(57)【要約】      （修正有）【課題】瞬間的に遮蔽又は開放するバルブにおいて、構造を簡易にするとともに、故障も生じにくい構造を提供する。【解決手段】弁体２０が平行移動することで、弁体が弁座を開閉するバルブＸにおいて、前記弁体に固定され、前記移動方向に延びる棒体からなる弁棒３０と、前記弁棒又は前記弁体を、前記弁体が弁座を閉じるように付勢する圧縮バネ５０等の弾性体とを設ける。さらに、前記弁棒を前記移動方向に移動させるように、前記弁棒に平行に直接的又は間接的に固定されるラック６０と、円周状に配列される歯が一定範囲で存在しない、前記ラックに係合するピニオン７０と、前記ピニオンを回転させる回転手段とを設ける。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
弁体が平行移動することで、弁体が弁座を開閉するバルブであって、
前記弁体に固定され、前記移動方向に延びる棒体からなる弁棒と、
前記弁棒又は前記弁体を、前記弁体が弁座を閉じるように付勢する弾性体と、
前記弁棒を前記移動方向に移動させるように、前記弁棒に平行に直接的又は間接的に固定されるラックと、
円周状に配列される歯が一定範囲で存在しない、前記ラックに係合するピニオンと、
前記ピニオンを回転させる回転手段と
を有する瞬間遮蔽バルブ。
【請求項２】
弁体が平行移動することで、弁体が弁座を開閉するバルブであって、
前記弁体に固定され、前記移動方向に延びる棒体と、
前記弁棒又は前記弁体を、前記弁体が弁座を開くように付勢する第一の弾性体と、
前記弁棒を前記移動方向に移動させるように、前記弁棒に平行に直接的又は間接的に固定されるラックと、
円周状に配列される歯が一定範囲で存在しない、前記ラックに係合するピニオンと、
前記ピニオンを回転させる回転手段とを有し、
前記弁体が閉じた状態から前記ラックが前記弁体を閉じる方向にさらに移動できるように、前記ラックと前記弁棒との接合部又は前記弁棒の一部には遊びが形成されるとともに、前記第一の弾性体よりも弾性力の強い第二の弾性体により前記遊び部分は前記ラックが前記弁体が開く方向に向かうように付勢されている
瞬間開放バルブ。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、短時間で遮蔽もしくは開放できるバルブの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、瞬間的に開閉するバルブとしてバタフライ弁が多く使用されるが、バタフライ弁は大きな水路などで用いる場合、弁体が重くなり瞬間的な開閉が難しくなる。大きなバルブとして瞬間的な弁体の開閉を実現する場合は、仕切弁や玉形弁のように弁体が平行に進退するものの方が望ましい。
例えば、このような弁体の構造としては、例えば下記特許文献に示されるように、弁棒に係合して、弁棒を進退させる進退機構と、進退機構と弁棒との係合を瞬時に開放する開放機構とを組み合わせることが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開９−２４８０７７号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このように進退機構と開放機構とを別々に設けると、構造が複雑になり、また、開放機構は長期に渡って使用しないこともあるので、錆などにより緊急時に作動しないことも起こりうる。
本考案は、このような問題に鑑みて、瞬間的に遮蔽又は開放するバルブにおいて、構造を簡易にするとともに、故障も生じにくい構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本考案は次のような構成を有する。
請求項１に記載の考案は、弁体が平行移動することで、弁体が弁座を開閉するバルブであって、前記弁体に固定され、前記移動方向に延びる棒体からなる弁棒と、前記弁棒又は前記弁体を、前記弁体が弁座を閉じるように付勢する弾性体と、前記弁棒を前記移動方向に移動させるように、前記弁棒に平行に直接的又は間接的に固定されるラックと、円周状に配列される歯が一定範囲で存在しない、前記ラックに係合するピニオンと、前記ピニオンを回転させる回転手段とを有する瞬間遮蔽バルブである。
【０００６】
請求項２に記載の考案は、弁体が平行移動することで、弁体が弁座を開閉するバルブであって、前記弁体に固定され、前記移動方向に延びる棒体と、前記弁棒又は前記弁体を、前記弁体が弁座を開くように付勢する第一の弾性体と、前記弁棒を前記移動方向に移動させるように、前記弁棒に平行に直接的又は間接的に固定されるラックと、円周状に配列される歯が一定範囲で存在しない、前記ラックに係合するピニオンと、前記ピニオンを回転させる回転手段とを有し、前記弁体が閉じた状態から前記ラックが前記弁体を閉じる方向にさらに移動できるように、前記ラックと前記弁棒との接合部又は前記弁棒の一部には遊びが形成されるとともに、前記第一の弾性体よりも弾性力の強い第二の弾性体により前記遊び部分は前記ラックが前記弁体が開く方向に向かうように付勢されている瞬間開放バルブである。
【考案の効果】
【０００７】
請求項１に記載の考案は、ピニオンを回転手段により回転させることによってピニオンに係合するラックに固定された弁棒が移動し弁体を開閉することができる。そして、ピニオンが弁体が開く方向に回転して、弁棒が移動すると弾性体が弾性変形する一方で、ピニオンは歯が一定範囲で存在しないので、歯の存在しない範囲にまで回転が進むと、ピニオンとラックとの係合が外れ、弾性体が元に戻ろうとする力によって弁体は閉じる方向に押し出され、瞬時に弁体が閉じることとなる。このように、本考案に係る瞬間遮蔽バルブは、ピニオンの歯を一定範囲で存在させないことにより、弁体を開閉する機構と弁体を遮断する機構とを一組のピニオンラックによって実現できるので、構造が簡易であり、故障も発生しにくい。
【０００８】
請求項２に記載の考案は、ピニオンを回転手段により回転させることによってピニオン係合するラックに固定された弁棒が移動し、弁体を開閉することができる。そして、ピニオンが弁体が閉じる方向に回転して、弁棒が移動すると第一の弾性体が弾性変形するとともに、弁体は弁座に係合して弁体が閉じることとなる。ここでさらにピニオンが回転すると、弁体は閉じた状態のまま動かないが、ラックは第二の弾性体を弾性変形させることによって、ラックと弁棒との接合部又は弁棒の一部に設けられる遊び分だけ移動できる。ピニオンがさらに回転して、ピニオンの歯が存在しない範囲がラックに至ると、ピニオンとラックとの係合が外れ、第一の弾性体が元に戻ろうとする力によって弁体は開く方向に押し出され、瞬時に弁体が開くこととなる。このように、本考案に係る瞬間開放バルブは、やはり、ピニオンの歯を一定範囲で存在させないことにより、弁体を開閉する機構と弁体を開放する機構とを一組のピニオンラックによって実現できるので、構造が簡易であり、故障も発生しにくい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態１に係る瞬間遮蔽バルブの縦断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は実施形態１に係る瞬間遮蔽バルブの動作を示す模式図である。
【図３】実施形態２に係る瞬間開放バルブの縦断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は実施形態２に係る瞬間開放バルブの動作を示す模式図である。
【図５】瞬間開放バルブの変形例を示す縦断面図である。
【考案を実施するための形態】
【００１０】
以下、本考案の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施形態１）
図１に本実施形態に係る瞬間遮蔽バルブXの縦断面図を示す。瞬間遮蔽バルブＸは仕切弁であり、弁箱１０、弁体２０、弁棒３０、ケーシング４０、圧縮バネ５０、ラック６０、ピニオン７０、回転駆動部８０を有する。弁箱１０と弁体２０とは、弁箱１０に設けられる弁座に弁体２０が係合することで閉じられる一般的な仕切弁と同じであるので説明は省略する。
弁棒３０は下端に弁体２０が固定される棒体であり、上端側に円筒状のバネ受け部３１が形成される。バネ受け部３１の上端面には断面ドーナツ状の穴３１ａ形成されている。
ケーシング４０は弁棒３０のバネ受け部３１が内部で摺動できる円筒体で、側面に縦方向にスリット状の穴４１が設けられる。
圧縮バネ５０は、バネ受け部３１に嵌る外径及び内径を有する、コイル状の圧縮バネであり、バネ受け部３１とケーシング４０の内部上端面との間に位置するように設けられる。圧縮バネ５０は伸びた状態においてバネ受け部３１を押して弁体２０が閉じられるような長さに設定される。
【００１１】
ラック６０は弁棒３０のバネ受け部３１の側面に固定され、ケーシング４０の穴４１から表出するように設けられる。
ピニオン７０はラック６０に係合する歯車であり、円周のすべてに歯が設けられているのではなく、一部のみに歯が設けられている。この歯は、ピニオン７０が回転してラック６０を上方に移動させ、十分に弁体２０が開いた位置からさらにピニオン７０を回転させると、ラック６０がピニオン７０の歯の無い部分に面してラック６０とピニオン７０との係合が解けるように設定されている。
回転駆動部８０は図示しないギアドモーターとギアドモーターの出力軸８１とからなる。出力軸８１はピニオン７０が嵌りこれを回転駆動するようになっている。回転駆動部８０は図示しない制御装置により制御される。
【００１２】
次に、以上のような構成を有する瞬間遮蔽バルブＸの使用方法について説明する。図２に瞬間遮蔽バルブＸの動作を模式的に示す。瞬間遮蔽バルブＸはラック６０とピニオン７０との係合が解かれた状態においては、弁体２０は圧縮バネ５０に押されて閉じている（図２（ａ））。ここで、回転駆動部８０が図の時計回りに回転してピニオン７０が回転すると、やがてピニオン７０とラック６０とが係合し、ラック６０はピニオン７０の回転に伴って上方へと移動する。これによって、ラック６０に固定された弁棒３０も上方へと動き弁体２０が開く（図２（ｂ））。さらに、ピニオン７０が回転すると弁体２０がほぼ全開となる（図２（ｃ））。一方、弁体２０が開くに連れて圧縮バネ５０は押されて縮んでいくこととなる。ここで、さらにピニオン７０を回転させると、歯が一部しか設けられていないピニオン７０とラック６０との係合が解け、これによって圧縮バネ５０を圧縮する力もなくなるので、圧縮バネ５０は瞬間的に伸びて弁棒３０を押し下げ、これにより瞬時に弁体２０は閉じることとなる（図２（ａ））。このように、瞬間遮蔽バルブＸは、弁体２０を開く機構と弁体を瞬間的に閉じる機構が、歯が一部しか設けられていないピニオンとラックの組み合わせで一体に形成されているので、簡易に形成でき、故障も少なくすることができる。なお、瞬間的に弁体を閉じる必要が無い場合は弁体２０が開いた状態からピニオン７０を図の反時計回りに回転させてゆっくりと弁体２０を下ろすように制御してもよい。
【００１３】
（実施形態２）
図１に本実施形態に係る瞬間開放バルブＹの縦断面図を示す。瞬間開放バルブYはやはり仕切弁であり、弁箱１０、弁体２０、弁棒３５、ケーシング４０、第一圧縮バネ５５、第二圧縮バネ５６、ラック６０、ラック固定筒６５、ピニオン７０、回転駆動部８０を有する。弁箱１０と弁体２０とは、弁箱１０に設けられる弁座に弁体２０が係合することで閉じられる一般的な仕切弁と同じであるので説明は省略する。
弁棒３５は下端に弁体２０が固定される棒体であり、上端側に平行に円板状のフランジ３５ａ、３５ｂが設けられている。
ラック固定筒６５は、弁棒３５が内部に通る筒体であり、上端面に弁棒３５のフランジ３５ａ、３５ｂの間で移動可能かつ抜けないように形成される内フランジ６５ａが設けられている。  
ケーシング４０はラック固定筒６５が内部で摺動できる円筒体で、側面に縦方向にスリット状の穴４１が設けられる。
第一圧縮バネ５５は、弁棒３５が通る内径と弁棒３５の下側のフランジ３５ｂよりも小さい外径を有するコイル状の圧縮バネであり、フランジ３５ｂとケーシング４０の内部下端面との間に位置するように設けられる。
第二圧縮バネ５６は、弁棒３５が通る内径と弁棒３５の下側のフランジ３５ｂよりも小さい外径を有するコイル状の圧縮バネであり、弁棒３５の下側のフランジ３５ｂと、ラック固定筒６５の内フランジ６５ａとの間に設けられる。第二圧縮バネ５６は第一圧縮バネ５５よりも弾性力が強く、第一圧縮バネ５５が圧縮できる状態においてはほとんど縮まないものが採用される。
【００１４】
ラック６０はラック固定筒６５の側面に固定され、ケーシング４０の穴４１から表出するように設けられる。
ピニオン７０はラック６０に係合する歯車であるが、円周のすべてに歯が設けられているのではなく、一部のみに歯が設けられている。この歯は、ピニオン７０が回転してラック６０を下方に移動させ、弁体２０が閉じた位置からさらにピニオン７０を回転させると、ラック６０が第二圧縮バネ５６を圧縮して移動し、ピニオン７０の歯の無い部分に面してラック６０とピニオン７０との係合が解けるように設定されている。
回転駆動部８０は図示しないギアドモーターとギアドモーターの出力軸８１とからなる。出力軸８１はピニオン７０が嵌りこれを回転駆動するようになっている。回転駆動部８０は図示しない制御装置により制御される。
【００１５】
次に、以上のような構成を有する瞬間開放バルブＹの使用方法について説明する。図４に瞬間遮開放バルブYの動作を模式的に示す。瞬間開放バルブＹはラック６０とピニオン７０との係合が解かれた状態においては、弁体２０は圧縮バネ５０に押し上げられて開いている（図４（ａ））。ここで、回転駆動部８０が図の反時計回りに回転してピニオン７０が回転すると、やがてピニオン７０とラック６０とが係合し、ラック６０はピニオン７０の回転に伴って下方へと移動する。これによって、ラック６０に固定された弁棒３５も下方へと動き弁体２０が閉じ始める（図４（ｂ））。さらに、ピニオン７０が回転すると弁体２０が全閉となる（図４（ｃ））。一方、弁体２０が閉じるに連れて第一圧縮バネ５５は押されて縮んでいくこととなる。なお、第二圧縮バネ５６は第一圧縮バネ５５よりも弾性力が強く、この段階ではほとんど縮むことはない。ここで、さらにピニオン７０を回転させると、弁体２０が閉じているので弁棒３５は、これ以上下方に移動することができず、第一圧縮バネ５５も縮むことはできないが、ラック固定筒６５と弁棒３５の下方側のフランジ３５ｂとの間に遊びが設けられているので、ラック固定筒６５とラック６０とは第二圧縮バネ５６を圧縮しながら下方に移動することができる（図４（ｄ））。そして、ピニオン７０の回転が進んでいくと、歯が一部しか設けられていないピニオン７０とラック６０との係合が解ける位置に達し、これによって第一圧縮バネ５５を圧縮する力もなくなるので、第一圧縮バネ５５は瞬間的に伸びて弁棒３５を押し上げ、これにより瞬時に弁体２０は開くこととなる（図４（ａ））。このように、瞬間開放バルブＹは、弁体２０を閉じる機構と弁体を瞬間的に開く機構が、歯が一部しか設けられていないピニオンとラックの組み合わせで一体に形成されているので、やはり簡易に形成でき、故障も少なくすることができる。なお、瞬間的に弁体を開く必要が無い場合は弁体２０が閉じた状態からピニオン７０を図の時計回りに回転させてゆっくりと弁体２０を上げるように制御してもよい。
【００１６】
なお、実施形態２においては、弁体２０が閉じた状態で、ラック６０が移動できるための遊びをラック固定筒６５を介してラック６０と弁棒３５との接合部分に設けているが、遊びを弁棒に設けることもできる。図５に、弁棒に遊びを設けた瞬間開放バルブＺの縦断面図を示す。瞬間開放バルブＺでは、弁棒３７と弁体２５と接合部分において、弁体２５に内フランジ２６ａを上方に設けた弁棒３７先端が嵌る穴２６を設けるとともに、弁棒３７の下端に内フランジ２６ａにより抜けないフランジ３７ａを設け、フランジ３７ａと穴２６底面と間に第一圧縮バネ５５よりも弾性力の強い第二圧縮バネ５６Ａを設けたものである。このような構造によっても、弁体２０が閉じた後に、さらにラック６０が押し下げられた場合、弁体２０を移動できないが、弁棒３７は下方へ移動できるので、ピニオン７０の歯の無い位置に達するまでラック６０は下方に移動することができる。また、この場合は、ラック６０を弁棒３７に直接固定することができる。
また、上記各実施形態では、バルブとして仕切弁を例示したが、弁体が平行移動することで閉じるバルブであれば適用でき、例えば、玉形弁に適用することもできる。
さらに、上記実施形態ではピニオンをギアドモーターで回転させているが、手動により回転させるようにしてもよい。
そして、上記実施形態ではピニオンの一箇所に歯の無い部分を設けたが、円周上の複数箇所に設けても良い。  
【符号の説明】
【００１７】
Ｘ  瞬間遮蔽バルブ
Ｙ、Ｚ  瞬間開放バルブ
１０  弁箱
２０、２５  弁体
３０、３５、３７  弁棒
４０  ケーシング
５０  圧縮バネ
５５  第一圧縮バネ
５６、５６Ａ  第二圧縮バネ
６０  ラック
６５  ラック固定筒
７０  ピニオン
８０  回転駆動部
【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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