ２２内が所定圧力に達すると、エアシリンダ２２は、ロック機構２４を作動させてバルブ嵌合部１２のＢ方向への回転を抑止する。これにより、制御対象バルブ６１は開いた状態が保持される。この時、標識読取口１１部分には、バルブ嵌合部１２の外周部に表示された白色標識５１が表示されている。この標識は、光ファイバー１３を通して標識読取機５２によって読み取られ、制御部７０に「バルブ開」の信号を伝送する。制御部７０は該「バルブ開」の信号を受信して、「バルブ開」に対応する表示灯７１を点灯させる。
【００３０】
ガスボンベ６０の制御対象バルブ６１を閉じる場合、制御部７０は三方電磁弁７３を作動させてエアシリンダ２２内の駆動ガスを排気する。これにより、ロック機構２４が解除される。ロック機構が解除されると、ゼンマイバネ２６による付勢によってバルブ嵌合部１２がＢ方向に回転する。このようにしてガスボンベ６０の制御対象バルブ６１が閉じられる。この時、標識読取口１１部分には、バルブ嵌合部１２の外周部に表示された黒色標識５０が表示されている。この標識は、光ファイバー１３を通して標識読取機５２によって読み取られ、制御部７０に「バルブ閉」の信号を伝送する。制御部７０は該「バルブ閉」の信号を受信して、「バルブ閉」に対応する表示灯７２を点灯させる。
【００３１】
以上のようにして、本バルブ開閉装置１００により制御対象バルブ６１の開閉操作が行われるとともに、制御対象バルブ６１の現実の状態を制御部７０に伝送する。これにより、人が制御対象バルブを直接目視しなくても、制御対象バルブの状態を把握することができる。
【００３２】
本バルブ開閉装置１００は、その駆動部分１８に通電部を有さないため、引火性雰囲気においても使用可能である。
【００３３】
三方電磁弁７３は、非通電時にエアシリンダ２２内の駆動ガスを排気するように構成することが好ましい。これにより、停電時に制御対象バルブを自動的に閉止することができる。この場合、停電時にも制御対象バルブ６１の状態を確認できるようにするために、標識読取機５２に予備電源等を備えておくこともできる。本発明のバルブ開閉装置には、公知の地震センサやガスセンサ、火災センサ等を接続し、地震時やガス漏れ時、火災時に制御対象バルブを閉じるように構成することもできる。
【００３４】
上記説明において、バルブ開閉装置１００は、バルブを開ける動作はハンドル１４を手動で回転させて行い、バルブを閉める動作を遠隔制御によって行うように構成したが、これに限らず、バルブを開ける動作も遠隔制御によって行うように構成しても良い。
【００３５】
上記説明において、バルブ嵌合部回転手段としてゼンマイバネ２６を動力源として用いたが、これに限らず、空圧や油圧、各種弾性体等を動力源として構成しても良い。
【００３６】
図７は圧縮気体を動力源とするバルブ嵌合部回転手段の一構成例を示す平面図である。図７中、４０は空圧アクチュエーターであり、内部に円筒状の空間が形成されているボディ４１には、２つの給排気口４５、４６が形成されている。給排気口４５、４６には、外部から圧縮気体を給排気する給排気管が接続され、給排気コントローラーによって給排気が制御される（不図示）。ボディ４１内には、シャフト４２、シャフト４２と一体でありボディ４１内を摺動するベーン４３、ストッパ４４が配設されている。この空圧アクチュエーター４０は、給排気口４５からボディ４１内に圧縮気体が送られると、その圧力によってベーン４３がシャフト４２の回転軸を軸心として時計回りに回動する。その結果、シャフト４２の回転軸は、時計周りに回転する。一方、給排気口４６からボディ４１内に圧縮気体が送られると、その圧力によってベーン４３がシャフト４２の回転軸を軸心として反時計回りに回動する。その結果、シャフト４２の回転軸は、反時計周りに回転する。シャフト４２の回転を図１の回転軸２０に伝動することにより、制御対象バルブの開閉を制御することができる。
【００３７】
上記説明において、バルブ嵌合部１２の外周部に表示する標識は、白色部分と黒色部分で構成したが、これに限らず、光の反射率が相違するあらゆる素材で構成することができる。また、この標識は、バルブ嵌合部１２の外周部にシール等を貼り付けて形成することもできるし、直接塗装して形成しても良い。
【００３８】
上記説明において、標識読取機５２や三方電磁弁７３は、制御部７０とは分離して設置しているが、これに限らず、制御部７０内に内蔵させても良い。制御部７０はどこに設置しても良いが、駆動部１８を引火性雰囲気において使用する場合には、引火性雰囲気外に設置するか、防爆構造とすることが好ましい。制御部７０には、制御信号どおりに制御対象バルブが作動しなかった場合に、異常を知らせる表示灯を備えていても良い。
【００３９】
光ファイバー１３の長さは特に限定されないが、２ｍ以上であることが好ましい。
【００４０】
上記説明において、制御部７０はバルブ開閉装置１台のみを制御しているが、これに限らず、複数のバルブ開閉装置を制御することも可能である。
【００４１】
上記説明において、バルブ開閉装置１００はガスボンベ６０に直接固定したが、これに限らず、ガスボンベ６０及びバルブ開閉装置１００をそれぞれ壁や柱等に固定しても良い。また、上記説明において、バルブ開閉装置１００はガスボンベ６０のバルブ６１に適用したが、これに限らず、各種配管に介装される仕切弁に適用することもできる。その場合は、固定具３０や支柱３２を適宜設計変更して仕切弁の弁体付近に固定すればよい。
【符号の説明】
【００４２】
１００・・・バルブ開閉装置
１０・・・筐体
１１・・・標識読取口
１２・・・バルブ嵌合部
１３・・・光ファイバー
１４・・・ハンドル
１６・・・駆動ガス供給口
１７・・・駆動ガス供給管
１８・・・駆動部
１９ａ、１９ｂ、１９ｃ・・・歯車
２０・・・回転軸
２２・・・エアシリンダ
２４・・・ロック機構
２６・・・ゼンマイバネ
３０・・・固定具
３２・・・支柱
４０・・・空圧アクチュエーター
４１・・・ボディ
４２・・・シャフト
４３・・・ベーン
４４・・・ストッパ
４５、４６・・・給排気口
５０・・・黒色標識
５１・・・白色標識
５２・・・標識読取機
６０・・・ガスボンベ
６１・・・制御対象バルブ
７０・・・制御部
７１・・・表示灯
７２・・・表示灯
７３・・・三方電磁弁
８１・・・ラチェットギア
８２・・・歯車
８３・・・ヘリカル歯車
８４・・・ねじ歯車
８５・・・ダンパー
８６・・・ロック軸Ｂ
８６ａ・・・バネ
８７・・・ロック軸Ａ
【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】
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【図７】
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【図８】
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